JP6064103B1 - 電源装置、電源装置を備える手術システム、及び電源装置の作動方法 - Google Patents

Abstract

電源装置（２００）は、導電性を備えている振動するプローブ（１２２）と、プローブ（１２２）に対して開閉する把持部材（１３４）と、把持部材（１３４）に設けられた電極（１３６）とを備えた処置具（１００）の、プローブ（１２２）と電極（１３６）との間に高周波電力を供給する電源装置（２００）である。電源装置（２００）は、プローブ（１２２）と電極（１３６）との間の電気抵抗に係る抵抗値を繰り返し取得する抵抗取得回路（２１４）と、プローブ（１２２）が振動しており、かつ、プローブ（１２２）と電極（１３６）との間に電力が供給されている間に、抵抗値が所定の条件を満たす回数を取得する条件判断回路（２１６）と、回数に基づいて、プローブ（１２２）と電極（１３６）とが電気的に短絡しているか否かを判定する判定回路（２１８）とを備える。

Description

本発明は、電源装置、電源装置を備える手術システム、及び電源装置の作動方法に関する。

超音波振動と高周波電力とを用いて生体組織の処置を行うための処置具が知られている。例えば日本国特開２００９−２４７８８７号公報には、このような処置具に係る技術が開示されている。日本国特開２００９−２４７８８７号公報に開示されている処置具は、超音波振動するプローブと、このプローブとともに処置対象である生体組織を把持するジョーとを備える。プローブとジョーとがそれぞれ電極として機能し、生体組織に電力が供給される。日本国特開２００９−２４７８８７号公報には、プローブとジョーとが接触して電気的に短絡すると、これが検出されて、超音波振動の出力及び高周波電力の出力が停止されることが開示されている。

また、日本国特開２００４−１９５１９２号公報には、高周波電力を用いて生体組織の処置を行うための処置具に係る技術が開示されている。日本国特開２００４−１９５１９２号公報に開示されている処置具では、プローブとジョーとの離隔と短絡とが繰り返される場合の短絡検知方法が開示されている。この方法では、計測されたプローブとジョーとの間のインピーダンス値と複数の閾値とを比較することで、短絡の有無が判断される。

超音波振動と高周波電力とを用いて生体組織の処置を行うための処置具では、導電性の振動するプローブとこのプローブに対する電極とが短絡している場合には、短絡が検出されることが望まれる。一方で、短絡が生じる状況においても、プローブが超音波振動しているために、プローブと電極との短絡及び離隔が高速で繰り返され、短絡が正しく検出されないことがある。

本発明は、振動するプローブと電極との短絡の有無を判定できる電源装置、電源装置を備える手術システム、及び電源装置の作動方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、電源装置は、導電性を備えている振動するプローブと、前記プローブに対して開閉する把持部材と、前記把持部材に設けられた電極とを備えた処置具の、前記プローブと前記電極との間に高周波電力を供給する電源装置であって、前記プローブと前記電極との間の電気抵抗に係る抵抗値を繰り返し取得する抵抗取得回路と、前記プローブが振動しており、かつ、前記プローブと前記電極との間に電力が供給されている間に、前記抵抗値が所定の条件を満たす回数を取得する条件判断回路と、前記回数に基づいて、前記プローブと前記電極とが電気的に短絡しているか否かを判定する判定回路とを備える。

本発明の一態様によれば、電源装置は、導電性を備えている振動するプローブと、前記プローブに対して開閉する把持部材と、前記把持部材に設けられた電極とを備えた処置具の、前記プローブと前記電極との間に高周波電力を供給する電源装置であって、前記プローブと前記電極との間の電気抵抗に係る抵抗値を繰り返し取得する抵抗取得回路と、遮断周波数が前記プローブの振動周波数に基づいて決定されている、前記抵抗値の信号が通過するフィルタ回路と、前記プローブが振動しており、かつ、前記プローブと前記電極との間に電力が供給されている間に、前記フィルタ回路を通過した前記信号が所定の期間、所定の条件を満たしたとき、前記プローブと前記電極とが電気的に短絡していると判定する判定回路とを備える。

本発明の一態様によれば、手術システムは、上記の電源装置と、前記処置具とを備える。

本発明の一態様によれば、電源装置の作動方法は、導電性を備えている振動するプローブと、前記プローブに対して開閉する把持部材と、前記把持部材に設けられた電極とを備えた処置具の、前記プローブと前記電極との間に高周波電力を供給する電源装置の作動方法であって、前記電源装置が、前記プローブと前記電極との間の電気抵抗に係る抵抗値を繰り返し取得することと、前記プローブが振動しており、かつ、前記プローブと前記電極との間に電力が供給されている間に、前記抵抗値が所定の条件を満たす回数を取得することと、前記回数に基づいて、前記プローブと前記電極とが電気的に短絡しているか否かを判定することとを含む。

本発明によれば、振動するプローブと電極との短絡の有無を判定できる電源装置、電源装置を備える手術システム、及び電源装置の作動方法を提供できる。

図１は、一実施形態に係る手術システムの構成例の概略を示す図である。 図２は、一実施形態に係る手術システムの処置部の一例の概略を示す側面図である。 図３は、一実施形態に係る手術システムの処置部の一例の概略を示す長手方向と垂直な断面を示す断面図である。 図４は、第１の実施形態に係る手術システムの構成例の概略を示すブロック図である。 図５は、第１の実施形態に係る短絡判定処理の概略を説明するための図である。 図６は、第１の実施形態に係る短絡判定処理の一例の概略を示すフローチャートである。 図７は、第２の実施形態に係る短絡判定処理の概略を説明するための図である。 図８は、第２の実施形態に係る短絡判定処理の一例の概略を示すフローチャートである。 図９は、第３の実施形態に係る短絡判定処理の概略を説明するための図である。 図１０は、第３の実施形態に係る短絡判定処理の一例の概略を示すフローチャートである。 図１１は、第４の実施形態に係る短絡判定処理の概略を説明するための図である。 図１２は、第４の実施形態に係る短絡判定処理の概略を説明するための図である。 図１３は、第４の実施形態に係る短絡判定処理の概略を説明するための図である。 図１４は、第４の実施形態に係る手術システムの構成例の概略を示すブロック図である。 図１５は、第４の実施形態に係る短絡判定処理の一例の概略を示すフローチャートである。

