JP2006158525A - 超音波手術装置及び超音波処置具の駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】処置部の発熱を抑えつつ、切開能力を低下させないようにした超音波手術装置及び超音波処置具の駆動方法を提供する。
【解決手段】超音波手術装置１は、把持具１０と、超音波振動子２ａが接続されたプローブ９とを有する超音波処置具２へ、超音波振動子２ａを駆動する超音波駆動電流信号を出力するＤＤＳ２６等と、超音波駆動電流信号の変調を行うＣＰＵ２２等とを有する。変調は、振幅を時間軸対して変化する波形パターンに基づいて変化させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、超音波手術装置及び超音波処置具の駆動方法に関し、特に、手術対象である生体組織を挟持することによって処置を行うための超音波手術装置及び超音波処置具の駆動方法に関する。

従来より、超音波の機械振動を利用して処置具を振動させることにより生体組織を切開等する超音波手術装置が利用されている。
超音波手術装置における超音波処置具は、生体組織を挟持するために、把持具とプローブとを有する。プローブには超音波振動子が接続されている。超音波振動子に所定の電気信号を供給することによって、プローブは機械的に振動する。開閉駆動される把持具と、超音波振動が伝えられるプローブとの間に生体組織を挟み込むと、振動するプローブと生体組織との間に生じる摩擦熱によって生体組織の切開をすることができる（例えば、特許文献１参照）。
特開平９−２９９３８１号

しかし、プローブに生じる超音波振動の大きさは、超音波振動子に供給される電流の振幅値によって決定される。超音波振動子に供給される電気信号は、超音波周波数を有し、術者がフットスイッチをオンにする間、出力される。

そのため、フットスイッチがオンされている間、超音波振動子には、プローブが一定の振幅になるような電気信号が供給されていたので、処置部が熱くなりすぎることがあった。処置部が熱くなり過ぎると、生体組織の広い範囲に渡って摩擦熱が広がり、意図しないところまで組織変成が進んでしまう虞があった。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、処置部の発熱を抑えつつ、切開能力を低下させないようにした超音波手術装置を提供することを目的とする。

本発明の超音波手術装置は、把持具と、超音波振動子が接続されたプローブとを有する超音波処置具へ、前記超音波振動子を駆動する超音波駆動電流信号を出力する超音波駆動信号出力手段と、前記超音波駆動電流信号の変調を行う変調手段とを有する。

本発明によれば、処置部の発熱を抑えつつ、切開能力を低下させないようにした超音波手術装置を実現することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
図１は、本実施の形態に係る超音波手術装置全体の構成を示す外観構成図である。本実施の形態の超音波手術装置の装置本体１には、超音波処置具（以下、ハンドピースという）２と、フットスイッチ３とがそれぞれ接続されている。

超音波手術装置である装置本体１によって駆動されるハンドピース２には、細長いシース４の先端部に処置部５が、基端部に手元側の操作部６がそれぞれ設けられている。ここで、操作部６には超音波振動を発生する図示しない超音波振動子を収容するケース７と、操作ハンドル８とが設けられている。

シース４の内部には超音波振動子からの超音波振動を処置部５に伝える超音波プローブ９が配設されている。このプローブ９の先端部はシース４の先端から外部側に露出されている。また、処置部５にはプローブ９の先端部に対して開閉駆動される把持具１０が設けられている。この把持具１０はシース４の先端部に回動ピンを中心に回動可能に連結されている。操作ハンドル８の操作によって把持具１０がプローブ９の先端部に対して開閉駆動し、プローブ９と把持具１０との間に生体組織を挟み込むことができるようになっている。

装置本体１の前面パネル１１には、電源スイッチ１２と、操作表示パネル１３と、ハンドピース２用の接続部（以下、ハンドピース接続部という）１４とが設けられている。ここで、ハンドピース２の操作部６には接続ケーブル１５の一端が連結され、接続ケーブル１５の他端部に配設されたコネクタ１６が装置本体１のハンドピース接続部１４に着脱可能に接続されるようになっている。

また、装置本体１の操作表示パネル１３は、超音波処置を行う際の超音波出力の大きさ、すなわち振幅値を設定あるいは変更する設定スイッチ１７と、この超音波出力設定手段である設定スイッチ１７で設定された超音波出力の大きさをデジタル表示する表示部１８とが設けられている。この設定スイッチ１７は、超音波出力の大きさを増減、すなわち変更する出力増加スイッチ１７ａと、出力減少スイッチ１７ｂとを含む。なお、ここでは、超音波出力の大きさは、１００％出力に対する割合を設定あるいは変更する場合の例を説明する。

装置本体１に接続されたフットスイッチ３は、ペダル部材３ａを有し、このペダル部材３ａに対する踏み込み動作に応じて超音波振動子からの超音波振動の出力のオンオフ制御をするための制御信号が、装置本体１へ出力される。

図２は、超音波手術装置の電気回路構成を示すブロック図である。超音波手術装置である装置本体１に、ハンドピース２と、フットスイッチ３が接続されている。ハンドピース２内には、超音波振動子２ａと、処置具としてのハンドピース２の種類を判別するための抵抗器２ｂとが設けられている。

ハンドピース２内の抵抗器２ｂの両端に接続された導線は、接続ケーブル１５を介して装置本体１内のハンドピース判別回路２１に接続されている。ハンドピース判別回路２１は、抵抗器２ｂの抵抗値を検出し、その検出した抵抗値に基づき、ハンドピースの種類を示すハンドピース種別信号を中央処理装置（以下、ＣＰＵという）２２へ送信する。ハンドピースの種類によって、振動子２ａへの与えられる超音波駆動電流信号である出力電流信号（以下、出力電流という）の最大電圧、駆動周波数値などが異なるので、ＣＰＵ２２は、受信したハンドピース種別信号に基づいて、ハンドピース２へ適切な出力電流が供給するように各種回路を制御することができる。

装置本体１には、上述したハンドピース２の種類を判別するハンドピース判別機能に加えて、共振周波数検出機能と、ＰＬＬ機能と、定電流供給機能とを有する。
装置本体１には、ＣＰＵ２２の他に、ＣＰＵ２２に接続されたＲＯＭ２２ａ、共振周波数検出回路２３、掃引回路２４、アップダウンカウンタ（以下、Ｕ／Ｄカウンタという）２５、ダイレクトデジタルシンセサイザ（以下、ＤＤＳと略す）２６、位相比較器２７、デジタルアナログ変換器（以下、Ｄ／Ａ変換器という）２８、比較器２９、乗算器３０、電力増幅器３１、検出回路３２、及びアナログデジタル変換器（以下、Ａ／Ｄ変換器という）３３を含む。ＲＯＭ２２ａは、出力される電流信号の波形パターンのデータを記憶する記憶装置である。なお、図示しないＲＡＭもＣＰＵ２２に接続されており、さらに、ＲＯＭ２２ａには各種制御を行うためのプログラムもストアされており、ＣＰＵ２２は、ＲＡＭを使用しながら、ＲＯＭ２２ａから読み出したプログラムを実行する。

ＣＰＵ２２は、さらに、共振周波数検出回路２３と、掃引回路２４と、位相比較器２７と、Ｄ／Ａ変換器２８と、Ａ／Ｄ変換器３３に接続されている。ＣＰＵ２２は、共振周波数検出機能によって検出された共振周波数に基づいて、Ｕ／Ｄカウンタ２５に所定の値を設定し、その設定された値に基づいて、発振回路であるＤＤＳ２６は、所定の周波数信号を出力する。ＤＤＳ２６は、Ｕ／Ｄカウンタ２５からのカウント値に応じた周波数の波形信号、例えば、５Ｖのサイン波形の信号を出力する。その周波数の出力電流が、出力信号として、乗算器３０と、電力増幅器３１と、検出回路３２を介して振動子２ａへ供給される。振動子２ａへ供給された電流信号の電流波形と電圧波形の検出と、電流の絶対値の検出とが、検出回路３２において行われる。

検出回路３２は、その出力信号としての出力電流を監視する。検出回路３２は、検出した出力電流の絶対値に応じた信号を、Ａ／Ｄ変換器３３と比較器２９へ供給される。Ａ／Ｄ変換器３３は、検出された出力電流の絶対値のデータをＣＰＵ２２へ供給する。ＣＰＵ２２は、術者が前面パネル１１の設定スイッチ１７によって設定した出力信号の設定値をＤ／Ａ変換器２８に出力しており、Ｄ／Ａ変換器２８は、その設定値のアナログ信号を比較器２９へ供給する。比較器２９は、差動増幅器であり、供給された設定値と検出された出力電流の絶対値との差に応じた出力信号を乗算器３０へ供給する。ＤＤＳ２６、乗算器３０及び電力増幅器３１は、超音波駆動信号出力手段を構成する。

また、共振周波数検出回路２３は、ＣＰＵ２２と、掃引回路２４と、Ｕ／Ｄカウンタ２５と、位相比較器２７に接続されている。検出回路３２からの位相信号は、位相比較器２７と、共振周波数検出回路２３とに供給されている。

