(57)【要約】  本発明のいくつかの実施形態は、患者の体内ならびに／または外部表面から組織および／または他の物質を切断、切除、創面切除、洗浄等々を行うために液体ジェットを利用する一連の外科用器具を提供する。本発明に従って提供される液体ジェット外科用器具のいくつかの実施形態は、この器具の操作時に、液体ジェットの少なくとも一部が、流路内部を通過する様態と、流路中の長手延伸開口部の少なくとも一部の長さに隣接しかつそれに沿って通過する様態との少なくとも一方の様態で通過するように、液体ジェット形成ノズルに隣接しかつその下流側に位置決めした流路を使用する。このような流路を本発明の液体ジェット外科用器具のいくつかの実施形態で使用すると、これらの器具は、組織の切断および／または切除の深さと程度に対する制御能力が向上し、かつ／または組織表面の洗浄、創面切除、ならびに／または整形および切断の機能向上および強化が可能になり、かつ／または特に気体周囲環境中で使用する器具では、ジェットビームのその長さに沿って分散の程度を抑制することによって液体ジェットビームの有効な切断／切除長さを延ばすことができる。
2005510285.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外科用器具であって、
基端および患者に外科的処置を施すようになされた先端と、
前記器具の前記基端から前記先端に向かって液体を誘導するように構成されかつ位置決めされた圧力内腔管と、
前記圧力内腔管に流体連通し、前記液体が通過するとき液体ジェットを形成するように成形されているノズルと、
深さと長さを有する細長い流路であって、前記長さは前記流路の長手軸に沿って測定され、前記流路は前記流路の前記長さの少なくとも一部に沿って延在する周囲環境に対して長手延伸開口部を含み、前記長手延伸開口部は前記流路の前記長さに沿って測定した合計有効長さと前記流路の前記長手軸に直交する方向で測定した幅とを有する、細長い流路と、を備え、
前記液体ジェットの少なくとも一部が、前記器具の操作時に、前記流路の内部を通過する様態と、前記流路の前記長手延伸開口部の少なくとも一部の長さに隣接しかつそれに沿って通過する様態との少なくとも一方の様態で通過するように、前記流路が前記ノズルに隣接しかつその下流側に位置決めされており、さらに、
前記長手延伸開口部の前記合計有効長さが、前記長手延伸開口部の最大幅よりも少なくとも約４倍を超える、外科用器具。
【請求項２】
前記ノズルによって形成された前記液体ジェットが、第１方向に沿って向かう中心線を有し、前記第１方向が、前記流路の前記長手延伸開口部と共平面である平面上の、前記流路の前記長手軸の投影に本質的に平行である、請求項１に記載の外科用器具。
【請求項３】
前記ノズルによって形成された前記液体ジェットが第１方向に沿って向かう中心線を有し、前記第１方向が、全ての平面内の、前記流路の前記長手軸に対して本質的に平行である、請求項１に記載の外科用器具。
【請求項４】
前記器具の操作時に、前記液体ジェットの少なくとも一部が前記流路の前記長手延伸開口部の少なくとも一部の長さに隣接し、その外部で、かつそれに沿って通過するように、前記流路が前記ノズルに隣接しかつ前記ノズルの下流に位置決めされる、請求項１に記載の外科用器具。
【請求項５】
前記器具の操作時に、前記液体ジェットの少なくとも一部が前記流路の内部を通過するように、前記流路が前記ノズルに隣接しかつ前記ノズルの下流に位置決めされる、請求項１に記載の外科用器具。
【請求項６】
前記ノズルの前記中心線の前記第１方向が、前記流路の前記長手軸を含みかつ前記流路の前記長手延伸開口部と共平面である前記平面に対して本質的に直交する平面内で、前記流路の前記長手軸に対して角度を形成し、前記ノズルによって形成された前記液体ジェットが、前記流路の前記長さに沿って減少する分だけ前記流路の最深部分から離れる、請求項２に記載の外科用器具。
【請求項７】
前記器具が、前記流路の前記長手延伸開口部の少なくとも一部に隣接する組織接触表面を含み、前記流路の前記長手延伸開口部が閉塞されたとき、前記流路が、前記流路の内部領域と前記周囲環境との間を流体連通するように構成されかつ位置決めされた少なくとも１つの排出口をさらに含む、請求項１に記載の外科用器具。
【請求項８】
前記器具の操作時に、前記ノズルによって形成された前記液体ジェットが、同一の器具であるが前記流路を含まない器具によって形成された液体ジェットよりも、その長さに沿って少なく分散されるように、前記流路の形状、前記ノズルに対する前記流路の位置、および前記流路の寸法の少なくとも１つが選択される、請求項１に記載の外科用器具。
【請求項９】
前記器具の操作時に、前記ノズルから発せられた前記液体ジェットを含む前記液体によって前記組織を切断および／または切除する望ましい深さを実現するために、前記ノズルの中心線と、前記流路の最深内部表面及び前記流路の前記長手延伸開口部を含む組織接触部分の少なくとも一方と、の間に選択分離距離を設ける位置に前記ノズルが位置決めされる、請求項１に記載の外科用器具。
【請求項１０】
前記ノズルの前記中心線と、前記流路の最深内部表面及び前記流路の前記組織接触部分の少なくとも一方と、の間の前記選択分離距離が、前記外科用器具の操作者によって調整可能である、請求項９に記載の外科用器具。
【請求項１１】
前記選択分離距離が手術中に調整可能である、請求項１０に記載の外科用器具。
【請求項１２】
前記長手延伸開口部の前記形状とサイズが、前記器具の操作時に、前記長手延伸開口部が処置すべき組織に隣接しかつ前記組織に接触するとき、前記組織の切断および／または切除の面積を画定する、請求項１に記載の外科用器具。
【請求項１３】
前記流路の前記長手軸に直交する平面内で、前記長手延伸開口部の前記幅と、前記細長い流路の断面形状との少なくとも一方が、前記外科用器具の操作者によって調整可能である、請求項１に記載の外科用器具。
【請求項１４】
前記細長い流路が前記外科用器具の流路設定挿入材の内部に形成され、当該挿入材が前記器具の操作者によって前記器具から着脱可能であり、かつその内部に異なる構成の流路を有する別の挿入材と交換可能であるように構成されている、請求項１に記載の外科用器具。
【請求項１５】
前記長手延伸開口部の最大幅が、前記液体ジェットの、その長さに沿って最大に分散する点における直径と少なくとも同じ大きさである、請求項１に記載の外科用器具。
【請求項１６】
前記長手延伸開口部の前記幅が、その長さに沿って本質的に一定である、請求項１５に記載の外科用器具。
【請求項１７】
前記長手延伸開口部の前記幅が、その長さに沿って一定ではなく、前記ノズルからの距離が増加するにつれて拡大する、請求項１５に記載の外科用器具。
【請求項１８】
前記ノズルのジェット開口に対向して位置し、さらに前記細長い流路に隣接しかつその下流側に位置するジェット受け口を含む排出内腔管をさらに備え、前記排出内腔管は、前記器具の操作時に、当該排出内腔管が前記ノズルによって形成された前記液体ジェットを含む液体を回収できるように作製されかつ位置決めされている、請求項１に記載の外科用器具。
【請求項１９】
前記細長い流路の下流端が、前記排出内腔管の前記ジェット受け口に流体連通状態で連結されている、請求項１８に記載の外科用器具。
【請求項２０】
前記細長い流路の前記下流端が、スリーブ要素によって前記排出内腔管に連結されている、請求項１９に記載の外科用器具。
【請求項２１】
外部吸引源を必要としないで、前記排出内腔管が、前記液体ジェットを含む前記液体の本質的に全てを、前記ジェット受け口から前記器具の前記基端へ排出できるように成形されかつ位置決め可能である、請求項１９に記載の外科用器具。
【請求項２２】
外科用器具であって、
基端および患者に外科的処置を施すようになされた先端と、
前記器具の前記基端から前記先端に向かって液体を誘導するように構成されかつ位置決めされた圧力内腔管と、
前記圧力内腔管に流体連通し、前記液体が通過するとき液体ジェットを形成するように成形されているノズルと、
深さと長さを有する流路であって、前記長さは前記流路の長手軸に沿って画定され、前記流路は前記流路の前記長さの少なくとも一部に沿って延在する周囲環境に対して長手延伸開口部を含む、流路と、を備え、
前記液体ジェットの少なくとも一部が、前記器具の操作時に、前記流路の前記長手延伸開口部の少なくとも一部の長さに隣接し、その外部で、かつそれに沿って通過するように、前記流路が前記ノズルに隣接しかつ前記ノズルの下流側に位置決めされている、外科用器具。
【請求項２３】
前記ノズルのジェット開口に対向して位置し、さらに前記流路に隣接しかつ当該流路の下流側に位置するジェット受け口を含む排出内腔管をさらに備え、前記器具の操作時に、前記排出内腔管は、前記ノズルによって形成された前記液体ジェットを含む液体を回収できるように作製されかつ位置決めされている、請求項２２に記載の外科用器具。
【請求項２４】
前記流路の下流端が、前記排出内腔管の前記ジェット受け口に流体連通状態で連結されている、請求項２３に記載の外科用器具。
【請求項２５】
前記流路の前記下流端が、スリーブ要素によって前記排出内腔管に連結されている、請求項２４に記載の外科用器具。
【請求項２６】
前記排出内腔管が、外部吸引源を必要としないで、前記液体ジェットを含む前記液体の本質的に全てを前記ジェット受け口から前記器具の前記基端へ排出できるように成形されかつ位置決め可能である、請求項２４に記載の外科用器具。
【請求項２７】
前記器具の操作時に、前記ノズルから放出された前記液体ジェットを含む前記液体によって前記組織を切断および／または切除する望ましい深さを実現するために、前記ノズルの中心線と、前記流路の最深内部表面及び前記流路の前記長手延伸開口部を含む組織接触部分の少なくとも一方と、の間に選択分離距離を設ける位置に前記ノズルが位置決めされる、請求項２２に記載の外科用器具。
【請求項２８】
前記器具の操作時に、前記液体ジェットの少なくとも一部が前記流路の前記長手延伸開口部の本質的に全長に隣接し、その外部で、かつそれに沿って通過するように、前記流路が前記ノズルに隣接しかつ前記ノズルの下流に位置決めされる、請求項２２に記載の外科用器具。
【請求項２９】
最初に前記液体ジェットが、前記流路の前記長手延伸開口部の第１部分に隣接しかつその外部を通過し、次いで前記第１部分の下流で前記流路の内部を通過するように、前記流路が前記ノズルに隣接しかつ前記ノズルの下流側に位置決めされる、請求項２２に記載の外科用器具。
【請求項３０】
外科用器具であって、
基端および患者に外科的処置を施すようになされた先端と、
前記器具の前記基端から前記先端に向かって液体を誘導するように構成されかつ位置決めされた圧力内腔管と、
前記圧力内腔管に流体連通し、前記液体が通過するときに液体ジェットを形成するように成形されているノズルと、
深さと長さを有する流路であって、前記長さは前記流路の長手軸に沿って画定され、前記流路は前記流路の前記長さの少なくとも一部に沿って延在する周囲環境に対して長手延伸開口部を含む組織接触部分を有する、流路と、を備え、
前記流路は、前記流路の前記組織接触部分の前記長手延伸開口部が閉塞されるとき、前記流路の内部領域と前記周囲環境との間を流体連通するように構成されかつ位置決めされている少なくとも１つの排出口を含み、さらに、
前記器具の操作時に、前記液体ジェットの少なくとも一部が、前記流路の内部を通過する様態と、前記流路の前記長手延伸開口部の少なくとも一部の長さに隣接しかつそれに沿って通過する様態との少なくとも一方の様態で通過するように、前記流路が前記ノズルに隣接しかつ前記ノズルの下流側に位置決めされている、外科用器具。
【請求項３１】
前記ノズルのジェット開口に対向して位置し、さらに前記流路に隣接しかつ前記流路の下流側に位置するジェット受け口を含む排出内腔管をさらに備え、前記器具の操作時に、前記排出内腔管は、前記ノズルによって形成された前記液体ジェットを含む液体を回収できるように作製されかつ位置決めされている、請求項３０に記載の外科用器具。
【請求項３２】
前記流路の下流端が、前記排出内腔管の前記ジェット受け口に流体連通状態で連結されている、請求項３１に記載の外科用器具。
【請求項３３】
前記流路の前記下流端が、スリーブ要素によって前記排出内腔管に連結されている、請求項３２に記載の外科用器具。
【請求項３４】
外部吸引源を必要としないで、前記排出内腔管が、前記液体ジェットを含む前記液体の本質的に全てを、前記ジェット受け口から前記器具の前記基端へ排出できるように成形されかつ位置決め可能である、請求項３２に記載の外科用器具。
【請求項３５】
前記少なくとも１つの排出口が前記流路の上流端に入口開口を備える、請求項３０に記載の外科用器具。
【請求項３６】
前記少なくとも１つの排出口が、前記流路の前記長さに沿った箇所に位置決めされた少なくとも１つの排出穴を含む、請求項３０に記載の外科用器具。
【請求項３７】
前記少なくとも１つの排出口が、前記流路の前記組織接触部分の組織接触表面内に少なくとも１つの凹部を含む、請求項３０に記載の外科用器具。
【請求項３８】
前記少なくとも１つの排出口の合計断面積が、前記流路の前記長手延伸開口部の合計面積の約２％から約１５０％の間である、請求項３０に記載の外科用器具。
【請求項３９】
前記少なくとも１つの排出口の前記合計断面積が、前記流路の前記長手延伸開口部の合計面積の約２％から約４０％の間である、請求項３８に記載の外科用器具。
【請求項４０】
前記少なくとも１つの排出口の前記合計断面積が、前記流路の前記長手延伸開口部の合計面積の約２％から約１０％の間である、請求項３９に記載の外科用器具。
【請求項４１】
前記少なくとも１つの排出口の前記合計断面積が、前記流路の前記長手延伸開口部の合計面積の約４％である、請求項４０に記載の外科用器具。
【請求項４２】
前記少なくとも１つの排出口の合計開口面積が前記外科用器具の操作者によって調整可能である、請求項３８に記載の外科用器具。
【請求項４３】
前記少なくとも１つの排出口の合計開口面積が手術中に変更可能である、請求項４２に記載の外科用器具。
【請求項４４】
前記少なくとも１つの排出口の合計開口面積が、前記器具の操作時に、前記流路の前記内部領域の内部に存在する吸引水準に基づいて自動的に調整可能であるように構成されている、請求項３８に記載の外科用器具。
【請求項４５】
外科用器具であって、
基端および患者に外科的処置を施すようになされた先端と、
前記器具の前記基端から前記先端に向かって液体を誘導するように構成されかつ位置決めされた圧力内腔管と、
前記圧力内腔管に流体連通して前記液体が通過するとき液体ジェットを形成するように成形されているノズルと、
深さと長さを有する流路であって、前記長さは前記流路の長手軸に沿って画定され、前記流路は前記流路の前記長さの少なくとも一部に沿って延在する周囲環境に対して長手延伸開口部を含む、流路と、を備え、
前記流路の形状、前記ノズルに対する前記流路の位置、および前記流路の寸法の少なくとも１つが、前記器具の操作時に、前記ノズルによって形成された前記液体ジェットが、同一の器具であるが前記流路を含まない器具によって形成される液体ジェットよりも、その長さに沿って少なく分散されるように選択される、外科用器具。
