JP5678242B1 - 超音波処置システム - Google Patents

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Abstract

超音波処置システムは、振動体ユニットの製造時からの経過期間及び前記振動体ユニットの熱処理回数の両方に基づいて、超音波振動が発生した場合の前記振動体ユニットの振幅と超音波発生部に供給される電流との関係を算出する算出部を備える。前記超音波処置制御ユニットは、前記算出部で算出された前記振動体ユニットの前記振幅と前記電流との前記関係に基づいて、前記振動体ユニットの前記振幅を目標振幅にする適合電流値に、前記電流を設定する電流値設定部を備える。

Description

本発明は、超音波振動による処置を行う超音波処置具を備える超音波処置システムに関する。
特許文献１には、超音波発生部である超音波振動子と、超音波振動を基端方向から先端方向へ伝達するプローブと、を備える振動体ユニットが設けられた超音波処置システムが開示されている。この超音波処置システムでは、超音波振動に振動センサが取付けられ、振動センサにより振動体ユニットの振動状態が検出される。そして、記録部が、振動体ユニットの振動状態から振動体ユニットの振動時間（すなわち超音波処置具の使用時間）、供給される電流の電流値に対する超音波振動の振幅を算出し、超音波処置具の使用時間、電流の電流値に対する超音波振動の振幅の情報を記録する。記録された情報に基づいて、振動体ユニットの使用状態が認識され、振動体ユニットを含む超音波処置具であるハンドピースが寿命を超えているか、判断される。ハンドピースが寿命を超えている場合は、警告が表示されたり、超音波振動子への電流の供給が停止されたりする。
特開平５−４９６４７号公報
前記特許文献１に示すような超音波処置システムでは、振動体ユニットに設けられる処置部での処置性能を確保する観点から、振動体ユニットでの超音波振動の振幅が一定に維持されることが必要である。しかし、振動体ユニットでは、製造時から期間が経過することにより、超音波振動子を形成する圧電素子に劣化等が発生する。また、超音波振動による超音波処置が行われた後には、超音波処置具であるハンドピースは、オートクレーブ滅菌（autoclave sterilization）が行われ、熱処理される。熱処理が行われることにより、圧電素子に劣化等が発生する。圧電素子の劣化等により、振動体ユニットの振動特性が変化し、振動体ユニットでの超音波振動の振幅が製造時に比べて変化する。このため、製造時からの期間の経過とともに処置部での処置性能が低下し、オートクレーブ滅菌による熱処理が行われる度に処置部での処置性能が低下してしまう。
前記特許文献１の超音波処置システムでは、超音波処置装置の使用時間、供給される電流の電流値に対する超音波振動の振幅は算出されるが、オートクレーブ滅菌による熱処理と超音波振動の振幅との関係は、算出されない。また、前記特許文献１の超音波処置システムでは、振動体ユニットを含むハンドピースが寿命を超えているか判断されるだけで、振動体ユニット（処置部）での超音波振動の振幅を一定にする電流制御等も行われていない。したがって、製造時からの期間の経過及びオートクレーブ滅菌による熱処理によって、製造時に比べて振動体ユニットでの超音波振動の振幅が変化してしまう。
本発明は前記課題に着目してなされたものであり、その目的とするところは、製造時からの経過期間及びオートクレーブ滅菌による熱処理に関係なく、処置部での処置性能が確保される超音波処置システムを提供することにある。
前記目的を達成するため、本発明のある態様の超音波処置システムは、電流が供給されることにより超音波振動を発生する超音波発生部と、発生した前記超音波振動を伝達する超音波伝達部と、を備える振動体ユニットと、前記振動体ユニットの製造時からの経過期間、及び、前記振動体ユニットの滅菌処理の度に行われる熱処理回数を記憶する記憶部と、前記経過期間及び前記熱処理回数の両方に基づいて、前記超音波振動が発生した場合の前記振動体ユニットの前記振幅と前記超音波発生部に供給される前記電流との関係を算出する算出部と、前記算出部で算出された前記振動体ユニットの前記振幅と前記電流との前記関係に基づいて、前記振動体ユニットの前記振幅を最適の振動を行う状態での目標振幅にする適合電流値に、前記超音波発生部に供給する前記電流を設定する電流値設定部と、前記適合電流値で前記電流が供給される状態に、前記超音波発生部への前記電流の供給を制御する供給制御部と、を備える。
本発明によれば、製造時からの経過期間及びオートクレーブ滅菌による熱処理に関係なく、処置部での処置性能が確保される超音波処置システムを提供することができる。
第１の実施形態に係る超音波処置システムを概略的に示す斜視図である。 第１の実施形態に係る超音波処置システムを概略的に示すブロック図である。 第１の実施形態に係る振動体ユニットを部材ごとに分解して示す断面図である。 第１の実施形態に係る振動体ユニットの処置部で処置を行う際に、制御ユニット及びハンドピースで行われる処理を説明するフローチャートである。 第１の実施形態に係る算出部及び電流値設定部において電流を適合電流値に設定する処理を説明するフローチャートである。 第１の変形例に係る超音波処置システムを示す概略図である。 第２の変形例に係る超音波処置システムを概略的に示す斜視図である。 第３の変形例に係る超音波処置システムを概略的に示す斜視図である。
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について、図１乃至図５を参照して説明する。
