JP2009183708A - 戻り電極モニタリングのためのシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電気外科用装置、システムおよび方法であって、より詳細には、電気外科的手順の間において、患者に対する戻り電極パッドの接触特性をモニターするように構成された電気外科用システム等を提供する。
【解決手段】戻り電極モニタリング（「ＲＥＭ」）システムが開示される。ＲＥＭシステムは、１対の分割電極パッドを有する戻り電極パッド、およびこの１対の分割電極パッドに連結された検出回路を含む。検出回路および１対の分割電極パッドは、所定の共振範囲において共振するように適合されている。また、ＲＥＭシステムは検出回路に連結され、そして上記共振範囲において検出回路に走査駆動信号を提供するように構成されたコントローラーを含む。検出回路は、走査駆動信号に応じて駆動信号を発生し、そしてコントローラーは、駆動信号の関数として少なくとも１対の分割電極パッドにおける複素インピーダンスを決定する。
【選択図】図１

Description

（関連出願への相互参照）
本出願は、Ｒｏｂｅｒｔ Ｂｅｈｎｋｅらによる２００８年２月４日に出願された「戻り電極モニタリングのためのシステムおよび方法」と題する米国仮出願番号第６１／０２５，９６０号に基づく優先権の利益を主張しており、この仮出願は本明細書中に参考として援用される。

（背景）
（技術分野）
本開示は電気外科用装置、システムおよび方法に関する。より詳細には、本開示は、電気外科的手順の間において、患者に対する戻り電極パッドの接触特性をモニターするように構成された電気外科用システムに関する。

（関連技術の背景）
エネルギーを基礎にした組織の処置は、当該技術分野において周知である。種々のタイプのエネルギー（例えば、電気、超音波、マイクロ波、極低温、熱、レーザーなど）が、組織に印加されて所望の結果を達成する。電気外科は、手術部位への高周波電流の印加を含み、組織を切除（ａｂｌａｔｅ）、凝固またはシールする。単極電気外科では、活性電極は、代表的には外科医によって保持される外科用器具の一部であり、そして処置されるべき組織に適用される。患者戻り電極は、活性電極から遠隔に配置され、電流を発電機に戻すように運び、そして活性電極によって印加された電流を安全に分散させる。

この戻り電極は、通常、大きな患者接触表面積を有し、その部位における加熱を最小にする。加熱は、この表面積に直接依存する高電流密度によって引き起こされる。表面接触面積が大きいほど、局在化された熱強度は低くなる。戻り電極は、一般に、特定の外科的手順の間で利用される最大電流およびデューティサイクル（すなわち、発電機がオンである時間の百分率）の前提条件に基づいてサイズが決定される。

最初のタイプの戻り電極は、導電性ゼリーで覆われた大きな金属プレートの形態であった。その後、導電性ゼリーまたは導電性接着剤で覆われた単一の金属ホイルによって接着電極が開発された。しかし、これら接着電極に付随する１つの問題は、患者から剥離した部分があると、電極の患者との接触面積は減少し、それによって、接着部分の電流密度が増加し、そして次に、組織における加熱が増加することであった。これは、血液の循環が皮膚を冷却し得る点を超えて組織が加熱される場合に、戻り電極の接着部分の下の領域において、患者に火傷を起こさせるという危険にさらした。

この問題を取り扱うために、戻り電極接触モニター（ＲＥＣＱＭ）と一般に呼ばれる種々の戻り電極およびハードウェア回路が開発された。このようなシステムは、種々の組織および／または電極の特性を算出するために戻り電極におけるインピーダンスを測定することに依存した。これらシステムは、戻り電極のインピーダンスの大きさにおける変化を識別することによって剥離を検出した。

本開示は、問合せ（ｉｎｔｅｒｒｏｇａｔｉｏｎ）波形の周波数に対する電圧、電流および位相を測定する戻り電極モニタリングシステムに関する。このシステムはまた、その問合せ波形の周波数を走査することにより、測定値を得、そして戻り電極モニタリング回路の周波数応答を観測して、複素インピーダンスを決定する。

本開示の１つの局面によれば、戻り電極モニタリング（「ＲＥＭ」）システムが開示される。このＲＥＭシステムは、１つ以上の対の分割電極パッドを有する戻り電極パッドと、この対の戻り電極パッドに連結される検出回路とを含む。この検出回路および対の分割電極パッドは、所定の共振において共振するように適合されている。このＲＥＭシステムはまた、上記検出回路に連結され、そして上記共振範囲において上記検出回路に走査駆動信号を提供するように構成されるコントローラーを含む。このコントローラーは、上記駆動信号の関数として上記少なくとも１対の分割電極パッドにおける複素インピーダンスを決定する。

戻り電極をモニタリングする方法がまた、本開示によって企図される。この方法は、１つ以上の対の分割電極パッドを有する戻り電極パッドを含む戻り電極モニタリングシステムに駆動信号を提供する工程を含む。この戻り電極モニタリングシステムは、所定の共振において共振するように適合されている。上記方法はまた、上記所定の共振範囲において駆動信号を走査する工程、上記走査駆動信号に応じて駆動信号を発生する工程、上記駆動信号の位相を測定する工程、および上記駆動信号の位相の関数として上記戻り電極モニタリングシステムにおける複素インピーダンスを決定する工程を含む。

