JPS6243692B2 - - Google Patents

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JPS6243692B2
JPS6243692B2 JP51064733A JP6473376A JPS6243692B2 JP S6243692 B2 JPS6243692 B2 JP S6243692B2 JP 51064733 A JP51064733 A JP 51064733A JP 6473376 A JP6473376 A JP 6473376A JP S6243692 B2 JPS6243692 B2 JP S6243692B2
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JP
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needle
ultrasonic
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power
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JP51064733A
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English (en)
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JPS5293A (en
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Jeemuzu Maarii Edowaado
Furederitsuku Buramubatsuchi Josefu
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FUIBURA SONITSUKUSU Inc
Original Assignee
FUIBURA SONITSUKUSU Inc
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Publication date
Application filed by FUIBURA SONITSUKUSU Inc filed Critical FUIBURA SONITSUKUSU Inc
Publication of JPS5293A publication Critical patent/JPS5293A/ja
Publication of JPS6243692B2 publication Critical patent/JPS6243692B2/ja
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/22—Implements for squeezing-off ulcers or the like on the inside of inner organs of the body; Implements for scraping-out cavities of body organs, e.g. bones; Calculus removers; Calculus smashing apparatus; Apparatus for removing obstructions in blood vessels, not otherwise provided for
    • A61B17/22004—Implements for squeezing-off ulcers or the like on the inside of inner organs of the body; Implements for scraping-out cavities of body organs, e.g. bones; Calculus removers; Calculus smashing apparatus; Apparatus for removing obstructions in blood vessels, not otherwise provided for using mechanical vibrations, e.g. ultrasonic shock waves
