JP6318312B2

JP6318312B2 - 処置具

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Publication number: JP6318312B2
Application number: JP2017547027A
Authority: JP
Inventors: 秀男佐内; 木村　健一; 健一木村; 山田　将志; 将志山田; 正美押田
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Filing date: 2016-12-07
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Description

本発明は、超音波振動等のエネルギーによって生体組織を処置する処置具に関する。

日本の特開平５−４９６４９号（特許文献１）には、一般的な超音波治療装置が開示されている。この超音波治療装置では、生体組織を切開又は乳化するために、超音波振動を利用している。

特開平５−４９６４９号

効率のよい超音波振動を実現するために、振動を発生する振動発生部側の共振周波数と、振動が伝達される振動伝達部材側の共振周波数と、を合致させることが望まれる。

本発明の目的は、効率のよい超音波振動を実現できる処置具を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明の一つの形態に係る処置具は、超音波振動可能な振動子と、前記振動子と超音波振動を伝達可能に接続し、第１の共振周波数を有するフロントマス部と、前記フロントマス部の第１の共振周波数よりも高い第２の共振周波数を有する、被検体を処置するための処置部プローブと、前記フロントマス部の先端面と、前記処置部プローブの基端面と、を押圧して接続するとともに、前記第１の共振周波数で振動したときの腹位置となる接続部と、を備える。

上記の構成によれば、効率のよい超音波振動を実現できる処置具を提供できる。

図１は、第１実施形態の処置具の全体構成を示した模式図である。図２は、図１に示すハンドピースのプローブユニットと把持部ユニットとが分離した状態を示した模式図である。図３は、図１に示す処置具の把持部ユニットの受け部の一部を示す模式図である。図４は、図２に示すハンドピースのプローブユニットと把持部ユニットとを固定した状態を示した模式図である。図５は、図１に示すハンドピースのプローブおよびシース部材を伝わる超音波振動の波（最大振幅の瞬間の波形）を示した模式図である。図６は、第１実施形態の処置具において第１の共振周波数と第２の共振周波数との間の周波数差分を−１．３８から＋１．０８ｋＨｚまで変化させた場合の有効電力の変化を示したグラフ。図７は、第１の共振周波数（フロントマス部）と第２の共振周波数（プローブ）との間の周波数差分を変化させた場合の異音の有無および異音の大きさを示した表。図８は、第２実施形態の処置具のプローブおよびシース部材を伝わる超音波振動の波（最大振幅の瞬間の波形）を示した模式図である。図９は、第３実施形態の処置具のプローブおよびシース部材を伝わる超音波振動の波（最大振幅の瞬間の波形）を示した模式図である。図１０は、第１変形例および第２変形例の処置具を中心軸に沿う面で切断して示した断面図である。図１１は、第３変形例の処置具を中心軸に沿う面で切断して示した断面図である。図１２は、図１１に示す処置具の低摩擦部材周りを拡大して示す断面図である。図１３は、図１１に示すF１３−F１３線に沿った断面図である。図１４は、第４変形例の処置具を中心軸に沿う面で切断して示した断面図である。図１５は、第５変形例の処置具を中心軸に沿う面で切断して示した断面図である。図１６は、図１５に示すＦ１６部分を拡大して示しており、第６変形例の処置具を示した断面図である。図１７は、第７変形例の処置具を示す斜視図である。図１８は、図１０に示すＦ１８−Ｆ１８線に沿った断面図であり、第８変形例の処置具を示す断面図である。

［第１の実施形態］
本発明の第１実施形態について、図１乃至図７を参照して説明する。
図１に示すように、処置具１１は、ハンドピース１２と、電源装置１３と、ハンドピース１２と電源装置１３とを接続するケーブル１４と、を備える。電源装置１３は、ハンドピース１２の操作ボタン１５（操作部）の操作に伴いハンドピース１２にエネルギーを供給できる。なお、本実施形態では、ハンドピース１２に設けられるプローブ１６の長手方向Ｃに平行な２方向の一方を先端方向Ｃ１とし、先端方向Ｃ１とは反対方向を基端方向Ｃ２として説明を進める。

図１から図４に示すように、ハンドピース１２は、患者の生体組織に処置を行うプローブ１６（処置部プローブ）を含むプローブユニット２１（ディスポーザブル部）と、プローブユニット２１に対して着脱可能な把持部ユニット２２（リユース部）と、を備えている。詳細は後述するが、プローブユニット２１と把持部ユニット２２とは、ピン２３および受け部２４を介したカム構造によって、いわゆる非ねじ接続で固定される。

図１に示すように、把持部ユニット２２は、外殻を構成する略円筒形のハウジング２５と、ハウジング２５内に収納される振動発生部２６と、ハウジング２５の内部に設けられプローブユニット２１側のピン２３が引っ掛けられる受け部２４と、プローブユニット２１の操作ボタン１５の操作を検出できる検出ユニット２７と、を有している。把持部ユニット２２は、洗浄された後、オートクレーブ等で滅菌することで再利用することができる。一方、プローブユニット２１は、一回に限り使用される。

振動発生部２６は、ハウジング２５内に収納される超音波振動子３１（振動子）と、超音波振動子３１に接続されたホーン部材を含むフロントマス部３２と、を有する。超音波振動子３１は、複数（本実施形態では８個）の圧電素子３１Ａを含んでおり、超音波振動子駆動回路５１から電力供給を受けた圧電素子３１Ａによって超音波振動を発生できる。振動発生部２６（超音波振動子３１が発生する超音波振動）の共振周波数（第１の共振周波数）は、例えば４７ｋＨｚである。フロントマス部３２は、チタン系合金で形成されているが、チタン系合金以外でも、例えば、ジュラルミンやステンレス等の他の金属材料で形成されていてもよい。フロントマス部３２には、プローブ１６の先端方向Ｃ１へ向かうにつれて断面積が減少する略円錐形の断面変化部が設けられている。超音波振動子３１で発生した超音波振動は、フロントマス部３２に伝達される。断面変化部において、超音波振動の振幅が拡大される。

