超声波手术装置、 具备上述超声波手术装置的超声波手术 系统以及气蚀利用方法 技术领域 本发明涉及一种利用超声波振动进行手术并且利用伴随着超声波振动而产生的 气蚀 (cavitation) 的超声波手术装置、 具备上述超声波手术装置的超声波手术系统以及 气蚀利用方法。
背景技术 近年来， 开始广泛应用利用超声波振子产生的超声波振动来对生物体组织进行手 术的超声波手术装置。另外， 在超声波振动的情况下， 由于生物体组织包含液体， 因此会产 生气蚀。这种气蚀是， 当液体的压力变得低于由该液体的温度决定的汽化压力时液体蒸发 而产生蒸汽的气泡。
因而， 在由于超声波振动而产生疏密波的情况下， 随着负压的产生而发生气蚀。
因此， 例如在日本特表 2002-537955 号公报中公开了如下一种装置 ： 对身体内的 位置处照射用于治疗的超声波， 此时使用水听器 (hydrophone) 来监视气蚀的水平。
另外， 在 WO2005/094701 号公报中公开了如下一种装置 ： 在超声波照射用压电元 件中设置声压信号接收探头， 根据由该声压信号接收探头得到的从气蚀气泡放出的声压信 号来控制超声波照射条件。
本发明的目的在于提供一种能够高精度检测有无产生气蚀以及所产生的气蚀的 水平的超声波手术装置、 具备上述超声波手术装置的超声波手术系统以及能够高精度检测 有无产生气蚀以及所产生的气蚀的水平的气蚀利用方法。
发明内容 用于解决问题的方案
为了完成上述目的， 本发明的一个实施方式所涉及的超声波手术装置具备 ： 超声 波振子， 其能够产生超声波振动 ； 驱动部， 其根据驱动信号来驱动上述超声波振子 ； 探头， 其具有与上述超声波振子进行运动耦合的基端部和产生用于处置生物体组织的超声波振 动的前端部， 用于从上述基端部向上述前端部传递上述超声波振子所产生的上述超声波振 动； 谐振频率跟踪部， 其自动调整上述驱动信号的频率， 使得上述超声波振子跟踪上述超声 波振子的谐振频率 ； 检测部， 其通过检测上述驱动信号的除谐振频率以外的频率成分的频 率成分信号来检测气蚀 ； 以及控制部， 其按照由上述检测部得到的上述频率成分信号的检 测结果来进行变更上述驱动信号的控制， 使得产生气蚀、 或者增加或维持产生量， 其中， 上 述驱动信号用于驱动超声波振子。
本发明的一个实施方式所涉及的超声波手术系统具备 ： 超声波手术装置， 其具有 ： 超声波振子， 其能够产生超声波振动 ； 驱动部， 其根据驱动信号来驱动上述超声波振子 ； 探 头， 其具有与上述超声波振子进行运动耦合的基端部和产生用于处置生物体组织的超声波 振动的前端部， 用于从上述基端部向上述前端部传递上述超声波振子所产生的上述超声波
振动 ； 谐振频率跟踪部， 其自动调整上述驱动信号的频率， 使得上述超声波振子跟踪上述超 声波振子的谐振频率 ； 检测部， 其通过检测上述驱动信号中的除谐振频率以外的频率成分 的频率成分信号来检测气蚀 ； 以及控制部， 其按照由上述检测部得到的上述频率成分信号 的检测结果来进行变更上述驱动信号的控制， 使得产生气蚀、 或者增加或维持产生量 ； 前端 部， 其以所跟踪的上述谐振频率产生超声波振动 ； 吸引驱动部， 其从上述前端部吸引液体 ； 吸引量检测部， 其检测由上述吸引驱动部得到的吸引量 ； 吸引量设定部， 其设定上述吸引 量； 以及吸引控制部， 其按照上述吸引量设定部来控制吸引驱动部。
本发明的一个实施方式所涉及的气蚀利用方法由以下步骤构成 ： 通过超声波振 子、 驱动部以及探头来对处置对象部施加超声波振动的步骤， 其中， 该超声波振子能够产生 超声波振动， 该驱动部根据驱动信号来驱动上述超声波振子， 该探头具有与上述超声波振 子进行运动耦合的基端部和产生用于处置生物体组织的超声波振动的前端部， 从上述基端 部向上述前端部传递上述超声波振子所产生的上述超声波振动 ； 气蚀检测步骤， 检测由气 蚀引起变化的物理量， 该气蚀是由上述探头的前端部的超声波振动产生的 ； 以及气蚀发生 控制步骤， 按照由上述气蚀检测步骤的检测结果来控制上述驱动信号， 使得产生气蚀或者 增加或维持产生量。 附图说明 图 1 是表示具备本发明的第一实施方式的超声波手术系统的结构的结构图。
图 2 是第一实施方式的超声波手术装置的结构图。
图 3 是表示超声波手术装置中的超声波驱动装置的结构的框图。
图 4A 是示出从产生气蚀时以及没有产生气蚀时的驱动信号检测到的电流信号的 频率分布的图。
图 4B 是示出表示滤波器电路所通过的频带的特性例的图。
图 4C 是示出表示滤波器电路所通过的频带的特性例的图。
图 4D 是示出表示滤波器电路所通过的频带的特性例的图。
图 5 是表示滤波器电路的结构例的框图。
图 6 是表示超声波手术装置的利用了气蚀的手术方法的流程图。
图 7 是表示对于图 6 中的气蚀的产生水平的控制方法的流程图。
图 8 是表示本发明的第二实施方式的超声波手术装置中的超声波驱动装置的结 构的框图。
图 9 是表示第二实施方式的控制方法的流程图。
图 10 是本发明的第三实施方式的超声波手术装置的结构图。
图 11 是表示选择性地设定多个控制模式的设定部的图。
图 12 是表示第三实施方式的超声波手术装置的控制方法的一例的流程图。
图 13 是第一变形例的超声波手术装置的结构图。
图 14 是表示第一变形例的控制方法的流程图。
图 15 是第二变形例的超声波手术装置的结构图。
图 16 是表示第三变形例的超声波手术装置的主要部分的概要的图。
图 17 是表示第三变形例的控制方法的流程图。
图 18 是表示具备了本发明的第四实施方式的超声波手术系统的结构的框图。
图 19 是表示第四实施方式的控制方法的一例的流程图。
图 20A 是表示用于本发明的第五实施方式的探头的前端部的形状的图。
图 20B 是表示由凹凸部的超声波振动产生气蚀的情况的图。
图 20C 是表示前端部的变形例的图。
图 20D 是表示前端部的变形例的图。
图 20E 是表示前端部的变形例的图。
图 21 是表示第五实施方式的超声波手术装置的结构的框图。
图 22A 是表示根据第五实施方式对进行超声波的处置时的控制模式进行切换来 进行驱动的序列的图。
图 22B 是表示根据第五实施方式对进行超声波的处置时的控制模式进行切换来 进行驱动的序列的图。 具体实施方式
下面， 参照附图来说明本发明的实施方式。
( 第一实施方式 )
图 1 至图 8 是涉及本发明的第一实施方式， 图 1 表示具备本发明的第一实施方式 的超声波手术系统的结构， 图 2 表示第一实施方式的超声波手术装置的结构， 图 3 表示超声 波驱动装置的结构， 图 4A 表示从产生气蚀时以及没有产生气蚀时的驱动信号检测到的电 流信号的频率分布。在此， 示出了电流信号的频率分布， 但对于电压信号也是相同的趋势。
图 4B 至图 4D 示出滤波器电路的滤波特性例， 图 5 表示滤波器电路的结构例， 图6 表示超声波手术装置的利用了气蚀的手术方法， 图 7 表示进行控制以维持图 6 中的气蚀的 产生水平的方法。
如图 1 所示， 具备了本发明的第一实施方式的超声波手术系统 1 具有 ： 作为超声波 凝固切开处置器具的第一手持件 2， 其利用超声波进行凝固以及切开、 剥离等处置 ； 作为超 声波吸引处置器具的第二手持件 3， 其利用超声波进行切开、 剥离、 粉碎等处置并进行吸引 ； 以及作为超声波穿刺处置器具的第三手持件 4， 其利用超声波进行穿刺等处置。
另外， 该超声波手术系统 1 还具备 ： 超声波驱动装置 5， 其具备驱动部， 该驱动部对 第一手持件～第三手持件中的实际进行连接的某一个手持件施加 ( 输出 ) 超声波驱动信 号； 高频输出装置 6， 其对第一手持件 2 和第二手持件 3 中的实际进行连接的手持件施加高 频输出信号 ； 以及送水吸引装置 7， 其在第二手持件 3 的情况下进行送水和吸引。
另外， 超声波驱动装置 5、 高频输出装置 6 以及送水吸引装置 7 上分别连接有对输 出进行接通和断开的脚踏开关 8、 9 以及 10。
另外， 利用进行通信的通信线缆 11 将超声波驱动装置 5 与高频输出装置 6 相连 接， 利用通信线缆 12 将超声波驱动装置 5 与送水吸引装置 7 相连接， 利用通信线缆 13 将高 频输出装置 6 与送水吸引装置 7 相连接。
