JP7194190B2 - フィルタリングシステム、装置、及び方法 - Google Patents

Description

本開示は概ね、排気、より具体的には、医療処置時の向上した蒸気排気能力に関する。

有毒な又は別の仕方で有害な外科蒸気及びエアロゾル、又は噴煙が手術中に発生する場合がある。例えば、外科エネルギーが細胞に伝わると、熱が生成され細胞内液体の蒸発を引き起こすことがある。細胞内液体を蒸発させることは、その細胞内の圧力を増加させ、最終的に細胞膜を破裂させる。水蒸気を成分とする蒸気のプルーム（上昇流）が手術室又は診察室の雰囲気中に放出される。同時に、外科エネルギーにより生成された熱はその細胞内のタンパク質及び他の有機物を焦がし、隣接する細胞の熱壊死を引き起こすことがある。細胞の焦げはまた、有害な汚染物質、例えば炭化した細胞断片及び気体炭化水素を放出する場合がある。

上記に鑑みて、排気のための方法及び装置を提供することが本開示の目的である。

本開示は流体排気装置を規定する。第１の代表的な実施形態では、流体排気システムは中を通る流体管を有する外科装置を備える。本装置は前記流体管と流体的に結合された真空チューブと、前記流体管と流体的に結合された静電集塵器であって、イオン化された粒子を引き寄せるように働きうる少なくとも１つの収集面を有する静電集塵器とを更に備える。加えて、本システムは前記真空チューブと流体的に結合された真空源であって、前記流体管、前記真空チューブ、及び前記静電集塵器を通る流体の流れを生成するように動作可能な真空源を備える。前記静電集塵器は、前記流体の流れ内の逆に帯電した粒子の少なくとも一部を捕えるように帯電される集塵セルを備える。

第２の代表的な実施形態では、方法は、中を通る流体管を有する外科装置を準備するステップと、前記流体管と流体的に結合された真空チューブを準備するステップと、前記真空チューブと流体的に結合され流体の流れを生成するように動作可能な真空源を準備するステップとを含む。本方法は前記流体の流れ内に配置された静電集塵器であって、プルームから複数の粒子を前記プルームの流れへの抗力を生成することなく取り除くように働きうる静電集塵器を準備するステップを更に含む。

第３の代表的な実施形態では、流体排気システムは中を通る流体管を有する外科装置と、前記外科装置と流体的に結合された真空チューブとを備える。真空源が前記真空チューブと流体的に結合され、その真空源は流体の流れを生成するように動作可能である。本システムは前記真空源により生成される圧力に影響することなく前記外科装置を通る前記流体の流れを遮断するように働きうるバルブを更に備える。

第４の代表的な実施形態では、静電集塵器は流体連通した入口ポート及び出口ポートを有するハウジングを備える。電極が前記ハウジング内に位置し電源と電気的に結合され、その電極はプルーム内の複数の粒子をイオン化するように働きうる。本静電集塵器は前記電極の下流に位置し前記電源と電気的に結合された収集面を更に備え、前記電源は電荷を前記収集面に提供するように動作可能である。加えて、収集トレイが前記収集面の下に位置し、清掃要素が前記ハウジング内に位置し少なくとも一部の粒子を前記収集面から前記収集トレイへ移すように動作可能である。

本開示の実施形態を下記に記載するが、本開示は記載された実施形態に限定されず、本開示の様々な部分変更が基本原理から逸脱することなく可能であることは理解されるべきである。従って、本開示の範囲は添付の請求項によりのみ決定されるべきである。

添付図面は本明細書の一部を成す。本明細書に記載された図面は本開示の対象物の実施形態を例示し、本開示の選択された原理及び教示を例示する。しかし、図面は本開示の対象物の可能な実施形態の全てを示してはいないし、本開示の範囲をどのようにも限定するように意図されていない。
本開示の実施形態に係る代表的な排気システムの概略図を示す。 本開示の実施形態に係る代表的な外科装置を示す。 代表的な外科装置の一部の断面図を示す。 本開示の実施形態に係る代表的な静電集塵器の概略図を示す。 本開示の実施形態に係る代表的な静電集塵器の別の概略図を示す。 本開示の実施形態に係る代表的な静電集塵器の別の概略図を示す。 本開示の別の実施形態に係る代表的な排気システムの概略図を示す。 本開示の更に別の実施形態に係る代表的な排気システムの概略図を示す。 本開示の実施形態に係る代表的な静電集塵器の別の概略図を示す。 本開示の代表的な実施形態を実行するための方法及び装置に係るフロー図を示す。 本開示の実施形態に係る別の代表的な外科装置を示す。 本開示の実施形態に係る別の代表的な外科装置を示す。 図４に示された集塵セル２００の平面図を示す。

本発明はそうでないと明示される場合以外は、様々な他の向き及びステップ順序を取ってもよいことは理解されるべきである。添付図面に例示され下記に説明される特定の組立体及びシステムは単に本明細書に明記された発明概念の代表的な実施形態であることも理解されるべきである。従って、そうでないと明示されない限り、開示された実施形態に関係する特定の寸法、方向、又は他の物理的特性は限定していると考えられるべきでない。また、本書に記載された様々な実施形態の類似の構成要素は、本出願のこの項内で通常同様の符号で示されることがあるが、そうでないこともある。

以下の明細で使用されるように、向きの用語、例えば「水平の」、「垂直の」、「左」、「右」、「上へ」、及び「下へ」、及びそれらの形容詞的及び副詞的派生語（例えば、「水平に」、「右の方へ」、「上の方へ」など）は、特定の図が読み手に面する時に単に例示した構造体の向きを示す。同様に、用語「内方へ」及び「外方へ」は通常、必要に応じて伸長又は回転の軸に対する表面の向きを示す。

