(57)【要約】本発明は高周波手術に用いられる細分された中性電極8の2つの電極部分4、6間の遷移インピーダンスを測定する方法および測定装置2に関する。本発明は遷移インピーダンスの純粋な容量成分の測定を可能にする。この目的のために、共鳴周波数の移動が測定され、これは、その中に2つの電極部分4、6を並列に組み込むことによって基本共鳴回路24が拡張共鳴回路25に拡張されるとき生じる。詳細には、基本共鳴回路24の基本共鳴周波数および／または拡張共鳴回路25のサンプル共鳴周波数を測定するために、電流と電圧の間の位相移動が測定され、周波数は電流と電圧が同相になるまで調節される。【選択図】図1
2008500080.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波手術に用いられる細分された中性電極（8）の2つの電極部分（4、6）間の遷移インピーダンスを測定する方法であって、
遷移インピーダンスの純粋な容量成分を測定することを特徴とし、その目的のために、前記2つの電極部分を並列に共鳴回路中に組み込むことによって定まる共鳴周波数の移動が共鳴回路（24、25）中で測定される方法。
【請求項２】
遷移インピーダンスの純粋な容量成分の前記測定が、
測定インダクタンス（22）および結合キャパシタンス（18、20）を有する基本共鳴回路（24）を使用可能にするステップと、
前記基本共鳴回路の基本共鳴周波数を測定するステップと、
前記遷移インピーダンスを前記基本共鳴回路中に並列に組み込むことによって拡張共鳴回路（25）を使用可能にするステップと、
前記拡張共鳴回路のサンプル共鳴周波数を測定するステップと、
前記遷移インピーダンスが互いに回路中で並列にあるオーム抵抗および容量抵抗からなるという想定の下で、前記基本共鳴周波数、前記サンプル共鳴周波数、および前記測定インダクタンスから前記容量成分を測定するステップとを含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記基本共鳴回路（24）の基本共鳴周波数または前記拡張共鳴回路（25）のサンプル共鳴周波数を測定するために、前記基本および／または拡張共鳴回路に測定交流電圧が印加され、関連共鳴回路への配線（26、32）中の電流と電圧間の位相角度が測定され、前記測定交流電流の周波数が、電流と電圧が互いに正確に同相になるまで調節されることを特徴とする請求項1または2に記載の方法。
【請求項４】
前記基本共鳴回路（24）の基本共鳴周波数または前記拡張共鳴回路（25）のサンプル共鳴周波数を測定するために、一定の大きさの電流の矩形波交流電流信号が前記基本および／または拡張共鳴回路に印加されることを特徴とする請求項3に記載の方法。
【請求項５】
ゼロ交差および交流電流信号の周波数がタイマー信号によって知られるように、前記交流電流信号の周波数をタイマー信号によって調節することができることを特徴とする請求項4に記載の方法。
【請求項６】
前記基本共鳴回路（24）の基本共鳴周波数または前記拡張共鳴回路（25）のサンプル共鳴周波数を測定するために、前記基本および／または拡張共鳴回路に測定交流電圧が印加され、関連共鳴回路の電圧が測定され、電圧が最大値に達するまで前記測定交流電圧の周波数が調節されることを特徴とする請求項1または2に記載の方法。
【請求項７】
前記遷移インピーダンスのオーム成分が測定され、その目的のために、前記サンプル共鳴周波数の場合に、前記拡張共鳴回路の電圧および前記拡張共鳴回路（25）への配線（26、32）中の電流が測定され、これらから前記オーム成分が導出されることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の方法。
【請求項８】
所定の時間間隔で前記遷移インピーダンスを監視するために、前記拡張共鳴回路（25）のサンプル共鳴周波数が測定されることを特徴とする請求項2から7のいずれか1項に記載の方法。
【請求項９】
高周波手術使用中に、前記電極部分（4、6）の各々から流れ去る前記電流が測定されることを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の方法。
【請求項１０】
2つの電極部分を並列に接続することのできる共鳴回路（24）および前記共鳴回路（24、25）に測定交流電圧を印加することのできる電流供給装置（28）を用いて、高周波手術に使用するための細分された中性電極（8）の2つの電極部分（4、6）間の前記遷移インピーダンスを測定する測定装置であって、
前記測定装置が、制御手段（34）および位相測定装置（36、40）を備えて、前記電流と電圧の位相を位相測定装置による制御手段によって検出することができ、前記電流供給装置の周波数が前記電流と電圧が同相にあるように制御手段によって制御することができるように、前記遷移インピーダンスの純粋な容量成分を測定するために設計されることを特徴とする測定装置。
