JP2007510463A - 高周波電源 - Google Patents

Abstract

【課題】
【解決手段】 モノポーラ電気外科手術装置において高周波電流を送出する高周波電源であって、電気エネルギィ源と、活性電極をエネルギィ源に取り外し可能に取り付ける活性電極コネクタと、少なくとも二つの分散電極をエネルギィ源に取り外し可能に取り付ける二つの分散コネクタと、活性電極から少なくとも二つの分散電極を流れる電流をバランスさせる電流バランシング回路と、を具える高周波電源。
【選択図】図１

Description

発明の属する技術分野
本発明は、モノポーラ電気外科手術における電流を送出する装置に関する。

背景
通常、電気外科手術では、無線周波数（ＲＦ）エネルギィなどの高周波電気エネルギィを用いて、組織を切断しまたは乾燥させる、血液を凝固させて毛細血管からの出血を止める、組織を壊死させる、などする。例えば、高周波電気エネルギィは、切込みを開始し、あるいは深くする、及び／又は、切り込みを行う間に切断される毛細血管を凝固させるために、電気外科用メスと共に用いることができる。別の例では、肝臓の癌性転移部などのターゲット組織の病変部に高周波エネルギィを送出して、病変部に壊死を起こすことができる。

電気外科手術を行うための装備は、一般的に、高周波電気エネルギィ源と、活性電極と、分散電極（時に、「リターン電極」と呼ばれる）、及び、エネルギィ源を活性電極と分散電極に接続する配線を具える。高周波エネルギィ源は、一般的に、この配線を介して活性電極に高周波電流を供給し、活性電極は、一般的に、患者のターゲット組織部位にこの電流を適用して電気外科手術のタスクを実行するのに使用される。通常、活性電極は、分散電極に比較して表面積が比較的小さく、従って、活性電極によって比較的高い電流密度が送出される。高周波電流は、活性電極から、患者を介して、分散電極へと流れる。活性電極と分散電極の双方共、一又はそれ以上のケーブルを介してエネルギィ源に取り付けられている。従って、通常の電気外科手術システムは、エネルギィ源、活性電極へのケーブル、患者、分散電極、およびエネルギィ源への電極を具える電気回路を具えている。

現在、二つの一般的なタイプの電気外科手術システムが使用されている。すなわち、バイポーラシステムとモノポーラシステムである。バイポーラ電気外科手術システムでは、両電極は表面積が同じであり、互いに接近して、すなわち、手で支える同じ電気外科手術デバイス上に、共に配置される。モノポーラ電気外科手術では、活性電極と分散電極は通常、バイポーラ電気外科手術システムにおける電極より、有意に大きな距離を置いて離れている。図１は、高周波電気エネルギィ源１０２と、活性電極ケーブル１０４と、活性電極１０６と、患者１１２と、分散電極１０８と、分散電極ケーブル１１０を具える、モノポーラ電気外科手術システム１００を模式的に表した図である。

モノポーラ活性電極は、通常比較的小さく、しばしば、その操作遠位側端部の直径がわずか１または２ミリメートル（１−２ｍｍ）またはそれ以下にすぎない。エネルギィ源からの電流がこのような小さなデバイスに送出されると、ターゲット部位の切除、凝固、壊死などに用いることができる高い電流密度が生じる。これに対して、分散電極は、有意により大きな表面積を有するように設計される。このような患者のリターン電極の大きな表面積は、活性電極の表面積に比較して、リターン電極を通って患者の外に電流を流れ出させ、電流密度を比較的低いものにする。この低い電流密度は、リターン電極／皮膚の境界面における過熱や患者の肌を火傷させてしまうことを防ぐことを意図したものである。

時に、分散パッドが機能せず、分散パッド／患者の界面において高密度電流を引き起こして、患者に火傷を負わせる可能性がある。例えば、分散パッドの配線が機能しないことがあり、分散パッドが正しく配置されずに意図していたよりもより小さな表面積で患者に接触して、処置を行う間などに分散パッドが患者から部分的に外れてしまうことがある。モノポーラ電気外科手術における患者が火傷を負うという望ましくないリスクは、モノポーラ手術デバイスがよりパワフルになるに連れて、より重要な問題になってきている。

発明の概要
本発明は、モノポーラ電気外科手術において高周波電流を送出し、モニタし、バランスを取り、及び／又は分散させる装置に関する。本発明の様々な実施例によれば、患者に望ましくない火傷を負わせることを防ぐことによって、電気外科手術システムの安全性を強化することができる。

