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技術 超音波プローブ及び超音波プローブの製造方法

出願人 オリンパスメディカルシステムズ株式会社
発明者 銅庸高
出願日 2013年6月6日 (7年6ヶ月経過) 出願番号 2014-507270
公開日 2016年2月1日 (4年10ヶ月経過) 公開番号 WO2013-183714
状態 特許登録済
技術分野 手術用機器
主要キーワード 屈曲角度α 振動発生ユニット 湾曲部位 振動子ケース 腹位置 屈曲位置 側プローブ 横振動
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図面 (14)

課題・解決手段

超音波プローブの製造方法は、プローブ準備体を縦振動させることにより先端非対称部の非対称な形状に起因して前記プローブ準備体において前記縦振動に重畳される第1の横振動解析することを備える。前記製造方法は、屈曲位置より基端方向側の基端側プローブ構成部がX−Y平面に平行で、かつ、X軸に対して傾斜する状態に前記対称部を屈曲させる屈曲位置であって、波長及び振動方向が前記第1の横振動と同一で、かつ、前記第1の横振動とは逆位相の第2の横振動が前記プローブ準備体において前記縦振動及び前記第1の横振動に重畳される前記屈曲位置を特定することを備える。

概要

背景

例えば、特許文献1には、超音波プローブを備える超音波処置装置が開示されている。この超音波処置装置の超音波プローブは、超音波振動が伝達されることにより、振動方向が中心軸に平行な縦振動を行う。特許文献1では、超音波プローブの長手方向に平行なX軸、X軸に直交するY軸、及び、X軸に直交し、かつ、Y軸に直交するZ軸が規定されている。超音波プローブは、中心軸がX軸と同軸プローブ本体部と、プローブ本体部より先端方向側に設けられる先端非対称部(先端処置部)と、を備える。また、超音波処置装置は、先端処置部に対して開閉可能なジョーを備える。ジョーの開閉方向は、Z軸に平行である。先端処置部とジョーとの間で生体組織等の処置対象把持した状態で、超音波プローブが縦振動を行うことにより、把持された処置対象が凝固切開され、処置対象の処置が行われる。ここで、プローブ本体部は、X軸及びZ軸によって規定されるX−Z平面を中心として対称な形状に形成されている。また、処置対象の処置時の術者視認性を確保する観点等から、先端処置部では、プローブ本体部に対してY軸に平行な方向に湾曲している。このため、先端処置部は、X軸とZ軸とによって規定されるX−Z平面を中心として非対称な形状に形成されている。

概要

超音波プローブの製造方法は、プローブ準備体を縦振動させることにより先端非対称部の非対称な形状に起因して前記プローブ準備体において前記縦振動に重畳される第1の横振動解析することを備える。前記製造方法は、屈曲位置より基端方向側の基端側プローブ構成部がX−Y平面に平行で、かつ、X軸に対して傾斜する状態に前記対称部を屈曲させる屈曲位置であって、波長及び振動方向が前記第1の横振動と同一で、かつ、前記第1の横振動とは逆位相の第2の横振動が前記プローブ準備体において前記縦振動及び前記第1の横振動に重畳される前記屈曲位置を特定することを備える。

目的

本発明は前記課題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、縦振動に横振動を重畳する先端非対称部が設けられる場合でも、処置対象の処置に適切な振動モードで振動する超音波プローブ及び超音波プローブの製造方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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請求項1

基端から先端まで中心軸に沿って延設され、超音波振動が伝達されることにより振動方向が前記中心軸に対して平行な縦振動を行うことが可能な超音波プローブの製造方法であって、長手方向に平行なX軸、前記X軸に直交するY軸、及び、前記X軸に直交し、かつ、前記Y軸に直交するZ軸を規定した場合に、前記中心軸が前記X軸と同軸で、前記X軸と前記Z軸によって規定されるX−Z平面を中心として対称な形状の対称部と、前記対称部より前記先端方向側に設けられ、前記X−Z平面を中心として非対称な形状の先端非対称部と、を備えるプローブ準備体を形成することと、前記プローブ準備体を前記縦振動させることにより前記先端非対称部の前記非対称な前記形状に起因して前記プローブ準備体において前記縦振動に重畳される第1の横振動であって、振動方向が前記X軸及び前記Y軸によって規定されるX−Y平面に対して平行で、かつ、前記中心軸に対して垂直な前記第1の横振動を解析することと、屈曲位置より基端方向側の基端側プローブ構成部が前記X−Y平面に平行で、かつ、前記X軸に対して傾斜する状態に前記対称部を屈曲させる屈曲位置であって、前記対称部を前記屈曲位置で屈曲させた状態で前記プローブ準備体を前記縦振動させることにより、波長及び振動方向が前記第1の横振動と同一で、かつ、前記第1の横振動とは逆位相の第2の横振動が前記プローブ準備体において前記縦振動及び前記第1の横振動に重畳される前記屈曲位置を特定することと、特定された前記屈曲位置で前記対称部を屈曲させ、前記中心軸が前記X軸と同軸で、前記X−Z平面を中心として対称な形状のプローブ本体部及び前記プローブ本体部に対して屈曲する前記基端側プローブ構成部を形成することと、を具備する製造方法。

