JP5643020B2 - 外科手術用器具における電力レベルの移行 - Google Patents

外科手術用器具における電力レベルの移行 Download PDF

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Description

本開示は、電気外科の装置、システムおよび方法に関する。より特定すると、本開示は、改善された電力曲線移行応答を提供する、電気外科制御システムに関する。
エネルギーベースの組織処置は、当該分野において周知である。種々の型のエネルギー（例えば、電気、超音波、マイクロ波、低温、熱、レーザーなど）が組織に適用されて、所望の結果を達成する。電気外科は、組織を切断するか、切除するか、凝固させるか、または封止するための、外科手術部位への無線周波数（ＲＦ）電流の印加を包含する。
双極電気外科において、手に持つ型の器具の電極のうちの１つは、活性電極として機能し、そして他方の電極は、リターン電極として機能する。このリターン電極は、この活性電極のごく近くに配置され、その結果、これらの２つの電極（例えば、電気外科鉗子）の間に電気回路が形成される。この様式で、印加される電流は、これらの電極の間に位置する身体組織に制限される。これらの電極が互いから充分に間隔を空けている場合、この電気回路は開いており、従って、これらの間隔を空けた電極のうちのいずれかと身体組織との不慮の接触は、電流を流さない。
双極電気外科の技術および器具は、血管または組織（例えば、肺、脳および腸などの軟部組織構造）を凝固させるために使用され得る。例えば、外科医は、これらの電極の間で組織を通して印加される電気外科エネルギーの強度、周波数および持続時間を制御することによって、焼灼し得るか、凝固させ得るか、乾燥させ得るか、または単に出血を減少させ得る。外科手術部位において組織の望ましくない炭化を引き起こすことも、隣接組織に対する付随する損傷（例えば、熱拡散）を引き起こすこともなく、これらの所望の外科手術効果のうちの１つを達成する目的で、電気外科発電機からの出力（例えば、電力、波形、電圧、電流、パルス速度など）を制御することが必要である。
単極電気外科において、活性電極は、代表的に、外科医により持たれる外科手術用器具の一部分であり、処置されるべき組織に適用される。患者のリターン電極は、この活性電極から離れた位置に配置されて、電流を発電機に戻し、そしてこの活性電極により印加された電流を安全に分散させる。これらのリターン電極は、通常、患者との接触の部位における加熱を最小にするために、大きい患者接触表面積を有する。加熱は、高い電流密度により引き起こされ、表面積に直接依存する。より大きい表面接触面積は、より低い局在加熱強度を生じる。リターン電極は、代表的に、特定の外科手術手順中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、全手順時間に対する、発電機がオンである時間の百分率）の想定に基づいたサイズにされる。
電気外科発電機は、代表的に、電力供給回路、フロントパネルインターフェース回路、およびＲＦ出力ステージ回路からなる。電気外科発電機についての多くの電気的設計が、当該分野において公知である。特定の電気外科発電機設計において、ＲＦ出力ステージは、出力電力を制御するように調節され得る。ＲＦ出力ステージを制御する方法は、デューティサイクルを変化させること、またはＲＦ出力ステージへの駆動信号の振幅を変化させることを包含し得る。ＲＦ出力は、ＲＭＳまたはピークからピークまでの電圧、電力、および／もしくは電流により特徴付けられ得る。
電気外科乾燥に関連し得る影響のうちの１つは、熱効果または熱拡散に起因する、望ましくない組織損傷である。熱拡散は、手術部位に隣接する健常な組織が、手術部位において多すぎる熱が蓄積させられることに起因して望ましくなく影響を受ける場合に、起こり得る。このような熱は、隣接組織に伝導し得、そして隣接組織において壊死の領域を生じ得る。熱拡散は、電気外科道具が繊細な解剖学的構造のごく近位で使用される場合に、特に問題になる。従って、エネルギーの適用をよりよく制御し得る電気外科発電機は、熱拡散の発生または激しさを低下させ得、このことは次に、改善された外科手術結果および短縮された手術時間を提供し得る。
電気外科乾燥に関連し得る別の影響は、外科手術用道具上への沈着物（焼かとしてもまた公知）の蓄積である。焼かは、乾燥させられた組織から作製され、次いで、熱により炭化させられる。外科手術用道具は、使用中にその電極が焼かで覆われると、有効性を失い得る。焼かの蓄積は、手術部位において発生する熱を制御することによって、減少し得る。
アークは、電気外科乾燥に関連し得るなお別の影響である。アークは、当該分野において、切断手順または乾燥手順において有効であることが公知であり、そして単極切断モードおよび／または単極凝固モードにおいて望ましくあり得る。しかし、アークは通常、双極凝固モードおよび／または双極脈管封止モードにおいては、望ましくない。
開業医は、組織の電気インピーダンスの測定が、組織の乾燥の状態、および／または電極と組織との間のアークの存在もしくは非存在の良好な指標であることを知っている。数種の市販の電気外科発電機は、インピーダンスの測定に基づいて、出力電力を自動的に調節し得る。組織インピーダンスに応答して出力電力を制御する数個の方法が開発されている。このような制御方法は、等しくない電力送達（例えば、電力の不連続性および波形のひずみ（例えば、グリッチング（ｇｌｉｔｃｈｉｎｇ）））を示し得る。
本発明は、例えば、以下を提供する：
（項目１）
発電機電力レベル信号に応答する電力レベルで組織に電気外科エネルギーを供給するように適合されている電気外科発電機；
