JP6691223B2 - エネルギー制御装置及び処置システム - Google Patents

Description

本発明は、超音波処置具のためのエネルギー制御装置、及びそれを備える処置システムに関する。

一対の把持片で処置対象である生体組織を把持し、把持片の一方が超音波振動することで、把持された生体組織の凝固や切開等が行われる超音波処置具が知られている。このような超音波処置具において、処置が完了し、生体組織が切れ分かれているにもかかわらず、把持片の振動が継続することは好ましくない。一対の把持片が互いに直接接触した状態で把持片が振動すると、把持片が損傷するおそれがある。

超音波処置具の一例が、国際公開第２０１５／１２２３０６号に開示されている。この文献に開示されている超音波処置具では、次のようにして処置の完了を検知する。すなわち、超音波処置具の超音波振動子の電気インピーダンスが取得される。このインピーダンスは、漸増し、その後漸減する。この超音波処置具は、インピーダンスの変動に基づいて、把持された生体組織の切れ分かれを検出し、出力を調整する。

上述のように、超音波振動を用いて処置を行う超音波処置具の制御において、処置の完了を検知することは重要である。

本発明は、処置の完了を適切に検知することができる超音波処置具のためのエネルギー制御装置、及びそれを備える処置システムを提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、超音波処置具のためのエネルギー制御装置は、電力が供給されることにより超音波振動を発生する超音波振動子と、前記超音波振動子で発生した前記超音波振動を用いて処置を行うエンドエフェクタとを備える超音波処置具に前記電力を供給するエネルギー制御装置であって、前記超音波振動子へ前記電力を供給する第１の電源と、前記第１の電源の出力が継続している時間に係る出力継続時間を計測する計時部と、処置の状況を表す所定の特性パラメーターを監視する監視部と、前記特性パラメーターに基づき時間閾値を設定する閾値設定部と、前記出力継続時間が前記時間閾値を上回ったとき、前記第１の電源に前記超音波振動子への前記電力の出力を停止又は低減させること、及び、前記出力継続時間が前記時間閾値を上回ったことを告知することのうち少なくとも一方を行う出力制御部とを備え、前記監視部は、前記特性パラメーターを繰り返し監視し、前記閾値設定部は、前記時間閾値を逐次設定する。

本発明の一態様によれば、処置システムは、上記のエネルギー制御装置と、前記超音波処置具とを備える。

本発明によれば、処置の完了を適切に検知することができる超音波処置具のためのエネルギー制御装置、及びそれを備える処置システムを提供できる。

図１は、第１の実施形態に係る処置システムの概略の一例を示す図である。 図２Ａは、第１の実施形態に係るエンドエフェクタと処置対象である組織とについて、エンドエフェクタの長手軸に対し垂直な断面の概略を示す図である。 図２Ｂは、第１の実施形態に係るエンドエフェクタと処置対象である組織とについて、エンドエフェクタの長手軸に対し垂直な断面の概略を示す図であり、組織が切れ分かれた状態を示す図である。 図３は、第１の実施形態に係る処置システムの構成例の概略を示すブロック図である。 図４は、第１の実施形態に係る出力制御処理の一例の概略を示すフローチャートである。 図５は、第１の実施形態に係る特性パラメーターの例と、特性パラメーターの値と第２の時間閾値との関係との一例を示す。 図６は、第２の実施形態に係る出力制御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３の実施形態に係る出力制御処理の一例の概略を示すフローチャートである。 図８は、第３の実施形態に係る特性パラメーターの例と、特性パラメーターの値と第２の時間閾値との関係との一例を示す。 図９は、第４の実施形態に係る出力制御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。本実施形態は、超音波振動を利用して生体組織の処置を行う処置システムに関する。

〈処置システムの構成〉
図１は、処置システム１の概略を示す図である。図１に示すように、処置システム１は、超音波処置具２と、超音波処置具２に電力を供給するエネルギー制御装置３とを備える。

超音波処置具２は、ハウジング５と、ハウジング５に連結されるシャフト６と、シャフト６の端部に設けられたエンドエフェクタ７とを備える。エンドエフェクタ７が設けられている側を先端側と称し、ハウジング５が設けられている側を基端側と称することにする。ハウジング５には、ユーザーが超音波処置具２を保持するグリップ１１が設けられており、さらに、グリップ１１に対して開閉するようにハンドル１２が設けられている。

ハウジング５の基端側には、超音波振動子ユニット８が設けられている。超音波振動子ユニット８は、少なくとも１つの圧電素子を含む超音波振動子１３を有する。超音波振動子ユニット８は、ケーブル９を介してエネルギー制御装置３に取り外し可能に接続されている。エネルギー制御装置３から超音波振動子ユニット８の超音波振動子１３に交流の電力が供給されることで、超音波振動子１３は振動する。

超音波振動子１３には、ロッド部材１４が接続されている。ロッド部材１４は、ハウジング５及びシャフト６の内部を通り、エンドエフェクタ７にまで達している。すなわち、ロッド部材１４の先端部は、エンドエフェクタ７の第１の把持片１５を構成する。ロッド部材１４は、例えばチタン合金等の振動伝達性の高い材料から形成される。超音波振動子１３で発生した超音波振動は、ロッド部材１４を伝わる。その結果、第１の把持片１５は振動する。第１の把持片１５は、任意に設計された当該振動系の共振に応じた周波数で振動する。この共振周波数は、これに限定されないが、例えば数十ｋＨｚ程度であり、例えば４６ｋＨｚ以上４８ｋＨｚ以下（４７ｋＨｚ程度）でもよい。

シャフト６の先端部には、第１の把持片１５に対して開閉するように第２の把持片１６が取付けられる。第２の把持片１６とハンドル１２とは、シャフト６の内部を通る可動部材１７によって連結されている。ハンドル１２をグリップ１１に対して開く又は閉じることにより、可動部材１７が先端側又は基端側へ移動し、第２の把持片１６がシャフト６に対して回動して第１の把持片１５に対して開いたり閉じたりする。このようにして、ハンドル１２のグリップ１１に対する開閉動作により、エンドエフェクタ７の第１の把持片１５と第２の把持片１６とが開閉する。エンドエフェクタ７は、一対の把持片である第１の把持片１５及び第２の把持片１６によって、処置対象である生体組織を把持するように構成されている。

