JP2017527349A - 複数のモードで振動可能な超音波式手術用ツール及びツール先端部の非線形振動をもたらす駆動システム - Google Patents
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Abstract
Description
図2及び図3を参照して、本発明の機構を備えた超音波式ツールシステム30を包括的に説明する。システム30はハンドピース32を備えている。先端部142は、ハンドピース32に取り付けられており、ハンドピース32から遠位に向かって前方に延びている(「遠位(distal)」は、ハンドピースが当てられる部位に向かって、施術者から離れていることを意味すると理解されたい。「近位(proximal)」は、ハンドピースを持つ施術者側、すなわちハンドピースが当てられる部位から離れていることを意味するものと理解されたい)。先端部142は、所望の医療的・外科的手技を行うために組織に当てられるシステム30内の要素である。また、システム30は、制御コンソール240を備えている。制御コンソール240は、ハンドピース32に印加される駆動信号を供給する。駆動信号の印加に応じて、ハンドピース32は先端部142を振動させる。
本発明のシステム30は、制御コンソール240が、結果として先端ヘッド158が非線形と見なすことができる動きの経路に沿って動くことになる駆動信号を出力するように設計される。本発明の目的において、非線形の進行経路は、先端ヘッド158が前後に振動するときに、ヘッドの単一の点の動きが空間内の点の異なる2つの組に沿っているような進行経路である。先端ヘッドが、開始点に対して、単一の運動サイクルのアウトバウンド段階(outbound phase)に関与するとき、先端ヘッドは第1の点の組に沿って進行する。先端ヘッドが開始点に戻るために同じサイクルのインバウンド段階(inbound phase)に関与するとき、先端ヘッドは、第1の点の組とは異なる第2の点の組に沿って進行する。さらに、先端ヘッドが第1の完全な振動サイクル中に進行する点の組は、次の振動サイクルにおいて先端ヘッドが進行する点の組とは異なる場合がある。振動サイクル中に、先端ヘッドがそれに沿って進行する点の組は、単一の平面内に存在しない場合があることは理解されたい。点の組は複数の平面内に存在する場合がある。別の言い方をすると、点の組は、1以上の軸の周りで回転することができる。
本発明のシステム30の動作は、先端部142をハンドピース32に連結することから開始する。スリーブ170が先端にわたって嵌められ、ハンドピース32にも取り付けられる。ケーブル230が制御コンソール240に取り付けられる。その時点で、コンソール240は、オンに切り替えられる準備ができている。上記のサブステップが、システムの初期の組立及び起動、すなわち、図10Aのステップ302を構成する。制御コンソール240が最初にオンに切り替えられると、プロセッサ276は、ステップ304において、ハンドピースメモリ56及び先端部メモリ184に記憶されたデータを読み出す。プロセッサ276は、メモリリーダ272への適切なコマンドをアサートすることによってこれらのデータを受信する。
Claims (12)
- 超音波式ハンドピース(32)の先端部(142)を振動させるためのアセンブリ(240)であって、
前記ハンドピースは、AC駆動信号が印加される少なくとも1つのドライバ(36)を有し、前記先端部は、外科的作業を行うために、ある組織に当てられるヘッド(158)を有し、前記先端部は複数のモードで振動するように作られており、
前記ハンドピース(32)の少なくとも1つの前記ドライバ(36)に印加される可変AC駆動信号を生成するアセンブリ(242、244、245)と、
前記ハンドピースに印加された前記駆動信号の電圧を測定し、前記駆動信号の電圧を表す信号を出力するアセンブリ(256、262)と、
前記ハンドピースを流れる電流を測定し、前記ハンドピースを流れる電流を表す信号を出力するアセンブリ(264、266)と、
前記駆動信号の電圧を表す信号と、前記ハンドピースを流れる電流を表す信号とを受信し、前記駆動信号の電圧と前記ハンドピースを流れる電流とに基づいて、前記駆動信号を生成する前記アセンブリ(242、244、254)を制御し、前記駆動信号の特性を定めるプロセッサ(276)と
を備え、
前記プロセッサは更に、
測定された前記駆動信号の電圧を複数の成分に分けるステップ(316)であって、測定された前記電圧の各成分は前記先端部の特定の振動モードに関連する測定電圧を表すものである、ステップと、
測定された前記ハンドピースを流れる電流を複数の成分に分けるステップ(318)であって、測定された前記電流の各成分は、前記先端部の特定の振動モードに関連する、前記ハンドピースを流れる測定電流を表すものである、ステップと、
前記先端部の振動モードごとに、当該振動モードに関連する周波数特性と、当該振動モードに関連する測定電圧と、当該振動モードに関連する、前記ハンドピースを流れる測定電流とに基づいて、前記ハンドピースの機械的要素を流れる、計算された等価電流を求めるステップと、