【請求項１１】
前記測定装置が、前記電流供給装置（28）によって前記測定交流電圧が前記共鳴回路（24、25）中に直接供給されるように設計されることを特徴とする請求項10に記載の測定装置。
【請求項１２】
前記共鳴回路が、結合キャパシタンスおよびそれに並列の測定インダクタンス（22）を備え、前記結合キャパシタンスが2個の結合キャパシタ（18、20）によって形成され、その各々が細分された中性電極配線（10）の分岐に配置されることを特徴とする請求項10または11に記載の測定装置。
【請求項１３】
前記電流供給装置（28）が定電流電源であり、その周波数がタイマー信号による制御手段（34）によって調節することができ、出力として矩形波交流電流を発生することを特徴とし、電流と電圧の間の位相差をタイマー信号による制御手段およびアナログコンパレーターによって検出することができるように前記電圧のゼロ交差を検出するためのアナログコンパレーター（40）が提供されることを特徴とする請求項10から12のいずれか1項に記載の測定装置。
【請求項１４】
遷移インピーダンスが組み込まれている間、前記共鳴回路の共鳴条件中の前記ピーク電圧値を測定することができるように、前記共鳴回路（24、25）の電圧を測定するための電圧測定装置（46）が提供されることを特徴とする請求項10から13のいずれか1項に記載の測定装置。
【請求項１５】
前記中性電極（8）の電極部分（4、6）へ向かう各配線分岐（14、16）に電流センサー（58、60）が結合され、それによって、結合した電極部分から流れ去る電流を測定することができることを特徴とする請求項10から14のいずれか1項に記載の測定装置。
【請求項１６】
請求項10から15のいずれか1項に記載の細分された中性電極（8）の2つの電極部分（4、6）間の前記遷移インピーダンスを測定する測定装置（2）を特徴とする少なくとも1個の活性電極および細分された中性電極（8）を有する高周波手術器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波手術に用いられる細分された中性電極の2部分間の遷移インピーダンスの測定方法に関する。さらに、高周波手術に用いられる細分された中性電極の2部分間の遷移インピーダンスを測定するための測定装置が記述され、これは、2つの電極部分を並列に組み込むことのできる共鳴回路ならびに共鳴回路に交流測定電圧を印加することのできる電流供給装置を含む。
【背景技術】
【０００２】
高周波手術において、高周波の電気エネルギーは処置すべき組織に供給される。一般に、高周波電流を使用するモードは単一極と双極の間で異なる。
【０００３】
単一極の使用では活性電極1個だけが提供され、高周波の交流電圧が供給される。さらに、患者の体に大面積の中性電極を貼付する必要があり、これによって活性電極と中性電極の間の組織を通る電流の流れのため回路が閉じられる。活性電極の形状はそれが用いられる特定の目的による。組織中に交流電流を伝導する活性電極の表面積は比較的小さいので、活性電極に近い周囲は電流密度が高く、したがって多量の熱が発生する。
【０００４】
電流密度は、組織の導電度の相違によって体の他の部分で電流密度が増加しないかぎり、活性電極から遠い距離で連続的に急速に低下する。活性電極に印加された交流電流は中性電極を伝導して流れ去る。したがって、中性電極は、高周波交流電流に対して僅かな遷移抵抗しか存在しないように、患者の体の大面積にわたって接触することに注意を払うべきである。
【０００５】
双極の使用では、2個の活性電極が提供され、その間に処置すべき組織が包含される。電気回路は2個の活性電極間に存在する組織によって閉じられ、したがって、高周波交流電圧が印加されると加熱される。この工程の間に、電流の大部分は2個の活性電極間を流れるが、異常時には電流が患者の体の周辺部分を流れることがある。それらの迂回電流が望ましくない火傷を招かないように、迂回電流を体から大面積で逃がすために双極装置が使用されるときでさえ、場合によって中性電極が用いられ、これは患者の体に大面積で接触して配置されなければならない。中性電極は活性電極間以外の体の部分に電流密度が高くなることを防ぎ、望ましくない火傷を防止する。
【０００６】
中性電極の一部が組織から離れるならば、接触を保っている中性電極の部分に流れる電量が制限され、電流密度がより高くなり、したがって組織の火傷を招く。以下に参照する最新技術によって示されるように、中性電極の遷移抵抗を評価することのできる様々な監視装置が知られている。
【０００７】
