(57)【要約】本発明の処置装置は、被検体の処置対象領域の処置を行う処置部と、前記処置部の処置に応じて発生したキャビテーションを検出する検出部と、前記検出部における検出結果に基づいて前記処置部の物理化学的パラメータを制御することにより、前記処置対象領域におけるキャビテーションの発生状態を制御する制御部と、を有する。
2013501530.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の処置対象領域の処置を行う処置部と、
前記処置部の処置に応じて発生したキャビテーションを検出する検出部と、
前記検出部における検出結果に基づいて前記処置部の物理化学的パラメータを制御することにより、前記処置対象領域におけるキャビテーションの発生状態を制御する制御部と、
を有することを特徴とする処置装置。
【請求項２】
超音波振動を発生可能な超音波振動子と、
前記超音波振動子を駆動信号により駆動する駆動部と、
前記超音波振動子と機械的に接続された基端部と、被検体の処置対象領域に近接または接触させることが可能な先端部とを有し、前記超音波振動子において発生した超音波振動を前記基端部から前記先端部へ伝達することが可能なプローブと、
前記先端部の物理化学的パラメータを変化させる物理化学的パラメータ調整部と、
前記先端部の超音波振動により前記処置対象領域において発生するキャビテーションに起因して変化する物理量を、前記超音波振動子に供給される前記駆動信号に基づいて検出する検出部と、
前記検出部の検出結果に基づいて前記物理化学的パラメータ調整部を制御することにより、前記処置対象領域におけるキャビテーションの発生状態を制御する制御部と、
を有することを特徴とする手術システム。
【請求項３】
前記検出部は、前記超音波振動子の共振周波数を除き、かつ、少なくとも該共振周波数のサブハーモニックを含む各周波数における電流または電圧の大きさを前記物理量として検出し、
前記制御部は、前記検出部の検出結果に基づいて前記物理化学的パラメータ調整部を制御することにより、前記処置対象領域におけるキャビテーションの発生状態を変化または維持させる
ことを特徴とする請求項２に記載の手術システム。
【請求項４】
前記処置対象領域に対する処置速度の切り替えが可能な処置速度切替部をさらに有し、
前記制御部は、前記検出部の検出結果に基づいて前記物理化学的パラメータ調整部を制御することにより、前記処置対象領域におけるキャビテーションの発生状態を、前記処置速度切替部において設定された処置速度に応じたものとする
ことを特徴とする請求項２に記載の手術システム。
【請求項５】
前記処置対象領域におけるキャビテーションの発生状態を視覚情報として提示可能なインジケータをさらに有し、
前記制御部は、前記インジケータにより提示される前記視覚情報を、前記検出部において検出された前記物理量に応じたものとして随時変化させる
ことを特徴とする請求項２に記載の手術システム。
【請求項６】
前記物理化学的パラメータは、前記先端部の温度であり、
前記物理化学的パラメータ調整部は、前記先端部の温度を変化させる温度調整部を具備する
ことを特徴とする請求項２に記載の手術システム。
【請求項７】
前記物理化学的パラメータは、前記先端部において発生する熱エネルギーであり、
前記物理化学的パラメータ調整部は、前記先端部において発生する熱エネルギーの発生状態を変化させる熱エネルギー調整部を具備する
ことを特徴とする請求項２に記載の手術システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャビテーションを利用して処置を行う処置装置及び手術システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波振動そのもの、または、超音波振動に伴って生じる種々の現象を利用することにより、生体組織に対して処置を行う装置（以降、超音波処置装置と称する）が従来広く知られている。このような装置としては、例えば、日本国特開２００８−１８８１６０号公報に開示された超音波手術器等がある。
【０００３】
一方、超音波処置装置における処置能力は、処置対象の領域におけるキャビテーションの発生状態に大きく依存するものとされている。そのため、超音波処置装置を用いて効率良く処置を行うためには、処置対象の領域において発生するキャビテーションを、処置内容に応じた適切な発生状態とするような制御が肝要となる。
【０００４】
しかし、日本国特開２００８−１８８１６０号公報に記載の技術によれば、処置対象の領域において実際に発生するキャビテーションに基づいて振動子を駆動するための負荷が変動することを検出し、キャビテーションの発生を抑制するようなフィードバック制御を行っている。すなわち、日本国特開２００８−１８８１６０号公報に記載の技術は、生体組織に対する所定の処置の医学的効果を向上させる目的においてキャビテーションの発生量を積極的に減少させるような制御を単に行っているに過ぎず、キャビテーションの発生量を処置内容に応じて適切に変化させる（増加または減少させる）ような制御とは異なるものと考えられる。
【０００５】
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであり、処置対象の領域におけるキャビテーションを適切な発生状態とするような制御を行うことにより、処置能力を安定させることが可能な処置装置及び手術システムを提供することを目的としている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の処置装置は、被検体の処置対象領域の処置を行う処置部と、前記処置部の処置に応じて発生したキャビテーションを検出する検出部と、前記検出部における検出結果に基づいて前記処置部の物理化学的パラメータを制御することにより、前記処置対象領域におけるキャビテーションの発生状態を制御する制御部と、を有する。
【０００７】
