JPH06142109A - 超音波手術器用ハンドピース - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 駆動周波数および電力消費量を上げることな
く、コンパクトかつ冷却が充分に行われる超音波手術器
用ハンドピースを実現すること。 【構成】 超音波振動を発生する振動発生部と、該振動
発生部にて生じた超音波振動を患部に伝えるための振動
発生部と連結されるホーン部とを具備する超音波手術器
用ハンドピースにおいて、前記振動発生部およびホーン
部の総合長さが、これらの共振周波数のうちの最低周波
数をとるときの波長をλとしたときに、λ／２となるよ
うに構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【従来の技術】本発明は、超音波振動を利用した超音波
手術器のハンドピースに関する。

【０００２】

【従来の技術】超音波手術器は、超音波振動を利用して
人体組織を破砕、乳化して吸引することにより、血管や
神経等の筋状の部分を残しながら患部を選択的に除去す
ることができるため、広く用いられている。

【０００３】図２（ａ）は従来の超音波手術器のハンド
ピースを示す断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）に示した
ハンドピースの各部における振幅量を示す図である。

【０００４】略円錐状の形状を持つハンドピース２００
は、ホーン部２０１、振動発生部２０２およびこれらを
覆うハウジング２０３より構成されている。

【０００５】ホーン部２０１は、先端チップ２０５およ
び距離調節部材２０６から構成され、振動発生部２０２
は、距離調節部材２０７、つば２０８、ピエゾ素子２０
９，２１０、電極２１１，２１２、裏打板２１３および
前面板２１４より構成されている。

【０００６】裏打板２１３と前面板２１４との間に挟ま
れる形態に配置されるピエゾ素子２０９，２１０は、と
もに張り合わされてバイモルフ型の圧電素子として用い
られるもので、外部に設けられる高周波電源からコネク
タ（ともに不図示）を介して電極２１１，２１２に印加
される高周波電源に応じて図面左右方向への振動を発生
する。裏打板２１３はつば２０８と一体に形成され、ま
た、前面板２１４の反ピエゾ素子２１０側には不図示の
支持部材が設けられている。つば２０８および上記の支
持部材によって各ピエゾ素子２０９，２１０と、裏打板
２１３、前面板２１４はハウジング２０３内に支持する
こととともに、各ピエゾ素子２０９，２１０の動作信頼
性を向上するために必要とされる振動方向への規制が行
われている。

【０００７】上記の各構成部材の接合部にはねじが設け
られており互いに螺合することにより一体とされる。

【０００８】上記のホーン部２０１および振動発生部２
０２のそれぞれの長さは、先端チップ２０５における振
動が最も強くなるように、各構成部材の共振周波数のう
ちの最低周波数をとるときの波長をλとしたときに、λ
／２倍となるように構成されている。具体的には、各構
成部材を伝播する際の音速を電極２１１，２１２に印加
される電力の駆動周波数（超音波振動数）で割ったとき
の値をλとし、これのλ／２倍となるように選択されて
いる。

【０００９】各部の振幅量について説明すると、上記の
ようにホーン部２０１、振動発生部２０２はともにλ／
２倍の長さとなるように構成されているため、各部のな
かに振幅量が０となる節部Ｂ，Ｄが存在する。ハウジン
グ２０３と係合するつば２０８は、使用中にずれが発生
することを防ぐために振幅量が０となる節部Ｄ近傍に設
けられている。また、先端チップ２０５とともにホーン
部２０１を構成する距離調整部材２０６の長さは、上述
の場合と同様に使用中にずれが発生することを防ぐため
に先端チップ２０５との螺合部が振幅量が０となる節部
Ｂ近傍となるように選択されている。これは、先端チッ
プ２０５は患部の種類に応じて異なる形状のもの複数用
意され、取り替えられて使用されるためである。また、
節部Ｂ近傍における距離調整部材２０６とハウジング２
０３との間には、後述する冷却液を兼ねた生理食塩水を
止めるとともに各部材を支持するためのＯリング２１６
が設けられている。Ｏリング２１６を振動が少ない節部
Ｂ近傍に設けることにより、Ｏリング２１６に発生する
熱の量を少なくすることが可能となっている。

