本发明涉及利用超声波振动等能量对活体组织进行处置的医疗器械和医疗器械系统。
背景技术：
现有技术中已知有如专利文献1中公开的那样，利用超声波对活体组织进行切开、切除、凝固等处置的超声波处置装置。超声波处置装置具有：接受传递来的超声波振动的超声波探头；和相对于超声波探头可开闭的钳爪。超声波探头上形成有圆弧形弯曲部这样的非对称形状的部位。超声波处置装置能够在将活体组织抓持在超声波探头与钳爪之间的状态下，通过使超声波振动传递至超声波探头，进行活体组织的切开等。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特表2008-264565号公报
技术实现要素：
发明要解决的技术问题
对于使用超声波的医疗器械，希望能够在确保超声波振动的稳定性的同时实现高效率的超声波振动。
用于解决技术问题的技术手段
为了实现上述目的，本发明的一个方式提供一种医疗器械，换能器产生的用于使振动传递部件谐振的超声波振动被传递至所述医疗器械，该医疗器械包括：所述振动传递部件，其具有前端部、设置在所述换能器侧的根端部和设置在所述前端部与所述根端部之间的中间部；第1截面积减少部，其设置在所述前端部，所述前端部在所述第1截面积减少部的与所述振动传递部件的中心轴交叉的面的截面积小于所述中间部的与所述中心轴交叉的面的截面积；和第2截面积减少部，其相对于所述中心轴设置在所述第1截面积减少部的相反侧，在所述振动传递部件进行所述谐振的状态下，所述超声波振动的最靠所述前端部的波节位置位于所述第2截面积减少部，所述振动传递部件包括位于所述第1截面积减少部一侧的第1半部和位于与所述第1截面积减少部相反一侧的第2半部，在所述第2截面积减少部，所述第2半部的与所述中心轴交叉的面的截面积小于所述第1半部的与所述中心轴交叉的面的截面积。
发明的效果
采用上述结构，能够提供能实现高效率的超声波振动的医疗器械。
附图说明
图1是表示第1实施方式的医疗器械的整体结构的示意图。
图2是表示图1所示的医疗器械的手持件(handpiece)的振动传递部件的前端部和钳爪的立体图。
图3是表示图1所示的医疗器械的振子单元的截面图。
图4是放大表示图1所示的医疗器械的探头的前端部和中间部的立体图。
图5是从处置面侧观看图4所示的探头的前端部和中间部时的俯视图。
图6是从弯曲部的弯曲方向侧观看图4所示的探头的前端部、中间部和根端部时的侧视图。
图7是图6所示的探头的沿着f7-f7线的截面图。
具体实施方式
[第1实施方式]
参考图1至图7对本发明的能量处置装置的实施方式进行说明。
如图1和图3所示，能量处置装置11(医疗器械系统)包括：手持件12(医疗器械)；电源单元13；连接手持件12和电源单元13的线缆14；和振子单元16(换能器)，其能够供给用于使手持件12的探头15谐振的超声波振动(超声波能量)。
振子单元16具有：相对于手持件12(壳体21)可拆装的壳17；和收纳在壳17内的振动产生部18。作为一个例子，本实施方式的医疗器械系统包括手持件12和振子单元16(换能器)。在本实施方式中，设与探头15的中心轴c(长度方向轴)平行的2个方向中的一个方向为前端方向c1，设与前端方向c1相反的方向为根端方向c2。
如图1至图3和图6所示，手持件12(医疗器械)具有：构成该手持件12的一部分外壳的壳体21；从壳体21呈棒状地突出的握柄部22；相对于握柄部22可转动地安装在壳体21上的可动把手23；与振动产生部18连接(固定)的棒状的探头15(振动传递部件)；以覆盖探头15的周围的方式安装在壳体21上的圆筒形鞘套24；固定在鞘套24上的旋钮25；相对于探头15和鞘套24可转动地设置的钳爪26；设置在鞘套24的内部，在钳爪26开闭时可进退的圆筒形可动管27；设置在壳体21上，切换从振动产生部18输出的超声波振动的接通/断开的第1按钮31和第2按钮32；和设置在探头15与可动管27之间的环形密封部件33(弹性部件)。密封部件33例如由橡胶材料形成。由鞘套24和可动管27构成鞘套形状部34。
