JPH07178110A - 超音波手術器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 患部組織の状態の応じて複数の周波数を使用
することのできる安全性及び操作性の高い超音波手術器
を提供することを目的とする。 【構成】 周波数発振回路２８ａから発振される発振信
号は出力コントローラ３０ａに入力され、電力増幅回路
３２ａ、出力整合回路３４ａを介して周波数選択切換回
路３６に入力される。同様に周波数発振回路２８ｂから
発振される発振信号は出力コントローラ３０ｂに入力さ
れ、電力増幅回路３２ｂ、出力整合回路３４ｂを介して
周波数選択切換回路３６に入力される。術者は超音波手
術器を持ち替えることなく周波数選択切換回路３６によ
って入力される複数の周波数の中から所望の周波数を選
択し超音波振動子１４に出力して該超音波振動子１４を
超音波振動させて先端に接続されたチップ１８の超音波
振動によって患部組織を破砕する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、外科等で使用され超音
波振動子を含む手術具を備え超音波破砕、乳化を行う超
音波手術器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、超音波振動子を含む手術具を備え
超音波破砕、乳化を行う超音波手術器が知られている。

【０００３】この超音波手術器は、図４に示すように、
発振信号を出力する周波数発振回路４２を有しており、
周波数発振回路４２には出力を制御する出力コントロー
ラ４４が接続されている。そして、出力コントローラ４
４には電力増幅回路４６が接続されており、電力増幅回
路４６には動作周波数におけるインピーダンスマッチン
グを行う出力整合回路４８が接続されている。さらに、
出力整合回路４８には、超音波振動を発生する超音波振
動子５０が接続されている。この超音波振動子５０は、
図示しない手術具に内蔵され、該手術具先端に設けられ
たチップの超音波振動により患部組織を破砕する。ま
た、出力モニタ回路５２は出力整合回路４８に接続さ
れ、出力整合回路４８の出力振幅を検出すると共に、手
術具が患部組織を破砕時に加わる負荷を検出し、周波数
発振回路４２及び出力コントローラ４４に信号をフィー
ドバックする。この信号に基づいて出力コントローラ４
４は手術具先端の振幅量が負荷等によって低下しないよ
うに、所望の振幅量を維持している。

【０００４】通常、超音波手術器は手術具の先端の周り
に灌流液（洗浄水）を流した状態で手術具の超音波振動
により患部組織を破砕すると共に、灌流液と破砕した組
織を吸引除去しながら手術を行う。患部組織を破砕する
破砕強度は手術具先端の振幅量を変化させることで制御
している。

【０００５】一般に、手術具先端の振幅量が等しい場
合、振動周波数が高くなると破砕強度が大きくなること
が知られている。しかし、手術具が正常な組織と接触し
ている場合、振動周波数を高くし過ぎると手術具と正常
組織との間で摩擦熱が発生し正常組織に火傷を発生させ
てしまう恐れがあった。一方、手術具先端の振幅量が閾
値を超えると超音波振動の空洞現象によって手術具先端
に供給されている灌流液にキャビテーション気泡が発生
する。このキャビテーション気泡は眼科手術等の場合、
術者の視野を妨げ迅速な手術の妨げになる恐れがあっ
た。このキャビテーション気泡の量は振動周波数が高い
ほど少なくなることが知られている。

【０００６】通常の手術では摩擦熱とキャビテーション
気泡はできるだけ少ない方が望ましいが、摩擦熱とキャ
ビテーション気泡の関係は前述したように同一周波数で
は相反する作用を引き起こすため、超音波手術器はそれ
ぞれ用途に応じて使い分けが行われ摩擦熱やキャビテー
ション気泡を抑制するように発生特性毎に最適に定めら
れた１つの有効振動周波数で動作するように設計されて
いる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の超音波
手術器においては、患部組織の状態（大きさ、硬さ等）
が変化した場合や摩擦熱やキャビテーション気泡の発生
状況が変化した場合に、術者が異なる振動周波数による
患部組織の破砕を希望する場合がある。この場合、術者
は異なる振動周波数で動作する超音波手術器に持ち替え
る必要があり、迅速な手術を妨げるという問題があっ
た。

【０００８】本発明は、上記従来の問題に鑑みなされた
ものであり、その目的は、超音波手術器を持ち替えるこ
となく超音波手術を行うことのできる安全性及び操作性
の高い超音波手術器を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、所定の周波数を発振する周波数発振手段
と、周波数発振手段から発振される周波数に応じて超音
波振動を発生する超音波振動子と、超音波振動子の動作
を制御するコントロール回路と、超音波振動子によって
発生した超音波振動により患部組織を破砕する手術具
と、を有する超音波手術器において、前記周波数発振手
段が単一の前記手術具を動作させる異なる複数の周波数
を発振する１つ又は複数の周波数発振回路を有し、前記
周波数発振手段の中から所望の周波数を選択して前記手
術具を動作させる周波数選択手段を有することを特徴と
するものである。

