JP5706603B2

JP5706603B2 - 予測的的ｒｆ供給源制御を伴う電気外科装置

Info

Publication number: JP5706603B2
Application number: JP2009077618A
Authority: JP
Inventors: エイチ．オースズラクジェームス
Original assignee: コヴィディエンリミテッドパートナーシップ
Priority date: 2008-03-28
Filing date: 2009-03-26
Publication date: 2015-04-22
Anticipated expiration: 2029-03-26
Also published as: AU2009201197A1; EP2105102B1; US8608733B2; US20090248003A1; AU2009201197B2; EP2105102A2; JP2014195648A; US8257349B2; EP2105102A3; JP2009240780A; US20130041364A1; CA2659726A1

Description

（関連出願の引用）
本願は、２００８年３月２８日にＪａｍｅｓＨ．Ｏｒｓｚｕｌａｋにより出願された、米国仮出願番号６１／０４０，２２２（発明の名称「ＥＬＥＣＴＲＯＳＵＲＧＩＣＡＬＡＰＰＡＲＡＴＵＳＷＩＴＨＰＲＥＤＩＣＴＩＶＥＲＦＳＯＵＲＣＥＣＯＮＴＲＯＬ」）に対する優先権の利益を主張する。この米国仮出願は、本明細書中に参考として援用される。

（技術分野）
本開示は、電気外科装置、システムおよび方法に関する。より特定すると、本開示は、所定のＲＦ活性化期間中に作動処置モードを変更するための、電気外科発電機制御信号の予測的信号処理に関する。

（関連技術の背景）
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。電気外科手術は、外科手術部位への高無線周波数電流の印加を包含し、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。単極電気外科手術において、ソース電極または能動電極は、無線周波数エネルギーを電気外科発電機から組織へと送達し、そしてリターン電極は、この電流をこの発電機に戻す。単極電気外科手術において、ソース電極は、代表的に、外科医により保持される外科手術器具の一部分であり、そして処置されるべき組織に適用される。患者リターン電極は、この能動電極から離して配置され、電流を発電機に戻す。

切除は、最も通常には、癌処置の分野において特に有用である単極手順であり、この手順において、１つ以上のＲＦ切除針電極（通常、細長い円筒形の形状のもの）が、生存身体に挿入される。このような針電極の代表的な形状は、絶縁されたシースを組み込み、この絶縁されたシースから、露出した（絶縁されていない）先端が延びる。ＲＦエネルギーがリターン電極と挿入された切除電極との間に提供される場合、ＲＦ電流が、この針電極から身体を通って流れる。代表的に、その電流密度は、この針電極の先端近くで非常に高く、この高い電流密度は、周囲の組織を加熱して破壊する傾向がある。

双極電気外科手術において、手に持つ型の器具の電極のうちの１つが能動電極として機能し、そして他の電極がリターン電極として機能する。このリターン電極は、この能動電極に近接して配置され、その結果、電気回路が２つの電極（例えば、電気外科鉗子）の間に形成される。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な間隔を空けている場合、この電気回路は開き、従って、間隔を空けた電極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。

従来の電気外科発電機は、１つの作動モード（例えば、切断、凝固、スプレーなど）で作動し、この作動モードは、所定の活性化期間中に、手順の開始前に設定される。処置中に、１つのモードから別のモードへと切り替える必要が生じる場合（例えば、切断手順中に血管が切断されて出血し始める場合）、第一のモード（例えば、切断）が手動で終了され、そして第二のモード（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／またはエネルギーのフィードバック信号に応答してリアルタイムで、複数の作動モードの間を自動的に切り替え得る電気外科発電機が必要とされている。

上記課題を解決するために、本発明は、例えば、以下を提供する：
（項目１）
閉ループ制御システムを有する電気外科発電機であって、
センサシステムであって、組織部位における組織特性およびエネルギー特性のうちの少なくとも一方を感知するように構成されており、そして該組織特性および該エネルギー特性のうちの少なくとも一方を表す、少なくとも１つのセンサ信号を発生するように構成されている、センサシステム；
該少なくとも１つのセンサ信号に応答して、複数の電気外科作動モードから１つの電気外科作動モードを選択するように構成されている、制御装置；
該選択された電気外科作動モードを表す無線周波数入力信号を発生するように構成されている、無線周波数任意供給源；
該選択された電気外科作動モードに対応する処置信号を発生するように構成されている、無線周波数出力ステージ；ならびに
予測的信号プロセッサであって、該無線周波数出力ステージが、該選択された電気外科作動モードに基づいてリアルタイムで該処置信号を変更するように、該無線周波数入力信号に応答して該無線周波数出力ステージを調節するように構成されている、予測的信号プロセッサ、
を備える、電気外科発電機。

（項目２）
上記無線周波数出力ステージの活性化のために充分な電圧を発生するように構成されている高電圧電源をさらに備え、上記予測的信号プロセッサが、上記無線周波数入力信号に応答して、該高電圧電源を調節するように構成されている、項目１に記載の電気外科発電機。

（項目３）
上記複数の処置信号の各々が、所望の臨床結果をもたらすために構成された波形を含む、項目１に記載の電気外科発電機。

（項目４）
利得修正ネットワーク、補償ネットワークおよび伝達機能ネットワークをさらに備え、該利得修正ネットワーク、補償ネットワークおよび伝達機能ネットワークは、上記無線周波数出力ステージへの上記無線周波数入力信号の伝達前または伝達中に、該無線周波数出力ステージをプリセットするかまたは動的に変更するように構成されている、項目１に記載の電気外科発電機。

（項目５）
無線周波数遅延ネットワークをさらに備え、該無線周波数遅延ネットワークは、上記利得修正ネットワーク、上記補償ネットワークおよび上記伝達機能ネットワークのうちの少なくとも１つが上記無線周波数出力ステージをプリセットするかまたは動的に変更するまでの所定の時間にわたって、上記無線周波数出力ステージへの上記無線周波数入力信号の伝達を遅延させるように構成されている、項目４に記載の電気外科発電機。