上記に鑑みて、手術中に生成される手術プルームの少なくとも一部を効率的かつ効果的に取り除くことができる流体排気システムの必要性が残る。

図１に示すように、１つの実施形態では、排気システム１００（流体排気システムとも呼ばれる）は、静電集塵器組立体１０６とチューブ１０４を介して流体連通する外科装置１０２を含んでもよい。チューブ１０４の第１端は外科装置１０２の基部端に配置された継手１０８（図２に示す）と封止接続されてもよく、チューブ１０４の第２端は静電集塵器組立体１０６の流体入口１１０と封止接続されてもよい。チューブ１０４の実施形態は取り外し可能に又は固定して取り付けられて継手１０８及び流体入口１１０と封止接続を形成してもよいことは理解されるべきである。第２チューブ１１２は静電集塵器組立体１０６の流体出口１１４と封止接続された第１端と真空動力源１１６の流体入口１１８と封止接続された第２端とを有してもよい。第２チューブ１１２の実施形態は取り外し可能に又は固定して取り付けられて流体入口１１８及び流体出口１１４と封止接続を形成する第２チューブ１１２を含む。１つの実施形態では、真空動力源１１６は医療施設の壁内に設置された中央真空装置であってもよいし、静電集塵器組立体１０６に隣接して又はから離れて置かれた別の独立した真空装置であってもよい。真空動力源１１６は外科装置１０２、チューブ１０４、静電集塵器組立体１０６、及び第２チューブ１１２を通る流体流を生成する又は駆り立てるように動作可能である。

図２及び３に示すように、１つの実施形態では、外科装置１０２は切断要素１２０及び縦軸１２２を有する電気手術ペンシルを含んでもよい。外科装置１０２はまた、流体管１２６（図３参照）を囲う中空の本体１２４を備えてよい。１つの実施形態では、流体管１２６は電気手術ペンシル中空本体１２４の縦軸１２２を共通の軸として末端１２８から基端１３０まで延在する。図２に示すように、切断要素１２０は電気手術ペンシル中空本体１２４の末端１２８に配置されてよい。

図２を参照すると、１つの実施形態では、切断要素１２０は少なくとも１つの電極を備えてよい。少なくとも１つの電極１２０は切断及び／又は凝固のために患者組織に電流を印加するために使用されてよい。他の実施形態では、切断要素１２０はこれらに限定されないが超音波メス又はレーザーメスから成ってもよい。

図３に示すように、ポート１３２は電気手術ペンシル中空本体１２４の基端１３０に配置され流体管１２６と流体連通してよい。１つの実施形態では、継手１０８は流体管１３４が貫通しているかかり付き継手から成ってもよい。継手１０８は電気手術ペンシル基端１３０と結合され、ポート１３２と流体連通する。他の実施形態では、継手１０８は他の構成のコネクターから成ってもよい。例えば、雌コネクターをかかり付き継手１０８の代わりに利用してもよい。継手、従って、流体管１３４の内径をできるだけ大きく保つために雌コネクターを利用してもよい。

図２に示すように、電気手術ペンシル末端１２８に中空本体流体管１２６と流体連通する入口１３６を設けてもよい。外科装置１０２の動作中、それにより生成された外科蒸気は中空本体入口１３６に入り、中空本体流体管１２６を通ってポート１３２に達する。ポート１３２から外科蒸気は継手１０８を通ってチューブ１０４に伝えられる。従って、処置から出る外科蒸気及び破片は外科装置１０２を通ってチューブ１０４に運ばれることがある。チューブ１０４から外科蒸気及び破片は静電集塵器組立体１０６に運ばれる。用語外科蒸気は本書で用語プルームと交換可能に使用されてよい。本開示の実施形態は流体、蒸気及び／又はプルームを排気するように動作可能であるとして説明されることがあるが、実施形態はまた、気体、流体、及び／又は粒子を排気するように動作可能であることは理解されるべきである。

図２に示すように、１つの実施形態では、外科装置１０２に、切断要素１２０に異なるレベルの電流を供給する切断ボタン１３８及び凝固ボタン１４０を設けてもよい。１つの実施形態では、切断ボタン１３８は切断要素電極１２０を第１電力レベルで通電するように動作可能であり、凝固ボタン１４０は切断要素電極１２０を第２電力レベルで通電するように動作可能である。１つの実施形態では、第１電力レベルは第２電力レベルより高くてよい。切断ボタン１３８及び凝固ボタン１４０はまた、静電集塵器組立体１０６を作動させるように動作可能であってもよい。１つの実施形態では、外科装置１０２を作動させることは同時に又はほぼ同時に静電集塵器組立体１０６も作動させる。外科装置１０２を停止させることは同時に又はほぼ同時に静電集塵器組立体１０６も停止させてよい。１つの実施形態では、静電集塵器組立体１０６は、外科装置１０２が停止した後で、静電集塵器組立体１０６が自ら停止する前の設定された期間、活動状態を維持してもよい。図２及び３は外科装置１０２を電気外科装置として例示するが、実施形態は、流体排気が必要な外科環境又は医療環境で使用されるいずれかの種類の医療機器である外科装置１０２を含むことは理解されるべきである。例えば、外科装置１０２の実施形態は、トロカール、吸引装置などを含む。

図１１に示すように、流体排気システム１００の別の実施形態では、外科装置１０２は棒１０２Ａを備えてもよい。棒１０２Ａは、流体管１２６Ａが画定され貫通する中空略円筒体１２４Ａから成ってもよい。棒１０２Ａの末端１２８Ａに入口１３６Ａを設けてもよく、棒１０２Ａの基端１３０Ａに出口１３２Ａを設けてもよい。棒入口１３６Ａは棒出口１３２Ａと棒を貫通する流体管１２６Ａを介して流体連通してよい。基端１３０Ａはチューブ１０４と接続されて棒出口１３２Ａがチューブ１０４と流体連通してもよい。棒管１２６Ａは一定又は変更可能な直径を有してもよい。

図１２に示すように、流体排気システム１００の別の実施形態では、外科装置１０２は可撓管１０２Ｂであってもよい。可撓管１０２Ｂは、流体管が画定され貫通する中空略円筒体１２４Ｂから成ってもよい。可撓管１０２Ｂの末端１２８Ｂに入口１３６Ｂを設けてもよく、可撓管１０２Ｂの基端１３０Ｂに出口１３２Ｂを設けてもよい。可撓管入口１３６Ｂは可撓管出口１３２Ｂと可撓管を貫通する流体管を介して流体連通してよい。基端１３０Ｂはチューブ１０４と接続されて可撓管出口１３２Ｂがチューブ１０４と流体連通してもよい。別の実施形態では、可撓管基端１３０Ｂは多岐管１４２又は静電集塵器組立体入口１１０と直接結合されてもよい。可撓管１０２Ｂを貫通する管は概ね一定又は変更可能な直径を有してもよい。

