JP3911334B2

JP3911334B2 - 焼灼止血装置

Info

Publication number: JP3911334B2
Application number: JP00242498A
Authority: JP
Inventors: 昌紀後町
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1998-01-08
Filing date: 1998-01-08
Publication date: 2007-05-09
Anticipated expiration: 2018-01-08
Also published as: JPH11197158A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自身のインピーダンスに温度係数を有する発熱体を用いた焼灼止血装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、細長の挿入部を体腔内に挿入することによって、体表面からの切開を必要としないで体腔内の診断或いは治療処置ができる内視鏡が広く使われている。このような内視鏡には、一般に観察手段の他に各種の処置具を挿通する中空のチャンネルが設けられており、体腔内の症状等に応じてこのチャンネル内を挿通される処置具により術者の目視観察下で種々の治療処置を用いて潰瘍等の止血を行えるようになっている。
【０００３】
現在では高周波電流発生器（以下電気メス）が多数市販されており、組織を切断したり凝固したりするためによく用いられている。しかしながら生体に流す電流により熱を発生させるこの技術はそれによる損傷又は壊死を予測することができないし、抑制もできないことが多く、またそもそも生体に電流を流すこと自体がこの手技の適用範囲をせばめている。
【０００４】
またレーザーによる組織の凝固装置も多数知られているが、レーザー光線を標的に正確に向けることが困難であり、また装置自体が高額であり、レーザーが光学的に好ましくないなどの要因から広く使われるまでにいたっていない。
【０００５】
特開昭５８−６９５５６号公報は、上記手技とは異なる、簡単でより安全なツェナーダイオードを発熱体とした焼灼止血プローブを開示している。このプローブ及びこれを制御する本体装置はツェナーダイオードのツェナー電圧が自身の温度上昇によりシフトする特性を利用して、これを一定の電圧、つまり一定温度に保つように制御している。ツェナーダイオードが発熱体として作用するため、生体に電流を流すこともなく、いわば熱くなったこてを押し当てる形になるので、熱による作用以外に押し当てる圧力による止血効果も同時に期待できるものである。この方式では急速な加熱と冷却により不当な壊死を招くことなく組織を効果的に凝固することができるが、急速な加熱と冷却はプローブの熱容量に依存するため発熱体としてはツェナーダイオード以外の素子を用いても良い。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のようなツェナーダイオードによる焼灼止血装置の制御方法やプローブ先端構造は特開昭５８−６９５５６のような複雑な構成をとる必要がある。これからもわかるようにツェナーダイオードを発熱体とする場合はプローブ先端部の構造が複雑になるだけでなく、ツェナーダイオードのばらつきを吸収するためにプローブ毎にアジャスト用抵抗を設ける必要があり、プローブ全体特に先端部とコネクタ部が複雑な構造になるという不利な面もあった。
【０００７】
さらにツェナーダイオードのツェナー電圧をチェックするためのチェック機能を設けても、リレー等による切換方式のために発熱中のチェックができなかった。またこの様なプローブは前記のように抵抗を内蔵しているためオートクレーブ滅菌装置にかけられず、消毒・滅菌するために長時間消毒液に浸漬しておかねばならず、その手入れ・保管に膨大な労力が必要であった。
【０００８】
