ES2831761T3

ES2831761T3 - Sistema y método para controlar suministro de potencia a un instrumento quirúrgico

Info

Publication number: ES2831761T3
Application number: ES12855353T
Authority: ES
Inventors: Scott Denis; Kim Manwaring; Phil Eggers; Preston Manwaring
Original assignee: Domain Surgical Inc
Current assignee: Domain Surgical Inc
Priority date: 2011-12-06
Filing date: 2012-12-05
Publication date: 2021-06-09
Anticipated expiration: 2032-12-05
Also published as: EP2787914A1; US11123127B2; US20130158535A1; AU2012347871A2; WO2013086045A1; EP2787914B1; US8617151B2; US9549774B2; CN104039255A; KR102151368B1; EP2787914A4; US20140074082A1; AU2012347871A1; IN2014MN00995A; AU2012347871B2; US20170196617A1; KR20140102668A; CA2857180A1; CN104039255B; JP2015506729A

Abstract

Un instrumento quirúrgico que comprende: un cuerpo (50); un elemento (60) térmico dispuesto sobre el cuerpo y configurado para recibir energía eléctrica oscilante, el elemento térmico comprende un conductor (66) y un material (65, 78) ferromagnético que cubre al menos una porción del conductor; y un dispositivo de almacenamiento de información para almacenar información relativa a un parámetro de configuración del elemento térmico; en el que el dispositivo de almacenamiento de información se dispone en comunicación con una fuente (30) de potencia configurada para suministrar energía eléctrica oscilante al elemento térmico de tal manera que se puede acceder a la información relativa al parámetro de configuración del elemento térmico y utilizar para controlar el suministro de la energía eléctrica oscilante al elemento térmico; y en el que el elemento térmico se acopla a la fuente de potencia, y en el que la fuente de potencia se configura para suministrar energía eléctrica oscilante al elemento térmico de acuerdo con el parámetro de configuración almacenado en el dispositivo de almacenamiento de información; caracterizado porque el conductor define una profundidad de piel en base a la resistividad eléctrica del conductor, la permeabilidad magnética del conductor, y la frecuencia de la energía eléctrica oscilante suministrada, y el material ferromagnético tiene un grosor de aproximadamente cinco veces la profundidad de la piel.

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema y método para controlar suministro de potencia a un instrumento quirúrgico

Campo técnico

La presente invención se refiere un instrumento quirúrgico térmico y/o electroquirúrgico. Más específicamente, la presente invención se refiere a un sistema y método para controlar el suministro de potencia desde una fuente de energía hasta el instrumento.

Técnica antecedente

Se está volviendo más común utilizar dispositivos electroquirúrgicos y/o térmicos durante la cirugía porque dichos dispositivos pueden proporcionar beneficios sobre los dispositivos médicos tradicionales. Por ejemplo, los dispositivos electroquirúrgicos y/o térmicos pueden permitir que un cirujano realice incisiones precisas con una pérdida de sangre limitada. Por sus ventajas, los dispositivos electroquirúrgicos y/o térmicos se pueden utilizar en procedimientos dermatológicos, ginecológicos, cardíacos, plásticos, oculares, de columna, ENT, maxilofaciales, ortopédicos, urológicos, neurológicos y quirúrgicos generales, así como en ciertos procedimientos dentales, solo por nombrar unos pocos. Por ejemplo, el documento US 5,807,392 A divulga un instrumento quirúrgico térmico que comprende un elemento térmico calentado resistivamente que está formado por un material ferromagnético. El documento US 5,445,635 A divulga un instrumento quirúrgico térmico que comprende medios para regular la magnitud de una corriente alterna, correspondiendo la corriente alterna a la temperatura de un elemento de calentamiento del instrumento quirúrgico. El documento US 2010/268205 A1 divulga otro instrumento quirúrgico térmico. Como elemento de calentamiento, el instrumento comprende un conductor que está recubierto con un recubrimiento ferromagnético.

La cirugía generalmente implica cortar, reparar y/o retirar tejido u otros materiales. Se pueden utilizar instrumentos electroquirúrgicos y/o térmicos para realizar cada uno de estos procedimientos al utilizar el instrumento electroquirúrgico y/o térmico para calentar el tejido u otro material a una temperatura deseada. Sin embargo, el tejido puede reaccionar de manera diferente a diferentes temperaturas. Si la temperatura del instrumento electroquirúrgico y/o térmico no se controla adecuadamente, pueden producirse resultados no deseados que pueden conducir a un resultado adverso para el paciente.

Adicionalmente, se puede requerir que un cirujano utilice un instrumento electroquirúrgico y/o térmico durante un período de tiempo prolongado durante un procedimiento dado. Durante este tiempo, el instrumento se puede mover intermitentemente dentro y fuera de contacto con una porción del cuerpo del paciente. Esto puede ocasionar problemas tanto con el manejo del calor dentro del propio dispositivo como con el manejo del calor de la punta quirúrgica calentada del instrumento. Cuando el instrumento no está en contacto con una porción del tejido del paciente, fluidos corporales, etc., por ejemplo, se mantiene en el aire por encima del cuerpo del paciente, puede ser importante limitar la potencia suministrada al instrumento para minimizar la transferencia de calor a áreas del instrumento donde el calor no es deseado o incluso perjudicial. Por ejemplo, si la transferencia de calor a una porción del instrumento electroquirúrgico y/o térmico que el cirujano sujeta no se controla adecuadamente, el dispositivo se puede calentar demasiado y es posible que el cirujano no pueda manipular el instrumento durante el tiempo necesario para completar el procedimiento.

Adicionalmente, si la porción activa del instrumento electroquirúrgico y/o térmico, tal como un elemento térmico, se sobrecalienta o se expone a una tensión térmica excesiva, se puede dañar el elemento térmico.

Por tanto, subsiste la necesidad de un sistema y un método mejorados para controlar el suministro de potencia desde una fuente de energía hasta un instrumento quirúrgico electroquirúrgico y/o térmico para evitar el sobrecalentamiento del instrumento y/o la punta quirúrgica calentada.

Divulgación de la invención

Es un objeto de la presente invención proporcionar un instrumento electroquirúrgico y/o quirúrgico térmico mejorado. El objeto de la invención se obtiene mediante un instrumento quirúrgico con las características de la reivindicación 1 y un método con las características de la reivindicación 18.

De acuerdo con un aspecto de la invención, el instrumento puede incluir software y hardware para manejar el suministro de potencia desde una fuente de energía hasta el instrumento.

De acuerdo con otro aspecto de la invención, controlar el suministro de potencia al instrumento electroquirúrgico puede incluir el uso de un algoritmo que varía el suministro de potencia a un elemento activo del instrumento, variando de esta manera las características operativas del instrumento de acuerdo con el entorno del elemento activo (por ejemplo, si el elemento activo se utiliza para el tratamiento de tejidos o se mantiene en el aire). El algoritmo se puede administrar a un índice de potencia fijo entre aproximadamente 5 W y 125 W y se puede utilizar para suministrar la potencia deseada al instrumento electroquirúrgico y/o quirúrgico térmico de una manera consistente, evitar que el elemento activo del instrumento exceda el punto de Curie y/o evitar el sobrecalentamiento del instrumento cuando el elemento activo está en el aire. El algoritmo de control puede permitirle al cirujano utilizar la temperatura óptima para un efecto de tejido deseado y también permitirle al cirujano seleccionar puntas quirúrgicas que tengan diferentes configuraciones mientras proporciona el control deseado al utilizar estas puntas quirúrgicas diferentes.

De acuerdo con otro aspecto de la invención, controlar el suministro de potencia al instrumento electroquirúrgico puede incluir el uso de un controlador proporcional - integral - derivativo (“PID”) único o en cascada para potencia directa o potencia neta, control de limitación de corriente de punta PID, limitación de umbral de relación de onda estacionaria (“SWR”) y/o detección de Carga/Aire.

De acuerdo con otro aspecto de la invención, el instrumento quirúrgico térmico puede incluir una pieza de mano responsable de la detección de corriente, detección de temperatura, detección de impedancia, etc.

De acuerdo con otro aspecto de la invención, los datos de corriente, datos de temperatura, datos de impedancia, etc. que son detectados por la pieza de mano u otras partes del instrumento quirúrgico térmico, se pueden enviar a una consola de control que incluye un microcontrolador, microprocesador o similar.

De acuerdo con otro aspecto de la invención, los datos de corriente, los datos de temperatura, los datos de impedancia, etc. se pueden enviar a una consola de control de forma sustancialmente continua. Por ejemplo, los datos se pueden enviar a la consola de control a intervalos de aproximadamente 10 milisegundos.

De acuerdo con un aspecto de la invención, el instrumento quirúrgico incluye un elemento térmico. El elemento térmico puede incluir, por ejemplo, un conductor que tiene un material ferromagnético plateado en el mismo, un manguito ferromagnético dispuesto sobre un conductor aislado de tal manera que el calentamiento del manguito ferromagnético sea sustancialmente puramente inductivo, etc.

De acuerdo con otro aspecto de la invención, el elemento térmico del instrumento quirúrgico térmico se puede recibir de una forma removible por una pieza de mano de tal manera que se pueden utilizar varios elementos térmicos con la pieza de mano.

De acuerdo con otro aspecto de la invención, un instrumento quirúrgico puede incluir información necesaria para manejar la salida de potencia del elemento térmico, que puede diferir de acuerdo con la forma, dimensión o configuración del elemento térmico (por ejemplo, cuchilla, bucle, lazo, fórceps, tijeras, instrumentos de cirugía mínimamente invasiva, sondas, catéteres, etc.). Por ejemplo, la información se puede almacenar en un solo dispositivo de almacenamiento (tal como una EEPROM, dispositivo flash, ROM láser o “fram”, etc.) ubicado en la pieza de mano, o en múltiples dispositivos de almacenamiento ubicados en varias ubicaciones en un sistema de instrumentos quirúrgicos de la presente invención.

De acuerdo con otro aspecto de la invención, un instrumento quirúrgico puede incluir la siguiente información necesaria para manejar la salida de potencia del elemento térmico, tal como: límite de corriente; ajustes de potencia permitidos; límite sWr por nivel de potencia; número de serie; constantes de calibración; identificación de punta; constantes de tiempo (por ejemplo, enfriamiento); etc.