第２の把持片１６は、パッド部材２１と、パッド部材２１が取付けられるホルダ部材２２とを備える。パッド部材２１は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の樹脂で形成される。第１の把持片１５と第２の把持片１６とが閉じた状態では、第２の把持片１６のパッド部材２１は第１の把持片１５に接触し、第２の把持片１６のその他の部位は第１の把持片１５に接触しない。

図２Ａ及び図２Ｂは、超音波処置具２の使用時の第１の把持片１５及び第２の把持片１６のその長手軸に対し垂直な断面を示す図である。図２Ａは、処置対象である組織Ｏ１を第１の把持片１５及び第２の把持片１６で挟んでいる状態を示す。超音波処置具２は、第１の把持片１５及び第２の把持片１６で組織Ｏ１を挟みながら、第１の把持片１５が超音波振動することで、組織Ｏ１を凝固させながら切開することができる。図２Ｂは、組織が第１の組織片Ｏ２と第２の組織片Ｏ３とに切れ分かれた状態を示す。このとき、パッド部材２１は第１の把持片１５に接触している。

図１に示すように、ハウジング５には、操作ボタン１９が設けられている。操作ボタン１９には、エネルギー制御装置３から超音波振動子ユニット８への電力の供給のオン／オフを切り換える操作が入力される。なお、操作ボタン１９に代えて、又は操作ボタン１９と共に、処置システム１には操作ボタン１９と同様の機能を有するフットスイッチが設けられてもよい。

図３は、エネルギー制御装置３から超音波処置具２への電力の供給に関連する処置システム１の構成例の概略を示す図である。

上述のとおり、超音波処置具２には、超音波振動子１３と、第１の把持片１５と、第２の把持片１６とが設けられている。超音波処置具２には、さらに、図３に示すように、スイッチ２０と、記憶媒体２５とが設けられている。超音波振動子１３は、上述の超音波振動子ユニット８に設けられた振動源としての超音波振動子である。スイッチ２０は、超音波処置具２のハウジング５の内部に設けられている。スイッチ２０は、操作ボタン１９で操作入力が行われることにより、オン状態とオフ状態とで切り換わる。さらに、記憶媒体２５は、当該処置具に関する情報が記憶されている。また、超音波処置具２には、必要に応じて各種のセンサー２８が設けられている。センサー２８は、例えば、ハンドル１２の変位量を示す握り込み量を検出するためのセンサーであってもよい。この握り込み量は、例えばグリップに１１に対して最も開いた位置からのハンドル１２の変位量で表される。また、センサー２８は、第１の把持片１５と第２の把持片１６とによる処置対象である生体組織の把持力を示す組織把持力量を検出するためのセンサーであってもよい。

エネルギー制御装置３は、処置システム１の動作を制御する制御回路４０と、記憶媒体４８とを備える。制御回路４０は、例えば記憶媒体４８に記憶されたプログラムに基づいて動作し、エネルギー制御装置３の各部の動作を制御する。記憶媒体４８には、制御回路４０で用いられる処理プログラム、制御回路４０で行われる演算に用いられるパラメーター及びテーブル等が記憶されている。

さらに、エネルギー制御装置３は、第１の電源５１を備える。第１の電源５１は、制御回路４０の制御下で、超音波処置具２の超音波振動子１３に超音波の周波数に対応する交流の電力を供給する。第１の電源５１から供給された電力によって、超音波振動子１３は、共振周波数で振動し、その結果、第１の把持片１５が超音波領域の周波数で振動して第１の把持片１５と接触する生体組織は処置される。

また、エネルギー制御装置３は、第２の電源５２を備えていてもよい。第２の電源５２は、制御回路４０の制御下で、第１の把持片１５と第２の把持片１６との間に所定の電圧を印加する。第２の電源５２の出力が十分大きなエネルギーを有する高周波電力であるとき、第１の把持片１５と第２の把持片１６との間に把持された生体組織には高周波電流が流れ、この電流によって生体組織で発生するジュール熱によって、生体組織は処置されうる。また、第２の電源５２は、第１の把持片１５と第２の把持片１６との間のインピーダンスが計測されうる程度の小さなエネルギーが出力されるように構成されていてもよい。

エネルギー制御装置３は、第１の検出回路５３を備える。第１の検出回路５３は、電圧検出回路と電流検出回路とＡ／Ｄ変換器とを備える。第１の検出回路５３は、第１の電源５１に係る出力電圧及び出力電流を検出し、検出結果をデジタル信号として制御回路４０へと伝達する。制御回路４０は、第１の検出回路５３によって検出された電圧値、電流値、それらから算出されたインピーダンス値等に基づいて、第１の電源５１の出力を制御する。

また、エネルギー制御装置３は、第２の検出回路５４を備えてもよい。第２の検出回路５４は、電圧検出回路と電流検出回路とＡ／Ｄ変換器とを備える。第２の検出回路５４は、第２の電源５２に係る出力電圧及び出力電流を検出し、検出結果をデジタル信号として制御回路４０へと伝達する。制御回路４０は、第２の検出回路５４によって検出された電圧値及び電流値に基づいて、第１の把持片１５と第２の把持片１６との間に把持された生体組織のインピーダンス値を算出することができる。算出されたインピーダンス値は、第１の電源５１及び第２の電源５２の出力制御に用いられる。第２の検出回路５４は、エンドエフェクタ７に把持された生体組織の処置を行うための高周波電力を出力している第２の電源５２の出力に係る出力電圧及び出力電流を検出してもよい。また、第２の検出回路５４は、エンドエフェクタ７に把持された生体組織のインピーダンスを計測するための弱い出力を行っている第２の電源５２の出力に係る出力電圧及び出力電流を検出してもよい。

エネルギー制御装置３は、さらに入力部６２と、告知部６４とを備える。入力部６２は、ユーザーによるエネルギー制御装置３への入力を受け付ける部位である。入力部６２は、例えばタッチパネル、ボタンスイッチ、又はキーボード等を含む。告知部６４は、情報をユーザーに告知する部位である。告知部６４は、例えばディスプレイ又はスピーカー等を含む。