請求項2

前記対称部を屈曲させることは、前記第1の横振動の第1の振幅と前記第2の横振動の第2の振幅とが同一となる状態に、前記屈曲位置での前記プローブ本体部と前記基端側プローブ構成部との間の屈曲角度を調整すること備える、請求項1の製造方法。

請求項3

前記プローブ準備体を形成することは、前記Y軸に平行な方向の一方である第1のY軸方向に前記先端非対称部の重心が前記X軸から離間して位置する状態に、前記先端非対称部を形成することを備え、前記対称部において前記屈曲位置を特定することは、前記基端側プローブ構成部が前記第1のY軸方向とは反対方向である第2のY軸方向側に前記X軸に対して傾斜する状態に、前記屈曲位置を特定することを備える、請求項1の製造方法。

請求項4

前記プローブ準備体を形成することは、前記プローブ準備体の基端から前記X軸に沿って延設される状態に前記対称部を形成することを備え、前記対称部において前記屈曲位置を特定することは、前記プローブ本体部の前記中心軸に沿った第1の寸法が前記基端側プローブ構成部の前記中心軸に沿った第2の寸法より大きくなる状態に、前記屈曲位置を特定することを備える、請求項1の製造方法。

請求項5

基端から先端まで中心軸に沿って延設され、超音波振動が伝達されることにより振動方向が前記中心軸に対して平行な縦振動を行うことが可能な超音波プローブであって、長手方向に平行なX軸、前記X軸に直交するY軸、及び、前記X軸に直交し、かつ、前記Y軸に直交するZ軸を規定した場合に、前記中心軸が前記X軸に同軸で、前記X軸と前記Z軸によって規定されるX−Z平面を中心として対称な形状のプローブ本体部と、前記プローブ本体部より前記先端方向側に設けられ、前記X−Z平面を中心として非対称な形状の先端非対称部であって、前記先端非対称部の前記非対称な前記形状に起因して、前記超音波プローブを前記縦振動させることにより振動方向が前記X軸及び前記Y軸によって規定されるX−Y平面に対して平行で、かつ、前記中心軸に対して垂直である第1の横振動が前記超音波プローブにおいて前記縦振動に重畳される先端非対称部と、前記プローブ本体部より前記基端方向側に設けられ、前記X−Y平面に平行で、かつ、前記X軸に対して傾斜する状態で屈曲位置において前記プローブ本体部に対して屈曲する基端側プローブ構成部であって、前記屈曲位置で前記プローブ本体部に対して前記基端側プローブ構成部が屈曲することに起因して、前記超音波プローブを前記縦振動させることにより、波長及び振動方向が前記第1の横振動と同一で、かつ、前記第1の横振動とは逆位相の第2の横振動が前記超音波プローブにおいて前記縦振動及び前記第1の横振動に重畳される基端側プローブ構成部と、を具備する超音波プローブ。

請求項6

前記基端側プローブ構成部は、前記第1の横振動の第1の振幅と前記第2の横振動の第2の振幅とを同一にする屈曲角度で、前記屈曲位置において前記プローブ本体部に対して屈曲する、請求項5の超音波プローブ。

請求項7

前記先端非対称部は、前記Y軸に平行な方向の一方である第1のY軸方向に重心が前記X軸から離間して位置し、前記基端側プローブ構成部は、前記第1のY軸方向とは反対方向である第2のY軸方向側に前記X軸に対して傾斜する状態で、前記屈曲位置で前記プローブ本体部に対して屈曲する、請求項5の超音波プローブ。

請求項8

前記基端側プローブ構成部は、前記超音波プローブの前記基端から前記中心軸に沿って延設され、前記プローブ本体部の前記中心軸に沿った第1の寸法は、前記基端側プローブ構成部の前記中心軸に沿った第2の寸法より大きい、請求項5の超音波プローブ。

技術分野

0001

本発明は、超音波処置装置に用いられ、超音波振動が伝達されることにより振動方向が中心軸に平行な縦振動を行う超音波プローブ、及び、超音波プローブの製造方法に関する。

背景技術

0002

例えば、特許文献1には、超音波プローブを備える超音波処置装置が開示されている。この超音波処置装置の超音波プローブは、超音波振動が伝達されることにより、振動方向が中心軸に平行な縦振動を行う。特許文献1では、超音波プローブの長手方向に平行なX軸、X軸に直交するY軸、及び、X軸に直交し、かつ、Y軸に直交するZ軸が規定されている。超音波プローブは、中心軸がX軸と同軸プローブ本体部と、プローブ本体部より先端方向側に設けられる先端非対称部(先端処置部)と、を備える。また、超音波処置装置は、先端処置部に対して開閉可能なジョーを備える。ジョーの開閉方向は、Z軸に平行である。先端処置部とジョーとの間で生体組織等の処置対象把持した状態で、超音波プローブが縦振動を行うことにより、把持された処置対象が凝固切開され、処置対象の処置が行われる。ここで、プローブ本体部は、X軸及びZ軸によって規定されるX−Z平面を中心として対称な形状に形成されている。また、処置対象の処置時の術者視認性を確保する観点等から、先端処置部では、プローブ本体部に対してY軸に平行な方向に湾曲している。このため、先端処置部は、X軸とZ軸とによって規定されるX−Z平面を中心として非対称な形状に形成されている。

