JP6543892B2 - 手術装置 - Google Patents

Description

本発明は、圧縮気体を用いて手術器具を駆動する手術装置に関する。

従来、圧縮気体を用いて手術器具を駆動する手術器具が知られている。例えば、特許文献１が開示する硝子体手術装置は、チューブを通じて圧縮気体を手術器具に導入することで、可動部を外筒刃に沿って先端側に移動させる。可動部が先端側に移動すると、外筒刃の吸引口から吸引されている硝子体が切除される。

特開２０１０−５７６４２号公報

圧縮気体によって可動された可動部が可動範囲の終端位置に達すると、手術器具の一部に可動部が衝突して衝撃が発生する場合がある。この衝撃は、手術器具の振動等に繋がり得る。仮に、手術器具に導入する圧縮気体の圧力を単純に減少させると、衝撃は緩和される可能性があるものの、可動部の可動速度が減少する。従って、従来の手術装置では、可動部が可動する影響で手術器具に発生し得る衝撃を適切に緩和させることは困難であった。

本開示は、可動部が可動する影響で手術器具に発生し得る衝撃を適切に緩和させることができる手術装置を提供することを目的とする。

本開示における典型的な実施形態が提供する手術装置は、可動することで物質を破壊する可動部と、気体が導入される気体導入室とを備え、前記物質を破壊する方向に前記可動部を可動させる動力、および、前記方向の反対方向へ前記可動部を可動させる動力の少なくともいずれかに、前記気体導入室に導入される圧縮気体が用いられる手術器具を駆動する手術装置であって、前記気体導入室への圧縮気体の導入および導入の停止を切り換える電磁弁と、圧縮気体発生源と前記電磁弁との間に設けられ、前記圧縮気体発生源から送られる圧縮気体を蓄える気体貯留部と、前記圧縮気体発生源から前記気体貯留部に流入する圧縮気体の流量を制限する流量制限部とを備え、前記流量制限部は、前記気体貯留部から導入される圧縮気体によって前記可動部が可動範囲の可動開始位置から終端位置に可動している間の、前記圧縮気体発生源から前記気体貯留部へ流入する圧縮気体の流量を、前記気体貯留部から前記気体導入室へ導入される圧縮気体の流量よりも少なくする。

本開示に係る手術装置は、可動部が可動する影響で手術器具に発生し得る衝撃を、適切に緩和させることができる。

手術装置１および手術器具２の概略構成を示す図である。 可動部６が可動開始位置にある状態の、可動部６および外筒刃４の先端の拡大断面図である。 可動部６が可動範囲の途中にある状態の、可動部６および外筒刃４の先端の拡大断面図である。 可動部６が可動終端位置にある状態の、可動部６および外筒刃４の先端の拡大断面図である。 手術装置１の電気的構成を示すブロック図である。 可動部６が可動開始位置から可動終端位置まで１回移動する間の、可動部６の位置と時間の関係を示す図である。 可動部６の可動が複数回繰り返される間の、貯留空間内の圧力と時間の関係を示す図である。

以下、本開示における典型的な実施形態の一つについて、図面を参照して説明する。本実施形態では、患者眼に対して硝子体手術を行うために使用される手術装置１を例示して説明を行う。詳細には、本実施形態の手術装置１は、白内障手術および硝子体手術を共に実行することができる眼科用の装置である。以下では、手術装置１の構成のうち、硝子体手術を実行するための構成について説明する。

図１〜図４を参照して、本実施形態の手術装置１および手術器具２の概略構成について説明する。図１に示すように、本実施形態の手術装置１には手術器具２が接続される。手術装置１は、接続された手術器具２を駆動する。

＜手術器具の概略構成＞
手術器具２について説明する。本実施形態の手術器具２は硝子体カッターであり、患者眼の硝子体組織を破壊（本実施形態では切断）すると共に、眼内に供給される灌流液と共に硝子体組織を吸引する。図１に示すように、手術器具２は、ハウジング３、外筒刃４、可動部６、ピストン１０、ダイヤフラム１２、付勢部材１５等を備える。ハウジング３は略筒状の部材であり、外筒刃４および可動部６等の各種構成を保持する。ハウジング３は、手術中に術者によって把持される。

外筒刃４は、ハウジング３の内部から先端側へ真っ直ぐに延びる。外筒刃４はハウジング３に対して固定されている。外筒刃４の形状は、先端が壁部によって閉塞された筒状（例えば円筒状）である。外筒刃４の筒部における先端部近傍には、物質（例えば硝子体組織）を吸引するための開口である吸引口５が形成されている。本実施形態では、外筒刃４の先端部が患者眼の硝子体内に挿入されて、硝子体組織が吸引口５から吸引される。

可動部６は、可動することで物質を破壊する。一例として、本実施形態の可動部６は、外筒刃４の内部において軸方向（図１〜図４における左右方向）に可動可能な筒状の刃（いわゆる内筒刃）である。図２〜図４に示すように、本実施形態の可動部６の外径は、外筒刃４の内径と略一致している。可動部６の先端には開口部７が形成されている。筒状の可動部６の内部は、物質を吸引するための吸引経路８の一部を構成する。つまり、吸引経路８は、外筒刃４の吸引口５から可動部６の内部を通り、後述する廃液袋３３（図１参照）へ延びる。