一の態様によると、本発明は、高周波電源に関する。一の実施例では、この電源は、高周波エネルギィ源と、当該エネルギィ源を活性電極に取り外し可能に取り付ける活性電極コネクタと、前記電源に少なくとも二つの分散電極を取り外し可能に接続する少なくとも二つの分散コネクタと、前記少なくとも二つの分散電極を介して前記活性電極からの電流のバランスを取る電流バランシング回路と、を具える。選択的に、前記電源は、前記分散電極を流れる電流をモニタするモニタと、及び／又は、いずれかのひとつの分散電極を流れる電流がもう一つの分散電極を流れる電流を、所定量超えた場合に信号を出すアラームと、を更に具えていても良い。

いくつかの実施例において、前記電源は、少なくとも二つの分散電極の抵抗を監視するモニタを具えていても良い。前記電源は、更に、いずれかのひとつの分散電極の抵抗が所定の最大抵抗を超えるときに信号を出すアラームを具えていても良い。前記電源は、更に、第３の分散電極を取り外し可能に接続する第３の分散コネクタ、あるいは第３及び第４の分散コネクタを具えていても良い。様々な実施例で、電源は、少なくとも約１ないし３アンペア（１−３Ａ）の全電流を提供するように構成することができる。

実施例の詳細な説明
図に示す実施例は、患者のターゲット組織部位に高周波電気エネルギィを送出して、モノポーラ電気外科手術手順を実行し、及び／又は、患者からの高周波エネルギィ電流を分散させるように意図している。ターゲット−組織部位は、人体のいずれに配置しても良く、高周波エネルギィは、あらゆる好適な目的でターゲット組織に当てることができる。例えば、本発明の様々な実施例は、皮膚と皮下組織の切開、いずれかの適宜の位置にある毛細血管の凝固、及び／又は、例えば肝臓、前立腺、腎臓、あるいはその他の固体器官などにおける癌性腫瘍を壊死させるのに使用することができる。本発明の様々な実施例によって送出され分散される高周波数エネルギィには、無線周波数（ＲＦ）エネルギィ、マイクロ波エネルギィ、などが含まれる。

本発明の一の態様によれば、高周波数エネルギィ源が、活性電極と、少なくとも二つの分散電極間に高周波エネルギィの電流を設定する。このエネルギィ源は、また、分散電極を流れる電流をモニタし、必要に応じて分散電極のいずれか一つを流れる電流を調整して、その電極を流れる電流のバランスを取る。比較的バランスの取れた電流を２またはそれ以上の分散電極に提供することによって、本発明の装置は、分散電極／皮膚インターフェースにおける好ましくない患者の火傷を防止することができる。

このアプリケーションの目的のために、「分散電極」、「患者リターン電極」、「リターン電極」、「リターンパッド」および「パッド」なる用語は、患者からＲＦ発生器などの高周波エネルギィ源へ電流を戻すのに使用される分散電極を意味する。患者リターン電極は、通常、上記に詳細を説明したValleylab（商標）PolyHesive（商標）Patient Return Electrodeなどの、薄い、フレキシブルな、接着パッド、あるいは、活性電極及び／又は患者から電流を分散させるその他のあらゆる商業的に入手可能な、専売品、あるいはまだ考えられていなデバイスを具えていても良い。更に、本発明の様々な実施例に用いられているまたは組み込まれている分散電極は、好適なサイズを有する。例えば、標準的な分散電極は、通常、約１２０平方センチメートル（１２０ｃｍ^２）またはそれ以上の導電表面積を有する。しかしながら、本発明の様々な実施例では、いずれかの好適なサイズを分散電極に選択することができる。

ここで、図１を参照すると、モノポーラ電気外科手術システム１００は、高周波電気エネルギィ源１０２と、活性電極ケーブル１０４と、活性電極１０６と、患者１１２と、分散電極１０８と、分散電極ケーブル１１０を具える。図１では、一の分散電極１０８と分散電極ケーブル１１０が、現在入手可能なシステムに共通なものとして示されている。以下により詳細に説明するとおり、本発明の装置とシステムは、通常、２つ、３つ、４つあるいはそれ以上の分散電極と分散電極ケーブルを有する。

本発明の一実施例では、エネルギィ源１０２は、無線周波数（ＲＦ）エネルギィ、マイクロ波エネルギィ、などの高周波エネルギィ電流を発生するように構成されている。活性電極ケーブル１０４は、エネルギィ源１０２を活性電極１０６に接続するいずれかのデバイスを具えていて、エネルギィ源１０２から活性電極１０６へ電流が流れるようにする。様々な実施例では、活性電極ケーブル１０４は、配線またはその他の電気的リードを具えていても良く、代替的に活性電極ケーブル１０４は、エネルギィ源１０２と活性電極１０６間に電流が流れるようにするその他のいずれかのエレメントを具えていても良い。