本実施形態に係るエネルギー制御装置３は、次のような動作を行う。すなわち、超音波処置具２のスイッチ２０がオンにされたとき、これを検出して、超音波処置具２への電力の供給を開始する。その後、エネルギー制御装置３は、処置の継続時間すなわち電力の供給開始から供給が継続されている時間を計測し、所定の時間が経過したら、処置が完了したと判断して出力の停止、出力の低減、処置が完了した旨等の告知等を行う。制御回路４０は、このようなエネルギー制御装置３の動作に係る演算を行う。

制御回路４０は、計時部４１と、監視部４２と、閾値設定部４３と、出力制御部４４とを備える。計時部４１は、第１の電源５１の出力が継続している時間に係る出力継続時間を計測する。本実施形態では、第１の電源５１の出力開始からの出力の継続時間を出力継続時間として計測する。

監視部４２は、所定の特性パラメーターを監視する。特性パラメーターは、第１の電源５１から超音波振動子１３へと供給される電流であってもよい。この電流（超音波電流と称する）は、超音波振動子１３の振動振幅、すなわち、第１の把持片１５の振幅と相関を有する。また、特性パラメーターは、超音波処置具２のセンサー２８で取得されたハンドル１２の握り込み量であってもよい。また、特性パラメーターは、超音波処置具２のセンサー２８で取得された、第１の把持片１５と第２の把持片１６とによる生体組織の把持力量であってもよい。また、特性パラメーターは、第２の検出回路５４によって検出された電流値及び電圧値から算出される第１の把持片１５と第２の把持片１６との間のインピーダンス値、すなわち、生体組織に係るインピーダンス値の例えば初期値等であってもよい。

閾値設定部４３は、特性パラメーターに基づき計時部４１で計測される時間に関する閾値である時間閾値を設定する。出力制御部４４は、第１の電源５１及び第２の電源５２の出力を制御する。特に、出力制御部４４は、計時部４１で計測された出力継続時間が閾値設定部４３で設定された時間閾値を上回ったとき、第１の電源５１に超音波振動子１３への電力の出力を停止させる。出力制御部４４は、前記出力の停止に代えて、出力を低減させること、又は、告知部６４を用いて出力継続時間が時間閾値を上回ったことをユーザーに告知すること等を行ってもよい。

制御回路４０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。制御回路４０は、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。これら集積回路の動作は、例えば記憶媒体４８や集積回路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。

〈処置システムの動作〉
本実施形態に係る処置システム１の動作について説明する。処置システム１を用いて生体組織等の処置対象を処置する際には、ユーザーは、グリップ１１及びハンドル１２を保持し、エンドエフェクタ７を腹腔等の体腔に挿入する。ユーザーは、第１の把持片１５及び第２の把持片１６の間に処置対象である生体組織等を配置し、ハンドル１２をグリップ１１に対して閉じる。その結果、第２の把持片１６が第１の把持片１５に対して閉じ、第１の把持片１５と第２の把持片１６との間で生体組織が把持される。

この状態で、ユーザーは、操作ボタン１９をオン状態にする。このとき、制御回路４０は、スイッチ２０がオンになったことを検出する。制御回路４０の出力制御部４４は、第１の電源５１に出力を開始させる。第１の電源５１は、制御回路４０の制御下で、超音波振動子１３に電力を供給する。その結果、超音波振動子１３で超音波振動が発生し、発生した超音波振動がロッド部材１４を介して第１の把持片１５に伝達される。第１の把持片１５及び第２の把持片１６の間で処置対象である組織が把持された状態において、第１の把持片１５が超音波振動すると、第１の把持片１５と把持された組織との間に摩擦熱が発生する。摩擦熱によって生体組織のタンパク質が変性し、生体組織が凝固するとともに、生体組織は切開される。

また、エネルギー制御装置３が高周波電力を出力する第２の電源５２を有するとき、制御回路４０は、第１の電源５１とともに第２の電源５２に電力を出力させてもよい。このとき、第２の電源５２は、制御回路４０の制御下で、第１の把持片１５と第２の把持片１６との間に高周波電圧を印加する。その結果、第１の把持片１５と第２の把持片１６との間に把持された生体組織には、高周波電流が流れる。この高周波電流によって、生体組織では、ジュール熱が発生する。この熱によっても、生体組織が凝固する。

処置対象である組織が切断された状況では、図２Ｂに示すように、第１の把持片１５と第２の把持片１６とが接触した状態となる。この状態で第１の把持片１５が超音波振動を続けると、第２の把持片１６のパッド部材２１等が損傷を受ける可能性がある。そこで、本実施形態において、制御回路４０は、組織が切断される時間を推定し、処置を行っている時間すなわち第１の電源５１での出力開始からの経過時間に基づいて、超音波振動子１３への電力の供給を停止させたり、供給する電力を低下させたり、組織が切断されていると推測される旨などをユーザーに告知したりする。

〈出力制御処理〉
制御回路４０による出力の制御について、図４に示すフローチャートを参照して説明する。図４に示す出力制御処理は、例えば、ユーザーによって操作ボタン１９が押されたときに開始する。

ステップＳ１０１において、制御回路４０は、各種パラメーターの初期化を行う。例えば、処置の経過時間を表すパラメーターＴは０に設定され、出力を低減させるタイミングを示す第２の時間閾値Ｔｔｈ２は、標準値であるＴａｖｅに設定される。

ステップＳ１０２において、制御回路４０の出力制御部４４は、第１の電源５１に出力を開始させる。第１の電源５１は、制御回路４０の制御下で、所定の電力を超音波振動子１３に投入する。その結果、第１の把持片１５は超音波領域の周波数で振動し、生体組織の処置が行われることになる。ステップＳ１０３において、制御回路４０の計時部４１は、処置の経過時間Ｔの計測を開始する。すなわち、パラメーターＴのカウントアップを開始する。経過時間Ｔを用いて、第１の電源５１での出力開始からの出力の継続時間が計測される。

