(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
体内結石破砕具を用いて結石を除去する結石除去装置であって、
ケーシング(15)と、
導波管として作用するとともに、内視鏡の操作路に挿入されて先端を介して結石を破砕する金属プローブ(8)と、
少なくとも１つの圧電セラミック円板(1,2)が上記ケーシング(15)内で反射体(3)と上記金属プローブ(8)を保持するホーン(4)との間に配置されるようにして構成され、縦方向の振動を生成して上記金属プローブ(8)を励起する電気的に制御される超音波変換器(1,2,3,4)と、
上記超音波変換器(1,2,3,4)の軸方向貫通孔(18)と上記金属プローブ(8)の中空部とを貫通し、先端が上記金属プローブ(8)の先端近傍に配置された衝撃プローブ(20)と、
上記金属プローブ(8)の中空部と同一中心線上に設けられ、ブッシュ内部に後方に突き出るように設けられた上記衝撃プローブ(20)の基端の質量体(21)に対して衝撃力を生じさせるように配置された衝撃部材(22)を収容する案内ブッシュ(23)と、
を備えた結石除去装置。
【請求項２】
上記衝撃プローブ(20)は上記金属プローブ(8)に対して軸方向に調節可能である請求項１記載の結石除去装置。
【請求項３】
上記超音波変換器(1,2,3,4)の上記軸方向貫通孔(18)は横孔を介して吸引管(19)と連通している請求項１記載の結石除去装置。
【請求項４】
上記超音波変換器(1,2,3,4)の上記軸方向貫通孔(18)は上記反射体(3)の後側に配置された封止キャップ(18')により封止されている請求項１記載の結石除去装置。
【請求項５】
上記少なくとも１つの圧電セラミック円板(1,2)、上記反射体(3)および上記ホーン(4)を備えた上記超音波変換器(1,2,3,4)の構成は軸方向張力付与手段によって連結固定されている請求項１記載の結石除去装置。
【請求項６】
上記少なくとも１つの圧電セラミック円板(1,2)を心出しするよう配置された上記反射体(3)の軸方向突出部(5)は上記ホーン(4)と螺合して上記超音波変換器(1,2,3,4)の構成部品の全てを連結させるねじ部(6)を備えている請求項５記載の結石除去装置。
【請求項７】
上記超音波変換器(1,2,3,4)は弾性支持部材(16,17)を介して上記ケーシング(15)に支持されている請求項１記載の結石除去装置。
【請求項８】
往復運動可能な上記衝撃部材(22)を収容する上記案内ブッシュ(23)は上記超音波変換器(1,2,3,4)の上記反射体(3)の管状後方突出部(35)内で心出しされている請求項１記載の結石除去装置。
【請求項９】
上記反射体(3)の上記管状後方突出部(35)は、軸方向の穿孔を有し且つ上記衝撃プローブ(20)の上記質量体(21)を収容する上記案内ブッシュ(23)を封止する塊状の挿入体(29)を収容している請求項８記載の結石除去装置。
【請求項１０】
上記挿入体(29)は上記衝撃プローブ(20)基端の上記質量体(21)を支持する減衰部材(31)を備えている請求項９記載の結石除去装置。
【請求項１１】
上記反射体(3)の上記管状後方突出部(35)は、上記ケーシング(15)により心出しされた心出しブッシュ(34)内に嵌め入れられている請求項８記載の結石除去装置。
【請求項１２】
上記心出しブッシュ(34)は上記弾性支持部材(16,17)によって上記ケーシング(15)に支持されたねじ蓋(32)を介して上記挿入体(29)と連結されている請求項１１記載の結石除去装置。
【請求項１３】
上記案内ブッシュ(23)は、上記衝撃部材(22)に対する空気圧駆動部として圧縮空気用の流入管(28)を備えているとともに、同軸上に配置された外管(24)により環状空間を挟んで囲まれて上記空気圧駆動部の反転室(25)を形成しており、
上記反転室(25)は窓(26)を介して上記案内ブッシュ(23)の圧力室(27)と連通しているとともに、上記外管(24)に挿入され上記案内ブッシュ(23)に対して封止された閉塞部材である挿入体(29)によって密封されている請求項１記載の結石除去装置。
【請求項１４】
上記案内ブッシュ(23)及び上記質量体(21)を含む上記衝撃プローブ(20)の構造部材の全ては、上記超音波変換器(1,2,3,4)を装置内に残した状態で上記ケーシング(15)から取り出せるように構成されている請求項１記載の結石除去装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、体内結石破砕具を用いて結石を除去する結石除去装置に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