第一手持件 2 ～第三手持件 4 中的各手持件 I(I ＝ 2、 3、 4) 分别具有细长的探头 2a、 3a、 4a， 在各探头 Ia 的基端部配置的把持部内内置有能够产生超声波振动的超声波振 子 ( 以下仅称作振子 )Ib。并且， 振子 Ib 产生的超声波振动例如与探头 Ia 的基端部的被扩径的变幅杆进行运动耦合 ( 即进行耦合使得超声波振动能够传递到基端部 )。
在各手持件 I 的基端设置有与振子 Ib 电连接的超声波连接器 Ic， 超声波连接器 Ic 经由可自由装卸的超声波线缆 14 连接于超声波驱动装置 5。
并且， 当手术操作者将脚踏开关 8 导通时， 超声波驱动装置 5 经由超声波线缆 14 将超声波驱动信号 ( 简称为驱动信号 ) 输出到振子 Ib。振子 Ib 由于被施加驱动信号而进 行超声波振动。
振子 Ib 经由探头 Ia 内部的超声波传递部件 Id 将超声波振动传递到作为探头 Ia 的前端部的前端部件 Ie， 从而前端部件 Ie 进行超声波振动。
手术操作者能够把持手持件 I 的基端侧的把持部， 使进行超声波振动的前端部件 Ie 与作为处置对象的生物体组织相接触等， 从而进行利用超声波振动的处置。
另外， 设置在手持件 2 的基端侧的高频连接器 2f 或手持件 3 的高频连接器 3f 经 由可自由装卸的高频线缆 15 连接于高频输出装置 6。并且， 当手术操作者将脚踏开关 9 导 通时， 高频输出装置 6 经由高频线缆 15 将高频输出信号输出到手持件内部的导体部。该导 体部由超声波传递部件 Id 形成， 与超声波振动的情况同样地， 高频输出信号被传递到探头 Ia 的前端部的前端部件 Ie。 手术操作者通过使前端部件 Ie 与生物体组织接触来使高频输出信号的电流 ( 高 频电流 ) 流向生物体组织侧。手术操作者利用该高频电流对所接触的生物体组织部分进行 高频灼烧的处置。
在这种情况下， 以与患者大面积接触的方式来配置对电极板 ( 未图示 )， 流经生物 体组织的高频电流经过对电极板经由与该对电极板相连接的回流用线缆返回至高频输出 装置 6。
另外， 关于手持件 3， 在管路中形成超声波传递部件 3d， 该管路的中空部成为吸引 的通路 ( 在超声波传递部件 3d 管路与外护套 ( 未图示 ) 之间进行送水 )。并且， 作为管路 前端的前端部件 3e 为开口状态。
在该手持件 3 的基端侧设置有送水吸引连接器 3g， 可自由装卸地连接于该手持件 3 的送水吸引管 16 与送水吸引装置 7 相连接。
该送水吸引管 16 例如在送水吸引装置 7 内部分支为送水管路和吸引管路， 送水管 路与送水装置相连接， 吸引管路与吸引装置相连接。
手术操作者通过进行使脚踏开关 10 的送水开关导通的操作， 由此使构成送水装 置的送水泵动作来进行送水。送来的水通过形成超声波传递部件 3d 的中空部从前端部件 3e 的开口喷出。
另外， 手术操作者通过进行使脚踏开关 10 的吸引开关导通的操作， 由此使构成吸 引装置的吸引泵动作来进行吸引动作。然后， 从前端部件 3e 的开口吸引进行处置 ( 利用超 声波振动进行粉碎 ) 时的组织碎片等并将其排出到吸引装置。
在图 1 中示出了还并用超声波振动以外的功能进行处置时的结构例， 但也可以是 如图 2 所示的那样构成为仅利用超声波振动进行处置的超声波手术装置 21。
图 2 的超声波手术装置 21 具备 ： 利用超声波振动进行凝固切开处置的例如手持件 2、 对该手持件 2 输出驱动信号的超声波驱动装置 5、 以及连接于该超声波驱动装置 5 且用于 对驱动信号的输出进行接通和断开的脚踏开关 8。 手持件 2 经由超声波线缆 14 连接于超声
波驱动装置 5 的连接器 22。
此外， 也可以取代手持件 2 而将手持件 3 或手持件 4 连接于超声波驱动装置 5。另 外， 如后述的实施方式所说明那样， 也可以并用高频输出装置 6 进行处置。
如图 2 所示， 在手持件 2 的基端侧设置有手柄 18， 该手柄 18 由手术操作者把持来 进行开闭操作。
该手柄 18 为， 可动手柄 19a 的上端侧利用枢支部而可自由转动地被支承。
并且， 通过进行向固定手柄 19b 侧闭合该可动手柄 19a 以及向分离侧打开该可动 手柄 19a 的开闭操作， 能够通过插通在探头 2a 内的未图示的操作线使可动前端部件 2g 相 对于前端部件 2e 开闭， 该可动前端部件 2g 与前端部件 2e 邻接且可自由转动地被前端部件 2e 支承。
这样， 手持件 2 能够打开和闭合， 使得通过作为固定前端部件的前端部件 2e 和可 动前端部件 2g 来把持生物体组织。
也就是说， 该手持件 2 通过在利用前端部件 2e、 2g 把持生物体组织的状态下对生 物体组织施加超声波振动， 由此能够使生物体组织摩擦生热， 从而对所把持的生物体组织 进行凝固、 切开的处置。另外， 还能够将前端侧设定为打开的打开状态， 从而利用突出的前 端部件 2e 进行粉碎等处置。 超声波驱动装置 5 的前置面板上设置有用于进行显示的显示部 23 以及设定部 24， 该设定部 24 用于对要作为超声波的驱动信号而输出的设定值进行设定等。
图 3 表示构成本实施方式的超声波手术装置 21 的超声波驱动装置 5 的结构。此 外， 在图 3 中示出了与超声波驱动装置 5 相连接的手持件 2 的基本结构 ( 手持件 3、 4 也大 致相同 ) 部分。下面， 作为手持件 I， 利用 I ＝ 2 的情况进行说明， 但除了该手持件 2 中特有 的结构之外， 也能够适用于 I ＝ 3、 4 的情况。
该超声波驱动装置 5 具有 ： 振荡电路 31 ； 乘法器 32， 从该乘法器 32 的一个输入端 输入由该振荡电路 31 产生的振荡信号 ； 放大器 33， 其作为对由该乘法器 32 进行乘法运算 而得到的信号进行放大并根据驱动信号来驱动超声波振子 Ib 的驱动部 ； 以及输出电路 34， 其将由该放大器 33 放大得到的驱动信号进行绝缘并输出。
该输出电路 34 例如由变压器 34a 构成， 对该变压器 34a 的初级线圈输入由放大器 33 放大得到的驱动信号， 从与该初级线圈电磁耦合的次级线圈输出与初级线圈侧的驱动信 号绝缘的驱动信号。此外， 在变压器 34a 的初级线圈侧形成二次电路， 在次级线圈侧形成患 者电路。
将患者电路侧的驱动信号输出的输出端子的连接器 22 经由可自由装卸地进行连 接的超声波线缆 14 与内置在进行超声波振动的手持件 2 中的振子 2b 相连接。
另外， 变压器 34a 的初级线圈对流经初级线圈的驱动信号的电流及其两端的电压 进行检测， 并且连接于对电流的相位和电压的相位进行检测的电流电压检测电路 35。
通过该电流电压检测电路 35 检测出的电流相位信号 θi 和电压相位信号 θv 被 输出到 PLL( 锁相环 ) 电路 36。
PLL 电路 36 对振荡电路 31 施加如下控制信号 ： 根据所输入的电流相位信号 θi 与 电压相位信号 θv 的相位差， 所输出的信号水平发生变化。振荡电路 31 以施加于控制输入 端的信号水平来改变振荡频率。也就是说， 该振荡电路 31 例如由电压控制振荡电路 (VCO)
形成。 PLL 电路 36 对振荡电路 31 的控制输入端施加以使电流相位信号 θi 与电压相位 信号 θv 的相位差变小的方式进行控制的控制信号、 即以下的振荡频率的调整信号。因而， 振荡电路 31 通过使用了 PLL 电路 36 的闭环能够自动调整振荡频率， 使得电流相位信号 θi 与电压相位信号 θv 的相位差变为 0。
电流相位信号 θi 与电压相位信号 θv 的相位差变为 0 的状态是成为与振子 2b 的谐振频率相对应的驱动频率。因此 PLL 电路 36 自动调整 ( 控制 ) 振荡频率， 使得以该振 子 2b 的谐振频率的驱动信号来驱动振子 2b。
换言之， 在以驱动信号驱动振子 2b 的情况下， 在振荡电路 31 ～ PLL 电路 36 的闭 环的电路系统中形成谐振频率跟踪部 37， 该谐振频率跟踪部 37 自动调整驱动信号的频率 以跟踪振子 2b 的谐振频率。该谐振频率跟踪部 37 输出谐振频率的驱动信号。