組織インピーダンスを監視し、そして該組織インピーダンスに応答してインピーダンス信号を出力するように適合されているセンサ回路構造；
該電気外科発電機および該センサ回路構造に作動可能に結合されているマイクロプロセッサであって、該マイクロプロセッサは、該インピーダンス信号を受信するように適合されており、そして発電機電力レベル信号を出力するように構成されており、該発電機出力信号は、該電気外科発電機を、第一の電力レベルから第二の電力レベルへと、伝達関数に従って移行させる、マイクロプロセッサ；ならびに
処置のために組織に電気外科エネルギーを印加するように適合された少なくとも１つの活性電極を備える電気外科器具、
を備える、電気外科システム。
（項目２）
上記伝達関数が、実質的に余弦関数に従って定義されている、上記項目に記載の電気外科システム。
（項目３）
上記電力レベル信号が、インピーダンス閾値に対応するセンサ信号に応答して出力される、上記項目のうちのいずれかに記載の電気外科システム。
（項目４）
上記インピーダンス閾値が、上記第一の電力レベルが上記第二の電力レベルより低い場合に増加する、上記項目のうちのいずれかに記載の電気外科システム。
（項目５）
上記インピーダンス閾値が、上記第一の電力レベルが上記第二の電力レベルより高い場合に低下する、上記項目のうちのいずれかに記載の電気外科システム。
（項目６）
上記電気外科器具が、組織を封止するための電気外科鉗子であり、該鉗子が、
遠位端に配置されたエンドエフェクタアセンブリを有する少なくとも１つのシャフト部材であって、該エンドエフェクタアセンブリは顎部材を備え、該顎部材は、互いに対して間隔を空けた関係の第一の位置から、該顎部材が協働して該顎部材の間に組織を把持する少なくとも１つの引き続く位置へと移動可能である、シャフト部材；および
該顎部材の各々に対向する関係で取り付けられた封止プレートであって、該封止プレートは、該封止プレートの間に保持された組織を通して該封止プレートが電気外科エネルギーを通信するように、上記電気外科発電機を接続するように適合されている、封止プレート、
を備える、上記項目のうちのいずれかに記載の電気外科システム。
（項目７）
電気外科エネルギーを組織に供給するように適合された電気外科発電機であって、
発電機電力レベル信号に応答する電力レベルで組織に電気外科エネルギーを供給するように適合されたＲＦ出力ステージ；
組織インピーダンスを監視し、そして該組織インピーダンスに応答してインピーダンス信号を出力するように適合されたセンサ回路構造；ならびに
該電気外科発電機および該センサ回路構造に作動可能に結合されたマイクロプロセッサであって、該マイクロプロセッサは、該インピーダンス信号を受信するように適合されており、そして発電機電力レベル信号を出力するように構成されており、該発電機出力信号は、該電気外科発電機を、第一の電力レベルから第二の電力レベルへと、伝達関数に従って移行させる、マイクロプロセッサ、
を備える、電気外科発電機。
（項目８）
上記伝達関数が、実質的に余弦関数に従って定義されている、上記項目に記載の電気外科発電機。
（項目９）
上記電力レベル信号が、インピーダンス閾値に対応するセンサ信号に応答して出力される、上記項目のうちのいずれかに記載の電気外科発電機。
（項目１０）
上記インピーダンス閾値が、上記第一の電力レベルが上記第二の電力レベルより低い場合に増加する、上記項目のうちのいずれかに記載の電気外科発電機。
（項目１１）
上記インピーダンス閾値が、上記第一の電力レベルが上記第二の電力レベルより高い場合に低下する、上記項目のうちのいずれかに記載の電気外科発電機。
（項目１２）
上記電気外科発電機が、電気外科エネルギーを組織に印加するように適合された少なくとも１つの活性電極を備える外科手術用器具に接続されている、上記項目のうちのいずれかに記載の電気外科発電機。
（項目１３）
上記電気外科器具が、組織を封止するための電気外科鉗子であり、該鉗子が、
遠位端に配置されたエンドエフェクタアセンブリを有する少なくとも１つのシャフト部材であって、該エンドエフェクタアセンブリは顎部材を備え、該顎部材は、互いに対して間隔を空けた関係の第一の位置から、該顎部材が協働して該顎部材の間に組織を把持する少なくとも１つの引き続く位置へと移動可能である、シャフト部材；および
該顎部材の各々に対向する関係で取り付けられた封止プレートであって、該封止プレートは、該封止プレートの間に保持された組織を通して該封止プレートが電気外科エネルギーを通信するように、上記電気外科発電機を接続するように適合されている、封止プレート、
を備える、上記項目のうちのいずれかに記載の電気外科発電機。
（摘要）
電気外科のシステムおよび方法が開示される。このシステムは、組織に電気外科エネルギーを供給するように適合された電気外科発電機を備える。この発電機は、可変の電力レベルで電気外科信号を供給するようにさらに適合される。この発電機は、組織インピーダンスおよび／または電気外科信号ゼロ交差を感知するように適合されたセンサ回路構造を備える。この発電機はまた、コントローラを備え、このコントローラは、マイクロプロセッサを備え得、このマイクロプロセッサは、組織インピーダンス信号および／または波形ゼロ交差信号を受信するように適合される。このコントローラは、組織インピーダンスを監視し、そしてインピーダンスの閾値の値に達したことに応答して、電気外科エネルギーの電力レベルを第一の電力レベルから第二の電力レベルへと移行させるように構成される。この電力移行の追従速度は、伝達関数（例えば、余弦関数）に従い得る。この電力移行は、さらにまたは代替的に、電気外科信号ゼロ交差中に実施され得るか、または電気外科信号ゼロ交差に相関し得る。このシステムはまた、処置のために組織に電気外科エネルギーを印加するように適合された少なくとも１つの活性電極を備える電気外科器具を備える。
