JP2021526899A - 関節鏡検査装置及び関節鏡検査方法 - Google Patents

Abstract

導電性流体の存在下で組織を治療するための双極高周波（ＲＦ）装置には、ハンドピース及びプローブが含まれる。ハンドピースは、モーター駆動部、受信チャンネル、及び受信チャンネルの内壁にアクティブな電気接点を有する。戻り電気接点は、受信チャンネルの内壁のアクティブ電気接点の近位に配置される。プローブには、近位ハブと、近位ハブから縦軸の周りに遠位方向に延びる細長いシャフトとを含み、ハブは、ハンドピースの受信チャンネルに挿入し、そして取り外すことができる。プローブの動作端は細長いシャフトの遠位端に位置し、動作端はアクティブ電極と戻り電極を含む。戻り電気接点は、ハブの外面のアクティブ電気接点の近位に配置される。このようにして、受信チャンネルの戻り電気接点及びハブの外面の戻り電気接点は、それぞれ、そして受信チャンネルのアクティブ電気接点及びハブの外面のアクティブ電気接点は、それぞれ、ハブがハンドピースの受信チャンネルに挿入されたとき、係合する。
【選択図】図１１Ａ

Description

（関連出願の相互参照）
この出願は、２０１８年６月８日に出願された仮出願６２／６８２，７８７（代理人整理番号４１８７９−７４２．１０１）に基づく優先権を主張して、２０１９年６月６日に出願された米国特許出願第１６／４３３，８０６（代理人整理番号４１８７９−７４２．２０１）に基づく優先権を主張するものであり、その全体が参照により本明細書に組み込まれるものとする。

１．発明の分野
本発明は、一般に、内視鏡的処置及び他の外科的処置のための装置及び方法であり、さらに詳細には骨及び軟組織を切断及び除去するための装置及び方法に関する。

骨の内視鏡的切断及び除去には、例えば肩峰下減圧術、ノッチ形成術を伴う前十字靭帯再建術、及び肩鎖関節の関節鏡視下切除を含む、様々な装置及び方法が存在する。現在、外科医は、回転切断面を有する関節鏡シェーバー及びバーを使用して、そのような処置において硬組織を除去している。

効率を高めるために、再利用可能なハンドピースを含む内視鏡ツールシステムと、異なる動作端を持つ交換可能なツールプローブの選択とを利用することが可能である。個々の動作端には、軟組織の除去や硬組織の切除など、それぞれ２つ以上の機能があり、そのため、このようなツールシステムでは、数十の特定の機能を提供することができ、優れた適応性を有する。

１つのツールシステムでそのような柔軟性を持たせることには大きな利点はあるが、課題もある。特に、これらのシステムのプローブの多くは、動作部位から流体及び組織破片を真空吸引するために、回転可能なシャフト内に、内腔を有している。これらの回転可能なツールの多くは、ハンドピースからプローブの動作端への無線周波数（ＲＦ）電流の供給にも依存しているため、再利用可能なハンドピースと、交換可能な（通常は使い捨ての）プローブとの間のインターフェースは、流体交換を行いながら機械的及び電気的な接続を維持し、電気的に短絡することが無いように設計しなければならない。

従って、本発明の目的は、改良された関節鏡その他の内視鏡的組織切断及び除去システムのような、改良された外科システム及びそれらの使用方法を提供することであり、再利用可能なハンドピース又はその他のハンドピースを、交換可能な、通常は使い捨ての、プローブに取り外し可能に接続することができる一方、外科システムにおける電気的及び／又は機械的操作を妨げることなく、流体及び組織破片を、プローブシャフトを介しそしてハンドピースを通して外向きに、真空吸引することができるようにすることである。本明細書に記載の発明は、これらの目的の少なくともいくつかを満足させる。

２．背景技術の説明
関連する共同所有の特許及び出願として、米国特許出願公開２０１８−０３０３５０９号、第２０１９−０００８５４１号、第２０１９−００５９９８３、第２０１９−０１３４２７９号、第２０１９−００２１７８８号、第２０１８−０３１７９５７号、第２０１９−０００８５３８号、第２０１９−００８３１２１号、２０１８−０２６３６４９号、及び第２０１９−００１５１５１号が含まれ、これらの内容はすべて参照により本明細書に組み込まれるものとする。

本発明は、改良された外科システム及びそれらを使用する方法を提供する。特に、本発明は、改良された関節鏡その他の内視鏡的組織切断及び除去方法及びツールを提供する。ツールは、例えば、交換可能な、通常は使い捨てのプローブに取り外し可能に接続可能な、再利用可能なハンドピース又はその他のハンドピースを具備する。プローブの近位端とハンドピースの遠位端との間のインターフェースにより、プローブシャフトを通しそしてハンドピースを通して外向きに流体及び組織破片の真空吸引を可能にすると同時に、真空吸引を妨げることなくハンドピースからプローブに高周波（ＲＦ）電流による駆動力及び／又は機械的駆動力を供給するための相互接続を行う。

第１の態様では、本発明は、導電性流体の存在下で組織を治療するための双極ＲＦ装置を提供する。双極ＲＦ装置はハンドピースとプローブとを具備する。ハンドピースには、通常、モーター駆動部、受信チャンネル、及び受信チャンネルの内壁に取り付けられたアクティブ電気接点を含む。戻り電気接点は通常、受信チャネルの内壁にも形成され、アクティブ電気接点の近傍に配置される。プローブには、近位ハブと、近位ハブから縦軸に沿って遠位方向に延びる細長いシャフトとが含まれる。ハブは通常、ハンドピースの受信チャンネルに取り外し可能に挿入できるように構成されている。動作端は細長いシャフトの遠位端に位置し、通常、アクティブ電極と戻り電極を備えている。戻り電気接点とアクティブ電気接点はそれぞれ、プローブの近位ハブの外面に設置されている。特に、戻り電気接点は、（１）受信チャンネルの戻り電気接点及びハブの外面の戻り電気接点のそれぞれ、及び（２）受信チェンネルのアクティブ電気接点及びハブの外面のアクティブ電気接点のそれぞれが、ハブがハンドピースの受信チャンネルに挿入されたとき、お互いに嵌合するように、電気接点の近傍に配置される。

ハブの戻り電気接点とプローブの受信チャンネルの戻り電気接点の両方をアクティブ電気接点の近傍に配置することにより、プローブの吸引内腔を通して吸引される流体からアクティブ接点を分離することが容易になる。特に、戻り電極及び戻り電気接点は、戻り電気接点と流体との電気的接触が都合よく行われるように、通常、外科手術部位中の導電性流体の電位（流体は並列接続された接地経路として機能することができる）に維持される。逆に、電気的短絡を回避するには、アクティブ電気接点を電気的に絶縁する必要がある。

双極ＲＦ装置の特定の実施形態では、プローブは、シャフトを通ってハブの出口ポートまで延びる流路を具備するすることができる。ハブは、内部チャンバー及び流出通路を具備することができ、シャフト内の流路の出口端は、受信チャンネルの内壁を通って内部チャンバーに通じる。さらなる例では、流路は、プローブの動作端の窓からハブの出口ポートまで延びることができ、治療部位から流体及び組織の残骸を除去するように構成することができる。さらに別の例では、ハブ内の内部チャンバー及び流出通路は、動作端の窓、流体通路、内部チャンバー、及び流出通路を介して真空吸引を開始するために、負圧源と結合するように構成することができる。

他の実施形態では、ハブをハンドピースの受信チャンネルに挿入したときに、アクティブ電気接点と戻り電気接点との間の流体の移動を防ぐために、ハブの外面と受信チャンネルの内壁との間にシールを配置することができる。そのようなシールにより、アクティブな電気接点を前記流体と絶縁しながら、戻り電気接点を吸引流体に露出することが可能になる。シールは、例えば、ハブ、ハンドピース、又はその両方によって支えられる弾性部材を具備することができる。具体例として、外面と内壁との間にギャップができるように、ハブの外面及び受信チャンネルの内壁の寸法が選択される。ギャップは、通常、ハブがハンドピースの受信チャンネルに挿入されたときに、チャンバーからギャップを通って流体が流れることができるような大きさに選択される。そのような場合、シールは、そのような流体が戻り電気接点に接触することを可能にしながら、アクティブな電気接点を吸引流体から絶縁するために存在することになる。

さらに別の特定の実施形態では、ハブ上のアクティブ電気接点及び戻り電気接点は、それぞれ、直径方向に対向する一対のばね式電極接点その他の接点を具備することができ、受信チャンネルの内壁上のアクティブ電極接点及びリターン電極接点は、それぞれ、受信チャンネルの内壁の全周にわたって３６０°延びているリング電極を具備する。具体例として、対向するばね式戻り電気接点のペアが、プローブの外側スリーブ（双極治療システムのアースとして機能する）に電気的に結合され、次に、アクティブ電気接点の遠位に延びる円筒形のコア部材によって結合される。さらに別の例では、直径方向に対向する一対のばね式アクティブ電極接点は、円筒を、一般的には開口部又はコアの壁を通る通路を半径方向に貫通することができ、円筒形のコア部材内に同軸に配置された回転カラーによってシャフトの内側スリーブに電気的に結合することができる。