体腔から結石を除去する場合、一般に、自然排出や排流（ドレナージ）にはまだ適しているが所定のサイズを超えているような結石を最初にその位置で破砕することが必要になる。したがって、サイズ超過の結石を全て粉砕または破砕し、いくらか微小なサイズの粒子を生成することにより、そのような微細化された粒子を体腔から自然に除去できるようにすることが必要になる。この微細化は、体内結石破砕術分野では、導波管となる金属プローブの先端で励起される圧縮力と引張力を結石に作用させることによって実行される。そのような力は、破砕を行うため、結石表面から破片を吹き飛ばすようにしている。しかしながら、このようにして結石を破砕する場合、一般に、微細化すべき結石に特定的に適切なエネルギーを輸送または伝達する必要があり、ヒトの組織を結石破砕時の支持体として利用する等してヒトの組織に障害を及ぼすかなり危険な副作用を回避することも同時に行わなければならないという問題がある。
【０００３】
欧州特許ＥＰ０４２１２８５Ｂ１公報には、体内結石破砕具を用いて結石を除去する結石除去装置が開示されている。この装置は、電気制御式超音波変換器を使って縦方向の振動を生成する金属プローブ（すなわち、音極(sonotrode)）を備えている。結石破砕に使用される内視鏡の操作路に挿入されると、金属プローブ（音極）の先端は、結石と接触した時、縦振動の伝達により結石を破砕する。超音波変換器は、ケーシング内の互いに締結された反射体とホーンとの間に圧電セラミック円板が配置された構成になっている。音極を周期的に振動させるために、圧電セラミック円板は、出力増幅器と出力送信器を介して圧電セラミック円板に供給される出力信号を発する電圧制御式発振器を備えた回路構成により制御される。この回路構成は、出力送信器の出力電圧の位相と出力電流の位相を比較して発振器の制御電圧を生成する出力比較器を備えている。この種の装置の場合、超音波変換器を貫通した連結する吸引管まで伸びている基端を有する音極の軸方向中空部から結石の破片を吸引する際に通常何ら問題を発生しないような粒径の微細破片にまで結石を破砕することができる。しかしながら、超音波変換器で作動する体内破砕具を使った結石の微細化は、管状音極の先端で破砕具を慎重に取り扱うことから、ヒトの組織の損傷を避けるため約５０μｍの振幅で約２０ないし２５ｋＨｚの超音波周波数を使用することしか許されないので、比較的時間のかかるものと考えなければならない。さらに、そのような周波数と振幅では音極の先端でどんな自発剥離もできないようなさらに堅い密度の結石の場合には、厄介な問題が生じる。その結果、その操作による処置が非常に長くなったり、不可能になることさえある。
【０００４】
欧州特許ＥＰ０３１７５０７Ｂ１公報には、空気圧駆動の衝撃部材（すなわち、弾）が周期的に基端部分に衝突するよう構成された金属プローブを備えた結石破砕具が開示されている。この器具によれば、衝撃部材の衝突により衝撃エネルギーが金属プローブの先端まで金属プローブに沿って輸送されて、プローブの先端に接触した結石が衝撃波（圧力波）の作用で破砕されるようになっている。そのような衝撃波破砕具は、別の構成ではさらに衝撃部材の電気駆動部も備えている場合があるが、一般には、比較的単純な器具の形ではあるが結石破砕に対して非常に高い効力をもつように構成されている。しかしながら、そのような衝撃波破砕具の取扱いは、自発的に吸引排出できる微粒子にするという点では、まだいくぶん時間のかかるものと考えなければならない。
【０００５】
本発明の目的は、上述した種類の結石破砕装置を使用する場合の現在公知の方法の長所と短所に鑑みて、より自由度の高い結石破砕を可能にする体内結石破砕具を使用することにより結石を除去する結石除去装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述した種類の体内結石破砕具を使用し、特許請求の範囲に述べる特徴を有する結石除去装置を提供するものである。
【０００７】
本出願の請求項１に係る発明は、体内結石破砕具を用いて結石を除去する結石除去装置であって、
ケーシング(15)と、
導波管として作用するとともに、内視鏡の操作路に挿入されて先端を介して結石を破砕する金属プローブ(8)と、
少なくとも１つの圧電セラミック円板(1,2)が上記ケーシング(15)内で反射体(3)と上記金属プローブ(8)を保持するホーン(4)との間に配置されるようにして構成され、縦方向の振動を生成して上記金属プローブ(8)を励起する電気的に制御される超音波変換器(1,2,3,4)と、
上記超音波変換器(1,2,3,4)の軸方向貫通孔(18)と上記金属プローブ(8)の中空部とを貫通し、先端が上記金属プローブ(8)の先端近傍に配置された衝撃プローブ(20)と、
