JP2006288431A

JP2006288431A - 超音波手術装置

Info

Publication number: JP2006288431A
Application number: JP2005109093A
Authority: JP
Inventors: Masaru Hara; 賢原; Ko Shimizu; 興清水
Original assignee: Olympus Medical Systems Corp
Current assignee: Olympus Medical Systems Corp
Priority date: 2005-04-05
Filing date: 2005-04-05
Publication date: 2006-10-26

Abstract

【課題】
確実な凝固と迅速な切断の両方を容易に行うことのできる超音波手術装置を提供すること。
【解決手段】
超音波手術装置４５は、超音波振動子２４、超音波振動により生体組織への処置を可能とする処置部１１、操作部１４および、超音波振動子２４を駆動出力させる出力検出回路３５を有し、さらに生体組織に対して処置部１１を一定の力量により把持させる定力バネ２１と、一定の力量により把持される生体組織の凝固程度に相関する値としての処置経過時間を検知するタイマー処理部４６と、出力検出回路３５からの駆動出力を所定の振幅により出力させる絶対値検知回路３７および比較回路３８などからなる定電流帰還と、タイマー処理部４６の計測時間に基づき、超音波振動の出力を出力開始時の振幅Ｌmよりも大きな振幅ＬMとするように切り替えを指示するタイマー処理部４６および振幅切り替え部３２とを有している。
【選択図】図３

Description

本発明は、超音波振動による生体組織の凝固および切開が可能な超音波手術装置に関する。

従来より、超音波機械振動を利用し、処置具を振動させて生体組織を切開したり凝固したりする超音波手術装置が開発されている。この種の超音波手術装置では、処置中に煙が発生しないので特に内視鏡下外科手術では有効である。また、超音波手術装置は、超音波振動を利用して生体組織の接合が可能なため、クリップ装置のようにクリップが生体内に残ってしまうという問題も生じない。

一方、電気メスに比べて応答が遅いという問題に対処した超音波手術装置が、特開平９−２９９３８１号公報に開示されている。同号公報に記載の装置は、超音波処置の開始時には超音波振動出力を通常の設定値よりも大きくし、開始から所定時間の経過後に、前記設定値により駆動する切り換え制御を行っている。

また、特許第３３１８０５７号公報には、プローブの処置部と挟持部材との間に挟持された生体組織に加えられる圧迫力を検出し、その圧迫力に適した生体組織の適切な処置を施すことができる超音波処置装置が開示されている。
特開平９−２９９３８１号公報特許第３３１８０５７号公報

前述した装置を用いた処置つまり、凝固および切開時においては、プローブの超音波振動の振幅が小さい場合には、凝固程度は高いが、切開速度が遅くなる。一方、プローブの振幅を大きい場合には、凝固程度は弱いが、切開速度が速くなる。
従って、ユーザの要求として、確実な凝固と共に、手早く切断したい、と望む場合は、そのような単一の出力ではそのような処置は行えない。そのためユーザは、最初は小振幅により出力し、ある程度凝固された状態において、大振幅に切り替えるという２段階の使い方をする必要がある。その際、切り替え用のフットスイッチの踏み替え動作を要するため、術者にとっては煩雑であり、患部への集中力が低減すると考えられる。

特開平９−２９９３８１号公報の構成では、出力開始時の処置効果を高めるために、開始時に一時的に振幅を大きくしている。
しかしながら、この装置では凝固切開にかかる時間は短縮されるが、凝固力を高めることはできないという問題があった。

また、特許第３３１８０５７号公報の構成では、処置部に与える圧力と超音波振動振幅とのバランスをとり、必要以上の蛋白変性を起こさせないように制御している。
しかしながら、この装置では凝固のみで切開を行うことができないという問題があった。

本発明は前述した問題に鑑みてなされたものであり、スイッチ切り替え等の動作を不要とし、確実な凝固と迅速な切開の両方を容易に行うことのできる超音波手術装置を提供することを目的にしている。

本発明の超音波手術装置は、超音波振動を発生する超音波振動子と、前記超音波振動により生体組織への処置を可能とする処置部と、操作部の操作に応じて前記処置部を開閉駆動する開閉駆動部と、前記超音波振動子を駆動する駆動出力を出力する出力手段と、を有する超音波手術装置において、前記操作部が操作された場合に生体組織を前記処置部において一定の力量により把持する一定力量把持手段と、前記処置部により前記一定の力量によって把持され処置される生体組織の凝固状態に対応する状態値を検知する状態検知手段と、前記出力手段からの駆動出力を所定の振幅に制御する振幅制御手段と、前記状態検知手段が検知した前記状態値に基づいて、前記超音波振動の出力を出力開始時の振幅よりも大きな振幅に切り替えるように前記振幅制御手段を制御する振幅切り替え制御手段と、を有する。

本発明によれば、スイッチ切り替え等の動作を不要とし、確実な凝固と迅速な切開の両方を容易に行うことのできる超音波手術装置を実現することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
（第１の実施の形態）
図１ないし図１１は、第１の実施の形態に係り、図１は、超音波手術装置の全体構成図、図２は、ハンドピースの概略構成を示す構成図、図３は、超音波凝固切開装置の回路構成を示すブロック図、図４は、ハンドル検知スイッチを示すハンドピース基端部側の構成図、図５は、スイッチ検知部の構成を示す回路図、図６は、処置時間による振幅切り替え処理に関するフローチャート、図７は、振幅切り替えを説明するための波形図、図８は、連続的な振幅切り替えを示す波形図、図９は、段階的な振幅切り替えを示す波形図、図１０は、曲線的な振幅切り替えを示す波形図、図１１は、音により振幅切り替えを報知することを示す波形図である。

図１に示すように、超音波手術装置４５は、超音波凝固切開装置１と、ハンドピース２とフットスイッチ（以下、出力スイッチと称する）３とから構成されている。超音波凝固切開装置１には、ハンドピース２及び出力スイッチ３が、それぞれ接続ケーブル２ａ及び３ａを介して電気的に接続されている。接続ケーブル２ａ及び３ａは、各一端部がハンドピース２及び出力スイッチ３に接続されている。また、接続ケーブル２ａの他端部には、コネクタ２ｂが設けられ、後述のハンドピース接続部６に着脱可能となっている。接続ケーブル３ａの他端部には、コネクタ３ｂが設けられ、後述の出力スイッチ接続部７に着脱可能となっている。出力スイッチ３は、ユーザである術者が、操作してＯＮにして超音波凝固切開装置１からの高周波出力を出力させるための出力操作スイッチである。

超音波凝固切開装置１から出力される高周波電力は、ハンドピース２の内部に設けられた後述の超音波振動子に供給される。超音波振動子により電気エネルギーが機械的振動エネルギーに変換され、ハンドピース２の先端が、超音波振動するようになっている。超音波振動出力のＯＮ／ＯＦＦは、超音波凝固切開装置１に接続された出力スイッチ３により行われる。尚、ハンドスイッチ等の他のスイッチにより行っても良い。

超音波凝固切開装置１の前面にはフロントパネル４が設けられている。このフロントパネル４には電源スイッチ５と、ハンドピース２用の接続部６が設けられており、超音波凝固切開装置１の側面には、出力スイッチ３用の接続部７とが設けられている。
さらに、超音波凝固切開装置１のフロントパネル４には、超音波処置のための高周波出力の大きさを設定する設定スイッチ８と、その設定スイッチ８により設定される高周波出力の大きさ等をデジタル表示する表示部９とが設けられている。設定スイッチ８には、高周波出力の大きさを変更、つまり増減する出力増加スイッチ８ａと出力低減スイッチ８ｂとが設けられている。また、超音波凝固切開装置１は、警告音などを鳴らすためのスピーカ１０が設けられている。

図２を参照して、ハンドピース２の構成について説明する。
ハンドピース２は、先端部に処置部１１を備えたプローブ１２と、処置部１１の基端側からプローブ１２の途中までを覆う細長いシースユニット１３と、操作部１４を基端側に備えたハンドルユニット１５等とから構成されている。ハンドルユニット１５は、プローブ１２の途中から基端部を覆うように装着されるようになっている。

プローブ１２の処置部１１は、把持部であり、シースユニット１３の先端部から露出した鉗子形状をしている。処置部１１は、固定ジョー１６と可動ジョー１７とから構成されている。固定ジョー１６は、プローブ１２の先端部であり、可動ジョー１７は、固定ジョー１６に対して開閉自在に設けられている。そして、固定ジョー１６と可動ジョー１７とにより、生体組織等が把持可能となっている。

可動ジョー１７の基端部には、シャフト１９の先端部が回動自在に連結されている。シャフト１９は、プローブ１２の軸方向に沿って配置されており、その基端部には力量受け部１９ａが設けられている。力量受け部１９ａは、プローブ１２に対して摺動自在に配置されている。また、プローブ１２には、力量受け部１９ａより基端側に、力量伝達部材２０が摺動自在に配置されている。力量受け部１９ａと力量伝達部材２０との間には、後述のバネ２１がプローブ１２に伸縮自在に装着されている。

