JPH02181208A - 電力制御装置 - Google Patents

電力制御装置

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JPH02181208A
JPH02181208A JP1290128A JP29012889A JPH02181208A JP H02181208 A JPH02181208 A JP H02181208A JP 1290128 A JP1290128 A JP 1290128A JP 29012889 A JP29012889 A JP 29012889A JP H02181208 A JPH02181208 A JP H02181208A
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voltage
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、給電ユニットへの入力信号によって制御され
るレベルで交流電力出力信号を送出する給電ユニットを
具えている電力制御装置に関するものである。
本発明は特に電気外科用装置の電力を制御することに関
連するが、これのみに限定されるものではない。
〔従来の技術〕
シアチルミー装置の如き電気外科用装置は手術中に組織
を切り取ったり、血管を凝結させるような処置に屡用い
られている。手術部位に当てる手づかみ電極を経て無線
周波電流が手術個所に供給され、患者の人体の他の部位
に固定させた大面積の電極による患者からの帰還路が設
けられている。
安全で有効な手術を行うためには、負荷インピーダンス
が変化したら、患者に送出する電力を制御する必要があ
る。なお、負荷インピーダンスは手づかみ電極を組織に
接触させる個所及び接触される組織の特性に応じて変化
する。電力レベルは外科医が装置を用いながらの手術過
程に応じても調整し得るようにする必要がある。
〔発明が解決しようとする課題〕
現状では斯かる電力レベルの制御が、出力からの帰還と
、アナログ処理と、プリセットした電流及び電圧の限定
値とにより行われている。現在の技術では装置の電力曲
線（特性）を容易に変えることができず、即ち装置が果
たすのに必要な種々の機能に従って、しかもユーザが指
定した正面パネルの設定値に従って電力をインピーダン
スに応じて変化させるようにするのが困難である。電力
曲線の形状を種々の電力レベル設定値にて変えられるよ
うにするのが望ましいが、これは既存の装置では容易に
達成することができない。所望な電力曲線からのずれを
生ずることになるアナログ処理における非直線性を補償
することも困難である。
本発明の目的は上述した諸欠点を軽減させるのに用いる
ことのできる電力制御装置及び方法を提供することにあ
る。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は上述した種類の電力制御装置において、当該装
置が、前記出力信号の電圧及び電流の値を表す第１デジ
タル信号を取り出す回路と、前記装置の動作特性を表す
第２デジタル信号を取り出すデバイス４、各記憶位置が
前記給電ユニットへの入力信号供給用の情報を含んでい
る多数の記憶位置を有している記憶装置とを具えており
、前記出力電圧、電流又は動作特性が変化すると、前記
多数の記憶位置の内の別の記憶位置がアドレスされて、
これに応じて入力信号が変化して前記出力信号を制御す
るように、前記第１及び第２デジタル信号が相俟って前
記多数の記憶位置の内から１つの記憶位置を規定するよ
うにしたことを特徴とする。
前記第２デジタル信号を取り出すデバイスには手動セッ
ト可能なスイッチを含ませることができる。前記第１デ
ジタル信号はインピーダンス信号とするのが好適である
。本発明の好適例では、各記憶位置がインピーダンス信
号を表す情報を含んでいる多数の記憶位置を有している
第２記憶装置も具え、該第２記憶装置における記憶位置
が、前記出力信号の電圧値を表すデジタル信号及び前記
