JPWO2018020577A1 - エネルギー制御装置、処置システム及びエネルギー制御装置の作動方法 - Google Patents

エネルギー制御装置、処置システム及びエネルギー制御装置の作動方法 Download PDF

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Abstract

エネルギー制御装置では、漸減検出部は、エネルギー出力源から超音波振動子へ出力される電気エネルギーに関する電気特性値の検出結果に基づいて、電気特性値が漸増した後に漸減を開始する漸減開始時を検出する。制御部は、前記漸減開始時より後において前記電気特性値の時間変化率が所定の閾値より大きくなったことに基づいて、前記エネルギー出力源に前記超音波振動子への前記電気エネルギーの出力を停止又は低減させること、及び、前記時間変化率が前記所定の閾値より大きくなったことを告知することの少なくとも一方を行う。

Description

本発明は、超音波処置具とともに用いられるエネルギー制御装置、及び、そのエネルギー制御装置を備える処置システムに関する。
米国特許出願公開第2012/0310264号明細書には、第1の把持片と、第1の把持片との間が開閉可能な第2の把持片と、がエンドエフェクタに設けられる超音波処置具が開示されている。この超音波処置具を備える処置システムでは、エネルギー制御装置から超音波処置具の超音波振動子に電気エネルギーが供給されることにより、超音波振動子で超音波振動が発生する。そして、発生した超音波振動が、第1の把持片に伝達される。一対の把持片の間で処置対象を把持した状態で、第1の把持片に超音波振動が伝達されることにより、第1の把持片と処置対象との間に摩擦熱が発生する。摩擦熱によって、処置対象が切開と同時に凝固される。
米国特許出願公開第2012/0310264号明細書のような処置システムでは、前述のように一対の把持片の間で把持される処置対象を凝固させながら切開することにより、処置対象において把持片の間で把持される範囲は、エンドエフェクタの幅方向について分断される。エンドエフェクタの幅方向について処置対象が分断されるこの現象を、切れ分かれと称する。処置対象において切れ分かれた部位では、第2の把持片の例えばパッド部材が第1の把持片に当接する。このため、処置対象において把持される範囲の全体が切れ分かれた後において超音波振動子への電気エネルギーの供給が継続されると、超音波振動によって振動する第1の把持片に第2の把持片が接触し続け、第2の把持片のパッド部材が摩耗及び変形等する可能性がある。また、処置対象において把持片の間で把持される範囲の全体が切れ分かれる前に超音波振動子への電気エネルギーの供給が停止されると、処置対象において把持される範囲の少なくとも一部が、切れ分かれずに切れ残る。したがって、処置対象が切れ分かれるタイミングを適切に検出することが重要となる。
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、処置対象が切れ分かれるタイミングが適切に検出されるエネルギー制御装置、及び、そのエネルギー制御装置を備える処置システムを提供することにある。
前記目的を達成するために、本発明のある態様は、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とともに用いられ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気エネルギーを出力するエネルギー出力源と、前記超音波振動子へ出力される前記電気エネルギーに関する電気特性値を検出する特性値検出部と、前記特性値検出部での検出結果に基づいて、前記電気特性値が漸増した後に漸減を開始する漸減開始時を検出する漸減検出部と、前記電気特性値の時間変化率を算出する算出部と、前記漸減開始時より後において前記電気特性値の前記時間変化率が所定の閾値より大きくなったことに基づいて、前記エネルギー出力源に前記超音波振動子への前記電気エネルギーの出力を停止又は低減させること、及び、前記時間変化率が前記所定の閾値より大きくなったことを告知することの少なくとも一方を行う制御部と、を備える。
図1は、第1の実施形態に係る処置システム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制御装置から超音波処置具への電気エネルギーの供給に関連する構成を示すブロック図である。 図3は、第1の実施形態に係るエンドエフェクタで把持される処置対象の切れ分かれた部分を、エンドエフェクタの長手方向に略垂直な断面で概略的に示す断面図である。 図4は、超音波振動によって把持される処置対象を凝固しながら切開している状態での超音波振動子の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5は、第1の実施形態に係るエネルギー制御装置のプロセッサでの処理を示す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制御装置のプロセッサでの処理を示すフローチャートである。 図7は、第2の実施形態に係るエネルギー制御装置のプロセッサでの処理を示すフローチャートである。 図8は、超音波振動によって把持される処置対象を凝固しながら切開している状態での超音波振動子のインピーダンスの経時的な変化の図4とは別の一例を示す概略図である。
(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5を参照して説明する。図1は、処置システム1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、エネルギー制御装置3と、を備える。ここで、図1において、矢印C1側を先端側とし、矢印C2側を基端側とする。基端側は、先端側とは反対側である。
超音波処置具2は、保持可能なハウジング5と、ハウジング5の先端側に連結されるシャフト(シース)6と、シャフト6の先端部に設けられるエンドエフェクタ7と、ハウジング5に基端側から連結される振動子ユニット8と、を備える。ハウジング5には、グリップ11が設けられるとともに、ハンドル12が回動可能に取付けられる。ハンドル12がハウジング5に対して回動することにより、ハンドル12がグリップ11に対して開く又は閉じる。
超音波処置具2では、ハウジング5の内部からはシャフト6の内部を通って、ロッド部材(プローブ)13が先端側に向かって延設される。ロッド部材13は、64チタン(Ti−6Al−4V)等の振動伝達性の高い材料から形成される。ロッド部材13の先端部には、第1の把持片(処置部)15が設けられる。ロッド部材13は、シャフト6の先端から第1の把持片15が先端側へ向かって突出する状態で、シャフト6に挿通される。
また、シャフト6の先端部には、第2の把持片(ジョー)16が回動可能に取付けられる。シャフト6の内部には、可動部材17が基端側から先端側へ延設される。可動部材17の先端部は、第2の把持片16に接続され、可動部材17の基端部はハウジング5の内部でハンドル12に連結される。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が基端側又は先端側へ移動する。これにより、第2の把持片16がシャフト6に対して回動し、第2の把持片16が第1の把持片15に対して開く又は閉じる。すなわち、一対の把持片15,16の間は、開閉可能である。
本実施形態では、一対の把持片15,16によって、エンドエフェクタ7が形成される。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、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)等の樹脂から形成される。把持片15,16の間が閉じた状態では、パッド部材21は、第1の把持片15に当接可能である。パッド部材21が第1の把持片15に当接した状態では、ホルダ部材22等の第2の把持片16においてパッド部材21以外の部位は、第1の把持片15と接触しない。
振動子ユニット8は、振動子ケース23と、振動子ケース23の内部に設けられる超音波振動子25と、を備える。超音波振動子25は、ハウジング5の内部において、ロッド部材13に基端側から接続される。超音波振動子25は、少なくとも1つの圧電素子27と、電極28A,28Bと、を備える。圧電素子27のそれぞれは、電極28A,28Bの間で挟まれる。振動子ケース23には、ケーブル31の一端が接続される。ケーブル31の他端は、エネルギー制御装置3に取外し可能に接続される。なお、ある実施例では、振動子ケース23が設けられず、ハウジング5の内部に超音波振動子25が配置される。この場合、ケーブル31の一端は、ハウジング5に接続される。
また、本実施形態では、ハウジング5に、回転部材(回転ノブ)32が取付けられる。回転部材32を回転させることにより、シャフト6、第1の把持片15を含むロッド部材13、第2の把持片16及び超音波振動子25が、ハウジング5に対して回転部材32と一緒にシャフト6の中心軸回りに回転する。これにより、エンドエフェクタ7のシャフト6の中心軸回りの角度位置が調整される。なお、ある実施例では、回転部材32は、設けられなくてもよい。