一般に処置を行う際には、第１の把持片１５の温度は徐々に上昇するし、第１の把持片１５と接触する生体組織の状態も変化するので、第１の把持片１５の共振周波数は変化する。そこで、制御回路４０は、まず、第１の電源５１に出力周波数のスキャン動作を行わせ、その後、Phase Locked Loop（ＰＬＬ）を用いた制御を開始して第１の電源５１に電力を出力させる。すなわち、制御回路４０の出力制御部４４は、超音波振動子１３を含む振動系の共振周波数近傍で、例えば高い周波数から低い周波数へと徐々に出力の周波数を変化させながら、第１の電源５１に電力の出力を行わせる。制御回路４０は、第１の検出回路５３から、このときの電流及び電圧を取得し、電流及び電圧の位相が一致する周波数、すなわち、当該振動系の共振周波数を取得する。制御回路４０は、取得した共振周波数を初期値として、その後もＰＬＬを用いて、出力周波数を振動系の共振周波数に追従させる。以降、ＰＬＬを用いて第１の把持片１５を共振周波数で振動させる。一般に、第１の把持片１５の温度は徐々に上昇するので、振動系の共振周波数は徐々に低下することになる。

ステップＳ１０４において、制御回路４０は、経過時間Ｔが所定の第１の時間閾値Ｔｔｈ１を上回ったか否かを判定する。経過時間Ｔが所定の第１の時間閾値Ｔｔｈ１を上回っていないとき、ステップＳ１０４の処理を繰り返す。すなわち、経過時間Ｔが第１の時間閾値Ｔｔｈ１を超えるまで、処理は待機する。経過時間Ｔが第１の時間閾値Ｔｔｈ１を上回ったとき、処理はステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０５において、制御回路４０の監視部４２は、特性パラメーターＸを取得する。特性パラメーターＸについては後述するが、例えば超音波振動子１３への出力電流によって表される超音波振動子１３又は第１の把持片１５等の超音波振動の振幅、ハンドル１２の握り込み量、エンドエフェクタ７による生体組織の把持力量、エンドエフェクタ７によって把持された生体組織の電気インピーダンスの初期値等である。

第１の時間閾値Ｔｔｈ１によって規定される、特性パラメーターＸの取得タイミングは、どのようなものであってもよい。例えば、ＰＬＬ制御の開始後であってもよい。また、出力スイッチがオンになった直後であってもよい。

ステップＳ１０６において、制御回路４０の閾値設定部４３は、特性パラメーターＸの評価を行う。特性パラメーターＸが所定の第２の閾値ｘ２よりも小さいとき、処理はステップＳ１０７に進む。ステップＳ１０７において、制御回路４０の閾値設定部４３は、第２の時間閾値Ｔｔｈ２の値を標準値であるＴａｖｅよりも大きな値Ｔｕｐに設定する。その後、処理はステップＳ１１０に進む。

ステップＳ１０６において、特性パラメーターＸが所定の第２の閾値ｘ２以上であり、第２の閾値ｘ２よりも大きい所定の第１の閾値ｘ１以下であると判定されたとき、処理はステップＳ１０８に進む。ステップＳ１０８において、制御回路４０の閾値設定部４３は、第２の時間閾値Ｔｔｈ２の値を初期化時に設定した標準値であるＴａｖｅのままに設定する。その後、処理はステップＳ１１０に進む。

ステップＳ１０６において、特性パラメーターＸが所定の第１の閾値ｘ１よりも大きいと判定されたとき、処理はステップＳ１０９に進む。ステップＳ１０９において、制御回路４０の閾値設定部４３は、第２の時間閾値Ｔｔｈ２の値を標準値であるＴａｖｅよりも小さな値Ｔｄｏｗｎに設定する。その後、処理はステップＳ１１０に進む。

ステップＳ１１０において、制御回路４０は、経過時間ＴがステップＳ１０７、ステップＳ１０８又はステップＳ１０９で設定された第２の時間閾値Ｔｔｈ２を上回ったか否かを判定する。経過時間Ｔが第２の時間閾値Ｔｔｈ２を上回っていないとき、処理はステップＳ１１０を繰り返す。すなわち、経過時間Ｔが第２の時間閾値Ｔｔｈ２を超えるまで、処置は続けられる。経過時間Ｔが第２の時間閾値Ｔｔｈ２を上回ったとき、処理はステップＳ１１１に進む。

ステップＳ１１１において、制御回路４０の出力制御部４４は、出力低減動作を行う。出力低減動作は、例えば、第１の電源５１による電力の出力を停止させる動作である。また、出力低減動作は、例えば、第１の電源５１による出力電力を低下させる動作であってもよい。また、出力低減動作は、告知部６４を用いて、ユーザーに経過時間Ｔが第２の時間閾値Ｔｔｈ２に達したことを告知する動作であってもよい。この動作は、例えば、ディスプレイへの表示、スピーカーからの報知音の出力等でありうる。また、出力低減動作は、出力電力の停止又は低下と、告知との組み合わせであってもよい。ステップＳ１１１の処理の後、出力制御処理は終了する。

特性パラメーターＸの例について説明する。特性パラメーターＸは、処置の状況を表すパラメーターであり、種々のパラメーターが特性パラメーターＸとして採用されうる。図５は、特性パラメーターＸの例と、特性パラメーターＸの値と第２の時間閾値Ｔｔｈ２との関係とを示す。なお、特性パラメーターＸの値と第２の時間閾値Ｔｔｈ２との関係は、例えば記憶媒体４８に記憶されている。

特性パラメーターＸは、超音波振動子１３又は第１の把持片１５の超音波振動の振幅でありうる。この振幅は、超音波振動子１３に供給される電流値と相関を有するため、特性パラメーターＸは、超音波振動子１３に供給される電流値であってもよい。超音波振動の振幅が大きい程、エンドエフェクタ７に把持された生体組織の処置は早く進行する。そこで、出力の継続時間の閾値である第２の時間閾値Ｔｔｈ２は、超音波振動の振幅が大きいほど短く設定され、超音波振動の振幅が小さいほど長く設定される。

