專利名稱：超聲波處置裝置和超聲波處置裝置用探頭以及它們的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及例如超聲波凝固切開裝置或超聲波抽吸裝置那樣的使用 超聲波對活體組織進行處置的超聲波處置裝置。
背景技術(shù)：
以往，采用使用超聲波對活體組織進行處置的超聲波處置裝置。例 如在日本特開2004-321606號公報中公開了對活體組織進行凝固切開的 超聲波凝固切開裝置。日本特幵2004-321606號公報的超聲波凝固切幵裝 置具有產(chǎn)生超聲波振動的超聲波振子。在該超聲波振子上連接有傳遞超 聲波振動的細長的探頭的基端部，在該探頭的前端部上形成有通過傳遞 來的超聲波振動來對活體組織進行凝固切開處置的處置部。該處置部從 外插在探頭上的護套的前端開口突出，在該護套的前端部配設(shè)有相對于 處置部開閉并與處置部協(xié)同動作來把持活體組織的爪。在通過超聲波凝 固切開裝置對活體組織進行處置時，利用處置部和爪來把持活體組織， 經(jīng)由探頭將由超聲波振子產(chǎn)生的超聲波振動傳遞到處置部，通過處置部 對所把持的活體組織進行凝固切開。
這里，當處置部在浸入體液、血液等液體中的狀態(tài)下對活體組織進 行處置時，有時在處置部中會產(chǎn)生空穴而損傷活體組織。在美國專利第6， 790， 216號說明書中，公開了抑制處軍部中產(chǎn)生空穴的超聲波凝固切開 裝置。美國專利第6， 790， 216號說明書的超聲波凝固切開裝置具有與 日本特開2004-321606號公報的超聲波凝固切開裝置大致同樣的結(jié)構(gòu)，但是在處置部中，在與爪面對的把持面的相反側(cè)形成朝向前端側(cè)傾斜的傾
斜形狀。而且，在美國專利第6， 790， 216號說明書中，公開了通過減 小傾斜形狀的傾斜角度，來抑制在處置部產(chǎn)生的空穴的技術(shù)。
另一方面，在日本特開2002-233533號公報中公開了對活體組織進 行破碎抽吸的超聲波抽吸裝置。日本特開2002-233533號公報的超聲波抽 吸裝置具有與日本特開2004-321606號公報和美國專利第6， 790， 216 號說明書的超聲波凝固切開裝置同樣的超聲波振子、探頭和護套。在曰 本特開2002-233533號公報的超聲波抽吸裝置的探頭的前端部形成有使 活體組織乳化破碎的處置部。而且，在探頭與護套之間，形成有在處置 部具有開口部、并抽吸破碎后的活體組織的抽吸路。在利用超聲波抽吸 裝置對活體組織進行處置時，經(jīng)由探頭將由超聲波振子產(chǎn)生的超聲波振 動傳遞到處置部，通過處置部使活體組織乳化破碎，經(jīng)由抽吸路來抽吸 破碎后的活體組織。
如上所述，在對活體組織進行凝固切開時等，為了不損傷活體組織， 優(yōu)選抑制在處置部中產(chǎn)生空穴。另一方面，在對活體組織進行破碎抽吸 時等，為了有效進行活體組織的破碎，優(yōu)選促進空穴的產(chǎn)生。
在美國專利第6， 790， 216號說明書中，公開了通過減小處置部的 與把持部對置的傾斜形狀的傾斜角度來抑制空穴的技術(shù)，但是，還沒有 達到在對活體組織的處置中實現(xiàn)最佳的空穴狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是著眼于上述課題而完成的，其目的在于，提供一種在對活 體組織的處置中實現(xiàn)最佳的空穴狀態(tài)的超聲波處置裝置。
本發(fā)明的一個實施方式的超聲波處置裝置的特征在于，該超聲波處 置裝置具有超聲波振子，其產(chǎn)生超聲波；探頭，其連接在所述超聲波 振子上，傳遞由所述超聲波振子產(chǎn)生的超聲波振動；以及處置部，其形 成在所述探頭上，通過傳遞來的超聲波振動對活體組織進行處置，所述 處置部具有空穴抑制部，該空穴抑制部形成為如下的形狀在與液體內(nèi) 的超聲波振動有關(guān)的流體解析中，其外表面附近的壓力比該液體的飽和蒸汽壓大。
