JP7256590B2 - 電気手術デバイス用フローバルブポジションセンサ - Google Patents

Description

本明細書に記載された本発明の実施の形態は、手術デバイスに関するものであり、特に手術デバイスのためのフローバルブポジションセンシング回路に関するものである。

電気手術機器は、凝固及び組織シーリングの目的に使用できるという点で、従来の手術機器に勝る利点がある。そのような従来技術の構成の１つは、ＵＳ２０１８／０１３２８５０Ａ１で知られており、交換可能なシャフトアセンブリ（組立体）を有する手術機器が記載されている。ＵＳ２０１８／０１３２８５０Ａ１は、手術機器のハウジングからシャフトアセンブリを解放するためのトリガが作動するかどうかを判断するための、ホール効果（Hall Effect）センサ及び磁石の使用を記載する。

鍵穴手術（キーホール手術）では、手術野から組織を採取するために関節鏡用シェーバーが使用される。ほとんどのシェーバー（例えば図１－３を参照）は、手術野外への生理食塩水の流量を調節するためにハンドピース内に設置された機械式フローバルブを使用する。ハンドピースの後方のチューブ接続部にかかる背圧により、ハンドピースを介して生理食塩水を吸引する。

現在、関節鏡用シェーバー内のフローバルブは純粋に機械的インタフェースであり、シェーバーの作動に関するフローバルブの位置調整に関していかなる情報も提供していない。ＤＣ電気モータは、機械的原動機（例えば、機械的シェーバー）を作動させるために、関節鏡用シェーバー内で使用される。通常の操作手順により、モータは潜熱を発生し、冷却が必要になる場合がある。ハンドピースを流れる生理食塩水は、モータから潜熱の一部を取り除くのに役立つ。モータを過度に加熱させると、モータは損傷を受けるか、又は外科医が把持するには熱すぎるほどに、ハンドピースを許容できない温度まで加熱する可能性がある。更に、モータが、熱動開閉器（thermal cut-out）が起動する温度に達し、モータを冷却するために一定期間放置する必要があり、その結果、処置に潜在的な遅延が生じる場合もある。モータが生理食塩水の流れからの冷却を必要とする例では、外科医がこれを認識しない可能性があり、したがって、フローバルブを開位置にしない可能性がある。

本発明の実施の形態は、機械的フローバルブの状態を監視するためのセンシング回路を有する、手術機器のための改良されたハンドピースを提供することによって、従来技術の上記の特定された欠点に対する解決策を提供することを目的とする。これにより、バルブの状態を常に電子的に監視することができる。次いで、センシング回路は、理想的には何らかの理由でバルブが開いているべきときに、バルブが閉じているかどうかを、機器のユーザに通知することができる。例えば、その理由は、モータの極端な過熱を防止すること、関節内（in-joint）温度を冷却すること、又はＲＦ機能性能を改善することであり得る。

上記の観点から、本発明は、１つの局面からの、手術機器のためのハンドピースであって、ハンドピースの遠位端が切断用付属品（アクセサリ）と結合するように構成されたハンドピースを提供し、前記ハンドピースは：ハウジングと；ハンドピースの遠位端からハンドピースの近位端まで延在するハウジング内の吸引ルーメンと；吸引ルーメンを通る流体の流れを制御するように構成されたフローバルブと；バルブの位置を検出するように構成されたバルブ位置センシング回路と；を備える。

そのような構成は、フローバルブの状態（すなわち、開いている、閉じている、又は部分的に開いている）を連続的に電子的に監視し、必要な場合にユーザに伝達することを可能にするセンシング回路を提供することによって、従来技術の既知の構成を改善する。このことは、バルブを閉じた状態で機器を使用している場合に、バルブを開いた状態にすることが好ましいときにユーザに通知することができるので、有利である。

実施の形態によっては、バルブ位置センシング回路は、バルブが第１の位置、第２の位置、又は、第１の位置と第２の位置との間の中間位置にあるかどうかを検出する。第１の位置は開位置であってもよい。第２の位置は閉位置であってもよい。バルブ位置センシング回路は、以下のように構成してもよい：バルブは閉位置にあるが、手術機器の状態に応じて、開位置にあるべきときを感知する；及び、ユーザにバルブを開けるよう促す。

