WO2023153363A1 - 超音波処置具 - Google Patents

Abstract

生体組織を効率良く切開することができる超音波処置具を提供するべく、超音波処置具は、先端部に設けられ、被検体内の生体組織を把持する把持部(15)と、把持部(15)が把持した生体組織に超音波振動を伝達する超音波振動子(16)と、把持部(15)に設けられ、生体組織と対面する把持面(32A)から突出する応力集中構造体(37)）とを備え、応力集中構造体(37)は、把持部(15)の長手方向に沿って配される長尺状の突起であり、把持面(32A)）からの突出方向における先端部(37A)が、連続した鋸歯状に形成されているように構成した。

Description

超音波処置具

　本発明は、血管などの生体組織の封止及び切開に用いる超音波処置具に関する。

　医療分野において、超音波振動を発生させる超音波処置具を用いて被検体に各種処置を施すことが知られている。特許文献１には、血管等の生体組織を把持する一対の把持部と、超音波振動子（超音波トランスデューサ；ultrasonictransducer）とを備え、把持部を介して超音波振動を伝達し、生体組織の封止、切開などの処置を行う超音波処置具が記載されている。超音波振動子は、圧電材等の各種デバイスから構成され、供給された電力を超音波振動に変換する。

　また、特許文献１に記載の超音波処置具では、把持部が生体組織と対面する把持面に、複数の鋸歯を有する。複数の鋸歯は、所定の間隔を置いて配されている。これにより、超音波処置具が生体組織を把持する際、生体組織に対する把持性が向上する。

特表２０１６－５１１０９６号公報

　上記特許文献１に記載の超音波処置具は、生体組織を把持する把持性が向上しているため、生体組織を封止する処置には適しているが、生体組織を切開する処置には適していない。すなわち、上記特許文献１に記載の超音波処置具では、複数の鋸歯が所定の間隔を置いて配されているため、鋸歯の無い部分は、鋸歯のある部分よりも生体組織に掛かる圧力が非常に小さい。よって、生体組織を把持する力を大きくしても、鋸歯の無い部分では切開することができないことがある。

　本発明は、生体組織を切開する処置を効率良く行うことができる超音波処置具を提供することを目的とする。

　本発明の超音波処置具は、把持部と、超音波振動子と、応力集中構造体とを備え、応力集中構造体は、把持部の長手方向に沿って配される長尺状の突起であり、把持面からの突出方向における先端部が、連続した鋸歯状に形成されている。把持部は、先端部に設けられ、被検体内の生体組織を把持する。超音波振動子は、把持部が把持した生体組織に超音波振動を伝達する。応力集中構造体は、把持部に設けられ、生体組織と対面する把持面から突出する。

　超音波振動子は、把持部に配されていることが好ましい。応力集中構造体は、硬度がブリネル硬さで４０ＨＢＷ以上であることが好ましい。把持部は、応力集中構造体と対向する面の硬度がブリネル硬さで４０ＨＢＷ以上であることが好ましい。

　超音波振動子は、圧電材から構成され、圧電材の厚み寸法に応じた共振周波数との差が２０％以内である周波数の交流電圧信号で駆動されることが好ましい。圧電材は、チタン酸ジルコン酸鉛であることが好ましい。圧電材は、キュリー点が２００°Ｃ以上であることが好ましい。

　超音波振動子を駆動する交流電圧信号が連続して供給されることが好ましい。把持部は、生体組織としての血管を把持するものであることが好ましい。

　把持部の基端に連設された挿入部と、挿入部の基端に連設された操作部とを備えた、外科手術用処置具であることが好ましい。把持部は、生体組織を把持する一対の把持片を備え、把持片の一方に応力集中構造体が設けられていることが好ましい。

　本発明によれば、生体組織を切開する処置を効率良く行うことができる超音波処置具を提供することができる。

超音波処置具システムの構成を説明する説明図である。 超音波処置具の要部断面図であり、把持部が閉じた状態（Ａ）及び開いた状態（Ｂ）を示す要部断面図である。 把持部が閉じた状態の超音波処置具の斜視図である。 把持部が開いた状態の超音波処置具の斜視図である。 図２（Ａ）のＶ－Ｖ線に沿って切断した要部断面図である。 把持部が把持した血管に処置を施している状態を説明する説明図である。 応力集中構造体周辺の斜視図である。 超音波用駆動装置の概要を示すブロック図である。 血管を把持して超音波振動子を駆動させた場合における、超音波振動子の駆動時間と血管温度との関係を表すグラフである。 超音波処置具により血管を封止する処置を行う際の動作を示す説明図である。 超音波処置具により血管を切開する処置を行う際の動作を示す説明図である。 第２実施形態における把持部の構成を示す要部断面図である。 第２実施形態における応力集中構造体と対向部材の構成を示す説明図である。 第２実施形態における血管を切開する処置を行う際の動作の一部を示す説明図である。 変形例における把持部の構成を示す要部断面図である。