另外， 在本实施方式中， 设置有检测部 38， 如以下说明那样， 该检测部 38 根据上述 输出电路 34 的初级线圈侧的驱动信号从驱动信号中检测在 ( 被传递了振子 2b 的超声波振 动的 ) 探头 2a 的前端部件 2e 产生的气蚀， 来作为由该气蚀引起变化的物理量， 且该检测部 38 具有滤波器部 39 的功能。
作为驱动信号中的由气蚀引起变化的物理量例如有电压信号 Sv， 其被输入滤波器 电路 39， 该滤波器电路 39 具有用于提取规定的频率成分的频率通过特性 ( 滤波特性 )。此 外， 如后述那样进行控制， 使得驱动信号中的电流以规定的时间常数变为恒定电流。因此， 检测电压信号 Sv 中的 ( 通过了滤波器电路 39 的 ) 电压值大致与检测阻抗值等效。
此外， 检测部 38 除了检测电压值或阻抗值来作为上述物理量之外， 也可以检测电 流信号的电流值。 在这种情况下， 例如也可以以如下状态进行检测 ： 进行控制使得电压信号 Sv 以规定的时间常数变为恒定电压。
该滤波器电路 39 具有如下特性 ： 使根据驱动信号被驱动的振子 2b 的至少除谐振 频率 ( 即驱动频率 ) 以外的规定的频率成分通过。
并且， 作为从该滤波器电路 39 输出的规定的频率成分的频率成分信号的电压信 号成为与在该振子 2b 产生的气蚀的产生水平相对应的信号、 即气蚀水平信号 Sc。
从该滤波器电路 39 输出的气蚀水平信号 Sc 被输入中央处理装置 (CPU)40， 该中央 处置装置 (CPU)40 作为对该超声波驱动装置 5 的各部进行控制的控制部。
使用生成气蚀水平信号 Sc 的滤波器电路 39 来构成上述检测部 38。此外， 还能够 将检测部 38 看作包括 CPU 40 的结构， 该 CPU40 根据气蚀水平信号 Sc 判断有无气蚀并判断 气蚀的产生水平。
另外， 该 CPU 40 同时具有输出控制部的功能， 该输出控制部根据由检测部 38 检测 出的物理量来对驱动信号的输出值进行可变控制， 该驱动信号的输出值决定探头 2a 的前 端部件 2e 的超声波振动的振幅。换言之， CPU 40 具有对驱动振子 2b 的驱动信号进行变更 控制的控制部的功能。
另外， 在本实施方式中， 该 CPU 40 具有气蚀产生控制部 ( 在图 3 中略记为 CAV 产 生控制部 )40a 的功能， 该气蚀产生控制部 40a 根据气蚀水平信号 Sc 来控制驱动信号的输 出， 使得气蚀的产生量维持为由设定部 24 设定的值。
CPU 40 根据所输入的气蚀水平信号 Sc 的水平来判断气蚀的产生水平。
图 4A 是表示由根据超声波驱动装置 5 的驱动信号被驱动的振子 2b 不产生气蚀时 ( 气蚀不产生时 ) 和产生气蚀时 ( 气蚀产生时 ) 的电压信号 Sv 的频谱分布。此外， 在图 4A 中， 谐振频率 fres 是 47kHz。
无论是否产生气蚀， 在谐振频率 fres(47kHz) 的情况下， 电压信号 Sv 具有最大的 峰值。并且， 当不产生气蚀时， 在除谐振频率 fres 以外的频率的情况下， 电压信号 Sv 不具 有明显的峰值。
与此相对地， 在除谐振频率 fres 以外的频率的情况下， 与不产生气蚀时相比， 产 生气蚀时的电压信号 Sv 的水平变高。
具体地说， 与不产生气蚀时相比， 当产生气蚀时子谐波的水平变得相当高， 并且当 产生气蚀时除子谐波以外的频率成分的水平也变得比不产生气蚀时高， 其中， 子谐波的频 率为谐振频率 fres 的 1/2 或 1/4 等约数或它们的差。
因此， 如上所述， 通过对电压信号 Sv 中的将该谐振频率 fres 附近去除了的信号水 平进行检测， 能够检测气蚀的产生水平。
作为滤波器电路 39 的输出信号的气蚀水平信号 Sc 被输入到 CPU 40， 该 CPU 40 构 成控制振子 2b 的驱动 ( 也就是前端部件 2e 的超声波振动 ) 的输出控制部以及气蚀产生控 制部 40a。
CPU 40 将输出电流设定信号输出到差动放大器 41 侧， 该输出电流设定信号相当 于将由手术操作者利用设定部 24 设定的气蚀水平设定值 ( 也称为气蚀设定值 )Scs 减去气 蚀水平信号 Sc 所得到的值。这样， 在设定部 24 中设置设定单元， 该设定单元用于由手术操 作者指示设定 ( 或输入设定 ) 气蚀的产生水平。
并且， 在 CPU 40 的控制下， 通过以下闭环来控制驱动信号的输出， 使得维持由设 定部 24 设定的气蚀设定值 Scs 的值。
驱动信号中的电流信号 Si 也被输入到差动放大器 41。 此外， 通过实际上设置在电 流电压检测电路 35 内的、 检测驱动信号的电流的例如电流传感器等来检测该电流信号 Si。 在图 3 中简略地示出了检测到的电流信号 Si。
差动放大器 41 将从输出电流设定信号减去电流信号 Si 而得到的差值的信号输出 到乘法器 32。
乘法器 32 将被输入来自差动放大器 41 的信号的另一个输入端侧的值与来自振荡 电路 31 的振荡信号相乘后输出到放大器 33。在这种情况下， 另一个输入端侧的值为将基 准值 1 与差动放大器 41 的输出信号相加 ( 在差动放大器 41 的输出信号为负的情况下为相 减 ) 而得到的值。
因而， 利用闭环系统来控制驱动信号中的电流信号 Si， 使得从 CPU 40 输出的输出 电流设定信号的值维持为平均的恒定电流值。通过这样来控制提供至振子 2b 的驱动信号 的输出值。
此外， 基于驱动信号的电流信号 Si 的控制系统的时间常数例如为 8ms 左右， 在该 时间常数的范围内电流信号 Si 发生变化。
将来自脚踏开关 8 的进行驱动信号的输出的接通或断开的操作信号输入到 CPU 40， CPU 40 根据操作信号对驱动信号的输出的接通或断开进行控制。
另外， 该 CPU 40 与设置在前置面板等中的显示部 23 相连接， 在该显示部 23 中显示超声波的输出值等。图 4B、 图 4C 示出滤波器电路 39 的滤波特性例， 图 5 表示其结构例。
图 4B 是设定为让低频侧的一部分频带通过的特性的图。更具体地说， 设定为让包 含谐振频率 fres 的 1/2 的子谐波 ( 约数 ) 的频带通过的特性。
图 4C 示出了设定为让从谐振频率 fres 的 5％左右的频率到比谐振频率 fres 低 5％的频率 ( 即谐振频率 fres 的 95％的频率 ) 的频带通过的频带特性的图。
图 4D 示出了设定为图 4C 的频带特性和从比谐振频率 fres 高 5％的频率到比谐振 频率 fres 的二次谐波的频率 (2fres) 低 5％的频率通过的频带特性的图。
图 5 的滤波器电路 39 例如由多个带通滤波器 ( 在图 5 中略记为 BPF)43a、 43b、 ...、 43n ； 开关 44a、 44b、 ...、 44n ； 检波器 45a、 45b、 ...、 45n ； 以及积分器 46 构成。
此外， 以 fa、 fb、 ...、 fn 简略地示出了带通滤波器 43a、 43b、 ...、 43n 的通频带。这 种情况下的通频带例如是 fa ＜ fb ＜ ... ＜ fn。
例如能够通过设定部 24 的设定来经由 CPU 40 对开关 44a、 44b、 ...、 44n 的导通或 断开进行选择。在这种情况下， 也能够从设定部 24 直接进行选择。
通过对开关 44a、 44b、 ...、 44n 的导通或断开进行选择能够设定任意的通频带。并 且， 从被设为导通的开关 44a、 44b、 ...、 44n 上经过的频率成分由检波器 45a、 45b、 ...、 45n 检波后， 进一步在积分器 46 中进行积分。 利用积分器 46 进行积分而得到的积分信号作为气蚀水平信号 Sc 输出到 CPU 40。 也可以用累加器来代替积分器 46。
此外， 也可以构成为在 CPU 40 侧进行积分来代替在滤波器电路 39 中进行积分。
参照图 6 来说明这种结构的超声波驱动装置 5 的动作。图 6 表示包括由超声波驱 动装置 5 进行的气蚀产生控制的超声波手术的控制方法。
例如图 2 所示， 手术操作者将用于处置的手持件 ( 在图 2 中是主要用于进行凝固 切开的手持件 2) 经由超声波线缆连接于超声波驱动装置 5。
