JP4041014B2 - 超音波手術装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は超音波振動子からの超音波振動をプローブを介して生体組織に伝達する超音波手術装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、超音波変換器により超音波振動を出力する装置は、種々実用化されており、たとえば、外科用超音波メス、超音波加工装置が知られている。
【０００３】
特に、外科用超音波メスの場合、ケース内に超音波振動子を格納し、この超音波振動子にプローブを接続し、超音波振動子からの超音波振動をプローブを介して生体組織に伝達するようになっている。
【０００４】
このような従来の外科用超音波メスの場合、ケース内への水漏れ等の検知に関する技術は、種々提案されている。しかし、これらと同じ方法では、プローブに発生する異常に関しては、検知が難かしかった。
【０００５】
このことに対応して従来の超音波手術装置では、プローブに異常が発生していないかを微弱な電流を流し、そのインピーダンスをモニターすることによりプローブの異常検知に関してチェックする機能が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−２７１１４０号公報（第４−７頁、図１−５）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来のプローブの異常検知方法では、プローブの横振動に関する検知は困難であった。なぜなら、振動子に供給する電流が小さいとプローブに横振動が発生せず、インピーダンス値も正常な横振動の発生しないプローブと比較しても、ほとんど相違がない。一方、プローブに供給する電流を大きくし周波数掃引を行うと、プローブに横振動が発生し、インピーダンスも正常な横振動の発生しないプローブよりも高い値となるが、振動子に多大な突入電流が入ってしまい、振動子破損の原因となっていた。また、電流値を大きくしてインピーダンス値をモニタする際、プローブを使用者が触れるのを防止する工夫が必要になっていた
このようなプローブの横振動の発生は、使用者に対して、耐えがたい異音、プローブの折れの促進、必要以上の重さのインピーダンス等を引き起こす為、検知、術者への警告が必要であった。
【０００８】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、プローブに発生する横振動の検知を確実かつ容易に行える超音波手術装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の超音波手術装置は、超音波振動を発生可能な超音波振動子と、前記超音波振動子に連結され、前記超音波振動を生体組織に伝達可能なプローブと、前記超音波振動子を駆動するための駆動信号を発生可能な駆動信号発生手段と、前記駆動信号発生手段から前記超音波振動子に供給される前記駆動信号の一周期分に対応する電圧ピーク値と電流ピーク値とを検出可能なピーク検出手段と、前記ピーク検出手段の結果に基づき、前記駆動信号の前記一周期分に対応する電圧データを前記電圧ピーク値で除算した規格化電圧信号と、前記駆動信号の前記一周期分に対応する電流データを前記電流ピーク値で除算した規格化電流信号と、を求める駆動信号規格化手段と、前記駆動信号規格化手段で規格化された前記規格化電圧信号と、前記駆動信号規格化手段で規格化された前記規格化電流信号とを比較し、前記規格化電圧信号と前記規格化電流信号との差が所定範囲内にあるか否かを比較する比較手段と、前記比較手段の比較結果に基づいて前記プローブに横振動が発生しているか否かを判別する判別手段であって、前記規格化電圧信号と前記規格化電流信号との差が所定範囲内にない波形が規定数以上発生した場合は、前記プローブに横振動が発生していると判断するプローブ異常判別手段と、を具備したことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
図１乃至図４は本発明の第１の実施の形態に係り、図１は超音波手術装置の構成を示すブロック図、図２はプローブが横振動した場合の動作を説明する説明図、図３はプローブが正常な場合の動作を説明する説明図、図４は超音波手術装置の作用を説明するフローチャートである。
【００１３】
（構成）
図１に示すように、超音波手術装置１は、超音波駆動装置２にハンドピース３を着脱自在に取り付けたものである。
【００１４】
超音波駆動装置２は、ＣＰＵ４と、パネル５と、ＰＬＬ回路２０と、横方向検知回路３０とを含んで構成されている。
【００１５】
ハンドピース３は、コネクタ１１と、ケース１２と、超音波振動子１３と、プローブ１４と、ＥＥＰＲＯＭ１５とを含んで構成されている。
【００１６】
ケース１２は超音波振動子１３を収納している。この超音波振動子１３には着脱式であるプローブ１４を取り付けている。
【００１７】
プローブ１４はメモリとしてのＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）１５を内蔵している。
【００１８】
位相同期ループ回路（以下、ＰＬＬ回路と呼ぶ）２０は、デジタル式発振器（以下、ＤＤＳと呼ぶ）２１と、アンプ（以下、ＡＭＰと呼ぶ）２２と、検知回路２３と、矩形波化回路２４と、位相比較回路２５と、Ｕ／Ｄカウンタ２６とを含んで構成されている。
【００１９】
横振動検知回路３０は、絶対値化回路３１と、アナログ／デジタル変換回路（以下、Ａ／Ｄ変換回路と呼ぶ）３２，３３と、ローパスフィルタ（以下、ＬＰＦと呼ぶ）３４，３５と、Ｖメモリ３６と、Ｉメモリ３７と、Ｐ（ピーク）値検知回路３８と、規格化回路３９と、比較回路４０と、通信回路４１とを含んで構成される。
【００２０】
超音波駆動装置２は、超音波振動子１３に締結したプローブ１４を超音波振動させる為、ＤＤＳ２１により駆動信号ＳＩＮを生成する。
【００２１】
ＡＭＰ２２は、ＤＤＳ２１が出力する駆動信号ＳＩＮをコネクタ１１を介して超音波振動子１３に供給できる様に増幅する。
【００２２】
検知回路２３では、コネクタ１１を介して超音波振動子１３に供給される超音波信号の電流と電圧を検知する。
【００２３】
矩形波化回路２４では、超音波振動子１３に供給される電圧と電流の位相信号を生成するため、検知回路２３からの検知信号である電圧信号Ｖ及び電流信号Ｉに対して矩形波化を行い電圧及び電流の矩形波信号Ｖｚ，Ｉｚを出力する。
【００２４】
位相比較回路２５は、矩形波化回路２４からの矩形波信号Ｖｚ，Ｉｚを比較し、その位相差のＵＰ／ＤＯＷＮ信号を生成する。
【００２５】
Ｕ／Ｄカウンタ２６は、位相比較回路２５で生成されたＵＰ／ＤＯＷＮ信号を受けて、ＣＰＵ４から送信されたＰＬＬ制御開始時の周波数設定であるＦ０（初期周波数設定）を元として、超音波振動子１３に供給する駆動信号の周波数設定Ｆｓの算出を行う。
【００２６】
また、初期周波数設定Ｆ０は、プローブ１４の内部に設けられたＥＥＰＲＯＭ１５に予めプローブ１４の共振周波数データとして格納されいる。ＥＥＰＲＯＭ１５のデータは、通信回路４１により読み取り、書き込みが行われる。
【００２７】
これらが、超音波駆動装置２のＰＬＬ制御に関する部分である。
以下、超音波駆動装置２のプローブ１４の横振動検出に関する部分である横振動検知回路３０について説明する。
【００２８】
横振動検知回路３０において、絶対値化回路３１では、検知回路２３にて検知された電圧信号Ｖ及び電流信号Ｉに対しての絶対値化を行い絶対値化信号Ｖａ，Ｉａを出力する。
【００２９】
Ａ／Ｄ変換回路３２，３３は、それぞれ電圧及び電流の絶対値化信号Ｖａ，ＩａをＡ／Ｄ変換し、それぞれ８ビットのデジタル信号Ｖｄ，Ｉｄとする。
【００３０】
ＬＰＦ３４，３５は、デジタル信号Ｖｄ，Ｉｄの高周波ノイズ除去を行うデジタルフィルタである。
