JPH11347041A - 超音波手術用プローブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】先端部材を細径で且つ長尺に形成できるととも
に、観察視野の妨げになることがなく、また、反射現象
を防止して確実に超音波振動を制御できる安価な超音波
手術用プローブの提供を目的としている。 【解決手段】本発明は、生体組織に対して処置を行なう
ための先端部材２と、その一端側が先端部材の手元側に
接合されるとともにその他端側が超音波振動子に接続さ
れる接続部材５とからなり、超音波振動子から発振され
る超音波振動を接続部材を介して先端部材に伝達するこ
とにより生体の患部を治療する超音波手術用プローブ１
において、先端部材２は、その略全長わたって外径が略
一定の管状部材からなり、その手元側部分が接続部材５
の内部に挿入されるとともにその挿入部分が溶接される
ことによって接続部材５に接合されることを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波振動により
生体の患部を治療する超音波手術用プローブに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、超音波手術用プローブ（以下、単
にプローブという。）は、特許第２５３２７８０号に示
されるように、生体組織に対して処置を行なうための先
端部材と、超音波振動子（以下、単に振動子という。）
に接続される接続部材とが接合あるいは一体で形成され
ている。

【０００３】前記先端部材は一般的に切削加工によって
形成されており、超音波振動を増幅するために手元側か
ら先端側に向かって細くなるテーパ部が形成されている
場合が多く、このテーパの先端側終端部は超音波振動の
節に位置するようになっている。

【０００４】また、従来のプローブの中には、接続部材
の近傍で、先端部材を振動子の振動の中心軸に対して屈
曲させているものがある。すなわち、先端部材の中心軸
が振動子の振動の中心軸に対し所定の角度をもって方向
付けられている。

【０００５】また、先端部材の先端側の外表面に表面硬
化処理を施したり（特開昭６１−１９６９５２号公報参
照）、粗面加工を施したものもある（特開昭６３−２８
１６３９号公報参照）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】一般に、プローブの形
状は、視野を妨げずに繊細な手術を行なうために、でき
るだけ細径のものが良いとされている。また、内視鏡下
外科手術や脳神経外科手術でも特に深部病変に対して使
用する場合には、 長尺なものが必要とされている。さ
らに、脳神経外科手術の深部病変に対して使用する場合
には、特に細径で長尺なものが必要であり、対象となる
病変（主に、脳内血腫やグリオーマ）が比較的破砕し易
いために、通常の外科手術等で使用される程の振幅は必
要ないことが知られている。

【０００７】ところで、従来のように先端部材を切削加
工によって形成する場合、先端部材が長く細径になるに
したがって、加工が困難になることが知られている。そ
のため、従来においては、切削加工によって形成された
長尺で細径なプローブは存在しなかった。

【０００８】また、前述のように、先端部材にテーパ部
が存在するために、プローブの手元側の径が太くなって
おり、視野が妨げられるという問題点があった。特に脳
神経外科領域においては、非常に小さい開頭孔の上部か
ら手術用顕微鏡にて観察するため、プローブの手元側が
太いことは致命的な欠点であり、さらに術野を遮ること
にもなるため、他の鉗子類の操作にも支障をきたす場合
もあった。

【０００９】このような問題に対して、特許第２５３２
７８０号等では、プローブを途中で屈曲させることによ
り、振動子が内臓されているハンドピース等の、径が太
く視野を妨げるものを視野外に配置できるようにしてい
る屈曲型と呼ばれる形状を実現していたが、プローブの
手元側部分が太いことには変わりがなく、視野が妨げら
れたり術野が遮られる可能性があった。

【００１０】また、内視鏡外科手術用にパイプ材を使用
して、長尺なプローブを実現しているものも一般的に知
られているが、このようなものには屈曲型は存在してい
なかった。さらに、このようなものの場合には、パイプ
材と接続部材の接合には、接続部材の先端側にパイプ材
を嵌合させるためのフランジ面を形成し、そこにパイプ
材を突き当ててＴｉｇ溶接等の溶接やロー付け、ハンダ
付け等によって接合していた。

【００１１】そのために、このようなものの場合には、
フランジ面１７（図５参照）により接合（溶接）部分の
外径が、その他の部分よりも太くなってしまうという問
題点があった。