（項目６）
上記無線周波数入力信号が振幅を含む、項目１に記載の電気外科発電機。

（項目７）
上記予測的信号プロセッサが、上記無線周波数入力信号のピーク信号および振幅の平方自乗平均信号のうちの少なくとも１つの関数として、上記無線周波数出力ステージを調節する、項目６に記載の電気外科発電機。

（項目８）
上記無線周波数入力信号が、周波数パラメータおよび時間変量パラメータのうちの少なくとも一方を含む、項目１に記載の電気外科発電機。

（項目９）
上記制御装置が、上記少なくとも１つのセンサ信号に応答して、上記複数の電気外科作動モードのうちから一連の電気外科作動モードを選択するように構成されている、項目１に記載の電気外科発電機。

（項目１０）
上記複数の電気外科作動モードが、切断、凝固、切除、脈管封止、任意の混合および任意の波形モードを含む、項目１に記載の電気外科発電機。

（項目１１）
上記予測的信号プロセッサが、上記無線周波数出力ステージの少なくとも１つの作動パラメータを調節するように、上記電気外科モードの少なくとも１つの作動特徴を変更するようにさらに構成されている、項目１に記載の電気外科発電機。

（項目１２）
上記無線周波数出力ステージの上記少なくとも１つの作動パラメータが、サイクルごとの基礎で調節され得る、項目１１に記載の電気外科発電機。

（項目１３）
上記無線周波数出力ステージの少なくとも１つの作動パラメータが、様々な整数個の無線周波数サイクルとして調節され得る、項目１１に記載の電気外科発電機。

（項目１４）
上記無線周波数出力ステージの少なくとも１つの作動パラメータが、電力、電圧、電流、周波数、利得、単位時間ごとに制御されるパラメトリックな率、および波の形状のうちの少なくとも１つを含む、項目１１に記載の電気外科発電機。

（項目１５）
電気外科システムであって、
閉ループ制御システムを有する電気外科発電機であって、該発電機は、
センサであって該センサは、組織部位における組織特性およびエネルギー特性のうちの少なくとも一方を感知するように構成されており、そして該組織特性および該エネルギー特性のうちの少なくとも一方を表す少なくとも１つのセンサ信号を発生するように構成されている、センサ；
該少なくとも１つのセンサ信号に応答して電気外科作動モードを選択するように構成されている、制御装置；
該選択された電気外科作動モードに対応する無線周波数入力信号を発生させるように構成されている、無線周波数任意供給源；
電気外科作動モードに対応する処置信号を発生させるように構成されている無線周波数出力ステージ；および
該無線周波数出力ステージが、該選択された電気外科作動モードに基づいてリアルタイムで該処置信号を変更させるように、該無線周波数入力信号に応答して該無線周波数出力ステージを調節するように構成されている、予測的信号プロセッサ、
を備える、発電機；ならびに
該電気外科作動モードに関連する電気外科エネルギーの印加のために構成されている少なくとも１つの電極を有する、電気外科器具、
を備える、電気外科システム。

（項目１６）
上記電気外科発電機が、高電圧電源を備え、該高電圧電源は、上記無線周波数出力ステージの作動のために充分な電圧を発生させるように構成されており、上記予測的信号プロセッサが、上記無線周波数入力信号に応答して、該高電圧電源を調節するように構成されている、項目１５に記載の電気外科システム。

（項目１７）
上記電気外科発電機が、利得修正ネットワーク、補償ネットワークおよび伝達機能ネットワークを備え、該利得修正ネットワーク、補償ネットワークおよび伝達機能ネットワークは、上記無線周波数出力ステージに上記無線周波数入力信号を伝達する前に、該無線周波数出力ステージをプリセットするかまたは動的に変更するように構成されている、項目１５に記載の電気外科システム。

（項目１８）
上記電気外科発電機が、無線周波数遅延ネットワークを備え、該無線周波数遅延ネットワークは、上記利得修正ネットワーク、上記補償ネットワークおよび上記伝達機能ネットワークのうちの少なくとも１つが上記無線周波数出力ステージをプリセットするかまたは動的に変更するまでの所定の時間にわたって、上記無線周波数出力ステージへの上記無線周波数入力信号の伝達を遅延させるように構成されている、項目１７に記載の電気外科システム。

（項目１９）
上記無線周波数入力信号が振幅を含む、項目１５に記載の電気外科システム。

（項目２０）
上記予測的信号プロセッサが、上記無線周波数入力信号の振幅のピーク信号および平方自乗平均信号のうちの少なくとも一方の関数として、上記無線周波数出力ステージを調節する、項目１５に記載の電気外科システム。

（項目２１）
電気外科発電機を制御する方法であって、
組織部位における組織特性およびエネルギー特性のうちの少なくとも一方を感知し、そして該組織特性および該エネルギー特性のうちの少なくとも一方を表す少なくとも１つのセンサ信号を発生する工程；
該少なくとも１つのセンサ信号に応答して、複数の電気外科作動モードから１つの電気外科作動モードを選択する工程；
該選択された電気外科作動モードに対応する無線周波数入力信号を発生させる工程；ならびに
無線周波数出力ステージが、該電気外科作動モードに対応する処置信号をリアルタイムで変更させるように、該無線周波数入力信号に応答して該無線周波数出力ステージを調節する工程、
を包含する、方法。

（項目２２）
上記無線周波数出力ステージの作動のために充分な電圧を発生させる工程をさらに包含し、上記予測的信号プロセッサが、上記無線周波数入力信号に応答して、高電圧電源を調節するように構成されている、項目２１に記載の方法。

（項目２３）
利得修正ネットワーク、補償ネットワークおよび伝達機能ネットワークを提供する工程をさらに包含し、該利得修正ネットワーク、該補償ネットワークおよび該伝達機能ネットワークは、上記無線周波数出力ステージに上記無線周波数入力信号が伝達される前に、該無線周波数出力ステージをプリセットするかまたは動的に変更するように構成されている、項目２１に記載の方法。

