JP2007195992A

JP2007195992A - 超音波手術装置および超音波手術装置の制御方法

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Publication number: JP2007195992A
Application number: JP2007038540A
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Inventors: 裕之 ▲高▼橋; Hiroyuki Takahashi
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Publication date: 2007-08-09
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Abstract

【課題】負荷インピーダンスが高い状態でも、容易に超音波振動させることが可能な超音波手術装置の制御方法を提供する。
【解決手段】出力がオンされた際に、制御回路から所定のパラメータが与えられることにより超音波振動子を駆動させる駆動信号の設定値を設定し、設定値に到達するまで駆動信号を増加させると共に設定値に到達するまで駆動信号の電圧と電流との位相差を共振周波数追尾を行い、駆動信号が設定値に到達した際には駆動信号の周波数を検知し周波数が所定の範囲内にあるか否かを判断し、駆動周波数が所定の範囲内にある場合には正常と判断して超音波振動子の駆動を続行し、所定の範囲外である場合には異常と判断して超音波振動子の駆動を停止させる。
【選択図】図３

Description

本発明は超音波手術装置および超音波手術装置の制御方法、更に詳しくは超音波振動子の周波数駆動の制御部分に特徴のある超音波手術装置および超音波手術装置の制御方法に関する。

一般に、外科手術用の超音波メスや超音波加工装置等に使用されている超音波振動子は、その基本共振周波数もしくはその近傍において駆動することが望ましい。

このような技術に関し、例えば特許第２７９６５４９号公報あるいは特開平７−３１３９３７号公報に示されるように、超音波振動子への駆動電圧と電流との位相を比較して制御する周波数制御手段としてのＰＬＬ（位相制御ループ）方式による駆動装置が公知技術として知られている。

前者（特許第２７９６５４９号公報）に記載の超音波手術装置は、超音波振動子（負荷）の駆動を開始する際に、設定値に対して駆動電流が０または小さい値から徐々に増加させ、これにより超音波振動子（負荷）の発振開始時の急激な応力変化を避けることで、超音波振動子の破壊、劣化を防止しているものが提案されている。

これに対し、後者（特開平７−３１３９３７号公報）に記載の超音波手術装置は、駆動周波数が所定の範囲にあるか否かを超音波振動子（負荷）の駆動装置で確認し、出力異常の場合には駆動を停止すると共に、異常を告知するようにしたものが提案されている。

このような超音波手術装置は、超音波出力を行わないときには負荷（超音波振動子）とＰＬＬフィードバック回路とを接続せず、単一の基準周波数で擬似的にＰＬＬフィードバックをかけておいて、超音波出力を行うときに基準周波数と負荷（超音波振動子）とを切り替えてＰＬＬフィードバック回路に接続し、負荷（超音波振動子）を超音波振動させている。

詳細には、図９に示すように、超音波出力信号を検出回路１０１により、電圧及び電流を検出して、その位相信号ΘV、ΘIを位相比較器１０２ならびに電流位相信号切替部１０３に入力している。そして、位相比較器１０２では、電圧位相ΘV、電流位相信号ΘIの位相差を検知して、出カ周波数を上下させる制御信号を出力し、ローパスフィルタ１０４を介してＶＣＯ（電圧制御発振器）１０５にその制御信号を入力する。ＶＣＯ１０５はその制御信号に基づき、実際にその周波数の正弦波を出力し、この正弦波は電力増幅器１０７を介して、ハンドピース１０８に伝えられ、ハンドピース１０８の先端が超音波振動をして、組織を凝固切開する。また、基準発振器１１０では、超音波共振周波数近傍の周波数が安定して出力されており、電流位相信号切替部１０３により、検出回路１０１からの電流信号ΘIと、基準発振器１１０からの信号が切替られるようになっている。その切替は、制御回路１１１により行われる。また、電力増幅器１０７からの超音波出力信号がカウンタ１１２を介して、制御回路１１１により出力周波数が検知できるようになっている。

超音波出力を行わないときには、基準発振器１１０を選択して擬似的にＰＬＬ発振させ、超音波出力を行うときには、基準発振器１１０から電流信号ΘIに切り替えて、負荷（超音波振動子）を含めた系でＰＬＬ発振させている。

