JPS6158652A - 電気外科用ゼネレータの出力電極接続回路を光学的に分離するための回路 - Google Patents

電気外科用ゼネレータの出力電極接続回路を光学的に分離するための回路

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JPS6158652A JP60179219A JP17921985A JPS6158652A JP S6158652 A JPS6158652 A JP S6158652A JP 60179219 A JP60179219 A JP 60179219A JP 17921985 A JP17921985 A JP 17921985A JP S6158652 A JPS6158652 A JP S6158652A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） この発明は電気外科用ゼネレータに関するものであり、
特にこの種のゼネレータにおける出力電極接続回路を光
学的に分離するための回路の改善に関するものである。
（発明の背景） 第１図について述べると、出力変圧器１４全通して出力
電極回路部１２に接続された電気外科用ゼネレータが例
示されており、ゼネレータ１０はハンドピース切換回路
部１６、電気外科用信号源１８及び帰路電極監視回路部
２０からなっており、又出力電極回路部１２は動作電極
２２を備えたノーンドビース、及び患者２６に接続され
た帰路電極２４かもなっている。従って、源１８からの
電気外科用電流は出力変圧器１４の二次巻線２７の上側
から動作電極及び患者を通って帰路電極に達し、そして
二次巻線の下側に返される。切断又は凝固のような電気
外科的行為は動作電極で行われる。
帰路電極の大きさはそれの電流密度が生理学的に良好な
値に低減されるような大きさである。
一般にハンドピースにはスイッチ（図示されていないが
、切換回路部１６に組み込まれている）が設けられてい
て、これにより使用者は動作電極において切断が行われ
るか又は凝固が行われるかを決定することができる。切
換回路部１６はスイッチ位置に応答して線１６ａ上に制
御信号を加え、源１８がハンドピースに切断又は凝固電
流を供給するようにする。このような回路部は米国特許
第３６９９９６７号及び３８０１８００号に記載されて
おり、この両者をここに援用する。
患者が帰路電極に適当に接続されているか否かを確かめ
るために帰路電極に監視回路部全接続することも又知ら
れている。患者が不適当に接続されている場合には、警
報信号が線２Ｏａ上に加えられて源１８を使用不能にす
ることができる。帰路電極として単片素子又は三片素子
を使用することも知られており、三片素子は一般的には
分割帰路電極と呼ばれている。患者に対する単片又は三
片帰路電極の連続性を監視するための回路は米国特許第
４２００１０４号、第４４１６２７’６号及び第４４１
６２７７号に開示されており、これらのすべてをここに
援用する。
（従来技術の問題点） 前述のハンドピース切換回路部及び帰路電極監視回路部
の共通の特徴はそれらが第１図でわかるように出力電極
回路部に接続されていることである。従って、出力′電
極回路部からそれらの回路を通して接地に流れる漏れ電
流はそれらの回路から接地に至る漏れキャパシタンス２
６及び２８のために発生することがある。更に、出力変
圧器の二カ゛う 次巻線２７がこの漏れ電流も二次巻線と接地との間の漏
れキャパシタンスのために発生することがある。この漏
れキャパシタンスの半分は３０で且つ残りの半分は３２
で示されている。これらすべてＡの漏れキャパシタンス
の源は、３６で示されたも〆近つな小面積接触が患者に
接続された電極、支持具、体温計又は類似の装置におい
て行われているような場合には電気外科的治療を受けて
いる患者がこの小面積接触を通して接地３６に接続され
１こ状態になることがあるので、潜在的に有害である。
