(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気手術器具（１０）への適用のために、ＨＦ出力電圧（Ｕａ）を提供する供給装置であって、
ＨＦ出力電圧（Ｕａ）を発生させるためのＨＦ発生ユニット（２１）と、
ＨＦ出力電流（Ｉａ）が流れている時の有効電力（Ｐ）を計算するための有効電力計算器（２５）を備え、前記ＨＦ発生ユニット（２１）に作用して、前記ＨＦ出力電圧（Ｕａ）及び／又は前記ＨＦ出力電流（Ｉａ）を調整する、制御ユニット（３０）と、
を備える供給装置であって、
前記制御ユニットは、前記電気手術器具による組織の切除を可能にすると同時に、前記電気手術器具の使用者に前記組織を切除する際の機械的な抵抗を感じさせる程度に、前記有効電力（Ｐ）に応じて前記ＨＦ出力電圧（Ｕａ）及び／又は前記ＨＦ出力電流（Ｉａ）を低減させるための信号を前記ＨＦ発生ユニット（２１）に出力する、
供給装置。
【請求項２】
前記制御ユニットは、前記ＨＦ発生ユニット（２１）から出力される前記ＨＦ出力電圧（Ｕａ）及び／又は前記ＨＦ出力電流（Ｉａ）を調整するための制御値（ＵＳｏｌｌ１）を事前設定するための抵抗値（Ｒｉ）を有する抵抗素子を備え、前記制御値は有効電力（Ｐ）に適合される、
ことを特徴とする、請求項１に記載の供給装置。
【請求項３】
前記抵抗素子は、可変抵抗である、ことを特徴とする、請求項２に記載の供給装置。
【請求項４】
前記ＨＦ発生ユニット（２１）を操作するために、前記供給装置は、電圧制御方式で構成され、前記ＨＦ出力電圧（Ｕａ）を制御値（ＵＳｏｌｌ１）に一定に維持するために、電源装置（２２）の所望の電源電圧（ＵＳｏｌｌ２）が変化する、ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の供給装置。
【請求項５】
制御値（ＵＳｏｌｌ１）を調節するための調節装置と、
前記制御値（ＵＳｏｌｌ１）に一致するように前記ＨＦ発生ユニット（２１）を制御するための前記制御ユニットと、
を特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の供給装置。
【請求項６】
前記制御値（ＵＳｏｌｌ１）を決定するために、前記供給装置は、前記ＨＦ出力電流（Ｉａ）を考慮し、ＨＦ開回路電圧（Ｕ０）とＨＦ出力電流（Ｉａ）とを用いて前記制御値（ＵＳｏｌｌ１）を計算する、
ことを特徴とする、請求項２〜５のいずれか１項に記載の供給装置。
【請求項７】
前記制御値（ＵＳｏｌｌ１）を、ＵＳｏｌｌ１＝Ｕｏ−Ｒｉ＊Ｉａなる式を用いて決定する、コンパレータユニット（２９）を特徴とする、請求項６に記載の供給装置。
【請求項８】
前記制御ユニットは、ＰＩ制御器（２３）を備える、ことを特徴とする、請求項５に記載の供給装置。
【請求項９】
前記電気手術器具（１０）の供給ケーブル抵抗（ＲＫａｂｅｌ）を考慮した、内部抵抗を調節するための内部抵抗調節装置を特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の供給装置を備えるＨＦ手術装置。
【請求項１０】
前記供給装置に接続された電気メスを備える、請求項９に記載のＨＦ手術装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＨＦ出力電圧を提供する供給装置と、対応する供給装置を備えるＨＦ手術装置と、電気手術器具用ＨＦ発生ユニットを操作する方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
