JPWO2018011858A1 - エネルギー処置システム及び、そのエネルギー処置システムにおけるエネルギー発生装置 - Google Patents

Abstract

エネルギー処置システム及びその制御方法は、超音波エネルギー及び高周波エネルギーを組み合わせたエネルギー供給により処置を行い、スパーク発生の前兆を検知した際に、スパークが発生する前兆と判断し、プローブが接触状態から離脱する前に、少なくとも高周波エネルギーの出力を、予め記憶されたプローブの形状により異なるミスト量に基づく出力低下制御期間の間、低下させる。

Description

処置対象部位に対して、超音波エネルギーと高周波エネルギーを組み合わせて出力し、処置を施すエネルギー処置システム及びその制御方法に関する。

一般に、生体組織などの処置対象部位に切開や凝固等の処置を施す装置として、例えば、特許文献１：日本国特許第５４６５３５３号には、高周波信号出力（以下、高周波出力又は、高周波エネルギーと称する）と超音波信号出力（以下、超音波出力又は超音波エネルギーと称する）とを個々に又は組み合わせて同時に出力して、切開等の処置を行う手術システムに用いられる、エネルギー処置具が開示されている。

前述したエネルギー処置具は、先端に設けた処置部を介して、超音波エネルギーと高周波エネルギーを同時に処置対象部位に出力することにより、切開及び凝固を同時に行うことができ、処置がより円滑に行われる。その一方、切開によって処置部の周囲に処置対象部位から削り取った脂肪分を含む微小な部位、油分、水分がミスト状に空気中に拡散する。以下の説明において、ミスト状に拡散した微小な部位、油分、水分を単に、ミストと称している。

また、高周波出力が印加されたプローブを、電位差を有する手術に用いる手術器具（例えば、鉗子等の処置具）に接触させてしまった後、離れる際に放電（スパーク）が発生する。これらの微小な部位が空気中に数多く拡散した周囲環境下でスパークが加わる、即ち、ミストの量、空気中の酸素及びスパーク発生の３つの要因が揃うと、瞬間的で局所的な燃焼現象が発生し、処置箇所を含めその周囲に損傷を与えはしないが、術者の視界が一瞬、遮られる。

手術方法によっては、ミストの発生及び空気の存在は、避けられない状態も生じている。特に日本国特許第５４６５３５３号に記載されるように、高周波信号出力と超音波信号出力を組み合わせで使用する場合、超音波信号出力によるキャビテーション作用による多量のミストが発生する。ミストの発生を避けることはできないが、高周波出力によるスパークの発生を防止することで燃焼現象は回避することができる。このため、その高周波出力の供給を中断して停止させる中断期間を設けることにより、スパークの発生を防止することができる。その反面、中断期間中は、超音波出力のみによる処置となるため、エネルギー処置具の切開性能が低下してしまい、術者に対しては、処置中に切開のスムーズさに欠けて違和感を与えることとなる。

そこで本発明は、超音波エネルギー及び高周波エネルギーを組み合わせた出力により処置を行い、処置中にスパークの発生の前兆を検知する制御を行うエネルギー処置システム及びその制御方法を提供する。

本発明に従う実施形態に係るエネルギー処置システムは、先端に設けたプローブに超音波エネルギーと高周波エネルギーとを組み合わせて同時に出力して被検体に処置を行うエネルギー処置具と、前記超音波エネルギーに伴い、前記プローブにより発生するミスト量に関わる情報を記憶するプローブミスト量記憶部と、前記エネルギー処置具に対して前記超音波エネルギーを供給する超音波エネルギー発生装置と、前記エネルギー処置具に対して前記高周波エネルギーを供給する高周波エネルギー発生装置と、前記プローブミスト量記憶部から読み出した前記情報の基づき、前記ミスト量に応じた時間長の前記高周波エネルギーの出力を低下させる出力低下制御期間を設定するシステム制御部と、前記プローブによるスパークが発生する前兆又はスパークの発生を検知するスパーク発生前兆検知部と、前記スパーク発生前兆検知部から前記前兆又はスパークの発生の情報に基づき、少なくとも前記高周波エネルギーの出力を前記出力低下制御期間の間、低下させるエネルギー制御部と、を具備する。

さらに、本発明の実施形態によるエネルギー処置システムの制御方法は、超音波エネルギーと高周波エネルギーとを組み合わせて同時に出力するエネルギー処置具のプローブにより被検体に処置を行い、予め記憶された前記プローブの形状により異なるミスト量に基づき、該ミスト量に応じた時間長の前記高周波エネルギーの出力を低下させる出力低下制御期間を設定し、前記プローブによるスパークの発生の前兆が検知された際に、少なくとも前記高周波エネルギーの出力を前記出力低下制御期間の間、低下させる。

図１は、第１の実施形態に係るエネルギー処置システムの概念的な構成例を示す図である。 図２は、短絡検知部の構成例を示すブロック図である。 図３は、放電伴う短絡について説明するための高周波出力電圧の変化の状態を示す図である。 図４は、第１の出力制御方法について説明するためのタイミングチャートである。 図５は、第１の出力制御方法について説明するためのフローチャートである。 図６は、第２の実施形態に係るエネルギー処置システムの概念的な構成例を示す図である。 図７は、第２の実施形態の短絡検知部の構成例を示すブロック図である。 図８は、第２の出力制御方法について説明するためのタイミングチャートである。 図９は、第２の出力制御方法について説明するためのフローチャートである。 図１０は、第３の実施形態による第３の出力制御方法について説明するためのタイミングチャートである。 図１１は、第４の実施形態の短絡検知部の構成例を示すブロック図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係るエネルギー処置システムの概念的な構成例を示す図、図２は、本実施形態における短絡検知部５の構成例を示す図である。

このエネルギー処置システム１は、超音波−高周波エネルギー発生装置２と、操作スイッチ１１と、図示しない超音波振動素子を備える超音波−高周波併用ハンドピース等のエネルギー処置具１２とで構成される。