在該超聲波處置裝置中，在通過處置部在液體內(nèi)對活體組織進行處 置時，空穴抑制部的外表面附近的液體的壓力比該液體的飽和蒸汽壓大， 可抑制處置部中產(chǎn)生空穴。
本發(fā)明優(yōu)選的一個實施方式的超聲波處置裝置的特征在于，所述空 穴抑制部形成為使得阻力系數(shù)變小的形狀。
在該超聲波處置裝置中，在通過處置部在液體內(nèi)對活體組織進行處 置時，空穴抑制部的外表面附近的液體的壓力梯度平緩，具有液體的壓 力比該液體的飽和蒸汽壓大的傾向。
本發(fā)明優(yōu)選的一個實施方式的超聲波處置裝置的特征在于，該超聲 波處置裝置用于對活體組織進行凝固切開。
在該超聲波處置裝置中，通過可抑制產(chǎn)生空穴的處置部來進行凝固 切開處置。
本發(fā)明優(yōu)選的一個實施方式的超聲波處置裝置的特征在于，該超聲 波處置裝置還具有爪，該爪相對于所述處置部開閉，與所述處置部協(xié)同 動作來把持活體組織。
在該超聲波處置裝置中，利用處置部和爪來把持活體組織，通過處 置部對所把持的活體組織進行處置。
本發(fā)明的另一個實施方式的超聲波處置裝置的特征在于，該超聲波 處置裝置具有超聲波振子，其產(chǎn)生超聲波；探頭，其連接在所述超聲 波振子上，傳遞由所述超聲波振子產(chǎn)生的超聲波振動；以及處置部，其 形成在所述探頭上，通過傳遞來的超聲波振動對活體組織進行處置，所 述處置部具有空穴促進部，該空穴促進部形成為如下的形狀在與液體 內(nèi)的超聲波振動有關(guān)的流體解析中，其外表面附近的壓力成為該液體的 飽和蒸汽壓以下。
在該超聲波處置裝置中，在通過處置部在液體內(nèi)對活體組織進行處 置時，空穴促進部的外表面附近的液體的壓力成為該液體的飽和蒸汽壓 以下，可促進處置部中產(chǎn)生空穴。
本發(fā)明優(yōu)選的一個實施方式的超聲波處置裝置的特征在于，所述空
6穴促進部形成為使得阻力系數(shù)變大的形狀。
在該超聲波處置裝置中，在通過處置部在液體內(nèi)對活體組織進行處 置時，空穴促進部的外表面附近的液體的壓力梯度陡峭，具有液體的壓 力成為該液體的飽和蒸汽壓以下的傾向。
本發(fā)明優(yōu)選的一個實施方式的超聲波處置裝置的特征在于，該超聲 波處置裝置還具有對破碎后的活體組織進行抽吸的抽吸路，用于對活體 組織進行破碎抽吸。
在該超聲波處置裝置中，通過可促進產(chǎn)生空穴的處置部來進行破碎 處置，通過抽吸路來抽吸破碎后的活體組織。
本發(fā)明優(yōu)選的一個實施方式的超聲波處置裝置的特征在于，所述處 置部形成為如下形狀在與液體內(nèi)的超聲波振動有關(guān)的流體解析中，空 穴促進部的外表面附近的液體的速度方向相當于在對活體組織的處置中 從所述處置部朝向活體組織的方向。
在該超聲波處置裝置中，在通過處置部在液體內(nèi)對活體組織進行處 置時，在空穴促進部的外表面附近產(chǎn)生的空穴朝向活體組織移動。
本發(fā)明的又一個實施方式的超聲波處置用探頭用于上述超聲波處置 裝置。
本發(fā)明的又一個實施方式的超聲波處置裝置用探頭的制造方法的特 征在于，該制造方法具有以下工序?qū)τ谕ㄟ^超聲波振動對活體組織進 行處置的處置部的至少一部分，制作預(yù)定的形狀模型；對于所述形狀模 型，通過與液體內(nèi)的超聲波振動有關(guān)的流體解析來求出該液體的壓力分 布；對所述形狀模型以下述方式進行變形使得在所述壓力分布中成為 該液體的飽和蒸汽壓以下的部分中的至少一部分的壓力比該液體的飽和 蒸汽壓大；重復(fù)進行所述求出該液體的壓力分布的工序和對所述形狀模 型進行變形的工序；以及將所述處置部形成為所述形狀模型的形狀。
本發(fā)明優(yōu)選的一個實施方式的超聲波處置裝置用探頭的制造方法的 特征在于，對所述形狀模型進行變形的工序包括以阻力系數(shù)減小的方式 對所述形狀模型進行變形的工序。
