CN107106202A - 能量处置系统以及能量控制装置 - Google Patents

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Abstract

在能量处置系统中，在末端执行器与处置对象接触且从输出部输出驱动电流的状态下，判断部判断所述末端执行器所接触的所述处置对象的附近是否充满液体。在所述能量处置系统中，控制部基于由所述判断部判断为所述处置对象的附近没有充满所述液体，来进行停止从所述输出部输出所述驱动电流和发出没有充满所述液体的意思的警告中的至少一方。

Description

能量处置系统以及能量控制装置
技术领域
本发明涉及一种具备在关节腔处使用能量来对处置对象进行处置的处置器具的能量处置系统、以及在该能量处置系统中控制驱动电流向处置器具的供给的能量控制装置。
背景技术
在国际公开第2010/087060号公报中公开了如下一种能量处置系统：在关节腔处由末端执行器使用能量来对处置对象进行处置。在该能量处置系统中，通过从能量控制装置向处置器具供给电能，来驱动处置器具，利用末端执行器进行使用了能量的处置。另外，在能量处置系统中，在由末端执行器进行使用了能量的处置的状态下，通过灌注控制装置来对液体向关节腔内的供给和液体从关节腔内的排出进行控制。而且，在末端执行器浸在液体的状态(末端执行器的与处置对象接触的接触部分位于液体中的状态)下，末端执行器使用能量来进行处置。
在进行国际公开第2010/087060号公报所示的处置时，有时由于在送液源中已没有液体或者处置对象位于关节腔的非常狭窄的空间内，而处置对象的附近不被供给量充足的液体。在该情况下，在处置对象的附近没有充满液体的状态(末端执行器的与处置对象接触的接触部分没有位于液体中的状态)下，对处置对象进行处置。由于在处置对象的附近没有充满液体的状态下进行使用能量的处置而导致在处置对象的附近产生的热变大，处置性能下降。
发明内容
本发明是着眼于上述问题而完成的，其目的在于，提供一种能够有效地防止在处置对象的附近没有充满液体的状态下进行处置的能量处置系统以及设置于该能量处置系统的能量控制装置。
为了实现上述目的，本发明的某个方式的能量处置系统具备：处置器具，其具备末端执行器，该末端执行器在关节腔处在与处置对象接触的状态下使用能量来对所述处置对象进行处置；输出部，其向所述处置器具输出用于驱动所述处置器具的驱动电流；判断部，在所述末端执行器与所述处置对象接触且从所述输出部输出所述驱动电流的状态下，该判断部判断所述末端执行器所接触的所述处置对象的附近是否充满液体；以及控制部，其基于由所述判断部判断为所述处置对象的附近没有充满所述液体，来进行停止从所述输出部输出所述驱动电流和发出没有充满所述液体的意思的警告中的至少一方。
本发明的另外的方式是一种能量控制装置，与具备末端执行器的处置器具一同使用，对用于驱动所述处置器具的驱动电流向所述处置器具的供给进行控制，其中，所述末端执行器在关节腔处在与处置对象接触的状态下使用能量来对所述处置对象进行处置，所述能量控制装置具备：输出部，其向所述处置器具输出所述驱动电流；判断部，在所述末端执行器与所述处置对象接触且从所述输出部输出所述驱动电流的状态下，该判断部判断所述末端执行器所接触的所述处置对象的附近是否充满液体；以及控制部，其基于由所述判断部判断为所述处置对象的附近没有充满所述液体，来进行停止从所述输出部输出所述驱动电流和发出没有充满所述液体的意思的警告中的至少一方。
附图说明
图1是示出本发明的第一实施方式所涉及的能量处置系统的概要图。
图2是示出第一实施方式所涉及的处置器具和能量控制装置的结构的概要图。
图3是说明由第一实施方式所涉及的运算部进行的计算驱动电流与驱动电压的相位差的处理的概要图。
图4是示出使用第一实施方式所涉及的能量处置系统进行处置时的能量控制装置中的处理的流程图
图5是示出由第一实施方式所涉及的能量控制装置进行的处置对象的附近有无液体的判断处理的流程图。
图6是示出声阻抗的经时变化的一例的概要图。
图7是示出位于液体中的末端执行器对处置对象进行切削的状态下的驱动电压和驱动电流的经时变化、以及位于空气中的末端执行器对处置对象进行切削的状态下的驱动电压和驱动电流的经时变化的一例的概要图。
图8是示出位于液体中的末端执行器对处置对象进行切削的状态下的驱动电压的电压值、相位差及声阻抗的测定数据、以及位于空气中的末端执行器对处置对象进行切削的状态下的驱动电压的电压值、相位差及声阻抗的测定数据的概要图。
图9是示出由第一实施方式的第一变形例所涉及的能量控制装置进行的处置对象的附近有无液体的判断处理的流程图。
图10是示出由第一实施方式的第二变形例所涉及的能量控制装置进行的处置对象的附近有无液体的判断处理的流程图。
图11是示出位于液体中的末端执行器对处置对象进行切削的状态下的驱动电压的累积值的经时变化、以及位于空气中的末端执行器对处置对象进行切削的状态下的驱动电压的累积值的经时变化的一例的概要图。
图12是示出第二实施方式所涉及的处置器具和能量控制装置的结构的概要图。
图13是示出由第二实施方式所涉及的能量控制装置进行的处置对象的附近有无液体的判断处理的流程图。
图14是示出高频阻抗的经时变化的一例的概要图。
具体实施方式
(第一实施方式)
参照图1至图8来说明本发明的第一实施方式。图1是示出能量处置系统1的图。如图1所示，能量处置系统1具备处置器具(能量处置器具)2以及对能量向处置器具2的供给进行控制的能量控制装置3。由能量控制装置3对用于驱动处置器具2的驱动电流I向处置器具2的供给进行控制。处置器具2具备能够保持处置器具2的壳体5。壳体5与线缆7的一端相连接。线缆7的另一端与能量控制装置3相连接。
另外，在本实施方式中，除了使用处置器具2和能量控制装置3以外，还使用内窥镜(硬性镜)50和送液辅助器具60。内窥镜50与通用线缆51的一端相连接，通用线缆51的另一端与图像处理器等图像处理装置52相连接。另外，图像处理装置52与监视器等显示装置53电连接。通过利用内窥镜50的摄像元件(未图示)拍摄被摄体，来经由在内窥镜50的内部和通用线缆51的内部延伸设置的摄像线缆(未图示)而向图像处理装置52传递摄像信号。由此，利用图像处理装置52进行图像处理，通过图像处理生成的被摄体的图像在显示装置53中显示。
另外，送液通道(未图示)在送液辅助器具60的内部延伸设置，送液通道的一端与液体袋等送液源61相连接。而且，通过利用流速调节器等通道开闭构件(未图示)进行的操作，来对从送液源61通过送液通道进行的液体供给进行调整。通过送液通道供给的液体从设置于送液通道的另一端的喷出口62向送液辅助器具60的外部喷出。
图2是示出处置器具2和能量控制装置3的结构的图。如图2所示，处置器具2具有长边轴C。在此，将沿着长边轴C的方向的一方侧设为前端侧(图1的箭头C1侧)，将与前端侧相反的一侧设为基端侧(图1的箭头C2的方向)。在处置器具2中，壳体5沿着长边轴C延伸设置。
沿着长边轴C延伸设置的护套8连结于壳体5。护套8以从前端侧插入到壳体5的内部的状态与壳体5连结。振动传递构件11从壳体5的内部通过护套8的内部沿着长边轴C(以长边轴C为中心)朝向前端侧延伸设置。在振动传递构件11的前端部形成有末端执行器(处置部)12。振动传递构件11在护套8中贯通，以成为末端执行器12从护套8的前端向前端侧突出的状态。此外，在本实施方式中，末端执行器12形成为钩状，但是末端执行器12也可以形成为刮刀状、刀片状等钩状以外的形状。
