(57)【要約】【課題】ＤＣ−ＤＣバック変換器とＤＣ−ＡＣブースト変換器とを有する電気外科ジェネレータによって生成された電気外科波形を制御するためのシステム、方法、および装置を提供すること。【解決手段】電気外科ジェネレータであって、該電気外科ジェネレータは、ＤＣ波形を出力するように構成されているＤＣ−ＤＣバック変換器と、該ＤＣ−ＤＣバック変換器と結合されているＤＣ−ＡＣブースト変換器と、該ＤＣ−ＤＣバック変換器およびＤＣ−ＡＣブースト変換器と結合されているコントローラであって、該コントローラは、該第１のデューティサイクルおよび該第２のデューティサイクルを調節することにより、一定電流モード、一定電圧モード、または一定電力モードのうちの少なくとも１つで、該少なくとも１つの電気外科波形を動作させるように構成されている、コントローラとを備えている、電気外科ジェネレータ。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気外科ジェネレータであって、該電気外科ジェネレータは、
ＤＣ波形を出力するように構成されているＤＣ−ＤＣバック変換器であって、該ＤＣ−ＤＣバック変換器は、第１のデューティサイクルで動作させられる少なくとも１つの第１の切り換え素子を含む、ＤＣ−ＤＣバック変換器と、
該ＤＣ−ＤＣバック変換器と結合されているＤＣ−ＡＣブースト変換器であって、該ＤＣ−ＡＣブースト変換器は、第２のデューティサイクルで動作させられる少なくとも１つの第２の切り換え素子を含み、該ＤＣ波形を変換することにより少なくとも１つの電気外科波形を生成するように構成されている、ＤＣ−ＡＣブースト変換器と、
該ＤＣ−ＤＣバック変換器およびＤＣ−ＡＣブースト変換器と結合されているコントローラであって、該コントローラは、該第１のデューティサイクルおよび該第２のデューティサイクルを調節することにより、一定電流モード、一定電圧モード、または一定電力モードのうちの少なくとも１つで、該少なくとも１つの電気外科波形を動作させるように構成されている、コントローラと
を備えている、
電気外科ジェネレータ。
【請求項２】
電気外科ジェネレータであって、該電気外科ジェネレータは、
ＤＣ波形を出力するように構成されているＤＣ−ＤＣバック変換器であって、該ＤＣ−ＤＣバック変換器は、第１のデューティサイクルで動作させられる少なくとも１つの第１の切り換え素子を含む、ＤＣ−ＤＣバック変換器と、
該ＤＣ−ＤＣバック変換器と結合されているＤＣ−ＡＣブースト変換器であって、該ＤＣ−ＡＣブースト変換器は、第２のデューティサイクルで動作させられる少なくとも１つの第２の切り換え素子を含み、該ＤＣ波形を変換することにより少なくとも１つの電気外科波形を生成するように構成されている、ＤＣ−ＡＣブースト変換器と、
該ＤＣ−ＤＣバック変換器およびＤＣ−ＡＣブースト変換器と結合されているコントローラであって、該コントローラは、該第１のデューティサイクルおよび該第２のデューティサイクルを調節することにより、該第１のデューティサイクルに基づき、一定電流モード、一定電圧モード、または一定電力モードのうちの少なくとも１つの間で該少なくとも１つの電気外科波形の動作を切り換えるように構成されている、コントローラと
を備えている、
電気外科ジェネレータ。
【請求項３】
前記コントローラは、電流プログラムモードで前記ＤＣ−ＤＣバック変換器を制御し、かつ、前記第２のデューティサイクルを約１００％に維持することにより、一定電流モードで前記少なくとも１つの電気外科波形を動作させるように構成されている、請求項１または請求項２に記載の電気外科ジェネレータ。
【請求項４】
前記コントローラは、非線形キャリヤ制御モードで前記ＤＣ−ＤＣバック変換器を制御し、かつ、前記第２のデューティサイクルを約１００％に維持することにより、一定電力モードで前記少なくとも１つの電気外科波形を動作させるように構成されている、請求項１または請求項２に記載の電気外科ジェネレータ。
【請求項５】
前記非線形キャリヤ制御モードにおいて、前記コントローラは、ＤＣ波形の各サイクルの経過時間と周期長さとの比率に基づき、設定ポイント電流を計算する、請求項４に記載の電気外科ジェネレータ。
【請求項６】