第２の態様では、導電性流体の存在下で患者の組織を治療するための双極ＲＦ装置は、ハンドピース及びプローブを備える。ハンドピースは、内部チャンバー及び流出通路を含み、操作者の手による把持、すなわち手動操作及び操作に適合している。プローブは、近位ハブと、近位ハブから縦軸を囲って遠位方向に延びる細長いシャフトとを具備する。プローブの遠位端には動作端があり、動作端にはアクティブ電極とリターン電極が含まれている。ハブは、ハンドピースの受信チャンネルに取り外し可能に挿入できるように構成されている。第１の戻り電気接点及び第２の戻り電気接点は、それぞれ受信チャンネル及びハブ上に配置され、ハブがハンドピースの受信チャンネルに挿入されると、互いに係合して戻り電極をＲＦ源に接続するようになっている。流路は、ハブのプローブシャフトを通って延び、ハブがハンドピースの受信チャンネルに挿入されると、ハンドピースの内部チャンバー及び流出通路に通じる。ハブの外面と受信チャンネルの内壁との間にギャップが維持され、ギャップは通常、ハブがハンドピースの受信チャンネルに挿入されたとき、チャンバーからギャップを通って流体が移動できるのに十分な大きさを有し、動作端はそのような液体に浸される。ハブの外面と受信チャンネルの内壁との間にシールが配置され、アクティブ電気接点と戻り電気接点との間での流体の移動を防止し、戻り電気接点は、ギャップを通って内側に移動する流体に露出できるようにする一方、アクティブ電気接点は、そのような流体の移動とは隔離する。

具体例として、流路の選択された部分は、誘電体を具備し、それによって、アクティブ電極と第１の戻り電気接点との間及びアクティブ電極と第２の戻り電気接点との間の間隔を調整する。この間隔は、アクティブ電極の周りにプラズマを生じさせるために動作端のアクティブ電極と戻り電極との間に十分なＲＦ電流の流れを維持しながら、内部チャンバー内の導電性流体から前記第１の戻り電気接点及び第２の戻り電気接点へのＲＦ電流の流れの制限を可能にするように、調整することができる。

他の例では、双極ＲＦ装置は、受信チャンネル及びハブにそれぞれ第１の戻り電気接点及び第２の戻り電気接点をさらに具備することができ、ハブがハンドピースの受信チャンネルに挿入されると、接点は互いに係合するように構成されている。

第３の態様では、本発明は、導電性流体の存在下で組織を治療するための双極ＲＦ装置を提供する。この装置は、外側スリーブアセンブリ及び内側スリーブアセンブリを有する細長いプローブを具備する。内側スリーブアセンブリは、プローブの縦軸に沿って、第１の電極及び第２の電極を支える動作端まで同軸に延在し、ここで、内側スリーブの外面及び外側スリーブの内面は、ギャップによって分離されている。外側スリーブアセンブリ及び内側スリーブアセンブリは、それぞれ第１の電極及び第２の電極に接続する第１の導体及び第２の導体を具備する。内側スリーブの外面及び外側スリーブの内面の寸法は、導電性流体がギャップ内にあるときに目標の電気抵抗となるようなギャップができるように選択される。

具体例として、この双極ＲＦ装置は、モーター駆動部及び近位ハブを備えたハンドピースをさらに具備し、プローブの一部が、ハンドピースの受信チャンネルに取り外し可能に収容されるように構成される。双極ＲＦ装置は、ハンドピース及びハブにそれぞれ第１の電気接点及び第２の電気接点をさらに具備することができ、ハブの近位部分がハンドピースの受信チャンネルに挿入されると、電気接点は互いに係合するように構成される。多くの場合、流路は、細長いプローブを通って延在し、ハブの近位部分がハンドピースの受信チャンネルに挿入されると、ハンドピースの内部チャンバー及び流出通路と通じるように流路が設けられる。

ここで、本発明の様々な実施形態を添付の図面を参照して説明する。図面は、本発明の典型的な実施形態のみを示しており、従って、技術的範囲を限定するものと考えるべきではないことを理解されたい。

モーター駆動部と取り外し可能な使い捨て切断プローブを備えた再利用可能なハンドピースを含む関節鏡切断システムの分解斜視図であり、切断プローブは、ハンドピースに対して取り外し可能なアタッチメントとして構成されたハブに対して２つの回転位置で示されている。具体的には、プローブの動作端はハブ及びハンドピースに対して上向き（ＵＰ）又は下向き（ＤＮ）状態で示され、ハンドピースは、使用中のシステムの動作パラメータを制御アクチュエータと共にハンドピース上に表示するためのＬＣＤ画面を含む。

ハンドピースに対して上向きのハブとプローブを備え、ハンドピースに搭載されたホール効果センサーと、機器の識別のため、及びこのハンドピースに対するプローブの向き及びモーター駆動のコンポーネントの位置を定めるためのプローブハブに搭載された複数の磁石とを示す、図１の線２Ａ−２Ａに沿って切り取った、図１のプローブのハブの拡大縦断面図である。

図２Ａとは異なる方向をもつホール効果センサーと磁石を示す、ハンドピースに対して下向きのハブとプローブを備えた、図１の線２Ｂ−２Ｂに沿って切り取った、図１のハブの断面図である。

回転可能な切断部材が外側スリーブに対して第１の位置にある、上向きの図１のプローブ動作端の拡大斜視図であり、切断部材の窓は外側スリーブの窓と位置合わせされている。

回転可能な切断部材が外側スリーブに対して第２の位置にある、上向きの図１のプローブ動作端の斜視図であり、切断部材に搭載された電極は、外側スリーブの窓の中心線と位置合わせされている。

図１のハンドピースに取り外し可能に結合することができるプローブの１つのバリエーションにおける動作端の斜視図であり、動作端は、外側スリーブから遠位に延びるボーンバーを含む。

図１のハンドピースに取り外し可能に結合することができるプローブの１つのバリエーションにおける動作端の斜視図であり、動作端は往復電極を有する。

図１のハンドピースに取り外し可能に結合することができるプローブの別のバリエーションにおける動作端の斜視図であり、動作端は、拡張位置と非拡張位置を有するフック電極を有する。

図１のハンドピースに取り外し可能に結合することができるプローブのさらにまた別のバリエーションにおける動作端の斜視図であり、動作端は、組織を切断するための開閉可能な顎構造を有する。

選択されたデフォルト位置で切断部材の回転を停止するためのコントローラアルゴリズムによって使用される方法を概略的に示す、図１及び図３Ａに示すような回転切断部材を備えたプローブの速度設定に関するチャートである。

ハブが回転運動を図５の動作端のように直線運動に変換して電極を軸方向に往復運動させるための内部カム機構を有する点を除いて、図２Ａと同様のプローブハブの縦断面図であり、図９Ａは、ハブ及び駆動カップリング内の磁石が図２Ａと同じであり、ハブはハンドピースに対して上向きの位置にある。

ハンドピースに対して下向きの位置に１８０°回転させた図９Ａのハブの断面図である。

医師が間関節鏡プローブを保持し、患者の膝を治療する処置の概略図であり、ハンドピースからドレープで覆われていない腕、そしてドレープで覆われていない脚への容量結合部に電位が生じ、それにより医師の腕と患者の脚に電気ショック又は火傷を引き起こすことがあり、図は、プローブの動作端によって支えられたアクティブ電極とリターン電極の間の電位によるＲＦ電流経路を示している。

図１０の関節鏡プローブのハブの断面図であり、生理食塩水の流出に伴いハブの内部の第１の電位経路を通って流れるＲＦ電流を制御するハブのコンポーネント及び特徴を示している。

図１１Ａのプローブハブの断面図であり、意図しない第２の電位経路を通って流れるＲＦ電流を防止又は制限するハブの特徴を示している。

図１１Ａのプローブハブの断面図であり、意図しない第３の電位経路を通って流れるＲＦ電流を防止又は制限するハブの特徴を示している。

本発明は、骨切断及び組織除去装置及び関連する使用方法に関する。ここで、本明細書に開示されている装置の形態、機能、及び使用方法の原理の全体的な理解を得るために、本発明のいくつかのバリエーションを開示する。一般に、本開示は、骨、軟組織、半月板組織の切断、及びＲＦ焼灼及び凝固に適合した関節鏡ツールのバリエーションを提供する。関節鏡ツールは通常は使い捨てであり、モーター駆動部品を搭載する使い捨てでないハンドピースに取り外し可能に結合するように構成されている。本発明の一般的な原理についてのこの説明は、添付の特許請求の範囲の発明の概念を限定することを意図するものではない。

図１に示す１つのバリエーションでは、本発明の関節鏡システム１００は、モーター駆動部１０５を備えたハンドピース１０４と、ハンドピース１０４のレシーバ又はボア１２２によって受け入れられる近位ハブ１２０を備えた使い捨てシェーバーアセンブリ又はプローブ１１０を提供する。１つの態様では、プローブ１１０は、肩、膝、腰、手首、足首、及び背骨の治療を含むがこれらに限定されない、多くの関節鏡手術用途で使用するように構成された高速回転カッターを搭載する動作端１１２を有する。