【００３１】
第１の実施の形態では、ＬＰＦ３４，３５をデジタルフィルタとしているが、デジタルフィルタに限らず、検知回路２３と絶対値化回路３１の間にアナログのＬＰＦを挿入しても同じで結果が得られる。また、ＬＰＦに限らず、ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）でもよい。
【００３２】
Ｖメモリ３６は、ＬＰＦ３４からのデジタル信号Ｖｄが示す電圧の半周期分（または、１周期分）の波形データをメモリし、電圧の波形データＶｍを規格化回路３９に出力する。
【００３３】
Ｉメモリ３７は、ＬＰＦ３５からのデジタル信号Ｉｄが示す電流の半周期分（または、１周期分）の波形データをメモリし、波形データＩｍを規格化回路３９に出力する。
【００３４】
Ｐ値検知回路３８は、ＬＰＦ３４からの電圧の波形データＶｍのピーク値Ｖｐｐの検知を行うとともに、ＬＰＦ３５からの電流の波形データＩｍのピーク値Ｉｐｐの検知を行う。
【００３５】
規格化回路３９は、以下の式（１），（２）で電圧及び電流波形の規格化（Ｖメモリ及びＩメモリ内でピーク値を１とする）を行う。
【００３６】
Ｖｓ（規格化された電圧信号）＝Ｖｍ（Ｖメモリ内の半周期分または一周期分の電圧データ）÷Ｖｐｐ（電圧のピーク値） …（１）
Ｉｓ（規格化された電流信号）＝Ｉｍ（Ｉメモリ内の半周期分または一周期分の電流データ）÷Ｉｐｐ（電流のピーク値） …（２）
比較回路４０では、規格化回路３９で規格化された電圧信号Ｖｓと電流信号Ｉｓを比較し、その差異が土１０％以内であるかを検知する。
【００３７】
比較回路４０は、圧信号Ｖｓと電流信号Ｉｓの差が±１０％以内である場合、プローブ１４に横振動は発生していないとして、超音波振動子１３への電圧及び電流の供給を継続し、超音波振動子１３に超音波駆動を続けさせる。
【００３８】
比較回路４０は、圧信号Ｖｓと電流信号Ｉｓの差が土１０％以上である波形が規定数以上発生した場合（例えば、±１０％以上の差異のある波形が２０波形連続で発生した場合）、プローブ１４に横振動が発生したと判断して、その旨の信号ＴＲＡＮＳをＣＰＵ４及び通信回路４１へ送信する。
【００３９】
横振動が発生時の信号ＴＲＡＮＳを受信した場合、ＣＰＵ４は、ＤＤＳ２１のＳＩＮ波形出力を停止させ、ＡＭＰ回路６の増幅を停止させるとともに、パネル５に横振動が発生している旨、警告を表示させる。これにより、ＣＰＵ４は、使用者に警告を与える。
【００４０】
また、通信回路４１は、プローブ１４内のＥＥＰＲＯＭ１５に、当該プローブ１４は横振動が発生する事を示す信号を書き込み、次に、当該プローブ１４が超音波振動子１３を介して超音波駆動装置２に接続された場合、接続された時点で、使用者に警告を与えるようにする。
【００４１】
このような構成により、超音波振動子１３は、超音波振動を発生可能になっている。
【００４２】
プローブ１４は、前記超音波振動子１３に連結され、前記超音波振動を生体組織に伝達可能になっている。
【００４３】
ＰＬＬ回路２０は、前記超音波振動子１３を駆動するための駆動信号を発生可能な駆動信号発生手段となっている。
【００４４】
Ｐ値検知回路３８は、前記ＰＬＬ回路２０から前記超音波振動子１３に供給される前記駆動信号の電圧ピーク値と電流ピーク値とを検出可能なピーク検出手段となっている。
【００４５】
規格化回路３９は、前記Ｐ値検知回路３８の結果に基づき、前記駆動信号の電圧情報及び電流情報を規格化する駆動信号規格化手段となっている。
【００４６】
比較回路４０は、前記規格化回路３９で規格化された電圧情報と、前記規格化回路３９で規格化された電流情報とを比較する比較手段となっている。
【００４７】
ＣＰＵ４は、前記比較回路４０の比較結果に基づき、前記プローブ１４の異常を判別するプローブ異常判別手段となっている。
【００４８】
また、Ｐ値検知回路３８、規格化回路３９及び比較回路４０は、前記ＰＬＬ回路２０から前記超音波振動子１３に供給される前記駆動信号の波形歪を検出可能な駆動信号歪検出手段となっている。
【００４９】
（作用）
図２（ａ）は横振動が発生した場合の電圧波形を示し、図２（ｂ）は横振動が発生した場合の電流波形を示し、図３（ａ）は横振動が発生しない場合の電圧波形を示し、図３（ｂ）は横振動が発生しない場合の電流波形を示している。
【００５０】
つまり、プローブ１４に横振動が発生した場合、図２（ａ）に示すように電圧波形が歪むので、第１の実施の形態では、電圧波形と電流波形をそれぞれのピーク値で規格化し、波形そのものを比較することにより、横振動を検出している。
【００５１】
尚、図２（ｂ）に示すように横振動が発生した場合の電流波形は、図３（ａ），（ｂ）に示す横振動が発生しない場合の電圧波形及び電流波形と同様に歪みが発生しない。
【００５２】
次に、図４を用いて、第１実施の形態の横振動検知に関する処理フローの説明を行う。
【００５３】
まず、ステップＳ１において、絶対値化回路３１は、検知回路２３からの電圧信号Ｖ及び電流信号Ｉを絶対値化する。
【００５４】
次に、ステップＳ２において、Ａ／Ｄ変換回路３２，３３は、絶対値化回路３１からの電圧及び電流の絶対値化信号Ｖａ，Ｉａをデジタル化してデジタル信号Ｖｄ，Ｉｄを出力する。
【００５５】
次に、ステップＳ３において、ＬＰＦ３４，３５は、電圧及び電流のデジタル信号Ｖｄ，Ｉｄ信号を通過させ、高周波ノイズを除去する。
【００５６】
次に、ステップＳ４において、Ｐ値検知回路３８は、ＬＰＦ３４，３５を介した電圧及び電流のデジタル信号の一周期分内でのピーク値を算出する。
【００５７】
次に、ステップＳ５において、Ｖメモリ３６及びＩメモリ３７は、電圧及び電流信号の一周期分のデータを格納する。
【００５８】
次に、ステップＳ６において、規格化回路３９は、ステップＳ５で格納したＶメモリ３６及びＩメモリ３７内のデータを、ステップＳ４で検出したピーク値で規格化する。
【００５９】
次に、ステップＳ７において、比較回路４０は、ステップＳ６で規格化されたデータを比較する。
【００６０】
ステップＳ７の比較結果において、その差が±１０％以上である波形が規定数以上発生した場合には、ステップＳ９に示すように、ＣＰＵ４は、横振動が発生しているとして、パネル５を用いて警告を発するとともに、超音波振動子１３に発振を停止させ、通信回路４１は、プローブ１４内のＥＥＰＲＯＭ１５に横振動が発生するという情報を書き込む。
【００６１】
また、ステップＳ７の比較結果において、その差が±１０％以内であった場合には、ＣＰＵ４は、ステップＳ８に示すように超音波振動子１３に発振を継続させる。
【００６２】
即ち、ＣＰＵ４は、規格化した電圧信号と電流信号の差が±１０％以上である波形が規定数以上発生した場合、超音波振動子１３への電圧、電流供給を禁止し、横振動が発生したと判定してパネル５を用いて警告を発する。
【００６３】
（効果）
第１の実施の形態によれば、電圧信号の波形そのものの歪みを検出することにより、プローブ１４の横振動を検知するので、極めて精度良くプローブ１４の横振動の検知を行うことが可能になり、プローブの異常動作の発見性を向上することができる。
【００６４】
（第２の実施の形態）
図５乃至図７は本発明の第２の実施の形態に係り、図５は超音波手術装置の構成を示すブロック図、図６は超音波振動子のインピーダンスモニターを説明する説明図、図７は超音波手術装置の作用を説明するフローチャート。
【００６５】
（構成）
図１乃至図４に示した第１の実施の形態では、電圧及び電流波形を規格化し、波形そのものを比較することで、横振動の発生を検知したが、図５に示す第２の実施の形態では、電流設定値によるインピーダンスの変化をモニターすることにより、横振動の検出を行う。
【００６６】
図５に示すように、超音波手術装置５１は、超音波駆動装置５２にハンドピース５３を着脱自在に取り付けたものである。
【００６７】