その場合には電気外科的電流が、（ａ）出力室５極回路
１２、（］））接触点３４、（ｃｌゼネレータを接地し
ている電線３８（ここで、一点鎖線はゼネレータのシー
ヤーシ全示している）。（ｄ、）漏才］キャパシタンス
２６〜３２、及び（θ）回路１６又は２０からなる回路
において出力電極回路部１２へと逆戻りして流れるであ
ろう。十分に大きい電流は接触点３４において火傷を生
じさせることがある。
前述の問題を緩和するために、ハンドピース切換回路部
】６及び帰路電極監視回路部２０を接地３６から電気的
に分離し、従って漏れギヤバシタンス全減小させて漏れ
電流全減小させる種種の試ある。特に、前述の諸米国特
許は回路Ｉ６及び２０を分離Ｊ−るための回路構成を開
示している。
例えば、米国特許第４２００１．０４号においては分割
帰路？１℃極を監視する監視回路であって接地かも分離
されているものがそれの第２図に開示されている。特に
、監視回路をそれの′市原に対（−で分離するために電
源変圧器が使用されていて、それからの警報信号は電気
外科用信号源に光学的に結合されており、この光学的結
合が線１６ａの代わりになっている。しかしながら、電
源変圧器を通る漏れキャパシタンスはそれを流れる電流
が患者の安全のために更に低減されなげればならないよ
うな大きさのものであることがこの発明に従って測定さ
れた。
更に、米国特許第３８０１８００号には接地から分離さ
れたハンドピース切換回路部が開示されている。やはり
、その回路部をそれの電源に対して分離するのに電源変
圧器が使用されていて、それからの制御信号は電気外科
用信号源に光学的に結合されておシ、この光学的結合が
米国特許第４２００１０４号に関して前述したのと同様
の方法で線２０ａの代わりになっている。やはり、この
回路は、電源変圧器を通る漏れキャパシタンスがそれを
流れる電流を患者の安全のために更に低減しなければな
らないような大きさのものであるので、前述の欠点全骨
けやすい。
（発明の目的） この発明は従来技術の前述の諸問題を一層緩和するもの
である。
この発明は又、電気外科用ゼネレータの出力電極回路部
に接続されているハンドピース切換回路部及び帰路電極
監視部のような回路に関連して電力及びデータの１こめ
の光学的結合全提供する。
（好適な実施例の説明） 今度は図面について述べるが、各図面における同様の符
号は同様の部品を示している。
第１図を見ると、この発明による装置の実施例が示され
ているが、この発明は光学的に分離されたハンドピース
切換回路部１６及び光学的に分離された帰路電極監視回
路部２０において電力及びデータに対ｌ−で光学的結合
ヲ使用していることを特に特徴としている。この特徴を
今度は第２図について説明するが、第２図はこの発明に
よる光学的に分離されたハンドピース切換回路に向けら
れている。
第２図において、ハンドピース切換回路部１６は既知の
方法でハンドピース四に配置されＴこスイツチ３８及び
４０を備えている。スイッチ３８及び４０はそれぞれ暁
光ダイオード（ＬＦｉＤ）４２及び４４と直列になって
いる。両ＬＥＤはランプ４８を備えた電源４６によって
給電され、ランプは典型的には１２ボルトであるような
電圧源５０に接続されており、且つ３６において接地さ
れている。
ランプは光音電流に変換することのできる素子５６〜６
０の配列体５４を照明する。このような素子の代表例は
太陽電池として知られている半導体接合素子である。三
つの光電池が図示されているけれども、配列体を構成す
る光電池の数は特定の応用例に応じて変えることができ
るものと理解されるべきである。配列体の面積は典型的
には１インチ（２，５４ｃｒｎ）Ｘ２インチ（５，０８
ｃ１ｎ）の面積である。配列体の開放電圧は一般的には
１．５ボルトであり、且つ短絡電流は日光で１２ミリア
ンペアであり又２．５ワツトのランプで６ミリアンペア
である。
ＬＥＤ４２及び４４はそれぞれホトトランジスタ４３及
