WO2021181714A1 - 振動式除去装置 - Google Patents

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hard tissue
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敏 小林
義博 皆川
広樹 鈴木
榊原 誠
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ミクロン精密株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a vibration-type removing device that peels and removes a hard tissue from a soft tissue using a tool attached to a tip portion.
  • the operability is improved by controlling the vibration of the tool by the vibrating device to burst oscillation that repeats stopping and vibrating. ..
  • the hard tissue when performing an operation to remove a hard tissue that is in close contact with a soft tissue, the hard tissue is cut with a tool from the surface opposite to the surface that is in close contact with the soft tissue. The hard tissue is cut until the thickness of the hard tissue is thin, for example, about one sheet of paper. Then, the thinned hard tissue is carefully manually removed by a handpiece such as a curette.
  • the tool when cutting a hard tissue until it becomes thin, the tool applies a force in a certain direction of the soft tissue, so an unintended deviation of the tool tip tends to lead to damage to the soft tissue.
  • the frictional heat generated on the contact surface with the thin hard tissue may damage the nearest soft tissue, so it is necessary to perform surgery (cutting work) carefully. The operation time was long.
  • the present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a vibration-type removing device capable of efficiently peeling and removing a hard tissue from a soft tissue.
  • the vibration-type removing device of the present invention is a vibration-type removing device that peels and removes hard tissue from soft tissue, and includes a housing, a vibration device arranged inside the housing, and the vibration device.
  • the vibration device By controlling the drive of the vibration device and the tool provided at the tip of the device, which protrudes from the housing and can be inserted between the hard structure and the soft structure, the tool is moved in the direction of the axis of the vibration device.
  • a control device for vibrating and a cooling device for cooling the tool are provided, and the control device is characterized in that the vibration of the tool by the vibration device is controlled by burst oscillation that repeats stopping and vibration.
  • the tool provided at the tip of the vibrating device and protruding from the housing can be inserted between the hard tissue and the soft tissue, so that the tool can be removed between the hard tissue and the soft tissue.
  • the contact surface of the hard tissue with the soft tissue can be cut, and the hard tissue can be peeled off from the soft tissue and removed.
  • the hard tissue can be removed more safely in a short time as compared with the case where the hard tissue is cut until it becomes thin.
  • the heat generation of the tool can be suppressed as compared with the one that constantly vibrates the tool, and the soft tissue. It is possible to suppress the heat given to the surrounding tissues.
  • the tool preferably has a plurality of recesses or grooves extending from the base end side to the tip end side of the tool on the first surface facing the soft tissue.
  • the tool can be cooled more efficiently than a tool whose first surface facing the soft tissue is a flat surface without unevenness.
  • the second surface of the tool facing the hard tissue is formed in an arc shape and is flat or concave.
  • the cooling device is composed of a cooling liquid supply device that supplies a cooling liquid, and the cooling liquid supplied from the cooling liquid supply device is directed toward the tip end side of the tool in the housing. It is preferable that a flow path is provided. It is preferable that the tip of the flow path is provided so as to spray the cooling liquid toward the tip of the tool.
  • the tool can be cooled by the cooling liquid supplied from the cooling liquid supply device and flowing through the flow path, so that the tool can be cooled even more efficiently.
  • a perspective view showing a tool A perspective view showing a tool.
  • the schematic which shows a tool and a hard tissue and a soft tissue.
  • the schematic which shows the state which inserted the tool between hard tissue and soft tissue.
  • the schematic diagram which shows the state which the hard tissue was peeled off and removed by a tool.
  • the perspective view which shows the tool which formed the plurality of recesses.
  • the vibration type removing device 2 as an embodiment of the present invention includes a substantially cylindrical housing 10 constituting a handpiece, a holding member 11, a tool 12, a control device 20, and the like.
  • a shaking device 21 and a cooling pump 22 are provided.
  • the housing 10 is designed to be sized so that a normal human can hold it with one hand.
  • the handpiece of the high-frequency vibration type cutting device is composed of components such as the housing 10 and the holding member 11 whose internal space is at least partially arranged, but the weight of the handpiece is reduced for ease of handling. From this point of view, the types and specifications of the components may be appropriately selected.
