JP2009254818A - 手術用電源供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】手術用電源供給装置を提供することである。
【解決手段】処置具に電力を出力する手術用電源供給装置は、前記出力中の前記処置具のインピーダンスを検知するインピーダンス検出部と、単位時間当たりの前記インピーダンスの変動値が、予め定めた第１のインピーダンス変動値を超えているか否かにより、異常を検出する異常検出部と、を具備する。前記異常検出部は、前記単位時間当たりの共振周波数の変動値が、予め定めた閾値を超えたか否かにより、さらに異常を検出する。このように異常を検出することにより、処置具の破損を未然に防止することができる。
【選択図】 図７

Description

本発明は、手術用電源供給装置に関する。

手術用電源供給装置として、超音波振動子用駆動装置が従来から知られている。例えば、特許文献１では、フェーズ・ロック・ループ（ＰＬＬ）制御による振動子駆動回路において、ＰＬＬ過渡特性を切り換える手段を設け、その後の共振点追尾動作を行うステップでの安定性を得られることを開示している。また特許文献２では、超音波外科システムにおける不良ハンドピースの破損と、不良ブレードの破損とを、識別する方法について開示している。さらに特許文献３では、測定されたインピーダンスの差を評価することによって負荷をかけられたブレードと、クラックが入ったブレードとの違いを明らかする方法が開示されている。

特開平７−３０３６３５号公報 特開２００３−１５９２５９号公報 米国特許出願公開第２００２／００４９５５１号明細書

しかしながら、より早期に処置具例えばプローブのクラックを発見し、プローブの破損を生じる前にプローブを交換することが要望される。

本発明の第１の側面は、処置具に電力を出力する手術用電源供給装置に関し、前記出力中の前記処置具のインピーダンスを検知するインピーダンス検出部と、単位時間当たりの前記インピーダンスの変動値が、予め定めた第１のインピーダンス変動値を超えているか否かを検出する異常検出部と、を具備する。

また、本発明の第２の側面は、第１の側面に関しており、前記異常検出部は、前記単位時間当たりの共振周波数の変動値が、予め定めた閾値を超えたか否かを更に検出する。

また、本発明の第３の側面は、処置具に電力を出力する手術用電源供給装置に関し、前記出力中の出力電圧または出力電流を検知する検知部と、単位時間当たりの前記出力電圧または出力電流の変動値が、予め定めた第１の電圧変動値または第１の電流変動値を超えているか否かを検出する異常検出部と、を具備する。

また、本発明の第４の側面は、第１の側面に関しており、前記インピーダンスの検出される間隔は、１０ｍｓｅｃ以下である。

また、本発明の第５の側面は、第１の側面に関しており、前記第１のインピーダンス変動値は、６００Ω／１００ｍｓｅｃ以上である。

また、本発明の第６の側面は、第１の側面に関しており、前記異常検出部は、単位時間当たりのインピーダンス変動値が、前記第１のインピーダンス変動値を超えている場合に、前記処置具への電力の出力を停止する。

また、本発明の第７の側面は、第３の側面に関しており、前記異常検出部は、前記出力電圧または出力電流の変動値が、前記予め定めた第１の電圧変動値または第１の電流変動値を超えて場合に、前記処置具への電力の出力を停止する。

また、本発明の第８の側面は、第１または３の側面に関しており、前記処置具は、超音波振動子と、この超音波振動子の振動を先端に伝達するプローブとを具備し、前記出力される電力は、前記超音波振動子を駆動する超音波電力である。

また、本発明の第９の側面は、第１の側面に関しており、前記異常検出部は、前記インピーダンス検出部により検出されたインピーダンスの値が、予め定めた基準値を超えている場合に、単位時間当たりのインピーダンス変動値が第２のインピーダンス変動値を超えているか否かを更に検出する。

また、本発明の第１０の側面は、第９の側面に関しており、前記第２のインピーダンス変動値は、前記第１のインピーダンス変動値よりも小さい。

また、本発明の第１１の側面は、第１０の側面に関しており、前記異常検出部は、単位時間当たりのインピーダンス変動値が、第１の変動値を超えている場合、又は、前記インピーダンスの値が前記基準値を超えているとともに単位時間当たりのインピーダンス変動値が第２のインピーダンス変動値を超えている場合に、処置具への電力供給を停止する。

