JP4147064B2 - Ultrasonic treatment device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、体内にて結石を破砕するための超音波処置装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
超音波結石破砕装置は、超音波の周波数で縦振動する砕石用プローブの先端で結石を破砕する。プローブ先端の振幅を大きくすれば砕石能力が向上するが、振幅が大きすぎると生体組織に接触した際に組織を損傷してしまう可能性がある。
【0003】
砕石用プローブを振動させるには、プローブを接続した振動子に高周波電流を供給し機械的振動に変換する。振動子は磁歪型または電歪型の振動子があり、電歪型としてはボルト締めランジュバン型振動子が多く使われる。
【0004】
前記超音波砕石装置は、前記超音波振動子に供給する高周波電流の周波数を制御する周波数追尾制御部と、前記高周波電流の電流値を制御する定電流制御部を有し、前記砕石用プローブを共振周波数において設定した振幅で振動させる。
【0005】
砕石時の電流設定信号SI及び、この電流設定信号SIによって振幅が制御されて前記超音波振動子に供給する高周波電流I1を図6及び図7に示す。
【0006】
砕石用プローブの先端振幅は、前記高周波電流I1に比例する。
【0007】
図6に示すように設定した一定の振幅で駆動する場合と、図7に示すように発熱や詰まりの低減を目的として振幅変調を行う場合がある。いずれの場合も、最大振幅は前記砕石用プローブ先端が生体組織に接触した場合の損傷を防ぐため、結石は破砕できるが組織に穿孔等の損傷を与えない大きさに設定されている。
【0008】
超音波砕石装置や超音波手術装置においては、発熱を押さえる、砕石時のつまりを防ぐ、組織の破砕時の選択性を上げる、といった目的で振幅変調を行うことは、例えばDE342984、特許第2811123号、特公平07−106208号に示されているように公知である。
【0009】
また、電気手術装置においては、特開平05−293120号、特開平10−118094号に示されるように、凝固出力において短時間内に高周波電力を供給して止血性能を向上するために、出力を減衰波形とすることは公知である。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術においては、砕石能力を決定するプローブの振動は、一定の、または変調された振幅に制御されており、発振開始からの時間とは関係なくその時点の設定のみで決定されていた。
【0011】
超音波振動する砕石用プローブを結石に接触させて破砕する場合、プローブ先端が振動した状態で生体に接触する可能性があるため、プローブが生体組織に接触した場合でも組織を損傷することがないようにプローブの最大振幅を制限する必要があった。そのため、砕石力が不足している場合であっても振幅を十分大きくすることができず、結果として砕石能力に限界があり、硬い結石が破砕できない場合があった。
【0012】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、内視鏡観察下において、生体組織の損傷を回避しつつプローブの振幅を大きくし砕石能力を向上させることのできる超音波処置装置を提供することを目的としている。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明の超音波処置装置は、超音波振動を発生可能な超音波振動子と、前記超音波振動子を駆動するための駆動信号を発生する駆動信号発生手段と、前記駆動信号発生手段で発生された前記駆動信号を増幅可能な増幅手段と、前記増幅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目標電流値を入力する電流値入力端を有し、該電流値入力端で入力された目標電流値に基づいて前記増幅手段を制御する増幅制御手段と、前記駆動信号発生手段の動作開始を操作可能な操作手段と、前記操作手段からの操作信号に基づいて前記増幅制御手段の前記電流値入力端に第1の目標電流値を所定時間出力するとともに、該所定時間経過後、前記第1の目標電流値より低い第2の目標電流値を出力する目標電流制御手段とを具備し、前記所定時間経過後において前記第2の目標電流値は、前記第1の目標電流値を超えない範囲でのみ電流値が制御され、 前記第1の目標電流値は、結石砕石に供する電流値であり、前記第2の目標電流値は、生体組織を損傷しない電流値であることを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について述べる。
