JP4741035B2 - 超音波手術装置、及び前記超音波手術装置のキャビテーション制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、超音波振動を利用して手術を行うと共に超音波振動に伴って発生するキャビテーションを制御する超音波手術装置、及び前記超音波手術装置のキャビテーション制御方法に関する。

近年、超音波振動子による超音波振動を利用して、生体組織に対する手術を行う超音波手術装置が広く用いられるようになっている。また、超音波振動させた場合、生体組織は液体を含むためキャビテーションが発生する場合がある。このキャビテーションは、液体の圧力が、その液体の温度によって決まる蒸気圧よりも低くなると、液体が蒸発して蒸気の気泡が発生する。

従って、超音波振動により粗密波を発生する場合には、負圧の発生に伴いキャビテーションが発生する。

このため、例えば特表２００２−５３７９５５号公報には、治療のための超音波を身体内の位置に照射し、その際ハイドロフォンを用いてキャビテーションのレベルを監視する装置が開示されている。

また、ＷＯ２００５／０９４７０１号公報には、超音波照射用圧電素子に、音圧信号受信プローブを設け、この音圧信号受信プローブによりキャビテーション気泡から放出される音圧信号により、超音波照射条件を制御する装置が開示されている。

本発明は、キャビテーションの発生有無および発生したキャビテーションのレベル、の高精度検出が可能な超音波手術装置、及び前記超音波手術装置のキャビテーション制御方法を提供することを目的とする。

本発明の１形態に係る超音波手術装置は、超音波振動を発生可能な超音波振動子と、前記超音波振動子と動作的に結合された基端部と生体組織を処置するための超音波振動を発生する先端部とを有し、前記超音波振動子が発生する前記超音波振動を前記基端部から前記先端部に伝達するためのプローブと、前記超音波振動子の共振周波数を追尾するように駆動信号の周波数を自動調整して、前記先端部を前記共振周波数で超音波振動させる共振周波数追尾部と、前記共振周波数追尾部によって調整される駆動信号に基づき、前記共振周波数と異なる周波数の積分信号を含む周波数成分信号の信号レベルを検出することにより、前記プローブによって生じるキャビテーション発生レベルを検出する検出部と、前記検出部の検出結果に従い、前記駆動信号の出力を変更する制御を行う制御部と、を具備する。
また、本発明の他の形態に係る超音波手術装置は、超音波振動を発生可能な超音波振動子と、前記超音波振動子と動作的に結合された基端部と生体組織を処置するための超音波振動を発生する先端部とを有し、前記超音波振動子が発生する前記超音波振動を前記基端部から前記先端部に伝達するためのプローブと、前記超音波振動子の共振周波数を追尾するように駆動信号の周波数を自動調整して、前記先端部を前記共振周波数で超音波振動させる共振周波数追尾部と、前記共振周波数追尾部によって調整される駆動信号に基づき、前記共振周波数の約数の周波数信号を含む周波数成分信号の信号レベルを検出することにより、前記プローブによって生じるキャビテーション発生レベルを検出する検出部と、前記検出部の検出結果に従い、前記駆動信号の出力を変更する制御を行う制御部と、を具備する。
さらに、本発明の他の形態に係る超音波手術装置は、超音波振動を発生可能な超音波振動子と、前記超音波振動子と動作的に結合された基端部と生体組織を処置するための超音波振動を発生する先端部とを有し、前記超音波振動子が発生する前記超音波振動を前記基端部から前記先端部に伝達するためのプローブと、前記超音波振動子の共振周波数を追尾するように駆動信号の周波数を自動調整して、前記先端部を前記共振周波数で超音波振動させる共振周波数追尾部と、前記共振周波数追尾部によって調整される駆動信号に基づき、前記共振周波数と異なる周波数成分信号の信号レベルを検出することにより、前記プローブによって生じるキャビテーション発生レベルを検出する検出部と、前記検出部の検出結果に従い、前記駆動信号の出力を変更する制御を行う制御部と、を具備し、前記検出部は、前記駆動信号の前記共振周波数と異なる周波数成分信号を検出することで、処置を行う組織の乾燥状態または前記処置を行う組織と前記先端部との接触状態を検出する状態検出部を備える。

本発明の１形態に係る超音波振動子の制御方法は、超音波振動子が超音波振動を発生するステップと、前記超音波振動子と動作的に結合された基端部と超音波振動を発生する先端部とを有するプローブに、前記超音波振動子が超音波振動を伝達するステップと、前記超音波振動子の共振周波数を追尾するように駆動信号の周波数を自動調整する共振周波数追尾部が、前記先端部を前記共振周波数で超音波振動させるステップと、前記共振周波数追尾部によって調整される駆動信号に基づき、前記共振周波数と異なる周波数の積分信号を含む周波数成分信号の信号レベルを検出することにより、前記プローブによって生じるキャビテーション発生レベルを、検出部が検出するステップと、前記検出部により検出された検出結果に従い、前記駆動信号の出力を制御部が制御を行うステップと、を備える。
本発明の他の形態に係る超音波振動子の制御方法は、超音波振動子が超音波振動を発生するステップと、前記超音波振動子と動作的に結合された基端部と超音波振動を発生する先端部とを有するプローブに、前記超音波振動子が超音波振動を伝達するステップと、前記超音波振動子の共振周波数を追尾するように駆動信号の周波数を自動調整する共振周波数追尾部が、前記先端部を前記共振周波数で超音波振動させるステップと、前記共振周波数追尾部によって調整される駆動信号に基づき、前記共振周波数と異なる周波数成分信号の信号レベルを検出することにより、前記プローブによって生じるキャビテーション発生レベルを、検出部が検出するステップと、前記検出部により検出された検出結果に従い、前記駆動信号の出力を制御部が制御を行うステップと、を備え、前記検出部が検出するステップは、処置を行うための組織の状態または前記先端部の状態を検出するステップにより形成される。

本発明の第１の実施形態を備えた超音波手術システムの構成を示す構成図である。 第１の実施形態の超音波手術装置の構成図である。 超音波手術装置における超音波駆動装置の構成を示すブロック図である。 キャビテーション発生時及びキャビテーション非発生時における駆動信号から検出される電流信号の周波数分布を示す図である。 フィルタ回路が通す周波数帯域を示す特性例を示す図である。 フィルタ回路が通す周波数帯域を示す特性例を示す図である。 フィルタ回路が通す周波数帯域を示す特性例を示す図である。 フィルタ回路の構成例を示すブロック図である。 超音波手術装置による制御方法を示すフローチャートである。 図６におけるキャビテーションの発生レベルの制御方法を示すフローチャートである。 変形例の超音波手術装置における超音波駆動装置の構成を示すブロック図である。 変形例におけるキャビテーションの発生時から超音波出力を下げる制御方法を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態の超音波手術装置の構成図である。 複数の制御モードを選択的に設定する設定部を示す図である。 第２の実施形態における超音波手術装置の制御方法の１例を示すフローチャートである。 第１変形例の超音波手術装置の構成図である。 第１変形例の制御方法を示すフローチャートである。 第２変形例の超音波手術装置の構成図である。 第３変形例の超音波手術装置の主要部の概略を示す図である。 第３変形例の制御方法を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施形態を備えた超音波手術システムの構成を示すブロック図である。 第３の実施形態による制御方法の１例を示すフローチャートである。 図１９における変更した処理の一部を示すフローチャートである。 第３の実施形態により処置を行った場合のキャビテーションレベル信号等の時間的変化の様子を示す説明図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

（第１の実施形態）
図１から図９は本発明の第１の実施形態に係り、図１は本発明の第１の実施形態を備えた超音波手術システムの構成を示し、図２は第１の実施形態の超音波手術装置の構成を示し、図３は超音波駆動装置の構成を示し、図４Ａはキャビテーション発生時及びキャビテーション非発生時における駆動信号から検出される電流信号の周波数分布を示す。ここでは、電流信号の周波数分布を示したが、電圧信号でも同じ傾向となる。

図４Ｂから図４Ｄはフィルタ回路のフィルタ特性例を示し、図５はフィルタ回路の構成例を示し、図６は超音波手術装置による制御の方法を示し、図７は図６におけるキャビテーションの発生レベルを制御する制御方法を示し、図８は変形例の超音波手術装置における超音波駆動装置の構成を示し、図９は変形例におけるキャビテーションの発生状態からキャビテーションの発生を停止させる制御方法の例を示す。

図１に示すように本発明の第１の実施形態を備えた超音波手術システム１は、超音波による凝固及び切開と、剥離等の処置を行う超音波凝固切開処置具としての第１のハンドピース２と、超音波による切開、剥離、破砕等の処置と共に吸引を行う超音波吸引処置具としての第２のハンドピース３と、超音波による穿刺等の処置を行う超音波穿刺処置具としての第３のハンドピース４とを有する。

また、この超音波手術システム１は、第１〜第３のハンドピースにおける実際に接続されたいずれかのハンドピースに対して超音波駆動信号を印加（出力）する駆動部を備えた超音波駆動装置５と、第１のハンドピース２及び第２のハンドピース３における実際に接続されたハンドピースに対して高周波出力信号を印加する高周波出力装置６と、第２のハンドピース３の場合において送水及び吸引を行う送水吸引装置７とを備えている。

また、超音波駆動装置５、高周波出力装置６及び送水吸引装置７には、それぞれ出力のＯＮ／ＯＦＦを行うフットスイッチ８、９及び１０が接続されている。

また、超音波駆動装置５及び高周波出力装置６は、通信を行う通信ケーブル１１で、超音波駆動装置５及び送水吸引装置７は、通信ケーブル１２で、高周波出力装置６及び送水吸引装置７は、通信ケーブル１３で、それぞれ接続されている。

第１のハンドピース２〜第３のハンドピース４における各ハンドピースＩ（Ｉ＝２、３、４）は、それぞれ細長のプローブ２ａ、３ａ、４ａを有し、各プローブＩａの基端部が配置される把持部内には、超音波振動を発生可能とする超音波振動子（以下、単に振動子）Ｉｂが内蔵されている。そして、振動子Ｉｂによる超音波振動は、プローブＩａの基端部における例えば拡径にされたホーンと動作的に結合（つまり超音波振動が基端部に伝達できるように結合）されている。

