JPS636216B2 - - Google Patents

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JPS636216B2
JPS636216B2 JP53058704A JP5870478A JPS636216B2 JP S636216 B2 JPS636216 B2 JP S636216B2 JP 53058704 A JP53058704 A JP 53058704A JP 5870478 A JP5870478 A JP 5870478A JP S636216 B2 JPS636216 B2 JP S636216B2
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SATORE SARL
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高周波電圧発生器に関し、限定はしな
いが特に電気的外科用メス又はランセツトに給電
するために使用可能なものである。
現在公知のこの種の高周波電圧発生器は、全体
的に出力変圧器を作動させる電力発振器から成
り、この出力変圧器の２次巻線はメスの切断電極
と中性点極板の間に接続されている。この発振器
はスイツチによつて整流器ブリツジにより給電さ
れることが最も多く、このスイツチの役目は、コ
ンデンサが主電源からの波形をろ波する「切断」
位置にこのコンデンサを入れるか、又はコンデン
サが切離される「凝固」位置にするかであり、こ
の状態では主電源の100Hzによつて出力電圧が振
幅変調されたものになる。
公知のこの種の高周波電圧発生器はいくつかの
欠点をもつている。事実、生物組織のインピーダ
ンスが切断深さに従つて減少する関数であり又現
在までに造られたランセツトの出力インピーダン
スが切断される組織のインピーダンスに比べて無
視できないので、電極が組織に入り込むや否やこ
れらのランセツトでは相当な電力の降下が生じ、
これが電極の「付着」を起す。
反対に、もし操作者が素子（ポテンシヨメー
タ）を調節して深い切断を行なうように充分な電
力にすると、当然切断の始めと終りにスパークが
生ずる。臨床的見地からこれは電気的アークの届
く部分の生物組織が死滅しその機能を失うことに
なる。
更に、電気メスに給電する公知の高周波電圧発
生器においては、切断の種々の場合の凝固効果を
正確に決定することができないので、高周波信号
の振幅変調は連続的に加減することができない。
本発明の１つの目的は、動作上高度の信頼性を
有し出力が必要な切断努力に対し常に最適となる
ような高周波電圧発生器を提供することによつ
て、上記の欠点を無くすることである。
このため、特に外科手術において電気的外科用
メスに給電するのに使用できるこの高周波電圧発
生器は、電力発振器の直接の制御回路に設けたチ
ヨツパ源から成ることを特徴とする。
本発明の補足的特性によれば、この電圧発生器
の出力電圧は第１調整ループによつて制御され、
その調整ループの基準値は出力電流に比例する正
帰還（正のフイードバツク、以下同じ）によつて
増加する。この電圧と出力電流の２重サーボ制御
システムは、高周波発生器の出力インピーダンス
をなくすることができるだけでなく、正帰還の強
い作用により大きく負にすることさえ可能であ
る。本発明による高周波発生器の注目すべき１つ
の特性は、一般に電力を決定するに要する可変イ
ンピーダンスが出力回路と直列に用いてないこと
である。本発明による高周波発生器は、すべての
場合切断に要する努力に対し、供給電力を電気メ
スによつて与えることができる。
更に、凝固の調整量を純粋の高周波から極めて
良好波形のパルスのチヨツピングまで、順次連続
的に調節する手段が設けられている。
本発明は添付図を参照した以下の記載事項によ
り更に明らかになるであろう。
以下、本発明の実施例を図面によつて説明す
る。
図面によつて説明すれば、第１図は本発明によ
る高周波電圧発生器の主要構成要素を示す。この