また、ハンドルユニット１５の操作部１４は、ハンドルユニット１５の基端部に固定された固定ハンドル２２と、可動ハンドル２３とから構成されている。可動ハンドル２３は、力量伝達部材２０およびハンドルユニット１５にそれぞれ軸支され、固定ハンドル２２に対して当接及び離間が可能となっているので、操作部１４は開閉自在となっている。そして、ユーザである術者が、操作部１４すなわち可動ハンドル２３を開閉操作することにより、その力量が、力量伝達部材２０及びバネ２１を介してシャフト１９に伝達され、シャフト１９がプローブ１２の軸方向に進退する。その進退に応じて、処置部１１の可動ジョー１７が開閉する。以上のように、シャフト１９、力量伝達部材２０及びバネ２１は、操作部１４の操作に応じて処置部１１を開閉駆動する開閉駆動部を構成している。

さらに、プローブ１２の基端部には、超音波振動子（以下、振動子と記す）２４が接続されている。振動子２４は、超音波凝固切開装置１の後述する出力部から供給される高周波電力を超音波機械振動に変換する。振動子２４において発生した超音波振動は、プローブ１２の先端部である固定ジョー１６に伝達される。
ここで、術者が操作部１４を操作すると、可動ジョー１７が固定ジョー１６に対して当接方向あるいは離間方向への移動する。特に、可動ジョー１７を固定ジョー１６に対して当接方向に移動させる動作により、プローブ１２の先端部の可動ジョー１７と固定ジョー１６の間に、生体組織を挟むことができる。生体組織を挟み込んだ状態にして、プローブ１２が超音波振動することにより、組織が凝固あるいは切開されることとなる。

次に、図３を参照して、超音波凝固切開装置１の回路構成について説明する。
超音波凝固切開装置１は、各種制御を行う制御回路２６と、制御回路２６に接続される出力部２７と、前記出力スイッチ３のＯＮ／ＯＦＦを検知して制御回路２６に送るスイッチ検知部２８と、後述のハンドル検知スイッチのＯＮ／ＯＦＦを検知して制御回路２６に送るスイッチ検知部２９と、ハンドピース２の処置部１１が後述のように一定の力量により把持した生体組織の凝固状態に対応する状態値を検知、すなわち生体組織の凝固状態を検知する検知処理部３０と、検知処理部３０及び制御回路２６に接続された振幅切り替え部３２と、制御回路２６に接続される設定部４０とを有している。検知処理部３０は、タイマー処理部１０７を有する。

出力部２７は、制御回路２６に接続されたＰＬＬ（Phase Locked Loop）部３３と、ＰＬＬ部３３に接続された電力増幅回路３４と、電力増幅回路３４に接続された出力検出回路３５とを有している。さらに、出力部２７は、振幅切り替え部３２に接続されたＤ／Ａコンバータ３６と、出力検出回路３５に接続された絶対値検知回路３７と、Ｄ／Ａコンバータ３６および絶対値検知回路３７接続された比較回路３８と、比較回路３８に接続され乗算回路３９とを有している。出力部２７は、超音波振動子２４を駆動する駆動出力を出力する出力手段を構成する。

制御回路２６からの命令に従い、ＰＬＬ部３３は高周波出力を行う。ＰＬＬ部３３からの高周波出力は、電力増幅回路３４により増幅され、ハンドピース２の振動子２４へ印加される。振動子２４へ印加される電流および電圧は、出力検出回路３５により検出され、その電流および電圧の位相データθI、θVは、ＰＬＬ部３３へ帰還される。ＰＬＬ部３３は、その電流および電圧の位相データθI、θVを基に、常に共振点の周波数により高周波出力を行う。以上のように、ＰＬＬ部３３、電力増幅回路３４および、出力検出回路３５は、出力手段を構成している。

また、出力検出回路３５により検出された電流値のデータＩは、絶対値検知回路３７を介して比較回路３８に入力され、比較回路３８において、制御回路２６からの出力設定値データと比較される。その比較結果は、乗算回路３９により所定の乗算がなされ、その乗算結果が電力増幅回路３４に供給されることにより、負帰還回路が構成される。すなわち、電力増幅回路３４、出力検出回路３５、絶対値検知回路３７、比較回路３８および乗算回路３９によって、出力設定値データを基準とする定電流帰還が構成されており、振幅制御手段が構成されている。ここで、振動子２４から出力される機械的振動の振幅は、出力検出回路３５からの印加電流値に比例する。そのため、前記定電流帰還により、出力振幅は、出力設定値によって規定された振幅に保たれることとなる。
尚、出力設定値データは、設定スイッチ８等から構成される設定部４０により設定可能となっている。

次に、ハンドピース２に設けられたハンドル検知スイッチと、その検知スイッチの検知を行うスイッチ検知部２９と、一定力量により生体組織を把持させるためのバネ２１とについて説明する。
図４に示すように、ハンドピース２の固定ハンドル２２には、可動ハンドル２３が当接可能な位置にハンドル検知スイッチ２５が設けられている。ハンドル検知スイッチ２５は、プローブ１２の先端部と可動ジョー１７とにより生体組織が一定の力量により把持されていることを検知するためのスイッチである。ハンドル検知スイッチ２５の情報は、接続ケーブル２ａを介してスイッチ検知部２９に入力され、ハンドル検知スイッチ２５がＯＮするとその情報は、制御回路２６へ伝達される。

図５に示すように、スイッチ検知部２９には、発光ダイオード４１および受光素子４２を備えたフォトインタラプタ４３が設けられている。図示しない電源に接続された抵抗器と発光ダイオード４１との間には、ハンドル検知スイッチ２５が介装されている。ハンドル検知スイッチ２５がＯＮされた場合に、発光ダイオード４１が発光し、受光素子４２が作動して前記制御回路２６へＯＮ情報が送られるようになっている。

ここで、図２に示すように、術者により可動ハンドル２３が途中まで閉じられると、その操作力量が、力量伝達部材２０、バネ２１およびシャフト１９を介して可動ジョー１７に伝達される。可動ジョー１７は、プローブ１２の先端部の固定ジョー１６に向かって移動し、半分閉じた状態となる。さらに、術者により可動ハンドル２３が閉じていくと、可動ジョー１７が固定ジョー１６に当接して閉じる。可動ジョー１７と固定ジョー１６が当接した後、術者が、さらに可動ハンドル２３を閉じる操作を行うと、その閉じる力量が、力量伝達部材２０を介してバネ２１を縮ませ、さらに可動ジョー１７を固定ジョー１６に押し付ける。そして、可動ハンドル２３を最後まで閉じると、バネ２１はそれ以上縮まない。すなわち、可動ハンドル２３を最後まで閉じると、可動ジョー１７とプローブ１２先端部により把持された組織は、バネ２１の伸張しようとする力によって、必ず一定の力量により把持されることになる。以上のように、バネ２１は、操作部１４が操作された場合に生体組織を処置部１１において一定の力量により把持する一定力量把持手段としての定力バネを構成している。

ハンドル検知スイッチ２５は、可動ハンドル２３を最後まで閉じたときに、可動ハンドル２３が固定ハンドル２２に接触する。その接触位置に設けられたハンドル検知スイッチ２５が押圧されたとき、生体組織がバネ２１の力により一定の力量によって把持されていることとなる。ハンドル検知スイッチ２５は、生体組織を一定の力量によって把持していることを検知する一定力量把持状態検知手段を構成する。尚、ハンドル検知スイッチ２５のいわゆる遊びは、可動ジョー１７と固定ジョー１６が何も把持していない状態において、バネ２１に力が加わり始める位置から、可動ハンドル２３が完全に閉じるまでの間としてよい。また、スイッチ２５は、メカニカルスイッチとしてもよいし、磁気感知型のスイッチとしてもよい。

可動ハンドル２３が握られて閉じると、ハンドル検知スイッチ２５がＯＮとなり、その情報がスイッチ検知部２９にて検知され、制御回路２６へ送られる。制御手段としての制御回路２６は、その情報を元に、振動子２４に対する高周波出力の可否を判断する。

また、図５と同様に、出力スイッチ３側のスイッチ検知部２８も、図示しないフォトインタラプタを有している。そのフォトインタラプタの図示しない発光ダイオードと、受光素子との間の光路を遮ったり、開放したりする遮蔽板とが設けられている。図１に示す出力スイッチ３のペダル部材３ｃが踏み込み操作されていない待機位置では、前記遮蔽板は発光ダイオードと、受光素子との間に挿入され、フォトインタラプタの光路を遮っている。そして、ペダル部材の踏み込み操作に連動して遮蔽板が動き、発光ダイオードと受光素子との間を開放して、フォトインタラプタの光路の遮りを解除する。出力スイッチ３がＯＮ／ＯＦＦの情報は、スイッチ検知部２９を介して制御回路２６へ送られる。
制御回路２６は、出力スイッチ３が押されたとき、ハンドル検知スイッチ２５がＯＮの場合には高周波出力を有効と判断し、ＯＦＦの場合には無効と判断する。無効の場合には、高周波出力を禁止するように出力部２７を制御する、。その際、音によるエラー告知や、表示部９へのエラーメッセージ等を行っても良い。具体的には例えば、高周波出力が禁止状態であることを報知するため、制御回路２６は、図示しないアンプ回路を介して報知手段としての前記スピーカ１０を鳴らす。