図１及び図２は、本実施形態の超音波処置システム１の構成を示す図である。図１に示すように、超音波処置システム１は、超音波処置具であるハンドピース２を備える。ハンドピース２は、長手軸Ｃを有する。ここで、長手軸Ｃに平行な方向の一方が先端方向（図１の矢印Ｃ１の方向）であり、先端方向とは反対方向が基端方向（図１の矢印Ｃ２の方向）である。ここで、ハンドピース２は、超音波振動を用いて生体組織等の凝固切開を行う超音波凝固切開処置具である。
ハンドピース２は、保持ユニット３を備える。保持ユニット３は、長手軸Ｃに沿って延設される筒状ケース部５と、筒状ケース部５と一体に形成される固定ハンドル６と、筒状ケース部５に対して回動可能に取付けられる可動ハンドル７と、を備える。筒状ケース部５への取付け位置を中心として可動ハンドル７が回動することにより、可動ハンドル７が固定ハンドル６に対して開閉動作を行う。また、保持ユニット３は、筒状ケース部５の先端方向側に取付けられる回転操作ノブ８を備える。回転操作ノブ８は、筒状ケース部５に対して長手軸Ｃを中心として回転可能である。また、固定ハンドル６には、供給操作入力部である供給操作入力ボタン９が設けられている。
ハンドピース２は、長手軸Ｃに沿って延設されるシース１０を備える。シース１０が先端方向側から回転操作ノブ８の内部及び筒状ケース部５の内部に挿入されることにより、シース１０が保持ユニット３に取付けられる。シース１０の先端部には、ジョー１１が回動可能に取付けられている。可動ハンドル７は、筒状ケース部５の内部でシース１０の可動筒状部（図示しない）に接続されている。可動筒状部の先端は、ジョー１１に接続されている。固定ハンドル６に対して可動ハンドル７を開閉することにより、可動筒状部が長手軸Ｃに沿って移動する。これにより、ジョー１１が、シース１０への取付け位置を中心として回動する。また、シース１０及びジョー１１は、回転操作ノブ８と一体に、筒状ケース部５に対して長手軸Ｃを中心として、回転可能である。
また、ハンドピース２は、長手軸Ｃに沿って延設される振動子ケース１２を備える。振動子ケース１２が基端方向側から筒状ケース部５の内部に挿入されることにより、振動子ケース１２が保持ユニット３に取付けられる。筒状ケース部５の内部では、振動子ケース１２は、シース１０に連結されている。振動子ケース１２は、回転操作ノブ８と一体に、筒状ケース部５に対して長手軸Ｃを中心として、回転可能である。また、振動子ケース１２には、ケーブル１３の一端が接続されている。ケーブル１３の他端は、制御ユニット１５に接続されている。ここで、制御ユニット１５は、超音波処置システムでの超音波処置を制御する超音波処置制御ユニットであり、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等を備えるエネルギー生成器である。
また、ハンドピース２は、振動体ユニット１７を備える。振動体ユニット１７は、振動子ケース１２の内部から筒状ケース部５の内部及びシース１０の内部を通って、長手軸Ｃに沿って延設されている。振動体ユニット１７は、シース１０の先端から先端方向に向かって突出する処置部１８を備える。処置部１８は、振動体ユニット１７の先端部に設けられている。ジョー１１がシース１０に対して回動することにより、ジョー１１が処置部１８に対して開閉動作を行う。また、振動体ユニット１７は、回転操作ノブ８と一体に、筒状ケース部５に対して長手軸Ｃを中心として、回転可能である。
図３は、振動体ユニット１７を部材ごとに分解して示す図である。図２及び図３に示すように、振動体ユニット１７は、電流が供給されることにより超音波振動を発生する超音波発生部である超音波振動子２１を備える。超音波振動子２１は、電流を振動に変換する複数の（本実施形態では４つの）圧電素子２２Ａ〜２２Ｄを備える。また、振動体ユニット１７は、長手軸Ｃに沿って延設される柱状のホーン部材２３を備える。ホーン部材２３は、振動子装着部２５を備える。振動子装着部２５に、圧電素子２２Ａ〜２２Ｄ等の超音波振動子２１を形成する部材が装着される。超音波振動子２１は、振動体ユニット１７の基端部に設けられ、振動子ケース１２の内部に位置している。
ホーン部材２３には、先端方向に向かうにつれて長手軸Ｃに垂直な断面積が減少する断面積変化部２７が、設けられている。また、ホーン部材２３の先端部には、雌ネジ部２９が設けられている。振動体ユニット１７は、ホーン部材２３の先端方向側に長手軸Ｃに沿って延設されるプローブ３１を備える。プローブ３１の基端部には、雄ネジ部３２が設けられている。雄ネジ部３２が雌ネジ部２９に螺合することにより、ホーン部材２３の先端方向側にプローブ３１が接続される。ホーン部材２３は、筒状ケース部５の内部まで延設され、筒状ケース部５の内部でホーン部材２３にプローブ３１が接続されている。プローブ３１は、シース１０の内部を通って延設され、シース１０の先端から先端方向に向かって突出している。このため、処置部１８は、プローブ３１の先端部に位置している。
振動体ユニット１７では、超音波振動子２１で発生した超音波振動が、ホーン部材２３に伝達される。そして、ホーン部材２３及びプローブ３１において、超音波振動が、基端方向から先端方向へ長手軸Ｃに沿って伝達される。すなわち、ホーン部材２３及びプローブ３１は、発生した超音波振動を長手軸Ｃに沿って伝達する超音波伝達部である。そして、処置部１８が伝達された超音波振動によって処置を行う。ジョー１１を処置部１８に対して閉じることにより、生体組織等の把持対象がジョー１１と処置部１８との間で把持される。把持対象を把持した状態で振動体ユニット１７を振動させることにより、処置部１８と把持対象との間に摩擦熱が発生する。摩擦熱によって、把持対象が凝固されると同時に切開される。なお、振動体ユニット１７は、基端（超音波振動子２１の基端）及び先端（プローブ３１の先端）が腹位置となる周波数で振動する。また、超音波振動は、振動方向及び伝達方向が長手軸Ｃに平行な縦振動である。