上記金属プローブ(8)の中空部と同一中心線上に設けられ、ブッシュ内部に後方に突き出るように設けられた上記衝撃プローブ(20)の基端の質量体(21)に対して衝撃力を生じさせるように配置された衝撃部材(22)を収容する案内ブッシュ(23)と、
を備えたことを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、一方では電気制御式超音波変換器により作動される金属プローブと他方では衝撃部材により周期的に衝突される衝撃プローブとを単一の器具に統合した組合せによって、超音波変換器の電気制御か衝撃部材の往復駆動のどちらかを単に選択するだけで結石破砕を選択的に行うことができる。このように本発明の装置を選択的に取り扱うことができる結果、いかなる種類の結石も確実に最適に破砕することが可能になり、装置の操作モードの切替えによって一方のプローブと他方のプローブを交換する必要が無くなるとともに手段の適応に時間を費やす必要が無くなる。代わりに、そのような切替えを結石破砕作業進行中のどの時点でも即座に行うことができる。破砕すべき結石の組成も硬さも実寸も多くの場合未知であるので、外科医は、最適の破砕結果を得るためにどちらの操作モードを使用すべきかをその場で決定することができるようになる。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１において、上記衝撃プローブ(20)は上記金属プローブ(8)に対して軸方向に調節可能であることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項１において、上記超音波変換器(1,2,3,4)の上記軸方向貫通孔(18)は横孔を介して吸引管(19)と連通していることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に係る発明は、請求項１において、上記超音波変換器(1,2,3,4)の上記軸方向貫通孔(18)は上記反射体(3)の後側に配置された封止キャップ(18')により封止されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に係る発明は、請求項１において、上記少なくとも１つの圧電セラミック円板(1,2)、上記反射体(3)および上記ホーン(4)を備えた上記超音波変換器(1,2,3,4)の構成は軸方向張力付与手段によって連結固定されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項６に係る発明は、請求項５において、上記少なくとも１つの圧電セラミック円板(1,2)を心出しするよう配置された上記反射体(3)の軸方向突出部(5)は上記ホーン(4)と螺合して上記超音波変換器(1,2,3,4)の構成部品の全てを連結させるねじ部(6)を備えていることを特徴とする。
【００１４】
請求項７に係る発明は、請求項１において、上記超音波変換器(1,2,3,4)は弾性支持部材(16,17)を介して上記ケーシング(15)に支持されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項８に係る発明は、請求項１において、往復運動可能な上記衝撃部材(22)を収容する上記案内ブッシュ(23)は上記超音波変換器(1,2,3,4)の上記反射体(3)の管状後方突出部(35)内で心出しされていることを特徴とする。
【００１６】
請求項９に係る発明は、請求項８において、上記反射体(3)の上記管状後方突出部(35)は、軸方向の穿孔を有し且つ上記衝撃プローブ(20)の上記質量体(21)を収容する上記案内ブッシュ(23)を封止する塊状の挿入体(29)を収容していることを特徴とする。
【００１７】
請求項１０に係る発明は、請求項９において、上記挿入体(29)は上記衝撃プローブ(20)基端の上記質量体(21)を支持する減衰部材(31)を備えていることを特徴とする。
【００１８】
請求項１１に係る発明は、請求項８において、上記反射体(3)の上記管状後方突出部(35)は、上記ケーシング(15)により心出しされた心出しブッシュ(34)内に嵌め入れられていることを特徴とする。
【００１９】
請求項１２に係る発明は、請求項１１において、上記反射体(3)の上記管状後方突出部(35)は、上記ケーシング(15)により心出しされた心出しブッシュ(34)内に嵌め入れられていることを特徴とする。
【００２０】
請求項１３に係る発明は、請求項１において、上記案内ブッシュ(23)は、上記衝撃部材(22)に対する空気圧駆動部として圧縮空気用の流入管(28)を備えているとともに、同軸上に配置された外管(24)により環状空間を挟んで囲まれて上記空気圧駆動部の反転室(25)を形成しており、