De acuerdo con otro aspecto de la invención, el sistema de instrumentos quirúrgicos térmicos puede incluir software. El software puede utilizar información recibida del instrumento quirúrgico térmico para implementar una máquina de estado de etapa variable. Por ejemplo, el software puede recibir información desde una pieza de mano, punta y/o medidor de potencia del instrumento quirúrgico térmico para implementar una máquina de estado de 5 etapas. Las etapas de la máquina de estado pueden incluir RF Encendida (por ejemplo, la potencia de RF acaba de habilitarse), aire (el elemento térmico del instrumento quirúrgico está en el aire), Precarga (se sospecha que el elemento térmico está en el tejido), Transición (se sospecha que el elemento térmico está pasando del tejido al aire) y Carga (se confirma que la punta está en el tejido).

De acuerdo con aún otro aspecto de la invención, controlar el suministro de potencia al instrumento quirúrgico térmico puede incluir un algoritmo de control del perfil de potencia que incluye un grupo de segmentos de duración de inicio/finalización para aumentar intermitentemente la potencia suministrada a la punta de un instrumento electroquirúrgico. Por lo tanto, cuando se desea utilizar el instrumento para tratar tejido con una punta operada a temperaturas más bajas, por ejemplo, cuando se coagula tejido, el algoritmo de control de potencia puede aumentar intermitentemente la potencia suministrada a la punta para evitar sustancialmente que la punta se pegue al tejido que se está tratando.

De acuerdo con todavía otro aspecto de la invención, un instrumento quirúrgico térmico de la presente invención puede tener uno o más controles para manejar selectivamente el suministro de potencia a una punta quirúrgica de acuerdo con un índice de potencia fijo o un perfil de potencia ejecutado repetidamente.

Estos y otros aspectos de la presente invención se realizan en un instrumento quirúrgico térmicamente ajustable como se muestra y describe en las siguientes figuras y descripción relacionada.

Breve descripción de los dibujos

Se muestran y describen varias realizaciones de la presente invención con referencia a los dibujos numerados en los que:

La FIG. 1 muestra una vista en perspectiva de un sistema de instrumento quirúrgico térmico de acuerdo con los principios de la presente invención;

La FIG. 2 muestra una representación gráfica de la impedancia de un elemento térmico cuando se aumenta su temperatura;

La FIG. 3 muestra una representación gráfica de la relación de onda estacionaria de un elemento térmico cuando se aumenta su temperatura;

La FIG. 4 muestra un diagrama de bloque de un instrumento quirúrgico térmico de la presente invención;

La FIG. 5 muestra una vista de primer plano en sección transversal de un elemento térmico de la presente invención; La FIG. 6A muestra una vista lateral de un elemento térmico que forma un bucle de disección;

La FIG. 6B muestra una vista lateral de un elemento térmico que forma un bucle de resección;

La FIG. 7A muestra una vista en perspectiva de otro sistema de instrumento quirúrgico térmico de acuerdo con los principios de la presente invención;

La FIG. 7B muestra una vista en perspectiva de un fórceps con elementos térmicos dispuestos en los mismos; La FIG. 7C muestra una vista lateral de un bisturí con elementos térmicos dispuestos en el mismo; La FIG. 8 muestra un diagrama de bloques de controladores PID en cascada;

La FIG. 9 muestra una representación gráfica de un ejemplo de los efectos que limitan la corriente al utilizar controladores PID en cascada de acuerdo con los principios de la presente invención;

La FIG. 10 muestra un diagrama de una máquina de estado de 5 etapas de acuerdo con los principios de la presente invención;

La FIG. 11 muestra una representación gráfica de un grupo de segmentos de duración de inicio/finalización para aumentar intermitentemente la potencia suministrada a la punta de un instrumento electroquirúrgico de acuerdo con los principios de la presente invención;

La FIG. 12 muestra un diagrama de flujo para ilustrar un algoritmo de control de perfil de potencia de la presente invención;

La FIG. 13 muestra una representación gráfica de un ejemplo de manejo de estado de un instrumento quirúrgico térmico de acuerdo con los principios de la presente invención;

La FIG. 14 muestra una vista de primer plano de la representación gráfica de la FIG. 9 luego de activación de una punta de la presente invención;

La FIG. 15 muestra una vista de primer plano de la representación gráfica de la FIG. 9 de la punta que hace transición desde el estado de Carga de nuevo hasta el estado de Aire; y

La FIG. 16 muestra un espectro térmico en relación con los efectos del tejido.

Se apreciará que los dibujos son ilustrativos y no limitan el alcance de la invención que está definida por las reivindicaciones adjuntas. Las realizaciones mostradas logran varios aspectos y objetos de la invención. Se aprecia que no es posible mostrar claramente cada elemento y aspecto de la invención en una sola figura y, como tal, se presentan múltiples figuras para ilustrar por separado los diversos detalles de la invención con mayor claridad. De manera similar, no todas las realizaciones necesitan lograr todas las ventajas de la presente invención.

Descripción detallada

La invención y los dibujos adjuntos se discutirán ahora con referencia a los números proporcionados en la misma para permitir que un experto en la técnica practique la presente invención. Los dibujos y descripciones son ejemplos de varios aspectos de la invención y no pretenden limitar el alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Como se utiliza en este documento, el término “ferromagnético”, “ferromagneto” y “ferromagnetismo” se refiere a sustancias tales como hierro, níquel, cobalto, etc. y varias aleaciones que exhiben alta permeabilidad magnética, un punto de saturación característico e histéresis magnéticas.

Se apreciará que la presente invención puede incluir múltiples realizaciones y aplicaciones diferentes. En un aspecto, el instrumento quirúrgico puede incluir un cuerpo, un elemento térmico dispuesto sobre el cuerpo y configurado para recibir energía eléctrica oscilante, y un dispositivo de almacenamiento de información para almacenar información relativa a un parámetro de configuración del elemento térmico. El instrumento también puede incluir uno o más de los siguientes: el cuerpo que es una pieza de mano; la pieza de mano se configura para recibir de forma removible el elemento térmico; el cuerpo es un instrumento de corte y sellado que tiene un elemento térmico dispuesto en el mismo; el elemento térmico que comprende un conductor que tiene un material ferromagnético que cubre al menos una porción del conductor, en el que el material ferromagnético, cuando se calienta, se puede mover entre el aire y el líquido sin provocar fracturamiento del material ferromagnético; el elemento térmico se acopla a la fuente de potencia, y la fuente de potencia que se configura para suministrar energía eléctrica oscilante al elemento térmico de acuerdo con los parámetros de configuración almacenados en el miembro de almacenamiento de información; el elemento térmico comprende un manguito ferromagnético dispuesto sobre un conductor aislado; el dispositivo de almacenamiento de información se dispone en comunicación con una fuente de potencia configurada para suministrar energía eléctrica oscilante de tal manera que se puede acceder a la información relativa al parámetro de configuración del elemento térmico y utilizar para controlar el suministro de energía eléctrica oscilante al elemento térmico; el dispositivo de almacenamiento de información comprende una EEPROM; y combinaciones del mismo.

En otro aspecto de la invención, el sistema de instrumento quirúrgico térmico puede incluir un cuerpo, un elemento térmico dispuesto sobre el cuerpo y configurado para recibir energía eléctrica oscilante y para calentar en respuesta a la recepción de energía eléctrica oscilante, el elemento térmico tiene una impedancia que cambia en respuesta a un cambio en una temperatura del elemento térmico, y circuitos dispuestos en comunicación con el elemento térmicamente activo configurado para detectar un cambio en la impedancia del elemento térmicamente activo y para generar una señal para ajustar la energía eléctrica oscilante recibida por el elemento térmicamente activo. El instrumento quirúrgico térmico puede comprender adicionalmente uno o más de los siguientes: un microcontrolador para recibir la señal desde los circuitos sobre una base sustancialmente continua; un sistema de control de potencia que tiene un algoritmo de control de potencia configurado para proporcionar constantemente una potencia deseada al elemento térmicamente activo en respuesta a la señal; el elemento térmico tiene una temperatura de Curie, y el sistema de control de potencia configurado para utilizar el algoritmo de control de potencia para evitar que el elemento térmico del instrumento quirúrgico exceda su temperatura de Curie; el sistema de control de potencia se configura para utilizar el algoritmo de control de potencia para evitar el sobrecalentamiento del instrumento quirúrgico en una ubicación diferente aquella deseada; el sistema de control de potencia se configura para utilizar el algoritmo de control de potencia para controlar el calentamiento del elemento térmico a una temperatura sustancialmente específica dentro de un rango de aproximadamente más o menos 30 grados Centígrados; y combinaciones del mismo.

En otro aspecto de la invención, el sistema de instrumento quirúrgico térmico puede comprender un cuerpo, un elemento térmico unido al cuerpo y configurado para recibir energía eléctrica oscilante, un dispositivo de almacenamiento de información para almacenar información relativa a un parámetro de configuración del elemento térmico, circuitos de detección dispuestos en comunicación con el elemento térmico para detectar una característica de comportamiento del elemento térmico, y un sistema de control de potencia para hacer ajustes a la energía eléctrica oscilante recibida por el elemento térmico, en donde el sistema de control de potencia se configura para utilizar la información relativa al parámetro de configuración del elemento térmicamente activo y la característica de comportamiento detectada del elemento térmico para regular la temperatura del elemento térmico. El sistema también puede incluir uno o más de los siguientes: el sistema de control de potencia comprende un mecanismo de retroalimentación de bucle de control; el mecanismo de retroalimentación de bucle de control comprende un controlador PID, o controladores PID en cascada; el sistema de control de potencia utiliza software para implementar una máquina de estado de etapa variable para regular la temperatura del elemento térmico, o combinaciones del mismo.

En otro aspecto, la presente invención se refiere a un método para controlar un instrumento de coagulación o corte térmico, que incluye los pasos de suministrar energía eléctrica oscilante a un elemento térmico, detectar una característica de comportamiento asociada con el elemento térmico, y ajustar el suministro de energía eléctrica oscilante en respuesta a la característica de comportamiento detectada del elemento térmico. El método puede incluir, por ejemplo, uno o más de los siguientes: la característica de comportamiento asociada con el elemento térmico comprende al menos uno de impedancia, corriente, y relación de onda estacionaria; la característica de comportamiento detectada comprende impedancia del elemento térmico, en donde el método comprende ajustar el suministro de energía eléctrica oscilante en respuesta a la impedancia detectada para controlar la temperatura del elemento térmico; enviar un pulso de mayor potencia al elemento térmico y monitorizar los efectos del pulso de mayor potencia sobre la característica de comportamiento del elemento térmico; aumentar de forma intermitente la potencia suministrada al elemento térmico para aumentar periódicamente la temperatura del elemento térmico, o combinaciones del mismo.