本發(fā)明的又一個實施方式的超聲波處置裝置用探頭的制造方法的特征在于，該制造方法具有以下工序?qū)τ谕ㄟ^超聲波振動對活體組織進 行處置的處置部的至少一部分，制作預(yù)定的形狀模型；對于所述形狀模 型，通過與液體內(nèi)的超聲波振動有關(guān)的流體解析來求出該液體的壓力分 布；對所述形狀模型以下述方式進行變形使得在所述壓力分布中成為 比該液體的飽和蒸汽壓大的至少一部分的壓力小于該液體的飽和蒸汽 壓；重復(fù)進行所述求出該液體的壓力分布的工序和對所述形狀模型進行 變形的工序；以及將所述處置部形成為所述形狀模型的形狀。
本發(fā)明優(yōu)選的一個實施方式的超聲波處置裝置用探頭的制造方法的 特征在于，對所述形狀模型進行變形的工序包括以阻力系數(shù)增大的方式 對所述形狀模型進行變形的工序。
本發(fā)明優(yōu)選的一個實施方式的超聲波處置裝置用探頭的制造方法的 特征在于，該制造方法還具有以下述方式對所述形狀模型進行變形的工 序，即，使得在所述壓力分布中小于該液體的飽和蒸汽壓的部分中的至 少一部分的液體的速度方向相當于在對活體組織的處置中從所述處置部 朝向活體組織的方向。
本發(fā)明的又一個實施方式的超聲波處置裝置的制造方法具有上述超 聲波處置裝置用探頭的制造方法。
在本發(fā)明的超聲波處置裝置中，在對活體組織的處置中可實現(xiàn)最佳 的空穴狀態(tài)。
并且，根據(jù)本發(fā)明的超聲波處置裝置用探頭的制造方法，能夠制造 在對活體組織的處置中可實現(xiàn)最佳的空穴狀態(tài)的超聲波處置裝置。


圖1是表示本發(fā)明的第1實施方式的超聲波凝固切開裝置的側(cè)視圖。 圖2是表示本發(fā)明的第1實施方式的超聲波凝固切開裝置的前端部 的立體圖。
圖3A是在向前端側(cè)的振動狀態(tài)下表示本發(fā)明的第1實施方式的超聲
波凝固切幵裝置的探頭的立體圖。
圖3B是在向后端側(cè)的振動狀態(tài)下表示本發(fā)明的第1實施方式的超聲波凝固切開裝置的探頭的立體圖。
圖4是表示本發(fā)明的第1實施方式的超聲波凝固切開裝置的處置部 的設(shè)計方法中的、處置部的初始三維模型的立體圖。
圖5是關(guān)于本發(fā)明的第1實施方式的超聲波凝固切開裝置的處置部 的設(shè)計方法中的、制作出流體解析的結(jié)果的初始三維模型的壓力分布圖。
圖6是關(guān)于本發(fā)明的第1實施方式的超聲波凝固切開裝置的處置部
的設(shè)計方法中的、制作出流體解析的結(jié)果的初始三維模型的速度分布圖。
圖7是表示本發(fā)明的第1實施方式的超聲波凝固切開裝置的處置部 的設(shè)計方法中的、處置部的最終三維模型的立體圖。
圖8是關(guān)于本發(fā)明的第1實施方式的超聲波凝固切開裝置的處置部 的設(shè)計方法中的、制作出流體解析的結(jié)果的最終三維模型的壓力分布圖。
圖9是在振動狀態(tài)下表示本發(fā)明的第1實施方式的變形例的超聲波 凝固切開裝置的探頭的立體圖。
圖10是表示本發(fā)明的第2實施方式的超聲波抽吸裝置的側(cè)視圖。
圖11是表示本發(fā)明的第2實施方式的超聲波吸引裝置的處置部的設(shè) 計方法中的、處置部的初始三維模型的立體圖。
圖12是關(guān)于本發(fā)明的第2實施方式的超聲波吸引裝置的處置部的設(shè) 計方法中的、制作出流體解析的結(jié)果的初始三維模型的壓力分布圖。
圖13是表示本發(fā)明的第2實施方式的超聲波吸引裝置的處置部的設(shè) 計方法中的、處置部的最終三維模型的立體圖。
圖14是關(guān)于本發(fā)明的第2實施方式的超聲波吸引裝置的處置部的設(shè) 計方法中的、制作出流體解析的結(jié)果的初始三維模型的壓力分布圖。
圖15是表示關(guān)于各種形狀的阻力系數(shù)CD相對于雷諾數(shù)Re的值的圖。
具體實施例方式
