CN104080417B - 超声波手术系统 - Google Patents

Abstract

超声波手术系统具备：手持件，其具有产生超声波振动的超声波振子以及被传递超声波振动的处置部；驱动电流输出部，其被设置于手持件装卸自由地连接的电源装置，生成并输出用于驱动超声波振子的驱动电流；驱动频率输出部，其检测并输出用于使超声波振子以其谐振频率进行驱动的驱动频率；以及电流可变设定部，其根据由驱动频率输出部检测出的驱动频率对由驱动电流输出部生成的驱动电流进行可变设定以将处置部处的超声波振动的振幅或者振动速度保持为规定值。

Description

超声波手术系统

技术领域

本发明涉及一种利用超声波振动来进行用于治疗的手术的超声波手术系统。

背景技术

近年来，使用以下一种超声波手术系统，即，使用搭载了超声波振子的手持件，利用超声波振动对病变部进行切开、凝固等用于治疗的手术。

例如，在作为以往例的日本特开平7-303635号公报中公开了以下系统：使用了追踪谐振频率来进行驱动的锁相环(PLL)控制，并进行恒流控制，使用锁相环(PLL)控制使得即使在负荷发生变动的情况下也能够以谐振频率驱动搭载于手持件的超声波振子。另外，该先行例公开了切换低通滤波器的特性以进行稳定的PLL控制的结构。

在通过用螺栓将多个圆环形状的超声波振动元件紧固而得到的朗之万型振子来构成超声波振子的情况下，按每个产品产生一些特性上的偏差。在以往例中，检测各超声波振子的谐振频率，在检测出的谐振频率处，以作为基准电流的恒定电流(值)进行驱动。但是，产生以下缺点(问题)：由于按每个产品而不同的特性上的偏差，在以恒定电流进行驱动的情况下，有时由于超声波振动而成为从适合于处置的规定值的振幅或者振动速度偏离的振幅值或者振动速度值。

本发明是鉴于上述点而完成的，目的在于提供一种即使按每个产品产生一些特性上的偏差也能够将超声波振子设定为适合于处置的振幅值或者振动速度值的超声波手术系统。

发明内容

本发明的一个方式的超声波手术系统具备：手持件，其具有探针和能够产生超声波振动的超声波振子，该探针与上述超声波振子连结，能够将由上述超声波振子产生的上述超声波振动传递到处置部；电源装置，上述手持件连接于该电源装置，该电源装置用于驱动上述超声波振子；驱动电流输出部，其构成为被设置于上述电源装置，生成用于对上述超声波振子进行驱动的驱动电流，将所生成的驱动电流输出到上述超声波振子；驱动频率输出部，其构成为被设置于上述电源装置，检测用于使搭载于上述手持件的上述超声波振子以其谐振频率进行驱动的驱动频率，输出检测出的驱动频率；以及电流可变设定部，其构成为被设置于上述电源装置，根据由上述驱动频率输出部检测出的上述驱动频率对由上述驱动电流输出部生成的驱动电流进行可变设定，以将上述超声波振动的振幅或者振动速度保持为规定值。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施方式的超声波手术系统的整体结构的图。

图2是表示构成超声波手术系统的电源装置的内部结构的框图。

图3是表示快闪存储器所存储的查询表的一例的图。

图4是表示参数存储部所存储的参数的一例的图。

图5A是表示对于搭载于手持件的超声波振子的、驱动频率与驱动电流的关系的特性图。

图5B是表示对于搭载于种类与图5A不同的手持件的超声波振子的、驱动频率与驱动电流的关系的特性图。

图6是表示第一实施方式的超声波手术系统的处理过程等的流程图。

图7是表示判断谐振频率是否处于被允许的频率范围以内的处理的流程图。

图8A是表示使用历史记录信息对适合于处置的期间进行估计的处理内容的流程图。

图8B是用于计算表示谐振频率的随时间变化的近似式的说明图。

图9是表示第一实施方式的第一变形例的超声波手术系统的结构的图。

图10是表示在设置于第一变形例中的连接器内的参数存储部中存储的参数的内容的图。

图11是表示在设置于第二变形例中的连接器内的电流值存储部中存储驱动电流值的图。

图12是表示在设置于第二变形例中的电源装置内的快闪存储器中存储的信息的图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式。

(第一实施方式)

如图1所示，本发明的第一实施方式的超声波手术系统1具有种类不同的手持件3A、3B和电源装置4，该种类不同的手持件3A、3B用于对处置对象的生物体组织L进行切开、凝固的处置，该电源装置4选择性地与手持件3A、3B中的一个装卸自由地连接，提供驱动电力。此外，在图1中示出两种手持件3A、3B，但是在电源装置4上还能够连接与手持件3A或者3B相同种类的手持件或者其它种类的手持件3J(J为A、B、...、N)。

各手持件3J具有手术师所把持的把持部5J以及设置于该把持部5J的前端的细长的插入部(探针部)6J。

在各把持部5J内设置有进行超声波振动的超声波振子7J，在超声波振子7J的前侧端面连结有用于传递由超声波振子7J产生的超声波振动的作为超声波传递部件的探针棒(还称为探针)8J的基端。

超声波振子7J由朗之万型振子构成，该朗之万型振子是将由多个圆环形状的压电元件P(参照图2)构成的超声波振动元件重叠并用螺栓进行紧固而得到的。

在形成各插入部6J的外套管的护套9J内贯穿的探针8J的前端部从护套9J的前端开口突出而形成处置部10J。

手术师使处置部10J与处置对象的生物体组织L抵接，由此能够通过由探针8J传递的超声波振动对生物体组织L进行切开、凝固的处置。

另外，信号线缆11J从各把持部5J延伸，设置于信号线缆11J端部的连接器12J装卸自由地连接在电源装置4的连接器插座13上。而且，利用从设置于电源装置4内的后述的功率放大器27输出的交流驱动电流(输出电流)对搭载于与电源装置4相连接的手持件3J的超声波振子7J进行驱动。

此外，搭载于各手持件3J的朗之万型振子即使属于相同种类，也由于是将多个圆环形状的超声波振动元件用螺栓紧固而制造出的，因此按每个产品产生一些特性上的偏差。

在以往例中，对各超声波振子的谐振频率进行检测，在检测出的谐振频率处，用成为基准电流的恒定电流(值)进行驱动。但是，产生以下缺点(问题)：由于按每个产品而不同的偏差，在用恒定电流进行驱动的情况下，有时由于超声波振动而成为从适合于处置的规定值的振幅或者振动速度偏离的振幅值或者振动速度值。

