JP4166458B2 - Method for driving an ultrasonic system to improve the capture of blade resonance frequency at start-up - Google Patents

Method for driving an ultrasonic system to improve the capture of blade resonance frequency at start-up Download PDF

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Description

関連出願
本発明は本発明と同一の発明の名称を有していて本明細書に参考文献として含まれる2000年10月20日に出願されている米国仮特許出願第60/241,895号に関連し、これに基づく優先権を主張する。
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般に超音波装置の分野に関し、特に、始動時に比較的重い負荷がかけられているブレードの共振振動数を掃引して、これにロックする超音波システムの能力を改善するための方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
電気的な外科用メスおよびレーザーが組織および血管を焼灼することにより軟質組織の切開および止血を同時に行なうという2種類の機能を実行するための外科装置として使用できることが知られている。しかしながら、このような装置は凝固状態を形成するために極めて高い温度を使用するために気化および発煙ならびにはねかえりを生じる。さらに、このような装置を使用することにより、比較的広い熱的な組織損傷の領域を形成する場合が多い。
【0003】
超音波駆動機構による高速で振動する外科ブレードによる組織の切断および焼灼も良く知られている。このような超音波切断装置に付随する問題の一例は無調整または無減衰状態の振動および熱、およびこれらによる材料疲労である。動作空間の環境内において、ブレードを冷却するための熱交換器によるシステムの冷却処理を含むことによる上記加熱の問題を制御する試みがこれまで行なわれてきた。例えば、既知のシステムの一例において、超音波切断および組織フラグメント化システムは循環水ジャケットおよび切断部位の灌注および吸引のための手段を備えた冷却システムを必要とする。別の既知のシステムは切断ブレードへの低温流体の供給が必要である。
【0004】
トランスデューサ内に発生する熱を制限するための手段として当該トランスデューサに供給する電流を制限することが知られている。しかしながら、このことにより患者の最も効果的な治療を必要とする時にブレードに不十分な出力を供給することが起こり得る。本特許出願の譲受人に譲渡されていて本明細書に参考文献として含まれるThomasに発行されている米国特許第5,026,387号はブレードに供給する駆動エネルギーを制御することにより冷却剤を使用することなく超音波外科切断および止血システムにおける発熱を調整するためのシステムを開示している。この特許によるシステムにおいて、超音波発生装置は特定の電圧、電流および例えば1秒当たり55,500サイクルの振動数の電気的信号を生成する超音波発生装置が備えられている。この発生装置はケーブルを介してハンド・ピースに接続されており、このハンド・ピースが圧電セラミック素子を収容して超音波トランスデューサを形成している。ハンド・ピース上のスイッチまたは別のケーブルにより発生装置に接続しているフット・スイッチに応じて、この発生装置の信号がトランスデューサに供給されて、その素子における長手方向の振動が生じる。一定の構造体がこのトランスデューサを外科ブレードに接続しており、これにより、外科ブレードが発生装置からの信号のトランスデューサへの供給時に超音波振動数で振動する。さらに、上記の構造体は所定の振動数で共振するように構成されているので、トランスデューサにより開始される動作が増幅できる。
【0005】
トランスデューサに供給される信号はブレードの負荷状態(組織に対する接触または後退)についての継続的または周期的な感知情報に応じて適宜トランスデューサに出力を供給するように制御される。この結果、装置は低出力のアイドリング状態から、外科用メスの組織への接触の有無に自動的に応じて選択可能な高出力の切断処理状態に到達する。第3の高出力凝固モードはブレードが組織に接触していない時のアイドリング出力レベルへの自動復帰を伴って手動により選択可能である。この超音波出力はブレードに継続的に供給されないので、周囲の発熱を減少しながら、必要に応じて切開および焼灼のために組織に十分なエネルギーを供給できる。
【0006】
上記Thomas特許におけるコントロール・システムはアナログ型である。位相ロック・ループ(電圧制御型オシレータ、周波数分割器、電源スイッチ、整合ネットワークおよび位相検出器を含む)がハンド・ピースに供給される振動数を安定化する。ハンド・ピースに供給される振動数、電流および電圧等のパラメータはブレード上の負荷により変化するので、マイクロプロセッサがこれらをサンプリングすることにより出力量を制御する。
【0007】
上記Thomas特許において記載されているような典型的な超音波外科システム内の発生装置における出力対負荷曲線は2個の部分を有している。第1の部分は負荷の増加に従って出力が増加する定常的な電流供給を示している正の勾配を有している。第2の部分は負荷の増加に従って出力が減少する定常的または飽和状態の出力電圧を示している負の勾配を有している。第1の部分に対応して調整される電流は各電子部品の設計により固定され、第2の部分の電圧は設計における最大出力電圧により制限される。このようなシステムの出力における出力対負荷の特性は種々のハンド・ピース・トランスデューサおよび超音波ブレードに対して最適化できないために上記の構成は柔軟性に欠ける。外科装置用の従来のアナログ型超音波出力システムの性能は部品の許容度および動作温度変化による発生装置の電子部品における可変性により影響を受ける。特に、温度変化は振動数ロック範囲、駆動信号レベル、およびその他のシステム性能測定値を含む重要なシステム・パラメータにおいて多様な変化を生じる。
【0008】
効率的な様式で超音波外科システムを動作するために、始動時においてハンド・ピース・トランスデューサに供給される信号振動数を一定範囲において掃引することにより共振振動数を位置決めする。この位置が見つかると、発生装置の位相ロック・ループがその共振振動数に対してロックされ、電圧位相角度に対してトランスデューサ電流を継続してモニターして、その共振振動数でトランスデューサを駆動することにより当該装置を共振状態に維持する。このようなシステムにおける重要な機能はトランスデューサを負荷の存在下に共振する状態に維持することおよび共振振動数を変化する温度変化である。しかしながら、これら従来の超音波駆動システムは適応振動数制御に対して柔軟性がほとんどまたは全く無い。このような柔軟性は不所望な共振を識別するシステム能力において重要である。特に、これらのシステムは一方向における共振に応じて探索できるのみである、すなわち、振動数の増減を伴い、これらの探索パタンが固定されている。このシステムは(i)無関係の共振モードを飛び越えること、またはどの共振を飛び越えるかまたはロックするか等の任意の発見的決定(heuristic decisions)を行なうことができず、(ii)適当な振動数の係止が行なわれている時のみにおいて出力供給を確実に行なうことができない。
【0009】
さらに、従来技術の超音波発生装置システムは当該システムにおいて適応制御アルゴリズムの使用および決定動作を可能にする振幅制御においても柔軟性がほとんど無い。例えば、これらの固定されたシステムはブレード上の負荷および/または電圧位相角度に対する電流に基づいて例えば電流または振動数等の出力駆動要素に関する発見的決定を行なう能力に欠けている。このことはトランスデューサの有効寿命を延ばしてブレードに対する安全な動作条件を確定する一定の効率的な性能に対応する最適なトランスデューサ駆動信号レベルを設定するためのシステム能力も制限する。さらに、このような振幅および振動数に関する制御の欠如により、トランスデューサ/ブレード・システムについての診断検査および全体的なトラブルシューティングの支援を行なうシステム能力が低下する。
【0010】
本明細書に参考文献として含まれる2000年10月20日に出願されている米国特許第09/693,621号に記載されている超音波システムは出力駆動振動数を掃引して、超音波トランスデューサおよびブレードの振動数応答をモニターし、この応答からパラメータを抽出して、これらのパラメータをシステム診断情報として使用する能力を有している。この振動数掃引および応答測定モードはデジタル・コードを介して達成され、その出力駆動振動数が従来技術の超音波システムにおいて存在しない高い解像度、精度、および再現性により段階付けできる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
既存の超音波システムにはこれに付随する問題点があり、例えば、ブレードが特定の負荷状態である時に当該システムを始動することが困難である場合がある。ブレードに負荷がかかる状態はブレードが皮膚組織に接触している時、またはその結果として破片等がブレードとブレード・シースとの間に挟まっている時に生じる。このような超音波発生装置の使用者が訴えている主な不都合点は中程度乃至重量級の負荷がかけられている状態において始動できないことである。また、軽量または中程度の負荷の存在下においては、ブレードとブレード・シースとの間の破片等がブレードに負荷をかけてブレードの始動性能または自由な通常の状態におけるブレードの始動能力を低下する可能性がある。
【0012】
最小の減衰レベルを有する音響システムは重い負荷がかけられている、すなわち、減衰状態のシステムよりもさらに容易に動作が開始できる。さらに、このようなトランスデューサを駆動するために使用される電子部品は容易に始動できるハンド・ピース/ブレードと共に使用される場合に最良に動作する。また、比較的高い電圧/電流値により重い負荷がかけられている音響システムが比較的容易に動作し、比較的低い電圧/電流値の場合よりもさらに大きく動作できるので、共振を開始してこれにロックする能力を高めることができる。しかしながら、低電圧において重い負荷がかけられている状態のハンド・ピース/ブレードを使用して始動を行なうことは不可能である。さらに、連続的に共振していた後に重い負荷がかけられたハンド・ピース/ブレードは共振し続けることができる。
【0013】
一般に、一定の振動数範囲にわたり掃引を行なってブレードの共振を位置決めする初期的な試みを行なう場合に、トランスデューサに対して印加される電圧は比較的低い。このことにより以下の状態が生じる。第1に、不十分な電流のフィードバック信号レベルにより負荷をかけている状態における始動が制限される。この場合に、このブレードおよび負荷のインピーダンス値は、共振時にハンド・ピースに印加される電圧レベルが発生装置内の検出回路において小さ過ぎて読み取ることができない電流フィードバック信号を生成する程度である。
