手術用電源供給装置及び共振周波数探査方法
【課題】探査に要する時間を短縮し、ひいては生体組織を処置するのに必要な時間を短縮する。
【解決手段】手術用電源供給装置は、手術器具に共振周波数の駆動信号を供給して駆動する。判別部は電源供給装置に接続された手術器具としてのハンドピース２を判別する。設定部としての制御回路は判別部で識別された手術器具に応じて周波数探査条件を設定する。探査部としての制御回路は、設定された周波数探査条件に基づいてハンドピース２の共振周波数を探査する。
【解決手段】手術用電源供給装置は、手術器具に共振周波数の駆動信号を供給して駆動する。判別部は電源供給装置に接続された手術器具としてのハンドピース２を判別する。設定部としての制御回路は判別部で識別された手術器具に応じて周波数探査条件を設定する。探査部としての制御回路は、設定された周波数探査条件に基づいてハンドピース２の共振周波数を探査する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、手術用電源供給装置及び共振周波数探査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特開２００２−４５３６８号公報は、超音波振動子を駆動するための共振周波数を追尾する共振周波数追尾手段を備えた超音波凝固切開装置を開示している。特開２００４−２１６１０７号公報は、超音波振動子に供給される駆動信号の位相情報に基づき、発振周波数を制御する周波数制御手段を備えた超音波手術装置を開示している。特開２００５−２５３８７４号公報は、把持部と、挿入部と、振動子取り付け部と、振動子とを備えた超音波処置具を開示している。特開２００６−２３１０８４号公報は、超音波振動子を有するハンドピースと、超音波振動子とを駆動するための駆動信号を発生する発振手段を有する装置本体とが着脱自在に接続される超音波手術システムの制御方法を開示している。さらに、米国特許第６８９８５３６号公報は、ゼロ負荷状態の下で超音波システムの始動を改善する方法を開示している。米国特許第６６６２１２７号公報は、超音波システムにおけるブレードの存在を検出する方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−４５３６８号公報
【特許文献２】特開２００４−２１６１０７号公報
【特許文献３】特開２００５−２５３８７４号公報
【特許文献４】特開２００６−２３１０８４号公報
【特許文献５】米国特許第６８９８５３６号公報
【特許文献６】米国特許第６６６２１２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した先行技術はいずれも、手術器具の共振周波数を探査するにあたって探索に要する時間を短縮することに関して有効な手法を提案するものではない。
【０００５】
本発明は、このような課題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、
手術器具の共振周波数を探査するときの周波数探査条件を適切に設定することにより、探査に要する時間を短縮し、ひいては生体組織を処置するのに必要な時間を短縮可能な手術用電源供給装置及び共振周波数探査方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の態様に係る手術用電源供給装置は、手術器具に共振周波数の駆動信号を供給して駆動する手術用電源供給装置であって、前記電源供給装置に接続された手術器具を判別する判別部と、前記判別部で判別された手術器具に応じて、周波数探査条件を設定する設定部と、前記設定部で設定された周波数探査条件に基づいて、前記手術器具の共振周波数を探査する探査部と、を具備する。
【０００７】
また、本発明の第２の態様に係る手術用電源供給装置は、本発明の第１の態様に係る手術用電源供給装置において、前記周波数探査条件は、（１）探査開始周波数と探査終了周波数、（２）探査周波数幅、の少なくともいずれかを含む。
【０００８】
また、本発明の第３の態様に係る手術用電源供給装置は、手術器具に共振周波数の駆動信号を供給して駆動する手術用電源供給装置であって、前記手術器具の共振周波数を探査した回数をカウントするカウント部と、前記カウント部でカウントされた探索回数に応じて、周波数探査条件を設定する設定部と、前記設定部で設定された周波数探査条件に基づいて、前記手術器具の共振周波数を探査する探査部と、を具備する。
【０００９】
また、本発明の第４の態様に係る手術用電源供給装置は、本発明の第３の態様に係る手術用電源供給装置において、前記電源供給装置は、前記手術器具の共振周波数が発見されるまで、前記カウント部での処理と、前記設定部での処理と、前記探査部での処理を繰り返して行う。
【００１０】
また、本発明の第５の態様に係る手術用電源供給装置は、本発明の第３の態様に係る手術用電源供給装置において、前記周波数探査条件は、（１）探査開始周波数と探査終了周波数、（２）探査周波数幅、の少なくともいずれかを含む。
【００１１】
また、本発明の第６の態様に係る手術用電源供給装置は、手術器具に共振周波数の駆動信号を供給して駆動する手術用電源供給装置であって、前記手術器具に供給される駆動信号から検出される電圧、電流及びインピーダンスに基づいて、前記手術器具の容量成分を測定する測定部と、前記測定部で測定された容量成分に応じて、周波数探査条件を設定する設定部と、前記設定部で設定された周波数探査条件に基づいて、前記手術器具の共振周波数を探査する探査部と、を具備する。
【００１２】
また、本発明の第７の態様に係る手術用電源供給装置は、本発明の第６の態様に係る手術用電源供給装置において、前記周波数探査条件は、（１）探査開始周波数と探査終了周波数、（２）探査周波数幅、の少なくともいずれかを含む。
【００１３】
また、本発明の第８の態様に係る共振周波数探査方法は、手術器具の共振周波数を探査する方法であって、前記手術器具を判別する判別ステップと、前記判別ステップで判別された手術器具に応じて、周波数探査条件を設定する設定ステップと、前記設定ステップで設定された周波数探査条件に基づいて、前記手術器具の共振周波数を探査する探査ステップと、を具備する。
【００１４】