各ハンドピースＩの基端には、振動子Ｉｂと電気的に接続された超音波コネクタＩｃが設けられており、超音波コネクタＩｃは、着脱自在の超音波ケーブル１４を介して超音波駆動装置５に接続される。

そして、術者はフットスイッチ８をＯＮにすると、超音波駆動装置５は超音波駆動信号（駆動信号と略記）を超音波ケーブル１４を介して振動子Ｉｂに出力する。振動子Ｉｂは駆動信号の印加により超音波振動する。

振動子Ｉｂは、プローブＩａ内部の超音波伝達部材Ｉｄを介して、プローブＩａの先端部としての先端部材Ｉｅに超音波振動を伝達し、先端部材Ｉｅは超音波振動する。術者は、ハンドピースＩの基端側の把持部を把持し、超音波振動する先端部材Ｉｅを処置対象の生体組織に接触させる等して超音波振動による処置を行うことができる。

また、ハンドピース２の基端側に設けられた高周波コネクタ２ｆまたはハンドピース３の高周波コネクタ３ｆは、着脱自在の高周波ケーブル１５を介して高周波出力装置６に接続される。そして、術者はフットスイッチ９をＯＮにすると、高周波出力装置６は、高周波出力信号を高周波ケーブル１５を介してハンドピース内部の導体部に出力する。この導体部は、超音波伝達部材Ｉｄにより形成され、超音波振動の場合と同様に高周波出力信号は、プローブＩａの先端部の先端部材Ｉｅに伝達される。

術者は、先端部材Ｉｅを生体組織に接触させることにより、生体組織側に高周波出力信号の電流（高周波電流）が流れる。術者は、この高周波電流により、接触する生体組織部分に対する高周波焼灼の処置を行う。

この場合、患者には対極板（図示せず）が広い面積で接触するように配置され、生体組織を流れた高周波電流は、対極板を経てこの対極板に接続されたリターン用ケーブルを介して高周波出力装置６に戻される。

また、ハンドピース３は、超音波伝達部材３ｄが管路で形成され、その管路の中空部が吸引の通路となる（送水は、伝達部材３ｄの管路と外シース（図示せず）の間で行われる）。そして、管路の先端となる先端部材３ｅは開口している。このハンドピース３の基端側には、送水吸引コネクタ３ｇが設けられており、このハンドピース３に着脱自在で接続される送水吸引チューブ１６は、送水吸引装置７に接続される。この送水吸引チューブ１６は、例えば送水吸引装置７内部において、送水管路と吸引管路に分岐し、送水管路は送水装置に、吸引管路は吸引装置にそれぞれ接続される。

術者がフットスイッチ１０の送水スイッチをＯＮする操作を行うことにより、送水装置を構成する送水ポンプが動作して送水する。送水された水は、超音波伝達部材３ｄを形成する中空部を通り、先端部材３ｅの開口から噴出される。

また、術者がフットスイッチ１０の吸引スイッチをＯＮする操作を行うことにより、吸引装置を構成する吸引ポンプが動作して吸引動作する。そして、先端部材３ｅの開口から処置（超音波振動で破砕）された際の組織片等が吸引されて吸引装置に排出される。

図１においては超音波振動以外の機能も併用して処置を行う場合の構成例を示しているが、図２に示すように超音波振動のみを利用して処置を行う超音波手術装置２１を構成しても良い。

図２の超音波手術装置２１は、超音波振動による凝固切開の処置を行う例えばハンドピース２と、このハンドピース２に対して、駆動信号を出力する超音波駆動装置５と、この超音波駆動装置５に接続され、駆動信号の出力のＯＮ／ＯＦＦを行うフットスイッチ８とを備える。ハンドピース２は、超音波ケーブル１４を介して超音波駆動装置５のコネクタ２２に接続される。

なお、ハンドピース２の代わりにハンドピース３を超音波駆動装置５に接続したり、ハンドピース４を接続したりしても良い。また、後述する実施形態で説明するように、高周波出力装置６を併用して処置を行うようにしても良い。

図２に示すようにハンドピース２は、その基端側に術者が把持して開閉操作を行うハンドル１８が設けられている。このハンドル１８は、可動ハンドル１９ａの上端側が枢支部において回動自在に支持されている。そして、この可動ハンドル１８ａを固定ハンドル１９ｂ側に閉じたり、離間する側に開いたりする開閉操作を行うことにより、プローブ２ａ内を挿通された図示しないワイヤを介して、先端部材２ｅに隣接して回動自在に支持された可動先端部材２ｇを先端部材２ｅに対して開閉することができる。

このようにハンドピース２は、固定先端部材としての先端部材２ｅと、可動先端部材２ｇとにより生体組織を把持するように閉じたり、開いたりすることができる。つまり、このハンドピース２は、先端部材２ｅ、２ｇにより生体組織を把持した状態で生体組織に超音波振動を与えることにより、生体組織に摩擦熱を発生させて把持された生体組織を凝固や切開の処置を行うことができる。また、先端側を開いた開状態に設定して、突出する先端部材２ｅにより破砕などの処置を行うこともできる。

生体組織を把持した状態で処置を行う場合には、通常、術者は、キャビテーションの発生を抑制して処置することを望む場合が多い。

超音波駆動装置５のフロントパネルには、表示を行う表示部２３と、超音波の駆動信号として出力しようとする設定値の設定等を行う設定部２４とが設けられている。

図３は本実施形態の超音波手術装置２１を構成する超音波駆動装置５の構成を示す。なお、図３においては、超音波駆動装置５に接続されたハンドピース２の基本的な構成（ハンドピース３、４もほぼ同様）部分を示している。以下においては、ハンドピースＩとしてＩ＝２の場合で説明するが、そのハンドピース２に特有な構造を除いてＩ＝３、４に適用できる。

この超音波駆動装置５は、発振回路３１と、この発振回路３１により発生された発振信号が一方の入力端から入力される乗算器３２と、この乗算器３２により乗算された信号を増幅し、超音波振動子Ｉｂを駆動信号により駆動する駆動部であるアンプ３３と、このアンプ３３で増幅された駆動信号を絶縁して出力する出力回路３４とを有する。

出力回路３４は、例えばトランス３４ａにより構成され、このトランス３４ａの１次巻線にはアンプ３３で増幅された駆動信号が入力され、この１次巻線と電磁結合した２次巻線から１次巻線側の駆動信号と絶縁された駆動信号を出力する。なお、トランス３４ａの１次巻線側は２次回路、２次巻線側は患者回路を形成する。患者回路側の駆動信号が出力される出力端子のコネクタ２２には、着脱自在に接続される超音波ケーブル１４を介して超音波振動するハンドピース２に内蔵された振動子２ｂと接続される。

また、トランス３４ａの１次巻線は、１次巻線に流れる駆動信号の電流及びその両端の電圧を検出すると共に、電流の位相及び電圧の位相を検出する電流電圧検出回路３５と接続される。

この電流電圧検出回路３５により検出された電流位相信号θｉと電圧位相信号θｖは、ＰＬＬ（位相ロックループ）回路３６に出力される。

ＰＬＬ回路３６は、入力される電流位相信号θｉと電圧位相信号θｖとの位相差に応じて出力する信号レベルが変化する制御信号を発振回路３１に印加する。発振回路３１は、制御入力端に印加される信号レベルで発振周波数が変化する。つまり、この発振回路３１は、例えば電圧制御発振回路（ＶＣＯ）で形成される。ＰＬＬ回路３６は、電流位相信号θｉと電圧位相信号θｖとの位相差を小さくするように制御する制御信号、つまり以下の発振周波数の調整信号を発振回路３１の制御入力端に印加する。従って、発振回路３１は、ＰＬＬ回路３６を用いた閉ループにより、電流位相信号θｉと電圧位相信号θｖとの位相差が０となるように発振周波数が自動調整される。

電流位相信号θｉと電圧位相信号θｖとの位相差が０となる状態は、振動子２ｂの共振周波数に対応する駆動周波数となる。このため、ＰＬＬ回路３６は、振動子２ｂを、その振動子２ｂの共振周波数の駆動信号で駆動するように発振周波数を自動調整（制御）する。

換言すると、発振回路３１〜ＰＬＬ回路３６の閉ループの回路系は、振動子２ｂを駆動信号で駆動する場合、駆動信号の周波数を、振動子２ｂの共振周波数を追尾するように自動調整する共振周波数追尾部３７を形成する。この共振周波数追尾部３７は、共振周波数の駆動信号を出力する。

また、本実施形態においては、上記出力回路３４の１次巻線側の駆動信号から以下に説明するように、（振動子２ｂの超音波振動が伝達された）プローブ２ａの先端部材２ｅで発生するキャビテーションを、このキャビテーションに起因して変化する物理量として駆動信号から検出するフィルタ３９機能を有する検出部３８を設けている。

駆動信号におけるキャビテーションに起因して変化する物理量としての例えば電圧信号Ｓｖは、所定の周波数成分を抽出するための周波数透過特性（フィルタ特性）を有するフィルタ回路３９に入力される。なお、後述するように駆動信号における電流は、所定の時定数で定電流となるように制御される。このため、電圧信号Ｓｖにおける（フィルタ回路３９を通した）電圧値検出は、インピーダンス値を検出することとほぼ等価となる。

なお、検出部３８は、上記物理量として、電圧値またはインピーダンス値を検出する他に、例えば電圧信号Ｓｖを所定の時定数で定電圧となるように制御した状態で、電流信号の電流値を検出するようにしても良い。

このフィルタ回路３９は、駆動信号により駆動される振動子２ｂの少なくとも共振周波数（つまり、駆動周波数）以外となる所定の周波数成分を通過する特性を有する。そして、このフィルタ回路３９から出力される所定の周波数成分の周波数成分信号としての電圧信号は、この振動子２ｂで発生したキャビテーションの発生レベルに対応した信号、つまりキャビテーションレベル信号Ｓｃとなる。

上記検出部３８は、キャビテーションレベル信号Ｓｃを生成するフィルタ回路３９を用いて構成される。なお、検出部３８は、キャビテーションレベル信号Ｓｃからキャビテーションの有無の判定と、キャビテーションの発生レベルを判定するＣＰＵ４０を含めた構成と見なすこともできる。