超音波−高周波エネルギー発生装置２は、高周波電力を含む駆動用電力を生成する電源部３と、エネルギー制御部４と、短絡検知部５と、演算処理部（ＣＰＵ）を含むシステム制御部８と、により構成される。尚、この構成は、本発明の技術的特徴を実現できる構成部のみを示しており、他の一般的に備えられている構成部、例えば表示部などは、標準的に備えているものとする。以下の説明において、エネルギーは、高周波電力や他の駆動用電力を含む電気的エネルギー及び、振動により発生する振動波エネルギーを含むものとする。尚、高周波をＨＦとして略称を用いている場合もある。

これらのうち、電源部３は、超音波振動素子を駆動させて超音波エネルギーを生成するための超音波用電力を生成する超音波エネルギー発生部３ａと、高周波エネルギー（高周波出力）を生成する高周波エネルギー発生部３ｂとで構成される。

エネルギー制御部４は、超音波エネルギー制御部４ａと、高周波エネルギー制御部４ｂとで構成される。エネルギー制御部４は、システム制御部８から後述する高周波エネルギー制御信号及び超音波エネルギー制御信号を受ける。高周波エネルギー制御部４ｂは、高周波エネルギーの供給、停止及び出力値の増減を行い、且つ超音波エネルギー制御部４ａは、超音波用電力の供給、停止及び周波数変調を行う。エネルギー制御部４は、スイッチング回路等の回路構成だけではなく、ソフトウェア制御でもよく、システム制御部８の指示により、後述する各出力制御方法の復帰期間における高周波エネルギー制御信号及び超音波エネルギーの立ち上がり状態を適宜、選択して実施することが可能なように汎用性を有している。

短絡検知部５は、パラメータ検出部６と、スパーク発生前兆検知部７とで構成される。パラメータ検出部６は、スパークの発生前兆を検知するために用いるパラメータを検知又は算出する。スパーク発生前兆検知部７は、スパークが発生する前兆の有無を検知して、システム制御部８にそれぞれの結果を送信する。スパーク発生前兆とは、スパークが発生するより前に生じる電気的・物理的パラメータの変動を示すことである。

システム制御部８は、超音波−高周波エネルギー発生装置２内の構成部に対して、駆動制御を行う機能を有している。システム制御部８は、短絡検知部５の結果から、通常の被検体へ超音波エネルギー及び高周波エネルギーの出力を維持し処置を継続する又は、それらの出力を中断はしないが、エネルギー制御部４へ超音波エネルギー及び高周波エネルギーの出力を低下させた制御状態で、処置を継続することでスパークの発生を防止して、スパークがトリガーとなる後述する極局所的な燃焼現象の発生を防止する。エネルギー制御部４は、後述するように、高周波エネルギー及び超音波エネルギーのそれぞれの出力レベルを制御し、設定された期間を経過した際に、再度、それぞれを再出力させる等の制御を行う。
操作スイッチ１１は、超音波−高周波エネルギー発生装置２側又はエネルギー処置具１２側に設けられ、超音波−高周波エネルギー発生装置２の駆動を指示する。

エネルギー処置具１２について説明する。
エネルギー処置具１２は、処置具本体部１３から先端側にプローブ１４が延出し、対極板（外部電極）１０と組み合わせによるモノポーラ型の構成例である。処置具本体部１３内には、図示しない超音波振動素子及び、プローブ毎に発生するミスト量を記憶するプローブミスト量記憶部９が備えられる。

この超音波振動素子は、超音波エネルギー制御部４ａから超音波用電力が供給されて超音波振動を発生させて、超音波エネルギーとして出力する。尚、このエネルギー処置具１２は、プローブ１４の先端側に挟持構造が設けられたバイポーラ型であってもよい。この挟持構造として、開閉可動するジョーがプローブ先端に取り付けられる。

図２を参照して、短絡検知部５のパラメータ検出部６及びスパーク発生前兆検知部７について説明する。
パラメータ検出部６は、ＨＦ電流ピーク検知部３１と、ＨＦインピーダンス算出部３２と、ＨＦ出力電圧検知部３３とで構成される。
ＨＦ電流ピーク検知部３１は、エネルギー制御部４より出力された高周波エネルギーにおけるＨＦ電流ピーク値を検出し、ＨＦ出力電圧検知部３３は、その高周波エネルギーから高周波出力電圧（ＨＶＰＳ）を検出する。ＨＦインピーダンス算出部３２は、高周波電流値及び高周波出力電圧から電力値を算出し、さらに、この電力値から高周波インピーダンス値を算出する。スパーク発生前兆検知部７は、スパークが発生する前兆の有無について判断を行う。

図３を参照して、スパーク発生前兆検知部７について説明する。
前述したように、超音波エネルギーと高周波エネルギーとを同時に処置対象部位１００に出力して切開等の処置を行った場合、処置対象部位から削り取った部位、油分、水分は、脂肪性部位も含み、微小な部位、油分、水分となってミスト状に拡散する。例えば、酸素等の支燃性ガスが含まれる空気中に、これらのミスト状の微小な部位、油分、水分が数多く拡散した環境下で放電（スパーク）が加わると、即ち、ミスト、空気（酸素等の支燃性ガス）及びスパーク発生の３つの要因が揃うと、瞬間的で局所的な燃焼現象が発生し、処置箇所を含めその周囲に損傷を与えはしないが、術者の視界が一瞬、遮られる。

本実施形態は、処置箇所が空気（支燃性ガス）の雰囲気下で燃焼現象を生じさせるミスト量が拡散していた場合には、スパークの発生を防止する対策が必要となる。
スパーク発生前兆検知部７は、パラメータ検出部６における、ＨＦ電流ピーク検知部３１、ＨＦインピーダンス算出部３２３及びＨＦ出力電圧検知部３３の何れかの検知結果から現在、スパークが発生していると判断した場合には、発生前兆の検知は行わず、直ちにシステム制御部８へ判断結果を送信し、後述する高周波エネルギーを低下させる制御を行う。一方、処置箇所が空気（酸素：支燃性ガス）の雰囲気下で燃焼現象を生じさせるだけのミスト量が存在していた場合には、スパークの発生前兆の検知を行い、その発生を防止する。

