JPS6268446A - 超音波結石破壊装置 - Google Patents

超音波結石破壊装置

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JPS6268446A
JPS6268446A JP60210502A JP21050285A JPS6268446A JP S6268446 A JPS6268446 A JP S6268446A JP 60210502 A JP60210502 A JP 60210502A JP 21050285 A JP21050285 A JP 21050285A JP S6268446 A JPS6268446 A JP S6268446A
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circuit
ultrasonic
probe
transistor
stone
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JP60210502A
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信二 八田
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Olympus Corp
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Olympus Optical Co Ltd
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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、尿道、腎臓等の体腔内にある結石を超
音波振動で破壊する超音波結石破壊装置に関する。
〔従来の技術〕
このような超音波結石破壊装置は振動子を内蔵した超音
波砕石プローブと、振動子に駆動電圧を印加する′1r
i、源装置とからなる。超音波砕石プローブは振動子を
含む握持部と、結石に接触され超音波振動を結石に伝達
する伝達管からなる(英国特許第2116045A号)
、この伝達管は結石破壊力を増すために各種の形状が考
えられている(特開昭49−21989号)、シかしな
がら、形状か複雑なものは製造が困難であるという欠点
がある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
このように従来の超音波砕石プローブは破壊力を増すに
は伝達管の製造が面倒になるという不具合があった。
この発明はこのような問題点に着目してなされたもので
、簡単な構成の伝達管を有する超音波砕石プローブで結
石の破壊力を向上できる超音波結石破壊装置を提供する
ことを目的とする。
〔問題点を解決するための手段及び作用〕この装置では
結石に当てる超音波伝達管の先端部が多角形状にされて
いる。
〔実施例〕
以下図面を参照してこの発明による超音波結石破壊装置
の一実施例を説明する。第1図は第1実施例における超
音波砕石プローブの構造を示す断面図である。超音波砕
石プローブ1は操作者により握持される握持部2と、後
述するように内視鏡の処置具挿通チャンネル内を介して
体腔内に挿入される挿入部3とからなる。握持部2は外
装ケース4の内部にランジュバン型振動子5を収納して
ft6゜ランジュバン型振動子5は圧TL素子6、電極
板7.前側金属ブロック8.後側金属ブロック9から構
成される。圧電素子6.電極板7が前後から前側金属ブ
ロック8.後側金属ブロック9により挾さまれている。
前側金属ブロック8にはボルト部lOが一体的に付設さ
れていて、これにより一体化部品11が構成される。こ
のボルト部10は圧電素子6、電極板7、後側金属ブロ
ック9を貫通している。このボルト部11にn?tされ
たナラ)12により圧電素子6、電極板7.後側金属ブ
ロック9を圧扁して固定している。ランジュバン型振動
子5はその振動の節に位置する個所をビス13により外
装ケース14に指示固定されている。すなわち、この実
施例においては前側金属ブロック8の周面部がビス13