本発明の焼灼止血装置はこのような課題に着目してなされたものであり、その目的とするところは、発熱素子として抵抗性素子を用い、この発熱素子を一定温度に維持する制御と発熱素子の抵抗値を監視する手段とを簡単な回路で構成してプローブの構成を簡略化することにより、製造コストを低減するとともに、消毒及び滅菌処理を簡略化することができる焼灼止血装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の態様に係る焼灼止血装置は、体腔内に導入するプローブの内部に発熱体を配設し、前記発熱体に電気エネルギを供給して発熱させることにより、出血部を焼灼して止血治療を行なう焼灼止血装置であって、自身のインピーダンスに温度係数を有し、プローブに内蔵された発熱素子と、前記発熱素子に接続され、前記発熱素子の発熱動作時において前記発熱素子の抵抗値が一定になるように電気エネルギを供給する第１の電気エネルギ供給手段と、前記発熱素子と、前記第１の電気エネルギ供給手段との間の任意の接続点に接続され、前記発熱素子の発熱動作時、非発熱動作時を問わず前記発熱素子に電気エネルギを供給する第２の電気エネルギ供給手段と、前記第２の電気エネルギ供給手段から前記発熱素子に電気エネルギが供給されているときに、前記発熱素子の抵抗値が所定の範囲内にあるか否かを監視する抵抗値監視手段と、を具備する。
また、本発明の第２の態様に係る焼灼止血装置は、第１の態様において、前記第１の電気エネルギ供給手段と、前記接続点との間には逆流防止用の第１のダイオードが配置されるとともに、前記第２の電気エネルギ供給手段と、前記接続点との間には逆流防止用の第２のダイオードが配置されている。
また、本発明の第３の態様に係る焼灼止血装置は、第１または第２の態様において、前記発熱素子に供給される電気エネルギを検知する電気エネルギ検知手段と、該電気エネルギ検知手段により検知された電気エネルギに基いて前記発熱素子の発熱量を監視する発熱量監視手段と、をさらに具備する。
また、本発明の第４の態様に係る焼灼止血装置は、第３の態様において、前記発熱量監視手段は、前記電気エネルギ検知手段からの検知信号を電圧−周波数変換し、当該変換後のパルスをカウントすることで発熱量を監視する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
まず本発明の概略を説明する。図１の概念図において、例えば自身のインピーダンスに温度係数を有する発熱素子である抵抗体１は電源部２から電力が供給される。この電源部２は抵抗値検知部３によって検知された抵抗値を表す信号に基づいて抵抗体１の抵抗値を一定にするように供給電力を変化させる。
【００１１】
さらに、別の電源部４は抵抗体１の発熱、非発熱動作時を問わず抵抗体１に常に電流を供給する。異常検知部５はこのときの抵抗体１の抵抗値を検知してこの抵抗値が所定の範囲内にあるか否かを監視し、所定の範囲外の抵抗値であるときには抵抗体１が異常であると判断する。
【００１２】
概して、抵抗体１の抵抗値は、自身の温度係数により温度上昇に伴って上昇する。この特性により、所定温度での抵抗体１の抵抗値を監視すれば抵抗体１の温度を抵抗値でフィードバックすることが可能になる。つまり抵抗体１の抵抗値が目標の値になるように電源部２を制御すれば抵抗体１の定温制御が実現できる。
【００１３】
さらに別の電源部４にて微電力を常に流すことでリレー等の切換部をなくして回路を簡略化することができる。
異常検知部５は抵抗体１の抵抗値が低温時から高温（発熱）時の値の範囲内であればプローブは正常であると判断するように構成する。これにより抵抗体１のオープン／ショートといった異常とともに、プローブの着脱状態をも検知することができる。尚、これは発熱、非発熱状態を問わず検知可能なので、プローブのコネクタは抵抗体１に電力を給電する為の最小限である２ピンにすることが可能になる。
【００１４】
上記のような構成を用いることにより、プローブの温度によって自身のインピーダンスに温度係数を有する発熱素子としての抵抗体１を一定温度に保つ制御と、抵抗体１の抵抗値の異常を監視する手段とを簡単な回路で構成することができ、これによってプローブの構成を簡略化することができる。このことは消毒及び滅菌が比較的簡単に行え、かつ組織の不当な壊死を起こさない効果につながる。
【００１５】
図２は本発明の第１実施形態に係る焼灼止血装置の外観を示す斜視図である。図２において、焼灼止血装置１１は、前面に操作パネル１２を設けた本体部１３と、この本体部１３に電気コネクタ１４及び送水コネクタ１５を介して着脱自在に接続される焼灼プローブ装置１６と、ケーブル１７に設けたコネクタ１８により本体部１３に着脱自在に装着されるフットスイッチ１９と、本体部１３の側面に着脱自在に取り付けられる洗浄水タンク２０とから構成されている。
【００１６】
上記フットスイッチ１９には、送水用スイッチ１９ａと加熱用スイッチ１９ｂとが設けてある。