び４５に光学的に結合されており、そして両ホトトラン
ジスタはそれぞれコレクタが電源端子４７及び４９に且
つエミッタＩ゛接地３６に接続されている。この両端子
における電源電圧の値は例えば５ボルトでよい。出力端
子５１及び５２は既知の方法で電気外科用信号源１８の
信号源に当てられ、これにより源１８はスイッチ３８又
は４０のいずれが操作されＪを応じて出力電極回路部１
２に切断電流又は凝固電流を供給する。ハンドピース１
７は又、線路に直流電流が流れるのを防止するコンデン
サ５９を介して変圧器１４の二次巻線２７の上側に接続
されている。
動作の際、スイッチ３８が閉じられて、これにより動作
電極２２に切断タイプの電流を供給するという使用者側
の希望が示されたと仮定すれば、直流電流が太陽電池配
列体５４からスイッチ３８及びＬＥＤ　４２ｅ通って流
れ、従って光ビームがホトトランジスタ４３に導かれる
。そこで端子５１からの制御信号が信号源に加えられ、
これにより　　　　　（１切断タイプの信号がコンデン
サ５９を介してハンドピース１７の動作電極２２に供給
される。第２（１υ 図から察知されるように、ハンドピース切換回路１６は
簡単で経済的である。米国特許第３８０′１８００号に
開示されたもののような従来の切換回路においては、電
流制限の目的でＬＦｉＤと直列に抵抗が通常使用されて
いる。しかしながら、太陽電池配列体５４は自己限流的
であり、前述のように、２．５ワツトのランプで照明さ
れたときには６ミリアンペアの短絡電流しか供給しない
。それゆえ、従来技術の抵抗の必要性は排除される。
更に、米国ｔｈ許第３８０１８００号に使用されたもの
のようなハンドピース切換回路部に［重用された電源変
圧器を除去することによって、相当の経済化が可能であ
る。すなわち、この発明の回路構成によって電源変圧器
が除去されるだけでなく、これに関係した漏れキャパシ
タンス、駆動回路部、及び出力フィルタも除去される。
これに関して注意するべきことであるが、幾つかの太陽
電池全単一のランプ４８で駆動することができる。
漏れキャパシタンスの減小に関して、米国特許第３８０
１８００号のハンドピース切換回路部に関係した漏れキ
ャパシタンス２６は約１５ＰＦであることに注意するべ
きである。出力変圧器１４に関係した全漏れキャパシタ
ンス（すなわチ、第１図のキャパシタンス３０及び３２
）は典型的には約２０ＰＦ″′Ｃあって、キャパシタン
ス３０及び３２はそれぞれ約１０ＰＦである。従って、
二次巻線２７の上側に関しては、漏れキャパシタンスは
約２５ＰＦであって、そのうち１５ＰＦがキャパシタン
ス２６に関係し且つ１０　ＰＦがキャパシタンス３０に
関係している。２５　ＰＦの全キャパシタンスは電気外
科用ゼネレータの典型的な出力電圧において約１８０ミ
リアンペアを運ぶことができる。この発明により光学的
結合を用いてハンドピース切換回路１６に給電すること
によって、漏れ電流は約７０ミリアンペアに低減される
。従って、点３４のような接触点において火傷が発生す
る可能性は従来技術のものに対して相当に少なくされる
。又注意しておくが、この発明の電源４６から得られる
電力は米国特許第３８０１８００号において利用された
電源から得られるものの約４分の１である。それにもか
かわらず、源４６から得られる電力はソリッドキーイン
グには十分すぎ゛るほどである。
更に注意しておくべきことであるが、高電圧分離式電力
のために太陽電池を使用することは文献に記載されてい
るが、しかし、回路１６及び２゜のような回路部に関し
て太陽電池全使用してゼネレータ出力の接地との結合を
低減することは新しいことであり、患者の安全性におけ
る実質的な改善を考慮すると、特に有利なことである。
第３図について述べると、この発明による例示的な光学
的に分離された帰路電極監視回路２０が示されている。
この回路は発振器６１金備えているが、これは電極２４
