JP6548354B2 - 電気外科共振インバータの電力制御のためのシステムおよび方法 - Google Patents
電気外科共振インバータの電力制御のためのシステムおよび方法 Download PDFInfo
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Description
(技術分野)
本開示は、電気外科ジェネレータを操作するための電気外科システムおよび方法に関する。より特定すると、本開示は、アーク切断および凝固のために適切な、無線周波数共振インバータによって生成される電気外科波形を制御するための、システム、方法および装置に関する。
電気外科手術は、高い無線周波数電流を外科手術部位に印加して、組織を切断するか、切除するか、または凝固させることを包含する。単極電気外科手術において、ソース電極または活性電極が、無線周波数の交流電流を電気外科ジェネレータから標的組織へと送達し、そしてリターン電極が、この電流をこのジェネレータに戻すように伝導する。患者リターン電極は、この活性電極から遠隔に配置されて、この電流をこのジェネレータに戻すように伝導する。
本開示は、電気外科ジェネレータを制御するための方法を提供する。この方法は:RF出力段を通して少なくとも1つの電気外科波形を生成する工程であって、このRF出力段は、RFインバータに接続されたパルス幅変調器を備え、このRFインバータは、DC電流を出力するように構成された電源に接続されている、工程;少なくとも1つの電気外科波形を、少なくとも1つの電極を通して組織に印加する工程であって、この少なくとも1つの電気外科波形は、複数のサイクルを含む、工程;この少なくとも1つの電気外科波形の電圧および電流を測定する工程;電圧限界または電流限界のうちの少なくとも1つを計算する工程;ならびにこの電圧限界またはこの電流限界のうちの少なくとも1つに基づいて、このパルス幅変調器に制御信号を供給し、このRF出力段の電圧−電流特性に基づいてこのRF出力段を飽和させる工程を包含する。
本発明の一つの実施形態は、例えば、以下の項目を提供する。
(項目1)
電気外科ジェネレータを制御するためのシステムであって:
RF出力段を通して少なくとも1つの電気外科波形を生成するための手段であって、該RF出力段は、RFインバータに接続されたパルス幅変調器を備え、該RFインバータは、DC電流を出力するように構成された電源に接続されている、手段;
少なくとも1つの電極を通して該少なくとも1つの電気外科波形を組織に印加するための手段であって、該少なくとも1つの電気外科波形は、複数のサイクルを含む、手段;
該少なくとも1つの電気外科波形の電圧および電流を測定するための手段;
電圧限界または電流限界のうちの少なくとも1つを計算するための手段;ならびに
該電圧限界または該電流のうちの少なくとも1つに基づいて該パルス幅変調器に制御信号を供給し、該RF出力段の電圧−電流特性に基づいて該RF出力段を飽和させるための手段
を備える、システム。
(項目2)
上記RF出力段が、制御器に接続された少なくとも1つの切り替え要素を備える、上記項目に記載のシステム。
(項目3)
上記制御器は、比例−積分−微分制御器およびパルス幅変調器を備え、該パルス幅変調器は、上記制御信号を上記少なくとも1つの切り替え要素に出力して、比例−積分−微分制御器の出力に基づいて該制御信号のデューティーサイクルを調節するように構成されている、上記項目のいずれかに記載のシステム。
(項目4)
上記制御器は、上記測定された電圧および電流に基づいてインピーダンスを決定するように構成されている、上記項目のいずれかに記載のシステム。
(項目5)
上記比例−積分−微分制御器は、上記インピーダンスに基づいて上記出力を提供するように構成されている、上記項目のいずれかに記載のシステム。
(項目6)
上記比例−積分−微分制御器が電圧リミッタ機能を有する、上記項目のいずれかに記載のシステム。
(項目7)
上記比例−積分−微分制御器が電流リミッタ機能を有する、上記項目のいずれかに記載のシステム。
(項目8)
上記RF出力段に接続された電力供給源においてDC電流を発生させるための手段;および
上記電圧限界または上記電流限界のうちの少なくとも1つに基づいて、上記制御信号を該電力供給源に供給して、該RF出力段の電圧−電流特性に基づいて該RF出力段を飽和させるための手段
をさらに備える、上記項目のいずれかに記載のシステム。
(項目9)
複数のサイクルを含む少なくとも1つの電気外科波形を生成するように構成されたRF出力段;
該RF出力段に接続された少なくとも1つのセンサであって、該少なくとも1つのセンサは、該少なくとも1つの電気外科波形の電圧および電流を測定するように構成されている、少なくとも1つのセンサ;ならびに