また、本発明の第９の態様に係る共振周波数探査方法は、本発明の第８の態様に係る共振周波数探査方法において、前記周波数探査条件は、（１）探査開始周波数と探査終了周波数、（２）探査周波数幅、の少なくともいずれかを含む。
【００１５】
また、本発明の第１０の態様に係る共振周波数探査方法は、手術器具の共振周波数を探査する方法であって、前記手術器具の共振周波数を探査した回数をカウントするカウントステップと、前記カウントステップでカウントされた探索回数に応じて、周波数探査条件を設定する設定ステップと、前記設定ステップで設定された周波数探査条件に基づいて、前記手術器具の共振周波数を探査する探査ステップと、を具備する。
【００１６】
また、本発明の第１１の態様に係る共振周波数探査方法は、本発明の第１０の態様に係る共振周波数探査方法において、前記方法は、前記手術器具の共振周波数が発見されるまで、前記カウントステップと、前記設定ステップと、前記探査ステップを繰り返して行う。
【００１７】
また、本発明の第１２の態様に係る共振周波数探査方法は、本発明の第１０の態様に係る共振周波数探査方法において、前記周波数探査条件は、（１）探査開始周波数と探査終了周波数、（２）探査周波数幅、の少なくともいずれかを含む。
【００１８】
また、本発明の第１３の態様に係る共振周波数探査方法は、手術器具の共振周波数を探査する方法であって、前記手術器具に供給される駆動信号から検出される電圧、電流及びインピーダンスに基づいて、前記手術器具の容量成分を測定する測定ステップと、前記測定ステップで測定された容量成分に応じて、周波数探査条件を設定する設定ステップと、前記設定ステップで設定された周波数探査条件に基づいて、前記手術器具の共振周波数を探査する探査ステップと、を具備する。
【００１９】
また、本発明の第１４の態様に係る共振周波数探査方法は、本発明の第１３の態様に係る共振周波数探査方法において、前記周波数探査条件は、（１）探査開始周波数と探査終了周波数、（２）探査周波数幅、の少なくともいずれかを含む。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、手術器具の共振周波数を探査するときの周波数探査条件を適切に設定するようにしたので、探査に要する時間を短縮し、ひいては生体組織を処置するのに必要な時間を短縮することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、超音波手術システムの外観斜視図である。
【図２】図２は、超音波手術システムの概略構成を示す図である。
【図３】図３は、超音波手術システムにおいて超音波電源ユニットの各部の機能を説明するための機能ブロック図である。
【図４】図４は、超音波電源ユニットで発生される駆動電流がハンドピース側に流れる様子を示す図である。
【図５】図５は、電圧の位相と電流の位相関係を示す図である。
【図６】図６は、共振周波数ｆｒを探査（スキャン）する手順を説明するための図である。
【図７】図７は、ハンドピースの共振周波数を探査する本発明の第１実施形態に係る方法を説明するためのフローチャートである。
【図８】図８は、ハンドピースの共振周波数を探査する本発明の第２実施形態に係る方法を説明するためのフローチャートである。
【図９】図９は、ハンドピースの共振周波数を探査する本発明の第３実施形態に係る方法を説明するためのフローチャートである。
【図１０】図１０の（Ａ）、（Ｂ）は、超音波振動子の容量成分の大小に応じた２つの位相周波数特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。患者の腹腔内のようすを観察するためのスコープと、該腹腔内で処置を行うための処置具とを用いて患部の処置を行う内視鏡下外科手術が知られている。図１は、このような内視鏡下外科手術の一例として用いられる超音波手術システムの外観斜視図である。該超音波手術システムは、超音波振動子を駆動するための超音波出力を発生する手術用電源供給装置としての超音波電源ユニット１と、ケーブル５０を介して超音波電源ユニット１から供給される超音波出力を用いて処置を行う手術器具としてのハンドピース２と、ケーブル４０を介して超音波電源ユニット１に接続され、該超音波電源ユニット１からの超音波出力を制御するためのフットスイッチ３とから構成される。
【００２３】
図２は、超音波手術システムの概略構成を示す図である。ハンドピース２は、ハンドル４を有し、図示せぬ超音波振動子が内蔵されたハンドピース本体部２ａと、前記超音波振動子の振動を処置部５に伝達するプローブ２ｂとから構成される。超音波電源ユニット１は超音波振動子を振動させるための電気エネルギを発生する超音波発振回路１ａを備えている。超音波電源ユニット１から出力された電気信号はハンドピース本体部２ａ内部の超音波振動子により機械振動（超音波振動）に変換されたあとプローブ２ｂにより処置部５に伝達される。処置部５には、プローブ２ｂの先端に対して開閉駆動されるジョーと呼ばれる把持部６が設けられている。ハンドル４を操作すると把持部６がプローブ２ｂの先端に対して開閉駆動されて、プローブ２ｂの先端と把持部６との間に生体組織を挟み込んで超音波振動による摩擦熱により生体組織の凝固、切開が行われる。
【００２４】
図３は、超音波手術システムにおいて超音波電源ユニット１の各部の機能を説明するための機能ブロック図である。ハンドピース２が超音波電源ユニット１にコネクタ１ｅを介して接続されている。超音波電源ユニット１内には、超音波発振回路１ａ、電圧・電流検出回路１ｆ、共振周波数検出回路ｌｇ、位相差検出回路１ｈ、フットスイッチ検知回路１ｄ、判別部１ｂ、制御回路１ｃが設けられている。超音波発振回路１ａは、ハンドピース２内部の超音波振動子を駆動するための駆動信号を発生する部分である。電圧・電流検出回路１ｆは、超音波振動子に供給される駆動信号から電圧位相信号θＶと、振動に応じた電流位相信号θＩと、インピーダンスＺとを検出する部分である。位相差検出回路１ｈは検出された電圧Ｖの位相と電流Ｉの位相との位相差を検出する部分である。共振周波数検出回路１ｇは電圧・電流検出回路１ｆから出力される電圧位相信号θＶ、電流位相信号θＩ，およびインピーダンスＺに基づいて超音波振動子の共振周波数を検出する部分である。フットスイッチ検出回路１ｄはフットスイッチ３が術者により操作されたことを検出する部分である。判別部１ｂはハンドピース２が超音波電源ユニット１に接続されたときに、ハンドピース２に内蔵されている抵抗の抵抗値を読み取って、ハンドピース２の種別を判別する部分である。ハンドピースの一例として、超音波凝固切開ハンドピース、超音波吸引ハンドピースなどがある。