  • the holding member 11 is movably supported by the housing 10 via a support portion (not shown) whose rear end is attached to the vibration exciter 21 and is fixed to the inner side wall of the housing 10. Has been done.
  • the holding member 11 has a function as a horn that increases the amplitude.
  • the tool 12 is detachably attached to the tip of the holding member 11.
  • the type of the tool 12 it suffices if it can be easily inserted between the hard tissue HT and the soft tissue ST (see FIG. 3B), and examples thereof include a curette, a chisel, a scalpel, a file, a long type, and a short type.
  • a curette a curette
  • a chisel a scalpel
  • a file a long type
  • a short type a short type.
  • the shape of the tool 12 an arbitrary shape such as a blade having a linear or arcuate tip, a substantially columnar shape, a spoon shape, a bent or curved rod shape, or the like is adopted.
  • the tool 12 is composed of a curette, the tip portion is hemispherical, and the first surface 12a obtained by cutting the sphere in half is formed into an arc shape and concave shape, and becomes a hemispherical portion.
  • a groove 12c extending from the base end portion on the holding member 11 side toward the tip end portion is formed in 12b.
  • the vibration exciter 21 is attached to a mounting portion (not shown) of the housing 10 and is composed of a piezoelectric element arranged in the internal space of the housing 10 to vibrate or reciprocate the holding member 11 in the axial direction thereof. Drive.
  • the vibrating device 21 and the holding member 11 are arranged so that their respective axes are common and are separated from each other in the respective axis directions, the axes are arranged so as to be parallel to each other or non-parallel.
  • the space occupied by the vibration device 21 and the holding member 11 and the housing 10 can be made compact.
  • the vibration type removing device can be configured as a handpiece with improved ease of holding and operability.
  • a lubricant such as grease generally used for the transmission mechanism becomes unnecessary. Therefore, when the vibration type removing device 2 as a medical device is sterilized by high-pressure steam, the situation where contamination of the medical device due to the presence of the lubricant occurs is avoided.
  • the control device 20 is connected to the vibrating device 21 via a cable 24 attached to the rear end of the housing 10 and controls the power supply to the vibrating device 21.
  • the control device 20 controls the operation of the vibration device 21.
  • the control device 20 may be composed of a microcomputer or a processor, and may be arranged in the internal space of the housing 10 together with the substrate on which the control device 20 is mounted.
  • control device 20 controls the vibration of the tool 12 by the vibrating device 21 by burst oscillation that repeats stop and vibration, and the burst period in which the tool 12 is vibrating and the stop in which the tool 12 is stopped.
  • the burst frequency f1 of the entire tool 12, which is one cycle including the period, is controlled according to the cooling efficiency of the tool 12.
  • the holding member 11 is reciprocated in the axial direction thereof, so that the object is cut by the tool 12 provided at the tip of the holding member 11.
  • the control device 20 controls the vibration of the tool 12 by the vibration device 21 to burst oscillation that repeats stopping and vibrating.
  • the control device 20 controls the burst frequency f1 of the tool 12 in the range of 1 to 300 [Hz], which is a low frequency at which the operator can recognize the period of the burst period and the stop period, and the burst frequency.
  • the duty ratio d1 obtained by dividing the pulse width t1 of the above by the pulse period T1 is controlled in the range of 5 to 50 [%].
  • the cooling pump 22 sends out (supplies) the cooling water sent from the cooling water supply source (not shown), and the drive is controlled by the control device 20.
  • a flow path 25 for flowing cooling water supplied from the cooling pump 22 is attached to the rear end of the housing 10.
  • the flow path 25 extends from the rear end to the tip of the housing 10.
  • the operator performing peeling / removing attaches the tool 12 to the tip of the holding member 11.
  • the operator drives the cooling pump 22 by the control device 20.
  • the cooling water supplied from the cooling pump 22 passes through the flow path 25 in the housing 10 and is sprayed from the tip of the flow path 25 toward the tool 12.
  • the operator inserts the tool 12 between the hard tissue HT and the soft tissue ST.
  • the cooling water is simply shown by a dotted line.
  • the operator operates the vibrating device 21 by the control device 20 to reciprocate the holding member 11 in the axial direction.
  • the tool 12 provided at the tip of the holding member 11 is reciprocally driven (vibrated) in the axial direction.