処置具例えばプローブのクラックの早期発見により、医療従事者は、プローブの破損を生じる前にプローブを交換することができ、そしてより安全に患者の処置を継続することができる。

超音波手術システムの外観斜視図である。 図２は、超音波手術システムの概略構成を示す図である。 図３は、超音波電源ユニットで発生される駆動電流がハンドピース側に流れる様子を示す図である。 図４は、電圧の位相と電流の位相関係を示す図である。 共振周波数ｆｒを探査（スキャン）する手順を説明するための図である。 プローブの部分を拡大して示す図である。図６の（Ｂ）〜（Ｅ）は、プローブが正常な状態からクラックが入り破断されるまでのＰＬＬ制御中のインピーダンスＺおよび位相差（θＶ−θＩ）の周波数依存性を示すグラフである。 超音波手術システムにおいて超音波電源ユニットの各部の機能を説明するための機能ブロック図である。 インピーダンスの時間依存性を示すグラフである。 第１の実施の形態に係るプローブの異常を検出するフロー図である。 第２の実施の形態に係るプローブの異常を検出するフロー図である。 第３の実施の形態に係るプローブの異常を検出するフロー図である。 第３の実施の形態に係る他のプローブの異常を検出するフロー図である。 超音波手術システムにおいて超音波電源ユニットの各部の機能を説明するための機能ブロック図である。 周波数およびインピーダンスの時間依存性を示すグラフである。 周波数およびインピーダンスの時間依存性を示すグラフである。 第６の実施の形態に係るプローブの異常を検出するフロー図である。 第６の実施の形態に係る他のプローブの異常を検出するフロー図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。患者の腹腔内のようすを観察するためのスコープと、該腹腔内で処置を行うための処置具とを用いて患部の処置を行う内視鏡下外科手術が知られている。図１は、このような内視鏡下外科手術の一例として用いられる超音波手術システムの外観斜視図である。該超音波手術システムは、超音波振動子を駆動するための超音波出力を発生する手術用電源供給装置としての超音波電源ユニット１と、ケーブルを介して超音波電源ユニット１から供給される超音波出力を用いて処置を行う超音波手術器具としてのハンドピース２と、ケーブルを介して超音波電源ユニット１に接続され、該超音波電源ユニット１からの超音波出力を制御するためのフットスイッチ３とから構成される。

図２は、ハンドピース２は、ハンドル４を有し、図示せぬ超音波振動子が内蔵されたハンドピース本体部２ａと、前記超音波振動子の振動を処置部５に伝達するプローブ２ｂとから構成される。超音波電源ユニット１は超音波振動子を振動させるための電気エネルギを発生する超音波発振回路１ａを備えている。超音波電源ユニット１から出力された電気信号はハンドピース本体部２ａ内部の超音波振動子により機械振動（超音波振動）に変換されたあとプローブ２ｂにより処置部５に伝達される。処置部５には、プローブ２ｂの先端に対して開閉駆動されるジョーと呼ばれる把持部６が設けられている。ハンドル４を操作すると把持部６がプローブ２ｂの先端に対して開閉駆動されて、プローブ２ｂの先端と把持部６との間に生体組織を挟み込んで超音波振動による摩擦熱により生体組織の凝固、切開が行われる。

このプローブ２ｂは術中にカンシやクリップに接触した際につく傷により、クラックが発生する。術中のプローブ２ｂにクラックが生じた場合には、早急に超音波振動を中止し、新たなプローブへの交換が必要となる。仮にクラックが入った状態で手術を継続した場合にはプローブ部分が破損し脱落することも考えられる。従ってこのクラックの発生を早期に発見し、医療従事者にクラックの発生を告知することが必要となっている。以下では超音波手術システムについて詳述し、プローブのクラックの発生を早期に正確に発見する装置および方法について記載する。

図３〜図５は、超音波手術システムにおける超音波駆動の制御方法を説明するための図である。図３において超音波発振回路１ａでは正弦波の駆動電圧ＶＳＩＮが発生される。これに対応する正弦波の駆動電流ＩＳＩＮがハンドピース本体部２ａ内部の超音波振動子に流れると、超音波振動子は当該電気信号を機械振動に変換してプローブ２ｂの先端に伝える。

