(57)【要約】【課題】生体に対して低侵襲で、且つ、生体壁にスムーズにコントロールしやすい力量で挿入することができる穿刺能の優れた超音波トラカールの提供を目的としている。【解決手段】本発明は、ガイド孔を有する外套管２と、外套管２のガイド孔内に抜去可能に挿通される内針３とを備え、超音波振動子によって発生される超音波振動を内針３に伝達させることによって内針３を振動させて体壁２０に穿刺される超音波トラカール１において、内針３と外套管２の少なくとも一方に、体壁２０に対する超音波トラカール１の穿刺能を向上させる穿刺能向上手段を設けたものである。【選択図】　　図１
2004000512.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基端部から先端部の方向に超音波振動を伝達する内針と、
前記内針が挿通される外套管と、
前記内針と接続され、前記内針を前記内針の軸方向に対して角度をなして振動させるための超音波振動を発生する超音波振動子と、を有することを特徴とする超音波トラカール。
【請求項２】
基端部から先端部の方向に超音波振動を伝達する内針と、
前記内針が挿通される外套管と、
超音波振動を発生すると共に、この超音波振動に基づいて前記内針が前記内針の軸方向に対して角度をなして振動するように前記内針と接続された超音波振動子と、を有することを特徴とする超音波トラカール。
【請求項３】
前記内針は前記内針の軸方向に対して傾斜して振動するように前記超音波振動子と接続されることを特徴とする請求項１または２記載の超音波トラカール。
【請求項４】
前記超音波振動子は、前記内針の軸方向に傾斜して接続されていることを特徴とする請求項１ないし３の何れか１つに記載された超音波トラカール。
【請求項５】
前記超音波振動子は、たわみ振動子またはねじり振動子であることを特徴とする請求項１ないし３の何れか１つに記載された超音波トラカール。
【請求項６】
前記超音波振動子は、ねじり結合器を用いたモード変換型回転モータまたは複合振動子型回転モータであることを特徴とする請求項１ないし３の何れか１つに記載された超音波トラカール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波振動を利用して体壁に穿刺され、医療用器具の体腔内への導入を案内する超音波トラカールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内視鏡や処置具等の医療用器具を腹腔内に導くガイド部材として、トラカールが知られている。このトラカールは、ガイド孔を有する中空部材としての外套管と、外套管のガイド孔内に抜去可能に挿通されて腹壁に刺入される内針とからなる。
【０００３】
こうしたトラカールを用いて腹腔内に医療用器具を導入する場合は、まず、気腹針を腹壁に突き刺して腹腔内に刺入し、前記気腹針を通じて腹腔内に気体を注入して腹腔内を拡張させ、腹腔内に処置作業空間としての空洞部を形成する。そして、気腹針を腹腔から抜き取った後、今度は、トラカール外套管のガイド孔に内針を挿通した状態で、外套管の先端から突出する内針の先端部を腹壁に突き刺しながら内針とともに外套管を腹壁に穿刺していく。すなわち、トラカールによって腹壁を切開しながらトラカールを前記腹腔内（空洞部内）に導入していく。このようにしてトラカールを前記腹腔内に導入したら、外套管のガイド孔から内針を抜去するとともに外套管のガイド孔に医療用器具を挿通することによってこのガイド孔を通じて医療用器具を腹腔内の目的部位に導入するものである。
【０００４】
ところで、腹壁をトラカールによって切開するにはかなりの穿刺力量が必要である。そのため、最近では、超音波振動を内針に伝達させることによって内針を振動させ、これによって穿刺能を向上させるようにした超音波トラカールが提案されている（特公平５ー５７８６３号公報、特開平７ー５１２８１号公報、米国特許第５４４９３７０号等）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、トラカールは、内針を外套管の先端から突出させた状態で腹壁に穿刺されることから、内針が突出する外套管の先端縁で、内針と外套管との間に段差が生じており、この段差がトラカール穿刺時の抵抗となっていた。
【０００６】
すなわち、トラカールを腹壁に穿刺する場合、術者は、まず、内針と外套管との間の段差部すなわち外套管の先端面が腹壁の表面に突き当たるまで、外套管の先端から突出する内針を腹壁に刺入していく。そして、次に、術者は、外套管の先端面が腹壁の表面に突き当たった段階で、内針が刺入された腹壁の穿孔部位を外套管によって押し開くように、内針と外套管との間の段差部すなわち外套管の先端面を比較的大きな力で腹壁内に押し込んで、外套管を腹壁内に圧入していく。