このフィルタ回路３９から出力されるキャビテーションレベル信号Ｓｃは、この超音波駆動装置５の各部の制御を行う制御部としての中央処理装置（ＣＰＵ）４０に入力される。

また、このＣＰＵ４０は、検出部３８により検出される物理量からプローブ２ａの先端部材２ｅでの超音波振動の振幅を決定する駆動信号の出力値を可変制御する出力制御部の機能を兼ねる。換言すると、ＣＰＵ４０は、振動子２ｂを駆動する駆動信号を変更制御する制御部の機能を有する。ＣＰＵ４０は、入力されるキャビテーションレベル信号Ｓｃのレベルからキャビテーションの発生レベルを判定する。

図４Ａは、超音波駆動装置５の駆動信号により駆動される振動子２ｂにより、キャビテーションを発生させない時（キャビテーション非発生時）とキャビテーションを発生させた時（キャビテーション発生時）の電圧信号Ｓｖの周波数スペクトル分布を示す。なお、図４Ａにおいては、共振周波数ｆresは４７ｋＨｚである。

キャビテーションの発生の有無によらずに、共振周波数ｆres（４７ｋＨｚ）においては、電圧信号Ｓｖは、最も大きいピークを持つ。そして、キャビテーション非発生時には、共振周波数ｆres以外の周波数においては、顕著なピークを持たない。これに対して、キャビテーション発生時には、共振周波数ｆres以外の周波数において、キャビテーション非発生時よりもそのレベルが高くなっている。

具体的には、キャビテーション発生時には、キャビテーション非発生時よりも共振周波数ｆresの１／２または１／４などの約数、またはこれらの差分の周波数となるサブハーモニックのレベルがかなり高くなっていると共に、サブハーモニック以外の周波数成分のレベルも、キャビテーション非発生時よりも高くなっている。

このため、上記のように電圧信号Ｓｖにおけるその共振周波数ｆres近傍を除く信号レベルを検出することにより、キャビテーションの発生レベルを検出することができる。

フィルタ回路３９の出力信号としてのキャビテーションレベル信号Ｓｃは、振動子２ｂの駆動（換言すると、先端部材２ｅの超音波振動）を制御する出力制御部を構成するＣＰＵ４０に入力される。ＣＰＵ４０は、フィルタ回路３９から入力されるキャビテーションレベル信号Ｓｃに対して、設定部２４から術者により設定されるキャビテーションレベル設定値Ｓｃｓからの差分値に相当する出力電流設定信号を差動アンプ４１に出力する。

この差動アンプ４１には、駆動信号における電流信号Ｓｉも入力される。なお、この電流信号Ｓｉは、実際には電流電圧検出回路３５内に設けられた駆動信号の電流を検出する、例えば電流センサ等により検出されるが、図３では検出される電流信号Ｓｉを簡略的に示している。差動アンプ４１は、出力電流設定信号から電流信号Ｓｉを減算した差分値の信号を乗算回路３２に出力する。乗算回路３２は、差動アンプ４１からの信号が入力される他方の入力端側の値と、発振回路３１からの発振信号とを乗算してアンプ３３に出力する。この場合、他方の入力端側の値は、基準値１に差動アンプ４１の出力信号が加算（差動アンプ４１の出力信号が負の場合には減算）されたものとなる。

従って、駆動信号における電流信号Ｓｉは、ＣＰＵ４０から出力される出力電流設定信号の値を、平均とした定電流値として維持するように閉ループ系により制御される。このようにして振動子２ｂに供給される駆動信号の出力値が制御される。なお、駆動信号の電流信号Ｓｉに基づく制御系の時定数は、例えば８ｍｓ程度であり、この時定数の範囲内において電流信号Ｓｉが変化している。

ＣＰＵ４０には、フットスイッチ８からの駆動信号の出力のＯＮ／ＯＦＦを行う操作信号が入力される。また、このＣＰＵ４０は、フロントパネル等に設けられた表示部２３と接続され、この表示部２３には超音波の出力値等が表示される。図４Ｂ、図４Ｃは、フィルタ回路３９のフィルタ特性例を示し、図５はその構成例を示す。

図４Ｂは、低周波側の一部の周波数帯域を通す特性に設定したものである。より、具体的には、共振周波数ｆresの１／２のサブハーモニック（約数）を含む周波数帯域を通す特性に設定している。図４Ｃは、共振周波数ｆresの５％程度の周波数から共振周波数ｆresより５％低い周波数（つまり共振周波数ｆresの９５％の周波数）までを通す帯域に設定したものを示す。図４Ｄは、図４Ｃの帯域特性と、さらに共振周波数ｆresより５％高い周波数から共振周波数ｆresの２次高調波の周波数（２ｆres）よりも５％低い周波数までを通す帯域特性に設定したものを示す。

図５のフィルタ回路３９は、例えば複数のバンドパスフィルタ（図５ではＢＰＦと略記）４３ａ、４３ｂ、…、４３ｎと、スイッチ４４ａ、４４ｂ、…、４４ｎと、検波器４５ａ、４５ｂ、…、４５ｎと、積分器４６とから構成される。

なお、バンドパスフィルタ４３ａ、４３ｂ、…、４３ｎの通過周波数帯域をｆａ、ｆｂ、…、ｆｎで簡略的に示している。この場合の、通過周波数帯域は、例えばｆａ＜ｆｂ＜…＜ｆｎである。

スイッチ４４ａ、４４ｂ、…、４４ｎのＯＮ／ＯＦＦは、例えば設定部２４からの設定によりＣＰＵ４０を介して選択することができる。この場合、設定部２４から直接選択できるようにしても良い。スイッチ４４ａ、４４ｂ、…、４４ｎのＯＮ／ＯＦＦを選択することにより、任意の通過周波数帯域を設定することができる。そして、ＯＮにされたスイッチ４４ａ、４４ｂ、…、４４ｎを経た周波数成分は、検波器４５ａ、４５ｂ、…、４５ｎにより検波された後、さらに積分器４６で積分される。

積分器４６で積分された積分信号は、ＣＰＵ４０に、キャビテーションレベル信号Ｓｃとして出力される。積分器４６の代わりに積算器でも良い。なお、フィルタ回路３９において積分する代わりに、ＣＰＵ４０側で積分する構成にしても良い。

このような構成の超音波駆動装置５における動作を図６を参照して説明する。図６は超音波駆動装置５によるキャビテーション制御を含む超音波手術の制御方法を示す。例えば図２に示すように、術者は処置に使用するハンドピース（図２では主に凝固切開を行うためのハンドピース２）を超音波ケーブルを介して超音波駆動装置５に接続する。

また、術者は、処置する生体組織（つまり処置する部位）に応じて、ステップＳ１に示すように設定部２４により、キャビテーションレベル設定値Ｓｃｓを設定する等、初期設定を行う。そして、図示しないトラカールを用いて、患者の腹部等に内視鏡と、ハンドピース２のプローブ２ａとを刺入する。そして、術者はステップＳ２に示すように内視鏡による観察下で、体内でのプローブ２ａの先端側を処置対象部位付近に設定する。

次のステップＳ３において術者は、フットスイッチ８をＯＮにして、超音波による処置を開始する。超音波駆動装置５からハンドピース２の振動子２ｂに駆動信号が印加され、振動子２ｂは超音波振動する。この超音波振動は、プローブ２ａの先端側の先端部材２ｅに伝達され、ステップＳ４に示すように先端部材２ｅが振動子２ｂの共振周波数ｆresで超音波振動する。

この場合、超音波駆動装置５は、ＰＬＬ回路３６を用いた共振周波数追尾部３７により、振動子２ｂをその共振周波数ｆresで駆動する状態を追尾するように制御する。従って、振動子２ｂは、共振周波数ｆresで超音波振動し、また、先端部の先端部材２ｅも共振周波数ｆresで超音波振動する。

また、この場合、先端部材２ｅの超音波振動によりキャビテーションが発生すると、この先端部材２ｅはそのキャビテーション発生による小さな気泡の崩壊の力を受け、その力は先端部材２ｅから振動子２ｂの超音波振動に及ぼす。そして、図４Ａに示すように本来の駆動信号にキャビテーションによる周波数成分が重畳する。上述したように、本来の駆動信号の周波数スペクトルは、キャビテーションの発生により、歪んだ周波数スペクトルを持つ状態となる。

そして、ステップＳ５に示すように駆動信号からフィルタ回路３９により検出されるキャビテーションレベル信号ＳｃからＣＰＵ４０は、キャビテーション発生レベルを検出する。

次のステップＳ６においてＣＰＵ４０は、検出されたキャビテーション発生レベルに対して予め設定部２４により設定されたキャビテーションレベル設定値Ｓｃｓとなるように差動アンプ４１を介して駆動信号の出力を制御する。つまり、ＣＰＵ４０は、キャビテーションの発生レベルを制御して、駆動信号の出力制御を行う。そして、このような制御下でステップＳ７に示すように術者は、超音波振動による凝固切開等の処置を行う。

図７は、図６におけるステップＳ５及びＳ６によりキャビテーションレベル検出と、検出結果によりキャビテーションの発生レベル、つまりキャビテーションレベルを制御する動作を示す。ステップＳ１１においてフィルタ回路３９は、駆動信号の周波数を除く所定の周波数成分を、キャビテーションレベル信号Ｓｃとして検出する。

次のステップＳ１２においてＣＰＵ４０は、フィルタ回路３９から出力されるキャビテーションレベル信号Ｓｃをキャビテーションレベル設定値Ｓｃｓと比較する。そしてステップＳ１３に示すようにＣＰＵ４０は両者の大小関係を判断する。比較結果がＳｃ＞Ｓｃｓの場合には、ステップＳ１４に示すように出力電流設定信号を減少させるように制御してステップＳ１１に戻る。

比較結果が逆の場合、つまりＳｃ＜Ｓｃｓの場合には、ステップＳ１５に示すように出力電流設定信号を増加させるように制御してステップＳ１１に戻る。また、比較結果が、Ｓｃ＝Ｓｃｓの場合には、ステップＳ１６に示すように出力電流設定信号を変化させない（出力電流を維持する）ように制御する。そして、この制御状態において、図６に示すように術者はステップＳ７の超音波による処置を行う。