本開示の別の局面によれば、電気外科用システムが提供される。このシステムは、所定の共振において共振するように適合された戻り電極モニタリングシステムを含む。この戻り電極モニタリングシステムは、１つ以上の対の分割電極パッドを含む少なくとも１つの戻り電極パッド、およびこの対の分割電極パッドに連結された検出回路を備える。このシステムはまた、上記戻り電極モニタリングシステムに連結され、そしてその共振範囲において上記戻り電極モニタリングシステムに走査駆動信号を提供するように構成されるコントローラーを備える。次いで、上記検出回路は、上記駆動信号の対応する駆動信号の周波数に対する電圧、電流および位相を測定する。上記コントローラーは、上記駆動信号の電圧、電流および位相の関数として該対の分割電極パッドにおける複素インピーダンスを決定する。

本開示のさらなる局面によれば、戻り電極モニタリング（「ＲＥＭ」）システムが開示される。このＲＥＭシステムは、１つ以上の対の分割電極パッドを含む戻り電極パッド、およびこの対の分割電極パッドに連結された検出回路を含む。この検出回路および対の分割電極パッドは、所定の共振において共振するように適合されている。このＲＥＭシステムはまた、上記検出回路に連結され、そしてこの検出回路に１つのステップ信号またはインパルス信号を提供するように構成される。この検出回路は、上記１つの工程および上記インパルス信号に対する応答信号を測定し、そしてこの信号応答を周波数応答に変換するように適合され、上記コントローラーは、さらに上記周波数応答の関数として上記対の分割電極パッドにおける複素インピーダンスを決定するように構成される。

本発明は、さらに以下の手段を提供する。

（項目１）戻り電極モニタリングシステムであって：
少なくとも１対の分割電極パッドを含む少なくとも１つの戻り電極パッド；
該少なくとも１対の分割電極パッドに作動可能に連結された検出回路であって、ここで、該検出回路および該少なくとも１対の分割電極パッドが、所定の共振において共振するように適合されている検出回路；および
該検出回路に連結され、該所定の共振の共振範囲において該検出回路に走査駆動信号を提供するように構成されたコントローラーであって、該駆動信号の関数として該少なくとも１対の分割電極パッドにおける複素インピーダンスを決定するコントローラーを備える、戻り電極モニタリングシステム。

（項目２）上記検出回路が、上記駆動信号の電圧、電流およびそれらの間の位相差を測定するように構成される、項目１に記載の戻り電極モニタリングシステム。

（項目３）上記コントローラーが、上記走査駆動信号の周波数に対する上記駆動信号の位相を決定するように構成される、項目２に記載の戻り電極モニタリングシステム。

（項目４）上記コントローラーが、上記駆動信号の位相の関数として周波数シフトを決定するように構成される、項目３に記載の戻り電極モニタリングシステム。

（項目５）上記コントローラーが、上記少なくとも１対の分割電極パッドにおけるリアクタンスを決定するように構成される、項目４に記載の戻り電極モニタリングシステム。

（項目６）上記コントローラーが、上記駆動信号の電圧の振幅における変化の関数として、上記少なくとも１対の分割電極パッドにおける抵抗を決定するように構成される、項目５に記載の戻り電極モニタリングシステム。

（項目７）上記コントローラーが、上記抵抗および上記リアクタンスの関数として上記少なくとも１対の分割電極パッドにおける複素インピーダンスを決定するように構成される、項目６に記載の戻り電極モニタリングシステム。

（項目８）戻り電極をモニタリングする方法であって：
少なくとも１対の分割電極パッドを有する少なくとも１つの戻り電極パッドを含む戻り電極モニタリングシステムに駆動信号を提供する工程であって、該戻り電極モニタリングシステムが所定の共振において共振するように適合されている工程；
該所定の共振の共振範囲において該駆動信号を走査する工程；
該走査駆動信号に応じて駆動信号を発生する工程；
該駆動信号の位相を測定する工程；および
該駆動信号の該位相の関数として該戻り電極モニタリングシステムにおける複素インピーダンスを決定する工程、を包含する、方法。

（項目９）上記駆動信号の電圧および電流を測定する工程をさらに包含する、項目８に記載の戻り電極をモニタリングする方法。

（項目１０）上記駆動信号を走査する工程の周波数に対して上記駆動信号の位相を決定する工程をさらに包含する、項目９に記載の戻り電極をモニタリングする方法。

（項目１１）上記駆動信号の位相の関数として周波数シフトを決定する工程を包含する、項目１０に記載の戻り電極をモニタリングする方法。

（項目１２）上記少なくとも１対の分割電極パッドにおけるリアクタンスを決定する工程をさらに包含する、項目１１に記載の戻り電極をモニタリングする方法。

（項目１３）上記駆動信号の振幅における変化の関数として上記少なくとも１対の分割電極パッドにおける抵抗を決定する工程をさらに包含する、項目１２に記載の戻り電極をモニタリングする方法。