図２に示すように、物質を破壊するための破壊動力（本実施形態では切断動力）が可動部６に対して加えられていない場合、可動部６の先端の開口部７は、吸引口５よりも後端側の可動開始位置にある。この状態では、吸引経路８は完全に開放されているので、吸引経路８内の流体に吸引圧が加えられると、物質が吸引口５から吸引経路８に引き込まれる。

図２および図３に示すように、可動部６に破壊動力が加えられると、可動部６は、可動範囲内を可動終端位置に向けて可動する。その結果、吸引口５から引き込まれた物質に可動部６の開口部７が接触し、物質が切断される。つまり、可動部６の開口部７が、物質を切断する刃として機能する。なお、可動部６が可動終端位置に近づくにつれて、吸引口５が徐々に可動部６によって閉塞されていく。

図４に示すように、可動部６に十分な破壊動力が加えられると、物質が完全に切断されて、可動部６の開口部７が外筒刃４の先端の壁部に接触する。開口部７が外筒刃４の壁部に接触すると、可動部６の可動は停止する。従って、本実施形態では、可動部６の可動終端位置は、開口部７が外筒刃４の壁部に接触する位置となる。なお、本実施形態では、可動部６が可動終端位置に達すると、外筒刃４の吸引口５は可動部６によって完全に閉塞される。

以上のように、本実施形態の手術器具２は、可動部６を可動させることで物質を破壊する。詳細には、可動部６は、破壊動力が加えられることで一方向（本実施形態では軸方向の先端側）に可動し、先端の開口部７によって物質を破壊（切断）する。また、詳細は後述するが、可動部６への破壊動力の印加が停止すると、可動部６は反対方向（本実施形態では軸方向の後端側）に可動する。本実施形態の手術装置１は、可動部６の一往復を１つのサイクルとし、このサイクルを繰り返させることで、物質を断続的に切断させる。

また、本実施形態のように、破壊動力によって可動された可動部６が可動範囲の終端位置に達すると、手術器具２の一部（本実施形態では外筒刃４の先端の壁部）に可動部６が衝突して衝撃が発生する場合がある。特に、本実施形態では、可動部６が繰り返し往復されるので、可動部６が手術器具２の一部に連続して衝突し、手術器具２に振動が発生する場合がある。破壊動力の大きさを単純に減少させると、衝撃は緩和される可能性があるものの、可動部６の可動速度が減少する。特に、単位時間あたりに実行される可動部６の往復回数（以下、「カットレート」という）を大きくする程、高い可動速度が必要となるが、可動速度が足りないと可動部６が可動範囲を十分に往復できずに切断が不十分となる場合がある。詳細は後述するが、本実施形態の手術装置１は、可動部６の可動速度が減少することを抑制しつつ、手術器具２に発生し得る衝撃を緩和させる。

図１に示すように、可動部６の後端部近傍はピストン１０に固定されている。ピストン１０は、ハウジング３の内部に形成されたシリンダ１１内に配置されている。詳細には、ピストン１０は、シリンダ１１に固定されたダイアフラム１２によって、外筒刃４および可動部６の軸方向に移動可能に保持されている。ダイアフラム１２よりも後方のシリンダ１１内の空間は、圧縮気体が導入される気体導入室１３となる。

ダイヤフラム１２よりも前方に形成されたコンパートメント１４には、付勢部材１５（圧縮コイルばね）が配置されている。付勢部材１５は、コンパートメント１４内の先端とピストン１０との間に配置され、ピストン１０に軸方向後方への付勢力を加える。ハウジング３には、コンパートメント１４の内部からハウジング３の外部まで延びる通気孔１６が形成されている。従って、ピストン１０が軸方向に移動してコンパートメント１４の体積が変化しても、コンパートメント１４内の圧力は大気圧に保たれる。

気体導入室１３に圧縮気体が導入されると、ダイアフラム１２によって保持されているピストン１０が先端側に移動する。その結果、可動部６が外筒刃４の内部を先端側に可動する。気体導入室１３への圧縮気体の導入が停止されて、気体導入室１３内から気体が抜かれると、付勢部材１５の付勢力によって、ピストン１０および可動部６が後端側へ可動する。

ハウジング３の後部には、気体導入チューブ１７と吸引チューブ１８が接続される。気体導入チューブ１７は、手術装置１と気体導入室１３との間で気体を移動させる経路の一部となる。吸引チューブ１８は、筒状の可動部６内に形成された流体の経路を手術装置１に接続する。

＜手術装置の概略構成＞
手術装置１について説明する。図１に示すように、本実施形態の手術装置１は、圧縮気体発生源２０、レギュレータ２１、流量制限部２２、気体貯留部２３、圧力検出センサ２４、電磁弁２５、マフラー３０、吸引ポンプ３２、および廃液袋３３等を備える。圧縮気体発生源２０が発生させた圧縮気体は、レギュレータ２１、流量制限部２２、気体貯留部２３、および電磁弁２５を経て手術器具２に導入される。

圧縮気体発生源（コンプレッサー）２０は、手術器具２の可動部６を可動させるための動力源として用いられる。つまり、本実施形態では、圧縮気体発生源２０が発生させる圧縮気体が、手術器具２の気体導入室１３に導入されることで、手術器具２が駆動される。本実施形態では、圧縮気体発生源２０は手術装置１の内部に組み込まれている。しかし、圧縮気体発生源２０は、手術装置１の外部に設けられていてもよい。また、本実施形態の手術装置１は空気を圧縮して使用するが、空気以外の気体を用いることも可能である。