高周波数手術（ＨＦ手術）においては、目的の方法で組織の破壊、切開又は凝固のために、高周波の交流電流が人体を通して通電される。これに関連して、処置電流を、単一の電極で適用する場合と双極で適用する場合とが一般的に区分される。単極適用においては、通常１つだけの適用電極が設けられ、この適用電極には、普通、高周波の交流電流が印加される。例えば、適用電極は、電気手術器具中に配置されて、組織の切開、及び／又は凝固に利用される。そして、患者の体に大面積の中性電極が取り付けられる。ＨＦ電流が印加される際、ＨＦ電圧が適用電極と中性電極とに印加されて、その間に配置された組織を横断して電気回路が閉じる。適用電極の形状は、それぞれの適用分野に依存する。交流電流を組織の中へ通電する適用電極の表面又は接触表面は、比較的小さく、従って適用電極の直近付近に高電流密度が形成される。その結果、大量の熱も発生する。
【０００３】
適用電極までの距離が大きくなると、組織の電導率が大きく変動し、身体の反対側において高電流密度が発生しない限り、電流密度は、大幅に低減する。双極電極の場合、ＨＦ電圧が、例えば双極凝固鉗子などのような互い近接して配置された２つの適用電極に印加される。これは、電流が主として適用電極間にある組織を貫通して流れることを意味する。好ましくは、適用電極は、１つの器具上に配置される。このような器具を用いることにより、難しい位置にある組織に対しても頻繁にアクセスでき、困難ではあるが処置が可能となるか、あるいは全く困難なく処置することが可能となる。
【０００４】
供給装置は、器具に好適なＨＦ電圧と好適なＨＦ電流を供給し、患者に対する完璧な処置を問題なく可能とする。ＨＦ電流とＨＦ電圧とは、処置する組織、及び利用する操作モード（例えば、凝固モード、切開モードなど）に応じて可変である。異なるタイプの組織に対しては、他の操作モードも考えられる。供給装置は、電気手術器具の適正な操作を可能とするために、ＨＦ出力及び／又はＨＦ電流を安定して制御できなければならない。従って、器具を利用して処置する組織の性質が常に変化するために、これらのパラメータは時々調整が必要となる。例えば、ＨＦ電流の印加のために組織の電導率が下がって抵抗が増大する。逆に、処置しない種類の組織（例えば、脂肪を含む組織、筋肉組織、神経組織など）は、抵抗値が異なる。これらを電圧又は電流を制御する上で考慮に入れなければならない。
【０００５】
通常、組織の種類と性質に依らず、処置する医師が組織を安全に切開及び／又は凝固できるような制御が提供されるように努力される。従って、電気手術器具の機能を確保するために、供給装置は、ＨＦ発生ユニット又はＨＦ発生ユニットの電力を制御又は調節しなければならない。この場合、提供される電力は、通常使用される発生ユニットの容量とそれに対応する安全指針とにより制限される。従って、医師が気付かないで非常に高い電力出力が用いられるということもあり得る。これは危険であり、組織を望ましくない形で損傷すると言うことになりかねない。さらに、医師は、通常切開手術を触覚的フィードバックで行なっているので、このような器具の扱いに慣れていない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来技術を鑑みて、本発明の目的は、安全で機能的な操作を可能とし、かつ対応する電気手術器具の操作を支援する前述のような種類の供給装置を提供することにある。さらに、対応するＨＦ装置、ＨＦ発生ユニットの操作方法、電気手術の実行方法についても開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によると、この目的は、請求項１に記載の供給装置で達成される。
【０００８】
特に、この目的は、電気手術器具による適用のためにＨＦ出力電圧を提供する供給装置によって達成される。この供給装置は、ＨＦ出力電圧を発生させるためのＨＦ発生ユニットと、ＨＦ出力電流が流れている時に電気負荷を判定するための計測ユニットと、触覚的に感知し得る信号を出力するための信号ユニットと、計測ユニットと信号ユニットとを含み、電気負荷に応じて信号ユニットを作動させるようにされた制御ユニットと、を備える。