［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態について図面を参照して説明する。

〈手術システムの構成〉
本実施形態に係る手術システム１０の構成例の概略図を図１に示す。この図に示すように、手術システム１０は、処置具１００と、電源装置２００と、フットスイッチ３００とを備える。

処置具１００は、処置部１１０と、シャフト１６０と、操作部１７０とを有する。以降説明のため、処置部１１０側を先端側、操作部１７０側を基端側と称することにする。処置具１００は、処置部１１０で処置対象を把持するように構成されている。処置対象は、例えば、膜状組織、臓器、骨、又は血管といった生体組織である。

手術システム１０は、把持した生体組織に高周波電圧を印加して、この生体組織を封止したり凝固させたりする。また、手術システム１０は、高周波電圧を印加するとともに、超音波振動を用いて、処置部１１０で把持した生体組織を封止等しながら切断する。

シャフト１６０は、中空のシース１６２を含む。このシース１６２内には、超音波振動を伝達するように長手方向に振動する振動伝達部材１２０が配置されている。振動伝達部材１２０の基端は、操作部１７０に位置している。振動伝達部材１２０の先端側は、シース１６２から突出して処置部１１０に位置している。振動伝達部材１２０の先端側は、プローブ１２２を構成する。振動伝達部材１２０は、導電性を有している。

処置部１１０には、ジョー１３０が設けられている。ジョー１３０は、振動伝達部材１２０の先端部であるプローブ１２２に対して開閉動作する。この開閉動作によって、プローブ１２２及びジョー１３０は、処置対象である生体組織を把持する。ジョー１３０の一部は、導電性を有している。このようにして、プローブ１２２の一部とジョー１３０の一部とは、把持された生体組織に高周波電圧を印加するバイポーラ電極として機能する。

操作部１７０には、操作部本体１７２と、固定ハンドル１７４と、可動ハンドル１７６と、回転ノブ１７８と、出力スイッチ１８０とが設けられている。操作部本体１７２には、超音波振動子ユニット１８６が設けられている。この超音波振動子ユニット１８６には、超音波振動子が設けられている。超音波振動子には、振動伝達部材１２０の基端側が接続されている。超音波振動子が発生した超音波振動は、振動伝達部材１２０によって伝達される。なお、本実施形態では、超音波振動子は、例えば周波数が４７ｋＨｚ程度である超音波を発生する。周波数はこれに限らず、処理を行うのに適切な周波数であればどのような周波数でもよい。

固定ハンドル１７４は、操作部本体１７２に対して固定されている。可動ハンドル１７６は、操作部本体１７２に対して変位する。可動ハンドル１７６は、シャフト１６０内を挿通しているワイヤ又はロッドに接続されている。このワイヤ又はロッドは、ジョー１３０に接続されている。このワイヤ又はロッドを介して、可動ハンドル１７６の動作はジョー１３０に伝達される。ジョー１３０は、可動ハンドル１７６の動作に応じて、プローブ１２２に対して変位する。回転ノブ１７８は、回転ノブ１７８より先端側を回転させるためのノブである。回転ノブ１７８の回転に応じて処置部１１０及びシャフト１６０は回転し、処置部１１０の角度が調整される。

出力スイッチ１８０は、第１の出力ボタン１８１と第２の出力ボタン１８２とを含む。第１の出力ボタン１８１は、処置部１１０によって処置対象である生体組織に高周波電力と超音波振動とを作用させる際に押圧されるボタンである。このボタンが押圧されたことを検知した電源装置２００は、プローブ１２２とジョー１３０との間に高周波電圧を印加し、また、超音波振動子を駆動させる。その結果、処置部１１０で把持された生体組織は、凝固し又は封止され、切断される。また、第２の出力ボタン１８２は、処置部１１０によって処置対象である生体組織に高周波電力のみを作用させる際に押圧されるボタンである。このボタンが押圧されたことを検知した電源装置２００は、プローブ１２２とジョー１３０との間に高周波電圧を印加し、超音波振動子は駆動させない。その結果、処置部１１０で把持された生体組織は、切断されずに、凝固し又は封止される。

操作部１７０の基端側には、ケーブル１９０の一端が接続されている。ケーブル１９０の他端は、電源装置２００に接続されている。電源装置２００には、手術システム１０の各種状態を表示する表示装置２９２が設けられている。表示装置２９２は、例えば液晶ディスプレイ、ＬＥＤを含むモニターランプ等を含む。また、電源装置２００には、手術システム１０に係る設定情報等を入力するための入力装置２９４が設けられている。入力装置２９４は、ボタンスイッチ、ダイヤル、キーボード、タッチパネル等を含む。

電源装置２００には、フットスイッチ３００が接続されている。フットスイッチ３００には、第１のペダル３０１と、第２のペダル３０２とが設けられている。第１のペダル３０１は、操作部１７０に設けられた第１の出力ボタン１８１と同様の機能を有する。また、第２のペダル３０２は、操作部１７０に設けられた第２の出力ボタン１８２と同様の機能を有する。なお、手術システム１０には、出力スイッチ１８０とフットスイッチ３００との両方が設けられてもよいし、何れか一方が設けられてもよい。

