JP2014528748A - リアルタイムｒｆ組織エネルギー制御を有する電気外科手術用装置 - Google Patents

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Abstract

任意の信号源に対して直接応答を有し、エネルギー活性化要求内にある１つ以上の電気外科手術用波形を出力するための高周波（ＲＦ）増幅器が、開示される。ＲＦ増幅器は、ＲＦ任意源に連結される、位相補償器であって、ＲＦ任意源からの任意のＲＦ信号および位相制御信号の関数として、基準信号を生成するように構成される、位相補償器と、位相補償器に連結される少なくとも１つのエラー訂正増幅器であって、少なくとも、前記基準信号の関数として、制御信号を出力するように構成される、少なくとも１つのエラー訂正増幅器と、少なくとも１つのエラー訂正増幅器と、そこに高電圧直流を供給するように構成される、高電圧電源とに連結される、少なくとも１つの電力構成要素であって、制御信号に応答して、少なくとも１つの電気外科手術用波形の少なくとも１つの成分を生成するよう動作するように構成される、少なくとも１つの電力構成要素とを含む。

Description

本開示は、電気外科手術用装置、システム、および方法に関する。より具体的には、本開示は、その出力のリアルタイム調節のために適合される、電気外科手術用ジェネレータを対象とする。
エネルギーベースの組織治療は、当技術分野において公知である。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、低温、熱、レーザ等）が、組織に印加され、所望の結果を達成する。電気外科手術は、高周波電流、マイクロ波エネルギー、または抵抗加熱を外科手術部位に印加し、組織を切断、切除、凝固、または封止することを伴う。
双極性電気外科手術では、手持式器具の電極の一方が、活性電極として機能し、他方が、戻り電極として機能する。戻り電極は、電気回路が、２つの電極（例えば、電気外科手術用鉗子）間に形成されるように、活性電極に非常に近接して留置される。このように、印加される電流は、電極間に位置付けられた身体組織に限定される。
双極性電気外科手術用技法および器具を使用して、血管または組織、例えば、肺、脳、および腸等の軟組織構造を凝固させることができる。外科医は、電極間および組織を通して印加される電気外科手術用エネルギーの強度、周波数、および持続時間を制御することによって、焼灼、凝固／乾燥、および／または単なる出血の低減あるいは緩和のいずれかを行うことができる。外科手術部位において、組織の望ましくない炭化を生じさせることなく、または隣接する組織への付随的損傷、例えば、熱拡散を生じさせることなく、これらの所望の外科手術効果のうちの１つを達成するために、電気外科手術用ジェネレータからの出力、例えば、電力、波形、電圧、電流、パルス繰り返し数等を制御することが必要である。
単極性電気外科手術では、活性電極は、典型的には、治療されるべき組織に適用される、外科医によって保持される外科手術器具の一部である。患者戻り電極は、活性電極から遠隔に留置され、ジェネレータに電流を逆流させ、活性電極によって印加される電流を安全に消散させる。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限にする。加熱は、高電流密度によって生じるが、これは、直接、表面積に依存する。表面接触面積が大きいほど、局所加熱強度が低くなる。戻り電極は、典型的には、特定の外科手術手技の間に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、ジェネレータがオンである時間の割合）の推定に基づいて、定寸される。
従来の電気外科手術用ジェネレータは、所与の活性化周期の間、手技の開始に先立って設定される、ある動作モード（例えば、切断、凝固、噴霧等）で動作する。切断手技の間、血管が切断され、出血し始めるとき等、治療の間、あるモードから別のモードに切り替える必要性が生じる場合、第１のモード（例えば、切断）が、手動で終了され、第２のモード（例えば、凝固）が、オンに切り替えられる。感知された組織および／またはエネルギーフィードバック信号に応答して、複数のモード間を自動的に切り替えることができる、電気外科手術用ジェネレータの必要性が存在する。
少なくとも１つの電気外科手術用波形を出力するための高周波（ＲＦ）増幅器が、開示される。ＲＦ増幅器は、ＲＦ任意源に連結される位相補償器であって、ＲＦ任意源からの任意のＲＦ信号および位相制御信号の関数として、基準信号を生成するように構成される、位相補償器と、位相補償器に連結される少なくとも１つのエラー訂正増幅器であって、少なくとも、基準信号の関数として、制御信号を出力するように構成される、少なくとも１つのエラー訂正増幅器と、少なくとも１つのエラー訂正増幅器と、そこに高電圧直流を供給するように構成される、高電圧電源とに連結される、少なくとも１つの電力構成要素であって、制御信号に応答して、少なくとも１つの電気外科手術用波形の少なくとも１つの成分を生成するよう動作するように構成される、少なくとも１つの電力構成要素とを含む。