【0014】
第2に、別の制限因子は「突き刺さり(sticktion)」、すなわち、ブレードが負荷に対して突き刺さることである。この場合に、ハンド・ピースに供給されるエネルギーはブレード動作を開始するために不十分であり、ハンド・ピース/ブレードが極めて大きな機械的負荷が存在するかのように応答する。このような状態は高度に減衰したハンド・ピース/ブレードを生じて、電流と電圧との間の位相角度がゼロに交わらず、零交叉による共振の検出が不能になる。一方、ブレードが動作状態になると、この「静的慣性(static inertia)」力または「静止摩擦(static frictional)」力はその始動時における値よりも小さくなる。この時点においては、共振のロックを不能にすることなく負荷を増加して駆動信号を減少できる。さらに別の制限作用はブレードにおける粘着、すなわち、血液およびその他の破片物がブレードとシースとの間に付着してブレードの負荷が増大することである。さらに、この粘着自体がブレードに負荷を加えて負荷をかけた状態においてブレードが有効に始動する能力を低下する。
【0015】
さらに、初期においてブレードの一次的な目的とする共振振動数が未知であるために、発生装置によりかなり広い振動数範囲にわたって掃引を行なう場合が多い。この「広範囲な掃引(wide sweep)」の手法は幾つかの不都合点を有している。第1に、共振の位置決めに時間がかかる。掃引範囲の一端部において掃引を始めた場合に主要な共振位置が他端部にあれば、この主要な共振位置を見つけ出すまでに相当量の時間を費やす。第2に、二次的な共振(求めていない共振)を一次的な共振と間違えることが有り得る。別のブレードの共振(本明細書においてこれらを二次的な共振と称する)が存在するために、上記の振動数掃引により一次的な共振を検出するまえに二次的な共振を検出する可能性がある。この掃引範囲を制限することにより、偶発的な二次的共振へのロックの可能性を減少できる。しかしながら、このような掃引範囲の制限はブレードにおける許容の一次的共振範囲を狭めるためにブレード構成を複雑化してその自由度を狭めることになる。
【0016】
さらに、従来の超音波装置における別の問題点は出力に対する振動数制御ロックの安定性が振動数がブレードの共振領域に近づくに従ってトランスデューサの「リンギング(ringing)」により影響を受けることである。
【0017】
【課題を解決するための手段】
本発明は始動時に重い負荷をかけられているブレードの共振振動数を掃引してこれに対してロックする超音波システムの能力を改善するための方法である。このことは高い駆動電圧または高い駆動電流を供給することにより達成できる。ハンド・ピースに対する駆動信号を増加することにより、スペクトル分析装置を用いた場合に見られるような改善されたさらに明瞭な共振が得られる。すなわち、負荷をかけた状態において、増加した駆動信号により最大の位相がさらに高く(さらに誘導性が多く)なり、最小インピーダンスの大きさがさらに低くなり、最大インピーダンスの大きさがさらに高くなる。それゆえ、始動時におけるハンド・ピース/ブレードに対する励起駆動信号の増加は超音波発生装置に付随する制限要因を大幅に緩和し、このことにより、始動時における最大負荷の許容性が高まる。
【0018】
本発明によれば、上記ブレードは進行的にさらに強まる信号により駆動され、このことによりブレードの実際の動作における共振のより速くてより正確な認識が可能になり、別の共振を所望の共振振動数と偶発的に間違えることが回避できる。共振を横切るモード(すなわち、ハンド・ピース/ブレードの振動の長手軸に垂直な軸に沿う振動)のような不所望な振動モードはブレードを振動するエネルギー・レベルが一定の実質的なレベルになるまで励起されない。この作用はブレードの既知の共振振動数範囲内の極めて低いレベルにおいてブレードを初期的に超音波により駆動するために有利に利用できる。目的となるブレードの動作時における共振は上記掃引処理中に共振インピーダンス測定を行なうことにより認識でき、この共振におけるインピーダンス値は効率良く共振するためにさらにエネルギーを必要とする別の不所望な共振よりもさらに確固としていて識別の可能性が高い。共振位置が全く決まらない場合は、駆動強度を高めて別の掃引処理を行なう。この方法はブレードの共振が得られるまで連続的にさらに高い駆動レベルにおいて繰り返される。
【0019】
本発明の実施形態の一例において、(低レベルの駆動信号により掃引を開始するのではなく)中程度乃至強度の駆動信号が掃引処理中にブレードに供給されて共振振動数の位置決めが行なわれる。多数個の共振が検出された場合は、一次的共振が見られるまで進行的にさらに低いレベルにおいて掃引を繰り返す。さらに、本発明のこの実施形態を用いる方法はトランスデューサのリンギングを最少にしながら超音波システムの始動性能を改善し、このことはシステムQ値(すなわち、最小のシステム・インピーダンス値)が高く位相−振動数プロットにおける位相応答勾配が大きい場合の「無負荷(no-load)」状態において特に顕著である。高い駆動レベルにおいて掃引を開始することのさらに別の利点はより迅速な共振振動数の認識およびロックを可能にする重度の減衰状態のブレードにおけるさらに確固とした共振振動数を得るための能力である。
【0020】
本発明の別の実施形態において、進行的に広くなる掃引処理を行ない、強度が観察された共振に基づいて変化する駆動信号を用いる。このような組み合わせにより、時間を節約する狭い掃引による利点とブレードを確実に共振可能にする高出力による利点の両方が提供できる。例えば、高い駆動レベルにおける狭い掃引を初期的に行ない、共振が見つからない場合に、さらに掃引を広げる。また、多数個の共振を検出した場合には、信号レベルを下げる。このような様式の掃引処理により、不所望な共振振動数においてブレードを偶発的に駆動することなく減衰状態のブレードにおける所望の共振振動数の迅速な認識が容易に行なえる。
【0021】
本発明の別の実施形態において、上記の共振に対する掃引処理はブレードにおける最も中心の振動数または理想的な共振振動数から開始される。共振の位置が決まらない場合は、このブレードの中心の振動数または理想的な振動数の位置から一定の増加した距離において、当該理想的な共振振動数に極めて近い振動数範囲に集中する極めて密接した掃引処理により、振動数の検査を行なう。この場合においても共振が全く見られなければ、上記の初期的な振動数範囲から僅かに外側の位置の振動数についての検査を行なう。さらに全く共振が見つからなければ、掃引した振動数範囲を拡張して共振振動数の探索を再び行なう。時間を節約するために、それぞれ信号的に広がる振動数の掃引処理において既に行なった振動数を飛ばして、再検査する広げた範囲内における未検査の振動数のみに集中する。これにより、大抵のブレードが統計学的に中心の振動数または理想的な振動数の位置に近い一次的共振振動数を有するので、この共振振動数の認識処理が加速される。
【0022】
本発明の方法はさらに大きな負荷の存在下において始動能力を有する超音波システムを提供する。この方法はさらに迅速に始動してさらに容易にブレードの共振振動数にロックできる能力を有するシステムも提供し、「粘着(gunk)」またはブレードとシースとの間に入り込んだ破片に関連する問題を減少し、ブレードが組織に適用された後のブレード先端部における負荷の許容度を高める。すなわち、このシステムはさらに大きな負荷の存在下における使用中においてブレードの共振振動数にロックされた状態に維持できる。さらに、組織負荷の許容度および「粘着(gunk)」によるロック解除の回避性が大幅に改善されるために、使用者は超音波外科ブレード・システムの動作中に比較的容易に処理および操作を行なうことができる。さらに、二次的な共振に発生装置をロックするという従来の危険性を生じることなくブレードの中心の振動数または理想的な共振振動数の近くの場所に二次的な共振を配置できるので、ブレード設計の簡略化を行なうことができる。加えて、ブレードの一次的な共振振動数が中心の振動数からさらに離れて配置できるので、共振振動数についての進行的に広がる探索により認識することも可能である。
本発明の上記およびその他の特徴および利点は以下の添付図面に基づく本発明の好ましい実施形態の詳細な説明によりさらに明らかになる。
【0023】
【発明の実施の形態】
図1は本発明による方法を実施するためのシステムを示している図である。ケーブル20内の一式のワイヤにより、電気的エネルギー、すなわち、駆動電流がコンソール10からハンド・ピース30に送られ、このハンド・ピース30において、電気的エネルギーが外科メス用ブレード32のような外科装置に長手方向に沿う超音波振動動作を与える。このブレード32は組織の同時的な切開および焼灼処理のために使用できる。ハンド・ピース30に対する超音波電流の供給は当該ハンド・ピース30上に配置されているスイッチ34の制御下に行なうことができ、このスイッチ34はケーブル20内のワイヤを介してコンソール10の中の発生装置に接続している。さらに、この発生装置10はフット・スイッチ40により制御可能であり、このフット・スイッチ40は別のケーブル50を介してコンソール10に接続している。従って、使用時において、外科医は、自分の指でハンド・ピース上のスイッチ34を操作するか自分の足でフット・スイッチ40を操作して、ハンド・ピースに対して超音波電気信号を供給することによりブレードを一定の超音波振動数で長手方向に沿って振動させることができる。
【0024】
発生装置のコンソール10は液晶表示装置12を備えており、この表示装置12は最大切断出力率または切断出力に付随する数値的出力レベル等の種々の手段において選択される切断出力レベルを指示するために使用できる。この液晶表示装置12はシステムにおける別のパラメータを表示するために使用することもできる。出力スイッチ11を使用して装置を始動する。ウォーミング・アップ状態において、「待機(standby)」ライト13が点灯する。動作準備が完了すると、「準備完了(ready)」インジケータ14が点灯して、待機ライトが消える。装置が最大出力を供給する場合に、MAXボタン15が押される。それよりも少ない出力が必要である場合には、MINボタン17を作動する。さらに、MINボタン17を作動する際の出力レベルがボタン16により設定される。
【0025】
出力がスイッチ34またはスイッチ40のいずれかの操作により超音波ハンド・ピースに供給される場合に、この組立体は外科用メスまたはブレードを約55.5kHzで長手方向に沿って振動させ、この長手方向の移動量は使用者により調節可能に選択される駆動出力(電流)の量に比例して変化する。比較的高い切断出力が供給される場合に、ブレードはその超音波振動速度において約40ミクロン乃至100ミクロンの範囲内で長手方向に移動するように設計されている。このようなブレードの超音波振動によりブレードが組織に接触する際に熱が発生する。すなわち、ブレードが組織内において加速することにより移動するブレードの機械的エネルギーが極めて狭い局在化した領域内で熱エネルギーに変換する。この局在化した熱が狭い領域の凝固を形成し、これにより直径が1ミリメートルよりも小さい血管における出血が減少または消去できる。このブレードの切断効率および止血の程度は供給される駆動出力のレベル、外科医の切断速度、組織の性質および血管分布により変化する。
