JP3046274B2 - 電気外科器の高電圧電源装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、生体の止血あるい
は切開等をする電気外科器に対して高周波高電圧を出力
する高電圧電源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、生体の止血あるいは切開等をする
電気外科器に対して高周波高電圧を出力する高電圧電源
装置として例えば特公平６−００４０７６号公報に記載
されたものがある。図６は、同公報に記載された高電圧
電源装置の主たる構成を示したブロック図である。図６
に示すように、この高電圧電源装置は商用電源の交流１
００ボルトを電源とするものであり、交流１００ボルト
電圧を数百ボルト電圧に昇圧する昇圧トランス５１と、
この昇圧トランス５１から出力された電圧を点弧角制御
する高圧トライアック５２と、この高圧トライアック５
２により制御された電圧を整流して直流高電圧（＋Ｈ
Ｖ，−ＨＶ）を出力する整流回路５３と、この整流回路
５３からの直流高電圧を充放電するコンデンサC１及び
スイッチングデバイス５４と、コンデンサC１の充放電
エネルギーの供給を受けてコンデンサＣ２と高周波トラ
ンス５５の１次コイルとで構成される共振回路で高周波
電圧を生成するとともに、高周波トランス５５の２次コ
イルから減衰波形の高周波高電圧を出力する出力回路と
を備えたものである。上記高周波トランス５５の１次コ
イルと２次コイルはフェライトで結合されており、結合
度を高めたものである。また、高周波トランス５５の２
次コイルから出力される減衰波形の高周波高電圧は、直
流成分遮断用のコンデンサＣ，Ｃを介して例えばプラズ
マ噴射用のハンドピース２の電極９と、横たわった患者
と電気的に接触する対極板１２とに印加される。尚、高
周波トランス５５の１次コイルの電流を検出する電流セ
ンサ５６が設けられており、検出電流に対応した電圧信
号を高圧トライアック５１にフィードバックして高周波
トランス５５の２次コイルからの出力電力が設定電力に
なるように制御される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の電気外科器
の高電圧電源装置は、昇圧トランス５１で昇圧した交流
の高電圧を高圧トライアック５２で点弧角制御した電圧
を整流回路５３で整流することによって直流高電圧（＋
ＨＶ，−ＨＶ）を得たうえ、その直流高電圧をコンデン
サＣ１、スイッチングデバイス５４で充放電することに
よって高周波電圧を得るというように構成されているた
め、昇圧トランス５１、高圧トライアック５２、整流回
路５３、コンデンサＣ１、及びスイッチングデバイス５
４等の耐電圧特性を上げなければならない。そのため、
上記従来の高電圧電源装置は大型になり、且つ高価にな
るという問題がある。

【０００４】そこで本発明では、小型で安価な電気外科
器の高電圧電源装置を提供することを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題は、特許請求の
範囲の欄に記載された電気外科器の高電圧電源装置によ
り解決することができる。

【０００６】請求項１，２，３，４，５記載の電気外科
器の高電圧電源装置によれば、スイッチング制御手段
が、インダクタに流れている直流電流を周期的に遮断す
ることによりインダクタにインパルスを発生させて高周
波トランスの1次コイルにインパルスの電気エネルギー
を蓄積させるとともに、高周波トランスの1次コイルに
蓄積されたインパルスの電気エネルギーに対応した電流
を高周波トランスの1次コイルに接続された共振回路に
周期的に流すように制御するため、高周波トランスの２
次コイルから電気外科器に対してプラズマを発生させる
ことが可能な高周波電圧が出力される。これにより、電
気外科器と患部組織間にプラズマが発生し、プラズマに
より伝達される熱エネルギーによって患部組織が外科的
な処置をされる。上記のようにインダクタに直流電流を
流す直流電源の出力電圧は高電圧のインパルスに比べて
低電圧で良く、直流電源の部品の耐電圧を低くすること
ができるため、直流電源を小型化することが可能であ
り、電気外科器の高電圧電源装置を小型で安価に構成す
ることができる。

