JP2008012305A - 手術用ハンドピースの動作の動的調整システム - Google Patents
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Abstract
【課題】手術システムのハンドピースに供給されるエネルギの量をフィードバックに基づいて調整するための方法及びシステムを提供する。
【解決手段】キャパシタ750における充電素子720の出力724の電圧レベルを下げる変圧器あるいは素子1010を備える。コントローラ730は、メモリ850にバッファあるいは格納されたデジタル値の間の差分を計算する、プロセッサあるいは数値演算ユニット1020を備えている。差分の計算結果1022は、テーブル1030を備えたPLD860に供給される。テーブル1030は、差分の値と、これに対応する充電素子の出力724が時間と共に増加するレートとを関連付ける。決定された差分1022を知ることによって、テーブル1030は、対応する充電レート1032を決定するために用いられ、充電素子720の出力が動的に調整され、キャパシタ750の充電が動的に調整される。
【選択図】図10A
【解決手段】キャパシタ750における充電素子720の出力724の電圧レベルを下げる変圧器あるいは素子1010を備える。コントローラ730は、メモリ850にバッファあるいは格納されたデジタル値の間の差分を計算する、プロセッサあるいは数値演算ユニット1020を備えている。差分の計算結果1022は、テーブル1030を備えたPLD860に供給される。テーブル1030は、差分の値と、これに対応する充電素子の出力724が時間と共に増加するレートとを関連付ける。決定された差分1022を知ることによって、テーブル1030は、対応する充電レート1032を決定するために用いられ、充電素子720の出力が動的に調整され、キャパシタ750の充電が動的に調整される。
【選択図】図10A
Description
本発明は、一般的に眼科手術の分野に関し、特に、手術用ハンドピースに供給されるエネルギを動的に調整するためのシステム及び方法に関する。
人間の眼は、角膜と呼ばれる透明な外側部に光を通し、水晶体によって網膜に結像することにより、映像を提供するように機能する。結像された画像の品質は、眼球の大きさ及び形状、ならびに角膜及び水晶体の透明度を含む多くの要因に依存する。加齢や疾病により水晶体の透明度が低下すると、網膜に伝達される光の減少により映像が劣化する。この欠陥は、医学上、白内障として知られている。白内障に対して認められている治療法は、白内障を外科的に取り除き、病変した水晶体を人工水晶体(IOL)に置き換えるというものである。米国においては、白内障に罹患した水晶体は、多くの場合、水晶体超音波乳化吸引術と呼ばれる手術方法により除去されている。この手術中、薄い切断用チップまたは針が、病変した水晶体に挿入され、超音波振動される。切断チップの振動により、水晶体は液化あるいは乳化され、眼球外部へ吸い出される。病変した水晶体は、除去された後、IOLに置換される。
最近になって、加熱した外科用溶液のパルスを発生する、水噴射式液化装置が白内障手術及び他の眼科の手術及び治療のために導入された。液化ハンドピースは、平衡塩類溶液を加熱し、その加熱された溶液は、白内障の水晶体を除去する。例えば、図1は、テキサス州、フォース・ワースのアルコン研究所から入手可能なAquaLaseRハンドピースの概要を示す。図1に示す装置あるいはハンドピース装置(一般に「ハンドピース」)は、チタン製ハンドピース本体などの本体11、ポリマー製チップなどのチップ12、洗浄用スリーブ13、吸引用ライン14、例えば平衡塩類溶液などのための溶液用ライン15及び洗浄用ライン16を備えている。
チップ12は、ハンドピース10の端部に設けられている。洗浄用スリーブ13は、チップ12を覆って配置され、洗浄液が洗浄用ライン16を通って眼球に到達できる環境を提供する。吸引ライン14は、バキューム装置により眼球から吸引した液体を運び、溶液用ライン15は、白内障を分解する加熱された平衡塩類溶液を送る。洗浄液は洗浄液用ライン16を通して送られ、平衡塩類溶液によって除去あるいは分解された白内障の構成要素を洗い流す。
図2A及び2Bを参照すると、使用時において、チップ12の遠位端部は、眼球21の白内障20内部に配置され、チップ12を通って白内障20に、加熱された溶液22のパルスを押し出す。各パルス22は、約4マイクロリットルの溶液22を包含できる。溶液22は、素子23の間及びハンドピース本体11を通過する際、ハンドピース10内の加熱素子23によって加熱される。ハンドピース10に供給されるエネルギ24の量が、加熱素子23の温度及び溶液22の加熱を制御する因子となっている。暖められた溶液22のパルスが白内障20に衝撃を与え、その結果液化され、その間に白内障20は破壊され、分解される。それから、白内障の構成要素は、洗い流され、眼球21から吸引されることが可能となっている。
液化ハンドピースは、他の手術用システム及びハンドピースに比べて数多くの利点をもたらす。例えば、液化ハンドピースは超音波運動を必要としないので、水密な眼球切開を容易にし、被膜破たんのリスクの軽減および眼球の乱れの緩和を含む、種々の安全上の利点を提供する。液化ハンドピースは、さらに、他のハンドピースと比較して一般に低温で動作する(なぜなら可動部分を持たないため)。その結果、眼球に対する熱的ストレスが減少する。液化ハンドピースは、また、外科医にとって制御及び操作がより容易である。液化は成功裏に利用され、種々の利点及び新たな外科的解決策を提供する一方で、ハンドピースへのエネルギの供給方法は、白内障へ送られる溶液のパルスの制御の改善のために、改善の余地がある。
図3及び4を参照すると、従来の液化ハンドピースは、ハンドピースの動作を制御し、制御パラメータを有する装置を備えている。この装置は、「高電圧」(HV)エネルギ31を生成する増幅器あるいはエンジン30を備えている。図4は、連続した一連のパルス31としてHVエネルギを示している。ゲート装置または他の適当な部品32は、一連の制御パルスあるいはRFイネーブルパルス(RFEN)33を生成する。制御パルス33は、活性期間34及び不活性期間35を規定する。活性期間34は、HVエンジン30からのパルス31を通過させるゲートの役目を果たし、一方、不活性期間35中は、パルス31は出力されず、その結果、液化ハンドピース10に一連のHVパルス33が供給される。
ハンドピース10の最適な動作のためには、エンジン30によって生成され、ハンドピース10に供給され、使用されるHVエネルギの量を制御、維持およびモニタすることが重要である。理論上のハンドピースの動作は定電圧源に基づいており、その出力は、一連の制御されたパルスで、ハンドピースにエネルギを供給するために、充電され、周期的に放電されるキャパシタに供給されている。従って、図5を参照すると、HVエネルギは、バースト信号あるいは時間帯50の間、RFENパルス33を使用して、ハンドピースにエネルギが加えられている場合にのみ、存在していることが要求される。ソフトウェア及びハードウェアのサポートの組合せにより、ハンドピースに実質的な定電圧を供給している。