这样，超声波振子7J中的超声波振动的振幅或者振动速度成为对作为处置对象的生物体组织L进行切开、凝固处置时对处置性能带来很大影响的重要参数，因此期望即使按每个产品不同而产生一些特性上的偏差也能够分别设定为适合于处置的振幅值或者振动速度值。

在本实施方式中，关注以谐振频率的驱动信号来驱动超声波振子的情况下的驱动频率的值与超声波振动的振幅值或者振动速度值之间的关系，对驱动电流(输出电流)进行可变控制使得对于特性不同的情况(特性产生偏差的情况)也能够设定为适合于处置的振幅值或者振动速度值，由此克服上述问题。

各手持件3J具备存储器14J，该存储器14J存储了分别固有地识别各手持件3J的固有信息或者识别信息(ID)。在图1示出的例子中，在手持件3J内的连接器12J内设置有存储器14J。此外，并不限定于手持件3J中的连接器12J的情况，也可以在连接器12J以外的部分设置存储器14J。另外，并不限定于存储ID的信息的存储器14J，也可以使用具有与ID对应的电阻值的电阻器、与ID对应的条形码等。

各存储器14J形成第一信息存储部，该第一信息存储部存储第一信息，在通过搭载于各手持件3J的超声波振子7J的超声波振动来进行处置的情况下，为了保持(或者设定)适合于处置的规定值的振幅或者振动速度，在获取与上述规定值对应的驱动电流值时至少参照该第一信息。存储器14J所存储的ID形成获取驱动电流值时参照的第一信息。此外，在以ID构成第一信息的情况下，仅根据ID无法决定规定的驱动电流值，因此为了获取规定的驱动电流值，还要参照ID以外的信息。

另外，适合于处置的规定值的振幅或者振动速度为在处置部10J的位置处设定的值，该处置部10J设置于超声波振子7J的超声波振动经由探针8J实际传递到的探针8J的前端部。这是由于，处置部10J与患部等处置对象的生物体组织L抵接而通过处置部10J的位置处的超声波振动来进行用于治疗的处置。处置部10J通常经由探针8J与超声波振子7J一体连结来使用，因此在说明书中还使用不是处置部10J而是产生适合于处置的规定值的振幅或者振动速度的超声波振子的记载。

另外，适合于处置的振幅的第一规定值或者适合于处置的振动速度的第二规定值的表现简单地使用适合于处置的规定值的振幅或者振动速度的表现，严格地说，振幅的情况下的第一规定值和振动速度的情况下的第二规定值的值和单位不同。

在把持部5J设置有手术师将手指扣入而进行开闭操作的勾指部15J。通过对该勾指部15J进行开闭操作，使构成处置部10J中的一方的可动片16J绕其基端转动。由此，在构成处置部10J中的另一方的探针前端部17J与可动片16J之间把持处置对象的生物体组织L并进行处置。此外，也可以不设置勾指部15J和可动片16J而仅使用探针前端部17J对作为处置对象的生物体组织L进行处置。

如图2所示，电源装置4具有从商用电源生成直流电源的电源电路20。该电源电路20对电源装置4内的各电路提供其动作所需的直流电源。

电源装置4具有扫描信号产生电路21，该扫描信号产生电路21产生频率(还称为驱动频率)发生变化的扫描信号θs来生成(电流放大之前的)驱动信号以使搭载于与该电源装置4相连接的手持件3J的超声波振子7J和探针8J以其谐振频率进行超声波振动。

该扫描信号产生电路21产生扫描(或者scan)规定范围的频率的扫描信号θs，以对搭载于与电源装置4相连接的一种或者多种手持件中的任一个手持件3J的超声波振子7J和探针8J均能够施加包含谐振频率的扫描信号θs。

在本实施方式中，扫描信号产生电路21例如产生以47kHz为中心频率、作为包含其周围的规定范围的频率而覆盖46.0kHz至48.0kHz左右的扫描信号θs。但是，本发明并不限定于在该范围内产生扫描信号θs的情况。例如，也可以是要扫描的频率范围更大的扫描信号产生电路，与超声波振子7J和探针8J的谐振频率特性对应地、以进行扫描时的中心频率与47kHz不同的频率范围产生扫描信号θs的扫描信号产生电路。另外，也可以是以更大频率范围产生扫描信号θs的扫描信号产生电路，以在种类不同的超声波振子7J、探针8J的情况下也能够进行应对。

该扫描信号产生电路21例如能够使用压控振荡电路(简称为VCO电路)构成，该压控振荡电路根据被施加的输入电压的值来输出振荡频率不同的扫描信号θs。

该扫描信号产生电路21根据从控制电路22输出的控制用的规定范围的电压信号来输出振荡频率大致连续地发生变化的扫描信号θs。

扫描信号θs(的电压信号)经由被控制电路22控制切换的开关电路23的触点a被施加到进行相位比较的相位比较电路24的一个输入端，更具体地说是参考侧输入端R。

对该相位比较电路24的另一个输入端、更具体地说是可变侧(Variableside)输入端V，施加来自经由功率放大器27检测电压和电流的电压电流检测电路(在图2中简称为V、I检测电路)28的电压相位信号θv。

相位比较电路24对从该两个输入端输入的两个信号进行相位比较，变换为与相对于施加到参考侧输入端R的扫描信号θs的相位差对应的电压信号而输出。该电压信号被输入到提取直流成分的低通滤波器(简称为LPF)25，LPF25将接近直流的控制电压输出到VCO电路26。

此外，在切换为开关电路23的触点b被接通的情况下，电压电流检测电路28的电流相位信号θi被施加到参考侧输入端R。

VCO电路26将与接近直流的控制电压相应频率的振荡信号输出到进行电流放大的功率放大器27。功率放大器27通过进行电流放大，生成并输出确保充分的振幅或者振动速度来驱动超声波振子7J的作为电流值的驱动信号的驱动电流。

也就是说，功率放大器27构成驱动电流输出部(或者驱动信号输出部)，该驱动电流输出部(或者驱动信号输出部)生成用于驱动超声波振子7J的驱动电流(驱动信号)，将所生成的驱动电流输出到超声波振子7J。