該少なくとも1つのセンサおよび該RF出力段に接続された制御器であって、該制御器は、電圧リミッタまたは電流リミッタのうちの少なくとも1つを有する比例−積分−微分制御器を備え、該比例−積分−微分制御器は、該RF出力段の電圧−電流特性に基づいて該RF出力段を飽和させるように構成されている、制御器
を備える、電気外科ジェネレータ。
(項目10)
上記RF出力段は、DC電流を出力するように構成された電源に接続されたRFインバータを備える、上記項目のいずれかに記載の電気外科ジェネレータ。
(項目11)
上記RFインバータは、上記制御器に接続された少なくとも1つの切り替え要素を備える、上記項目のいずれかに記載の電気外科ジェネレータ。
(項目12)
上記制御器は、パルス幅変調器を備え、該パルス幅変調器は、制御信号を上記少なくとも1つの切り替え要素に出力して、比例−積分−微分制御器の出力に基づいて該制御信号のデューティーサイクルを調節するように構成されている、上記項目のいずれかに記載の電気外科ジェネレータ。
(項目13)
上記制御器は、上記測定された電圧および電流に基づいてインピーダンスを決定するように構成されている、上記項目のいずれかに記載の電気外科ジェネレータ。
(項目14)
上記比例−積分−微分制御器は、上記インピーダンスに基づいて上記出力を提供するように構成されている、上記項目のいずれかに記載の電気外科ジェネレータ。
(項目15)
上記制御器は、上記少なくとも1つの電気外科波形の上記電流を増大させて、放電の発生を増大させるようにさらに構成されている、上記項目のいずれかに記載の電気外科ジェネレータ。
(項目16)
上記RF出力段に接続されたAC−DC変換器を有する電力供給源をさらに備え、該RF出力段は、DC−ACインバータを備える、上記項目のいずれかに記載の電気外科ジェネレータ。
(項目17)
上記制御器は、上記DC−ACインバータに接続されている、上記項目のいずれかに記載の電気外科ジェネレータ。
(項目18)
上記電力供給源は、上記AC−DC変換器および上記RF出力段に接続されたDC−DC変換器をさらに備え、該DC−DC変換器は、上記制御器に接続されており、そして該制御器によって制御される、上記項目のいずれかに記載の電気外科ジェネレータ。
(項目19)
電気外科ジェネレータであって:
DC電流を出力するように構成された電力供給源;
該電力供給源に接続されたRF出力段であって、該電力供給源は、少なくとも1つの切り替え要素を備え、該少なくとも1つの切り替え要素は、該DC電流から複数のサイクルを含む少なくとも1つの電気外科波形を生成するように構成されている、RF出力段;
該RF出力段に接続された少なくとも1つのセンサであって、該少なくとも1つのセンサは、該少なくとも1つの電気外科波形の電圧および電流を測定するように構成されている、少なくとも1つのセンサ;および
該少なくとも1つのセンサと、該RF出力段または該電力供給源のうちの少なくとも一方とに接続された制御器であって、該制御器は、電圧リミッタまたは電流リミッタのうちの少なくとも1つを有する比例−積分−微分制御器を備え、該比例−積分−微分制御器は、該RF出力段の電圧−電流特性に基づいて、該RF出力段または該電力供給源のうちの少なくとも一方を飽和させるように構成されている、制御器
を備える、電気外科ジェネレータ;ならびに
少なくとも1つの電気外科器具であって、該電気外科ジェネレータに接続され、該少なくとも1つの電気外科波形を組織に供給するように構成されている、電気外科器具
を備える、電気外科システム。
(項目20)
上記制御器は、上記測定された電圧および電流に基づいてインピーダンスを決定するように構成されており、そして上記比例−積分−微分制御器は、該インピーダンスに基づいて上記出力を提供するように構成されている、上記項目のいずれかに記載の電気外科システム。
(項目1A)
電気外科ジェネレータを制御するための方法であって:
RF出力段を通して少なくとも1つの電気外科波形を生成する工程であって、該RF出力段は、RFインバータに接続されたパルス幅変調器を備え、該RFインバータは、DC電流を出力するように構成された電源に接続されている、工程;
少なくとも1つの電極を通して該少なくとも1つの電気外科波形を組織に印加する工程であって、該少なくとも1つの電気外科波形は、複数のサイクルを含む、工程;
該少なくとも1つの電気外科波形の電圧および電流を測定する工程;
電圧限界または電流限界のうちの少なくとも1つを計算する工程;ならびに
該電圧限界または該電流のうちの少なくとも1つに基づいて該パルス幅変調器に制御信号を供給し、該RF出力段の電圧−電流特性に基づいて該RF出力段を飽和させる工程
を含む、方法。
(項目2A)
上記RF出力段が、制御器に接続された少なくとも1つの切り替え要素を備える、上記項目に記載の方法。
(項目3A)
上記制御器は、比例−積分−微分制御器およびパルス幅変調器を備え、該パルス幅変調器は、上記制御信号を上記少なくとも1つの切り替え要素に出力して、比例−積分−微分制御器の出力に基づいて該制御信号のデューティーサイクルを調節するように構成されている、上記項目のいずれかに記載の方法。