図3〜5に示した制御によれば、ハンドピースに蓄積されたエネルギを供給するために、制御パルスがキャパシタの放電を引き起こす時までに、キャパシタは完全に充電されていなければならない。従来のシステムは、キャパシタが十分に充電されることを確実とするために、出来るだけ速やかにキャパシタを充電するか、あるいは、例えば、約12インチX12インチの大きくかさばる変圧器を通して定電圧源を供給している。さらに、充電レートを予め設定することによって回路は容易に提供されるため、キャパシタは極力速やかに充電される。しかしながら、その結果、キャパシタの再充電サイクルの初期において、キャパシタを極力速やかに充電することは、電流スパイクを引き起こし、これは、回路設計を複雑にし、回路の性能を低下させ、システムの電源に不要な負荷を負わせることとなる。
従来の制御及び再充電システムは、過去において、液化ハンドピースの駆動に有効に用いられてきた一方で、これらは、異なるハンドピース及びハンドピース部品に適した動作パラメータを調整し、適合させるために、フィードバックを利用することにより、改善される余地がある。システムは、調整が不可能なプリセットの動作パラメータに依存するのではなく、異なる部品及びその動作に適合されることを可能とすべきである。さらに、従来のシステムは、システム構成部品の実際の動作をより正確に反映したシステム調整を可能とすることにより、改善の余地がある。より緩やかな電流遷移による電流スパイクの低減または除去により、システムは、また、より有効となり得る。本発明の実施例は、これらの満たされていないニーズを実現する。
本発明の一実施形態によれば、眼科用手術システムの液化ハンドピースに供給されるエネルギの量を調整する方法は、眼科用手術システムの充電素子の出力において電圧源をモニタする工程と、モニタされた電源からのフィードバックに基づいて充電素子の出力を動的に調節する工程と、液化ハンドピースへの入力として、電圧源により供給されるエネルギの量を動的に調整する工程とを有する。そのエネルギの調整は、調整された充電素子の出力に基づく。
他の実施形態によれば、眼科用手術システムの液化ハンドピースに供給されるエネルギの量をフィードバックに基づいて制御する方法は、眼科用手術システムの充電素子の出力で電圧源の電圧をモニタし、第1時刻で電圧源の第1電圧を測定し、第2時刻で電圧源の第2電圧を測定する工程を有する。第1電圧は、第1アナログ値から第1デジタル値に変換される。第2電圧は、第2アナログ値から第2デジタル値に変換される。第1及び第2デジタル電圧値の間の差分が決定され、決定されたデジタル電圧値の差分に基づいて、充電素子の出力の電圧が時間と共に変化するレートを決めるために、テーブルが用いられる。テーブルは、デジタル値の間の決定された差分に従って、充電素子の出力の電圧が、時間と共に増加するレートを特定する。充電素子の出力は、次に、テーブルから決定されたレートに基づいて調整され、液化ハンドピースへの入力として、電圧源により供給されるエネルギの量は、調整された充電素子の出力に基づいて調整される。
他の新たな実施形態によれば、眼科用手術システムの液化ハンドピースに供給するエネルギの量をフィードバックに基づいて調整する方法は、デジタル電圧値をdv/dtと関連付けるテーブルを生成する工程を有する。dv/dt値は、眼科用手術システムの充電素子の出力の電圧の、時間に対する変化率である。テーブルの最小値は、第1プロファイル・パルスと、第1プロファイル・パルスが所定の電圧に達するまでに要する時間とに基づき、テーブルの最大値は、第2プロファイル・パルスと、第2プロファイル・パルスが所定の電圧に達するまでに要する時間とに基づく。充電素子の出力における電圧源の電圧がモニタされ、第1時刻における電圧源の第1電圧値と、第2時刻における電圧源の第2電圧値が測定される。第1電圧値は、第1デジタル値に変換され、第2電圧値は、第2デジタル値に変換される。第1及び第2デジタル電圧値間の差分が決められる。テーブルを用いて、決められた差分に対応するdv/dt値が決められ、充電素子の出力のdv/dtは、テーブルから決定されたdv/dt値に基づいて動的に調整される。液化ハンドピースへの入力として、電圧源により供給されるエネルギの量は、調整された充電素子の出力に基づいて動的に調整される。
さらに他の実施形態においては、眼科用手術システムの液化ハンドピースに供給されるエネルギの量を制御するためのシステムは、電源と、充電素子と、電圧源と、コントローラとを備える。電源は、充電素子を駆動し、電圧源は充電素子の出力に配置される。電圧源はモニタされ、その結果のデータはコントローラに供給され、充電素子に提供される出力を生成し、充電素子の出力を動的に調節し、これは、次に、液化ハンドピースへの入力として、電圧原に供給されるエネルギの量を動的に調節する。
本発明の他の実施形態によれば、眼科用手術システムの液化ハンドピースに供給されるエネルギの量を制御するシステムは、電源と、充電素子と、電圧源とを備える。電源は充電素子を駆動し、電圧源はモニタされ、第1時刻における第1電圧値を測定し、第2時刻における第2電圧値を測定する。コントローラは、第1電圧を第1デジタル値に変換し、第2電圧を第2デジタル値に変換する。コントローラは、また、第1及び第2デジタル電圧値間の差分を決定し、決定した差分と充電素子の出力とを相互に関連付けるテーブルの検索を行なう。テーブルから得られたデータに基づいて充電素子の出力は動的に調整され、液化ハンドピースへの入力として電圧源によって供給されるエネルギの量が、調整された充電素子の出力に基づいて動的に調整される。
さらに他の実施形態においては、眼科用手術システムの液化ハンドピースに供給されるエネルギの量を制御するためのシステムは、電源と、充電素子と、電圧源と、コントローラとを備える。電源は充電素子を駆動し、電圧源はモニタされる。モニタされたデータはコントローラに供給される。システムは、さらに、モニタされた電圧間の差分を表す値とdv/dtとを相互に関連付けるテーブルを備え、dv/dtは充電素子の出力電圧の時間に対する変化率である。テーブルには最小値が投入され、これは、第1プロファイル・パルスと、第1プロファイル・パルスが所定の電圧に達するまでに要する時間とに基づいている。テーブルには、また、最大値が投入され、これは、第2プロファイル・パルスと、第2プロファイル・パルスが所定の電圧に達するまでに要する時間とに基づいている。コントローラは、電圧源から入力として、第1時刻における第1電圧と、第2時刻における第2電圧を受け取り、これらの値を第1及び第2デジタル値に変換する。コントローラは、第1及び第2デジタル値間の差分を決定し、決定された差分を用いて、テーブルで検索を行ない、dv/dt値を決定する。テーブルの検索の結果は、充電素子を動的に調整するために用いられ、それは、次に液化ハンドピースへの入力として電圧源により供給されるエネルギ量を動的に調整する。
種々の実施形態において、モニタされる電圧源はキャパシタである。キャパシタにより液化ハンドピースに供給されるエネルギの量は、動的に調整される。調整には、アンダーシュート及びオーバーシュートに対する調整が含まれる。アンダーシュートは、所定の時間経過後、キャパシタが所定のレベルより低いレベルに充電されるときに起こり、オーバーシュートは、所定の時間経過後、キャパシタが所定のレベルより高いレベルに充電されるときに起こる。キャパシタに蓄積されたエネルギは、1つ以上のコントロール・パルスの期間に液化ハンドピースに供給され、コントロール・パルスの間に充電素子によって再充電される。このようにして、キャパシタは充電及び再充電され、液化ハンドピースに十分なエネルギを供給し、これによってキャパシタは完全に再充電される。実施形態は、これらの改良をユーザ入力無しで、好適に実現する。
