(57)【要約】【課題】プローブが鉗子や硬性内視鏡等と接触したことを瞬時に検出し、このプローブに重度の損傷が発生する前に超音波振動子の駆動制御を行って、このプローブの破損を防止できること。【解決手段】超音波振動子２ａに供給される電流値および電圧値をもとに、プローブ２ｂにかかる機械的負荷に対応する超音波振動子２ａの駆動時のインピーダンス｜Ｚ｜を求め、このインピーダンス｜Ｚ｜と前記機械的負荷がプローブ２ｂの損傷を誘発する負荷であるか否かを判定する上限インピーダンスＲ１とを比較し、このインピーダンス｜Ｚ｜が上限インピーダンスＲ１よりも大きい場合に、超音波振動子２ａに供給される電流を低くするように電流制御部１４を制御する制御部１７を備える。【選択図】        図２
2005027907.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波振動子をその共振点にて超音波出力するように駆動制御し、前記超音波振動子に接続したプローブを介して、前記超音波振動子から適宜出力される超音波振動を被処置体に伝達し、該被処置体に対する医療処置を行う超音波手術システムにおいて、
前記超音波振動子に供給される電圧を少なくとも用い、前記プローブにかかる機械的負荷に対応する比較パラメータを求め、該比較パラメータと前記機械的負荷が前記プローブの損傷を誘発する負荷であるか否かを判定する判定基準パラメータとを比較し、該比較パラメータが該判定基準パラメータよりも大きい場合、前記超音波振動子に対して、前記プローブにかかる機械的負荷を低減する駆動制御を行う制御手段を備えたことを特徴とする超音波手術システム。
【請求項２】
超音波振動子をその共振点にて超音波出力するように駆動制御し、前記超音波振動子に接続したプローブを介して、前記超音波振動子から適宜出力される超音波振動を被処置体に伝達し、該被処置体に対する医療処置を行う超音波手術システムにおいて、
前記超音波振動子を駆動する駆動信号から検出された該超音波振動子の共振周波数と前記プローブに接触する接触物の硬さが該プローブの損傷を誘発する硬さであるか否かを判定する判定基準パラメータとを比較し、該共振周波数の値が該判定基準パラメータよりも大きい場合、前記超音波振動子に対して、前記プローブにかかる機械的負荷を低減する駆動制御を行う制御手段を備えたことを特徴とする超音波手術システム。
【請求項３】
前記制御手段は、特定の前記被処置体と前記プローブとの接触状態を示す機械的負荷の変動範囲である判定基準パラメータと変動する前記共振周波数とを比較する比較処理を複数回行い、該比較処理された前記共振周波数の全ての値が前記判定基準パラメータよりも大きい場合、または、前記比較処理された前記共振周波数の全ての値が前記判定基準パラメータよりも小さい場合、前記超音波振動子に対して、前記プローブにかかる機械的負荷を低減する駆動制御を行うことを特徴とする請求項２に記載の超音波手術システム。
【請求項４】
前記制御手段は、前記被処置体に適切な医療処置を行う超音波振動が出力されているか否かを判定する出力判定パラメータと前記比較パラメータとを比較し、前記比較パラメータが該出力判定パラメータよりも小さい場合、前記超音波振動子に対して、前記プローブの振幅を大きくする駆動制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の超音波手術システム。
【請求項５】
前記制御手段は、前記超音波振動子に供給される電流の第１電流値および該第１電流値に対応する電圧をもとに、前記プローブにかかる機械的負荷に対応する第１比較パラメータを求めるとともに、前記第１電流値よりも低い第２電流値および該第２電流値に対応する電圧をもとに、前記プローブにかかる機械的負荷に対応する第２比較パラメータを求め、特定の前記被処置体と前記プローブとの接触状態を示す機械的負荷の変動範囲である判定基準パラメータと前記第１比較パラメータとを比較するとともに、該判定基準パラメータと前記第２比較パラメータとを比較し、前記第１比較パラメータおよび前記第２比較パラメータが該判定基準パラメータよりも大きい場合、前記超音波振動子に対して、前記プローブにかかる機械的負荷を低減する駆動制御を行うことを特徴とする請求項１または４に記載の超音波手術システム。
【請求項６】
前記制御手段は、前記判定基準パラメータと前記第１比較パラメータとを比較するとともに該判定基準パラメータと前記第２比較パラメータとを比較し、前記第１比較パラメータおよび前記第２比較パラメータが該判定基準パラメータよりも小さい場合、前記超音波振動子に対して、前記プローブの振幅を大きくする駆動制御を行うことを特徴とする請求項５に記載の超音波手術システム。
【請求項７】
超音波振動子をその共振点にて超音波出力するように駆動制御し、前記超音波振動子に接続したプローブを介して、前記超音波振動子から適宜出力される超音波振動を被処置体に伝達し、該被処置体に対する医療処置を行う超音波手術システムにおいて、
前記プローブに配置された複数の電極手段と、
少なくとも一つの前記電極手段と前記プローブとを絶縁する絶縁手段と、
前記プローブの表面に配置され、前記電極手段間を電気的に接続する導通手段と、
前記導通手段と電気的に接続され、前記導通手段の導通インピーダンスの変化をもとに前記導通手段の断線を監視し、前記導通手段の断線を検知した場合に、前記超音波振動子に対して、前記プローブにかかる機械的負荷を低減する駆動制御を行う制御手段と、
を備えたことを特徴とする超音波手術システム。
【請求項８】
被処置体に医療処置を行う超音波手術システムの超音波振動子に接続され、該超音波振動子から適宜出力される超音波振動を前記被処置体に伝達するプローブにおいて、
前記プローブを被覆し、交換可能な保護手段を備え、
前記保護手段は、前記プローブが挿入された硬性内視鏡と該プローブとの接触を阻害することを特徴とするプローブ。
【請求項９】
前記保護手段の被覆位置を示す位置指示手段を備えたことを特徴とする請求項８に記載のプローブ。
【請求項１０】
請求項８または９に記載のプローブを備えたことを特徴とする超音波手術システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、超音波振動を応用して生体組織の凝固、切開または結石の破砕、吸引等の外科的な医療処置を行う超音波手術システムおよびプローブに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、超音波振動を応用した外科手術用の超音波手術システムとして、超音波振動させたプローブを用い、生体組織を切開または切除する超音波凝固切開装置、あるいは体腔内の結石を破砕し、吸引する超音波結石破砕装置等が開発されている。この超音波手術システムにおける超音波振動は、ハンドピースに組み込まれた超音波振動子の駆動制御を行って実現され、一般に、この超音波振動子は、その基本共振周波数またはその近傍において駆動することが望ましい。また、超音波振動を伝達しているプローブが鉗子や硬性内視鏡等と接触した場合、このプローブにかかる機械的負荷が増大し、これにともない、このプローブのインピーダンスが増大する。この場合、超音波振動子の駆動を停止し、または、術者に対する警告を行って、このプローブの破損を防止する必要がある。このような技術に関し、たとえば、超音波振動子に供給される電流および電圧の位相差の平均値を求め、得られた平均値に対応する周波数変化によって駆動周波数を共振周波数に追尾させるとともに、該駆動周波数と初期設定周波数との差を監視し、これによって、インピーダンスが瞬間的に高い状態になった場合でも駆動周波数を共振周波数に追尾させるとともに、インピーダンスが常時高い状態になった場合に異常であると認識し、装置の停止を行う超音波手術システムがある（特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３４０８０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した特許文献１に記載された超音波手術システムでは、超音波振動子に供給される電流および電圧の位相差の平均値をもとにインピーダンスの増加に起因する駆動周波数の周波数変化を検出し、超音波振動子の破損等によってインピーダンスが常時高い状態になった場合に異常と認識し、装置の停止を行うようにしているので、プローブにかかる機械的負荷の増大を瞬時に検出することは困難な場合が多く、鉗子や硬性内視鏡等との接触によってプローブにかかる機械的負荷を瞬時に検出し、プローブに重度の損傷が発生する前に超音波振動子の駆動制御を行い、このプローブにかかる機械的負荷を低減することは困難であった。なお、この重度の損傷は、プローブの機械的寿命を著しく低下させるため、プローブに重度の損傷が発生した場合、施術中にプローブが故障し交換を必要とするため、医療処置に支障をきたすだけでなく、手術の効率が低下する。
【０００５】
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、プローブが鉗子や硬性内視鏡等と接触したことを瞬時に検出し、このプローブに重度の損傷が発生する前に超音波振動子の駆動制御を行って、このプローブにかかる機械的負荷を確実に低減でき、プローブの破損を防止できる超音波手術システムおよびプローブ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】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１にかかる超音波手術システムは、超音波振動子をその共振点にて超音波出力するように駆動制御し、前記超音波振動子に接続したプローブを介して、前記超音波振動子から適宜出力される超音波振動を被処置体に伝達し、該被処置体に対する医療処置を行う超音波手術システムにおいて、前記超音波振動子に供給される電圧を少なくとも用いて、前記プローブにかかる機械的負荷に対応する比較パラメータを求め、該比較パラメータと前記機械的負荷が前記プローブの損傷を誘発する負荷であるか否かを判定する判定基準パラメータとを比較し、該比較パラメータが該判定基準パラメータよりも大きい場合、前記超音波振動子に対して、前記プローブにかかる機械的負荷を低減する駆動制御を行う制御手段を備えたことを特徴とする。
【０００７】
この請求項１の発明によれば、制御手段が、前記超音波振動子に供給される電圧を少なくとも用いて、前記プローブにかかる機械的負荷に対応する比較パラメータを求め、該比較パラメータと前記機械的負荷が前記プローブの損傷を誘発する負荷であるか否かを判定する判定基準パラメータとを比較し、該比較パラメータが該判定基準パラメータよりも大きい場合、前記超音波振動子に対して、前記プローブにかかる機械的負荷を低減する駆動制御を行うようにし、前記プローブが鉗子または硬性内視鏡の金属部分等と接触したことを瞬時に検出して、前記プローブに重度の損傷が発生する前に前記プローブにかかる機械的負荷を低減し、これによって、前記医療処置の施術中に発生する前記プローブの破損を防止している。
【０００８】
また、請求項２にかかる超音波手術システムは、超音波振動子をその共振点にて超音波出力するように駆動制御し、前記超音波振動子に接続したプローブを介して、前記超音波振動子から適宜出力される超音波振動を被処置体に伝達し、該被処置体に対する医療処置を行う超音波手術システムにおいて、前記超音波振動子を駆動する駆動信号から検出された該超音波振動子の共振周波数と前記プローブに接触する接触物の硬さが該プローブの損傷を誘発する硬さであるか否かを判定する判定基準パラメータとを比較し、該共振周波数の値が該判定基準パラメータよりも大きい場合、前記超音波振動子に対して、前記プローブにかかる機械的負荷を低減する駆動制御を行う制御手段を備えたことを特徴とする。
【０００９】
この請求項２の発明によれば、制御手段が、前記超音波振動子を駆動する駆動信号から検出された該超音波振動子の共振周波数と前記プローブに接触する接触物の硬さが該プローブの損傷を誘発する硬さであるか否かを判定する判定基準パラメータとを比較し、該共振周波数の値が該判定基準パラメータよりも大きい場合、前記超音波振動子に対して、前記プローブにかかる機械的負荷を低減する駆動制御を行うようにし、前記プローブが鉗子や硬性内視鏡の金属部分等と接触した場合に、前記接触物の硬さが前記プローブの破損を誘発する硬さであることを瞬時に検出して、前記プローブに重度の損傷が発生する前に該プローブにかかる機械的負荷を低減し、これによって、前記医療処置の施術中に発生する前記プローブの破損を防止している。
【００１０】
また、請求項３にかかる超音波手術システムは、上記発明において、前記制御手段は、特定の前記被処置体と前記プローブとの接触状態を示す機械的負荷の変動範囲である判定基準パラメータと変動する前記共振周波数とを比較する比較処理を複数回行い、該比較処理された前記共振周波数の全ての値が前記判定基準パラメータよりも大きい場合、または、前記比較処理された前記共振周波数の全ての値が前記判定基準パラメータよりも小さい場合、前記超音波振動子に対して、前記プローブにかかる機械的負荷を低減する駆動制御を行うことを特徴とする。
【００１１】
この請求項３の発明によれば、前記制御手段が、特定の前記被処置体と前記プローブとの接触状態を示す機械的負荷の変動範囲である判定基準パラメータと変動する前記共振周波数とを比較する比較処理を複数回行い、該比較処理された前記共振周波数の全ての値が前記判定基準パラメータよりも大きい場合、または、前記比較処理された前記共振周波数の全ての値が前記判定基準パラメータよりも小さい場合、前記超音波振動子に対して、前記プローブにかかる機械的負荷を低減する駆動制御を行うようにし、前記プローブに接触する接触物が、鉗子や硬性内視鏡の金属部分等の硬い物体または生体組織や灌流水等の結石よりも軟らかい物体のいずれであるかを確実に判定して、前記プローブに重度の損傷が発生する前に該プローブにかかる機械的負荷を低減するとともに前記医療処置を行うための超音波振動を効率よく出力し、前記医療処置の施術中に発生する前記プローブの破損を防止できるとともに前記医療処置の作業効率を高めている。
【００１２】
また、請求項４にかかる超音波手術システムは、上記発明において、前記制御手段は、前記被処置体に適切な医療処置を行う超音波振動が出力されているか否かを判定する出力判定パラメータと前記比較パラメータとを比較し、前記比較パラメータが該出力判定パラメータよりも小さい場合、前記超音波振動子に対して、前記プローブの振幅を大きくする駆動制御を行うことを特徴とする。
【００１３】
この請求項４の発明によれば、前記制御手段が、前記被処置体に適切な医療処置を行う超音波振動が出力されているか否かを判定する出力判定パラメータと前記比較パラメータとを比較し、前記比較パラメータが該出力判定パラメータよりも小さい場合、前記超音波振動子に対して、前記プローブの振幅を大きくする駆動制御を行うようにし、前記被処置体に対する適切な医療処置を行うための超音波振動を確実に出力することができ、前記医療処置の施術中に発生する前記プローブの破損を防止するとともに前記医療処置の作業効率を高めている。
【００１４】
また、請求項５にかかる超音波手術システムは、上記発明において、前記制御手段は、前記超音波振動子に供給される電流の第１電流値および該第１電流値に対応する電圧をもとに、前記プローブにかかる機械的負荷に対応する第１比較パラメータを求めるとともに、前記第１電流値よりも低い第２電流値および該第２電流値に対応する電圧をもとに、前記プローブにかかる機械的負荷に対応する第２比較パラメータを求め、特定の前記被処置体と前記プローブとの接触状態を示す機械的負荷の変動範囲である判定基準パラメータと前記第１比較パラメータとを比較するとともに、該判定基準パラメータと前記第２比較パラメータとを比較し、前記第１比較パラメータおよび前記第２比較パラメータが該判定基準パラメータよりも大きい場合、前記超音波振動子に対して、前記プローブにかかる機械的負荷を低減する駆動制御を行うことを特徴とする。
【００１５】
この請求項５の発明によれば、前記制御手段が、前記超音波振動子に供給される電流の第１電流値および該第１電流値に対応する電圧をもとに、前記プローブにかかる機械的負荷に対応する第１比較パラメータを求めるとともに、前記第１電流値よりも低い第２電流値および該第２電流値に対応する電圧をもとに、前記プローブにかかる機械的負荷に対応する第２比較パラメータを求め、さらに、特定の前記被処置体と前記プローブとの接触状態を示す機械的負荷の変動範囲である判定基準パラメータと前記第１比較パラメータとを比較するとともに、該判定基準パラメータと前記第２比較パラメータとを比較し、前記第１比較パラメータおよび前記第２比較パラメータが該判定基準パラメータよりも大きい場合に、前記超音波振動子に対して、前記プローブにかかる機械的負荷を低減する駆動制御を行うようにし、前記超音波振動子によって出力される超音波振動の振幅が変調された場合であっても、前記プローブが鉗子または硬性内視鏡の金属部分等と接触したことを瞬時に検出して、前記プローブに重度の損傷が発生する前に前記プローブにかかる機械的負荷を低減し、これによって、前記医療処置の施術中に発生する前記プローブの破損を防止している。