また、ハウジング5には、操作ボタン33が取付けられる。操作ボタン33では、エネルギー制御装置3から超音波振動子25に電気エネルギーを供給させる操作が、入力される。なお、ある実施例では、操作ボタン33の代わりに、又は、操作ボタン33に加えて、超音波処置具2とは別体のフットスイッチが設けられてもよい。
図2は、エネルギー制御装置3から超音波処置具2への電気エネルギーの供給に関連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、処置システム1全体を制御するプロセッサ35と、記憶媒体36と、を備える。プロセッサ(制御部)35は、CPU(Central Processing Unit)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)又はFPGA(Field Programmable Gate Array)等を含む集積回路から形成される。プロセッサ35は、1つの集積回路から形成されてもよく、複数の集積回路から形成されてもよい。また、エネルギー制御装置3には、1つのプロセッサ35が設けられてもよく、複数のプロセッサ35が別体で設けられてもよい。プロセッサ35での処理は、プロセッサ35又は記憶媒体36に記憶されたプログラムに従って行われる。また、記憶媒体36には、プロセッサ35で用いられる処理プログラム、及び、プロセッサ35での演算で用いられるパラメータ及びテーブル等が記憶される。プロセッサ35は、特性値検出部41、漸減検出部42、算出部43、出力制御部45及び漸増検出部46等を備える。特性値検出部41、漸減検出部42、算出部43、出力制御部45及び漸増検出部46は、プロセッサ35の一部として機能し、プロセッサ35によって行われる処理の一部を行う。
超音波処置具2のハウジング5の内部には、スイッチ37が設けられる。スイッチ37は、操作ボタン33で操作入力が行われることにより、OFF状態からON状態に切替わる。プロセッサ35は、スイッチ37がON状態に切替わったことに基づいて、操作ボタン33で操作が入力されたことを検出する。
エネルギー制御装置3は、エネルギー出力源47を備える。エネルギー出力源47は、電気経路48A,48Bを介して超音波振動子25に電気的に接続される。ここで、電気経路48Aは、ケーブル31の内部を通って延設され、エネルギー出力源47と電極28Aとの間を電気的に接続する。そして、電気経路48Bは、ケーブル31の内部を通って延設され、エネルギー出力源47と電極28Bとの間を電気的に接続する。エネルギー出力源47は、バッテリー電源又はコンセント電源からの電力を超音波振動子25に供給される電気エネルギーに変換する変換回路等を備える。エネルギー出力源47は、変換回路で変換された電気エネルギーを出力する。そして、エネルギー出力源47から出力された電気エネルギーは、電気経路48A,48Bを介して、超音波振動子25に供給される。プロセッサ35の出力制御部45は、エネルギー出力源47からの電気エネルギーの出力を制御する。なお、エネルギー出力源47からは、所定の周波数範囲のある周波数で交流電力が電気エネルギーとして出力される。
超音波振動子25に電気エネルギーが供給されることにより、電極28A,28B間に電圧が印加され、圧電素子27のそれぞれに交流電流が流れる。これにより、圧電素子27によって交流電流が超音波振動に変換され、超音波振動子25で超音波振動が発生する。発生した超音波振動は、ロッド部材13を通して基端側から先端側へ伝達される。そして、第1の把持片15に超音波振動が伝達され、第1の把持片15を含むロッド部材13は、振動する。この際、ロッド部材13は、所定の周波数範囲(例えば46kHz以上48kHz以下)のある周波数(例えば47kHz)でロッド部材13の長手方向に略平行に振動する。エンドエフェクタ7は、第1の把持片15に伝達された超音波振動を用いて、処置を行う。
エネルギー制御装置3は、電流検出回路51及び電圧検出回路52を備える。電流検出回路51は、エネルギー出力源47から超音波振動子25への出力電流Iの電流値を検出し、電圧検出回路52は、エネルギー出力源47から超音波振動子25への出力電圧Vの電圧値を検出する。また、エネルギー制御装置3には、A/D変換器53が設けられる。A/D変換器53には、電流検出回路51で検出された電流値を示すアナログ信号、及び、電圧検出回路52で検出された電圧値を示すアナログ信号が伝達される。A/D変換器53は、電流値を示すアナログ信号及び電圧値を示すアナログ信号をデジタル信号に変換し、変換されたデジタル信号をプロセッサ35に伝達する。
プロセッサ35の特性値検出部41は、電流検出回路51での出力電流Iの検出結果及び電圧検出回路52での出力電圧Vの検出結果に基づいて、超音波振動子25のインピーダンスZを検出する。すなわち、特性値検出部41は、超音波振動子25へ出力される電気エネルギーに関する電気特性値として、超音波振動子25のインピーダンスZを検出する。
本実施形態では、プロセッサ35の出力制御部45は、エネルギー出力源47から超音波振動子25に電気エネルギーが供給されている状態において、出力電流Iの電流値を経時的に一定に保つ定電流制御で、エネルギー出力源47からの電気エネルギーの出力を制御する。この場合、インピーダンスZの変化に対応させて、エネルギー出力源47からの出力電圧Vを調整する。すなわち、インピーダンスZが増加すると、出力電圧Vを増加させ、出力電流Iの電流値を経時的に一定に保つ。この際、出力電力Pも、出力電圧Vの増加に対応して増加する。逆に、インピーダンスZが減少すると、出力電圧Vを増加させ、出力電流Iの電流値を経時的に一定に保つ。この際、出力電力Pも、出力電圧Vの増加に対応して増加する。
本実施形態では、プロセッサ35の漸減検出部42は、特性値検出部41での検出結果に基づいて、インピーダンスZが漸増した後に漸減を開始する漸減開始時を検出する。また、漸増検出部46は、特性値検出部41での検出結果に基づいて、インピーダンスZが漸増を開始する漸増開始時を検出する。そして、算出部43は、例えば、特性値検出部41での検出結果に基づいて、インピーダンスZの時間変化率ΔZを算出する。出力制御部45は、特性値検出部41、漸減検出部42及び漸増検出部46のそれぞれでの検出結果、及び、算出部43での算出結果に基づいて、判断を行うとともに、エネルギー出力源47からの電気エネルギーの出力を制御する。
なお、ある実施例では、エネルギー制御装置3に、又は、エネルギー制御装置3とは別体で、告知部55が設けられてもよい。この場合、プロセッサ35は、特性値検出部41、漸減検出部42及び漸増検出部46のそれぞれでの検出結果、及び、算出部43での算出結果に基づいて、告知部55の作動を制御する。告知部55では、ブザー音、光の点灯及び画面表示等のいずれかによって告知が行われる。
次に、本実施形態のエネルギー制御装置3及び処置システム1の作用及び効果について説明する。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、術者はハウジング5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。そして、把持片15,16の間に生体組織等の処置対象を配置し、ハンドル12をグリップ11に対して閉じる。これにより、第2の把持片16が第1の把持片15に対して閉じ、把持片15,16の間で処置対象が把持される。この状態で、術者は、操作ボタン33で操作入力を行う。これにより、スイッチ37がON状態になり、プロセッサ35は、操作ボタン33で操作入力が行われたことを検出する。
操作ボタン33での操作入力が検出されることにより、プロセッサ35の出力制御部45は、エネルギー出力源47から超音波振動子25に電気エネルギーを出力させる。これにより、超音波振動子25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13を通して第1の把持片15に伝達される。把持片15,16の間で処置対象が把持された状態において第1の把持片(プローブ処置部)15に超音波振動が伝達されることにより、第1の把持片15と把持される処置対象との間に摩擦熱が発生する。摩擦熱によって、処置対象が切開と同時に凝固される。
プロセッサ35で行われる処理について、説明する。ここで、時間tを規定する。そして、時間tにおける超音波振動子25のインピーダンスZをZ(t)と示し、時間tにおけるインピーダンスZの時間変化率ΔZをΔZ(t)と示す。また、本実施形態では、プロセッサ35は、判断パラメータとしてインピーダンス最大値Zmax及びカウント時間Tを設定する。インピーダンス最大値Zmaxは、条件により規定されたある時点からインピーダンスZ(t)になる時点までのインピーダンスZの最大値であり、カウント時間Tは、条件により規定されたある時点からインピーダンスZ(t)になる時点までの経過時間である。インピーダンス最大値Zmax及びカウント時間Tは、例えばインピーダンスZの経時的な変化に基づいて、設定される。エネルギー出力源47から電気エネルギーが出力されている状態では、カウント時間Tは、時間tの経過とともに、1ずつ加算される。