種々の実施形態において、デジタル値の間の差分の計算は、最初に第1電圧及び第2電圧を例えば0〜5ボルトの間の値にまで、低いレベルに降圧させる必要がある。第1及び第2の減少されたアナログ値は、その後デジタル値に変換され、その結果の第1及び第2デジタル値の差分が決定され、充電素子にフィードバックとして使用される。
さらに、種々の実施形態においては、テーブルは、デジタル値の間の決定された差分、及び、これに対応する充電素子の出力電圧が増加するレートを格納するために使用される。この情報は充電素子を制御し調整するために使用され、次に、充電素子の出力、電圧源の充電、及び電圧源により供給されるエネルギを調整する。テーブルは、予めプログラムされているか、眼科用手術システムの電源の入力と同時に自動的に生成される。一実施形態によれば、テーブルは、テーブルの最小値と、パルスが所定の電圧値に達するまでに要する時間とに基づく第1プロファイル・パルスを生成すること、及び、テーブルの最大値と、パルスが所定の電圧値に達するまでに要する時間とに基づく第2プロファイル・パルスを生成することにより、生成される。第2プロファイル・パルスは、第1プロファイル・パルスよりも速く所定の電圧に達する。テーブル項目間の値は、補間または他の適当な手段により決定され得る。また、テーブルの値は、システムの実際の動作を反映させるために更新されることが可能である。
さらに種々の実施形態においては、差分の値をdv/dt値と相互に関連付けるテーブルがコントローラのプログラム可能な論理デバイスに格納されることが可能である。
本発明の実施形態では、フィードバックを利用して、液化ハンドピースに供給されるエネルギの量を動的に調整する方法及びシステムを提供する。細流充電器及び調整器または増幅器(一般に、「充電素子」)などの充電素子の出力がモニタされる。例えば、充電素子の出力においてキャパシタなどの電圧源がモニタされる。モニタされたデータは、必要により処理され、コントローラに供給され、コントローラは、フィードバック・データを充電素子の出力を動的に調整するために使用し、充電素子の出力の電圧が時間と共に増加するレートを調整する。調整された出力は、次に、液化ハンドピースに供給されるエネルギの量を動的に調整するキャパシタを再充電する。実施形態では、充電素子の出力の追跡及び比較を行なうために、フィードバックを好適に利用し、液化ハンドピースへ供給されるエネルギに対する、より正確な制御を提供するために、必要に応じて調整を行なう。実施形態では、また、よりエネルギ効率がよいハンドピース動作を提供する。従来のシステムで生じていた電流スパイクを減少または除去する一方で、充電素子の出力が、十分なキャパシタの充電を行なうために連続して適合されるため、更なる実施形態では、キャパシタなどの電圧源を極力速やかに、あるいは調整不可能な設定レートで充電する必要性を好適に除去している。本発明の実施形態は、図6〜30を参照してさらに詳細に記述される。
図6を参照して、本発明の一実施形態は、液化ハンドピースまたはハンドピース組立部品(一般に、「ハンドピース」)に供給されるエネルギの量を調整あるいは制御する方法600である。ハンドピースに供給されたエネルギは、ハンドピースの加熱素子を調整し、その結果、平衡塩類溶液(BSS)の温度を調整する。ステップ610において、充電素子の出力が、例えば、キャパシタなどの電圧源においてモニタされ、これはハンドピースの加熱素子を加熱するためにエネルギを供給する。ステップ620において、充電素子は、電圧源からのフィードバックに基づいて調整され、その結果、ステップ630において、調整された充電素子の出力が電圧源に供給されて、電圧源により供給されハンドピースに送られるエネルギの量を調整ないし制御する。
図7は、一実施形態による、液化ハンドピースに供給されるエネルギを調整するためのシステム700を表している。システム700は、電源710、増幅器または充電素子及び調整器(一般に、「充電素子」720)、コントローラ730、フィードバック・ループ740及び電圧源750を備えている。一実施形態によれば、電圧源はキャパシタ(一般に、「キャパシタ750」)である。
電源710は、例えば、24ボルトの直流電源または他の適当な電源とすることができる。電源710の出力712は、充電素子720を駆動する。充電素子720は、1つ以上の入力722及び1つ以上の出力724を備える。当業者であれば、充電素子720は異なる数の入力及び複数の出力を有することが出来ることが理解できるであろう。それゆえ、図7に示された概略図は、充電素子720を限定することを意図するものではない。
充電素子720の出力724において、キャパシタ750における電圧がモニタされる。モニタされた電圧はコントローラ730にフィードバック740され、コントローラは、このデータを処理して出力734を生成する。コントローラの出力734は、充電素子720への入力722として供給され、これは充電素子720の出力724を調整する。フィードバック・ループ740は、充電素子を動的かつ連続的に調整するために使用可能とされ、充電素子は、次に、キャパシタ750の充電、及び、キャパシタ750により液化ハンドピース10に供給されるエネルギ754の量を動的かつ連続的に調整する。液化ハンドピースに供給されるエネルギの量を調整することにより、加熱素子及びBSSの温度が調整される。
図8は、本発明の他の実施形態によるシステム800を示す。システム800は、図7に記述されているように、電源710、充電素子720、コントローラ730、フィードバック・ループ740、及びキャパシタ750を備える。充電素子720の出力724は、キャパシタ750に供給され、これは出力724により充電される。図8は、また、出力ゲートドライバあるいはゲート機構820に供給される制御パルス810を示している。制御パルス810は、コントローラ730あるいは外部のパルス発生器により生成されることが可能であり、ゲートドライバに供給されて、例えば、図4に示すパルス33のように、活性、不活性期間を規定する出力824を生成する。キャパシタ750からのエネルギは、活性期間において、ゲート機構820を通して放電され、RF出力830を通してハンドピース10に送られる。充電素子720の出力724はキャパシタ750においてモニタされ、フィードバック・ループ740の一部として、コントローラ730に入力732として供給される。
図示された実施形態において、コントローラ730は、アナログからデジタルへの(A/D)コンバータ840、抵抗、データを保持あるいは格納するためのメモリあるいは他のデバイス850、及びプログラム可能な論理デバイス(一般に、「PLD」)860あるいは他の適当なデバイスを備えている。キャパシタ750の電圧がモニタされ、コントローラ730の入力732に、即ち、A/Dコンバータ840にフィードバック740される。A/Dコンバータ840は、受け取ったアナログ値に対応する、例えば複数のビットのデジタル値を生成する。デジタル値は、メモリ850にバッファすることができる。異なる時刻におけるキャパシタ電圧に対応するデジタル値が、PLD860に供給され、PLDはデジタル値を処理して、充電素子720がどのように調整されるべきかを決定する。