该功率放大器27由电流放大率可变放大器构成，该电流放大率可变放大器的电流放大率与施加到电流放大率控制端27a的电压值相应地发生变化。控制电路22通过使施加到电流放大率控制端27a的控制电压值变化，来对从功率放大器27输出的用于驱动超声波振子7J的驱动电流(输出电流)的值进行可变控制(可变设定)。因此，控制电路22具有对构成驱动电流输出部的功率放大器27所生成或者输出的驱动电流进行可变设定(或者可变控制)的电流可变设定部22a的功能。

从功率放大器27输出的驱动信号被输入到电压电流检测电路28，该电压电流检测电路28对该驱动信号中的电压相位信号θv和电流相位信号θi进行检测。

从功率放大器27输出的驱动信号经由电压电流检测电路28施加到搭载于与连接器插座13相连接的手持件3J的超声波振子7J。

电压电流检测电路28将驱动超声波振子7J的状态下的从功率放大器27输出的驱动信号的电压相位信号θv和电流相位信号θi输出到用于检测谐振频率的谐振频率检测电路29。另外，电压电流检测电路28将电压相位信号θv输出到相位比较电路24，将电流相位信号θi经由开关电路23的触点b输出到相位比较电路24。此外，电压相位信号θv为施加到超声波振子7J的两端的超声波驱动信号的电压发生变化(换言之，电压的相位发生变化)的电压检测信号，电流相位信号θi为流向超声波振子7J的电流发生变化(换言之，电流的相位发生变化)的电流检测信号。

上述相位比较电路24、LPF25、VCO26、功率放大器27形成用于进行PLL控制的PLL电路30。此外，PLL电路30也可以被定义为由还包含开关电路23的电路构成。

此外，在扫描信号产生电路21输出频率发生变化的扫描信号θs的情况下，在构成PLL电路30的状态下从功率放大器27输出的驱动信号的频率也以追随频率发生变化的扫描信号θs的方式发生变化，成为被进行了电流放大的驱动信号。另外，在为了检测谐振频率而输出频率发生变化的扫描信号θs的情况下，也可以变更LPF25的滤波特性。具体地说，也可以扩大LPF25的通过频带，设定为容易追随(追踪)频率变化(还称为相位变化)的特性，在检测谐振频率之后缩小LPF25的通过频带。

谐振频率检测电路29对从扫描信号产生电路21输出频率变化的扫描信号θs时的电压相位信号θv和电流相位信号θi进行检测，判断是否成为电压相位信号θv与电流相位信号θi的相位一致的(超声波振子7J和探针8J的)谐振频率的状态。

该谐振频率检测电路29由两个相位信号的相位差为最小的相位差检测电路构成。或者，由于以超声波振子7J为负荷的情况下的阻抗在谐振频率时变得最小，因此也可以使用根据电压相位信号θv和电流相位信号θi检测使超声波振子7J的阻抗为最小的频率作为谐振频率的阻抗检测电路(或者阻抗最小值检测电路)来构成谐振频率检测电路29。

在检测出谐振频率的情况下，谐振频率检测电路29将其检测信号输出到控制电路22。控制电路22当被输入检测信号时，立即切换开关电路23，谐振频率的状态的电流相位信号θi被输入到相位比较电路24的参考侧输入端R。

这样在开关电路23被切换之后，在以追随谐振频率的方式形成了PLL控制环的状态下，对从功率放大器27输出的驱动信号的驱动频率进行控制。

更具体地进行说明，成为谐振频率的驱动信号的电流相位信号θi作为基准信号输入到相位比较电路24的参考侧输入端R而驱动信号的电压相位信号θv输入到可变侧输入端V的状态。相位比较电路24将与电流相位信号θi和电压相位信号θv的相位差对应的电压信号输出到LPF25。被施加通过LPF25而直流化的控制电压的VCO电路26将与从LPF25输出的控制电压的值相应的振荡信号输出到功率放大器27。功率放大器27以电流放大后的驱动信号来驱动超声波振子7J。功率放大器27驱动超声波振子7J，并且经由电压电流检测电路28将该电压相位信号θv反馈至相位比较电路24的可变侧输入端V，将电流相位信号θi施加到相位比较电路24的参考侧输入端R。由此，形成PLL控制环。

通过该PLL控制环，从功率放大器27输出的驱动信号成为追踪与超声波振子7J的谐振频率一致的驱动频率的控制状态。

另外，电压电流检测电路28将以谐振频率的驱动信号驱动超声波振子7J时的电压值V和电流值I(的有效值或者峰值)输出到控制电路22。

另外，在本实施方式中，在以谐振频率的驱动信号驱动超声波振子7J的情况下，为了使超声波振子7J达到适合于处置的规定值的振幅或者振动速度，控制电路22进行控制使得从功率放大器27输出到超声波振子7J的驱动电流的值成为与上述规定值对应的规定的驱动电流值。

此外，也可以在谐振频率检测电路29检测出谐振频率的情况下，不经过控制电路22而由谐振频率检测电路29进行控制以切换开关电路23来构成PLL控制环。

另外，在本实施方式中，在谐振频率检测电路29检测出谐振频率的情况下，能够由控制电路22掌握该谐振频率。

具体地说，在扫描信号产生电路21由VCO电路构成的情况下，根据在检测出谐振频率的时间点从控制电路22输出到VCO电路的控制用的电压信号(的电压值)，控制电路22能够掌握(或者计算出)对应的谐振频率。或者，也可以构成为以下结构：在谐振频率检测电路29检测出谐振频率的情况下，在将检测信号发送给控制电路22的同时还发送给扫描信号产生电路21，将由扫描信号产生电路21输出的扫描信号θs的振荡频率输出到控制电路22。而且，控制电路22将检测出的谐振频率的信息例如存储到存储器30。存储器30形成存储检测出的谐振频率的信息的谐振频率信息存储部。

在上述开关电路23被切换而在PLL控制环的状态下从功率放大器27输出用于处置的驱动信号的情况下，控制电路22将由谐振频率检测电路29检测出的谐振频率设为驱动频率。而且，控制电路22在该驱动频率的情况下对功率放大器27的电流放大率进行控制以使其成为适合于处置的驱动电流值。

