JPH03155855A - 超音波治療装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は膀胱、尿管、腎臓等の体腔内にある結石等を
超音波振動によって破壊したり、生体組織を切除したり
する超音波治療装置の改良に関する。

［従来の技術］ 一般に、超音波治療装置には超音波振動子とこの超音波
振動子で発生する超音波振動を伝達する振動伝達部材と
が設けられている。この場合、超音波振動子は例えばＰ
ＺＴ等の圧電素子と電極とが積層状態で連結されて構成
されている。さらに、この超音波振動子には略円錐形状
のホーンが連結され、このホーンの先端には管体によっ
て形成された振動伝達部材が連結されている。そして、
超音波振動子で発生させた超音波振動はホーンおよび振
動伝達部材によって生体組織および結石等の破砕作業に
必要な振幅に増幅されるようになっており、この超音波
治療装置の使用時には振動伝達部材の先端を体腔内にあ
る結石や生体組織等に押し当てて超音波振動させること
により、結石を破砕したり、生体組織を切除したりする
ようになっている。

ところで、この種の超音波治療装置は種々の治療に使用
されるので、例えば治療等の種類毎に振動伝達部材の長
さ、形状等が異なる。しかしながら、これらの振動伝達
部材の先端形状は例えば米国特許第３９９０４５２号明
細書、或いは米国特許第４２２３６７８号明細書等に示
されているように駆動周波数によって決定される波長の
１／４倍以上程度の長さを持ち、先端側に向かうにした
がって外径寸法が徐々に一様に小さくなる先端先細り形
状で、かつ先端側に向かうにしたがって肉厚（断面積）
が徐々に一様に小さくなる構成にする場合が多い。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来構成のものにあっては振動伝達部材の先端形状
が先端側に向かうにしたがって外径寸法が徐々に一様に
小さくなる先端先細り形状で、かつ先端側に向かうにし
たがって肉厚（断面積）が徐々に一様に小さく形成され
ているので、この振動伝達部材の先端先細部ではホーン
効果（振動振幅の増幅効果）によって応力が増大する。

この場合、特に振動伝達部材の先端先細部の振動節部で
は大きな歪みが発生し、応力値が最大になる。

そのため、応力増大が最大になる先端先細部の振動節部
では発熱が生じ、振動伝達部材の破損を招くおそれがあ
るので、適切な治療を行なうことができなくなる問題が
あるとともに、超音波治療中に振動伝達部材が破損した
場合には振動伝達部材の破損部の一部を体腔内に落とし
てしまうおそれがあった。

この発明は上記事情に着目してなされたもので、振動伝
達部材の破損を防止し、確実かつ適切な治療を行なうこ
とができる超音波治療装置を提供することを目的とする
ものである。

［課題を解決するための手段］ この発明は超音波振動子とこの超音波振動子で発生する
超音波振動を伝達する振動伝達部材とを備えた超音波治
療装置において、振動伝達部材の先端側の振動節部付近
に振動増幅効果を抑える状態に音響特性を変化させる音
響特性変化手段を設けたものである。

［作　用］ 超音波治療時には振動伝達部材の先端側の振動ｗＩ部付
近の音響特性変化手段によって振動伝達部材の先端側の
振動節部付近の振動増幅効果を抑えることにより、振動
伝達部材の先端側の振動節部付近での応力増大を防止し
、振動伝達部材の破損を防止するようにしたものである
。

【実施例］ 以下、この発明の第１の実施例を第１図および第２図を
参照して説明する。

第１図（ａ）は超音波治療装置の要部の概略構成を示す
もので、１はこの超音波治療装置のランジュバン型の超
音波振動子である。この超音波振動子１には例えばＰＺ
Ｔ等の圧電素子２と電極３とが交互に積層されている。