により外装ケース4に固定されている。なお、前側金属
ブロック8の前端外周にはつば14が一体に形成されて
いて、このつば14は外装ケース4の前端に突き当てら
れている。
前側金属ブロック8の前端面には円錐形状のホーン15
の後端面が密着し、ねじ16により連結固定されている
。また、ホーン15の先端には挿入部3を構成する伝達
管としての金属製のパイプ17が連結されている。この
パイプ17はその基端部をホーン15の先端部に同軸的
に形成した接続孔18に対して密に嵌め込んで溶接する
ことにより連結固定されている。伝達管17は従来とは
異なり円形ではなく多角形のパイプにより構成されてい
る0例えば、第2図(a)に示すように四角形、第2図
(b)に示すように三角形、第2図(C)に示すように
五角形のパイプが用いられる。
ランジュバン型振動子5は本来縦波しか発生しないが、
超音波砕石プローブではこの振動子5には伝達管17と
しての細長いパイプが接続されているので、縦波だけが
のっていくのではなく、伝達管17が超音波の進行方向
に対して直交する方向にゆれたり、これに基ずいて伝達
管17がひねられたす干る。これを横波とかひねりとい
う。
このような横波とかひねりが発生した場合、先端部が円
形であると、結石中にも円形の穴があけられる。そのた
め、結石中に先端部が入り込んだ時に先端部の負荷が増
大する。この結果、切削抵抗が大きくなり装置が結石に
おさえこまれてしまい振動状態が変ってしまい、破石効
率が低下する。しかしながらこの実施例のように、先端
部が多角形であると、結石中にはこの多角形の外接円の
形に穴があけられる。そのため、先端部が結石中に入り
込んだ時でも先端部への負荷は増大しない、このように
、結石と接触する部分は多角形の場合は角の部分で1円
形の場合は円周の部分である点が異なるため、先端部へ
の負荷が異なる。
外装ケース4の前端部の外周には前側カバー21の後端
がねじ込むことにより嵌着されている。この前側カバー
21はホーン15を包囲するもつである。前側カバ−2
1の先端には保持環23が取り付けられている。保持環
23の内面には2条の周回溝24が形成され、この周回
溝24にはそれぞれ弾性0リング25が嵌め込まれる。
各弾性0リング25はホーン15の先端筒状部の外周面
に対し弾性的に密着してその間を遮蔽している。
外装ケース4の後端壁には吸引チュ°−ブ27を接続す
る口金28が水密的に貫通してねじ込み固定されている
。口金28の内債にボルト部10の突出端に形成した小
径部29を遊嵌しである0口金28の内面には2条の周
回溝31が形成され。
この各周回溝31にはそれぞれ弾性Oリング32が嵌め
込まれる。各弾性0リング31は小径部29の外周面に
対し弾性的に密着してその間を遮蔽している。
ランジュバン型振動子5の一体化部品11とホーン15
の中央にはその軸に沿う貫通孔33.34が穿設されて
いる。これらとパイプ17の内孔35とは同一直線上に
並んで互いに連通ずるとともに、吸引孔36を形成して
いる。ホーン15における貫通孔34の内径はパイプ1
7の内孔35の内径よりも大きく、一体化部品11にお
ける貫通孔33の内径よりも小さい、つまり、パイブ1
7の内孔35、貫通孔34、貫通孔33の順でその内径
が大きくなっている。また、口金28の内径は!j通孔
33のものよりもさらに大きい。。
後側金属ブロー、り9の外周には前後に2条の周回溝4
1が形成され、ナー7ト12の外周にも1条の周回溝4
2が形成されている。後側金属ブロック9の周回溝41
にはそれぞれ1個ずつ弾性0リング43が嵌め込まれて
いる。ナツト12の周回溝42には2個の弾性Oリング
44が嵌め込まれている。圧電素子6の電極板7に導か
れる電源コート45をその各弾性Oリング43.44で
受け、後側金属ブロック9やナツト12の金属部分に直
接当たらないようになっている。電源コード45は外装
ケース4の後端壁26の導出用ダクト46を貫通して外
部の電源装置に導かれ、この電Vコード45を介して圧
電素子6に電圧が印加される。導出用ダクト46内には
電源コード45を受ける2個の弾性0リング47が設け
られている。導出用ダクト46の後端には折止め用弾性
チューブ48が取り付けられている。