【請求項４６】
前記ノズルのジェット開口に対向して位置し、さらに前記流路に隣接しかつ前記流路の下流側に位置するジェット受け口を含む排出内腔管をさらに備え、前記器具の操作時に、前記排出内腔管は、前記ノズルによって形成された前記液体ジェットを含む液体を回収できるように作製されかつ位置決めされている、請求項４５に記載の外科用器具。
【請求項４７】
前記流路の下流端が、前記排出内腔管の前記ジェット受け口に流体連通状態で連結されている、請求項４６に記載の外科用器具。
【請求項４８】
前記流路の前記下流端が、スリーブ要素によって前記排出内腔管に連結されている、請求項４７に記載の外科用器具。
【請求項４９】
外部吸引源を必要としないで、前記排出内腔管が、前記液体ジェットを含む前記液体の本質的に全てを前記ジェット受け口から前記器具の前記基端へ排出できるように成形されかつ位置決め可能である、請求項４７に記載の外科用器具。
【請求項５０】
前記流路の前記長手軸に直交する平面内で、前記流路の断面形状が前記外科用器具の操作者によって調整可能である、請求項４５に記載の外科用器具。
【請求項５１】
前記流路の前記断面形状が手術中に変更可能である、請求項５０に記載の外科用器具。
【請求項５２】
前記長手延伸開口部の、前記長手軸に本質的に直交する方向で測定した最大幅が前記外科用器具の操作者によって調整可能である、請求項５０に記載の外科用器具。
【請求項５３】
前記長手延伸開口部の前記幅が手術中に変更可能である、請求項５２に記載の外科用器具。
【請求項５４】
液体流によって患者の組織を処置するための液体ジェット外科用器具を作製する方法において、
前記器具の液体ジェット形成ノズルに隣接しかつ当該ノズルの下流側に流路を提供する工程であって、前記流路は前記流路の長手軸に沿って測定した長さを有し、前記流路は前記流路の前記長さの少なくとも一部に沿って延在する周囲環境に対して、長手延伸開口部を有する組織接触部分を含み、前記長手延伸開口部と前記流路の最深内部表面との間の最短距離が前記流路の深さを画定する、流路を提供する工程と、
前記器具の操作時に、前記ノズルから発せられた前記液体によって組織を切断および／または切除する望ましい深さを実現するために、前記ノズルの中心線と、前記流路の最深内部表面及び前記流路の前記組織接触部分の少なくとも一方と、の間の選択分離距離が得られる位置に前記ノズルを位置決めする工程と、を含む方法。
【請求項５５】
前記選択分離距離が前記ノズルのジェット開口の長手方向位置で測定される、請求項５４に記載の方法。
【請求項５６】
前記位置決めする工程において、前記器具の操作時に、前記ノズルから放出された前記液体による前記組織の切断および／または切除の深さが零ではないことを実現するように、前記ノズルが位置決めされる、請求項５５に記載の方法。
【請求項５７】
前記位置決めする工程において、前記ノズルの前記中心線と前記流路の前記組織接触部分との間の前記選択分離距離に本質的に等しい切断深さを実現するように、前記ノズルが位置決めされる、請求項５４に記載の方法。
【請求項５８】
前記位置決めする工程において、前記組織の切断および／切除の前記深さが本質的に零であり、その結果、前記組織の実質的な切断および／または切除を伴わずに前記組織の洗浄および灌注が行えるように、前記ノズルが位置決めされる、請求項５５に記載の方法。
【請求項５９】
前記位置決めする工程において、前記器具の操作時に、前記液体ジェットが前記流路の内部を通過するように、前記ノズルの前記中心線と前記流路の最深内部表面との間の前記選択分離距離が、前記流路の前記組織接触部分と前記流路の前記最深内部表面との間の分離距離よりも短いように、前記ノズルが位置決めされる、請求項５８に記載の方法。
【請求項６０】
前記組織の切断および／または切除の前記深さを変更するために、前記外科用器具の使用時に前記選択分離距離を調整する工程をさらに含む、請求項５４に記載の方法。
【請求項６１】
液体ジェット外科用器具の液体ジェットの分散を減少させる方法であって、
前記器具の液体ジェット形成ノズルに隣接しかつその下流側に流路を提供する工程であって、前記流路は前記流路の長手軸に沿って測定した長さを有し、前記流路は前記流路の前記長さの少なくとも一部に沿って延在する周囲環境に対して、長手延伸開口部を有する組織接触部分を含む、流路を提供する工程と、
液体ジェットが、前記流路の内部を通過する様態と、前記流路の前記長手延伸開口部の少なくとも一部の長さに隣接しかつそれに沿って通過する様態との少なくとも一方の様態で通過するように、前記液体ジェットを向けるために前記ノズルを位置決めする工程と、を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外科的または内科的処置時に、患者組織の切断、切除、灌注（臓器の治療的洗浄）、および同様の処置を行うための液体ジェットを形成する外科用器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
本非仮出願は、参照により本明細書に組み込まれている、２００１年１１月２１日に出願された同時係属の米国仮出願第６０／３３２，１５６号の利益を米国特許法１１９条（ｅ）項の下に主張する。
【０００３】
伝統的に、切開手術および最小限の観血的手術（すなわち、内視鏡、腹腔鏡、または関節鏡による外科的処置）では、円刃刀、削刀、鈍刃の切開刀、レーザ、電気外科用機器等々の外科用器具を使用してきたが、それらは組織に応じた対処が十分にできず、そのために外科処置部位の周囲組織に偶発的な損傷を引き起こしやすい恐れがあり、さらに器具による切断および／または組織切除の深さを厳密に制御できないのが典型であり、かつ／または処置部位から切断／切除した組織を効果的に排出することがない。このような外科的処置の多くは、回復期間の長期化および合併症の恐れという付随する問題と共に、望ましい水準以上に、広範囲の外傷を患者に負わせかつ／または長時間の手術手順が必要になり得る。
【０００４】
同様に、液体ジェットを用いる器具も組織を切断しかつ切除するために外科的処置で利用されてきた。このような器具は、外科的および内科的処置を実行するための上述の伝統的な外科用器具に勝るいくつかの利点を有し得る。例えば、器具の操作者が、標的組織を切断または切除するときに、例えば、ジェットを形成するために供給される液体の圧力を変更することによって、組織に応じた対処が向上しかつ周囲組織の偶発的損傷を減らすことができるように、液体ジェットの切断力もしくは切除力の調整または制御が可能である。このような器具は、低めの液圧で動作するとき、実質的に切断することなく組織の灌注および／または創面切除術（デブリドマン）のために利用可能である。切開外科処置、最小限の観血的外科処置、患者の体外面部分上で行う外科的処置（例えば、傷の洗浄または皮膚の創面切除術）のための、このような様々な液体ジェット外科用器具が先行技術として知られている。このようないくつかの器具が、１９９９年８月３１日に発行された、本出願人の米国特許第５，９４４，６８６号明細書、２００２年４月２３日に発行の同第６，３７５，６３５号明細書、および２００２年９月１７日に発行の同第６，４５１，０１７号明細書に説明されており、それぞれを参照により本明細書に組み込む。
【特許文献１】米国特許第５，９４４，６８６号明細書
【特許文献２】米国特許第６，３７５，６３５号明細書
【特許文献３】米国特許第６，４５１，０１７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
外科処置または他の内科的応用例に使用される液体ジェット器具の機能上の性能にはいくつかの要因が重要になり得る。多くの外科的または内科的処置では、外科用器具を使って組織表面を切断または切除する深さが制御または選択可能であることが望ましい。さらには、いくつかの外科的および内科的処置（例えば、傷口の洗浄）では、組織表面の洗浄および灌注を効果的に行い、かつ／または健康な組織を実質的に切断または切除することなく、そのような表面から感染および／または壊死組織を選択的に除去することが望まれ得る。上述の先行技術による外科用器具および特に液体ジェットを基本とする外科的用具の多くは、このような外科的および内科的処置に有用であるが、器具によって切断および／または切除する程度と範囲を制御する機能を高めた外科用器具、特に、液体ジェットを基本とする外科用器具に対する要望が先行技術において依然として必要とされている。
【０００６】
本発明は、いくつかの実施形態において、このような改良された外科用液体ジェット器具を提供し、さらにそれらの作製方法および様々な外科的処置での使用方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のいくつかの実施形態は、患者の体内ならびに／または外部表面から組織および／または他の物質を切断、切除、創面切除、洗浄等々を行うために液体ジェットを利用する一連の外科用器具を提供する。本発明に従って提供される液体ジェット外科用器具のいくつかの実施形態は、この器具の操作時に、液体ジェットの少なくとも一部が、流路内部の少なくとも１つを通過する様態と、流路中の長手延伸開口部の少なくとも一部の長さに隣接しかつそれに沿って通過する様態との少なくとも一方の様態で通過するように、液体ジェット形成ノズルに隣接しかつ当該ノズルの下流側に位置決めした流路を使用する。以下にさらに詳細に説明するように、このような流路を本発明の液体ジェット外科用器具のいくつかの実施形態で使用すると、これらの器具は、組織の切断および／または切除の深さと程度に対する制御能力が向上し、かつ／または組織表面の洗浄、創面切除、ならびに／または整形および切断の機能向上および強化が可能になり、かつ／または特に気体周囲環境中で使用する器具では、ジェットビームのその長さに沿って分散の程度を抑制することによって液体ジェットビームの有効な切断／切除長さを延ばすことができる。
【０００８】
以下に説明するように、本発明に従って提供される液体ジェット外科用器具のいくつかの実施形態は、液体ジェットが典型的に液体周囲環境中で形成される患者の体内（例えば、切開外科処置、腹腔鏡、内視鏡、または関節鏡による外科的処置）ばかりでなく、液体ジェットが典型的に気体（例えば、空気）によって取り囲まれる患者の外部体表面上（例えば、皮膚）においても多様な外科的および内科的処置のために使用可能である。多くの実施形態では、本明細書に説明の液体ジェット外科用器具が、本出願人に発行された米国特許第６，３７５，６３５号明細書で開示しかつ詳しく説明する液体ジェット外科用ハンドピースの改良型を備えることができる。実際に、外科的および内科的応用例に液体ジェット外科用器具を作製しかつ利用するために、多様な動作上および設計上のパラメータ、構成、ならびに設計上の考慮が上述の米国特許第６，３７５，６３５号明細書において説明されている。本出願人の米国特許第６，３７５，６３５号明細書に開示された、このようなパラメータ、構成、および考慮は、多くの事例で、（本明細書で別段の留意または変更を行う場合を除けば）本発明の多くの態様の実施に適用可能であり、かつ有用であり得る。
【０００９】
以上に留意したように、本明細書に開示する器具のいくつかの実施形態は、典型的な先行技術の液体ジェット外科用器具に存在しない機能を備えることができる。いくつかの実施形態では、本発明に従って提供される液体ジェット外科用器具は、この器具によって処置すべき患者の組織表面に対して正接し、またいくつかの実施形態では、本質的に平行に液体ジェットを誘導するように作製されかつ位置決めされた液体ジェット形成ノズルを含む。このような実施形態では、液体ジェットビームおよび／または液体ジェットビームによって同伴される周囲流体が組織に衝突するとき、ジェットビームおよび／または同伴流体によって組織に浸軟、切断、剥離、離層、創面切除、および／または洗浄を施すことができる。（追加的な説明および詳細に関しては米国特許第６，３７５，６３５号明細書を参照されたい。）上述のように、また米国特許第６，３７５，６３５号明細書にさらに詳細に説明するように、液体ジェット外科用器具を使用する手術部位に存在する周辺流体は、液体（例えば、生理食塩水、体液等々）であってもまたは空気であっても、典型的に外科用器具の液体ジェットによって同伴され、処置された組織の表面上を流れ、それによって液体ジェット切断ビームが浸軟した残骸および／または組織を除去することができる。手術部位から残骸および／または切断組織を回収しかつ除去するために、以下でさらに詳細に説明するように、本発明によって提供される外科用器具のいくつかの実施形態は、液体ジェット形成ノズルのジェット開口に対向して位置決めされているジェット受け口を有する排出内腔管（排出ルーメン）を設ける。このような実施形態では、排出内腔管は、液体ジェットばかりでなく、いくつかの実施形態では、同伴された液体および／残骸も同様に含む液体を除去できるように構成および位置決めが可能である。排出内腔管を設ける器具のいくつかの実施形態では、液体ジェットによって生じる運動量が、排出内腔管に流体連通する外部真空源を必要としないで、手術部位からジェット流体ならびに／または同伴流体および残骸を除去するのに十分であるように器具を構成する。
【００１０】
以下でさらに詳細に説明するように、本発明のいくつかの実施形態では、液体ジェット外科用器具が、この器具のノズルに隣接しかつその下流側に位置決めされる流路を含むことが可能であり、器具の操作時に、液体ジェットの少なくとも一部が、この流路内部を通過するように、かつ／または流路の組織対面開口部の少なくとも一部の長さに隣接しかつそれに沿って通過するようになっている。以下に説明するように、本発明の器具のいくつかの実施形態にこのような１つまたは複数の流路を設けると、以上に説明しかつ以下でさらに詳細に説明する有益な機能の少なくとも１つが、またいくつかの実施形態では、多くのまたは全ての機能が備わりかつ／または向上し得る。
【００１１】
特に、一実施形態では、ノズルによって形成される液体ジェットを流路の組織接触表面から選択距離に配置するように器具のノズルを選択的に位置決めすることによって、外科用器具を使って処置すべき組織の特定の望ましい切断または切除深さを実現することが可能である。いくつかの実施形態では、液体ジェットが流路内部の中に誘導され、外科用器具が、健康な組織を実質的に切断または切除することなく、組織の灌注、傷口洗浄、および／または創面切除を実行するのに有用であるようにノズルを位置決めすることができる。以下にさらに説明するように、このような外科用器具の流路の組織接触部分に対してノズルおよび液体ジェットを相対的に位置決めすることに加えて、いくつかの実施形態では、液体ジェットを形成する液体の圧力、液体ジェットノズルのサイズと形状、上述の流路構成等々のような他の動作パラメータを変更することによって、液体ジェットの切断／洗浄作用をさらに制御することができる。
【００１２】
