JP2002186901A - 超音波手術装置 - Google Patents
超音波手術装置Info
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- 238000011282 treatment Methods 0.000 abstract description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 2
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- 239000008186 active pharmaceutical agent Substances 0.000 description 1
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Landscapes
- Surgical Instruments (AREA)
- Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 複数の処置具に対し、処置具毎に共振周波数
に対応した周波数範囲で、容易に出力周波数監視を行
う。 【解決手段】 ＤＤＳ１１はＣＰＵ１０より設定周波数
を読み込む。設定周波数情報を読込んだ後、ＤＤＳ１１
はその情報を基に監視周波数範囲を演算する。設定周波
数に応じた正弦波を増幅部１２に出力する。その後、Ｄ
ＤＳ１１は設定周波数と出力周波数の差分を演算し、周
波数偏差を求める。そして、ＤＤＳ１１は演算された周
波数偏差を監視周波数と比較する。
に対応した周波数範囲で、容易に出力周波数監視を行
う。 【解決手段】 ＤＤＳ１１はＣＰＵ１０より設定周波数
を読み込む。設定周波数情報を読込んだ後、ＤＤＳ１１
はその情報を基に監視周波数範囲を演算する。設定周波
数に応じた正弦波を増幅部１２に出力する。その後、Ｄ
ＤＳ１１は設定周波数と出力周波数の差分を演算し、周
波数偏差を求める。そして、ＤＤＳ１１は演算された周
波数偏差を監視周波数と比較する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は生体組織を超音波振
動により処置する超音波手術装置に関する。
動により処置する超音波手術装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】超音波変換器を用いる装置は、従来種々
提案されており、例えば、外科用超音波メス、超音波洗
浄器、超音波加工装置等が知られている。このような超
音波装置に使用されている超音波変換器は、効率を高め
るために、その共振周波数で駆動するのが望ましいが、
共振周波数は負荷条件や温度によって変動する。
提案されており、例えば、外科用超音波メス、超音波洗
浄器、超音波加工装置等が知られている。このような超
音波装置に使用されている超音波変換器は、効率を高め
るために、その共振周波数で駆動するのが望ましいが、
共振周波数は負荷条件や温度によって変動する。
【０００３】このようなことから、従来、例えば超音波
変換器の駆動電圧と駆動電流あるいは振動速度検出信号
との位相差を検出し、その出力に基づいて超音波変換器
の駆動周波数を制御する、アナログ回路で構成された、
いわゆるフェーズロックループ（ＰＬＬ）方式の共振点
追尾回路を用いるものが提案されている。
変換器の駆動電圧と駆動電流あるいは振動速度検出信号
との位相差を検出し、その出力に基づいて超音波変換器
の駆動周波数を制御する、アナログ回路で構成された、
いわゆるフェーズロックループ（ＰＬＬ）方式の共振点
追尾回路を用いるものが提案されている。
【０００４】例えば特開平７−３１３９３７号公報で
は、超音波振動子の駆動装置において、駆動周波数が所
定の範囲にあるか否かを確認して、異常の場合には、駆
動を停止するとともに異常を告知する方法が開示されて
おり、出力周波数を監視する手段として、位相比較から
の出力をチャージポンプでアナログ信号に変化し、その
信号をフィルタで高調波ノイズを除去して、ウインドウ
コンパレータでアナログ的に比較監視を行なっている。
は、超音波振動子の駆動装置において、駆動周波数が所
定の範囲にあるか否かを確認して、異常の場合には、駆
動を停止するとともに異常を告知する方法が開示されて
おり、出力周波数を監視する手段として、位相比較から
の出力をチャージポンプでアナログ信号に変化し、その
信号をフィルタで高調波ノイズを除去して、ウインドウ
コンパレータでアナログ的に比較監視を行なっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年の
超音波手術装置においては、処置具の使用目的に応じて
複数の処置具が存在しているが、上記特開平７−３１３
９３７号公報の監視方法は、基本的に１つの出力周波数
を仮定しており、複数の出力周波数は対応できない、ま
たは複数のウインドウコンパレータを並列に設ける必要
があるといった問題がある。