【００１６】
また、請求項６にかかる超音波手術システムは、上記発明において、前記制御手段は、前記判定基準パラメータと前記第１比較パラメータとを比較するとともに該判定基準パラメータと前記第２比較パラメータとを比較し、前記第１比較パラメータおよび前記第２比較パラメータが該判定基準パラメータよりも小さい場合、前記超音波振動子に対して、前記プローブの振幅を大きくする駆動制御を行うことを特徴とする。
【００１７】
この請求項６の発明によれば、前記制御手段が、前記判定基準パラメータと前記第１比較パラメータとを比較するとともに該判定基準パラメータと前記第２比較パラメータとを比較し、前記第１比較パラメータおよび前記第２比較パラメータが該判定基準パラメータよりも小さい場合、前記超音波振動子に対して、前記プローブの振幅を大きくする駆動制御を行うようにし、前記超音波振動子によって出力される超音波振動の振幅が変調された場合であっても、前記被処置体に対する適切な医療処置を行うための超音波振動を確実に出力することができ、前記医療処置の施術中に発生する前記プローブの破損を防止するとともに前記医療処置の作業効率を高めている。
【００１８】
また、請求項７にかかる超音波手術システムは、超音波振動子をその共振点にて超音波出力するように駆動制御し、前記超音波振動子に接続したプローブを介して、前記超音波振動子から適宜出力される超音波振動を被処置体に伝達し、該被処置体に対する医療処置を行う超音波手術システムにおいて、前記プローブに配置された複数の電極手段と、少なくとも一つの前記電極手段と前記プローブとを絶縁する絶縁手段と、前記プローブの表面に配置され、前記電極手段間を電気的に接続する導通手段と、前記導通手段と電気的に接続され、前記導通手段の導通インピーダンスの変化をもとに前記導通手段の断線を監視し、前記導通手段の断線を検知した場合に、前記超音波振動子に対して、前記プローブにかかる機械的負荷を低減する駆動制御を行う制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１９】
この請求項７の発明によれば、複数の電極手段が、前記プローブに配置され、絶縁手段が、少なくとも一つの前記電極手段と前記プローブとを絶縁し、導通手段が、前記プローブの表面に配置され、前記電極手段間を電気的に接続し、制御手段が、前記導通手段と電気的に接続され、前記導通手段の導通インピーダンスの変化をもとに前記導通手段の断線を監視し、前記導通手段の断線を検知した場合に、前記超音波振動子に対して、前記プローブにかかる機械的負荷を低減する駆動制御を行うようにし、鉗子や硬性内視鏡の金属部分等と前記プローブとの接触に起因して該プローブが破損する前に、該プローブにかかる機械的負荷を低減し、該プローブの破損を防止できる超音波手術システムを容易に実現している。
【００２０】
また、請求項８にかかるプローブは、被処置体に医療処置を行う超音波手術システムの超音波振動子に接続され、該超音波振動子から適宜出力される超音波振動を前記被処置体に伝達するプローブにおいて、前記プローブを被覆し、交換可能な保護手段を備え、前記保護手段は、前記プローブが挿入された硬性内視鏡と該プローブとの接触を阻害することを特徴とする。
【００２１】
この請求項８の発明によれば、保護手段が、前記プローブを被覆して、該プローブが挿入された硬性内視鏡と該プローブとの接触を阻害するようにし、前記硬性内視鏡に挿入された前記プローブを用いて前記医療処置を行った場合に、該硬性内視鏡との接触に起因する該プローブの破損を容易に防止し、さらに、前記プローブを被覆した前記保護手段が交換できるようにし、前記硬性内視鏡との接触によって破損した前記保護手段と新規の前記保護手段とを容易に交換でき、前記プローブの機械的強度を容易に維持している。
【００２２】
また、請求項９にかかるプローブは、上記発明において、前記保護手段の被覆位置を示す位置指示手段を備えたことを特徴とする。
【００２３】
この請求項９の発明によれば、位置指示手段が、前記保護手段の被覆位置を示すようにし、前記保護手段は、前記プローブと前記硬性内視鏡との接触部分を効率よく被覆することができ、これによって、前記硬性内視鏡と前記プローブとの接触を効率よく阻害し、前記硬性内視鏡との接触に起因する前記プローブの破損を効率よく防止している。
【００２４】
また、請求項１０にかかる超音波手術システムは、請求項８または９に記載のプローブを備えたことを特徴とする。
【００２５】
この請求項１０の発明によれば、請求項８または９に記載のプローブを備えるようにしているので、上述した請求項８または９の作用効果を奏する。
【発明の効果】
【００２６】
請求項１の発明によれば、制御手段が、前記超音波振動子に供給される電圧を少なくとも用いて、前記プローブにかかる機械的負荷に対応する比較パラメータを求め、該比較パラメータと前記機械的負荷が前記プローブの損傷を誘発する負荷であるか否かを判定する判定基準パラメータとを比較し、該比較パラメータが該判定基準パラメータよりも大きい場合、前記超音波振動子に対して、前記プローブにかかる機械的負荷を低減する駆動制御を行うので、前記プローブが鉗子または硬性内視鏡の金属部分等と接触したことを瞬時に検出して、前記プローブに重度の損傷が発生する前に前記プローブにかかる機械的負荷を低減でき、これによって、前記医療処置の施術中に発生する前記プローブの破損を防止できるという効果を奏する。
【００２７】
また、請求項２の発明によれば、制御手段が、前記超音波振動子を駆動する駆動信号から検出された該超音波振動子の共振周波数と前記プローブに接触する接触物の硬さが該プローブの損傷を誘発する硬さであるか否かを判定する判定基準パラメータとを比較し、該共振周波数の値が該判定基準パラメータよりも大きい場合、前記超音波振動子に対して、前記プローブにかかる機械的負荷を低減する駆動制御を行うので、前記プローブが鉗子や硬性内視鏡の金属部分等と接触した場合に、前記接触物の硬さが前記プローブの破損を誘発する硬さであることを瞬時に検出して、前記プローブに重度の損傷が発生する前に該プローブにかかる機械的負荷を低減でき、これによって、前記医療処置の施術中に発生する前記プローブの破損を防止できるという効果を奏する。
【００２８】
また、請求項３の発明によれば、前記制御手段が、特定の前記被処置体と前記プローブとの接触状態を示す機械的負荷の変動範囲である判定基準パラメータと変動する前記共振周波数とを比較する比較処理を複数回行い、該比較処理された前記共振周波数の全ての値が前記判定基準パラメータよりも大きい場合、または、前記比較処理された前記共振周波数の全ての値が前記判定基準パラメータよりも小さい場合、前記超音波振動子に対して、前記プローブにかかる機械的負荷を低減する駆動制御を行うので、前記プローブに接触する接触物が、鉗子や硬性内視鏡の金属部分等の硬い物体または生体組織や灌流水等の結石よりも軟らかい物体のいずれであるかを確実に判定し、前記プローブに重度の損傷が発生する前に該プローブにかかる機械的負荷を低減できるとともに前記医療処置を行うための超音波振動を効率よく出力することができ、前記医療処置の施術中に発生する前記プローブの破損を防止できるとともに前記医療処置の作業効率を高めることができるという効果を奏する。
【００２９】
また、請求項４の発明によれば、前記制御手段が、前記被処置体に適切な医療処置を行う超音波振動が出力されているか否かを判定する出力判定パラメータと前記比較パラメータとを比較し、前記比較パラメータが該出力判定パラメータよりも小さい場合、前記超音波振動子に対して、前記プローブの振幅を大きくする駆動制御を行うので、前記被処置体に対する適切な医療処置を行うための超音波振動を確実に出力することができ、前記医療処置の施術中に発生する前記プローブの破損を防止できるとともに前記医療処置の作業効率を高めることができるという効果を奏する。
【００３０】
また、請求項５の発明によれば、前記制御手段が、前記超音波振動子に供給される電流の第１電流値および該第１電流値に対応する電圧をもとに、前記プローブにかかる機械的負荷に対応する第１比較パラメータを求めるとともに、前記第１電流値よりも低い第２電流値および該第２電流値に対応する電圧をもとに、前記プローブにかかる機械的負荷に対応する第２比較パラメータを求め、さらに、特定の前記被処置体と前記プローブとの接触状態を示す機械的負荷の変動範囲である判定基準パラメータと前記第１比較パラメータとを比較するとともに、該判定基準パラメータと前記第２比較パラメータとを比較し、前記第１比較パラメータおよび前記第２比較パラメータが該判定基準パラメータよりも大きい場合に、前記超音波振動子に対して、前記プローブにかかる機械的負荷を低減する駆動制御を行うので、前記超音波振動子によって出力される超音波振動の振幅が変調された場合であっても、前記プローブが鉗子または硬性内視鏡の金属部分等と接触したことを瞬時に検出して、前記プローブに重度の損傷が発生する前に前記プローブにかかる機械的負荷を低減することができ、これによって、前記医療処置の施術中に発生する前記プローブの破損を防止できるという効果を奏する。
【００３１】
また、請求項６の発明によれば、前記制御手段が、前記判定基準パラメータと前記第１比較パラメータとを比較するとともに該判定基準パラメータと前記第２比較パラメータとを比較し、前記第１比較パラメータおよび前記第２比較パラメータが該判定基準パラメータよりも小さい場合、前記超音波振動子に対して、前記プローブの振幅を大きくする駆動制御を行うので、前記超音波振動子によって出力される超音波振動の振幅が変調された場合であっても、前記被処置体に対する適切な医療処置を行うための超音波振動を確実に出力することができ、前記医療処置の施術中に発生する前記プローブの破損を防止できるとともに前記医療処置の作業効率を高めることができるという効果を奏する。
【００３２】
また、請求項７の発明によれば、複数の電極手段が、前記プローブに配置され、絶縁手段が、少なくとも一つの前記電極手段と前記プローブとを絶縁し、導通手段が、前記プローブの表面に配置され、前記電極手段間を電気的に接続し、制御手段が、前記導通手段と電気的に接続され、前記導通手段の導通インピーダンスの変化をもとに前記導通手段の断線を監視し、前記導通手段の断線を検知した場合に、前記超音波振動子に対して、前記プローブにかかる機械的負荷を低減する駆動制御を行うので、鉗子や硬性内視鏡の金属部分等と前記プローブとの接触に起因して該プローブが破損する前に、該プローブにかかる機械的負荷を低減することができ、該プローブの破損を防止できる超音波手術システムを容易に実現できるという効果を奏する。
【００３３】
また、請求項８の発明によれば、保護手段が、前記プローブを被覆して、該プローブが挿入された硬性内視鏡と該プローブとの接触を阻害するので、前記硬性内視鏡に挿入された前記プローブを用いて前記医療処置を行った場合に、該硬性内視鏡との接触に起因する該プローブの破損を容易に防止できるという効果を奏する。さらに、前記プローブを被覆した前記保護手段が交換できるので、前記硬性内視鏡との接触によって破損した前記保護手段と新規の前記保護手段とを容易に交換でき、前記プローブの機械的強度を容易に維持できるという効果を奏する。
【００３４】
また、請求項９の発明によれば、位置指示手段が、前記保護手段の被覆位置を示すので、前記保護手段は、前記プローブと前記硬性内視鏡との接触部分を効率よく被覆することができ、これによって、前記硬性内視鏡と前記プローブとの接触を効率よく阻害でき、前記硬性内視鏡との接触に起因する前記プローブの破損を効率よく防止できるという効果を奏する。
【００３５】
また、請求項１０の発明によれば、請求項８または９に記載のプローブを備えるようにしているので、上述した請求項８または９の作用効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、添付図面を参照して、この発明にかかる超音波手術システムおよびプローブの好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、以下では、この発明にかかる超音波手術システムとして、体腔内の結石を破砕し吸引する超音波結石破砕装置を例示した場合について説明する。
【００３７】
（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１である超音波手術システムの概略構成を示す模式図である。図１において、超音波手術システム１０は、電源スイッチ１ａ、吸引ポンプ１ｂ、出力部１ｃ、および操作スイッチ１ｄが配置された装置本体１と、圧電セラミック等によって構成される超音波振動子２ａおよびプローブ２ｂを有するハンドピース２と、ペダルが配置されたフットスイッチ３とを有する。超音波振動子２ａは、ケーブ４ａを介して装置本体１と電気的に接続され、チューブ５ａを介して吸引ポンプ１ｂと接続される。フットスイッチ３は、ケーブル４ｂを介して装置本体１と電気的に接続される。また、吸引ポンプ１ｂには、チューブ５ａに連通するチューブ５ｂが配置される。
【００３８】
プローブ２ｂは、チタンまたはその合金等によって実現され、超音波振動子２ａに着脱自在に接続される。この超音波振動子２ａとプローブ２ｂとの接続は、たとえば、プローブ２ｂを超音波振動子２ａに螺子締結し、またはバネ等を用いて嵌め込むことによって達成し、この接続によって、超音波振動子２ａから出力された超音波振動をプローブ２ｂに伝達することができる。また、超音波振動子２ａおよびプローブ２ｂには、プローブ２ｂの先端から超音波振動子２ａのチューブ５ａ接続部に至る各内部を貫通する貫通口（図示せず）が配置され、吸引ポンプ１ｂが吸引処理を行った場合、プローブ２ｂ先端の近傍にある結石等の被処置体は、超音波振動子２ａおよびプローブ２ｂの貫通口およびチューブ５ａを流通して吸引ポンプ１ｂに吸引される。なお、上述した超音波振動子２ａおよびプローブ２ｂの接続によって、この吸引ポンプ１ｂによる吸引処理は阻害されない。
【００３９】
硬性内視鏡７は、接眼レンズ７ａ、生理食塩水等の灌流水を流通するチューブ７ｂ、およびプローブ２ｂを挿入する挿入口７ｃを有する。また、硬性内視鏡７には、その内部を長手方向に貫通する貫通口（図示せず）が配置され、挿入口７ｃから挿入されたプローブ２ｂは、硬性内視鏡７内部を着脱自在に貫通する。この場合、挿入されたプローブ２ｂと硬性内視鏡７の貫通口との間には、プローブ２ｂを自在に操作できる程度の隙間がある。また、この貫通口は、プローブ２ｂを挿入するとともにチューブ７ｂから流通された灌流水を硬性内視鏡７の先端近傍に供給するように機能する。なお、プローブ２ｂおよび硬性内視鏡７は、オートクレーブ等による過酷な滅菌処理に耐え得るような各種材料を用いて構成されることが望ましい。
【００４０】
ここで、装置本体１の電源スイッチ１ａがオン状態にされ、操作スイッチ１ｄによって超音波出力に関する設定値（超音波出力設定値）が入力され、フットスイッチ３から駆動指示が入力された場合、装置本体１は、術者によって設定された超音波出力設定値に対応する超音波振動を超音波振動子２ａに出力させ、プローブ２ｂに該超音波振動を伝達させる。これによって、超音波手術システム１０は、結石や生体組織等の被処置体に対して所望の医療処置を行うことができる。たとえば、体腔内の結石を破砕し吸引する場合、術者は、超音波振動を伝達させたプローブ２ｂを体腔内の結石に接触させて該結石を破砕し、硬性内視鏡７のチューブ７ｂを介して供給された灌流水とともに破砕した結石を吸引する。この灌流水および結石に対する吸引処理は、吸引ポンプ１ｂを駆動した状態で、破砕した結石にプローブ２ｂの先端を近接させて達成する。吸引ポンプ１ｂは、チューブ５ｂを有し、吸引した灌流水および結石をボトル６に排出する。なお、術者によって入力される超音波出力設定値は、超音波振動子２ａの超音波出力に関する設定値であり、たとえば、超音波振動子２ａを駆動する電流値、電圧値、電力値、または駆動周波数等である。
【００４１】
つぎに、超音波手術システム１０の装置本体１について詳細に説明する。図２は、装置本体１の基本構成を例示するブロック図である。図２において、装置本体１は、基準周波数発振部１１、スイッチ回路１２、駆動回路１３、電流制御部１４、電力増幅部１５、検出部１６、制御部１７、および警告出力回路１８を有する。検出部１６には、スイッチ回路１２、駆動回路１３、電流制御部１４、電力増幅部１５、および制御部１７が接続される。この場合、駆動回路１３、電流制御部１４、電力増幅部１５、および検出部１６がループ状に接続され、電流制御部１４、電力増幅部１５、および検出部１６がループ状に接続される。また、基準周波数発振部１１、駆動回路１３、および検出部１６は、基準周波数発振部１１から送出された信号または検出部１６からフィードバックされた信号を選択的に駆動回路１３に供給するように、スイッチ回路１２に接続される。また、検出部１６は、ハンドピース２の超音波振動子２ａに接続される。制御部１７は、スイッチ回路１２、電流制御部１４、および警告出力回路１８を制御する。
【００４２】