本発明の手術システムは、超音波振動を発生可能な超音波振動子と、前記超音波振動子を駆動信号により駆動する駆動部と、前記超音波振動子と機械的に接続された基端部と、被検体の処置対象領域に近接または接触させることが可能な先端部とを有し、前記超音波振動子において発生した超音波振動を前記基端部から前記先端部へ伝達することが可能なプローブと、前記先端部の物理化学的パラメータを変化させる物理化学的パラメータ調整部と、前記先端部の超音波振動により前記処置対象領域において発生するキャビテーションに起因して変化する物理量を、前記超音波振動子に供給される前記駆動信号に基づいて検出する検出部と、前記検出部の検出結果に基づいて前記物理化学的パラメータ調整部を制御することにより、前記処置対象領域におけるキャビテーションの発生状態を制御する制御部と、を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施例における手術システムの構成の一例を示す図。
【図２】図１の超音波駆動電源の具体的な構成の一例を示すブロック図。
【図３】図２のフィルタ処理部の具体的な構成の一例を示すブロック図。
【図４】図２のインターフェース部の具体的な構成の一例を示す図。
【図５】超音波処置用ハンドピースの第１の構成例を示す図。
【図６】図５のプローブとは異なる他のプローブの具体的な構成例を示す図。
【図７】超音波処置用ハンドピースの第２の構成例を示す図。
【図８】超音波処置用ハンドピースの第３の構成例を示す図。
【図９】図２の電流／電圧検出部における検出結果の一例を示す図。
【図１０】図２のフィルタ処理部における通過周波数帯域の一例を示す図。
【図１１】図２のフィルタ処理部における通過周波数帯域の、図１０とは異なる例を示す図。
【図１２】図２のフィルタ処理部における通過周波数帯域の、図１０及び図１１とは異なる例を示す図。
【図１３】本発明の実施例における手術システムの構成の、図１とは異なる例を示す図。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【００１０】
手術システム１は、図１に示すように、処置対象領域１０１の生体組織に対して超音波振動を作用させることにより処置を行う超音波処置用ハンドピース２と、超音波処置用ハンドピース２を駆動するための超音波駆動信号を供給する超音波駆動電源３と、加温装置４と、減温装置５と、を有している。
【００１１】
キャビテーション発生部としての機能を備えた超音波処置用ハンドピース２は、術者等により把持される把持部２１と、把持部２１の先端側に連設されているシース２２と、先端部がシース２２の先端側から突出しているプローブ２３と、を有して構成されている。また、プローブ２３の先端部は、処置部としての機能を備えて構成されている。
【００１２】
超音波処置用ハンドピース２は、加温装置４の動作に応じてプローブ２３の先端部及び／または該先端部の近傍の温度を上昇させる（熱エネルギーの発生を促進させる）ことが可能な加温機能（加温手段）を備えて構成されている。また、超音波処置用ハンドピース２は、減温装置５の動作に応じてプローブ２３の先端部及び／または該先端部の近傍の温度を低下させる（熱エネルギーの発生を抑制させる）ことが可能な減温機能（減温手段）を備えて構成されている。さらに、超音波処置用ハンドピース２は、プローブ２３の先端部及び／または該先端部の近傍の温度情報を温度信号として出力することが可能な温度情報出力機能（温度情報出力手段）を備えて構成されている。なお、これら３つの機能（手段）を実現するための具体的な構成及び作用については、後程詳述する。
【００１３】
把持部２１の内部には、所定の共振周波数を具備し、プローブ２３の基端部と機械的に接続されているとともに、超音波駆動電源３から供給される超音波駆動信号に応じた超音波振動を発生する超音波振動子２１ａが設けられている。一方、プローブ２３は、超音波振動子２１ａにおいて発生した超音波振動をプローブ２３の基端部から先端部へ伝達する。
【００１４】
すなわち、超音波振動子２１ａにおいて発生した超音波振動は、プローブ２３の中途部を経た後、プローブ２３の先端部に伝達される。
【００１５】
シース２２には、プローブ２３の基端部（の一部）及び中途部が内蔵されている。
【００１６】
超音波駆動電源３は、図２に示すように、所定の共振周波数を具備した超音波振動子２１ａを駆動するための超音波駆動信号を生成して出力する超音波発振部３１と、超音波発振部３１から出力される超音波駆動信号の電流及び電圧の大きさを所定の周波数帯域において検出する電流／電圧検出部３２と、電流／電圧検出部３２による検出結果に対してフィルタ処理を施すフィルタ処理部３３と、制御部としての機能を備えたＣＰＵ３４と、メモリ３４ａと、インターフェース部３５と、を有している。
【００１７】
フィルタ処理部３３は、図３に示すように、電流／電圧検出部３２における検出結果がそれぞれ入力されるｎ個のバンドパスフィルタ（図３ではＢＰＦと略記）３３ａ１、３３ａ２、…、３３ａｎと、これらｎ個のバンドパスフィルタの後段に一対一に接続されるｎ個のスイッチ３３ｂ１、３３ｂ２、…、３３ｂｎと、これらｎ個の各スイッチの後段に一対一に接続されるｎ個の検波器３３ｃ１、３３ｃ２、…、３３ｃｎと、これらｎ個の検波器からの出力信号が入力される積分器３３ｄと、を有して構成されている。
【００１８】
バンドパスフィルタ３３ａ１、３３ａ２、…、３３ａｎは、例えば、通過周波数帯域の一部（端部）が相互に重複するとともに、通過周波数帯域の中心周波数がそれぞれ異なるフィルタとして構成されている。なお、図３においては、バンドパスフィルタ３３ａ１、３３ａ２、…、３３ａｎにおける通過周波数帯域の中心周波数をｆ１、ｆ２、…、ｆｎ（但し、ｆ１＜ｆ２＜…＜ｆｎとする）として示している。
【００１９】
以降、図４も加えて説明を行う。スイッチ３３ｂ１、３３ｂ２、…、３３ｂｎは、インターフェース部３５に設けられたフィルタ切替スイッチ３９の切替指示に基づく制御がＣＰＵ３４において行われることにより、オンまたはオフにそれぞれ切り替えられる。なお、スイッチ３３ｂ１、３３ｂ２、…、３３ｂｎは、フィルタ切替スイッチ３９からの切替指示に応じて直接オンまたはオフにそれぞれ切り替えられるように構成されていても良い。
【００２０】
そして、オン状態のスイッチ３３ｂ１、３３ｂ２、…、３３ｂｎを経た周波数成分は、検波器３３ｃ１、３３ｃ２、…、３３ｃｎによりそれぞれ検波された後、積分器３３ｄにより積分処理される。
【００２１】