図１０は、一般的な負荷（超音波振動子）と出力回路との等価回路を示しており、超音波振動子の等価回路はＣa、Ｌa、Ｒの直列回路とＣbの並列回路で現される。また、通常、発振回路には、前記超音波振動子の制動容量成分をキャンセルするためのマッチンク用のコイルＬbがある。
図１１は、図１０の等価回路の電気的応答性を示したものであり、ここで縦軸がインピーダンスＺと位相Θ、横軸が周波数である。また、図１１のＦ1は第ｌの反共振周波数、Ｆrは共振周波数、Ｆ2は第２の反共振周波数である。通常、超音波振動子を超音波駆動させるときには、共振周波数Ｆrに周波数追尾させるようにＰＬＬ駆動を行う。
図１２は、図９のハンドピース１０８で組織等を把持したときの電気的応答を示したものである。図１１との違いは、ハンドピース１０８で組織等を把持することで、超音波振動子が振動し難くなるため、インピーダンスＺが高くなり、このインピーダンスＺと位相Θの電気的特性の変化が鈍くなっている状態である。

図１０に示した回路の電気的特性は、超音波振動している動的特性と、ハンドピースで組織を把持している場合などの振動を抑制されている静的特性では異なり、前者（特公２７９６５４９号公報）の動的特性が図１１に相当し、後者（特開平７−３１３９３７号公報）の静的特性が図１２に相当する。

後者（特開平７−３１３９３７号公報）は、超音波振動子の駆動エネルギが、組織を把持したことによる振動を抑制するエネルギ（負荷条件）に負けて、振動できない状態である。この状態からひとたび振動を開始すると、図１１に示すように、急激にインピーダンスＺが低下する。
後者（特開平７−３１３９３７号公報）では組織と把持部が密着して動かない状態に対して、前者（特許第２７９６５４９号公報）では組織と把持部との間にミクロな空間が発生して振動を可能にしている。即ち、超音波振動子が振動を開始するまでは大きなインピーダンスＺとなり、一旦、振動を開始すると小さなインピーダンスＺとなる。

上記特公２７９６５４９号公報に記載の超音波手術装置は、超音波振動子を保護するために出力開始後、設定値に対して徐々に出力を変化させているが、出力を時間と共に変化させる制御を行っているため、上述したハンドピースの負荷条件が変化した際には、この負荷条件の変化に対して電圧位相信号ΘVと電流位相信号ΘIとの位相差を検知するのに時間的遅れが発生し、もはや意図通りにＰＬＬ制御を行うのが困難となる。また、ＰＬＬ制御（共振周波数追尾）動作中は低い設定値で行い、その後、設定値に対して徐々に出力を増加させるように制御を行っている。このため、ハンドピースで組織を把持した場合などのインピーダンスＺが高い状態では、微弱な電流が検出されるため、この電流位相信号ΘIの位相と電圧位相信号ΘVとのを位相を比較できず、共振周波数を追尾できなくなり、ＰＬＬ制御が不能になるという問題があった。

一方、上記特開平７−３１３９３７号公報に記載の超音波手術装置は、出力開始直後は低電流源で超音波振動子を駆動し、所定時間後に設定電流源で駆動する。このとき、その駆動周波数が所定の範囲内に無ければ、異常と判断し、駆動を停止させている。ハンドピースで組織を把持しているときは、振動に対する負荷が大きいため電圧位相信号ΘVと電流位相信号ΘIとの位相変化が鈍く、かつインピーダンスＺが大きいため検出電流が微弱となり、電圧との位相比較ができなくなる。その結果、ＰＬＬ制御が不能となり、異常と判断され、所望の動作ができなくなるという問題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ハンドピースで組織を把持している場合などの負荷インピーダンスが高い状態でも、超音波振動子を容易に超音波振動させることが可能な超音波手術装置および超音波手術装置の制御方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の超音波手術装置の制御方法は、出力がオンされた際に、制御回路から所定のパラメータが与えられることにより超音波振動子を駆動させる駆動信号の設定値を設定するステップと、前記設定値に到達するまで前記駆動信号を増加させると共に、前記設定値に到達するまで前記駆動信号の電圧と電流との位相差を共振周波数追尾を行って制御するステップと、前記駆動信号が前記設定値に到達した際には前記駆動信号の周波数を検知し、該周波数が所定の範囲内にあるか否かを判断するステップと、前記駆動周波数が所定の範囲内にある場合には正常と判断して前記超音波振動子の駆動を続行するとともに、前記駆動周波数が所定の範囲外である場合には異常と判断して前記超音波振動子の駆動を停止させるステップと、を有したことを特徴とする。