本実施形態では、エネルギー出力源47から出力される電気エネルギーの電気特性値である超音波振動子25のインピーダンスZ及びインピーダンスZの時間変化率ΔZに基づいて、電気エネルギーの出力が制御される。ここで、超音波振動子25のインピーダンスZは、超音波振動子25への負荷、及び、超音波振動子25へ接続されるロッド部材13への負荷に対応して、変化する。
また、処置システム1を用いた処置においては、前述のように一対の把持片15,16の間で把持される処置対象が凝固させながら切開することにより、処置対象において把持片15,16片の間で把持される範囲は、エンドエフェクタ7の幅方向について分断される。エンドエフェクタ7の幅方向について処置対象が分断されるこの現象を、切れ分かれと称する。図3は、処置対象が切れ分かれた部分を、エンドエフェクタ7の長手方向に略垂直な断面で示す。図3に示すように、処置対象が切れ分かれた部分では、処置対象は、エンドエフェクタ7の幅方向について一方側の部位H1と、エンドエフェクタ7の幅方向について他方側の部位H2と、に分断される。そして、互いに対して分断された部位H1,H2の間において、第2の把持片16のパッド部材21は第1の把持片15に接触する。
処置対象を超音波振動によって凝固しながら切開している状態では、処置対象において把持片15,16の間で把持される範囲の一部に切れ分かれが発生するまでは、処置対象の切開によって把持片15,16の間の開き角が減少すること、及び、処置対象の状態変化等によって、第2の把持片16から第1の把持片15への押圧力が徐々に小さくなる。このため、ロッド部材13への負荷が徐々に小さくなる。したがって、処置対象において把持される範囲の一部に切れ分かれが発生し、樹脂製のパッド部材21が第1の把持片15に接触するまでは、超音波振動子25のインピーダンスZは漸減する。ここで、漸減するとは、時間tが進むにつれてインピーダンスZが徐々に減少することを意味し、数十Ω以下の微小な増減を含みながらインピーダンスZが徐々に減少することも含まれる。
処置対象において把持される範囲の一部に切れ分かれが発生すると、前述のように処置対象が切れ分かれた部分では、樹脂製のパッド部材21が第1の把持片15に接触する。パッド部材21の一部が第1の把持片15に接触し始めると、処置対象において把持される範囲について全体が切れ分かれ、パッド部材21の略全長が第1の把持片15に接触するまでは、ロッド部材13への負荷が徐々に大きくなる。したがって、処置対象の把持される範囲の一部に切れ分かれが発生した後は、インピーダンスZは漸増する。ここで、漸増するとは、時間tが進むにつれてインピーダンスZが徐々に増加することを意味し、数十Ω以下の微小な増減を含みながらインピーダンスZが徐々に増加することも含まれる。
そして、処置対象において把持される範囲について大部分又は全体が切れ分かれると、パッド部材21は延設方向について大部分又は略全長が第1の把持片15に接触する。パッド部材21の略全長が第1の把持片15に接触した後は、把持片15,16の間の開き角はほとんど変化しない。また、パッド部材21の略全長が第1の把持片15に接触すると、超音波振動に起因する摩擦熱によってパッド部材21と第1把持片15とが接触する箇所が摩耗及び溶解し始めるため、ロッド部材13への負荷が徐々に小さくなる。したがって、処置対象の把持される範囲の全体に切れ分かれが発生した後は、インピーダンスZは漸減する。
そして、処置対象において把持される範囲の全体が切れ分かれてからある程度の時間が経過すると、パッド部材21と第1の把持片15との接触部分の状態が安定する。このため、ロッド部材13への負荷の変動が小さくなり、インピーダンスZの単位時間あたりの減少量が小さくなる。インピーダンスZの単位時間あたりの減少量が小さくなることにより、負の値であるインピーダンスZの時間変化率ΔZは、ゼロに近づき、例えば−1等に設定される所定の閾値ΔZthより大きくなる。すなわち、処置対象において把持される範囲の全体が切れ分かれた時点からある程度時間が経過すると、漸減しているインピーダンスZの時間変化率ΔZが、ゼロに近づき、所定の閾値ΔZthより大きくなる。なお、インピーダンスZの単位時間あたりの減少量が小さくなった後において、さらにロッド部材13を超音波振動によって振動させると、第1の把持片15に接触するパッド部材21が摩擦熱によって変形する。パッド部材21の変形によって、ロッド部材13への負荷が徐々に増加し、インピーダンスZは漸増する。
図4は、超音波振動によって把持される処置対象を凝固しながら切開している状態での超音波振動子25のインピーダンスZの経時的な変化の一例を示す図である。図4では、縦軸にインピーダンスZを示し、横軸に時間tを示す。図4に示す一例では、時間t1までは、インピーダンスZは漸増する。そして、インピーダンスZは、漸増した後の時間t1において、漸減を開始する。したがって、時間t1が、インピーダンスZが漸増した後に漸減を開始する漸減開始時となる。また、図4の一例では、時間t1又はその直近で、処置対象において把持される範囲の全体が、切れ分かれる。
また、図4の一例では、漸減開始時である時間t1から所定の時間Tth経過した時点が時間t2となる。そして、時間t2より後の時間t3において、インピーダンスZ(t3)の時間変化率ΔZ(t3)が、所定の閾値ΔZthより大きくなる。すなわち、時間t3において、時間変化率ΔZ(t)が所定の閾値ΔZth以下の状態から時間変化率ΔZ(t)が所定の閾値ΔZthより大きい状態に、切替わる。そして、図4の一例では、時間t3において、摩擦熱によるパッド部材21の変形は、ほとんど発生していない。なお、図4の一例では、時間t2での時間変化率ΔZ(t2)は、所定の閾値ΔZth以下である。また、図4では、時間t2におけるインピーンスZ(t)の接線M(t2)、及び、時間t3におけるインピーダンスZ(t)の接線M(t3)が示される。そして、接線M(t2)の傾きが時間t2での時間変換ΔZ(t2)となり、接線M(t3)の傾きが時間t3での時間変化率ΔZ(t3)となる。
図5は、操作ボタン33での操作入力に基づくエネルギー制御装置3のプロセッサ35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、プロセッサ35の出力制御部45は、スイッチ37がON状態であるか否かに基づいて、操作ボタン33で操作入力が行われたか否か、すなわち操作ボタン33での操作入力がONか又はOFFかを判断する(ステップS101)。操作入力が行われていない場合は(ステップS101−No)、処理は、ステップS101に戻る。すなわち、プロセッサ(制御部)35は、操作ボタン33で操作入力が行われるまで、待機する。
操作入力が行われると(ステップS101−Yes)、プロセッサ35は、判断パラメータであるインピーダンス最大値Zmax及びカウント時間Tをゼロにリセットする(ステップS102)。そして、プロセッサ35の出力制御部45は、エネルギー出力源47から超音波振動子25への電気エネルギーの出力を開始させる(ステップS103)。超音波振動子25へ電気エネルギーの出力が開始された後、所定の条件を満たすと、プロセッサ35の出力制御部45は、エネルギー出力源47から出力される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S104)。PLL制御によって、出力電流Iと出力電圧Vとの間の位相差が所定の閾値より小さくなる状態に、エネルギー出力源47からの電気エネルギーの出力における周波数が調整される。
PLL制御が開始されると、プロセッサ35の特性値検出部41は、電気エネルギーの電気特性値として超音波振動子25のインピーダンスZの検出を開始する。また、PLL制御の開始時又はその直後において、プロセッサ35は、インピーダンス最大値ZmaxをインピーダンスZ(t)に設定し、カウント時間Tをゼロにリセットする(ステップS105)。PLL制御の開始時以後においては、プロセッサ35の出力制御部45は、出力電流Iの電流値を経時的に一定に保つ前述した定電流制御で、エネルギー出力源47からの電気エネルギーの出力を制御する。出力電流Iの電流値が経時的に一定に保たれることにより、超音波振動子25で発生する超音波振動の振幅及び振動速度も経時的に略一定になり、第1の把持片15での超音波振動の振幅及び振動速度も経時的に略一定になる。
