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JP4112795B2 - 超音波外科用ハンドピース - Google Patents

超音波外科用ハンドピース Download PDF

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JP4112795B2
JP4112795B2 JP2000340255A JP2000340255A JP4112795B2 JP 4112795 B2 JP4112795 B2 JP 4112795B2 JP 2000340255 A JP2000340255 A JP 2000340255A JP 2000340255 A JP2000340255 A JP 2000340255A JP 4112795 B2 JP4112795 B2 JP 4112795B2
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アルコン，インコーポレイティド
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は超音波装置に関するものであり、より具体的には眼の水晶体超音波吸引(ophthalmic phacoemulsification)用ハンドピース(handpiece)に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
眼科処置用に適した典型的な超音波外科装置は超音波駆動ハンドピース、付属の中空カッティングチップ(cutting tip)、洗浄スリーブ(irrigating sleeve)および電子制御コンソールから構成される。ハンドピース装置は電気ケーブルおよびフレキシブルチューブによって制御コンソールに取り付けられる。コンソールは電気ケーブルを通してハンドピースによって付属のカッティングチップへ送られる電力レベルを変え、フレキシブルチューブはハンドピース装置を介して眼に洗浄液(irrigation fluid)を供給し、また眼から吸引液(aspiration fluid)を吸出す。
【０００３】
ハンドピースの操作部は中央に置かれた一組の圧電性結晶 (piezoelectric crystal)に直接取付けられた中空共振棒即ち超音波ホーンである。この圧電性結晶は水晶体超音波吸引中に超音波ホーンと付属のカッティングチップの両方を駆動するために必要な所望の超音波振動を与え、コンソールによって制御される。圧電性結晶／超音波ホーンの組立体はハンドピースの中空体即ちシェル内にその節点で比較的剛性のある取付けによって吊り下げられる。ハンドピース本体は本体の末端で径が細くなっている部分即ち円錐頭で終端になっている。この円錐頭は洗浄スリーブを受け入れるように外側にねじが切られている。同様に超音波ホーンの穴には、カッティングチップの外側のねじを受けるために内側にねじが切られている。洗浄スリーブはまた内側にねじを切った穴を有し円錐頭の外側のねじにねじ込まれる。カッティングチップは先端が洗浄スリーブの開放端を通って所定の量だけ突き出るように調整される。
【０００４】
水晶体超音波吸引を行なうために使用されるときは、カッティングチップと洗浄スリーブの端部は、前眼房(anterior chamber)に近づけるために、目の組織内の角膜(cornea)、鞏膜(sclera)などの位置における所定の幅の小さな切開部(incision)内に挿入される。カッティングチップは圧電性結晶駆動超音波ホーンによって洗浄スリーブ内でその縦軸に沿って超音波的に振動させられ、選択された組織をその部位に接触して乳状化する(emulsify)。カッティングチップの中空孔は超音波ホーン内の孔に通じ、超音波ホーンの孔は今度はハンドピースからコンソールへの吸出し管(aspiration line)に通じる。コンソール内の減圧あるいは真空装置は乳状化された組織を眼からカッティングチップの開放端、カッティングチップの孔、超音波ホーンの孔および吸出し管を介して、回収装置の中に引出す、即ち吸出す。乳状化された組織の吸出しは、洗浄スリーブの内部表面とカッティングチップの外側表面の間の小さな環状ギャップを介して手術位置(surgical site)に注入される塩水水洗材(saline flushing solution)あるいは洗浄材(irrigant)によって支援される。
【０００５】
カッティングチップの超音波縦運動をチップの回転運動あるいは振動運動と組合せる試みが従来からあった。ここに参照した米国特許５，２２２，９５９号(Anis)、５，７２２，９４５号（Anis，外）および４，５０４，２６４号(Kelman)を参照。これらの従来の試みではチップの回転を与えるためにＯリングなどの気密構造を必要とする電気モータを使用したので、複雑さとモータの故障の可能性が増すという問題があった。
【０００６】
従って、信頼性が高い振動式の超音波ハンドピースに対する要請が続いている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題と手段】
本発明は１組の縦方向に振動する圧電素子を有するハンドピースを備えることによって従来技術の超音波装置を改善するものである。周期振動性(oscillatory)あるいはねじり(torsional)運動を得るために、一連の平行な斜めスリット(diagonal slit)が超音波ホーンの円周に備えられる。このスリットは縦振動を周期振動性あるいはねじり振動に変える。従って、縦運動とねじり運動の両方を有する超音波ハンドピースを提供することが本発明の目的である。
【０００８】
ねじり運動を生成するために一連の斜めスリットを有する超音波ホーンを備えた超音波ハンドピースを提供することも本発明の更なる目的である。
