JP2945689B2

JP2945689B2 - 超音波処置装置

Info

Publication number: JP2945689B2
Application number: JP1269675A
Authority: JP
Inventors: 敏彦鈴田
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1989-10-17
Filing date: 1989-10-17
Publication date: 1999-09-06
Anticipated expiration: 2014-09-06
Also published as: JPH03131246A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、超音波処置機能に加え、高周波焼灼機能
を備えた超音波処置装置に関する。

［従来の技術］一般に、超音波処置装置は超音波エネルギを不要組織
や骨に集中させ、不要組織の破砕，吸引や骨の切断に威
力を発揮するもので、広い手術分野で利用されている。
特に、血管等の弾力的組織を残して実質組織を吸引でき
るため、肝切除に用いられることが多い。

一方、高周波焼灼装置（電気メス装置とも称す）は外
科手術に欠くことができないもので、皮膚の切開、筋肉
と軟骨の隔離等に有効である。特に、術部の止血，凝固
に威力を発揮する。

この超音波処置機能と高周波焼灼機能を一つの装置で
併用することができれば、中断のない迅速かつ良好な手
術を行なうことができ、便利である。たとえば、超音波
処置治療によって組織を破砕，乳化する段階で、血管を
損傷して出血を招いた場合、直ちに止血，凝固の対策が
可能である。

この併用を可能とするものとして、たとえば実公昭60
−33926号公報、実公昭60−33925号公報、実開昭62−90
612号公報、および実開昭62−90611号公報などに示され
るものがある。

また、併用を可能とする装置の一例を第７図に示す。

図面において、１はハンドピースで、超音波振動子２
を有している。この超音波振動子２は、複数枚たとえば
三枚の圧電素子と、これら圧電素子のそれぞれ両面に接
する四枚の電極とを積層したものである。

また、ハンドピース１は、ホーン３およびプローブ４
からなる超音波伝達体を有しており、超音波振動子２の
超音波振動をホーン３で増幅し、それをプローブ４によ
って被処置部の治療対象組織５に伝達するようになって
いる。

治療対象組織５には患者プレート６が当接されるよう
になっている。

上記超音波振動子２は出力トランス７を介して増幅器
８の出力端に接続され、増幅器８の入力端は超音波信号
発生器（電圧制御発振器;VCO）９に接続されている。こ
の超音波信号発生器９は、超音波振動子駆動用の超音波
信号を発するものである。

また、ハンドピース１が、アクティブコードＡおよび
ハイパスフィルタのコンデンサ14を介して、出力トラン
ス15の二次コイルの一端に接続されている。

患者プレート６が、患者コードＰおよびハイパスフィ
ルタのコンデンサ14を介し、出力トランス15の二次コイ
ルの他端に接続されている。

出力トランス15の一次コイルは増幅器16の出力端に接
続され、増幅器16の入力端は高周波信号発生器17に接続
されている。この高周波信号発生器17は、高周波焼灼用
の高周波信号を発するものである。

一方、増幅器８の出力信号の電圧が電圧検出部10によ
り検出され、かつ増幅器８の出力信号の電流が電流検出
部11により検出され、検出される電圧，電流のそれぞれ
の位相が位相比較器12で比較される。

この位相比較器12は位相差に対応するレベルの電圧を
出力するもので、その出力は高域カット用のLPF（ロー
パスフィルタ）13を介して超音波信号発生器９に供給さ
れるようになっている。

すなわち、操作部（図示しない）で処置開始操作を行
なうと、超音波信号発生器９が動作して超音波信号が発
せられるとともに、高周波信号発生器17が動作して高周
波信号が発せられる。

超音波信号発生器９から発せられる超音波信号は増幅
器８で増幅され、かつ出力トランス７で昇圧され、ハン
ドピース１の超音波振動子２に印加される。これによ
り、超音波振動子２が超音波振動を起こし（電気エネル
ギが機械エネルギに変換される）、その超音波振動がホ
ーン３およびプローブ４を介して治療対象組織５に伝え
られる。

したがって、組織の破砕や骨の切断を行なうことがで
き、破砕した切片はプローブ４の中を通り、外部に吸
引，排出される。

高周波信号発生器17から発せられる高周波信号は増幅
器16で増幅され、かつ出力トランス15で昇圧され、ホー
ン3,プローブ4,および患者プレート６を通して治療対象
組織５に流れる。