如图1所示，电源单元13具有超声波电流供给部35(超声波能量供给部)和控制该超声波电流供给部35的控制部36。控制部36能够控制从超声波电流供给部35供给的电功率。当医师按下第1按钮31或第2按钮32时，控制部36从超声波电流供给部35对振动产生部18供给电功率(交流电功率)。位于探头15侧的第1按钮31例如对应于封合模式的处置(功能)，在该封合模式下，输出使超声波振动的振幅较小的超声波能量，进行活体组织的凝固/止血。位于可动把手侧的第2按钮3例如对应于切割模式的处置(功能)，在该切割模式下，输出使超声波振动的振幅较大的超声波能量，主要进行活体组织的切开。
在本实施方式中，将超声波能量作为处置中使用的能量，但是处置能量并不限于仅使用超声波能量。作为处置能量，也可以与超声波能量组合地使用高频电流能量或热能。即，也可以从探头15对活体组织赋予将超声波能量和高频电流能量组合得到的处置能量，还可以从探头15对活体组织赋予将超声波能量和热能组合得到的处置能量。
可动把手23可移动(可转动)地安装在壳体21上。医师通过使可动把手23靠近或远离握柄部22，能够使可动管27在鞘套24内部进退，从而能够使钳爪26开闭。
鞘套24由金属材料等形成为圆筒形，保护位于其内部的探头15。鞘套24的根端方向c2侧以相对于壳体21可旋转的状态安装在壳体21上。旋钮25固定在鞘套24上，且可旋转地安装在壳体21上。通过使旋钮25相对于壳体21旋转，能够使鞘套24、探头15、超声波振动子41和钳爪26一体地绕长度方向轴c(中心轴)旋转。
钳爪26由设置在鞘套24前端部的支撑销42支撑。钳爪26能够以支撑销42为中心，在靠近至与探头15抵接或相对的抵接位置与离开探头15的离开位置之间转动。
如图3所示，振动产生部18包括超声波振子41和变幅杆部件43。超声波振子41包括使电流转化为超声波振动的多个(例如4个)压电元件44。电配线45的一端与超声波振子41连接。电配线45从线缆14的内部穿过，在另一端与电源单元13的超声波电流供给部35连接。当从超声波电流供给部35经电配线45对超声波振子41供给电功率时，超声波振子41产生超声波振动(中心轴c方向的振动，即纵向振动)。振动产生部18能够将该超声波振动传递至探头15侧而使探头15谐振。振动产生部18产生的超声波振动的频率例如为47khz，在一个实施例中，为46khz以上48khz以下范围内的任一频率。
如图3所示，超声波振子41安装在变幅杆部件43上。变幅杆部件43由金属材料形成。变幅杆部件43具有随着向探头15的前端方向c1去截面积减小的大致圆锥形的截面变化部。由超声波振子41产生的超声波振动的振幅，在截面变化部被放大。
探头15(振动传递部件)例如由具有活体适应性的金属材料(例如钛合金等)形成。如图4至图6所示，探头15具有：位于前端方向侧的前端部46；位于与前端部46相反的根端方向侧的根端部47；设置在前端部46的最前端方向侧的前端面48；位于前端部46与根端部47之间的中间部51；跨前端部46和中间部51地设置的处置面52；位于与处置面52相反的一侧的背面53(相反面)；设置在前端部46且相对于中心轴c倾斜的倾斜部54(第1截面积减少部)；设置在处置面52以外的位置的槽55(第2截面积减少部)；和设置在与槽55重叠的位置的环形的第2槽62(凹部)。如图7所示，探头15具有夹着中心轴c沿中心轴c延伸的2个部分，即处置面52侧的半部15a和背面53侧的半部15b。
如图5所示，前端部46和中间部51中与处置面52对应的部分，构成随着向探头15的前端方向去而例如向左弯曲的弯曲部56。弯曲部56的弯曲方向是任意的，也可以根据处置的种类向适当的方向弯曲。如图1和图2所示，探头15的根端方向c2侧的周围由壳体21支撑。如图3所示，探头15的根端侧按照以规定的压力将其按压在变幅杆部件43上的方式，利用螺纹部57固定在变幅杆部件43上。在探头15进行超声波振动的谐振的状态下，超声波振动的波腹位置附近位于前端面48和前端部46。
