(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
動物体内から不要な物質を粉砕除去するのに用いられるハンドピース装置において、
ハウジングと、
上記ハウジング内に分散させた複数の圧電性結晶と、
複数の圧電性結晶内を通る本体部と、不要物質を粉砕するために動物体内に超音波エネルギを放射するニードルとを備えたホーンとを有し、
上記ホーンは、
ニードルと本体部内に伸び、液体及び粉砕した物質を吸引するとともに、中を液体が流れる際に複数の圧電性結晶を冷却するための内腔を有し、
ハンドピース装置はまた、
上記複数の圧電性結晶の少なくとも２つの間に配置されるとともに、停止中や上記内腔内の液体が制限されて流れている間に上記複数の圧電性結晶から一時的に熱を吸収し、上記内腔を無制限に液体が流れる間に、吸収した熱をホーン及び液体に伝達するヒートシンクを有することを特徴とするハンドピース装置。
【請求項２】
眼細胞の水晶体乳化に用いられるハンドピース装置において、
ハウジングと、
上記ハウジング内に分散させた複数の圧電性結晶と、
複数の圧電性結晶内を通る本体部と、眼細胞を破砕するために眼球内に超音波エネルギを放射するニードルとを備えたホーンを有し、
上記ホーンは、
ニードルとホーン本体部内に伸び、液体及び破砕した眼細胞を吸引するとともに、中を液体が流れる際に複数の圧電性結晶を冷却するための内腔を有し、
ハンドピース装置はまた、
上記複数の圧電性結晶の少なくとも２つの間に配置されるとともに、停止中や上記内腔内の液体が制限されて流れている間に上記複数の圧電性結晶から一時的に熱を吸収し、上記内腔を無制限に液体が流れる間に、吸収した熱をホーン及び液体に伝達するヒートシンクを有することを特徴とするハンドピース装置。
【請求項３】
上記複数の圧電性結晶が円環状の３つの圧電性結晶からなるとともに、上記ヒートシンクは円環状の金属物質を有することを特徴とする請求項２のハンドピース装置。
【請求項４】
上記複数の圧電性結晶が４つの圧電性結晶からなるとともに、上記ヒートシンクは、上記複数の圧電性結晶の隣り合う対の間に配置されていることを特徴とする請求項２のハンドピース装置。
【請求項５】
上記ヒートシンクと上記圧電性結晶とが円環状であることを特徴とする請求項４のハンドピース装置。
【請求項６】
ホーン本体部は中央部と後部を有し、この後部が上記複数の圧電性結晶内を通ることを特徴とする請求項２にハンドピース装置。
【請求項７】
上記ホーン後部は、上記中央部の直径より小さい直径を有しており、上記圧電性結晶は、後部の直径に略等しい内径と中央部の直径に略等しい外径を有した円環状であることを特徴とする請求項６のハンドピース装置。
【請求項８】
眼細胞の水晶体乳化に用いられるハンドピースにおいて、
ホーンと、
超音波エネルギを眼細胞内に放射するニードルと、
ニードル及びホーン内に伸び、液体と破砕した眼細胞を吸引するとともに、中を液体が流れる間ホーンを冷却するための内腔とを有し、
さらに、
上記ホーンと熱交換できるように分散され、超音波エネルギを上記ホーン内に発生させるとともに、複数の圧電性結晶を有する圧電手段と、
上記複数の圧電性結晶の少なくとも２つの間に配置され、停止中や上記内腔及びホーン内の液体が制限されて流れている間に上記複数の圧電性結晶から一時的に熱を吸収するとともに、上記内腔及びホーンを無制限に液体が流れている間に、吸収した熱を上記内腔及び液体に伝達するヒートシンクとを改良したハンドピース。
【請求項９】
上記複数の圧電性結晶が円環状の３つの圧電性結晶からなるとともに、上記ヒートシンクは円環状の金属物質を有することを特徴とする請求項８のハンドピース装置。
【請求項１０】
上記複数の圧電性結晶が４つの圧電性結晶からなるとともに、上記ヒートシンクは、上記複数の圧電性結晶の隣り合う対の間に配置されていることを特徴とする請求項８のハンドピース装置。
【請求項１１】
上記ヒートシンクと上記圧電性結晶とが円環状であることを特徴とする請求項１０のハンドピース装置。
【請求項１２】
ホーン本体部は中央部と後部を有し、この後部が上記複数の圧電性結晶内に伸びていることを特徴とする請求項８のハンドピース装置。
【請求項１３】