また、この超音波振動子１の前部には略円錐形状のホー
ン４、この超音波振動子１の後部には裏打ち板５がそれ
ぞれ配置されている。この場合、ホーン４の後端面中央
部位には取付は軸としてのボルト６の一端部が螺着され
ている。このボルト６は超音波振動子１の圧電索子２、
電極３および裏打ち板５の各中心部にそれぞれ形成され
たボルト挿通孔内に挿通されている。そして、このボル
ト６の他端部は裏打ち板５の後方に延出されており、こ
の延出端部にナツト７が螺着されてホーン４、超音波振
動子１の圧電素子２、電極３および裏打ち板５が連結状
態で保持固定されている。

また、ホーン４の前端部には管体によって形成された振
動伝達部材８が連結されている。この振動伝達部材８に
は先端側に向かうにしたがって外径寸法が徐々に小さく
なる先端先細り形状の先端先細部９、略円錐形状の第２
のホーン１０およびこれらの先端先細部９と第２のホー
ン１０との間に配置されたパイプ部１１がそれぞれ設け
られている。この場合、先端先細部９の後端部とバイブ
部１１の前端部との間、およびバイブ部１１の後端部と
第２のホーン１０の前端部との間はそれぞれ溶接されて
おり、これらの溶接部１２ａ。

１２ｂをそれぞれ介して先端先細部９、パイプ部１１、
第２のホーン１０が一体的に結合されている。さらに、
第２のホーン１０の後端部にはねじ部１０ａが突設され
ており、このねじ部１０ａがホーン４の前端部に形成さ
れたねじ穴４ａ内に螺着されている。

また、先端先細部９における振動の節部Ａ（第１図（ｂ
）中に示す）付近にはこの振動の節部Ａの出力端（振動
節部Ａの後部側）の断面積Ｓ、に比べて入力端（振動節
部Ａの前部側）の断面積Ｓ２を大きく　（＄２　＞Ｓｔ
　）するように変化させて振動増幅効果を抑える状態に
音響特性を変化させる音響特性変化手段１３が設けられ
ている。この場合、音響特性変化手段１３は先端先細部
９における振動の節部Ａの前部側内周面９ａの内径寸法
を後部側内周面９ｂの内径寸法よりも小さく形成するこ
とにより、先端先細部９の振動の節部Ａの前部側内周面
９ａを後部側内周面９ｂよりも内方向に突出させて段部
１４を形成させたものである。

次に、上記構成の作用について説明する。

ここでは、第２図に示すように患者１５の腎臓１６に生
じた結石１７を超音波治療装置を使用し二”破砕する場
合を例示して説明する。まず、患者５の腎Ｍ１６に硬性
内視鏡１８の挿入部１９を（大したのち、この挿入部１
９のシース２０内に音波治療装置の振動伝達部材８を挿
入させる。

して、二の硬性内視鏡１８の接眼部２１から腎１６内を
観察して結石１７を探し、この結石１７に振動伝達部材
８の先端を押し当てる。この状態で、続いて超音波治療
装置を駆動する。この超音波治療装置の駆動時には超音
波振動子１から超音波振動が発生されるとともに、この
超音波振動子１で発生された超音波振動がホーン４およ
び振動伝達部材８によって生体組織および結石等の破砕
作業に必要な振幅に増幅され、この増幅された超音波振
動が振動伝達部材８の先端に伝達されて結石１７が破砕
される。

また、超音波治療装置の駆動中、超音波振動子１からホ
ーン４および振動伝達部材８に伝達される超音波振動は
第１図（ｂ）中に実線の特性曲線（、りに示すようにホ
ーン効果によって先端部側に向かうにしたがって振動振
幅が徐々に増幅される。この場合、振動伝達部材８の先
端先細部９における振動の節部Ａ付近ではこの振動の節
部Ａの出力端（振動節部Ａの後部側）の断面積Ｓ１に比
べて入力端（振動節部Ａの前部側）の断面積Ｓ２を太き
く　　（Ｓ２　＞Ｓｌ　）するように変化させた音響特
性変化手段１３を形成したので、この振動伝達部材８の
先端先細部９における振動の節部Ａ付近における振動増
幅効果を抑えることができる。