Volviendo ahora a las FIGS. 1 a 3, la FIG. 1 muestra una vista en perspectiva de un sistema de instrumento quirúrgico térmico, generalmente indicado en 10. Como se discutirá con más detalle a continuación, el sistema 10 de instrumento térmico puede utilizar un conductor asociado con un material ferromagnético para tratar o destruir tejido (por ejemplo, soldadura de tejido endotelial, homeostasis, ablación, etc.).

Se apreciará que el instrumento 10 quirúrgico térmico puede utilizar calor para hacer una incisión en el tejido sin el uso de un borde afilado, tal como con un bisturí convencional. Si bien las realizaciones de la presente invención se podrían realizar con un borde relativamente afilado para formar una cuchilla de corte, no es necesario ya que el recubrimiento calentado discutido en este documento separará el tejido sin necesidad de una cuchilla de corte o un borde afilado. Sin embargo, por conveniencia, el término corte se utiliza cuando se habla de separar tejido.

De acuerdo con un aspecto de la invención, el sistema de instrumento 10 quirúrgico térmico puede incluir uno o más mecanismos de control, tales como uno o más pedales 20 para controlar la salida de potencia producida por una fuente 30 de potencia. La energía de la fuente 30 de potencia se puede enviar a través de radiofrecuencia (RF) o energía eléctrica oscilante a lo largo de un cable 40 a un cuerpo 50, tal como una pieza de mano, que tiene un elemento 60 térmico, como un material 65 ferromagnético asociado con un conductor 66. Como se muestra en la FIG. 1, el conductor 66 puede estar recubierto o plateado circunferencialmente con el material 65 ferromagnético. El material 65 ferromagnético puede convertir la energía eléctrica en energía térmica disponible de tal manera que el calentamiento sea sustancialmente uniforme a lo largo de toda la sección del material 65 ferromagnético dispuesto sobre el conductor 66 eléctrico, o “región ferromagnética”.

La energía de RF se puede desplazar a lo largo de la superficie 66 del conductor de una manera conocida como “efecto piel”. El efecto piel es la tendencia de una corriente eléctrica alterna a distribuirse dentro de un conductor 66 de tal manera que la densidad de corriente es más alta cerca de la superficie 66 del conductor, y disminuye con profundidades mayores en el conductor 66. La corriente eléctrica fluye principalmente en la “piel” del conductor 66, entre la superficie exterior y un nivel llamado profundidad de piel. El efecto piel hace que la resistencia efectiva del conductor 66 aumente a frecuencias más altas donde la profundidad de piel es menor, reduciendo de esta manera la sección transversal efectiva del conductor 66. El efecto piel se debe a las corrientes parásitas inducidas por el campo magnético cambiante resultante de la corriente alterna. La profundidad de piel es una función de la resistividad eléctrica, la permeabilidad magnética del material que conduce la corriente y la frecuencia de la corriente de RF alterna aplicada. Por ejemplo, a 60 Hz en cobre, la profundidad de piel es de unos 8.5 mm. A altas frecuencias, la profundidad de piel se vuelve mucho menor.

Más del 98% de la corriente fluirá dentro de una capa 4 veces la profundidad de la piel desde la superficie y prácticamente toda la corriente está dentro de las primeras 5 profundidades de piel. Este comportamiento es distinto del de la corriente continua que normalmente se distribuirá uniformemente sobre la sección transversal del conductor 66. La profundidad de piel de un conductor 66 se puede expresar mediante las siguientes ecuaciones:

5 — *¡2p/iüu — l/v7r/jticr

Donde:

8 = profundidad de piel (o profundidad de penetración)

p = resistividad del conductor

w = frecuencia angular de corriente

|j = permeabilidad magnética absoluta del conductor

a = conductividad del conductor

f = frecuencia

La densidad de corriente en el conductor 66 se puede expresar mediante la siguiente ecuación:

Donde

Js = la corriente en la superficie del conductor

8 = profundidad de piel (o profundidad de penetración

d = profundidad desde la superficie del conductor

El flujo de corriente a través del conductor 66 también puede crear un campo magnético que puede actuar sobre el material 65 ferromagnético que tiene una curva B-H de bucle abierto (también conocido como bucle de histéresis abierto), dando como resultado pérdidas por histéresis y energía térmica resultante. Por ejemplo, las películas electrodepositadas, tales como un recubrimiento de níquel-hierro como PERMALLOY™, pueden formar una matriz de microcristales alineados aleatoriamente, dando como resultado dominios alineados aleatoriamente, que juntos pueden tener una curva de histéresis de bucle abierto cuando una corriente de alta frecuencia pasa a través del conductor 66.

A medida que los dominios se realinean con cada oscilación de la corriente, el material 65 ferromagnético se calentará debido a las pérdidas por histéresis en el material 65 ferromagnético. El calentamiento de la porción 65 ferromagnética debido a la pérdida por histéresis cesa por encima de su punto de Curie porque el material pierde sus propiedades magnéticas como se explica con más detalle a continuación. Adicionalmente, debido a que la permeabilidad relativa de la porción 65 ferromagnética cambia en respuesta a la temperatura, la profundidad de piel asociada también cambia y, por lo tanto, la cantidad de conducción de corriente a través de la capa de piel experimenta una transición cerca del punto de Curie. Por tanto, el calentamiento de la porción 65 ferromagnética debido al calentamiento resistivo también se puede reducir a medida que se acerca al punto de Curie.

Como se mencionó anteriormente, el material 65 ferromagnético puede tener una temperatura de Curie. Una temperatura de Curie es la temperatura a la que el material se vuelve paramagnético, de modo que se pierden las propiedades magnéticas del recubrimiento. Cuando el material se vuelve paramagnético, el calentamiento ferromagnético puede reducirse significativamente o incluso cesar. En teoría, esto debería hacer que la temperatura del material 65 ferromagnético se estabilice alrededor de la temperatura de Curie si se proporciona suficiente potencia para alcanzar la temperatura de Curie. Sin embargo, se ha encontrado que la temperatura del material 65 ferromagnético puede exceder su temperatura de Curie calculada bajo ciertas condiciones operativas. Se ha observado que, si se ha aplicado suficiente potencia, la temperatura de la punta puede continuar aumentando debido al calentamiento resistivo en el conductor general y la punta puede potencialmente exceder la temperatura de Curie. Cuando esto ocurre, se observa un aumento en la corriente mientras se opera a un nivel de potencia constante. Se considera que esto se puede deber, al menos en parte, a un aumento de la profundidad de piel y una caída resultante de la impedancia por encima de la temperatura de Curie. El aumento también puede deberse a la resistencia de la caída del recubrimiento ferromagnético, lo que a su vez eleva el nivel de corriente para un nivel de potencia fijo. El aumento de corriente puede provocar entonces un calentamiento más resistivo en la porción no ferromagnética del conductor. Por tanto, puede ser preferible utilizar un conductor subyacente que tenga una alta conductividad eléctrica.

Por lo tanto, el paso de energía eléctrica alterna a través de la superficie 66 del conductor puede provocar calentamiento Joule (también conocido como calentamiento óhmico o calentamiento resistivo) a lo largo del elemento 60 térmico. A medida que la energía eléctrica alterna pasa a la región ferromagnética, la corriente puede saltar al material 65 ferromagnético dispuesto sobre el conductor. Por tanto, una porción significativa de la energía térmica creada en el material 65 ferromagnético se puede deber al calentamiento Joule. También, la energía de RF se puede convertir en energía térmica en la región ferromagnética debido a las pérdidas por histéresis en el material 65 ferromagnético.

Se puede construir un elemento 60 térmico de modo que el material 65 ferromagnético tenga un grosor correspondiente a aproximadamente 5 profundidades de piel de modo que sustancialmente toda la energía eléctrica alterna que fluye a través del conductor 66 salte al recubrimiento 65 ferromagnético. Como la profundidad de piel es una función de la frecuencia de la energía eléctrica alterna que pasa a través del conductor 66 y/o del material 65 ferromagnético, el grosor del material 65 ferromagnético necesario para lograr aproximadamente 5 profundidades de piel puede variar dependiendo de la frecuencia de la energía eléctrica alterna que se suministra al conductor 66. Por ejemplo, al suministrar una energía eléctrica alterna de alta frecuencia al conductor 66, una capa delgada de material 65 ferromagnético es suficiente para proporcionar sustancialmente toda la corriente eléctrica alterna para saltar al material 65 ferromagnético. De acuerdo con un aspecto de la invención, se puede construir un elemento 60 térmico de un alambre conductor de 0.5 mm de diámetro que tiene una capa de 10 pm de PERMALLOY™ dispuesta sobre el mismo, de modo que el suministro de una corriente eléctrica alterna que tiene una frecuencia de 40.68 MHz al alambre conductor hará que sustancialmente toda la corriente eléctrica alterna salte a la capa PERMALLOY™.

El conductor de RF desde la fuente de señal hasta y que incluye la punta pueden formar un circuito resonante a una frecuencia específica (también conocido como circuito sintonizado). Por tanto, cuando se suministra corriente eléctrica alterna al conductor 66, la relación de ondas estacionarias (“SWR”) del circuito será aproximadamente 1 a temperatura ambiente. A medida que el elemento 60 térmico se calienta, la impedancia del elemento 60 térmico cambia, cambiando de esta manera la impedancia general del circuito. La monitorización de la impedancia del circuito, ya sea directamente como se muestra en la FIG. 2, o indirectamente, proporciona información relacionada con la temperatura del elemento 60 térmico. Por lo tanto, la monitorización de la impedancia del circuito se puede utilizar para controlar la temperatura del elemento 60 térmico. Adicionalmente, el cambio de impedancia en el circuito también afecta la cantidad de la potencia reflejada y, por lo tanto, los cambios en la SWR también se pueden controlar (como se muestra en la FIG. 3) y se pueden utilizar para controlar la temperatura del elemento 60 térmico. De esta manera, por ejemplo, la temperatura del elemento 60 térmico se puede controlar a una temperatura específica dentro de un rango de aproximadamente más o menos 30 ° Centígrados, o preferiblemente, a una temperatura dentro de un rango de aproximadamente más o menos 20 ° Centígrados, o más preferiblemente a una temperatura dentro de un rango de aproximadamente más o menos 10 ° Centígrados, o incluso más preferiblemente a una temperatura dentro de un rango de aproximadamente más o menos 5 ° Centígrados.