上記反転室(25)は窓(26)を介して上記案内ブッシュ(23)の圧力室(27)と連通しているとともに、上記外管(24)に挿入され上記案内ブッシュ(23)に対して封止された閉塞部材である挿入体(29)によって密封されていることを特徴とする。
【００２１】
請求項１４に係る発明は、請求項１において、上記案内ブッシュ(23)及び上記質量体(21)を含む上記衝撃プローブ(20)の構造部材の全ては、上記超音波変換器(1,2,3,4)を装置内に残した状態で上記ケーシング(15)から取り出せるように構成されていることを特徴とする。
【００２２】
本発明の他の目的、特徴および長所は、本発明にかかる結石除去装置の好ましい実施形態に関する以下の説明を読むことにより明らかになるであろう。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に基づいて詳しく説明する。
【００２４】
図面に示す結石除去装置は、反射体３とホーン４との間に２つの圧電セラミック円板１，２を配置した圧電変換器として構成された電気制御式超音波変換器を備えている。２つの圧電セラミック円板１，２は、反射体３の軸方向突出部５によって心出しされており、この軸方向突出部５は、その先端にホーン４との螺合を可能にするねじ部６を有している。ホーン４は、突出部５の先端と相補形の雌ねじを有している。したがって、この構成により、超音波変換器の個々の部品の全てを連結固定することができる。ホーン４には、中空の金属プローブ（以下、音極とも称する）８のねじ部７の断面に対してほぼ軸方向にテーパ−を形成する指数曲線状の包絡面が設けられている。このホーン４の包絡面の指数曲線形状の代わりに、円錐形状や階段形状を採用してもよい。最適の結石破砕結果を得るためには、ホーン４と金属プローブ８の両方の材料に、例えば、高級鋼やチタニウム等のほぼ同じ音響インピーダンスを有する材料を使用することが好ましい。
【００２５】
超音波変換器を電気的に制御するために、電圧−周波数変換器１０およびそれに接続された出力増幅器１１を介してインピーダンス変成器１２に供給される出力信号を発する電圧制御発振器９を備えた公知の回路構成が設けられている。電圧−周波数変換器１０には、位相比較器１３も接続されており、この位相比較器１３も同様にインピーダンス変成器１２に接続されている。位相比較器１３は、出力電圧の位相と出力電流の位相とを比較して発振器９に対する制御電圧を生成するように構成されている。インピーダンス変成器１２は、接続線１４を介して超音波変換器の２つの圧電セラミック円板１，２に接続されており、この配線により、金属プローブ８を周期的な縦方向の振動を起こすよう励起することができる。
【００２６】
２つの圧電セラミック円板１，２、反射体３およびホーン４を備えた超音波変換器の構成は、弾性支持部材１６，１７を介してケーシング１５に支持されている。ケーシング１５の後部は、超音波変換器の個々の部品を納めているその前部よりも中実に構成されている。これら超音波変換器の個々の部品、すなわち、反射体３の軸方向突出部５の螺着によって連結された２つの圧電セラミック円板１，２、反射体３およびホーン４には、金属プローブ８の中空部と同一中心線上にある共通の軸方向貫通孔１８が設けられている。この貫通孔１８は、音極８による結石破砕時に体腔内で形成される微粒子を全て吸引排出する吸引管１９に連通している。さらに、この貫通孔１８は、音極８の中空部を貫通する衝撃プローブ２０も収容し、衝撃プローブ２０が結石破砕を行う際に、そのプローブ先端を音極８の先端よりも前方にわずかに突出させるするような寸法に形成されている。衝撃プローブ２０は、可撓性あるいは剛性の構造を有し、軸方向貫通孔１８を超音波変換器の反射体３の後側から封止する封止キャップ１８´を貫通している。
また、衝撃プローブ２０は、金属プローブ８に対して軸方向への突出長さが調節可能となっており、金属プローブ８に収容可能ともなっている。
【００２７】
衝撃プローブ２０は、電気制御式超音波変換器の代わりに結石破砕に使用される本結石除去装置の第２の機能部分の作動部材を構成している。この第２の機能部分は、欧州特許ＥＰ０３１７５０７Ｂ１にかかる体内衝撃波結石破砕具とほぼ同様に構成されている。したがって、衝撃プローブ２０は、往復運動可能に駆動される衝撃部材（すなわち、弾）２２により衝撃力を付与される質量体２１をその基端に備えており、質量体２１に衝撃エネルギーが伝達されることにより、衝撃プローブ２０に衝撃波（圧力波）が生成される。この衝撃波は、衝撃プローブ２０の先端を介してこれに接触する結石に圧力パルスの形で伝達され、その結石を破砕する。衝撃部材２２の往復駆動部は、空気圧構成からなっていることが好ましい。そのような空気圧駆動部の詳細な説明は、上述の欧州特許ＥＰ０３１７５０７Ｂ１公報を補足的に参照することとする。衝撃部材２２の駆動を油圧制御あるいは電磁気制御によって行ってもよく、それにより、衝撃力を質量体２１から直接付与する代わりに、間接的に付与することができる。