また、PLL制御の開始時より後において、プロセッサ35の漸減検出部42は、特性値検出部41でのインピーダンスZの検出結果に基づいて、時間tでのインピーダンスZ(t)が、設定されているインピーダンス最大値Zmaxより大きいか否かを判断する(ステップS106)。インピーダンスZ(t)がインピーダンス最大値Zmaxより大きい場合は(ステップS106−Yes)、プロセッサ35は、時間tのインピーダンスZ(t)にインピーダンス最大値Zmaxを更新し、カウント時間Tをゼロにリセットする(ステップS107)。そして、処理は、ステップS108に進む。一方、インピーダンスZ(t)がインピーダンス最大値Zmax以下の場合は(ステップS106−No)、プロセッサ35は、インピーダンス最大値Zmaxを更新することなく保持し、カウント時間Tをゼロにリセットしない。そして、処理は、ステップS108に進む。ステップS106,S107の処理が行われることにより、プロセッサ35の漸減検出部42は、インピーダンスZ(t)がインピーダンス最大値Zmaxより大きい状態からインピーダンスZ(t)がインピーダンス最大値Zmax以下の状態に切替わった時点を、インピーダンスZが漸増した後に漸減を開始する漸減開始時として検出する。
そして、プロセッサ35の出力制御部45は、カウント時間Tが所定の時間Tth以上であるか否かを判断する(ステップS108)。カウント時間Tが所定の時間Tthより短い場合は(ステップS108−No)、処理は、ステップS106に戻る。そして、ステップS106以降の処理が順次行われる。一方、カウント時間Tが所定の時間Tth以上の場合は(ステップS108−Yes)、プロセッサ35の算出部43は、インピーダンスZ(t)の時間変化率ΔZ(t)を算出する。そして、プロセッサ35の出力制御部45は、算出された時間tでの時間変化率ΔZ(t)が、所定の閾値ΔZthより大きいか否かを判断する(ステップS109)。ここで、所定の閾値ΔZthは、負の値となり、ゼロに近い値に設定される。ある実施例では、所定の閾値ΔZthは、例えば−1である。
なお、ある実施例では、エネルギー制御装置3にタッチパネル等の入力装置(図示しない)及びユーザーインターフェース(図示しない)が設けられ、所定の時間Tth及び所定の閾値ΔZthのそれぞれは、入力装置で術者によって設定される。また、別のある実施例では、超音波処置具2に記憶媒体(図示しない)が設けられ、記憶媒体に所定の時間Tth及び所定の閾値ΔZthが記憶される。この場合、超音波処置具2がケーブル31を介してエネルギー制御装置3に接続されることにより、プロセッサ35は、超音波処置具2の記憶媒体から所定の時間Tth及び所定の閾値ΔZthを読取る。そして、プロセッサ35は、読取った所定の時間Tth及び所定の閾値ΔZthを自動設定する。また、所定の時間Tth及び所定の閾値ΔZthのそれぞれは、既定の値に定まったものでもよい。また、所定の時間Tth及び所定の閾値ΔZthのそれぞれは、インピーダンスZの経時的な変化等に基づいて設定されてもよい。また、ある実施例では、超音波処置具2の種類に対する所定の時間Tth及び所定の閾値ΔZthのそれぞれの関係を示すルックアップテーブル等が記憶媒体36に記憶されてもよい。この場合、超音波処置具2の記憶媒体(図示しない)にシリアル番号等の識別情報が記憶され、超音波処置具2がケーブル31を介してエネルギー制御装置3に接続されることにより、プロセッサ35は、超音波処置具2の記憶媒体から識別情報を読取る。そして、プロセッサ35は、読取った識別情報に基づいて、エネルギー制御装置3に接続される超音波処置具2の種類を検出する。そして、プロセッサ35は、検出した超音波処置具2の種類に対応する所定の時間Tth及び所定の閾値ΔZthを、ルックアップテーブルから読取り、読取った値に所定の時間Tth及び所定の閾値ΔZthのそれぞれを設定する。
また、ある実施例では、カウント時間Tが所定の時間Tthより短い場合においても、時間変化率ΔZ(t)の算出が行われ、例えばPLL制御の開始時から時間変化率ΔZ(t)の算出が行われてもよい。ただし、この場合も、カウント時間Tが所定の時間Tth以上になるまでは、時間変化率ΔZ(t)が、所定の閾値ΔZthより大きいか否かを判断するステップS109の処理が行われない。
時間変化率ΔZ(t)が所定の閾値ΔZthより大きいと判断した場合は(ステップS109−Yes)、プロセッサ35の出力制御部45は、エネルギー出力源47から超音波振動子25への電気エネルギーの出力を強制停止する(ステップS110)。一方、時間変化率ΔZ(t)が所定の閾値ΔZth以下であると判断した場合は(ステップS109−No)、処理は、ステップS106に戻る。そして、ステップS106以降の処理が順次行われる。
なお、ある実施例では、ステップS110においてエネルギー出力源47からの出力を停止する代わりに、出力制御部45は、時間変化率ΔZ(t)が所定の閾値ΔZthより大きいと判断された時点より前に比べて、エネルギー出力源47からの電気エネルギーの出力を低減させてもよい。この場合、出力制御部45は、時間変化率ΔZ(t)が所定の閾値ΔZthより大きいと判断された時点より前に比べて、エネルギー出力源47からの出力電流Iの電流値が小さくする。これにより、時間変化率ΔZ(t)が所定の閾値ΔZthより大きいと判断された時点より前に比べて、超音波振動子25で発生する超音波振動の振幅及び振動速度が小さくなり、第1の把持片15での超音波振動の振幅及び振動速度が小さくなる。第1の把持片15での超音波振動の振幅及び振動速度が小さくなることにより、把持される処置対象の超音波振動による切開性能が小さくなる。
また、別のある実施例では、ステップS110において、エネルギー出力源47からの電気エネルギーの出力を停止又は低減させる代わりに、又は、電気エネルギーの出力を停止又は低減させることに加えて、プロセッサ35は、告知部55を作動させてもよい。これにより、告知部55によって、時間変化率ΔZ(t)が所定の閾値ΔZthより大きくなったことが、告知される。なお、告知部55による告知のみが行われる場合、術者は、告知部55での告知に基づいて、操作ボタン33での操作入力を解除し、エネルギー出力源47から超音波振動子25への電気エネルギーの出力を停止する。
本実施形態では、前述のように図5に示す処理が行われる。このため、図4のようにインピーダンスZが経時的に変化すると、PLL制御の開始時又はその直後にステップS105の処理によって、インピーダンス最大値ZmaxがインピーダンスZ(t)に設定されるとともに、カウント時間Tがゼロにリセットされる。そして、時間t1までは、ステップS106、S107の処理によって、インピーダンスZ(t)にインピーダンス最大値Zmaxが継続して更新され、カウント時間Tは、継続してゼロにリセットされる。このため、時間t1までは、ステップS108の処理によって、カウント時間Tが所定の時間Tthより小さいと判断される。したがって、時間t1までは、時間変化率ΔZ(t)が所定の閾値ΔZthより大きいか否かを判断するステップS109の処理は、行われない。このため、漸減開始時である時間t1の前において、エネルギー出力源47からの電気エネルギーの出力は、停止されず、かつ低減されない。すなわち、処置対象において把持される範囲の一部のみが切れ分かれている状態において、エネルギー出力源47からの電気エネルギーの出力は、停止されず、かつ、低減されない。したがって、処置対象において把持される範囲の一部が切れ分かれずに切れ残ることが、有効に防止される。
そして、時間t1の直後において、漸減検出部42が、ステップS106の処理によって、インピーダンスZ(t)がインピース最大値ZmaxであるインピーダンスZ(t1)以下であると、判断する。これにより、漸減検出部42は、時間t1をインピーダンスZの漸減開始時として検出する。また、時間t1以後において、プロセッサ35は、時間t1をゼロとするカウント時間Tをカウントする。時間t1以後においては、インピーダンスZは、継続して漸減する。このため、時間t1以後は、時間t1でのインピーダンスZ(t1)がインピーダンス最大値Zmaxとして保持され、カウント時間Tはゼロにリセットされない。
そして、時間t1から所定の時間Tth経過した時点である時間t2より前においては、プロセッサ35は、ステップS108の処理によって、カウント時間Tが所定の時間Tthより小さいと判断する。したがって、時間t2までは、時間変化率ΔZ(t)が所定の閾値ΔZthより大きいか否かを判断するステップS109の処理は、行われない。ここで、漸減開始時である時間t1の直後では、インピーダンスZ(t)の単位時間当たりの減少量は小さく、時間変化率ΔZ(t)は、ゼロに近い値となる。このため、時間t1の直後では、時間変化率ΔZ(t)が所定の閾値ΔZthより大きくなる可能性がある。ただし、本実施形態では、時間t1から所定の時間Tth経過した時点である時間t2より前においては、ステップS109の判断は行われない。このため、漸減開始時である時間t1の直後において、エネルギー出力源47からの電気エネルギーの出力は、停止されず、かつ低減されない。漸減開始時から所定の時間Tthが経過するまで時間変化率ΔZ(t)に基づく判断が行われないことにより、漸減開始時が処置対象において把持される範囲の全体が切れ分かれた時点であるか否かが、適切に判断される。すなわち、インピーダンスZのピークが切れ分かれに起因するものであるか否かが、適切に判断される。