このような超音波駆動において、一定の発振周波数で超音波出力すると図４の（Ａ）に示すように電圧Ｖと電流Ｉとの間に位相差が生じるので駆動効率が低下する。そこで、超音波電源ユニット１内に制御回路を設け、こ制御回路によってこれら電圧Ｖと電流Ｉの間の位相差が０になる（図４の（Ｂ））共振点を探索して超音波振動子の駆動を行なう。

例えば図５において、横軸は周波数ｆであり、縦軸はインピーダンスＺ、電流Ｉ、位相差（θＶ−θＩ）である。（θＶ−θＩ）は位相差を示している。本実施形態では、順次周波数を変えながらインピーダンスＺが最も低くなる点を探索（スキャン）して位相差（θＶ−θＩ）が０になる共振周波数ｆｒを検出する。制御回路１ｃは検出した共振周波数ｆｒで超音波振動子の駆動を開始する。

（第１の実施の形態）
図６の（Ａ）〜（Ｅ）は、第１の実施形態に係るハンドピース２の異常を探査する方法を説明するための図である。図６の（Ａ）は、ハンドピース２のプローブ２ｂの部分を拡大して示す図である。この図は、プローブ２ｂにクラック１０が入った状態を模式的に示している。ここでクラックとは、必ずしも肉眼で確認できるようなクラックのみを意味するものではなく、例えば内部亀裂のような外観に現れないクラックや、金属疲労等の初期に現れるマイクロクラックのようなものも含まれる。実際のクラックの測定も、肉眼観察だけに限られず、拡大鏡、金属顕微鏡等による微視的観察、さらには電子顕微鏡によるミクロンオーダのクラック（マイクロクラック）の観察も行っている。

正常なプローブにクラックが入り、そして破断するまで、インピーダンスＺと、位相差（θＶ−θＩ）とにどのような変動が起こるかを詳細に計測した。その結果を以下に示す。

図６の（Ｂ）〜（Ｅ）は、プローブ２ｂが正常な状態からクラックが入り破断されるまでのＰＬＬ制御中のインピーダンスＺおよび位相差（θＶ−θＩ）の周波数依存性を示すグラフである。図６の（Ｂ）では、プローブには未だ傷がなく、正常な状態のインピーダンスＺと位相差（θＶ−θＩ）とが示されている。ＰＬＬ制御により位相差（θＶ−θＩ）がゼロ度となるように４６〜４９ｋＨｚを中心に周波数が変動されている。この図において、インピーダンスＺが一番低くなる４７．０４ｋＨｚ近傍で位相差（θＶ−θＩ）もゼロ度になっている。従ってこの周波数が、共振周波数であることが判る。

図６の（Ｃ）では、小さいクラックが入った場合のＰＬＬ制御中のインピーダンスＺおよび位相差（θＶ−θＩ）のグラフを示す。共振周波数は、４７．０４ｋＨｚから４６．９７ｋＨｚに変化していることが判る。インピーダンスＺの最小値は、図６の（Ｂ）に比べ若干上昇している。

図６の（Ｄ）では、さらにクラックが大きくなった場合のＰＬＬ制御中のインピーダンスＺおよび位相差（θＶ−θＩ）の周波数依存性を示すグラフである。共振周波数は、大きくずれ４６．６６ｋＨｚとなっている。インピーダンスＺのグラフも大きく変動し、最小値も急激に上昇していることが判る。

図６の（Ｅ）は、プローブが破断後のＰＬＬ制御中のインピーダンスＺおよび位相差（θＶ−θＩ）の周波数依存性を示すグラフである。インピーダンスＺおよび位相差（θＶ−θＩ）は急峻に変動する共振点を既に有しておらず、インピーダンスＺの値も大きく変動してしまったことが判る。これらの結果より、ＰＬＬ制御中のハンドピース２のインピーダンスＺの値に注目し、インピーダンスＺの経時変化をモニターすることによりプローブ２ｂにクラック１０が入ったことを測定することができると考える。

図７は、超音波手術システムにおいて超音波電源ユニット１の各部の機能を説明するための機能ブロック図である。ハンドピース２が超音波電源ユニット１にコネクタ１ｅを介して接続されている。超音波電源ユニット１内には、超音波発振回路１ａ、出力電圧・出力電流検出回路１ｆ、インピーダンス検出回路１ｇ、共振周波数検出回路ｌｈ、フットスイッチ検出回路１ｄ、制御回路１ｃが設けられている。超音波発振回路１ａは、ハンドピース２内部の超音波振動子を駆動するための駆動信号を発生する部分である。フットスイッチ検出回路１ｄはフットスイッチ３が術者により操作されたことを検出する部分である。