  • the operator applies a force in the direction in which the tool 12 is separated from the soft tissue ST (upward in FIG. 3C).
  • the hard tissue HT is cut from the contact surface side with the soft tissue ST, and the hard tissue HT is peeled from the soft tissue ST.
  • the hard tissue HT can be removed more safely in a short time as compared with the case where the hard tissue HT is cut in the direction of the soft tissue ST until it becomes thin.
  • the hard tissue HT is bone, ossified cells, etc. of a predetermined part of the human body
  • the soft tissue ST is a nerve, blood vessel, etc. adjacent to the hard tissue HT. Therefore, it is necessary to ensure the safety of soft tissue ST in surgery.
  • control device 20 controls the vibration of the tool 12 by the vibrating device 21 to burst oscillation that repeats stopping and vibrating.
  • heat generation of the tool 12 can be suppressed as compared with a tool that constantly vibrates or rotates the tool 12, and the safety of the soft tissue ST can be ensured.
  • the heat generation of the tool 12 can be further suppressed.
  • a groove 12c is formed on the second surface 12b in contact with the soft tissue ST of the tool 12, and cooling water is also sent to this groove 12c. Thereby, the cooling effect by the cooling water can be enhanced.
  • the tool 12 is cooled by the cooling water, but the tool 12 is not limited to the cooling by the cooling water as long as the tool 12 can be cooled.
  • a cooling gas is blown onto the tool 12. You may.
  • the groove 12c of the tool 12 may be extended toward the rear end portion, and the cooling water may be poured directly into the groove 12c.
  • the first surface 12a of the tool 12 is formed in an arc shape and a concave shape, but it may be formed in an arc shape and a flat shape.
  • the second surface 12b of the tool 12 is formed with a groove 12c extending from the base end (rear end) side of the tool 12 toward the tip end side, but the shape of the groove 12c can be changed as appropriate.
  • a spiral groove may be formed, or a plurality of grooves may be formed.
  • groove 12c may be changed or added to form a plurality of recesses 12d as shown in FIG. In this case as well, the cooling effect can be enhanced.