本発明の第１の超音波手術装置は、超音波ハンドピースに駆動信号を供給するための装置であって、駆動信号を順次増加させて供給する機能と、前記順次増加によって駆動信号が所定出力値に到達したことを検出する機能と、駆動信号が所定出力値以上である場合にＰＬＬ制御による共振周波数追尾に従って所定の駆動信号を供給する機能と、駆動信号が所定出力値以上である場合に駆動信号の周波数を検知して当該周波数が所定の範囲内にあるか否かを判断する機能と、前記周波数が所定の範囲内にある場合には前記駆動信号の出力を続行し、範囲外である場合には前記駆動信号の出力を停止する機能と、を具備することを特徴とする。

本発明の第２の超音波手術装置の制御方法は、出力がオンされた際に、制御回路から所定のパラメータが与えられることにより超音波振動子を駆動させるための駆動信号の設定値を設定するステップと、前記設定値に到達するまで前記駆動信号を増加させるステップと、前記設定値に到達した後に前記駆動信号の電圧と電流との位相差を共振周波数追尾を行って制御するステップと、前記駆動信号があらかじめ設定された制限値以下であるか否かを判断するステップと、前記駆動信号が前記制限値以下である場合には検出回路において検出された電圧値及び電流値に基づいて算出されたインピーダンスが規定値以下であるか否かを判断し、前記インピーダンスが規定値を超える場合には前記インピーダンスが規定値以下になるまで前記駆動信号を増加させるステップと、前記値が前記制限値を超えた場合もしくは前記インピーダンスが規定値以下である場合に、前記駆動信号が前記設定値になるように前記駆動信号を前記設定値に戻すステップと、前記駆動信号が前記設定値に到達した際には前記駆動信号の周波数を検知し、該周波数が所定の範囲内にあるか否かを判断するステップと、前記周波数が所定の範囲内にある場合には正常と判断して前記超音波振動子の駆動を続行するとともに、前記周波数が所定の範囲外である場合には異常と判断して前記超音波振動子の駆動を停止させるステップと、を有したことを特徴とする。

本発明の第２の超音波手術装置は、超音波ハンドピースに駆動信号を供給するための装置であって、駆動信号を順次増加させて供給する機能と、前記順次増加によって駆動信号が所定出力値に到達したことを検出する機能と、駆動信号が所定出力値以上である場合にＰＬＬ制御による共振周波数追尾に従って所定の駆動信号を供給する機能と、共振周波数追尾に従って供給される駆動信号が制限値以上であるか、制限値以下であっても検出したインピーダンス値が規定値以下である場合に、前記駆動信号を設定値に設定し、駆動信号の周波数を検知して当該周波数が所定の範囲内にあるか否かを判断する機能と、前記周波数が所定の範囲内にある場合には前記駆動信号の出力を続行し、範囲外である場合には前記駆動信号の出力を停止する機能と、を具備することを特徴とする。

本発明によれば、ハンドピースで組織を把持している場合などの負荷インピーダンスが高い状態でも、振動開始直後、振動するまでは大きなエネルギを超音波振動子に与え、インピーダンスが低下し振動が開始されたら、小さなエネルギ（設定値）を超音波振動子に与えることで、把持力量といった負荷条件の影響を受け難い出力制御が可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
（第１の実施の形態）
図１ないし図４は本発明の第１の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の超音波凝固切開装置の超音波駆動回路の構成を示す構成図、図３は図２の超音波駆動回路の作用を説明するフローチャート、図４は図２の超音波駆動回路の作用を説明する特性図である。