【００１０】ホーン部２０１を構成する先端チップ２０
５は、実際に患部に当接する部分であり、図２（ｂ）に
示されるようにその振幅量（移動量）も大きなものとな
るために発熱量も極めて大きなものとなる。ハウジング
２０３の先端チップ２０５に対応する外周部には、先端
チップの冷却および除去部分の吸引を促進するための生
理食塩水を注入するための注入口２０４が設けられてい
る。

【００１１】上記のように構成される先端チップ２０
５、距離調節部材２０６，２０７、裏打板２１３、ピエ
ゾ素子２０９，２１０、前面板２１４およびハウジング
２０３には、その中心線に沿って吸入口２１５が連設さ
れており、外部に設けられた吸引ポンプにより破砕、乳
化された組織が吸引される。また、上記の各構成部材
は、該吸入口２１５を軸とした略回転対称形に形成され
ている。

【００１２】注入ノズル（不図示）を介して注入口２０
４から注入された生理食塩水は、ハウジング２０３と先
端チップ２０５の間を通る際に先端チップ２０５を冷却
し、ハウジング２０３から排出された後には除去部分と
ともに先端チップ２０５およびハンドピース２００を通
して連設された吸入口２１５から外部へ吸い出される。

【００１３】上記のように先端チップ２０５は患部の種
類に応じて異なる形状のものが複数用意され、取り替え
られて使用されるが、手術部位によってはハウジング２
０３の形状が異なり、同一の高周波電源によって駆動さ
れる複数のハンドピースが用意され、ハンドピース自体
が取り替えられて使用される。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上述した図２に示した
従来の超音波手術器用ハンドピースは、ホーン部２０
１、振動発生部２０２はともにλ／２（倍）の長さとな
るように構成されている。これらの総合長さは、先端チ
ップ２０５や距離調節部材２０６，２０７をチタンで構
成し、駆動周波数を２７ＫＨZとした場合には、ホーン
部の形状にもよるが、おおよそ１８〜２５ｃｍとなり、
ハンドピース２００全体としての長さはこれ以上となる
ために手術部位によっては大きすぎて取り扱いが悪いと
いう問題点がある。

【００１５】また、最も発熱量が大きな先端チップ２０
５のみが冷却されるが、振動発生源であるピエゾ素子２
１０，２１１にも少なからぬ熱が発生するため、信頼性
上冷却することが好ましい。この発生した熱を除去する
ためにはＯリング２１６を節点Ｄ付近に設けて冷却液で
ある生理食塩水によって距離調節部材２０６，２０７を
も冷却し、距離調節部材２０６，２０７による熱伝達を
利用して振動発生源をも冷却させることが考えられる
が、この場合には、冷却液と接する振動系の表面積が大
きなものとなるために損失も増大し、電力消費量が大き
くなってしまうという問題点がある。

【００１６】これらの問題点を同時に解決するために
は、駆動周波数を上げればよいが、この場合には高周波
電源をも変更する必要があるうえにより高価な高周波用
電力素子を使用する必要があるために製造コストおよび
価格が増大してしまうという問題点がある。

【００１７】本発明は上述したような従来の技術が有す
る問題点に鑑みてなされたものであって、駆動周波数お
よび電力消費量を上げることなく、コンパクトかつ冷却
が充分に行われる超音波手術器用ハンドピースを実現す
ることを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明の超音波手術器用
ハンドピースは、超音波振動を発生する振動発生部と、
該振動発生部にて生じた超音波振動を患部に伝えるため
の振動発生部と連結されるホーン部とを具備する超音波
手術器用ハンドピースにおいて、振動発生部およびホー
ン部の総合長さが、これらの共振周波数のうちの最低周
波数をとるときの波長をλとしたときに、λ／２となる
ように構成されている。この場合、振動発生部およびホ
ーン部を覆うハウジングと、ホーン部を冷却するための
冷却液を注入するためにハウジングに設けられた注入口
と、冷却液が振動発生部に流れることを防ぐためにホー
ン部とハウジングとの間に設けられるシール部材とを具
備し、シール部材は、振動発生部およびホーン部の連結
部近傍に設けられるものとしてもよい。