　［第１実施形態］
　図１に示すように、超音波処置具システム１０は、超音波処置具１１と、超音波用駆動装置１２とを備える。外科手術用処置具である超音波処置具１１は、操作部１３と、挿入部１４と、把持部１５と、超音波振動子ユニット１６（図５及び図６等参照）と、ケーブル１７とを備える。

　操作部１３は、操作部本体２１と、グリップ２２と、トリガ２３と、起動ボタン２４とを備える。操作部本体２１は、挿入部１４の基端部に連設されている。操作部本体２１は、ケーブル１７を介して、超音波用駆動装置１２と電気的に接続される。グリップ２２は、操作部本体２１と一体に設けられ、ユーザが手技を行う際に保持する。

　トリガ２３は、詳しくは後述するが、把持部１５を開閉するために、グリップ２２に向かう方向及び離反する方向に揺動可能に設けられている。起動ボタン２４は、図示しない信号ケーブル等を介してケーブル１７に接続されている。ケーブル１７に超音波用駆動装置１２が接続された場合、起動ボタン２４の押圧操作に応じて出力される起動信号が、後述する超音波用駆動装置１２の制御部５５に入力される。

　挿入部１４は、把持部１５の基端部に連設されている。挿入部１４は、長尺の円筒状であり、例えば樹脂から形成されている。生体組織を封止及び切開する際、例えばトロカールを介して患者の体内（被検体内）に挿入される。挿入部１４には、操作ワイヤ２６（図２参照）が挿通されている。操作ワイヤ２６は、把持部１５と一体に設けられている。操作ワイヤ２６の基端部は、操作部本体２１の内部でトリガ２３と接続されている。このため、操作ワイヤ２６は、トリガ２３の揺動に伴って、挿入部１４内でその軸方向に押し引き動作される。トリガ２３は、グリップ２２に向かう方向及び離反する方向にそれぞれ操作しやすい形状、例えば、Ｙ字状に分岐した形状に形成されている。

　図２に示すように、把持部１５は、挿入部１４の先端部、すなわち、超音波処置具１１の先端部に設けられている。把持部１５は、上下に配された一対の把持片３１、３２と、リンク機構３３と、これらを支持する支持部材３４とを備える。

　一対の把持片３１、３２には、超音波振動子ユニット１６（図５及び図６参照）がそれぞれ設けられている。超音波振動子ユニット１６は、把持片３１、３２の把持面３１Ａ、３２Ａに配されている。把持面３１Ａ、３２Ａは、把持片３１、３２の内面であり、互いに対向し、生体組織と対面する面である。そして、把持部１５を閉じた場合、一対の把持片３１、３２の把持面３１Ａ、３２Ａ同士が近接する。これによって、一対の把持片３１、３２間に被検体内の生体組織を挟み込むようにして把持することができる。

　超音波振動子ユニット１６は、一対の把持片３１，３２に把持された生体組織と接する。そして、超音波振動子ユニット１６を構成する超音波振動子４１（図５及び図６参照）は、超音波用駆動装置１２から供給された電力により超音波振動し、且つデバイス駆動（超音波振動子４１の駆動）に起因する温度上昇を発生する。これにより、超音波振動子ユニット１６は、一対の把持片３１，３２が把持した生体組織に超音波振動と、デバイス駆動に起因する熱とを伝達する。

　もしも、従来の超音波処置具のように、操作部に超音波振動子を配置した場合、超音波振動を伝達させるために、操作部と把持部との間に剛性の高い伝達部材を設けなければならず、この伝達部材を支持するために挿入部も剛性の高いものでなければならない。これに対して、本発明では、上述したように把持部１５に超音波振動子４１を設けているため、操作部１３と把持部１５と間、すなわち挿入部１４には、超音波振動子４１に電力を供給するための信号ケーブル（図示せず）があればよく、挿入部１４についても高い剛性を必要としない。すなわち、挿入部１４としては、従来の超音波処置具よりも柔軟性を有する材質のもの、及び／又は外径が小さいものを選択することが可能となり、設計の自由度が向上する。また、挿入部１４が真っ直ぐな状態から屈曲した状態に変形させる機構を備えることもできる。

　把持部１５を構成する一対の把持片３１、３２は支持軸３５を中心として上下方向に開閉可能となっている。支持軸３５は、支持部材３４に支持されている。把持片３１、３２は、長尺の板状、すなわち挿入方向Ｚにおける寸法が幅方向Ｘ（図３参照）における寸法よりも長い板状に形成され、互いに同じ外形に形成されている。