超音波手術装置においては、処置具の使用目的に応じて
複数の処置具が存在しているが、上記特開平７−３１３
９３７号公報の監視方法は、基本的に１つの出力周波数
を仮定しており、複数の出力周波数は対応できない、ま
たは複数のウインドウコンパレータを並列に設ける必要
があるといった問題がある。
【０００６】つまり、このような場合、従来例のように
アナログ信号により、出力周波数を監視していたので
は、回路規模の増大、拡張性に欠けたものとなり、複数
の処置具に対して対応できない問題がある。
アナログ信号により、出力周波数を監視していたので
は、回路規模の増大、拡張性に欠けたものとなり、複数
の処置具に対して対応できない問題がある。
【０００７】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、複数の処置具に対し、処置具毎に共振周波数に
対応した周波数範囲で、容易に出力周波数監視を行うこ
とのできる超音波手術装置を提供することを目的として
いる。
であり、複数の処置具に対し、処置具毎に共振周波数に
対応した周波数範囲で、容易に出力周波数監視を行うこ
とのできる超音波手術装置を提供することを目的として
いる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の超音波手術装置
は、デジタル周波数データを入力する入力部を有し前記
デジタル周波数データに基づき超音波振動子を駆動する
駆動信号を発振する超音波駆動信号発振手段と、前記超
音波振動子に供給される前記駆動信号に基づき前記デジ
タル周波数データを前記超音波振動子の共振周波数に設
定する共振周波数設定手段と、前記共振周波数設定手段
で設定された前記デジタル周波数データに基づき前記超
音波振動子の駆動状態を監視する監視手段とを備えて構
成される。
は、デジタル周波数データを入力する入力部を有し前記
デジタル周波数データに基づき超音波振動子を駆動する
駆動信号を発振する超音波駆動信号発振手段と、前記超
音波振動子に供給される前記駆動信号に基づき前記デジ
タル周波数データを前記超音波振動子の共振周波数に設
定する共振周波数設定手段と、前記共振周波数設定手段
で設定された前記デジタル周波数データに基づき前記超
音波振動子の駆動状態を監視する監視手段とを備えて構
成される。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態について述べる。
の実施の形態について述べる。
【００１０】図１ないし図３は本発明の一実施の形態に
係わり、図１は超音波手術装置の構成を示す構成図、図
２は図１の装置本体の構成を示すブロック図、図３は図
２の装置本体の作用を説明するフローチャートである。
係わり、図１は超音波手術装置の構成を示す構成図、図
２は図１の装置本体の構成を示すブロック図、図３は図
２の装置本体の作用を説明するフローチャートである。
【００１１】本実施の形態の超音波手術装置１は、装置
本体２と、生体組織を超音波振動により処置する例えば
２種類のハンドピース３及びハンドピース４と、フット
スイッチ５とから構成され、超音波手術装置１の装置本
体２からのハンドピース３、ハンドピース４への高周波
電力の出力制御は、フットスイッチ５の出力ペダルによ
り、出力のオン・オフ制御が行なえるようになってい
る。
本体２と、生体組織を超音波振動により処置する例えば
２種類のハンドピース３及びハンドピース４と、フット
スイッチ５とから構成され、超音波手術装置１の装置本
体２からのハンドピース３、ハンドピース４への高周波
電力の出力制御は、フットスイッチ５の出力ペダルによ
り、出力のオン・オフ制御が行なえるようになってい
る。
【００１２】ハンドピース３、４は代表的な超音波手術
装置１の処置具であって、例えば、ハンドピース３は、
４７ＫＨｚの共振周波数を持つハンドピースで、周波数
が比較的高いことから、ハンドピースを細くできる。ハ
ンドピース４は、２３．５ＫＨｚの共振周波数を持つハ
ンドピースで、周波数が比較的低いことから、ハンドピ
ースが大きい反面、組織を把持する部分を太く、長くで
きる長所を有している。
装置１の処置具であって、例えば、ハンドピース３は、
４７ＫＨｚの共振周波数を持つハンドピースで、周波数
が比較的高いことから、ハンドピースを細くできる。ハ
ンドピース４は、２３．５ＫＨｚの共振周波数を持つハ
ンドピースで、周波数が比較的低いことから、ハンドピ
ースが大きい反面、組織を把持する部分を太く、長くで
きる長所を有している。
【００１３】このように、超音波手術装置１の処置具に
おいては 、各種処置に応じて、複数のハンドピースを
使用することが要望されており、そのため、超音波手術
装置１は、複数の出力周波数制御を行なうことが要求さ
れている。
おいては 、各種処置に応じて、複数のハンドピースを
使用することが要望されており、そのため、超音波手術
装置１は、複数の出力周波数制御を行なうことが要求さ
れている。
【００１４】次に、本願の特徴である、超音波手術装置