【０００９】
従って、本発明の中心的な思想は、ＨＦ発生ユニットが作用している時点での負荷を表現する触覚的に感知可能な信号を、特に器具上に提供することである。そのために、外科医また医師は、例えば切開速度及び／又は切開深さ及び／又は組織の種類など、様々な切開パラメータに関連する触覚的なフィードバックの提供を受ける。信号ユニット及び／又は計測ユニットは、制御ユニットの特定機能を実装する論理部品であることが理解できるであろう。従って、信号ユニットは、ＨＦ出力電圧を制御するために使用される制御器の一部品であってもよい。
【００１０】
ＨＦ出力電圧及び／又はＨＦ出力電流を低減させるために、信号ユニットは、ＨＦ発生ユニットに作用して信号を出力させる。このように、例えば切開手術中に、適用物すなわち適用電極上の電圧及び／又は電流を、組織の電気負荷に応じて下げさせる効果を提供することができる。結果として、処置している医師は、印加している電力又は実際の負荷に関する感覚を、器具から提供を受けることができる。器具の操作は、従来の機械式器具の操作と同様である。結果として、器具が組織の中に深く入り込むと、医師は、機械的な抵抗を感じる。従って、電気手術器具により高速切開がされる場合には、感じる抵抗は、より大きくなる。この機械的抵抗と電気的抵抗との相関を取ることが可能である。例えば、信号ユニットを起動させてＨＦ出力電圧を制御することにより、切開手術中の組織分子の分離を十分に遅くすることが可能である。そうして、組織との機械的接触を検知しながら切開手術中の器具の移動を遅くできる。
【００１１】
計測ユニットは、有効電力を計算するための有効電力計算器を備え、またＨＦ発生ユニットのための所望の値を設定し、その値を有効電力に適合するための制御ユニット、特には調節可能な抵抗素子を備える。好ましくは、有効電力計算器は、このように印加されるＨＦ電流の有効電力を、決定又は評価するために利用される。制御ユニットは、ＨＦ発生ユニットのための所望の値を事前に設定するために、対応する計測信号を利用する。これらの所望値は、ＨＦ発生ユニットの操作を制御又は調整する、制御信号であってもよい。その結果、所定の所望値を利用して、ＨＦ出力電圧及び／又はＨＦ出力電流の調整が可能となる。
【００１２】
前記抵抗素子は、可変抵抗を有してもよい。従って、例えば時間と共に、触覚で感知し得る信号を変化させることが可能である。そのために、高負荷が発生した場合、ＨＦ出力電圧を短時間低下させて、明確なフィードバックを行ってもよい。切開を継続するためには、体感する機械抵抗が比較的小さくなるように、ＨＦ出力電圧を再び上げる。あるいは、供給装置内に固有の内部抵抗の可変抵抗と、器具への供給ライン上の抵抗を補正することが可能である。一般的に、ＨＦ出力電圧の電圧低下の程度をパラメータ化するのに抵抗素子を利用することができる。抵抗素子を利用して、切開手術中の体感機械抵抗を変えること、つまり触覚的に感知し得る信号を変化させることが可能である。
【００１３】
供給装置は、特に所望の出力電圧又は所望の出力電流又は供給装置の所望の出力である、所望値を調節する調節装置と、その所望値に一致するようにＨＦ発生ユニットを制御する制御ユニットと、を備えてもよい。発生ユニットの操作は、前記の制御回路によって制御又は調節することが可能である。これと共に、電圧制御並びに電流制御も考えられる。計測された負荷又は計測された有効電力は、対応する制御回路の所望値の適合に利用することが可能である。例えば、これは内在する電圧制御であってよい。
【００１４】
