(57)【要約】【課題】  交流磁界をワイヤレスで受電する、温度が上昇しにくい処置具２０を提供する。【解決手段】  処置具２０は、把持部２４と、超音波振動子２３と、超音波振動子２３と基端部が機械的に結合している棒状の金属からなるホーン２２と、交流磁界を発生する送電コイル１９を有するトロッカー１０の挿入孔１９Ｈを介して被検体９の体内に挿入される、ホーン２２の先端部と機械的に結合している処置部２１と、送電コイル１９と誘導結合して電力を無線受電する、超音波振動子２３よりも把持部側に配設されているソレノイド形状の受電コイル２９と、を具備する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
把持部と、
超音波振動子と、
前記超音波振動子と基端部が機械的に結合している棒状の金属からなる振動伝達部材と、
交流磁界を発生する送電コイルを有するトロッカーの挿入孔を介して、被検体の体内に挿入される、前記振動伝達部材の先端部と機械的に結合している処置部と、
前記送電コイルと誘導結合して電力を無線受電する、前記超音波振動子よりも把持部側に配設されているソレノイド形状の受電コイルと、を具備することを特徴とする処置具。
【請求項２】
挿入孔を巻回しているソレノイド形状の交流磁界を発生する送電コイルを有するトロッカーと、
把持部と、超音波振動子と、前記超音波振動子と基端部が機械的に結合している棒状の金属からなる振動伝達部材と、前記振動伝達部材の先端部と機械的に結合している処置部と、前記送電コイルと誘導結合して電力を無線受電する、前記超音波振動子よりも把持部側に配設されているソレノイド形状の受電コイルと、を有する前記挿入孔に挿入される処置具と、
前記送電コイルに駆動電力を出力する電源ユニットと、を具備することを特徴とする手術システム。
【請求項３】
前記送電コイルが、別々に電流が印加される複数のコイルが長手方向に連設されており、
前記電源ユニットが、前記複数のコイルのうち、前記受電コイルと誘電結合したコイルに駆動電力を出力する切替部を有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４】
前記電源ユニットが、前記複数のコイルのそれぞれに前記駆動電力よりも小さい検出電力を印加することで、前記受電コイルと誘電結合したコイルを検出することを特徴とする請求項３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、交流磁界を介して電力をワイヤレスで受電する超音波処置具、及び前記超音波処置具を具備する手術システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内視鏡手術は低侵襲であることから広く行われている。例えば、図１に示す手術システム１０１が特開２００９−１９５６７６号公報に開示されている。手術システム１０１は、被検体９の体壁に穿刺されたトロッカー１１０の挿入孔１１０Ｈを介して腹腔内に挿入される処置具１２０を具備する
【０００３】
処置具１２０は、超音波処置具であり、バックマス１２３Ａと接合された超音波振動子１２３の発生する振動を先端の処置部１２１に伝達する振動伝達部材１２２を有する。また、振動伝達部１２２の超音波振動子１２３との接合部は振動を拡大するためのホーン部１２２Ａとなっている。処置部１２１は術者が把持する把持部１２４の操作により開閉する把持部材１２４Ａとの間で処置する患部を挟持する。
【０００４】
処置具１２０には、電源ユニット１３０からの電力を超音波振動子に供給するためのケーブル１３５が接続されている。しかし、ケーブル１３５は、術者が手術するときの邪魔になり操作性を低下させている。
【０００５】
特開平１１−１２８２４２号公報には、トロッカーの送電コイルから交流磁界を発生し、トロッカーに挿入された処置具の受電コイルに電力をワイヤレスで供給するシステムが開示されている。
【０００６】
しかし、交流磁界により電力をワイヤレス送電する手術システムでは、処置具の内部に配設されている導電体が交流磁界により誘導加熱されてしまう。例えば、超音波処置具のホーンは、高強度の金属からなるため加熱されて、超音波振動子や処置部の温度が上昇したり、電力の伝送効率が低下したりして動作が不安定になるおそれがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１９５６７６号公報