本実施の形態の超音波手術装置は、図１に示すように、超音波凝固切開装置１と処置を行うハンドピース２とから構成され、超音波凝固切開装置１の超音波駆動回路３では、図２に示すように、超音波出力信号を検出回路１１により電圧及び電流を検出して、その位相信号ΘV、ΘIを位相比較器１２ならびに電流位相信号切替部１３に入力し、図９で説明した周波数制御手段としてＰＬＬ制御を行うようになっている。

また、前記検出回路１１は、出力制御手段として電力増幅器１４からハンドピース２に供給される電流Ｉｐｐ（peak to peak)を計測し、その計測したＩｐｐ電流値を電流検出部１５で検出して、電流比較部１６にて出力設定部１７の設定電流と比較し、その差信号を乗算回路１８に入力する。一方、ＶＣＯ（電圧制御発振器）１９から出力された固定の正弦波が乗算回路１８に入力され、先の乗算回路１８に入力された差信号と積をとり（乗算）、電力増幅器１４に入力される。そして、電力増幅器１４から高出力の高周波信号が出力され、電力増幅器１４から出力される高出力の高周波信号が前記検出回路１１を介してハンドピース２内の図示しない超音波振動子に伝達されて超音波振動し、ハンドピース２が組織を凝固切開する。ここで、電力増幅器１４は、制御回路２３からパラメータｉを与えられると共に、出力設定部１７では制御回路２３からパラメータｊを与えられることで、後述する図３のフローチャートに従って、負帰還制御による出力制御を施すことで、出力設定部１７に予め設定された出力設定値に対応する超音波出力が制御される。尚、制御回路２３は、前記ＰＬＬ制御及び前記出力制御を順次制御するようになっている。

また、出力を行なわないときには前記制御回路２３の制御により、基準発振器２１の出力が電流位相信号切替部１３を介して位相比較器１２に入力されると共に、検出回路１１からの高周波信号の電圧信号ΘVが位相比較器１２に入力される。そして、位相比較器１２で、基準発振器２１からの擬似電流信号と電圧信号ΘVの位相が比較され、ローパスフィルタ２２を介してＶＣＯ１９にその制御信号が入力される。ＶＣＯ１９はその制御信号に基づき、先の擬似電流信号に電圧信号ΘVの位相が一致するような周波数の電圧波形が生成出力され、乗算回路１８、電力増幅器１４、検出回路１１に伝達される。尚、ここでは図示しない出力切断回路が検出回路１１とハンドピース２との間に配置され、実際には高周波出力がハンドピース２に伝えられることはない。また、図９で説明したの同様に基準発振器２１では、超音波共振周波数近傍の周波数が安定して出力されており、電流位相信号切替部１３により検出回路１１からの電流信号ΘIと、基準発振器２１からの信号とが制御回路２３の制御により切替られる。更に、電力増幅器１４からの超音波出力信号がカウンタ２４を介して、制御回路２３により出力周波数が検知できるようになっている。

次に、超音波駆動を行う場合には、制御回路２３から出力命令が出力されると、基準発振器２１の電流擬似信号から検出回路１１で検出された電流信号ΘIに電流位相信号切替部１３で切り替えられる。そして、検出された電流信号ΘIと電圧信号ΘVとが位相比較器１２で比較され、上記と同様の制御を行う。また、このとき、図示しない出力切断回路は、ハンドピース２と接続して、ハンドピース２に高周波駆動信号を伝達する。

このようにして、ハンドピース２の共振周波数で、超音波振動子を駆動することができ、ハンドピース２の先端が超音波振動することが可能となる。

ここで、従来は超音波振動子及びこの超音波振動子に接続される機械的部品に急激なエネルギを与えることで発生する過渡的な歪みを防ぐために、超音波振動のための出力を徐々に上げていき、振動開始直後、低出力で出力している間にＰＬＬ制御を行い、その後、設定値に基づき超音波駆動を行っていた。

このとき、振動開始直後、低出力かつ、負荷インピーダンスが高い状態のときには、ハンドピース２が共振周波数で振動することが困難であり、その結果所定範囲外の駆動周波数となって異常となり、出力が停止される。また、このとき、制御回路２３の制御により告知回路２５が動作して、ユーザにその旨を告知するようになっている。