このような制御を行うことにより、出力制御部を形成するＣＰＵ４０は、キャビテーションの発生レベルを、設定部２４による設定値を維持するように制御する。このような制御により処置対象の生体組織に対して処置を行う本実施形態によれば、簡単な構成により、キャビテーションの発生を検出し、かつ設定されたキャビテーションレベル設定値Ｓｃｓを維持するようにキャビテーションの発生レベルを制御することができる。この場合、簡単な構成により振動子２ｂを駆動する駆動信号におけるフィルタ回路３９に基づく駆動周波数または共振周波数ｆresを除く周波数成分の電圧信号等からキャビテーションの発生を精度良く検出することができる。

そして、本実施形態によれば、キャビテーションの発生を有効利用して、治療のための処置の機能を向上することができる。

また、キャビテーションの発生レベルを制御することにより、キャビテーションによる副作用を低減することができる。

なお、関連技術例としての特開２００８−１８８１６０号公報には、ハンドピースを交流電流に応じた周波数及び振幅で駆動する駆動回路を備えた超音波手術装置において、駆動回路の出力端電圧を、直流電圧に変換する変換手段と、変換手段による直流電圧を予め定められた閾値と比較する比較手段と、比較手段による比較結果が、閾値を超える場合には、交流電流の電圧値を下げる電圧制御手段とからなるキャビテーション抑制回路を備えた構成が開示されている。

この関連技術例においては、キャビテーションの発生により、振動発生部を構成するピエゾ素子の負荷状態が変化した場合、（駆動回路を備えた）出力回路が出力する交流電圧値は殆ど変化しないが、出力電圧値は負荷状態に比例して変動することを応用したものであると記載されている。

関連技術例に対して、本実施形態は、駆動信号における少なくとも駆動に用いた周波数近傍を除いた周波数成分の電圧値、インピーダンス値、電流値の少なくとも一つを用いてキャビテーションを検出するようにしている。

従って、本実施形態は、駆動信号の影響を十分に低減して精度の高いキャビテーションの発生の有無と、発生レベルの検出が可能である。つまり、本実施形態においては、駆動信号の周波数近傍を除いた周波数成分を検出することにより、殆ど駆動信号の出力レベルに影響されることなく、例えばキャビテーションレベル信号Ｓｃのレベルからキャビテーションの発生レベルを検出することができる。

この場合、キャビテーションの発生の有無は、キャビテーションレベル信号Ｓｃのレベルが０に近い閾値以上であるか否かにより判定できる。また、術者が、手術中において、設定部２４から駆動信号の出力レベルを変化させるように設定値を変更した場合にも、キャビテーションの発生レベルを検出することができる。これに対して、関連技術例は、キャビテーションの発生を検出するために予め閾値を設定することが必要であり、この閾値は駆動回路の出力を変更した場合には変更することが必要であると考えられる。

また、この関連技術例は、さらにキャビテーションの際に発生する周波数の連続音を検出するマイクを設け、このマイクが出力する音声信号でキャビテーション抑制を行う構成を開示している。しかし、この場合には、マイクを体内に挿入可能な細長のプローブ２ａの先端側に設けることが必要になる。これに対して、本実施形態によれば、体外に配置される超音波駆動装置５側において、キャビテーションの発生の有無及び発生レベルを検出することができる。また、プローブ自体の構成としては、既存のプローブ及びハンドピースを採用することができる。

従って、本実施形態は、振動子を備えた既存のハンドピースの場合にも、適用し易いメリットを有する。

なお、キャビテーションを検出する検出部として、共振周波数ｆresを除く例えばサブハーモニック成分の信号を検出したり、その信号を増幅してコンパレータと比較したりすることによりキャビテーションの発生の有無を検出しても良い。また、キャビテーションを検出する場合、超音波振動の開始時を０としてその時間以降における共振周波数ｆresを除く信号の時間的な変化からキャビテーションの発生の有無等を検出しても良い。

図８は変形例の超音波手術装置２１Ｂの構成を示す。第１の実施形態においては、キャビテーションの発生レベルを設定値となるように自動制御する構成を説明した。

これに対して、本変形例は、キャビテーションの発生レベルを、使用者としての術者に定量的に表示により告知する告知部を備えた構成にし、術者は表示されたレベルから設定部２４の設定値を手動設定して所望とするキャビテーションレベルに設定することができるようにしたものである。

この超音波手術装置２１Ｂは、図３の構成の超音波駆動装置５において、フィルタ回路３９の出力信号を、Ａ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換回路５１と、このＡ／Ｄ変換回路５１の出力信号によりキャビテーションの発生レベルを定量的に示す告知部としてのインジケータ５２とを備えた超音波駆動装置５Ｂにした構成となっている。フィルタ回路３９から出力されるキャビテーションレベル信号Ｓｃは、Ａ／Ｄ変換回路５１によりＡ／Ｄ変換される。このＡ／Ｄ変換されたデジタル信号は、キャビテーションの発生レベルに対応する。

そして、このデジタル信号により、インジケータ５２を構成する例えば複数のＬＥＤ５３が発光する。例えば、キャビテーションの発生レベルにほぼ比例して、発光するＬＥＤ５３の数が変化する。図８においては、例えば斜線で示す２つのＬＥＤ５３が発光している。さらにキャビテーションの発生レベルが増大すると、より多くのＬＥＤ５３が発光する。

なお、本変形例においては、ＣＰＵ４０には、設定部２４から術者が設定した出力電流設定値が入力され、ＣＰＵ４０は設定部２４からの出力電流設定値からの差分値を維持する出力電流設定信号を差動アンプ４１に出力する。

そして、本変形例の場合には、ＣＰＵ４０により振動子２ｂ（より一般的には振動子Ｉｂ）への駆動信号は、出力電流設定値を維持するように出力制御される。その他の構成は、第１の実施形態と同様である。

本変形例においては、術者は、インジケータ５２のＬＥＤ５３の発光数による表示によりキャビテーション発生レベルを確認することができる。そして、術者は、キャビテーション発生レベルを確認して、そのキャビテーション発生レベルよりも小さい出力電流設定値に設定したり、より大きい出力電流設定値にする等、（術者は）処置し易い出力電流設定値で処置することができる。

本変形例によれば、術者はキャビテーションの発生レベルを表示により告知するインジケータ５２を参考にして、術者が所望とする設定値で処置を行うことができる。なお、告知部として、表示装置による術者への告知の他に、例えば音声等で術者に告知する構成にしても良い。

また、インジケータ５２の告知部の機能を表示部２３に設けるようにしても良い。例えば、図８以降の実施形態等においては、インジケータ５２を示していないが、その機能を表示部２３で行うようにしても良い。

なお、図８に示す変形例において、２点鎖線で示すようにフィルタ回路３９のキャビテーションレベル信号ＳｃをＣＰＵ４０にも入力する構成にして、キャビテーションの発生の有無をモニタしてキャビテーションが発生した状態からキャビテーションが発生しないレベルに、より速やかに設定するようにしても良い。

キャビテーションはヒステリシス特性を示し、一旦、キャビテーションが発生すると、キャビテーションが発生する直前の出力レベルまで駆動信号の設定レベルを下げてもキャビテーションが停止しない特性を示す場合がある。

このため、図９に示すような制御方法を採用することにより、より良好な応答性を確保して、短時間にキャビテーションが発生しない出力レベルに設定することができる。

最初のステップＳ２１において、ハンドピース２の振動子２ｂ及び先端部材２ｅは超音波振動を開始し、次のステップＳ２２において超音波振動が、例えば最大設定値の７０％（７０％の設定値と略記）で継続しているとする。

この場合、ステップＳ２３に示すようにＣＰＵ４０は、フィルタ回路３９の出力信号からキャビテーションの発生の有無を判定する。

ステップＳ２３の判定において、キャビテーションが発生していないと判定した場合にはステップＳ２４に進み、ＣＰＵ４０は術者による設定部２４での設定値に対応した出力制御を行う。そして、ステップＳ２３に戻る。つまり、キャビテーションが発生していない場合には、術者が手動で設定した設定値に対応した設定値を維持するようにＣＰＵ４０は出力制御を行う。

一方、キャビテーションが発生していると判定した場合にはステップＳ２５に進む。ステップＳ２５においてＣＰＵ４０は、術者が（ヒステリシス特性を考慮しないで）キャビテーションの発生を停止させる設定値以下まで、設定値を下げたか否かを判定する。

術者がキャビテーションの発生を停止させない範囲内での設定値の変更の場合には、ステップＳ２４を経てステップＳ２３に戻る。

これに対して、術者がキャビテーションの発生を停止させる設定値以下まで、設定値を下げる設定が行われた場合（例えば６０％の設定値）には、ステップＳ２６に示すようにＣＰＵ４０は、強制的にその設定値を大幅に超える十分に低い設定値まで、一旦下げる（例えば、２０％の設定値まで下げる）。

つまり、キャビテーションがヒステリシス特性を示す場合においても、キャビテーションの発生が速やかに停止する設定値まで強制的（一時的）に下げる。

この状態でステップＳ２７に示すようにＣＰＵ４０は、フィルタ回路３９の出力信号をモニタし、キャビテーションの発生が停止するまで待つ。そして、キャビテーション発生が停止した後、ステップＳ２８に示すようにＣＰＵ４０は、強制的に下げた設定値から術者により設定された設定値（上記６０％の設定値）に戻す。

このような制御を行うことにより、キャビテーションが発生した状態において術者がキャビテーションを停止させる設定値に変更設定した場合、ヒステリシス特性を示す場合においても、短時間に超音波振動を本来の設定値の出力状態となるように設定できる。

上記の実施形態では、ステップＳ２５における術者による処置の後、ステップＳ２６が処理される流れとなっているが、ステップＳ２５の処置なしにキャビテーションの発生を検出したら自動的にステップＳ２６に移る自動制御を行うようにしても良い。

なお、図９のステップＳ２７によりキャビテーションが停止するまで待つような判定を行う代わりに、ＣＰＵ４０が一定時間の経過を待つようにしても良い。この場合の一定時間としては、例えばキャビテーションが停止するのに要する時間にマージンを含めた時間とすれば良い。

図９に示した制御方法は、キャビテーションを発生した状態から、そのキャビテーションの発生を停止（又は消滅）させる場合に用いることができる。また、短時間にキャビテーションの発生量を抑制する場合に利用しても良い。

（第２の実施形態）
次に本発明の第２の実施形態を図１０を参照して説明する。本実施形態は、通常の定電流（定振幅）制御モードと、キャビテーション制御モードとの制御内容が異なる２つの制御モードまたは制御パターンを選択して超音波振動による処置を行えるようにしたものである。

