JP2016531631A - 動力低減を備えた超音波手術装置 - Google Patents

Abstract

超音波手術装置は、遠位端に作用エッジ又は作用表面を備えたプローブと、プローブに接続された電気機械変換器と、電気機械変換器に超音波周波数及び振幅を有する電気波形を供給するために電気機械変換器に接続された作動回路とを含む。作動回路は、信号発生器を含み、信号発生器に動作可能に接続された出力低減回路を更に含み、出力低減回路は、プローブでの負荷の低減を出力低減回路によって感知した際に、信号発生器に電気波形の振幅を自動的に低減させる。

Description

本発明は、超音波手術装置に関する。より具体的には、本発明は、超音波骨切断装置に関する。本発明はまた、関連する手術方法に関する。

骨切断用の超音波手術ブレードがここ数年知られている。特許文献１、２は、そのようなブレードを開示する。超音波骨切断ツールは、動力のこぎり及び回転カッターなどのより従来の器具をしのぐ大きな利点を示す。超音波骨切断ブレードは、軟組織への損傷を最小限にして、骨と軟組織の間の境界に沿ってそれらの分離を可能にするために考え出された。そのような器具は、特許文献３に開示されている。

米国特許第６３７９３７１号明細書 米国特許第６４４３９６９号明細書 米国特許第８３４３１７８号明細書

本発明は、改良された超音波骨切断装置、より具体的には、その使用により切断される骨に隣接する軟組織を損傷する可能性を低減する超音波骨切断装置を提供することを目的とする。超音波骨切断装置は、骨の手術の際に、骨に隣接する軟組織を切断から自動的に保護するように構成される。

本発明の超音波手術装置は、遠位端に作用エッジ又は作用表面を備えたプローブと、プローブに接続された電気機械変換器と、電気機械変換器に超音波周波数及び振幅を有する電気波形を供給するために、電気機械変換器に接続された作動回路とを含む。作動回路は、信号発生器を含み、信号発生器に動作可能に接続された出力低減回路を更に含み、出力低減回路は、プローブでの負荷の低減を出力低減回路によって感知した際に、信号発生器に電気波形の振幅を自動的に低減させる。

出力低減回路は負荷検出器を含んでもよく、負荷検出器は電流センサを含んでもよい。負荷検出器は、電流センサの出力をあらかじめ設定された参照値と比較するために、電流センサに動作可能に接続された比較器を含んでもよい。比較器はデジタル装置にすることができ、そのために電流センサのアナログ出力信号を比較器によって使用されるデジタル信号又は二値信号に変換するためのデジタイザが必要とされる。

本発明の別の特徴によれば、作動回路は、手動で動かすことが可能な動力スイッチを含み、出力低減回路はスイッチング回路を更に含む。スイッチング回路は、入力が動力スイッチ及び比較器に、出力が信号発生器に動作可能に接続される。スイッチング回路は、超音波ブレードが骨を貫通してそれに隣接する軟組織に遭遇したことを電流減少が示す際に、手動の動力スイッチからの指示を自動的に無効にするように働く。

本発明の手術方法は、患者の骨を切断するために超音波切断ツールを作動させることと、超音波切断ツールの作動の間に超音波切断ツールでの負荷を自動的に監視するために電流センサを作動させることと、超音波切断ツールが少なくとも部分的に骨を通過することによる、超音波切断ツールでの負荷の低減を示す電流センサの出力における変化を自動的に検出することと、超音波切断ツールでの負荷の低減を検出した際に超音波切断ツールへの動力を自動的に低減させることとを含む。

電流センサの出力における変化を検知することは、電流センサの出力をあらかじめ選択された参照値と比較することを含んでもよい。

超音波切断ツールへの動力を低減させることは、電気機械変換器に与えられる超音波電気波形の振幅を低減させることを含んでもよい。

電流センサを作動させることは、超音波切断ツールに接続された電気機械変換器への電流を検知することを含んでもよい。

本発明での超音波骨切断装置を、一部をブロック図で、一部を拡大した概略側面図で示す。 図１の装置の詳細を示すブロック図である。 図１、２の装置の更に詳細な構造を示すブロック図である。