積分器３３ｄは、前述の積分処理の処理結果をキャビテーション検出信号としてＣＰＵ３４へ出力する。なお、本実施例のフィルタ処理部３３は、積分器３３ｄの代わりに積算器を用いて構成されるものであっても良い。また、本実施例においては、前述の積分処理を、積分器３３ｄの代わりにＣＰＵ３４が行うものであっても良い。
【００２２】
ＣＰＵ３４は、超音波処置用ハンドピース２の温度情報出力機能（温度情報出力手段）の動作に応じて出力される温度信号と、フィルタ処理部３３から出力されるキャビテーション検出信号と、インターフェース部３５に設けられた処置速度切替部３８の各スイッチの切替状態とに基づき、加温装置４及び減温装置５の動作を必要に応じて適宜制御する。
【００２３】
ここで、メモリ３４ａには、処置速度切替部３８においてオンされたスイッチと、該スイッチに対応する適切なキャビテーションの発生状態と、の相関を示す設定データが予め格納されている。
【００２４】
具体的には、メモリ３４ａには、処置速度切替部３８において処置速度を低速に設定するスイッチ（後述のスイッチ３８ａ）がオンされた際に、キャビテーションの発生状態を第１のレベルに設定する旨の設定データが格納されている。また、メモリ３４ａには、処置速度切替部３８において処置速度を中速に設定するスイッチ（後述のスイッチ３８ｂ）がオンされた際に、キャビテーションの発生状態を第２のレベルに設定する旨の設定データが格納されている。さらに、メモリ３４ａには、処置速度切替部３８において処置速度を高速に設定するスイッチ（後述のスイッチ３８ｃ）がオンされた際に、キャビテーションの発生状態を第３のレベルに設定する旨の設定データが格納されている。なお、これらの各設定データ間においては、処置速度の高速化に伴ってキャビテーションが多く発生するように、第１のレベル＜第２のレベル＜第３のレベルという関係が成り立つものとする。
【００２５】
そして、キャビテーションの発生状態を第１のレベルに設定する旨の設定データにおいては、プローブ２３の先端部及び／または該先端部の近傍の温度を第１の温度とするような設定として、例えば、加温装置４を通常動作させるとともに、減温装置５の動作状態を通常動作よりも高出力動作とする旨の設定がなされている。また、キャビテーションの発生状態を第２のレベルに設定する旨の設定データにおいては、プローブ２３の先端部及び／または該先端部の近傍の温度を第２の温度とするような設定として、例えば、加温装置４及び減温装置５をいずれも通常動作させる旨の設定がなされている。さらに、キャビテーションの発生状態を第３のレベルに設定する旨の設定データにおいては、プローブ２３の先端部及び／または該先端部の近傍の温度を第３の温度とするような設定として、例えば、加温装置４の動作状態を通常動作よりも高出力動作とするとともに、減温装置５を通常動作させる旨の設定がなされている。なお、これらの各設定においては、第１の温度＜第２の温度＜第３の温度という関係が成り立つものとする。
【００２６】
すなわち、ＣＰＵ３４は、メモリ３４ａに格納された各設定データを（例えば超音波駆動電源３の電源が投入された直後に）予め読み込んでおくとともに、メモリ３４ａから読み込んだ該各設定データを参照しながら、超音波処置用ハンドピース２の温度情報出力機能（温度情報出力手段）の動作に応じて出力される温度信号と、フィルタ処理部３３から出力されるキャビテーション検出信号と、インターフェース部３５に設けられた処置速度切替部３８の各スイッチの切替状態とに基づく動作制御を加温装置４及び減温装置５に対して適宜行う。
【００２７】
ＣＰＵ３４は、インターフェース部３５に設けられた処置速度切替部３８の各スイッチの切替状態に基づき、インターフェース部３５に設けられたインジケータ３７ａの表示態様を変化させるための第１の表示制御信号を出力する。
【００２８】
ＣＰＵ３４は、フィルタ処理部３３から出力されるキャビテーション検出信号に基づき、インターフェース部３５に設けられたインジケータ３７ｂの表示態様を変化させるための第２の表示制御信号を随時出力する。
【００２９】
ＣＰＵ３４は、インターフェース部３５に設けられた超音波振動切替スイッチ３６の切替状態に基づき、駆動部としての機能を備えた超音波発振部３１の動作状態をオンまたはオフに切り替えるための制御を行う。
【００３０】
ＣＰＵ３４は、インターフェース部３５に設けられたフィルタ切替スイッチ３９の切替指示に基づき、フィルタ処理部３３のスイッチ３３ｂ１、３３ｂ２、…、３３ｂｎをそれぞれオンまたはオフに切り替えるための制御を行う。
【００３１】
インターフェース部３５は、図４に示すように、術者等の操作に応じて超音波振動のオン／オフを切り替え可能な超音波振動切替スイッチ３６と、キャビテーションの発生状態の設定値及び測定値に関する情報を視覚的に示す情報提示部３７と、処置対象領域１０１に対する処置速度を術者等の操作に応じて切り替え可能な処置速度切替部３８と、フィルタ処理部３３のフィルタ処理において使用されるフィルタを術者等の操作に応じて切り替え可能なフィルタ切替スイッチ３９と、を有している。また、前述したインターフェース部３５の各部は、例えば、超音波駆動電源３のフロントパネルに設けられている。
【００３２】
情報提示部３７は、キャビテーションの発生状態の設定値を視覚的に示すインジケータ３７ａと、キャビテーションの発生状態の測定値を視覚的に示すインジケータ３７ｂと、を備えている。
【００３３】
処置速度切替部３８は、処置対象領域１０１に対する処置速度を低速に設定する旨の指示が可能なスイッチ３８ａと、処置対象領域１０１に対する処置速度を中速に設定する旨の指示が可能なスイッチ３８ｂと、処置対象領域１０１に対する処置速度を高速に設定する旨の指示が可能なスイッチ３８ｃと、を備えている。
【００３４】
インジケータ３７ａは、ＣＰＵ３４からの第１の表示制御信号の出力状態に応じて自身の表示態様を変化させる。具体的には、インジケータ３７ａは、スイッチ３８ａがオンされている場合には、例えば（図４に示すように）、左端の目盛り「０」から右端の目盛り「Ｍａｘ」までのうち、「０」から「低速」までに相当する部分を一様または略一様に着色するような表示態様とする。また、インジケータ３７ａは、スイッチ３８ｂがオンされている場合には、例えば、左端の目盛り「０」から右端の目盛り「Ｍａｘ」までのうち、「０」から「中速」までに相当する部分を一様または略一様に着色するような表示態様とする。さらに、インジケータ３７ａは、スイッチ３８ｃがオンされている場合には、例えば、左端の目盛り「０」から右端の目盛り「Ｍａｘ」までのうち、「０」から「高速」までに相当する部分を一様または略一様に着色するような表示態様とする。