第3図を参照して第1図に示した超音波砕石プローブ1
の具体的な使用例を説明する。第3図は腎臓内に生じた
結石52を砕石する場合の例を示している。すなわち、
腎fi53内にはあらかじめ腹腔鏡54のシース55が
差し込まれていて、このシース55内には処置具挿入チ
ャンネル付きの内視鏡56が差し込まれる。シース55
の基端部にある注入チューブ57、排出チューブ58゜
シース55内の給排路(図示せず)を介して腎孟53内
に対して生理食塩水の潅流が行なわれる。
内視鏡56の処置具挿通チャンネル(図示せず)を介し
て腎孟53内へ超音波砕石プローブ1の挿入部3が差し
込まれる。第3図に示すように、挿入部3の先端がシー
ス55の先端から突き出した状態で腹腔鏡54の観察に
より伝達管17の先端を結石53に向ける。
ここで、電源装置から駆動電圧を圧電素子6に印加する
。これにより、ランシュ/ヘン型振動子5には超音波振
動が発生し、この振動が外装ケース14内のホーン15
で増幅されるとともに、伝達管17に伝わる。そこで、
超音波振動している伝達管17の先端を結石52に押し
占てると、その振動が破壊力となり、結石52は破砕さ
れる。
この破砕時においては、図示しない吸引ポンプにより吸
引チューブ27、吸引孔37を通じて吸引されており、
破砕された破片は生理食塩水とともに、吸引孔36を通
じて体外に排除される。
ここで、吸引孔36はそのパイプ17の内孔35、貫通
孔33.34、口金28の内径が吸引の汝れの方向に従
って順次大きくなっているので 吸引中の破片が引っ掛
ったり詰まったりしない。
また、前側金属ブロック8とボルト部10が一体化部品
11として一体に形成されているので、その貫通孔33
にはつなぎ目がなく、つなぎ目の隙間や段差が生じる余
地がない。従って、破片の引っ掛かりや、管路抵抗の増
大等Fよる吸引効率の低下を招くおそれが解消される。
圧電素子6の近辺での生理食塩水の漏れもない。つまり
、生理食塩水の漏れにより圧電素子6の動作に障害を与
える危険を回避できる。
また、一体化部品11の後端であるボルト部10の小径
部29は口金28に設けた弾性0リング32に対し、水
密的に@:接触してい−る。一方、ホーン15の先端も
同じく弾性Oリング25により水密的に軟接触している
。したがって、これらの各部分では振動ロスを招くこと
がなく、かつ、漏れ防止が確保されている。
次に、この超音波砕石プローブ1に接続される電源装置
の概略を説明する。
第4図は電源装置の回路構成を示すブロック図である。
全体の動作を制御するマイクロコンピュータlOOに電
源回路lO1、リセット回路102、割込み制御回路1
03、ポンプ電力調整回路104、レートジェネレータ
フィードバック回路105、ブザー回路106、発振回
路107、周波数切換え回路108、プローブ径検出回
路109、LED点灯回路110.スイッチ読込み回路
111が接続されている。
′#、源回路101は第4図の回路全体へ電源電圧を供
給するもので、プローブ駆動用の+12Vを発生するへ
電源と、スイッチ読込み回路111及びマイクロコンピ
ュータ100の周辺のディジタル回路用の+5Vを発生
するB電源と、LED点灯用(7)+18.5〜+14
.5Vを発生するci源と、生理食増水の@現用や結石
の破片の吸引用のポンプを駆動するための交i100V
及びこの交流からゼロクロス信号をつくる交1100V
電源からなる。それぞれの電源ラインにはヒユーズが挿
入されており、短絡事故に対する保護がなされている。
リセット回路102はマイクロコンピュータ100の内
部RAMのバックアップに関するものであり、電源のオ
ン時、オフ時にそれぞれ所定の1!延時間を経時してか
らマイクロコンピュータ100のリセット端子のレベル
を制御する。
割込み制御回路103は交流toov電源から発生され
たゼロクロス信号に応じて、50Hzの時は10 m 
s、60Hzc7)時は約8msのインク/<ルで動作
し、マイクロコンピュータ100の割込要求端子へ信号
を供給する。割込要求端子はマイクロコンピュータ10
0内部で割込みシーフェンスを発生させる要求端子であ
る。
ポンプ電力調整回路104はマイクロコンピュータ10