図１に示されるように、超音波手術装置１０は、遠位端に作用（切断）エッジ若しくは表面１４を備えたプローブ又はツール１２を含む。ツールのプローブ１２は、特に超音波骨切断ブレード又はドリルの形態を取ってもよい。装置１０は、プローブの形状によってある程度決定されるあらかじめ選択された周波数（波長）の超音波定常波でプローブ１２を作動させるために、プローブ１２に接続された電気機械変換器１６を更に含む。装置１０は、あらかじめ選択された超音波周波数及びあらかじめ定められた振幅を有する電気波形を変換器１６に供給するために、変換器１６に接続された作動回路１８もまた含む。作動回路１８は、信号又は波形発生器２０を含み、信号発生器に動作可能に接続された出力低減回路２２を更に含む。出力低減回路は、プローブ１２での負荷の低減を出力低減回路によって感知した際に、信号発生器に電気波形の振幅を自動的に低減させる。

手術装置１０は、通常は特許文献１、２に開示されるような更なる電気部品及び液体供給部品を含み、その開示は参照によって本明細書に援用される。例えば、装置１０は、足踏みスイッチなどの動力スイッチ２４を組み込んでもよい。

図２に示されるように、出力低減回路２２は、負荷検出器２６及びスイッチング回路２８を含んでもよい。スイッチング回路２８は、動力スイッチ２４からの信号に応答して信号発生器２０が作動することを可能にするために、動力スイッチ及び信号発生器に接続される。変換器の負荷の低減によって生じる負荷検出器２６からの信号を受け取ると、スイッチング回路２８は、変換器１６に供給される電気波形の出力を、信号発生器２０に低減、又は場合によっては中断させる。

図３に示されるように、負荷検出器２６は、信号発生器２０から変換器１６へ延びるリード線３２に動作可能に接続された電流センサ３０を含んでもよい。負荷検出器２６は、電流センサ３０の出力にデジタイザ又はアナログデジタル変換器３４を更に含む。比較器３６は、電流センサ３０の出力を、レジスタ３８によって提供されるあらかじめ設定された参照値と比較するために、デジタイザ３４を介して電流センサに動作可能に接続される。そのため、比較器３６はデジタル装置であるが、演算増幅器などのアナログ装置が代わりに使用されることもできる。

比較器３６は、電流センサ３０のデジタル化された出力をレジスタ３８からの参照値と比較し、電流が参照値によってコード化されるあらかじめ設定されたレベルを下回ったら、スイッチング回路２８に信号を送る。スイッチング回路２８は次に、特に電気変換器を作動させる波形の振幅を低減することによって、信号発生器２０に変換器１６への出力を低減させる。スイッチング回路２８は、超音波ブレード又はツール１２が骨を貫通して、それに隣接する軟組織に遭遇した時に電流減少が生じた際に、手動の動力スイッチ２４からの操作者による指示を自動的に無効にするように働く。

図１〜３の装置を用いた手術方法は、超音波切断ツール１２で患者の骨を切断するために装置１０を使用することを伴う。電流センサ３０は、手術の間に切断ツール１２での負荷を自動的に監視するために作動される。切断ツール１２が少なくとも部分的に骨を通過することから生じる負荷の低減による、切断ツールでの負荷の低減を示すセンサ３０の出力における変化は、自動的に検出される。切断ツール１２での負荷の低減を検出すると、切断ツールへの動力は自動的に低減される。センサ３０の出力における変化を検知することは、センサ３０の出力をレジスタ３８からの参照値と自動的に比較するために、比較器３６を作動させることを含んでもよい。切断ツール１２への動力を低減することは、電気機械変換器、すなわち変換器１６に与えられる超音波電気波形の振幅を低減させることによって行われてもよい。

本発明は特定の実施形態及び用途について説明されたが、当業者は、この教示を踏まえると、本発明の趣旨から外れること又は本発明の範囲を超えることなく、更なる実施形態及び修正を生み出すことが可能である。従って、図面及び本明細書の記載は、本発明の理解を容易にするために例示の目的で提供されることが理解されるべきであり、本発明の範囲を限定すると見なされるべきではない。