術者によってフットスイッチ３が操作された場合、操作信号はフットスイッチ検出回路１ｄを介して制御回路１ｃに伝達される。制御回路１ｃは超音波発振回路１ａから超音波電力をハンドピース２に出力するように制御する。

出力電圧・出力電流検出回路１ｆは、超音波発振回路１ａから超音波振動子に供給される電力の出力電圧、および出力電流を検出する部分である。出力電圧・出力電流検出回路１ｆによって検出された出力電圧および出力電流の値は、インピーダンス検出回路１ｇおよび共振周波数検出回路ｌｈに入力される。インピーダンス検出回路１ｇは入力された出力電圧、出力電流の値およびその位相差に基づいてハンドピース２のインピーダンス検出アルゴリズムを用いてインピーダンスを検出する。

共振周波数検出回路１ｈは出力電圧・出力電流検出回路１ｆによって検出された出力電圧および出力電流から実際にプローブ２ｂに掃引されている周波数を検出し、同時にインピーダンス検出回路１ｇから送信されたインピーダンスの値の変化をモニタする。インピーダンスの値が急峻に変化する周波数を求め共振周波数として検出する。

異常検出回路１ｋはインピーダンス検出回路１ｇから送信されたインピーダンスの値を経時的に内部の記憶部分に記憶する。具体的には単位時間当たり例えば５ｍｓｅｃ間隔でインピーダンスの値を記憶部分であるメモリに保存し、順次計測されたインピーダンスの値と先に保存されたインピーダンスの値とを比較する。さらに５ｍｓｅｃ間隔で計測されたインピーダンスの値を５ｍｓｅｃ前、１０ｍｓｅｃ前、１５ｍｓｅｃ前等に計測された複数のインピーダンスの値と比較し、インピーダンスの値の変動が異常でないかどうかを判断する。判断手法として例えば単位時間当たりのインピーダンスの変動値に関して予め定めた第１のインピーダンス変動値を異常検出回路１ｋに設定することができる。異常検出回路１ｋはインピーダンス検出回路１ｇから送信されたインピーダンスの値の単位時間当たりの変動値を計算し、前記設定された第１のインピーダンス変動値と比較し、この第１のインピーダンス変動値を超えた場合には異常であるとの判断をする。

上記の流れを図９のフロー図を使用して説明する。まず超音波を用いたプローブ２ｂにより患者の腹腔内の手術を行う場合、制御回路１ｃはＰＬＬ制御を開始し、異常検出回路１ｋは初期のハンドピース２のインピーダンスデータを検出し保存しておく（ステップＳ１）。ＰＬＬ制御はエネルギー効率を上げて手術を行うために超音波プローブにおいて必要な制御である。超音波発振回路１ａから超音波電力をハンドピース２に出力中は、異常検出回路１ｋは、一定のサンプリング時間を定めインピーダンスの変動を監視する（ステップＳ２）。監視されたインピーダンスは、先に検出された複数のインピーダンスと比較される。例えば異常検出回路１ｋはサンプリング時間を５ｍｓｅｃと定め、先に検出された２０サンプルのインピーダンス（５ｍｓｅｃ×２０サンプル＝１００ｍｓｅｃ間のインピーダンス測定値）の各々と、または先に検出された２０サンプルのインピーダンスの平均値と、現在検出されたインピーダンスとを比較する。異常検出回路１ｋはインピーダンスの単位時間当たり（１００ｍｓｅｃ）の変動を予め定めた第１のインピーダンス変動値たとえば６００Ω／１００ｍｓｅｃと比較し（ステップＳ３）、この第１のインピーダンス変動値より大きい場合にはプローブの異常と判断する（ステップＳ４）。第１のインピーダンス変動値よりも低い場合には、異常検出回路１ｋはプローブ２ｂが正常であると判断し、ステップＳ２に戻ってインピーダンスの変動の監視を継続する。