0によりセットされるタイマ時間と、交流100v電源
からのゼロクロス信号に基すいて生理食塩水の循環用や
結石の破片の吸引用のポンプへの駆動電力をゼロクロス
制御する。
レートジェネレータフィードバック回路105は上述の
ポンプの回転数を検出するレートジェ障レータからの入
力交流波形な整流、平滑し、得られた電圧を基準電圧と
比較してポンプの回転数を一定の回転数になるようにポ
ンプ電力調整回路104を制御している。
ブザー回路106はレベル設定時、フットスイッチによ
る砕石と吸引のオン/オフの切り替え時にブザー音を発
生している。
発振回路107、周波数切換え回路10B、プローブ径
検出回路109は第5図、第6図に詳細を示すように、
使用される超音波砕石プローブ1の径を検出し、これに
応じて超音波振動の周波数を変化させるものである。プ
ローブの径と長さは関連があり、プローブの長さく伝達
管の長さ)が変ると、伝達管の先端での超音波振動の1
周期中の位置が異なってくる。そのため、伝達管の長さ
に応じて超音波の波長を変える必要性があり、プローブ
径が検出されている。
LED点灯回路110は砕石力、吸引力の設定値の表示
制御を行なう。
スイッチ読込み回路111はマイクロコンピュータ10
0の2/1データセし・フタを用いて各種設定スイッチ
の読込み制御を行なう。
第5図を参照してプローブ径検出回路109、周波数切
換え回路lO8を説明する。a音波砕石プローブ1の電
源コード45の先端には接続用のプラグが設けられる。
電源回路のプローブ径検出回路109にはこのプラグに
対応してコネクタが設けられる。そして、このコネクタ
にプラグが挿入されることにより、超音波砕石プローブ
1がプローブ径検出回路109に接続される。
コネクタには3本のビンを有するポートP11が設けら
れている。ポートPl lの1ビン(PBl)、2ビン
(PB 2)が抵抗R62(IOKΩ×2)を介してB
電源にプルアップされている。
このため、プローブがコネクタに挿入されていない時は
、1ビン、2ビンとも” 1 ” L/ベベルなってい
る。プローブがコネクタに挿入されると、プローブの種
類に応じてプローブ側のプラグを介してボートP11の
1ピン、2ビンの片方または両方がGNDに接続される
。このボートpHの1ピン(FBI)、2ビン(PB2
)がマイクロコンピュータ100の端子31.30に接
続されている。そのため、マイクロコンピュータ1. 
OOは端子31.30のレベルによりプローブの種類(
プローブ径)を検出することができる。
マイクロコンピュータ100は検出したプローブ径に合
わせて端子17.18.19のいずれか1つを”0″レ
ベルにし、リレーに1〜に3のいずれか1つをオン状態
にする。リレーに1〜に3の出力端は第6図に示した発
振回路107のマルチ/へイブレータ部を構成するトラ
ンジスタQ5、Q6のベースに接続される。後述するよ
うに、これによりトランジスタQ5、Q6のオフ時間が
変えられ、発振回路107の発振周波数が変えられる。
マイクロコンピュータ100の端子35.’36はフォ
トカプラ150,151を介して第6図のセレクタIC
160に接続される。
第6図を参照して発振回路107の詳細を説明する。発
振回路107はマルチバイブレータ部と、増幅部と、電
流制限部(レベル設定部)と、フィードバック部とから
なる。
マルチバイブレータ部は12VのA電源からツェナーダ
イオ−1” D I 4を用いてIOV電源を作り、そ
れを用いて発振させている。この動作を簡単に説明する
。後述するフィードバック部(トランジスタQllの付
近の回路)からの信号がトランジスタQ4のベースに入
力される。このレベルはO〜6■である。トランジスタ
Q4のエミフ/7電圧は X −V be(Q4)=・(1) と表わされる。ここで、XはトランジスタQ4のベース
電圧、V be(Q4)はトランジスタQ4のベース・
エミッタ間電圧である。ここで、トランジスタQ4のコ
レクタ電圧をX′、トランジスタQ5のベース・エミッ
タ間電圧をV be(Q5)、コレクタ・エミー、タ間
電圧をV ce(Q5)とし、X −V be(Q4)
 = X ′−(2)V = A −V be(Q5.