前記コントローラは、電流プログラムモードで前記ＤＣ−ＡＣブースト変換器を制御し、かつ、前記第１のデューティサイクルを約１００％に維持することにより、一定電力モードで前記少なくとも１つの電気外科波形を動作させるように構成されている、請求項１または請求項２に記載の電気外科ジェネレータ。
【請求項７】
前記コントローラは、前記第１のデューティサイクルを約１００％に維持し、かつ、前記第２のデューティサイクルを１００％より小さく維持することにより、一定電圧モードで前記少なくとも１つの電気外科波形を動作させるように構成されている、請求項１または請求項２に記載の電気外科ジェネレータ。
【請求項８】
前記コントローラは、前記第１のデューティサイクルを調節することにより、前記少なくとも１つの電気外科波形の電力を制御するように構成されている、請求項１または請求項２に記載の電気外科ジェネレータ。
【請求項９】
前記コントローラは、前記第２のデューティサイクルを調節することにより、前記少なくとも１つの電気外科波形の波高率を制御するように構成されている、請求項８に記載の電気外科ジェネレータ。
【請求項１０】
前記コントローラは、前記第１のデューティサイクルに基づき、一定電流モード、一定電圧モード、または一定電力モードのうちの少なくとも１つの間で前記少なくとも１つの電気外科波形の動作を切り換えるように構成されている、請求項１に記載の電気外科ジェネレータ。
【請求項１１】
電気外科ジェネレータを制御する方法であって、該方法は、
ＤＣ−ＤＣバック変換器の少なくとも１つの第１の切り換え素子を第１のデューティサイクルで動作させることにより、ＤＣ波形を出力することと、
該ＤＣ−ＤＣバック変換器と結合されているＤＣ−ＡＣブースト変換器の少なくとも１つの第２の切り換え素子を第２のデューティサイクルで動作させることにより、該ＤＣ波形を変換し、少なくとも１つの電気外科波形を生成することと、
該第１のデューティサイクルおよび該第２のデューティサイクルを調節することにより、一定電流モード、一定電圧モード、または一定電力モードのうちの少なくとも１つで、該少なくとも１つの電気外科波形を動作させることと
を含む、方法。
【請求項１２】
電流プログラムモードで前記ＤＣ−ＤＣバック変換器を制御し、かつ、前記第２のデューティサイクルを約１００％に維持することにより、一定電流モードで前記少なくとも１つの電気外科波形を動作させることをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
非線形キャリヤ制御モードで前記ＤＣ−ＤＣバック変換器を制御し、かつ、前記第２のデューティサイクルを約１００％に維持することにより、一定電力モードで前記少なくとも１つの電気外科波形を動作させることをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
非線形キャリヤ制御モードで前記ＤＣ−ＤＣバック変換器を制御することは、ＤＣ波形の各サイクルの経過時間と周期長さとの比率に基づき、設定ポイント電流を計算することをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
電流プログラムモードで前記ＤＣ−ＡＣブースト変換器を制御し、かつ、前記第１のデューティサイクルを約１００％に維持することにより、一定電力モードで前記少なくとも１つの電気外科波形を動作させることをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（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。より詳細には、本開示は、ＤＣ−ＤＣバック変換器とＤＣ−ＡＣブースト変換器とを有する電気外科ジェネレータによって生成された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。
【背景技術】
【０００２】
（関連技術の背景）
電気外科は、組織を切断し、切除し、または凝固させるために、外科手術部位に高無線周波電流を印加することを含む。単極電気外科において、源または活性電極は、電気外科ジェネレータから標的の組織へ無線周波交流を送達する。患者リターン電極は、ジェネレータに電流を戻すために、活性電極から遠く離して配置される。
【０００３】