（項目１４）上記抵抗および上記リアクタンスの関数として上記少なくとも１対の分割電極パッドにおける複素インピーダンスを決定する工程をさらに包含する、項目１３に記載の戻り電極をモニタリングする方法。

（項目１５）上記少なくとも１つの戻り電極パッドの接着に関して、上記少なくとも１対の分割電極パッドにおけるリアクタンスをマッピングする工程をさらに包含する、項目１２に記載の戻り電極をモニタリングする方法。

（項目１６）電気外科用システムであって：
所定の共振において共振するように適合された戻り電極モニタリングシステムであって：
少なくとも１対の分割電極パッドを含む少なくとも１つの戻り電極パッド；および
該少なくとも１対の分割電極パッドに連結された検出回路を備える戻り電極モニタリングシステム；ならびに
該戻り電極モニタリングシステムに連結され、そして該所定の共振の共振範囲において該戻り電極モニタリングシステムに走査駆動信号を提供するように構成されたコントローラーであって、ここで、該検出回路が該走査駆動信号に応じて駆動信号を発生し、そして該駆動信号の対応する駆動信号の周波数に対する電圧、電流および位相を測定し、さらにここで、該コントローラーが、該駆動信号の電圧、電流および位相の関数として該少なくとも１対の分割電極パッドにおける複素インピーダンスを決定する、コントローラー；
を備える、電気外科用システム。

（項目１７）上記コントローラーが、上記駆動信号の位相の関数として周波数シフトを決定する、項目１６に記載の電気外科用システム。

（項目１８）上記コントローラーが、上記少なくとも１対の分割電極パッドにおけるリアクタンスを決定するように構成される、項目１７に記載の電気外科用システム。

（項目１９）上記コントローラーが、上記駆動信号の振幅における変化の関数として、上記少なくとも１対の分割電極パッドにおける抵抗を決定するように構成される、項目１８に記載の電気外科用システム。

（項目２０）上記コントローラーが、上記抵抗および上記リアクタンスの関数として上記少なくとも１対の分割電極パッドにおける複素インピーダンスを決定ように構成される、項目１９に記載の電気外科用システム。

（項目２１）戻り電極モニタリングシステムであって：
少なくとも１対の分割電極パッドを含む少なくとも１つの戻り電極；
該少なくとも１対の分割電極パッドに作動可能に連結された検出回路；および
該検出回路に連結され、そして該検出回路に、ステップ信号およびインパルス信号のうちの少なくとも１つを提供するように構成されるコントローラーであって、ここで、該検出回路が、該少なくとも１つのステップ信号およびインパルス信号に対する信号応答を測定し、そして該信号応答を周波数応答に変換するように適合され、該コントローラーが、さらに該周波数応答の関数として該少なくとも１対の分割電極パッドにおける複素インピーダンスを決定するように構成される、コントローラー；
を備える、戻り電極モニタリングシステム。

（摘要）
戻り電極モニタリング（「ＲＥＭ」）システムが開示される。このＲＥＭシステムは、１対の分割電極パッドを有する戻り電極パッド、およびこの１対の分割電極パッドに連結された検出回路を含む。検出回路および１対の分割電極パッドは、所定の共振範囲において共振するように適合されている。ＲＥＭシステムはまた、検出回路に連結され、そして上記共振範囲において検出回路に走査駆動信号を提供するように構成されたコントローラーを含む。検出回路は、走査駆動信号に応じて駆動信号を発生し、そしてコントローラーは、駆動信号の関数として少なくとも１対の分割電極パッドにおける複素インピーダンスを決定する。

本開示の種々の実施形態は、図面を参照して本明細書中に開示される。
図１は、本開示に従う電気外科用システムの概略ブロック図である。 図２は、本開示の１つの実施形態に従う発電機の概略ブロック図である。 図３は、本開示に従う方法を示すフローチャートである。

（詳細な説明）
本開示の特定の実施形態は、本明細書において以下に添付の図面を参照して説明される。以下の説明では、周知の機能または構成は、不必要な詳述によって本開示を曖昧にすることを避けるために詳細には説明されない。

電気外科用発電機の中の戻り電極モニタリング（「ＲＥＭ」）回路は、患者と１つ以上の戻り電極パッドとの間の接触面積をモニターする。この回路は、まずいパッド接触に起因するパッド火傷によって引き起こされる組織損傷を防ぐ。このＲＥＭ回路は、特定の問合せ周波数で共振するように設計されている戻り電極パッドの分割電極パッドを備えた共振システムを形成する。このＲＥＭ回路は、（例えば、コントローラーから）所定のクロック周波数で供給される駆動信号に応答する信号を検出する。このＲＥＭ回路は、その後、共振の指標である波形の振幅（例えば、大きさ）の電圧指標を生成する。分割パッド間のインピーダンスが変化するとき、上記ＲＥＭ回路の共振は同様に変化し、これは上記の大きさが変化するようにする。それ故、上記大きさにおける変化をモニターすることにより、ＲＥＭ回路は、患者に対する戻り電極パッドの接着の指標である分割パッド間のインピーダンスの大きさを決定する。