【００２８】
衝撃部材２２は、超音波変換器の貫通孔１８および金属プローブ８の中空部と同一中心線上に位置する案内ブッシュ２３に収容されている。案内ブッシュ２３には、超音波変換器の反射体３よりも軸方向の後方に延出するとともに質量体２１を備えた衝撃プローブ２０基端も収容されている。案内ブッシュ２３は、同軸上に配置された外管２４により環状空間を挟んで囲まれて衝撃部材２２に対する空気圧駆動部の反転室２５を形成している。反転室２５は、窓２６を介して案内ブッシュ２３により形成された圧力室２７と連通している。圧力室２７は、外管２４と螺合する圧縮空気用の流入管２８によって閉塞されている。
【００２９】
図２に詳細に示すように、衝撃プローブ２０の基端近傍の外管２４内に、軸方向の穿孔を有する挿入体２９が挿入されている。この挿入体２９は、窓２６の近傍のシール３０によって案内ブッシュ２３に対して封止されている。衝撃プローブ２０基端の質量体２１は、減衰部材３１により挿入体２９に支持されている。減衰部材３１は、衝撃部材２２が質量体２１に衝突する際に質量体２１に作用する衝撃力を減衰して、衝撃力を均質化するよう構成されている。
【００３０】
挿入体２９は、心出しブッシュ３４のねじ部３３と螺合するねじ蓋３２によって保持されている。心出しブッシュ３４は、反射体３の管状後方突出部３５の内側に位置する挿入体２９およびねじ蓋３２と協力して案内ブッシュ２３を中心に合わせる。これにより、この心出しが弾性支持部材１６，１７によってケーシング１５に支持される。また、反射体３の管状後方突出部３５は、ケーシング１５により心出しされた心出しブッシュ３４内に嵌め入れられている。
【００３１】
質量体２１の構成を衝撃プローブ２０を拡径したヘッド部とする代わりに、質量体を米国特許５，８６８，７５６号公報に示すような別部材の形で設けてもよい。このような構成の場合、独立した質量体が封止部材としても本発明の衝撃部材の衝撃力を伝達する伝達部材としても作用するという点でさらに利点がもたらされることになる。
【００３２】
超音波変換器の電気制御も、音極の周期的振動駆動とパルス波振動駆動との間で切替え可能にすることにより、同様に最適化することができる。パルス波振動駆動は、例えば、電圧源と、超音波変換器と選択的に接続可能なコンデンサとを備えた回路構成をさらに加えることにより実現することができる。その回路構成は、本願とともに出願された同一出願人の特許出願（特願２００１−１８０６８４号）を参照することができる。
【００３３】
衝撃波結石破砕具を構成する構造部材の全ては、ケーシングから取り出すことができる１つの共通のサブアセンブリの形で設けることにより、超音波変換器の構造部材のみをそのままで残すことができる。そのような構成により、衝撃プローブの構造部材を構成する共通のサブアセンブリと組み合わせた場合に、公知の衝撃波結石破砕具としても利用するように構成するかしないかに関係なく、本発明の装置を公知の超音波結石破砕装置として同様に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態にかかる結石除去装置の断面図をその超音波変換器の回路図とともに示す。
【図２】  上記の実施形態にかかる結石除去装置において衝撃プローブのヘッド部付近の細部を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
１、２  圧電セラミック円板
３      反射体
４      ホーン
５      軸方向突出部
６      ねじ部
７      ねじ部
８      金属プローブ（または音極）
９      電圧制御発振器
１０    電圧−周波数変換器
１１    出力増幅器
１２    インピーダンス変成器
１３    位相比較器
１４    接続線
１５    ケーシング
１６，１７    弾性支持部材
１８    軸方向貫通孔
１８´  封止キャップ
１９    吸引管
２０    衝撃プローブ
２１    質量体
２２    衝撃部材（または弾）
２３    案内ブッシュ
２４    外管
２５    反転室
２６    窓
２７    圧力室
２８    流入管
２９    挿入体
３０    シール
３１    減衰部材
３２    ねじ蓋
３３    ねじ部
３４    心出しブッシュ
３５ 管状後方突出部
【図１】
0003931051.tif 000002
【図２】
0003931051.tif 000003