【０００７】

【発明の効果】本発明によれば、電気外科器の高電圧電
源装置を小型化し、安価に提供することができるという
効果がある。

【０００８】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態に付い
て説明する。図１は、本発明の電気外科器の高電圧電源
装置を用いた電気外科装置の全体構成を模式的に示した
概略斜視図である。尚、本実施の形態では止血処置をす
るプラズマ噴射式のハンドピース２を電気外科器として
説明する。また、上記高電圧電源装置は後述するように
本体１に内蔵されている。尚、本高電圧電源装置は電気
メス等の電気外科器に対しても高周波高電圧を供給する
ことができる。

【０００９】ハンドピース２は、ガス供給源３からガス
管３ａ、本体１、ガス供給チューブ４を介して例えばア
ルゴンガス等の不活性ガスが供給されるセラミック製の
プラズマ噴射部５と、当該プラズマ噴射部５を収容・支
持し作業者が把持し得るペンシル状に成形された合成樹
脂製ケーシング部材から成る把持部６とから構成されて
いる。上記ガス供給経路により、本体１に備えられた後
述するガス流量調整器２１およびガス管３ａを介して本
ハンドピース２のプラズマ噴射部５に不活性ガス（アル
ゴンガス等）を供給することができる。そして、プラズ
マ噴射部５に送られた不活性ガスは、ガス噴射口１０か
ら外部に噴射される。また、ハンドピース２はケーブル
７およびコネクタ８を介して本体１と電気的に接続され
ており、このケーブル７は、ハンドピース２内の電極9
に接続される。なお、後述する高電圧電源装置（高電圧
発生部）２２（図2参照）からの高周波高電圧が上記電
極９と、対極板１２（一般に患者が横たわって患者と電
気的に接触する。）とに印加される。

【００１０】上記電極９の先端部分はガス噴射口１０近
傍において露出している。この構成によって、電極９と
対極板１２間に上記高周波高電圧が印加された際、電極
９の先端部と患者間に生じたアーク放電によってガス噴
射口１０から外部（患部）に噴射される不活性ガスがプ
ラズマ化され、当該プラズマ化されたガスによって伝達
された熱エネルギーによって患部組織の外科的な処置を
行うことができる。

【００１１】一方、本ハンドピース２の把持部６の一部
には、押しボタン式スイッチ１１を配したスイッチ機構
が備えられている。これにより医者は、外科処置の最中
に当該スイッチ１１を指で操作することによって、本体
１からハンドピース２へのガス供給や上記電極９、対極
板１２間への電力出力のオン／オフ制御を行なうことが
できる。

【００１２】次に、本体１の構成について説明する。図
２は本体１の内部構成を模式的に示したブロック図であ
る。図２に模式的に示すように、本体１には、ハンドピ
ース２に不活性ガスを一定の圧力で供給するためのガス
流量調整器２１、高周波高電圧を出力する高電圧電源装
置（高電圧発生部）２２および電気外科装置全体を制御
するための制御部２３が備えられている。

【００１３】本体１に備えられた上記ガス流量調整器２
１はアルゴンガス等の不活性ガスをハンドピース２に一
定量供給するためのバルブである。すなわち、図１およ
び図２に示すように、このガス流量調整器２１はガス管
３ａを介して外部のガス供給源３に接続されると共に、
ガス管３ａおよびジョイント部４ａを介して前記ガス供
給チューブ４に連通している。このガス流量調整器２１
は、前記制御部２３と電気的に接続されており、当該制
御部２３からの作動信号に基づいてその作動が制御され
る。このため、所定流量の不活性ガスをハンドピース２
のプラズマ噴射部５へ送出することができる。