（要旨）
本開示は、電気外科手順を実施するためのシステムおよび方法に関する。このシステムは、電気外科発電機および器具（例えば、電気外科鉗子）を備える。この発電機は、電気外科エネルギーをこの器具に提供するように、そして電気外科手順中に組織インピーダンスを感知するように、構成される。組織インピーダンスおよび作動パラメータに応答して、この発電機は、定電流モード、定電力モード、および／または定電圧モードのうちの１つ以上で作動し得る。
電気外科発電機を操作する方法もまた開示される。使用中に、この発電機は、組織インピーダンスの変化が感知される際に、作動モード間または制御領域間での移行を引き起こされ得る。例のみとして、最初の処置段階中に、この発電機は、定電流モードで操作され得、この間に、組織インピーダンスは上昇する。組織インピーダンスの第一の所定の値において、この発電機は、定電力モードに移行し得、この間に、組織インピーダンスは上昇し続け得る。組織インピーダンスの第二の所定の値において、この発電機は、定電圧モードに移行し得る。本開示の操作方法は、作動モード間での移行を伝達関数（これは、余弦関数であり得る）に従って実施することを包含する。さらに、または代替的に、本開示の操作方法は、移行閾値の周りでヒステリシスを適用することを包含し得る。例えば、所定の移行点（例えば、予め設定されたインピーダンス）について、低電力から高電力への電力移行が、所定の移行点より高い実際の移行点において引き起こされ得る。逆に、高電力から低電力への電力移行は、所定の移行点より低い実際の移行点において引き起こされ得る。この様式でのヒステリシスの使用は、移行点における不安定性を減少または回避することを補助し得る。さらに、または代替的に、本開示の方法は、出力波形におけるゼロ交差を検出する工程、およびこれと実質的に同時に、電力移行を実施する工程を包含し得る。この電力移行は、ゼロ交差の周囲に規定された時間枠の少なくとも一部分の間に起こり得る。
本開示の別の局面に従って、電気外科システムが開示される。このシステムは、電気外科発電機を備え、この電気外科発電機は、発電機電力レベル信号に応答する電力レベルで、組織に電気外科エネルギーを供給するように適合される。このシステムはまた、センサ回路構造を備え、このセンサ回路構造は、組織インピーダンスを継続的に監視し、そしてそれに応答してインピーダンス信号を出力するように適合される。このセンサ回路構造は、電気外科発電機の出力波形のゼロ交差を感知し、そしてそれに応答してゼロ交差信号を出力するように、さらにまたは代替的に適合され得る。このシステムは、この電気外科発電機およびこのセンサ回路構造に作動可能に結合されたマイクロプロセッサを備え、このマイクロプロセッサは、インピーダンス信号および／またはゼロ交差信号のうちの少なくとも１つを受信するように適合される。このマイクロプロセッサは、発電機電力レベル信号を出力するように構成され、ここでこの発電機出力信号は、この電気外科発電機に、第一の電力レベルから第二の電力レベルへと、伝達関数に従って移行させる。このシステムはまた、電気外科器具を備え、この電気外科器具は、組織に電気外科エネルギーを印加するように適合された１つ以上の活性電極を備える。
本開示の別の局面によれば、電気外科手順を実施する方法が開示される。この方法は、電気外科エネルギーが第一の電力レベルで組織に印加されるようにする工程を包含する。この方法は、組織インピーダンスを感知する工程を包含する。本開示の方法は、組織インピーダンスが閾値の値に達したか否かを決定する工程、および組織インピーダンスが閾値の値に達したことの決定に応答して、組織に印加される電気外科エネルギーを伝達関数に従って第二の電力レベルに移行させる工程をさらに包含する。
本開示のさらなる局面によれば、電気外科エネルギーを組織に供給するように適合された電気外科発電機が開示される。本開示の電気外科発電機は、ＲＦ出力ステージを備え、このＲＦ出力ステージは、発電機電力レベル信号に応答する電力レベルで組織に電気外科エネルギーを供給するように適合される。この発電機は、センサ回路構造を備え、このセンサ回路構造は、組織インピーダンスを監視して、それに応答してインピーダンス信号を出力するように適合される。本開示の発電機はまた、この電気外科発電機およびこの回路構造に作動可能に結合されたマイクロプロセッサをさらに備え、このマイクロプロセッサは、インピーダンス信号を受信するように適合される。このマイクロプロセッサは、発電機電力レベル信号を出力するようにさらに構成され、ここでこの発電機出力信号は、この電気外科発電機を、第一の電力レベルから第二の電力レベルへと、伝達関数に従って移行させる。このセンサ回路構造は、ゼロ交差検出センサをさらに備え得、このゼロ交差検出センサは、この電気外科信号のゼロ交差を感知するように適合される。
本開示の上記および他の局面、特徴、および利点は、添付の図面と組み合わせて読まれる場合に、以下の詳細な説明を考慮すると、より明らかになる。
図１は、本開示に従う電気外科システムの斜視図を示す。 図２は、本開示に従う電気外科発電機の概略ブロック図である。 図３は、本開示に従う電気外科システムの、電力送達と組織インピーダンスとの間の関係を図示するグラフである。 図４は、先行技術の電気外科システムにより生成される電気外科波形を図示する。 図５は、本開示に従う電気外科システムにより生成される電気外科波形を図示する。 図６は、本開示に従う電気外科システムにより生成される別の電気外科波形を図示する。 図７は、本開示に従う電力伝達関数を図示するグラフである。 図８は、本開示に従う電力レベル移行の方法を図示する流れ図である。 図９は、本開示に従う電力レベル移行のなお別の方法を図示する流れ図である。