【００３５】
インジケータ３７ｂは、ＣＰＵ３４からの第２の表示制御信号の出力状態に応じて自身の表示態様をリアルタイムに変化させる。具体的には、インジケータ３７ｂは、左端の目盛り「０」から右端の目盛り「Ｍａｘ」までのうち、「０」から前述のキャビテーション検出信号のレベルに応じた部分までを一様または略一様に着色するような表示態様とする。例えば、前述のキャビテーション検出信号のレベルが「低速」に相当するものであるとして第２の表示制御信号が出力された場合のインジケータ３７ｂの表示態様は、図４に示すようなものとなる。
【００３６】
なお、インジケータ３７ａ及び３７ｂは、ＬＣＤパネル上に画像表示されるものであっても良く、または、ＬＥＤ等の発光部材を用いて構成されるものであっても良い。（インジケータ３７ａ及び３７ｂがＬＥＤ等の発光部材を用いて構成されている場合、着色の有無の代わりに、点灯の有無によりキャビテーションの発生状態の設定値及び測定値に関する情報を表示することができる。）
加温装置４は、超音波駆動電源３の制御に基づき、超音波処置用ハンドピース２の加温機能（加温手段）を動作させることができるように構成されている。具体的には、加温装置４は、超音波駆動電源３の制御に基づき、プローブ２３の先端部及び／または該先端部の近傍の温度を上昇及び／または安定させるように出力を変化させることが可能な、例えばＤＣ可変電源を有して構成されている。
【００３７】
減温装置５は、超音波駆動電源３の制御に基づき、超音波処置用ハンドピース２の減温機能（減温手段）を動作させることができるように構成されている。具体的には、減温装置５は、超音波駆動電源３の制御に基づき、プローブ２３の先端部及び／または該先端部の近傍へ供給される冷媒の供給量を変化させることが可能な、例えばポンプ及び冷媒タンクを有して構成されている。なお、減温装置５から供給される冷媒は、冷却液または冷却ガス等のいずれであっても良い。
【００３８】
なお、本実施例の温度調整部は、加温装置４及び減温装置５を具備して構成されているものとする。また、本実施例の熱エネルギー調整部は、加温装置４及び減温装置５を具備して構成されているものとする。
【００３９】
ここで、本実施例の手術システム１の作用等について説明を行う。
【００４０】
まず、術者は、把持部２１を把持しつつ、プローブ２３の先端部を処置対象領域１０１に接近させる操作を行う。また、このような操作に前後して、術者は、超音波振動切替スイッチ３６をオフからオンに切り替えることにより、プローブ２３の先端部における超音波振動を開始させる。なお、以降においては、プローブ２３の先端部における超音波振動の出力レベル（超音波発振部３１から出力される超音波駆動信号の出力レベル）が一定のレベルに維持されたまま処置が行われているものとして説明を行う。
【００４１】
次に、術者は、例えば、処置対象領域１０１に対する処置速度を設定するために、処置速度切替部３８に設けられた各スイッチのうち、いずれか1つのスイッチをオフからオンに切り替える。
【００４２】
そして、以上までの操作等が行われることにより、処置対象領域１０１においてキャビテーションが発生し始め、処置対象領域１０１の生体組織に対する処置が開始される。
【００４３】
ここで、加温機能（加温手段）、減温機能（減温手段）、及び、温度情報出力機能（温度情報出力手段）として前述した３つの機能（手段）を超音波処置用ハンドピースにおいて実現するための具体的な構成例について説明を行う。なお、以降の各構成例において、特に詳述していない部分については、超音波処置用ハンドピース２の構成要素として前述したものと同様の構成を有するものであるとして説明を進める。
【００４４】
（第１の構成例）
図５は、超音波処置用ハンドピースの第１の構成例を示す図である。
【００４５】
図５の超音波処置用ハンドピース２Ａは、術者等により把持される図示しない把持部の先端側にシース２２Ａが連設され、シース２２Ａの内部に管路２４Ａが形成されているとともに、該管路２４Ａの内部にプローブ２３Ａを挿通することが可能な構成を有している。また、処置部としての機能を備えたプローブ２３Ａの先端部は、処置対象領域１０１に対する処置が開始された際には、シース２２Ａの先端面に設けられた開口部２４ａから突出するように配置される。
【００４６】
管路２４Ａの一方の端部は、開口部２４ａに通じている。また、管路２４Ａの他方の端部は、減温装置５に通じている。そして、このような構成によれば、減温装置５から超音波処置用ハンドピース２Ａの管路２４Ａへ供給された冷媒が開口部２４ａを経て放出されるため、開口部２４ａから突出されたプローブ２３Ａの先端部、及び、該先端部の近傍の温度を低下させることができる（熱エネルギーの発生を抑制させることができる）。
【００４７】
一方、シース２２Ａの先端部には、図示しない把持部に設けられた図示しないハンドル等の操作に応じて開閉動作するジョー２５Ａが設けられている。
【００４８】
すなわち、図５に示す超音波処置用ハンドピース２Ａにおいては、超音波振動中のプローブ２３Ａの先端部と、ジョー２５Ａとの間に処置対象領域１０１の生体組織を挟み込んで保持することにより、該生体組織に対する処置が施される。
【００４９】
ジョー２５Ａのうち、処置対象領域１０１の生体組織に直接接触する部分には、温度センサ２６が設けられている。また、温度センサ２６は、シース２２Ａの内部に挿通される図示しない信号線を介し、超音波駆動電源３のＣＰＵ３４に接続される。そして、このような構成によれば、温度センサ２６は、開口部２４ａから突出されたプローブ２３Ａの先端部の近傍の温度情報を取得し、取得した該温度情報を温度信号として超音波駆動電源３のＣＰＵ３４へ出力することができる。
【００５０】