  • the shape of the flow path 25 can be changed as appropriate, and for example, it may be formed in a spiral shape so as to surround the holding member 11. Further, a flow path for flowing cooling water may be formed inside the tool 12.
  • Vibration type removing device 10 ... Housing, 11 ... Holding member, 12 ... Tool, 20 ... Control device, 21 ... Vibration device, 22 ... Cooling pump, HT ... Hard tissue, ST ... Soft tissue

Abstract

効率よく硬組織を軟組織から剥離して除去することができる振動式除去装置を提供する。振動式除去装置2は、ハウジング10と、保持部材11と、工具12と、制御装置20と、加振装置21と、冷却用ポンプ22とを備えている。制御装置20は、冷却用ポンプ22を駆動させ、冷却用ポンプ22から供給された冷却水は、ハウジング10内の流路25を通り、流路25の先端から工具12に向けて吹き付けられる。この状態で、工具12が硬組織HTと軟組織STとの間に挿入されて、加振装置21が動作され、工具12が振動される。工具12の振動により、硬組織HTの軟組織STとの密着面が切削され、硬組織HTが軟組織STから剥離されて除去される。

Description

振動式除去装置
 本発明は、先端部に取り付けられた工具を用いて硬組織を軟組織から剥離して除去する振動式除去装置に関する。
 加振装置を備え、この加振装置の先端部に取り付けられた工具を振動させることで除去対象物を切削する振動式切削装置が知られている(例えば、特許文献1)。
 特許文献1に記載の振動式切削装置、及び一般的な回転式切削装置では、加振装置による工具の振動を、停止と振動を繰り返すバースト発振に制御することで、操作性を向上している。
 特許文献1に記載の振動式切削装置では、軟組織と密着している硬組織を除去する手術を行う場合、硬組織を、軟組織と密着している面とは逆の面側から工具により切削し、硬組織の厚みが薄く、例えば紙1枚程度になるまで硬組織を切削する。そして、薄くなった硬組織を、キュレット等のハンドピースにより手作業で慎重に除去している。
特開2019-088452号公報
 しかしながら、硬組織を薄くなるまで切削する場合、工具は軟組織がある方向に力が加わっているため、工具先端の意図しないずれが軟組織の損傷につながりやすい。また、特に回転工具を用いた場合、薄い硬組織との接触面に生じた摩擦熱により、直近の軟組織を損傷させる可能性が生じることから、慎重に手術(切削作業)を行う必要があり、手術時間が長くなっていた。
 本発明は以上の点に鑑みてなされたものであり、効率よく硬組織を軟組織から剥離して除去することができる振動式除去装置を提供することを目的とする。
 [1]本発明の振動式除去装置は、硬組織を軟組織から剥離して除去する振動式除去装置であって、ハウジングと、前記ハウジングの内部に配された加振装置と、前記加振装置の先端部に設けられ、前記ハウジングから突出し、硬組織と軟組織との間に挿入可能な工具と、前記加振装置の駆動を制御することにより、前記工具を前記加振装置の軸線の方向に振動させる制御装置と、前記工具を冷却する冷却装置と、を備え、前記制御装置は、前記加振装置による前記工具の振動を、停止と振動を繰り返すバースト発振で制御することを特徴とする。
 本発明によれば、加振装置の先端部に設けられ、ハウジングから突出する工具は、硬組織と軟組織との間に挿入可能であるので、工具が除去対象物である硬組織と軟組織との間に挿入されて軟組織から離れる方向に力が加えられた状態で工具を振動させると、硬組織の軟組織との密着面を切削して、硬組織を軟組織から剥離して除去することができる。これにより、硬組織を薄くなるまで切削するものに比べて、短時間でより安全に硬組織を除去することができる。
 また、冷却装置により工具を冷却し、さらに、工具の振動を、停止と振動を繰り返すバースト発振で制御するので、工具を常時振動させるものに比べて、工具の発熱を抑制することができ、軟組織や周辺組織に与える熱を抑制することができる。
 [2]前記工具は、軟組織に対面する第1面には、複数の凹部、又は、前記工具の基端側から先端側に向けて延びる溝が形成されていることが好ましい。
 この構成によれば、工具の軟組織に対面する第1面が凹凸なく平らな面であるものに比べて、より一層効率的に工具を冷却することができる。
 [3]前記工具は、硬組織に対面する第2面が円弧状で平面又は凹状に形成されていることが好ましい。
 この構成によれば、工具の硬組織に対面する第2面が突状になっているものに比べて、工具を硬組織と軟組織との間に挿入しやすい。
 [4]前記冷却装置は、冷却用液体を供給する冷却用液体供給装置から構成され、前記ハウジングには、前記冷却用液体供給装置から供給された冷却用液体を前記工具の先端側に向けて流す流路が設けられていることが好ましい。なお、前記流路の先端は、前記工具の先端部にむけて冷却用液体を吹き付けるように設けられていることが好ましい。