（詳細な説明）
本開示の特定の実施形態が、添付の図面を参照しながら本明細書中で以下に記載される。しかし、本開示の実施形態は、単に、種々の形態で実施され得る本開示の例示であることが理解されるべきである。周知の機能または構成は、本開示を不必要な細部において曖昧にすることを回避するために、詳細には記載されない。従って、本明細書中に開示される特定の構造および機能の細部は、限定であると解釈されるべきではなく、単に、特許請求の範囲の基礎として、および本開示を事実上任意の適切に詳述された構造で様々に使用することを当業者に教示するための代表的な基礎として、解釈されるべきである。本開示による本発明が、単極電気外科システムまたは双極電気外科システムのいずれかと一緒に使用するために適合され得ることを、当業者は理解する。図面および以下の説明において、用語「近位」とは、慣習的であるように、器具のユーザに近い方の端部をいい、一方で、用語「遠位」とは、ユーザから遠い方の端部をいう。
図１は、電気外科鉗子１０を備える、本開示による双極電気外科システムを示す。本開示による本発明は、図１に示されるような内視鏡器具または観血器具のいずれかと一緒に使用するために適合され得ることを、当業者は理解する。より具体的には、鉗子１０は一般に、ハウジング２１、ハンドルアセンブリ４０、回転アセンブリ８０、およびトリガアセンブリ７０を備え、このトリガアセンブリは、エンドエフェクタアセンブリ１００と相互に協働して、組織を把持および処置する。鉗子１０はまた、シャフト１２を備え、このシャフトは、エンドエフェクタアセンブリ１００と機械的に係合する遠位端１４、および回転アセンブリ８０の近位でハウジング２１と機械的に係合する近位端１６を有する。ハンドルアセンブリ４０は、固定ハンドル５０および可動ハンドル４２を備える。ハンドル４２は、固定ハンドル５０に対して移動して、エンドエフェクタアセンブリ１００を起動させ、そしてユーザが組織を把持および操作することを可能にする。電気外科ＲＦエネルギーは、発電機２０によって、活性電極に接続された供給ラインを介して鉗子１０に供給され、そしてリターン電極に接続されたリターンラインを通して戻される。供給ラインおよびリターンラインは、ケーブル２３内に収容される。
発電機２０は、発電機２０を制御するための入力制御器（例えば、ボタン、アクチベータ、スイッチ、タッチスクリーンなど）を備える。さらに、発電機２０は、外科医に種々の出力情報（例えば、強度設定、処置完了指標など）を提供するための、１つ以上の表示スクリーンを備え得る。これらの制御器は、外科医がＲＦエネルギー、波形、および他のパラメータを調節して、特定の作業（例えば、凝固、組織封止、強度設定など）のために適切な所望の波形を達成することを可能にする。鉗子１０が複数の入力制御器を備え得、これらの入力制御器は、発電機２０の特定の入力制御器と重複し得ることもまた想定される。入力制御器を鉗子１０に配置することによって、外科手術手順中に、発電機２０との相互作用を必要とせずに、ＲＦエネルギーパラメータのより容易かつより迅速な改変が可能になる。
エンドエフェクタアセンブリ１００は、対向する顎部材１１０および１２０を備え、これらの顎部材には、電気外科エネルギーを組織に通して伝導するための、導電性封止プレート１１２および１２２がそれぞれ取り付けられている。より具体的には、顎部材１１０および１２０は、ハンドル４２の移動に応答して、開位置から閉位置まで移動する。開位置において、封止プレート１１２および１２２は、互いに対して間隔を空けた関係で配置される。クランプ位置または閉位置において、封止プレート１１２および１２２は、協働して組織を把持し、そして電気外科エネルギーをこの組織に供給する。１つの想定される内視鏡鉗子に関するさらなる詳細は、共有に係る米国特許第７，０９０，６７３号（発明の名称「ＶＥＳＳＥＬ ＳＥＡＬＥＲ ＡＮＤ ＤＩＶＩＤＥＲ」）に開示されている。
顎部材１１０および１２０は、ハウジング２１内に収容された駆動アセンブリ（図示せず）を使用して起動される。この駆動アセンブリは、可動ハンドル４２と協働して、顎部材１１０および１２０の、開位置からクランプ位置または閉位置までの移動を付与する。ハンドルアセンブリの例は、上記出願、ならびに共有に係る米国出願番号１０／３６９，８９４号（発明の名称「ＶＥＳＳＥＬ ＳＥＡＬＥＲ ＡＮＤ ＤＩＶＩＤＥＲ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＭＡＮＵＦＡＣＴＵＲＩＮＧ ＳＡＭＥ」）、および共有に係る米国特許第７，１５６，８４６号（発明の名称「ＶＥＳＳＥＬ ＳＥＡＬＥＲ ＡＮＤ ＤＩＶＩＤＥＲ ＦＯＲ ＵＳＥ ＷＩＴＨ ＳＭＡＬＬ ＴＲＯＣＡＲＳ ＡＮＤ ＣＡＮＮＵＬＡＳ」）に図示および記載されている。
顎部材１１０および１２０はまた、絶縁体１１６および１２６を備え、これらの絶縁体は、顎部材１１０および１２０の外側の非伝導性プレートと一緒になって、組織封止に関連する公知の望ましくない影響（例えば、フラッシュオーバー、熱拡散および漂遊電流の散逸）の多くを制限および／または減少するように構成される。
この特定の開示のハンドルアセンブリ４０は、顎部材１１０と１２０との間の組織を封止するとき、独特な機械的利点を提供する４バー機械的リンクを含み得る。例えば、封止部位に対する所望の位置が決定され、顎部材１１０および１２０が正しく位置決めされると、ハンドル４２は、完全に圧縮され導電性封止プレート１１２および１２２を、組織に対して閉じた位置に係止する。鉗子１０の内部動作部品の相互協働関係に関連する詳細は、上に引用した共有に係る米国特許出願番号第１０／３６９，８９４号に開示されている。オフアクシスのレバー状ハンドルアセンブリを開示する内視鏡バンドルアセンブリの他の例は、上に引用した米国特許第７，１５６，８４６号に開示されている。