另外， 手术操作者根据要处置的生物体组织 ( 即要处置的部位 )， 如步骤 S1 所示那 样， 通过设定部 24 进行设定气蚀设定值 Scs 等初始设定。
然后， 使用未图示的导管将内窥镜和手持件 2 的探头 2a 刺入患者腹部等。然后， 如步骤 S2 所示那样， 手术操作者利用内窥镜进行观察， 并将在体内的探头 2a 的前端侧设定 在处置对象部位附近。
在下一个步骤 S3 中， 手术操作者使脚踏开关 8 导通， 开始利用超声波进行处置。 从 超声波驱动装置 5 向手持件 2 的振子 2b 施加驱动信号， 从而振子 2b 产生超声波振动。
该超声波振动被传递到探头 2a 的前端侧的前端部件 2e， 如超声波施加步骤 S4 所 示， 前端部件 2e 以振子 2b 的谐振频率 fres 进行超声波振动。
在这种情况下， 超声波驱动装置 5 进行控制， 使得通过使用了 PLL 电路 36 的谐振 频率跟踪部 37 来跟踪以该谐振频率 fres 对振子 2b 进行驱动的状态。因而， 振子 2b 以谐 振频率 fres 进行超声波振动， 另外， 前端部的前端部件 2e 也以谐振频率 fres 进行超声波 振动。
另外， 在这种情况下， 当由于前端部件 2e 的超声波振动而产生气蚀时， 该前端部 件 2e 受到由于该气蚀产生所导致的小气泡破裂的力， 该力从前端部件 2e 波及到振子 2b 的 超声波振动。并且， 如图 4A 所示， 原来的驱动信号与气蚀的频率成分相重叠。如上所述， 由
于产生气蚀， 原来的驱动信号的频谱成为失真的频谱的状态。
然后， 如步骤 S5 所示， CPU 40 根据气蚀水平信号 Sc 检测气蚀产生水平， 该气蚀水 平信号 Sc 是利用滤波器电路 39 从驱动信号检测出的。
在下一个步骤 S6 中， CPU 40 通过差动放大器 41 来控制驱动信号的输出， 以使所检 测到的气蚀产生水平维持在由设定部 24 预先设定的气蚀水平设定值 Scs。也就是说， CPU 40 进行驱动信号的输出控制， 以维持所设定的气蚀设定值 Scs。
然后， 在这种控制下， 如步骤 S7 所示手术操作者进行利用超声波振动的凝固切开 等处置。
图 7 表示图 6 中通过步骤 S5 进行气蚀水平检测的动作以及通过步骤 S6 根据检测 结果控制气蚀的产生水平即气蚀水平的动作。在步骤 S11 中， 滤波器电路 39 检测将驱动信 号的频率去除了的规定的频率成分， 来作为气蚀水平信号 Sc。
在下一个步骤 S12 中， CPU 40 将从滤波器电路 39 输出的气蚀水平信号 Sc 与气蚀 设定值 Scs 进行比较。
然后， 如步骤 S13 所示， CPU 40 判断二者的大小关系。当比较结果为 Sc ＞ Scs 时， 如步骤 S14 所示， 进行控制使得输出电流设定信号减少并返回至步骤 S11。 当比较结果相反即为 Sc ＜ Scs 时， 如步骤 S15 所示， 进行控制使得输出电流设定 信号增加并返回至步骤 S11。
另外， 当比较结果为 Sc ＝ Scs 时， 如步骤 S16 所示， 进行控制使得输出电流设定信 号不发生变化 ( 维持输出电流 )。然后， 在该控制状态下， 如图 6 所示手术操作者进行步骤 S7 的利用超声波的处置。
通过进行这种控制， CPU 40 进行控制， 以使气蚀的产生水平维持在由设定部 24 设 定的气蚀设定值 Scs。
根据通过这种控制对作为处置对象的生物体组织进行处置的本实施方式， 能够以 简单的结构来检测气蚀的产生， 并且进行控制以使气蚀的产生水平维持在所设定的气蚀水 平设定值 Scs。
在这种情况下， 能够根据对振子 2b 进行驱动的驱动信号中的利用滤波器电路 39 去除了驱动频率或谐振频率 fres 后得到的频率成分的电压信号等来高精度地检测气蚀的 产生以及产生水平。
并且， 根据本实施方式， 能够有效利用气蚀的产生， 从而提高了用于治疗的处置的 功能。
此外， 在作为相关技术例的日本特开 2008-188160 号公报中公开了一种具备以与 交流电流相应的频率和振幅来驱动手持件的驱动电路的超声波手术装置， 该超声波手术装 置具备气蚀抑制电路， 该气蚀抑制电路构成为包括 ： 转换单元， 其将驱动电路的输出端电压 转换为直流电压 ； 比较单元， 其将通过转换单元得到的直流电压与预定的阈值进行比较 ； 以及电压控制单元， 其在比较单元的比较结果为超过了阈值的情况下， 降低交流电流的电 压值。
在该相关技术例中记载了一种应用了以下内容的装置 ： 在由于产生气蚀而使构成 振动产生部的压电元件的负载状态发生变化的情况下， ( 具备驱动电路的 ) 输出电路所输 出的交流电压值几乎不发生变化， 但输出电压值与负载状态成比例地变动。
相对于相关技术例， 本实施方式使用驱动信号中的去除了用于驱动的频率附近而 得到的频率成分的电压值、 阻抗值、 电流值中的至少一个来检测气蚀。
因而， 本实施方式能够充分降低驱动信号的影响， 且能够高精度地检测有无气蚀 产生以及产生水平。
也就是说， 在本实施方式中， 通过对去除了驱动信号的频率附近而得到的频率成 分进行检测， 几乎不会对驱动信号的输出水平造成影响， 例如能够根据气蚀水平信号 Sc 的 水平检测气蚀的产生水平。
在这种情况下， 能够根据气蚀水平信号 Sc 的水平是否在接近 0 的阈值以上来判断 是否有气蚀产生。另外， 即使在手术过程中手术操作者通过设定部 24 变更设定值以使驱动 信号的输出水平发生变化的情况下， 也能够检测气蚀的产生水平。
与此相对地， 相关技术例被认为是为了检测气蚀的产生需要预先设定阈值， 在变 更了驱动电路的输出的情况下需要变更该阈值。
另外， 该相关技术例还公开了如下的结构 ： 设置由于检测气蚀时所产生的频率的 连续音的麦克风， 根据该麦克风输出的声音信号来进行气蚀抑制。
但是， 在这种情况下， 需要将麦克风设置在可插入体内的细长的探头 2a 的前端 侧。 与此相对地， 根据本实施方式， 能够在配置在体外的超声波驱动装置 5 侧检测是 否有气蚀产生以及气蚀的产生水平。 另外， 作为探头自身的结构， 能够采用现有的探头和手 持件。
因而， 本实施方式具有以下优点 ： 即使是具备振子的现有手持件也易于应用。
( 第二实施方式 )
图 8 表示本发明的第二实施方式的超声波手术装置 21B 的结构。在第一实施方式 中， 对如下结构进行了说明 ： 自动控制气蚀的产生水平， 使气蚀的产生水平成为由对气蚀的 产生量进行指示设定的设定部 24 所设定的值。
与此相对地， 本实施方式构成为具备通知部， 该通知部通过定量地显示来将气蚀 的产生水平通知给作为使用者的手术操作者， 手术操作者能够根据所显示的产生水平对设 定部 24 的设定值进行手动设定， 从而将气蚀的产生水平设定为所期望的产生水平。
该超声波手术装置 21B 构成为， 在图 3 的结构的超声波驱动装置 5 中还具备 A/D 转换电路 51 和作为通知部的指示器 52， 从而构成超声波驱动装置 5B， 其中， 该 A/D 转换电 路 51 对滤波器电路 39 的输出信号进行 A/D 转换， 该指示器通知部根据该 A/D 转换电路 51 的输出信号定量地显示气蚀的产生水平。
从滤波器电路 39 输出的气蚀水平信号 Sc 通过 A/D 转换电路 51 进行 A/D 转换。 进 行 A/D 转换而得到的数字信号与气蚀的产生水平相对应。
并且， 根据该数字信号使构成指示器 52 的例如多个 LED 53 发光。 例如， 发光的 LED 53 的数量与气蚀的产生水平大致成比例地变化。在图 8 中， 例如用斜线表示的两个 LED 53 发光。并且， 当气蚀的产生水平增加时， 更多的 LED 53 发光。
将手术操作者通过设定部 24B 设定的输出电流设定值输入到 CPU 40。也就是说， 设定部 24B 构成用于设定 ( 输入 ) 驱动部的输出电流设定值的设定单元。CPU 40 以使输出 电流设定信号维持在来自设定部 24B 的输出电流设定值的方式， 将与输出电流设定值相当
的值的输出电流设定信号输出到差动放大器 41。