2部分に分割された中性電極および中性電極の2部分間の抵抗を測定する回路を備える高周波手術器具は、独国特許第DE−AS1139927号に記載されている。この器具には直流電源を有する付属の直流回路が設けられ、2個の電極部分が直列に接続されるので、2個の電極部分間の接続は患者の体だけで構成される。2個の電極部分間のオーム抵抗の測定値がある限界値を超えると、手術器具の高周波発生装置は停止され、および／または警報装置が起動される。
【０００８】
活性電極と中性電極間に流れる測定された高周波電流に応じて高周波発生装置の出力を制御する制御回路は米国特許第3913583号に知られる。高周波電流の強度は活性電極と中性電極の見かけの抵抗に依存するので、高周波発生装置の出力は最終的に見かけの抵抗に依存して制御される。
【０００９】
さらに、米国特許第3933157号、第5087257号、および国際公開第WO9619152号から中性電極監視装置が知られ、それによって2部分の中性電極の患者への並置が中性電極の2部分間の見かけの抵抗を測定することによって評価される。この目的のために測定回路が設けられ、この中へ、2個の電極部分間に位置する患者の組織の部分で測定回路が閉じられるように、2個の電極部分が組み込まれる。見かけの抵抗を測定するために、測定回路に交流電圧が印加される。
【００１０】
米国特許第4200104号からは、中性電極の2部分間のキャパシタンスを測定することによって中性電極の部分が患者から離れたことを検出する2部分の中性電極のための監視装置が知られる。キャパシタンス測定用に提案された回路は単一安定多振動装置を備え、その入力に一定の周波数の信号が送られる。中性電極の2個の電極部分は、これらの2個の電極部分のキャパシタンスが単一安定多振動装置からの出力信号のパルス幅に影響を与えるように多振動装置回路に組み込まれる。キャパシタンスはこのパルス幅を評価することによって見出され、次いでこの情報は中性電極が患者に接触している面積についての結論を導き出すために用いられる。しかし、多振動装置回路のパルス幅も2個の電極部分間のオーム抵抗によって影響を受け、これは中性電極の接触面積に応じて変化することができる。キャパシタンスによる影響をオーム抵抗の影響から分離することは、ここで提案された回路では不可能であるように思われる。
【００１１】
また、独国特許第DE19714972A1号は、2つに分かれた中性電極の用途を監視する装置について記載している。この装置は、直列に接続された2個の電極部分の各々の表面で遷移抵抗を検出するインピーダンスセンサーを備える。この装置は変圧器によって電極部分表面から動電気的に分離される。患者の遷移抵抗の測定は、この抵抗がいずれの場合にも変圧器およびキャパシタンスに並列に配置され、したがって、並列の振動回路が形成されることを利用する。この減衰振動回路をその共鳴周波数で起動することによって、電圧は患者の遷移抵抗だけで決定される。したがって、共鳴周波数で測定された電圧によって患者の遷移抵抗についての結論を導き出すことが可能になる。
【００１２】
患者の体と中性電極の間の遷移は、オーム抵抗だけでなく充電効果によって定まる容量抵抗が高周波交流電流の抵抗となる。上述の最新技術の監視装置はこの遷移インピーダンスにおけるオーム抵抗または見かけの抵抗のいずれの検出にも制約がある。
【００１３】
米国特許第4200104号の文献は、キャパシタンスの測定装置についても記載しており、それによって中性電極の接触面積を予測するが、ここに提案された測定装置によるキャパシタンス測定は遷移インピーダンスのオーム成分の影響を受ける。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、患者への中性電極の接触程度の評価を改善できる測定装置および方法を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この目的は、請求項1に与えられる本発明による方法、および請求項10に与えられる測定装置によって達成される。有利な実施形態ならびに高周波手術器具は残りの請求項によって明らかにされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明では、遷移インピーダンスがオーム抵抗および容量抵抗の両方から構成されることに注目する。遷移インピーダンスはオーム抵抗の実ベクトルと容量抵抗の複ベクトルの和で表され、本明細書では遷移インピーダンスの値は「見かけの抵抗」と呼ばれる。
【００１７】