出力信号の電流値を表すデジタル信号によってアドレス
されるようにする。さらに他の好適例では前記第２デジ
タル信号がインピーダンスに対する所望電力曲線の形状
を表すようにする。本発明の他の好適例では、前記電力
制御装置が、前記記憶装置からの出力信号を前記給電ユ
ニットの出力信号からの帰還信号と比較する比較器も具
え、該比較器が前記給電ユニットへの入力を取り出すよ
うにする。さらに他の例では、前記比較器がアラームへ
の入力を供給し、且つ前記比較器の出力が予定量以上と
なると、前記アラームがアラーム信号を発生するように
する。本発明のさらに他の例では、前記電力制御装置が
手動セット可能な電力レベルスイッチも具え、前記給電
ユニットへの入力信号を前記電力レベルスイッチによっ
て示されるような所望電力レベルに従って調整し得るよ
うにする。さらに他の例では、前記記憶装置における記
憶位置が全電力における入力信号を表す情報を含み、且
つ当該電力制御装置が前記電力レベルスイッチによって
示されるような所望電力レベルに従って全電力における
前記入力信号を表す情報を変更するようにする。
さらに本発明は、給電ユニットが無線周波出力を発生す
るようにした前述した本発明による電力制御装置と、前
記給電ユニットからの無線周波電力信号を受信すべく接
続した患者用電極とを具えていることを特徴とする電気
外科用装置にある。
〔実施例〕
以下実施例について図面を参照して説明するに、先ず第
１図に示す本発明による電力制御装置は制御ユニット３
の制御下にて患者用動作電極２０へのライン２に電気外
科用の無線周波出力信号を供給する給電ユニット１を具
えている。
給電ユニット１は無線周波電力増幅器１０を具えており
、この増幅器の出力は電力制御ユニット１１により制御
される。電力制御ユニット１１は制御ユニット３からの
ライン５１及び５３における２つの電圧入力信号を受信
し、これらの電圧入力信号の大きさの差に応じて増幅器
１０の出力電力レベルを変化させる。
電力増幅器１０はライン１２及び１３に２つの出力サン
プル信号も発生し、これらの信号は制御ユニット３にお
ける電流処理ユニット３２及び電圧処理ユニット３３に
供給される。これらの電流及び電圧処理ユニット３２及
び３３のアナログ出力は、それぞれアナログ−デジタル
変換器３４及び３５に供給され、これらの変換器は電力
出力信号の電圧及び電流値をそれぞれ表す５ビツトづつ
の出力デジタル信号をライン３６及び３７に発生する。
ライン３６及び３７における信号はメモリ４０に供給さ
れ、ライン３６における電圧信号のサンプルはライン５
１を経て電力制御ユニット１１にも供給される。メモリ
４０は６４キロバイトのＥＦＲＯＭ　１４０を具えてお
り、このＥＰＲＯ旧よインピーダンスに関するルック−
アップ　テーブルを含んでおり、又ライン３６及び３７
における電圧及び電流値によってアドレスされて、ライ
ン１４１にインピーダンスを表す８ビツトのデジタル出
力信号を発生する。インピーダンスの示度を得るには、
例えば電圧を電流信号で割るようにする他の装置を用い
ることができる。これはアナログ電圧信号をアナログ電
流信号で割ってインピーダンス信号を発生させ、ついで
このインピーダンス信号をデジタル形態に変換するよう
にして行うことができる。ＥＦＲＯＭ　１４０からのイ
ンピーダンス信号は６４キロバイトのＥＰＲＯＭ　１４
２又は同様なプログラマグルメモリにおける第２ルック
ーアップテーブルをアドレスするのに用いられる。
メモリ４０は電力制御装置の正面パネルにおける２個の
手動でセットし得るスイッチ４３及び４４に通じている
ライン４１及び４２の他の組みのデジタル信号を受信す
るように接続する。一方のスイッチ４３は所望電力レベ
ルに従ってセットされて、メモリ４０へのライン４１に
５ビツトのデジタル信号を発生する。スイッチ４３は２
進数的なものとするか、又はアナログ的なものとし、こ
れにアナログ−デジタル変換器を含めることができる。
他方のスイッチ４４はユーザが所望する電気外科的モー