図１、２Ａ、及び３Ａを参照すると、プローブ１１０は、外側スリーブ１４０と、回転可能に配置された内側スリーブ１４２であって遠位セラミック切断部材１４５（図３Ａ）を搭載した内側スリーブ１４２とを具備し、縦軸１２８に沿って延びるシャフト１２５を有することが分かる。シャフト１２５は、近位ハブ１２０から延びており、外側スリーブ１４０は、例えば、その中にインサート成形された射出成形プラスチックとすることができるようなハブ１２０に固定的に結合される。内側スリーブ１４２は、モーター駆動ユニット１０５の回転モーターシャフト１５１に結合するように構成された駆動カップリング１５０に結合されている。より具体的には、軟組織を切断するために、窓１５４の対向する側面１５２ａ及び１５２ｂに鋭い切断縁部を有するセラミック材料で製造された回転可能な切断部材１４５がある。モーター駆動部１０５は、セラミックカッターに動作可能に結合され、１，０００ｒｐｍから２０，０００ｒｐｍの範囲の速度で切断部材を回転させる。図３Ｂを参照すると、切断部材１４５は、窓１５４の反対側の表面にＲＦ電極１５５も搭載していることが分かる。切断部材１４５は、外側スリーブ１４０（図３Ａ）の歯の付いた開口部又は窓１５８内の組織を回転させ、せん断する。図１に示すタイプのプローブは、２０１７年１月３１日に出願した同時係属中の共有の米国特許出願１５／４２１，２６４（代理人整理番号４１８７９−７１４．２０１）、表題「関節鏡検査装置及び方法」に詳細に説明されており、その全体を参照により本明細書に組み込まれるものとする。

図１には、プローブ１１０は、ハンドピース１０４への取り外し可能な結合部が２つの向きで示されている。より具体的には、ハブ１２０は、互いに１８０°反対向きである、ＵＰで示される上向き及びＤＮで示される下向きでハンドピース１０４に結合される。上向き及び下向きという向きは、医師が切断部材１４５を目標となる組織に向き合わせるために、組織にアクセスするためにハンドピースを３６０°回転操作する必要をなくして、動作端１１２を上向き又は下向きのいずれかに向けさせるために必要であることは理解されよう。

図１に示すように、ハンドル１０４は、電気ケーブル１６０によってモーター駆動ユニット１０５を制御するコントローラ１６５に動作可能に結合されていることが分かる。ハンドル１０４上のアクチュエータボタン１６６ａ、１６６ｂ、又は１６６ｃは、セラミック切断部材１４５の様々な回転モードのような、運転モードを選択するために用いることができる。１つのバリエーションでは、ジョイスティック１６８を前後に動かすことで、セラミック切断部材１４５の回転速度を調整することができる。カッターの回転速度は連続的に調整でき、最大２０，０００ｒｐｍまで増加させることができる。ＬＣＤ画面１７０は、切断部材回転数、動作モードのような動作パラメータを表示するためにハンドピースに取り付けられる。

図１から、システム１００及びハンドピース１０４は、さまざまな異なる機能発揮及び処置のために設計することができるさまざまな使い捨てプローブとともに使用するように適していることがわかる。例えば、図４は、セラミック切断部材２０５が外側スリーブ２０６から遠位方向に延びており、切断部材が骨を切断するためのバーエッジ２０８を有している点を除いて、図３Ａ及び図３Ｂのプローブ１１０の動作端１１２に類似するプローブ動作端２００Ａの別のバリエーションを示す。図４のプローブは、２０１６年９月２０日出願の同時係属中の共有の米国特許出願１５／２７１，１８４（代理人整理番号４１８７９−７２８．２０１）、表題「関節鏡検査装置と方法」にさらなる詳細が開示されている。図５は、２０１７年１月１９日出願の同時係属中の共有の米国特許出願１５／４１０，７２３（代理人整理番号４１８７９−７１３．２０１）、表題「関節鏡検査装置と方法」にさらなる詳細が開示されているタイプのプローブにおける往復電極２１０を有する、プローブ動作端２００Ｂの別のバリエーションを示す。別の例として、図６は、２０１７年３月９日に出願された同時係属中の共有の米国特許出願１５／４５４，３４２（代理人整理番号４１８７９−７２１．２０１）、表題「関節鏡検査装置と方法」にさらなる詳細が開示されているタイプのプローブにおける伸縮・格納可能なフック電極２１２を有するプローブ動作端２００Ｃの他のバリエーションを示す。さらに別の例として、図７は、２０１７年４月１０日に出願された同時係属中の共有の米国特許出願第１５／４８３，９４０号（代理人整理番号４１８７９−７２１．２０１）、表題「関節鏡検査装置と方法」にさらなる詳細が開示されている半月板組織その他の組織をトリミングするための往復部材２１８によって駆動される開閉可能な顎構造２１５を有するプローブタイプの動作端２００Ｄのバリエーションを示す。図４〜図７のプローブはすべて、図１と同じハンドピース１０４に結合させるために図１のプローブ１１０のハブ１２０と同様のハブを有することができ、いくつかのプローブ（図５〜図７を参照）は、回転運動を直線運動に変換するためのハブ機構を備えている。この段落に記載した特許出願はすべて、参照により本明細書に組み込まれるものとする。

図１はさらに、システム１００には、ハンドピース１０４のフローチャネル２２４と連通し、図１〜図３Ｂ、図４、図５、及び図６のプローブ１１０、２００Ａ、２００Ｂ、及び２００Ｃのいずれとも協働できる吸引チューブ２２２に結合された負圧源２２０も含まれることを示す。図１に示すように、システム１００には、図１〜図３Ｂ、図４、図５、及び図６のプローブ１１０、２００Ａ、２００Ｂ、及び２００Ｃのいずれかの電極装置に接続できるＲＦ源２２５を含むことも分かる。コントローラ１６５及びその中の制御アルゴリズムを有するマイクロプロセッサは、すべての機能を動作させそして制御するために取り付けられ、この機能には、モーター駆動部１０５を制御して、プローブ動作端１１０、２００Ａ、２００Ｂ又は２００Ｃのモーター駆動コンポーネントを動かすためにモーター駆動部１０５を制御すること、及び、ＲＦ源２２５と、流体及び組織の残骸を収集リザーバ２３０に吸引することができる負圧源２２０とを制御することが含まれる。

システム１００及びハンドピース１０４の上記の説明から理解することができるように、コントローラ１６５及びコントローラアルゴリズムは、システム機能を備えるために多くのタスクを実行及び自動化するように構成する必要がある。第１の態様では、図１及び図４〜図７の様々なプローブタイプ１１０、２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ、及び２００Ｄのいずれかがハンドピース１０４に結合されたとき、コントローラ１６５がプローブタイプを認識し、特定のプローブに必要なモーター駆動部１０５、ＲＦ源２２５、及び負圧源２２０を動作させるアルゴリズムを選択するように、機器の識別のためにコントローラアルゴリズムが必要である。第２の態様において、コントローラは、プローブがハンドピース１０４に結合されているのは、ハンドピースに対して上向きの状態なのか又は下向きの状態なのかを識別するアルゴリズムで構成されおり、ここで各向きは動作アルゴリズムの異なるサブセットを必要とする。別の態様において、いくつかのプローブは回転可能なカッターを有し、他のプローブは往復電極又は顎構造を有するというようなプローブタイプごとに、コントローラは、別個の制御アルゴリズムを有する。別の態様では、プローブ１１０、２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ、及び２００Ｄ（図１、図４〜図７）のすべてではないにしても、ほとんどは、モーター駆動コンポーネントが動作端での特定の方向で停止するデフォルトの「停止」位置を必要とする。例えば、電極１５５を備えた回転可能なカッター１４５は、図３Ｂに示すようなデフォルト位置にある外側スリーブ窓１５８内で電極の中心を合わせる必要がある。これらのシステム、アルゴリズム、及び使用方法の一部を次に説明する。

図１、図２Ａ及び図２Ｂを参照すると、ハンドピース１０４は、プローブ１１０のハブ１２０を受け入れる受け入れ通路１２２に隣接するハンドピース１０４の遠位領域に第１のホール効果センサー２４０を搭載していることが分かる。図２Ａは、ＵＰで示された上向きになっている図１のプローブ１１０及び動作端１１２に対応する。図２Ｂは、ＤＮで示された下向きになっている図１のプローブ１１０及び動作端１１２に対応する。ハンドピース１０４は、プローブ１１０の回転可能な駆動カップリング１５０に隣接する第２のホール効果センサー２４５を搭載している。プローブ１１０は、以下に説明するように、ホール効果センサー２４０、２４５と相互作用し、コントローラアルゴリズムと協働して、（ｉ）ハンドピースに結合されたプローブタイプの識別、（ii）ハンドピース１０４に対するプローブハブ１２０の上方又は下方の向き、及び（iii）回転モーター駆動コンポーネントなのか往復モーター駆動コンポーネントかを決定することができる回転駆動カラー１５０の回転位置と速度回転、を含む、複数の制御機能を提供するための複数の磁石を搭載している。

図２Ａ〜図２Ｂの断面図では、プローブ１１０のハブ１２０の表面部分に第１の磁石２５０ａ及び第２の磁石２５０ｂが搭載されていることを示している。ハンドピース１０４のホールセンサー２４０は、プローブハブ１２０が上向き（図１及び図２Ａ）又は下向き（図１及び図２Ｂ）でハンドピース１０４に結合しているとき、磁石２５０ａ又は２５０ｂのいずれかと軸方向に整列する。上述のように概説した１つの態様では、磁石２５０ａ及び２５０ｂとホールセンサー２４０の組み合わせを使用して、プローブタイプを識別することができる。例えば、製品ポートフォリオは、図１及び図４〜図７に示されているように、２から１０又はそれ以上のタイプのプローブを有することができ、そのような各プローブタイプには、明確に異なる磁場強度を有する磁石２５０ａ、２５０ｂを搭載することができる。次いで、ホールセンサー２４０及びコントローラアルゴリズムを、特定のプローブタイプに対応する磁場強度のライブラリと比較することができるような、プローブ内の特定の磁石の磁場強度を読み取るのに適用することができる。次いで、ホール識別信号を生成するか、或いは、識別されたプローブのタイプに必要となるかもしれないモーター駆動部１０５、負圧源２２０及び／又はＲＦ源２２５を動作させるためのパラメータを含むことができる。この識別されたプローブを動作させるためのコントローラアルゴリズムを選択するために、コントローラ１６５にホール識別信号を提供することができる。図１、図２Ａ及び図２Ｂに見られるように、プローブハブ１２０は、磁石２５０ａ、２５０ｂのＮ極及びＳ極がプローブ軸１２８に対して逆になっている上下方向でハンドピース１０４に結合することができる。従って、ホールセンサー２４０及び関連するアルゴリズムは、プローブタイプを識別するために極性に関係なく磁場強度を調べる。