【００１９】さらに、注入口がシール部材近傍に設けら
れるものとしてもよい。

【００２０】

【作用】上記のように振動発生部およびホーン部の総合
長さがλ／２となるように構成されているので、超音波
手術器用ハンドピースがコンパクトなものとなる。

【００２１】シール部材が振動発生部およびホーン部の
連結部近傍に設けた場合には、ホーン部全体が冷却液に
よって冷却されるとともにホーン部を介する熱伝達によ
って振動発生部も冷却される。

【００２２】冷却液を注入する注入口をシール部材近傍
に設けた場合には、冷却液がホーン部を円滑に流れる。

【００２３】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００２４】図１（ａ）は本発明の超音波手術器のハン
ドピースの一実施例を示す断面図、図１（ｂ）は図１
（ａ）に示したハンドピースの各部における振幅量を示
す図である。

【００２５】図１（ａ）に示されるハンドピース１００
を構成するホーン部１０１、振動発生部１０２、ホーン
部１０１を構成する先端チップ１０５および距離調節部
材１０６、振動発生部１０２を構成するつば１０８、ピ
エゾ素子１０９，１１０、電極１１１，１１２、裏打板
１１３、前面板１１４および各構成部材に連通する吸入
口１１５や上記の各構成部材を収容するハウジング１０
３、該ハウジングに設けられた注入口１０４は図２
（ａ）に示したホーン部２０１、振動発生部２０２、先
端チップ２０５および距離調節部材２０６、つば２０
８、ピエゾ素子２０９，２１０、電極２１１，２１２、
裏打板２１３、前面板２１４、吸入口２１５、ハウジン
グ２０３、注入口２０４と同様の構成のものであるため
に説明は省略する。

【００２６】本実施例におけるホーン部１０１、振動発
生部１０２のそれぞれの長さは、各部がλ／２（倍）で
はなくホーン部１０１と振動発生部１０２との総合長さ
がλ／２となるように構成されている。ホーン部１０１
および振動発生部１０２をハウジング１０３内に支持す
るためのつば１０８は振動量が０となる節点Ｇ近傍に設
けられ、また、冷却液である生理食塩水が流れる領域を
規制するシール部材であるＯリング１１６は、先端チッ
プ１０５寄りのつば１０８近傍に設けられている。

【００２７】注入口１０４から注入された生理食塩水
は、ハウジング１０３と先端チップ１０５の間を通る際
に先端チップ１０５および距離調節部材１０６を冷却
し、ハウジング１０３から排出された後には除去部分と
ともに先端チップ１０５およびハンドピース１００を通
して連設された吸入口１１５から外部へ吸い出される。

【００２８】本実施例のものにおいては、ホーン部１０
１と振動発生部１０２との総合長さがλ／２となるよう
に構成されているために、これらの各部分による全体の
長さは、同じ高周波電源を使用する図２（ａ）に示した
従来例の半分となり、コンパクトで扱いやすいものとな
った。また、Ｏリング１１６がつば１０８近傍に設けら
れているため、生理食塩水は先端チップ１０５のみなら
ず距離調節部材１０６の表面にも流れるため、該距離調
節部材１０６を介して振動発生部１０２が良好に冷却さ
れ、装置動作の信頼性を向上することができた。

【００２９】上述したように本実施例のハンドピース１
００は全体がコンパクトに形成されているので、距離調
節部材１０６の表面積を加えても、生理食塩水が実際に
接する表面積が増加することはなく、電力消費量が増加
することはなかった。

【００３０】なお、先端チップ１０５は図では距離調節
部材１０６を介して裏打板１１３と連結されるように示
されている。距離調節部材１０６を設けた理由は、ハウ
ジング１０３と平行な箇所にＯリング１１６を配置して
ずれの発生を防止することが目的であるが、ハウジング
１０３にＯリング１１６の該周部を収容する溝を設けて
距離調節部材１０６を介することなく、直接裏打板１１
３と連結するものとし、ホーン部１０１を先端チップ１
０５のみで構成するものとしてもよい。このように構成
することにより、図２（ａ）に示した先端チップ２０５
と同形状のものを用いることが可能となるとともに振動
が少ない節点Ｇ付近での連結となるためにその信頼性も
向上する。