【００１４】上記制御部２３は、本体１表面の操作パネ
ル２４上の設定スイッチやガス流量調節器等から入力し
た操作信号あるいはハンドピース２に設けられたスイッ
チ１１からの操作信号に基づいて、高電圧電源装置２２
から出力する高周波高電圧の電力値や不活性ガス供給量
を制御するものである。この制御部２３は、典型的には
ＣＰＵ（プロセッサ）を中心としてＲＯＭ、ＲＡＭ、入
力処理回路、出力処理回路およびガス流量制御回路等か
ら構成されている。ＣＰＵは、ＲＯＭに格納された所定
の制御プログラムに従って、電気外科装置の全体を制御
する。

【００１５】さらに、図２に示すように、ガス流量調整
器２１の下流域におけるガス管３ａの一部に当該ガス管
３ａ内を流れる不活性ガスの供給状態を検知するセンサ
２５が上記制御部２３と電気的に接続された状態で装備
されている。このセンサ２５の構造自体はガス管３ａ内
の圧力変化あるいはガス流速差から間接的に管内の不活
性ガス供給状態を検知し得る一般的なものであり、その
検知信号は上記制御部２３に随時送信される。そして、
制御部２３は受信した当該検知信号に基づいて高電圧電
源装置２２から本ハンドピース２に供給する電力出力を
制御することができる。

【００１６】次に、高電圧電源装置２２の構成と作用に
ついて、図3を参照しながら説明する。図3は、高電圧電
源装置２２の構成を示した回路ブロック図である。図3
に示すように高電圧電源装置２２は、交流１００ボルト
を電源として入力し、これを所定の電圧に降圧する降圧
トランス３１と、降圧された電圧を整流する整流回路３
２と、整流された電圧を所定の直流低電圧に安定化する
低電圧安定化回路３３と、低電圧安定化回路３３からの
直流低電圧が一端部に印加されるインダクタＬ１と、直
流成分遮断用のコンデンサＣ，Ｃを介して前記ハンドピ
ース２の電極９と対極板１２とに２次コイル３４ｂから
高周波高電圧を出力する高周波トランス３４と、二つの
スイッチングデバイス３６，３７と、スイッチングデバ
イス３６，３７をスイッチング制御する発振制御回路３
５と、ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３と、高周波トランス
３４の１次コイル３４ａに接続されて高周波共振回路の
リアクタンス成分となるコンデンサＣ１と、高周波トラ
ンス３４の１次コイル３４ａの電流を検出する電流セン
サ３８とを備えている。尚、この電流センサ３８は高周
波トランス３４の１次コイル３４ａの電流に対応した電
圧信号を発振制御回路３５に出力し、スイッチングデバ
イス３６，３７のスイッチング周期を可変させることに
よって高周波トランス３４の出力電力を設定値に制御す
るために用いられるものである。また、高周波トランス
３４の１次コイル３４ａと２次コイル３４ｂが巻装され
たボビンに鉄心等を挿入し、その鉄心等の位置を調節可
能とすることにより、同コイル３４ａ，３４ｂ間の結合
度を可変できる。上記コイル３４ａ，３４ｂ間の結合度
を可変する手段として、上記鉄心等の位置調節以外にコ
イル３４ａ，３４ｂ間の距離を調整するようにしても良
い。尚、この高電圧電源装置は、前記説明では交流１０
０ボルト電圧を電源としたが、バッテリを電源として低
電圧安定化回路３３で直流低電圧に安定化してもよい。

【００１７】次に、高電圧電源装置の動作について説明
する。交流１００ボルト電圧が降圧トランス３１に印加
されると、この１００ボルト電圧は例えば４０ボルトに
降圧される。この降圧された電圧は整流回路３２で直流
電圧に変換されたあと、低電圧安定化回路３３で直流低
電圧に安定化されてインダクタＬ１に出力される。イン
ダクタＬ１にはスイッチングデバイス３６が接続されて
おり、発振制御回路３５からのスイッチング制御信号に
よりオンオフされる。尚、図４は発振制御回路３５から
出力されるスイッチング制御信号の波形図であり、ダイ
オードＤ２に接続されたスイッチングデバイス３７も図
４に示す波形のスイッチング制御信号によりオンオフさ
れる。

