JPWO2016178359A1 - エネルギー処置装置及びエネルギー制御装置 - Google Patents

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Abstract

エネルギー処置装置の切替わり検出部は、音響インピーダンスの検出結果に基づいて前記音響インピーダンスが漸減状態から漸増状態への切替わったことを検出する。制御部は、エネルギー源から超音波電気エネルギー及び高周波電気エネルギーが同時に出力されている状態において、前記音響インピーダンスの前記漸減状態から前記漸増状態への切替わりが検出されたことに基づいて前記超音波電気エネルギーの出力を停止させ、高周波インピーダンスが設定された閾値に到達したことに基づいて前記高周波電気エネルギーの出力を停止させる。

Description

本発明は、超音波振動及び高周波電気エネルギーを同時に用いて処置を行うエネルギー処置装置及びエネルギー制御装置に関する。
米国特許第5540684号明細書には、供給される高周波電気エネルギーを用いてエンドエフェクタが処置対象を凝固する等して、処置対象を処置するエネルギー処置装置が開示されている。このエネルギー処置装置では、高周波電気エネルギーの供給が開始されると、高周波インピーダンス(組織インピーダンス)が経時的に検出される。そして、高周波インピーダンスが設定された閾値まで上昇したことに基づいて、エンドエフェクタへの高周波電気エネルギーの出力が停止される。これにより、凝固される処置対象の炭化が防止されるとともに、処置対象(生体組織)の電極への付着が防止される。
米国特許第5540684号明細書のように高周波電気エネルギーのみを用いて処置対象を凝固する場合、処置対象の厚さ、エンドエフェクタへの血液の付着状態等によっては、高周波電気エネルギーに起因する熱によって処置対象の温度がある程度上昇するまで、長い時間を要してしまう。この場合、高周波インピーダンスが閾値に到達するまで、長い時間を要し、処置対象の凝固(血管の封止)が迅速に行われない。
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、エネルギーの出力が開始されてから迅速かつ適切に処置対象が凝固される(封止される)エネルギー処置装置及びエネルギー制御装置を提供することにある。
前記目的を達成するために、本発明のある態様のエネルギー処置装置は、超音波電気エネルギー及び高周波電気エネルギーを出力可能なエネルギー源と、前記エネルギー源から前記超音波電気エネルギーが供給されることにより、超音波振動を発生する振動発生部と、前記振動発生部で発生した前記超音波振動及び前記エネルギー源から供給される前記高周波電気エネルギーを用いて処置を行うことが可能なエンドエフェクタと、前記エネルギー源から前記超音波電気エネルギーが出力されている状態において音響インピーダンスを経時的に検出し、前記エネルギー源から前記高周波電気エネルギーが出力されている状態において高周波インピーダンスを経時的に検出するインピーダンス検出部と、前記インピーダンス検出部での前記音響インピーダンスの検出結果に基づいて、前記音響インピーダンスが経時的に漸減する漸減状態から前記音響インピーダンスが経時的に漸増する漸増状態への切替わったことを検出する切替わり検出部と、前記エネルギー源からの前記超音波電気エネルギーの出力状態及び前記高周波電気エネルギーの出力状態を制御し、前記エネルギー源から前記超音波電気エネルギー及び前記高周波電気エネルギーが同時に出力されている状態において、前記切替わり検出部によって前記音響インピーダンスの前記漸減状態から前記漸増状態への切替わりが検出されたことに基づいて 前記超音波電気エネルギーの出力を停止させるとともに、前記インピーダンス検出部によって検出される前記高周波インピーダンスが設定された閾値に到達したことに基づいて前記高周波電気エネルギーの出力を停止させる制御部と、を備える。
また、本発明のある態様は、超音波振動及び高周波電気エネルギーを用いて処置を行うことが可能なエンドエフェクタと、超音波電気エネルギーが供給されることにより、前記エンドエフェクタに伝達される超音波振動を発生する振動発生部と、を備えるエネルギー処置具へのエネルギーの供給を制御するエネルギー制御装置であって、前記振動発生部に供給される超音波電気エネルギー及び前記エンドエフェクタに供給される前記高周波電気エネルギーを出力可能なエネルギー源と、前記エネルギー源から前記超音波電気エネルギーが出力されている状態において音響インピーダンスを経時的に検出し、前記エネルギー源から前記高周波電気エネルギーが出力されている状態において高周波インピーダンスを経時的に検出するインピーダンス検出部と、前記インピーダンス検出部での前記音響インピーダンスの検出結果に基づいて、前記音響インピーダンスが経時的に漸減する漸減状態から前記音響インピーダンスが経時的に漸増する漸増状態への切替わったことを検出する切替わり検出部と、前記エネルギー源からの前記超音波電気エネルギーの出力状態及び前記高周波電気エネルギーの出力状態を制御し、前記エネルギー源から前記超音波電気エネルギー及び前記高周波電気エネルギーが同時に出力されている状態において、前記切替わり検出部によって前記音響インピーダンスの前記漸減状態から前記漸増状態への切替わりが検出されたことに基づいて前記超音波電気エネルギーの出力を停止させるとともに、前記インピーダンス検出部によって検出される前記高周波インピーダンスが設定された閾値に到達したことに基づいて前記高周波電気エネルギーの出力を停止させる制御部と、を備える。
図1は、第1の実施形態に係るエネルギー処置装置を示す概略図である。 図2は、第1の実施形態に係るエネルギー処置具とエネルギー制御装置との間の電気的な接続状態、及び、エンドエフェクタへエネルギーを供給する構成を示す概略図である。 図3は、第1の実施形態に係るエネルギー源からのエネルギーの出力を制御する構成を示す概略図である。 図4は、第1の実施形態に係るエンドエフェクタを長手軸に垂直な断面で概略的に示す断面図である。 図5は、第1の実施形態に係る操作ボタンでの操作入力に基づくエネルギー制御装置での処理を示すフローチャートである。 図6は、超音波電気エネルギー及び高周波電気エネルギーを同時に出力開始された後の音響インピーダンスの経時的な変化の一例を示す概略図である。 図7は、超音波電気エネルギー及び高周波電気エネルギーを同時に出力開始された後の高周波インピーダンスの経時的な変化の一例を示す概略図である。 図8は、超音波電気エネルギー及び高周波電気エネルギーを同時に出力開始された後の音響インピーダンスの経時的な変化の図6とは別の一例を示す概略図である。 図9は、第1の変形例に係る操作ボタンでの操作入力に基づくエネルギー制御装置での処理を示すフローチャートである。 図10は、超音波電気エネルギー及び高周波電気エネルギーを同時に出力開始された後の音響インピーダンスの経時的な変化の図6及び図8とは別の一例を示す概略図である。 図11は、第2の変形例に係る操作ボタンでの操作入力に基づくエネルギー制御装置での処理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1乃至図8を参照して説明する。図1は、エネルギー処置装置(エネルギー処置システム)1を示す図である。図1に示すように、エネルギー処置装置(医療処置装置)1は、エネルギー処置具(ハンドピース)2と、エネルギー制御装置(エネルギー制御ユニット)3と、を備える。エネルギー処置具2は、長手軸Cを有する。ここで、長手軸Cに沿う方向について一方側が先端側(図1の矢印C1側)であり、先端側とは反対側が基端側(図1の矢印C2側)である。エネルギー処置具2は、ケーブル5を介してエネルギー制御装置3に、分離可能に接続されている。エネルギー制御装置3によって、エネルギー処置具2へのエネルギー(超音波電気エネルギー及び高周波電気エネルギー)の供給が制御される。
図1に示すように、エネルギー処置具2は、ハウジング6を備える。ハウジング6は、長手軸Cに沿って延設されるハウジング本体7と、長手軸Cに対して交差する方向へ向かってハウジング本体7から延設されるグリップ(固定ハンドル)8と、を備える。ハウジング6には、ハンドル(可動ハンドル)11が回動可能に取付けられている。ハンドル11がハウジング6に対して回動することにより、ハンドル11がグリップ8に対して開く又は閉じる。また、ハウジング本体7の先端側には回転ノブ12が、ハウジング6に対して長手軸C回りに回転可能に連結されている。そして、ハウジング6には、エネルギー制御装置3からエネルギー処置具2にエネルギー(処置エネルギー)を供給させる操作入力が行われる操作ボタン(操作部材)13が、取付けられている。
ハウジング6には、ハウジング本体7の内部に基端側から挿入される状態で、振動子ケース15が連結されている。振動子ケース15の基端部に、ケーブル5の一端が接続されている。また、ハウジング6には、回転ノブ12の内部及びハウジング本体7の内部に先端側から挿入される状態で、シース16が連結されている。シース16は、長手軸Cに沿って延設されている。また、エネルギー処置具2では、ハウジング本体7の内部からはシース16の内部を通って、振動伝達部材(プローブ)17が先端側に向かって延設されている。振動伝達部材17は、長手軸Cに沿って延設され、振動伝達部材17の先端部に第1の把持部(プローブ処置部)21が設けられている。振動伝達部材17は、シース16の先端から第1の把持部21が先端側へ向かって突出する状態で、シース16に挿通されている。