【0015】
図1ないし図5は本発明の一実施の形態に係わり、図1は超音波処置装置の構成を示す構成図、図2は図1の高周波電源の構成を示すブロック図、図3は図2の高周波電源による超音波振動子の駆動電流波形を示す波形図、図4は図2の高周波電源による超音波振動子の駆動電流波形の第1の変形例を示す波形図、図5は図2の高周波電源による超音波振動子の駆動電流波形の第1の変形例を示す波形図である。
【0016】
全体の本実施の形態の超音波処置装置の構成は、図1に示すように、超音波砕石装置本体1、ハンドピース2、フットスイッチ3からなり、超音波砕石装置本体1は、ハンドピース2に設けられている超音波振動子4に駆動信号を供給する高周波電源5と、ハンドピース2と接続されたチューブ6から潅流液と砕かれた結石を吸引するためのローラーポンプ7と、ローラーポンプ駆動部8と、フットスイッチ3からの信号に応じて前記高周波電源5及び前記ローラーポンプ7を制御する制御部9とからなる。
【0017】
ハンドピース2は、前記高周波電源5から供給された駆動信号を機械的振動に変換する前記超音波振動子4と、該超音波振動子4に接続される中空または中実の砕石用プローブ10からなる。前記砕石用プローブ10は、内視鏡のチャンネルを経由して患者の体内に挿入され、超音波振動している先端で結石を砕くと共に、中空プローブの場合は砕かれた結石及び潅流液を吸引する。
【0018】
なお、発振及び吸引は、前記超音波砕石装置本体1に接続されたフットスイッチ3により制御される。
【0019】
前記高周波電源5は、図2に示すように、前記超音波振動子4に供給する高周波電流の周波数を制御する周波数追尾制御部11と、前記制御部9から入力される電流値設定信号に応じて前記高周波電流の電流値を制御する定電流制御部12と、定電流制御部の出力を増幅する増幅部13と、前記増幅部13の出力する電流、電圧を検知する検知部14とからなり、前記砕石用プローブ10を共振周波数において設定した振幅で振動させる。
【0020】
発振を開始する際は、前記フットスイッチ3の信号を受け、前記制御部9が指示して基準信号源15より共振点付近の周波数の信号を入力する。発振を開始したことを検知するとスイッチ16により前記検知部14からの信号に切り替え、前記周波数追尾部11は前記検知部14で検知した電圧及び電流の位相信号θv及びθIを比較して共振周波数追尾制御を行う。また、前記定電流制御部12は前記制御部9から入力された電流値設定信号と前記検知部14で検知した電流値信号|I|を比較して、出力電流値が設定した値となるように制御する。
【0021】
次に、本実施の形態のにおける超音波振動子4の駆動電流波形を図3に示す。
【0022】
前記制御部9から出力される電流値設定信号SIによって出力電流Iの振幅が制御される。前記振動子4の振幅及びそれによって駆動される前記砕石用プローブ10の先端振幅は出力電流Iに比例する。ユーザは前記フットスイッチ3によって出力開始を指示し、前記フットスイッチ3の信号を受けた前記制御部9が発振開始を指示する。
【0023】
本実施の形態では、出力を開始してから所定の時間tsの間は所定の電流値I2で駆動する。前記所定の時間ts経過後は、出力電流の最大値が前記電流値I2よりも低い所定の電流値I1以下になるように、前記制御部9から出力される前記電流値設定信号SIを設定する。
【0024】
なお、前記所定の時間ts経過後の出力電流は、図3に示すように一定電流値の電流出力の場合のほか、砕石力を保持したままエネルギを低減する、発熱を低減する、破砕した結石を吸引する際に詰まりを防止する等の目的で図4、図5に示すように矩形波や正弦波等による振幅変調をかける場合がある。
【0025】
このように本実施の形態によれば、内視鏡観察下において、結石に接触しており生体組織に接触していないことが確実な発振開始直後の所定の時局のみ超音波結石破砕装置の砕石用プローブの先端振幅を大きくし、前記所定の時間経過後は生体組織に接触しても損傷を与えない振幅以下に砕石用プローブの先端振幅を下げることにより、安全性を保ったまま超音波結石破砕装置の砕石能力を向上する効果がある.