そして、時間t1から所定の時間Tth経過した時点である時間t2以後においては、ステップS109の処理によって、出力制御部45は、時間変化率ΔZ(t)が所定の閾値ΔZthより大きいか否かを判断する。ここで、時間t2においては、時間変化率ΔZ(t2)は、所定の閾値ΔZth以下であると判断される。このため、エネルギー出力源47からの電気エネルギーの出力は、低減されることなく維持される。また、時間t2では、告知部55による告知も、行われない。
そして、時間t3又はその直後において、ステップS109の処理によって、時間変化率ΔZ(t3)は、所定の閾値ΔZthより大きいと判断される。これにより、時間t3又はその直後に、ステップS110の処理によって、エネルギー出力源47からの電気エネルギーの出力が停止又は低減される。また、時間t3又はその直後に、告知部55が告知を行い、術者は、告知に基づいて、エネルギー出力源47からの電気エネルギーの出力を停止してもよい。なお、エネルギー出力源47からの電気エネルギーの出力が停止又は低減されるタイミングは、漸減開始時である時間t1より後であり、かつ、時間t1から所定の時間Tth経過した時点である時間t2以後である。
前述のように、図4の一例では、時間t3において、摩擦熱によるパッド部材21の変形は、ほとんど発生していない。このため、時間t3又はその直後に、エネルギー出力源47からの電気エネルギーの出力が停止又は低減されることにより、処置対象において把持される範囲の全体が切れ分かれた後で、かつ、摩擦熱によってパッド部材21が変形する前に、エネルギー出力源47からの電気エネルギーの出力が停止又は低減される。すなわち、本実施形態では、大きい振幅及び振動速度で第1の把持片15が振動する状態において第1の把持片15へ第2の把持片16のパッド部材21が接触し続けることが、有効に防止され、第2の把持片16のパッド部材21の摩耗及び変形等が、有効に防止される。
前述のように、本実施形態では、処置対象が切れ分かれるタイミングが、適切に検出される。そして、検出された適切なタイミングに基づいて、エネルギー出力源47からの電気エネルギーの出力が停止又は低減される。
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態について図6乃至図8を参照にして説明する。第2の実施形態は、第1の実施形態の構成を次の通り変形したものである。なお、第1の実施形態と同一の部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
図6及び図7は、エネルギー制御装置3のプロセッサ35での処理を示すフローチャートである。図6及び図7に示すように、本実施形態でも第1の実施形態と同様に、操作入力が行われると(ステップS101−Yes)、プロセッサ35は、判断パラメータであるインピーダンス最大値Zmax及びカウント時間Tをゼロにリセットする(ステップS111)。さらに、本実施形態では、インピーダンス最大値Zmax及びカウント時間Tに加えて、インピーダンス最小値Zminが判断パラメータとして用いられる。インピーダンス最小値Zminは、条件により規定されたある時点からインピーダンスZ(t)になる時点までのインピーダンスZの最小値である。操作入力が行われると(ステップS101−Yes)、プロセッサ35は、インピーダンス最小値Zminもゼロにリセットする(ステップS111)。
そして、第1の実施形態と同様に、プロセッサ35の出力制御部45は、エネルギー出力源47から超音波振動子25への電気エネルギーの出力を開始させる(ステップS103)。そして、超音波振動子25へ電気エネルギーの出力が開始された後、所定の条件を満たすと、プロセッサ35の出力制御部45は、エネルギー出力源47から出力される電気エネルギーについてPLL制御を開始する(ステップS104)。また、本実施形態でも第1の実施形態と同様に、PLL制御が開始されると、特性値検出部41は、インピーダンスZの検出を開始し、出力制御部45は、出力電流Iの電流値を経時的に一定に保つ前述した定電流制御で、エネルギー出力源47からの電気エネルギーの出力を制御する。
本実施形態では、PLL制御が開始されると、プロセッサ35の漸減検出部42は、時間tでのインピーダンスZ(t)が、設定されているインピーダンス最大値Zmaxより大きいか否かを判断する(ステップS112)。インピーダンスZ(t)がインピーダンス最大値Zmaxより大きい場合は(ステップS112−Yes)、プロセッサ35は、時間tのインピーダンスZ(t)にインピーダンス最大値Zmaxを更新し、インピーダンスZ(t)にインピーダンス最小値Zminを更新する(ステップS113)。そして、処理は、ステップS114に進む。一方、インピーダンスZ(t)がインピーダンス最大値Zmax以下の場合は(ステップS112−No)、プロセッサ35は、インピーダンス最大値Zmax及びインピーダンス最小値Zminのそれぞれを更新することなく保持する。そして、処理は、ステップS114に進む。
そして、プロセッサ35の漸増検出部46は、特性値検出部41でのインピーダンスZの検出結果に基づいて、時間tでのインピーダンスZ(t)が、設定されているインピーダンス最小値Zminより小さいか否かを判断する(ステップS114)。インピーダンスZ(t)がインピーダンス最小値Zminより小さい場合は(ステップS114−Yes)、プロセッサ35は、時間tのインピーダンスZ(t)にインピーダンス最小値Zminを更新する(ステップS115)。そして、処理は、ステップS116に進む。一方、インピーダンスZ(t)がインピーダンス最小値Zmin以上の場合は(ステップS114−No)、プロセッサ35は、インピーダンス最小値Zminを更新することなく保持する。そして、処理は、ステップS116に進む。ステップS114,S115の処理が行われることにより、プロセッサ35の漸増検出部46は、インピーダンスZ(t)がインピーダンス最小値Zminより小さい状態からインピーダンスZ(t)がインピーダンス最小値Zmin以上の状態に切替わった時点を、インピーダンスZが漸減した後に漸増を開始する漸増開始時として検出する。
そして、プロセッサ35の出力制御部45及び漸増検出部46は、時間tでのインピーダンスZ(t)から設定されているインピーダンス最小値Zminを減算した算出値(Z(t)−Zmin)が所定の閾値Zth1より大きいか否かを判断する(ステップS116)。ここで、所定の閾値Zth1は、正の値である。また、所定の閾値Zth1は、第1の実施形態で前述した所定の時間Tth及び所定の閾値ΔZthと同様にして、設定可能である。算出値(Z(t)−Zmin)が所定の閾値Zth1以下の場合は(ステップS116−No)、処理は、ステップS112に戻る。そして、ステップS112以降の処理が、順次行われる。一方、算出値(Z(t)−Zmin)が所定の閾値Zth1より大きい場合は(ステップS116−Yes)、プロセッサ35は、インピーダンス最大値ZmaxをインピーダンスZ(t)に更新し、インピーダンス最小値ZminをZ(t)に更新する(ステップS117)。
ステップS117の処理が行われると、第1の実施形態のPLL開始時以後と同様に、漸減検出部42は、インピーダンスZ(t)が、設定されているインピーダンス最大値Zmaxより大きいか否かを判断する(ステップS106)。本実施形態でも、インピーダンスZ(t)がインピーダンス最大値Zmaxより大きい場合は(ステップS106−Yes)、プロセッサ35は、時間tのインピーダンスZ(t)にインピーダンス最大値Zmaxを更新し、カウント時間Tをゼロにリセットする(ステップS118)。また、本実施形態では、インピーダンスZ(t)がインピーダンス最大値Zmaxより大きい場合は(ステップS106−Yes)、インピーダンスZ(t)にインピーダンス最小値Zminを更新する(ステップS118)。そして、処理は、ステップS119に進む。一方、インピーダンスZ(t)がインピーダンス最大値Zmax以下の場合は(ステップS106−No)、プロセッサ35は、インピーダンス最大値Zmax及びインピーダンス最小値Zminのそれぞれを更新することなく保持し、カウント時間Tをゼロにリセットしない。そして、処理は、ステップS119に進む。ステップS106,S118の処理が行われることにより、第1の実施形態と同様に、プロセッサ35の漸減検出部42は、インピーダンスZ(t)がインピーダンス最大値Zmaxより大きい状態からインピーダンスZ(t)がインピーダンス最大値Zmax以下の状態に切替わった時点を、インピーダンスZが漸増した後に漸減を開始する漸減開始時として検出する。
