(57)【要約】      （修正有）【課題】組織に外科的処置を施すための高周波電気波形を与える電気外科用発生装置を提供する。【解決手段】ＤＣレギュレータ１０、増幅器１００、エネルギー回収回路９０、及びコントローラ７０を含む。ＤＣレギュレータ１０は、電源からの入力電圧を出力電圧に変換し、増幅器１００に供給される。増幅器１００は、ＤＣ電圧を高周波出力信号に変換し、組織１１に供給される。エネルギー回収回路９０は、電源から組織１１への効率を高めることに寄与する。コントローラ７０は、電気外科的な処置を行ううえで所望の電気波形を得るためにこれらの要素を制御する。【選択図】図２
2007203088.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
組織の外科的処置において使用されるための出力信号を発生するための電気外科用発生装置であって、
ａ）電源からの第１のＤＣ信号を予め決められた電圧を有する第２のＤＣ信号に変換するためのＤＣレギュレータ手段と、
ｂ）前記第２のＤＣ信号を予め決められた周波数を有する前記出力信号に変換するための増幅器手段であって、
前記第２のＤＣ信号の電流リプルを低減させるための入力インダクタと、
前記組織に接続可能な共振回路であって、前記増幅器入力インダクタに直列に接続され、インダクタとコンデンサとを含む前記共振回路と、
前記増幅器の電流回帰経路と、前記入力インダクタと前記共振回路との間の接合点との接続、切断を交互に行うためのスイッチ手段とを備えた前記増幅器手段と、
ｃ）前記予め決められた電圧及び前記予め決められた周波数の少なくともいずれか一方を得るためのコントローラ手段とを含む電気外科用発生装置。
【請求項２】
前記スイッチ手段による前記接続の前に、前記スイッチ手段に加えられる電圧がほぼ０であり、該スイッチ手段に加えられる電圧の瞬間的な変化率がほぼ０であるように前記共振回路の前記インダクタと前記コンデンサとが選択され、これにより前記スイッチ手段によるエネルギーの放散が大幅に低減されることを特徴とする請求項１に記載の電気外科用発生装置。
【請求項３】
前記出力信号のエネルギーの蓄積、放出を選択的に行うための、前記共振回路に電気的に接続されたエネルギー回収手段を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の電気外科用発生装置。
【請求項４】
前記エネルギー回収手段は、
前記共振回路に接続されるエネルギー蓄積手段と、
前記コントロール手段に接続されるエネルギー回収スイッチング手段であって、前記出力信号の余剰エネルギーを前記エネルギー回収蓄積手段に流すことと該余剰エネルギーを前記増幅器手段に戻すこととを交互に行うための前記エネルギー回収スイッチング手段とを含むことを特徴とする請求項１に記載の電気外科用発生装置。
【請求項５】
組織の外科的処置において使用するための電気外科用発生装置であって、
電気外科的出力パルスを所定の周波数で組織に付与するように適合された信号生成手段と、
前記電気外科的出力パルスの間においてのみ、前記組織に対する所定の測定信号の付与を通じて、前記組織の複素インピーダンスと当該複素インピーダンスの変化率とのうちの少なくとも一つを測定するインピーダンス測定手段と、
前記複素インピーダンスと当該複素インピーダンスの変化率とのうちの少なくとも一つに少なくとも基づいて前記信号生成手段を制御するコントローラ手段とを備える前記電気外科用発生装置。
【請求項６】
前記所定の測定信号は前記電気外科的出力パルスとは異なる周波数である請求項５の電気外科用発生装置。
【請求項７】
前記測定は、前記組織の複素インピーダンスと前記複素インピーダンスの変化率の両方を測定することを含み、前記制御は、前記組織の複素インピーダンスと前記複素インピーダンスの変化率の両方に基づいている請求項５の電気外科用発生装置。
【請求項８】
前記インピーダンス測定手段は、前記組織に加えられた電圧信号を前記組織に流れる電流にて割ることにより、前記組織の前記複素インピーダンスを測定する請求項５の電気外科用発生装置。
【請求項９】
前記コントローラ手段は前記組織の複素インピーダンスと前記複素インピーダンスの変化率とのうちの少なくとも一つに基づいて前記信号生成手段による電圧出力を制御する請求項５の電気外科用発生装置。
【請求項１０】
前記複素インピーダンスと前記複素インピーダンスの変化率とのうちの少なくとも一つ、所望の状態と比較される組織状態に対応している請求項５の電気外科用発生装置。
【請求項１１】
前記信号生成手段は、
ａ）電源からの第１のＤＣ信号を予め決められた電圧を有する第２のＤＣ信号に変換するためのＤＣレギュレータ手段であって、
前記第１のＤＣ信号の電流リプルを低減させるための入力インダクタと、
エネルギーを蓄積及び放出するための容量性エネルギー蓄積手段と、
前記第１のＤＣ信号による前記容量性エネルギー蓄積手段の充電と前記容量性エネルギー蓄積手段の放電とを交互に行って前記第２のＤＣ信号を発生させるスイッチ手段と、
前記第２のＤＣ信号の電流リプルを低減させるための誘導性出力手段とを含む前記ＤＣレギュレータ手段と、
ｂ）前記第２のＤＣ信号を予め決められた周波数を有する前記出力信号に変換するための増幅器手段とを備え、
前記コントローラ手段は前記ＤＣレギュレータ手段と前記増幅器手段とのうちの少なくとも一つに制御信号を供給して、前記予め決められた電圧及び前記予め決められた周波数のうちの少なくとも一つを得る請求項５の電気外科用発生装置。
【請求項１２】
前記増幅器手段は、
前記第２のＤＣ信号の電流リプルを低減させるための増幅器入力インダクタと、
前記組織に接続可能な共振回路であって、前記増幅器入力インダクタに直列に接続され、インダクタとコンデンサとを含む前記共振回路と、
前記増幅器手段の電流回帰経路と、前記入力インダクタと前記共振回路との間の接合点とを交互に接続と切断して、出力信号を得る増幅器スイッチ手段とを備える請求項１１に記載の電気外科用発生装置。
【請求項１３】
前記スイッチ手段による前記接続の前に、前記増幅器スイッチ手段に加えられる電圧がほぼ０で、前記増幅器スイッチ手段に加えられる電圧の瞬間的な変化率がほぼ０でとなって、前記増幅器スイッチ手段によるエネルギーの放散が大幅に低減されるように前記共振回路の前記インダクタと前記コンデンサは選択される請求項１２に記載の電気外科用発生装置。
【請求項１４】
前記信号生成手段は、
ａ）電源からの第１のＤＣ信号を予め決められた電圧を有する第２のＤＣ信号に変換するためのＤＣレギュレータ手段と、
ｂ）前記第２のＤＣ信号を予め決められた周波数を有する前記出力信号に変換するための増幅器手段とを含み、前記増幅器手段は、