[付記]
(付記項1)高周波電流を出力する発振部と、前記発振部から出力される電気信号を超音波振動に変換する振動子部とを有する超音波結石破砕装置において、
前記発振部は、出力開始後、所定の時間、所定の第1の電流値の駆動電流を前記振動子部に印加して振動させることと、前記所定の時間経週後は駆動電流の電流値が前記第1の電流値よりも小さい所定の第2の電流値以下に制御される
ことを特徴とする超音波結石破砕装置。
【0026】
(付記項2) 付記項1に記載の超音波結石破砕装置において、
前記所定の時間経週後、出力電流が振幅変調される
ことを特徴とする超音波結石破砕装置。
【0027】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。
【0028】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、内視鏡観察下において、生体組織の損傷を回避しつつプローブの振幅を大きくし砕石能力を向上させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係る超音波処置装置の構成を示す構成図
【図2】図1の高周波電源の構成を示すブロック図
【図3】図2の高周波電源による超音波振動子の駆動電流波形を示す波形図
【図4】図2の高周波電源による超音波振動子の駆動電流波形の第1の変形例を示す波形図
【図5】図2の高周波電源による超音波振動子の駆動電流波形の第1の変形例を示す波形図
【図6】従来の高周波電源による超音波振動子の駆動電流波形を示す第1の図
【図7】従来の高周波電源による超音波振動子の駆動電流波形を示す第2の図
【符号の説明】
1…超音波砕石装置本体
2…ハンドピース
3…フットスイッチ
4…超音波振動子
5…高周波電源
6…チューブ
7…ローラーポンプ
8…ローラーポンプ駆動部
9…制御部
10…砕石用プローブ
11…周波数追尾制御部
12…定電流制御部
13…増幅部
14…検知部
15…基準信号源
16…スイッチ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ultrasonic treatment apparatus for crushing stones in the body.
[0002]
[Prior art]
An ultrasonic stone crushing device crushes stones at the tip of a lithotripsy probe that vibrates longitudinally at an ultrasonic frequency. Increasing the amplitude of the probe tip improves the lithotripsy ability, but if the amplitude is too large, the tissue may be damaged when it comes into contact with the living tissue.
[0003]
In order to vibrate the crushed stone probe, a high-frequency current is supplied to the vibrator to which the probe is connected to convert it into mechanical vibration. There are magnetostrictive or electrostrictive vibrators, and bolt-tightened Langevin vibrators are often used as electrostrictive vibrators.
[0004]
The ultrasonic lithotripsy device has a frequency tracking control unit that controls the frequency of the high-frequency current supplied to the ultrasonic transducer, and a constant current control unit that controls the current value of the high-frequency current, and the lithotripsy probe Vibrate at the set amplitude at the resonance frequency.
[0005]
FIG. 6 and FIG. 7 show the current setting signal SI at the time of crushed stone and the high frequency current I1 whose amplitude is controlled by the current setting signal SI and is supplied to the ultrasonic transducer.
[0006]
The tip amplitude of the lithotripsy probe is proportional to the high-frequency current I1.
[0007]
There are a case where driving is performed with a constant amplitude set as shown in FIG. 6 and a case where amplitude modulation is performed for the purpose of reducing heat generation and clogging as shown in FIG. In any case, the maximum amplitude is set to such a size that the calculus can be crushed but the tissue is not damaged such as perforation in order to prevent damage when the tip of the lithotripsy probe contacts the living tissue.
[0008]
In the ultrasonic lithotripsy device and the ultrasonic surgical device, amplitude modulation is performed for the purpose of suppressing heat generation, preventing clogging at the time of crushed stone, and increasing the selectivity at the time of crushing the tissue, for example, DE342984, Japanese Patent No. 2811123. This is known as disclosed in Japanese Patent Publication No. 07-106208.