ジョー２５Ａのうち、温度センサ２６に隣接する部分には、発熱素子２７Ａが設けられている。また、発熱素子２７Ａは、シース２２Ａの内部に挿通される図示しない電熱線または信号線を介し、加温装置４に接続されている。そして、このような構成によれば、加温装置４から出力された電圧及び／または電流の大きさに応じて発熱素子２７Ａが発熱するため、開口部２４ａから突出されたプローブ２３Ａの先端部、及び、該先端部の近傍の温度を上昇させることができる（熱エネルギーの発生を促進させることができる）。
【００５１】
なお、図５に示す超音波処置用ハンドピース２Ａにおける減温機能（減温手段）は、前述した構成により実現されるものに限らず、図６に示すようなプローブ２３Ｂを用いて実現されるものであっても良い。
【００５２】
プローブ２３Ｂは、例えば図６に示すような管路２４Ｂを内部に具備しているとともに、これ以外の部分についてはプローブ２３Ａと同様の構成を有している。プローブ２３Ｂに内蔵された管路２４Ｂは、減温装置５から供給された冷媒をプローブ２３Ｂの先端部まで流通させた後、該先端部に達した冷媒を減温装置５へ還流させることが可能な構成を有している。このような構成によれば、減温装置５から管路２４Ｂへ供給された冷媒により、処置部としての機能を備えたプローブ２３Ｂの先端部の温度を内部から低下させることができる（熱エネルギーの発生を内部から抑制させることができる）。
【００５３】
（第２の構成例）
図７は、超音波処置用ハンドピースの第２の構成例を示す図である。
【００５４】
図７の超音波処置用ハンドピース２Ｃは、術者等により把持される図示しない把持部の先端側に中空形状のシース２２Ｃが連設されているとともに、シース２２Ｃの中空部にプローブ２３Ｃを挿通することが可能な構成を有している。また、処置部としての機能を備えたプローブ２３Ｃの先端部は、処置対象領域１０１に対する処置が開始された際には、中空形状のシース２２Ｃの先端側の開口部２２ｃから突出するように配置される。さらに、プローブ２３Ｃの内部には、先端側に開口部２４ｃを有する管路２４Ｃが設けられている。
【００５５】
開口部２４ｃの内周面において、処置対象領域１０１の生体組織に接触または近接する位置には、温度センサ２６が設けられている。また、温度センサ２６は、シース２２Ｃの内部に挿通される図示しない信号線を介し、超音波駆動電源３のＣＰＵ３４に接続される。そして、このような構成によれば、温度センサ２６は、開口部２２ｃから突出されたプローブ２３Ｃの先端部の近傍の温度情報を取得し、取得した該温度情報を温度信号として超音波駆動電源３のＣＰＵ３４へ出力することができる。
【００５６】
管路２４Ｃの一方の端部は、開口部２４ｃに通じている。また、管路２４Ｃの他方の端部は、減温装置５に通じている。
【００５７】
一方、開口部２４ｃの温度センサ２６に近接する位置には、開口部２４ｃの開口面に沿った網目状パターンを有するヒーターパターン２７Ｃが配置されている。また、ヒーターパターン２７Ｃは、プローブ２３Ｃの内部に挿通される図示しない電熱線を介し、加温装置４に接続されている。
【００５８】
そして、以上に述べたような構成によれば、減温装置５から超音波処置用ハンドピース２Ｃの管路２４Ｃへ供給された冷媒は、ヒーターパターン２７Ｃを通過した後、開口部２４ｃから放出される。また、以上に述べたような構成によれば、加温装置４から出力された電圧及び／または電流の大きさに応じてヒーターパターン２７Ｃが発熱する。
【００５９】
従って、以上に述べたような構成によれば、ヒーターパターン２７Ｃを通過した冷媒が、（例えば冷媒としての機能を完全に失う程度まで）十分に加熱された状態として開口部２４ｃから放出された場合、開口部２２ｃから突出されたプローブ２３Ｃの先端部、及び、該先端部の近傍の温度を上昇させることができる（熱エネルギーの発生を促進させることができる）。一方、以上に述べたような構成によれば、ヒーターパターン２７Ｃを通過した冷媒が、（例えば冷媒としての機能が維持される程度までしか）十分に加熱されていない状態として開口部２４ｃから放出された場合、開口部２２ｃから突出されたプローブ２３Ｃの先端部、及び、該先端部の近傍の温度を低下させることができる（熱エネルギーの発生を抑制させることができる）。
【００６０】
（第３の構成例）
図８は、超音波処置用ハンドピースの第３の構成例を示す図である。
【００６１】
図８の超音波処置用ハンドピース２Ｄは、術者等により把持される図示しない把持部の先端側にシース２２Ｄが連設されているとともに、シース２２Ｄの内部に管路２４Ｄが形成されている。また、プローブ２３Ｄの先端部は、処置対象領域１０１に対する処置が開始された際には、シース２２Ｄの先端側の開口部２２ｄから突出するように配置される。さらに、処置部としての機能を備えたプローブ２３Ｄの先端部には、処置対象領域１０１の生体組織に対して処置を行うための処置部２８Ｄが設けられている。
【００６２】
管路２４Ｄの一方の端部は、開口部２２ｄに通じている。また、管路２４Ｄの他方の端部は、減温装置５に通じている。そして、このような構成によれば、減温装置５から超音波処置用ハンドピース２Ｄの管路２４Ｄへ供給された冷媒が開口部２２ｄを経て放出されるため、開口部２２ｄから突出された処置部２８Ｄ、及び、処置部２８Ｄの近傍の温度を低下させることができる（熱エネルギーの発生を抑制させることができる）。
【００６３】
一方、処置部２８Ｄは、例えば図８に示すように、略平行に配置された２本のアームの先端部の間に略半円状に湾曲された板部材を掛け渡して構成されている。また、前記板部材の湾曲外側の面には、正温度特性（ＰＴＣ：Ｐｏｓｉｔｉｖｅ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）を有する部材により形成されたヒーター２７Ｄが設けられている。ヒーター２７Ｄは、プローブ２３Ｄの内部に挿通される図示しない信号線を介し、加温装置４に接続されている。そして、このような構成によれば、加温装置４から出力された電圧及び／または電流の大きさに応じてヒーター２７Ｄが発熱するため、開口部２２ｄから突出された処置部２８Ｄ、及び、処置部２８Ｄの近傍の温度を上昇させることができる（熱エネルギーの発生を促進させることができる）。
【００６４】