処置部１１０の構成例について、図２及び図３を参照してさらに説明する。処置部１１０の側面図を図２に示す。シャフト１６０の先端からは、振動伝達部材１２０の先端部であるプローブ１２２が突出している。シャフト１６０の先端部には、第１の回転軸１３１を中心軸として回転可能にジョー１３０の支持部材１３２が設けられている。支持部材１３２の先端付近には、第２の回転軸１３３が設けられており、第２の回転軸１３３を中心軸として回転可能に把持部材１３４が設けられている。把持部材１３４は、支持部材１３２の位置に応じて、支持部材１３２に対して回転できる。その結果、処置部１１０は、先端側と基端側とで把持する生体組織の厚みが異なっても、生体組織を先端側と基端側とで同じ圧力で把持することができる。処置対象である生体組織に均一な圧力を加えることは、生体組織の安定した封止及び凝固、並びに切除に効果を奏する。

振動伝達部材１２０の長手軸と垂直な断面における処置部１１０の断面図を図３に示す。この図において、振動伝達部材１２０とジョー１３０の把持部材１３４とは閉じられている。この図に示すように、処置部１１０における振動伝達部材１２０、すなわちプローブ１２２の断面形状は、八角形である。また、把持部材１３４は、電極１３６とパッド部材１３７とを有する。パッド部材１３７は、例えばフッ素樹脂等の絶縁性の材料によって形成されている。処置部１１０が閉じられた状態において、プローブ１２２とパッド部材１３７とが当接し、プローブ１２２と電極１３６との間には、間隙が形成される。このようにして、プローブ１２２と電極１３６とが短絡しないように構成されている。なお、把持部材１３４の外側、すなわち、プローブ１２２と対向しない部分は、電気的に絶縁されている。

手術システム１０の使用時であって、処置部１１０が生体組織を把持し高周波電圧を印加するとき、この間隙部分に位置する生体組織内を電流が流れる。その結果、電流が流れた部分の生体組織は発熱する。この熱によって、生体組織は凝固し又は封止される。また、超音波振動子が振動するとき、プローブ１２２がその長手方向に振動し、パッド部材１３７とプローブ１２２とに挟まれた部分において、生体組織はプローブ１２２と摩擦し切断される。

図４に、電源装置２００の構成を中心とした、手術システム１０の構成例の概略を表すブロック図を示す。電源装置２００は、電源装置２００の各部の動作を制御する制御回路２１０を有する。また、電源装置２００は、超音波駆動回路２３２と、高周波駆動回路２３４と、電圧検出回路２４２と、電流検出回路２４４と、Ａ／Ｄ変換器２４６と、記憶装置２５０と、表示装置２９２と、入力装置２９４とを有する。

超音波駆動回路２３２は、処置具１００の超音波振動子ユニット１８６に設けられた超音波振動子１８８に接続されている。超音波駆動回路２３２は、制御回路２１０の制御下で、超音波振動子１８８に電力を供給し、超音波振動子１８８に超音波振動を発生させる。超音波振動子１８８が発生した超音波振動は、振動伝達部材１２０を介して振動伝達部材１２０の先端、すなわち、プローブ１２２へと伝達される。

高周波駆動回路２３４は、制御回路２１０の制御下で、処置具１００に供給する高周波電力を出力する。すなわち、高周波駆動回路２３４は、ジョー１３０の把持部材１３４に設けられた電極１３６とプローブ１２２とに接続されており、電極１３６とプローブ１２２との間に高周波電力を供給する。

電流検出回路２４４は、高周波駆動回路２３４から処置具１００への回路の途中に挿入されており、高周波駆動回路２３４から出力される電流値を表すアナログ信号を出力する。電圧検出回路２４２は、高周波駆動回路２３４の出力電圧を表すアナログ信号を出力する。

電流検出回路２４４の出力信号及び電圧検出回路２４２の出力信号は、Ａ／Ｄ変換器２４６へと入力される。Ａ／Ｄ変換器２４６は、入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換し、制御回路２１０へと伝達する。このようにして、制御回路２１０は、高周波駆動回路２３４の出力電圧及び出力電流の情報を取得する。

記憶装置２５０は、例えば半導体メモリ又はハードディスク等を含む。記憶装置２５０は、制御回路２１０で用いられるプログラム、制御回路２１０で行われる演算に用いられる各種のパラメータ、テーブル等を記憶している。

制御回路２１０は、出力制御回路２１２と、抵抗取得回路２１４と、条件判断回路２１６と、判定回路２１８とを有する。

出力制御回路２１２は、超音波駆動回路２３２及び高周波駆動回路２３４と接続している。出力制御回路２１２は、超音波駆動回路２３２の出力及び高周波駆動回路２３４の出力を制御する。例えば、出力制御回路２１２は、超音波駆動回路２３２及び高周波駆動回路２３４の出力のオン又はオフの切り替え、出力強度の設定等を行う。また、処置中には、超音波駆動回路２３２及び高周波駆動回路２３４が動作して、振動伝達部材１２０の温度は上昇する。その結果、超音波振動子１８８及び振動伝達部材１２０を含む振動系の共振周波数が変化する。このとき、出力制御回路２１２は、共振周波数の変化に応じて超音波駆動回路２３２の出力周波数を変化させてもよい。また、出力制御回路２１２は、超音波駆動回路２３２及び高周波駆動回路２３４の出力の制御に係る情報を、条件判断回路２１６及び判定回路２１８へと伝達する。

抵抗取得回路２１４は、Ａ／Ｄ変換器２４６から高周波駆動回路２３４の出力に係る電圧値及び電流値に係る情報を取得する。抵抗取得回路２１４は、取得した電圧値及び電流値に基づいて、プローブ１２２と電極１３６との間の電気抵抗に係る抵抗値を算出する。抵抗取得回路２１４は、算出した抵抗値を条件判断回路２１６へと伝達する。