【００２５】
図４〜図６は、超音波手術システムにおける超音波駆動の制御方法を説明するための図である。図４において、超音波発振回路１ａでは正弦波の駆動電圧ＶＳＩＣが発生される。これに対応する正弦波の駆動電流ＩＳＩＮがハンドピース本体部２ａ内部の超音波振動子に流れると、超音波振動子は当該電気信号を機械振動に変換してプローブ２ｂの先端に伝える。
【００２６】
このような超音波駆動において、一定の発振周波数で超音波出力すると図５の（Ａ）に示すように電圧Ｖと電流Ｉとの間に位相差が生じるので駆動効率が低下する。そこで、図３の制御回路１ｃでは、これら電圧Ｖと電流Ｉの間の位相差が０になる（図５の（Ｂ））共振点を探索して超音波振動子の駆動を行なう。
【００２７】
例えば図６において、横軸は周波数ｆであり、縦軸はインピーダンスＺ、電流Ｉ、位相差（θＶ−θＩ）である。（θＶ−θＩ）は位相差を示している。本実施形態では、順次周波数を変えながらインピーダンスＺが最も低くなる点を探索（スキャン）して位相差（θＶ−θＩ）が０になる共振周波数ｆｒを検出する。制御回路１ｃは検出した共振周波数ｆｒで超音波振動子の駆動を開始する。
【００２８】
（第１実施形態）
図７は、ハンドピース２の共振周波数を探査する本発明の第１実施形態に係る方法を説明するためのフローチャートである。まず図３の制御回路１ｃは、超音波電源ユニット１にハンドピース２が接続されているか否かを判断し（ステップＳ１）、ＮＯならば当該判断がＹＥＳになるまで待機する。ハンドピース２の接続が確認されたならば、図３の判別部１ｂはハンドピース２に内蔵された抵抗の抵抗値を読み取って、当該ハンドピース２の種別を判別して（ステップＳ２）、判別結果を制御回路１ｃに送る。制御回路１ｃは、ハンドピース２の種別と、探査開始周波数、探査終了周波数、探査周波数幅とを対応付けたテーブルを内部に有している。設定部としての制御回路１ｃはこのテーブルを参照して、（１）探査開始周波数と探査終了周波数、（２）探査周波数幅、の少なくともいずれかを新たな周波数探査条件として設定する（ステップＳ３）。図６の例で言うと、ｆｓが探査開始周波数、ｆｅが探査終了周波数、ｆｗが探査周波数幅である。ｆｗは２つのサンプル点間の間隔である。
【００２９】
探査部としての制御回路１ｃは、設定した周波数探査条件で共振周波数の探査を開始する（ステップＳ４）。
【００３０】
上記した第１実施形態によれば、デバイスの種別に応じて周波数探査条件を変更し適切な条件に設定するようにしたので、共振周波数探査に要する時間を短縮することができ、ひいては生体組織を処置するのに要する手術時間を短縮することができる。
【００３１】
（第２実施形態）
図８は、ハンドピース２の共振周波数を探査する本発明の第２実施形態に係る方法を説明するためのフローチャートである。まず制御回路１ｃは、ハンドピース２を駆動するための駆動出力がＯＮになっているか否かを判断し（ステップＳ１０）、ＮＯならば当該判断がＹＥＳになるまで待機する。駆動出力のＯＮが確認されたならば、探査部としての制御回路１ｃは、あらかじめ設定されている周波数探査条件で共振周波数の探査を実行する（ステップＳ１１）。１回の探査で共振周波数が探査できなかった場合にはさらなる探査を実行する。カウント部としての制御回路１ｃはこのときの探査動作をカウントし、カウント結果を探査回数として制御回路１ｃ内部のメモリに記憶する。所定の回数だけ探査を行っても共振周波数が探査できなかった場合、制御回路１ｃは、記憶されている探査回数をメモリから読み出す（ステップＳ１２）。制御回路１ｃは、探査回数と、探査開始周波数、探査終了周波数、探査周波数幅とを対応付けたテーブルを内部に有している。設定部としての制御回路１ｃはこのテーブルを参照して、読み出した探索回数をもとに、（１）探査開始周波数と探査終了周波数、（２）探査周波数幅、の少なくともいずれかを新たな周波数探査条件として設定する（ステップＳ１３）。図６の例で言うと、ｆｓが探査開始周波数、ｆｅが探査終了周波数、ｆｗが探査周波数幅である。ｆｗは２つのサンプル点間の間隔である。
【００３２】
次に制御回路１は、ステップＳ１０に戻って共振周波数が発見されるまで上記各ステップを繰り返し、共振周波数が発見されたときに探査動作を停止する。なお、探査を行う回数をあらかじめ規定しており、共振周波数が発見されたか否かにかかわらず規定回数に達した場合に探査を停止するようにしてもよい。
【００３３】
上記した第２実施形態によれば、探査回数に応じて周波数探査条件を変更し適切な条件に設定するようにしたので、デバイスの発振性が向上するとともに共振周波数探査に要する時間を短縮することができ、ひいては生体組織を処置するのに必要な時間を短縮することができる。
【００３４】
（第３実施形態）
図９は、ハンドピース２の共振周波数を探査する本発明の第３実施形態に係る方法を説明するためのフローチャートである。ハンドピース２、具体的には超音波振動子の容量成分はデバイスの種別や使用環境により変化するものである。容量成分が変化すると、図６で説明したインピーダンスＺの特性曲線や電圧・電流の位相周波数特性が変化してしまう。例えば、容量成分が大きい場合には図１０の（Ａ）に示すように、位相周波数特性においてｆｒとｆ２とが近接する。一方、容量成分が小さい場合には図１０の（Ｂ）に示すように、位相周波数特性においてｆ１とｆｒとが近接する。
【００３５】
ｆｒとｆ２とが近接しているときに高い周波数側から探査を開始すると、ｆ２、ｆｒ間で位相が急激に変化するのでこの間では探査をゆっくり行ったほうがｆｒを発見しやすい。一方、ｆｒ、ｆ１間は探査を高速に行ってもデバイスの発振性は損なわれない。これに対してｆ１とｆｒとが近接している場合には、高周波数側からの探査開始からｆｒまでは高速に探査を行い、ｆｒ、ｆ１間ではゆっくり探査を行ったほうがデバイスの発振性は向上する。すなわち、超音波振動子との容量成分に応じて周波数探査条件を変更することによりデバイスの発振性を向上することができる。
【００３６】