(項目4A)
上記制御器は、上記測定された電圧および電流に基づいてインピーダンスを決定するように構成されている、上記項目のいずれかに記載の方法。
(項目5A)
上記比例−積分−微分制御器は、上記インピーダンスに基づいて上記出力を提供するように構成されている、上記項目のいずれかに記載の方法。
(項目6A)
上記比例−積分−微分制御器が電圧リミッタ機能を有する、上記項目のいずれかに記載の方法。
(項目7A)
上記比例−積分−微分制御器が電流リミッタ機能を有する、上記項目のいずれかに記載の方法。
(項目8A)
上記RF出力段に接続された電力供給源においてDC電流を発生させる工程;および
上記電圧限界または上記電流限界のうちの少なくとも1つに基づいて、上記制御信号を該電力供給源に供給して、該RF出力段の電圧−電流特性に基づいて該RF出力段を飽和させる工程
をさらに含む、上記項目のいずれかに記載の方法。
(摘要)
電気外科ジェネレータが開示される。このジェネレータは、複数のサイクルを含む少なくとも1つの電気外科波形を生成するように構成されたRF出力段;このRF出力段に接続された少なくとも1つのセンサであって、この少なくとも1つの電気外科波形の電圧および電流を測定するように構成されている、少なくとも1つのセンサ;ならびにこの少なくとも1つのセンサおよびこのRF出力段に接続された制御器であって、この制御器は、電圧リミッタまたは電流リミッタのうちの少なくとも1つを有する比例−積分−微分制御器を備え、この比例−積分−微分制御器は、このRF出力段の電圧−電流特性に基づいてこのRF出力段を飽和させるように構成されている、制御器を備える。
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以下に記載される。以下の説明において、本開示を不必要な細部で曖昧にすることを回避するために、周知の機能または構築は、詳細に記載されない。
224 制御器
225 プロセッサ
228 RF増幅器
246 スクリーン
260 コネクタ
Claims (20)
- 電気外科ジェネレータを制御するためのシステムであって、前記システムは、
RF出力段を通して少なくとも1つの電気外科波形を生成するための手段であって、該RF出力段は、RFインバータに接続されたパルス幅変調器と、該RFインバータに接続された共振整合回路とを備え、該RF出力段は、変圧器の巻線と、DC電流を出力するように構成された電源とに接続されている、手段と、
少なくとも1つの電極を通して該少なくとも1つの電気外科波形を組織に印加するための手段であって、該少なくとも1つの電気外科波形は、複数のサイクルを含む、手段と、
該少なくとも1つの電気外科波形の電圧および電流を測定するための手段と、
電圧限界または電流限界のうちの少なくとも1つを計算するための手段と、
該電圧限界または該電流のうちの少なくとも1つに基づいて該パルス幅変調器に制御信号を供給し、該RF出力段の電圧−電流特性に基づいて該RF出力段を飽和させるための手段であって、該RF出力段の該電圧−電流特性は、プロットされる場合に該共振整合回路の出力インピーダンスに起因して楕円を形成する、手段と、
該変圧器の該巻線に接続された活性電圧クランプを通して該電気外科波形の電圧をクランプするための手段と
を備える、システム。 - 前記RF出力段が、制御器に接続された少なくとも1つの切り替え要素を備える、請求項1に記載のシステム。
- 前記制御器は、比例−積分−微分制御器およびパルス幅変調器を備え、該パルス幅変調器は、前記制御信号を前記少なくとも1つの切り替え要素に出力して、比例−積分−微分制御器の出力に基づいて該制御信号のデューティーサイクルを調節するように構成されている、請求項2に記載のシステム。
- 前記制御器は、前記測定された電圧および電流に基づいてインピーダンスを決定するように構成されている、請求項3に記載のシステム。
- 前記比例−積分−微分制御器は、前記インピーダンスに基づいて前記出力を提供するように構成されている、請求項4に記載のシステム。
- 前記比例−積分−微分制御器が電圧リミッタ機能を有する、請求項3に記載のシステム。
- 前記比例−積分−微分制御器が電流リミッタ機能を有する、請求項4に記載のシステム。
- 前記RF出力段に接続された電力供給源においてDC電流を発生させるための手段と、
前記電圧限界または前記電流限界のうちの少なくとも1つに基づいて、前記制御信号を該電力供給源に供給して、該RF出力段の電圧−電流特性に基づいて該RF出力段を飽和させるための手段と
をさらに備える、請求項1に記載のシステム。 - 一次巻線および二次巻線を有する変圧器と、
複数のサイクルを含む少なくとも1つの電気外科波形を生成するように構成されたRF出力段であって、該RF出力段は、RFインバータに接続されたパルス幅変調器と、該RFインバータに接続された共振整合回路とを備え、該RF出力段は、該変圧器の該一次巻線に接続されている、RF出力段と、