容量抵抗は周波数依存性があるので、試験周波数での見かけの抵抗の測定は、高周波が用いられる間それ自体見かけの抵抗の大きさについて信頼性の高い情報を与えない。この目的のために、見かけの抵抗に対する容量抵抗の相対的寄与を知る必要がある。したがって、本発明の基となる本質的な考えは、遷移抵抗に対するオーム抵抗の寄与と容量抵抗の寄与を分離して測定することのできる方法および測定装置を実現することにある。詳細には、遷移インピーダンスの純粋な容量部分の検出は、中性電極と患者の体の間の接触面積のサイズを推論することを可能にする。さらに、試験周波数で測定された容量抵抗から、高周波の使用中の容量抵抗を計算することが可能であり、これは、意図している高周波の使用に適した電流の大きさと周波数を調節するための追加の有用な情報を外科医に提供する。
【００１８】
遷移インピーダンスを測定するためには、細分された中性電極、詳細には、2つの電極部分が互いに電気的に絶縁され、両方とも患者の組織、詳細には皮膚に接触して配置されるように、2つの部分に分割された中性電極を用いることが有利である。2個の電極部分は、患者の組織によってのみ電気的に接続されるように測定回路中に組み込むことができる。2個の電極間の遷移インピーダンスは、2個の電極部分が患者の組織に接触している部位の2つの部分的インピーダンス、ならびに2個の電極部分間に位置している組織の導電率によって測定することができる。したがって、2個の電極部分間の遷移インピーダンスは、一般に中性電極が患者の組織に接触する程度の測定であると見なすことができる。
【００１９】
したがって、本発明による方法は、高周波手術に使用するための細分化された中性電極の2個の電極部分間の遷移インピーダンスを測定するように設計され、この方法によって遷移インピーダンスの純粋な容量成分が測定されることを特徴とする。
【００２０】
遷移インピーダンスの容量成分を測定するために、共鳴回路または並列共鳴回路が用いられ、容量に並行にインダクタンスが与えられる。これには、共鳴回路の共鳴条件がそのキャパシタンスとインダクタンス、ならびに存在するならばそのオーム抵抗に依存することが利用される。共鳴周波数は2個の電極部分が共鳴回路に並列に接続されるとき変化するので、遷移インピーダンスは同様に共鳴回路に並列である。本発明による方法では、遷移インピーダンスの容量部分は、2個の電極を共鳴回路に並列に接続することに起因する共鳴周波数の変化を測定することによって見出される。
【００２１】
遷移インピーダンスの純粋な容量成分を測定するとき、以下のステップに従って進めることが好ましい。最初の測定では、共鳴回路を遷移インピーダンスに接続しないようにすべきであり、これは基本共鳴回路と呼ばれる。これは測定インダクタンスと結合キャパシタンスを含む。結合キャパシタンスは一般的に使用される結合キャパシタによって提供されることが好ましく、その1つは中性電極に接続された分岐配線の各分岐に配置され、互いに電流が2個の電極部分間に確実に均一に分配されることを助けるべきである。測定インダクタンスは結合キャパシタンスに並列であり、共鳴回路を完成させる。測定インダクタンスを提供するために用いられる部品はコイルであり、そのインダクタンスは基本共鳴回路を適切な共鳴周波数に調節するのに適していることが好ましい。結合キャパシタは基本共鳴回路および高周波回路中に配置されることが好ましいが、測定インダクタンスは基本共鳴回路中にのみ配置され高周波回路には配置されないことが好ましい。
【００２２】
したがって、最初の測定は上述の基本共鳴回路の共鳴周波数を含み、これは本明細書において以降「基本共鳴周波数」と呼ばれる。
【００２３】
第2測定では、基本共鳴回路は遷移インピーダンスを並列に追加することによって拡張される。第2測定において、この拡張共鳴回路の共鳴周波数が測定され、これは本明細書において以降「サンプル共鳴周波数」と呼ばれる。
【００２４】
遷移インピーダンスの容量成分を見出す手順は、純粋な容量抵抗に並行に回路内に配置された純粋オーム抵抗によって遷移インピーダンスが十分良好に表されるモデルに基づく。このモデルは、実際の遷移インピーダンスの良好な近似を与える。このモデルに基づいて、遷移インピーダンスへの容量の寄与は基本共鳴周波数、サンプル共鳴周波数、および測定インダクタンスから見出すことができる。
【００２５】
容量抵抗の計算には、測定された基本共鳴周波数f1、測定されたサンプル共鳴周波数f2、および測定インダクタンスLから2つの電極部分間の遷移の付随するキャパシタンスCxを計算することが好ましい。
【００２６】
基本共鳴回路の共鳴条件は以下の式を用いる。
（式1）
2008500080.tif 000003
式中、C0は基本共鳴回路の結合キャパシタンスである。
【００２７】
拡張共鳴回路の共鳴条件は以下の式を用いる。
（式2）
2008500080.tif 000004
【００２８】
2つの電極部分間の遷移のキャパシタンスCxはこれらの2つの共鳴条件を互いに組み合わせることによって見出される。
（式3）
2008500080.tif 000005
【００２９】
特定の周波数fについての容量抵抗Xcは以下の式によって計算される。
（式４）