前記第２のＤＣ信号の電流リプルを低減させるための入力インダクタと、
前記組織に接続可能な共振回路であって、前記増幅器入力インダクタに直列に接続され、インダクタとコンデンサとを含む前記共振回路と、
前記増幅器手段の電流回帰経路と、前記入力インダクタと前記共振回路との間の接合点とを交互に接続と切断するスイッチ手段とを含み、
前記コントローラ手段は前記予め決められた電圧及び前記予め決められた周波数の内の少なくとも一つを得る請求項５の電気外科用発生装置。
【請求項１５】
前記スイッチ手段による前記接続の前に、前記スイッチ手段に加えられる電圧がほぼ０で、前記スイッチ手段に加えられる電圧の瞬間的な変化率がほぼ０となって、前記スイッチ手段によるエネルギーの放散が大幅に低減されるように前記共振回路の前記インダクタと前記コンデンサは選択される請求項１４の電気外科用発生装置。
【請求項１６】
前記共振回路に電気的に接続されて、出力信号のエネルギーを選択的に蓄積と放出するためのエネルギー回収手段を更に備える請求項１４の電気外科用発生装置。
【請求項１７】
前記コントローラ手段は、前記組織の複素インピーダンスと前記複素インピーダンスの変化率とのうちの少なくとも一つに応答して、前記電気外科的出力パルスの電圧出力、周波数、及びパルス幅のうちの少なくとも一つを制御する請求項５の電気外科用発生装置。
【請求項１８】
組織の外科的処置を実施するのに使用される出力信号を発生するための電気外科用発生装置であって、
電気外科的出力パルスを組織に付与するように適合された信号生成手段であって、
ａ）電源からの第１のＤＣ信号を予め決められた電圧を有する第２のＤＣ信号に変換するためのＤＣレギュレータ手段と、
ｂ）前記第２のＤＣ信号を予め決められた周波数を有する前記出力信号に変換するための増幅器手段と、
ｃ）前記増幅器手段に電気的に接続されて、前記出力信号のエネルギーを選択的に蓄積と放出するためのエネルギー回収手段とを含む前記信号生成手段と、
前記電気外科的出力パルスの間においてのみ、前記組織に対する所定の測定信号の付与を通じて、前記組織の複素インピーダンスと当該複素インピーダンスの変化率とのうちの少なくとも一つを測定するインピーダンス測定手段と、
前記複素インピーダンスと当該複素インピーダンスの変化率とのうちの少なくとも一つに少なくとも基づいて前記信号生成手段を制御するコントローラ手段とを備える前記電気外科用発生装置。
【請求項１９】
前記エネルギー回収手段は、
前記増幅器手段に電気的に接続されるエネルギー蓄積手段と、
前記コントロール手段に関連したエネルギー回収スイッチング手段であって、前記増幅器手段からの余剰エネルギーを前記エネルギー回収蓄積手段に向けることと前記増幅器手段からの前記余剰エネルギーを前記増幅器手段に戻すこととを交互に行うための前記エネルギー回収スイッチング手段とを含む請求項１８の電気外科用発生装置。
【請求項２０】
前記エネルギー蓄積手段はインダクタである請求項１９の電気外科用発生装置。
【請求項２１】
前記エネルギー回収手段はトランジスタである請求項１９の電気外科用発生装置。
【請求項２２】
前記増幅器手段は、
前記第２のＤＣ信号の電流リプルを低減させるための増幅器入力インダクタと、
前記組織に接続可能な共振回路であって、前記増幅器入力インダクタに直列に接続され、インダクタとコンデンサとを含む前記共振回路と、
前記増幅器手段の電流回帰経路と、前記入力インダクタと前記共振回路との間の接合点とを交互に接続と切断して、出力信号を得る増幅器スイッチ手段とを備える請求項１９に記載の電気外科用発生装置。
【請求項２３】
前記エネルギー回収手段は、
前記共振回路に関連したエネルギー蓄積手段と、
前記共振回路からの余剰エネルギーを前記エネルギー回収蓄積手段に向けることと前記前記余剰エネルギーを前記増幅器手段に戻すこととを交互に行う、前記コントロール手段に関連したエネルギー回収スイッチング手段とを含む請求項２２の電気外科用発生装置。
【請求項２４】
前記エネルギー回収手段は、各電気外科的出力パルスの端において、前記増幅器手段からのエネルギーを捕捉する請求項１８の電気外科用発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的には電気外科用の発生装置に関し、詳しくは外科処置のための複数の高周波電気波形を供給する性能を有する改良された電気外科用発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気外科においては組織に対して高周波の電気エネルギーを用いることにより外科手術が行われる。電気外科手術は、電源からの電気エネルギーを、活用電極と対極を介して組織に通電される予め設定された高周波波形に変換する発生装置を使用して通常行われる。
【０００３】
発生装置より出力される高周波波形に応じて、組織に対して電気的に行われる主な外科処置としては基本的に４種類のものがある。これらの外科処置は一般的に、乾燥、高周波療法、切開、止血切開として知られる。
【０００４】
乾燥処置を行う場合、発生装置は、組織に通電した際に電気抵抗による発熱で組織を加熱し、壊死部位を形成する高周波波形を出力する。
高周波療法の処置を行う場合、発生装置は通常、ピーク電圧が高く衝撃係数が小さいバースト波形を出力する。高周波療法用の波形の衝撃係数は小さいため、組織に作用する単位時間当たりの出力は充分に低く、細胞の水分の爆発的な気化は最小に抑えられる。バースト波形により、活用電極と組織との間において高周波の電気火花または電弧が生じ、これにより電気火花または電弧が作用する部位に出力がなされ、電気火花または電弧が作用する部位の組織の凝固が行われる。
【０００５】
電気外科用の発生装置からの更に異なる波形出力により他の処置も行われる。
切開は細胞の水分を気化させるうえで充分な単位時間当たり出力が供給される場合に行われる。切開は通常、正弦波などの繰り返し電圧波形を用いて行われ、壊死や止血凝固はほとんど生じない。
【０００６】
発生装置において発生せられる電気波形を変化させ上記の処置を組み合わせて行うことも可能である。特に、通常は電気外科的切開を行うために用いられる、連続的な正弦波電圧を周期的に途絶させることにより切開及び乾燥を組み合わせて行うことが可能である（止血を伴った切開またはブレンドと呼ばれる）。
【０００７】
上記の外科処置の内の少なくとも1種類を行う性能を有する公知の電気外科用発生装置は一般的に図1に示される構成を有する。交流主電源２００により交流電力がＡＣ／ＤＣコンバータ２０２に供給され、ＡＣ／ＤＣコンバータ２０２は調整されていない直流電力をＤＣレギュレータ２０６に供給する。技師２０８による操作の下、制御及びタイミング回路２１０により、ＤＣレギュレータ２０６が同調ＲＦ増幅器２１２によって特定される値の直流電力を生じ、これにより患者２１４に高周波電力が供給される。