【０００７】
しかし、このように比較的大きな力でトラカールを押し込むと、外套管の先端部が完全に腹腔内まで穿刺された段階で一気に穿刺抵抗がなくなり、空洞部があるにもかかわらず、勢い余ってトラカールが腹腔内の奥深くまで刺入されてしまう虞がある。
【０００８】
こうした問題は、超音波トラカールにおいても同じである。すなわち、せっかく穿刺能を向上させるために超音波振動を利用していながらも、結局のところ、内針と外套管との間の段差部に伴う穿刺抵抗によって挿入力量が大きくなり、スムーズにコントロールしやすい力量でトラカールを挿入するといった円滑な穿刺作業が行なえなくなる。そして、超音波トラカールの場合には、内針と外套管との間の段差に伴う穿刺抵抗によってトラカールを所望の状態まで腹壁に穿刺するまでの時間が長くなると、生体組織と内針との接触時間が長くなり、生体組織と内針との密着も手伝って、超音波振動によって発生する熱あるいは超音波振動に伴う生体組織と内針との摩擦熱によって生体組織が熱傷する虞がある。
【０００９】
また、内針と外套管との間の段差部を腹壁に強く押し込むことによって、腹壁の穿孔部位が大きく傷付けられ、術後の治癒に時間がかかるという問題もある。これに加えて、従来のトラカール（超音波トラカールも含む）の内針は、その先端形状が複数の刃によって形成された複雑な形状をしており、腹壁部位を複雑に穿孔するため、これも術後の治癒時間を遅らせる原因となっている。また、内針は、その先端部が挿入し易い形状に設定されているとはいっても、最初に腹壁に突き刺す時点では大きな刺入力が必要であり、この刺入し始めの刺入性が必ずしも優れているとはいえなかった。
【００１０】
また、従来の超音波トラカールは、内針をその長手方向すなわち刺入方向に沿って縦に振動させているため、内針が生体組織を上下に引き摺るような状態で刺入されるようになっている。したがって、内針と生体組織との密着時間が長くなり、前述したように組織の熱傷を生じ易く、また、挿入抵抗も大きくなる。
【００１１】
本発明は上記事情に着目してなされたものであり、その目的とするところは、生体に対して低侵襲で、且つ、生体壁にスムーズにコントロールしやすい力量で挿入することができる穿刺能の優れた超音波トラカールを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は、ガイド孔を有する外套管と、外套管のガイド孔内に抜去可能に挿通される内針とを備え、超音波振動子によって発生される超音波振動を内針に伝達させることによって内針を振動させて体壁に穿刺される超音波トラカールにおいて、前記内針と前記外套管の少なくとも一方に、体壁に対する超音波トラカールの穿刺能を向上させる穿刺能向上手段を設けたものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１４】
図１ないし図３は本発明の第１の実施形態を示している。図１に示すように、本実施形態の超音波トラカール１は、ガイド孔１５（図３参照）を有する中空部材としての外套管２と、外套管２のガイド孔１５内に抜去可能に挿通され且つ腹壁２０に刺入される鋭利な刺入部として形成された先端部３ａを有する内針３と、外套管２に着脱自在に取り付けられるハンドピース４とからなる。
【００１５】
ハンドピース４は、図２に示すように、超音波発生手段を形成する例えばボルト締めランジュバン型振動子のような超音波振動子６と、超音波振動子６に結合されたホーン１７とを内蔵している。ホーン１７には内針３の基端部のねじ部９が着脱自在に螺着できるようになっており、内針３が破損した場合あるいは内針３の先端部３ａの形状を変えたい場合などにおいて内針３をハンドピース４と一体で交換することなく内針３のみを別個に交換できるようにしてある。なお、振動子６は２極の電圧入力端子を有しており、その振動形式は電歪型と磁歪型のいずれであっても良い。
【００１６】
超音波振動子６は超音波発振装置７からの超音波電力の供給によって超音波振動し、この超音波振動がホーン１７によって増幅されて内針３に伝達され、内針３の先端部３ａが軸方向に超音波振動するようになっている。なお、超音波発振装置７は、図１に示すような出力制御機器（例えばフットスイッチやハンドスイッチ）によって、その出力が制御されるようになっている。無論、超音波発振装置７の出力を制御するために、ハンドピース４もしくは外套管２に出力制御スイッチが設けられていても良い。
【００１７】