別の実施形態では、任意のＲＦ信号に応答して、少なくとも１つの電気外科手術用波形を出力するように構成される、ＲＦ増幅器が、開示される。ＲＦ増幅器は、ＲＦ任意源に連結される位相補償器であって、ＲＦ任意源からの任意のＲＦ信号および位相制御信号の関数として、基準信号を生成するように構成される、位相補償器と、位相補償器に連結される少なくとも１つのエラー訂正増幅器であって、少なくとも、基準信号の関数として、制御信号を出力するように構成される、少なくとも１つのエラー訂正増幅器と、少なくとも１つのエラー訂正増幅器に連結される少なくとも１つの電力構成要素であって、制御信号に応答して、少なくとも１つの電気外科手術用波形の少なくとも１つの成分を生成するよう動作するように構成される、少なくとも１つの電力構成要素と、少なくとも１つの電気外科手術用波形の電流を測定し、少なくとも１つの電力構成要素と協働し、測定された電流の関数として、電流制御信号を出力するように構成される、少なくとも１つの電流センサと、ＲＦ増幅器に連結される患者絶縁変圧器であって、少なくとも１つの電力構成要素に連結される、一次巻線を含み、患者絶縁部が、少なくとも１つの電気外科手術用波形を患者に送達するための唯一の絶縁連結構成要素であって、ＲＦ増幅器の少なくとも１つの電気外科手術用波形と位相相関様式に動作するように構成される、患者絶縁変圧器と、高電圧直流をＲＦ増幅器に供給するように構成される、高電圧電源とを含む。
実施形態では、電気外科手術用ジェネレータが、開示される。ジェネレータは、高電圧直流を供給するように構成される、高電圧電源と、任意のＲＦ信号を生成するように構成される、ＲＦ任意源と、少なくとも１つの電気外科手術用波形を出力するように構成される、高周波（ＲＦ）増幅器とを含む。ＲＦ増幅器は、ＲＦ任意源に連結される位相補償器であって、ＲＦ任意源からの任意のＲＦ信号および位相制御信号の関数として、基準信号を生成するように構成される、位相補償器と、位相補償器に連結される少なくとも１つのエラー訂正増幅器であって、少なくとも、基準信号の関数として、制御信号を出力するように構成される、少なくとも１つのエラー訂正増幅器と、少なくとも１つのエラー訂正増幅器と、高電圧電源とに連結される少なくとも１つの電力構成要素であって、制御信号に応答して、少なくとも１つの電気外科手術用波形の少なくとも１つの成分を生成するよう動作するように構成される、少なくとも１つの電力構成要素とを含む。ジェネレータはまた、少なくとも１つの選択された電気外科手術用動作モードに応答して、任意のＲＦ信号および位相制御信号のうちの少なくとも１つを調節するように構成される、コントローラを含む。
本開示の別の実施形態によると、電気外科手術用ジェネレータが、開示される。ジェネレータは、高電圧直流を供給するように構成される、高電圧電源と、任意のＲＦ信号を生成するように構成される、ＲＦ任意源と、少なくとも１つの電気外科手術用波形を出力するように構成される、１つ以上の高周波（ＲＦ）増幅器とを含む。高周波（ＲＦ）増幅器は、ＲＦ任意源に連結される位相補償器であって、ＲＦ任意源からの任意のＲＦ信号および位相制御信号の関数として、基準信号を生成するように構成される、位相補償器と、第１の制御ループおよび第２の制御ループとを含む。第１の制御ループは、位相補償器に連結される第１のエラー訂正増幅器であって、少なくとも、基準信号の関数として、第１の制御信号を出力するように構成される、第１のエラー訂正増幅器と、第１のエラー訂正増幅器と、高電圧電源とに連結される第１の電力構成要素であって、第１の制御信号に応答して、少なくとも１つの電気外科手術用波形の第１の成分を生成するよう動作するように構成される、第１の電力構成要素とを含む。第２の制御ループは、位相補償器に連結される第２のエラー訂正増幅器であって、少なくとも、基準信号の関数として、第２の制御信号を出力するように構成される、第２のエラー訂正増幅器と、第２のエラー訂正増幅器と、高電圧電源とに連結される第２の電力構成要素であって、第２の制御信号に応答して、少なくとも１つの電気外科手術用波形の第２の成分を生成するよう動作するように構成される、第２の電力構成要素とを含む。ジェネレータはまた、少なくとも１つの選択された電気外科手術用動作モードに応答して、任意のＲＦ信号および位相制御信号のうちの少なくとも１つを調節するように構成される、コントローラを含む。
本開示の種々の実施形態は、図面を基準して、本明細書に説明される。
図１は、本開示の一実施形態による、電気外科手術用システムの概略ブロック図である。 図２は、本開示のある実施形態による、電気外科手術用ジェネレータの正面図である。 図３は、本開示のある実施形態による、図２の電気外科手術用ジェネレータの概略ブロック図である。 図４は、本開示のある実施形態による、図３の電気外科手術用ジェネレータの高周波増幅器の概略ブロック図である。
本開示の特定の実施形態が、付随の図面を参照して、本明細書に後述される。以下の説明では、周知の機能または構造は、本開示を不必要に詳細に曖昧化することを回避するために、詳細に説明されない。
本開示によるジェネレータは、血管封止手技を含む、単極性および／または双極性電気外科手術用手技を行うことができる。ジェネレータは、種々の電気外科手術用器具（例えば、単極性活性電極、戻り電極、双極性電気外科手術用鉗子、フットスイッチ等）とインターフェースをとるための複数の出力を含んでもよい。さらに、ジェネレータは、種々の電気外科手術用モード（例えば、切除、凝固、切断、融合、分割等）および手技（例えば、単極性、双極性、血管封止）に特異的に好適な高周波電力を生成するために構成される、電子回路を含む。