レギュレータ２１は、圧縮気体発生源２０から電磁弁２５に延びる気体の経路に設けられている。レギュレータ２１は、圧縮気体発生源２０から電磁弁２５に向けて（つまり、気体貯留部２３に）送られる圧縮気体の圧力を、設定圧力以下にする。つまり、レギュレータ２１は、レギュレータ２１よりも下流側の気体の圧力を設定値以下に保つ。本実施形態では、ＣＰＵ５０（図５参照）を含む制御部からの信号によって電動で駆動する電動駆動レギュレータが用いられている。しかし、ユーザが手動で設定圧力を調整するレギュレータを採用してもよい。

流量制限部２２は、圧縮気体発生源２０から電磁弁２５に延びる気体の経路（本実施形態ではレギュレータ２１と気体貯留部２３の間の経路）に設けられている。流量制限部２２は、圧縮気体発生源２０から電磁弁２５へ向けて流入する圧縮気体の流量を制限する。つまり、本実施形態の流量制限部２２は、流量制限部２２と電磁弁２５の間の空間（本実施形態では気体貯留部２３を含む貯留空間）に流入させる圧縮気体の流量を制限する。さらに換言すると、レギュレータ２１は、圧縮気体発生源２０から貯留空間に送られる圧縮気体の圧力の上限を設定圧力以下に制限する。一方で、レギュレータ２１の上流側と下流側（貯留空間側）の圧力差が大きければ、大量の圧縮気体が短時間でレギュレータ２１を通過する。従って、一般的なレギュレータ２１には、圧縮気体の流量を制限する機能は無い。これに対し、流量制限部２２の機能は、上流側と下流側に圧力差がある場合に、単位時間あたりに貯留空間に流入する圧縮気体の流量を、流量制限部２２が無い場合に比べて減少させる機能である。

詳細には、本実施形態の流量制限部２２は、手術器具２の可動部６が可動範囲の可動開始位置から終端位置に向けて可動している間の、圧縮気体発生源２０から気体貯留部２３に流入する圧縮気体の流量を、気体貯留部２３から手術器具２に供給（導入）される圧縮気体の流量よりも少なくする。従って、圧縮気体によって可動部６が可動範囲を移動している間、気体貯留部２３における圧縮気体の圧力は、レギュレータ２１によって設定されている圧力を常に維持することは無い。つまり、可動部６が可動開始位置から終端位置まで移動する間のいずれかのタイミングで、気体貯留部２３内の圧縮気体の圧力は一旦低下する。電磁弁２５が制御されて、手術器具２への圧縮気体の導入が停止されると、気体貯留部２３内の圧縮気体の圧力は、レギュレータ２１によって設定された圧力を上限として上昇する。

一例として、本実施形態の流量制限部２２には、圧縮気体発生源２０から気体貯留部２３に延びる圧縮気体の経路の通過面積を変更する可変絞り（スピードコントローラと言われる場合もある）が用いられている。通過面積とは、圧縮気体の通過方向に対して垂直な方向における経路内の断面積のうち、その経路において最も小さい断面積である。本実施形態の流量制限部２２は、制御部からの信号によって電動で駆動されることで、経路の通過面積を変更する。しかし、流量制限部２２の構成は適宜変更することができる。例えば、手動で通過面積が変更される絞りを採用することも可能である。絞り量（通過面積）が固定されている固定絞りを採用してもよい。また、詳細は後述するが、電磁弁を流量制限部２２として採用してもよい。

気体貯留部２３は、流量制限部２２と電磁弁２５の間の圧縮気体の経路に設けられている。気体貯留部２３は、圧縮気体発生源２０から流量制限部２２を通じて送られた圧縮気体を蓄える。気体貯留部２３の容積を適切な容積とすることで、電磁弁２５を経て手術器具２に圧縮気体を導入する際の、圧縮気体の圧力の変化態様を、適切な態様とすることができる。例えば、気体貯留部２３の容積を大きくする程、電磁弁２５を開放させた以後の、電磁弁２５と流量制限部２２の間に存在する圧縮気体の圧力降下を緩やかにすることができる。この場合、動力が不足して可動部６の可動が不十分になることが抑制される。よって、手術装置１は、高いカットレートで可動部６を駆動する場合でも、より適切に駆動を制御することができる。なお、気体貯留部２３は、箱状の部屋とする必要は無い。例えば、流量制限部２２と電磁弁２５の間の気体の経路の少なくとも一部の太さを調整することで、気体貯留部２３を設けてもよい。

圧力検出センサ２４は、流量制限部２２と電磁弁２５の間の貯留空間に存在する気体の圧力を検出する。本実施形態では、圧力検出センサ２４は気体貯留部２３に設けられている。本実施形態の手術装置１は、圧力検出センサ２４によって検出された圧力に基づいて、流量制限部２２による圧縮気体の流量の制限量を決定することができる。

電磁弁２５は、手術器具２の気体導入室１３への圧縮気体の導入、および導入の停止を切り換える。本実施形態では、電磁弁２５のハウジングには、注入口Ｐ、排気口Ｒ、出力ポートＡ、および出力ポートＢが設けられている。電磁弁２５の電磁コイル２６に通電が行われると、可動鉄心が固定鉄心側に引き寄せられて弁が移動する。その結果、注入口Ｐと出力ポートＢが接続される（弁が開く）。電磁コイル２６への通電が遮断されると、ばね２７の付勢力によって弁が移動する。その結果、排気口Ｒと出力ポートＢが接続されると共に、注入口Ｐと出力ポートＡが接続される。出力ポートＡには蓋２８が設けられているので、電磁コイル２６への通電が遮断されている間は、注入口Ｐは閉塞状態とされる（弁が閉じる）。ＣＰＵ５０（図５参照）によって電磁コイル２６への通電のＯＮ／ＯＦＦが制御されることで、電磁弁２５が開閉され、気体導入室１３への圧縮気体の導入と導入の停止とが切り換えられる。