Una ventaja conseguida por el calentamiento ferromagnético es que el material 65 ferromagnético se puede calentar rápidamente a una temperatura de corte. En algunos casos, el material 65 ferromagnético se puede calentar en una pequeña fracción de segundo (por ejemplo, tan solo 100 ms). Adicionalmente, debido a la masa relativamente baja del material 65 ferromagnético, la pequeña masa térmica del conductor 66 y la localización del calentamiento en una región pequeña debido a la construcción del cuerpo 50, el material también puede enfriarse extremadamente rápido (por ejemplo, en algunos casos en aproximadamente medio segundo). Esto le proporciona al cirujano un instrumento térmico preciso mientras reduce el daño del tejido accidental provocado al tocar el tejido cuando el instrumento térmico no está activado.

Se apreciará que el período de tiempo necesario para calentar y enfriar el elemento 60 térmico dependerá, en parte, de las dimensiones relativas del conductor 66 y del recubrimiento 65 ferromagnético y de la capacidad de calor de la estructura del instrumento quirúrgico. Por ejemplo, los períodos de tiempo ejemplares anteriores para calentar y enfriar el elemento 60 térmico se pueden lograr con un conductor de tungsteno que tiene un diámetro de aproximadamente 0.375 mm y un recubrimiento ferromagnético de una aleación de Níque1Hierro (tal como NIRON™ disponible de Enthone, Inc. de West Haven, Connecticut) sobre el conductor de tungsteno de aproximadamente 0.010 mm de grosor y dos centímetros de largo.

Una ventaja de la presente invención es que puede que no sea necesario un borde afilado. Cuando no se suministra potencia al instrumento quirúrgico, el instrumento no cortará inadvertidamente el tejido del paciente o del cirujano si se cae o se manipula incorrectamente. Si no se suministra potencia al conductor 66 y al material 65 ferromagnético, la porción de “corte” del instrumento puede tocarse sin riesgo de lesiones. Esto contrasta con una cuchilla de corte afilada que puede dañar al paciente o al cirujano si no se maneja correctamente.

Se debe entender que el instrumento 10 quirúrgico puede incluir indicios de la potencia que se está aplicando e incluso puede incluir un mecanismo para controlar la potencia. De esta manera, por ejemplo, se podría utilizar una serie de pantallas 52 para indicar el nivel de potencia o el cuerpo 50, tal como una pieza de mano que podría incluir un interruptor, dial giratorio, conjuntos de botones, panel táctil o deslizador 54 que se comunican con la fuente de energía 30 para regular la potencia y de ese modo afectar la temperatura en el material 65 ferromagnético para tener efectos variables sobre el tejido. Los controles también pueden estar incluidos en la fuente 30 de potencia, por ejemplo, diales 32 de control o similares, o incluso estar incluidos en un instrumento de control separado, tal como un control remoto. También se pueden colocar otras adiciones en la pieza 50 de mano, la fuente 30 de potencia, el control remoto, etc. en varios lugares.

La capacidad de ajuste de la temperatura del material 65 ferromagnético puede proporcionar al cirujano un control preciso sobre los efectos del tejido que se pueden lograr mediante el uso del instrumento 10 quirúrgico. Efectos del tejido tales como corte, hemostasia, soldadura de tejido, vaporización tisular y La carbonización del tejido se producen a diferentes temperaturas. Al incluir un control de usuario para ajustar la salida de potencia, el cirujano (u otro médico, etc.) puede ajustar la potencia suministrada al material 65 ferromagnético y, en consecuencia, controlar los efectos del tejido para lograr el resultado deseado.

Adicionalmente, el suministro de potencia al cuerpo 50 térmico se puede controlar al variar la amplitud, frecuencia o ciclo de trabajo de la forma de onda de corriente alterna, o alterando el circuito para efectuar la onda estacionaria que impulsa al conductor recubierto ferromagnético, lo que puede lograrse por la entrada recibida por un pedal 20 los controles en la fuente 30 de potencia o pieza 50 de mano, etc.

Adicionalmente, como se describe con más detalle a continuación, el instrumento 10 quirúrgico puede estar compuesto por una pieza 50 de mano que puede recibir de forma removible un elemento 60 térmico. Por ejemplo, varias puntas 58 quirúrgicas acoplables de forma removible pueden tener diferentes elementos 60 térmicos (por ejemplo, que difieren en tamaño, forma, etc.) asociados con los mismos. Por tanto, se pueden utilizar elementos 60 térmicos de diversas configuraciones con la pieza 50 de mano.

Volviendo ahora a la FIG. 4, se muestra un diagrama de bloques del instrumento 10 quirúrgico térmico de la presente invención. La pieza 50 de mano puede ser responsable de la detección de corriente, detección de temperatura, detección de impedancia, etc. Los datos recopilados del elemento 60 térmico se pueden enviar a una fuente 30 de potencia sobre una base sustancialmente continua. Por ejemplo, los datos se pueden enviar al microprocesador de alimentación a intervalos cortos de aproximadamente 10 milisegundos.

El uno o más circuitos de detección se pueden utilizar para monitorizar varias características de comportamiento del elemento 60 térmico cuando está en uso, tales como cuánta corriente se suministra al elemento 60 térmico, la impedancia del circuito, etc., o una combinación de características de comportamiento del elemento 60 térmico. Por ejemplo, el dispositivo 100 de detección de picos puede determinar la corriente que se suministra al elemento 60 térmico al medir la caída de voltaje a través de una resistencia 104 (por ejemplo, traza de placa de circuito en la punta 58 o una resistencia correspondiente en la pieza de mano o fuente de potencia), que puede estar directamente en línea con la corriente que fluye hacia la punta. La caída de voltaje es directamente proporcional a la corriente en la ramificación del circuito por la Ley de Ohm (V = IR). Cuanto mayor sea el voltaje, más corriente fluirá a través de la ramificación. El voltaje a través de la resistencia 104 se puede devolver a través de un circuito de detección de picos para rastrear los picos de la señal, tales como los picos de una señal de 40.68 MHz, dentro de su rango operativo.

Más aún, los circuitos de detección pueden detectar la impedancia del elemento 60 térmico, proporcionando de esta manera retroalimentación en cuanto a la temperatura del elemento térmico (véanse, por ejemplo, las FIGS. 2 y 3). La salida del circuito puede ser un voltaje de CC, que se carga en un convertidor 108, tal como un microcontrolador, convertidor Analógico a Digital (“DAC”), microprocesador, etc., y se digitaliza. Estos datos se pueden enviar sobre una base sustancialmente continua a la fuente 30 de potencia y se pueden utilizar en un algoritmo de control de potencia. Se apreciará que uno o más circuitos de detección pueden estar ubicados en varios lugares en un sistema de instrumento quirúrgico térmico de la presente invención, tales como una consola de control, la pieza de mano, una punta quirúrgica removible, una unidad ubicada remotamente, etc.

Puede ser necesario detectar varias propiedades del elemento 60 térmico debido a la naturaleza de la alta permeabilidad (alta mu) del material 65 ferromagnético sobre la punta 60. Actualmente se considera que, durante la operación normal, la mayoría de los flujos de corriente a través del material 65 ferromagnético se pueden atribuir al efecto de piel. Cuando fluye demasiada corriente a través del material 65 ferromagnético, puede alcanzarse la temperatura de Curie y la permeabilidad del material 65 ferromagnético puede caer drásticamente. En consecuencia, la corriente comienza a fluir de manera más significativa a través del conductor 66 reduciendo la resistencia en el elemento 60 térmico. A medida que disminuye la resistencia a un nivel de potencia constante, aumentará la corriente y también aumentará el voltaje a través de la resistencia 104 de detección. Por lo tanto, actualmente se considera que a medida que se alcanza o supera la temperatura de Curie, aumenta la profundidad de piel, lo que contribuye a una disminución de la resistencia del elemento 60 térmico calentado. Se ha observado que se produce un aumento de la corriente a medida que se excede la temperatura de Curie a un nivel de potencia constante.

Volviendo ahora a la FIG. 5, se muestra una vista en sección transversal de una porción de una punta quirúrgica que tiene un conductor 66, tal como un cable conductor, de acuerdo con un aspecto de la invención. Puede ser deseable que el conductor 66 tenga un diámetro o sección transversal relativamente pequeños para hacer cortes precisos en tejido u otros materiales. Sin embargo, también puede ser deseable que el conductor 66 sea relativamente rígido y resista la flexión cuando se encuentre con el tejido. Ejemplos de metales que tienen esta propiedad pueden incluir tungsteno, titanio, acero inoxidable, Haynes 188, Haynes 25, etc.

Otras propiedades del material utilizado para el conductor 66 pueden ser importantes. Estas propiedades pueden incluir la resistividad del material, la conductividad térmica y eléctrica del material, la capacidad de calor del material, el coeficiente de expansión térmica del material, la temperatura de recocido del material y la capacidad de platear un segundo material al material que comprende el conductor 66.

Al elegir un material para utilizar como conductor 66, puede ser importante que dicho material tenga la mayor cantidad de resistencia a la flexión mientras que tenga baja resistividad para minimizar el calentamiento del conductor 66 debido al calentamiento por resistencia. Adicionalmente, también puede ser importante que el material tenga una baja capacidad de calor para que el calor no se almacene en el conductor 66 permitiendo de esta manera que la punta quirúrgica se enfríe rápidamente cuando no se esté utilizando. Esto puede ayudar a limitar o evitar daños colaterales a las estructuras adyacentes al sitio quirúrgico.

Adicionalmente, es deseable que el conductor 66 esté compuesto de material que tenga una temperatura de recocido suficientemente alta. A veces, la punta quirúrgica puede operarse a temperaturas, por ejemplo, entre aproximadamente 400 grados Celsius y 500 grados Celsius. Por tanto, para evitar alteraciones en las propiedades del conductor 66, la temperatura de recocido del material utilizado como conductor debería ser suficientemente superior a los rangos operativos esperados de la punta quirúrgica.