双極電気外科において、リターン電極および活性電極は、２つの電極の間で電気回路が形成されるように（例えば、電気外科鉗子の場合）、互いと隣接して配置される。この方法で、印加される電流は、電極間に位置決めされ身体組織に限定される。従って、双極電気外科は、一般的に、器具（例えば、鉗子など）上に位置決めされた２つの電極間で電気外科エネルギーの焦点を合わせた送達を達成することが望まれる場所での器具の使用を含む。鉗子は、血管または組織を把持し、締め付け、および束縛するために、その顎間の機械的作用に依存するプライヤ状の器具である。電気外科鉗子（オープンまたは内視鏡的）は、締め付けられた組織上で止血をもたらすために、機械的締め付け作用および電気エネルギーを利用する。鉗子は、電気外科エネルギーを締め付けられた組織に印加する電気外科導電性表面を含む。導電性プレートを通して組織へ印加される電気外科エネルギーの強度、周波数、および持続時間を制御することによって、外科医は、組織を凝固、焼灼、および／または密閉することができる。しかし、上記の例は、例を示すことを目的とするのみであり、多くの他の既知の双極電気外科器具が存在し、それらは、本開示の範囲内である。
【０００４】
上記において概説された電気外科処置は、フィードバックベースの制御システムにおいて様々な組織およびエネルギーパラメータを利用し得る。エネルギーの組織への送達を改善する必要性が、引き続き存在する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一実施形態に従って、本開示は、電気外科ジェネレータを提供する。該ジェネレータは、ＤＣ波形を出力するように構成されているＤＣ−ＤＣバック変換器であって、該ＤＣ−ＤＣバック変換器は、第１のデューティサイクルで動作させられる少なくとも１つの第１の切り換え素子を含む、ＤＣ−ＤＣバック変換器と、該ＤＣ−ＤＣバック変換器と結合されているＤＣ−ＡＣブースト変換器であって、該ＤＣ−ＡＣブースト変換器は、第２のデューティサイクルで動作させられる少なくとも１つの第２の切り換え素子を含み、該ＤＣ波形を変換することにより少なくとも１つの電気外科波形を生成するように構成されている、ＤＣ−ＡＣブースト変換器と、該ＤＣ−ＤＣバック変換器およびＤＣ−ＡＣブースト変換器と結合されているコントローラであって、該コントローラは、該第１のデューティサイクルおよび該第２のデューティサイクルを調節することにより、一定電流モード、一定電圧モード、または一定電力モードのうちの少なくとも１つで、該少なくとも１つの電気外科波形を動作させるように構成されている、コントローラとを含む。
【０００６】
上記実施形態の一局面に従って、前記コントローラは、電流プログラムモードで前記ＤＣ−ＤＣバック変換器を制御し、かつ、前記第２のデューティサイクルを約１００％に維持することにより、一定電流モードで前記少なくとも１つの電気外科波形を動作させるように構成されている。
【０００７】
上記実施形態の一局面に従って、前記コントローラは、非線形キャリヤ制御モードで前記ＤＣ−ＤＣバック変換器を制御し、かつ、前記第２のデューティサイクルを約１００％に維持することにより、一定電力モードで前記少なくとも１つの電気外科波形を動作させるように構成されている。
【０００８】
上記実施形態の一局面に従って、前記非線形キャリヤ制御モードにおいて、前記コントローラは、ＤＣ波形の各サイクルの経過時間と周期長さとの比率に基づき、設定ポイント電流を計算する。
【０００９】
上記実施形態の一局面に従って、前記コントローラは、電流プログラムモードで前記ＤＣ−ＡＣブースト変換器を制御し、かつ、前記第１のデューティサイクルを約１００％に維持することにより、一定電力モードで前記少なくとも１つの電気外科波形を動作させるように構成されている。
【００１０】
上記実施形態の一局面に従って、前記コントローラは、前記第１のデューティサイクルを約１００％に維持し、かつ、前記第２のデューティサイクルを１００％より小さく維持することにより、一定電圧モードで前記少なくとも１つの電気外科波形を動作させるように構成されている。
【００１１】
上記実施形態の一局面に従って、前記コントローラは、前記第１のデューティサイクルを調節することにより、前記少なくとも１つの電気外科波形の電力を制御するように構成されている。