超音波駆動装置５２は、ＣＰＵ５４と、パネル５５と、ＤＤＳ７１と、ＡＭＰ７２と、検知回路７３と、矩形波化回路７４と、位相比較回路７５と、Ｕ／Ｄカウンタ７６と、アナログ／デジタル変換回路（以下、Ｄ／Ａ変換回路と呼ぶ）７７と、掛け算回路７８と、差動増幅器７９と、実効値回路８１と、Ａ／Ｄ変換回路８２，８３と、共振点検出回路８４と、周波数掃引回路８５とを含んで構成される。
【００６８】
ハンドピース５３は、コネクタ６１とケース６２と超音波振動子６３とプローブ６４とを含んで構成されている。
【００６９】
ケース６２は超音波振動子６３を収納している。超音波振動子６３には着脱式であるプローブ６４を取り付けている。
【００７０】
ＤＤＳ７１、ＡＭＰ７２、検知回路７３、矩形波化回路７４、位相比較回路７５及びＵ／Ｄカウンタ７６によるＰＬＬ動作に関する構成は、第１の実施の形態と同様になっている。
【００７１】
異なる点は、図１に示した第１の実施の形態では、プローブ１４の内部に、共振周波数、横振動を表す信号を格納したＥＥＰＲＯＭ１５が搭載されていたのに対して、図５に示す第２の実施の形態では、プローブ６４にＥＥＰＲＯＭを内蔵せず、超音波駆動装置５２側にプローブ６４の共振周波数の発振を際の検知する回路として共振点検出回路８４を設けている。
【００７２】
周波数掃引回路８５は、ＣＰＵ５４からの指示に従い、規定周波数範囲を周波数掃引する。周波数掃引回路８５は、この周波数掃引の際、Ｕ／Ｄカウンタ７６の動作を止める。
【００７３】
共振点検出回路８４は、周波数掃引中に、プローブ６４の共振周波数を検出する。共振点検出回路８４は、共振周波数を検出したら、周波数掃引回路８５の掃引を止め、Ｕ／Ｄカウンタ７６の動作を開始させ、ＰＬＬ動作を開始させる。
【００７４】
ＣＰＵ５４は、共振周波数検出中は、電流設定Ｉｄｓｅｔを小さくし、ＰＬＬ動作移行後は、段階的にＩｄｓｅｔを増加させる。
【００７５】
ＣＰＵ５４から出力されたＩｄｓｅｔは、Ｄ／Ａ変換回路７７でアナログ信号Ｉｓｅｔに変換され、差動増幅器７９により電流値Ｉａ’に対する作動増幅が行われて、ＤＤＳ７１が出力する駆動信号ＳＩＮと掛け算器７８で掛け算される。
【００７６】
以下、第２実施の形態の横振動検出に関して説明を行う。
検知回路７３にて検出した電流信号Ｖ及び電流信号Ｉは、実効値化回路８１において、実効値化される。
【００７７】
実効値化回路８１にて実効値化された電流信号Ｖｊ及び電流信号Ｉｊは、それぞれＡ／Ｄ変換回路８２，８３にてＡ／Ｄ変換され、デジタル化された電流信号Ｖｊｄ及び電流信号Ｉｊｄとして、ＣＰＵ５４に取り込まれる。
【００７８】
ＣＰＵ５４は、共振周波数検出後、徐々に電流設定値信号Ｉｄｓｅｔを段階的に増加させるときに、各電流設定でのインピーダンスをモニタする。
【００７９】
このような構成により、ＤＤＳ７１、ＡＭＰ７２、検知回路７３、矩形波化回路７４、位相比較回路７５及びＵ／Ｄカウンタ７６は、前記超音波振動子６３を駆動するための駆動信号を発生可能な駆動信号発生手段となっている。
【００８０】
ＣＰＵ５４、Ｄ／Ａ変換回路７７、掛け算回路７８及び差動増幅器７９は、前記超音波振動子６３に供給する電流を設定する電流設定手段となっている。
【００８１】
共振点検出回路８４は、前記プローブ６４の共振周波数を検出する共振点検出手段となっている。
【００８２】
ＣＰＵ５４は、前記共振周波数を検出した後、ＰＬＬ制御に移行するＰＬＬ制御手段となっている。
【００８３】
ＣＰＵ５４、実効値回路８１及びＡ／Ｄ変換回路８２，８３は、前記超音波振動子６３に供給している電圧及び電流信号から、前記超音波振動子６３にかかるインピーダンスを測定するインピーダンス測定手段となっている。
【００８４】
ＣＰＵ５４は、前記ＰＬＬ制御への移行した後、前記超音波振動子６３に供給する電流を段階的に増加させる電流制御手段となっている。
【００８５】
さらにＣＰＵ５４は、供給電流を段階的に増加させるとき、前記インピーダンス測定手段において、前記超音波振動子６３にかかるインピーダンスを測定し、このインピーダンスの変化から前記プローブ６４に横振動が発生しているか否かを判別する。
【００８６】
また、共振点検出回路８４は、前記駆動信号発生手段から前記超音波振動子６３に供給される前記駆動信号の周波数を可変させ、前記プローブ６４が連結された前記超音波振動子６３の共振点を検出可能な共振点検出手段となっている。
【００８７】
また、ＣＰＵ５４は、前記共振点検出回路８４が前記共振点を検出したときに、前記駆動信号発生手段に対する制御動作を開始して前記共振点を追尾制御可能な共振点追尾制御手段となっている。
【００８８】
また、ＣＰＵ５４、Ｄ／Ａ変換回路７７、掛け算回路７８及び差動増幅器７９は、前記駆動信号の電流値を設定可能な駆動電流設定手段となっている。
【００８９】
また、ＣＰＵ５４は、前記共振点追尾制御手段が制御動作を開始した後、前記駆動電流設定手段で設定された電流設定値に基づいて前記駆動信号の電流を段階的に増加制御する電流制御手段となっている。
【００９０】
また、実効値化回路８１及びＡ／Ｄ変換回路８２，８３は、前記電流制御手段によって電流が段階的に増加供給される前記駆動信号に基づき、前記超音波振動子６３のインピーダンス変化を監視するインピーダンス監視手段となっている。
【００９１】
さらにＣＰＵ５４は、面面インピーダンス監視手段の監視結果に基づき、前記プローブ６４に横振動が発生しているか否かを判別する横振動発生判別手段となっている。
【００９２】
（作用）
図６（ａ）はＣＰＵ５４による電流設定値Ｉｄｓｅｔの変化を示し、図６（ｂ）は正常プローブ６４のインピーダンス変化を示し、図６（ｃ）は横振動発生プローブ６４のインピーダンス変化を示す。
【００９３】
図６（ｂ）に示す正常なプローブ６４は、タイミングＴ１に示す共振周波数検出後、図６（ａ）に示す電流設定の増加と共に、インピーダンス値が横ばい、または、減少する。
【００９４】
しかし、図６（ｃ）に示す横振動の発生するプローブ６４は、図６（ａ）に示す電流設定の増加と共に、インピーダンス値も増加する。
【００９５】
これは、横振動が、低い電流設定では発生せず、高い電流設定の時、発生することからも言える。
【００９６】
ＣＰＵ５４において、電流設定の増加と共に、プローブ６４のインピーダンス値に上昇傾向があった場合、ＣＰＵ５４は、プローブ６４にて横振動が発生したと判断し、超音波出力の停止（駆動波形の出力の停止）と共に、パネル５５にて、横振動が発生した旨の表示したり、発音により、使用者への警告を行う。
【００９７】
次に図７を用いて、第２の実施の形態の横振動検知に関する処理フローの説明を行う。
【００９８】
まず、ステップＳ１１において、共振点検出回路８４は、プローブ６４の共振周波数を検出する。
【００９９】
次に、ステップＳ１２において、ＣＰＵ５４は、ステップＳ１１の処理により共振点検出回路８４が共振周波数を検出したことを受けて、共振点検出回路８４に共振周波数検出を終了させ、ＰＬＬ動作への移行を行う。
【０１００】
次に、ステップＳ１３において、ＣＰＵ５４は、ＰＬＬ動作へ移行したことを確認し、超音波振動子６３へ供給する電流の設定値を増加させる。
【０１０１】
次に、ステップＳ１４において、ＣＰＵ５４は、デジタル化された電流信号Ｖｊｄ及び電流信号Ｉｊｄに基づいて、電流設定を増加させる間のインピーダンス変化を検知する。
【０１０２】
次に、ステップＳ１５において、ＣＰＵ５４は、ステップＳ１４にて検知したインピーダンス変化が増加傾向にあるかどうかを判断する。
【０１０３】
ステップＳ１５の判断として、インピーダンス変化が、減少または、横ばいとなった場合、ステップＳ１６にて、ＣＰＵ５４は、プローブ６４に超音波発振を継続させるように制御する。
【０１０４】
ステップＳ１５の判断として、インピーダンス変化が増加傾向になった場合、ステップＳ１７にて、ＣＰＵ５４は、横振動が発生しているとして、警告を発するとともに、超音波出力の停止処理を行う。