先行技術

0003

特許第4493893号公報

発明が解決しようとする課題

0004

前記特許文献1の超音波プローブは、X−Z平面を中心として対称な形状のプローブ本体部と、X−Z平面を中心として非対称な形状の先端処置部と、を備える。X−Z平面を中心として非対称な形状であるため、先端処置部の重心は、Y軸に平行な方向についてX軸から離間する。このため、超音波プローブを縦振動させた状態で、振動方向が中心軸に対して垂直な横振動が縦振動に重畳される。横振動が重畳されることにより、超音波プローブが適切な振動モードで振動せず、処置対象の処置で用いられる縦振動が先端処置部に適切に伝達されない。すなわち、処置対象の処置に適切な振動モードとは異なる振動モードで超音波プローブが振動してしまう。また、横振動が重畳されることにより、例えば超音波プローブの外周部で多くのキャビテーションが発生する等して、処置性能が低下してしまう。

0005

本発明は前記課題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、縦振動に横振動を重畳する先端非対称部が設けられる場合でも、処置対象の処置に適切な振動モードで振動する超音波プローブ及び超音波プローブの製造方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

0006

前記目的を達成するため、本発明のある態様は、基端から先端まで中心軸に沿って延設され、超音波振動が伝達されることにより振動方向が前記中心軸に対して平行な縦振動を行うことが可能な超音波プローブの製造方法であって、長手方向に平行なX軸、前記X軸に直交するY軸、及び、前記X軸に直交し、かつ、前記Y軸に直交するZ軸を規定した場合に、前記中心軸が前記X軸と同軸で、前記X軸と前記Z軸によって規定されるX−Z平面を中心として対称な形状の対称部と、前記対称部より前記先端方向側に設けられ、前記X−Z平面を中心として非対称な形状の先端非対称部と、を備えるプローブ準備体を形成することと、前記プローブ準備体を前記縦振動させることにより前記先端非対称部の前記非対称な前記形状に起因して前記プローブ準備体において前記縦振動に重畳される第1の横振動であって、振動方向が前記X軸及び前記Y軸によって規定されるX−Y平面に対して平行で、かつ、前記中心軸に対して垂直な前記第1の横振動を解析することと、屈曲位置より基端方向側の基端側プローブ構成部が前記X−Y平面に平行で、かつ、前記X軸に対して傾斜する状態に前記対称部を屈曲させる屈曲位置であって、前記対称部を前記屈曲位置で屈曲させた状態で前記プローブ準備体を前記縦振動させることにより、波長及び振動方向が前記第1の横振動と同一で、かつ、前記第1の横振動とは逆位相の第2の横振動が前記プローブ準備体において前記縦振動及び前記第1の横振動に重畳される前記屈曲位置を特定することと、特定された前記屈曲位置で前記対称部を屈曲させ、前記中心軸が前記X軸と同軸で、前記X−Z平面を中心として対称な形状のプローブ本体部及び前記プローブ本体部に対して屈曲する前記基端側プローブ構成部を形成することと、を備える。

0007

本発明の別のある態様は、基端から先端まで中心軸に沿って延設され、超音波振動が伝達されることにより振動方向が前記中心軸に対して平行な縦振動を行うことが可能な超音波プローブであって、長手方向に平行なX軸、前記X軸に直交するY軸、及び、前記X軸に直交し、かつ、前記Y軸に直交するZ軸を規定した場合に、前記中心軸が前記X軸に同軸で、前記X軸と前記Z軸によって規定されるX−Z平面を中心として対称な形状のプローブ本体部と、前記プローブ本体部より前記先端方向側に設けられ、前記X−Z平面を中心として非対称な形状の先端非対称部であって、前記先端非対称部の前記非対称な前記形状に起因して、前記超音波プローブを前記縦振動させることにより振動方向が前記X軸及び前記Y軸によって規定されるX−Y平面に対して平行で、かつ、前記中心軸に対して垂直である第1の横振動が前記超音波プローブにおいて前記縦振動に重畳される先端非対称部と、前記プローブ本体部より前記基端方向側に設けられ、前記X−Y平面に平行で、かつ、前記X軸に対して傾斜する状態で屈曲位置において前記プローブ本体部に対して屈曲する基端側プローブ構成部であって、前記屈曲位置で前記プローブ本体部に対して前記基端側プローブ構成部が屈曲することに起因して、前記超音波プローブを前記縦振動させることにより、波長及び振動方向が前記第1の横振動と同一で、かつ、前記第1の横振動とは逆位相の第2の横振動が前記超音波プローブにおいて前記縦振動及び前記第1の横振動に重畳される基端側プローブ構成部と、を備える。