図３に示すように、内針３の先端部３ａは逆円錐形状に形成されている。また、外套管２の先端縁には、内針３の先端部３ａの円錐形側面であるテーパ面１０の傾斜角と略同一の傾斜角をなすテーパ面１１が形成されている。したがって、特に、テーパ面１０の延長上にテーパ面１１が位置するように、外套管２から突出する内針３の突出量を図３に示すような状態にセットしてやれば、内針３が突出する外套管２の先端縁で、内針３と外套管２との間に段差が生じず、内針３および外套管２を抵抗なく腹壁２０に刺入できる。
【００１８】
以上のように、本実施形態のトラカール１は、内針３が突出する外套管２の先端縁で、内針３と外套管２との間に段差が生じないように設定できるため、穿刺抵抗が小さく、腹壁２０にスムーズにコントロールしやすい力量で挿入することができる。したがって、勢い余ってトラカール１を腹腔内の奥深くまで刺入してしまうということがない。
【００１９】
また、内針３と外套管２との間に段差がなく、穿刺抵抗が小さいことから、穿刺作業を短時間で行なうことができる。したがって、振動する内針３と生体組織との接触時間が短くて済み、超音波振動によって発生する熱あるいは超音波振動に伴う生体組織と内針３との摩擦熱によって生体組織を熱傷させてしまうことがない。
【００２０】
また、内針３と外套管２との間に段差がないため、外套管２がスムーズに腹壁内に刺入されていくため、腹壁の穿孔部位が大きく傷付けられることがなく、穿孔部位の術後の治癒が極めて早い。
【００２１】
図４は本発明の第２の実施形態を示している。図４の（ａ）に示すように、本実施形態の内針３の先端部３ａは、逆円錐形の側面を内側に滑らかに窪ませた形状をなし、その断面曲線（断面の外形線）２５が先端部３ａの先端側から基端側に向かって指数関数曲線状に滑らかに連続的に延びるように設定してある。したがって、内針３の先端部３ａは、その針状の先端から抵抗なく滑らかな曲面を描くように生体組織と徐々に接触し、図３に示した逆円錐形状に比べ刺入抵抗が小さくなる。
【００２２】
このような先端部３ａの形状によれば、最初に腹壁２０に突き刺す時点で大きな刺入力を必要としないため、刺入し始めの刺入性が良好であるとともに、その後の刺入性も、生体組織との接触領域が逆円錐形のもの（図３参照）よりも少ないため、格段に向上される。
【００２３】
なお、先端部３ａを図４の（ａ）に示す形状にすれば、仮に内針３と外套管２との間に段差があっても従来に比べて刺入性が格段に向上されるが、図４の（ｂ）に示すように、外套管２の先端縁にも内針３側の断面曲線２５と滑らかに繋がる曲面２６を設けて、内針３が突出する外套管２の先端縁で内針３と外套管２との間に段差が生じないように設定すれば、従来とは比較にならないほど、また、第１の実施形態よりも、刺入性が向上し、治癒時間が短縮され、熱傷を確実に防止できることは言うまでもない。
【００２４】
図５は本発明の第３の実施形態を示している。本実施形態の超音波トラカールは、内針３を先端に向かって先細りのテーパ状に形成し、そのテーパ面２７と先端部３ａとを曲面部２８によって滑らかに繋げるようにしたものであり、先端部３ａの形状は第１の実施形態と同一である。曲面部２８と先端部３ａのテーパ面１０との間の部位は、その断面がガイド孔１５と同心且つ平行な柱体部２９として形成されている。柱体部２９の外径は、内針３の最大外径と等しくなっている。
【００２５】
このように内針３を先細りのテーパ状に形成すれば、超音波振動子６から伝達される超音波振動の振幅を拡大することができる。また、柱体部２９が外套管２の先端に位置するように内針３を外套管２内にセットすれば、腹壁２０内にトラカールを刺入する際、外套管２の中心軸と内針３の中心軸とが互いにずれて挿入性が悪化することを防止できる。
【００２６】
なお、内針３をチタン、ジュラルミン、テフロンなどによって形成すれば、内針３の刺入性が格段に向上される。また、先端部３ａにテフロンコーティングを施しても良い。また、外套管２をステンレス、ジュラルミン、テフロン等によって形成したり、外套管２にテフロンコーティングを施せば、外套管２の穿刺能も向上する。
【００２７】
図６は本発明の第４の実施形態を示している。本実施形態の超音波トラカールは、超音波振動子６に連結されたホーン１７がトラカール内針３の基端部に角度をなして結合されている。それ以外の構成は第１の実施形態と同一である。
【００２８】
このような構成によれば、超音波振動子６によって発生される超音波振動Ｗが内針３の軸方向（刺入方向）に対して角度をなして伝達されることとなり、これによって、超音波振動Ｗは、内針３の刺入方向と平行な成分Ｗｘ　および刺入方向に対して垂直な成分Ｗｙ　を生起するように、内針３を縦方向（刺入方向）のみならず横方向（刺入方向に対して垂直な方向）にも振動させる。なお、超音波振動子６によって発生される超音波振動Ｗの波形と、内針３に伝達される超音波振動の波形とが、図示されている。