ここで、図１、図２Ａ〜図２Ｂ及び図３Ａ〜図３Ｂを参照すると、ハブ１２０の中心軸１２８に対してＮ極とＳ極の向きが異なる第１磁石２５０ａ及び第２の磁石２５０ｂも、ハブ１２０及び動作端１１２が上向きＵＰであるか又は下向きＤＮであるかを識別するために使用される。使用中、上述のように、医師は、自分の好み及び目標とする組織に基づいて、動作端部１１２を上向き又は下向きにして、プローブ１１０をハンドピース受け入れ通路１２２に結合することができる。動作端１１２の外側スリーブ１０４の窓１５８内の切断部材１４５の回転を停止するように作られたコントローラアルゴリズムは、ハンドピース及びホールセンサー２４０に対する切断部材１４５の方向又は回転が１８０°変化するので、動作端が上向きか下向きかを「学習」する必要があることが理解できる。ホールセンサー２４０は、コントローラアルゴリズムにより、磁石２５０ａ又は２５０ｂのＮ極又はＳ極が上向きでホールセンサー２４０に近接しているかどうかを検出することにより、上向きＵＰ又は下向きＤＮを決定することができる。

本発明の別の態様では、プローブ１１０（図１）及び他のプローブでは、図１及び図３Ａ〜図３Ｂの動作端部１１２の回転カッター１４５のような動作端部のモーター駆動コンポーネントは、外側スリーブ１４０の切り抜き開口又は窓１５８に対して選択した回転位置で停止する必要がある。他のプローブタイプは、上述の往復部材又は顎構造を有する場合があり、これは、図５及び図６の軸方向移動電極のような可動部品の動きを選択した位置で止めるコントローラアルゴリズムも必要とする。すべてのプローブで、モーター駆動部１０５は回転駆動カップリング１５０に結合し、従って、駆動カップリング１５０の回転位置の検知を、動作端のモーター駆動コンポーネントの方向を決定するために使用することができる。より具体的には、図１及び図２Ａ〜図２Ｂを参照すると、駆動カップリング１５０は、プローブ軸１２８に対して、向きが異なる磁石２５５ａ又は２５５ｂのＮ極及びＳ極を有する第３及び第４の磁石２５５ａ又は２５５ｂを搭載している。従って、ホールセンサー２４５は、各磁石がホールセンサーを通過して回転するときを検知し、それにより、各回転で２回（各磁石２５５ａ、２５５ｂに対して１回）駆動カップリング１５０の正確な回転位置決定をする。その後、クロックを使用するコントローラのタコメータアルゴリズムは、駆動カップリング１５０及び例えば図３Ａの切断部材１４５の回転数を決定し、オプションでそれ表示することができる。

本発明の別の態様において、ホールセンサー２４５及び磁石２５５ａ及び２５５ｂ（図１及び図２Ａ）は、例えば、事前に選択された回転位置にある図１及び図３Ａ〜図３Ｂの切断部材１４５のような動作端の、モーター駆動コンポーネントの回転を停止させるためのコントローラアルゴリズムのセットの中で使用される。図３Ａを参照すると、内側スリーブ１４２及びその中の切断部材１４５の「第１の側面」及び窓１５４は、外側スリーブ１４０の窓１５８の中心で停止し位置決めされていることが分かる。図３Ａの切断部材１４５及び窓１５４の静止位置を、プローブからの最大限の液体流出を可能にするための、手術空間の灌注又は洗浄のための位置とすることができる。

図３Ｂは、内側スリーブ１４２と、外側スリーブ１４０の窓１５８の中心線の周りに配置された切断部材１４５の「第２の側面」とを示している。図３Ｂの切断部材１４５の静止又は停止位置は、組織を焼灼又は凝固させるためのＲＦ電極１５５を使用するために必要である。外側スリーブ１４０は通常は戻り電極２６０を含むので、電極１５５が外側スリーブ窓１５８の中心線に沿って保持されることが重要である。図３Ｂの電極１５５の位置は、ここでは「デフォルトの中心線位置」と呼ぶことにする。切断部材１４５及び電極１５５が外側スリーブ１４０の窓１５８の縁２６２ａ又は２６２ｂに近付くように回転すると、ＲＦ電流により電極１５５と２６０の間でアークが生じ、プローブを無効にする短絡を引き起こす可能性がある。従って、次に説明する堅牢で信頼性の高い停止メカニズムが必要となる。

図１及び図２Ａ〜図２Ｂから理解できるように、コントローラ１６５は、駆動カップリング１５０の回転位置を常に実時間で決定することができ、従って、セラミック切断部材１４５及び電極１５５の角度又は回転位置を決定することができる。駆動カップリング１５０の磁石２５５ａ又は２５５ｂが、電極１５５を回転させデフォルトの中心線位置から遠ざけるように回転させると、ホールセンサー２４５は磁場強度の低下を検知できるため、コントローラアルゴリズムは、さらに、電極１５５のデフォルトの中心線位置からの回転角を計算することができる。各磁石には所定の既知の強度があり、前記アルゴリズムでは、デフォルトの位置からの回転角度に対応するフィールド強度を記載したルックアップテーブルを使用することができる。従って、磁石２５５ａ又は２５５ｂの回転位置に応答するホール信号がデフォルトの中心線のデフォルト位置での既知のピーク値から所定の量だけ下回った場合、電極１５５が窓１５８の中心から離れていることを意味する。１つのバリエーションでは、ＲＦエネルギーを電極１５５に供給している間に、選択した回転角度だけこの電極が中心線位置から遠ざかった場合、アルゴリズムによりＲＦ電流が即座にオフとなり、ハンドピース１０４上のＬＣＤスクリーン１７０上及び／又はコントローラコンソール（不図示）のスクリーン上の警報のような、聴覚及び／又は視覚信号によって医師に警報が出される。このように、ＲＦ電流供給を停止することで、電極１５５と外側スリーブ電極２６０との間で電気アークが生じる可能性を防止する。

使用中に、電極１５５が図３Ｂに示される位置にあるとき、エネルギーを印加した電極を組織上で動かし組織を焼灼又は凝固させることができることが理解できる。そのような使用において、切断部材１４５及び電極１５５は、電極１５５をデフォルトの中心線位置からに意図せずに回転させてしまう組織に係合し又はその組織を捕捉することがある。従って、システムは、ここで「アクティブ電極監視」アルゴリズムと呼ばれるコントローラアルゴリズムを提供し、コントローラは、焼灼モードと凝固モードの両方でＲＦエネルギーを供給中にホールセンサー２４５によって生成される位置信号を連続的に監視して、電極１５５及び内側スリーブ１４２が中心線の位置からずれているかどうかを判断する。１つのバリエーションでは、コントローラアルゴリズムは、電極１５５がこの中心線の位置からずれている場合、モーター駆動部１０５に再起動して、内側スリーブ１４２と電極１５５をデフォルトの中心線位置に戻すように構成することができる。別のバリエーションでは、コントローラアルゴリズムは、ＲＦ電極１５５がデフォルトの中心線位置に戻されたときに再びＲＦ電極１５５にＲＦ電流を自動的に供給するように構成することができる。代替的に、コントローラ１６５は、ＲＦ電極１５５が中心線位置に戻ったとき、医師にＲＦ電極１５５へのＲＦ電流の供給を手動で再開することを要求することができる。本発明の１つの態様では、駆動カップリング１５０、従って磁石２５５ａ及び２５５ｂは、磁石２５５ａ、２５５ｂに応答してホールセンサーが生成する信号がプローブタイプ内のすべてのプローブに対して同じとすることでコントローラアルゴリズムを適切に機能させるために、縦軸１２８に対して所定の角度関係で内側スリーブ１４２及び切断部材１４５に取り付けられる。

次に、動作端１１２のモーター駆動コンポーネントの動きを停止するための停止機構又は停止アルゴリズムに目を向けると、図８は、停止機構のアルゴリズム及びステップを概略的に示している。１つのバリエーションでは、図８を参照すると、本発明に対応する停止機構は、（ｉ）動的制動方法及び動的制動アルゴリズムを使用し、初期位置で内側スリーブ１４２及び切断部材１４５（図１、図３Ａ〜図３Ｂ）の回転を停止し、その後（ｉｉ）二次チェックアルゴリズムを、動的制動アルゴリズムで達成された初期停止位置をチェックするために使用し、必要に応じて、切断部材１４５及び電極１５５を中心線位置内に配置し、又は目標とするデフォルトの中心線焼灼モードと凝固モードの両方でＲＦエネルギーを供給中にホールセンサー２４５によって生成される位置信号を連続的に監視して位置の０°から５°以内に配置する必要があるので、この停止アルゴリズムによりモータードライブ１０５を再起動し、ドライブカップリング１５０及び内側スリーブ１４２の回転をわずかに逆転（又は前進）させることができる。動的制動については、以下でさらに説明する。図８は、切断部材の回転速度を制御し、切断部材１４５をデフォルトの中心線位置で停止させるためのコントローラアルゴリズムの様々な態様を概略的に示している。