また、前述のような構成によれば、ヒーター２７Ｄの抵抗値と処置部２８Ｄの温度とが正の相関を有しつつ変動するため、ヒーター２７Ｄの抵抗値の検出結果を処置部２８Ｄの温度情報とみなすことができる。すなわち、第３の構成例の超音波処置用ハンドピース２Ｄにおいては、前述の温度情報を備えた温度信号を超音波駆動電源３のＣＰＵ３４へ出力する構成により、温度情報出力機能（温度情報出力手段）を実現することができる。
【００６５】
続いて、本実施例の手術システム１において行われる制御等に関する説明を行う。なお、以降の説明においては、前述の第１の構成例〜第３の構成例のいずれの構成を採用した場合であっても、同様の制御等が行われることを前提としている。そのため、以降においては、少なくとも前述の第１の構成例〜第３の構成例が包括されるように、図１の超音波処置用ハンドピース２が加温機能（加温手段）、減温機能（減温手段）、及び、温度情報出力機能（温度情報出力手段）の各機能（手段）を具備するものとして説明を進める。
【００６６】
処置対象領域１０１においてキャビテーションが発生し始め、処置対象領域１０１の生体組織に対する処置が開始されると、電流／電圧検出部３２は、超音波発振部３１から出力される超音波駆動信号の電流の大きさを、例えば図９に示すようなものとして検出する。
【００６７】
図９は、電流／電圧検出部３２における超音波駆動信号の電流の大きさの検出結果を、周波数スペクトル分布として示したものである。なお、図９においては、共振周波数ｆｒｅｓを４７ｋＨｚとして設定している。また、図９においては、（比較のために、）キャビテーションが発生していない場合の周波数スペクトル分布を破線により示し、また、キャビテーションが発生している場合の周波数スペクトル分布を実線により示している。
【００６８】
図９に例示した電流の大きさの検出結果によれば、キャビテーションの発生の有無によらずに、共振周波数ｆｒｅｓにおいて最も大きいピークが検出されている。
【００６９】
また、図９に例示した電流の大きさの検出結果によれば、キャビテーションが発生している場合には、共振周波数ｆｒｅｓ以外の周波数成分においていくつかの顕著なピークが検出されているとともに、キャビテーションが発生していない場合には、共振周波数ｆｒｅｓ以外の周波数成分においては顕著なピークが検出されない。
【００７０】
具体的には、図９に示すように、キャビテーションが発生している場合には、キャビテーションが発生していない場合に比べ、共振周波数ｆｒｅｓの１／２，１／４等の約数またはこれらの差分の周波数に相当するサブハーモニックのレベルが特に高くなっているとともに、サブハーモニック以外の周波数成分のレベルも略一様に高くなっている。そのため、電流／電圧検出部３２における超音波駆動信号の電流の大きさの検出結果のうち、共振周波数ｆｒｅｓの近傍を除く周波数帯域の信号レベルを検出することにより、処置対象領域１０１におけるキャビテーションの発生状態を検出することができる。
【００７１】
なお、本実施例の手術システム１においては、超音波駆動信号の電流の大きさの検出結果と、該超音波駆動信号の電圧の大きさの検出結果とが、相互に略同一の傾向を示す。そのため、超音波駆動信号の電流の大きさの検出結果の代わりに、該超音波駆動信号の電圧の大きさの検出結果を用いた場合であっても、以降に述べる処理及び動作を略同様に行うことができる。
【００７２】
フィルタ処理部３３は、ＣＰＵ３４の制御に基づき、バンドパスフィルタ３３ａ１、３３ａ２、…、３３ａｎにおける通過周波数帯域を、例えば、図１０、図１１または図１２に示すもののうちのいずれか１つになるように、スイッチ３３ｂ１、３３ｂ２、…、３３ｂｎをそれぞれ切り替える。
【００７３】
図１０は、バンドパスフィルタ３３ａ１、３３ａ２、…、３３ａｎにおける通過周波数帯域を、低周波側の一部の周波数帯域とするように設定した場合を示している。具体的には、図１０は、バンドパスフィルタ３３ａ１、３３ａ２、…、３３ａｎにおける通過周波数帯域を、共振周波数ｆｒｅｓの１／２のサブハーモニック（約数）を含む周波数帯域とするように設定した場合を示している。
【００７４】
図１１は、バンドパスフィルタ３３ａ１、３３ａ２、…、３３ａｎにおける通過周波数帯域を、共振周波数ｆｒｅｓの５％程度の周波数から共振周波数ｆｒｅｓより５％低い周波数（つまり共振周波数ｆｒｅｓの９５％の周波数）までに設定した場合を示している。
【００７５】
図１２は、バンドパスフィルタ３３ａ１、３３ａ２、…、３３ａｎにおける通過周波数帯域を、図１１に示す周波数帯域と、共振周波数ｆｒｅｓより５％高い周波数から共振周波数ｆｒｅｓの２次高調波の周波数（２ｆｒｅｓ）より５％低い周波数までの周波数帯域と、に設定した場合を示している。
【００７６】
すなわち、バンドパスフィルタ３３ａ１、３３ａ２、…、３３ａｎにおける通過周波数帯域は、超音波振動子２１ａの共振周波数を除き、かつ、少なくとも該共振周波数のサブハーモニックを含むように設定される。
【００７７】
そして、フィルタ処理部３３は、オン状態のスイッチ３３ｂ１、３３ｂ２、…、３３ｂｎを経た周波数成分を検波器３３ｃ１、３３ｃ２、…、３３ｃｎにおいてそれぞれ検波し、積分器３３ｄにおいて積分処理した後、この積分処理の処理結果をキャビテーション検出信号としてＣＰＵ３４へ出力する。
【００７８】
ところで、図９に例示した電流の大きさの検出結果によれば、キャビテーションの発生量が多くなるに伴い、前述のサブハーモニックのレベルが高くなるという傾向が現れる。そのため、積分器３３ｄにおける積分処理の処理結果は、バンドパスフィルタ３３ａ１、３３ａ２、…、３３ａｎにおける通過周波数帯域が同じであるという条件において、キャビテーションの発生量が多くなるにつれて相対的に大きな値になる一方、キャビテーションの発生量が少なくなるにつれて相対的に小さな値になる。すなわち、本実施例のＣＰＵ３４は、このような値の変動をキャビテーション検出信号におけるレベルの変動として検出することにより、以降のような処理及び動作を行っている。
【００７９】