    • A61B17/22012—Implements for squeezing-off ulcers or the like on the inside of inner organs of the body; Implements for scraping-out cavities of body organs, e.g. bones; Calculus removers; Calculus smashing apparatus; Apparatus for removing obstructions in blood vessels, not otherwise provided for using mechanical vibrations, e.g. ultrasonic shock waves in direct contact with, or very close to, the obstruction or concrement
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F9/00—Methods or devices for treatment of the eyes; Devices for putting-in contact lenses; Devices to correct squinting; Apparatus to guide the blind; Protective devices for the eyes, carried on the body or in the hand
    • A61F9/007—Methods or devices for eye surgery
    • A61F9/00736—Instruments for removal of intra-ocular material or intra-ocular injection, e.g. cataract instruments
    • A61F9/00745—Instruments for removal of intra-ocular material or intra-ocular injection, e.g. cataract instruments using mechanical vibrations, e.g. ultrasonic

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  • General Health & Medical Sciences (AREA)
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  • Biomedical Technology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgical Instruments (AREA)
  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
  • Percussion Or Vibration Massage (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般的に超音波エネルギーを利用する
手術および治療を行なうための医療機器に関し、
特に新規な超音波手術装置に関するものである。
従来の超音波装置の一例はニツケル合金材料の
1/2波長振動積層体（stack）を使用し、振動を高
周波磁界の付与によりおこし、手術をするため１
種類または多種類の工具先端を前記積層体に取付
けていた。しかし殆んどの場合、最初超音波振動
の発生に苦心した。ナイフ、針、鋸等の工具は振
動の発生後に取付けたが、これは殆んど後知恵と
してであつた。次いで電力を与え、高周波振動を
得たが、その効率は僅かに２〜10％であつた。一
般的には歯石除去器では機器入力を20〜60ワツト
とし、この仕事は10ワツトまたはそれ以下で行な
う。そしてもしその装置を特別の作業を行なう装
置として設計すれば、ずつと優れた効果を得るこ
とができる。
従来装置の発明者が振動工具（すなわち使用す
る工具）の部品を作る必要を認めても、それは従
来から存在する工具形状、選択される工具材料ま
たは作業領域に超音波エネルギーを与えるのに必
要な工具の有効長さ等が超温波の要件に適合しな
いために不可能であつた。
従つて、過去には多くの妥協が作業用超音波を
得るためになされてきた。しかし医術に使う大部
分の超音波装置は効果がなく、無能力であり、そ
の使用が困難なものであつた。