本発明の状況において、処置すべき組織表面および／または外科用器具の組織接触部分の表面に対する液体ジェットビームの位置を制御可能にする構成要素および／または構造を液体ジェット外科用器具に設けることによって、かつ／または液体ジェットビームの分散程度ならびに／またはジェットビームと周囲環境の相互作用の抑制を可能にする構成要素および／または構造を設けることによって、液体ジェット外科用器具のいくつかの追加的な機能が提供可能になり、またいくつかの事例では、液体ジェット外科用器具のいくつかの動作特性をさらに容易に制御可能にし得ることを本発明者は見出した。
【００１３】
いくつかの実施形態では、本発明に従って提供される液体ジェット器具が、ジェットビームの少なくとも一部を少なくとも部分的に取り囲み、かつ／またはその少なくとも一部に隣接する流路を含み得るが、このような流路は、その内部に特定のサイズと形状の１つまたは複数の開口を備える組織接触部分を含むことができる。いくつかの実施形態では、このような開口のサイズと形状が、器具による組織切断の程度と範囲、組織処置域のサイズと形状、器具によって生じる組織接触表面と組織の間における吸引力水準等々のようないくつかの性能上のパラメータに作用するように特に構成可能である。いくつかの実施形態では、本発明に従って提供される器具が、以上に説明したような新規かつ有用な機能を提供し、また特にいくつかの実施形態では、操作者がこれらの器具をより容易に制御可能になり、かつ／または器具によって除去される組織の深さと面積に関して器具の精度を高めることが可能であり、かつ／または組織の切断、洗浄、または両方が選択的に行えるように構成可能である。いくつかの実施形態では、これらの器具が、使用時にまたはいくつかの特定の実施形態では手術中に、使用者が上述の１つまたは複数のパラメータを再現自在に変更できるようにさらに構成可能である。
【００１４】
上述のように、また「発明を実施するための最良の形態」において以下にさらに詳細に説明するように、いくつかの態様では、本発明は、外科用器具のノズルに隣接しかつその下流側に位置決めされている流路を含む一連の外科用器具を提供する。このノズルおよび流路は、患者に外科的または内科的処置を施すようになされている外科用器具の先端にまたはその近くに位置するのが典型である。本発明に従って提供される流路のいくつかの実施形態は、その内部に長手延伸開口部（すなわち、流路の長手軸に位置合わせされた、またはほぼ位置合わせされた開口部）を含み、この開口部の１つもしくは複数の縁部または１つもしくは複数の周囲表面が、いくつかの実施形態では、器具の液体ジェットによって手術を受ける組織に接触可能である、流路の１つまたは複数の組織接触表面を備えることができる。このような構成では、流路の１つまたは複数の組織接触表面が、ジェットビームによって手術を受ける組織に隣接する組織上に位置するのが典型である。以下でさらに詳細に説明するように、いくつかの実施形態では、これによって流路の組織接触表面に対する液体ジェットビームの位置を制御可能にすることができる。いくつかの実施形態では、このように制御することによって、外科用器具による液体ジェットの組織切断の切断深さおよび／または程度の制御がさらに正確になり得る。いくつかの実施形態では、切断の程度と範囲および／または手術面積の追加的な制御が、以下にさらに詳細に説明するように、流路の断面形状、流路の長手延伸組織接触開口部の幅、流路に対するジェットビームの角度等々を制御することによって実行可能である。
【００１５】
本発明の外科用器具のジェット形成ノズルに隣接しかつその下流側に位置決めした流路の利用に関して、上記および以下に説明する利点および機能は、液体周囲環境中で使用するように設計された器具と気体周囲環境中で使用するように設計された器具との両方で実現可能であり、かつ両方に応用可能である。しかし、効果のいくつかは、特に、ジェットの分散の抑制およびジェットビームと周囲環境との相互作用の抑制は、いくつかの事例で、気体周囲環境中で利用される器具に関してより顕著であり、以下の説明では、このような器具および応用例を重点的に説明する。しかし、別段の特定がない限り、以下に説明するパラメータ、構成、器具等は、可能性として、液体周囲環境中ばかりでなく気体周囲環境中においても同様に液体ジェットビームが形成される外科的または内科的処置に利用可能であることを理解されたい。
【００１６】
本発明の１つの態様では、外科用器具が開示されている。一実施形態では、この器具が、患者に外科的処置を施すようになされた先端および基端；器具の基端から先端に向かって液体を誘導するように構成されかつ位置決めされた圧力内腔管（圧力ルーメン）；この圧力内腔管に流体連通し、液体が通過するとき液体ジェットを形成するように成形されているノズル；および、深さと長さを有する細長い流路を備え、その長さは流路の長手軸に沿って測定され、この流路は流路の長さの少なくとも一部に沿って延在する周囲環境に対して長手延伸開口部を含み、この長手延伸開口部は流路の長さに沿って測定した合計有効長さと流路の長手軸に直交する方向で測定した幅とを有し、液体ジェットの少なくとも一部が、器具の操作時に、流路内部の少なくとも１つを通過する様態と、流路の長手延伸開口部の少なくとも一部の長さに隣接しかつそれに沿って通過する様態との少なくとも一方の様態で通過するように、流路がノズルに隣接しかつその下流側に位置決めされており、さらに長手延伸開口部の合計有効長さが長手延伸開口部の最大幅よりも少なくとも約４倍を超える。
【００１７】
別の一実施形態では、患者に外科的処置を施すようになされた先端および基端；器具の基端から先端に向かって液体を誘導するように構成されかつ位置決めされた圧力内腔管；この圧力内腔管に流体連通し、液体が通過するとき液体ジェットを形成するように成形されているノズル；および、深さと長さを有する細長い流路を備える外科用器具が開示されており、その長さは流路の長手軸に沿って画定され、この流路は流路の長さの少なくとも一部に沿って延在する周囲環境に対して長手延伸開口部を含み、液体ジェットの少なくとも一部が、器具の操作時に、流路の長手延伸開口部の少なくとも一部の長さに隣接し、その外部で、かつそれに沿って通過するように、流路がノズルに隣接しかつその下流側に位置決めされている。
【００１８】
さらに別の一実施形態では、患者に外科的処置を施すようになされた先端および基端；器具の基端から先端に向かって液体を誘導するように構成されかつ位置決めされた圧力内腔管；この圧力内腔管に流体連通し、液体が通過するとき液体ジェットを形成するように成形されているノズル；および、深さと長さを有する細長い流路を備える外科用器具が開示されており、その長さは流路の長手軸に沿って画定され、この流路は流路の長さの少なくとも一部に沿って延在する周囲環境に対して、長手延伸開口部を含む組織接触部分を含み、流路はこの流路の組織接触部分の長手延伸開口部が閉塞されるとき、流路の内部領域と周囲環境の間を流体連通するように構成されかつ位置決めされている少なくとも１つの排出口を含み、さらに液体ジェットの少なくとも一部が、器具の操作時に、流路内部を通過する様態と、流路の長手延伸開口部の少なくとも一部の長さに隣接しかつそれに沿って通過する様態との少なくとも一方の様態で通過するように、流路がノズルに隣接しかつその下流側に位置決めされている。
【００１９】
さらに別の一実施形態では、患者に外科的処置を施すようになされた先端および基端；器具の基端から先端に向かって液体を誘導するように構成されかつ位置決めされた圧力内腔管；この圧力内腔管に流体連通し、液体が通過するとき液体ジェットを形成するように成形されているノズル；および、深さと長さを有する細長い流路を備える外科用器具が開示されており、その長さは流路の長手軸に沿って画定され、この流路は流路の長さの少なくとも一部に沿って延在する周囲環境に対して長手延伸開口部を含み、流路の形状、ノズルに対する流路の位置、および流路の寸法の少なくとも１つが、器具の操作時に、ノズルによって形成された液体ジェットが、同一の器具であるが流路を含まない器具によって形成される液体ジェットよりも、その長さに沿って少なく分散されるように選択されている。
【００２０】
別の１つの態様では、本発明が一連の方法を含む。一実施形態では、液体流によって患者の組織を処置するための液体ジェット外科用器具を作製する方法が開示される。この方法は、器具の液体ジェット形成ノズルに隣接しかつその下流側に流路を提供する工程であって、この流路は流路の長手軸に沿って測定した長さを有し、流路はこの流路の長さの少なくとも一部に沿って延在する周囲環境に対して長手延伸開口部を有する組織接触部分を含み、この長手延伸開口部と流路最深内部表面の間の最短距離が流路の深さを画定する、流路を提供する工程と、器具の操作時に、ノズルから発射される液体によって組織を切断および／または切除する望ましい深さを実現するために、ノズルの中心線と、流路最深内部表面と流路組織接触部分の少なくとも一方との選択分離距離が得られる位置にノズルを位置決めする工程と、を含む。
【００２１】
別の一実施形態では、液体ジェット外科用器具の液体ジェットの分散を減少させる方法が開示される。この方法は、器具の液体ジェット形成ノズルに隣接しかつその下流側に流路を提供する工程であって、この流路は流路の長手軸に沿って測定した長さを有し、流路はこの流路の長さの少なくとも一部に沿って延在する周囲環境に対して長手延伸開口部を有する組織接触部分を含む、流路を提供する工程と、液体ジェットが、流路内部を通過する様態と、流路の長手延伸開口部の少なくとも一部の長さに隣接しかつそれに沿って通過する様態との少なくとも一方の様態で通過するように、液体ジェットを向けるためにノズルを位置決めする工程とを含む。
【００２２】
本発明の他の利点、新規の特徴、および用途は、概略的にかつ尺度に従って描くものではない添付の図面と併せて検討するとき、本発明の非限定的な実施形態の以下の詳細な説明からさらに明らかになろう。一般に図では、様々な図に例示される同一または実質的に同じ構成要素はそれぞれを単一の数字または記号によって表す。明解にするために、必ずしも全ての図において全ての構成要素に符号を付与してあるわけではなく、当業者が本発明を理解する上で例示する必要がない場合は、本発明のそれぞれの実施形態における構成要素を必ずしも全て示すわけでもない。本明細書および参照として組み込まれている文書が相反する開示を含む場合は、本明細書が優先するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明のいくつかの実施形態に従って提供される外科用器具は、特定の応用例に応じて多くの構成をとり得る。例えば、外科用器具は、外科的または内科的処置時に操作者が手で把持するように設計された本体を有する外科用ハンドピースを備える。別法として、外科用器具は、カテーテルなどの細長い管状装置を備え得るし、または他の構成も取り得る。本発明のいくつかの態様を実施できる追加的な構成が、本出願人の米国特許第６，３７５，６３５号明細書に説明されている。このような器具は「先端」および「基端」を含むのが典型である。本発明によれば、外科用器具の「先端」とは、患者に外科的処置を施すようになされている器具の当該部分を指す。この先端は、ジェットノズル、ジェット連係流路、ならびに他の組織接触および／または組織変容構成要素などの構造を含むのが典型である。「先端」は、使用時に操作者から最も遠い器具上の位置（すなわち、最先端位置）に配置されているのが典型であるが、必ずしも常にこのようである必要はない。器具の「基端」とは、この器具の操作者が制御できるようになされている器具の当該部分を指す。器具が外科用ハンドピースを備える実施形態では、基端が、使用時に操作者が手で把持するように構成かつ適合されている本体を含むのが典型である。以下の説明では、この外科用器具を典型的に「液体ジェット」器具と呼び、組織切断を伴ういくつかの実施形態では、液体を使用して液体ジェットを形成することが推奨されるが、別法による実施形態では、本発明に従う外科用器具に（いくつかの気体などの）液体以外の流体を利用することも可能である。したがって、別段の特定がない限り、「液体」または「液体ジェット」を指す場合は常に、「流体」（液体と気体を包含する）および「流体ジェット」という用語はそれぞれに均等であるものと推論されたい。
【００２４】
本明細書で使用する「ジェット先端」という用語は、液体ジェットを発生させ、作用させ、かつ随意選択的には治療部位から排出する器具の先端にある構成要素の組立体を指す。したがって、「ジェット先端」には典型的に、器具の高圧内腔管の液体ジェットノズル部、器具のジェット連係流路構造、ならびに、排出を含む実施形態では、排出内腔管のジェット受け口と先端、および排出内腔管の基端側部分に流路を連結するために設けた任意の連結スリーブが含まれる。
【００２５】
本明細書に使用する「ジェット連係流路」または均等物である「流路」という用語は、本発明のいくつかの実施形態に従って提供される新規の構造を指し、この構造は器具のノズルに隣接しかつその下流側に位置決めされ、操作時および液体ジェットが手術部位内の組織または他の物質に当たっていないときに、液体ジェットの少なくとも一部が、流路内部を通過するように、かつ／または流路の長手延伸開口部の少なくとも一部の長さに隣接しかつそれに沿って通過するようになっている。「流路」は、幾何学的に、その長さの少なくとも一部に沿って長手方向に延伸する少なくとも１つの開口部（すなわち、「長手延伸開口部」）を有する導管を指し、その開口部は、以下にさらに詳細に説明しかつ示すように、器具が操作時および液体ジェットが手術部位内の組織または他の物質に当たっていないときに、少なくとも近似的に液体ジェットの長手方向の軌跡に位置合わせされているように器具内に配置かつ位置決めされている。この長手延伸開口部はまた、ジェット先端によって切断、切除、または別様に処理すべき手術部位内の組織に面し、かつそれに接触可能であるように位置決めされている。器具のジェット連係流路の組織接触部分中に含まれる長手延伸開口部に加えて、いくつかの実施形態では、このような流路は、その先端および／または基端で開口可能であり、それぞれに流体入口および出口となる。以下に説明するように、このような実施形態は、器具によって生成されたジェットビームを操作時に流路内部にかつそれを貫通して誘導可能にすることができる。「流路」という用語は、以上の文脈で使用するように、流体の流れ領域を画定する幾何学的な空洞空間およびこの空洞空間を画定する周囲壁を指すためにしばしば使用されるが、この用語はまた、空洞空間を設けかつ／またはこのような空洞構造を形成する物理的な構造および／または構成要素（挿入材または器具先端の他の部分など）も指すように本明細書では使用されている。別段の注意がない限り、「流路」および「ジェット連係流路」は、本明細書では互換的に使用可能であり、かつ同義である。
【００２６】
