特開 2024-121352 信号生成装置および手術支援装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024121352

(43)【公開日】2024-09-06

(54)【発明の名称】信号生成装置および手術支援装置

(51)【国際特許分類】

   H03H 7/40 20060101AFI20240830BHJP

   A61B 18/18 20060101ALI20240830BHJP

   H03F 3/20 20060101ALI20240830BHJP

【ＦＩ】

H03H7/40

A61B18/18 100

H03F3/20

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023028402

(22)【出願日】2023-02-27

(71)【出願人】

【識別番号】000114215

【氏名又は名称】ミネベアミツミ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】小林 啓二

【テーマコード（参考）】

4C160

5J500

【Ｆターム（参考）】

4C160JK02

4C160JK03

5J500AA01

5J500AA41

5J500AC36

5J500AC75

5J500AC87

5J500AC92

5J500AH02

5J500AH19

5J500AH25

5J500AH26

5J500AH29

5J500AH30

5J500AH33

5J500AH34

5J500AH39

5J500AK29

5J500AK55

5J500AK66

5J500AK68

5J500AM01

5J500AT01

(57)【要約】

【課題】信号の反射波を低減する。
【解決手段】信号生成装置１００は、信号生成回路１によって生成した信号を増幅回路５によって増幅して第２伝送路１６を介して電極部２４から出力する。信号生成装置１００は、電極部２４からの反射波の信号レベルを検波回路９によって検出し、その信号レベルに応じて、第２伝送路１６に接続されている整合回路１０のインピーダンスが所定の値（例えば、５０Ω）に近づくように、整合回路１０内の可変インピーダンス回路１０２の所定の周波数におけるインピーダンスを調整する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

信号を生成する信号生成回路と、
前記信号生成回路から出力された信号を伝送する第１伝送路と、
前記第１伝送路を介して入力された信号を増幅して出力する増幅回路と、
前記増幅回路から出力された信号を伝送する第２伝送路と、
前記第２伝送路に挿入されたアイソレータと、
第１端子、第２端子、および第３端子を有し、前記第２伝送路から前記アイソレータを経由して前記第１端子に入力された進行波を前記第２端子から出力し、前記第２端子に入力された反射波を前記第３端子から出力する方向性結合器と、
電極部と、
前記方向性結合器の前記第２端子と前記電極部とを接続する第３伝送路と、
前記方向性結合器の前記第３端子から出力された反射波の大きさを検出する検波回路と、
前記第２伝送路に接続された受動素子を含み、前記受動素子の値が変更可能な可変インピーダンス回路を含む整合回路と、
前記検波回路によって検出された前記反射波の信号レベルに基づいて、前記整合回路のインピーダンスが所定の値に近づくように、前記可変インピーダンス回路の所定の周波数におけるインピーダンスを制御する制御回路と、を備える
信号生成装置。

【請求項2】

請求項１に記載の信号生成装置において、
前記整合回路は、前記可変インピーダンス回路を複数有し、
夫々の前記可変インピーダンス回路は、前記受動素子の値として、互いに異なる二つの値に切り替え可能に構成され、
前記制御回路は、前記反射波の信号レベルに応じて、前記整合回路のインピーダンスが前記所定の値に近づくように、複数の前記可変インピーダンス回路の前記受動素子の値を選択的に切り替える
信号生成装置。

【請求項3】

請求項２に記載の信号生成装置において、
前記制御回路は、前記反射波の信号レベルと前記受動素子の値を調整すべき前記可変インピーダンス回路との対応関係を示す対応関係情報を記憶し、
前記制御回路は、前記対応関係情報を参照して、前記検波回路によって検出された前記反射波の信号レベルに対応する前記可変インピーダンス回路を選択し、選択した前記可変インピーダンス回路の前記受動素子の値を調整する
信号生成装置。

【請求項4】

請求項１に記載の信号生成装置において、
前記可変インピーダンス回路は、
リアクタンス成分を有し、一端が前記第２伝送路に接続された第１受動素子と、
リアクタンス成分を有し、前記第１受動素子の他端と第１固定電位との間に接続された第２受動素子と、
リアクタンス成分を有し、一端が前記第１受動素子の他端に接続された第３受動素子と、
制御信号に応じて前記第３受動素子の前記第１固定電位への接続と遮断を切り替えるスイッチ回路と、を含み、
前記制御回路は、前記反射波の信号レベルに応じて前記制御信号を変化させる
信号生成装置。

【請求項5】

請求項４に記載の信号生成装置において、
前記スイッチ回路は、
第１アノード電極と第１カソード電極を有し、前記第１アノード電極が前記第３受動素子の他端に接続され、前記第１カソード電極が前記第１固定電位に接続された第１ダイオードと、
第２アノード電極と第２カソード電極を有し、前記第２カソード電極が前記第１ダイオードの前記第１アノード電極に接続された第２ダイオードと、
第１主電極、第２主電極、および制御電極を有し、前記第１主電極が前記第１固定電位よりも高い第２固定電位に接続され、前記第２主電極が前記第２ダイオードの前記第２アノード電極に接続されるとともに負荷を介して前記第１固定電位に接続され、前記制御電極に閾値電圧よりも小さい電圧が印加されている場合に前記第１主電極と前記第２主電極との間を遮断し、前記制御電極に閾値電圧よりも大きい電圧が印加されている場合に前記第１主電極と前記第２主電極との間に電流経路を形成するトランジスタと、を含み、
前記第１ダイオードは、ＰＩＮダイオードであって、
前記制御回路は、前記制御電極に前記制御信号を入力する
信号生成装置。

【請求項6】

請求項５に記載の信号生成装置において、
前記スイッチ回路は、
前記トランジスタの前記第２主電極と前記第２ダイオードの前記第２アノード電極との間に接続された抵抗と、
前記第２ダイオードの前記第２アノード電極と前記第１固定電位との間に接続されたキャパシタと、を更に含む
信号生成装置。

【請求項7】

請求項５に記載の信号生成装置において、
前記制御回路は、選択した前記可変インピーダンス回路の前記受動素子の値を変化させる場合に、前記制御信号の電圧を、前記閾値電圧の前後の範囲において時間の経過とともに変化させる
信号生成装置。

【請求項8】

請求項５に記載の信号生成装置において、
前記第１受動素子、前記第２受動素子、および前記第３受動素子はそれぞれ、キャパシタである
信号生成装置。

【請求項9】

請求項５に記載の信号生成装置において、
前記第１受動素子および前記第２受動素子はそれぞれ、キャパシタであり、
前記第３受動素子はインダクタである
信号生成装置。

【請求項10】

請求項５に記載の信号生成装置と、
第１筐体と、
第２筐体と、
前記第１伝送路としての第１同軸ケーブルと、
前記第３伝送路としての第２同軸ケーブルと、を備え、
前記第１筐体には、前記信号生成回路と前記制御回路が収容され、
前記第２筐体には、前記電極部を操作するための操作部と、前記増幅回路と、前記第２伝送路と、前記アイソレータと、前記方向性結合器と、前記検波回路と、前記整合回路と、が収容され、
前記第１同軸ケーブルは、前記第１筐体および前記第２筐体の少なくとも一方に対して挿抜可能である
手術支援装置。