“水晶体−乳化の基礎研究”（セクシヨン：
ワイ・クワハラ等）には、本発明以前の超音波医
療技術の状態がその49頁の３８図により要約され
ているが、これと同様の技術は多数のテキスト
に、あらゆる種類の超音波変換器、つの形部材お
よび工具について示されているが、その構成を本
文中では第１Ａ図および第１Ｂ図に簡単に示して
いる。
第２Ａ，２Ｂおよび２Ｃ図中にはクワハラおよ
びその仲間が提案した“彎曲針”を使用した従来
装置が示されている。超音波が曲がりかど付近で
容易に曲がり、継ぎ目には不適合が無いと仮定し
ている点に注目すべきである。これらの２つの仮
定は正確には決して真実ではない。
本発明者等は、歯垢除去、白内障手術、細胞の
均質化、溶血、病巣発生、組織中の細胞破壊、腎
臓結石の破壊等に超音波を使用できることを十分
に知つており、改良装置を必要とすることを完全
に了解していた。そして本発明者等は大きな努力
をして、これらのすべての医療処置をなす優れた
機器を案出した。この機器は安全性、効果が大き
く、従来の装置に比してコストが大幅に低減す
る。更に最大の安全性、使用の容易性、手術室内
における融通自在性の如き機器を設計した。
本発明の超音波医療機器の構成は、超音波発振
器と；この超音波発振器に電気接続した超音波モ
ータと前記超音波モータに連結したつの形部材を
含む手持部片と；前記つの形部材に連結した工具
とからなり、前記工具とつの形部材の組合せ構造
の長さがｎλ／２の波長の長さを有し、但しｎは
整数、λは超音波モータの作動振動数の波長と
し、前記工具の一部を先細にして前記つの形部材
の形状に適合させてつの形部材の連続延長部とな
し、前記超音波モータを鋼製の円筒状後部片と、
後部片の一端に隣接した鉛−ジルコネート−チタ
ネート結晶と、この結晶に隣接したチタン製の前
部片とから構成し、工具を先細形状としてつの形
部材との連結点の直径をつの形部材の端の直径と
同じとした点に特徴を有する。
超音波発振器は超音波モータに与える電気信号
を発生する電気的振動発生器であり、超音波モー
タは超音波エネルギーを機械的エネルギーに変換
する装置である。例えば第１０図において、幾つ
かのトランジスタを含む電気回路が超音波発振器
を成す。他方、超音波モータは電気的振動信号を
超音波モータによつて機械的エネルギーに変換す
る第４Ａ図に示す構造から成る。
本発明によれば、工具とつの形部材の組合せ構
造の長さがｎλ／２の波長の長さを有すること、
即ち例えば第４Ａ図、第４Ｂ図、第５Ａ図、第６
Ａ図、第６Ｂ図に示す如き長さ関係をもつことに
よつて最大のエネルギー伝達を行なうことができ
る。従つて本発明機器は従来機器よりエネルギー
効率が大きくなる。更に、本発明によれは、針
（工具）の先細形状はつの形部材の先細形状に連
続していて、不連続部でのエネルギー反射が生じ
ないようになされる。本発明の如き先細構造では
エネルギーが超音波モータからつの形部材を通つ
て工具（針）へ中断することなく滑らかにかつ有
効に伝えられ、このため従来機器より効率の良
い、精密なエネルギー伝達が行なわれる。即ち従
来の超音波装置では、針とつの形部材が連続した
先細形状になつていないため振動モータのエネル
ギーが針に有効に伝達されないという欠点があ
る。
また第１Ａ図に示す如き従来装置では、駆動モ
ータは磁歪振動子を駆動源とし、この振動子に附
勢リード線を接続した励振子コイルと冷却管とを
取付けた構造からなり、この駆動モータを固定し
たつの形部材が中空の外ケースに片持支持状に取
付けられているため、駆動モータに外力が加わつ
たりすると撓んで支持点の位置がずれ、振動エネ
ルギーにロスが生じ、エネルギー伝達効率が悪く
なり、またこの装置を持つ手に伝わる振動が比較
的大きく、作業者に心地悪さを感じさせる等の欠
点がある。
これに対し、本発明では励振結晶である鉛−ジ
ルコネート−チタネート結晶を駆動源とするため
励振子コイルや冷却管を必要とせず、また完全に
カプセル封入型の構造とし、手持部片全体を包囲
した構造となし得るため、駆動源の支持が確実
で、振動エネルギーにロスが生じることなく、手
に伝わる振動も比較的小さく、手持部片の構造全
体をゴムの鋳込成形によりコンパクトな一体ユニ
ツトとして包囲した構造にできるため製造と取扱
いが容易となる利点がある。
本発明のその他の目的、特色および利益は図に
基づく以下の好適実施例についての説明から明ら
かになるだろう。本発明はその新規は概念の精神
と範囲から逸脱することなく種々に設計変更し得
るものである。