【0026】
図2においてさらに詳細に示すように、超音波ハンド・ピース30は電気的エネルギーを機械的エネルギーに変換してトランスデューサの各端部において長手方向に沿う振動動作を生じるための圧電変換トランスデューサ36を収容している。トランスデューサ36はそのスタック(堆積体)に沿う特定の点に配置されている動作ゼロ点(motion null point)を有する積み重ね状のセラミック圧電素子の形態である。このトランスデューサ・スタックは2個のシリンダ31とシリンダ33との間に取り付けられている。さらに、シリンダ35がシリンダ33に取り付けられており、当該シリンダ35は別の動作ゼロ点37においてハウジング内に取り付けられている。さらに、ホーン38はその一端側においてゼロ点37に取り付けられていて、その他端側においてカップラー39に取り付けられている。ブレード32はこのカップラー39に固定されている。この結果、ブレード32はトランスデューサ36による一定の超音波振動数の速度で長手方向に沿って振動する。トランスデューサの各端部は当該トランスデューサの共振振動数において一定の最大電流により駆動する場合に不動の節部を構成するスタックの部分を伴って最大の動作を行なう。しかしながら、この最大動作を行なう電流は各ハンド・ピースにより変化し、システムが使用できるハンド・ピースの不揮発性メモリーに記憶されているバルブである。
【0027】
ハンド・ピースの各部品はその組み合わせ体が同一共振振動数で振動するように設計されている。特に、最終的なこれらの各要素の長さが1/2波長になるように各要素が同調される。長手方向に沿う前後方向の動作は音響学的取付ホーン38のブレード32に近い方の直径が減少するに従って増幅される。従って、ホーン38およびブレード/カップラーはブレード動作を増幅して音響システムにおける残りの部分に対して同調した共振振動を行なうように形状付けられて寸法付けられており、このことにより、ブレード32に近接している音響学的取付ホーン38の端部において最大の前後動作が生じる。トランスデューサ・スタックにおける動作がホーン38により増幅されて約20ミクロン乃至25ミクロンまで移動する。さらに、カップラー39における動作がブレード32により増幅されて約40ミクロン乃至100ミクロンまでブレードが移動する。
【0028】
ハンド・ピースの中のトランスデューサを駆動するための超音波電気信号を形成するシステムを図3および図4に示す。この駆動システムは柔軟であり、所望の振動数および出力レベル設定値において駆動信号を形成できる。システム内のDSP60またはマイクロプロセッサを使用して適当な出力パラメータおよび振動周波数をモニターして切断または凝固動作モードのいずれかにおいて供給される適当な出力レベルを生じる。DSP60またはマイクロプロセッサはさらにトランスデューサ/ブレードのようなシステム中の構成部品について診断検査を行なうために使用するコンピュータ・プログラムも記憶している。
【0029】
例えば、DSPまたはマイクロコンピュータ60に記憶されている位相補正アルゴリズム等のプログラムの制御下において、始動中の振動数を特定値、例えば、50kHzに設定できる。このことは共振に接近していることを示すインピーダンスにおける変化を検出するまで特定速度で掃引することにより行なうことができる。その後、掃引速度を減少してシステムが共振振動数、例えば、55kHzをオーバーシュートしないようにする。この掃引速度は、例えば、50サイクルの増加分における振動数変化を得ることにより達成できる。比較的遅い速度が望まれる場合は、プログラムにおいて、例えば、25サイクルにその増加分を減少することができ、両方の場合が測定したインピーダンスの大きさおよび位相に基づいて適応できる。もちろん、上記増加分の大きさを増加することによりさらに大きな速度が達成できる。さらに、上記の掃引速度は振動数の増加分の更新速度を変化することにより変更できる。
【0030】
例えば、51kHzにおいて不所望な共振モードが存在することが分かっている場合に、上記プログラムは、例えば60kHzから振動数を下げて掃引して共振を見つけることができる。さらに、上記システムは50kHzから掃引して不所望な共振が存在している51kHzを飛び越えることができる。いずれの場合においても、このシステムは高度の柔軟性を有している。
【0031】
動作時において、使用者は外科装置において使用する特定の出力レベルを設定する。この処理はコンソールのフロント・パネル上の出力レベルスイッチ16により行なわれる。このスイッチはDSP60に供給される信号150を発生する。その後、DSP60はコンソール・フロント・パネルの表示装置12に対して配線152(図4)上に信号を送ることにより所定の出力レベルを表示する。さらに、DSPまたはマイクロプロセッサ60はデジタル−アナログ変換器(DAC)130によりアナログ信号に変換されるデジタル電流レベル信号148を発生する。得られた基準のアナログ信号は電流設定点として加算ノード132に供給される。回路120からの平均出力電流を示す信号がノード132のネガティブ入力に供給される。ノード132の出力は電流エラー信号または振幅制御信号であり、その出力の振幅を調節するために直接デジタル合成(DDS)回路128に供給され、その出力における振動数はDSPまたはマイクロプロセッサ60からの配線146上の信号により制御される。電流レベル信号148、DAC130、加算ノード132、および平均出力電圧122により供給される信号の調整により、DSPまたはマイクロプロセッサ60による出力電流の調節が可能になり、定常的な電流モードでない場合の所望の出力対負荷曲線が作成可能になる。
【0032】
実際に外科ブレードを振動させるために、使用者はフット・スイッチ40またはハンド・ピース・スイッチ34を作動する。この作動により図3における配線154上に信号が送られる。この信号は出力をプッシュ−プル増幅器78からトランスデューサ36に供給するために有効である。DSPまたはマイクロプロセッサ60がハンド・ピース・トランスデューサの共振振動数をロックして出力がハンド・ピース・トランスデューサに継続的に供給されるようになると、オーディオ・ドライブ信号が配線156上に送られる。このことによりシステム内の音響指示手段が音を発生して、使用者に対して出力がハンド・ピースに供給されて外科用メスが動作状態になっていることを通知する。
【0033】
図3および図4に示すシステムにおけるDSPまたはマイクロプロセッサ内に記憶されているプログラムの制御下において、本発明の方法は140ボルトのような比較的高い電圧レベルまたは比較的高い電流レベルにおいてトランスデューサ36を掃引することにより実施されて、始動時において存在するブレード32上の、例えば、「ひきずり(drag)」および慣性作用等のブレード上の負荷に対処して、認識可能でロックできる共振動作を引き起こすのに十分な動作を誘発する。重い負荷がかかっているブレードは高度に減衰したシステムを形成し、この場合に、トランスデューサのインピーダンスは比較的高くなる。電圧が高いほど、多量の電流がその比較的高いインピーダンスの中に流れることができるようになり、容易に測定できる適当な電流が生じる。DSP60またはマイクロプロセッサは適当なパラメータをモニターするために使用され、このパラメータはこの場合にトランスデューサの共振振動数であり、この値は振動数の最大位相または最小インピーダンスの大きさより示される。
【0034】
図5は本発明の方法の好ましい実施形態を示すフロー・チャートである。工程400において、駆動信号が最初にハンド・ピース/ブレードに供給される。次に、工程410において、振動数掃引が行なわれてハンド・ピース/ブレードの共振振動数が位置決めされる。さらに、工程420に示すように、DSPまたはマイクロプロセッサ60がロックを行なっているか否かを決定するための検査を行なう。ロックが行なわれている場合は、この方法は終了する。DSPまたはマイクロプロセッサ60がロックを行なっていない場合は、工程430において、駆動振動数のレベルが増加されて、工程410が繰り返される。このようにして、この方法はDSPまたはマイクロプロセッサ60がロックを行なうまで「ループ(loop)」状に継続する。
【0035】
本発明の別の実施形態において、ブレード36の共振振動数上へのロックが行なわれるまで各掃引処理の間に進行的に高くなる電流/電圧により負荷をかけた状態における始動が行なわれる。この結果、フィードバック制御回路の制限による偶発的なブレードの位置ずれによるオーバーシュートを引き起こす大きすぎる信号によりブレード36を駆動することが回避される。ブレードの目的となる動作における共振は掃引中の共振インピーダンス測定を行なうことにより認識できる。それゆえ、特定の駆動電流により関与する振動数範囲にわたって掃引処理した後にブレード共振の位置決めができない場合は、この共振を検出する試みはさらに高い電流レベルにより行なわれる。さらに、ブレード共振が得られるまで連続的に高められた駆動レベルにおいてこれらの工程が繰り返される。あるいは、特定振動数範囲内のインピーダンスの最大位相または最小の大きさが検出可能であり、この振動数における駆動電流を増加して共振を検出する。共振振動数の位置決めの際に、電流駆動信号は必要とされる動作レベルまで必要に応じて減少される。このようにして、ブレードの実際的な動作上の共振のさらに迅速でさらに正確な認識、およびその他の共振との偶発的な混同の回避が行なえる。
【0036】
図6は本発明の方法の別の実施形態を示すフロー・チャートである。この場合に、低い駆動電流レベルにおいて掃引を開始するのではなく、中程度乃至強度の駆動信号がブレードに供給される。工程500において示すように、このような駆動信号が先ずハンド・ピース/ブレードに供給される。次に、工程510において、振動数掃引を行ってハンド・ピース/ブレードの共振振動数を位置決めする。その後、工程520において、ハンド・ピース/ブレード内に多数の共振が存在するか否かを決定するために検査を行なう。さらに、工程540において、多数の共振が存在する場合に、駆動信号のレベルを下げて、工程510に帰還する。ハンド・ピース/ブレード内に多数の共振が存在しない場合は、工程530において示すように、DSPまたはマイクロプロセッサ60がロックを行なっているか否かを決定するための検査を行なう。ロックが行なわれている場合は、この方法は終了する。また、DSPまたはマイクロプロセッサ60がロックを行なっていない場合は、工程540において駆動信号のレベルが増加されて、工程510が繰り返される。このようにして、上記の方法は1個の一次的な共振が見つかってDSPまたはマイクロプロセッサ60がロックを行なえるようになるまで「ループ状(looping)」に継続する。このような様式における掃引処理により、処理時間を実質的に減少できる。高い駆動レベルにおいて掃引処理を開始する場合の別の利点は高度に減衰した状態のブレードにおけるさらに確固とした共振振動数を得る能力であり、これにより、さらに迅速な共振の認識およびロックが行なえる。
