JP2015066448A - 電力変調を有する電気外科医療デバイス - Google Patents

電力変調を有する電気外科医療デバイス Download PDF

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Abstract

【課題】直流（ＤＣ）で動く電気外科切除デバイスを提供する。【解決手段】デバイスは、加熱セグメント１５を含むカテーテル１２と、加熱セグメントに提供されるＤＣ電力を変調するように構成されている変調回路網と、ＤＣ電力を変調回路網に提供するための少なくとも１つのＤＣ電源とを含む。一実施形態において、上記変調は、パルス幅変調（ＰＷＭ）であり得る。【選択図】図１

Description

技術分野
本実施形態は、一般に、医療処置デバイスに関し、より詳しくは、電力変調を有する電気外科デバイスに関する。
発明の背景
様々な医療手順は、エネルギーを患者の身体部分に印加するために、処置デバイスを使用する。例えば、静脈逆流病、ならびに中空解剖学的構造（ＨＡＳ）における他の病気のための、静脈内処置のために現在使用されている技術は、電気外科手順を含み、電気外科手順は、電気外科加熱、無線周波数切除（ＲＦＡ）、およびレーザー切除を含む。これらの技術は、一般に、ＨＡＳ内の処置部位において組織を加熱するように構成されている処置装置またはシステムを含む。例えば、静脈逆流病を処置するための電気外科加熱は、無線周波数電流を使用して、エネルギーを印加し、標的組織切除を引き起こし、損傷した静脈を密封し得る。電気外科機器は、代表的に、ジェネレーター（例えば、ＲＦジェネレーター）と、加熱セグメントを有するカテーテルとを含み、この加熱セグメントは、遠位端に位置し、このカテーテルは、処置中に静脈（複数可）の中に挿入される。加熱セグメントは、ＲＦジェネレーターによって駆動されるＲＦエネルギーを使用して、静脈を加熱し、密封し得る。電気外科処置は、他の医療処置（例えば、関節鏡外科手術、腎デナベーション、および心臓外科手術など）においても使用される。
代表的に、電気外科手順は、交流（ＡＣ）電源によって電力を供給されるデバイスを用いて実施され得る。あいにく、ＡＣ電源は、必ずしも全ての場所において利用可能であるとも確実であるとも限らない場合がある。
発明の簡単な概要
本発明の局面は、例えば、医療処置における使用のための電気外科デバイスに関し、この電気外科デバイスは、ＡＣ電力および／またはＤＣ電力を利用することができると同時に、適切な電力を処置デバイスに提供して、有効で安全な処置を提供する。一般に、１つの局面において、本開示の実施は、直流（ＤＣ）で動く電気外科デバイスを特徴付け、この電気外科デバイスは、加熱セグメントを有するカテーテルと、変調回路網とを含み、この変調回路網は、加熱セグメントに提供されるＤＣ電力を変調するように構成されている。電気外科デバイスはまた、ＤＣ電力を第１の回路網に提供するための少なくとも１つのＤＣ電源を含む。
以下の特徴のうちの１つ以上が含まれ得る。いくつかのそのような局面において、変調は、パルス幅変調（ＰＷＭ）である。いくつかのそのような局面において、変調回路網は、パルス幅変調（ＰＷＭ）ドライバー回路網とスイッチとを含む。いくつかのそのような局面において、少なくとも１つのＤＣ電源は、２つのＤＣ電源を含む。いくつかのそのような局面において、２つのＤＣ電源のうちの第１のものは、ＡＣ／ＤＣ電力コンバーターを含み、２つのＤＣ電源のうちの第２のものは、電池を含む。いくつかのそのような局面は、加熱セグメントへの供給のために、ＡＣ／ＤＣコンバーターまたは電池のいずれかからの電力を切り替え可能にＰＷＭ回路網に提供するためのスイッチをさらに含む。いくつかのそのような局面において、ＡＣ／ＤＣコンバーターおよび電池は、ＰＷＭ回路網に並列で結合されている。いくつかのそのような局面は、ＡＣ／ＤＣ電力コンバーターとＰＷＭ回路網との間に結合されているＤＣ／ＤＣ電力コンバーターをさらに含む。いくつかのそのような局面において、加熱セグメントは、抵抗コイルを含む。いくつかのそのような局面において、抵抗コイルは、プラスチックカバーの中に収容されている。いくつかのそのような局面において、ＰＷＭの周波数は、１ｋＨｚ〜５０ｋＨｚ（１ｋＨｚおよび５０ｋＨｚを含む）の範囲である。
一般に、別の局面において、本開示の実施は、電気外科デバイスを動作させる方法を特徴付け、この方法は、直流（ＤＣ）電力を提供することと、パルス幅変調（ＰＷＭ）を用いてＤＣ電力を変調することと、変調されたＤＣ電力をカテーテルにおける加熱要素に印加することとを含む。
以下の特徴のうちの１つ以上が含まれ得る。いくつかの局面において、ＰＷＭを用いてＤＣ電力を変調することは、ＤＣ電力をスイッチに提供することと、ＰＷＭドライバー信号を用いてスイッチを開閉することとを含む。いくつかのそのような局面において、ＰＷＭの周波数は、１ｋＨｚ〜５０ｋＨｚ（１ｋＨｚおよび５０ｋＨｚを含む）の範囲である。いくつかのそのような局面において、ＤＣ電力を提供することは、ＡＣ／ＤＣ電力コンバーターからのＤＣ電力、または電池からのＤＣ電力を選択可能に提供することを含む。いくつかのそのような局面において、ＡＣ／ＤＣ電力コンバーターからのＤＣ電力、または電池からのＤＣ電力の供給の選択は、ＡＣ／ＤＣ電力コンバーターへのＡＣ電力の利用可能性に基づく。いくつかのそのような局面において、ＡＣ／ＤＣ電力コンバーターからのＤＣ電力、または電池からのＤＣ電力の選択は、加熱要素への電力の印加中に実施され得る。