基準周波数発振部１１は、超音波振動子２ａの共振周波数ｆｒまたは共振周波数ｆｒ近傍の周波数によって発振する発信器を用いて実現され、装置本体１の電源スイッチ１ａがオン状態になった場合に、超音波振動子２ａを起動する周波数として、共振周波数ｆｒまたは共振周波数ｆｒ近傍の周波数である基準周波数を発振するように機能する。この場合、基準周波数発振部１１は、この基準周波数に対応する基準周波数信号Ｓ１をスイッチ回路１２に出力する。なお、この基準周波数は、制御部１７が共振周波数ｆｒを検出するための基準の周波数に相当する。
【００４３】
スイッチ回路１２は、制御部１７の制御のもと、駆動回路１３に供給する信号を切り換える機能を有し、上述したように、基準周波数発振部１１から送出された信号または検出部１６からフィードバックされた信号を選択的に駆動回路１３に供給する。スイッチ回路１２は、超音波振動子２ａの起動時において、基準周波数発振部１１から送出された基準周波数信号Ｓ１を駆動回路１３に供給するように制御される。また、制御部１７が共振周波数ｆｒを検出した場合、スイッチ回路１２は、検出部１６からフィードバックされた信号を駆動回路１３に供給するように制御される。
【００４４】
駆動回路１３は、位相比較器、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）、および電圧制御発振器（ＶＣＯ）等を用いて構成されるアナログ方式による位相同期回路を有することで実現され、超音波振動子２ａを駆動する駆動周波数にて発振し、該駆動周波数に対応する駆動信号を出力する。なお、駆動回路１３は、位相比較器、ダイレクトデジタルシンセサイザ（ＤＤＳ）、およびＵＰ／ＤＯＷＮカウンタ等を用いて構成されるデジタル方式による位相同期回路を有するようにしても実現できる。
【００４５】
駆動回路１３は、超音波振動子２ａの起動時において、基準周波数信号Ｓ１が駆動回路１３に入力された場合、この基準周波数信号Ｓ１に対応する基準周波数にて発振し、該基準周波数を駆動周波数とする駆動信号を出力する。一方、超音波振動子２ａが基準周波数にて起動し、制御部１７が超音波振動子２ａの共振周波数ｆｒを検出した場合、駆動回路１３には、検出部１６からフィードバックされる電圧位相信号θVおよび電流位相信号θIが入力される。ただし、電圧位相信号θVおよび電流位相信号θIは、超音波振動子２ａに入力される駆動信号の電圧位相および電流位相にそれぞれ対応し、電流位相信号θIは、上述したように、スイッチ回路１２を介して駆動回路１３に入力される。この場合、駆動回路１３は、入力された電圧位相信号θVおよび電流位相信号θIをもとに駆動信号の電流および電圧の位相差を検出し、該位相差が零になる周波数（共振周波数ｆｒ）にて発振する。これによって、駆動回路１３は、共振周波数ｆｒを駆動周波数とする駆動信号を出力することができる。その後、駆動回路１３は、検出部１６からフィードバックされた電圧位相信号θVおよび電流位相信号θIをもとに、駆動信号の電流および電圧の各位相の差を零に制御するＰＬＬ制御を行い、共振周波数ｆｒによる発振を維持するとともに共振周波数ｆｒを駆動周波数とする駆動信号を出力する。
【００４６】
駆動回路１３から出力された駆動信号は、電流制御部１４に供給される。電流制御部１４は、差動増幅回路および掛け算回路等を用いて実現される。電流制御部１４は、制御部１７によって設定された電流設定値｜Ｉ｜setと検出部１６によって検出された駆動信号の電流値｜Ｉ｜とをもとに、駆動回路１３から入力された駆動信号の電流増幅率を決定し、該駆動信号の電流値を電流設定値｜Ｉ｜setに近づける。すなわち、電流制御部１４は、超音波振動子２ａに入力される駆動信号の電流値｜Ｉ｜を電流設定値｜Ｉ｜setと略同値にする定電流制御を行う。この場合、電流制御部１４には、電流設定信号｜Ｉ｜setに対応する電流設定信号Ｓ２が制御部１７から入力され、超音波振動子２ａに入力される駆動信号の電流値｜Ｉ｜に対応する電流値信号Ｓ３が検知部１６から入力される。なお、超音波振動子２ａによって出力される超音波振動の振幅は、駆動信号の電流値｜Ｉ｜に比例し、電流制御部１４が、駆動信号の電流値｜Ｉ｜と電流設定値｜Ｉ｜setとを略同値にする定電流制御を行うことによって、超音波振動子２ａは、電流設定値｜Ｉ｜setに対応する振幅で超音波振動を出力することができる。その後、電流制御部１４は、電流設定値｜Ｉ｜setと略同値である電流値の駆動信号を出力する。
【００４７】
電流制御部１４から出力された駆動信号は、電力増幅部１５に入力される。電力増幅部１５は、入力信号の電力を増幅する周知の増幅回路を用いて実現され、電流制御部１４から入力された駆動信号の電力を増幅する。電力増幅部１５によって電力増幅がなされた駆動信号が超音波振動子２ａに入力された場合、この超音波振動子２ａは、術者による超音波出力設定値に対応した超音波振動をプローブ２ｂに伝達できる。ただし、この駆動信号は、上述したように、電流制御部１４によって定電流制御がなされているので、電力増幅部１５は、入力された駆動信号の電圧増幅を行って、該駆動信号の電力を増幅することが望ましい。なお、電力増幅部１５は、上述した電流増幅率に対応する信号を電流制御部１４から受信し、該電流増幅率をもとに駆動信号の電流を増幅するとともに該駆動信号の電圧を増幅して、該駆動信号の電力増幅を達成してもよい。この場合、電流制御部１４は、駆動信号の電流を増幅しなくてもよい。
【００４８】
その後、電力増幅部１５によって電力の増幅がなされた駆動信号は、検出部１６に入力される。検出部１６は、入力された駆動信号から超音波振動子２ａに供給される電流および電圧を検出し、該電流の位相に対応する電流位相信号θIおよび該電圧の位相に対応する電圧位相信号θVを生成する。また、検出部１６は、超音波振動子２ａに供給される電流値｜Ｉ｜に対応する電流値信号Ｓ３と超音波振動子２ａに供給される電圧値｜Ｖ｜に対応する電圧値信号Ｓ４を生成する。検出部１６は、生成した電流位相信号θIをスイッチ回路１２および制御部１７に出力し、生成した電圧位相信号θVを駆動回路１３および制御部１７に出力する。さらに、検出部１６は、生成した電流値信号Ｓ３を電流制御部１４および制御部１７に出力し、生成した電圧値信号Ｓ４を制御部１７に出力する。すなわち、検出部１６は、駆動回路１３に対するフィードバック信号として電流位相信号θIおよび電圧位相信号θVを出力し、電流制御部１４に対するフィードバック信号として電流値信号Ｓ３を出力する。一方、検出部１６は、電力増幅がなされた駆動信号を超音波振動子２ａに出力する。この場合、超音波振動子２ａは、入力された駆動信号によって得られた電気的エネルギーを超音波振動に変換し、該超音波振動をプローブ２ｂに出力する。
【００４９】
制御部１７は、処理プログラム等の各種データが格納されたＲＯＭ、各演算パラメータ等を格納するＲＡＭ（Random Access Memory）、およびＲＯＭ（Read Only Memory）に格納された処理プログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）等を用いて実現される。制御部１７は、共振点検出部１７ａ、出力指示部１７ｂ、インピーダンス処理部１７ｃ、および記憶部１７ｄを有する。記憶部１７ｄには、後述する上限インピーダンスＲ１，Ｒ３および下限インピーダンスＲ２が記憶され、制御部１７は、この上限インピーダンスＲ１，Ｒ３および下段インピーダンスＲ２を判定基準情報として管理する。また、上述した超音波出力設定値が術者によって入力された場合、制御部１７は、超音波振動子２ａの駆動制御に関する駆動管理情報として、入力された超音波出力設定値を記憶部１７ｄに記憶するとともに管理する。さらに、制御部１７は、駆動信号の電流および電圧の位相に関する位相情報として、電流位相信号θIに対応する電流位相および電圧位相信号θVに対応する電圧位相を記憶部１７ｄに記憶するとともに管理し、超音波振動子２ａの駆動に関する駆動情報として、電流値信号Ｓ３に対応する電流値｜Ｉ｜および電圧値信号Ｓ４に対応する電圧値｜Ｖ｜を記憶部１７ｄに記憶するとともに管理する。
【００５０】
また、制御部１７は、超音波振動子２ａの起動時において、基準周波数信号Ｓ１を駆動回路１３に供給するようにスイッチ回路１２を制御し、共振点検出部１７ａが共振周波数ｆｒを検出した場合、電流位相信号θIを駆動回路１３に供給するようにスイッチ回路１２を制御する。さらに、制御部１７は、プローブ２ｂが鉗子または硬性内視鏡７の金属部分等と接触したと判定した場合、出力指示部１７ｂに対して電流設定値｜Ｉ｜setを低下する指示信号を出力するとともに、警告出力回路１８に警告出力を指示する指示信号を出力する。警告出力回路１８は、表示回路または音源回路等を用いて実現され、制御部１７から入力された指示信号をもとに、プローブ２ｂと金属部分等との接触状態を示す表示またはブザー音等を装置本体１の出力部１ｃに出力させる。なお、制御部１７は、生体組織等の被処置体に過度の超音波振動が出力される場合に、警告出力回路１８に警告出力を指示する指示信号を出力してもよい。
【００５１】
共振点検出部１７ａは、超音波振動子２ａに入力される駆動信号の電流および電圧の各位相情報をもとに超音波振動子２ａの共振周波数ｆｒを検出する。ただし、共振点検出部１７ａは、電流位相信号θIおよび電圧位相信号θVを検出部１６から受信し、超音波振動子２ａに入力される駆動信号の電流および電圧の各位相情報を得る。共振点検出部１７ａは、この駆動信号の電流位相および電圧位相の差が零であると認識した場合に、超音波振動子２ａの共振周波数ｆｒを検出する。この場合、超音波振動子２ａは、共振周波数ｆｒまたはその近傍の周波数にて駆動可能な状態になる。共振点検出部１７ａが共振周波数ｆｒを検出した場合、制御部１７は、上述したように、検出部１６からフィードバックされる電流位相信号θＩが駆動回路１３に入力されるようにスイッチ回路１２を制御する。
【００５２】
出力指示部１７ｂは、術者によって入力された超音波出力設定値をもとに、駆動信号の電流設定値｜Ｉ｜setを決定し、電流設定値｜Ｉ｜setに対応する電流設定信号Ｓ２を電流制御部１４に送出する。ただし、出力指示部１７ｂは、超音波振動子２ａの起動後の状態に応じて、適切な電流設定値｜Ｉ｜setを出力し、超音波振動子２ａが共振周波数ｆｒにて駆動可能な状態になった場合に、術者による超音波出力設定値に対応する電流設定値｜Ｉ｜setを出力する。図３は、出力指示部１７ｂが、超音波振動子２ａの状態に応じて電流設定値｜Ｉ｜setを設定した場合の電流設定値｜Ｉ｜setの変動を例示する図である。図３に示すように、出力指示部１７ｂは、期間ｔａにおいて電流設定値｜Ｉ｜setを設定値Ｉ0にし、期間ｔｂにおいて電流設定値｜Ｉ｜setを設定値Ｉ0から設定値Ｉ1まで徐々に上昇させ、期間ｔｃにおいて電流設定値｜Ｉ｜setを設定値Ｉ1にしている。
【００５３】
ただし、期間ｔａは、共振点検出部１７ａが超音波振動子２ａの共振周波数ｆｒを検出するまでの期間（共振点検出期間）である。期間ｔｂは、超音波振動子２ａに入力される駆動信号の電流値を超音波出力設定値に対応する電流値まで増幅する期間であり、超音波振動子２ａが、超音波出力設定値に対応する超音波出力駆動を安定して行える状態（定常駆動状態）になるまでの準備期間である。期間ｔｃは、超音波振動子２ａが定常駆動状態であり、所望の超音波振動を出力できる期間である。すなわち、超音波振動子２ａが共振周波数ｆｒにて駆動できない状態である場合、出力指示部１７ｂは、電流設定値｜Ｉ｜setを設定値Ｉ0にし、超音波振動子２ａを低い電流値で駆動させる。つぎに、超音波振動子２ａが共振周波数ｆｒにて駆動可能な状態になった場合、出力指示部１７ｂは、設定値Ｉ0に設定した電流設定値｜Ｉ｜setを設定値Ｉ1に上昇させる。その後、出力指示部１７ｂが電流設定値｜Ｉ｜setを設定値Ｉ1にした場合に、設定値Ｉ1に対応する電流値｜Ｉ｜が音波振動子２ａに供給され、これによって、超音波振動子２ａは、定常駆動状態になる。
【００５４】
また、術者による超音波出力設定値に対応した電流設定値｜Ｉ｜setが出力された場合、出力指示部１７ｂは、駆動信号の電流値｜Ｉ｜に対するしきい電流値Ｉthを設定し、電流値｜Ｉ｜を監視する。この場合、制御部１７は、設定されたしきい電流値Ｉthを上述した判定基準情報の一部として記憶部１７ｄに記憶するとともに管理する。ただし、しきい電流値Ｉthは、駆動信号が超音波出力設定値に対応した電流設定値｜Ｉ｜set（たとえば、設定値Ｉ1）と略同等の電流値を有しているか否かを判定する値であり、電流値｜Ｉ｜がしきい電流値Ｉthより小さい場合、電流値｜Ｉ｜は、超音波出力設定値に対応した電流設定値｜Ｉ｜setに対して低い値であると判定される。なお、電流制御部１４が、しきい電流値Ｉthによって電流値｜Ｉ｜を監視してもよい。
【００５５】
さらに、出力指示部１７ｂは、プローブ２ｂの損傷を誘発する機械的負荷が該プローブ２ｂにかかった場合、制御部１７の制御のもと、所定の電流変化量ΔＩａだけ電流設定値｜Ｉ｜setを低下させる。その後、出力指示部１７ｂは、駆動信号の電流値｜Ｉ｜が超音波出力設定値による電流設定値｜Ｉ｜setよりも低い値になるように、電流制御部１４に指示する。この場合、出力指示部１７ｂは、しきい電流値Ｉthと電流値｜Ｉ｜とを比較し、該電流値｜Ｉ｜が超音波出力設定値による電流設定値｜Ｉ｜setよりも低いか否かを判定する。また、出力指示部１７ｂは、プローブ２ｂの損傷を誘発する機械的負荷が解消された場合、制御部１７の制御のもと、所定の電流変化量ΔＩｂだけ電流設定値｜Ｉ｜setを上昇させる。この場合、出力指示部１７ｂは、術者による超音波出力設定値に対応した電流設定値｜Ｉ｜set（たとえば、設定値Ｉ1）を上限として、電流設定値｜Ｉ｜setを上昇させる。
【００５６】
インピーダンス処理部１７ｃは、超音波振動子２ａに入力される駆動信号の電流値および電圧値をもとに超音波振動子２ａの駆動時のインピーダンス｜Ｚ｜を検出し、得られたインピーダンス｜Ｚ｜と上限インピーダンスＲ１，Ｒ３との比較処理または該インピーダンス｜Ｚ｜と下限インピーダンスＲ２との比較処理を行う。ただし、インピーダンス処理部１７ｃは、電流値信号Ｓ３および電圧値信号Ｓ４を検出部１６から受信し、超音波振動子２ａに入力される駆動信号の電流値および電圧値を得る。なお、制御部１７は、検出したインピーダンス｜Ｚ｜を駆動情報の一部として記憶部１７ｄに記憶するとともに、上限インピーダンスＲ１,Ｒ３および下限インピーダンスＲ２との比較パラメータとして管理する。
【００５７】
ここで、上限インピーダンスＲ１,Ｒ３は、インピーダンス｜Ｚ｜に対する判定基準パラメータとして予め設定され、下限インピーダンスＲ２は、インピーダンス｜Ｚ｜に対する出力判定パラメータとして予め設定される。上限インピーダンスＲ１は、プローブ２ｂの損傷を誘発する機械的負荷が該プローブ２ｂにかかっているか否かを判定する判定基準パラメータである。したがって、上限インピーダンスＲ１は、結石や生体組織等の被処置体との接触によってプローブ２ｂにかかる機械的負荷に対応する最大インピーダンス以上であり、プローブ２ｂの損傷を誘発する機械的負荷に対応する最小インピーダンス以下である範囲内に設定される。
【００５８】
また、上限インピーダンスＲ３は、後述する振幅変調を行う場合のインピーダンス比較処理において、プローブ２ｂの損傷を誘発する機械的負荷が該プローブ２ｂにかかっているか否かを判定する判定基準パラメータである。したがって、上限インピーダンスＲ３は、結石や生体組織等の被処置体との接触によってプローブ２ｂにかかる機械的負荷に対応するインピーダンスの範囲内に設定され、望ましくは、結石や生体組織等の被処置体との接触によってプローブ２ｂにかかる機械的負荷に対応する最大インピーダンス未満であり、振幅変調を行う駆動信号の電流値が低い場合の最大インピーダンス以上である範囲内に設定される。
【００５９】
一方、下限インピーダンスＲ２は、結石や生体組織等の被処置体に対して適切な医療処置を行うための超音波振動が十分出力されているか否かを判定する出力判定パラメータである。したがって、下限インピーダンスＲ２は、非接触のプローブ２ｂの共振周波数ｆｒにおけるインピーダンスＲ０以上であり、結石や生体組織等の被処置体との接触によってプローブ２ｂにかかる機械的負荷に対応する最小インピーダンス以下である範囲内に設定される。
【００６０】
図４は、超音波振動子２ａの駆動時のインピーダンス｜Ｚ｜と周波数ｆとの関係を例示する図である。また、図４には、上述した上限インピーダンスＲ１,Ｒ３および下限インピーダンスＲ２を例示する。図４において、曲線Ｌ１は、プローブ２ｂが非接触状態である場合の超音波振動子２ａのインピーダンス｜Ｚ｜の変化を例示し、曲線Ｌ２は、プローブ２ｂが鉗子または硬性内視鏡７の金属部分等と接触している場合の超音波振動子２ａのインピーダンス｜Ｚ｜の変化を例示する。曲線Ｌ１,Ｌ２は、周波数ｆが共振周波数ｆｒである場合に極小値をとり、曲線Ｌ１の極小値は、インピーダンスＲ０である。曲線Ｌ２は、共振周波数ｆｒおよびその周辺の周波数範囲において、曲線Ｌ１よりも常時高い値を有する。すなわち、超音波振動子２ａの駆動時のインピーダンス｜Ｚ｜は、プローブ２ｂの接触状態によらず、共振周波数ｆｒにおいて最小値になり、プローブ２ｂと被処置体や硬性内視鏡７等との接触によって、プローブ２ｂにかかる機械的負荷が増大した場合に上昇する。特に、超音波振動の振幅変調を行う場合、低い振幅の超音波振動を伝達するプローブ２ｂにかかる機械的負荷は、被処置体と接触した場合に比して、鉗子や硬性内視鏡７の金属部分等と接触した場合に著しく増大する。