尚、制御回路２６による前記有効および無効の判断は、制御回路２６内のソフトウェアにより行ってもよい。または、ハンドル検知スイッチ２５と出力スイッチ３との両信号を入力とするＡＮＤ（ゲート）回路の出力信号が、制御回路２６へ送られる構成としてもよい。

制御回路２６は、ハンドル検知スイッチ２５が押されていないつまり、ＯＦＦのときには、高周波出力を禁止する指示を振幅切り替え部３２に送る。一方、制御回路２６は、ハンドル検知スイッチ２５がＯＮの場合のみ、出力スイッチ３からのＯＮ信号を有効とし、超音波出力を許可する指示をタイマー処理部４６に与える。

制御回路２６に接続されるタイマー処理部４６は、出力スイッチ３のＯＮによる超音波振動による出力開始から、処置部１１による処置が継続されている処置経過時間が所定の時間になったか否かを検知するものである。出力スイッチ３およびタイマー処理部４６は、所定の凝固の状態に対応する状態値としての処置経過時間を検知する処置経過時間検知手段を構成している。
次に、超音波出力の振幅切り替えに関連する構成について説明する。
タイマー処理部４６は、制御回路２６から高周波出力の許可が与えられている場合にのみ、以下の動作を有効とする。
タイマー処理部４６は、高周波出力直後から所定の振幅によって振動子２４を駆動するように振幅切り替え部３２へ所定の信号を与え、振幅切り替え部３２がＤ／Ａコンバータ３６へ初期設定値つまり初期データを与える。Ｄ／Ａコンバータ３６は、初期設定値をアナログ信号に変換し、前記定電流帰還を構成する比較回路３８へ送る。前述のように、定電流帰還により、出力振幅は、初期設定値によって規定された振幅に保たれることとなる。

また、タイマー処理部４６は、検知結果が振幅切り替えの条件を満たしているか否を判別するための状態値を検知する状態検知手段である。タイマー処理部４６は、処置経過時間を検知し、切り替えの条件を満たしている、つまり処置経過時間が所定経過時間（所定値）以上となった場合には、振幅切り替え部３２にＤ／Ａコンバータ３６へ切り替え設定値つまり切り替えデータを与えるように指示信号として、タイムアップ信号を出力する。具体的には、切り替えデータは、振幅切り替え部３２が保持していて、タイマー処理部４６のタイムアップ信号に応じて、振幅切り替え部３２が切り替えデータを出力する。そして前述と同様に、定電流帰還により、出力振幅は、切り替え後の設定値によって規定された振幅に保たれることとなる。

なお、タイマー処理部４６が、処置経過時間を計時して振幅切り替え部３２に出力し、振幅切り替え部３２が入力された処置経過時間が、所定経過時間になったか否かを決定する機能を有するようにしてもよい。以上のように、タイマー処理部４６及び振幅切り替え部３２は、状態検知手段と振幅切り替え制御手段を構成している。

尚、超音波凝固切開装置１から出力される高周波信号の出力振幅の値は、前述のように、予め設定された値でもよいし、術者が設定スイッチ８により入力して設定した値でもよい。さらに尚、タイマー処理部４６のタイムアップする所定経過時間も、前述のように、タイマー処理部４６に予め設定された時間でもよいし、術者が設定スイッチ８により入力して設定した時間でもよい。術者が前記設定スイッチ８により、振幅値及び時間として、所望の設定値を入力可能とすることによって、その設定値に従った出力振幅による処置がその設定された時間だけ可能となる。また、出力の最大値を設定する図示しない最大出力値設定スイッチを設けてもよい。前記設定値および最大出力値は、各設定スイッチの設定に従い、制御回路２６から振幅切り替え部３２に与えられる。
次に、超音波出力の開始から、処置経過時間による振幅切り替え動作について、図３および図６を参照して説明する。
図６のステップＳ１及びＳ２に示すように、ハンドル検知スイッチ２５がＯＮのときにのみ、つまりハンドピース２の可動ハンドル２３を最後まで握りこんだときにのみ、出力スイッチ３のＯＮ信号が有効となる。
一方、図６のステップＳ２において、ハンドル検知スイッチ２５がＯＦＦの場合、無効であり、図６のステップＳ３において、警告処理がなされる。具体的には例えば、スピーカ１０から警告音を鳴らす等である。

次に、ハンドピース２の処置部１１により生体組織が把持された状態であることを前提として、以下の動作を説明する。その際、可動ハンドル２３にはバネ２１が介装されており、可動ハンドル２３を最後まで握りこむと、可動ジョー１７はバネ２１により規定された所定の力量によって、生体組織を把持する。そのため、高周波出力を開始する際は、必ず同一の力量により生体組織が把持される。

可動ハンドル２３を握りこんだ状態において出力スイッチ３が押されると、ステップＳ２でＹＥＳとなり、ステップＳ４において、タイマー処理部４６により、時間カウントが開始される。さらに、ステップＳ５において、小振幅Ｌmによる高周波出力が開始される。その際、処置部１１により一定の力量により把持された生体組織に対して、小振幅Ｌmによる超音波振動が加えられることとなる。

ステップＳ６において、タイマー処理部４６による計測時間ｔが定数ｔｃよりも大きくなると、ステップＳ７へ進み、大振幅ＬMによる出力へ切り替わる。ここで、生体組織は、前述のように一定の力量により把持されている。そして、その状態において、処置経過時間、すなわち出力開始から処置部１１による処置が継続されている間、生体組織に一定の小振幅Ｌmの超音波による処置がなされている。その処置により、生体組織の凝固が進むこととなり、処置経過時間は、生体組織の凝固状態と一定の相関関係を有している。

ここで、振幅の切り替わりの構成は、図７に示すように、パルス状に一気に切り替えることも可能である。しかし、例えば３０％から１００％へ一気に切り替えた場合、振動子２４へ瞬間的に大電流が流れ、振動子２４を破損する恐れがある。

よって、ステップＳ７において、振幅は、図８に示すように、所定の増加率によって連続的に増大させる、または、図９に示すように、ＬmとＬMの中間に、少なくとも１つ以上の段階的な増加をさせることにより切り替える。あるいは、ステップＳ７において、振幅は、図１０に示すように、ゆるやかな曲線例えば所定関数による増大を行うように切り替えるようにしてもよい。

尚、小振幅Ｌmと大振幅ＬMのそれぞれの値は、上述したように、術者により設定部４０から設定可能としてもよいし、予め決められた振幅値としても良い。設定される振幅値としては、例えば、基準値に対して、Ｌmが３０％、ＬMが１００％としても良い。尚、基準値は、例えば最大値出力時の振幅を１００％とする。

また、出力振幅の切り替わる定数ｔｃは、上述したように、予め設定された時間（ｔｃ＝ｔ0）となるようにしてもよいし、使用者により設定可能としてもよい。さらに、定数ｔｃは、小振幅Ｌmの関数、例えばｔc＝ｆ（Ｌm）のような関数としてもよい。
前記ｔｃを決める定数ｔ0または関数ｆ（Ｌm）は、実験により、確実に凝固されかつ切開はされない時間として決定される。その実験例としては、組織を把持して小振幅Ｌmにより出力を行い、把持部から１ｍｍ離れた点における組織温度が、７０〜９０℃となる時間を複数回計測し、それらの統計データにより決定する。前述の７０〜９０℃は、生体組織のタンパク質が熱により変性し凝固する温度である。
さらにステップＳ７において、振幅の切り替わりを知らせるため、音または音の変化によって術者へ報知を行う。超音波出力中に発音される出力音は、例えば図１１に示すように、振幅の大きさＬm、ＬMに応じてそれぞれ異なる音Ｅ、Ｆとする。術者は、音の変化により、出力振幅が切り替ったことを認識可能となる。
具体的には、出力音は、例えば、パルス音が間欠的に出される音とし、振幅が大きくなるほど、間欠間隔を短くしてもよい。あるいは、出力音は、振幅が大きくなるほど音階を高くなるようにしてもよい。さらにあるいは、小振幅出力から大振幅出力へ切り替わるときに、音が鳴るようにしてもよい。また、出力音は、最大値出力時のときにのみ異なる音としてもよい。

術者は、生体組織に対して所定の処置がなされれば、ステップＳ８において、出力スイッチ３をＯＦＦにして、ステップＳ９において、高周波出力を停止させることが可能である。

本実施の形態によれば、出力開始直後はゆっくりと凝固が行われ、凝固が進み、組織が固くなると、高振幅出力により切開するという作業が、出力スイッチ３の踏み替えをせずに、自動的に行うことができる。言い換えると、確実な凝固と迅速な切断の両方をスイッチの切り替え等の動作を行わずに、単一動作にて実施することができる。

また、本実施の形態によれば、従来の方法による出力よりも切開時間が短縮され、迅速な処置が可能である。術者はスイッチの切り替え等が不要であり、ストレスを感じずに、処置に集中できる。