そして、プロセッサ35の漸増検出部46は、時間tでのインピーダンスZ(t)が、設定されているインピーダンス最小値Zminより小さいか否かを判断する(ステップS119)。インピーダンスZ(t)がインピーダンス最小値Zminより小さい場合は(ステップS119−Yes)、プロセッサ35は、時間tのインピーダンスZ(t)にインピーダンス最小値Zminを更新する(ステップS120)。そして、処理は、ステップS121へ進む。一方、インピーダンスZ(t)がインピーダンス最小値Zmin以上の場合は(ステップS119−No)、プロセッサ35は、インピーダンス最小値Zminを更新することなく保持する。そして、処理は、ステップS121に進む。ステップS119,S120の処理が行われることにより、プロセッサ35の漸増検出部46は、インピーダンスZ(t)がインピーダンス最小値Zminより小さい状態からインピーダンスZ(t)がインピーダンス最小値Zmin以上の状態に切替わった時点を、インピーダンスZが漸減した後に漸増を開始する漸増開始時として検出する。
そして、プロセッサ35の出力制御部45及び漸増検出部46は、時間tでのインピーダンスZ(t)から設定されているインピーダンス最小値Zminを減算した算出値(Z(t)−Zmin)が所定の閾値Zth2より大きいか否かを判断する(ステップS121)。ここで、所定の閾値Zth2は、正の値である。所定の閾値Zth2は、所定の閾値Zth1と同一の値であってもよく、所定の閾値Zth2とは異なる値であってもよい。また、所定の閾値Zth2は、第1の実施形態で前述した所定の時間Tth及び所定の閾値ΔZthと同様にして、設定可能である。算出値(Z(t)−Zmin)が所定の閾値Zth2より大きい場合は(ステップS121−Yes)、プロセッサ35は、インピーダンス最大値ZmaxをインピーダンスZ(t)に更新し、インピーダンス最小値ZminをZ(t)に更新する(ステップS122)。また、算出値(Z(t)−Zmin)が所定の閾値Zth2より大きい場合は(ステップS121−Yes)、プロセッサ35は、カウント時間Tをゼロにリセットする(ステップS122)。そして、処理は、ステップS108へ進む。一方、算出値(Z(t)−Zmin)が所定の閾値Zth2以下の場合は(ステップS121−No)、プロセッサ35は、インピーダンス最大値Zmax及びインピーダンス最小値Zminのそれぞれを更新することなく保持し、カウント時間Tをゼロにリセットしない。そして、処理は、ステップS108に進む。
そして、第1の実施形態のPLL開始時以後と同様に、プロセッサ35の出力制御部45は、カウント時間Tが所定の時間Tth以上であるか否かを判断する(ステップS108)。カウント時間Tが所定の時間Tthより短い場合は(ステップS108−No)、処理は、ステップS106に戻る。そして、ステップS106以降の処理が順次行われる。一方、カウント時間Tが所定の時間Tth以上の場合は(ステップS108−Yes)、第1の実施形態と同様に、プロセッサ35の出力制御部45は、算出された時間tでの時間変化率ΔZ(t)が、所定の閾値ΔZthより大きいか否かを判断する(ステップS109)。
時間変化率ΔZ(t)が所定の閾値ΔZthより大きいと判断した場合は(ステップS109−Yes)、第1の実施形態と同様に、プロセッサ35の出力制御部45は、エネルギー出力源47から超音波振動子25への電気エネルギーの出力を強制停止する(ステップS110)。この際、第1の実施形態と同様に、エネルギー出力源47から超音波振動子25への電気エネルギーの出力を低減させてもよく、告知部55による告知を行ってもよい。また、電気エネルギーの出力の停止又は低減と告知部55による告知を組み合わせてもよい。一方、時間変化率ΔZ(t)が所定の閾値ΔZth以下であると判断した場合は(ステップS109−No)、処理は、ステップS106に戻る。そして、ステップS106以降の処理が順次行われる。
図8は、超音波振動によって把持される処置対象を凝固しながら切開している状態での超音波振動子25のインピーダンスZの経時的な変化の図4とは別の一例を示す図である。図8でも、縦軸にインピーダンスZを示し、横軸に時間tを示す。ここで、前述のように、PLL制御が開始されると、出力電流Iと出力電圧Vとの間の位相差が所定の閾値より小さくなる状態に、電気エネルギーの出力における周波数が調整される。このため、PLL制御の開始時からしばらくの間は、インピーダンスZは漸減することがある。この場合、PLL制御の開始時からしばらくの間インピーダンスZが漸減した後に、インピーダンスZが漸増する。図8の一例では、PLL制御の開始時から時間t4までは、インピーダンスZが漸減し、時間t4からしばらくの間は、インピーダンスZが漸増する。
本実施形態では、図6及び図7に示す処理が行われる。このため、図8のようにインピーダンスZが経時的に変化すると、PLL制御の開始時又はその直後に、ステップS112、S113の処理によって、インピーダンス最大値Zmax及びインピーダンス最小値ZminのそれぞれがインピーダンスZ(t)に更新される。そして、時間t4までは、ステップS114、S115の処理によって、インピーダンスZ(t)にインピーダンス最小値Zminが継続して更新される。このため、時間t4までは、算出値(Z(t)−Zmin)が負の値のなり、ステップS116の処理によって、算出値(Z(t)−Zmin)が所定の閾値Zth1以下であると判断される。したがって、時間t4までは、処理は、ステップS117に進まず、時間変化率ΔZ(t)が所定の閾値ΔZthより大きいか否かを判断するステップS109の処理は、行われない。
図8の一例では、時間t4からインピーダンスZがしばらくの間継続して漸増し、時間t5においてインピーダンスZ(t5)は、時間t4のインピーダンスZ(t4)から所定の閾値Zth1増加した値となる。そして、時間t5からしばらくの間、インピーダンスZは、漸増する。本実施形態では、図6及び図7に示す処理が行われるため、時間t4からインピーダンスZが漸増している間は、ステップS114の処理によって、時間t4でのインピーダンスZ(t4)がインピーダンス最小値Zminとして保持される。そして、時間t5までは、算出値(Z(t)−Zmin)が所定の閾値Zth1以下であると判断される。したがって、時間t4までは、処理は、ステップS117に進まない。そして、時間t5又はその直後において、プロセッサ35は、算出値(Z(t)−Zmin)が所定の閾値Zth1より大きいと判断し、処理が、ステップS117に進む。そして、時間t5又はその直後において、ステップS117の処理によって、インピーダンス最大値Zmax及びインピーダンス最小値ZminのそれぞれがインピーダンスZ(t)に更新される。
前述のように、本実施形態では、インピーダンスZがPLL制御の開始時からしばらくの間漸減した後に漸増した場合でも、インピーダンスZが漸増開始時からの増加量が所定の閾値Zth1より大きくなるまでは、処理はステップS117に進まない。すなわち、インピーダンスZが漸増開始時からある程度の増加量だけ増加するまでは、時間変化率ΔZ(t)が所定の閾値ΔZthより大きいか否かを判断するステップS109の処理は、行われない。したがって、PLL制御の開始時から超音波インピーダンスZが漸減している間において、エネルギー出力源47からの電気エネルギーの出力は、停止されず、かつ、低減されない。
また、把持される処置対象が厚い場合、又は、処置対象の濡れ度が高い場合は、処置対象の把持片15又は16との接触表面が切開され始めた瞬間に、インピーダンスZのピークが発生することがある。この場合、切れ分かれに起因する前述のピークより前に、処置対象の接触表面が切開され始めたこと起因するインピーダンスZのピークが発生する。図8に示す一例では、時間t10において切れ分かれに起因するインピーダンスZのピークが発生し、時間t10より前の時間t6においても、インピーダンスZのピークが発生する。そして、時間t6から時間t7までは、インピーダンスZが漸減し、時間t7から時間t10まではインピーダンスZが漸増する。
本実施形態では、図6及び図7に示す処理が行われるため、図8に示す一例では、時間t5の後において時間t6までは、ステップS106、S118の処理によって、インピーダンスZ(t)にインピーダンス最大値Zmaxが継続して更新され、カウント時間Tは、継続してゼロにリセットされる。また、時間t6までは、ステップS119においてインピーダンスZ(t)は、インピーダンス最小値Zmin以上と判断され、ステップS121において、算出値(Z(t)−Zmin)は、所定の閾値Zth2以下であると判断される。このため、時間t6までは、ステップS108の処理によって、カウント時間Tが所定の時間Tthより小さいと判断される。したがって、時間t6までは、時間変化率ΔZ(t)が所定の閾値ΔZthより大きいか否かを判断するステップS109の処理は、行われない。
そして、時間t6の直後において、漸減検出部42が、ステップS106の処理によって、インピーダンスZ(t)がインピース最大値ZmaxであるインピーダンスZ(t6)以下であると、判断する。これにより、漸減検出部42は、時間t6をインピーダンスZの漸減開始時として検出する。これにより、カウント時間Tが、カウントアップされる。