また、シース16の先端部には、第2の把持部(ジョー)22が回動可能に取り付けられている。ハンドル11をグリップ8に対して開く又は閉じることにより、シース16の内部に延設される可動シャフト(図示しない)が長手軸Cに沿って移動する。これにより、第2の把持部22がシース16に対して回動し、第2の把持部22と第1の把持部21との間が開く又は閉じる。本実施形態では、第1の把持部21及び第2の把持部22によって、供給されるエネルギーを用いて処置を行うエンドエフェクタ20が構成されている。エンドエフェクタ20では、第1の把持部21と第2の把持部22との間で把持される生体組織等の処置対象が供給されるエネルギーによって処置される。また、回転ノブ12を回転させることにより、シース16、振動伝達部材17(第1の把持部21)及び第2の把持部22が回転ノブ12と一緒にハウジング6に対して長手軸C回りに回転する。これにより、エンドエフェクタ20の長手軸C回りの角度位置が調整される。
図2は、エネルギー処置具2とエネルギー制御装置3との間の電気的な接続状態、及び、エンドエフェクタ20へエネルギーを供給する構成を示す図である。図2に示すように、エネルギー制御装置3は、制御部25と、エネルギー源26と、メモリ等の記憶媒体27と、を備える。エネルギー源26は、超音波電気エネルギー(後述する振動発生部40で超音波振動を発生させるための電気エネルギー)及び高周波電気エネルギー(第1把持部21と後述する電極部材46との間の処置対象に高周波電流を流すための電気エネルギー)を出力可能である。制御部25は、例えばCPU(Central Processing Unit)又はASIC(application specific integrated circuit)等を備えるプロセッサ等を備え、バス等のインターフェースを介してエネルギー源26及び記憶媒体28と信号及び情報を授受可能である。このため、制御部25は、エネルギー源26からのエネルギーの出力状態を検出可能であるとともに、エネルギー源26からのエネルギーの出力状態を制御可能である。そして、制御部25は、記憶媒体27から情報を読取り可能であるとともに、記憶媒体27に情報を書込み可能である。
ハウジング6の内部には、スイッチ31が設けられている。スイッチ31は、ハウジング6の内部及びケーブル5の内部を通して延設される信号経路32A,32Bを介して、制御部25に電気的に接続されている。スイッチ31は、操作ボタン13によって押圧可能な位置に設けられ、操作ボタン13での操作入力に基づいて開閉が変化する。制御部25は、信号経路32A,32Bを介してスイッチ31の開閉を検知することにより、操作ボタン13で操作入力が行われているか否かを検出する。そして、制御部25は、操作ボタン13での操作入力の有無の検出結果に基づいて、エネルギー源26からのエネルギーの出力状態を制御する。なお、本実施形態では、制御部25は、操作ボタン13での操作入力が行われていることを検出することにより、エネルギー源26から超音波電気エネルギー及び高周波電気エネルギーを同時に出力させる。
図3は、エネルギー源26からのエネルギーの出力を制御する構成を示す図である。図3に示すように、エネルギー源26は、超音波電気エネルギー源(超音波電力源)35及び高周波電気エネルギー源(高周波電力源)36を備える。超音波電気エネルギー源35は、例えばバッテリーからの電力又はコンセントからの電力を超音波電気エネルギー(超音波電力P)に変換する変換回路(駆動回路)等を備える。制御部25は、超音波電気エネルギー源35の駆動を制御することにより、超音波電気エネルギー源35からの超音波電気エネルギーの出力を制御している。また、高周波電気エネルギー源36は、例えばバッテリーからの電力又はコンセントからの電力を高周波電気エネルギー(高周波電力P´)に変換する変換回路(駆動回路)等を備える。制御部25は、高周波電気エネルギー源36の駆動を制御することにより、高周波電気エネルギー源36からの高周波電気エネルギーの出力を制御している。
振動子ケース15の内部には、振動発生部(超音波トランスデューサ)40が設けられている。振動発生部40は、ハウジング本体7の内部において、基端側から振動伝達部材17に接続されている。振動発生部40は、(本実施形態では4つの)圧電素子41と、超音波電極42A,42Bと、を備える。圧電素子41のそれぞれは、超音波電極(第1の超音波電極)42Aと超音波電極(第2の超音波電極)42Bとの間で挟まれている。超音波電極42Aは、ケーブル5の内部を通って延設される超音波電気経路(第1の超音波電気経路)43Aを介して、エネルギー源26の超音波電気エネルギー源35に接続されている。また、超音波電極42Bは、ケーブル5の内部を通って延設される超音波電気経路(第2の超音波電気経路)43Bを介して、超音波電気エネルギー源35に接続されている。
制御部25の制御によって超音波電気エネルギー源35から超音波電気エネルギーが出力されることにより、超音波電気経路43A,43Bを介して超音波電気エネルギーが振動発生部40に供給される。これにより、超音波電極(第1の超音波電極)42Aと超音波電極(第2の超音波電極)42Bとの間に超音波電圧Vが印加され、超音波電気経路43A,43Bに超音波電流Iが流れる。そして、圧電素子41によって、超音波電流Iが超音波振動に変換され、振動発生部40で超音波振動が発生する。振動発生部40で発生した超音波振動は、振動伝達部材17において基端側から先端側に向かって伝達される。そして、エンドエフェクタ20の第1の把持部21に超音波振動が伝達されることにより、第1の把持部21が例えば長手軸Cに沿う方向について振動する。これにより、エンドエフェクタ20は、超音波振動を用いて処置を行うことが可能となる。なお、超音波電流Iは、流れる向きが周期的に変化する交流電流である。
図4は、エンドエフェクタ20を長手軸Cに垂直な断面で示している。図4は、第1の把持部21と第2の把持部22との間が閉じた状態を示している。図4に示すように、第2の把持部22は、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)等の電気的に絶縁材料から形成されるパッド部材(当接部材)45と、電気的に導電材料から形成される電極部材46と、を備える。第1の把持部21と第2の把持部22との間を閉じることにより、パッド部材45は第1の把持部21に当接可能である。すなわち、第1の把持部21と第2の把持部22との間に処置対象が配置されていない状態で第2の把持部22を第1の把持部21に対して閉じることにより、パッド部材45が、第1の把持部21に当接する。また、パッド部材45が第1の把持部21に当接した状態では、電極部材46は、第1の把持部21から離間し、第1の把持部21と接触しない。
図2及び図3に示すように、第1の把持部(第1の高周波電極)21は、ハウジング6の内部及びケーブル5の内部を通って延設される高周波電気経路(第1の高周波電気経路)47Aを介して、高周波電気エネルギー源36に接続されている。また、第2の把持部22の電極部材(第2の高周波電極)46は、ハウジング6の内部及びケーブル5の内部を通って延設される高周波電気経路(第2の高周波電気経路)47Bを介して、高周波電気エネルギー源36に接続されている。
制御部25の制御によって高周波電気エネルギー源36から高周波電気エネルギーが出力されることにより、高周波電気経路47A,47Bを介して高周波電気エネルギーが第1の把持部21及び電極部材46(第2の把持部22)に供給される。これにより、第1の把持部21と電極部材46との間に高周波電圧V´が印加され、高周波電気経路47A,47Bに高周波電流I´が流れる。この際、第1の把持部21及び電極部材46は、互いに対して電位が異なる高周波電気エネルギー(高周波電力P´)の高周波電極として機能する。これにより、エンドエフェクタ20は、高周波電気エネルギーを用いて処置を行うことが可能となる。なお、高周波電流I´は、流れる向きが周期的に変化する交流電流である。
図3に示すように、制御部25は、インピーダンス検出部51と、切替わり検出部52と、判断部53と、を備える。インピーダンス検出部51、切替わり検出部52及び判断部53のそれぞれは、例えばプロセッサの一部を構成する電子回路から形成され、プロセッサの処理の一部を行う。インピーダンス検出部51は、超音波電気エネルギー源35からの超音波電気エネルギーの出力状態を経時的に検出することにより、超音波電流Iの経時的な変化及び超音波電圧Vの経時的な変化を検出する。この際、超音波電力Pの経時的な変化を検出してもよい。そして、式(1)を用いて、インピーダンス検出部51は、超音波電気エネルギーの経路におけるインピーダンス(振動発生部40でのインピーダンス)として、音響インピーダンス(超音波インピーダンス)Zを経時的に検出する(算出する)。
Figure 2016178359
また、インピーダンス検出部51は、高周波電気エネルギー源36からの高周波電気エネルギーの出力状態を経時的に検出することにより、高周波電流I´の経時的な変化及び高周波電圧V´の経時的な変化を検出する。この際、高周波電力P´の経時的な変化を検出してもよい。そして、式(2)を用いて、インピーダンス検出部51は、高周波電気エネルギーの経路におけるインピーダンス(第1の把持部21と電極部材46との間のインピーダンス)として、高周波インピーダンス(組織インピーダンス)Z´を経時的に検出する(算出する)。
Figure 2016178359
切替わり検出部52は、インピーダンス検出部51での音響インピーダンスZの検出結果に基づいて、音響インピーダンスZが経時的に漸減する漸減状態から音響インピーダンスZが経時的に漸増する漸増状態への切替わったことを検出する。ここで、音響インピーダンスZの漸減状態は、音響インピーダンスZが経時的に徐々に減少する状態であり、数十Ω以下の微小な増減を含みながら音響インピーダンスZが徐々に減少する状態も含まれる。同様に、音響インピーダンスZの漸増状態は、音響インピーダンスZが経時的に徐々に増加する状態であり、数十Ω以下の微小な増減を含みながら音響インピーダンスZが徐々に増加する状態も含まれる。