図１は、本開示の一実施形態による、双極性および単極性電気外科手術用システム１の略図である。システム１は、患者の組織を治療するための１つ以上の電極（例えば、電気外科手術用切断プローブ、切除電極等）を有する、１つ以上の単極性電気外科手術用器具２を含む。電気外科手術用エネルギーは、ジェネレータ２０によって、ジェネレータ２０の活性端子３０に接続される、供給線４を介して、器具２に供給され、器具２が、組織を凝固、切除、および／または別様に治療することを可能にする。エネルギーは、ジェネレータ２０の戻り端子３２における戻り線８を介して、戻り電極６を通して、ジェネレータ２０に戻される。システム１は、患者との全体的接触面積を最大限にすることによって、組織損傷の機会を最小限にするように配列される、複数の戻り電極６を含んでもよい。加えて、ジェネレータ２０および戻り電極６は、いわゆる「組織／患者間」接触を監視し、十分な接触がその間に存在し、組織損傷の機会をさらに最小限にすることを確実にするために構成されてもよい。
システム１はまた、患者の組織を治療するための１つ以上の電極を有する、双極性電気外科手術用鉗子１０を含んでもよい。電気外科手術用鉗子１０は、その中に配置される１つ以上の活性電極１４および戻り電極１６を有する、対向する顎部材を含む。活性電極１４および戻り電極１６は、それぞれ、活性および戻り端子３０、３２に連結される、供給および戻り線４、８を含む、ケーブル１８を通して、ジェネレータ２０に接続される。電気外科手術用鉗子１０は、ケーブル１８の端部に配置されるプラグ（図示せず）を介して、活性および戻り端子３０および３２（例えば、ピン）への接続を有する、コネクタ６０または６２（図２）において、ジェネレータ２０に連結され、プラグは、供給および戻り線４、８からのコンタクトを含む。
図２を基準すると、ジェネレータ２０は、任意の好適なタイプ（例えば、電気外科手術用、マイクロ波等）であってもよく、複数のコネクタ５０−６２を含み、種々のタイプの電気外科手術用器具（例えば、複数の器具２、電気外科手術用鉗子１０等）を収容してもよい。図２を参照すると、ジェネレータ２０の正面４０が、示される。ジェネレータ２０は、ユーザに、種々の出力情報（例えば、強度設定、治療完了インジケータ等）を提供するための１つ以上のディスプレイ画面４２、４４、４６を含む。画面４２、４４、４６はそれぞれ、対応するコネクタ５０−６２と関連付けられる。ジェネレータ２０は、ジェネレータ２０を制御するための好適な入力制御（例えば、ボタン、起動装置、スイッチ、タッチスクリーン等）を含む。ディスプレイ画面４２、４４、４６はまた、電気外科手術用器具（例えば、複数の器具２、電気外科手術用鉗子１０等）のための対応するメニューを表示する、タッチスクリーンとして構成される。ユーザは、次いで、単に、対応するメニュー選択肢に触れることによって、入力を行う。
ジェネレータ２０は、種々のモードで動作するように構成される。一実施形態では、ジェネレータ２０は、以下のモード（切除、融合、止血を伴う分割、放電治療、および噴霧）を出力してもよい。モードはそれぞれ、負荷（例えば、組織）の可変インピーダンス範囲において、ジェネレータ２０によって出力される電力量を指示する、事前にプログラムされた電力曲線に基づいて動作する。電力曲線はそれぞれ、ユーザによって選択された電力設定および測定された負荷の最小インピーダンスによって定義される、電力、電圧、および電流制御範囲を含む。
切断モードでは、ジェネレータ２０は、約１００Ω〜約２，０００Ωのインピーダンスに伴って、波高因子約１．５を有する、所定の周波数（例えば、４７２ｋＨｚ）において、連続正弦波を供給してもよい。切断モード電力曲線は、３つの領域：低インピーダンス中への一定電流、中間インピーダンス中への一定電力、および高インピーダンス中への一定電圧を含んでもよい。融合モードでは、ジェネレータは、所定の周波数において、正弦波のバーストを供給してもよく、バーストは、第１の所定の率（例えば、約２６．２１ｋＨｚ）で再生成する。一実施形態では、バーストのデューティサイクルは、約５０％であってもよい。正弦波のある周期の波高因子は、約１．５であってもよい。バーストの波高因子は、約２．７であってもよい。
止血を伴う分割モードは、第２の所定の率（例えば、約２８．３ｋＨｚ）で再生成する、所定の周波数（例えば、４７２ｋＨｚ）における正弦波のバーストを含んでもよい。バーストのデューティサイクルは、約２５％であってもよい。あるバーストの波高因子は、約１００Ω〜約２，０００Ωのインピーダンスにわたって、約４．３であってもよい。放電治療モードは、第３の所定の率（例えば、約３０．６６ｋＨｚ）で再生成する、所定の周波数（例えば、４７２ｋＨｚ）における正弦波のバーストを含んでもよい。バーストのデューティサイクルは、約６．５％であってもよく、あるバーストサイクルの波高因子は、約１００Ω〜約２，０００Ωのインピーダンス範囲にわたって、約５．５５であってもよい。噴霧モードは、第４の所定の率（例えば、約２１．７ｋＨｚ）で再生成する、所定の周波数（例えば、４７２ｋＨｚ）における正弦波のバーストを含んでもよい。バーストのデューティサイクルは、約４．６％であってもよく、あるバーストサイクルの波高因子は、約１００Ω〜約２，０００Ωのインピーダンス範囲にわたって、約６．６であってもよい。