以下，參照圖1 圖8說明本發(fā)明的第1實施方式。本實施方式的 超聲波處置裝置是可抑制產(chǎn)生空穴的超聲波凝固切開裝置16。如圖1所 示，超聲波凝固切開裝置16具有產(chǎn)生超聲波振動的超聲波振子18。該超聲波振子18收納在圓筒罩20中，從該圓筒罩20的基端部延伸出用于對 超聲波振子18提供電力的軟線22。并且，在超聲波振子18的前端部的 輸出端連接有傳遞超聲波振動的細長的直線形狀的探頭24的基端部。在 該探頭24的前端部上形成有通過傳遞來的超聲波振動來凝固切開活體組 織的處置部26a。
而且，在探頭24上外插有護套28，在該護套28的前端部配設(shè)有相 對于處置部26a開閉并與處置部26a協(xié)同動作來把持活體組織的爪30。 另一方面，護套28的基端部以護套28在繞其中心軸的方向上旋轉(zhuǎn)自如 的方式連接在操作部主體32上，在護套28的基端部配設(shè)有用于旋轉(zhuǎn)操 作護套28的旋轉(zhuǎn)旋鈕34。而且，在操作部主體32上配設(shè)有用于對爪30 進行開閉操作的固定手柄36和可動手柄38。即，可動手柄38相對于固 定手柄36開閉自如地樞轉(zhuǎn)支承在操作部主體32上，并且樞轉(zhuǎn)支承在操 作部主體32內(nèi)的操作桿的基端部上。該操作桿進退自如地貫穿在操作部 主體32和護套28中，操作桿的前端部連接在爪30的基端部上。而且， 通過相對于固定手柄36開閉操作可動手柄38，并進退操作操作桿，從而 使爪30相對于處置部26a幵閉。
圖2所示的本實施方式的處置部26a具有在體液、血液等液體中進 行超聲波振動的情況下可抑制空穴的產(chǎn)生的形狀。以下，對這種處置部 26a的設(shè)計方法迸行說明。
工序l:初始三維模型的制作
關(guān)于圖3A和圖3B所示的那種探頭24，制作初始三維模型。在本實 施方式中，作為初始三維模型，采用以往的超聲波凝固切開用探頭。 工序2:基于三維模型的流體解析
關(guān)于使探頭24在液體中進行超聲波振動的情況進行流體解析。 探頭24在液體中在自身的長軸方向以預(yù)定的振幅和周期進行縱向 振動。即，探頭24重復(fù)進行圖3A的箭頭B1所示的向前端側(cè)的振動和 圖3B的箭頭B2所示的向基端側(cè)的振動。在本實施方式中，利用固定于 探頭24的坐標系進行解析。在該坐標系中，在以預(yù)定的振幅和周期在一 個方向上振動的液體場中，以靜止狀態(tài)配置探頭24，并使該探頭24的長軸方向與液體的振動方向一致。即，液體重復(fù)進行圖3A的箭頭C1所示的向基端側(cè)的振動和圖3B的箭頭C2所示的向前端側(cè)的振動。
在本實施方式中，為了削減流體解析的解析時間，僅對探頭24的前端部的處置部26a進行流體解析。具體而言，根據(jù)探頭24的三維模型，制作兩端部與處置部26a為相同形狀的處置部26a的三維模型。圖4表示所制作的處置部26a的三維模型的一例。該處置部26a的三維模型與以往的超聲波凝固切開用探頭24的處置部26a所采用的圓柱形狀相對應(yīng)。
而且，制作上述的在一個方向以預(yù)定的振幅和周期進行振動的液體場的半周期部分的液體場模型，即制作如下的液體場模型在預(yù)定的周期，振幅從0增大到最大振幅，從最大振幅減少到0，然后振幅不減小而再次轉(zhuǎn)變?yōu)樵龃?。在該液體場模型中，以靜止狀態(tài)配置處置部26a的三維模型，并使其長軸方向與液體的振動方向一致，來進行流體解析。這里，在處置部26a的三維模型中，在液體場模型的振動方向的上游側(cè)的端部，對處置部26a向前端側(cè)振動時的動作進行解析，在下游側(cè)的端部，對處置部26a向基端側(cè)振動時的動作進行解析。在流體解析中，計算出液體場模型的壓力分布和速度分布。
根據(jù)液體場模型的壓力分布，對空穴的產(chǎn)生進行分析。 一般地，空穴在液體達到飽和蒸汽壓時產(chǎn)生。例如，在水的情況下，在大氣壓(101.3kPa)下溫度上升到10(TC時達到飽和蒸汽壓，并且，在常溫(2(TC)下減壓到2kPa時達到飽和蒸汽壓，產(chǎn)生空穴。在通過處置部26a在液體中對活體組織進行處置的情況下，能夠預(yù)想到在液體場模型中，在與減壓到該液體的飽和蒸汽壓的部分對應(yīng)的部分產(chǎn)生空穴。