図２に示すように、超音波振動子２１には、２本の電気配線３３Ａ，３３Ｂの一端が接続されている。制御ユニット１５は、供給制御部３５を備える。供給制御部３５には、電気配線３３Ａ，３３Ｂの他端が接続されている。供給制御部３５により、超音波振動子１２１への電流の供給状態が、制御される。また、供給操作入力ボタン９には、電気信号線３９の一端が接続されている。電気信号線３９の他端は、供給制御部３５に接続されている。供給操作入力ボタン９を押圧することにより、供給制御部３５から電流を供給する供給操作が入力される。供給制御部３５に供給操作の入力が伝達されることにより、供給制御部３５から超音波振動子２１に電流が供給される。すなわち、超音波処置制御ユニットである制御ユニット１５は、超音波振動子２１への電流の供給を制御することにより、振動体ユニット１７の振動状態を制御している。
振動子ケース１２の内部には、ＩＣチップ等の記憶部３６が設けられている。記憶部３６には、ハンドピース２のスペック情報等のハンドピース２に関する情報が、記憶されている。記憶部３６には、電気信号線３７の一端が接続されている。制御ユニット１５は、情報読取部３８を備える。電気信号線３７の他端は、情報読取部３８に接続されている。
また、制御ユニット１５は、振幅設定部４１と、算出部４２と、電流値設定部４３と、電源スイッチ４５と、判定部４６と、日時更新部４７と、回数加算部４８と、回数リセット部４９と、を備える。電源スイッチ４５は、例えば、操作ボタンである。情報読取部３８、振幅設定部４１、算出部４２、電流値設定部４３、判定部４６、日時更新部４７、回数加算部４８及び回数リセット部４９は、例えばＣＰＵ、ＡＳＩＣに設けられる電子回路（制御回路、判定回路、読取回路、演算回路等）によって形成されている。これらの部分の処理の詳細については、後述する。
次に、振動体ユニット１７の処置部１８で処置を行う際に制御ユニット１５及びハンドピース２で行われる処理について、図４のフローチャートを参照して説明する。図４に示すように、振動体ユニット１７の処置部１８で処置を行う際には、まず、電源スイッチ４５をＯＮにし、制御ユニット１５を起動する（ステップＳ１０１）。そして、ケーブル１３を介して、ハンドピース２を制御ユニット１５に接続する（ステップＳ１０２）。これにより、電気配線３３Ａ，３３Ｂを介して、超音波振動子２１が供給制御部３５に電気的に接続される。また、電気信号線３７を介して、記憶部３６が情報読取部３８に接続される。また、電気信号線３９を介して、供給操作入力ボタン９が供給制御部３５に接続される。
記憶部３６が情報読取部３８に接続されることにより、情報読取部３８が、記憶部３６に記憶されているハンドピース２に関する情報を読取る（ステップＳ１０３）。そして、読取ったハンドピース２に関する情報に基づいて、振幅設定部４１が、振動体ユニット１７の処置部１８での超音波振動の目標振幅Ｖ０を設定する（ステップＳ１０４）。ここで、目標振幅Ｖ０は、振動体ユニット１７が処置に適した最適の振動を行う状態での、処置部１８の振幅である。処置部１８が目標振幅Ｖ０で振動することにより、生体組織等の処置対象が適切に処置される。なお、記憶部３６に目標振幅Ｖ０が記憶されていてもよい。この場合、振幅設定部４１は、読取られた目標振幅Ｖ０を、処置部１８での超音波振動の目標振幅Ｖ０として設定する。
記憶部３６には、振動体ユニット１７の製造時からの経過期間Ｐが記憶されている。また、振動体ユニット１７を含むハンドピース２では、使用後にオートクレーブ滅菌による滅菌が行われる。このため、滅菌の度に、振動体ユニット１７において熱処理が１回行われる。すなわち、ハンドピース２による処置が完了後には、振動体ユニット１７において１回のヒートサイクルが行われる。記憶部３６には、振動体ユニット１７の熱処理回数（ヒートサイクル回数）Ｎが記憶されている。製造時からの経過期間Ｐ及び熱処理回数Ｎは、ハンドピース２に関する情報であり、情報読取部３８によって読取られる。
算出部４２及び電流値設定部４３は、情報読取部３８によって読取られたハンドピース２に関する情報（振動体ユニット１７に関する情報）に基づいて、超音波振動子２１へ供給される電流を適合電流値Ａ０に設定する（ステップＳ１０６）。供給制御部３５から超音波振動子２１へ供給される電流の電流値Ａの設定は、製造時からの経過期間Ｐ及び熱処理回数Ｎに基づいて、行われる。
図５のフローチャートでは、超音波振動子２１へ供給される電流を適合電流値Ａ０に設定する処理を、示している。図５に示すように、電流の電流値Ａを設定する処理では、まず、算出部４２が、経過期間Ｐ及び熱処理回数Ｎの両方に基づいて、超音波振動が発生した場合の処置部１８（振動体ユニット１７）の振幅と超音波振動子（超音波発生部）２１に供給される電流との関係を、算出する（ステップＳ１２０）。すなわち、経過期間Ｐ及び熱処理回数Ｎを用いて、処置部１８での超音波振動の振幅Ｖと超音波振動子２１に供給する電流との関係への経過期間Ｐ及び熱処理回数Ｎの両方が与える影響が、算出される。電流値設定部４３は、経過期間Ｐ及び熱処理回数Ｎの両方に対応させて算出部４２で算出された処置部１８の振幅Ｖと電流との関係に基づいて、電流の電流値Ａを設定する。この際、電流値設定部４３は、処置部１８での超音波振動の振幅Ｖを目標振幅Ｖ０にする適合電流値Ａ０に、超音波振動子２１へ供給する電流を設定する。