（第２の実施の形態）
図１２から図１９は、第２の実施の形態に係り、図１２は、超音波凝固切開装置の回路構成を示すブロック図、図１３は、ジョー開閉角検知機構の概略構成を示すハンドピース基端部側の構成図、図１４は、エンコーダおよびエンコーダ信号検知部の回路図、図１５は、２相式エンコーダの概略構成図、図１６は、２相式エンコーダのパルス信号の位相関係を示す波形図、図１７は、開閉角を計数するためのフローチャート、図１８は、開閉角の計数における初期処理のフローチャート、図１９は、把持角検知による振幅切り替え処理に関するフローチャートである。

図１２に示すように、本実施の形態の超音波手術装置４８には、第１の実施の形態の検知処理部３０のタイマー処理部４６に代えて、振幅切り替え判断部３１と、ジョー開閉角検知機構５０と、検知処理部３０としてのエンコーダ信号検知部５５およびエンコーダ信号処理部５６と、が設けられている。
ジョー開閉角検知機構５０は、ハンドピース２に設けられ、前記処置部１１の開閉角度を検知するものである。ジョー開閉角検知機構５０、エンコーダ信号検知部５５およびエンコーダ信号処理部５６が、処置部１１が生体組織を把持した状態の開閉角を生体組織の凝固状態に対応する状態値として検知する開閉角検知手段を構成している。

また、エンコーダ信号検知部５５およびエンコーダ信号処理部５６と、振幅切り替え判断部３１とは、超音波手術装置４８の超音波凝固切開装置４９に設けられている。
尚、振幅を増大させる構成および、振幅の切り替わりを音によって術者に告知する構成は、第１の実施の形態と同じである。その他、第１の実施の形態と同様の構成については、同じ符号を付して説明を省略する。

まず制御回路２６は、第１の実施の形態と同様にハンドル検知スイッチ２５が押されていない、つまりＯＦＦのときには、高周波出力を禁止する指示を振幅切り替え判断部３１に送る。また、制御回路２６は、ハンドル検知スイッチ２５がＯＮの場合にのみ、出力スイッチ３からのＯＮ信号を有効とし、高周波出力を許可する指示を振幅切り替え判断部３１に与える。

次に、超音波出力の振幅切り替えに関連する構成について説明する。
振幅切り替え判断部３１は、制御回路２６から高周波出力の許可が与えられている場合にのみ、以下の動作を有効とする。
図１２に示すように、振幅切り替え判断部３１は、高周波出力開始直後において所定の振幅によって振動子２４を駆動するように、振幅切り替え部３２がＤ／Ａコンバータ３６へ初期設定値つまり、初期データを与えるように制御信号を振幅切り替え部３２に出力する。Ｄ／Ａコンバータ３６は、初期設定値をアナログ信号に変換し、前記定電流帰還を構成する比較回路３８へ送る。前述のように、定電流帰還により、出力振幅は、初期設定値によって規定された振幅に保たれることとなる。

図１２に示すように、ハンドピース２の後述するジョー開閉角検知機構５０が検知した信号は、前記接続ケーブル２ａを介して検知処理部３０に送られる。検知処理部３０は、ジョーが所定の開閉角になったか否かを検知する。検知処理部３０は、ジョーが生体組織が所定の凝固状態になる角度である所定の開閉角になったときに、振幅切替判断部３１に所定の開閉角になったことを知らせる信号を出力する。振幅切り替え判断部３１は、検知結果が後述の振幅切り替えの条件を満たしているか否を判別する。振幅切り替え判断部３１は、切り替えの条件満たしていると判断した場合には、振幅切り替え部３２に対してＤ／Ａコンバータ３６へ切り替え設定値つまり切り替えデータを与えるように指示信号を出力する。そして第１の実施の形態と同様に、定電流帰還により、出力振幅は、切り替え後の設定値によって規定された振幅に保たれることとなる。また、振幅切り替え判断部３１および振幅切り替え部３２は、振幅切り替え制御手段を構成している。

次に、ジョー開閉角検知機構５０の詳細な構成について、図１３から図１６を参照して説明する。
図１３に示すように、ジョー開閉角検知機構５０は、可動ジョー１７を開閉させるシャフト１９に等間隔に複数の透過穴５１が形成され、透過穴５１と対向する位置に光学式のエンコーダ５２を設置して構成されている。尚、透過穴５１は、シャフト１９上ではなく、シャフト１９に固定された別部材に形成しても良い。また、エンコーダ５２は、光学式に限らず、刷子式または磁気式のものでもよい。刷子式のものには、シャフト１９上に等間隔に凹部を形成する。また、磁気式のものでは、シャフト１９上に等間隔に磁石を配置する。

ここで、可動ジョー１７の開閉運動は、シャフト１９の前後運動と連動つまり一致している。そのため、シャフト１９の運動の向きと移動距離とを例えば２相パルス信号式の前記エンコーダ５２、後述のエンコーダ信号検知部５５およびエンコーダ信号処理部５６により検知する。それによって、可動ジョー１７の開閉角の算出が可能となる。尚、図２に示すように、検知角をθとする。

図１４および図１５に示すように、エンコーダ５２は、受光部５３および発光部５４から構成されている。受光部５３および発光部５４は、透過穴５１を間に挟むように、互いに対向する位置に配置されている。受光部５３は、第１および第２の受光素子Ａ、Ｂから構成されている。発光部５４が発した光は、透過穴５１を介して受光素子Ａ、Ｂに受光され、検知処理部３０の後述するエンコーダ信号検知部へ送られるようになっている。

エンコーダ５２は、通常の２相パルス信号式のものと同様に構成されている。すなわち、２相の受光部５３、つまり受光素子Ａ、Ｂの大きさおよび間隔と、シャフト１９上の透過穴５１の幅との位置関係は、受光素子Ａ、Ｂにより検知された２相のパルス信号が、１／４位相ずつ差を有するようになっている。
例えば、図１６に示すように、シャフト１９が受光素子Ｂから受光素子Ａの方向に進んでいる場合、受光素子Ａのパルス信号つまりＡ相が、受光素子Ｂのパルス信号つまりＢ相に対して１／４位相進んでいる。

図１２および図１４に示すように、検知処理部３０は、エンコーダ検知部５５とエンコーダ信号処理部５６とから構成されている。

エンコーダ検知部５５は、エンコーダ５２の受光素子Ａ、Ｂが出力する２相パルス信号を検知し、エンコーダ信号処理部５６に受け渡すフォトインタラプタ５７、５８を有している。エンコーダ信号処理部５６は、受光素子Ａ、Ｂからの２相パルス信号を基に、前記処置部１１の開閉角を検知し、前記振幅切り替え判断部３１にジョーが所定の開閉角になったことを知らせる信号を出力するようになっている。つまり、エンコーダ検知部５５およびエンコーダ信号処理部５６は、開閉角算出手段を構成している。

次に、図１７のフローチャートを用いて、エンコーダ信号処理部５６の動作について説明する。
エンコーダ信号処理部５６は、処置部１１の開閉角をカウントするための図示しないカウンタを有している。ここで、２相パルス信号Ａ、Ｂには位相差があり、その立ち上がりのいずれが早い、つまり位相が早いかによって、カウンタのカウント数Ｃの増減を決定することができる。
図１７のステップＳ１１において、２相パルス信号Ａ、Ｂ（以下、Ａ、Ｂと記す）が共にロー（Ｌ）であれば待機状態となり、それ以外ならステップＳ１２〜Ｓ１４へと進む。Ａ＝ＨおよびＢ＝ＬつまりＡの位相が早い場合、シャフト１９が後退し処置部１１が開く方向に動いており、ステップＳ１５において、カウント数Ｃを増加させる。逆に、Ａ＝ＬおよびＢ＝ＨつまりＢの位相が早い場合、シャフト１９が前方へ移動し処置部１１が閉じる方向に動いており、ステップＳ１７において、カウント数Ｃを減少させる。尚、可動ジョー１７とプローブ１２の先端部の開閉角度は負にならない。そのため、ステップＳ１６においてＣ＝０のときに負方向へ動いた場合には、ステップＳ１８へ進み、Ｃ＝０のままとする。
以上のようにして、ステップＳ１５〜Ｓ１８からＳ１１へのループが繰り返され、シャフト１９の前後運動に伴って、カウント数Ｃが増減される。ここで、可動ジョー１７の開閉角と、エンコーダ５２からのパルスの数は１対１に対応しており、カウント数Ｃは、可動ジョー１７の開閉角を表していることとなる。よって、このカウンタ数Ｃにより、検知角θつまり開閉角度が判断可能である。
尚、ステップＳ１４において、Ａ、Ｂが共にハイ（Ｈ）のままならば、ステップＳ１９においてエンコーダ５２の故障と判断し、例えば、図１に示す表示部９にその旨表示をしてもよい。

また、開閉角の検知には、ジョー開閉角検知機構５０における０度の位置と、エンコーダ信号処理部５６のカウンタ数０とを対応付けるための初期化が必要である。そのため、図示しない初期化スイッチを超音波凝固切開装置１の本体上に設け、可動ハンドル２３を閉じた状態にて初期化スイッチを押すことにより対応付けが可能となる。尚、前記初期化スイッチは、前記本体上以外に、ハンドピース２または出力スイッチ３に設けても良い。