【０１０５】
（効果）
第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果が得られるとともに、ＰＬＬ制御後に、電流設定を段階的に少しずつ（Δｔずつ）増加させるので、超音波振動子６３の破損を防止でき、しかも、横振動検知のための回路構成、手法も極めて容易に行うことが可能である。
【０１０６】
［付記］
以上詳述したような本発明の前記実施の形態によれば、以下の如き構成を得ることができる。
【０１０７】
（付記項１） 超首波振動を発生可能な超音波振動子と、
前記超音波振動子に連結され、前記超音波振動を伝達可能なプローブと、
前記超音波振動子を駆動するための駆動信号を発生可能な駆動信号発生手段と、
前記駆動信号発生手段から前記超音波振動子に供給される前記駆動信号の波形歪を検出可能な駆動信号歪検出手段と、
前記駆動信号歪検出手段の検出結果に基づき、前記プローブの異常を判別するプローブ異常判別手段と、
を具備したことを特徴とする超音波手術装置。
【０１０８】
（付記項２） 超音波振動を発生可能な超音波振動子と、
前記超音波振動子に連結され、前記超音波振動を生体組織に伝達可能なプローブと、
前記超音波振動子を駆動するための駆動信号を発生可能な駆動信号発生手段と、
前記駆動信号発生手段から前記超音波振動子に供給される前記駆動信号の電圧ピーク値と電流ピーク値とを検出可能なピーク検出手段と、
前記ピーク検出手段の結果に基づき、前記駆動信号の電圧情報及び電流情報を規格化する駆動信号規格化手段と、
前記駆動信号規格化手段で規格化された電圧情報と、前記駆動信号規格化手段で規格化された電流情報とを比較する比較手段と、
前記比較手段の比較結果に基づき、前記プローブの異常を判別するプローブ異常判別手段と、
を具備したことを特徴とする超音波手術装置。
【０１０９】
（付記項３） 超音波振動を発生可能な超音波振動子と、
前記超音波振動子に連結され、前記超音波振動を伝達可能なプローブと、
前記超音波振動子を駆動するための駆動信号を発生可能な駆動信号発生手段と、
前記駆動信号発生手段から前記超音波振動子に供給される前記駆動信号の周波数を可変させ、前記プローブが連結された前記超音波振動子の共振点を検出可能な共振点検出手段と、
前記共振点検出手段が前記共振点を検出したときに、前記駆動信号発生手段に対する制御動作を開始して前記共振点を追尾制御可能な共振点追尾制御手段と、
前記駆動信号の電流値を設定可能な駆動電流設定手段と、
前記共振点追尾制御手段が制御動作を開始した後、前記駆動電流設定手段で設定された電流設定値に基づいて前記駆動信号の電流を段階的に増加制御する電流制御手段と、
前記電流制御手段によって電流が段階的に増加供給される前記駆動信号に基づき、前記超音波振動子のインピーダンス変化を監視するインピーダンス監視手段と、
面面インピーダンス監視手段の監視結果に基づき、前記プローブに横振動が発生しているか否かを判別する横振動発生判別手段と、
を具備したことを特徴とする超音波手術装置。
【０１１０】
（付記項４） 超音波振動を発生可能な超音波振動子と、
前記超音波振動子に連結され、前記超音波振動を生体組織に伝達可能なプローブと、
前記超音波振動子を駆動するための駆動信号を発生可能な駆動信号発生手段と、
前記超音波振動子に供給する電流を設定する電流設定手段と、
前記プローブの共振周波数を検出する共振周波数検出手段と、
前記共振周波数を検出した後、ＰＬＬ制御に移行するＰＬＬ制御手段と、
前記超音波振動子に供給している電圧及び電流信号から、前記超音波振動子にかかるインピーダンスを測定するインピーダンス測定手段と、
前記ＰＬＬ制御への移行した後、前記超音波振動子に供給する電流を段階的に増加させる電流制御手段と、
を具備し、前記電流制御手段が供給電流を段階的に増加させるとき、前記インピーダンス測定手段において、前記超音波振動子にかかるインピーダンスを測定し、このインピーダンスの変化から前記プローブに横振動が発生しているか否かを判別することを特徴とする超音波手術装置。
【０１１１】
（付記項５） 超音波振動を発生可能な超音波振動子と、
前記超音波振動子に連結され、前記超音波振動を生体組織に伝達可能なプローブと、
前記超音波振動子を駆動するための駆動信号を発生可能な駆動信号発生手段と、
前記超音波振動子に供給する電流を設定する電流設定手段と、
前記プローブの共振周波数を検出する共振周波数検出手段と、
前記共振周波数を検出した後、ＰＬＬ制御に移行するＰＬＬ制御手段と、
前記超音波振動子に供給している電圧及び電流信号から、前記超音波振動子にかかるインピーダンスを測定するインピーダンス測定手段と、
前記ＰＬＬ制御への移行した後、前記超音波振動子に供給する電流を段階的に増加させる電流制御手段と、
前記電流制御手段が供給電流を段階的に増加させるとき、前記インピーダンス測定手段において、前記超音波振動子にかかるインピーダンスを測定し、このインピーダンスの変化から前記プローブに横振動が発生しているか否かを判別する横振動判別手段と、
を具備したことを特徴とする超音波手術装置。
【０１１２】
【発明の効果】
以上述べた様に本発明によれば、プローブに発生する横振動の検知を確実かつ容易に行えるので、プローブの異常動作の発見性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る超音波手術装置の構成を示すブロック図。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るプローブが横振動した場合の動作を説明する説明図。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係るプローブが正常な場合の動作を説明する説明図。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る超音波手術装置の作用を説明するフローチャート。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る超音波手術装置の構成を示すブロック図。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係るプローブのインピーダンスを説明する説明する説明図。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る超音波手術装置の作用を説明するフローチャート。
【符号の説明】
１ …超音波手術装置
２ …超音波駆動装置
３ …ハンドピース
４ …ＣＰＵ
５ …パネル
１１ …コネクタ
１２ …ケース
１３ …超音波振動子
１４ …プローブ
１５ …ＥＥＰＲＯＭ
２０ …ＰＬＬ回路
２１ …ＤＤＳ
２２ …ＡＭＰ
２３ …検知回路
２４ …矩形波化回路
２５ …位相比較回路
２６ …Ｕ／Ｄカウンタ
３０ …横振動検知回路
３１ …絶対値化回路
３２，３３ …Ａ／Ｄ変換回路
３４，３５ …ＬＰＦ
３６ …Ｖメモリ
３７ …Ｉメモリ
３８ …Ｐ値検知回路
３９ …規格化回路
４０ …比較回路
４１ …通信回路
【発明の属する技術分野】
本発明は超音波振動子からの超音波振動をプローブを介して生体組織に伝達する超音波手術装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、超音波変換器により超音波振動を出力する装置は、種々実用化されており、たとえば、外科用超音波メス、超音波加工装置が知られている。
【０００３】
特に、外科用超音波メスの場合、ケース内に超音波振動子を格納し、この超音波振動子にプローブを接続し、超音波振動子からの超音波振動をプローブを介して生体組織に伝達するようになっている。
【０００４】
