JP4402272B2

JP4402272B2 - 手術装置

Info

Publication number: JP4402272B2
Application number: JP2000250061A
Authority: JP
Inventors: 吉隆本田
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2000-08-21
Filing date: 2000-08-21
Publication date: 2010-01-20
Anticipated expiration: 2020-08-21
Also published as: JP2002058678A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は手術装置、更に詳しくはハンドピースの識別及び状態判別部分に特徴のある手術装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内視鏡等を用いて手術を行う手術装置として、超音波振動を利用して生体組織を切開あるいは凝固させて治療を行う超音波凝固切開装置が医療現場で広く用いられるようになってきた。
【０００３】
この超音波凝固切開装置は、超音波振動子を内蔵したハンドピースと、超音波振動子を励起させる駆動回路を備えた駆動装置とからなる。
【０００４】
例えば特開平９−１２２１４０号公報では、生体を処置する末端回路と、末端回路を制御する内部回路とを有し、末端回路と内部回路とは電気的に絶縁された状態で信号伝達可能であり、信号伝達は、パルスの有無で伝達するという構成からなる電気的処置を行う手術装置を提案している。
【０００５】
また、特開平４−１５８８５６号公報では、接続可能な複数のハンドピースを有する超音波手術装置を提案しており、この超音波手術装置は、ハンドピースは種別を識別するＩＤ部と、ＩＤ部を判別する識別回路と、この識別回路の判別結果により接続される各ハンドピースに適正な制御を行う制御回路とを備えて構成されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
一般に電気的な処置を行う手術装置においては、生体を処置する末端回路側は、接地された末端回路を制御する内部回路に対して絶縁され、フローテイング回路を構成しているが、特開平４−１５８８５６号公報では、識別回路の具体的構成に関しては述べられておらず、識別回路の内部回路に対する具体的な絶縁状態の確保構成が不明である。
【０００７】
一方、特開平９−１２２１４０号公報では、確かに末端回路は、接地された内部回路に対して絶縁されフローテイング回路を構成しているが、ハンドピース等は洗浄装置にて洗浄することにより再使用しているため、ハンドピースの高圧高温湿度下における洗浄を施す際、十分な乾燥工程を踏まないとハンドピースは多くの水分が付着した状態となり、場合によっては末端回路内部に水分が残留することもあり、その残留水分によって末端回路が所望の動作をしていても内部回路が正常に信号検出しない可能性もある。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、簡単な構成によって末端回路の絶縁を確保しつつ、洗浄処理後の装置の信頼性を高めるとともに、装置を小型化することのできる手術装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の手術装置は、生体を処置するハンドピース、及び、前記ハンドピースの駆動状態をオンまたはオフに切り替えるスイッチを装置本体に着脱自在に接続する手術装置において、前記ハンドピースに設けた前記ハンドピースを識別するための識別手段に検知するための検知信号を供給する前記装置本体に設けた発振手段と、前記識別手段に検知信号を供給した前記発振手段の負荷を検出するインピーダンス検出手段と、前記インピーダンス検出手段の検出結果に基づき、前記ハンドピースの識別を行うとともに、該検出結果が所定の範囲内に入っているか否かに応じて前記ハンドピースが正常であるか否かを判別するとともに、前記ハンドピースが異常である場合には異常状態の種類を判別する判別手段と、前記ハンドピースが前記装置本体に接続されてから前記判別手段において前記ハンドピースが正常であるとの判別結果が得られるまでの間、前記装置本体と前記スイッチとの電気的な導通を遮断する制御手段と、を備えて構成される。