【００１８】上記発振制御回路３５からの最初のスイッ
チング制御信号によりスイッチングデバイス３６がオン
にスイッチングされ、インダクタＬ１に電気エネルギー
が蓄積されたあと、スイッチングデバイス３６，３７が
オフにスイッチングされると、その瞬間にインダクタＬ
１に高電圧インパルスが発生する。この高電圧インパル
スはダイオードD１、コンデンサC１を介して高周波トラ
ンス３４の１次コイル３４ａに通電されるため、同１次
コイル３４ａに電気エネルギーが蓄積される。次に、ス
イッチングデバイス３６，３７がオンにスイッチングさ
れると、インダクタＬ１に再度、電気エネルギーが蓄積
されるとともに、高周波トランス３４の１次コイル３４
ａに蓄積されていた電気エネルギーが、高周波トランス
３４の１次コイル３４ａのインダクタンス、コンデンサ
Ｃ１、ダイオードD３（抵抗成分として接続されてい
る）、及び電流センサ３８の１次コイルとで構成された
高周波共振回路に供給され、高周波共振されるため、高
周波トランス３４の１次コイル３４ａに高周波電流が通
電される。その結果、高周波トランス３４の２次コイル
３４ｂから図５に示すような減衰波形を有する高周波高
電圧が出力される。尚、この減衰波形は、前記スイッチ
ング制御信号のデューティ比、及び前記高周波トランス
３４の１次コイル３４ａと２次コイル３４ｂ間の結合度
を変えることにより任意に選択できる。高周波トランス
３４の２次コイル３４ｂから出力された減衰波形を有す
る高周波高電圧は、直流遮断用のコンデンサＣ，Ｃを介
して前記ハンドピース２の電極２と対極板９とに印加さ
れる。電流センサ３８は、高周波トランス３４の１次コ
イル３４ａの電流に対応した電圧信号を発振制御回路３
５に出力し、スイッチングデバイス３６，３７のスイッ
チング周期を可変させることによって高周波トランス３
４の出力電力を予め設定された値に制御する。

【００１９】以下、電気外科装置で止血処理を行う際の
作動態様について説明する。先ず、本体１表面に設置さ
れた操作パネル２４上に設けられた電源スイッチ（図示
せず）をオンすることによって、本体１に商用電源から
電力が供給される。次いで、ハンドピース２を把持した
医者が、当該ハンドピース２に装備された押しボタン式
スイッチ１１をオンすることによって、制御部２３から
の作動信号が本体１に備えられたガス流量調整器２１に
送信される。このことによって、ガス流量調整器２１が
開放作動し、上記ガス供給源３からガス管３ａ、センサ
２５およびガス供給チューブ４を介して本ハンドピース
２内の作用部５に不活性ガスが供給される。このように
して供給された不活性ガスは、次いで上記ガス噴射口１
０から外部（患部）に噴射される。

【００２０】このとき、上記センサ２５によってガス管
３ａ内を流れる不活性ガスの供給状態がそのガス流速差
または圧力変化に基づいて検知されており、その検知信
号は制御部２３に送信されている。而して、所定の量の
ガスがハンドピース２のプラズマ噴射部５に供給されて
いることを示す検知信号がセンサ２５から制御部２３に
送信されると、制御部２３から作動信号が高電圧発生部
２２に送信される。そして、当該高電圧発生部２２から
前記電極９と対極板１２間に所定の高周波高電圧が印加
される。