一般に、さらに別の局面において、本開示の実施は、ＡＣ／ＤＣ電力コンバーターと電池とを含む電気外科デバイスを特徴付ける。デバイスは、カテーテルも含み、このカテーテルは、抵抗コイルを含む。回路網は、ＡＣ／ＤＣ電力コンバーターからのＤＣ電力の利用可能性がなくなることに基づいて、抵抗コイルへの電力の供給を、ＡＣ／ＤＣ電力コンバーター由来の電力から、電池由来の電力に切り替えるために含まれる。
以下の特徴のうちの１つ以上が含まれ得る。いくつかの局面は、抵抗コイルに提供される電力を変調するためのパルス幅変調（ＰＷＭ）回路網をさらに含む。
本発明のこれらの局面および他の局面は、本開示の検討時に、より完全に理解される。
本発明は、例えば以下の項目を提供する。
（項目１）
直流（ＤＣ）で動く電気外科切除デバイスであって、該デバイスは、
加熱セグメントを含むカテーテルと、
該加熱セグメントに提供されるＤＣ電力を変調するように構成されている変調回路網と、
該ＤＣ電力を該変調回路網に提供するための少なくとも１つのＤＣ電源と
を含む、デバイス。
（項目２）
上記変調は、パルス幅変調（ＰＷＭ）である、上記項目に記載のデバイス。
（項目３）
上記変調回路網は、パルス幅変調（ＰＷＭ）ドライバー回路網とスイッチとを含む、上記項目のうちのいずれか一項に記載のデバイス。
（項目４）
上記少なくとも１つのＤＣ電源は、２つのＤＣ電源を含む、上記項目のうちのいずれか一項に記載のデバイス。
（項目５）
上記２つのＤＣ電源のうちの第１のものは、ＡＣ／ＤＣ電力コンバーターを含み、該２つのＤＣ電源のうちの第２のものは、電池を含む、上記項目のうちのいずれか一項に記載のデバイス。
（項目６）
上記加熱セグメントへの供給のために、上記ＡＣ／ＤＣコンバーターまたは上記電池のいずれかからの電力を切り替え可能に上記ＰＷＭ回路網に提供するためのスイッチをさらに含む、上記項目のうちのいずれか一項に記載のデバイス。
（項目７）
上記ＡＣ／ＤＣコンバーターおよび上記電池は、上記ＰＷＭ回路網に並列で結合されている、上記項目のうちのいずれか一項に記載のデバイス。
（項目８）
上記ＡＣ／ＤＣ電力コンバーターと上記ＰＷＭ回路網との間に結合されているＤＣ／ＤＣ電力コンバーターをさらに含む、上記項目のうちのいずれか一項に記載のデバイス。
（項目９）
上記加熱セグメントは、抵抗コイルを含む、上記項目のうちのいずれか一項に記載のデバイス。
（項目１０）
上記抵抗コイルは、プラスチックカバーの中に収容されている、上記項目のうちのいずれか一項に記載のデバイス。
（項目１１）
上記ＰＷＭの周波数は、１ｋＨｚ〜５０ｋＨｚ（１ｋＨｚおよび５０ｋＨｚを含む）の範囲である、上記項目のうちのいずれか一項に記載のデバイス。
（項目１２）
電気外科切除デバイスを動作させる方法であって、該方法は、
直流（ＤＣ）電力を提供することと、
パルス幅変調（ＰＷＭ）を用いて該ＤＣ電力を変調することと、
該変調されたＤＣ電力をカテーテルにおける加熱要素に印加することと
を含む、方法。
（項目１３）
ＰＷＭを用いて上記ＤＣ電力を変調することは、該ＤＣ電力をスイッチに提供することと、ＰＷＭドライバー信号を用いて該スイッチを開閉することとを含む、上記項目のうちのいずれか一項に記載の方法。
（項目１４）
上記ＰＷＭの周波数は、１ｋＨｚ〜５０ｋＨｚ（１ｋＨｚおよび５０ｋＨｚを含む）の範囲である、上記項目のうちのいずれか一項に記載の方法。
（項目１５）
ＤＣ電力を提供することは、ＡＣ／ＤＣ電力コンバーターからのＤＣ電力、または電池からのＤＣ電力を選択可能に提供することを含む、上記項目のうちのいずれか一項に記載の方法。
（項目１６）
上記ＡＣ／ＤＣ電力コンバーターからのＤＣ電力、または上記電池からのＤＣ電力の供給の選択は、該ＡＣ／ＤＣ電力コンバーターへのＡＣ電力の利用可能性に基づく、上記項目のうちのいずれか一項に記載の方法。
（項目１７）
上記ＡＣ／ＤＣ電力コンバーターからのＤＣ電力、または上記電池からのＤＣ電力の選択は、上記加熱要素への電力の印加中に実施されてもよい、上記項目のうちのいずれか一項に記載の方法。
（項目１８）
電気外科切除デバイスであって、該デバイスは、
ＡＣ／ＤＣ電力コンバーターと、
電池と、
抵抗コイルを含むカテーテルと、
該ＡＣ／ＤＣ電力コンバーターからのＤＣ電力の利用可能性がなくなることに基づいて、該抵抗コイルへの電力の供給を、該ＡＣ／ＤＣ電力コンバーター由来の電力から、該電池由来の電力に切り替えるための電力切り替え回路網と
を含む、デバイス。
（項目１９）
上記抵抗コイルに提供される電力を変調するためのパルス幅変調（ＰＷＭ）回路網をさらに含む、上記項目のうちのいずれか一項に記載のデバイス。
（摘要）
電気外科切除デバイスは、処置の提供において使用するために、パルス幅変調ＤＣ電力をカテーテルにおける加熱セグメントに提供する。いくつかの実施形態において、変調されるべきＤＣ電力は、ＡＣ電源に結合されているＡＣ／ＤＣ電力コンバーターに由来する。いくつかの実施形態において、変調されるべきＤＣ電力は、電池に由来する。いくつかの実施形態において、デバイスは、例えば、ＡＣ／ＤＣ電力コンバーターからの電力の利用可能性に基づいて、ＡＣ／ＤＣ電力コンバーターまたは電池のいずれかに由来するＤＣ電力を、変調のために切り替え可能に選択する。