このような従来の外科用超音波メスの場合、ケース内への水漏れ等の検知に関する技術は、種々提案されている。しかし、これらと同じ方法では、プローブに発生する異常に関しては、検知が難かしかった。
【０００５】
このことに対応して従来の超音波手術装置では、プローブに異常が発生していないかを微弱な電流を流し、そのインピーダンスをモニターすることによりプローブの異常検知に関してチェックする機能が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−２７１１４０号公報（第４−７頁、図１−５）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来のプローブの異常検知方法では、プローブの横振動に関する検知は困難であった。なぜなら、振動子に供給する電流が小さいとプローブに横振動が発生せず、インピーダンス値も正常な横振動の発生しないプローブと比較しても、ほとんど相違がない。一方、プローブに供給する電流を大きくし周波数掃引を行うと、プローブに横振動が発生し、インピーダンスも正常な横振動の発生しないプローブよりも高い値となるが、振動子に多大な突入電流が入ってしまい、振動子破損の原因となっていた。また、電流値を大きくしてインピーダンス値をモニタする際、プローブを使用者が触れるのを防止する工夫が必要になっていた
このようなプローブの横振動の発生は、使用者に対して、耐えがたい異音、プローブの折れの促進、必要以上の重さのインピーダンス等を引き起こす為、検知、術者への警告が必要であった。
【０００８】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、プローブに発生する横振動の検知を確実かつ容易に行える超音波手術装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の超音波手術装置は、超音波振動を発生可能な超音波振動子と、前記超音波振動子に連結され、前記超音波振動を生体組織に伝達可能なプローブと、前記超音波振動子を駆動するための駆動信号を発生可能な駆動信号発生手段と、前記駆動信号発生手段から前記超音波振動子に供給される前記駆動信号の一周期分に対応する電圧ピーク値と電流ピーク値とを検出可能なピーク検出手段と、前記ピーク検出手段の結果に基づき、前記駆動信号の前記一周期分に対応する電圧データを前記電圧ピーク値で除算した規格化電圧信号と、前記駆動信号の前記一周期分に対応する電流データを前記電流ピーク値で除算した規格化電流信号と、を求める駆動信号規格化手段と、前記駆動信号規格化手段で規格化された前記規格化電圧信号と、前記駆動信号規格化手段で規格化された前記規格化電流信号とを比較し、前記規格化電圧信号と前記規格化電流信号との差が所定範囲内にあるか否かを比較する比較手段と、前記比較手段の比較結果に基づいて前記プローブに横振動が発生しているか否かを判別する判別手段であって、前記規格化電圧信号と前記規格化電流信号との差が所定範囲内にない波形が規定数以上発生した場合は、前記プローブに横振動が発生していると判断するプローブ異常判別手段と、を具備したことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
図１乃至図４は本発明の第１の実施の形態に係り、図１は超音波手術装置の構成を示すブロック図、図２はプローブが横振動した場合の動作を説明する説明図、図３はプローブが正常な場合の動作を説明する説明図、図４は超音波手術装置の作用を説明するフローチャートである。
【００１３】
（構成）
図１に示すように、超音波手術装置１は、超音波駆動装置２にハンドピース３を着脱自在に取り付けたものである。
【００１４】
超音波駆動装置２は、ＣＰＵ４と、パネル５と、ＰＬＬ回路２０と、横方向検知回路３０とを含んで構成されている。
【００１５】
ハンドピース３は、コネクタ１１と、ケース１２と、超音波振動子１３と、プローブ１４と、ＥＥＰＲＯＭ１５とを含んで構成されている。
【００１６】
ケース１２は超音波振動子１３を収納している。この超音波振動子１３には着脱式であるプローブ１４を取り付けている。
【００１７】
プローブ１４はメモリとしてのＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）１５を内蔵している。
【００１８】
位相同期ループ回路（以下、ＰＬＬ回路と呼ぶ）２０は、デジタル式発振器（以下、ＤＤＳと呼ぶ）２１と、アンプ（以下、ＡＭＰと呼ぶ）２２と、検知回路２３と、矩形波化回路２４と、位相比較回路２５と、Ｕ／Ｄカウンタ２６とを含んで構成されている。
【００１９】
横振動検知回路３０は、絶対値化回路３１と、アナログ／デジタル変換回路（以下、Ａ／Ｄ変換回路と呼ぶ）３２，３３と、ローパスフィルタ（以下、ＬＰＦと呼ぶ）３４，３５と、Ｖメモリ３６と、Ｉメモリ３７と、Ｐ（ピーク）値検知回路３８と、規格化回路３９と、比較回路４０と、通信回路４１とを含んで構成される。
【００２０】
超音波駆動装置２は、超音波振動子１３に締結したプローブ１４を超音波振動させる為、ＤＤＳ２１により駆動信号ＳＩＮを生成する。
【００２１】
ＡＭＰ２２は、ＤＤＳ２１が出力する駆動信号ＳＩＮをコネクタ１１を介して超音波振動子１３に供給できる様に増幅する。
【００２２】
検知回路２３では、コネクタ１１を介して超音波振動子１３に供給される超音波信号の電流と電圧を検知する。
【００２３】
矩形波化回路２４では、超音波振動子１３に供給される電圧と電流の位相信号を生成するため、検知回路２３からの検知信号である電圧信号Ｖ及び電流信号Ｉに対して矩形波化を行い電圧及び電流の矩形波信号Ｖｚ，Ｉｚを出力する。
【００２４】
位相比較回路２５は、矩形波化回路２４からの矩形波信号Ｖｚ，Ｉｚを比較し、その位相差のＵＰ／ＤＯＷＮ信号を生成する。
【００２５】
Ｕ／Ｄカウンタ２６は、位相比較回路２５で生成されたＵＰ／ＤＯＷＮ信号を受けて、ＣＰＵ４から送信されたＰＬＬ制御開始時の周波数設定であるＦ０（初期周波数設定）を元として、超音波振動子１３に供給する駆動信号の周波数設定Ｆｓの算出を行う。
【００２６】
また、初期周波数設定Ｆ０は、プローブ１４の内部に設けられたＥＥＰＲＯＭ１５に予めプローブ１４の共振周波数データとして格納されいる。ＥＥＰＲＯＭ１５のデータは、通信回路４１により読み取り、書き込みが行われる。
【００２７】
これらが、超音波駆動装置２のＰＬＬ制御に関する部分である。
以下、超音波駆動装置２のプローブ１４の横振動検出に関する部分である横振動検知回路３０について説明する。
【００２８】
横振動検知回路３０において、絶対値化回路３１では、検知回路２３にて検知された電圧信号Ｖ及び電流信号Ｉに対しての絶対値化を行い絶対値化信号Ｖａ，Ｉａを出力する。
【００２９】
Ａ／Ｄ変換回路３２，３３は、それぞれ電圧及び電流の絶対値化信号Ｖａ，ＩａをＡ／Ｄ変換し、それぞれ８ビットのデジタル信号Ｖｄ，Ｉｄとする。
【００３０】
ＬＰＦ３４，３５は、デジタル信号Ｖｄ，Ｉｄの高周波ノイズ除去を行うデジタルフィルタである。
【００３１】
第１の実施の形態では、ＬＰＦ３４，３５をデジタルフィルタとしているが、デジタルフィルタに限らず、検知回路２３と絶対値化回路３１の間にアナログのＬＰＦを挿入しても同じで結果が得られる。また、ＬＰＦに限らず、ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）でもよい。
【００３２】
Ｖメモリ３６は、ＬＰＦ３４からのデジタル信号Ｖｄが示す電圧の半周期分（または、１周期分）の波形データをメモリし、電圧の波形データＶｍを規格化回路３９に出力する。
【００３３】
Ｉメモリ３７は、ＬＰＦ３５からのデジタル信号Ｉｄが示す電流の半周期分（または、１周期分）の波形データをメモリし、波形データＩｍを規格化回路３９に出力する。