別の実施形態では、外科装置１０２は変更可能な断面積を有するノズルを備えてもよい。取り外し可能なスポンジガード１０３（図１１参照）が、包帯などの故意でない吸引を防ぐために外科装置１０２の末端の周りに配置されてもよい。スポンジガード１０３の実施形態は、より大きな物体（例えば、スポンジ、ガーゼ、パッドなど）が流体管１２６Ａに入れないように入口１３６Ａを覆うように働きうる多孔性で弾力性ネット又はカバーを提供する。スポンジガード１０３の実施形態は、蒸気、破片、及び／又は粒子がスポンジガード１０３の多数の孔１３７Ａを通るのを許し、その結果、蒸気、破片、及び／又は粒子が流体管１２６Ａに入りうるように働きうる。

図１に示すように、１つの実施形態では、多岐管１４２がチューブ１０４と静電集塵器組立体１０６の間の流体排気システム１００の流体路内に配置されてよい。多岐管１４２は入口１１０と流体連通するように静電集塵器組立体１０６の流体入口１１０に装着されてもよい。チューブ１０４の第２端は多岐管１４２の入口と結合されてもよい。別の実施形態では、多岐管１４２は、チューブ１０４が流体入口１１０と直接結合され、流体入口１１０が多岐管１４２に流体的に結合されるように静電集塵器組立体１０６の内部に装着されてもよい。多岐管１４２は外科蒸気の一部を捕えるための流体トラップ１４３を備えてもよい。流体トラップ１４３は外科蒸気から液体、例えばこれに限定されないが水を除去するように働きうる。多岐管１４２は流体トラップ１４３により捕えられた液体のレベルを見るための窓を備えてもよい。１つの実施形態では、流体トラップ１４３は冷却トラップ又は凝縮器から成ってもよい。

１つの実施形態では、多岐管１４２は、多岐管１４２の識別情報を保持し送信する無線周波数識別タグ１４４（ＲＦＩＤ）を備えてもよい。識別情報は多岐管１４２の製造国、型、及び／又は状態を含む。多岐管１４２の状態は多岐管１４２が製造された年、多岐管１４２が使用されてきた時間長さ、及び／又は流体トラップ１４３が正常に機能していない又は多岐管１４２を通過する流体及び粒子を適正にフィルタリングしていないので交換されるべきか否かを含んでもよい。静電集塵器組立体１０６は多岐管１４２のＲＦＩＤ１４４を認識できるＲＦＩＤ読取り器１４６を備えてもよい。静電集塵器ＲＦＩＤ読取り器１４６が、多岐管１４２が必要な製品仕様、製造国、型、状態、及び／又は流体トラップ１４３が交換されるべきか否かを有していると認定する場合のみ流体排気システム１００又は静電集塵器組立体１０６が動作するように、部品認定を保証するために多岐管１４２のＲＦＩＤ１４４は利用されてもよい。

静電集塵器組立体１０６はハウジング１４８、中空管１６１、及びハウジング１４８内の流体入口１１０に配置されたバルブ１４７を更に備えてもよい。流体入口１１０及び流体出口１１４は中空管１６１を介して流体連通する。ハウジング１４８は流体入口１１０及び流体出口１１４を含んでもよい。１つの実施形態では、真空動力源１１６の動作中に、バルブ１４７は流体入口１１０と流体連通し静電集塵器組立体１０６を通る外科蒸気、流体、及び／又は粒子の流れを流体入口１１０で又はの近くで遮断するように動作可能であってもよい。図１に示すように、バルブ１４７は静電集塵器流体入口１１０内に位置してもよい。１つの実施形態では、外科装置１０２はバルブ１４７を操作できる。例えば、外科装置１０２が作動されるとバルブ１４７が開き、外科装置１０２が停止されるとバルブ１４７が閉じるように、切断ボタン１３８及び凝固ボタン１４０はバルブ１４７を開閉するように動作可能であってもよい。他の実施形態では、バルブ１４７の開及び／又は閉状態はハウジング１４８上又は内に配置されたキーパッド又はボタン１４９により操作可能で、ボタン１４９は医療スタッフ又はユーザーにより操作可能であってもよい。バルブ１４７の実施形態は、外科蒸気、流体、及び／又は粒子の流れがチューブ１１２に入るのを妨げる又は遮断するようにバルブ１４７が動作可能であるように出口１１４の近く又は内に位置するバルブ１４７を含むことは理解されるべきである。

静電集塵器組立体１０６はハウジング１４８内の中空管１６１に配置された粒子フィルター１５０を更に備えてもよい。フィルター１５０は下流に位置し流体入口１１０に流体的に接続されている。粒子フィルター１５０は、静電集塵器組立体１０６に入った後、静電集塵器組立体１０６を通る外科蒸気又は流体の流れ内のどんな粗い粒子も捕えてよい。粒子フィルター１５０は交換可能で静電集塵器組立体１０６から取り外し可能で、粒子フィルター１５０に蓄積された粒子が静電集塵器組立体１０６を通る流体流量を所定の閾値未満に減らさないことを保証する。複数の実施形態は、粒子フィルター１５０の製造国、型、状態、及び／又はフィルター率などの情報を保持し送信するように働きうるＲＦＩＤタグ１５１を有する粒子フィルター１５０を含む。複数の実施形態は、ＲＦＩＤタグ１５１と通信しＲＦＩＤタグ１５１により保持された情報を読み出すように動作可能なＲＦＩＤ読取り器１５３を含む静電集塵器組立体１０６を更に含む。ＲＦＩＤタグ１５１及びＲＦＩＤ読取り器１５３は、静電集塵器１０６が動作し所定の基準内でフィルタリングを続けるように部品認定を保証するために利用されてもよい。