Adicionalmente, puede ser deseable que el soporte 70 esté compuesto por un material que tenga un valor de coeficiente de expansión térmica cercano al coeficiente de expansión térmica del material 65 ferromagnético, tal como un recubrimiento 78 ferromagnético, para facilitar el plateado del recubrimiento 78 ferromagnético al conductor 66 en algunas configuraciones.

Sin embargo, se ha observado, que algunos materiales que tienen una resistencia adecuada a la flexión (módulo de Young) durante la operación normal de la punta quirúrgica pueden tener un coeficiente de expansión térmica que es demasiado bajo para la integridad adecuada del plateado. Por lo tanto, una o más capas 74 intermedias que tienen un coeficiente intermedio de expansión térmica se pueden recubrir en el conductor 66 y luego la capa o recubrimiento 78 ferromagnético se puede recubrir con una o más capas 74 intermedias para proporcionar una transición para acomodar la diferencia entre los coeficientes de dilatación térmica del soporte 70 y del material 65 ferromagnético.

Otro factor importante con respecto al material utilizado para el conductor 66 puede ser su capacidad para conducir electricidad. Existen múltiples materiales que proporcionan un soporte adecuado, pero que no son suficientemente conductores. Por tanto, un conductor 66 puede estar compuesto por múltiples capas de material diferente para minimizar cualquier propiedad o propiedades indeseables del conductor 66.

Por ejemplo, el conductor 66 puede tener una o más capas 74 intermedias conductoras dispuestas sobre el mismo, tales como cobre, plata, etc. u otro material conductor. La capa 74 intermedia permite que la energía pase sin un calentamiento resistivo significativo, permitiendo de esta manera que la punta se enfríe más rápidamente. (Se apreciará que la vista en sección transversal de la FIG. 5 no es necesariamente a escala y el soporte puede tener un diámetro mucho mayor que el grosor de las otras capas discutidas en este documento. Más aún, se apreciará que la capa 74 conductora intermedia se puede extender por toda la longitud del conductor 66).

El conductor 66 de la FIG. 5 también muestra una capa o recubrimiento 78 ferromagnético dispuesto adyacente a la capa 74 intermedia. La capa o recubrimiento 78 ferromagnético puede estar recubierto sobre la capa 74 intermedia. El recubrimiento 78 ferromagnético puede estar ubicado a lo largo de una porción del conductor 66 en una ubicación definida (o ubicaciones) para proporcionar un calentamiento localizado a lo largo de la punta quirúrgica solo en un área donde se desea el calentamiento. Por ejemplo, la capa o recubrimiento 78 ferromagnético puede estar ubicado a lo largo de menos de aproximadamente el 90 %, 50 %, 10 %, etc. de la longitud del conductor 66 para proporcionar un calentamiento localizado en un área deseada. En otras palabras, la longitud a la que se extiende el material ferromagnético puede ser menor que la longitud del conductor 66. El recubrimiento 78 ferromagnético puede tener una alta permeabilidad para facilitar el calentamiento ferromagnético inductivo u otro del material ferromagnético, tal como NIRON™, PERMALLOY™, Co, CrO², etc. Adicionalmente, el recubrimiento 78 ferromagnético puede tener una conductancia térmica relativamente alta y una capacidad térmica baja para facilitar el calentamiento y enfriamiento rápidos de la punta quirúrgica.

El recubrimiento 78 ferromagnético se puede exponer o se puede cubrir con un recubrimiento 80 exterior elaborado de un material biocompatible para asegurar que no haya reacción entre el recubrimiento 78 ferromagnético y los tejidos del paciente. El recubrimiento 80 exterior también puede actuar como lubricante entre la punta quirúrgica y el tejido que se está tratando al reducir la unión de tejidos biológicos a la punta quirúrgica. Por ejemplo, el recubrimiento 80 exterior puede ser nitruro de titanio (o una de sus variantes), TEFLOⁿo una multitud de otros materiales biocompatibles.

La capa 80 exterior también puede actuar como barrera al oxígeno para evitar la oxidación de la capa de material 65 ferromagnético, cualquier capa 74 intermedia y/o el soporte 70. Por ejemplo, se ha observado que la oxidación del soporte 70 puede hacer que el soporte 70 se vuelva quebradizo haciendo que el soporte 70 sea más susceptible a daños. Se apreciará que la capa 80 exterior puede estar dispuesta sobre el conductor 66 de tal manera que cubra sustancialmente el material ferromagnético y el conductor 66 completo. Alternativamente, la capa exterior se puede disponer sobre el conductor 66 para cubrir el recubrimiento 78 ferromagnético y solo una porción del conductor 66.

De acuerdo con un aspecto de la invención, un elemento 60 térmico puede comprender un conductor que tiene una capa intermedia que tiene un grosor de sección transversal correspondiente a aproximadamente 2-5 profundidades de piel y una capa ferromagnética que tiene un grosor de sección transversal que también corresponde a aproximadamente 2-5 profundidades de piel. Por ejemplo, un elemento 60 térmico, tal como el que se muestra en la FIG. 5, que recibe la energía eléctrica oscilante que tiene una frecuencia de 40.68 MHz puede comprender un conductor 66 que tiene un diámetro de aproximadamente 500-750 pm, una capa 74 intermedia de cobre que tiene un grosor de sección transversal de aproximadamente 20-50 pm y un material 65 ferromagnético (por ejemplo, un recubrimiento o capa 78) que tiene un grosor de sección transversal de aproximadamente 2-10 pm. El grosor del material 65 ferromagnético que forma la capa o recubrimiento 78 se selecciona como una función de las profundidades de piel del conductor 66 de acuerdo con la presente invención, y/o de las capas 74 intermedias, o de las profundidades de piel combinadas del conductor 66 y/o múltiples capas 74 intermedias si están incluidas en una punta quirúrgica. La capa de antioxidación puede ser muy delgada, como de 1 a 3 pm.

Se apreciará que los elementos térmicos que no están de acuerdo con la presente invención pueden incluir una capa ferromagnética que tiene un grosor de sección transversal correspondiente a más de 5 profundidades de piel. Controlar la temperatura del elemento térmico puede reducir el rango de temperaturas al que está sujeto el elemento térmico en comparación con el ciclo térmico más extremo que experimentaría el elemento térmico si la temperatura no estuviera limitada. Debido a que el control de la temperatura del elemento térmico reduce dichos ciclos térmicos extremos, un elemento térmico utilizado de acuerdo con los principios de la presente invención puede tener una mejor integridad estructural. Por tanto, además de las capas delgadas de material 65 ferromagnético plateado sobre el conductor, se pueden utilizar manguitos ferromagnéticos y elementos de calentamiento ferromagnéticos sólidos, que no forman parte de la presente invención.

El elemento 60 térmico se puede acoplar a una base, cubierta, etc. (o punta 58) (FIG. 1) que se puede configurar para ser recibido de manera removible por una pieza 50 de mano. La punta 58 también puede incluir un dispositivo de almacenamiento de ordenador, tal como un dispositivo de memoria de sólo lectura programable y borrable eléctricamente (“EEPROM”), para almacenar ciertos parámetros de configuración asociados con una punta 58 particular y transmitir esos parámetros de configuración a un microprocesador en la pieza 50 de mano quirúrgica o sistema 30 de control de potencia (véase, por ejemplo, FIG. 1). Cuando se suministra potencia al conductor 66, el material 65 ferromagnético puede calentarse según la energía suministrada. Debido al pequeño grosor del material 65 ferromagnético, puede calentarse muy rápidamente (por ejemplo, una pequeña fracción de segundo) cuando la corriente se dirige a través del conductor 66, y puede enfriarse rápidamente (por ejemplo, una fracción de segundo) cuando se detiene la corriente.

Se apreciará que se pueden construir varios elementos 60 térmicos de tal manera que diferentes elementos térmicos tengan un tamaño, forma, etc. diferentes para uso en un procedimiento quirúrgico particular, y/o estén configurados para utilizarse en asociación con un dispositivo quirúrgico particular.

Por ejemplo, la FIG. 6A muestra un bucle de disección y la FIG. 6B muestra un bucle de resección. Las FIG. 6A y 6B se muestran para ilustrar las diferentes formas y tamaños de los elementos térmicos de la presente invención y no pretenden limitar el alcance de la invención. Adicionalmente, las FIGS. 6A y 6B ilustran que el material 65 ferromagnético puede extenderse a lo largo del conductor 66 en varias longitudes, ya que el bucle de disección puede tener una longitud más corta de recubrimiento ferromagnético dispuesto sobre el conductor 66 en comparación con la longitud del material 65 ferromagnético dispuesto en el conductor 66 del bucle de resección.

Adicionalmente, los elementos 60 térmicos de la presente invención se pueden disponer o incorporar en una superficie de un instrumento quirúrgico, en lugar de en una configuración independiente. Por ejemplo, los elementos 60 térmicos se pueden construir para uso con un instrumento 15 de sellado y corte como se muestra en la FIG. 7A. En uso, el instrumento 15 de sellado y/o corte tiene un cuerpo 50 que comprende puntas 20A, 20B que se pueden colocar alrededor o en lados opuestos de un conducto o tejido que se va a sellar. Las puntas 20A y 20B se pueden colocar en el extremo de los brazos 30A, 30B que se sostienen en la mano del usuario. Un usuario puede apretar los brazos 30A, 30B del instrumento juntos haciendo que las puntas 20A, 20B ejerzan presión sobre el conducto o tejido. La energía eléctrica entonces se puede dirigir a uno o más de los elementos 60 térmicos en la punta 20A y/o 20^bpara calentar el elemento 60 térmico. (Se apreciará que el elemento activo se podría aplicar caliente al conducto, o se podría aplicar y luego calentar). El calor generado en el elemento activo se aplica al conducto o tejido para hacer que el conducto o tejido se selle. De acuerdo con un aspecto de la invención, se puede aplicar un segundo nivel de energía a un segundo elemento 60 térmico para calentar el segundo elemento 60 térmico a una segunda temperatura que sea suficiente para cortar el conducto o tejido.

Las FIGS. 7B y 7C muestran ejemplos de instrumentos quirúrgicos adicionales que tienen uno o más elementos 60 térmicos dispuestos sobre una superficie del mismo. La FIG. 7B muestra elementos 60 térmicos dispuestos sobre un fórceps y la FIG. 7C muestra elementos 60 térmicos dispuestos sobre un bisturí. Se apreciará que se pueden disponer uno o más elementos 60 térmicos sobre otros instrumentos quirúrgicos no mostrados para proporcionar el tratamiento de un tejido en un sitio quirúrgico con calor generado por el elemento 60 térmico.