本発明の別の実施例では、活性電極１０６は、複数の現在入手可能なモノポーラ活性電極、あるいはまだ思いついていないモノポーラ活性電極のいずれかを具えていてもよい。例えば、活性電極１０６は、上述したとおり、Boston Scientific Medi-Tech社から入手可能な、LeVeen（商標）Needle Eletrode、または、CoAccess（商標）Electrodeを具えていても良い。更に、活性電極１０６は、組織の切断、血液の凝固、癌性組織の壊死、などモノポーラ電極に好適なあらゆる機能を電器外科手術に使用するように構成されている。例えば、LeVeen（商標）Needle Eletrode、または、CoAccess（商標）Electrodeは、通常、肝臓内の癌性転移など、固体器官の癌性腫瘍内で組織に壊死を起こすのに使用される。特定の活性電極のその他の実施例は、米国特許第５，８６８，７４０号、第６，０５０，９９２号および第６，３３７，９９８号に述べられている。

一般的に、患者１１２には、モノポーラ電気外科手術が実行され得るあらゆる患者が含まれる。典型的なモノポーラ外科手術手順では、活性電極１０６が患者１１２の上又は内部のターゲット組織部位に置かれ、患者の組織に対して切除、乾燥、凝固、及び／又は壊死などの電気外科手術機能を実行するのに使用される。

分散電極１０８は、一般的に、比較的低い密度の電流を患者１１２から戻して、その電流がエネルギィ源１０２に戻るようにする、いずれかのデバイスを含む。上述したとおり、図１は、一の分散電極１０８を具えるのみであり、一方、本発明の様々な実施例は、通常、２つ、３つ、４つ、あるいはそれ以上の分散電極を具えている。分散電極１０８は、活性電極１０６より有意に大きな表面積を有するように構成されており、高密度電流として活性電極１０６によって患者１１２へ送出される電流が、分散電極１０８によって、比較的低い密度の電流として患者１１２から分散されるようにする。あらゆる好適な分散電極１０８を、電気外科手術システム１００に用いることができる。例えば、Valleylab（商標）PolyHesive（商標）Patient Return Electrode、あるいはその他の商業的に入手できるあらゆる分散電極または好適な導電表面積を有するパッドを使用することができる。

本発明の別の実施例では、分散電極ケーブル１１０は、分散電極１０８をエネルギィ源１０２に接続するあらゆるコンポネントを具えていても良い。従って、分散電極ケーブル１１０は電気配線あるいはその他のあらゆる好適な接続リードを具えていても良い。ちょうど本発明の電気外科手術システム１００の様々な実施例が多数の分散電極１０８を具えているように、多数の分散電極ケーブル１１０を具えるようにしても良い。

電気外科手術システム１００は、通常、回路を具えている。エネルギィ源１０２から発生する電流は、活性電極ケーブル１０４、活性電極１０６、患者１１２、分散電極１０８および分散電極ケーブル１１０を通って流れ、エネルギィ源１０２に戻る。本発明の様々な実施例によれば、請求項に記載された発明の範囲から外れることなく、電気外科手術システム１００に変更あるいは追加を行うことができる。実際、このような変更及び追加は、以下に更に詳細に述べるとおり、本発明の様々な実施例を具えていても良い。例えば、本発明の電気外科手術システムは、追加の電流を発生して上述の電流／回路以外の別の方向へ流すようにすることができる。このような電流は、例えば、分散電極１０８における電流を測定する対話電流として使用することができる。更に、様々な実施例は、以下の、３つ、４つ、又はそれ以上の分散電極１０８、２つ、３つ、４つ、またはそれ以上のリターン電極ケーブル１１０、電流モニタおよび調整システム、アラームシステム、などのうちの１またはそれ以上を具えていても良い。

モノポーラ電気外科手術においてリターン電流を分散するために、本発明の様々な実施例は分散電極１０８中のリターン電流を制御するための一又はそれ以上の技術を利用することができる。例えば、一の実施例では、電気可変コンデンサを各分散電極１０８に直列に挿入することによって電流を制御することができる。その他の実施例では、コンデンサではなく、電気可変インダクタあるいは抵抗を挿入することによって電流を制御することができる。このようなシステムは、リターン電流を制御するための他のシステムを超えたある利点を示唆するものである。例えば、コンデンサまたはインダクタを各分散電極１０８に直列に挿入すると、システム全体の中に有意なパワーロスが生じないであろう。しかしながら、コンデンサ、インダクタ、あるいは抵抗を直列に挿入するには、サイズが必要であり、追加の可変インダクタまたはコンデンサがインピーダンスまたは電力の測定に与える影響などによって、様々なその他のシステムより実装が一層難しいものになるであろう。

