(57)【要約】【課題】エネルギー出力を動的に制御するように構成される電気手術用発電機を提供すること。【解決手段】電力供給の出力を制御するパルス変調器と、該電力供給によって生成される出力と組織へのエネルギーの印加に応じて生成されるフィードバック信号の比較に基づいて、該パルス変調器に誤差信号を提供するように構成される、少なくとも１つの比較器と、該電力供給によって生成される該出力と該フィードバック信号との該比較に基づいて、該電力供給の該出力と並列に配置される誘導負荷への該電力供給の該出力の放電を制御するように構成される、放電回路とを備える、電気手術用発電機における貯蔵エネルギーの放電を制御するための回路。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力供給の出力を制御するパルス変調器と、
該電力供給によって生成される出力と組織へのエネルギーの印加に応じて生成されるフィードバック信号の比較に基づいて、該パルス変調器に誤差信号を提供するように構成される、少なくとも１つの比較器と、
該電力供給によって生成される該出力と該フィードバック信号との該比較に基づいて、該電力供給の該出力と並列に配置される誘導負荷への該電力供給の該出力の放電を制御するように構成される、放電回路と
を備える、電気手術用発電機における貯蔵エネルギーの放電を制御するための回路。
【請求項２】
前記誤差信号は、前記電力供給によって生成される前記出力よりも小さい前記フィードバック信号に基づいて生成される、請求項１に記載の電気手術用発電機における貯蔵エネルギーの放電を制御するための回路。
【請求項３】
前記放電回路は、前記誘導負荷へ前記電力供給の前記出力を放電するように構成される、第１の切替構成要素と、該誘導負荷への該出力の該放電に基づいて該第１の切替構成要素の切替を制御するように構成される、第２の切替構成要素とを含む、請求項１または２に記載の電気手術用発電機における貯蔵エネルギーの放電を制御するための回路。
【請求項４】
前記放電回路は、前記第１の切替構成要素と接地との間で直列に接続される抵抗素子をさらに含む、請求項３に記載の電気手術用発電機における貯蔵エネルギーの放電を制御するための回路。
【請求項５】
前記第２の切替構成要素の切替は、前記電力供給の前記出力の前記放電によって生成される、前記抵抗素子の電圧によって制御される、請求項４に記載の電気手術用発電機における貯蔵エネルギーの放電を制御するための回路。
【請求項６】
前記放電回路は、前記電力供給によって生成される前記出力と前記フィードバック信号との比較に基づいて、前記第１の切替構成要素を切り替えるように構成される、少なくとも１つの比較器を含む、請求項３、４、または５のいずれか一項に記載の電気手術用発電機における貯蔵エネルギーの放電を制御するための回路。
【請求項７】
前記第１および第２の切替構成要素のうちの少なくとも１つは、トランジスタである、請求項３、４、５、または６のいずれか一項に記載の電気手術用発電機における貯蔵エネルギーの放電を制御するための回路。
【請求項８】
前記トランジスタは、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）、および絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）から成る群より選択される、請求項７に記載の電気手術用発電機における貯蔵エネルギーの放電を制御するための回路。
【請求項９】
前記放電回路は、前記誘導負荷からの電流を方向付けるように構成される、少なくとも１つのダイオードをさらに含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の電気手術用発電機における貯蔵エネルギーの放電を制御するための回路。
【請求項１０】
インダクタと、コンデンサとを備える、電力供給出力フィルタをさらに備える、請求項１〜９のいずれか一項に記載の電気手術用発電機における貯蔵エネルギーの放電を制御するための回路。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの比較器は、演算増幅器である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の電気手術用発電機における貯蔵エネルギーの放電を制御するための回路。
【請求項１２】
前記パルス変調器は、パルス幅変調器である、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の電気手術用発電機における貯蔵エネルギーの放電を制御するための回路。
【請求項１３】
前記パルス変調器は、位相シフト変調器である、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の電気手術用発電機における貯蔵エネルギーの放電を制御するための回路。