好ましくは、供給装置は、ＨＦ発生ユニットを電圧制御モードで操作するための供給装置である。電圧制御モードでは、電力発振器かＨＦ発生装置により配電されるＨＦ電圧又はＨＦ出力電圧を、一定に維持しようとする。器具によって切開が行われている時、ＨＦ発生装置に接続されている電源装置の電圧は、変動する。これは、制御技術の観点から見れば、その装置が制御部材の機能を担っているとみなされるからである。通常の電圧制御モードでは、組織のインピーダンスが変化しても、ＨＦ出力の電圧低下は起こらない。本発明の意図するところは、制御モードに非制御モードの挙動を制御された形で重畳して、ＨＦ出力電圧を、組織のインピーダンスに応じて変化するようにさせることである。そのために、応答特性がパラメータ化されて制御可能でなければならない。この目的は、内部抵抗シミュレーションにより達成される。これはつまり、システムが電圧制御モードで操作され、所望値に調節する調節装置と、ＨＦ発生ユニットを所望値に一致させるように制御する制御装置と、が備えられることを意味する。好ましくは、特に所定の値とＨＦ出力電流とを利用して、ＨＦ出力電流を考慮しつつ、供給装置がこの所望値を決定する。
【００１５】
この所望値を決定するために、コンパレータユニットが備えられてもよい。そこでは、好ましくは、所望値は、式ＵＳｏｉｌｌ１＝Ｕｏ-Ｒｉ＊Ｉａで表される。従って、ＨＦ出力電流と組織インピーダンスとは、所望値の決定の際に考慮される。
【００１６】
上記のＨＦ出力電圧用の制御ユニットは、ＰＩ制御器を備えてもよい。
【００１７】
さらに、上記の目的は、供給装置を備えたＨＦ手術装置によって達成される。ここで、この供給装置は、好ましくは、前述したように構成され、かつ、特には電気手術器具用の供給ケーブルの抵抗に一致する内部抵抗を調節するための内部抵抗調節装置を備えている。従来の装置では、内部抵抗を調節することは不可能であった。本発明によれば、調節可能な内部抵抗が与えられ、この抵抗は、また、ＨＦ発生ユニットの有効電力又は実効電流に応じて調節される。その結果、ケーブルの抵抗のような追加的な抵抗の補正も可能となる。
【００１８】
ＨＦ手術装置は、供給装置に接続された電気メス又は類似の切開器具を備えることができる。
【００１９】
さらに本目的は、請求項１２によるＨＦ発生ユニットの操作方法によって達成される。
【００２０】
特に、本目的は、少なくとも１つの電気手術器具用のＨＦ発生ユニットの操作方法で達成される。この方法は、電圧制御器を用いて制御値に従ってＨＦ出力電圧を制御し、ＨＦ発生ユニットの電気負荷を検出し、検出された負荷に応じて制御値を修正する、ステップを含む。
【００２１】
さらに、本発明は、電気手術手順の実行方法によって達成される。この方法は、電気手術器具を操作する電力又は電圧を示す所定値を設定し、ＨＦ発生ユニットを操作することであって、ＨＦ発生ユニットは、電圧制御モードで操作されてＨＦ出力電圧が所望値に一致するようにして組織に対して実質的に連続的に印加し、ＨＦ出力電流を測定し、ＨＦ出力電流の測定値が増加する場合には、処置者に対して組織のインピーダンスが増加していることを知らせるために、所望値を減少させる、ステップを含む。
【００２２】
こうして処置者は、触覚的に感知できるフィードバックを受取り、その時の負荷及び／又は印加電力が評価可能となる。従来方式の電圧制御ＨＦ発生ユニットでは、このようなことはできない。
【００２３】
従って、ＨＦ出力電流の測定値が増加する場合、処置者に対して組織のインピーダンスが減少していることを知らせるために、所望値を増加させることができる。
【００２４】