鉗子１０は、また、エンドエフェクタアセンブリ１００内に配置されたナイフ（明示していない）を進めるトリガ７０を含む。組織封止が形成されると、ユーザはトリガ７０を起動し、組織封止に沿って組織を分離する。ナイフは、顎部材１１０と１２０との間に保持された組織を、組織封止部位において分離するための尖った縁を含む。長手方向に配向されたチャネル（明示していない）は、チャネルの近位端から遠位端に延びる導電性封止プレート１１２中に画定される。チャネルは、ナイフの好ましい切断面に沿った長手方向の往復運動を容易にし、効果的かつ正確に形成された組織封止に沿った組織を分離する。
鉗子１０は、また、シャフト１２および駆動アセンブリ（示されていない）に機械的に関連付けられた回転アセンブリ８０を含む。回転アセンブリ８０の運動は、シャフト１２に同様な回転運動を伝え、この回転運動が、次に、エンドエフェクタアセンブリ１００を回転させる。ハンドルアセンブリ２０および回転アセンブリ８０を介して電気外科エネルギーを伝達するための様々な電気的構成と共に様々な機構が、上述の共有に係る米国特許出願第１０／３６９，８９４号および米国特許第７，１５６，８４６号により詳細に記載されている。
図１および図２に最良に見られるように、エンドエフェクタアセンブリ１００は、シャフト１２の遠位端１４に取り付けられる。顎部材１１０および１２０は、駆動アセンブリ（示されない）の相対的往復運動、つまり、長手方向の運動をすると、開位置から閉位置に、ピボット１６０の周りに旋回可能である。再び、エンドエフェクタアセンブリ１００の様々な運動要素に関する機械的かつ協働的関係が、上述の共有に係る米国特許出願番号第１０／３６９，８９４号および米国特許第７，１５６，８４６号に例によりさらに記載されている。
鉗子１０は、特定の目的に依存して、または特定の結果を達成するために、完全に、または部分的に使い捨て可能であるように設計され得ることが想定される。例えば、エンドエフェクタアセンブリ１００は、シャフト１２の遠位端１４と選択的にかつ解放可能に係合可能であり、そして／またはシャフト１２の近位端１６は、ハウジング２１およびハンドルアセンブリ４０を選択的にかつ解放可能に係合可能である。これらの２つの例のいずれにおいても、新しいエンドエフェクタアセンブリ１００または異なるエンドエフェクタアセンブリ１００、あるいはエンドエフェクタアセンブリ１００およびシャフト１２が、古いエンドエフェクタアセンブリ１００を必要に応じて選択的に置換するために使用される場合のように、鉗子１０は、部分的に使い捨て可能であり得るか、またはリポーザブルであり得る。
図２は、コントローラ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の概略的ブロック線図を示す。ＨＶＰＳ２７は、高電圧ＤＣ電力をＲＦ出力ステージ２８に提供し、ＲＦ出力ステージ２８は、高電圧ＤＣ電力をＲＦエネルギーに変換し、ＲＦエネルギーを活性電極２４に送達する。特に、ＲＦ出力ステージ２８は、高周波ＲＦエネルギーの正弦波形を発生する。ＲＦ出力ステージ２８は、さまざまなデューティサイクル、ピーク電圧、波高因子および他のパラメータを有する複数の波形を発生するように構成されている。特定のタイプの波形は、特定の電気外科モードに適している。例えば、ＲＦ出力ステージ２８は、切断モードで１００％デューティサイクルの正弦波形を生成し、これは組織を解剖するために最良である。また、凝固モードで２５％デューティサイクルの正弦波形を発生し、これは組織を焼灼し出血を止めるために最適である。ＲＦ出力ステージ２８は、単極および／または双極処置のためのエネルギーを提供するように構成され得る。
コントローラ２４は、メモリ２６に動作可能に結合されたマイクロプロセッサ２５を含み、メモリ２６は、揮発性型メモリ（例えば、ＲＡＭ）および／または不揮発性型メモリ（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２５は、出力ポートを含み、この出力ポートはＨＶＰＳ２７および／またはＲＦ出力ステージ２８に動作可能に結合され、マイクロプロセッサ２５が、電力送達要求および／または組織インピーダンスに従って、発電機２０の出力を制御することを可能にする。マイクロプロセッサ２５および／またはメモリ２６は、本明細書に開示されるように、電力レベルの移行を実行する方法を実行するように構成されたプログラムされた命令の組を含む。
コントローラ２４は、移行ルックアップテーブル３０を含む。移行ルックアップテーブル３０は、所望の電力レベル伝達関数を表わすスケーリング因子（例えば、乗数）の遷移を含む。伝達関数は、余弦関数であり得る。実施形態において、移行ルックアップテーブル３０は、１８０°から３６０°（例えば、πから２π）の余弦関数の値を表わす約１８０のエントリを含み得るが、しかしながら、移行ルックアップテーブルは、テーブルエントリの組によって表現されるような、伝達関数を表わす任意の数のエントリを含み得る。