【００２９】
このように内針３が横方向に振動することにより、内針３によって組織が横方向にかき分けられて穿刺孔が広げられるため、内針３と組織との密着レベルが低下し、トラカールの穿刺能（挿入性）が向上される。また、これにより、縦振動によって生じる組織と内針３との摩擦が小さくなるため、組織の熱傷が防止されるとともに穿刺力量も少なくて済む。
【００３０】
なお、内針３を横方向に振動させる方法としては、これ以外に、たわみ振動子を利用する方法がある。このたわみ振動子を利用すれば、超音波振動子６に連結されたホーン　　１７をトラカール内針３に対して角度をなして結合しなくても済む。
【００３１】
図８の（ａ）にたわみ振動子を備えたハンドピース４が示されている。たわみ振動子を形成する半円環状の電歪素子３０，３０は、電極端子３１をその間に介装した状態で、ボルト３３によって金属ブロック３４とホーン１７との間で締め付け固定されている。図示しないが、ホーン１７には、前述したように、内針３が取り付けられている。図８の（ｂ）には、たわみ振動変位分布が、図８の（ｃ）には、軸方向振動変位分布がそれぞれ示されている。図８の（ｂ）に示すように、電歪素子３０，３０は、振動変位分布の腹近くで上下に配置されている。
【００３２】
なお、図７には、このたわみ振動を形成する回路構成が示されている。図中３１´は共通端子を、３２は駆動電源を示している。
【００３３】
また、このようなたわみ振動子以外にも、ねじり結合器型モータ（ねじり結合器を用いたモード変換型回転モータ）や複合振動子型回転モータなどを使用すれば、内針３の横振動を形成できる。
【００３４】
ところで、内針３の振動に伴う組織の熱傷を防止するためには、冷却水を用いて内針３を冷却することも有効である。図９は冷却水を内針３の内部で還流させる構造を示している。従来、冷却水を用いて内針３を冷却する手法が考えられていたが、冷却水を還流させるものではなく、したがって、十分な冷却効果を得ることができなかった（特公平５ー５７８６３号公報参照）。
【００３５】
図９に示された内針３は、互いに同心的に配置された外管４０と内管４１とからなる２重管構造をなしており、内管４１の内孔によって形成された還流往路４５と、外管４０と内管４１との間の空間によって形成された還流復路４６とを利用して、冷却水を還流させることにより、　　冷却効果を向上させるようにしている。
【００３６】
具体的には、例えば内管４１に接続されたチューブ４６を介して還流往路４５内に冷却水を流し、内管４１の先端開口を介して還流復路４６に流入した冷却水を外管４０に接続されたチューブ４５を介してポンプなどにより吸引するようにしている。
【００３７】
なお、このような冷却水還流を超音波発振と同期させるようにしても良い。この場合、図１０の（ａ）に示すように、超音波発振のＯＮ／ＯＦＦに応じて冷却水還流もＯＮ／ＯＦＦさせる完全同期方式の他、図１０の（ｂ）に示すように、超音波発振のＯＮ操作とともに冷却水還流を開始し、それ以降は、超音波発振のＯＮ／ＯＦＦにかかわらず冷却水還流をし続ける初期同期方式を採用することが考えられる。冷却水の無駄な使用を回避したい場合には、完全同期方式が好ましい。
【００３８】
なお、以上説明してきた実施形態により、以下に示す各種の構成が得られる。
【００３９】
１．超音波振動を利用した超音波トラカールにおいて、
超音波振動を発生させる振動子と、
振動子からの超音波振動が伝達されるトラカール内針と、
トラカール内針を保護する外套管とを備え、
トラカール内針に挿入性向上手段を備えたことを特徴とする超音波トラカール。
２．トラカール内針先端の断面形状が指数関数的に変化することを特徴とする第１項に記載の超音波トラカール。
３．トラカール外套管の先端およびトラカール内針の先端の形状および位置関係が連続的に変化することを特徴とする第１項に記載の超音波トラカール。
【００４０】
４．トラカール内針の先端に、トラカール外套管との軸合わせ形状を備えることを特徴とする第１項に記載の超音波トラカール。
５．トラカール内針にテフロンコーティング（他のコーティングでも良い）が施されていることを特徴とする第１項に記載の超音波トラカール。
６．外套管にテフロンコーティング（他のコーティングでも良い）が施されていることを特徴とする第１項に記載の超音波トラカール。
【００４１】
７．超音波振動を利用した超音波トラカールにおいて、
超音波振動を発生させる振動子と、
振動子からの超音波振動が伝達されるトラカール内針と、
トラカール内針を保護する外套管とを備え、
内針がその軸方向に対して垂直に振動することを特徴とする超音波トラカール。