また、特性パラメーターＸは、超音波処置具２のセンサー２８で取得されたハンドル１２の握り込み量でありうる。ハンドル１２の握り込み量が大きいほど、生体組織はエンドエフェクタ７の第１の把持片１５と第２の把持片１６とに強く把持される。エンドエフェクタ７の把持が強いほど、処置は早く進行する。そこで、出力の継続時間の閾値である第２の時間閾値Ｔｔｈ２は、ハンドル１２の握り込み量が大きいほど短く設定され、ハンドル１２の握り込み量が小さいほど長く設定される。

また、エンドエフェクタ７による生体組織の把持力量は、ハンドル１２の握り込み量によって取得されるに限らず、超音波処置具２のセンサー２８によって直接に取得されてもよい。すなわち、特性パラメーターＸは、超音波処置具２のセンサー２８で取得された、エンドエフェクタ７の第１の把持片１５と第２の把持片１６とによる生体組織の把持力量であってもよい。出力の継続時間の閾値である第２の時間閾値Ｔｔｈ２は、把持力量が大きいほど短く設定され、把持力量が小さいほど長く設定される。

また、特性パラメーターＸは、第２の検出回路５４によって検出された電流値及び電圧値から算出される第１の把持片１５と第２の把持片１６との間のインピーダンス値、すなわち、エンドエフェクタ７に把持された生体組織のインピーダンスの値であってもよい。このインピーダンス値は、例えば初期値であってもよいし、変化するインピーダンス値の特徴を表す各種の値であってもよい。このインピーダンス値は、生体組織の水分含有量が多いほど、低くなる。生体組織の水分含有量が多いほど、処置に要する時間は長くなる。そこで、出力の継続時間の閾値である第２の時間閾値Ｔｔｈ２は、インピーダンス値が低いほど長く設定され、インピーダンス値が高いほど短く設定される。

第２の時間閾値Ｔｔｈ２は、特性パラメーターＸの値が、所定の第２の閾値ｘ２より小さい、第２の閾値ｘ２以上第１の閾値ｘ１以下、又は第１の閾値ｘ１より大きいのいずれかに応じて、それぞれ所定の値に設定されてもよい。また、特性パラメーターＸの値が、所定の第２の閾値ｘ２より小さい、第２の閾値ｘ２以上第１の閾値ｘ１以下、又は第１の閾値ｘ１より大きいのいずれかに応じて、予め決められている特性パラメーターＸと第２の時間閾値Ｔｔｈ２との関係に基づいて、第２の時間閾値Ｔｔｈ２は設定されてもよい。すなわち、例えば、特性パラメーターＸの値が所定の第２の閾値ｘ２より小さい場合であっても、特性パラメーターＸの値に応じて第２の時間閾値Ｔｔｈ２が異なるように構成されていてもよい。また、上述の例では、特性パラメーターＸの値に応じて３つの場合に場合分けしたが、４つ以上に場合分けしてもよい。

上述の特性パラメーターＸでは、いずれの場合にも、特性パラメーターＸの値が大きいほど第２の時間閾値Ｔｔｈ２は小さい値に設定され、特性パラメーターＸの値が小さいほど第２の時間閾値Ｔｔｈ２は大きい値に設定される傾向を有する。

なお、特性パラメーターＸは、上述の例に限らず、超音波処置具２による処置の状況を表し、処置時間に影響を与えるパラメーターであれば、どのようなパラメーターであってもよい。そのパラメーターに応じて処置時間が長くなるか短くなるかによって、第２の時間閾値Ｔｔｈ２が適切に設定される。

〈処置システムの特長〉
本実施形態に係る処置システム１によれば、処置対象である生体組織の処置が終了し、組織が切り分かれたとき又はその直近に、第１の把持片１５の超音波振動が停止又は低減され、あるいはその旨の告知等がされる。したがって、第１の把持片１５と第２の把持片１６のパッド部材２１とが接触しながら第１の把持片１５が超音波振動することが防止される。その結果、パッド部材２１の摩耗や変形が抑制される。

ここで、第１の把持片１５の超音波振動を停止等させるか否かの判断は、処置開始からの経過時間に基づいてなされる。ここで、経過時間の判定閾値は、処置の状況を反映する特性パラメーターに基づいて設定される。処置の状況は、対象組織の種別又は特性などであったり、ユーザーの超音波処置具２の使い方であったりなどによって変化する。このような処置の状況に応じた判定閾値が設定されるので、本実施形態に係る処置システム１は、処置の状況に応じた適切な出力制御を行える。

［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、所定のタイミングで取得される１回の特性パラメーターＸに基づいて、１回だけ第２の時間閾値Ｔｔｈ２が設定される。これに対して本実施形態では、繰り返し特性パラメーターＸの値が取得され、得られた特性パラメーターＸに基づいて、逐次に第２の時間閾値Ｔｔｈ２が設定される。その他の動作は、第１の実施形態の場合と同様である。

本実施形態に係る出力制御処理について、図６に示すフローチャートを参照して説明する。ステップＳ２０１乃至ステップＳ２１０に係る処理は、図４を参照して説明した第１の実施形態に係る出力制御処理のステップＳ１０１乃至ステップＳ１１０に係る処理と同様である。簡単に説明すると以下のとおりである。

ステップＳ２０１において、制御回路４０は、各種パラメーターの初期化を行う。ステップＳ２０２において、制御回路４０の出力制御部４４は、第１の電源５１に出力を開始させる。ステップＳ２０３において、制御回路４０の計時部４１は、処置の経過時間Ｔの計測を開始する。ステップＳ２０４において、制御回路４０は、経過時間Ｔが所定の第１の時間閾値Ｔｔｈ１を上回ったか否かを判定し、経過時間Ｔが第１の時間閾値Ｔｔｈ１を上回ったとき、処理はステップＳ２０５に進む。

ステップＳ２０５において、制御回路４０は、特性パラメーターＸを取得する。ステップＳ２０６において、制御回路４０は、特性パラメーターＸの評価を行う。特性パラメーターＸが所定の第２の閾値ｘ２よりも小さいとき、ステップＳ２０７において、制御回路４０は、第２の時間閾値Ｔｔｈ２の値を標準値であるＴａｖｅよりも大きな値Ｔｕｐに設定する。特性パラメーターＸが所定の第２の閾値ｘ２以上であり、第２の閾値ｘ２よりも大きい所定の第１の閾値ｘ１以下であると判定されたとき、ステップＳ２０８において、制御回路４０は、第２の時間閾値Ｔｔｈ２の値を初期化時に設定した標準値であるＴａｖｅのままに設定する。特性パラメーターＸが所定の第１の閾値ｘ１よりも大きいとき、ステップＳ２０９において、制御回路４０は、第２の時間閾値Ｔｔｈ２の値を標準値であるＴａｖｅよりも小さな値Ｔｄｏｗｎに設定する。