発明の効果

0008

本発明によれば、縦振動に横振動を重畳する先端非対称部が設けられる場合でも、処置対象の処置に適切な振動モードで振動する超音波プローブ及び超音波プローブの製造方法を提供することができる。

図面の簡単な説明

0009

本発明の第1の実施形態に係る超音波処置装置を示す概略図である。
第1の実施形態に係る振動発生ユニットの構成を概略的に示す断面図である。
第1の実施形態に係る超音波プローブの構成を概略的に示す斜視図である。
第1の実施形態に係る超音波プローブの構成を概略的に示す断面図である。
第1の実施形態に係る超音波プローブの中心軸に沿った位置の変化に対する第1の振動の変化を示す概略図である。
第1の実施形態に係る超音波プローブの中心軸に沿ったそれぞれの位置での時間の変化に対する第1の横振動の変化を示す概略図である。
第1の実施形態に係る超音波プローブの中心軸に沿った位置の変化に対する第2の振動の変化を示す概略図である。
第1の実施形態に係る超音波プローブの中心軸に沿ったそれぞれの位置での時間の変化に対する第2の横振動の変化を示す概略図である。
第1の実施形態に係る超音波プローブの製造方法を示すフローチャートである。
第1の実施形態に係るプローブ準備体の構成を概略的に示す断面図である。
第1の変形例に係る超音波プローブの構成を概略的に示す断面図である。
第2の変形例に係る超音波プローブの先端非対称部の構成を概略的に示す断面図である。
第3の変形例に係る超音波プローブの先端非対称部の構成を概略的に示す断面図である。

実施例

0010

(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態について図1乃至図10を参照して説明する。図1は、本実施形態の超音波処置装置1を示す図である。図1に示すように、超音波処置装置1は、中心軸Cを有する。ここで、中心軸Cに平行な2方向の一方を先端方向(図1の矢印C1の方向)とし、先端方向と反対方向を基端方向(図1の矢印C2の方向)とする。超音波処置装置1は、振動発生ユニット2と、基端から先端まで中心軸Cに沿って延設される超音波プローブ3とを備える。なお、図1図3図4図10では、理解の容易のため、超音波プローブ3の湾曲を誇張して図示している。そのため、実際の超音波プローブ3における湾曲の大きさとは異なる。

0011

振動発生ユニット2は、振動子ケース11を備える。振動子ケース11の基端には、ケーブル5の一端が接続されている。ケーブル5の他端は、電源ユニット6に接続されている。電源ユニット6は、超音波発生電流供給部7と、入力部9とを備える。

0012

図2は、振動発生ユニット2の構成を示す図である。図2に示すように、振動子ケース11の内部には、電流を超音波振動に変換する圧電素子を備える振動発生部である超音波振動子12が設けられている。超音波振動子12には、電気配線13A,13Bの一端が接続されている。電気配線13A,13Bは、ケーブル5の内部を通って、他端が電源ユニット6の超音波発生電流供給部7に接続されている。超音波発生電流供給部7から電気配線13A,13Bを介して超音波振動子12に電流を供給することにより、超音波振動子12で超音波振動が発生する。超音波振動子12の先端方向側には、超音波振動の振幅を拡大するホーン15が連結されている。ホーン15は、振動子ケース11に取付けられている。また、ホーン15の先端部には、雌ネジ部17が形成されている。

0013

図3及び図4は、超音波プローブ3を示す図である。図3及び図4に示すように、超音波プローブ3は、プローブ本体部21と、プローブ本体部21より先端方向側に設けられる先端非対称部22と、プローブ本体部21より基端方向側に設けられる基端側プローブ構成部23と、を備える。なお、先端非対称部22には、生体組織を処置するための処置領域(処置部)が形成されている。

0014

基端側プローブ構成部23の外周部には、雄ネジ部25が形成されている。雄ネジ部25がホーン15の雌ネジ部17と螺合することにより、超音波プローブ3が振動発生ユニット2に取付けられる。超音波プローブ3が振動発生ユニット2に取付けられることにより、超音波振動子12で発生した超音波振動が超音波プローブ3に伝達される。超音波プローブ3に超音波振動が伝達されることにより、超音波プローブ3は振動方向及び伝達方向が中心軸Cに対して平行な縦振動を行うことが可能となる。

0015

プローブ本体部21は、長手方向に沿って延設されている。プローブ本体部21では、中心軸Cが長手方向に平行なX軸に対して同軸である。ここで、X軸に直交するY軸と、X軸に直交し、かつ、Y軸に直交するZ軸と、を規定する。そして、Y軸に平行な方向の一方を第1のY軸方向(図4の矢印Y1の方向)とし、第1のY軸方向と反対方向を第2のY軸方向(図4の矢印Y2の方向)とする。図4は、X軸とY軸によって規定されるX−Y平面での、超音波プローブ3の断面図を示している。プローブ本体部21は、X軸とZ軸によって規定されるX−Z平面を中心として対称な形状に形成されている。

0016

また、先端非対称部22は、X軸に対して第1のY軸方向に向かって湾曲する湾曲部位27を備える。湾曲部位27を設けることにより、先端非対称部22での処置対象の処置において、術者の視認性が確保される。また、湾曲部位27が設けられるため、先端非対称部22はX−Z平面を中心として非対称な形状に形成される。このため、先端非対称部22の重心は、Y軸に平行な方向の一方である第1のY軸方向にX軸から離間して位置している。