１の装置本体２の内部構成について、図２を用いて説明
する。
１の装置本体２の内部構成について、図２を用いて説明
する。
【００１５】本構成は、出力周波数の監視に必要な構成
のみを図示しており、超音波手術装置に必要な他のすべ
ての構成は公知であるので説明は省略する。
のみを図示しており、超音波手術装置に必要な他のすべ
ての構成は公知であるので説明は省略する。
【００１６】図２に示すように、装置本体２では、ＣＰ
Ｕ１０は、出力周波数情報をＤＤＳ１１に送信する。Ｄ
ＤＳ１１では、ＣＰＵ１０からの出力周波数情報に基づ
き、その周波数の正弦波を増幅部１２に出力する。ま
た、ＣＰＵ１０から設定出力（電流）情報が、増幅部１
２に出力する。
Ｕ１０は、出力周波数情報をＤＤＳ１１に送信する。Ｄ
ＤＳ１１では、ＣＰＵ１０からの出力周波数情報に基づ
き、その周波数の正弦波を増幅部１２に出力する。ま
た、ＣＰＵ１０から設定出力（電流）情報が、増幅部１
２に出力する。
【００１７】増幅部１２では、ＤＤＳ１１からの正弦波
を設定出力まで増幅し、出力検出部１３を介して、ハン
ドピース３（あるいはハンドピース４）に超音波出力を
伝える。
を設定出力まで増幅し、出力検出部１３を介して、ハン
ドピース３（あるいはハンドピース４）に超音波出力を
伝える。
【００１８】ハンドピース３（あるいはハンドピース
４）は上述したように固有の共振周波数を持ち、それ以
外の周波数で駆動すると、電流と電圧の位相が一致しな
い。
４）は上述したように固有の共振周波数を持ち、それ以
外の周波数で駆動すると、電流と電圧の位相が一致しな
い。
【００１９】出力検出部１３では、電圧と電流の位相を
検出し、その情報を位相比較器１４に出力する。
検出し、その情報を位相比較器１４に出力する。
【００２０】位相比較器１４では、出力検出部１３によ
り検出された電圧位相と電流位相を比較し、その結果を
ＵＰ／ＤＯＷＮカウンタ１５に出力する。
り検出された電圧位相と電流位相を比較し、その結果を
ＵＰ／ＤＯＷＮカウンタ１５に出力する。
【００２１】ＵＰ／ＤＯＷＮカウンタ１５では、比較結
果を基に、周波数の増減情報をＤＤＳ１１に出力する。
果を基に、周波数の増減情報をＤＤＳ１１に出力する。
【００２２】このようにして、ハンドピース３（あるい
はハンドピース４）の共振周波数に出力周波数が一致す
るように、共振周波数追尾を行なうと伴に、設定出力
（電流）になるように、増幅率を変化させ、超音波手術
を実現する。
はハンドピース４）の共振周波数に出力周波数が一致す
るように、共振周波数追尾を行なうと伴に、設定出力
（電流）になるように、増幅率を変化させ、超音波手術
を実現する。
【００２３】また、図２の破線で囲んだ部分は、従来技
術でアナログＰＬＬ部分に相当する構成であり、デジタ
ルＰＬＬ２１により構成されており、デジタルＰＬＬ２
１は、通常、高速処理を要求されることから、高速なデ
バイスである、ＤＳＰ、ＦＰＧＡ等のプログラマブルデ
バイスが用いられる。
術でアナログＰＬＬ部分に相当する構成であり、デジタ
ルＰＬＬ２１により構成されており、デジタルＰＬＬ２
１は、通常、高速処理を要求されることから、高速なデ
バイスである、ＤＳＰ、ＦＰＧＡ等のプログラマブルデ
バイスが用いられる。
【００２４】次に、出力周波数の監視手段について、図
３のフローチャートを用いて説明する。ここでは、ＤＤ
Ｓ１１の内部に監視手段を設けることを前提として説明
する。
３のフローチャートを用いて説明する。ここでは、ＤＤ
Ｓ１１の内部に監視手段を設けることを前提として説明
する。
【００２５】はじめに、ＤＤＳ１１はステップＳ１でＣ
ＰＵ１０より設定周波数を読み込む。ここで、設定周波
数は、通常、図示していないが、ハンドピース３（ある
いはハンドピース４）内部に識別抵抗が付設され、この
値を定電流回路により、電圧信号として読み込むこと
で、ＣＰＵ１０はハンドピース３（あるいはハンドピー
ス４）の共振周波数を認識する。
ＰＵ１０より設定周波数を読み込む。ここで、設定周波
数は、通常、図示していないが、ハンドピース３（ある
いはハンドピース４）内部に識別抵抗が付設され、この
値を定電流回路により、電圧信号として読み込むこと
で、ＣＰＵ１０はハンドピース３（あるいはハンドピー
ス４）の共振周波数を認識する。
【００２６】また、認識方法は、ハンドピース３（あるい
はハンドピース４）内部に識別用のメモリが内臓されて
おり、その情報をＣＰＵ１０が通信により読み込んでも
よい。
はハンドピース４）内部に識別用のメモリが内臓されて
おり、その情報をＣＰＵ１０が通信により読み込んでも
よい。
【００２７】上記、設定周波数情報を読込んだ後、ＤＤ
Ｓ１１は、ステップＳ２でその情報を基に監視周波数範
囲を演算する。例えば、共振周波l数が４７ＫＨｚのハ
ンドピース３であれば±２．３５ＫＨｚ、共振周波数が
２３．５ＫＨｚのハンドピース４であれば±１．１７５
ＫＨｚのように決定する。ここで、共振周波数が高い方
が、周波数の監視範囲が広いのは、高い共振周波数を持