図１を参照すると、静電集塵セル２００が静電集塵器組立体ハウジング１４８内の中空管１６１中で粒子フィルター１５０の下流に配置されてもよい。集塵セル２００は収集面２０１を有する。収集面２０１の実施形態は、電極２１２（図４に示す）と逆に帯電されるように働きうる１つ又は複数の平面を含む。電源２０２は集塵セル２００と電気的に接続され電流を集塵セル２００に選択的に供給する。１つの実施形態では、電源２０２は建物の交流（ＡＣ）電源であってもよい。別の実施形態では、電源２０２はこれらに限定されないが再充電可能電池又は交換可能電池であってもよい。動作時、集塵セル２００は、静電集塵器組立体１０６を通過する流体、外科蒸気、及び／又は粒子の流れ中に浮遊する粒子の少なくとも一部に帯電を引き起こす。帯電した粒子の少なくとも一部は次に集塵セル２００により捕えられ、それらの粒子は流体、外科蒸気、及び／又は粒子の流れから取り除かれる。静電集塵セル２００は、帯電が粒子収集サイトに対して起こる一段構成又は帯電が粒子収集サイトの上流の粒子に起こる二段構成を有してもよい。

１つの実施形態では、静電集塵器１０６はまた、集塵セル２００の下又は近くに配置された収集トレイ１５２を備えてもよく、収集トレイ１５２は集塵セル２００から粒子又は他の物質を集め、捕え、及び保持する可能性がある。収集トレイ１５２は外科蒸気、流体、及び／又は粒子から集塵セル２００により取り除かれた粒子であって、集塵セル２００上又は内に静電気力により保持されない粒子を蓄積してもよい。言い換えれば、収集トレイ１５２は蓄積された粒子であって、蓄積された粒子に働く重力が集塵セル２００の静電気力より大きく蓄積された粒子は集塵セル２００から落ちるか又は取り除かれるので、集塵セル２００上又は内に留まらない粒子を受け取り保持するように働きうる。収集トレイ１５２は取り外し可能な部品であってもよく、所定の量の粒子が収集トレイ１５２内に蓄積すると、収集トレイ１５２は交換されてよい。別の実施形態では、収集トレイ１５２は取り外し可能であってもよく、収集トレイ１５２は粒子を取り除かれ静電集塵器組立体ハウジング１４８内に再取り付けされてもよい。

第２粒子フィルター１５４はハウジング１４８内で流体出口１１４の近くに配置されてよい。第２粒子フィルター１５４は外科蒸気内の集塵セル２００により除去されなかったどんな粗い粒子もチューブ１１２に入る前に捕える可能性がある。第２粒子フィルター１５４はそれに蓄積された粒子が静電集塵器組立体１０６を通る流体流量を所定の閾値未満に減らさないことを保証するために交換可能である。１つの実施形態では、第２粒子フィルター１５４は高効率粒子空気フィルターである。複数の実施形態は、粒子フィルター１５４の製造国、型、状態、及び／又はフィルター率などの情報を保持し送信するように働きうるＲＦＩＤタグ１５５を有する粒子フィルター１５４を含む。複数の実施形態は、ＲＦＩＤタグ１５５と通信しＲＦＩＤタグ１５５により保持された情報を読み出すように動作可能なＲＦＩＤ読取り器１５７を含む静電集塵器組立体１０６を更に含む。ＲＦＩＤタグ１５５及びＲＦＩＤ読取り器１５７は、静電集塵器１０６が動作し所定の基準内でフィルタリングを続けるように部品認定を保証するために利用されてもよい。

１つの実施形態では、図４に示すように、静電集塵セル２００は複数の中空円筒形収集管２１０を備えてよい。それらの収集管２１０は２つ以上の交互にずれた列状に配置され、各列が隣接する列に入り込んだ概ねハチの巣形状になってもよい。１つの実施形態では、描かれていないが、収集管２１０は中空六角形プリズム形状を有してもよい。収集管２１０の縦軸は概ね垂直向きであってよい。静電集塵セル２００はまた、複数の放電電極２１２を備えてもよい。放電電極２１２は収集管２１０を通って概ね同軸で配置されてもよい。外科蒸気内の粒子を帯電させるために放電電極２１２は電源２０２と電気連通している。

動作時、外科蒸気、流体、及び／又は粒子は静電集塵器組立体入口１１０を通って中空管１６１に伝えられ、粒子フィルター１５０を通り、次に収集管２１０を通り、そこで放電電極２１２は外科蒸気、流体、及び／又は粒子内に残っている粒子の少なくとも一部を帯電させるか又はイオン化する。収集管２１０が放電電極２１２により帯電された粒子を引き寄せるように働きうるように収集管２１０は放電電極２１２と逆に帯電される。イオン化された粒子は次に収集管２１０の半径方向内側の収集面上に蓄積される。収集管２１０上に蓄積されていないイオン化された粒子は収集トレイ１５２により捕えられてもよい。集塵セル２００を通過した後、外科蒸気は次に第２粒子フィルター１５４を通過し出口１１４から出る。

収集管２１０の収集面と電極２１２とは逆に帯電されうる。１つの実施形態では、電源２０２は（１）放電電極２１２に負電圧を誘起し、（２）収集管２１０の収集面に正電圧を誘起するように利用されてもよい。別の実施形態では、電源２０２は放電電極２１２に負電圧を誘起するように利用されてもよい。この実施形態では、収集管２１０の収集面はグランドに接続されてもよい。更に別の実施形態では、電源２０２は放電電極２１２に正電圧を誘起するように利用されてもよい。この実施形態では、収集管２１０の収集面はグランドに接続されるか又は負電圧が電源２０２により誘起されてもよい。１つの実施形態では、放電電極２１２と収集管２１０の収集面との電位差は７キロボルト（７ｋＶ）である。放電電極２１２と収集管２１０の収集面との電位差は７ｋＶより大きくてもよいが、放電電極２１２と収集面の間の望ましくないアーク放電が十分に高い電位差で発生することがある。

１つの実施形態では、収集管２１０は清掃するために静電集塵器組立体ハウジング１４８から一時的に取り外されて再取り付けされてもよい。或いは又は清掃可能であると共に、収集管２１０は使い捨てかつ交換可能であってもよい。動作中、収集管２１０の収集面がグランドに接続されていない実施形態では、ハウジング１４８内のアクセスパネル２１３を開くと、収集面はグランドに接続される。取り外しの前に収集面をグランドに接続することは、収集管２１０を静電集塵器組立体１０６から取り外しているどんな人への収集面の残留電圧による危害も防ぐことを保証する。