８．トラカール内針と振動子は角度を有して結合されることを特徴とする第７項に記載の超音波トラカール。
９．振動子が撓み振動子または捩じり振動子であることを特徴とする第７項に記載の超音波トラカール。
【００４２】
１０．超音波振動を利用した超音波トラカールにおいて、
超音波振動を発生させる振動子と、
振動子からの超音波振動が伝達されるトラカール内針と、
トラカール内針を保護する外套管とを備え、
トラカール内針は、冷却水を還流できる２重管構造を有していることを特徴とする超音波トラカール。
【００４３】
１１．冷却水還流を超音波発振と同期させることを特徴とする第１０項に記載の超音波トラカール。
１２．ガイド孔を有する外套管と、外套管のガイド孔内に抜去可能に挿通される内針とを備え、超音波振動子によって発生される超音波振動を内針に伝達させることによって内針を振動させて体壁に穿刺される超音波トラカールにおいて、
前記内針と前記外套管の少なくとも一方に、体壁に対する超音波トラカールの穿刺能を向上させる穿刺能向上手段を設けたことを特徴とする超音波トラカール。
１３．前記穿刺能向上手段は、内針が突出する外套管の先端縁で、内針と外套管との間に段差が生じないようにすることを特徴とする請求項１２に記載の超音波トラカール。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の超音波トラカールは、生体に対して低侵襲で、且つ、生体壁にスムーズにコントロールしやすい力量で挿入することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る超音波トラカールの外観図である。
【図２】図１の超音波トラカールの超音波発生部の概略構成図である。
【図３】図１の超音波トラカールの先端部の断面図である。
【図４】（ａ）は本発明の第２の実施形態に係る超音波トラカールの内針の先端部の断面図、（ｂ）は（ａ）の内針を外套管内にセットした状態におけるトラカール先端部の一例を示す断面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る超音波トラカールの先端部の断面図である。
【図６】本発明の第４の実施形態に係る超音波トラカールとその振動波形を概略的に示す図である。
【図７】たわみ振動子を振動させる回路図である。
【図８】（ａ）はたわみ振動子を備えたハンドピースの内部構成図、（ｂ）は（ａ）の構成におけるたわみ振動変位分布を示す波形図、（ｃ）は同構成における軸方向振動変位分布を示す波形図である。
【図９】２重管構造を備えた内針の断面図である。
【図１０】図９の内針構造における冷却水還流と超音波発振との同期状態を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１…超音波トラカール、２…外套管、３…内針、３ａ…内針先端部、４…ハンドピース。
【図１】
2004000512.tif 000003
【図２】
2004000512.tif 000004
【図３】
2004000512.tif 000005
【図４】
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【図５】
2004000512.tif 000007
【図６】
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【図７】
2004000512.tif 000009
【図８】
2004000512.tif 000010
【図９】
2004000512.tif 000011
【図１０】
2004000512.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成15年3月24日(2003.3.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従来の超音波トラカールは、内針をその長手方向すなわち刺入方向に沿って縦に振動させているため、内針が生体組織を上下に引き摺るような状態で刺入されるようになっている。したがって、内針と生体組織との密着時間が長くなり、前述したように組織の熱傷を生じ易く、また、挿入抵抗も大きくなる。


【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の超音波トラカールは、基端部から先端部の方向に超音波振動を伝達する内針と、前記内針が挿通される外套管と、前記内針と接続され、前記内針を前記内針の軸方向に対して角度をなして振動させるための超音波振動を発生する超音波振動子と、を有する。