つハンドピースの方が製造加工のばらつきにより、より
共振周波数がばらつくためである。
Ｓ１１は、ステップＳ２でその情報を基に監視周波数範
囲を演算する。例えば、共振周波l数が４７ＫＨｚのハ
ンドピース３であれば±２．３５ＫＨｚ、共振周波数が
２３．５ＫＨｚのハンドピース４であれば±１．１７５
ＫＨｚのように決定する。ここで、共振周波数が高い方
が、周波数の監視範囲が広いのは、高い共振周波数を持
つハンドピースの方が製造加工のばらつきにより、より
共振周波数がばらつくためである。
【００２８】上記、監視周波数範囲を演算した後、ＤＤ
Ｓ１１はステップＳ３で設定周波数に応じた正弦波を出
力する。
Ｓ１１はステップＳ３で設定周波数に応じた正弦波を出
力する。
【００２９】その後、ステップＳ４で設定周波数と出力
周波数の差分を演算し、周波数偏差を求める。ここで、
出力周波数は、ＵＰ／ＤＯＷＮカウンタ１５によりＤＤ
Ｓ１１の出力周波数が変化するが、そのＤＤＳ１１の出
力周波数を意味する。
周波数の差分を演算し、周波数偏差を求める。ここで、
出力周波数は、ＵＰ／ＤＯＷＮカウンタ１５によりＤＤ
Ｓ１１の出力周波数が変化するが、そのＤＤＳ１１の出
力周波数を意味する。
【００３０】ステップＳ５で演算された周波数偏差を上
記監視周波数と比較し、もし監視周波数範囲内であれ
ば、正弦波出力のステップＳ３に戻り、上記と同じフロ
ーを繰り返し制御する。
記監視周波数と比較し、もし監視周波数範囲内であれ
ば、正弦波出力のステップＳ３に戻り、上記と同じフロ
ーを繰り返し制御する。
【００３１】また、もし監視周波数範囲外であれば、ス
テップＳ６で異常と認識し、出力と停止すると伴に、警
告を表示、表音する。
テップＳ６で異常と認識し、出力と停止すると伴に、警
告を表示、表音する。
【００３２】このような制御は、デジタルＰＬＬ２１を
用いることで、リアルタイムで出力周波数を認識、監視
周波数範囲と比較、各ハンドピースの共振周波数に応じ
て前記監視周波数を可変できるものである。
用いることで、リアルタイムで出力周波数を認識、監視
周波数範囲と比較、各ハンドピースの共振周波数に応じ
て前記監視周波数を可変できるものである。
【００３３】上記実施の形態では、ＤＤＳ１１で監視周
波数範囲内にあるか否か判別していたが、これは、ＣＰ
Ｕ１０で実施しても同様の効果が得られる。このときに
フローの違いは、出力周波数情報をＤＤＳ１１からＣＰ
Ｕ１０に送信することで、ＣＰＵ１０内部で設定周波数
と比較、監視することで実現できる。この場合の違い
は、その監視処理を、ＤＤＳ１１で実施するか、ＣＰＵ
１０で実施するかの違いであり、両方法ともデジタル処
理しているため、その難易度に違いはなく、負荷をＤＤ
Ｓ１１に持たせるか、ＣＰＵ１０に持たせるかといっ
た、負荷分散の度合いで決定される。
波数範囲内にあるか否か判別していたが、これは、ＣＰ
Ｕ１０で実施しても同様の効果が得られる。このときに
フローの違いは、出力周波数情報をＤＤＳ１１からＣＰ
Ｕ１０に送信することで、ＣＰＵ１０内部で設定周波数
と比較、監視することで実現できる。この場合の違い
は、その監視処理を、ＤＤＳ１１で実施するか、ＣＰＵ
１０で実施するかの違いであり、両方法ともデジタル処
理しているため、その難易度に違いはなく、負荷をＤＤ
Ｓ１１に持たせるか、ＣＰＵ１０に持たせるかといっ
た、負荷分散の度合いで決定される。
【００３４】本願の構成にすることで、異なる共振周波
数のハンドピースに対しても、容易に出力周波数との偏
差を演算し、異常を監視できる。
数のハンドピースに対しても、容易に出力周波数との偏
差を演算し、異常を監視できる。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、複
数の処置具に対し、処置具毎に共振周波数に対応した周
波数範囲で、容易に出力周波数監視を行うことができる
という効果がある。
数の処置具に対し、処置具毎に共振周波数に対応した周
波数範囲で、容易に出力周波数監視を行うことができる
という効果がある。
【図１】本発明の一実施の形態に係る超音波手術装置の
構成を示す構成図
構成を示す構成図
【図２】図１の装置本体の構成を示すブロック図
【図３】図２の装置本体の作用を説明するフローチャー
ト
ト
【符号の説明】 １…超音波手術装置 ２…装置本体 ３，４…ハンドピース ５…フットスイッチ １０…ＣＰＵ １１…ＤＤＳ １２…増幅部 １３…出力検出部 １４…位相比較器 １５…ＵＰ／ＤＯＷＮカウンタ ２１…デジタルＰＬＬ
Claims (2)
- 【請求項１】 デジタル周波数データを入力する入力部
を有し、前記デジタル周波数データに基づき超音波振動
子を駆動する駆動信号を発振する超音波駆動信号発振手
段と、 前記超音波振動子に供給される前記駆動信号に基づき、
前記デジタル周波数データを前記超音波振動子の共振周
波数に設定する共振周波数設定手段と、 前記共振周波数設定手段で設定された前記デジタル周波
数データに基づき、前記超音波振動子の駆動状態を監視
する監視手段とを備えたことを特徴とする超音波手術装