【００６１】
この原理に基づいて、インピーダンス処理部１７ｃは、インピーダンス｜Ｚ｜に対する比較処理を行って、プローブ２ｂにかかる機械的負荷の程度を判定でき、制御部１７は、インピーダンス処理部１７ｃによる比較処理の結果をもとに、プローブ２ｂが鉗子や硬性内視鏡７の金属部分等と接触しているか否かを判定できる。たとえば、曲線Ｌ２は、上限インピーダンスＲ１を超える範囲に存在するので、鉗子または硬性内視鏡７の金属部分等とプローブ２ｂとが接触している場合の超音波振動子２ａのインピーダンス｜Ｚ｜に対応すると判定できる。
【００６２】
図５は、制御部１７が、プローブ２ｂと鉗子や硬性内視鏡７の金属部分等とが接触しているか否かを判定し、この判定結果に応じて、制御部１７が、プローブ２ｂにかかる機械的負荷を低減し、または、低下した駆動信号の電流値を上昇させるまでの各処理手順を示すフローチャートである。図５において、まず、制御部１７は、検出部１６からフィードバックされる電流値信号Ｓ３および電圧値信号Ｓ４を受信し、インピーダンス処理部１７ｃは、電流値信号Ｓ３に対応する電流値｜Ｉ｜および電圧値信号Ｓ４に対応する電圧値｜Ｖ｜を検出する。ただし、インピーダンス処理部１７ｃが検出した電流値｜Ｉ｜および電圧値｜Ｖ｜は、超音波振動子２ａを駆動する駆動信号の電流値および電圧値にそれぞれ相当する。つぎに、インピーダンス処理部１７ｃは、検出した電流値｜Ｉ｜および電圧値｜Ｉ｜をもとに、インピーダンス｜Ｚ｜を演算出力し、これによって、超音波振動子２ａの駆動時のインピーダンス｜Ｚ｜を検出する（ステップＳ１０１）。なお、このインピーダンス｜Ｚ｜は、次式（１）によって演算できる。
｜Ｚ｜＝｜Ｖ｜／｜Ｉ｜                                        ・・・（１）
インピーダンス処理部１７ｃがインピーダンス｜Ｚ｜を検出した場合、出力指示部１７ｂは、受信した電流値信号Ｓ３に対応する電流値｜Ｉ｜としきい電流値Ｉthとを比較する電流値比較処理を行う（ステップＳ１０２）。この電流値比較処理の結果、電流値｜Ｉ｜がしきい電流値Ｉth以上である場合（ステップＳ１０３,Ｎｏ）、出力指示部１７ｂは、電流値｜Ｉ｜が超音波出力設定値による電流設定値｜Ｉ｜setに対応していると認識し、制御部１７は、インピーダンス｜Ｚ｜と上限インピーダンスＲ１とを比較する上限インピーダンス比較処理を行うようにインピーダンス処理部１７cを制御する。この場合、インピーダンス処理部１７ｃは、検出したインピーダンス｜Ｚ｜に対して上限インピーダンス比較処理を行う（ステップＳ１０６）。
【００６３】
この上限インピーダンス比較処理の結果、インピーダンス｜Ｚ｜が上限インピーダンスＲ１よりも大きい場合（ステップＳ１０７,Ｙｅｓ）、インピーダンス処理部１７ｃは、プローブ２ｂにかかる機械的負荷がプローブ２ｂの破損を誘発する程度の負荷であると判定でき、これによって、制御部１７は、プローブ２ｂが鉗子や硬性内視鏡７の金属部分等と接触していると判定できる。この場合、制御部１７は、電流設定値｜Ｉ｜setを電流変化量ΔＩａだけ低下させるように出力指示部１７ｂを制御する。出力指示部１７ｂは、制御部１７の制御のもと、電流設定値｜Ｉ｜setを電流変化量ΔＩａだけ低下させ（ステップＳ１０８）、低下させた電流設定値｜Ｉ｜setに対応する電流設定信号Ｓ２を電流制御部１４に送出する。この場合、駆動信号の電流値｜Ｉ｜は、術者による超音波出力設定値に対応した電流設定値｜Ｉ｜setよりも低く制御され、これによって、プローブ２ｂに伝達する超音波振動の振幅を低くすることができ、プローブ２ｂにかかる機械的負荷を低減することができる。ただし、電流変化量ΔＩａを大きく設定した場合、制御部１７は、電流設定値｜Ｉ｜setの変化量を大きくすることができ、これによって、制御部１７は、プローブ２ｂが鉗子や硬性内視鏡７の金属部分等と接触した場合に、早期に超音波振動子２ａの駆動を停止できる。
【００６４】
その後、制御部１７は、ステップＳ１０１以降の各処理工程を繰り返す。また、インピーダンス処理部１７ｃによる上限インピーダンス比較処理の結果、インピーダンス｜Ｚ｜が上限インピーダンスＲ１以下である場合（ステップＳ１０７,Ｎｏ）、インピーダンス処理部１７ｃは、プローブ２ｂにかかる機械的負荷がプローブ２ｂの破損を誘発する程度の負荷ではないと判定できる。この場合、制御部１７は、ステップＳ１０１以降の各処理工程を繰り返す。
【００６５】
一方、出力指示部１７ｂによる電流値比較処理の結果、電流値｜Ｉ｜がしきい電流値Ｉth未満である場合（ステップＳ１０３,Ｙｅｓ）、出力指示部１７ｂは、電流値｜Ｉ｜が超音波出力設定値による電流設定値｜Ｉ｜setよりも低い設定値によって定電流制御されていると認識し、制御部１７は、インピーダンス｜Ｚ｜と下限インピーダンスＲ２とを比較する下限インピーダンス比較処理を行うようにインピーダンス処理部１７cを制御する。この場合、インピーダンス処理部１７ｃは、検出したインピーダンス｜Ｚ｜に対して下限インピーダンス比較処理を行う（ステップＳ１０４）。
【００６６】
この下限インピーダンス比較処理の結果、インピーダンス｜Ｚ｜が下限インピーダンスＲ２以上である場合（ステップＳ１０５，Ｎｏ）、制御部１７は、上述したステップＳ１０６以降の各処理を行う。一方、インピーダンス｜Ｚ｜が下限インピーダンスＲ２未満である場合（ステップＳ１０５,Ｙｅｓ）、インピーダンス処理部１７ｃは、結石や生体組織等の被処置体に対して適切な医療処置を行える超音波振動が超音波振動子２ａから十分出力されていないと判定し、制御部１７は、電流設定値｜Ｉ｜setを電流変化量ΔＩｂだけ上昇させるように出力指示部１７ｂを制御する。出力指示部１７ｂは、制御部１７の制御のもと、電流設定値｜Ｉ｜setを電流変化量ΔＩｂだけ上昇させ（ステップＳ１０９）、上昇させた電流設定値｜Ｉ｜setに対応する電流設定信号Ｓ２を電流制御部１４に送出する。この場合、駆動信号の電流値｜Ｉ｜は、術者による超音波出力設定値に対応した電流設定値｜Ｉ｜setを上限として上昇するように制御される。これによって、超音波振動子２ａは、一度低下させた超音波振動の振幅を元の大きさまで復帰でき、結石や生体組織等の被処置体に対して適切な医療処置を行える超音波振動を出力できる。ただし、電流変化量ΔＩｂを大きく設定した場合、制御部１７は、電流設定値｜Ｉ｜setの変化量を大きくすることができ、これによって、制御部１７は、一度低下させた超音波振動の振幅が医療処置を行ううえで不十分である場合に、超音波振動子２ａの超音波振動出力を早期に復帰させることができる。その後、制御部１７は、ステップＳ１０１以降の各処理工程を繰り返す。
【００６７】
一方、超音波振動子２ａの超音波出力においては、定常駆動状態の超音波振動子２ａに入力される駆動信号の電流値｜Ｉ｜を変動させ、これによって、超音波振動子２ａから出力される超音波振動の振幅を変調する場合がある。図６は、超音波振動子２ａが振幅変調された超音波振動を出力する場合に、出力指示部１７ｂによって設定される電流設定値｜Ｉ｜setの変動を例示する図である。図６に示すように、出力指示部１７ｂは、期間ｔａにおいて電流設定値｜Ｉ｜setを設定値Ｉ0にし、期間ｔｂにおいて電流設定値｜Ｉ｜setを設定値Ｉ0から設定値ＩHまで徐々に上昇させる。また、期間ｔｃにおいて、出力指示部１７ｂは、電流設定値｜Ｉ｜setとして、設定値ＩHおよび設定値ＩLを交互に出力する。すなわち、出力指示部１７ｂは、図３に示した振幅変調を行わない場合と同様に、電流設定値｜Ｉ｜setを設定値ＩHまで上昇させ、その後、設定値ＩHおよび設定値ＩLが、電流設定値｜Ｉ｜setとして交互に設定される。
【００６８】
この場合、超音波振動子２ａは、設定値ＩHに対応する電流値｜Ｉ｜Hを有する駆動信号と設定値ＩLに対応する電流値｜Ｉ｜Lを有する駆動信号とを交互に受信し、これによって、超音波振動子２ａは、振幅変調がなされた超音波振動をプローブ２ｂに出力できる。なお、設定値ＩHは、設定値ＩLに比して大きい値である。また、設定値ＩHと設定値ＩLとの差は、振幅変調の変調度に相当し、この差を一定にした場合、超音波振動子２ａは、一定の振幅変調がなされた超音波振動を出力する。
【００６９】
図７は、超音波振動子２ａが振幅変調された超音波振動を出力する場合において、制御部１７が、プローブ２ｂと鉗子や硬性内視鏡７の金属部分等とが接触しているか否かを判定し、この判定結果に応じて、制御部１７が、プローブ２ｂにかかる機械的負荷を低減し、または、低下した駆動信号の電流値を上昇させるまでの各処理手順を示すフローチャートである。図７において、まず、制御部１７は、検出部１６からフィードバックされる電流値信号Ｓ３および電圧値信号Ｓ４を受信し、インピーダンス処理部１７ｃは、電流値信号Ｓ３に対応する電流値および電圧値信号Ｓ４に対応する電圧値を検出する。つぎに、インピーダンス処理部１７ｃは、上述したステップＳ１０１と同様に、電流値信号Ｓ３に対応する電流値および電圧値信号Ｓ４に対応する電圧値をもとにインピーダンスを演算出力し、これによって、超音波振動子２ａの駆動時のインピーダンス｜Ｚ｜を検出する（ステップＳ２０１）。
【００７０】
ただし、出力指示部１７ｂが、駆動信号の電流設定値｜Ｉ｜setとして、設定値ＩHを出力した場合、超音波振動子２ａに入力される駆動信号は、設定値ＩHに対応する電流値｜Ｉ｜Hを有する。制御部１７は、駆動信号の電流設定値｜Ｉ｜setが設定値ＩHであることを認識し、インピーダンス処理部１７ｃは、上述した電流値信号Ｓ３の受信によって、設定値ＩHに対応する駆動信号の電流値｜Ｉ｜Hを検出し（ステップＳ２０２，ＩH）、上述した電圧値信号Ｓ４の受信によって、駆動信号の電圧値｜Ｖ｜Hを検出する。この場合、上述したステップＳ２０１において検出されたインピーダンス｜Ｚ｜は、電流値｜Ｉ｜Hおよび電圧値｜Ｖ｜Hをもとに演算出力されたインピーダンス｜Ｚ｜Hであり、制御部１７は、上述した駆動情報の一部として、インピーダンス｜Ｚ｜Hを記憶部１７ｄに記憶するとともに管理する（ステップＳ２０３）。
【００７１】
一方、出力指示部１７ｂが、駆動信号の電流設定値｜Ｉ｜setとして、設定値ＩLを出力した場合、超音波振動子２ａに入力される駆動信号は、設定値ＩLに対応する電流値｜Ｉ｜Lを有する。制御部１７は、駆動信号の電流設定値｜Ｉ｜setが設定値ＩLであることを認識し、インピーダンス処理部１７ｃは、上述した電流値信号Ｓ３の受信によって、設定値ＩLに対応する駆動信号の電流値｜Ｉ｜Lを検出し（ステップＳ２０２，ＩL）、上述した電圧値信号Ｓ４の受信によって、駆動信号の電圧値｜Ｖ｜Lを検出する。この場合、上述したステップＳ２０１において検出されたインピーダンス｜Ｚ｜は、電流値｜Ｉ｜Lおよび電圧値｜Ｖ｜Lをもとに演算出力されたインピーダンス｜Ｚ｜Lであり、制御部１７は、上述した駆動情報の一部として、インピーダンス｜Ｚ｜Lを記憶部１７ｄに記憶するとともに管理する（ステップＳ２０４）。
【００７２】
なお、電圧値｜Ｖ｜Hは、電流値｜Ｉ｜Hを有する駆動信号を所望の電力に増幅した場合の電圧値であり、電圧値｜Ｖ｜Lは、電流値｜Ｉ｜Lを有する駆動信号を所望の電力に増幅した場合の電圧値である。また、上述したステップＳ２０１において、インピーダンス処理部１７ｃは、次式（２），（３）によって、インピーダンス｜Ｚ｜H，｜Ｚ｜Lをそれぞれ演算出力する。
｜Ｚ｜H＝｜Ｖ｜H／｜Ｉ｜H                                      ・・・（２）
｜Ｚ｜L＝｜Ｖ｜L／｜Ｉ｜L                                      ・・・（３）
つぎに、インピーダンス処理部１７ｃは、検出したインピーダンス｜Ｚ｜H，｜Ｚ｜Lと上限インピーダンスＲ３とを比較するインピーダンス比較処理を行う（ステップＳ２０５）。このインピーダンス比較処理の結果、インピーダンス｜Ｚ｜H，｜Ｚ｜Lの少なくとも一方が、上限インピーダンスＲ３より大きいという条件を満足せず（ステップＳ２０６,Ｎｏ）、かつ、インピーダンス｜Ｚ｜H，｜Ｚ｜Lの少なくとも一方が、上限インピーダンスＲ３以下であるという条件を満足しない場合（ステップＳ２０７,Ｎｏ）、制御部１７は、上述したステップＳ２０１以降の各処理工程を繰り返す。
【００７３】
また、ステップＳ２０５によるインピーダンス比較処理の結果、インピーダンス｜Ｚ｜H，｜Ｚ｜Lが、ともに上限インピーダンスＲ３より大きいという条件を満足する場合（ステップＳ２０６,Ｙｅｓ）、インピーダンス処理部１７ｃは、プローブ２ｂにかかる機械的負荷がプローブ２ｂの破損を誘発する程度の負荷であると判定でき、これによって、制御部１７は、プローブ２ｂが鉗子や硬性内視鏡７の金属部分等と接触していると判定できる。この場合、制御部１７は、電流設定値｜Ｉ｜setを電流変化量ΔＩａだけ低下させるように出力指示部１７ｂを制御し、出力指示部１７ｂは、上述したステップＳ１０８と同様に、設定値ＩHおよび設定値ＩLを電流変化量ΔＩａだけ低下させ（ステップＳ２０８）、低下させた設定値ＩHまたは設定値ＩLに対応する各電流設定信号Ｓ２を電流制御部１４に送出する。これによって、プローブ２ｂに伝達する超音波振動の振幅を低くすることができ、プローブ２ｂにかかる機械的負荷を低減することができる。その後、制御部１７は、上述したステップＳ２０１以降の各処理工程を繰り返す。
【００７４】
一方、ステップＳ２０５によるインピーダンス比較処理の結果、インピーダンス｜Ｚ｜H，｜Ｚ｜Lの少なくとも一方が、上限インピーダンスＲ３より大きいという条件を満足せず（ステップＳ２０６,Ｎｏ）、かつ、インピーダンス｜Ｚ｜H，｜Ｚ｜Lが、ともに上限インピーダンスＲ３以下であるという条件を満足する場合（ステップＳ２０７,Ｙｅｓ）、インピーダンス処理部１７ｃは、結石や生体組織等の被処置体に対して適切な医療処置を行える超音波振動が超音波振動子２ａから十分出力されていないと判定し、制御部１７は、電流設定値｜Ｉ｜setを電流変化量ΔＩｂだけ上昇させるように出力指示部１７ｂを制御する。出力指示部１７ｂは、上述したステップＳ１０９と同様に、設定値ＩHおよび設定値ＩLを電流変化量ΔＩｂだけ上昇させ（ステップＳ２０９）、上昇させた設定値ＩHまたは設定値ＩLに対応する各電流設定信号Ｓ２を電流制御部１４に送出する。これによって、超音波振動子２ａは、一度低下させた超音波振動の振幅を元の大きさまで復帰でき、結石や生体組織等の被処置体に対して適切な医療処置を行える超音波振動を出力できる。その後、制御部１７は、上述したステップＳ２０１以降の各処理工程を繰り返す。
【００７５】
なお、この実施の形態１では、振幅変調がなされた超音波振動を出力する場合において、振幅変調を達成する駆動信号の電流値｜Ｉ｜H，｜Ｉ｜Lをともに低下させて、プローブ２ｂにかかる機械的負荷を低減しているが、これに限らず、電流値｜Ｉ｜H，｜Ｉ｜Lの差、すなわち、振幅変調の変調度を低下させて、プローブ２ｂにかかる機械的負荷を低減してもよい。
【００７６】
この実施の形態１では、超音波振動子に入力される駆動信号から検出した電流値および電圧値をもとに、共振周波数にて駆動する超音波振動子のインピーダンスを検出し、該インピーダンスと予め設定された上限インピーダンスとの比較処理を行うようにし、該比較処理の結果に応じて、超音波振動子の駆動制御を行い、プローブに出力される超音波振動の振幅を変化させている。具体的には、超音波振動子２ａのインピーダンス｜Ｚ｜が図４に示した上限インピーダンスＲ１より大きい範囲にある場合、鉗子や硬性内視鏡の金属部分等とプローブとの接触に起因し、プローブ２ｂの損傷を誘発する機械的負荷が、プローブ２ｂにかかっていると判定され、制御部１７は、超音波振動子２ａに供給される電流を低下させるように駆動制御を行って、プローブ２ｂに出力される超音波振動の振幅を減少させる。したがって、プローブが鉗子または硬性内視鏡の金属部分等と接触したことを瞬時に検出し、このプローブに重度の損傷が発生する前に該プローブにかかる機械的負荷を低減でき、これによって、結石や生体組織等の被処置体に対する医療処置の施術中に発生するプローブの破損を防止できる。
【００７７】
また、この実施の形態１では、検出した超音波振動子のインピーダンスと下限インピーダンスとの比較処理を行うようにし、該比較処理の結果に応じて、超音波振動子の駆動制御を行い、プローブに出力される超音波振動の振幅を変化させている。具体的には、超音波振動子２ａのインピーダンス｜Ｚ｜が図４に示した下限インピーダンスＲ２から上限インピーダンスＲ１までの範囲内にある場合、上述した機械的負荷が解消され、かつ、適切な医療処置を行える超音波振動が、超音波振動子２ａから出力されていると判定され、制御部１７は、現状を維持する。さらに、このインピーダンス｜Ｚ｜が図４に示した下限インピーダンスＲ２未満の範囲にある場合、上述した機械的負荷は解消されたにもかかわらず、適切な医療処置を行える超音波振動が、超音波振動子２ａから出力されていない判定され、制御部１７は、超音波振動子２ａに供給される電流を上昇させるように駆動制御を行って、プローブ２ｂに出力される超音波振動の振幅を復帰させる。したがって、結石や生体組織等の被処置体に対する適切な医療処置を行うための超音波振動を確実に出力することができ、医療処置の施術中に発生するプローブの破損を防止できるとともに作業効率を高めることができる。