【請求項11】

請求項１０に記載の手術支援装置において、
前記第２同軸ケーブルの径は、前記第１同軸ケーブルの径より小さい
手術支援装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、信号生成装置および手術支援装置に関し、例えば、高周波の信号を生成する信号生成装置、および当該信号生成装置によって生成した信号を利用して手術を支援する手術支援装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、人や動物の外科手術を支援する装置として、マイクロ波を利用した手術支援装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような手術支援装置は、マイクロ波をメスや鉗子等の電極部から手術対象の生体組織に照射することにより、生体組織を切り取ったり、焼灼（蛋白質の熱凝固性によって止血する方法）したりすることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２－１１５３８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

手術支援装置は、マイクロ波を生成して出力する信号生成装置を備えている。信号生成装置は、生成したマイクロ波を増幅回路によって増幅し、同軸ケーブルを介してメスや鉗子等の電極部から出力する。ここで、増幅回路の出力端子から同軸ケーブルを介して電極部に至る伝送路において、インピーダンスが整合されている（例えば、５０Ω）。

【0005】

しかしながら、手術中に電極部が手術対象の生体組織に接触したとき、電極部側のインピーダンスが変化する。これにより、増幅回路の出力端子から電極部までの伝送路においてインピーダンスの不整合が生じ、増幅回路から出力されたマイクロ波が電極部において反射する。この反射した信号（反射波）は、同軸ケーブルを介して増幅回路側に伝搬し、増幅回路から出力される信号（進行波）と反射波とが合成される。例えば、反射波が全反射した場合には、進行波の２倍の大きさの反射波が増幅回路の出力端子に入力されてしまい、増幅回路が破壊されるおそれがある。

【0006】

そこで、従来の信号生成装置では、増幅回路の出力側にアイソレータ（抵抗）を設けることにより、電極部からの反射波を熱に変えて、増幅回路が破壊されることを防止していた。しかしながら、単にアイソレータを設けるだけでは、電極部に伝導する実効電力が低下し、生体組織の切断や焼灼が困難になる場合がある。

【0007】

本発明は、上述した課題を解消するためのものであり、信号の反射波を低減することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の代表的な実施の形態に係る信号生成装置は、信号を生成する信号生成回路と、前記信号生成回路から出力された信号を伝送する第１伝送路と、前記第１伝送路を介して入力された信号を増幅して出力する増幅回路と、前記増幅回路から出力された信号を伝送する第２伝送路と、前記第２伝送路に挿入されたアイソレータと、第１端子、第２端子、および第３端子を有し、前記第２伝送路から前記アイソレータを経由して前記第１端子に入力された進行波を前記第２端子から出力し、前記第２端子に入力された反射波を前記第３端子から出力する方向性結合器と、電極部と、前記方向性結合器の前記第２端子と前記電極部とを接続する第３伝送路と、前記方向性結合器の前記第３端子から出力された反射波の大きさを検出する検波回路と、前記第２伝送路に接続された受動素子を含み、前記受動素子の値が変更可能な可変インピーダンス回路を含む整合回路と、前記検波回路によって検出された前記反射波の信号レベルに基づいて、前記整合回路のインピーダンスが所定の値に近づくように前記可変インピーダンス回路の所定の周波数におけるインピーダンスを制御する制御回路と、を備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明の一態様によれば、信号の反射波を低減することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本実施の形態に係る信号生成装置の構成を示す図である。

【図2】整合回路の構成例を示す図である。

【図3A】可変インピーダンス回路の回路構成例を示す図である。

【図3B】可変インピーダンス回路の別の回路構成例を示す図である。

【図4】整合回路の具体的な回路構成例を示す図である。

【図5】本実施の形態に係る信号生成装置を適用した手術支援装置を模式的に示す図である。

【図6】本実施の形態に係る信号生成装置を適用した手術支援装置の構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施の形態の具体例について図を参照して説明する。なお、以下の説明において、各実施の形態において共通する構成要素には同一の参照符号を付し、繰り返しの説明を省略する。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。

【0012】

≪実施の形態≫
図１は、本実施の形態に係る信号生成装置の構成を示す図である。
図１に示される信号生成装置１００は、信号を生成して出力する装置である。ここで、信号とは、例えば、高周波（ＲＦ：Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号である。本実施の形態では、信号生成装置１００が、周波数が３００ＭＨｚから３００ＧＨｚの範囲にあるマイクロ波を生成して出力するものとして説明する。信号生成装置１００は、例えば、マイクロ波を利用した手術支援装置に適用することができる。

【0013】

図１に示すように、信号生成装置１００は、例えば、信号生成回路１、第１伝送路１５、増幅回路（ＨＰＡ）５、第２伝送路１６、アイソレータ７、方向性結合器８、検波回路９、整合回路１０、制御回路１１、第３伝送路１７、および電極部２４を備えている。

【0014】

信号生成回路１は、信号を生成する回路である。信号生成回路１は、例えば、高周波信号（マイクロ波）を生成する。信号生成回路１は、例えば、電圧制御発振器（ＶＣＯ：Ｖｏｌｔａｇｅ－Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）２、位相同期回路（ＰＬＬ：Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）３、および増幅回路４を含む。

【0015】

電圧制御発振器２は、後述する制御回路１１から供給される制御電圧に応じた周波数を有する信号を生成する回路である。位相同期回路３は、例えば、電圧制御発振器２から出力された信号を一定の周波数に安定化させる。また、位相同期回路３は、例えば、電圧制御発振器２から出力された信号の周波数を逓倍して、所望の周波数の信号を生成して出力する。なお、位相同期回路３は、電圧制御発振器２から出力された信号を、その周波数を変更せずに出力してもよい。例えば、位相同期回路３は、２．４５ＧＨｚのマイクロ波を生成して出力する。増幅回路４は、位相同期回路３から出力された信号を増幅して出力する。増幅回路４は、例えば、増幅率が変更可能に構成されている。増幅回路４から出力された信号は第１伝送路１５に入力される。

【0016】

第１伝送路１５は、信号生成回路１（増幅回路４）から出力された信号を伝送する。第１伝送路１５は、信号生成回路１（増幅回路４）の出力端子と増幅回路５の入力端子とを接続する。第１伝送路１５は、高周波信号（マイクロ波）を低損失で伝送可能な線路であって、例えば、第３伝送路１７を構成する同軸ケーブルよりも太い径を有する同軸ケーブルによって実現される。

【0017】

増幅回路５は、第１伝送路１５を介して入力された信号（マイクロ波）を増幅して出力する回路である。増幅回路５は、例えば、マイクロ波を増幅可能な大電力増幅回路（ＨＰＡ：Ｈｉｇｈ Ｐｏｗｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）である。増幅回路５の出力端子と第２伝送路１６との間にはキャパシタＣｈｐが接続されている。キャパシタＣｈｐにより、増幅回路５から出力された信号の直流成分が除去され、増幅回路５から出力された信号の交流成分が第２伝送路１６に伝送される。

【0018】

第２伝送路１６は、増幅回路５から出力された信号を伝送する。第２伝送路１６は、増幅回路５の出力端子と方向性結合器８の第１端子８１とを接続する。第２伝送路１６は、高周波信号（マイクロ波）を低損失で伝送可能な線路であって、例えば、プリント基板（ＰＣＢ：Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）に形成されたマイクロストリップラインによって実現される。

【0019】

アイソレータ７は、第１方向から入力された進行波を出力し、第１方向と反対方向から入力された反射波を減衰させる回路部品である。アイソレータ７は、第２伝送路１６に挿入されている。アイソレータ７は、増幅回路５側から第２伝送路１６に入力された進行波を方向性結合器８側に伝送し、方向性結合器８側から第２伝送路１６に入力された反射波を減衰させる。