上記した焼灼プローブ装置１６は、細長で可撓性を有するシース２１と、該シース２１の先端に接続された焼灼プローブ２２と、シース２１の基部側に設けられた前記電気コネクタ１４及び送水コネクタ１５とからなり、シース２１及びその先端の焼灼プローブ２２は図示しない内視鏡の処置具チャンネル内に挿通でき、このチャンネルを経て焼灼プローブ２２を体腔内に導入できるようになっている。
【００１７】
図３に示すように、上記シース２１内には同軸ケーブル３１が軸方向中心に挿通されて先端の焼灼プローブ２２に内設した発熱素子である抵抗体３２に通電するように構成されるとともに、このシース２１内の同軸ケーブル３１の外周軸方向には焼灼プローブ２２外周に形成した複数のノズル３３、３３、…（図４参照）に洗浄水を圧送するための送水管路３４が形成されている。洗浄水は上記ノズル３３、３３、…によってジェット状に送水される。図４は図３のＡ−Ａ線断面図である。
【００１８】
次に本実施形態に係る焼灼止血装置１１の発熱制御について図５を参照して説明する。発熱中は発熱素子としての抵抗体Ｒの抵抗値が所定の抵抗値になるように電力を供給する。この実施形態では図５に示す抵抗１０１、１０２、１０３及び発熱素子としての抵抗体Ｒからなるブリッジ回路において、抵抗１０１の抵抗値と抵抗１０２の抵抗値との比と、抵抗体Ｒの抵抗値と抵抗１０３の抵抗値との比が同じになるように供給電力を調整する。より詳細には、上記２つの比の差をオペアンプ１０４により増幅し、この差がゼロになるようにパワートランジスタ１０６を駆動して供給電力を変化させる。すなわち、パワートランジスタ１０６のベース電流を駆動するトランジスタ１０８のベース電位をスイッチ１０９によってオンオフすることで上記ブリッジ回路とオペアンプ１０４とから構成される発熱回路の動作と停止とを切り換えることが可能である。上記パワートランジスタ１０６と、このパワートランジスタ１０６のベース電流を駆動するトランジスタ１０８と、このトランジスタ１０８のベース電位をオンオフするスイッチ１０９とは第１の電気エネルギ供給手段を構成する。
【００１９】
パワートランジスタ１０６の出力とブリッジ回路の間にはダイオード１０７を設けておく。上記ブリッジ回路にはさらにダイオード１１０を介して第２の電気エネルギ供給手段としての電源１１１と電源１１２とが接続されている。この電源１１１、１１２は定電流、定電圧、定電力何れでもよく、本実施形態においては定電流としている。三端子レギュレータ１１１ａを含む実質電源としての電源１１１は、電源１１２より供給電力（実施形態では電流）が低く、電源１１１によって上記ブリッジ回路に電力を供給している。電源１１２は電源１１１が故障した際に抵抗体Ｒに過電力が供給されないようにするためのものであり、故障がない場合は電源１１１の動作を妨げない様に構成されている。
【００２０】
また、例えば特願平８−１４３１１３号明細書に記載のようなプローブ構成とした場合には０．２Ｗ以下の供給電力であればプローブの発熱が患者に損傷を与えたり、内視鏡を熱によって壊すといったことがない。そこで電源１１１及び１１２の値はプローブとの組み合わせにおいてこの値を超えない値としている。
【００２１】
また本実施形態では抵抗体Ｒの抵抗値の異常を検知するためにブリッジ回路における抵抗の比の考え方を利用している。すなわち、上記したブリッジ回路と、抵抗１１３、１１４、１１５、１１６からなる他のブリッジ回路において、抵抗体Ｒの抵抗値と抵抗１０３の抵抗値との比が、抵抗１１３の抵抗値と抵抗１１４の抵抗値との比から、抵抗１１５の抵抗値と抵抗１１６の抵抗値の比までの範囲にあるか否かをウインドコンパレータ１１７によって検知する構成をとっている。それぞれの比は非発熱状態の抵抗下限値と発熱状態の抵抗上限値にて設定する。ここで、上記した２つのブリッジ回路とウインドコンパレータ１１７と制御部１１８とは抵抗異常検知部を構成する。
【００２２】
制御部１１８はフットスイッチ１９ｂが押されるとスイッチ１０９をオフして発熱動作を開始する。また発熱中に異常があった場合、すなわち、ウインドコンパレータ１１７の出力が異常を示した場合にはスイッチ１０９をオンすることで発熱を停止させる。
【００２３】