実際に測定されたインピーダンスの値を縦軸に、サンプリングタイムを５ｍｓｅｃとして連続して計測した結果の一部（２００ｍｓｅｃ分）を図８に示す。ハンドピース２のインピーダンスが変化していることが判る。サンプリング１１０ｍｓｅｃ〜１１５ｍｓｅｃの間でインピーダンスは急峻に上昇し、２．６５ｋΩから４．５０ｋΩまで変動している。急峻に変動した後、インピーダンスは４．５ｋΩから３．６ｋΩまで一旦低下しそのまま３．６ｋΩを維持している。４．５ｋΩまで上昇したインピーダンスがその後低下するのはＰＬＬ制御によってクラックが生じたプローブに対して更に低いインピーダンスを見つけ出すために周波数の再探査（再スキャン）を行うことにより共振点ではない位置に移動しているためと考えられる。インピーダンスは３．６ｋΩで安定はしているが既にプローブにはクラックが入っているので、このまま使用を継続した場合には患者の腹腔内で破損、脱落する可能性がある。従って異常検出回路１ｋはプローブの破損、脱落を防止するために制御回路１ｃに超音波の出力を中止もしくはシャットダウンするように信号を送信する。また異常検出回路１ｋは術者にプローブにクラックが入ったことを知らせるために警告を表示してもよい。

（効果）
本実施形態によれば、ハンドピース２のインピーダンスを検出し、このインピーダンスの単位時間当たりのインピーダンス変動値をモニタすることにより、通常の手術による組織の切除等で生じるインピーダンス変動値とは異なるインピーダンス変動値を異常として検出することにより、プローブのクラックの発生を瞬時に容易に把握することができる。このプローブクラックの早期発見により、医療従事者は、プローブの破損を生じる前にプローブを交換することができ、そして安全に患者の処置を継続することができる。

（第２の実施の形態）
以下に、本発明の第２実施形態について説明する。ここで前記第１のインピーダンス変動値をどのように決定するかを図８のデータを参照して説明する。図８のインピーダンスの急峻な変化は数ｍｓｅｃで発生している。術者が手術により患者の腹腔内で生体組織の凝固、切開を行なう場合には数秒単位での操作および把持によって行う。生体組織の凝固、切開のときにもプローブ２ｂに生体組織が接触することによりインピーダンスは変化する。しかしその経時変化は秒単位であり、図８に示すような急峻な変化ではない。従って前記第１のインピーダンス変動値を決定する場合、その単位時間は数ｍｓｅｃから数百ｍｓｅｃとすれば十分である。発明者はプローブのクラックによるインピーダンスの変化と、生体組織との接触によるインピーダンスの変化とを切り分けるために多くの第１のインピーダンス変動値を定め実験を繰り返した結果、インピーダンスが２．６５ｋΩ未満のプローブの場合、第１のインピーダンス変動値を２．２５Ω／２００ｍｓｅｃと設定することにより異常検出回路１ｋは誤判断を起こさなかった。またインピーダンスが２．６５ｋΩ以上のプローブの場合、６００Ω／１００ｍｓｅｃまたは１．２ｋΩ／２００ｍｓｅｃと設定することにより異常検出回路１ｋは誤判断を起こさなかった。

またインピーダンスが検知されるすなわちサンプリングされる時間は、プローブのクラックの発生の瞬間を正確に把握しなければならない。なぜなら数百ｍｓｅｃから数秒以上超音波を印加した場合にクラックを起こしたプローブが破損し脱落する可能性は非常に高まっているため早急に超音波の出力を停止し、もしくはシャットダウンする必要があるからである。図８から明らかなようにプローブ２ｂのクラックは５ｍｓｅｃから１０ｍｓｅｃの間で生じていることからインピーダンスの検知間隔は１０ｍｓｅｃ以下とすることが望ましい。

（効果）
単位時間当たりのインピーダンスの変動値に対して予め定めた第１のインピーダンス変動値としてインピーダンスが２．６５ｋΩ未満のプローブの場合には第１のインピーダンス変動値を２．５Ω／２００ｍｓｅｃと設定し、またインピーダンスが２．６５ｋΩ以上のプローブの場合には６００Ω／１００ｍｓｅｃまたは１．２ｋΩ／２００ｍｓｅｃと設定することにより異常検出回路１ｋは誤判断を起こさなかった。この第１のインピーダンス変動値の設定方法により、通常の手術のインピーダンスの変化と、プローブ２ｂのクラックによるインピーダンスの変化とを正確に、かつ容易に切り分けることができる。