条件判断回路２１６は、抵抗取得回路２１４から取得した抵抗値が所定の条件を満たすか否かを判断し、抵抗値が所定の条件を満たした回数をカウントする。ここで、抵抗値が所定の条件を満たした回数をカウントするのは、特に、超音波駆動回路２３２が動作しているとき、すなわち、プローブ１２２が振動しているときである。また、抵抗値が所定の条件を満たした回数をカウントするのは、高周波駆動回路２３４が動作しているとき、すなわち、プローブ１２２と電極１３６との間に電力が供給されているときである。条件判断回路２１６は、プローブ１２２が振動しているか否か、及びプローブ１２２と電極１３６との間に電力が供給されているか否かを、出力制御回路２１２から取得した出力情報に基づいて判定することができる。条件判断回路２１６は、抵抗値が所定の条件を満たした回数を判定回路２１８へと伝達する。

判定回路２１８は、条件判断回路２１６から取得した抵抗値が所定の条件を満たした回数に基づいて、プローブ１２２と電極１３６とが電気的に短絡しているか否かを判定する。この際、判定回路２１８は、出力制御回路２１２から取得した出力情報を用いてもよい。判定回路２１８は、プローブ１２２と電極１３６とが電気的に短絡していると判定したとき、例えばその旨を出力制御回路２１２へと伝達する。プローブ１２２と電極１３６とが電気的に短絡している旨の情報を受け取った出力制御回路２１２は、例えば、超音波駆動回路２３２及び高周波駆動回路２３４に出力を停止させる。また、プローブ１２２と電極１３６とが電気的に短絡していると判定されたとき、制御回路２１０は、表示装置２９２にその旨を表示させてもよい。

出力制御回路２１２、抵抗取得回路２１４、条件判断回路２１６、判定回路２１８等は、Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ（ＣＰＵ）、Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ（ＡＳＩＣ）、又はＦｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ（ＦＰＧＡ）等の集積回路等を含む。出力制御回路２１２、抵抗取得回路２１４、条件判断回路２１６、判定回路２１８等は、それぞれ１つの集積回路等で構成されてもよいし、複数の集積回路等が組み合わされて構成されてもよい。また、出力制御回路２１２、抵抗取得回路２１４、条件判断回路２１６、判定回路２１８等のうち２つ以上が１つの集積回路等で構成されてもよい。また、制御回路２１０全体が、１つの集積回路等で構成されてもよい。制御回路２１０の動作は、例えば記憶装置２５０や制御回路２１０内の記録領域に記録されたプログラムに従って行われる。

〈手術システムの動作の概略〉
手術システム１０の動作について説明する。術者は、電源装置２００の入力装置２９４を操作して、処置装置の出力条件、例えば、高周波エネルギの出力電力、超音波エネルギの出力電力等を設定する。

処置部１１０及びシャフト１６０は、例えば、トロッカーを用いて、腹壁を通して腹腔内に挿入される。術者は、可動ハンドル１７６を操作して処置部１１０を開閉させ、プローブ１２２とジョー１３０とによって処置対象である生体組織を把持する。術者は、処置部１１０で生体組織を把持したら、出力スイッチ１８０を操作する。例えば、第１の出力ボタン１８１が押圧されたことを検出した電源装置２００の制御回路２１０は、超音波駆動回路２３２及び高周波駆動回路２３４に、駆動に係る指示を出力する。

高周波駆動回路２３４は、制御回路２１０の制御下で、処置部１１０のプローブ１２２及びジョー１３０の電極１３６に高周波電圧を印加し、処置対象である生体組織に高周波電流を流す。高周波電流が流れると、生体組織が電気的な抵抗となるため、生体組織で熱が発生し、生体組織の温度が上昇する。このときの生体組織の温度は、例えば１００℃程度になる。その結果、タンパク質が変成し、生体組織が凝固し封止される。

また、超音波駆動回路２３２は、制御回路２１０の制御下で、超音波振動子１８８を駆動する。その結果、プローブ１２２は、その長手方向に超音波周波数で振動する。生体組織とプローブ１２２との摩擦熱により、生体組織の温度が上昇する。その結果、タンパク質が変成し、生体組織が凝固し封止される。なお、この超音波振動による生体組織の封止効果は、高周波電圧の印加による封止効果よりも弱い。また、生体組織の温度は、例えば２００℃程度になる。その結果、生体組織は崩壊し、生体組織は切断される。このように、処置部１１０で把持された生体組織は、凝固し及び封止されながら切断される。

生体組織が切断されたことを確認したユーザは、出力を停止させるように出力スイッチ１８０を操作する。ユーザの操作を検出した制御回路２１０は、超音波駆動回路２３２及び高周波駆動回路２３４の出力を停止させる。ユーザは、処置が完了していることを確認し、処置部１１０及びシャフト１６０を腹腔内から引き抜く。以上によって生体組織の処置は完了する。

〈短絡判定処理〉
本実施形態の電源装置２００は、プローブ１２２と電極１３６との間の短絡が発生したときに、エラー処理を行う機構を備える。エラー処理には、例えばユーザに対する警告又は出力の停止等のための処理が含まれ得る。

例えばパッド部材１３７が摩耗したとき又はパッド部材１３７の一部が剥がれたとき等に、プローブ１２２と電極１３６との間が短絡する可能性がある。プローブ１２２と電極１３６との間で短絡が生じると、短絡している部分でプローブ１２２又は把持部材１３４に傷がつくことがある。この傷のため、プローブ１２２又は把持部材１３４が大きく破損するおそれがある。