そして、ステップＳ１２０で算出された処置部１８の振幅Ｖと超音波振動子２１に供給される電流との関係に基づいて、基準電流値Ａ１の電流が超音波振動子２１に供給された場合の処置部１８の超音波振動の振幅Ｖである仮振幅Ｖ１を、算出する（ステップＳ１２２）。この際、製造時からの経過期間Ｐ及び熱処理回数Ｎの両方に対応させて、仮振幅Ｖ１が算出される。また、算出部４２は、目標振幅Ｖ０に対する仮振幅Ｖ１の振幅変化率δを算出する（ステップＳ１２１）。仮振幅Ｖ１は、目標振幅Ｖ０及び振幅変化率δを用いて算出される。基準電流値Ａ１は、記憶部３６に記憶されており、ハンドピース２に関する情報として情報読取部３８で読取られる。ここで、経過期間Ｐがゼロで、かつ、熱処理回数Ｎがゼロの状態を初期状態とする。本実施形態では、初期状態において処置部１８での超音波振動の振幅Ｖを目標振幅Ｖ０にする電流の電流値Ａを基準電流値Ａ１として、計算が行われる。
振動体ユニット１７では、製造時から期間が経過することにより、超音波振動子２１を形成する圧電素子２２Ａ〜２２Ｄに劣化等が発生する。圧電素子２２Ａ〜２２Ｄの劣化等により、振動体ユニット１７の振動特性が変化し、処置部１８での超音波振動の振幅Ｖが製造時に比べて変化する。ここで、製造時からの経過期間Ｐに起因する振幅Ｖの変化量をαとすると、
Figure 0005678242
の関係が成り立つ。ここで、Ｑ１，Ｑ２は、圧電素子２２Ａ〜２２Ｄの特性等によって定まる定数であり、記憶部３６に記憶されている。式（１）より、製造時から期間が経過するとともに、振動体ユニット１７の処置部１８での超音波振動の振幅Ｖは、大きくなる。
また、振動体ユニット１７では、オートクレーブ滅菌による熱処理が行われることにより、超音波振動子２１を形成する圧電素子２２Ａ〜２２Ｄに劣化等が発生する。圧電素子２２Ａ〜２２Ｄの劣化等により、振動体ユニット１７の振動特性が変化し、処置部１８での超音波振動の振幅Ｖが製造時に比べて変化する。ここで、熱処理回数Ｎに起因する振幅Ｖの変化量をβとすると、
Figure 0005678242
の関係が成り立つ。ここで、Ｒ１，Ｒ２は、圧電素子２２Ａ〜２２Ｄの特性等によって定まる定数であり、記憶部３６に記憶されている。式（２）より、熱処理を行う度に、処置部１８での超音波振動の振幅Ｖは、大きくなる。
目標振幅Ｖ０に対する仮振幅Ｖ１の振幅変化率δは、式（１）、式（２）を用いて求められる。振幅変化率δを求める場合、経過期間Ｐに起因する振幅Ｖの変化量αを、熱処理回数Ｎに対応するパラメータＮ´に変換する。熱処理回数Ｎ及びパラメータＮ´を用いると、
Figure 0005678242
なる。変化量αとパラメータＮ´との関係は、
Figure 0005678242
とる。このため、
Figure 0005678242
となる。式（１）及び式（５）を式（３）に代入して、
Figure 0005678242
となり、目標振幅Ｖ０に対する仮振幅Ｖ１の振幅変化率δが求まる。そして、仮振幅Ｖ１は、
Figure 0005678242
となる。
前述のようにして、経過期間Ｐ及び熱処理回数Ｎをパラメータとした関係式である式（６）、式（７）を用いて、仮振幅Ｖ１及び目標振幅Ｖ０に対する仮振幅Ｖ１の振幅変化率δが算出される。式（６）、式（７）より、経過期間Ｐが大きくなるにつれて、振幅変化率δが大きくなる。また、熱処理回数Ｎが大きくなるにつれて、振幅変化率δが大きくなる。したがって、仮振幅Ｖ１は、目標振幅Ｖ０より大きくなる。
図５に示すように、電流値設定部４３は、振幅変化率δに基づいて、超音波振動子２１に供給する電流の電流値Ａを適合電流値Ａ０に設定する（ステップＳ１２３）。ここで、製造時から期間が経過し、かつ、熱処理が何回か行われた状態で基準電流値Ａ１の電流を供給した場合、処置部１８は目標振幅Ｖ０より大きい仮振幅Ｖ１で振動する。このため、製造時から期間が経過し、かつ、熱処理が何回か行われた状態では、処置部１８の振幅Ｖを目標振幅Ｖ０にする適合電流値Ａ０は、基準電流値Ａ１より小さくなる。
ここで、処置部１８を含む振動体ユニット１７の振幅は、供給制御部３５から出力される電流（すなわち、超音波振動子２１に供給される電流）に比例する。熱処理に起因する圧電素子２２Ａ〜２２Ｄの劣化によって、基準電流値Ａ１の電流が超音波振動子２１に供給された場合の処置部１８の振幅である仮振幅Ｖ１は、式（７）で前述したように、（１＋δ）Ｖ０となる。したがって、適合電流値Ａ０を、
Figure 0005678242
とすることにより、処置部１８の振幅を目標振幅Ｖ０で維持することができる。
適合電流値Ａ０が設定されると、図４に示すように、供給操作入力ボタン９を押圧することにより、供給操作が入力される（ステップＳ１０７）。そして、適合電流値Ａ０の電流が、供給制御部３５から超音波振動子２１に供給される（ステップＳ１０８）。供給制御部３５は、一定の適合電流値Ａ０の電流が超音波振動子２１へ供給される状態に、電流の供給を制御している。すなわち、供給制御部３５では、適合電流値Ａ０で定電流制御が行われている。
超音波振動子２１に適合電流値Ａ０の電流が供給されることにより、超音波振動子２１で超音波振動が発生し、処置部１８が目標振幅Ｖ０となる状態に振動体ユニット１７が振動する（ステップＳ１０９）。処置部１８は、超音波振動を用いて、生体組織等の把持対象の処置を行う。また、記憶部３６には、供給制御部３５から超音波振動子２１への電流の供給回数Ｍが記憶されている。供給操作の入力によって供給制御部３５から電流が供給されることにより、供給制御部３５は、供給回数Ｍを１回だけ加算する（ステップＳ１１０）。供給回数Ｍが加算された場合、加算された供給回数Ｍが記憶部３６に記憶される。