ステップＳ２１０において、制御回路４０は、経過時間Ｔが設定された第２の時間閾値Ｔｔｈ２を上回ったか否かを判定する。経過時間Ｔが第２の時間閾値Ｔｔｈ２を上回っていないとき、処理はステップＳ２１１に進む。ステップＳ２１１において、制御回路４０は、所定のインターバル期間ΔＴだけ待機してタイミングを調整する。すなわち、経過時間ＴはＴ＋ΔＴとなる。ここで、ΔＴは、例えば１０マイクロ秒乃至１０秒程度でありうる。

ステップＳ２１１の処置の後、処理はステップＳ２０５に戻る。このように、経過時間Ｔが第２の時間閾値Ｔｔｈ２を超えるまで、ステップＳ２０５乃至ステップＳ２１１の処理が繰り返し行われる。すなわち、制御回路４０は、繰り返し特性パラメーターＸを取得し、得られた特性パラメーターＸに基づいて第２の時間閾値Ｔｔｈ２を再設定する。

経過時間Ｔが第２の時間閾値Ｔｔｈ２を上回ったとき、ステップＳ２１２において、制御回路４０は、出力低減動作を行う。その後、出力制御処理は終了する。

本実施形態によっても第１の実施形態と同様の効果が得られる。さらに、本実施形態によれば、処置中に刻々と変化する特性パラメーターＸに応じて、超音波処置具２の出力を停止等させるタイミングを調整する第２の時間閾値Ｔｔｈ２が調整される。その結果、最適なタイミングで出力が停止等する出力低減動作が行われうる。

［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、特性パラメーターＸの値と所定の閾値とを比較して、その大小に応じて第２の時間閾値Ｔｔｈ２が決定される。これに対して本実施形態では、第２の時間閾値Ｔｔｈ２は特性パラメーターＸの関数として決定される。その他の動作は、第１の実施形態の場合と同様である。

本実施形態に係る出力制御処理について、図７に示すフローチャートを参照して説明する。ステップＳ３０１乃至ステップＳ３０５に係る処理は、図４を参照して説明した第１の実施形態に係る出力制御処理のステップＳ１０１乃至ステップＳ１０５に係る処理と同様である。簡単に説明すると以下のとおりである。

ステップＳ３０１において、制御回路４０は、各種パラメーターの初期化を行う。ステップＳ３０２において、制御回路４０の出力制御部４４は、第１の電源５１に出力を開始させる。ステップＳ３０３において、制御回路４０の計時部４１は、処置の経過時間Ｔの計測を開始する。ステップＳ３０４において、制御回路４０は、経過時間Ｔが所定の第１の時間閾値Ｔｔｈ１を上回ったか否かを判定し、経過時間Ｔが第１の時間閾値Ｔｔｈ１を上回ったとき、処理はステップＳ３０５に進む。ステップＳ３０５において、制御回路４０は、特性パラメーターＸを取得する。

ステップＳ３０６において、制御回路４０は、特性パラメーターＸに対する第２の時間閾値Ｔｔｈ２を示す関数Ｔｔｈ２＝Ｔ（Ｘ）と、取得された特性パラメーターＸとに基づいて、第２の時間閾値Ｔｔｈ２を決定する。

特性パラメーターＸの例と関数Ｔ（Ｘ）との関係の一例について図８に示す。特性パラメーターＸは、第１の実施形態の場合と同様に、超音波の振幅（超音波振動子１３に供給される電流値）、ハンドル１２の握り込み量、エンドエフェクタ７による生体組織の把持力量、生体組織のインピーダンス値等である。特性パラメーターＸが上述の例のいずれの場合であっても、関数Ｔ（Ｘ）は、負の関数である。関数Ｔ（Ｘ）は、ｎ次関数であっても、指数関数であっても、対数関数であっても、その他の関数であってもよい。

ステップＳ３０７において、制御回路４０は、経過時間Ｔが設定された第２の時間閾値Ｔｔｈ２を上回ったか否かを判定する。制御回路４０は、経過時間Ｔが第２の時間閾値Ｔｔｈ２を上回っていないとき、処置を継続させ、経過時間Ｔが第２の時間閾値Ｔｔｈ２を上回ったとき、ステップＳ３０８において、出力低減動作を行う。その後、出力制御処理は終了する。

本実施形態によっても第１の実施形態と同様の効果が得られる。さらに、本実施形態によれば、関数Ｔ（Ｘ）と特性パラメーターＸとに基づいて第２の時間閾値Ｔｔｈ２が適切に調整される。その結果、最適なタイミングで出力が停止等する出力低減動作がされうる。

［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３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３の実施形態では、所定のタイミングで取得される１回の特性パラメーターＸに基づいて、１回だけ第２の時間閾値Ｔｔｈ２が設定される。これに対して本実施形態では、第２の実施形態と同様に繰り返し特性パラメーターＸの値が取得され、得られた特性パラメーターＸに基づいて、逐次に第２の時間閾値Ｔｔｈ２が設定される。その他の動作は、第３の実施形態の場合と同様である。

本実施形態に係る出力制御処理について、図９に示すフローチャートを参照して説明する。ステップＳ４０１乃至ステップＳ４０７に係る処理は、図７を参照して説明した第３の実施形態に係る出力制御処理のステップＳ３０１乃至ステップＳ３０７に係る処理と同様である。簡単に説明すると以下のとおりである。