高周波発生器は特に、接地された中性極板２上に
置かれた生物組織を切るための切断電極１から成
る電気メスに給電するためのものである。電極１
は高周波電圧Vsを供給する出力変圧器３の２次
巻線の１端に接続され、この巻線の他端は抵抗器
４を介して接地接続されている。この変圧器３は
例えば2MHzの周波数で動作する電力発振器５の
出力に接続されている。
本発明によれば、高周波電圧発生器はチヨツパ
源６を含み、これは電力発振器５の直接制御回路
内に設けてある。チヨツパ源６は整流及びろ波回
路７から例えば＋300Vの直流電圧を受け、回路
７はこの目的のため主電源に接続されている。
発振器５によつて供給される高周波電力は２重
サーボ制御手段により制御される。第１サーボ制
御系は出力電圧Vsを電力ポテンシヨメータ８に
よつて定まる値に制御する。このポテンシヨメー
タは一方では接地され、他方ではダイオード９を
介して変圧器３の２次巻線の中間点、即ち出力電
圧の１部nVsが現われるこの中間点に接続されて
いる。更にポテンシヨメータ８にはコンデンサ１
１が並列に接続されている。
このサーボ制御ループは更にエラー検出器１２
を含み、これが出力電圧の振幅の一部nVsを基準
電圧Vrと比較する。この基準電圧Vrは一部分は
定電圧電源１３で供給され、これは第２サーボ制
御により変更を加えることができる。
この第２サーボ制御系は切断する生物組織によ
り吸収された電流に比例する正帰還させる。この
ために、定電圧電源１３は一方でコンデンサ１４
を介して接地接続され、他方ではダイオード１５
を介して抵抗器４と出力変圧器３の２次巻線の末
端との間の接続点に接続されている。いまｒを抵
抗器４の抵抗値、Isを出力電流の大きさとすれ
ば、出力電流Isに関する情報を表わす電圧rIsが
サーボ制御ループの基準電圧Vrに加えられる。
換言すればエラー検出器１２の入力に与えられる
合計基準電圧は、電源１３で与えられた基準電圧
Vrより追加した電圧rIsだけ増加したものとな
る。
エラー検出器１２の第２入力はポテンシヨメー
タ８の摺動部に接続され、この第２入力は従つて
出力電圧Vsの一部である電圧knVsを与えられ
る。
検出器１２によつて与えられた電圧Vr＋rIsと
knVsの差に相当するエラー信号は増幅器１６の
入力に加えられ、増幅器１６の出力はエラー電圧
変換器１７にサイクル比で与えられる。この変換
器１７はそれ自体例えば20kHzの周波数で動作す
る発振器１８により給電される。変換器１７の入
力に与えられた信号は、この変換器のスイツチ
（トランジスタ又はサイリスタ）の導通時間を入
力電圧レベルの関数として変化させるに用いら
れ、結局は出力信号のサイクル比を入力信号の関
数として変化させることになる。
変換器１７の出力信号は、出力がチヨツパ源６
に接続されたANDゲート１９の入力に加えられ、
このANDゲート１９はまた「切断」位置CP及び
「凝固」位置CGの２つの位置を有するスイツチ２
１に接続された第２入力を有する。「切断」位置
CPではスイツチ２１は正電圧＋Ｖの電源に接続
されるが、「凝固」位置CGではこのスイツチは調
整用ポテンシヨメータ２４を備え低周波発振器２
４に接続されたサイクル比のセレクタ２２の出力
に接続される。
スイツチ２１を「切断」位置CPに置いた時は
ANDゲート１９が開いたままになり、変換器１
７の出力信号はチヨツパ源６に送られる。この電
源は消費電力如何に拘らず90％の効果（Yield）
が得られる。変換器１７は既に述べたようにその
スイツチの導通時間を変化させ結局発振器５に供
給する電力を、検出器１２により与えられたエラ
ー信号振幅の関数として、変化させるために介在
するものである。これは発振器５の電源電圧を変
化させ、それは基準電圧と出力電圧Vsの一部
RnVsとの間の差を減少させて無くする結果とな
る。
このような方法により第２図で示すような高周
波出力電圧Vsが得られる。サーボ制御ループの
基準電圧Vrに加えられる電圧としての電流情報
rIsはその効果として出力電圧Vsを負荷の増加に