在壳体5的内部设置有振动产生部(超声波转换器)15。在壳体5的内部，振动产生部15的前端侧与振动传递构件11相连接。振动产生部15具备(在本实施方式中是四个)压电元件16A～16D和超声波电极17A、17B。在能量控制装置3中具备电源21和驱动电路(输出部)22。超声波电极17A经由通过线缆7的内部延伸设置的电路径18A而与驱动电路22电连接，超声波电极17B经由通过线缆7的内部延伸设置的电路径18B而与驱动电路22电连接。
电源21是电池或插座等，来自电源21的电力在驱动电路22中被转换为超声波电能(交流电力)。通过从驱动电路22输出进行转换所得到的超声波电能，来经由电路径18A、18B向振动产生部15供给超声波电能。由此，在超声波电极17A、17B之间向压电元件16A～16D施加驱动电压(交流电压)V，从而驱动电流(交流电流)I流向压电元件16A～16B。即，从驱动电路(输出部)22输出的驱动电流(超声波电流)I被供给至振动产生部15的压电元件16A～16D。在本实施方式中，通过从驱动电路22向振动产生部15供给驱动电流I来驱动处置器具2。
通过利用驱动电流(超声波电流)I驱动处置器具2，来利用压电元件16A～16D将驱动电流I转换为超声波振动，从而产生超声波振动。所产生的超声波振动从振动产生部15向振动传递构件11传递，在振动传递构件11中从基端侧向前端侧传递。由此，超声波振动向末端执行器12传递，末端执行器12使用超声波振动来进行处置。在本实施方式中，例如图1所示，在关节腔70处使末端执行器12与骨或软骨接触，末端执行器12使用被传递的超声波振动来将骨或软骨作为处置对象进行切削。在此，在由振动产生部15产生的超声波振动被传递至末端执行器12的状态下，在振动产生部15和振动传递构件11中形成了振动体10。通过振动体10朝向末端执行器12传递超声波振动，振动体10在规定的频率范围(例如46kHz以上且48kHz以下的范围)内进行振动方向与长边轴C平行的纵振动。
在能量处置系统1中设置有电流计等电流检测部25，该电流检测部25经时地对从驱动电路(输出部)22输出的(向振动产生部15供给的)驱动电流I进行检测。电流检测部25对电路径(18A或18B)中流过的驱动电流I进行检测。另外，在能量处置系统1中设置有电压计等电压检测部26，该电压检测部26经时地对通过从驱动电路22输出驱动电流I而向超声波电极17A、17B之间(电路径18A、18B之间)施加的驱动电压(超声波电压)V进行检测。电压检测部26对电路径18A、18B之间的驱动电压V(电位差)进行检测。
壳体5安装有作为能量操作输入部的能量操作按钮27。另外，在壳体5的内部设置有开关28。基于有无通过能量操作按钮27进行的能量操作的输入来切换开关28的开闭状态。能量控制装置3设置有控制部30和存储器等存储介质31。控制部30例如具备具有CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)或ASIC(application specific integratedcircuit：应用型专用集成电路)的处理器或集成电路等，能够使存储介质31存储信息等并且能够读取存储介质31中存储的信息等。另外，既可以由单一的处理器构成控制部30，也可以由多个处理器构成控制部30。控制部30通过检测开关28的开闭状态，来检测是否通过能量操作按钮27输入了能量操作。另外，控制部30基于通过能量操作按钮27进行的能量操作的输入来对驱动电流I(超声波电能)从驱动电路22的输出进行控制。
控制部30具备阻抗检测部33、运算部35以及判断部36。阻抗检测部33、运算部35以及判断部36例如进行由构成控制部30的处理器进行的处理中的一部分处理。运算部35基于电流检测部25和电压检测部26的检测结果来进行运算处理。例如，利用运算部35经时地计算驱动电流I与驱动电压V的相位差φ。
图3是说明由运算部35进行的计算驱动电流I与驱动电压V的相位差φ的处理的图。图3的曲线图示出驱动电流I和驱动电压V的经时变化的一例，横轴表示以驱动电流I的输出开始为基准的时间t，纵轴表示驱动电流I和驱动电压V。另外，在图3的曲线图中，用虚线表示驱动电流I的经时变化，用实线表示驱动电压V的经时变化。运算部35基于驱动电流I和驱动电压V的经时变化来经时地持续生成表示驱动电流I与驱动电压V的相位差φ的相位差信号。如图3所示，在驱动电流I和驱动电压V两者都为正的情况以及驱动电流I和驱动电压V两者都为负的情况下，相位差信号的信号值为“00”。另外，在驱动电流I为负且驱动电压V为正的情况下，相位差信号的信号值为“10”，在驱动电流I为正且驱动电压V为负的情况下，相位差信号的信号值为“01”。运算部35例如基于相位差信号的信号值为“10”的时间在驱动电流I的半个周期中所占的比例或相位差信号的信号值为“01”的时间在驱动电流I的半个周期中所占的比例，来计算驱动电流I与驱动电压V的相位差φ。在该情况下，针对驱动电流I的每半个周期经时地计算相位差φ。
阻抗检测部33基于电流检测部25和电压检测部26的检测结果以及相位差φ的计算结果来经时地检测超声波电能(即振动产生部(超声波转换器)15)的声阻抗(超声波阻抗)Z。基于驱动电流(超声波电流)I、驱动电压(超声波电压)V以及相位差φ来如数式(1)那样计算声阻抗Z。
[数式1]
Z＝V/I×cosφ (1)
在此，例如，将驱动电流(交流电流)I的峰峰值Ipp设为电流值并且将驱动电压(交流电压)V的峰峰值Vpp设为电流值，来进行使用数式(1)的声阻抗Z的计算。但是，也可以将驱动电流I的波高值(最高值)Im设为电流值并且将驱动电压V的波高值(最高值)Vm设为电压值来计算声阻抗Z，还可以将驱动电流I的有效值Ie设为电流值并且将驱动电压V的有效值Ve设为电压值来计算声阻抗Z。
在末端执行器12与处置对象接触且从驱动电路22输出驱动电流I的状态(振动体10传递超声波振动的状态)下，判断部36基于驱动电流I、驱动电压V及声阻抗Z的检测结果以及运算部35中的运算结果来判断在关节腔(70)处末端执行器12所接触的处置对象(骨或软骨)的附近是否充满液体。由此，判断末端执行器12的与处置对象接触的接触部分是否位于液体中。在判断为处置对象的附近没有充满液体的情况下，判断部36生成表示没有充满液体的信号。控制部30基于判断部36中的判断结果(处置对象的附近是否充满液体)来控制驱动电流I(超声波电能)从驱动电路(输出部)22的输出。
另外，在能量控制装置3中设置有被控制部30控制工作的警告部37。警告部37是灯、蜂鸣器、监视器等，通过进行工作来发出警告。
接着，对能量处置系统1和能量控制装置3的作用和效果进行说明。在使用能量处置系统1(处置器具2)将骨或软骨作为处置对象进行切削时，将末端执行器12插入到关节腔70等体腔。此时，如图1所示，内窥镜(硬性镜)50的前端部和送液辅助器具60的前端部也被插入到关节腔70。而且，通过利用内窥镜50的摄像元件(未图示)拍摄被摄体，来对包含处置对象的关节腔70内进行观察。另外，在关节腔70处，从送液辅助器具60的喷出口62喷出液体来向关节腔70内供给生理盐水等液体L。此外，也可以是，代替设置送液辅助器具60，在处置器具2的护套8的内部形成送液通道，通过处置器具2的送液通道向关节腔70内供给液体(L)。另外，也可以是，在内窥镜50设置吸引通道，通过吸引通道将液体(L)从关节腔70内向体外排出。