従って、本発明の様々な実施例では、各分散電極１０８のリターン路における可変抵抗としてバイポーラトランジスタ（ＢＰＴｓ）あるいは電界効果トランジスタ（ＦＥＴｓ）を用いて分散電力電流を制御している。交流電流（ＡＣ）が活性電極１０６を介して患者１１２に印加される一の実施例では、各分散電極１０８に対して二つのトランジスタが用いられている。一つは、正電流の制御用であり、もう一つは負電流の制御用である。バイポーラトランジスタの抵抗は、ベースに与えられる電流によって制御され、一方、ＦＥＴの抵抗は、ゲートの電圧を変動させることによって制御される。トランジスタを使用することによって、本発明の電気外科手術システムは、一又はそれ以上の分散電極１０８が回路外でスイッチするように構成することができる。本発明のこの特徴は、安全性についての重要な利点を提供するものであり、分散電極１０８の接続の完全性の評価を開始させる。

図２を参照すると、リターン電極パッド電流を制御する回路２００が示されている。図２はバイポーラトランジスタを含むパッド電流制御用回路２００を示しているが、回路２００のその他の実施例は、ＦＥＴｓ、あるいはバイポーラトランジスタとＦＥＴｓの組み合わせを使用することができる。更に、図２は、一の分散電極１０８を具える回路２００を示しているが、本発明の様々な実施例は、２つ、３つ、４つあるいはそれ以上の分散電極１０８を具えていても良い。これらの実施例の目的のために、回路２００の一部を繰り返すことによって、追加の分散電極１０８を回路２００に加えることもできる。これらの実施例について以下により詳細に説明する。

本発明の様々な実施例によれば、回路２００は、エネルギィ源１０２と、活性電極１０６と分散電極１０８への接続とを具える。回路２００は、３つのトランス２１０、２１２、２１４と、第１の抵抗２３２、複数の追加の抵抗（符号を付さず）、二つのＲＭＳ−ＤＣ（root-mean-squared-to-direct-current：ＲＭＳ−ＤＣ）コンバータ２１６、２１８と、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ２２０と、デジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）コンバータ２２２と、コンピュータ２２４と、アイソレータ２２６と、電流制御抵抗（ＣＣＲ）２２７を具える。ＣＣＲ２２７は、更に、第１のダイオード２３４と、第２のダイオード２３６と、第１のバイポーラトランジスタ２３８と、第２のバイポーラトランジスタ２４０と、を具える。

いくつかの実施例では、第１のトランス２１０は、高周波エネルギィ出力トランスであり、エネルギィ源１０２を患者（図示せず）に接続し、また、電気的なアイソレーションを提供している。第３のトランス２１４は、エネルギィ源１０２の出力電圧に比例する出力電圧を出力する電圧検知トランスである。第３のトランス２１４の出力電圧は、第１のＲＭＳ−ＤＣコンバータ２１８に送られ、出力電圧はここで直流電流に変換される。ＲＭＳ−ＤＣコンバータ２１８は、現在入手可能なコンバータあるいは将来発展するコンバータなど、あらゆる好適なＲＭＣ−ＤＣコンバータを具えていても良い。第１のＲＭＳ−ＤＣコンバータ２１８から、第１のＡ／Ｄコンバータ２２０へ電流が流れ、そこで、コンピュータ２２４で読み取り可能なデジタル信号に変換される。コンピュータ２２４は、マイクロコンピュータか、あるいは回路２００からのデータを読み取り及び／又は処理できるその他のデバイスを具えていても良い。例えば、コンピュータ２２４が第１のＡ／Ｄコンバータ２２０からの値を読むと、コンピュータ２２４は、この値を患者に印加される出力電圧に変換することができる。従って、コンピュータ２２４は、エネルギィ源１０２と、活性電極１０６を介して患者に印加されている出力電圧を表すデータにアクセスを取ることができる。

本発明の様々な実施例に使用されているＲＭＣ−ＤＣコンバータ２１６、２１８は、どのような適当なコンバータであっても良い。一の実施例では、アナログデバイスＡＤ７３６真正ＲＭＳ−ＤＣコンバータを使用することができるが、その他の好適なコンバータを代替的に使用しても良い。ＲＭＳ−ＤＣコンバータ２１６、２１８は一般的に、その回路の一部として、入力信号を二乗し、平均し、二乗根をとる動作を行って、入力信号のＲＭＳ値を表すＤＣ電圧を出力として生成する平方二乗平均（ｒｍｓ）コアを有する。ＲＭＳ−ＤＣコンバータ２１６、２１８のＤＣ信号出力は、ついで、アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータの入力チャネルに送出される。