判断部53は、エネルギー源26から超音波電気エネルギー及び高周波電気エネルギーが同時に出力されている状態において、インピーダンス検出部51での検出結果及び切替わり検出部52での検出結果に基づいて、超音波電気エネルギーの出力及び高周波電気エネルギーの出力に関する判断を行う。例えば、判断部53は、インピーダンス検出部51での検出結果及び切替わり検出部52での検出結果に基づいて、超音波電気エネルギーの出力を停止するか否かを判断するとともに、インピーダンス検出部51での検出結果に基づいて、高周波電気エネルギーの出力を停止するか否かを判断する。なお、エネルギー源26から超音波電気エネルギー及び高周波電気エネルギーが同時に出力されている状態でのインピーダンス検出部51、切替わり検出部52及び判断部53を含む制御部25による処理については、詳細に後述する。
次に、本実施形態のエネルギー処置装置1の作用及び効果について説明する。エネルギー処置装置1を用いて生体組織を処置する際には、術者はハウジング6及びハンドル11を保持し、シース16の先端部及びエンドエフェクタ20を腹腔等の体腔に挿入する。そして、回転ノブ12によってエンドエフェクタ20の長手軸C回りについての角度位置を調整し、生体組織(血管)等の処置対象を第1の把持部21と第2の把持部22との間に配置する。そして、ハンドル11をグリップ8に対して閉じることにより、第1の把持部21と第2の把持部22との間を閉じ、第1の把持部21と第2の把持部22との間で処置対象を把持する。
エンドエフェクタ20において処置対象が把持された状態で、操作ボタン(操作部材)13で操作入力が行われると、制御部25は、エネルギー源26を制御することにより、エネルギー源26から超音波電気エネルギー及び高周波電気エネルギーが同時に出力される。これにより、振動発生部40で超音波振動が発生し、発生した超音波振動がエンドエフェクタ20(第1の把持部21)に伝達されると同時に、エンドエフェクタ20(第1の把持部21及び電極部材46)に高周波電気エネルギーが供給される。なお、超音波電気エネルギー及び高周波電気エネルギーは同時に出力開始されることが好ましいが、完全に同時でなくても良く、略同時であれば多少の時間のズレが生じてもよい。すなわち、ここでの「同時」は、完全に同時である場合だけでなく、略同時も含まれる。
本実施形態では、エンドエフェクタ20は、超音波振動及び高周波電気エネルギーを同時に用いて処置対象を凝固し、例えば血管を封止する。この際、超音波振動によって振動する第1の把持部21とパッド部材45によって第1の把持部21に向かって押圧されている処置対象と第1の把持部21との間に摩擦熱が発生し、摩擦熱によって処置対象が凝固される。そして、第1の把持部21と電極部材46との間で処置対象を通して高周波電流I´が流れることにより、処置対象が変性され、凝固される。
図5は、操作ボタン13での操作入力に基づくエネルギー制御装置3での処理を示すフローチャートである。図5に示すように、操作ボタン13での操作入力が検出されると、制御部25は、エネルギー源26からの超音波電気エネルギー(図5ではUSと示す)及び高周波電気エネルギー(図5ではHFと示す)の同時出力を開始させる(ステップS101)。そして、制御部25は、超音波電気エネルギーについてPLL(Phase Locked Loop)制御を開始する(ステップS102)。PLL制御によって、超音波電流Iの周波数が調整され、超音波振動の共振周波数Frが調整される。この際、例えば、所定の周波数領域において音響インピーダンスZを最小にする周波数に超音波振動の共振周波数Frが調整される。
PLL制御が開始されると、インピーダンス検出部51(制御部25)は、音響インピーダンスZ及び高周波インピーダンスZ´の検出を開始する(ステップS103)。これにより、音響インピーダンスZの経時的な変化及び高周波インピーダンスZ´の経時的な変化が検出される。この際、超音波電流I及び超音波電圧V(超音波電力P)を経時的に検出し、式(1)を用いて音響インピーダンスZが算出される。そして、高周波電流I´及び高周波電圧V´(高周波電力P´)を経時的に検出し、式(2)を用いて高周波インピーダンスZ´が算出される。
ここで、PLL制御の開始時をゼロとする時間tを変数として設定し、時間tにおける音響インピーダンスZ(t)及び高周波インピーダンスZ´(t)を規定する。また、PLL制御の開始時以後で時間tより前における音響インピーダンスZの最小値として、最小インピーダンス値Zminを規定する。音響インピーダンスZの検出が開始されると、音響インピーダンス(超音波インピーダンス)Zの検出結果に基づいて、制御部25(切替わり検出部52)は、時間tでの音響インピーダンスZ(t)が最小インピーダンス値Zminより大きいか否かを、判断する(ステップS104)。時間tでの音響インピーダンスZ(t)が最小インピーダンス値Zmin以下の場合は(ステップS104−No)、制御部25(切替わり検出部52)は、時間tでの音響インピーダンスZ(t)を最小インピーダンス値Zminとして更新する(ステップS105)。ステップS105の処理が行われると、処理は、ステップS104に戻る。そして、制御部25は、音響インピーダンスZがステップS105で更新された最小インピーダンス値Zminになった時点より後について、更新された最小インピーダンス値Zminを用いて、再びステップS104の判断を行う。
ステップS104において、時間tでの音響インピーダンスZ(t)が最小インピーダンス値Zminより大きい場合は(ステップS104−Yes)、制御部25(判断部53)は、音響インピーダンスZ(t)から最小インピーダンス値Zminを減算した値が、基準差分値ΔZth以上であるか否かを、判断する(ステップS106)。すなわち、最小インピーダンス値Zminと基準差分値ΔZとの和を基準インピーダンス値Zthとすると、制御部25は、時間tでの音響インピーダンスZ(t)が基準インピーダンス値Zth以上であるか否か、を判断する。したがって、ステップS106の判断が行われることにより、式(3)が成立するか否かが、判断される。なお、基準差分値ΔZth及び基準インピーダンス値Zthは、最小インピーダンス値Zminの値、音響インピーダンスZの変化の態様等に基づいて設定され、ある実施例では、基準差分値ΔZthは、50Ω以上60Ω以下の範囲で設定される。
Figure 2016178359
音響インピーダンスZ(t)から最小インピーダンス値Zminを減算した値が基準差分値ΔZthより小さい場合は(ステップS106−No)、処理はステップS104に戻る。そして、制御部25は、ステップS106の判断対象となった時点より後について、再びステップS104の判断を行う。一方、音響インピーダンスZ(t)から最小インピーダンス値Zminを減算した値が基準差分値ΔZth以上の場合は(ステップS106−Yes)、制御部25は、エネルギー源26(超音波電気エネルギー源35)からの超音波電気エネルギー(US)の出力を停止させる(ステップS107)。これにより、エンドエフェクタ20(第1の把持部21)に超音波振動が伝達されなくなる。
超音波電気エネルギーの出力が停止されると、制御部25(判断部53)は、高周波インピーダンスZ´の検出結果に基づいて、時間tでの高周波インピーダンスZ´(t)が設定された閾値(高周波閾値)Z´th以上であるか否かを、判断する(ステップS108)。高周波インピーダンスZ´(t)が閾値Z´thより小さい場合は(ステップS108−No)、処理はステップS108に戻る。そして、制御部25は、ステップS108の判断対象となった時点より後について、再びステップS108の判断を行う。一方、高周波インピーダンスZ´(t)が閾値Z´th以上の場合は(ステップS108−Yes)、制御部25は、エネルギー源26(高周波電気エネルギー源36)からの高周波電気エネルギー(HF)の出力を停止させる(ステップS109)。これにより、エンドエフェクタ20(第1の把持部21及び電極部材46)に高周波電気エネルギーが供給されなくなる。なお、閾値Z´thは、高周波インピーダンスZの変化の態様等に基づいて設定される。
図6は、超音波電気エネルギー及び高周波電気エネルギーを同時に出力開始された後の音響インピーダンスZの経時的な変化の一例を示し、図7は、超音波電気エネルギー及び高周波電気エネルギーを同時に出力開始された後の高周波インピーダンスZ´の経時的な変化の一例を示す図である。図6及び図7では、PLL制御の開始時をゼロとする時間tを横軸に示している。そして、図6では音響インピーダンスZを縦軸に示し、図7では高周波インピーダンスZ´を縦軸に示している。ある一例では、超音波電気エネルギー及び高周波電気エネルギーが同時に出力開始された後、図6の実線で示すように音響インピーダンスZが変化し、図7の実線で示すように高周波インピーダンスZ´が変化する。
図6に示すように、PLL制御の開始からしばらく経過すると、PLL制御によって超音波振動の共振周波数Frが調整され、音響インピーダンスZが経時的に漸減し始める。そして、音響インピーダンスZが経時的に漸減する漸減状態が、しばらくの間継続する。そして、超音波振動によって第1の把持部21がしばらくの間振動すると、第1の把持部21と処置対象との間で発生する摩擦熱によって処置対象の温度がある程度まで上昇し、処置対象の状態が変化する(すなわち、処置対象が硬くなる)。処置対象の状態が変化することに起因して、音響インピーダンスZが経時的に漸減する漸減状態から音響インピーダンスZが経時的に漸増する漸増状態へ切替わる。そして、音響インピーダンスZの漸増状態がしばらくの間継続する。図6の一例では、時間t1において音響インピーダンスZが漸減状態から漸増状態に切替わる。