圖5表示制作出流體解析的結(jié)果的壓力分布圖的一例。在圖5中，用箭頭D來表示液體的振動方向。作為液體場模型的液體，選擇常溫(20°C)的水，能夠預(yù)想到在液體場模型中，在壓力為飽和蒸汽壓(2kPa)以下的部分產(chǎn)生空穴。如圖5所示，在處置部26a的三維模型的上游側(cè)的端部的邊緣部分附近，液體場模型的壓力為2kPa以下，在通過處置部26a在液體中對活體組織進行處置的情況下，能夠預(yù)想到在向前端側(cè)振動
ii時，在處置部26a的邊緣部分附近產(chǎn)生空穴。在對應(yīng)的實際實驗中，在通過處置部26a在液體中對活體組織進行處置的情況下，也確認到在向前端側(cè)振動時，在處置部26a的邊緣部分產(chǎn)生空穴。
圖6表示制作出流體解析的結(jié)果的速度分布圖的一例。在圖6中，用箭頭D來表示液體的振動方向。如圖6所示，可理解為在處置部26a的三維模型的下游側(cè)端部，液體場模型的液體的速度收斂于一點。艮口，能夠設(shè)想為，在處置部26a向前端側(cè)振動時，在處置部26a的邊緣部分產(chǎn)生的空穴在處置部26a向基端側(cè)的振動中，從處置部26a的邊緣部分朝向前端側(cè)移動。在對應(yīng)的實際實驗中，也確認到在處置部26a向基端側(cè)的振動中，空穴從處置部26a的邊緣部分朝向前端側(cè)移動。
工序3:三維模型的變形
對處置部26a的三維模型以下述方式進行變形使得在液體場模型中成為該液體的飽和蒸汽壓以下的部分的壓力比飽和蒸汽壓大。在本實施方式中，使在液體場模型中成為該液體的飽和蒸汽壓以下的部分的附近的三維模型的形狀變形為狙力系數(shù)小的形狀。如果阻力系數(shù)小，則壓力梯度平緩，能夠減少液體場模型中的液體的壓力的降低。具體而言，在圖5中，在處置部26a的三維模型的上游側(cè)的端部的邊緣部分附近，液體場模型的壓力成為飽和蒸汽壓(2kPa)以下，使該邊緣部分變形為阻力系數(shù)小的形狀即流線形形狀。當然，對應(yīng)于上游側(cè)的端部的邊緣部分的變形，也使下游側(cè)的端部的邊緣部分變形。另外，圖15表示關(guān)于各種形狀的阻力系數(shù)CD相對于雷諾數(shù)Re的值。
工序4:基于三維模型的流體解析和三維模型的變形的重復(fù)重復(fù)進行工序2的基于三維模型的流體解析和工序3的三維模型的變形。
工序5:最終三維模型的確定
在液體場模型中，在減壓到該液體的飽和蒸汽壓的部分大體上消失后，結(jié)束三維模型的變形，確定處置部26a的最終三維模型。
圖7表示處置部26a的最終三維模型的一例。如圖7所示，該處置部26a的三維模型具有接近流線形形狀的形狀。圖8表示制作出該處置部26a的三維模型的流體解析的結(jié)果的壓力分布圖。在圖8中，用箭頭D來表示液體的振動方向。如圖8所示，成為飽和蒸汽壓(2kPa)以下的部分幾乎消失，在通過處置部26a在液體中對活體組織進行處置的情況下，能夠預(yù)想到可抑制空穴的產(chǎn)生。在對應(yīng)的實際實驗中，在通過處置部26a在液體中對活體組織進行處置的情況下，也確認到可抑制空穴的產(chǎn)生。
這樣，在本實施方式中，處置部26a的前端部分成為抑制空穴的產(chǎn)生的空穴抑制部39。
接著，說明本實施方式的超聲波凝固切幵裝置16的作用。在通過超聲波凝固切開裝置16處置活體組織時，利用處置部26a和爪30來把持活體組織，經(jīng)由探頭24將由超聲波振子18產(chǎn)生的超聲波振動傳遞到處置部26a，通過處置部26a凝固切開所把持的活體組織。此時，存在處置部26a浸入體液、血液等液體中的情況，但是在處置部26a的外表面附近，液體的壓力梯度平緩，液體的壓力成為該液體的飽和蒸汽壓以下的部分少，從而可抑制在處置部26a中產(chǎn)生空穴。