図８を参照すると、ＰＩＤ制御された一方向の連続回転モードとすることができ、又は、本技術分野では既知となっている、モーター駆動部１０５が切断部材１４５を１つの方向に回転させ次に回転方向を逆転させる振動モードとすることができる、「設定速度」でコントローラ１６５は図１及び図３Ａ〜図３Ｂのプローブ１１０を操作していることが理解できる。１，０００ＲＰＭや２０，０００ＲＰＭのような高い回転速度では、停止アルゴリズムを適用するための駆動カップリング１５０内の磁石２５５ａ又は２５５ｂの位置を示すホールセンサー２４５からの信号を取得することは実用的でなく、実行可能でもない。図８に示すように、医師がアクチュエータボタン又はフットペダルの作動を解除することによりプローブ１１０による切断を停止すると、モータードライブ１０５への電流がオフになる。その後、コントローラアルゴリズムにより、ホールセンサー２４５を使用して、より遅いＲＰＭに達するまで、駆動カップリング１５０及び内側スリーブ１４２の回転の減速を監視する。減速期間は１０ミリ秒から１秒で、通常は約１００ミリ秒である。本明細書で「サーチ速度」と呼ぶ適切な遅いＲＰＭに到達すると（図８を参照）、コントローラ１６５はモータードライブ１０５を再起動して、１０ＲＰＭから１，０００ＲＰＭの範囲、１つのバリエーションでは５０ＲＰＭからから２５０ＲＰＭの範囲の低速で駆動カップリングを回転させる。５０ミリ秒から５００ミリ秒の範囲の初期「サーチ遅延」期間を与え、ＰＩＤコントローラにより、ＲＰＭを選択されたサーチ速度に固定する。その後、コントローラのアルゴリズムにより、磁石強度のホール位置信号が監視され、磁石パラメータが所定の閾値に達したとき、例えば、駆動カップリング１５０及び電極１５５の回転位置が図３Ｂの中心線デフォルト位置に対応するとき、制御アルゴリズムにより動的制動が適用され、モーター駆動シャフト１５１、駆動カップリング１５０及びプローブのモーター駆動コンポーネントの回転を即座に停止する。図８はさらに、制動ステップ及び停止ステップの後、コントローラが磁石／駆動カップリング１５０の位置をチェックできることをさらに示す。モーター駆動コンポーネントが目標のデフォルト位置から外れていることを、ホール位置信号が示している場合、モーター駆動部１０５を再起動してモーター駆動コンポーネントを動かした後、上記のように再び制動を行うことができる。

図８に概略的に示されるような動的制動は、通常は、目標停止位置の最大約０°〜１５°の間で駆動カップリング１５０の回転を停止することができるが、これは、異なる種類の組織が切断され切断部材１４５の回転を妨げたときにさらに変化することがあり、また、モーター駆動部が停止したときに、医師が組織接触点から切断部材を完全に外したかどうかにも依存する。そのため、動的制動だけでは、デフォルト位置又は停止位置が望ましい変動内に収まるとは限らない。

背景として、動的制動の概念は次の文献にて説明がなされている。
https://www.ab.com/support/abdrives/documentation/techpapers/egenOverview01.pdf、及び
http://literature.rockwellautomation.com/idc/groups/literature/documents/wp/drives-wp004-en-p.pdf
基本的に、動的制動システムは、ＰＷＭによるＡＣドライブのＤＣバスに、回生電気エネルギーを熱エネルギーに変換する電力抵抗器に給電するための、チョッパートランジスタを装備する。この熱エネルギーは地域の環境に放散される。このプロセスは一般に、チョッパートランジスタ及び関連制御と、チョッパーモジュールと呼ばれるコンポーネントと、ダイナミック制動抵抗器と呼ばれる電力抵抗器とを備えた動的制動と呼ばれる。ダイナミック制動抵抗器を備えたチョッパーモジュールのアセンブリ全体は、しばしばダイナミック制動モジュールと呼ばれる。その回路の寄生インダクタンスに蓄積された磁気エネルギーは、チョッパートランジスタのターンオフ中に、ダイナミック制動抵抗で安全に消費される。

この方法は、加えることができる制動トルクの量が負荷の減速に応じて動的に変化するため、ダイナミック制動と呼ばれる。言い換えれば、制動エネルギーは回転する質量の運動エネルギーの関数であり、減少するにつれて制動能力も低下する。そのため、回転が速いほど、又は慣性が大きいほど、ブレーキを強くかけることができるが、減速すると収穫逓減の法則に陥り、ある時点で制動力がなくなる。

本発明の別の態様で、上述の位置決めアルゴリズムの構成要素である停止機構の精度を高める方法を開発した。使い捨てプローブの各磁石は、規定の強度とわずかに異なる場合があることがわかっている。上述のように、位置決めアルゴリズムでは、ホール効果センサー２４５を使用して、駆動カップリング１５０が回転する際に磁石２５５ａ及び２５５ｂの磁場強度を連続的に監視し、このアルゴリズムにより、磁石がホールセンサーを通過するときに磁場強度が増減するのでこの磁場強度に基づいて磁石及び駆動カップリングの回転位置を決定する。従って、磁石がセンサー２４５に隣接している場合、ピークホール信号から離隔する回転角度に正確に対応する磁場強度のライブラリをアルゴリズムが持っていることが重要である。このため、位置決めアルゴリズムの初期ステップには、規定の強度とは異なる可能性のある磁石２５５ａ及び２５５ｂの実際の磁場強度をコントローラに学習させる「学習」ステップが含まれる。新しい使い捨てプローブ１１０（図１）がハンドピース１０４に結合された後、モーター駆動部１０５の作動後、位置決めアルゴリズムは駆動結合部を少なくとも１８０°、しばしば少なくとも３６０°回転させる一方、ホールセンサー２４５は、特定のプローブの磁石２５５ａ及び２５５ｂの磁場強度を定量化する。次に、位置決めアルゴリズムにより、最大及び最小ホール信号（Ｎ極及びＳ極に対応）を保存し、磁石がホールセンサーに隣接している場合の、ホールの最小・最大信号位置からさまざまに離隔する回転角度に対応する電界強度のライブラリを較正する。

一般に、関連する学習アルゴリズムの使用方法には、モーター駆動部、コントローラ、及びハンドピースに取り外し可能に結合するように構成された近位ハブを備えたプローブを有するハンドピースを提供することが含まれ、モーター駆動部は前記ハブの回転駆動カップリングと結合するよう構成され、駆動カップリングは、Ｎ極とＳ極が前記軸に対して異なる位置にある第１と第２の磁石を搭載し、ハブをハンドピースに結合させ、モーター駆動を起動して駆動カップリングと磁石を少なくとも１８０°回転させ、ハンドピースセンサーを使用して各磁石の強さを検出し、回転駆動カップリングの磁石の強さの変化を検出し、それにより駆動カップリング１５０の回転位置の計算における精度を向上させるセンサーに応答する位置決めアルゴリズムにおいて、検出した磁石の強さを用いることが含まれる。

本発明の別の態様は、図１及び図３Ｂの動作端１１２のような、電極を備えたプローブ動作端を使用する改良された使用方法に関する。上述のように、位置決めアルゴリズムを使用して、図３Ｂのデフォルトの中心線位置にある電極１５５の回転を停止する。付加的な「わずかな振動」アルゴリズムを使用して、電極１５５へのＲＦ電流、特に組織切除用のＲＦ切断波形を送ると同時にモーター駆動部１０５を作動させる。従って、わずかな振動は、振動ＲＦ焼灼の波形を供給する。わずかな振動アルゴリズムでは、コントローラアルゴリズムによりホール位置信号から決定される所定の回転角度まで、電極１５５を一方向に回転させる。次に、このアルゴリズムにより、モーター駆動部は回転方向を反転させ、電極のデフォルトの中心線位置から反対方向離れる所定の角度になったことをホール位置信号が示すまで反対方向に回転する。回転運動の所定の角度は、外側スリーブ窓の寸法に適した任意の適切な回転角とすることができ、１つのバリエーションでは、中心線のデフォルト位置から離れる各方向に１°から３０°である。多くの場合、既定の回転運動の角度は、中心線のデフォルトから離れる各方向に５°から１５°である。わずかな振動アルゴリズムは、適切なＰＩＤ制御モーターシャフト速度を使用でき、１つのバリエーションでは、モーターシャフト速度は５０ＲＰＭ〜５，０００ＲＰＭであり、多くの場合は１００ＲＰＭ〜１，０００ＲＰＭである。別の言い方をすれば、振動の周波数は２０Ｈｚから２，０００Ｈｚであり、通常は４０Ｈｚから４００Ｈｚである。

わずかな振動アルゴリズムの上記の説明では、図３Ｂの回転切断部材１４５上の電極１５５を参照しているが、図６の動作端２００Ｃに示されるような往復電極２１２は、わずかに振動しながら作動していることを理解すべきである。言い換えれば、図６のフック形状の電極２１２は、２０Ｈｚから２，０００Ｈｚ、通常は４０Ｈｚから４００Ｈｚの範囲の振動周波数で振動する。