【請求項１４】
電力供給の出力を制御するパルス変調器と、
該電力供給によって生成される出力と組織へのエネルギーの印加に応じて生成されるフィードバック信号との比較に基づいて、該パルス変調器に誤差信号を提供するように構成される、少なくとも１つの比較器と、
フィードバック信号が該出力信号よりも小さい場合に、該電力供給の該出力を該電力供給の該出力と並列に配置される誘導負荷へ放電するように構成される、第１の切替構成要素と、該誘導負荷への該出力の該放電に基づいて、該第１の切替構成要素の切替を制御するように構成される、第２の切替構成要素とを有する、放電回路と
を備える、電気手術用発電機における貯蔵エネルギーの放電を制御するための回路。
【請求項１５】
前記パルス変調器によって制御されるフルブリッジ電力段をさらに備え、該フルブリッジ電力段は、前記電力供給の前記出力に直流を提供するように構成される、請求項１４に記載の電気手術用発電機における貯蔵エネルギーの放電を制御するための回路。
【請求項１６】
インダクタと、コンデンサとを備える、電力供給出力フィルタをさらに備える、請求項１５に記載の電気手術用発電機における貯蔵エネルギーの放電を制御するための回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（背景）
（技術分野）
本開示は、電気手術用システムおよび方法に関し、より具体的には、エネルギー出力を動的に制御するように構成される電気手術用発電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
（関連出願の背景）
電気手術は、組織を切断、密封、切除、または凝固するように、手術部位への高無線周波数電流の印加を伴う。単極性電気手術では、電源または活性電極が、電気手術用発電機から無線周波数エネルギーを送達し、リターン電極が発電機に電流を戻す。単極性電気手術では、電源電極は、典型的には、外科医によって保持され、治療される組織に適用される手術器具の一部である。患者のリターン電極は、発電機に電流を戻すように、活性電極から遠隔に設置される。
【０００３】
双極性電気手術では、例えば、電気手術用鉗子といった、手持ち式器具が、典型的には、２つの電極を持つ。手持ち式器具の電極のうちの一方は、活性電極として機能し、他方は、リターン電極として機能する。リターン電極は、電気回路が２つの電極の間に形成されるように、活性（すなわち、電流供給）電極に極めて接近して設置される。こうして、印加された電流は、２つの電極の間に位置付けられた身体組織に限定される。
【０００４】
従来の電気手術用発電機は、電力供給によって生成されるＤＣエネルギーをＲＦエネルギーに変換する、無線周波数（ＲＦ）出力段に接続される、高電圧直流電力供給を含む。電力供給は、ＤＣエネルギーから望ましくない周波数（例えば、雑音）を実質的に排除し、大量のエネルギーを貯蔵する、出力フィルタを含む。ＲＦエネルギーの印加中の迅速な組織乾燥は、電源が組織インピーダンスの動的変化に応じて供給されたエネルギー投与量を迅速に変えることができないときに、組織部位における過剰なエネルギー投与量による、患者熱傷の危険の可能性を生成する。乾燥によって引き起こされる、組織インピーダンスレベルの上昇は、エネルギー源を無負荷にし、出力フィルタにおける大量の貯蔵エネルギーにより、組織に送達されるエネルギーを持続する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（要旨）
本開示の一実施形態によれば、電気手術用発電機における貯蔵エネルギーの放電を制御するための回路は、電力供給の出力を制御するパルス変調器を含む。少なくとも１つの比較器は、電力供給によって生成される出力と組織へのエネルギーの印加に応じて生成されるフィードバック信号の比較に基づいて、パルス変調器に誤差信号を提供するように構成される。放電回路は、電力供給出力とフィードバック信号の比較に基づいて、電力供給の出力と並列に配置される誘導負荷への電力供給の出力の放電を制御するように構成される。
【０００６】
本開示の別の実施形態によれば、電気手術用発電機における貯蔵エネルギーの放電を制御するための回路は、電力供給の出力を制御するパルス変調器を含む。少なくとも１つの比較器は、電力供給によって生成される出力と組織へのエネルギーの印加に応じて生成されるフィードバック信号の比較に基づいて、パルス変調器に誤差信号を提供するように構成される。放電回路は、フィードバック信号が電力供給出力よりも小さい場合に、電力供給の出力と並列に配置される誘導負荷へ電力供給の出力を放電するように構成される、第１の切替構成要素と、誘導負荷への出力の放電率に基づいて、第１の切替構成要素の切替を制御するように構成される、第２の切替構成要素とを有する。