【００１２】さらに、先端部材を接続部材に対して細径
に形成した場合には、先端部材が接続部材に対して軽量
となる。このような場合に前述のような屈曲型とする
時、この屈曲部は、理論上、超音波振動の腹近傍とする
必要がある。そのために、この腹で大きな質量差が生じ
るとともに、主に外径差による断面積の大きな差が生じ
る。

【００１３】また、プローブを駆動する電源には、一般
的に、確実にプローブの先端まで制御するために、駆動
時の周波数検知機能や、それを利用したプローブ折れ検
知機能等を有している。

【００１４】そして、プローブの先端は、理論上、超音
波振動の腹となっている。しかし、前述のように先端部
材が接続部材に対して細径で軽量な屈曲型プローブを製
作すると、その断面積と質量の差によって、屈曲部の腹
において超音波振動の反射現象が発生する場合が多い。

【００１５】この現象が発生すると、プローブ自体は先
端部材の先端まで超音波振動するが、電源がプローブの
振動を制御する際に、この腹における反射波によってプ
ローブ先端まで確実に検知できず、屈曲部の腹をプロー
ブ全体の腹として認知してしまい、あたかも屈曲部がプ
ローブの先端部であるかのように認識してしまう。

【００１６】そして、このような状況では、電源が先端
部材を認知していないため、前述の周波数検知機能やプ
ローブ折れ検知機能等が誤作動することになり、最悪の
場合には、先端部材が破損しても検知できない状況も発
生しかねないという問題も生じていた。

【００１７】また、従来、先端部材の先端側に対して窒
化チタンコーティング処理等の表面硬化処理や、サンド
ブラストや電解処理等による粗面加工等の凹凸処理が施
されているものもあったが、それぞれ独立に施されてお
り、両者を同時に施したプローブは存在しなかった。

【００１８】本発明は前記事情に着目してなされたもの
であり、その目的とするところは、先端部材を細径で且
つ長尺に比較的安価で簡単に形成するとともに、特に前
述の屈曲型において超音波振動の反射現象を防止し、電
源による確実な超音波振動の制御を行なうことと、さら
には、プローブ先端の摩耗や破損の防止と、切除効率の
向上であり、これらを実現した細径、長尺で視野や術野
を妨げない上に、確実に振動の制御が行なえ、切除効率
が高い安価で安全な超音波手術用プローブを提供するこ
とにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明は、生体組織に対して処置を行なうための先
端部材と、その一端側が先端部材の手元側に接合される
とともにその他端側が超音波振動子に接続される接続部
材とからなり、超音波振動子から発振される超音波振動
を接続部材を介して先端部材に伝達することにより生体
の患部を治療する超音波手術用プローブにおいて、前記
先端部材は、その略全長わたって外径が略一定の管状部
材からなり、その手元側部分が接続部材の内部に挿入さ
れるとともにその挿入部分が溶接されることによって接
続部材に接合されることを特徴とする。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の一実施形態について説明する。図１に示すように、本
実施形態に係る超音波手術用プローブ１は、特に脳神経
外科における深部病変の切除を主目的としたものを示
す。この場合には、細径で長尺な屈曲型である必要があ
るが、振幅は他の症例に対して比較的低振幅で良い。プ
ローブ１は、先端部材２と第１および第２の接続部材
５，１３とから構成され、その素材として主に純チタン
あるいはチタン合金、または、アルミあるいはアルミ合
金が、音響特性が良好なために使用されている。

【００２１】先端部材２は、引き抜き加工等により成型
された軽量且つ細径な管状部材からなる。従来、超音波
手術用プローブの先端部材はそのテーパ形状にも起因し
て切削加工によって形成されることが多かったが、この
場合には、特に吸引孔１０の穴開け加工上、内径Ｄと全
長Ｌの比率がＤ：Ｌ＝１：１０程度までしか加工できな
かった。ただし、Ｌがさらに長い場合には、特殊な工具
を使用して加工するという方法もあったが、高度な技術
と費用が掛かるという問題点があった。また、チタンや
アルミ等の切削加工は非常に難しく、外周面を切削する
だけでも、Ｌが長くなるにつれて曲がりが生じやすくな
る。