Adicionalmente, cada clase de elementos 60 térmicos (por ejemplo, bucle de disección de 2 mm (FIG. 6A), bucle de resección de 4 mm (FIG. 6B), elementos de sellado y corte (FIG. 7A), etc.) se puede caracterizar por su comportamiento bajo condiciones controladas. La siguiente información se puede recopilar y utilizar para crear constantes de algoritmo de control de potencia, o parámetros de configuración, para cada clase de elemento 60 térmico. Estas constantes de control de potencia pueden incluir, por ejemplo, lo siguiente: la potencia de control más alta en el aire que evita la caída por exceder el punto Curie; la corriente de la punta en la que la punta alcanza el punto de Curie cuando se mantiene en el aire; y la SWR a la que la punta promedio está operando en el aire a un nivel de potencia dado utilizando esta información, se puede desarrollar y guardar un perfil para cada clase de puntas 58 como un archivo, por ejemplo, un archivo de configuración de puntas ( tcf). A medida que se fabrican las puntas 58, se pueden establecer un valor de referencia utilizando el .tcf; esta información de valor de referencia se puede almacenar en la punta 58, por ejemplo, en la EEPROM y ser utilizada por software y/o hardware dispuesto en comunicación con un sistema de instrumentos quirúrgicos para especificar una algoritmo de control de potencia particular para la punta 58 particular cuando un cuerpo 50 y un elemento 60 térmico están conectados a la fuente 30 de potencia, de modo que el suministro de potencia al elemento 60 térmico se controla apropiadamente durante el uso del instrumento 10 quirúrgico.

Los parámetros o constantes de configuración de la punta pueden incluir lo siguiente:

Un sistema de control de potencia puede utilizar uno o más de los parámetros anteriores para suministrar la potencia deseada al instrumento de manera consistente, evitar que el elemento 60 térmico del instrumento quirúrgico exceda el punto de Curie y/o evitar sobrecalentamiento del instrumento quirúrgico térmico o calentamiento del instrumento en ubicaciones distintas de la ubicación deseada. El sistema de control de potencia puede incluir software y/o hardware que tiene un módulo de algoritmo de control de potencia que se puede utilizar de forma independiente o en conjunto para controlar el suministro de potencia al instrumento.

Se puede lograr un suministro de potencia consistente con el uso de un mecanismo de retroalimentación de bucle de control. El mecanismo de retroalimentación puede incluir uno o más controladores proporcionales - integrales -derivativos (controlador PID). Por ejemplo, la FIG. 8 muestra un diagrama de bloques de controladores PID en cascada. El controlador 100 PID interno puede utilizar la potencia directa (indicada mediante la flecha 105) como su parámetro de retroalimentación de entrada, y emite un voltaje de polarización (indicado por la flecha 106) como control. El controlador 100 PID interior se puede sintonizar mediante nivel de potencia y puede no requerir el uso de la constante derivada (es decir, el controlador 100 puede ser un controlador PI). El controlador 110 PID externo puede utilizar la corriente de punta (indicada por la flecha 115) como su retroalimentación de entrada, y emitir un nivel de potencia objetivo (indicado por la flecha 118) al PID 100 interno. (El controlador PID externo puede utilizar solo la constante proporcional o las constantes proporcional e integral). La combinación de estos controladores puede proporcionar un control constante a la potencia objetivo, sin exceder la corriente de punta máxima.

Mientras que la FIG. 4 muestra principalmente el control de la temperatura de la punta quirúrgica en base a la potencia directa, la temperatura de la punta también se puede controlar al monitorizar la potencia reflejada, la relación de onda estacionaria o al medir y controlar la potencia neta (la potencia directa menos la potencia reflejada), etc. De acuerdo con un aspecto de la invención, la temperatura de un elemento térmico se puede controlar al regular la cantidad de potencia suministrada al elemento térmico de tal manera que el elemento no exceda su temperatura de Curie. De acuerdo con otro aspecto de la invención, la temperatura de un elemento térmico se puede controlar al regular la cantidad de potencia suministrada al elemento térmico de modo que el elemento mantenga sustancialmente una temperatura más específica deseada por el usuario.

Por ejemplo, la FIG. 9 muestra una gráfica de un ejemplo de los efectos de limitación de corriente cuando se utilizan controladores PID en cascada de acuerdo con los principios de la presente invención. Tenga en cuenta que la corriente 120 (HP-I) permanece constante, mientras que la potencia 130 directa (FWD)no excede sustancialmente el punto de ajuste de 45 W (4500 en el eje derecho). También, el control de potencia se puede mantener sustancialmente a 45 W sin estar limitado por la corriente.

Adicionalmente, la prevención de que la punta exceda el punto de Curie también se puede lograr utilizando el control PID en cascada de la FIG. 8. Siempre que la corriente de la punta no exceda el límite prescrito, la punta puede funcionar según se desee.

Adicionalmente, el calentamiento de la punta 58 (FIG. 1) se puede manejar utilizando una máquina de estado como se describe a continuación en relación con la FIG. 10. Brevemente, cuando la punta 58 está en una carga (por ejemplo, tejido), el calor generado se puede disipar principalmente en esa carga. Sin embargo, cuando se retira de la carga, la corriente de la punta aumenta inmediatamente y el calor puede transferirse de nuevo a la cubierta 58 y posteriormente a la pieza 50 de mano. El algoritmo de control puede minimizar la cantidad de tiempo que el elemento 60 térmico está en el aire funcionando a un alto nivel de potencia, sin afectar adversamente la capacidad de respuesta del dispositivo y su disponibilidad para uso por parte del cirujano. Minimizar la salida de potencia del elemento térmico quirúrgico 60 cuando el dispositivo no se está utilizando para tratar tejido minimizará la transferencia de calor a la pieza 50 de mano y hará que el dispositivo sea más cómodo para el cirujano. Adicionalmente, la prevención del sobrecalentamiento del elemento 60 térmico e incluso la reducción de la temperatura del elemento térmico cuando el dispositivo no se utiliza para tratar tejido evitará daños en el material 65 ferromagnético.

Como se mencionó anteriormente, se puede diseñar una máquina de estado para minimizar la cantidad de potencia suministrada a un elemento 60 térmico cuando está en el aire y aún proporcionar la potencia deseada para calentar el material 65 ferromagnético cuando está en un tejido. El desafío particular que esto puede presentar es la respuesta adecuada del instrumento cuando se mueve físicamente entre, por ejemplo, aire y tejido. Para superar este desafío, el software puede, por ejemplo, utilizar la SWR como un accionador para determinar el estado de la punta (por ejemplo, una SWR alta indica aire y una SWR baja indica una carga).

De acuerdo con un aspecto de la invención, se puede determinar el entorno quirúrgico del elemento 60 térmico, por ejemplo, enviando periódicamente un pulso de aumento de potencia al elemento térmico y monitorizando los efectos, si los hay, sobre las características de comportamiento del elemento 60 térmico (por ejemplo, cambio de impedancia, SWR, etc.). Por ejemplo, si el elemento 60 térmico está bien acoplado al tejido, entonces la temperatura del elemento 60 térmico aumentará modestamente (es decir, una tasa de cambio relativamente baja en la corriente, impedancia, SWR, etc.). Sin embargo, si el elemento 60 térmico está mal acoplado (es decir, el elemento térmico está en el aire), entonces la tasa de cambio en la corriente, impedancia, SWR, etc. será alta, lo que indica que el elemento térmico se está calentando rápidamente. Si se detecta una alta tasa de cambio en la corriente, impedancia, SWR, etc., entonces el sistema de control de potencia puede limitar drásticamente la cantidad de potencia suministrada al elemento 60 térmico para evitar el sobrecalentamiento del elemento 60 térmico y/o sobrecalentamiento en otras ubicaciones que pueden estar en comunicación térmica con el elemento 60 térmico, tal como el cuerpo o la pieza 50 de mano.

Limitar la cantidad de potencia suministrada al elemento 60 térmico para evitar el sobrecalentamiento también puede ser importante porque el elemento térmico se puede dañar cuando se somete a un gran diferencial de temperatura y/o ciclos térmicos extremos. Por ejemplo, someter un elemento térmico a un gran diferencial de temperatura puede hacer que los materiales que componen el elemento térmico se fracturen, especialmente cuando se calienta el elemento térmico en aire y luego se pone en contacto con tejidos o líquidos mucho más fríos. Por tanto, al limitar el suministro de potencia al elemento 60 térmico y limitar de ese modo la temperatura que alcanza el elemento térmico, puede ser menos frágil al hacer la transición entre, por ejemplo, aire y líquido.

Haciendo referencia ahora a la FIG. 10, se muestra un diagrama de una máquina de estados de 5 etapas de acuerdo con los principios de la presente invención. Las descripciones de la máquina de estado que siguen pueden hacer uso de “recuentos” para determinar la duración de la estadía en un estado dado. Estos recuentos pueden incrementarse con cada nuevo muestreo de un medidor de SWR interno. Estos muestreos pueden estar disponibles, por ejemplo, cada 4 milisegundos. Adicionalmente, mientras se encuentra en el estado 250 de Carga, para garantizar un control de potencia válido, el software puede examinar periódicamente las lecturas de potencia internas y comparar estos valores con aquellos leídos en el medidor de SWR. Si existe un error considerable (por ejemplo, una diferencia mayor de aproximadamente 5 W o 20 % de la potencia comandada) se puede visualizar una alarma de potencia y la RF inhabilitada.

Cuando la RF se enciende por primera vez, como al presionar un botón, la activación del pedal, etc., esto se puede denominar como el estado 210 de RF Encendido. La entrada en el estado 210 de RF Encendido puede establecer el objetivo de potencia de control en el nivel de salida deseado. También, durante el estado 210 de RF Encendido, se pueden monitorizar los valores pico para la SWR y la corriente de punta. El objetivo de este estado puede ser determinar una condición inicial para la potencia de la punta 58. Algunos cirujanos pueden activar la punta 58 en el aire y luego tocar tejido, mientras que otros pueden tocar tejido y luego activar la punta 58. Por lo tanto, el estado 210 de RF Encendido puede permitir que la punta 58 esté completamente potenciada en caso de estar en contacto con el tejido cuando se enciende o evitar que la punta 58 se sobrecaliente si la punta 58 está en el aire, por ejemplo, ya sea limitando la corriente la potencia de salida y/o solo permitiendo que la punta 58 permanezca en el estado 210 de RF Encendido durante un corto período de tiempo.