そして、ハンドピース２が振動するまでは、インピーダンスＺは図１２で説明したような特性を示し、振動を開始すると図１１で説明したような特性を示す。このことから明らかなように、負荷インピーダンスが高い状態であり、かつ低出力状態のときは、インピーダンスＺと位相Θの電気的特性は鈍くなる。このようにＰＬＬ制御において、位相Θの変化が鈍いということは正常なＰＬＬ制御が不可能になることを意味する。一方、図１１のような変化がある電気的特性を示すと、前記のようなＰＬＬ制御上の問題は解除されることになる。
ここで、従来は図４に示すように設定出力に到達するｔ２になるまでの途中であるｔ１のタイミングのみでＰＬＬ制御を行い、駆動周波数が所定周波数内にあるか否かを判断していた。

本実施の形態では、出力開始直後から設定出力に到達するまで、即ち、出力開始直後から設定出力に到達するｔ２まで、上述したように電流検出部１５で検出した電流Ｉｐｐと出力設定部１７からの設定電流とを比較し、その差信号をＶＣＯ１９からの正弦波に乗算回路１８で乗算する出力制御を施して、ハンドピース２が振動するまでは大きなエネルギを超音波振動子に与え、インピーダンスが低下し振動が開始されたら、電圧位相信号ΘVと電流位相信号ΘIとの位相差の検知が検出回路１１にて可能となるので、ＰＬＬ制御による共振周波数追尾を行い、出力が設定出力に到達した後、駆動周波数が所定周波数内にあるか否かを判断するように制御する。

次に図３に示すフローチャートに従って、超音波出力制御を説明する。尚、ここでは、出力が設定値になるまでは所定範囲内に駆動周波数があるか否かの検知を行なわず、設定値に到達したときに初めてその判断を行う。

先ず、超音波凝固切開装置１の出力スイッチをオンし、ステップＳ１で出力ＯＮか否かを確認し、ステップＳ２で制御回路２３の制御によりパラメータｉに０を設定すると共にパラメータｊに所定の出力設定値を設定して出力開始直後から設定出力に到達するまで、即ち、ステップＳ２〜ステップＳ６（ｉ＞ｊ）まで上述した出力制御を行う。また、この出力制御の途中で、出力が設定値になるまでステップＳ４により随時、ＰＬＬ制御による共振周波数追尾を行っている。そして、出力が設定出力に到達したら、ステップＳ７で駆動周波数が所定範囲内にあるか否かを判断し、駆動周波数が所定範囲内にあればステップＳ８で正常出力制御として組織の凝固切開等の超音波処置を続行する。また、駆動周波数が所定範囲内になければ、ステップＳ９で出力異常処理として、制御回路２３の制御により告知回路２５が動作して、ユーザにその旨を告知する。

尚、負荷条件によっては、いつまでたっても設定値に到達しないことがあるが、これは規定時間を設け、この時間内に設定値に達しないときには、異常と判断することで問題は解決できる。この規定時間は、正常な状態で上記出力が設定値に到達する時間に例えば、１秒間等の余裕をもたせたものであれば良い。

また、ここでは、判断の切替えタイミングを設定値に達したときとしているが、これは出力が設定値に達した後の所定時間後でも良い。また、このとき、時間的には判断の切替えタイミングを後にした方が、過渡的特性が無くなるので正常になることが多い。

上述した構成により、ハンドピースで組織を把持している場合などの負荷インピーダンスが高い状態でも、超音波振動子を容易に超音波振動させることができる。

（第２の実施の形態）
図５及び図７は本発明の第２の実施の形態に係わり、図５は本発明の第２の実施の形態を備えた超音波凝固切開装置の超音波駆動回路の構成を示す構成図、図６は図５の超音波駆動回路の作用を説明するフローチャート、図７は図５の超音波駆動回路の作用を説明する特性図である。

上記第１の実施の形態では、駆動周波数が所定範囲内にあるか否かの判断の切替えタイミングを出力が設定出力に到達した後に行うようにしているが、本第２の実施の形態では共振周波数のインピーダンスＺを算出し、この算出したインピーダンスＺが低くなったタイミングで駆動周波数が所定範囲内にあるか否かの判断を行うように構成する。それ以外の構成は図２と同様なので説明を省略し、同じ構成には同じ符号を付して説明する。