【０００７】
本開示はまた、電気手術用発電機における貯蔵エネルギーの放電を制御するための方法も提供する。方法は、電力供給の出力に貯蔵されるエネルギーを組織に印加するステップを含む。方法はまた、感知した組織特性および感知したエネルギー送達特性（すなわち、電力、電圧、電流、時間等）のうちの少なくとも１つに基づいて、少なくとも１つの制御信号を生成するステップを含む。方法はまた、少なくとも１つの制御信号と出力に貯蔵されるエネルギーの比較に基づいて、誤差信号を生成するステップも含む。方法はまた、出力に貯蔵されるエネルギーと制御信号の比較に基づいて、電力供給の出力と並列な誘導負荷へと貯蔵エネルギーを放電するステップも含む。
【０００８】
例えば、本発明は、以下の項目を提供する。
【０００９】
（項目１）
電力供給の出力を制御するパルス変調器と、
該電力供給によって生成される出力と組織へのエネルギーの印加に応じて生成されるフィードバック信号の比較に基づいて、該パルス変調器に誤差信号を提供するように構成される、少なくとも１つの比較器と、
該電力供給によって生成される該出力と該フィードバック信号との該比較に基づいて、該電力供給の該出力と並列に配置される誘導負荷への該電力供給の該出力の放電を制御するように構成される、放電回路と
を備える、電気手術用発電機における貯蔵エネルギーの放電を制御するための回路。
【００１０】
（項目２）前記誤差信号は、前記電力供給によって生成される前記出力よりも小さい前記フィードバック信号に基づいて生成される、上記項目に記載の電気手術用発電機における貯蔵エネルギーの放電を制御するための回路。
【００１１】
（項目３）前記放電回路は、前記誘導負荷へ前記電力供給の前記出力を放電するように構成される、第１の切替構成要素と、該誘導負荷への該出力の該放電に基づいて該第１の切替構成要素の切替を制御するように構成される、第２の切替構成要素とを含む、上記項目のいずれか一項に記載の電気手術用発電機における貯蔵エネルギーの放電を制御するための回路。
【００１２】
（項目４）前記放電回路は、前記第１の切替構成要素と接地との間で直列に接続される抵抗素子をさらに含む、上記項目のいずれか一項に記載の電気手術用発電機における貯蔵エネルギーの放電を制御するための回路。
【００１３】
（項目５）前記第２の切替構成要素の切替は、前記電力供給の前記出力の前記放電によって生成される、前記抵抗素子の電圧によって制御される、上記項目のいずれか一項に記載の電気手術用発電機における貯蔵エネルギーの放電を制御するための回路。
【００１４】
（項目６）前記放電回路は、前記電力供給によって生成される前記出力と前記フィードバック信号との比較に基づいて、前記第１の切替構成要素を切り替えるように構成される、少なくとも１つの比較器を含む、上記項目のいずれか一項に記載の電気手術用発電機における貯蔵エネルギーの放電を制御するための回路。
【００１５】
（項目７）前記第１および第２の切替構成要素のうちの少なくとも１つは、トランジスタである、上記項目のいずれか一項に記載の電気手術用発電機における貯蔵エネルギーの放電を制御するための回路。
【００１６】
（項目８）前記トランジスタは、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）、および絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）から成る群より選択される、上記項目のいずれか一項に記載の電気手術用発電機における貯蔵エネルギーの放電を制御するための回路。
【００１７】
（項目９）前記放電回路は、前記誘導負荷からの電流を方向付けるように構成される、少なくとも１つのダイオードをさらに含む、上記項目のいずれか一項に記載の電気手術用発電機における貯蔵エネルギーの放電を制御するための回路。
【００１８】
（項目１０）インダクタと、コンデンサとを備える、電力供給出力フィルタをさらに備える、上記項目のいずれか一項に記載の電気手術用発電機における貯蔵エネルギーの放電を制御するための回路。
【００１９】
（項目１１）前記少なくとも１つの比較器は、演算増幅器である、上記項目のいずれか一項に記載の電気手術用発電機における貯蔵エネルギーの放電を制御するための回路。
【００２０】
（項目１２）前記パルス変調器は、パルス幅変調器である、上記項目のいずれか一項に記載の電気手術用発電機における貯蔵エネルギーの放電を制御するための回路。
【００２１】
（項目１３）前記パルス変調器は、位相シフト変調器である、上記項目のいずれか一項に記載の電気手術用発電機における貯蔵エネルギーの放電を制御するための回路。
【００２２】
（項目１４）
電力供給の出力を制御するパルス変調器と、
該電力供給によって生成される出力と組織へのエネルギーの印加に応じて生成されるフィードバック信号との比較に基づいて、該パルス変調器に誤差信号を提供するように構成される、少なくとも１つの比較器と、