より詳細には、図9を参照して、本発明の一実施形態が、ステップ905においてキャパシタあるいは他の電圧源において再充電素子の出力をモニタする工程を含む、方法900に示されている。ステップ910において、第1時刻においてキャパシタの第1電圧が測定される。この電圧は、例えば、約145ボルト乃至約165ボルトの高電圧(HV)であり、コントローラへの入力として適する低電圧に降圧させることが出来る。従って、ステップ915において、このHVは、例えばTTLの基準電圧などの第2の低電圧に降圧され、これは、コントローラへの入力として適する。ステップ920において、降圧された第1電圧は、A/Dコンバータによりアナログからデジタル(例えば、複数のビット)へ変換され、デジタル値はステップ925でメモリに格納される。
ステップ930において、電圧源における充電素子の出力の第2電圧が測定される。第2電圧はステップ935で降圧され、ステップ940でアナログからデジタルへ変換される。第2電圧に対応するデジタル値も、また、ステップ945においてメモリにバッファされる。当業者であれば、メモリにデジタル値のいくらかをバッファすることが可能であり、何もバッファしないかあるいは全てをバッファすることも可能であることが理解できるであろう。
ステップ950において、コントローラはメモリからデジタル値を読み、異なる時刻においてキャパシタでモニタされた第1及び第2の各電圧に相当する、第1及び第2デジタル値の間の差分を決定する。ステップ955において、コントローラは、決定された差分に基づいて、充電素子の出力の電圧が時間と共に増加するレートを検索する。この検索は、決定された差分を充電レートと関連付けるテーブルに基づくことができる。ステップ960において、この検索に基づいて充電素子が調整され、それによって、充電素子の出力及びキャパシタの再充電が調整される。ステップ965において、再充電されたキャパシタに蓄積されたエネルギがハンドピースに供給される。この方法は、第2及び第3のデジタル値、第3及び第4のデジタル値等を比較するために繰り返すことができ、システムの連続的かつ動的な調整を行うことができる。
ステップ970において、必要であれば、キャパシタの好ましい充電を実行するために、充電素子の実際の動作を反映させるように、テーブルの値を更新することもできる。例えば、ある決定された差分に対して、実際のシステムの動作が、対応するテーブルの入力値と異なっている場合、テーブルに格納された充電レートは、実際のシステムの動作に基づいて、増加させるか、あるいは減少させることができる。この更新は、必要に応じて繰り返すことができる。
図10Aは、図9に示した方法及び他の実施形態の方法を実行するために用いることができるシステム1000を示す。システム1000は、上述したように、電源710、充電素子720、コントローラ730、フィードバック・ループ740、キャパシタなどの電圧源750、出力ゲートドライバ820、RF出力830、A/Dコンバータ840、メモリ850及びPLD860を備えている。図示した実施形態においては、システム1000は、キャパシタ750における充電素子720の出力724の電圧レベルを下げる変圧器あるいは素子1010を備えている。例えば、変圧器1010は、約0乃至約200ボルトのキャパシタ電圧を、例えばTTLの基準電圧である約0乃至約5ボルトの低いレベルの電圧に下げることができる。コントローラ730は、さらに、メモリ850にバッファあるいは格納されたデジタル値の間の差分を計算する、プロセッサあるいは数値演算ユニット(ALU)1020を備えている。差分の計算結果1022は、テーブル1030を備えたPLD860に供給される。テーブル1030は、差分の値と、これに対応する充電素子の出力724が時間と共に増加するレートとを関連付ける。その結果、決定された差分1022を知ることによって、テーブル1030は、対応する充電レート1032を決定するために用いられ、充電素子720の出力が動的に調整され、キャパシタ750の充電が動的に調整される。
図10Bは、さらに図10Aに示したシステム1000の他の実施形態を示す。このシステムは、3つのブロックを有するものとして示されている。即ち、充電機構ブロック、パルス生成ブロック及びフィードバック・ブロックである。充電ブロックは、電源710(及び必要であればフィルタ711)、充電素子720、PLD860、メモリ850及びプロセッサあるいはALU1020を備えている。充電ブロックの出力724は、キャパシタなどのHV源750を充電するために用いられる。キャパシタ750の出力は、パルス生成ブロックに供給される。パルス生成ブロックは、出力ゲートドライバ820及びRF出力830を備えている。図示された実施形態においては、PLDは、ゲートドライバ820を駆動する制御パルス810を生成する。それゆえ、図示された実施形態においては、PLDは、充電及びパルス生成ブロックの一部と考えることもできる。
キャパシタ750における電圧がモニタされ、変圧器あるいは電圧降圧器1010を通してフィードバック740される。図示された実施形態においては、変圧器1010は、ローゲイン/ハイスパン増幅器1011と、ハイゲイン/ロースパン増幅器1012の両方を備えている。降圧されたアナログ値は、A/Dコンバータ840に供給され(図示された実施形態においては、フィードバック・ブロックの一部として示されている)、メモリ850にデジタル値を供給する。デジタル値はメモリ850からプロセッサ1020へ供給され、プロセッサはデジタル値間の差分を決定する。決定された差分はPLDへ供給され、PLDの出力は充電素子にフィードバックされ、フィードバック・ループが完成する。
当業者であれば、図10A及び10Bに示した実施形態は、図示及び説明を目的として示されたものであること、及び、他の素子を利用することも可能であること、さらに、ある種の素子は異なる、あるいは複数のブロックの一部とすることが可能であることを理解できるであろう。例えば、図11では、コントローラ730、A/Dコンバータ840及びPLD860は個別の部品となっている一方、図10に示した実施形態においては、A/Dコンバータ840及びPLD860はコントローラ730の構成部品となっている点を除いては、図11は図10と類似している。従って、複数の実施形態が、図10A、10B及び11に示した機器構成を含めて、種々の個別の組み合わせられたハードウェア構成を用いて実行することができる。A/Dコンバータ840及びPLD860を有するコントローラ730に対して参照がされるが、説明及び図示を目的としたものであり、これには限定されない。
図12は、(キャパシタ750における)0〜200ボルトのレベルの出力電圧が、コントローラ730に適する0〜5ボルトのレベルの電圧に、どのようにして降圧されるかを示すグラフである。図示した実施形態において、キャパシタ750における高い出力電圧と、コントローラ730の入力732における低い電圧との比は、約40/1(200/5)である。特定の電圧の解像度をより高めることが望ましい。例えば、図13に示すように、充電素子720の他の出力は、対応する0〜5ボルトの範囲の電圧に対して、150〜200ボルトの範囲(50ボルトの範囲)で電圧をモニタすることができ、その結果、高電圧域の低電圧域に対する比は、40/1(200/5)ではなく約10/1(50/5)となる。図示した実施形態においては、直線の傾きは負(図12では正)である。