図２、図３に示すように、受け部２４は、プローブユニット２１側に設けられてプローブ１６の半径方向に延びる計３個のピン２３にそれぞれ対応するように３個に設けられている。受け部２４は、互いに同一の形状を有する。受け部２４は、当該ピン２３が引っ掛かる溝状に形成されている。受け部２４は、ピン２３が最初に差し込まれる導入部２４Ａと、受け部２４を構成する溝の奥部に設けられる保持部２４Ｂと、導入部２４Ａと保持部２４Ｂとを接続する案内部２４Ｃと、保持部２４Ｂと案内部２４Ｃとの境界に設けられた突起部２４Ｄと、を有している。

図１に示すように、検出ユニット２７は、ハウジング２５の内部に収められたプリント基板３３と、プリント基板３３上に実装された複数（３個）の検出部３４と、を有している。検出部３４は、プローブユニット２１側の操作ボタン１５とは分離して設けられた非接触型のセンサ（磁気センサ）であり、操作ボタン１５の被検出部４０（磁石）の位置で操作ボタン１５の操作を検出できる。本実施形態では、検出部３４は、磁気検出素子、例えば、ホール素子を搭載した集積回路で構成されている。ホール素子が検知する磁界の強さが規定のしきい値を超えると、集積回路がエネルギー供給開始信号に相当する規定の電圧を出力する。一方、ホール素子が検知する磁界の強さが規定のしきい値を下回ると、集積回路がエネルギー供給停止信号に相当する規定の電圧を出力する。

図１、図２に示すように、プローブユニット２１は、プローブ１６と、プローブ１６の周囲を覆うケース３５と、プローブ１６およびケース３５と一体的に設けられた筒状部材３６と、筒状部材３６の周囲に設けられたばね部材３７と、筒状部材３６に対してスライド移動可能であってばね部材３７によって先端方向Ｃ１側に付勢されたピンユニット４１と、ケース３５の端部から突出するように設けられた板状のボタン支持部３８と、ボタン支持部３８に設けられた複数（例えば、３個）の操作ボタン１５（操作部）と、操作ボタン１５に反発力を付与する第２ばね部材（図１０参照）と、を備えている。ばね部材３７は、圧縮コイルばねで構成される。ピンユニット４１は、プローブ１６の半径方向に突出した複数（例えば３個）のピン２３を有する。

図２、図４に示すように、プローブ１６（処置部）は、例えば生体適合性のある金属材料（例えば、チタン、チタン合金、ジュラルミンやステンレス等）によって棒状に形成されている。プローブ１６は、伝達された超音波振動によって被検体を処置することができる。プローブ１６の共振周波数（第２の共振周波数）は、初期状態（術者が処置具１１を使用する前の状態）において、振動発生部２６の第１の共振周波数よりも高い、例えば４７．５ｋＨｚになるように設計される。プローブ１６の基端面１６Ａは、フロントマス部３２の先端面３２Ａに対して突き合わされて接合される。プローブ１６の基端面１６Ａがフロントマス部３２の先端面３２Ａに押し付けられる力は、１００〜２００Ｎである。プローブ１６には、超音波振動子３１から超音波振動が伝達されるとともに、高周波電流供給回路５２から第２導線５６を介して高周波電流が供給される。このため、プローブ１６は、生体組織に超音波振動を付与できるだけでなく、モノポーラ処置のアクティブ電極としても機能することができる。処置具１１は、さらに、患者の体外に位置されて、モノポーラ処置の他方の極として機能する対極板を有している。

ケース３５は、例えば合成樹脂材料により形成されている。ケース３５は、プローブ１６を中心軸Ｃ回りに回転させる回転ノブを構成する第１部分３５Ａと、第２部分３５Ｂと、第１部分３５Ａと第２部分３５Ｂとの連結部に介在するように設けられた複数のボール４２と、を有する。第１部分３５Ａは、プローブ１６と一体になるようにプローブ１６に固定されており、プローブ１６を中心軸Ｃ周りに回転させるための回転ノブを構成する。複数のボール４２は、中心軸Ｃ周りに、互いに適宜の間隔をおいて設けられており、第１部分３５Ａと第２部分３５Ｂとの間の摩擦を低減させている。

図２に示すように、ボタン支持部３８は、第２部分３５Ｂと一体的に設けられている。ボタン支持部３８は、ケース３５と一体に成形されたベース部と、ベース部の上側に被せられたカバーと、を有する。３個の操作ボタン１５および３個の第２ばね部材は、ベース部とカバーとの間に、挟まれて保持されている（図１０参照）。操作ボタン１５の底部には、把持部ユニット２２側の検出ユニット２７で検出される被検出部４０が設けられている。

本実施形態では、最も先端方向Ｃ１側にある操作ボタン１５は、例えば、高周波エネルギーおよび超音波エネルギーを用いて生体組織を切断・切除するカットモードに対応する。中央にある操作ボタン１５は、例えば、高周波エネルギーおよび超音波エネルギーの２種類のエネルギーを用いて生体組織の凝固を行う第１凝固モードに対応する。最も基端方向Ｃ２側にある操作ボタン１５は、例えば、高周波エネルギーを用いて生体組織の凝固を行う第２凝固モードに対応する。なお、上記した操作ボタン１５に対応する機能は、一例である。各操作ボタン１５に対応する機能は、電源装置１３の操作表示パネル５３を用いて適宜に設定・変更することができる。

把持部ユニット２２に対してプローブユニット２１を装着する際の手順について説明する。図２に示すように、ハウジング２５の内側に筒状部材３６を差し込み、さらに受け部２４の導入部２４Ａに対してピン２３を位置合わせして差し込む。そして、プローブユニット２１に対して把持部ユニット２２を押し込みつつ、プローブユニット２１に対して把持部ユニット２２を回転させる。把持部ユニット２２の回転を継続すると、ピン２３が案内部２４Ｃを経由し突起部２４Ｄを超え保持部２４Ｂにまで到達する。このとき、ピン２３および受け部２４で構成されるカム機構を利用して発生する張力は、ばね部材３７を経由してプローブ１６に伝わり、プローブ１６をフロントマス部３２に押し付けるとともにばね部材３７を圧縮する。