【００１２】
上記実施形態の一局面に従って、前記コントローラは、前記第２のデューティサイクルを調節することにより、前記少なくとも１つの電気外科波形の波高率を制御するように構成されている。
【００１３】
上記実施形態の一局面に従って、前記コントローラは、前記第１のデューティサイクルに基づき、一定電流モード、一定電圧モード、または一定電力モードのうちの少なくとも１つの間で前記少なくとも１つの電気外科波形の動作を切り換えるように構成されている。
【００１４】
別の実施形態に従って、本開示は、電気外科ジェネレータを提供する。該ジェネレータは、ＤＣ波形を出力するように構成されているＤＣ−ＤＣバック変換器であって、該ＤＣ−ＤＣバック変換器は、第１のデューティサイクルで動作させられる少なくとも１つの第１の切り換え素子を含む、ＤＣ−ＤＣバック変換器と、該ＤＣ−ＤＣバック変換器と結合されているＤＣ−ＡＣブースト変換器であって、該ＤＣ−ＡＣブースト変換器は、第２のデューティサイクルで動作させられる少なくとも１つの第２の切り換え素子を含み、該ＤＣ波形を変換することにより少なくとも１つの電気外科波形を生成するように構成されている、ＤＣ−ＡＣブースト変換器と、該ＤＣ−ＤＣバック変換器およびＤＣ−ＡＣブースト変換器と結合されているコントローラであって、該コントローラは、該第１のデューティサイクルおよび該第２のデューティサイクルを調節することにより、該第１のデューティサイクルに基づき、一定電流モード、一定電圧モード、または一定電力モードのうちの少なくとも１つの間で該少なくとも１つの電気外科波形の動作を切り換えるように構成されている、コントローラとを含む。
【００１５】
上記実施形態の一局面に従って、前記コントローラは、電流プログラムモードで前記ＤＣ−ＤＣバック変換器を制御し、かつ、前記第２のデューティサイクルを約１００％に維持することにより、一定電流モードで前記少なくとも１つの電気外科波形を動作させるように構成されている。
【００１６】
上記実施形態の一局面に従って、前記コントローラは、非線形キャリヤ制御モードで前記ＤＣ−ＤＣバック変換器を制御し、かつ、前記第２のデューティサイクルを約１００％に維持することにより、一定電力モードで前記少なくとも１つの電気外科波形を動作させるように構成されている。
【００１７】
上記実施形態の一局面に従って、前記非線形キャリヤ制御モードにおいて、前記コントローラは、ＤＣ波形の各サイクルの経過時間と周期長さとの比率に基づき、設定ポイント電流を計算する。
【００１８】
上記実施形態の一局面に従って、前記コントローラは、電流プログラムモードで前記ＤＣ−ＡＣブースト変換器を制御し、かつ、前記第１のデューティサイクルを約１００％に維持することにより、一定電力モードで前記少なくとも１つの電気外科波形を動作させるように構成されている。
【００１９】
上記実施形態の一局面に従って、前記コントローラは、前記第１のデューティサイクルを約１００％に維持し、かつ、前記第２のデューティサイクルを１００％より小さく維持することにより、一定電圧モードで前記少なくとも１つの電気外科波形を動作させるように構成されている。
【００２０】
上記実施形態の一局面に従って、前記コントローラは、前記第１のデューティサイクルを調節することにより、前記少なくとも１つの電気外科波形の電力を制御するように構成されている。
【００２１】
上記実施形態の一局面に従って、前記コントローラは、前記第２のデューティサイクルを調節することにより、前記少なくとも１つの電気外科波形の波高率を制御するように構成されている。
【００２２】
一実施形態に従って、本開示は、電気外科ジェネレータを制御する方法を提供する。方法は、ＤＣ−ＤＣバック変換器の少なくとも１つの第１の切り換え素子を第１のデューティサイクルで動作させることにより、ＤＣ波形を出力することと、該ＤＣ−ＤＣバック変換器と結合されているＤＣ−ＡＣブースト変換器の少なくとも１つの第２の切り換え素子を第２のデューティサイクルで動作させることにより、該ＤＣ波形を変換し、少なくとも１つの電気外科波形を生成することと、該第１のデューティサイクルおよび該第２のデューティサイクルを調節することにより、一定電流モード、一定電圧モード、または一定電力モードのうちの少なくとも１つで、該少なくとも１つの電気外科波形を動作させることとを含む。