2008500080.tif 000006
【００３０】
基本共鳴回路または拡張共鳴回路の共鳴状態において、電流および電圧は関連する共鳴回路に供給する電気的配線内で同相にある。基本共鳴周波数およびサンプル共鳴周波数を測定するには、この共鳴状態の位相の要件を与えることが好ましい。詳細には、基本共鳴回路の基本共鳴周波数または拡張共鳴回路のサンプル共鳴周波数を測定するために、測定交流電圧が基本共鳴回路または拡張共鳴回路に印加され、対応する電流を供給する配線中の電流および電圧の相移動を測定することが提案される。電流と電圧が同相になるまで調節して測定された交流電圧の周波数、したがって付随する共鳴回路（関連共鳴回路）は共鳴状態にある。この工程において、周波数は共鳴条件が達成されるまで特定の周波数範囲を走査することによって変化させることができる。しかし、測定された位相関係に応じて測定交流電圧の周波数を制御アルゴリズム、詳細には比例積分制御アルゴリズムに従って共鳴周波数に調節する制御手段を提供することが好ましい。
【００３１】
測定交流電圧が、基本共鳴回路および／または拡張共鳴回路に一定の大きさの電流の矩形波交流電流信号を送る定電流装置によって発生されるとき追加の利点が得られる。交流電流信号の周波数は、ゼロ交差および交流電流信号の周波数がタイマー信号によって知られるように、詳細には制御手段によって制御されるタイマー信号によって調節可能であることが特に有利である。
【００３２】
他の知られた特徴は、基本または拡張共鳴回路が共鳴状態にあるとき、回路のインピーダンスがオーム抵抗のみによって求められることである。したがって、この共鳴状態において、関連共鳴回路の電圧は最大である。この共鳴条件は基本共鳴回路の基本共鳴周波数の測定または拡張共鳴回路のサンプル共鳴周波数の測定に利用することができる。この目的のためには、測定交流電圧が関連共鳴回路に印加されるべきであり、次いで前記回路の電圧が測定される。測定交流電圧の周波数は電圧が最大値に達するまで調節される。定電流電源を電流源として用いることが好ましい。
【００３３】
上で既に論じたように、遷移インピーダンスのオーム成分と容量成分を分離して測定するために使用することのできる方法および測定装置を実現することが望ましい。したがって、方法は遷移インピーダンスのオーム成分の測定も含むことが好ましい。その結果、遷移インピーダンスならびに遷移インピーダンスに対するオーム抵抗と容量抵抗の相対的寄与も知られるので、患者と中性電極間の接触程度を良好に評価することが可能である。詳細には、遷移インピーダンスの位相角度はオーム成分および容量成分に基づいて計算することができる。
【００３４】
オーム抵抗は、基本共鳴回路または拡張共鳴回路の共鳴状態において、遷移インピーダンスがオーム抵抗のみによって与えられることを利用することによって求められる。共鳴状態において、拡張共鳴回路に接続された配線中の電流および拡張共鳴回路の電圧が測定されるならば、遷移インピーダンスのオーム抵抗は、基本共鳴回路のオーム抵抗が無視できるほど小さい限り、これらの値から直接計算することができる。オーム抵抗は電圧信号のピーク値を電流信号のピーク値で除することによって見出される。他方、基本共鳴回路が大きなオーム抵抗を示すならば、これは基本共鳴回路と同様に測定することができる。
【００３５】
電極部分は高周波の使用中にも外れることがあるので、所定の時間間隔で拡張共鳴回路のサンプル共鳴周波数を測定することによって、遷移インピーダンスを監視することが推奨される。一般に、これは高周波動作の短時間の中断を必要とする。
【００３６】
さらに、2個の電極部分の中でどれがより接触が悪いかを検出できることが有利である。この目的のために、特に高周波手術の使用中に電極部分の各々から流れ去る電流を独立に測定することが好ましい。
【００３７】
装置については、本発明は高周波手術に用いられる細分された中性電極の2部分間の遷移インピーダンスを測定するための測定装置に関する。測定装置は、2つの電極部分を並列に配置することのできる共鳴回路、および測定交流電圧を共鳴回路に印加することのできる電流供給装置を含む。
【００３８】
したがって、本発明の考えが測定装置に適用されるとき、前記測定装置は遷移インピーダンスの純粋な容量成分を測定するように設計される。この目的のために、制御手段、位相測定装置、および電流供給装置が提供され、制御手段および位相測定装置は、位相測定装置が共鳴回路に印加される測定交流電流の電流と電圧の位相信号を制御手段に出すように設計され、電流供給装置の周波数は電流と電圧が同相にあるように制御手段によって制御することができる。
【００３９】