まず、共振周波数検出機能について説明する。共振周波数検出機能は、ハンドピース２への出力を開始した直後、すなわちスタート時に実行される。具体的には、フットスイッチ３のペダル部材３ａが踏まれると、共振周波数検出機能が実行される。
ＣＰＵ２２は、スタート時に共振周波数検出回路２３を動作させ、共振周波数を検出する。具体的には、ＣＰＵ２２は、スタート時に、掃引開始信号ＳＷＰと、スイープ開始の周波数Ｆ０を指示するスタート周波数信号ＳＦとを、掃引回路２４へ出力する。掃引回路２４は、Ｕ／Ｄカウンタ２５に周波数Ｆ０に対応するカウント値をセットし、そのセットしたカウント値から周波数を徐々に増加、あるいは減少させるアップ信号あるいはダウン信号をＵ／Ｄカウンタ２５へ供給することによって、Ｕ／Ｄカウンタ２５のカウンタ出力値を変化させる。Ｕ／Ｄカウンタ２５のカウント値の出力がＤＤＳ２６へ供給され、そのＤＤＳ２６からの出力電流が、振動子２ａへ供給される。なお、ＣＰＵ２２は、共振周波数検出機能を実行するときは、位相比較器２７に対してＵ／Ｄカウンタ２５への信号供給を停止するように制御信号を出力する。

振動子２ａに供給された出力電流の周波数が変化する間に、共振周波数検出回路２３は、共振周波数を検出する。共振周波数検出回路２３は、共振周波数を検出すると、ＰＬＬ機能をオンにすべく、Ｕ／Ｄカウンタ２５と、位相比較器２７とにＰＬＬオン信号を出力する。ＰＬＬオン信号は、掃引回路２４へも出力され、掃引回路２４は掃引動作を停止する。

以上のように、ＣＰＵ２２と、共振周波数検出回路２３と、掃引回路２４と検出回路３２とによって、共振周波数検出機能が実現される。

共振周波数が決定されると、ＰＬＬ機能を実行する。共振周波数検出機能は、これ以降は実行されない。
超音波手術装置の装置本体１の電源スイッチ１２がオンされた後、検出した共振周波数に維持するために、ＰＬＬ機能は実行される。

検出回路３２は、振動子２ａへ供給される電流と電圧の波形を検出する。検出回路３２は、矩形波化回路を有し、出力電流の電流値と電圧値に基づいて、それぞれの波形の位相を示す矩形波信号θＩとθＶを位相比較器２７へ出力する。位相比較器２７は、矩形波信号θＩとθＶから、両信号間の位相のずれを検出し、そのずれ量に応じたアップ信号又はダウン信号を、Ｕ／Ｄカウンタ２５へ出力する。従って、Ｕ／Ｄカウンタ２５は、出力電流の周波数が、検出された共振周波数に一致するように、発振回路であるＤＤＳ２６へ供給されるカウンタ値を変化させる。

よって、ＰＬＬ機能は、振動子２ａへ供給される出力電流の周波数を、共振周波数検出回路２３によって検出された共振周波数にロックし、その共振周波数に一致するように制御する。

以上のように、Ｕ／Ｄカウンタ２５と，ＤＤＳ２６と、位相比較器２７と、検出回路３２は、ＰＬＬ機能を実現する。

次に、定電流供給機能について説明する。ハンドピース２のプローブ９と把持具１０との間に生体組織が挟み込まれると、振動子のインピーダンスが上昇するので、電流が低下し、所望の処置を行えなくなってしまう。そのようなことが生じることを防止するために、比較器２９は、供給された設定値と検出された出力電流の絶対値の差に応じた出力信号を乗算器３０へ供給し、乗算器３０は、その出力信号をＤＤＳ２６からの信号に乗算することによって、出力電流の振幅が設定値に維持されるようになっている。

従って、検出回路３２と、Ａ／Ｄ変換器３３と、ＣＰＵ２２と、Ｄ／Ａ変換器２８と、比較器２９と、乗算器３０とによって、定電流供給機能が実現される。

以上のように構成された超音波手術装置を用いて、生体組織に対する切開等の処置を行うことができる。また、ハンドピース２の種類に応じて、供給する電流信号の周波数及び振幅は異なる。従って、超音波手術装置は、装置本体１にハンドピース２が接続されると、ＣＰＵ２２は、ハンドピース２に内蔵された抵抗器２ｂの抵抗値を読み取り、読み取られた抵抗値に基づいてハンドピース２の種類を判別する。ＣＰＵ２２は、ハンドピース２の種類に応じて、切開処置が適切に行え、かつ熱が上がり過ぎないような出力波形の電流信号を振動子に供給する。

次に、超音波手術装置において、ハンドピース２の振動子２ａへ供給される電流の出力波形の例を説明する。従来では、例えば、術者がフットスイッチ３のペダルを踏むと一定の振幅を持った電流信号がハンドピース２への出力が開始され、ペダルを踏むのを止めると電流信号の出力は停止する。この出力の開始から停止までの間、出力電流の振幅値は一定である。これに対して、本実施の形態に係る本体装置１は、術者がフットスイッチ３のペダルを踏むと、所定の変調が施された電流信号がハンドピース２へ供給される。具体的には、本実施の形態では、ＡＭ変調された電流信号が、ハンドピース２へ供給される。

図３から図５は、本実施の形態に係わる、ハンドピース２の振動子２ａへ供給される出力電流の出力波形が変化する振幅波形パターンの例を示す波形図である。なお、以下に説明する電流波形パターンは、交流信号であるため、図において、０（ゼロ）の中心線Ｃとして、例えば２７ＫＨｚの周波数の電流信号の振幅変調されたパターンである。

図３は、第１の波形パターンの例を示し、例えば１ＫＨｚの周波数の１周期、すなわち１サイクル（Ｔ）中に、設定された振幅値が１００％の出力の期間Ｔ１と、設定された振幅値が０％の出力の期間Ｔ２が繰り返される出力電流の波形パターンを示す。図４は、第２の波形パターンの例を示し、設定された振幅値が１００％の出力の期間Ｔ１と、設定された振幅値が３０％の出力の期間Ｔ２が繰り返される出力電流の波形パターンを示す。図５は、第３の波形パターンの例を示し、設定された振幅値が１００％と３０％の出力の間のサイン波形の出力電流の波形パターンを示す。

図３から図５に示す出力電流をハンドピース２の振動子２ａに供給するために、ＣＰＵ２２は、術者が予め設定した、あるいはハンドピース２の種類に応じて予め設定された電流値の振幅波形パターン（以下、波形パターンという）に対応する電圧データをＤ／Ａ変換器２８へ出力する。Ｄ／Ａ変換器２８は、受信した波形パターンデータの値に応じた信号を比較器２９へ供給する。比較器２９は、設定値である波形パターンデータと、検出された出力電流の絶対値との差に応じた出力信号を乗算器３０へ供給する。乗算器３０は、その出力信号をＤＤＳ２６からの信号に乗算し、その結果、出力電流は、図３から図５に示すような、振幅が時間軸に対して変化する波形パターンのＡＭ変調された出力電流になる。

図６から図８は、図３から図５の出力電流を出力するために、ＣＰＵ２２からＤ／Ａ変換器２８に出力される波形パターンデータＰＤの例を示す図である。各波形パターンは、予め決められたデューティ比を有する連続した複数のパルス波形である。各図において、横軸は時間軸であり、縦軸は、出力電流の設定値、すなわち最大出力の設定値である。出力電流の設定値は、装置本体１からハンドピース２へ供給される電流の１００％出力値に対する割合を示す。従って、時間の経過に応じて設定値が変化する波形パターンが設定されるので、一定の周波数、例えば２７ＫＨｚの電流信号が、波形パターンに応じた設定値に抑えられるように振幅変調されて、ハンドピース２の振動子２ａに供給される。ＣＰＵ２２及びＤ／Ａ変換器２８は、出力電流の変調を行う変調手段を構成する。

なお、デューティ比（Ｔ１／Ｔ２）は、５％から１００％、好ましくは５％から５０％であって、周期Ｔは、０．１秒から１秒、好ましくは０．４秒から１秒が好ましい。

このような波形パターンの各パルス出力は、出力電流の振幅値が１００％出力値の高出力期間（Ｔ１）を有するため、ハンドピース２の切開能力は変わらず、また、出力電流の振幅値が１００％でない低出力期間（Ｔ２）を有するため、ハンドピース２の処置部５が熱くなりすぎることが抑えられる。よって、術中、処置部５が生体組織に触れても、処置部５は高温でないので、生体組織の組織変成が起こりにくくなる。

他にも、ハンドピース２へ供給される電流信号の出力波形と、ＣＰＵ２２からＤ／Ａ変換器２８に供給される波形パターンの例として、図９から図２０に示すような出力電流と波形パターンがある。

図９は、第４の波形パターンの例を示し、ハンドピース２へ供給される出力電流の振幅の変化が台形形状に沿って変化する場合の電流波形図である。図１０は、図９に示す出力電流を出力するために、ＣＰＵ２２からＤ／Ａ変換器２８に出力される波形パターンの図である。例えば、２７ＫＨｚの周波数の電流信号が、１ＫＨｚの周期で、電流の振幅値が台形の波形パターンとなるように、波形パターンが出力されるので、出力電流の立ち上がりが急でなく、徐々に１００％のレベルまで上がるようになっている。

図１１は、第５の波形パターンの例を示し、ハンドピース２へ供給される出力電流の振幅の変化が、図９と図１０に示す台形とは異なる台形形状に沿って変化する場合の電流波形図である。図１２は、図１１に示す出力電流を出力するために、ＣＰＵ２２からＤ／Ａ変換器２８に出力される波形パターンの図である。