比例する量だけ増加させる。
２つのサーボ制御ループの総合効果が一層容易
に理解できるように、先ず電流帰還が無いものと
仮定しよう。
(a) 電圧調整のみの効果 発振器により供給される電力は Ｐ＝（Vs eff）／２Gu 但しVs eff＝実効出力電圧 Gu＝負荷のコンダクタンス 出力電圧は制御されているので、 Vs eff＝cte＝Ｋ Ｐ＝Ｋ／２Gu 供給電圧Ｐは従つて負荷に比例し、よつて第
４図の点線で示す曲線Ｉで示すように、切断の
深さに比例する。
(b) 出力電圧のサーボ制御と組合わせた電流帰還
の影響 電流正帰還は電圧としてサーボ制御ループの
基準電圧を増加させ、これが更に、第４図の実
線で示す曲線のように負荷Ｘの関数としての
電力Ｐの増加を助長する。
凝固を起させたい時はスイツチ２１をCGの位
置にする。この場合はANDゲート１９の第２入
力がサイクル比のセレクタ変換器２２の出力信号
を受取る。この信号は事実上サイクル比が回路２
２によつて変更された低周波発振器２４の信号で
ある。結局チヨツパ源６を制御するパルスは、発
振器２４の周波数で且つセレクタ２２の調整に従
つた期間ANDゲート１９により周期的に阻止さ
れ、これが第３図に示すように出力Vsの遮断を
起す。凝固の適量はポテンシヨメータ２３によつ
て得られ、このポテンシヨメータの役目はサイク
ル比を０と100％の間に変化させることであり、
これにより純粋な高周波（第２図）から極めて良
好なパルスまで連続変化させることができる。
既に述べた２重サーボ制御系を使用した高周波
電圧発生器の実施例を、限定しないものとして特
に第５図を参照して述べる。
チヨツパ源６は、50Hzの変圧器を通さず220V
又は110Vの電源に接続した整流及びろ波回路７
の出力から得た直流高電圧（例えば＋300V）を
断続するスイツチ・トランジスタT9によつて動
作する。この方法は相当な重量と大きさの減少及
び能力の増加をもたらす。整流及びろ波回路７は
ダイオードDP2による整流ブリツジ、直列抵抗器
R17、２つの直列コンデンサC1とC2及び２つの直
列抵抗器R18とR19から成る。
スイツチ・トランジスタT9は、変圧器TR2、
コイルL1及び抵抗器R20とR21から成る最適ベー
ス回路により、20KHzの周波数で遮断及び飽和状
態に制御される。変圧器TR2の２次巻線の一端は
抵抗器R20の一端に接続され、この抵抗器は直列
にコイルL1と共にトランジスタT9のベースに接
続されている。抵抗器R21はこのトランジスタの
ベースとエミツタ間に並列に接続され、その一端
は変圧器TR2の２次巻線の他端に接続されてい
る。トランジスタT9を短絡に対し保護するため
の回路がサイリスタTh1によつて形成され、これ
のアノードは抵抗器R20とコイルL1の接続点に接
続され、カソードは整流回路７の負端子に、ゲー
トはポテンシヨメータP3の摺動部と、負端子に
接続されたコンデンサC4の１つの極に接続され
ている。この保護回路は更に、ポテンシヨメータ
P3とトランジスタT9のエミツタとの間に接続さ
れた抵抗器R22と、このエミツタと負端子間に接
続された抵抗器R24を含む。
遮断時のトランジスタT9の保護回路も設けて
ある。この回路はトランジスタT9のコレクタと
整流器R7の負端子間に、並列接続されたダイオ
ードD5と抵抗器R23によつて接続されたコンデン
サC3を含む。
チヨツパ源６は更に、変圧器TR3から成り、こ
れは３つの巻線を有する。即ちトランジスタT9
のコレクタと整流回路７の正端子との間に接続さ
れた所謂１次巻線と、直列接続のダイオードD6
とコイルL2、及び並列コンデンサC18から成る整
流及びろ波部分に接続された第２巻線と、ダイオ
ードD7と共に正と負の端子間に直列接続された
第３巻線である。この第３巻線は消費されない２
次エネルギ（小電力で動作する高周波発振器５の
場合）を取戻し、これは切断に必要な電力如何に
係らず、90％を有効にすることができる。
変圧器TR3の１次巻線と並列に過電圧保護用の