处置面52是平坦的面，构成在进行处置时与活体组织抵接的部分。处置面52相对于中心轴c设置在与倾斜部54(第1截面积减少部)相反一侧的位置。
倾斜部54设置在背面53侧。通过设置倾斜部54，使得前端部46的与探头15的中心轴c交叉的面的截面积，小于中间部51的与中心轴c交叉的面的截面积。更详细而言，倾斜部54形成为：随着靠近位于前端部46的最前端侧的前端面48，前端部46的与中心轴c交叉的面的截面积逐渐变小。在探头15的前端部46的处置面52侧也设置有相对于中心轴c倾斜的第2倾斜部61。因此，探头15的前端部46在一面侧具有倾斜部54并在另一面侧具有第2倾斜部61，具有所谓的前端逐渐变细的形状。
槽55(第2截面积减少部)设置在根端部47的处置面52侧，在中心轴c方向上，设置在处置面52以外的位置(比处置面52靠根端方向c2侧的位置)。在探头15进行超声波振动的谐振的状态下，所述超声波振动的最靠前端部46的波节位置n位于该槽55中。槽55相对于中心轴c设置在与倾斜部54(第1截面积减少部)相反的一侧。更具体而言，槽55相对于中心轴c设置在与倾斜部54大致相差180°的相反侧(例如以中心轴c为中心从倾斜部54旋转175°至185°的位置)。这里，如图5所示，当考虑通过中心轴c且包含整个弯曲部56的面p(或者与弯曲部56的弯曲方向大致平行的面p)时，槽55(第2截面积减少部)如图6所示相对于面p设置在与倾斜部54相反的一侧。
如图6所示，在用通过中心轴c的平面截断槽55(第2截面积减少部)时，该槽55具有异形的截面形状(除正圆形以外的形状，例如三角形、四边形等多边形状、半圆形状、半椭圆形状、抛物线形状、曲面形状等)。更优选在用通过中心轴c的平面截断槽55时，槽55具有大致半圆形的截面形状。如图7所示，探头15的与倾斜部54相反一侧的半部15a在槽55处与中心轴c交叉的面的截面积15aa，小于探头15的倾斜部54侧的半部15b在槽55处与中心轴c交叉的面的截面积15ba。如图4和图6所示，槽55虽然在与中心轴c交叉的方向(更具体而言，在与中心轴c正交的方向)上延伸，但是实际上设置在与中心轴c不相交且与中心轴c相距规定距离的位置(异面直线的位置)。槽55通过使用铣床等进行切削加工等而形成，但是也可以通过其他的加工方法形成。槽55具有底部55a。从该底部55a至中心轴c的距离a大于从处置面52至中心轴c的距离b。槽55呈与倾斜部54不同的形状，可以说是关于中心轴c与倾斜部54不对称的形状。
第2槽62(凹部)设置在与槽55(第2截面积减少部)重叠的位置。因此，槽55(第1槽)设置成从第2槽62进一步凹陷。第2槽62在探头15上呈环形地凹陷设置。环形密封部件33的一部分配置在第2槽62的内部。因此，槽55被密封部件33覆盖。
接着，对利用本实施方式的能量处置装置11进行的操作进行说明。医师例如能够用右手(也可以是左手)保持能量处置装置11的手持件12。医师通过用右手(或左手)的中指、无名指和小指将可动把手23拉向握柄部22侧，能够使钳爪26转动，从而使钳爪26与探头15的处置面52抵接或者稍微留有间隙地相对。在钳爪26与处置面52之间存在活体组织的情况下，能够像钳子那样将活体组织夹在处置面52与钳爪26之间加以保持。通过使可动把手23返回到原来的位置，能够使钳爪26离开处置面52从而释放活体组织。进而当医师用右手(或左手)的食指按下第1按钮31或第2按钮32时，控制部36控制超声波电流供给部35，从超声波振子41输出超声波振动，从探头15对活体组织赋予超声波振动。医师通过解除第1按钮31或第2按钮32的按下状态，能够停止从超声波振子41输出超声波振动。