図２の画面４６は、コネクタ６０および６２に差し込まれ得る、鉗子１０によって行われる双極性封止手技を制御する。ジェネレータ２０は、コネクタ６０および６２を通して、鉗子１０によって把持される組織を封止するために好適なエネルギーを出力する。画面４２および４４は、単極性出力と、コネクタ５０および５６に接続されるデバイスとを制御する。コネクタ５０は、器具２に連結するように構成され、コネクタ５２は、フットスイッチ（図示せず）に連結するように構成される。フットスイッチは、付加的入力を提供する（例えば、ジェネレータ２０および／または器具２の入力を複製する）。画面４４は、単極性および双極性出力と、それぞれ、コネクタ５６および５８に接続されるデバイスとを制御する。コネクタ５６は、器具２に連結するように構成され、ジェネレータ２０が、複数の器具２に給電することを可能にする。コネクタ５８は、双極性器具（図示せず）に連結するように構成される。ジェネレータ２０を単極性モード（例えば、器具２を用いて）で使用するとき、戻り電極６は、画面４２および４４と関連付けられる、コネクタ５４に連結される。ジェネレータ２０は、コネクタ５０、５６、５８を通して、前述のモードを出力するように構成される。
図３は、電気外科手術用エネルギーを出力するように構成される、ジェネレータ２０のシステムブロック図を示す。ジェネレータ２０（コントローラ２４、高電圧ＤＣ電力供給源２７（「ＨＶＰＳ」）、ＲＦ増幅器２８ａおよびＲＦ増幅器２８ｂを含む、高周波増幅器２８）は、高周波（ＲＦ）任意源３４と、感知プロセッサ３６と、一次巻線３８ａおよび二次巻線３８ｂを含む、患者絶縁変圧器３８とを含む。
図３のＨＶＰＳ２７は、約１５Ｖ ＤＣ〜約２００Ｖ ＤＣの高ＤＣ電圧を出力するように構成され、ＡＣ源（例えば、壁コンセント）に接続され、高電圧ＤＣ電力をＲＦ増幅器２８に提供し、これは、次いで、高電圧ＤＣ電力を高周波エネルギーに変換し、エネルギーを端子３０および３２に送達し、これは、順に、エネルギーを器具２および戻りパッド６または鉗子１０に供給するためのコネクタ５０−６２に連結される。ＨＶＰＳ２７は、ＲＦ増幅器２８ａおよび２８ｂに連結され、ＲＦ増幅器２８ａおよび２８ｂの動作に対して透過的様式において、そこにＤＣエネルギーを提供する。特に、コントローラ２４は、ＨＶＰＳ制御信号を提供し、ＲＦ増幅器２８ａおよび２８ｂの無制約動作を可能にするために十分な電力によって、ＲＦ増幅器２８ａおよび２８ｂのそれぞれに対して、ＨＶＰＳ２７の正および負の電位を駆動させる。言い換えると、コントローラ２４は、ＨＶＰＳ２７を調節せずに、ＲＦ任意源３４を介して、または直接、ＲＦ増幅器２８ａおよび２８ｂを制御してもよい。
ＲＦ任意源３４は、電圧制御発振器、ダイレクト・デジタル・シンセサイザ、または固定周波数基準クロックから任意の波形を生成するように構成される任意の好適な周波数ジェネレータ等の任意のＲＦ信号ジェネレータであってもよい。本明細書におけるように、用語「任意」とは、あらゆる任意に定義された波形、例えば、任意の周波数、振幅、デューティサイクル等であり得る、ＲＦ信号を指す。ＲＦ任意源３４は、ＲＦ信号をＲＦ増幅器２８ａおよび２８ｂに供給する。実施形態では、ＲＦ信号は、双極性二象限正弦波の任意のＲＦ信号であってもよい。ＲＦ増幅器２８ａおよび２８ｂは、ＲＦ任意源信号を処理し、差動ＲＦ駆動信号を患者絶縁変圧器３８に生成する。ＲＦ任意源３４の動作ＲＦ電力、電圧および電流振幅、動作周波数、利得パラメータ、位相補償、時間依存性構成等のＲＦ出力パラメータが、ＲＦ増幅器２８ａおよび２８ｂによって処理され、処方されたＲＦ臨床治療エネルギーを送達し、所望の組織効果を達成する。
ＲＦ増幅器２８ａおよびＲＦ増幅器２８ｂは、患者絶縁変圧器３８の一次巻線３８ａに連結される。ＲＦ増幅器２８ａは、位相角度約０°〜約１８０°を有する正の半サイクルを出力するように構成され、ＲＦ増幅器２８ｂは、位相角度約０°〜約−１８０°を有する負の半サイクルを出力するように構成される。したがって、ＲＦ増幅器２８ａが、ソースＲＦ電流（例えば、正の電流を出力する）を提供している間、ＲＦ増幅器２８ｂは、シンク電流（例えば、負の電流を出力する）を提供している。逆に言えば、ＲＦ増幅器２８ｂが、ソースＲＦ電流（例えば、正の電流を出力する）を提供している間、ＲＦ増幅器２８ａは、シンク電流（例えば、負の電流を出力する）を提供している。
患者絶縁変圧器３８は、コモンモード生成スプリアス処理雑音に対する高信号対雑音耐性を用いて、ＲＦ増幅器２８ａおよび２８ｂの差動ＲＦ駆動出力を結合し、位相相関ＲＦエネルギー（例えば、波形）を、二次巻線３８ｂを横断して、端子３０および３２に送達する。言い換えると、差動ＲＦ駆動出力は、コモンモード除去を提供し、処方された臨床治療組織効果を改変させないようスプリアス劣化性雑音エネルギーを打ち消す。これは、位相相関ＲＦエネルギーを調節可能にし、所与の印加されるエネルギー活性化周期内で送達されるＲＦ波形の波高因子および他のパラメータをリアルタイムで動的に改変させる新しい制御モードのための電位を提供することを可能にする。