すなわち、従来のように振動伝達部材８の先端先細部９
に音響特性変化手段１３が設けられていない場合にはこ
の先端先細部９の振動振幅は第１図（ｂ）中に点線の特
性曲線（ｎ）に示す状態まで増幅されるが、本発明の構
成では同図ｃｂ＞中に実線の特性曲線（１）に示すよう
に特性曲線（■）よりも振動振幅を小さくすることがで
きる。そのため、超音波振動伝達中にこの振動伝達部材
８の先端先細部９における振動の節部Ａ付近に発生する
最大応力値σｌａＸを従来の最大応力値σｌａＸに比べ
て低減することができるので、先端先細部９の振動節部
Ａでの発熱量を低減することができ、振動伝達部材８の
破損を防止して適切な治療を行なうことができる。さら
に、超音波治療中の振動伝達部材８の破損を防止できる
ので、従来のように振動伝達部材８の破損部の一部を体
腔内に落としてしまうおそれもない。なお、第１図（ｂ
）中に二点鎖線に示す特性曲線（ＩＩＩ）は超音波振動
伝達中に振動伝達部材８の先端先細部９に発生する従来
の応力状態、−点鎖線に示す特性曲線（ＩＶ）は本発明
の構成の応力状態をそれぞれ示すものである。

なお、この発明は上記実施例に限定されるものではない
。例えば、振動伝達部材８の先端先細部９を第３図以下
の各図面に示す各実施例の通り変更してもよい。

例えば、第３図（ａ）、（ｂ）に示すこの発明の第２の
実施例のように第１の実施例の先端先細部９の外周面に
おけるパイプ部１１との連結部位置から先端先細部９に
おける振動節部Ａの前側位置まで外径寸法が略同径な同
径部３１を形成し、この同径部３１の前側に先端側に向
かうにしたがって外径寸法が徐々に小さくなるテーパ部
３２を形成してもよく、この場合も第１の実施例と同様
の効果を得ることができる。

また、第４図はこの発明の第３の実施例を示すものであ
る。

これは、先端先細部９の内周面４１の内径寸法をバイブ
部１１との連結部位置からこの先端先細部９の先端位置
まで同径に形成するとともに、この先端先細部９の外周
面にはバイブ部１１との連結部位置から先端先細部９に
おける振動節部Ａ位置まで外径寸法が同径な小径部４２
を形成し、この小径部４２の前側に小径部４２よりも大
径で、かつ先端側に向かうにしたがって外径寸法が徐々
に小さくなるテーバ部４３を形成したものである。

この場合も先端先細部９における振動の節部Ａ付近には
この振動の節部Ａの出力端（振動節部Ａの後部側）の断
面積Ｓ１に比べて入力端（振動節部Ａの前部側）の断面
積Ｓ２を大きく（Ｓ２＞Ｓｌ）するように変化させて振
動増幅効果を抑える状態に音響特性を変化させる音響特
性変化手段１３が設けられているので、第１の実施例と
同様の効果を得ることができる。

さらに、第５図はこの発明の第４の実施例を示すもので
ある。

これは、第３の実施例の小径部４２を先端側に向かうに
したがって外径寸法が徐々に小さくなるテーバ部４４に
よって形成したものである。この場合も第３の実施例と
同様に先端先細部９における振動の節部Ａ付近にはこの
振動の節部Ａの出力端（振動節部Ａの後部側）の断面積
Ｓ＋に比べて入力端（振動節部Ａの前部側）の断面積Ｓ
２を太きく　（Ｓ２　＞Ｓｔ　）するように変化させて
振動増幅効果を抑える状態に音響特性を変化させる音響
特性変化手段１３が設けられているので、第１の実施例
と同様の効果を得ることができる。

また、第６図はこの発明の第５の実施例を示すものであ
る。

これは、先端先細部９の外周面５１の外径寸法をバイブ
部１１との連結部位置からこの先端先細部９の先端位置
まで同径に形成するとともに、この先端先細部９の内周
面にはバイブ部１１との連結部位置から先端先細部９に
おける振動節部Ａ位置まで内径寸法が同径な大径部５２
を形成し、この大径部５２の前側に大径部５２よりも小
径で、かつ先端側に向かうにしたがって内径寸法が徐々
に大きくなるテーバ部５３を形成したものである。