以下にさらに詳細に説明しかつ例示するように、本発明のいくつかの実施形態で使用するいくつかのジェット連係流路は、その内部に少なくとも１つの「流通口」を含む。本明細書に使用する「流通口」または「排出口」という用語は、流路の組織接触部分の長手延伸開口部が閉塞するとき、流路の内部領域とジェット先端の周囲環境との間を流体連通するように構成されかつ位置決めされている流路開口を指す。換言すれば、このような排出口は、組織が流路の組織接触、長手延伸開口部を完全に閉塞する状況下にあっても、操作時に流路の内部領域中に生成される吸引力の水準を低下させる能力を与え得る。以下に説明するように、これによって、器具がさらに容易にかつ「くっつき（張り付き）」をあまり受けることなく組織上を摺動することが可能になるばかりでなく、いくつかの場合では、器具による切断および／または排出水準に対するより厳密な制御が可能になり得る。以下に説明しかつ例示するように、排出口は、流路の開口した入口面積（すなわち、液体ジェット発射ノズルによって遮られていないノズルに隣接する流路上流端における、または高圧内腔管の先端における断面積）を含み得る。これらの実施形態または別法による実施形態では、排出口はまた、流路の長さに沿った任意の箇所に位置する穴、細溝、または別様に構成された開口としても構成可能である。以下に例示しかつ説明するように、特定の一実施形態では、排出口が、流路の組織接触部分の組織接触表面内に作成されたリッジ、溝、凹部等々を含むことができる。以下にさらに詳細に説明するように、一般には、流路中に設けられた排出口の合計断面積が増大すると、操作時に流路内部領域中で生成される吸引力の水準が低下する傾向にある。いくつかの実施形態では、操作者が、（いくつかの実施形態では手術中に）１つまたは複数の排出口の開口面積を変更することによって排出量を制御することができる。いくつかの実施形態では、操作時の流路の内部領域中に存在する吸引力の水準に応じて、排出口を自動的に開閉するように構成可能である。
【００２７】
「ビーム高さ」または「ジェットビーム高さ」という用語は、ジェットビームの行程長さに沿った任意の点における、ノズルによって形成されたジェットビームの中心領域を画定する中心線の位置と、流路の長手延伸開口部の両側を画定する組織接触表面に正接する平面（すなわち、流路の長手延伸開口部を画定する平面と共平面にある平面）との間に存在する最短距離を指す。換言すれば、ビーム高さは、流路の長手軸を横切りかつ長手延伸開口部を画定する平面に直交する平面内において測定するとき、ジェットビームの中心領域を画定する中心線と、長手延伸開口部を画定する平面との間の垂直距離としても定義することができる。いくつかの実施形態では（例えば、ジェットビームが流路の長手軸に対して上方または下方に角度をなして、すなわち、長手延伸開口部を画定する平面と、流路の長手軸を横切りかつ長手延伸開口部を画定する平面に直交する平面との両方に対して直交する平面内の長手軸に対して角度をなして誘導される実施形態では、）、このような高さがジェットビームの長さに沿って変更可能であることに留意されたい。ビーム高は、ジェットビームの中心線が流路の内部領域の外部に位置するとき正の値を有し、またジェットビームの中心線が流路内部に位置するとき負の値を有する。零のビーム高さは、ジェットビームの中心線の位置が流路の長手延伸開口部を画定する平面（すなわち、流路の長手延伸開口部の両側を画定する、組織接触表面に正接する平面）内にあるときを表す。また、本明細書で「内科的」または「外科的」用途に言及する場合は、別段の特定がない限り、これらの用語のどちらも他方を包含するばかりでなく、獣医学または美容整形の応用例における用途も包含するものである。
【００２８】
ジェット連係流路を液体ジェット外科用器具中に設けることによって、器具のいくつかの動作上の特徴がいくつかの応用例では改良可能であることを本発明の文脈内で見出した。液体ジェット連係流路を液体ジェット外科用器具のジェット先端中に設けると、多様な重要な点ならびに多様な外科的および内科的応用例に対して有益な性能を潜在的に提供できるが、ジェット連係流路は、組織の望ましい深さまたは量の切断または切除（例えば、「薄切り」または「平削り」と同様な方式で）を伴う応用例ならびに／または組織の洗浄および灌注（例えば、負傷部位における）を伴う応用例に関して、処置すべき組織の表面に正接する方向にまたは平行に液体ジェットを誘導するように構成された器具に特に有用であることが判明した。本明細書に説明する本発明の装置、構造、および方法は、いくつかの場合では、外科的液体環境に浸かりながら動作させることを目的にした器具に使用可能であるが、これらの器具は、周囲空気中または気体環境中で使用するように設計された器具に関して特に有用性がある。
【００２９】
本発明に従って提供されるジェット連係流路の機能に関する特定の物理的または流体力学的理論または説明に束縛されることなく、本発明に従って構成されかつ提供されるこのような流路は、実質的に同一の液体ジェット器具であるがジェット連係流路を含まないものに較べて、その長さに沿ってジェットビームの分散程度が低減可能であるように器具によって生成されたジェットビームと連係可能であると考えられる。本発明に従って提供されるジェット連係流路はまた、ジェットビームを含む液体と、ジェットビームを内部で形成するジェット先端を取り巻く空気または液体環境との間の相互作用の水準を低減することによって、それらの有利な機能の少なくとも一部が実現可能であると考えられる。特に、ジェットビームを流路内部にまたは流路の長手延伸開口部に密接してかつそれに沿って誘導することによって、流路が、ジェットビーム周囲の飛沫同伴領域の大きさを減少するように働き、かつ飛沫同伴領域をジェットビームの一方の側のみに集中し、よってジェットビームの分散程度がその長さに沿って減少可能であると考えられる。特に、本発明のいくつかの態様に従って提供されるジェット連係流路を設けると、このような流路を含まない器具に較べるとき、少なくとも一部には、分散水準が高まる傾向があるジェットの分解（例えば、水滴化）を抑制できるジェット連係流路によるものと考えられるが、この器具によって、所与のノズル構成に関してジェットビームの切断長さが延長可能になると考える。さらには、以下に説明しかつ例示するように、流路の長手延伸開口部はまた、ジェットビームが処置すべき組織と相互作用する面積を画定することが可能であり、それによって処置すべき組織領域の面積、形状、深さ等々を流路の長手延伸開口部の形状および大きさに従って変更することが可能になる。このような制御は、本発明の器具を特定の内科的または外科的処置に使用するときに有利であり得る。
【００３０】
本発明の文脈では、ジェット先端、特にジェット先端のジェット連係流路部分のいくつかの物理的かつ幾何学的な特性を選択的に変更することによって、本発明に従って提供される外科用液体ジェット器具のいくつかまたは多くの機能／性能上の特徴を有利な方式で調整および制御可能であることも判明した。以下にさらに詳細に説明するように、いくつかの実施形態では、例えば、流路に対するジェットのビーム高さ、流路の断面形状、および／または流路の長手延伸開口部の幅等々、このようないくつかのパラメータが、外科的処置時に器具の操作または機能上の特徴を微細に調節するために、随意選択的には手術中に、器具の操作者によって変更可能である。液体ジェットを形成するためのノズルに供給される液圧の制御と随意選択的に組み合わせて、ジェット先端のいくつかの幾何学的特徴を制御すると、以下でさらに詳細に説明するように、本発明に従って、いくつかの予測可能なかつ有利な特性を有する液体ジェット外科用装置を作成することができる。
【００３１】
図１は、本発明の一実施形態に従って外科用器具の先端に設けられたジェット先端１の第一実施形態を例示する。器具の基端（図示せず）から器具の先端に向かって液体を導くように構成されかつ位置決めされている高圧内腔管（高圧ルーメン）１０が設けてある。例示の実施形態では、高圧内腔管１０の先端が封止され、ノズル２が、例えば、穿孔またはエッチングによって内腔管の側壁中に形成されている。高圧内腔管１０の先端とノズル２の例示されている構成は単なる典型にすぎず、ノズルを形成するために他に多様な技法が利用可能であることに留意されたい。このようないくつかの技法およびそれによって形成される典型的なノズルが、本発明のいくつかの実施形態で使用可能であるが、本出願人の米国特許第６，３７５，６３５号に詳細に説明されている。
【００３２】
一般に、当業者に知られた任意の手段によってノズルを高圧内腔管中に形成することができる。ノズル２のジェット孔３の直径および形状は、器具によって形成される液体ジェットビームの望ましい断面直径に基づいて選択かつ決定され、また器具の特定の応用例および用途に応じて変更可能である。液体ジェット切断および／または灌注用に設計された器具を伴ういくつかの典型的な実施形態では、ノズルのジェット孔の直径は、約０．００２５４ｃｍ（０．００１インチ）から約０．０２５４ｃｍ（０．０１インチ）までの範囲内であり得る。１つの特定のおよび典型的な実施形態では、ノズル２のジェット孔３の直径が約０．０１２７ｃｍ（０．００５インチ）である。
【００３３】
本出願人の米国特許第６，３７５，６３５号に説明されているように、ノズルを形成するときに、上述のノズル最小直径と、そのような最小直径を有するノズルの全長（「ノズル長さ」または「ノズルの特徴的な長さ」）（すなわち、ノズルの中心線に沿って測定した）との比に別の考慮が払われている。一般には、ノズルの最小直径に対するノズルの特徴的な長さの比が大きくなればなるほど、ノズルによって形成されるジェットビームの凝集度がそれだけ大きくなり、かつノズルのジェット孔からの距離によってジェットビームの分散度がそれだけ低下するだけでなく、ノズル両端の圧力降下もそれだけ大きくなる。多くの実施形態では、ジェットビームがその切断長さ（以下に説明する）にわたって相対的に凝集性があることが望ましい。本発明の文脈では、ジェット連係流路（例えば、流路９、以下にさらに詳細に説明する）を設けると、ジェットビームの凝集性の水準が高まり、その長さに沿って分散を抑制することができる。したがって、本発明のいくつかの実施形態では、ジェット連係流路を含まない従来技術の液体ジェット外科用器具に較べるとき、ノズルから発射される液体ジェットに関して、最小ノズル径に対する特徴的なノズル長さ比のより小さい比を用いて同程度の凝集性が実現可能である。これによって、このような流路を含む本発明の器具は、いくつかの場合に、器具に関する特定のジェット凝集度を実現するために、幾分低い液体ジェット形成液圧で動作可能であり、かつ／またはより短いノズルが使用可能である。典型的には、本発明に従って器具に設けられるノズルは、約１対１から約１０対１の最小ジェット孔直径に対する特徴的なノズル長さ比を有することができる。１つの典型的な実施形態では、約４対１の最小ジェット孔直径に対する特徴的なノズル長さ比を有する。
【００３４】
本出願人の米国特許第６，３７５，６３５号明細書に説明したように、液体ジェットを形成するためにノズルに供給される液体の特定の液圧は、外科用器具を使用すべき特定の応用例に応じる。特に、液体ジェットを形成する液体の圧力は、液体ジェットの運動量および液体ジェットの切断力に影響を与える。一般に、所与のノズル構成に関して液圧が高ければ高いほど、それによって形成される液体ジェットの切断力および切除力はそれだけ大きくなる。組織の切断および／または切除のために液体ジェットを形成する本発明の典型的な実施形態では、器具のノズルに供給される液圧は、典型的には約７０ｋｇ／ｃｍ２（１０００ゲージ圧(ｐｓｉｇ)）から約１４００ｋｇ／ｃｍ２（２０，０００ゲージ圧）の間の範囲内にあり、約７０ｋｇ／ｃｍ２（１０００ゲージ圧）から約４２０ｋｇ／ｃｍ２（６０００ゲージ圧）の間の範囲が、硬骨、軟骨、神経組織等々のより頑強な組織を実質的に切断することはないが、より柔らかい組織を切断できる液体ジェットを生成するために典型的に用いられる。本発明に従って提供される外科用器具が、主に創面切除、洗浄、および／または灌注用に設計されている実施形態では、上述の圧力よりも低い圧力を有利に用いることができる。
【００３５】
いくつかの実施形態では、例示したように、本発明の器具のノズルが高圧管の側面の中にエッチングした小径の穴を備えることができる。このような穴は、限定ではないが、電気化学的エッチング（例えば、薄い電極をノズル部分に位置決めし、電位を印加して電極からその部分に電気を流し、その腐食作用によってその部分に穴を空ける「放電加工」）、レーザエッチング、マイクロサンドブラスト、または機械的な穿孔を含む技法など、従来技術で知られた技法によって適宜に形成可能である。本出願人の米国特許第６，３７５，６３５号明細書でさらに詳細に説明されているように、別法による実施形態では、高圧内腔管の先端を絞って所望のノズル径に加工することによってノズルが形成可能であるが、いくつかの実施形態では、必要に応じてまたは望ましい場合は、内腔管の直径を細くした領域を湾曲および／または屈曲させることによって、液体ジェットを器具の流路の長手軸に沿って誘導することができる。さらに他の実施形態では、ノズルを別個に製造し、次いで管に連結することもできる。特定の一実施形態では、高圧内腔管の側壁中の大きめの直径を有する穴の中に、例えば、プレス嵌めおよび／または鑞付けを含む適切な技法によって挿入されかつ固定されている円筒形の挿入材の内部にノズルを形成する。
【００３６】
図１に戻ると、ノズル２が、流路９の入口面４の上流側にかつそれに隣接して、またいくつかの実施形態では、それに対して並置して位置決めされている。ジェット連係流路９は、例示するように、流路設定構造７中に形成された、最深部分６を有する空所５を備える。図示の構造７の形状および構成（すなわち、円筒形）が必ずしも全ての実施形態に必要ではないことを理解されたい。流路を形成する構造は、望ましい寸法および形状の流路を含むことに適合する任意の形状を有してもよく、以下に説明するいくつかの実施形態では、挿入材などの別体の要素、および別法として着脱可能な要素を備えてもよいし、または外科用器具の先端の恒久的な構造の一部を含んでもよい。
【００３７】
ノズル２によって発射される液体ジェット１３は、流路９内部をこの流路の長手軸１７と本質的に平行な方向に沿って通過するように誘導かつ位置決めされている。流路９は、流路の全長に沿って延長する長手延伸開口部８をさらに含み、この開口部は、操作に際しては、処置すべき組織の表面に対接して配置される流路の組織接触部分を含む。操作に際して、このような実施形態では、組織が組織接触表面１１において流路に接触することになるのが典型である。
【００３８】
液体および組織片を手術部位から排出可能にする本発明の一実施形態に関するジェット先端全体の様々な構成が、図２Ａ〜図２Ｄに例示してある。これらの図を使用して、ジェット先端の性能を左右し得るいくつかの幾何学的な関係を例示しかつ説明する。図２Ａに例示する実施形態１５では、高圧内腔管１０が、その先端がジェット先端の長手軸１７とほぼ直角を形成し、ノズル２が発射する液体ジェット１３が流路９内部を通って流路の長手方向の長さを進むように湾曲する。高圧内腔管１０の先端は、流路９の入口面４を完全に閉塞しておらず、その中に排出口となる開いた開口を残す。本明細書では、ジェット先端１５の軸方向に延伸する先端形状を１つの特定の実施形態として示すが、別法による実施形態では、基端および／または外科用器具本体に対するジェット先端の他の幾何学的構成および相対的な向きも可能であることを理解されたい。本発明の文脈で使用可能な多くの適切な別法による構成が、本出願人の米国特許第６，３７５，６３５号明細書に説明されかつ例示されている。