さらにインピーダンスのサンプリング間隔を１０ｍｓｅｃ以下とすることによって、プローブ２ｂにクラックが生じた正確な時間を把握することができ、それに従って超音波出力を停止もしくはシャットダウンすることができ、クラック以上のプローブの破損、脱落を防止することはできる。

（第３の実施の形態）
以下に本発明の第３実施形態について図７のブロック図および図１０のフロー図を使用して説明する。ここでは第１および第２の実施の形態と異なる部分のみ説明する。図７のフロー図のステップＳ１，Ｓ２およびＳ３は図９のフロー図のステップＳ１１，Ｓ１２およびＳ１３に対応するものであるので詳細な説明は省略する。

図７において、共振周波数検出回路１ｈは出力電圧・出力電流検出回路１ｆからの出力電圧および出力電流と、インピーダンス検出回路１ｇからのインピーダンスの値の変化とによって共振周波数を検出する。共振周波数はプロ−ブ２ｂのクラックによって変動するものである。これは図６の（Ｂ）〜（Ｅ）より明らかである。単位時間当たりの共振周波数の変動が、予め定められた閾値と比較する。この閾値よりも大きい場合には、プローブの異常として判断される。また第１の実施の形態で示したインピーダンスの変動値がそのインピーダンスに対して予め定めた第１のインピーダンス変動値よりも大きい場合にのみ異常と判断することもできる（ステップＳ１３）。このように共振周波数単独で異常と判断することもできるが、インピーダンスの変動も異常である場合を条件とすることにより、より正確で的確な判断がされることができる。

（効果）
インピーダンスの変動値の異常の判断とあわせて、共振周波数の変動が、予め定められた閾値より大きい場合には、異常と判断される。この２つの条件（インピーダンスの変動値の異常と、共振周波数の変動の異常との両方）を満足する場合に異常と判断することによって、より正確で的確な判断がなされ、超音波出力の中止、およびシャットダウンが行われる。

（第４の実施の形態）
以下に本発明の第４の実施の形態について図７のブロック図、図１１および図１２のフロー図を使用して説明する。ここでは第１、第２および第３の実施の形態と異なる部分のみ説明する。出力電圧・出力電流検出回路１ｆは、出力中の出力電圧および出力電流を検知する検知部であり、これらの検出された出力電圧および出力電流のデータは、異常検出回路１ｋに入力される。異常検出回路１ｋには、単位時間当たりの前記出力電圧または出力電流の変動値の予め定めた第１の電圧変動値または第１の電流変動値が設定されている。入力された出力電圧および出力電流の変動値と、この閾値とを比較し、第１の電圧変動値または第１の電流変動値よりも大きな値であると判断された場合には（図１１のステップＳ２３，図１２のステップＳ３３）、プローブの異常と判断され（図１１のステップＳ２４，図１２のステップＳ３４）、超音波出力の中止、およびシャットダウンが行われる。

（効果）
出力中の出力電圧または出力電流はプローブ２ｂのクラックにより変動を受ける。特に出力電圧および出力電流の値はインピーダンスや共振周波数より精度よく測ることができることより、その変動値を、予め定めた第１の電圧変動値または第１の電流変動値と比較し、異常であるとの判断は、プローブのクラックをより正確に、かつ的確に把握することができる。

（第５の実施の形態）
第５の実施の形態を図１３のブロック図を参照して説明する。このブロック図は、図７のブロック図と似ており、図７のブロック図に追加して位相差検出回路１ｊと、温度検知回路１ｂとを具備する。位相差検出回路１ｊで検出された出力電圧と、出力電流との位相差（θＶ−θＩ）は図６の（Ｂ）〜（Ｅ）より、プローブ２ｂのクラックによって変動するものであることが判っている。またハンドピース２の温度を測定することによってその温度変化がプローブ２ｂのクラックによって変動することが判った。具体的にはハンドピース２の容量がその内部温度と相関があることより容量を測定することによって温度を測ることができる。従ってこれらの変動値をこれらのそれぞれの閾値と比較し、閾値よりも大きな値であると判断された場合には、プローブの異常と判断され、超音波出力の中止、およびシャットダウンが行われる。