また、超音波電気エネルギー及び高周波電気エネルギーの出力が開始されると、超音波振動によって発生する摩擦熱及び高周波電気エネルギーによって発生する熱が処置対象に作用し、処置対象の水分が蒸散する。このため、図7に示すように、高周波電気エネルギーの出力が開始されると、高周波インピーダンスZ´は、僅かに減少した後、継続して漸増する。そして、高周波インピーダンスZ´がある程度の値(例えば閾値Z´th)まで上昇すると、処置対象が適切に凝固された状態になる。
本実施形態では、操作ボタン13での操作入力に基づいて、エネルギー制御装置3が図5に示す処理を行う。このため、図6の実線で示すように音響インピーダンスZが変化した場合、時間t1より前の音響インピーダンスZの漸減状態では、制御部25(切替わり検出部52)によって、ステップS104、S105の処理が経時的に繰返し行われる。すなわち、時間t1より前の音響インピーダンスZの漸減状態では、時間tでの音響インピーダンスZ(t)が最小インピーダンス値Zminとして更新される(設定される)処理が継続して行われる。そして、時間t1での音響インピーダンスZ(t1)が最小インピーダンス値Zminとして設定される。
時間t1より後の音響インピーダンスZの漸増状態では、時間tでの音響インピーダンスZ(t)が、最小インピーダンス値Zminとして設定された音響インピーダンスZ(t1)より大きくなる。このため、時間t1での音響インピーダンスZ(t1)が最小インピーダンス値Zminとして継続して保持される。制御部25(切替わり検出部52)は、音響インピーダンスZ(t1)が最小インピーダンス値Zminとして保持されていることに基づいて、時間t1において音響インピーダンスZが漸減状態から漸増状態に切替わったことを検出する。
時間t1での音響インピーダンスZの漸増状態への切替わりが検出されると、制御部25(判断部53)は、基準差分値ΔZth及び基準インピーダンス値Zthを設定する。図6の実線で示すように音響インピーダンスZが変化した場合、基準差分値ΔZth1及び基準インピーダンス値Zth1が設定される。ここで、基準インピーダンス値Zth1は、時間t1での音響インピーダンスZ(t1)と基準差分値ΔZth1との和であり、時間t1での音響インピーダンスZ(t1)より大きい。そして、時間t1より後の音響インピーダンスの漸増状態では、ステップS104の処理、及び、設定された基準差分値ΔZth1及び基準インピーダンス値Zth1を用いたステップS106の処理が経時的に繰り返し行われる。
そして、ステップS106での処理によって、制御部25(判断部53)は、時間t2での音響インピーダンスZ(t2)が基準インピーダンス値Zth1と同一であることを検出する。すなわち、時間t2での音響インピーダンスZ(t2)から最小インピーダンス値Zminとして設定された時間t1での音響インピーダンスZ(t1)を減算した値が、基準差分値ΔZth1と同一であることを検出する。これにより、制御部25(判断部53)は、時間t2において音響インピーダンスZが基準インピーダンス値Zth1に到達したと判断する。
そして、ステップS107での処理によって、制御部25は、時間t2又は時間t2の直後の時間t3においてエネルギー源26からの超音波電気エネルギー(US)の出力を停止させる。したがって、本実施形態では、時間t1での音響インピーダンスZの漸減状態から漸増状態への切替わりが検出されたこと、及び、漸増状態への切替わり以後の時間t2に音響インピーダンスZが基準インピーダンス値Zth1に到達したことに基づいて、制御部25は、超音波電気エネルギーの出力を停止させている。すなわち、漸増状態への切替わった時間t1以後での音響インピーダンスZの最小インピーダンス値Zminとして設定されたインピーダンス値Z(t1)からの経時的な変化に基づいて、超音波電気エネルギーの出力を停止させている。そして、制御部25は、漸増状態への切替わり時である時間t1以後で、かつ、音響インピーダンスZが漸増状態である間に超音波電気エネルギーの出力を停止させている。
時間t2又はt3で超音波電気エネルギーの出力が停止された後においても、高周波電気エネルギーは継続して出力されている。時間t3より後では、制御部25(判断部53)は、設定された閾値Z´thを用いて、ステップS108の処理を経時的に繰り返し行う。図7の実線で示すように高周波インピーダンスZ´が変化した場合、閾値(高周波閾値)Z´1thが設定される。したがって、時間t3より後では、時間tでの高周波インピーダンスZ´(t)が閾値Z´th1以上であるか否かが継続して判断される。
そして、ステップS108での処理によって、制御部25(判断部53)は、時間t4での高周波インピーダンスZ´(t4)が閾値Z´th1と同一であることを検出する。これにより、制御部25(判断部53)は、時間t4において高周波インピーダンスZ´が閾値Z´th1に到達したと判断する。
そして、ステップS109での処理によって、制御部25は、時間t4又は時間t4の直後の時間t5においてエネルギー源26からの高周波電気エネルギー(HF)の出力を停止させる。したがって、本実施形態では、時間t4に高周波インピーダンスZ´が閾値Z´th1に到達したことに基づいて、制御部25は、高周波電気エネルギーの出力を停止させている。
ここで、超音波電気エネルギーが出力されず、かつ、高周波電気エネルギーのみが出力される場合での、高周波インピーダンスZ´の経時的な変化を、図7において一点鎖線で示す。この場合、超音波振動による摩擦熱が発生しないため、処置対象の温度がある程度上昇するまで長い時間を要し、高周波インピーダンスZ´が閾値Z´th(Z´th1)に到達するまで長い時間を要する。
これに対し、本実施形態では、高周波電気エネルギーと同時に超音波電気エネルギーの出力が開始されるため、高周波電気エネルギーによって発生する熱に加えて超音波振動によって発生する摩擦熱が処置対象に作用する。このため、処置対象の温度が迅速に上昇し、高周波インピーダンスZ´が迅速に閾値Z´thに到達する。実際に、図7に示すように、高周波電気エネルギーのみが出力される場合は、時間t6で高周波インピーダンスZ´が閾値Z´th1に到達するのに対し、本実施形態のように超音波電気エネルギー及び高周波電気エネルギーが同時に出力開始された場合は、時間t6より前の時間t4で高周波インピーダンスZ´が閾値Z´th1に到達する。処置対象の温度が迅速に上昇することにより、高周波電気エネルギーの出力が開始されてから処置対象が迅速に凝固され、血管等を迅速に封止することができる。なお、高周波電気エネルギーのみが出力される場合は、高周波インピーダンスZ´が閾値Z´thに到達するまでエネルギーの出力開始から5秒程度要するが、超音波電気エネルギー及び高周波電気エネルギーが同時に出力開始された場合は、エネルギーの出力開始から3秒程度で高周波インピーダンスZ´が閾値Z´thに到達する。
また、時間t2又はt3で超音波電気エネルギーの出力が停止されず、かつ、時間t3の後も超音波電気エネルギーの出力が継続されている場合の音響インピーダンスZの変化を、図6において一点鎖線で示す。時間t3より後において超音波電気エネルギーの出力が継続されると、超音波振動に起因する摩擦熱によって、処置対象が部分的に切分かれ始める。処置対象が部分的に切れ分かれることにより、第2の把持部22のパッド部材45が超音波振動によって振動する第1の把持部21に接触し、摩擦熱によってパッド部材45が変性する。パッド部材45が変性することに起因して、音響インピーダンスZが漸増状態から漸減状態へ切替わり、音響インピーダンスZの経時的なピーク(極大)が発生する。実際に、図6に示すように、時間t3より後において超音波電気エネルギーの出力が継続されると、時間t7において音響インピーダンスZが漸増状態から漸減状態に切替わり、音響インピーダンスZのピークが発生する。すなわち、時間t7での音響インピーダンスZ(t7)が、音響インピーダンスZのピーク値になる。そして、音響インピーダンスZのピークが発生してからしばらく経過すると、処置対象が完全に切分かれる。
本実施形態では、音響インピーダンスZの漸減状態から漸増状態への切替わりが検出され、音響インピーダンスZの経時的な変化において極小(谷)が発生したことが検出される。そして、音響インピーダンスZの経時的な変化における極小(谷)の発生が検出されたことに少なくとも基づいて、エネルギー源26からの超音波電気エネルギーの出力を迅速に停止している。このため、音響インピーダンスZの漸増状態の切替わり以後において音響インピーダンスZの漸増状態の間に、超音波電気エネルギーの出力を停止され、音響インピーダンスZの経時的なピークが発生する前(例えば時間t7の前)に、超音波電気エネルギーの出力が停止される。これにより、高周波電気エネルギーと同時に超音波振動を用いて処置対象を凝固する場合も、超音波振動に起因する摩擦熱によって処置対象を切分かれさせることなく、適切に処置対象を凝固(封止)することができる。
また、本実施形態では、漸増状態への切替わり以後に音響インピーダンスZが基準インピーダンス値Zthに到達したことに基づいて、超音波電気エネルギーの出力が停止される。ここで、ある一例では、音響インピーダンスZが漸減状態から漸増状態へ切替わる極小時(例えばt1)において音響インピーダンス(例えばZ(t1))は、1300Ω程度であり、極小時より後に音響インピーダンスZが漸増状態から漸減状態に切替わるピーク時(例えばt7)において音響インピーダンス(例えばZ(t7))は、1450Ω程度である。この場合、ピーク時の音響インピーダンス(例えばZ(t7))は、極小時の音響インピーダンス(例えばZ(t1))より150Ω程度大きくなる。実際に、ピーク時の音響インピーダンス(例えばZ(t7))と極小時の音響インピーダンス(例えばZ(t1))との差は、最小でも135Ω程度である。本実施形態では、基準差分値ΔZthが50Ω以上135Ω以下の範囲に設定され、基準インピーダンス値Zthは、極小時(漸増状態への切替わり時)の音響インピーダンス(例えばZ(t1))に基準差分値ΔZthを加算した値である。このため、音響インピーダンスZが基準インピーダンス値Zthに到達したことに基づいて超音波電気エネルギーの出力が停止されることにより、音響インピーダンスZのピークが発生する前に、確実に超音波電気エネルギーの出力が停止される。これにより、摩擦熱による処置対象の切分かれも確実に防止することができる。