【０００８】
公知の電気外科用発生装置には幾つかの制約がある。例として従来の発生装置では、不都合な効果による影響を受けずに複数種類の波形を生じる能力において制約を有するものがある。すなわち、こうした発生装置では、異なる外科処置を行ううえで適当に用いられる電気波形の種類は限られる。
【０００９】
別の制約として、公知の電流発生器は大量の干渉電磁波を周辺環境に放射するという点がある。電磁波干渉により手術室において電子機器の故障や誤作動が生じるという深刻な危険性がある。電磁波干渉の主要な発生源は電気外科用発生装置の回路に流れるパルス電流である。
【００１０】
公知の電気外科用発生装置には２つの主要な電磁波干渉（ＥＭＩ）の発生源がある。こうした電磁波干渉として、伝導ＥＭＩ、近傍ＥＭＩ、及び放射ＥＭＩがある。伝導ＥＭＩは交流電源への導線に伝わり、病院内外の離れた場所の機器に影響を及ぼすが、ＤＣレギュレータ２０６内にて発生せられるパルス電流によって主として生じる。近傍ＥＭＩ及び放射ＥＭＩの主要な発生源は同調増幅器からの同期した出力である。同期した要素は周辺環境に対して適合しやすく、より効果的に放射される。以下に述べるが、本発明の要旨は伝導ＥＭＩ、近傍ＥＭＩ、及び放射ＥＭＩを同時に低減させることにある。
【００１１】
公知の電気外科用発生装置の別の制約として、電源から組織に至るまでの間にて電力を変換、増幅する効率が比較的低く、電気エネルギーが熱として失われる点がある。手術室内において電気外科ユニット（ＥＭＵ）から熱が放散されると、空気の対流が発生し、空気感染する病原菌が空気中にて循環するため好ましくない。更に、熱放散が増大するにしたがって電気外科ユニットの信頼性は低くなる。
【００１２】
電気外科ユニットにおける効率の低下は様々な要因によって引き起こされる。すなわち、
（１）内在的な効率（最適条件下で実現可能な最大効率）を決定する、選択される位相。
（２）外的な効率（与えられた位相、負荷にて得られる効率）を決定する負荷。
（３）実際の効率（与えられた位相、負荷及び要素の選択にて得られる効率）を決定する、要素の選択。
【００１３】
位相は、幅広い条件にわたって外的な効率及び実際の効率を最大化するように選択されることが理想的である。公知の電気外科ユニットにおいては、止血を最小に抑えた切開を実現するために、ＤＣレギュレータ出力上に存在するＡＣリプル電圧を最小としなければならず、同時に伝導ＥＭＩも可能な限り低く抑えられなければならない。これを行うため場合に応じて図１のＡＣ／ＤＣコンバータ２０２において大型のコンデンサを配置し、電流パルスを平滑化して、伝導ＥＭＩを低減させ、同時にＤＣレギュレータ２０６の出力部に大型のコンデンサを配置して、出力のリプルを低減させ、ひいては止血を低減させる。これらのコンデンサはリプル成分をコンデンサのＥＳＲを介して接地することにより電流を濾波するが、これにより電力が損失する。この損失は発生するリプルがより小さく、したがって出力の損失が小さければ大幅に低減される。
【００１４】
ＤＣレギュレータ及びＲＦ増幅器の回路においてトランジスタなどの制御装置を使用して、組織に対して用いられる電気波形の合成及び調整が行われる。これらの制御装置は様々な方法で使用される。従来技術における非常に一般的な方法として、可変インピーダンス電流源として制御装置を用いる方法があり、これによりトランジスタに電圧と電流とが同時に作用し、トランジスタ内において電力が放散される。制御装置はまた、小インピーダンス（閉）と大インピーダンス（開）間の交互切換えスイッチとしても使用される。従来の技術においては、発生装置の回路でスイッチを挟んで電位差が存在する状態で小インピーダンス側にスイッチを切り換える際にこうしたスイッチから大量の熱が放散し、スイッチに電圧が印加されるのと同時に電流が流れることにより電力が放散されるものがある。トランジスタを含む電流回路の位相によって、トランジスタのバイアスが参照ノードに連携させられない場合があるため、比較的複雑なレベルシフティング回路が必要とされる。
【００１５】
公知の電気外科用発生装置の位相には、入力エネルギーを電磁誘導により１インターバル間においてＤＣ磁場の形態で蓄積すること、及びこのエネルギーを次のインターバルにおいて負荷にかかる振動電圧として放出することを含むプロセスを通じて入力電圧を出力電圧に変換するものがある。エネルギーの蓄積及び放出というこうしたプロセスにより振幅の小さくなった正弦波の形を有する波形が生じる。この波形は次の蓄積サイクルの時点では充分に大きい振幅を有する。パルス化エネルギー波形などの出力波形の内のあるものにおいては、パルスの消滅によって負荷に送られなかったエネルギーは発生装置内に残り、熱として放散されて発生装置の効率を低下させる。
【００１６】
したがって、公知の電気外科用発生装置のこうした制約を克服した発生装置が求められている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
したがって本発明の目的としては以下のようなものが含まれる。すなわち、
電磁波干渉の発生が低減された電気外科用発生装置を提供すること、
効率が向上した電気外科用発生装置を提供すること、
入力電源と出力負荷との間において電流が分離している電気外科用発生装置を提供すること、
電気的な構成要素の数や大きさが減少している電気外科用発生装置を提供すること、
入力及び出力電流リプルが大幅に低減されている電気外科用発生装置のためのスイッチングＤＣレギュレータを提供すること、
入力ＤＣ電圧に対して増加（逓増）、または減少（逓減）させることが可能な調整可能な出力ＤＣ電圧を有する、電気外科用発生装置のためのスイッチングＤＣレギュレータを提供すること、
ＤＣ入力電圧を、組織に外科的な効果を与えるうえで電磁波干渉が減少していると共に効率が向上している高周波信号に変換する、電気外科用発生装置用の増幅器を提供すること、
組織へのエネルギーの伝送効率を向上させるために電気外科用発生装置内においてエネルギーの蓄積及び放出を選択的に行う電気外科用発生装置用のエネルギー回収回路を提供すること、
向上した外科的効果を与えるために感知された組織の状態に応じて組織へのエネルギーの流れを制御する電気外科用発生装置を提供することなどである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明のＤＣレギュレータ、増幅器、およびエネルギー回収回路を備えた発生装置が提供されることにより１以上の上記の目的が達成される。発生装置のこれらの要素を制御して電源からのエネルギーを予め決められた高周波波形に変換し、乾燥、高周波療法、切開、止血を伴った切開などの電気外科的な処置を行うことが可能である。