図１は、本発明の局面に従う医療処置システムを例示している。 図１Ａおよび図１Ｂは、図１の医療処置システムを用いた例示手順の側面立面図である。 図１Ａおよび図１Ｂは、図１の医療処置システムを用いた例示手順の側面立面図である。 図２は、本発明の局面に従う電気外科切除デバイスのブロック線図である。 図３は、本発明の局面に従う電気外科切除デバイスの電力ブロックのブロック線図である。 図４は、本発明の局面に従って、ＤＣ電力のパルス幅変調を示している１セットのチャートである。 図５は、本発明の局面に従って、デューティサイクルに対する調整を決定するためのプロセスのフローダイアグラムである。 図６は、本発明の局面に従って、ＡＣ由来電力を使用するか、電池由来電力を使用するかを決定するためのプロセスのフローダイアグラムである。
詳細な説明
以下は、図面を参照して様々な実施形態を議論している。本明細書中で使用される方向の用語（例えば、近位、遠位、上方、下方、時計回り、反時計回りなど）は、一般に、図面に示される構成を参照して使用される。例えば、図面に示される視点から見られる場合、時計回りに回転すると記載される構成要素は、反対の視点から見られる場合、反時計回りに回転すると言われ得る。さらに、本実施形態は、様々な構成要素の位置または移動の方向を、変更または逆にすることによって改変され得る。従って、本明細書中で使用される方向の用語は、限定すると解釈されるべきではない。
図１を参照すると、例示的な医療処置システム１０は、遠位端１３と近位端１４とを有するカテーテルシャフト１２を含み得る。加熱セグメント１５は、カテーテルシャフトの遠位端に対して、またはカテーテルシャフトの遠位端に隣接して動作可能に取り付けられ、ハンドル１６は、カテーテルシャフトの近位端に取り付けられている。ケーブル１７は、加熱セグメント１５をジェネレーターシステム１８に電気的に接続している。ケーブル１７は、ハンドルと一体をなし得、ジェネレーターシステムに取り外し可能に接続され得る。あるいは、ケーブル１７は、ハンドルに取り外し可能に接続され得る。
加熱セグメント１５は、加熱要素２０を含む。加熱要素２０は、いくつかの実施形態において、抵抗コイルであり得、この抵抗コイルは、例えば、ＲＦエネルギーによって駆動され得る。好ましくは、加熱要素２０の相対抵抗またはインピーダンスは、加熱要素２０が結合されているジェネレーターシステム１８の出力の相対抵抗またはインピーダンスと相関または整合するように設計されている。例えば、加熱要素２０の抵抗は、カテーテルの直径に関するワイヤーゲージ、処置中に必要とされるエネルギー、および／または電源仕様によって決定され得る。加熱要素２０は、例えば、ニッケルクロム（ＮＩＣＨＲＯＭＥ（登録商標））、ニッケル鉄合金（例えば、アロイ５２）、銅、ステンレス鋼、チタン、ジルコニウム、ＮＩＴＩＮＯＬ（登録商標）、ＡＬＵＭＥＬ（登録商標）、ＫＡＮＴＨＡＮＡＬ（登録商標）、ＣＨＲＯＭＥＬ（登録商標）、ＫＯＶＡＲ（登録商標）、前述のものの組み合わせ、または前述のものの合金などのような広範な様々な伝導性材料を含み得る。加熱要素２０のための材料は、温度がインピーダンスの関数として間接的に測定される測温抵抗体（ＲＴＤ）機能を提供するように選択され得る。アロイ５２は、ＲＴＤ機能を抵抗コイルに提供するために適している１つの材料と考えられる。様々な実施形態において、抵抗コイルは、プラスチックカバー（例えば、フッ化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）カバー）の中に収容され得る。
加熱セグメント１５は、細長いカテーテルシャフト１２の遠位端１３に固定され、いくつかの実施形態において、カテーテルシャフト１２および加熱セグメント１５は、合わせてカテーテルとみなされる。カテーテルシャフト１２は、加熱要素２０をＨＡＳ内の所望の配置へ操作するために使用され得る。特定の実施形態において、カテーテルシャフト１２は、低摩擦係数を有する生体適合性材料を含む。例えば、カテーテルシャフト１２は、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエチレン、またはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、例えば、ＴＥＦＬＯＮ（登録商標）を含み得る。他の実施形態において、カテーテルシャフト１２は、ポリイミド、熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）、例えば、ＨＹＴＲＥＬ（登録商標）、ポリエーテルブロックアミド（ＰＥＢＡ）、例えば、ＰＥＢＡＸ（登録商標）、ナイロン、または任意の他のそのような適切な材料を含み得る。
特定の実施形態において、カテーテルシャフト１２は、脈管構造内に嵌るようなサイズにされており、この脈管構造は、直径が約１ｍｍと約２５ｍｍとの間、好ましくは、約２ｍｍと約１８ｍｍとの間であり得る。カテーテルシャフト１２の近位端１４は、ハンドル１６を含み、このハンドル１６は、ケーブル１７を通した電源１８とのインターフェイス接続のための接続部および／または流体もしくはガイドワイヤーの通過のためのポートを含み得る。ハンドル１６は、ケーブル１７と一体的に接続され得るか、またはハンドル１６は、ケーブル１７に取り外し可能に接続され得る。