当末端执行器12被插入到体腔时，手术操作者通过能量操作按钮27输入能量操作。由此，通过控制部30从驱动电路22输出驱动电流I(超声波电能)，在振动产生部15中从被供给的驱动电流I产生超声波振动。所产生的超声波振动被传递至末端执行器12。通过在末端执行器12通过超声波振动而进行纵振动的状态下使末端执行器12与处置对象接触来对处置对象(骨或软骨)进行切削。
图4是示出使用能量处置系统1进行处置时的能量控制装置3中的处理的流程图。如图4所示，在进行对骨或软骨进行切削的处置时，控制部30检测是否通过能量操作按钮27输入了能量操作(步骤S101)。只要没有检测出能量操作的输入(步骤S101-否)，处理就返回到步骤S101。当检测出能量操作的输入时(步骤S101-是)，控制部30使驱动电路(能量输出部)22开始输出驱动电流I(超声波电能)(步骤S102)。由此，如上述的那样，超声波振动向末端执行器12传递。
在本实施方式中，在输出驱动电流I的状态下，控制部30将驱动电流I的输出控制为驱动电流I的电流值经时地保持为固定的基准电流值(电流值)Iref的状态。在此，包含末端执行器12的振动体10的振幅与驱动电流I的电流值成比例。因此，通过驱动电流I的电流值经时地保持为固定，振动体20(末端执行器12)经时地以固定的振幅进行振动。另外，当开始输出驱动电流I时，电流检测部25经时地检测驱动电流I，并且电压检测部26经时地检测驱动电压V(步骤S103)。然后，阻抗检测部33基于所检测出的驱动电流I和驱动电压V来经时地检测声阻抗Z(步骤S104)。如上述那样计算驱动电流I与驱动电压V的相位差φ，使用上述的数式(1)来计算声阻抗Z。例如针对驱动电流I的每一个周期或每半个周期定期地计算声阻抗Z。
在经时地使驱动电流I以基准电流值Iref保持固定的恒流控制中，当声阻抗Z变大时，使驱动电压V的电压值增大来使驱动电流I的电流值保持固定。相反地，当声阻抗Z变小时，使驱动电压V的电压值减小来使驱动电流I的电流值保持固定。在本实施方式中，将驱动电流(交流电流)I的峰峰值Ipp设为电流值，来进行经时地使电流值以基准电流值Iref保持固定的恒流控制。但是，也可以是，基准电流值Iref的值与将峰峰值Ipp设为电流值的情况下的基准电流值Iref的值不同，将驱动电流I的波高值(最高值)Im设为电流值来进行上述的恒流控制，还可以将驱动电流I的有效值Ie设为电流值来进行上述的恒流控制。
当进行声阻抗Z的检测时，判断部36判断末端执行器12与处置对象是否接触(步骤S105)。例如基于声阻抗Z和驱动电压V的经时变化进行末端执行器12与处置对象是否接触的判断。在某个实施例中，基于由阻抗检测部33检测出的时间t的声阻抗Z(t)变为阻抗阈值(第一声阻抗阈值)Zth1以上，来判断为末端执行器12与处置对象接触。在此，时间t是以驱动电流I的输出开始为基准的变量。另外，在某个实施例中，也可以是，基于声阻抗Z在基准时间期间内持续以基准增加率以上的增加率增加，来判断为末端执行器12与处置对象接触，在另外的实施例中，也可以是，基于时间t的驱动电压V(t)的电压值变为电压阈值(第一驱动电压阈值)Vth1以上，来判断为末端执行器12与处置对象接触。
在由判断部36判断为末端执行器12没有与处置对象接触的情况下(步骤S105-否)，控制部30检测是否通过能量操作按钮27持续进行了能量操作的输入(步骤S113)。在停止了能量操作的输入的情况下(步骤S113-是)，控制部30停止从驱动电路22输出驱动电流I(步骤S114)。在持续进行了能量操作的输入的情况下(步骤S113-否)，返回到步骤S103，顺次进行上述的步骤S103以后的处理。
当在步骤S105中由判断部36判断为末端执行器12与处置对象接触时(步骤S105-是)，电流检测部25经时地持续检测驱动电流I，并且电压检测部26经时地持续检测驱动电压V(步骤S106)。然后，阻抗检测部33基于所检测出的驱动电流I和驱动电压V来经时地持续检测声阻抗Z(步骤S107)。此时，也通过控制部30来将驱动电流I的电流值经时地保持为固定的基准电流值(电流值)Iref，振动体20经时地以固定的振幅进行振动。
当检测声阻抗Z时，判断部36基于声阻抗Z的检测结果来进行处置对象的附近有无液体的判断处理(步骤S108)。图5是示出由能量控制装置3进行的处置对象的附近有无液体的判断处理的流程图。如图5所示，在有无液体的判断处理(是否充满液体的判断处理)中，判断部36判断由阻抗检测部33检测出的时间t的声阻抗Z(t)是否为阻抗阈值(第二声阻抗阈值)Zth2以下(步骤S121)。阻抗阈值Zth2小于阻抗阈值Zth1，例如在500Ω以上且1200Ω以下的范围内。另外，关于阻抗阈值Zth2，既可以由手术操作者等设定，也可以存储于存储介质31。在声阻抗Z(t)为阻抗阈值(第二声阻抗阈值)Zth2以下的情况下(步骤S121-是)，判断部36将判断参数η设定为1(步骤S122)。另一方面，在声阻抗Z(t)大于阻抗阈值Zth2的情况下(步骤S122-否)，判断部36将判断参数η设定为0(步骤S123)。
如图4和图5所示，判断部36基于在有无液体的判断处理(步骤S108)中设定的判断参数η，来判断末端执行器12所接触的处置对象的附近是否充满液体中(步骤S109)。由此，经时地判断末端执行器12的与处置对象接触的接触部分是否位于液体(L)中。也就是说，经时地判断末端执行器12是否浸在液体中。在判断参数η被设定为0的情况下，判断部36判断为末端执行器12所接触的处置对象的附近充满液体(步骤S109-是)。另一方面，在判断参数η被设定为1的情况下，判断部36判断为处置对象的附近没有充满液体(末端执行器12的与处置对象接触的接触部分位于空气中)(步骤S109-否)。因而，在本实施方式中，基于声阻抗Z是否变为了阻抗阈值(第二声阻抗阈值)Zth2以下，来判断末端执行器12所接触的处置对象的附近是否充满液体中(是否在处置对象的附近适当地存在液体)。
在由判断部36判断为充满液体中的情况下(步骤S109-是)，控制部30检测是否通过能量操作按钮27持续进行了能量操作的输入(步骤S110)。在停止了能量操作的输入的情况下(步骤S110-是)，控制部30停止从驱动电路22输出驱动电流I(步骤S111)。在持续进行了能量操作的输入的情况下(步骤S110-否)，返回到步骤S106，依次进行上述的步骤S106以后的处理。
在步骤S109中判断为处置对象的附近没有充满液体的情况下(步骤S109-否)，判断部36生成表示没有充满液体(末端执行器12的与处置对象接触的接触部分位于空气中)的信号。当生成表示处置对象的附近没有充满液体的信号时，控制部30停止从驱动电路(输出部)22输出驱动电流I(步骤S112)。此外，停止输出的情况中不仅包含使驱动电流I的输出完全停止的情形，还包含使不对处置产生影响的程度的微弱的驱动电流I流过的情形。另外，也可以使警告部37发出没有充满液体的意思的警告，来代替停止驱动电流I的输出。不言而喻的是，也可以除了停止驱动电流I的输出之外还使警告部37发出没有充满液体的意思的警告(步骤S112)。警告部37例如通过点亮、发出声音或者将警告进行监视器显示来进行警告。
图6是示出声阻抗Z的经时变化的一例的图。在图6中，横轴表示以驱动电流I的输出开始为基准的时间t，纵轴表示声阻抗Z。如图6所示，在将骨或软骨作为处置对象进行切削时，声阻抗Z由于末端执行器12开始与处置对象接触而经时地增加。因此，在末端执行器12没有与处置对象接触的状态下，声阻抗Z小。在图6所示的一例中，在时间t1或时间t1附近，末端执行器12开始与处置对象接触，开始对处置对象进行切削。而且，从时间t1和时间t1的附近起声阻抗Z开始经时地增加。此外，在图6所示的一例中，在时间t1或时间t1附近末端执行器12开始与处置对象接触之前，末端执行器12以不与处置对象接触的状态在液体中进行振动。