ＣＰＵ３４は、スイッチ３８ｃがオンされていることを検出すると、キャビテーションの発生状態が前述の第３のレベルになるように、プローブ２３の先端部及び／または該先端部の近傍の温度を前述の第３の温度とする設定を行う。そして、ＣＰＵ３４は、プローブ２３の先端部及び／または該先端部の近傍の温度が前述の第３の温度に到達して維持されるとともに、フィルタ処理部３３から出力されるキャビテーション検出信号のレベルが前述の第３のレベルに到達して維持されるように、加温装置４の動作状態を通常動作よりも高出力動作にするとともに、減温装置５を通常動作させる制御を行う。このような制御によれば、超音波処置用ハンドピース２の加温機能（加温手段）による温度の上昇が減温機能（減温手段）による温度の低下を上回るため、プローブ２３の先端部及び該先端部の近傍の温度が上昇し、処置対象領域１０１におけるキャビテーションの発生が促進される。その結果、処置対象領域１０１におけるキャビテーションの発生量が相対的に多くなり、処置対象領域１０１に対する処置速度を高速にすることができる。
【００８０】
また、ＣＰＵ３４は、キャビテーションの発生状態を前述の第３のレベルに設定した直後において、インジケータ３７ａの「０」から「高速」までに相当する部分を一様または略一様に着色させるような第１の表示制御信号をインターフェース部３５へ出力する。さらに、ＣＰＵ３４は、フィルタ処理部３３から出力されるキャビテーション検出信号のレベルを前述の第３のレベルに到達及び維持させる制御を行っている最中に、インジケータ３７ｂの「０」から該キャビテーション検出信号のレベルに応じた部分までを一様または略一様に着色させるような第２の表示制御信号を随時インターフェース部３５へ出力する。そして、インジケータ３７ａの表示態様が第１の表示制御信号に応じたものとなり、インジケータ３７ｂの表示態様が第２の表示制御信号に応じてリアルタイムに変化することにより、術者等は、現在のキャビテーションの発生状態が高速な処置速度に適した状態となっているか否かを容易に確認することができる。
【００８１】
ＣＰＵ３４は、スイッチ３８ａがオンされていることを検出すると、キャビテーションの発生状態が前述の第１のレベルになるように、プローブ２３の先端部及び／または該先端部の近傍の温度を前述の第１の温度とする設定を行う。そして、ＣＰＵ３４は、プローブ２３の先端部及び／または該先端部の近傍の温度が前述の第１の温度に到達して維持されるとともに、フィルタ処理部３３から出力されるキャビテーション検出信号のレベルが前述の第１のレベルに到達して維持されるように、加温装置４を通常動作させるとともに、減温装置５の動作状態を通常動作よりも高出力動作とする制御を行う。このような制御によれば、超音波処置用ハンドピース２の減温機能（減温手段）による温度の低下が加温機能（加温手段）による温度の上昇を上回るため、プローブ２３の先端部及び該先端部の近傍の温度が低下し、処置対象領域１０１におけるキャビテーションの発生が抑制される。その結果、処置対象領域１０１におけるキャビテーションの発生量が相対的に少なくなり、処置対象領域１０１に対する処置速度を低速にすることができる。
【００８２】
また、ＣＰＵ３４は、キャビテーションの発生状態を前述の第１のレベルに設定した直後において、インジケータ３７ａの「０」から「低速」までに相当する部分を一様または略一様に着色させるような第１の表示制御信号をインターフェース部３５へ出力する。さらに、ＣＰＵ３４は、フィルタ処理部３３から出力されるキャビテーション検出信号のレベルを前述の第１のレベルに到達及び維持させる制御を行っている最中に、インジケータ３７ｂの「０」から該キャビテーション検出信号のレベルに応じた部分までを一様または略一様に着色させるような第２の表示制御信号を随時インターフェース部３５へ出力する。そして、インジケータ３７ａの表示態様が第１の表示制御信号に応じたものとなり、インジケータ３７ｂの表示態様が第２の表示制御信号に応じてリアルタイムに変化することにより、術者等は、現在のキャビテーションの発生状態が低速な処置速度に適した状態となっているか否かを容易に確認することができる。
【００８３】
以上に述べたように、本実施例の手術システム１によれば、処置対象領域１０１におけるキャビテーションの発生状態（発生量）を、処置対象領域１０１に対する処置速度に応じた適切なものとすることができる。そのため、本実施例の手術システム１によれば、例えば超音波処置用ハンドピース２のような、（超音波振動に伴って生じる）キャビテーションを利用しながら処置対象領域１０１に対する処置を行う装置の処置能力を安定させることができる。
【００８４】
また、本実施例の手術システム１によれば、プローブ２３の先端部における超音波振動の出力レベル（超音波発振部３１から出力される超音波駆動信号の出力レベル）を一定のレベルに保ったまま、すなわち、超音波振動子２１ａにおける超音波振動の振幅を特に変更することなく、処置対象領域１０１におけるキャビテーションの発生状態（発生量）を変化させることができる。そのため、本実施例の手術システム１によれば、超音波振動子２１ａに対する制御に伴う負荷を減らすことができ、結果的に、超音波処置用ハンドピース２の耐用期間を延ばすことができる。
【００８５】
ところで、本実施例は、図１に示す手術システム１に対して適用されるものに限らず、例えば、図１３に示す手術システム１００に対しても略同様に適用することができる。なお、以降において、手術システム１と同様の構成を有する部分については、適宜説明を省略しつつ説明を行うものとする。
【００８６】
図１３の手術システム１００は、加温機能（加温手段）、減温機能（減温手段）、及び、温度情報出力機能（温度情報出力手段）の各機能（手段）を、超音波処置用ハンドピースの外部において実現した場合の構成例を示している。具体的には、手術システム１００は、図１３に示すように、処置対象領域１０１の生体組織に対して超音波振動を作用させることにより処置を行う超音波処置用ハンドピース２００と、超音波処置用ハンドピース２００を駆動するための超音波駆動信号を供給する超音波駆動電源３００と、ヒーターユニット４００と、冷媒供給ユニット５００と、温度検出部６００と、を有している。
【００８７】
超音波処置用ハンドピース２００は、加温機能（加温手段）、減温機能（減温手段）、及び、温度情報出力機能（温度情報出力手段）の各機能（手段）を具備していない代わりに、温度検出部６００を通過した冷媒をプローブ２３の先端部及び／または該先端部の近傍へ流通させるための図示しない管路を内部に具備している。
【００８８】