即ち、図５に示すように本第２の実施の形態を備えた超音波駆動回路３０では、インピーダンスＺを検出、制御するため、検出回路１１にて電流及び電圧の実効値である電圧Ｖｒｍｓ（root mean square）及び電流Ｉｒｍｓを検出して、制御回路２３にて読み込み、出力及びインピーダンスＺを算出し、算出した出力及びインピーダンスＺにより出力の制限を行うように構成している。

次に図６に示すフローチャートに従って、超音波出力制御を説明する。尚、ここでは、図３で説明した出力制御の後、即ち、出力開始直後から設定出力に到達した後、ＰＬＬ制御による共振周波数追尾を行い、更に共振周波数でのインピーダンスＺが規定値以下に達するまで出力を増加させ、規定値以下になったときに初めて駆動周波数が所定周波数範囲内であるか否かの異常検知を行う。

先ず、超音波凝固切開装置１の出力スイッチをオンし、ステップＳ２１で出力ＯＮか否かを確認し、ステップＳ２２で図３で説明した出力制御を行う。そして、前記したように出力開始直後から設定出力に到達した後、ステップＳ２３でＰＬＬ制御による共振周波数追尾を行う。そして、検出回路１１にて検出した電圧Ｖｒｍｓ及び電流Ｉｒｍｓより算出した出力が予め設定した制限値以下であるか否かをステップＳ２４で確認し、出力が制限値以下である場合にはステップＳ２５へ進む。ここで、出力が制限値以下である場合にはステップ２６へ進む。ステップＳ２５では、算出したインピーダンスＺが規定値以下であるか否かを確認し、規定値以下である場合にはステップ２６へ進み、規定値以下でない場合にはステップＳ２２へ戻り、インピーダンスＺが規定値以下になるまでステップＳ２２〜ステップＳ２５を繰り返す。

ここで、出力の増加の制限を行うため、出力が制限値以下か否かの判断を行ない、制限値以上になった際には速やかに駆動周波数が所定周波数範囲内であるか否かの異常検知を行うようにしている。これは、出力開始直後から設定出力に到達するまで出力制御を行い、大きなエネルギを超音波振動子に与え続けても、インピーダンスＺが規定値を越える場合には超音波振動子が共振周波数で駆動しないからである。また、この出力制限値は、超音波振動子又はハンドピースの電気的定格を超えないような、例えば出力設定値＋αにすることが有効である。更に、インピーダンスＺが規定値以下になったときの出力は設定値以上のこともあるので、その際にはインピーダンスＺが規定値以下になった後、図７に示すように徐々に出力を設定値に戻す制御を行う。図７では、時間ｔ２で出力が設定値に戻る。
そして、ステップ２６で出力が設定出力に到達したら、ステップＳ２７で駆動周波数が所定範囲内にあるか否かを判断し、駆動周波数が所定範囲内にあればステップＳ２８で正常出力制御として組織の凝固切開等の超音波処置を続行する。また、駆動周波数が所定範囲内になければ、ステップＳ２９で出力異常処理として、制御回路２３の制御により告知回路２５が動作して、ユーザにその旨を告知する。

上述した構成により、共振周波数の所定範囲外の異常検知を最大エネルギを超音波振動子に与えるまで異常を受けないようにし、なるべくＰＬＬ制御が正常な動作をするようにすることで、余計な異常検知による出力の停止を除去することが可能となる。

（第３の実施の形態）
図８は本発明の第３の実施の形態に係る超音波手術装置を構成する超音波凝固切開装置の外観図である。
本第３の実施の形態では、ユーザが出力制限値及び過渡時間を設定できるように構成する。

即ち、本第３の実施の形態を備えた超音波凝固切開装置５０のフロントパネル５０ａには、出力設定値、出力制限値及び過渡時間をそれぞれ表示可能な表示部５１ａ〜５１ｂ及びこれらの表示部５１ａ〜５１ｂに表示される値をそれぞれ設定可能なスイッチ５２ａ〜５２ｂが設けられている。尚、これらスイッチ５２ａ〜５２ｂは、現在表示部５１ａ〜５１ｂに表示される値をＵＰ、ＤＯＷＮすることが可能な構成となっている。