　リンク機構３３は、リンク板３３Ａと、連結ピン３３Ｂと、嵌着ピン３３Ｃとを備える。リンク板３３Ａは、一方の端部が一対の把持片３１、３２と連結ピン３３Ｂを介して連結されている。一対の把持片３１、３２がリンク板３３Ａと連結される位置は、把持片３１、３２の基端部であり、支持軸３５よりも基端側の位置である。リンク板３３Ａの他方の端部は、操作ワイヤ２６の先端に設けられた連結部材３６と、嵌着ピン３３Ｃを介して連結されている。嵌着ピン３３Ｃは、連結部材３６に対してリンク板３３Ａを回動自在に連結する。

　連結部材３６は、円柱形状に形成されている。連結部材３６は、支持部材３４に形成された貫通孔３４Ａを貫通して、一部が挿入部１４の内部に位置する。支持部材３４は、略円筒形状に形成され、挿入部１４の先端に固着されている。支持部材３４は、先端から切り欠かれた切欠き３４Ｂを有する。一対の把持片３１、３２及びリンク板３３Ａは、切欠き３４Ｂの内側で移動するため、支持部材３４が把持片３１、３２及びリンク板３３Ａの移動を妨げることがない。

　リンク機構３３は、操作ワイヤ２６の押し引き動作による直動運動を回動運動に変換し、一対の把持片３１、３２を開閉動作させる。操作部本体２１内には、トリガ２３をグリップ２２側に引くと操作ワイヤ２６を基端側に引き、逆に、トリガ２３をグリップ２２から離反させると操作ワイヤ２６を先端側に押し出すカム機構（図示せず）などが設けられている。これにより、トリガ２３をグリップ２２側に引くと、把持片３１、３２が閉じられて把持部１５が閉じた状態（図２（Ａ）及び図３参照）となり、トリガ２３をグリップ２２から離反させると、把持片３１、３２が開かれて把持部１５が開いた状態（図２（Ｂ）及び図４参照）となる。

　一対の把持片３１，３２のうち、一方の把持片３２には、応力集中構造体３７が設けられている。応力集中構造体３７の詳細については後述する。

　図５に示すように、超音波振動子ユニット１６は、超音波振動子４１と、バッキング材層４２と、音響整合層４３とを積層させることで構成されている。

　超音波振動子４１は、圧電材４４（圧電素子ともいわれる。）と、電極４６、４７とから構成されている。圧電材４４は板状に形成されている。電極４６、４７は、圧電材４４よりも薄い板状に形成され、圧電材４４の両面に積層されている。超音波振動子４１は、把持片３１、３２の把持面３１Ａ、３２Ａと平行に配されている。すなわち、超音波振動子４１は、把持部１５が把持した血管等の生体組織と対面する位置に配されている。また、超音波振動子４１が振動する方向は、圧電材４４、及び電極４６、４７が積層された方向と平行である。よって、超音波振動子４１による超音波振動の方向と、把持部１５が把持する把持方向Ｙが平行である。

　圧電材４４としては、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を用いることが好ましい。なお、圧電材４４としては、これに限らず、キュリー点が高い圧電材を用いることが好ましく、キュリー点が２００°Ｃ以上である圧電材、例えば、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）を用いてもよい。なお、キュリー点は、キュリー温度ともいわれ、圧電材の温度を上昇させた場合、結晶構造が正方晶から立方晶に変わる温度であり、圧電材が圧電性を失う温度（圧電材の耐熱温度ともいうことができる。）である。

　また、電極４６、４７は、図示しない信号ケーブル等を介してケーブル１７に接続されている。信号ケーブルは、例えば、挿入部１４の内周面又は外周面に沿って配線されている。ケーブル１７に超音波用駆動装置１２が接続された場合、電極４６、４７は、ケーブル１７等を介して超音波用駆動装置１２と電気的に接続される。なお、電極４６、４７のうち、一方はケーブル１７等を介してグランドに接続され、他方は超音波用駆動装置１２から後述する交流電圧信号の電力が供給される。

　音響整合層４３は、患者の人体と超音波振動子４１との間の音響インピーダンス整合をとるために設けられたものである。音響整合層４３は、超音波振動子４１の外側に配置され、厳密には、図６に示すように、超音波振動子４１に対して、把持部１５が把持する生体組織と対面する側に重ねられている。すなわち、音響整合層４３は、把持片３１、３２の把持面３１Ａ、３２Ａから露呈する位置に設けられている。