別の実施形態では、図４及び１３に示すように、静電集塵器組立体１０６は集塵セル２００の収集面から沈着物及び蓄積された粒子を少なくとも部分的に取り除く清掃要素３００を備えてもよい。図１３を参照すると、図４に描かれた清掃要素３００の平面図が示されている。清掃要素３００は複数の環状ブレード３０２であって、各ブレード３０２は１つの収集管２１０を通って動きうるように配置された環状ブレード３０２を備えてもよい。言い換えると、各収集管２１０は、その収集管２１０の半径方向内側面から蓄積された粒子を取り除くための対応する環状ブレード３０２を有する。ブレード３０２の半径方向外側の縁は、ブレード３０２が収集管２１０を通って動く時、収集面３１７に接触するように配置される。収集面３１７は収集管２１０の半径方向内側面上に位置する。ブレード３０２は収集面３１７から蓄積された粒子を取り除くように収集管２１０の縦軸に沿って動くように動作可能である。１つの実施形態では、ブレード３０２はエラストマー材料から成ってもよい。その中に配置された放電電極２１２を収容するように１つ以上の開口３０４がブレード３０２を通って配置されてもよい。加えて、ブレード３０２はハウジング１４８内で直線的動きが可能な第１シャフト３０６と固定して結合されてよい。アクチュエータ組立体３１０がブレード３０２を収集管２１０を通って動かすためにハウジング１４８内に配置されてもよい。１つの実施形態では、アクチュエータ組立体３１０はブラシレス直流（ＢＬＤＣ）モーターなどの動力源３１２を備えてもよい。動力源３１２はピニオン歯車３１４とシャフト３１６を介して結合されてもよい。ピニオン歯車３１４はシャフト３０６上の複数の歯と噛み合い係合してよい。他の実施形態では、アクチュエータ組立体３１０は他のリニアアクチュエータを備えてもよい。

収集管２１０を通るブレード３０２の動きは、収集管２１０の半径方向内側収集面３１７に沿ってブレード３０２を滑らせて粒子を収集トレイ１５２に移動させる。複数のブレード３０２は動力源３１２により複数の他の収集管２１０を通って動かされてもよい。他の実施形態では、追加のブレード３０２が追加のアクチュエータ組立体３１０により動かされてもよい。アクチュエータ組立体３１０はコントローラ３１８と電気的に接続されてもよい。１つの実施形態では、コントローラ３１８は少なくとも１つの収集面の電気量の変化を検出可能な少なくとも１つのセンサー３２０と通信してもよい。センサー３２０は、少なくとも１つの収集面の電荷量が所定の電圧未満に減少した（収集面上の蓄積された粒子の集合は電荷を遮蔽するか又は減らすので）ことを示す信号をコントローラ３１８に送信すると、コントローラ３１８はアクチュエータ組立体３１０を動作させる。１つの実施形態では、センサー３２０はホール効果センサーから成ってもよい。センサー３２０は信号を無線通信又は有線接続によりコントローラ３１８に送信してよい。

別の実施形態では、図５に示すように、静電集塵セル２００は複数の収集板２２０を備えてもよい。収集板２２０は概ね垂直平面状で概ね互いに平行に配置されてもよい。この実施形態では、静電集塵セル２００はまた、収集板２２０の上流に水平に配置された複数の放電電極２２２を備えてもよい。動作時、外科蒸気、流体、及び／又は粒子は静電集塵器組立体入口１１０を通り、粒子フィルター１５０を通り、次に放電電極２２２上及びの周りに伝えられ、そこで外科蒸気、流体、及び／又は粒子内に残っている粒子の少なくとも一部は帯電又はイオン化される。外科蒸気、流体、及び／又は粒子は次に複数の収集板２２０の間を通り、そこでイオン化された粒子はそれらの収集面上に蓄積される。収集板２２０上に蓄積されないイオン化された粒子は収集トレイ１５２により捕えられる可能性がある。複数の実施形態は、収集板２２０の表面上に所定の量の粒子が蓄積した後、過剰なイオン化された粒子は中空管１６１を通って収集トレイ１５２に落ちうるように収集トレイ１５２が収集板２２０の下に位置すると規定する。所定の量の蓄積した粒子が追加のイオン化された粒子を落下させるのは、収集板２２０の表面上のイオン化された粒子の量が追加のイオン化された粒子が収集板２２０に引き寄せられるのを阻止し、重力がイオン化された粒子と収集板２２０の間の磁気引力より大きくなるように働きうる時に、発生する。集塵セル２００を通過した後、外科蒸気は次に第２粒子フィルター１５４を通過し出口１１４から出る。

収集板２２０の収集面と放電電極２２２とは逆に帯電される。１つの実施形態では、電源２０２は放電電極２２２に負電圧を誘起し、収集板２２０の収集面に正電圧を誘起するように利用されてもよい。別の実施形態では、電源２０２は放電電極２２２に負電圧を誘起するように利用され、収集板２２０の収集面はグランドに接続されてもよい。更に別の実施形態では、電源２０２は放電電極２２２に正電圧を誘起するように利用され、収集板２２０の収集面はグランドに接続されるか又は負電圧が電源２０２により誘起されてもよい。１つの実施形態では、放電電極２２２と収集板２２０の収集面との電位差は７キロボルト（７ｋＶ）である。放電電極２２２と収集板２２０の収集面との電位差は７ｋＶより大きくてもよいが、放電電極２２２と収集面の間の望ましくないアーク放電が十分に高い電位差で発生することがある。

１つの実施形態では、収集板２２０は清掃するために静電集塵器組立体ハウジング１４８から一時的に取り外されて再取り付けされてもよい。或いは又は清掃可能であると共に、収集板２２０は使い捨てかつ交換可能であってもよい。動作中、収集板２２０の収集面がグランドに接続されていない実施形態では、ハウジング１４８内のアクセスパネル２１３を開くと、収集面はグランドに接続される。取り外しの前に収集面をグランドに接続することは、収集板２２０を静電集塵器組立体１０６から取り外しているどんな人への収集面の残留電圧による危害も防ぐことを保証する。