本実施形態では、特にプローブ１２２が超音波振動しているときにも適切に短絡が検出されるように考慮されている。すなわち、プローブ１２２が超音波振動していると、この振動に起因して、プローブ１２２と電極１３６とが短絡している状態と短絡していない状態とが短時間の間に変化することがある。本実施形態では、このような場合にも適切に短絡の有無が判断され得る。

図５は、プローブ１２２と電極１３６とが短絡した状態における、プローブ１２２と電極１３６との間の電気抵抗に係る値（抵抗値）の時間変化を示す。図５に示すように、抵抗値は、概して所定の閾値（抵抗閾値）よりも低いが、瞬間的に当該閾値よりも高い値を示すことがある。このような変動は、プローブ１２２の振動に起因する。本実施形態では、所定の判断期間の間に抵抗閾値よりも低い抵抗値が計測された回数が、所定の基準回数よりも多いとき、プローブ１２２と電極１３６とが短絡していると判定される。なお、この判断期間は、プローブ１２２の振動周期よりも長い期間である。また、抵抗値を取得する間隔すなわちサンプリング時間間隔は、プローブ１２２の振動周期よりも短いことが好ましいが、これに限らない。サンプリング時間間隔は、プローブ１２２の振動周期よりも長くても、本実施形態に係る動作は可能である。ただし、サンプリング時間間隔は判断期間よりも短い必要がある。

本実施形態に係る短絡判定処理について、図６に示すフローチャートを参照して説明する。図６に示す短絡判定処理は、例えば第１の出力ボタン１８１が押圧され、超音波駆動回路２３２及び高周波駆動回路２３４が動作している際に行われる。すなわち、短絡判定処理は、超音波振動子１８８により発生した振動に基づいてプローブ１２２が振動しており、かつ把持部材１３４の電極１３６とプローブ１２２との間に電圧が印加されている場合に実行される。なお、例えば第２の出力ボタン１８２が押圧されて、高周波駆動回路２３４のみが動作している場合、すなわち、電極１３６とプローブ１２２との間に電圧が印加されており、プローブ１２２が振動していない場合にも実行されてもよい。

ステップＳ１０１において、制御回路２１０は、カウンタＣを０にリセットする。カウンタＣは、抵抗値が抵抗閾値未満であることが検出された回数を示すカウンタである。また、このとき、判断期間を計測するためのタイマーもスタートさせる。

ステップＳ１０２において、制御回路２１０は、プローブ１２２と電極１３６との間の電気抵抗に係る値である抵抗値を取得する。この抵抗値は、電圧検出回路２４２と電流検出回路２４４との検出結果に基づいて得られる。

ステップＳ１０３において、制御回路２１０は、取得された抵抗値が所定の閾値（抵抗閾値）未満であるか否かを判定する。抵抗値が抵抗閾値未満でないとき、処理はステップＳ１０５に進む。一方、抵抗値が抵抗閾値未満であるとき、処理はステップＳ１０４に進む。

ステップＳ１０４において、制御回路２１０は、カウンタＣの値を増加させる。その後、処理はステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０５において、制御回路２１０は、ステップＳ１０１の処理からの経過時間を取得し、所定の判断期間が経過したか否かを判定する。判断期間が経過していないとき、処理はステップＳ１０２に戻る。すなわち、ステップＳ１０２乃至ステップＳ１０５の処理は繰り返され、抵抗値が抵抗閾値未満であることが検出された回数がカウンタＣの値として数えられる。

ステップＳ１０５において、判断期間が経過したと判定されたとき、処理はステップＳ１０６に進む。ステップＳ１０６において、制御回路２１０は、カウンタＣの値が基準回数Ｎよりも大きいか否かを判定する。カウンタＣの値が基準回数Ｎよりも大きくないとき、処理はステップＳ１０１に戻る。すなわち、カウンタＣは０にリセットされて、再び判断期間において抵抗値が抵抗閾値未満である場合が計数される。このように判断期間ごとに抵抗値が抵抗閾値未満であった回数が基準回数Ｎより大きいか否かが判定される。

ステップＳ１０６において、カウンタＣの値が基準回数Ｎよりも大きいとき、処理はステップＳ１０７に進む。処理がステップＳ１０７に進むのは、プローブ１２２と電極１３６とが電気的に短絡していると判定されたときである。ステップＳ１０７において、制御回路２１０は、エラー処理を行う。エラー処理として、例えば制御回路２１０は、超音波駆動回路２３２及び高周波駆動回路２３４の出力を停止させる。また、出力を停止させることに代えて、又は停止させることと共に、制御回路２１０は、表示装置２９２にエラーである旨や警告を表示させたり、警告音を出力させたり、記憶装置２５０にエラーログを記憶させたりしてもよい。以上によって短絡判定処理は終了する。

〈効果〉
本実施形態によれば、プローブ１２２が超音波振動しているときにも適切にプローブ１２２と電極１３６との間の短絡が検出され得る。短絡の検出方法としては、取得される抵抗値が所定の抵抗閾値未満になったときに短絡が発生したと判定するという方法も採用され得る。しかしながら、本実施形態の処置具１００のように、高周波電圧が印加されている場合、一般にノイズが大きいので、誤検出が多くなる。そこで、例えば、抵抗値が所定の抵抗閾値未満となることが連続して所定期間継続した場合に短絡が発生したと判定することもできる。ここでいう所定期間は、例えば数十ミリ秒から数百ミリ秒程度である。しかしながら、このような判定では、図５に示したような抵抗値が計測される場合、抵抗値が抵抗閾値よりも大きくなるたびに条件を満たさなくなり短絡していると判定されないことになる。これに対して、本実施形態では、判断期間中に抵抗値が抵抗閾値以上となることがあっても、短絡状態が検出され得る。なお、短絡状態において抵抗値が抵抗閾値以上となるのは、プローブ１２２が振動していることに由来しており、振動周期に対応して定期的に発生する。例えばプローブ１２２が４７ｋＨｚで振動しているとき、約０．０２ミリ秒周期で発生する。本実施形態によれば、このような早い変化が生じているにも関わらず、適切に短絡の発生が検出され得る。