【００３４】
Ｐ値検知回路３８は、ＬＰＦ３４からの電圧の波形データＶｍのピーク値Ｖｐｐの検知を行うとともに、ＬＰＦ３５からの電流の波形データＩｍのピーク値Ｉｐｐの検知を行う。
【００３５】
規格化回路３９は、以下の式（１），（２）で電圧及び電流波形の規格化（Ｖメモリ及びＩメモリ内でピーク値を１とする）を行う。
【００３６】
Ｖｓ（規格化された電圧信号）＝Ｖｍ（Ｖメモリ内の半周期分または一周期分の電圧データ）÷Ｖｐｐ（電圧のピーク値） …（１）
Ｉｓ（規格化された電流信号）＝Ｉｍ（Ｉメモリ内の半周期分または一周期分の電流データ）÷Ｉｐｐ（電流のピーク値） …（２）
比較回路４０では、規格化回路３９で規格化された電圧信号Ｖｓと電流信号Ｉｓを比較し、その差異が土１０％以内であるかを検知する。
【００３７】
比較回路４０は、圧信号Ｖｓと電流信号Ｉｓの差が±１０％以内である場合、プローブ１４に横振動は発生していないとして、超音波振動子１３への電圧及び電流の供給を継続し、超音波振動子１３に超音波駆動を続けさせる。
【００３８】
比較回路４０は、圧信号Ｖｓと電流信号Ｉｓの差が土１０％以上である波形が規定数以上発生した場合（例えば、±１０％以上の差異のある波形が２０波形連続で発生した場合）、プローブ１４に横振動が発生したと判断して、その旨の信号ＴＲＡＮＳをＣＰＵ４及び通信回路４１へ送信する。
【００３９】
横振動が発生時の信号ＴＲＡＮＳを受信した場合、ＣＰＵ４は、ＤＤＳ２１のＳＩＮ波形出力を停止させ、ＡＭＰ回路６の増幅を停止させるとともに、パネル５に横振動が発生している旨、警告を表示させる。これにより、ＣＰＵ４は、使用者に警告を与える。
【００４０】
また、通信回路４１は、プローブ１４内のＥＥＰＲＯＭ１５に、当該プローブ１４は横振動が発生する事を示す信号を書き込み、次に、当該プローブ１４が超音波振動子１３を介して超音波駆動装置２に接続された場合、接続された時点で、使用者に警告を与えるようにする。
【００４１】
このような構成により、超音波振動子１３は、超音波振動を発生可能になっている。
【００４２】
プローブ１４は、前記超音波振動子１３に連結され、前記超音波振動を生体組織に伝達可能になっている。
【００４３】
ＰＬＬ回路２０は、前記超音波振動子１３を駆動するための駆動信号を発生可能な駆動信号発生手段となっている。
【００４４】
Ｐ値検知回路３８は、前記ＰＬＬ回路２０から前記超音波振動子１３に供給される前記駆動信号の電圧ピーク値と電流ピーク値とを検出可能なピーク検出手段となっている。
【００４５】
規格化回路３９は、前記Ｐ値検知回路３８の結果に基づき、前記駆動信号の電圧情報及び電流情報を規格化する駆動信号規格化手段となっている。
【００４６】
比較回路４０は、前記規格化回路３９で規格化された電圧情報と、前記規格化回路３９で規格化された電流情報とを比較する比較手段となっている。
【００４７】
ＣＰＵ４は、前記比較回路４０の比較結果に基づき、前記プローブ１４の異常を判別するプローブ異常判別手段となっている。
【００４８】
また、Ｐ値検知回路３８、規格化回路３９及び比較回路４０は、前記ＰＬＬ回路２０から前記超音波振動子１３に供給される前記駆動信号の波形歪を検出可能な駆動信号歪検出手段となっている。
【００４９】
（作用）
図２（ａ）は横振動が発生した場合の電圧波形を示し、図２（ｂ）は横振動が発生した場合の電流波形を示し、図３（ａ）は横振動が発生しない場合の電圧波形を示し、図３（ｂ）は横振動が発生しない場合の電流波形を示している。
【００５０】
つまり、プローブ１４に横振動が発生した場合、図２（ａ）に示すように電圧波形が歪むので、第１の実施の形態では、電圧波形と電流波形をそれぞれのピーク値で規格化し、波形そのものを比較することにより、横振動を検出している。
【００５１】
尚、図２（ｂ）に示すように横振動が発生した場合の電流波形は、図３（ａ），（ｂ）に示す横振動が発生しない場合の電圧波形及び電流波形と同様に歪みが発生しない。
【００５２】
次に、図４を用いて、第１実施の形態の横振動検知に関する処理フローの説明を行う。
【００５３】
まず、ステップＳ１において、絶対値化回路３１は、検知回路２３からの電圧信号Ｖ及び電流信号Ｉを絶対値化する。
【００５４】
次に、ステップＳ２において、Ａ／Ｄ変換回路３２，３３は、絶対値化回路３１からの電圧及び電流の絶対値化信号Ｖａ，Ｉａをデジタル化してデジタル信号Ｖｄ，Ｉｄを出力する。
【００５５】
次に、ステップＳ３において、ＬＰＦ３４，３５は、電圧及び電流のデジタル信号Ｖｄ，Ｉｄ信号を通過させ、高周波ノイズを除去する。
【００５６】
次に、ステップＳ４において、Ｐ値検知回路３８は、ＬＰＦ３４，３５を介した電圧及び電流のデジタル信号の一周期分内でのピーク値を算出する。
【００５７】
次に、ステップＳ５において、Ｖメモリ３６及びＩメモリ３７は、電圧及び電流信号の一周期分のデータを格納する。
【００５８】
次に、ステップＳ６において、規格化回路３９は、ステップＳ５で格納したＶメモリ３６及びＩメモリ３７内のデータを、ステップＳ４で検出したピーク値で規格化する。
【００５９】
次に、ステップＳ７において、比較回路４０は、ステップＳ６で規格化されたデータを比較する。
【００６０】
ステップＳ７の比較結果において、その差が±１０％以上である波形が規定数以上発生した場合には、ステップＳ９に示すように、ＣＰＵ４は、横振動が発生しているとして、パネル５を用いて警告を発するとともに、超音波振動子１３に発振を停止させ、通信回路４１は、プローブ１４内のＥＥＰＲＯＭ１５に横振動が発生するという情報を書き込む。
【００６１】
また、ステップＳ７の比較結果において、その差が±１０％以内であった場合には、ＣＰＵ４は、ステップＳ８に示すように超音波振動子１３に発振を継続させる。
【００６２】
即ち、ＣＰＵ４は、規格化した電圧信号と電流信号の差が±１０％以上である波形が規定数以上発生した場合、超音波振動子１３への電圧、電流供給を禁止し、横振動が発生したと判定してパネル５を用いて警告を発する。
【００６３】
（効果）
第１の実施の形態によれば、電圧信号の波形そのものの歪みを検出することにより、プローブ１４の横振動を検知するので、極めて精度良くプローブ１４の横振動の検知を行うことが可能になり、プローブの異常動作の発見性を向上することができる。
【００６４】
（第２の実施の形態）
図５乃至図７は本発明の第２の実施の形態に係り、図５は超音波手術装置の構成を示すブロック図、図６は超音波振動子のインピーダンスモニターを説明する説明図、図７は超音波手術装置の作用を説明するフローチャート。
【００６５】
（構成）
図１乃至図４に示した第１の実施の形態では、電圧及び電流波形を規格化し、波形そのものを比較することで、横振動の発生を検知したが、図５に示す第２の実施の形態では、電流設定値によるインピーダンスの変化をモニターすることにより、横振動の検出を行う。
【００６６】
図５に示すように、超音波手術装置５１は、超音波駆動装置５２にハンドピース５３を着脱自在に取り付けたものである。
【００６７】
超音波駆動装置５２は、ＣＰＵ５４と、パネル５５と、ＤＤＳ７１と、ＡＭＰ７２と、検知回路７３と、矩形波化回路７４と、位相比較回路７５と、Ｕ／Ｄカウンタ７６と、アナログ／デジタル変換回路（以下、Ｄ／Ａ変換回路と呼ぶ）７７と、掛け算回路７８と、差動増幅器７９と、実効値回路８１と、Ａ／Ｄ変換回路８２，８３と、共振点検出回路８４と、周波数掃引回路８５とを含んで構成される。
【００６８】
ハンドピース５３は、コネクタ６１とケース６２と超音波振動子６３とプローブ６４とを含んで構成されている。
【００６９】
ケース６２は超音波振動子６３を収納している。超音波振動子６３には着脱式であるプローブ６４を取り付けている。
【００７０】