そして、処置を続行する場合は（ステップＳ１１１−Ｎｏ）、ステップＳ１０７に戻り、ステップＳ１０７〜Ｓ１１０が繰り返し行われる。このため、供給制御部３５から電流が供給される度に、供給回数Ｍが１回だけ加算される。
また、記憶部３６には基準となる基準日時ｔ０が記憶されている。図４に示すように、判定部４６は、電流値Ａの設定において、現在日時ｔ１が基準日時ｔ０から所定の時間Ｔ０（例えば１２時間）以上経過しているか判定する（ステップＳ１１２）。ステップＳ１１２での判定は、超音波振動子２１へ供給される電流の電流値Ａを設定する処理（すなわちステップＳ１０６）が行われる前に、行われる。
基準日時ｔ０は、日時更新部４７によって更新される。供給制御部３５から電流が供給された場合には、基準日時ｔ０は電流を供給した日時に更新される。一般に、超音波を用いた処置時には、供給操作の入力が頻繁に行われ、供給制御部３５から超音波振動子２１に頻繁に電流が供給される。このため、処置時において、供給制御部３５から電流が供給されたある日時と次に供給制御部３５から電流が供給される日時との間の時間は、短い。一方、処置が終了すると、処置終了から次の処置を開始するまでの時間は、長い。このため、ある処置において最後に供給制御部３５から電流が供給される日時と次の処置において最初に供給制御部３５から電流が供給される日時との間は、長い。また、ある処置と次の処置との間に、オートクレーブ滅菌による熱処理が行われる。このため、供給制御部３５が電流を供給した日時において基準日時ｔ０を更新することにより、基準日時ｔ０から経過した時間に基づいて、基準日時ｔ０と現在日時ｔ１との間にオートクレーブ滅菌による熱処理が行われたか、有効に判定される。
基準日時ｔ０から所定の時間Ｔ０以上経過している場合には（ステップＳ１１２−Ｙｅｓ）、基準日時ｔ０から熱処理が行われたと判断される。このため、回数加算部４８は、熱処理回数Ｎを１回だけ加算する（ステップＳ１１３）。記憶部３６には、加算された熱処理回数Ｎが記憶される。
また、日時更新部４７は、熱処理回数Ｎが加算された場合、基準日時ｔ０を熱処理回数が加算された日時に更新する（ステップＳ１１４）。処置時においては、供給制御部３５から電流を供給する前に、制御ユニット１５の電源が切れたり、ケーブル１３の制御ユニットへの接続が外れたり等の不測の事態が発生する可能性がある。ステップＳ１１４のような基準日時ｔ０の更新が行われない場合、不測の事態が発生後に再び制御ユニット１５の起動等を行った際に、再び熱処理回数Ｎが加算されてしまう。すなわち、実際に熱処理が行われていない場合に、熱処理回数Ｎが加算される可能性がある。そこで、本実施形態では、ステップＳ１１４で基準日時ｔ０が更新されるため、熱処理回数Ｎが加算された後に、次の処置を開始するまで熱処理回数Ｎが再び加算されることはない。すなわち、現在行っている処置（今回の処置時）において、熱処理回数Ｎが再び加算されることはない。したがって、算出部４２では、正確性の高い熱処理回数Ｎを用いて計算が行われる。
また、回数リセット部４９は、熱処理回数Ｎが加算された場合、供給制御部３５からの電流の供給回数Ｍをゼロにリセットする（ステップＳ１１５）。ステップＳ１１３〜Ｓ１１５を行った後、ステップＳ１０６で電流の電流値Ａを設定する処理が行われる。この際、算出部４２及び電流値設定部４３は、加算された熱処理回数Ｎを用いて、経過期間Ｐ及び熱処理回数Ｎの両方に基づく超音波振動の振幅Ｖと電流との関係を算出するとともに、超音波振動子２１へ供給される電流を適合電流値Ａ０に設定する。
基準日時ｔ０から所定の時間Ｔ０以上経過していない場合には（ステップＳ１１２−Ｎｏ）、判定部４６は、供給制御部３５からの電流の供給回数Ｍが所定の回数Ｍ０を超えているか判定する（ステップＳ１１６）。ステップＳ１１６での判定は、超音波振動子２１へ供給される電流の電流値Ａを設定する処理（すなわちステップＳ１０６）が行われる前に、行われる。
１回の処置に長時間を要した場合、次の処置までの間が長くないことがある。この場合、現在日時ｔ１が基準日時ｔ０から所定の時間Ｔ０以上経過していない。しかし、処置が完了後、次の処置が開始されるまでに、オートクレーブ滅菌による熱処理は行われる。このため、実際に行われた熱処理が熱処理回数Ｎに加算されない可能性がある。そこで、本実施形態では、ステップＳ１１６で、電流の供給回数Ｍに基づく判定が行われる。超音波振動を用いた１回の処置では、少なくとも所定の回数Ｍ０を超える供給回数Ｍだけ、供給制御部３５から電流が供給される。このため、所定の回数Ｍ０と供給回数Ｍとを比較することにより、前回の処置に長時間を要した場合でも、電流の供給回数Ｍに基づいてオートクレーブ滅菌による熱処理が行われたか、有効に判定される。なお、ステップＳ１１０で、供給回数Ｍは、電流が供給される度に加算される。
電流の供給回数Ｍが所定の回数Ｍ０を超える場合には（ステップＳ１１６−Ｙｅｓ）、基準日時ｔ０から熱処理が行われたと判断される。このため、前述したステップＳ１１３〜Ｓ１１５が行われる。そして、ステップＳ１１３〜Ｓ１１５を行った後、ステップＳ１０６で電流の電流値Ａを設定する処理が行われる。この際、算出部４２及び電流値設定部４３は、加算された熱処理回数Ｎを用いて、経過期間Ｐ及び熱処理回数Ｎの両方に基づく超音波振動の振幅Ｖと電流との関係を算出するとともに、超音波振動子２１へ供給される電流を適合電流値Ａ０に設定する。