まず、測定部としての制御回路１ｃは、超音波振動子の容量成分を測定する（ステップＳ２０）。この容量成分は、ハンドピース２に供給される駆動信号から検出される電圧、電流の例えば位相およびインピーダンスに基づいて公知の方法で測定される。制御回路１ｃは、容量成分と、探査開始周波数、探査終了周波数、探査周波数幅とを対応付けたテーブルを内部に有している。制御回路１ｃはこのテーブルを参照して、測定した容量成分をもとに、（１）探査開始周波数と探査終了周波数、（２）探査周波数幅、の少なくともいずれかを新たな周波数探査条件として設定する（ステップＳ２１）。図６の例で言うと、ｆｓが探査開始周波数、ｆｅが探査終了周波数、ｆｗが探査周波数幅である。ｆｗは２つのサンプル点間の間隔である。
【００３７】
次に、探査部としての制御回路１ｃは、設定した周波数探査条件で共振周波数の探査を開始する（ステップＳ２２）。
【００３８】
上記した第３実施形態によれば、ハンドピース２、具体的には超音波振動子の容量成分に応じて周波数探査条件を変更し適切な条件に設定するようにしたので、デバイスの種別や使用環境の変化に適した周波数探査を行うことができ、デバイスの発振性が向上するとともに共振周波数探査に要する時間を短縮することができ、ひいては生体組織を処置するのに必要な時間を短縮することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１ 超音波電源ユニット
１ａ 超音波発振回路
１ｂ 判別部
１ｃ 制御回路
１ｄ フットスイッチ検知回路
１ｆ 電圧・電流検出回路
１ｈ 位相差検出回路
１ｇ 共振周波数検出回路
２ ハンドピース
２ａ ハンドピース本体部
２ｂ プローブ
３ フットスイッチ
４ ハンドル
５ 処置部
６ 把持部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、手術用電源供給装置及び共振周波数探査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特開２００２−４５３６８号公報は、超音波振動子を駆動するための共振周波数を追尾する共振周波数追尾手段を備えた超音波凝固切開装置を開示している。特開２００４−２１６１０７号公報は、超音波振動子に供給される駆動信号の位相情報に基づき、発振周波数を制御する周波数制御手段を備えた超音波手術装置を開示している。特開２００５−２５３８７４号公報は、把持部と、挿入部と、振動子取り付け部と、振動子とを備えた超音波処置具を開示している。特開２００６−２３１０８４号公報は、超音波振動子を有するハンドピースと、超音波振動子とを駆動するための駆動信号を発生する発振手段を有する装置本体とが着脱自在に接続される超音波手術システムの制御方法を開示している。さらに、米国特許第６８９８５３６号公報は、ゼロ負荷状態の下で超音波システムの始動を改善する方法を開示している。米国特許第６６６２１２７号公報は、超音波システムにおけるブレードの存在を検出する方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−４５３６８号公報
【特許文献２】特開２００４−２１６１０７号公報
【特許文献３】特開２００５−２５３８７４号公報
【特許文献４】特開２００６−２３１０８４号公報
【特許文献５】米国特許第６８９８５３６号公報
【特許文献６】米国特許第６６６２１２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した先行技術はいずれも、手術器具の共振周波数を探査するにあたって探索に要する時間を短縮することに関して有効な手法を提案するものではない。
【０００５】
本発明は、このような課題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、
手術器具の共振周波数を探査するときの周波数探査条件を適切に設定することにより、探査に要する時間を短縮し、ひいては生体組織を処置するのに必要な時間を短縮可能な手術用電源供給装置及び共振周波数探査方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の態様に係る手術用電源供給装置は、手術器具に共振周波数の駆動信号を供給して駆動する手術用電源供給装置であって、前記電源供給装置に接続された手術器具を判別する判別部と、前記判別部で判別された手術器具に応じて、周波数探査条件を設定する設定部と、前記設定部で設定された周波数探査条件に基づいて、前記手術器具の共振周波数を探査する探査部と、を具備する。
【０００７】
また、本発明の第２の態様に係る手術用電源供給装置は、本発明の第１の態様に係る手術用電源供給装置において、前記周波数探査条件は、（１）探査開始周波数と探査終了周波数、（２）探査周波数幅、の少なくともいずれかを含む。
【０００８】
また、本発明の第３の態様に係る手術用電源供給装置は、手術器具に共振周波数の駆動信号を供給して駆動する手術用電源供給装置であって、前記手術器具の共振周波数を探査した回数をカウントするカウント部と、前記カウント部でカウントされた探索回数に応じて、周波数探査条件を設定する設定部と、前記設定部で設定された周波数探査条件に基づいて、前記手術器具の共振周波数を探査する探査部と、を具備する。
【０００９】
また、本発明の第４の態様に係る手術用電源供給装置は、本発明の第３の態様に係る手術用電源供給装置において、前記電源供給装置は、前記手術器具の共振周波数が発見されるまで、前記カウント部での処理と、前記設定部での処理と、前記探査部での処理を繰り返して行う。
【００１０】
また、本発明の第５の態様に係る手術用電源供給装置は、本発明の第３の態様に係る手術用電源供給装置において、前記周波数探査条件は、（１）探査開始周波数と探査終了周波数、（２）探査周波数幅、の少なくともいずれかを含む。
【００１１】
また、本発明の第６の態様に係る手術用電源供給装置は、手術器具に共振周波数の駆動信号を供給して駆動する手術用電源供給装置であって、前記手術器具に供給される駆動信号から検出される電圧、電流及びインピーダンスに基づいて、前記手術器具の容量成分を測定する測定部と、前記測定部で測定された容量成分に応じて、周波数探査条件を設定する設定部と、前記設定部で設定された周波数探査条件に基づいて、前記手術器具の共振周波数を探査する探査部と、を具備する。