【特許文献２】特開平１１−１２８２４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の実施形態は、交流磁界をワイヤレスで受電する、動作が安定した超音波処置具、及び交流磁界をワイヤレスで受電する、動作が安定した手術システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の実施形態の超音波処置具は、把持部と、超音波振動子と、前記超音波振動子と基端部が機械的に結合している棒状の金属からなる振動伝達部材と、交流磁界を発生する送電コイルを有するトロッカーの挿入孔を介して、被検体の体内に挿入される、前記振動伝達部材の先端部と機械的に結合している処置部と、前記送電コイルと誘導結合して電力を無線受電する、前記超音波振動子よりも把持部側に配設されているソレノイド形状の受電コイルと、を具備する。
【００１０】
また、別の実施形態の手術システムは、挿入孔を巻回しているソレノイド形状の交流磁界を発生する送電コイルを有するトロッカーと、把持部と、超音波振動子と、前記超音波振動子と基端部が機械的に結合している棒状の金属からなる振動伝達部材と、前記振動伝達部材の先端部と機械的に結合している処置部と、前記送電コイルと誘導結合して電力を無線受電する、前記超音波振動子よりも把持部側に配設されているソレノイド形状の受電コイルと、を有する前記挿入孔に挿入される処置具と、前記送電コイルに駆動電力を出力する電源ユニットと、を具備する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の実施形態によれば、交流磁界をワイヤレスで受電する、動作が安定した超音波処置具、及び交流磁界をワイヤレスで受電する、動作が安定した手術システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】従来の手術システムの模式図である。
【図２】実施形態の手術システムの模式図である。
【図３】実施形態の手術システムの要部の断面図である。
【図４】実施形態の手術システムの要部の断面図である。
【図５】第２実施形態の手術システムの電力供給を説明するための構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜第１実施形態＞
最初に、図２〜図４を用いて、第１実施形態の手術システム１、及び超音波処置具（以下「処置具」ともいう）２０について説明する。図２に示すように、手術システム１は、トロッカー１０と、電源ユニット（Power unit）３０と、処置具２０と、を具備する。手術用の処置具２０は被検体９の体壁に穿刺されたトロッカー１０の挿入孔１０Ｈを介して被検体９の体内、例えば腹腔内に挿入される。なお、手術システム１では、内視鏡等も別のトロッカーを介して被検体９の体内に挿入されるが、その説明等は省略する。
【００１４】
電源ユニット３０は、例えば１０Ｗ〜１００Ｗの大電力の高周波の駆動電力を出力する。トロッカー１０は、挿入孔１０Ｈを巻回しているソレノイド形状の送電コイル１９を有する。送電コイル１９は電源ユニット３０から駆動電力が供給されると交流磁界を発生する。
【００１５】
処置具２０は、把持部２４と、超音波振動子２３と、振動伝達部材であるホーン２２と、処置部２１と、受電コイル２９とを具備する超音波処置具である。処置具２０は、トロッカー１０の挿入孔１０Ｈを介して被検体９の体内に挿入される。
【００１６】
把持部２４は術者が把持し操作を行う。積層型圧電体素子からなる超音波振動子２３は駆動電力が印加されると超音波振動する。超音波振動子２３の基端部は金属からなるバックマス２３Ａと機械的に結合している。
【００１７】
ホーン２２は、棒状で、超音波振動子２３の振動を処置部２１に伝達する。すなわち、ホーン２２は基端部が超音波振動子２３と機械的に結合しており、先端部が処置部２１と機械的に結合している。ホーン２２は、振動を効率良く伝達するために、６４チタン合金等のチタン合金、又は純チタン等の高強度の金属で構成されている。
【００１８】
処置部２１は超音波振動する振動部と振動部と対になる保持部とからなる。把持部２４の操作により振動部と保持部との間に挟持された処置対象の患部に超音波振動が印加されて、処置が行われる。
【００１９】
図３に示すように受電コイル２９はソレノイド形状で、長軸方向が処置具２０の長手方向である。そして、図４に示すように、処置具２０がトロッカー１０に挿入されると、受電コイル２９は送電コイル１９の内部に同心円状に挿入された状態となり、誘導結合する。
【００２０】
送電コイル１９は、送電コンデンサを有する送電回路（不図示）を含む送電側ＬＣ直列共振回路を構成しており、所定の共振周波数ＦＲ１の交流磁界を発生する。また、受電コイル２９は、受電コンデンサを有する受電回路（不図示）を含む受電側ＬＣ直列共振回路を構成しており、所定の共振周波数ＦＲ２の交流磁界を効率良く受電する。
【００２１】
送電側ＬＣ直列共振回路の共振周波数ＦＲ１と受電側ＬＣ直列共振回路の共振周波数ＦＲ２とは、略同じであり、手術システム１では、磁界共鳴現象により、効率的に電力の無線送受電が行われる。なお、共振周波数ＦＲ１、ＦＲ２は、例えば、１０ｋＨｚ〜２０ＭＨｚの範囲で適宜、選択される。
【００２２】