図8は、超音波電気エネルギー及び高周波電気エネルギーを同時に出力開始された後の音響インピーダンスZの経時的な変化の図6とは別の一例を示す図である。図8では、PLL制御の開始時をゼロとする時間tを横軸に示し、音響インピーダンスZを縦軸に示している。図8の一例においても、処置対象の温度がある程度まで上昇することによって処置対象の状態が変化する。このため、時間t10において、音響インピーダンスZが漸減状態から漸増状態に切替わり、音響インピーダンスZの極小が発生する。ただし、処置の状況等によっては、図8の一例に示すように、時間t10より前の時間t8において、音響インピーダンスZが漸減状態から漸増状態へ切替わり、音響インピーダンスZの極小が発生する。すなわち、処置対象の温度の上昇によって処置対象の状態が変化することに起因して音響インピーダンスZの極小が発生する時点(例えばt10)より前において、音響インピーダンスZの極小(漸減状態から漸増状態への切替わり)が発生することがある。なお、図8の一例では、時間t8で音響インピーダンスZが極小になった後、音響インピーダンスZは再び漸減し始め、時間t10まで音響インピーダンスZは継続して漸減する。
本実施形態では、操作ボタン13での操作入力に基づいて、エネルギー制御装置3が図5に示す処理を行う。このため、図8に示すように音響インピーダンスZが変化した場合、時間t8より前の音響インピーダンスZの漸減状態では、制御部25(切替わり検出部52)によって、ステップS104、S105の処理が経時的に繰返し行われる。そして、制御部25(切替わり検出部52)は、時間t8での音響インピーダンスZ(t8)を最小インピーダンス値Zminとして設定し、時間t8において音響インピーダンスZが漸減状態から漸増状態に切替わったことを検出する。この際、制御部25(判断部53)は、基準差分値ΔZth2及び基準インピーダンス値Zth2を設定する。そして、時間t8より後においては、ステップS104の処理、及び、設定された基準差分値ΔZth2及び基準インピーダンス値Zth2を用いたステップS106の処理が経時的に繰り返し行われる。
図8で示すように音響インピーダンスZが変化した場合、制御部25は、ステップS104の処理によって、時間t9での音響インピーダンスZ(t9)が最小インピーダンス値Zminとして設定された音響インピーダンスZ(t8)以下になったと判断する。そして、ステップS105の処理によって、時間t9での音響インピーダンスZ(t9)を最小インピーダンス値Zminとして更新する。音響インピーダンスZ(t9)に最小インピーダンス値Zminが更新されると、時間t9から時間t10までの音響インピーダンスZの漸減状態において、ステップS104、S105の処理が経時的に繰返し行われる。そして、制御部25(切替わり検出部52)は、時間t10での音響インピーダンスZ(t10)を最小インピーダンス値Zminとして更新し、時間t10において音響インピーダンスZが漸減状態から漸増状態に切替わったことを検出する。この際、制御部25(判断部53)は、基準差分値ΔZth3及び基準インピーダンス値Zth3を設定する。そして、時間t10より後においては、ステップS104の処理、及び、設定された基準差分値ΔZth3及び基準インピーダンス値Zth3を用いたステップS106の処理が経時的に繰り返し行われる。
そして、ステップS106での処理によって、制御部25(判断部53)は、時間t11での音響インピーダンスZ(t11)が基準インピーダンス値Zth3と同一であることを検出し、時間t11において音響インピーダンスZが基準インピーダンス値Zth3に到達したと判断する。そして、ステップS107での処理によって、制御部25は、時間t11又は時間t11の直後の時間t12においてエネルギー源26からの超音波電気エネルギー(US)の出力を停止させる。
前述のように本実施形態では、制御部25(判断部53)は、漸増状態への切替わり以後での音響インピーダンスZの最小インピーダンス値Zminとして設定された第1のインピーダンス値(例えばZ(t8))からの経時的な変化に基づいて、超音波電気エネルギーの出力を停止させるか否かを判断する。そして、制御部25(切替わり検出部52)は、漸増状態への切替わり以後において音響インピーダンスZが最小インピーダンス値Zminとして設定された第1のインピーダンス値(例えばZ(t8))以下の第2のインピーダンス値(例えばZ(t10))になったことを検出した場合に、第2のインピーダンス値(例えばZ(t10))に最小インピーダンス値Zminを更新する。そして、制御部25(判断部53)は、音響インピーダンスZが第2のインピーダンス値(Z(t10))になった時点(t10)以後での音響インピーダンスZの最小インピーダンス値Zminとして更新された第2のインピーダンス値(Z(t10))からの経時的な変化に基づいて、超音波電気エネルギーの出力を停止させるか否かを判断する。
したがって、本実施形態では、図8に示すように音響インピーダンスZが変化した場合でも、処置対象の温度の上昇によって処置対象の状態が変化する前の時点(例えばt8)で発生する音響インピーダンスZの極小(漸減状態から漸増状態への切替わり)に基づいて、超音波電気エネルギーの出力が停止されない。このため、図8に示すように音響インピーダンスZが変化した場合でも、処置対象の温度の上昇によって処置対象の状態が変化することに起因する音響インピーダンスZの極小(漸減状態から漸増状態への切替わり)が適切に検出され、処置対象の状態が変化することに起因する極小時でのインピーダンス値(例えばZ(t10))からの音響インピーダンスZの経時的な変化に基づいて、超音波電気エネルギーの出力が停止される。したがって、処置対象の温度の上昇によって処置対象の状態が変化した以後の適切なタイミングで、超音波電気エネルギーの出力を停止することができる。
(変形例)
また、第1の変形例では、操作ボタン13での操作入力に基づいて、エネルギー制御装置3が図9に示す処理を行う。本変形例では、第1の実施形態で行われる処理(ステップS101〜S109)に加えて、ステップS111〜S113の処理が行われる。ここで、音響インピーダンスZの漸減状態から漸増状態への切替わり時を検出した場合において、切替わり時をゼロとするカウント時間Tを規定する。本変形例では、ステップS104において時間tでの音響インピーダンスZ(t)が最小インピーダンス値Zmin以下の場合は(ステップS104−No)、制御部25(切替わり検出部52)は、時間tでの音響インピーダンスZ(t)を最小インピーダンス値Zminとして更新するとともに(ステップS105)、カウント時間Tをゼロで保持する又はカウント時間Tをゼロにリセットする(ステップS111)。ステップS111の処理が行われると、処理はステップS104に戻る。そして、制御部25は、音響インピーダンスZがステップS105で更新された最小インピーダンス値Zminになった時点より後について、更新された最小インピーダンス値Zminを用いて、再びステップS104の判断を行う。
ステップS104において、時間tでの音響インピーダンスZ(t)が最小インピーダンス値Zminより大きい場合は(ステップS104−Yes)、制御部25(判断部53)は、カウント時間Tのカウントを開始又はカウントを継続する(ステップS112)。なお、ステップS104、S105及びS111の処理が経時的に繰返し行われている状態では、カウント時間Tはカウントされない。そして、ステップS112の処理が行われると、制御部25(判断部53)は、第1の実施形態で前述したステップS106の処理を行う。すなわち、音響インピーダンスZ(t)から最小インピーダンス値Zminを減算した値が基準差分値ΔZth以上であるか否か(時間tでの音響インピーダンスZ(t)が基準インピーダンス値Zth以上であるか否か)を、判断する(ステップS106)。
音響インピーダンスZ(t)から最小インピーダンス値Zminを減算した値が基準差分値ΔZthより小さい場合は(ステップS106−No)、制御部25(判断部53)は、カウント時間Tが所定の設定時間Tth以上であるか否かを、判断する(ステップS113)。すなわち、音響インピーダンスZが漸増状態に切替わってから、所定の設定時間Tthだけ経過したか否かが、判断される。なお、所定の設定時間Tthは、最小インピーダンス値Zminの値、音響インピーダンスZの変化の態様等に基づいて設定される。
時間tにおけるカウント時間Tが所定の設定時間Tthより小さい場合は(ステップS113−No)、ステップS104に戻る。そして、制御部25は、ステップS106、ステップS113の判断対象となった時点より後について、再びステップS104の判断を行う。一方、時間tにおけるカウント時間Tが所定の設定時間Tth以上の場合は(ステップS113−Yes)、制御部25は、エネルギー源26(超音波電気エネルギー源35)からの超音波電気エネルギー(US)の出力を停止させる(ステップS107)。また、ステップS106において、音響インピーダンスZ(t)から最小インピーダンス値Zminを減算した値が基準差分値ΔZth以上の場合も(ステップS106−Yes)、制御部25は、エネルギー源26からの超音波電気エネルギー(US)の出力を停止させる(ステップS107)。なお、本変形例でも、超音波電気エネルギーの出力が停止された後において、高周波インピーダンスZ´(t)が閾値Z´th以上になったことに基づいて、高周波電気エネルギー(HF)の出力が停止される。