図１３は、第６の波形パターンの例を示し、ハンドピース２へ供給される出力電流の振幅の変化が、図９から図１２に示す台形とは異なる台形形状に沿って変化する場合の電流波形図である。図１４は、図１３に示す出力電流を出力するために、ＣＰＵ２２からＤ／Ａ変換器２８に出力される波形パターンの図である。図１３と図１４に示す波形の形状は、台形形状に矩形形状を合体した形状である。

図１５は、第７の波形パターンの例を示し、ハンドピース２へ供給される出力電流の振幅の変化が、図９から図１４に示す台形とは異なる台形形状に沿って変化する場合の電流波形図である。図１６は、図１５に示す出力電流を出力するために、ＣＰＵ２２からＤ／Ａ変換器２８に出力される波形パターンの図である。図１５と図１６に示す波形の形状は、異なる台形形状の波形を複数組み合わせて１つの波形パターンにし、その波形パターンを１サイクルとして繰り返し出力するようにした形状である。

図１７は、第８の波形パターンの例を示し、ハンドピース２へ供給される出力電流の振幅の変化が、図９に示す台形を滑らかな曲線の形状にした場合の電流波形図である。図１８は、図１７に示す出力電流を出力するために、ＣＰＵ２２からＤ／Ａ変換器２８に出力される波形パターンの図である。

図１９は、第９の波形パターンの例を示し、ハンドピース２へ供給される出力電流の振幅の変化が、変形したサイン波形の形状に沿って変化する場合の電流波形図である。図２０は、図１９に示す出力電流を出力するために、ＣＰＵ２２からＤ／Ａ変換器２８に出力される波形パターンの図である。

また、図２１から図２３に示すように、処置開始後の初めの所定の期間（Ｔａ）と、それに続く期間（Ｔｂ）とにおいて、波形パターンを変更するようにしてもよい。図２１から図２３は、途中で波形パターンが変更される例を示す波形パターンの図である。
これは、術者が行う処置の内容、処置具の使われ方等の条件に応じて、波形パターンが途中で変更される。例えば、図２１は、フットスイッチ３が押された直後の期間（Ｔａ）においては最初の波形パターン（ＰＡ１）は、１サイクル（Ｔ）中において、図７の高出力の期間（Ｔ１）が長い波形パターンであり、期間（Ｔａ）が経過すると、その後は図７の高出力の期間（Ｔ１）が短い波形パターン（ＰＡ２）となる組合せパターンを示す。すなわち、連続した複数のパルス波形において、途中でデューティ比が変更されている。

図２２は、フットスイッチ３が押された直後の期間（Ｔａ）においては最初の波形パターンは、１サイクル（Ｔ）中において、図７の高出力の期間（Ｔ１）が長い波形パターン（ＰＡ３）であり、期間（Ｔａ）が経過すると、その後高出力の期間（Ｔ１）は短くかつ一定であるが、１サイクル（Ｔ）が徐々に短くなる期間（ＰＡ４）があって、その期間が経過すると、その後は図７の高出力の期間（Ｔ１）が短い波形パターン（ＰＡ５）となる組合せパターンを示す。すなわち期間（Ｔａ）と期間（Ｔｂ）の間の期間では、１サイクル（Ｔ）が徐々に短くなる波形パターン（ＰＡ４）となる波形パターンである。すなわち、連続した複数のパルス波形において、途中でデューティ比が変更されているが、１サイクルの長さも変更されている。

図２３は、１サイクル（Ｔ）中において、上述したような当初期間（Ｔａ）は高出力の期間（Ｔ１）が一定である波形パターン（ＰＡ６）であり、期間（Ｔａ）が経過すると、その後１サイクル（Ｔ）は一定で、高出力の期間（Ｔ１）が徐々に長くなる、すなわち期間（Ｔ２）が短くなる波形パターン（ＰＡ７）となるパターンを示す。すなわち、連続した複数のパルス波形において、途中でデューティ比が変更されている。

この図２３に示すパターンは、例えば、当初の期間（Ｔａ）の波形パターン（ＰＡ６）により低い温度で凝固処置を行い、その後の波形パターン（ＰＡ７）により急速に温度を上げて切開処置を行うような場合に用いられる。

図２４は、ハンドピース２の処置部５の温度の変化の例を説明するための図である。図２４において、従来のハンドピースは、ハンドピースの温度は、時間の経過とともに曲線Ｃ１に示すように変化、すなわち次第に高温になって行ってしまう。

図２１と図２２の場合は、曲線Ｃ２に示すように、ハンドピースの温度の上昇を押さえることができる。図２３の場合は、曲線Ｃ３に示すように、当初は温度を低くするが、途中から温度をし、急速に上昇させることができる。曲線Ｃ３は、例えば、当初は低い温度で血管等の生体組織を凝固し、その後急速に温度を上げて切開するような場合である。

上述した波形パターンデータ（ＰＤ）の設定は、ハンドピース判別回路２１によって判別されたハンドピース２の種類に応じて、自動的に行われるようにしたが、術者が微調整、あるいは別の設定値に変更したい場合もある。そのような場合は、術者が、図１の前面パネル１１の図示しないファンクションスイッチによって、自動的に選択された設定値を表示部１８に表示させ、表示された設定値に対して、出力増加スイッチ１７ａあるいは出力減少スイッチ１７ｂを操作することによって変更するようにしてもよい。そして、その変更された設定値に基づいて決定された波形パターンに沿って出力されるように、出力電流の振幅が制御される。

なお、以上の説明では、波形パターンデータは、ＣＰＵ２２に接続されたＲＯＭ２２ａ等の記憶装置に記憶されているが、書き換え可能なフラッシュメモリ等の記憶装置に記憶するようにしてもよい。

なお、ハンドピース２の種類に応じて出力電流の最大値、すなわち１００％出力値と、周波数を変更するための方法の他の例として、ハンドピース２に内蔵されたＲＯＭに、そのハンドピース２に供給されるべき出力電流の波形パターンデータＰＤを記録しておき、装置本体１にそのＲＯＭのデータを転送して、装置本体１はそのＲＯＭデータに基づいて出力電流の制御を行うようにしてもよい。

さらになお、上述した波形パターンの例では、出力電流の振幅を変化させるか、あるいはパルス信号のデューティ比を変更する場合を説明したが、図２５に示すように、出力電流の振幅とデューティ比を同時に変更するような波形パターンであってもよい。

図２５は、上述したような当初期間（Ｔａ）は、１サイクル（Ｔ）中において、所定の第１のデューティ比で高出力の期間（Ｔ１）が一定である波形パターン（ＰＡ８）であり、期間（Ｔａ）が経過すると、その後は、１サイクル（Ｔ）の長さは当初期間（Ｔａ）と同じあるいは異なる時間であり、第１のデューティ比とは異なる第２のデューティ比で高出力の期間（Ｔ１）の振幅の大きさが異なる波形パターン（ＰＡ９）となるパターンを示す。すなわち、タイミングｔ２以降は、ｔ２以前の出力電流とは、振幅とデューティ比が異なる。

図２６は、図２の構成の変形例を示し、波形パターンデータが記録されたＲＯＭがハンドピース２に内蔵された場合の超音波手術装置の電気回路構成を示すブロック図である。図２と同じ構成要素については同じ符号を付し、説明は省略する。なお、図２６において、検出回路３２ａは、電流信号と電圧信号を検出し、電流信号を絶対値化回路３２ｂへ供給する。絶対値化回路３２ｂは、電流信号の絶対値の信号を比較器２９へ供給する。また、検出回路３２ａは、電流信号と電圧信号を矩形波化回路３２ｃへ供給する。矩形波化回路３２ｃは、電流信号と電圧信号のそれぞれの矩形波信号を位相比較器２７へ供給する。

ハンドピース２には、ＲＯＭ２ｃが内蔵されており、装置本体１には、接続ケーブル１５を介してＲＯＭ２ｃに接続されるＲＯＭデータ読取回路４１が設けられている。ＲＯＭデータ読取回路４１は、ＣＰＵ２２と接続されており、ＲＯＭ２ｃに記憶された波形パターンデータＰＤを供給する。ＲＯＭ２ｃに記憶される波形パターンデータＰＤは、上述した図６から図８、図１０、図１２，図１４，図１６，図１８，図２０，図２１から図２３さらには図２５に示すようなデータである。その結果、ＣＰＵ２２が、波形パターンデータＰＤに応じた設定値のデータをＤ／Ａ変換器２８に供給することによって、出力電流のＡＭ変調が行われる。

また、処置具としては、超音波を利用したものだけでなく、他の処置具も一緒に用いられることもあるので、処置具に内蔵されたＲＯＭに、「変調しない」というデータを記録できるようにしてもよい。

なお、ハンドピース２の種類によって予め決められた波形パターンを術者が手術内容等に応じて微調整できるようにしてもよい。ハンドピース２の種類に応じて波形パターンデータＰＤがＲＯＭ２２ａ又は２ｃに設定され記録されているので、ハンドピース２が接続されると、ＣＰＵ２２は、そのハンドピース２に応じて決定された最小値とデューティ比を表示部１８に表示するようにする。よって、術者は、表示された各値を、スイッチ１７ａ，１７ｂを操作することによって変更して微調整することができる。そして、図示しない設定値登録指示コマンドを入力することによって、波形パターンをＣＰＵ２２のＲＡＭに対して記憶させることができる。表示部１８は、出力電流の最小値とデューティ比を表示しかつ設定するための表示器である。