【００２２】これに対し、本実施形態では、切除対象と
なる病変が血腫やグリオーマ等の比較的破砕し易い組織
であるため、振幅がそれほど必要ではないので、先端部
材２にテーパ部を設けなくても良い。もしくは、振幅が
必要な場合には、図示しない超音波振動子自体にテーパ
による振幅拡大手段を設ければ良い。このようなことに
より、先端部材２が引き抜き加工によって成型された管
状部材いわゆるパイプ材から成るため、切削加工におい
て生じる前述のような問題点がなく、径Ｄの大きさに関
わらず、長さＬを自由に設定できるというメリットがあ
る。先端部材２の全長に渡って外径が一定となるため、
手元側の外径も先端側と同様に細くすることができる。

【００２３】また、プローブの材料としては従来からチ
タン等が用いられているが、中でもチタン合金が最も強
度が高いため、切削加工で製造されるプローブは殆どが
チタン合金にて製造されている。しかし、チタン合金は
価格が非常に高い上に加工が難しいという問題点があ
る。そのため、本実施形態では、先端部材２と第１およ
び第２の接続部材５，１３とをそれぞれ別体とし、高振
幅を必要としない場合には、強度を必要としない部分の
材質を任意にチタン合金から純チタンやジュラルミン、
アルミ合金等に変更することができるようにしている。
したがって、プローブの価格を従来よりも安くすること
ができる。

【００２４】また、超音波手術用プローブ１の破砕能力
を向上させるためには、先端部材２の先端側の図示しな
い生体組織と接する部分に凹凸処理を施すことが有効で
あることが一般的に知られている。さらに、超音波手術
用プローブ１は、前述のように、チタン合金等の非常に
硬い金属で形成されていることが多いが、それでも生体
組織と接する部分が摩耗することが一般的に知られてお
り、特に肝臓切除等に使用する場合に、超音波手術用プ
ローブ１を通して高周波電流による処置を行なうと激し
く摩耗することが知られている。

【００２５】このような問題に対して、現在でも一般的
に窒化チタンコーティング等の表面硬化処理を施す場合
には、商品のイメージ向上や、生体組織との摩擦低減を
狙って、表面硬化処理後に表面をバフ掛け等により光沢
面とすることが多い。しかし、このような光沢面とする
と、照明、特に手術用顕微鏡や内視鏡の照明等の強力な
照明を反射するため、術者や助手が幻惑されて手術に支
障をきたすこともある。その上、光沢面のような平滑な
面は摩擦係数は低いものの、生体組織が貼り付き易いと
いう問題点もある。

【００２６】これらの問題点に対して、本実施形態で
は、サンドブラストや電解処理等の凹凸処理を施した後
に、窒化チタンコーティング等の表面硬化処理を施して
いるために、破砕力の向上が図れる上に、プローブの摩
耗、術者や助手の幻惑、生体組織の貼り付き等を防止す
ることもできる。そして、この効果は、例えば表面に凹
凸加工とフッ素樹脂加工等の表面加工を施された、アイ
ロンや焦げ付き防止加工が施されたフライパン等の効果
と類似している。

【００２７】また、本実施形態において、先端部材２の
手元側は、第１の接続部材５の先端側の接続部３に挿入
され、その挿入状態で、レーザ溶接等の溶接によって接
続部３に接合されている。この接合方法は、図５に示す
ような、従来良く知られたフランジ面１７による突き合
わせ溶接とは異なり、第１の接続部材５の内部に先端部
材２を挿入して溶接する方法である。この方法によれ
ば、前述の突き合わせ溶接に比べて、溶接部４の外径が
局所的に太くならず、また、手間の掛かるフランジ面１
７の切削加工が不要となる。

【００２８】なお、レーザ溶接によって両者２，５を接
合する場合には、第１の接続部材５の接続部３内に先端
部材２を挿入した状態で、第１の接続部材５の接続部３
の外周面からレーザビームを当てる。この場合、溶接に
よる接合面積が非常に大きくなるため、フランジ面によ
る突き合わせ溶接に比べ、溶接部分（本実施形態では溶
接部４）の強度が非常に高くなる。なお、接合方法を溶
接とする理由は、締結による接合では、締結部分の肉厚
がかなり必要になるため、締結部分で外径が太くなって
しまうこと、また、ロー付けやハンダ付け等の異種金属
を介した接合では、超音波振動を加えると、境界面で剥
離が生じるためである。