0017

基端側プローブ構成部23は、屈曲位置B1においてプローブ本体部21に対して屈曲している。基端側プローブ構成部23は、X−Y平面に平行で、かつ、X軸に対して傾斜する状態で、延設されている。屈曲位置B1では、プローブ本体部21(X軸)に対して屈曲角度α1で、基端側プローブ構成部23が屈曲している。基端側プローブ構成部23は、Y軸に平行な方向の他方である第2のY軸方向側にX軸に対して傾斜している。このため、基端側プローブ構成部23の重心は、第2のY軸方向にX軸から離間して位置している。

0018

また、基端側プローブ構成部23は、超音波プローブ3の基端から中心軸Cに沿って屈曲位置B1まで延設されている。プローブ本体部21の中心軸C(X軸)に沿った第1の寸法L1は、基端側プローブ構成部23の中心軸Cに沿った第2の寸法L2より大きくなっている。したがって、屈曲位置B1は、超音波プローブ3の基端方向側の部位に位置している。

0019

次に、超音波処置装置1及び超音波プローブ3の作用について説明する。超音波プローブ3の先端非対称部22で生体組織等の処置対象の処置を行う際には、入力部9での操作により、超音波発生電流供給部7から電気配線13A,13Bを介して超音波振動子12に電流を供給する。これにより、超音波振動子12で超音波振動が発生し、ホーン15を通って超音波プローブ3に超音波振動が伝達される。超音波プローブ3に超音波振動が伝達されることにより、超音波プローブ3は振動方向及び伝達方向が中心軸Cに対して平行な縦振動を行う。超音波プローブ3が縦振動を行う状態で、先端非対称部22が処置対象の処置を行う。例えば、先端非対称部22を処置対象に接触させた状態で超音波プローブ3が縦振動を行うことにより、先端非対称部22によって処置対象の凝固切開(cutting and coagulation)が行われる。この際、先端非対称部22に湾曲部位27が設けられているため、術者の視認性が確保される。なお、図示はしないが、処置対象の組織を把持して処置するために、先端非対称部22に対して開閉するジョーを設けてもよい。

0020

ここで、湾曲部位27が設けられているため、先端非対称部22はX−Z平面を中心として非対称な形状である。すなわち、先端非対称部22の重心は、Y軸に平行な方向の一方である第1のY軸方向にX軸から離間して位置している。先端非対称部22の非対称な形状に起因して、超音波プローブ3が縦振動を行う状態で、第1の横振動が超音波プローブ3において縦振動に重畳される。第1の横振動の振動方向は、X−Y平面に対して平行で、かつ、中心軸Cに対して垂直である。

0021

図5は、中心軸Cに沿った位置(S)の変化に対する第1の横振動(v1)の変化を示す図である。図6は、それぞれの位置S1〜S4での時間(t)の変化に対する第1の横振動(v1)の変化を示す図である。ここで、位置S1〜S4は、図4の位置S1〜S4に対応している。また、図5では、時間(t)がt1,t2,t3,t4のそれぞれの状態での、中心軸Cに沿った位置(S)の変化に対する第1の横振動(v1)の変化を示している。

0022

図5及び図6に示すように、位置S1,S3が第1の横振動の腹位置(anti-node position)となり、位置S2,S4が第1の横振動の節位置(node position)となる。位置S1での時間の変化に対する第1の横振動の変化は、位置S3での時間の変化に対する第1の横振動の変化とは逆位相(anti-phase)である。また、位置S2での時間の変化に対する第1の横振動の変化は、位置S4での時間の変化に対する第1の横振動の変化とは逆位相である。第1の横振動は、第1の振幅V1を有する。

0023

また、基端側プローブ構成部23は、X−Y平面に平行で、かつ、X軸に対して傾斜する状態で屈曲位置B1においてプローブ本体部21に対して屈曲している。すなわち、基端側プローブ構成部23の重心は、Y軸に平行な方向の他方である第2のY軸方向にX軸から離間して位置している。屈曲位置B1でプローブ本体部21に対して基端側プローブ構成部23が屈曲することに起因して、超音波プローブ3が縦振動を行う状態で、第2の横振動が超音波プローブ3において縦振動及び第1の横振動に重畳される。第2の横振動の振動方向は、X−Y平面に対して平行で、かつ、中心軸Cに対して垂直である。すなわち、第2の横振動の振動方向は、第1の横振動の振動方向と同一である。

0024

図7は、中心軸Cに沿った位置(S)の変化に対する第2の横振動(v2)の変化を示す図である。図8は、それぞれの位置S1〜S4での時間(t)の変化に対する第2の横振動(v2)の変化を示す図である。ここで、位置S1〜S4は、図4の位置S1〜S4に対応している。また、図7では、時間(t)がt1,t2,t3,t4のそれぞれの状態での、中心軸Cに沿った位置(S)の変化に対する第2の横振動(v2)の変化を示している。