（項目２４）
上記利得修正ネットワーク、上記補償ネットワークおよび上記伝達機能ネットワークのうちの少なくとも１つが、上記無線周波数出力ステージをプリセットするかまたは動的に変更するまでの所定の時間にわたって、該無線周波数出力ステージへの上記無線周波数入力信号の伝達を遅延させる工程をさらに包含する、項目２３に記載の方法。

（項目２５）
上記無線周波数入力信号の振幅のピーク信号および平方自乗平均信号のうちの少なくとも一方の関数として、上記予測的信号プロセッサが上記無線周波数出力ステージを調節する、項目２１に記載の方法。

電気外科発電機が開示され、この電気外科発電機は、センサシステムを有する閉ループ制御システムを備え、このセンサシステムは、組織部位における組織特性および／またはエネルギー特性を感知するように構成されており、そしてこの組織特性および／またはエネルギー特性を表すセンサ信号を発生するように構成されている。この制御システムは、制御装置を備え、この制御装置は、このセンサ信号に応答して、複数の電気外科作動モードから１つの電気外科作動モードを選択するように構成されている。無線周波数任意供給源もまた備えられ、この無線周波数任意供給源は、選択された電気外科作動モードに対応する無線周波数入力信号を発生するように構成されており、そして無線周波数出力ステージは、電気外科作動モードに対応する処置信号を発生するように構成されている。このシステムはまた、予測的信号プロセッサを備え、この予測的信号プロセッサは、無線周波数出力ステージが選択された電気外科作動モードに基づいてリアルタイムで処置信号を変更するように、無線周波数入力信号に応答して無線周波数出力ステージを調節するように構成されている。

（要旨）
本開示の１つの局面によれば、電気外科発電機が開示され、この電気外科発電機は、センサシステムを有する閉ループ制御システムを備え、このセンサシステムは、組織部位における組織特性および／またはエネルギー特性を感知するように構成されており、そしてこの組織特性および／またはエネルギー特性を表すセンサ信号を発生させるように構成されている。この制御システムは、制御装置を備え、この制御装置は、このセンサ信号に応答して、複数の電気外科作動モードから１つの電気外科作動モードを選択するように構成されている。無線周波数任意供給源もまた備えられ、この無線周波数任意供給源は、選択された電気外科作動モードに対応する無線周波数入力信号を発生するように構成されている。無線周波数出力ステージもまた備えられ、この無線周波数出力ステージは、選択された電気外科作動モードに対応する処置信号を発生するように構成されている。このシステムはまた、予測信号プロセッサを備え、この予測信号プロセッサは、無線周波数出力ステージが選択された電気外科作動モードに基づいてリアルタイムで処置信号を変更するように、無線周波数入力信号に応答して無線周波数出力ステージを調節するように構成されている。

本開示の別の局面によれば、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、センサシステムを有する閉ループ制御システムを備え、このセンサシステムは、組織部位における組織特性および／またはエネルギー特性を感知するように構成されており、そしてこの組織特性および／またはエネルギー特性を表すセンサ信号を発生させるように構成されている。この制御システムは、制御装置を備え、この制御装置は、このセンサ信号に応答して、複数の電気外科作動モードから１つの電気外科作動モードを選択するように構成されている。この制御システムはまた、無線周波数任意供給源を備え、この無線周波数任意供給源は、選択された電気外科作動モードに対応する無線周波数入力信号を発生するように構成されている。この制御システムはまた、無線周波数出力ステージを備え、この無線周波数出力ステージは、選択された電気外科作動モードに対応する処置信号を発生するように構成されている。この制御システムはまた、予測信号プロセッサを備え、この予測信号プロセッサは、無線周波数出力ステージが選択された電気外科作動モードに基づいてリアルタイムで処置信号を変更するように、無線周波数入力信号に応答して無線周波数出力ステージを調節するように構成されている。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、１つ以上の電極を有し、これらの電極は、少なくとも１つの電気外科モードに関連する電気外科エネルギーの印加のために構成されている。このようなモードとしては、切断モード、凝固モード、切除モード、脈管封止モードおよび／または任意の混合モードが挙げられ得る。

電気外科発電機を制御するための方法もまた、本開示により企図される。この方法は、組織における組織特性および／またはエネルギー特性を感知して、この組織特性および／またはエネルギー特性を表すセンサ信号を発生させる工程、ならびにこの少なくとも１つのセンサ信号に応答して、複数の電気外科作動モードから１つの電気外科作動モードを選択する工程を包含する。この方法はまた、選択された電気外科作動モードに対応する無線周波数入力信号を、無線周波数任意供給源を使用して発生させる工程を包含する。予測信号プロセッサは、無線周波数出力ステージが電気外科作動モードに対応する処置信号をリアルタイムで変更させるように、無線周波数入力信号に応答して無線周波数出力ステージを調節するように構成されている。

本発明により、感知された組織および／またはエネルギーのフィードバック信号に応答してリアルタイムで、複数の作動モードの間を自動的に切り替え得る電気外科発電機が提供される。

図１Ａは、本開示による単極電気外科システムの概略ブロック図である。図１Ｂは、本開示による双極電気外科システムの概略ブロック図である。図２は、本開示の１つの実施形態による発電機の概略ブロック図である。図３は、本開示の１つの実施形態による方法の流れ図である。

本開示の種々の実施形態が、図面を参照しながら本明細書中に記載される。

（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。以下の説明において、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不明瞭にすることを回避するために、詳細には記載されない。