電源１１１及び１１２は抵抗体Ｒと抵抗１０３に印加される電圧が高くなり動作できない状態になるまで定電流源として動作する。つまり発熱状態でも抵抗体Ｒに印加される電圧が低い場合、具体的には各抵抗等によるドロップ分を考えて約１３Ｖ以下の場合には定電流として動作し、それ以上の電圧であると全く電流を流さなくなるように構成されている。ダイオード１０７及び１１０はこの様に電源１１１及び１１２とパワートランジスタ１０６の出力側の電位によりそれぞれに逆バイアスがかからないように設けたものである。ちなみにこのように別電源１１１、１１２を設ける代わりに、パワートランジスタ１０６によって微電力（０．２Ｗ以下）を給電するようにしてもよい。
【００２４】
上記したような回路構成を用いることにより発熱、非発熱状態の何れの場合であっても抵抗体Ｒに電流が流れることになり、これによって発熱、非発熱状態を問わず常に抵抗体Ｒの抵抗値を監視することができる。
【００２５】
上記した第１実施形態によれば、本実施形態の焼灼止血装置は、温度係数を持った抵抗体である発熱体を含むブリッジ回路と、誤差増幅回路とから構成された発熱回路と、別電源により発熱、非発熱状態を問わず電流を流すことで、常に発熱体の抵抗を監視する抵抗異常検知部とを具備しているので、簡単な回路構成で定温発熱制御を行なうことができ、常に発熱体の抵抗異常を検知することが可能になる。
【００２６】
これにより発熱体の抵抗異常検知の結果をプローブが焼灼装置に接続されているか否かの判断にも利用することができ、プローブのコネクタを発熱体に給電するための２ピンだけで構成することができる。またコネクタとケーブルを除いた電気部品をプローブに内蔵する必要がないので構造が簡略化されたプローブを提供することが可能になる。これは本来、複雑な構成であるプローブを消毒・滅菌するプロセスに於いて有用であり、例えばオートクレーブ滅菌装置に対して耐性を持たせることができ、面倒なプロセスを必要とせずに間接的な感染といったリスクを患者に与えることのない焼灼止血装置を提供することが可能になる。
【００２７】
ところで、この様な焼灼止血装置には生体に与えるエネルギーの総量を監視してユーザに知らせる必要がある。このような監視は、図５の電圧検知部１２０、電流検知部１２１、アナログ掛算器１２２、ＶＦ変換器１２３、そして制御部１１８から構成される発熱量検知回路によって実現することができる。このような構成において、プローブに印加される電圧検知部１２０と電流検知部１２１の出力をアナログ掛算器１２２により電力値に変換し、これをＶＦ変換器１２３に供給してＶＦ変換（電圧−周波数変換）する。
【００２８】
アナログ掛算器１２２の出力を積分してエネルギーの総量（ジュール）を求めることとＶＦ変換後のパルスをカウントすることは同じ意味をもつので、制御部１１８例えばＣＰＵにて簡単に発熱中のエネルギー量を監視でき、これにより生体に与えるエネルギーの総量を簡単にかつ自由度をもって監視できるばかりでなく、電力を周波数に変換するため信号の絶縁が容易に行える利点がある。特に後者の特徴は患者に対して絶縁された回路を構成することが基本となる医療機器の場合で制御部１１８を発熱回路と絶縁された回路に設けたい場合において非常に意義のあるものとなる。
【００２９】
また図示しないが、術者が加熱用フットスイッチ１９ｂを何回踏んだかのカウントを制御部１１８にて行い、回数を表示することもできる。
以下に、本発明の第２実施形態を説明する。図６は本発明の第２実施形態に係る焼灼止血装置の主要部を示す図である。
【００３０】
第２実施形態では図６に示すように第１実施形態のブリッジ回路に変え、発熱体に給電される電圧と電流を電圧検知部２０１と電流検知部２０２を介してＡＤ変換器２０３及び２０４にてデジタル変換して制御部２０５に取り込み、制御部２０５にて発熱体の抵抗を演算し、この値を一定にするように電力供給部２０６を制御するものである。
【００３１】
この実施形態の場合は回路構成がより簡略化される利点があり、また、単に発熱体の抵抗値を一定にするのではなく、供給電力とそのときの発熱体の抵抗値の変動から低温時からの発熱なのか、連続発熱中なのか等のプローブの状況により供給電力を微妙に変化させる制御が簡単に実現でき、より効果的な止血能力を持つ焼灼止血装置を提供できる。
【００３２】
なお、上記した具体的実施形態には以下のような構成の発明が含まれている。
（１）体腔内に導入するプローブの内部に発熱体を配設し、この発熱体に電気エネルギを供給して発熱させることにより、出血部を焼灼して止血治療を行なう焼灼止血装置において、
自身のインピーダンスに温度係数を有し、プローブに内蔵された発熱素子と、
前記発熱素子の発熱動作時において前記発熱素子の抵抗値が一定になるように電気エネルギを供給する第１の電気エネルギ供給手段と、