感知プロセッサ３６は、電圧センサ４１および電流センサ４３に連結される。電圧センサ４１は、端子３０および３２に送達されるＲＦ電圧のＲＦ電流加重測定を提供する、レジスタ要素４５を含む。変流器４７は、次いで、ＲＦ電圧の加重値を変換し、電圧感知信号を処理のための感知プロセッサ３６に提供する。電流センサ４３も同様に、電流感知信号を感知プロセッサ３６に提供する。
感知プロセッサ３６は、次いで、電圧および電流感知信号をコントローラ２４に伝送し、これは、所与のＲＦ活性化周期内のアルゴリズム制御に応答して、ＲＦ出力パラメータをリアルタイムで調節する。特に、コントローラ２４は、所与のＲＦ活性化周期の間のＲＦ任意源３４の振幅、周波数、波形、および時間依存性構成を調節し、種々のＲＦ治療モードを送達する。治療モードは、デューティサイクル約５％〜約１００％を有する波形を含んでもよく、連続波または可変デューティサイクルＲＦバーストのいずれかであってもよく、あるいはモード間で単一または複数の組み合わせを交互し、特異的ＲＦモードシーケンスを作成してもよい。実施形態では、コントローラ２４は、複数の電気外科手術用動作モードから選択され得る、選択された電気外科手術用動作モードに応答して、ＲＦ任意源３４、ＲＦ増幅器２８ａおよび２８ｂ、および／またはＨＶＰＳ２７を制御するように構成される。各電気外科手術用動作モードは、所望の出力電気外科手術用波形に対応する少なくとも１つの高周波入力信号と関連付けられてもよい。
コントローラ２４は、揮発性タイプメモリ（例えば、ＲＡＭ）および／または不揮発性タイプメモリ（例えば、フラッシュ媒体、ディスク媒体等）であり得る、メモリに動作可能に接続されるマイクロプロセッサを含んでもよい。コントローラ２４はまた、ＨＶＰＳ２７およびＲＦ増幅器２８ａおよび２８ｂに動作可能に接続され、コントローラ２４が、ジェネレータ２０の出力を制御することを可能にする、複数の出力ポートを含んでもよい。より具体的には、コントローラ２４は、ＲＦ増幅器２８ａおよび２８ｂの出力を追跡し、ＨＶＰＳ２７から十分な電力を提供するように実装される、制御アルゴリズムに応答して、ＨＶＰＳ２７ならびにＲＦ増幅器２８ａおよび２８ｂの動作を調節する。特に、図４に関連して以下により詳細に論じられるように、コントローラ２４は、利得および位相制御信号をＲＦ増幅器２８ａおよび２９ｂのそれぞれに供給する。実施形態では、制御アルゴリズムはまた、ＲＦ増幅器２８ａおよび２８ｂの出力を抑止または制限し、電力供給源限界内に適合させてもよい。
図４は、ＲＦ増幅器２８ａの構成要素を図示する。ＲＦ増幅器２８ｂの回路設計は、前述のような位相関係を除き、ＲＦ増幅器２８ａに実質的に類似しており、故に、ＲＦ増幅器２８ａのみ論じられる。ＲＦ増幅器２８ａは、印加されるＲＦ電圧入力に対してＲＦ電流出力を生成するように構成される、非共振多周波数相互コンダクタンス増幅器である。ＲＦ電圧入力信号は、前述のように、ＲＦ任意源３４によって提供されるような任意の波形を有してもよい。
ＲＦ増幅器２８ａは、２つのＲＦ制御ループ１００ａおよび１００ｂと協働し、電気外科手術用波形の成分、例えば、対称または非対称波形および可変タイミングを有する、印加される二象限正弦波または非正弦波の任意のＲＦ信号入力の各半分のそれぞれを制御し、所望の臨床効果を達成するためのユーザ構成可能動作モードに対処するように構成される。ＲＦ制御ループ１００ａおよび１００ｂは、閉ループ制御ＲＦチャネルであって、印加される正弦波入力の各正のまたは負の半分は、独立して、処理される。制御ループ１００ａは、印加される正弦波入力の負の半サイクルを処理し、電力構成要素１０２ａを駆動させ、患者絶縁変圧器３８の一次側３８ａにおいて、正の半サイクルソース電流を作成する。制御ループ１００ｂは、印加される正弦波入力の正の半サイクルを処理し、電力構成要素１０２ｂを駆動させ、患者絶縁変圧器３８の一次側３８ａにおいて、負の半サイクルソース電流を作成する。電力構成要素１０２ａおよび１０２ｂは、それぞれ、ｐ−型およびｎ−型金属酸化物半導体電界効果トランジスタとして示される。実施形態では、電力構成要素１０２ａおよび１０２ｂは、任意のｐ−型またはｎ−型トランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ、（ＩＧＢＴ）、継電器、および同等物であってもよい。患者絶縁変圧器３８は、二次巻線３８ｂにおいて、ＲＦ増幅器２８ａおよび２８ｂから発生したＲＦ電流を結合し、組織部位への送達のために端子３０および３２に供給される、任意の正弦波ＲＦ出力を生成させる。
制御ループ１００ｂは、文字「ｂ」を有する同一の識別子で標識されている類似構成要素と実質的に同じであるため、制御ループ１００ａのみ、詳細に論じられる。ＲＦ任意源３４からの任意のＲＦ信号３４は、位相補償器１０８の入力１０４に印加される。加えて、コントローラ２４からの位相制御信号は、位相補償器１０８における入力１０６に印加される。位相補償器１０８は、コントローラ２４からの位相制御信号に応答して、印加される任意のＲＦ信号入力１０４に対して、所望の位相（例えば、０°）基準に設定され得る、ＲＦ増幅器２８ａの出力位相を確立する。