例示的な医療処置システム１０は、様々な医療手順（静脈の逆流を処置するための静脈内処置を含む）において使用され得る。特に、図１Ａを参照すると、方法は、加熱セグメント１５を処置されるべきＨＡＳ１９の最遠位セクションに挿入することを含み得る。次に、加熱セグメント１５は、ＨＡＳ内の第１の処置の場所Ｔ１と整列させられる。次に、第１の処置の場所Ｔ１を処置するために、電力が、所望の長さの時間の間、加熱セグメント１５に印加される。所望の滞留時間後、例えば、図１Ｂに示されるように、ＨＡＳがつぶれた後、加熱セグメント１５に供給される電力は、低減またはシャットオフされ得る。電力がオフの（または実質的に低減された）状態で、加熱セグメント１５は、次に、図１Ｂに示されるように、加熱セグメント１５の遠位端が、第１の処置の場所Ｔ１の近位端に隣接するまで、近位方向に移動させられ得る。ＨＡＳ１９内のこの第２の処置の場所Ｔ２において、第２の処置の場所Ｔ２においてＨＡＳを処置するために、電力が、所望の長さの時間の間、加熱セグメント１５に再び印加される。このプロセスは、ＨＡＳの処置が完了するまで繰り返される。いくつかの実施形態において、Ｔ１およびＴ２は、重なり得る。Ｔ１およびＴ２が、同じＨＡＳにおいて、互いに隣接して示されているが、Ｔ１およびＴ２は、異なる場所（例えば、異なるＨＡＳ）に存在し得る。
特定の実施形態において、ジェネレーターシステムは、ＲＦエネルギーが加熱セグメント１５に印加され得るように、少なくとも１つの直流（ＤＣ）電源と、その電力を変調するための変調回路網とを含む。ほとんどの実施形態において、ＲＦエネルギーは、加熱セグメント１５に印加されるＤＣ電力を変調することによって発生させられ、いくつかの実施形態において、加熱セグメント１５に印加されるＤＣ電力のパルス幅変調（ＰＷＭ）によって発生させられる。変調回路網は、例えば、パルス幅変調回路網であり得、それは、いくつかの実施形態において、パルス幅変調ドライバー回路網とスイッチとを含む。いくつかの実施形態において、ＤＣ電源は、スイッチによって、加熱セグメント１５に結合されており、スイッチは、パルス幅変調信号に従って、周期的なサイクルの様々な部分に対して開閉する。ほとんどの実施形態において、周期的なサイクルは、無線周波数範囲における周波数を有し、いくつかの実施形態において、周期的なサイクルは、１ｋＨｚと５０ｋＨｚとの間（１ｋＨｚおよび５０ｋＨｚを含む）の周波数の範囲を有する。ほとんどの実施形態において、電力は、スイッチが閉じられている場合、加熱セグメント１５に印加され、スイッチが開いている位置にある場合、印加されないが、いくつかの実施形態において、その逆が正しい場合がある。いくつかの実施形態において、スイッチは、電力の伝達のために使用されるスイッチを使って少なくとも部分的に提供され得、いくつかの実施形態において、スイッチは、電力ＭＯＳＦＥＴまたは絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を含み得る。ジェネレーターシステム１８は、様々な実施形態において、コントローラーを組み込む。コントローラーは、様々な実施形態において、１つ以上のプロセッサー、ＦＰＧＡ、ＣＰＬＤ、ＤＳＰ、またはそれらの何らかの組み合わせを含み得る。コントローラーは、様々な機能を実施し得、様々な機能は、加熱セグメント１５において、または加熱セグメント１５に隣接して位置している１つまたは複数の温度センサー（例えば、熱電対、サーミスター、測温抵抗デバイス、光学または赤外線センサー、前述のものの組み合わせなど）からの読み取りに少なくとも基づいて、ＰＷＭのデューティサイクルを決定することを含む。例えば、コントローラーは、加熱セグメント１５を設定された温度に加熱し得る。代替の実施形態において、ユーザーは、ジェネレーターシステム１８の一定の電力出力を選択する。例えば、ユーザーは、加熱セグメント１５における温度センサーからの温度表示に関して、電力出力を手動で調整し得る。
いくつかの実施形態において、ジェネレーターシステム１８は、複数のＤＣ電源を含み、複数のＤＣ電源のうちの異なるものは、例えば、加熱要素２０への電力の供給における使用のために、電力切り替え回路網の動作を命ずるコントローラーによって選択可能である。例えば、いくつかの実施形態において、ジェネレーターシステム１８は、１つのＤＣ電源としての電池、およびＡＣ本線（ユーティリティーまたはジェネレーター電源）に結合されているＡＣ／ＤＣ電力コンバーターを含み得るか、またはそれらから電力を提供され得、コントローラーおよび電力切り替え回路網は、例えば、ＡＣ導出電源からの電力の利用可能性に基づいて、一方の電源または他方の電源の使用を選択する。この文脈において、図１に示されるように、電気的結合２３によってジェネレーターシステム１８のハウジングに結合され、電気的結合２５によってＡＣ電源に結合されているＡＣ／ＤＣ電力コンバーター２１は、ジェネレーターシステム１８の一部とみなされ得る。あるいは、電力コンバーター２１は、ジェネレーターシステム１８と一体をなし得る（例えば、内部電子機器の一部として）。いくつかの実施形態において、コントローラーおよび電力切り替え回路網は、電力が、一般に、加熱要素２０に提供されている間に電源を切り替え得、医療処置システム１０の動作中に電源が切り替わることを可能にする。
図２は、本発明の局面に従う電気外科切除デバイスのブロック線図である。図２において、ＡＣ／ＤＣ電力コンバーター２１１は、電源（例えば、ユーティリティーまたはジェネレーター）からＡＣ電力を受け取る。ＡＣ／ＤＣ電力コンバーター２１１は、ＡＣ電力をＤＣ電力に変換する。例えば、ＡＣ電力コンバーター２１１は、１００ＶＡ〜２４０ＶＡの範囲におけるＡＣ電力を受け取り、名目上２４ＶのＤＣで電力を出力し得、利用可能な電流は、例えば、多少のアンペアから数アンペアの範囲である。