手術システム１では、電源ユニット３０からのケーブル３５はトロッカー１０と接続されている。処置具２０は、受電コイル２９が無線受電した電力により超音波振動子２３が駆動されるため、電力供給のためのケーブルが不要であり、操作性がよい。
【００２３】
そして、処置具２０では、受電コイル２９が、超音波振動子２３よりも把持部側（基端部側）に配設されている。すなわち、処置具２０の被検体９に挿入される部分に細径の超音波振動子２３は配設されている。
【００２４】
なお、超音波振動子２３は細径であるが、長さ、すなわち、積層型圧電体素子の積層数を増加することが容易であり、かつ、ホーン２２の長さを短くできるため、処置部２１には処置に必要な強度の超音波が伝達される。
【００２５】
このため、図４に示すように、処置具２０がトロッカー１０に挿入され、受電コイル２９が送電コイル１９の発生する交流磁界を受電する状態（誘導結合状態）になっても、交流磁界はホーン２２及びバックマス２３Ａには殆ど印加されない。ホーン２２及びバックマス２３Ａは導電体からなるが、交流磁界により誘導加熱されないため、超音波振動子２３や処置部２１の温度が上昇するおそれがない。また、手術システム１は、電力の伝送効率が低下するおそれがない。このため、処置具２０、及び手術システム１は動作が安定している。
【００２６】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態の手術システム１Ａについて説明する。手術システム１Ａは、手術システム１等と類似しているので同じ構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
【００２７】
図５に示すように、手術システム１Ａのトロッカー１０Ａの受電コイル１９Ａは、別々に電流が印加できる３つのコイル１９Ａ１、１９Ａ２、１９Ａ３が長手方向に連設されている。そして、切替部（ＳＷ）３１の制御により、３つのコイル１９Ａ〜１９Ａ３のうち、受電コイル２９と誘電結合したコイルに駆動電力が出力される。
【００２８】
すなわち、切替部３１は、図示しないがスイッチ部と検出部と切替制御部とを有する。スイッチ部は、どのコイルに電流を印加するか切り替える。検出部は受電コイル２９と誘電結合したコイルを検出する検出回路である。ＣＰＵ等からなる切替制御部は検出部の検出結果に応じてスイッチ部を制御する。
【００２９】
ケーブル３５Ａ、３５Ｂに駆動電力が印加されるとコイル１９Ａ１が交流磁界を発生する。ケーブル３５Ｂ、３５Ｃに駆動電力が印加されるとコイル１９Ａ２が交流磁界を発生する。ケーブル３５Ｃ、３５Ｄに駆動電力が印加されるとコイル１９Ａ３が交流磁界を発生する。
【００３０】
切替部３１は、駆動電力を出力する前に、駆動電力よりも小さい検出電力を、それぞれのコイルに印加する。検出電力は、印加されたコイルが発生する磁界がホーン２２の発熱等の問題とはならない程度に設定されている。
【００３１】
送電コイル１９Ａ〜１９Ａ３は受電コイル２９と誘導結合すると、例えば、検出電力に対する反射波強度が減少する。このため、切替部３１の検出部は、受電コイル２９と誘電結合した送電コイルを検出できる。
【００３２】
手術システム１Ａは、手術システム１の効果を有し、さらに受電コイル２９と誘電結合した送電コイルだけに駆動電力を出力するため、より高い伝送効率を得ることができる。
【００３３】
また、患部に大きなエネルギーを作用するために、バックマス２３Ａを含めた超音波振動子２３が長い場合等であっても、バックマス２３Ａ等に交流磁界が印加されるおそれがない。また、受電コイル２９が短い場合等であっても、トロッカー１０の外部への電磁界漏洩を低減できる。
【００３４】
なお、本実施形態では、送電コイル１９は３分割されているが、２分割又は４分割以上であってもよい。また、複数のコイル、例えば、３つのコイルのうちの２つのコイル１９Ａ１、１９Ａ２が、受電コイル２９と誘導結合している場合には、切替部３１が、２つのコイル１９Ａ１、１９Ａ２に駆動電力を出力してもよい。
【００３５】
本発明は、上述した各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、組み合わせ、及び応用が可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１、１Ａ・・・手術システム
１０、１０Ａ・・・トロッカー
１９・・・送電コイル
２０・・・処置具
２１・・・処置部
２２・・・ホーン
２３・・・超音波振動子
２４・・・把持部
２９・・・受電コイル
３０・・・電源ユニット
３１・・・切替部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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