【００２３】
上記実施形態の一局面に従って、方法は、電流プログラムモードで前記ＤＣ−ＤＣバック変換器を制御し、かつ、前記第２のデューティサイクルを約１００％に維持することにより、一定電流モードで前記少なくとも１つの電気外科波形を動作させることさらに含む。
【００２４】
上記実施形態の一局面に従って、方法は、非線形キャリヤ制御モードで前記ＤＣ−ＤＣバック変換器を制御し、かつ、前記第２のデューティサイクルを約１００％に維持することにより、一定電力モードで前記少なくとも１つの電気外科波形を動作させることをさらに含む。
【００２５】
上記実施形態の一局面に従って、非線形キャリヤ制御モードで前記ＤＣ−ＤＣバック変換器を制御することは、ＤＣ波形の各サイクルの経過時間と周期長さとの比率に基づき、設定ポイント電流を計算することをさらに含む。
【００２６】
上記実施形態の一局面に従って、方法は、電流プログラムモードで前記ＤＣ−ＡＣブースト変換器を制御し、かつ、前記第１のデューティサイクルを約１００％に維持することにより、一定電力モードで前記少なくとも１つの電気外科波形を動作させることさらに含む。
【００２７】
例えば、本発明は以下を提供する。
（項目１）
電気外科ジェネレータであって、該電気外科ジェネレータは、
ＤＣ波形を出力するように構成されているＤＣ−ＤＣバック変換器であって、該ＤＣ−ＤＣバック変換器は、第１のデューティサイクルで動作させられる少なくとも１つの第１の切り換え素子を含む、ＤＣ−ＤＣバック変換器と、
該ＤＣ−ＤＣバック変換器と結合されているＤＣ−ＡＣブースト変換器であって、該ＤＣ−ＡＣブースト変換器は、第２のデューティサイクルで動作させられる少なくとも１つの第２の切り換え素子を含み、該ＤＣ波形を変換することにより少なくとも１つの電気外科波形を生成するように構成されている、ＤＣ−ＡＣブースト変換器と、
該ＤＣ−ＤＣバック変換器およびＤＣ−ＡＣブースト変換器と結合されているコントローラであって、該コントローラは、該第１のデューティサイクルおよび該第２のデューティサイクルを調節することにより、一定電流モード、一定電圧モード、または一定電力モードのうちの少なくとも１つで、該少なくとも１つの電気外科波形を動作させるように構成されている、コントローラと
を備えている、
電気外科ジェネレータ。
（項目２）
電気外科ジェネレータであって、該電気外科ジェネレータは、
ＤＣ波形を出力するように構成されているＤＣ−ＤＣバック変換器であって、該ＤＣ−ＤＣバック変換器は、第１のデューティサイクルで動作させられる少なくとも１つの第１の切り換え素子を含む、ＤＣ−ＤＣバック変換器と、
該ＤＣ−ＤＣバック変換器と結合されているＤＣ−ＡＣブースト変換器であって、該ＤＣ−ＡＣブースト変換器は、第２のデューティサイクルで動作させられる少なくとも１つの第２の切り換え素子を含み、該ＤＣ波形を変換することにより少なくとも１つの電気外科波形を生成するように構成されている、ＤＣ−ＡＣブースト変換器と、
該ＤＣ−ＤＣバック変換器およびＤＣ−ＡＣブースト変換器と結合されているコントローラであって、該コントローラは、該第１のデューティサイクルおよび該第２のデューティサイクルを調節することにより、該第１のデューティサイクルに基づき、一定電流モード、一定電圧モード、または一定電力モードのうちの少なくとも１つの間で該少なくとも１つの電気外科波形の動作を切り換えるように構成されている、コントローラと
を備えている、
電気外科ジェネレータ。
（項目３）
上記コントローラは、電流プログラムモードで上記ＤＣ−ＤＣバック変換器を制御し、かつ、上記第２のデューティサイクルを約１００％に維持することにより、一定電流モードで上記少なくとも１つの電気外科波形を動作させるように構成されている、上記項目のいずれか一項に記載の電気外科ジェネレータ。
（項目４）
上記コントローラは、非線形キャリヤ制御モードで上記ＤＣ−ＤＣバック変換器を制御し、かつ、上記第２のデューティサイクルを約１００％に維持することにより、一定電力モードで上記少なくとも１つの電気外科波形を動作させるように構成されている、上記項目のいずれか一項に記載の電気外科ジェネレータ。
（項目５）