ＤＣ電力は、ジェネレーターユニット２１３（例えば、上に記載されるジェネレーターシステム１８）に対して提供されるか、または利用可能にされる。例えば、図１に関して議論されるように、加熱セグメント１５、ハンドル１６、およびカテーテルシャフト１２を参照して、図２において、ジェネレーターユニット２１３は、ハンドル２２１、およびハンドル２２１に結合されているカテーテル２２３（カテーテル２２３は、加熱セグメントを含む）に電力を提供することによって、加熱セグメント（示されない）に電力を提供する。ほとんどの実施形態において、提供される電力は、パルス幅変調ＤＣ電力である。多くの実施形態において、図２に例示されるように、ジェネレーターユニット２１３はまた、カテーテル２２３からの信号、例えば、加熱セグメントの温度を示している信号を受け取る。そのような実施形態において、ジェネレーターユニット２１３は、加熱セグメントの温度を所望の設定に調整するように、ＰＷＭのデューティサイクルを調整し得る。多くの実施形態において、ＰＷＭは、ＲＦ範囲における周期的なサイクルを有し、いくつかの実施形態において、１ｋＨｚ〜５０ｋＨｚ（１ｋＨｚおよび５０ｋＨｚを含む）の範囲における周期的なサイクルを有する。
ジェネレーターユニット２１３は、電力ブロック２１５と、図２に例示される実施形態において、制御ブロック２１７と、モニターブロック２１９とを含む。
電力ブロック２１５は、ＡＣ／ＤＣ電力コンバーター２１１由来のＤＣ電力を受け取る。電力ブロック２１５は、ハンドル２２１、およびハンドル２２１に結合されているカテーテル２２３に電力を提供する。カテーテル２２３は、例えば、図１に関して議論されるように、加熱セグメント（示されない）を含む。電力ブロック２１５は、従って、加熱セグメントに有効に電力を提供する。電力を加熱セグメントに提供することにおいて、電力ブロック２１５は、変調されたＲＦ電力を加熱セグメントに提供するために、例えば、電力ブロック２１５の変調回路網を用いてＤＣ電力を変調する。ほとんどの実施形態において、変調は、パルス幅変調（ＰＷＭ）であり、変調回路網は、例えば、パルス幅変調ドライバー回路網とスイッチとを含むパルス幅変調回路網であり得る。様々な実施形態において、ＰＷＭのデューティサイクルは、例えば、加熱セグメントの所望の温度と、加熱セグメントの温度を示している、カテーテル２２３からの信号とに基づいて、制御ブロック２１７によって決定される。いくつかの実施形態において、変調されるＤＣ電力は、ＡＣ／ＤＣ電力コンバーター２１１によって提供されるものと異なる電圧であり、そのような実施形態において、１つ以上のＤＣ／ＤＣ電力コンバーターが、変調されるＤＣ電力を提供するために利用され得る。いくつかの実施形態において、ＡＣ／ＤＣコンバーター２１１は、ＤＣ電力を２４ボルトにおいて提供し、変調されるＤＣ電力は、約１５ボルト、例えば、１５ボルト〜１６．８ボルト、または１５．５ボルトである。
電力ブロック２１５はまた、制御ブロック２１７およびモニターブロック２１９へ、電力信号を提供し、いくつかの実施形態において、状態信号を提供する。制御ブロック２１７およびモニターブロック２１９に提供される電力信号は、いくつかの実施形態において、それらのブロック内の回路網の電力供給のために適しており、他の実施形態において、電力供給回路網（例えば、ＣＭＯＳ回路網）における、それらの他のブロック内の電力制御回路網による使用に適している。状態信号は、利用可能な電力の状態に関する様々な信号を電力ブロック２１５に提供し得る。
いくつかの実施形態において、電力ブロック２１５はまた、電池２２５と、いくつかのそのような実施形態において、電池充電器とを含む。電池２２５は、電池パックの形態であり得る。様々な実施形態において、電池２２５は、電力ブロック２１５から物理的に分離され得、いくつかの実施形態において、ジェネレーターユニット２１３のハウジングの外部にあり得る。いくつかの実施形態において、電池２２５は、例えば、リチウムイオン電池パックであり得る。リチウムイオン電池は、充電可能であり得、充電可能な電池が使用される実施形態において、電力ブロック２１５は、電池充電回路網を含み得る。電池充電回路網は、いくつかの実施形態において、以前に議論されたように、ＡＣ／ＤＣ電力コンバーター２１１から、またはＤＣ／ＤＣ電力コンバーターから電力を提供され得る。
電力ブロック２１５が電池２２５を含む実施形態において、電力ブロック２１５は、変調およびカテーテル２２３の加熱セグメントへの供給のために、ＡＣ／ＤＣ電力コンバーター２１１由来のＤＣ電力または電池２２５由来のＤＣ電力のうちの一方または他方を、例えば、電力ブロック２１５の電力切り替え回路網を用いて選択し得る。いくつかの実施形態において、電力ブロック２１５は、ＡＣ／ＤＣ電力コンバーター２１１由来のＤＣ電力が利用可能である場合、ＡＣ／ＤＣ電力コンバーター２１１由来のＤＣ電力を利用し得、ＤＣ電力がＡＣ／ＤＣ電力コンバーター２１１から利用可能ではない場合、電池２２５有来のＤＣ電力を利用し得る。同様に、制御ブロック２１７およびモニターブロック２１９への電力信号はまた、ＡＣ／ＤＣ電力コンバーター２１１または電池２２５のいずれかから選択され得る。いくつかの実施形態において、ＡＣ／ＤＣ電力コンバーター２１１からの電力の利用可能性の状態は、制御ブロック２１７に提供され、制御ブロック２１７は、コマンド信号を電力ブロック２１５に提供し、どの電源が利用されるべきかについて、電力ブロック２１７に命令する。