并且， 在本实施方式的情况下， 通过 CPU 40 进行输出控制， 以使施加于振子 2b( 更 为概括地说为振子 Ib) 的驱动信号维持在输出电流设定值。其它结构与第一实施方式相 同。
在本实施方式中， 手术操作者能够根据指示器 52 的 LED 53 的发光数量的显示来 确认气蚀产生水平。并且， 手术操作者在确认气蚀产生水平且期望将气蚀产生水平变大的 情况下， 可以使设定部 24B 的输出电流设定值变大。
图 9 表示本实施方式的使用例的流程图。例如， 与图 2 的情况同样地， 手术操作者 将手持件 2 与超声波驱动装置 5B 相连接。
另外， 如步骤 S21 所示， 手术操作者根据要处置的生物体组织来利用设定部 24B 进 行设定输出电流设定值等初始设定。
然后， 如步骤 S22 所示， 手术操作者例如利用内窥镜进行观察， 并将体内的探头 2a 的前端侧设定在处置对象部位附近。
在下一个步骤 S23 中， 手术操作者使脚踏开关 8 导通， 开始利用超声波进行处置。 从构成超声波驱动装置 5B 的驱动部的放大器 33 向手持件 2 的振子 2b 施加驱动信号， 从而 振子 2b 产生超声波振动。
该超声波振动被传递到探头 2a 的前端侧的前端部件 2e， 如步骤 S24 所示， 前端部 件 2e 以振子 2b 的谐振频率 fres 进行超声波振动。
另外， 在这种情况下， 指示器 52 根据滤波器电路 39 的输出信号来显示由前端部件 2e 的超声波振动引起的气蚀的产生水平， 通过该显示来通知手术操作者。
如步骤 S26 所示， 手术操作者将气蚀的产生水平作为参考， 有效利用气蚀来进行 利用超声波的处置。 在这种情况下， 在要增加气蚀的产生水平来进行处置的情况下， 可以以 增加设定部 24B 的输出电流设定值的方式进行设定。
这样， 手术操作者能够通过指示器 52 确认气蚀的产生水平， 从而进行利用气蚀的 处置。
根据本实施方式， 手术操作者能够通过利用来自设定部 24B 的设定来增加气蚀产 生水平等， 从而进行有效利用气蚀的处置。
此外， 作为通知部， 除了利用显示装置通知手术操作者之外， 例如也可以构成为通 过声音等来通知手术操作者。
另外， 也可以在显示部 23 中设置指示器 52 的通知部的功能。 例如在图 8 之后的实 施方式等中， 虽然没有示出指示器 52， 但也可以通过显示部 23 来进行该功能。在这种情况 下， 如图 8 的双点划线所示， 也可以构成为将滤波器电路 39 的气蚀水平信号 Sc 输入到 CPU 40， 从 CPU 40 向显示部 23 输出与气蚀的产生水平相对应的信号。
另外， 手术操作者能够选择使用手动的控制模式和由气蚀产生控制部 40a 控制的 自动控制模式。
此外， 也可以是如下的超声波手术装置 ： CPU 40 不具有气蚀产生控制部 40a， 仅具 有能够使用手动的控制模式。
( 第三实施方式 )
接着， 参照图 8 来说明本发明的第三实施方式。本实施方式具备控制切换部 40b，使得能够选择普通的恒定电流 ( 恒定振幅 ) 控制模式和气蚀控制模式这两个控制内容不同 的控制模式或控制方式来进行利用超声波振动的处置。
另外， 在本实施方式的变形例中， 还能够进行设定为与作为超声波振动的处置器 具的手持件的种类、 使用状态相应的控制模式的控制。
图 10 所示的第三实施方式的超声波手术装置 21C 具备超声波驱动装置 5C， 该超声 波驱动装置 5C 是在图 3 的超声波手术装置 21 的超声波驱动装置 5 中设置继电器装置 61 而 得到的， 该继电器装置 61 根据切换控制信号在滤波器电路 39 与构成输出控制部的 CPU 40 之间进行切换。
该继电器装置 61 根据来自 CPU 40 的控制切换部 40b 的切换控制信号来进行导通 或截止的切换， 由此切换控制模式。也就是说， CPU 40 还具备能够切换控制模式的控制切 换部 40b。
另外， 本实施方式所涉及的超声波驱动装置 5C 例如具备图 9 所示的设定部 24C。
在该设定部 24C 中设置有恒定电流控制开关 62a 和气蚀控制开关 62b， 该恒定电流 控制开关 62a 用于由手术操作者通过设定部 24C 选择性地指示恒定电流控制模式， 该气蚀 控制开关 62b 用于由手术操作者通过设定部 24C 选择性地指示气蚀控制模式。
另外， 在该设定部 24C 中设置有将两个控制模式的情况下的输出水平设定为多个 等级的水平开关 63a、 63b、 63c。例如， 水平开关 63a、 63b、 63c 将输出水平分别设定为 LV1、 LV2、 LV3。
因而， 该设定部 24C 将指示恒定电流控制模式或气蚀控制模式的控制模式信号和 设定输出水平的设定值输出到 CPU 40。
此外， 在图 11 中， 示出了在两个控制模式下进行水平设定时共同使用水平开关 63j(j ＝ a ～ c) 的结构， 但也可以是， 对每个控制模式设置专用的组而共设置两组， 每组例 如设置多个水平开关。
在图 10 的结构中， CPU 40 进行与由手术操作者通过设定部 24C 设定的控制模式 的设定相应的输出控制。
具体地说， 在选择了恒定电流控制模式的情况下， CPU 40 输出将继电器装置 61 的 开关切换为断开的切换控制信号。然后， CPU 40 以使输出电流设定信号维持在利用设定部 24C 中的水平开关 63j(j ＝ a ～ c) 得到的输出水平的方式， 来将输出电流设定信号输出到 差动放大器 41。
与此相对地， 在选择了气蚀控制模式的情况下， CPU 40 输出将继电器装置 61 的开 关切换为导通的切换控制信号。因而， 来自滤波器电路 39 的气蚀水平信号 Sc 经由被导通 的继电器装置 61 被输入到 CPU 40。
并且， CPU 40 以使该气蚀水平信号 Sc 维持在由手术操作者设定为气蚀控制模式 的设定部 24C 中的水平开关 63j(j ＝ a ～ c) 得到的输出水平的方式， 将该气蚀水平信号 Sc 作为输出电流设定信号输出到差动放大器 41 得。
其它结构与第一实施方式的结构相同。利用图 12 来说明本实施方式的控制方法 的代表例。此外， 本控制方法与第一实施方式类似， 因此参照图 6 进行说明。
最初， 如步骤 S1’ 所示， 手术操作者进行包括对控制模式进行选择的初始设定。
然后， 与图 6 同样地进行从步骤 S2 到步骤 S4 的处理。在步骤 S4 的下一个步骤S31 中， CPU 40 判断控制模式是否为恒定电流控制模式。在恒定电流控制模式的情况下， 如 步骤 S32 所示， CPU 40 进行与设定部 24C 的设定相对应的输出控制 ( 恒定电流控制 )。然 后， 进入步骤 S7。
另一方面， 在步骤 S31 的判断结果为不是恒定电流控制模式的情况下、 即为气蚀 控制模式的情况下， 与图 6 的步骤 S5 同样地， CPU 40 根据滤波器电路 39 的输出信号来检 测气蚀的产生水平。并且， 在下一个步骤 S6 中， CPU 40 根据气蚀水平信号 Sc 进行包括气 蚀的产生水平控制的驱动信号的输出控制， 以使气蚀的产生水平维持在由设定部 24C 设定 的水平。
然后， 在步骤 S6 之后的步骤 S7 中， 手术操作者进行利用超声波的处置。
根据本实施方式， 能够进行利用普通的恒定电流控制的超声波处置， 并且能够在 进行自动控制以维持气蚀的产生水平的状态下进行超声波处置。
另外， 手术操作者能够根据实际使用的手持件 I 或探头 Ia、 使用状态来变更控制 模式， 从而进行利用超声波的处置。
此外， 在恒定电流控制模式下， 除了与气蚀的产生无关地进行恒定电流控制的控 制方法之外， 也可以抑制气蚀的产生而进行恒定电流控制。例如图 11 的双点划线所示， 也 可以设置开关 64， 该开关 64 能够在与气蚀产生无关地进行恒定电流控制的模式和抑制的 气蚀产生而进行恒定电流控制的模式之间进行切换。 例如， 在将该开关 64 断开的情况下， CPU 40 进行与气蚀产生无关的恒定电流控 制。与此相对地， 在将开关 64 导通的情况下， CPU 40 进行抑制气蚀产生 ( 也就是抑制产生 气蚀 ) 的恒定电流控制。
图 13 表示第一变形例的超声波手术装置 21D 的结构。如以下所说明那样， 本变形 例设置有对手持件 I 进行识别的识别部， 能够根据识别结果来切换控制模式。