コントローラ２４は、センサ回路構造２２に動作可能に結合され、センサ回路構造２２は、少なくとも１つのセンサを含み得、このセンサは、組織インピーダンス、出力電圧、出力電流、出力電力、および／または波形のゼロ交差を検出するように適合されており、同じものを表わす、少なくとも１つのセンサ信号をコントローラ２４に通信する。コントローラ２４は、少なくとも１つのセンサ信号を受信するように構成され、その信号に応答して、制御信号をＨＶＰＳ２７および／またはＲＦ出力ステージ２８に通信させられる。ＨＶＰＳ２７および／またはＲＦ出力ステージ２８は、制御信号を受信するように構成され、それに応答して、ＨＶＰＳ２７および／またはＲＦ出力ステージ２８の出力をそれぞれ調整する。コントローラ２４は、また、入力信号を発電機２０または鉗子１０の入力制御から受信する。コントローラ２４は、入力信号を利用し、発電機２０によって出力される電力を調節し、および／またはコントローラ上で他の制御機能を実行する。
図３を参照して、電力送達曲線１００が示されており、電気外科処置、例えば血管封止処置の間、組織に送達される発電機２０の出力電力Ｐと測定された組織インピーダンスＺとの間の所望の関係（例えば、目的電力曲線）を例示している。目的電力曲線は、初期低電流部分１１０、中間定電力部分１１２および最終の低電圧部分１１４を含む。見られるように、曲線の定電流部分の最初の部分の間、相対的に低い組織インピーダンスは、まず、目的組織の過剰処理を避けるために、例えば焼かまたは泡蒸気の形成を生じることによって、低電力レベルが適用されることを決める。センサ２２は、電気外科エネルギーの加熱効果に起因する組織インピーダンスの上昇を検知し、コントローラ２４は、組織を通る定電流を維持するために、ＨＶＰＳ２７および／またはＲＦ出力ステージ２８の電力レベルを増加する。
曲線１００の定電流部分１１０の間、エネルギーは組織に送達され、第１の所定のインピーダンスに対応するインピーダンス値１１６がセンサ回路構造２２によって感知されるまで、インピーダンスを上昇させる。コントローラ２４は、センサ信号をセンサ回路構造２２から受信し、その信号に応答して、電力送達曲線１００の中間定電力部分に従って、ＨＶＰＳ２７および／またはＲＦ出力ステージ２８の電力レベルを、より高い電力（Ｐｈ）からより低い電力（Ｐｌ）に調節する。電力送達曲線１００の定電力部分１１２は、センサ回路構造２２が組織インピーダンスを監視し続けながら、維持される（例えばエネルギーが送達され続ける）。組織インピーダンスが第２の所定のインピーダンスに対応するインピーダンス値１１８に上昇するとき、コントローラ２４はセンサ回路構造２２からセンサ信号を受信し、その信号に応答して、電力送達曲線１００の最終の電力部分（例えば定電圧部分）１１４に従って、ＨＶＰＳ２７および／またはＲＦ出力ステージ２８の電力レベルを調節する。
第１の電力レベルから第２の電力レベル（例えば、ＰｈからＰｌ）に出力を調節する従来技術の電気外科発電機の出力が、図４に例示され、高から低への移行の間の出力波形１５０を図示する。見られるように、移行点１５１において、従来技術の発電機はその出力を、ＰｈからＰｌに突然変化させ、出力波形１５０における不連続１５２を生じる実質的に瞬間的な工程において、出力は減少させられる。結果として、不連続１５２の急激に低下するエッジによって望まれない、突然の従来技術の電力移行によって回路経路において誘起される、共鳴、リンギングおよび／または不安定性に起因する高次の高調波１５３が生成され得る。
ここで、図５に移って、本開示に従った電気外科発電機の出力波形１６０が表示され、出力波形１６０の電力（例えば、振幅）は、より高い電力（Ｐｈ）領域１６１からより低い電力（Ｐｌ）領域１６３に減少させられる。移行点１６２の前に、コントローラ２４内で実行されるソフトウェアアルゴリズムは、所望の電力送達曲線１００に従って、第１の電力レベル（ここではＰｈ）および第２の電力レベル（Ｐｌ）を識別する。電力変化の全体の望ましい量（ΔＰ）は、例えば、全体の望ましい電力変化がＮ個のより小さい工程を使用して実行されるように、所定の数Ｎの個別の工程に細分化される。工程の数Ｎは、移行ルックアップテーブル３０のエントリに対応し得る。移行点１６２において開始して、コントローラ２４は、発電機の出力電力を、一連の連続する工程における移行領域１６４に渡って、伝達関数に従って、例えば、移行ルックアップテーブル３０に含まれるファクタに従って、第１の電力レベル（Ｐｈ）１６５から第２の電力レベル（Ｐｌ）１６６に滑らかに追従させる。
より詳細には、電力における望ましい全変化は、ΔＰ＝Ｐｈ−Ｐｌで表現される。従って、一連のＮ個の工程に対して、ここでＮ＝１８０から３６０であるが、電力変化の各インクリメントは、ＰＮ＝ΔＰｆ（Ｎ）＋Ｐｌで表わされ、ここで、ｆ（Ｎ）は伝達関数を表わす。伝達関数が余弦関数である実施形態において、電力変化のインクリメントは、ＰＮ＝ΔＰｃｏｓ（Ｎ）＋Ｐｌで表わされる。
図６を参照して、電力移行がゼロ交差電力移行法に従って実行される実施形態の出力波形１７０が、示されている。センサ回路構造２２は、出力波形の少なくとも１つのゼロ交差１７１を検出するように適合される。追加としてあるいは代替として、ゼロ交差１７１は、ＲＦ出力ステージ２８によって、例えば、ＲＦ出力ステージ２８および／またはその構成部品によって生成され得る同期信号（明示されてはいない）によって、識別され得、この構成部品は、アナログ発振器、水晶ベースの発振器、あるいはデジタル発振器、または当業者にはなじみの他の波形合成法等を含むがそれに限定されない。電力移行事象（例えば、所定のインピーダンス閾値１１６および／または１１８）が検出されると、コントローラ２４内で実行されるソフトウェアアルゴリズムは、ゼロ交差信号をセンサ回路構造２２から受信する。このゼロ交差信号に応答して、コントローラ２４は、ＨＶＰＳ２７および／またはＲＦ出力ステージ２８を、電力配送曲線１００の目的部分（例えば、定電流部分１１０、定電力部分１１２および／または定電圧部分１１４）に従った電力レベルに移行させる。ゼロ交差における電力移行を実行することは、従来技術の望まれないグリッチ、高調波歪み、および／または波形不連続を減少させるあるいは除く。