図３を参照して、スパーク発生前兆検知部７について説明する。
一般的に、スパークは、高周波エネルギーを出力しているプローブ１４が鉗子等の電位の低い導電性の手術器具に接し、その接触状態から離脱して離れた際や、手術器具が電気的抵抗の高い処置箇所（脂肪に囲まれた処置箇所等）における接触状態から離脱する際に発生する。図３に示すように、出力された高周波エネルギーのＨＦ出力電圧（ＨＶＰＳ）は、プローブ１４と他の手術器具に接触した際に、即ち短絡した際に、過電流が流れて、高周波電流は、高周波電流ピーク値となる。ＨＦ出力電圧も過電圧となり上昇した後、一旦、平坦化し、プローブ１４と他の手術器具が離れると共に降下する。このスパークは、接触状態から離脱すると発生し、さらに、ある距離以上離れると、消弧する。これと同期するように、ＨＦインピーダンスは、接触により下降して低いインピーダンス値となり、接触している手術器具からプローブ１４が離脱すると、上昇して元のインピーダンス値に収束するように復帰する。

図２に示すパラメータ検出部６における、ＨＦ電流ピーク検知部３１、ＨＦインピーダンス算出部３２及びＨＦ出力電圧検知部３３からのパラメータによるスパークが発生する前兆となる判断について説明する。

ＨＦ出力電圧検知部３３は、プローブ１４が導電性の手術器具に接触した際に、図３に示すように、通常のＨＦ出力電圧Ｖａから過電圧Ｖｂまで上昇する電圧変化を検知する。スパーク発生前兆検知部７は、その上昇途中で、予め定めたスパークが発生し得る判断基準電圧Ｖｃを超えた場合、プローブ１４が離脱する際に、スパークが発生するものとして、スパーク発生の前兆［スパーク発生前兆検知ポイント又は、スパーク発生検知ポイントとする］があると判断する。この判断基準電圧［閾値］Ｖｃは、通常のＨＦ出力電圧Ｖａとの差電圧Ｖｓに基づき設定される。従って、判断基準電圧Ｖｃは、一意の閾値ではなく、ＨＦ出力電圧Ｖａが推移した場合には、判断基準電圧Ｖｃの電圧値も合わせて推移する。本実施形態における判断基準電圧Ｖｃは、１０Ｖから５０Ｖの範囲内では判断可能であり、設定値としては、２５Ｖ程度が好適する。

また、ＨＦインピーダンス算出部３２は、図４に示すように、プローブ１４が導電性の手術器具に接触した際に、ＨＦインピーダンスも低下するように変化する。スパーク発生前兆検知部７は、その低下が予め設定した判断基準インピーダンスの範囲で変化が発生した場合、プローブ１４が接触状態から離脱する際に、スパークが発生するものと仮定し、スパーク発生の前兆があると判断する。この判断基準インピーダンスは、接触前の通常時のインピーダンス値に対して、接触後のインピーダンス値の低下が−５００Ωから−１５００Ωの範囲内では判断可能であり、設定値としては、−１０００Ω程度が好適する。

さらに、ＨＦ電流ピーク検知部３１は、プローブ１４が導電性の手術器具に接触した際に、過電流が流れて、そのピーク電流が予め設定した変化量を超えた場合、プローブ１４が接触状態から離脱する際に、スパークが発生する前兆であると判断する。この電流の変化量については、装置毎に測定を行い、適宜設定される。

発生要因判断部３６の判断結果及び、スパーク発生前兆検知部７の判断結果は、システム制御部８に送信される。システム制御部８は、これらの判断結果から、通常の処置のまま継続する制御又は、処置を中断せずに、エネルギー制御部４による超音波エネルギー及び高周波エネルギーの出力を低下させる制御を行った状態で処置を継続することで、スパークの発生をトリガーとする燃焼現象の発生を防止する。

前述した燃焼現象が発生する要因（ミスト量及び空気）が存在している環境下において、本実施形態では、プローブ１４が導電性の手術器具から離れた際に、前述した燃焼現象を導くスパークが発生しないように、離れる前に高周波出力を低下させるように、高周波エネルギーを低減する制御を行う。高周波エネルギーは、少なくともスパークが確実に発生しない距離まで離れる間を高周波エネルギーの出力制御期間として、少なくともその期間中は低下された状態を維持する。尚、スパークが発生したとしても、燃焼現象に至る前に、スパークを消弧するように対処してもよい。従って、プローブ１４が導電性の手術器具に接触した後、その接触状態から離脱する前から離脱直後までの間、即ち、スパークの発生前から燃焼現象に至る前までの間に、高周波エネルギーの出力を低下させればよい。

出力低下された高周波エネルギーは、一例として、高周波電圧・電流による高周波電力が１０Ｗから１５Ｗの範囲内で好ましくは、１０Ｗ程度であり、開放電圧３００Ｖrms以下及び最大高周波電流が４Ａrms以下に設定される。実際にエネルギー処置システムを作製した場合には、例えば、開放電圧３００Ｖrms、及び最大高周波電流が４Ａrmsで制限されるシステム構成となる。

本実施形態では、高周波エネルギーの出力低下は、スパークの発生の前兆を判断してから少なくとも５０msec以内に開始されるように設定される。また、高周波エネルギーの出力を低下又は停止させる出力制御期間は、２０msec以上であればよく、例えば、５０msecに設定してもよい。また、後述するが、出力低下又は出力中断した状態から再出力する場合に、出力に傾斜を持たせて徐々に増加させることが好ましく、例えば、３０Ｖ／msecから３Ｖ／msecの範囲内でプローブの形状やミスト発生量に基づき適宜、設定される。

尚、燃焼現象を招かない高周波電力として、通常的に１５Ｗに設定してもよい。尚、この例では、高周波エネルギーをスパークが発生しない数値まで低減しながら、処置を継続した例であるが、高周波エネルギーの供給を停止させた状態であってもよい。