【００１２】
また、本発明の第７の態様に係る手術用電源供給装置は、本発明の第６の態様に係る手術用電源供給装置において、前記周波数探査条件は、（１）探査開始周波数と探査終了周波数、（２）探査周波数幅、の少なくともいずれかを含む。
【００１３】
また、本発明の第８の態様に係る共振周波数探査方法は、手術器具の共振周波数を探査する方法であって、前記手術器具を判別する判別ステップと、前記判別ステップで判別された手術器具に応じて、周波数探査条件を設定する設定ステップと、前記設定ステップで設定された周波数探査条件に基づいて、前記手術器具の共振周波数を探査する探査ステップと、を具備する。
【００１４】
また、本発明の第９の態様に係る共振周波数探査方法は、本発明の第８の態様に係る共振周波数探査方法において、前記周波数探査条件は、（１）探査開始周波数と探査終了周波数、（２）探査周波数幅、の少なくともいずれかを含む。
【００１５】
また、本発明の第１０の態様に係る共振周波数探査方法は、手術器具の共振周波数を探査する方法であって、前記手術器具の共振周波数を探査した回数をカウントするカウントステップと、前記カウントステップでカウントされた探索回数に応じて、周波数探査条件を設定する設定ステップと、前記設定ステップで設定された周波数探査条件に基づいて、前記手術器具の共振周波数を探査する探査ステップと、を具備する。
【００１６】
また、本発明の第１１の態様に係る共振周波数探査方法は、本発明の第１０の態様に係る共振周波数探査方法において、前記方法は、前記手術器具の共振周波数が発見されるまで、前記カウントステップと、前記設定ステップと、前記探査ステップを繰り返して行う。
【００１７】
また、本発明の第１２の態様に係る共振周波数探査方法は、本発明の第１０の態様に係る共振周波数探査方法において、前記周波数探査条件は、（１）探査開始周波数と探査終了周波数、（２）探査周波数幅、の少なくともいずれかを含む。
【００１８】
また、本発明の第１３の態様に係る共振周波数探査方法は、手術器具の共振周波数を探査する方法であって、前記手術器具に供給される駆動信号から検出される電圧、電流及びインピーダンスに基づいて、前記手術器具の容量成分を測定する測定ステップと、前記測定ステップで測定された容量成分に応じて、周波数探査条件を設定する設定ステップと、前記設定ステップで設定された周波数探査条件に基づいて、前記手術器具の共振周波数を探査する探査ステップと、を具備する。
【００１９】
また、本発明の第１４の態様に係る共振周波数探査方法は、本発明の第１３の態様に係る共振周波数探査方法において、前記周波数探査条件は、（１）探査開始周波数と探査終了周波数、（２）探査周波数幅、の少なくともいずれかを含む。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、手術器具の共振周波数を探査するときの周波数探査条件を適切に設定するようにしたので、探査に要する時間を短縮し、ひいては生体組織を処置するのに必要な時間を短縮することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、超音波手術システムの外観斜視図である。
【図２】図２は、超音波手術システムの概略構成を示す図である。
【図３】図３は、超音波手術システムにおいて超音波電源ユニットの各部の機能を説明するための機能ブロック図である。
【図４】図４は、超音波電源ユニットで発生される駆動電流がハンドピース側に流れる様子を示す図である。
【図５】図５は、電圧の位相と電流の位相関係を示す図である。
【図６】図６は、共振周波数ｆｒを探査（スキャン）する手順を説明するための図である。
【図７】図７は、ハンドピースの共振周波数を探査する本発明の第１実施形態に係る方法を説明するためのフローチャートである。
【図８】図８は、ハンドピースの共振周波数を探査する本発明の第２実施形態に係る方法を説明するためのフローチャートである。
【図９】図９は、ハンドピースの共振周波数を探査する本発明の第３実施形態に係る方法を説明するためのフローチャートである。
【図１０】図１０の（Ａ）、（Ｂ）は、超音波振動子の容量成分の大小に応じた２つの位相周波数特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。患者の腹腔内のようすを観察するためのスコープと、該腹腔内で処置を行うための処置具とを用いて患部の処置を行う内視鏡下外科手術が知られている。図１は、このような内視鏡下外科手術の一例として用いられる超音波手術システムの外観斜視図である。該超音波手術システムは、超音波振動子を駆動するための超音波出力を発生する手術用電源供給装置としての超音波電源ユニット１と、ケーブル５０を介して超音波電源ユニット１から供給される超音波出力を用いて処置を行う手術器具としてのハンドピース２と、ケーブル４０を介して超音波電源ユニット１に接続され、該超音波電源ユニット１からの超音波出力を制御するためのフットスイッチ３とから構成される。
【００２３】
図２は、超音波手術システムの概略構成を示す図である。ハンドピース２は、ハンドル４を有し、図示せぬ超音波振動子が内蔵されたハンドピース本体部２ａと、前記超音波振動子の振動を処置部５に伝達するプローブ２ｂとから構成される。超音波電源ユニット１は超音波振動子を振動させるための電気エネルギを発生する超音波発振回路１ａを備えている。超音波電源ユニット１から出力された電気信号はハンドピース本体部２ａ内部の超音波振動子により機械振動（超音波振動）に変換されたあとプローブ２ｂにより処置部５に伝達される。処置部５には、プローブ２ｂの先端に対して開閉駆動されるジョーと呼ばれる把持部６が設けられている。ハンドル４を操作すると把持部６がプローブ２ｂの先端に対して開閉駆動されて、プローブ２ｂの先端と把持部６との間に生体組織を挟み込んで超音波振動による摩擦熱により生体組織の凝固、切開が行われる。
【００２４】