ＤＤＳ７１、ＡＭＰ７２、検知回路７３、矩形波化回路７４、位相比較回路７５及びＵ／Ｄカウンタ７６によるＰＬＬ動作に関する構成は、第１の実施の形態と同様になっている。
【００７１】
異なる点は、図１に示した第１の実施の形態では、プローブ１４の内部に、共振周波数、横振動を表す信号を格納したＥＥＰＲＯＭ１５が搭載されていたのに対して、図５に示す第２の実施の形態では、プローブ６４にＥＥＰＲＯＭを内蔵せず、超音波駆動装置５２側にプローブ６４の共振周波数の発振を際の検知する回路として共振点検出回路８４を設けている。
【００７２】
周波数掃引回路８５は、ＣＰＵ５４からの指示に従い、規定周波数範囲を周波数掃引する。周波数掃引回路８５は、この周波数掃引の際、Ｕ／Ｄカウンタ７６の動作を止める。
【００７３】
共振点検出回路８４は、周波数掃引中に、プローブ６４の共振周波数を検出する。共振点検出回路８４は、共振周波数を検出したら、周波数掃引回路８５の掃引を止め、Ｕ／Ｄカウンタ７６の動作を開始させ、ＰＬＬ動作を開始させる。
【００７４】
ＣＰＵ５４は、共振周波数検出中は、電流設定Ｉｄｓｅｔを小さくし、ＰＬＬ動作移行後は、段階的にＩｄｓｅｔを増加させる。
【００７５】
ＣＰＵ５４から出力されたＩｄｓｅｔは、Ｄ／Ａ変換回路７７でアナログ信号Ｉｓｅｔに変換され、差動増幅器７９により電流値Ｉａ’に対する作動増幅が行われて、ＤＤＳ７１が出力する駆動信号ＳＩＮと掛け算器７８で掛け算される。
【００７６】
以下、第２実施の形態の横振動検出に関して説明を行う。
検知回路７３にて検出した電流信号Ｖ及び電流信号Ｉは、実効値化回路８１において、実効値化される。
【００７７】
実効値化回路８１にて実効値化された電流信号Ｖｊ及び電流信号Ｉｊは、それぞれＡ／Ｄ変換回路８２，８３にてＡ／Ｄ変換され、デジタル化された電流信号Ｖｊｄ及び電流信号Ｉｊｄとして、ＣＰＵ５４に取り込まれる。
【００７８】
ＣＰＵ５４は、共振周波数検出後、徐々に電流設定値信号Ｉｄｓｅｔを段階的に増加させるときに、各電流設定でのインピーダンスをモニタする。
【００７９】
このような構成により、ＤＤＳ７１、ＡＭＰ７２、検知回路７３、矩形波化回路７４、位相比較回路７５及びＵ／Ｄカウンタ７６は、前記超音波振動子６３を駆動するための駆動信号を発生可能な駆動信号発生手段となっている。
【００８０】
ＣＰＵ５４、Ｄ／Ａ変換回路７７、掛け算回路７８及び差動増幅器７９は、前記超音波振動子６３に供給する電流を設定する電流設定手段となっている。
【００８１】
共振点検出回路８４は、前記プローブ６４の共振周波数を検出する共振点検出手段となっている。
【００８２】
ＣＰＵ５４は、前記共振周波数を検出した後、ＰＬＬ制御に移行するＰＬＬ制御手段となっている。
【００８３】
ＣＰＵ５４、実効値回路８１及びＡ／Ｄ変換回路８２，８３は、前記超音波振動子６３に供給している電圧及び電流信号から、前記超音波振動子６３にかかるインピーダンスを測定するインピーダンス測定手段となっている。
【００８４】
ＣＰＵ５４は、前記ＰＬＬ制御への移行した後、前記超音波振動子６３に供給する電流を段階的に増加させる電流制御手段となっている。
【００８５】
さらにＣＰＵ５４は、供給電流を段階的に増加させるとき、前記インピーダンス測定手段において、前記超音波振動子６３にかかるインピーダンスを測定し、このインピーダンスの変化から前記プローブ６４に横振動が発生しているか否かを判別する。
【００８６】
また、共振点検出回路８４は、前記駆動信号発生手段から前記超音波振動子６３に供給される前記駆動信号の周波数を可変させ、前記プローブ６４が連結された前記超音波振動子６３の共振点を検出可能な共振点検出手段となっている。
【００８７】
また、ＣＰＵ５４は、前記共振点検出回路８４が前記共振点を検出したときに、前記駆動信号発生手段に対する制御動作を開始して前記共振点を追尾制御可能な共振点追尾制御手段となっている。
【００８８】
また、ＣＰＵ５４、Ｄ／Ａ変換回路７７、掛け算回路７８及び差動増幅器７９は、前記駆動信号の電流値を設定可能な駆動電流設定手段となっている。
【００８９】
また、ＣＰＵ５４は、前記共振点追尾制御手段が制御動作を開始した後、前記駆動電流設定手段で設定された電流設定値に基づいて前記駆動信号の電流を段階的に増加制御する電流制御手段となっている。
【００９０】
また、実効値化回路８１及びＡ／Ｄ変換回路８２，８３は、前記電流制御手段によって電流が段階的に増加供給される前記駆動信号に基づき、前記超音波振動子６３のインピーダンス変化を監視するインピーダンス監視手段となっている。
【００９１】
さらにＣＰＵ５４は、面面インピーダンス監視手段の監視結果に基づき、前記プローブ６４に横振動が発生しているか否かを判別する横振動発生判別手段となっている。
【００９２】
（作用）
図６（ａ）はＣＰＵ５４による電流設定値Ｉｄｓｅｔの変化を示し、図６（ｂ）は正常プローブ６４のインピーダンス変化を示し、図６（ｃ）は横振動発生プローブ６４のインピーダンス変化を示す。
【００９３】
図６（ｂ）に示す正常なプローブ６４は、タイミングＴ１に示す共振周波数検出後、図６（ａ）に示す電流設定の増加と共に、インピーダンス値が横ばい、または、減少する。
【００９４】
しかし、図６（ｃ）に示す横振動の発生するプローブ６４は、図６（ａ）に示す電流設定の増加と共に、インピーダンス値も増加する。
【００９５】
これは、横振動が、低い電流設定では発生せず、高い電流設定の時、発生することからも言える。
【００９６】
ＣＰＵ５４において、電流設定の増加と共に、プローブ６４のインピーダンス値に上昇傾向があった場合、ＣＰＵ５４は、プローブ６４にて横振動が発生したと判断し、超音波出力の停止（駆動波形の出力の停止）と共に、パネル５５にて、横振動が発生した旨の表示したり、発音により、使用者への警告を行う。
【００９７】
次に図７を用いて、第２の実施の形態の横振動検知に関する処理フローの説明を行う。
【００９８】
まず、ステップＳ１１において、共振点検出回路８４は、プローブ６４の共振周波数を検出する。
【００９９】
次に、ステップＳ１２において、ＣＰＵ５４は、ステップＳ１１の処理により共振点検出回路８４が共振周波数を検出したことを受けて、共振点検出回路８４に共振周波数検出を終了させ、ＰＬＬ動作への移行を行う。
【０１００】
次に、ステップＳ１３において、ＣＰＵ５４は、ＰＬＬ動作へ移行したことを確認し、超音波振動子６３へ供給する電流の設定値を増加させる。
【０１０１】
次に、ステップＳ１４において、ＣＰＵ５４は、デジタル化された電流信号Ｖｊｄ及び電流信号Ｉｊｄに基づいて、電流設定を増加させる間のインピーダンス変化を検知する。
【０１０２】
次に、ステップＳ１５において、ＣＰＵ５４は、ステップＳ１４にて検知したインピーダンス変化が増加傾向にあるかどうかを判断する。
【０１０３】
ステップＳ１５の判断として、インピーダンス変化が、減少または、横ばいとなった場合、ステップＳ１６にて、ＣＰＵ５４は、プローブ６４に超音波発振を継続させるように制御する。
【０１０４】
ステップＳ１５の判断として、インピーダンス変化が増加傾向になった場合、ステップＳ１７にて、ＣＰＵ５４は、横振動が発生しているとして、警告を発するとともに、超音波出力の停止処理を行う。
【０１０５】
（効果）
第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果が得られるとともに、ＰＬＬ制御後に、電流設定を段階的に少しずつ（Δｔずつ）増加させるので、超音波振動子６３の破損を防止でき、しかも、横振動検知のための回路構成、手法も極めて容易に行うことが可能である。
【０１０６】
［付記］
以上詳述したような本発明の前記実施の形態によれば、以下の如き構成を得ることができる。
【０１０７】
（付記項１） 超首波振動を発生可能な超音波振動子と、
前記超音波振動子に連結され、前記超音波振動を伝達可能なプローブと、