一般的に、電流は、活性電極１０６から、患者を介して、分散電極１０８を通り、又、第２のトランス２１２を介して流れる。第２のトランス２１２は、第１の抵抗２３２と電流制御抵抗（ＣＣＲ）２２７の間に直列に配置されている。第２のトランス２１２は、第１の抵抗２３２にかかる電圧を生成する。この電圧は、１次側または第２のトランス２１２を通って流れるリターン電流に比例する。このＲＭＳ形式の電圧は、第２のＲＭＳ−ＤＣコンバータ２１６に送られ、そこで、ＤＣ電圧に変換される。ついで、Ａ／Ｄコンバータ２２０がこの電流をコンピュータで読み取り可能なデジタル信号に変換する。コンピュータ２２４は、Ａ／Ｄコンバータ２２０から電流値を読み取って、この値をリターン電極電流の値に変換する。従って、コンピュータ２２４は、分散電極１０８を通って流れる電流を表すデータにアクセスすることができる。

高周波電流が活性電極１０６と分散電極１０８に流れると、回路２００は活性電極１０６と分散電極１０８を通って流れる電流量を表す情報をコンピュータ２２４に提供する。いくつかの実施例では、コンピュータ２２４は、活性電極１０６と分散電極１０８を流れる電流量を比較することができる。一の実施例では、例えば、コンピュータ２２４は、二つの電流値を比較するアルゴリズムを使用することができる。更に別の態様によれば、コンピュータ２２４は、次いで、分散電極における適宜の抵抗を決定して、バイポーラトランジスタ２３８、２４０に与えられるべきベース電流を決定する。この電流が、Ｄ／Ａコンバータ２２２を用いて光アイソレーション回路２２６を介してＱ１およびＱ２（ＣＣＲ２２７の）のベースに与えられる。光アイソレーション回路２２６は、患者をアイソレートするのに必要である。

光アイソレーション回路２２６は、一般的に、回路の一次側から回路の患者側に電圧が届くことに対するバリアを生成する。これは、赤外線ＬＥＤで電流を赤外線に変換して、光伝導性であるが電気的に非導電性であるバリアを介して光を通過させ、この光を光ダイオードで電気信号に変換しなおすことによって行われる。光アイソレーション回路２２６の一例には、ＩＬ３００オプトカプラ（シーメンス社から入手可）や、その他の好適なオプトカプラなどの、リニアオプトカプラがある。一の実施例では、この回路の入力にあるオペアンプを用いて、ＬＥＤを駆動している。フィードバック光ダイオードは、オペアンプの反転入力に接続した抵抗の電流源である。光電流は、ＬＥＤの駆動電流のフィードバック転送ゲインの回数に直接比例する。オペアンプは、ＬＥＤに電流を供給して、十分な光電流を出させ、ノード電圧を入力電圧と同じに維持する。

一の実施例では、出力光ダイオードが、非反転電圧フォロワ増幅器に接続されている。光ダイオードの負荷抵抗が、電流−電圧変換を実行する。出力増幅器電圧は、出力フォワードゲインと、ＬＥＤ電流と、光ダイオード負荷の積である。従って、全体の転送ゲイン（電圧アウト／電圧イン）は、出力フォワードゲインと、光ダイオード負荷抵抗の積と、フィードバック転送ゲインと入力抵抗の積との積の比になる。全体の転送ゲインは、ＬＥＤフォワード電流から完全に独立している。オプトカプラ転送ゲインは、フィードバックゲインに対する出力ゲインの比として表される。このことは、回路ゲインが、オプトカプラ転送ゲインと出力−入力抵抗の比との積になることを示している。

一般的に、バイポーラトランジスタ２３８、２４０は、スイッチ及び／又は可変抵抗として動作することができる。これらは、完全にオンまたはオフに切り替わるときにスイッチとして働き、部分的にオンになるときに可変抵抗として動作する。いくつかの実施例において、バイポーラトランジスタ２３８、２４０は、リターンパッド１０８を回路内において、あるいは回路外で切り替えるスイッチとして動作し、また、リターンパッド１０８内の電流を制御する可変抵抗として動作することができる。

本発明の更なる実施例によれば、ＣＣＲ２２７は、スイッチおよび抵抗として動作するように構成することができる。まず、ＣＣＲ２２７は、一度に一回パッドをオンにしてスイッチとして動作して、抵抗を予測することができる。切除処理を行う間は、各パッド内のＣＣＲ２２７は抵抗として動作し、最も高い電流の当該パッドに抵抗を加えることによってパッド内の電流をバランスさせるのに使用する。最も高い電流を有するパッド内に追加された抵抗は、より低い電流のパッドに電流をシフトする。活性電極１０６を介して患者に印加された電圧が正電圧である場合、第２のバイポーラトランジスタ２４０がオンに変わり、第２のバイポーラトランジスタ２４０と第１のバイポーラトランジスタ２３４に電流が流れる。活性電極１０６を介して患者に印加された電圧が負電圧である場合は、第１のバイポーラトランジスタ２３８がオンになり、第１のバイポーラトランジスタ２３８と第２のダイオード２３６に電流が流れる。第１のバイポーラトランジスタ２３８あるいは第２のバイポーラトランジスタ２４０のいずれにもベース電流が与えられない場合は、両トランジスタはオフになり、ＣＣＲ２２７が開スイッチとして動作して、関連する分散電極１０８に電流が流れなくなる。