図４に示すように、プローブ１６の基端面１６Ａがフロントマス部３２の先端面３２Ａに対して所定の力（１００〜２００Ｎ）で突き当てられた状態で、フロントマス部３２からプローブ１６への超音波振動の伝達が可能になる。このとき、フロントマス部３２とプローブ１６とが接合された（突き当てられた）状態において、フロントマス部３２とプローブ１６とを組み合わせた全体の共振周波数（第３の共振周波数）は、例えば、４７．２ｋＨｚとなる。第３の共振周波数は、
第１の共振周波数≦第３の共振周波数≦第２の共振周波数 … 式（１）
の関係を満たす。なお、上記したフロントマス部３２の第１の共振周波数、プローブ１６の第２の共振周波数、および組み合わせた全体の第３の共振周波数の各数値は、一例であり、式（１）の関係を満たすように各共振周波数を適宜に設定できる。

プローブ１６とフロントマス部３２との境界面Ｂ（接続部）は、フロントマス部３２の先端面３２Ａと、プローブ１６（処置部プローブ）の基端面１６Ａと、を押圧して接続する部分を構成するとともに、後述する第１の共振周波数で振動したときの腹位置となる。また、境界面Ｂ（接続部）には、これらを伝わる超音波振動の腹位置４３Ａ付近が位置するように設計されている。より具体的には、図５に示すように、境界面Ｂよりも基端方向Ｃ２側（振動発生部２６側）に０．５ｍｍ移動した位置に、初期状態（プローブ１６に温度上昇を生じる前の状態）における超音波振動の腹位置４３Ａが位置するように設計されている。

一方、把持部ユニット２２からプローブユニット２１を取り外す際には、把持部ユニット２２に対してプローブユニット２１を回転させると、ピン２３がばね部材３７の付勢力に抗して移動し受け部２４から外れることで、簡単にプローブユニット２１を把持部ユニット２２から取り外すことができる。

図１に示すように、電源装置１３は、ハンドピース１２の超音波振動子３１を駆動するための超音波振動子駆動回路５１（超音波エネルギー供給部）と、ハンドピース１２のプローブ１６に高周波電流（高周波エネルギー）を供給する高周波電流供給回路５２（高周波エネルギー供給部）と、ハンドピース１２の各操作ボタン１５に対応する超音波出力や高周波出力の出力レベルの設定や表示を行う操作表示パネル５３と、これらと接続された制御回路５４（制御部）と、を有している。超音波振動子駆動回路５１は、ケーブル１４内を通る２本の第１導線５５によってプローブユニット２１の超音波振動子３１の圧電素子３１Ａに接続されている。高周波電流供給回路５２は、一方の出力端子がケーブル１４内を通る第２導線５６によってプローブユニット２１のプローブ１６と接続され、他方の出力端子が第２のケーブル内を通る第３導線を介して前記対極板に接続される。制御回路５４は、ケーブル１４内を通る複数の第４導線５７によって把持部ユニット２２の検出ユニット２７と接続されている。

制御回路５４は、超音波振動子駆動回路５１と、高周波電流供給回路５２と、に接続されている。医師によって操作ボタン１５が操作されると、電気信号が制御回路５４に伝達され、操作ボタン１５の操作が検出される。これにより、制御回路５４は、超音波振動子駆動回路５１を制御して圧電素子３１Ａに超音波発生電流を供給するか、或いは高周波電流供給回路５２を制御してプローブ１６に高周波電流を供給する。これによって、プローブ１６に超音波振動が伝達されるか、またはプローブ１６に高周波電流が伝達される。或いは制御回路５４は、超音波振動子駆動回路５１と高周波電流供給回路５２の両方を同時に制御して、プローブ１６に超音波振動および高周波電流の両方を同時に供給する。

操作表示パネル５３は、タッチパネルとなっており、超音波出力の出力レベルの設定、高周波電流の出力強度の設定、および３個の操作ボタン１５の機能の設定等、各種の設定をすることができる。

続いて、図５を参照して、本実施形態の処置具１１の作用について説明する。本実施形態では、プローブ１６の共振周波数を振動発生部２６の共振周波数よりも高めに設計し、プローブ１６側の共振周波数の変化の後において、効率のよい超音波振動の伝達を可能とする。ところで、２つの部材の一方側から他方側に超音波振動を効率よく伝達させるためには、その超音波振動の腹位置を両部材の境界面（接合面）の近傍に位置させることが有効である。一方、応力が大きくなる超音波振動の節位置を両部材の境界面の付近に位置させると、超音波振動の伝達ロスが大きくなる。

本実施形態では、振動発生部２６（フロントマス部３２）の共振周波数は、４７ｋＨｚ（第１の共振周波数）である。また、プローブ１６の共振周波数は、初期状態（術者が処置具１１を使用する前の状態）において、４７．５ｋＨｚ（第２の共振周波数）である。また、初期状態において、振動発生部２６およびプローブ１６を伝わる超音波振動は、最大振幅の瞬間では実線で示すような波形をとる。この超音波振動の腹位置４３Ａは、振動発生部２６およびプローブの境界面Ｂから０．５ｍｍ振動発生部２６側にずれた位置にある。初期状態では、超音波振動の腹位置４３Ａが境界面Ｂからずれているものの、ずれ量が微小であるために境界面Ｂでの振動の伝達ロスも軽微である。

術者が処置を開始し、処置具１１が継続的に使用されると、プローブ１６の温度は、室温（初期状態）から例えば２００〜４００℃にまで上昇する。このようにプローブ１６が高温になった場合には、プローブ１６のヤング率が変化して、プローブ１６の共振周波数が４７．５ｋＨｚ（第２の共振周波数）から最小値では例えば４６．５ｋＨｚにまで低下する。このとき、共振周波数の低下量は、プローブ１６の温度上昇量によって変動する。この第２の共振周波数の低下に伴って、フロントマス部３２とプローブ１６とを組み合わせた全体の第３の共振周波数も低下する。

プローブ１６の第１の共振周波数が例えば４６．５ｋＨｚに低下すると、全体の第３の共振周波数も低下し、振動発生部２６およびプローブ１６を伝わる超音波振動の波が２点鎖線で示すようにプローブ１６側にシフトする。このため、この超音波振動の腹位置４３Ｂも、プローブ１６と振動発生部との境界面Ｂ（接合面）から０．５ｍｍプローブ１６側にずれた位置に移動する。この使用状態においても、境界面Ｂから超音波振動の腹位置４３Ｂがずれているが、ずれ量が微小であるために境界面Ｂでの振動の伝達ロスも軽微である。このため、本実施形態では、プローブ１６側の共振周波数の変化の前後において、超音波振動の腹位置４３Ａ、４３Ｂを境界面Ｂ付近に配置することができ、境界面Ｂにおける振動の伝達ロスが低減される。