電磁弁２５のＯＮ／ＯＦＦの周期（１サイクルの時間）は、カットレート（カッティング速度）に基づいて設定される。カットレートとは、単位時間あたりに実行されるサイクルの回数であり、本実施形態では「回数／分」の単位で表される。１サイクルにおけるＯＮ時間は、デューティー比（つまり、１つのサイクルの時間に対する、切断動力が加えられるＯＮ時間の比）として設定される。本実施形態のＣＰＵ５０は、設定された値に基づいて、手術器具２の可動部６を繰り返し往復可動させることで、硝子体組織を細かく切断する。

マフラー３０は、電磁弁２５の排気口Ｒから延びる気体の経路に接続されている。電磁弁２５を通じて手術器具２から排出される圧縮気体は、マフラー３０を経て外部に排出される。その結果、排気によって生じる騒音が低減される。

吸引ポンプ３２は、吸引経路８内の流体に吸引圧を加えることで、手術器具２の吸引口５から流体を吸引する。吸引ポンプ３２には種々の構成を使用することができる。例えば、可撓性を有する流路を押圧しながら回転することで吸引圧を発生させるペリスタリックポンプ（蠕動型ポンプ）を採用できる。また、加圧した気体をベンチュリー管に送って低い圧力を作り出すベンチュリーポンプを採用してもよい。また、手術装置１は、複数種類の吸引ポンプ３２を備えてもよい。吸引ポンプ３２からの吸引圧によって吸引された流体は、吸引経路８に接続された廃液袋３３に排出される。

＜手術装置の電気的構成＞
図５を参照して、本実施形態の手術装置１の電気的構成について説明する。手術装置１は、手術装置１の制御を司るＣＰＵ５０を備える。ＣＰＵ５０は、手術機器２の駆動制御等を含む各種制御を行う。つまり、ＣＰＵ５０は、手術装置１の制御部の一部である。ＣＰＵ５０には、ＲＡＭ５１、ＲＯＭ５２、不揮発性メモリ５３、表示部５５、操作部５６、フットスイッチ５７、外部通信Ｉ／Ｆ５８、圧縮気体発生源２０、レギュレータ２１、流量制限部２２、圧力検出センサ２４、電磁弁２５、および吸引ポンプ３２が、バスを介して接続されている。

ＲＡＭ５１は、各種情報を一時的に記憶する。ＲＯＭ５２には、ＣＰＵ５０が実行するプログラム、および各種初期値等が記憶されている。不揮発性メモリ５３は、電源の供給が遮断されても記憶内容を保持できる非一過性の記憶媒体である。手術器具２の駆動制御を行うための制御プログラムは、不揮発性メモリ５３に記憶されていてもよい。

表示部５５は各種情報を表示する。操作部５６は、ユーザによって操作されることで、ユーザからの各種操作指示の入力を受け付ける。操作部５６としては、各種ボタン等を備えた操作パネル、表示部５５の表面に設けられたタッチパネル、およびマウス等、種々の構成を採用できる。フットスイッチ５７は、ユーザ（術者）が手術器具２の動作指示を入力するために、ユーザの足によって操作される。外部通信Ｉ／Ｆ５８は、手術装置１と外部装置１００との間の通信（有線通信でも無線通信でもよい）を行うことができる。

＜可動部の駆動態様＞
図６を参照して、本実施形態の手術装置１によって駆動される手術器具２の駆動態様について説明する。図６は、可動部６が可動開始位置から可動終端位置まで１回移動する間の、可動部６の位置と時間の関係を示す図である。横軸は時間を示す。横軸の原点は、可動部６が可動開始位置から可動を開始した時点（つまり、電磁弁２５を開放させた時点）を示す。縦軸は可動部６の位置を示す。

なお、グラフ６３が、本実施形態における可動部６の駆動態様を示す。グラフ６１およびグラフ６２は、本実施形態の手術装置１と従来装置の駆動態様の違いを説明するために示されたグラフであり、流量制限部２２および気体貯留部２３を備えない従来の手術装置によって可動された可動部６の駆動態様を示す。また、図６のグラフは、本実施形態による駆動態様の特徴を分かりやすく示すために模式的に駆動態様を示すものであり、実際の駆動態様とは異なる場合もあり得る。

例えば、電磁弁２５を開放してから時間Ｔ１で、可動部６を可動開始位置から可動終端位置まで可動させる場合を考える。この場合、図６のグラフ６１が示すように、流量制限部２２を備えない従来の手術装置でも、レギュレータ２１から電磁弁２５に向けて送られる圧縮気体の圧力を調整することで、時間Ｔ１で可動部６を可動終端位置まで可動させることは可能である。しかし、流量制限部２２が設けられていない場合、電磁弁２５から気体導入室１３に供給される圧縮気体の圧力は常に高くなる。その結果、可動終端位置に到達する際の可動部６の運動エネルギーは高くなり易い。よって、可動部６が手術器具２の一部（本実施形態では、外筒刃４の先端の壁部）に衝突する際の衝撃が大きくなり易い。