位相補償器１０８は、正の入力１１２ａにおいて、基準信号をエラー訂正増幅器１１０ａ（または、エラー訂正増幅器１１０ｂ）に提供する。エラー訂正増幅器１１０ａは、正の入力１１２ａにおいて、基準信号を利用し、ＲＦ電流センサ１１６ａによって感知され、エラー訂正増幅器１１０ａの負の入力１１４ａに供給される出力電流を制御する、ＲＦエラー訂正増幅器として構成される。エラー訂正増幅器１１０ａは、基準信号および検出された出力電流の関数として、ＲＦ制御信号を出力する。ＲＦ電流センサ１１６ａは、電流センサ４３の構成要素であり得る、変流器であってもよい。ＲＦ電流センサ１１６ａは、ＲＦ電流を信号電圧に変換することによって、発生したＲＦ出力電流を監視し、これは、次いで、エラー訂正増幅器１１０ａの負の入力１１４ａに戻される。第２の周波数補償ネットワーク１２６ａは、周波数安定性フィードバック補償を発生したＲＦ出力電流に提供する。
第１のループ１００ａはまた、コントローラ２４によって供給される利得制御信号に基づいて、利得制御調節を出力電流制御信号に提供する、利得選択器１１８ａを含む。利得選択器１１８ａは、エラー訂正増幅器１１０ａの負の入力１１４ａに接続され、利得修正をＲＦ電流センサ１１６ａに提供する。利得選択器１１８ａは、第１の周波数補償ネットワーク１２０ａに連結され、これは、エラー訂正増幅器１１０ａによって、出力電流を位相補償器１０８から印加される基準電圧にマップするために使用される。周波数補償ネットワーク１２０ａは、任意のＲＦ信号入力の印加される基本動作周波数に訂正された安定性をＲＦ電流センサ１１６ａによって検出される感知された戻り信号に提供する。
エラー訂正増幅器１１０ａのエラー訂正出力信号は、ＲＦ利得セルとして構成され、エラー訂正出力信号のための順方向経路利得を提供する、利得増幅器１２２ａに供給される。利得増幅器１２２ａの出力は、次いで、駆動信号が、ＨＶＰＳ２７の動作電圧まで上昇されるにつれて、レジスタ要素１２４ａおよびＲＦ連結器構成要素１２８ａを通して、電力構成要素１０２ａのゲートを駆動させる。ＲＦ連結器構成要素１２８ａは、キャパシタ、変圧器、光学連結器、それらの組み合わせ、および同等物を含んでもよいが、それらに限定されない。利得増幅器１２２ａはまた、第２の周波数補償ネットワーク１２６ａを駆動させ、発生したＲＦ出力電流のための第２のレベルの周波数補償を提供する。
電力構成要素１０２ａは、ゲートコンタクト１３４ａ、ソースコンタクト１３６ａ、およびドレインコンタクト１３８ａを有する、ＭＯＳＦＥＴデバイスとして示される。電力構成要素１０２ａは、相互コンダクタンス利得を提示し、利得増幅器１２２ａからの駆動電圧をＲＦ出力電流に変換し、これは、一次巻線３８ａに印加される。電力構成要素１０２ａは、ゲートコンタクト１３４ａにおけるレジスタ要素１３０ａおよび＋ＶＨＶＰＳ電源におけるレジスタ要素１３２ａに連結される。レジスタ要素１３０ａは、電力構成要素１０２ａのＤＣバイアス動作レベルを確立し、レジスタ要素１３２ａは、ソースディジェネレーションを電力構成要素１０２ａの発生した電流に提供する。
ＲＦ増幅器２８ａはまた、短絡されたレジスタ要素１４２中に流動する電力構成要素１０２ａおよび１０２ｂの出力ＤＣバイアス電流によって生成される出力ＤＣ電圧レベルを監視するためのＤＣ安定化増幅器として構成される、安定化増幅器１４０を含む。レジスタ要素１４２を通るＤＣ電圧は、ステアリングエラー訂正電流１４４ａおよび１４４ｂを、安定化増幅器１４０を介して、それぞれ、レジスタ要素１３０ａおよび１３０ｂに導入することによって、約０Ｖ ＤＣに維持される。
安定化増幅器１４０はまた、患者絶縁変圧器に送達される正および負の出力ピーク電流が、出力電流信号レベルの最小および最大動的範囲にわたって、対称的に平衡化されるように、電力構成要素１０２ａ（例えば、ｐ−チャネルＭＯＳＦＥＴ）と電力構成要素１０２ｂ（ｎ−チャネルＭＯＳＦＥＴ）との間の相対的相互コンダクタンス利得一致を確立する、ＤＣバイアス設定点を提供する。
従来の電気外科手術用ジェネレータは、組織へのＲＦエネルギーの送達において、ゆっくりな応答時間を有し、これは、最適未満の組織効果をもたらす。特に、応答は、ＲＦエネルギーが組織部位に送達され得る変化率を制御する、高電圧電力供給源によって遅延される。そのような設計では、コントローラは、最初に、高電圧電源を駆動させ、次いで、ＲＦ出力段を駆動させる。
さらに、従来のジェネレータは、種々の共振出力トポロジに基づく。共振ＲＦエネルギー源は、一意のスイッチング周波数で動作し、基本ＲＦ動作周波数ならびに付加的スイッチング周波数高調波の両方を送達する。高調波周波数成分は、非制御の劣化性レベルのエネルギーを組織に送達し、これは、望ましくない組織効果をもたらし得る。高調波周波数成分はまた、患者に送達されるエネルギー内に存在するＲＦ高周波数漏出を増加させる。
共振ベースのＲＦジェネレータはまた、リアクタンスＬＣ（インダクタ／キャパシタ）構成要素を含み、共振動作を確立する。ＬＣ構成要素は、共振スイッチング動作のため、エネルギー貯蔵構成要素として作用し、また、貯蔵されたエネルギーを組織中に放電し、それによって、また、望ましくない組織効果をもたらし得る。
本開示のいくつかの実施形態が、図面に示され、および／または本明細書で論じられたが、本開示は、当技術が可能にする限りの広範囲にあって、明細書も同様に読み取られることが意図されるため、本開示がそれらに限定されることを意図するものではない。したがって、前述の説明は、限定としてではなく、単に、特定の実施形態の例示として解釈されるべきである。当業者は、本明細書に添付の請求項の範囲および精神内において、他の修正を想起するであろう。