本実施形態では、ステップＳ１１５で電流の供給回数Ｍがゼロにリセットされるため、熱処理回数Ｎが加算された後に、次の処置を開始するまで熱処理回数Ｎが再び加算されることはない。すなわち、現在行われている処置（今回の処置時）において、熱処理回数Ｎが再び加算されることはない。したがって、算出部４２では、正確性の高い熱処理回数Ｎを用いて計算が行われる。
電流の供給回数Ｍが所定の回数Ｍ０を超えていない場合には（ステップＳ１１６−Ｎｏ）、基準日時ｔ０から熱処理が行われていないと判断される。このため、前述したステップＳ１１３〜Ｓ１１５が行われることなく、ステップＳ１０６で電流の電流値Ａを設定する処理が行われる。この際、算出部４２及び電流設定部４３は、加算されていない熱処理回数Ｎを用いて、経過期間Ｐ及び熱処理回数Ｎの両方に基づく超音波振動の振幅Ｖと電流との関係を算出するとともに、超音波振動子２１へ供給される電流を適合電流値Ａ０に設定する。
前述のように、本実施形態の超音波処置システム１及び超音波処置制御ユニット１５では、経過期間Ｐ及び熱処理回数Ｎの両方に基づく処置部１８での超音波振動の振幅Ｖと超音波振動子２１に供給する電流との関係が、算出される。そして、経過期間Ｐ及び熱処理回数Ｎに対応して変化する超音波振動の振幅Ｖと電流との関係に基づいて、処置部１８での超音波振動の振幅Ｖを目標振幅Ｖ０にする適合電流値Ａ０に、電流の電流値Ａが設定される。適合電流値Ａ０の電流が超音波振動子２１に供給されるため、振動体ユニット１７は処置部１８が目標振幅Ｖ０となる振動を常時行い、製造時からの経過期間Ｐ及び熱処理回数Ｎによって、振動体ユニット１７の振動特性が変化しない。このため、製造時からの経過期間Ｐ及び熱処理回数Ｎに関係なく、処置部１８の振幅Ｖが常時一定の目標振幅Ｖ０で維持される。したがって、製造時からの経過期間Ｐ及び熱処理回数Ｎに関係なく、処置部１８での処置性能を確保することができる。
（変形例）
なお、第１の変形例として図６に示すように、複数の（本変形例では３つの）超音波処置具であるハンドピース２ａ〜２ｃが、超音波処置制御ユニットである制御ユニット１５に接続可能である。超音波処置を行う際には、制御ユニット１５にハンドピース２ａ〜２ｃの中のある１つが接続される。制御ユニット１５に接続されたハンドピース（２ａ〜２ｃの中の１つ）では、超音波振動子（２１ａ〜２１ｃの中の１つ）が供給制御部３５に電気的に接続され、記憶部（３６ａ〜３６ｃの中の１つ）が情報読取部３８に電気的に接続されている。
本変形例のそれぞれのハンドピース２ａ〜２ｃでは、記憶部（３６ａ〜３６ｃの中の１つ）に振動体ユニット（１７ａ〜１７ｃの中の１つ）の製造番号が記憶されている。また、情報読取部３８には、供給制御部３５に超音波振動子（２１ａ〜２１ｃの中の１つ）が接続されている振動体ユニット（１７ａ〜１７ｃの中の１つ）の製造番号を検出する番号検出部５１が、設けられている。例えば、ハンドピース２ａが制御ユニット１５に接続されている場合は、番号検出部５１は振動体ユニット１７ａの製造番号を記憶部３６ａから検出する。
一般に、振動体ユニット１７ａ〜１７ｃの製造においては、振動体ユニット１７ａ〜１７ｃごとの圧電素子２２Ａ〜２２Ｄの特性のバラツキ等により、全ての振動体ユニット１７ａ〜１７ｃで振動特性を均一にすることは難しい。このため、製造番号ごとに振動体ユニット１７ａ〜１７ｃの振動特性が異なる。例えば、初期状態（経過期間Ｐがゼロで、かつ、熱処理回数Ｎがゼロの状態）で振動体ユニット１７ａ〜１７ｃの処置部１８ａ〜１８ｃを目標振幅Ｖ０にする電流値Ａである目標電流値Ａａ０〜Ａｃ０は、振動体ユニット１７ａ〜１７ｃの製造番号ごとに異なる。
算出部４２は、検出された製造番号に対応させて、対応する処置部（１８ａ〜１８ｃの中の１つ）での超音波振動の振幅Ｖと電流との関係への経過期間Ｐ及び熱処理回数Ｎの両方が与える影響を算出する。すなわち、検出された製造番号の振動体ユニット（１７ａ〜１７ｃの１つ）に対応する振動特性に関するパラメータを用いて、経過期間Ｐ及び熱処理回数Ｎの両方に基づく対応する処置部（１８ａ〜１８ｃの中の１つ）での超音波振動の振幅Ｖと電流との関係が、算出される。例えば、ハンドピース２ａが制御ユニット１５に接続されている場合は、振幅変化率δａは、
Figure 0005678242
となる。そして、振幅変化率δａに基づいて、電流値設定部４３が電流の電流値Ａを、処置部１８ａの振幅Ｖを目標振幅Ｖ０にする適合電流値Ａａ０に設定する。一方、ハンドピース２ｂが制御ユニット１５に接続されている場合は、振幅変化率δｂは、
Figure 0005678242
となる。そして、振幅変化率δｂに基づいて、電流値設定部４３が電流の電流値Ａを、処置部１８ｂの振幅Ｖを目標振幅Ｖ０にする適合電流値Ａｂ０に設定する。ここで、Ｑａ１，Ｑａ２，Ｒａ１，Ｒａ２，Ｑｂ１，Ｑｂ２，Ｒｂ１，Ｒｂ２は、製造番号によって定まる定数である。
前述のように本変形例では、制御ユニット１５によって、複数の製造番号の振動体ユニット１７ａ〜１７ｃのそれぞれについて、経過期間Ｐ及び熱処理回数Ｎに対応させて、対応する適合電流値（Ａａ０〜Ａｃ０の中の１つ）の電流を供給することが可能である。したがって、制御ユニット１５によって、複数の製造番号の振動体ユニット１７ａ〜１７ｃの処置部１８ａ〜１８ｃのそれぞれにおいて、常時一定の目標振幅Ｖ０が維持される。