本開示は、電気外科発電機における予測的ＲＦ供給源制御を提供する。この予測的ＲＦ供給源制御は、処置エネルギーの変更（例えば、異なるモードの選択）を、所定のＲＦ活性化期間中に可能にする。既存の外科手術手順は、適用のための手で補助されるモード選択を必要とし、一旦発電機が活性化されると、処置モードを変更するため、または異なるモードを選択するための自動手段は存在しない。予測的ＲＦ出力電気外科供給源は、任意ＲＦエネルギー源を提供して、処置エネルギーおよびモードを、活性化期間内に、サイクルごとの基礎でかまたは任意の数のサイクルで、ＲＦ発電機供給源のモードの切り替えを手で行わずに、変更する。ＲＦエネルギーは、選択されたモードに基づく閉ループアルゴリズムの制御下でリアルタイムで組織に送達され、そして予測的ＲＦ信号制御に基づいて動的に調節される。予測的ＲＦ制御は、ＲＦ出力ステージを操作して、印加される電力、電圧および電流の振幅レベル、ＲＦ周波数、ＲＦ利得を調節し、そして単位時間ごとのＲＦパラメータの制御される率（これは、所望の臨床効果を達成するために必要とされる処置モードについて独特である）を調節する。

本開示による発電機は、少なくとも、単極および双極の電気外科手術手順（切除および脈管封止手順が挙げられる）を実施し得る。この発電機は、種々の電気外科器具（例えば、単極能動電極、リターン電極、双極電気外科鉗子、フットスイッチなど）とインターフェースするための、複数の出力を備え得る。さらに、この発電機は、種々の電気外科モード（例えば、切断、ブレンド、分割、凝固、癒着、傷害など）ならびに手順（例えば、単極モード、双極モード、脈管封止モード、切除モードおよび混合モード）のために特に適切な無線周波数電力を発生させるために構成された、電気回路を備える。

図１Ａは、本開示の１つの実施形態による単極電気外科システムの概略図である。このシステムは、単極電気外科器具２を備え、この単極電気外科器具は、１つ以上の能動電極３を備え、これらの能動電極は、電気外科切断プローブ、切除電極などであり得る。電気外科ＲＦエネルギーは、発電機２０により、発電機２０の能動端子に接続された供給ライン４を介して、器具２に供給され、器具２が組織を凝固させ、切除し、そして／または他の様式で処置することを可能にする。このエネルギーは、リターン電極６を通り、リターンライン８を介して、発電機２０のリターン端子において発電機２０まで戻る。能動端子およびリターン端子は、器具２およびリターン電極６のプラグ（明白には示さない）とインターフェースするように構成されたコネクタであり、これらのプラグは、それぞれ、供給ライン４およびリターンライン８の端部に配置されている。

このシステムは、複数のリターン電極６を備え得、これらのリターン電極は、患者Ｐとの全体の接触面積を最大にすることによって、組織損傷の可能性を最小にするように配置される。さらに、発電機２０およびリターン電極６は、いわゆる「組織から患者」の接触を監視し、組織と患者との間の充分な接触が存在することを保証し、組織損傷の可能性をさらに最小にするように構成され得る。

本開示は、単極電気外科システムまたは双極電気外科システムのうちのいずれかと共に使用するために適合され得る。図１Ｂは、本開示による双極電気外科システムを示し、この双極電気外科システムは、対向する顎部材１１０および１２０を有する電気外科鉗子１０を備える。鉗子１０は、１つ以上のシャフト部材を備え、このシャフト部材は、その遠位端に配置されたエンドエフェクタアセンブリ１００を有する。エンドエフェクタアセンブリ１００は、第一の位置（この位置において、顎部材が互いに対して間隔を空けている）から閉位置（この位置において、顎部材１１０および１２０は、間に組織を把持するように協働する）へと移動可能な、２つの顎部材を備える。これらの顎部材の各々は、発電機２０に接続された導電性封止プレートを備え、これらの導電性封止プレートは、間に保持された組織を通して電気外科エネルギーを通信する。

当業者は、本開示による本発明が、内視鏡器具または開腹器具のいずれかと共に使用するために適合され得ることを理解する。より特定すると、鉗子１０は、一般に、ハウジング６０、ハンドルアセンブリ６２を備え、このハウジングおよびこのハンドルアセンブリは、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６４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６８、および回転アセンブリ８０の近位でハウジング６０と機械的に係合する近位端６９を有する。ハンドルアセンブリ６２は、固定ハンドル７２および可動ハンドル７４を備える。ハンドル７４は、固定ハンドル７２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、そして使用者が組織を把持および操作することを可能にする。より特定すると、顎部材１１０および１２０が、ハンドル７４の移動に応答して、開位置から閉位置へと移動する。１つの予測される内視鏡鉗子に関するさらなる詳細は、共有に係る米国出願番号１０／４７４，１６９（発明の名称「Ｖｅｓｓｅｌｓｅａｌｅｒａｎｄｄｉｖｉｄｅｒ」、その全内容は、本明細書中に参考として援用される）に開示されている。

図２を参照すると、発電機２０の概略ブロック図が示されている。発電機２０は、対話式制御装置２４、高電圧ＤＣ電源２７（「ＨＶＰＳ」）およびＲＦ出力ステージ２８を備える。ＨＶＰＳ２７は、従来のＡＣ電源（例えば、壁のコンセント）に接続され、そして高電圧ＤＣ電力をＲＦ出力ステージ２８に提供し、次いで、このＲＦ出力ステージは、高電圧ＤＣ電力をＲＦエネルギーに変換し、そしてこのＲＦエネルギーを能動端子に送達する。このエネルギーは、リターン端子を介してこの発電機に戻る。具体的には、ＲＦ出力ステージ２８は、選択された電気外科作動モードに対応する、高ＲＦエネルギーの独特の正弦波形および／または複数成分を有する任意の波形を発生させる。ＲＦ出力ステージ２８は、複数の特性（例えば、周波数、デューティーサイクル、振幅（例えば、ピーク電圧および電流）、種々の波形（ｗａｖｅｓｈａｐｅ）、単位時間ごとに制御されるパラメトリックな率など）を有する、複数の処置信号（例えば、波の形状（ｗａｖｅｆｏｒｍ））を発生させるように構成される。