 この構成によれば、冷却用液体供給装置から供給され、流路を流れる冷却用液体により工具を冷却することができるので、より一層効率的に工具を冷却することができる。
本発明の一実施形態としての振動式除去装置の構成に関する説明図。 工具を示す斜視図。 工具を示す斜視図。 工具と硬組織及び軟組織とを示す概略図。 工具を硬組織と軟組織との間に挿入した状態を示す概略図。 工具により硬組織を剥離・除去した状態を示す概略図。 複数の凹部が形成された工具を示す斜視図。
 以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
 図1に示すように、本発明の一実施形態としての振動式除去装置2は、ハンドピースを構成する略円筒状のハウジング10と、保持部材11と、工具12と、制御装置20と、加振装置21と、冷却用ポンプ22と、を備えている。
 ハウジング10は、通常の人間が片手で持てる程度のサイズに設計されている。ハウジング10およびその内部空間に少なくとも一部が配置される保持部材11等の構成要素により高周波振動式切削装置のハンドピースが構成されているが、当該ハンドピースを取り扱いの簡便性のために軽量化する観点から、当該構成要素の種類および仕様が適当に選定されてもよい。
 保持部材11は、その後端部が加振装置21に対して取り付けられ、ハウジング10の内側壁に対して固定されている支持部(図示せず)を介してハウジング10に軸線方向移動自在に支持されている。
 保持部材11は、振幅を増大するホーンとしての機能を有している。工具12は、保持部材11の先端部に対して脱着自在に取り付けられている。
 工具12の種類としては、硬組織HTの軟組織STとの間に容易に挿入可能であればよく(図3B参照)、キュレット、ノミ、メス、ヤスリ、ロングタイプ、ショートタイプ等が挙げられる。また、工具12の形状としては、先端が直線状、円弧状の刃物や、略円柱状、匙状、屈曲または湾曲したロッド状などの任意の形状が採用される。
 本実施形態では、工具12はキュレットから構成され、先端部は、半球体状で、球体を半分に切断した第1面12aは、円弧状で凹状に形成され、半球体部分となる第2面12bには、保持部材11側の基端部から先端部に向けて延びる溝12cが形成されている。
 加振装置21は、ハウジング10の取付部(図示せず)に対して取り付けられ、ハウジング10の内部空間に配置されている圧電素子により構成され、保持部材11をその軸線方向に振動させるまたは往復駆動する。
 加振装置21および保持部材11は、それぞれの軸線が共通するように、かつ、それぞれの軸線方向について離間して配置されているため、当該軸線が平行に離間してまたは非平行に配置されている場合と比較して、当該軸線に対して垂直な方向について、ハウジング10の内部空間における加振装置21および保持部材11の占有スペース、ひいてはハウジング10のコンパクト化が図られる。これにより、持ちやすさおよび操作性の向上が図られたハンドピースとして振動式除去装置が構成されうる。
 加振装置21の力が、伝動機構が用いられることなく保持部材11に対して直接的に伝えられるため、一般的に当該伝動機構に用いられるグリス等の潤滑剤が不要になる。よって、医療機器としての振動式除去装置2が高圧水蒸気によって滅菌処理される場合、潤滑剤の存在に由来する当該医療機器のコンタミネーションが生じる事態が回避される。
 制御装置20は、ハウジング10の後端部に取り付けられているケーブル24を介して加振装置21に接続され、加振装置21に対する電力供給を制御する。
 制御装置20は、加振装置21の動作を制御する。なお、制御装置20を、マイクロコンピュータまたはプロセッサから構成し、これが実装されている基板とともにハウジング10の内部空間に配置するようにしてもよい。
 制御装置20は、加振装置21による保持部材11を介しての工具12の軸線方向の振動周波数f2が20~60[kHz]の範囲に含まれるように制御する。f2=25~45[kHz]に制御されることがより好ましい。
 さらに、制御装置20が、加振装置21による工具12の振動を、停止と振動を繰り返すバースト発振で制御し、かつ、工具12が振動しているバースト期間と、工具12が停止している停止期間とを合わせて1周期とする全体の工具12のバースト周波数f1を、工具12の冷却効率に応じて、その周波数を制御する。
 前記構成の振動式除去装置2によれば、保持部材11がその軸線方向に往復駆動されることにより、当該保持部材11の先端部に設けられている工具12によって対象物が切削される。
 制御装置20が、加振装置21による工具12の振動を停止と振動を繰り返すバースト発振に制御する。
 具体的には、制御装置20が、工具12のバースト周波数f1を操作者がバースト期間と停止期間の周期を認識可能な低周波数である、1~300[Hz]の範囲に制御し、バースト周波数のパルス幅t1をパルス周期T1で除算したデューティー比d1を、5~50[%]の範囲に制御する。
 冷却用ポンプ22は、冷却水供給源(図示せず)から送られた冷却水を送り出す(供給する)ものであり、制御装置20により駆動が制御される。
 ハウジング10の後端部には、冷却用ポンプ22から供給された冷却水を流す流路25が取り付けられている。この流路25は、ハウジング10の後端部から先端部まで延びる。