第１Ａ図は中空外ケース１１をもつ従来技術の
超音波装置１０を示すもので、前記外ケース内に
は振動モータ１５が設けられ、その前端はねじ山
付き部分１３でつの形部材１２に螺着されてお
り、前記ねじ山付き部分に針１４がねじ山付き接
手１６により連結される。この接手１６はねじ山
付き部分１３に螺合する。第１Ｂ図は第１Ａ図の
装置の振動の振幅対距離の特性を示す。第２Ａ図
は曲針１８をもつ従来装置を示し、この針は彎曲
した先端２１とねじ山付き接手１９をもち針の先
端は矢印で示す如く横運動をなして横向きに振動
する。１７はつの形部材、１１はケースである。
第２Ｂ図は先端２１の運動を示すが、第２Ｃ図は
この装置の距離対振幅の特性を示す。ロゼンバー
グはその本“高強度超音波の発生源巻”の中で
次の如く指摘している、すなわち振動モータ１５
の支持点は外部負荷が加わると位置がずれるの
で、第１Ａ，２Ａ図の従来の装置ではその取付け
構造に起因してエネルギーの損失が生じ、心地悪
い振動がこれらの機器を使う操作者の手に伝達さ
れるということを指摘している。
従来技術の振動モータは中空外ケース１１を含
み、この中にニツケル鋼磁歪励振子が設けられ、
これが励振子コイル２０をもち、その附勢リード
線２５と３０に適当な電力が供給され、励振子は
超音波装置を冷却する液体用の冷却管３５と４０
をもつ。
第３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，４Ａおよび４Ｂ図は本発
明の超音波装置を示し、これは完全にカプセル封
入型にされて、手持部片全体は成形ゴムに包囲さ
れており、例えばRTV型ゴムをモータ２６上に
鋳込成形して単一部片として形成している。ゴム
２３は励振結晶２４を包囲する。第３Ａ，３Ｂ，
３Ｃ図は同じ寸法であるが異なつた振動数をもつ
手持部片を示す。モータ２６の前部は図示の如く
先細のつの形部材２７に直接連結している。
第４Ａ図は本発明装置を一部破断して示す図
で、ねじ３１によりモータ２６に連結された銅製
遮へい体２９をもつケーブル２８を示す。電圧リ
ード線３２は背面結合（back−to−back）結晶
に接続される。更に、粗編み遮へい体（図示せ
ず）をケーブル２８の回りに形成し、ねじ３１ａ
によりモータに第二のアースを与える。この余分
のアースは好適にはステンレス鋼から形成されて
耐磨滅性、良好な可撓性を供するようになし、装
置全体をオートクレーブ内で殺菌消毒できるよう
になす。ケーブル２８の第二の遮へい体は手持部
片２２から安全アース用プラグ２８ｂ第８，１０
図）に対してほぼ８オームの抵抗をもち、前記プ
ラグは制御装置１０５上に備えられる。手持部片
の主アースをなす銅製遮へい体２９が故障した場
合導電性ケーブル２８をおおう第二の安全アース
が手持部片２２に供給される電力を低下させ、そ
の間回路の安全を維持し、その出力の低下によつ
て探針によるその後の医療処置を出来なくする。
このため手術者は手持部片２２を取換えなければ
手術を続行することができない。
本発明の針３３は極めて高精度に構成されなけ
ればならない。針はＸ線を照射され、超音波洗浄
され、使用前に超音波試験される。モータとつの
形部材は第４Ａ，５Ａ図に示す如く中心のねじ軸
３４′により機械的に予め押付けられ、針と套管
は全電力入力において引張り強さの85％までの応
力が加わることがあるので、モータ／つの形部材
の結晶全体も中空のチタン製の固定用の中心ねじ
軸３４′の最大引張り強さの85％までの押付け力
を予め与えることができる。
第４Ａ図において１０３は吸出し管を示し、手
術屑片を手術個所から吸出して排除するためのも
のである。屑片は針と手持部片を通り、この吸出
し管１０３を通つて吸出される。吸出し管はこの
屑片とこれを運ぶ液体を集める容器に連結する。
３４は保持盤である。前記の如くつの形部材８２
と超音波モータの前部片８７はねじ軸３４′によ
つて連結される。９２はつの形部材の内ねじ山付
部分であり、ねじ山付部分９１を螺着する。
第１１図は電力供給源５２を含むブロツク図で
あり、この供給源はA.C.線電力プラグ５３を経
て一次電力を受け、ロツク−オン型発振器５６に
電力を供給する。前記発振器は発振器振動数を変
えるための同調制御器５７と同調表示器５８をも
つ。発振器の出力は電力増幅器５４に供給され、
前記増幅器は足踏みスイツチ５１により制御され
て、変成器T1を経て電力を変換器２２へ接続す
る。
第１０図は電力供給源５２、ロツク−オン型発
振器５６および電力増幅器５４の電気回路説明図