【００７８】
一方、振幅変調がなされた超音波振動を出力する場合は、振幅変調を達成する駆動信号の高い電流値および低い電流値について、上述した振幅変調を行わない場合と同様に、共振周波数にて駆動する超音波振動子の各インピーダンスを検出し、得られた各インピーダンスと予め設定された上限インピーダンスＲ３との比較処理を行うようにし、該比較処理の結果に応じて、超音波振動子の駆動制御を行い、プローブに出力される超音波振動の振幅を変化させている。したがって、上述した振幅変調を行わない場合と同様の作用効果を得ることができる。
【００７９】
（実施の形態２）
つぎに、この発明の実施の形態２について説明する。上述した実施の形態１では、超音波振動子の駆動時のインピーダンスを検出し、該インピーダンスについての比較処理を行うようにしていたが、この実施の形態２では、超音波振動子を駆動する駆動電力を検出し、該駆動電力について比較処理を行うようにしている。
【００８０】
図８は、この発明の実施の形態２である超音波手術システムの装置本体の基本構成を例示するブロック図である。この超音波手術システム２０の装置本体２１は、実施の形態１である超音波手術システム１０の装置本体１に配置された制御部１７のインピーダンス処理部１７ｃに代えて、電力処理部２２ａを設けている。その他の構成は実施の形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
【００８１】
制御部２２の電力処理部２２ａは、超音波振動子２ａに入力される駆動信号の電流値および電圧値をもとに超音波振動子２ａの駆動電力｜Ｗ｜を検出し、得られた駆動電力｜Ｗ｜と上限電力Ｗ１，Ｗ３との比較処理または駆動電力｜Ｗ｜と下限電力Ｗ２との比較処理を行う。ただし、電力処理部２２ａは、電流値信号Ｓ３および電圧値信号Ｓ４を検出部１６から受信し、超音波振動子２ａに入力される駆動信号の電流値および電圧値を得る。なお、制御部２２は、検出された駆動電力｜Ｗ｜を駆動情報の一部として記憶部１７ｄに記憶するとともに、上限電力Ｗ１,Ｗ３および下限電力Ｗ２との比較パラメータとして管理する。
【００８２】
ここで、上限電力Ｗ１,Ｗ３は、駆動電力｜Ｗ｜に対する判定基準パラメータとして予め設定され、下限電力Ｗ２は、駆動電力｜Ｗ｜に対する出力判定パラメータとして予め設定される。制御部２２は、上限電力Ｗ１,Ｗ３および下限電力Ｗ２を判定基準情報として記憶部１７ｄに記憶するとともに管理する。上限電力Ｗ１,Ｗ３は、プローブ２ｂの損傷を誘発する機械的負荷が該プローブ２ｂにかかっているか否かを判定する判定基準パラメータである。したがって、上限電力Ｗ１は、結石や生体組織等の被処置体との接触によってプローブ２ｂにかかる機械的負荷に対応する最大駆動電力以上であり、プローブ２ｂの損傷を誘発する機械的負荷に対応する最小駆動電力以下である範囲内に設定される。
【００８３】
また、上限電力Ｗ３は、後述する振幅変調を行う場合の電力比較処理において、プローブ２ｂの損傷を誘発する機械的負荷が該プローブ２ｂにかかっているか否かを判定する判定基準パラメータである。したがって、上限電力Ｗ３は、結石や生体組織等の被処置体との接触によってプローブ２ｂにかかる機械的負荷に対応する駆動電力の範囲内に設定され、望ましくは、結石や生体組織等の被処置体との接触によってプローブ２ｂにかかる機械的負荷に対応する最大駆動電力未満であり、振幅変調を行う駆動信号の電流値が低い場合の最大駆動電力以上である範囲内に設定される。
【００８４】
一方、下限電力Ｗ２は、結石や生体組織等の被処置体に対して適切な医療処置を行うための超音波振動が十分出力されているか否かを判定する出力判定パラメータである。したがって、下限電力Ｗ２は、非接触のプローブ２ｂの共振周波数ｆｒにおける駆動電力Ｗ０以上であり、結石や生体組織等の被処置体との接触によってプローブ２ｂにかかる機械的負荷に対応する最小駆動電力以下である範囲内に設定される。
【００８５】
図９は、超音波振動子２ａの駆動電力｜Ｗ｜と周波数ｆとの関係を例示する図である。また、図９には、上述した上限電力Ｗ１,Ｗ３および下限電力Ｗ２を例示する。図９において、曲線Ｌ３は、プローブ２ｂが非接触状態である場合の超音波振動子２ａの駆動電力｜Ｗ｜の変化を例示し、曲線Ｌ４は、プローブ２ｂが鉗子または硬性内視鏡７の金属部分等と接触している場合の超音波振動子２ａの駆動電力｜Ｗ｜の変化を例示する。曲線Ｌ３,Ｌ４は、周波数ｆが共振周波数ｆｒである場合に極小値をとり、曲線Ｌ３の極小値は、上述した駆動電力Ｗ０である。曲線Ｌ４は、共振周波数ｆｒおよびその周辺の周波数範囲において、曲線Ｌ３よりも常時高い値を有する。すなわち、超音波振動子２ａの駆動電力｜Ｗ｜は、プローブ２ｂの接触状態によらず、共振周波数ｆｒにおいて最小値になり、プローブ２ｂと被処置体や硬性内視鏡７等との接触によって、プローブ２ｂにかかる機械的負荷が増大した場合に上昇する。特に、超音波振動の振幅変調を行う場合、低い振幅の超音波振動を伝達するプローブ２ｂにかかる機械的負荷は、被処置体と接触した場合に比して、鉗子や硬性内視鏡７の金属部分等と接触した場合に著しく増大する。
【００８６】
この原理に基づいて、電力処理部２２ａは、駆動電力｜Ｗ｜に対する比較処理を行って、プローブ２ｂにかかる機械的負荷の程度を判定でき、制御部２２は、電力処理部２２ａによる比較処理の結果をもとに、プローブ２ｂが鉗子や硬性内視鏡７の金属部分等と接触しているか否かを判定できる。たとえば、曲線Ｌ４は、上限電力Ｗ１を超える範囲に存在するので、鉗子または硬性内視鏡７の金属部分等とプローブ２ｂとが接触している場合の超音波振動子２ａの駆動電力｜Ｗ｜に対応すると判定できる。
【００８７】
図１０は、制御部２２が、プローブ２ｂと鉗子や硬性内視鏡７の金属部分等とが接触しているか否かを判定し、この判定結果に応じて、制御部２２が、プローブ２ｂにかかる機械的負荷を低減し、または、低下した駆動信号の電流値を上昇させるまでの各処理手順を示すフローチャートである。図１０において、まず、制御部２２は、検出部１６からフィードバックされる電流値信号Ｓ３および電圧値信号Ｓ４を受信し、電力処理部２２ａは、電流値信号Ｓ３に対応する電流値｜Ｉ｜および電圧値信号Ｓ４に対応する電圧値｜Ｖ｜を検出する。ただし、電力処理部２２ａが検出した電流値｜Ｉ｜および電圧値｜Ｖ｜は、超音波振動子２ａを駆動する駆動信号の電流値および電圧値にそれぞれ相当する。つぎに、電力処理部２２ａは、検出した電流値｜Ｉ｜および電圧値｜Ｉ｜をもとに、駆動電力｜Ｗ｜を演算出力し、これによって、超音波振動子２ａの駆動電力｜Ｗ｜を検出する（ステップＳ３０１）。なお、この駆動電力｜Ｗ｜は、次式（４）によって演算できる。
｜Ｗ｜＝｜Ｖ｜×｜Ｉ｜                                          ・・・（４）
電力処理部２２ａが駆動電力｜Ｗ｜を検出した場合、出力指示部１７ｂは、上述したステップＳ１０２と同様に電流値比較処理を行う（ステップＳ３０２）。この電流値比較処理の結果、電流値｜Ｉ｜がしきい電流値Ｉth以上である場合（ステップＳ３０３,Ｎｏ）、出力指示部１７ｂは、上述した実施の形態１の場合と同様に、電流値｜Ｉ｜が超音波出力設定値による電流設定値｜Ｉ｜setに対応していると認識し、制御部２２は、駆動電力｜Ｗ｜と上限電力Ｗ１とを比較する上限電力比較処理を行うように電力処理部２２ａを制御する。この場合、電力処理部２２ａは、検出した駆動電力｜Ｗ｜に対して、上限電力比較処理を行う（ステップＳ３０６）。
【００８８】
この上限電力比較処理の結果、駆動電力｜Ｗ｜が上限電力Ｗ１よりも大きい場合（ステップＳ３０７,Ｙｅｓ）、電力処理部２２ａは、プローブ２ｂにかかる機械的負荷がプローブ２ｂの破損を誘発する程度の負荷であると判定でき、これによって、制御部２２は、プローブ２ｂが鉗子や硬性内視鏡７の金属部分等と接触していると判定できる。この場合、制御部２２は、上述した実施の形態１の場合と同様に、電流設定値｜Ｉ｜setを電流変化量ΔＩａだけ低下させるように出力指示部１７ｂを制御する。出力指示部１７ｂは、制御部１７の制御のもと、電流設定値｜Ｉ｜setを電流変化量ΔＩａだけ低下させ（ステップＳ３０８）、低下させた電流設定値｜Ｉ｜setに対応する電流設定信号Ｓ２を電流制御部１４に送出する。この場合、駆動信号の電流値｜Ｉ｜は、術者による超音波出力設定値に対応した電流設定値｜Ｉ｜setよりも低く制御され、これによって、プローブ２ｂに伝達する超音波振動の振幅を低くすることができ、プローブ２ｂにかかる機械的負荷を低減することができる。
【００８９】
その後、制御部２２は、ステップＳ３０１以降の各処理工程を繰り返す。また、電力処理部２２ａによる上限電力比較処理の結果、駆動電力｜Ｗ｜が上限電力Ｗ１以下である場合（ステップＳ３０７,Ｎｏ）、電力処理部２２ａは、プローブ２ｂにかかる機械的負荷がプローブ２ｂの破損を誘発する程度の負荷ではないと判定できる。この場合、制御部２２は、ステップＳ１０１以降の各処理工程を繰り返す。
【００９０】
一方、出力指示部１７ｂによる電流値比較処理の結果、電流値｜Ｉ｜がしきい電流値Ｉth未満である場合（ステップＳ３０３,Ｙｅｓ）、出力指示部１７ｂは、上述した実施の形態１の場合と同様に、電流値｜Ｉ｜が超音波出力設定値による電流設定値｜Ｉ｜setよりも低い設定値によって定電流制御されていると認識し、制御部２２は、駆動電力｜Ｗ｜と下限電力Ｗ２とを比較する下限電力比較処理を行うように電力処理部２２ａを制御する。この場合、電力処理部２２ａは、検出した駆動電力｜Ｗ｜に対して下限電力比較処理を行う（ステップＳ３０４）。
【００９１】
この下限電力比較処理の結果、駆動電力｜Ｗ｜が下限電力Ｗ２以上である場合（ステップＳ３０５，Ｎｏ）、制御部２２は、上述したステップＳ３０６以降の各処理を行う。一方、駆動電力｜Ｗ｜が下限電力Ｗ２未満である場合（ステップＳ３０５,Ｙｅｓ）、電力処理部２２ａは、結石や生体組織等の被処置体に対して適切な医療処置を行える超音波振動が超音波振動子２ａから十分出力されていないと判定し、制御部２２は、上述した実施の形態１の場合と同様に、電流設定値｜Ｉ｜setを電流変化量ΔＩｂだけ上昇させるように出力指示部１７ｂを制御する。出力指示部１７ｂは、制御部２２の制御のもと、電流設定値｜Ｉ｜setを電流変化量ΔＩｂだけ上昇させ（ステップＳ３０９）、上昇させた電流設定値｜Ｉ｜setに対応する電流設定信号Ｓ２を電流制御部１４に送出する。この場合、駆動信号の電流値｜Ｉ｜は、術者による超音波出力設定値に対応した電流設定値｜Ｉ｜setを上限として上昇するように制御される。これによって、超音波振動子２ａは、一度低下させた超音波振動の振幅を元の大きさまで復帰でき、結石や生体組織等の被処置体に対して適切な医療処置を行える超音波振動を出力できる。その後、制御部２２は、ステップＳ３０１以降の各処理工程を繰り返す。
【００９２】
図１１は、超音波振動子２ａが振幅変調された超音波振動を出力する場合において、制御部２２が、プローブ２ｂと鉗子や硬性内視鏡７の金属部分等とが接触しているか否かを判定し、この判定結果に応じて、制御部２２が、プローブ２ｂにかかる機械的負荷を低減し、または、低下した駆動信号の電流値を上昇させるまでの各処理手順を示すフローチャートである。図１１において、まず、制御部２２は、検出部１６からフィードバックされる電流値信号Ｓ３および電圧値信号Ｓ４を受信し、電力処理部２２ａは、電流値信号Ｓ３に対応する電流値および電圧値信号Ｓ４に対応する電圧値を検出する。つぎに、電力処理部２２ａは、上述したステップＳ３０１と同様に、電流値信号Ｓ３に対応する電流値および電圧値信号Ｓ４に対応する電圧値をもとに駆動電力を演算出力し、これによって、超音波振動子２ａの駆動電力｜Ｗ｜を検出する（ステップＳ４０１）。
【００９３】
ただし、制御部２２が、上述した実施の形態１の場合と同様に、駆動信号の電流設定値｜Ｉ｜setが設定値ＩHであることを認識した場合、電力処理部２２ａは、上述した電流値信号Ｓ３の受信によって、設定値ＩHに対応する駆動信号の電流値｜Ｉ｜Hを検出し（ステップＳ４０２，ＩH）、上述した電圧値信号Ｓ４の受信によって、駆動信号の電圧値｜Ｖ｜Hを検出する。この場合、上述したステップＳ４０１において検出された駆動電力｜Ｗ｜は、電流値｜Ｉ｜Hおよび電圧値｜Ｖ｜Hをもとに演算出力された駆動電力｜Ｗ｜Hであり、制御部２２は、上述した駆動情報の一部として、駆動電力｜Ｗ｜Hを記憶部１７ｄに記憶するとともに管理する（ステップＳ４０３）。
【００９４】
一方、制御部２２が、上述した実施の形態１の場合と同様に、駆動信号の電流設定値｜Ｉ｜setが設定値ＩLであることを認識した場合、電力処理部１７ｃは、上述した電流値信号Ｓ３の受信によって、設定値ＩLに対応する駆動信号の電流値｜Ｉ｜Lを検出し（ステップＳ４０２，ＩL）、上述した電圧値信号Ｓ４の受信によって、駆動信号の電圧値｜Ｖ｜Lを検出する。この場合、上述したステップＳ４０１において検出された駆動電力｜Ｗ｜は、電流値｜Ｉ｜Lおよび電圧値｜Ｖ｜Lをもとに演算出力された駆動電力｜Ｗ｜Lであり、制御部２２は、上述した駆動情報の一部として、駆動電力｜Ｗ｜Lを記憶部１７ｄに記憶するとともに管理する（ステップＳ４０４）。
【００９５】
なお、上述したステップＳ４０１において、電力処理部２２ａは、次式（５），（６）によって、駆動電力｜Ｗ｜H，｜Ｗ｜Lをそれぞれ演算出力する。
｜Ｗ｜H＝｜Ｖ｜H×｜Ｉ｜H                                      ・・・（５）
｜Ｗ｜L＝｜Ｖ｜L×｜Ｉ｜L                                      ・・・（６）
つぎに、電力処理部２２ａは、検出した駆動電力｜Ｗ｜H，｜Ｗ｜Lと上限電力Ｗ３とを比較する電力比較処理を行う（ステップＳ４０５）。この電力比較処理の結果、駆動電力｜Ｗ｜H，｜Ｗ｜Lの少なくとも一方が、上限電力Ｗ３より大きいという条件を満足せず（ステップＳ４０６,Ｎｏ）、かつ、駆動電力｜Ｗ｜H，｜Ｗ｜Lの少なくとも一方が、上限電力Ｗ３以下であるという条件を満足しない場合（ステップＳ４０７,Ｎｏ）、制御部２２は、上述したステップＳ４０１以降の各処理工程を繰り返す。
【００９６】
また、ステップＳ４０５による電力比較処理の結果、駆動電力｜Ｗ｜H，｜Ｗ｜Lが、ともに上限電力Ｗ３より大きいという条件を満足する場合（ステップＳ４０６,Ｙｅｓ）、電力処理部２２ａは、プローブ２ｂにかかる機械的負荷がプローブ２ｂの破損を誘発する程度の負荷であると判定でき、これによって、制御部２２は、プローブ２ｂが鉗子や硬性内視鏡７の金属部分等と接触していると判定できる。この場合、制御部２２は、上述した実施の形態１の場合と同様に、電流設定値｜Ｉ｜setを電流変化量ΔＩａだけ低下させるように出力指示部１７ｂを制御し、出力指示部１７ｂは、上述したステップＳ２０８と同様に、設定値ＩHおよび設定値ＩLを電流変化量ΔＩａだけ低下させ（ステップＳ４０８）、低下させた設定値ＩHまたは設定値ＩLに対応する各電流設定信号Ｓ２を電流制御部１４に送出する。これによって、プローブ２ｂに伝達する超音波振動の振幅を低くすることができ、プローブ２ｂにかかる機械的負荷を低減することができる。その後、制御部２２は、上述したステップＳ４０１以降の各処理工程を繰り返す。
【００９７】
一方、ステップＳ４０５による電力比較処理の結果、駆動電力｜Ｗ｜H，｜Ｗ｜Lの少なくとも一方が、上限電力Ｗ３より大きいという条件を満足せず（ステップＳ４０６,Ｎｏ）、かつ、駆動電力｜Ｗ｜H，｜Ｗ｜Lが、ともに上限電力Ｗ３以下であるという条件を満足する場合（ステップＳ４０７,Ｙｅｓ）、電力処理部２２ａは、結石や生体組織等の被処置体に対して適切な医療処置を行える超音波振動が超音波振動子２ａから十分出力されていないと判定し、制御部２２は、上述した実施の形態１の場合と同様に、電流設定値｜Ｉ｜setを電流変化量ΔＩｂだけ上昇させるように出力指示部１７ｂを制御する。出力指示部１７ｂは、上述したステップＳ２０９と同様に、設定値ＩHおよび設定値ＩLを電流変化量ΔＩｂだけ上昇させ（ステップＳ４０９）、上昇させた設定値ＩHまたは設定値ＩLに対応する各電流設定信号Ｓ２を電流制御部１４に送出する。これによって、超音波振動子２ａは、一度低下させた超音波振動の振幅を元の大きさまで復帰でき、結石や生体組織等の被処置体に対して適切な医療処置を行える超音波振動を出力できる。その後、制御部２２は、上述したステップＳ４０１以降の各処理工程を繰り返す。
【００９８】
この実施の形態２では、超音波振動子に入力される駆動信号から検出した電流値および電圧値をもとに、共振周波数にて駆動する超音波振動子の駆動電力を検出し、該駆動電力と予め設定された上限電力との比較処理を行うようにし、該比較処理の結果、プローブの損傷を誘発する機械的負荷が、該プローブにかかっていると判定された場合に、超音波振動子に供給される電流を低下させるように駆動制御を行って、このプローブに出力される超音波振動の振幅を減少させている。したがって、プローブが鉗子または硬性内視鏡の金属部分等と接触したことを瞬時に検出し、このプローブに重度の損傷が発生する前に該プローブにかかる機械的負荷を低減でき、上述した実施の形態１の場合と同様の作用効果を奏する。