【００１０】
【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。
【００１１】
図１ないし図１０は本発明の一実施の形態に係わり、図１は超音波手術装置の構成を示す構成図、図２は図１のＩＤ部の構成を示す構成図、図３は図１の判別回路の構成を示す構成図、図４は図１のマッチング回路の構成を示す構成図、図５は図１の超音波手術装置内部の判別回路における作用を説明する説明図、図６は図１の発信回路より出力される交流信号の第１の変形例の波形を示す波形図、図７は図１の発信回路より出力される交流信号の第２の変形例の波形を示す波形図、図８は図１の判別回路の変形例の構成を示す構成図、図９は図１の切り替え回路の変形例の構成を示す構成図、図１０は図１の絶縁信号伝達回路及び切り替え回路の変形例の構成を示す構成図である。
【００１２】
本実施の形態の手術装置である超音波手術装置は、図１に示すように、超音波出力を行う超音波凝固切開装置１と、処置を行うハンドピース２と、超音波凝固切開装置１の超音波出力を制御するハンドスイッチ３ａあるいはフットスイッチ３とから構成されている。
【００１３】
ハンドピース２は超音波凝固切開装置１より供給される電気エネルギを機械振動エネルギに変換する振動子４と、ハンドピース２を識別するための識別信号を発生するＩＤ部５を内蔵している。
【００１４】
超音波凝固切開装置１は、振動子４を駆動するための周波数を決定する発信回路６と、発信回路６を電力増幅するアンプ７と、アンプ７と振動子４を電気的に絶縁し且つ振動子４を適正に駆動するためのマッチング回路８と、ＩＤ部５を判別するための発信回路９と、発信回路９の信号を電気的に絶縁し且つインピーダンス変換するための絶縁信号伝達回路１０と、ＩＤ部５もしくは出力スイッチであるハンドスイッチ３ａあるいはフットスイッチ３との接続を切り替えるリレーからなる切り替え回路１１と、絶縁信号伝達回路１０によってインピーダンス変換された結果を判別する判別回路１２と、超音波凝固切開装置１の制御をつかさどる制御回路１３とを備えて構成され、マッチング回路８及び絶縁信号伝達回路１０は１次側と２次側で絶縁され、切り替え回路１１は制御回路１３からの切替信号に基づき切り替えられる。
【００１５】
図２（ａ）に示すように、ＩＤ部５は抵抗Ｒよりなりこの抵抗Ｒのインピーダンス値が識別信号となり、ハンドピース２を識別する。なお、ＩＤ部５は図２（ｂ）に示すようにコイルにて構成もよく、また図２（ｃ）に示すように半導体にて構成もよく、さらには接点を有するスイッチにて構成もよい。また図示はしないが、コンデンサといった容量性手段などの他手段でも具現化可能であり、上記の各種段を組合せて構成しても良い。
【００１６】
判別回路１２は、図３に示すように、絶縁信号伝達回路１０によって変換されたインピーダンスを分圧する抵抗２１と、抵抗２１にて分圧された信号を整流平滑する整流平滑回路２２と、整流平滑回路２２の結果を範囲判定するウィンドコンパレート２３とから構成される。
【００１７】
マッチング回路８は、図４に示すように、アンプ７と振動子４を電気的に絶縁する絶縁トランス２６と、振動子４の駆動の適正化を行うためマッチング定数を変更するための誘導成分２７、２８及び容量成分２９と、制御回路１３からの切替信号に基づき誘導成分２７、２８あるいは容量成分２９を選択し絶縁トランス２６の２次側で判別回路１２に並列に接続させるリレー３０とから構成される。
【００１８】
次に、このように構成された本実施の形態の作用について説明する。
【００１９】
ハンドピース２が超音波凝固切開装置１に接続されると、絶縁信号伝達回路１０を介して、発信回路９の信号を電気的に絶縁してＩＤ部５に供給し、判別回路１２によってＩＤ部５を検出し検出結果を制御回路１３に出力する。
【００２０】
図５（ａ）に示すように、ＩＤ手段５が接続されてた場合、発信回路９から出力される交流信号は信号Ａのようになり、絶縁信号伝達回路１０にてＩＤ部５をインピーダンス変換したインピーダンスと判別回路１２の抵抗２１にて分圧された結果は信号Ｂのようになり、さらに、判別回路１２の整流平滑回路２２に入力される信号Ｂが整流平滑された結果は信号Ｃのようになる。