発電機２０は、発電機２０を制御するための適切な入力制御器２１（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、使用者に種々の出力情報（例えば、プロセス中と終点との両方の、強度設定、処置インジケータなど）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。制御器２１は、使用者が所望の臨床結果（例えば、凝固、組織封止、組織癒着など）を達成するために、所望の操作電気外科モードを選択すること、および他の電気外科パラメータを制御することを可能にする。各モードは、所望の臨床結果を行うために構成された、特定の波形、順番に並んだセットの波形、および／または任意の波形のうちのずれかを含む。特定の波形は、異なる外科手術効果（例えば、切断、凝固、封止、ブレンドなど）のために適している。「切断」作動モードは、代表的に、２５０ｋＨｚ〜４ＭＨｚの周波数範囲の、１．４〜２．０の範囲の波高因子を有する、中断されていない正弦波形を発生させることを包含する。「ブレンド」作動モードは、代表的に、２５％〜７５％の範囲のデューディーサイクルおよび２．０〜５．０の範囲の波高因子を有する、バーストした切断波形を発生させることを包含する。「凝固」作動モードは、代表的に、約１０％以下のデューディーサイクルおよび５．０〜１２．０の範囲の波高因子を有する、バーストした波形を発生させることを包含する。

図２の参照を続けると、発電機２０は、エネルギー出力を制御するための閉ループ制御システム５０を備える。制御システム５０は、制御装置２４、感知プロセッサ３２、無線周波数任意供給源３４および予測信号プロセッサ（「ＰＳＰ」）３６を、他の構成要素（図２に示され、そして以下でより詳細に議論される）と共に備える。閉ループ制御システム５０は、フィードバック制御ループであり、このフィードバック制御ループにおいて、制御装置２４が、ＲＦ任意供給源３４、ＰＳＰ３６、ＨＶＰＳ２７、ＲＦ出力ステージ２８、ＲＦ遅延３８、ＭＵＸ４０、利得修正ネットワーク４２、補償ネットワーク４４、伝達機能４６のうちのいずれか１つまたは複数に信号を送り、これらのうちのいずれか１つまたは複数をプリセットするかまたは動的に調節して、選択されたフィードバック信号に基づいて、送達されるＲＦエネルギーを修正する。

制御装置２４は、メモリ２６を備え、このメモリは、揮発性メモリ（例えば、ＲＡＭ）および／または不揮発性メモリ（例えば、フラッシュメディア、ディスクメディアなど）であり得る。当業者は、制御装置２４が、本明細書中で議論される計算を実行するために適合された任意の論理プロセッサ（例えば、制御回路）によって置き換えられ得ることを理解する。制御装置２４は、制御器２１、任意ＲＦ供給源３４、ＰＳＰ３６、ＲＦ遅延ネットワーク３８、マルチプレクサ（「ＭＵＸ」）４０、利得修正ネットワーク４２、補償ネットワーク４４および伝達機能ネットワーク４６に結合される。処置手順の開始前に、使用者は、所望の電気外科作動モードを制御器２１を介して選択し、この制御器は、この選択されたモードを制御装置２４に伝達する。制御装置２４は、その後、任意ＲＦ供給源３４に、この選択された電気外科作動モードを表すＲＦ入力信号を発生するように信号を送る。

発生したＲＦ入力信号は、ＰＳＰ３６に伝達され、このＰＳＰは、このＲＦ入力信号を、予測的信号認識を使用して処理する。ＰＳＰ３６は、ＲＦ入力信号を評価し、そしてＲＦ出力ステージ２８において生成してＲＦ出力ステージ２８により出力される処置エネルギーを調節する。ＲＦ入力信号の構造に依存して、ＰＳＰ３６は、ＨＶＰＳ２７およびＲＦ出力ステージ２８の作動特徴を変更するための制御信号を発生させ得る。例えば、ＰＳＰ３６の制御信号は、ＨＶＰＳ２７の出力電圧、ＲＦ出力ステージ２８、利得修正ネットワーク４２、補償ネットワーク４４、および伝達機能４６を修正するために使用され得る。ＰＳＰ３６の制御信号はまた、ＨＶＰＳ２７およびＲＦ出力ステージ２８の初期作動特徴をプリセットするため、ならびに印加されたＲＦ処置エネルギーの活性化中にＲＦ出力ステージ２８の動的調節のためのＲＦ入力信号の連続的な評価を提供する目的で、対話式制御装置２４と通信するために使用され得る。

一旦、処置が開始されると、感知プロセッサ３２が組織特性および／またはエネルギー特性を連続的に感知する。感知プロセッサ３２は、組織特性および／またはエネルギー特性を表すセンサ信号を制御装置２４に伝達し、この制御装置は、計算を実行して、ＲＦエネルギー出力に対してなされ得る調節を決定する。センサプロセッサ３２は、種々の組織特性およびエネルギー特性（例えば、組織のインピーダンス、組織のひずみ、組織の癒着、組織の水和、組織の乾燥、組織の血管分布、組織の温度、出力電流および／または電圧など）を測定するための複数のセンサを備え得、そして制御装置２４にフィードバックを提供する。このようなセンサは、当業者の知識の範囲内である。

より具体的には、制御装置２４は、任意ＲＦ供給源３４とＰＳＰ３６との間で信号を送信および受信し、監視された組織特性に基づいてＨＶＰＳ２７およびＲＦ出力ステージ２８を調節し、所望の臨床結果を達成する。任意ＲＦ信号供給源は、選択された電気外科処置モードに対応する適切なエネルギー内容情報を含む命令を使用して、（例えば、ソフトウェアによって）最初に構成される。作動中、電気外科モードは、手動で（例えば、制御器２１によって）か、または制御装置２４を介して、感知プロセッサ３２から受信されたセンサ信号に基づいて自動的にかのいずれかで、選択される。選択されたモードに応答して、任意ＲＦ信号供給源３４は、選択された電気外科作動モードに関連する波形を表す振幅、周波数および時間変量パラメータを含む、ＲＦ入力信号を出力する。