上記ホーン後部は、上記中央部の直径より小さな直径を有しており、上記圧電性結晶は、後部の直径に略等しい内径と中央部の直径に略等しい外径を有した円環状であることを特徴とする請求項１２のハンドピース装置。
【請求項１４】
眼細胞の水晶体乳化に用いられるハンドピース装置において、
ハウジングと、
超音波エネルギを眼球内に放射させて眼細胞を破砕するニードルを有するホーンと、
ニードル及びホーン内に伸び、液体と破砕した眼細胞を吸引するとともに、中を液体が流れる間ホーンを冷却するための内腔と、
上記ホーンと熱交換できるように分散されるとともに、超音波エネルギを上記ホーン内に発生させるための圧電手段と、
上記ホーン及び圧電素子と熱交換できるように分散されているとともに、停止中や上記内腔及びホーン内の液体が制限されて流れている間に上記圧電手段から一時的に熱を吸引し、上記内腔を無制限に液体が流れている間に、吸収した熱を上記ホーン及び液体に伝達するヒートシンクとを有するハンドピース装置。
【請求項１５】
上記圧電手段は、ハンドピース装置の長軸に沿って軸方向に配置された複数の圧電性結晶を有することを特徴とする請求項１４のハンドピース装置。
【請求項１６】
上記複数の圧電性結晶が円環状の３つの圧電性結晶からなるとともに、上記ヒートシンクは円環状の金属物質を有することを特徴とする請求項１５のハンドピース装置。
【請求項１７】
上記複数の圧電性結晶が４つの圧電性結晶からなるとともに、上記ヒートシンクは、上記複数の圧電性結晶の隣り合う対の間に配置されていることを特徴とする請求項１５のハンドピース装置。
【請求項１８】
上記ヒートシンクと上記圧電性結晶とが円環状であることを特徴とする請求項１７のハンドピース装置。
【請求項１９】
ホーン本体部は中央部と後部を有し、この後部が上記複数の圧電性結晶内を通ることを特徴とする請求項１５のハンドピース装置。
【請求項２０】
上記ホーン後部は、上記中央部の直径より小さい直径を有しており、上記圧電性結晶は、後部の直径に略等しい内径と中央部の直径に略等しい外径を有した円環状であることを特徴とする請求項１９のハンドピース装置。
【発明の詳細な説明】
本発明は、一般に手術器具、特に例えば不要な組織、腫瘍、軟骨、骨、結石など動物体内の望ましくない物質を選択的に取り除くハンドピースに関する。
超音波は、水晶体乳化法における骨及び軟骨修復や、砕石法における結石除去など、組織除去に関する多くの医学／外科分野に適用されてきた。これらの処理全てにおいて、断片を乳化したり、選ばれた組織、骨あるいは結石を粉砕したりするために十分なエネルギを持った超音波が適切に使用されている。多くの手術において、粉砕された物質は、超音波エネルギを供給するハンドピースによってその場から吸引される。
特殊な例として、水晶体乳化法は、白内障の手術などで行われるレンズ細胞破砕を含む。圧電性結晶などの変換器によって電気信号が一般的に２０〜１００ＫＨｚの範囲の超音波エネルギに変換される。
破砕又は破片の乳化に用いられる超音波エネルギを眼細胞内に放射するために、結晶により発生させた超音波エネルギは、ホーン及びニードルに伝達される。
白内障組織が破砕された後、この組織は、眼圧を保つためであって且つ破砕された組織を洗い流すためのイリゲーション液を吸引することにより目から取り除かれる。液体の吸引は、中空の超音波発生ニードル自体に通すことによって通常行われる。
ニードル及びホーン内の液体の流れは、超音波と同様に熱を発生させる圧電性結晶を冷却する機能を有する。残念ながら、電気信号を超音波エネルギに変換する際の圧電性結晶の効率は温度に依存する。すなわち、圧電性結晶の過熱によって、超音波の発生が極めて減少する。現実には、加熱のし過ぎで、超音波エネルギを発生させる点において結晶の実用性がなくなったり、結晶に永久的なダメージを与えたりする可能性がある。
圧電性結晶の作動温度を保つために、水晶体乳化用にこれまで開発されたハンドピースは、上述した中空のホーンニードルを使用してきた。
しかしながら、破砕した細胞が吸引中にニードルを完全に又は部分的に塞ぐするために、ニードル内の流れが制限される問題が生じる。この制限された流れにより、圧電性結晶から液体流への熱伝導が小さくなると同時に、結晶の温度が上昇してしまう。
米国特許第５、１６３、４３３号では、ニードルの略全長にわたってニードルの外周に冷却材を設けることによって、超音波発生ニードルの冷却を行う方法が提供されている。しかしながら、この熱伝達技術は圧電性結晶の過熱に関するものではない。