例えば、図６から図８に示す波形パターンの場合、術者は、ＣＰＵ２２に所定のコマンドを入力することによって、予め設定された期間Ｔ２における最小値の割合を表示部１８に、一旦表示させる。そして、術者は、スイッチ１７ａ，１７ｂを操作することによって最小値の割合を変更して微調整する。さらに、術者は、ＣＰＵ２２に所定のコマンドを入力することによって、表示部１８に、予め設定されたデューティ比を一旦表示させる。そして、術者は、１７ａ、１７ｂを操作することによってデューティ比を変更して微調整する。デューティ比の変更は、例えば、期間Ｔ１の１サイクル期間中の割合（％）、あるいは期間Ｔ２の１サイクル期間中の割合（％）である。サイン波の波形パターンの場合でも、デューティ比の変更ができるようにしてもよい。例えば、図１９に示すように、電流の最大値が所定値以上の高出力期間（Ｔ１）を、５０％でないように、サイン波形を変形することによって、デューティ比を変更することができる。

さらになお、以上の例では、ハンドピース２の種類に応じて予め設定された波形パターンデータＰＤ、あるいは微調整された波形パターンデータＰＤが、ＣＰＵ２２に供給されていたが、術者が、手術内容等に応じて、波形パターンデータＰＤを任意に設定できるようにしてもよい。

図２７は、術者が波形パターンデータＰＤを設定するための前面パネルの他の例を示す図である。図２７の前面パネル１１Ａには、２組のデジタルの表示部１８Ａ，１８Ｂと、各デジタル表示部に対応する出力の増加及び減少のためのスイッチ１７Ａ、１７Ｂとが設けられている。スイッチ１７Ａ、１７Ｂは、それぞれ出力の増加及び減少のためのスイッチ１７Ａａ、１７Ａｂと、１７Ｂａ、１７Ｂｂを含む。表示部１８Ａは、出力の最小値、具体的には１００％の最大出力値に対する割合（％）を表示しかつ設定するための表示器であり、術者は、表示部１８Ａに表示される値を見ながら、スイッチ１７Ａａ、１７Ａｂを押して、所望の最小値を設定する。同様に、表示部１８Ｂは、１サイクルのデューティ比を設定するための表示器であり、術者は、表示部１８Ｂに表示される値を見ながら、スイッチ１７Ｂａ、１ＢＡｂを押して、所望のデューティ比を設定する。

例えば、最大値は、ハンドピース２の種類に応じて予め決定されるので、表示部１８Ａに電流の振幅値の最小値として、最大出力値に対する割合の値として「５０」（％）を表示させる。表示部１８Ｂにデューティ比として、１サイクル中の最大値を出力している割合として「６０」（％）を表示させる。その状態において、図示しない設定値登録指示コマンドを入力することによって、波形パターンデータＰＤをＣＰＵ２２のＲＡＭに対して記憶させることができる。
よって、術者は、手術内容等に応じて、ハンドピース２の出力電流の波形パターンデータＰＤを任意に設定することができる。

さらにまた、術者が、手術内容等に応じて、ハンドピース２の出力電流の波形パターンデータＰＤを任意に選択できるようにしてもよい。図２８から図３０は、波形パターンが任意に選択される場合の例を説明するための図である。図２８は、波形パターンを選択する場合の前面パネルの例を示す図である。図２９は、波形パターンを選択する場合の例における装置本体１のＣＰＵによる処理の流れの例を示すフローチャートである。図３０は、波形パターンを選択する場合の例における前面パネルの表示例を示す図である。図３１は波形パターンデータの例を示す図である。

前面パネル１１Ｂには、図１に示した前面パネル１１と同様に、電源スイッチ１２と、表示部１８と、スイッチ１７ａ、１７ｂと、ハンドピース接続部１４を有し、さらに、データ読み出しスイッチとしてのメモリスイッチ５１と、波形パターンを選択するためのセレクトスイッチ５２が設けられている。

術者が波形パターンを選択するときの処理の流れを、図２９を用いて説明する。術者がセレクトスイッチ５１を押すと、ＣＰＵ２２は、図２９の処理を実行する。最初にセレクトスイッチ５１が押されると、ＲＯＭ等の記憶装置に記録された複数の波形パターンの中から所定の順番で最初のパターン番号を表示する（Ｓ１）。ここでは、図３０に示すように、当初、セレクトスイッチ５１が押されるまでは、連続した、１００％の出力電流が出力されることを示す「１００」という数字が表示部１８に点灯表示されている（図３０の５３参照）が、セレクトスイッチ５１が押されると、最初のパターン番号としてパターン番号「ＰＡ１」が点滅表示される（図３０の５４参照）。さらに、術者が確定を意味するメモリスイッチ５２を押したか否かが判断され（Ｓ２）、メモリスイッチ５２が押されないと、セレクトスイッチ５１が押されたか否かが判断される（Ｓ３）。

セレクトスイッチ５１が押されると、Ｓ３でＹＥＳとなり、Ｓ１に戻って、次のパターン番号、ここでは「ＰＡ２」を点滅表示する。さらに、セレクトスイッチ５１が押されると、Ｓ２でＮＯ、さらにＳ３でＹＥＳとなり、Ｓ１に戻って、次のパターン番号、ここでは「ＰＡ３」を点滅表示する。このように、Ｓ１では、ＲＯＭ等に記憶された波形パターンのパターン番号を順次表示していく（図３０の５５参照）。

また、術者が波形パターンの確定を意味するメモリスイッチ５２の押し下げがあると、Ｓ２でＹＥＳとなり、ＲＡＭ等のメモリにそのパターン番号を記憶する登録処理を行い（Ｓ４）、さらに、Ｓ５に移行して表示部１８に確定したパターン番号を点灯表示する（図３０の５６参照）。そして、確定したパターン番号の点灯表示を一定時間行ってから、確定した波形パターンデータの内容を表示する。

例えば、選択した確定したパターン番号が図３１に示すような波形パターンであるとき、図３０の５７に示すような繰り返し表示が、表示部１８において行われる。すなわち、図３１は、最初の期間は０％から徐々に１００％まで出力を増加させ、１００％の出力を一定期間行い、その後３３％の出力を一定期間行い、さらにその後は０％の出力を行うと１つのパターンを示しているので、表示部１８には、図３０の符号５７で示すように「１００％」から「３３％」、そして「０％」という表示が繰り返される。
以上のように、術者は、手術内容等に応じて、ハンドピース２の出力電流の波形パターンを任意に選択でき、選択された波形パターンのパターン番号がＲＡＭに記憶される。その記憶されたパターン番号に対応する波形パターンデータＰＤがＣＰＵ２２からＤ／Ａ変換器２８へ出力されるので、そのハンドピース２は、術者にとって使い勝手が良いものとなる。

さらに、術者が、手術内容等に応じて、ハンドピース２の出力電流の波形パターンデータを任意に設定できるようにしてもよい。図３２から図３４は、波形パターンデータが任意に設定される場合の例を説明するための図である。図３２は、波形パターンデータを設定する場合の前面パネルの他の例を示す図である。図３３は、波形パターンデータを設定する場合の例における装置本体１のＣＰＵによる処理の流れの例を示すフローチャートである。図３４は、波形パターンデータを設定する場合の例における前面パネルの表示例を示す図である。

前面パネル１１Ｃには、図１に示した前面パネル１１と同様に、電源スイッチ１２と、ハンドピース接続部１４を有し、さらに、表示部１８Ｃと、登録番号指定用のスイッチとしてのメモリスイッチ６１と、波形パターンを選択するためのセレクトスイッチ６２と、増減用のスイッチ６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄと、登録用のエンタースイッチ６４が設けられている。

術者が波形パターンを任意に設定するときの処理の流れを、図３３を用いて説明する。術者がメモリスイッチ６１を押すと、ＣＰＵ２２は、図３３の処理を実行する。最初にメモリスイッチ６１が押されると、これから設定する波形パターンデータを登録するパターン番号が、表示される。このときは、図３４の７１に示すように、最初のパターン番号として「１」が点滅表示される。

ＣＰＵ２２は、まず、セレクトスイッチ６２が押されたか否かを判断し（Ｓ１１）、セレクトスイッチ６２が押されるまでは何もしない。セレクトスイッチ６２が押されると、Ｓ１２において次のパターン番号を点滅表示し（図３４の７２参照）、確定を意味するエンタースイッチ６４が押されたか否かを判断し（Ｓ１３）、エンタースイッチ６４が押されないと、Ｓ１３でＮＯとなって、Ｓ１１の処理へ戻る。

エンタースイッチ６４が押されると、Ｓ１３でＹＥＳとなって、Ｓ１４に移行し、登録するパターン番号を点灯表示する（図３４の７３参照）。
次に、波形パターンの設定処理が行える状態になり、ＣＰＵ２２は、術者がスイッチ６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄとエンタースイッチ６４を用いて波形パターンを設定することができる設定処理を実行する（Ｓ１５，Ｓ１６）。

ＣＰＵ２２が波形パターンの設定処理状態にあるとき、術者は、次のようにして波形パターンを設定することができる。スイッチ６３ａは出力値の減少を指示するボタンであり、スイッチ６３ｂは出力値の増加を指示するボタンである。スイッチ６３ｃは出力値の出力時間の減少を指示するボタンであり、スイッチ６３ｄは出力値の出力時間の増加を指示するボタンである。