　音響整合層４３が設けられていることにより、超音波の透過率を高めることが可能となる。音響整合層４３の材料としては、音響インピーダンスの値が超音波振動子４１の圧電材４４に比して、より患者の人体のものの値に近い様々な有機材料を用いることができる。音響整合層４３の材料としては、具体的にはエポキシ系樹脂、シリコンゴム、ポリイミド及びポリエチレン等が挙げられる。また、音響整合層４３は、複数の層から形成され、要求される音響インピーダンスの値に応じて、材料、構成される層の数が適宜選択される。なお、超音波振動子ユニット１６は、音響整合層４３を設けない構成でも良い。

　バッキング材層４２は、超音波振動子４１を裏側（音響整合層４３とは反対側）から支持する。なお、バッキング材は、例えば、硬質ゴム等の剛性を有する材料等から構成される。また、バッキング材層４２と超音波振動子４１との間には、エアギャップ層４８、すなわち、バッキング材層４２と超音波振動子４１との間に介在する隙間が形成されている。エアギャップ層４８は、内部の空気によって超音波を反射させることができるため、超音波振動子４１の裏側から発せられた超音波を反射させる機能を有する。これにより、血管Ｖ等の生体組織に超音波振動を効率良く伝達させることができる。なお、これに限らず、バッキング材層４２には、エアギャップ層４８を設けずに超音波を反射させる材料を充填してもよい。

　応力集中構造体３７は、把持面３２Ａから突出する突起である。上述したように、把持面３２Ａには、超音波振動子ユニット１６の音響整合層４３が設けられている。このため、応力集中構造体３７は、音響整合層４３の表面に、例えば接着剤などにより固着されている。音響整合層４３に応力集中構造体３７を固着する方法としては、例えば、音響整合層４３と応力集中構造体３７との間に接着剤を塗布することにより接着する。または、音響整合層４３の表面に溝を形成し、この溝に応力集中構造体３７を嵌め込んでもよい。あるいは、接着と、溝への嵌合の両方によって音響整合層４３に応力集中構造体３７を固着してもよい。なお、これに限らず、例えば、音響整合層４３と応力集中構造体３７とを金属等により一体に形成してもよい。また、把持面３２Ａの中央部に位置する応力集中構造体３７と、この応力集中構造体３７の左右にそれぞれ隣接し、応力集中構造体３７を挟み込む超音波振動子ユニット１６とを備える構成でもよい。

　図７に示すように、応力集中構造体３７は、把持片３２の長手方向すなわち挿入方向Ｚに沿って配される長尺状の突起である。応力集中構造体３７は、把持面３２Ａからの突出方向すなわち把持方向Ｙにおける先端部３７Ａが、連続した鋸歯状に形成されている。このような応力集中構造体３７を備えることによって、把持部１５に把持された生体組織に対して、応力集中構造体３７が接触している部分に応力が集中し、さらに、先端部３７Ａを鋸歯状としたことで応力が集中しやすくなっている。よって、従来の超音波処置具を操作する場合よりも小さい力で操作しても、生体組織である血管Ｖ等を切開することができる。また、連続した鋸歯状の応力集中構造体３７を有することで、把持部１５は、生体組織を確実に把持することができる。

　応力集中構造体３７は、硬度がブリネル硬さで４０ＨＢＷ以上であり、例えば金属、セラミックス等から形成されている。これにより、把持部１５に把持された生体組織に対して、さらに応力が伝わりやすくなり、生体組織を切開する処置をより効率的に行うことができる。また、応力集中構造体３７は、例えば、幅Ｗ１１（幅方向Ｘにおける寸法）が０．２ｍｍ、把持面３２Ａから突出する高さＨ１１（把持方向Ｙにおける寸法）が０．２ｍｍ（図６参照）である。

　図８に示すように、超音波用駆動装置１２は、信号発信器５１と、アンプ５２、インピーダンス整合回路５３と、制御部５５とを備える。信号発信器５１は、任意の周波数と波形を持った交流電圧信号を生成する機能を有しており、例えば、周知のファンクションジェネレータと同様の構成及び機能を有する。

　超音波用駆動装置１２には、各種処理に関するプログラムがプログラム用メモリ（図示しない）に格納されている。プロセッサによって構成される制御部５５がプログラム用メモリ内のプログラムを実行することによって、信号発信器５１、アンプ５２、及び、インピーダンス整合回路５３の機能を実現する。

　信号発信器５１は、例えば、ｓｉｎ波の波形の交流電圧信号を出力する。一対の超音波振動子４１に電力を供給するため、各超音波振動子４１に対してアンプ５２及びインピーダンス整合回路５３がそれぞれ設けられている。信号発信器５１は、同じ周波数と同じ波形とを持った交流電圧信号をアンプ５２にそれぞれ出力する。アンプ５２は、信号発信器５１から出力された交流電圧信号を、超音波振動子４１を駆動可能なレベルの電圧まで増幅させる。インピーダンス整合回路５３は、アンプ５２と直列に接続され、アンプ５２から出力された交流電圧信号の入力インピーダンスを超音波振動子４１のインピーダンスに整合させることができる。