【００９９】
また、この実施の形態２では、検出した超音波振動子の駆動電力と予め設定された下限電力との比較処理を行うようにし、該比較処理の結果、上述した機械的負荷が解消され、かつ、適切な医療処置を行える超音波振動が、超音波振動子から出力されていると判定された場合に、超音波振動子は、現状を維持するように駆動制御される。また、この比較処理の結果、上述した機械的負荷が解消されたにもかかわらず、適切な医療処置を行える超音波振動が超音波振動子２ａから出力されていないと判定された場合に、超音波振動子に供給される電流を上昇させるように駆動制御がなされ、プローブに出力される超音波振動の振幅を復帰させている。したがって、結石や生体組織等の被処置体に対する適切な医療処置を行うための超音波振動を確実に出力することができ、上述した実施の形態１の場合と同様の作用効果を奏する。
【０１００】
一方に、振幅変調がなされた超音波振動を出力する場合は、振幅変調を達成する駆動信号の高い電流値および低い電流値について、上述した振幅変調を行わない場合と同様に、共振周波数にて駆動する超音波振動子の各駆動電力を検出し、得られた各駆動電力と予め設定された上限電力Ｗ３との比較処理を行うようにし、該比較処理の結果に応じて、超音波振動子の駆動制御を行い、プローブに出力される超音波振動の振幅を変化させている。したがって、上述した振幅変調を行わない場合と同様の作用効果を奏する。
【０１０１】
なお、上述した実施の形態１では、超音波振動子を駆動する駆動信号の電流値および電圧値をもとに該超音波振動子の駆動時のインピーダンスを検出し、該インピーダンスに対する比較処理を行って、予め設定された判定基準に対する該インピーダンスの変位を検出し、これによって、プローブにかかる機械的負荷の判定を達成した。また、この実施の形態２では、超音波振動子を駆動する駆動信号の電流値および電圧値をもとに該超音波振動子の駆動電力を検出し、該駆動電力に対する比較処理を行って、予め設定された判定基準に対する該駆動電力の変位を検出し、これによって、プローブにかかる機械的負荷の判定を達成している。
【０１０２】
ここで、超音波振動子による超音波振動の出力駆動が定電流制御されている場合、この超音波振動子の駆動時のインピーダンスおよび駆動電力は、該超音波振動子に供給される駆動電圧に比例する。すなわち、この駆動電圧は、プローブにかかる機械的負荷の増減に対応して、上述したインピーダンスまたは駆動電力と同様に変化する。したがって、超音波振動子に入力される駆動信号から該駆動信号の電圧値を検出し、該電圧値に対する比較処理を行う電圧比較処理手段を制御部２２に設けた場合、制御部２２は、超音波振動子の駆動電圧を検出し、該駆動電圧に対する比較処理を行って、予め設定された判定基準に対する該駆動電圧の変位を検出することができ、これによって、上述したインピーダンスまたは駆動電力の場合と同様に、プローブにかかる機械的負荷を判定でき、上述した実施の形態１，２の場合と同様の作用効果を奏する。
【０１０３】
（実施の形態３）
つぎに、この発明の実施の形態３について説明する。上述した実施の形態１では、超音波振動子の駆動時のインピーダンスを検出し、該インピーダンスについての比較処理を行い、上述した実施の形態２では、超音波振動子の駆動電力または駆動電圧を検出し、該駆動電力または該駆動電圧についての比較処理を行うようにしていたが、この実施の形態３では、超音波振動子の共振周波数を検出し、該共振周波数について比較処理を行うようにしている。
【０１０４】
図１２は、この発明の実施の形態３である超音波手術システムの装置本体の基本構成を例示するブロック図である。この超音波手術システム３０の装置本体３１は、実施の形態１である超音波手術システム１０の装置本体１に配置された制御部１７のインピーダンス処理部１７ｃに代えて硬さ検知部３４ｂを設け、共振点検出部１７ａに代えて基準周波数設定部３４ａを設けている。また、装置本体３１には、検出部１６の後段に周波数検出部３３が配置され、アナログ方式の駆動回路１３に代えてデジタル方式の駆動回路３２が配置されている。その他の構成は実施の形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
【０１０５】
駆動回路３２は、位相比較部３２ａ、ＵＰ／ＤＯＷＮカウンタ３２ｂ、およびＤＤＳ３２ｃを用いて構成されるデジタル方式による位相同期回路によって実現される。位相比較部３２ａは、検出部１６からフィードバックされた電圧位相信号θVおよび電流位相信号θIをもとに、駆動信号の電流および電圧の位相差を検出する。つぎに、位相比較部３２ａは、検出した位相差をもとに、制御部３４から入力される基準周波数の上昇または下降を制御する周波数制御信号を生成し、ＵＰ／ＤＯＷＮカウンタ３２ｂに出力する。ＵＰ/ＤＯＷＮカウンタ３２ｂは、位相比較部３２ａから入力された周波数制御信号と制御部３４から入力された基準周波数信号とをもとに、超音波振動子２ａに入力される駆動信号の周波数を決定し、該周波数に対応する周波数設定信号をＤＤＳ３２ｃに出力する。ＤＤＳ３２ｃは、ＵＰ/ＤＯＷＮカウンタ３２ｂから入力された周波数設定信号をもとに、該周波数設定信号に対応する周波数の正弦波を出力する。これによって、駆動回路３２は、超音波振動子２ａの起動時に、基準周波数の駆動信号を電流制御部１４に出力し、その後、超音波振動子２ａの共振周波数ｆｒまたは共振周波数ｆｒ近傍の周波数の駆動信号を電流制御部１４に出力する。
【０１０６】
なお、駆動回路３２は、位相比較器、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）、および電圧制御発振器（ＶＣＯ）等を用いて構成されるアナログ方式による位相同期回路を有して実現してもよいが、上述したデジタル方式による位相同期回路を有して実現することが望ましい。このことは、アナログ方式による位相同期回路を用いた場合に、該位相同期回路の周波数特性が、温度変化等によって変化してしまうことに起因する。
【０１０７】
周波数検出部３３は、検出部１６が出力した駆動信号を受信し、受信した駆動信号の周波数を検出する。この駆動信号の周波数は、超音波振動子２ａが定常駆動状態である場合、駆動回路３２によるＰＬＬ制御によって出力された周波数であり、超音波振動子２ａの共振周波数ｆｒに相当する。すなわち、周波数検出部３３は、超音波振動子２ａの共振周波数ｆｒを検出する。この場合、周波数検出部３３は、検出した共振周波数ｆｒに対応する周波数検出信号Ｓ５を制御部３４に出力する。なお、周波数検出部３３は、電力増幅部１５によって電力増幅がなされた駆動信号を受信し、該駆動信号の周波数を検出してもよいし、ＵＰ/ＤＯＷＮカウンタ３２ｂによって出力された周波数設定信号を受信し、該周波数設定信号の周波数を検出してもよい。
【０１０８】
制御部３４は、基準周波数設定部３４ａ、硬さ検知部３４ｂ、出力指示部１７ｂ、および記憶部１７ｂを有する。基準周波数設定部３４ａは、上述した駆動信号の基準周波数を設定し、制御部３４は、基準周波数設定部３４ａによって設定された基準周波数に対応する基準周波数信号を駆動回路３２に出力する。基準周波数設定部３４ａは、超音波振動子２ａが定常駆動状態になるまでの各期間（期間ｔａ〜ｔｃ）と後述する硬さ検知処理を行う期間とを区別し、これらの各期間の超音波振動子２ａに適した基準周波数を設定する。たとえば、基準周波数設定部３４ａは、期間ｔａ〜ｔｃにおいて、予め記憶部１７ｄに記憶された共振周波数ｆｒを基準周波数として設定し、硬さ検知処理を行う期間において、予め記憶部１７ｄに記憶された所定の周波数を基準周波数として設定する。
【０１０９】
硬さ検知部３４ｂは、制御部３４が周波数検出信号Ｓ５を受信した場合、受信した周波数検出情報Ｓ５に対応する共振周波数ｆｒをもとに、プローブ２ｂとの接触物の硬さを検知する硬さ検知処理を行う。硬さ検知処理部３４ｂは、得られた共振周波数ｆｒと予め設定された判定基準周波数との比較処理を行って、この硬さ検知処理を達成する。なお、制御部３４は、得られた共振周波数ｆｒを駆動情報の一部として記憶部１７ｄに記憶するとともに、判定基準周波数との比較パラメータとして管理する。
【０１１０】
ここで、判定基準周波数は、検出された共振周波数ｆｒに対する判定基準パラメータとして予め設定される。一般に、超音波振動子２ａの共振周波数ｆｒは、プローブ２ｂにかかる機械的負荷に比例して変位する。たとえば、プローブ２ｂに機械的負荷がかかっていない状態（非接触状態）の共振周波数ｆｒが周波数ｆ０である場合、プローブ２ｂにかかる機械的負荷が大きければ、共振周波数ｆｒは周波数ｆ０から大きく変位し、この機械的負荷が小さければ、共振周波数ｆｒは周波数ｆ０の近傍に変位する。したがって、この判定基準周波数が、結石や生体組織等の被処置体との接触によってプローブ２ｂにかかる機械的負荷に対応する共振周波数の最大値以上であり、プローブ２ｂの損傷を誘発する機械的負荷に対応する共振周波数の最小値以下である範囲内に設定された場合、硬さ検知部３４ｂは、この原理を利用し、この判定基準周波数と駆動信号から検出された共振周波数とを比較すれば、プローブ２ｂの損傷を誘発する機械的負荷が該プローブ２ｂにかかっているか否かを判定することができる。
【０１１１】
すなわち、硬さ検知部３４ｂは、この判定基準周波数と駆動信号から検出された共振周波数との比較処理を行って、プローブ２ｂにかかる機械的負荷の程度を判定し、これによって、プローブ２ｂとの接触物の硬さを検知する。たとえば、硬さ検知部３４ｂは、駆動信号から検出された共振周波数が判定基準周波数より大きい場合に、プローブ２ｂとの接触物の硬さが、プローブ２ｂの損傷を誘発する硬さであることを検知する。この場合、上述した判定基準周波数として、周波数ｆ１が予め設定され、制御部３４は、周波数ｆ１を記憶部１７ｄに記憶するとともに、判定基準情報として管理する。なお、周波数ｆ１は、上述した判定基準周波数の設定範囲において、プローブ２ｂの損傷を誘発する機械的負荷に対応する共振周波数の最小値の近傍に設定されることが望ましく、これによって、硬さ検知部３４ｂは、プローブ２ｂの損傷を誘発する接触物の硬さを確実に検知できる。
【０１１２】
図１３は、制御部３４の硬さ検知部３４ｂが、プローブ２ｂとの接触物の硬さを検知し、検知された硬さに応じて、プローブ２ｂにかかる機械的負荷を低減し、または、低下した駆動信号の電流値を上昇させるまでの各処理手順を示すフローチャートである。図１３において、プローブ２ｂとの接触物の硬さを検知する場合、まず、制御部３４は、超音波振動子２ａの超音波出力を医療処置出力から硬さ検知出力に切り換える（ステップＳ５０１）。超音波振動子２ａの超音波出力には、結石や生体組織等の被処置体に医療処置を行うための医療処置出力と硬さ検知処理を行うための硬さ検知出力とがあり、硬さ検知出力は、医療処置出力よりも低い超音波出力である。すなわち、この超音波出力を切り換えることによって、プローブ２ｂとの接触物に対して過度の超音波振動を出力せずに、硬さ検知処理を安全かつ効率よく行うことができる。なお、制御部３４は、基準周波数の設定を変更するとともに電流設定値｜Ｉ｜setを変更するように、基準周波数設定部３４ａおよび出力指示部１７ｂをそれぞれ制御して超音波出力の切換処理を達成する。
【０１１３】
つぎに、制御部３４が、周波数検出部３３から周波数検出信号Ｓ５を受信し、さらに、上述した判定基準周波数として、記憶部１７ｄから周波数ｆ１を読み出した場合、硬さ検知部３４ｂは、受信した周波数検出信号Ｓ５に対応する共振周波数ｆｒと読み出された周波数ｆ１との比較処理を行い、該比較処理の結果をもとに、プローブ２ｂとの接触物の硬さを検知する（ステップＳ５０２）。図１４は、超音波振動子２ａの共振周波数ｆｒの時間ｔに対する変動を例示して、硬さ検知部３４ｂによる共振周波数ｆｒと周波数ｆ１との比較処理の結果を具体的に説明する図である。図１４に示すように、周波数検出部３３が期間ｔ１における共振周波数ｆｒを検出した場合、硬さ検知部３４ｂは、共振周波数ｆｒと周波数ｆ１との比較処理を行い、共振周波数ｆｒが周波数ｆ１よりも大きいという結果を得る。また、周波数検出部３３が期間ｔ２，ｔ３における共振周波数ｆｒを検出した場合、硬さ検知部３４ｂは、共振周波数ｆｒと周波数ｆ１との比較処理を行い、共振周波数ｆｒが周波数ｆ１以下であるという結果を得る。
【０１１４】
共振周波数ｆｒと周波数ｆ１との比較処理の結果、共振周波数ｆｒが周波数ｆ１よりも大きい場合、硬さ検知部３４ｂは、プローブ２ｂとの接触物の硬さがプローブ２ｂの損傷を誘発する硬さであることを検知し（ステップＳ５０３,Ｙｅｓ）、制御部３４は、上述した実施の形態１の場合と同様に、電流設定値｜Ｉ｜setを電流変化量ΔＩａだけ低下させるように出力指示部１７ｂを制御する。出力指示部１７ｂは、制御部３４の制御のもと、電流設定値｜Ｉ｜setを電流変化量ΔＩａだけ低下させ（ステップＳ５０４）、低下させた電流設定値｜Ｉ｜setに対応する電流設定信号Ｓ２を電流制御部１４に送出する。この場合、駆動信号の電流値｜Ｉ｜は、術者による超音波出力設定値に対応した電流設定値｜Ｉ｜setよりも低く制御され、これによって、プローブ２ｂに伝達する超音波振動の振幅を低くすることができ、プローブ２ｂにかかる機械的負荷を低減することができる。ただし、ステップ５０４による電流設定値｜Ｉ｜setの低下処理は、共振周波数ｆｒが周波数ｆ１よりも小さくなるまで行うことが望ましい。
【０１１５】
一方、共振周波数ｆｒと周波数ｆ１との比較処理の結果、共振周波数ｆｒが周波数ｆ１以下である場合、硬さ検知部３４ｂは、プローブ２ｂとの接触物の硬さがプローブ２ｂの損傷を誘発するほどの硬さではないことを検知し（ステップＳ５０３,Ｎｏ）、制御部３４は、上述した実施の形態１の場合と同様に、電流設定値｜Ｉ｜setを電流変化量ΔＩｂだけ上昇させるように出力指示部１７ｂを制御する。出力指示部１７ｂは、制御部３４の制御のもと、電流設定値｜Ｉ｜setを電流変化量ΔＩｂだけ上昇させ（ステップＳ５０５）、上昇させた電流設定値｜Ｉ｜setに対応する電流設定信号Ｓ２を電流制御部１４に送出する。この場合、駆動信号の電流値｜Ｉ｜は、術者による超音波出力設定値に対応した電流設定値｜Ｉ｜setを上限として上昇するように制御される。これによって、超音波振動子２ａは、一度低下させた超音波振動の振幅を元の大きさまで復帰でき、結石や生体組織等の被処置体に対して適切な医療処置を行える超音波振動を出力できる。
【０１１６】
その後、制御部３４は、超音波振動子２ａの超音波出力を硬さ検知出力から医療処置出力に復帰させる（ステップＳ５０６）。ただし、ステップ５０４にて電流設定値｜Ｉ｜setを低下させた場合、制御部３４は、変更した基準周波数の設定を元に戻すとともに、ステップＳ５０４にて低下させた電流設定値｜Ｉ｜setを出力するように、基準周波数設定部３４ａおよび出力指示部１７ｂをそれぞれ制御する。この場合、超音波振動子２ａには、低下させた電流設定値｜Ｉ｜setに対応する電流が供給され、これによって、超音波振動子２ａは、振幅を減少させた超音波振動を出力する。一方、ステップ５０５にて電流設定値｜Ｉ｜setを上昇させた場合、制御部３４は、変更した基準周波数の設定を元に戻すとともに、ステップＳ５０５にて上昇させた電流設定値｜Ｉ｜setを出力するように、基準周波数設定部３４ａおよび出力指示部１７ｂをそれぞれ制御する。この場合、超音波振動子２ａには、術者による超音波出力設定値を上限に上昇させた電流設定値｜Ｉ｜setに対応する電流が供給され、これによって、超音波振動子２ａは、超音波振動を効率よく出力できる。
【０１１７】
一方、上述した判定基準周波数として周波数ｆ２を予め設定し、硬さ検知部３４ｂが共振周波数ｆｒと周波数ｆ２との比較処理をｎ回行うようにした場合、硬さ検知部３４ｂは、ｎ回行った比較処理の全結果をもとに、プローブ２ｂとの接触物の硬さを詳細に検知できる。一般に、プローブ２ｂが鉗子や硬性内視鏡７の金属部分等と接触している場合は、プローブ２ｂに常時大きな機械的負荷がかかり、周波数ｆ０に対する共振周波数ｆｒの変位が常時大きくなる。また、プローブ２ｂが結石と接触している場合、プローブ２ｂにかかる機械的負荷は、この結石とプローブ２ｂとの接触状態や該結石の形状等に応じて変動し、周波数ｆ０に対する共振周波数ｆｒの変位は、この機械的負荷の変動と同様に変動する。また、プローブ２ｂが生体組織や灌流水等の結石より軟らかい物体と接触している、あるいはプローブ２ｂが非接触状態である場合は、プローブ２ｂにかかる機械的負荷は常時小さくなり、周波数ｆ０に対する共振周波数ｆｒの変位は、常時小さくなる。この原理に基づき、周波数ｆ２が、結石を破砕しているプローブ２ｂにかかる機械的負荷に対応する共振周波数ｆｒの範囲内に設定された場合、硬さ検知部３４ｂは、周波数ｆ２と共振周波数ｆｒとの比較処理によって、プローブ２ｂとの接触物が、鉗子や硬性内視鏡７の金属部分等の硬い物体、結石、または生体組織や灌流水等の結石より軟らかい物体のいずれであるかを判定でき、あるいは、プローブが非接触状態であることを判定できる。