【００１９】
ＤＣレギュレータ及び増幅器は（電池またはＡＣ／ＤＣ変換器などの）電源と組織との間に直列に接続される。通常、電源はＤＣレギュレータにＤＣ電圧を供給する。ＤＣレギュレータはＤＣ入力電圧よりも大きい（逓増）かまたは小さい（逓減）ＤＣ出力電圧に入力電圧を変換する。ＤＣ出力電圧は増幅器に流れ、組織に供給される高周波電圧波形に変換される。エネルギー回収回路は増幅器において発生したエネルギーの蓄積及び放出を行い、エネルギーが電源から組織に伝送される効率を向上させる。
【００２０】
本発明の一特徴に基づけば、効率が向上し、電磁干渉波の発生が低減され、回路要素の数が減少した新規なスイッチトＤＣレギュレータが提供される。このスイッチトＤＣレギュレータは電源からの第１のＤＣ信号を予め決められた電圧を有する第２のＤＣ信号に変換する。
【００２１】
スイッチトＤＣレギュレータは、第１のＤＣ信号の電流リプルを低減するための入力インダクタ手段（例、１個以上のインダクタ）と、エネルギーを容量的に蓄積、放出するためのコンデンサ手段（例、１個以上のコンデンサ）と、コンデンサ手段を第１のＤＣ信号にて充電するための第１のスイッチ手段（例、バイポーラトランジスタ、ダイオード、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ、電界効果トランジスタ）とコンデンサ手段を放電させて第２のＤＣ信号を発生するための第２のスイッチ手段と、第２のＤＣ信号の電流リプルを低減させるための出力インダクタ手段（例、１個以上のインダクタ）とを備える。
【００２２】
入力インダクタ手段は電源とコンデンサ手段との間に直列に接続される。コンデンサ手段は入力インダクタ手段と出力インダクタ手段との間に直列に接続される。エネルギーは、第１のＤＣ信号にてコンデンサ手段を充電する第１のスイッチ手段と出力インダクタ手段を通じてコンデンサ手段を放電させ第２のＤＣ信号を発生する第２のスイッチ手段とにより、入力インダクタ手段から出力インダクタ手段に容量的に伝送される。第２のＤＣ信号の電圧は、第１及び第２のスイッチ手段の衝撃係数、すなわち、コンデンサ手段が充電されて放電される全時間に対するコンデンサ手段が充電される時間の比、を調整することにより制御することが可能である。第２のＤＣ信号は第１のＤＣ信号よりも高い（逓増）か低い（逓減）値をとりうる。
【００２３】
第１のＤＣ信号及び第２のＤＣ信号の電流リプルは、入力インダクタ手段と出力インダクタ手段とを電磁的に適当に結合することにより更に低減させることが可能である。適当な電磁結合は結合定数Ｋ及び変圧器の巻数比を考慮することによって与えられる。更に、変圧器においてＫがＮにほぼ等しい場合に適当な電磁結合が与えられる。ＫがＮにほぼ等しくなるように構成された変圧器を使用するか、ＫとＮとがほぼ等しくなるように選択された１以上の補助的なインダクタンスと組み合わせて変圧器を使用することにより、ＫとＮとをほぼ等しくすることが可能である。第１のＤＣ信号と第２のＤＣ信号との間におけるＤＣ分離は、間に絶縁変圧器が配置された第１と第２のコンデンサを含むコンデンサ手段により与えられる。第１のＤＣ信号及び第２のＤＣ信号の電流リプルは、入力インダクタ手段、出力インダクタ手段、および絶縁変圧器を電磁的に結合することによってほぼ０にまで低減させることが可能である。
【００２４】
ＤＣレギュレータの効率は、コンデンサ手段を充電するためにスイッチ手段が閉じられる前に、スイッチ手段に加えられる電圧がほぼ０であり、該スイッチ手段に加えられる電圧の瞬間的な変化率がほぼ０であるように入力インダクタ手段、出力インダクタ手段、およびコンデンサ手段を選択することによって大幅に向上する。これによりスイッチ手段に電圧が印可されるのと同時に電流が流れることが防止されるため、スイッチ手段におけるエネルギーの放散はほぼなくなる。
【００２５】
本発明の別の一特徴に基づけば、ＤＣレギュレータによって発生せられた第２のＤＣ信号を、電気外科的効果を得るうえで適当な予め決められた周波数を有する高周波出力信号に変換する新規な増幅器が提供される。新規な増幅器により効率が向上し、電磁干渉波の発生は低減される。
【００２６】
増幅器は、ＤＣレギュレータまたは別のＤＣ電源（例、ＡＣ／ＤＣ変換器や電池）に直列に接続された入力インダクタ手段と、入力インダクタ手段に直列に接続された共振回路と、共振回路に並列に接続されたスイッチ手段とを備える。入力インダクタ手段は第２のＤＣ信号の電流リプルを低減させることにより放射干渉電磁波を減少させる。共振回路はインダクタ、コンデンサ、および組織を含む。スイッチは、入力インダクタと共振回路との間の接合点と、増幅器への電流回帰経路との間の接続（スイッチが閉じた状態）、切断（スイッチが開いた状態）を交互に行い、これにより周期的に共振回路を第２のDC信号にて充電し、エネルギーを出力信号として放出させる。出力信号の大きさ及び周波数はスイッチの衝撃係数及び周期、すなわち共振回路が充電されて放電する全時間に対する、共振回路が充電される時間の比を調整することによって調整される。
【００２７】
共振回路の要素は、入力インダクタを充電するためのスイッチの閉鎖の前に、スイッチに加えられる電圧及び電圧の変化率がほぼゼロであるように選択される。これにより、スイッチに電圧が加えられるのと同時に電流が流れることが防止されるため、回路要素の交差に対する増幅器回路の感度は大幅に低減され、スイッチにおけるエネルギーの放散はほぼなくなる。
【００２８】
本発明の別の一特徴に基づけば、組織へのエネルギーの伝送効率を向上させる、電気外科用発生装置において使用されるためのエネルギー回収回路が提供される。電気外科用発生装置は様々な外科処置を行うため高周波の異なるバースト／波形を合成する。バースト形の出力信号の終端点において組織に供給されなかったエネルギーは発生装置内に残り、熱として放散される。組織の抵抗が比較的大きい場合、発生装置内において放散されるエネルギーは非常に大きくなる。エネルギー回収回路はバースト／波形の終端点において電気外科用発生装置内に残ったエネルギーを回収することによりこうした損失を大幅に低減させる。エネルギー回収回路は通常、エネルギー蓄積装置（例、コンデンサ、インダクタ、またはこれらの組み合わせ）、エネルギー蓄積装置と電気外科用発生装置との間においてエネルギーの蓄積及び放出を交互に行うスイッチ（例、バイポーラトランジスタ、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ、電界効果トランジスタ）、及びエネルギーの蓄積及び放出を調整するスイッチコントローラとを含む。