測定装置が「患者の回路電位」で運転されるとき、コストが低減される。したがって、測定装置の部品と「患者の回路電位」の間に通常高価な変圧器によって行われる動電気的な分離の必要がない。電流供給装置と測定装置の他の部品だけを高周波手術器具の中間回路から動電気的に分離することが必要であり、これは例えばDC/DC変換器および光電子的カプラーによって行うことができる。したがって、本発明によれば、測定交流電圧は電流供給装置から共鳴回路に直接供給される。
【００４０】
電極部分が回路に含まれないとき、共鳴回路は基本共鳴回路に一致し、結合キャパシタンスおよびそれに並列な測定インダクタンスを含む。本発明による方法を参照して上で述べたように、その1つが中性電極に接続された二股分岐配線の各分岐に配置された結合キャパシタは、結合キャパシタンスを提供するために用いられるが、測定インダクタンスは高周波回路内に配置されないことが好ましい。
【００４１】
さらに、共鳴回路の共鳴条件は電流と電圧の位相関係を参照して、特に共鳴回路に接続された配線内で測定可能であることが有利である。この目的のために、電流供給装置は定電流電源であり、その周波数はタイマー信号による制御手段によって設定することができ、出力として矩形波交流電流を発生することが好ましい。
【００４２】
したがって、電流のゼロ交差と印加周波数はタイマー信号を参照して制御手段によって検出することができる。アナログコンパレーターを設けることが好ましく、それによって共鳴回路に接続された配線中のゼロ交差を制御手段によって測定することができるので、制御手段は電流と電圧の間の位相差をタイマー信号とアナログコンパレーターによって検出することができる。
【００４３】
特にオーム抵抗を測定するためには、遷移インピーダンスが回路に含まれるとき、電圧のピーク値を共鳴回路の共鳴条件下で測定することができるように、共鳴回路の電圧を測定する電圧測定装置を設けることが好ましい。
【００４４】
特に2つの電極部分の中でどれがより良好に接触しているかを評価するために、中性電極の電極部分を走る配線の各分岐に電流センサーが配置され、それによって関連の電極部分から流れ去る電流を測定することができる。
【００４５】
提案された測定装置の追加の有利な実施形態は、本発明の本質的な特徴、ならびに回路技術による測定装置の実施に変換されたその有利な実施形態に関する、本発明による方法の上記説明から大部分明らかであろう。
【００４６】
本発明はさらに、少なくとも1個の活性電極と1個の細分化された中性電極を有する、細分化された中性電極の2つの部分間の遷移インピーダンスを測定するための本発明による測定装置を備える高周波手術器具に関する。
【００４７】
本発明の利点および有用な特徴は、図面を参照した以下の好ましい例示的実施形態の説明からより明らかになるであろう。
【００４８】
ここで示される測定装置2によって、中性電極8の2つの電極部分4、6間の遷移インピーダンスの容量成分とオーム成分の両方を測定することができる。電極部分4、6の両方とも患者の体に接触させるとき、患者の組織によって2つの電極部分4、6間の電気的接続が形成されるように、2つの電極部分4、6は互いに電気的に絶縁されている。一般的に、2つの電極部分4、6間の遷移インピーダンスは電極部分4、6が患者に接触している間に測定される。しかし、2つの電極部分4、6の接触表面が互いに接触し、それらの電気的接続が例えばゲルの介在層によって媒介されるように、電極部分4、6を互いに接触させることによって遷移インピーダンスを直接測定することも可能である。
【００４９】
さらに、中性電極には電気的配線10が設けられ、これは分岐点12で2つの分岐14、16に分割される。分岐14、16の各々は電極部分4、6の1つへ向かい、電極部分4、6での電荷は、分岐14、16および中性電極配線10を通って高周波手術器具、詳細には高周波電流供給手段の接地へ流れ去ることができる。中性電極配線10の各分岐14、16に結合キャパシタ18、20が配置され、結合キャパシタ18、20は2つの電極部分4、6へ均一な電流を分配する働きをする。
【００５０】
分岐14、16の電極部分4、6は、結合キャパシタ18、20および中性電極配線10と一緒に高周波電気回路の部分を構成する。装置が高周波を使用する間、高周波の交流電流がこれらの部品を流れる。
【００５１】
結合キャパシタは測定コイル22に並列に結合して測定装置2の基本共鳴回路24を形成する。2つの並列電極部分4、6を基本共鳴回路24の中に並列に組み込み、2つの電極部分4、6の間に遷移インピーダンスを導入することによって基本共鳴回路24を拡張し、拡張共鳴回路25を形成することができる。
【００５２】
電流供給装置28から、第1配線26によって、基本共鳴回路24または拡張共鳴回路25に測定交流電圧を直接印加することができる。第1配線26中のキャパシタ30は直流電流に対する障壁として働く。第2配線32は、基本共鳴回路24または拡張共鳴回路25から接地へ向かうので、基本共鳴回路24または拡張共鳴回路25は第1配線26と第2配線32の間に直列に配置される。