关于该超声波手术装置 21D， 在图 10 的超声波手术装置 21C 中， 各手持件 I( 在图 13 中 I ＝ 2) 例如将形成识别符的例如 ROMIh 内置于探头 Ia 的基端部， 该识别符用于产生 手持件类型信息 ( 也可称为类型信号 )。
另外， 超声波驱动装置 5D 具备识别部 66， 该识别部 66 也作为用于从经由超声波线 缆 14 连接于该超声波驱动装置 5D 的手持件 I 读出存储在 ROMIh 中的手持件类型信号的识 别部， 该识别部 66 将读出的手持件类型信号发送到 CPU 40。
CPU 40 能够根据由识别部 66 读出的手持件类型信号来识别手持件 I 的种类、 安装 在手持件 I 中的振子 Ib 的种类、 手持件 I 的探头 Ia 的前端部的形状或状态等。
并且， CPU 40 根据该手持件类型信号， 例如参照快闪存储器 67 中存储的信息来自 动地选择设定为恒定电流控制模式和气蚀控制模式中的某一模式。此外， 识别部 66 的识别 功能部也可以是 CPU 40 的一部分。
在该快闪存储器 67 中， 与手持件类型信号相应地预先存储有使用哪一个控制模 式的信息。此外， 例如能够从设定部 24C 通过 CPU 40 对存储在快闪存储器 67 中的信息进 行变更或更新。
例如， 在该超声波驱动装置 5D 与手持件 2 相连接的情况下， CPU 40 通过参照相应 的信息来选择恒定电流控制模式。与此相对地， 在该超声波驱动装置 5D 与手持件 3 相连接 的情况下， CPU40 通过参照相应的信息来选择气蚀控制模式。
另外， 在快闪存储器 67 中存储有从设定部 24C 以手动方式设定 ( 选择 ) 控制模式 的信息的情况下， CPU 40 优先设定为由手术操作者从设定部 24C 以手动方式选择的控制模 式。
此外， 并不限定于在 ROMIh 中存储各手持件类型信号的例子， 也可以是， 存储手持 件的制造编号等， CPU 40 根据这些制造编号来参照快闪存储器 67 中存储的信息， 由此识别 与该制造编号相对应的手持件的类型等。
另外， 并不限定于 ROMIh 的情况， 例如也可以根据电阻值进行识别， 或者也能够根 据由多个开关元件构成的例如 DIP 开关的导通或断开的排列来识别种类等。
接着， 参照图 14 的流程图来说明本变形例的动作。
如步骤 S41 所示， 手术操作者将实际使用的手持件 I 与超声波驱动装置 5D 相连 接， 接通超声波驱动装置 5D 的电源。
于是， 如步骤 S42 所示， CPU 40 从手持件 I 的 ROMIh 经由识别部 66 来获取手持件 I 的类型信号。即、 识别手持件 I 的种类。
如下一个步骤 S43 所示， CPU 40 参照快闪存储器 67 中存储的信息例如进行是否 根据类型信号进行手动设定的判断。 然后， 如步骤 S44 所示， 在不是手动设定的情况下， 即在自动设定的情况下， CPU 40 根据类型信号自动设定控制模式。换句话说， CPU 40 根据识别部的识别结果自动选择或 自动切换为多个控制模式中的一个控制模式。
与此相对地， 如步骤 S45 所示， 在是手动设定的情况下， CPU 40 根据设定部 24C 的 手动选择来设定控制模式。这样， 结束控制模式的设定动作。在进行该控制模式的设定动 作之后， 例如在初始设定之后， 进行图 12 的步骤 S2 之后的动作。
根据本变形例， 当手术操作者预先在快闪存储器 67 中登记希望与手持件的类型 相应地采用的控制模式的信息时， 之后按照该信息从多个控制模式自动地设定为一个控制 模式。因此， 能够提高由手术操作者进行的处置的操作性。
另外， 手术操作者能够以手动方式从设定部 24C 优先地选择恒定电流控制模式或 气蚀控制模式来进行处置。
图 15 表示第二变形例的超声波手术装置 21E 的结构。
该超声波手术装置 21E 采用在图 13 的超声波手术装置 21D 的超声波驱动装置 5D 中不具备继电器装置 61 的超声波驱动装置 5E。在这种情况下， 滤波器电路 39 的气蚀水平 信号 Sc 被输入到 CPU 40。
CPU 40 与根据手持件类型信号设定的控制模式或从设定部 24C 选择 ( 设定 ) 的控 制模式相应地参照气蚀水平信号 Sc。
本变形例的动作与图 13 的情况下的动作大致相同。
图 16 表示第三变形例的超声波手术装置 21F 的主要部分的概要的结构。本变形 例能够检测特定的处置器具的使用状态的变化， 来自动地切换控制模式。
该超声波手术装置 21F 例如采用超声波驱动装置 5F， 该超声波驱动装置 5F 是图 15 的超声波手术装置 21E 的超声波驱动装置 5E 中不具有识别部的结构、 且从自设置于特定 的手持件 2 的传感器 2j 来的检测信号输入到 CPU 40。
如图 16 所示， 在手持件 2 中的例如固定手柄 19b 上的与可动手柄 19a 相向的位置
处安装有通过按压而由关闭转变为开启的传感器 2j。
该传感器 2j 检测手柄 18 的开闭状态， 因此例如当手柄 18 为闭合状态时输出打开 的检测信号， 当手柄 18 为打开状态时输出闭合的检测信号。
此外， 根据手柄 18 的开闭状态来打开或闭合探头 2a 的前端侧的前端部件 2e、 2g。 因而， 传感器 2j 输出检测前端部 ( 前端部件 2e、 2g) 的开闭状态而得到的信号。
CPU 40 根据传感器 2j 的检测信号来切换控制模式， 该传感器 2j 通过手柄 18 的开 闭来检测前端部的开闭状态。此外， 将根据传感器 2j 的检测信号切换控制模式的信息例如 存储到快闪存储器 67 中。
图 17 表示本变形例的动作的流程图。当接通超声波驱动装置 5F 的电源之后使脚 踏开关 8 导通时， 如步骤 S51 所示输出超声波。
也就是说， 通过对振子 2b 施加驱动信号而使振子 2b 发生超声波振动， 该超声波振 动被传递至前端部件 2e， 从而前端部件 2e 进行超声波振动 ( 略记为超声波的输出 )
如步骤 S52 所示， CPU 40 根据传感器 2j 的检测信号来检测手柄 18 的开闭以及根 据滤波器电路 39 的输出信号来检测气蚀产生状态。
然后， 在步骤 S53 中， CPU 40 对手柄 18 是否闭合进行判断。手术操作者例如打开 ( 前端部也打开 ) 手柄 18 来进行剥离的处置。另一方面， 闭合手柄 18 来进行凝固切开的处 置。
当打开手柄 18 时， CPU 40 进入步骤 S54a， 当闭合手柄 18 时， CPU 40 进入步骤 S54b。
在步骤 S54a、 S54b 中， CPU 40 还对是否存在气蚀产生 ( 略记为存在气蚀 ) 进行判 断。在步骤 S54a 中， 在判断结果为没有气蚀的情况下进入步骤 S55。
在步骤 S55 中， CPU 40 进行使超声波输出增加规定量的控制， 返回至步骤 S54a。 因而， 在没有产生气蚀的状态下， 通过步骤 S54a、 S55 的处理使超声波输出增加到产生气蚀 的水平。
并且， 当在步骤 S54a 中判断为存在气蚀时， 进入步骤 S56， 维持有气蚀的超声波输 出状态。然后， 手术操作者以该超声波输出的状态继续进行利用超声波的处置。
在步骤 S54b 的判断结果为有气蚀的情况下， 如步骤 S57 所示， 例如在输出固定时 间的超声波后降低或停止超声波输出。
另一方面， 在步骤 S54b 的判断结果为没有气蚀的情况下， 如步骤 S56 所示， 维持该 超声波输出。另外， 也可以如图 2 那样以超声波驱动装置 5 和高频输出装置 6 并用的方式 使用手持件 2， 当在步骤 S57 中输出固定时间的超声波的情况下， 例如监视生物体组织的高 频阻抗 ( 略记为阻抗 )。
在利用超声波的摩擦而导致被处置的生物体组织产生某种程度的碳化改性的情 况下， 高频阻抗会变化。
也可以是， 监视该高频阻抗变化的状态， 如果进而产生某种程度的碳化改性后进 行凝固的处置， 则降低并停止超声波输出。