上記非線形キャリヤ制御モードにおいて、上記コントローラは、ＤＣ波形の各サイクルの経過時間と周期長さとの比率に基づき、設定ポイント電流を計算する、上記項目のいずれか一項に記載の電気外科ジェネレータ。
（項目６）
上記コントローラは、電流プログラムモードで上記ＤＣ−ＡＣブースト変換器を制御し、かつ、上記第１のデューティサイクルを約１００％に維持することにより、一定電力モードで上記少なくとも１つの電気外科波形を動作させるように構成されている、上記項目のいずれか一項に記載の電気外科ジェネレータ。
（項目７）
上記コントローラは、上記第１のデューティサイクルを約１００％に維持し、かつ、上記第２のデューティサイクルを１００％より小さく維持することにより、一定電圧モードで上記少なくとも１つの電気外科波形を動作させるように構成されている、上記項目のいずれか一項に記載の電気外科ジェネレータ。
（項目８）
上記コントローラは、上記第１のデューティサイクルを調節することにより、上記少なくとも１つの電気外科波形の電力を制御するように構成されている、上記項目のいずれか一項に記載の電気外科ジェネレータ。
（項目９）
上記コントローラは、上記第２のデューティサイクルを調節することにより、上記少なくとも１つの電気外科波形の波高率を制御するように構成されている、上記項目のいずれか一項に記載の電気外科ジェネレータ。
（項目１０）
上記コントローラは、上記第１のデューティサイクルに基づき、一定電流モード、一定電圧モード、または一定電力モードのうちの少なくとも１つの間で上記少なくとも１つの電気外科波形の動作を切り換えるように構成されている、上記項目のいずれか一項に記載の電気外科ジェネレータ。
（項目１１）
電気外科ジェネレータを制御する方法であって、該方法は、
ＤＣ−ＤＣバック変換器の少なくとも１つの第１の切り換え素子を第１のデューティサイクルで動作させることにより、ＤＣ波形を出力することと、
該ＤＣ−ＤＣバック変換器と結合されているＤＣ−ＡＣブースト変換器の少なくとも１つの第２の切り換え素子を第２のデューティサイクルで動作させることにより、該ＤＣ波形を変換し、少なくとも１つの電気外科波形を生成することと、
該第１のデューティサイクルおよび該第２のデューティサイクルを調節することにより、一定電流モード、一定電圧モード、または一定電力モードのうちの少なくとも１つで、該少なくとも１つの電気外科波形を動作させることと
を含む、方法。
（項目１２）
電流プログラムモードで上記ＤＣ−ＤＣバック変換器を制御し、かつ、上記第２のデューティサイクルを約１００％に維持することにより、一定電流モードで上記少なくとも１つの電気外科波形を動作させることをさらに含む、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
（項目１３）
非線形キャリヤ制御モードで上記ＤＣ−ＤＣバック変換器を制御し、かつ、上記第２のデューティサイクルを約１００％に維持することにより、一定電力モードで上記少なくとも１つの電気外科波形を動作させることをさらに含む、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
（項目１４）
非線形キャリヤ制御モードで上記ＤＣ−ＤＣバック変換器を制御することは、ＤＣ波形の各サイクルの経過時間と周期長さとの比率に基づき、設定ポイント電流を計算することをさらに含む、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
（項目１５）
電流プログラムモードで上記ＤＣ−ＡＣブースト変換器を制御し、かつ、上記第１のデューティサイクルを約１００％に維持することにより、一定電力モードで上記少なくとも１つの電気外科波形を動作させることをさらに含む、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
（項目１Ａ）
電気外科ジェネレータであって、該電気外科ジェネレータは、
ＤＣ波形を出力するように構成されているＤＣ−ＤＣバック変換器であって、該ＤＣ−ＤＣバック変換器は、第１のデューティサイクルで動作させられる少なくとも１つの第１の切り換え素子を含む、ＤＣ−ＤＣバック変換器と、