また、本実施形態の変形例においては、超音波振動による処置具としてのハンドピースの種類や使用状態に応じた制御モードに設定した制御も行うことができるようにする。

図１０に示す第２の実施形態の超音波手術装置２１Ｃは、図３の超音波手術装置２１の超音波駆動装置５において、フィルタ回路３９と出力制御部を構成するＣＰＵ４０との間に、切換制御信号により切り換えられるリレー装置６１が設けられた超音波駆動装置５Ｃを備えている。

このリレー装置６１は、ＣＰＵ４０からの切換制御信号により、ＯＮ／ＯＦＦが切り換えられて、制御モードを切り換える。つまり、ＣＰＵ４０は、さらに制御モードを切り換える制御切換部４０ｂを備える。

また、本実施形態に係る超音波駆動装置５Ｃは、例えば図１１に示す設定部２４Ｃを備えている。

この設定部２４Ｃには、術者が定電流制御モードを選択的に指示する定電流制御スイッチ６２ａと、キャビテーション制御モードを選択的に指示するキャビテーション制御スイッチ６２ｂとが設けられている。

また、この設定部２４Ｃには、両制御モードの場合における出力レベルを、複数段階に設定するレベルスイッチ６３ａ、６３ｂ、６３ｃが設けられている。例えば、レベルスイッチ６３ａ、６３ｂ、６３ｃは、出力レベルをそれぞれＬＶ１、ＬＶ２、ＬＶ３に、それぞれ設定する。

従って、この設定部２４Ｃは、定電流制御モードまたはキャビテーション制御モードを指示する制御モード信号と、出力レベルを設定する設定値とをＣＰＵ４０に出力する。

なお、図１１においては、レベルスイッチ６３ｊ（ｊ＝ａ〜ｃ）は、両制御モードにおいて、レベル設定の際に共通に使用する構成として示しているが、各制御モードに専用の２組で、各組が例えば複数からなるレベルスイッチを設けるようにしても良い。

図１０の構成においてＣＰＵ４０は、術者による設定部２４Ｃからの制御モードの設定に応じた出力制御を行う。

具体的には、定電流制御モードが選択された場合には、ＣＰＵ４０はリレー装置６１のスイッチをＯＦＦに切り換える切換制御信号を出力する。そして、ＣＰＵ４０は、設定部２４Ｃにおけるレベルスイッチ６３ｊ（ｊ＝ａ〜ｃ）による出力レベルを維持するように出力電流設定信号を差動アンプ４１に出力する。

これに対して、キャビテーション制御モードが選択された場合には、ＣＰＵ４０はリレー装置６１のスイッチをＯＮに切り換える切換制御信号を出力する。従って、ＣＰＵ４０には、フィルタ回路３９からのキャビテーションレベル信号ＳｃがＯＮにされたリレー装置６１を経て入力される。

そして、ＣＰＵ４０は、このキャビテーションレベル信号Ｓｃが、術者によりキャビテーション制御モードとして設定された設定部２４Ｃにおけるレベルスイッチ６３ｊ（ｊ＝ａ〜ｃ）による出力レベルを維持するように出力電流設定信号として差動アンプ４１に出力する。

その他の構成は、第１の実施形態と同様の構成である。本実施形態による制御方法の代表例を図１２により説明する。なお、本制御方法は、第１の実施形態に類似しているので、図６を参照して説明する。

最初にステップＳ１′に示すように術者は、制御モードの選択を含む初期設定を行う。

そして、図６と同様にステップＳ２からステップＳ４の処理が行われる。ステップＳ４の次のステップＳ３１においてＣＰＵ４０は、制御モードが定電流制御モードか否かの判定を行う。定電流制御モードの場合には、ステップＳ３２に示すようにＣＰＵ４０は、設定部２４Ｃによる設定に対応した出力制御（定電流制御）を行う。そして、ステップＳ７に進む。

一方、ステップＳ３１の判定結果が定電流制御モードでない場合、つまりキャビテーション制御モードの場合には、図６のステップＳ５と同様に、ＣＰＵ４０は、フィルタ回路３９の出力信号からキャビテーションの発生レベルを検出する。さらに次のステップＳ６においてＣＰＵ４０は、検出されたキャビテーションレベル信号Ｓｃから設定部２４Ｃにより設定されたレベルを維持するようにキャビテーションの発生レベル制御による駆動信号の出力制御を行う。

そして、ステップＳ６の後のステップＳ７において、術者は超音波による処置を行う。

本実施形態によれば、通常の定電流制御による超音波処置を行うことができると共に、キャビテーションの発生レベルを自動制御した状態での超音波処置を行うこともできる。

また、術者は、実際に使用するハンドピースＩまたはプローブＩａや使用状態に応じて、制御モードを変更して超音波による処置を行うことができる。

なお、キャビテーション制御モードを選択した場合、例えばレベルスイッチ６３ａのキャビテーションレベルＬＶ１をゼロ（ＬＶ１＝０）に設定するように、ＣＰＵ４０がキャビテーションの発生を抑止する制御を行うようにしても良い。

また、定電流制御モードにおいて、キャビテーションの発生に関係なく定電流制御を行う制御方法の他に、キャビテーション発生を抑止して、定電流制御を行うようにしても良い。そして、例えば図１１の２点鎖線で示すようにキャビテーションの発生に関係なく定電流制御を行うモードと、キャビテーション発生を抑止して、定電流制御を行うモードとを切り換えるスイッチ６４を設けるようにしても良い。

例えばこのスイッチ６４がＯＦＦにされた場合にはＣＰＵ４０は、キャビテーションの発生に関係なく定電流制御を行う。これに対してこのスイッチ６４がＯＮにされた場合にはＣＰＵ４０は、キャビテーションの発生を抑止（つまり、キャビテーションの発生を抑止して）定電流制御を行う。

次に本実施形態の第１変形例を説明する。第１変形例においては、実際に使用するハンドピースＩまたはプローブＩａに応じて、制御モードを自動的に設定することができるようにしたものである。

図１３は、第１変形例の超音波手術装置２１Ｄの構成を示す。本変形例は、以下に説明するようにハンドピースＩを識別する識別部を設け、識別結果に応じて制御モードを切り換えることができるようにしたものである。

この超音波手術装置２１Ｄは、図１０の超音波手術装置２１Ｃにおいて各ハンドピースＩ（図１３ではＩ＝２）は、ハンドピース種別情報（単に種別信号ともいう）を発生する識別子を形成する例えばＲＯＭＩｈを、例えばプローブＩａの基端部に内蔵する。

また、超音波駆動装置５Ｄは、この超音波駆動装置５Ｄに超音波ケーブル１４を介して接続されたハンドピースＩからＲＯＭＩｈに格納されているハンドピース種別信号を読み出す通信回路を有する識別部６６を備え、この識別部６６は、読み出したハンドピース種別信号をＣＰＵ４０に送る。

ＣＰＵ４０は、識別部によるハンドピース種別信号によりハンドピースＩの種類、ハンドピースＩに搭載されている振動子Ｉｂの種類、ハンドピースＩのプローブＩａの先端部の形状もしくは状態等を識別することができる。

そして、ＣＰＵ４０は、そのハンドピース種別信号に応じて、例えばフラッシュメモリ６７に格納された情報を参照して、定電流制御モードと、キャビテーション制御モードとの一方を自動的に選択設定する。なお、識別部６６の識別機能部はＣＰＵ４０の一部であってもよい。

このフラッシュメモリ６７には、ハンドピース種別信号に対応して予めいずれの制御モードを用いるかの情報が格納されている。なお、フラッシュメモリ６７に格納する情報は、例えば設定部２４ＣからＣＰＵ４０を介して変更または更新することができる。

例えば、この超音波駆動装置５Ｄに、ハンドピース２が接続された場合には、ＣＰＵ４０は、対応する情報を参照することにより、定電流制御モードを選択する。これに対して、この超音波駆動装置５Ｄにハンドピース３が接続された場合には、ＣＰＵ４０は、対応する情報を参照することにより、キャビテーション制御モードを選択する。

また、フラッシュメモリ６７に設定部２４Ｃから制御モードを手動で設定（選択）する情報が格納されている場合には、ＣＰＵ４０は、術者により設定部２４Ｃから手動で選択される制御モードを優先的に設定する。

なお、ＲＯＭＩｈに各ハンドピース種別信号を格納する例に限定されるものでなく、ハンドピースの製造番号等を格納し、その製造番号からフラッシュメモリ６７に格納された情報をＣＰＵ４０が参照することによりその製造番号に対応するハンドピースの種別等を識別するようにしても良い。

また、ＲＯＭＩｈの場合に限定されるものでなく、例えば抵抗値により識別を行ったり、複数のスイッチ素子からなる例えばディップスイッチのＯＮ／ＯＦＦの配列から種類などを識別できるようにしても良い。

次に本変形例の動作を図１４のフローチャートを参照して説明する。

ステップＳ４１に示すように術者は、実際に使用するハンドピースＩを超音波駆動装置５Ｄに接続し、超音波駆動装置５Ｄの電源を投入する。

すると、ステップＳ４２に示すようにＣＰＵ４０は、ハンドピースＩのＲＯＭＩｈから識別部６６を介してハンドピースＩの種別信号を取得する。つまり、ハンドピースＩの種類を識別する。

次のステップＳ４３に示すようにＣＰＵ４０は、フラッシュメモリ６７に格納された情報を参照して、例えば種別信号から手動設定するかの判定を行う。

そして、ステップＳ４４に示すように手動設定でない場合、つまり自動設定の場合にはＣＰＵ４０は、種別信号によって制御モードを自動設定する。換言すると、ＣＰＵ４０は、識別部による識別結果により、複数の制御モードにおける１つの制御モードを自動選択または自動切換する。

これに対してステップＳ４５に示すように手動設定の場合にはＣＰＵ４０は、設定部２４Ｃからの手動選択による制御モードを設定する。このようにして制御モードの設定動作が終了する。この制御モードの設定動作以後は、例えば初期設定の後、図１２のステップＳ２以降の動作となる。

本変形例によれば、術者はフラッシュメモリ６７にハンドピースの種別に応じて採用することを望む制御モードの情報を予め登録しておくと、以後はその情報に従って複数の制御モードから１つの制御モードが自動的に設定される。このため、術者による処置の操作性を向上することができる。