【0037】
図7は本発明の方法の別の実施形態を示すフロー・チャートである。この場合に、進行的に広がる掃引処理を行ない、進行的に上方に傾斜して増加する強度を有する駆動信号がブレードを駆動するために用いられる。このような組み合わせにより、時間を節約する狭い掃引範囲およびブレードを確実に共振できる高い出力の両方の利点が提供できる。工程600において、駆動信号がハンド−ピース/ブレードに供給される。工程610において示すように、狭い振動数の掃引を行って、ハンド・ピース/ブレードの共振振動数を位置決めする。次に、工程620において示すように、DSPまたはマイクロプロセッサ60がロックを行なっているか否かを決定するための検査を行なう。ロックが行なわれている場合は、この方法は終了する。ロックが行なわれていない場合は、工程630において示すように、ハンド・ピース/ブレードにおいて多数の共振が存在しているか否かを決定するための検査を行なう。ハンド・ピース/ブレード内に多数の共振が存在していない場合は、工程640において入力信号が減少されて、この方法が工程650に進行する。ハンド・ピース/ブレード内に多数の共振が存在する場合は、この方法は工程650に直接的に進行して、当該工程において振動数掃引範囲が狭められた後に工程610に進行する。このようにして、DSPまたはマイクロプロセッサ60がロックを行なうまで、この方法は「ループ状(looping)」に継続する。この本発明による実施形態はブレードを不所望な共振において偶発的に駆動することなく減衰状態のブレードの所望の共振を迅速に認識することを容易にする。
【0038】
図8は本発明の方法のさらに別の実施形態を示すフロー・チャートである。本発明の実施形態においては、共振の掃引処理がブレードにおける最も中心の位置または理想的な振動すから開始される。工程700において示すように、一定の駆動振動数が先ずハンド・ピース/ブレードに供給される。次に、工程710において、ハンド・ピース/ブレードにおける理想的または中心の共振振動数から始めて、振動数掃引を行なうことによりハンド・ピース/ブレードの共振振動数を位置決めする。さらに、工程720において、DSPまたはマイクロプロセッサ60がロックを既に行なっているか否かを決定するための検査を行なう。ロックが行なわれている場合は、この方法は終了する。ロックが行なわれていない場合は、工程730において、ハンド・ピース/ブレードの共振振動数の概ね近傍において掃引を行なう。その後、工程740において示すように、DSPまたはマイクロプロセッサ60がロックを既に行なっているかを決定するための検査を再び行なう。ロックが行なわれている場合は、この方法は終了する。
【0039】
工程750において、ロックが行われていなければ、それまでの掃引振動数から外側の方向に(すなわち、振動数範囲を広げる)掃引を行なう。さらに、工程760において、DSPまたはマイクロプロセッサ60がロックを行っているか否かを決定するために検査を再び行なう。ロックが行なわれていれば、この方法は終了する。ロックが行なわれていなければ、工程750に帰還する。この方法はDSPまたはマイクロプロセッサ60がロックを行なうまでこの様式において「ループ状(looping)」に継続する。時間を節約するために、各進行的に広がる振動数掃引は既に処理した振動数を飛ばして、再検査する広げた範囲内の未検査の振動数のみに集中する。従って、大部分のブレードがハンド・ピース/ブレードの中心または理想的な振動数に比較的近い一次的な共振振動数を有しているので、共振振動数の認識が加速できる。
【0040】
本発明の方法により、加速された共振振動数の掃引が行なえる。このことは比較的大きな電圧/電流により駆動した場合にトランスデューサ/音響システムのさらに確固とした電気的応答が得られることに部分的に起因しており、より明瞭化されたトランスデューサの応答を生じる。さらに、信号トラックが容易に行なえて、共振振動数のロックが容易に得られる。
【0041】
以上において、本発明を詳細に図示および説明したが、これらは例示を目的としていることが明らかに理解でき、(本発明を)制限するためのものではないと考えるべきである。本発明の範囲および趣旨は本明細書において記載する特許請求の範囲およびその実施態様における用語のみにより限定される。
【0042】
本発明の実施態様は以下の通りである。
(A)始動時におけるブレード共振の捕捉性を改善するために超音波システムを駆動するための方法において、
駆動信号を超音波発生装置により超音波ハンド・ピース/ブレードに供給する工程と、
振動数掃引を行なってブレードの共振振動数を位置決めする工程と、
発生装置内に配置されているマイクロプロセッサがブレードの共振振動数を既に捕捉しているか否かを決定する工程と、
マイクロプロセッサがブレードの共振振動数を捕捉していない場合に、駆動信号レベルを増加して、マイクロプロセッサがブレードの共振振動数を捕捉するまで継続して振動数掃引を行なう工程を含む方法。
(1)前記駆動信号を供給する工程が所定の駆動振動数において超音波信号によりハンド・ピース/ブレードを励起することを含む実施態様(A)に記載の方法。
(2)前記駆動信号が約140ボルトの電圧レベルを有している実施態様(1)に記載の方法。
(3)前記ブレードの共振振動数に対してロックが行なわれるまで、各掃引処理の間に進行的に高くなる駆動電流/電圧レベルにおいて負荷をかけた状態における始動が行なわれる実施態様(A)に記載の方法。
(B)始動時におけるハンド・ピース/ブレードの共振の捕捉性を改善するために超音波システムを駆動するための方法において、
中程度乃至強度の駆動信号を超音波発生装置により超音波ハンド・ピース/ブレードに供給する工程と、
振動数掃引を行なってハンド・ピース/ブレードの共振振動数を位置決めする工程と、
多数の共振振動数がハンド・ピース/ブレード内に存在しているか否かを決定する工程と、
多数の共振がハンド・ピース/ブレード内に存在している場合に、駆動振動数レベルを減少して振動数掃引を継続的に行なう工程と、
多数の共振がハンド・ピース/ブレード内に存在していない場合に、発生装置内に配置されているマイクロプロセッサがハンド・ピース/ブレードの共振振動数を既に捕捉しているか否かを決定するための検査を行なう工程と、
マイクロプロセッサがハンド・ピース/ブレードの共振振動数を捕捉していない場合に、駆動信号レベルを増加して、マイクロプロセッサがブレードの共振振動数を捕捉するまで継続して振動数掃引を行なう工程を含む方法。
(C)始動時におけるハンド・ピース/ブレードの共振の捕捉性を改善するために超音波システムを駆動するための方法において、
駆動信号を超音波発生装置により超音波ハンド・ピース/ブレードに供給する工程と、
狭い範囲の振動数掃引を行なってハンド・ピース/ブレードの共振振動数を位置決めする工程と、
発生装置内に配置されているマイクロプロセッサがブレードの共振振動数を既に捕捉しているか否かを決定する工程と、
マイクロプロセッサがハンド・ピース/ブレードの共振振動数を捕捉していない場合に、多数の共振振動数がハンド・ピース/ブレード内に存在しているか否かを決定する工程と、
多数の共振がハンド・ピース/ブレード内に存在していない場合に、駆動信号レベルを増加して掃引振動数を増加する工程と、
多数の共振がハンド・ピース/ブレード内に存在している場合に、振動数掃引範囲を減少する工程と、
前記狭い範囲の振動数掃引を行なってハンド・ピース/ブレードの共振振動数を位置決めする工程に帰還する工程を含む方法。
(D)始動時におけるハンド・ピース/ブレードの共振の捕捉性を改善するために超音 波システムを駆動するための方法において、
駆動信号を超音波発生装置により超音波ハンド・ピース/ブレードに供給する工程と、
ハンド・ピース/ブレードにおいて理想的な振動数から振動数掃引を行なって当該ハンド・ピース/ブレードの共振振動数を位置決めする工程と、
発生装置内に配置されているマイクロプロセッサがブレードの共振振動数を既に捕捉しているか否かを決定する工程と、
マイクロプロセッサがハンド・ピース/ブレードの共振振動数を捕捉していない場合に、当該ハンド・ピース/ブレードにおいて理想的な振動数の概ね近傍において掃引を行なう工程と、
マイクロプロセッサがブレードの共振振動数を既に捕捉しているか否かを決定する工程と、
マイクロプロセッサがハンド・ピース/ブレードの共振振動数を捕捉していない場合に、以前の掃引振動数から外側の方向に振動数掃引を行なう工程と、
マイクロプロセッサがブレードの共振振動数を既に捕捉しているか否かを決定する工程と、
マイクロプロセッサがハンド・ピース/ブレードの共振振動数を捕捉していない場合に、前記以前の掃引振動数から外側の方向に振動数掃引を行なう工程に帰還する工程を含む方法。
(4)前記理想的な振動数が約55kHzである実施態様(D)に記載の方法。
(5)前記以前の掃引振動数から外側の方向に振動数掃引を行なう工程が一定の振動数範囲を増加することを含む実施態様(4)に記載の方法。
【0043】
【発明の効果】
従って、本発明によれば、始動時においてハンド・ピース/ブレードの共振の捕捉性を改善するために超音波システムを駆動するための方法が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法を実施するための超音波外科切断および止血システム用のコンソール、およびハンド・ピースおよびフット・スイッチの斜視図である。
【図2】図1の超音波外科切断および止血システムの超音波外科用メスのハンド・ピースにおける概略的切断図である。
【図3】図1の超音波外科切断および止血システムのハンド・ピースにおけるトランスデューサを駆動するためのシステムを示すブロック図である。
【図4】図1の超音波外科切断および止血システムのハンド・ピースにおけるトランスデューサを駆動するためのシステムを示すブロック図である。
【図5】本発明の方法の好ましい実施形態のフロー・チャートである。
【図6】図5の方法の別の実施形態のフロー・チャートである。
【図7】図5の方法の別の実施形態のフロー・チャートである。
【図8】図5の方法の別の実施形態のフロー・チャートである。
【符号の説明】
10 コンソール
20 ケーブル
30 ハンド・ピース
32 外科メス用ブレード
40 フット・スイッチ
50 ケーブル
Related applications
The present invention relates to US Provisional Patent Application No. 60 / 241,895, filed Oct. 20, 2000, which has the same title as the present invention and is incorporated herein by reference. , Claim priority based on this.