である。電力供給源５２は変成器T3をもち、そ
の二次側はタツプ接続されて、スイツチSa１〜
６の端子間に６個の出力電圧を与える。かくして
リード線５８を経て供給される電力は押ボタンス
イツチSa１〜６の位置に応じて、2.5、5.0、
7.5、10.0、12.5および15.0ワツトの出力を手持部
片２２に供給する。変成器T3は電気的にしやへ
いされ、スイツチ接点はかん入りとし、気密ゴム
ボツクス１０９（第８図）内に設けることにより
完全にシールすることができ、こうしてスイツチ
操作を簡単にし、完全に気密にすることができ
る。足踏スイツチ５１の出力リード線５９は接続
ブロツクJ3の端子に接続され、前記端子は電力リ
ード線６２と６３に供給するための電力連動器６
１をもちBR1を橋絡して、コンデンサC1の端子間
に整流した電力を供するようになつている。第１
２図に示す如く電力計１０７をプラグJ4の端子６
８と６９に接続することができ、前記端子は変成
器T3の一次側の端子間の電力リード線６６と６
７に接続される。この電力計はまたリード線７１
と７２に同時に接続されて、手持部片２２に供給
される電力を測定する。足踏スイツチ５１が押下
げられると、装置の後部パネル上に取付けたブザ
７３は後部制御器７０により望まれる可聴音の任
意のレベルに設定することができ、また足踏スイ
ツチ５１が押下げられると、超音波出力が手持部
片２２に供給され、ブザ７３は附勢され、第８図
に示す如く装置前部の電力表示同調燈７４はオン
に切換えられる。前部パネル上のA.C.電力−オ
ン表示燈７６は線路電力が装置に供給されたとき
を表示し、スイツチSa１〜６は所望の電力レベ
ルにセツトされる。
一度、足踏スイツチ５１が閉じると、手持部片
２２は同調ノブ５７を回転して同調させることが
でき、前記ノブは同調燈７４が“暗くなる”かま
たは共振状態を表示するまで変成器T2の表示同
調コイルを動かす。かくして手術者は、手持部片
２２、足踏スイツチ５１および線路コードプラグ
５３をプラグ接続しそして同調ノブ５７を調節
し、これは同調表示燈７４が暗くなるまで行な
い、機器を手術に使用する準備を完了する（第８
図）。装置の調節は装置の裏で可聴音調節器７０
のレベルを調節して、可聴ブザレベルを所望の値
にセツトすることだけである。
回路図において、発振器トランジスタQ3は発
振器の心臓であり、その出力は変成器T2の一次
リード線８１に送る。フイードバツク電流は一次
側の他端から直列接続された抵抗器R7とR9への
リード線８２を通して発振器へ供給され、この抵
抗器分流加減器（resistor divider）はDCバイア
ス電流をトランジスタQ3のベースと発振器フイ
ードバツク端子へ供給する。エミツタ抵抗器R10
は逆電流をフイードバツクする。ダイオードCR1
とCR2はトランジスタQ3のベースで背面結合さ
れ、前部ダイオードの電圧降下はフイードバツク
電圧をほぼ1.5ボルトのピーク対ピーク値に制限
する。DC阻止コンデンサC3を使用するが、それ
はダイオードが数個の電圧DCバイアス電位をも
つベースに接続されるからである。抵抗器R8は
コンデンサC3の他側に接続され、抵抗器R8とコ
ンデンサC3の直列接続はフイードバツク電流が
加えられなければ、またそれが加えられるまで、
回路の殆んど影響を与えない。手持部片駆動変成
器から与えられるフイードバツク電流は、ダイオ
ードCR1とCR2が発振器回路に与える振幅制限作
用に無関係に振動数または位相を同期化する。そ
の結果、僅かな相互変調が生じて、結晶振動によ
り発生した半端の、望ましくない振動数となる傾
向が小さくなる。そのため手持部片２２と針３３
は同調ノブ５７（第８図）および変成器T2の鉄
心２４の位置で選択したのと同じ精密な予定の振
動数で作用する。余分のアースした遮へい体２９
はアースするプラグ２８ｂに嵌着するプラグ２９
ａに接続される。
フイードバツク電流に出力変成器T1の一点か
ら比較的高い抵抗のＲ−固定抵抗器R16を経て与
えられる。前記変成器は使用に際して手持部片２
２中のモータの結晶の共振インピーダンスに適切
に反映する。第１３図に示す経過時間表示計１０
８はプラグJ4に接続して、装置が費した全時間、
すなわち細胞組織露出時間を表示させる。
白内障針の場合、例えば医者は約１インチ（約
25.4mm）長さで19ゲージ、21ゲージおよび23ゲー
ジの針を使用して吸引力を最大にすることを望
む。一旦、針の寸法が定まれば、完全な構造が決
定される。第１Ａ図に示す如く、針は現存の技術