QEi) −E f+ A −E ce(Q5.QB)
 −(3)v = A −V be(Q5.Q6)−E
 f −(4)とすると、トランジスタQ5のオフ時間
T1はTl=C43−RX−R39/ (RX+R39
)拳(、Ω、n   (V−X”/C43・ R39)
   −I n (v−X ’/C43・R39) )
 −(5)となる。同様に、トランジスタQ6のオフ時
間T2は Tl=C43−RY拳R40/ (RY+R40)・(
in (V−X’/C44・R40)−!;Ln (v
−X′/C44・R40))・−・(+3)となる、こ
こで、RX、RYはリレーに1〜に3と入電源の間に接
続される抵抗R71、R72、R73、R74、R75
、R76のうち、オンされたリレーに接続されている抵
抗である。そして1発振周波数f、ディニーティD(点
b)はf= 1/ (T1+T2)・・・(7)D=T
1/ (T1+T2)・・・(8)となる。そのため、
プローブ径に応じてリレーに1〜に3のいずれか1つが
オンされると、マルチバイブレータ部の発振周波数fと
ディニーティDが変化される。
このマルチバイブレータ部の出力信号(トランジスタQ
6のコレクタ電流)がトランジスタQ7、QB、さらに
ボートP7を介してトランジスタQ7に接続されるトラ
ンジスタQ2、QB、Q4(第7図に示す)等からなる
増幅部にて電流増幅される。トランジスタQ7のベース
に流れ込む電流I l (mA)は最小の詩で、11=
 (10−0,3−1,O)/6.8に!1.28・・
・(9) となる。よって、コL/クタ−ti I 2 (m A
 )は12= (12−0、3) /3−3に:3.5
5・・・(10) は充分流せる。
また、トランジスタQ8へのベース電流I3(m A 
)は I3= (12−1,2)15.5に :1.96・・・(11) となる、よって、フ1/クタ電流I4(mA)はI4=
 (12−0,35)/150 =77.7・・・(12) も充分流せる。そのため、トランジスタQ2のベースに
は I  5 : 65  、 3  (mA)  −(1
3)論れ、トランジスタQ2、QB、Q4のhfeを考
慮すると、少なくともIOA以りは流せることになる。
よって、トランスT1の1次り1には3〜4(A)の電
流は充分に流せる。
この増幅部で増幅された電流はR44、R45、R46
、C45,D12、トランジスタQ9゜Q13.′EI
びポートP8を介してトランスT1に接続されるトラン
ジスタQl(第8図)等からなる主流制限部によって電
流値が制限される。これにより、圧電素子へ印加される
駆動電流のレベルが設定される。ここで、R44とDL
2で差動増幅の基準レベルを設定している。R44を流
れる電流は、およそ、10(V)÷5.6(KΩ)〜1
.8mAである。よッテ、R44と012の接続点の電
圧(α側のトランジスタQ9のエミッタ電圧)Vz(V
)は Vz:4 、5〜5 、1−(+4) となる。この電流制限部は負帰還回路になっている。α
側のトランジスタQ9のエミッタ電圧はVz−0,6(
V)である。すると、β側のトランジスタQ9のベース
が0−Vzの時はこのβ側のトランジスタQ9はオフす
る。そのため、α側のトランジスタQ9のエミッタ電圧
I e (mA)は、Vz=4.6Vとすると。
Ie二0 、85−(15) となる。このβ側のトランジスタQ9のベース電EJE
ハヤレク9 I C160を介してポテンシオメータR
27、R28,R29により調整可能となっている。
トランジスタQ13(7)hfeは120〜240、ト
ランジスタQlのhfeは100〜200なので、負荷
にかかる電流の極限値IR(A)はIR:10〜40・
・・(16) となる。
ポテンシオメータR27、R28,R29により設定さ
れたβ側のトランジスタQ9のベース電圧が過渡的にV
zを越えると、β側のトランジスタQ9に大量に電波が
渣れ、Ieが減少しIRが制限される。すると、負帰還
回路の働きによりβ側のトランジスタQ9のベース電圧
が下り、Vzに近づく。そして、バランスのとれた所で
ほぼVZに固定される。トランスTlとトランジスタQ
1の接続点の電圧VTは VT=Vz ((rx+ry)/ryl −(17)と
なる。ここで、rx、ryはポテンシオメータR27〜
R29により分割された抵抗値のうち。
セレクタIC160側の抵抗値、電源A側の抵抗値であ
る。
電流電源部でレベル設定された電流はトランスT1、ボ
ートP6.電源コード45を介して圧電素子に供給され
る。トランスT1には2つノウ間タンプが設けられ プ
ローブの種類によってボー)P6のビンが選択され、タ