【００３１】また、Ｏリング１１６の設けられる位置に
ついて言うと、冷却のためには節点Ｇにできるだけ近付
けることが望ましいが、ハウジング１０３に各構成部材
を支持する点からはつば１０８が設けられる節点Ｇから
できるだけ離すことが望ましい。このように設定位置に
要求される条件がが相反するものであるため、実際に使
用したうえで位置を任意に調整するものとしてもよく、
その位置は特に限定されるものではない。さらに、ハウ
ジング１０３に各構成部材を精度よく支持するために、
つば１０８と先端チップ１０５との間の上記と異なる箇
所や裏打板１１３の部分において、ハウジング１０３と
の間にＯリングを支持部材として付加する構成としても
よく、その数も特に限定されるものではない。

【００３２】さらに、注入口１０４の設けられる位置に
ついて言うと、生理食塩水が距離調節部材１０６および
先端チップ１０５の表面を円滑に流れる効率のよい冷却
を行うためには、Ｏリング１１６と先端チップ１０５と
の間であって、できるだけＯリング１１６近い部分に吐
出口が設けられることが望ましい。また、生理食塩水が
螺旋状の距離調節部材１０６および先端チップ１０５の
表面を流れるものとすることによりさらに効率のよい冷
却がなされるため、このように生理食塩水が流れるよう
に注入口１０４を傾斜をつけて設けるものとしてもよ
く、さらに流量を多くするために複数設けるものとして
もよい。

【００３３】

【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので、以下に記載するような効果を奏する。

【００３４】請求項１に記載のものにおいては、駆動周
波数を上げることなくコンパクトな超音波手術器用ハン
ドピースを実現することができる効果がある。

【００３５】請求項２に記載のものにおいては、上記効
果に加えて、冷却が振動発生部に対しても行われる装置
信頼性が向上されたものとすることができる効果があ
る。

【００３６】請求項３に記載のものにおいては、上記各
効果に加えて、冷却液がホーン部の表面を円滑に流れる
効率のよい冷却を行うことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の超音波手術器のハンドピース
の一実施例を示す断面図、（ｂ）は（ａ）に示したハン
ドピースの各部における振幅量を示す図である。

【図２】（ａ）は超音波手術器のハンドピースの従来例
を示す断面図、（ｂ）は（ａ）に示したハンドピースの
各部における振幅量を示す図である。

【符号の説明】

１００ ハンドピース １０１ ホーン部 １０２ 振動発生部 １０３ ハウジング １０４ 注入口 １０５ 先端チップ １０６ 距離調節部材 １０８ つば １０９，１１０ ピエゾ素子 １１１，１１２ 電極 １１３ 裏打板 １１４ 前面板 １１５ 吸入口 １１６ Ｏリング Ｇ 節点

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波振動を発生する振動発生部と、該
   振動発生部にて生じた超音波振動を患部に伝えるための
   振動発生部と連結されるホーン部とを具備する超音波手
   術器用ハンドピースにおいて、 前記振動発生部およびホーン部の総合長さが、これらの
   共振周波数のうちの最低周波数をとるときの波長をλと
   したときに、λ／２となるように構成されていることを
   特徴とする超音波手術器用ハンドピース。
2. 【請求項２】 請求項１記載の超音波手術器用ハンドピ
   ースにおいて、 振動発生部およびホーン部を覆うハウジングと、 ホーン部を冷却するための冷却液を注入するために前記
   ハウジングに設けられた注入口と、 前記冷却液が前記振動発生部に流れることを防ぐために
   前記ホーン部とハウジングとの間に設けられるシール部
   材とを具備し、 前記シール部材は、前記振動発生部およびホーン部の連
   結部近傍に設けられることを特徴とする超音波手術器用
   ハンドピース。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の超音波手術器用ハンド
   ピースにおいて、 注入口がシール部材近傍に設けられることを特徴とする
   超音波手術器用ハンドピース。