0025

図7及び図8に示すように、位置S1,S3が第2の横振動の腹位置となり、位置S2,S4が第2の横振動の節位置となる。位置S1での時間の変化に対する第2の横振動の変化は、位置S3での時間の変化に対する第2の横振動の変化とは逆位相である。また、位置S2での時間の変化に対する第2の横振動の変化は、位置S4での時間の変化に対する第2の横振動の変化とは逆位相である。

0026

第1の横振動と比較すると(図5及び図6参照)、位置S1での時間の変化に対する第2の横振動の変化は、位置S1での時間の変化に対する第1の横振動の変化とは逆位相である。位置S2〜S4についても、位置S1と同様である。すなわち、第2の横振動の波長は第1の横振動の波長と同一であり、第2の横振動は第1の横振動とは逆位相である。

0027

また、第2の横振動は第2の振幅V2を有する。第2の振幅V2の大きさは、屈曲位置B1でのプローブ本体部21に対する基端側プローブ構成部23の屈曲角度α1に依存する。屈曲角度α1は、第2の振幅V2を第1の振幅V1と同一とする状態に、設定されている。

0028

以上のように、超音波プローブ3が縦振動を行う状態では、波長及び振動方向が第1の横振動と同一で、かつ、第1の横振動と逆位相の第2の横振動が、第1の横振動に加えて縦振動に重畳される。このため、第1の横振動及び第2の横振動が互いに対して干渉し合うことにより、超音波プローブ3の縦振動への第1の横振動及び第2の横振動の影響が抑制される。すなわち、少なくとも先端非対称部22において、第1の横振動及び第2の横振動の影響が抑制される。このように第1の横振動及び第2の横振動の影響が抑制されることにより、超音波プローブ3は処置に適切な振動モードで振動する。すなわち、超音波プローブ3は適切に縦振動を行い、処置で用いられる縦振動が先端非対称部22に適切に伝達される。また、第1の横振動及び第2の横振動の影響が抑制されることにより、超音波プローブ3の外周部でのキャビテーションの発生が効率的に防止され、処置性能の低下が防止される。

0029

また、第2の横振動の第2の振幅V2は、第1の横振動の第1の振幅V1と同一である。したがって、第1の横振動及び第2の横振動が干渉し合うことにより、超音波プローブ3の縦振動への第1の横振動及び第2の横振動の影響がなくなる。第1の横振動及び第2の横振動の影響がなくなることにより、超音波プローブ3はさらに適切に縦振動を行い、処置で用いられる縦振動が先端非対称部22にさらに適切に伝達される。

0030

また、先端非対称部22の重心は、Y軸に平行な方向の一方である第1のY軸方向にX軸から離間して位置している。また、基端側プローブ構成部23は、第1のY軸方向とは反対方向である第2のY軸方向側にX軸に対して傾斜している。このため、基端側プローブ構成部23の重心は、第2のY軸方向にX軸から離間して位置している。先端非対称部22の重心がX軸から第1のY軸方向に離間し、かつ、基端側プローブ構成部23の重心がX軸から第2のY軸方向に離間しているため、超音波プローブ3全体の重心は、X軸の近傍に位置する。超音波プローブ3の重心がX軸の近傍に位置することにより、超音波プローブ3の重量バランスが保たれ、術者は超音波プローブ3の移動等を行い易くなる。

0031

また、プローブ本体部21の中心軸Cに沿った第1の寸法L1は、基端側プローブ構成部23の中心軸Cに沿った第2の寸法L2より大きくなっている。したがって、屈曲位置B1は、超音波プローブ3の基端方向側の部位に位置している。中心軸CがX軸と同軸のプローブ本体部21の中心軸Cに沿った第1の寸法L1が大きくなることにより、超音波プローブ3の重量バランスが保たれ、術者は超音波プローブ3の移動等を行い易くなる。

0032

次に、超音波プローブ3の製造方法について説明する。図9は、超音波プローブ3の製造方法を示すフローチャートである。図9に示すように、超音波プローブ3を製造する際には、まず、プローブ準備体3Aを形成する(ステップS101)。

0033

図10は、X−Y平面でのプローブ準備体3Aの断面図である。なお、プローブ準備体3AにおいてX軸、Y軸、Z軸は、超音波プローブ3と同様に規定される。図10に示すように、プローブ準備体3Aは、中心軸CがX軸と同軸な対称部30と、対称部30の先端方向側に設けられる先端非対称部22とを備える。先端非対称部22は、超音波プローブ3の先端非対称部22と同様の形状に形成され、超音波プローブ3の先端非対称部22となる。したがって、先端非対称部22の重心は、Y軸に平行な方向の一方である第1のY軸方向にX軸から離間して位置している。対称部30は、X−Z平面を中心として対称な形状に形成されている。対称部30が超音波プローブ3のプローブ本体部21及び基端側プローブ構成部23となる。対称部30は、プローブ準備体3Aの基端からX軸(中心軸C)に沿って延設されている。