また、駆動部の出力を制御する制御内容が異なる複数の制御モードの１つを設定する設定入力部である設定部２４Ｃから術者が手動で定電流制御モードまたはキャビテーション制御モードを優先的に選択して処置を行うこともできる。

図１５は第２変形例の超音波手術装置２１Ｅの構成を示す。

この超音波手術装置２１Ｅは、図１３の超音波手術装置２１Ｄの超音波駆動装置５Ｄにおいてリレー装置６１を有しない超音波駆動装置５Ｅを採用している。この場合、フィルタ回路３９のキャビテーションレベル信号ＳｃはＣＰＵ４０に入力される。

ＣＰＵ４０は、ハンドピース種別信号により設定される制御モードまたは設定部２４Ｃから選択（設定）された制御モードに応じてキャビテーションレベル信号Ｓｃを参照する。

本変形例の動作は、図１３の場合の動作とほぼ同様である。図１３の構成の場合と異なる動作としては、定電流モードに設定された状態において、術者がキャビテーションが発生した出力レベルからキャビテーションの発生を停止させる出力レベル以下に変更した場合、図９で説明した制御を採用することにより、応答性が良い状態でキャビテーションの発生を停止した出力レベルに設定することができる。

図１６は、第３変形例の超音波手術装置２１Ｆの主要部の概略の構成を示す。本変形例は、特定の処置具における使用状態の変化を検出して、制御モードを自動的に切り換えることができるようにしている。

この超音波手術装置２１Ｆは、例えば図１５の超音波手術装置２１Ｅの超音波駆動装置５Ｅにおいて識別部６６を有しない構成で、かつ特定のハンドピース２に設けられたセンサ２ｊからの検出信号がＣＰＵ４０に入力される超音波駆動装置５Ｆを採用している。

図１６に示すようにハンドピース２における例えば固定ハンドル１９ｂにおける可動ハンドル１９ａに対向する位置には、押圧によりＯＦＦからＯＮするセンサ２ｊが取り付けられている。

このセンサ２ｊは、ハンドル１８の開閉状態を検出するもので、例えばハンドル１８が閉状態であるとＯＮ、開状態であるとＯＦＦの検出信号をそれぞれ出力する。

なお、ハンドル１８の開閉状態に応じて、プローブ２ａの先端側の先端部材２ｅ、２ｇは開閉する。従って、センサ２ｊは、先端部（先端部材２ｅ、２ｇ）の開閉状態を検出した信号を出力する。

ＣＰＵ４０は、ハンドル１８の開閉により先端部の開閉状態を検出するセンサ２ｊの検出信号に応じて制御モードを切り換える。なお、センサ２ｊの検出信号に応じて制御モードを切り換える情報は、例えばフラッシュメモリ６７に格納されている。

図１７は本変形例における動作のフローチャートを示す。超音波駆動装置５Ｆの電源が投入された後、フットスイッチ８がＯＮされると、ステップＳ５１に示すように超音波が出力される。つまり、駆動信号が振動子２ｂに印加されることにより振動子２ｂが超音波振動し、その超音波振動が先端部材２ｅに伝達されて、先端部材２ｅが超音波振動する（超音波の出力と略記）。

ステップＳ５２に示すようにＣＰＵ４０は、センサ２ｊの検出信号からハンドル１８の開閉と、フィルタ回路３９の出力信号からキャビテーション発生状態を検出する。そして、ステップＳ５３においてＣＰＵ４０は、ハンドル１８が閉であるか否かの判定を行う。術者は、例えば剥離の処置を行うためにハンドル１８を開（先端部も開）にし、一方、凝固切開の処置を行うためにハンドル１８を閉にする。

ＣＰＵ４０は、ハンドル１８が閉であると、ステップＳ５４に進み、ハンドル１８が開であるとステップＳ５５に移る。

ステップＳ５４においてＣＰＵ４０は、さらにキャビテーション発生有り（キャビテーション有りと略記）かの判定を行う。キャビテーション無しの判定結果の場合にはステップＳ５５に進む。ステップＳ５５においては、その直前の超音波出力の状態を維持する。そして、術者は、その超音波出力の状態で超音波による処理を継続して行う。

一方、ステップＳ５３の判定結果がキャビテーション有りの場合には、ステップＳ５６に示すように、例えば一定時間の超音波出力後、超音波出力を低減または停止する。つまり、ハンドル１８が閉の場合には、ＣＰＵ４０は、さらにキャビテーションが発生しているか否かを判定し、キャビテーションが発生している場合には、キャビテーションを抑止（出力低減と停止を含む）し、キャビテーションが発生していない場合にはその出力状態で超音波出力を維持するように制御する。換言すると、ＣＰＵ４０は、ハンドル１８が閉でかつキャビテーション有りの場合には、一定時間の出力後、キャビテーション発生を抑止する制御モードを切り換える。

なお、ステップＳ５６における一定時間、超音波を出力する場合、例えば生体組織の高周波インピーダンスをモニタリングしても良い。なお、高周波インピーダンスをモニタリングするインピーダンス検出部は、例えば図１８に示してある。

超音波による摩擦により処置される生体組織がある程度、炭化変性した場合には、高周波インピーダンスが変化する。この高周波インピーダンス変化の状態をモニタリングして、ある程度炭化変性が進んで凝固の処置が行われたならば、超音波出力を低減して、停止するようにしても良い。

これに対して、ステップＳ５３の判定においてハンドル１８が閉でない、つまりハンドル１８が開であると、ステップＳ５５に示すように超音波出力を維持する。このようにハンドル１８が開の場合には、ＣＰＵ４０は、キャビテーションを発生させた状態またはキャビテーションが発生しない状態とのいずれにおいてもその出力状態で超音波出力を維持するように制御する。この場合、キャビテーションを発生させるように制御しても良い。

術者は、通常は先端部材２ｅ、２ｇを閉状態にして凝固切開の処置を行う場合、キャビテーションを抑止して行うことを望む場合が多い。図１８による制御方法は、そのような処置を行い易くし、術者の処置に対する操作性を向上できる。

また、術者は先端部材２ｅ、２ｇを開状態に設定して、処置対象の生体組織を把持することなく、超音波振動する先端部材２ｅのみにより剥離の処置を行う場合がある。このような場合にも、術者は、超音波振動の出力状態を維持して継続して処置を行うことができる。

本変形例によれば、ハンドピース２の使用状態の変化に応じて、駆動信号の出力制御を変更するようにしているので、術者が処置の最中に出力変更の操作を行う手間を軽減できる。つまり、本変形例は、超音波手術の操作性を向上することができる。

（第３の実施形態）
次に本発明の第３の実施形態を図１８を参照して説明する。本実施形態は、キャビテーションの発生を検出する検出部を、処置対象の生体組織の状態またはプローブＩａの先端部の状態を検出する状態検出部として利用する。

図１８は本発明の第３の実施形態の超音波手術装置２１Ｇの構成を示す。なお、本実施形態においては、例えば図１において示した高周波出力装置６も備えた構成例で示している。

この超音波手術装置２１Ｇは、ハンドピース３と、超音波駆動装置５Ｇと、高周波出力装置６とを有する。超音波駆動装置５Ｇは、例えば図１５に示す超音波駆動装置５Ｅにおいて、例えばハンドピース種別の識別を行うための識別部６６を有しない構成である。図１８においては発振回路３１〜ＰＬＬ回路３６を、これらにより構成される共振周波数追尾部３７で示している。

本実施形態におけるＣＰＵ４０は、検出部３８を構成するフィルタ回路３９から出力されるキャビテーションに起因する物理量としてのキャビテーションレベル信号Ｓｃから、プローブ３ａの先端側の（状態判定を含む）状態検出を行う状態検出部４０ａの機能を有する。

換言すると、キャビテーションレベル信号Ｓｃを生成するフィルタ回路３９は、プローブ３ａの先端側の状態検出を行う状態検出信号を生成する。

状態検出部である状態検出部４０ａは、例えばプローブ３ａの先端部（より具体的には先端部材３ｅ）が、処置対象の水分を含む生体組織に接触しているか、非接触であるかの接触状態を検出または判定する接触検出部の機能を有する。なお、状態検出部４０ａは、水分を含まない例えば金属の場合においては、プローブ３ａの先端部が、金属表面に接触したか否かの検出機能を有しない。

また、このＣＰＵ４０は、キャビテーションレベル信号Ｓｃに基づいて、水分を含む生体組織の乾燥度の状態を検出する乾燥度検出部４０ｃの機能を有する。

処置対象の生体組織は、超音波（及び高周波焼灼）による処置により乾燥し、乾燥が進行するに従って、生体組織の水分が減少し、キャビテーションの発生レベルが低下する。

従って、超音波の駆動信号の駆動周波数以外の周波数成分信号としてのキャビテーションレベル信号Ｓｃのレベルから乾燥度の状態を検出することが可能になる。

そして、状態検出部である乾燥度検出部４０ｃは、キャビテーションレベル信号Ｓｃのレベルから乾燥度の状態を検出する。なお、図２１に示すようにキャビテーションレベル信号Ｓｃのレベルから直ちに乾燥度を検出するのでなく、初期のキャビテーションレベルからの時間的変化から乾燥度（乾燥の程度）を検出する。

ＣＰＵ４０は、検出したキャビテーションレベル値と、乾燥度の情報を、例えばフラッシュメモリ６８に経時的に格納する。そして、ＣＰＵ４０は、キャビテーションレベル値と乾燥度の情報の経時的な情報を参照して、生体組織に対する処置の進捗状態を判定する。

また、このフラッシュメモリ６８には、ＣＰＵ４０が処置する場合の出力制御を変更する制御プログラムも格納されている。

また、図５に示す高周波出力装置６は、高周波出力信号を出力する高周波出力部７１と、この高周波出力部７１等の動作を制御する制御部としてのＣＰＵ７２と、高周波出力信号の出力設定等を行う設定部７３と、出力値等の表示を行う表示部７４とを有する。また、フットスイッチ９は、フットスイッチケーブルによりＣＰＵ７２と接続されている。

高周波出力部７１から出力される高周波出力信号は、高周波出力コネクタ７５に接続された高周波ケーブル１５を介してハンドピース３の高周波コネクタ３ｆに印加される。この高周波コネクタ３ｆに印加された高周波出力信号は、プローブ３ａ内部の導体部としての超音波伝達部材３ｄを経て先端部材３ｅに伝達される。