电源装置4还具有读出电路31和作为信息存储部的快闪存储器32，该读出电路31读出与电源装置4相连接的手持件3J中的存储器14J的ID，该快闪存储器32存储为了获取使超声波振子7J的超声波振动适合于处置的与规定值的振幅或者振动速度对应的规定的驱动电流值而参照的第一信息或者用于计算规定的驱动电流值的第二信息。

当手持件3J与电源装置4连接时，读出电路31从所连接的手持件3J的存储器14J读出ID，将读出的ID输出到控制电路22。

快闪存储器32具有LUT存储部32b，该LUT存储部32b以查询表(简称为LUT)32a存储与ID对应的规定的驱动电流值作为用于获取与上述规定值的振幅或者振动速度对应的规定的驱动电流值的第一信息。图3示出LUT32a的一例。如图3所示，将各ID与各手持件3J中适合于处置的规定的驱动电流值(在图3中简称为驱动电流值)对应地存储。控制电路22从ID获取对应的规定的驱动电流值，对功率放大器27的电流放大率进行控制以成为获取到的规定的驱动电流值。

而且，控制电路22在由电压电流检测电路28检测出的电流成为规定的驱动电流值的状态下锁定控制电压值以锁定功率放大器27的电流放大率。另外，控制电路22也可以将该情况下的控制电压值例如存储到存储器30。

因而，在锁定功率放大器27的电流放大率之后，利用从形成PLL控制环的驱动信号输出部(或者驱动电流输出部)输出的追踪谐振频率的驱动信号来驱动超声波振子7J。并且，超声波振子7J维持超声波振动的状态以使探针8J的前端部的处置部10J的超声波振动保持适合于处置的规定值的振幅或者振动速度。

此外，关于存储用于针对规定的驱动电流值设定上述功率放大器27的电流放大率的上述控制电压值的存储器30，构成存储用于将从(构成驱动电流输出部或者驱动电流输出电路的)功率放大器27输出的驱动电流设定为适合于处置的规定的驱动电流值的信息的信息存储部或者信息存储设备。

在本实施方式中，关于与电源装置4相连接而使用的各手持件3J，在作为产品出厂前预先调查与搭载于该手持件3J的超声波振子7J(和包含处置部10J的探针8J)适合于处置的规定值的振幅或者振动速度对应的规定的驱动电流值，如图3的LUT32a那样，作为与各ID对应的规定的驱动电流值进行存储。

控制电路22参照由读出电路31读取的ID，从LUT32a获取与ID对应的规定的驱动电流值，对功率放大器27的电流放大率进行控制以使驱动电流值成为获取到的规定的驱动电流值。

因此，控制电路22具有电流可变设定部22a或者电流可变设定装置的功能，根据由驱动频率输出部检测出的驱动频率对作为驱动电流输出部的功率放大器27所生成的驱动电流进行可变设定，以将设置于与上述电源装置4装卸自由地选择性连接的手持件3J的探针8J的前端部的处置部10J中的超声波振动的振幅或者振动速度保持为(适合于处置的)规定值。

另外，如上所述，电流可变设定部22a通过从LUT存储部32b的LUT32a获取与ID对应的规定的驱动电流值，以可变的方式将由驱动电流输出部生成的驱动电流设定为与上述规定值对应的规定的驱动电流值。

另外，如在后文中所述，控制电路22也可以构成为具有电流计算部22b的功能。电流可变设定部22a根据由该电流计算部22b计算出的规定的驱动电流值，以可变的方式将由驱动电流输出部生成的驱动电流设定为与上述规定值对应的规定的驱动电流值。

这样，在本实施方式中，对于与电源装置4相连接的手持件3J，即使在产品之间搭载于该手持件3J的超声波振子7J以及与该超声波振子7J相连结的探针8J的谐振频率不同的情况下，也能够将驱动频率设定为谐振频率，并且设定为与适合于处置的规定值的振幅或者振动速度对应的规定的驱动电流值来驱动超声波振子7J。

电源装置4还具备显示部33和操作部34，该显示部33显示由功率放大器27输出的驱动电流值等的信息，该操作部34具备扫描开始按钮34a，该扫描开始按钮34a用于进行各种设定操作、进行使扫描信号产生电路21开始产生频率发生变化的扫描信号θs以检测超声波振子7J的谐振频率的操作。另外，电源装置4连接进行驱动信号的输出的接通/断开的脚踏开关35。另外，如图1所示，电源装置4具有进行电源的接通/断开的电源开关36。

此外，也可以构成为不是通过扫描开始按钮34a而是通过输出按钮来产生扫描信号θs。另外，也可以除了操作部34以外还设置扫描开始按钮34a、输出按钮。

另外，可以在通过扫描开始按钮34a而产生了扫描信号θs之后，检测谐振频率、设定规定的驱动电流值，之后控制电路22进行控制以连续地驱动超声波振子7J，但是也可以进行用于开始输出的准备设定。在该情况下，谐振频率的检测、规定的驱动电流值的设定处理为准备完毕的设定，接收利用脚踏开关35进行的输出接通的操作，控制电路22使用上述存储器30所存储的谐振频率以及设定为规定的驱动电流值的控制电压值，以谐振频率形成PLL控制环，并且根据控制电压值从功率放大器27以规定的驱动电流值驱动超声波振子7J。

另外，在本实施方式的电源装置4中，控制电路22能够进行控制(设定)以从ID获取对应的规定的驱动电流值，以获取到的规定的驱动电流值来驱动超声波振子7J，除此以外，还能够进行以下控制：参照与ID对应的参数的信息来计算适合于处置的规定的驱动电流值，以计算出的规定的驱动电流值来驱动超声波振子7J。

因此，例如快闪存储器32在具有LUT存储部32b的同时还具有参数存储部32c，该参数存储部32c存储用于根据ID计算与该ID对应的规定的驱动电流值的参数数据。此外，也可以将参数存储部32c设为与快闪存储器32不同的存储器、存储设备等。图4示出参数存储部32c所存储的参数的一例。此外，在图4中，Δ表示与α1、β1等值相比小的值。