在图6所示的一例中，在时间t2之前，经时地反复进行图4的步骤S103～S105的处理。然后，当在时间t2声阻抗Z(t)变为阻抗阈值(第一声阻抗阈值)Zth1以上时，通过步骤S105的处理判断为末端执行器12与处置对象接触。当在时间t2判断为末端执行器12与处置对象接触时，进行图4的步骤S106～S109的处理。因而，在图6所示的一例的时间t2之前(末端执行器12在不与处置对象接触的状态下在液体中进行振动的状态)，不进行步骤S106～S109的处理。
有时在末端执行器12的与处置对象接触的接触部分位于液体中的状态下对处置对象进行切削时不再向处置对象的附近适当地供给液体。在该情况下，处置对象的附近变为没有充满液体，末端执行器12在与处置对象接触的接触部分位于空气中的状态(与处置对象接触的接触部分不位于液体中的状态)下对处置对象(骨或软骨)进行切削。
图7示出位于液体中的末端执行器12对处置对象进行切削的状态下的驱动电压V和驱动电流I的经时变化、以及位于空气中的末端执行器12对处置对象进行切削的状态下的驱动电压V和驱动电流I的经时变化的一例。在图7中，横轴表示以驱动电流I的输出开始为基准的时间t，纵轴表示驱动电流I和驱动电压V。另外，在图7中，用虚线表示驱动电流I的经时变化，用实线表示驱动电压V的经时变化。在本实施方式中，进行将驱动电流I的电流值(在本实施方式中为峰峰值Ipp)以基准电流值Iref经时地保持固定的上述的恒流控制。因此，在末端执行器12位于液体中的状态和末端执行器12位于空气中的状态这两种状态下，均将驱动电流I的电流值以基准电流值Iref经时地保持固定。
另一方面，末端执行器12位于空气中的状态(处置对象的附近没有充满液体的状态)下的驱动电压V的电压值(在本实施方式中为峰峰值Vpp)比末端执行器12位于液体中的状态(处置对象的附近充满液体的状态)下的驱动电压V的电压值小。在图7所示的一例中，在位于液体中的末端执行器12对处置对象进行切削的状态下，驱动电压V变为电压值(第一电压值)V1，与此相对，在位于空气中的末端执行器12对处置对象进行切削的状态下，驱动电压V变为比电压值V1小的电压值(第二电压值)V2。
另外，末端执行器12位于空气中的状态(处置对象的附近没有充满液体的状态)下的驱动电流I与驱动电压V的相位差φ比末端执行器12位于液体中的状态(处置对象的附近充满液体的状态)下的驱动电流I与驱动电压V的相位差φ大。在图7所示的一例中，在位于液体中的末端执行器12对处置对象进行切削的状态下，驱动电流I相对于驱动电压V具有相位差(第一相位差)φ1，与此相对，在位于空气中的末端执行器12对处置对象进行切削的状态下，驱动电流I相对于驱动电压V具有比相位差φ1大的相位差(第二相位差)φ2。
如上述那样，末端执行器12位于空气中的状态下的驱动电压V的电压值比末端执行器12位于液体中的状态下的驱动电压V的电压值小，驱动电流I与驱动电压V的相位差φ变大。因而，根据上述的数式(1)，末端执行器12位于空气中的状态(处置对象的附近没有充满液体的状态)下的声阻抗Z比末端执行器12位于液体中的状态(处置对象的附近充满液体的状态)下的声阻抗Z小。
图8是位于液体中的末端执行器12对处置对象进行切削的状态下的驱动电压V的电压值(峰峰值Vpp)、相位差φ以及声阻抗Z的测定数据、以及位于空气中的末端执行器12对处置对象进行切削的状态下的驱动电压V的电压值(峰峰值Vpp)、相位差φ以及声阻抗Z的测定数据。在图8中，在位于液体中的末端执行器12对处置对象进行切削的状态以及位于空气中的末端执行器12对处置对象进行切削的状态下，各进行两次测定。在测定中，在末端执行器12位于液体中的状态和末端执行器12位于空气中的状态这两种状态下，使用同一末端执行器12并且被切削的处置对象也一致。另外，在末端执行器12位于液体中的状态和末端执行器12位于空气中的状态这两种状态下，进行将驱动电流I的电流值(峰峰值Ipp)以0.72A经时地保持固定的恒流控制。
在图8所示的测定中也同样，末端执行器12位于空气中的状态下的驱动电压V的电压值(488V和552V)比末端执行器12位于液体中的状态下的驱动电压V的电压值(1170V和1260V)小。而且，在图8所示的测定中也同样，末端执行器12位于空气中的状态下的驱动电流I与驱动电压V的相位差φ(45.9°和53.0°)比末端执行器12位于液体中的状态下的驱动电流I与驱动电压V的相位差φ(15.1°和24.3°)大。因此，在图8的测定中也同样，末端执行器12位于空气中的状态下的声阻抗Z(487.9Ω和488.5Ω)比末端执行器12位于液体中的状态下的声阻抗Z(1568.2Ω和1630.7Ω)小。
另外，在图6所示的一例中，在时间t2之后的时间t3或时间t3附近，产生末端执行器12所接触的(被末端执行器12切削的)处置对象的附近没有充满液体的状态。因此，从时间t3或时间t3附近起声阻抗Z开始经时地减少。在图6所示的一例中，在时间t3之后的声阻抗Z经时地减少的状态下，经时地反复进行图4的步骤S106～S109的处理。然后，在时间t4判断为声阻抗Z(t)变为阻抗阈值(第二声阻抗阈值)Zth2以下，并且通过步骤S109的处理在时间t4或紧接在时间t4之后判断为处置对象的附近没有充满液体(末端执行器12的与处置对象接触的接触位置没有位于液体中)。然后，生成表示没有充满液体的信号，在时间t4或紧接在时间t4之后，通过步骤S112的处理来停止驱动电流I的输出和/或由警告部37发出警告。
在本实施方式中，基于声阻抗Z是否已变为阻抗阈值(第二声阻抗阈值)Zth2以下，来判断末端执行器12所接触的处置对象的附近是否充满液体。如上述那样，在处置对象的附近没有充满液体的状态(末端执行器12的与处置对象接触的接触部分位于空气中的状态)下，声阻抗Z变小。因此，基于时间t的声阻抗Z(t)是否已变为阻抗阈值Zth2以下，来适当地判断末端执行器12所接触的处置对象的附近是否充满液体。
而且，在本实施方式中，当判断为处置对象的附近没有充满液体(末端执行器12的与处置对象接触的接触部分没有位于液体中)时，停止驱动电流I的输出和/或发出警告。通过自动地停止电流I或由手术操作者通过警告使能量操作的输入停止，来防止向末端执行器12传递超声波振动。由此，能够有效地防止在处置对象的附近没有充满液体的状态(末端执行器12的与处置对象接触的接触部分没有位于液体中的状态)下通过超声波振动切削处置对象。因而，处置对象的附近所产生的热被抑制得少，确保使用超声波振动的处置中的处置性能。
另外，在本实施方式中，在声阻抗Z变为阻抗阈值(第一声阻抗阈值)Zth1以上之前，不进行处置对象的附近是否充满液体的判断。即，在从末端执行器12在液体中没有与处置对象接触的状态变化为与处置对象接触的状态之后，进行处置对象的附近是否充满液体的判断。因此，能够有效地防止末端执行器12在没有与处置对象接触的状态下在液体中进行振动时，判断部36误认为处置对象的附近没有充满液体。
此外，与处置对象接触的末端执行器12在空气中进行振动的状态下的声阻抗Z比没有与处置对象接触的末端执行器12在液体中进行振动的状态下的声阻抗Z小。因此，如果将在处置对象的附近有无液体的判断处理中使用的阻抗阈值(第二声阻抗值)Zth2设定得比没有与处置对象接触的末端执行器12在液体中进行振动的状态下的声阻抗Z小，则不需要进行图4的步骤S103～S105的处理。在该情况下，阻抗阈值Zth2例如被设定为在500Ω以上且550Ω以下的范围内。