【００１０】

【作用】上記構成によれば、所定の周波数を発振する周
波数発振手段が単一の超音波手術器の手術具を動作させ
る１つ又は複数の周波数発振回路から構成され、周波数
発振手段の周波数発振回路から発振される異なる複数の
周波数の中から所望の周波数を周波数選択手段によって
選択して、超音波振動子を振動させて超音波振動を発生
して、前記手術具によってを患部組織を破砕する。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例を図面に基づい
て説明する。

【００１２】図１は超音波手術器の手術具（ハンドピー
ス）１０の概略構成図である。図１に示すように、手術
具１０を構成する筒状のケース１２の内部には後述する
超音波振動発生回路に接続され、超音波振動を発生する
超音波振動子１４が収納されている。超音波振動子１４
は発生した超音波振動により患部組織１６を破砕するチ
ップ（手術具先端部材）１８に接続されている。手術中
はチップ１８の先端の冷却を行うと共に患部からの出血
等の洗浄を行うための灌流液（洗浄水）を灌流液供給管
２０から供給する。また、灌流液と破砕した組織をチッ
プ１８に内蔵された吸引管２２から吸引除去しながら手
術を行う。なお、超音波振動子１４に接続されたコード
２４は超音波振動発生回路からの電気信号を入力した
り、制御信号のやり取りを行うためのコードである。

【００１３】本発明の特徴は、周波数発振手段に含まれ
る１つ又は複数の周波数発振回路から発振される異なる
周波数を有する電気信号の中から所望の周波数の電気信
号を周波数選択手段によって選択して手術具の超音波振
動子に供給し、単一の手術具を複数の振動周波数によっ
て動作させることである。

【００１４】図２は本発明に係る超音波手術器の手術具
を動作させる超音波振動発生回路の回路構成図である。

【００１５】周波数発振手段２６は異なる振動周波数を
発振する周波数発振回路２８を複数個有している。本実
施例では１つの超音波振動子を２つの振動周波数で動作
させるための基本的な回路構成を示す。例えば、周波数
発振回路２８ａで５８ｋＨｚの振動周波数ｆ₁ を発振
し、周波数発振回路２８ｂで７３ｋＨｚの振動周波数ｆ
₂ を発振する。

【００１６】電気信号である振動周波数ｆ₁ を出力する
周波数発振回路２８ａには、出力を制御する出力コント
ローラ３０ａが接続されている。そして、出力コントロ
ーラ３０ａには電力増幅回路３２ａが接続されており、
電力増幅回路３２ａには動作周波数におけるインピーダ
ンスマッチングを行う出力整合回路３４ａが接続されて
いる。同様に、振動周波数ｆ₂ を出力する周波数発振回
路２８ｂには、出力コントローラ３０ｂが接続され、出
力コントローラ３０ｂには電力増幅回路３２ｂが接続さ
れており、電力増幅回路３２ｂには出力整合回路３４ｂ
が接続されている。そして出力整合回路３４ａ，３４ｂ
は周波数選択切換回路３６に接続されている。周波数選
択切換回路３６では術者の希望により振動周波数ｆ₁ 又
はｆ₂ の選択を行い、選択された振動周波数の電気信号
をコード２４を介して手術具１０の超音波振動子１４に
出力して、手術具１０を動作させて患部組織を破砕す
る。

【００１７】さらに、出力整合回路３４ａには、出力モ
ニタ回路３８ａが接続され、出力整合回路３４ｂには、
出力モニタ回路３８ｂが接続されている。出力モニタ回
路３８は超音波振動子１４に接続されたチップ１８の先
端部における実際の出力値（振幅量、周波数）を検出
し、周波数発振回路２８及び出力コントローラ３０にフ
ィードバックする。周波数発振回路２８は基準となる振
動周波数を発振し、出力コントローラ３０は図示しない
操作パネル等から入力される設定レベルに応じて出力を
コントロールすると共に、出力モニタ回路３８からフィ
ードバックされる負荷情報に基づいてチップ１８の振幅
量が前記設定レベルの振幅量を維持するように出力をコ
ントロールする。