上述したとおり、本発明のシステムの様々な実施例は、回路２００などの回路であってもよいが、２つ、３つ、４つ、あるいはそれ以上の分散電極１０８を具えていても良い。本発明の一の態様によれば、一又はそれ以上の分散電極１０８を回路２００に加えるためには、回路２００のある部品が、各追加分散電極１０８用に二重でなくてはならない。例えば、一の実施例では、分散電極１０８、第１のバイポーラトランジスタ２３８、第２のバイポーラトランジスタ２４０、第１のダイオード２３４、第２のダイオード２３６、第２のトランス２１２、第１のレジスタ２３２、光アイソレータ２２６、および第２のＲＭＳ−ＤＣコンバータ２１６を２重にすることによって、追加の分散電極が加えられている。

図３を参照すると、抵抗ネットワーク３００が、４つの分散電極１０８ａ−ｄを具える実施例におけるエネルギィ源１０２と患者１１２間の電気相互作用を示している。本発明の一の態様によれば、活性電極１０６を介して患者１１２に電圧が印加され、初期電流３１２を患者１１２に流す。初期電流３１２は、分散電極１０８ａ−ｄに向けて患者１１２内を電流が流れるときに、４つの分割された電流３１４ａ−ｄに分かれる。分散電極１０８ａ−ｄを通って患者１１２から分散された後、電流は、ＣＣＲｓ３１６ａ−ｄを通って流れ、エネルギィ源１０２に戻る。

抵抗（Ｒ_Ｐ）の全患者部分は、活性電極／患者インターフェース３２０における電気抵抗と、加えて、活性電極−組織インターフェース３２０と分散電極１０８ａ−ｄ間の共通電流路抵抗３２６と、分割された電流路抵抗３２８ａ−ｄを表す。抵抗（Ｒ_Ｅ）の全分散電極部品は、各分散電極／患者インターフェース３３０ａ−ｄにおける電気抵抗と、加えて、各分散電極１０８ａ−ｄを通る抵抗を表す。通常、Ｒ_Ｐは、抵抗ネットワーク３００の全体の電圧降下の大部分を計量することができる。なぜなら、分散電極／患者インターフェース３３０ａ−ｄにおける抵抗は、通常比較的小さく、これらの抵抗値は、抵抗３２８ａ−ｄを用いて算出することができるからである。例えば、エネルギィ源１０２を肝臓の切除に使用し、二つの分散電極を患者の上に配置する場合、活性電極から胴を通って、各大腿の対応する一方に電流が流れ、次いで分離して、２本の分散電極へと二本の足を流れてゆく。脚部の抵抗は、本質的に同じものであり、共通の抵抗中に含めることができ、分散電極／患者インターフェースの抵抗と２本の脚部間の抵抗の変動を表す小さな抵抗が残る。

電流制御抵抗（ＣＣＲｓ）３１６ａ−ｄは、一般的に、分散電極１０８ａ−ｄをエネルギィ源１０２に接続し、回路２００を完成するように構成されている（図２）。ＣＣＲｓ３１６ａ−ｄは変動して、一またはそれ以上の分散電極１０８ａ−ｄを回路２００内であるいは外で切り替え、更に、分散電極１０８ａ−ｄ間の電流のバランスをとることができる。

図２及び図３に記載されているような、モノポーラ電気外科手術システムを用いて、複数の分散電極１０８ａ−ｄ間で電流のバランスを取るようにしても良い。複数の分散電極１０８ａ−ｄは、すべて正しく患者１１２に取り付けられて、比較的完全で等しい分散電極／患者インターフェース３３０ａ−ｄが作られると、一般的に、各インターフェース３３０ａ−ｄで低い接触抵抗になるであろう。この場合、分散電極１０８ａ−ｄ間の電流のバランスは、電極の位置と方向を補填して、火傷の可能性を低減する。例えば、二つの分散電極が同じ脚部に置かれており、一方が他方に対して近位にある場合、システムがなんらかの態様で電流を調整しない限り、物理的な位置によって近位側の電極がより高い電流を流すことになる。電流のバランスは、分散電極の配置などによって補正することができる。

別の例では、一またはそれ以上の分散電極１０８ａ−ｄが、患者１１２に間違って取り付けられることがある。例えば、一の分散電極１０８ａが偶発的に患者の下で折りたたまれてしまい、電極パッドがその通常の表面積の半分だけになることがある。この場合、間違って取り付けられた電極１０８ａは、システムが電流のバランスを取らない限り、より低い電流を流す。しかしながら、この状態における電流のバランスを取ることは、間違って適用された分散電極１０８ａにより多くの電流を流すことになり、これは通常、分散電極／患者インターフェース３２０ａにおいて患者の皮膚を熱したり、火傷を負わせる可能性がある。従って、本発明の様々な実施例は、分散電極１０８ａ−ｄ間の電流のバランスを提供し、また、分散電極１０８ａ−ｄの完全性のテストを提供する。このようなテストは、電気外科手術手順の前あるいは最中に実行することができる。