また、第１の実施形態では、ジョー１１と処置部１８との間の把持対象を超音波振動によって凝固固切開するハンドピース２が、制御ユニット１５に接続されるが、これに限るものではない。例えば、第２の変形例として図７に示すように、超音波吸引処置具５５が制御ユニット１５に接続されてもよい。超音波吸引処置具５５には、ハンドピースと同様に、振動子ケース１２、保持ユニット３及び振動体ユニット１７が、設けられている。ただし、保持ユニット３には、筒状ケース部５のみが設けられ、固定ハンドル６、可動ハンドル７及び回転操作ノブ８は、設けられていない。また、振動体ユニット１７は、超音波プローブ３１、ホーン部材２３及び超音波振動子２１を備えるが、ジョー１１は設けられていない。
本変形例では、振動体ユニット１７の内部に吸引通路５６が長手軸Ｃに沿って延設されている。そして、吸引通路５６には、吸引チューブ５７の一端が接続されている。また、シース１０とプローブ３１との間の空洞には、送液チューブ５８の一端が接続されている。超音波振動による処置を行う際には、超音波振動によって振動体ユニット１７を振動させるとともに、送液チューブ５８の内部及びプローブ３１とシース１０との間の空洞を通して、シース１０の先端から送水を行う。これにより、プローブ３１の先端面に設けられる処置部５９の近傍でキャビテーションが発生し、生体組織等の処置対象が破砕される。そして、吸引通路５６及び吸引チューブ５７の内部を通して、破砕された処置対象を吸引する。この際、第１の実施形態と同様にして、処置部５９での振幅Ｖを目標振幅Ｖ０にする。
また、第３の変形例として図８に示すように、超音波切除処置具６０が制御ユニット１５に接続されてもよい。本変形例では、第２の変形例と同様に、ジョー１１、固定ハンドル６、可動ハンドル７及び回転操作ノブ８は、設けられていない。本変形例では、プローブ３１の先端部に、処置部であるフック状部６１が設けられている。超音波振動による処置を行う際には、フック状部６１に生体組織等の処置対象を引掛けた状態で、超音波振動によって振動体ユニット１７を振動させる。これにより、引掛けた処置対象が切除される。この際、第１の実施形態と同様にして、フック状部（処置部）６１での振幅Ｖを目標振幅Ｖ０にする。第２の変形例及び第３の変形例より、制御ユニット１５に接続される処置具は、超音波振動を用いて処置を行う超音波処置具（２；５５；６０）であればよい。
また、第１の実施形態では、制御ユニット１５は、振動体ユニット１７が処置に適した最適の振動を行う状態での処置部１８の振幅を目標振幅Ｖ０としているが、これに限るものではない。例えば、制御ユニット１５での計算及び電流制御において、振動体ユニット１７が処置に適した最適の振動を行う状態での振動子装着部２５の振幅を目標振幅（Ｖ０）としてもよい。この場合も、第１の実施形態と同様にして、振動体ユニット１７の振動子装着部２５が目標振幅（Ｖ０）となる状態に、超音波振動子２１に供給される電流の制御が行われる。振動子装着部２５が目標振幅（Ｖ０）で振幅することにより、処置部１８での処置性能が確保される。したがって、振幅設定部４１は、超音波振動によって振動体ユニット１７が最適の振動を行う状態での振動体ユニット１７のある一部の振幅を、目標振幅（Ｖ０）として設定すればよい。
また、第１の実施形態では、振動子ケース１２の内部に記憶部３６が設けられているが、これに限るものではない。記憶部３６は、保持ユニット３の内部に設けられてもよく、ケーブル１３の内部に設けられてもよい。また、制御ユニット１５に記憶部３６が設けられてもよい。この場合、制御ユニット１５の記憶部３６から、情報読取部３８は、振動体ユニット１７の製造時からの経過期間Ｐ及び振動体ユニット１７の熱処理回数Ｎ等の情報を読取る。
また、第１の実施形態では、熱処理回数Ｎは、自動的に加算されるが、これに限るものではない。例えば、術者の操作によって熱処理回数Ｎが加算されてもよい。
以上より、超音波処置システム（１）は、電流が供給されることにより超音波振動を発生する超音波発生部（２１）と、発生した超音波振動を伝達する超音波伝達部（２３，３１）と、を備える振動体ユニット（１７；１７ａ〜１７ｃ）と、超音波振動によって振動体ユニット（１７；１７ａ〜１７ｃ）が最適の振動を行う状態での振幅を、目標振幅（Ｖ０）として設定する振幅設定部（４１）と、振動体ユニット（１７；１７ａ〜１７ｃ）の製造時からの経過期間（Ｐ）、及び、振動体ユニット（１７；１７ａ〜１７ｃ）の滅菌の度に行われる熱処理回数（Ｎ）を記憶する記憶部（３６；３６ａ〜３６ｃ）と、経過期間（Ｐ）及び熱処理回数（Ｎ）の両方に基づいて、超音波振動が発生した場合の振動体ユニット（１７；１７ａ〜１７ｃ）の振幅（Ｖ）と超音波発生部（２１）に供給される電流との関係を算出する算出部（４２）と、算出部（４２）で算出された振動体ユニット（１７；１７ａ〜１７ｃ）の振幅（Ｖ）と電流との関係に基づいて、振動体ユニット（１７；１７ａ〜１７ｃ）の振幅（Ｖ）を目標振幅（Ｖ０）にする適合電流値（Ａ０；Ａａ０〜Ａｃ０）に、電流の電流値（Ａ）を設定する電流値設定部（４３）と、適合電流値（Ａ０；Ａａ０〜Ａｃ０）で電流が供給される状態に、振動発生部（２１）への電流の供給を制御する供給制御部（３５）と、を備える。
以上、本発明の実施形態等について説明したが、本発明は前述の実施形態等に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形ができることは勿論である。
以下、特徴的事項を付記する。
記
（付記項１）
電流が供給されることにより超音波振動を発生する超音波発生部と、発生した前記超音波振動を伝達する超音波伝達部と、を備える振動体ユニットの前記超音波振動による振動状態を制御する超音波処置制御ユニットであって、