本開示は、上記インピーダンスの大きさのみならず、上記波形の周波数に関する電圧、電流および位相もまた測定するＲＥＭ回路を提供する。これは、ＲＥＭ回路が振幅シフトとともに周波数における任意のシフトを測定することを可能にする。周波数におけるこのシフトは、ＲＥＭ回路におけるリアクタンスについてのシフトの指標である。リアクタンスは、患者に対する戻り電極パッドの接着のより詳細な測定を提供する。より詳細には、戻り電極パッドが患者の上に配置されるとき、そのリアクタンス（例えばキャパシタンス）は、上記ＲＥＭ回路の共振周波数を変える。それ故、上記リアクタンスに対する任意の検出された変化は、戻り電極パッドの全体の接着要因に直接関係する。

図１は、本開示の１つの実施形態に従う電気外科用システムの概略表示である。このシステムは、患者Ｐの組織を処置するための１つ以上の電極を有する電気外科用器具２を含む。この器具２は、１つ以上の活性電極（例えば電気外科用切断プローブ、切除電極（単数または複数）など）を含む単極器具である。電気外科用ＲＦエネルギーは、活性出力端子に連結されている電気外科用ケーブル４を経由して発電機２０によって器具２に供給され、器具２が組織を凝固し、切除し、そして／またはそうでなければ処置することを可能にする。エネルギーは、戻りケーブル８を経由して戻り電極パッド６を通って発電機２０に戻る。このシステムは、患者Ｐとの全体の接触面積を最大にすることにより組織損傷の機会を最小にするように配置される複数の戻り電極パッド６を含み得る。さらに、この発電機２０および戻り電極６は、いわゆる「組織対患者」接触をモニターするように構成され得、それらの間に十分な接触が存在することを確実にし、組織損傷の機会をさらに最小にする。

この発電機２０は、発電機２０を制御するための入力制御（例えば、ボタン、アクティベーター、スイッチ、タッチスクリーンなど）を含む。さらに、この発電機２０は、使用者に種々の出力情報（例えば、強度設定、処置終了指標など）を提供するために１つ以上の表示スクリーンを含み得る。これら制御は、使用者が、ＲＦエネルギーの出力、波形、およびその他のパラメーターを調節することを可能にし、特定の課題（例えば、凝固、焼灼、強度設定など）のために適切な所望の波形を達成する。この器具２はまた、発電機２０の特定の入力制御に関しては冗長であり得る複数の入力制御を含み得る。器具２に入力制御を配置することは、発電機２０との相互作用を必要とすることなく、外科的手順の間においてＲＦエネルギーパラメーターのより容易でかつより迅速な変更を可能にする。

図２は、コントローラー２４、高電圧ＤＣ電源２７（「ＨＶＰＳ」）およびＲＦ出力ステージ２８を有する発電機２０の概略ブロック図を示す。このＨＶＰＳ２７は、高電圧ＤＣ電力をＲＦ出力ステージ２８に提供し、これは次に、高電圧ＤＣ電力をＲＦエネルギーに変換し、そしてこのＲＦエネルギーを活性電極に送達する。特に、このＲＦ出力ステージ２８は、高ＲＦエネルギーの正弦波形を生成する。ＲＦ出力ステージ２８は、種々の衝撃係数、ピーク電圧、波高率、およびその他の適切なパラメーターを有する複数の波形を生成するように構成される。特定タイプの波形は、特定の電気外科モードに対して適切である。例えば、ＲＦ出力ステージ２８は、切断モードではデューティサイクル１００％の正弦波形を生成し、これは組織を切除、融合および解剖するために最良に適し、そして凝固モードにおけるデューティサイクル１〜２５％の波形は、出血を停止するために組織を焼灼することに最良に用いられ。

コントローラー２４は、メモリー２６に作動可能に連結されるマイクロプロセッサー２５を含み、このメモリーは、揮発性タイプ（例えばＲＡＭ）および／または不揮発性タイプ（例えばフラッシュ媒体、ディスク媒体など）であり得る。マイクロプロセッサー２５は、マイクロプロセッサー２５が開放制御ループスキームおよび／または閉鎖制御ループスキームのいずれかに従って発電機２０の出力を制御することを可能にするＨＶＰＳ２７および／またはＲＦ出力ステージ２８に作動可能に連結される。当業者は、マイクロプロセッサー２５が本明細書で論議される算出を実施するために適合された任意の論理プロセッサー（例えば制御回路）によって置き換えられ得ることを認識する。

発電機２０は、戻り電極パッド６内に配置される一対の分割電極パッドである第１の電極パッド４１および第２の電極パッド４２に連結されている検出回路２２を有する戻り電極モニタリング（「ＲＥＭ」）システム５０を含む。戻り電極パッド６は患者Ｐと接触しており、そして配線５１および５２にそれぞれ連結されている第１の電極パッド４１および第２の電極パッド４２を経由して発電機２０に電気外科用エネルギーを戻す。１つの実施形態では、戻り電極パッド６は、対応する数の配線に連結されている複数の対の分割電極パッドを含み得る。配線５１および５２は戻りケーブル８の中に封入され、そして変圧器４３の二次巻線４４で終結される。配線５１および５２は、コンデンサー４５および４６によって相互に連結されている。戻り配線４８がコンデンサー４５とコンデンサー４６との間に連結され、そして電気外科用エネルギーをＲＦ出力ステージ２８に戻すように適合されている。ＲＥＭシステム５０の変圧器４３はまた、検出回路２２に連結されている一次巻線を含む。ＲＥＭシステム５０はまた、変圧器４３の一次側に配置された電圧センサー５４および電流センサー５３を含む。