器具は、切開運動を利用して組織中を案内され、ＨＦ発生ユニットは、切開運動にかかる力が組織のインピーダンスに応じて変化するように操作される。ＨＦ出力電流の制御を考えると、これは、出力電流が所望のＨＦ出力電流よりも僅かに小さくて、電気手術器具が（まだ切開されていない組織との接触によって生じる）ある大きさの機械的抵抗力によって押し戻されるような形となる。従って、切開操作は、実質的に困難である。他方、ＨＦ出力電圧を高くすると、機械的抵抗は極端に小さくなり、高速で容易な切開が可能となる。
【００２５】
上記の方法は、装置に関連して既に述べたように有利な結果となる。さらなる有利な実施形態は、従属請求項から明らかである。
【００２６】
このあと、図面を用いて詳細に説明する幾つかの例示的実施形態によって本発明を記述する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】単極の器具に接続された供給装置の図である。
【図２】入力と出力とを有する供給装置の制御ユニットを模式的に表示した図である。
【図３】図１による供給装置のＨＦ出力電圧を制御及び調節するための信号のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
これ以後の説明において、同一の部品又は同一機能を有する部品に対しては、同じ参照符号を使用する。
【００２９】
図１は、供給装置２０と単極電気手術器具１０と中性電極１９とを含む、電気手術装置を示す。器具１０と中性電極１９とは、適切なライン１１、１１’を介して供給装置２０に接続されている。供給装置２０は、制御ユニット３０を備えている（図２参照）。これは、特に、電気手術器具１０の中性電極１９と適用電極１８との間に、既存のＨＦ発生ユニット２１による好適なＨＦ出力電圧Ｕａと、好適な周波出力電流Ｉａと、を確実に提供するためのものである。これを実行するために、ＨＦ発生ユニット２１と制御ユニット３０とは、通信可能に接続されている。ＨＦ出力電圧Ｕａは、胴体３の組織を部分凝固させる。
【００３０】
図２に明示されているように、本発明の一態様においては、制御ユニット３０が印加されたＨＦ出力電流Ｉａの有効電力Ｐを検出し、ＨＦ発生ユニット２１に作用して、有効電力ＰすなわちＨＦ出力電圧ＵａとＨＦ出力電流Ｉａとが調節されるようにする。ＨＦ出力電圧ＵａとＨＦ出力電流Ｉａとは、器具１０で実行される活動、例えば筋肉組織の切開などに対して、比較的低い電力のみが得られるように選択することができる。その結果、処置する医師又は外科医は、電気手術器具１０を移動させる際に実質的な機械的抵抗を感じる。実際には、電気手術器具１０で切開が進められていて、すなわちＨＦ出力電圧Ｕａが供給されていて十分な電力が供給されているが、触覚的フィードバックもある。
【００３１】
図３は、本発明による制御ユニット３０のより詳細な実施形態を示す。好適なＨＦ出力電圧Ｕａが電圧制御によって調節される。この場合、内在する電圧制御器２７が、ＨＦ発生ユニット２１で生成されたＨＦ出力電圧Ｕａを受電し、この電圧を制御値ＵＳｏｌｌ１と比較し、その差をＰＩ制御器２３に入力して所望の供給電力電圧ＵＳｏｌｌ２を発生させる。この所望の電源電圧ＵＳｏｌｌ２は、電源２２に入力され、有効電源電圧ＵｉｓｔとなってＨＦ発生ユニット２１へ供給される。そして、ＨＦ出力電圧ＵａとＨＦ出力電流Ｉａとが生成される。従って、利用可能な電力は、ＨＦ出力電圧Ｕａによって制御される。
【００３２】
図３の装置は、実効電流計算器２５によって有効電力Ｐを検出する。実効電流計算器は、ＨＦ出力に接続され、ＨＦ出力電圧ＵａとＨＦ出力電流Ｉａとを受取り、実効電流Ｉａ’を決定する。実効電流Ｉａ’は、抵抗Ｒｉに印加され、降下電圧が、パラメータ化可能なＨＦ開回路電圧Ｕ０と比較される。結果として、抵抗Ｒｉにおける電圧降下は、開回路電圧Ｕ０から差し引かれ、制御値ＵＳｏｌｌ１が得られる。こうして、抵抗Ｒとコンパレータ２９とは、Ｒｉのシミュレータ２４を形成し、これは最終的にＨＦ発生ユニット２１の内部抵抗をシミュレートする。ＨＦ発生ユニット２１の実際の内部抵抗は、パラメータ化可能な抵抗Ｒｉによって補正されるので、外からは最早分からなくなる。Ｒｉシミュレータ２４は、触覚で感知し得る信号を出力する信号ユニットの機能を、肩代わりすることが可能である。