回路が接続され、この回路は並列の抵抗器R32と
コンデンサC16から成り、それらはダイオードD9
と直列に接続されている。
高周波発振器５の回路は普通のものであり、そ
れはコンデンサC5，C6及び抵抗器R25，R26を接
続された２つのトランジスタT10，T11を備えた
無安定性マルチバイブレータで構成されており、
このマルチバイブレータは出力変圧器３の１次巻
線に対しプツシユプル形に給電を行なう。この巻
線に並列にコンデンサC7が接続されている。
出力変圧器３の２次巻線は中間点を有しこれが
抵抗器R27を介して接地してあり且つこれは出力
電圧の振幅に比例した情報を提供する。電流情報
は２つのトランジスタT10，T11のエミツタと接
地部間に接続された抵抗器R31の両端から取る。
２重サーボ制御に必要な２つの情報、即ち電圧
情報と電流情報は、トランジスタT3と抵抗器R16
により形成されたエラー検出比較器１２に加えら
れる。このため出力変圧器３の２次巻線の中間点
はダイオードD8、直列接続された抵抗器R28とポ
テンシヨメータP2を介してトランジスタT8のベ
ースに接続され、抵抗器R28とポテンシヨメータ
P2間の接続点はコンデンサC20を介して接地接続
されている。トランジスタT8のベースは並列接
続されたR29とC17によつて接地され、またそれは
ポテンシヨメータP4と抵抗器R30によつて自身の
コレクタに接続されている。トランジスタT8の
エミツタは抵抗器R14を介し、主電源に接続した
変圧器TR1、ダイオードDP1を備えた整流ブリツ
ジ、及び直列ダイオードD1から成る直流電源に
接続されている。このエミツタはまたサーボ制御
の基準電圧を提供するツエナダイオードD4を介
して２つのトランジスタT10，T11、即ち抵抗器
R31にも接続されている。
トランジスタT8のコレクタは、他端が抵抗器
R3を介してダイオードD1に接続された抵抗器R16
の一端に、そしてトランジスタT6のベースに、
また抵抗器R15により接地部に接続されている。
以上のことから、サーボ制御の基準電圧は抵抗
器R31によつて得られる電流情報と直列に接続さ
れたツエナダイオードD4によつて提供され、出
力電力の表示はポテンシヨメータP2と抵抗器R29
により形成されたポテンシヨメータ形分割器によ
つて得られ、且つストツプ抵抗器R28が出力電圧
の最小値を定めるものであることが理解される。
トランジスタT8のコレクタに現われる増幅さ
れたエラー信号は、電流発生器として設けられた
トランジスタT6のベースに加えられる。このト
ランジスタT6はトランジスタT3，T4及びT5と密
接な関係にあり、チヨツパ源を制御するに要する
エラー電圧対サイクル比の変換を行なう。
トランジスタT3とT4は周波数20KHzで動作す
る無安定マルチバイブレータとして設けられてい
る。このためこれらのエミツタは接地接続してあ
り、またコレクタとベースは普通のようにコンデ
ンサC11，C12及び抵抗器R7，R8，R9、R10によつ
て相互接続されている。トランジスタT4のコレ
クタはコンデンサC13によりトランジスタT6のコ
レクタに接続され、トランジスタT6のエミツタ
は抵抗器R11により電源の正端子に接続されてい
る。トランジスタT6のコレクタは更にトランジ
スタT5のベースに接続されトランジスタT5のエ
ミツタは接地部にまたコレクタは抵抗器R12によ
つて正端子に接続されている。このトランジスタ
T5は単安定マルチバイブレータとして動作しそ
れの準安定状態の長さは、トランジスタT6と抵
抗器R11により構成された電流発生器に依り変化
する。
前記回路は更に、エミツタが接地され、コレク
タが抵抗器R6を介して正の電源端子に、またベ
ースが２つの抵抗器R1とR2を直列にして構成し
た電源電圧分割器の結合点に接続されたトランジ
スタT1から成る。ブリツジ回路のDP1及びダイ
オードD1と関係性のあるこのトランジスタT1は
主電源に同期した100Hzの周波数のパルスを発生
する。このパルスはコンデンサC10及びダイオー