このＲＦ入力信号は、ＰＳＰ３６に伝達され、このＰＳＰにおいて、このＲＦ入力信号は、予測的信号認識を使用して処理され、ＲＦ出力ステージ２８およびＨＶＰＳ２７の作動特徴を変更する。すなわち、ＲＦ任意供給源３４により発生されたＲＦ入力信号は、ＨＶＰＳ２７および／またはＲＦ出力ステージを修正するための制御信号を発生させるための分析のために、ＰＳＰ３６に適用される。特に、ＰＳＰ３６は、ＨＶＰＳ２７およびＲＦ出力ステージ２８についての作動パラメータを決定する。

ＰＳＰ３６および制御装置２４は、利得修正ネットワーク４２、補償ネットワーク４４および伝達機能ネットワーク４６によって、ＲＦ出力ステージ２８を調節する。ネットワーク４２、４４および４６は、ＲＦ出力ステージへのＲＦ入力信号の伝達前または伝達中に、ＲＦ出力ステージ２８をプリセットするために使用される。ネットワーク４２、４４および４６は、種々の電気外科作動モードの間の切り替え中に、ＲＦ出力ステージ２８の作動特徴を修正する。利得修正ネットワーク４２は、低電圧電気外科作動モードから高電圧電気外科作動モードへの間の切り替え中に、ＲＦ出力ステージ２８の利得をプリセットして、ＲＦ出力ステージ２８を調節する。補償ネットワーク４４は、ＲＦ入力信号に対するＲＦ出力ステージ２８のパラメトリック時間応答率を修正する。伝達機能ネットワーク４６は、閉ループ制御システム５０全体の変化を分析し、そして必要とされる調節を行う。例えば、伝達機能４６は、所望の臨床効果を達成するために必要とされるように閉ループ制御システム５０を修正するための、印加されるＲＦ入力信号の電圧モード制御または電流モード制御のいずれかのために、ＲＦ出力ステージ２８を構成し得る。

一旦、ＰＳＰ３６がＲＦ入力信号を受信すると、ＰＳＰ３６は、その検出されたピーク信号振幅を分析し、そしてこの値を利用して、ＨＶＰＳ２７の出力電圧を設定し、そしてＲＦ出力ステージ２８の作動電力および／または電圧の余裕を調節する。ＲＦ入力信号のピーク信号振幅またはＲＭＳ信号振幅はまた、ネットワーク４２、４４および４６を介してＲＦ出力ステージ２８の作動利得および伝達機能を設定するために使用され得る。ＲＦ出力ステージに対する調節は、出力電圧または電流対入力電圧の比の関数、入力電圧の関数としての電力利得出力、あるいは単位時間ごとのパラメトリック出力関数として、なされ得る。

ＲＦ入力信号は、ＰＳＰ３６により処理された後にＲＦ遅延３８を通過して、ＰＳＰ３６がＲＦ出力ステージ２８を調節することを可能にする。ＲＦ入力信号を遅延させることにより、ＨＶＰＳ２７が整定することが可能になり、そしてＲＦ出力ステージ２８のクリッピングが防止される。ＲＦ遅延３８は、ＰＳＰ３６がネットワーク４２、４４および４６を介してＲＦ出力ステージ２８をプリセットするために充分な量の時間を提供する。この遅延は、電力を節約するために必要とされる場合に、ＲＦ入力信号の振幅の動的変化がＨＶＰＳ２７を修正するために追跡されるように予め決定された期間である。この遅延が実行されると、ＰＳＰ３６および制御装置２４は、ネットワーク４２、４４および４６が、利得設定、補償設定および伝達機能設定の性能パラメータを選択することを可能にする。

一旦、選択されたモードに従って所望の波形を発生させるようにＲＦ出力ステージをＰＳＰ３６が調節すると、ＲＦ入力信号がＭＵＸ４０に伝達され、このＭＵＸは、このＲＦ入力信号を（１つより多い信号が存在する場合）待ち行列に入れ、そしてこれらのＲＦ入力信号をＲＦ出力ステージ２８に送る。ＰＳＰ３６および制御装置２４はまた、ＲＦ入力信号を多重化し、そして／または作動モードが順に並ぶための制御信号をＭＵＸ４０に提供し、ＲＦ出力ステージ２８の処置送達のために適切なプロトコルを構築し得る。ＲＦ出力ステージ２８は、性能パラメータ設定の完了の際に、組織の処置のための出力ＲＦエネルギーを発生させる。このＲＦエネルギーは、絶縁変圧器４８を通して組織部位へと送達される。

作動期間内に、ＲＦエネルギーの印加と共に組織の状態が変化するにつれて、感知プロセッサ３２は、処置プロトコルの更新および／または調節のために、監視した組織特性および／またはエネルギー特性を制御装置２４に報告する。このことは、所望の組織臨床処置効果を達成するための、新たな適切な作動モードの選択を包含し得る。例えば、使用者は最初に、発電機２０を第一のモード（例えば、切断）に設定することにより、その手順を開始し得る。この手順中に、感知プロセッサ３２は、組織特性の変化（例えば、出血している血管に起因する組織インピーダンスの低下）を検出する。このインピーダンスの変化は、制御装置２４に伝達され、この制御装置は、第一のモードから第二のモード（例えば、出血している血管を封止するための凝固）への変化が必要であることを決定する。制御装置２４は、ＲＦ任意供給源３４に信号を送り、このＲＦ任意供給源は、ＲＦ入力信号を、新たに選択されたモードに対応するように変更する。ＰＳＰ３６は、新たなＲＦ入力信号を受信し、そして選択された第二のモードに関連する波形を発生させるように、ＨＶＰＳ２７およびＲＦ出力ステージ２８を調節する。ＲＦ出力ステージ２８に対する調節は、所定の遅延中にネットワーク４２、４４および４６によってなされ得、その後、ＲＦ出力ステージ２８は、第二のモードに対応する引き続く波形を発生させる。一旦、感知プロセッサ３２が、組織特性および／またはエネルギー特性が所定の範囲内であることを決定したら、第一のモードに戻るかまたは第三のモードへの、引き続くモード変化が必要とされ得る。