【0020】

方向性結合器８は、第１端子８１、第２端子８２、および第３端子８３を有する回路部品である。方向性結合器８は、第２伝送路１６からアイソレータ７を経由して第１端子８１に入力された進行波を第２端子８２から出力し、第２端子８２から入力された反射波を第３端子８３から出力する。

【0021】

第３伝送路１７は、方向性結合器８の第２端子８２から出力された信号を伝送する。第３伝送路１７は、方向性結合器８の第２端子８２と電極部２４とを接続する。第３伝送路１７は、例えば、高周波信号（マイクロ波）を低損失で伝送可能な線路であって、例えば、同軸ケーブルによって実現される。

【0022】

電極部２４は、方向性結合器８の第２端子８２から第３伝送路１７を介して入力された信号（マイクロ波）を外部に照射するための部品である。電極部２４は、金属部材によって構成されている。電極部２４は、例えば、信号生成装置１００を手術支援装置に適用した場合に、メスや鉗子として機能する。

【0023】

検波回路９は、電極部２４側からの反射波を検出する回路である。検波回路９は、方向性結合器８の第３端子８３から出力された反射波を検出し、当該反射波の大きさ（強度）に応じた検出信号Ｓｒを出力する。例えば、検波回路９は、検出した反射波の大きさに応じた直流電圧を生成し、検出信号Ｓｒとして出力する。

【0024】

整合回路１０は、増幅回路５と電極部２４との間のインピーダンスを整合させるための回路である。整合回路１０は、インピーダンスが変更可能な可変インピーダンス回路１０２を含む。図２に示す可変インピーダンス回路１０２は、第２伝送路１６に接続されている。なお、整合回路１０の詳細については後述する。

【0025】

制御回路１１は、信号生成装置１００を統括的に制御する回路である。制御回路１１は、例えば、マイクロコントローラ（ＭＣＵ：Ｍｉｃｒｏ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｕｎｉｔ）やＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等のプログラム処理装置である。

【0026】

制御回路１１は、例えば、信号生成回路１の出力信号（マイクロ波）を監視し、当該出力信号の周波数が所望の値（例えば、２．４５ＧＨｚ）となるように制御電圧を生成して電圧制御発振器２に与える。また、制御回路１１は、検波回路９から出力された検出信号Ｓｒに基づいて、整合回路１０を制御する。具体的には、制御回路１１は、検出信号Ｓｒに基づいて電極部２４からの反射波の信号レベル（強度）を判定し、その信号レベルに応じて整合回路１０のインピーダンスが所定の値（例えば、５０Ω）に近づくように、整合回路１０の可変インピーダンス回路１０２（図２参照）を制御する。換言すれば、制御回路１１は、電極部２４からの反射波の信号レベルが小さくなるように、整合回路１０の可変インピーダンス回路１０２を制御する。

【0027】

制御回路１１と検波回路９および整合回路１０との間の通信は、信号線を利用した有線通信であってもよいし、公知の近距離無線通信技術を利用した無線通信であってもよい。本実施の形態では、一例として、制御回路１１と検波回路９および整合回路１０とが、専用の信号線によって接続されているものとする。

【0028】

次に、整合回路１０の構成および整合回路１０のインピーダンスの調整方法について説明する。

【0029】

図２は、整合回路１０の構成例を示す図である。

【0030】

上述したように、整合回路１０は、インピーダンスが変更可能に構成されている。具体的には、図２に示すように、整合回路１０は、第２伝送路１６に接続された受動素子を含み、当該受動素子の値が変更可能な少なくとも一つの可変インピーダンス回路１０２を有している。制御回路１１は、検波回路９によって検出された反射波の信号レベルに基づいて、整合回路１０のインピーダンスが所定の値（例えば、５０Ω）に近づくように、可変インピーダンス回路１０２の所定の周波数におけるインピーダンスを制御する。ここで、所定の周波数とは、信号生成装置１００によって出力すべき信号（マイクロ波）の周波数であり、本実施の形態では、例えば、２．４５ＧＨである。

【0031】

整合回路１０は、可変インピーダンス回路１０２に加えて、受動素子の値が固定された固定インピーダンス回路１０１を有していてもよい。

【0032】

ここで、受動素子の値とは、抵抗値、キャパシタの容量値、またはインダクタのインダクタンス値を意味する。

【0033】

本実施の形態では、一例として、整合回路１０がｎ個（ｎは２以上の整数）の可変インピーダンス回路１０２＿１～１０２＿ｎと固定インピーダンス回路１０１を有しているものとする。以下の説明において、各可変インピーダンス回路１０２＿１～１０２＿ｎを区別しない場合には、サフィックスを付さず、単に「可変インピーダンス回路１０２」と表記する場合がある。

【0034】

固定インピーダンス回路１０１は、第２伝送路１６と固定電位との間に接続されている。例えば、固定インピーダンス回路１０１は、第２伝送路１６とグラウンド電位ＧＮＤとの間に接続されている。図２に示すように、固定インピーダンス回路１０１は、例えば、抵抗Ｒ０とキャパシタＣ０とを含む。抵抗Ｒ０とキャパシタＣ０は、互いに並列に、第２伝送路１６とグラウンド電位ＧＮＤとの間に接続されている。なお、固定インピーダンス回路１０１は受動素子の値が固定であればよく、固定インピーダンス回路１０１の回路構成および各受動素子の値は、特に限定されない。

【0035】

可変インピーダンス回路１０２は、第２伝送路１６と第１固定電位との間に接続されている。具体的には、可変インピーダンス回路１０２は、第２伝送路１６とグラウンド電位ＧＮＤとの間に接続されている。可変インピーダンス回路１０２は、受動素子を含む。例えば、可変インピーダンス回路１０２は、受動素子の値が互いに異なる二つの値に切り替え可能に構成されている。すなわち、可変インピーダンス回路１０２＿１～１０２＿ｎは、制御信号Ｓｃ＿１～Ｓｃ＿ｎによって、第２伝送路１６とグラウンド電位ＧＮＤとの間のインピーダンスが変更可能に構成されている。

【0036】

なお、以下の説明において、各制御信号Ｓｃ＿１～Ｓｃ＿ｎを区別しない場合には、サフィックスを付さず、単に「制御信号Ｓｃ」と表記する場合がある。

【0037】

図３Ａは、可変インピーダンス回路１０２の回路構成例を示す図である。

【0038】

図３Ａに示すように、可変インピーダンス回路１０２は、例えば、リアクタンス成分を有する第１受動素子としてのキャパシタＣ１、リアクタンス成分を有する第２受動素子としてのキャパシタＣ２、リアクタンス成分を有する第３受動素子としてのキャパシタＣ３、およびスイッチ回路１０３を含む。

【0039】

キャパシタＣ１およびキャパシタＣ２は、第２伝送路１６と第１固定電位（グラウンド電位ＧＮＤ）との間に直列に接続されている。すなわち、キャパシタＣ１は、一端が第２伝送路１６に接続されている。キャパシタＣ２は、キャパシタＣ１の他端と第１固定電位（グラウンド電位）との間に接続されている。