実施の形態によっては、バルブは、手術部位からの生理食塩水の流量を調節するように構成されている。

実施の形態によっては、バルブの検出された位置は、ハンドピースの信号を介して電気手術機器のユーザに伝達されるように構成される。

実施の形態によっては、バルブ位置センシング回路は、ホール効果センサを含む。ホール効果センサは、ハンドピースに対して静止位置にあるように構成されてもよい。バルブ位置センシング回路は、更に磁石を備えてもよい。ホール効果センサが磁石の移動を検出できるように、磁石は、バルブを作動させるように構成されたレバーと関連して、移動するように構成されてもよい。

本開示の別の局面は、手術機器を提供し、前記手術機器は：上述の実施の形態のいずれかによるハンドピースを備え、更に、使用時に切断用付属品を作動させるように構成された、ハウジング内のモータと；モータの温度を監視するように構成された温度センサと；を備え、バルブ位置センシング回路は、モータの温度が閾値を超えたときに、バルブが閉じていた場合に、ユーザに警告するように構成される。この局面は、ハンドピースを通る生理食塩水の流れを使用してモータから潜熱を除去し、冷却することができるので、有利である。

本開示の別の局面は、手術システムを提供し、前記手術システムは：上記の実施の形態のいずれかによるハンドピースを備える手術機器と；患者の関節内の生理食塩水の温度を監視するように構成された関節内温度センサと；を備え、バルブ位置センシング回路は、患者の関節内の生理食塩水の温度が閾値を超えたときに、バルブが閉じている場合に、ユーザに警告するように構成される。この局面は、関節内の生理食塩水温度が一定の温度を超えないようにするのに役立つので、有利である。関節内温度が許容できないレベルに近づいており、バルブが閉じているために関節内の生理食塩水が使い果たされていない場合、ユーザはバルブを開けて関節の温度を冷やすよう促されてもよい。

本開示の別の局面は、手術機器を提供し、前記手術機器は：上述の実施の形態のいずれかによるハンドピースと；シャフト及びエンドエフェクタを備える切断用付属品であって、シャフトの近位端はハンドピースの遠位端と結合しており、及び、シャフトの遠位端はエンドエフェクタと結合している、前記切断用付属品と；を備え、吸引ルーメンはシャフトを通ってエンドエフェクタまで更に延在する。

本開示の別の局面は、電気手術機器を提供し、前記電気手術機器は：上述の局面による手術機器を備え、前記手術機器はＲＦ構成要素を有する電気手術機器であり；バルブ位置センシング回路は、ＲＦ構成要素が使用されているときにバルブが閉じている場合に、ユーザに警告するように構成される。この局面は、バルブが開いているときにＲＦ性能が増強されることが知られているので、有利である。

本開示の別の局面は、電気手術システムを提供し、前記電気手術システムは：ＲＦ電気手術ジェネレータと；上述の局面による手術機器であって、前記手術機器は電気手術機器であり、使用時にＲＦ電気手術ジェネレータはＲＦ凝固又はアブレーション信号をエンドエフェクタに供給するように構成された、前記手術機器と；吸引ルーメンに流動的に接続された吸引源と；を備える。

本発明の実施の形態は、これから、実施例のみの方法で、及び添付の図面を参照して更に説明されるが、ここでは、同様の参照数字は、同様のパーツを意味する。

図１は、従来技術の電気手術機器であるストライカーフォーミュラシェーバーハンドピース（Stryker Formula Shaver Handpiece）の画像であり、この電気手術機器は、メカニカルフローバルブ（丸で囲まれている）を有し、バルブの状態を電子的にモニタリングする方法を備えていない。

図２は、ストライカーフォーミュラシェーバーをより詳細に示した図である。

図３は、従来技術の電気手術機器であるコンメッドエルゴシェーバーハンドピース（Conmed Ergo Shaver Handpiece）の画像であり、この電気手術機器もまた、メカニカルフローバルブ（丸で囲まれている）を有し、バルブの状態を電子的にモニタリングする方法を備えていない。

図４は、電気手術機器を含む電気手術システムの模式図である。

図５は、開位置における本発明によるフローバルブを示す図である。

図６は、閉位置における本発明によるフローバルブを示す図である。

図面を参照すると、図１は、従来技術の構成である、ストライカーフォーミュラシェーバーハンドピースを示す。レバー１００によって操作されるメカニカルバルブは、バルブの状態を電子的にモニタリングする方法を全く有していない。吸引チューブ１０２は、電源コード１０４と同様に、ハンドピースの近位端に接続されている。