図３は、超音波手術システムにおいて超音波電源ユニット１の各部の機能を説明するための機能ブロック図である。ハンドピース２が超音波電源ユニット１にコネクタ１ｅを介して接続されている。超音波電源ユニット１内には、超音波発振回路１ａ、電圧・電流検出回路１ｆ、共振周波数検出回路ｌｇ、位相差検出回路１ｈ、フットスイッチ検知回路１ｄ、判別部１ｂ、制御回路１ｃが設けられている。超音波発振回路１ａは、ハンドピース２内部の超音波振動子を駆動するための駆動信号を発生する部分である。電圧・電流検出回路１ｆは、超音波振動子に供給される駆動信号から電圧位相信号θＶと、振動に応じた電流位相信号θＩと、インピーダンスＺとを検出する部分である。位相差検出回路１ｈは検出された電圧Ｖの位相と電流Ｉの位相との位相差を検出する部分である。共振周波数検出回路１ｇは電圧・電流検出回路１ｆから出力される電圧位相信号θＶ、電流位相信号θＩ，およびインピーダンスＺに基づいて超音波振動子の共振周波数を検出する部分である。フットスイッチ検出回路１ｄはフットスイッチ３が術者により操作されたことを検出する部分である。判別部１ｂはハンドピース２が超音波電源ユニット１に接続されたときに、ハンドピース２に内蔵されている抵抗の抵抗値を読み取って、ハンドピース２の種別を判別する部分である。ハンドピースの一例として、超音波凝固切開ハンドピース、超音波吸引ハンドピースなどがある。
【００２５】
図４〜図６は、超音波手術システムにおける超音波駆動の制御方法を説明するための図である。図４において、超音波発振回路１ａでは正弦波の駆動電圧ＶＳＩＣが発生される。これに対応する正弦波の駆動電流ＩＳＩＮがハンドピース本体部２ａ内部の超音波振動子に流れると、超音波振動子は当該電気信号を機械振動に変換してプローブ２ｂの先端に伝える。
【００２６】
このような超音波駆動において、一定の発振周波数で超音波出力すると図５の（Ａ）に示すように電圧Ｖと電流Ｉとの間に位相差が生じるので駆動効率が低下する。そこで、図３の制御回路１ｃでは、これら電圧Ｖと電流Ｉの間の位相差が０になる（図５の（Ｂ））共振点を探索して超音波振動子の駆動を行なう。
【００２７】
例えば図６において、横軸は周波数ｆであり、縦軸はインピーダンスＺ、電流Ｉ、位相差（θＶ−θＩ）である。（θＶ−θＩ）は位相差を示している。本実施形態では、順次周波数を変えながらインピーダンスＺが最も低くなる点を探索（スキャン）して位相差（θＶ−θＩ）が０になる共振周波数ｆｒを検出する。制御回路１ｃは検出した共振周波数ｆｒで超音波振動子の駆動を開始する。
【００２８】
（第１実施形態）
図７は、ハンドピース２の共振周波数を探査する本発明の第１実施形態に係る方法を説明するためのフローチャートである。まず図３の制御回路１ｃは、超音波電源ユニット１にハンドピース２が接続されているか否かを判断し（ステップＳ１）、ＮＯならば当該判断がＹＥＳになるまで待機する。ハンドピース２の接続が確認されたならば、図３の判別部１ｂはハンドピース２に内蔵された抵抗の抵抗値を読み取って、当該ハンドピース２の種別を判別して（ステップＳ２）、判別結果を制御回路１ｃに送る。制御回路１ｃは、ハンドピース２の種別と、探査開始周波数、探査終了周波数、探査周波数幅とを対応付けたテーブルを内部に有している。設定部としての制御回路１ｃはこのテーブルを参照して、（１）探査開始周波数と探査終了周波数、（２）探査周波数幅、の少なくともいずれかを新たな周波数探査条件として設定する（ステップＳ３）。図６の例で言うと、ｆｓが探査開始周波数、ｆｅが探査終了周波数、ｆｗが探査周波数幅である。ｆｗは２つのサンプル点間の間隔である。
【００２９】
探査部としての制御回路１ｃは、設定した周波数探査条件で共振周波数の探査を開始する（ステップＳ４）。
【００３０】
上記した第１実施形態によれば、デバイスの種別に応じて周波数探査条件を変更し適切な条件に設定するようにしたので、共振周波数探査に要する時間を短縮することができ、ひいては生体組織を処置するのに要する手術時間を短縮することができる。
【００３１】
（第２実施形態）
図８は、ハンドピース２の共振周波数を探査する本発明の第２実施形態に係る方法を説明するためのフローチャートである。まず制御回路１ｃは、ハンドピース２を駆動するための駆動出力がＯＮになっているか否かを判断し（ステップＳ１０）、ＮＯならば当該判断がＹＥＳになるまで待機する。駆動出力のＯＮが確認されたならば、探査部としての制御回路１ｃは、あらかじめ設定されている周波数探査条件で共振周波数の探査を実行する（ステップＳ１１）。１回の探査で共振周波数が探査できなかった場合にはさらなる探査を実行する。カウント部としての制御回路１ｃはこのときの探査動作をカウントし、カウント結果を探査回数として制御回路１ｃ内部のメモリに記憶する。所定の回数だけ探査を行っても共振周波数が探査できなかった場合、制御回路１ｃは、記憶されている探査回数をメモリから読み出す（ステップＳ１２）。制御回路１ｃは、探査回数と、探査開始周波数、探査終了周波数、探査周波数幅とを対応付けたテーブルを内部に有している。設定部としての制御回路１ｃはこのテーブルを参照して、読み出した探索回数をもとに、（１）探査開始周波数と探査終了周波数、（２）探査周波数幅、の少なくともいずれかを新たな周波数探査条件として設定する（ステップＳ１３）。図６の例で言うと、ｆｓが探査開始周波数、ｆｅが探査終了周波数、ｆｗが探査周波数幅である。ｆｗは２つのサンプル点間の間隔である。
【００３２】
次に制御回路１は、ステップＳ１０に戻って共振周波数が発見されるまで上記各ステップを繰り返し、共振周波数が発見されたときに探査動作を停止する。なお、探査を行う回数をあらかじめ規定しており、共振周波数が発見されたか否かにかかわらず規定回数に達した場合に探査を停止するようにしてもよい。
【００３３】
上記した第２実施形態によれば、探査回数に応じて周波数探査条件を変更し適切な条件に設定するようにしたので、デバイスの発振性が向上するとともに共振周波数探査に要する時間を短縮することができ、ひいては生体組織を処置するのに必要な時間を短縮することができる。
【００３４】
（第３実施形態）
図９は、ハンドピース２の共振周波数を探査する本発明の第３実施形態に係る方法を説明するためのフローチャートである。ハンドピース２、具体的には超音波振動子の容量成分はデバイスの種別や使用環境により変化するものである。容量成分が変化すると、図６で説明したインピーダンスＺの特性曲線や電圧・電流の位相周波数特性が変化してしまう。例えば、容量成分が大きい場合には図１０の（Ａ）に示すように、位相周波数特性においてｆｒとｆ２とが近接する。一方、容量成分が小さい場合には図１０の（Ｂ）に示すように、位相周波数特性においてｆ１とｆｒとが近接する。