図14及び15は、コントローラ730の入力732における降圧された電圧が、1つ以上のビットを有する対応するデジタル値に、どのようにして変換されるかをさらに詳細に説明する。降圧されたアナログ電圧(0〜5ボルト)はA/Dコンバータ840に供給され、A/Dコンバータは、コントローラ730の一部あるいは個別の構成要素とすることができる。A/Dコンバータ840は、アナログ値を受け取りデジタル値1400を出力する。異なる範囲の電圧に対しては、異なる数のビットを使用することができる。さらに、異なる解像度に対しては、異なる数のビットを用いることができる。即ち、より高精度の電圧を表すためには、より多くのビットを用いることができる。
例えば、図15を参照すると、コントローラ730あるいはA/Dコンバータ840は、複数の「0」ビットを用いて電圧0ボルトを表し、複数の「1」ビットを用いて電圧5ボルトを表すテーブルを備えることができる。図示された実施形態においては、各電圧は10ビットで表されている。しかしながら、他の実施形態においては、異なる解像度に対しては異なる数のビットを用いることができる。一実施形態によれば、0から5ボルトの電圧は、0ボルト(複数の「0」ビットで表示される)と5ボルト(複数の「1」ビットで表示される)の間の補間を利用して決められる。当業者であれば、デジタル値を求めるために補間以外の他の方法も利用可能であることが理解できるであろう。
図16を参照すると、決定されたデジタル値1400は処理され、その結果は、充電素子720の動作パラメータをテーブルから検索するために使用される。一実施形態によれば、例えばALUあるいはプロセッサ1020により、2つのデジタル値1040の間の差分(ΔV)1022が計算される。テーブル1030は、決定された差分に基づいて、充電素子の動作パラメータを決定するために利用される。図示された実施形態においては、動作パラメータはdv/dt1032、あるいは図17に示すように、時間に対する充電素子720の電圧の変化である。図示された実施形態においては、テーブルの最小値(0)は最も遅いdv/dt1032に相当し、テーブルの最大値(255)は最も速いdv/dt1032に相当する。図示された実施形態においては、テーブルの値(0)は1ボルト/秒のdv/dt値に相当し、テーブルの値(255)は200ボルト/秒のdv/dt値に相当する。
当業者であれば、テーブル1030は、より多くの、あるいはより少ない項目を必要とする、異なる解像度及び異なるデバイスに対して、種々の数の項目を有することが可能であることが理解できるであろう。例えば、図示したように256項とする代わりに、テーブルは、128項あるいは、Δv値1022に相当する128の異なるdv/dt値1032を有することができる。さらに、Δv値1022とdv/dtレート1032との相関関係を変えることもできる。その上、dv/dt値1032の範囲を変えることもできる。従って、一実施形態においては、テーブルのdv/dt値1032を1v/sから200v/sの範囲とし、他のシステムに対しては別の範囲とすることができる。
図18〜20は、一実施形態に従って、テーブル1030を生成する方法1800を示している。ステップ1810において、パルス発生器あるいはPLDが第1プロファイル・パルスを生成する。図19及び20を参照すると、図示された実施形態において、第1プロファイル・パルス1900は、最も遅い充電レートdv/dtであり、充電レートはパルスが典型的な基準電圧150ボルトに達するまでに要する時間に基づく。再び図18を参照すると、ステップ1820において、テーブルの最小入力値が、第1プロファイル・パルスによる最小充電レートに相当するように、テーブルにデータが投入される。このことは図19にさらに図示されており、PLDの制御値「0」(テーブル値0)が最も遅い充電レートdv/dtを表すことを示している。
図18を再び参照すると、ステップ1830において、第2プロファイル・パルスがパルス発生器あるいはPLDにより生成される。図19及び20を参照すると、図示された実施形態において、第2プロファイル・パルス1910は、最も速い充電レートdv/dtであり、充電レートはパルスが典型的な基準電圧150ボルトに達するまでに要する時間に基づく。図18を再び参照すると、ステップ1840において、テーブルの最大入力値が、第2プロファイル・パルスによる最大充電レートに相当するように、テーブルに第2プロファイル・パルスからのデータが投入される。このことは図19にさらに図示されており、PLDの制御値「255」(最大テーブル値255)が最も速い充電レートdv/dtを表すことを示している。当業者であれば、付加的なプロファイル・パルスを生成することも可能であることが理解できるであろう。付加的なプロファイル・パルスは、テーブルの中間部分に投入することができ、補間(あるいは他の適切な計算方法)が、プロファイル・パルスによって生成された選択したテーブル入力値間のdv/dt値を決定するために利用可能である。
PLD860のテーブル1030が、充電素子720からのフィードバックに基づくデジタル値間の決定された差分1022に基づいて、dv/dt1032などの特別な充電素子動作パラメータを特定するために用いられ、充電素子720の出力724がキャパシタ750の好ましい充電を実行するために動的に調整されることを確実に行なう。図21を参照すると、充電素子720の出力724は、パルス(RFEN)に基づいて増減し、活性パルス期間34においてキャパシタ750に蓄えられたエネルギをハンドピース10に放電するきっかけを与える。次のパルス34が素子の出力724を再充電する前に、キャパシタ750の電圧が基準電圧(この例では150V)に達するように、システムの好ましい動作は、充電素子の電圧を十分に速く(しかし、システム電源に対する負荷を減少あるいは最小化しながらも電流スパイクは発生させずに)上昇させることである。各パルス34の期間にハンドピース10が正確な量のエネルギを受け取るように、この充電によるフィードバックは、キャパシタ750が十分に(しかし、速すぎず、遅すぎず)充電されることを確実とする。
図22を参照すると、外科医は、使用する際に、例えば、充電素子の再充電素子出力724によって再充電されたキャパシタ750の放電により、制御パルス34がハンドピースへのエネルギの供給を引き起こすバースト期間50を設定することができる。制御パルス34の継続期間は外科医によって選択可能である。外科医は、さらに第1パルスの開始と第2パルスの開始の間の期間を設定することもできる。個々のパルス期間を同一とすることができ、図23に示すように異ならせることもできる。
図23を参照すると、充電素子であるキャパシタ750の出力における、キャパシタ750からのHV値が、制御パルス34の直前(あるいは開始時)及び制御パルス34の終了時に測定される。従って、期間PW1、期間PW2及び期間PW3にエネルギがハンドピースに供給される。各パルスの後で、次の制御パルス34が、キャパシタ750を放電しハンドピース10にエネルギを供給するために、到達するまで、キャパシタ750は充電素子の再充電素子出力724によって再充電される。