本変形例では、操作ボタン13での操作入力に基づいて、エネルギー制御装置3が図9に示す処理を行う。このため、図6の実線で示すように音響インピーダンスZが変化した場合、第1の実施形態と同様に、制御部25(切替わり検出部52)は、時間t1での音響インピーダンスZ(t1)を最小インピーダンス値Zminとして設定し、時間t1において音響インピーダンスZが漸減状態から漸増状態に切替わったことを検出する。この際、本変形例では、制御部25(判断部53)は、基準差分値ΔZth1及び基準インピーダンス値Zth1を設定するとともに、所定の設定時間Tth1を設定する。また、ステップS112の処理によって、音響インピーダンスZの漸増状態への切替わり時である時間t1をゼロとするカウント時間Tがカウントされる。そして、時間t1より後においては、ステップS104、S112の処理、設定された基準差分値ΔZth1及び基準インピーダンス値Zth1を用いたステップS106の処理、及び、所定の設定時間Tth1を用いたステップS113の処理が経時的に繰り返し行われる。
そして、ステップS106での処理によって、制御部25(判断部53)は、時間t2での音響インピーダンスZ(t2)が基準インピーダンス値Zth1と同一であることを検出し、時間t2において音響インピーダンスZが基準インピーダンス値Zth1に到達したと判断する。そして、ステップS107での処理によって、制御部25は、時間t2又は時間t2の直後の時間t3においてエネルギー源26からの超音波電気エネルギー(US)の出力を停止させる。なお、図6の実線で示すように音響インピーダンスZが変化した場合、音響インピーダンスZの切替わり時(すなわち時間t1)から所定の設定時間Tth1だけ経過した時間t13より前に、超音波電気エネルギーの出力が停止される。
また、図8で示すように音響インピーダンスZが変化した場合、第1の実施形態と同様に、制御部25(切替わり検出部52)は、時間t8での音響インピーダンスZ(t8)を最小インピーダンス値Zminとして設定し、時間t8において音響インピーダンスZが漸減状態から漸増状態に切替わったことを検出する。この際、本変形例では、制御部25(判断部53)は、基準差分値ΔZth2及び基準インピーダンス値Zth2を設定するとともに、所定の設定時間Tth2を設定する。また、ステップS112の処理によって、音響インピーダンスZの漸増状態への切替わり時である時間t8をゼロとするカウント時間Tがカウントされる。そして、時間t8より後においては、ステップS104、S112の処理、設定された基準差分値ΔZth2及び基準インピーダンス値Zth2を用いたステップS106の処理、及び、所定の設定時間Tth2を用いたステップS113の処理が経時的に繰り返し行われる。
図8で示すように音響インピーダンスZが変化した場合、制御部25は、ステップS104、S112、S106及びS113の処理を繰り返し行うことによって、音響インピーダンスZが漸増状態に切替わった時間t8から所定の設定時間Tth2経過するまで音響インピーダンスZが基準インピーダンス値Zth2に到達しなかったと判断する。また、制御部25は、時間t8から所定の設定時間Tth2経過した時点である時間t14より前において、音響インピーダンスZ(t9)が最小インピーダンス値Zminとして設定された音響インピーダンスZ(t8)以下になったと判断する。そして、ステップS105の処理によって、時間t9での音響インピーダンスZ(t9)を最小インピーダンス値Zminとして更新するとともに、ステップS111の処理によって、カウント時間Tをゼロにリセットする。そして、時間t9から時間t10までの音響インピーダンスZの漸減状態において、ステップS104、S105、S111の処理が経時的に繰返し行われる。そして、制御部25(切替わり検出部52)は、時間t10での音響インピーダンスZ(t10)を最小インピーダンス値Zminとして更新し、時間t10において音響インピーダンスZが漸減状態から漸増状態に切替わったことを検出する。この際、制御部25(判断部53)は、基準差分値ΔZth3及び基準インピーダンス値Zth3を設定するとともに、所定の設定時間Tth3を設定する。また、ステップS112の処理によって、音響インピーダンスZの漸増状態への切替わり時である時間t10をゼロとするカウント時間Tがカウントされる。そして、時間t10より後においては、ステップS104、S112の処理、設定された基準差分値ΔZth3及び基準インピーダンス値Zth3を用いたステップS106の処理、及び、所定の設定時間Tth3を用いたステップS113の処理が経時的に繰り返し行われる。
そして、ステップS106での処理によって、制御部25(判断部53)は、時間t11での音響インピーダンスZ(t11)が基準インピーダンス値Zth3と同一であることを検出し、時間t11において音響インピーダンスZが基準インピーダンス値Zth3に到達したと判断する。そして、ステップS107での処理によって、制御部25は、時間t11又は時間t11の直後の時間t12においてエネルギー源26からの超音波電気エネルギー(US)の出力を停止させる。なお、図8で示すように音響インピーダンスZが変化した場合、音響インピーダンスZの切替わり時(すなわち時間t10)から所定の設定時間Tth3だけ経過した時間t15より前に、超音波電気エネルギーの出力が停止される。
図10は、超音波電気エネルギー及び高周波電気エネルギーを同時に出力開始された後の音響インピーダンスZの経時的な変化の図6及び図8とは別の一例を示す図である。図10では、PLL制御の開始時をゼロとする時間tを横軸に示し、音響インピーダンスZを縦軸に示している。図10の一例においても、処置対象の温度がある程度まで上昇することによって処置対象の状態が変化する。このため、時間t16において、音響インピーダンスZが漸減状態から漸増状態に切替わり、音響インピーダンスZの極小が発生する。ただし、処置の状況等によっては、図10の一例に示すように、時間t16で極小が発生した後に、音響インピーダンスZがほとんど増加しない場合がある。
本変形例では、操作ボタン13での操作入力に基づいて、エネルギー制御装置3が図9に示す処理を行う。このため、図10で示すように音響インピーダンスZが変化した場合、時間t16より前の音響インピーダンスZの漸減状態では、制御部25(切替わり検出部52)によって、ステップS104、S105、S111の処理が経時的に繰返し行われる。そして、制御部25(切替わり検出部52)は、時間t16での音響インピーダンスZ(t16)を最小インピーダンス値Zminとして設定し、時間t16において音響インピーダンスZが漸減状態から漸増状態に切替わったことを検出する。この際、制御部25(判断部53)は、基準差分値ΔZth4及び基準インピーダンス値Zth4を設定するとともに、所定の設定時間Tth4を設定する。また、ステップS112の処理によって、音響インピーダンスZの漸増状態への切替わり時である時間t16をゼロとするカウント時間Tがカウントされる。そして、時間t16より後においては、ステップS104、S112の処理、設定された基準差分値ΔZth4及び基準インピーダンス値Zth4を用いたステップS106の処理、及び、所定の設定時間Tth4を用いたステップS113の処理が経時的に繰り返し行われる。
ここで、図10で示すように音響インピーダンスZが変化した場合、漸増状態への切替わり時である時間t16から音響インピーダンスZがほとんど増加しないため、音響インピーダンスZは基準インピーダンス値Zth4に到達しない。ただし、時間t16から所定の設定時間Tth4経過するまでの間(すなわち時間t16から時間t17までの間)、音響インピーダンスZは最小インピーダンス値Zminとして設定されたインピーダンス値Z(t16)以下にはならない。このため、制御部25(判断部53)は、ステップS104、S113の処理によって、音響インピーダンスZが漸増状態へ切替わった時点(すなわち時間t16)から所定の設定時間Tth4だけ経過するまで、音響インピーダンスZが最小インピーダンス値Zmin(すなわち、インピーダンス値Z(t16))より大きい値で継続して維持されたと、判断する。そして、ステップS107での処理によって、制御部25は、時間t17又は時間t17の直後の時間t18においてエネルギー源26からの超音波電気エネルギー(US)の出力を停止させる。
前述のように、本変形例では第1の実施形態と同様に、時間t1での音響インピーダンスZの漸減状態から漸増状態への切替わりが検出されたこと、及び、漸増状態への切替わり以後の時間t2に音響インピーダンスZが基準インピーダンス値Zth1に到達したことに基づいて、制御部25は、超音波電気エネルギーの出力を停止させている。このため、本変形例でも第1の実施形態と同様の作用及び効果を奏する。
また、本変形例では、時間t16での音響インピーダンスZの漸減状態から漸増状態への切替わりが検出されたこと、及び、音響インピーダンスZが漸増状態へ切替わった時点(すなわち時間t16)から所定の設定時間Tth4だけ経過するまで音響インピーダンスZが最小インピーダンス値Zminより大きい値で継続して維持されたことに基づいて、制御部25は、超音波電気エネルギーの出力を停止させている。すなわち、本変形例では、音響インピーダンスZが漸増状態へ切替わった時点(すなわち時間t16)から所定の設定時間Tth4だけ経過したことに少なくとも基づいて、超音波電気エネルギーの出力が停止される。
したがって、本変形例では、図10に示すように音響インピーダンスZが変化した場合でも、処置対象の温度の上昇によって処置対象の状態が変化した以後の適切なタイミングで、超音波電気エネルギーの出力を停止することができる。すなわち、音響インピーダンスZが漸増状態へ切替わった後から音響インピーダンスZがほとんど増加しない場合でも、摩擦熱による処置対象の切分かれも確実に防止することができる。