さらに別の実施形態において、電力移行は、ゼロ交差１７１を含む移行領域１７４の少なくとも一部分の間に実行され得る。ゼロ交差１７１は、実質的に移行領域１７４内の中央に配置され得る。望ましい電力移行は、本明細書の上に記載したように、段階的電力移行法を使用して実行され得る。開示された段階的移行および開示されたゼロ交差移行の組み合わせは、高調波歪みレベルおよび／または波形不連続の大きく減少したレベルを達成し得る。
図７は、概して、本開示に従った電力レベル伝達関数１８０を例示する。見られるように、初期電力レベルＰＬから上昇する（低から高へ）電力レベル移行１８１は、上昇開始点１８３において開始し、実質的に余弦関数に従って増加し、最終電力レベルＰＨに対応する上昇終了点１８５に到達する。下降する（高から低へ）電力レベル移行１８２は、高電力レベルＰＨに対応する下降開始点１８４において開始し、実質的に余弦関数に従って減少し、低電力レベルＰＬに対応する下降終了点１８６に到達する。ヒステリシス１８７が下降開始点１８４と上昇終了点１８５との間に提供され、ヒステリシス１８５が上昇開始点１８３と下降開始点１８６との間に提供される。対向する開始点と終了点との間のヒステリシスオフセットは、例えば、電力レベル間のチャタリング（制御されない交代）を減少させるあるいは除くことによって、移行点における不安定性を減少するのに役立つ。ヒステリシスは、組織インピーダンス起動点の感知とそれに関連する電力移行の始動との間の時間遅延を観測することによって、達成され得る。追加として、あるいは代替として、ヒステリシスは、電力移行に対するインピーダンス移行点を上昇することおよび／または電力移行に対するインピーダンス移行点を減少することによって、達成され得る。
図８は、電気外科器具において、電力レベル移行を実行するための本開示に従った方法２００を例示する。この方法は、工程２１０において開始し、初期化機能（例えば、メモリ割り当て、ループの初期化、変数の初期化等）が実行され得る。工程２２０において、エネルギーが、第１の電力レベルＰｌにおいて、組織に適用される。工程２３０において、組織インピーダンスＺが感知され、電力移行閾値が到達されたか否かを決定する。工程２３０において電力移行閾値が到達されていない場合、工程２２０と工程２３０が繰り返し実行されるので、エネルギーは組織に適用され続ける。工程２３０において電力移行閾値が到達された場合、工程２４０が実行され、ここでは、移行が初期化される。ループカウンタＮが初期値に設定され、ΔＰが、例えばΔＰ＝Ｐ２−Ｐ１として計算される。工程２５０において、電力レベルは伝達関数によって決定されたインクリメントと、伝達関数が分割されるインクリメントの数とによって変化させられる。本実施形態においては、伝達関数は余弦関数であり、インクリメントの数は１８０（例えば、１８０°および／または余弦関数に関するπラジアンを表わす）。本実施形態において、インクリメントＮにおける電力レベルＰＮは、ＰＮ＝ΔＰｃｏｓ（Ｎ）＋Ｐ１として表わされる。本実施形態においては、工程２５０において、電力レベルはＰＮに変化させられる。工程２６０において、ループカウンタＮがインクリメントされ、工程２７０において、ループカウンタがテストされ、電力移行が完了したか否かを（例えばループ終了値が到達されたかを）決定する。工程２７０において、ループ終了条件が到達されていないことが決定されると、方法は、工程２５０を繰り返し、電力レベルが次のインクリメントに従って変化させられる。工程２７０において、ループ完了条件が到達されたと決定されると、電力移行は完了し、工程２８０において終了する。
図９は、電気外科器具において電力レベル移行を実行する、本開示に従った方法３００を例示する。方法は、工程３１０において開始し、そこでは、初期化機能（例えば、メモリ割り当て、ループの初期化、変数の初期化等）が実行され得る。工程３２０において、エネルギーが第１の電力レベルＰ１において組織に適用される。工程３３０において、組織インピーダンスＺが感知され、電力移行閾値が到達されたか否かが決定される。工程３３０において電力移行閾値が到達されていない場合、工程２２０と工程２３０が繰り返し実行されるので、エネルギーは組織に適用され続ける。工程３３０において、電力移行閾値が到達された場合、処理は工程３４０に進み、そこでは、処理は、出力波形のゼロ交差が起こるのを待つ。ゼロ交差が起きると、工程３５０において、第１の電力レベルＰ１から第２の電力レベルＰ２に電力レベルが変化させられる。電力移行は、従って、工程３６０において完了し、終了する。
本開示は、開示された方法が組み合わされ得ることを想定し、電力移行インピーダンス閾値が検出されると、処理は、出力波形ゼロ交差が起きるのを待ち、伝達関数（例えば、上に記載したような余弦伝達関数）に従って、電力レベル移行が実行される。追加として、あるいは代替として、電力レベル移行は、電力レベル伝達関数（例えば、余弦伝達関数）に従って、ゼロ交差１７１を囲む移行領域１７４内で実行され得る。
本開示の記載された実施形態は、限定ではなく、例示を意図しており、技術が許す限り広い範囲であることが意図されているが、本開示のすべての実施形態が提示することを意図していない。上に開示された実施形態のさらなる変形および他の特徴ならびに機能、またはそれらの代替物が、以下の特許請求の範囲において、文字通りにまたは法律において認められる均等物において述べられる本開示の精神あるいは範囲から逸脱することなしに、多くの他の異なるシステムあるいは用途においてなされ得るか、または好ましく組み合わされ得る。
１０ 電気外科鉗子
１２ シャフト
１４ 遠位端
１６ 近位端
２０ 発電機