【００２１】
そして、判別回路１２のウィンドコンパレート２３では、この信号Ｃの電圧値がある範囲内に入っているか否かを判断し、その結果を制御回路１３に伝達する。
【００２２】
図５（ｂ）はＩＤ部５が接続されていない信号Ｂの状態を示しており、ＩＤ部５が絶縁信号伝達回路１０に接続されていないため、変換されるインピーダンスは無限大に近い。よって、信号Ｂに表れる分圧結果は略０に近い。
【００２３】
図５（ｃ）はＩＤ部５が通常で接続されている信号Ｂの状態を示しており、図４（ａ）にて上述した通りである。
【００２４】
図５（ｄ）は高圧高温湿度下によってＩＤ部５に残留水分成分５’が残留した場合の信号Ｂの状態を示しており、実質的にはＩＤ部５と残留水分成分５’との合成インピーダンスとなってしまうため、絶縁信号伝達回路１０にて変換されるインピーダンスはＩＤ部５のみが接続された状態よりも小さくなる。よって、信号Ｂに表れる分圧結果は大きくなってしまう。
【００２５】
図５（ｅ）はＩＤ部５が破損してしまい、短絡している場合の信号Ｂの状態を示しており、図５（ｄ）にて検出される変換後のインピーダンスより一層小さくなる事は明らかであり、信号Ｂに表れる分圧結果はより一層大きくなる。ハンドスイッチ３ａあるいはフットスイッチ３が接続された場合には、制御回路１３より発信回路６へ発振信号のオン・オフを制御可能である。
【００２６】
このように本実施の形態では、図５（ｂ）、図５（ｄ）、図５（ｅ）の結果より、整流平滑回路２２によって得られる信号Ｃの電圧は、図５（ｃ）の通常にＩＤ部５が接続された結果とは異なるため、ウィンドコンパレート２３にて検出範囲を設定することにより、制御回路１３で図５（ｂ）、図５（ｄ）、図５（ｅ）の状態と図５（ｃ）の状態とを判別可能となっている。
【００２７】
そして、制御回路１３ではＩＤ部５が図５（ｃ）の状態で検出された場合、切り替え回路１１を制御しハンドスイッチ３ａあるいはフットスイッチ３に切り替え、ハンドスイッチ３ａあるいはフットスイッチ３が接続された場合には、制御回路１３より発信回路６へ発振信号のオン・オフを制御可能となって、通常の治療行為が実行される。
【００２８】
なお、本実施の形態では、発信回路９より出力される交流信号は矩形波であったが、図６あるいは図７に示すように、三角波や正弦波でもよく、三角波や正弦波を供給することより、より信号経路に発生する浮遊容量の影響を受け難くなり、またノイズ放射の低減やノイズ耐性の向上させるとが可能となる。また矩形波でも“H” “L” のｄｕｔｙや周波数を変更することでも上記と同様の効果を得られることが出来ることは言うまでもない。
【００２９】
また、判別回路１２を図８に示すように、ウィンドコンパレート２３代わりにＡ／Ｄ変換器３１を用いて構成しても良く、Ａ／Ｄ変換器３１により整流平滑回路２２で整流平滑された信号がデジタル信号となり、制御回路１３をプロセッサ及びメモリより構成することで、判別範囲をソフトウエアにて設定することができ、部品のばらつきや温湿度によって判別範囲がばらつくことを防止できる。
【００３０】
また、制御回路１３（プロセッサ）やＡ／Ｄ変換器３１の分解能を大きくすることのより精度を簡単に向上させることが可能となり、さらに判別範囲のしきい値等もソフトウエアにて容易に変更可能となるため、設計上拡張性を持たせることが可能となる。
【００３１】
また、切り替え回路１１を図９に示すように、絶縁を確保し電力を供給する絶縁トランス４１と、ハンドスイッチ３ａあるいはフットスイッチ３との接続を切り替える切り替え回路４２と、絶縁を確保しかつ切り替え回路４２を制御する制御回路１３からの切替信号を伝達する第２の絶縁信号伝達回路であるフォトカプラ４３とから構成してもよく、絶縁トランス４１とフォトカプラ４３とにより電気的絶縁が確保できるので、切り替え回路４２をリレーの他電子スイッチ等で構成でき小型化が可能となり、装置全体を小型に構成できる。
【００３２】