図23に示すように、各「エネルギ放出」期間にハンドピースに供給されるエネルギの量を変えることができる。例えば、「時刻0」で始まり、キャパシタ750での電圧V0は、基準電圧にあり、この例では150Vである。制御パルスAは、期間あるいは幅PW1を有し、キャパシタ750が放電されるきっかけをつくり、その結果、キャパシタ750に蓄えられたエネルギが液化ハンドピースに入力として供給され、次に、キャパシタにおける電圧が、PW1の初めにおけるV0から、PW1の終わりにおけるV1にまで減少することとなる。期間PW1に発生する電圧降下はΔV1で表示される。
PW1の終わりに、キャパシタ750はハンドピースへのエネルギの供給を止め、再充電される。理想的には、キャパシタ750は基準電圧あるいは150VまたはV2にまで再充電される。キャパシタが最初に再充電するレートを(dv/dt)1と表す。しかしながら、実際には、例えば、充電素子の部品のばらつきにより、キャパシタ750は、設計通りには再充電されない可能性がある。従って、キャパシタ750は基準電圧を越えて電圧V2+にまで充電される可能性があり、これはオーバーシュート2300と呼ばれ、あるいはキャパシタ750は基準電圧より低い電圧V2−に充電される可能性があり、これはアンダーシュート2310と呼ばれる。
制御パルスBは、期間あるいは幅PW2を有し、キャパシタ750が2度目に放電されるきっかけをつくり、その結果、キャパシタ750に蓄えられたエネルギが液化ハンドピースに入力として供給され、次に、キャパシタ750における電圧が、PW2の初めにおけるV2から、PW2の終わりにおけるV3にまで減少することとなる。期間PW2に発生する電圧降下はΔV2で表示される。図示された例では、期間PW1及びPW2における電圧降下は異なっている。PW2の終わりに、(蓄積された充電が残っている場合には)キャパシタ750はハンドピース10へのエネルギの供給を止め、再充電される。理想的には、キャパシタ750は基準電圧あるいは150VまたはV4にまで再充電される。キャパシタ750が2度目に再充電するレートを(dv/dt)2 1032と表す。しかしながら、実際には、設計通りには再充電されない可能性がある。同様に、制御パルスCは、期間あるいは幅PW3を有し、キャパシタ750が3度目に放電されるきっかけをつくり、その結果、キャパシタ750に蓄えられたエネルギが液化ハンドピースに入力として供給され、次に、キャパシタ750における電圧が、PW3の初めにおけるV4から、PW3の終わりにおけるV5にまで減少することとなる。期間PW3に発生する電圧降下はΔV3で表示される。図示された例では、期間PW1、PW2及びPW3における電圧降下は異なっている。PW3の終わりに、(蓄積された充電が残っている場合には)キャパシタ750はハンドピース10へのエネルギの供給を止め、再び再充電される。上述したように、制御パルス、エネルギ放出及び再充電を追加することにより、エネルギの放出及び再充電のシーケンスが連続する。
図24〜29は、オーバーシュート2300及びアンダーシュート2310を避けるために、再充電素子の出力724からのフィードバックに基づいて、テーブル1030がどのように調整されるかを示している。図24は、次の制御パルス34の前にキャパシタ750が150ボルトに再充電されるように、対応するdv/dt値1032が「X」であると、テーブル1030のΔ値1022が初期には決定したが、実際には充電素子720はキャパシタ750を154ボルトにまで過充電したことによる、オーバーシュート2300の例を示している。従って、これは、4ボルトのオーバーシュート2300である。図25を参照すると、特定のΔ値1022に対応する、テーブル1030のdv/dt値1032は、オーバーシュート2300を補償するために下方に調整され、その結果、Δ値1022が次に呼び出されたときには、低減されたdv/dt値1032が充電素子720へ入力722として供給され、再充電素子の出力724により、キャパシタ750は基準電圧に再充電されることになる。キャパシタ750が基準電圧にまで充電されない場合には、これに続くオーバーシュートあるいはアンダーシュートを補償するために、さらに調整を行なうことが可能である。
同様に、図26は、次の制御パルス34の前にキャパシタ750が150ボルトに再充電されるように、対応するdv/dt値1032が「X」であると、テーブル1030のΔ値1022が初期には決定したが、実際には充電素子720はキャパシタ750を148ボルトに充電が不足したことによる、アンダーシュート2310の例を示している。従って、これは、2ボルトのアンダーシュート2310である。図27を参照すると、特定のΔ値1022に対応する、テーブル1030のdv/dt値1032は、アンダーシュート2310を補償するために上方に調整され、その結果、Δ値1022が次に呼び出されたときには、増加されたdv/dt値1032が充電素子720へ入力722として供給され、再充電素子の出力724により、キャパシタ750は基準電圧に再充電されることになる。これに続くオーバーシュートあるいはアンダーシュートは、必要に応じてフィードバックの繰り返しにより、さらに調整可能である。
図28を参照すると、オリジナルのテーブル1030は、充電素子720の実際の動作を反映して動的に更新することができる。充電素子720からのフィードバックから決定した、決定した電圧の差分1022に基づいて、dv/dt値1032をそれぞれ減少または増加することにより、オーバーシュート2300及びアンダーシュート2310を補償するために、テーブル1030は更新された、あるいは調整されたdv/dt値を備えている。従って、図29を参照すると、期待される充電素子の動作は直線2900で示され、充電素子720の実際の動作を反映する、このモデルからのずれは線2910により示される。線2910は、異なる電圧の差分に相当するdv/dtを表し、直線あるいは非直線の部分あるいは関係を形成している。充電素子720は目的どおり動作することもあれば、異なる回数及び期間のオーバーシュートを生じることもあれば、異なる回数及び期間のアンダーシュートを生じることもあるため、当業者であれば、図29に示された典型的なグラフは、説明を目的として示されたものであり、これには限定されないものであることは理解できるであろう。
実施形態は、動的フィードバックを利用しない従来のシステムに対して多くの利点をもたらす。例えば、図30を参照すると、最大の充電速度でキャパシタを充電するように設定された従来のシステムは、概して電流スパイク3000を生じ、不要な電力を消費し、これらのサージに対応させるべくより複雑な回路設計が必要となる。実施形態では、電流3010及び電力をより緩やかに供給することにより、「スパイク」効果を減少ないしは除去することによって、従来のシステムを改良している。
上記の記載において、種々の実施形態に対して参照がなされたが、実施形態の範囲を超えずに、実質的でない変更、改変及び置換が、記載された実施形態に対して可能であることは、当業者であれば理解できるであろう。例えば、特定のシステム構成部品は、個別の構成部品あるいはコントローラの一部とすることができ、特定のシステム構成部品は、単一の組立部品の一部あるいは複数の構成部品に分散させることもできる。