　信号発信器５１は、制御部５５の制御により圧電材４４の共振周波数との差が２０％以内の周波数で、交流電圧信号を出力する。圧電材４４は、厚み寸法Ｄ１（図５及び図６参照）に応じた共振周波数を有しており、具体的には、厚み寸法をＤ１（ｍ）、厚み寸法Ｄ１に応じた共振周波数をｆ（Ｈｚ）、圧電材４４の音速（圧電材４４中を伝わる音波の速度）をｖ（ｍ／ｓｅｃ）とした場合、Ｄ１＝ｖ／２ｆの関係となる。

　また、制御部５５は、信号発信器５１を制御して超音波振動子４１を駆動する交流電圧信号を連続して供給させる。ここでいう連続して供給させるとは、少なくとも超音波振動子４１の駆動中は、信号発信器５１から交流電圧信号が途切れることがなく出力し続けることをいう。

　また、制御部５５は、起動ボタン２４から送信される起動信号を受け付ける。起動信号を受け付けた制御部５５は、信号発信器５１を制御して超音波振動子４１を駆動する交流電圧信号を供給させる。

　図９は、血管Ｖを把持片３１、３２で把持して超音波振動子４１を駆動させた場合における、超音波振動と、デバイス駆動に起因する熱とによる温度上昇、すなわち、超音波振動子４１の駆動時間ｔと血管温度ＴＥとの関係を表すグラフである。Ｐ１、Ｐ２は、血管Ｖに超音波振動と、デバイス駆動に起因する熱とを伝達した場合に、封止及び切開が完了する完了点をそれぞれ示している。また、ｔ０は、超音波振動子４１が超音波振動を開始する際の駆動時間であり、ｔ１及びｔ２は、血管Ｖの封止及び切開が完了する駆動時間をそれぞれ表す。このグラフに示すように、把持部１５に把持され、超音波振動と、デバイス駆動に起因する熱とが伝達された血管Ｖは、温度が上昇し、駆動時間ｔ１になると封止が完了する。さらに駆動時間ｔ１を過ぎて駆動時間ｔ２になると切開が完了する。

　超音波処置具システム１０を用いて、ユーザである医師が超音波処置具１１による封止及び切開の処置を行う際の動作について、図１０及び図１１を参照して説明する。なお、図１０及び図１１は、生体組織としての血管Ｖを処置する例について表している。また、符号Ｂは、血管Ｖ内に存在する血液を表している。超音波処置具１１による処置を行う前に、医師は、患者の体内の血管Ｖに向けて所望する位置及び深さでトロカールを穿刺し、このトロカールを介して超音波処置具１１を挿入することで、血管Ｖまで把持部１５を到達させることができる。

　医師は、例えば、超音波処置具１１とは別の位置から患者の体内に挿入した内視鏡により撮像した内視鏡画像を観察しながら、トリガ２３に指を掛けてグリップ２２から離反させる方向に揺動させ、把持部１５の把持片３１、３２を開いた状態にする。これにより、血管Ｖを挟む位置に一対の把持片３１、３２の位置を合わせることができる（図７に示す状態）。

　次に医師は、図１０（Ａ）に示すように、トリガ２３をグリップ２２側に引く方向に揺動させ、把持片３１、３２を開いた状態から閉じた状態に回動させる。これにより、把持部１５が血管Ｖを把持する。なお、図１０（Ａ）～図１０（Ｃ）は、血管Ｖを封止する処置を行う際のプロセスを示す説明図である。そして、医師は、把持片３１、３２が血管Ｖを把持する状態を保持したまま、起動ボタン２４を押圧操作する。起動ボタン２４の押圧操作に応じて送信された起動信号がケーブル１７等を介して超音波用駆動装置１２の制御部５５に入力される。

　起動信号が入力された制御部５５は、超音波用駆動装置１２の各部を起動させ、信号発信器５１を制御して超音波振動子４１を駆動する交流電圧信号を連続して供給させる。これにより、超音波振動子４１の駆動が開始して超音波振動を血管Ｖに伝達する。

　図１０（Ｂ）は、把持片３１、３２が血管Ｖを把持する状態を保持したまま、超音波振動子４１の超音波振動が血管Ｖに伝達開始した直後の状態である。この状態では、血管Ｖはまだ封止されていない。なお、この状態では、把持片３１、３２が血管Ｖを把持する把持圧を２ＭＰａ以下とすることが好ましい。把持部１５には、応力集中構造体３７を備えているため、把持片３１、３２が血管Ｖを把持する際、応力集中構造体３７が血管Ｖに食い込んで確実に把持することができる。すなわち、血管Ｖを封止する処置を効率良く行うことができる。

