特開 2022-29325 フレキシブル超音波発生装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022029325

(43)【公開日】2022-02-17

(54)【発明の名称】フレキシブル超音波発生装置

(51)【国際特許分類】

   A61B 17/32 20060101AFI20220209BHJP

【ＦＩ】

A61B17/32 510

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020132615

(22)【出願日】2020-08-04

(71)【出願人】

【識別番号】504176911

【氏名又は名称】国立大学法人大阪大学

(71)【出願人】

【識別番号】521344607

【氏名又は名称】ネクスファイ・テクノロジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000800

【氏名又は名称】特許業務法人創成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】中村 孝

(72)【発明者】

【氏名】舟木 剛

(72)【発明者】

【氏名】中島 清一

(72)【発明者】

【氏名】古久保 雄二

【テーマコード（参考）】

4C160

【Ｆターム（参考）】

4C160JJ12

4C160JJ46

4C160JJ50

4C160MM43

(57)【要約】

【課題】 手術を行う場合の操作性を向上することができるフレキシブル超音波発生装置を提供する。
【解決手段】 フレキシブルフレキシブル超音波発生装置２は、可撓性を有するフレキシブルチューブ１０内に挿入されており、第１～第３フレキシブル基板１１～１３に、駆動回路２５を構成するインダクタ１５、放電用抵抗２１、ＦＥＴ２２、ＳＢＤ２３が実装されている。フレキシブル超音波発生装置２の先端部には、アクチュエータ１４が接続されている。アクチュエータ１４には、アクティブブレード７０が取り付けられている。
【選択図】 図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

屈曲可能なフレキシブル超音波発生装置であって、
超音波を発生するアクチュエータと、
フレキシブル基板と、
前記フレキシブル基板に実装された複数の電子部品を有し、前記アクチュエータを駆動する駆動回路と、
を備えることを特徴とするフレキシブル超音波発生装置。

【請求項2】

請求項１に記載のフレキシブル超音波発生装置において、
前記駆動回路は、パルス状に電圧を発生させることを特徴とするフレキシブル超音波発生装置。

【請求項3】

請求項１又は２に記載のフレキシブル超音波発生装置において、
前記駆動回路は、
インダクタと、
入力側の電界効果トランジスタと、
出力側の電界効果トランジスタと、
ショットキーバリアダイオードと、
放電用抵抗と、
を備え、
前記インダクタ、前記入力側の電界効果トランジスタ、前記 ショットキーバリアダイオード、前記出力側の電界効果トランジスタ、前記放電用抵抗の順に配置されていることを特徴とするフレキシブル超音波発生装置。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか１項に記載のフレキシブル超音波発生装置において、
前記アクチュエータは、超音波振動することを特徴とするフレキシブル超音波発生装置。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか１項に記載のフレキシブル超音波発生装置において、
前記アクチュエータと、前記駆動回路とが挿入される可撓性を有するフレキシブルチューブを備え、
前記アクチュエータには、超音波用処置具が取り付けられることを特徴とするフレキシブル超音波発生装置。

【請求項6】

請求項１～４のいずれか１項に記載のフレキシブル超音波発生装置において、
前記アクチュエータと、前記駆動回路とが挿入される可撓性を有するフレキシブルチューブを備え、
前記フレキシブルチューブは、内視鏡の鉗子入口から該内視鏡の内部を挿通され、
前記アクチュエータには、内視鏡用処置具が取り付けられることを特徴とするフレキシブル超音波発生装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、フレキシブル超音波発生装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、湾曲自在な内視鏡を用いた手術が広く行われるようになっている。内視鏡は、各種鉗子を入口から挿入して、内視鏡の先端面から突出させることで、各種鉗子による処置を行うことができる。

【0003】

また、超音波振動を利用して外科手術を行う超音波メスも知られている（例えば、特許文献１参照）。この超音波メスは、先端部（メス部分の根本）が屈曲可能に設けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開昭６２‐２６８５４９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載の超音波メスは、先端部しか屈曲させることができないため、メスを体内の所望の位置に挿入することができず、操作性が悪かった。

【0006】

本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、手術を行う場合の操作性を向上することができる超音波発生装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

［１］本発明のフレキシブル超音波発生装置は、屈曲可能なフレキシブル超音波発生装置であって、超音波を発生するアクチュエータと、フレキシブル基板と、前記フレキシブル基板に実装された複数の電子部品を有し、前記アクチュエータを駆動する駆動回路と、を備えることを特徴とする。