なお、プローブ１６の温度上昇の程度は、使用頻度によって異なる。すなわち、時間当たりの使用頻度の高い処置ではプローブ１６の温度上昇が大きくなるが、時間当たりの使用頻度の低い処置ではプローブ１６の温度上昇は小さい。また、本実施形態では、第１の共振周波数＜第２の共振周波数＜第１の共振周波数＋１．５ｋＨｚの関係を満たすように、プローブ１６および振動発生部２６が設計される。

プローブ１６、フロントマス部３２および振動発生部２６の設計に先立ち、発明者らは、フロントマス部３２の第１の共振周波数と、プローブ１６の第２の共振周波数と、の間の周波数差分（第２の共振周波数から第１の共振周波数を減算した値）を変化させた場合に、超音波振動子３１で消費される電力（有効電力）を測定する実験を行った。その結果、図６に示すように、周波数差分が０ｋＨｚである場合には、有効電力は４Ｗをわずかに下回った。そして、第２の共振周波数を小さくしていった場合には、周波数差分が−０．８４ｋＨｚを下回る当たりから有効電力が徐々に上昇し、周波数差分が−１．３８ｋＨｚになったときには有効電力が約５．５Ｗとなった。逆に、第２の共振周波数を大きくしていった場合には、有効電力が二次関数的に増加し、周波数差分が＋１．０８ｋＨｚになったときには有効電力が約１０．５Ｗとなった。このように周波数差分が０から離れるにつれて、有効電力の値が大きくなり、プローブ１６を超音波振動させる際に接続部で伝達ロスが発生していることが分かった。

同様に、発明者らは上記周波数差分を変化させた場合に、境界面Ｂ（接続部）から発生する異音の有無および異音の大きさを評価する実験を行った。結果を図７に示す。このとき、周波数差分は、
周波数差分＝（第２の共振周波数）−（第１の共振周波数）
の式によって算出できる。境界部Ｂ（接続部）における超音波振動の振幅は、１５μｍとした。異音の有無および異音の大きさの評価については、人間の耳で聞いたときに、小さいと感じたか或いは大きいと感じたかで決定した。異音がない場合には０（異音無）とし、異音があるが、境界部Ｂ（接続部）に耳を近づけて聞こえる小さな音で、実際の使用上ほとんど聞こえないと判断できるものを１（異音有−小）とした。超音波振動の電流波形は歪まないが、はっきりした異音が聞こえ、実際の使用上でも聞こえる（気になる）と判断できるものを２（異音有−中）とした。超音波振動の電流波形が歪み、はっきりした異音が聞こえ、音が大きい（境界部Ｂ（接続部）でうなる音がする）と判断できるものを３（異音有−大）とした。周波数差分が−１．５１から＋１．６３ｋＨｚの範囲（サンプル１〜３、７〜２７）において、異音がないという評価結果となった。なお、サンプル２２（周波数差分＝１．４１ｋＨｚ）において２回目の測定で１（異音有−小）の評価結果となったが、異音が小さいことや、１回目と３回目で０（異音無）となったことから、当該１の評価結果をほとんど無視できる。サンプル４（周波数差分＝−１．８３ｋＨｚ）において、２回目の測定で３（異音有−大）の評価結果となり、サンプル５（周波数差分＝−１．８７ｋＨｚ）において、３回目の測定で２（異音有−中）の評価結果となった。このため、周波数差分が−１．８３ｋＨｚよりも小さいときに、異音の発生確率が高くなり、異音の大きさも大きくなる傾向が確認できる。

以上の検討結果から、周波数差分が大きくなるにつれて、超音波振動に伝達ロスが発生することが分かった。その結果、有効電力の値が大きくなるとともに、当該伝達ロスになるエネルギーの一部が異音として外界に放出されることが確認された。このため、ハンドピース１２の使用している使用状態およびハンドピース１２を使用する前の初期状態において、周波数差分を小さくすることが効率の良い超音波振動の伝達を実現するために重要であることが確認できた。

本実施形態によれば、処置具１１は、超音波振動可能な振動子と、前記振動子と超音波振動を伝達可能に接続し、第１の共振周波数を有するフロントマス部３２と、フロントマス部３２の第１の共振周波数よりも高い第２の共振周波数を有する、被検体を処置するための処置部プローブと、前記フロントマス部の先端面と、前記処置部プローブの基端面と、を押圧して接続するとともに、前記第１の共振周波数で振動したときの腹位置となる接続部と、を備える。

この構成によれば、処置具を使用中において、処置部プローブの共振周波数が低下して、フロントマス部３２の共振周波数と同等の周波数になる。これによって、使用中においてもフロントマス部３２と処置部プローブの共振周波数が同等となり、超音波振動の伝達ロスが発生することが防止される。これによって、振動子から処置部プローブに効率良く超音波振動を伝達できる。

本実施形態では、前記第１の共振周波数＜前記第２の共振周波数＜前記第１の共振周波数＋１．５ｋＨｚの関係を有する。この構成によれば、初期状態および使用状態のいずれかで、フロントマス部３２側の共振周波数に対して処置部プローブ側の共振周波数が大きく異なってしまうことがなく、振動子を駆動するための電力が大きくなったり、接続部において異音が発生したりすることがなく、フロントマス部３２から処置部プローブに効率良く超音波振動を伝達できる。

プローブ１６と、振動発生部２６とは、非ねじ接続で固定される。この構成によれば、ねじを使用しないでプローブ１６と振動発生部２６とを固定することができ、ねじ固定を行う際にトルクレンチ等を用いたトルク管理を不要とすることができる。これによって、振動発生部２６に対してプローブ１６を固定する際に、作業者の作業負担を低減できる。本実施形態では、例えば、カムを用いた突き当て構造（カム式の固定）によってプローブ１６と振動発生部２６とを固定する。