例えば、初めは出力値が１００％の出力電流を２０ｍｓ（ミリ秒。以下同じ）の時間、出力したいとすれば、スイッチ６３ｂを用いて最初の出力値を１００％とし、スイッチ６３ｄを押して、表示１８Ｃに表示されている出力時間を０ｍｓから例えば２０ｍｓに変更する。ここで、エンタースイッチ６４が押されると、最初の２０ｍｓの期間の出力値は、図３４の７４ａに示すような最初の波形パターンが、表示部１８Ｃに表示される（図３４の７４参照）。

さらに、同様にして、スイッチ６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄを用いて、第２の期間における出力値と出力時間の設定を行う。例えば、出力値が７０％の出力電流を３０ｍｓの時間、出力すると設定し、エンタースイッチ７４を押すと、図３４の７５ａに示すような波形パターンが、表示部１８Ｃに表示される（図３４の７５参照）。さらに同様にして、スイッチ６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄを用いて、第３の期間における出力値と出力時間の設定を行う。例えば、出力値が０％の出力電流を１０ｍｓの時間、出力すると設定し、エンタースイッチ７４を押すと、図３４の７６ａに示すような波形パターンが、表示部１８Ｃに表示される（図３４の７６参照）。

以上のようにして、設定処理が行われる。設定処理（Ｓ１５）中は、常に波形パターンの設定終了を意味するメモリスイッチ６１が押されたか否かを判断し（Ｓ１６）、メモリスイッチ６４が押されないと、Ｓ１６でＮＯとなって、Ｓ１５の処理へ戻る。

メモリスイッチ６１が押されると、Ｓ１６でＹＥＳとなって、Ｓ１７に移行し、設定された波形パターンの内容を点灯表示する（図３４の７７参照）。さらに、設定された波形パターンのデータがＲＡＭに記憶するための登録処理が行われる（Ｓ１８）。

以上のように、術者は、手術内容等に応じて、ハンドピース２の出力電流の波形パターンを任意に設定でき、設定された波形パターンがＲＡＭに記憶される。その記憶された波形パターンデータＰＤがＣＰＵ２２からＤ／Ａ変換器２８へ出力されるので、そのハンドピース２は、術者にとって使い勝手が良いものとなる。
次に、所定のトリガー信号に応じてＡＭ変調された電流信号が出力されるようにしてもよい。すなわち、術者がハンドピース２を使用するタイミングを、所定のトリガー信号により検出し、所定のＡＭ変調された電流信号が出力されるようにしてもよい。以下にそのトリガー信号の各種例を説明する。

第１の例として、温度センサの出力値が、そのトリガー信号となる場合がある。図３５は、温度センサの出力値をトリガー信号とする処置部５の斜視図である。処置具５の先端部には、プローブ９と把持具１０が設けられている。把持具１０は、シース４の先端部に回動ピン８１を中心に回動可能に連結されている。操作ハンドル８の操作によって把持具１０がプローブ９の先端部に対して開閉駆動する。プローブ９の内部には、熱感知手段としての熱電対等の温度センサ８２が設けられている。

図３６は、図３５の点線Ａで示すプローブ９の先端部の断面図である。図３６に示すように、先端部の金属製のキャップ８３の内壁面に温度センサ８２が固着され、プローブ９の温度を検出することができるようになっている。

図３７は、温度センサ８２からの信号を受信する温度検出回路８４が設けられた本体装置１の回路構成を示すブロック図である。図２の構成と同じ構成要素については同じ符号を付し説明は省略する。図２と異なるのは、本体装置１に温度検出回路８４が設けられ、温度検出回路８４で検出された温度データがＣＰＵ２２へ供給されるように成っている点である。さらに、ＣＰＵ２２は、ＲＯＭ２２ａなどに予め記憶されたトリガー温度値のデータと、温度検出回路８４において検出されたプローブ９の温度のデータとを比較し、プローブ９がトリガー温度以上になったら、上述したＡＭ変調した出力電流信号の出力を開始すべく、波形パターンデータＰＤを出力するようにした点が異なる。

このような構成によれば、ＣＰＵ２２は、フットスイッチ３のペダルが踏まれると、１００％の出力電流を出力するが、その後プローブ９の温度が１８０度などの所定の温度、すなわちトリガー温度以上になると、ＡＭ変調が施された電流信号をハンドピース２に供給するように、変調手段としてのＣＰＵ２２は、上述したような波形パターンデータＰＤをＤ／Ａ変換器２８へ出力する。

従って、ハンドピース２の処置部５の温度が所定の温度以上になるまでは、１００％の出力電流が出力されるようになる。

なお、温度センサ８２を、プローブ９内ではなく、把持具１０内に設けてもよい。図３８は、温度センサ８２が内蔵された処置部５の斜視図である。図３９は、図３８のプローブ９の先端部の断面図である。この場合も、温度センサ８２は、処置部５の温度を検出することができるので、図３７と同様の回路によって、所定のトリガー温度以上に処置部５の温度がなると、ＡＭ変調が施された電流信号がハンドピース２に供給される。

なお、上記の例では、トリガー信号が発生するまで、一定の振幅の電流信号が出力され、トリガー信号が発生すると、所定のＡＭ変調された電流信号が出力されていたが、トリガー信号が発生するまで、第１のＡＭ変調された電流信号が出力され、トリガー信号が発生すると、第１のＡＭ変調された電流信号とは異なる第２のＡＭ変調された電流信号が出力されるようにしてもよい。

さらに、所定のトリガー信号として、タイマのタイムアップ信号を利用してもよい。図４０は、タイムアップ信号をトリガー信号とする場合の波形パターンの変化を示す図である。例えば、図４０に示すように、フットスイッチ３が時間ｔ１においてオンになった後、１００％の出力電流がハンドピース２へ供給されるように、ＣＰＵ２２からＤ／Ａ変換器２８へ、１００％の出力電流に対応したデジタルデータ信号が出力される。設定された時間Ｔａ１が経過すると、タイマからタイムアウト信号が時間ｔ２において出力され、そのタイムアウト信号が出力された後の時間Ｔｂ１においては、設定されたＡＭ変調された出力電流がハンドピース２へ供給されるように、ＣＰＵ２２からＤ／Ａ変換器２８へ波形パターンデータＰＤが出力される。ここでは、１００％と３０％の振幅で変化する出力電流が供給される。
なお、時間ｔ１からｔ２までの時間Ｔａ１は、フットスイッチ３がオンされることによって出力される出力電流の値に応じて設定されるようにしてもよい。図４０の場合、フットスイッチ３が時間ｔ１においてオンになった後の出力電流が７０％の出力であれば、時間Ｔａ１は、１００％の場合の時間Ｔａ１に比べて長く設定される。

また、図４１は、タイムアップ信号をトリガー信号とする場合の波形パターンの変化の対の例を示す図である。図４１に示すように、設定された時間Ｔａ１１の間は、１００％でなく例えば７０％の出力電流が供給されるように、ＣＰＵ２２からＤ／Ａ変換器２８へ、７０％の出力電流に対応した一定のデータが出力され、そのタイムアウト信号が出力された後の時間Ｔｂ１１においては、設定されたＡＭ変調された出力電流がハンドピース２へ供給されるように、ＣＰＵ２２からＤ／Ａ変換器２８へ波形パターンデータＰＤが出力されるようにしてもよい。

図４２は、トリガー信号に応じてＡＭ変調された出力電流がハンドピース２に供給されるようにするためにＣＰＵ２２の処理の流れの例を示すフローチャートである。図４２の処理は、フットスイッチ３のペダルが踏まれると実行される。まず、フットスイッチ３のペダルが踏まれると、所定の時間Ｔａ１（又はＴａ１１）をカウントするタイマをオン、すなわち起動する（Ｓ２１）。なお、このタイマは、ＣＰＵ２２によりカウントされるソフトウエアのタイマでもよいし、ハードウエアのタイマでもよい。続いて、一定の出力電流、例えば図３９の１００％、図４１の７０％の出力電流に対応するデジタルデータをＣＰＵ２２からＤ／Ａ変換器２８へ出力する（Ｓ２２）。

そして、タイマがタイムアウトしたか否かが判断され（Ｓ２３）、タイムアウトしなければ処理はＳ２２へ戻る。タイマがタイムアウトすると、Ｓ２３でＹＥＳとなり、ＣＰＵ２２は、設定されたＡＭ変調された出力電流に応じた波形パターンデータＰＤを、ＣＰＵ２２からＤ／Ａ変換器２８へ出力する（Ｓ２４）。
以上のようにすれば、図４０及び図４１に示すように、所定のトリガー信号として、タイマのタイムアップ信号を利用することが可能となる。

さらに、所定のトリガー信号として、ハンドピース２に設けられた出力スイッチの出力信号を利用してもよい。図４３は、出力スイッチが操作ハンドル８の一方に設けられたハンドピース２の斜視図である。操作ハンドル８を握って閉じるようにすると、ハンドルの一方が他方のハンドルに接触する方向に近づく。操作ハンドル８の一方の、その接触する面に出力スイッチ９１が設けられている。術者が、操作ハンドル８を閉じるように操作して、出力スイッチ９１がオンすると、その出力スイッチ９１の出力信号がトリガー信号としてＣＰＵ２２へ供給される。