図４を参照すると、分散電極の（実験的な）テストは、電極電流を比較するステップを有している。テストは、微小なテスト電圧４０２を患者に印加することによって開始する。ついで、各分散電極１０８ａ−ｄにおいて（図２に示す回路を用いて）電流が測定され、電極１０８ａ−ｄについて最大電流（Ｉ_ｍａｘ）と最小電流（Ｉ_ｍｉｎ）が決定される（ステップ４０４）。ついで、Ｉ_ｍａｘ／Ｉ_ｍｉｎの比が計算され、所定のスレッシュホールドレベル４０６と比較される。所定のスレッシュホールド電流レベルを超えなければ、システムは電気外科手術手順を継続することができる。所定のスレッシュホールド電流を超えた場合は、システムがエラーメッセージ４１０を表示する（例えば、高周波エネルギィ源に組み込んだ小さなスクリーン上に表示する）。例えば、エラーメッセージは、システム中にエラーが発生したことを表示し、どの分散電極１０８ａ−ｄがスレッシュホールドを超える比率となる電流を有しているのかを表示することができる。エラーが存在する場合、システムは「エラー状態」４１２に切り替えることができる。システムをエラー状態から除いて、電気外科手術手順を続けるためには、システムのオペレータは、高電圧または低電圧の分散電極１０８ａ−ｄを正しく配置するあるいは配置しなおして（ステップ４１４）、システムを再テストしなければならない（ステップ４０２）。

図５を参照すると、電極抵抗を用いて分散電極の完全性をテストすることができる。このようなテストには、各分散電極１０８ａ−ｄにおける抵抗を、電極１０８ａ−ｄを回路２００の中および外で切り替えることによって（図２）予測するステップを具えることができる。まず、微小テスト電圧を患者に印加して、各分散電極１０８ａ−ｄを別個に接続し、一回に付き一つ（ステップ５０２）、各分散電極１０８ａ−ｄについて抵抗を計算する（ステップ５０４）。ついで、別の微小テスト電圧を印加する。分散電極１０８ａ−ｄのすべてが同時に接続されると（ステップ５０６）、個々のおよび全体の抵抗が計算できる（ステップ５０８）。個々の分散電極１０８ａ−ｄの抵抗値は、ついで、所定のスレッシュホールド値５１０と比較される。個々の分散電極１０８ａ−ｄの抵抗がスレッシュホールドを超えない場合、システムは電気外科手術手順を続けることができる（ステップ５１２）。いずれかの分散電極１０８ａ−ｄの抵抗がスレッシュホールドを超えている場合、図４を参照して上記に説明したとおり、システムはエラーメッセージを表示する（ステップ５１４）。また、システムはエラー状態５１６を切り替えて、高抵抗の分散電極が再度配置される、あるいは固定されるまで（ステップ５１８）電気外科手術手順を継続させないようにして、再度テストを行うことができる（ステップ５０２）。

本発明の別の態様によれば、分散電極１０８ａ−ｄにおける電流及び／又は抵抗の測定に加えて、本発明のシステムは、分散電極１０８ａ−ｄ間の電流のバランスを取るステップを提供している。図６を参照すると、好適な電流バランスは、分散電極１０８ａ−ｄにおける電流とエネルギィ源６０２からの出力電圧を測定することによって開始する。ついで、比較を行って個々の電流Ｉ_ｉが所定の電流リミットＩ_{ＬＩＭＩＴ}を超えているかどうかを決定する。いずれの電流もリミットを超えていない場合は、システムはステップ６０３の電気外科手術手順を継続する動作モードに戻る。個々の電流のいずれかが所定のリミットを超えている場合は、所定量の小さな抵抗を、抵抗が最小の分散電極１０８ａ−ｄ（従って、最も高い電流を流している）に加えて、ついで、電流と電圧を再び測定する（ステップ６０８）。