プローブ１６と、振動発生部２６とは、前記超音波振動の腹位置４３付近で接続される。一般に、ある部材から他の部材に超音波振動を伝達する際には、両部材の境界面に超音波振動の腹位置を配置すると伝達ロスが小さくなる。上記の構成によれば、超音波振動の腹位置４３をプローブ１６と振動発生部２６との境界面Ｂの近傍にすることができ、超音波振動の伝達ロスを少なくすることができる。これによって、振動発生部２６からプローブ１６に効率よく超音波振動を伝達することができる。

プローブ１６は、前記使用状態において前記初期状態よりも温度が上昇し、プローブ１６の共振周波数は、第２の共振周波数から低下する。この構成によれば、プローブ１６の温度上昇に起因してプローブ１６の共振周波数が変化する場合に、超音波振動の伝達ロスを少なくすることができ、振動発生部２６からプローブ１６に効率良く超音波振動を伝達できる。

前記処置部プローブに高周波エネルギーを供給できる高周波エネルギー供給部を備え、前記処置部プローブには、前記超音波振動と前記高周波エネルギーとを同時に伝達可能である。この構成によれば、処置部プローブに対して超音波振動によるエネルギーと高周波エネルギーとの２種類のエネルギーを供給することができる。これによって、例えば１種類のエネルギーのみを供給する処置具１１に比して、切開、切除、或いは凝固の性能を高めた処置具１１を提供できる。

［第２実施形態］
図８を参照して、第２実施形態の処置具について説明する。第２実施形態の処置具１１は、初期状態でのプローブ１６の第２の共振周波数、および振動発生部２６からプローブ１６に伝達される超音波振動の腹位置４３の場所が異なる点で、第１の実施形態のものと異なっているが、他の部分は第１実施形態と共通している。このため、主として第１実施形態と異なる部分について説明し、第１実施形態と共通する部分については図示或いは説明を省略する。本実施形態の処置具１１は、他の鉗子やメス等と同時に使用され、手術中にピンポイントで使用される等、１回の手術において使用頻度が低い処置に好適な処置具である。

図８に示すように、プローブ１６（処置部プローブ）は、例えば生体適合性のある金属材料（例えば、チタン、チタン合金、ジュラルミンやステンレス等）によって棒状に形成されている。プローブ１６の第２の共振周波数は、初期状態（術者が処置具１１を使用する前の状態）において、フロントマス部３２の共振周波数よりも高い４７．１ｋＨｚになるように設計される。

プローブ１６とフロントマス部３２との境界面Ｂ（接合面）には、これらを伝わる超音波振動の腹位置４３付近が位置するように設計されている。より具体的には、図８に示すように、境界面Ｂよりも基端方向Ｃ２側（振動発生部２６側）に０．１ｍｍ移動した位置に、初期状態における超音波振動の腹位置４３Ａが位置するように設計されている。このとき、振動発生部２６およびプローブ１６を伝わる超音波振動は、最大振幅の瞬間では実線で示すような波形をとる。

続いて、図８を参照して、本実施形態の処置具１１の作用について説明する。本実施形態では、フロントマス部３２の共振周波数は、４７ｋＨｚ（第１の共振周波数）である。また、プローブ１６の共振周波数は、初期状態において、４７．１ｋＨｚ（第２の共振周波数）である。初期状態の超音波振動の腹位置４３Ａは、振動発生部２６およびプローブ１６の境界面Ｂから０．１ｍｍ振動発生部２６側にずれた位置にある。初期状態において超音波振動の腹位置４３Ａは境界面Ｂからずれているものの、ずれ量が微小であるために境界面Ｂでの振動の伝達ロスは軽微である。

術者が処置を開始し、処置具１１が継続的に使用されると、プローブ１６の温度は、瞬間的に、最大で例えば２００〜４００℃にまで上昇する。このようにプローブ１６が高温になった場合には、プローブ１６のヤング率が変化して、プローブ１６の共振周波数が４７．１ｋＨｚ（第２の共振周波数）から、例えば最小値では４６．１ｋＨｚにまで低下する（共振周波数の低下量は、プローブ１６の温度上昇量によって変動する。）。プローブ１６の共振周波数が例えば４６．１ｋＨｚにまで低下すると、フロントマス部３２とプローブ１６とを組み合わせた全体の第３の共振周波数も低下し、振動発生部２６およびプローブ１６を伝わる超音波振動の波は、最大で２点鎖線で示す位置までプローブ１６側にシフトする。このため、この超音波振動の腹位置４３Ｂも、プローブ１６と振動発生部２６との境界面Ｂ（接合面）から、最大で０．９ｍｍプローブ１６側にずれた位置に移動する。

しかしながら、この腹位置４３Ａから腹位置４３Ｂへのシフト量は、最大値であり、本実施形態の処置具１１のように出術中で使用頻度が低い場合には、手術時のプローブ１６の温度の平均値は、２０〜１００℃の範囲内にある場合が多い。このため、振動発生部２６およびプローブを伝わる超音波振動の腹位置４３は、プローブ１６側に移動するものの、境界面Ｂの付近に配置されることが多い。このため、処置中において、超音波振動の腹位置４３は、境界面Ｂからのずれ量が微小であるために境界面Ｂでの振動の伝達ロスが軽微となる。このため、本実施形態では、プローブ１６側の共振周波数の変化の前後において、超音波振動の腹位置４３Ａ、４３Ｂを境界面Ｂ付近に配置することができ、境界面Ｂにおける振動の伝達ロスが低減される。また、本実施形態では、第１の共振周波数＜第２の共振周波数＜第１の共振周波数＋１．５ｋＨｚの関係を満たすように、プローブ１６および振動発生部２６が設計される。

［第３実施形態］
図９を参照して、第３実施形態の処置具について説明する。第３実施形態の処置具１１は、初期状態でのプローブ１６の第２の共振周波数、および振動発生部２６からプローブ１６に伝達される超音波振動の腹位置４３の場所が異なる点で、第１の実施形態のものと異なっているが、他の部分は第１実施形態と共通している。このため、主として第１実施形態と異なる部分について説明し、第１実施形態と共通する部分については図示或いは説明を省略する。本実施形態の処置具１１は、乳腺の処置等、長時間連続的に用いられる過酷な条件、すなわち１回の手術において頻繁に使用される処置に好適な処置具である。