図４４は、出力スイッチ９１からの信号を受信するスイッチ検出回路９２が設けられた本体装置１の回路構成を示すブロック図である。図４５は、その作用を示す図である。図４４において、図２の構成と同じ構成要素については同じ符号を付し説明は省略する。図２と異なるのは、本体装置１にスイッチ検出回路９２が設けられ、スイッチ検出回路９２で検出された出力スイッチ９１がオンされたことを示すオン信号がＣＰＵ２２へ供給されるように成っている点である。さらに、ＣＰＵ２２は、そのオン信号を受信すると、出力電流に上述したＡＭ変調を施すようにした点が異なる。

このような構成によれば、図４５に示すように、ＣＰＵ２２は、時間ｔ２１のタイミングでフットスイッチ３のペダルが踏まれると、時間ｔ２１以降、当初は、例えば５０％の出力電流を出力するが、その後時間ｔ２２のタイミングで出力スイッチ９１がオンすると、ＡＭ変調が施された電流信号をハンドピース２に供給するように、ＣＰＵ２２は、上述したような波形パターンをＤ／Ａ変換器２８へ出力する。
従って、ハンドピース２には、術者がハンドピース２を使用し、生体組織を挟持するときだけ、変調された出力電流が出力されるようになる。

さらに、所定のトリガー信号として、ハンドピース２に設けられた角度センサの出力信号を利用してもよい。図４６は、角度センサ９３が操作ハンドル８の設けられたハンドピース２の斜視図である。角度センサ９３は、複数の受光素子と発光素子とから構成される。はさみ形状の操作ハンドル８の２つの把持部の一方にライン状に並べた複数の受光素子を設け、他方には発光素子を設ける。２つの把持部が把持されて、互いに近づくように操作されると、把持部の一方は、他方に対して一つの回動中心の周りに回動するので、発光素子からの光は、回動の角度に応じて、複数の受光素子の中において、光が当たる受光素子の位置が変化していく。よって、術者が操作ハンドル８を操作したときの２つの把持部のなす角度、言い換えれば２つの把持部を近づけた量に応じて、光を受光する受光素子が変化するので、複数の受光素子の検出信号に基づいて、角度検出回路９４は、その角度を検出することができる。

図４７は、角度センサ９３からの信号を受信する角度検出回路９４が設けられた本体装置１の回路構成を示すブロック図である。図２の構成と同じ構成要素については同じ符号を付し説明は省略する。図２と異なるのは、本体装置１に角度検出回路９４が設けられ、角度センサ９３で検出された検出信号を受信し、ＣＰＵ２２へ角度信号を送信する。そして、ＣＰＵ２２は、その角度信号を受信すると予め設定された角度と比較して、その設定された角度以下になると、出力電流信号に上述したＡＭ変調を施すようにした点が異なる。

このような構成によれば、ＣＰＵ２２は、操作ハンドル８が操作されて、２つの操作部の成す角度が所定の角度以下になったタイミングで、言い換えればその角度をトリガー信号として、ＡＭ変調が施された出力電流をハンドピース２に供給するように、ＣＰＵ２２は、上述したような波形パターンデータＰＤをＤ／Ａ変換器２８へ出力する。

なお、以上の説明ではライン状に配置された受光センサを用いている例で説明したが、所定の角度になるところに１つの受光素子を設けて、その出力の有無をＣＰＵ２２へ供給するようにしてもよい。

従って、ハンドピース２には、術者がハンドピース２を使用し、生体組織を挟持するときだけ、変調された出力電流が出力されるようになる。

さらに、所定のトリガー信号として、ハンドピース２に設けられた力量センサの出力信号を利用してもよい。図４８は、力量センサ９５が操作ハンドル８の設けられたハンドピース２の斜視図である。力量センサ９５は、例えば圧力センサである。はさみ形状の操作ハンドル８の２つの把持部の一方に力量センサ９５を設ける。２つの把持部が把持されて、互いに近づくように操作されると、把持部の一方は、他方に対して一つの回動中心の周りに回動して、把持部の他方が力量センサ９５に当接する。当接後、術者が、より強い力で、操作ハンドル８を操作すると、力量センサ９５は、その術者が与えた力量に応じた信号を、力量検出回路９６へ出力する。よって、力量検出回路９６は、その力量を検出することができる。

図４９は、力量センサ９５からの信号を受信する力量検出回路９６が設けられた本体装置１の回路構成を示すブロック図である。図２の構成と同じ構成要素については同じ符号を付し説明は省略する。図２と異なるのは、本体装置１に力量検出回路９６が設けられ、力量センサ９５で検出された検出信号を受信し、ＣＰＵ２２へ力量信号、例えば圧力値信号を送信する。そして、ＣＰＵ２２は、その力量信号を受信すると予め設定された力量と比較して、その設定された力量以上になると、出力電流信号に上述したＡＭ変調を施すようにした点が異なる。

このような構成によれば、ＣＰＵ２２は、操作ハンドル８が操作されて、術者が所定の力量以上の力量を加えたタイミングで、言い換えればその力量をトリガー信号として、ＡＭ変調が施された電流信号をハンドピース２に供給するように、ＣＰＵ２２は、上述したような波形パターンデータＰＤをＤ／Ａ変換器２８へ出力する。

従って、ハンドピース２には、術者がハンドピース２を使用し、生体組織を所定の力量で挟持するときだけ、変調された出力電流が出力されるようになる。

さらに、所定のトリガー信号として、ハンドピース２のインピーダンスを利用してもよい。すなわち、切開等の処置のとき、生体組織がプローブ９と把持具１０によって挟持される。生体組織が挟持されることによって、ハンドピース２のインピーダンスが変化するので、インピーダンスの変化をトリガー信号として利用する。

図５０は、インピーダンスをトリガー信号とする本体装置１の回路構成を示すブロック図である。図２の構成と同じ構成要素については同じ符号を付し説明は省略する。図２と異なるのは、検出回路３２に、インピーダンス検出機能を付加し、検出したインピーダンスの信号をＣＰＵ２２に供給するように構成した点である。検出されたインピーダンスの信号を受信し、ＣＰＵ２２は、そのインピーダンス信号を受信すると予め設定された設定値と比較して、その設定値以上のインピーダンスになると、出力される電流信号に上述したＡＭ変調を施すようにした点が異なる。

このような構成によれば、ＣＰＵ２２は、操作ハンドル８が操作されて、術者が所定の操作を行ったタイミングで、言い換えればそのインピーダンスをトリガー信号として、ＡＭ変調が施された電流信号をハンドピース２に供給するように、ＣＰＵ２２は、上述したような波形パターンデータＰＤをＤ／Ａ変換器２８へ出力する。

さらに、検出されたインピーダンスに応じて、出力電流の設定値、すなわちデューティ比を変更するようにしてもよい。図５１は、インピーダンスに応じて、変更されるデューティ比の関係を示すグラフである。図５１によれば、インピーダンスが所定の設定値（Ｚ１）までは、ＡＭ変調を行わない。しかし、インピーダンスが設定値（Ｚ１）以上になると、インピーダンスが大きくなるにつれて、ＡＭ変調におけるデューティ比、ここでは、Ｔ１／ＴまたはＴ１／Ｔ２が高くなるように、インピーダンスとデューティ比が関連付けられている。インピーダンスとデューティ比の関連付けは、テーブルデータとしてＲＯＭ等に予め記憶され、ＣＰＵ２２がそのテーブルデータを参照するようにしてもよいし、あるいは所定の計算式に基づいてＣＰＵ２２の演算により求めるようにしてもよい。ＣＰＵ２２は、検出したインピーダンスに基づいて、図５１に示すインピーダンスとデューティ比の関係から、デューティ比を読み出す、あるいは算出する。そして、ＣＰＵ２２は、得られたデューティ比に応じた波形パターンデータＰＤをＤ／Ａ変換器２８へ出力する。

図５２は、ＣＰＵ２２から出力される波形パターンの例を示す図である。フットスイッチ３が時間ｔ３１のタイミングで押されると、予め設定された一定の出力値（ここでは、１００％ではなく、３０％）のデータが、ＣＰＵ２２からＤ／Ａ変換器２８へ出力される。その後、時間ｔ３２のタイミングでインピーダンスが所定の設定値（Ｚ１）以上になると、ＡＭ変調された出力電流がハンドピース２へ供給されるように、図５１に従って設定されたデューティ比の波形パターンデータＰＤを、ＣＰＵ２２はＤ／Ａ変換器２８へ出力する。時間ｔ３１から時間ｔ３２までの期間Ｔａ２１の間は、一定のＡＭ変調されない一定のデータが出力され、時間ｔ３２以降の期間Ｔｂ２１の間は、図５１に基づいて、検出されたインピーダンスに応じたデューティ比の波形パターンデータＰＤが、ＣＰＵ２２からＤ／Ａ変換器２８へ出力される。