前記発熱素子の発熱、非発熱動作時を問わず前記発熱素子に電気エネルギを供給する第２の電気エネルギ供給手段と、
この第２の電気エネルギ供給手段によって電気エネルギが供給されている前記発熱素子の抵抗値が所定の範囲内にあるか否かを監視する抵抗値監視手段と、
を具備することを特徴とする焼灼止血装置。
（２）前記第２の電気エネルギ供給手段からの電気エネルギは、これによるプローブの発熱温度が人体及び組み合わせて使用される内視鏡に悪影響を及ばさない温度になるような値に設定されることを特徴とする構成（１）に記載の焼灼止血装置。
（３）前記第２の電気エネルギ供給手段は、部品故障時の異常発熱を防ぐために、二つの電源から構成されていることを特徴とする構成（１）に記載の焼灼止血装置。
（４）前記抵抗値監視手段は、前記プローブの抵抗値が非発熱時の抵抗値と発熱時の抵抗値との間であれば前記発熱素子は正常であると判断することを特徴とする構成（１）に記載の焼灼止血装置。
（５）前記発熱素子に供給された電気エネルギを電気エネルギ検知手段によって検知して前記発熱素子の発熱量を監視する発熱量監視手段をさらに含むことを特徴とする構成（１）に記載の焼灼止血装置。
（６）前記発熱量監視手段は、前記電気エネルギ検知手段からの検知信号を電圧−周波数変換し、変換されたパルスをカウントすることで発熱量を監視することを特徴とする構成（５）に記載の焼灼止血装置。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、簡単な回路構成で定温発熱制御を行なうことができ、かつプローブの着脱状態を含めた発熱体の抵抗異常検知を実現できる。これによりプローブ構造が簡略化され、たとえばオートクレーブ滅菌が可能で、感染のリスクがなく、低価格なプローブとそれを効果的に制御することのできる焼灼止血装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の概念的構成を示す概念図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る焼灼止血装置の外観斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態において、焼灼プローブの先端を示す断面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る焼灼止血装置の原理的説明図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る焼灼止血装置の原理的説明図である。
【符号の説明】
１…抵抗体、
２…電源部、
３…抵抗値検知部、
４…電源部、
５…異常検知部。

Claims

体腔内に導入するプローブの内部に発熱体を配設し、前記発熱体に電気エネルギを供給して発熱させることにより、出血部を焼灼して止血治療を行なう焼灼止血装置であって、
自身のインピーダンスに温度係数を有し、プローブに内蔵された発熱素子と、
前記発熱素子に接続され、前記発熱素子の発熱動作時において前記発熱素子の抵抗値が一定になるように電気エネルギを供給する第１の電気エネルギ供給手段と、
前記発熱素子と、前記第１の電気エネルギ供給手段との間の任意の接続点に接続され、前記発熱素子の発熱動作時、非発熱動作時を問わず前記発熱素子に電気エネルギを供給する第２の電気エネルギ供給手段と、
前記第２の電気エネルギ供給手段から前記発熱素子に電気エネルギが供給されているときに、前記発熱素子の抵抗値が所定の範囲内にあるか否かを監視する抵抗値監視手段と、
を具備することを特徴とする焼灼止血装置。
前記第１の電気エネルギ供給手段と、前記接続点との間には逆流防止用の第１のダイオードが配置されるとともに、前記第２の電気エネルギ供給手段と、前記接続点との間には逆流防止用の第２のダイオードが配置されていることを特徴とする請求項１記載の焼灼止血装置。
前記発熱素子に供給される電気エネルギを検知する電気エネルギ検知手段と、該電気エネルギ検知手段により検知された電気エネルギに基いて前記発熱素子の発熱量を監視する発熱量監視手段と、をさらに具備することを特徴とする請求項１または２記載の焼灼止血装置。
前記発熱量監視手段は、前記電気エネルギ検知手段からの検知信号を電圧−周波数変換し、当該変換後のパルスをカウントすることで発熱量を監視することを特徴とする請求項３記載の焼灼止血装置。