　そして、図１０（Ｃ）に示すように、把持片３１、３２が血管Ｖを把持する状態を保持したまま、超音波振動子４１の超音波振動が伝達されることにより血管Ｖが温度上昇する。超音波振動子４１が、上述した共振周波数との差が２０％以内の周波数で駆動された場合、血管Ｖは、５秒以内に１５０°Ｃ以上に到達する。なお、この場合、超音波振動子４１自体の発熱と超音波振動による発熱との両方が血管Ｖの温度を上昇させる。

　血管Ｖは一定の温度（約６０°Ｃ～９０°Ｃ）以上となった場合、タンパク質等の成分が凝固する。このため、血管Ｖは、把持片３１、３２により把持された部分が封止される。この際、血管Ｖの切開が開始されない一定の時間以下で、かつ血管Ｖ内の血液Ｂが漏れない程度の封止圧で血管Ｖを把持する。これらの一定の時間、及び封止圧は、血管Ｖの機械的物性、及び超音波振動が血管Ｖに伝達開始した直後の把持圧に依存する。

　上述したような条件で血管Ｖの処置を行った場合、血管Ｖは、駆動時間ｔ１＝５秒で封止が完了し、駆動時間ｔ２＝１０秒で切開が完了する（図９参照）。よって、血管Ｖを封止する処置を行う場合は、超音波振動子４１の超音波振動が伝達開始してから５秒以上、１０秒未満で処置を終了することが好ましい。

　一方、血管Ｖを切開する処置を行う場合、医師は、血管Ｖを封止する処置を行う場合と同様に、超音波処置具１１を操作して血管Ｖを把持する（図１１（Ａ）参照）。なお、図１１（Ａ）～図１１（Ｃ）は、血管Ｖを切開する処置を行う際のプロセスを示す説明図である。そして、医師は、把持片３１、３２が血管Ｖを把持する状態を保持したまま、起動ボタン２４を押圧操作する。起動ボタン２４の押圧操作に応じて送信された起動信号が超音波用駆動装置１２の制御部５５に入力される。

　起動信号が入力された制御部５５は、超音波用駆動装置１２の各部を起動させ、信号発信器５１を制御して交流電圧信号を連続して供給させる。これにより、超音波振動子４１の駆動が開始して超音波振動を血管Ｖに伝達する。医師は、トリガ２３をグリップ２２側に引く方向にさらに揺動させることによって、血管Ｖを把持する把持圧を増加させる。この場合、血管Ｖを封止する処置を行う場合よりも把持圧が大きい。

　図１１（Ｂ）に示すように、超音波振動子４１の超音波振動と、デバイス駆動に起因する熱とが伝達されることにより血管Ｖが温度上昇し、さらに把持部１５による把持圧が増加すると、血管Ｖに対して、応力集中構造体３７が接触している部分に応力が集中する。また、この際、血管Ｖは、温度上昇により機械的強度が低下している。応力集中構造体３７は、把持面３２Ａから突出する突起であるため、血管Ｖのうち、応力集中構造体３７が接触している部分は、把持面３２Ａが接触している部分よりも厚みが少ない。さらに、先端部３７Ａを鋸歯状としたことで応力が集中しやすくなっている。よって、従来の超音波処置具を操作する場合よりも小さい力で超音波処置具１１を操作しても、血管Ｖを容易に切開することができる。すなわち、血管Ｖを切開する処置を効率良く行うことができる。

　上述したような条件で血管Ｖの処置を行った場合、血管Ｖは、駆動時間ｔ２＝７秒で切開が完了する。よって、血管Ｖを切開する処置を行う場合は、超音波振動子４１の超音波振動が伝達開始してから７秒以上で処置を終了することが好ましい。

　切開が完了する駆動時間ｔ２を過ぎた後、医師は、図１１（Ｃ）に示すように、トリガ２３をグリップ２２から離反させる方向に揺動させることによって、把持部１５の把持片３１、３２を開いた状態にする。血管Ｖの切開された部分Ｖ１、Ｖ２が分離するとともに、把持片３１、３２から離れる。このようにして血管Ｖを切開する処置が終了する。