0034

プローブ準備体3Aを形成すると、プローブ準備体3Aに超音波振動を伝達することにより、プローブ準備体3Aを縦振動させる。そして、図9に示すように、プローブ準備体3Aを縦振動させた状態で、縦振動に重畳される第1の横振動を解析する(ステップS102)。X−Z平面を中心として非対称な先端非対称部22の形状に起因して、第1の横振動が縦振動に重畳される。第1の横振動の振動方向、波長、腹位置、節位置、位相等の振動特性は、図5及び図6を参照して前述した通りである。

0035

そして、対称部30を屈曲させる屈曲位置B1を特定する(ステップS103)。屈曲位置B1では、屈曲位置B1より基端方向側の基端側プローブ構成部23がX−Y平面に平行で、かつ、X軸に対して傾斜する状態に、対称部30を屈曲させる。対称部30を屈曲位置B1で屈曲させた状態でプローブ準備体3Aを縦振動させることにより、第2の横振動が縦振動及び第1の横振動に重畳される。第2の横振動は、波長及び振動方向が第1の横振動と同一で、かつ、第1の横振動とは逆位相である。第2の横振動の振動方向、波長、腹位置、節位置、位相等の振動特性は、図7及び図8を参照して前述した通りである。

0036

屈曲位置B1を特定する際は、例えば対称部30を任意の仮位置で屈曲させ、仮位置で屈曲した状態でプローブ準備体3Aを縦振動させた場合の振動特性を、シミュレーションにより解析する。そして、解析された第1の横振動の振動特性等に基づいて、中心軸C(X軸)に沿って対称部30を屈曲させる仮位置を変化させ、プローブ準備体3Aを縦振動させた場合の振動特性のシミュレーションを繰返す。

0037

なお、本実施形態では、屈曲位置B1より基端方向側の基端側プローブ構成部23が第1のY軸方向とは反対方向である第2のY軸方向側にX軸に対して傾斜する状態に、屈曲位置B1が特定される。また、プローブ本体部21の中心軸C(X軸)に沿った第1の寸法L1が基端側プローブ構成部23の中心軸Cに沿った第2の寸法L2より大きくなる状態に、屈曲位置B1が特定される。

0038

そして、特定された屈曲位置B1で対称部30を屈曲させる(ステップS104)。これにより、超音波プローブ3のプローブ本体部21及び基端側プローブ構成部23が形成される。この際、屈曲位置B1でのプローブ本体部21(X軸)と基端側プローブ構成部23との間を、屈曲角度α1に調整する(ステップS105)。これにより、第2の横振動の第2の振幅V2が第1の横振動の第1の振幅V1と同一に調整される。以上のようにして、超音波プローブ3が製造される。

0039

そこで、前記構成の超音波プローブ3及び超音波プローブ3の製造方法では、以下の効果を奏する。すなわち、X−Y平面に平行で、かつ、X軸に対して傾斜する状態で、屈曲位置B1においてプローブ本体部21に対して基端側プローブ構成部23が屈曲している。これにより、超音波プローブ3が縦振動を行う状態では、波長及び振動方向が第1の横振動と同一で、かつ、第1の横振動と逆位相の第2の横振動が、第1の横振動に加えて縦振動に重畳される。このため、第1の横振動及び第2の横振動が互いに対して干渉し合うことにより、超音波プローブ3の縦振動への第1の横振動及び第2の横振動の影響が抑制される。第1の横振動及び第2の横振動の影響が抑制されることにより、超音波プローブ3は処置に適切な振動モードで振動する。すなわち、超音波プローブ3は適切に縦振動を行い、処置で用いられる縦振動を先端非対称部22に適切に伝達することができる。また、第1の横振動及び第2の横振動の影響が抑制されることにより、超音波プローブ3の外周部でのキャビテーションの発生が効率的に防止され、処置性能の低下を防止することができる。

0040

また、超音波プローブ3では、屈曲位置B1においてプローブ本体部21と基端側プローブ構成部23との間が、屈曲角度α1に調整されている。これにより、第2の横振動の第2の振幅V2は、第1の横振動の第1の振幅V1と同一に調整される。したがって、第1の横振動及び第2の横振動が干渉し合うことにより、超音波プローブ3の縦振動への第1の横振動及び第2の横振動の影響がなくなる。第1の横振動及び第2の横振動の影響がなくなることにより、超音波プローブ3はさらに適切に縦振動を行い、処置で用いられる縦振動が先端非対称部22にさらに適切に伝達することができる。

0041

(変形例)
なお、第1の実施形態では、基端側プローブ構成部23は、第2のY軸方向側にX軸に対して傾斜する状態で、屈曲位置B1においてプローブ本体部21に対して屈曲するが、これに限るものではない。例えば、第1の変形例として図11に示すように、屈曲位置B2において、基端側プローブ構成部23をプローブ本体部21に対して屈曲させてもよい。なお、図11は、理解の容易のため、超音波プローブ3の湾曲を誇張して図示している。そのため、実際の超音波プローブ3における湾曲の大きさとは異なる。