Claims (21)

  1. 少なくとも１つの電気外科手術用波形を出力するための高周波（ＲＦ）増幅器であって、
    ＲＦ任意源に連結される位相補償器であって、前記ＲＦ任意源からの任意のＲＦ信号および位相制御信号の関数として、基準信号を生成するように構成される、位相補償器と、
    前記位相補償器に連結される少なくとも１つのエラー訂正増幅器であって、少なくとも、前記基準信号の関数として、制御信号を出力するように構成される、少なくとも１つのエラー訂正増幅器と、
    前記少なくとも１つのエラー訂正増幅器と、そこに高電圧直流を供給するように構成される、高電圧電源とに連結される、少なくとも１つの電力構成要素であって、前記制御信号に応答して、前記少なくとも１つの電気外科手術用波形の少なくとも１つの成分を生成するよう動作するように構成される、少なくとも１つの電力構成要素と
    を備える、ＲＦ増幅器。
  2. 利得制御信号に基づいて、前記制御信号に利得制御調節を提供するように構成される、利得選択器をさらに備える、請求項１に記載のＲＦ増幅器。
  3. 前記少なくとも１つのエラー訂正増幅器および前記利得選択器に連結される少なくとも１つの利得増幅器であって、前記利得制御調節に基づいて、前記制御信号を調節するように構成される、少なくとも１つの利得増幅器をさらに備える、請求項２に記載のＲＦ増幅器。
  4. 前記少なくとも１つの電力構成要素に連結される少なくとも１つの安定化増幅器であって、前記少なくとも１つの電力構成要素から流動するＤＣバイアス電流に基づいて、エラー訂正電流を出力するように構成される、少なくとも１つの安定化増幅器をさらに備える、請求項１に記載のＲＦ増幅器。
  5. 前記少なくとも１つの電力構成要素に連結される少なくとも１つの電流センサであって、前記少なくとも１つの電気外科手術用波形を表す信号を前記少なくとも１つのエラー訂正増幅器に提供するように構成される、少なくとも１つの電流センサをさらに備える、請求項１に記載のＲＦ増幅器。
  6. 任意のＲＦ信号に応答して、少なくとも１つの電気外科手術用波形を出力するように構成されるＲＦ増幅器であって、
    ＲＦ任意源に連結される位相補償器であって、前記ＲＦ任意源からの任意のＲＦ信号および位相制御信号の関数として、基準信号を生成するように構成される、位相補償器と、
    前記位相補償器に連結される少なくとも１つのエラー訂正増幅器であって、少なくとも、前記基準信号の関数として、制御信号を出力するように構成される、少なくとも１つのエラー訂正増幅器と、
    前記少なくとも１つのエラー訂正増幅器と、そこに高電圧直流を供給するように構成される、高電圧電源とに連結される、少なくとも１つの電力構成要素であって、前記少なくとも１つの電力構成要素は、動作するように構成される、少なくとも１つの電力構成要素と
    を備える、ＲＦ増幅器。
  7. 前記少なくとも１つの電流センサに連結される少なくとも１つの周波数補償ネットワークをさらに備える、請求項６に記載のＲＦ増幅器。
  8. 電気外科手術用ジェネレータであって、
    高電圧直流を供給するように構成される、高電圧電源と、
    任意のＲＦ信号を生成するように構成される、高周波（ＲＦ）任意源と、
    少なくとも１つの電気外科手術用波形を出力するように構成される高周波（ＲＦ）増幅器であって、
    前記ＲＦ任意源に連結される位相補償器であって、前記ＲＦ任意源からの任意のＲＦ信号および位相制御信号の関数として、基準信号を生成するように構成される、位相補償器と、
    前記位相補償器に連結される少なくとも１つのエラー訂正増幅器であって、少なくとも、前記基準信号の関数として、制御信号を出力するように構成される、少なくとも１つのエラー訂正増幅器と、
    前記少なくとも１つのエラー訂正増幅器と、前記高電圧電源とに連結される少なくとも１つの電力構成要素であって、前記制御信号に応答して、前記少なくとも１つの電気外科手術用波形の少なくとも１つの成分を生成するよう動作するように構成される、少なくとも１つの電力構成要素と
    を含む、ＲＦ増幅器と、
    少なくとも１つの選択された電気外科手術用動作モードに応答して、前記任意のＲＦ信号および前記位相制御信号のうちの少なくとも１つを調節するように構成される、コントローラと
    を備える、電気外科手術用ジェネレータ。
  9. 前記ＲＦ増幅器は、
    前記コントローラによって提供される利得制御信号に基づいて、前記制御信号に利得制御調節を提供するように構成される、利得選択器を含む、請求項８に記載の電気外科手術用ジェネレータ。
  10. 前記ＲＦ増幅器は、
    前記少なくとも１つのエラー訂正増幅器および前記利得選択器に連結される少なくとも１つの利得増幅器であって、前記利得制御調節に基づいて、前記制御信号を調節するように構成される、少なくとも１つの利得増幅器を含む、請求項９に記載の電気外科手術用ジェネレータ。
  11. 前記ＲＦ増幅器は、
    前記少なくとも１つの電力構成要素に連結される少なくとも１つの安定化増幅器であって、前記少なくとも１つの電力構成要素から流動するＤＣバイアス電流に基づいて、エラー訂正電流を出力するように構成される、少なくとも１つの安定化増幅器を含む、請求項８に記載の電気外科手術用ジェネレータ。