【００３９】
器具を外科的処置で使用するとき、流路９の内部を通りかつそれに沿って通るジェットビーム１３は、流路９の長手延伸開口部８に並列する組織と相互作用し、さらに組織接触表面１１と接触する。流路９を通過した後で、ジェットビーム１３は、排出内腔管１６の先端を形成する連結スリーブ１２の中に進入する。この連結スリーブ１２は、その先端にジェット受け口を備える開口１４を含む。流路９は、連結スリーブ１２を介して排出内腔管１６の先端に流体連通して連結されている。例示するように、連結スリーブ１２は、随意選択的に高圧管１０または流路先端の他の拘束手段と協働して、ジェット先端中の定位置に流路９を保持するように構成されている。流路９を支持する構成要素７とスリーブ１２の間の連結は、いくつかの実施形態では、例えば、接着、鑞付け、溶接、プレス嵌め、または当業者に知られた他の手段など、様々なよく知られた技法によってより恒久的にすることができる。別法による実施形態では、この連結部が恒久的ではなく、流路設定構成要素７が、器具の操作者によって着脱および交換が可能な挿入材を備える。別法による実施形態では、スリーブ１２が構成要素７および／または排出内腔管１６と一体に形成可能である。いくつかの実施形態では、例示のように、スリーブ１２が排出内腔管１６と別体であり、それに恒久的にまたは可逆的に連結可能であり、この排出内腔管は、物質をジェット先端から器具の基端（図示せず）に排出し、さらに、典型的には、器具の排出管（このような排出管８６を図７の下図に示す）を介して排液管（図示せず）に排出するように構成されている。
【００４０】
スリーブ１２のジェット受け口１４は、液体ジェットばかりでなく、器具の操作時に液体ジェットが同伴する液体、空気、および／または組織片などをいずれも含んでいる液体を共に回収するように構成可能である。以下におよび本出願人の米国特許第６，３７５，６３５号明細書に詳細に説明されているように、いくつかの実施形態では、スリーブおよび／または排出内腔管は、液体ジェットの運動量とエネルギーによって、排出内腔管に流体連通する外部真空源または吸引力源を設ける必要がなく、排出内腔管を介して同伴流体を器具の基端（図示せず）まで駆動できるように構成および操作可能である。さらには、同様に以下におよび本出願人の米国特許第６，３７５，６３５号明細書に詳細に説明されているように、ジェット受け口１４と排出導管（例えば、スリーブ１２および排出管１６）の形状および大きさは、望ましければ、いくつかのベンチュリ効果ならびに／または他の物理的および流体力学的な現象を引き起こして手術部位からの流体および組織片の除去を改善するように選択しかつ構成することができる。
【００４１】
いくつかの実施形態では、特に、外科用器具が、外部吸引力源を必要としないで、ジェットおよび／または組織片の排出を行うことを含む実施形態では、排出内腔管１６中に存在していても、またはその中に存在していなくてもよいが、排出内腔管の先端領域に、連結具１２のいくつかの寸法的および幾何学的パラメータを設定することができる。例えば、いくつかの実施形態では、跳ね返りおよび排出流に対する抵抗を最小限にするために、流路９の下流端中の開口はいずれも、この流路の下流端の直近および下流側のジェット受け口１４の断面積に対して、その断面積がより小さいかまたは本質的にその断面積が等しいことが望ましい。いくつかの実施形態では、流路の下流側開口端をジェット受け口の隣接部分と面一にして、器具の使用時に、流路から排出内腔管に流れる流体の逸れまたは跳ね返りを引き起こす恐れがあるような、流体流を妨害したりまたは流路部分を少しでも塞いだりする表面が一切存在しないようにする。ジェット受け口の特定の大きさは、当然ながらジェット連係流路の大きさおよび／または断面形状に応じるが、典型的な実施形態では、ジェット受け口は、約０．０２５ｃｍ（０．０１インチ）から約０．５ｃｍ（０．２インチ）の間、さらに典型的には、約０．０７６ｃｍ（０．０３インチ）から約０．２５ｃｍ（０．１インチ）の間にある最大断面直径を有し、また１つの特定の実施形態では、約０．１５ｃｍ（０．０６インチ）の最大断面直径を有する。
【００４２】
例示しないが、いくつかの実施形態、すなわち、排出内腔管と流路の間に連結具を含む実施形態では、排出内腔管または連結具の先端が、ジェット受け口の下流側に狭窄部（すなわち、小径首部領域）を含み、それによってベンチュリ管を作成するように構成可能である。このような実施形態では、ベンチュリ管の小径首部領域の直径は、この小径首部分の最小直径領域の入口平面で測定した液体ジェットの直径と等しいかまたはそれを上回るように有利にサイズ決め可能である。この箇所における液体ジェットの直径は、当業者なら容易に理解するように、液体ジェットがその長さに沿って分散かつ拡散するために、典型的には液体ジェット形成ノズルの直径よりも幾分大きくなる。このような分散傾向は、上に説明したジェット連係流路９を新規に設けることによって抑制することができる。いくつかの実施形態では、ジェットがジェット受け口に進入するときのジェット直径は、下に説明する典型的なジェットビーム長さでは、ノズルから発射されるときのジェット直径の約３０倍以下であるように、いくつかの実施形態では、約２０倍以下であるように、他の実施形態では、約１０倍以下であるように、他の実施形態では、約５倍以下であるように、他の実施形態では、約４倍以下であるように、他の実施形態では、約３倍以下であるように、さらに他の実施形態では、約２倍以下であるように、流路９がジェット１３と連係することができる。上に説明したベンチュリ管を含む実施形態では、狭窄部の小径首部分に進入する液体ジェットの分散直径は典型的に、狭窄領域の最小直径の約２０％から約１００％までの直径を有することが可能であり、ジェット受け口の最先端部分の平面で測定するとき、この箇所で測定したジェット受け口の最大断面寸法の約２０％から５０％までの間の直径を有し得る。
【００４３】
図２Ａを再び参照すると、連結スリーブ１２は、限定ではないが、本出願人の米国特許第６，３７５，６３５号明細書に説明されているものなど、様々な固いプラスチックおよび金属を含めて任意適切な材料から作製可能であり、いくつかの実施形態では、このスリーブをステンレス鋼などの外科的に適合性のある金属から作製可能である。一般には、ジェット先端および本明細書に説明する外科用器具の様々な構成要素を形成するために選択される材料は、本出願人の米国特許第６，３７５，６３５号明細書に説明したものと実質的に同様であり得る。排出内腔管１６が、連結スリーブ１２を形成する材料よりも液体ジェットとの接触による腐食を受けやすい弾性材料から作製されている実施形態では、連結スリーブ１２を排出内腔管１６中に基端方向に、少なくとも液体ジェット１３が、排出内腔管１６ではなく、連結具１２の内表面上に衝突するのに十分な距離にわたって延長させることが望まれ得る。
【００４４】
いくつかの実施形態では、連結具１２の内径中および／またはジェット受け口１４の近位にあり、ベンチュリ管が存在する場合は、それを形成する任意の狭窄部の近位にある排出内腔管１６の内径中に拡大部を設けることによって、排出効率を高めることができる。このようないくつかの実施形態では、スリーブおよび／または排出内腔管の内径が、最初の先端箇所における一定の最小値から、以降は排出内腔管の内径が一定のままである、さらに近位の箇所における一定の最大値まで増加する。このような実施形態における排出内腔管の構成に関するさらなる詳細を本出願人の米国特許第６，３７５，６３５号に見ることができる。いくつかの実施形態では、図２Ａに例示するように、液体ジェットが流路９の長手軸に平行に誘導されておらず、例示されている向きに対して、平行ではなく下向きに角度が付いて流路の中に進入するが、流体の排出は、連結スリーブの長手軸がジェットビームの軌跡と共直線であるように、ノズルから発射されるジェットビームの下向き角度に一致させるために、連結スリーブの長手軸を排出内腔管１６の先端の長手軸１７に対して角度を付けて設定することによってさらに助長可能である。このような構成は、以下の図１２Ａ〜図１２Ｄに例示した実施形態などの角度付きのジェットビームを含む実施形態に関連性を有する。同様に、いくつかの実施形態では、器具の操作を容易にするために、またこの器具を使ってさらに容易に流路９の組織接触表面１１を処置すべき組織に対して並置できるように、ジェット先端の長手軸１７は、器具の基端／本体（図示せず）の長手軸１８に対して角度を付けて設定可能である。いくつかの実施形態では、ジェット先端長手軸１７と器具基端（図示せず）長手軸１８の間の角度が、器具の操作者に望ましい人間工学的設計を提供するために約１５度から約９０度までの範囲にわたり得る。
【００４５】
図２Ａはまた、本発明の一実施形態に従う排出穴を設ける１つの構成を例示する。例示されている組織接触表面１１は、内部に複数の凹部１９を含む。例示の実施形態では、凹部１９は半円凹部を含むが、他の実施形態では、このような凹部の特定の形状および数、ならびに組織接触表面１１の長さに沿ったそれらの位置は、望ましい排出程度を実現するように変更可能である。組織が流路９の長手延伸開口部８を本質的に完全に閉塞するように処置対象の組織を組織接触表面１１に接触させるときでも、排出穴１９は、ジェット先端の周囲環境と流路９の内部領域の間における流体連通を可能にする。穴１９などの排出穴を設けると、器具の組織処置特徴が向上し、かつ使用時にジェット先端が処置中の組織表面に「くっつく」傾向を抑制することによって器具の使用を容易にすることができる。適切に排出が行われると、使用時にジェット先端が組織表面上でさらに容易に摺動可能になり、器具の操作時に組織が流路９の内部領域中に進入して望ましくなく変形する傾向を抑制することができる。
【００４６】
図２Ｂは、流路９の長さに沿って異なった構成の排出穴を設ける以外は、図２Ａに例示のものと同様の構成を有するジェット先端２９を部分断面で例示する。図２Ｂはまた、ジェットビーム１３のジェットビーム長さ２０の画定を例示する。このジェットビーム長さは、器具使用時の液体ジェット１３の有効切断長さおよび／または組織相互作用長さを画定する。上で説明したように、ジェット先端１３に隣接しかつ／または少なくともその一部を取り囲むジェット連係流路９を本発明に従って設けると、液体ジェットがその長さにわたって分散する程度を抑制し、ノズル径に対するノズル長さの所与の比に関して、より長いジェット長さを実現可能にすると考えられる。いくつかの実施形態では、ジェットビーム１３の長さ２０は、外科用器具に使用する典型的な構成では、本質的に任意の望ましい長さでよいが、ジェット長さは、約２ミリメートルから約３センチメートルの範囲にあり、さらに典型的には、約１センチメートルから約２センチメートルの範囲内にある。図２Ｃおよび図２Ｄの文脈では以下に説明するように、最大流路幅および／または流路の長手延伸開口部８の最大幅はまた、液体ジェットおよび／または流路の長手延伸開口部の望ましい長さの関数でもあり得る。
【００４７】
図２Ｂに例示した実施形態では、ジェット長さ２０は、ジェット先端の流路９の有効長さと本質的に等しい。例示の実施形態では、長手延伸開口部８が流路９の長さ全体に沿って延長する。しかし、他の実施形態では、長手延伸開口部８は、この長手延伸開口部の全有効長さがジェットビーム１３のビーム長さ２０よりも短くなるように、ジェットビーム１３の全ビーム長さ２０の一部のみにわたって延長してもよい。以上の文脈で本明細書に使用する、長手延伸開口部の「全有効長さ」とは、液体ジェットの少なくとも１つの特性と相互作用し、かつそれに影響を及ぼし得る、長手延伸開口部（流路の長さに沿って測定した）の全てのセグメント（流路がいくつかのセグメントを有する実施形態では）の累計長さを指す。例示以外のいくつかの実施形態では、流路が、長さに沿って連続的な一体形ではなく、ジェットビームの流れ経路に沿って、その随意選択的にはセグメント間に排出穴となり得る間隔を空けて、相互に対して順次にかつ長手方向に積み重ねた複数の短めの流路セグメントから構成可能である。このような実施形態では、集合的に「長手延伸開口部」を含む組織対面開口部の「有効長さ」は、個々のセグメントの組織対面開口部長さ（ジェット先端の長手軸に沿って測定した）の合計に等しくなる。以下の説明および特許請求の範囲では、流路幅、長手延伸開口部の幅、および他のパラメータに関するいくつかの比を流路の長手延伸開口部の「有効長さ」に対して特定する場合は、このようなパラメータは、上に説明した有効長さ、つまり、装置の流路開口部全体を含む、個々のセグメント開口部全ての累計長さ（流路の長さに沿って測定した）を基準にして決定される。
【００４８】
図２Ｂはまた、流路９の長さに沿って排出穴を設ける別法を例示する。流路９は、この流路の最深表面６の中に形成した排出穴２１を含む。これらの排出穴によって、以下にさらに説明するように、ジェット先端を組織に押し付ける傾向を有し得る、流路９の内部領域中に形成される傾向にある減圧の解除が制御可能になる。排出穴２１は、流路９の長手軸１７に対して垂直な平面内で測定した特定の角度６７で穿孔または別様に形成可能である。いくつかの実施形態では、角度６７が零度よりも大きい（すなわち、排出穴２１は、流路９の最深表面６から構成要素７の外表面まで先端方向に傾斜している）。このような傾斜によって、操作時にジェットビーム１３の一部が偶発的に排出穴の１つまたは複数の穴の中に進入するのを防止することができる。典型的には、角度６７は約４５度から約６０度の間にわたる。別法による実施形態では、排出穴が流路９の底表面６に流体連通するように排出穴２１を配置するのではなく、流路９の側部表面の一方または両方に流体連通するように排出穴を配置することができる。
【００４９】
ジェット連係流路９がその長手軸に直交する平面内の断面中に見えるように例示する図２Ｃおよび図２Ｄをここで参照する。これらの図を使用して、本発明の外科用器具の性能に影響を及ぼし得る、流路のいくつかの幾何学的パラメータを例示する。このようなパラメータには、流路の断面形状；流路の深さ２２；流路の開口領域の容積；ジェットビームの長さ２０ならびに／または流路および／または長手延伸開口部の長さに関連する、流路および／または流路の長手延伸開口部８の幅２３；ジェットビーム１３の最初の拡張前直径２４；行程長さの端部における拡張ジェットビームの最大直径２５；および流路の長手延伸開口部８を画定する平面１３４に対するジェットビームの中心線のビーム高さ２６が含まれる。以下に説明するように、上に列挙した幾何学的パラメータの少なくとも１つおよび通常はいくつかまたはそれぞれは、外科用器具のジェット先端の機能特徴および性能の画定において重要なものになり得る。当業者には明らかなように、このようなパラメータの選択に関するいくつかの一般的な指針および考察を以下に論じるが、特定の寸法およびパラメータは、本明細書の教示による手引きと共に、定型実験および最適化を行って検討した上で、器具の特定の応用例および望ましい特徴に基づいて選択されねばならない。