0042

屈曲位置B2は、中心軸Cに沿って屈曲位置B1とは異なる位置である。本変形例でも第1の実施形態と同様に、基端側プローブ構成部23は、X−Y平面に平行で、かつ、X軸に対して傾斜する状態で、屈曲位置B2においてプローブ本体部21に対して屈曲する。

0043

ただし、本変形例では、基端側プローブ構成部23は、第1のY軸方向側にX軸に対して傾斜する状態で、屈曲位置B2においてプローブ本体部21に対して屈曲する。したがって、本変形例では、先端非対称部22の重心がX軸から第1のY軸方向に離間し、かつ、基端側プローブ構成部23の重心がX軸から第1のY軸方向に離間している。このため、超音波プローブ3全体の重心は、第1の実施形態に比べ、X軸から第1のY軸方向に離間して位置する。これにより、第1の実施形態に比べ、超音波プローブ3の重量バランスが低下してしまう。

0044

本変形例では、屈曲位置B2でプローブ本体部21に対して基端側プローブ構成部23が屈曲することに起因して、超音波プローブ3が縦振動を行う状態で、第2の横振動が超音波プローブ3において縦振動及び第1の横振動に重畳される。第1の実施形態で前述したように、第2の横振動は、波長及び振動方向が第1の横振動と同一で、かつ、第1の横振動とは逆位相となる。以上のように、縦振動及び第1の横振動に第2の横振動を重畳する起因となる屈曲位置(B1,B2)は、1つに限るものではない。

0045

また、屈曲位置B2では、プローブ本体部21(X軸)に対して屈曲角度α2で、基端側プローブ構成部23が屈曲している。すなわち、屈曲位置B2においてプローブ本体部21と基端側プローブ構成部23との間が、屈曲角度α2に調整されている。これにより、第2の横振動の第2の振幅V2は、第1の横振動の第1の振幅V1と同一に調整される。

0046

以上、第1の変形例から、基端側プローブ構成部23が、X−Y平面に平行で、かつ、X軸に対して傾斜する状態で、屈曲位置(B1;B2)においてプローブ本体部21に対して屈曲すればよい。そして、屈曲位置(B1;B2)でプローブ本体部21に対して基端側プローブ構成部23が屈曲することに起因して、超音波プローブ3を縦振動させることにより、波長及び振動方向が第1の横振動と同一で、かつ、第1の横振動とは逆位相の第2の横振動が超音波プローブ3において縦振動及び第1の横振動に重畳されればよい。これにより、第1の横振動及び第2の横振動が互いに対して干渉し合い、超音波プローブ3の縦振動への第1の横振動及び第2の横振動の影響が抑制される。

0047

また、第1の実施形態では、先端非対称部22は湾曲部位27を備えるが、これに限るものではない。例えば、第2の変形例として図12に示すように、湾曲部位27の代わりに先端非対称部22がフック状部32を備えてもよい。本変形例では、例えば、先端非対称部22を生体組織等の処置対象に引掛けた状態で超音波振動が縦振動を行うことにより、引掛けられた処置対象の切除(resection)が行われる。

0048

フック状部32が設けられているため、先端非対称部22はX−Z平面を中心として非対称な形状である。先端非対称部22の非対称な形状に起因して、超音波プローブ3が縦振動を行う状態で、第1の横振動が超音波プローブ3において縦振動に重畳される。第1の横振動の振動方向は、X−Y平面に対して平行で、かつ、中心軸Cに対して垂直である。本変形例でも、第1の実施形態で前述したように、超音波プローブ3を縦振動させることにより、波長及び振動方向が第1の横振動と同一で、かつ、第1の横振動とは逆位相の第2の横振動が超音波プローブ3において縦振動及び第1の横振動に重畳される。

0049

また、例えば、第3の変形例として図13に示すように、湾曲部位27の代わりに先端非対称部22が切欠き部33を備えてもよい。本変形例では、例えば、先端非対称部22を生体組織等の処置対象に引掛けた状態で超音波振動が縦振動を行うことにより、引掛けられた処置対象の切除が行われる。

0050

切欠き部33が設けられているため、先端非対称部22はX−Z平面を中心として非対称な形状である。先端非対称部22の非対称な形状に起因して、超音波プローブ3が縦振動を行う状態で、第1の横振動が超音波プローブ3において縦振動に重畳される。第1の横振動の振動方向は、X−Y平面に対して平行で、かつ、中心軸Cに対して垂直である。本変形例でも、第1の実施形態で前述したように、超音波プローブ3を縦振動させることにより、波長及び振動方向が第1の横振動と同一で、かつ、第1の横振動とは逆位相の第2の横振動が超音波プローブ3において縦振動及び第1の横振動に重畳される。

0051

以上、第2の変形例及び第3の変形例から、先端非対称部22は、X−Z平面を中心として非対称な形状であればよい。そして、先端非対称部22の非対称な形状に起因して、超音波プローブ3を縦振動させることにより振動方向がX−Y平面に対して平行で、かつ、中心軸Cに対して垂直である第1の横振動が、超音波プローブ3において縦振動に重畳されればよい。

0052

以上、本発明の実施形態及び変形例について説明したが、本発明は前述の実施形態及び変形例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形ができることは勿論である。

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