【００３５】
ｆｒとｆ２とが近接しているときに高い周波数側から探査を開始すると、ｆ２、ｆｒ間で位相が急激に変化するのでこの間では探査をゆっくり行ったほうがｆｒを発見しやすい。一方、ｆｒ、ｆ１間は探査を高速に行ってもデバイスの発振性は損なわれない。これに対してｆ１とｆｒとが近接している場合には、高周波数側からの探査開始からｆｒまでは高速に探査を行い、ｆｒ、ｆ１間ではゆっくり探査を行ったほうがデバイスの発振性は向上する。すなわち、超音波振動子との容量成分に応じて周波数探査条件を変更することによりデバイスの発振性を向上することができる。
【００３６】
まず、測定部としての制御回路１ｃは、超音波振動子の容量成分を測定する（ステップＳ２０）。この容量成分は、ハンドピース２に供給される駆動信号から検出される電圧、電流の例えば位相およびインピーダンスに基づいて公知の方法で測定される。制御回路１ｃは、容量成分と、探査開始周波数、探査終了周波数、探査周波数幅とを対応付けたテーブルを内部に有している。制御回路１ｃはこのテーブルを参照して、測定した容量成分をもとに、（１）探査開始周波数と探査終了周波数、（２）探査周波数幅、の少なくともいずれかを新たな周波数探査条件として設定する（ステップＳ２１）。図６の例で言うと、ｆｓが探査開始周波数、ｆｅが探査終了周波数、ｆｗが探査周波数幅である。ｆｗは２つのサンプル点間の間隔である。
【００３７】
次に、探査部としての制御回路１ｃは、設定した周波数探査条件で共振周波数の探査を開始する（ステップＳ２２）。
【００３８】
上記した第３実施形態によれば、ハンドピース２、具体的には超音波振動子の容量成分に応じて周波数探査条件を変更し適切な条件に設定するようにしたので、デバイスの種別や使用環境の変化に適した周波数探査を行うことができ、デバイスの発振性が向上するとともに共振周波数探査に要する時間を短縮することができ、ひいては生体組織を処置するのに必要な時間を短縮することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１ 超音波電源ユニット
１ａ 超音波発振回路
１ｂ 判別部
１ｃ 制御回路
１ｄ フットスイッチ検知回路
１ｆ 電圧・電流検出回路
１ｈ 位相差検出回路
１ｇ 共振周波数検出回路
２ ハンドピース
２ａ ハンドピース本体部
２ｂ プローブ
３ フットスイッチ
４ ハンドル
５ 処置部
６ 把持部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
手術器具に共振周波数の駆動信号を供給して駆動する手術用電源供給装置であって、
前記電源供給装置に接続された手術器具を判別する判別部と、
前記判別部で判別された手術器具に応じて、周波数探査条件を設定する設定部と、
前記設定部で設定された周波数探査条件に基づいて、前記手術器具の共振周波数を探査する探査部と、
を具備することを特徴とする手術用電源供給装置。
【請求項２】
前記周波数探査条件は、（１）探査開始周波数と探査終了周波数、（２）探査周波数幅、の少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項１に記載の手術用電源供給装置。
【請求項３】
手術器具に共振周波数の駆動信号を供給して駆動する手術用電源供給装置であって、
前記手術器具の共振周波数を探査した回数をカウントするカウント部と、
前記カウント部でカウントされた探索回数に応じて、周波数探査条件を設定する設定部と、
前記設定部で設定された周波数探査条件に基づいて、前記手術器具の共振周波数を探査する探査部と、
を具備することを特徴とする手術用電源供給装置。
【請求項４】
前記電源供給装置は、前記手術器具の共振周波数が発見されるまで、前記カウント部での処理と、前記設定部での処理と、前記探査部での処理を繰り返して行うことを特徴とする請求項３に記載の手術用電源供給装置。
【請求項５】
前記周波数探査条件は、（１）探査開始周波数と探査終了周波数、（２）探査周波数幅、の少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項３に記載の手術用電源供給装置。
【請求項６】
手術器具に共振周波数の駆動信号を供給して駆動する手術用電源供給装置であって、
前記手術器具に供給される駆動信号から検出される電圧、電流及びインピーダンスに基づいて、前記手術器具の容量成分を測定する測定部と、
前記測定部で測定された容量成分に応じて、周波数探査条件を設定する設定部と、
前記設定部で設定された周波数探査条件に基づいて、前記手術器具の共振周波数を探査する探査部と、
を具備することを特徴とする手術用電源供給装置。
【請求項７】
前記周波数探査条件は、（１）探査開始周波数と探査終了周波数、（２）探査周波数幅、の少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項６に記載の手術用電源供給装置。
【請求項８】
手術器具の共振周波数を探査する方法であって、
前記手術器具を判別する判別ステップと、
前記判別ステップで判別された手術器具に応じて、周波数探査条件を設定する設定ステップと、
前記設定ステップで設定された周波数探査条件に基づいて、前記手術器具の共振周波数を探査する探査ステップと、
を具備する方法。
【請求項９】
前記周波数探査条件は、（１）探査開始周波数と探査終了周波数、（２）探査周波数幅、の少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
手術器具の共振周波数を探査する方法であって、
前記手術器具の共振周波数を探査した回数をカウントするカウントステップと、
前記カウントステップでカウントされた探索回数に応じて、周波数探査条件を設定する設定ステップと、
前記設定ステップで設定された周波数探査条件に基づいて、前記手術器具の共振周波数を探査する探査ステップと、
を具備することを特徴とする方法。
【請求項１１】
前記方法は、前記手術器具の共振周波数が発見されるまで、前記カウントステップと、前記設定ステップと、前記探査ステップを繰り返して行うことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記周波数探査条件は、（１）探査開始周波数と探査終了周波数、（２）探査周波数幅、の少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