【００５３】
測定装置2はマイクロ制御装置34の形の制御手段をさらに含み、これは、電流供給装置28の周波数を制御し、第1配線26中の電流と電圧のゼロ交差を検出し、配線26中の電圧値を監視し、2つの電極部分4、6から流れ去る部分的な電流を監視するように設計される。
【００５４】
電流供給装置28は矩形電流信号を発生する電圧制御定電流電源であり、その周波数はタイマー信号によって調節することができる。電流供給装置28は、最大でも±10Vの電圧を送るように設計することが好ましい。周波数を制御するために、マイクロ制御装置34には、電流供給装置28にタイマー信号を送って測定交流電圧の周波数を制御するタイマー36が設けられる。測定装置2は、マイクロ制御装置34によって制御されるレベル調節器38をさらに含み、様々な測定電流の制御、したがって様々な測定領域の調節を可能にする。その結果、患者に接触しないで配置された中性電極8の高い遷移インピーダンスさえも測定することができ、この場合、2つの電極部分4、6の間の電気的接続は、例えば電極部分4、6の2つの接触表面間にゲルのブリッジを配置することによって形成することができる。
【００５５】
マイクロ制御装置34は、アナログコンパレーター40によって、基本共鳴回路24または拡張共鳴回路25に供給する配線26中の電圧のゼロ交差を検出する。したがって、マイクロ制御装置34は電流と電圧の間の位相関係についての情報を得る。マイクロ制御装置34は、電流と電圧の間の位相差がゼロになるように、比例積分制御アルゴリズムに従って電流供給装置28の出力周波数をタイマー信号によって変化させるように設計される。電流および電圧が互いに同相になるとき、基本共鳴回路24または拡張共鳴回路25はその特定の共鳴周波数、すなわち、それぞれその基本共鳴周波数またはそのサンプル共鳴周波数で動作している。
【００５６】
測定装置2は患者の回路電位で運転される。しかし、高周波手術器具の中間回路については、電流供給装置28およびマイクロ制御装置34は動電気的に分離される。これはDC/DC変換器42および光電子カプラー44によって達成される。
【００５７】
上述の測定装置2に付属する回路によって、2つの電極部分4、6間の遷移インピーダンスの容量成分は本発明によって測定することができる。
【００５８】
電極部分4、6が患者に接触していない間、電極部分4、6の間のインピーダンスは、基本共鳴回路24が電極部分4、6によって影響を受けないような大きさである。したがって、電極部分4、6が患者に接触しないとき、結合キャパシタ18、20の結合キャパシタンスC0および測定コイル22の測定インダクタンスLから導かれる、基本共鳴回路24の基本共鳴周波数を測定することができる。
【００５９】
この目的のために、マイクロ制御装置34は基本共鳴回路24に印加された測定交流電圧における電流と電圧の位相差を検出し、比例積分制御アルゴリズムに従って、電流と電圧間の位相差がゼロであるように電流供給装置28の出力周波数を変化させる。したがって、時間信号を参照することによって、基本共鳴回路24の基本共鳴周波数f1が知られる。
【００６０】
電極部分4、6が患者に接触しているとき、それらの間のインピーダンスは遷移インピーダンスであり、測定装置2によって測定される。
【００６１】
この目的のために、電極部分4、6、結合キャパシタ18、20の結合キャパシタンスC0、および測定コイル22の測定インダクタンスLの遷移インピーダンスによって形成される拡張共鳴回路25に測定交流電圧が印加される。マイクロ制御装置34は電流と電圧の間の位相差を検出し、再び比例積分制御アルゴリズムに従って、電流と電圧の間の位相差がゼロであるように電流供給装置28の出力周波数を変化させる。タイマー信号を参照することによって、拡張共鳴回路25のサンプル共鳴周波数が知られる。
【００６２】
2つの電極部分4、6の間の遷移のキャパシタンスCxは以下の式によって計算される。
（式５）
2008500080.tif 000007
式中、f1は基本共鳴周波数であり、f2はサンプル共鳴周波数である。
【００６３】
特定の周波数fについての遷移の容量抵抗は以下の式から見出される。
（式６）
2008500080.tif 000008
【００６４】
上記計算は遷移インピーダンスがオーム抵抗RxおよびキャパシタンスCxからなる並列回路によって記述することができるという仮定に基づく。
【００６５】