該ＤＣ−ＤＣバック変換器と結合されているＤＣ−ＡＣブースト変換器であって、該ＤＣ−ＡＣブースト変換器は、第２のデューティサイクルで動作させられる少なくとも１つの第２の切り換え素子を含み、該ＤＣ波形を変換することにより少なくとも１つの電気外科波形を生成するように構成されている、ＤＣ−ＡＣブースト変換器と、
該ＤＣ−ＤＣバック変換器およびＤＣ−ＡＣブースト変換器と結合されているコントローラであって、該コントローラは、該第１のデューティサイクルおよび該第２のデューティサイクルを調節することにより、一定電流モード、一定電圧モード、または一定電力モードのうちの少なくとも１つで、該少なくとも１つの電気外科波形を動作させるように構成されている、コントローラと
を備えている、
電気外科ジェネレータ。
（項目２Ａ）
上記コントローラは、電流プログラムモードで上記ＤＣ−ＤＣバック変換器を制御し、かつ、上記第２のデューティサイクルを約１００％に維持することにより、一定電流モードで上記少なくとも１つの電気外科波形を動作させるように構成されている、上記項目のいずれか一項に記載の電気外科ジェネレータ。
（項目３Ａ）
上記コントローラは、非線形キャリヤ制御モードで上記ＤＣ−ＤＣバック変換器を制御し、かつ、上記第２のデューティサイクルを約１００％に維持することにより、一定電力モードで上記少なくとも１つの電気外科波形を動作させるように構成されている、上記項目のいずれか一項に記載の電気外科ジェネレータ。
（項目４Ａ）
上記非線形キャリヤ制御モードにおいて、上記コントローラは、ＤＣ波形の各サイクルの経過時間と周期長さとの比率に基づき、設定ポイント電流を計算する、上記項目のいずれか一項に記載の電気外科ジェネレータ。
（項目５Ａ）
上記コントローラは、電流プログラムモードで上記ＤＣ−ＡＣブースト変換器を制御し、かつ、上記第１のデューティサイクルを約１００％に維持することにより、一定電力モードで上記少なくとも１つの電気外科波形を動作させるように構成されている、上記項目のいずれか一項に記載の電気外科ジェネレータ。
（項目６Ａ）
上記コントローラは、上記第１のデューティサイクルを約１００％に維持し、かつ、上記第２のデューティサイクルを１００％より小さく維持することにより、一定電圧モードで上記少なくとも１つの電気外科波形を動作させるように構成されている、上記項目のいずれか一項に記載の電気外科ジェネレータ。
（項目７Ａ）
上記コントローラは、上記第１のデューティサイクルを調節することにより、上記少なくとも１つの電気外科波形の電力を制御するように構成されている、上記項目のいずれか一項に記載の電気外科ジェネレータ。
（項目８Ａ）
上記コントローラは、上記第２のデューティサイクルを調節することにより、上記少なくとも１つの電気外科波形の波高率を制御するように構成されている、上記項目のいずれか一項に記載の電気外科ジェネレータ。
（項目９Ａ）
上記コントローラは、上記第１のデューティサイクルに基づき、一定電流モード、一定電圧モード、または一定電力モードのうちの少なくとも１つの間で上記少なくとも１つの電気外科波形の動作を切り換えるように構成されている、上記項目のいずれか一項に記載の電気外科ジェネレータ。
（項目１０Ａ）
電気外科ジェネレータであって、該電気外科ジェネレータは、
ＤＣ波形を出力するように構成されているＤＣ−ＤＣバック変換器であって、該ＤＣ−ＤＣバック変換器は、第１のデューティサイクルで動作させられる少なくとも１つの第１の切り換え素子を含む、ＤＣ−ＤＣバック変換器と、
該ＤＣ−ＤＣバック変換器と結合されているＤＣ−ＡＣブースト変換器であって、該ＤＣ−ＡＣブースト変換器は、第２のデューティサイクルで動作させられる少なくとも１つの第２の切り換え素子を含み、該ＤＣ波形を変換することにより少なくとも１つの電気外科波形を生成するように構成されている、ＤＣ−ＡＣブースト変換器と、
該ＤＣ−ＤＣバック変換器およびＤＣ−ＡＣブースト変換器と結合されているコントローラであって、該コントローラは、該第１のデューティサイクルおよび該第２のデューティサイクルを調節することにより、該第１のデューティサイクルに基づき、一定電流モード、一定電圧モード、または一定電力モードのうちの少なくとも１つの間で該少なくとも１つの電気外科波形の動作を切り換えるように構成されている、コントローラと
を備えている、
電気外科ジェネレータ。
（項目１１Ａ）