【０１１８】
図１５は、制御部３４の硬さ検知部３４ｂが、プローブ２ｂとの接触物の硬さ検知処理をｎ回行い、該硬さ検知処理の全結果をもとに検知された硬さに応じて、プローブ２ｂにかかる機械的負荷を低減し、または、低下した駆動信号の電流値を上昇させるまでの各処理手順を示すフローチャートである。図１５において、プローブ２ｂとの接触物の硬さを検知する場合、制御部３４は、上述したステップＳ５０１と同様に、超音波振動子２ａの超音波出力を医療処置出力から硬さ検知出力に切り換える（ステップＳ６０１）。
【０１１９】
つぎに、制御部３４が、周波数検出部３３から周波数検出信号Ｓ５を受信し、さらに、上述した判定基準周波数として、記憶部１７ｄから周波数ｆ２を読み出した場合、硬さ検知部３４ｂは、受信した周波数検出信号Ｓ５に対応する共振周波数ｆｒと読み出された周波数ｆ２との比較処理をｎ回行い、該比較処理の全結果をもとに、プローブ２ｂとの接触物の硬さを検知する（ステップＳ６０２）。
【０１２０】
共振周波数ｆｒと周波数ｆ２との比較処理をｎ回行った結果、該比較処理のｎ回全てについて、共振周波数ｆｒが周波数ｆ２よりも大きい場合（ステップＳ６０３,Ｙｅｓ）、硬さ検知部３４ｂは、プローブ２ｂとの接触物の硬さがプローブ２ｂの損傷を誘発する硬さであることを検知し、この接触物が鉗子や硬性内視鏡７の金属部分等の硬い物体であると判定する。この場合、制御部３４は、上述した実施の形態１の場合と同様に、電流設定値｜Ｉ｜setを電流変化量ΔＩａだけ低下させるように出力指示部１７ｂを制御する。出力指示部１７ｂは、制御部３４の制御のもと、電流設定値｜Ｉ｜setを電流変化量ΔＩａだけ低下させ（ステップＳ６０４）、低下させた電流設定値｜Ｉ｜setに対応する電流設定信号Ｓ２を電流制御部１４に送出する。この場合、駆動信号の電流値｜Ｉ｜は、術者による超音波出力設定値に対応した電流設定値｜Ｉ｜setよりも低く制御され、これによって、プローブ２ｂに伝達する超音波振動の振幅を低くすることができ、プローブ２ｂにかかる機械的負荷を低減することができる。ただし、ステップ５０４による電流設定値｜Ｉ｜setの低下処理は、共振周波数ｆｒが周波数ｆ２よりも小さくなるまで行うことが望ましい。
【０１２１】
また、共振周波数ｆｒと周波数ｆ２との比較処理をｎ回行った結果、該比較処理のｎ回全てについて、共振周波数ｆｒが周波数ｆ２よりも小さい場合（ステップＳ６０３,Ｙｅｓ）、硬さ検知部３４ｂは、プローブ２ｂとの接触物の硬さがプローブ２ｂの損傷を誘発しない硬さであることを検知し、この接触物が生体組織や灌流水等の結石よりも軟らかい物体である、あるいは、プローブ２ｂが非接触状態であると判定する。この場合、制御部３４は、上述した硬い物体の場合と同様に、電流設定値｜Ｉ｜setを電流変化量ΔＩａだけ低下させるように出力指示部１７ｂを制御する。出力指示部１７ｂは、制御部３４の制御のもと、電流設定値｜Ｉ｜setを電流変化量ΔＩａだけ低下させ（ステップＳ６０４）、低下させた電流設定値｜Ｉ｜setに対応する電流設定信号Ｓ２を電流制御部１４に送出する。この場合、上述した硬い物体の場合と同様に、プローブ２ｂに伝達する超音波振動の振幅を低くすることができ、これによって、超音波振動子２ａによる超音波出力の浪費を抑制するとともに、過度の超音波出力による生体組織の損傷を防止することができる。
【０１２２】
一方、共振周波数ｆｒと周波数ｆ１との比較処理をｎ回行った結果、１回以上、ｎ回未満の該比較処理において、共振周波数ｆｒが周波数ｆ２よりも大きい場合（ステップＳ６０３，Ｎｏ）、硬さ検知部３４ｂは、プローブ２ｂとの接触物の硬さがプローブ２ｂの損傷を誘発するほどの硬さではないことを検知し、この接触物が、結石であると判定する。この場合、制御部３４は、術者による超音波出力設定値に対応する電流設定値｜Ｉ｜setを上限にして、現在設定されている電流設定値｜Ｉ｜setを電流変化量ΔＩｂだけ上昇させるように出力指示部１７ｂを制御する。出力指示部１７ｂは、制御部３４の制御のもと、電流設定値｜Ｉ｜setを電流変化量ΔＩｂだけ上昇させ（ステップＳ６０５）、上昇させた電流設定値｜Ｉ｜setに対応する電流設定信号Ｓ２を電流制御部１４に送出する。この場合、駆動信号の電流値｜Ｉ｜は、術者による超音波出力設定値に対応した電流設定値｜Ｉ｜setを上限として上昇するように制御される。これによって、超音波振動子２ａは、一度低下させた超音波振動の振幅を元の大きさまで復帰でき、結石に対する医療処置を行う超音波振動を効率よく出力できる。
【０１２３】
その後、制御部３４は、上述したステップＳ５０６と同様に、超音波振動子２ａの超音波出力を硬さ検知出力から医療処置出力に復帰させる（ステップＳ６０６）。ただし、ステップ６０４にて電流設定値｜Ｉ｜setを低下させた場合、超音波振動子２ａには、低下させた電流設定値｜Ｉ｜setに対応する電流が供給され、これによって、超音波振動子２ａは、振幅を減少させた超音波振動を出力する。一方、ステップ６０５にて電流設定値｜Ｉ｜setを上昇させた場合、超音波振動子２ａには、術者による超音波出力設定値を上限に上昇させた電流設定値｜Ｉ｜setに対応する電流が供給され、これによって、超音波振動子２ａは、超音波振動を効率よく出力できる。
【０１２４】
ここで、硬さ検知部３４ｂが、上述した硬さ検知処理を５回行い、プローブ２ｂとの接触物の硬さを検知した場合について具体的に説明する。図１６〜１８は、超音波振動子２ａの共振周波数ｆｒの時間ｔに対する変動例１〜３をそれぞれ示し、硬さ検知部３４ｂによる共振周波数ｆｒと周波数ｆ２との比較処理をｎ回行った結果を具体的に説明する図である。ただし、硬さ検知部３４ｂは、図１６〜１８に示す時間ｔの一連の期間ｔ１〜ｔ５において、共振周波数ｆｒと周波数ｆ２との比較処理を各１回行い、全５回の該比較処理の結果をもとにプローブ２ｂとの接触物の硬さを検知している。
【０１２５】
共振周波数ｆｒが、図１６に示す変動例１のように、時間ｔに対して変動した場合、硬さ検知部３４ｂは、上述したように、共振周波数ｆｒと周波数ｆ１との比較処理を５回行い、全５回の該比較処理について、共振周波数ｆｒが周波数ｆ１よりも大きいという結果を得る。この場合、硬さ検知部３４ｂは、プローブ２ｂとの接触物の硬さがプローブ２ｂの損傷を誘発する硬さであると検知し、この接触物が鉗子や硬性内視鏡７の金属部分等の硬い物体であると判定できる。
【０１２６】
また、共振周波数ｆｒが、図１７に示す変動例２のように、時間ｔに対して変動した場合、硬さ検知部３４ｂは、上述したように、共振周波数ｆｒと周波数ｆ１との比較処理を５回行い、全５回の該比較処理について、共振周波数ｆｒが周波数ｆ１よりも小さいという結果を得る。この場合、硬さ検知部３４ｂは、プローブ２ｂとの接触物の硬さがプローブ２ｂの損傷を誘発しない硬さであることを検知し、この接触物が生体組織や灌流水等の結石よりも軟らかい物体である、あるいは、プローブ２ｂが非接触状態であると判定できる。
【０１２７】
さらに、共振周波数ｆｒが、図１８に示す変動例３のように、時間ｔに対して変動した場合、硬さ検知部３４ｂは、上述したように、共振周波数ｆｒと周波数ｆ１との比較処理を５回行い、期間ｔ１における該比較処理のみ、共振周波数ｆｒが周波数ｆ１よりも大きいという結果を得る。すなわち、硬さ検知部３４ｂは、この比較処理を５回行ったうちの１回のみ、共振周波数ｆｒが周波数ｆ１よりも大きいという結果を得る。この場合、硬さ検知部３４ｂは、プローブ２ｂとの接触物の硬さがプローブ２ｂの損傷を誘発するほどではない硬さであることを検知し、この接触物が結石であると判定できる。
【０１２８】
なお、硬さ検知部３４ｂは、結石の破砕処理等の医療処置を行っている場合に上述した硬さ検知処理を行ってもよいし、予め設定された所定のタイミング毎に上述した硬さ検知処理を行ってもよい。また、硬さ検知部３４ｂが上述した硬さ検知処理を行う場合、制御部３４は、上述した医療処置出力の場合よりも小さい振幅の超音波振動を出力するように、超音波振動子２ａを定電圧駆動させ、これによって、制御部３４が、上述した医療処置出力から硬さ検知出力に超音波出力を切り換えてもよい。
【０１２９】
また、この実施の形態３では、超音波振動の振幅を変調していない場合を示したが、この発明は、これに限定されるものではなく、振幅変調がなされた超音波振動が出力される場合に適用することもできる。
【０１３０】
この実施の形態３では、超音波振動子の共振周波数を検出し、該共振周波数と予め設定された判定基準周波数との比較処理を行うようにし、該比較処理の結果をもとに、プローブとの接触物の硬さを検知し、検知された硬さに応じて、超音波振動子の駆動制御を行い、プローブに出力される超音波振動の振幅を減少または増大させている。したがって、プローブが鉗子や硬性内視鏡の金属部分等の硬い物体と接触した場合、プローブとの接触物の硬さが該プローブの破損を誘発する硬さであることを瞬時に検出して、このプローブに重度の損傷が発生する前に該プローブにかかる機械的負荷を低減でき、これによって、結石や生体組織等の被処置体に対する医療処置の施術中に発生するプローブの破損を防止できる。また、プローブが上述した硬い物体以外と接触した場合、プローブとの接触物の硬さが該プローブの破損を誘発するほどの硬さではないことを瞬時に検出して、結石や生体組織等の被処置体に対する医療処置を行うための超音波振動を効率よく出力することができ、この医療処置の作業効率を高めることができる。
【０１３１】
また、検出した共振周波数と予め設定された判定基準周波数との比較処理を複数回行うようにし、該比較処理の全結果をもとに、プローブとの接触物の硬さを検知しているので、この接触物が、鉗子や硬性内視鏡の金属部分等の硬い物体、結石、または生体組織や灌流水等の結石よりも軟らかい物体のいずれであるかを確実に判定できる。さらに、判定された接触物の硬さに応じて、超音波振動子の駆動制御を行い、プローブに出力される超音波振動の振幅を減少または増大させているので、このプローブに重度の損傷が発生する前に該プローブにかかる機械的負荷を低減できるとともに結石の破砕処置等の医療処置を行うための超音波振動を効率よく出力することができ、結石や生体組織等の被処置体に対する医療処置の施術中に発生するプローブの破損を防止できるとともに該医療処置の作業効率を高めることができる。
【０１３２】
（実施の形態４）
つぎに、この発明の実施の形態４について説明する。上述した実施の形態１〜３では、超音波振動子の駆動情報に関する比較処理の結果に応じて、プローブにかかる機械的負荷を低減するようにしていたが、この実施の形態４では、プローブに配線を設け、該配線の断線を検知した場合に、超音波振動の振幅を小さくするように超音波振動子の駆動を制御している。
【０１３３】
図１９は、この発明の実施の形態４である超音波手術システムの装置本体の基本構成を例示するブロック図である。図２０は、この発明の実施の形態４である超音波手術システムのプローブに該プローブと絶縁された配線を配置した状態を例示する模式図である。図１９，２０において、この超音波手術システム４０の装置本体４１は、実施の形態１である超音波手術システム１０の装置本体１に配置された制御部１７のインピーダンス処理部１７ｃに代えて断線検知部４２ａを設けている。また、断線検知部４２ａは、プローブ２ｂに配置された複数の配線４５と電気的に接続されている。その他の構成は実施の形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
【０１３４】
断線検知部４２ａは、装置本体４１に電源投入がなされた場合、プローブ２ｂに配置された配線４５に所定の電流を常時導通させ、該電流の収支結果および配線４５に加えた所定の電圧値をもとに、配線４５の導通インピーダンスを常時検出する。また、断線検知部４２ａは、検出した導通インピーダンスと後述する断線基準インピーダンスとを比較し、該導通インピーダンスが該断線インピーダンスよりも大きい場合に、配線４５が断線したことを検知する。
【０１３５】
配線４５は、銅、鉄、亜鉛、またはニッケル等を単独または組み合わせて構成された金属線に絶縁膜を被覆して実現される。図２０に示すように、複数の配線４５は、超音波振動子２ａとの接続側から被処置体に接触するプローブ２ｂ先端に向けて、プローブ２ｂ上を往復するようにそれぞれ配置される。なお、プローブ２ｂに配置された複数の配線４５の各配線間隔は、可能な限り狭いことが望ましい。また、配線４５は、超音波振動による各種医療処置を阻害しないように、プローブ２ｂ上に配置される。
【０１３６】
また、超音波振動子２ａとの接続側のプローブ２ｂ上には、配線４５毎に二つの絶縁シート４６が配置され、さらに、各絶縁シート４６上には、電極部４７が配置される。この場合、プローブ２ｂ上に配置された配線４５は、電極部４７と電気的に接続され、これによって、二つの電極４７は、該電極部４７に接続された一つの配線４５を介して電気的に接続される。ただし、電極部４７および配線４５とプローブ２ｂとは、絶縁シート４７および配線４５の被覆膜によって、それぞれ絶縁される。
【０１３７】
図２１は、プローブ２ｂに配置された配線４５の電気的な接続状態を例示する図である。なお、図２１には、複数の配線４５のうちの一つを例示している。図２１に示すように、配線４５および電極部４７と図１９に示した制御部４２の断線検知部４２ａとは、超音波振動子２ａに配置された配線およびケーブル４ａを介して、電気的に接続されている。ここで、断線検知部４２が、所定の電流および電圧を有する導通信号Ｓ６を配線４５に出力した場合、導通信号Ｓ６は、ケーブル４ａ、超音波振動子２ａ上の配線、および電極部４７を介して、配線４５に入力される。その後、この導通信号Ｓ６は、配線４５を導通して別の電極部４７に到達し、超音波振動子２ａ上の配線およびケーブル４ａを介して、断線検知部４２ａに入力される。断線検知部４２ａは、配線４５を導通して入力された導通信号Ｓ６の電流値および電圧値をもとに、配線４５の導通インピーダンスを検出し、予め設定された断線インピーダンスと検出した導通インピーダンスとを比較する。
【０１３８】
ただし、制御部４２は、配線４５が断線したか否かを判定する判定基準値とし上述した断線基準インピーダンスを記憶部１７ｄに記憶し、該断線基準インピーダンスを判定基準情報として管理する。断線検知部４２ａは、制御部４２によって読み出された断線基準インピーダンスと検出した導通インピーダンスとを比較し、該導通インピーダンスが該断線基準インピーダンスよりも大きい場合に、配線４５の断線を検知する。
【０１３９】
ここで、配線４５は、鉗子や硬性内視鏡７の金属部分等がプローブ２ｂと強く接触し、配線４５に強い応力が発生した場合に断線するため、断線検知部４２ａが配線４５の断線を検知した場合に、超音波振動の振幅を小さくするように超音波振動子２ａの駆動制御を行えば、プローブ２ｂの破損を防止することができる。この場合、制御部４２は、上述した実施の形態１の場合と同様に、電流設定値｜Ｉ｜setを電流変化量ΔＩａだけ低下させるように出力指示部１７ｂを制御する。出力指示部１７ｂは、制御部４２の制御のもと、電流設定値｜Ｉ｜setを電流変化量ΔＩａだけ低下させ、低下させた電流設定値｜Ｉ｜setに対応する電流設定信号Ｓ２を電流制御部１４に送出する。これによって、超音波振動子２ａは、振幅を減少させた超音波振動を出力するように駆動制御され、あるいは駆動停止され、プローブ２ｂにかかる機械的負荷を低減でき、プローブ２ｂの破損を防止できる。
【０１４０】
なお、この実施の形態４では、図２０に示したように、複数の配線４５をプローブ２ｂに配置したが、これに限らず、プローブ２ｂに一つの配線４５を設け、この配線４５が、プローブ２ｂの長手方向に複数回往復するように配置されてもよい。図２２は、この実施の形態４の変形例１である超音波手術システムにおいて、一つの配線が該配線と絶縁されたプローブに配置される場合の配置形態を例示する模式図である。図２２に示すように、配線４５の両端は、絶縁シート４６によってプローブ２ｂと絶縁された各電極部４７にそれぞれ電気的に接続され、配線４５は、プローブ２ｂの長手方向を複数回往復するように、プローブ２ｂ上に配置される。この場合、断線検知部４２ａは、上述した実施の形態４と同様に、導通信号Ｓ６の出入力を行うことができ、これによって、この実施の形態４の変形例１は、上述した実施の形態４と同様の作用効果を奏する。
【０１４１】
一方、この実施の形態４およびその変形例１では、配線４５とプローブ２ｂとを絶縁した場合を示したが、この発明は、これに限定されるものではない。図２３は、この発明の実施の形態４の変形例２である超音波手術システムにおいて、プローブと電極部のみで電気的に接続された一つの配線が、該プローブに配置された場合の配置状態を例示する模式図である。図２３に示すように、電極部４８がプローブ２ｂ先端の近傍に配置され、配線４５の一端が絶縁シート４６上の電極部４７に電気的に接続され、他端が電極部４８に電気的に接続される。また、配線４５は、プローブ２ｂの長手方向に向けて、プローブ２ｂ上に螺旋状に配置される。
【０１４２】