図６を参照すると、別の実施形態では、静電集塵器組立体１０６は集塵セル２００の収集面から沈着物及び蓄積された粒子を少なくとも部分的に取り除く清掃要素４００を備えてもよい。清掃要素４００は複数のブレード４０２を備えてもよい。各ブレード４０２は２つの板２２０間で板２２０の外側平面表面上に配置されてよい。ブレード４０２はエラストマー材料からできていてもよい。ブレード４０２の動きの間、各ブレード４０２の互いに反対側の縁は収集板２２０の収集面と接触している。ブレード４０２は、アクチュエーション組立体４１０と動作可能に結合され横切って配置されたアーム４０４と結合されてもよい。

アクチュエータ組立体４１０はコントローラ４１８と電気的に接続されてもよい。１つの実施形態では、コントローラ４１８は少なくとも１つの収集面の電気量の変化を検出可能な少なくとも１つのセンサー４２０と通信してもよい。センサー４２０は、少なくとも１つの収集面の電荷量が所定の電圧未満に減少したことを示す信号をコントローラ４１８に送信すると、コントローラ４１８は、ブレード４０２を動かし蓄積した粒子を板２２０の表面から除去するようにアクチュエータ組立体４１０を動作させる。１つの実施形態では、センサー４２０はホール効果センサーから成ってもよい。センサー４２０は信号を無線通信又は有線接続によりコントローラ４１８に送信してよい。

１つの実施形態では、清掃要素４００は流体を収集板２２０の収集面に噴霧して沈着物を少なくとも部分的に取り除いて収集トレイ１５２に移動させるように働きうるノズル４２２を備えてもよい。ノズル４２２はブレード４０２と独立に又は共に利用されてもよい。ノズル４２２は、コントローラ４１８がノズル４２２を作動又は停止させ流体を収集板２２０の収集面に選択的に噴霧できるようにコントローラ４１８に動作可能に結合されてもよい。

図９に示すように、別の実施形態では、静電集塵セル２００は複数の同軸中空円筒形収集管２３０を備えてもよい。これらの収集管２３０は、追加の収集管が同軸で半径方向内側に配置された外側収集管を含んでもよい。収集管２３０の縦軸は概ね垂直向きであってよい。放電電極２１２の少なくとも１つが半径方向最内側収集管２３０を通って概ね同軸で配置されてもよく、追加の放電電極２１２は複数の他の収集管２３０の半径方向の間に配置されてもよい。外科蒸気内の粒子を帯電させるために放電電極２１２は電源２０２と電気連通している。

収集管２３０の収集面と放電電極２１２とは逆に帯電される。１つの実施形態では、電源２０２は放電電極２１２に負電圧を誘起し、収集管２３０の収集面に正電圧を誘起するように利用されてもよい。別の実施形態では、電源２０２は放電電極２１２に負電圧を誘起するように利用され、収集管２３０の収集面はグランドに接続されてもよい。更に別の実施形態では、電源２０２は放電電極２１２に正電圧を誘起するように利用され、収集管２３０の収集面はグランドに接続されるか又は負電圧が電源２０２により誘起されてもよい。１つの実施形態では、放電電極２１２と収集管２３０の収集面との電位差は７キロボルト（７ｋＶ）である。放電電極２１２と収集管２３０の収集面との電位差は７ｋＶより大きくてもよいが、放電電極２１２と収集面の間の望ましくないアーク放電が十分に高い電位差で発生することがある。

１つの実施形態では、収集管２３０は清掃するために静電集塵器組立体ハウジング１４８から一時的に取り外されて再取り付けされてもよい。或いは又は清掃可能であると共に、収集管２３０は使い捨てかつ交換可能であってもよい。動作中、収集管２３０の収集面がグランドに接続されていない実施形態では、ハウジング１４８内のアクセスパネル２１３を開くと、収集面はグランドに接続される。取り外しの前に収集面をグランドに接続することは、収集管２３０を静電集塵器組立体１０６から取り外しているどんな人への収集面の残留電圧による危害も防ぐことを保証する。

図９を続けて参照すると、別の実施形態では、静電集塵器組立体１０６は集塵セル２００の収集面から沈着物及び蓄積された粒子を少なくとも部分的に取り除く清掃要素５００を備えてもよい。清掃要素５００は環状のブレード５０２を備えてもよく、ブレード５０２は収集管２３０の半径方向外側収集面と半径方向内側収集面の間を動くように配置される。ブレード５０２の半径方向外側縁と半径方向内側縁は、ブレードが収集管２３０を通って下降する時、それぞれ収集面と接触するように配置される。１つの実施形態では、ブレード５０２はエラストマー材料からできていてもよい。その中に配置された放電電極２１２を収容するように１つ以上の開口５０４がブレード５０２を通って配置されてもよい。加えて、ブレード５０２はハウジング１４８内で直線的動きが可能な第１シャフト５０６と固定して結合されてよい。第２シャフト５０８が、ブレード５０２の向きを動きの間、支持するためにブレード５０２とスライド可能に結合されてもよい。アクチュエータ組立体５１０がブレード５０２を収集管２３０を通って動かすためにハウジング１４８内に配置されてもよい。１つの実施形態では、アクチュエータ組立体５１０はブラシレス直流（ＢＬＤＣ）モーターなどの動力源５１２を備えてもよい。動力源５１２はピニオン歯車５１４とシャフト５１６を介して結合されてもよい。ピニオン歯車５１４はシャフト５０６上の複数の歯と噛み合い係合してよい。他の実施形態では、アクチュエータ組立体５１０は他のリニアアクチュエータを備えてもよい。

別の実施形態では、静電集塵セル２００はメッシュ４０２から成る収集面を有してもよい（図７に示す）。メッシュ４０２は網、連続気泡金属発泡体、ワイヤーウール、又はワイヤースポンジから成ってもよい。上記実施形態に記載したように、放電電極２１２と収集面との電位差は収集面上のイオン化された粒子の蓄積を容易にする。メッシュ４０２収集面は、流体排気システム１００を通る流量に最小の影響を与えながら、外科蒸気からイオン化された粒子を引き寄せる。