（効果）
位相差（θＶ−θＩ）またはハンドピース２の温度を測定することによりプローブのクラックをより正確に、かつ的確に把握することができる。

（第６の実施の形態）
第６の実施の形態を図１４乃至図１７を参照して説明する。図１４は、第２の実施の形態で説明した図８のインピーダンスの時間依存性に、周波数の時間依存性も追加して記載した図である。プローブは、図８の測定時に使用したプローブと異なったものを使用している。７００ｍｓｅｃまでの周波数およびインピーダンスの変動は、起動時の変動であり、プローブの異常を示すものではない。７０００ｍｓｅｃまでは、周波数４７．３ｋＨｚ、インピーダンス３００Ω近傍で安定している。７４５０ｍｓｅｃ前後で周波数は急峻に低下し、インピーダンスは５７００Ωまで急激に上昇した後、急激に低下している。この変動時にプローブ２ｂにクラックが入ったことが判る。同様の実験を繰り返し行った場合、ほぼ同じようなグラフ変動時にクラックが発生してることが判った。しかし、このようなグラフの変動を示さない場合であっても、クラックが発生している場合があった。その時のグラフを図１５に示す。図１４と比較してインピーダンスの変動値は急峻には変化していない。しかしインピーダンス自体の値が増加し、通常３００Ω程度のインピーダンスが１００００ｍｓｅｃで６００Ωを超え、１１３００ｍｓｅｃで１ｋΩを超えている。更に上昇しつづけ１５０００ｍｓｅｃ時には３．２ｋΩに達している。これはクラックの発生メカニズムに起因するものであると考えられる。このクラックは、一部から発生したクラックが急激に延伸するものではなく、プローブ内の微細なクラック、例えばマイクロクラックが連続し、結果的に大きなクッラクに達するような場合と考えられる。このような変動を検知する為のフローを図１６および図１７に示す。図７のフロー図のステップＳ１，およびＳ２は、図１６のフロー図のステップＳ４１およびＳ４２、図１７のフロー図のステップＳ５１およびＳ５２に対応するものであるので詳細な説明は省略する。

異常検出回路１ｋはインピーダンスの単位時間当たり（１００ｍｓｅｃ）の変動を予め定めた第１のインピーダンス変動値たとえば６００Ω／１００ｍｓｅｃと比較し（ステップＳ４３）、この第１のインピーダンス変動値より大きい場合にはプローブの異常と判断する（ステップＳ４６）。第１のインピーダンス変動値よりも低い場合には、異常検出回路１ｋはプローブのインピーダンスの値を予め定めた基準値と比較し（ステップＳ４４）、基準値を超えていない場合には、プローブ２ｂが正常であると判断し、ステップＳ４２に戻ってインピーダンスの変動の監視を継続する。

それに対して、インピーダンスの値が基準値を超えている場合には、インピーダンスの変動値が予め定めた第２のインピーダンス変動値と比較される（ステップＳ４５）。第２のインピーダンス変動値より大きい場合にはプローブの異常と診断される（ステップＳ４６）。

ここで予め定めた第２のインピーダンス変動値は、先の予め定めた第１のインピーダンス変動値よりも低い値に規定することにより、より正確で精度のよいクラックの検出を行うことができる。

図１６に示すフローは、インピーダンスの変動値を先に第１の変動値と比較しているが、図１７に示すフローのように、先にインピーダンスの値を予め定めた基準値と比較し（ステップＳ５３）、基準値を以下の場合には、インピーダンスの変動値を予め定めた第１の変動値と比較し（ステップＳ５４）、基準値を超えた場合には、インピーダンスの変動値を予め定めた第２の変動値と比較してもよい（ステップＳ５５）。

実際のプローブにて上記フローを実験した結果、あるプローブにおいては、そのインピーダンスの予め定めた基準値、第１の変動値、および第２の変動値を１．７ｋΩ、１．５ｋΩ／１００ｍｓｅｃ、および４００Ω／１００ｍｓｅｃに設定した場合には、異常検出回路１ｋは誤判断を起こさなかった。さらに別のプローブにおいては、そのインピーダンスの予め定めた基準値、第１の変動値、および第２の変動値を１．２ｋΩ、８００Ω／１００ｍｓｅｃ、および１００Ω／１００ｍｓｅｃに設定した場合にも、異常検出回路１ｋは誤判断を起こさなかった。