また、図8の一例では、時間t7からインピーダンスZがしばらくの間継続して漸増し、時間t8においてインピーダンスZ(t8)は、時間t7のインピーダンスZ(t7)から所定の閾値Zth2増加した値となる。そして、時間t8からしばらくの間、インピーダンスZは、漸増する。また、漸減開始時である時間t6から所定の時間Tth経過した時点である時間t9を規定する。時間t7及び時間t8は、時間t9より前である。
本実施形態では、図6及び図7に示す処理が行われるため、時間t6より後において時間t7までは、ステップS119、S120の処理によって、インピーダンスZ(t)にインピーダンス最小値Zminが継続して更新される。そして、時間t7からインピーダンスZが漸増している間は、ステップS119の処理によって、時間t7でのインピーダンスZ(t7)がインピーダンス最小値Zminとして保持される。そして、時間t8までは、算出値(Z(t)−Zmin)が所定の閾値Zth2以下であると判断される。ここで、時間t8は、漸減開始時(時間t6)から所定の時間Tth経過した時点である時間9より前である。このため、時間t8までは、ステップS108の処理によって、カウント時間Tが所定の時間Tthより小さいと判断される。したがって、時間t8までは、時間変化率ΔZ(t)が所定の閾値ΔZthより大きいか否かを判断するステップS109の処理は、行われない。
そして、時間t8又はその直後において、プロセッサ35は、算出値(Z(t)−Zmin)が所定の閾値Zth2より大きいと判断する。そして、時間t8又はその直後において、ステップS122の処理によって、インピーダンス最大値Zmax及びインピーダンス最小値ZminのそれぞれがインピーダンスZ(t)に更新されるとともに、カウント時間Tがゼロにリセットされる。
また、時間t8と時間t10との間においては、ステップS106、S118の処理によって、インピーダンスZ(t)にインピーダンス最大値Zmaxが継続して更新され、カウント時間Tは、継続してゼロにリセットされる。また、時間t10までは、ステップS119においてインピーダンスZ(t)は、インピーダンス最小値Zmin以上と判断され、ステップS121において、算出値(Z(t)−Zmin)は、所定の閾値Zth2以下であると判断される。このため、時間t10までは、ステップS108の処理によって、カウント時間Tが所定の時間Tthより小さいと判断される。したがって、時間t10までは、時間変化率ΔZ(t)が所定の閾値ΔZthより大きいか否かを判断するステップS109の処理は、行われない。
前述のように本実施形態では、インピーダンスZの漸減開始時から所定の時間経過Tthするまでの間において、インピーダンスZの漸増開始時を検出するそして、漸増開始時が検出され、かつ、漸増開始時からのインピーダンスZの増加量が所定の増加量(Zth2)より大きくなった場合は、プロセッサ35は、インピーダンスZが再び漸減を開始するまで、時間変化率ΔZが所定の閾値ΔZthより大きいか否かの判断を行わない。このため、本実施形態では、切れ分かれに起因するインピーダンスZのピークより前に別のピークが発生した場合でも、別のピークの発生時から所定の時間Tth経過する前に所定の閾値Zth2より大きい増加量だけインピーダンスZが漸増すれば、時間変化率ΔZ(t)が所定の閾値ΔZthより大きいか否かを判断するステップS109の処理は、行われない。したがって、切れ分かれに起因するインピーダンスZのピークの発生時より前において、別のピークに起因してエネルギー出力源47からの電気エネルギーの出力が停止又は低減されることが、有効に防止される。
また、図8の一例では、時間t10以後において、インピーダンスZが再び漸減する。そして、漸減開始時である時間t10から所定の時間Tth経過した時点が時間t11となる。そして、時間t11より後の時間t12において、インピーダンスZ(t12)の時間変化率ΔZ(t12)が、所定の閾値ΔZthより大きくなる。また、図8の一例では、時間t10又はその直近で、処置対象において把持される範囲の全体が切れ分かれ、時間t12において、摩擦熱によるパッド部材21の変形は、ほとんど発生していない。なお、図8の一例では、時間t11での時間変化率ΔZ(t11)は、所定の閾値ΔZth以下である。また、図8では、時間t11におけるインピーンスZ(t)の接線M(t11)、及び、時間t12におけるインピーダンスZ(t)の接線M(t12)が示される。
本実施形態では、図6及び図7の処理が行われる。このため、図8の一例では、時間t10の直後において、漸減検出部42が、ステップS106の処理によって、インピーダンスZ(t)がインピース最大値ZmaxであるインピーダンスZ(t10)以下であると、判断する。これにより、漸減検出部42は、時間t10をインピーダンスZの漸減開始時として更新する。すなわち、漸増開始時からのインピーダンスZの増加量が所定の増加量(Zth2)より大きくなった後において、インピーダンスZが再び漸減を開始したことに基づいて、漸減検出部42は、再び漸減を開始した時点に漸減開始時を更新する。
そして、時間t10以後においては、図4の一例の時間t1以後と同様の処理が行われる。したがって、図8の一例では、更新された漸減開始時(t10)から所定の時間Tth経過した時点である時間t11より前においては、ステップS109の判断は行われない。そして、時間t11以後においては、ステップS109の処理によって、出力制御部45は、時間変化率ΔZ(t)が所定の閾値ΔZthより大きいか否かを判断する。時間t11においては、接線M(t11)の傾きである時間変化率ΔZ(t11)は、所定の閾値ΔZth以下であると判断される。このため、エネルギー出力源47からの電気エネルギーの出力は、低減されることなく維持される。また、時間t11では、告知部55による告知も、行われない。
そして、時間t12又はその直後において、ステップS109の処理によって、接線M(t12)の傾きである時間変化率ΔZ(t12)は、所定の閾値ΔZthより大きいと判断される。これにより、時間t12又はその直後に、ステップS110の処理によって、エネルギー出力源47からの電気エネルギーの出力が停止又は低減される。また、時間t12又はその直後に、告知部55が告知を行ってもよい。
図8の一例では、前述のように、時間t12において、摩擦熱によるパッド部材21の変形は、ほとんど発生していない。このため、時間t12又はその直後にエネルギー出力源47からの電気エネルギーの出力が停止又は低減されることにより、処置対象において把持される範囲の全体が切れ分かれた後で、かつ、摩擦熱によってパッド部材21が変形する前に、エネルギー出力源47からの電気エネルギーの出力が停止又は低減される。
前述のように、本実施形態では、インピーダンスZがPLL制御の開始時からしばらくの間漸減した後に漸増した場合、及び、切れ分かれに起因するインピーダンスZのピークより前に別のピークが発生した場合のそれぞれにおいても、処置対象が切れ分かれるタイミングが、適切に検出される。そして、検出された適切なタイミングに基づいて、エネルギー出力源47からの電気エネルギーの出力が停止又は低減される。
(変形例)
なお、ある変形例では、図6及び図7においてステップS112〜S116の処理が行われず、代わりにカウント時間Tとは別のカウント時間T´に基づく処理が行われる。この場合、カウント時間T´は、PLL制御の開始時がゼロとなり、PLL制御の開始時からの経過時間を示す。本変形例では、ステップS104においてPLL制御が開始されると、プロセッサ35は、カウント時間T´が所定の時間T´th以上であるか否かを判断する。そして、カウント時間T´が所定の時間T´th以上の場合のみ、処理は、ステップS117に進む。これにより、PLL制御の開始時から所定の時間T´th経過するまでは、時間変化率ΔZ(t)が所定の閾値ΔZthより大きいか否かを判断するステップS109の処理は、行われない。したがって、本変形例でも第2の実施形態と同様に、PLL制御の開始時から超音波インピーダンスZが漸減している間において、エネルギー出力源47からの電気エネルギーの出力は、停止されず、かつ、低減されない。なお、所定の時間T´thは、前述した所定の時間Tth及び所定の閾値ΔZth等と同様にして、設定可能である。
また、ある変形例では、時間変化率ΔZ(t)が所定の閾値ΔZthより大きいか否かを判断するステップS109の処理をプロセッサ35が行う状態とプロセッサ35がステップS109の処理を行わない状態との間が、術者の操作によって切替えられる。この場合、エネルギー制御装置3にタッチパネル等の入力装置(図示しない)及びユーザーインターフェース(図示しない)が設けられる。そして、入力装置での操作に基づいて、時間変化率ΔZ(t)が所定の閾値ΔZthより大きいか否かの判断をプロセッサ35が行うか否かが、切替えられる。なお、プロセッサ35がステップS109の判断を行わない状態では、時間変化率ΔZに基づいて、エネルギー出力源47からの電気エネルギーの出力は、停止されず、かつ、低減されない。