【００２９】また、溶接部４において、先端部材２の肉
厚と第１の接続部材５の肉厚とを等しく設定すると、よ
り一層溶接が良好に行なえることが経験的に判明してい
る。そのため、本実施形態では、先端部材２の肉厚と接
続部３の肉厚とが等しく設定されている。

【００３０】また、本実施形態では、先端部材２と第１
の接続部材５との外径の差によって生じる溶接部４の先
端側の段差２０が、溶接時の溶け込みによってテーパ状
になっている。このため、段差による応力集中が緩和さ
れ、溶接部４において亀裂が生じる可能性が少なくなる
とともに、段差（溶け込み部）２０で超音波の伝達ロス
や反射現象（後述する）の問題が生じない。

【００３１】また、第１の接続部材５の手元側にはテー
パ部６が形成されている。また、第１および第２の接続
部材５，１３は、非常に細く軽量なパイプ材である先端
部材２と異なり、切削加工によって形成されるととも
に、比較的太く重量のある部材として形成されている。

【００３２】また、本実施形態では、図示しない超音波
振動子の中心軸１２と先端部材２の中心軸１１とが所定
の角度をなして交わるように、第１の接続部材５と第２
の接続部材１３とがネジ部７を介して螺着される。ま
た、第２の接続部材１３の手元側には、図示しない振動
子との接合部であるネジ部９が形成されている。

【００３３】図２には、本実施形態における超音波振動
の概略波形が示されている。図示のように、本実施形態
の超音波手術用プローブ１は、超音波振動子の中心軸１
２と先端部材２の中心軸１１との交点８が超音波振動の
腹（以下、単に腹という。）となるように設計されてい
る。そして、接続部３、溶接部４、テーパ部６は、この
腹の近傍に位置している。

【００３４】図３に示すように振動の節（以下、単に節
という。）の近傍に段差やテーパを形成すると、この部
分で超音波振動の振幅と応力とが拡大される。そのた
め、節の近傍に接続部３と溶接部４とを形成すると、そ
の段差によって応力集中が生じ、溶接による母材の強度
低下も伴って、亀裂の生じる可能性が高くなり、高振幅
での使用が難しくなるという問題がある。

【００３５】これに対し、本実施形態では、前述のよう
に、接続部３、溶接部４、テーパ部６を腹の近傍に配置
したため、先端部材２と第１の接続部材５との段差やテ
ーパ部６による応力集中は極僅かであり、この部分から
亀裂が生じる可能性が非常に少ない。

【００３６】また、本実施形態のように、先端部材２に
細く軽量なパイプ材を使用し、第１および第２の接続部
材５，１３に先端部材２に対して太く重量のある部材を
用いると、図４に示すように接続部３が腹の近傍に位置
するため、単純に接合しただけでは超音波振動の反射と
呼ばれる現象が生じる。反射とは、先端部材２が第１お
よび第２の接続部材５，１３に対して余りにも細く軽量
な場合、超音波振動子１５を振動させる図示しない電源
が先端部材２を検知できずに超音波手術用プローブ１の
先端が腹２（真の先端）ではなく腹１にあると検知して
しまう現象である。この現象は、特に本実施形態のよう
に先端部材２の中心軸１１と超音波振動子の中心軸１２
とが所定の角度をなしている場合（プローブが屈曲形状
をしている場合）に顕著に現れる傾向があることが経験
的に知られている。

【００３７】この反射現象が生じると、電源は腹１まで
を検知して超音波手術用プローブ１を制御することにな
る。一般的に、この電源は、安全装置としてプローブの
異常検知機能や負荷検知機能等を有しており、基準周波
数による定在波駆動を基本としている。そのため、反射
現象が起きると、これらの機能が正常に作働しないた
め、プローブの異常が検知できない場合等がある。