ド／電力曲線、即ち例えば「切断」、「凝結」、「高周
波治療」又は「混合」のモードに応じてセットされ、ラ
イン４２にメモリ４０への２ビツトのデジタル信号を発
生する。スイッチ４４は「結腸鏡検査」、「関節鏡検査
」、「経尿道切除術」等のモードにセットさせることも
、又これらモードを前述したモードに付加することもで
きる。なお、４つ以上のモードの内から所望モードを選
択する必要のある場合には、２ビツト以上のデジタル信
号を発生させる必要があることは勿論である。これがた
め、ライン４１及び４２における信号は装置の所望な動
作特性を表す。
メモリ４０の動作を第３図につき説明するに、ライン３
６及び３７における電圧及び電流入力はＥＰＲＯＭ１４
０におけるルック−アップテーブルによりインピーダン
ス信号に変換される。このインピーダンス信号はモード
／電力曲線スイッチ４４からの信号と相俟ってＥＦＲＯ
Ｍ　１４２における他のルック−アップテーブルをアド
レスするのに用いられる。８ＦＲＯＭ　１４２における
斯かるルック−アップテーブルは選択した特定の電力曲
線に対する現状のインピーダンス及び全電力設定値にて
所望電力の出力を発生させるのに必要な電圧を表す８ビ
ツトを含んでいる。ついでＥＦＲＯＭの出力に電力レベ
ル制御スイッチ４３から取り出された入力を乗じて、所
望電力設定値にて要求される電圧を発生させる。なお、
ＥＦＲＯＭ　１４２の出力に１４４にて所望の全電力電
圧を乗じる前に１４３にて示す個所にて電力レベル設定
値の平方根を求める。
ｌＥＰＲＯＭ　１４２における各記憶位置に記憶させる
情報は、電力曲線の形状及び減衰率（即ち、例えば開路
状態から予定した負荷インピーダンス状態に変わる際に
所望電力レベルに達するまでにかかる時間）を考慮する
適当なコンピュータプログラムを用いるようにして予め
計算する。電力曲線の一例を第２図に示しである。この
図は成る特定の電力レベル設定値における電力と負荷イ
ンピーダンスとの関係を示している。なお、種々の電力
レベル設定値に対する電力曲線の全群が形成され、これ
らの各曲線の形状は、例えば切除か、凝結か、混合か、
又は高周波治療モードのいずれに用いるかに応じて相違
するものとする。
使用に際し、外科医は所望する電力レベル及びモードに
応じてスイッチ４３及び４４をセットする。
給電ユニットを先ずターン・オンさせても、手づかみし
た動作電極２０を患者に接触させる前は、第２図の横座
標に沿う点Ａによって示すように給電ユニットの出力端
子におけるインピーダンスは高い（高電圧、低電流）。
これは縦軸に沿う点已によって表すような所望電力の出
力に相違する。ライン３６．３７．４１及び４２におけ
るデジタル信号によって決定されるようなメモリ４０の
出力はライン５３に読み出されて、給電ユニット１を制
御し、Ｂワットの電力レベルを発生させる。手づかみし
た電極２０を組織に接触させると、インピーダンスが降
下し、横座標に沿う点Ｃにて表すような値となる。これ
が電流及び電圧帰還信号を変化させ、これによりアドレ
ス信号が変わり、メモリ４０における異なる記憶位置を
アドレスすることになる。この位置に含まれる情報は同
じ電力曲線に沿う別の点を表すため、この情報は一般に
異なる電力レベルＤを表すことになる。
外科医が外科手術の際に異なるモードを選択する場合に
は、ライン４２に別の信号を発生させ、これによりＥＰ
ＲＯＭ　１４２における異なる群の電力曲線の電力レベ
ルについての情報を含んでいる異なる記憶位置をアドレ
スする。
ＥＦＲＯＭ　１４２は容易に交換し得るように差し込み
可能として、例えば種々の電力曲線特性を呈する種々の
装置の一部を他の部品と共通にして生産し易くすること
ができる。メモリ４０はユーザが所望形状の電力曲線を
セットし得るようにユーザ自身により調整可能とするこ
とができる。この点で、電力制御装置には相並べて配置
した垂直方向のスライダ制御部のバンクを設け、これら
の各制御部をインピーダンスの各位に対する所望電力レ
ベルにセットし得るようにすることができる。これら制