【００５０】
例示した実施形態の流路９に関して、底が丸い「Ｖ字」形を含む流路断面形状は、特定の応用例の必要に応じて多様な形態をとり得る。一般に、断面形状はジェット先端の流体力学的特徴ならびにジェットビーム誘発流体流の切断および／または灌注特性に影響を及ぼし得る。ジェット先端の流体力学的特徴に対して任意の特定の形状が及ぼす厳密な影響を正確に予測することは難しいが、一般に、以下の図９および図１１に例示する、開いた「Ｃ字」構成ならびに流路容積の関数として相対的に広い流路幅を有する「Ｖ字」として示す構成など、より開いた幾何学形状は一般に、所与のジェットビーム速度に関して相対的に高水準の流体吸引および飛沫同伴を生成するジェット先端をもたらし、そのような先端は、図２Ｃおよび図２Ｄに例示するように、特に負のビーム高さを併用するときに、灌注または創面切除（例えば、実質的な組織切断を伴わない）のためにジェットビームを利用する器具には適切かつ有利であると考えられる。
【００５１】
上に説明したように、流路の長手延伸開口部の幅および面積は、流路の長手延伸開口部に並列する組織に対するジェットの作用面積を画定し、したがって幅広の流路は幅の狭い流路に較べてより大きな組織面積に対して作用する傾向がある。上に説明したように、流路の幅を広げると、しばしば流路中へ組織を吸引する水準が高まり、したがってしばしば操作時に組織を流路中に持ち上げる程度が大きくなり、そのために結果的に所与のビーム高さに関して組織の切断水準がより深くなるか、または組織の処置がより攻撃的になり、さらに長手延伸開口部の長さに沿ってかつその幅を横切って切断および／または切除する深さのばらつきをもたらす恐れがある。したがって、ジェットビームによる組織の切断深さがより制御可能であることが望ましい応用例では（例えば、以下に説明するいくつかの実施形態など、ジェットビーム高さが正であり、かつ表面から組織層を「薄切り」または「平削り」するために器具を使用する実施形態では）、相対的に狭くかつ浅いかまたは狭くかつ深い断面形状を有する流路を設けることが有利な場合がある。例えば、いくつかの実施形態では、流路が「Ｕ字」形、長方形、または正方形の断面形状を有し得る。このようないくつかの実施形態では、流路の長手延伸開口部の最大幅（すなわち、幅２３）と本質的に等しい最大幅を含む内部領域を有する流路を備える形状を選択することが有利である。
【００５２】
いくつかの実施形態、特に、液体ジェットによる切断／切除の応用例に本器具を使用する実施形態では、ジェットビームが手術野の組織または他の物体に当たっていない状況下で器具を操作しているとき、流路の長手延伸開口部（例えば、流路９の開口部８）の最大幅２３および／または流路の内部領域の最大幅が、ジェットビームの拡張直径２５と流路壁との望ましくない接触を防止するのに十分広いように流路を構成することが望まれ得る。いくつかの実施形態では、流路および／または流路の下流端における長手延伸開口部の最大幅が実施可能な限り狭く、他方で拡張ジェットビームと流路壁の間の接触を防止するように流路を構成することが望ましい。同様の理由で、ジェットビームが長手軸に概ね平行であるか（図２Ｃおよび２Ｄに示した向きに対する平面、例えば、図示の平面１３４内で測定して）、または別法として、拡張ビームがその行程長さ２０にわたって流路壁に接触しないように長手軸に対して十分に小さい角度で誘導されるように、ジェットビームを流路の長手軸に対して位置合わせすることが一般に有利になり得る。
【００５３】
一般に、ノズルの直径、ノズルの長さ、ジェットビームの切断長さ、流路の長手延伸開口部の有効長さ、ジェットビームを形成するために供給される液圧等々に対する、流路の特定の幅および／または流路の長手延伸開口部の幅は、特定の構成および用途に関する定型実験および最適化に基づいて選択されるべきである。一般に、このようなパラメータを選択する上で、このような関係および設計基準を決定するための選別試験は、以下の一般的な方法を基本にすることができる。第１に、所与の外科的または内科的応用例に関して、ジェットビームの望ましい切断または処置長さを特定することができる。次に、特定の選択ノズルサイズおよび構成に関して、ノズルに供給される圧力の選択動作条件下で選択ノズルによって形成される液体ジェットの分散度をジェットビーム長さの関数として算定することができる。次いで、流路幅および／または流路の長手延伸開口部の幅を、それが最初に特定した最大切断長さにおいて先の工程で求めた算定分散ジェットビーム径と少なくとも同じ大きさであるように選択することができる。動作に際して、流路の存在によって分散水準が低下する傾向にあるので、上述の工程が低めの設定になる嫌いがある。
【００５４】
上述のように、特定の応用例に関して特定の寸法およびパラメータを定型実験および最適化に基づいて選択するべきであるが、様々な実施形態では、様々なパラメータに関する以下の値が典型であり得る。上に説明した、ノズル径／ノズル長さ、流路開口部の有効長さ、およびジェットビーム長さに関して、典型的な流路の長手延伸開口部の典型的な幅は、約０．０２５ｃｍ（０．０１インチ）から約０．５ｃｍ（０．２インチ）であり、さらに典型的には、約０．０２５ｃｍ（０．０１インチ）から約０．２０ｃｍ（０．０８インチ）である。流路開口部の有効長さに対する長手延伸開口部の最大幅の比は、典型的に約１対４から１対４０以上である。ノズル径によって除した流路長手延伸開口部の最大幅の典型値は、約２から約３０以上であり得る。排出内腔管および／または連結スリーブ１２などの連結スリーブを含む実施形態では、ジェット受け口の平面における流路９の内部領域最大幅に対するジェット受け口１４の最大断面寸法の典型的な比が１に等しいかまたは１を上回る。図２Ｄに例示した断面における（すなわち、ジェットビーム経路２０の下流端で取った平面切断面における）流路幅および／または流路の長手延伸開口部の幅は、ジェットビームの拡張径２５にほぼ等しい幅から、その約４〜６倍以上の幅であり得る。灌注応用例などの非切断応用例では、これらの寸法よりも大きな比が有利であり得る。上に説明した流路および／または長手延伸開口部の幅と同様に、流路高さ２２も、ジェットビームが手術野において組織または他の物質に接触していない動作状況時に、ジェットビームと流路最深表面６の間の偶発的接触を防止するのに十分な高さがあるように有利に選択可能である。いくつかの実施形態では、拡張ジェットビーム径（例えば、直径２５）に対する流路深さ比が約１から約３以上であり得る。
【００５５】
上に説明したように、深さ制御した組織切断が望ましい実施形態では、ジェットビームが正のビーム高さを有し、かつその長さの少なくとも一部にわたって流路に隣接しかつその外部を通過するように、流路に対して位置決めされたノズルを有するジェット先端を設けることが有利であり得る。このような実施形態、例えば、以下の図１１および図１２Ａ〜図１２Ｄに例示する実施形態では、切断深さが、ジェットビームのその行程長さにわたるビーム最大高さの関数であり、またいくつかの実施例ではほぼそのビーム最大高さであり得る。
【００５６】
本発明のいくつかの実施形態では、本発明のジェット先端の１つないし複数の幾何学的および／または機能的な特性を、随意選択的に手術中に、本発明の外科用器具の操作者が調整可能なように構成することができる。このような調整可能性は、いくつか内科的および外科的処置を実行する際に操作者に追加的な融通性を提供し得る。
【００５７】
図３および図４に例示する、このような一実施形態では、外科用器具にビーム高さが変更可能なジェット先端を設けることができる。図３に例示するジェット先端実施形態４１では、高圧内腔管１０に接触するように、また別法としてそれに装着するように構成された調整ねじ６８の使用によってビーム高さの調整を行うことができる。この調整ねじ６８は、流路９を形成する構成要素７の先端延長部２８中のねじ穴２７に螺挿されている。調整ねじ６８は、回転させると高圧管（高圧内腔管）１０に作用し、それによってノズル２を流路９に対して変位させてジェットビーム１３の高さを変更する。したがって、調整ねじ６８を回転させると、高圧管の先端が変位することによってジェットビームのビーム高さを増減させることができる。当業者には明らかなように、様々な他の手段を別法として使用して、流路内部のまたはそれに隣接するジェットのビーム高さが変更可能であり、それらの手段のそれぞれが本発明の範囲内にある。
【００５８】
図４に例示するジェット先端の実施形態４４は、同じ機能を提供するが、使用時に装置の操作者が手術中にビーム高さを調整できる機構を利用する。図４のジェット先端４４では、ワイヤ３１を内腔管の中に保持する管３０が設けてある。このワイヤ３１は、器具の操作者による調整および制御を容易にするために、図４のジェット先端を備える外科用器具の本体上にまたはその基端に配置された、取手、挺子、握り、滑り子、または他の制御要素（図示せず）に連結可能である。このような操作者は、手術中にビーム高さを調整することによって、ジェット先端によって処置される組織の切断または切除の程度を望み通りに加減することができる。ワイヤ３１の先端上に随意選択的に玉縁（ビード）または台３２を含み、それによって、ワイヤを保持する管の先端中の穴３３からワイヤが引っ込むのを防止することができる。ワイヤ３１を押し込むことによって、例えば、図４に例示のジェット先端を備える外科用器具の取手（図示せず）上の滑り子または他の制御要素を移動させることによって、操作者は、高圧内腔管１０の位置を流路に対して変更し、それによって液体ジェットビーム１３のビーム高さを変えてジェット先端の切断／洗浄動作を変更することができる。
【００５９】
図５Ａないし図５Ｈは、本発明が提供するいくつかの外科用器具の使用時に、ジェット連係流路内部の吸引力水準を制御するために排出を調整できるジェット先端の様々な実施形態を例示する。図５Ａないし図５Ｃに例示する流路の実施形態４８では、操作者が排出程度を手動で制御し、他方で図５Ｅないし図５Ｈに例示する流路の実施形態では、操作時に流路の内部領域に収容された吸引水準に応答して排出の自動的な制御が行われる。
【００６０】
図５Ａないし図５Ｃに例示の実施形態を参照すると、これらの図に例示されているジェット先端４８の流路９によって、この流路９の内部領域と周囲環境の間を流体連通させる排出穴の合計断面積を操作者が遠隔制御することができる。内部に流路９を含む構成要素３４は、ワイヤ３６または別法として棒もしくは他の手段を介して、装置の取手または基端（図示せず）から駆動可能な摺動蓋（摺動板）３５をさらに含む。この摺動蓋３５によって、操作者は流路中の排出口２１のいくつかもしくは全て、またはそれらの一部を塞ぐことができる。これによって吸引により生成される力の選択的制御が可能になり、その力を使って流路の組織接触表面１１を組織に押し付け、それによって操作時にジェット先端によって生じる切断または灌注の速度と攻撃性に作用を及ぼすことができる。流路設定構成要素３４がその下側３８に凹んだ細溝３７を含み、摺動板３５が位置決めワイヤ３６に連結され、そのワイヤが次に器具の取手または基端上の装置（図示せず）に連結されて、器具の操作者による板３５の位置決め制御を容易にする。板３５の内部には、流路９の排出穴２１の数および間隔に対応する穴３９が含まれている。板３５は、装置の操作時に細溝３７の中に保持される。ワイヤ３６を移動させることによって、排出穴の一部または全部を塞ぎ、組織を流路の組織接触表面１１に押し付ける傾向にある減圧力を増大させる。例示しないが、同様の実施形態では、ある機構（例示せず）を適合させて流路９の入口開口４の開口面積を同じように変更し、操作時にこのような開口の開口面積によって生じる排出効果を増減することができる。
【００６１】
図５Ｄないし図５Ｆは、ジェット先端４９を備える外科用器具の操作時に、流路９の内部領域中の吸引水準に応答して排出穴の開口面積を自動的に制御するための第一実施形態を例示する。例示するように、図２Ｂで先に例示した実施形態と本質的に同一である流路設定構成要素７が、流路内部の最深表面６に隣接しかつ接触する位置に挿入材４０を含む。この挿入材４０は、弾性材料（例えば、弾性プラスチック材料）から作製された細片を含み、その細片には挿入材内部に形成した複数の圧力逃がし口４２が含まれている。この圧力逃がし口４２は、三方側を挿入材４０の厚み全体にわたって切断した垂れ蓋を備え、さらに挿入材４０の残部と依然として一体になっている垂れ蓋材の当該部分を備えるヒンジ領域４３を含む。圧力逃がし口４２は、流路９の排出穴２１の数および間隔に対応する。挿入材４０は、圧力逃がし口が排出穴に重なるように流路９の最深表面６に固定されている。挿入材４０は当業者に明らかな様々な方式で表面６に付着可能である。１つの特定の実施形態では、挿入材を接着剤で表面に付着する。
【００６２】
挿入材４０の材料および厚みは、排出穴に被さる垂れ蓋４２が、所与の量だけ変位するのに一定の望ましい水準の力を要するように選択可能である。したがって、特定の材料および厚みを選択することによって、流路内部の吸引圧力に対して排出穴の開口面積が変化する応答性を選択することができる。図５Ｅおよび図５Ｆに例示するように、流路９の内部流域中の吸引力水準が特定の閾値を下回るとき、圧力逃がし口４２が閉位置に付勢され、穴２１を介する流体連通を阻止する。しかし、図５Ｆに示すように、ジェット流１３が通過することによって生じる吸引水準が一定の閾値を超過するとき、口４２を開くように働く力が、その口のヒンジ領域４３で垂れ蓋を閉ざすのに必要な力を超過することになり、垂れ蓋が開き、排出穴２１を介して流路の内部領域中に至る流体連通を容易にして流路内部の吸引水準を望ましい範囲内に維持するように働く。
【００６３】
本質的に同じ機能を実行するための別法による実施形態を図５Ｇおよび図５Ｈに例示する。この実施形態では、上で説明したように、内部に複数の圧力逃がし口を有する弾性挿入材を設ける代わりに、複数のばね押し式圧力逃がし弁４５が設けてある（各排出穴２１に１つ）。ばね押し式圧力逃がし弁４５は、封止要素４７を付勢するばねまたは他の付勢要素４６備え、この封止要素は、ゴムまたは他の弾性材料からなり、流路９の内部領域の最深表面６に対して閉じられる。図５Ｈに例示するように、流路内部の吸引力水準が、付勢要素４６によって生じる力に打ち勝つのに必要な力を超過するとき、圧力逃がし弁４５が開いて、排出穴２１を介して周囲環境と流路９の内部領域の間における流体連通を可能にする。
【００６４】