したがって、上記の超音波処置治療を行ないながら、
高周波焼灼による止血，凝固を行なうことができる。

つまり、出血を防ぎながら手術を行なうことができ、
中断のない迅速かつ良好な手術が可能になるとともに、
安全性の向上が図れる。

一方、増幅器８の出力信号の電圧が電圧検出部10を介
して検出され、かつ増幅器８の出力信号の電流が電流検
出部11を介して検出され、検出される電圧，電流のそれ
ぞれの位相が位相比較器12で比較される。

位相比較器35の比較結果は高周波信号発生器11にフィ
ードバックされ、PLL（位相同期）回路が構成される。

たとえば、超音波振動子２の駆動周波数が共振周波数
より高い場合、超音波信号は電圧の位相が電流の位相よ
りも進んでおり、それに対処して位相比較器12の出力電
圧が負方向へ下がる。すると、超音波信号発生器９の発
振周波数が下がり、超音波信号の周波数が上記共振周波
数へと近付く。

こうして、超音波振動子２を共振点（電圧と電流の位
相差が零度）で駆動し、エネルギの変換効率を高めるよ
うにしている。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、上記の装置では、ハンドピース１に供
給される高周波信号が出力トランス７の結合容量を介し
て電圧検出部10および電流検出部11に侵入し、PLL回路
が誤動作するという不具合がある。

すなわち、第８図に示すように、電圧検出部10の検出
電圧および電流検出部11の検出電流に高周波信号が重畳
し、位相比較器12内の位相差検出信号に“ばらつき”が
生じて正確な位相差検出ができなくなり、それがPLL回
路の誤動作となって現われてしまう。

こうなると、超音波振動子２を共振点（電圧と電流の
位相差が零度）で駆動できなくなり、エネルギの変換効
率が下がって安定かつ良好な超音波処置が困難となる。

なお、超音波処置のみを単独で行なった場合の検出電
圧，検出電流，および位相差検出信号を第９図に示して
いる。

この発明は上記のような事情に考慮してなされたもの
で、その目的とするところは、超音波処置機能と高周波
焼灼機能を併せ持つことができ、中断のない迅速かつ円
滑な処置を可能とするとともに、超音波信号に対する高
周波信号の影響を回避して常に安定かつ良好な超音波処
置を可能とする超音波処置装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］この発明は、超音波振動子と、この超音波振動子の超
音波振動を被処置部へ伝達する超音波伝達体と、超音波
振動子駆動用の超音波信号を発する超音波信号発生手段
と、高周波焼灼用の高周波信号を発する高周波信号発生
手段と、この高周波信号発生手段から発せられる高周波
信号を上記超音波信号に応じて変調する変調手段とを具
備し、超音波信号を超音波振動子に与え、変調手段の出
力信号を超音波伝達体に与える構成とする。

［作用］超音波信号発生手段から発せられる超音波信号が超音
波振動子に与えられ、超音波振動子が駆動される。ま
た、高周波信号発生手段から発せられる高周波信号が超
音波伝達体に与えられ、高周波焼灼が行なわれる。この
とき、高周波信号は超音波信号に応じて変調され、超音
波信号に対する高周波信号の影響が回避される。

［実施例］以下、この発明の第１実施例について図面を参照して
説明する。なお、図面において第７図と同一部分には同
一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

第１図に示すように、上限値設定回路21および下限値
設定回路22が設けられ、この上限値設定回路21および下
限値設定回路22のそれぞれ出力電圧と超音波信号発生器
９から発せられる超音波信号の電圧とがウィンドウコン
パレータ23に供給されるようになっている。

ウィンドウコンパレータ23は、超音波信号の電圧が上
限値設定回路21の上限値電圧よりも高いとき、および超
音波信号の電圧が下限値設定回路22の下限値電圧よりも
低いとき、それぞれ論理“1"信号を出力するものであ
る。

また、高周波信号発生器17の出力端と増幅回路16との
接続ラインにゲート回路24が挿接され、そのゲート回路
24にウィンドウコンパレータ23の出力信号が供給される
ようになっている。

ゲート回路24は、ウィンドウコンパレータ23の出力信
号が論理“1"のとき開き、高周波信号発生器17の高周波
信号を通すものである。

こうして、上限値設定回路21,下限値設定回路22,ウィ
ンドウコンパレータ23,およびゲート回路24により、超
音波信号の電圧に応じて高周波信号を変調する変調手段
を構成している。