上に示されるように、制御ブロック２１７は、加熱セグメントの温度を示している信号をカテーテル２２３から（ハンドル２２１を経由して）受け取り得、ＡＣ／ＤＣ電力コンバーター２１１由来の電力の利用可能性を示している信号を受け取り得る。これらの信号に基づいて、および様々な実施形態において、他の信号に基づいて、制御ブロック２１７は、カテーテル２２３に提供されるべきＤＣ電力のパルス幅変調に対するデューティサイクル、およびそのＤＣ電力を提供するための電源の選択を決定し得る。これらの決定の結果は、電力ブロック２１５へのコマンド信号の形態で、電力ブロック２１５に提供され得る。いくつかの実施形態において、コマンド信号は、ＤＣ電力のＰＷＭに対するデューティサイクルを示している信号を含む。いくつかの実施形態において、制御ブロック２１７は、それらの決定を行うために、プログラマブルプロセッサーを含む。制御ブロック２１７は、様々な実施形態において、マイクロコントローラーおよび関連する回路網を用いて実装され得る。いくつかの実施形態において、制御ブロック２１７は、制御ブロック２１７の回路網の動作のために電力ブロック２１５によって提供される電力を調節するための電力調節回路網も含む。様々な実施形態において、制御ブロック２１７は、ジェネレーターユニット２１３へのユーザー入力を示している信号も受け取り、ジェネレーターユニット２１３のインジケーター（例えば、ＬＥＤインジケーター）の表示のためのコマンドを提供する。
モニターブロック２１９は、加熱セグメントの周りの温度を示している信号をカテーテル２２３から（ハンドル２２１を経由して）受け取り、電力および状態の信号を電力ブロック２１５から受け取る。モニターブロック２１９は、ジェネレーターユニット２１３およびカテーテル２２３の状態に関する様々なモニタリング機能を実施するための回路網を含み得る。
図３は、本発明の局面に従う、電力ブロック３００のブロック線図である。いくつかの実施形態において、図３の電力ブロック３００は、図２の電力ブロック２１５であり、いくつかの実施形態において、図３の電力ブロック３００は、図２の電力ブロック２１５と同様である。様々な実施形態において、図３の電力ブロック３００は、図２の電力ブロック２１５の一部分であり、いくつかの実施形態において、図３の電力ブロック３００は、図２のシステムの他のブロックに見出される回路網を含む。
図３の電力ブロック３００は、ＡＣ／ＤＣ電力コンバーター３１１を含む。しかし、様々な実施形態において、ＡＣ／ＤＣ電力コンバーター３１１は、電力ブロック３００の外部にある。ＡＣ／ＤＣ電力コンバーター３１１は、ＡＣ電源（例えば、ユーティリティー本線またはジェネレーター）に結合され、ＡＣ／ＤＣ電力コンバーター３１１は、ＡＣ電力をＤＣ電力に変換する。
ＡＣ／ＤＣ電力コンバーター３１１によって供給されるＤＣ電力は、ＤＣ／ＤＣ電力コンバーター３１３に提供される。ほとんどの実施形態において、ＤＣ／ＤＣ電力コンバーター３１３は、ＡＣ／ＤＣ電力コンバーター３１１によって供給されるＤＣ電力を異なる電力レベルに変換する。例えば、ＡＣ／ＤＣ電力コンバーター３１１は、ＤＣ電力を２４ボルトＤＣにおいて提供し得、ＤＣ／ＤＣ電力コンバーター３１３は、電力を１５．５ボルトのＤＣに変換し得る。いくつかの実施形態において、例えば、外部源からの電圧スパイクの事象において電気的絶縁特徴を提供するために、さらなるＤＣ／ＤＣ電力コンバーターが、ＡＣ／ＤＣ電力コンバーター３１１とＤＣ／ＤＣ電力コンバーター３１３との間に含まれ得る。ＤＣ／ＤＣ電力コンバーター３１３からのＤＣ電力は、カテーテルの加熱セグメントへのパルス幅変調電力の供給のために、パルス幅変調器３２３に提供される。
いくつかの実施形態において、スイッチを含むパルス幅変調器３２３は、カテーテルの加熱セグメント（例えば、図１の加熱セグメント１５）による使用のための、変調されたＤＣ電力を提供するために、ＤＣ電力を変調する。パルス幅変調器３２３は、ＰＷＭドライバー３２５からの信号に従って、ＤＣ電力を変調し、いくつかの実施形態において、ＰＷＭドライバーは、ＰＷＭドライバー回路網を含み、ＰＷＭドライバー回路網とスイッチとは、一緒にＰＷＭ変調回路網を構成する。いくつかの実施形態において、ＰＷＭドライバー３２５は、電力ブロックの外部にある。ＰＷＭドライバー３２５は、信号をパルス幅変調器３２３に提供し、サイクルの様々な部分にわたって、出力電力をオンおよびオフにするようにパルス幅変調器３２３に命ずる。いくつかの実施形態において、サイクルは、１ｋＨｚ〜５０ｋＨｚ（１ｋＨｚおよび５０ｋＨｚを含む）の範囲における周波数のものである。多くの実施形態において、ＰＷＭドライバー３２５は、コマンド信号に基づいて、パルス幅変調器３２３の動作を駆動する信号を提供し、このコマンド信号は、例えば、制御ブロック（例えば、図２の制御ブロック２１７）によって提供され、パルス幅変調に対する所望のデューティサイクルを示している。
例示の目的のために、図４は、様々なデューティサイクルに対するサイクルの例示のオン部分およびオフ部分を例示しているチャートを含む。チャートにおいて、時間が、ｘ軸に沿って示され、出力電圧が、ｙ軸に沿って示されている。チャートは、例えば、ほとんどの実施形態において、出力電圧における上昇および下降が個別の期間中に生じるように、理想化された出力電圧を示している。第１のチャート４１１は、２５％デューティサイクルを例示しており、期間４１３中は、高出力電圧であり、期間４１５中は、低出力電圧であり、期間４１５の最後４１７において高出力電圧に戻る。期間４１３および４１５は、完全なサイクルを形成しており、期間４１３は、サイクルの２５％であり、期間４１５は、サイクルの７５％である。第２のチャート４２１は、５０％デューティサイクルを例示しており、期間４２３中は、高出力電圧であり、期間４２５中は、低出力電圧であり、期間４２５の最後４２７において高出力電圧に戻る。期間４２３および４２５は、完全なサイクルを形成しており、期間４２３および期間４２５は、各々、サイクルの５０％である。第３のチャート４３１は、７５％デューティサイクルを例示しており、期間４３３中は、高出力電圧であり、期間４３５中は、低出力電圧であり、期間４３５の最後４３７において高出力電圧に戻る。期間４３３および４３５は、完全なサイクルを形成しており、期間４３３は、サイクルの７５％であり、期間４３５は、サイクルの２５％である。