御部の設定値をメモリ修正用に好適な形態に変換するに
は何等かの形態のプロセッサが必要である。
電力制御装置は帰還ループ５０を用い、このループによ
り測定電力のサンプルをＡ／Ｄ変換器３５からライン３
６及び５１を経て電力制御ユニット１１における比較器
又は加算器５２の一方の入力端子に供給する。加算器５
２への他方の入力はライン５３を経るメモリ４０の出力
によって供給されるような所望電圧を表す。これがため
、加算器５２への２つの入力は測定電圧及び所望電圧の
負値をそれぞれ制定する。加算器５２はライン５４及び
５５で示すような２つの出力端子を有している。出力ラ
イン５４の信号はデジタル−アナログ変換器５６に供給
され、この信号はライン５１及び５３における入力信号
の和の大きさ、即ち測定電圧値と所望電圧値との差電圧
に関するものである。ライン５５における他方の出力は
、上記両入力のどちらが大きいのか、即ち実際の電圧が
所望電圧以上であり、このために電圧を下げる必要があ
るのか、或いは実際の電圧が所望電圧以下であり、この
ために電圧を上げる必要があるのかどうかを指示するた
めの符号ビットを制定する。加算器５２はデジタル入力
で作動するため、比較処置には誤差はない。ライン５５
における出力はｒ、ｆ、　　増幅器１００入力端子に供
給する。Ｄ−Ａ変換器５６の出力はアナログ増幅器５７
を介してｒ、ｆ。
増幅器１０の他方の入力端子に供給する。このＤ−Ａ変
換器５６から増幅器１０への入力は、ｒ、ｆ、　増幅器
１０の出力端子に必要とされる電圧の変化量の大きさを
表す誤差信号の形態のものとする。この誤差信号はシス
テム−モニタユニット５８にも供給し、このユニットを
アラーム５９に接続する。
加算器５２、変換器５６及び増幅器５７は電力制御ユニ
ット１１の一部として見なすことができ、この電力制御
ユニット１１にはパルスパターン発生器６０も含め、こ
れによりｒ、ｆ、増幅器１０へ入力を供給して、この増
幅器が発生するパルスパターンを制御せしめる。
作動中にｒ、　ｆ、増幅器１０の出力電圧が電力レベル
制御スイッチ４３の設定値によって確立される所望レベ
ル及びモードスイッチ４４によって選択された電力曲線
以下に降下する場合には、加算器５２がライン５５に「
電力増加」信号を発生させると共に、ライン５４に増幅
器１０への入力端子の変化量の大きさを示す信号を発生
させて、この増幅器の出力電圧を所望レベルに増大させ
るようにする。出力電圧が所望レベルに近づくと、誤差
信号の大きさは小さくなり、出力電圧はｒ、ｆ、増幅器
１０内の時定数に応じた減衰レスポンスを呈するように
なる。測定電圧が所望電圧に等しくなると、誤差信号が
Ｏとなり、電力制御装置が安定化する。
増幅器１０の出力信号の大きさ及び減衰信号を別々に発
生させる代わりに、電力レベルの増加又は減少を示すバ
イポーラ信号を固有に発生させることもできる。
電力制御装置又はその部品の自動試験に応じて個々の装
置に対するメモリ４０を別々にプログラムして、装置の
部品が相違するにも拘わらず、電力曲線が装置毎に同じ
となるようにすることもできる。
メモリ４０へのマルチビット入力アドレス信号にはタイ
ミングユニットからのアドレスも含めて、メモリにおけ
る異なる記憶位置が別々の時間にアドレスされるように
することもできる。この機能は出力電力をインピーダン
スの変化に応じて変化させる手段を制御するのに用いる
ことができる。
例えば、それは電力の増加率を制御するのに用いること
ができる。
巳ＰＲＯＭ　１４２１ごお（するルック−アップテーブ
ルアドレスする前にライン３６及び３７における電圧及
び電流信号をインピーダンス信号に変換する代わりに、
ＢＦＲＯＭを５ビツトの電流及び電圧信号で直接にアド
レスすることができる。実際上、このようにするとＥＦ
ＲＯＭ　１４０の使用により取り出されるインピーダン
ス信号は８ビツトの代わりに１０ビツトのインピーダン
ス信号となる。
上述したような電圧帰還でなく、電流帰還を用いる同様
な装置を用いることもできる。