ａ及び２４ｂからなる分割帰路電極に関連して使用され
ている。この発振器の動作周波数は電極２４．　ａと２
４．　ｂとの間に配置されγこ患者の抵抗値に従って変
化する。発振器の出力はｙＦＴ　８２’ｅ通してＬＥＩ
）８４に加えられろ、ＬＥＤの光学的出力はホトトラン
ジスタ８５に、従って電気外ｆ４−用信号源１８の信号
源に加えられて、患者が分割帰路電極にイく適当に接続
さ石ている場合には光の信号源を使用不能にする（岐い
は少なくとも警報信号ケ与える）。発振器６１及びＬＥ
Ｄ８４は前述のハンドピース切換回路１６の給電に類似
した方法でｉ源１）１によって給電される。
吟 発振器６１は帰還抵抗６４及び６８某備えた演算増幅器
６２ｆＫ：含んでいる。抵抗６４と帰路電接素子２４．
　ｂとの間にはコンデンサ６６が接、読さね。
ている。抵抗６８と電極２４ｂとの間には抵抗７゜並び
に反対極性のダイオード７２及び７４が接続されている
。電極２４ａと抵抗６８との間にはコンデンサ７８及び
８０全通って監視回路２０ｉＣ流れる電気外利用市流の
影響を減小さ亡るｆこめに無線周波フィルタ７６が接続
されている。線７９はコンデンサ７８及び８０間の点か
ら二次巻線２７の下側に接続されて訃り、この接続は米
国特許第４４１６２７６号に記載されたものに対応して
いる。
発振器６１の出力は、Ｔ、ＥＤ８４及び抵抗８６と直列
になっているＦＥＴ８２に加えられる。この回路部は、
直列接続の太陽電池９ｏないし１０４からなる太ｌｉＭ
電池配列体８８を備えているような電源１）１によって
給電される。太陽電池は光源１０６によってエネルギー
を付与されるが、この光源ば５ボルトであるような電圧
供給端子１）０と接地３６との間に接続されたランプ１
０８からなるものでよい。ＬＥＤ　８’４の光学的出力
はホトトランジスタ８５に加えられる。特に、この光学
的出力は単安定回路１）２及び低域フィルタ１）３によ
って電圧に変換される。単安定回路は電圧供給端子１）
０に接続されており、且つこれとの回路に抵抗１）４を
備えている。単安定回路の出力は抵抗１）６及びコンデ
ンサ１）８からなる低域フィルタ１）３に加えられる。
低域フィルタによって取り出された電圧は更に、米国特
許第４２００１、０４号の第３図に示され１こような回
路によって処理されて、電気外科用信号源１８の信号源
に適当な警報信号全力えるが、フィルタ１）３からのこ
の信号は端子１２０及び１２２間に発生される。
動作の際、帰路電極監視回路２０は電源１）１によって
ｉ給電されるが、この場合太陽電池配列体８８からの出
力電力は概（７て配列体５４に関して前述したものに対
応する。この電源が動作させろことのできない回路は多
く存在するが、しかしながら、この発明の帰路電極監視
回路が簡県なために、これはこの発明の太陽電池電源に
よって有効に且つ確実に動作させることができろ。発振
器６１０周波数は電極２４．　ａ及び２４　ｂ間のｍ者
の抵抗値によって変化する。従ってＬＩＩＤ８４からホ
トｌ・ランジスタ８５に結合さ才また信号の周波数は単
安定回路１）２からのパルス列の周波数の変化ｒ同様に
変化する。従って、低域フィルタ］−１，３Ｋ発生する
′電圧の大きさは単安定回路１）２からの出力パルス列
の周波数に比例することになる。それゆえ、患者が不適
当に帰路電極素子２４ａ及び２４ｂに接続されている場
合には電気外科用ゼネレータ１８を使用不能にＩるか又
は警報信号音りえるために利用することのできる信号が
発生される。
米国特許第４２００１０４号におけるような帰路電極監
視回路を分離するために電源変圧器が使用されている場
合には、漏れキャパシタンス２８が約１５ＰＦ″′Ｃあ
る。従って、二次巻線２７の下側から接地１での全漏れ
キャパシタンスは約２５ＰＦであり、このうち出力変圧
器による漏れキャパシタンス３２は１０　ＰＦである。
それゆえ、帰路電極監視回路２０のための電力がこの発
明に従って光学的に結合されている場合には、ハンドピ