エネルギー処置具１２について説明する。
エネルギー処置具１２は、処置具本体部１３から先端側にプローブ１４が延出し、対極板（外部電極）１０と組み合わせによるモノポーラ型の構成例である。処置具本体部１３内には、図示しない超音波振動素子及び、超音波振動によりプローブ毎に発生するミスト量を記憶するプローブミスト量記憶部９と、が備えられる。

この超音波振動素子は、超音波エネルギー制御部４ａから超音波用電力が供給されて超音波振動を発生させて、超音波エネルギーとして、プローブ１４に出力する。尚、このエネルギー処置具１２は、プローブ１４の先端側に挟持構造が設けられたバイポーラ型であってもよい。この挟持構造として、開閉可動するジョーがプローブ先端に取り付けられる。

超音波振動するプローブを処置箇所に押し付けて、削り取るように処理を行うため、プローブ１４による処置時のミストの発生量は、超音波エネルギーで振動するプローブ１４に生じるキャビテーションのレベルの大きさにより影響される。このため、キャビテーションのレベルを小さくすることで、ミストの発生量も減少させることができる。

前述した処置時のミストの発生量は、超音波エネルギーで振動するプローブ１４に生じるキャビテーションのレベルの大きさにより影響されるため、キャビテーションのレベルを小さくすることで、ミストの発生量も減少させることができる。即ち、手術における切開の効率は、ある程度下がるが、超音波エネルギーを小さくすることで、キャビテーションのレベルが小さくなり、ミストの発生量も減少する。発生したミストは、浮遊して、近傍に付着したり、外部に排出されて、経時と共に減少する。

このキャビテーションのレベルは、プローブ先端の処置部の形状でも大きく異なっている。つまり、同一の超音波振動（超音波エネルギー）を供給しても、処置対象部位１００に押し当てられる処置部が、平坦で当接する面積が小さくなるほど、キャビテーションのレベルは小さくなり、フック等の凸部が設けられている程、キャビテーションのレベルは大きくなる。つまり、処置部として例えば、平坦なヘラを有するプローブ、曲面を持つヘラ（スパチュラ）を有するプローブ及び、フック等の突起を有するプローブの順にキャビテーションのレベルが大きくなり、ミスト量も多くなっている。

本実施形態では、使用するプローブ１４に対して、既知の超音波エネルギーを供給したときのキャビテーションのレベルの大きさと発生するミスト量のデータを取得する。尚、キャビテーションのレベルの大きさと、発生するミスト量とが関係づけられていれば、何れか一方でもよい。また、超音波エネルギーの供給を中断（供給停止）又は低下させる操作が想定された場合には、燃焼現象が生じないミスト量に減少する減少時間を取得する。このミスト量に応じて、高周波エネルギーの出力低下（又は、出力中断）期間が設定され、適正な低下中断期間を設定することができ、また、再出力のタイミングも設定される。プローブの形状によって、発生するミスト量が異なっているため、使用する形状が異なるプローブ全てにおいて、設定されたキャビテーション（又は、超音波エネルギー）のレベルの時に発生するミスト量を予め取得し、減少時間等も把握しておく。後述するが、プローブミスト量記憶部９には、この時に取得されたミスト量が記憶されている。

従って、図４に示すように、キャビテーションのレベルの大きければ、発生するミストの発生量が多くなり、高周波エネルギーの出力制御期間（出力低下または出力中断期間）が長くなり、さらに、再出力における増加の傾きが緩やかになる。前述した再出力の傾きが３０Ｖ／msecから３Ｖ／msecの範囲であれば、３Ｖ／msec側に設定される。反対に、キャビテーションのレベルの小さければ、発生するミストの発生量が少なくなり、高周波エネルギーの出力制御期間が短く、再出力における増加の傾きは、前述した再出力の傾きが３０Ｖ／msec側に設定される。

プローブミスト量記憶部９は、予めプローブ形状により異なるミスト量を記憶しておき、エネルギー処置具１２を超音波−高周波エネルギー発生装置２に取り付けるだけで、好適な高周波エネルギーの出力低下制御期間の設定を行うことができる。ミスト量の設定は、エネルギー処置具１２側にＩＤ情報を持たせておき、接続時の初期設定の際に通信による自動認識であってもよいし、また、プローブ１４を超音波−高周波エネルギー発生装置２に接続した者が画面表示されたプローブ各種から選択指示により、ミスト量を設定してもよい。また、処置の途中で、別形状のプローブのエネルギー処置具１２に交換したとしても、接続し直すだけで、高周波エネルギーの出力低下制御期間を入れ替えることができる。

次に、図４に示すタイミングチャート及び、図５に示すフローチャートを参照して、第１の出力制御方法について説明する。
まず、エネルギー処置具１２を超音波−高周波エネルギー発生装置２に接続した際に、記憶されているミスト量に基づき、期間Ｔ１〜Ｔ２の範囲内で高周波エネルギーの出力低下制御期間が設定される（ステップＳ１）。

次に、操作スイッチ１１のＯＮ操作により、ＯＮ信号がシステム制御部８に入力されると、電源部３が駆動されて、超音波用電力及び高周波エネルギーがそれぞれ生成され、エネルギー制御部４の超音波エネルギー制御部４ａと高周波エネルギー制御部４ｂに出力される。

超音波エネルギー制御部４ａ及び、高周波エネルギー制御部４ｂは、それぞれに、短絡検知部５を経て、エネルギー処置具１２に供給し、超音波エネルギー及び高周波エネルギーをプローブ１４の先端に同時に発生させる。エネルギー処置具１２は、高周波エネルギーと超音波エネルギーとを同時に出力して、処置対象の処置が行われる（ステップＳ２）。

この処置の進行に応じて、処置対象部位に含まれる脂肪成分を含む生体組織がミスト状となって発生し、プローブ１４の周囲にミストが増加する。このミストは、超音波振動で削り取られた脂肪成分を含む生体組織の微小な組織片と、高周波エネルギーにより焼けた生体組織や脂肪組織から発生するガスと、を含むものとする。但し、ミストの主要な割合としては、脂肪成分、水分を含む生体組織の微小な組織片が占めるものとしている。