また、患者８０には対極板２０が広い面積で接触するように配置されている。そして、先端部材３ｅから処置対象の生体組織としての臓器８１を流れた高周波電流は、対極板２０を経てこの対極板２０に接続されたリターン用ケーブル１５ｂを介して高周波出力装置６に戻る。

なお、超音波駆動装置５ＧのＣＰＵ４０と、高周波出力装置６のＣＰＵ７２とは通信ケーブル１１により通信可能に接続されている。

そして、以下に説明するようにＣＰＵ４０は、接触の有無の判定結果に応じて超音波の駆動信号の出力値を制御すると共に、通信によりＣＰＵ７２を介して高周波出力信号の出力値の制御も行う。

より具体的にはプローブ３ａの先端部材３ｅが生体組織に接触していない判定結果の状態においては、ＣＰＵ４０は、超音波と高周波の両出力を低減する制御を行う。

これに対して、接触している判定結果の状態においては、ＣＰＵ４０は、超音波と高周波の両出力を処置用の出力値に設定する。

また、高周波出力部７１から生体組織に供給される高周波の電圧と電流は、電圧電流検出回路６９を介してＣＰＵ７２に入力される。ＣＰＵ７２は、検出された電圧と電流とから、電圧／電流の演算を行い、処置対象の生体組織を負荷とした場合の高周波インピーダンス値を検出するインピーダンス検出部７２ａの機能を有する。

ＣＰＵ７２は、検出した高周波インピーダンス値を通信ケーブル１１を介してＣＰＵ４０に送信する。ＣＰＵ４０は、送信された高周波インピーダンス値から、処置対象の生体組織の炭化変性を判定する。なお、ＣＰＵ７２側が判定した結果をＣＰＵ４０に送信するようにしても良い。

次に本実施形態による例えばプローブ３ａの先端部材３ｅを臓器８１等の処置対象の生体組織に接触させて処置する動作を図１９を参照して説明する。

図１８に示すようにハンドピース３が超音波駆動装置５Ｇと高周波出力装置６に接続された状態において、術者は超音波駆動装置５Ｇと高周波出力装置６の電源を投入する。

図１９に示すようにステップＳ６１において術者は、初期設定を行う。初期設定において、術者は、処置を行う際の超音波の設定値と、高周波の出力値の設定を行う。以下の例では、超音波は最大設定値の７０％（７０％と略記）、高周波は３０Ｗの出力設定値（３０Ｗと略記）とする。

次のステップＳ６２において術者は、フットスイッチ８及び９をＯＮにする。するとステップＳ６３においてＣＰＵ４０は、入力されるキャビテーションレベル信号Ｓｃを、０に近い閾値Ｖｔ（図２１参照）と比較することにより、プローブ３ａの先端部材３ｅが生体組織に接触したか否かの判定を行う。つまり、ＣＰＵ４０は、キャビテーションレベル信号Ｓｃが閾値Ｖｔを超えていると先端部材３ｅが生体組織に接触していると判定し、閾値未満であると接触していないと判定する。

そして、先端部材３ｅが生体組織に接触していると判定した場合には、ステップＳ６４に示すようにＣＰＵ４０は、初期設定により設定した処置用設定値を維持するように出力制御を行う。

具体的には、ＣＰＵ４０は、超音波が７０％、高周波が３０Ｗとなるように出力制御する（図２１における時間ｔ１直後の超音波出力参照）。そして、ステップＳ６５に示すように術者は、この処置用設定値の出力制御状態で、超音波と高周波とにより、生体組織に対する処置を行う。

また、この場合、ステップＳ６６においてＣＰＵ４０は、生体組織の処置対象部分の表面の乾燥度を検出する。ＣＰＵ４０は、キャビテーションレベル信号Ｓｃのレベルと、そのレベルの時間的変化から乾燥度の程度を検出（評価）する。

例えば図２１に示すようにキャビテーションレベル信号Ｓｃが一定の場合には、生体組織の乾燥度が進行していないと判定し、そのレベルが低下すると、乾燥度が進行していると判定し、その乾燥度の程度を検出する。

そして、次のステップＳ６７においてＣＰＵ４０は、検出した乾燥度が、予め設定された乾燥度の閾値と比較して、十分に乾燥した状態であるか否かの判定を行う。

十分に乾燥して、処置を終了しても良いと判定した場合には、ステップＳ６８においてＣＰＵ４０は、十分に乾燥した旨を表示部２３で表示し、出力低減または停止する。出力低減または停止の判断として、インピーダンス検出部７２ａによる生体組織の高周波インピーダンス値から生体組織が十分に炭化変性した状態であるか否かの判定も行うようにしても良い。このようにしてステップＳ６８を経て図１９の制御方法を終了する。

これに対して、ステップＳ６７において、ＣＰＵ４０が十分に乾燥していないと判定した場合には、ステップＳ６３に戻る。

ステップＳ６３においてＣＰＵ４０は、先端部材３ｅが生体組織に接触していないと判定した場合には、ステップＳ６９に移る。このステップ６９においてＣＰＵ４０は、処置用設定値よりも小さい設定値（の出力）となるように出力制御を行う。

例えばＣＰＵ４０は、超音波が３０％、高周波が１０Ｗとなるように出力制御する。そして、ステップＳ６３に戻る。

このように、本実施形態においては、プローブ３ａの先端部が生体組織に接触しているか否かを検出（判定）して、その判定結果に応じて超音波と高周波の出力を変更する制御を行うようにしている。つまり、接触している場合には、出力制御部を構成するＣＰＵ４０は、処置に適した出力状態を維持するように出力制御し、非接触の場合には小さい出力状態となるように出力制御する。

従って、本実施形態によれば、術者は処置を行う最中において一時的にプローブ３ａの先端部を生体組織から非接触の状態に設定した場合、設定部から出力を低減する操作を行わないでも、自動的に出力状態を低減できるので、操作性を向上できる。

また、非接触の状態からプローブ３ａの先端部を生体組織に接触させると、処置用の出力状態に自動的に設定できるので、操作性を向上できる。

なお、図１９の出力制御方法においては、プローブ３ａの先端部を生体組織に接触させた場合、超音波出力を一定値に維持する例で説明したが、乾燥度に応じて超音波出力を変更するようにしても良い。図２０は、この場合の出力制御方法の一部を示す。

図２０は、図１９において、ステップＳ６６とＳ６７との間にステップＳ７１とステップＳ７２とを追加している。ステップＳ６６の後のステップＳ７１においてＣＰＵ４０は、検出した乾燥度が、予め設定された閾値Ｖｔ１（の乾燥度）以上に乾燥しているか否かの判定を行う。閾値Ｖｔ１以上に乾燥していない場合にはステップＳ６３に戻る。

これに対して閾値Ｖｔ１以上に乾燥している場合には、ステップＳ７２においてＣＰＵ４０は、初期設定により設定した処置用設定値よりも所定量だけ小さくするように出力制御を行う。具体的には、ＣＰＵ４０は、超音波が６０％、高周波が２５Ｗとなるように出力制御する。

次のステップ６７においてＣＰＵ４０は上記閾値Ｖｔ１よりもさらに乾燥度が高い値の十分に乾燥しているか否かの判定を行う。この判定以降の処理は図１８と同じである。なお、図２０においては、ステップＳ７１の閾値Ｖｔ１との判定結果により所定量だけ出力低減する例を示しているが、複数の閾値を設定して複数段階で出力低減するようにしても良い。

図２１は、このような出力制御によるキャビテーションレベル信号Ｓｃ、乾燥度、超音波出力の時間的変化の例を示す。図２１において時間ｔ１においてプローブ２ａの先端部が生体組織に非接触から接触した場合を示している。この時間」ｔ１直前までの時間においてはプローブ２ａの先端部が生体組織と非接触であるため、キャビテーション信号レベルＳｃは、殆ど０であり、ＣＰＵ４０は閾値Ｖｔ以下であるため非接触として判定する。そして、ＣＰＵ４０により超音波出力は、初期の設定値よりも小さい値となるように制御される。

上記時間ｔ１においてプローブ２ａの先端部が生体組織に接触し、キャビテーション信号レベルＳｃが大きくなる。ＣＰＵ４０は、キャビテーション信号レベルＳｃが閾値Ｖｔを超えたことにより接触と判定する。そして、ＣＰＵ４０により超音波出力は、初期の設定値、つまり、処置用設定値となるように制御される。

初期の設定値の超音波出力により生体組織に対する処置が行われ、この処置が進行すると、生体組織の水分が減少するので、図２１に示すようにキャビテーション信号レベルＳｃが減少し、この減少を生体組織の乾燥度として検出する。つまり、キャビテーション信号レベルＳｃの減少傾向に対応して生体組織の乾燥度が上昇する。

そして、例えば乾燥度が閾値Ｖｔ１以上の時間ｔ２になると、ＣＰＵ４０により超音波出力が所定量だけ低減される。このようにして生体組織に対する処置が行われる。そして、生体組織が十分に乾燥した状態にまで処置されると、その処置の終了となる。

本実施形態によれば、プローブ３ａの先端部が生体組織に接触しているか否かを検出して、その検出結果に応じて超音波の出力を変更することができる。従って、本実施形態によれば、術者による処置を行う際の操作性を向上することができる。また、生体組織の処置による乾燥度を検出することにより、術者に対してより円滑な処置を行い易い環境を実現できる。

なお、上述した実施形態等を部分的に組み合わせて異なる実施形態を構成しても良い。また、上述した実施形態における超音波手術の制御方法により、キャビテーションの発生レベルを制御するキャビテーション制御方法を形成しても良い。例えば、図６及び図７に示した超音波手術の制御方法によりキャビテーション制御方法を形成しても良い。

以上の説明のように、本発明の実施の形態の超音波手術装置は以下の通りである。

１．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、
前記超音波振動子を駆動信号により駆動する駆動部と、
前記超音波振動子と動作的に結合された基端部と生体組織を処置するための超音波振動を発生する先端部とを有し、前記超音波振動子が発生する前記超音波振動を前記基端部から前記先端部に伝達するためのプローブと、
前記プローブの先端部の超音波振動により生じるキャビテーションに起因して変化する物理量を前記超音波振動子に印加される前記駆動信号から検出する検出部と、
前記検出部により検出された前記物理量に応じて前記プローブの先端部の超音波振動を変化させるように前記駆動部の出力を制御する制御部と、を具備する。