[0009]
Moreover, in the electrosurgical apparatus, as shown in Japanese Patent Laid-Open Nos. 05-293120 and 10-118094, in order to improve the hemostatic performance by supplying high-frequency power within a short time in the coagulation output, It is known to use an attenuation waveform.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
In the prior art, the vibration of the probe that determines the lithotripsy ability is controlled to a constant or modulated amplitude, and is determined only by the setting at that time regardless of the time from the start of oscillation.
[0011]
When crushing a lithotripte probe that vibrates ultrasonically in contact with a calculus, there is a possibility that the probe tip may come into contact with the living body in a state in which the probe tip vibrates. It was necessary to limit the maximum amplitude of the probe. Therefore, even when the lithotripsy is insufficient, the amplitude cannot be increased sufficiently, and as a result, there is a limit to the lithotripsy ability, and hard calculus may not be crushed.
[0012]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides an ultrasonic treatment device capable of increasing the amplitude of a probe and improving the lithotripsy ability while avoiding damage to a living tissue under endoscopic observation. The purpose is to do.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The ultrasonic treatment apparatus according to the present invention includes an ultrasonic vibrator capable of generating ultrasonic vibration, a drive signal generating means for generating a drive signal for driving the ultrasonic vibrator, and generated by the drive signal generating means. Amplifying means capable of amplifying the generated driving signal; and a current value input terminal for inputting a target current value of the driving signal supplied from the amplifying means to the ultrasonic transducer. An amplification control means for controlling the amplification means based on the inputted target current value, an operation means capable of operating the operation start of the drive signal generation means, and the amplification control means based on an operation signal from the operation means And a target current control means for outputting a first target current value to the current value input terminal for a predetermined time and outputting a second target current value lower than the first target current value after the predetermined time has elapsed. The predetermined time Said second target current value after excessive, the current value of only the first range not exceeding the target current value is controlled, the first target current value is a current value subjected to stone lithotripsy, wherein the The target current value of 2 is a current value that does not damage the living tissue .
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0015]
1 to 5 relate to one embodiment of the present invention, FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the ultrasonic treatment apparatus, FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the high-frequency power source of FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is a waveform diagram showing a first modification of the driving current waveform of the ultrasonic transducer driven by the high frequency power source of FIG. 2, and FIG. It is a wave form diagram which shows the 1st modification of the drive current waveform of the ultrasonic transducer | vibrator by this high frequency power supply.
[0016]
As shown in FIG. 1, the entire configuration of the ultrasonic treatment apparatus according to the present embodiment includes an ultrasonic lithotripter
[0017]
The handpiece 2 includes the ultrasonic transducer 4 that converts the drive signal supplied from the high-
[0018]
Oscillation and suction are controlled by a
[0019]
As shown in FIG. 2, the high-
[0020]
When starting oscillation, the control unit 9 receives a signal from the
[0021]
Next, FIG. 3 shows a drive current waveform of the ultrasonic transducer 4 in the present embodiment.
[0022]
The amplitude of the output current I is controlled by the current value setting signal SI output from the controller 9. The amplitude of the vibrator 4 and the tip amplitude of the crushed
[0023]
In the present embodiment, driving is performed at a predetermined current value I2 for a predetermined time ts after the start of output. After the lapse of the predetermined time ts, the current value setting signal SI output from the control unit 9 is set so that the maximum value of the output current is equal to or less than the predetermined current value I1 lower than the current value I2. .
[0024]
Note that the output current after the predetermined time ts has elapsed, as shown in FIG. 3, in the case of a current output with a constant current value, as well as reducing energy while maintaining the lithotripsy force, reducing heat generation, and crushed stones As shown in FIGS. 4 and 5, amplitude modulation by a rectangular wave, a sine wave, or the like may be applied for the purpose of preventing clogging when sucking the water.