(第一实施方式的变形例)
此外，在第一实施方式中，基于声阻抗Z已变为阻抗阈值(第二声阻抗阈值)Zth2以下，来判断为在末端执行器12所接触的处置对象(骨或软骨)的附近没有充满液体，但是不限于此。例如，在某个变形例中，也可以使用电压阈值(第二驱动电压阈值)Vth2代替阻抗阈值Zth2来进行处置对象的附近有无液体的判断处理(图4的步骤S108)。在该情况下，基于在时间t驱动电压V(t)的电压值是否已变为电压阈值Vth2以下，来判断在末端执行器12所接触的处置对象的附近是否充满液体。即，在驱动电压V(t)的电压值为电压阈值Vth2以下的情况下，判断部36将判断参数η设定为1，在步骤S109中判断为处置对象的附近没有充满液体(末端执行器12的与处置对象接触的接触部分位于空气中)(步骤S109-否)。另一方面，在驱动电压V(t)的电压值大于电压阈值Vth2的情况下，判断部36将判断参数η设定为0，在步骤S109中判断为处置对象的附近充满液体(末端执行器12的与处置对象接触的接触部分位于液体中)(步骤S109-是)。此外，在本变形例中，也在通过图4的步骤S105判断为末端执行器12与处置对象接触之前，不进行处置对象的附近有无液体的判断处理(步骤S108)。
在本变形例中，也在从驱动电路(输出部)22输出驱动电流I的状态下，进行使驱动电流I的电流值(以基准电流值Iref)经时地固定的上述的恒流控制。如第一实施方式所述的那样，在进行驱动电流I的恒流控制的情况下，末端执行器12位于空气中的状态(处置对象的附近没有充满液体的状态)下的驱动电压V的电压值比末端执行器12位于液体中的状态(处置对象的附近充满液体的状态)下的驱动电压V的电压值小。因此，基于时间t的驱动电压V(t)的电压值是否已变为电压阈值(第二驱动电压阈值)Vth2以下，来适当地判断末端执行器12所接触的处置对象的附近是否充满液体。此外，作为驱动电压(交流电压)V的电压值，使用峰峰值Vpp、波高值(最高值)Vm或有效值Ve。但是，电压阈值Vth2的值根据将峰峰值Vpp、波高值Vm以及有效值Ve中的哪一个用作电压值而不同。在此，在将驱动电压V的峰峰值Vpp用作电压值的情况下，电压阈值Vth2例如被设定为在700V以上且1000V以下的范围内。
另外，在图9所示的第一实施方式的第一变形例中，基于驱动电流I与驱动电压V的相位差φ，来判断处置对象的附近是否充满液体。此外，在本变形例中，也可以不进行图4的步骤S107的处理(对声阻抗Z的经时的检测)。另外，在本变形例中，也是在通过图4的步骤S105判断为末端执行器12与处置对象接触之前不进行处置对象的附近有无液体的判断处理(步骤S108)。
图9是示出由能量控制装置3进行的处置对象的附近有无液体的判断处理(图4的步骤S108的处理)的流程图。如图9所示，在有无液体的判断处理中，运算部35基于所检测出的驱动电流I和驱动电压V来计算时间t的驱动电流I与驱动电压V的相位差φ(t)(步骤S131)。例如第一实施方式所述的那样计算相位差φ(t)，例如针对驱动电流I的每半个周期或每一个周期计算相位差φ(t)。当计算时间t的相位差φ(t)时，判断部36判断所计算出的相位差φ(t)是否为相位阈值φth以上(步骤S132)。此外，相位阈值φth例如被设定为在30°以上且40°以下的范围内，可以由手术操作者等设定，也可以存储于存储介质31。
在此，规定时间t的计数数M(t)。在相位差φ(t)为相位阈值φth以上的情况下(步骤S132-是)，运算部35通过对时间t之前的成为前一次的检测对象的时间点(t-1)的计数数M(t-1)加1，来计算时间t的计数数M(t)(步骤S133)。此时，在时间(t-1)的计数数M(t-1)为1的情况下，时间t的计数数M(t)为2。所计算出的计数数M(t)被存储到存储介质31。此外，在通过图4的步骤S105判断为末端执行器12与处置对象接触的时间点(以及开始输出驱动电流I时)，计数数M(t)被设定为0。
当在步骤S133中计算计数数M(t)时，判断部36判断所计算出的计数数M(t)是否为基准计数数Mref以上(步骤S134)。在此，基准计数数Mref既可以由手术操作者等设定，也可以存储于存储介质31。然后，在计数数M(t)为基准计数数Mref以上的情况下(步骤S134-是)，判断部36将判断参数η设定为1(步骤S135)。然后，在图4的步骤S109中，判断部36判断为末端执行器12所接触的处置对象的附近没有充满液体(步骤S109-否)。
另一方面，在计数数M(t)小于基准计数数Mref的情况下(步骤S134-否)，判断部36将判断参数η设定为0(步骤S137)。然后，在图4的步骤S109中，判断部36判断为处置对象的附近充满液体(步骤S109-是)。但是，在该情况下，将从时间(t-1)的计数数M(t-1)加1所得到的值作为时间t的计数数M(t)来进行存储。另外，在步骤S132中时间t的相位差φ(t)小于相位阈值φth的情况下(步骤S132-否)，运算部35将时间t的计数数M(t)重置为0(步骤S138)。然后，判断部36将判断参数η设定为0(步骤S139)，在图4的步骤S109中，判断部36判断为处置对象的附近充满液体(步骤S109-是)。此时，将重置后的值(即0)作为时间t的计数数M(t)来进行存储。
如上述的那样进行处置对象的附近有无液体的判断处理(步骤S108)和步骤S109的判断，因此只在驱动电流I与驱动电压V的相位差φ(t)在规定时间期间内持续维持为相位阈值φth以上的情况下，在步骤S135中将判断参数η设定为1。即，判断部36基于相位差φ(t)在规定时间期间内(计数数M(t)从0达到基准计数数Mref为止的期间)持续维持为相位阈值φth以上，来判断为在末端执行器12所接触的处置对象的附近没有充满液体。
在本变形例中，也是在从驱动电路(输出部)22输出驱动电流I的状态下，进行使驱动电流I的电流值(以基准电流值Iref)经时地固定的上述的恒流控制。如第一实施方式所述的那样，在进行驱动电流I的恒流控制的情况下，末端执行器12位于空气中的状态(处置对象的附近没有充满液体的状态)下的驱动电流I与驱动电压V的相位差φ比末端执行器12位于液体中的状态(处置对象的附近充满液体的状态)下的驱动电流I与驱动电压V的相位差φ大。因而，通过至少基于时间t的相位差φ(t)是否为相位阈值φth以上来判断是否充满液体，能够适当地判断末端执行器12所接触的处置对象的附近是否充满液体。
另外，在本实施方式中，基于相位差φ(t)在规定时间期间内持续维持为相位阈值φth以上，来判断为处置对象的附近没有充满液体。由此，在因噪声等引起相位差φ瞬间变为小的值的情况下，适当地判断为处置对象的附近充满液体，能够更加适当地判断处置对象的附近有无液体。
此外，在某个变形例中，也可以是，与图9的变形例同样地基于驱动电流I与驱动电压V的相位差φ来判断处置对象的附近有无液体，但是不进行基于计数数M(t)的处理(图9的步骤S133、S134以及S138)。在该情况下，在相位差φ(t)为相位阈值φth以上的情况下，判断参数η被设定为1，在图4的步骤S109中判断部36判断为末端执行器12所接触的处置对象的附近没有充满液体(步骤S109-否)。另一方面，在相位差φ(t)小于相位阈值φth的情况下，判断参数η被设定为0，在图4的步骤S109中判断部36判断为处置对象的附近充满液体(步骤S109-是)。