超音波駆動電源３００は、超音波駆動電源３と同様の構成を有している。但し、超音波駆動電源３００のメモリ３４ａには、以下のような設定データが書き込まれているものとする。
【００８９】
超音波駆動電源３００のメモリ３４ａには、処置速度切替部３８においてスイッチ３８ａがオンされた際に、キャビテーションの発生状態を第１のレベルに設定する旨の設定データが格納されている。また、超音波駆動電源３００のメモリ３４ａには、処置速度切替部３８においてスイッチ３８ｂがオンされた際に、キャビテーションの発生状態を第２のレベルに設定する旨の設定データが格納されている。さらに、超音波駆動電源３００のメモリ３４ａには、処置速度切替部３８においてスイッチ３８ｃがオンされた際に、キャビテーションの発生状態を第３のレベルに設定する旨の設定データが格納されている。なお、これらの各設定データ間においては、処置速度の高速化に伴ってキャビテーションが多く発生するように、第１のレベル＜第２のレベル＜第３のレベルという関係が成り立つものとする。
【００９０】
キャビテーションの発生状態を第１のレベルに設定する旨の設定データにおいては、超音波処置用ハンドピース２００のプローブ２３の先端部及び／または該先端部の近傍の温度を第１の温度とするような設定として、例えば、ヒーターユニット４００を通常動作させるとともに、冷媒供給ユニット５００の動作状態を通常動作よりも高出力動作とする旨の設定がなされている。また、キャビテーションの発生状態を第２のレベルに設定する旨の設定データにおいては、超音波処置用ハンドピース２００のプローブ２３の先端部及び／または該先端部の近傍の温度を第２の温度とするような設定として、例えば、ヒーターユニット４００及び冷媒供給ユニット５００をいずれも通常動作させる旨の設定がなされている。さらに、キャビテーションの発生状態を第３のレベルに設定する旨の設定データにおいては、超音波処置用ハンドピース２００のプローブ２３の先端部及び／または該先端部の近傍の温度を第３の温度とするような設定として、例えば、ヒーターユニット４００の動作状態を通常動作よりも高出力動作とするとともに、冷媒供給ユニット５００を通常動作させる旨の設定がなされている。なお、これらの各設定においては、第１の温度＜第２の温度＜第３の温度という関係が成り立つものとする。
【００９１】
そして、超音波駆動電源３００のＣＰＵ３４は、前述の各設定データを（例えば超音波駆動電源３００の電源が投入された直後に）予め読み込んでおくとともに、メモリ３４ａから読み込んだ該各設定データを参照しながら、温度検出部６００から出力される温度信号と、フィルタ処理部３３から出力されるキャビテーション検出信号と、インターフェース部３５に設けられた処置速度切替部３８の各スイッチの切替状態とに基づく動作制御をヒーターユニット４００及び冷媒供給ユニット５００に対して行う。
【００９２】
冷媒供給ユニット５００は、超音波駆動電源３００の制御に応じ、冷却液及び／または冷却ガス等の冷媒を管路へ供給することが可能な構成を有している。具体的には、冷媒供給ユニット５００は、超音波駆動電源３００の制御に応じて動作するローラーポンプにより、タンクに貯められた冷却水を送り出すような液体冷却タイプとして構成されている。または、冷媒供給ユニット５００は、超音波駆動電源３００の制御に応じて動作する送気ユニットにより、ボンベに貯められた冷却ガスを送り出すような気体冷却タイプとして構成されている。または、冷媒供給ユニット５００は、前述の２種類のタイプを組み合わせた装置として構成されている。
【００９３】
ヒーターユニット４００は、超音波駆動電源３００の制御に基づいて発熱することにより、冷媒供給ユニット５００から供給される冷媒を温めることが可能な構成を有している。具体的には、ヒーターユニット４００は、冷媒供給ユニット５００から温度検出部６００に至るまでの経路上の管路の少なくとも１箇所に配置されたヒーターと、超音波駆動電源３００の制御に応じて各ヒーターを駆動するための駆動電源と、を有して構成されている。
【００９４】
温度検出部６００は、ヒーターユニット４００から超音波処置用ハンドピース２００へ至るまでの経路上の管路に設けられている。また、温度検出部６００は、ヒーターユニット４００を通過して超音波処置用ハンドピース２００へ供給される冷媒の温度を検出し、検出結果を温度信号として超音波駆動電源３００へ出力する。
【００９５】
すなわち、手術システム１００の構成によれば、冷媒供給ユニット５００から供給された冷媒は、ヒーターユニット４００と、温度検出部６００と、超音波処置用ハンドピース２００の内部の管路と、を順次経た後、プローブ２３の先端部及び／または該先端部の近傍へ流れてゆく。
【００９６】
なお、手術システム１００によれば、超音波駆動電源３００のメモリ３４ａに書き込まれた各設定データをＣＰＵ３４が読み込むことにより、手術システム１の説明において述べたものと同様の制御等を行うことができる。そのため、手術システム１００において行われる制御等の詳細については、説明を省く。
【００９７】
そして、本実施例を手術システム１００に適用した場合においても、本実施例を手術システム１に適用した場合と略同様の効果を得ることができる。
【００９８】
本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更や応用が可能であることは勿論である。 
【図１】
2013501530.tif 000003
【図２】
2013501530.tif 000004
【図３】
2013501530.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2013501530.tif 000009
【図８】
2013501530.tif 000010
【図９】
2013501530.tif 000011
【図１０】
2013501530.tif 000012
【図１１】
2013501530.tif 000013
【図１２】
2013501530.tif 000014
【図１３】
2013501530.tif 000015
2013501530.tif 000016
【国際調査報告】
2013501530.tif 000017
2013501530.tif 000018