【0008】

本発明のフレキシブル超音波発生装置によれば、駆動回路を構成する複数の電子部品は、フレキシブル基板に実装され、駆動回路は屈曲可能であるので、屈曲可能なフレキシブル超音波発生装置を構成することができる。これにより、フレキシブル超音波発生装置を用いて手術を行う場合の操作性を向上することができる。

【0009】

［２］前記駆動回路は、パルス状に電圧を発生させることが好ましい。

【0010】

上記構成によれば、確実に安定して超音波を発生させることができる。

【0011】

［３］前記駆動回路は、インダクタと、入力側の電界効果トランジスタと、出力側の電界効果トランジスタと、ショットキーバリアダイオードと、放電用抵抗と、を備え、前記インダクタ、前記入力側の電界効果トランジスタ、前記 ショットキーバリアダイオード、前記出力側の電界効果トランジスタ、前記放電用抵抗の順に配置されていることが好ましい。

【0012】

上記構成によれば、駆動回路を小型で湾曲可能に構成しながらも、確実に超音波を発生させることができる。

【0013】

［４］前記アクチュエータは、超音波振動することが好ましい。

【0014】

上記構成によれば、フレキシブル超音波発生装置を用いて超音波振動により手術を行う場合の操作性を向上することができる。

【0015】

［５］前記アクチュエータと、前記駆動回路とが挿入される可撓性を有するフレキシブルチューブを備え、前記アクチュエータには、処置具が取り付けられることが好ましい。

【0016】

上記構成によれば、超音波発生装置は屈曲可能であるので、超音波発生装置を体内に挿入した場合でも、体内の湾曲に沿って超音波発生装置を湾曲させることができ、処置具を用いて手術を行うことができる。

【0017】

［６］前記アクチュエータと、前記駆動回路とが挿入される可撓性を有するフレキシブルチューブを備え、前記フレキシブルチューブは、内視鏡の鉗子入口から該内視鏡の内部を挿通され、前記アクチュエータには、内視鏡用処置具が取り付けられることが好ましい。

【0018】

上記構成によれば、超音波発生装置は屈曲可能であるので、超音波発生装置を内視鏡に挿入した場合でも、内視鏡の湾曲に追従して超音波発生装置を湾曲させることができ、内視鏡に挿入された超音波発生装置を用いて手術を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】フレキシブル超音波発生装置を示す斜視図。

【図2】フレキシブル超音波発生装置を回路図。

【図3】フレキシブル超音波発生装置にアクティブブレードを取り付けた状態を示す斜視図。

【図4】内視鏡システムを示す概略図。

【図5】内視鏡の先端部を示す図。

【0020】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

【0021】

先ず、本発明を実施したフレキシブル超音波発生装置２の一例について説明する。

【0022】

フレキシブル超音波発生装置２は、小径（例えば、直径３ｍｍ）の可撓性を有する例えば透明なフレキシブルチューブ１０内に挿入されており、第１～第３フレキシブル基板１１～１３に各種電子部品が実装されている。フレキシブル超音波発生装置２の先端部（第３フレキシブル基板１３の先端部）には、アクチュエータ１４が接続されている。本実施形態では、アクチュエータ１４は、例えば、ＰＺＴ等のセラミック製の圧電素子から構成されている。

【0023】

本実施形態では、第１，第２フレキシブル基板１１，１２には、インダクタ１５が複数実装され、第１フレキシブル基板１１と、第２フレキシブル基板１２とは、ワイヤ接続されている。

【0024】

第３フレキシブル基板１３には、放電用抵抗２１と、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：電界効果トランジスタ）２２と、ＳＢＤ（Ｓｃｈｏｔｔｋｙ ｄｉｏｄｅ）２３とが実装されている。

【0025】

ＳＢＤ２３よりもインダクタ１５側のＦＥＴ２２が入力側のＦＥＴ２２であり、ＳＢＤ２３よりも放電用抵抗２１側のＦＥＴ２２が出力側のＦＥＴ２２である。駆動回路２５（図２及び図３参照）を構成する各電子部品１５，２１～２３は、第１～第３フレキシブル基板１１～１３に実装されている。