Desde el estado 210 de RF Encendido, la punta 58 puede entrar en el estado 220 de Aire o el estado 250 de Carga dependiendo de ciertos parámetros medidos. Por ejemplo, la punta 58 puede entrar en el estado 220 de Aire cuando la SWR pico o la corriente de punta es demasiado alta para el ajuste de potencia objetivo. Alternativamente, si la SWR pico está dentro del rango de la potencia objetivo después de, por ejemplo, 125 recuentos (por ejemplo, 500 ms), entonces la punta puede entrar en el estado 250 de Carga. Se apreciará que en cualquier duración particular una punta permanece en un estado particular descrito en este documento que se proporciona solo con fines ilustrativos. De esta manera, por ejemplo, de acuerdo con un aspecto de la invención, la punta 58 puede entrar en el estado 250 de Carga desde el estado 210 de Aire si la SWR pico está en el rango de 250 recuentos, en lugar de 125 recuentos.

Más específicamente, se puede entrar en el estado 220 de Aire cuando las indicaciones señalan a que la punta 58 no está cargada, por ejemplo, no está en contacto con un disipador de calor suficiente, tal como un tejido. Al entrar en el estado 220 de Aire, la potencia se puede establecer a baja (según lo especificado por los parámetros 58 de una punta determinada, por ejemplo, 10 W para un bucle de disección de 2 mm y un bucle de resección de 4 mm) para minimizar el calentamiento de la punta. La salida del estado 220 de Aire puede ser a través de uno de dos métodos principales, detección de una SWR baja o una disminución rápida de la potencia reflejada (que también puede estar relacionada con la SWR, pero ser un indicador de cambio más dinámico). Para asegurarse de que no se sale prematuramente del estado 220 de Aire (por ejemplo, también puede ocurrir una fuerte disminución en la potencia reflejada cuando se reduce la potencia de salida), el software puede esperar primero hasta que la pendiente de la potencia reflejada se haya estabilizado. Una vez estable, la SWR y la pendiente de la potencia reflejada se pueden monitorizar para las condiciones de salida (descritas con más detalle a continuación).

Para evitar que la punta 58 se atasque en el estado 220 de Aire (o en un nivel de potencia bajo), el estado puede cambiar automáticamente de forma periódica desde el estado 220 de Aire hasta el estado 230 de Precarga. Por ejemplo, si la punta 58 está en el estado 220 de Aire durante más de un segundo, el estado se puede cambiar al estado 230 de Precarga (descrito con más detalle a continuación) para probar más activamente el estado de la punta 58. Cambiar la punta 58 al estado 230 de Precarga no debería aumentar significativamente la potencia neta (por ejemplo, con la potencia establecida en 60 W y la punta 58 operando solo en aire, este método de prueba activo suministro una potencia agregada de aproximadamente 18.75 W).

Las condiciones de salida desde el estado 220 de Aire hasta el estado 230 de Precarga pueden incluir una pendiente de la potencia reflejada que es estable durante, por ejemplo, 5 recuentos (por ejemplo, 20 ms); la SWR que es menor que el límite a baja potencia; la potencia reflejada disminuye rápidamente (por ejemplo, pendiente < 200); o alrededor de un lapso de tiempo de un segundo.

El estado 230 de Precarga se puede describir como el estado de estabilización, y se puede ingresar como una condición previa al estado 250 de Carga. Al ingresar al estado 230 de Precarga, la potencia se puede establecer en el valor objetivo y se monitoriza la SWR. La duración total en el estado 230 de Precarga puede estar entre aproximadamente 31 y 62 recuentos. Durante los primeros 31 recuentos (aproximadamente 125 ms), se puede permitir que el sistema se estabilice sin tener en cuenta la limitación de SWR, lo que permite breves transiciones fuera del rango permitido mientras se estabiliza el control de potencia. Para los 31 recuentos restantes, se puede monitorizar la SWR para monitorizar para validez. Por tanto, incluso si la punta 58 está en el aire, habrá operado a la potencia objetivo durante sólo unos 125 ms (además de estar limitada por la corriente).

Adicionalmente, en lugar de cambiar al estado 220 de Aire cuando se excede la SWR, el algoritmo puede suponer que el estado 230 de Precarga se ingresó con la intención de pasar al estado 250 de Carga y en su lugar se mueve al estado 240 de Transición.

Desde el estado 230 de Precarga, la punta 58 puede entrar en el estado 250 de Carga o en el estado 240 de Transición, dependiendo de ciertos parámetros medidos. Por ejemplo, la punta 58 puede entrar en el estado 250 de Carga cuando la SWR está dentro del rango de aproximadamente 62 recuentos (aproximadamente 250 ms). Alternativamente, si la SWR excede el límite del ajuste de potencia objetivo después de aproximadamente 31 recuentos, entonces la punta puede entrar en el estado 240 de Transición.

Con referencia más en particular al estado 240 de Transición, el estado 240 de Transición se puede ingresar desde el estado 230 de Precarga o desde el estado 250 de Carga, y se puede utilizar como un paso intermedio para determinar el estado de corriente de la punta 58, por ejemplo, todavía en carga o de nuevo en el aire. Al entrar en el estado 240 de Transición, la potencia se puede establecer en el nivel más bajo (por ejemplo, 5 W) para el mayor de los 5 recuentos, o hasta que la SWR caiga por debajo del límite de SWR de potencia objetivo.

Por lo tanto, el estado 240 de Transición puede disminuir significativamente la potencia suministrada a la punta 58 y luego, de manera similar al cambio al estado 230 de Precarga desde el aire, verificar activamente el estado de corriente de la punta 58. Si la SWR continúa excediendo el límite para cinco intentos sucesivos, se puede suponer que la punta 58 está en el aire, y de acuerdo con lo anterior se puede cambiar el estado; de lo contrario, se puede reiniciar el estado anterior (ya sea Precarga 230 o Carga 250). Alternativamente, el contador de intentos se puede reiniciar cuando se ha pasado más de un segundo en el estado 250 de Carga, ya que el algoritmo de control de potencia puede asumir la estabilidad de potencia en este punto.

Desde el estado 240 de Transición, la punta 58 puede entrar en el estado 230 de Precarga o en el estado 220 de Aire, dependiendo de ciertos parámetros medidos. Por ejemplo, la punta 58 puede entrar en el estado 230 de Precarga cuando la punta 58 está en el estado 240 de Transición durante al menos 5 recuentos (20 ms) y la SWR cae por debajo del límite de la potencia objetivo. La punta 58 puede entrar alternativamente en el estado 220 de Aire si hay, por ejemplo, 5 intentos consecutivos en el estado 240 de Transición sin al menos un segundo en el estado 250 de Carga.

La punta 58 puede entrar en el estado 250 de Carga desde el estado 230 de Precarga cuando la potencia se considera estable y operando dentro del límite de SWR, o volver a entrar desde el estado de Transición cuando se está haciendo una determinación en cuanto de aire/carga de corriente de la punta 58. La punta 58 puede permanecer en el estado 250 de Carga, por ejemplo, hasta el momento en que la SWR aumenta más allá del límite del nivel de potencia objetivo. Más particularmente, la salida del estado 250 de Carga puede ocurrir cuando la SWR excede el límite para el ajuste de potencia objetivo durante 5 recuentos consecutivos (aproximadamente 20 ms).

El algoritmo de control se utiliza para operar la fuente de potencia para mantener la punta 58 dentro de un rango de operación deseado en el estado particular en el que se encuentra actualmente la punta (por ejemplo, en aire libre, en tejido, etc.). Por lo tanto, para una punta en particular, los parámetros de configuración determinarán características operativas tales como límites de temperatura o potencia, así como parámetros operativos o de control tales como impedancia o reactancia de sintonización y la constante SWR. Como se ha comentado, la propia punta puede tener datos almacenados en un dispositivo de almacenamiento tal como una EEPROM y proporcionar esa información a la fuente de potencia cuando la punta está conectada a la pieza de mano quirúrgica. Alternativamente, la punta 58 puede incluir un elemento de identificación tal como una resistencia cuyo valor es diferente para diferentes configuraciones de punta e identifica la configuración de punta particular. Por lo tanto, la fuente de potencia puede detectar el valor de la resistencia y determinar a partir de una tabla qué configuración de punta corresponde a ese valor de resistencia único. La propia fuente de potencia puede tener los parámetros operativos de los diferentes tipos de puntas almacenados en la misma y utilizar el elemento de identificación para determinar qué parámetros operativos se deben utilizar con la punta que se ha conectado a la pieza de mano quirúrgica. Se apreciará que los parámetros de configuración se pueden almacenar en ubicaciones alternativas, tales como un ordenador o dispositivo que está separado de la fuente de potencia.

Volviendo ahora a la FIG. 11, se muestra una representación gráfica de un grupo de segmentos de duración de inicio/finalización, generalmente indicados en 140, para incrementar intermitentemente la potencia suministrada a la punta de un instrumento electroquirúrgico de acuerdo con los principios de la presente invención. Cuando se opera un instrumento quirúrgico a temperaturas más bajas, por ejemplo, cuando se desea coagular el tejido con un daño térmico colateral mínimo al tejido circundante, las porciones de la punta 58 pueden tender a adherirse al tejido. Bajo estas circunstancias, se puede utilizar un algoritmo 140 de control de potencia para aumentar de forma intermitente la potencia suministrada a la punta 58 para evitar sustancialmente que la punta 58 se pegue al tejido que se está tratando. Las subidas de potencia intermitentes pueden aumentar momentáneamente la temperatura de la capa 65, lo que ayuda a evitar que la punta 58 se pegue al tejido. Por ejemplo, un algoritmo de control de potencia puede incluir suministrar 5 W o menos a la punta 58 durante una duración de aproximadamente 90 ms, aumentar la potencia a aproximadamente 30 W durante 10 ms, disminuir la potencia a 5 W o menos durante otros 90 ms, aumentar la potencia a aproximadamente 30 W durante 10 ms, etc., hasta que se desactive la herramienta quirúrgica térmica. Se apreciará que pueden variar las potencias suministradas y la respectiva duración de su suministro.