図９Ａ〜図９Ｂは、図５の往復電極２１０を有する動作端２００Ｂに対応するプローブハブ１２０’の縦断面図である。図９Ａ〜図９Ｂに示されるように、ハンドピース１０４及びホール効果センサー２４０及び２４５は、異なるタイプのプローブに対してもハンドピース１０４に違いはないので、当然ながら上記と同じである。図９Ａ〜図９Ｂのプローブハブ１２０’は、図２Ａ〜図２Ｂのハブ１２０に非常に類似し、第１の識別／方向付け磁石２５０ａ及び第２の識別／方向付け磁石２５０ｂは同じである。第３の回転位置磁石２５５ａ及び第４の回転位置磁石２５５ｂも同じであり、駆動カップリング１５０’に搭載される。図９Ａ〜図９Ｂのプローブハブ１２０’は、図５の動作端２００Ｂの電極２１０を往復運動させるために、回転運動を直線運動に変換する内側スリーブ１４２’に結合されたカム機構と共に駆動カップリング１５０が回転するという点が異なるのみである。回転運動を直線運動に変換するための同様のハブが、図２及び図３の動作端２００Ｃ及び２００Ｄに取り付けられ、これらはそれぞれ、動作端に往復運動コンポーネント（２１２、２１８）を持っている。

図１０及び図１１Ａ〜図１１Ｃを参照すると、手術空間ＷＳからプローブを通って流れる生理食塩水中の意図しないＲＦ電流経路を制御することに関連する本発明の他の態様が示されている。図１０は、使用中の関節鏡システム４００を概略的に示しており、外科医は、関節鏡切断及び切除プローブ４０８を有するハンドピース４０５を把持する。プローブ４０８は、図１及び図３Ａ〜３Ｂに示されるタイプのものであり、図１０の円で示した拡大図に示されている動作端４１０を有する。動作端４１０は、前述のように、アクティブ電極４１５を支える回転誘電体又はセラミックカッター４１２を備える。吸引窓４１４は、セラミックカッター４１２に設けられている。外側スリーブ１４０（図３Ａを参照）は、図３Ａ及び図３Ａに示すバリエーションのように、戻り電極４２０を支える。関節鏡システム４００には、電気ケーブル４２８でハンドピース４０５及びプローブ４０８に接続されたＲＦ源４２５がさらに含まれる。関節鏡システム４００にはさらに、イントロデューサ４４２を通って手術空間ＷＳに流体の流れＦＦをもたらす流体源４４０と、プローブ４０８、ハンドピース４０５、及び吸引チューブ４４４を通して手術空間から流体を吸引するセクションであるハンドルに結合された負圧源４４５とが含まれる。

図１０には、ＲＦ電流経路をさらに説明するために、流体流入経路及び流体流出経路とともに関節鏡システム４００のコンポーネントが示されている。図１１Ａ〜図１１Ｃにより、特定の状況下で外科医の腕４５２や患者の脚４５４に電撃や火傷を引き起こす可能性がある、外科医の腕４５２との結合部への意図しないＲＦ電流経路が生じる可能性を低減又は除去するよう設計されたハンドピース４０５及びプローブ４０８のコンポーネントについて説明する。

さらに、図１０を参照すると、一般的な関節鏡処置では、患者の脚４５４及び膝は、電気絶縁材料でもあるドレープ４５５で覆われることがわかる。明らかに、患者の脚４５４及び膝の一部は覆われていない。図１０にも示されているように、外科医は、電気的に絶縁された手袋４５６及びガウン４５８を着用するであろう。しかしながら、図１０に示されるように、医師の腕４５２の一部が覆われていない可能性がある。

図１０は、流体源４４０から導電性生理食塩水４６０が注入された手術空間ＷＳ内の拡大図においてプローブ４０８の動作端４１０を示している。図１０の動作端部４１０の拡大図では、アクティブ電極４１５及びリターン電極４２０が、電極間の生理食塩水４６０を通る典型的なＲＦ電流経路Ｐ１とともに示されている。

図１０から、さらに、手術空間ＷＳからプローブ４０８を介しそしてハンドピース４０５を介して収集リザーバ（図示せず）まで、流体すなわち生理食塩水４６０を負圧源４４５が吸引することが理解できる。従って、手術空間ＷＳ内のＲＦ電流はまた、負圧源４４５によって手術空間ＷＳからプローブ４０８及びハンドピース４０５を介して吸引される導電性生理食塩水４６０のカラムを介して電荷を運ぶことが理解できる。図１０は、手術空間ＷＳ内のアクティブ電極４１５から生理食塩水４６０のカラムを通って戻り電極４２０まで延びる潜在的な意図しないＲＦ電流経路を示している。そのような意図しないＲＦ電流経路は、ハンドピース４０５を通る流体流ＦＦで始まり、次に、外科医のグローブ４５６を通って、ＲＦ電流経路Ｐ２で示されるように外科医の腕に、次に電流経路Ｐ３で示される外科医の腕４５２を通って、次いで、外科医の腕４５２と患者の脚４５４との間のアークすなわち電流経路Ｐ４となり、最後に、電流経路Ｐ５を通って患者の脚４５４を通り、手術空間ＷＳ内の戻り電極４２０に至る、静電的な結合である。この遠回りで潜在的なＲＦ電流経路は、外科医の腕４５２が露出している固有の状況でのみ発生する可能性があるが、ＲＦ電流が図１０の経路Ｐ２〜Ｐ５を通って流れた場合、外科医の腕４５２及び／又は患者の脚４５４の接触点に電気ショック又は火傷を引き起こす可能性がある。

図１０に示されるような意図しないＲＦ電流経路Ｐ２〜Ｐ５の可能性を低減又は防止するために、プローブ４０８のハブ４６５内のコンポーネントは、図１１Ａ〜１１Ｃに示される特定の設計及びパラメータを備えている。図１１Ａを参照すると、ハブ４６５は、図１０に示されるような動作端４１０まで延びる細長いシャフト４６６に結合されている。シャフト４６６には、外側スリーブ４７０と、外側スリーブ４７０内で回転するように構成された同心の内側スリーブ４７５とが含まれる。

図１１Ａに見られるように、外側スリーブ４７０はハブ４６５に固定され、この外側スリーブには、図１０の円内に示した遠位端４７７まで延びる外側絶縁体層４７６を含む。内側スリーブ４７５はまた、外側絶縁体層４７８を含み、それにより、内側スリーブ４７５を外側スリーブ４７０から電気的に絶縁する。ハブ４６５は、図１１Ａの想像図に示されるハンドピース４０５の受信チャンネル４８２への取り外し可能な結合部として構成された成形プラスチック本体４８０を具備することができる。図１１Ａから分かるように、ハンドピース４０５及び受信チャンネル４８２は、ＲＦ源４２５（図１０）からプローブ４０８及び動作端４１０の電極構成にＲＦ電流を流す戻り電気接点４８５Ａ及びアクティブ電気接点４８５Ｂを支える。より具体的には、ハブ４６５内の戻り電気接点４８５Ａは、ハンドピース４０５の受信チャンネル４８２の周りに３６０°延びる電極リングを具備し、対向して保持されている対応する戻り電気接点４８８Ａ、４８８Ａ’とインターフェースするように構成されている。同様に、アクティブ電気接点４８５Ｂは、ハブ４６５の反対側で保持されているアクティブハブ電気接点４８８Ｂ、４８８Ｂ’と係合するように適合された、受信チャンネル４８２内のもう１つの３６０°リング電極である。

図１１Ａから、外側スリーブ４７０及び内側スリーブ４７５は導電性材料で形成され、動作端４１０のアクティブ電極４１５及び戻り電極４２０にＲＦ電流を流すよう構成されていることがさらに理解できる（図１０参照）。従って、再び図１１Ａを参照すると、ハンドピース４０５の戻り電気接点４８５Ａは、外側スリーブ４７０に電気的に接続され、アクティブ電気接点４８５Ｂは、内側スリーブ４７５に電気的に接続される。具体的には、ハブ４６５内の戻り電気接点４８８Ａは、以下に説明する理由で、その中の能動電気接点４８８Ｂの近位にある。電気的戻りハブ接点４８８Ａ、４８８Ａ’は、ハブ本体４８０の内部に成形された薄壁導電性円筒形コア４９２に接触するばね荷重要素４９０、４９０’を備える。このコア部材４９２は、ハブ４６５内で遠位方向に延在し、図１１Ａに示されるような外側スリーブ４７０に接続するように構成された金属ブロック４９５に接触する。従って、電流経路は、ハブ４６５の内部を通って、戻り電気接点４８８Ａ、４８８Ａ’と外側スリーブ４７０との間に形成される。

ハブ４６５内のアクティブな電気接点４８８Ｂ、４８８Ｂ’にもやはり、ハンドピース４０５内の電気接点４８５Ｂと係合するように適合されたスプリングボールエレメント４９４、４９４’が含まれる。さらに、電気接点４８８Ｂ、４８８Ｂ’は、ＲＦ電流を流し、内側スリーブ４７５の近位端４９８に固定された回転カラー４９６と係合するように構成される。図１及び図２から分かるように。図１、図２Ａ及び図２Ｂにおいて、図１１Ａの回転内側スリーブ４７５及びカラー４９６は、プローブハブ４６５がハンドピース４０５に取り付けられたときにモーターシャフト５０５と取り外し可能に係合する結合シャフト５０２に固定されている。さらに図１１Ａを参照すると、流体流路は、内側スリーブ４７５の内腔５１０と、結合シャフト５１２の出口ポート５１５まで延びる結合シャフト５０２内の協調ボア５１２を通って延びる。図１１Ａにより、流体がどのように結合シャフト５１２のポート５１５を出て、次にハブ４６５の環状チャンバー５２０に閉じ込められ、さらにハンドピース４０５の流出チャンネル５２２と連通するかが分かる。