前記初期化の動作について、図１８のフローチャートを参照して説明する。
ステップＳ２０において、初期化スイッチはそのＯＮ動作が、ステップＳ２１において、可動ハンドル２３を閉じたときにのみ有効とし、その開閉の検知は前記ハンドル検知スイッチ２５により行う。ここで、ハンドピース２の可動ハンドル２３を最後まで握りこんだときにのみ、ハンドル検知スイッチ２５がＯＮとなる。そのとき、初期化スイッチがＯＮ状態であれば、ステップＳ２２において、エンコーダ信号処理部５６のカウンタがリセットされる。一方、ハンドル検知スイッチ２５がＯＦＦならば、ステップＳ２３において、例えばエラーメッセージを表示部９に表示する。表示内容は、「エラーメッセージを完全に握ってから初期化スイッチを押してください」などである。尚、初期化スイッチに代えて、零位置信号付きエンコーダを使用してもよい。

次に、超音波出力の開始から、その後の振幅の切り替え動作について図１９を参照して説明する。
図１９のフローチャートにおいて、図６のステップＳ１からＳ３までは第１の実施の形態と同様であり、同じ符号を付して説明を省略する。
第１の実施の形態と同様に、可動ジョー１７はバネ２１によって規定された力により、生体組織を把持する。そのため、高周波出力を開始する際は、必ず同一の力量により生体組織が把持される。

可動ハンドル２３を握りこんだ状態において出力スイッチ３が押されると、高周波波出力が開始されると共に、振幅切り替え判断部３１が検知角θの変化を監視する。以上は、ステップＳ３３〜Ｓ３７に対応する。尚、一定角度以上減少したら、後述のように、振幅を増大させることとなる。
具体的には、ステップＳ３３において、振幅切り替え判断部３１では、超音波出力が開始直後に、エンコーダ信号処理部５６により検知される角度θを初期開閉角度θ0として、ステップＳ３４において、図示しない一時メモリヘ保存する。また同時に、ステップＳ３５において、振動子２４から小振幅Ｌmによる出力が開始される。
ステップＳ３６において、出力中、振幅切り替え判断部３１では検知角θを監視しつづける。ステップＳ３７において、θ≦θcとの条件を満たしたならば、ステップＳ３８において、大振幅の出力ＬMへ切り替える。尚、θc＝Ｃ×θ0、定数Ｃ＜１の関係がある。
ここで、検知角θは、処置部１１が一定の力量により生体組織を把持した状態において、生体組織の厚みと一定の相関関係がある。そのため、検知角θ0は把持された当初の生体組織の厚みを示している。また、その後に測定された検知角θは、超音波振動による処置を受けた生体組織の厚みを示している。そのため、θ≦Ｃ×θ0の条件は、その厚みが出力開始時よりも、所定の割り合いだけ薄くなっって、生体組織が所定の凝固状態になったか否かを示していることとなる。一般的に、小振幅出力においては、時間は要する傾向にあるが凝固能に優れ、一方、大振幅出力においては、止血力（シール）は弱い傾向にあるが切開能に優れている。振幅切り替え条件を構成する定数Ｃは、その値を適宜選択することにより、凝固能と切開能とを相互に補完させることが可能である。

定数Ｃの値は、実験により、確実に凝固されかつ切開はされない比例定数として決定する。その実験例としては、生体組織を把持して小振幅Ｌmにより出力を行い、処置部１１から１ｍｍ離れた点における組織温度が７０〜９０℃となるとき、可動ジョー１７の開閉角の変化率を複数回計測し、それらの統計データにより決定する。前述の７０〜９０℃は、生体組織のタンパク質が熱により変性し凝固する温度である。

ステップＳ３８において、振幅の切り替え方は、第１の実施の形態と同様に、例えば図８、図９または図１０に示すように、振幅を切り替えてもよい。さらに、振幅の切り替わりを音によってユーザーヘ告知する構成は、第１の実施の形態と同じでもよい。

なお、後続する図１９のステップＳ３９、Ｓ４０は、図６のステップＳ８、Ｓ９と同様である。
その他、本実施の形態は、第１の実施の形態と同様の作用および効果を有しており、説明を省略する。

（第３の実施の形態）
図２０から図２５は、第３の実施の形態に係り、図２０は、超音波凝固切開装置の回路構成を示すブロック図、図２１は、測温体としてサーミスタを用いた場合の温度信号検知部の回路構成図、図２２は、測温体として熱電対を用いた場合の温度信号検知部の回路構成図、図２３は、凝固程度、温度変化および出力振幅切り替えの関係を示す波形図、図２４は、温度変化の検知による振幅切り替え処理に関するフローチャート、図２５は、図２４に示す処理に後続するフローチャートである。
図２０に示すように、本実施の形態の超音波手術装置６０には、第２の実施の形態のジョー開閉角検知機構５０に代えて、ハンドピース２の可動ジョー１７に測温体６２が設けられている。また、本実施の形態の超音波凝固切開装置６１には、第２の実施の形態のエンコーダ検知部５５、エンコーダ信号処理部５６および振幅切り替え判断部３１に代えて、温度信号検知部６３、温度信号処理部６４および振幅切り替え判断部６５が設けられている。
測温体６２および温度信号検知部６３は、処置部１１が一定の力量により把持した生体組織の温度に応じた信号を検知するものであり、温度検知手段を構成している。また、温度信号処理部６４は、温度信号検知部６３が検知した信号を基に温度の変化量を生体組織の凝固状態に対応する状態値として算出する、温度変化算出手段を構成している。振幅切り替え判断部６５は、温度信号検知部６３が求めた温度変化が所定値以上となった場合に、出力振幅の切り替えを指示する、振幅切り替え制御手段を構成している。尚、振幅を増大させる構成および、振幅の切り替わりを音によって術者に告知する構成は、第１の実施の形態と同じである。その他、第１および第２の実施の形態と同様の構成については、同じ符号を付して説明を省略する。

図２０に示すように、可動ジョー１７には、測温体６２が設けられている。取り付ける位置は、可動ジョー１７の組織接触部を構成する樹脂パッドに配置する。より具体的には、樹脂パッドの組織接触面の反対側つまり裏側に配置する。また、樹脂パッドの内部でもよい。測温体６２としては、サーミスタ（温度変化型抵抗体）または熱電対などを用いる。

サーミスタを用いる場合は、図２１に示す回路構成を有する温度信号検知部６３を用いる。その温度信号検知部６３では、交流電源６７が発生した交流電圧がトランス６８を介して、サーミスタ（測温体）６２に印加されるようになっている。また、温度信号検知部６３は、交流電源６７が発生した交流の電流値を、電流電圧変換用のトランス６９により検知するようになっている。そして、温度信号検知部６３が検知した交流電圧値と電流値は、Ａ／Ｄコンバータ７０、７１を介して、温度信号処理部６４へ送られる。温度信号処理部６４は、交流電圧データＶTおよび電流データＩTから、サーミスタ６２のインピーダンスを監視し、生体組織の温度変化を算出する。尚、温度信号処理部６４は、スイッチ７２を介して交流電源６７のＯＮ／ＯＦＦを制御可能としている。

一方、熱電対を用いる場合は、図２２に示す回路構成を有する温度信号検知部６３を用いる。熱電対（測温体）６２の一端は、信号線に接続され、その信号線がハンドピース２内を通って超音波凝固切開装置６１内においてＧＮＤへ接続されている。また、熱電対（測温体）６２の他端は、前記同様に信号線を介して、図２２に示す温度信号検知部６３のＡ／Ｄコンバータ７３へ接続されている。温度信号検知部６３では、熱電対６２の電圧をＡ／Ｄコンバータ７３を介して温度信号処理部６４へ送る。温度信号処理部６４は、その電圧データを用いて熱電対６２の起電力を監視し、生体組織の温度を算出する。
振幅切り替え判断部６５は、生体組織の温度変化を監視し、所定条件により出力振幅の切り替えを指示する。

次に、超音波出力の開始から、温度変化率による振幅切り替え動作について、図２３から図２５を参照して説明する。
まず、ハンドピース２の可動ハンドル２３を最後まで握りこんだときにのみ、出力スイッチ３のＯＮ信号が有効となる。そして、図２４のフローチャートにおいて、ステップＳ１からＳ３までは第１の実施の形態における図６と同様であり、同じ符号を付して説明を省略する。

次に、図２４のステップＳ４２おいて、出力開始後、振幅切り替え判断部６５が温度Ｔおよびその変化率を監視する。
ステップＳ４３において、Ｔ＞ＴｓならばステップＳ４４へ進み、警告音を発音し、出力のみでなく使用を禁止する。警告温度Ｔｓは、例えば１５０℃とし、処置部１１が高温状態にあり、出力を禁止する。