さらに他の変形例を第４図に示してあり、これは電圧帰
還ループの代わりに電力帰還ループを用いる点を除けば
第１図の装置に構造上類似するものである。電力帰還ル
ープは電圧及び電流処理ユニット３２及び３３からライ
ン６２及び６３に電圧及び電流出力の双方のサンプルを
それぞれ取り出すことにより制定する。これらのサンプ
ルを乗算ユニット６４に供給し、これによりｒ、　ｆ、
　　増幅器１０の電力出力を表す出力をライン６５に発
生させる。この例の装置におけるメモ’Ｊ４０’　は全
電力設定値における所望電力の値に関するルック−アッ
プテーブル１４２′　を包含している。このノリツク−
アップテーブル１４２′　はスイッチ４４によって選択
されたモード／電力曲線と、ユニット３２及び３３から
電圧及び電流を取り出すユニツ）１４０’　からの組織
の実際のインピーダンス値とに従ってアドレスされる。
全設定値における必要な電力はスイッチ４３によって設
定されるような所望電力レベルにルック−アップテーブ
ル１４２′　からの出力を乗じる乗算ユニット１４４′
　によって実際の所望電力に変換される。
乗算ユニット１４４′　の出力は差動増幅器６９にてラ
イン６５における実際の測定電力と比較されて、誤差制
御電圧を発生し、この誤差制御電圧はｒ、　Ｆ。
増幅器１０の入力端子に供給する。実際の電力が所望電
力レベル以下に降下する場合には、増幅器１０への上記
入力が実際の電力の出力電圧を高め、従って出力電圧を
増大させる。同様に、電力レベルが所望レベル以上とな
る場合には、増幅器１０への入力が実際の電力の出力電
圧を低下させ、従って出力電力を減少させる。
第４図に示す装置の種々の素子はデジタル的に作動させ
ることができる。例えば乗算器６４は別のルック−アッ
プテーブルにより形成することができ、又作動増幅器６
９には減算器を含めて、これにデジタル−アナログ変換
器を後続させることができる。
装置には必ずしも帰還信号を用いる必要はなく、その代
わりにルック−アップテーブルの種々の記憶位置にｒ、
　ｆ、　　増幅器１０へ供給するのに必要な入力電圧の
示度を包含させて、所望電力を発生させることもできる
。しかし、上述した装置におけるように帰還により取り
出した誤差信号を用いることにより、装置は「、ｆ、増
幅器１０の動作特性に無関係となる。さらに、誤差信号
をモニタすることは、装置が正しく機能しているか、否
かを確かめる手段となる。過度な誤差信号は装置に不良
個所があることを示し、この場合にはアラーム５９を作
動させる。
本発明によれば、種々の外科的モード及び電力レベルや
、又は他の動作特性に対する理想的な電力曲線を一様に
形成し得るので装置の融通性を大いに高めることができ
る。
本発明は電気外科用の使用に限定されるものではなく、
電気装置の電力レベルを制御することが望まれる他の用
途にも使用することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による電力制御装置の一例を示すブロッ
ク図； 第２図は第１図の装置の作動説明用特性図；第３図は第
１図の装置の一部を詳細に示すブロック図； 第４図は第１図の変形例を示すブＤ　ツク図である。 １・・・給電ユニット　　　３・・・制御ユニット１０
・・・無線周波電力増幅器 １１・・・電力制御ユニット２０・・・患者用電極３２
・・・電流処理ユニット３３・・・電圧処理ユニット３
４、３５・・・アナログ−デジタル変換器４０、　４０
′　　・・・メモリ ４３・・・電力レベル制御スイッチ ４４・・・モード／電力曲線スイッチ ５０・・・帰還ループ　　　　５２・・・比較器５６・
・・デジタル−アナログ変換器 ５７・・・アナログ増幅器 ５８・・・システム−モニタユニット ５９・・・アラーム ６０・・・パルスパターン発生器 ６４・・・乗算器　　　　　　６９・・・差動増幅器１
４０、１４２・・・εＦ　ＲＯＭ １４２′　・・・ルック−アップテーブル１４４′　・
・・乗算ユニット 特 許 出 願 人 スミスズ　インダストリーズ パブリック　リミテッド コンパニー