では1/2波長の長さをもたなければならず、締着
用の端部片をもつ１インチ（約25.4mm）の針は、
もし鋼製であれば、ほぼ25KHzの振動数を必要
とする。第５Ａ図に示す本発明の第一の実施例の
場合には、針８１とインピーダンス変成器８２は
各々約10.36cm長さであり、ねじ山付き軸８４に
より互に嵌着される。前記軸は針８１の内ねじ山
付き部分８３内に受入れられる。モータ８６−３
２′−８７は約10.36cmであり、総合した全長は約
12インチ（約30.48cm）である。
モータ８６−３２′−８７は後部片８６には304
−オーステナイトステンレス鋼を、結晶３２′に
は鉛−ジルコネート−チタネートを、前部片８７
にはチタンを使用して設計することができ、かか
るモータは使用すべき実際の工具の振動数で縦方
向に振動するように設計されている。もし、例え
ば1/2波長モータが32.8KHzで振動すると、針８
１が32.8KHzで自然に共振するように設計され
る。本発明によりこの特別の型式の設計は１％の
1/10以内の仕様で計算することができる。これは
装置が設計仕様書の33サイクル内で働くことを意
味する。これらのモータは低Ｚと低Ｑをもち、電
気エネルギーから振動エネルギーへの変換におい
て92％の効率をもつ。
一旦モータ８６−３２′−８７が設計される
と、チタンで作られた1/2波長の指数曲線形また
はその他の形成のつの形部材８２が設計され、非
常に高い効率が得られる。モータ８６−３２′−
８７とつの形部材８２はねじ山付き軸３４′を使
用して組立てられ、こうして基本的振動子が作ら
れる。かかるモータは針の如き選択された作動工
具と同じ振動数で作動する一波長のモータ／つの
形部材の組合せ構造からなる。上記の如き本発明
の第一実施例は下記の点で不利である。
１ ユニツトはあまりにも長くなる。
２ モータは工具先端を振動させて分離させる傾
向をもつ。
３ 針、ナイフその他の工具をつの形部材に固定
するのに余分の部品を必要とするため、振動系
の同調を困難にする。
４ 効率が悪いため水冷却をするのが好適であ
る。この振動機器の設計構造が悪ければ、所定
の振動数が得られず、エネルギーロスも大きく
なる。
従つて針、ナイフその他の工具は別々のものと
して構成するのではなく、第４Ａ、第４Ｂ図、第
６Ａ図、に示す第二実施例の如く前部インピーダ
ンス変成器をなすつの形部材と組合わせて使用す
る部品として構成するのが好適である。このよう
に構成すれば下記の如き利点が得られる。
１ 全長を短縮できる。
２ 針とつの形部材の接合点を第６Ａ図に示す如
く振幅ゼロの点（節）に接近させることができ
るため、ねじ結合をした場合にねじの弛みが防
止される。
３ “ボス”や隆起部等の余分の質量は針、ナイ
フ又は装置全体の同調を妨害するが、このよう
な質量が排除される。
４ 動力伝達が従来装置の動力伝達の３倍即ち
300％増大した。
５ 水冷却をしなくてよい。
第６Ａ図、第７Ａ〜７Ｆ図に示す連結点Ｃは振
動の節に接近した位置とするが、針３３とつの形
部材の接触面は針に十分なパワーを伝えるよう十
分な大きさにする必要がある。
第４Ａ，４Ｂ図は本発明の好適実施例の機器を
一部破断して示すものである。
第７Ａ〜７Ｆ図は異なつた工具を示す。これら
は本発明に使用できるもので、第７Ａ図ははんだ
付けによりつの形部分９３に結合された棒３３を
示す。第７Ｂ図はつの形部分９３に結合された截
骨刀９４を示す。第７Ｃ図は中空針９６を示し、
その研磨した先端９７はテーパの付したつの形部
分９３に連結されている。第７Ｄ図はつの形部分
９３に連結した微小手術ナイフ９８を示す。第７
Ｅ図はつの形部分９３に連結したグラエフエ型
（Graefe）ナイフ９９を示し、第７図はギラード
型（Girad）白内障ナイフ１０１を示し、これは
つの形部分９３に連結されている。これらの装置
は異なつた形状をもつので、それらの固有共振振
動数は先ず幾何学、計算機およびこれにより計算
した固有振動数を用いて得られる。もし必要なら
ば、特定の振動数で試験を行なつて、補正をする
ことができる。つの形部材についての誤差は容易
に補正することができる。
本発明者等は次のことを見出した、すなわちエ
ネルギーの伝達および作業を成功させるために
は、針即ち工具の如きユニツト、つの形部材、モ
ータ等の構成部品はその設計において妥協すべき
でなく、各個別の部品は加熱や出力の損失を防止
するように正確な振動数となるように設計しなけ
ればならないことを見出した。本発明の発振器制