フィードバック信号が該出力信号よりも小さい場合に、該電力供給の該出力を該電力供給の該出力と並列に配置される誘導負荷へ放電するように構成される、第１の切替構成要素と、該誘導負荷への該出力の該放電に基づいて、該第１の切替構成要素の切替を制御するように構成される、第２の切替構成要素とを有する、放電回路と
を備える、電気手術用発電機における貯蔵エネルギーの放電を制御するための回路。
【００２３】
（項目１５）前記パルス変調器によって制御されるフルブリッジ電力段をさらに備え、該フルブリッジ電力段は、前記電力供給の前記出力に直流を提供するように構成される、上記項目のいずれか一項に記載の電気手術用発電機における貯蔵エネルギーの放電を制御するための回路。
【００２４】
（項目１６）インダクタと、コンデンサとを備える、電力供給出力フィルタをさらに備える、上記項目のいずれか一項に記載の電気手術用発電機における貯蔵エネルギーの放電を制御するための回路。
【００２５】
（摘要）
電気手術用発電機における貯蔵エネルギーの放電を制御するための回路は、電力供給の出力を制御するパルス変調器を含む。少なくとも１つの比較器は、電力供給によって生成される出力信号と組織へのエネルギーの印加に応じて生成されるフィードバック信号との比較に基づいて、パルス変調器に誤差信号を提供するように構成される。放電回路は、出力信号とフィードバック信号との比較に基づいて、電力供給の出力と並列に配置される誘導負荷への電力供給の出力の放電を制御するように構成される。放電回路は、組織へのエネルギーの印加に応じて生成されるフィードバック信号に基づいて、電力供給および送達されるＲＦエネルギーをリアルタイムで制御することによって、送達される電気手術用エネルギーの迅速な反応および時間割合制御を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
図面を参照して、本開示の種々の実施形態を本明細書で説明する。
【図１Ａ】図１Ａは、本開示の一実施形態による、単極性電気手術用システムの概略ブロック図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本開示の一実施形態による、双極性電気手術用システムの概略ブロック図である。
【図２】図２は、本開示の一実施形態による、発電機の概略ブロック図である。
【図３】図３は、本開示の一実施形態による、電力供給の回路図である。
【図４】図４は、本開示の一実施形態による、電気手術用発電機の出力に貯蔵されるエネルギーの放電を制御するための方法のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
（詳細な説明）
添付図面を参照して、本開示の特定の実施形態を下記に説明する。以下の説明では、無駄に本開示をあいまいにすることを回避するために、周知の機能または構成を詳細に説明しない。
【００２８】
一般に、本開示は、治療中に組織に送達されるＲＦエネルギーに供給される電力のレベルをリアルタイムで調節するために、制御された切替回路を利用して、誘導エネルギー転移を通して貯蔵出力エネルギーを迅速に方向変換するように構成される、電力供給を含む、電気手術用発電機を提供する。
【００２９】
より具体的には、発電機が、迅速な組織乾燥による組織の増加したインピーダンスを感知すると、本開示の発電機は、いわゆる「放電」回路の使用を通して、組織に印加される治療エネルギーの量をリアルタイムで制御することができる。放電回路は、制御器によって生成されるフィードバック信号に基づいて、電力供給の出力フィルタに貯蔵されるエネルギーを誘導負荷の中へ放電することによって、組織に送達される電気手術用エネルギーの迅速な反応および時間割合制御を提供する。フィードバック信号は、感知した組織特性（例えば、インピーダンス）および／またはエネルギー特性（例えば、電圧、出力エネルギーレベル等）に基づいてもよい。この制御は、組織を治療するように、標的治療エネルギーレベルのより正確な印加を提供する。
【００３０】
本開示による発電機は、血管密封手技を含む、双極性および単極性電気手術手技を行うことができる。発電機は、種々の電気手術用器具（例えば、単極性活性電極、リターン電極、双極性電気手術用鉗子、足踏みスイッチ等）と連動するための複数の出力を含んでもよい。さらに、発電機は、種々の電気手術モード（例えば、切断、混成、分割等）および手技（例えば、単極性、双極性、血管密封、アブレーション）に特に適した無線周波数電力を生成するために構成される、電子回路を含む。
【００３１】