【００２９】
一般的に、バースト出力信号の終端点におけるエネルギー損失を低減させるため、スイッチコントローラはスイッチを切り換えて、バーストの終端に近い点においてエネルギー回収回路にエネルギーを蓄積すること、蓄積されたエネルギーを次のバーストにおいて放出することを交互に行う。これによりエネルギーの蓄積、放出を選択的に行って組織へのエネルギーの伝送効率を向上させることが可能である。理解されることとして、エネルギー回収回路は任意の時刻においてエネルギーの蓄積、放出を行うように制御することが可能であり、任意の時間におけるエネルギーの蓄積、及び、バースト出力信号の終端に近い点といった特定の時刻におけるエネルギーの蓄積に制限されるものではない。
【００３０】
本発明の別の一特徴に基づけば、電気外科用ユニットを操作するための方法が提供され、感知された組織の状態に応じて、組織へのエネルギーの流れを制御して、乾燥、高周波療法、切開、止血を伴った切開などの向上した外科的効果を得る。組織の複素インピーダンスは組織の状態に関する情報、ひいては外科的効果に関する情報を与えることが示されている。
【００３１】
組織の複素インピーダンスは抵抗及びキャパシタンスを含む。一般的に組織は細胞及び液を含む。液を通じた電気伝導路により組織抵抗が生じ、細胞内の電気伝導性の液の周囲を絶縁する効果を与える細胞膜により組織キャパシタンスが生じる。組織に充分に大きい電圧が加えられると細胞膜は穿孔／破裂する。細胞膜が破裂すると、細胞の容量的効果は大幅に低減し、組織の複素インピーダンスにおいて抵抗性が増大し、容量性は減少する。組織の複素インピーダンスは、液の一部が気化するだけの充分なエネルギーが組織中に放散すると更に変化し、抵抗が大きくなる。加熱に応じたタンパク質の変性、再形成といった効果を通じて複素インピーダンスは更に変化する。
【００３２】
一定の時間にわたって組織の複素インピーダンスを測定し、細胞膜の修復が行われる場合にその程度を調べることが可能であることが更に示されている。例として、電気外科用のエネルギーによって破壊されなかった細胞は、約１ミリ秒から１秒の時間で、細胞膜に形成された穴を小さいものであれば閉鎖することが可能である。電気外科用エネルギーが供給される間、またはエネルギーの供給と供給との間において組織の複素インピーダンスの変化及び変化率を測定することにより、組織の状態及び外科処置の効果に関する情報が得られる。
【００３３】
電気外科用ユニットを操作するための本発明の方法は、向上した外科効果を得るため、感知された組織の複素インピーダンス及び／または複素インピーダンスの変化率に応じて組織へのエネルギーの供給を制御することを含む。更に詳細には、本発明には、組織の複素インピーダンスを測定するため、電気外科用発生装置用のインピーダンスコントローラを使用したセンサが含まれる。インピーダンスコントローラは測定された組織の複素インピーダンスの変化に応じて、RF信号に変換される電圧などの、発生装置からの出力を調整する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
図２を参照すると、本発明の原理に基づいて構成された電気外科用発生装置のブロック図が示されている。電気外科用発生装置はＤＣレギュレータ１０、増幅器１００、エネルギー回収回路９０、及びコントローラ７０を備える。
【００３５】
ＤＣレギュレータ１０は電源１２からの入力ＤＣ電圧を受け、入力ＤＣ電圧を出力ＤＣ電圧に変換する。出力ＤＣ電圧は増幅器１００に供給される。増幅器１００はレギュレータ１０からのＤＣ電圧を高周波出力信号に変換し、高周波出力信号は組織１１に供給される。エネルギー回収回路９０は増幅器１００からのエネルギーの蓄積と増幅器１００へのエネルギーの放出を交互に行い、エネルギーが電源１２から組織１１に伝送される際の効率を高める。コントローラ７０はＤＣレギュレータ１０、増幅器１００、及びエネルギー回収回路９０を制御し、電気外科用発生装置から出力される予め設定された高周波出力信号を発生させる。高周波出力信号は、乾燥、高周波療法、切開や止血を伴った切開などの所望の電気外科的処置を行うために用いられる。
【００３６】
まず本発明のＤＣレギュレータ１０について説明する。その説明の後で本発明の増幅器１００について、更に本発明のエネルギー回収回路９０について説明する。最後に組織インピーダンスコントローラ１０９（図９）について説明する。組織インピーダンスコントローラは感知された組織の状態に応じて組織へのエネルギーの流れを制御するためのものであり、これにより外科処置の効果が向上する。
【００３７】
本発明の特徴の一つとして、ＤＣレギュレータ１０（図３）によって電源１２からの入力ＤＣ電圧が、最初のＤＣ電圧よりも高い、若しくは低い出力ＤＣ電圧に変換される点がある。ＤＣレギュレータ１０により、この変換は高い効率にて行われ、電磁波干渉の放射は大幅に低減され、公知の電気外科用発生装置と比較して少ない数のより小型の要素の使用が可能となる。
【００３８】
ＤＣレギュレータ１０は、ＤＣ電源１２と直列接続された入力インダクタ１６、増幅回路１００と直列接続された出力インダクタ１８、及びエネルギー伝送回路２０を備える。エネルギー伝送回路２０は、蓄積コンデンサ２４、入力インダクタ１６と蓄積コンデンサ２４との間の第１の接点２８を、電源１２に電流が戻る経路３０に対して交互に接続（スイッチの閉状態）、切断（スイッチの開状態）するためのスイッチ２６（例、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）、及び、蓄積コンデンサ２４と出力インダクタ１８との間の第２の接点３４を、電源が戻る経路３０に対して交互に接続（ダイオードが順方向にバイアスされる）、切断（ダイオードが逆方向にバイアスされる）するためのダイオード３２を備える。ＤＣレギュレータ１０の出力部を横切って濾過コンデンサ３６が接続されている。
【００３９】
スイッチ２６が開いている間、ダイオード３２は正方向にバイアスされ、コンデンサ２４は、入力電流リプル及び放射ＥＭＩを低減させる入力インデューサ１６を通じて充電される。スイッチ２６が閉じている間、コンデンサ２４はダイオード３２を横切って接続され、ダイオード３２は逆方向にバイアスされる。コンデンサ２４は出力インダクタ１８及び増幅器１００を通じて放電する。出力インダクタ１８により出力電流リプル及び放射ＥＭＩは低減される。この後スイッチ２６を開いてダイオード３２を順方向にバイアスし、入力インダクタ１６を介してコンデンサ２４を再充電し、スイッチングサイクルが繰返される。