ＲＥＭシステム５０の構成要素、例えば、変圧器４３、分割パッド４１および４３、コンデンサー４４および４６は、検出回路２２とともに、コントローラー２４からの特定の問合せ周波数において共振するように適合されている共振システムを形成する。すなわち、コントローラー２４は、検出回路２２に特定の問合せ周波数で駆動信号ＲＥＭ ＣＬＫを提供する。この駆動信号ＲＥＭ ＣＬＫは、コントローラー２４によって所望の周波数で生成されるクロック信号である。この駆動信号は、検出回路２２が第１の電極パッド４１に印加する一定の生理学的に良性の波形（例えば１４０ｋＨｚ、２ｍＡ）である。この駆動信号は、その後、患者を通過し、そして第２の電極パッド４２を経由して上記回路２２に戻される。この検出回路２２は、次いで、この駆動信号に対する応答信号を測定し、そしてこの応答信号における変化をモニターする。

この応答信号（例えば、戻り駆動信号）は、第１の電極パッド４１および第２の電極パッド４２のインピーダンスによって変更される。より詳細には、分割電極パッド４１と４２との間のインピーダンスが、患者からの戻り電極パッド６の剥離に起因して変化するとき、検出回路２２のその他の構成に対する共振も同様に変化する。この共振における変化は、次に、上記駆動信号の振幅における変化に影響する。それ故、検出回路２２は、駆動信号の振幅における変化をモニターすることにより、第１の電極パッド４１と第２の電極パッド４２との間のインピーダンスの大きさを決定する。この検出回路２２は、次に、このインピーダンスが所定の範囲内にあるか否かを決定するコントローラー２４にインピーダンス測定を供給する。このインピーダンスが、戻り電極パッド６の過剰な剥離を示す範囲の外である場合、コントローラー２４はアラームを発し、そして／または発電機２０の出力を調節する（例えばＲＦエネルギー供給を終結する）。

単一の周波数のＲＥＭ ＣＬＫ信号を用いる検出回路２２の上記の作動は、インピーダンスの大きさにおける相対的変化を測定することだけを可能にする。換言すれば、負荷にかかわらず、電気外科用戻りパッド６の接着に起因する駆動信号における相対的変化は、同一のままである。それ故、単一周波数の駆動信号で作動するとき、検出回路２２は、振幅における変化を決定し得るのみで、電気外科用戻りパッド６の接着についてのその他の特徴を決定できない。

別の実施形態では、検出回路２２は、ＲＥＭシステム５０の周波数応答を探知し、そしてそれにおける複素インピーダンスを決定する。電気インピーダンスは、電圧および電流の相対的な大きさのみならず、相対的な位相をも説明する。インピーダンスはいわゆる「複素数」値であり、ここで、「実数」部分は抵抗に関し、そして「虚数」部分はリアクタンスに関する。上記の実施形態は、このインピーダンスの大きさのみを測定する。換言すれば、上記検出回路２２は、このインピータンスの抵抗成分を測定し、これは、次に、実際のインピーダンスの推定に役立つ。実際のシンピーダンスを測定するためには、抵抗成分およびリアクタンス成分（すなわち、実数成分および虚数成分）の両方が、測定され、かつ算出されなければならない。本開示は、実際の複素インピーダンスを決定するＲＥＭシステム５０および方法を提供する。

ＲＥＭシステム５０は、コントローラー２４から特定の問合せ周波数で共振するように適合されている共振システムを形成する。このコントローラー２４は、次いで戻り電極パッド６の複素インピーダンスを決定するために用いられる周波数応答を決定するために、共振範囲における駆動信号ＲＥＭ ＣＬＫを走査するように構成される。すなわち、コントローラー２４は、所定の周波数増分で共振範囲をわたる、複数の駆動信号ＲＥＭ ＣＬＫを提供する。

この駆動信号ＲＥＭ ＣＬＫは、矩形波、正弦波、インパルス信号またはステップ信号のいずれかであり得る。この駆動信号がインパルス信号またはステップ信号のいずれかである場合、矩形駆動信号および正弦駆動信号のために、以下に概説される処理ステップに加えて、上記周波数応答はまた、フーリエ変換、ゲーツェルアルゴリズム、それらの任意の組み合わせなどのような任意のタイプの波形処理を用いることによって決定される。