図９に示すように、プローブ１６（処置部）は、例えば生体適合性のある金属材料（例えば、チタン、チタン合金、ジュラルミンやステンレス等）によって棒状に形成されている。プローブ１６の第２の共振周波数は、初期状態（術者が処置具１１を使用する前の状態）において、フロントマス部３２の第１の共振周波数よりも高い４８ｋＨｚになるように設計される。

プローブ１６とフロントマス部３２との境界面Ｂ（接合面）には、これらを伝わる超音波振動の腹位置４３付近が位置するように設計されている。より具体的には、図９に示すように、境界面Ｂよりも基端方向Ｃ２側（振動発生部２６側）に１．０ｍｍ移動した位置に、初期状態における超音波振動の腹位置４３Ａが位置するように設計されている。

続いて、図９を参照して、本実施形態の処置具１１の作用について説明する。本実施形態では、振動発生部２６（フロントマス部３２）の共振周波数は、４７ｋＨｚ（第１の共振周波数）である。また、プローブ１６の共振周波数は、初期状態において、４８ｋＨｚ（第２の共振周波数）である。初期状態において、振動発生部２６およびプローブ１６を伝わる超音波振動（実線で示す）の腹位置４３Ａは、振動発生部２６およびプローブ１６の境界面Ｂから１．０ｍｍ振動発生部２６側にずれた位置にある。初期状態では、超音波振動の腹位置４３Ａが境界面Ｂからずれているものの、プローブ１６の温度が上がらない状態で使用される時間は短いため、境界面Ｂでの振動の伝達ロスは軽微である。

術者が処置を開始し、処置具１１が継続的に使用されると、プローブ１６の温度は、最大で例えば２００〜４００℃にまで上昇する。このようにプローブ１６が高温になった場合には、プローブ１６のヤング率が変化して、プローブ１６の共振周波数が４８ｋＨｚ（第２の共振周波数）から、例えば最小値では４７ｋＨｚにまで低下する（共振周波数の低下量は、プローブ１６の温度上昇量によって変動する。）。プローブ１６の共振周波数が例えば４７ｋＨｚにまで低下すると、フロントマス部３２とプローブ１６とを組み合わせた全体の第３の共振周波数も低下し、振動発生部２６およびプローブ１６を伝わる超音波振動の波は、最大で２点鎖線で示す位置までプローブ１６側にシフトする。このため、この超音波振動の腹位置４３Ｂも、最大で、プローブ１６と振動発生部２６との境界面Ｂ（接合面）にまで移動する。本実施形態のように長時間連続的に使用するシビアな条件では、プローブ１６の温度が高い状態のまま継続的に使用される。このため、超音波振動の腹位置４３Ｂは、処置中において境界面Ｂにほぼ一致し、境界面Ｂでの振動の伝達ロスが軽微となる。このため、本実施形態では、連続的な使用等のシビアな条件において、超音波振動の腹位置４３を境界面Ｂに一致させることができ、境界面Ｂにおける振動の伝達ロスが低減される。また、本実施形態では、第１の共振周波数＜第２の共振周波数＜第１の共振周波数＋１．５ｋＨｚの関係を満たすように、プローブ１６および振動発生部２６が設計される。

本実施形態によれば、初期状態において、前記超音波振動の腹位置４３Ａは、前記接続部からフロントマス部３２側に１ｍｍ以下の距離分を移動した位置にある。この構成によれば、初期状態および使用状態のいずれの状態においても、腹位置４３を境界面Ｂの近傍に位置させることができ、超音波振動の伝達ロスを生じることを防止して、効率よくフロントマス部３２から処置部プローブに超音波振動を伝達できる。

［第１実施形態の変形例］
以下図１０から図１８を参照して、第１実施形態の処置具１１の各変形例（第１から第８変形例）について説明する。ここでは、主として第１実施形態と異なる部分について説明し、第１実施形態と共通する部分については図示或いは説明を省略する。

（第１変形例）
図１０に示すように、プローブユニット２１は、環状部材６１を有し、環状部材６１は、プローブ１６のフランジ部６７とケース３５との間の位置に設けられる。環状部材６１は、低摩擦性または潤滑性のある材料で構成され、より具体的には、例えばフッ素系樹脂（ＰＴＦＥ、ＰＦＡ）で構成される。環状部材６１は、プローブ１６に伝わる超音波振動の節位置６２に設けられる。節位置６２では、超音波振動の振幅が最小となるが、この節位置６２でも通常は微小な振動が発生してプローブ１６とケース３５との間で摩擦を生じる。

本変形例によれば、プローブ１６とケース３５との間に低摩擦性の環状部材６１が介在されるため、当該節位置６２においてプローブ１６とケース３５との間で発生する摩擦を低減できる。

（第２変形例）
図１０に示すように、プローブユニット２１は、環状部材６１を有し、環状部材６１は、プローブ１６のフランジ部６７とケース３５との間の位置に設けられる。第１変形例とは異なり、本変形例では、環状部材６１は、ゴム状の弾性のある材料で構成され、より具体的には、例えばゴム材料（シリコンゴム、フッ素ゴム）で構成される。環状部材６１は、プローブ１６に伝わる超音波振動の節位置６２に設けられる。節位置６２では、超音波振動の振幅が最小となるが、この節位置６２でも通常は微小な振動が発生する。

本変形例によれば、プローブ１６とケース３５との間に弾性のある環状部材６１が介在されるため、当該節位置６２においてプローブ１６の振動を吸収して、プローブ１６からケース３５側に伝達される振動を低減できる。なお、環状部材６１をフッ素ゴム等の低摩擦性のゴムで形成すれば、第１変形例にいう低摩擦性と本変形例のゴム状の弾性との両方を兼ね備えることができる。