另外，在某个变形例中，运算部35计算从时间t的相位差φ(t)减去时间t之前的成为前一次的检测对象的时间点(t-1)的相位差φ(t-1)所得到的变化率ε(t)，来代替判断时间t的相位差φ(t)是否为相位阈值φth以上。然后，判断部36判断变化率ε(t)是否为正，在变化率ε(t)为正的情况下，判断为在时间(t-1)与时间t之间的期间内相位差φ增加。在判断为在时间(t-1)与时间t之间的期间内相位差φ增加的情况下，判断变化率(增加率)ε(t)是否为基准增加率εref以上。在变化率(增加率)ε(t)为基准增加率εref以上的情况下，通过对时间(t-1)的计数数M(t-1)加1来计算时间t的计数数M(t)。
在本变形例中，也与图9的变形例同样地，在计数数M(t)为基准计数数Mref以上的情况下，判断部36将判断参数η设定为1。然后，在图4的步骤S109中，判断部36判断为末端执行器12所接触的处置对象的附近没有充满液体(步骤S109-否)。此外，在本变形例中，在变化率ε(t)不为正的情况(为0或负的情况)和变化率(增加率)ε(t)小于基准增加率εref的情况下，将时间t的计数数M(t)重置为0。
通过进行上述那样的处理，在本变形例中，基于驱动电流I与驱动电压V的相位差φ在规定的时间期间内持续以基准增加率εref以上的增加率ε增加，来判断为处置对象的附近没有充满液体(末端执行器12的与处置对象接触的接触部分没有位于液体中)。
另外，在图10和图11所示的第一实施方式的第二变形例中，基于驱动电压V的累积值W来判断处置对象的附近是否充满液体。此外，在本变形例中，也可以不进行图4的步骤S107的处理(对声阻抗Z的经时的检测)。另外，在本变形例中，也是在通过图4的步骤S105判断为末端执行器12与处置对象接触之前不进行处置对象的附近有无液体的判断处理(步骤S108)。
图10是示出由能量控制装置3进行的处置对象的附近有无液体的判断处理(图4的步骤S108的处理)的流程图。如图10所示，在有无液体的判断处理中，运算部35基于所检测出的驱动电压V来计算基准时间ΔT期间内的驱动电压V的累积值W(步骤S141)。在此，基准时间ΔT例如是驱动电压V(驱动电流I)的半个周期或一个周期，计算驱动电压V的每半个周期或每一个周期内的驱动电压V的累积值W。在该情况下，例如将时间t设为基准时间ΔT的终端来计算累积值W(t)。当计算累积值W(t)时，判断部36判断所计算出的累积值W(t)是否为累积阈值Wth以下(步骤S142)。在此，累积阈值Wth可以由手术操作者等设定，也可以存储于存储介质31。
在本变形例中，也与图9的变形例同样地规定时间t的计数数M(t)。然后，在累积值W(t)为累积阈值Wth以下的情况下(步骤S142-是)，运算部35通过对时间(t-1)的计数数M(t-1)加1来计算时间t的计数数M(t)(步骤S143)。此外，在本变形例中，也是在通过图4的步骤S105判断为末端执行器12与处置对象接触的时间点，计数数M(t)被设定为0。
在本变形例中，也是当计算计数数M(t)时判断部36判断所计算出的计数数M(t)是否为基准计数数Mref以上(步骤S144)。然后，在计数数M(t)为基准计数数Mref以上的情况下(步骤S144-是)，判断部36将判断参数η设定为1(步骤S145)，在图4的步骤S109中判断部36判断为末端执行器12所接触的处置对象的附近没有充满液体(步骤S109-否)。另一方面，在计数数M(t)小于基准计数数Mref的情况下(步骤S144-否)，判断部36将判断参数η设定为0(步骤S147)，在图4的步骤S109中判断部36判断为处置对象的附近充满液体(步骤S109-是)。在该情况下，将从时间(t-1)的计数数M(t-1)加1所得到的值作为时间t的计数数M(t)来进行存储。
另外，在步骤S142中时间t的累积值W(t)大于累积阈值Wth的情况下(步骤S142-否)，运算部35将时间t的计数数M(t)重置为0(步骤S148)。然后，判断部36将判断参数η设定为0(步骤S149)，在图4的步骤S109中判断部36判断为处置对象的附近充满液体(步骤S109-是)。此时，将重置后的值(即0)作为时间t的计数数M(t)来进行存储。
如上述那样进行处置对象的附近有无液体的判断处理(步骤S108)和步骤S109的判断，因此只在驱动电压V的累积值W(t)在规定时间期间内持续维持为累积阈值Wth以下的情况下，在步骤S135中将判断参数η设定为1。即，判断部36基于驱动电压V的累积值W(t)在规定时间期间内(计数数M(t)从0达到基准计数数Mref为止的期间)持续维持为累积阈值Wth以下，来判断末端执行器12所接触的处置对象的附近没有充满液体。
图11示出位于液体中的末端执行器12对处置对象进行切削的状态下的驱动电压V的累积值W的经时变化、以及位于空气中的末端执行器12对处置对象进行切削的状态下的驱动电压V的累积值W的经时变化的一例。在图11中，横轴表示以驱动电流I的输出开始为基准的时间t，纵轴表示驱动电压V的累积值W。
在本变形例中，也是在从驱动电路(输出部)22输出驱动电流I的状态下，进行使驱动电流I的电流值(以基准电流值Iref)经时地固定的上述的恒流控制。如第一实施方式中所述的那样，在进行驱动电流I的恒流控制的情况下，末端执行器12位于空气中的状态(处置对象的附近没有充满液体的状态)下的驱动电压V的电压值比末端执行器12位于液体中的状态(处置对象的附近充满液体的状态)下的驱动电压V的电压值小。因此，如图11所示，末端执行器12位于空气中的状态下的基准时间ΔT(半个周期或一个周期)期间内的驱动电压V的累积值W比末端执行器12位于液体中的状态下的基准时间ΔT(半个周期或一个周期)内的驱动电压V的累积值W小。在图11所示的一例中，在位于液体中的末端执行器12对处置对象进行切削的状态下，半个周期期间内的驱动电压V的累积值W变为累积值(第一累积值)W1。与此相对，在位于空气中的末端执行器12对处置对象进行切削的状态下，半个周期期间内的驱动电压V的累积值W变为比累积值W1小的累积值(第二累积值)W2。因而，通过至少基于时间t的驱动电压V的累积值W(t)是否为累积阈值Wth以下来判断处置对象的附近有无液体，能够适当地判断末端执行器12所接触的处置对象的附近是否充满液体。
此外，在某个变形例中，也可以是，与图10和图11的变形例同样地基于驱动电压V的累积值W来判断处置对象的附近有无液体，但是不进行基于计数数M(t)的处理(图10的步骤S143、S144以及S148)。在该情况下，在驱动电压V的累积值W(t)为累积阈值Wth以下的情况下，判断参数η被设定为1，在图4的步骤S109中判断部36判断为末端执行器12所接触的处置对象的附近没有充满液体(步骤S109-否)。另一方面，在累积值W(t)大于累积阈值Wth的情况下，判断参数η被设定为0，在图4的步骤S109中判断部36判断为处置对象的附近充满液体(步骤S109-是)。
(第二实施方式)
接着，参照图12至图14来说明本发明的第二实施方式。此外，第二实施方式是将第一实施方式的结构如以下那样进行变形而得到的。此外，对与第一实施方式相同的部分标注相同的附图标记，并省略该部分的说明。