図６のグラフ６２が示すように、レギュレータ２１から送られる圧縮気体の圧力を、グラフ６１に示す場合に比べて低下させると、可動終端位置に到達する際の可動部６の運動エネルギーは、グラフ６１が示す場合よりも低くなる。しかし、この場合、可動部６が可動開始位置から可動終端位置まで到達するために必要な時間は、グラフ６１が示す時間Ｔ１よりも長い時間Ｔ２となる。

これに対し、本実施形態の手術装置１は、電磁弁２５とレギュレータ２１の間の流路に流量制限部２２と気体貯留部２３を備える。また、図６のグラフ６３に示す例では、レギュレータ２１から送られる圧縮気体の圧力が、グラフ６１に示す場合に比べて高い値に設定されている。この場合、まず、気体貯留部２３内の貯留空間に蓄えられた高い圧力の圧縮気体が、勢いよく気体導入室１３に導入される。その結果、可動部６は、グラフ６１に示す場合に比べて高い速度で可動を開始する。次いで、貯留空間への圧縮気体の流量が流量制限部２２によって制限されるので、貯留空間から気体導入室１３に圧縮気体が導入されることに伴い、貯留空間内の圧力は徐々に低下する。その結果、気体導入室１３内の圧力の増加速度も徐々に低下し、可動部６の可動速度が低下する。従って、流量制限部２２が設けられていない場合に比べて、可動終端位置に達する時点における可動部６の運動エネルギーが低下し、衝撃の発生が緩和される。また、流量制限部２２を用いずに、単純にレギュレータ２１から供給される圧力を低下させる場合（例えば、グラフ６２に示す場合）に比べて、可動開始時における可動部６の可動速度は低下し難い。その結果、図６のグラフ６３に示すように、可動部６の可動速度（詳細には、可動部６が可動開始位置から終端位置に達するまでの平均速度）は低下せずに、手術器具２に発生し得る衝撃が緩和される。つまり、図６のグラフ６３では、可動部６が時間Ｔ１で可動終端位置まで到達しつつ、グラフ６１の場合に比べて衝撃が緩和される。

＜貯留空間の圧力に基づく流量の制限量の決定＞
図７を参照して、貯留空間の圧力に基づいて流量制限部２２による流量の制限量を決定する方法の一例について説明する。本実施形態では、ＣＰＵ５０は、貯留空間（気体貯留部２３）内の気体の圧力に基づいて、流量制限部２２によって制限される圧縮気体の流量の制限量を決定することができる。

図７は、可動部６の可動が複数回繰り返される間の、貯留空間内の圧力と時間の関係を示す図である。横軸は時間を示す。縦軸は、貯留空間内の圧力（本実施形態では、圧力検出センサ２４によって検出される圧力）を示す。グラフ７１は、流量制限部２２による流量の制限量が適切な制限量よりも小さい（つまり、貯留空間に供給される気体の流量が適切な量よりも多い）場合を示す。グラフ７２は、流量の制限量が適切な制限量よりも大きい（つまり、貯留空間に供給される気体の流量が適切な量よりも少ない）場合を示す。グラフ７３は、流量制限部２２による流量の制限量が適切な場合を示す。

レギュレータ２１から貯留空間に送られる圧縮気体の圧力をＰｒとする。前述したように、本実施形態では、レギュレータ２１と貯留空間の間に流量制限部２２が設けられている。従って、図７に示すように、電磁弁２５がＯＮとされて、可動部６が可動開始位置から終端位置へ可動するまでの間に、貯留空間内の気体の圧力はＰｒから下がる。電磁弁２５がＯＦＦとされて、貯留空間から気体導入室１３への圧縮気体の導入が停止されると、貯留空間内の気体の圧力はＰｒを上限として上昇する。

図７のグラフ７１では、流量制限部２２による流量の制限量が、適切な制限量よりも小さい。この場合、電磁弁２５がＯＮとされている間における貯留空間内の圧力の低下量が、グラフ７２の場合よりも小さくなるので、ＯＦＦとされている間に圧力はＰｒに戻りやすい。しかし、ＯＮとされている間の貯留空間内の圧力が十分に低下しないと、可動終端位置に到達する時点の可動部６の運動エネルギーが十分に低下しない可能性がある。この場合、衝撃を緩和させる効果が薄れる。

一方で、図７のグラフ７２では、流量制限部２２による流量の制限量が、適切な制限量よりも大きい。この場合、可動終端位置に到達する時点の可動部６の運動エネルギーは、グラフ７１の場合よりも低下する。しかし、グラフ７２では、電磁弁２５がＯＦＦとされている間に圧力がＰｒに戻らないので、可動部６がサイクルを繰り返す毎に、貯留空間内の圧力が徐々に低下する。その結果、可動部６が適切な動作を行うことができなくなる。

これに対し、図７のグラフ７３では、可動部６が可動終端位置に到達する際の衝撃が緩和され、且つ、貯留空間内の圧力も１つのサイクル毎にＰｒに回復する。従って、ＣＰＵ５０は、貯留空間内の気体の圧力に基づいて、流量制限部２２による流量の制限量を決定することで、グラフ７３に例示するような適切な態様で可動部６を駆動させることができる。