另一方面， 当打开手柄 18 时， CPU 40 进行使驱动信号的输出增加的控制使气蚀产 生， 以在产生了气蚀的状态下维持超声波输出的方式进行控制。 并且， 手术操作者以利用了 气蚀的超声波来进行切开、 剥离等处置。通常， 在手术操作者使前端部件 2e、 2g 为闭合状态来进行凝固切开的处置的情况 下， 大多希望抑制气蚀地进行处置。
另一方面， 存在如下的情况 ： 手术操作者将前端部件 2e、 2g 设定为打开状态， 不把 持作为处置对象的生物体组织而仅利用进行超声波振动的前端部件 2e 来进行切开、 剥离 的处置。 在这种情况下， 手术操作者有时希望维持产生气蚀的状态， 利用气蚀增强剥离等功 能来进行处置。
这样， 在本变形例中， 能够与由手术操作者通过手柄的开闭操作而得到前端部的 开闭的状态相应地选择利用气蚀的控制模式等。
根据本实施方式， 与手持件 2 的使用状态的变化相应地变更驱动信号的控制模 式， 因此， 手术操作者能够在处置过程中减轻进行控制模式的变更操作的工夫。也就是说， 本变形例能够提高超声波手术的操作性， 并且能够进行利用气蚀的处置。
( 第四实施方式 )
接着， 参照图 18 来说明本发明的第四实施方式。图 18 表示具备第四实施方式的 超声波手术系统 1B 的结构。关于本实施方式， 当利用超声波振动进行处置时， 使送水和吸 引连动， 相对于预先设定的吸引量， 监视实际吸引的吸引量。 并且， 关于本实施方式， 在实际 的吸引量大于等于所设定的吸引量的情况下， 进行控制使得维持该状态的气蚀输出状态。
该超声波手术系统 1B 由第四实施方式的超声波手术装置 21H 和与该超声波手术 装置 21H 同时使用的送水吸引装置 7 构成。
超声波手术装置 21H 由超声波驱动装置 5H 和手持件 3 构成， 该手持件 3 与该超声 波驱动装置 5H 和送水吸引装置 7 相连接。
另外， 构成超声波驱动装置 5H 的 CPU 40 经由通信线缆 12 连接于构成送水吸引装 置 7 的控制部的 CPU 86。两个 CPU 40、 86 能够进行双向的通信。
该超声波驱动装置 5H 例如构成为在图 10 的超声波驱动装置 5C 中具备以下要说 明的设定存储部 68 等。
在图 18 中， 将振荡电路 31 ～ PLL 电路 36 用由它们构成的谐振频率跟踪部 37 来 表示。
在本实施方式的超声波驱动装置 5H 中， 对在该设定部 24C 和送水吸引装置 7 的设 定部 91 中设定的设定值的信息进行存储的设定存储部 68 例如由快闪存储器构成。
另外， 在设定部 24C 中设置有存储按钮 ( 或存储开关 )70， 该存储按钮 70 进行将设 定值的信息存储到设定存储部 68 的指示操作。
另外， 送水吸引装置 7 具有 ： 进行送水 ( 这种情况下的水例如是生理盐水 ) 的送水 部 87 和进行吸引的吸引部 88 ； 分别控制送水部 87 和吸引部 88 的动作的送水控制部 89 和 吸引控制部 90 ； 作为控制部的 CPU 86， 其对送水吸引装置整体进行控制 ； 设定部 91， 其进行 送水量和吸引量的设定 ( 即送水量设定和吸引量设定 ) 等 ； 显示部 92， 其显示送水量和吸 引量等 ； 以及脚踏开关 10， 其进行送水和吸引的指示操作。
此外， 在图 18 中， CPU 86 也可以是同时具有送水控制部 89 和吸引控制部 90 的功 能的结构。
送水部 87 内置有送水泵 87a， 该送水泵 87a 构成对内部进行送水的送水驱动部， 吸 引部 88 内置有吸引泵 88a， 该吸引泵 88a 构成进行吸引的吸引驱动部。另外， 送水部 87( 的送水泵 87a) 和吸引部 88( 的吸引泵 88a) 经由送水吸引管 16 与手持件 3 的送水吸引连接 器 3g 相连接， 该送水吸引管 16 由分别与送水连接器和吸引连接器相连接的送水管和吸引 管构成。
手术操作者通过脚踏开关 10 进行送水的指示操作， 由此 CPU 86 经由送水控制部 89 驱动送水泵 87a。然后， 送水泵 87a 经由送水管以及手持件 3 内的管路从前端部件 3e 的 开口对作为处置对象的生物体组织附近注入生理盐水。
另外， 手术操作者通过脚踏开关 10 进行吸引的指示操作， 由此 CPU 86 通过吸引控 制部 90 来驱动吸引泵 88a。然后， 吸引泵 88a 经由吸引管来吸引从前端部件 3e 的开口送来 的液体与利用前端部件 3e 进行粉碎、 切除而得到的组织碎片等混合后的液体。
通过由送水部 87 和吸引部 88 的内部的流量传感器等进行的测量来检测送水部 87 的送水量和吸引部 88 的吸引量。 CPU 86 根据由设定部 91 设定的设定值来设定送水驱动信 号和吸引驱动信号的水平。该送水驱动信号和吸引驱动信号决定送水泵 87a 和吸引泵 88a 的送水量和吸引量。
并且， 在如以下说明那样利用气蚀进行处置的情况下， 在检测到实际的吸引量大 于等于由设定部 91 设定的吸引量的情况下， 进行维持该气蚀的输出状态的控制。
接着， 参照图 19 来说明该超声波手术系统 1B 的所进行的包括利用气蚀的利用方 法的动作。
如图 18 所示， 手术操作者将手持件 3 与超声波驱动装置 5H 和送水吸引装置 7 相 连接， 接通超声波驱动装置 5H 和送水吸引装置 7 的电源。然后， 如图 19 的步骤 S91 所示， 在开始手术前进行超声波输出和吸引量等的事先设定。
另外， 如下一个步骤 S92 所示， 手术操作者在开始手术后进行超声波输出和吸引 量的再次设定。在该步骤 S92 中， 根据进行处置的患部的生物体组织的状态、 实际进行手术 的手术操作者的喜好等来设定为适于该病例的适当值的超声波输出和吸引量。
如下一个步骤 S93 所示， 手术操作者操作存储按钮 70， 使得对在步骤 S92 中进行再 次设定而得到的状态的信息进行存储。通过存储按钮 70 的操作， 能够通过 CPU 40 将再次 设定得到的超声波输出和吸引量的信息存储到设定存储部 68。
然后， 如步骤 S94 所示， 手术操作者操作脚踏开关 8、 10， 使超声波驱动装置 5H 和送 水吸引装置 7 进行动作。
另外， 如步骤 S95 所示， CPU 40 根据来自滤波器电路 39 的气蚀水平信号 Sc 来检 测气蚀的产生水平。此外， 在此设为产生了气蚀。
另外， 如步骤 S96 所示， 送水吸引装置 7 的 CPU 86 检测实际的吸引量。然后， 经由 通信线缆 12 将检测到的吸引量发送到 CPU40。
如步骤 S97 所示， CPU 40 将设定存储部 68 中存储的再次设定的吸引量 ( 称为设 定吸引量 ) 与实际的吸引量进行比较， 如步骤 S98 所示， 判断设定吸引量是否大于实际的吸 引量。并且， 根据该判断结果由进行气蚀产生控制的 CPU 40 进行控制使得维持气蚀的产生 状态 ( 输出水平状态 )。
在符合步骤 S98 的判断结果的情况下， 手术操作者有时希望降低或停止气蚀输出 水平。因而， 在这种情况下， 如步骤 S99 所示， CPU 40 进行控制使得降低或停止气蚀输出。
另一方面， 在不符合步骤 S98 的判断结果的情况下， 也就是说在设定吸引量小于等于实际的吸引量的情况下， 手术操作者有时希望维持该状态的气蚀输出水平。 因而， 在这 种情况下， 如步骤 S100 所示， CPU 40 进行控制使得维持当前的气蚀输出。
根据本实施方式， 在设定吸引量小于等于实际的吸引量的情况下， 进行控制使得 维持该气蚀输出。
( 第五实施方式 )
接着， 参照图 20A 等来说明本发明的第五实施方式。图 20A 表示本发明的第五实 施方式中的手持件 2 的前端部的形状。该手持件 2 的前端部由与手柄 18( 参照图 2) 的开 闭操作连动地打开闭合的可动前端部件 2g 和固定前端部件 2e 构成。
在本实施方式中， 可动前端部件 2g 和固定前端部件 2e 在相向的面上分别设置有 锯齿状的凹凸部 94a、 94b， 在两个凹凸部 94a、 94b 之间把持作为处置对象的生物体组织 95 来进行凝固切开的处置。
从图 20A 的状态起进行闭合手柄 18 的操作， 由此生物体组织 95 被把持在可动前 端部件 2g 的凹凸部 94a 与固定前端部件 2e 的凹凸部 94b 之间并成为贴紧两凹凸部 94a、 94b 的表面的状态。