[0025]
As described above, according to the present embodiment, the ultrasonic calculus breaking device is only in a predetermined time immediately after the start of oscillation, which is surely in contact with a calculus and not in contact with a living tissue under endoscopic observation. By increasing the tip amplitude of the lithotripsy probe and lowering the tip amplitude of the lithotripsy probe below the amplitude that does not cause damage even if it comes into contact with living tissue after the predetermined time has elapsed, ultrasonic waves can be maintained while maintaining safety. It has the effect of improving the lithotripsy capacity of the lithotripter.
[Appendix]
(Additional Item 1) In an ultrasonic calculus breaking device including an oscillating unit that outputs a high-frequency current and a vibrator unit that converts an electrical signal output from the oscillating unit into ultrasonic vibrations.
The oscillating unit applies a driving current having a predetermined first current value to the vibrator unit for a predetermined time after the start of output to vibrate, and a current value of the driving current after the predetermined time passes. Is controlled to be equal to or less than a predetermined second current value smaller than the first current value.
[0026]
(Additional Item 2) In the ultrasonic calculus breaking device according to
The ultrasonic calculus breaking device, wherein the output current is amplitude-modulated after a predetermined period of time.
[0027]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes and modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
[0028]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to increase the amplitude of the probe and improve the lithotripsy ability while avoiding damage to living tissue under endoscopic observation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an ultrasonic treatment apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a high-frequency power source in FIG. 1. FIG. FIG. 4 is a waveform diagram showing a first modification of the drive current waveform of the ultrasonic vibrator by the high-frequency power source shown in FIG. 2. FIG. 5 is a waveform diagram showing the first modification of the drive current waveform of the vibrator. FIG. 6 is a waveform diagram showing a first modification of the driving current waveform of the vibrator. FIG. 6 is a first diagram showing a driving current waveform of the ultrasonic vibrator by a conventional high-frequency power source. FIG. Fig. 2 shows the drive current waveform of the vibrator.
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記超音波振動子を駆動するための駆動信号を発生する駆動信号発生手段と、
前記駆動信号発生手段で発生された前記駆動信号を増幅可能な増幅手段と、
前記増幅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目標電流値を入力する電流値入力端を有し、該電流値入力端で入力された目標電流値に基づいて前記増幅手段を制御する増幅制御手段と、
前記駆動信号発生手段の動作開始を操作可能な操作手段と、
前記操作手段からの操作信号に基づいて前記増幅制御手段の前記電流値入力端に第1の目標電流値を所定時間出力するとともに、該所定時間経過後、前記第1の目標電流値より低い第2の目標電流値を出力する目標電流制御手段と
を具備し、
前記所定時間経過後において前記第2の目標電流値は、前記第1の目標電流値を超えない範囲でのみ電流値が制御され、
前記第1の目標電流値は、結石砕石に供する電流値であり、前記第2の目標電流値は、生体組織を損傷しない電流値であることを特徴とする超音波処置装置。An ultrasonic transducer capable of generating ultrasonic vibration;
Drive signal generating means for generating a drive signal for driving the ultrasonic transducer;
Amplifying means capable of amplifying the drive signal generated by the drive signal generating means;
A current value input terminal for inputting a target current value of the drive signal supplied from the amplification means to the ultrasonic transducer; and the amplification means based on the target current value input at the current value input terminal. Amplification control means to control;
Operation means operable to start operation of the drive signal generating means;
Based on an operation signal from the operation means, a first target current value is output to the current value input terminal of the amplification control means for a predetermined time, and after the predetermined time has elapsed, the first target current value is lower than the first target current value. Target current control means for outputting a target current value of 2,
The second target current value is controlled only within a range not exceeding the first target current value after the predetermined time has elapsed ,
The ultrasonic treatment apparatus, wherein the first target current value is a current value to be used for lithotripsy, and the second target current value is a current value that does not damage a living tissue .
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