尚、出力スイッチ３を押しているときにのみ、温度検知を行うことにより、出力以外の使用時の妨げにならないようにしてもよい。その場合、可動ハンドル２３を握りこんだ状態において出力スイッチ３が押されると、そのとき検知される温度Ｔを定数Ｔｓと比較し、Ｔ＞Ｔｓならば出力を禁止し、エラーメッセージを表示部９に表示する。
また、出力スイッチ３を押していないときも温度検知Ｔを定期的、例えば５秒毎に行うようにして、Ｔ＞Ｔｓの条件により警告処理をするようにしてもよい。
ステップＳ４３において、比較結果がＴ＜Ｔｓであれば、ステップＳ４５に進む。そして、図２３下部の図に示すように、小振幅Ｌmによる出力が開始される。出力開始後から、一定時間（例えば１秒）毎に温度検知が行われている。出力開始後から、振幅切り替え判断部６５は、温度信号処理部６４が最初に検知した温度Ｔ0を図示しない一時メモリヘ保存し、例えばその１秒後に温度Ｔ1を検知する（図２４のステップＳ４６〜Ｓ４８）。

続いて図２５のステップＳ４９において、振幅切り替え判断部６５は、△Ｔ0＝Ｔ0−Ｔ1（初期温度変化：△Ｔ0）を求め、ステップＳ５０において、△Ｔ0を一時メモリヘ保存する。その後同様に、所定間隔の温度検知ごとに△Ｔi＝Ｔi−Ｔ(i+1)を計算し（i＝２）、△Ｔ0と△Ｔiを比較する（ステップＳ５１〜Ｓ５５）。ここで、処置部１１により把持された生体組織は、超音波振動による処置によって凝固程度が高くなると、水分が抜けるため、図２３上部の図に示すように、温度変化率が大きくなる。つまり、把持された生体組織の温度は、凝固程度と相関する値である。よって、△Ｔi＞ＣT×△Ｔ0（定数：ＣT＞１）の条件を満たした場合、すなわち温度の変化量が所定値以上となった場合、ステップＳ５６において、振幅切り替え判断部６５の指示により、図２３下部の図に示すように、大振幅ＬMへ切り替わる。なお、△Ｔi＞ＣT×△Ｔ0（定数：ＣT＞１）の条件を満たさない場合、iをインクリメントして、ステップＳ５１以降を繰り返す。後続する図２５のステップＳ５７、Ｓ５８は、図６のステップＳ８、Ｓ９と同様である。
尚、定数ＣTの値は、実験により、図２３に示す温度変化が検出できる比例定数とする。
ステップＳ５６において、振幅の切り替え方は、第１の実施の形態と同様に、例えば図８、図９または図１０に示すように、振幅を切り替えてもよい。さらに、振幅の切り替わりを音によってユーザーヘ告知する構成は、第１の実施の形態と同じでもよい。

その他、本実施の形態は、第１の実施の形態と同様の作用および効果を有しており、説明を省略する。

（第４の実施の形態）
図２６から図２９は、第４の実施の形態に係り、図２６は、超音波凝固切開装置の回路構成を示すブロック図、図２７は、一部拡大図を含むインピーダンス検知部の回路構成図、図２８は、インピーダンス検知による振幅切り替え処理に関するフローチャート、図２９は、インピーダンスおよび出力振幅切り替えの関係を示す波形図である。
図２６に示すように、本実施の形態の超音波手術装置７５は、第２の実施の形態のジョー開閉角検知機構５０に代えて、ハンドピース２の可動ジョー１７に交流印加部７７が設けられている。また、本実施の形態の超音波凝固切開装置７６は、第２の実施の形態のエンコーダ検知部５５、エンコーダ信号処理部５６および振幅切り替え判断部３１に代えて、インピーダンス検知部７８、インピーダンス検知処理部７９および振幅切り替え判断部８０が設けられている。

交流印加部７７およびインピーダンス検知部７８は、処置部１１が把持した生体組織に交流を印加すると共に信号を検知するものであり、交流を印加する手段を構成している。また、インピーダンス検知処理部７９は、インピーダンス検知部７８が検知した信号を基に生体組織の凝固状態に対応する状態値としてのインピーダンスを算出するものであり、インピーダンスを算出する手段を構成している。尚、インピーダンス検知手段は、交流を印加する手段と、インピーダンスを算出する手段とから構成されている。

振幅切り替え判断部８０は、インピーダンス検知処理部７９が算出したインピーダンスが所定値以上となった場合に出力振幅の切り替えを指示する、振幅切り替え制御手段を構成している。尚、振幅を増大させる構成および、振幅の切り替わりを音によって術者に告知する構成は、第１の実施の形態と同じである。その他、第１および第２の実施の形態と同様の構成については、同じ符号を付して説明を省略する。

図２７に示すように、ハンドピース２のプローブ１２の先端部つまり、固定ジョー１６と可動ジョー１７の間のインピーダンスを検知するインピーダンス検知部７８が設けられている。具体的には、電力供給線８１ａ、８１ｂが、超音波凝固切開装置７６からハンドピース２へ延出している。電力供給線８１ａは、シャフト１９を通り可動ジョー１７へ導通しており、電力供給線８１ｂはプローブ１２の先端部へ導通している。電力供給線８１ａ、８１ｂの間には、インピーダンス検知部７８の前記交流電源６７から交流電圧が印加される。

ここで、可動ジョー１７の組織接触部に用いる樹脂パッドは、導電性樹脂によって構成する。また、プローブ１２の先端部も、導電性の部材により構成する。それらにより、図２７の一点鎖線により囲んだ拡大図に示すように、把持した生体組織８２へ交流電圧を印加することが可能となる。交流電源６７は定電圧出力（Ｖ）とし、インピーダンス検知部７８により、その際に流れる電流Ｉを検出する。インピーダンス検知処理部７９において、Ｚ＝Ｖ／Ｉの演算を行うことにより、生体組織のインピーダンスＺが得られる。尚、電圧値は既知つまり定電圧であり、電流値を検出すればインピーダンスが算出可能である。
電流Ｉの検出のため、交流電源６７により交流電圧を印加する回路に、電流電圧変換用のトランス６９を設ける。トランス６９の信号は、Ａ／Ｄコンバータ７１によりデジタル変換される。そのデータ値が、インピーダンス検知処理部７９により読み取られ、電流値が検出される。
尚、印加する交流電圧は、生体組織が電撃を生じない周波数、例えば２０ＭＨｚ以上および、熱傷を起こさない電圧、例えば２Ｖ以下とする。

次に、超音波出力の開始から、インピーダンスの変化による振幅切り替え動作について、図２８および図２９を参照して説明する。
まず、ハンドピース２の可動ハンドル２３を最後まで握りこんだときにのみ、出力スイッチ３のＯＮ信号が有効となる。そして、図２８のフローチャートにおいて、ステップＳ１からＳ３までは第１の実施の形態と同様であり、同じ符号を付して説明を省略する。

次に、図２８のステップＳ６２おいて、出力開始後、振幅切り替え判断部８０が、インピーダンスＺの値を監視する。そして、インピーダンスＺが一定以上増加したら、出力振幅を増大させることとなる。
可動ハンドル２３を握りこんだ状態にて出力スイッチ３が押されると、ステップＳ６２において、最初に検知されるインピーダンスＺをＺ0として、ステップＳ６３において、振幅切り替え判断部８０の図示しない一時メモリヘＺ0を保存する。また、出力開始と同時に、図２９の下部の図に示すように、ステップＳ６４において、小振幅出力Ｌmが開始される。

ステップＳ６５において、出力中、振幅切り替え判断部８０ではインピーダンスＺを監視しつづける。ステップＳ６６において、インピーダンスＺがＺ≧Ｚcとの条件を満たしたならば、すなわちインピーダンスＺが所定値以上となった場合、図２９の下部の図に示すように、ステップＳ６７において、大振幅の出力ＬMへ切り替える。つまり測定値Ｚが、初期値Ｚ0の所定定数（Ｃz）倍以上になったときである。尚、Ｚc＝Ｃz×Ｚ0、定数Ｃz＞１の関係がある。

ここで、図２９の上部の図に示すように、小振幅Ｌmによる処置により凝固程度が高くなると、凝固程度と相関する値としてのインピーダンスＺの変化が急に大きくなる。そして、振幅切り替え条件であるＺ≧Ｚcを適宜選択することにより、凝固程度が低い間は小振幅Ｌmにより出力し、所望の凝固状態になった状態において、大振幅ＬMにより出力を行う。

尚、定数Ｃzの値は、実験により、確実に凝固されかつ切開はされない比例定数として決める。その実験例としては、生体組織を把持して小振幅Ｌmで出力を行い、処置部１１からから1ｍｍ離れた点における組織温度が、７０〜９０℃となるときのインピーダンスの変化を複数回計測し、それらの統計データにより決定する。前述の７０〜９０℃は、生体組織のタンパク質が熱により変性し凝固する温度である。
後続する図２８のステップＳ６８、Ｓ６９は、図６のステップＳ８、Ｓ９と同様である。
ステップＳ６７において、振幅の切り替え方は、第１の実施の形態と同様に、例えば図８、図９または図１０に示すように、振幅を切り替えてもよい。さらに、振幅の切り替わりを音によってユーザーヘ告知する構成は、第１の実施の形態と同じでもよい。