【0040】

キャパシタＣ１，Ｃ２は、固定インピーダンス回路１０１を構成する抵抗Ｒ０およびキャパシタＣ０と同様に、インピーダンスが固定された整合素子である。例えば、増幅回路５の出力側（第２伝送路１６）のインピーダンスと電極部２４の入力側のインピーダンスはそれぞれ５０Ωに設定されている。すなわち、電極部２４が生体組織等に接触していないときに増幅回路５の出力側のインピーダンスが５０Ωとなるように、抵抗Ｒ０およびキャパシタＣ０～Ｃ２の値が設定されている。

【0041】

キャパシタＣ３は、一端がキャパシタＣ１の他端に接続されている。

【0042】

図３Ａおよび図３Ｂに示すスイッチ回路１０３は、図１に示す制御信号Ｓｃに応じて、第３受動素子の他端の第１固定電位への接続と遮断を切り替える回路である。具体的には、スイッチ回路１０３は、第３受動素子としてのキャパシタＣ３の他端と第１固定電位（グラウンド電位ＧＮＤ）との接続を遮断することにより、図３Ａおよび図３Ｂに示す可変インピーダンス回路１０２のインピーダンスを高い状態にし、キャパシタＣ３の他端をグラウンド電位ＧＮＤに接続することにより、可変インピーダンス回路１０２のインピーダンスを低い状態にする。

【0043】

例えば、スイッチ回路１０３は、第１ダイオードＤ１、第２ダイオードＤ２、およびドランジスタＱ１を含む。

【0044】

第１ダイオードＤ１は、第１アノード電極と第１カソード電極を有する。第１ダイオードＤ１において、第１アノード電極がキャパシタＣ３の他端に接続され、第１カソード電極がグラウンド電位ＧＮＤに接続されている。第１ダイオードＤ１は、例えば、ＰＩＮ（ｐ－ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ－ｎ）ダイオードである。

【0045】

第２ダイオードＤ２は、第２アノード電極と第２カソード電極を有する。第２ダイオードＤ２において、第２カソード電極が第１ダイオードＤ１の第１アノード電極に接続されている。第２ダイオードＤ２は、ＰＩＮダイオードであってもよいし、ＰＮ接合ダイオードであってもよい。

【0046】

トランジスタＱ１は、可変インピーダンス回路１０２の受動素子の値を切り替えるためのスイッチとして機能する。トランジスタＱ１として、例えば、バイポーラトランジスタ、電解効果トランジスタ（例えば、ＭＯＳＦＥＴ等）を用いることができる。本実施の形態では、一例として、トランジスタＱ１がＮＰＮトランジスタであるとする。

【0047】

トランジスタＱ１は、第１主電極としてのコレクタ電極と、第２主電極としてのエミッタ電極と、制御電極としてのベース電極とを有する。トランジスタＱ１において、コレクタ電極は、グラウンド電位（第１固定電位）より高い第２固定電位としての電源電圧ＶＤＤに接続されている。エミッタ電極は、第２ダイオードＤ２の第２アノード電極に接続されるとともに負荷（例えば、抵抗Ｒ２）を介してグラウンド電位に接続されている。

【0048】

トランジスタＱ１は、ベース電極にトランジスタＱ１の閾値電圧より小さい電圧が印加されている場合に、コレクタ電極とエミッタ主電極との間を遮断（オフ）し、ベース電極に閾値電圧より大きい電圧が印加されている場合にコレクタ電極とエミッタ電極との間を導通（オン）させる。より具体的には、トランジスタＱ１は、ベース電極とエミッタ電極との間の電圧であるベース・エミッタ間電圧ＶＢＥがトランジスタＱ１より小さい場合に、コレクタ電極とエミッタ主電極との間を遮断し、ベース・エミッタ間電圧ＶＢＥが閾値電圧より大きい場合にコレクタ電極とエミッタ電極との間に電流経路を形成する。

【0049】

トランジスタＱ１および抵抗Ｒ２は、エミッタフォロア回路（ソースフォロア回路）を構成しており、出力インピーダンスが低い。これにより、ＰＩＮダイオード（第１ダイオードＤ１）に安定した電流を供給することが可能となる。

【0050】

例えば、トランジスタＱ１のベース・エミッタ間電圧ＶＢＥが閾値電圧より小さくなる制御信号Ｓｃがスイッチ回路１０３に入力されている場合を考える。この場合、トランジスタＱ１がオフするので、第２ダイオードＤ２の第２アノード電極が抵抗Ｒ２を介してグラウンド電位ＧＮＤに接続される。これにより、第２ダイオードＤ２は非導通状態（オフ）となり、第１ダイオードＤ１も非導通状態（オフ）となるので、可変インピーダンス回路１０２のインピーダンスは、主にキャパシタＣ１とキャパシタＣ２の直列回路のインピーダンスが支配的となる。

【0051】

トランジスタＱ１のベース・エミッタ間電圧ＶＢＥが閾値電圧より大きくなる制御信号Ｓｃがスイッチ回路１０３に入力されている場合を考える。この場合、トランジスタＱ１がオンするので、電源電圧ＶＤＤからトランジスタＱ１に電流が流れ、トランジスタＱ１のエミッタ電極が上昇し、第２ダイオードＤ２が導通状態（オン）となる。これにより、第１ダイオードＤ１の第１アノード電極の電圧が上昇し、第１ダイオードＤ１も導通状態（オン）となる。この場合、第１ダイオードＤ１および第２ダイオードＤ２が確実にオンし、第１ダイオードＤ１の抵抗値が十分小さくなるように、制御信号Ｓｃの電圧が設定される。例えば、トランジスタＱ１のエミッタ電圧が第１ダイオードＤ１および第２ダイオードＤ２の順方向電圧Ｖｆ以上となるように、制御信号Ｓｃの電圧が設定されている。

【0052】

上述したように、第１ダイオードＤ１としてＰＩＮダイオードを採用しているので、第１ダイオードＤ１のオン抵抗は非常に小さい。そのため、第３受動素子としてのキャパシタＣ３の他端がグラウンド電位ＧＮＤに接続（略短絡）された状態となる。これにより、可変インピーダンス回路１０２のインピーダンスは、並列に接続されたキャパシタＣ２およびキャパシタＣ３とキャパシタＣ１との直列回路のインピーダンスが支配的となる。

【0053】

このように、図３Ａに示す可変インピーダンス回路１０２によれば、制御信号Ｓｃの電圧を変化させることにより、可変インピーダンス回路１０２の受動素子の値（キャパシタンス値、インダクタンス値、抵抗値）を制御することができる。これにより、可変インピーダンス回路１０２の所定の周波数（２．４５ＧＨＺ）におけるインピーダンスが調整され、第２伝送路１６のインピーダンスを調整することができる。

【0054】

ここで、キャパシタＣ３の値をキャパシタＣ０、Ｃ１、Ｃ２の１０倍以上の値に設定することにより、キャパシタＣ３のグラウンド電位ＧＮＤへの接続の有無によるインピーダンスの変化量が大きくすることができる。すなわち、１つの可変インピーダンス回路１０２による第２伝送路１６のインピーダンスの変化量を大きくすることができる。

【0055】

なお、可変インピーダンス回路１０２の回路構成は上述の例（図３Ａ）に限定されない。例えば、第１受動素子および第２受動素子として、キャパシタの代わりにインダクタを用いてもよい。

【0056】

図３Ｂは、可変インピーダンス回路１０２の別の回路構成例を示す図である。

【0057】

図３Ｂに示すように、可変インピーダンス回路１０２は、例えば、リアクタンス成分を有する第１受動素子としてインダクタＬ１を用い、リアクタンス成分を有する第２受動素子としてインダクタＬ２を用いてもよい。