前記先端部の振動モードごとに、当該振動モードの、前記ハンドピース及び前記先端部の機械的要素に印加された、前記計算された等価電流を、当該振動モードに関連する前記ハンドピースの機械的要素を流れる目標等価電流と比較し、該比較の結果に基づいて、当該振動モードに関する前記駆動信号の電圧特性を求めるステップ(322、324、330、332)と、
前記先端部の振動モードごとに、当該振動モードに関連する前記ハンドピースを流れる電流の、当該振動モードに関連する、前記ハンドピースの機械的要素を流れる等価電流に対する比を求め、前記比を当該振動モードの目標比と比較し、該比較の結果に基づいて、当該振動モードに関連する前記駆動信号の周波数特性を調整するステップ(326、328、334、336)であって、複数の振動モードのうちの少なくとも2つの振動モードの周波数特性は互いに異なるものである、ステップと、
前記複数の振動モードの電圧特性及び周波数特性に基づいて、前記駆動信号の波形の構造を決定し、各振動モードに対応する成分を有する駆動信号を前記アセンブリに生成させるために、前記駆動信号を生成する前記アセンブリにコマンドをアサートするステップ(315)であって、各成分は当該振動モードについて決定された電圧特性及び周波数特性によって定められる、ステップと
を行うものである、アセンブリ(240)。 - 前記プロセッサ(276)は更に、前記駆動信号の印加により、前記先端部(142)の前記ヘッド(158)の進行経路が単一の振動サイクルにおいて非線形な進行経路となるように、前記ハンドピース(32)の少なくとも1つの前記ドライバ(36)に印加される前記駆動信号の波形の構造を決定するものである、請求項1に記載のアセンブリ(240)。
- 前記プロセッサ(276)は更に、前記先端部の振動モードごとに、メモリに記憶されたデータに基づいて、当該振動モードに関連する前記駆動信号の成分についての初期周波数特性を定めるステップ(304、314)を行うものである、請求項1又は2に記載のアセンブリ(240)。
- 前記プロセッサ(276)は更に、前記駆動信号の各成分についての初期周波数特性を定めるための前記データを、前記先端部(142)に関連付けられているメモリ(184)から読み込むものである、請求項3に記載のアセンブリ(240)。
- 前記プロセッサ(276)は更に、前記先端部(142)の振動モードごとに、メモリに記憶されたデータに基づいて、当該振動モードに関連する前記駆動信号の成分についての初期電圧特性を定めるステップ(304、314)を行うものである、請求項1〜4のいずれか一項に記載のアセンブリ(240)。
- 前記プロセッサ(276)は更に、前記駆動信号の各成分についての初期電圧特性を定めるための前記データを、前記先端部(142)に関連付けられているメモリ(184)から読み込むものである、請求項5に記載のアセンブリ(240)。
- 前記プロセッサ(276)は更に、前記先端部(142)の少なくとも1つの振動モードについて、施術者により設定されるコマンドに基づいて前記ハンドピースの機械的要素を流れる目標等価電流を求めるステップ(312)を行うものである、請求項1〜6のいずれか一項に記載のアセンブリ(240)。
- 前記プロセッサ(276)は更に、前記先端部(142)の複数の振動モードについて、施術者により設定されるコマンドに基づいて前記ハンドピースの機械的要素を流れる目標等価電流を求めるステップ(312)を行うものである、請求項1〜6のいずれか一項に記載のアセンブリ(240)。
- 前記プロセッサは更に、前記駆動信号の印加により、前記先端部の前記ヘッド(158)が単一の振動サイクルにおいて、あるループ上を動くものとなるように、少なくとも1つの前記ドライバ(36)に印加される前記駆動信号の波形の構造を決定するものである、請求項1〜7に記載のアセンブリ(240)。
- 前記駆動信号を生成する前記アセンブリは可変利得増幅器(244)を備えており、
前記プロセッサ(276)は、前記増幅器が前記駆動信号の周波数を有し、前記駆動信号の電位に少なくとも比例する信号を出力するものとなるように、前記増幅器により生成される信号の利得を調整するものである、請求項1〜9のいずれか一項に記載のアセンブリ(240)。 - 前記駆動信号を生成する前記アセンブリは、前記駆動信号に比例する信号が印加される一次巻線(254)と、前記駆動信号が生成される二次巻線(258)とを有する変圧器(248)を備えており、
前記駆動信号の電圧を測定する前記アセンブリは、前記変圧器(248)と一体化された再生コイル(256)を備えており、前記二次巻線の信号が前記再生コイルの信号を誘導するものである、請求項1〜10のいずれか一項に記載のアセンブリ(240)。 - 前記ハンドピースを流れる電流を測定するための前記アセンブリは、ある導体に隣接するコイル(264)を備えており、前記導体を介して前記駆動信号が前記ハンドピースに印加され、前記コイルは、前記駆動信号が当該コイルの信号を誘導するものとなるように配置されている、請求項1〜11のいずれか一項に記載のアセンブリ(240)。
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