［第２の実施形態］
第２の実施形態について説明する。ここでは、第１の実施形態との相違点について説明し、同一の部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。第１の実施形態では、判断期間内における抵抗値が抵抗閾値未満となった回数に基づいて短絡しているか否かの判断を行っている。これに対して、本実施形態では、超音波振動に由来する抵抗値の変化は、振動周期に応じることに注目して以下を行う。

図７に示すように最初に抵抗値が抵抗閾値未満になったことが検出された時間ｔ０を基準として、プローブ１２２の振動周期毎に対象期間が設定される。この対象期間は、時間ｔ０と同じ位相を含む期間に設定される。対象期間の長さは、限定されない。対象期間の長さは、例えば振動周期の４分の１でもよい。

本実施形態では、判断期間を通じて対象期間中に取得された抵抗値のうち、抵抗閾値未満であった場合の回数を取得し、この回数が基準回数よりも多いとき、プローブ１２２と電極１３６とが短絡していると判定する。

本実施形態に係る短絡判定処理について、図８に示すフローチャートを参照して説明する。

ステップＳ２０１において、制御回路２１０は、プローブ１２２と電極１３６との間の電気抵抗に係る値である抵抗値を取得する。ステップＳ２０２において、制御回路２１０は、取得された抵抗値が抵抗閾値未満であるか否かを判定する。抵抗値が抵抗閾値未満でないとき、処理はステップＳ２０１に戻る。一方、抵抗値が抵抗閾値未満であるとき、処理はステップＳ２０３に進む。

ステップＳ２０３において、制御回路２１０は、カウンタＣを０にリセットする。また、このときが図７に示す時間ｔ０に相当するので、判断期間を計測するためのタイマーもスタートさせる。さらに、このときを基準として、対象期間が決定される。

ステップＳ２０４において、制御回路２１０は、抵抗値を取得する。ステップＳ２０４において、制御回路２１０は、現在が判定を行う対象期間であるか否かを判定する。対象期間でないとき、処理はステップＳ２０８に進む。一方、対象期間であるとき、処理はステップＳ２０６に進む。

ステップＳ２０６において、制御回路２１０は、取得された抵抗値が抵抗閾値未満であるか否かを判定する。抵抗値が抵抗閾値未満でないとき、処理はステップＳ２０８に進む。一方、抵抗値が抵抗閾値未満であるとき、処理はステップＳ２０７に進む。ステップＳ２０７において、制御回路２１０は、カウンタＣの値を増加させる。その後、処理はステップＳ２０８に進む。

ステップＳ２０８において、制御回路２１０は、所定の判断期間が経過したか否かを判定する。判断期間が経過していないとき、処理はステップＳ２０４に戻る。すなわち、ステップＳ２０４乃至ステップＳ２０８の処理は繰り返され、抵抗値が閾値未満であることが検出された回数がカウンタＣの値として数えられる。

ステップＳ２０８において、判断期間が経過したと判定されたとき、処理はステップＳ２０９に進む。ステップＳ２０９において、制御回路２１０は、カウンタＣの値が基準回数Ｎよりも大きいか否かを判定する。カウンタＣの値が基準回数Ｎよりも大きくないとき、処理はステップＳ２０１に戻る。すなわち、再び抵抗値が抵抗閾値未満となったことが検出されたときに、カウンタＣは０にリセットされて、再び判断期間内の対象期間において抵抗値が抵抗閾値未満である場合が計数される。このように判断期間ごとに対象期間において抵抗値が抵抗閾値未満であった回数が基準回数Ｎより大きいか否かが判定される。

ステップＳ２０９において、カウンタＣの値が基準回数Ｎよりも大きいとき、処理はステップＳ２１０に進む。処理がステップＳ２１０に進むのは、プローブ１２２と電極１３６とが電気的に短絡していると判定されたときである。ステップＳ２１０において、制御回路２１０は、エラー処理を実行する。

本実施形態によれば、第１の実施形態の場合と同様に、プローブ１２２が超音波振動しているときにも適切にプローブ１２２と電極１３６との間の短絡が検出され得る。超音波振動に由来する抵抗値の変化は、振動周期に応じるので、最初に抵抗値が抵抗閾値未満になったことが検出されたときと同じ位相を含む期間で、抵抗値が抵抗閾値未満であるか否かが判定される。このようにすることで、第１の実施形態の場合よりも判定の精度が向上する。

なお、ここでは、最初に抵抗値が抵抗閾値未満になったことが検出された時間ｔ０を基準として、プローブ１２２の振動周期毎に対象期間が設定される例を示したがこれに限らない。抵抗値が抵抗閾値未満になることが所定回数繰り返されたときを基準として、対象期間が設定されてもよい。また、ここでは、図７には、振動の１周期毎に対象期間が設定される例を示したがこれに限らない。複数周期毎に１回の対象期間が設定されてもよい。プローブ１２２の振動に伴ってプローブ１２２と電極１３６とが接触したり離れたりすることが繰り返される状況において、周期的に表れる接触すると考えられる期間に対象期間が設定されればよい。

［第３の実施形態］
第３の実施形態について説明する。ここでは、第１の実施形態との相違点について説明し、同一の部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。第１の実施形態では、判断期間内における抵抗値が抵抗閾値未満となった回数に基づいて短絡しているか否かの判断が行われる。これに対して、本実施形態では、抵抗値の変動幅が所定の変動閾値よりも大きくなった回数に基づいて短絡しているか否かの判断が行われる。