図１Ａは、本開示の一実施形態による、単極性電気手術用システムの略図である。システムは、電気手術用切断プローブ、アブレーション電極等となり得る、１つ以上の活性電極３を含む単極性電気手術用器具２を含む。電気手術用ＲＦエネルギーは、発電機２０の活性端子３０（図２）に接続される供給線４を介して、発電機２０によって器具２に供給され、器具２が組織を凝固、切除、および／あるいは治療できるようにする。エネルギーは、発電機２０のリターン電極６を通り、戻り線８を介して、戻り端子３２（図２）において発電機２０に戻される。活性端子３０および戻り端子３２は、それぞれ供給線４および戻り線８の端に配置される、器具２およびリターン電極６のプラグ（明示的に図示せず）と連動するように構成される、コネクタである。
【００３２】
本開示は、単極性または双極性電気手術用システムのいずれかととともに使用するために適合されてもよい。図１Ｂは、対向する顎部材５０および５５を有する電気手術用鉗子１０を含む、本開示による双極性電気手術用システムを示す。鉗子１０は、その遠位端に配置されるエンドエフェクタアセンブリ４０を有する、シャフト部材６４を含む。エンドエフェクタアセンブリ４０は、顎部材５０および５５が他方に対して離間した第１の位置から、顎部材５０および５５がその間で組織を把持するように協働する閉鎖位置へ可動である、２つの顎部材５０および５５を含む。顎部材５０および５５のそれぞれは、その間で保持される組織を通して電気手術用エネルギーを伝達する、発電機２０に接続される、導電性密封板１１２および１２２をそれぞれ含む。
【００３３】
活性およびリターン電極の役割を果たす、導電性密封板１１２および１２２は、活性および戻り端子３０、３２（図２）に連結される供給線および戻り線を含むケーブル２３を通して、発電機２０に接続される。電気手術用鉗子１０は、ケーブル２３の端に配置されるプラグ９２を介して、活性および戻り端子３０および３２（例えば、ピン）において発電機２０に連結され、プラグは、供給および戻り線からの接触を含む。電気手術用ＲＦエネルギーは、活性電極に接続される供給線を介して、発電機２０によって鉗子１０に供給され、リターン電極に接続される戻り線を通して戻される。
【００３４】
鉗子１０は、概して、筐体６０と、可動ハンドル６２および筐体６０と一体化しているハンドル７２を含む、ハンドルアセンブリ７４とを含む。ハンドル６２は、エンドエフェクタアセンブリ４０を作動させて組織を把持および治療するように、ハンドル７２に対して可動である。鉗子１０はまた、エンドエフェクタアセンブリ４０に機械的に係合する遠位端６８と、筐体６０の遠位端に配置される回転アセンブリ８０に近接して筐体６０に機械的に係合する近位端６９とを有する、シャフト６４も含む。
【００３５】
図１Ｂを参照すると、発電機２０は、発電機２０を制御するための好適な入力制御機器（例えば、ボタン、アクティベータ、スイッチ、タッチスクリーン等）を含む。加えて、発電機２０は、外科医に種々の出力情報（例えば、強度設定、治療完了指標等）を提供するための１つ以上の表示画面を含む。制御機器により、外科医は、ＲＦエネルギーの電力、波形、および他のパラメータを調整して、特定の作業（例えば、凝固、組織密封、止血を伴う分割等）に好適な所望の波形を達成できるようになる。さらに、鉗子１０は、発電機２０のある入力制御機器には冗長であり得る、複数の入力制御機器を含んでもよい。鉗子１０に入力制御機器を設置することにより、発電機２０との相互作用を必要とせずに、手術手技中にＲＦエネルギーパラメータのより容易でより速い修正を可能にする。
【００３６】
図２は、制御器２４と、電力供給２７と、ＲＦ出力段２８と、センサモジュール２２とを有する、発電機２０の概略ブロック図を示す。電力供給２７は、ＲＦ出力段２８にＤＣ電力を提供してもよく、次いでＲＦ出力段２８は、ＤＣ電力をＲＦエネルギーに変換し、鉗子１０にＲＦエネルギーを送達する。制御器２４は、揮発型メモリ（例えば、ＲＡＭ）および／または不揮発型メモリ（例えば、フラッシュメディア、ディスクメディア等）であってもよい、メモリ２６を有する、マイクロプロセッサ２５を含む。マイクロプロセッサ２５は、開および／または閉制御ループスキームのいずれかに従って、マイクロプロセッサ２５が発電機２０の出力を制御できるようにする、電力供給２７および／またはＲＦ出力段２８に接続される出力ポートを含む。
【００３７】
閉ループ制御スキームは、概して、フィードバック制御ループを含み、センサモジュール２２は、制御器２４にフィードバック（すなわち、組織インピーダンス、組織温度、出力電流および／または電圧等の、種々の組織パラメータを感知する、１つ以上の感知機構から取得される情報）を提供する。次いで、制御器２４は、電力供給２７に信号伝達し、それは次いで、ＲＦ出力段に供給されるＤＣ電力をそれに応じて調整する。制御器２４はまた、発電機２０および／または鉗子１０の入力制御機器から入力信号を受信する。制御器２４は、発電機２０の電力出力を調整するために入力信号を利用し、および／または、他の制御機能を果たすよう発電機２０に指示する。