図２４は、この実施の形態４の変形例２である超音波手術システムにおいて、プローブ２ｂに配置された配線４５の電気的な接続状態を例示する図である。図２４に示すように、配線４５および電極部４７，４８と図１９に示した制御部４２の断線検知部４２ａとは、プローブ２ｂ、超音波振動子２ａに配置された配線、およびケーブル４ａを介して、電気的に接続されている。ただし、プローブ２ｂは、超音波振動子２ａと着脱自在に接続される接続部２ｃを有し、接続部２ｃは、プローブ２ｂおよび超音波振動子２ａの接続によって、超音波振動子２ａの配線と電気的に接続される。この場合、断線検知部４２ａから出力された導通信号Ｓ６は、ケーブル４ａと、超音波振動子２ａの配線と、プローブ２ｂおよび接続部２ｃと、配線４５と、電極部４７，４８とを介して、断線検知部４２ａに出入力される。したがって、この実施の形態４の変形例２において、断線検知部４２ａは、上述した実施の形態４およびその変形例１と同様に、導通信号Ｓ６の出入力を行い、配線４５の断線を検知することができる。これによって、この実施の形態４の変形例２では、上述した実施の形態４およびその変形例１と同様の作用効果を奏する。
【０１４３】
また、この実施の形態４の変形例２では、図２３に示したように、一つの配線４５をプローブ２ｂに螺旋状に配置したが、これに限らず、複数の配線４５をプローブ２ｂに螺旋状に配置してもよいし、一つの電極部４７に電気的に接続された複数の配線４５が、プローブ２ｂの長手方向に並列配置されてもよい。図２５は、この実施の形態４の変形例３である超音波手術システムにおいて、一つの電極部４７に電気的に接続された複数の配線が、プローブの長手方向に並列配置され、これらの配線が、別の電極部を介してプローブと電気的に接続された場合の配置形態を例示する模式図である。図２５に示すように、プローブ２ｂの接続側には、一つの絶縁シート４６が円周状に配置され、この絶縁シート４６上に一つの電極部４７が円周状に配置される。複数の配線４５の各一端は、電極部４７に電気的に接続され、その他端は、電極部４８にそれぞれ電気的に接続される。複数の配線４５は、プローブ２ｂの長手方向に、それぞれ並列配置される。この場合、接続部２ｃは、プローブ２ｂ、電極部４８、および配線４５を介して、電極部４７と電気的に接続される。したがって、この実施の形態４の変形例３では、上述した実施の形態４の変形例２と同様の作用効果を奏する。
【０１４４】
なお、この実施の形態４およびその変形例１〜３では、絶縁膜が被覆された配線をプローブに配置していたが、この発明は、これに限定されるものではなく、プローブ上に所望の配置形態で絶縁材を印刷し、印刷された絶縁材上に配線を印刷してもよい。
【０１４５】
この実施の形態４およびその変形例１〜３では、被処置体に各種医療処置を行うための超音波振動を伝達するプローブ上に配線を設け、該配線の断線を検知した場合に、このプローブに出力される超音波振動の振幅を減少させるように、超音波振動子の駆動制御を行い、あるいは、その駆動を停止させているので、鉗子や硬性内視鏡の金属部分等とプローブとの接触に起因して該プローブが破損する前に、該プローブにかかる機械的負荷を低減することができ、プローブの破損を防止できる超音波手術システムを容易に実現できる。
【０１４６】
（実施の形態５）
つぎに、この発明の実施の形態５について説明する。上述した実施の形態１〜３では、プローブにかかる機械的負荷に応じて超音波振動子の駆動制御を行い、該機械的負荷を低減するようにし、上述した実施の形態４では、プローブに配線を設け、該配線の断線を検知した場合に超音波振動子の駆動制御を行い、該機械的負荷を低減するようにしていたが、この実施の形態５では、プローブを保護具によって被覆し、該プローブの破損を物理的に保護している。
【０１４７】
図２６は、この発明の実施の形態５である超音波手術システムのプローブに配置された保護具を例示する模式図である。この超音波手術システム５０のプローブ２ｂには、超音波振動子２ａから出力された超音波振動を被処置体に伝達する超音波振動伝達部２ｄに保護具５１が配置されている。その他の構成は実施の形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
【０１４８】
保護具５１は、テフロン（登録商標）またはシリコーン等の樹脂によって構成され、超音波振動伝達部２ｄを被覆するようにプローブ２ｂに配置される。ただし、保護具５１は、超音波手術システム５０による各種医療処置を阻害しないように、超音波振動伝達部２ｄを被覆する。たとえば、保護具５１は、被処置体に超音波振動を伝達するプローブ２ｂの先端およびその近傍を被覆しないようにプローブ２ｂに配置される。
【０１４９】
また、保護具５１は、シート状または円筒状の形状を有する。シート状の保護具５１がプローブ２ｂに配置される場合、シート状の保護具５１は、超音波振動伝達部２ｄに巻き付けられ、その後、巻き付けられた保護具５１は、接着剤または融着処理等によって、プローブ２ｂに固着される。一方、円筒状の保護具５１がプローブ２ｂに配置される場合、円筒状の保護具５１は、その内部に超音波振動伝達部２ｄを挿入するように、プローブ２ｂに着脱自在に装着される。この場合、装着された円筒状の保護具５１は、該保護具５１の弾力によって、プローブ２ｂに着脱自在に装着される。これによって、シート状または円筒状の保護具５１は、超音波振動子２ａによる超音波振動の出力または硬性内視鏡７との接触によってプローブ２ｂから外れないように、プローブ２ｂに配置できる。
【０１５０】
なお、保護具５１は、熱収縮性の樹脂によって構成されることが望ましく、プローブ２ｂに配置された保護具５１に対して加熱処理を行った場合、この保護具５１は、加熱処理によって熱収縮し、プローブ２ｂに装着される。これによって、プローブ２ｂに対する保護具５１の装着強度を高めることができる。この加熱処理としては、たとえば、保護具５１に被覆されたプローブ２ｂに超音波振動を短時間出力し、該保護具５１とプローブ２ｂとの摩擦によって、該保護具５１を加熱する方法がある。
【０１５１】
ここで、プローブ２ｂが、図１に示したように、硬性内視鏡７内に挿入され、その後、超音波振動が出力されたプローブ２ｂが被処置体に押し当てられ、これによって、この被処置体に対する医療処置が達成される。しかし、この医療処置の施術中に、プローブ２ｂは、硬性内視鏡７との接触によって破損する場合がある。たとえば、プローブ２ｂは、図１に示した位置ａ〜ｃにおいて硬性内視鏡７と接触する場合が多く、特に、位置ａにおいて硬性内視鏡７と接触する場合が多い。なお、位置ａは、硬性内視鏡７の挿入口７ｃ近傍に該当し、位置ｂは、硬性内視鏡７の先端に該当し、位置ｃは、硬性内視鏡７の貫通口（図示せず）の中間部近傍に該当する。
【０１５２】
保護具５１は、上述したようにプローブ２ｂに配置された場合、位置ａ〜ｃを含むプローブ２ｂの超音波振動伝達部２ｄを被覆しているので、プローブ２ｂが硬性内視鏡７と直に接触することを阻害でき、プローブ２ｂと硬性内視鏡７との接触に起因するプローブ２ｂの破損を防止することができる。また、保護具５１は、上述したように、物理的な方法によってプローブ２ｂに配置されているので、素手または治具等によって、プローブ２ｂから容易に除去される。したがって、プローブ２ｂに配置された保護具５１が、硬性内視鏡７との接触によって破損した場合、この保護具５１と新規の保護具５１とを容易に交換することができ、これによって、プローブ２ｂの機械的強度を容易に維持することができる。
【０１５３】
なお、この実施の形態５では、保護具５１が、位置ａ〜ｃを含む超音波振動伝達部２ｄを被覆し、これによって、硬性内視鏡７からプローブ２ｂを保護していたが、これに限らず、保護具５１は、超音波振動伝達部２ｄの所望の位置を部分的に被覆してもよい。図２７は、保護具５１が、プローブ２ｂの超音波振動伝達部２ｄを部分的に被覆した状態を例示する模式図である。図２７に示すように、保護具５１は、超音波振動伝達部２ｄを部分的に被覆している。この場合、保護具５１は、上述した位置ａを含む超音波振動伝達部２ｄを被覆することが望ましく、これによって、硬性内視鏡７からプローブ２ｂを効率よく保護でき、硬性内視鏡７との接触に起因するプローブ２ｂの破損を効率よく防止することができる。
【０１５４】
また、保護具５１が超音波振動伝達部２ｄを部分的に被覆する場合、保護具５１による被覆位置を示す位置指示具５２をプローブ２ｂに設けてもよい。この場合、保護具５１は、位置指示具５２を基準に配置され、これによって、超音波振動伝達部２ｄの所望の位置を確実に被覆することができる。なお、位置指示具５２は、保護具５１による被覆位置を示すとともに、硬性内視鏡７に対するプローブ２ｂの位置を示してもよい。
【０１５５】
この実施の形態５では、保護具がプローブの超音波伝達部分を被覆しているので、硬性内視鏡内に挿入されたプローブを用いて医療処置を行った場合に、プローブおよび硬性内視鏡が直接接触することを阻害でき、これによって、硬性内視鏡との接触に起因するプローブの破損を容易に防止することができる。
【０１５６】
また、この保護具は、素手または治具等によってプローブから容易に除去できるように、該プローブに設けられているので、破損した保護具と新規の保護具とを容易に交換することができ、これによって、プローブの機械的強度を容易に維持することができる。
【０１５７】
さらに、この保護具による被覆位置を示す位置指示具がプローブに設けられた場合、この保護具は、プローブに設けられた位置指示具を基準に配置されるので、超音波振動伝達部の所望の位置を確実に被覆することができ、これによって、硬性内視鏡からプローブを効率よく保護でき、硬性内視鏡との接触に起因するプローブの破損を効率よく防止することができる。
【０１５８】
なお、この実施の形態１〜５では、超音波手術システムおよびプローブの一例として、体腔内の結石を破砕し吸引する超音波結石破砕装置およびそのプローブに適用した場合を示したが、この発明は、これに限定されるものではなく、生体組織等を凝固するとともに切開するシザース型の超音波手術システム、生体組織等を剥離または切除するフック型の超音波手術システム、生体組織等を乳化吸引する吸引型の超音波手術システム、または超音波メス等の各種形態の超音波手術システムおよびそのプローブに適用することもできる。
【０１５９】
また、この実施の形態１，２では、超音波振動子に入力される駆動信号から検出された電流値および電圧値をもとに、該超音波振動子の駆動時のインピーダンスまたは駆動電力をそれぞれ検出していたが、この発明は、これに限定されるものではなく、制御部による電流設定値に対応する電流値と超音波振動子に入力される駆動信号から検出された電圧値とをもとに、該超音波振動子の駆動時のインピーダンスまたは駆動電力をそれぞれ検出してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１６０】
【図１】この発明の実施の形態１である超音波手術システムの概略構成を示す模式図である。
【図２】この発明の実施の形態１である超音波手術システムの装置本体の基本構成を例示するブロック図である。
【図３】出力指示部による電流設定値の変動を例示する図である。
【図４】超音波振動子のインピーダンスと周波数との関係を例示する図である。
【図５】制御部がインピーダンスの比較処理結果に応じて超音波振動子の駆動制御を行うまでの各処理手順を示すフローチャートである。
【図６】振幅を変調する場合の出力指示部による電流設定値の変動を例示する図である。
【図７】振幅を変調する場合に制御部がインピーダンスの比較処理結果に応じて超音波振動子の駆動制御を行うまでの各処理手順を示すフローチャートである。
【図８】この発明の実施の形態２である超音波手術システムの装置本体の基本構成を例示するブロック図である。
【図９】超音波振動子の駆動電力と周波数との関係を例示する図である。
【図１０】制御部が駆動電力の比較処理結果に応じて超音波振動子の駆動制御を行うまでの各処理手順を示すフローチャートである。
【図１１】振幅を変調する場合に制御部が駆動電力の比較処理結果に応じて超音波振動子の駆動制御を行うまでの各処理手順を示すフローチャートである。
【図１２】この発明の実施の形態３である超音波手術システムの装置本体の基本構成を例示するブロック図である。
【図１３】制御部が共振周波数の比較処理結果に応じて超音波振動子の駆動制御を行うまでの各処理手順を示すフローチャートである。
【図１４】共振周波数の変動を例示する図である。
【図１５】制御部が共振周波数に対するｎ回の比較処理結果に応じて超音波振動子の駆動制御を行うまでの各処理手順を示すフローチャートである。
【図１６】プローブが硬い物体と接触した場合の共振周波数の変動を例示する図である。
【図１７】プローブが軟らかい物体と接触した場合の共振周波数の変動を例示する図である。
【図１８】プローブが結石と接触した場合の共振周波数の変動を例示する図である。
【図１９】この発明の実施の形態４である超音波手術システムの装置本体の基本構成を例示するブロック図である。
【図２０】この発明の実施の形態４である超音波手術システムのプローブに配置された配線の配置状態を例示する模式図である。
【図２１】この発明の実施の形態４である超音波手術システムのプローブに配置された配線の電気的な接続状態を例示する図である。
【図２２】この発明の実施の形態４の変形例１である超音波手術システムのプローブに配置された配線の配置状態を例示する模式図である。
【図２３】この発明の実施の形態４の変形例２である超音波手術システムのプローブに配置された配線の配置状態を例示する模式図である。
【図２４】この発明の実施の形態４の変形例２である超音波手術システムのプローブに配置された配線の電気的な接続状態を例示する図である。
【図２５】この発明の実施の形態４の変形例３である超音波手術システムのプローブに配置された配線の配置状態を例示する模式図である。
【図２６】この発明の実施の形態５である超音波手術システムのプローブに配置された保護具を例示する模式図である。
【図２７】この発明の実施の形態５である超音波手術システムのプローブに部分的に配置された保護具を例示する模式図である。
【符号の説明】
【０１６１】
１，２１，３１，４１    装置本体
１ａ    電源スイッチ
１ｂ    吸引ポンプ
１ｃ    出力部
１ｄ    操作スイッチ
２    ハンドピース
２ａ    超音波振動子
２ｂ    プローブ
２ｃ    接続部
２ｄ    超音波振動伝達部
３    フットスイッチ
４ａ，４ｂ    ケーブル
５ａ，５ｂ，７ｂ    チューブ
６    ボトル
７    硬性内視鏡
７ａ    接眼レンズ
７ｃ    挿入口
１０，２０，３０，４０，５０    超音波手術システム
１１    基準周波数発振部
１２    スイッチ回路
１３，３２    駆動回路
１４    電流制御部
１５    電力増幅部
１６    検出部
１７，２２，３４，４２    制御部
１７ａ    共振点検出部
１７ｂ    出力指示部
１７ｃ    インピーダンス処理部
１７ｄ    記憶部
１８    警告出力回路
２２ａ    電力処理部
３２ａ    位相比較部
３２ｂ    ＵＰ/ＤＯＷＮカウンタ
３２ｃ    ＤＤＳ
３３    周波数検出部
３４ａ    基準周波数設定部
３４ｂ    硬さ検知部
４２ａ    断線検知部
４５    配線
４６    絶縁シート
４７，４８    電極部
５１    保護具
５２    位置指示具
Ｓ１    基準周波数信号
Ｓ２    電流設定信号
Ｓ３    電流値信号
Ｓ４    電圧値信号
Ｓ５    周波数検出信号
Ｓ６    導通信号
θI    電流位相信号
θV    電圧位相信号
【図１】
2005027907.tif 000003
【図２】
2005027907.tif 000004
【図３】
2005027907.tif 000005
【図４】
2005027907.tif 000006
【図５】
2005027907.tif 000007
【図６】
2005027907.tif 000008
【図７】
2005027907.tif 000009
【図８】
2005027907.tif 000010
【図９】
2005027907.tif 000011
【図１０】
2005027907.tif 000012
【図１１】
2005027907.tif 000013
【図１２】
2005027907.tif 000014
【図１３】
2005027907.tif 000015
【図１４】
2005027907.tif 000016
【図１５】
2005027907.tif 000017
【図１６】
2005027907.tif 000018
【図１７】
2005027907.tif 000019
【図１８】
2005027907.tif 000020
【図１９】
2005027907.tif 000021
【図２０】
2005027907.tif 000022
【図２１】
2005027907.tif 000023
【図２２】
2005027907.tif 000024
【図２３】
2005027907.tif 000025
【図２４】
2005027907.tif 000026
【図２５】
2005027907.tif 000027
【図２６】
2005027907.tif 000028
【図２７】
2005027907.tif 000029