ステップＳ４０１において、制御回路４０は、各種パラメーターの初期化を行う。ステップＳ４０２において、制御回路４０の出力制御部４４は、第１の電源５１に出力を開始させる。ステップＳ４０３において、制御回路４０の計時部４１は、処置の経過時間Ｔの計測を開始する。ステップＳ４０４において、制御回路４０は、経過時間Ｔが所定の第１の時間閾値Ｔｔｈ１を上回ったか否かを判定し、経過時間Ｔが第１の時間閾値Ｔｔｈ１を上回ったとき、処理はステップＳ４０５に進む。ステップＳ４０５において、制御回路４０は、特性パラメーターＸを取得する。ステップＳ４０６において、制御回路４０は、特性パラメーターＸに対する第２の時間閾値Ｔｔｈ２を示す関数Ｔｔｈ２＝Ｔ（Ｘ）と、取得された特性パラメーターＸとに基づいて、第２の時間閾値Ｔｔｈ２を決定する。

ステップＳ４０７において、制御回路４０は、経過時間Ｔが設定された第２の時間閾値Ｔｔｈ２を上回ったか否かを判定する。経過時間Ｔが第２の時間閾値Ｔｔｈ２を上回っていないとき、処理はステップＳ４０８に進む。ステップＳ４０８において、制御回路４０は、所定のインターバル期間ΔＴだけ待機してタイミングを調整する。すなわち、経過時間ＴはＴ＋ΔＴとなる。その後、処理はステップＳ４０５に戻る。このように、経過時間Ｔが第２の時間閾値Ｔｔｈ２を超えるまで、制御回路４０は、繰り返し特性パラメーターＸを取得し、得られた特性パラメーターＸに基づいて第２の時間閾値Ｔｔｈ２を再設定する。

経過時間Ｔが第２の時間閾値Ｔｔｈ２を上回ったとき、ステップＳ４０９において、制御回路４０は、出力低減動作を行う。その後、出力制御処理は終了する。

本実施形態によっても第３の実施形態と同様の効果が得られる。さらに、本実施形態によれば、処置中に刻々と変化する特性パラメーターＸに応じて、超音波処置具２の出力を停止等させるタイミングを調整する第２の時間閾値Ｔｔｈ２が調整される。その結果、最適なタイミングで出力が停止等する出力低減動作がされうる。

［変形例］
上述の第１乃至第４の実施形態のいくつかの変形例について説明する。これらの変形例は、矛盾がない範囲内で互いに組み合わせて適用されてもよい。

上述の実施形態では、超音波処置具２の出力開始からの経過時間Ｔに応じて出力低減動作を行う例を示した。しかしながら、経過時間Ｔは出力開始から計測されなくてもよい。例えば、経過時間Ｔは、上述のＰＬＬ制御の開始から計測されてもよい。また、超音波振動子１３の電気インピーダンスが取得され、このインピーダンスが極小値を示したとき又は極大値を示したときから経過時間Ｔが計測されてもよい。すなわち、第１の電源５１の出力が継続している時間に係る出力継続時間が、経過時間Ｔとして計測されればよい。

特性パラメーターＸと第２の時間閾値Ｔｔｈ２との関係は、超音波処置具２の機種ごとに異なっていてもよい。そこで、この特性パラメーターＸと第２の時間閾値Ｔｔｈ２との関係は、次のように決定されてもよい。すなわち、例えば超音波処置具２の記憶媒体２５には、超音波処置具２の機種を表す識別情報が記憶されている。また、エネルギー制御装置３の記憶媒体４８には、機種に対する特性パラメーターＸと第２の時間閾値Ｔｔｈ２との関係が記憶されている。制御回路４０は、超音波処置具２の記憶媒体２５から機種の識別情報を読み出し、当該識別情報に対応する特性パラメーターＸと第２の時間閾値Ｔｔｈ２との関係を用いる。なお、超音波処置具２の機種情報は、記憶媒体２５に記憶されていなくても、例えば超音波処置具２の機種に応じて異なる抵抗器が超音波処置具２に設けられており、エネルギー制御装置３は、超音波処置具２との接続時にこの抵抗器の抵抗値を取得して、超音波処置具２の機種を判別してもよい。また、特性パラメーターＸと第２の時間閾値Ｔｔｈ２との関係が超音波処置具２の記憶媒体２５に記憶されており、制御回路４０は、この情報を読み出して第２の時間閾値Ｔｔｈ２を設定してもよい。

また、上述の実施形態に係る出力低減動作の種類又は出力低減動作の有無が、入力部６２を介して入力されたユーザーの指示に基づいて切り換えられるように、エネルギー制御装置３は構成されていてもよい。

また、上述の実施形態では、第２の時間閾値Ｔｔｈ２が１つだけ設定される場合を示したが、第２の時間閾値Ｔｔｈ２は２つ以上設定されてもよい。例えば、経過時間Ｔが１つ目の第２の時間閾値Ｔｔｈ２１よりも大きくなったとき、出力が低減させられ、経過時間Ｔが２つ目の第２の時間閾値Ｔｔｈ２２よりも大きくなったとき、出力が停止させられるように、エネルギー制御装置３は構成されていてもよい。

また、上述の実施形態では、特性パラメーターＸとして１つのパラメーターが取得され、これに基づいて第２の時間閾値Ｔｔｈ２が決定される場合を示したが、これに限らない。特性パラメーターＸとして複数のパラメーターが取得され、これらパラメーターの組み合わせによって第２の時間閾値Ｔｔｈ２が決定されてもよい。

なお、上述の実施形態では、超音波処置具２は、第１の把持片１５の超音波振動によって処置を行う器具として説明したが、これに限らない。エネルギー制御装置３が第２の電源５２を有している場合、超音波処置具２には、超音波振動に加えて、第１の把持片１５と第２の把持片１６との間に高周波電圧を印加する高周波処置具としての機能が付加されてもよい。高周波処置具は、処置対象の組織に高周波電流を流すことによって、組織を流れる電流により発生するジュール熱で処置を行う。また、超音波処置具２は、第１の把持片１５又は第２の把持片１６にヒーターが設けられ、超音波振動と共にヒーターの熱によって処置対象の組織の処置を行う処置具であってもよい。

Claims (18)