图12是示出本实施方式的处置器具(能量处置器具)2和能量控制装置3的结构的图。如图12所示，在本实施方式中，在末端执行器12设置有第一电极41，在护套8的前端部设置有第二电极42。另外，在本实施方式中，驱动电路(输出部)22在输出超声波电能(驱动电流I)的同时输出与超声波电能不同的高频电能(高频电流I′)。在本实施方式中，在驱动电路22设置有将来自电源21的电力转换为超声波电能(交流电力)的超声波电路45、以及将来自电源21的电力转换为高频电能(高频电力)的高频电路46。通过从超声波电路45向振动产生部15供给超声波电能(驱动电流I)，来由振动产生部15产生超声波振动。而且，与第一实施方式同样，所产生的超声波振动通过振动传递构件11向末端执行器12传递，末端执行器12使用被传递的超声波振动将骨或软骨作为处置对象进行处置。
在本实施方式中，第一电极41经由通过处置器具2的内部和线缆7的内部延伸设置的高频电路径43A而与驱动电路22的高频电路46电连接。另外，第二电极42经由通过处置器具2的内部和线缆7的内部延伸设置的高频电路径43B而与驱动电路22的高频电路46电连接。此外，高频电路径43A、43B之间电绝缘。在本实施方式中，从超声波电路45输出超声波电能(驱动电流I)的同时从高频电路46输出高频电能。所输出的高频电能通过高频电路径43A向第一电极41供给，并且通过高频电路径43B向第二电极42供给。由此，第一电极41具有第一电位E1，第二电极42具有与第一电位E1不同的第二电位E2。第一电极41和第二电极42具有相对于彼此而言不同的电位，由此在第一电极41与第二电极42之间施加高频电压V′。而且，在护套8的前端部和末端执行器12位于液体中的状态下，高频电流(检测电流)I′通过液体而在第一电极41与第二电极42之间流过。
在本实施方式中，设置有电流计等电流检测部47，该电流检测部47经时地对从驱动电路22(高频电路46)输出的高频电流I′进行检测。电流检测部47对电路径(43A或43B)中流过的高频电流I′进行检测。另外，在本实施方式中，设置有电压计等电压检测部48，该电压检测部48经时地对通过从驱动电路22(高频电路46)输出高频电能而在第一电极41与第二电极42之间(高频电路径43A、43B之间)施加的高频电压V′进行检测。电压检测部26对高频电路径43A、43B之间的高频电压V′(电位差)进行检测。
在本实施方式中，阻抗检测部33基于电流检测部47和电压检测部48的检测结果来经时地检测高频电能(即电极41、42之间)的高频阻抗(组织阻抗)Z′。高频阻抗Z′大的情况表示高频电流I′难以在第一电极41与第二电极42之间流过的状态。另一方面，高频阻抗Z′小的情况表示高频电流I′易于在第一电极41与第二电极42之间流过的状态。基于高频电流(检测电流)I′和高频电压(检测电压)V′来如数式(2)那样计算高频阻抗Z′。
[数式2]
Z′＝V′/I′ (2)
在本实施方式中，判断部36基于高频阻抗Z′的检测结果来判断在关节腔(70)处末端执行器12所接触的处置对象(骨或软骨)的附近是否充满液体。而且，与第一实施方式同样，在判断为处置对象的附近没有充满液体的情况下，判断部36生成表示没有充满液体的信号。在本实施方式中，也与第一实施方式同样，控制部30基于判断部36的判断结果(处置对象的附近是否充满液体)来控制驱动电流I(超声波电能)从驱动电路(输出部)22的输出，并且控制警告部37。
接着，对本实施方式的作用和效果进行说明。在本实施方式中，也与第一实施方式同样，在利用送液辅助器具60等向处置对象的附近供给了液体L的状态下，使末端执行器12与处置对象接触，使用超声波振动来对处置对象进行切削。另外，在本实施方式中，向末端执行器12传递超声波振动的同时，向第一电极41和第二电极42供给高频电能。此时，如果向处置对象的附近适当地供给液体L，则处置对象的附近充满液体L，护套8的前端部和末端执行器12位于液体L中。因此，如果向处置对象的附近适当地供给液体L，则第一电极41和第二电极42位于液体L中。此外，在利用位于液体中的末端执行器12切削处置对象的状态下，第二电极42没有与处置对象接触。此时，第一电极41既可以与处置对象接触，也可以不与处置对象接触。
图13是示出由本实施方式的能量控制装置3进行的处置对象的附近有无液体的判断处理(图4的步骤S108的处理)的流程图。此外，在本实施方式中，在图4的步骤S102中开始输出驱动电流I，并且开始输出高频电能(高频电流I′)。另外，在本实施方式中，不需要进行图4的步骤S106和S107，在步骤S105中判断为末端执行器12与处置对象接触(步骤S105-是)之后，不需要检测声阻抗Z。
如图13所示，在有无液体的判断处理中，电流检测部47经时地持续检测高频电流(检测电流)I′，并且电压检测部48经时地持续检测高频电压(检测电压)V′(步骤S151)。然后，阻抗检测部33基于所检测出的高频电流I′和高频电压V′来经时地持续检测高频阻抗(组织阻抗)Z′(步骤S152)。
当检测高频阻抗Z′时，判断部36判断时间t的高频阻抗Z′(t)是否为阻抗阈值(高频阻抗阈值)Z′th以上(步骤S153)。阻抗阈值Z′th既可以由手术操作者等设定，也可以存储于存储介质31。在高频阻抗Z′(t)为阻抗阈值(高频阻抗阈值)Z′th以上的情况下(步骤S153-是)，判断部36将判断参数η设定为1(步骤S154)。然后，在图4的步骤S109中，判断部36判断为处置对象的附近没有充满液体(步骤S109-否)。另一方面，在高频阻抗Z′(t)小于阻抗阈值(高频阻抗阈值)Z′th的情况下(步骤S153-否)，判断部36将判断参数η设定为0(步骤S155)。然后。在图4的步骤S109中，判断部36判断为处置对象的附近充满液体(步骤S109-是)。
如上述的那样进行处置对象的附近有无液体的判断处理(步骤S108)和步骤S109的判断，因此只在高频阻抗Z′(t)为阻抗阈值Z′th以上的情况下，在步骤S154中将判断参数η设定为1。即，判断部36基于高频阻抗Z′(t)已变为阻抗阈值Z′th以上来判断为末端执行器12所接触的处置对象的附近没有充满液体。
在此，在处置对象的附近充满液体的状态下，护套8的前端部和末端执行器12位于液体中。因此，高频电流I′易于通过液体而在第一电极41与第二电极42之间流过，从而高频阻抗Z′变小。另一方面，在处置对象的附近没有充满液体的状态下，护套8的前端部和末端执行器12位于空气中。因此，高频电流I′难以在第一电极41与第二电极42之间流过，从而高频阻抗Z′变大。
图14示出高频阻抗Z′的经时变化的一例的图。在图14中，横轴表示以驱动电流I(高频电流I′)的输出开始为基准的时间t，纵轴表示高频阻抗Z′。在图14所示的一例中，在时间t5或时间t5附近，产生末端执行器12所接触的(被末端执行器12切削的)处置对象的附近没有充满液体的状态。因此，从时间t5或时间t5附近起高频阻抗Z′开始经时地增加。在图14所示的一例中，在时间t5之后的高频阻抗Z′经时地增加的状态下，经时地反复进行图4的步骤S108、S109的处理。而且，在时间t6判断为高频阻抗Z′(t)变为阻抗阈值(高频阻抗阈值)Z′th以上，通过步骤S109的处理判断为在时间t6或紧接在时间t6之后处置对象的附近没有充满液体(末端执行器12的与处置对象接触的接触位置没有位于液体中)。然后，生成表示没有充满液体的信号，在时间t6或紧接在时间t6之后，通过步骤S112的处理来停止驱动电流I的输出和/或由警告部37发出警告。
在本实施方式中，基于高频阻抗Z′是否已变为阻抗阈值(高频阻抗阈值)Z′th以上，来判断末端执行器12所接触的处置对象的附近是否充满液体。如上述的那样，在处置对象的附近没有充满液体的状态(末端执行器12的与处置对象接触的接触部分位于空气中的状态)下，高频阻抗Z′变大。因此，基于时间t的高频阻抗Z′(t)是否为阻抗阈值Z′th以上，来适当地判断末端执行器12所接触的处置对象的附近是否充满液体。