本発明は、動物体内の不要な物質を破砕除去するためのハンドピースに関する。ハンドピースは、ハンドピースを通る液体が完全に又は部分的に詰まった状態でも圧電性結晶の温度を保つヒートシンクを有する。
本発明の概要
粉砕（すなわち破砕、侵食、壊死組織分離及び乳化）と動物（例えば人間）の体内からの不要の物質（例えば組織、腫瘍、軟骨、骨、結石）の除去とに有効な本発明に係るハンドピース装置は、ハウジングと、組織、腫瘍、軟骨、骨、結石などを破砕乳化するために超音波を体内に放射するニードルを有するホーンとを備えている。ニードル及びホーン内には、破砕された物質と一緒に吸引流を通過させるとともに、液体が中を流れる間ホーンを冷却する重要な役割を果たす内腔が設けてある。
ホーンとの熱交換が行えるように配置されるとともにホーン内に超音波を発生させる圧電素子が設けられている。また、ホーン及び圧電素子との熱交換が行えるように配置されるとともに、停止中と内腔及びホーン内の液体が制限されて流れている間とに圧電素子から熱を一時的に吸収するＱの大きなヒートシンクが設けられている。複数の圧電性結晶をハンドピースの長軸に沿って軸方向に並べてもよい。
その上、液体が内腔を無制限に流れている際に、吸収した熱をホーン及び液体に伝達させる手段をヒートシンクに設けてある。
このようにして、ヒートシンクは、ホーン内を低速で液体が流れる際に生じる好ましくない加熱から圧電素子を守り、その結果、圧電素子を連続して作動しても圧電素子の効率が安定する。さらに、ホーンは、円環状の複数の圧電性結晶内を通過する本体部を有する。ヒートシンクは、Ｑの大きな円環状の金属物質を有してもよい。
ヒートシンクは、複数の圧電素子すなわち圧電性結晶の少なくとも２つの間に配置されるのが重要で、４つの圧電性結晶が使用される場合は、ヒートシンクは複数の圧電性結晶の隣り合う対の間に配置されるのが好適である。
さらに、ホーン本体部は中央部と後部を有し、後部が複数の圧電性結晶内を通っていてもよい。この実施例では、ホーン後部の直径が中央部の直径より小さく、各圧電性結晶は、内径が後部の直径に略等しいとともに外径が中央部の直径に略等しい円環状をなしている。このように、流線型のホーン型圧電性結晶は、ハウジング内に収納しやすくなっている。
本発明は、特定の形状を有する圧電素子及びヒートシンクを組み込んだハンドピースに関するが、超音波を発生させる圧電素子を利用したハンドピースの改良版に対しても適用されると理解される。その上、本発明は、水晶体乳化法、すなわち白内障除去などにおける眼細胞の選択的除去において特に適している。
【図面の簡単な説明】
本発明は、特に添付の図面とともに以下の詳細な説明を考慮することによってさらに容易に理解される。
図１は、３つの圧電性結晶と、それらの圧電性結晶の間に且つ超音波発生ホーンの周囲に配置したヒートシンクとを利用した本発明に係る１つの実施例の断面図である。
本発明の詳細な説明
図１には、本発明に係るハンドピース装置１０が示されているとともに、任意の適当な物質から形成されるハウジング１２が示されている。ハウジング１２は、本体部１８とニードル２０とを有するホーン１６の周りに配置されている。ニードル２０には、眼球（図示しない）内に超音波を放射するとともに眼細胞を破砕するための手段が備わっている。
ニードル２０とホーン１６内には、破砕した眼細胞における液体を吸引するとともに、以下に詳しく説明するようにホーン及び圧電性結晶２８、３０、３２を冷却する機能を持った内腔２４が設けられている。３つの圧電性結晶すなわち圧電素子が図１に示されているが、３つより多い素子でも少ない素子でも、以下に詳しく説明されるようにヒートシンク３６とともに使用できると理解される。
圧電性結晶すなわち圧電素子は、水晶体乳化用のハンドピースにこれまで使用された任意の適当な公知の種類のものでよいと理解される。ホーン１６は、チタン、ステンレス鋼などの任意の適当な物質で形成してよい。圧電性結晶２８、３０、３２とともに以下に詳しく説明されるように、本体部１８は中央部４０と後部４２を有する。