この場合も先端先細部９における振動の節部Ａ付近には
この振動の節部Ａの出力端（振動節部Ａの後部側）の断
面積Ｓｌに比べて入力端（振動節部Ａの前部側）の断面
積Ｓ２を大きく　（Ｓ２　＞Ｓｌ　）するように変化さ
せて振動増幅効果を抑える状態に音響特性を変化させる
音響特性変化手段１３が設けられているので、第１の実
施例と同様の効果を得ることができる。

さらに、第７図はこの発明の第６の実施例を示すもので
ある。

これは、振動伝達部材８の先端先細部９をこの先端先細
部９における振動節部Ａ位置で前後に２分割し、この振
動節部Ａの前部側の構成部材６１を先端先細部９形成素
材の材質の密度を大きくした状態で形成するとともに、
この振動節部Ａの後部側の構成部材６２を先端先細部９
形成素材の材質の密度を小さくした状態で形成し、これ
らの前部側構成部材６１と後部側構成部材６２との間を
溶接によって連結固定することにより、振動伝達部材８
の先端側の振動節部Ａ付近に振動増幅効果を抑える状態
に音響特性を変化させる音響特性変化手段１３を設けた
ものである。この場合、材質の密度が等しい金属材料の
振動伝達速度は略等しい値であるので、先端先細部９に
おける振動節部Ａ位置で前部側構成部材６１と後部側構
成部材６２との材質の密度を変化させることにより、先
端先細部９における振動の節部Ａ付近にこの振動の節部
Ａの出力端（振動節部Ａの後部側）の断面積Ｓ１に比べ
て入力端（振動節部Ａの前部側）の断面積Ｓ２を太きく
　（Ｓ２　＞Ｓｌ　）するように変化させた場合と略同
様に振動増幅効果を抑える状態に音響特性を変化させる
ことができる。したがって、この場合も第１の実施例と
同様の効果を得ることができる。

また、第８図はこの発明の第７の実施例を示すものであ
る。

これは、第６の実施例における前部側構成部材６１をさ
らに前後に２分割し、前部側の第１の構成部材７１を先
端先細部９形成素材の材質の密度を小さくした状態で形
成するとともに、後部側の第２の構成部材７２を先端先
細部９形成素材の材質の密度を大きくした状態で形成し
、これらの第１の構成部材７１と第２の構成部材７２と
の間を溶接によって連結固定したものである。この場合
も第１の実施例と同様の効果を得ることができる。

さらに、その他この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々
変形実施できることは勿論である。

［発明の効果コ この発明によれば振動伝達部材の先端側の振動節部付近
に振動増幅効果を抑える状態に音響特性を変化させる音
響特性変化手段を設けたので、振動伝達部材の破損を防
止し、確実かつ適切な治療を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はこの発明の第１の実施例を示すも
ので、第１図は超音波治療装置の要部構成およびその振
動特性、応力特性をそれぞれ示す図、第２図は超音波治
療装置の使用状態を示す概略構成図、第３図はこの発明
の第２の実施例の要部構成およびその振動特性をそれぞ
れ示す特性図、第４図はこの発明の第３の実施例の要部
構成を一部断面にして示す側面図、第５図はこの発明の
第４の実施例の要部構成を一部断面にして示す側面図、
第６図はこの発明の第５の実施例の要部構成を一部断面
にして示す側面図、第７図はこの発明の第６の実施例の
要部構成を一部断面にして示す側面図、第８図はこの発
明の第７の実施例の要部構成を一部断面にして示す側面
図である。 １・・・超音波振動子、８・・・振動伝達部材、１３・
・・音響特性変化手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 超音波振動子とこの超音波振動子で発生する超音波振動
   を伝達する振動伝達部材とを備えた超音波治療装置にお
   いて、前記振動伝達部材の先端側の振動節部付近に振動
   増幅効果を抑える状態に音響特性を変化させる音響特性
   変化手段を設けたことを特徴とする超音波治療装置。