図３は、本開示による予測的ＲＦ供給源制御のための１つの方法を示す。工程１００において、所望の電気外科作動モード（例えば、切断）が選択される。このことは、使用者によって、制御器２１を介して、ＲＦ活性化期間の開始時またはこの期間中になされるか、あるいはＲＦ活性化期間中に自動的になされるかのいずれかである。モードの自動選択は、感知プロセッサ３２により処理されたセンサ信号に基づく。この感知プロセッサは、組織特性および／またはエネルギー特性を測定し、そしてこれらの信号を制御装置２４に提供する。これらのセンサ信号に基づいて、制御装置２４は、所定の臨床処置を変更するために発電機２０が第一のモードから別のモードへと切り替わるべきであるかを決定する。

工程１０２において、制御装置２４は、選択されたモード（具体的には、所定の波の形状または複数の類似しない波の形状を有する一連の波形を有する処置信号（例えば、波形））に対応するＲＦ入力信号を発生させるように、ＲＦ任意供給源３４に信号を送る。工程１０４において、ＲＦ入力信号は、予測的信号処理のためにＰＳＰ３６に伝達され、この予測的信号処理は、ＨＶＰＳ２７および／またはＲＦ出力ステージ２８に対する調節を決定することを包含する。工程１０６において、ＨＶＰＳ２７およびＲＦ出力ステージ２８がプリセットされる。最初に、ＲＦ入力信号が遅延されて、ＨＶＰＳ２７およびＲＦ出力ステージ２８に対する調節がネットワーク４２、４４および４６を介してなされることを可能にする。工程１０８において、一旦、ＨＶＰＳ２７およびＲＦ出力ステージがプリセットされると、ＨＶＰＳ２７が充分な電圧を発生させて、そしてＲＦ入力信号がＲＦ出力ステージ２８に伝達され、選択された電気外科処置モードに対応する波形を発生させる。

本開示による発電機は、活性化期間中に処置エネルギーを変更するための任意ＲＦエネルギー源を構築し、使用者により指示される手動モード選択を排除する。共振ＲＦ出力ステージ（これは、送達されるＲＦエネルギーの許容変動を補償するために、較正された開ループルックアップテーブルおよび外部ループ制御システムに依存する）を有する発電機とは異なり、本開示の、予測的ＲＦ処理を用いる非共振アプローチは、送達されるＲＦエネルギーの調節の精度をより高めるために、内部ループ制御および外部ループ制御を提供する。ＲＦ入力信号の時間変量パラメータの符号解読が、ＲＦ出力ステージの適切な補償を設定するために使用され、従って、ＲＦエネルギーが印加される率を制御する。電力、電圧、電流および組織インピーダンスの変化率などが、ここでより正確に制御され得、そして単位時間ごとに印加され得る。検出された基本ＲＦ作動周波数およびその繰返し数もまた、主要なＲＦ出力ステージパラメータを変更して、印加されるＲＦエネルギーの貫入深さを制御し、そしてＲＦエネルギーの漏出を最小にするために使用され得る。さらに、予測的ＲＦ供給源発電システムは、処置エネルギーパラメータ（例えば、電力、電圧、電流、周波数、利得、制御率および印加されるＲＦ波形の波の形状）の調節をリアルタイムで提供する。

本開示の数個の実施形態が図面に示され、そして／または本明細書中で議論されたが、本開示はこれらに限定されることを意図されない。なぜなら、本開示は、当該分野が可能にすると同程度まで範囲が広く、そして本明細書も同様に読まれることが意図されるからである。従って、上記説明は、限定と解釈されるべきではなく、単に、特定の実施形態の例示と解釈されるべきである。当業者は、添付の特許請求の範囲の趣旨および範囲内で、他の変更を予測する。