ついで、分散電極１０８ａ−ｄの抵抗が計算され（ステップ６１０）、最大抵抗を計算して（ステップ６１１）、一の分散電極１０８ａ−ｄの最大抵抗が所定のリミットを超えているかどうかを決定する（ステップ６１２）。リミットを超えている場合は、エラーメッセージが表示され（ステップ６２２）、システムはエラー状態に入る（ステップ６２４）。リミットを超えていなければ、最大パッド抵抗（Ｒｍａｘ）に関連するＣＣＲ抵抗をゼロにセットして（ステップ６１４）、ＣＣＲ抵抗を調整することによって（ステップ６１６）、残りのパッド抵抗とそれらの関連するＣＣＲ抵抗を加えたものをＲｍａｘにセットする。通常は、ルックアップテーブルまたは式を用いて適宜のベース電圧も計算することができる。この方法で、分散電極１０８ａ−ｄの電流のバランスを取る。次いで、分散電極１０８ａ−ｄの個々の抵抗を保存して、システムを動作モードに戻して、電気外科手術手順を継続できるようにする。

一般的に、４つの分散電極１０８ａ−ｄの電流は、３つの電極に抵抗を加えることによってバランスを取ることができる。このことは、分散電極１０８ａ−ｄ中の電流を等しくし、個々の電流量を互いに近いものにして、患者がやけどを負う可能性を最小にする。別の実施例では、最も電流が高いパッドに抵抗を加えることによって電流のバランスを取り、その電流を所定の最大電流以下にするようにしている。このような代替の実施例は、高周波エネルギィ源からの有意な追加電力を必要とせず、分散電極１０８ａ−ｄの電流が所定の最大レベルを超えることを防ぐ。

図７を参照すると、電流のバランスに関する更なるアプローチは、分散電極１０８ａ−ｄ中の電流を測定するステップ（７０２）と、個々の電流のいずれかが所定の最大電流を超えているかどうかを決定するステップ（７０４）を具える。最大電流を超えていない場合は、システムは通常の機能モードを維持することができる（７０６）。個々の電流が最大電流を超えている場合は、個々の分散電極１０８ａ−ｄのいずれかが所定の最大抵抗を超えているかどうかの決定がなされる（ステップ７０８）。最大抵抗を超えている場合は、エラーメッセージが表示され（ステップ７１０）、システムがエラーモードに入る（７１２）。最大抵抗を超えていない場合は、所定量の小さな抵抗を、電流が最も高い分散電極１０８ａ−ｄに加えて（ステップ７１４）、個々の分散電極の抵抗値を保存することができる（７１６）。このシステムは、ついで、通常の動作モードに戻り（７１８）、パッド電流を再び測定して（７０２）、各分散電極１０８ａ−ｄの電流が所定の最大電流以下になるまで手順を繰り返す。

本発明の実施例の設計及び実用を図に示す。ここでは、同じ要素には共通の符号をつけている。
図１は、モノポーラ電気外科手術デバイスを介して電気外科手術を提供する典型的なシステムを示す図である。 図２は、本発明の原理による患者のリターン電極電流を制御する回路の一実施例を示すブロック図である。 図３は、本発明の原理による電気外科手術を提供するシステムの一実施例での配電モデルを示す図である。 図４は、本発明の原理による、分散電極電流を用いて分散電極の完全性をチェックする一の実施例を示すフローチャートである。 図５は、本発明の原理による、分散抵抗を用いて分散電極の完全性をチェックする一の実施例を示すフローチャートである。 図６は、本発明の原理による電気外科手術システムにおける分散電極電流のバランシングを行う一の実施例を示すフローチャートである。 図７は、本発明の原理により、高電流電極に抵抗を加えることによって分散電極電流のバランシングを行う一の実施例を示すフローチャートである。

Claims (6)

1. 高周波電流をモノポーラ電気外科手術装置に送出する高周波電源において：
   電気エネルギィ源と；
   前記エネルギィ源に活性電極を取り外し可能に取り付ける活性電極コネクタと；
   前記エネルギィ源に少なくとも二つの分散電極を取り外し可能に接続する少なくとも二つの分散コネクタと；
   前記活性電極から前記少なくとも二つの分散電極を通る電流をバランスさせる電流バランシング回路と；
   を具えることを特徴とする高周波電源。
2. 請求項１に記載の高周波電源が、更に、前記少なくとも二つの分散電極の個々の電流あるいは抵抗を監視するモニタを具えることを特徴とする高周波電源。
3. 請求項２に記載の高周波電源が、更に、いずれか一つの分散電極を流れる前記電流が別の分散電極を流れる電流を所定の量だけ超えている場合、あるいは、いずれか一つの分散電極の抵抗が所定の最大抵抗を超えている場合に、信号を出力するアラームを具えることを特徴とする高周波電源。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の高周波電源が更に、第３の分散電極を前記エネルギィ源に取り外し可能に取り付ける第３の分散電極コネクタを具えることを特徴とする高周波電源。
5. 請求項４に記載の高周波電源が更に、第４の分散電極を前記エネルギィ源に取り外し可能に取り付ける第４の分散コネクタを具えることを特徴とする高周波電源。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の高周波電源において、前記エネルギィ源が、約１ないし３アンペアの電流を提供するように構成されていることを特徴とする高周波電源。
   

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