上述の構成により、ユーザが出力制限値及び過渡時間を設定可能で、設定値よりも大きな出力部分を制限すると共に、その過渡時間を決定することが可能となり、ユーザの好みに応じた制御が可能になる。

また、ハンドピース毎で、その負荷条件は異なることから、必要な上記出力制限値及び過渡時間が異なる。従って、ハンドピース毎に上記値が変更可能であっても良い。

尚、本発明は、上記した実施の形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。

［付記］
（付記項１）超音波振動子を駆動する駆動手段と、
前記超音波振動子に供給する駆動信号を検出する検出手段と、
前記検出手段で検出する駆動信号の検出値に基づき、前記超音波振動子の共振周波数で前記駆動手段をＰＬＬ駆動させる周波数制御手段と、
前記検出手段で検出する駆動信号の検出値と予め設定した設定値とを比較する比較手段と、
前記比較手段の比較結果に応じて、前記駆動手段の出力を制御する出力制御手段と、
前記出力制御手段と前記周波数制御手段とを順次制御する順次制御手段と、
を具備したことを特徴とする超音波手術装置。

（付記項２）前記検出手段は、前記超音波振動子に供給する駆動信号の駆動電圧又は駆動電流の内、少なくともいずれかを検出することを特徴とする付記項１に記載の超音波手術装置。

（付記項３）前記検出手段は、前記超音波振動子に供給する駆動信号の駆動電圧又は駆動電流の位相信号を検出することを特徴とする付記項１に記載の超音波手術装置。

（付記項４）前記検出手段は、前記超音波振動子に供給する駆動信号の駆動電圧又は駆動電流の実効値を検出することを特徴とする付記項１に記載の超音波手術装置。

（付記項５）前記検出手段は、前記超音波振動子に供給する駆動信号の駆動電圧又は駆動電流の振幅を検出することを特徴とする付記項１に記載の超音波手術装置。

（付記項６）前記検出手段で検出した検出値により出力値又はインピーダンスを算出する演算手段を設け、この演算手段の算出結果に基づき前記順次制御手段は前記出力制御手段と前記周波数制御手段とを順次制御することを特徴とする付記項１に記載の超音波手術装置。

（付記項７）前記演算手段で算出した出力値が予め設定した設定値以上になったときに、前記超音波振動子の駆動周波数が所定範囲内にあるか否かを判断し、駆動周波数が所定範囲外にあるときには異常を認識して出力を停止すると共に、その告知を行うことを特徴とする付記項６に記載の超音波手術装置。

（付記項８）前記演算手段で算出した出力が予め設定した設定値になるまでの間に前記超音波振動子の駆動周波数が所定範囲内にあるか否かを判断し、駆動周波数が所定範囲外になったときには、前記周波数制御手段を順次制御して、ＰＬＬ駆動を再度やり直すことをを特徴とする付記項６に記載の超音波手術装置。

（付記項９）前記演算手段で算出したインピーダンスが予め設定した規定値を越える場合には、前記演算手段で算出される出力が増加するように前記順次制御手段は前記出力制御手段と前記周波数制御手段とを順次制御し、前記演算手段で算出したインピーダンスが予め設定した規定値以下の場合には前記演算手段で算出される出力が予め設定した設定値になるように前記順次制御手段は前記出力制御手段と前記周波数制御手段とを順次制御することを特徴とする付記項７に記載の超音波手術装置。

本発明の第１の実施の形態を備えた超音波手術装置の構成を示す構成図図１の超音波凝固切開装置の超音波駆動回路の構成を示す構成図図２の超音波駆動回路の作用を説明するフローチャート図２の超音波駆動回路の作用を説明する特性図本発明の第２の実施の形態を備えた超音波凝固切開装置の超音波駆動回路の構成を示す構成図図５の超音波駆動回路の作用を説明するフローチャート図５の超音波駆動回路の作用を説明する特性図本発明の第３の実施の形態に係る超音波手術装置を構成する超音波凝固切開装置の外観図従来の超音波駆動回路の構成を示す構成図一般的な負荷（超音波振動子）と出力回路の等価回路を示す図図１０の等価回路の特性を示す第１の特性図図９の等価回路の特性を示す第２の特性図