De acuerdo con un aspecto de la invención, un instrumento quirúrgico térmico se puede controlar selectivamente de modo que un usuario pueda operar el instrumento en un modo en el que el suministro de potencia a una punta quirúrgica se maneja de acuerdo con un índice de potencia fijo o un modo en donde el suministro de potencia a una punta quirúrgica se maneja de acuerdo con un perfil de potencia ejecutado repetidamente. Por ejemplo, el manejo del suministro de potencia se puede controlar al activar selectivamente los pedales 20 mostrados en la FIG. 1. De acuerdo con un aspecto de la invención, el sistema puede incluir al menos dos pedales 20 que el usuario puede utilizar para controlar selectivamente el modo en el que se va a activar la punta. Por tanto, si el usuario desea, por ejemplo, hacer una incisión en tejido, puede activar un primer pedal 20 para suministrar potencia a la punta de acuerdo con un índice de potencia fijo (por ejemplo, de aproximadamente 5 W a aproximadamente 60 W). Alternativamente, si el usuario desea, por ejemplo, coagular tejido, puede activar un segundo pedal 20 para suministrar potencia a la punta de acuerdo con un perfil de potencia ejecutado repetidamente.

Volviendo ahora a la FIG. 12 se muestra un diagrama de flujo para ilustrar un algoritmo de control de perfil de potencia de la presente invención. Además de manejar el suministro de potencia a una punta quirúrgica del elemento quirúrgico térmico al proporcionar aumentos intermitentes de potencia, el algoritmo 140 de control del perfil de potencia también puede manejar el suministro de potencia a la punta utilizando una máquina de estado similar a la descrita anteriormente.

Volviendo ahora a la FIG. 13, se muestra una representación gráfica de un ejemplo de manejo de estado de un instrumento quirúrgico térmico de acuerdo con los principios de la presente invención.

La FIG. 14 muestra una vista en primer plano de la representación gráfica de la fig. 13 tras la activación de una punta de la presente invención;

La FIG. 15 muestra una vista en primer plano de la representación gráfica de la FIG. 13 de la punta en transición desde el estado de Carga hasta el estado de Aire.

Volviendo ahora a la FIG. 16, se divulga un espectro de temperatura. El tejido puede reaccionar de manera diferente a diferentes temperaturas con un elemento de tratamiento de tejido (tal como un material ferromagnético dispuesto sobre un conductor) y, por lo tanto, se pueden producir diferentes tratamientos para el tejido a diferentes rangos de temperatura. Se ha encontrado que las siguientes temperaturas son útiles. La soldadura endotelial vascular puede ser óptima a 58-62 grados centígrados. La hemostasia del tejido sin que se pegue se puede lograr a 70-80 grados Centígrados. A temperaturas más altas, es posible que el tejido se corte y selle más rápidamente, pero se puede acumular coágulo en el instrumento. La incisión del tejido se puede lograr a 200 grados centígrados con algo de arrastre debido a la adhesión del tejido en los bordes. La ablación y vaporización de tejidos pueden ocurrir rápidamente en el rango de 400 a 500 grados centígrados. Aunque los tratamientos de tejidos específicos pueden ser algo variable debido a inconsistencias que incluyen el tipo de tejido y las diferencias del paciente, para minimizar el riesgo de resultados adversos para los pacientes, es deseable el control del suministro de potencia a un instrumento quirúrgico térmico.

Por tanto, se divulga un instrumento y sistema electroquirúrgico y/o quirúrgico térmico mejorado para controlar el suministro de potencia desde una fuente de energía al instrumento quirúrgico. Se apreciará que se pueden realizar numerosos cambios en la presente invención sin apartarse del alcance de las reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un instrumento quirúrgico que comprende:

un cuerpo (50);

un elemento (60) térmico dispuesto sobre el cuerpo y configurado para recibir energía eléctrica oscilante, el elemento térmico comprende un conductor (66) y un material (65, 78) ferromagnético que cubre al menos una porción del conductor; y

un dispositivo de almacenamiento de información para almacenar información relativa a un parámetro de configuración del elemento térmico; en el que el dispositivo de almacenamiento de información se dispone en comunicación con una fuente (30) de potencia configurada para suministrar energía eléctrica oscilante al elemento térmico de tal manera que se puede acceder a la información relativa al parámetro de configuración del elemento térmico y utilizar para controlar el suministro de la energía eléctrica oscilante al elemento térmico; y

en el que el elemento térmico se acopla a la fuente de potencia, y en el que la fuente de potencia se configura para suministrar energía eléctrica oscilante al elemento térmico de acuerdo con el parámetro de configuración almacenado en el dispositivo de almacenamiento de información;

caracterizado porque el conductor define una profundidad de piel en base a la resistividad eléctrica del conductor, la permeabilidad magnética del conductor, y la frecuencia de la energía eléctrica oscilante suministrada, y el material ferromagnético tiene un grosor de aproximadamente cinco veces la profundidad de la piel.

2. El instrumento quirúrgico de la reivindicación 1, en el que el dispositivo de almacenamiento de información es una memoria de solo lectura programable y borrable eléctricamente (EEPROM).

3. El instrumento quirúrgico de la reivindicación 1, en el que el cuerpo es una pieza de mano.

4. El instrumento quirúrgico de la reivindicación 3, en el que la pieza de mano se configura para recibir de forma removible el elemento térmico.

5. El instrumento quirúrgico de la reivindicación 1, en el que el cuerpo es un instrumento de corte y sellado que tiene el elemento térmico dispuesto en el mismo.

6. El instrumento quirúrgico de la reivindicación 1, en el que el elemento térmico comprende un manguito ferromagnético dispuesto sobre un conductor aislado.

7. El instrumento quirúrgico de la reivindicación 1, comprende adicionalmente circuitos dispuestos en comunicación con el elemento térmico configurado para detectar un cambio en la impedancia del elemento térmico y para generar una señal para ajustar la energía eléctrica oscilante recibida por el elemento térmico.

8. El instrumento quirúrgico de la reivindicación 7, comprende adicionalmente un microcontrolador para recibir la señal desde los circuitos sobre una base sustancialmente continua.

9. El instrumento quirúrgico de la reivindicación 8, comprende adicionalmente un sistema de control de potencia que tiene un algoritmo de control de potencia configurado para proporcionar constantemente una potencia deseada al elemento térmico en respuesta a la señal.

10. El instrumento quirúrgico de la reivindicación 9, en el que el elemento térmico tiene una temperatura de Curie, y en el que el sistema de control de potencia se configura para utilizar el algoritmo de control de potencia para evitar que el elemento térmico del instrumento quirúrgico exceda su temperatura de Curie.

11. El instrumento quirúrgico de la reivindicación 9, en el que el sistema de control de potencia se configura para utilizar el algoritmo de control de potencia para controlar el calentamiento del elemento térmico a una temperatura sustancialmente específica dentro de un rango de aproximadamente más o menos 30 grados Centígrados.

12. El instrumento quirúrgico de la reivindicación 1, comprende adicionalmente

circuitos de detección dispuestos en comunicación con el elemento (60) térmico para detectar una característica de comportamiento del elemento térmico; y

un sistema de control de potencia (30) para hacer ajustes a la energía eléctrica oscilante recibida por el elemento térmico;

en el que el sistema de control de potencia se configura para utilizar información relativa al parámetro de configuración del elemento térmico y la característica de comportamiento detectada del elemento térmico para regular una temperatura del elemento térmico.

13. El instrumento quirúrgico de la reivindicación 12, en el que el sistema de control de potencia comprende un mecanismo de retroalimentación de bucle de control.

14. El instrumento quirúrgico de la reivindicación 13, en el que el mecanismo de retroalimentación de bucle de control es un controlador (100) (PID) proporcional - integral - derivativo.

15. El instrumento quirúrgico de la reivindicación 13, en el que el mecanismo de retroalimentación de bucle de control es de controladores (100) (PID) proporcional - integral - derivativo en cascada

16. El instrumento quirúrgico de la reivindicación 12, en el que el sistema de control de potencia contiene software programado para implementar una máquina de estado de etapa variable para regular la temperatura del elemento térmico.

17. El instrumento quirúrgico de la reivindicación 1, en el que el material ferromagnético tiene un grosor de 10 pm.

18. Un método para controlar un instrumento de coagulación o corte térmico, caracterizado porque el método comprende:

suministrar energía eléctrica oscilante a un elemento (60) térmico, en el que el elemento térmico comprende un conductor y un material (65, 78) ferromagnético que cubre al menos una porción del conductor, el conductor define una profundidad de piel de tal manera que más del noventa y ocho por ciento de la energía eléctrica oscilante fluye dentro de una capa del conductor cuatro veces la profundidad de la piel, y el material ferromagnético define un grosor aproximadamente cinco veces la profundidad de la piel;

detectar una característica de comportamiento asociada con el elemento térmico;

almacenar información relativa a un parámetro de configuración del elemento térmico en un dispositivo de almacenamiento de información; y

ajustar el suministro de energía eléctrica oscilante en respuesta a la característica de comportamiento detectada del elemento térmico con el fin de para controlar una temperatura del elemento térmico;

en el que el dispositivo de almacenamiento de información se dispone en comunicación con una fuente (30) de potencia configurado para suministrar energía eléctrica oscilante al elemento térmico de tal manera que se puede acceder a la información relativa almacenada al parámetro de configuración del elemento térmico y utilizar para controlar el suministro de la energía eléctrica oscilante al elemento térmico; y

en el que el elemento térmico se acopla a la fuente de potencia, y en el que la fuente de potencia se configura para suministrar energía eléctrica oscilante al elemento térmico de acuerdo con el parámetro de configuración almacenado en el dispositivo de almacenamiento de información.

19. El método de acuerdo con la reivindicación 18, en el que la característica de comportamiento asociada con el elemento térmico incluye al menos uno de impedancia, corriente, y relación de onda estacionaria.

20. El método de la reivindicación 18, en el que la característica de comportamiento detectada es impedancia del elemento térmico y en el que el método comprende ajustar el suministro de energía eléctrica oscilante en respuesta a la impedancia detectada para controlar temperatura del elemento térmico.

21. El método de acuerdo con la reivindicación 18, comprende adicionalmente la etapa de enviar un pulso de mayor potencia al elemento térmico y monitorizar los efectos del pulso de mayor potencia sobre la característica de comportamiento del elemento térmico.

22. El método de acuerdo con la reivindicación 18, comprende adicionalmente la etapa de aumentar de forma intermitente la potencia suministrada al elemento térmico para aumentar periódicamente la temperatura del elemento térmico.