手術器具の共振周波数を探査する方法であって、
前記手術器具に供給される駆動信号から検出される電圧、電流及びインピーダンスに基づいて、前記手術器具の容量成分を測定する測定ステップと、
前記測定ステップで測定された容量成分に応じて、周波数探査条件を設定する設定ステップと、
前記設定ステップで設定された周波数探査条件に基づいて、前記手術器具の共振周波数を探査する探査ステップと、
を具備することを特徴とする方法。
【請求項１４】
前記周波数探査条件は、（１）探査開始周波数と探査終了周波数、（２）探査周波数幅、の少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１】
手術器具に共振周波数の駆動信号を供給して駆動する手術用電源供給装置であって、
前記電源供給装置に接続された手術器具を判別する判別部と、
前記判別部で判別された手術器具に応じて、周波数探査条件を設定する設定部と、
前記設定部で設定された周波数探査条件に基づいて、前記手術器具の共振周波数を探査する探査部と、
を具備することを特徴とする手術用電源供給装置。
【請求項２】
前記周波数探査条件は、（１）探査開始周波数と探査終了周波数、（２）探査周波数幅、の少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項１に記載の手術用電源供給装置。
【請求項３】
手術器具に共振周波数の駆動信号を供給して駆動する手術用電源供給装置であって、
前記手術器具の共振周波数を探査した回数をカウントするカウント部と、
前記カウント部でカウントされた探索回数に応じて、周波数探査条件を設定する設定部と、
前記設定部で設定された周波数探査条件に基づいて、前記手術器具の共振周波数を探査する探査部と、
を具備することを特徴とする手術用電源供給装置。
【請求項４】
前記電源供給装置は、前記手術器具の共振周波数が発見されるまで、前記カウント部での処理と、前記設定部での処理と、前記探査部での処理を繰り返して行うことを特徴とする請求項３に記載の手術用電源供給装置。
【請求項５】
前記周波数探査条件は、（１）探査開始周波数と探査終了周波数、（２）探査周波数幅、の少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項３に記載の手術用電源供給装置。
【請求項６】
手術器具に共振周波数の駆動信号を供給して駆動する手術用電源供給装置であって、
前記手術器具に供給される駆動信号から検出される電圧、電流及びインピーダンスに基づいて、前記手術器具の容量成分を測定する測定部と、
前記測定部で測定された容量成分に応じて、周波数探査条件を設定する設定部と、
前記設定部で設定された周波数探査条件に基づいて、前記手術器具の共振周波数を探査する探査部と、
を具備することを特徴とする手術用電源供給装置。
【請求項７】
前記周波数探査条件は、（１）探査開始周波数と探査終了周波数、（２）探査周波数幅、の少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項６に記載の手術用電源供給装置。
【請求項８】
手術器具の共振周波数を探査する方法であって、
前記手術器具を判別する判別ステップと、
前記判別ステップで判別された手術器具に応じて、周波数探査条件を設定する設定ステップと、
前記設定ステップで設定された周波数探査条件に基づいて、前記手術器具の共振周波数を探査する探査ステップと、
を具備する方法。
【請求項９】
前記周波数探査条件は、（１）探査開始周波数と探査終了周波数、（２）探査周波数幅、の少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
手術器具の共振周波数を探査する方法であって、
前記手術器具の共振周波数を探査した回数をカウントするカウントステップと、
前記カウントステップでカウントされた探索回数に応じて、周波数探査条件を設定する設定ステップと、
前記設定ステップで設定された周波数探査条件に基づいて、前記手術器具の共振周波数を探査する探査ステップと、
を具備することを特徴とする方法。
【請求項１１】
前記方法は、前記手術器具の共振周波数が発見されるまで、前記カウントステップと、前記設定ステップと、前記探査ステップを繰り返して行うことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記周波数探査条件は、（１）探査開始周波数と探査終了周波数、（２）探査周波数幅、の少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
手術器具の共振周波数を探査する方法であって、
前記手術器具に供給される駆動信号から検出される電圧、電流及びインピーダンスに基づいて、前記手術器具の容量成分を測定する測定ステップと、
前記測定ステップで測定された容量成分に応じて、周波数探査条件を設定する設定ステップと、
前記設定ステップで設定された周波数探査条件に基づいて、前記手術器具の共振周波数を探査する探査ステップと、
を具備することを特徴とする方法。
【請求項１４】
前記周波数探査条件は、（１）探査開始周波数と探査終了周波数、（２）探査周波数幅、の少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００９−２６１９３５（Ｐ２００９−２６１９３５Ａ）
【公開日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−９９２９８（Ｐ２００９−９９２９８）
【出願日】平成２１年４月１５日（２００９．４．１５）
【出願人】（３０４０５０９２３）オリンパスメディカルシステムズ株式会社 (1,905)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月１５日（２００９．４．１５）
【出願人】（３０４０５０９２３）オリンパスメディカルシステムズ株式会社 (1,905)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]