また、ＡＭ変調は、図５３に示すように行ってもよい。図５３は、ＣＰＵ２２から出力される波形パターンデータＰＤの例を示す図である。フットスイッチ３が時間ｔ３１のタイミングで押されると、予め設定された一定の出力値（ここでは、１００％ではなく、５０％）のデータが、ＣＰＵ２２からＤ／Ａ変換器２８へ出力される。その後、時間ｔ３２のタイミングでインピーダンスが所定の設定値（Ｚ１）以上になると、ＣＰＵ２２は、所定のデューティ比の状態のままで、検出されたインピーダンスに応じて電流信号の振幅の増加分ΔＩだけ変化させた波形パターンデータＰＤをＤ／Ａ変換器２８へ出力する。図５３の場合は、図５１の縦軸は、増加分ΔＩとなる。

従って、ハンドピース２には、術者がハンドピース２を使用し、生体組織を挟持したときだけ、変調された出力電流が出力されるようになる。

以上のように、術者がハンドピース２を切開等の処置に使用するときだけＡＭ変調された出力電流が、ハンドピース２へ供給されるように、ＣＰＵ２２は波形パターンデータをＤ／Ａ変換器２８へ出力する。以上の例では、トリガー信号として、インピーダンス、出力スイッチ、角度、力量等を挙げたが、他のトリガー信号でもよい。

さらになお、ハンドピース２にＲＦ−ＩＤタグを貼付し、そのＲＦ−ＩＤタグにハンドピース２の種類等の情報を記録させておく場合、ハンドピース２をトレー等においたときに、術者、看護婦等が、ハンドピース２がＲＦ−ＩＤタグを有していることを認識できるようにしてもよい。そのために、図５４に示すように、トレー６１にハンドピース２を置いたとき、術者等がトレー６１においてあるハンドピース２を見たとき、ＲＦ−ＩＤタグ６２が見えるようなハンドピース２の表面上の位置に設けられるようにする。

これは、術者が、ハンドピース２にＲＦ−ＩＤタグ６２が設けられていることを認識できると、読み取り装置にＲＦ−ＩＤタグ６２の部分を近づけて、記憶されている波形パターンデータ等の情報を本体装置１のＣＰＵ２２に送信して、本体装置１がそのハンドピース２に合った波形パターンデータを出力させることができる。

また、トレー６１にハンドピース２をどのような向きに置いても、術者、看護婦等が、ハンドピース２がＲＦ−ＩＤタグ６２を有していることがわかるように、トレー６１に処置具をどのような向きに置いてもＲＦ−ＩＤタグ６２が見える位置に処置具の表面に設けられるようにする。例えば、ハンドピース２をトレー等においたときにＲＦ−ＩＤタグ６２をケース７の一側面だけでなく、図５４に点線で示すように、その一側面とは反対の側面にもＲＦ−ＩＤタグ６２を設けてもよい。

以上のように、第１の実施の形態によれば、上述したような電流信号の波形パターンデータを用いることによって、処置部の発熱を抑えつつ、切開能力を低下させないようにした超音波手術装置を実現することができる。

（第２の実施の形態）
第２の実施の形態に係る超音波手術装置は、処置部の発熱を抑えるために、出力電流の変調に周波数変調を利用する。
本実施の形態の超音波手術装置の電気回路構成は、図２の電気回路構成と略同じである。但し、図２において、２点鎖線に示すように、ＣＰＵ２２から位相比較器２７への制御信号を出力する信号線、あるいはＣＰＵ２２からＤＤＳ２６への制御信号を出力する信号線が設けられる。さらに、超音波手術装置の定電流供給機能に、電圧リミッタが設けられている。すなわち、超音波手術装置は、予め決められた電圧以上の電圧を、ハンドピース２へ印加しないようになっている。

図５５は、超音波振動子２ａの共振周波数ｆｒを中心とするインピーダンス及び位相差の特性図である。図５５の（ａ）に示すように、電圧と電流の位相差がゼロとなる共振周波数ｆｒにおいて、インピーダンス（Ｚ）は最も小さくなり、エネルギー効率が良い。従って、上述した第１の実施の形態では、図５５に示すように、共振周波数ｆｒを検出し、その供給する出力電流の周波数ｆをその共振周波数ｆｒにロックしている。図５５の（ｂ）に示すように、共振周波数ｆｒのときには、電圧と電流の位相差Δθはゼロである。

図５６は、本実施の形態におけるＣＰＵ２２の処理内容を説明するための波形図である。ＣＰＵ２２は、共振周波数ｆｒを検出した後、その共振周波数ｆｒを中心周波数として、超音波振動子２ａへ出力電流の周波数ｆを変更する。本実施の形態では、図５６の（ａ）に示すように、ハンドピース２へ供給する出力電流の周波数ｆが、中心周波数ｆｒを中心に増加と減少を周期的に繰り返すように、ＣＰＵ２２は、位相ずれ量を位相比較器２７へ供給するか、あるいは周波数ずれ量をＤＤＳ２６へ供給する。

位相比較器２７は、そもそも位相差がゼロになるようにアップ又はダウン信号をＵ／Ｄカウンタ２５へ供給するが、ＣＰＵ２２は、出力電流の周波数が上述したようにずれるように、その供給されるアップ又はダウン信号の値を変更する。また、ＤＤＳ２６は、Ｕ／Ｄカウンタ２５に設定された値に基づく周波数信号を出力するが、ＣＰＵ２２は、出力電流の周波数が上述したようにずれるように、そのＵ／Ｄカウンタ２５に設定された値を変更する。すなわち、ＣＰＵ２２は、出力電流の周波数を、中心周波数ｆｒを中心に増加と減少を周期的に繰り返すように制御することができる。このようにして、図５５に示したインピーダンス及び位相差の特性において、周波数ｆが共振周波数ｆｒから周期的にずれるように、ＣＰＵ２２は、位相比較器２７またはＤＤＳ２６を制御する。

ハンドピース２に共振周波数ｆｒの出力電流が供給されたときに、最もエネルギー効率良く振動子２ａは振動する。しかし、中心周波数に対して、図５６の（ａ）に示すように増減を繰り返しながら周波数ｆが変動する出力電流をハンドピース２へ供給すると、振動子２ａは、エネルギー効率が悪い状態で、具体的には、エネルギー効率が変化しながら振動する。

図５６の（ａ）に示すように、中心周波数ｆｒに対して、のこぎり波のように、ずれた周波数ｆを有する出力電流がハンドピース２へ供給されるように、ＣＰＵ２２は、位相比較器２７あるいはＤＤＳ２６へ制御信号を供給する。図５６の（ｂ）に示すように、周波数ｆの変化に伴って、ハンドピース２のインピーダンスＺも変化する。共振周波数ｆｒのときが、インピーダンスＺは最も小さい。

出力電圧の実効値（Ｖｒｍｓ）は、図５６の（ｃ）に示すように、電圧リミッタにより、制限値ＶＬ以上にはならない。出力電流の実効値（Ｉｒｍｓ）は、図５６の（ｄ）に示すように、出力電圧が制限された状態で、インピーダンスＺが上昇するため、インピーダンスＺに応じて、定電流値ＣＩよりも低下する。

従って、第２の実施の形態によれば、ハンドピース２へ供給する出力電流の周波数ｆを共振周波数ｆｒを含む範囲において周期的に変動させることによって、処置部の発熱を抑えつつ、切開能力を低下させないようにした超音波手術装置を実現することができる。

なお、第２の実施の形態においても、第１の実施の形態で説明した予め決められたトリガー信号に応じて、周波数変調を行うような構成にしてもよい。例えば、温度センサの出力、タイマのタイムアウト信号等、図３４から図５３を用いて説明したようなトリガー信号を用いて、出力電流の周波数を変更するようにしてもよい。

さらになお、第１の実施の形態で説明したように、ハンドピースの種類に応じて、周波数変調を行うような構成にしてもよい。

なお、上述した２つの実施の形態から、次の付記に示す構成に特徴がある。
（付記）
（付記項１）
把持具と、超音波振動子が接続されたプローブとを有する超音波処置具へ、前記超音波振動子を駆動する超音波駆動電流信号を出力する超音波駆動信号出力手段と、
前記超音波駆動電流信号の変調を行う変調手段とを有することを特徴とする超音波手術装置。

（付記項２）
前記変調手段は、前記超音波駆動電流信号の振幅を変化させることを特徴とする付記項１に記載の超音波手術装置。

（付記項３）
前記変調手段は、前記振幅を、時間軸に対して変化する波形パターンに基づいて変化させることを特徴とする付記項２に記載の超音波手術装置。

（付記項４）
前記波形パターンは、予め決められたデューティ比を有する連続した複数のパルス波形であることを特徴とする付記項３に記載の超音波手術装置。

（付記項５）
前記パルス波形の高出力期間をＴＩとし、低出力期間をＴ２としたときに、前記デューティ比Ｔ１／（Ｔ１＋Ｔ２）が５％から１００％であって、周期（Ｔ１＋Ｔ２）は、０．１秒から１秒であることを特徴とする付記項４に記載の超音波手術装置。

（付記項６）
前記デューティ比Ｔ１／（Ｔ１＋Ｔ２）は、５％から５０％であって、前記周期（Ｔ１＋Ｔ２）は、０．４秒から１秒であることを特徴とする付記項５に記載の超音波手術装置。

（付記項７）
前記デューティ比は、連続した前記複数の前記パルス波形の途中で変更されることを特徴とする付記項４から付記項６のいずれかに記載の超音波手術装置。

（付記項８）
前記変調手段は、予め決められたトリガー信号に応じて前記デューティ比又は前記振幅を変更することを特徴とする付記項７に記載の超音波手術装置。

（付記項９）
前記変調手段は、予め決められたトリガー信号に応じて前記デューティ比及び前記振幅を変更することを特徴とする付記項７に記載の超音波手術装置。

（付記項１０）
前記変調手段は、予め決められたトリガー信号に応じて前記超音波駆動電流信号の変調を行うことを特徴とする付記項１から付記項９のいずれかに記載の超音波手術装置。