つぎに、上記のような構成において第２図を参照しな
がら作用を説明する。

操作部（図示しない）で処置開始操作を行なうと、超
音波信号発生器９が動作して超音波信号が発せられると
ともに、高周波信号発生器17が動作して高周波信号が発
せられる。

このとき、超音波信号の電圧と上限値設定回路21およ
び下限値設定回路22の出力電圧とがウィンドウコンパレ
ータ23で比較され、超音波信号の電圧が上限値設定回路
21の上限値電圧よりも高いとき、および超音波信号の電
圧が下限値設定回路22の下限値電圧よりも低いとき、そ
れぞれウィンドウコンパレータ23から論理“1"信号が出
力される。

ウィンドウコンパレータ23の出力が論理“1"のとき
は、ゲート回路24において高周波信号が抽出される。

ウィンドウコンパレータ23の出力が論理“0"のとき
は、ゲート回路24において高周波信号が遮断される。

ゲート回路24で抽出される高周波信号は増幅器16で増
幅され、かつ出力トランス15で昇圧され、ホーン3,プロ
ーブ4,および患者プレート６を通して治療対象組織５に
流れる。

この場合、ハンドピース１に供給される高周波信号が
出力トランス７の結合容量を介して電圧検出部10および
電流検出部11に侵入するが、侵入する高周波信号はウィ
ンドウコンパレータ23およびゲート回路24の変調作用に
より超音波信号電圧の零Ｖ点（零クロス点）付近から外
れており、よって超音波信号の位相のみが正確に検出さ
れ、比較される。

位相比較器12の比較結果は高周波信号発生器９にフィ
ードバックされ、PLL（位相同期）回路が構成される。

すなわち、たとえば超音波振動子２の駆動周波数が共
振周波数より高い場合、超音波信号は電圧の位相が電流
の位相よりも進んでおり、それに対処して位相比較器12
の出力電圧が負方向へ下がる。すると、超音波信号発生
器９の発振周波数が下がり、超音波信号の周波数が上記
共振周波数へと近付く。

このPLL回路の構成に当たっては、上記したように超
音波信号の電圧および電流の位相が正確に検出されてフ
ィードバックされるので、高周波信号による誤動作は生
じない。

こうして、超音波振動子２が共振点（電圧と電流の位
相差が零度）で駆動され、エネルギの変換効率が高めら
れる。これにより、常に安定かつ良好な超音波処置を行
なうことができる。

この発明の第２実施例を第３図により説明する。な
お、図面において第１図と同一部分には同一符号を付
し、その詳細な説明は省略する。

超音波信号発生器17の出力端と増幅器16との接続ライ
ンにAM変調器30が挿接され、そのAM変調器30に超音波信
号が入力される。

AM変調器30は、超音波信号の電圧に応じて高周波信号
を振幅変調するものである。

第４図を参照しながら作用を説明する。

高周波信号発生器17から発せられる高周波信号はAM変
調器30に供給され、そこで超音波信号の電圧に応じて振
幅変調される。

すなわち、超音波信号の電圧が零Ｖ点（零クロス点）
のときは振幅が零で、超音波信号の電圧がピークレベル
に近付くに従って振幅が大きくなる高周波信号がAM変調
器30から出力される。

AM変調器30から出力される高周波信号は増幅器16で増
幅され、かつ出力トランス15で昇圧され、ホーン3,プロ
ーブ4,および患者プレート６を通して治療対象組織５に
流れる。

この場合、ハンドピース１に供給される高周波信号が
出力トランス７の結合容量を介して電圧検出部10および
電流検出部11に侵入するが、侵入する高周波信号はAM変
調器30の変調作用により超音波信号電圧の零Ｖ点（零ク
ロス点）から外れており、よって超音波信号の位相のみ
が正確に検出され、比較される。

すなわち、たとえば、超音波振動子２の駆動周波数が
共振周波数より高い場合、超音波信号は電圧の位相が電
流の位相よりも進んでおり、それに対処して位相比較器
12の出力電圧が負方向へ下がる。すると、超音波信号発
生器９の発振周波数が下がり、超音波信号の周波数が上
記共振周波数へと近付く。