さらに図１１Ａを参照すると、保持カラー５２４を所定の位置に保持するために、ハブ本体４８０にスナップフィットするように構成された成形ロックリング５２５によってハブ本体４８０にロックされるポリマー保持カラー５２４内で、内側スリーブ４７５及び結合シャフト５０２が回転することが分かる。保持カラー５２４の遠位端５２８が、回転カラー４９６のフランジ部分５４０に隣接して、内側スリーブ４７５の軸方向の動きを防止していることが分かる。回転カラー４９６の周りに３６０°のシール５４５が設けられて、処置中に生理食塩水４６０で満たすことができ、電気接点４８８Ｂ及び４８８Ｂ’からの電流にさらされるチャンバー５４８からの流体の流れを制限する。外科的処置の間、プローブを通る生理食塩水の流出は、ハブ４６５の内部のコンポーネント同士のすべてのギャップ及びインターフェースを通ることが見出された。従って、保持カラー４９６と回転カップリングシャフト５０２との間の回転インターフェースＲは、生理食塩水で満たされる。回転インターフェースＲは、チャンバー５２０からの生理食塩水その他の流体の流れにさらされる。いくつかのバリエーションでは、回転インターフェースＲは、インターフェースへの生理食塩水が流れるのを防ぐために、粘性のある流体又はグリースで満たすことができる。

図１１Ａに示すように、生理食塩水その他の流体移動の影響を受けやすい、保持カラー５２４の外面と近位ハブ本体４８０’との間に、生理食塩水その他の流体移動の影響を受けやすい非回転インターフェースＮＲがあることも分かる。やはり、インターフェースＮＲは、チャンバー５２０からインターフェースに流れることができる生理食塩水４６０にさらされる。

さらに、図１１Ａを参照すると、５５４のＯリング５５２は、対応するハブ電気接点内の対向するハンドピース電気接点４８５Ａと４８５Ｂとの間の生理食塩水その他の流体が流れるのを防ぐためにハブ４６５の外部に提供される。

ハンドピース４０５及びプローブハブ４６５の電気コンポーネント及び特徴を説明したので、上記で説明し、そして図１０に示した、意図しない好ましくないＲＦ電流経路（Ｐ２〜Ｐ５）の問題を、ハブコンポーネントの設計によりどのように対処するかを説明することができる。

再び図１１Ａを参照すると、露出した内側スリーブ４７５（動作端４１０のアクティブ電極４１５までＲＦ電流を流している）の最も近位の部分及びハンドピース４０５の戻り電気接点４８５Ａから延びる潜在的な既知のＲＦ電流経路ＫＰ１が示されている。ハブ本体４８０の外面とハンドピース４０５の受信チャンネル４８２との間のギャップＧは、生理食塩水がギャップＧに容易に流れるので、ＲＦ電流を伝導するという観点から非常に大きいことを理解すべきである。戻り電気接点４８５Ａがアクティブ電気接点４８５Ｂよりも近位になるようにハブ４６５を設計することがなぜ重要であるかを理解することができる。戻り電気接点４８５Ａを内部チャンバー５２０内の生理食塩水の流れに意図的に曝すことで、生理食塩水の流出経路を通る周知の制御可能なＲＦ電流経路がもたらされる。さらに、Ｏリングシール５５２は、生理食塩水その他の流体が内部チャンバー５２０からアクティブ電気接点４８５Ｂに流れるのを防ぐ。従って、明確なＲＦ電流経路ＫＰ１が意図的にもたらされ、図１０に示すより遠回りなＲＦ電流経路Ｐ２〜Ｐ５よりも、明らかに低いインピーダンスとなることを理解することができる。このような設計により、図１０に示すように、ＲＦ電位が外科医の腕４５２を流れ、その後は患者の脚４５４を介して、結合部に流れるような状況には決してならない。むしろ、ＲＦ電流は、図１１ＡのＫＰ１として知られている経路を通って流れる。

図１１Ａに示されるように、回転結合シャフト５０２は、内側スリーブ４７５のボア５５８内で遠位方向に延びる細長いスリーブ部分５５５を有する。電気絶縁体であるスリーブ部分５５５は、内側スリーブ４７５のボア５１０内で任意の長さで延びることができ、プローブの動作端４１０まで遠位に延在することができることを理解すべきである。内側スリーブ４７５のそのような電気絶縁ライニングは、回転結合シャフト５０２の成形部分、又は内側スリーブ４７５の内側を覆う他の別個のコンポーネント又は絶縁コーティングを含むことができる。次に、電流経路ＫＰ１の長さを調整して、図１０の遠回りのＲＦ電流経路Ｐ２〜Ｐ５よりも小さいインピーダンスを選択して提供することができる。また、常に電流経路Ｐ１（図１０）が、プラズマを点火しようとしたとき、プラズマを点火するためのアクティブ電極及び戻り電極４１５、４２０（図１０）との間の一次ＲＦ電流経路であることを確実にするために、電流経路ＫＰ１は十分に高いインピーダンスを有するような設計、すなわち寸法の決定がなされる。

図１１Ｂを参照すると、ハブ４６５の内部内の他の予測可能なＲＦ電流経路に関して、関連する問題がいくらか生じる。前述のように、回転結合シャフト５０２と保持カラー５２４との間にある回転インターフェースＲは、生理食塩水で満たされ、ハブ内のアクティブ電極コンポーネントと戻り電極コンポーネントとの間にＲＦ電流を流す。この周知の電流経路は、図１１ＢにＫＰ２で示され、電流が大きくなる場合、捕捉された生理食塩水の加熱、その後、ハブ４６５の望ましくない加熱を引き起こす可能性がある。従って、回転インターフェースＲ内の空間の寸法は、可能な限り小さく、例えば、０．０１０インチ（０．２５４ｍｍ）未満になるように設計され、これにより、経路ＫＰ２のインピーダンスが非常に高くなり、従って、ほんの少しのＲＦ電流しかこの経路を流れない。

図１１Ｃは、これもまた生理食塩水中での加熱及びハブ４６５の望ましくない加熱を引き起こす可能性がある、ＫＰ３で示される別の周知の電流経路を示している。電流経路ＫＰ３は、保持カラー５２４と近位ハブ本体部分４８０’との間の非回転インターフェースＮＲ内にある。前述した問題と同じ問題が発生するため、非回転インターフェースＮＲ全体の寸法は、可能な限り小さく、例えば、０．０１０インチ（０．２５４ｍｍ）未満になるように設計され、これにより、経路ＫＰ３のインピーダンスが非常に高くなり、そこを流れるＲＦ電流が制限される。

本発明の特定の実施形態について以上の通り詳細に説明したが、この説明は単に例示を目的としたものであり、本発明の上記説明は網羅的なものではないことを理解されたい。本発明の具体的な特徴は、いくつかの図面に示されており、他の図面には示されていないが、これは便宜上そうなっているだけであり、本発明による任意の特徴を別の特徴と組み合わせることができる。当業者には、多くのバリエーションと代替手段が明らかであろう。そのような代替手段及びバリエーションは、特許請求の範囲内に含まれていることが意図されている。従属請求項に示されている特定の特徴を組み合わせて、本発明の範囲内に含めることができる。本発明は、従属請求項が、択一的に、他の独立請求項を参照する複数の従属請求項形式で書かれているような実施形態をも包含する。

他のバリエーションは、本発明の技術的思想の範囲内である。従って、本発明は様々な修正及び代替的構成が可能であるが、いくつかの例示的な実施形態を図面に示し、上述の通り詳細に説明した。ただし、開示された具体的な形式に本発明を限定する意図はないが、反対に、その意図するところは、添付の特許請求の範囲で定義されている通り、本発明の技術的思想及び技術的範囲内にあるすべての修正、代替構成、及び均等物を網羅すると理解されるべきである。

本発明を説明する文脈において（特に以下の特許請求の範囲において）用語「ａ」及び「ａｎ」及び「ｔｈｅ」及び類似の指示用語の使用は、特記なき場合又は文脈に明らかに矛盾しない限り、単数及び複数の両方を包含すると解釈されるべきである。「具備する」、「有する」、「含む」及び「含有する」という用語は、特に断りのない限り、無限定用語（つまり、「含むが、これに限定されない」という意味）と解釈される。「接続された」という用語は、たとえ何かが介在していても、部分的又は全体的に含まれている、取り付けられている、又は一緒に結合されていることを意味すると解釈される。本明細書での値の範囲の列挙は、本明細書で特に明記しない限り、範囲内に入る別個の各値を個々に参照する略記法として役立たせることを意図しているだけであり、別個の各値は、本明細書で個々に引用されているかのように明細書に組み込まれる。本明細書に記載されるすべての方法は、本明細書に特に明記しない限り、又は文脈に明らかに矛盾しない限り、任意の適切な順序で実行することができる。本明細書に提示されるありとあらゆる例、又は例示的な言葉（例えば、「など」）の使用は、単に、本発明の実施形態を良く分かるようにすることを意図しており、別の主張がない限り、本発明の範囲を限定するものではない。明細書中の言語により、請求項にない要素が本発明の実施に不可欠であることを示すと解釈されるべきではない。