1. 電力が供給されることにより超音波振動を発生する超音波振動子と、前記超音波振動子で発生した前記超音波振動を用いて処置を行うエンドエフェクタとを備える超音波処置具に前記電力を供給するエネルギー制御装置であって、
   前記超音波振動子へ前記電力を供給する第１の電源と、
   前記第１の電源の出力が継続している時間に係る出力継続時間を計測する計時部と、
   処置の状況を表す所定の特性パラメーターを監視する監視部と、
   前記特性パラメーターに基づき時間閾値を設定する閾値設定部と、
   前記出力継続時間が前記時間閾値を上回ったとき、前記第１の電源に前記超音波振動子への前記電力の出力を停止又は低減させること、及び、前記出力継続時間が前記時間閾値を上回ったことを告知することのうち少なくとも一方を行う出力制御部と
   を備え、
   前記監視部は、前記特性パラメーターを繰り返し監視し、
   前記閾値設定部は、前記時間閾値を逐次設定する、
   超音波処置具のためのエネルギー制御装置。
2. 前記監視部は、前記特性パラメーターとして、前記超音波振動子に供給される電力の電流値を取得する、請求項１に記載のエネルギー制御装置。
3. 前記閾値設定部は、
   前記電流値が第２の閾値以上であり、かつ前記第２の閾値より大きい第１の閾値以下であるときの、前記時間閾値を標準値としたときに、
   前記電流値が前記第２の閾値より小さいときは、前記時間閾値を前記標準値よりも長くするように設定し、
   前記電流値が前記第１の閾値より大きいときは、前記時間閾値を前記標準値よりも短くするように設定する、
   請求項２に記載のエネルギー制御装置。
4. 前記閾値設定部は、前記電流値に対する関数に基づいて、前記時間閾値を設定する、請求項２に記載のエネルギー制御装置。
5. 前記エンドエフェクタは一対の把持片を備え、
   前記エネルギー制御装置は、前記一対の把持片の間に電力を供給する第２の電源をさらに備え、
   前記監視部は、前記特性パラメーターとして、前記一対の把持片の間に供給される電力に係るインピーダンス値を取得する、
   請求項１に記載のエネルギー制御装置。
6. 前記閾値設定部は、
   前記インピーダンス値が第２の閾値以上であり、かつ前記第２の閾値より大きい第１の閾値以下であるときの、前記時間閾値を標準値としたときに、
   前記インピーダンス値が前記第２の閾値より小さいときは、前記時間閾値を前記標準値よりも長くするように設定し、
   前記インピーダンス値が前記第１の閾値より大きいときは、前記時間閾値を前記標準値よりも短くするように設定する、
   請求項５に記載のエネルギー制御装置。
7. 前記閾値設定部は、前記インピーダンス値に対する関数に基づいて、前記時間閾値を設定する、請求項５に記載のエネルギー制御装置。
8. 前記エンドエフェクタは一対の把持片を備え、
   前記超音波処置具は、前記一対の把持片の開閉を操作するためのハンドルをさらに備え、
   前記超音波処置具は、前記ハンドルの変位量を検出するセンサーをさらに備え、
   前記監視部は、前記特性パラメーターとして、前記ハンドルの前記変位量を取得する、
   請求項１に記載のエネルギー制御装置。
9. 前記閾値設定部は、
   前記変位量が第２の閾値以上であり、かつ前記第２の閾値より大きい第１の閾値以下であるときの、前記時間閾値を標準値としたときに、
   前記変位量が前記第２の閾値より小さいときは、前記時間閾値を前記標準値よりも長くするように設定し、
   前記変位量が前記第１の閾値より大きいときは、前記時間閾値を前記標準値よりも短くするように設定する、
   請求項８に記載のエネルギー制御装置。
10. 前記閾値設定部は、前記変位量に対する関数に基づいて、前記時間閾値を設定する、請求項８に記載のエネルギー制御装置。
11. 前記エンドエフェクタは一対の把持片を備え、
    前記超音波処置具は、前記把持片による把持力を検出するセンサーをさらに備え、
    前記監視部は、前記特性パラメーターとして、前記把持力を取得する、
    請求項１に記載のエネルギー制御装置。
12. 前記閾値設定部は、
    前記把持力が第２の閾値以上であり、かつ前記第２の閾値より大きい第１の閾値以下であるときの、前記時間閾値を標準値としたときに、
    前記把持力が前記第２の閾値より小さいときは、前記時間閾値を前記標準値よりも長くするように設定し、
    前記把持力が前記第１の閾値より大きいときは、前記時間閾値を前記標準値よりも短くするように設定する、
    請求項１１に記載のエネルギー制御装置。
13. 前記閾値設定部は、前記把持力に対する関数に基づいて、前記時間閾値を設定する、請求項１１に記載のエネルギー制御装置。
14. 前記監視部は、前記特性パラメーターとして複数のパラメーターを取得し、
    前記閾値設定部は、前記複数のパラメーターに基づいて、前記時間閾値を設定する、
    請求項１に記載のエネルギー制御装置。
15. 請求項１のエネルギー制御装置と、
    前記超音波処置具と
    を備える処置システム。
16. 前記エンドエフェクタは、前記超音波振動が伝達されるように構成された第１の把持片と、前記第１の把持片に対して開閉するように構成された第２の把持片とを備え、
    前記第２の把持片は、前記第１の把持片と前記第２の把持片との間が閉じた状態において前記第１の把持片に接触するパッド部材を備える、
    請求項１５に記載の処置システム。
17. 前記超音波処置具は、前記特性パラメーターと前記時間閾値との関係が記憶された記憶媒体を備え、
    前記超音波処置具が前記エネルギー制御装置に接続されたとき、前記閾値設定部は、前記記憶媒体から前記特性パラメーターと前記時間閾値との関係を読み出して当該関係に基づいて前記時間閾値を設定する、
    請求項１５に記載の処置システム。
18. 前記超音波処置具は、識別情報が記憶されている第１の記憶媒体を備え、
    前記エネルギー制御装置は、前記識別情報と、前記特性パラメーター及び前記時間閾値の関係との対応関係が記憶されている第２の記憶媒体を備え、
    前記超音波処置具が前記エネルギー制御装置に接続されたとき、前記閾値設定部は、前記第１の記憶媒体から前記識別情報を読み出して、前記識別情報に対応した前記特性パラメーター及び前記時間閾値の関係を読み出し、当該関係に基づいて前記時間閾値を設定する、
    請求項１５に記載の処置システム。

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