上記駆動信号が正弦波または矩形波のいずれかである場合、上記駆動信号の周波数は、上記共振範囲において、第１の所定の周波数（例えばｆ_ａ）から第２の所定の周波数（例えばｆ_ｂ）まで走査される。駆動信号は患者を通過し、そして第２の電極パッド４２を経由して検出回路２２に戻る。インピーダンスの大きさを得るために駆動信号の振幅を測定することに加え、検出回路２２はまた、周波数に対してその電圧、電流および位相を測定する。より詳細には、各周波数について、電圧センサー５４は電圧を測定し、そして電流センサー５３は電流を測定する。測定された電圧および電流は、次いで、コントローラー２４に伝達され、これは、測定された電圧出力と電流出力との間の位相差を決定する。コントローラー２４は、検出回路２２によって測定されたようなＲＥＭ ＣＬＫ信号の電圧および電流の両方について位相を算出する。コントローラー２４はまた、この測定された出力の電圧と電圧との間の位相差を算出する。１つの実施形態では、検出回路２２はまた、位相差を直接決定するように適合され得る。出力の電圧と電流との間の位相差は、出力電流と駆動信号ＲＥＭ ＣＬＫとの間の差と実質的に同じである。従って、出力の電圧と電流との間の位相差を測定することは、駆動信号と出力電流との間の位相差の決定を可能にする。

コントローラー２４は、次に、出力電圧、出力電流および位相差を算出することによって、ｆ_ａとｆ_ｂとの間の各周波数における周波数応答を決定する。この周波数応答を用い、戻り電極パッド６の複素インピーダンスは、一旦、その他の変数が知られると、決定され得る。

複素インピーダンスの「虚数」部分を決定するために、戻り電極パッド６は、患者組織（例えば皮膚）に接着されると平行プレートコンデンサーとしてモデル化され得る。この戻り電極パッド６と接触する組織、または組織の表面は、所定の誘電率ε_ｒを有する。この組織−戻り電極パッドモデルの静電容量Ｃ_ｐａｔは、以下の式（Ｉ）によって表現され得る：

式（Ｉ）において、Ａは組織と接触している電極パッド６の表面積であり、そして、ｄは分割パッド４１と４２との間の距離である。それ故、表面積Ａは、戻り電極６の組織への接触を代表する。

本開示は、ＲＥＭシステム５０の周波数応答に基づいて戻り電極パッド６の静電容量を決定することにより、表面積Ａ、従って、戻り電極６の接着の決定を可能にする。より詳細には、式（Ｉ）の静電容量Ｃ_ｐａｔは、以下の式（ＩＩ）に基づいて、一旦、共振周波数におけるシフトが知られると測定され得る：

式（ＩＩ）において、ｆ_ｒｅｓは駆動信号ＲＥＭ ＣＬＫに対する周波数応答に基づいて決定された共振周波数であり、Ｌ_１およびＣ_１はＲＥＭシステム５０（例えば、コンデンサー４５および４６）の既知のインダクタンスおよび静電容量である。

測定されたインピーダンスの大きさにおける変化は、複素インピーダンスの「実数」部分を決定するために用いられる。より詳細には、戻り電極６が連結されていないときのＲＥＭシステム５０の共振周波数に対応する第１のｆ_ｒｅｓと、ＲＥＭシステム５０に連結されており、かつ患者と接触している戻り電極６に対応する第２のｆ_ｒｅｓとの間の比較は、複素インピーダンスの実数部分の決定を可能にする。この第１の共振周波数と第２の共振周波数との間の差は、戻り電極６の分割パッド４１と４２との間の電気抵抗によって引き起こされる。一旦、戻り電極パッド６のインピーダンスの実数部分と虚数部分とが知られると、これらの値は、患者と接触している戻り電極パッド６の表面積を決定するために用いられ得る。作動の間にコントローラー２４は、複素インピーダンスにおける変化を追跡し、そしてこれらの変化を戻り電極６の接着要因と相関付ける。それ故、コントローラー２４は、戻り電極パッド６が接着されているか、または剥離の過程にあるか否かを決定する。

コントローラー２４は、駆動信号の振幅におけるシフトを利用し、戻り電極パッド６と患者との間の一連の抵抗を決定する。コントローラー２４は、（例えば振幅シフトから）抵抗、および（例えば周波数シフトから）リアクタンスを算出し得るので、コントローラー２４はまた、複素インピーダンスを決定する。これは、戻り電極パッド６を安全に通過し得るエネルギーの総量の決定を可能にする。ＲＥＭシステム５０はまた、総エネルギー、温度変化、材料性質に関する任意のドリフトを追跡し、そして一旦検出されると、アラームがコントローラー２４によって発っせられ得るか、または出力に対する調節がなされ得る。

１つの実施形態では、ＲＥＭシステム５０の周波数応答を決定するために、周波数を変動させること、または走査することはまた、インパルス応答またはステップ応答の問合せスキームを介して達成され得る。より詳細には、ステップ入力または狭いパルス入力がまた、ＲＥＭシステム５０に送られ得、そして生じる応答が検出回路２２によって捕捉かつモニターされる。パルスに対するこの応答（例えば駆動信号）は、インパルス応答と呼ばれ、この応答信号に対する高速フーリエ変換または別のタイプの信号分析を実施することは、振幅応答および位相応答の両方について上記で特定されたように用いられ得るＲＥＭシステム５０の周波数応答を提供する。ステップ（例えば駆動信号）に対する応答は、ステップ応答と呼ばれ、そしてこのステップ応答の導関数は、当業者の範囲内である周波数応答に変換され得るインパルス応答である。これら方法のいずれもがまた、等価回路をモデル化するため、そしてそれ故、戻り電極パッド６と患者との間の複素インピーダンスを決定するために用いられ得る。