内腔２４は、ニードル２０及びホーン１６内に伸びるととに、図外の電源と相互連結するための連結部４８を有する後方の部材４６内に伸びている。図１に示した装置は、眼細胞の水晶体乳化用に使用されるのが特に適しており、それに応じて、ハウジング１２、ホーン１６、ニードル２０や他の部材の大きさと配置が適切になされると理解される。本発明に係る他のハンドピースは、他種の細胞、腫瘍、骨、軟骨、結石の破砕に適した特定の特徴と大きさを有する。
ハウジング１２の外側には、イリゲーション通路５０が取り付けてある。この通路は、ニードル２０の周囲に設けた部屋５２に通じており、イリゲーション液は、矢印５４で示されるように部屋５２を飛び出すようになっている。イリゲーション液として一般的に生理食塩水が用いられ、この食塩水は、図外の外部供給源からイリゲーション用接続口５８を介して通路５０に供給される。
ハウジング１２内にホーンと部材４６を従来の方法で密閉するためにＯリング６２、６４が設けられている。
圧電性結晶２８、３０、３２への電気接続は端子７０、７２によって行われ、これらの端末は、ワイヤ７４によってコネクタ７８に連結されている。また、コネクタ７８には、部材４６に対向して配置された堅固なシーリング材８２内のスリーブ８０を介して電源（図示しない）が連結されている。
図１に示すように、圧電性結晶２８、３０、３２及びヒートシンク３６は円環状又はワッシャ状であって、２つの圧電性結晶２８、３０が接触し、ヒートシンク３６は、接触した圧電性結晶対２８、３０と第３の圧電性結晶３２との間にサンドイッチ状に挟まれている。絶縁ワッシャにより圧電性結晶３２とホーン本体１８の中央部４０との間は、電気的且つ熱的に遮断されている。
図に示されるように、後部４２は、圧電性結晶２８、３０、３２、ヒートシンク３６及びワッシャ８４の内径と略等しい直径を有し、これらの部材の外径は、ホーン１６の中央部１８の直径に略等しい。こうした形状により滑らかな外形が可能となり、その結果、ハウジング１２は、ハンドピース装置を医師が掴むための均一な外筒面を有することができる。
全ての圧電性結晶２８、３０、３２、ヒートシンク３６及びワッシャ８４は、それらの間の熱交換を最大にするために、図１のように密着しているのが好ましい。
ヒートシンク３６は、アルミニウムなどのＱの大きな金属物質で形成されるのが好適である。
吸引中に内腔２８に無制限の液体流が生じる状態では、ホーン本体１８の後部４２を介して圧電性結晶２８、３０、３２が冷却される。この後部４２の直径が小さいほど、内腔から圧電性結晶２８、３０、３２までの熱の通路が短くなり、その結果、内腔２４を通るイリゲーション液への圧電性結晶２８、３０、３２からの熱伝達が大きくなる。
破砕した眼細胞によって吸引中に内腔が部分的に又は完全に塞がった場合（図示しない）、結晶２８、３０、３２からの熱伝達が大きく減少する可能性がある。このために結晶が過熱され、結晶の効率が大きく落ちる恐れがあるが、これは、本発明に係るヒートシンク３６により防止される。停止中や内腔の液体が制限されて流れている場合、ヒートシンク３６は結晶２８、３０、３２で発生する過度の熱を一時的に吸収するので、ヒートシンク３６を用いることで過熱防止が達成される。
この一時的な熱の吸収を大きくするために、ヒートシンク３６は、結晶２８、３０、３２の間に配置されるのが好適である。圧電性結晶とヒートシンクの間の一時的な熱伝達を可能にし且つ促進するために、それらの間に密接な接触を得るように圧電性結晶及びヒートシンクが配置されている限りにおいて、複数のヒートシンク（図示しない）とともに結晶の数は任意に設定されると理解される。
ヒートシンクは、内腔２４を液体が再び無制限に流れる際に、吸収した熱をホーンと内腔を流れる液体とに伝達する機能も果たす。このように、ヒートシンクは熱調整器として機能する。すなわち、ヒートシンクは、内腔２４及びホーン１６に対する液体の流速に依らずに、結晶の温度を保つ機能を果たす。
本発明がその利点に基づきどのように用いられるかを図示する目的のために、本発明に係るハンドピース装置の特定の配置に関してこれまで説明してきたが、本発明は、その特殊例に限定されないと理解される。したがって、当業者にとって考えることのできる任意の修正例、変形例あるいは同等な配置のものは全て、添付の請求項で定義される本発明の範囲内にあると考えられる。
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