前記超音波振動子を駆動するための駆動信号を発生可能な駆動信号発生手段と、
前記駆動信号発生手段から前記超音波振動子に供給される前記駆動信号の波形歪を検出可能な駆動信号歪検出手段と、
前記駆動信号歪検出手段の検出結果に基づき、前記プローブの異常を判別するプローブ異常判別手段と、
を具備したことを特徴とする超音波手術装置。
【０１０８】
（付記項２） 超音波振動を発生可能な超音波振動子と、
前記超音波振動子に連結され、前記超音波振動を生体組織に伝達可能なプローブと、
前記超音波振動子を駆動するための駆動信号を発生可能な駆動信号発生手段と、
前記駆動信号発生手段から前記超音波振動子に供給される前記駆動信号の電圧ピーク値と電流ピーク値とを検出可能なピーク検出手段と、
前記ピーク検出手段の結果に基づき、前記駆動信号の電圧情報及び電流情報を規格化する駆動信号規格化手段と、
前記駆動信号規格化手段で規格化された電圧情報と、前記駆動信号規格化手段で規格化された電流情報とを比較する比較手段と、
前記比較手段の比較結果に基づき、前記プローブの異常を判別するプローブ異常判別手段と、
を具備したことを特徴とする超音波手術装置。
【０１０９】
（付記項３） 超音波振動を発生可能な超音波振動子と、
前記超音波振動子に連結され、前記超音波振動を伝達可能なプローブと、
前記超音波振動子を駆動するための駆動信号を発生可能な駆動信号発生手段と、
前記駆動信号発生手段から前記超音波振動子に供給される前記駆動信号の周波数を可変させ、前記プローブが連結された前記超音波振動子の共振点を検出可能な共振点検出手段と、
前記共振点検出手段が前記共振点を検出したときに、前記駆動信号発生手段に対する制御動作を開始して前記共振点を追尾制御可能な共振点追尾制御手段と、
前記駆動信号の電流値を設定可能な駆動電流設定手段と、
前記共振点追尾制御手段が制御動作を開始した後、前記駆動電流設定手段で設定された電流設定値に基づいて前記駆動信号の電流を段階的に増加制御する電流制御手段と、
前記電流制御手段によって電流が段階的に増加供給される前記駆動信号に基づき、前記超音波振動子のインピーダンス変化を監視するインピーダンス監視手段と、
面面インピーダンス監視手段の監視結果に基づき、前記プローブに横振動が発生しているか否かを判別する横振動発生判別手段と、
を具備したことを特徴とする超音波手術装置。
【０１１０】
（付記項４） 超音波振動を発生可能な超音波振動子と、
前記超音波振動子に連結され、前記超音波振動を生体組織に伝達可能なプローブと、
前記超音波振動子を駆動するための駆動信号を発生可能な駆動信号発生手段と、
前記超音波振動子に供給する電流を設定する電流設定手段と、
前記プローブの共振周波数を検出する共振周波数検出手段と、
前記共振周波数を検出した後、ＰＬＬ制御に移行するＰＬＬ制御手段と、
前記超音波振動子に供給している電圧及び電流信号から、前記超音波振動子にかかるインピーダンスを測定するインピーダンス測定手段と、
前記ＰＬＬ制御への移行した後、前記超音波振動子に供給する電流を段階的に増加させる電流制御手段と、
を具備し、前記電流制御手段が供給電流を段階的に増加させるとき、前記インピーダンス測定手段において、前記超音波振動子にかかるインピーダンスを測定し、このインピーダンスの変化から前記プローブに横振動が発生しているか否かを判別することを特徴とする超音波手術装置。
【０１１１】
（付記項５） 超音波振動を発生可能な超音波振動子と、
前記超音波振動子に連結され、前記超音波振動を生体組織に伝達可能なプローブと、
前記超音波振動子を駆動するための駆動信号を発生可能な駆動信号発生手段と、
前記超音波振動子に供給する電流を設定する電流設定手段と、
前記プローブの共振周波数を検出する共振周波数検出手段と、
前記共振周波数を検出した後、ＰＬＬ制御に移行するＰＬＬ制御手段と、
前記超音波振動子に供給している電圧及び電流信号から、前記超音波振動子にかかるインピーダンスを測定するインピーダンス測定手段と、
前記ＰＬＬ制御への移行した後、前記超音波振動子に供給する電流を段階的に増加させる電流制御手段と、
前記電流制御手段が供給電流を段階的に増加させるとき、前記インピーダンス測定手段において、前記超音波振動子にかかるインピーダンスを測定し、このインピーダンスの変化から前記プローブに横振動が発生しているか否かを判別する横振動判別手段と、
を具備したことを特徴とする超音波手術装置。
【０１１２】
【発明の効果】
以上述べた様に本発明によれば、プローブに発生する横振動の検知を確実かつ容易に行えるので、プローブの異常動作の発見性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る超音波手術装置の構成を示すブロック図。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るプローブが横振動した場合の動作を説明する説明図。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係るプローブが正常な場合の動作を説明する説明図。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る超音波手術装置の作用を説明するフローチャート。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る超音波手術装置の構成を示すブロック図。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係るプローブのインピーダンスを説明する説明する説明図。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る超音波手術装置の作用を説明するフローチャート。
【符号の説明】
１ …超音波手術装置
２ …超音波駆動装置
３ …ハンドピース
４ …ＣＰＵ
５ …パネル
１１ …コネクタ
１２ …ケース
１３ …超音波振動子
１４ …プローブ
１５ …ＥＥＰＲＯＭ
２０ …ＰＬＬ回路
２１ …ＤＤＳ
２２ …ＡＭＰ
２３ …検知回路
２４ …矩形波化回路
２５ …位相比較回路
２６ …Ｕ／Ｄカウンタ
３０ …横振動検知回路
３１ …絶対値化回路
３２，３３ …Ａ／Ｄ変換回路
３４，３５ …ＬＰＦ
３６ …Ｖメモリ
３７ …Ｉメモリ
３８ …Ｐ値検知回路
３９ …規格化回路
４０ …比較回路
４１ …通信回路
Claims (1)
- 超音波振動を発生可能な超音波振動子と、
前記超音波振動子に連結され、前記超音波振動を生体組織に伝達可能なプローブと、
前記超音波振動子を駆動するための駆動信号を発生可能な駆動信号発生手段と、
前記駆動信号発生手段から前記超音波振動子に供給される前記駆動信号の一周期分に対応する電圧ピーク値と電流ピーク値とを検出可能なピーク検出手段と、
前記ピーク検出手段の結果に基づき、前記駆動信号の前記一周期分に対応する電圧データを前記電圧ピーク値で除算した規格化電圧信号と、前記駆動信号の前記一周期分に対応する電流データを前記電流ピーク値で除算した規格化電流信号と、を求める駆動信号規格化手段と、
前記駆動信号規格化手段で規格化された前記規格化電圧信号と、前記駆動信号規格化手段で規格化された前記規格化電流信号とを比較し、前記規格化電圧信号と前記規格化電流信号との差が所定範囲内にあるか否かを比較する比較手段と、
前記比較手段の比較結果に基づいて前記プローブに横振動が発生しているか否かを判別する判別手段であって、前記規格化電圧信号と前記規格化電流信号との差が所定範囲内にない波形が規定数以上発生した場合は、前記プローブに横振動が発生していると判断するプローブ異常判別手段と、
を具備したことを特徴とする超音波手術装置。
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