【００４０】
以上のようにしてＤＣレギュレータ１０はエネルギーを電源１２から増幅器１００に容量的に伝送する。エネルギーの容量的伝送は、従来の電気外科用発生装置において用いられる誘導的エネルギー伝送と比較して、単位大きさ的、単位重量的な観点から見て大幅に効率的である。例えば、容量が１マイクロファラドであるコンデンサを５０Ｖに充電した場合、蓄積されたエネルギーは１．２５ｍＪであり、これは自己インダクタンスが２．５ｍＨであるインダクタに１Ａの電流を流した場合のエネルギーに等しい。しかし１マイクロファラド、５０Ｖのコンデンサの大きさは２．５ｍＨ、１Ａのインダクタよりも大幅に小さい。更に容量的なエネルギー伝送は、インダクタの抵抗による発熱のために伝送エネルギーの損失が比較的大きい誘導的なエネルギー伝送と比較してより効率的である。
【００４１】
ＤＣレギュレータ１０からのＤＣ出力電圧は、電源１２からのＤＣ入力電圧と比較して高い場合も低い場合もあるが、次式に基づいて調整される。すなわち、
Ｖ出力／Ｖ入力＝Ｄ／Ｄ’
ただし、Ｖ出力はＤＣ出力電圧であり、Ｖ入力はＤＣ入力電圧であり、Ｄはスイッチ２６が閉じている部分時間（スイッチ２６が閉じられている時間を、スイッチが１回閉じられ、2回目に閉じられるまでの間の１サイクルの時間にて割ったもの）であり、Ｄ’はスイッチが開いている部分時間（Ｄ’＝１−Ｄ）である。
【００４２】
これにより、出力電圧を、Ｄ＜０．５の場合には入力電圧よりも低く（ステップダウン変換）、Ｄ＞０．５の場合には入力電圧よりも高く（ステップアップ変換）調整することが可能である。
【００４３】
コントローラ７０は、上式に基づいてスイッチ２６を開放（インピーダンスを小さくするようにトランジスタをバイアスする）、閉鎖（インピーダンスを大きくするようにトランジスタをバイアスする）することにより出力電圧を調整する。図３のコントローラ７０は、ノード３８における出力電流を検知し、スイッチ２６の衝撃係数を調整することにより電流フィードバック制御を行って、ＤＣレギュレータ１０の電圧及び／または電流を予め決められた範囲内に維持して外科処置における所望の効果を得る。
【００４４】
スイッチにおけるエネルギーの放散は、スイッチ２６を挟んで電圧がほぼ０であり、電圧の変化率がほぼ０である場合にコントローラ７０がスイッチ２６を閉鎖することによって大幅に低減される。これによりスイッチ２６に電圧が印加されるのと同時にスイッチ２６に電流が流れることが防止される。電圧が０であるこうした条件下においてスイッチ２６が作動し得る周波数は、出力インダクタ１８及び増幅器１００を通じてコンデンサ２４が速やかに放電するように蓄積コンデンサ２４及びインダクタ１６、１８を選択することによって大きくすることが可能である。
【００４５】
別の一実施形態においては、入力インダクタ１６及び／または出力インダクタ１８内の電流リプルは、インダクタ１６とインダクタ１８とを電磁的に結合することにより更に低減される。
【００４６】
電磁結合３９は磁心に両インダクタを巻き付けることによって与えられる。結合されたインダクタを使用することにより、エネルギーは蓄積コンデンサ２４を通じ（すなわち、電場によって）、結合されたインダクタ３９を直接通じて（すなわち、磁場によって）、電源から負荷に伝送される。磁心内の全ＤＣ磁化電流は入力電流と出力電流との和である。インダクタ１６、１８の巻数比及び結合係数はインダクタの、両方ではなく、いずれか一方において電流リプルが０に低減されるように選択される。
【００４７】
電気外科においては、電源と組織／出力負荷１１との間にＤＣ絶縁を設けることが有利である。こうした絶縁は、例として組織／出力負荷１１の抵抗の値の幅が大きいことにより有利である（ほぼ０から無限大の間の値を有する）。本発明ではこうした絶縁を容易に実現することが可能である。ここで図４を参照すると、電源１２と増幅回路１００との間の絶縁、及び、出力、入力電流における電流リプルの更なる低減の両方を達成する実施形態が示されている。図３の蓄積コンデンサ２４を２個のコンデンサ４０及び４２に分割し、これらの間に絶縁変圧器４４を配置することによって絶縁が与えられる。絶縁変圧器４４は第１の巻線４６と第２の巻線４８とを備える。一方のコンデンサ４０は入力インダクタ１６及び第１の巻線４６に対して直列に接続される。他方のコンデンサ４２は出力インダクタ１８及び第２の巻線４８に対して直列に接続される。
【００４８】
インダクタ１６及び１８と絶縁変圧器４４とは入力及び出力電流リプルを低減させるため、参照符号５０に示されるように電磁的に結合することが可能である。一定の条件下で入力、出力電流リプルの両方を０に減少させることが可能である。入力電流リプルは次式に基づいて０に減少させることが可能である。すなわち、ＬｅＩ＝ＬＩ１[Ｎ２／Ｎ１−１]
ただし、ＬｅＩは入力インダクタの漏れインダクタンスであり、Ｎ１は入力インダクタ１６の巻数であり、Ｎ２は出力インダクタ１８の巻数であり、ＬＩ１は入力インダクタ１６の自己インダクタンスである。
【００４９】
ここで入力インダクタの巻数であるＮ1を出力インダクタの巻数であるＮ２にほぼ等しくすることにより入力リプル電流を０に減少させることが可能である。一実施例においては、入力電流リプルを低減させるうえで、Ｎ１とＮ２とはおおよそ等しければよい。
【００５０】
出力電流リプルは以下の条件下において０に減少させることが可能である。すなわち、Ｌｅ２＝ＬＩ１（Ｎ２／Ｎ１）２[Ｎ２／Ｎ１−１]
ただし、Ｌｅ２は出力インダクタ１８の漏れインダクタンスであり、Ｎ１は入力インダクタ１６の巻数であり、Ｎ２は出力インダクタ１８の巻数であり、ＬＩ１は入力インダクタ１６の自己インダクタンスである。
【００５１】
ここでやはり同様にＮ２をＮ１にほぼ等しくすることにより出力リプル電流を低減させることが可能である。やはり、一実施例においては出力リプル電流を低減させるためにはＮ１とＮ２とをおおよそ等しくするだけよい。
【００５２】
本発明の別の特徴の一つとして、ＤＣレギュレータ１０からのＤＣ出力電圧を、組織１１に供給される高周波出力信号に変換するための改良された増幅器１００を備える点がある。
【００５３】
ここで図５を参照すると、増幅器１００は、入力電流リプルを低減させるための入力インダクタ６２、入力インダクタ６２に直列に接続された共振回路６４、及び、増幅器１００の電流が戻る経路６８を入力インダクタ６２と共振回路６４との間の接続線に対して交互に接続（閉鎖）、切断（開放）するためのトランジスタスイッチ６６を備える。
【００５４】