另外，图5A和图5B示出使用参数计算规定的驱动电流值的特性例。

图4示出的第一参数α和第二参数β为如图5A或者图5B所示那样用于决定与搭载于手持件3J的超声波振子7J(例如朗之万型振子)的尺寸、材质等特性、探针8J的材质(的杨氏模量)、长度、粗细等特性相应地变化的驱动频率(或者谐振频率)-驱动电流(规定的驱动电流值)的特性的参数，表示在不同的驱动频率处探针8J的前端振幅也固定的驱动电流。此外，根据图5A或者图5B可知，第一参数α是根据对于小的频率变化量Δf的驱动电流变化量ΔI、即α＝ΔI/Δf而计算出的，第二参数β为驱动频率f为规定值(在图示的例子中46kHz)的驱动电流值。

例如关于搭载于图1示出的手持件3A的超声波振子7A，预先调查出其在探针8A一体化的状态下的谐振频率与适合于处置的规定的驱动电流值(在图中简称为驱动电流)的关系如图5A所示那样发生变化。在图5A中，是以下例子：在将驱动频率设为变量的情况下，通过驱动频率越大则将驱动电流设得越小，能够使探针前端振幅固定。

与此相对，关于搭载于图1示出的种类与手持件3A不同的手持件3B的超声波振子7B，以其在探针8B一体化的状态下的谐振频率来进行驱动的驱动频率与适合于处置的规定的驱动电流值(驱动电流)的关系如图5B所示那样发生变化。在图5B中，是以下例子：通过驱动频率越大则将驱动电流设得越大，能够使探针前端振幅固定。

预先调查出在图5A和图5B的情况下，在包含中心频率47kHz的其周围范围内的驱动频率f[kHz]处，通过以下使用了第一和第二参数α、β的一次函数(线形函数)能够高精度地近似驱动电流I(f)[A]。

I(f)＝α(f-46)+β (1)

因此，与驱动频率f一起预先调查能够使用式(1)计算的第一和第二参数α、β的值，本实施方式中的参数存储部32c如图4所示那样与ID对应地存储该值。例如，在ID用0001表示的手持件的情况下，当将由谐振频率检测电路29检测出的谐振频率代入到使用驱动频率f1和参数α1、β1的(1)式时，作为驱动电流值计算出对应的驱动电流I(f1)。

在这样利用参数α、β的情况下，控制电路22也可以具有用于利用ID和参数存储部32c的参数α、β来计算适合于处置的规定的驱动电流值的电流计算部22b的功能。更具体地说，电流计算部22b具备利用(1)式示出那样的一次函数的电流计算部的功能。另外，电流计算部22b具备图5A所示那样的特性(α1<0)和图5B所示那样的特性(α2>0)的电流计算部的功能。此外，电流计算部22b也可以构成为包含存储用于计算的参数α、β的存储部。

不利用图4示出的参数α、β而利用图3示出的LUT32a能够更简单地计算适合于处置的驱动电流，但是在利用图4示出的参数α、β的情况下，具有容易对特性类似的手持件进行统一管理的优点。

也就是说，在特性类似的手持件的情况下，第一参数α和第二参数β的值为类似的值，因此在反复使用手持件的情况下，还容易设定判断是否为能够使用状态等的条件。更具体地进行说明，在特性类似的手持件中，对适当的样品数的手持件，调查反复使用的情况下的特性变化、寿命等，由此能够获取特性类似的手持件整体的特性变化、寿命等的标准。在本实施方式中，例如通过设置于操作部34的选择按钮34c选择操作，手术师等用户能够对是使用LUT存储部32b来获取规定的驱动电流值还是通过使用了参数α、β的电流计算部22b来计算规定的驱动电流值进行选择。

此外，在反复使用手持件3J(或者超声波振子7J)的情况下，由于经年变化等而超声波振动的特性发生变化，因此期望对是否处于能够维持容易进行处置的规定值的特性状态进行判断。因此，在本实施方式中，在由谐振频率检测电路29检测的谐振频率由于经年变化等而其特性发生变化的情况下，也可以预先调查能够维持容易进行处置的特性的谐振频率的变化范围的下限值和上限值，如图3所示那样存储根据下限值和上限值决定的允许的频率范围。此外，如图3所示在LUT32a中还存储了在初始状态下预先测量得到的谐振频率的数据。

而且，在将手持件3J连接到电源装置4来使用时，控制电路22根据由谐振频率检测电路29检测出的谐振频率是否为上述频率范围以内，来判断是否为适合于使用的手持件。也就是说，如图2所示，控制电路22也可以构成为具有判断部22d的功能，该判断部22d判断与电源装置4相连接的手持件3J是否为适合于使用的手持件。

在本实施方式中设为以下结构：在决定规定的驱动电流值的情况下，能够使用LUT存储部32b和电流计算部22b中的一方或者两方，但是也可以构成为仅设置LUT存储部32b和参数存储部32c中的一方，仅使用一方来获取或者计算规定的驱动电流值。

另外，在本实施方式中，将连接到电源装置4来使用的手持件3J的使用历史记录的信息存储到快闪存储器32。因此，快闪存储器32具有存储历史记录信息的历史记录信息存储部32d的功能。

另外，控制电路22也可以构成为具有估计部22e的功能，该估计部22e利用历史记录信息存储部32d所存储的历史记录信息，对反复使用的手持件3J估计(或者评价)能够维持容易进行处置的特性的期间。

也可以分别使用专用的电流可变设定电路、电流计算电路、电流决定电路、比较电路、估计电路等来构成由上述图2示出的控制电路22构成的电流可变设定部22a、电流计算部22b、判断部22d、估计部22e。

另外，LUT存储部32b、参数存储部32c、历史记录信息存储部32d也可以分别由分开的存储设备、半导体存储器等构成。

具有这种结构的本实施方式的超声波手术系统1的特征在于，具备：手持件3J，其具有能够产生超声波振动的超声波振子7J和探针8J，该探针8J与上述超声波振子7J连结，能够将由上述超声波振子7J产生的上述超声波振动传递到处置部10J；电源装置4，其连接上述手持件3J，用于驱动上述超声波振子7J；作为驱动电流输出部的功率放大器27，其被设置于上述电源装置4，生成用于驱动上述超声波振子7J的驱动电流，将所生成的驱动电流输出到上述超声波振子7J；作为驱动频率输出部的谐振频率检测电路29，其被设置于上述电源装置4，检测用于以搭载于上述手持件3J的上述超声波振子7J的谐振频率对其进行驱动的驱动频率，输出检测出的上述驱动频率；以及电流可变设定部22a，其被设置于上述电源装置4，根据由上述驱动频率输出部检测出的上述驱动频率对由上述驱动电流输出部生成的驱动电流进行可变设定，以将设置于上述探针8J的前端部的上述处置部10J处的上述超声波振动的振幅或者振动速度保持为规定值。此外，在将在此规定的超声波振子7J、处置部10J、探针8J、…、电流可变设定部22a设为本实施方式的超声波手术系统1的必须的结构要素的情况下，关于必须的结构要素以外的结构要素，也可以根据需要进行取舍选择而设置。