また、第2の変形例では、操作ボタン13での操作入力に基づいて、エネルギー制御装置3が図11に示す処理を行う。本変形例は、第1の変形例と同様に、ステップS104において時間tでの音響インピーダンスZ(t)が最小インピーダンス値Zmin以下の場合は(ステップS104−No)、制御部25(切替わり検出部52)は、時間tでの音響インピーダンスZ(t)を最小インピーダンス値Zminとして更新するとともに(ステップS105)、カウント時間Tをゼロで保持する又はカウント時間Tをゼロにリセットする(ステップS111)。ステップS111の処理が行われると、ステップS104に戻る。
また、ステップS104において、時間tでの音響インピーダンスZ(t)が最小インピーダンス値Zminより大きい場合は(ステップS104−Yes)、制御部25(判断部53)は、第1の変形例と同様に、カウント時間Tのカウントを開始又はカウントを継続する(ステップS112)。なお、ステップS104、S105及びS111の処理が経時的に繰返し行われている状態では、カウント時間Tはカウントされない。ただし、本変形例では、第1の変形例で行われるステップS106の処理(判断)は行われない。このため、ステップS112の処理が行われると、制御部25(判断部53)は、カウント時間Tが所定の設定時間Tth以上であるか否かを、判断する(ステップS113)。すなわち、音響インピーダンスZが漸増状態に切替わってから、所定の設定時間Tthだけ経過したか否かが、判断される。
時間tにおけるカウント時間Tが所定の設定時間Tthより小さい場合は(ステップS113−No)、処理はステップS104に戻る。そして、制御部25は、ステップS113の判断対象となった時点より後について、再びステップS104の判断を行う。一方、時間tにおけるカウント時間Tが所定の設定時間Tth以上の場合は(ステップS113−Yes)、制御部25は、エネルギー源26(超音波電気エネルギー源35)からの超音波電気エネルギー(US)の出力を停止させる(ステップS107)。なお、本変形例でも、超音波電気エネルギーの出力が停止された後において、高周波インピーダンスZ´(t)が閾値Z´th以上になったことに基づいて、高周波電気エネルギー(HF)の出力が停止される。
本変形例では、操作ボタン13での操作入力に基づいて、エネルギー制御装置3が図11に示す処理を行う。このため、図6の実線で示すように音響インピーダンスZが変化した場合、前述の実施形態等と同様に、制御部25(切替わり検出部52)は、時間t1での音響インピーダンスZ(t1)を最小インピーダンス値Zminとして設定し、時間t1において音響インピーダンスZが漸減状態から漸増状態に切替わったことを検出する。この際、本変形例では、制御部25(判断部53)は、所定の設定時間Tth1を設定する。また、ステップS112の処理によって、音響インピーダンスZの漸増状態への切替わり時である時間t1をゼロとするカウント時間Tがカウントされる。そして、時間t1より後においては、ステップS104、S112の処理、及び、所定の設定時間Tth1を用いたステップS113の処理が経時的に繰り返し行われる。
そして、ステップS104、S113での処理によって、制御部25(判断部53)は、時間t1から所定の設定時間Tth1だけ経過するまで(時間t1と時間t13との間において)、音響インピーダンスZが最小インピーダンス値Zmin(インピーダンス値Z(t1))より大きい値で継続して維持されたと、判断する。そして、ステップS107での処理によって、制御部25は、時間t13又は時間t13の直後においてエネルギー源26からの超音波電気エネルギー(US)の出力を停止させる。
図8に示すように音響インピーダンスZが変化した場合、前述の実施形態等と同様に、制御部25(切替わり検出部52)は、時間t8での音響インピーダンスZ(t8)を最小インピーダンス値Zminとして設定し、時間t8において音響インピーダンスZが漸減状態から漸増状態に切替わったことを検出する。この際、本変形例では、制御部25(判断部53)は、所定の設定時間Tth2を設定する。また、ステップS112の処理によって、音響インピーダンスZの漸増状態への切替わり時である時間t8をゼロとするカウント時間Tがカウントされる。そして、時間t8より後においては、ステップS104、S112の処理、及び、所定の設定時間Tth2を用いたステップS113の処理が経時的に繰り返し行われる。
図8で示すように音響インピーダンスZが変化した場合、制御部25は、ステップS104、S112及びS113の処理を繰り返し行うことによって、音響インピーダンスZが漸増状態に切替わった時間t8から所定の設定時間Tth2経過した時点である時間t14より前において、音響インピーダンスZ(t9)が最小インピーダンス値Zminとして設定された音響インピーダンスZ(t8)以下になったと判断する。そして、ステップS105の処理によって、時間t9での音響インピーダンスZ(t9)を最小インピーダンス値Zminとして更新するとともに、ステップS111の処理によって、カウント時間Tをゼロにリセットする。そして、制御部25(切替わり検出部52)は、時間t10での音響インピーダンスZ(t10)を最小インピーダンス値Zminとして更新し、時間t10において音響インピーダンスZが漸減状態から漸増状態に切替わったことを検出する。この際、制御部25(判断部53)は、所定の設定時間Tth3を設定する。また、ステップ112の処理によって、音響インピーダンスZの漸増状態への切替わり時である時間t10をゼロとするカウント時間Tがカウントされる。そして、時間t10より後においては、ステップS104、S112の処理、所定の設定時間Tth3を用いたステップS113の処理が経時的に繰り返し行われる。
そして、ステップS104、S113での処理によって、制御部25(判断部53)は、時間t10から所定の設定時間Tth3だけ経過するまで(時間t10と時間t15との間において)、音響インピーダンスZが最小インピーダンス値Zmin(インピーダンス値Z(t10))より大きい値で継続して維持されたと、判断する。そして、ステップS107での処理によって、制御部25は、時間t15又は時間t15の直後においてエネルギー源26からの超音波電気エネルギー(US)の出力を停止させる。
また、図10で示すように音響インピーダンスZが変化した場合、制御部25(切替わり検出部52)は、時間t16での音響インピーダンスZ(t16)を最小インピーダンス値Zminとして設定し、時間t16において音響インピーダンスZが漸減状態から漸増状態に切替わったことを検出する。この際、制御部25(判断部53)は、所定の設定時間Tth4を設定する。また、ステップS112の処理によって、音響インピーダンスZの漸増状態への切替わり時である時間t16をゼロとするカウント時間Tがカウントされる。そして、時間t16より後においては、ステップS104、S112の処理、及び、所定の設定時間Tth4を用いたステップS113の処理が経時的に繰り返し行われる。
そして、ステップS104、S113での処理によって、制御部25(判断部53)は、時間t16から所定の設定時間Tth4だけ経過するまで(時間t16と時間t17との間において)、音響インピーダンスZが最小インピーダンス値Zmin(インピーダンス値Z(t16))より大きい値で継続して維持されたと、判断する。そして、ステップS107での処理によって、制御部25は、時間t17又は時間t17の直後の時間t18においてエネルギー源26からの超音波電気エネルギー(US)の出力を停止させる。
本変形例でも、前述の実施形態等と同様の作用及び効果を奏する。
前述の実施形態等では、エネルギー処置装置(1)は、超音波電気エネルギー及び高周波電気エネルギーを出力可能なエネルギー源(26)と、エネルギー源(26)から超音波電気エネルギーが供給されることにより、超音波振動を発生する振動発生部(40)と、 振動発生部(40)で発生した超音波振動及びエネルギー源(26)から供給される高周波電気エネルギーを用いて処置を行うことが可能なエンドエフェクタ(20)と、を備える。インピーダンス検出部(51)は、エネルギー源(26)から超音波電気エネルギーが出力されている状態において音響インピーダンス(Z)を経時的に検出し、エネルギー源(26)から高周波電気エネルギーが出力されている状態において高周波インピーダンス(Z´)を経時的に検出する。切替わり検出部(52)は、インピーダンス検出部(51)での音響インピーダンス(Z)の検出結果に基づいて、音響インピーダンス(Z)が経時的に漸減する漸減状態から音響インピーダンス(Z)が経時的に漸増する漸増状態への切替わったことを検出する。制御部(25)は、エネルギー源(26)からの超音波電気エネルギーの出力状態及び高周波電気エネルギーの出力状態を制御する。そして、制御部(25)は、エネルギー源(26)から超音波電気エネルギー及び高周波電気エネルギーが同時に出力されている状態において、切替わり検出部(52)によって音響インピーダンス(Z)の漸減状態から漸増状態への切替わりが検出されたことに少なくとも基づいて超音波電気エネルギーの出力を停止させるとともに、インピーダンス検出部(51)によって検出される前記高周波インピーダンス(Z´)が設定された閾値(Z´th)に到達したことに基づいて高周波電気エネルギーの出力を停止させる。
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。