【0058】

図３Ｂに示す可変インピーダンス回路１０２の動作原理は、図３Ａに示した可変インピーダンス回路１０２と同様である。具体的には、制御信号ＳｃによってトランジスタＱ１をオフさせた場合、第１ダイオードＤ１がオフするのでキャパシタＣ３の他端がハイインピーダンス状態となり、可変インピーダンス回路１０２のインピーダンスは、主にインダクタＬ１とインダクタＬ２の直列回路のインピーダンスが支配的となる。一方、制御信号ＳｃによってトランジスタＱ１をオンさせた場合、第１ダイオードＤ１がオンするのでキャパシタＣ３の他端がグラウンド電位ＧＮＤに接続され、可変インピーダンス回路１０２のインピーダンスは、並列に接続されたインダクタＬ２およびキャパシタＣ３とインダクタＬ１との直列回路のインピーダンスが支配的となる。

【0059】

このように、図３Ｂに示す可変インピーダンス回路１０２によれば、図３Ａに示す可変インピーダンス回路１０２と同様に、制御信号Ｓｃによって第２伝送路１６のインピーダンスを調整することができる。

【0060】

なお、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、トランジスタＱ１のベース電極には、ベース電流を制限するための抵抗Ｒ３が接続されていてもよい。これにより、ベース・エミッタ間電圧ＶＢＥが０．７Ｖ程度に固定され、直流電流増幅率ｈｆｅを十分に高くすることが可能となる。トランジスタＱ１がＭＯＳＦＥＴである場合には、抵抗Ｒ３によってゲート電極を保護することができる。

【0061】

また、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、トランジスタＱ１のエミッタ電極と第２ダイオードＤ２の第２アノード電極との間に抵抗Ｒ１を挿入してもよい。これによれば、第１ダイオードＤ１および第２ダイオードＤ２に流れる電流を制限することができるので、過電流による第１ダイオードＤ１および第２ダイオードＤ２の破壊を防止することができる。

【0062】

更に、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、第２ダイオードＤ２の第２アノード電極とグラウンド電位ＧＮＤとの間にキャパシタＣ４を接続してもよい。これによれば、抵抗Ｒ１とキャパシタＣ４とによってローパスフィルタが形成されるので、第１ダイオードＤ１に印加される電圧のノイズを低減させることができる。

【0063】

また、上記ローパスフィルタにより、第１ダイオードＤ１の第１アノード電極の電圧がローパスフィルタの時定数に基づいて変化するので、第１ダイオードＤ１を緩やかにオンさせることができる。これによれば、第２伝送路１６を伝導するマイクロ波の不要輻射の発生を防止できる。具体的には、ＰＩＮダイオードを急激にオンさせたとき、ＰＩＮダイオードのチャタリングによりノイズが発生する。このノイズは、信号生成装置１００から出力されるマイクロ波に隣接する周波数成分を有しているため、第２伝送路１６を伝導するマイクロ波の不要輻射となる。そこで、上記ローパスフィルタによって第１ダイオードＤ１を緩やかにオンさせることにより、不要輻射の低減することができる。

【0064】

なお、キャパシタＣ４の等価直列抵抗（ＥＳＲ：Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ Ｓｅｒｉｅｓ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）はできるだけ小さいことが好ましい。また、ローパスフィルタとしての効果をより大きくするために、キャパシタＣ４を、異なる種類のコンデンサ（容量値の小さいコンデンサと容量値の大きいコンデンサ）を組み合わせて実現してもよい。

【0065】

図４は、整合回路１０の具体的な回路構成例を示す図である。

【0066】

図４には、整合回路１０が４（ｎ＝４）個の可変インピーダンス回路１０２＿１～１０２＿ｎを有する場合の回路構成例が示されている。また、図４には、一例として、可変インピーダンス回路１０２＿１，１０２＿３が、第１受動素子および第２受動素子としてキャパシタを有する回路構成（図３Ａ参照）を採用し、可変インピーダンス回路１０２＿２，１０２＿４が、第１受動素子および第２受動素子としてインダクタを有する回路構成（図３Ｂ参照）を採用した場合が示されている。

【0067】

上述したように、信号生成装置１００を手術支援装置に適用した場合において、手術中に電極部２４が生体組織に接触したとき、増幅回路４と電極部２４との間でインピーダンスの不整合が生じる。すなわち、電極部２４が生体組織に接触することにより、電極部２４側のインピーダンスが５０Ωからずれる。その結果、電極部２４においてマイクロ波が反射し、反射波によって電極部２４に伝導するマイクロ波の実効電力が低下する。

【0068】

そこで、制御回路１１は、検波回路９からの検出信号Ｓｒを監視することにより、電極部２４からの反射波の信号レベルに応じて整合回路１０のインピーダンスが所定の値（例えば、５０Ω）に近づくように、複数の可変インピーダンス回路１０２＿１～１０２＿ｎの受動素子の値を選択的に切り替える。これにより、増幅回路４の出力側のインピーダンスを５０Ωに近づける。

【0069】

具体的には、制御回路１１は、電極部２４からの反射波のレベルに応じて、受動素子の値を変更すべき可変インピーダンス回路１０２＿１～１０２＿ｎを選択する。より具体的には、制御回路１１は、電極部２４からの反射波の信号レベルが小さくなるように、整合回路１０の可変インピーダンス回路１０２を制御する。例えば、反射波の信号レベルが大きくなるほど整合回路１０全体のインピーダンスが小さくなるように、受動素子の値を変更すべき可変インピーダンス回路１０２＿１～１０２＿ｎを選択することにより、電極部２４からの反射波の信号レベルが小さくする

【0070】

例えば、反射波の信号レベルに関して、大きさの異なる複数の閾値を予め設けておく。そして、制御回路１１は、検出信号Ｓｒに基づく反射波の信号レベルとそれぞれの閾値とを比較し、それらの比較結果に基づいて、受動素子の値を変更すべき可変インピーダンス回路１０２＿１～１０２＿ｎを選択する。例えば、図４に示した整合回路１０において、第１閾値Ｖｔｈ１、第２閾値Ｖｔｈ２、第３閾値Ｖｔｈ３、および第４閾値Ｖｔｈ４（Ｖｔｈ１＜Ｖｔｈ２＜Ｖｔｈ３＜Ｖｔｈ４）を設定する。

【0071】

反射波の信号レベルＶが第１閾値Ｖｔｈ１より小さい場合（Ｖ＜Ｖｔｈ１）、制御回路１１は、整合回路１０の全ての可変インピーダンス回路１０２＿１～１０２＿４のスイッチ回路１０３（トランジスタＱ１）をオフする。反射波の信号レベルＶが第１閾値Ｖｔｈ１以上第２閾値Ｖｔｈ２より小さい場合（Ｖｔｈ１≦Ｖ＜Ｖｔｈ２）、例えば、制御回路１１は、可変インピーダンス回路１０２＿１のスイッチ回路１０３のみをオンする。反射波の信号レベルＶが第２閾値Ｖｔｈ２以上第３閾値Ｖｔｈ３より小さい場合（Ｖｔｈ２≦Ｖ＜Ｖｔｈ３）、例えば、制御回路１１は、可変インピーダンス回路１０２＿１，１０２＿２のスイッチ回路１０３をオンする。反射波の信号レベルＶが第３閾値Ｖｔｈ３以上第４閾値Ｖｔｈ４より小さい場合（Ｖｔｈ３≦Ｖ＜Ｖｔｈ４）、例えば、制御回路１１は、可変インピーダンス回路１０２＿１～１０２＿３のスイッチ回路１０３をオンする。反射波の信号レベルＶが第４閾値Ｖｔｈ４以上である場合（Ｖｔｈ４≦Ｖ）、例えば、制御回路１１は、全ての可変インピーダンス回路１０２＿１～１０２＿４のスイッチ回路１０３をオンする。