ップが選択される。
一方、フィードバック部として、トランジスタQllを
中心とする差動増幅器が設けられている。これは、ポー
トP7を介してトランスT1に483されているパワー
トランジスタQ3、Q4(第7図)に流れる@流(エミ
ッタ電流)をほぼ一定になるようにするものである。パ
ワートランジスタQ3、Q4のエミッタ電流が抵抗R4
7、R48によって電圧信号に変換される。これがトラ
ンジスタQllを中心とする差動増幅器を介してトラン
ジスタQ4のベースに負帰還されている。これにより、
電流値が減ると周波数を下げ、電流値が増すと屋波数を
上げるように、マルチ/ヘイズレータの発振周波数がフ
ィードバック制御される。
〔発明の効果〕
以上説明したようにこの発明によれば、結石に当てる超
音波伝達管の先端部を多角形状にするという簡単な構成
で結石の破壊力を向上できる超音波結石破壊袋Mが提供
される。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明による超音波結石破壊装置の一実施例
における超音波砕石プローブを示す断面図、第2図(a
)〜(C)は第1図の超音波砕石プローブの先端の超音
波伝達管の断面形状の例を示す幻視図、第3図は第1図
の超音波砕石プローブの使用例を示す図、第4図はこの
一実施例の@、源回路のブロー、り図、第5図は第4図
中のプローブ径検出回路、周波数切換え回路の詳細な回
路図、第61Aは第4図中の発振回路の詳細な回路図、
第7図、第8図は第7図に接続される発振回路の一部の
回路図である。 ■・・・超音波砕石プローブ 2・・・握持部 3・・・挿入部 5・・・ランシュア′−ン型振動子 17・・・伝達管 27・・・吸引チューブ 45・・・電源コード 出願人代理人 弁理士 坪井 淳 第7図 第8函 手続補正口 昭和  年60・^1・13日 特許庁長官 宇 賀 道 部 殿 1、事件の表示 特願昭6O−21o5o2@ 2、発明の名称 超音波結石破壊装置 3、補正をする者 事件との関係  特許出願人 (037)オリンパス光学工業株式会社4、代理人 東京都港区虎ノ門1丁目26番5号 第17森ビル6、
補正の対象 7、補正の内容 (1)明細書第8頁第4行目に記載の「尿道」を1尿管
」と訂正する。 (2)明細書第8頁第4行目、第9行目、第12行目に
記載の「腎孟」を「腎孟」と訂正する。 (3)明細書第8頁第5行目、第15行目に記載の「腹
腔鏡」を「腎需鏡」と訂正する。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 結石に当てる伝達管の先端部を多角形状にした超音波結
    石破壊装置。
JP60210502A 1985-09-24 1985-09-24 超音波結石破壊装置 Pending JPS6268446A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60210502A JPS6268446A (ja) 1985-09-24 1985-09-24 超音波結石破壊装置

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JP60210502A JPS6268446A (ja) 1985-09-24 1985-09-24 超音波結石破壊装置

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JPS6268446A true JPS6268446A (ja) 1987-03-28

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JP60210502A Pending JPS6268446A (ja) 1985-09-24 1985-09-24 超音波結石破壊装置

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JP (1) JPS6268446A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0271512U (ja) * 1988-11-07 1990-05-31
JP2022549378A (ja) * 2019-09-30 2022-11-24 ジャイラス エーシーエムアイ インク ディー/ビー/エー オリンパス サージカル テクノロジーズ アメリカ 超音波プローブ

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