【００３８】
マイクロプロセッサ２５は、センサモジュール２２によって受信されるデータを処理するため、およびそれに応じて発電機２０へと制御信号を出力するためのソフトウェア命令を実行することが可能である。制御器２４によって実行可能なソフトウェア命令は、制御器２４のメモリ２６に記憶される。
【００３９】
制御器２４は、マイクロプロセッサ２５ではなく、またはそれと組み合わせて、感知した値を処理し、発電機２０に送信される制御信号を判定するための、アナログおよび／または論理回路を含んでもよい。
【００４０】
センサモジュール２２は、種々の特性または条件、例えば、組織インピーダンス、組織部位における電圧、組織部位における電流等を感知するために戦略的に位置する、複数のセンサ（明示的に図示せず）を含んでもよい。センサには、制御器２４に情報を伝送するためのリードが提供される（または無線である）。センサモジュール２２は、複数のセンサから情報を受信する制御回路を含んでもよく、制御器２４に情報および情報源（例えば、情報を提供する特定のセンサ）を提供する。
【００４１】
より具体的には、センサモジュール２２は、手術部位において印加された電圧および電流に関するリアルタイム値を感知するために、リアルタイム電圧感知システム（明示的に図示せず）と、リアルタイム電流感知システム（明示的に図示せず）とを含んでもよい。加えて、手術部位において印加された電圧および電流に対するＲＭＳ値を感知および導出するために、ＲＭＳ電圧感知システム（明示的に図示せず）およびＲＭＳ電流感知システム（明示的に図示せず）が含まれてもよい。
【００４２】
測定または感知した値は、感知した値および組織インピーダンスの変化を判定するように、センサモジュール２２中の回路および／またはプロセッサ（明示的に図示せず）によって、および／または制御器２４によってのいずれかで、さらに処理される。組織インピーダンスおよびその変化は、組織の電圧および／または電流を測定し、次いで、その経時的な変化を計算することによって、判定されてもよい。次いで、測定および計算した値は、種々の組織のタイプ、手技、器具等と関連する、既知または所望の電圧または電流と比較されてもよい。これは、電気手術用出力を駆動して、所望のインピーダンスおよび／またはインピーダンス値の変化を達成するために使用されてもよい。手術手技が進行するにつれて、組織インピーダンスは、発電機出力の調整、ならびに手術部位における組織からの液体（例えば、蒸気泡）の除去および復活に応じて変動する。制御器２４は、組織インピーダンスおよび組織インピーダンスの変化を監視し、それに応じて発電機２０の出力を調整して、所望であり最適な電気手術効果を達成する。
【００４３】
図３を参照すると、切替回路１４５と直列の制御回路１００を含む、電力供給２７のブロック図が示されている。制御回路１００は、それぞれ正および負の入力ピン＋Ａ１および−Ａ１を有する、第１の比較器１１０（例えば、演算増幅器）を含む。正の入力ピン＋Ａ１は、センサモジュール２２によって提供される、いずれか１つ以上の組織パラメータに基づく、制御器２４から印加された制御信号（例えば、可変ＤＣ電圧）を受信するように構成される。負の入力ピン−Ａ１は、以下でさらに詳細に論議されるように、入力ピン＋Ａ１の印加された制御信号に合致するように、（例えば、ＲＦ出力段２８に接続される）電源出力の比例的に拡大縮小されたフィードバック電圧を受信するように構成される。
【００４４】
電源出力が印加された制御信号に合致できない時、正および負の入力ピン＋Ａ１および−Ａ１における、得られる電圧差は、第１の比較器１１０にアナログ誤差信号（例えば、アナログ電圧）を出力させてパルス変調器（「ＰＭ」）１１５を駆動する。ＰＭは、例えば、パルス幅変調器、位相シフト変調器、またはアナログ誤差信号をデジタルパルス制御信号に変換するための、当技術分野で公知である任意のそのようなデバイスであってもよい。ＰＭ１１５は、アナログ誤差信号をデジタルパルス制御信号（例えば、デジタル電圧）に変換し、一方のハーフブリッジの切替を他方に対して位相シフトすることによって、フルブリッジ電力段１２０の制御を実施する。それは、定周波数パルス幅変調が高周波数において高効率を提供できるようにし、電圧モードまたは電流モード制御器のいずれかとして使用することができる。より具体的には、ＡＣ／ＤＣ変換器１２５は、（例えば、ＡＣ線電圧からの）利用可能なＡＣ信号をＤＣ信号に変換してフルブリッジ電力段１２０を駆動し、次に、その出力は、制御器２４からの印加された制御信号を反映するようにデジタルパルス制御信号によって制御される。フルブリッジ電力段１２０の得られる制御された出力は、インダクタ１３２および出力コンデンサ１３４を有する出力フィルタ１３０（例えば、ローパスフィルタ）を駆動して、出力コンデンサ１３４のＤＣ出力電圧Ｖｃを生成する。得られる出力電圧Ｖｃは、ＲＦ出力段２８によってＲＦエネルギーに変換され、電気手術用器具に出力される。フィードバック補償器１４０は、出力電圧Ｖｃ（例えば、ＲＦ出力段２８への入力）を連続的に監視し、次に、制御器２４からの印加された制御信号に合致するように、電源出力の比例的に拡大縮小されたフィードバックを第１の比較器１１０の入力ピン−Ａ１に提供する。