ース切換回路部Ｊ６に関して前述したものに対応する漏
れ電流の減小があるすなわち、漏れ電流は約１８０ミリ
アンペアから７０ミリアンペアに低水 減さ咬る。すなわち、患者接続回路１６及び２゜の動作
端部と帰路端部として光学結合式回路を使用した場合に
は、唯一の残存する実質的接地結合は無線周波変圧器１
４におけるものであり、従って漏しキャバシタンス２６
ないし３２による全漏れインピーダンスは倍増する。こ
れは熱論患者の火傷の危険性を減少させる。
第３図の監視回路の種種の素子に対する値はイヒー　与
えられているが、これらの値は例示的なものであって、
この発明全限定するものではない。
抵抗６４−１００Ｋ コンデンサ６６−０．１ 抵抗６８−ＩＫ 抵抗７０−２００ コイル７６−２．５ コンデンサ７８及び８〇−各０．４７ 抵抗８６−１．５　Ｋ 抵抗１）４−１０に 抵抗１．１６−１００　Ｋ コンデンサ１）８−１ 上記の値は抵抗についてはオーム、キャパシタンスにつ
いては一イクロ＆アラド、インダクタンスについてはミ
リヘンリーで示しである。
（効果） 一般に、ハンドピース切換回路１６及び帰路型　　　　
　、！極監視回路２０は信号処理回路と考えることかで
きる。この発明はこれらの回路の漏れキャパシタンスを
ほとんどなくするものであり、各回路への入力電力は、
太陽電池配列体のような半導体接合形光・電流変換器を
照明する白熱電球によシ光学的に供給されている。これ
らの回路からの出力はＬＦＤのような素子からのもので
あって、ホトトランジスタのような素子によって検出さ
れろ。漏れキャパシタンスが最小限にされるだけでなく
、又高電圧に対抗する能力も太いに増大される。更に、
ハンドピース切換回路１６の結果的に生じる回路部は、
太陽電池接合キャパシタンスを無線周波ｙイルタ作用に
利用し且つ太陽電池の出力′成流制限を利用して抵抗器
を除去することができるので、極めて簡単である。帰路
電極監視回路２０は、米国特許第４４１６２７６号に記
載されたものよりも相当に簡単であるが、しかし、それ
ほど正確ではない。しかしながら、その正確さは、すべ
てではないが多くの用途に対しては十分である。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明による例示的回路の構成図であって、
従来技術の諸問題を図解するのにも利用されるものであ
る。 第２図はこの発明による例示的な光学的に分離されたハ
ンドピース切換回路の概略図である。 第３図はこの発明による例示的な光学的に分離された帰
路電極監視回路の概略図である。 これらの図面において、１０はゼネレータ、信号源、２
０は帰路電極監視回路部°、２２は動作電極、２４は帰
路電極、２ｊａ及び２４ｂは帰路電極素子、２６は患者
、３６は接地、３８及び４０はスイッチ、４２及び４４
は発光ダイオード、４３及び４５はホトトランジスタ、
４６は電源、４８はラング、５４は太陽電池配列体、５
６〜６０は太陽電池、６１は発振器、８４は発光ダイオ
ード、８５はホトトランジスタ、８５は太陽電池配列体
、９０〜１０４は太陽電池、１０６は光源、１０８はラ
ンプ、１）１は電源を示す。 代理人　弁理士　湯　　浅　　恭　　三（外５名）

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）電気外科用電流の源と、電気外科用電流を患者（
    ２６）に加えるための動作電極（２２）及びこの電流を
    源（１８）に返すための帰路電極（２４）を備えた出力
    電極回路部（１２）と、を備えている電気外科用ゼネレ
    ータ（１０）において、出力電極回路部（１２）と基準
    電位との間に接続された少なくとも一つの信号処理回路
    の電気的分離を、 前記の信号処理回路に光学的に電力を供給するための光
    学的電力供給装置（４６）、及び 前記の信号処理回路からの出力信号を前記の電気外科用