【0072】

受動素子の値を調整すべき可変インピーダンス回路１０２＿１～１０２＿ｎの決定方法は、上述した閾値を用いた方法に限定されない。
例えば、図４に示すように、制御回路１１は、反射波の信号レベルと受動素子の値を調整すべき可変インピーダンス回路１０２（図２参照）との対応関係を示す対応関係情報１１０を制御回路１１内の記憶部（例えば、不揮発性メモリ）に記憶しておく。図４に示す対応関係情報１１０は、例えば、反射波の信号レベルの範囲毎に、受動素子の値を調整すべき可変インピーダンス回路１０２＿１～１０２＿４の組み合わせが記録されたテーブルである。

【0073】

制御回路１１は、対応関係情報１１０を参照して、検出信号Ｓｒに基づいて検出した反射波の信号レベルに対応する可変インピーダンス回路１０２を選択し、選択した可変インピーダンス回路１０２の受動素子の値を調整する。具体的には、制御回路１１は、先ず、検出した反射波の信号レベルが属する、対応関係情報１１０（テーブル）における反射波の信号レベルの範囲を特定する。次に、制御回路１１は、テーブルに基づいて、特定した範囲に対応する可変インピーダンス回路１０２を選択する。そして、制御回路１１は、選択した可変インピーダンス回路１０２に対して、制御信号Ｓｃ＿１～Ｓｃ＿ｎによってスイッチ回路１０３（トランジスタＱ１）をオンする。

【0074】

このように、制御回路１１が、電極部２４からの反射波のレベルに応じて整合回路１０に含まれる可変インピーダンス回路１０２＿１～１０２＿ｎの受動素子の値を選択的に切り替えることにより、増幅回路４の出力側のインピーダンスを５０Ωに近づけることが可能となる。

【0075】

制御回路１１は、選択した可変インピーダンス回路１０２のスイッチ回路１０３をオンさせるとき、例えば、トランジスタＱ１のベース電極にトランジスタＱ１の閾値電圧より大きく、且つ第１ダイオードＤ１および第２ダイオードＤ２を確実にオンさせる電圧の制御信号Ｓｃを印加する。

【0076】

例えば、制御回路１１としてのＭＣＵは、選択した可変インピーダンス回路１０２のトランジスタＱ１をオフさせる場合に、入出力Ｉ／Ｆ回路の出力ポートからローレベル（例えば０Ｖ）の制御信号Ｓｃを出力し、トランジスタＱ１をオンさせる場合に、出力ポートからハイレベル（３．３Ｖまたは５．０Ｖ）の制御信号Ｓｃを出力する。

【0077】

制御回路１１は、選択した可変インピーダンス回路１０２（図２参照）のトランジスタＱ１をオンさせる場合に、制御信号Ｓｃの電圧を、ピンダイオードＤ１の閾値電圧Ｖｆ（約０．７Ｖ）の前後の範囲において時間の経過とともに変化させてもよい。すなわち、制御回路１１は、制御信号Ｓｃの電圧をデジタル的に切り替えるのではなく、アナログ的に切り替えてもよい。例えば、制御回路１１は、制御信号Ｓｃを生成するデジタル／アナログ変換回路（ＤＡＣ）を有する。トランジスタＱ１をオンさせるとき、制御回路１１は、デジタル／アナログ変換回路によって時間の経過とともに制御信号Ｓｃの電圧を緩やかに（連続的にまたは段階的に）増加させる。

【0078】

これによれば、第１ダイオードＤ１（ＰＩＮダイオード）の急峻なスイッチングを防止することができるので、上述した第１ダイオードＤ１がオンするときのチャタリングによるノイズを抑えることができる。これにより、上述したローパスフィルタを構成するキャパシタＣ４の容量値を小さくすることも可能となる。

【0079】

次に、本実施の形態に係る信号生成装置１００の適用例について説明する。

【0080】

図５は、本実施の形態に係る信号生成装置１００を適用した手術支援装置を模式的に示す図である。
図６は、本実施の形態に係る信号生成装置１００を適用した手術支援装置の構成を示す図である。

【0081】

図５および図６に示す手術支援装置２００は、例えば、図１に示す信号生成装置１００によって生成したマイクロ波をメスや鉗子等の電極部から手術対象の生体組織（患部）に照射することにより、生体組織を切り取ったり、焼灼させたりすることが可能な外科手術用の装置である。例えば、手術支援装置２００は、内視鏡用手術支援装置としての内視鏡用マイクロ波メスである。

【0082】

図５に示すように、手術支援装置２００は、例えば、本体装置２０と、操作装置２２と、電極部２４と、本体装置２０と図６に示す操作装置２２とを接続する図５に示すケーブル３１と、操作装置２２と電極部２４とを接続するケーブル３２と、を備えている。

【0083】

本体装置２０は、例えば、電源ケーブル３３を介したＡＣ電源からの給電により動作し、高周波信号（例えば、２．４５ＧＨのマイクロ波）を生成して出力する。

【0084】

図６に示すように、本体装置２０は、図１に示す本実施の形態に係る信号生成装置１００の一部の回路を第１筐体２１に収容することによって構成されている。第１筐体２１は、信号生成装置１００の一部の回路が形成されたプリント基板等を収容する容器であって、例えば、樹脂部材や金属部材、またはそれらを組み合わせた構造を有している。例えば、図６に示すように、第１筐体２１には、信号生成回路１と制御回路１１が収容されている。

【0085】

第１筐体２１には、電源回路２７が収容されていてもよい。電源回路２７は、例えば、電源ケーブル３３を介して供給された交流電圧（例えば、ＡＣ１００Ｖ～２４０Ｖ）を直流電圧（例えば、５０Ｖ）に変換して出力するＡＣ／ＤＣコンバータと、ＡＣ／ＤＣコンバータから出力された直流電圧を各回路の電源電圧として適切な大きさの直流電圧に変換して出力するＤＣ／ＤＣコンバータとを含む。電源回路２７から出力された直流電圧は、第１筐体２１内の信号生成回路１および制御回路１１に電源電圧として供給されるとともに、電源線１２を介して後述する第２筐体２３内の各回路に電源電圧として供給される。

【0086】

図５に示す操作装置２２は、ユーザの操作に応じて、本体装置２０から入力されたマイクロ波を増幅し、電極部２４から照射する。操作装置２２は、図５に示す信号生成装置１００の一部の回路を収容する容器としての機能と、電極部２４を操作する操作端末としての機能とを有する。

【0087】

具体的に、図５に示す操作装置２２としての第２筐体２３には、増幅回路５、第２伝送路１６、アイソレータ７、方向性結合器８、検波回路９、および整合回路１０が収容されている。例えば、増幅回路５、第２伝送路１６、アイソレータ７、方向性結合器８、検波回路９、および整合回路１０が形成されたプリント基板や配線等が第２筐体２３に収容されている。第２筐体２３は、例えば、樹脂部材や金属部材、またはそれらを組み合わせた構造を有している。