処置中において、現在、スパークが発生しているか否かを判断する（ステップＳ３）。この判断で、現在、スパークが発生していたならば（ＹＥＳ）、直ちにシステム制御部８へ判断結果を送信し、後述する高周波エネルギーの出力低下制御を行う。一方、現在、スパークが発生していなければ（ＮＯ）、スパーク発生前兆検知部７によるスパークの発生前兆の検知を行う（ステップＳ４）。

スパーク発生前兆検知部７は、図４に示す検知期間内に、前述したＨＦ電流ピーク検知部３２、ＨＦインピーダンス算出部３３及びＨＦ出力電圧検知部３４から得られた検知結果からスパークが発生する前兆があるか否かを判断する（ステップＳ５）。この判断で、スパーク発生の前兆がなければ（ＮＯ）、ステップＳ８に進み、スパーク発生の前兆検知を行いつつ、高周波エネルギーの出力をそのまま継続する。一方、スパークが発生する前兆があると判断された場合（ＹＥＳ）、図４に示すようにスパークが発生する前、又はスパークから燃焼現象に至る前に、プローブミスト量記憶部９から読み出されて設定された高周波エネルギーの出力低下制御期間において、高周波エネルギーの出力を低下させる（ステップＳ６）。この時、超音波エネルギーは出力を維持するが、限定されたものではなく、設定や事情（出力制御期間の長さ等）に応じて出力を停止させてもよい。

その後、高周波エネルギーを出力低下した状態から、出力の増加に傾きを持たせて再出力させる（ステップＳ７）。再出力の後、処置を継続するか否かを判断し（ステップＳ８）、処置を継続するのであれば（ＮＯ）、ステップＳ３に戻り、短絡検知部５による検知を継続する。一方、処置が終了であれば（ＹＥＳ）高周波エネルギーと超音波エネルギーの出力を停止し（ステップＳ９）、終了する。

以上説明した本実施形態によれば、高周波エネルギー及び超音波エネルギーを同時に出力するプローブで処置を行っている際に、プローブの周囲環境において、燃焼現象を生じさせる３つの発生要因（ミスト量、支燃性ガス及びスパーク発生）を検知する。尚、本実施形態において、支燃性ガス（酸素）の検知は、プローブの周囲に大気即ち、空気が存在する雰囲気下で処置が行われる場合には、支燃性ガスが発生要因として検知されているものとする。この支燃性ガスの有無の検知は、エネルギー処置具１２を超音波−高周波エネルギー発生装置２に接続した際に、図示しない表示パネル等で選択表示させて、直接的に支燃性ガスの有無又は、間接的には手術方法（後述する気腹器の使用の有無）で設定してもよい。

本実施形態によるスパーク発生前兆検知部７は、プローブ１４の周囲環境に、酸素等の支燃性ガスが含まれる空気中で脂肪成分を含む微小な部位、油分、水分が数多く拡散し、さらにスパークの発生要因を持つ環境となった際に、スパーク発生前兆の検知及び判断を行う。スパーク発生前兆検知部は、プローブ１４の接触により生じた過電流又は過電圧が規定された閾値を超えた際に、スパークが発生する前兆と判断して、プローブ１４の接触状態からの離脱前に高周波エネルギーの出力を低下又は中断するため、スパークの発生が防止され、懸念される燃焼現象の発生を防止することができる。

さらに、本実施形態によれば、予めエネルギー処置具内に記録されたプローブ形状毎の超音波振動由来のミスト量に基づく、好適な高周波エネルギーの出力低下制御期間の設定を行うことができる。つまり、超音波振動に基づいたミスト量というエネルギー処置具内のメモリに記録されたプローブごとのパラメータ（ミスト量）により、超音波振動とは異なるエネルギー体である高周波エネルギーの出力制御パラメータを変更・最適化することにより超音波振動と高周波エネルギーコンバインならではの発生リスクを未然に防止することができる。
また、プローブの形状に応じて発生するミスト量を把握し、予め発生するミスト量が想定できるため、スパーク発生の前兆が検知された際に、燃焼現象の発生の有無が把握でき、高周波エネルギーの出力を低下させている制御期間を、処置効率の低下を最小限に留める適正な出力低下制御期間に設定することができる。

［第２の実施形態］
図６は、第２の実施形態に係るエネルギー処置システムの概念的な構成例を示す図、図７は、短絡検知部の構成例を示すブロック図である。図８は、第２の出力制御方法について説明するためのタイミングチャート、図９は、第２の出力制御方法について説明するためのフローチャートである。以下の説明において、第１の実施形態におけるエネルギー処置システム１と同じ構成部位には、同じ参照符号を付し、またフローチャートのステップ番号においても同じ内容には同じステップ番号を付して、その詳細な説明は省略する。

このエネルギー処置システム１は、超音波−高周波エネルギー発生装置２と、操作スイッチ１１と、図示しない超音波振動素子を備える超音波−高周波併用ハンドピース等のエネルギー処置具１２と、不活性ガス供給部１５とで構成される。

本実施形態のエネルギー処置システムは、不活性ガスをプローブ１４の周囲に供給する不活性ガス供給部１５と、不活性ガス供給部１５から不活性ガスが供給されていることを検知する不活性ガス供給検知部３４（図７）とを備える。発生要因判断部６は、プローブ１４が不活性ガスの雰囲気下であることを判断した際に、スパーク発生前兆検知判断部７に対して、スパークの発生の前兆を検知を中断するように指示する。

以下、詳細に説明する。図６に示す不活性ガス供給部１５は、内視鏡視下手術において、術中の視界を確保するために、プローブ１４の周辺に不活性ガスとして、例えば二酸化炭素（ＣＯ_２）ガスを供給する。