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、給電ユニットへの入力信号によって制御されるレベ
    ルで交流電力出力信号を送出する給電ユニットを具えて
    いる電力制御装置において、当該装置が、前記出力信号
    の電圧及び電流の値を表す第１デジタル信号を取り出す
    回路（３２〜３７）と、前記装置の動作特性を表す第２
    デジタル信号を取り出すデバイス（４３、４４）と、各
    記憶位置が前記給電ユニット（１０）への入力信号供給
    用の情報を含んでいる多数の記憶位置を有している記憶
    装置（１４２）とを具えており、前記出力電圧、電流又
    は動作特性が変化すると、前記多数の記憶位置の内の別
    の記憶位置がアドレスされて、これに応じて入力信号が
    変化して前記出力信号を制御するように、前記第１及び
    第２デジタル信号が相俟って前記多数の記憶位置の内か
    ら１つの記憶位置を規定するようにしたことを特徴とす
    る電力制御装置。 ２、前記第２デジタル信号を取り出すデバイスが手動セ
    ット可能なスイッチ（４３、４４）を含むことを特徴と
    する請求項１に記載の電力制御装置。 ３、前記第１デジタル信号をインピーダンス信号とする
    ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電力制御装置
    。 ４、各記憶位置がインピーダンス信号を表す情報を含ん
    でいる多数の記憶位置を有している第２記憶装置（１４
    ０）も具え、該第２記憶装置における記憶位置が、前記
    出力信号の電圧値を表すデジタル信号及び前記出力信号
    の電流値を表すデジタル信号によってアドレスされるよ
    うにしたことを特徴とする請求項３に記載の電力制御装
    置。 ５、前記第２デジタル信号がインピーダンスに対する所
    望電力曲線の形状を表すようにしたことを特徴とする請
    求項１〜４のいずれかに記載の電力制御装置。 ６、前記記憶装置（１４２）からの出力信号を前記給電
    ユニット（１０）の出力信号からの帰還信号と比較する
    比較器（５２）も具え、該比較器（５２）が前記給電ユ
    ニット（１０）への入力を取り出すようにしたことを特
    徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の電力制御装置
    。 ７、前記比較器（５２）がアラーム（５８、５９）への
    入力を供給し、且つ前記比較器（５２）の出力が予定量
    以上となると、前記アラームがアラーム信号を発生する
    ようにしたことを特徴とする請求項６に記載の電力制御
    装置。 ８、手動セット可能な電力レベルスイッチ（４３）も具
    え、前記給電ユニット（１０）への入力信号を前記電力
    レベルスイッチ（４３）によって示されるような所望電
    力レベルに従って調整し得るようにしたことを特徴とす
    る請求項１〜７のいずれかに記載の電力制御装置。 ９、前記記憶装置（１４２）における記憶位置が全電力
    における入力信号を表す情報を含み、且つ当該電力制御
    装置が前記電力レベルスイッチ（４３）によって示され
    るような所望電力レベルに従って全電力における前記入
    力信号を表す情報を変更するようにしたことを特徴とす
    る請求項８に記載の電力制御装置。 １０、前記給電ユニット（１０）が無線周波出力を発生
    するようにした請求項１〜９のいずれかに記載の電力制
    御装置と、前記給電ユニット（１０）からの無線周波電
    力出力信号を受信すべく接続した患者用電極（２０）と
    を具えていることを特徴とする電気外科用装置
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