ドD3を通して単安定マルチバイブレータを形成
するトランジスタT2のベースに加えられる。コ
ンデンサC10とダイオードD3間の結合点は抵抗器
R5と共に直列に電源端子間に接続されたポテン
シヨメータP1の摺動部に接続されている。それ
でトランジスタT2は20kHzの周波数の遮断・飽和
状態をもつて、サイクル比が増幅されたエラー電
圧に比例するように動作する。
トランジスタT2のコレクタは並列にした抵抗
器R13とコンデンサC14を介してトランジスタT7
のベースに接続され、このトランジスタT7のエ
ミツタは始動・停止スイツチINTによつて接地
し又コレクタは一方でコンデンサC15を介して接
地し他方では絶縁変圧器TR2の１次巻線の一端に
接続され、その他端は電源の正端子に接続されて
いる。
凝固のために必要な遮断は、整流ブリツジ
DP1、ダイオードD1及びトランジスタT1とT2か
ら成る回路によつてつくり出す。トランジスタ
T2はトランジスタT5との関係で論理ANDゲート
１９を形成し、20kHzのパルスを100Hzの信号の
周期で阻止する。チヨツピング状態に該当する信
号は第３図及び第７図に示してある。第７図の７
ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅ及び７ｆによつて示
す信号は同様な記号を付した第５図の種々の点に
現われる。
100Hzのチヨツピングの完全な停止はポテンシ
ヨメータP2の摺動部を接地接続することによつ
て得られる。この場合はトランジスタT2がブロ
ツクされこれがチヨツパ源を制御するパルスを自
由に通し、従つて純粋な高周波の作用となる。こ
の作用は第６図で示してあり、ここで再びそれぞ
れの波形図６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｆ
及び６ｇは第５図において対応して現わした記号
に該当する。
本発明による高周波発生器の顕著な特性は、一
般に電力を与えるに要するような、出力回路に直
列に可変インピーダンスを与えることがないこと
である。
本発明による高周波発生器においては、２重サ
ーボ制御シスチムがそれ自体高周波発生器の出力
インピーダンスをなくすることに止まらず、正帰
還の強い作用によつて大きく負にさえできること
を知らねばならない。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による高周波電圧発生器のブロ
ツク図である。第２図は本発明による高周波電圧
発生器「切断」位置での高周波出力電圧波形を示
す図である。第３図は本発明による高周波電圧発
生器の「凝固」位置での高周波出力電圧の変化を
示す図である。第４図は本発明による高周波電圧
発生器による供給電力の、負荷の関数としての変
化を示す図である。第５図は本発明による高周波
電圧発生器の実施例の電気回路図である。第６図
及び第７図は第５図の高周波電圧発生器の回路の
種々の点に現われる信号波形の、「切断」及び
「凝固」位置でのそれぞれの図である。 ３……出力変圧器、５……高周波電力発振器、
６……チヨツパ源、７……整流及びろ波回路、１
２……エラー検出器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 電力発振器５に連結された出力変圧器３を通
    して電流が供給される電気メスへの電圧供給のた
    めの高周波電圧発生器であり、更に「切断」状態
    から「凝固」状態へのメスの移動手段を有してい
    る発生器において、 出力電流と電圧との値を同時に考慮する二重制
    御による出力レベルの自動調整を備えており、そ
    の第１制御は電力ポテンシヨメータ８によつて所
    定値にメスの電極１における出力電圧を調整し、
    第２制御はメスで切断される組織によつて吸収さ
    れた電流に比例する正の反応を、一定電圧源１３
    の電圧に付加されたメスの電極１における出力電
    流に関する情報でなる、全命令電圧で示された情