ここで、処置における支燃性ガスと不活性ガスについて説明する。
まず、支燃性ガスについて、開腹等の切開を伴う手術であれば、大気下で行われるため、支燃性ガス（酸素）を含む空気を排除することはできない。しかし、処置対象部位の近傍に小さな穴であるポータルを開けて、硬性鏡等の内視鏡やエネルギー処置具等の処置具を挿入して手術を行う内視鏡視下手術においては、視界を確保するために、不活性ガス供給部１５として、例えば、気腹器を用いて、二酸化炭素ガスを供給しながら手術を実施する。この場合、脂肪成分を含むミストが数多く存在する雰囲気内でスパークが発生しても燃焼現象には至らない。尚、仮定として、切開を伴う手術であっても、高周波エネルギーを出力中のプローブの周囲に、二酸化炭素ガスを吹き付ける形態があったならば、内視鏡視下手術と同様にスパークが発生しても燃焼現象には至らないことも考えられる。

図７を参照して、本実施形態の短絡検知部５のパラメータ検出部６及びスパーク発生前兆検知部７について説明する。
パラメータ検出部６は、ＨＦ電流ピーク検知部３１と、ＨＦインピーダンス算出部３２と、ＨＦ出力電圧検知部３３と、不活性ガス供給検知部３４と、キャビテーション検知部３５と、で構成される。これらのうち、キャビテーション検知部３５は、例えば、圧電体を利用した検出器で超音波エネルギー制御部４ａから出力された超音波エネルギーから電気信号を生成して、検知信号としてもよい。さらに、本実施形態においては、キャビテーションとミスト量を関連づけており、エネルギー処置具１２のプローブ１４における既知のミスト量からキャビテーションを検知したことにしてもよい。

不活性ガス供給検知部３４は、高周波エネルギーが印加されているとき、即ち術中に、プローブ１４の周辺に、例えば、二酸化炭素ガスが不活性ガス供給部１５から供給されているか否かを検知する。

スパーク発生前兆検知部７は、スパーク発生前兆判断を行うか否かを判断する発生要因判断部３６と、スパークが発生する前兆の有無について判断を行うスパーク発生前兆判断部３７とで構成される。

発生要因判断部３６は、前述した極局所的な燃焼現象が発生する３つの要因の有無を判断し、支燃性ガスが無ければ、スパークが生じても燃焼現象は発生しないと判断する。一方、処置箇所が支燃性ガスの雰囲気下で燃焼現象を生じさせるミストが空気中に存在していた場合には、スパークの発生を防止する必要があると判断する。これらの判断結果をシステム制御部８及びスパーク発生前兆判断部３７へ指示する。スパーク発生前兆判断部３７は、発生要因判断部３６の判断結果を受けて、スパーク発生の前兆を検知するか否かを判断する。

よって、発生要因判断部３６は、プローブ１４の周囲に支燃性ガスが存在しているか否かの判断で、プローブ周囲に例えば、二酸化炭素の不活性ガス等が供給されていれば、ミスト量が燃焼現象が発生する規定値を超えていたとしても、燃焼現象は生じないと判断し、システム制御部８に、その判断結果を送信する。システム制御部８は、その判断結果を受けて、これまでの通常状態である超音波エネルギーと高周波エネルギーの供給を維持させる。スパーク発生前兆検知部７に対しても、発生前兆の検知は行わないように指示信号を送信する。

この判断動作に加えて、発生要因判断部３６は、パラメータ検出部６における、ＨＦ電流ピーク検知部３２、ＨＦインピーダンス算出部３３及びＨＦ出力電圧検知部３４の何れかの検知結果から現在、スパークが発生していると判断した場合には、スパーク発生前兆検知部７による発生前兆の検知は行わず、直ちにシステム制御部８へ判断結果を送信し、後述する高周波エネルギーを低下させる制御を行う。
一方、発生要因判断部３６は、処置箇所が空気（酸素：支燃性ガス）の雰囲気下で燃焼現象を生じさせるミストが存在していた場合には、スパークの発生を防止するために、スパーク発生前兆検知部７に対して、発生前兆の検知を行うように指示信号を送信する。

図８に示すタイミングチャート及び、図９に示すフローチャートを参照して、第の実施形態におけるエネルギー処置システム１におけるスパーク発生前兆検知を含む第２の出力制御方法について説明する。
操作スイッチ１１のＯＮ操作により、システム制御部８が超音波エネルギー制御部４ａ及び、高周波エネルギー制御部４ｂを制御して、電源部３から出力された超音波用電力及び高周波エネルギーをエネルギー処置具１２に供給する。超音波エネルギー及び高周波エネルギーを出力する。エネルギー処置具１２は、高周波エネルギーと超音波エネルギーとをプローブ１４の先端に同時に出力させて、処置対象の処置が行われる（ステップＳ１１）。この処置の進行に応じて、処置対象部位に含まれる脂肪成分を含む生体組織がミスト状となって発生する。

次に、前述した発生要因判断部３６は、不活性ガス供給検知部３４の検知結果から、この処置が不活性ガス（二酸化炭素ガス）が供給された環境下で行われているか否かを判断する（ステップＳ１２）。この判断で、二酸化炭素ガスの雰囲気下で処置が行われていた場合、スパークが発生したとしても、前述した燃焼現象は発生しないと判断され（ＹＥＳ）、スパーク発生前兆検知は行わず（ステップＳ１３）、高周波エネルギー及び超音波エネルギーの出力をそのまま継続する（ステップＳ１４）。出力を継続したまま、ステップＳ１９へ進む。

一方、発生要因判断部３６は、二酸化炭素ガスが供給された環境下で処置が行われていないと判断した場合（ＮＯ）、さらに、現在、スパークが発生しているか否かを判断する（ステップＳ１５）。この判断で、現在、スパークが発生していたならば（ＹＥＳ）、直ちにシステム制御部８へ判断結果を送信し、後述する高周波エネルギーの制御を行う。一方、現在、スパークが発生していなければ（ＮＯ）、スパーク発生前兆検知部７によるスパークの発生前兆の検知を行う（ステップＳ１６）。