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates generally to the field of ultrasound equipment, and more particularly to a method for improving the ability of an ultrasound system to sweep and lock to a resonant frequency of a blade that is relatively heavily loaded at start-up. .
[0002]
[Prior art]
It is known that an electrosurgical scalpel and laser can be used as a surgical device to perform two functions of simultaneously incising and hemostasis soft tissue by cauterizing tissue and blood vessels. However, such devices produce vaporization and fuming and splashing due to the use of extremely high temperatures to form a solidified state. Furthermore, the use of such a device often forms a relatively wide area of thermal tissue damage.
[0003]
Cutting and cauterizing tissue with a surgical blade that vibrates at high speed with an ultrasonic drive mechanism is also well known. One example of a problem associated with such an ultrasonic cutting device is unadjusted or undamped vibration and heat, and the resulting material fatigue. Attempts have been made in the past to control the heating problem by including a cooling process of the system with a heat exchanger for cooling the blades within the environment of the operating space. For example, in one example of a known system, the ultrasonic cutting and tissue fragmentation system requires a cooling system with a circulating water jacket and means for irrigation and aspiration of the cutting site. Another known system requires the supply of cryogenic fluid to the cutting blade.
[0004]
It is known to limit the current supplied to a transducer as a means to limit the heat generated in the transducer. However, this can cause insufficient power to be supplied to the blade when the patient needs the most effective treatment. US Pat. No. 5,026,387, issued to Thomas, which is assigned to the assignee of this patent application and is incorporated herein by reference, controls the driving energy supplied to the blade to control the coolant. A system for adjusting fever in an ultrasonic surgical cutting and hemostasis system without use is disclosed. In the system according to this patent, the ultrasonic generator is equipped with an ultrasonic generator that generates an electrical signal of a specific voltage, current and frequency of, for example, 55,500 cycles per second. The generator is connected to a hand piece via a cable, which contains a piezoelectric ceramic element to form an ultrasonic transducer. In response to a foot switch connected to the generator by a switch on the hand piece or another cable, the generator signal is fed to the transducer, causing longitudinal vibrations in the element. A structure connects the transducer to the surgical blade, which causes the surgical blade to vibrate at an ultrasonic frequency when a signal from the generator is supplied to the transducer. Furthermore, since the structure is configured to resonate at a predetermined frequency, the operation started by the transducer can be amplified.
[0005]
The signal supplied to the transducer is controlled to provide an output to the transducer as appropriate in response to continuous or periodic sensing information about the blade loading condition (tissue contact or retraction). As a result, the apparatus reaches from a low-power idling state to a high-power cutting state that can be selected automatically depending on whether or not the surgical knife is in contact with the tissue. The third high power coagulation mode can be selected manually with automatic return to idling power level when the blade is not in contact with tissue. Since this ultrasonic power is not continuously supplied to the blade, sufficient energy can be supplied to the tissue for incision and cauterization as needed while reducing ambient heat generation.
[0006]
The control system in the Thomas patent is an analog type. A phase lock loop (including voltage controlled oscillator, frequency divider, power switch, matching network and phase detector) stabilizes the frequency supplied to the hand piece. Parameters such as frequency, current, and voltage supplied to the hand piece vary with the load on the blade, and the microprocessor controls the amount of output by sampling them.
[0007]
The output versus load curve in a generator in a typical ultrasonic surgical system as described in the Thomas patent has two parts. The first part has a positive slope indicating a steady current supply where the output increases with increasing load. The second part has a negative slope indicating a steady or saturated output voltage where the output decreases with increasing load. The current adjusted corresponding to the first part is fixed by the design of each electronic component, and the voltage of the second part is limited by the maximum output voltage in the design. The above configuration is inflexible because the output-to-load characteristics at the output of such a system cannot be optimized for various hand piece transducers and ultrasonic blades. The performance of conventional analog ultrasound output systems for surgical devices is affected by component tolerances and variability in the electronics of the generator due to operating temperature changes. In particular, temperature changes cause a variety of changes in important system parameters including frequency lock range, drive signal level, and other system performance measurements.
[0008]
In order to operate the ultrasonic surgical system in an efficient manner, the resonant frequency is positioned by sweeping a range of signal frequencies supplied to the hand piece transducer at startup. When this position is found, the generator phase lock loop is locked to its resonant frequency and the transducer current is continuously monitored for voltage phase angle to drive the transducer at that resonant frequency. To keep the device in resonance. Important functions in such systems are maintaining the transducer in resonance in the presence of a load and temperature changes that change the resonant frequency. However, these conventional ultrasonic drive systems have little or no flexibility for adaptive frequency control. Such flexibility is important in the system's ability to identify unwanted resonances. In particular, these systems can only search in response to resonance in one direction, i.e., these search patterns are fixed with increasing and decreasing frequencies. This system cannot (i) jump over irrelevant resonance modes, or any heuristic decisions such as which resonances to jump over or lock, and (ii) at the appropriate frequency The output cannot be reliably supplied only when the locking is performed.
[0009]
Furthermore, prior art ultrasonic generator systems have little flexibility in amplitude control that allows the use and decision operation of adaptive control algorithms in the system. For example, these fixed systems lack the ability to make heuristic decisions on output drive elements, such as current or frequency, based on the current on the load and / or voltage phase angle on the blade. This also limits the system's ability to set an optimum transducer drive signal level corresponding to a certain efficient performance that extends the useful life of the transducer and establishes safe operating conditions for the blade. Furthermore, this lack of control over amplitude and frequency reduces the system's ability to assist in diagnostic testing and overall troubleshooting for the transducer / blade system.
[0010]
The ultrasonic system described in US patent application Ser. No. 09 / 693,621, filed Oct. 20, 2000, which is incorporated herein by reference, sweeps the output drive frequency to produce an ultrasonic transducer. And the ability to monitor the blade frequency response, extract parameters from this response, and use these parameters as system diagnostic information. This frequency sweep and response measurement mode is achieved via a digital code, whose output drive frequency can be graded with high resolution, accuracy, and repeatability that do not exist in prior art ultrasound systems.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
There are problems associated with existing ultrasound systems, for example, it may be difficult to start the system when the blade is in a particular load condition. The blade is loaded when the blade is in contact with the skin tissue or as a result when debris or the like is sandwiched between the blade and the blade sheath. The main disadvantage that users of such ultrasonic generators are complaining about is that they cannot be started under conditions of moderate to heavy loads. Also, in the presence of a light or moderate load, debris between the blade and blade sheath will load the blade and reduce the blade's starting performance or the starting ability of the blade in a free normal condition. there is a possibility.
[0012]
An acoustic system with a minimum attenuation level is heavily loaded, i.e. it can start operating more easily than a system with attenuation. Furthermore, the electronic components used to drive such transducers work best when used with hand pieces / blades that can be easily started. Also, an acoustic system that is heavily loaded with a relatively high voltage / current value operates relatively easily and can operate even larger than with a relatively low voltage / current value. The ability to lock on can be increased. However, it is not possible to start using a hand piece / blade that is heavily loaded at low voltage. Further, handpieces / blades that are heavily loaded after having continuously resonated can continue to resonate.
[0013]
In general, the voltage applied to the transducer is relatively low when making an initial attempt to position the blade resonance by sweeping over a range of frequencies. This causes the following conditions. First, the start-up in a loaded condition is limited by insufficient current feedback signal levels. In this case, the blade and load impedance values are such that the voltage level applied to the hand piece at resonance produces a current feedback signal that is too small to be read by a detection circuit in the generator.
[0014]
Second, another limiting factor is “sticktion”, ie, the blade sticks against the load. In this case, the energy supplied to the hand piece is insufficient to initiate blade operation and the hand piece / blade responds as if there is a very large mechanical load. This condition results in a highly damped hand piece / blade, where the phase angle between current and voltage does not cross zero, and resonance detection by zero crossing is not possible. On the other hand, when the blade is in operation, this “static inertia” force or “static frictional” force is less than its starting value. At this point, the drive signal can be decreased by increasing the load without disabling the resonance lock. Yet another limiting action is sticking on the blade, ie, blood and other debris sticking between the blade and the sheath, increasing the load on the blade. Furthermore, this adhesion itself imposes a load on the blade and reduces the ability of the blade to effectively start in a loaded state.
[0015]
In addition, since the primary resonance frequency of the blade is unknown at an early stage, the generator often performs sweeping over a considerably wide frequency range. This “wide sweep” approach has several disadvantages. First, it takes time to position the resonance. If the main resonance position is at the other end when the sweep is started at one end of the sweep range, a considerable amount of time is spent until the main resonance position is found. Second, secondary resonance (unrequired resonance) can be mistaken for primary resonance. Because there are other blade resonances (referred to herein as secondary resonances), secondary resonances can be detected before primary resonances are detected by the frequency sweep described above. There is sex. By limiting this sweep range, the possibility of accidental locks on secondary resonances can be reduced. However, such limitation of the sweep range complicates the blade configuration and narrows the degree of freedom in order to narrow the allowable primary resonance range in the blade.
[0016]
Furthermore, another problem with conventional ultrasound devices is that the stability of the frequency control lock relative to the output is affected by transducer "ringing" as the frequency approaches the resonance region of the blade.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is a method for improving the ability of an ultrasound system to sweep and lock against the resonant frequency of a heavily loaded blade during startup. This can be achieved by supplying a high drive voltage or high drive current. By increasing the drive signal for the hand piece, an improved and clearer resonance as seen with a spectrum analyzer is obtained. That is, in a state where a load is applied, the maximum phase is further increased (more inductive) due to the increased drive signal, the minimum impedance is further reduced, and the maximum impedance is further increased. Therefore, the increase in excitation drive signal for the hand piece / blade at start-up significantly mitigates the limiting factors associated with the ultrasound generator, thereby increasing the maximum load tolerance at start-up.
[0018]
According to the present invention, the blade is driven by a progressively stronger signal, which allows a faster and more accurate recognition of the resonance in the actual operation of the blade, and makes another resonance the desired resonant vibration. Accidental mistakes with numbers can be avoided. Undesired vibration modes, such as modes across resonance (ie, vibrations along an axis perpendicular to the longitudinal axis of the hand piece / blade vibration) result in a substantial level of energy levels that cause the blades to vibrate. Not excited until. This action can be advantageously used to initially drive the blade ultrasonically at a very low level within the known resonance frequency range of the blade. Resonance during the operation of the target blade can be recognized by measuring the resonance impedance during the sweep process, and the impedance value at this resonance is higher than that of another unwanted resonance that requires more energy to resonate efficiently. Is more robust and has a high probability of identification. If the resonance position is not determined at all, another sweep process is performed with the drive strength increased. This method is continuously repeated at higher drive levels until blade resonance is obtained.