超音波振動するプローブ１２２と電極１３６とが接触しているとき、上述のとおりプローブ１２２の超音波振動に由来して、プローブ１２２と電極１３６との間の抵抗値の変動が大きくなる。そこで、本実施形態では、所定の判断期間内において、図９に示すような抵抗値の変動幅が所定の閾値よりも大きくなった回数を取得し、この回数が基準回数よりも多いとき、プローブ１２２と電極１３６とが短絡していると判定する。

本実施形態に係る短絡判定処理について、図１０に示すフローチャートを参照して説明する。

ステップＳ３０１において、制御回路２１０は、カウンタＣを０にリセットする。また、判断期間を計測するためのタイマーもスタートさせる。ステップＳ３０２において、制御回路２１０は、プローブ１２２と電極１３６との間の電気抵抗に係る値である抵抗値を取得する。ステップＳ３０３において、制御回路２１０は、今回取得された抵抗値と前回取得された抵抗値との差異である変動幅を算出する。

ステップＳ３０４において、制御回路２１０は、算出された変動幅は、所定の閾値（変動閾値）より大きいか否かを判定する。変動幅が変動閾値より大きくないとき、処理はステップＳ３０６に進む。一方、変動幅が変動閾値よりも大きいとき、処理はステップＳ３０５に進む。ステップＳ３０５において、制御回路２１０は、カウンタＣの値を増加させる。その後、処理はステップＳ３０６に進む。

ステップＳ３０６において、制御回路２１０は、所定の判断期間が経過したか否かを判定する。判断期間が経過していないとき、処理はステップＳ３０２に戻る。すなわち、ステップＳ３０２乃至ステップＳ３０６の処理は繰り返され、変動幅が変動閾値より大きいことが検出された回数がカウンタＣの値として数えられる。

ステップＳ３０６において、判断期間が経過したと判定されたとき、処理はステップＳ３０７に進む。ステップＳ３０７において、制御回路２１０は、カウンタＣの値が基準回数Ｎよりも大きいか否かを判定する。カウンタＣの値が基準回数Ｎよりも大きくないとき、処理はステップＳ３０１に戻る。すなわち、カウンタＣは０にリセットされて、再び判断期間において変動幅が変動閾値よりも大きい場合が計数される。このように判断期間ごとに変動幅が変動閾値よりも大きかった回数が基準回数Ｎより大きいか否かが判定される。

ステップＳ３０７において、カウンタＣの値が基準回数Ｎよりも大きいとき、処理はステップＳ３０８に進む。処理がステップＳ３０８に進むのは、プローブ１２２と電極１３６とが電気的に短絡していると判定されたときである。ステップＳ３０８において、制御回路２１０は、エラー処理を実行する。以上によって短絡判定処理は終了する。

本実施形態によっても、第１の実施形態の場合と同様に、プローブ１２２が超音波振動しているときにも適切にプローブ１２２と電極１３６との間の短絡が検出され得る。

［第４の実施形態］
第４の実施形態について説明する。ここでは、第１の実施形態との相違点について説明し、同一の部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。第１の実施形態では、判断期間内における抵抗値が抵抗閾値未満となった回数に基づいて短絡しているか否かの判断を行っている。これに対して、本実施形態では、超音波振動に由来する抵抗値の変動をローパスフィルタによって取り除き、フィルタ処理後の信号に基づいて短絡が発生しているか否かを判定する。

図１１は、抵抗値の時間変化を示す。例えば図１１に示すように、超音波振動に由来する高周波成分が含まれる信号に対して、ローパスフィルタによる処理がされる。ここで用いられるローパスフィルタは、例えば図１２にゲイン特性を示すような、プローブ１２２を超音波振動させるための出力周波数、すなわち、プローブ１２２の振動周波数が遮断されるようなローパスフィルタである。ローパスフィルタによる処理がなされた信号は、例えば図１３に示すようになる。本実施形態では、ローパスフィルタによる処理後の信号について、抵抗値が抵抗閾値未満となることが所定期間継続した場合に、短絡していると判定される。

本実施形態に係る手術システム１０の構成例の概略を表すブロック図を図１４に示す。この図に示すように、本実施形態に係る手術システム１０は、第１の実施形態に係る手術システム１０と制御回路２１０の構成が異なる。本実施形態に係る手術システム１０のその他の構成は、第１の実施形態に係る手術システム１０の場合と同様である。

本実施形態に係る制御回路２１０は、第１の実施形態に係る制御回路２１０と同様に、出力制御回路２１２と、抵抗取得回路２１４とを備える。また、本実施形態に係る制御回路２１０は、フィルタ２２２と、判定回路２２４とを備える。

出力制御回路２１２は、第１の実施形態の場合と同様に、超音波駆動回路２３２の出力及び高周波駆動回路２３４の出力を制御する。また、出力制御回路２１２は、超音波駆動回路２３２及び高周波駆動回路２３４の出力の制御に係る情報を、判定回路２２４へと伝達する。

抵抗取得回路２１４は、第１の実施形態の場合と同様に、Ａ／Ｄ変換器２４６を介して電圧検出回路２４２及び電流検出回路２４４から取得した電圧値及び電流値に基づいて、プローブ１２２と電極１３６との間の電気抵抗に係る抵抗値を取得する。この抵抗値を表す信号は、フィルタ２２２へと伝達される。