この発明の第３実施例を第５図により説明する。な
お、図面において第１図と同一部分には同一符号を付
し、その詳細な説明は省略する。

超音波信号発生器９の出力端にピークパルス発生器40
が接続され、そのピークパルス発生器40の出力がゲート
回路24に供給されるようになっている。

ピークパルス発生器40は、超音波信号の位相を90度遅
らせる移相器（積分器）41、この移相器41から出力され
る超音波信号を２値化する２値化回路42、この２値化回
路42の出力を微分して超音波信号電圧のピークレベルに
同期し且つ幅が短い正と負のパルスを発する微分器43、
この微分器43の出力パルスを整流して正パルスのみ出力
する整流器44からなる。

ゲート回路24は、ピークパルス発生器40から正パルス
が入力されたとき開き、高周波信号発生回路17の高周波
信号を通すものである。

こうして、ピークパルス発生器40およびゲート回路24
により、超音波信号の電圧に応じて高周波信号を変調す
る変調手段を構成している。

第６図を参照しながら作用を説明する。

また、超音波信号電圧のピークレベルに同期するパル
スがピークパルス発生器40から発せられる。

ピークパルス発生器40からパルスが発せられると、ゲ
ート回路24において高周波信号が抽出される。

抽出される超音波信号は増幅器８で増幅され、かつ出
力トランス15で昇圧され、ホーン3,プローブ4,および患
者プレート６を通して治療対象組織５に流れる。

この場合、治療対象組織５に流れる高周波信号は幅が
短くてピークの高いバースト波形となるので、クレスト
ファクタが大きく、凝固性が向上する。

クレストファクタ＝ピーク出力／平均出力一方、増幅器８の出力信号の電圧が電圧検出部10を介
して検出され、かつ増幅器８の出力信号の電流が電流検
出部11を介して検出され、検出される電圧，電流のそれ
ぞれの位相が位相比較器12で比較される。

この場合、ハンドピース１に供給される高周波信号が
出力トランス７の結合容量を介して電圧検出部10および
電流検出部11に侵入するが、侵入する高周波信号はピー
クパルス発生回路40およびゲート回路24の変調作用によ
り超音波信号電圧の零Ｖ点（零クロス点）から完全に外
れており、よって超音波信号の位相のみが正確に検出さ
れ、比較される。

位相比較器12の比較結果は高周波信号発生器９にフィ
ードバックされ、PLL回路（位相同期）回路が構成され
る。

なお、この発明は上記各実施例に限定されるものでは
なく、要旨を変えない範囲で種々変形実施可能である。

［発明の効果］以上述べたようにこの発明によれば、超音波振動子
と、この超音波振動子の超音波振動を被処置部へ伝達す
る超音波伝達体と、超音波振動子駆動用の超音波信号を
発する超音波信号発生手段と、高周波焼灼用の高周波信
号を発する高周波信号発生手段と、この高周波信号発生
手段から発せられる高周波信号を上記超音波信号に応じ
て変調する変調手段とを具備し、超音波信号を超音波振
動子に与え、変調手段の出力信号を超音波伝達体に与え
る構成としたので、超音波処置機能と高周波焼灼機能を
併せ持つことができ、中断のない迅速かつ円滑な処置を
可能とするとともに、超音波信号に対する高周波信号の
影響を回避して常に安定かつ良好な超音波処置を可能と
する超音波処置装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例の構成を示す図、第２図
は同実施例の作用を説明するための各部の信号波形図、
第３図はこの発明の第２実施例の構成を示す図、第４図
は同実施例の作用を説明するための各部の信号波形図、
第５図はこの発明の第３実施例の構成を示す図、第６図
は同実施例の作用を説明するための各部の信号波形図、
第７図は従来装置の構成の一例を示す図、第８図および
第９図はそれぞれ第７図の装置における各部の信号波形
図である。１……ハンドピース、２……超音波振動子、３……ホー
ン（超音波伝達体）、４……プローブ（超音波伝達
体）、６……患者電極、９……超音波信号発生器、17…
…高周波信号発生器、23……ウィンドウコンパレータ、
24……ゲート回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) A61B 17/00 - 17/60

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】超音波振動子と、この超音波振動子の超音
波振動を被処置部へ伝達する超音波伝達体と、超音波振
動子駆動用の超音波信号を発する超音波信号発生手段
と、高周波焼灼用の高周波信号を発する高周波信号発生
手段と、この高周波信号発生手段から発せられる高周波
信号を上記超音波信号に応じて変調する変調手段とを具
備し、超音波信号を超音波振動子に与え、変調手段の出
力信号を超音波伝達体に与える構成としたことを特徴と
する超音波処置装置。