前記振動体ユニットの製造時からの経過期間、及び、前記振動体ユニットの滅菌処理の度に行われる熱処理回数を読取る情報読取部と、
前記超音波振動によって前記振動体ユニットが最適の振動を行う状態での振幅を、目標振幅として設定する振幅設定部と、
前記経過期間及び前記熱処理回数の両方に基づいて、前記超音波振動が発生した場合の前記振動体ユニットの前記振幅と前記超音波発生部に供給される前記電流との関係を算出する算出部と、
前記算出部で算出された前記振動体ユニットの前記振幅と前記電流との前記関係に基づいて、前記振動体ユニットの前記振幅を前記目標振幅にする適合電流値に前記超音波発生部に供給する前記電流を設定する電流値設定部と、
前記適合電流値で前記電流が供給される状態に、前記超音波発生部への前記電流の供給を制御する供給制御部と、
を具備する超音波処置制御ユニット。
（付記項２）
請求項１の超音波処置制御ユニットと、
前記超音波発生部と、前記超音波伝達部と、を備える前記振動体ユニットと、
を具備する超音波処置システム。

Claims (9)

  1. 電流が供給されることにより超音波振動を発生する超音波発生部と、発生した前記超音波振動を伝達する超音波伝達部と、を備える振動体ユニットと、
    前記振動体ユニットの製造時からの経過期間、及び、前記振動体ユニットの滅菌処理の度に行われる熱処理回数を記憶する記憶部と、
    前記経過期間及び前記熱処理回数の両方に基づいて、前記超音波振動が発生した場合の前記振動体ユニットの前記振幅と前記超音波発生部に供給される前記電流との関係を算出する算出部と、
    前記算出部で算出された前記振動体ユニットの前記振幅と前記電流との前記関係に基づいて、前記振動体ユニットの前記振幅を最適の振動を行う状態での目標振幅にする適合電流値に、前記超音波発生部に供給する前記電流を設定する電流値設定部と、
    前記適合電流値で前記電流が供給される状態に、前記超音波発生部への前記電流の供給を制御する供給制御部と、
    を具備する超音波処置システム。
  2. 前記算出部は、前記経過期間及び前記熱処理回数の両方に対応させて、基準電流値の前記電流が供給された場合の前記振動体ユニットの前記振幅である仮振幅を算出するとともに、前記目標振幅に対する前記仮振幅の振幅変化率を算出し、
    前記電流値設定部は、前記振幅変化率に基づいて、前記電流の前記適合電流値を設定する、
    請求項１の超音波処置システム。
  3. 前記経過期間がゼロで、かつ、前記熱処理回数がゼロの状態を初期状態とした場合に、前記算出部は、前記初期状態での前記振動体ユニットの前記振幅を前記目標振幅にする前記電流の電流値を前記基準電流値として、前記仮振幅及び前記振幅変化率を算出する、請求項２の超音波処置システム。
  4. 前記算出部は、前記経過期間及び前記熱処理回数をパラメータとし、かつ、前記目標振幅より前記仮振幅が大きくなる関係式を用いて、前記仮振幅及び前記振幅変化率を算出し、
    前記電流値設定部は、前記振幅変化率に基づいて、前記基準電流値より小さい前記適合電流値に設定する、
    請求項３の超音波処置システム。
  5. 前記振動体ユニットは、互いに対して製造番号が異なる複数の振動体ユニットを備え、
    前記供給制御部は、前記複数の振動体ユニットの中のある１つの前記振動体ユニットの前記超音波発生部に電気的に接続され、
    前記超音波処置システムは、前記供給制御部に前記超音波発生部が接続される前記振動体ユニットの前記製造番号を検出する番号検出部を、さらに備え、
    前記算出部は、検出された前記製造番号に対応させて、前記経過期間及び前記熱処理回数の両方に基づく前記振動体ユニットでの前記超音波振動の前記振幅と前記電流との前記関係を算出する、
    請求項１の超音波処置システム。
  6. 前記記憶部は、基準となる基準日時を記憶し、
    前記超音波処置システムは、
    前記適合電流値への設定において、前記基準日時から所定の時間以上経過している場合に、前記熱処理回数を１回だけ加算する回数加算部と、
    前記供給制御部から前記電流が供給される日時、及び、前記熱処理回数が加算される日時において、前記基準日時を更新する日時更新部と、
    をさらに備える、
    請求項１の超音波処置システム。
  7. 前記記憶部は、前記供給制御部から前記超音波発生部への前記電流の供給回数を記憶し、
    前記回数加算部は、前記適合電流値への設定において、前記基準日時から所定の時間以上経過していないが、前記電流の前記供給回数が所定の回数を超えている場合に、前記熱処理回数を１回だけ加算し、
    前記超音波処置システムは、前記熱処理回数が加算された場合に、前記電流の前記供給回数をゼロにリセットする回数リセット部を、さらに備える、
    請求項６の超音波処置システム。
  8. 前記算出部は、前記適合電流値への設定において前記熱処理回数が加算された場合に、加算された前記熱処理回数を用いて、前記経過期間及び前記熱処理回数の両方に基づく前記振動体ユニットでの前記超音波振動の前記振幅と前記電流との前記関係を算出する、請求項７の超音波処置システム。
  9. 前記振動体ユニットは、長手軸に沿って延設され、
    前記超音波発生部は、前記振動体ユニットの基端部に設けられ、
    前記振動体ユニットは、先端部に処置部を備え、
    前記超音波伝達部は、基端方向から先端方向へ前記長手軸に沿って前記超音波振動を伝達する、
    請求項１の超音波処置システム。
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