貯留空間の圧力に基づいて流量制限部２２による流量の制限量を決定する具体的な方法について例示する。例えば、ＣＰＵ５０は、貯留空間内の圧力の変化を監視し、圧力変化がグラフ７３に近づくように制限量を決定してもよい。また、電磁弁２５をＯＮからＯＦＦに切り替えた時点の貯留空間内の圧力を監視してもよい。この場合、ＣＰＵ５０は、例えば、ＯＮからＯＦＦに切り替えた際の圧力が、予め定められた適切な範囲内となるように、制限量を決定する方法等を採用できる。また、電磁弁３５をＯＦＦからＯＮに切り替えた時点の貯留空間内の圧力を監視してもよい。この場合、ＣＰＵ５０は、例えば、ＯＦＦからＯＮに切り替えた際の圧力がＰｒとなる範囲内で、極力大きい制限量を探索する方法等を採用できる。また、ＣＰＵ５０は、具体的な制限量の値を決定せずに、制限量を増加または減少させるか否かのみを決定してもよい。この場合、貯留空間内の圧力が適切な範囲内に収まるまで、流量制限部２２による実際の制限量が調整されればよい。

なお、本実施形態のＣＰＵ５０は、貯留空間の圧力に基づいて決定した制限量に基づいて、流量制限部２２の動作を制御することができる。従って、手術装置１は、ユーザの作業を増加させることなく、手術器具２を適切に駆動することができる。また、本実施形態では、可変絞りである流量制限部２２の制限量（絞り量）が一旦適切な量に制御されると、手術器具２を駆動している途中で絞り量が変更される必要は無い。従って、ＣＰＵ５０は、流量制限部２２に対する複雑な制御を実行する必要が無い。

＜カットレートに基づく流量の制限量の決定＞
流量制限部２２による流量の制限量をカットレートに基づいて決定する方法の一例について説明する。本実施形態では、ＣＰＵ５０は、流量制限部２２によって制限される貯留空間への圧縮気体の流量の制限量を、カットレートに基づいて決定することができる。

前述したように、本実施形態のＣＰＵ５０は、可動部６の一往復を１つのサイクルとして、このサイクルが繰り返されるように電磁弁２５を制御する。この場合、図７に示すように、１サイクルの時間が短い程、一旦低下した貯留空間内の圧力をＰｒに戻すために費やすことができる時間（つまり、電磁弁２５をＯＦＦとする時間）が短くなる。一方で、１サイクルの時間が長い程（つまり、カットレートが低い程）、貯留空間内の圧力をＰｒに戻すための時間を確保することが容易になる。この場合、流量制限部２２による流量の制限量を大きい値に決定しても、圧力がＰｒに戻り、可動部６は適切に可動する。従って、本実施形態のＣＰＵ５０は、カットレートが低い程、流量制限部２２による流量の制限量が大きくなるように、制限量を決定する。その結果、可動部６が可動終端位置に到達する際の衝撃がより適切に緩和され、且つ、貯留空間内の圧力も１つのサイクル毎にＰｒに回復する。

なお、本実施形態のＣＰＵ５０は、カットレートに基づいて決定した制限量に基づいて、流量制限部２２の動作を制御することができる。従って、ユーザの作業を増加させることなく、手術器具２を適切に駆動することができる。また、ＣＰＵ５０は、カットレートと貯留室内の圧力を共に参照して制限量を決定してもよい。例えば、ＣＰＵ５０は、先にカットレートに応じて制限量を決定し、決定した制限量に基づいてテスト動作を実行する。次いで、テスト動作中に検出した貯留空間内の圧力に基づいて、制限量を再度決定し、流量制限部２２による実際の制限量を調整してもよい。

以上説明したように、本実施形態の手術装置１は、電磁弁２５よりも上流側の圧縮気体の流路に気体貯留部２３と流量制限部２２を備える。気体貯留部２３は、圧縮気体発生源から送られる圧縮気体を蓄える。流量制限部２２は、圧縮気体発生源２０から気体貯留部２３に流入する圧縮気体の流量を制限する。この場合、電磁弁２５が駆動されて手術器具２への圧縮気体の導入が開始されると、まず、高い圧力で蓄えられた貯留空間内の圧縮気体が、勢いよく手術器具２に導入される。その結果、可動部６は高い速度で可動を開始する。次いで、貯留空間内への圧縮気体の流量が流量制限部２２によって制限されるので、貯留空間から手術器具２に圧縮気体が導入されることに伴い、貯留空間内の圧力は低下する。その結果、手術器具２内の圧力の増加速度も低下し、可動部６の可動速度が低下する。従って、流量制限部２２が設けられていない場合に比べて、可動範囲の終端位置に達する時点における可動部６の運動エネルギーが低下し、衝撃の発生が緩和される。また、圧縮気体発生源２０から電磁弁２５に向けて供給する圧縮気体の圧力を、流量制限部２２を用いずに単純に減少させる場合に比べて、可動開始時における可動部６の可動速度は低下し難い。従って、本実施形態の手術装置１は、可動部６の可動速度が減少することを抑制しつつ、手術器具２に発生し得る衝撃を適切に緩和させることができる。

本実施形態の流量制限部２２は、可動部６が可動開始位置から終端位置に可動している間において、圧縮気体発生源２０から気体貯留部２３に供給される圧縮気体の流量を、気体貯留部２３から気体導入室１３へ導入される圧縮気体の流量よりも少なくする。その結果、気体貯留部２３内の貯留空間に存在する気体の圧力は、可動部６が終端位置に達する時点の方が、可動開始時よりも低くなる。従って、本実施形態の手術装置１は、手術器具２に発生し得る衝撃を適切に緩和させることができる。