遷移インピーダンスのオーム成分を測定するために、測定装置2は基本共鳴回路24および／または拡張共鳴回路25の電圧を測定する回路部分46を含む。回路部分46は高周波干渉を抑制するためのピーク電圧リミッター48、ならびに同期整流器50およびローパスフィルター52からなるピーク値検出器を含む。同期整流器50は、タイマー信号から導かれる信号によってマイクロ制御装置34によって駆動される。マイクロ制御装置34は、アナログ／デジタル変換器（A/D変換器）54およびUART（汎用非同期受信−送信機）56をさらに含み、回路部分46から測定された信号はA/D変換器54によってデジタル化され、UART56によって高周波手術器具の制御装置（図示されない）へ送信される。
【００６６】
2つの電極間の遷移インピーダンスのオーム抵抗Rxは以下の式から得られる。
（式７）
2008500080.tif 000009
式中、Usは共鳴回路の交流電圧のピーク値であり、Isは電流強度のピーク値である。交流電圧のピーク値は回路部分46によって測定することができ、一方、電流強度Isのピーク値は定電流源として構成される電流供給装置28の設定から知られる。
【００６７】
ここに示した測定装置2は、電極部分の各々から流れ去る高周波電流を測定するために追加で設計される。これらの部分的電流は、特に高周波を使用する間、中性電極配線10の分岐14、16に配置された電流センサー58、60によって検出される。電流センサー58、60の各々からの出力信号は、付属するピーク値検出回路62、64へ送られ、その後、ピーク値検出回路62、64からの出力信号はA/D変換器54へ送られる。したがって、個々の電極部分4、6を流れ去る部分的電流はマイクロ制御装置34によって検出することができる。さらに、部分的電流に関する測定値がA/D変換器54によってデジタル化されると、UART56は高周波手術器具の制御装置（図示されない）がそれらを連続的に評価することを可能にする。
【００６８】
本発明は、高周波の使用中に中性電極配線10の2つの分岐14、15に現れる、高周波の部分的な電流の対称性を監視するので、1つの電極部分4、6の接触の失敗を検出することができる。対称性は2つの部分的な電流の関係を確立することによって評価することができる。部分的な電流を加えることによって、中性電極を流れる総HF電流を計算することができる。単一極高周波用途の場合、この総電流は活性電極の出力電流について測定された値が妥当であるかの評価を助けることができ、測定値との比較によって漏れ電流のレベルに関する結論の導出が可能になる。
【００６９】
本発明は図1に実施例として示した実施形態に制限されない。代りに、本発明は、請求項、説明、例示的実施形態、および当業者に追加の代替の実施形態を提供するための、以下に述べる変形を専門的な全体の考察からもたらされる。
【００７０】
詳細には、サンプル共鳴周波数の測定の前に基本共鳴周波数を測定する手順は義務ではない。サンプル共鳴周波数を最初に測定し、基本共鳴周波数をその後測定することもできる。これに関して、電極はスイッチによって並列に配置されるのが有利であり、サンプル共鳴周波数を測定した後に、スイッチを開くことによって電極部分を基本共鳴回路から分離することができ、したがって、基本共鳴周波数の測定に電極部分を組織から取り外す必要がない。高周波使用を終了した後、基本共鳴周波数の制御測定をもう一度行うことが好ましい。
【００７１】
さらに、電流供給装置からのサインカーブの電流信号を出力信号として使用することもできる。
【００７２】
マイクロ制御装置について説明した機能は、高周波手術器具の制御装置で全体的にまたは部分的に行うこともできる。詳細には、測定装置のマイクロ制御装置は高周波手術器具の制御装置に一体化することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明による測定装置の回路構成を示す図である。
【符号の説明】
【００７４】
2  測定装置
4、6  電極部分
8  中性電極
10  中性電極配線
12  分岐点
14、16  分岐
18、20  結合キャパシタ
22  測定コイル
24  基本共鳴回路
25  拡張共鳴回路
26  第1配線
28  電流供給装置
30  キャパシタ
32  第2配線
34  マイクロ制御装置
36  タイマー
38  レベル調節
40  アナログコンパレーター
42  DC/DC変換器
44  光電子カプラー
46  回路部分
48  ピーク電圧リミッター
50  同期整流器
52  ローパスフィルター
54  A/D変換器
56  UART
58、60  電流センサー
62、64  ピーク値検出回路
【図１】
2008500080.tif 000010
【国際調査報告】
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2008500080.tif 000012
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