（第５の実施の形態）
図３０から図３４は、第５の実施の形態に係り、図３０は、超音波凝固切開装置の回路構成を示すブロック図、図３１は、測湿体が接続された湿度信号検知部の回路構成図、図３２は、図３２は、側湿体が配置される樹脂パッドの構成図、図３３は、湿度検知による振幅切り替え処理に関するフローチャート、図３４は、湿度変化および出力振幅切り替えの関係を示す波形図である。
図３０に示すように、本実施の形態の超音波手術装置８５には、第２の実施の形態のジョー開閉角検知機構５０に代えて、ハンドピース２の可動ジョー１７に測湿体８７が設けられている。また、本実施の形態の超音波凝固切開装置８６には、第２の実施の形態のエンコーダ検知部５５、エンコーダ信号処理部５６および振幅切り替え判断部３１に代えて、湿度信号検知部８８、湿度信号処理部８９および振幅切り替え判断部９０が設けられている。

測湿体８７および湿度信号検知部８８は、処置部１１が把持した生体組織の湿度に応じた信号を検知するものである。また、湿度信号処理部８９は、湿度信号検知部８８が検知した信号を基に、生体組織の凝固状態に対応する状態値として湿度を算出するものである。測湿体８７、湿度信号検知部８８および湿度信号処理部８９は、湿度を検知する手段を構成している。

振幅切り替え判断部９０は、湿度信号処理部８９が求めた湿度が所定値以下となった場合に、出力振幅の切り替えを指示する、振幅切り替え制御手段を構成している。尚、振幅を増大させる構成および、振幅の切り替わりを音によって術者に告知する構成は、第１の実施の形態と同じである。その他、第１および第２の実施の形態と同様の構成については、同じ符号を付して説明を省略する。

図３１に示すように、可動ジョー１７には、状態検知部４４としての測湿体８７が設けられている。取り付ける位置は、可動ジョー１７の組織接触部を構成する樹脂パッドに配置する。より具体的には、樹脂パッドの組織接触面の反対側つまり裏側に配置する。通常の樹脂パッドの裏側では、把持した生体組織の湿度は検知できない。そのため、図３２に示すように、樹脂パッド９１には、湿分が通過するように少なくとも１つ以上の穴９２を形成する。

図３１に示すように、湿度信号検知部８８は、図２１の温度信号検知部６３と同様の構成であり、同じ符号を付して説明を省略する。
湿度信号検知部８８は、測湿体８７へ交流電圧を印加し、その際の電圧と電流によりインピーダンスを検知する。検知したインピーダンスにより、湿度信号処理部８９は、湿度換算を行い生体組織の湿度Ｈを求める。

次に、高周波出力の開始後、湿度の変化による振幅切り替え動作について、図３３から図３４を参照して説明する。
まず、ハンドピース２の可動ハンドル２３を最後まで握りこんだときにのみ、出力スイッチ３のＯＮ信号が有効となる。そして、図３３のフローチャートにおいて、ステップＳ１からＳ３までは第１の実施の形態と同様であり、同じ符号を付して説明を省略する。
可動ハンドル２３を握りこんだ状態において出力スイッチ３が押されると、図３３のステップＳ７２において、図３４の下部の図に示すように、小振幅Ｌmによる出力が開始される。ステップＳ７３において、出力開始後、振幅切り替え判断部９０が、湿度Ｈの変化を監視し、後述するようにＨｃを下回れば、出力振幅を増大させることとなる。振幅切り替え判断部９０は、図示しない一時メモリヘ、出力開始後に最初に得た湿度値Ｈ0を保存する。

ステップＳ７３において、小振幅Ｌmによる出力開始後から、一定時間、例えば１秒毎に湿度Ｈを検知する。そして、ステップＳ７４において、検知した湿度ＨがＨ≦Ｈｃの条件を満たした場合、すなわち湿度が所定値以下となった場合、ステップＳ７５へ進み、振幅切り替え判断部９０の指示により、図３４下部の図に示すように、大振幅の出力ＬMへと切り替わる。ここで、生体組織の湿度言い換えると水分を検知することにより、組織の乾燥状態を知ることができる。つまり、図３４上部の図に示すように、組織の凝固程度が高くなると、その凝固程度に相関のある値としての湿度が低下し、その変化も急である。尚、Ｈc＝ＣH×Ｈ0、定数ＣH＜１の関係がある。または、Ｈｃは、予め設定した定数としてもよい。

定数ＣH、または定数としてのＨｃの値は、実験により、確実に凝固されかつ切開はされない定数として決める。その実験例としては、組織を把持して小振幅Ｌmにより出力を行い、処置部１１から１ｍｍ離れた点において組織の湿度が、７０〜９０℃となるときの湿度の変化を複数回計測し、それらの統計データにより決定する。前述の７０〜９０℃は、生体組織のタンパク質が熱により変性し凝固する温度である。
後続する図３３のステップＳ７６、Ｓ７７は、図６のステップＳ８、Ｓ９と同様である。
ステップＳ７５において、振幅の切り替え方は、第１の実施の形態と同様に、例えば図８、図９または図１０に示すように、振幅を切り替えてもよい。さらに、振幅の切り替わりを音によってユーザーヘ告知する構成は、第１の実施の形態と同じでもよい。

（第６の実施の形態）
図３５から図３８は、第６の実施の形態に係り、図３５は、超音波凝固切開装置の回路構成を示すブロック図、図３６は、圧電素子が接続された弾性信号検知の回路構成図、図３７は、弾性係数の検知による振幅切り替え処理に関するフローチャート、図３８は、弾性係数の変化および出力振幅切り替えの関係を示す波形図である。
図３５に示すように、本実施の形態の超音波手術装置９５には、第２の実施の形態のジョー開閉角検知機構５０に代えて、ハンドピース２の可動ジョー１７に、組織弾性検知部９７が設けられている。また、本実施の形態の超音波凝固切開装置９６には、第２の実施の形態のエンコーダ検知部５５、エンコーダ信号処理部５６および振幅切り替え判断部３１に代えて、弾性信号検知部９８、弾性係数処理部９９および振幅切り替え判断部１００が設けられている。

組織弾性検知部９７および弾性信号検知部９８は、処置部１１が一定の力量により把持した生体組織の弾性係数に応じた信号を検知するものである。また、弾性係数処理部９９は、弾性信号検知部９８が検知した信号を基に、生体組織の凝固状態に対応する状態値として弾性係数を算出するものである。組織弾性検知部９７、弾性信号検知部９８および弾性係数処理部９９は、弾性係数を検知する手段を構成している。
振幅切り替え判断部１００は、弾性係数処理部９９が求めた弾性係数が所定値以上となった場合に、出力振幅の切り替えを指示する、振幅切り替え制御手段を構成している。尚、振幅を増大させる構成および、振幅の切り替わりを音によって術者に告知する構成は、第１の実施の形態と同じである。その他、第１および第２の実施の形態と同様の構成については、同じ符号を付して説明を省略する。

図３６に示すように、ハンドピース２には組織弾性検知部である圧電素子９７が設けられている。取り付ける位置は、可動ジョー１７の組織接触部を構成する樹脂パッドに配置する。より具体的には、樹脂パッドの組織接触面の反対側つまり裏側に圧電素子９７を配置する。つまり、圧電素子９７は、樹脂パッドを介して、把持された組織の弾性係数を検知する。

超音波凝固切開装置９６の弾性信号検知部９８から、圧電素子９７へ電力供給線８１ａ、８１ｂが延出されており、ハンドピース２の圧電素子９７に接続されている。尚、図３６に示すように、弾性信号検知部９８は、図２１の温度信号検知部６３と同様の構成であり、同じ符号を付して説明を省略する。弾性信号検知部９８は、電力供給線８１ａ、８１ｂを介して、圧電素子９７へ超音波周波数の電圧（定電圧）を印加し、そのときの電流値Ｉを、トランス６９により電流電圧変換して検知する。また、印加する電圧値Ｖも検出する。電流値Ｉおよび電圧値ＶをＡ／Ｄコンバータ７０、７１を介して、弾性係数処理部９９に送る。
弾性係数処理部９９では、印加電圧Ｖに対する電流Ｉの位相のずれ、すなわち位相差と、振幅の変化すなわち振幅の差により、把持された生体組織の弾性係数Ｅを算出する。

次に、超音波出力の開始から、弾性係数の変化による振幅切り替え動作について、図３７および図３８を参照して説明する。
まず、第１の実施の形態と同様に、ハンドピース２の可動ハンドル２３を最後まで握りこんだときにのみ、出力スイッチ３のＯＮ信号が有効となる。その際、処置部１１は、一定力量により生体組織を把持している。そして、図３７のフローチャートにおいて、図６のステップＳ１からＳ３までは第１の実施の形態と同様であり、同じ符号を付して説明を省略する。
振幅切り替え判断部１００は、出力開始後、弾性係数Ｅの変化を監視し、一定以上増大したら、振幅を増大させることとなる。