（第３変形例）
図１１、図１２に示すように、プローブユニット２１は、一対の環状の低摩擦部材６０を有する。一対の低摩擦部材６０は、互いに同一の形状（平座金形状、長方形の断面を有するリング形状）をなしている。一対の低摩擦部材６０は、ケース３５の回転ノブを構成する第１部分３５Ａと、ケース３５の本体部分を構成する第２部分３５Ｂと、の間に設けられている。より詳細には、図１２に示すように、低摩擦部材６０は、第１部分３５Ａの基端方向Ｃ２側にあるフランジ状部分５８と、第２部分３５Ｂの内側に突出した受け部５９と、の間に設けられている。低摩擦部材６０は、フッ素系樹脂（ＰＴＦＥ、ＰＦＡ）で構成される。一対の低摩擦部材６０は、長手方向Ｃに互いに重ねられて設置される。なお、プローブ１６は、フロントマス部３２に所定の圧力で押し付けられてこれに接続された際に、その反作用で低摩擦部材６０に対しても押し付けられる。本変形例では、２個の低摩擦部材６０を重ね合わせて使用することで、回転ノブである第１部分３５Ａを持ってプローブ１６を回転させる際に必要な回転力（第１部分３５Ａと第２部分３５Ｂとの間で発生する摩擦力）が低減される。これによって、医師は、プローブ１６を比較的小さな力で滑らかに回転できる。

さらに本変形例では、第２部分３５Ｂの円筒形をなしている本体部分の内周面に、複数の突起６９が設けられている。突起６９は、長手方向Ｃに所定の長さで延びている。図１３に示すように、突起６９は、長手方向Ｃと交差する面で切断したときに円弧状の断面形状を有する。突起６９の頂部は、把持部ユニット２２側のハウジング２５の外周面に対して点接触（長手方向Ｃに関して線接触）することができる。このため、ハウジング２５と第２部分３５Ｂとの間で接触面積を小さくできる。これによって、プローブユニット２１に対して把持部ユニット２２を抜き差しする際に、ハウジング２５の外周面と第２部分３５Ｂの内周面との間で働く摩擦力を低減できる。なお、ハウジング２５および突起６９のいずれか一方をフッ素系樹脂（ＰＴＦＥ、ＰＦＡ）で構成して、さらに摩擦力を低減することも好適である。

（第４変形例）
図１４に示すように、プローブユニット２１は、プローブ１６を保護する円筒形のシース６３と、プローブ１６とシース６３との間に設けられる第１環状部材６４と、プローブ１６とケース３５との間に介在される第２環状部材６５と、フロントマス部３２とケース３５との間に介在される第３環状部材６６と、を備える。第１から第３環状部材６６のそれぞれは、低摩擦性または潤滑性のある材料で構成され、より具体的には、例えばフッ素系樹脂（ＰＴＦＥ、ＰＦＡ）で構成される。第１環状部材６４は、円筒形をなしており、シース６３の中心位置にプローブ１６を支持する。第１環状部材６４は、プローブ１６に伝わる超音波振動の節位置６２に設けられる。第１環状部材６４は、シース６３の基端方向Ｃ２側の内部を密閉（シール）することができ、処置で発生した生体組織の破片や液体等がシース６３の内部（或いはケース３５の内部）に侵入することを防止する。

第２環状部材６５は、中央部に貫通孔を有した円盤状をなしており、プローブ１６のフランジ部６７に当接している。第２環状部材６５は、第１環状部材６４と同様に、プローブ１６を伝わる超音波振動の節位置６２に設けられる。第３環状部材６１は、円筒形をなしており、フロントマス部３２の中心がプローブ１６の中心からずれてしまわないように、筒状部材３６の中心位置にフロントマス部３２を保持している。第３環状部材６１は、フロントマス部３２を伝わる超音波振動の節位置６２に設けられる。

超音波振動の節位置６２では、プローブ１６またはフロントマス部３２を伝わる超音波振動の振幅が最小となるが、この節位置６２でも通常は微小な振動が発生してプローブ１６とケース３５との間、プローブ１６とシース６３との間、あるいはフロントマス部３２と筒状部材３６との間で摩擦を生じる。

本変形例によれば、プローブ１６とケース３５との間に低摩擦性の第１から第３環状部材６４〜６６が介在される。このため、当該節位置６２において、プローブ１６とケース３５との間、プローブ１６とシース６３との間、あるいはフロントマス部３２と筒状部材３６との間、で発生する摩擦を低減できる。なお、第１から第３環状部材６４〜６６をフッ素ゴム等の低摩擦性のゴムで形成すれば、第１から第３環状部材６１は、第１変形例にいう低摩擦性と第２変形例のゴム状の弾性との両方を兼ね備えることができる。

（第５変形例）
図１５に示すように、把持部ユニット２２は、外殻を構成する略円筒形のハウジング２５と、ハウジング２５内に収納される振動発生部２６と、を有している。振動発生部２６は、ハウジング２５内に収納される超音波振動子３１と、超音波振動子３１に接続されたフロントマス部３２と、を有する。フロントマス部３２は、フランジ状部６８を有する。把持部ユニット２２は、このフランジ状部６８とハウジング２５との間に、円筒状の支持部材７１を有する。

支持部材７１のそれぞれは、低摩擦性または潤滑性のある材料で構成され、より具体的には、例えばフッ素系樹脂（ＰＴＦＥ、ＰＦＡ）で構成される。支持部材７１は、円筒形をなしており、ハウジング２５の中心位置にフロントマス部３２を支持する。支持部材７１は、フロントマス部３２を伝わる超音波振動の節位置６２に設けられる。また、フロントマス部３２を伝わる超音波振動の先端方向Ｃ１側の節位置６２には、環状のシール部材７０が設けられている。シール部材７０は、フロントマス部３２の先端側をハウジング２５の中心位置に支持するとともに、ハウジング２５内に液体や生体組織の処置片が侵入することを防止している。シール部材７０は例えばフッ素系樹脂（ＰＴＦＥ、ＰＦＡ）で構成される。

超音波振動の節位置６２では、フロントマス部３２を伝わる超音波振動の振幅が最小となるが、この節位置６２でも通常は微小な振動が発生してフロントマス部３２とハウジング２５との間で摩擦を生じる。

本変形例によれば、フロントマス部３２とハウジング２５との間に低摩擦性の支持部材７１が介在されるため、当該節位置６２においてフロントマス部３２とハウジング２５との間で発生する摩擦を低減できる。なお、支持部材７１をフッ素ゴム等の低摩擦性のゴムで形成すれば、支持部材７１は、第１変形例にいう低摩擦性と第２変形例のゴム状の弾性との両方を兼ね備えることができる。