下面对本实施方式的能量处置装置11的作用进行说明。首先，对在探头15上没有设置槽55(第2截面积减少部)的例子(比较例)，测量了超声波振动的阻抗。将比较例的探头(未图示)与振子单元16(换能器)连接，驱动振子单元16使探头15和振子单元16以例如47khz的频率进行超声波振动(谐振)。在此状态下，对于作为用于维持超声波振动的谐振的阻尼(振动损耗)能够考虑的超声波振动的阻抗，测量了该超声波振动的阻抗，测量得到的阻抗为275ω。
接着，代替比较例的探头，将本实施方式的探头15与振子单元16(换能器)相连接。在此状态下，驱动振子单元16使探头15和振子单元16以例如47khz的频率进行超声波振动(谐振)，在此情况下，超声波振动的阻抗降低至148ω。因此，采用本实施方式的能量处置装置11，与比较例相比，能够使超声波振动的阻抗降低约46％。
依照第1实施方式，换能器产生的用于使振动传递部件谐振的超声波振动被传递至所述医疗器械，该医疗器械包括：所述振动传递部件，其具有前端部46、设置在所述换能器侧的根端部47和设置在前端部46与根端部47之间的中间部51；第1截面积减少部，其设置在前端部46，前端部46在所述第1截面积减少部的与所述振动传递部件的中心轴c交叉的面的截面积小于中间部51的与中心轴c交叉的面的截面积；和第2截面积减少部，其相对于中心轴c设置在所述第1截面积减少部的相反侧，在所述振动传递部件进行所述谐振的状态下，所述超声波振动的最靠所述前端部的波节位置n位于所述第2截面积减少部，所述振动传递部件包括位于所述第1截面积减少部一侧的半部15b和位于与所述第1截面积减少部相反一侧的半部15a，在所述第2截面积减少部，半部15a的与所述中心轴交叉的面的截面积小于半部15b的与中心轴c交叉的面的截面积。
在如上所述的医疗器械中，使用使振动传递部件在沿着中心轴c的方向上振动的所谓的纵向振动进行活体组织的切开、切除、凝固等。采用上述结构，由于第1截面积减少部的设置，振动传递部件会产生当初预定的纵向振动以外的异常振动(在与中心轴c交叉的方向上产生的弯曲振动、在绕中心轴c的扭转方向上产生的扭转振动、频率为谐振频率的整数倍的高次谐波(二次谐波、三次谐波等)等)。但是，通过设置第2截面积减少部，能够产生相位与上述异常振动相反的异常振动(尤其是在与中心轴c交叉的方向上产生的弯曲振动这样的异常振动)。因此，能够利用因第2截面积减少部而产生的异常振动抵消(消除)因第1截面积减少部而产生的异常振动。尤其是，当设从处置面52向背面53去的方向为厚度方向时，因第1截面积减少部而产生的厚度方向上的弯曲振动，能够被因第2截面积减少部而产生的异常振动抵消。在此情况下，在超声波振动的波节位置n附近，与其他部分(例如波腹位置)相比，应力较大，因此可知，当在该位置设置第2截面积减少部时，抵消效果特别好。
通过采用上述的结构，能够降低作为振动损耗的指标的超声波振动的阻抗，确保超声波振动的稳定性，并且能够提高超声波振动的效率。因此，能够节省医疗器械的电功率，并且能够降低由振动损耗产生的发热量。并且，能够减少因异常振动而在振动传递部件反复产生的弯曲(挠曲)，能够延长医疗器械的寿命。进而，在液体中使用振动传递部件时能够减少因异常振动而产生的气泡的量。
所述第2截面积减少部以中心轴c为基准设置在与所述第1截面积减少部相差180°的相反侧。采用这样的结构，能够利用第2截面积减少部最高效率地产生与因第1截面积减少部而产生的异常振动不同的另一异常振动，两个异常振动相位相反，相互抵消，且能够节省医疗器械的电功率，降低发热量，延长寿命，并减少气泡产生量。
所述第2截面积减少部形成为在与中心轴c交叉的方向上延伸的槽55。采用这样的结构，能够使第2截面积减少部的形状简单。通过采用这样的结构，能够降低加工振动传递部件时的加工成本，并且能够将振动传递部件的刚性的下降抑制在最低程度。
所述振动传递部件具有相对于所述中心轴设置在所述第1截面积减少部的相反侧的处置面52，从所述第2截面积减少部形成的槽55的底部55a至中心轴c的距离大于从处置面52至中心轴c的距离。采用这样的结构，能够使槽55的深度尺寸较小，从而能够将振动传递部件产生的刚性下降抑制在最低程度。