図１を参照すると、静電集塵器組立体１０６は真空動力源入口１１８の近くに配置されてもよい。この実施形態では、静電集塵器組立体１０６は医療スタッフ又はユーザーの便宜のために手術エリア内を移動させられてもよい。静電集塵器組立体１０６は静電集塵器組立体１０６の可動性を増すために選択的にロックする車輪９０２を備えてもよい。別の実施形態では、図７に示すように、静電集塵器組立体１０６は壁１６０に真空動力源入口１１８の所又は近くに装着されてもよい。この実施形態では、静電集塵器組立体流体出口１１４と真空動力源１１６の間の流体連通のための第２チューブ１１２が不要になる可能性がある。更に別の実施形態では、図８に示すように、静電集塵器組立体１０６の少なくとも一部は壁１６０内に位置してもよい。

１つの実施形態では、コントローラ３１８は一組のプログラム命令（ソフトウェアとも呼ばれることがある）の制御の下で動作するプロセッサを含んでもよい。コントローラ３１８はまた、プログラム命令を記憶するメモリ３１９及びプロセッサ３２１（図４に示す）を含んでもよい。メモリ３１９はまた、識別コード及び収集面電気量記録をある期間記憶できる。コントローラ３１８は清掃要素を動作させるためにアクチュエータ組立体３１０に信号を出力してもよい。コントローラ３１８はまた、ユーザーと対話し収集面が清掃又は交換されるべき時を示すように動作可能なユーザーインターフェース３２３に信号を出力してもよい。ユーザーインターフェース３２３は静電集塵器組立体１０６の一部として含まれてもよいし、独立の装置に含まれてもよい。複数の実施形態はユーザーが静電集塵器１０６、外科装置１０２、及び／又は真空源１１６を、ユーザーインターフェース３２３を介して作動できると規定する。ユーザーインターフェース３２３の実施形態はキーパッド、タッチスクリーン、ボタン、コンピュータインターフェースなどを含む。

実際には、本開示の実施形態は外科装置１０２からチューブ１０４、流体入口１１０、中空管１６１、フィルター１５０、集塵セル２００、収集トレイ１５２、及び流体出口１１４を通り真空動力源１１６への流体の流れを生成又は駆り立てるように動作可能な真空動力源１１６を提供する。中空管１６１に入る流体及び粒子はフィルター１５０に流れ、より大きな粒子及び蒸気はフィルター１５０により流体の流れから取り除かれる。流体の流れは次に電極（例えば、２１２、２２２など）により負か又は正に帯電させられる。帯電した流体の流れは次に電極と逆に帯電された集塵セル（例えば、２００）を通るか又は通り越す。通過する流体の流れは集塵セルに向かって引き寄せられ集塵セル上に蓄積する。次に残りの流体の流れはどれも収集トレイ１５２を通り越すか近くを通り静電集塵器１０６から出て真空動力源１１６に達する。幾つかの実施形態では、集塵セルが帯電した粒子を十分蓄積しこれ以上粒子を引き寄せられない時、集塵セル２００は清掃要素３００により清掃されうる。他の実施形態では、集塵セル２００は、蓄積した粒子を人手で除去できるように静電集塵器内に取り外し可能に取り付けられる。

流体排気システムを提供する方法の実施形態に係る簡略化された論理フロー図を描く図１０を参照する。この方法はブロック１００２から始まる。このブロックは、中を通る流体管を有する外科装置を準備すること、外科装置流体管と流体的に結合された真空チューブを準備すること、その真空チューブと流体的に結合され流体流を生成するように動作可能な真空源を準備すること、及び流体流中に配置された静電集塵器を準備することを表明する。ブロック１００４は次に静電集塵器はプルームの流れへの抗力を生成することなくプルームから複数の粒子を取り除くように動作可能であると表明する。ブロック１００６は電源が静電集塵器と電気的に結合されると表明する。ブロック１００８は静電集塵器を動作させることは真空源のノイズレベルを増加させないと述べ、ブロック１０１０は静電集塵器を動作させることは真空源の出力を増加させないと表明する。

図１０の論理図は方法の動作、又はコンピュータ読取可能媒体に記憶されたコンピュータプログラム命令の実行の結果を例示すると考えられてもよい。論理図はまた、装置の部品がその装置を動作させるように構成される特定のやり方と考えられてもよい。

上述した静電集塵器組立体１０６の実施形態を２つの粒子フィルター及び静電収集器を有するとして説明したが、実施形態は１つ又はゼロ個の粒子フィルターを有する静電集塵器組立体１０６を含むことは理解されるべきである。

本明細書に記載された実施形態の１つ以上の特徴が結合されて追加の記載されていない実施形態を生成する可能性がある。様々な実施形態が上記に詳細に説明されたが、限定ではなく例として提示されたと理解されるべきである。開示された対象物は、それの範囲、要旨、又は本質的特性から逸脱することなく他の具体的な形態、変形、及び部分変更で具現化されてもよいことは当業者には明らかであろう。従って、上述した実施形態は全ての点で限定ではなく例示と考えられるべきである。本発明の範囲は添付の請求項により示され、それらの等価物の意図及び範囲内に入る全ての変更を包含するように意図されている。

１００ 排気システム
１０２ 外科装置
１０４、１１２ チューブ
１０６ 静電集塵器組立体
１０８ 継手
１１０ 流体入口
１１４ 流体出口
１１６ 真空動力源
１２０ 切断要素
１２４ 電気手術ペンシル中空本体
１２６ 流体管
１３８ 切断ボタン
１４０ 凝固ボタン
１４２ 多岐管
１４４ 無線周波数識別タグ（ＲＦＩＤ）
１４６ ＲＦＩＤ読取り器
１４７ バルブ
１４８ 静電集塵器組立体ハウジング
１５０ 粒子フィルター
１５２ 収集トレイ
１５４ 第２粒子フィルター
１６１ 中空管
２００ 静電集塵セル
２０１ 収集面
２０２ 電源
２１０ 収集管
２１２ 放電電極
３１０ アクチュエータ組立体
３１２ 動力源
３１４ ピニオン歯車
３１６ シャフト
３１７ 収集面
３１８ コントローラ
３２０ センサー

Claims (16)