接着，参照图6说明本实施方式的动作。图6示出本实施方式的超声波手术系统1的基本处理内容。

手术师在电源装置4上连接进行处置实际使用的手持件(将该手持件设为3A)，接通电源开关36。

于是，在最初步骤S1中，控制电路22通过是否能够读出手持件3A的存储器14A所存储的ID来进行手持件3A是否与电源装置4连接的判断(检测)。因此，控制电路22进行控制以使读出电路31读取ID，在读出电路31从存储器14A读出ID并将ID输出到控制电路22的情况下，判断为手持件3A连接到电源装置4。

另外，在检测出连接的情况下，换言之在读出电路31读出了ID的情况下，如步骤S2所示，控制电路22获取ID，在存储器30等中临时进行存储。

在下一个步骤S3中，控制电路22判断是否进行了用于扫描驱动频率的操作，等待进行该操作。

在进行了用于扫描的操作的情况下，在下一个步骤S4中，控制电路22进行控制使得对扫描信号产生电路21发送控制信号，使扫描信号产生电路21产生扫描信号θs。在该情况下，控制电路22进行切换控制使得开关电路23的触点a与扫描信号产生电路21连接。

而且，扫描信号产生电路21产生扫描信号θs。换言之，扫描信号产生电路21产生驱动频率发生变化的扫描信号θs。

另外，如步骤S5所示那样，与由扫描信号产生电路21产生扫描信号θs的动作连动地，谐振频率检测电路29进行检测(判断)驱动频率是否成为超声波振子7A的谐振频率的动作。

在下一个步骤S6中，控制电路22通过监视谐振频率检测电路29的检测信号，来判断是否处于驱动频率与谐振频率一致的状态(检测出谐振频率的状态)。在并非处于驱动频率与谐振频率一致的状态的情况下，控制电路22进行控制使得继续进行扫描信号产生电路21和谐振频率检测电路29的动作。也就是说，扫描信号产生电路21继续进行步骤S4示出的产生驱动频率发生变化的扫描信号θs的动作。另外，谐振频率检测电路29继续进行步骤S5示出的谐振频率的检测动作。

通过反复进行图6中的步骤S4-S6的处理，成为由扫描信号产生电路21产生的扫描信号θs达到谐振频率的驱动频率的状态。当扫描信号θs达到谐振频率的驱动频率时，如步骤S7所示，谐振频率检测电路29将检测出谐振频率的检测信号输出到控制电路22，控制电路22进行将检测出的谐振频率设为以后驱动超声波振子7A的驱动频率的决定，并且将该谐振频率存储到存储器30。

另外，在步骤S8中，控制电路22使用从读出电路31读出并存储到存储器30的ID，获取或者计算适合于处置的规定的驱动电流值。

控制电路22根据选择按钮34c的选择等使用LUT32a或者参数α、β来获取或者计算规定的驱动电流值。或者使用两者来决定规定的驱动电流值。

另外，在步骤S9中，控制电路22对开关电路23的触点进行切换，切换为使谐振频率的电流相位信号θi输入到相位比较电路24的参考侧输入端R。而且，设为在PLL控制环状态下功率放大器27输出驱动电流的状态。

并且，在步骤S10中，控制电路22参照由电压电流检测电路28检测出的电流检测值控制电流放大率，使得从功率放大器27驱动超声波振子7A的驱动电流的值成为在步骤S9中获取(计算)或者决定的适合于处置的规定的驱动电流值。

然后，如步骤S11所示，从功率放大器27输出到超声波振子7A的驱动电流被设定为适合于处置的规定的驱动电流值。在该设定之后，如步骤S12所示那样，手术师使用该手持件3A进行用于治疗的处置。

然后，在结束处置的情况下，手术师例如对设置于操作部34的结束按钮34b进行操作。如步骤S13所示那样，控制电路22监视结束操作的输入。当被输入结束操作时，如步骤S14所示那样，控制电路22例如将历史记录信息与ID相关联地存储到快闪存储器32中的历史记录信息存储部32d中，之后关闭电源装置4的电源。作为历史记录信息，为使用ID的手持件3J的日期和时间的信息、由谐振频率检测电路29检测出的谐振频率的信息、来自功率放大器27的驱动电流的输出时间的信息等。然后，结束图6示出的处理。

根据本实施方式，即使在搭载于与电源装置4装卸自由地连接的手持件3J的超声波振子7J在制造工序等中在进行超声波振动的特性上产生偏差的情况下，也由于能够与各超声波振子7J对应地设定为适合于预先设定的处置的规定的驱动电流值，因此能够顺利地进行切开、凝固的处置。

接着，说明使用了判断部22d的情况下的处理内容。在图7中，判断部22d判断在图6的步骤S6中检测出的谐振频率是否在图3示出的频率范围内，由此判断与电源装置4相连接的手持件3J是否为适合于使用的状态。

在图6中的步骤S6与S7之间，例如追加图7示出的步骤S21-S23的处理来进行该情况下的动作。

在步骤S6中检测出谐振频率fr的情况下，如步骤S21所示那样，控制电路22为了判断该谐振频率fr是否处于被允许的频率范围Rf内而将其与频率范围Rf的下限值和上限值进行比较。然后，根据比较结果，在下一个步骤S22中，控制电路22判断检测出的谐振频率fr是否处于被允许的频率范围Rf内。