【００４５】
図３を続けて参照すると、エネルギーの放電は、以下でさらに詳細に論議されるように、エネルギーを放電するために、出力コンデンサ１３４と並列な第１の切替構成要素１６０を使用してインダクタ１５０を切り替える、能動放電回路（ＡＤＣ；電力供給２７の構成要素である）１４５を使用して、リアルタイムで達成される。ＡＤＣ１４５は、第１の比較器１１０の正および負の入力ピン＋Ａ１および−Ａ２にそれぞれ動作可能に連結される、負および正の入力ピン−Ａ２および＋Ａ２を有する第２の比較器１８０（例えば、演算増幅器）を含む。こうして、第２の比較器１８０の入力ピン−Ａ２および＋Ａ２は、正の入力ピン＋Ａ１上の制御器２４からの印加された制御信号と負の入力ピン−Ａ１上の電源出力の比例的に拡大縮小されたフィードバックの差異を連続的に監視する。
【００４６】
誘導負荷１５０（例えば、インダクタ）は、出力フィルタ１３０と並列に、かつ第１の切替構成要素１６０と直列に接続される。第１の切替構成要素１６０は、常時オフであり、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）、継電器、または同等物等のトランジスタであってもよい。第１の抵抗素子１６２は、第１の切替構成要素１６０および接地１６８と直列であり、それはソースフォロワ回路として知られている。ソースフォロワは、第１の抵抗素子１６２、切替構成要素１６０、およびインダクタ１５０を通って流れる電流の量を制限する。
【００４７】
印加された制御信号よりも大きい電源出力の場合（すなわち、−Ａ１＞＋Ａ１）、切替回路１４５は、電源出力が印加された制御信号に合致する（すなわち、−Ａ１＝＋Ａ１）まで、電源２７の貯蔵出力エネルギーを迅速に方向変換してＲＦ出力段２８から離すために、誘導エネルギー転移を利用する。より具体的には、第２の比較器１８０は、第１の切替構成要素１６０を閉鎖するのに十分な電圧を駆動して、出力コンデンサ１３４から誘導負荷１５０へ貯蔵エネルギーを放電する。第１の切替構成要素１６０の起動は、誘導負荷１５０および第１の抵抗素子１６２を通ってコンデンサ１３４から接地１６８へ伝導電流ＩＱ１を放電させ、対応する電圧ＶＬｒおよびＶＲ１をそれぞれ生成する。つまり、第１の切替構成要素１６０のスイッチが入っている間に、誘導負荷１５０は、電源出力が印加された制御信号に再び合致する（すなわち、−Ａ１＝＋Ａ１）まで、出力コンデンサ１３４によって放電されるエネルギーを吸収して出力電圧Ｖｃを迅速に減少させる。この合致条件下で、第２の比較器１８０はもはや十分な駆動電圧を提供しなくなり、第１の切替構成要素１６０を常時オフ位置に戻らせて、誘導負荷１５０を通る伝導電流ＩＱ１の流れを遮断する。誘導負荷１５０を通る電流の流れの遮断は、それの電圧の逆電磁力により、誘導負荷１５０上の磁束場を崩壊させる（例えば、いわゆる「逆ＥＭＦ効果」）。逆ＥＭＦ電圧は、誘導負荷１５０と分路において接続されるダイオード１５５をオンにして、ダイオード１５５が順方向バイアスをかけられ、インダクタ１５０の磁束および伝導電流がゼロにリセットされるための経路を提供する。加えて、この過程は、逆ＥＭＦ電圧がＡＤＣ１４５の他の構成要素（例えば、第１の切替構成要素１６０、第１の抵抗素子１６２等）への損傷および／またはストレスを引き起こすのに十分なレベルまで増加することを防止する。
【００４８】
ＡＤＣ１４５は、第１の切替構成要素１６０のいわゆる「ターンオン制限」を提供して誘導負荷１５０を通る伝導電流ＩＱ１を制御する、第２の常時オフ切替構成要素１７０を含む。より具体的には、第２の切替構成要素１７０は、伝導電流ＩＱ１によって引き起こされる、第１の抵抗素子１６２の電圧降下ＶＲ１を監視するように動作する。抵抗器１６４および１６６は、構成要素１７０のターンオン制限の閾値を確立する。第１の切替構成要素１６０を通る伝導電流ＩＱ１が増加するにつれて、第１の抵抗素子１６２の電圧降下ＶＲ１は、増加して第２の切替構成要素１７０をオンに駆動し、その時に構成要素１７０のターンオン制限の閾値に到達する。第２の切替構成要素１７０のターンオンは、第１の切替構成要素１６０に印加される駆動電圧を、第２の比較器１８０からの定常値まで効果的に低減し、それにより、第１の切替構成要素１６０を通る電流の流れを調節する。第１の切替構成要素１６０の得られる低減した駆動電圧は、第１の切替構成要素１６０を通り、したがって第１の抵抗素子１６２を通る伝導電流ＩＱ１の流れを安定化し、それにより、それの電圧降下ＶＲ１を調節する。こうして、出力コンデンサ１３４の出力電圧Ｖｃは、以下の方程式（１）によって表される増分時間変化率で放電する。