共振回路６４は通常、インダクタ７２、コンデンサ７４、及び組織１１の複素インピーダンスを含む。コントローラ７０は、スイッチ６６を開放（インピーダンスが小さくなるようにトランジスタをバイアスする）、閉鎖（トランジスタが大きくなるようにトランジスタをバイアスする）することにより増幅器１００の高周波出力電圧の周波数及び大きさを調整する。増幅器１００のためのコントローラ７０は、スイッチ６６を調整するための簡単な振動回路やより複雑なフィードバックコントローラを備える場合もある。
【００５５】
スイッチコントローラ７０によってスイッチ６６が周期的に作動されるのにしたがって、ＤＣレギュレータからの入力信号はスイッチング周波数に応じた出力信号に変換される。出力信号の大きさ及び周波数は、スイッチ６６の衝撃係数を調整することにより、すなわち、共振回路６４が充電されるのに要する時間の、共振回路が充電され放電が完了するまでの全時間に対する比の値を調整することにより調整される。スイッチ６６が閉じられている間において、スイッチ６６に跨った電圧はほぼ０であり、入力電流は入力インダクタ６２を通じて地面に流れる。入力インダクタ６２はほぼ定常の電流の供給源として機能する程度に充分に大きい。スイッチ６６が開かれると入力電流は共振回路６４を通じて流れる。共振回路６４の過渡応答はインダクタ７２、コンデンサ７４、及び組織インピーダンス１１が直列に接続されて形成される減衰した２次システムの応答である。共振回路６４内のエネルギーは組織インピーダンス１１の抵抗要素を挟んだ共振過渡現象において放散される。増幅器１００と組織インピーダンス１１との間において絶縁変圧器７６、ＤＣ濾過コンデンサ７８及び８０によりＤＣ絶縁が与えられる。
【００５６】
共振回路６４において、スイッチ６６の閉鎖とほぼ同時にスイッチに電圧が０であり電圧の変化率が０である減衰応答が与えられるようにインダクタ７２及びコンデンサ７４を選択することによって増幅器１００の効率は高められる。更にスイッチ６６に並列に接続された逆並列ダイオード６７によりゼロ電圧スイッチングが可能となる。スイッチが開いているか閉じているかに関わらずスイッチ６６の負の電流に対して逆並列ダイオード６７はオンされ、上記のゼロ電圧スイッチングはより容易かつ自動的に維持される。
【００５７】
以上のようにしてスイッチ６６に跨って電圧が印加されるのと同時にスイッチ６６に電流が流れることが防止されることによりスイッチ６６におけるエネルギーの放散はほとんどなくなる。スイッチの閉鎖とほぼ同時のスイッチ６６における電圧の変化率が０であることにより組織インピーダンスの範囲（２次応答の範囲）は大きくなり、これに対してゼロ電圧スイッチングが得られる。
【００５８】
本発明の別の一特徴に基づけば、出力変圧器の作動条件を感知することが可能である。感知巻線８１を使用してコントローラ７０に電圧信号８２を送ることでこうした光学的感知を行うことが可能である。
【００５９】
本発明の更なる別の一特徴に基づけば、電気外科用発生装置はエネルギーの組織への供給効率を向上させるためのエネルギー回収回路を備える。エネルギー回収回路は通常、少なくとも１個のエネルギー蓄積装置（例、コンデンサ、インダクタ、またはこれらの組み合わせ）と電気外科用発生装置において電気エネルギーの蓄積及び放出を交互に行う少なくとも１個のスイッチ（例、バイポーラトランジスタ、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ、電界効果トランジスタ）とを備える。
【００６０】
図６を参照すると、インダクタンスＬを有する誘導的蓄積手段１５６とキャパシタンスＣを有する容量的蓄積手段１５４とを備えたエネルギー回収回路１５０が示されている。これらの蓄積手段は両方とも電気エネルギーを蓄積するためのものである。更に回路１５０は、電圧Ｖを有するＤＣ電源１５２と患者を表す、複素インピーダンスＺを有する抵抗負荷１５８を含む。外科処置を行う際には、エネルギー回収回路１５０は第１のスイッチ１６０が閉じられ、インダクタ１５６に１/２ＬＩ２のエネルギーが蓄積された状態となる。Ｉはインダクタ１５６に流れる電流である。第１のスイッチ１６０が開くとインダクタ１５６はダイオード１６６の作用によりコンデンサ１５４にエネルギーを伝送する。ダイオード１６６に電流が流れている場合、第２のスイッチ１６２は閉じられていてもよい。第２のスイッチ１６２が開いている場合、回路１５０に残っているエネルギーの全ては熱としては放散されずにコンデンサ１５４に蓄えられる。更なるエネルギー供給サイクルが開始される際、コンデンサ１５４の電圧Ｖｃが測定され、インダクタ１５６には電流が流れる。ここで
【００６１】
【数１】
2007203088.tif 000003
ただし、ＶＲは患者１５８の実効電圧、τはエネルギー供給サイクルの周期である。
【００６２】
したがって回路１５０から放散されずにコンデンサ１５４に蓄えられたエネルギーは、熱として放散されずに次のエネルギー供給サイクルで使用される。
ここで図７を参照すると、図５の増幅器１００と組み合わされたエネルギー回収回路９０の実施形態が示されている。図５におけるエネルギー回収回路９０の増幅器１００と組み合わされた使用は、あくまでエネルギー回収回路９０の動作を説明することを目的としたものであって、その使用を増幅器１００との組み合わせに限定するものではない。エネルギー回収回路９０は、トランジスタスイッチ９２、エネルギー蓄積インダクタ９６、及び、増幅器１００に対して直列に、エネルギー蓄積インダクタ９６に対して並列に接続されたダイオード９４を備える。コントローラ７０はスイッチ９２を調整し、エネルギー回収回路９０と増幅器１００との間においてエネルギーの蓄積、放出が選択的に行われる。
【００６３】
既に述べたように、特定の電気外科的処置を行うために増幅器１００により組織インピーダンス１１に供給される出力信号の過渡応答は減衰２次システムの過渡応答である。共振回路６４内の電力はバースト信号として組織に伝送されるが、このバースト信号はインダクタ７２、コンデンサ７４、及び、組織１１のインピーダンスによって定まる時定数の時間で消失する。増幅器１００からのバースト信号が終わる点において、組織１１に伝送されなかったエネルギーは発生装置内に通常残り、熱として放散される。
【００６４】
このエネルギー損失を防止するため、コントローラ７０がスイッチ９２を開き、エネルギー蓄積インダクタ９６を通じて電流が流れることにより増幅器１００内にエネルギーの一部を蓄積する。バースト信号が終わる点において、コントローラ７０によって増幅器スイッチ６６が開かれると、コントローラ７０はスイッチ９２を閉じ、エネルギー蓄積インダクタ９６、ダイオード９４、及びスイッチ９２をつなぐ閉回路に蓄積されたエネルギーが捕らえられる。（コントローラ７０が増幅器スイッチ６６を閉じた後の）次のバースト信号の間において、コントローラ７０はスイッチ９２を開き、これによりエネルギー蓄積インダクタ９６内に残っているエネルギーは増幅器１００に伝送される。スイッチ９２を跨いで逆並列ダイオード９３を配置することによりスイッチ９２における電力の放散は最小に抑えられる。逆並列ダイオード９３はスイッチ９２に負の電圧が加えられた場合にオンされ、スイッチ９２のゼロ電圧スイッチングを得ることを助ける。