図２にストライカーフォーミュラシェーバーをより詳細に示す。メカニカルバルブは、レバー１００を２つの位置の間で動かすことによって操作される。バルブを通る流体の流れを増加させることは、バルブを開くことによって達成され、バルブを通る流体の流れを減少させることは、バルブを閉じることによって達成される。遠位端において、ハンドピースは、エンドエフェクタ（作業をする先端部分）に接続されるであろうシャフト１０６に接続される。

図３は、類似の従来技術の構成である、コンメッドエルゴシェーバーハンドピースを示す。この場合も、メカニカルバルブはレバー２００によって操作され、バルブの状態を電子的にモニタリングする方法はない。吸引チューブ２０２は、電源コード２０４と同様に、ハンドピースの近位端に接続されている。

図４は、電気手術機器３について、接続コード４を介して、高周波（ＲＦ）出力を提供する出力ソケット２を有する電気手術ジェネレータ１を含む電気手術装置を示す。機器３は、潅注流体及び吸引源１０に接続されている潅注及び吸引チューブ１４を有していてもよい。ジェネレータ１の起動は、機器３上のハンドスイッチ（不図示）を介して機器３から実行されてもよく、又はフットスイッチ接続コード６によってジェネレータ１の後方に別に接続されたフットスイッチユニット５によって実行されてもよい。例示された実施の形態では、フットスイッチユニット５は、ジェネレータ１の凝固モード、又は、切断又は蒸散（アブレーション）モードをそれぞれ選択するための２つのフットスイッチ５ａ及び５ｂを有する。ジェネレータのフロントパネルは、アブレーション（切断）又は凝固出力のレベルをそれぞれ設定するためのプッシュボタン７ａ及び７ｂを有し、レベルはディスプレイ８に示される。プッシュボタン９は、アブレーション（切断）モードと凝固モード間の選択のための代替手段として提供される。

機器３は、ハンドピース３ａと、ハンドピースから離れる遠位方向に延在する中空シャフト３ｂと、シャフトの遠位端における遠位のエンドエフェクタアセンブリ３ｃとを含む。電源接続コード４は、機器をＲＦジェネレータ１に接続する。この機器は更に、起動ボタン（不図示）を備えてもよく、外科医の操作者がエンドエフェクタの機械的切断機能、又は、典型的には凝固又はアブレーションを備えるエンドエフェクタの電気手術的機能のいずれかを起動させることを可能にする。

図５と図６はハンドピース３ａをより詳細に示している。吸引ルーメン（内腔）５０は、ハンドピース３ａを通ってハンドピースの近位端５２から遠位端５４まで延在する。ハンドピースの近位端５２において、吸引ルーメン５０は、さらなる吸引チューブ１４（図５及び図６には示されていない）に接続され、吸引チューブは、吸引源１０（図５及び図６には示されていない）に接続される。ハンドピースの遠位端５４において、吸引ルーメン５０は、シャフト３ｂ（図５及び図６には示されていない）を通って、エンドエフェクタ３ｃ（図５及び図６には示されていない）まで延在する。外科的処置では、手術部位から破片を除去するための輸送媒体として機能させるために、灌注流体（洗浄液）を手術部位に導入する。次いで、破片を含む灌注流体は、吸引ルーメン５０を通して吸引される。吸引力は吸引源１０によって供給される。バルブ５６は、吸引ルーメン５０を通る流体の流れを制御するために備えられている。図５及び図６は、モータ５８を示し、モータは、ハンドピースの近位端５２に取り付けられた電源コード４（図５及び図６には示されていない）によってジェネレータ１に接続される。モータ５８は、エンドエフェクタ内の機械的構成要素、例えば機械的シェーバー構成要素に電力を供給するために使用される。モータ５８は、ＤＣ電気モータであってもよい。モータ５８は、モータ５８が機械的構成要素を作動させることを可能にするクラッチ型構成５９に作動可能に接続されている。クラッチ型構成５９は、機械的構成要素がモータ５８と係合及び係脱することを可能にする。