　［第２実施形態］
　図１２～図１４に示すように、上記第１実施形態の構成に加えて、応力集中構造体と対向する面に、応力集中構造体と同等の硬度を有する部材を備えてもよい。この場合、把持部６１は、一対の把持片３１、３２のうち、一方の把持片３２に応力集中構造体６２を備え、他方の把持片３１に応力集中構造体６２と同等の硬度を有する対向部材６３を備えることが好ましい。なお、以下では、上記第１実施形態における把持部１５と同様の構成については、同じ符号を付して説明を省略する。また、把持部１５の構成を把持部６１の構成に代えたこと以外は、上記第１実施形態の超音波処置具１１と同様であり、説明を省略する。

　図１２に示すように、応力集中構造体６２は、上記第１実施形態における応力集中構造体３７と同様に、把持面３２Ａから突出する突起であり、音響整合層４３の表面に固着されている。また、応力集中構造体６２は、硬度がブリネル硬さで４０ＨＢＷ以上であり、例えば金属、セラミックス等から形成されている。応力集中構造体６２を音響整合層４３に固着する方法としては、上記第１実施形態における応力集中構造体３７を音響整合層４３に固着する方法と同様である。なお、これに限らず、例えば、音響整合層４３と応力集中構造体６２とを金属等により一体に形成してもよい。

　応力集中構造体６２は、把持片３２の長手方向すなわち挿入方向Ｚに沿って配される長尺状の突起である。応力集中構造体６２は、把持面３２Ａからの突出方向すなわち把持方向Ｙにおける先端部６２Ａが、上記第１実施形態における応力集中構造体３７と同様に、連続した鋸歯状に形成されている。

　対向部材６３は、応力集中構造体６２と対向する位置に配された板状の部材である。対向部材６３は、把持片３１の長手方向に沿って配される長尺状に形成されている。対向部材６３は、把持片３１の把持面３１Ａであって、音響整合層４３の表面に固着されている。対向部材６３は、上述したように応力集中構造体６２と同等の硬度を有し、具体的には、応力集中構造体６２と対向する面の硬度がブリネル硬さで４０ＨＢＷ以上であり、例えば金属、セラミックス等から形成されている。

　図１３に示すように、対向部材６３の幅Ｗ２２（幅方向Ｘにおける寸法）は、応力集中構造体６２の幅Ｗ２１よりも大きい。例えば、対向部材６３の幅Ｗ２２は、０．６ｍｍであり、応力集中構造体６２の幅Ｗ２１は０．２ｍｍである。これにより、把持部１５を閉じた場合、応力集中構造体６２と対向部材６３とを確実に対向させることができる。

　ユーザである医師が本実施形態の超音波処置具による切開の処置を行う際の動作について、図１２～図１４を参照して説明する。なお、本実施形態の超音波処置具による封止の処置を行う際の動作は上記第１実施形態と同様であり、説明を省略する。

　血管Ｖを切開する処置を行う場合、医師は、上記第１実施形態における場合と同様に、超音波処置具１１を操作して血管Ｖを把持する（図１２に示す状態）。そして、医師は、把持片３１、３２が血管Ｖを把持する状態を保持したまま、起動ボタン２４を押圧操作する。起動ボタン２４の押圧操作に応じて送信された起動信号が制御部５５に入力される。

　起動信号が入力された制御部５５は、信号発信器５１を制御して交流電圧信号を連続して供給させる。これにより、超音波振動子４１の駆動が開始して超音波振動を血管Ｖに伝達する。医師は、トリガ２３をグリップ２２側に引く方向にさらに揺動させることによって、血管Ｖを把持する把持圧を増加させる。

　図１４に示すように、超音波振動子４１の超音波振動が伝達されることにより血管Ｖが温度上昇し、さらに把持部６１の把持圧が増加すると、血管Ｖに対して、応力集中構造体６２が接触している部分に応力が集中する。本実施形態では、応力集中構造体６２と対向する位置に同等の硬度を有する対向部材６３が設けられている（図１３参照）。血管Ｖは、応力集中構造体６２と対向部材６３とにより挟まれた状態となるため、応力が分散しなくなる。これにより、把持部６１に把持された血管Ｖのうち、応力集中構造体６２が接触している部分についてさらに応力が集中しやすくなっている。よって、上記第１実施形態よりもさらに小さい力で超音波処置具１１を操作しても、血管Ｖを容易に切開することができる。すなわち、血管Ｖを切開する処置を効率良く行うことができる。

　なお、上記第２実施形態では、他方の把持片３１に備えた対向部材６３について、超音波振動子ユニット１６に固着する構成としているが、これに限らず、超音波振動子ユニット１６の一部を構成するものでもよい。図１５に示す変形例では、例えば、超音波振動子ユニット１６のうち、把持面３１Ａを構成する音響整合層４３の一部を対向部材６３とし、応力集中構造体６２と同等の硬度を有する材質から構成する。この場合、音響整合層４３の中央に対向部材６３が配されるため、対向部材６３を除く箇所は、２つの音響整合層４３Ａ、４３Ｂに分かれる。音響整合層４３Ａ、４３Ｂは、上記各実施形態と同様の材料及び構造である。音響整合層４３Ａ、４３Ｂと対向部材６３とを固着して把持面３１Ａに配置することが好ましい。