図３に戻って、いくつかの実施形態において、図３に例示されるように、ＡＣ由来電力または電池由来電力のいずれかは、変調のためのＤＣ電力を提供するために使用され得る。従って、図３の実施形態において、電力ブロック３００は、電池３１７を含む。様々な実施形態において、電池３１７は、電力ブロック３００と別個であり得る。電池３１７はまた、第１の電力スイッチ３２１を用いて、ＤＣ電力をパルス幅変調器３２３に提供し得、この第１の電力スイッチ３２１は、パルス幅変調器３２３による変調のために、ＤＣ／ＤＣコンバーター３１３によって提供されるＡＣ由来電力、またはＤＣ電力のいずれかを選択的に選ぶ。いくつかの実施形態において、第１の電力スイッチ３２１は、制御ブロック（例えば、図２に関して議論されるような制御ブロック２１７）によって提供される制御信号に基づいて、ＡＣ由来電力または電池電力を選択する。いくつかの実施形態において、電池３１７の出力およびＤＣ／ＤＣ電力コンバーター３１３の出力が並列で接続され、ＤＣ／ＤＣ電力コンバーター３１３の出力および電池３１７の出力の両方が、高インピーダンスを示している状態では、第１の電力スイッチ３２１は、使用されない。
電池３１７を伴う実施形態において、電力ブロック３００は、電池充電器モジュール３１５も含み得る。様々な実施形態において、電池３１７の場合と同様に、電池充電器モジュール３１５は、電力ブロックの外部にあり得る。電池充電器モジュール３１５は、ＡＣ／ＤＣコンバーター３１１からの電力を用いて電池３１７を充電するために、電池充電回路網を含む。
図３に示されるように、ＡＣ／ＤＣ電力コンバーター３１１および電池３１７はまた、第２の電力スイッチ３１９に結合されている。第２の電力スイッチ３１９は、様々な回路要素（例えば、図２のジェネレーターユニット２１３の制御ブロック２１７およびモニターブロック２１９の回路網）による使用のための電力を提供する。
図５は、本発明の局面に従う、デューティサイクルに対する調整を決定するためのプロセスのフローダイアグラムである。いくつかの実施形態において、プロセスは、回路網によって実施され、この回路網は、プロセッサーの形態であり得る。いくつかの実施形態において、プロセスは、図２の制御ブロック２１７によって実施され、いくつかの実施形態において、プロセスは、図２の制御ブロック２１７のプログラマブルプロセッサーによって実施される。
ブロック５１１において、プロセスは、カテーテルの加熱セグメントの実際の温度またはカテーテルの加熱セグメントの周りの温度と、所望の温度とを比較する。カテーテルの加熱セグメントの周りの温度は、例えば、加熱セグメント付近のカテーテルに位置している温度センサーによって提供され得る。所望の温度は、いくつかの実施形態において、一定温度であり得る。いくつかの実施形態において、所望の温度は、例えば、図２のジェネレーターユニット２１３へ、ユーザーによって入力可能であり得、入力された温度は、図２の制御ブロック２１７によって受け取られる。
ブロック５１３において、プロセスは、実際の温度が、所望の温度＋第１のオフセット値よりも大きいかどうかを決定する。様々な実施形態においてプログラム可能であるオフセット値の使用は、例えば、実際の温度を所望の温度帯にほぼ維持しながら、デューティサイクルにおける過剰な周波数の変化を避けることにおいて、有用であり得る。実際の温度が、所望の温度＋オフセット値よりも大きい場合、プロセスは、ブロック５１５へ続き、そうでなければ、プロセスは、ブロック５１７へ続く。
ブロック５１５において、プロセスは、デューティサイクルを減少させる。いくつかの実施形態において、プロセスは、最低で最低値まで、設定された量の分、デューティサイクルを減少させ、この最低値は、いくつかの実施形態において、０％よりも大きい。その後、プロセスは戻る。
ブロック５１７において、プロセスは、実際の温度が、所望の温度−第２のオフセット値よりも小さいかどうかを決定する。第２のオフセット値は、いくつかの実施形態において、第１のオフセット値と同じである。いくつかの実施形態において、第２のオフセット値は、第１のオフセット値よりも大きく、いくつかの実施形態において、第２のオフセット値は、第１のオフセット値よりも小さい。実際の温度が、所望の温度−オフセット値よりも小さい場合、プロセスは、ブロック５１９へ続き、そうでなければ、プロセスは戻る。
ブロック５１９において、プロセスは、デューティサイクルを増大させる。いくつかの実施形態において、プロセスは、最大で最大値まで、設定された量の分、デューティサイクルを増大させ、この最大値は、いくつかの実施形態において、１００％未満である。その後、プロセスは戻る。
図６は、本発明の局面に従って、ＡＣ由来電力を使用するか、電池由来電力を使用するかを決定するプロセスのフローダイアグラムである。いくつかの実施形態において、プロセスは、回路網によって実施され、この回路網は、プロセッサーの形態であり得る。いくつかの実施形態において、プロセスは、図２の制御ブロック２１７によって実施され、いくつかの実施形態において、プロセスは、図２の制御ブロック２１７のプログラマブルプロセッサーによって実施される。いくつかの実施形態において、プロセスは、電力がカテーテルの加熱セグメントに印加される前に実施される。いくつかの実施形態において、プロセスは、電力が加熱セグメントに印加されている間に実施される。いくつかの実施形態において、プロセスは、電力が加熱セグメントに印加される前、および電力が加熱セグメントに印加されている間の両方で実施される。