図５及び図６は、本発明のセンシング回路を達成する１つの方法を示しており、フローバルブレバー６２に接続された磁石６０と、ハンドピース３ａ内の回路基板６６上の静止位置に取り付けられたホール効果センサ６４とを有するようになっている。回路基板６６は、センシング回路のためのプロセッサとして作動する。磁石６０は、任意の磁性要素、例えば永久磁石であってよい。図５は、フローバルブ５６が開位置にあるときのシステムを図示している。図６は、フローバルブ５６が閉位置にあるときのシステムを図示している。ホール効果センサ６４は、ホール効果センサ６４を取り囲む磁場の変化を検出することによって、磁石６０の任意の相対的移動を検出することができ、その結果、フローバルブレバー６２の移動を検出することができる。これにより、フローバルブレバー６２の位置、その結果としてのフローバルブ５６の位置（すなわち、フローバルブ５６が開いているか閉じているか、又はその間のどこか）を監視することができる。図５において、磁石６０（及びレバー６２）は第１の位置にあり、結果的にバルブ５６は開いている。図６では、磁石６０（及びレバー６２）は第２の位置に移動し、その結果、バルブ５６は閉じる。これら２つの位置の間の磁石６０の動きは、ホール効果センサ６４によって検出可能であり、ホール効果センサ６４の周囲の磁場の変化を介して磁石６０の相対的な移動を検出する。ホール効果センサ６４は、位置の変化を通信するために、信号をプロセッサ６６に送信する。この信号に基づいて、プロセッサ６６は、バルブ５６が開いているか閉じているかを判断できる。ひいては、バルブ５６の状態を、ハンドピース３ａのさらなる信号を介して、又はジェネレータ１を介して、機器のユーザに伝達することができる。例えば、ＲＦシェーバー機器との関連で、ユーザが、フローバルブ５６を閉じた状態で機器のＲＦパートを使用している場合、ハンドピース３ｂは、ユーザに警告するために触覚に関するフィードバックを提供してもよい。代わりに又は追加的に、ジェネレータディスプレイ８がユーザに警告を表示してもよい。このことは、フローバルブ５６が開いているときにＲＦ性能が向上することが知られているので望ましい。

また、センシング回路は、ハンドピース３ｂ内のモータ５８が過熱しており、フローバルブ５６が閉じている場合に、ユーザにフローバルブ５６を開くように警告するのに使用されてもよい。機器を通る生理食塩水の流れは、モータ５８から潜熱を除去するのを助けることができる。

センシング回路は、関節（接合部）内の生理食塩水温度が一定点を超えないようにするために、関節内温度センサと連動して使用してもよい。関節内温度が許容できないレベルに近づいており、フローバルブ５６が閉じているために関節内の生理食塩水が使い果たされていない場合、ユーザにフローバルブ５６を開くように促すことができる。その結果、熱い生理食塩水を手術部位から除去し、関節の冷却を可能にする。

様々な実施の形態では、任意の数の磁気センシング要素６０を使用して、フローバルブ５６の状態を監視してもよい。磁場センシングに使用される技術としては、特に、サーチコイル、フラックスゲート、光学的にポンピング（励起）される、核歳差運動、ＳＱＵＩＤ、ホール効果、異方性磁気抵抗、巨大磁気抵抗、磁気トンネル接合、巨大磁気インピーダンス、磁歪／圧電複合材料、感磁気ダイオード、磁気トランジスタ、光ファイバ、磁気光学、及び微小電気機械システムベースの磁気センサが挙げられる。

磁石６０及びホール効果センサ６４センシング回路の代替例は、加速度計を使用して、フローバルブレバーの移動を監視することであろう。

本発明の概念は、さらなる実施の形態として、より広範な一式の関節鏡用機器で使用することができ、それらは特にシェーバー機器に限定されるものではない。さらなる実施の形態において、マグネットは、多くの関節鏡用機器の流動制御の可動部分に含まれてもよい。