ＲＥＭシステム５０における複素インピーダンスを決定する方法がまた、本明細書中に開示され、そして例として図３に示される。ステップ１００では、コントローラー２４は、ＲＥＭシステム５０の共振範囲において駆動信号ＲＥＭ ＣＬＫを走査する。ステップ１０２では、検出回路２２が駆動信号の出力電流および電圧応答を測定し、これは、ステップ１０４において、コントローラー２４によって用いられ、周波数に対する駆動信号の位相を決定する。コントローラー２４はまた、この電圧応答の振幅に基づいてインピーダンスの抵抗成分を決定する。ステップ１０６では、コントローラー２４は、周波数に対する電圧値、電流値および位相値の関数としてリアクタンスを、そして波形の振幅に基づいて抵抗を決定する。コントローラー２４はまた、上記で論議されたように共振周波数における低下に基づいて抵抗を決定する。１つの実施形態では、ＲＥＭシステム５０の周波数応答が、その複素インピーダンスを決定するために用いられ得、それに応答してコントローラー２４は所望の作動（例えば、アラーム、出力調節など）を実施し得る。ステップ１０８では、抵抗成分およびリアクタンス成分がＲＥＭシステム５０における複素インピーダンスを算出するために用いられる。コントローラー２４はその後、ステップ１１２において、戻り電極パッド６の相対的接着および戻り電極パッド６を通って流れるエネルギーの量を決定する。

本開示の別の実施形態によれば、用いられる戻り電極パッド６のタイプはまた、複素インピーダンスを用いて、その表面積を測定することによって決定され得る。種々のタイプの戻り電極パッド６が、手順のタイプおよび／または患者サイズ（例えば、小児科、全サイズ、切除など）に基づいて用いられる。戻り電極パッド６の面積を決定することにより、コントローラー２４は、次いで、戻り電極パッド６のタイプを決定し、そしてそれに従って発電機２０の作動パラメーターを調節する。

戻り電極パッド６の面積は、最初、組織−戻り電極パッドモデルの静電容量Ｃ_ｐａｔを算出し、そして次にこの静電容量の関数として上記表面積を算出することにより決定される。この面積の算出は上記手順の開示時に実施され得る。なぜなら、戻り電極パッド６は、その時点で患者に完全に接着されているからである。一旦、このパッドの面積が決定されると、コントローラー２４は、次に、メモリー２６に記憶された参照テーブルまたは別のデータ構造にアクセスし得、戻り電極パッド６のタイプを決定する。コントローラー２４は、次いで、パッド６のタイプに基づき、所望されないレベルまで加熱することから戻り電極パッド６の下の組織を維持するための電流の安全量およびエネルギー印加時間を算出する。さらに、コントローラー２４はまた、最大エネルギー出力およびその他の出力パラメーター（例えば、衝撃係数）を調節し得、組織の加熱を所望の限度内に維持する。別の実施形態では、コントローラー２４は、戻り電極パッド６のタイプに基づき、発電機２０の作動の使用者が選択可能なモードを制限し得る。コントローラー２４によって課せられたこれらの制限はまた、上記手順の間にリアルタイムで調節され得、戻り電極パッド６の表面積またはインピーダンスが手順の間に変化するとき、許可される出力および衝撃係数は改変される。

本開示のいくつかの実施形態が図面に示され、そして／または本明細書中で論議されたが、本開示がそれに制限されることは意図されない。なぜなら、本開示は、当該技術分野から許容し、しかも本明細書が同様に読まれるのと同程度に範囲が広いことが意図されるからである。従って、上記の記載は、制限するとして解釈されるべきではなく、特定の実施形態の単なる例示である。当業者は、本明細書に添付された請求項の範囲および思想内でその他の変更を想定する。

２ 電気外科用器具
４ 電気外科用ケーブル
６ 電極パッド
８ 戻りケーブル
２０ 発電機

Claims (21)