ブロック６１１において、プロセスは、ＡＣ由来電力が利用可能かどうかを決定する。プロセスは、例えば、図２のジェネレーターユニット２１３の電力ブロック２１５によって提供される信号に基づいて、ＡＣ由来電力が利用可能かどうかを決定し得る。ＡＣ由来電力が利用可能である場合、プロセスは、ブロック６１３へ続き、そうでなければ、プロセスは、ブロック６１５へ続く。
ブロック６１３において、プロセスは、ＡＣ由来電力を使用して、カテーテルの加熱セグメントへの供給のために変調されるべきＤＣ電力を供給する。様々な実施形態において、プロセスはまた、回路網の電力供給のために、いくつかの実施形態において、電池の充電のために、ＡＣ由来電力を利用し、ＡＣ由来電力は、一般に、例えば、ＡＣ／ＤＣ電力コンバーターによってＤＣに変換される。その後、プロセスは戻る。
ブロック６１５において、プロセスは、電池由来電力を使用して、カテーテルの加熱セグメントへの供給のために変調されるべきＤＣ電力を供給する。様々な実施形態において、プロセスはまた、回路網の電力供給のために電池由来電力を利用し、いくつかの実施形態において、電池の充電の停止を命ずる。その後、プロセスは戻る。
本発明は、様々な実施形態に関して議論されてきたが、本発明は、本開示によって支持される、新規性および進歩性を有する特許請求の範囲を含むことが認識されるべきである。

Claims (19)

  1. 直流（ＤＣ）で動く電気外科切除デバイスであって、該デバイスは、
    加熱セグメントを含むカテーテルと、
    該加熱セグメントに提供されるＤＣ電力を変調するように構成されている変調回路網と、
    該ＤＣ電力を該変調回路網に提供するための少なくとも１つのＤＣ電源と
    を含む、デバイス。
  2. 前記変調は、パルス幅変調（ＰＷＭ）である、請求項１に記載のデバイス。
  3. 前記変調回路網は、パルス幅変調（ＰＷＭ）ドライバー回路網とスイッチとを含む、請求項１に記載のデバイス。
  4. 前記少なくとも１つのＤＣ電源は、２つのＤＣ電源を含む、請求項１に記載のデバイス。
  5. 前記２つのＤＣ電源のうちの第１のものは、ＡＣ／ＤＣ電力コンバーターを含み、該２つのＤＣ電源のうちの第２のものは、電池を含む、請求項４に記載のデバイス。
  6. 前記加熱セグメントへの供給のために、前記ＡＣ／ＤＣコンバーターまたは前記電池のいずれかからの電力を切り替え可能に前記ＰＷＭ回路網に提供するためのスイッチをさらに含む、請求項５に記載のデバイス。
  7. 前記ＡＣ／ＤＣコンバーターおよび前記電池は、前記ＰＷＭ回路網に並列で結合されている、請求項５に記載のデバイス。
  8. 前記ＡＣ／ＤＣ電力コンバーターと前記ＰＷＭ回路網との間に結合されているＤＣ／ＤＣ電力コンバーターをさらに含む、請求項５に記載のデバイス。
  9. 前記加熱セグメントは、抵抗コイルを含む、請求項１に記載のデバイス。
  10. 前記抵抗コイルは、プラスチックカバーの中に収容されている、請求項９に記載のデバイス。
  11. 前記ＰＷＭの周波数は、１ｋＨｚ〜５０ｋＨｚ（１ｋＨｚおよび５０ｋＨｚを含む）の範囲である、請求項２に記載のデバイス。
  12. 電気外科切除デバイスを動作させる方法であって、該方法は、
    直流（ＤＣ）電力を提供することと、
    パルス幅変調（ＰＷＭ）を用いて該ＤＣ電力を変調することと、
    該変調されたＤＣ電力をカテーテルにおける加熱要素に印加することと
    を含む、方法。
  13. ＰＷＭを用いて前記ＤＣ電力を変調することは、該ＤＣ電力をスイッチに提供することと、ＰＷＭドライバー信号を用いて該スイッチを開閉することとを含む、請求項１２に記載の方法。
  14. 前記ＰＷＭの周波数は、１ｋＨｚ〜５０ｋＨｚ（１ｋＨｚおよび５０ｋＨｚを含む）の範囲である、請求項１３に記載の方法。
  15. ＤＣ電力を提供することは、ＡＣ／ＤＣ電力コンバーターからのＤＣ電力、または電池からのＤＣ電力を選択可能に提供することを含む、請求項１２に記載の方法。
  16. 前記ＡＣ／ＤＣ電力コンバーターからのＤＣ電力、または前記電池からのＤＣ電力の供給の選択は、該ＡＣ／ＤＣ電力コンバーターへのＡＣ電力の利用可能性に基づく、請求項１５に記載の方法。
  17. 前記ＡＣ／ＤＣ電力コンバーターからのＤＣ電力、または前記電池からのＤＣ電力の選択は、前記加熱要素への電力の印加中に実施されてもよい、請求項１６に記載の方法。
  18. 電気外科切除デバイスであって、該デバイスは、
    ＡＣ／ＤＣ電力コンバーターと、
    電池と、
    抵抗コイルを含むカテーテルと、
    該ＡＣ／ＤＣ電力コンバーターからのＤＣ電力の利用可能性がなくなることに基づいて、該抵抗コイルへの電力の供給を、該ＡＣ／ＤＣ電力コンバーター由来の電力から、該電池由来の電力に切り替えるための電力切り替え回路網と
    を含む、デバイス。
  19. 前記抵抗コイルに提供される電力を変調するためのパルス幅変調（ＰＷＭ）回路網をさらに含む、請求項１８に記載のデバイス。
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