フィルタ２２２は、超音波駆動回路２３２から出力される超音波振動子１８８を振動させる信号の周波数を遮断するようなローパスフィルタである。フィルタ２２２は、抵抗値を示すアナログの信号をフィルタリングするアナログのフィルタ回路であってもよいし、抵抗値を示すアナログの信号が離散値として取得されることでデジタル信号化された信号をフィルタリングするデジタルのフィルタであってもよい。このように、フィルタ２２２の遮断周波数は、プローブ１２２の振動周波数に基づいて決定されている。フィルタを通過した信号は、判定回路２２４へと伝達される。

判定回路２２４は、フィルタ２２２から受信した信号について、所定の抵抗閾値以下の状態が所定期間継続しているか否かを判定することで、プローブ１２２と電極１３６とが短絡しているか否かを判定する。

本実施形態に係る短絡判定処理について、図１５に示すフローチャートを参照して説明する。

ステップＳ４０１において、制御回路２１０は、プローブ１２２と電極１３６との間の電気抵抗に係る値である抵抗値を取得する。ステップＳ４０２において、制御回路２１０は、ステップＳ４０１で取得した抵抗値に係る信号に対してローパスフィルタによるフィルタリング処理を行う。

ステップＳ４０３において、制御回路２１０は、フィルタリング処理された抵抗値が抵抗閾値未満であることが所定期間継続して観測されたか否かを判定する。条件を満たしていないとき、処理はステップＳ４０１に戻る。一方、条件を満たしているとき、処理はステップＳ４０４に進む。

ステップＳ４０４において、制御回路２１０は、エラー処理を実行する。以上によって短絡判定処理は終了する。

本実施形態によれば、プローブ１２２の超音波振動に由来する高周波信号が遮断されるので、適切にプローブ１２２と電極１３６との間の短絡が検出され得る。

Claims (10)

1. 導電性を備えている振動するプローブと、前記プローブに対して開閉する把持部材と、前記把持部材に設けられた電極とを備えた処置具の、前記プローブと前記電極との間に高周波電力を供給する電源装置であって、
   前記プローブと前記電極との間の電気抵抗に係る抵抗値を繰り返し取得する抵抗取得回路と、
   前記プローブが振動しており、かつ、前記プローブと前記電極との間に電力が供給されている間に、前記抵抗値が所定の条件を満たす回数を取得する条件判断回路と、
   前記回数に基づいて、前記プローブと前記電極とが電気的に短絡しているか否かを判定する判定回路と
   を備える電源装置。
2. 前記抵抗取得回路は、前記プローブと前記電極との間に供給される前記高周波電力に基づいて、所定のサンプリング時間間隔で前記抵抗値を取得し、
   前記条件判断回路は、前記抵抗値と所定の閾値とを比較することで前記所定の条件を満たす回数を取得し、
   前記判定回路は、所定の判断期間内に前記回数が所定の基準回数を超えたとき、前記プローブと前記電極とが電気的に短絡していると判定する、
   請求項１に記載の電源装置。
3. 前記条件判断回路は、前記抵抗値と所定の閾値とを比較して、前記抵抗値が前記所定の閾値未満となる回数を取得し、
   前記判定回路は、所定の判断期間内に前記回数が所定の基準回数を超えたとき、前記プローブと前記電極とが電気的に短絡していると判定する、
   請求項１に記載の電源装置。
4. 前記抵抗取得回路は、前記プローブの振動周期よりも短いサンプリング時間間隔で前記抵抗値を取得する、
   請求項１に記載の電源装置。
5. 前記条件判断回路は、前記抵抗値が所定の閾値未満になったときに係るときを基準として、前記振動周期に基づく対象期間に得られた前記抵抗値が前記所定の閾値未満となる回数を取得し、
   前記判定回路は、所定の判断期間内に前記回数が所定の基準回数を超えたとき、前記プローブと前記電極とが電気的に短絡していると判定する、
   請求項４に記載の電源装置。
6. 前記対象期間は、前記抵抗値が所定の閾値未満になったときに係るときを基準として、前記振動周期毎に設定される所定の期間である、
   請求項５に記載の電源装置。
7. 前記抵抗取得回路は、所定のサンプリング時間間隔で前記抵抗値を取得し、
   前記条件判断回路は、前記抵抗値の変動幅が所定の閾値を超える回数を取得し、
   前記判定回路は、所定の判断期間内に前記回数が所定の基準回数を超えたとき、前記プローブと前記電極とが電気的に短絡していると判定する、
   請求項１に記載の電源装置。
8. 導電性を備えている振動するプローブと、前記プローブに対して開閉する把持部材と、前記把持部材に設けられた電極とを備えた処置具の、前記プローブと前記電極との間に高周波電力を供給する電源装置であって、
   前記プローブと前記電極との間の電気抵抗に係る抵抗値を繰り返し取得する抵抗取得回路と、
   前記プローブが振動しており、かつ、前記プローブと前記電極との間に電力が供給されている間に、遮断周波数が前記プローブの振動周波数に基づいて決定されているフィルタによってフィルタリングされた前記抵抗値の信号が、所定の期間、所定の条件を満たしたとき、前記プローブと前記電極とが電気的に短絡していると判定する判定回路と、
   を備える電源装置。
9. 請求項１に記載の電源装置と、
   前記処置具と
   を備える手術システム。
10. 導電性を備えている振動するプローブと、前記プローブに対して開閉する把持部材と、前記把持部材に設けられた電極とを備えた処置具の、前記プローブと前記電極との間に高周波電力を供給する電源装置の作動方法であって、前記電源装置が、
    前記プローブと前記電極との間の電気抵抗に係る抵抗値を繰り返し取得することと、
    前記プローブが振動しており、かつ、前記プローブと前記電極との間に電力が供給されている間に、前記抵抗値が所定の条件を満たす回数を取得することと、
    前記回数に基づいて、前記プローブと前記電極とが電気的に短絡しているか否かを判定することと
    を含む電源装置の作動方法。

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