さらに、必要に応じて、異なる量のフィードバックを提供するために、電圧源の充電素子の出力を異なる頻度で、及び種々の期間に対して、抽出することができる。種々の回数、期間及び頻度の制御パルスをハンドピースへのエネルギの供給のきっかけに利用することができる。さらに、A/Dコンバータは、異なる解像度を提供する、異なる数のビットを有するデジタル値として、アナログ値を表示することができる。Δ値は、種々の時刻で得られたデジタル値に基づいて計算することができ、デジタル値に基づいて、種々の数のビットを有することができる。
さらに、充電素子にフィードバックを提供するために用いられるテーブルは、程度が異なるフィードバックを提供するために、種々の数の項目を備えることができる。従って、テーブルは128あるいは256項目を有することができ、必要に応じて他の数の項目を有することもできる。テーブルの更新は種々の回数で実行することができる。出力のモニタ、デジタル値の決定、Δ値の決定、dv/dt値の決定及び充電素子の入力へのフィードバックの提供は周期的に、あるいは非周期的に行うことができる。
図面を参照すると、類似した参照番号は対応する部分を表している。
本発明の実施形態を利用して制御することが可能な典型的な液化ハンドピースを示す。
白内障を除去する典型的な液化ハンドピースの使用例を示す。
典型的な液化ハンドピースの先端を通した溶液の提供を詳細に示す。
液化ハンドピースを駆動するための従来のシステムを概略的に示すブロック図である。
液化ハンドピースを駆動するための従来のパルス波形である。
液化ハンドピースを駆動するための従来のパルス波形をさらに説明する図面であるである。
一実施形態による液化ハンドピースに供給されるエネルギ量の調整方法を説明するフローチャートである。
一実施形態による、フィードバックを利用した液化ハンドピースに供給されるエネルギ量の調整システムのブロック図である。
一実施形態による、フィードバックを利用した液化ハンドピースに供給されるエネルギ量の調整システムのさらに詳細なブロック図である。
他の実施形態による液化ハンドピースに供給されるエネルギ量の調整方法を説明するフローチャートである。
他の実施形態による、フィードバックを利用した液化ハンドピースに供給されるエネルギ量の調整システムのブロック図である。
他の実施形態による、フィードバックを利用した液化ハンドピースに供給されるエネルギ量の調整システムのブロック図である。
図10A及び10Bに示された別の構成を示す。
電圧源における充電素子の出力電圧とコントローラの入力との関係を示す。
電圧源における充電素子の出力電圧とコントローラの入力との関係をさらに、より高精度に示す。
アナログ値を受け取り、デジタル値を出力するアナログからデジタルへの(A/D)コンバータを示す。
電圧源における充電素子からの出力に基づくアナログ入力電圧と、対応するデジタル表示または値を示す。
一実施形態による、デジタル表示間の差分と変化率の相関関係を表すテーブルを示す。
一実施形態による、テーブルに反映された異なるレートを示す。
一実施形態による、プロファイル・パルスを用いたテーブルへのデータ投入方法を示すフローチャートである。
一実施形態による、2つのプロファイル・パルスを示す。
一実施形態による、プロファイル・パルスをさらに説明する表示画面である。
一実施形態による、キャパシタに蓄積されたエネルギを液化ハンドピースに放電し、キャパシタの再充電のきっかけを与える制御パルスを示す。
種々の実施形態に用いられる制御パルスパラメータを示す。
基準電圧に対してオーバーシュートまたはアンダーシュートして再充電する例を示す。
オーバーシュートについてさらに説明する図である。
一実施形態による、フィードバックを利用してオーバーシュートを補償するように再充電素子を調整する説明図である。
アンダーシュートの例を示す。
一実施形態による、フィードバックを利用してアンダーシュートを補償するように再充電素子を調整する説明図である。
一実施形態による、デジタル値間の決定された差分と充電レートとを関連付けるテーブルを示す。
一実施形態による、実際のシステム動作を反映させるためのテーブル入力の動的な更新を示す。
電流スパイクを生じる従来システムに対する、本発明の実施形態の利点を表す。
Claims (42)
- 手術システムのハンドピースに供給されるエネルギの量を制御するためのシステムであって、
電源と、
充電素子であって、前記電源が駆動する充電素子と、
前記充電素子の出力に設けられた電圧源と、
コントローラとを有し、
電圧源をモニタしたデータが前記コントローラに送られ、前記コントローラは、充電素子の出力を動的に調整するために充電素子に送られる出力を生成し、前記ハンドピースへの入力として前記電圧源により供給されるエネルギの量が、調整された前記充電素子の出力に基づいて、動的に調整されるシステム。 - 前記コントローラは、マイクロプロセッサ及びプログラム可能な論理デバイスを備えている請求項1に記載のシステム。
- 前記電圧源の電圧がモニタされる請求項1に記載のシステム。
- 前記コントローラの出力はアンダーシュートを補償し、
前記充電素子の出力の電圧が、所定時間経過後、所定電圧未満であるときにアンダーシュートが生じる請求項3に記載のシステム。 - 前記コントローラの出力はオーバーシュートを補償し、
前記充電素子の出力の電圧が、所定時間経過後、所定電圧より大きいときにオーバーシュートが生じる請求項3に記載のシステム。 - 前記電圧源はキャパシタであり、
前記キャパシタにおける電圧がモニタされ、前記キャパシタに蓄積されたエネルギが、前記ハンドピースへの入力として供給される請求項1に記載のシステム。 - 前記コントローラの出力はアンダーシュートを補償し、
アンダーシュートは、所定時間経過後に、前記キャパシタが所定レベル未満のレベルに充電されているときにアンダーシュートが生じる請求項6に記載のシステム。 - 前記コントローラの出力はオ−バーシュートを補償し、
オーバーシュートは、所定時間経過後に、前記キャパシタが所定レベルより大きいレベルに充電されているときにオーバーシュートが生じる請求項6に記載のシステム。 - 制御パルスを出力するパルス発生器をさらに有し、
前記電圧源に蓄積されたエネルギが、前記制御パルスに応じて、前記ハンドピースに入力として供給される請求項1に記載のシステム。 - 前記パルス発生器は複数の制御パルスを出力し、前記電圧源に蓄積されたエネルギは各制御パルスに応じて前記ハンドピースに入力として供給され、前記電圧源は制御パルスの間に再充電され、
前記電圧源が再充電されるレートは、充電素子の調整された出力によって決定される請求項9に記載のシステム。 - 調整された前記充電素子の出力の電圧が増加するレートは、前記電圧源が次の制御パルスの前に所定レベルに再充電されるように、決められる請求項10に記載のシステム。
- 前記電圧源は、次の制御パルスの前に完全に再充電される請求項11に記載のシステム。
- 前記電圧源と前記コントローラの入力との間に接続された変圧器をさらに有し、
前記変圧器は、前記電圧源から入力としてモニタされたデータを受け取り、前記コントローラに入力として供給される出力を発生する請求項1に記載のシステム。 - 前記変圧器は、モニタされたデータのレベルを第1レベルから第2レベルに減少させる請求項13に記載のシステム。
- 前記変圧器は、モニタされたデータの前記レベルを、約0〜200ボルトから約0〜5ボルトへ降圧させる請求項14に記載のシステム。
- 前記コントローラは、モニタされた前記データをアナログ値からデジタル値へ変換するように構成されている請求項13に記載のシステム。