　上記各実施形態では、生体組織として血管を把持し、封止及び切開を行う処置を例示しているが、処置を行う生体組織は血管に限定するものではなく、管状の生体組織、例えば、腸の一部、生殖器系の一部などにも適用することができる。

　上記実施形態では、把持部１５を構成する一対の把持片３１、３２の両方に、超音波振動子４１を備え、構造物に対して両方から超音波振動を伝達させているが、本発明はこれに限らず、把持部１５を構成する一対の把持片３１、３２のいずれか一方にのみ超音波振動子４１を設けてもよい。この場合、超音波振動子４１は、一方の把持片に配され、超音波振動子４１と対面する他方の把持片の把持面は、超音波振動子４１による超音波振動を反射させる材料から形成することが好ましい。また、この場合、上記各実施形態で述べた応力集中構造体は、一対の把持片３１、３２のうち、超音波振動子４１が配されるほうに設けることが好ましい。

１０　超音波処置具システム
１１　超音波処置具
１２　超音波用駆動装置
１３　操作部
１４　挿入部
１５　把持部
１６　超音波振動子ユニット
１７　ケーブル
２１　操作部本体
２２　グリップ
２３　トリガ
２４　起動ボタン
２６　操作ワイヤ
３１、３２　把持片
３１Ａ、３２Ａ　把持面
３３　リンク機構
３３Ａ　リンク板
３３Ｂ　連結ピン
３３Ｃ　嵌着ピン
３４　支持部材
３４Ａ　貫通孔
３４Ｂ　切欠き
３５　支持軸
３６　連結部材
３７　応力集中構造体
３７Ａ　先端部
４１　超音波振動子
４２　バッキング材層
４３　音響整合層
４３Ａ、４３Ｂ　音響整合層
４４　圧電材
４６、４７　電極
４８　エアギャップ層
５１　信号発信器
５２　アンプ
５３　インピーダンス整合回路
５５　制御部
６１　把持部
６２　応力集中構造体
６２Ａ　先端部
６３　対向部材
Ｂ　血液
Ｄ１　厚み寸法
Ｈ１１　高さ
ｔ、ｔ０、ｔ１、ｔ２　駆動時間
ＴＥ　温度
Ｖ　血管
Ｖ１、Ｖ２　切開された部分
Ｗ１１　幅
Ｗ２１　幅
Ｗ２２　幅

Claims (11)

1. 　先端部に設けられ、被検体内の生体組織を把持する把持部と、
   　前記把持部が把持した前記生体組織に超音波振動を伝達する超音波振動子と、
   　前記把持部に設けられ、前記生体組織と対面する把持面から突出する応力集中構造体とを備え、
   　前記応力集中構造体は、
   　前記把持部の長手方向に沿って配される長尺状の突起であり、
   　前記把持面からの突出方向における先端部が、連続した鋸歯状に形成されている超音波処置具。
2. 　前記超音波振動子は、前記把持部に配されている請求項１記載の超音波処置具。
3. 　前記応力集中構造体は、硬度がブリネル硬さで４０ＨＢＷ以上である請求項１又は２に記載の超音波処置具。
4. 　前記把持部は、前記応力集中構造体と対向する面の硬度がブリネル硬さで４０ＨＢＷ以上である請求項３に記載の超音波処置具。
5. 　前記超音波振動子は、圧電材から構成され、前記圧電材の厚み寸法に応じた共振周波数との差が２０％以内である周波数の交流電圧信号で駆動される請求項１ないし４のいずれか１項に記載の超音波処置具。
6. 　前記圧電材は、チタン酸ジルコン酸鉛である請求項５に記載の超音波処置具。
7. 　前記圧電材は、キュリー点が２００°Ｃ以上である請求項５に記載の超音波処置具。
8. 　前記超音波振動子を駆動する交流電圧信号が連続して供給される請求項１ないし７のいずれか１項に記載の超音波処置具。
9. 　前記把持部は、前記生体組織としての血管を把持するものである請求項１ないし８のいずれか１項に記載の超音波処置具。
10. 　前記把持部の基端に連設された挿入部と、
    　前記挿入部の基端に連設された操作部とを備えた、外科手術用処置具である請求項１ないし９のいずれか１項に記載の超音波処置具。
11. 　前記把持部は、前記生体組織を把持する一対の把持片を備え、前記把持片の一方に前記応力集中構造体が設けられている請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の超音波処置具。

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