[0019]
In one example of an embodiment of the present invention, a moderate to strong drive signal (rather than starting a sweep with a low level drive signal) is supplied to the blade during the sweep process to position the resonant frequency. If a large number of resonances are detected, the sweep is repeated progressively at lower levels until a primary resonance is seen. Further, the method using this embodiment of the present invention improves the starting performance of the ultrasound system while minimizing transducer ringing, which has a high system Q value (ie, minimum system impedance value) and phase-vibration. This is particularly noticeable in the “no-load” state when the phase response gradient in the few plots is large. Yet another advantage of initiating sweeps at higher drive levels is the ability to obtain a more robust resonant frequency in heavily damped blades that allows for faster resonant frequency recognition and locking. .
[0020]
In another embodiment of the present invention, a progressively widening sweep process is performed and a drive signal whose intensity changes based on the observed resonance is used. Such a combination can provide both the benefits of a narrow sweep that saves time and the benefits of a high power that ensures that the blade can resonate. For example, a narrow sweep at a high drive level is initially performed, and if no resonance is found, the sweep is further expanded. When a large number of resonances are detected, the signal level is lowered. This type of sweep process facilitates quick recognition of the desired resonant frequency in the damped blade without accidentally driving the blade at an undesirable resonant frequency.
[0021]
In another embodiment of the invention, the sweep process for the resonance starts at the most central or ideal resonance frequency of the blade. If the position of resonance is not determined, it will be very close to a frequency range very close to the ideal resonant frequency at a constant increased distance from the center frequency of the blade or the ideal frequency position. The frequency is inspected by the sweep process. Even in this case, if no resonance is observed, the frequency of the position slightly outside of the initial frequency range is inspected. If no resonance is found at all, the swept frequency range is expanded and the resonance frequency is searched again. In order to save time, the frequency already performed in the sweeping process of the frequency that spreads in a signal manner is skipped, and only the uninspected frequency within the expanded range to be re-inspected is concentrated. As a result, most blades have a primary resonance frequency that is statistically close to the center frequency or the ideal frequency position, so that the recognition process of this resonance frequency is accelerated.
[0022]
The method of the present invention provides an ultrasound system that has starting capability in the presence of even greater loads. This method also provides a system that has the ability to start more quickly and lock to the blade's resonant frequency more easily, eliminating problems associated with “gunk” or debris that has entered between the blade and the sheath. Reducing and increasing the load tolerance at the blade tip after the blade is applied to the tissue. That is, the system can remain locked to the resonant frequency of the blade during use in the presence of a larger load. In addition, the tolerance of tissue loading and the avoidance of unlocking by “gunk” are greatly improved, allowing the user to handle and operate relatively easily during operation of the ultrasonic surgical blade system. Can be done. In addition, secondary resonances can be placed near the center frequency of the blade or near the ideal resonant frequency without the traditional risk of locking the generator to secondary resonances, Blade design can be simplified. In addition, since the primary resonant frequency of the blade can be arranged further away from the center frequency, it can also be recognized by a progressively expanding search for the resonant frequency.
These and other features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of preferred embodiments of the invention based on the accompanying drawings.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows a system for carrying out the method according to the invention. A set of wires in the cable 20 sends electrical energy, i.e., drive current, from the console 10 to the hand piece 30 where the electrical energy is transferred to a surgical device such as a surgical scalpel blade 32. Is subjected to ultrasonic vibration along the longitudinal direction. The blade 32 can be used for simultaneous tissue dissection and cauterization. The ultrasonic current can be supplied to the hand piece 30 under the control of a switch 34 disposed on the hand piece 30, which switch 34 is connected to the inside of the console 10 via a wire in the cable 20. Connected to generator. Furthermore, the generator 10 can be controlled by a foot switch 40, which is connected to the console 10 via another cable 50. Thus, in use, the surgeon operates the switch 34 on the hand piece with his / her finger or operates the foot switch 40 with his / her foot to provide an ultrasonic electrical signal to the hand piece. Thus, the blade can be vibrated along the longitudinal direction at a constant ultrasonic frequency.
[0024]
The generator console 10 includes a liquid crystal display 12, which indicates a cutting power level selected in various means such as a maximum cutting power rate or a numerical power level associated with the cutting power. Can be used for The liquid crystal display device 12 can also be used to display other parameters in the system. The output switch 11 is used to start the device. In the warm-up state, the “standby” light 13 is lit. When ready for operation, the “ready” indicator 14 is lit and the standby light is extinguished. When the device supplies maximum output, the MAX button 15 is pressed. If less output is required, the MIN button 17 is activated. Further, the output level when the MIN button 17 is operated is set by the button 16.
[0025]
When output is supplied to the ultrasonic hand piece by the operation of either switch 34 or switch 40, the assembly causes the surgical scalpel or blade to vibrate along the length of about 55.5 kHz. The amount of movement in the direction changes in proportion to the amount of drive output (current) selected to be adjustable by the user. The blade is designed to move longitudinally in the range of about 40 microns to 100 microns at its ultrasonic vibration speed when a relatively high cutting power is provided. Heat is generated when the blade contacts the tissue due to the ultrasonic vibration of the blade. That is, as the blade accelerates in the tissue, the mechanical energy of the moving blade is converted into thermal energy within a very narrow localized region. This localized heat forms a narrow region of coagulation, which can reduce or eliminate bleeding in blood vessels smaller than 1 millimeter in diameter. The cutting efficiency and the degree of hemostasis of this blade will vary depending on the level of drive power delivered, the surgeon's cutting speed, the nature of the tissue and the vessel distribution.
[0026]
As shown in more detail in FIG. 2, the ultrasonic hand piece 30 houses a piezoelectric transducer 36 for converting electrical energy into mechanical energy to produce a vibrating motion along the longitudinal direction at each end of the transducer. is doing. The transducer 36 is in the form of a stacked ceramic piezoelectric element having a motion null point located at a specific point along the stack. This transducer stack is mounted between two cylinders 31 and 33. Further, a cylinder 35 is attached to the cylinder 33, and the cylinder 35 is attached to the inside of the housing at another operation zero point 37. Further, the horn 38 is attached to the zero point 37 on one end side thereof, and is attached to the coupler 39 on the other end side. The blade 32 is fixed to the coupler 39. As a result, the blade 32 vibrates along the longitudinal direction at a constant ultrasonic frequency by the transducer 36. Each end of the transducer performs maximum operation with the portion of the stack that forms the stationary node when driven by a constant maximum current at the resonant frequency of the transducer. However, the current for this maximum operation varies with each hand piece and is a valve stored in the hand piece's non-volatile memory that the system can use.
[0027]
Each part of the hand piece is designed so that its combination vibrates at the same resonant frequency. In particular, each element is tuned so that the final length of each of these elements is ½ wavelength. The longitudinal movement along the longitudinal direction is amplified as the diameter of the acoustic mounting horn 38 closer to the blade 32 decreases. Accordingly, the horn 38 and the blade / coupler are shaped and dimensioned to amplify the blade motion and provide a tuned resonant vibration for the rest of the acoustic system, thereby providing proximity to the blade 32. Maximum back-and-forth motion occurs at the end of the acoustic mounting horn 38. Operation in the transducer stack is amplified by the horn 38 and travels from about 20 microns to 25 microns. In addition, movement in the coupler 39 is amplified by the blade 32 and the blade moves from about 40 microns to 100 microns.
[0028]
A system for generating an ultrasonic electrical signal for driving a transducer in the hand piece is shown in FIGS. This drive system is flexible and can generate drive signals at the desired frequency and output level setpoints. The DSP 60 or microprocessor in the system is used to monitor the appropriate output parameters and vibration frequency to produce the appropriate output level that is supplied in either the cutting or coagulation mode of operation. The DSP 60 or microprocessor also stores a computer program that is used to perform diagnostic tests on components in the system such as transducers / blades.
[0029]
For example, under the control of a program such as a phase correction algorithm stored in the DSP or the microcomputer 60, the starting frequency can be set to a specific value, for example, 50 kHz. This can be done by sweeping at a specific rate until a change in impedance indicating close to resonance is detected. Thereafter, the sweep rate is decreased so that the system does not overshoot the resonant frequency, eg, 55 kHz. This sweep rate can be achieved, for example, by obtaining a frequency change in increments of 50 cycles. If a relatively slow speed is desired, the program can reduce the increase to, for example, 25 cycles, and both cases can be adapted based on the measured magnitude and phase of the impedance. Of course, a greater speed can be achieved by increasing the magnitude of the increase. Further, the sweep speed can be changed by changing the update speed corresponding to the increase in the frequency.
[0030]
For example, if it is known that an undesired resonance mode exists at 51 kHz, the program can find the resonance by sweeping the frequency down, for example, from 60 kHz. Furthermore, the system can sweep from 50 kHz and jump over 51 kHz where unwanted resonance exists. In either case, the system has a high degree of flexibility.
[0031]
In operation, the user sets a specific power level for use in the surgical device. This process is performed by the output level switch 16 on the front panel of the console. This switch generates a signal 150 that is supplied to the DSP 60. After that, the DSP 60 displays a predetermined output level by sending a signal on the wiring 152 (FIG. 4) to the display device 12 of the console front panel. In addition, the DSP or microprocessor 60 generates a digital current level signal 148 that is converted to an analog signal by a digital-to-analog converter (DAC) 130. The obtained reference analog signal is supplied to the summing node 132 as a current set point. A signal indicating the average output current from circuit 120 is provided to the negative input of node 132. The output of node 132 is a current error signal or amplitude control signal that is fed directly to a digital synthesis (DDS) circuit 128 to adjust the amplitude of that output, and the frequency at that output is wired from the DSP or microprocessor 60. Controlled by the signal on 146. Adjustment of the signal provided by the current level signal 148, DAC 130, summing node 132, and average output voltage 122 allows adjustment of the output current by the DSP or microprocessor 60, as desired when not in a steady current mode. Output vs. load curve can be created.