２．上記１の超音波手術装置であって、前記物理量は、電圧値、電流値、インピーダンス値の少なくとも１つである。

３．上記１の超音波手術装置であって、前記物理量は、前記駆動信号の周波数以外の周波数成分における電圧値、電流値、インピーダンス値の少なくとも１つである。

４．上記１の超音波手術装置であって、前記制御部はさらに、前記駆動部の出力を制御する制御内容が異なる複数の制御モードを切り換える制御切換部を備える。

５．上記４の超音波手術装置であって、さらに、前記駆動部の出力を制御する制御内容が異なる前記複数の制御モードの１つを設定する設定入力部を備える。

６．上記４の超音波手術装置であって、さらに、前記プローブもしくは前記超音波振動子の種類、または前記先端部の形状もしくは状態を識別する識別部を備え、
前記制御切換部は、前記識別部の識別結果に応じて前記制御モードを切り換える。

７．上記１の超音波手術装置であって、前記検出部は、キャビテーションに起因して変化する物理量を前記駆動信号から検出することで、処置対象の生体組織の状態または前記先端部の状態を検出する状態検出部を備える。

８．ク上記の超音波手術装置であって、前記状態検出部は、処置対象の生体組織の乾燥状態を検出する。

９．上記７の超音波手術装置であって、前記状態検出部は、処置対象の生体組織と前記先端部との接触状態を検出する。

１０．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、
前記超音波振動子を駆動信号により駆動する駆動部と、
前記超音波振動子と動作的に結合された基端部と生体組織を処置するための超音波振動を発生する先端部とを有し、前記超音波振動子が発生する前記超音波振動を前記基端部から前記先端部に伝達するためのプローブと、
前記超音波振動子の共振周波数を追尾するように前記駆動信号の周波数を自動調整して、前記先端部を前記共振周波数で超音波振動させる共振周波数追尾部と、
前記駆動信号の共振周波数以外の周波数成分の周波数成分信号を検出することによりキャビテーションを検出する検出部と、
前記検出部の検出結果に従い、超音波振動子を駆動する前記駆動信号の出力を変更する制御を行う制御部と、を具備する。

２３．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、
前記超音波振動子を駆動信号により駆動する駆動部と、
前記超音波振動子と動作的に結合された基端部と生体組織を処置するための超音波振動を発生する先端部とを有し、前記超音波振動子が発生する前記超音波振動を前記基端部から前記先端部に伝達するためのプローブと、
前記超音波振動子の共振周波数を追尾するように前記駆動信号の周波数を自動調整して、前記先端部を前記共振周波数で超音波振動させる共振周波数追尾部と、
前記駆動信号の共振周波数以外の周波数成分の周波数成分信号を検出する検出部と、
前記検出部の検出結果に従い、超音波振動子を駆動する前記駆動信号の出力を変更する制御を行う制御部と、を具備する。

また、本発明の実施の形態の超音波振動子の制御方法は以下の通りである。

２７．超音波振動子の制御方法は、
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信号により駆動する駆動部と、前記超音波振動子と動作的に結合された基端部と組織を処置するための超音波振動を発生する先端部とを有し、前記超音波振動子が発生する前記超音波振動を前記基端部から前記先端部に伝達するためのプローブと、により処置対象部に超音波振動を与えるステップと、
前記超音波振動子の共振周波数を追尾するように前記駆動信号の周波数を自動調整する共振周波数追尾ステップと、
前記駆動信号の共振周波数以外の周波数成分を検出する検出ステップと、
前記検出ステップによる検出結果に従い、前記先端部の超音波振動を変化させるように前記駆動部の出力を制御する出力制御ステップと、を備える。

そして、本発明の超音波手術装置は、キャビテーションの発生有無および発生したキャビテーションのレベル、の高精度検出が可能である。また、本発明のキャビテーション制御方法はキャビテーションの発生有無および発生したキャビテーションのレベル、の高精度検出が可能である。さらに、本発明の超音波振動子の制御方法はキャビテーションの発生有無および発生したキャビテーションのレベル、の高精度検出が可能である。

以上のように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、改変等ができる。

本出願は、２００９年５月１８日にアメリカ合衆国に出願された１２／４６７５７２を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の開示内容は、本願明細書、請求の範囲、図面に引用されたものとする。

Claims (12)

1. 超音波振動を発生可能な超音波振動子と、
   前記超音波振動子と動作的に結合された基端部と生体組織を処置するための超音波振動を発生する先端部とを有し、前記超音波振動子が発生する前記超音波振動を前記基端部から前記先端部に伝達するためのプローブと、
   前記超音波振動子の共振周波数を追尾するように駆動信号の周波数を自動調整して、前記先端部を前記共振周波数で超音波振動させる共振周波数追尾部と、
   前記共振周波数追尾部によって調整される駆動信号に基づき、前記共振周波数と異なる周波数の積分信号を含む周波数成分信号の信号レベルを検出することにより、前記プローブによって生じるキャビテーション発生レベルを検出する検出部と、
   前記検出部の検出結果に従い、前記駆動信号の出力を変更する制御を行う制御部と、
   を具備する超音波手術装置。
2. 前記検出部は、前記駆動信号の共振周波数と異なる周波数における電圧値、電流値またはインピーダンス値の少なくとも一つを検出する請求項１に記載の超音波手術装置。
3. 前記駆動信号の前記共振周波数と異なる周波数成分の信号を抽出するフィルタ部を備え、前記検出部は前記フィルタ部により抽出した信号により前記周波数成分信号を検出する請求項１に記載の超音波手術装置。
4. 超音波振動を発生可能な超音波振動子と、
   前記超音波振動子と動作的に結合された基端部と生体組織を処置するための超音波振動を発生する先端部とを有し、前記超音波振動子が発生する前記超音波振動を前記基端部から前記先端部に伝達するためのプローブと、
   前記超音波振動子の共振周波数を追尾するように駆動信号の周波数を自動調整して、前記先端部を前記共振周波数で超音波振動させる共振周波数追尾部と、
   前記共振周波数追尾部によって調整される駆動信号に基づき、前記共振周波数の約数の周波数信号を含む周波数成分信号の信号レベルを検出することにより、前記プローブによって生じるキャビテーション発生レベルを検出する検出部と、
   前記検出部の検出結果に従い、前記駆動信号の出力を変更する制御を行う制御部と、
   を具備する超音波手術装置。
5. 前記周波数成分信号は、前記共振周波数より大きく共振周波数の第２高調波より小さい周波数成分の積分信号である請求項１に記載の超音波手術装置。
6. 前記周波数成分信号は、前記共振周波数の５%から９５%までの周波数帯域または、前記共振周波数の１０５%から１９５%までの周波数帯域の少なくとも一方の積分信号である請求項１に記載の超音波手術装置。
7. 前記制御部は、前記駆動信号を変更する制御内容が異なる複数の制御モードを切り換え、前記制御モードを設定する請求項１に記載の超音波手術装置。
8. 前記制御部は、前記プローブもしくは前記超音波振動子の種類、または前記先端部の形状もしくは状態を識別し、その識別結果に応じて前記駆動信号を変更する制御モードを切り換える請求項７に記載の超音波手術装置。
9. 超音波振動を発生可能な超音波振動子と、
   前記超音波振動子と動作的に結合された基端部と生体組織を処置するための超音波振動を発生する先端部とを有し、前記超音波振動子が発生する前記超音波振動を前記基端部から前記先端部に伝達するためのプローブと、
   前記超音波振動子の共振周波数を追尾するように駆動信号の周波数を自動調整して、前記先端部を前記共振周波数で超音波振動させる共振周波数追尾部と、
   前記共振周波数追尾部によって調整される駆動信号に基づき、前記共振周波数と異なる周波数成分信号の信号レベルを検出することにより、前記プローブによって生じるキャビテーション発生レベルを検出する検出部と、
   前記検出部の検出結果に従い、前記駆動信号の出力を変更する制御を行う制御部と、
   を具備し、
   前記検出部は、前記駆動信号の前記共振周波数と異なる周波数成分信号を検出することで、処置を行う組織の乾燥状態または前記処置を行う組織と前記先端部との接触状態を検出する状態検出部を備える超音波手術装置。
10. 超音波振動子が超音波振動を発生するステップと、
    前記超音波振動子と動作的に結合された基端部と超音波振動を発生する先端部とを有するプローブに、前記超音波振動子が超音波振動を伝達するステップと、
    前記超音波振動子の共振周波数を追尾するように駆動信号の周波数を自動調整する共振周波数追尾部が、前記先端部を前記共振周波数で超音波振動させるステップと、
    前記共振周波数追尾部によって調整される駆動信号に基づき、前記共振周波数と異なる周波数の積分信号を含む周波数成分信号の信号レベルを検出することにより、前記プローブによって生じるキャビテーション発生レベルを、検出部が検出するステップと、
    前記検出部により検出された検出結果に従い、前記駆動信号の出力を制御部が制御を行うステップと、を備えるキャビテーション制御方法。
11. さらに、前記制御部が、前記プローブもしくは超音波振動子の種類、または前記先端部の形状を識別し、その識別結果に応じて、複数のキャビテーション制御モードを切り換えるステップと、を具備する請求項１０に記載のキャビテーション制御方法。
12. 超音波振動子が超音波振動を発生するステップと、
    前記超音波振動子と動作的に結合された基端部と超音波振動を発生する先端部とを有するプローブに、前記超音波振動子が超音波振動を伝達するステップと、
    前記超音波振動子の共振周波数を追尾するように駆動信号の周波数を自動調整する共振周波数追尾部が、前記先端部を前記共振周波数で超音波振動させるステップと、
    前記共振周波数追尾部によって調整される駆動信号に基づき、前記共振周波数と異なる周波数成分信号の信号レベルを検出することにより、前記プローブによって生じるキャビテーション発生レベルを、検出部が検出するステップと、
    前記検出部により検出された検出結果に従い、前記駆動信号の出力を制御部が制御を行うステップと、
    を備え、
    前記検出部が検出するステップは、処置を行うための組織の状態または前記先端部の状態を検出するステップにより形成されるキャビテーション制御方法。

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