    報の形で構成し、２つの制御の電圧は夫々、エラ
    ー検出器１２の第１および第２入力に印加され
    て、該エラー検出器１２で受信された２つの電圧
    信号間の差に対応するエラー信号を出力させて、
    電力発振器５への制御信号を構成し、この制御信
    号が前記電力発振器に接続されるチヨツパ源６に
    入力することを特徴とする高周波電圧発生器。 ２ エラー検出器１２の出力が増幅器１６に接続
    され、その増幅器の出力がエラー信号をサイクル
    比に変える変換器１７に接続され、この変換器１
    ７が一定の所定周波数で作動する発振器１８によ
    つて供給され、この変換器１７の出力がチヨツパ
    源６の入力に接続されていることを特徴とする特
    許請求の範囲第１項記載の高周波電圧発生器。 ３ 第１制御を構成する回路が変換器３の二次コ
    イルの中間プラグと、電力ポテンシヨメータ８の
    １つの端部とに接続されたダイオード９を有して
    おり、前記電力ポテンシヨメータはその反対端部
    が接地されていて、その可動摺動子がエラー検出
    器１２の第１入力に接続されており、コンデンサ
    ー１１が電力ポテンシヨメータ８に並列に接続さ
    れていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
    に記載の高周波電圧発生器。 ４ 第２制御を構成する回路が一定電圧源１３を
    有しており、その１極がエラー検出器１２の第２
    入力に接続され、他極が一方ではコンデンサー１
    ４を介して接地されており、他方ではダイオード
    １５を介して、反対端部が接地されている抵抗器
    ４間の連結点に接続されており、この連結点は出
    力変圧器３の二次コイルの端部に接続されている
    ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
    高周波電圧発生器。 ５ 「切断」状態や「凝固」状態にメスを移動さ
    せる手段はアンドゲート１９によつて構成され、
    そのアンドゲートの出力はチヨツパ源６に接続さ
    れており、このゲートの第１入力はエラー検出器
    １２に接続され、このゲートの第２入力はスイツ
    チ２１に接続されており、このスイツチはこれを
    一定電圧源（＋Ｖ）に接続する“切断”位置
    （CP）や、これを低周波発振器２４の出力信号の
    サイクル比変換器２２の出力に接続する“凝固”
    位置（CG）をとりうることを特徴とする特許請
    求の範囲第１項に記載の高周波電圧発生器。 ６ 第１ポテンシヨメータP1によつて、強い凝
    固の場合の非常に大きなしや断から切断の場合の
    しや断のない状態まで連続的に変化する時間の間
    に、第３トランジスタT5のコレクタ発信された
    チヨツパ源６の制御パルスをしや断するための第
    ２トランジスタT1によつて反転開始毎に操作さ
    れる単安定マルチバイブレータを構成している第
    １トランジスタT2を有していることを特徴とす
    る特許請求の範囲第５項に記載の高周波電圧発生
    器。 ７ サイクル比変換器２２は、純粋な高周波数か
    ら極細パルスまで連続変化で、サイクル比を０と
    100％間で変化させて、次第にかつ連続的に凝固
    のための供給を調整する第２ポテンシヨメータ２
    ３を備えていることを特徴とする特許請求の範囲
    第５項に記載の高周波電圧発生器。 ８ チヨツパ源６が主電源に接続された３波回路
    ７の後方に連結されており、チヨツパ周波数が主
    電源の周波数よりも非常に大きいことを特徴とす
    る特許請求の範囲第１項に記載の高周波電圧発生
    器。
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