（第６変形例）
図１６は、第４変形例の図１５に示すＦ１６を拡大して示している。図１６に示すように、把持部ユニット２２は、外殻を構成する略円筒形のハウジング２５と、ハウジング２５内に収納される振動発生部２６と、を有している。振動発生部２６は、ハウジング２５内に収納される超音波振動子３１と、超音波振動子３１に接続されたフロントマス部３２と、超音波振動子３１をフロントマス部３２に固定する固定部材７２（バックマス）と、を有する。固定部材７２は、雌ねじ部を有しており、フロントマス部３２の基端面３２Ａに設けた雄ねじ部に対してねじ式で固定される。

固定部材７２は、途中に段部７２Ａを有しており、頭部７３の部分の直径が小さく形成されている。ハウジング２５は、外殻を構成する外ハウジング７４と、振動発生部２６を取り囲む内ハウジング７５と、を有している。内ハウジング７５の内部は、いわゆる蒸気密構造になっていて、把持部ユニット２２をオートクレーブ処理した際でも、内ハウジング７５の内部に高温・高圧の蒸気が侵入しないようになっている。内ハウジング７５には、貫通孔部７５Ａが設けられている。貫通孔部７５Ａの内側には、電気接続部７６と、電気接続部７６を取り囲む絶縁性の樹脂部７７と、が収められている。電気接続部７６には、２本の第１導線５５と、１本の第２導線５６と、が通されており、電気接続部７６においてこれら各導線の電気的接点８０が形成されている。樹脂部７７は、貫通孔部７５Ａをいわゆる蒸気密構造で密閉しており、オートクレーブ処理の際に貫通孔部７５Ａから内ハウジング７５内に蒸気が侵入することを防止する。

本変形例によれば、固定部材７２の頭部７３の直径が小さく構成され、その分だけ浮いたスペースに電気接続部７６を配置することとした。このため、把持部ユニット２２が大型化してしまうことを防止することができ、処置具１１をコンパクトにすることができる。

（第７変形例）
図１７に示すように、把持部ユニット２２は、外殻を構成する略円筒形のハウジング２５を有する。ハウジング２５は、本体部分２５Ａと、本体部分２５Ａに対して折り曲げられた折り曲げ部２５Ｂと、を有する。折り曲げ部２５Ｂは、ケーブル１４と接続する位置に設けられている。このため、ハウジング２５は、本体部分２５Ａと折り曲げ部２５Ｂとによって、術者の手に沿う形状をなしている。

本変形例では、ハウジング２５に折り曲げ部２５Ｂが設けられているため、ケーブル１４を介して働く張力の方向をいわゆる手の甲に沿う方向にすることができる。このため、ハウジング２５を直線的に形成したものに比して、ケーブル１４を介してハンドピース１２に働く張力の影響を小さくできる。これによって、術者の作業性を向上できる。

（第８変形例）
図１８は、第１変形例の図１０に示すＦ１８−Ｆ１８線に沿った断面図を示している。プローブユニット２１は、プローブ１６と、プローブ１６の周囲を覆うケース３５と、プローブ１６およびケース３５と一体的に設けられた筒状部材３６と、筒状部材３６の周囲に設けられたばね部材３７と、筒状部材３６に対してスライド移動可能であってばね部材３７によって先端方向Ｃ１側に付勢されたピンユニット４１と、を備えている。ピンユニット４１は、プローブ１６の半径方向に突出した第１から第３ピン２３Ａ〜２３Ｃを有する。第１から第３ピン２３Ａ〜２３Ｃは、中心軸Ｃに関して、非対称に配置されている。第１ピン２３Ａと第２ピン２３Ｂとがなす角度は、例えば、９０°であり、第２ピン２３Ｂと第３ピン２３Ｃとがなす角度は、例えば、１５０°であり、第３ピン２３Ｃと第１ピン２３Ａとがなす角度は、例えば、１２０°である。なお、これらの角度は一例であり、各ピンが中心軸Ｃに対して非対称形に配置されれば、他の角度でも当然によい。

本変形例によれば、第１から第３ピン２３Ａ〜２３Ｃが中心軸Ｃに対していわゆる非対称形に配置されるため、把持部ユニット２２に対してプローブユニット２１を正しい角度で固定することができる。これによって、把持部ユニット２２側の検出ユニット２７に対して、プローブユニット２１側の操作ボタン１５を整合させることができる。これによって、操作ボタン１５の操作を検出ユニット２７で検出できない等の不具合を防止できる。

本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変形実施することができる。さらに、上記各実施形態および各変形例の処置具を組み合わせて一つの処置具を構成することも当然に可能である。

Claims

超音波振動可能な振動子と、
前記振動子と超音波振動を伝達可能に接続し、第１の共振周波数を有するフロントマス部と、
前記フロントマス部の第１の共振周波数よりも高い第２の共振周波数を有する、被検体を処置するための処置部プローブと、
前記フロントマス部の先端面と、前記処置部プローブの基端面と、を押圧して非ねじ接続するとともに、前記第１の共振周波数で振動したときの腹位置となる接続部と、
を備え、
前記第１の共振周波数＜前記第２の共振周波数＜前記第１の共振周波数＋１．５ｋＨｚの関係を有する処置具。
初期状態において、前記超音波振動の腹位置は、前記接続部から前記フロントマス部側に１ｍｍ以下の距離分を移動した位置にある請求項１に記載の処置具。
前記処置部プローブに高周波エネルギーを供給できる高周波エネルギー供給部を備え、
前記処置部プローブには、前記超音波振動と前記高周波エネルギーとを同時に伝達可能である請求項１に記載の処置具。
前記処置部プローブと前記フロントマス部は長手軸に沿って接続され、少なくとも前記処置部プローブの基端面若しくはフロントマス部の先端面は、前記長手軸に直交する平面である請求項１に記載の処置具。
前記処置部プローブが設けられるプローブユニットと、
前記振動子が設けられる把持部ユニットと、
前記プローブユニットに設けられたピンと、
前記把持部ユニットに設けられ、前記ピンを受ける受け部と、
を備えた請求項１に記載の処置具。
前記処置部プローブと前記フロントマス部は、カムを用いて突き当てて固定される請求項１に記載の処置具。