在检测出的谐振频率fr处于被允许的频率范围Rf内的判断结果的情况下，过渡到步骤S7的处理。图7的步骤S7以后的处理与图6相同。

另一方面，在步骤S22中判断为检测出的谐振频率fr偏离于被允许的频率范围Rf的情况下，如步骤S23所示那样，控制电路22进行控制动作以进行表示不适合于使用这种意思的显示。更具体地说，控制电路22将表示是不适合于使用的手持件这种意思的消息输出到显示部33，显示部33进行表示由于谐振频率fr偏离于被允许的频率范围Rf而不适合于使用这种意思的显示。并且，也可以显示为请更换手持件3A而使用能够更适合于使用的手持件。然后，结束图7的处理。手术师通过该显示，为了更适当地进行处置而进行更换手持件3A等作业。

通过进行这种判断，手术师能够使用能够确保容易进行处置的特性的手持件来顺利地进行切开、凝固的处置。

图8A示出在反复使用的手持件3J与电源装置4相连接的情况下参照历史记录信息对容易进行处置的特性的界限的日期和时间进行估计(预测)的处理。关于该处理，例如在图6中在步骤S6与S7的处理之间，参照历史记录信息进行处理。其它为与图6相同的处理。

如图8A所示，在步骤S6中检测出当前的谐振频率fr之后的步骤S41中，控制电路22读出与该ID对应的手持件3J的过去的历史记录信息中的谐振频率的随时间变化的信息。

然后，在下一个步骤S42中，控制电路22进行以下处理：根据过去的历史记录信息和当前的谐振频率fr的时间性谐振频率数据，针对不远的将来，以适当的可靠度计算表示谐振频率的时间变化的近似式。

例如图8B所示那样，在表示到当前的日期和时间tp为止的谐振频率frp相对于最初使用的日期和时间to以及在该日期和时间to的初始谐振频率fo的随时间变化的坐标上进行标记。在图8B中例如分别用fr1、fr2、fr3表示日期和时间t1、t2，t3的谐振频率。控制电路22使用图8B示出的数据来计算表示谐振频率的随时间变化的一次函数的近似式F(t)。

在下一个步骤S43中，控制电路22使用近似式F(t)对达到不适合于使用的谐振频率的下限值fth的日期和时间(设为tf)进行估计。然后，在下一个步骤S44中，控制电路22进行在显示部33中显示估计出的日期和时间tf的处理。在步骤S44的处理之后，进入到步骤S7的处理。

手术师参照估计出的日期和时间tf，考虑在下一次等是否更换使用的手持件比较好等。这样，通过对能够使用手持件3J的大概期间进行评价，手术师能够更有效地使用手持件。

图9示出第一变形例的超声波手术系统1B的结构。该超声波手术系统1B具备电源装置4B，该电源装置4B不具有图2的超声波手术系统1的电源装置4中的参数存储部32c。另外，在该超声波手术系统1B中，构成为手持件3J具备与电源装置4内的参数存储部32c对应的参数存储部51。

在上述第一实施方式中，在电源装置4侧设置有存储(装卸自由地连接的)手持件3J固有的ID以及参数的参数存储部32c。在本变形例中，如图9所示，在各手持件3J侧的存储器14J(在图9中J＝A)内分别设置存储参数的参数存储部51，该参数用于计算规定的驱动电流值，该规定的驱动电流值用于使搭载于该手持件3J的超声波振子7J以适合于处置的规定值的振幅或者振动速度进行超声波振动。其它结构为与第一实施方式相同的结构。

此外，在图9中，更具体地示出电压电流检测电路28的结构。从功率放大器27的两个输出端输出的驱动信号施加到超声波振子7J的两个电极，从而超声波振子7J进行超声波振动。

电压电流检测电路28由电压检测电路28a(在图9中简称为V)和电流检测电路28b(在图9中简称为I)构成，该电压检测电路28a对从功率放大器27的两个输出端输出的驱动信号的电压进行检测，该电流检测电路28b对流过超声波振子7J的电流(驱动电流)进行检测。电压检测电路28a将检测出的电压的信号作为电压相位信号θv而输出，电流检测电路28b将检测出的电流的信号作为电流相位信号θi而输出。另外，使用二极管等通过检波电路28c对电压相位信号θv和电流相位信号θi分别进行检波，检波得到的电压、电流的有效值或者峰值作为电压值，电流值而被输出到控制电路22。

图10示出参数存储部51所存储的参数的一例。在本变形例中，读出电路31从存储器14J读出ID以及参数α、β，发送到控制电路22。控制电路22将ID和参数α、β存储到存储器30等。在该状态下，成为基本与第一实施方式大致相同的结构，因而其动作、效果也与第一实施方式相同。此外，在本变形例的情况下，也可以将在快闪存储器32内存储的历史记录信息存储到存储器14J。

在该情况下，读出电路31变更为还对存储器14J进行写入的读出/写入电路。

在图2或者图9的结构中，说明了在各手持件3J侧和电源装置4侧两方存储用于决定或者计算规定的驱动电流值的信息的情况。

与此相对，如图11所示，在各手持件3J的存储器14J中也可以分别设置电流值存储部52，该电流值存储部52存储用于使搭载于该手持件3J的超声波振子7J以适合于处置的规定值的振幅或者振动速度进行超声波振动的规定的驱动电流值。而且，控制电路22也可以经由读出电路31从电流值存储部52获取规定的驱动电流值，控制电路22的电流可变设定部22a进行控制使得由功率放大器27输出的驱动电流成为规定的驱动电流值。此外，如图11所示那样，也可以在存储器14J内还存储初始的谐振频率。

这样在各手持件3J中存储有规定的驱动电流值的情况下，图9的电源装置4B还能够采用不具有LUT存储部32b的结构的电源装置。也就是说，如图12所示那样，构成为在快闪存储器32中仅设置用于存储历史记录信息的历史记录信息存储部32d即可。另外，也可以构成为不存储历史记录信息。

在上述实施方式或者变形例中，说明了在电源装置4、4B等能够选择性地连接多个手持件3J中的一个的结构。与此相对，在一个电源装置(设为4D)仅连接一个手持件(设为3K)的结构的超声波手术系统的情况下，电源装置4D不需要识别手持件，构成为对一个手持件3K情况下的超声波振子(设为7K)存储或者计算使其以适合于处置的规定值的振幅或者振动速度进行超声波振动的规定的驱动电流值即可。