Claims

閉ループ制御システムを有する電気外科発電機であって、
センサシステムであって、該センサシステムは、組織部位における組織特性およびエネルギー特性のうちの少なくとも一方を感知するように構成されており、かつ、該組織特性および該エネルギー特性のうちの少なくとも一方を表す少なくとも１つのセンサ信号を生成するように構成されている、センサシステムと、
該少なくとも１つのセンサ信号に応答して、複数の電気外科作動モードから１つの電気外科作動モードを選択するように構成されている制御装置と、
該選択された電気外科作動モードを表す無線周波数入力信号を生成するように構成されている無線周波数任意供給源と、
該選択された電気外科作動モードに対応する処置信号を生成するように構成されている無線周波数出力ステージと、
該無線周波数出力ステージの作動のために充分な電圧を生成するように構成されている高電圧電源と、
予測的信号プロセッサであって、該予測的信号プロセッサは、該無線周波数入力信号に応答して、
該無線周波数出力ステージおよび該高電圧電源に対する調節を決定することと、
該無線周波数出力ステージおよび該高電圧電源に対して該決定された調節を行うことと
を行うことにより、該無線周波数出力ステージが、該選択された電気外科作動モードに基づいて該処置信号をリアルタイムで変更するように、該選択された電気外科作動モードに関連付けられた波形を生成するように構成されている、予測的信号プロセッサと、
該電気外科作動モードに関連付けられた電気外科エネルギーの印加のために構成されている少なくとも１つの電極を有する電気外科器具と
を備え、
該無線周波数出力ステージは、該予測的信号プロセッサから該無線周波数入力信号を受信した後に、該処置信号を変更するように構成されており、該予測的信号プロセッサから該無線周波数出力ステージへの該無線周波数入力信号の送信は、所定の時間にわたって遅延され、該所定の時間の間に、該無線周波数出力ステージおよび該高電圧電源に対する該決定された調節が行われる、電気外科発電機。
前記複数の処置信号は、それぞれ前記複数の電気外科作動モードに対応しており、前記複数の処置信号の各々が、所望の臨床結果をもたらすために構成された波形を含む、請求項１に記載の電気外科発電機。
前記無線周波数入力信号が振幅を含む、請求項１に記載の電気外科発電機。
前記予測的信号プロセッサが、前記無線周波数入力信号のピーク信号および振幅の平方自乗平均信号のうちの少なくとも１つの関数として、前記無線周波数出力ステージを調節する、請求項３に記載の電気外科発電機。
前記無線周波数入力信号が、周波数パラメータおよび時間変量パラメータのうちの少なくとも一方を含む、請求項１に記載の電気外科発電機。
前記複数の電気外科作動モードが、切断、凝固、切除、脈管封止、任意の混合、任意の波形モードを含む、請求項１に記載の電気外科発電機。
前記予測的信号プロセッサが、前記無線周波数出力ステージの少なくとも１つの作動パラメータを調節するように、前記電気外科モードの少なくとも１つの作動特徴を変更するようにさらに構成されている、請求項１に記載の電気外科発電機。
前記無線周波数出力ステージの前記少なくとも１つの作動パラメータが、前記処置信号の各サイクルに合わせて調節され得る、請求項７に記載の電気外科発電機。
前記無線周波数出力ステージの少なくとも１つの作動パラメータが、前記処置信号の任意の整数個のサイクルに合わせて調節され得る、請求項７に記載の電気外科発電機。
前記無線周波数出力ステージの少なくとも１つの作動パラメータが、電力、電圧、電流、周波数、利得、波の形状のうちの少なくとも１つを含む、請求項７に記載の電気外科発電機。
電気外科システムであって、
該電気外科システムは、閉ループ制御システムを有する電気外科発電機を備え、該発電機は、
センサであって、該センサは、組織部位における組織特性およびエネルギー特性のうちの少なくとも一方を感知するように構成されており、かつ、該組織特性および該エネルギー特性のうちの少なくとも一方を表す少なくとも１つのセンサ信号を生成するように構成されている、センサと、
該少なくとも１つのセンサ信号に応答して電気外科作動モードを選択するように構成されている制御装置と、
該選択された電気外科作動モードに対応する無線周波数入力信号を生成するように構成されている無線周波数任意供給源と、
電気外科作動モードに対応する処置信号を生成するように構成されている無線周波数出力ステージと、
該無線周波数出力ステージの作動のために充分な電圧を生成するように構成されている高電圧電源と、
予測的信号プロセッサであって、該予測的信号プロセッサは、該無線周波数入力信号に応答して、
該無線周波数出力ステージおよび該高電圧電源に対する調節を決定することと、
該無線周波数出力ステージおよび該高電圧電源に対して該決定された調節を行うことと
を行うことにより、該無線周波数出力ステージが、該選択された電気外科作動モードに基づいて該処置信号をリアルタイムで変更するように、該選択された電気外科作動モードに関連付けられた波形を生成するように構成されている、予測的信号プロセッサと、
該電気外科作動モードに関連付けられた電気外科エネルギーの印加のために構成されている少なくとも１つの電極を有する電気外科器具と
を備え、
該無線周波数出力ステージは、該予測的信号プロセッサから該無線周波数入力信号を受信した後に、該処置信号を変更するように構成されており、該予測的信号プロセッサから該無線周波数出力ステージへの該無線周波数入力信号の送信は、所定の時間にわたって遅延され、該所定の時間の間に、該無線周波数出力ステージおよび該高電圧電源に対する該決定された調節が行われる、電気外科システム。
前記無線周波数入力信号が振幅を含む、請求項１１に記載の電気外科システム。
前記予測的信号プロセッサが、前記無線周波数入力信号の振幅のピーク信号および平方自乗平均信号のうちの少なくとも一方の関数として、前記無線周波数出力ステージを調節する、請求項１１に記載の電気外科システム。
電気外科発電機を制御する方法であって、該電気外科発電機は、センサシステムと、制御装置と、無線周波数任意供給源と、無線周波数出力ステージと、高電圧電源と、予測的信号プロセッサと、少なくとも１つの電極を有する電気外科器具とを含み、該方法は、
該センサシステムが、組織部位における組織特性およびエネルギー特性のうちの少なくとも一方を感知し、該組織特性および該エネルギー特性のうちの少なくとも一方を表す少なくとも１つのセンサ信号を生成する工程と、
該制御装置が、該少なくとも１つのセンサ信号に応答して、複数の電気外科作動モードから１つの電気外科作動モードを選択する工程と、
該無線周波数任意供給源が、該選択された電気外科作動モードに対応する無線周波数入力信号を生成する工程と、
該無線周波数出力ステージが、該選択された電気外科作動モードに対応する処置信号を生成する工程と、
該高電圧電源が、該無線周波数出力ステージの作動のために充分な電圧を生成する工程と、
該予測的信号プロセッサが、該無線周波数入力信号に応答して、
該無線周波数出力ステージおよび該高電圧電源に対する調節を決定することと、
該無線周波数出力ステージおよび該高電圧電源に対して該決定された調節を行うことと
を行うことにより、該無線周波数出力ステージが、該電気外科作動モードに対応する該処置信号をリアルタイムで変更するように、該選択された電気外科作動モードに関連付けられた波形を生成する工程と、
該少なくとも１つの電極が、該電気外科作動モードに関連付けられた電気外科エネルギーを印加する工程と
を包含し、
該無線周波数出力ステージは、該予測的信号プロセッサから該無線周波数入力信号を受信した後に、該処置信号を変更するように構成されており、該予測的信号プロセッサから該無線周波数出力ステージへの該無線周波数入力信号の送信は、所定の時間にわたって遅延され、該所定の時間の間に、該無線周波数出力ステージおよび該高電圧電源に対する該決定された調節が行われる、方法。
前記無線周波数入力信号の振幅のピーク信号および平方自乗平均信号のうちの少なくとも一方の関数として、前記予測的信号プロセッサが前記無線周波数出力ステージを調節する、請求項１４に記載の方法。