御装置１０５はノブ５７により誘導子同調用のス
ラグ同調器の位置を調節するだけで28乃至
58KHzに容易に調節することができ、異なつた
振動数を無差別に適用することはモータ／ホーン
（つの形部材）−工具の組合せ構造に妥協を強いて
有効な振動数で作動させることになる。また、も
し本発明による適当な設計技術が使用されれば、
医療工具は所望の振動数の１％以内またはそれよ
り小さい範囲内で作動するものが構成できる。こ
のためエネルギー伝達の効率が高くなり、すべて
の部品の交換が容易であり、更にすべての部品は
所望のモードで作動し、特別の手術に要求される
動力で作動することが保証される。
従来装置では磁気ひずみユニツトを単一のモー
ドで作動させることは困難であつた。“キラーモ
ード（Killer Modes）”と称される横振動モード
が針、ナイフその他の工具に容易に発生するのが
普通である。
針は目の中にあるとき1/4インチ（約6.35mm）
にわたり激しくむち打ち作動をするが、これは変
換器が横振動モードに入れば起るものであり、非
常に危険で病人に有害である。
これらの理由およびその他の理由のため、本発
明の設計は独特であり、装置は全体を１個の系統
として構成し、各構成部品は最適の性能を示すよ
うに個別に設計される。本発明には４個の異なつ
た部品があるが、これらの部品が同時にキラーモ
ード（横振動モード）になれば患者に危険である
ので、本発明はかかるキラーモードを起こさない
ように各部品を構成する、すなわち １ 針は横振動モードを起こさないように科学的
に設計する。
２ つの形部材も横振動モードを起こさないよう
に設計する。横振動モードが起これば針先にむ
ち打ち動作が起こり、特に目の手術にとつて極
めて危険になる。
３ 本発明の発振器は所定の振動数に厳密に限定
されるように（すべての発振器部品を高度にフ
イードバツク制御することによつて）設計され
る。かくして、本発明は工具の特別の設計によ
り“キラーモード（横振動モード）”を完全に
防止し、かくして従来装置よりも病に対する安
全性が実質的に増大する。
本発明は、例えば外科医の使用する特別の工具
を先ず選択し、次いでつの形部材、モータ、工具
の３個の部品の組合せが手術中に使用する医療工
具の振動数に同調するように設計することを基本
概念とする。機器の振動数はノブ５８（第８，１
１図）を調節して変成器T2のコア同調要素を既
知の振動数に合わせることにより設定することが
でき、手動機器の手持部片２２へ供する電力は適
当なスイツチSa１〜６を押すことにより選択し
て、所望の電力を使用できるようになす。独特の
設計によつて、手動機器は電力レベルが変化して
も振動モードが変化しないようになす。
吸引力が第４Ａ図に示す吸出し管１０３を経て
中空の針の端に与えられて、破壊されて小片にな
つた組織を除去するようになす。即ちこの吸出し
管１０３は手術屑片を手術個所から吸出して排除
するためのものである。屑片は針と手持部片を通
り、この吸出し管１０３を通つて吸出される。吸
出し管はこの屑片とこれを運ぶ液体を集める容器
に連結する。
本発明の実施の態様には次のものが含まれる。
(1) 前記手持部片は電気絶縁プラスチツク材料に
より直接に被覆し絶縁するが、負荷の不釣合い
を与えないようになす。
(2) 前記内部の超音波モータは鋼製の円筒状後部
片と、前記後部片の一端に隣接して設けた鉛−
ジルコネート−チタネート結晶と、前記結晶に
隣接して設けかつ一部を先細形状としたチタン
製の前部片とから構成され、前記工具は先細形
状を有して、前記前部片の連結点の直径が前記
前部片の端と同じとする。
(3) 前記工具はステンレス鋼またはチタンから作
られる。
(4) 前記工具は中空針と、前記中空針に連結した
吸引装置と、チタン製の中空の固着押圧ボルト
とを含む。
(5) 前記針の端部は前記針の縦軸と30乃至40度の
範囲内の角度をなして先細になつている。
(6) 前記針の端部は前記針の縦軸と37 1/2の角度
をなして先細になつている。
(7) 前記工具と前記つの形部材間の連結点は実質
的に振動の節点とする。
(8) 前記超音波発振器は少なくとも２個の電気導
体により前記超音波モータに電気的に接続さ
れ、前記導体の１つはゼロオームの接地とす
る。
(9) 第二の、低いがゼロではないオームの接地は
安全接続および故障表示器として前記超音波モ
ータと前記超音波発振器間に電気的に接続され
る。
(10) 前記第二の接地が多少の抵抗、例えば８オー
ムのものであつて、接地を維持するがこの装置