可動ハンドル２３を握りこんだ状態にて出力スイッチ３が押されると、ステップＳ８２において、最初に検知される弾性係数Ｅを初期弾性係数値Ｅ0として、ステップＳ８３において、Ｅ0が図示しない一時メモリヘ保存する。また、スイッチＯＮと同時に、ステップＳ８４において、図３８下部の図に示すように、小振幅出力Ｌmが開始される。また、ステップＳ８５において、所定時間、例えば１秒毎に弾性係数Ｅが検知されている。

ステップＳ８６において、出力中に検知される弾性係数Ｅが、Ｅ≧Ｅcの条件を満たした場合、すなわち弾性係数Ｅが所定値以下となった場合、ステップＳ８７へ進む。そして、大振幅出力ＬMへと切り替わる。図３８上部の図に示すように、凝固程度が高くなると、凝固程度と相関する値としての弾性係数Ｅも変化する。尚、Ｅc＝ＣE×Ｅ0、定数Ｃ＞１の関係がある。

定数ＣEの値は、実験により、確実に凝固されかつ切開はされない比例定数として決める。その実験例としては、生体組織を把持して小振幅Ｌmにより出力を行い、処置部１１から１ｍｍ離れた点において組織温度が、７０〜９０℃となるときの弾性係数の変化率を複数計測し、それらの統計データにより決定する。前述の７０〜９０℃は、生体組織のタンパク質が熱により変性し凝固する温度である。
後続する図３７のステップＳ８８、Ｓ８９は、図６のステップＳ８、Ｓ９と同様である。
ステップＳ８７において、振幅の切り替え方は、第１の実施の形態と同様に、例えば図８、図９または図１０に示すように、振幅を切り替えてもよい。さらに、振幅の切り替わりを音によってユーザーヘ告知する構成は、第１の実施の形態と同じでもよい。

なお、本発明は、以上述べた実施形態のみに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。

第１の実施の形態に係り、超音波手術装置の全体構成図ハンドピースの概略構成を示す構成図超音波凝固切開装置の回路構成を示すブロック図ハンドル検知スイッチを示すハンドピース基端部側の構成図スイッチ検知部の構成を示す回路図処置時間による振幅切り替え処理に関するフローチャート振幅切り替えを説明するための波形図連続的な振幅切り替えを示す波形図段階的な振幅切り替えを示す波形図曲線的な振幅切り替えを示す波形図音により振幅切り替えを報知することを示す波形図第２の実施の形態に係り、超音波凝固切開装置の回路構成を示すブロック図ジョー開閉角検知機構の概略構成を示すハンドピース基端部側の構成図エンコーダおよびエンコーダ信号検知部の回路図２相式エンコーダの概略構成図２相式エンコーダのパルス信号の位相関係を示す波形図開閉角を計数するためのフローチャート開閉角の計数における初期処理のフローチャート把持角検知による振幅切り替え処理に関するフローチャート第３の実施の形態に係り、超音波凝固切開装置の回路構成を示すブロック図測温体としてサーミスタを用いた場合の温度信号検知部の回路構成図測温体として熱電対を用いた場合の温度信号検知部の回路構成図凝固程度、温度変化および出力振幅切り替えの関係を示す波形図温度変化の検知による振幅切り替え処理に関するフローチャート図２４に示す処理に後続するフローチャート第４の実施の形態に係り、超音波凝固切開装置の回路構成を示すブロック図一部拡大図を含むインピーダンス検知部の回路構成図インピーダンス検知による振幅切り替え処理に関するフローチャートインピーダンスおよび出力振幅切り替えの関係を示す波形図第５の実施の形態に係り、超音波凝固切開装置の回路構成を示すブロック図測湿体が接続された湿度信号検知部の回路構成図側湿体が配置される樹脂パッドの構成図湿度検知による振幅切り替え処理に関するフローチャート湿度変化および出力振幅切り替えの関係を示す波形図第６の実施の形態に係り、超音波凝固切開装置の回路構成を示すブロック図圧電素子が接続された弾性信号検知の回路構成図弾性係数の検知による振幅切り替え処理に関するフローチャート弾性係数の変化および出力振幅切り替えの関係を示す波形図

符号の説明

１１…処置部，１４…操作部，２１…定力バネ，２４…超音波振動子，３０…検知処理部，３１…振幅切り替え判断部，３５…出力検出回路，３７…絶対値検知回路，３８…比較回路，４５…超音波手術装置，４６…タイマー処理部

Claims

超音波振動を発生する超音波振動子と、前記超音波振動により生体組織への処置を可能とする処置部と、操作部の操作に応じて前記処置部を開閉駆動する開閉駆動部と、前記超音波振動子を駆動する駆動出力を出力する出力手段と、を有する超音波手術装置において、
前記操作部が操作された場合に生体組織を前記処置部において一定の力量により把持する一定力量把持手段と、
前記処置部により前記一定の力量によって把持され処置される生体組織の凝固状態に対応する状態値を検知する状態検知手段と、
前記出力手段からの駆動出力を所定の振幅に制御する振幅制御手段と、
前記状態検知手段が検知した前記状態値に基づいて、前記超音波振動の出力を出力開始時の振幅よりも大きな振幅に切り替えるように前記振幅制御手段を制御する振幅切り替え制御手段と、を有することを特徴とする超音波手術装置。
前記一定力量把持手段が、前記生体組織を前記一定の力量によって把持していることを検知する一定力量把持状態検知手段を有し、
前記一定力量把持状態検知手段が前記生体組織を前記一定の力量によって把持していることを検知しているときに、前記出力手段の前記駆動出力は有効とされることを特徴とする請求項１記載の超音波手術装置。
出力操作スイッチを有し、
前記一定力量把持状態検知手段が前記生体組織を前記一定の力量によって把持していることを検知し、かつ前記出力操作スイッチがＯＮのときに、前記出力手段の前記駆動出力は有効とされることを特徴とする請求項２記載の超音波手術装置。
前記大きな振幅への切り替わりを音または音の変化によって報知する報知手段を有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の超音波手術装置。
前記状態検知手段は、前記超音波振動子の駆動開始から前記処置が継続されている処置経過時間を前記状態値として検知する処置経過時間検知手段であり、
前記振幅切り替え制御手段は、前記処置経過時間が所定値以上となった場合に、前記出力の振幅を切り替えるように前記振幅制御手段を制御することを特徴とする請求項２から請求項４のいずれかに記載の超音波手術装置。
前記状態検知手段は、前記処置部が生体組織を把持した状態の開閉角を前記状態値として検知する開閉角検知手段であり、
前記振幅切り替え制御手段は、前記開閉角検知手段が検知する開閉角が所定値以下となった場合に、前記出力の振幅を切り替えるように前記振幅制御手段を制御することを特徴とする請求項２から請求項４のいずれかに記載の超音波手術装置。
前記開閉角検知手段は、前記開閉駆動部を開閉駆動させるための部材の移動量を検知するエンコーダと、該エンコーダの検知信号から前記開閉角を算出する開閉角算出手段とから構成されていることを特徴とする請求項６に記載の超音波手術装置。
前記状態検知手段は、前記生体組織の温度を検知する温度検知手段と、該温度検知手段が検知した温度の変化量を前記状態値として算出する温度変化量算出手段とを含み、
前記振幅切り替え制御手段は、算出された前記温度変化量が所定値以上となった場合に、前記出力の振幅を切り替えるように前記振幅制御手段を制御することを特徴とする請求項２から請求項４のいずれかに記載の超音波手術装置。
前記状態検知手段は、前記生体組織のインピーダンスを前記状態値として検知するインピーダンス検知手段であり、
前記振幅切り替え制御手段は、検知された前記インピーダンスが所定値以上となった場合に、前記出力の振幅を切り替えるように前記振幅制御手段を制御することを特徴とする請求項２から請求項４のいずれかに記載の超音波手術装置。
前記インピーダンス検知手段は、前記処置部に把持された生体組織の間に交流を印加する交流印加手段と、前記交流印加手段が印加した交流の電圧値および電流値からインピーダンスを算出するインピーダンス算出手段とから構成されていることを特徴とする請求項９に記載の超音波手術装置。
前記状態検知手段は、前記生体組織の湿度を検知する湿度検知手段であり、
前記振幅切り替え制御手段は、検知された前記湿度が所定値以下となった場合に、前記出力の振幅を切り替えるように前記振幅制御手段を制御することを特徴とする請求項２から請求項４のいずれかに記載の超音波手術装置。
前記状態検知手段は、前記生体組織の弾性係数を検知する弾性係数検知手段であり、
前記振幅切り替え制御手段は、検知された弾性係数が所定値以上となった場合に、前記出力の振幅を切り替えるように前記振幅制御手段を制御することを特徴とする請求項２から請求項４のいずれかに記載の超音波手術装置。
前記弾性係数検知手段は、前記処置部に把持された生体組織からの圧力を受けることが可能な位置に配置された圧電素子と、前記圧力が加わった状態の前記圧電素子に所定周期の電圧を印加する電圧印加手段と、前記印加する手段により印加された電圧信号と印加された電流信号との振幅の差および位相差から弾性係数を算出する弾性係数算出手段と、を有することを特徴とする請求項１２に記載の超音波手術装置。