【0026】

ＳＢＤ２３は、金属と半導体を接触させるショットキー接合により整流特性を得るユニポーラデバイスであり、外部より順方向電圧を印加すると、半導体側から見たエネルギー障壁が小さくなり、低くなった障壁を超えてn 型半導体から金属のほうへ電子が流れる特性を有する。

【0027】

図２は、フレキシブル超音波発生装置２を示す回路図であり、インダクタ１５がｒ_ＬとＬ、Ｔ１が入力側のＦＥＴ２２、Ｔ２が出力側のＦＥＴ２２、ＤがＳＢＤ２３、Ｒが放電用抵抗２１、ＤＥがコンデンサと見立てたアクチュエータ１４である。

【0028】

次に上記構成のフレキシブル超音波発生装置２の作用について説明する。詳しくは、腹腔鏡（図示せず）を用いた検査後に、処置が必要な患部に対して、フレキシブル超音波発生装置２を用いて処置（手術）を行う場合について説明する。

【0029】

先ず、腹腔鏡による検査について説明する。腹腔鏡による検査は、周知のものであり、その詳細な説明は簡略化するが、例えば、患者のお腹に、小さい穴（例えば、５ｍｍ～１２ｍｍ）開けて、その穴からポートと称される筒状の器具を挿入したあと、ポートより二酸化炭素を送り込みお腹を膨らませてお腹の中を観察しやすくする。そして、ポートから腹腔鏡をお腹の中に挿入して胃、大腸、胆嚢などの臓器をモニターに映し出し、検査を行う。この検査で処置が必要な患部を発見した場合、腹腔鏡を抜き取る。

【0030】

そして、図３に示すように、患部の処置に適した処置具、例えば、アクティブブレード３０（処置具）を、フレキシブル超音波発生装置２のアクチュエータ１４に取り付け、ポートを介して体内の患部の近傍まで挿入する。この際、アクティブブレード３０をフレキシブルチューブ１０内に収納した状態で挿入するようにしてもよい。

【0031】

次に、フレキシブル超音波発生装置２に電圧を加え、駆動回路２５によりアクチュエータ１４を振動させる。アクチュエータ１４の振動により、アクティブブレード３０が振動されて、超音波振動により患部を処置することができる。本実施形態では、例えば２０ｋＨｚ以上の超音波で振動させるように構成されている。そして、患部の処置を行った後、フレキシブル超音波発生装置２を体内から抜き取る。

【0032】

本実施形態では、フレキシブル超音波発生装置２は、フレキシブルチューブ１０内に挿入されており、駆動回路２５を構成する各電子部品１５，２１～２３は、第１～第３フレキシブル基板１１～１３に実装されている。これにより、フレキシブル超音波発生装置２を湾曲可能に構成することができ、体内の湾曲形状に合わせてフレキシブル超音波発生装置２を湾曲させることができる。

【0033】

また、駆動回路２５を、インダクタ１５、放電用抵抗２１、ＦＥＴ２２、ＳＢＤ２３から構成しているので、湾曲可能でありながらも、アクチュエータ１４を超音波振動させるための駆動力を得ることができる。さらに、駆動回路２５がパルス状に電圧を発生させるので、確実にアクチュエータ１４を超音波振動させることができる。

【0034】

さらに、フレキシブルチューブ１０内の駆動回路２５（各電子部品１５，２１～２３）により昇圧するため、駆動回路２５よりも手前のフレキシブルチューブ１０は低電圧となり安全性が高い

【0035】

また、高価なＴｉ合金を用いていないので、Ｔｉ合金を用いるものに比べてコストダウンを図ることができる。

【0036】

なお、フレキシブル超音波発生装置２を、内視鏡５１に挿入して使用することもできる。

【0037】

図４及び図５に示すように、内視鏡システム５０は、内視鏡５１と、この内視鏡５１に挿入されるフレキシブル超音波発生装置２と、内視鏡５１に接続されて、内視鏡５１に光を送る光源装置５３と、制御装置５４とを備えている。光源装置５３には、内視鏡５１に気体（空気やガス等）及び液体（洗浄水等）を送る周知の送気送液装置（図示せず）が内蔵されている。