本実施形態の手術装置１は、流量制限部２２と電磁弁２５の間の気体の経路に、圧縮気体を蓄える気体貯留部２３を備える。適切な容積の気体貯留部２３を設けることで、電磁弁２５を経て手術器具２に圧縮気体を導入する際の、圧縮気体の圧力の変化態様を、適切な態様とすることができる。例えば、気体貯留部２３の容積を大きくする程、手術器具２への圧縮気体の導入を開始させた以後の、貯留空間内の圧力降下を緩やかにすることができる。この場合、動力が不足して可動部６の可動が不十分になることが抑制される。

本実施形態の流量制限部２２は、気体貯留部２３に供給される圧縮気体の流量（換言すると、流量の制限量）を変更することができる。気体貯留部２３に供給される圧縮気体の流量の制限量が変更されると、気体貯留部２３内における貯留空間の圧力の変化態様が変更される。従って、本実施形態の手術装置１は、より適切に手術器具２を駆動することができる。

本実施形態の手術装置１は、貯留空間内に存在する圧縮気体の圧力に基づいて、流量制限部２２による圧縮気体の流量の制限量を決定することができる。また、本実施形態の手術装置１は、流量制限部２２による圧縮気体の流量の制限量を、カットレートに基づいて決定することもできる。従って、圧力の変化態様が、容易に適切な態様に調整される。

本実施形態の手術装置１は、流量制限部２２として可変絞りを備える。従って、手術器具２の可動中に複雑な制御を行わなくても、気体貯留部２３に供給される圧縮気体の流量を制御することができる。また、本実施形態の手術装置１は、貯留空間内の圧力およびカットレートのうちの少なくともいずれかに基づいて決定した制限量に基づいて、流量制限部２２の動作を自動的に制御することができる。従って、ユーザの作業を増加させることなく、手術器具２を適切に駆動することができる。

上記実施形態で開示された技術は一例に過ぎない。従って、上記実施形態で開示された技術を変更して手術装置に適用することも可能である。例えば、上記実施形態では、硝子体組織を切断する手術器具２を駆動する場合を例示した。しかし、上記実施形態で例示した技術は、他の物質を破壊するための手術器具を駆動する場合にも適用できる。例えば、物質の粉砕、変形等を行う手術器具を駆動する場合にも、上記実施形態で例示した技術は適用できる。患者眼以外の生体組織（例えば内臓）を手術するための手術装置にも、上記実施形態で例示した技術を適用できる。

上記実施形態の手術器具２は、可動部６（内筒刃）を外筒刃４に対して直線に沿って往復移動させる。しかし、可動部の構成も変更できる。例えば、手術器具は、筒状である外筒刃４の軸を中心として可動部を回転させてもよい。可動部は、曲線等に沿って往復移動してもよい。また、可動部が同一の往復動作を繰り返さず、１回ずつ往復動作を行って組織を破壊する場合でも、上記実施形態で例示した技術を適用できる。この場合でも、手術装置は、可動部の可動開始時の速度低下を抑制して組織を効率よく破壊しつつ、可動部が手術器具の一部に衝突することによる衝撃を緩和させることができる。また、上記実施形態の手術装置１は、物質を破壊する方向に可動部６を可動させる動力（破壊動力）として圧縮気体を用いる。しかし、手術装置１は、可動部６を可動開始位置に戻す動力（戻り動力）として圧縮気体を用いてもよい。破壊動力および戻り動力の両方の動力に圧縮気体を用いてもよい。両方の動力に圧縮気体が用いられる場合、手術器具２は、破壊動力としての圧縮気体が導入される気体導入室と、戻り動力としての圧縮気体が導入される気体導入室とを別々に備えていてもよい。この場合の駆動方法として、例えば、１または複数の電磁弁が、一方の気体導入室への圧縮気体の導入を停止させている間に、他方の気体導入室に圧縮気体を導入させる方法等を採用できる。

上記実施形態の手術装置１は、流量制限部２２として、圧縮気体の経路の通過面積を変更する可変絞りを用いている。しかし、流量制限部２２の構成を変更することも可能である。例えば、流量制限部２２として電磁弁（以下、「流量制限電磁弁」という）を用いてもよい。この場合、ＣＰＵ５０は、可動部６を可動開始位置から終端位置へ移動させている間の少なくともいずれかの間に、流量制限電磁弁をＯＦＦとして、圧縮気体発生源２０から貯留空間への圧縮気体の流入を制限すればよい。この場合でも、流量制限部２２は、電磁弁２５が開放されて可動部６の可動が開始される際の貯留空間内の圧力よりも、可動部６が可動終端位置に達する際の貯留空間内の圧力を低くすることができる。

詳細には、ＣＰＵ５０は、電磁弁２５をＯＮ／ＯＦＦするタイミングと、流量制限電磁弁をＯＦＦ／ＯＮするタイミングとを同期させてもよい。例えば、貯留空間（気体貯留部２３）の容積が十分に大きければ、電磁弁２５がＯＮとされている間に流量制限電磁弁を常にＯＦＦとしても、可動部６は適切に可動する場合がある。また、ＣＰＵ５０は、電磁弁２５をＯＮとして手術器具２への圧縮気体の導入を開始させた後の所定時間経過後に、流量制限電磁弁をＯＦＦとしてもよい。この場合、可動部６は、所定時間が経過するまで高い速度で可動した後、所定時間経過後に速度を低下させる。また、ＣＰＵ５０は、可動部６を可動開始位置から終端位置へ移動させている期間のうち、流量制限電磁弁をＯＦＦとする期間を増減させることで、貯留空間に流入させる圧縮気体の流量の制限量を調整することも可能である。以上のように、流量制限電磁弁を用いる場合、手術装置１は、貯留空間へ流入させる圧縮気体の流量を、より細かく制限することができる。

