(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波発振回路からの高周波電力に応じてメス部に超音波振動を発生させるハンドピース部を備え、前記メス部の超音波振動によって生体組織の破砕・切断を行うようにした超音波手術装置であって、  前記ハンドピース部は、先端部をメス部とするホーンと、前記ホーンに接続され、超音波発振回路から出力される高周波電力を超音波振動に変換し、その超音波振動をホーンの先端部に伝達する電歪型振動子と、この電歪型振動子とホーンとからなる振動系を冷却する冷却機構と、を備える一方、
前記超音波発振回路は、電源回路、増幅部、整合部、帰還部、振動系の固有振動数が予め設定した周波数範囲を超えた場合にハンドピース部の異常を告知する告知手段、及び制御部、からなり、
前記電源回路は、商用電源から供給された交流電圧を整流する整流回路、この整流回路から出力された直流電圧に含まれる脈流を低減する平滑回路、この平滑回路の出力を振幅レベル設定回路の信号に応じて安定した電圧に変える安定化電源回路を具え、
前記増幅部は、トランジスタドライブ回路と電力増幅回路を具え、
前記整合部は、前記電歪型振動子に対し低損失で高周波電力を投入し得ると共にこの電歪型振動子を安定動作させるために適正な駆動振幅を保ち、メス部にかかる負荷の増減に対しメス部の振動を一定に保つ整合回路兼振幅調整回路で構成し、
前記帰還部は、前記整合回路兼振幅調整回路からの出力を帰還信号として前記増幅部へ正帰還させるために前記帰還信号に含まれる電歪型振動子のスプリアス周波数成分を除去する帰還信号フィルターと、帰還回路のＱを調整する帰還信号Ｑ回路と、この帰還信号Ｑ回路から出力された帰還信号を前記トランジスタドライブ回路及び制御部へと出力する帰還信号検出回路とからなり、
前記制御部は、前記帰還信号検出回路に接続されこれから出力された帰還信号の周波数を検出する周波数検出回路と、帰還信号の周波数が予め設定した周波数範囲内であるか否かを判別する判別回路と、この判別回路から出力される判別結果に応じて安定化電源回路における出力の振幅レベルを設定する振幅レベル設定回路と、前記判別回路から入力される判別信号に対応して前記告知手段の駆動を制御する駆動制御回路と、を具え、
前記超音波発振回路において、トランジスタドライブ回路から供給された信号を、電力増幅回路にて増幅した後、その信号を整合部及び帰還部を介して増幅部へと正帰還させることにより高周波電力を発生させ、さらに整合部を介してその高周波電力をハンドピース部の電歪型振動子に投入することにより高周波電力を超音波振動へと変換し、その超音波振動をホーンへと伝達することにより、ホーン先端部における所定振幅での超音波振動により、ホーン先端部を生体組織の破砕・切断を行うメス部として作用させる一方、電歪型振動子及びホーンの温度の適正温度からの上昇によるホーンと電歪型振動子とからなる振動系の固有振動数の低下に際して、その固有振動数を制御部における周波数検出回路により検出して、その検出周波数が予め設定した周波数範囲を超えた場合には、判別回路から異常を表す判別信号が出力され振幅レベル設定回路及び駆動制御回路に入力され、これにより、振幅レベル設定回路は、前記判別信号出力前に設定されていた振幅レベルより低い振幅レベルに安定化電源回路の出力を設定する結果、増幅部及び整合部を介して電歪型振動子に投入される高周波電力を低下させて併せて電歪型振動子及びホーンにおける超音波出力も低下させてハンドピース部における発熱を抑制できるようにしたことを特徴とする超音波手術装置。
【請求項２】
請求項１記載の超音波手術装置において、周波数検出回路は前記帰還信号検出回路への接続に替えて、整合回路兼振幅調整回路、帰還信号フィルター，帰還信号Ｑ回路，トランジスタドライブ回路のいずれかに接続されて信号の周波数を検出するようにしたことを特徴とする超音波手術装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の超音波手術装置において、前記告知手段は、所定の警告音を発生させる音声発生装置および又は所定の警告表示を行う表示器により構成したことを特徴とする超音波手術装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、超音波振動を発生するメス部によって生体組織の破砕・切断などを行うようにした超音波手術装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、外科手術などにおいては、ステンレス刃や鋼刃等を形成した通常のメスの他に、超音波振動によって手術部位の破砕・切断を行う、いわゆる超音波メスが使用されている。