スパーク発生前兆検知部７は、図８に示す検知期間内に、前述したＨＦ電流ピーク検知部３１、ＨＦインピーダンス算出部３２及びＨＦ出力電圧検知部３３から得られた検知結果からスパークが発生する前兆があるか否かを判断する（ステップＳ１７）。この判断で、スパーク発生の前兆がなければ（ＮＯ）、この前兆検知を行いつつ、高周波エネルギーの出力をそのまま継続する。一方、スパークが発生する前兆があると判断された場合（ＹＥＳ）、図８に示すようにスパークが発生する前、又はスパークから燃焼現象になる前に、高周波エネルギーの出力を低下させる制御を行う（ステップＳ１８）。この時、高周波エネルギーの出力低下制御期間は、前述したようにプローブ形状、ミスト量又は、キャビテーションに応じて適宜、設定される。また、この例では、超音波エネルギーは出力を維持するが、限定されたものではなく、設定や事情（出力制御期間の長さ等）に応じて出力を停止させてもよい。

図３に示した例であれば、加電流値又は過電圧値により規定されたスパーク発生前兆検知ポイントＳｐからスパーク発生までの時間として、約１０msec以内（好適には約８msec以内）に高周波エネルギーの出力を低下させれば、スパークによる燃焼現象の発生を防止することができる。その出力制御期間の後、高周波エネルギーを出力低下又は出力中断した状態から、出力の増加に傾斜を持たせて再出力させる（ステップＳ１９）。

再出力の後、処置を継続するか否かを判断し（ステップＳ２０）、処置を継続するのであれば（ＮＯ）、ステップ１２に戻り、短絡検知部５による検知を継続する。一方、処置が終了であれば（ＹＥＳ）高周波エネルギーと超音波エネルギーの出力を停止し（ステップＳ２１）、終了する。

以上説明した本実施形態によれば、高周波エネルギー及び超音波エネルギーを同時に出力するプローブで処置を行っている際に、プローブの周囲環境において、燃焼現象を生じさせる３つの発生要因（ミスト量、支燃性ガス及びスパーク発生）を検知する。二酸化炭素等の不活性ガスがプローブ周囲に供給されて、不活性ガス雰囲気であった場合には、燃焼現象には至らないため、スパークが発生する前兆を検知する必要が無く、また、高周波エネルギーの出力を低下又は、中断する必要が無い。

本実施形態によるスパーク発生前兆検知部７は、プローブ１４の周囲環境に、酸素等の支燃性ガスが含まれる空気中で脂肪成分を含む微小な部位、油分、水分が数多く拡散し、さらにスパークの発生要因を持つ環境となった際に、スパーク発生前兆の検知及び判断を行う。スパーク発生前兆検知部は、プローブ１４の接触により生じた過電流又は過電圧が規定された閾値を超えた際に、スパークが発生する前兆と判断して、プローブ１４の接触状態からの離脱前に高周波エネルギーの出力を低下又は中断するため、スパークの発生が防止され、懸念される燃焼現象の発生を防止することができる。

［第３の実施形態］
次に第３の実施形態について説明する。
図１０は、第３の実施形態に係るエネルギー処置システムの第３の出力制御方法について説明するためのタイミングチャートである。

本実施形態においては、前述した第１の実施形態のエネルギー処置システム１と同等の構成であり、図１に示す装置構成を参照して説明する。本実施形態は、スパーク発生前兆を検知した際に、高周波エネルギーの出力低下又は出力中断（出力停止）に加えて、超音波エネルギーの出力も停止させる制御方法である。

まず、操作スイッチ１１のＯＮ操作により、システム制御部８の制御で、超音波用電力及び高周波エネルギーが出力され、処置対象の処置が行われる。この処置の進行より、プローブ１４の周囲にミストが増加する。この時、燃焼現象の可能性があると判断されたならば、スパーク発生前兆検知部７によるスパークの発生前兆の検知が行われる。

スパーク発生前兆検知部７は、プローブ１４と他の導電性の手術器具との接触があった場合には、接触後の検知期間内に、ＨＦ電流ピーク検知部３２、ＨＦインピーダンス算出部３３及びＨＦ出力電圧検知部３４から得られた検知結果からスパークが発生する前兆があると判断された場合、スパークが発生する前、又はスパークから燃焼現象になる前に、高周波エネルギーの出力を停止せずに、例えば、１５Ｗ以下（好適には１０Ｗ以下）に低下させる。同時に、超音波エネルギーは、出力を停止させて、プローブ１４の周辺のミスト量が低下することを待機する。この待機時間となる出力低下制御期間は、前述した第１の実施形態における処置具器具内のメモリ手段に格納され、プローブ形状毎に設定されたミスト量によって定まる高周波エネルギーの出力低下制御期間に基づき設定される。
その出力制御期間の後、出力を低下させている高周波エネルギー及び、出力を停止している超音波エネルギーを共に、出力の増加に傾斜を持たせて再出力させる。

以上説明した本実施形態によれば、前述した第１の実施形態に加えて、スパークが発生する前兆を検知した場合に、高周波エネルギーの出力を低下させて且つ超音波エネルギーは、出力を停止させているため、プローブの周囲のミスト量の減少が早くなり結果的に、出力低下制御期間を短くするとができる。
つまり、超音波振動に基づいたミスト量というエネルギー処置具内のメモリに記録されたプローブごとのパラメータ（ミスト量）により、超音波振動とは異なるエネルギー体である高周波エネルギーの出力制御パラメータを変更・最適化することにより超音波振動と高周波エネルギーコンバインならではの発生リスクを未然に防止することができる。

［第４の実施形態］
次に、第４の実施形態について説明する。
図１１は、第４の実施形態の短絡検知部の構成例を示すブロック図である。以下の説明において、第１の実施形態におけるエネルギー処置システム１と同じ構成部位には、同じ参照符号を付し、またフローチャートのステップ番号においても同じ内容には同じステップ番号を付して、その詳細な説明は省略する。

前述した第１の実施形態では、エネルギー処置具１２に取り付けられているプローブのるミスト量を記憶するプローブミスト量記憶部９をエネルギー処置具１２内に設けた構成例である。エネルギー処置具１２は、一度処置を行ったものは、再利用のための滅菌等の処理はせずに、廃棄する場合がある。このため、エネルギー処置具１２の低コスト化を図るために、本実施形態では、超音波−高周波エネルギー発生装置２内にプローブ情報記憶部として設けて、プローブ毎のミスト量と、そのミスト量に従って設定される高周波エネルギーの出力低下制御期間を記憶している。