上記のフローに従って判断することにより、図１４に示す変動ばかりでなく、図１５に示す微少の変動をも見逃すことがプローブの異常を発見することができる。プローブの異常と認識された場合には（ステップＳ４６、Ｓ５６）、異常検出回路１ｋはプローブの破損、脱落を防止するために制御回路１ｃに超音波の出力を中止もしくはシャットダウンするように信号を送信する。また異常検出回路１ｋは術者にプローブにクラックが入ったことを知らせるために警告を表示してもよい。

（効果）
本実施形態によれば、ハンドピース２のインピーダンスを検出し、インピーダンスの値を予め定めた基準値と比較すると共に、このインピーダンスの単位時間当たりのインピーダンス変動値を予め定めた第１の変動値および第２の変動値を設定し、比較することにより、通常の手術による組織の切除等で生じるインピーダンス変動値とは異なるインピーダンス変動値を高精度で正確に異常として検出することができ、プローブのクラックの発生を瞬時に容易に把握することができる。このプローブクラックの早期発見により、医療従事者は、プローブの破損を生じる前にプローブを交換することができ、そして安全に患者の処置を継続することができる。

１…超音波電源ユニット、１ａ…超音波発振回路、１ｂ…温度検知回路、１ｃ…制御回路、１ｄ…フットスイッチ検出回路、１ｅ…コネクタ、１ｆ…出力電圧・出力電流検出回路、１ｇ…インピーダンス検出回路、１ｈ…共振周波数検出回路、１ｊ…位相差検出回路、１ｋ…異常検出回路、２…ハンドピース、２ａ…ハンドピース本体部、２ｂ…プローブ、３…フットスイッチ、４…ハンドル、５…処置部、６…把持部、１０…クラック。

Claims (11)

1. 処置具に電力を出力する手術用電源供給装置であって、
   前記出力中の電力から、前記処置具のインピーダンスを検知するインピーダンス検出部と、
   単位時間当たりの前記インピーダンスの変動値が、予め定めた第１のインピーダンス変動値を超えているか否かを検出する異常検出部と、
   を具備する手術用電源供給装置。
2. 前記異常検出部は、前記単位時間当たりの共振周波数の変動値が、予め定めた閾値を超えたか否かを更に検出する請求項１に記載の手術用電源供給装置。
3. 処置具に電力を出力する手術用電源供給装置であって、
   前記出力中の電力から、出力電圧または出力電流を検知する検知部と、
   単位時間当たりの前記出力電圧または出力電流の変動値が、予め定めた第１の電圧変動値または第１の電流変動値を超えているか否かを検出する異常検出部と、
   を具備する手術用電源供給装置。
4. 前記インピーダンスの検出される間隔は、１０ｍｓｅｃ以下である請求項１の手術用電源供給装置。
5. 前記第１のインピーダンスの変動値は、６００Ω／１００ｍｓｅｃ以上である請求項１に記載の手術用電源供給装置。
6. 前記異常検出部は、単位時間当たりのインピーダンス変動値が、前記第１のインピーダンス変動値を超えている場合に、前記処置具への電力の出力を停止する請求項１の手術用電源供給装置。
7. 前記異常検出部は、前記出力電圧または出力電流の変動値が、前記予め定めた第１の電圧変動値または第１の電流変動値を超えて場合に、前記処置具への電力の出力を停止する請求項３の手術用電源供給装置。
8. 前記処置具は、超音波振動子と、この超音波振動子の振動を先端に伝達するプローブとを具備し、
   前記出力される電力は、前記超音波振動子を駆動する超音波電力である請求項１または３の手術用電源供給装置。
9. 前記異常検出部は、前記インピーダンス検出部により検出されたインピーダンスの値が、予め定めた基準値を超えている場合に、単位時間当たりのインピーダンス変動値が第２のインピーダンス変動値を超えているか否かを更に検出する請求項１に記載の手術用電源供給装置。
10. 前記第２のインピーダンス変動値は、前記第１のインピーダンス変動値よりも小さい請求項９に記載の手術用電源供給装置。
11. 前記異常検出部は、単位時間当たりのインピーダンス変動値が、第１の変動値を超えている場合、又は、前記インピーダンスの値が前記基準値を超えているとともに単位時間当たりのインピーダンス変動値が第２のインピーダンス変動値を超えている場合に、処置具への電力供給を停止する請求項１０に記載の手術用電源供給装置。

Images