【０００３】
この超音波メスは、超音波発振回路によって高周波を発生させ、その高周波電力を図３に示すようなハンドピース部１によりメス部３ａの機械的超音波振動に変換するものとなっている。すなわち、図示のハンドピース部１には、その外郭をなす管状部材２内に図４に示すような電歪型振動子３が内蔵され、これが管状部材２から突出するホーン４に固定された構成となっている。この電歪型振動子３は、電歪素子３ａとその両端に取り付けた金属製の裏打ち板３ｂ及び前面板３ｃとにより構成されており、図外の超音波発振回路から供給された高周波電力は、この電歪型振動子３で機械的振動に変換され、その機械的振動はメス部であるホーン４の先端部４ａに伝達される。
【０００４】
また、ホーンの先端部４ａ近傍にはイリゲーションパイプ５が配設されており、ここから手術部位に対して洗浄用の生理食塩水などが供給される一方、手術部位に発生した血液や洗浄水などをホーン４の中心に形成された吸引孔４ｂから吸引し、吸引パイプ６を介して排出されるようになっている。
【０００５】
ところで、上記のような超音波振動装置に用いられる電歪型振動子３にあっては、電気振動を機械振動に変換する際に生じる電気的ロスによって熱が発生し、これがホーン４の異常発熱や電歪素子３ａの寿命低下を招くため、一般には電歪型振動子３及びメス部（ホーンの先端部）４ａに対して冷却処理を施す必要がある。この冷却処理方法としては、電歪素子３ａ及びホーン４に対して冷却水などを供給することが従来より行われているが、この場合には冷却水の供給機構を付設することによりハンドピース１が大型化するため、現在では、図５に示すように、電歪型振動子３の中央部にホーン４の吸引孔４ｂと連通する吸引経路３ｄを形成し、ここに吸引孔４ｂから吸引した生理食塩水を通過させることによって電歪型振動子３を冷却するという冷却処理構造も提案・実施されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように、現在の超音波手術装置では電歪型振動子３やホーン４に対して冷却処理を施すようになっているが、冷却処理機構に何等かの故障、例えば、イリゲーションパイプ５が詰まることによる冷却水の供給停止、ホーン４や吸引経路３ｄが詰まることによる吸引動作の停止などが発生した場合には、電歪型振動子３やホーン４が高温化してしまい、患者や手術者が火傷するとか、ホーン４や電歪素子３ａ等が熱によって破損されるといった問題が生じる。
【０００７】
この発明は上記従来技術の課題に着目してなされたもので、ハンドピース部の異常加熱等の発生を防止することができる安全性及び耐久性に優れた超音波メスの提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本願発明は、超音波発振回路からの高周波電力に応じてメス部に超音波振動を発生させるハンドピース部を備え、前記メス部の超音波振動によって生体組織の破砕・切断を行うようにした超音波手術装置であって、前記ハンドピース部は、先端部をメス部とするホーンと、前記ホーンに接続され、超音波発振回路から出力される高周波電力を超音波振動に変換し、その超音波振動をホーンの先端部に伝達する電歪型振動子と、この電歪型振動子とホーンとからなる振動系を冷却する冷却機構と、を備える一方、
前記超音波発振回路は、電源回路、増幅部、整合部、帰還部、振動系の固有振動数が予め設定した周波数範囲を超えた場合にハンドピース部の異常を告知する告知手段、及び制御部、からなり、前記電源回路は、商用電源から供給された交流電圧を整流する整流回路、この整流回路から出力された直流電圧に含まれる脈流を低減する平滑回路、この平滑回路の出力を振幅レベル設定回路の信号に応じて安定した電圧に変える安定化電源回路を具え、
前記増幅部は、トランジスタドライブ回路と電力増幅回路を具え、