图 20B 表示实际中生物体组织 95 贴紧进行超声波振动的固定前端部件 2e 的锯齿 状的凹凸部 94b 的表面的状态。在该状态下， 通过使固定前端部件 2e 进行超声波振动而在 该凹凸部 94b 的 ( 特别是在长度方向上成为台阶面的 ) 表面附近的生物体组织 95 处产生 气蚀 96。
并且， 在本实施方式中， 通过采用如后述的图 22A 等所示的驱动序列， 能够顺利地 进行针对作为处置对象的生物体组织 95 的凝固切开的处置。
此外， 这种情况下的前端部的形状并不限定于图 20A 所示的形状， 如图 20C 所示， 也可以是设置了矩形的凹凸部 94c、 94d 的结构。
另外， 如图 20D 和图 20E 所示， 也可以是如下的结构 ： 仅在固定前端部件 2e 上设置 凹凸部 94b、 94d， 将在可动前端部件 2g 上与凹凸部 94b、 94d 相向的面设为平面或者平滑面 94e、 94e。
图 21 表示本实施方式的超声波手术装置 21J。 该超声波手术装置 21J 具有超声波 驱动装置 5J。该超声波驱动装置 5J 例如根据图 3 的超声波驱动装置 5 在设定部 24 中设置 有驱动序列设定按钮 97， 该驱动序列设定按钮 97 用于由手术操作者设定驱动序列。
手术操作者通过接通该驱动序列设定按钮 97， 能够设定利用超声波进行凝固模式 的处置的时间 ( 周期 ) 和在切开模式下进行处置的时间， 并且能够进行切换两个模式而进 行动作的设定。
CPU 40 能够根据该驱动序列设定按钮 97 的设定， 以设定凝固模式和切开模式的 周期来切换驱动信号的输出。
另外， 在这种情况下， 在切开模式下， CPU 40 如第一实施方式所说明那样进行控制 使得维持所设定的气蚀， 也就是说使气蚀产生控制部 40a 的动作发挥作用。与此相对地， 在 凝固模式的情况下， CPU 40 进行控制来抑制气蚀并输出驱动信号。
其它结构与图 3 的超声波驱动装置 5 的结构相同。
图 22A 表示依据本实施方式的超声波处置的驱动序列。例如当在时间 t0 开始超 声波的处置时， CPU 40 设定为凝固模式， 在由设定部 24 设定的时间 (t1-t0)， 从构成驱动部的放大器 33 对振子 2b 输出驱动信号。
从探头 2a 的前端部对生物体组织 95 施加由振子 2b 产生的超声波振动， 来进行凝 固的处置。在这种情况下， CPU 40 对超声波输出进行控制， 以监视滤波器电路 39 的输出信 号并抑制气蚀的产生。
当经过凝固模式的处置的时间 (t1-t0) 时， CPU 40 在时间 t1 切换为切开模式， 在 由设定部 24 设定的时间 (t2-t1)， 从放大器 33 对振子 2b 输出驱动信号。
从探头 2a 的前端部对生物体组织 95 施加由振子 2b 产生的超声波振动， 来进行切 开的处置。在这种情况下， CPU 40 对超声波输出进行控制， 以监视滤波器电路 39 的输出信 号并维持产生气蚀的状态。也就是说， 使气蚀产生控制部 40a 的动作发挥作用 ( 在图 22A 中用启动来表示 )， 利用气蚀增强切开的功能来进行切开处置。
当经过切开模式下的处置的时间 (t2-t1) 时， CPU 40 在时间 t2 切换为凝固模式， 在由设定部 24 设定的时间 (t3-t2)， 进行同样的控制。这样， 在时间 t4、 t5 之前再次交替 地重复凝固模式和切开模式。然后， 从时间 t5 到时间 t6 进行切开模式下的处置， 由此结束 针对作为处置对象的生物体组织的凝固切开的处置。
在图 22A 中， 以多次切换凝固模式和切开模式进行处置为例进行了说明， 但也可 以如图 22B 所示那样， 将进行凝固模式和切开模式的时间分别变长为从 t0 到 ta 和从 ta 到 tb， 例如通过一次接一次地进行两个模式来进行针对作为处置对象的生物体组织 95 的凝 固切开的处置。 另外， 并不限定于图 22A、 图 22B 的情况， 也可以利用介于它们之间的驱动序 列来进行处置。
如以上说明， 本实施方式如以下那样。
1. 超声波手术装置具备 ：
超声波振子， 其能够产生超声波振动 ；
驱动部， 其根据驱动信号来驱动上述超声波振子 ；
探头， 其具有基端部和前端部， 该基端部与上述超声波振子运动耦合， 该探头从上 述基端部向上述前端部传递上述超声波振子产生的上述超声波振动， 从而使该前端部进行 用于处置生物体组织的超声波振动 ；
检测部， 其从上述驱动信号检测由气蚀引起变化的物理量， 其中， 该气蚀由上述探 头的前端部的超声波振动产生 ； 以及
控制部， 其根据由上述检测部检测出的上述物理量来控制上述驱动部的输出， 使 得通过上述前端部的超声波振动使气蚀产生、 或者增加或维持气蚀的产生量。
2. 在上述 1 的超声波手术装置中， 上述物理量是电压值、 电流值以及阻抗值中的 至少一个。
3. 在上述 2 的超声波手术装置中， 上述检测部检测除上述驱动信号的频率以外的 频率成分中的作为上述物理量的上述电压值、 上述电流值以及上述阻抗值中的至少一个。
4. 在上述 1 的超声波手术装置中， 还具有设定部， 该设定部指示设定上述气蚀的 产生量。
5. 在上述 4 的超声波手术装置中， 上述控制部以维持由上述设定部指示设定的气 蚀的产生量的方式， 来控制由上述检测部检测出的除上述驱动信号的频率以外的频率成分 的作为上述物理量的电压值、 电流值以及阻抗值中的至少一个。6. 超声波手术装置具备 ：
超声波振子， 其能够产生超声波振动 ；
驱动部， 其根据驱动信号来驱动上述超声波振子 ；
探头， 其具有基端部和前端部， 该基端部与上述超声波振子运动耦合， 该探头从上 述基端部向上述前端部传递上述超声波振子产生的上述超声波振动， 从而使该前端部进行 用于处置生物体组织的超声波振动 ；
谐振频率跟踪部， 其自动调整上述驱动信号的频率， 使得上述驱动信号的频率跟 踪上述超声波振子的谐振频率 ；
检测部， 其通过检测上述驱动信号的除谐振频率以外的频率成分的频率成分信号 来检测气蚀 ； 以及
控制部， 其按照由上述检测部得到的上述频率成分信号的检测结果来进行变更上 述驱动信号的控制， 以使气蚀产生、 或者增加或维持气蚀的产生量， 其中， 上述驱动信号用 于驱动超声波振子。
18. 在上述 6 的超声波手术装置中还具有设定部， 该设定部指示设定上述气蚀的 产生水平。 19. 在上述 18 的超声波手术装置中， 上述控制部根据将由上述设定部进行指示设 定而得到的上述产生水平减去上述频率成分信号的水平后得到的值来控制上述驱动信号 的输出， 由此进行控制使得维持上述产生水平。
22. 上述 18 的气蚀利用方法还具有设定步骤， 在该设定步骤设定气蚀的产生水 平， 上述气蚀产生控制步骤以维持通过上述设定步骤而设定的上述产生水平的方式来进行 上述驱动信号的输出控制。
23. 气蚀利用方法由以下步骤构成 ：
通过超声波振子、 驱动部以及探头对处置对象部施加超声波振动的步骤， 其中， 该 超声波振子能够产生超声波振动， 该驱动部根据驱动信号来驱动上述超声波振子， 该探头 具有基端部和前端部， 该基端部与上述超声波振子运动耦合， 该探头从上述基端部向上述 前端部传递由上述超声波振子产生的上述超声波振动， 从而使该前端部进行用于处置生物 体组织的超声波振动 ；
谐振频率跟踪步骤， 自动调整上述驱动信号的频率， 使得上述驱动信号的频率跟 踪上述超声波振子的谐振频率 ；
检测步骤， 检测驱动信号的除谐振频率以外的频率成分信号 ； 以及
气蚀发生控制步骤， 按照由上述检测步骤得到的检测结果来控制上述驱动信号， 使气蚀产生、 或者增加或维持气蚀的产生量。
并且， 本发明的超声波手术装置能够高精度地检测有无产生气蚀以及所产生的气 蚀的水平。另外， 本发明的超声波手术系统能够高精度地检测有无产生气蚀以及所产生的 气蚀的水平。并且， 本发明的气蚀利用方法能够高精度地检测有无产生气蚀以及所产生的 气蚀的水平。
如上所述， 本发明并不限定于上述实施方式， 在不改变本发明的宗旨的范围内能 够进行各种变更、 改变。
本申请主张 2009 年 6 月 3 日于美国申请的 12/477707 的优先权， 上述公开内容被
本申请说明书、 权利要求书以及附图引用。