（付記項１１）
前記変調手段は、前記超音波駆動電流信号の周波数を変化させることを特徴とする付記項１に記載の超音波手術装置。

（付記項１２）
前記変調手段は、前記処置具の種類に応じて前記超音波駆動電流信号の変調を行うことを特徴とする付記項１から付記項１１のいずれかに記載の超音波手術装置。

（付記項１３）
把持具と、超音波振動子が接続されたプローブとを有する超音波処置具における前記超音波振動子を駆動する超音波処置具の駆動方法であって、
前記超音波処置具へ、前記超音波振動子を駆動する超音波駆動電流信号を出力し、
前記超音波駆動電流信号の変調を行うことを特徴とする超音波処置具の駆動方法。

（付記項１４）
前記トリガー信号は、前記超音波処置具が使用されるタイミング信号であることを特徴とする付記項７又は付記項８に記載の超音波手術装置。

（付記項１５）
前記タイミング信号は、前記プローブが所定の温度になったタイミング、所定のタイマのタイムアウトしたタイミング、前記超音波処置具が把持されて所定の処置操作を行ったタイミング、あるいは前記超音波処置具のインピーダンスが所定のインピーダンスになったタイミングであることを特徴とする付記項１４に記載の超音波手術装置。

本発明の実施の形態に係る超音波手術装置全体の構成を示す外観構成図である。 本発明の実施の形態に係る超音波手術装置の電気回路構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る振幅波形パターンの第１の例を示す波形図である。 本発明の実施の形態に係る振幅波形パターンの第２の例を示す波形図である。 本発明の実施の形態に係る振幅波形パターンの第３の例を示す波形図である。 図３の振幅波形パターンの波形パターンデータを示す図である。 図４の振幅波形パターンの波形パターンデータを示す図である。 図５の振幅波形パターンの波形パターンデータを示す図である。 本発明の実施の形態に係る振幅波形パターンの第４の例を示す波形図である。 図９の振幅波形パターンの波形パターンデータを示す図である。 本発明の実施の形態に係る振幅波形パターンの第５の例を示す波形図である。 図１１の振幅波形パターンの波形パターンデータを示す図である。 本発明の実施の形態に係る振幅波形パターンの第６の例を示す波形図である。 図１３の振幅波形パターンの波形パターンデータを示す図である。 本発明の実施の形態に係る振幅波形パターンの第７の例を示す波形図である。 図１５の振幅波形パターンの波形パターンデータを示す図である。 本発明の実施の形態に係る振幅波形パターンの第８の例を示す波形図である。 図１７の振幅波形パターンの波形パターンデータを示す図である。 本発明の実施の形態に係る振幅波形パターンの第９の例を示す波形図である。 図１９の振幅波形パターンの波形パターンデータを示す図である。 途中で波形パターンが変更される第１の例を示す図である。 途中で波形パターンが変更される第２の例を示す図である。 途中で波形パターンが変更される第３の例を示す図である。 ハンドピースの処置部の温度の変化の例を説明するための図である。 出力電流の振幅とデューティ比を同時に変更するような波形パターンの例を示す図である。 本発明の実施の形態の第１の変形例を示す示ブロック図である。 波形パターンデータＰＤを設定するための前面パネルの他の例を示す図である。 波形パターンを選択する場合の前面パネルの例を示す図である。 波形パターンを選択する場合の例におけるＣＰＵによる処理の流れの例を示すフローチャートである。 波形パターンを選択する場合の例における前面パネルの表示例を示す図である。 波形パターンデータの例を示す図である。 波形パターンデータを設定する場合の前面パネルの他の例を示す図である。 波形パターンデータを設定する場合の例におけるＣＰＵによる処理の流れの例を示すフローチャートである。 波形パターンデータを設定する場合の例における前面パネルの表示例を示す図である。 温度センサの出力値をトリガー信号とする処置部の斜視図である。 図３５の点線Ａで示すプローブの先端部の断面図である。 温度センサからの信号を受信する温度検出回路が設けられた本体装置の回路構成を示すブロック図である。 温度センサを把持具内に設けた処置部の斜視図である。 図３８のプローブの先端部の断面図である。 タイムアップ信号をトリガー信号とする場合の波形パターンの変化を示す図である。 タイムアップ信号をトリガー信号とする場合の波形パターンの変化の対の例を示す図である。 トリガー信号に応じてＡＭ変調された出力電流がハンドピースに供給されるようにするためにＣＰＵの処理の流れの例を示すフローチャートである。 出力スイッチが操作ハンドルの一方に設けられたハンドピースの斜視図である。 出力スイッチからの信号を受信するスイッチ検出回路が設けられた本体装置の回路構成を示すブロック図である。 図４４の作用を示す図である。 角度センサが操作ハンドルの設けられたハンドピースの斜視図である。 角度センサからの信号を受信する角度検出回路が設けられた本体装置の回路構成を示すブロック図である。 力量センサが操作ハンドルの設けられたハンドピースの斜視図である。 力量センサからの信号を受信する力量検出回路が設けられた本体装置の回路構成を示すブロック図である。 インピーダンスをトリガー信号とする本体装置の回路構成を示すブロック図である。 インピーダンスに応じて、変更されるデューティ比の関係を示すグラフである。 ＣＰＵから出力される波形パターンの例を示す図である。 ＣＰＵから出力される波形パターンデータＰＤの例を示す図である。 トレーにハンドピースを置いたとき、ＲＦ−ＩＤタグが見えるようなハンドピースの表面上の位置に設けられるようにした場合を説明するための図である。 超音波振動子の共振周波数を中心とするインピーダンス及び位相差の特性図である。 第２の実施の形態におけるＣＰＵの処理内容を説明するための波形図である。

符号の説明

１ 超音波手術装置本体、２ ハンドピース、２ａ 超音波振動子、２ｂ 抵抗器、２ｃ ＲＯＭ、 ３ フットスイッチ、４ シース、５ 処置部、６ 操作部、７ ケース、８ 操作ハンドル、９ 超音波プローブ、１０ 把持具、１１ 前面パネル、１２ 電源スイッチ、１３ 操作表示パネル、１４ 接続部、１５ 接続ケーブル、１６ コネクタ、１７ 設定スイッチ、１８ 表示部、６２ＲＦ−ＩＤタグ、８２ 温度センサ、９１ 出力スイッチ、９３ 角度センサ、９５ 力量センサ
代理人 弁理士 伊 藤 進

Claims (13)

1. 把持具と、超音波振動子が接続されたプローブとを有する超音波処置具へ、前記超音波振動子を駆動する超音波駆動電流信号を出力する超音波駆動信号出力手段と、
   前記超音波駆動電流信号の変調を行う変調手段とを有することを特徴とする超音波手術装置。
2. 前記変調手段は、前記超音波駆動電流信号の振幅を変化させることを特徴とする請求項１に記載の超音波手術装置。
3. 前記変調手段は、前記振幅を、時間軸に対して変化する波形パターンに基づいて変化させることを特徴とする請求項２に記載の超音波手術装置。
4. 前記波形パターンは、予め決められたデューティ比を有する連続した複数のパルス波形であることを特徴とする請求項３に記載の超音波手術装置。
5. 前記パルス波形の高出力期間をＴＩとし、低出力期間をＴ２としたときに、前記デューティ比Ｔ１／（Ｔ１＋Ｔ２）が５％から１００％であって、周期（Ｔ１＋Ｔ２）は、０．１秒から１秒であることを特徴とする請求項４に記載の超音波手術装置。
6. 前記デューティ比Ｔ１／（Ｔ１＋Ｔ２）は、５％から５０％であって、前記周期（Ｔ１＋Ｔ２）は、０．４秒から１秒であることを特徴とする請求項５に記載の超音波手術装置。
7. 前記デューティ比は、連続した前記複数の前記パルス波形の途中で変更されることを特徴とする請求項４から請求項６のいずれかに記載の超音波手術装置。
8. 前記変調手段は、予め決められたトリガー信号に応じて前記デューティ比又は前記振幅を変更することを特徴とする請求項７に記載の超音波手術装置。
9. 前記変調手段は、予め決められたトリガー信号に応じて前記デューティ比及び前記振幅を変更することを特徴とする請求項７に記載の超音波手術装置。
10. 前記変調手段は、予め決められたトリガー信号に応じて前記超音波駆動電流信号の変調を行うことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載の超音波手術装置。
11. 前記変調手段は、前記超音波駆動電流信号の周波数を変化させることを特徴とする請求項１に記載の超音波手術装置。
12. 前記変調手段は、前記処置具の種類に応じて前記超音波駆動電流信号の変調を行うことを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれかに記載の超音波手術装置。
13. 把持具と、超音波振動子が接続されたプローブとを有する超音波処置具における前記超音波振動子を駆動する超音波処置具の駆動方法であって、
    前記超音波処置具へ、前記超音波振動子を駆動する超音波駆動電流信号を出力し、
    前記超音波駆動電流信号の変調を行うことを特徴とする超音波処置具の駆動方法。
    
    
    
    
    

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