  12. 前記ＲＦ増幅器は、
    前記少なくとも１つの電力構成要素に連結される少なくとも１つの電流センサであって、前記少なくとも１つの電気外科手術用波形を表す信号を前記少なくとも１つのエラー訂正増幅器に提供するように構成される、少なくとも１つの電流センサを含む、請求項８に記載の電気外科手術用ジェネレータ。
  13. 前記ＲＦ増幅器は、
    前記少なくとも１つの電流センサに連結される少なくとも１つの周波数補償ネットワークを含む、請求項１２に記載の電気外科手術用ジェネレータ。
  14. 前記ＲＦ増幅器に連結される患者絶縁変圧器であって、前記少なくとも１つの電力構成要素に連結される、一次巻線を含む、患者絶縁変圧器をさらに備える、請求項８に記載の電気外科手術用ジェネレータ。
  15. 電気外科手術用ジェネレータであって、
    高電圧直流を供給するように構成される、高電圧電源と、
    任意のＲＦ信号を生成するように構成される、高周波（ＲＦ）任意源と、
    少なくとも１つの電気外科手術用波形を出力するように構成される少なくとも１つの高周波（ＲＦ）増幅器であって、
    前記ＲＦ任意源に連結される位相補償器であって、前記ＲＦ任意源からの任意のＲＦ信号および位相制御信号の関数として、基準信号を生成するように構成される、位相補償器と、
    第１の制御ループであって、
    前記位相補償器に連結される第１のエラー訂正増幅器であって、少なくとも、前記基準信号の関数として、第１の制御信号を出力するように構成される、第１のエラー訂正増幅器と、
    前記第１のエラー訂正増幅器と、前記高電圧電源とに連結される第１の電力構成要素であって、前記第１の制御信号に応答して、前記少なくとも１つの電気外科手術用波形の第１の成分を生成するよう動作するように構成される、第１の電力構成要素と、
    を含む、第１の制御ループと、
    第２の制御ループであって、
    前記位相補償器に連結される第２のエラー訂正増幅器であって、少なくとも、前記基準信号の関数として、第２の制御信号を出力するように構成される、第２のエラー訂正増幅器と、
    前記第２のエラー訂正増幅器と、前記高電圧電源とに連結される第２の電力構成要素であって、前記第２の制御信号に応答して、前記少なくとも１つの電気外科手術用波形の第２の成分を生成するよう動作するように構成される、第２の電力構成要素と、
    を含む、第２の制御ループと
    を含む、少なくとも１つのＲＦ増幅器と、
    少なくとも１つの選択された電気外科手術用動作モードに応答して、前記任意のＲＦ信号および前記位相制御信号のうちの少なくとも１つを調節するように構成される、コントローラと
    を備える、電気外科手術用ジェネレータ。
  16. 前記ＲＦ増幅器は、
    前記コントローラによって提供される第１の利得制御信号に基づいて、第１の利得制御調節を前記第１の制御信号に提供するように構成される、第１の利得選択器と、
    前記コントローラによって提供される第２の利得制御信号に基づいて、第２の利得制御調節を前記第２の制御信号に提供するように構成される、第２の利得選択器と
    を含む、請求項１５に記載の電気外科手術用ジェネレータ。
  17. 前記ＲＦ増幅器は、
    前記第１の訂正増幅器と、前記第１の利得選択器とに連結される第１の利得増幅器であって、前記利得制御調節に基づいて、前記第１の制御信号を調節するように構成される、第１の利得増幅器と、
    前記第１の訂正増幅器と、前記第１の利得選択器とに連結される第１の利得増幅器であって、前記利得制御調節に基づいて、前記第１の制御信号を調節するように構成される、第１の利得増幅器と
    を含む、請求項１６に記載の電気外科手術用ジェネレータ。
  18. 前記ＲＦ増幅器は、
    前記第１の電力構成要素に連結される第１の安定化増幅器であって、前記第１の電力構成要素から流動するＤＣバイアス電流に基づいて、エラー訂正電流を出力するように構成される、第１の安定化増幅器を含む、請求項１５に記載の電気外科手術用ジェネレータ。
  19. 前記ＲＦ増幅器は、
    前記第１の電力構成要素に連結される第１の電流センサであって、前記第１の電気外科手術用波形を表す信号を前記第１のエラー訂正増幅器に提供するように構成される、第１の電流センサと、
    前記第２の電力構成要素に連結される第２の電流センサであって、前記第２の電気外科手術用波形を表す信号を前記第２のエラー訂正増幅器に提供するように構成される、第２の電流センサと
    を含む、請求項１５に記載の電気外科手術用ジェネレータ。
  20. 前記ＲＦ増幅器は、
    前記第１の電流センサに連結される第１の周波数補償ネットワークと、
    前記第２の電流センサに連結される第２の周波数補償ネットワークと
    を含む、請求項１９に記載の電気外科手術用ジェネレータ。
  21. 前記ＲＦ増幅器に連結される患者絶縁変圧器であって、前記第１および第２の電力構成要素に連結される一次巻線を含む、患者絶縁変圧器をさらに備える、請求項８に記載の電気外科手術用ジェネレータ。
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