本発明のその他の目的、特徴、および利点は図面および以下の図面および特許請求範囲の記述を参照することにより明らかになろう。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図４に最もよく見られるように、本発明のハンドピース１０は一般にハンドピースシェル１２、注入スリーブ(infusion sleeve)１４およびカッティングチップ１６を含む。図１〜３に最もよく見られるように、ハンドピース１０は超音波ホーン１８を含む。ハンドピース１０は一般に、圧電性結晶が励起されたとき超音波ホーン１８中に縦方向の振動運動を生じさせるように超音波ホーン１８に連結された少なくとも一対の圧電性結晶（図示せず）を含む。ハンドピース１０および超音波ホーン１８（スリット２０に関する以外）に使用される材料およびそれらの構造は当業者には公知である。例えば、ここに参照した米国特許４，１６９，９８４号（Parisi）、４，５１５，５８３号(Sorich)、４，９８９，５８８号（Kubota、外）および５，３５９，９９６号(Hood)を参照。超音波ホーン１８はその末端部の近くに一連のほぼ平行で円周に斜めに配置されたスリット２０を含む。スリット２０の角度は好ましくは超音波ホーン１８の縦軸に対して約４５度であり、それが超音波ホーン１８に対する基本的な応力角(stress angle)であるが、１０度から８０度の間の任意の角度が使用されても良く、４５度から６０度の間がより好ましい。当業者は認識するように、圧電性結晶の縦運動を超音波ホーン１８の末端のねじれ運動あるいは周期振動性運動に変換するために必要なスリットの正確な位置や数、サイズは所望のねじれ運動の量に依存して変わる。一般的にいえば、効率的な変換はスリット２０の深さが0.0025ｃｍ（0.001インチ）から1.02ｃｍ（0.4インチ）の間で生ずるであろう。さらに、スリットは互いに平行である必要は無い。
【００１０】
図５に見られるように、超音波発生器は超音波ハンドピースを駆動する少なくとも１つの信号成分（駆動信号）を発生するために広帯域スペクトルの発生源を使用する。広帯域スペクトル発生源はプログラムすることができ、従って発生源に供給される一定の入力情報を変えることによって容易に調整可能である。しかしながら、固定スペクトル発生源も問題なく使用できる。高速フーリエ変換（“ＦＦＴ”）ディジタルシグナルプロセッサ（“ＤＳＰ”）が駆動信号の広帯域スペクトル成分に対するハンドピース１０の応答を分析するために使用することができる。実時間アプリケーションでは、ＦＦＴ ＤＳＰの出力は、駆動信号の態様を変えるために駆動信号を発生する回路に供給される適切なフィードバック信号内に具体化された制御パラメータを発生するために使用される。図６に見られるように、超音波発生器はまた、駆動信号に対するハンドピース１０の応答を分析するために通常のシグナルプロッセサを使用してもよい。ここで用いる「駆動信号」という用語は、少なくとも超音波ハンドピースに動力を供給するためにのみ有効である信号、ハンドピースをチューニングし、あるいは校正するためにのみ有効な信号、およびこのような電力信号とチューニングあるいは校正信号との組合せを含む。
【００１１】
図５に示すように、広帯域スペクトル信号発生源２８は駆動信号４を発生し、その信号は、それぞれ、ねじりの単一周波数発生源３０と縦方向の単一周波数発生源３２からの駆動信号５，６と共に増幅器３４において組合わされる。増幅器３４は駆動信号３６をハンドピース１０とＦＦＴ ＤＳＰ３８に伝える。ＦＦＴ ＤＳＰ３８はまたハンドピース１０からフィードバック信号４０を受け取る。ＦＦＴ ＤＳＰ３８は、ここに参照した米国特許出願０８／７６９，２５７号（対応ＰＣＴ特許出願ＰＣＴ／ＵＳ９７／１５９５２）に充分に開示されているような方法でハンドピースの運転特性を決定するために駆動信号３６およびフィードバック信号４０を処理する。ＦＦＴ ＤＳＰ３８は広帯域スペクトル信号４に対するハンドピース１０の電気的応答を決定し、そしてＤＳＰ３９に信号４２を供給して発生源３２および３０の周波数および／あるいは出力電圧をそれぞれ調整するための調整信号６０および６１を発生し、駆動信号５，６を調整する。
【００１２】
図６に示されるように、ここに参照した米国特許５，４３１，６６４号、あるいは米国特許出願０８／７６９，２５７号（対応ＰＣＴ出願ＰＣＴ／ＵＳ９７／１５９５２）に述べられているような２つの従来形の駆動信号発生源を使用してもよい。例えば、発生源４４はねじり用圧電性結晶のための駆動信号４５を、そして発生源４６は縦方向用圧電性結晶のための駆動信号４７を発生することができる。駆動信号４５および４７は増幅器１３４で結合され、駆動信号１３６がハンドピース１１０に供給される。ハンドピースのフィードバック信号１４０はセパレータ(separator)４８を介してフィルタにかけられ、調整信号５０および５２をそれぞれ発生源４４および４６に提供する。セパレータ４８はローパスフィルタあるいはハイパスフィルタあるいはヘテロダイン受信機のような多くの汎用アナログあるいはディジタル装置でよい。
【００１３】
以上の本発明のいくつかの実施例の記述は図示および説明のために与えられたものであり、上述で開示したシステムや方法からの変形、変更、修正および逸脱も本発明の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のハンドピースで使用可能な超音波ホーンの正面図である。
【図２】本発明のハンドピースで使用可能な超音波ホーンの図１の断面２−２での断面図である。
【図３】本発明のハンドピースで使用可能な超音波ホーンの斜視図である。
【図４】本発明のハンドピースの斜視図である。
【図５】本発明で使用可能な第１の駆動回路のブロック図である。
【図６】本発明で使用可能な第２の駆動回路のブロック図である。
【符号の説明】
１０…ハンドピース
１２…ハンドピースシェル
１４…注入スリーブ
１６…カッティングチップ
１８…超音波ホーン
２０…スリット

Claims (3)

  1. 超音波外科用ハンドピースであって、
    ハンドピースシェルと、
    前記ハンドピースシェル内に保持された超音波ホーンであって、該超音波ホーンの縦方向の振動に応答して該超音波ホーン内にねじれを生じさせるような大きさと間隔で円周に斜めに配置される複数のスリットを含む超音波ホーンと、
    前記超音波ホーン上の前記スリットに対して末端側に取り付けられたカッティングチップとを具備する超音波外科用ハンドピース。
  2. 前記超音波ホーンが縦軸を有し、前記スリットが前記縦軸に対し１０度から８０度の間の角度で配置される請求項１に記載のハンドピース。
  3. 前記スリットが前記縦軸に対し４５度から６０度の間の角度で配置される請求項２に記載のハンドピース。
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