因此，本實施方式的超聲波凝固切開裝置16發(fā)揮如下效果。本實施方式的處置部26a形成為如下形狀在與液體內(nèi)的超聲波振動有關(guān)的流體解析中，處置部26a的外表面附近的壓力比該液體的飽和蒸汽壓大。而且，也可抑制實際上通過處置部26a在液體內(nèi)凝固切開活體組織時在處置部26a中產(chǎn)生空穴，可實現(xiàn)凝固切開中的最佳的空穴狀態(tài)。
以下，參照圖9說明本發(fā)明的第1實施方式的變形例。在本變形例中，關(guān)于三維振動的處置部26a，實現(xiàn)最佳的空穴狀態(tài)。
在第1實施方式那種直線形狀的探頭24中，處置部26a進行一維振動，但是在通常的探頭24中，處置部26a進行三維振動。即，處置部26a的振幅矢量能夠使用X、 Y、 Z軸方向的各軸方向的矢量分量如下那樣表
A=Ax.i+Ay'j + Az.k
i、 j、 k:各軸方向的單位矢Ax、 Ay、 Az:各軸方向的振幅的大小
各軸方向的振幅的大小可以通過數(shù)值解析來計算，根據(jù)這些各軸方 向的振幅的大小，來制作處置部26a的設(shè)計中的用于流體解析的液體場 模型。
例如，在圖9所示的那種曲線形狀的探頭24中，處置部26a進行二 維振動。在該情況下，通過數(shù)值解析來計算出X軸和Y軸的各軸方向的 振幅的大小，如箭頭C3所示那樣制作處置部26a的設(shè)計方法中的用于流 體解析的液體場模型。
圖10 圖14表示本發(fā)明的第2實施方式。對于具有與第1實施方 式同樣功能的結(jié)構(gòu)，標以同一參照標號并省略說明。本實施方式的超聲 波處置裝置是對活體組織進行破碎抽吸的超聲波抽吸裝置40。如圖10所 示，該超聲波抽吸裝置40的超聲波振子18收納在手柄構(gòu)件42中。而且， 在該超聲波振子18的輸出端上連接有探頭24的基端部，在該探頭24的 前端部形成有通過傳遞來的超聲波振動來使活體組織乳化破碎的處置部 26b。
進而，在探頭24和超聲波振子18中，在探頭24和超聲波振子18 的長軸方向貫通形成有用于抽吸破碎后的活體組織的抽吸路43。該抽吸 路43的前端部在處置部26b開口，形成抽吸開口部44。而且，抽吸路 43的基端部連通到形成于手柄構(gòu)件42上的抽吸接頭，該抽吸接頭連接在 抽吸裝置上。
并且，在探頭24上外插有護套28，通過探頭24與護套28之間的 間隙，來形成用于進行送液的送液路46。該送液路46的前端部在護套 28的前端部與探頭24之間呈環(huán)狀開口，形成送液開口部48。而且，送 液路46的基端部連通到配設(shè)于手柄構(gòu)件上的送液接頭50，該送液接頭 50連接在送液裝置上。
本實施方式的處置部26b具有在生理鹽水等液體中進行超聲波振動 時促進空穴的產(chǎn)生的形狀。以下，對這種處置部26b的設(shè)計方法進行說 明。另外，對于與第1實施方式的設(shè)計方法同樣的工序，省略其說明。
工序l:初始三維模型的制作在本實施方式中，作為初始三維模型，采用以往的超聲波抽吸用探頭。
工序2:基于三維模型的流體解析
如圖11所示，根據(jù)探頭24的三維模型，制作兩端部與處置部26b 為相同形狀的大致圓筒狀的處置部26b的三維模型。
圖12表示制作出流體解析的結(jié)果的壓力分布圖的一例。在圖12中， 用箭頭D來表示液體的振動方向。如圖12所示，在處置部26b的三維模 型的下游側(cè)的端部的圓環(huán)狀端面附近，液體場模型的壓力為2kPa以下。 因此，在通過處置部26b在液體中對活體組織進行處置的情況下，能夠 預(yù)想到在向后端側(cè)振動時，在處置部26b的圓環(huán)狀端面附近產(chǎn)生空穴。
工序3:三維模型的變形