另外，在本实施方式中，也基于表示末端执行器12所接触的处置对象的附近没有充满液体的信号，通过控制部30的控制来停止驱动电流I的输出和/或由警告部37发出警告。因此，在本实施方式中也起到与第一实施方式同样的作用和效果。
(第二实施方式的变形例)
此外，在第二实施方式的某个变形例中，也可以不对处置器具2设置振动产生部15，从而不向末端执行器12传递超声波振动。在该情况下，末端执行器12只使用高频电流I′作为能量来对处置对象进行处置。在本变形例中，不从驱动电路(输出部)22输出驱动电流(超声波电流)I，从而不向处置器具2供给驱动电流I。而且，在本变形例中，从驱动电路22输出高频电流I′(高频电能)来作为驱动处置器具2的驱动电流，所输出的高频电流I′被供给至处置器具2。
在本变形例中，也与第二实施方式同样，在末端执行器12设置有第一电极41，在护套8的前端部设置有第二电极42。而且，当从驱动电路(输出部)22输出高频电能(高频电流I′)时，第一电极41具有第一电位E1，第二电极42具有与第一电位E1不同的第二电位E2。在本实施方式中，也是在关节腔处将骨或软骨作为处置对象进行处置的状态下，在处置对象的附近充满液体。而且，在末端执行器12位于液体中的状态下，使末端执行器12与处置对象接触，使用高频电流I′来对处置对象进行处置。此时，末端执行器12的第一电极41与处置对象接触，护套8的第二电极42没有与处置对象接触。此外，在本变形例中也同样，如果在处置中向处置对象的附近适当地供给液体L，则处置对象的附近充满液体L，从而末端执行器12(第一电极41)和护套8的前端部(第二电极42)位于液体L中。
在本变形例中，也与第二实施方式同样，基于高频电能的高频阻抗Z′来判断处置对象的附近是否充满液体(参照图13)。即，在高频阻抗Z′(t)为阻抗阈值(高频阻抗阈值)Z′th以上的情况下，判断部36将判断参数η设定为1，在图4的步骤S109中判断为处置对象的附近没有充满液体(步骤S109-否)。另一方面，在高频阻抗Z′(t)小于阻抗阈值(高频阻抗阈值)Z′th的情况下，判断部36将判断参数η设定为0，在图4的步骤S109中判断为处置对象的附近充满液体(步骤S109-是)。因而，在本变形例中，也与第二实施方式同样，基于时间t的高频阻抗Z′(t)是否为阻抗阈值Z′th以上，来适当地判断末端执行器12所接触的处置对象的附近是否充满液体。此外，在本变形例中，在判断为处置对象的附近没有充满液体的情况下(步骤S109-否)，控制部30停止高频电流(驱动电流)I′的输出和/或由警告部37发出警告。
(其它变形例)
在上述的实施方式等中，在能量处置系统(1)中，对处置器具(2)设置末端执行器(12)，该末端执行器(12)在关节腔(70)处在与处置对象接触的状态下使用能量来对处置对象进行处置，用于驱动处置器具(2)的驱动电流(I；I′)从输出部(22)向处置器具(2)输出。在末端执行器(12)与处置对象接触且从输出部(22)输出驱动电流(I；I′)的状态下，判断部(36)判断末端执行器(12)所接触的处置对象的附近是否充满液体(L)。而且，控制部(30)基于由判断部(36)判断为处置对象的附近没有充满液体(L)，来进行停止从输出部(22)输出驱动电流(I；I′)和发出没有充满液体(L)的意思的警告中的至少一方。
如果满足上述的结构，也可以适当地变更上述的实施方式等，还可以将上述的实施方式等适当地局部地进行组合。
以上，对本发明的实施方式等进行了说明，但是不言而喻的是，本发明并不限定于上述的实施方式等，能够在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种变形。

Claims (8)

1.一种能量处置系统，具备：
处置器具，其具备末端执行器，该末端执行器在关节腔处在与处置对象接触的状态下使用能量来对所述处置对象进行处置；
输出部，其向所述处置器具输出用于驱动所述处置器具的驱动电流；
判断部，在所述末端执行器与所述处置对象接触且从所述输出部输出所述驱动电流的状态下，该判断部判断所述末端执行器所接触的所述处置对象的附近是否充满液体；以及
控制部，其基于由所述判断部判断为所述处置对象的附近没有充满所述液体，来进行停止从所述输出部输出所述驱动电流和发出没有充满所述液体的意思的警告中的至少一方。
2.根据权利要求1所述的能量处置系统，其特征在于，
所述处置器具具备振动产生部，该振动产生部通过被供给从所述输出部输出的所述驱动电流来产生超声波振动，
所述末端执行器被传递由所述振动产生部产生的所述超声波振动，使用被传递的所述超声波振动来对所述处置对象进行处置。
3.根据权利要求2所述的能量处置系统，其特征在于，
还具备检测部，该检测部经时地对通过被输出所述驱动电流而被施加的驱动电压、以及基于所述驱动电流和所述驱动电压计算的声阻抗中的至少一方进行检测，
所述判断部基于所述声阻抗变为阻抗阈值以下或者所述驱动电压变为电压阈值以下，来判断为所述处置对象的附近没有充满所述液体。
4.根据权利要求3所述的能量处置系统，其特征在于，
所述控制部通过使所述输出部经时地将所述驱动电流以固定的电流值输出，来使所述末端执行器经时地以固定的振幅进行振动。
5.根据权利要求2所述的能量处置系统，其特征在于，还具备：
检测部，其经时地对所述驱动电流和通过被输出所述驱动电流而被施加的驱动电压进行检测；以及
运算部，其基于所述检测部的检测结果来计算所述驱动电流与所述驱动电压的相位差，
所述判断部基于所述驱动电流与所述驱动电压的所述相位差变为相位阈值以上、或者所述驱动电流与所述驱动电压的所述相位差在规定的时间期间内持续以基准增加率以上的增加率增加，来判断为所述处置对象的附近没有充满所述液体。
6.根据权利要求2所述的能量处置系统，其特征在于，还具备：
检测部，其经时地对通过被输出所述驱动电流而被施加的驱动电压进行检测；以及
运算部，其基于所述检测部的检测结果来经时地计算所述驱动电压的在基准时间期间内的累积值，
所述判断部基于所述驱动电压的所述累积值变为累积阈值以下，来判断为所述处置对象的附近没有充满所述液体。
7.根据权利要求2所述的能量处置系统，其特征在于，
所述控制部使所述输出部输出所述驱动电流并且使所述输出部输出与所述驱动电流不同的高频电能，
所述处置器具具备第一电极以及第二电极，该第一电极设置于所述末端执行器，通过被供给所述高频电能而具有第一电位，该第二电极通过被供给所述高频电能而具有与所述第一电位不同的第二电位，
所述能量处置系统还具备检测部，该检测部经时地对所述高频电能的高频阻抗进行检测，
所述判断部基于所述高频阻抗变为阻抗阈值以上，来判断为所述处置对象的附近没有充满所述液体。
8.一种能量控制装置，与具备末端执行器的处置器具一同使用，对用于驱动所述处置器具的驱动电流向所述处置器具的供给进行控制，其中，所述末端执行器在关节腔处在与处置对象接触的状态下使用能量来对所述处置对象进行处置，所述能量控制装置具备：
输出部，其向所述处置器具输出所述驱动电流；
判断部，在所述末端执行器与所述处置对象接触且从所述输出部输出所述驱动电流的状态下，该判断部判断所述末端执行器所接触的所述处置对象的附近是否充满液体；以及
控制部，其基于由所述判断部判断为所述处置对象的附近没有充满所述液体，来进行停止从所述输出部输出所述驱动电流和发出没有充满所述液体的意思的警告中的至少一方。
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