置。 - 【請求項２】 超音波振動する超音波振動子を有し、前
記超音波振動によって生体を処置するハンドピースと、 デジタル周波数データを入力する入力部を有し、前記デ
ジタル周波数データに基づき超音波振動子を駆動する駆
動信号を発振する超音波駆動信号発振手段と、 前記超音波振動子に供給される前記駆動信号に基づき、
前記デジタル周波数データを前記超音波振動子の共振周
波数に設定する共振周波数設定手段と、 前記ハンドピースに応じて前記共振周波数設定手段で設
定された前記デジタル周波数データを監視する監視手段
とを備えたことを特徴とする超音波手術装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000389387A JP2002186901A (ja) | 2000-12-21 | 2000-12-21 | 超音波手術装置 |
| US09/774,920 US6569109B2 (en) | 2000-02-04 | 2001-01-31 | Ultrasonic operation apparatus for performing follow-up control of resonance frequency drive of ultrasonic oscillator by digital PLL system using DDS (direct digital synthesizer) |
| US10/414,984 US6761690B2 (en) | 2000-02-04 | 2001-06-18 | Ultrasonic operation apparatus for performing follow-up control of resonance frequency drive of ultrasonic oscillator by digital PLL system using DDS (direct digital synthesizer) |
| US10/774,914 US7270646B2 (en) | 2000-02-04 | 2004-02-09 | Ultrasonic operation apparatus for performing follow-up control of resonance frequency drive of ultrasonic oscillator by digital PLL system using DDS (direct digital synthesizer) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000389387A JP2002186901A (ja) | 2000-12-21 | 2000-12-21 | 超音波手術装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002186901A true JP2002186901A (ja) | 2002-07-02 |
| JP2002186901A5 JP2002186901A5 (ja) | 2005-02-17 |
Family
ID=18855953
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000389387A Pending JP2002186901A (ja) | 2000-02-04 | 2000-12-21 | 超音波手術装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002186901A (ja) |
Cited By (146)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7546781B2 (en) | 2004-08-09 | 2009-06-16 | Olympus Corporation | Ultrasonic operation apparatus and abnormality judgment method thereof |
| US7749240B2 (en) | 2003-08-07 | 2010-07-06 | Olympus Corporation | Ultrasonic surgical system |
| JP2010535087A (ja) * | 2007-07-31 | 2010-11-18 | エシコン・エンド−サージェリィ・インコーポレイテッド | 温度制御超音波外科用器具 |
| US8461744B2 (en) | 2009-07-15 | 2013-06-11 | Ethicon Endo-Surgery, Inc. | Rotating transducer mount for ultrasonic surgical instruments |
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