對處置部26b的三維模型以下述方式進行變形關(guān)于希望在通過處 置部26b在液體中對活體組織進行處置時產(chǎn)生空穴的部分，使得在液體 場模型中相對應(yīng)的部分的壓力成為飽和蒸汽壓以下。在本實施方式中， 使希望在液體場模型中成為該液體的飽和蒸汽壓以下的部分的附近的三 維模型的形狀變形為阻力系數(shù)大的形狀。如果阻力系數(shù)大，則壓力梯度 陡峭，能夠增大液體場模型中的液體的壓力的降低。具體而言，參照圖 12，在液體場模型中，在希望處置部26b的三維模型的兩端部的圓環(huán)狀 端面附近的部分成為飽和蒸汽壓(2kPa)以下的情況下，為了相對于液 體場的振動方向增大阻力系數(shù)，對三維模型以使得處置部26b的三維模 型的外周部的兩端部具有同一凸緣形狀的方式進行變形。
工序4:基于三維模型的流體解析和三維模型的變形的重復(fù)
工序5:最終三維模型的確定
在液體場模型中，在希望成為該液體的飽和蒸汽壓以下的部分成為 飽和蒸汽壓以下之后，結(jié)束三維模型的變形，確定處置部26b的最終三 維模型。
圖13表示處置部26b的最終三維模型的一例。如圖13所示，該處 置部26b的三維模型成為在端部具有凸緣形狀的形狀。圖14表示關(guān)于該 處置部26b的三維模型的制作出流體解析的結(jié)果的壓力分布圖。在圖14中，用箭頭D來表示液體的振動方向。如圖14所示，在處置部26b的三 維模型的兩端部的圓環(huán)狀端面附近，形成有成為飽和蒸汽壓(2kPa)以 下的部分，在通過處置部26b在液體中對活體組織進行處置的情況下， 能夠預(yù)想到促進空穴的產(chǎn)生。在對應(yīng)的實際實驗中，也能確認在通過處 置部26b在液體中對活體組織進行處置的情況下，促進空穴的產(chǎn)生。
這樣，在本實施方式中，處置部26b的前端部成為促進空穴的產(chǎn)生 的空穴促進部52。
接著，說明本實施方式的超聲波抽吸裝置40的作用。在通過超聲波 抽吸裝置40處置活體組織時，在抽吸接頭和送液接頭50上連接抽吸裝 置和送液裝置。而且， 一邊從送液開口部48輸送生理鹽水等，通過生理 鹽水等液體浸漬處置部26b和活體組織， 一邊經(jīng)由探頭24將由超聲波振 子18產(chǎn)生的超聲波振動傳遞到處置部26b，將處置部26b按壓在活體組 織上，使處置部26b乳化破碎。此時，處置部26b浸入生理鹽水等液體 中，在處置部26b的外表面附近，液體的壓力梯度陡峭，液體的壓力成 為該液體的飽和蒸汽壓以下，促進處置部26a中產(chǎn)生空穴，可有效進行 乳化破碎。從抽吸開口部44經(jīng)由抽吸路43抽吸被乳化破碎的活體組織。
因此，本實施方式的超聲波抽吸裝置40發(fā)揮如下效果。本實施方式 的處置部26b形成為如下形狀在與液體內(nèi)的超聲波振動有關(guān)的流體解 析中，處置部26b的外表面附近的壓力成為該液體的飽和蒸汽壓以下。 而且，也可促進實際上通過處置部26b在液體內(nèi)乳化破碎活體組織時在 處置部26b產(chǎn)生空穴，可實現(xiàn)乳化破碎中的最佳的空穴狀態(tài)。
以下，說明本發(fā)明的第2實施方式的變形例。本變形例的處置部26b 具有如下形狀在生理鹽水等液體中進行超聲波振動時，所產(chǎn)生的空穴 朝向活體組織移動。
在這種處置部26b的設(shè)計方法中，在三維模型的變形工序中，對處 置部26b的三維模型以下述方式進行變形使得在液體場模型中壓力成 為該液體的飽和蒸汽壓以下的部分的液體的速度方向相當于在對活體組 織的處理中從處置部26b朝向活體組織的方向。具體而言，參照圖14， 在液體場模型中，對三維模型以下述方式進行變形使得處置部26b的三維模型的兩端部附近的飽和蒸汽壓(2kPa)以下的部分的液體的速度 方向成為相當于在對活體組織的處理中從處置部26b朝向活體組織的方 向，即朝向處置部26b的長軸方向外方。
通過本變形例的超聲波抽吸裝置40處置活體組織時，處置部26b產(chǎn) 生的空穴朝向活體組織移動，到達活體組織，促進乳化破碎。這樣，在 本實施方式的處置部26b中，由于處置部26b產(chǎn)生的空穴有效到達活體 組織，所以可促進活體組織的乳化破碎。
本發(fā)明提供一種在對活體組織的處置中實現(xiàn)最佳的空穴狀態(tài)的、例 如超聲波凝固切開裝置或超聲波抽吸裝置那種使用超聲波對活體組織進 行處置的超聲波處置裝置。