【0088】

図５に示す第１筐体２１内の信号生成回路１と第２筐体２３内の増幅回路５とは、第１伝送路１５としての第１同軸ケーブルによって互いに接続されている。第１筐体２１内の制御回路１１と第２筐体内２３内の整合回路１０とは、制御信号Ｓｃ（Ｓｃ＿１～Ｓｃ＿ｎ）を伝送する第１信号線１３によって互いに接続されている。第１筐体２１内の制御回路１１と第２筐体２３内の検波回路９とは、検出信号Ｓｒを伝送する第２信号線１４によって互いに接続されている。第１筐体２１と第２筐体２３とは、第１筐体２１内の電源回路２７から第２筐体２３内の各回路に電源電圧を供給するための電源線１２によって互いに接続されている。電極部２４と方向性結合器８の第２端子８２とは、第３伝送路１７としての第２同軸ケーブルによって接続されている。

【0089】

手術支援装置２００において、電極部２４は、信号生成装置１００から出力されたマイクロ波を手術対象の生体組織に照射することによって生体組織の切断および焼灼等が可能なメスや鉗子として機能する。

【0090】

操作装置２２は、電極部２４を操作するための操作部２６を備えている。操作部２６は、例えば、図５に示すように、はさみや鉗子等のようなハンドル形状であってもよいし、ジョイスティック形状であってもよい。

【0091】

ユーザは、操作部２６を操作することにより、電極部２４からのマイクロ波の照射の可否を制御することができる。また、ユーザは、操作部２６を操作することにより、電極部２４を機械的に動作させることができる。例えば、図５に示すように、ユーザが操作部２６を操作することにより、電極部２４によって生体組織５０の把持や切断等を行うことができる。

【0092】

上述した電極部２４の機械的な操作は、操作部２６と電極部２４とをワイヤーやトルクコイル１８によって接続することによって実現してもよいし、電極部２４にアクチュエータ等を内蔵し、操作部２６からアクチュエータに電気信号を送信することによって実現してもよい。

【0093】

図５および図６に示すように、電源線１２、第１信号線１３、第２信号線１４、および第１伝送路１５（第１同軸ケーブル）は、例えば、互いに束ねられた状態で絶縁材料によって被覆され、一つのケーブル３１を構成している。

【0094】

第３伝送路１７としての第２同軸ケーブルと、電極部２４を操作するためのトルクコイル１８（または信号線）は、例えば、互いに束ねられた状態で絶縁材料によって被覆され、一つのケーブル３２を構成している。例えば、ケーブル３２において、第２同軸ケーブルが、中空のトルクコイル１８の軸線に沿ってトルクコイル１８内に挿通されている。また、手術支援装置２００が内視鏡用装置である場合、電極部２４を含む先端部にはカメラやＬＥＤ照明が設けられているため、カメラやＬＥＤ照明を駆動するための信号線や電源線等もトルクコイル１８内に挿通されている。

【0095】

ここで、本実施の形態に係る信号生成装置１００を内視鏡用マイクロ波メスに適用する場合、第３伝送路１７としての第２同軸ケーブルの径（例えば、芯線の径）は、第１伝送路１５としての第１同軸ケーブルの径より小さいことが好ましい。これにより、上述したように、カメラやＬＥＤ照明を駆動するための信号線や電源線と一緒に第２同軸ケーブルをトルクコイル１８の中空部分に挿通させることが容易となる。

【0096】

ケーブル３１、すなわち、第１信号線１３、第２信号線１４、および第１伝送路１５としての第１同軸ケーブルは、第１筐体２１および第２筐体２３の少なくとも一方に対して挿抜可能であってもよい。これによれば、感染対策として、手術中に生体組織等に接触する部分（操作装置２２、第２同軸ケーブル、電極部２４）を手術毎に使い捨てることが可能となる。

【0097】

以上、図１に示す本実施の形態に係る信号生成装置１００は、信号生成回路１によって生成した高周波信号（マイクロ波）を増幅回路５によって増幅して電極部２４から出力した場合に、検波回路９によって検出した電極部２４からの反射波の信号レベルに応じて、増幅回路５の出力側（第２伝送路１６）に接続されている整合回路１０のインピーダンスが所定の値（例えば、５０Ω）に近づくように、整合回路１０を構成する可変インピーダンス回路１０２の受動素子の値を調整する。

【0098】

これによれば、高周波信号の出力端子である電極部２４のインピーダンスが変化し、増幅回路５と電極部２４との間のインピーダンスが不整合となった場合であっても、増幅回路５の出力側のインピーダンスを調整することにより、増幅回路５と電極部２４との間のインピーダンスを整合させて、反射波を低減することができる。

【0099】

また、上述したように、図１に示す整合回路１０は、受動素子の値として、互いに異なる二つの値に切り替え可能に構成された図２に示す可変インピーダンス回路１０２を複数有していてもよい。図１に示す制御回路１１は、反射波の信号レベルに応じて、整合回路１０のインピーダンスが所定の値に近づくように、図２に示す複数の可変インピーダンス回路１０２＿１～１０２＿ｎの受動素子の値を選択的に切り替える。これによれば、整合回路１０のインピーダンスを微調整することができるので、整合回路１０のインピーダンスを所定の値に近づけることが容易となる。

【0100】

また、上述したように、図１に示す制御回路１１は、反射波の信号レベルと受動素子の値を調整すべき、図２に示す可変インピーダンス回路１０２＿１～１０２＿ｎとの対応関係を示す対応関係情報１１０を参照して、検波回路９によって検出した反射波の信号レベルに対応する可変インピーダンス回路１０２を選択し、選択した可変インピーダンス回路１０２の受動素子の値を調整してもよい。

【0101】

これによれば、反射波の強度に応じて適切な、図２に示す可変インピーダンス回路１０２を選択することが容易となるので、図１に示す制御回路１１としてのプログラム処理装置（ＭＣＵ）の演算負荷を抑えつつ、より高速にインピーダンスを整合させることが可能となる。

【0102】

また、図３Ａおよび図３Ｂ等に示したように、可変インピーダンス回路１０２は、リアクタンス成分を有し、一端が第２伝送路１６に接続された第１受動素子としてのキャパシタＣ１またはインダクタＬ１と、リアクタンス成分を有し、第１受動素子の他端と第１固定電位（グラウンド電位ＧＮＤ）との間に接続された第２受動素子としてのキャパシタＣ２またはインダクタＬ２とを含む。更に、可変インピーダンス回路１０２は、リアクタンス成分を有し、一端が第１受動素子の他端に接続された第３受動素子としてのキャパシタＣ３と、制御信号Ｓｃの大きさに応じて、第３受動素子の第１固定電位への接続と遮断を切り替えるスイッチ回路１０３と、を含む。

【0103】

これによれば、制御信号Ｓｃによってスイッチ回路１０３を制御することにより、可変インピーダンス回路１０２における受動素子の値（インピーダンス）を互いに異なる二つの値の間で切り替えることが容易となる。