本発明を実施するために発明者に知られている最良の形態を含む、本発明の好ましい実施形態が本明細書に記載されている。これらの好ましい実施形態のバリエーションは、前述の説明を読むことで、当業者には明らかとなるであろう。本発明者らは、当業者がそのようなバリエーションを適切に使用することを期待し、本発明は、本明細書に具体的に記載された以外の方法で実施されることを意図している。従って、本発明は、適用される法律で認められるように、本明細書に添付された特許請求の範囲に列挙された対象のすべての修正した物及び均等物を含む。さらに、そのすべての可能なバリエーションにおける上記要素の任意の組み合わせは、本明細書で特に明記しない限り、又は文脈により明らかに矛盾しない限り、本発明に含まれる。

本明細書で引用される出版物、特許出願、及び特許を含むすべての参考文献は、各参考文献が個別に及び具体的に参照により組み込まれることが示され、その全体が本明細書に開示されるのと同じ程度に参照により組み込まれる。

Claims (21)

1. 導電性流体の存在下で組織を治療するための双極高周波（ＲＦ）装置であって、
   モーター駆動部、受信チャンネル、前記受信チャンネルの内壁に取り付けられたアクティブ電気接点、及び前記受信チャンネルの内壁に取り付けられた戻り電気接点を有するハンドピースであって、前記戻り電気接点は、前記アクティブ電気接点の近傍に配置される、ハンドピースと、
   近位ハブと、前記近位ハブから縦軸に沿って遠位方向に延びる細長いシャフトを具備するプローブであって、前記ハブは前記ハンドピースの前記受信チャンネルに取り外し可能に挿入できるように構成されている、プローブと、
   前記細長いシャフトの遠位端にある動作端であって、前記動作端はアクティブ電極と戻り電極を有する、動作端と、
   前記近位ハブの外面のアクティブ電気接点の近傍に配置された戻り電気接点であって、（１）前記受信チャンネルの前記戻り電気接点及び前記ハブの前記外面の前記戻り電気接点のそれぞれ、及び（２）前記受信チャンネルのアクティブ電気接点及び前記ハブの外面のアクティブ電気接点のそれぞれが、前記ハブが前記ハンドピースの前記受信チャンネルに挿入されたとき、お互いに嵌合するようになっている、戻り電気接点と、
   を具備することを特徴とする双極高周波（ＲＦ）装置。
2. 前記プローブは、前記シャフトを通って前記ハブの出口ポートまで延びる流路を具備し、前記ハブは内部チャンバー及び流出通路を具備し、前記流路の出口端は、前記受信チャンネルの前記内壁を通って前記内部チャンバーに通じることを特徴とする請求項１に記載の双極ＲＦ装置。
3. 前記流路は、前記動作端の窓から前記ハブの前記出口ポートまで延び、治療部位から流体及び組織の残骸を除去するよう構成されていることを特徴とする請求項２に記載の双極ＲＦ装置。
4. 前記ハブの前記内部チャンバー及び流出通路は、負圧源と結合するよう構成されていることを特徴とする請求項３に記載の双極ＲＦ装置。
5. 前記ハブを前記ハンドピースの前記受信チャンネルに挿入したときに、前記アクティブ電気接点と前記戻り電気接点との間の流体の移動を防ぐために前記ハブの前記外面と前記受信チャンネルの前記内壁との間にシールを具備することを特徴とする請求項２に記載の双極ＲＦ装置。
6. 前記ハブ及び前記ハンドピースの少なくとも１つにより支えられる弾性部材を具備することを特徴とする請求項５に記載の双極ＲＦ装置。
7. 前記ハブの前記外面と前記受信チャンネルの前記内壁との間のギャップは、前記ハブを前記ハンドピースの前記受信チャンネルに挿入したときに、前記チャンバーから前記ギャップを通って流体を流すのに十分な大きさであることを特徴とする請求項５に記載の双極ＲＦ装置。
8. 前記ハブ上の前記アクティブ電気接点及び前記戻り電気接点はそれぞれ、直径方向に対向する一対のばね式電極接点を具備し、前記受信チャンネルの前記内壁上の前記アクティブ電気接点及び前記戻り電気接点はそれぞれ、前記内壁の全周にわたって３６０°延びているリング電極を具備することを特徴とする請求項１に記載の双極ＲＦ装置。
9. 直径方向に対向する一対のばね式電極接点は、前記アクティブ電気接点の遠位に延びる円筒形のコア部材により前記シャフトの外側スリーブに電気的に結合されることを特徴とする請求項８に記載の双極ＲＦ装置。
10. 前記直径方向に対向する一対のばね式電極接点は、前記円筒形のコア部材を半径方向に貫通し、前記円筒形のコア部材に同軸に配置された回転カラーにより前記シャフトの内側スリーブに電気的に結合されることを特徴とする請求項９に記載の双極ＲＦ装置。
11. 導電性流体の存在下で組織を治療するための双極高周波（ＲＦ）装置であって、
    内部チャンバー及び流出通路を有し、操作者の手による把持に適したハンドピースと、
    近位ハブと、前記近位ハブから縦軸に沿って遠位方向にアクティブ電極及び戻り電極を有する動作端まで延びる細長いシャフトを具備するプローブであって、前記ハブは前記ハンドピースの受信チャンネルに取り外し可能に挿入できるように構成されている、プローブと、
    前記受信チャンネル及び前記ハブ中の第１の戻り電気接点及び第２の戻り電気接点であって、それぞれ前記ハブを前記ハンドピースの前記受信チャンネルに挿入したとき、互いに係合して前記戻り電極をＲＦ源に接続するようになっている、第１の戻り電気接点及び第２の戻り電気接点と、
    前記ハブを前記ハンドピースの前記受信チャンネルに挿入したとき、前記アクティブ電気接点と前記戻り電気接点との間での流体の移動を防止するために前記ハブの外面と前記受信チャンネルの内壁との間のシールと、
    前記プローブシャフト及びハブを通って延び、前記ハブを前記ハンドピースの前記受信チャンネルに挿入したとき、前記内部チャンバー及び前記ハンドピース中の流出通路に通じる流路と、
    を具備し、
    前記ハブの前記外面と前記受信チャンネルの前記内壁との間のギャップは、前記ハブを前記ハンドピースの前記受信チャンネルに挿入したとき、前記チャンバーから前記ギャップを通って流体を流すのに十分な大きさであることを特徴とする双極高周波（ＲＦ）装置。
12. 前記流路の表面の選択された部分は、誘電体を具備し、それによって、前記前記アクティブ電極と前記第１の戻り電気接点との間及び前記前記アクティブ電極と前記第２の戻り電気接点との間の間隔を調整することを特徴とする請求項１１に記載の双極ＲＦ装置。
13. 前記間隔は、前記アクティブ電極の周りにプラズマを生じさせるために前記動作端の前記アクティブ電極と前記戻り電極との間に十分なＲＦ電流の流れを維持しながら、前記内部チャンバー内の導電性流体から前記第１の戻り電気接点及び前記第２の戻り電気接点へのＲＦ電流の流れの制限を可能にするように調整することを特徴とする請求項１２に記載の双極ＲＦ装置。
14. 前記受信チャンネル及び前記ハブにそれぞれ第１のアクティブ電気接点及び第２のアクティブ電気接点を具備することを特徴とする請求項１１に記載の双極ＲＦ装置。
15. 前記第１の戻り電気接点及び前記第２の戻り電気接点は、前記ハブを前記ハンドピースの前記受信チャンネルに挿入したとき、前記第１のアクティブ電気接点及び前記第２のアクティブ電気接点と係合するのに適していることを特徴とする請求項１４に記載の双極ＲＦ装置。
16. 前記シールは、前記ハブ及び前記ハンドピースの少なくとも１つにより支えられる弾性部材を具備することを特徴とする請求項１５に記載の双極ＲＦ装置。
17. 前記アクティブ電気接点と前記戻り電気接点との間にシールを具備することを特徴とする請求項１４に記載の双極ＲＦ装置。
18. 導電性流体の存在下で組織を治療するための双極高周波（ＲＦ）装置であって、
    外側スリーブアセンブリ、及びプローブの縦軸に沿って第１の電極及び第２の電極を支える動作端まで同軸に延在する内側スリーブアセンブリとを有し、前記内側スリーブの外面と前記外側スリーブの内面との間はギャップで隔てられている細長いプローブを具備し、
    前記外側スリーブアセンブリ及び前記内側スリーブアセンブリは、それぞれ、前記第１の電極及び前記第２の電極に接続する第１の導体及び第２の導体を支え、
    前記内側スリーブの外面及び前記外側スリーブの内面の寸法は、導電性流体が前記ギャップ内にあるときに目標の電気抵抗となるようなギャップができるように選択されることを特徴とする双極高周波（ＲＦ）装置。
19. モーター駆動部を備えたハンドピースをさらに具備し、前記プローブの近位ハブ部分は前記ハンドピースの受信チャンネルに取り外し可能に収容されるよう構成されることを特徴とする請求項１８に記載の双極ＲＦ装置。
20. 前記ハンドピース及び前記ハブ中に第１の電気接点及び第２の電気接点をさらに具備し、それぞれ、前記ハブの近位点を前記ハンドピースの前記受信チャンネルに挿入したとき、お互いに係合するよう構成されることを特徴とする請求項１９に記載の双極ＲＦ装置。
21. 前記ハブを前記ハンドピースの前記受信チャンネルに挿入したとき、内部チャンバーと前記ハンドピース中の流出通路とに通じる細長いプローブを貫通する流路をさらに具備することを特徴とする請求項２０に記載の双極ＲＦ装置。

Images