【００３８】しかしながら、本実施形態では、接続部３
の手元側にテーパ部６を配置することにより、先端部材
２と第１の接続部材５との接続部分の段差と、これら両
者の重量の違いによって生じる反射現象とを防止してい
るため、反射現象によって生じる前述のような問題点は
解決される。

【００３９】また、本実施形態では、第２の接続部材１
３の先端側をテーパ状に形成するとともに、第１の接続
部材５と第２の接続部材１３との接合部分でこれら両者
の径を同一としている。すなわち、第１の接続部材５と
第２の接続部材１３とを段差のない面一状態で接続して
いる。したがって、この接合部分で超音波振動がロスな
く伝わる。

【００４０】なお、本実施形態では、先端部材２がパイ
プ材から成るとともに、第１および第２の接続部材５，
１３に吸引管路１０が形成されている。しかし、吸引を
行なう必要がなければ、先端部材２を中実な部材として
成形しても良く、その場合には、第１の接続部材５の接
続部３に先端部材２を挿入するための孔を形成し、第１
および第２の接続部材５，１３に吸引管路１０を形成す
る必要がない。

【００４１】なお、以上説明してきた技術内容によれ
ば、以下に示すような各種の構成が得られる。 １．管状部材と超音波振動子に接続するための接続部材
とからなる超音波手術プローブにおいて、前記管状部材
を前記接続部材の内部に挿入し、 その挿入部分を溶接
することにより組み立てられていることを特徴とする超
音波手術プローブ。

【００４２】２．比較的軽量で細径な管状部材からなる
先端部分と、前記先端部分に対して比較的重量があり太
径な後端部分とからなる超音波手術用プローブにおい
て、前記先端部分と前記後端部分の接合部分近傍が、前
記後端部分の先端側が細径になっているテーパ形状とし
たことを特徴とする超音波手術用プローブ。

【００４３】３．前記先端部分の中心軸方向と、前記超
音波手術用プローブを駆動するための超音波振動子の振
動の中心軸方向とが異なっていることを特徴とする第１
項または第２項に記載の超音波手術用プローブ。

【００４４】４．前記管状部材が中実な棒状部材である
ことを特徴とする第１項ないし第３項のいずれか１項に
記載の超音波手術用プローブ。 ５．前記接続部分が超音波振動の節以外の位置にあるこ
とを特徴とする第１項ないし第４項のいずれか１項に記
載の超音波手術用プローブ。 ６．前記接続部分が超音波振動の腹近傍にあることを特
徴とする第１項ないし第５項のいずれか１項に記載の超
音波手術用プローブ。

【００４５】７．管状部材と超音波振動子に接続するた
めの接続部材とからなる超音波手術用プローブにおい
て、前記管状部材を前記接続部材の内部に少なくともそ
の外径以上の長さを挿入し、その嵌合部分を溶接するこ
とにより組み立てられており、前記管状部材と前記接続
部材の外径の段差部分が、前記溶接の溶け込みによりテ
ーパ状になっていることを特徴とする超音波手術用プロ
ーブ。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の超音波手
術用プローブは、先端部材を細径で且つ長尺に形成でき
るとともに、観察視野の妨げになることがなく、また、
反射現象を防止して確実に超音波振動を制御できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る超音波手術用プロー
ブの側断面図である。

【図２】図１のプローブの振動波形を示す図である。

【図３】プローブの他の構成とその振動波形を示した図
である。

【図４】プローブの他の構成とその振動波形を示した図
である。

【図５】従来の接合部の断面図である。

【符号の説明】

１…超音波手術用プローブ ２…先端部材 ３…接続部 ５，１３…接続部材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 生体組織に対して処置を行なうための先
   端部材と、その一端側が先端部材の手元側に接合される
   とともにその他端側が超音波振動子に接続される接続部
   材とからなり、超音波振動子から発振される超音波振動
   を接続部材を介して先端部材に伝達することにより生体
   の患部を治療する超音波手術用プローブにおいて、 前記先端部材は、その略全長わたって外径が略一定の管
   状部材からなり、その手元側部分が接続部材の内部に挿
   入されるとともにその挿入部分が溶接されることによっ
   て接続部材に接合されることを特徴とする超音波手術用
   プローブ。