また、流量制限部２２として流量制限電磁弁を用いた場合、ＣＰＵ５０は、貯留空間内の圧力およびカットレートのうちの少なくともいずれかに基づいて決定した制限量に基づいて、流量制限部２２の動作を自動的に制御してもよい。また、手術装置１は、流量制限部２２として、電磁弁と絞りを組み合わせて用いてもよい。また、上記実施形態の手術装置１は、流量制限部２２による圧縮気体の流量の制限量を変更することで、貯留空間内の圧力の変化態様を変更する。しかし、手術装置１は、気体貯留部２３の容積を可変とすることで、貯留空間内の圧力の変化態様を変更してもよい。また、手術装置１は、容積が異なる複数の気体貯留部２３を備えてもよい。この場合、手術装置１は、流量制限部２２からの圧縮気体を流入させる気体貯留部２３を切り換えることで、圧力の変化態様を変更してもよい。

また、電磁弁２５から手術器具２の気体導入室１３への圧縮気体の導入を、上記実施形態とは異なる方法で制御することで、手術器具２に発生する衝撃を抑制することも可能である。例えば、電磁弁２５から気体導入室１３へ延びる気体の経路に、気体を外部へ排出するための排出路を設けてもよい。さらに、気体の排出と、排出の停止とを切り換える排出制限電磁弁を、排出路に設けてもよい。この場合、例えば、ＣＰＵ５０は、電磁弁２５をＯＮとして手術器具２への圧縮気体の導入を開始してから所定時間が経過するまでの間、排出制限電磁弁をＯＦＦとして、気体の排出を停止させる。この間、可動部６は高い速度で可動する。次いで、ＣＰＵ５０は、所定時間が経過すると、排出制限電磁弁をＯＮとし、気体を排出させる。すると、可動部６の可動速度は低下し、手術器具２に発生する衝撃が抑制される。なお、排出路から外部に排出される気体の流量を、絞り等を用いて制限してもよい。この場合、手術装置１は、排出制限電磁弁をＯＮとした後の気体導入室１３内の圧力の増加態様を適切に調整することができる。

上記実施形態の手術装置１は、貯留空間内の圧力、およびカットレートのうちの少なくともいずれかに基づいて、流量制限部２２による流量の制限量を決定する。しかし、手術装置１は、レギュレータ２１から電磁弁２５へ向けて供給させる圧縮気体の圧力を、貯留空間内の圧力およびカットレートの少なくともいずれかに基づいて決定してもよい。この場合、手術装置１は、より適切に手術器具２を駆動することができる。

上記実施形態では、ＣＰＵ５０は、流量制限部２２による流量の制限量を決定すると、決定した制限量に基づいて流量制限部２２の動作を制御することができる。しかし、手術装置１は、流量制限部２２の動作を自動的に制御しなくてもよい。例えば、ＣＰＵ５０は、決定した制限量を、表示部５５等を用いてユーザに報知してもよい。この場合、ユーザは、報知された制限量に基づいて流量制限部２２の操作等を行うことで、適切な手術を実行することができる。

１ 手術装置
２ 手術器具
６ 可動部
１３ 気体導入室
２０ 圧縮気体発生源
２２ 流量制限部
２３ 気体貯留部
２４ 圧力検出センサ
２５ 電磁弁
５０ ＣＰＵ

Claims (2)

1. 可動することで物質を破壊する可動部と、気体が導入される気体導入室とを備え、前記物質を破壊する方向に前記可動部を可動させる動力、および、前記方向の反対方向へ前記可動部を可動させる動力の少なくともいずれかに、前記気体導入室に導入される圧縮気体が用いられる手術器具を駆動する手術装置であって、
   前記気体導入室への圧縮気体の導入および導入の停止を切り換える電磁弁と、
   圧縮気体発生源と前記電磁弁との間に設けられ、前記圧縮気体発生源から送られる圧縮気体を蓄える気体貯留部と、
   前記圧縮気体発生源から前記気体貯留部に流入する圧縮気体の流量を制限する流量制限部とを備え、
   前記流量制限部は、前記気体貯留部から導入される圧縮気体によって前記可動部が可動範囲の可動開始位置から終端位置に可動している間の、前記圧縮気体発生源から前記気体貯留部へ流入する圧縮気体の流量を、前記気体貯留部から前記気体導入室へ導入される圧縮気体の流量よりも少なくする、
   ことを特徴とする手術装置。
2. 請求項１に記載の手術装置であって、
   前記流量制限部は、前記圧縮気体発生源から前記気体貯留部に供給される圧縮気体の流量の制限量を変更でき、
   前記物質を破壊する方向への前記可動部の可動と、前記方向の反対方向への前記可動部の可動とを１つのサイクルとして、前記サイクルを繰り返すように前記電磁弁を制御する電磁弁制御手段と、
   単位時間あたりに実行される前記サイクルの回数に基づいて、前記流量制限部による圧縮気体の流量の制限量を決定する第二決定手段とをさらに備えたことを特徴とする手術装置。