この構成において、エネルギー処置具１２を超音波−高周波エネルギー発生装置２に接続した際に、図示しないタッチパネル等により、形状が異なる複数個のプローブ１４が表示される。術者又は手術スタッフは、このうちで、エネルギー処置具１２に取り付けられているプローブの形状と同じ表示された形状を選択することにより、プローブ情報記憶部４１から高周波エネルギーの出力低下制御時間が読み出されて、システム制御部８に設定される。

また、プローブ情報記憶部４１は、ミスト量及び高周波エネルギーの出力低下制御期間に関する情報の他に、超音波エネルギーの出力低下又出力中断（出力停止）を選択情報の１つとして記憶する。プローブ形状の設定の際に、高周波エネルギーの出力低下制御期間中における超音波エネルギーの出力の低下又は中断等の設定を行う。この超音波エネルギーの出力の低下又は中断を設定した場合には、プローブ形状によって選択された高周波エネルギーの出力低下制御期間に対して、さらに、超音波エネルギーの低下又は中断の影響が加味された時間調整が行われる。

本実施形態によれば、プローブ形状による高周波エネルギーの出力低下制御期間だけでは無く、超音波エネルギーの出力が考慮されて調整された高周波エネルギーの出力低下制御期間を得ることができ、検知されたスパーク発生の前兆に対して、より効率的で手術に影響する時間を短くすることができる。
つまり、超音波振動に基づいたミスト量というエネルギー処置具内のメモリに記録されたプローブごとのパラメータ（ミスト量）により、超音波振動とは異なるエネルギー体である高周波エネルギーの出力制御パラメータを変更・最適化することにより超音波振動と高周波エネルギーコンバインならではの発生リスクを未然に防止することができる。
また、エネルギー処置具１２にプローブミスト量記憶部９を搭載した構成に変わって、超音波−高周波エネルギー発生装置２内に、プローブ情報記憶部として設けているため、エネルギー処置具１２の製造コストの上昇を抑えることができる。

処置対象部位に対して、超音波エネルギーと高周波エネルギーを組み合わせて出力し、処置を施すエネルギー処置システム及び、そのエネルギー処置システムにおけるエネルギー発生装置に関する。

そこで本発明は、超音波エネルギー及び高周波エネルギーを組み合わせた出力により処置を行い、処置中にスパークの発生の前兆を検知する制御を行うエネルギー処置システム及び、そのエネルギー処置システムにおけるエネルギー発生装置を提供する。

さらに、本発明の実施形態によるエネルギー処置システムにおけるエネルギー発生装置は、被検体の処置中に発生するミスト量に関わる情報を予め記憶するプローブミスト量記憶部を有するエネルギー処置具が接続されるエネルギー発生装置であって、前記エネルギー処置具に対して超音波エネルギーと高周波エネルギーを同時に出力する電源と、前記プローブミスト量記憶部から読み出した前記ミスト量に関わる情報に基づき、前記高周波エネルギーの出力を低下させる出力低下制御期間を設定するシステム制御部と、前記エネルギー処置具によるスパークが発生する前兆又はスパークの発生を検知するスパーク発生前兆検知部と、前記スパーク発生前兆検知部が前記前兆又はスパークの発生を検知した際に、少なくとも前記高周波エネルギーの出力を前記システム制御部で設定した前記出力低下制御期間の間だけ低下させるエネルギー制御部と、を有する。

Claims (5)

1. 先端に設けたプローブに超音波エネルギーと高周波エネルギーとを組み合わせて同時に出力して被検体に処置を行うエネルギー処置具と、
   前記超音波エネルギーに伴い、前記プローブにより発生するミスト量に関わる情報を記憶するプローブミスト量記憶部と、
   前記エネルギー処置具に対して前記超音波エネルギーを供給する超音波エネルギー発生装置と、
   前記エネルギー処置具に対して前記高周波エネルギーを供給する高周波エネルギー発生装置と、
   前記プローブミスト量記憶部から読み出した前記情報に基づき、前記ミスト量に応じた時間長の前記高周波エネルギーの出力を低下させる出力低下制御期間を設定するシステム制御部と、
   前記プローブによるスパークが発生する前兆又はスパークの発生を検知するスパーク発生前兆検知部と、
   前記スパーク発生前兆検知部から前記前兆又はスパークの発生の情報に基づき、少なくとも前記高周波エネルギーの出力を前記出力低下制御期間の間、低下させるエネルギー制御部と、
   を具備することを特徴とするエネルギー処置システム。
2. 前記システム制御部は、
   前記プローブと導電性の手術器具との接触状態から前記プローブが離脱する前に、又は、前記接触状態から前記プローブが離脱した直後にスパークを消弧するように、前記超音波エネルギーと前記高周波エネルギーのうちの、少なくとも前記高周波エネルギーの出力を前記出力低下制御期間の間、低下させることを特徴とする請求項１に記載のエネルギー処置システム。
3. 前記システム制御部は、
   前記エネルギー制御部に対して、前記出力低下制御期間の後に、前記高周波エネルギーに傾斜を持たせた出力増加により再出力を行わせることを特徴とする請求項１に記載のエネルギー処置システム。
4. 前記エネルギー制御部は、前記高周波エネルギーの出力を前記出力低下制御期間の間、前記超音波エネルギーの出力低下又は出力中断を行うことを特徴とする請求項２に記載のエネルギー処置システム。
5. 超音波エネルギーと高周波エネルギーとを組み合わせて同時に出力するエネルギー処置具のプローブにより被検体に処置を行い、
   予め記憶された前記プローブの形状により異なるミスト量に基づき、該ミスト量に応じた時間長の前記高周波エネルギーの出力を低下させる出力低下制御期間を設定し、
   前記プローブによるスパークの発生の前兆が検知された際に、少なくとも前記高周波エネルギーの出力を前記出力低下制御期間の間、低下させることを特徴とするエネルギー処置システムの制御方法。

Images