いくつかの実施形態では、ジェット連係流路が、器具の操作者によって取外し可能でありかつ内部に構成の異なる流路を有する別の挿入材と交換可能である流路設定挿入材の内部に収まるように、本発明に従って提供された外科用器具を構成することができる。このような１つの実施形態では、上に例示した構成要素７と同様の構成要素の中に流路を形成可能であり、この構成要素はスリーブ１２に恒久的に固着されておらず、それは取外し可能であり、かつ異なる流路形状、サイズ等々を有する同様の構成要素と交換可能であり、それによって器具特性の異なる均衡をもたらすようになっている。例えば、このような１つの応用例では、内部に１つの型式の流路を有する挿入材を使用して損傷組織を切断した後で、異なる型式の流路を有する挿入材に取り替えて、先に処置した部位の迅速かつ完全な灌注を容易に行うことができる。一実施形態では、交換用の流路設定構成要素を、単にスリーブ中に滑り込ませて高圧内腔管１０によって定位置に保持するか、または別法として、留め具もしくは他の固定要素によって固定することができる。流路が金属板から形成された構成要素として設けてあるいくつかの実施形態では、このような構成要素は、それをスリーブ要素中に挿入するときに僅かに圧縮し、金属板の自然なばね作用によってスリーブ中の定位置に保持可能である。
【００６５】
図６Ａないし図６Ｄは、装置の使用時に、随意選択的には手術中に、器具の操作者によって調整可能な断面形状を有するジェット連係流路を含むジェット先端５８の一実施形態を例示する。例示の流路５０の側面が可動式薄板５１および５２によって設けられ、これらの薄板間の角度５９は、ワイヤ／棒６５を介して流路設定構成要素５３をトローリ（trolley）６１内部で長手方向に摺動させることによって変更可能である。流路設定構成要素５３は、取付具要素５４によってスリーブ１２から分離されている。この取付具要素は、それぞれの側に細溝５５を含み、その中で薄板５１および５２のそれぞれの下流端に取り付けられたピン要素５６および５７が摺動する。薄板５１および５２は流路５０の側面を形成する。上で留意したように、それぞれのスリーブは、細溝５５と連係する最先端のピンを含む。それぞれのスリーブは、ヒンジ６０によって支持体５３に枢動自在に連結されている。薄板５１および５２は、端板６２および６３を介して、または当業者には明らかな任意適切なヒンジ固定手段によって、支持体５３内部に固定可能である。支持体５３は、ワイヤ／棒６５の押込みまたは引っ張りによってトローリ６１内部で長手方向に移動し、取付具５４の斜めの溝穴５５内部でピン５６および５７が移動することによって薄板間の角度５９を変更し、それによって流路５０の形状を変更する。例示するように、トローリ６１の下側には、ジェット先端を作動的な構成で組み立てるとき、高圧内腔管１０（図示せず）が貫通する細溝６４が含まれている。支持体５３をトローリ６１内部で長手方向に前後に移動させると、板６２に連結可能な高圧内腔管１０が細溝６４内部で前後に摺動することになり、それによってジェットノズルと流路５０入口開口６６の間の一貫した間隔を維持する。図６Ａ〜６Ｄに例示した特定の実施形態は、使用者が本発明によるジェット先端のジェット連係流路の形状および／または幅の調整を容易に行えるように使用可能な数多くの可能な実施形態および機構の１つにすぎないことを理解されたい。当業者に明らかな他の機構および機構体系を使用して、同じまたは同様の流路構成の変更を行う様々な追加的方法が当業者ならば容易に想到しよう。このような変形および変更形態は、添付の特許請求の範囲に記載する本発明の範囲内にあるものと見なされている。
【００６６】
図７Ａおよび図７Ｂは、本発明によって提供されたジェット先端７４の１つの実施形態を含む先端７２を有する、組み立てられた外科用ハンドピース器具７０の一実施形態を例示する。ジェット先端７４は、高圧内腔管１０の先端、内部に流路９を含む流路形成構成要素７、および排出内腔管１６の先端にあって、この排出内腔管を流体連通状態で流路９に連結する連結スリーブ１２を備える。外科用ハンドピースよって処置すべき組織を７６で示す。高圧内腔管１０および排出内腔管１６は、例示の実施形態では、２つの嵌め合わせた部分８０および８２を備えるハンドピース本体７８に進入する。いくつかの実施形態では、本体７８が耐圧性である必要はない（すなわち、内部圧力を維持する必要がない）。このような実施形態では、本体７８が、この本体中の内部構成要素の滅菌を容易にするために本体内側を周囲環境に連結する溝穴または他の開口を有利に含むことができる。ハンドピース本体７８の構成要素８０および８２は、限定するものではないが、ねじ連結具、タブ／溝穴式連結具、接着剤等々を含むような、当業者には明らかな任意簡便な手段によって一体に連結可能である。
【００６７】
２本の管がハンドピース本体の基端８４から出ているが、それらは低圧排出管８６および柔軟な高圧ホース８８であり、当業者には明らかなように、それぞれを様々な適切な材料から作製することができる。１つの特定の実施形態では、上述の管のそれぞれを適切な重合体材料から作製する。高圧内腔管１０と柔軟な高圧ホース８８の間の流体連通および排出内腔管１６と低圧排出管８６の間の流体連通を容易にする、本体７８内部の連結部を図７Ｂに例示する。例示の実施形態では、高圧連結部９０および低圧連結器９２がハンドピース本体７８内部に位置するが、別法による実施形態では、これらをハンドピース本体の基端または先端のいずれかで連結することができる。さらに他の実施形態では、別体の高圧配管および吸引管を設ける必要がないように、ハンドピース本体７８を完全に貫通し、さらに別法として、その基端まで延長するのに十分な長さを有する高圧内腔管１０および／または排出内腔管１６を設けるだけでよい。高圧連結部９０は、印加動作圧に耐える定格の多様な適切な高圧器具を備え得るが、そのような連結部は当業者にはよく知られており、また本出願人の米国特許第６，３７５，６３５号明細書（ハンドピース７０の様々な構成要素を形成するための適切な材料である）にさらに詳細に説明されている。同様に、低圧連結具９２も当業者によく知られた、また上述の米国特許明細書に説明されている、多様な適切な管連結具のいずれでもよい。
【００６８】
高圧ホース８８は、加圧液体源（例えば、高圧ポンプ、図示せず）に連結されている。排出管８６は、回収した流体および組織片を収容しかつ溜めておくための適切な容器に連結可能であり、随意選択的には、同伴空気用の濾過出口（図示せず）を含む。外科用ハンドピースが排出を容易にするために外部吸引源を必要としかつ使用する実施形態では、排出管８６を真空ポンプ、吸引装置、所内用集塵配管等々の適切な吸引源に流体連通状態で連結することができる。
【００６９】
図８Ａないし図８Ｅは、本発明によって提供された流路設定挿入材の２つの典型的な実施形態の様々な図を例示する。以下に例示しかつ列挙する特定の構成および寸法は、例示目的のために提供する１つの特定の実施形態に典型的である。上に説明したように、当業者には明らかであるが、特定の構成およびパラメータは変更可能であり、器具の特定の望ましい動作特徴に基づいて定型実験および最適化によって決定されるべきである。
【００７０】
図８Ａないし図８Ｃを参照すると、例示の流路設定挿入材１００が内部に「Ｕ字」形の流路１０２を含む。流路１０２は、この流路の全長に沿って延長し、約０．１５ｃｍ（０．０６インチ）の幅１０６を有する長手延伸開口部１０４を含む。流路深さ１０８は約０．１９１ｃｍ（０．０７５インチ）である。挿入材の下流端１１０は、先に例示した連結スリーブ１２などの連結スリーブ（図示せず）との滑り嵌めを容易にするために直径が小さくしてある。約０．０５ｃｍ（０．０２インチ）の直径１１２を有する３つの排出穴２１が、流路１０２の長手軸１７に対して約６０°の角度１１４で挿入材１００の中に穿孔してある。また流路の上流側先端に切欠き１１６を設けて高圧内腔管（図示せず）の通路を受け入れるが、例示の実施形態では、その通路は挿入材の底１１８を貫通して流路に進入することになる。例示の実施形態では、流路１０２の長手延伸開口部１０４の幅１０６が、ジェット先端に挿入材を作動的構成で組み立てるとき、流路１０２の長手延伸開口部１０４の有効長さ１１９にわたって本質的に一定のままである。
【００７１】
図８Ｄおよび図８Ｅは、長さに沿って幅が増加する長手延伸開口部１２４を有する流路１２２を内部に含む流路設定挿入材１２０の一実施形態を例示する。このような実施形態は、流路１２２の長手延伸開口部１２４の有効長さ１２６にわたってより実質的に分散する傾向のある液体ジェットを形成するノズルを有するジェット先端を使用する器具では有利であり得る。このような実施形態では、ジェットビームの行程長さに沿ってジェット入口から拡張する長手延伸開口部を備える流路を有すると、拡張しかつ分散するジェットビームが流路壁に望ましくなく接触するのを防止する傾向があり、さらに流路の長手延伸開口部の長さに沿って空気／液体を流路中に流し込みかつ吸引する均一性の水準を高める傾向が備わり得る。例示するように、また図８Ｅにさらに明確に示すように、操作時にノズルに隣接することになる流路１２２上流端１２７が、図８Ｃの実施形態に関して先に例示したものと形状および寸法が同様の、内部に形成した「Ｕ字」形の谷部を有する。流路に沿って小径基端側部分１１０の方向に進むにつれて、長手延伸開口部１２４の幅が拡大し、かつ流路断面寸法が図２Ｃおよび２Ｄに示した実施形態で先に例示したように、次第に丸い底を有する「Ｖ字」断面になる。
【００７２】
図９Ａないし図９Ｅは、このような流路の長手軸に垂直な平面内で取った断面で眺めたときの、ジェット連係流路および流路設定構成要素に関する別法による形状を例示する。例示の流路は、本発明のいくつかの実施形態に従って、金属板または他の材料を成形することによって形成した流路設定挿入材によって提供可能な様々な断面を典型的に示す。非対称的設計、すなわち、図９Ｂ、図９Ｃ、および図９Ｅは、処置すべき組織を横切って流路を横方向に移動するとき、ジェットビーム１３の作用および攻撃性が変化するように構成されている。このような非対称的流路を含むジェット先端の実施形態では、適切なビーム高さは、流路の組織接触表面１１に正接する平面１３４から、ジェットビーム１３の中心線を分離する垂直線１３２に沿って測った距離１３０として求めることができる。例えば、図９Ｂに例示する実施形態のビーム高さは、多少負である（すなわち、ジェットビームの中心線が平面１３４の流路側にある）が、図９Ｃおよび図９Ｅの非対称的設計に関するビーム高さは、ほぼ零である。
【００７３】
図９Ｄおよび図９Ｅは、「延長」組織接触表面１３６を含む流路設定構成要素の実施形態を例示する。このような表面は、操作時に、組織の切断または切除の深さをより一定にし、かつ流路が組織表面上をより滑らかに、より制御可能に摺動するのを容易にするように、皮膚擦傷法などの技法を用いる間に皮膚などの柔らかい組織を「ならす」のを助けるために有利に使用可能である。
【００７４】
図９Ａに例示する「Ｃ字」構成は、正のビーム高さおよび組織切断を伴う構成には一般に望ましさが劣るが、例示したように、負のビーム高さを伴う実施形態、特に、組織の洗浄／灌注を伴う応用例では有利に使用可能である。
【００７５】
図１０Ａは、ジェット先端を操作しているときに排出開口を形成する流路９の先端における入口開口の開口面積４を設けるジェット先端１３７の一実施形態を例示する。このように形成される排出開口の断面開口面積は、このような実施形態では、流路９の入口断面積の望ましい何分の１かを高圧内腔管によって閉塞するように、流路９の入口に対して高圧内腔管１０の間隔を選択的に空けることによって調整可能である。別法として、高圧内腔管の先端を流路の入口に対して成形またはサイズ決めし、望ましい程度に開口面積を設定して排出開口を同様に形成することができる。いくつかの実施形態では、図１０Ａ（および下図の図１０Ｂ）に例示するように、流路の入口面積の少なくとも一部を含む排出開口を設けることが特に望ましい場合があるが、その理由は、このような実施形態では、排出開口を介して流路内に同伴される流体が、より効果的にジェットビームを取り囲む傾向があり、そのために流路内部のより下流側にかつジェットビームの長さに沿って位置決めされている排出穴を含む実施形態に関する場合よりも、いくつかの状況では、ジェットビームの流体力学的外乱がその長さに沿って減少し得るからである。
【００７６】
図１０Ｂは、流路９の先端１３８が高圧内腔管１０の周囲および／またはその隣接領域内に外向きに広がり、排出開口を設ける流路入口に大きな開口面積４を創出する別法による一実施形態１３９を例示する。一般に、使用時に「くっつき」を抑制または最小化するために、排出開口を設ける全ての実施形態では、設けられた排出開口の合計開口面積は、器具の使用時に組織が閉塞し得る、流路長手延伸開口部の合計開口面積の約１％未満から約１５０％であり得る。さらに典型的には、排出開口面積は約１％から約４０％であり、さらに典型的には約２％から約１０％の範囲内にあるが、一実施形態では、排出開口の開口面積が、流路長手延伸開口面積の組織接触部分の合計開口面積の約４％である。以上の数値は適切な排出開口サイズを選択するための一定の指針となるが、望ましい外科的効果を得るのに必要な合計開口面積は、排出開口面積と流路長手延伸開口部の面積の関数であるばかりでなく、当業者には明らかなように、ノズルに供給される液圧、ノズルのサイズと形状、ジェット連係流路の形状と断面積等々を含めた様々な要素の関数である流体力学的吸引力を生成するジェット先端の傾向の関数でもあることを理解されたい。したがって、適切な排出開口サイズおよび構成は、定型選別試験、実験、および定型的な最適化によって特定の応用例ごとに選択されるべきである。
【００７７】
図１１は、本発明の一実施形態に従って提供されるジェット連係流路を備えるジェット先端を有する外科用器具を使用する組織処置に関する実際の実験結果の１実施例を例示する。この実験結果は、ジェット先端による組織の切断／切除の深さに対するビーム高さと、一般に、ビーム高さの関数である、ジェット先端による組織除去の攻撃性度との間の関連を例示する。使用したジェット先端は、流路が図９Ａで先に例示したものと同様の断面形状を有するように構成した以外は、図１０Ａで先に例示したものと同様の構成であった。図１１の下部には、使用した「Ｃ字」形流路の断面を概略的に例示してある。この流路は、先端および基端が開いている金属管区間を備え、かつ、この管の側壁中に形成した、流路の有効長さ全体に沿って伸びる長方形の長手延伸開口部を含んでいた。この流路は、約０．２４１ｃｍ（０．０９５インチ）の内部流域の最大直径を有し、約０．０７９ｃｍ（０．０３１インチ）の幅を有する長手延伸開口部８を備えていた。この実験に使用した組織は、鶏の胸部組織など、動物の筋肉組織を含むものであった。
【００７８】
ジェット先端はまた、内径約０．０１３ｃｍ（０．００５インチ）ノズルを内部に有する高圧内腔管を含んでいた。このノズルは、約０．０５ｃｍ（０．０２インチ）のノズル長さであり、金属管の先端の小径領域を含んでいた。グラフは、ビーム高さ（ミル単位、１ミル(ｍｉｌ)＝１０００分の２．４５ｃｍ（１インチ））（Ｘ軸）の関数である、ジェット先端の組織除去に関する攻撃性（Ｙ軸）を示す。「攻撃性」は、操作時にジェット先端によって１分当たりに除去される筋肉組織の量（グラム単位）として計量した。
【００７９】