【0038】

内視鏡５１は、周知のものであり、その詳細な説明を簡略化するが、体内に挿入される挿入部５６と、挿入部５６の根元部分に連設された操作部５７とを備えている。

【0039】

挿入部５６は、先端部５６ａと、湾曲可能に構成された湾曲部５６ｂとを備えており、先端部５６ａには、体内を撮影するカメラが内蔵されている。先端部５６ａの先端面には、カメラ撮影用の対物レンズ６１と、ノズル６２と、鉗子出口６３と、光源装置５３からの光を照射して術野を照らすライトガイド６４とが設けられている。

【0040】

光源装置５３には、内視鏡システム５０の動作を統括的に制御する制御装置５４が接続されている。この制御装置５４は、内視鏡５１の内部を通された接続ケーブル（図示せず）を介してカメラの駆動を制御する。カメラで撮影された撮影画像データは、接続ケーブルを介して制御装置５４に送られ、ディスプレイ（図示せず）に表示される。

【0041】

操作部５７には、鉗子入口７１と、送気及び送液を行う場合に操作される操作ボタン７２と、湾曲操作ノブ７３とが設けられている。湾曲操作ノブ７３が操作されると、挿入部５６内に挿設されたワイヤが押し引きされることにより、挿入部５６の湾曲部５６ｂが上下左右方向に湾曲動作する。これにより、先端部５６ａが体内の所望の方向に向けられる。

【0042】

操作ボタン７２を操作すると、内視鏡５１の内部に設けられた送管路（図示せず）を介して、挿入部５６の先端面に設けられたノズル６２に気体及び液体が送られる。ノズル６２は、気体及び液体を内視鏡５１の先端面に向けて出射する。

【0043】

鉗子入口７１は、内視鏡５１の内部に設けられた鉗子管路（図示せず）を介して、挿入部５６の先端面に設けられた鉗子出口６３に連通されている。これにより、鉗子入口７１から挿入された鉗子（例えば、フレキシブル超音波発生装置２）を、鉗子管路を通して鉗子出口６３から突出させることができる。

【0044】

次に上記構成の内視鏡５１の作用について説明する。挿入部５６を、体内、例えば腸管内に向けて肛門から挿入する。光源装置５３からの光は、ケーブル等を通って、内視鏡５１の挿入部５６の前方に照射される。挿入部５６の先端部５６ａに設けられたカメラで撮影された撮影画像データは、接続ケーブルを介して制御装置５４に送られ、ディスプレイに表示される。

【0045】

腸管の観察中に患部を発見した場合には、この患部の処置に適した処置具、例えば、アクチュエータ１４にアクティブブレード３０（内視鏡用処置具）が取り付けられたフレキシブルフレキシブル超音波発生装置２を、内視鏡５１の鉗子入口７１に挿入して鉗子出口６３からアクティブブレード３０を突出させる。

【0046】

次に、フレキシブル超音波発生装置２に電圧を加え、駆動回路２５によりアクチュエータ１４を振動させる。アクチュエータ１４の振動により、アクティブブレー３００が振動されて、超音波振動により患部を処置することができる。本実施形態では、例えば２０ｋＨｚ以上の超音波で振動させるように構成されている。そして、患部の処置を行った後、挿入部５６を体内から抜き取る。

【0047】

本実施形態では、フレキシブル超音波発生装置２は、フレキシブルチューブ１０内に挿入されており、各電子部品５５，６１～６３は、第１～第３フレキシブル基板１１～１３に実装されている。これにより、フレキシブル超音波発生装置２を湾曲可能に構成することができ、挿入部５６の湾曲部５６ｂを湾曲させた場合に、それに追従してフレキシブル超音波発生装置２を湾曲させることができる。

【0048】

以上、本発明を、その好適な実施形態について説明したが、当業者であれば容易に理解できるように、本発明はこのような実施形態により限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

【0049】

例えば、アクチュエータ１４にアクティブブレード３０を取り付けているが、各種処置具を取り付け可能である。

【0050】

アクチュエータ１４は、セラミック製の圧電素子に限らず、例えば、シリコン樹脂を含む誘電エラストマー等から構成してもよく、超音波振動しないものでもよい。

【符号の説明】

【0051】

２…フレキシブル超音波発生装置、１０…フレキシブルチューブ、１１～１３…第１～第３フレキシブル基板、１４…アクチュエータ、１５…インダクタ、２１…放電用抵抗、２２…ＦＥＴ、２３…ＳＢＤ、２５…駆動回路、３０…アクティブブレード（処置具、内視鏡用処置具）、５０…内視鏡システム、５１…内視鏡。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】