[0032]
In order to actually vibrate the surgical blade, the user activates the foot switch 40 or the hand piece switch 34. By this operation, a signal is sent on the wiring 154 in FIG. This signal is useful for providing an output from push-pull amplifier 78 to transducer 36. When the DSP or microprocessor 60 locks the handpiece transducer's resonant frequency and the output is continuously supplied to the handpiece transducer, an audio drive signal is sent on line 156. This causes the sound indicating means in the system to generate a sound, notifying the user that the output is supplied to the hand piece and that the scalpel is in operation.
[0033]
Under the control of a program stored in a DSP or microprocessor in the system shown in FIGS. 3 and 4, the method of the present invention causes the transducer 36 to operate at a relatively high voltage level, such as 140 volts, or a relatively high current level. Implemented by sweeping to deal with loads on the blade 32 that are present at start-up, eg, on the blade, such as “drag” and inertial effects, to cause a recognizable and lockable resonant action. Trigger enough motion. A heavily loaded blade forms a highly damped system, where the impedance of the transducer is relatively high. The higher the voltage, the more current can flow through its relatively high impedance, resulting in a suitable current that can be easily measured. A DSP 60 or microprocessor is used to monitor the appropriate parameter, which in this case is the resonant frequency of the transducer, and this value is indicated by the magnitude of the maximum phase or minimum impedance of the frequency.
[0034]
FIG. 5 is a flow chart illustrating a preferred embodiment of the method of the present invention. In step 400, a drive signal is first supplied to the hand piece / blade. Next, at step 410, a frequency sweep is performed to locate the handpiece / blade resonant frequency. In addition, as shown at step 420, a test is performed to determine whether the DSP or microprocessor 60 is locking. If the lock is done, the method ends. If the DSP or microprocessor 60 is not locking, at step 430, the drive frequency level is increased and step 410 is repeated. Thus, the method continues in a “loop” until the DSP or microprocessor 60 locks.
[0035]
In another embodiment of the present invention, starting in a loaded condition with a progressively higher current / voltage during each sweep process until the blade 36 is locked onto the resonant frequency is performed. As a result, it is avoided that the blade 36 is driven by a signal that is too large to cause an overshoot due to an accidental displacement of the blade due to the limitation of the feedback control circuit. Resonance in the intended operation of the blade can be recognized by measuring the resonant impedance during the sweep. Therefore, if the blade resonance cannot be positioned after sweeping over the frequency range involved by a particular drive current, an attempt to detect this resonance is made at a higher current level. Furthermore, these steps are repeated at continuously elevated drive levels until blade resonance is obtained. Alternatively, the maximum phase or minimum magnitude of the impedance within the specific frequency range can be detected, and resonance is detected by increasing the drive current at this frequency. In positioning the resonant frequency, the current drive signal is reduced as necessary to the required operating level. In this way, a quicker and more accurate recognition of the actual operational resonance of the blade and avoidance of accidental confusion with other resonances can be achieved.
[0036]
FIG. 6 is a flow chart illustrating another embodiment of the method of the present invention. In this case, rather than starting a sweep at a low drive current level, a moderate to strong drive signal is supplied to the blade. As shown in step 500, such a drive signal is first supplied to the hand piece / blade. Next, in step 510, a frequency sweep is performed to position the handpiece / blade resonant frequency. Thereafter, in step 520, a test is performed to determine if there are multiple resonances in the hand piece / blade. Further, in step 540, if there are multiple resonances, the level of the drive signal is lowered and returned to step 510. If there are not many resonances in the hand piece / blade, a test is performed to determine if the DSP or microprocessor 60 is locking, as shown in step 530. If the lock is done, the method ends. If the DSP or microprocessor 60 is not locked, the drive signal level is increased in step 540 and step 510 is repeated. In this manner, the above method continues in a “looping” until one primary resonance is found and the DSP or microprocessor 60 can lock. The sweeping process in this manner can substantially reduce the processing time. Another advantage of starting the sweep process at a higher drive level is the ability to obtain a more robust resonant frequency in a highly damped blade, which allows for faster resonance recognition and locking. .
[0037]
FIG. 7 is a flow chart illustrating another embodiment of the method of the present invention. In this case, a sweeping process that spreads progressively is performed, and a driving signal having an intensity that gradually increases and tilts upward is used to drive the blade. Such a combination can provide the advantages of both a time-saving narrow sweep range and a high power that can reliably resonate the blade. In step 600, a drive signal is provided to the hand-piece / blade. As shown in step 610, a narrow frequency sweep is performed to position the handpiece / blade resonant frequency. Next, as shown in step 620, a test is performed to determine whether the DSP or microprocessor 60 is locking. If the lock is done, the method ends. If there is no lock, a test is performed to determine if there are multiple resonances in the hand piece / blade, as shown in step 630. If there are not many resonances in the hand piece / blade, the input signal is reduced at step 640 and the method proceeds to step 650. If there are multiple resonances in the hand piece / blade, the method proceeds directly to step 650 and proceeds to step 610 after the frequency sweep range is narrowed in the step. In this way, the method continues “looping” until the DSP or microprocessor 60 locks. This embodiment according to the invention facilitates the rapid recognition of the desired resonance of the damped blade without accidentally driving the blade in an unwanted resonance.
[0038]
FIG. 8 is a flow chart showing yet another embodiment of the method of the present invention. In an embodiment of the invention, the resonance sweep process begins with the most central position or ideal oscillation in the blade. As shown in step 700, a constant drive frequency is first supplied to the hand piece / blade. Next, at step 710, the resonance frequency of the hand piece / blade is positioned by performing a frequency sweep, starting with the ideal or central resonance frequency of the hand piece / blade. In addition, in step 720, a test is performed to determine whether the DSP or microprocessor 60 has already locked. If the lock is done, the method ends. If there is no lock, then in step 730, a sweep is performed approximately in the vicinity of the handpiece / blade resonant frequency. Thereafter, as shown in step 740, the test is again performed to determine if the DSP or microprocessor 60 has already locked. If the lock is done, the method ends.
[0039]
In step 750, if the lock is not performed, a sweep is performed in the outward direction (that is, the frequency range is expanded) from the previous sweep frequency. Further, at step 760, the test is performed again to determine whether the DSP or microprocessor 60 is locking. If the lock is done, the method ends. If no lock has been made, return to step 750. This method continues "looping" in this manner until the DSP or microprocessor 60 locks. To save time, each progressively expanding frequency sweep skips already processed frequencies and concentrates only on unexamined frequencies within the expanded range to be re-inspected. Thus, the recognition of the resonant frequency can be accelerated because most blades have a primary resonant frequency that is relatively close to the hand piece / blade center or ideal frequency.
[0040]
By the method of the present invention, an accelerated resonance frequency can be swept. This is partly due to the fact that a more robust electrical response of the transducer / acoustic system is obtained when driven by a relatively large voltage / current, resulting in a more clarified transducer response. Further, the signal track can be easily performed, and the resonance frequency can be easily locked.
[0041]
While the invention has been illustrated and described in detail above, it should be understood that these are for purposes of illustration and are not intended to be limiting. The scope and spirit of the invention is limited only by the terms of the claims and the embodiments described herein.
[0042]
  Embodiments of the present invention are as follows.
  (A) In a method for driving an ultrasound system to improve blade resonance capture at start-up,
Supplying a drive signal to an ultrasonic hand piece / blade by an ultrasonic generator;
Performing a frequency sweep to position the resonant frequency of the blade;
Determining whether a microprocessor located in the generator has already captured the resonant frequency of the blade;
If the microprocessor is not capturing the blade's resonant frequency, the method includes increasing the drive signal level and continuously performing a frequency sweep until the microprocessor captures the blade's resonant frequency.
  (1) The step of supplying the driving signal includes exciting the hand piece / blade with an ultrasonic signal at a predetermined driving frequency.Embodiment (A)The method described in 1.
  (2) The method of embodiment (1), wherein the drive signal has a voltage level of about 140 volts.
  (3) Start in a loaded state at a driving current / voltage level that progressively increases during each sweep process until the blade is locked to the resonant frequency.Embodiment (A)The method described in 1.
(B) In a method for driving an ultrasound system to improve handpiece / blade resonance capture at start-up,
Supplying a medium to strong drive signal to an ultrasonic hand piece / blade by an ultrasonic generator;
Performing a frequency sweep to position the handpiece / blade resonant frequency;
Determining whether multiple resonant frequencies are present in the hand piece / blade;
Continuously reducing the drive frequency level and performing a frequency sweep when multiple resonances are present in the hand piece / blade;
To determine if the microprocessor located in the generator has already captured the resonant frequency of the hand piece / blade when multiple resonances are not present in the hand piece / blade A process of inspecting,
If the microprocessor is not capturing the handpiece / blade resonant frequency, increasing the drive signal level and continuing the frequency sweep until the microprocessor captures the blade resonant frequency. Including methods.
(C) In a method for driving an ultrasound system to improve handpiece / blade resonance capture at start-up,
Supplying a drive signal to an ultrasonic hand piece / blade by an ultrasonic generator;
Performing a narrow frequency sweep to position the handpiece / blade resonant frequency;
Determining whether a microprocessor located in the generator has already captured the resonant frequency of the blade;
Determining whether multiple resonant frequencies are present in the hand piece / blade if the microprocessor is not capturing the resonant frequency of the hand piece / blade;
Increasing the drive signal level to increase the sweep frequency when multiple resonances are not present in the hand piece / blade;
Reducing the frequency sweep range when multiple resonances are present in the hand piece / blade;
Returning to the step of positioning the resonant frequency of the hand piece / blade by performing a narrow frequency sweep.
(D) Supersonics to improve handpiece / blade resonance capture at start-up In a method for driving a wave system,
Supplying a drive signal to an ultrasonic hand piece / blade by an ultrasonic generator;
Performing a frequency sweep from the ideal frequency at the hand piece / blade to position the resonant frequency of the hand piece / blade;
Determining whether a microprocessor located in the generator has already captured the resonant frequency of the blade;
If the microprocessor is not capturing the resonant frequency of the hand piece / blade, sweeping approximately in the vicinity of the ideal frequency at the hand piece / blade
Determining whether the microprocessor has already captured the resonant frequency of the blade;
Performing a frequency sweep in an outward direction from a previous sweep frequency if the microprocessor has not captured the resonant frequency of the hand piece / blade;
Determining whether the microprocessor has already captured the resonant frequency of the blade;
Returning to the step of performing a frequency sweep outward from the previous sweep frequency if the microprocessor has not captured the resonant frequency of the hand piece / blade.