２１ ハウジング
２３ ケーブル
４０ ハンドルアセンブリ
４２ 可動ハンドル
５０ 固定ハンドル
７０ トリガアセンブリ
８０ 回転アセンブリ
１００ エンドエフェクタアセンブリ
１１０、１２０ 顎部材
１１２、１２２ 導電性封止プレート
１１６、１２６ 絶縁体

Claims (13)

  1. 発電機電力レベル信号に応答する電力レベルで組織にＲＦ電気外科エネルギーを供給し、移行領域にわたって第一の電力レベルから第二の電力レベルに出力電力を突然変化させるように適合されている電気外科発電機と、
    組織インピーダンスを監視し、該組織インピーダンスに応答してインピーダンス信号を出力するように適合されているセンサ回路構造と、
    該電気外科発電機および該センサ回路構造に作動可能に結合されているマイクロプロセッサであって、該マイクロプロセッサは、該インピーダンス信号を受信するように適合されており、かつ、発電機電力レベル信号を出力するように構成されており、該発電機電力レベル信号は、伝達関数に従って、一連の連続するインクリメントで該移行領域にわたってＲＦ出力波形のサイクルを滑らかに改変することにより、該電気外科発電機の出力を該第一の電力レベルから該第二の電力レベルに該移行領域内で滑らかに追従させるように構成されている、マイクロプロセッサと、
    処置のために組織に電気外科エネルギーを印加するように適合された少なくとも１つの活性電極を備える電気外科器具と
    を備える、電気外科システム。
  2. 前記伝達関数が、余弦関数に従って実質的に定義されている、請求項１に記載の電気外科システム。
  3. 前記電力レベル信号が、インピーダンス閾値に対応するセンサ信号に応答して出力される、請求項１に記載の電気外科システム。
  4. 前記インピーダンス閾値が、前記第一の電力レベルが前記第二の電力レベルより低い場合に増加する、請求項３に記載の電気外科システム。
  5. 前記インピーダンス閾値が、前記第一の電力レベルが前記第二の電力レベルより高い場合に低下する、請求項３に記載の電気外科システム。
  6. 前記電気外科器具が、組織を封止するための電気外科鉗子であり、該鉗子が、
    遠位端に配置されたエンドエフェクタアセンブリを有する少なくとも１つのシャフト部材であって、該エンドエフェクタアセンブリは顎部材を備え、該顎部材は、互いに対して間隔を空けた関係の第一の位置から、該顎部材が協働して該顎部材の間に組織を把持する少なくとも１つの引き続く位置へと移動可能である、シャフト部材と、
    該顎部材の各々に対向する関係で取り付けられた封止プレートであって、該封止プレートは、該封止プレートの間に保持された組織を通して該封止プレートが電気外科エネルギーを通信するように、前記電気外科発電機に接続するように適合されている、封止プレートと
    を備える、請求項１に記載の電気外科システム。
  7. 電気外科エネルギーを組織に供給し、移行領域にわたって第一の電力レベルから第二の電力レベルに出力電力を突然変化させるように適合された電気外科発電機であって、
    発電機電力レベル信号に応答する電力レベルで組織にＲＦ電気外科エネルギーを供給するように適合されたＲＦ出力ステージと、
    組織インピーダンスを監視し、該組織インピーダンスに応答してインピーダンス信号を出力するように適合されたセンサ回路構造と、
    該出力ステージおよび該センサ回路構造に作動可能に結合されたマイクロプロセッサであって、該マイクロプロセッサは、該インピーダンス信号を受信するように適合されており、かつ、発電機電力レベル信号を出力するように構成されており、該発電機電力レベル信号は、伝達関数に従って、一連の連続するインクリメントで該移行領域にわたってＲＦ出力波形のサイクルを滑らかに改変することにより、該電気外科発電機の出力を該第一の電力レベルから該第二の電力レベルに該移行領域内で滑らかに追従させるように構成されている、マイクロプロセッサと
    を備える、電気外科発電機。
  8. 前記伝達関数が、余弦関数に従って実質的に定義されている、請求項７に記載の電気外科発電機。
  9. 前記電力レベル信号が、インピーダンス閾値に対応するセンサ信号に応答して出力される、請求項７に記載の電気外科発電機。
  10. 前記インピーダンス閾値が、前記第一の電力レベルが前記第二の電力レベルより低い場合に増加する、請求項９に記載の電気外科発電機。
  11. 前記インピーダンス閾値が、前記第一の電力レベルが前記第二の電力レベルより高い場合に低下する、請求項９に記載の電気外科発電機。
  12. 前記電気外科発電機が、電気外科エネルギーを組織に印加するように適合された少なくとも１つの活性電極を備える電気外科器具に接続されている、請求項７に記載の電気外科発電機。
  13. 前記電気外科器具が、組織を封止するための電気外科鉗子であり、該鉗子が、
    遠位端に配置されたエンドエフェクタアセンブリを有する少なくとも１つのシャフト部材であって、該エンドエフェクタアセンブリは顎部材を備え、該顎部材は、互いに対して間隔を空けた関係の第一の位置から、該顎部材が協働して該顎部材の間に組織を把持する少なくとも１つの引き続く位置へと移動可能である、シャフト部材と、
    該顎部材の各々に対向する関係で取り付けられた封止プレートであって、該封止プレートは、該封止プレートの間に保持された組織を通して該封止プレートが電気外科エネルギーを通信するように、前記電気外科発電機に接続するように適合されている、封止プレートと
    を備える、請求項１２に記載の電気外科発電機。
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