前記整合部は、前記電歪型振動子に対し低損失で高周波電力を投入し得ると共にこの電歪型振動子を安定動作させるために適正な駆動振幅を保ち、メス部にかかる負荷の増減に対しメス部の振動を一定に保つ整合回路兼振幅調整回路で構成し、
前記帰還部は、前記整合回路兼振幅調整回路からの出力を帰還信号として前記増幅部へ正帰還させるために前記帰還信号に含まれる電歪型振動子のスプリアス周波数成分を除去する帰還信号フィルターと、帰還回路のＱを調整する帰還信号Ｑ回路と、この帰還信号Ｑ回路から出力された帰還信号を前記トランジスタドライブ回路及び制御部へと出力する帰還信号検出回路とからなり、
前記制御部は、前記帰還信号検出回路に接続されこれから出力された帰還信号の周波数を検出する周波数検出回路と、帰還信号の周波数が予め設定した周波数範囲内であるか否かを判別する判別回路と、この判別回路から出力される判別結果に応じて安定化電源回路における出力の振幅レベルを設定する振幅レベル設定回路と、前記判別回路から入力される判別信号に対応して前記告知手段の駆動を制御する駆動制御回路と、を具え、
前記超音波発振回路において、トランジスタドライブ回路から供給された信号を、電力増幅回路にて増幅した後、その信号を整合部及び帰還部を介して増幅部へと正帰還させることにより高周波電力を発生させ、さらに整合部を介してその高周波電力をハンドピース部の電歪型振動子に投入することにより高周波電力を超音波振動へと変換し、その超音波振動をホーンへと伝達することにより、ホーン先端部における所定振幅での超音波振動により、ホーン先端部を生体組織の破砕・切断を行うメス部として作用させる一方、電歪型振動子及びホーンの温度の適正温度からの上昇によるホーンと電歪型振動子とからなる振動系の固有振動数の低下に際して、その固有振動数を制御部における周波数検出回路により検出して、その検出周波数が予め設定した周波数範囲を超えた場合には、判別回路から異常を表す判別信号が出力され振幅レベル設定回路及び駆動制御回路に入力され、これにより、振幅レベル設定回路は、前記判別信号出力前に設定されていた振幅レベルより低い振幅レベルに安定化電源回路の出力を設定する結果、増幅部及び整合部を介して電歪型振動子に投入される高周波電力を低下させて併せて電歪型振動子及びホーンにおける超音波出力も低下させてハンドピース部における発熱を抑制できるようにした超音波手術装置を提供して、上記課題を解決しようとするものである。
【０００９】
また、上記の超音波手術装置において、周波数検出回路は前記帰還信号検出回路への接続に替えて、整合回路兼振幅調整回路、帰還信号フィルター，帰還信号Ｑ回路，トランジスタドライブ回路のいずれかに接続されて信号の周波数を検出するように構成することがある。
【００１０】
さらに、上記いずれかの超音波手術装置において、前記告知手段は、所定の警告音を発生させる音声発生装置および又は所定の警告表示を行う表示器により構成することがある。
【００１１】
【実施例】
次に、この発明の一実施例を図１及び図２に基づき説明する。
この実施例における超音波手術装置としては、図１に示すように、高周波電力を発生させる超音波発振回路Ｅと、この超音波発振回路Ｅから出力された高周波電力をメス部の機械的振動エネルギーに変換するハンドピース部Ｍとからなり、ハンドピース部Ｍは上記従来技術に示したものと同様に、管体２，電歪型振動子３，ホーン４及びイリゲーションパイプ６等を備えたものとなっている。但し、ここに用いる電歪型振動子３は、図４に示すように内部に吸引孔４ｂを形成したものを用いている。従って、この実施例におけるホーン及び電歪型振動子３に対する冷却機構は、生理食塩水を供給するイリゲーションパイプ６と、ホーン４の吸引孔４ｂ及びこれに連通する吸引経路４ｂとにより構成されている。
【００１２】
また、前記超音波発振回路Ｅは、図２に示すように構成されている。
図中、ａは電源回路であり、この電源回路において、２１は所定の商用電源２０から供給された交流電圧を整流する整流回路、２２はこの整流回路から出力された直流電圧に含まれる脈流を低減する平滑回路、２３は前記平滑回路の出力を振幅レベル設定回路３２の信号に応じて安定した電圧に変える安定化電源回路である。
【００１３】