該RF出力段に接続された少なくとも1つのセンサであって、該少なくとも1つのセンサは、該少なくとも1つの電気外科波形の電圧および電流を測定するように構成されている、少なくとも1つのセンサと、
該少なくとも1つのセンサおよび該RF出力段に接続された制御器であって、該制御器は、電圧リミッタまたは電流リミッタのうちの少なくとも1つを有する比例−積分−微分制御器を備え、該比例−積分−微分制御器は、該RF出力段の電圧−電流特性に基づいて該RF出力段を飽和させるように構成されており、該RF出力段の該電圧−電流特性は、プロットされる場合に該共振整合回路の出力インピーダンスに起因して楕円を形成する、制御器と、
該変圧器の該一次巻線に接続された活性電圧クランプであって、該活性電圧クランプは、該少なくとも1つの電気外科波形の電圧をクランプするように構成されている、活性電圧クランプと
を備える、電気外科ジェネレータ。 - 前記RF出力段は、DC電流を出力するように構成された電源に接続されたRFインバータを備える、請求項9に記載の電気外科ジェネレータ。
- 前記RFインバータは、前記制御器に接続された少なくとも1つの切り替え要素を備える、請求項10に記載の電気外科ジェネレータ。
- 前記制御器は、パルス幅変調器を備え、該パルス幅変調器は、制御信号を前記少なくとも1つの切り替え要素に出力して、比例−積分−微分制御器の出力に基づいて該制御信号のデューティーサイクルを調節するように構成されている、請求項11に記載の電気外科ジェネレータ。
- 前記制御器は、前記測定された電圧および電流に基づいてインピーダンスを決定するように構成されている、請求項12に記載の電気外科ジェネレータ。
- 前記比例−積分−微分制御器は、前記インピーダンスに基づいて前記出力を提供するように構成されている、請求項13に記載の電気外科ジェネレータ。
- 前記制御器は、前記少なくとも1つの電気外科波形の前記電流を増大させて、放電の発生を増大させるようにさらに構成されている、請求項9に記載の電気外科ジェネレータ。
- 前記RF出力段に接続されたAC−DC変換器を有する電力供給源をさらに備え、該RF出力段は、DC−ACインバータを備える、請求項9に記載の電気外科ジェネレータ。
- 前記制御器は、前記DC−ACインバータに接続されている、請求項16に記載の電気外科ジェネレータ。
- 前記電力供給源は、前記AC−DC変換器および前記RF出力段に接続されたDC−DC変換器をさらに備え、該DC−DC変換器は、前記制御器に接続されており、かつ、該制御器によって制御可能である、請求項16に記載の電気外科ジェネレータ。
- 電気外科ジェネレータであって、
DC電流を出力するように構成された電力供給源と、
一次巻線および二次巻線を有する変圧器と、
該電力供給源および該変圧器の一次巻線に接続されたRF出力段であって、該電力供給源は、少なくとも1つの切り替え要素を備え、該少なくとも1つの切り替え要素は、該DC電流から複数のサイクルを含む少なくとも1つの電気外科波形を生成するように構成されており、該RF出力段は、RFインバータに接続されたパルス幅変調器と、該RFインバータに接続された共振整合回路とを備える、RF出力段と、
該RF出力段に接続された少なくとも1つのセンサであって、該少なくとも1つのセンサは、該少なくとも1つの電気外科波形の電圧および電流を測定するように構成されている、少なくとも1つのセンサと、
該少なくとも1つのセンサと、該RF出力段または該電力供給源のうちの少なくとも1つとに接続された制御器であって、該制御器は、電圧リミッタまたは電流リミッタのうちの少なくとも1つを有する比例−積分−微分制御器を備え、該比例−積分−微分制御器は、該RF出力段の電圧−電流特性に基づいて、該RF出力段または該電力供給源のうちの少なくとも一方を飽和させるように構成されており、該RF出力段の該電圧−電流特性は、プロットされる場合に該共振整合回路の出力インピーダンスに起因して楕円を形成する、制御器と、
該変圧器の該一次巻線に接続された活性電圧クランプであって、該活性電圧クランプは、該少なくとも1つの電気外科波形の電圧をクランプするように構成されている、活性電圧クランプと
を備える、電気外科ジェネレータと、
少なくとも1つの電気外科器具であって、該電気外科ジェネレータに接続され、該少なくとも1つの電気外科波形を組織に供給するように構成されている、少なくとも1つの電気外科器具と
を備える、電気外科システム。 - 前記制御器は、前記測定された電圧および電流に基づいてインピーダンスを決定するように構成されており、前記比例−積分−微分制御器は、該インピーダンスに基づいて前記出力を提供するように構成されている、請求項19に記載の電気外科システム。
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