【００２１】上記電極９と対極板１２間に所定の高周波
高電圧が印加された結果、当該電極９先端部と患者の患
部間にアーク放電が生じ、その周囲を流れる不活性ガス
がプラズマ化される。そして、医者が本ハンドピース１
２を操作し、その先端（ガス噴射口１０）を患部に接近
させることで、ガス噴射口１０から噴出する当該プラズ
マ化ガスを患部に照射することができる。これにより、
患部の血液が穏やかに凝固され、止血される。尚、患部
の熱侵襲が深い場合には、高周波トランス３４のボビン
に挿入された鉄心の位置を調節し、１次コイル３４ａ，
３４ｂ間の結合度を弱くして熱侵襲を浅くすることがで
きる。

【００２２】医者が上述の操作手順に従って患部の電気
外科処置を終えた際には、ハンドピース２上の押しボタ
ン式スイッチ１１をオフすることによって制御部２３は
電力の出力を停止する。同時に、ガス流量調整器２１が
停止し、ハンドピース２への不活性ガスの供給が終了す
る。そして、最後に操作パネル２４上の電源スイッチを
オフすることで、電源の供給を停止する。

【００２３】以上説明した電気外科器の高電圧電源装置
は、高周波トランスの高周波共振回路に通電する高電圧
インパルスを直流低電圧から生成することができるた
め、直流低電圧を出力する回路の耐電圧特性を下げるこ
とができる。そのため、同電源装置を小型化することが
でき、また回路の構成が簡単であるため、安価に提供す
ることができる。尚、この高電圧電源装置は、前記説明
では交流１００ボルト電圧を電源としたが、バッテリを
電源とすれば、より小型化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】電気外科装置の全体構成を模式的に示した概略
斜視図である。

【図２】電気外科装置の本体の内部構成を模式的に示し
たブロック図である。

【図３】高電圧電源装置の回路ブロック図である。

【図４】発振制御回路のスイッチング制御信号の波形図
である。

【図５】高周波トランスの出力電圧の減衰波形図であ
る。

【図６】従来の高電圧電源装置の回路ブロック図であ
る。

【符号の説明】 ２ ハンドピース ９ 電極 １２ 対極板 ２２ 高電圧電源装置 ３１ 降圧トランス ３２ 整流回路 ３３ 低電圧安定化回路 ３４ 高周波トランス ３５ 発振制御回路 ３６，３７ スイッチングデバイス Ｌ１ インダクタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古舘 貴雄 愛知県尾西市北今字定納28番地 株式会 社メックス内 (56)参考文献 特開 昭63−24933（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−298996（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A61B 18/00 - 18/28

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラズマにより伝達される熱エネルギー
   によって患部組織の外科的な処置をする電気外科器に対
   して前記プラズマの発生可能な高周波電圧を2次コイル
   から出力する高周波トランスと、通電中の直流電流が遮
   断された場合にインパルスを発生するインダクタと、前
   記直流電流を周期的に遮断することにより前記インダク
   タに前記インパルスを発生させて前記高周波トランスの
   1次コイルに前記インパルスの電気エネルギーを蓄積さ
   せるとともに、前記高周波トランスの1次コイルに蓄積
   された前記インパルスの電気エネルギーに対応した電流
   を前記高周波トランスの1次コイルに接続された共振回
   路に周期的に流すスイッチング制御手段とを備えた電気
   外科器の高電圧電源装置。
2. 【請求項２】 スイッチング制御手段は、インダクタに
   直流電流を通電させる制御と、高周波トランスの1次コ
   イルに蓄積されたインパルスの電気エネルギーに対応し
   た電流を共振回路に流す制御とを同期して行う請求項１
   記載の電気外科器の高電圧電源装置。
3. 【請求項３】 直流電流は、交流電流を整流して得られ
   た請求項1又は２記載の電気外科器の高電圧電源装置。
4. 【請求項４】 直流電流は、バッテリから得られた請求
   項1又は２記載の電気外科器の高電圧電源装置。
5. 【請求項５】 前記高周波トランスの1次コイルと2次コ
   イルの結合度合いを可変にした請求項１，２，３又は４
   記載の電気外科器の高電圧電源装置。