を経て何らかの作用を試みるべきときには工具
への作用電力を徹底的にしや断するものとす
る。
(11) 前記発振器は制御範囲にわたつてその振動数
を変える装置を含み、モータ、つの形部材およ
び作用工具を整合させ、望ましくない振動モー
ドを防止するようになす。
(12) 前記発振器の前記モータと工具の組合せ構造
への出力を変化させるための装置を備える。
(13) 前記発振器がトランジスタと、フイードバ
ツク抵抗器とを含み、フイードバツク抵抗器は
前記モータと前記トランジスタのベース回路間
に接続し、前記モータと工具の組合せ構造の共
振振動数で発振器を保持する装置を有してい
る。
(14) 工具が前部つの形部材の一体部分として形
成されていて、前記つの形部材の一部分をな
し、損失や振動弛みを殆んど生ずることなく動
力を工具へ円滑に伝達するようになす。
【図面の簡単な説明】
第１Ａ図は真直ぐな手動機器を示す部分断面
図、第１Ｂ図は物理的距離に対する振動振幅を示
す線図、第２Ａ図は工具の先端の彎曲状態を示す
図、第２Ｂ図は先端正面の横振動を示す線図、第
２Ｃ図は物理的距離に対する振動振幅を示す線
図、第３Ａ図は或る振動数の本発明装置の基本形
を示す断面図、第３Ｂ図は第３Ａ図の装置と異な
つた振動数の本発明装置の基本形を示す断面図、
第３Ｃ図は今１つの振動数の本発明の基本形を示
す断面図、第４Ａ図は本発明の実際に作動する手
持部片を示す部分断面図、第４Ｂ図は本発明の実
際に作動する工具先端を示す側面図、第５Ａ図は
本発明の第１実施例を示す図、第５Ｂ図は本発明
の第１実施例の物理的距離に対する振動振幅を示
す線図で３半波長を使つた代表的なものを示すも
の、第６Ａ図は本発明の好適実施例を示す図、第
６Ｂ図は物理的距離に対する振動振幅を示す線図
で２半波長と大きな振幅の針先端を使用するもの
を示したもの、第７Ａ〜７Ｆ図は本発明に使用す
るグリーフナイフを含む棒、截骨刀、套管および
数個のナイフを夫々示す図、第８図は本発明の制
御装置を示す正面パネルの図、第９図は本発明の
音波レベル制御装置を示す背面図、第１０図は本
発明の実際の電気回路を示す図、第１１図は本発
明の簡単化したブロツク線図、第１２図は本発明
に直接連結できる高周波電力計を示す図、第１３
図は経過時間表示器を示す図である。 １０……超音波装置、１１……中空外ケース、
１２……つの形部材、１３……ねじ山付き部分、
１４……針、１５……振動モータ、１６……接
手、１８……彎曲針、２１……先端、２２……手
持部片、２３……ゴム、２４……励振結晶、２６
……モータ、２７……つの形部材、２８……ケー
ブル、２９……主接地、３２′……鉛−ジルコネ
ート−チタネート結晶、３３……工具又は針、３
４……中心ボルト、４１……ワイヤ、４２……音
響インピーダンス、５２……電力供給源、５４…
…電力増幅器、５６……ロツク−オン発振器、５
７……同調ノブ、５８……同調表示器、５９……
出力リード線、６１……電力インターロツク、７
０……可聴音調節器、７４……同調燈、８１……
工具即ち針、８７……部片、９３……つの形部
分、９７……手術ナイフ、１０３……吸出し管。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 超音波発振器５６と；この超音波発振器に電
    気接続した超音波モータ２６と前記超音波モータ
    に連結したつの形部材２７，８２を含む手持部片
    ２２と；前記つの形部材に連結した工具３３とか
    らなり、前記工具とつの形部材の組合せ構造の長
    さがｎλ／２の波長の長さを有し、但しｎは整
    数、λは超音波モータの作動振動数の波長とし、
    前記工具３３の一部を先細にして前記つの形部材
    の形状に適合させてつの形部材の連続延長部とな
    し、前記超音波モータを鋼製の円筒状後部片８６
    と、後部片の一端に隣接した鉛−ジルコネート−
    チタネート結晶３２′と、この結晶に隣接したチ
    タン製の前部片８７とから構成し、工具を先細形
    状としてつの形部材２７，８２との連結点の直径
    をつの形部材の端の直径と同じとしたことを特徴
    とする超音波医療機器。
JP51064733A 1975-06-13 1976-06-04 Supersonic medical apparatus Granted JPS5293A (en)

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