符号の説明

１ …超音波凝固切開装置
２ …ハンドピース
３ …超音波駆動回路
１１ …検出回路
１２ …位相比較器
１３ …電流位相信号切替部
１４ …電力増幅器
１５ …電流検出部
１６ …電流比較部
１７ …出力設定部
１８ …乗算回路
１９ …ＶＣＯ（電圧制御発振器）
２１ …基準発信器
２２ …ローパスフィルタ
２３ …制御回路
２４ …カウンタ

Claims

出力がオンされた際に、制御回路から所定のパラメータが与えられることにより超音波振動子を駆動させる駆動信号の設定値を設定するステップと、
前記設定値に到達するまで前記駆動信号を増加させると共に、前記設定値に到達するまで前記駆動信号の電圧と電流との位相差を共振周波数追尾を行って制御するステップと、
前記駆動信号が前記設定値に到達した際には前記駆動信号の周波数を検知し、該周波数が所定の範囲内にあるか否かを判断するステップと、
前記駆動周波数が所定の範囲内にある場合には正常と判断して前記超音波振動子の駆動を続行するとともに、前記駆動周波数が所定の範囲外である場合には異常と判断して前記超音波振動子の駆動を停止させるステップと、
を有したことを特徴とする超音波手術装置の制御方法。
超音波ハンドピースに駆動信号を供給するための装置であって、
駆動信号を順次増加させて供給する機能と、
前記順次増加によって駆動信号が所定出力値に到達したことを検出する機能と、
駆動信号が所定出力値以上である場合にＰＬＬ制御による共振周波数追尾に従って所定の駆動信号を供給する機能と、
駆動信号が所定出力値以上である場合に駆動信号の周波数を検知して当該周波数が所定の範囲内にあるか否かを判断する機能と、
前記周波数が所定の範囲内にある場合には前記駆動信号の出力を続行し、範囲外である場合には前記駆動信号の出力を停止する機能と、
を具備することを特徴とする超音波手術装置。
出力がオンされた際に、制御回路から所定のパラメータが与えられることにより超音波振動子を駆動させるための駆動信号の設定値を設定するステップと、
前記設定値に到達するまで前記駆動信号を増加させるステップと、
前記設定値に到達した後に前記駆動信号の電圧と電流との位相差を共振周波数追尾を行って制御するステップと、
前記駆動信号があらかじめ設定された制限値以下であるか否かを判断するステップと、
前記駆動信号が前記制限値以下である場合には検出回路において検出された電圧値及び電流値に基づいて算出されたインピーダンスが規定値以下であるか否かを判断し、前記インピーダンスが規定値を超える場合には前記インピーダンスが規定値以下になるまで前記駆動信号を増加させるステップと、
前記値が前記制限値を超えた場合もしくは前記インピーダンスが規定値以下である場合に、前記駆動信号が前記設定値になるように前記駆動信号を前記設定値に戻すステップと、
前記駆動信号が前記設定値に到達した際には前記駆動信号の周波数を検知し、該周波数が所定の範囲内にあるか否かを判断するステップと、
前記周波数が所定の範囲内にある場合には正常と判断して前記超音波振動子の駆動を続行するとともに、前記周波数が所定の範囲外である場合には異常と判断して前記超音波振動子の駆動を停止させるステップと、
を有したことを特徴とする超音波手術装置の制御方法。
超音波ハンドピースに駆動信号を供給するための装置であって、
駆動信号を順次増加させて供給する機能と、
前記順次増加によって駆動信号が所定出力値に到達したことを検出する機能と、
駆動信号が所定出力値以上である場合にＰＬＬ制御による共振周波数追尾に従って所定の駆動信号を供給する機能と、
共振周波数追尾に従って供給される駆動信号が制限値以上であるか、制限値以下であっても検出したインピーダンス値が規定値以下である場合に、前記駆動信号を設定値に設定し、駆動信号の周波数を検知して当該周波数が所定の範囲内にあるか否かを判断する機能と、
前記周波数が所定の範囲内にある場合には前記駆動信号の出力を続行し、範囲外である場合には前記駆動信号の出力を停止する機能と、
を具備することを特徴とする超音波手術装置。