さらなる実施の形態を提供するために、特徴の追加、削除、又は置換のいずれかの方法
による様々な改変が、上記の実施の形態になされてもよく、そのいずれか及び全てが、添
付の特許請求の範囲に包含されることが意図されている。
［第１の局面］
手術機器のためのハンドピースであって、前記ハンドピースの遠位端は手術用エンドエフェクタに結合するように構成され、前記ハンドピースは：
ハウジングと；
前記ハンドピースの前記遠位端から前記ハンドピースの近位端まで延在する、前記ハウジング内の吸引ルーメンと；
前記吸引ルーメンを通る流体の流れを制御するように構成されたフローバルブと；
前記フローバルブの位置を検出するように構成されたフローバルブ位置センシング回路と；を備える、
ハンドピース。
［第２の局面］
前記フローバルブ位置センシング回路は、前記バルブが：第１の位置、第２の位置、又は前記第１の位置と前記第２の位置の中間位置のいずれにあるかを検出する、
第１の局面に記載のハンドピース。
［第３の局面］
前記第１の位置は開位置であり、及び／又は、前記第２の位置は閉位置である、
第２の局面に記載のハンドピース。
［第４の局面］
前記フローバルブ位置センシング回路は：
前記フローバルブが前記閉位置にあるときに、前記手術機器の状態に応じて、前記開位置にあるべきであることを感知するように；及び
ユーザに前記バルブを開けるように促す信号を出力するように；構成された、
第３の局面に記載のハンドピース。
［第５の局面］
前記フローバルブは、手術部位からの生理食塩水の流量を調節するように構成された、
第１の局面～第４の局面のいずれか１項に記載のハンドピース。
［第６の局面］
前記バルブの検出された位置は、前記ハンドピースの信号を介して電気手術機器のユーザに伝達されるように構成された、
第１の局面～第５の局面のいずれか１項に記載のハンドピース。
［第７の局面］
前記バルブ位置センシング回路は、ホール効果センサを備える、
第１の局面～第６の局面のいずれか１項に記載のハンドピース。
［第８の局面］
前記ホール効果センサは、前記ハンドピースに対して静止位置にあるように構成された、
第７の局面に記載のハンドピース。
［第９の局面］
前記バルブ位置センシング回路は、磁石を更に備える、
第７の局面～第８の局面のいずれか１項に記載のハンドピース。
［第１０の局面］
前記磁石は、前記ホール効果センサが前記磁石の移動を検出できるように、前記バルブを作動させるように構成されたレバーと関連して移動するように構成された、
第９の局面記載のハンドピース。
［第１１の局面］
第１の局面～第１０の局面のいずれか１項に記載のハンドピースと；
更に、使用時に切断用付属品を作動させるように構成された、前記ハウジング内のモータと；
前記モータの温度を監視するように構成された温度センサと；を備え、
前記バルブ位置センシング回路は、前記モータの前記温度が閾値を超えたときに、前記バルブが閉じていた場合に、ユーザに警告するように構成された、
手術機器。
［第１２の局面］
第１の局面～第１１の局面のいずれか１項に記載のハンドピースを備える手術機器と；
患者の関節内の生理食塩水の温度を監視するように構成された関節内温度センサと；を備え、
前記バルブ位置センシング回路は、患者の関節内の生理食塩水の前記温度が閾値を超えたときに、前記バルブが閉じている場合に、ユーザに警告するように構成された、
手術システム。
［第１３の局面］
第１の局面～第１２の局面のいずれか１項に記載のハンドピースと；
シャフト及びエンドエフェクタを備える切断用付属品であって、前記シャフトの近位端は前記ハンドピースの前記遠位端と結合しており、及び、前記シャフトの遠位端は前記エンドエフェクタと結合している、前記切断用付属品と；を備え、
前記吸引ルーメンは、前記シャフトを通って前記エンドエフェクタまで更に延在する、
手術機器。
［第１４の局面］
第１３の局面に記載の手術機器を備え、
前記手術機器は、ＲＦ構成要素を有する電気手術機器であり、
前記バルブ位置センシング回路は、前記ＲＦ構成要素が使用されているときに、記バルブが閉じている場合に、ユーザに警告するように構成された、
電気手術機器。
［第１５の局面］
ＲＦ電気手術ジェネレータと；
第１３の局面に記載の手術機器であって、前記手術機器は電気手術機器であり、使用時に前記ＲＦ電気手術ジェネレータはＲＦ凝固又はアブレーション信号を前記エンドエフェクタに供給するように構成された、前記手術機器と；
前記吸引ルーメンに流動的に接続された吸引源と；を備える、
電気手術システム。