1. 流体排気システムであって、
   中を通る流体管を有する外科装置と、
   前記流体管と流体的に結合された真空チューブと、
   ハウジングと、出口ポートに流体連通した入口ポートと、第１フィルターと、第２フィルターとを備え、前記入口ポートが前記真空チューブおよび前記流体管と流体的に結合された静電集塵器であって、
   該静電集塵器が、
   前記ハウジング内に位置し電源と電気的に結合された電極であって、前記入口ポートを通るプルーム内の複数の粒子をイオン化するように働きうる電極と、
   該電極の下流に位置しイオン化された前記複数の粒子を引き寄せるように働きうる少なくとも１つの収集面と、
   少なくとも１つの前記収集面から前記複数の粒子を受け取るように働きうる収集トレイと、を有し、
   前記第１フィルターは、前記ハウジング内で前記入口ポートの近くに位置し、前記入口ポートからの流体の流れから粗い粒子を取り除くように働くことができ、前記第２フィルターは、前記ハウジング内で前記出口ポートの近くに位置し、前記出口ポートへの流体の流れから粒子を取り除くように働くことができる静電集塵器と、
   前記静電集塵器の前記出口ポート、前記流体管および、前記真空チューブと流体的に結合された真空源であって、前記流体管、前記真空チューブ、及び前記静電集塵器を通る前記流体の流れを生成するように動作可能な真空源と、
   前記入口ポートの外面の近くに位置する多岐管を備え、該多岐管は、流体の流れから液体を除去するように働きうる流体トラップを含む多岐管と、
   を備え、
   前記静電集塵器は、前記流体の流れ内の逆に帯電した粒子の少なくとも一部を捕えるように帯電される集塵セルを備える、流体排気システム。
2. 前記静電集塵器は前記真空チューブの途中に位置する、請求項１記載の流体排気システム。
3. 前記流体の流れ内の前記静電集塵器の下流に位置する高効率粒子空気フィルターを更に備える請求項１記載の流体排気システム。
4. 前記真空チューブは、前記外科装置と前記ハウジングの間に流体的に結合された第１部分と、前記ハウジングと前記真空源の間に流体的に結合された第２部分とを備える請求項１記載の流体排気システム。
5. 前記静電集塵器と電気的に結合され前記収集面を帯電させるように動作可能な電源を更に備える請求項１記載の流体排気システム。
6. 前記静電集塵器と電気的に結合された電源を更に備え、前記外科装置は少なくとも第１ボタン及び第２ボタンを備え、前記第１及び第２ボタンの少なくとも一方は前記電源を制御するように働きうる、請求項１記載の流体排気システム。
7. 前記真空源の動作中に該流体排気システムを通る前記流体の流れを遮断するように働きうるバルブを更に備える請求項１記載の流体排気システム。
8. 前記バルブは前記静電集塵器のハウジング内に位置し、前記バルブは前記ハウジングの入口ポート内に配置され、第３ボタンが前記バルブを開閉するように働きうる、請求項８記載の流体排気システム。
9. 中を通る流体管を有する外科装置を準備するステップと、
   前記流体管と流体的に結合された真空チューブを準備するステップと、
   静電集塵器の出口、前記流体管、および前記真空チューブと流体的に結合され流体の流れを生成するように動作可能な真空源を準備するステップと、
   前記流体の流れ内に配置された静電集塵器であって、プルームから複数の粒子を前記プルームの流れへの抗力を生成することなく取り除くように働きうる静電集塵器を準備するステップであって、
   該静電集塵器が、
   ハウジングと、出口ポートに流体連通した入口ポートと、第１フィルターと、第２フィルターとを備え、前記入口ポートが前記真空チューブおよび前記流体管と流体的に結合され、前記ハウジング内に位置し電源と電気的に結合された電極であって、前記入口ポートを通るプルーム内の複数の粒子をイオン化するように働きうる電極と、該電極の下流に位置し該電極の下流に位置しイオン化された前記複数の粒子を引き寄せるように働きうる少なくとも１つの収集面と、
   少なくとも１つの前記収集面から前記複数の粒子を受け取るように働きうる収集トレイと、を有し、
   前記第１フィルターは、前記ハウジング内で前記入口ポートの近くに位置し、前記入口ポートからの流体の流れから粗い粒子を取り除くように働くことができ、前記第２フィルターは、前記ハウジング内で前記出口ポートの近くに位置し、前記出口ポートへの流体の流れから粒子を取り除くように働くことができる静電集塵器を準備するステップと、
   前記入口ポートの外面の近くに位置する多岐管を備え、該多岐管は、流体の流れから液体を除去するように働きうる流体トラップを含む多岐管を準備するステップと
   を含む方法。
10. 前記静電集塵器と電気的に結合された電源を準備するステップを更に含む請求項１０記載の方法。
11. 前記収集面は管の半径方向内側面から成り、前記収集面の縦軸は垂直に配置される、請求項１記載の流体排気システム。
12. 前記電極は前記管内に同軸で位置するワイヤーを含む、請求項１１記載の流体排気システム。
13. 前記流体排気システムは、さらに、前記ハウジング内に位置し少なくとも一部の粒子を前記収集面から前記収集トレイへ移すように動作可能な清掃要素を備え、該清掃要素は平面エラストマー・ブレードと、前記ブレードを通る開口であって、前記電極が同軸で通って位置する開口と、前記ブレードと結合されたシャフトと、前記シャフトと結合され前記ブレードを、前記管を少なくとも部分的に通って動かすように動作可能なアクチュエータとを備える、請求項１１記載の流体排気システム。
14. 前記アクチュエータと電気的に結合されたコントローラと、前記収集面の近くに位置し前記コントローラと電気的に接続されたセンサーとを更に備え、前記収集面の電気量が所定の値未満である時、前記コントローラは前記アクチュエータを作動させるように動作可能である、請求項１３記載の流体排気システム。
15. 前記収集面は（１）少なくとも２つの同軸で入れ子の管、（２）ハチの巣形状に配置された少なくとも３つの六角形管、及び（３）垂直に配置された板のうち少なくとも１つから成る、請求項１記載の流体排気システム。
16. 前記多岐管は前記ハウジング内に位置する無線周波数識別読取り器と通信する無線周波数識別タグを備える、請求項１記載の流体排気システム。

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