また、２４は後述のトランジスタドライブ回路２９と共に増幅部ｂを構成する電力増幅回路、２５は前記整合部ｃとしての整合回路兼振幅調整回路である。この整合回路兼振幅調整回路２５は、前述のハンドピース部Ｍにおける電歪型振動子３に対し低損失で高周波電力を投入し得ると共に、電歪型振動子３を安定動作させるために適正な駆動振幅を保つようになっており、メス部（ホーン４の先端部）４ａにかかる負荷の増減に対しメス部４ａの振動を一定に保つようになっている。
【００１４】
また、ｄは前記整合回路兼振幅調整回路からの出力を帰還信号として前記増幅部ｂへ正帰還させる帰還部である。この帰還部ｄは、前記帰還信号に含まれる電歪型振動子３のスプリアス周波数成分を除去する帰還信号フィルター２６と、帰還回路のＱを調整する帰還信号Ｑ回路２７と、この帰還信号Ｑ回路２７から出力された帰還信号をトランジスタドライブ回路２９及び制御部ｅへと出力する帰還信号検出回路２８とよりなる。
【００１５】
一方、制御部ｅは、前記帰還信号検出回路１７から出力された帰還信号の周波数に基づき告知手段等の駆動を制御するものであり、帰還信号の周波数を検出する周波数検出回路３０と、帰還信号の周波数が予め設定した周波数範囲内であるか否かを判別する判別回路３１と、この判別回路３１から出力される判別結果に応じて安定化電源回路２３における出力の振幅レベルを設定する出力制御回路としての振幅レベル設定回路３２と、告知手段の駆動を制御する駆動制御回路３３とからなる。
また、前記制御部ｅによって制御される告知手段ｆは、所定の音声信号を出力する音声発生回路３４とこの音声発生回路３４からの出力に応じて音声を発するスピーカ３５とからなる。
【００１６】
以上のように、この実施例における超音波手術装置は、電源部ａ、増幅部ｂ、整合部ｃ、帰還部ｄ、及び制御部ｅ及び告知手段ｆなどからなる超音波発振回路Ｅを有しており、この回路Ｅでは、トランジスタドライブ回路２９から供給された信号を、増幅部ｂにて増幅した後、その信号を整合部ｃ及び帰還部ｄを介して増幅部ｄへと正帰還させることにより電気的超音波振動を発生させ、さらにその電気的超音波振動を整合部ｃを介してハンドピース部１の電歪型振動子３に投入することにより高周波電力を機械的振動エネルギーへと変換し、その機械振動エネルギーをホーン４へと伝達する。これにより、ホーン４の先端部４ａは、所定の振幅で超音波振動を行い、生体組織等の切断を行うメス部として作用する。
【００１７】
この際、電歪型振動子３とホーン４とからなる振動系には、振動変換動作に伴って発熱を生じるが、ハンドピース部Ｍに設けられた冷却機構が適正に作動している場合には、電歪型振動子３及びホーン４が高温化することはなく、手術者や患者に対して安全に使用することができる。但し、冷却機構は生理食塩水の供給パイプ５や吸引経路３ｄが詰まるなどして動作不能状態に陥ることもあり、このよう場合に、従来の装置では電歪型振動子３及びホーン４の温度が異常に高まり極めて危険な状態となるが、この実施例においては冷却機構の動作不良が発生した場合にも、電歪型振動子３及びホーン４が異常に加熱されるのを抑えることができる。
【００１８】
すなわち、冷却機構の機能が停止し、電歪型振動子３及びホーン４の温度が適正温度から上昇し始めると、その上昇に従って、ホーン４と電歪型振動子３とからなる振動系の固有振動数も低下し始める。この固有振動数は、制御部ｅにおける周波数検出回路３０によって検出されており、その検出周波数が予め設定した周波数範囲を越えた場合には、判別回路３１から異常を表す判別信号が出力され、これが振幅レベル設定回路３２及び駆動制御回路３３に入力される。
【００１９】
これにより、振幅レベル設定回路３２は、前記判別信号出力前に設定されていた振幅レベルより低い振幅レベルに安定化電源回路２３の出力を設定する。その結果、増幅部ｂ及び整合部ｃを介してハンドピース部Ｍの電歪型振動子３に投入される高周波電力は低下するため、電歪型振動子３及びホーン４における超音波出力も低下し、それに伴って発熱も低減される。従って、手術者や手術部位が高温化したハンドピース部Ｍによって火傷するといった危険性を完全に排除することができる共に、装置の構成部品の破損、または性能劣化等を防止することもできる。
【００２０】