  (4) The ideal frequency is about 55 kHz.Embodiment (D)The method described in 1.
  (5) The method according to embodiment (4), wherein the step of sweeping the frequency outward from the previous sweep frequency includes increasing a certain frequency range.
[0043]
【The invention's effect】
Thus, the present invention provides a method for driving an ultrasound system to improve handpiece / blade resonance capture at start-up.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a console and hand piece and foot switch for an ultrasonic surgical cutting and hemostasis system for carrying out the method of the present invention.
2 is a schematic cut-away view of an ultrasonic surgical scalpel hand piece of the ultrasonic surgical cutting and hemostasis system of FIG. 1; FIG.
3 is a block diagram illustrating a system for driving a transducer in the hand piece of the ultrasonic surgical cutting and hemostasis system of FIG. 1. FIG.
4 is a block diagram illustrating a system for driving a transducer in the hand piece of the ultrasonic surgical cutting and hemostasis system of FIG. 1; FIG.
FIG. 5 is a flow chart of a preferred embodiment of the method of the present invention.
FIG. 6 is a flow chart of another embodiment of the method of FIG.
FIG. 7 is a flow chart of another embodiment of the method of FIG.
FIG. 8 is a flow chart of another embodiment of the method of FIG.
[Explanation of symbols]
10 Console
20 cables
30 hand piece
32 Blade for surgical knife
40 foot switch
50 cables

Claims (9)

始動時におけるブレード共振の捕捉性を改善するために超音波システムを駆動するための方法において、
駆動信号を超音波発生装置により超音波ハンド・ピース/ブレードに供給する工程と、
振動数掃引を行なってブレードの共振振動数を決定する工程と、
発生装置内に配置されているマイクロプロセッサがブレードの共振振動数を既に捕捉しているか否かを決定する工程と、
マイクロプロセッサがブレードの共振振動数を捕捉した場合に、当該共振振動数上において、駆動信号レベルは動作レベルで必要とされる値に調整される工程と、
マイクロプロセッサがブレードの共振振動数を捕捉していない場合に、駆動信号レベルを増加して、マイクロプロセッサがブレードの共振振動数を捕捉するまで継続して振動数掃引を行なう工程を含む方法。
In a method for driving an ultrasound system to improve blade resonance capture at start-up,
Supplying a drive signal to an ultrasonic hand piece / blade by an ultrasonic generator;
Performing a frequency sweep to determine the resonant frequency of the blade;
Determining whether a microprocessor located in the generator has already captured the resonant frequency of the blade;
When the microprocessor captures the resonance frequency of the blade, the driving signal level is adjusted to a value required for the operation level on the resonance frequency; and
If the microprocessor is not capturing the blade's resonant frequency, the method includes increasing the drive signal level and continuously performing a frequency sweep until the microprocessor captures the blade's resonant frequency.
前記駆動信号を供給する工程が所定の駆動振動数において超音波信号によりハンド・ピース/ブレードを励起することを含む請求項1に記載の方法。The method of claim 1, wherein providing the drive signal comprises exciting the hand piece / blade with an ultrasonic signal at a predetermined drive frequency. 前記駆動信号が約140ボルトの電圧レベルを有している請求項2に記載の方法。The method of claim 2, wherein the drive signal has a voltage level of about 140 volts. 前記ブレードの共振振動数に対してロックが行なわれるまで、各掃引処理の間に進行的に高くなる駆動電流/電圧レベルにおいて負荷をかけた状態における始動が行なわれる請求項1に記載の方法。2. A method according to claim 1, wherein starting is performed under load at a driving current / voltage level that progressively increases during each sweeping process until the resonance frequency of the blade is locked. 始動時におけるハンド・ピース/ブレードの共振の捕捉性を改善するために超音波システムを駆動するための方法において、
中程度乃至強度の駆動信号を超音波発生装置により超音波ハンド・ピース/ブレードに供給する工程と、
振動数掃引を行なってハンド・ピース/ブレードの共振振動数を決定する工程と、
多数の共振振動数がハンド・ピース/ブレード内に存在しているか否かを決定する工程と、
多数の共振がハンド・ピース/ブレード内に存在している場合に、駆動振動数レベルを減少して振動数掃引を継続的に行なう工程と、
多数の共振がハンド・ピース/ブレード内に存在していない場合に、発生装置内に配置されているマイクロプロセッサがハンド・ピース/ブレードの共振振動数を捕捉していないかどうかを決定するための検査を行なう工程と、
マイクロプロセッサがハンド・ピース/ブレードの共振振動数を捕捉していない場合に、駆動信号レベルを増加して、マイクロプロセッサがブレードの共振振動数を捕捉するまで継続して振動数掃引を行なう工程を含む方法。
In a method for driving an ultrasound system to improve handpiece / blade resonance capture at start-up,
Supplying a medium to strong drive signal to an ultrasonic hand piece / blade by an ultrasonic generator;
Performing a frequency sweep to determine the handpiece / blade resonant frequency;
Determining whether multiple resonant frequencies are present in the hand piece / blade;
Continuously reducing the drive frequency level and performing a frequency sweep when multiple resonances are present in the hand piece / blade;
For determining whether a microprocessor located in the generator is not capturing the resonance frequency of the hand piece / blade when multiple resonances are not present in the hand piece / blade An inspection process;
If the microprocessor is not capturing the handpiece / blade resonant frequency, increasing the drive signal level and continuing the frequency sweep until the microprocessor captures the blade resonant frequency. Including methods.
始動時におけるハンド・ピース/ブレードの共振の捕捉性を改善するために超音波システムを駆動するための方法において、
駆動信号を超音波発生装置により超音波ハンド・ピース/ブレードに供給する工程と、
狭い範囲の振動数掃引を行なってハンド・ピース/ブレードの共振振動数を決定する工程と、
発生装置内に配置されているマイクロプロセッサがブレードの共振振動数を既に捕捉しているか否かを決定する工程と、
マイクロプロセッサがハンド・ピース/ブレードの共振振動数を捕捉していない場合に、多数の共振振動数がハンド・ピース/ブレード内に存在しているか否かを決定する工程と、
多数の共振がハンド・ピース/ブレード内に存在していない場合に、駆動信号レベルを増加して掃引振動数を増加する工程と、
多数の共振がハンド・ピース/ブレード内に存在している場合に、振動数掃引範囲を減少する工程と、
前記狭い範囲の振動数掃引を行なってハンド・ピース/ブレードの共振振動数を決定する工程に帰還する工程を含む方法。
In a method for driving an ultrasound system to improve handpiece / blade resonance capture at start-up,
Supplying a drive signal to an ultrasonic hand piece / blade by an ultrasonic generator;
Performing a narrow frequency sweep to determine the handpiece / blade resonant frequency;
Determining whether a microprocessor located in the generator has already captured the resonant frequency of the blade;
Determining whether multiple resonant frequencies are present in the hand piece / blade if the microprocessor is not capturing the resonant frequency of the hand piece / blade;
Increasing the drive signal level to increase the sweep frequency when multiple resonances are not present in the hand piece / blade;
Reducing the frequency sweep range when multiple resonances are present in the hand piece / blade;
Returning to the step of determining the resonant frequency of the hand piece / blade by performing a narrow frequency sweep.
始動時におけるハンド・ピース/ブレードの共振の捕捉性を改善するために超音波システムを駆動するための方法において、
駆動信号を超音波発生装置により超音波ハンド・ピース/ブレードに供給する工程と、
ハンド・ピース/ブレードにおいて理想的な振動数から振動数掃引を行なって当該ハンド・ピース/ブレードの共振振動数を決定する工程と、
発生装置内に配置されているマイクロプロセッサがブレードの共振振動数を既に捕捉しているか否かを決定する工程と、
マイクロプロセッサがハンド・ピース/ブレードの共振振動数を捕捉していない場合に、当該ハンド・ピース/ブレードにおいて理想的な振動数の概ね近傍において掃引を行なう工程と、
マイクロプロセッサがブレードの共振振動数を既に捕捉しているか否かを決定する工程と、
マイクロプロセッサがハンド・ピース/ブレードの共振振動数を捕捉していない場合に、以前の掃引振動数から外側の方向に振動数掃引を行なう工程と、
マイクロプロセッサがブレードの共振振動数を既に捕捉しているか否かを決定する工程と、
マイクロプロセッサがハンド・ピース/ブレードの共振振動数を捕捉していない場合に、前記以前の掃引振動数から外側の方向に振動数掃引を行なう工程に帰還する工程を含む方法。
In a method for driving an ultrasound system to improve handpiece / blade resonance capture at start-up,
Supplying a drive signal to an ultrasonic hand piece / blade by an ultrasonic generator;
Performing a frequency sweep from an ideal frequency in the hand piece / blade to determine a resonance frequency of the hand piece / blade;
Determining whether a microprocessor located in the generator has already captured the resonant frequency of the blade;
If the microprocessor is not capturing the resonant frequency of the hand piece / blade, sweeping approximately in the vicinity of the ideal frequency at the hand piece / blade;
Determining whether the microprocessor has already captured the resonant frequency of the blade;
Performing a frequency sweep in an outward direction from a previous sweep frequency if the microprocessor has not captured the resonant frequency of the hand piece / blade;
Determining whether the microprocessor has already captured the resonant frequency of the blade;
Returning to the step of performing a frequency sweep outward from the previous sweep frequency if the microprocessor has not captured the resonant frequency of the hand piece / blade.
前記理想的な振動数が約55kHzである請求項7に記載の方法。The method of claim 7, wherein the ideal frequency is about 55 kHz. 前記以前の掃引振動数から外側の方向に振動数掃引を行なう工程が一定の振動数範囲を増加することを含む請求項8に記載の方法。9. The method of claim 8, wherein performing a frequency sweep outward from the previous sweep frequency includes increasing a constant frequency range.
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