【００４９】
【数１】
2010057926.tif 000002
式中、
Ｖｃは、コンデンサ１３４の出力電圧であり、
Ｃは、コンデンサ１３４の静電容量であり、
ＩＱ１は、誘導負荷１５０を通る伝導電流である。
【００５０】
図示した実施形態では、第２の切替素子１７０をオンにするのに十分な第１の抵抗素子１６２の所望の割合の電圧降下ＶＲ１を設定するために、１つ以上の抵抗素子１６４および１６６が利用される。つまり、抵抗素子１６４および１６６のそれぞれは、第２の切替構成要素１７０がオンになる、第１の抵抗素子１６２の電圧降下ＶＲ１の割合を変動させるように、種々の抵抗値の抵抗素子と交換されてもよい。例えば、抵抗素子１６４および１６６の組み合わせによって提供される抵抗比は、第２の切替構成要素１７０をオンにするために必要な電圧降下ＶＲ１の割合を調整する。単一抵抗素子（明示的に図示せず）、または代替として、並列および／または直列である複数の抵抗素子（明示的に図示せず）が、実質的に同じ目的を達成するように、第１の切替構成要素１６０と第２の切替構成要素１７０との間の抵抗素子１６４および１６６に取って代わってもよいという点で、図３の抵抗素子１６４および１６６は例証にすぎない。
【００５１】
第１の切替構成要素１６０と第２の比較器１８０の出力との間の緩衝器１７２（例えば、１つ以上の抵抗器）は、第２の切替構成要素１７０がオンになると、その間に分離緩衝器を提供する。図３で見られるように、緩衝器１７２がないと、第２の比較器１８０の出力は、第２の切替構成要素１７０の閉鎖により、接地１６８に短絡される。こうして、緩衝器１７２は、第２の切替構成要素１７０の閉鎖中に、第２の比較器１８０上のいわゆる「過電流」状態を防止するように動作する。
【００５２】
図４は、電気手術用発電機の出力に貯蔵されるエネルギーの放電を制御するための方法２００を図示する。ステップ２１０では、エネルギーが組織に供給される。より具体的には、電力供給２７がＲＦ出力段２８にＤＣ電力を提供する。ＲＦ出力段２８は、ＤＣ電力をＲＦエネルギーに変換し、組織にＲＦエネルギーを送達する（例えば、鉗子１０を介して）。ステップ２２０では、いずれか１つ以上の感知した組織および／またはエネルギー特性に基づいて、センサモジュール２２が制御器２４へのフィードバック信号を生成する。ステップ２３０では、センサフィードバック信号に応じて制御器２４によって生成される制御電圧と、フィードバック補償器１４０によってサンプリングされる出力電圧Ｖｃの比較が行われる。ステップ２４０では、ステップ２３０の比較に基づいて、誤差信号が第１の比較器１１０によって生成され、ＰＭ１１５に提供される。ＰＭ１１５は、いずれか１つ以上の感知した組織および／またはエネルギー特性に基づいて、フルブリッジ電力段１２０を駆動してコンデンサ１３４上で出力電圧Ｖｃを発生させる。ステップ２５０では、いずれか１つ以上の感知した組織および／またはエネルギー特性に基づいて、組織に送達される必要なＲＦエネルギーの低減に応じて、誘導負荷１５０を使用して電力供給２７の貯蔵エネルギーを方向変換することによって、切替回路１４５が出力コンデンサ１３４の放電を制御する。センサモジュール２２は、低減したＲＦエネルギー需要に関して制御器２４にフィードバックを提供し、次いで、それにより、制御器２４は、電力供給２７に低減した制御電圧を伝える。比較器１８０は、−Ａ２が＋Ａ２よりも小さい、低減した制御電圧を自動的に監視して、スイッチ１６０をオンに駆動する。スイッチ１６０のターンオンは、出力コンデンサ１３４の貯蔵エネルギーを方向変換する。結果として、電力供給２７における方向変換された貯蔵エネルギーは、出力電圧Ｖｃを低下させ、ＲＦ出力段２８の送達されるＲＦエネルギーを迅速に低減する。
【００５３】
本開示のいくつかの実施形態を図面で示し、および／または本明細書で論議したが、本開示は当技術分野が許容する程度に範囲が広く、かつ本明細書が同様に読まれることを目的とするため、本開示がそれに限定されることを目的としない。したがって、上記の説明は、限定的として解釈されるべきではないが、特定の実施形態の例示としてのみ解釈されたい。当業者であれば、本明細書に添付される請求項の範囲および精神内で他の修正を構想するであろう。
【図１Ａ】
2010057926.tif 000003
【図１Ｂ】
2010057926.tif 000004
【図２】
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【図３】
2010057926.tif 000006
【図４】
2010057926.tif 000007
【外国語明細書】
2010057926000001.pdf