また、ある変形例では、インピーダンスZの代わりに又はインピーダンスZに加えて、エネルギー出力源47から超音波振動子25への出力電圧V及び出力電力Pのいずれかが、エネルギー出力源47から出力される電気エネルギーの電気特性値として用いられてもよい。前述のように、エネルギー出力源47から超音波振動子25に電気エネルギーが供給されている状態では、出力電流Iの電流値を経時的に一定に保つ定電流制御で、エネルギー出力源47からの電気エネルギーの出力が制御される。そして、定電流制御では、インピーダンスZの変化に対応させて、出力電圧V及び出力電力Pを調整する。このため、PLL制御の開始時以後においては、出力電圧V及び出力電力Pのそれぞれの経時的な変化は、インピーダンスZの経時的な変化と同様の傾向を示す。したがって、インピーダンスZの代わりに出力電圧V及び出力電力Pのいずれかを用いて、図3に示す処理、及び、図6及び図7に示す処理が行われても、前述の実施形態等と同様の作用及び効果を奏する。この場合、時間変化率ΔZの代わりに、出力電圧Vの時間変化率ΔV及び出力電力Pの時間変化率ΔPのいずれかが用いられる。また、所定の閾値ΔZthの代わりに、所定の閾値ΔVth及び所定の閾値ΔPthが用いられる。
また、ある変形例では、エネルギー出力源47は、超音波振動子25に電気エネルギーを出力することに加えて、超音波振動子25に供給される電気エネルギーとは別の電気エネルギーを超音波処置具2に出力してもよい。この場合、例えば、第1の把持片15及び第2の把持片16のホルダ部材22に、高周波電力が電気エネルギーとしてエネルギー出力源47から供給される。これにより、把持される処置対象を通して第1の把持片15とホルダ部材22との間に高周波電流が流れる。高周波電流によって発生する熱により、処置対象が変性され、凝固が促進される。
前述の実施形態等のエネルギー制御装置(3)では、漸減検出部(42)は、エネルギー出力源(47)から超音波振動子(25)へ出力される電気エネルギーに関する電気特性値(Z;V;P)の検出結果に基づいて、電気特性値(Z;V;P)が漸増した後に漸減を開始する漸減開始時を検出する。制御部(45)は、漸減開始時より後において電気特性値(Z;V;P)の時間変化率(ΔZ;ΔV;ΔP)が所定の閾値(ΔZth;ΔVth;ΔPth)より大きくなったことに基づいて、エネルギー出力源(47)に超音波振動子(25)への電気エネルギーの出力を停止又は低減させること、及び、時間変化率(ΔZ;ΔV;ΔP)が所定の閾値(ΔZth;ΔVth;ΔPth)より大きくなったことを告知することの少なくとも一方を行う。
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。
本発明は、超音波処置具とともに用いられるエネルギー制御装置、及び、そのエネルギー制御装置を備える処置システムに関する。また、そのエネルギー制御装置の作動方法に関する。
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、処置対象が切れ分かれるタイミングが適切に検出されるエネルギー制御装置、及び、そのエネルギー制御装置を備える処置システムを提供することにある。また、そのエネルギー制御装置の作動方法を提供することにある。
前記目的を達成するために、本発明のある態様は、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とともに用いられ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気エネルギーを出力するエネルギー出力源と、前記超音波振動子へ出力される前記電気エネルギーに関する電気特性値を検出する特性値検出部と、前記特性値検出部での検出結果に基づいて、前記電気特性値が漸増した後に漸減を開始する漸減開始時を検出する漸減検出部と、前記電気特性値の時間変化率を算出する算出部と、前記漸減開始時より後において前記電気特性値の前記時間変化率が所定の閾値より大きくなったことに基づいて、前記エネルギー出力源に前記超音波振動子への前記電気エネルギーの出力を停止又は低減させること、及び、前記時間変化率が前記所定の閾値より大きくなったことを告知することの少なくとも一方を行う制御部と、を備える。
本発明の別のある態様は、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とともに用いられるエネルギー制御装置の作動方法であって、前記超音波振動子へ前記電気エネルギーを出力することと、前記超音波振動子へ出力される前記電気エネルギーに関する電気特性値を検出することと、前記電気特性値の検出結果に基づいて、前記電気特性値が漸増した後に漸減を開始する漸減開始時を検出することと、前記電気特性値の時間変化率を算出することと、前記漸減開始時より後において前記電気特性値の前記時間変化率が所定の閾値より大きくなったことに基づいて、前記超音波振動子への前記電気エネルギーの出力を停止又は低減させること、及び、前記時間変化率が前記所定の閾値より大きくなったことを告知することの少なくとも一方を行うことと、を備える。

Claims (9)

  1. 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とともに用いられ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気エネルギーを出力するエネルギー出力源と、
    前記超音波振動子へ出力される前記電気エネルギーに関する電気特性値を検出する特性値検出部と、
    前記特性値検出部での検出結果に基づいて、前記電気特性値が漸増した後に漸減を開始する漸減開始時を検出する漸減検出部と、
    前記電気特性値の時間変化率を算出する算出部と、
    前記漸減開始時より後において前記電気特性値の前記時間変化率が所定の閾値より大きくなったことに基づいて、前記エネルギー出力源に前記超音波振動子への前記電気エネルギーの出力を停止又は低減させること、及び、前記時間変化率が前記所定の閾値より大きくなったことを告知することの少なくとも一方を行う制御部と、
    を具備するエネルギー制御装置。
  2. 前記制御部は、前記漸減開始時から所定の時間経過した以後において、前記電気特性値の前記時間変化率が前記所定の閾値より大きいか否かを判断し、前記時間変化率が前記所定の閾値より大きいと判断した場合は、前記エネルギー出力源に前記電気エネルギーの前記出力を停止又は低減させること、及び、前記時間変化率が前記所定の閾値より大きくなったことを告知することの少なくとも一方を行う、請求項1のエネルギー制御装置。
  3. 前記電気特性値が漸増を開始する漸増開始時を検出する漸増検出部をさらに具備し、
    前記算出部は、前記漸増開始時からの前記電気特性値の増加量を算出し、
    前記制御部は、前記漸減開始時から前記所定の時間経過するまでの間において、前記漸増開始時が検出され、かつ、前記漸増開始時からの前記電気特性値の前記増加量が所定の増加量より大きくなった場合は、前記電気特性値が再び漸減を開始するまで、前記時間変化率が前記所定の閾値より大きいか否かの判断を行わない、
    請求項2のエネルギー制御装置。
  4. 前記漸減検出部は、前記漸増開始時からの前記電気特性値の前記増加量が前記所定の増加量より大きくなった後において、前記電気特性値が再び漸減を開始したことに基づいて、再び漸減を開始した時点に前記漸減開始時を更新する、請求項3のエネルギー制御装置。
  5. 前記特性値検出部は、前記超音波振動子のインピーダンス、前記エネルギー出力源から前記超音波振動子への出力電圧、及び、前記エネルギー出力源から前記超音波振動子への出力電力の少なくとも1つを、前記電気特性値として検出する、請求項1のエネルギー制御装置。
  6. 請求項1のエネルギー制御装置と、
    前記超音波振動子及び前記エンドエフェクタを備える前記超音波処置具と、
    を具備する処置システム。
  7. 前記エンドエフェクタは、前記超音波振動が伝達される第1の把持片と、前記第1の把持片との間が開閉可能な第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の把持片に当接可能なパッド部材を備える、
    請求項6の処置システム。
  8. 前記超音波処置具は、前記所定の閾値が記憶される記憶媒体を備え、
    前記制御部は、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ることにより、前記記憶媒体から前記所定の閾値を読取る、
    請求項6の処置システム。
  9. 前記超音波処置具は、識別情報が記憶される記憶媒体を備え、
    前記制御部は、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ることにより、前記記憶媒体から前記識別情報を読取り、読取った前記識別情報に基づいて前記所定の閾値を設定する、
    請求項6の処置システム。
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