【0104】

また、図３Ａおよび図３Ｂ等に示したように、スイッチ回路１０３は、第１アノード電極がキャパシタＣ３の他端に接続され、第１カソード電極が第１固定電位（グラウンド電位ＧＮＤ）に接続された第１ダイオードＤ１としてのＰＩＮダイオードと、第２カソード電極が第１ダイオードＤ１の第１アノード電極に接続された第２ダイオードＤ２とを含む。更に、スイッチ回路１０３は、第１主電極が第１固定電位よりも高い第２固定電位（電源電圧ＶＤＤ）に接続され、第２主電極が第２ダイオードＤ２の第２アノード電極に接続されるとともに負荷（抵抗Ｒ２）を介して第１固定電位に接続されたトランジスタＱ１を含む。トランジスタＱ１は、制御電極に閾値電圧よりも小さい電圧が印加されている場合に第１主電極と第２主電極との間を遮断し、制御電極に閾値電圧よりも大きい電圧が印加されている場合に第１主電極と第２主電極との間に電流経路を形成する。

【0105】

これによれば、スイッチ回路１０３を、より簡単な回路構成によって実現することができる。特に、第３受動素子としてのキャパシタＣ３の接続先の切り替えるスイッチ（第１ダイオードＤ１）としてＰＩＮダイオードを採用することにより、整合回路１０のコストを更に抑えることができる。

【0106】

例えば、キャパシタＣ３の接続先の切り替えるスイッチをトランジスタで実現する場合、ＧａＡｓやＧａＮなどの化合物半導体やＬＤＭＯＳから成る高周波用の高耐圧のＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を採用する必要がある。これらのＦＥＴは非常に高価であり、部品のサイズも大きくなる。これに対し、上記スイッチとしてＰＩＮダイオードを採用することにより、コストおよび部品のサイズを抑えることができる。

【0107】

また、高周波用の高耐圧のＦＥＴをスイッチとして採用した場合、ＦＥＴのオン抵抗を下げるためにＦＥＴに大電流を流す必要があり、整合回路１０における損失が大きくなるおそれがある。これに対し、ＰＩＮダイオードのオン抵抗は小さいので、ＰＩＮダイオードに流れる電流を抑えることができ、整合回路１０における損失を抑えることが可能となる。

【0108】

本実施の形態に係る図１に示す信号生成装置１００を図２に示す手術支援装置２００に採用する場合に、上述したように、図６に示す第１筐体２１に信号生成回路１と制御回路１１を収容して本体装置２０を実現し、第２筐体２３に、電極部２４を操作するための操作部２６、増幅回路５、第２伝送路１６、アイソレータ７と、方向性結合器８、検波回路９、および整合回路１０を収容して操作装置２２を実現する。更に、第１伝送路１５を第１同軸ケーブルによって実現し、第３伝送路１７を第２同軸ケーブルによって実現し、第１同軸ケーブルは、第１筐体２１および第２筐体２３の少なくとも一方に対して挿抜可能とする。

【0109】

これによれば、上述したように、感染対策として、手術中に生体組織等に接触する部分（操作装置２２、第２同軸ケーブル、電極部２４）を手術毎または数回の手術毎に使い捨てることが可能となる。また、信号生成装置１００を構成する回路が二つの筐体に分かれて収容されているので、例えば、信号生成装置１００の構成する全ての回路を一つの筐体（操作装置２２）にまとめて収容する場合に比べて、操作装置２２をより小型にすることができ、ユーザの操作性を向上させることが可能となる。

【0110】

また、図５に示すように、比較的高価な電子部品が用いられる信号生成回路１および制御回路１１を第１筐体２１（本体装置２０）に収容しておくことにより、使い捨てる部品を最小限に抑えることが可能となり、使い捨て部品の交換に要するコストを抑えることができる。特に、上述したように、図２に示すように、整合回路１０の可変インピーダンス回路１０２内のスイッチとしてＰＩＮダイオード（第１ダイオードＤ１）を採用することにより、高周波用の高耐圧のＦＥＴを用いる場合に比べて安価となり、使い捨て部品の交換に要するコストを更に抑えることが可能となる。

【0111】

また、破棄される第２筐体２３には、マイクロ波を生成する回路の一部が形成された回路基板が含まれる。この回路基板には、増幅回路（ＨＰＡ）５および整合回路１０という最小限の回路のみが形成されているので、破棄される回路基板の面積を抑えることができる。これにより、回路基板を廃棄することによる環境等への影響を小さくすることができ、ＥＳＧ（Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，Ｓｏｃｉａｌ，Ｇｏｖｅｒｎａｎｃｅ）の観点において好ましい。

【0112】

また、図１に示す増幅回路５を図６に示す第２筐体２３に収納することにより、増幅回路５を第１筐体２１に収容する場合よりも増幅回路５と電極部２４との距離を近づけることができるので、電極部２４に接続される第２同軸ケーブル（第３伝送路１７）を必要最小限の長さにすることができる。これにより、上述したように第３伝送路１７としての第２同軸ケーブルの径を第１同軸ケーブルの径よりも小さくした場合であっても、第３伝送路１７を伝搬する信号の減衰量を小さくすることができる。これにより、電力効率が高い内視鏡用の手術支援装置を実現することが可能となる。

【0113】

また、第１筐体２１側の信号生成回路１を内蔵し、第２筐体２３（ハンドル部）側に増幅回路（ＨＰＡ）５および整合回路１０を内蔵することにより、本実施の形態に係る信号生成装置１００を内視鏡用マイクロ波メスに適用した場合に、第１筐体２１側の信号生成回路１におけるゲイン制御によって、増幅回路（ＨＰＡ）５以降に接続されている同軸ケーブルや鉗子等におけるゲインロスを最低限に抑えることが可能となる。

【0114】

≪実施の形態の拡張≫
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。

【0115】

例えば、上記実施の形態において、図１に示す整合回路１０が図２に示す可変インピーダンス回路１０２＿１～１０２＿ｎに加えて固定インピーダンス回路１０１を有している場合を説明したが、これに限定されない。整合回路１０は、可変インピーダンス回路１０２＿１～１０２＿ｎのみを有していてもよいし、可変インピーダンス回路１０２を一つだけ有していてもよい。

【0116】

また、上記実施の形態において、図６に示す本体装置２０内に電源回路２７を設け、電源回路２７から電源線１２を介して操作装置２２内の各回路に電源電圧を供給する場合を例示したが、これに限られない。例えば、本体装置２０がバッテリおよび電源回路を内蔵し、本体装置２０において、当該電源回路がバッテリの電圧を所望の電圧に変換し、電源電圧として操作装置２２内の各回路に供給してもよい。

【符号の説明】

【0117】

１…信号生成回路、２…電圧制御発振器、３…位相同期回路（ＰＬＬ）、４…増幅回路（ＡＭＰ）、５…増幅回路（ＨＰＡ）、７…アイソレータ、８…方向性結合器、９…検波回路、１０…整合回路、１１…制御回路、１２…電源線、１３…第１信号線、１４…第２信号線、１５…第１伝送路（第１同軸ケーブル）、１６…第２伝送路、１７…第３伝送路（第２同軸ケーブル）、１８…トルクコイル、２０…本体装置、２１…第１筐体、２２…操作装置、２３…第２筐体、２４…電極部、２６…操作部、２７…電源回路、３１…ケーブル、３２…ケーブル、３３…電源ケーブル、５０…生体組織、８１…第１端子、８２…第２端子、８３…第３端子、１０１…固定インピーダンス回路、１０２，１０２＿１～１０２＿ｎ…可変インピーダンス回路、１０３…スイッチ回路、Ｃ０～Ｃ４…キャパシタ、Ｒ０～Ｒ３…抵抗（抵抗素子）、Ｌ１，Ｌ２…インダクタ、Ｓｃ，Ｓｃ＿１～Ｓｃ＿ｎ…制御信号、Ｓｒ…検出信号。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6】