【００１８】術者が手術中に異なる振動周波数による患
部組織の破砕を希望した場合、超音波手術器の操作パネ
ル等に設けられた切換えスイッチによって周波数選択切
換回路３６を動作させ、所望の振動周波数を発生する超
音波振動発生回路に切り換える。例えば、手術中に部分
的に硬い患部組織の破砕を行う場合は高い振動周波数を
選択し破砕強度を大きくする。また、灌流液にキャビテ
ーション気泡が発生して術者の視野を妨げる場合には高
い振動周波数を選択しキャビテーション気泡を低減させ
る。一方、正常な組織が摩擦熱によって火傷を起こす危
険が生じた場合、低い振動周波数を選択して摩擦熱を軽
減し火傷を防止する。

【００１９】図３は５８ｋＨｚ用に設計された手術具１
０をｆ₁ ＝５８ｋＨｚとｆ₂ ＝７３ｋＨｚの２つの動作
モードで動作した場合の振幅変位を示すもので、ｆ₁ は
１波長で共振し、ｆ₂ は１．５波長で共振している状態
を示している。図３において手術具１０先端のチップ１
８は図中矢印方向に振動して患部組織の破砕を行うが、
グラフはその時の振幅量を縦軸に取って示している。手
術具の振幅量の拡大比率は超音波振動子やチップの形状
に依存している。従って、振幅量は断面積の比の平方根
に逆比例して大きくなるためチップ１８の部分でその径
を細くすれば、図３に示すように超音波振動子からの超
音波振動の振幅量を増幅することができる。

【００２０】また、本実施例では超音波振動子やチップ
の形状は特に指定していないが、手術具を異なる複数の
周波数で動作させ、それぞれの周波数において振幅量の
拡大比率が大きくなるようにするため、必要に応じて超
音波振動子やチップを段付き形状にしたり、円錐形状に
することによって振幅量や周波数の調整を行ってもよ
い。

【００２１】次に、市販の超音波手術練習用テストピー
スを用いて上記２つの周波数について破砕能力等の比較
を行ったところ、ｆ₁ に比べてｆ₂ は同じテストピース
を小さな振幅量で破砕することができた。また、破砕能
力が同等になる振幅量設定でキャビテーション気泡の発
生状況を比較したところ、ｆ₁ に比べてｆ₂ が気泡の発
生を抑制することができた。一方、摩擦による発熱量は
ｆ₂ に比べてｆ₁ の動作時の方が小さくすることができ
た。

【００２２】本実施例のおいては、周波数発振手段に含
まれる複数の周波数発振回路がそれぞれが出力コントロ
ーラ、電力増幅回路、出力整合回路、出力モニタ回路を
有する例を説明したが、複数の周波数発振回路の選択を
周波数選択切換回路によって直接選択して出力コントロ
ーラ以下の回路を複数の周波数発振回路で共用して回路
構成を簡略化してもよい。さらに、単一の周波数発振回
路で複数の異なる周波数を発振する構成にしてもよい。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の超音波手
術器によれば、術者が患部組織の状態に応じて周波数選
択切換回路によって複数の振動周波数の中から所望の振
動周波数を選択して単一の手術具に供給することができ
る。

【００２４】従って、術者は手術具を持ち替えることな
く単一の手術具を患部組織の状態に適した状態で複数の
異なる振動周波数によって動作させることが可能にな
り、超音波手術器による手術の安全性及び操作性を向上
させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る超音波手術器の手術具の概略構成
図である。

【図２】本発明に係る超音波手術器の手術具を動作させ
る超音波振動発生回路の回路構成図である。

【図３】本発明に係る超音波手術器の動作モードの振幅
変位を説明する説明図である。

【図４】従来の超音波手術器の手術具を動作させる超音
波振動発生回路の回路構成図である。

【符号の説明】

１０ 手術具 １４ 超音波振動子 １８ チップ ２６ 周波数発振手段 ２８ 周波数発振回路 ３０ 出力コントローラ ３２ 電力増幅回路 ３４ 出力整合回路 ３６ 周波数選択切換回路 ３８ 出力モニタ回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の周波数を発振する周波数発振手段
   と、 周波数発振手段から発振される周波数に応じて超音波振
   動を発生する超音波振動子と、 超音波振動子の動作を制御するコントロール回路と、 超音波振動子によって発生した超音波振動により患部組
   織を破砕する手術具と、を有する超音波手術器におい
   て、 前記周波数発振手段が単一の前記手術具を動作させる異
   なる複数の周波数を発振する１つ又は複数の周波数発振
   回路を有し、 前記周波数発振手段の中から所望の周波数を選択して前
   記手術具を動作させる周波数選択手段を有することを特
   徴とする超音波手術器。