本发明的医疗器械包括：覆盖所述振动传递部件的筒形鞘套24；和介于鞘套24与所述振动传递部件之间的环形弹性部件，在所述振动传递部件上，在与所述第2截面积减少部重叠的位置设置有环形凹部，所述弹性部件的一部分位于所述凹部内。采用这样的结构，能够在被弹性部件覆盖的部位配置第2截面积减少部。因此，在该第2截面积减少部内不会积存活体组织的碎片等，能够容易地将振动传递部件维持在清洁的状态。
在本发明中，所述振动传递部件包括跨前端部46和中间部51地设置的弯曲部56，所述第2截面积减少部相对于包含中心轴c和整个弯曲部56的平面p(通过中心轴c并且与弯曲部56的弯曲方向大致平行的平面p)，设置在与所述第1截面积减少部相反的一侧。采用这样的结构，能够以该平面p为基准在与第1截面积减少部相反的一侧设置第2截面积减少部，因此，能够利用位于第1截面积减少部的相反侧的第2截面积减少部抵消因第1截面积减少部而产生的异常振动。
本发明的医疗器械包括与处置面52相对的钳爪26，该钳爪26相对于处置面52可开闭。采用这样的结构，能够在将活体组织夹在钳爪26与振动传递部件之间的状态下使振动传递部件进行超声波振动(谐振)，使得在处置过程中活体组织的位置不会发生偏移，操作性良好。
在本发明中，第2截面积减少部设置在比处置面52靠根端方向c2侧的位置。采用这样的结构，能够在处置面52以外的位置形成第2截面积减少部，即使在设置了第2截面积减少部的情况下，也能够形成平坦形状的处置面52。通过采用上述的结构，在使振动传递部件与活体组织抵接时，能够使施加至活体组织的压力均匀，从而能够使活体组织的凝固性能和切开性能在处置面52上变得均匀。
本发明的医疗器械系统包括上述医疗器械和上述换能器。采用这样的结构，能够使由换能器产生的超声波振动在医疗器械侧高效率地谐振，因此，能够节省医疗器械系统的电功率，减少振动传递部件的发热量，延长寿命，并且在进行处置时减少从振动传递部件产生的气泡量。
本发明并不限定于上述的实施方式，能够在不脱离其主旨的范围内适当地加以变形并实施。
下面记载的是本申请的其他例子的医疗器械。
[1]一种医疗器械，其包括：
所述振动传递部件，其具有前端部、设置在产生超声波振动的换能器侧的根端部、和设置在所述前端部与所述根端部之间的中间部；
第1截面积减少部，其设置在所述前端部，所述前端部在所述第1截面积减少部的与所述振动传递部件的中心轴交叉的面的截面积小于所述中间部的与所述中心轴交叉的面的截面积；和
第2截面积减少部，其相对于所述中心轴设置在所述第1截面积减少部的相反侧，在所述振动传递部件进行所述谐振的状态下，所述超声波振动的最靠所述前端部的波节位置位于所述第2截面积减少部，
所述振动传递部件包括位于所述第1截面积减少部一侧的第1半部和位于与所述第1截面积减少部相反一侧的第2半部，在所述第2截面积减少部，所述第2半部的与所述中心轴交叉的面的截面积小于所述第1半部的与所述中心轴交叉的面的截面积。
[2]如[1]所述的医疗器械，其中，所述第2截面积减少部形成为槽，并且在用通过所述中心轴的平面截断所述第2截面积减少部时，所述第2截面积减少部具有大致半圆形的截面形状。
[3]如[1]所述的医疗器械，其中，所述第2截面积减少部被所述弹性部件覆盖。
[4]如权利要求1所述的医疗器械，其中，所述第2截面积减少部设置在以所述中心轴为中心从所述第1截面积减少部旋转了175°至185°的位置。
[5]如[1]所述的医疗器械，其中，所述医疗器械具有覆盖所述振动传递部件的鞘套形状部。
[6]如[5]所述的医疗器械，其中，所述鞘套形状部覆盖设置有所述第2截面积减少部的部分。
[7]一种医疗器械系统，其包括：
[1]所述的医疗器械；和
所述换能器。
[8]一种能量处置装置，其包括：
[7]所述的医疗器械系统；和
对所述换能器供给电功率的电源单元。