【００３３】
従って、制御値ＵＳｏｌｌ１又は所望の電圧に対して次の関係が成り立つ。
ＵＳｏｌｌ１＝Ｕ０−Ｒｉ＊Ｉａ’
ここで、好ましくは、Ｉａ’は、ＨＦ出力電流Ｉａの実効成分である。制御値ＵＳｏｌｌ１は、コンパレータ２９によって算出できる。
【００３４】
同じように、変動する内部コンダクタンスを持つ電流制御システムを実装することが可能である。次の関係式が成り立つ。
ＩＳｏｌｌ＝Ｉ０−Ｇｉ＊Ｕａ
ここで所望電流ＩＳｏｌｌ１は、ＨＦ出力電圧Ｕａの調整可能な所定電流と、パラメータ化可能な内部コンダクタンスと、で決定される。
【００３５】
これに関連して、以前と同様に存在する電力発振器の内部抵抗は、何の役割を果たさず、外からは分からなくなっていることに留意されたい。内在する電圧制御器は、電力発振器の内部抵抗を平均化する。
【００３６】
別の適用においては、負性抵抗Ｒｉの調節が可能である。そのようなパラメータ化の選択肢の背景は、Ｒｉ＝−ＲＫａｂｅｌであれば器具１０に対するケーブル抵抗ＲＫａｂｅｌ（例えばライン１１、１１’参照）が平均化されることである。ＨＦ出力電圧とＨＦ出力電流の通常の測定が、常にＨＦ発生ユニット２１の内部又はＨＦ発生ユニット上で行なわれる限り、ライン１１、１１’のケーブルでの電圧降下は、無視し得る。
【００３７】
図３に示す部品は、レギュレータ回路を意味するものと解釈することもできる。ここで、所望値は、適用負荷において変更される。レギュレータ回路は、供給装置２０を確実に電圧制御操作できるようにする。ここで、ＨＦ出力電圧Ｕａ（レギュレータ用パラメータ）は、実質的に一定又は制御値ＵＳｏｌｌ１に近い値に保持される。制御パラメータは、所望の電源電圧ＵＳｏｌｌ２であるか、又は実際の電源電圧ＵＩｓｔであってよい。好ましくは、実効電源電圧又はＨＦ発生ユニットの電源２２は、変化する。レギュレータ回路は、ＰＩレギュレータ２３と関連するコンパレータによって実装することができる。所望値の変更は負荷に応じる。この信号装置は、Ｒｉシミュレータによって実装される。
【００３８】
電気手術器具に適用されるＨＦ出力電圧を提供する本発明の供給装置は、ＨＦ出力電圧Ｕａを発生させるためのＨＦ発生ユニット２１と、ＨＦ出力電流Ｉａが印加されている時の電気負荷を判定するための計測ユニットと、触覚的に感知し得る信号を出力するための信号ユニットと、信号ユニットを電気負荷に応じて作動させるために、少なくとも計測ユニットと信号ユニットとに通信可能に接続されている制御ユニット３０と、を備えていてもよい。
【符号の説明】
【００３９】
３  胴体
１０  機器
１１，１１’  ライン
１８  適用電極
１９  中性電極
２０  供給装置
２１  ＨＦ発生器
２２  電源装置
２３  ＰＩ制御器
２４  Ｒｉシミュレータ
２５  計算器の実効電流
２６  ＨＦ出力
２７  内在する電圧制御器
２９  コンパレータ
３０  制御ユニット
Ｉ０  所定電流
Ｉａ  ＨＦ出力電流
Ｉａ’  実効電流
ＩＳｏｌｌ    所望電流
Ｕ０  ＨＦ開回路電圧
Ｕａ  ＨＦ出力電圧
ＵＳｏｌｌ１  制御値
ＵＳｏｌｌ２  所望の電源電圧
Ｕｌｓｔ  実効電源電圧
Ｒｉ  抵抗器／抵抗
Ｇｉ  パラメータ化可能なコンダクタンス
Ｐ  有効電力
【図１】
0005508523.tif 000002
【図２】
0005508523.tif 000003
【図３】
0005508523.tif 000004