    電流源に光学的に結合するための光学的出力装置、を設
    けることによつて増大させたことを特徴とする前記の電
    気外科用ゼネレータ。
  2. （２）前記の基準電位が接地（３６）であることを特徴
    とする、特許請求の範囲第（１）項に記載のゼネレータ
    。
  3. （３）前記の信号処理回路が前記の動作電極のためのハ
    ンドピース（１７）に配置された少なくとも二つのスイ
    ッチ（３８、４０）を備えており、前記の光学的出力装
    置が前記のスイッチとそれぞれ関係した一対の出力素子
    （４２、４４）を備えていてこの出力素子のそれぞれが
    これを流れる電流に応答して出力光信号を発生し、且つ
    光学的電源供給装置（４６）が、前記の出力素子のため
    の電流を発生するための少なくとも一つの感光素子（４
    ８）であつて入力光に応答してこれを前記の電流に変換
    することのできる前記の感光素子と前記の入力光の源と
    を備えていることを特徴とする、特許請求の範囲第（１
    ）項に記載のゼネレータ。
  4. （４）前記の感光素子が半導体接合形光電流変換器から
    なつていることを特徴とする、特許請求の範囲第（３）
    項に記載のゼネレータ。
  5. （５）前記の感光素子が太陽電池からなつていることを
    特徴とする、特許請求の範囲第（３）項に記載のゼネレ
    ータ。
  6. （６）複数の前記の感光素子を備えていることを特徴と
    する、特許請求の範囲第（３）項に記載のゼネレータ。
  7. （７）前記の電気外科用電流源が前記の一対の出力素子
    （４２、４４）によつて発出された出力光信号にそれぞ
    れ応答する一対の更に別の感光素子（５６、５８、６０
    ）を備えていて、これにより、前記の一対のスイッチの
    いずれが閉じられたかを示す前記の電気外科用電流源に
    対するそれぞれの制御信号が発生されて、患者に加えら
    れる電気外科用電流の性質が確立されるようになつてい
    ることを特徴とする、特許請求の範囲第（３）項に記載
    のゼネレータ。
  8. （８）前記の信号処理回路が、前記の帰路電極（２４）
    に対する前記の患者の連続性を監視し、且つこの連続性
    の程度に応じて前記の電気外科用電流源の動作を変更す
    るための監視回路部（２０）からなつていることを特徴
    とする特許請求の範囲第（１）項から第７項までのいず
    れか一つに記載のゼネレータ。
  9. （９）前記の帰路電極（２４）が二つの分離した素子か
    らなつており、且つ前記の監視回路部（２０）が可変周
    波数発振器（６１）を備えていて、これの周波数が帰路
    電極の二つの素子（２４ａ、２４ｂ）の間の患者の抵抗
    値の関数であり且つそれの出力が出力素子（８４）に加
    えられて、これが発振器出力の関数である出力光信号を
    発出し、且つ前記の発振器及び前記の出力素子がこれら
    に供給される電流によつて給電されることを特徴とする
    、特許請求の範囲第（８）項に記載のゼネレータ。
  10. （１０）前記の監視回路部（２０）が、前記の発振器（
    ６１）及び出力素子（８４）のための前記の電流を発生
    するための少なくとも一つの感光素子であつて入力光に
    応答してこれを前記の電流に変換することのできる前記
    の感光素子と、前記の入力光の源と、を備えていること
    を特徴とする、特許請求の範囲第（９）項に記載のゼネ
    レータ。
JP60179219A 1984-08-15 1985-08-14 電気外科用ゼネレータの出力電極接続回路を光学的に分離するための回路 Pending JPS6158652A (ja)

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