ジェットノズルの位置、およびそれに関するビーム高さを、グラフが示す範囲全体にわたって手によって調整した。流路内部にかつ流路の長手延伸開口部の平面１３４下方に配置されたジェットビームの中心線の位置（図１１の左下に示した）は、負のビーム高さ、すなわち、流路の長手延伸開口部の平面１３４下方の距離１５０を含んでいた。図１１の中央下は、ジェットビームの中心線が零のビーム高さであるように位置決めされている構成を示す。図１１の右下は、ジェットビームの中心線が、長手延伸開口部８に隣接しかつ流路の外部にあって、正のビーム高さ１５２で位置決めされている構成を示す。一般に、図１１の右下に示すような正のビーム高さを用いる構成では、組織の切断および／または切除の深さは、長手延伸開口部の組織接触部分とジェットビーム中心線の間における正の距離に比例し、いくつかの状況では、それにほぼ同等であり得る。
【００８０】
このグラフに示すように、約−０．０５ｃｍ（−０．０２インチ）から約０．０２５ｃｍ（−０．０１インチ）の間にあるビーム高さに関して、無視可能な切断作用（Ａ領域）が存在した。このような領域は、ジェット先端が実質的な組織除去を伴わない組織の洗浄／灌注作用を行っていることを示す。約−０．０２５ｃｍ（−０．０１インチ）から約−０．００８ｃｍ（−０．００３インチ）の範囲内のビーム高さでは、ジェットビームの攻撃性が急速に大きくなった（Ｂ領域）。約０．００８ｃｍ（−０．００３インチ）から約０．０２０ｃｍ（０．００８インチ）の領域では、組織除去深さの攻撃性が、ビーム高さと一緒に滑らかにかつ予測可能に上昇した（Ｃ領域）。０．２０ｃｍ（０．０８インチ）を超えると、攻撃性および組織切断深さが急激に上昇した（ＤおよびＥ領域によって示す）。以上に説明したものと同様の試験は、本明細書に説明の他の設計および構成に容易に適用可能であり、上で論じた特定の寸法、構成、パラメータ等々を選択するために使用可能な定型実験法および最適化の一部であり得る。
【００８１】
図１２Ａないし図１２Ｄは、図７Ａないし図７Ｂにおいて上に例示した外科用ハンドピース器具の別法による一実施形態を例示し、ノズルとジェットビーム連係流路の両方が一体物として形成されているジェット先端１６２を有する先端１６０を含む。さらには、図１２Ｄに最も明確に例示するように、この実施形態は、流路１６６の外部に位置しかつ流路長手延伸開口部１７０に隣接する流路組織接触表面１６８から距離１７２だけ離れた中心線を有するノズル１６４を備えるジェット先端を使用するが、この距離はノズル１６４のジェット開口の平面で測ったジェットビーム１７４のビーム高さを画定する。１つの特定の実施形態では、距離１７２が約０．０５ｃｍ（０．０２インチ）であり得るが、このジェット先端は、同様の厚みの組織の薄い組織層を薄切り、切除、および平削りを行うことができる。
【００８２】
さらには、排出内腔管の先端１８０と張出部１８２の必要な外径を小さくする一方で、ジェットビーム１７４を含む液体の回収を容易にするために、ノズル１６４の中心線は、それが流路の長手延伸開口部１７０と共平面の平面上の、流路１６６の長手軸の投影と本質的に平行である第１方向に沿って向かうように構成されている。換言すれば、図１２Ｄに例示の向きを参照すると、ノズル１６４は、ジェットビーム１７４が流路１６６の長手延伸開口部１７０の第１部分１８４に隣接しかつその外部を通過し、次いでこの第１部分１８４の下流側で流路１６６の内部を通過するように、流路１６６の長手軸に対して上向きに角度が付けられている。ノズル１６４の中心線が全ての測定平面内で流路の長手軸に本質的に平行である別法による実施形態では、ノズルによって形成されたジェットビームは、このジェットビームが手術野内の組織に当たっていないときは、流路に進入しようとはしないが、しかし器具が操作されているときは、流路の長手延伸開口部の全有効長さに隣接し、その外部を、かつそれに沿って通過することになる。
【００８３】
ジェット先端における排出内腔管のジェット受け口の張出部１８２を小さくするかまたは本質的になくして、液体ジェットビームを含む液体の回収を容易にすることに加えて、上向きに角度を付けたノズルを使用する例示の構成はまた、ジェット長さに沿ってジェットビームの２つの別個の機能領域を提供することができる。領域１８４では、ジェットビームは正のビーム高さを特徴とし、かつ組織の切断／切除の深さ制御を容易にする。この領域の下流側では、ジェットビームは、それが一旦流路１６６に進入すると、組織に対する攻撃性が低下する傾向があり、領域１８４で先にジェットビームによって切断／切除した組織領域の洗浄／灌注を容易に行うことができる。
【００８４】
さらには、いくつかの特定の実施形態では、自然の湾曲を有する組織表面上で、器具、すなわち、先に例示した器具／ジェット先端の使用を容易にするために、ジェット先端１６２は、図１２Ｄに示す断面平面で眺めるとき多少弓形である組織接触表面１６８を有する流路１６６を含むことができる。このような実施形態は、いくつかの事例では、湾曲する内部表面、例えば、いくつかの骨表面、および／または湾曲する外部表面、例えば、指、つま先等々のようないくつかの自然に湾曲する身体部分を処置するための機能性を向上させ、かつ／または追加することができる。ノズルによって形成された液体ジェットが、流路長さに沿って減少する（短くなる）分だけ流路の最深部２０８から離れるように、一定の角度を付けて向けられたノズルを含む図１２Ａないし図１２Ｄに例示するような実施形態では、ノズル中心線と流路長手軸の間の角度が、例えば、いくつかの実施形態では、典型的に約１度から約２０度の間であり、いくつかの実施形態では、約３度から約１５度の間である。
【００８５】
ジェット先端１６２のジェット連係流路１６６はまた、その内部に流路１６６のそれぞれの側に位置する２つの穴１７９を含む。高圧管１１０が、入口１８８に先端側ノズル形成構成要素１８６に進入する。流路１６６が、その基端でスリーブ／排出内腔管１９２に流体連通状態で連結する。例示の実施形態において排出効率を高めるために、流路１６６は、排出内腔管が流路に連結するところで、排出内腔管の先端に隣接して拡大域を設ける増大した内径を有する最基端側領域１９４を含む。
【００８６】
図１２Ｂに最も明確に例示するように、流路１６６は、「Ｕ字」形断面構成を有する。先に論じたように、別法による実施形態では、流路１６６が異なる形状を有する。１つの特定の実施形態では、流路１６６が長方形の断面形状を有する。
【００８７】
図１２Ｄを再び参照すると、ジェット管１１０が、先端側ノズル形成構成要素１８６の中の入口１９６と連通し、次いでその入口は流路１６６の長手軸に対して垂直に向けられた細い小室１９８に流体連通する。この小室１９８は、１つの典型的な実施形態では、流路１６６を形成する構成要素２０４の先端内部に形成した穴２０２の中に端板２００を鑞付けすることによって形成可能である。ノズル１６４は、端板２００を付着する前に、構成要素２０４の突起部２０６の中に有利に形成可能である。
【００８８】
以上に論じたように、操作時には、ジェットビーム１７４を、最初に流路１６６の外部に位置決めし、次いで外科的処置時に、ジェット先端を備える外科用器具の使用時に組織（図示せず）に接触することになる縁部１６８から離間させる。しかし、ジェットビームが流路沿いに進行するにつれて、それは流路１６６の最深表面２０８に向かって上向きに角度が付き、典型的には、分散によって多少幅が広くなる。スリーブ１９２の中に進入すると、いくつかの実施形態では、拡張したジェットビームがスリーブ１９２のジェット受け口面積の実質的な何分の１か（上に論じたように）を占有し得る。例示の実施形態に示したように、排出穴１７９は、ジェットビーム１７４の上方にかつ流路１６６の先端に位置決めされている。このような構成は、いくつかの状況下では、ノズル１６４の中心線の投影に沿うようにジェットビームの軌跡を容易に維持することができる。１つの特定の典型的な実施形態では、流路１６６の深さ２１０が約０．２０ｃｍ（０．０８インチ）であり、流路１６６の長手延伸開口部１７０の幅が約０．１０ｃｍ（０．０４インチ）であり、さらに上述のように、ノズル１６４のジェット開口の平面で測定したビーム高さが約０．０５ｃｍ（０．０２インチ）である。
【００８９】
本明細書において本発明のいくつかの実施形態を説明しかつ例示してきたが、本明細書に説明の機能を実現しかつ／または結果もしくは利点を得るための様々な他の手段および構造が当業者には容易に想到されるものであり、このような変形または変更形態のそれぞれを本発明の範囲内にあるものと見なす。さらに一般的には、本明細書に説明の全てのパラメータ、寸法、材料、および構成は典型例を意図するものであり、また実際のパラメータ、寸法、材料、および構成は、本発明の教示を用いる特定の応用例に応じるものであることを当業者なら容易に理解しよう。定型実験法を用いるだけで、本明細書に説明した本発明の特定的な実施形態の数多くの均等物を当業者ならば認識または確認することであろう。したがって、以上の実施形態は実施例としてのみ供するものであり、添付の特許請求の範囲およびその均等物の範囲内で、具体的に説明したものとは別様に本発明を実施可能であることを理解されたい。本発明は、本明細書に説明のそれぞれの個別的な特徴、システム、材料、および／または方法に関する。さらには、このような特徴、システム、材料、および／または方法の２つ以上の任意の組合せは、このような特徴、システム、材料、および／または方法が相互に不能でなければ、本発明の範囲内に包含されるものである。特許請求の範囲において（および以上の本明細書において）、「備える」、「含む」、「支持する」、「有する」、「収容する」、「から構成される」、「から作製される」、「から形成される」および同様のものなどの、全ての移行文言または包含に関する文言は、開放的、すなわち、「包含するが限定ではない」ことを意味すると解釈されるべきである。「から成る」および「本質的にから成る」という移行文言または包含に関する文言のみは、それぞれ閉鎖的または半閉鎖的な文言であると解釈されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の一実施形態に従う外科用液体ジェット器具のジェット先端を示す概略的な斜視図である。
【図２Ａ】本発明の別の一実施形態に従う外科用液体ジェット器具のジェット先端の別法による一実施形態を示す概略的な斜視図である。
【図２Ｂ】本発明の別の一実施形態に従う外科用液体ジェット器具のジェット先端の別法による一実施形態を示す概略的な部分破断斜視図である。
【図２Ｃ】２Ｃ−２Ｃ線に沿って取った、図２Ｂの実施形態を示す横断面図である。
【図２Ｄ】２Ｄ−２Ｄ線に沿って取った、図２Ｂの実施形態を示す横断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に従う調整可能なビーム高さを有する外科用液体ジェット器具のジェット先端の一実施形態を示す模試的な斜視図である。
【図４】外科用液体ジェット器具のジェット先端の別法による一実施形態を示す概略的な部分破断斜視図であり、本発明の別の一実施形態に従う調整可能なビーム高さを設ける第２実施形態を示す。
【図５Ａ】本発明の一実施形態に従う調整可能な排出口を有する外科用液体ジェット器具のジェット先端を示す概略的な部分破断斜視図である。
【図５Ｂ】５Ｂ−５Ｂ線に沿って取った、図５Ａの実施形態を示す横断面図である。
【図５Ｃ】５Ｃ−５Ｃ線に沿って取った、図５Ｂの実施形態を示す長手断面図である。
【図５Ｄ】本発明の一実施形態に従う自動圧力逃がし挿入材を示す上面図である。
【図５Ｅ】図５Ｄの自動圧力逃がし挿入材を収容する流路を含むジェット先端の一実施形態の一部を示す概略的な部分破断斜視図である。
【図５Ｆ】図５Ｅの実施形態を示す長手断面図であり、開いた構成にある挿入材の圧力逃がし弁を示す。
【図５Ｇ】自動圧力逃がし弁を設ける第２実施形態を有するジェット先端の流路の別の一実施形態を示す断片的な長手断面図であり、閉じた構成にある圧力逃がし弁を示す。
【図５Ｈ】図５Ｇの実施形態を示す断片的な長手断面図であり、開いた構成にある圧力逃がし弁を示す。
【図６Ａ】本発明の一実施形態に従う調整可能な流路形状を有する外科用液体ジェット器具のジェット先端の一実施形態を示す概略的な斜視図である。
【図６Ｂ】図６Ａの実施形態を示す概略的な部分破断斜視図である。
【図６Ｃ】図６Ａの実施形態の先端を示す端面図である。
【図６Ｄ】図６Ａの実施形態を示す概略的な分解斜視図である。
【図７Ａ】本発明の一実施形態に従う外科用液体ジェットハンドピースの一実施形態を示す概略的な斜視図である。
【図７Ｂ】図７Ａのハンドピースの内部配管構成を示す概略的な断片的斜視図である。
【図８Ａ】本発明の一実施形態に従うジェット先端の流路設定構成要素を示す長手断面図である。
【図８Ｂ】図８Ａの流路設定構成要素を示す上面図である。
【図８Ｃ】矢印８Ｃ−８Ｃに沿って眺めた、図８Ａの流路設定構成要素を示す端面図である。
【図８Ｄ】本発明の別の一実施形態に従うジェット先端の流路設定構成要素を示す上面図である。
【図８Ｅ】右側から眺めた、図８Ｄの流路設定構成要素を示す端面図である。
【図９Ａ】本発明の一実施形態に従うジェット先端の流路設定構成要素を示す横断面図である。
【図９Ｂ】本発明の別の一実施形態に従うジェット先端の流路設定構成要素を示す横断面図である。
【図９Ｃ】本発明の別の一実施形態に従うジェット先端の流路設定構成要素を示す横断面図である。
【図９Ｄ】本発明の別の一実施形態に従うジェット先端の流路設定構成要素を示す横断面図である。
【図９Ｅ】本発明の別の一実施形態に従うジェット先端の流路設定構成要素を示す横断面図である。
【図１０Ａ】本発明の一実施形態に従う外科用液体ジェット器具のジェット先端を示す概略的な斜視図である。
【図１０Ｂ】本発明の別の一実施形態に従う拡大先端を有するジェット先端を示す長手断面図である。
【図１１】図の下に概略的に例示した横断面形状を有する流路を備えるジェット先端を有する外科用器具に関して、組織除去の攻撃性（Ｙ軸）をビーム高さ（Ｘ軸）の関数として示すグラフである。
【図１２Ａ】本発明の一実施形態に従う外科用液体ジェット器具のジェット先端を示す概略的な上方斜視図である。
【図１２Ｂ】図１２Ａのジェット先端を示す概略的な下方斜視図である。
【図１２Ｃ】図１２Ａのジェット先端を示す上面図である。
【図１２Ｄ】１２Ｄ−１２Ｄ線に沿って取った、図１２Ｃのジェット先端を示す長手断面図である。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
2005510285.tif 000011
【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
2005510285.tif 000013
【図５Ｅ】
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【図５Ｆ】
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【図５Ｇ】
2005510285.tif 000016
【図５Ｈ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図９Ｅ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【国際調査報告】
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