權(quán)利要求
1.一種超聲波處置裝置，其特征在于，該超聲波處置裝置具有超聲波振子(18)，其產(chǎn)生超聲波；探頭(24)，其連接在所述超聲波振子(18)上，傳遞由所述超聲波振子(18)產(chǎn)生的超聲波振動；以及處置部(26b)，其形成在所述探頭(24)上，通過傳遞來的超聲波振動對活體組織進行處置，所述處置部(26b)具有空穴促進部(52)，該空穴促進部(52)形成為如下的形狀在與液體內(nèi)的超聲波振動有關(guān)的流體解析中，其外表面附近的壓力成為該液體的飽和蒸汽壓以下，將所述處置部形成為具有上述形狀的形狀模型的形狀。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波處置裝置，其特征在于， 所述空穴促迸部(52)形成為使得阻力系數(shù)變大的形狀。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超聲波處置裝置，其特征在于， 該超聲波處置裝置還具有對破碎后的活體組織進行抽吸的抽吸路(43)，用于對活體組織進行破碎抽吸。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超聲波處置裝置，其特征在于， 所述處置部(26b)形成為如下形狀在與液體內(nèi)的超聲波振動有關(guān)的流體解析中，空穴促進部(52)的外表面附近的液體的速度方向相當 于在對活體組織的處置中從所述處置部(26b)朝向活體組織的方向。
5. —種超聲波處置裝置用探頭的制造方法，其特征在于，該制造方 法具有以下工序-對于通過超聲波振動對活體組織進行處置的處置部的至少一部分， 制作預(yù)定的形狀模型；對于所述形狀模型，通過與液體內(nèi)的超聲波振動有關(guān)的流體解析來 求出該液體的壓力分布；對所述形狀模型以下述方式進行變形使得在所述壓力分布中成為 比該液體的飽和蒸汽壓大的至少一部分的壓力小于該液體的飽和蒸汽壓；重復(fù)進行所述求出該液體的壓力分布的工序和對所述形狀模型進行變形的工序；以及將所述處置部形成為所述形狀模型的形狀。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的超聲波處置裝置用探頭的制造方法，其特 征在于， -對所述形狀模型進行變形的工序包括以阻力系數(shù)增大的方式對所述 形狀模型進行變形的工序。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的超聲波處置裝置用探頭的制造方法， 其特征在于，該制造方法還具有以下述方式對所述形狀模型迸行變形的工序，艮卩， 使得在所述壓力分布中小于該液體的飽和蒸汽壓的部分中的至少一部分的液體的速度方向相當于在對活體組織的處置中從所述處置部朝向活體組織的方向。
全文摘要
本發(fā)明涉及使用超聲波對活體組織進行處置的超聲波處置裝置和超聲波處置裝置用探頭的制造方法，其目的在于提供在對活體組織的處置中可實現(xiàn)最佳的空穴狀態(tài)的超聲波處置裝置。該超聲波處置裝置具有超聲波振子(18)，其產(chǎn)生超聲波；探頭(24)，其連接在超聲波振子(18)上，傳遞由超聲波振子(18)產(chǎn)生的超聲波振動；以及處置部(26b)，其形成在探頭(24)上，通過傳遞來的超聲波振動對活體組織進行處置。處置部(26b)具有空穴抑制部(52)，該空穴促進部(52)形成為如下的形狀在與液體內(nèi)的超聲波振動有關(guān)的流體解析中，其外表面附近的壓力成為該液體的飽和蒸汽壓以下，將所述處置部形成為具有上述形狀的形狀模型的形狀。
文檔編號A61B17/32GK101675899SQ20091018057
公開日2010年3月24日 申請日期2006年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月16日
發(fā)明者酒井涼次 申請人:奧林巴斯醫(yī)療株式會社