- 前記コントローラは、第1デジタル値と第2デジタル値との間の差分を決定し、前記充電素子の出力は、決定された前記差分に基づいて、動的に調整される請求項16に記載のシステム。
- モニタされた前記出力は電圧源の電圧であり、
前記コントローラは、第1時刻においてモニタされた第1電圧の第1入力を受け取り、第2時刻においてモニタされた第2電圧の第2入力を受け取り、前記第1電圧及び第2電圧との間の差分を決定し、決定された前記差分に基づいて、前記充電素子の出力を動的に調整する出力を生成する請求項1に記載のシステム。 - 前記コントローラは、決定された差分に基づいて、前記充電素子の出力電圧が時間と共に増加するレートをテーブルから決定し、
テーブルは、前記デジタル値間の決定された差分と、対応する前記充電素子の出力電圧が増加するレートとを特定する請求項18に記載のシステム。 - 前記テーブルは、前記システムの起動時に自動的に生成される請求項19に記載のシステム。
- 前記コントローラは、前記充電素子の出力からのフィードバックに基づいて、前記テーブルを自動的に更新する請求項19に記載のシステム。
- 手術用システムのハンドピースに供給されるエネルギの量を制御するシステムであって、
電源と、
充電素子であって、前記電源が前記充電素子を駆動する充電素子と、
前記充電素子の出力に設けられた電圧源と、
コントローラとを有し、
前記電圧源をモニタしたデータは、第1時刻における第1電圧値と第2時刻における第2電圧値とを測定するためにモニタされ、前記コントローラは、前記第1電圧を第1デジタル値に変換し、前記第2電圧を第2デジタル値に変換し、前記第1及び第2デジタル値間の差分を決定し、決定された前記差分と前記充電素子の出力とを関連付けるテーブルの検索を行ない、
前記充電素子の出力は、前記コントローラによって実行された前記検索に基づいて、動的に調整され、前記電圧源により前記ハンドピースに入力として供給されたエネルギの量が、調整された前記充電素子の出力に基づいて動的に調整されるシステム。 - 前記コントローラは、マイクロプロセッサとプログラム可能な論理デバイスとを備え、前記テーブルは前記プログラム可能な論理デバイスに格納される請求項22に記載のシステム。
- 前記コントローラの出力はアンダーシュートを補償し、
前記電圧源の電圧が、所定時間経過後、所定電圧未満であるときにアンダーシュートが生じる請求項22に記載のシステム。 - 前記コントローラの出力はオーバーシュートを補償し、
前記電圧源の電圧が、所定時間経過後、所定電圧より大きいときにオーバーシュートが生じる請求項22に記載のシステム。 - 前記電圧源はキャパシタであり、
前記キャパシタの電圧がモニタされ、前記キャパシタに蓄積されたエネルギが前記ハンドピースへ入力として供給される請求項22に記載のシステム。 - 前記コントローラの出力はアンダーシュートを補償し、
前記キャパシタが、所定時間経過後、所定レベルより低いレベルに充電されているときにアンダーシュートが生じる請求項26に記載のシステム。 - 前記コントローラの出力はオーバーシュートを補償し、
前記キャパシタが、所定時間経過後、所定レベルより高いレベルに充電されているときにオーバーシュートが生じる請求項26に記載のシステム。 - パルス発生器をさらに有し、
前記パルス発生器は、制御パルスを生成し、前記制御パルスに応じて、前記電圧源に蓄積されたエネルギが、前記ハンドピースへ入力として供給される請求項22に記載のシステム。 - 前記パルス発生器は複数の制御パルスを生成し、前記電圧源に蓄積されたエネルギは、各制御パルスに応じて、前記ハンドピースへ入力として供給され、前記電圧源は、前記充電素子の調整された出力に基づいたレートで、制御パルスの間に再充電される請求項29に記載のシステム。
- 調整された前記充電素子の出力電圧が増加するレートは、前記電圧源が次の制御パルスの前に所定のレベルに再充電されるように、決められる請求項30に記載のシステム。
- 前記電圧源は、次の制御パルスの前に完全に再充電されている請求項31に記載のシステム。
- 前記電圧源と前記コントローラの入力との間に接続された変圧器をさらに有し、
前記変圧器は、前記電圧源のモニタされた電圧を受け取り、モニタされた前記電圧のレベルを第1レベルから第2レベルに降圧させる請求項22に記載のシステム。 - 前記コントローラは、降圧された前記出力をアナログ値からデジタル値へ変換するように構成されている請求項33に記載のシステム。
- 前記テーブルは、前記システムの起動時に自動的に生成される請求項22に記載のシステム。
- 手術用システムのハンドピースに供給されるエネルギの量を制御するシステムであって、
電源と、
充電素子であって、前記電源が駆動する充電素子と、
前記充電素子の出力に設けられた電圧源と、
コントローラであって、前記電圧源をモニタしたデータが送られるコントローラと、
モニタされた電圧間の差分を表す値をdv/dtと関連付けるテーブルとを有し、
dv/dtは、前記充電素子の出力電圧の変化率であり、
前記テーブルの最小値は、第1プロファイル・パルスと、前記第1プロファイル・パルスが所定の電圧に達するまでの時間とに基づき、前記テーブルの最大値は、第2プロファイル・パルスと、前記第2プロファイル・パルスが所定の電圧に達するまでの時間とに基づき、前記第2プロファイル・パルスは、前記第1プロファイル・パルスより速く所定の閾値に達し、
前記コントローラは、第1時刻において第1電圧を第2時刻において第2電圧を前記電圧源から入力として受け取り、前記第1電圧を第1デジタル値へ、前記第2電圧を第2デジタル値へ変換し、前記第1デジタル値と前記第2デジタル値との間の差分を決定し、
決定された前記差分に基づいて、dv/dtを決めるために前記テーブルの検索を行ない、
前記充電素子の出力は、前記コントローラによって実行された検索に基づいて動的に調整され、前記電圧源により前記ハンドピースへ入力として供給されるエネルギの量は、調整された前記充電素子の出力に基づいて動的に調整されるシステム。 - 前記コントローラは、マイクロプロセッサ及びプログラム可能な論理デバイスを備え、前記テーブルは前記プログラム可能な論理デバイスに格納されている請求項36に記載のシステム。
- 前記電圧源は、前記充電素子の出力に配置されたキャパシタであり、
前記キャパシタの電圧がモニタされ、前記キャパシタによって蓄積されたエネルギが前記ハンドピースへ入力として供給される請求項36に記載のシステム。 - 前記コントローラの出力はアンダーシュートを補償し、
前記キャパシタが、所定時間経過後、所定レベルより低いレベルに充電されているときにアンダーシュートが生じる請求項38に記載のシステム。 - 前記コントローラの出力はオーバーシュートを補償し、
前記キャパシタが、所定時間経過後、所定レベルより高いレベルに充電されているときにオーバーシュートが生じる請求項38に記載のシステム。 - パルス発生器をさらに有し、
前記パルス発生器は、制御パルスを生成し、
前記制御パルスに応じて、前記キャパシタによって蓄積されたエネルギが、前記ハンドピースへ入力として供給される請求項38に記載のシステム。 - 前記テーブルは、前記電圧源からのフィードバックに基づいて自動的に更新される請求項36に記載のシステム。
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