さらに、絶縁信号伝達回路１０を図１０に示すように、発信回路９からの信号を１次側より３つの絶縁トランスにて分割して２次側の３つの出力端よりＩＤ部５、ハンドスイッチ３ａ及びフットスイッチ３に出力する絶縁トランス群１０ａにより構成し、切り替え回路１１を絶縁トランス群１０ａの１次側に接続することで、ＩＤ部５、ハンドスイッチ３ａあるいはフットスイッチ３を切り替えて、発信回路９からの信号を供給するようにしても良い。この場合、絶縁トランス群１０ａは複数の絶縁トランスにて構成する必要があるが、切り替え回路１１は絶縁を確保する必要がないため、リレーではなく電子スイッチ等で構成でき小型化が可能となり、装置全体を小型に構成できる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、簡単な構成によって末端回路の絶縁を確保しつつ、洗浄処理後の装置の信頼性を高めるとともに、装置を小型化す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手術装置の構成を示す構成図
【図２】図１のＩＤ部の構成を示す構成図
【図３】図１の判別回路の構成を示す構成図
【図４】図１のマッチング回路の構成を示す構成図
【図５】図１の超音波手術装置内部の判別回路における作用を説明する説明図
【図６】図１の発信回路より出力される交流信号の第１の変形例の波形を示す波形図
【図７】図１の発信回路より出力される交流信号の第２の変形例の波形を示す波形図
【図８】図１の判別回路の変形例の構成を示す構成図
【図９】図１の切り替え回路の変形例の構成を示す構成図
【図１０】図１の絶縁信号伝達回路及び切り替え回路の変形例の構成を示す構成図
【符号の説明】
１…超音波凝固切開装置
２…ハンドピース
３…フットスイッチ
４…振動子
５…ＩＤ部
６，９…発信回路
７…アンプ
８…マッチング回路
１０…絶縁信号伝達回路
１１…切り替え回路
１２…判別回路
１３…制御回路

Claims

生体を処置するハンドピース、及び、前記ハンドピースの駆動状態をオンまたはオフに切り替えるスイッチを装置本体に着脱自在に接続する手術装置において、
前記ハンドピースに設けた前記ハンドピースを識別するための識別手段に検知するための検知信号を供給する前記装置本体に設けた発振手段と、
前記識別手段に検知信号を供給した前記発振手段の負荷を検出するインピーダンス検出手段と、
前記インピーダンス検出手段の検出結果に基づき、前記ハンドピースの識別を行うとともに、該検出結果が所定の範囲内に入っているか否かに応じて前記ハンドピースが正常であるか否かを判別するとともに、前記ハンドピースが異常である場合には異常状態の種類を判別する判別手段と、
前記ハンドピースが前記装置本体に接続されてから前記判別手段において前記ハンドピースが正常であるとの判別結果が得られるまでの間、前記装置本体と前記スイッチとの電気的な導通を遮断する制御手段と、
を備えたことを特徴とする手術装置。
前記制御手段は、前記判別手段において前記ハンドピースが正常であるとの判別結果が得られた場合に、前記装置本体と前記スイッチとを電気的に導通可能な状態へ移行させることを特徴とする請求項１に記載の手術装置。
前記スイッチは、前記ハンドピースに設けられたハンドスイッチ、または、前記ハンドピースと別体に設けられたフットスイッチであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の手術装置。
前記判別手段は、前記インピーダンス検出手段の検出結果が前記所定の範囲外である場合に、前記ハンドピースが未接続であるとの判別結果を得ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の手術装置。
前記判別手段は、前記インピーダンス検出手段の検出結果が前記所定の範囲外である場合に、前記ハンドピースに水分が残留しているとの判別結果を得ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の手術装置。
前記判別手段は、前記インピーダンス検出手段の検出結果が前記所定の範囲外である場合に、前記識別手段の破損による短絡が前記ハンドピースにおいて生じているとの判別結果を得ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の手術装置。