此外，对上述实施方式等局部地进行组合等而构成的实施方式也属于本发明。例如，当由谐振频率检测电路检测的谐振频率发生变化时，用于以适合于处置的规定值的振幅或者振动速度进行超声波振动的规定的驱动电流值发生变化，对于该情况，也可以在相对于标准的驱动电流值(例如0.53A)变化例如15％左右以上的情况下通知更换手持件。另外，设置于手持件3J的超声波振子7J并不限定于由用螺栓紧固的朗之万型振子构成的超声波振子。本申请是以2012年8月31日在美国临时申请的61/695885号为优先权基础的申请，上述公开内容被引用到本申请的说明书、权利要求书、附图。

Claims (16)

1.一种超声波手术系统，其特征在于，具备：

手持件，其具有探针和能够产生超声波振动的超声波振子，该探针与上述超声波振子连结，能够将由上述超声波振子产生的上述超声波振动传递到处置部；

电源装置，上述手持件装卸自由地连接于该电源装置，该电源装置用于驱动上述超声波振子；

驱动电流输出部，其构成为被设置于上述电源装置，生成用于对搭载于与该电源装置相连接的上述手持件的上述超声波振子进行驱动的驱动电流，将所生成的驱动电流输出到上述超声波振子；

驱动频率输出部，其构成为被设置于上述电源装置，检测用于使搭载于与该电源装置相连接的上述手持件的上述超声波振子以其谐振频率进行驱动的驱动频率，输出检测出的上述驱动频率；

第一信息存储部，其构成为存储第一信息，在与同上述电源装置相连接的上述手持件对应地决定与规定值对应的输出到上述超声波振子的规定的驱动电流值以将该手持件的上述处置部处的上述超声波振动的振幅或者振动速度保持为上述规定值时参照该第一信息，该第一信息包含基于上述手持件所固有的识别信息的参数；以及

电流可变设定部，其构成为被设置于上述电源装置，根据上述第一信息存储部所存储的上述参数以及由上述驱动频率输出部检测出的上述驱动频率对上述驱动电流进行可变设定，使得由上述驱动电流输出部生成的上述驱动电流成为上述规定的驱动电流值，以将被设置于与该电源装置相连接的上述手持件中的上述探针的前端部的上述处置部处的上述超声波振动的上述振幅或者上述振动速度保持为上述规定值。

2.根据权利要求1所述的超声波手术系统，其特征在于，

上述第一信息存储部被设置于上述手持件内。

3.根据权利要求1所述的超声波手术系统，其特征在于，

上述第一信息存储部被设置于上述电源装置内。

4.根据权利要求3所述的超声波手术系统，其特征在于，

在上述第一信息存储部中，作为上述第一信息包含上述规定的驱动电流值的信息。

5.根据权利要求3所述的超声波手术系统，其特征在于，

进一步地，上述手持件存储该手持件所固有的识别信息，

上述第一信息存储部具有查询表存储部，该查询表存储部构成为将与多个固有的识别信息分别对应的上述规定的驱动电流值以查询表的形式进行存储。

6.根据权利要求1所述的超声波手术系统，其特征在于，

上述电源装置具有电流计算部，该电流计算部构成为与同该电源装置相连接的上述手持件对应地、根据上述第一信息存储部所存储的上述参数以及由上述驱动频率输出部检测出的上述驱动频率来计算与上述规定值对应的输出到上述超声波振子的规定的驱动电流值，以将该手持件的上述处置部处的上述超声波振动的上述振幅或者上述振动速度保持为上述规定值，

上述电流可变设定部对由上述驱动电流输出部生成的上述驱动电流进行可变设定，使其成为由上述电流计算部计算出的上述规定的驱动电流值。

7.根据权利要求6所述的超声波手术系统，其特征在于，

上述电流计算部具有一次函数电流计算部，该一次函数电流计算部构成为使用一次函数来计算上述规定的驱动电流值，该一次函数以由上述驱动频率输出部检测的上述驱动频率为变量，包含上述参数。

8.根据权利要求6所述的超声波手术系统，其特征在于，

上述第一信息存储部被设置于上述电源装置内，上述第一信息存储部存储多个第一信息，该多个第一信息被设定为分别适合于选择性地与上述电源装置连接的多个手持件。

9.根据权利要求6所述的超声波手术系统，其特征在于，

上述第一信息存储部被设置于与上述电源装置装卸自由地连接的各手持件内。

10.根据权利要求6所述的超声波手术系统，其特征在于，

上述电流计算部具有第一电流计算部，该第一电流计算部构成为以由上述驱动频率输出部检测的上述驱动频率为变量，以上述驱动频率越大则上述规定的驱动电流值越大的第一特性来计算上述规定的驱动电流值。

11.根据权利要求6所述的超声波手术系统，其特征在于，

上述电流计算部具有第二电流计算部，该第二电流计算部构成为以由上述驱动频率输出部检测的上述驱动频率为变量，以上述驱动频率越大则上述规定的驱动电流值越小的第二特性来计算上述规定的驱动电流值。

12.根据权利要求6所述的超声波手术系统，其特征在于，

还具备电流存储部，该电流存储部构成为存储与上述参数对应的上述规定的驱动电流值。

13.根据权利要求6所述的超声波手术系统，其特征在于，还具备：

频率信息存储部，其构成为预先存储搭载于与上述电源装置装卸自由地连接的上述手持件的上述超声波振子进行谐振的谐振频率和从该谐振频率起的被允许的频率范围的信息；以及

判断部，其构成为对上述驱动频率输出部实际检测出的上述超声波振子进行谐振的上述谐振频率是否在上述频率范围以内进行判断。

14.根据权利要求13所述的超声波手术系统，其特征在于，还具备：

历史记录信息存储部，其构成为存储历史记录信息，该历史记录信息包含与上述电源装置相连接而用于进行处理的手持件的谐振频率；以及

估计部，其构成为根据上述历史记录信息中的上述谐振频率的随时间变化的信息对上述谐振频率达到规定的频率范围的边界的日期和时间进行估计。

15.根据权利要求6所述的超声波手术系统，其特征在于，

上述驱动电流输出部构成进行相位控制以使上述驱动频率追随上述谐振频率的锁相环电路，使得对于与上述电源装置相连接的上述超声波振子，将上述驱动频率维持为该超声波振子的上述谐振频率。

16.根据权利要求1所述的超声波手术系统，其特征在于，

上述超声波振子由将多个压电元件进行紧固得到的朗之万型振子构成。