また、この振幅レベル設定回路３２のレベル変更動作に加え、この実施例においては、判別信号を受けた駆動制御回路３３が音声発生回路３４を駆動してスピーカ３５から警告音を発生させるようになっている。このため手術者は、超音波手術装置の動作不良の発生を、警告音によって直ちに認識することができる。
【００２１】
なお、手術者や患者、及び構成部品等に対して安全に使用できる固有振動数の範囲Ｆ１は、適正状態における固有振動数をＦとすると、例えば、
（Ｆ−０．０１Ｆ）＜Ｆ１＜（Ｆ＋０．０１Ｆ）となる。
従って、上記判別回路３１は上記範囲外の検出周波数が入力された場合に判別信号を出力するものとなっている。但し、ここに示す範囲は一例であり、使用する振動系に応じて種々異なるものとなる。
【００２２】
また、電歪型振動子３やホーン４等の固有振動数の変動は、上記のような冷却機構の動作不良により異常加熱が発生した場合だけでなく、構成部品に亀裂が生じた場合、例えば、ホーン４に亀裂が生じた場合などにも発生する。このため警告音の発生時において、冷却装置が適正に作動していれば、ハンドピース部４等に何等かの故障が発生しているとの判断を下すことができる。すなわち、この実施例における装置は故障検出機能をも有することとなる。
【００２３】
なお、上記実施例においては、周波数検出回路３０を帰還信号検出回路２８に接続して帰還信号周波数を検出するようにしたが、周波数検出回路３０は、整合回路兼振幅調整回路２５、帰還信号フィルター２６，帰還信号Ｑ回路２７，トランジスタドライブ回路２９などの出力に接続しても、上記実施例と同様に周波数の検出を行うことができる。
【００２４】
また、上記実施例では、判別回路３１から出力された判別信号に応じて、振幅レベル設定回路３２が安定化電源回路２３の振幅レベルを低減させるものとなっているが、安定化電源回路２３の出力停止、または、その他の回路部分の遮断などを行うことにより、ハンドピース部Ｍに対して高周波電力の供給を完全に遮断しても良い。
【００２５】
さらに、使用する告知手段ｆとしては、上記実施例のように音声を発生するものに限らず、表示器などを用い、これによって温度の異常な上昇などをはじめとする種々の故障の発生を警告表示するようにしても良い。また、超音波手術装置に対し、告知手段ｆと出力制御回路３２のうち、いずれか一方のみを設けても良く、この場合にも安全性は従来の装置に比べて大幅に向上する。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したとおり、この発明に係る超音波手術装置は、ハンドピース部において冷却機構やその他の構成部品に故障が発生した場合には、これを検出して超音波発振回路の出力を低下または停止させるようになっているため、ハンドピース部が異常加熱される危険性もなくなり、手術者及び患者に対する安全性を十分に確保することができる。また、ハンドピース部の高温化を防止し得るようにしたため、振動系等の構成部品が熱により破損するのを防止することができ、装置の耐久性は大幅に向上する。
【００２７】
さらに、ハンドピース部の故障検出時に告知手段を作動させるようにすれば、故障の発生を手術者などに直ちに認識させることができ、事故の発生を未然に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の一実施例を示す説明図であり、主としてハンドピース部の構成を示す。
【図２】  同上実施例における超音波発振回路の構成を示すブロック図である。
【図３】  従来の超音波手術装置におけるハンドピース部を示す側面図である。
【図４】  図３に示したハンドピース部に内蔵される電歪型振動子を示す側面図である。
【図５】  従来の他の電歪型振動子を示す側面図である。
【符号の説明】
Ｅ  超音波発振回路
Ｍ  ハンドピース部
ｆ  告知手段
３  電歪型振動子
３ｄ  吸引経路
４  ホーン
４ａ  メス部
４ｂ  吸引孔
５  イリゲーションパイプ
３０  周波数検出回路
３１  判別回路
３２  振幅レベル設定回路（出力制御回路）
３３  駆動制御回路
３４  音声発生装置
３５  スピーカ
【図１】
0004219418.tif 000002
【図２】
0004219418.tif 000003
【図３】
0004219418.tif 000004
【図４】
0004219418.tif 000005
【図５】
0004219418.tif 000006