【００６５】
以上のようにしてエネルギー回収回路９０と増幅器１００との間においてエネルギーの蓄積及び放出が選択的に行われ、組織へのエネルギーの伝送効率が高められる。エネルギー回収回路９０によりパルスの終端において電流発生器の出力が速やかに減衰されるという更なる利点が得られる。
【００６６】
図８Ａ及び図８Ｂを参照する。発明者は、電気外科的な処置が行われている組織の構造から分布組織複素インピーダンスモデルを得ることが可能であると考える。より詳細には、組織４００の複素インピーダンス３００は抵抗３１０とキャパシタンス３２０とを含む。一般的に組織４００は、細胞４０４、４０５、及び液４０２を含む。組織抵抗３１０は液４０２を通じた電流経路によって形成される。組織キャパシタンス３２０は、細胞内の導電性液４１０の周囲を電気絶縁する効果を与える細胞膜４０８によって形成される。細胞膜は参照符号４０６にて示されるように組織４００に充分な電圧が加えられると破裂する。参照符号４０６にて示されるように細胞膜が破裂すると、短絡３３０にて示されるように細胞膜４０６の容量的効果は大幅に低減し、組織４００の複素インピーダンス３００の抵抗性は大きくなり容量性は小さくなる。液４０２の一部が気化する程度に充分なエネルギーが組織４００に与えられると組織４００の複素インピーダンス３００は更に変化し、これにより更なる抵抗３４０にて示されるように抵抗が大きくなる。加熱によるタンパク質の変性、再形成などの効果により複素インピーダンス３００は更に変化する。
【００６７】
一定の時間にわたって組織の複素インピーダンスを測定し、細胞膜の修復が行われる場合にその程度を調べることが可能であることが更に示されている。例として、電気外科用のエネルギーによって破壊されなかった細胞は、約１ミリ秒から１秒の時間で、細胞膜に形成された穴を小さいものであれば閉鎖することが可能である。電気外科用エネルギーが供給される間、またはエネルギーの供給と供給との間において組織の複素インピーダンスの変化及び変化率を測定することにより、組織の状態及び外科処置の効果に関する情報が得られる。
【００６８】
図９を参照すると、本発明の別の一特徴に基づく電気外科用発生装置において使用される組織インピーダンスコントローラ１０９が示されている。組織インピーダンスコントローラ１０９は、発生装置回路１１０、インピーダンス測定装置１３０、及び、インピーダンス測定装置に対応するコントローラ１２０を備える。発生装置回路１１０は、組織に対して作用せられ、電気外科的な効果を与える高周波パルスを合成する。インピーダンス測定装置１３０は、組織１１の複素インピーダンスを測定する。コントローラ１２０は測定された組織複素インピーダンス１１及びインピーダンスの変化率に応じて発生装置回路１００を制御し、電気外科処置の効果を向上させる。
【００６９】
図９に示された一実施形態においては、電気外科用のパルスとパルスとの間において測定される。コントローラ１２０は電気外科用のパルス間にて発生装置回路１１０を制御し、インピーダンス測定装置１３０において用いられる予め決められた測定信号が組織に送られる。インピーダンス測定装置１３０は組織１１の複素インピーダンスを（組織に加えられた電圧信号を組織に流れる電流にて割ることにより）測定する。コントローラ１２０は、測定されたインピーダンス、及び／または測定されたインピーダンスの変化率を予め決められた時間にわたって分析し、組織１１の現在の状態が調べられる。コントローラ１２０は現在の組織の状況を所望の外科的効果と比較し、電流発生器回路１１０を制御して所望の効果を得る。
【００７０】
別の一実施形態においては、組織のインピーダンスは電気外科用パルス間において周期的あるいは連続的に測定される。インピーダンス測定装置１３０は、発生装置回路１１０によって電気外科的な効果を得るために合成される信号とは異なる周波数を有する予め決められた電圧を組織１１に加える。インピーダンス測定装置１３０は予め決められた周波数で組織１１に流れる電流を測定して組織１１の複素インピーダンスを求め、これにより組織の状態を調べる。コントローラ１２０は測定された組織の状態に応じて発生装置回路１１０を制御し、所望の外科的効果を得る。
【００７１】
本発明のＤＣレギュレータ１０、増幅器１００、及びエネルギー回収回路９０は本発明の発生装置回路１１０においてそれぞれ有利に使用される。ＤＣレギュレータ１０及び増幅器１００により、コントローラ１２０が測定された組織のインピーダンス１１に応じて、周波数、大きさ、パルス幅などの出力信号の特性を速やかに変化させることが可能である。エネルギー回収回路９０は、パルスの終わりにおいて発生装置回路１１０内に残ったエネルギーを効果的に捕捉し、これにより発生装置回路１１０からの出力信号は速やかに減衰され、組織１１へのインピーダンス測定信号の速やかな出力が可能となる。エネルギー回収回路９０によりパルス間においてより迅速かつ正確に組織複素インピーダンス１１を測定することが可能である。
【００７２】
以上本発明の様々な実施形態を詳細に説明してきたが、当業者により本発明の更なる改良及び適用が想到されるであろうことは自明である。しかしこうした改良及び適用は本発明の精神及び範囲に含まれることは了解されなくてはならない。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】従来技術に基づく電気外科用発生装置の実施形態を示すブロック図。
【図２】発生装置の要素を示すブロック図。
【図３】本発明に基づくＤＣレギュレータを示す概略図。
【図４】本発明に基づく絶縁されたＤＣレギュレータを示す概略図。
【図５】本発明に基づく増幅器を示す概略図。
【図６】エネルギー回収回路の実施形態を示す概略図。
【図７】本発明に基づく図５の増幅器と組み合わされたエネルギー回収回路を示す概略図。
【図８】Ａは、組織試料の分布組織複素インピーダンスのモデルを示す概略図、Ｂは、組織構造の一例を示す概略図。
【図９】本発明に基づく組織インピーダンスコントローラを示すブロック図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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