１０ 超音波手術装置
１２ プローブ又はツール
１４ 作用（切断）エッジ又は表面
１６ 電気機械変換器
１８ 作動回路
２０ 信号又は波形発生器
２２ 出力低減回路
２４ 動力スイッチ
２６ 負荷検出器
２８ スイッチング回路
３０ 電流センサ
３２ リード線
３４ デジタイザ又はアナログデジタル変換器
３６ 比較器
３８ レジスタ

Claims (13)

1. 遠位端に作用エッジ又は作用表面を備えたプローブと、
   前記プローブに接続された電気機械変換器と、
   前記電気機械変換器に超音波周波数及び振幅を有する電気波形を供給するために、前記電気機械変換器に接続された作動回路と、
   を含み、前記作動回路は信号発生器を含み、前記作動回路は、前記信号発生器に動作可能に接続された出力低減回路を更に含み、前記出力低減回路は、前記プローブでの負荷の低減を前記出力低減回路によって感知した際に、前記信号発生器に前記電気波形の振幅を自動的に低減させる、超音波手術装置。
2. 前記出力低減回路が負荷検出器を含む、請求項１に記載の装置。
3. 前記負荷検出器は電流センサを含む、請求項２に記載の装置。
4. 前記負荷検出器は、前記電流センサの出力をあらかじめ設定された参照値と比較するために、前記電流センサに動作可能に接続された比較器を更に含む、請求項３に記載の装置。
5. 前記作動回路は、手動で動かすことが可能な動力スイッチを含み、前記出力低減回路はスイッチング回路を更に含み、該スイッチング回路は、入力が前記動力スイッチ及び前記比較器に動作可能に接続され、出力が前記信号発生器に動作可能に接続される、請求項４に記載の装置。
6. 前記出力低減回路は電流センサを含み、該電流センサは、前記信号発生器から前記電気機械変換器へ延びるリード線に動作可能に接続される、請求項１に記載の装置。
7. 前記出力低減回路は、感知された負荷パラメータをあらかじめ設定された参照値と比較するように構成された比較器を含む、請求項１に記載の装置。
8. 前記作動回路は、手動で動かすことが可能な動力スイッチを含み、前記出力低減回路はスイッチング回路を更に含み、該スイッチング回路は、入力が前記動力スイッチに動作可能に接続され、出力が前記信号発生器に動作可能に接続される、請求項１に記載の装置。
9. 患者の骨を切断するために超音波切断ツールを作動させることと、
   前記超音波切断ツールの作動の間に、前記超音波切断ツールでの負荷を自動的に監視するために電流センサを作動させることと、
   前記超音波切断ツールの作動の間に、前記超音波切断ツールが少なくとも部分的に前記骨を通過することによる、前記超音波切断ツールでの負荷の低減を示す前記電流センサの出力における変化を自動的に検出することと、
   前記超音波切断ツールでの負荷の低減を検出した際に、前記超音波切断ツールへの動力を自動的に低減させることと、
   を含む手術方法。
10. 前記電流センサの出力における変化を検知することは、前記電流センサの出力をあらかじめ選択された参照値と比較することを含む、請求項９に記載の方法。
11. 前記超音波切断ツールへの動力を低減させることは、電気機械変換器に与えられる超音波電気波形の振幅を低減させることを含む、請求項９に記載の方法。
12. 前記電流センサを作動させることは、前記超音波切断ツールに接続された電気機械変換器への電流を検知することを含む、請求項９に記載の方法。
13. 遠位端に作用エッジ又は作用表面を備えたプローブと、
    前記プローブに接続された電気機械変換器と、
    前記電気機械変換器に周波数及び振幅を有する電気波形を供給するために前記電気機械変換器に接続された作動回路と、
    を含み、前記作動回路は信号発生器を含み、前記作動回路は、前記信号発生器に動作可能に接続された出力低減回路を更に含み、前記出力低減回路は、前記プローブでの負荷の低減を前記出力低減回路によって感知した際に、前記信号発生器に前記電気波形の振幅を自動的に低減させる、手術装置。

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