Claims (13)

1. 手術機器のためのハンドピースであって、前記ハンドピースの遠位端は手術用エンドエフェクタに結合するように構成され、前記ハンドピースは：
   ハウジングと；
   前記ハンドピースの前記遠位端から前記ハンドピースの近位端まで延在する、前記ハウジング内の吸引ルーメンと；
   前記吸引ルーメンを通る流体の流れを制御するように構成されたフローバルブと；
   前記フローバルブの位置を検出するように構成されたフローバルブ位置センシング回路と；を備え、
   前記フローバルブ位置センシング回路は、前記フローバルブが開位置又は閉位置にあるかどうかを検出するように構成され、
   前記フローバルブ位置センシング回路は、更に：
   前記フローバルブが前記閉位置にあるときに、前記手術機器の状態に応じて、前記開位置にあるべきであることを感知するように；及び
   前記フローバルブを開けるようにユーザに促すように構成された信号を出力するように；構成された、
   ハンドピース。
2. 前記フローバルブ位置センシング回路は、前記フローバルブが、前記開位置と前記閉位置の中間位置にあるかどうかを検出するように構成された、
   請求項１に記載のハンドピース。
3. 前記フローバルブは、手術部位からの生理食塩水の流量を調節するように構成された、
   請求項１又は請求項２に記載のハンドピース。
4. 前記フローバルブの検出された位置は、前記ハンドピースの信号を介して前記手術機器の前記ユーザに伝達されるように構成された、
   請求項１～請求項３のいずれか１項に記載のハンドピース。
5. 前記フローバルブ位置センシング回路は、ホール効果センサを備える、
   請求項１～請求項４のいずれか１項に記載のハンドピース。
6. 前記ホール効果センサは、前記ハンドピースに対して静止位置にあるように構成された、
   請求項５に記載のハンドピース。
7. 前記フローバルブ位置センシング回路は、磁石を更に備える、
   請求項５～請求項６のいずれか１項に記載のハンドピース。
8. 前記磁石は、前記ホール効果センサが前記磁石の移動を検出できるように、前記フローバルブを作動させるように構成されたレバーと関連して移動するように構成された、
   請求項７に記載のハンドピース。
9. 請求項１～請求項８のいずれか１項に記載のハンドピースと；
   更に、使用時に切断用付属品を作動させるように構成された、前記ハウジング内のモータと；
   前記モータの温度を監視するように構成された温度センサと；を備え、
   前記フローバルブ位置センシング回路は、前記モータの前記温度が閾値を超えたときに、前記フローバルブが閉じていた場合に、ユーザに警告するように構成された、
   手術機器。
10. 請求項１～請求項８のいずれか１項に記載のハンドピースを備える手術機器と；
    患者の関節内の生理食塩水の温度を監視するように構成された関節内温度センサと；を備え、
    前記フローバルブ位置センシング回路は、患者の関節内の生理食塩水の前記温度が閾値を超えたときに、前記フローバルブが閉じている場合に、ユーザに警告するように構成された、
    手術システム。
11. 請求項１～請求項８のいずれか１項に記載のハンドピースと；
    シャフト及びエンドエフェクタを備える切断用付属品であって、前記シャフトの近位端は前記ハンドピースの前記遠位端と結合しており、及び、前記シャフトの遠位端は前記エンドエフェクタと結合している、前記切断用付属品と；を備え、
    前記吸引ルーメンは、前記シャフトを通って前記エンドエフェクタまで更に延在する、
    手術機器。
12. 請求項１１に記載の手術機器を備え、
    前記手術機器は、ＲＦ構成要素を有する電気手術機器であり、
    前記フローバルブ位置センシング回路は、前記ＲＦ構成要素が使用されているときに、前記フローバルブが閉じている場合に、ユーザに警告するように構成された、
    電気手術機器。
13. ＲＦ電気手術ジェネレータと；
    請求項１１に記載の手術機器であって、前記手術機器は電気手術機器であり、使用時に前記ＲＦ電気手術ジェネレータはＲＦ凝固又はアブレーション信号を前記エンドエフェクタに供給するように構成された、前記手術機器と；
    前記吸引ルーメンに流動的に接続された吸引源と；を備える、
    電気手術システム。

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