 [剥離・除去]
 振動式除去装置2を用いて除去対象物である硬組織HTを剥離・除去する場合について説明を行う。
 図3Aに示すように、先ず、剥離・除去(手術)を行う術者は、工具12を保持部材11の先端部に取り付ける。
 次に、図3Bに示すように、術者は、制御装置20により冷却用ポンプ22を駆動させる。これにより、冷却用ポンプ22から供給された冷却水は、ハウジング10内の流路25を通り、流路25の先端から工具12に向けて吹き付けられる。この状態で術者は、工具12を硬組織HTと軟組織STとの間に挿入する。なお、図3B及び図3Cでは、簡易的に冷却水を点線で示している。
 図3Cに示すように、術者は、制御装置20により加振装置21を動作させ、保持部材11を軸線方向に往復駆動させる。これにより、保持部材11の先端部に設けられている工具12が軸線方向に往復駆動(振動)される。このとき、術者は、工具12が、軟組織STから離れる方向(図3Cにおける上方向)に力を加える。
 工具12の振動により、硬組織HTの軟組織STとの密着面側から切削され、且つ、硬組織HTが軟組織STから剥離される。これにより、硬組織HTを軟組織STの方向に向けて薄くなるまで切削するものに比べて、短時間でより安全に硬組織HTを除去することができる。
 本実施形態において、硬組織HTは、人体の所定部分の骨や骨化細胞等であり、軟組織STは、硬組織HTに隣接する神経や血管等である。このため、手術において、軟組織STの安全を確保する必要がある。
 本実施形態では、制御装置20が、加振装置21による工具12の振動を停止と振動を繰り返すバースト発振に制御する。これにより、工具12を常時振動させるもの、または回転させる工具に比べて、工具12の発熱を抑制することができ、軟組織STの安全を確保することができる。
 また、工具12は冷却水により冷却されるので、より一層、工具12の発熱を抑制することができる。
 さらに、工具12の軟組織STに接触する第2面12bには、溝12cが形成されており、この溝12cにも冷却水が送られる。これにより、冷却水による冷却効果を高めることができる。
 以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はこのような実施形態により限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
 例えば、上記実施形態では、冷却水により工具12を冷却しているが、冷却水による冷却に限らず、工具12を冷却することができればよく、例えば、冷却用の気体を工具12に吹き付けるようにしてもよい。
 また、工具12の溝12cを後端部方向に延ばし、冷却水を溝12cに直接流し込むようにしてもよい。
 また、上記実施形態では、工具12の第1面12aを円弧状で凹状に形成しているが、円弧状で平面状に形成するようにしてもよい。
 さらに、上記実施形態では、工具12の第2面12bに、工具12の基端(後端)側から先端側に向けて延びる溝12cを形成しているが、溝12cの形状は適宜変更可能であり、例えば、螺旋状の溝を形成するようにしてもよく、さらには、複数の溝を形成するようにしてもよい。
 また、溝12cに変えて又は加えて、図4に示すような複数の凹部12dを形成するようにしてもよい。この場合にも、冷却効果を高めることができる。
 さらに、流路25の形状も適宜変更可能であり、例えば、保持部材11を囲むような螺旋状に形成するようにしてもよい。また、工具12の内部に冷却水を流す流路を形成するようにしてもよい。
 2…振動式除去装置、10…ハウジング、11…保持部材、12…工具、20…制御装置、21…加振装置、22…冷却用ポンプ、HT…硬組織、ST…軟組織

Claims (4)

  1.  硬組織を軟組織から剥離して除去する振動式除去装置であって、
     ハウジングと、
     前記ハウジングの内部に配された加振装置と、
     前記加振装置の先端部に設けられ、前記ハウジングから突出し、硬組織と軟組織との間に挿入可能な工具と、
     前記加振装置の駆動を制御することにより、前記工具を前記加振装置の軸線の方向に振動させる制御装置と、
     前記工具を冷却する冷却装置と、
     を備え、
     前記制御装置は、前記加振装置による前記工具の振動を、停止と振動を繰り返すバースト発振で制御することを特徴とする振動式除去装置。
  2.  請求項1に記載の振動式除去装置において、
     前記工具は、軟組織に対面する第1面には、複数の凹部、又は、前記工具の基端側から先端側に向けて延びる溝が形成されていることを特徴とする振動式除去装置。
  3.  請求項1に記載の振動式除去装置において、
     前記工具は、硬組織に対面する第2面が円弧状で平面又は凹状に形成されていることを特徴とする振動式除去装置。
  4.  請求項1に記載の振動式除去装置において、
     前記冷却装置は、冷却用液体を供給する冷却用液体供給装置から構成され、
     前記ハウジングには、前記冷却用液体供給装置から供給された冷却用液体を前記工具の先端側に向けて流す流路が設けられていることを特徴とする振動式除去装置。
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