前記目的を達成するために、本発明のある態様のエネルギー処置装置は、超音波電気エネルギー及び高周波電気エネルギーを出力可能なエネルギー源と、前記エネルギー源から前記超音波電気エネルギーが供給されることにより、超音波振動を発生する振動発生部と、前記振動発生部で発生した前記超音波振動及び前記エネルギー源から供給される前記高周波電気エネルギーを用いて処置を行うことが可能なエンドエフェクタと、前記エネルギー源から前記超音波電気エネルギーが出力されている状態において音響インピーダンスを経時的に検出し、前記エネルギー源から前記高周波電気エネルギーが出力されている状態において高周波インピーダンスを経時的に検出するインピーダンス検出部と、前記インピーダンス検出部での前記音響インピーダンスの検出結果に基づいて、前記音響インピーダンスが経時的に漸減する漸減状態から前記音響インピーダンスが経時的に漸増する漸増状態への切替わったことを検出する切替わり検出部と、前記エネルギー源からの前記超音波電気エネルギーの出力状態及び前記高周波電気エネルギーの出力状態を制御し、前記エネルギー源から前記超音波電気エネルギー及び前記高周波電気エネルギーが同時に出力されている状態において、前記切替わり検出部によって前記音響インピーダンスの前記漸減状態から前記漸増状態への切替わりが検出された後、前記漸増状態へ切替わった時点でのインピーダンス値を前記音響インピーダンスから減算した値が基準差分値以上になったこと、又は、前記漸増状態へ切替わった前記時点から所定の設定時間だけ経過するまで前記音響インピーダンスが前記漸増状態へ切替わった前記時点での前記インピーダンス値より大きい値で維持されたことに基づいて前記超音波電気エネルギーの出力を停止させるとともに、前記インピーダンス検出部によって検出される前記高周波インピーダンスが設定された閾値に到達したことに基づいて前記高周波電気エネルギーの出力を停止させる制御部と、を備える。
また、本発明のある態様は、超音波振動及び高周波電気エネルギーを用いて処置を行うことが可能なエンドエフェクタと、超音波電気エネルギーが供給されることにより、前記エンドエフェクタに伝達される超音波振動を発生する振動発生部と、を備えるエネルギー処置具へのエネルギーの供給を制御するエネルギー制御装置であって、前記振動発生部に供給される超音波電気エネルギー及び前記エンドエフェクタに供給される前記高周波電気エネルギーを出力可能なエネルギー源と、前記エネルギー源から前記超音波電気エネルギーが出力されている状態において音響インピーダンスを経時的に検出し、前記エネルギー源から前記高周波電気エネルギーが出力されている状態において高周波インピーダンスを経時的に検出するインピーダンス検出部と、前記インピーダンス検出部での前記音響インピーダンスの検出結果に基づいて、前記音響インピーダンスが経時的に漸減する漸減状態から前記音響インピーダンスが経時的に漸増する漸増状態への切替わったことを検出する切替わり検出部と、前記エネルギー源からの前記超音波電気エネルギーの出力状態及び前記高周波電気エネルギーの出力状態を制御し、前記エネルギー源から前記超音波電気エネルギー及び前記高周波電気エネルギーが同時に出力されている状態において、前記切替わり検出部によって前記音響インピーダンスの前記漸減状態から前記漸増状態への切替わりが検出された後、前記漸増状態へ切替わった時点でのインピーダンス値を前記音響インピーダンスから減算した値が基準差分値以上になったこと、又は、前記漸増状態へ切替わった前記時点から所定の設定時間だけ経過するまで前記音響インピーダンスが前記漸増状態へ切替わった前記時点での前記インピーダンス値より大きい値で維持されたことに基づいて前記超音波電気エネルギーの出力を停止させるとともに、前記インピーダンス検出部によって検出される前記高周波インピーダンスが設定された閾値に到達したことに基づいて前記高周波電気エネルギーの出力を停止させる制御部と、を備える。

Claims (8)

  1. 超音波電気エネルギー及び高周波電気エネルギーを出力可能なエネルギー源と、
    前記エネルギー源から前記超音波電気エネルギーが供給されることにより、超音波振動を発生する振動発生部と、
    前記振動発生部で発生した前記超音波振動及び前記エネルギー源から供給される前記高周波電気エネルギーを用いて処置を行うことが可能なエンドエフェクタと、
    前記エネルギー源から前記超音波電気エネルギーが出力されている状態において音響インピーダンスを経時的に検出し、前記エネルギー源から前記高周波電気エネルギーが出力されている状態において高周波インピーダンスを経時的に検出するインピーダンス検出部と、
    前記インピーダンス検出部での前記音響インピーダンスの検出結果に基づいて、前記音響インピーダンスが経時的に漸減する漸減状態から前記音響インピーダンスが経時的に漸増する漸増状態への切替わったことを検出する切替わり検出部と、
    前記エネルギー源からの前記超音波電気エネルギーの出力状態及び前記高周波電気エネルギーの出力状態を制御し、前記エネルギー源から前記超音波電気エネルギー及び前記高周波電気エネルギーが同時に出力されている状態において、前記切替わり検出部によって前記音響インピーダンスの前記漸減状態から前記漸増状態への切替わりが検出されたことに基づいて前記超音波電気エネルギーの出力を停止させるとともに、前記インピーダンス検出部によって検出される前記高周波インピーダンスが設定された閾値に到達したことに基づいて前記高周波電気エネルギーの出力を停止させる制御部と、
    を具備するエネルギー処置装置。
  2. 前記制御部は、前記エネルギー源から前記超音波電気エネルギー及び前記高周波電気エネルギーが同時に出力されている状態において、前記漸増状態への前記切替わり以後で、かつ、前記音響インピーダンスが前記漸増状態である間に、前記超音波電気エネルギーの前記出力を停止させる、請求項1のエネルギー処置装置。
  3. 前記制御部は、前記エネルギー源から前記超音波電気エネルギー及び前記高周波電気エネルギーが同時に出力されている状態において、前記漸増状態へ切替わった時点での前記音響インピーダンスのインピーダンス値より大きい基準インピーダンス値を設定するとともに、前記漸増状態への前記切替わり以後に前記音響インピーダンスが前記基準インピーダンス値に到達したことに基づいて、前記超音波電気エネルギーの前記出力を停止させる、請求項1のエネルギー処置装置。
  4. 前記制御部は、前記エネルギー源から前記超音波電気エネルギー及び前記高周波電気エネルギーが同時に出力されている状態において、前記音響インピーダンスが前記漸増状態へ切替わった時点から所定の設定時間だけ経過したことに基づいて、前記超音波電気エネルギーの前記出力を停止させる、請求項1のエネルギー処置装置。
  5. 前記切替わり検出部は、前記漸増状態へ切替わった時点での前記音響インピーダンスである第1のインピーダンス値を最小インピーダンス値として設定し、
    前記制御部は、前記エネルギー源から前記超音波電気エネルギー及び前記高周波電気エネルギーが同時に出力されている状態において、前記漸増状態への前記切替わり以後での前記音響インピーダンスの前記最小インピーダンス値として設定された前記第1のインピーダンス値からの経時的な変化に基づいて、前記超音波電気エネルギーの出力を停止させるか否かを判断する、
    請求項1のエネルギー処置装置。
  6. 前記制御部は、前記エネルギー源から前記超音波電気エネルギー及び前記高周波電気エネルギーが同時に出力されている状態において、前記漸増状態へ切替わった前記時点から所定の設定時間だけ経過するまで前記音響インピーダンスが前記最小インピーダンス値より大きい値で継続して維持されたことに基づいて、前記超音波電気エネルギーの前記出力を停止させる、請求項5のエネルギー処置装置。
  7. 前記切替わり検出部は、前記漸増状態への前記切替わり以後において、前記音響インピーダンスが前記最小インピーダンス値として設定された前記第1のインピーダンス値以下の第2のインピーダンス値になったことを検出した場合に、前記第2のインピーダンス値に前記最小インピーダンス値を更新し、
    前記制御部は、前記エネルギー源から前記超音波電気エネルギー及び前記高周波電気エネルギーが同時に出力されている状態において、前記音響インピーダンスが前記第2のインピーダンス値になった時点以後での前記音響インピーダンスの前記最小インピーダンス値として更新された前記第2のインピーダンス値からの経時的な変化に基づいて、前記超音波電気エネルギーの出力を停止させるか否かを判断する、
    請求項5のエネルギー処置装置。
  8. 超音波振動及び高周波電気エネルギーを用いて処置を行うことが可能なエンドエフェクタと、超音波電気エネルギーが供給されることにより、前記エンドエフェクタに伝達される超音波振動を発生する振動発生部と、を備えるエネルギー処置具へのエネルギーの供給を制御するエネルギー制御装置であって、
    前記振動発生部に供給される超音波電気エネルギー及び前記エンドエフェクタに供給される前記高周波電気エネルギーを出力可能なエネルギー源と、
    前記エネルギー源から前記超音波電気エネルギーが出力されている状態において音響インピーダンスを経時的に検出し、前記エネルギー源から前記高周波電気エネルギーが出力されている状態において高周波インピーダンスを経時的に検出するインピーダンス検出部と、
    前記インピーダンス検出部での前記音響インピーダンスの検出結果に基づいて、前記音響インピーダンスが経時的に漸減する漸減状態から前記音響インピーダンスが経時的に漸増する漸増状態への切替わったことを検出する切替わり検出部と、
    前記エネルギー源からの前記超音波電気エネルギーの出力状態及び前記高周波電気エネルギーの出力状態を制御し、前記エネルギー源から前記超音波電気エネルギー及び前記高周波電気エネルギーが同時に出力されている状態において、前記切替わり検出部によって前記音響インピーダンスの前記漸減状態から前記漸増状態への切替わりが検出されたことに基づいて前記超音波電気エネルギーの出力を停止させるとともに、前記インピーダンス検出部によって検出される前記高周波インピーダンスが設定された閾値に到達したことに基づいて前記高周波電気エネルギーの出力を停止させる制御部と、
    を具備するエネルギー制御装置。
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