1. 戻り電極モニタリングシステムであって：
   少なくとも１対の分割電極パッドを含む少なくとも１つの戻り電極パッド；
   該少なくとも１対の分割電極パッドに作動可能に連結された検出回路であって、ここで、該検出回路および該少なくとも１対の分割電極パッドが、所定の共振において共振するように適合されている検出回路；および
   該検出回路に連結され、該所定の共振の共振範囲において該検出回路に走査駆動信号を提供するように構成されたコントローラーであって、該駆動信号の関数として該少なくとも１対の分割電極パッドにおける複素インピーダンスを決定するコントローラーを備える、戻り電極モニタリングシステム。
2. 前記検出回路が、前記駆動信号の電圧、電流およびそれらの間の位相差を測定するように構成される、請求項１に記載の戻り電極モニタリングシステム。
3. 前記コントローラーが、前記走査駆動信号の周波数に対する前記駆動信号の位相を決定するように構成される、請求項２に記載の戻り電極モニタリングシステム。
4. 前記コントローラーが、前記駆動信号の位相の関数として周波数シフトを決定するように構成される、請求項３に記載の戻り電極モニタリングシステム。
5. 前記コントローラーが、前記少なくとも１対の分割電極パッドにおけるリアクタンスを決定するように構成される、請求項４に記載の戻り電極モニタリングシステム。
6. 前記コントローラーが、前記駆動信号の電圧の振幅における変化の関数として、前記少なくとも１対の分割電極パッドにおける抵抗を決定するように構成される、請求項５に記載の戻り電極モニタリングシステム。
7. 前記コントローラーが、前記抵抗および前記リアクタンスの関数として前記少なくとも１対の分割電極パッドにおける複素インピーダンスを決定するように構成される、請求項６に記載の戻り電極モニタリングシステム。
8. 戻り電極をモニタリングする方法であって：
   少なくとも１対の分割電極パッドを有する少なくとも１つの戻り電極パッドを含む戻り電極モニタリングシステムに駆動信号を提供する工程であって、該戻り電極モニタリングシステムが所定の共振において共振するように適合されている工程；
   該所定の共振の共振範囲において該駆動信号を走査する工程；
   該走査駆動信号に応じて駆動信号を発生する工程；
   該駆動信号の位相を測定する工程；および
   該駆動信号の該位相の関数として該戻り電極モニタリングシステムにおける複素インピーダンスを決定する工程、を包含する、方法。
9. 前記駆動信号の電圧および電流を測定する工程をさらに包含する、請求項８に記載の戻り電極をモニタリングする方法。
10. 前記駆動信号を走査する工程の周波数に対して前記駆動信号の位相を決定する工程をさらに包含する、請求項９に記載の戻り電極をモニタリングする方法。
11. 前記駆動信号の位相の関数として周波数シフトを決定する工程を包含する、請求項１０に記載の戻り電極をモニタリングする方法。
12. 前記少なくとも１対の分割電極パッドにおけるリアクタンスを決定する工程をさらに包含する、請求項１１に記載の戻り電極をモニタリングする方法。
13. 前記駆動信号の振幅における変化の関数として前記少なくとも１対の分割電極パッドにおける抵抗を決定する工程をさらに包含する、請求項１２に記載の戻り電極をモニタリングする方法。
14. 前記抵抗および前記リアクタンスの関数として前記少なくとも１対の分割電極パッドにおける複素インピーダンスを決定する工程をさらに包含する、請求項１３に記載の戻り電極をモニタリングする方法。
15. 前記少なくとも１つの戻り電極パッドの接着に関して、前記少なくとも１対の分割電極パッドにおけるリアクタンスをマッピングする工程をさらに包含する、請求項１２に記載の戻り電極をモニタリングする方法。
16. 電気外科用システムであって：
    所定の共振において共振するように適合された戻り電極モニタリングシステムであって：
    少なくとも１対の分割電極パッドを含む少なくとも１つの戻り電極パッド；および
    該少なくとも１対の分割電極パッドに連結された検出回路を備える戻り電極モニタリングシステム；ならびに
    該戻り電極モニタリングシステムに連結され、そして該所定の共振の共振範囲において該戻り電極モニタリングシステムに走査駆動信号を提供するように構成されたコントローラーであって、ここで、該検出回路が該走査駆動信号に応じて駆動信号を発生し、そして該駆動信号の対応する駆動信号の周波数に対する電圧、電流および位相を測定し、さらにここで、該コントローラーが、該駆動信号の電圧、電流および位相の関数として該少なくとも１対の分割電極パッドにおける複素インピーダンスを決定する、コントローラー；
    を備える、電気外科用システム。
17. 前記コントローラーが、前記駆動信号の位相の関数として周波数シフトを決定する、請求項１６に記載の電気外科用システム。
18. 前記コントローラーが、前記少なくとも１対の分割電極パッドにおけるリアクタンスを決定するように構成される、請求項１７に記載の電気外科用システム。
19. 前記コントローラーが、前記駆動信号の振幅における変化の関数として、前記少なくとも１対の分割電極パッドにおける抵抗を決定するように構成される、請求項１８に記載の電気外科用システム。
20. 前記コントローラーが、前記抵抗および前記リアクタンスの関数として前記少なくとも１対の分割電極パッドにおける複素インピーダンスを決定ように構成される、請求項１９に記載の電気外科用システム。
21. 戻り電極モニタリングシステムであって：
    少なくとも１対の分割電極パッドを含む少なくとも１つの戻り電極；
    該少なくとも１対の分割電極パッドに作動可能に連結された検出回路；および
    該検出回路に連結され、そして該検出回路に、ステップ信号およびインパルス信号のうちの少なくとも１つを提供するように構成されるコントローラーであって、ここで、該検出回路が、該少なくとも１つのステップ信号およびインパルス信号に対する信号応答を測定し、そして該信号応答を周波数応答に変換するように適合され、該コントローラーが、さらに該周波数応答の関数として該少なくとも１対の分割電極パッドにおける複素インピーダンスを決定するように構成される、コントローラー；
    を備える、戻り電極モニタリングシステム。

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