上記コントローラは、電流プログラムモードで上記ＤＣ−ＤＣバック変換器を制御し、かつ、上記第２のデューティサイクルを約１００％に維持することにより、一定電流モードで上記少なくとも１つの電気外科波形を動作させるように構成されている、上記項目のいずれか一項に記載の電気外科ジェネレータ。
（項目１２Ａ）
上記コントローラは、非線形キャリヤ制御モードで上記ＤＣ−ＤＣバック変換器を制御し、かつ、上記第２のデューティサイクルを約１００％に維持することにより、一定電力モードで上記少なくとも１つの電気外科波形を動作させるように構成されている、上記項目のいずれか一項に記載の電気外科ジェネレータ。
（項目１３Ａ）
上記非線形キャリヤ制御モードにおいて、上記コントローラは、ＤＣ波形の各サイクルの経過時間と周期長さとの比率に基づき、設定ポイント電流を計算する、上記項目のいずれか一項に記載の電気外科ジェネレータ。
（項目１４Ａ）
上記コントローラは、電流プログラムモードで上記ＤＣ−ＡＣブースト変換器を制御し、かつ、上記第１のデューティサイクルを約１００％に維持することにより、一定電力モードで上記少なくとも１つの電気外科波形を動作させるように構成されている、上記項目のいずれか一項に記載の電気外科ジェネレータ。
（項目１５Ａ）
上記コントローラは、上記第１のデューティサイクルを約１００％に維持し、かつ、上記第２のデューティサイクルを１００％より小さく維持することにより、一定電圧モードで上記少なくとも１つの電気外科波形を動作させるように構成されている、上記項目のいずれか一項に記載の電気外科ジェネレータ。
（項目１６Ａ）
上記コントローラは、上記第１のデューティサイクルを調節することにより、上記少なくとも１つの電気外科波形の電力を制御するように構成されている、上記項目のいずれか一項に記載の電気外科ジェネレータ。
（項目１７Ａ）
上記コントローラは、上記第２のデューティサイクルを調節することにより、上記少なくとも１つの電気外科波形の波高率を制御するように構成されている、上記項目のいずれか一項に記載の電気外科ジェネレータ。
（項目１８Ａ）
電気外科ジェネレータを制御する方法であって、該方法は、
ＤＣ−ＤＣバック変換器の少なくとも１つの第１の切り換え素子を第１のデューティサイクルで動作させることにより、ＤＣ波形を出力することと、
該ＤＣ−ＤＣバック変換器と結合されているＤＣ−ＡＣブースト変換器の少なくとも１つの第２の切り換え素子を第２のデューティサイクルで動作させることにより、該ＤＣ波形を変換し、少なくとも１つの電気外科波形を生成することと、
該第１のデューティサイクルおよび該第２のデューティサイクルを調節することにより、一定電流モード、一定電圧モード、または一定電力モードのうちの少なくとも１つで、該少なくとも１つの電気外科波形を動作させることと
を含む、方法。
（項目１９Ａ）
電流プログラムモードで上記ＤＣ−ＤＣバック変換器を制御し、かつ、上記第２のデューティサイクルを約１００％に維持することにより、一定電流モードで上記少なくとも１つの電気外科波形を動作させることをさらに含む、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
（項目２０Ａ）
非線形キャリヤ制御モードで上記ＤＣ−ＤＣバック変換器を制御し、かつ、上記第２のデューティサイクルを約１００％に維持することにより、一定電力モードで上記少なくとも１つの電気外科波形を動作させることをさらに含む、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
（項目２１Ａ）
非線形キャリヤ制御モードで上記ＤＣ−ＤＣバック変換器を制御することは、ＤＣ波形の各サイクルの経過時間と周期長さとの比率に基づき、設定ポイント電流を計算することをさらに含む、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
（項目２２Ａ）
電流プログラムモードで上記ＤＣ−ＡＣブースト変換器を制御し、かつ、上記第１のデューティサイクルを約１００％に維持することにより、一定電力モードで上記少なくとも１つの電気外科波形を動作させることをさらに含む、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
【００２８】
（摘要）
電気外科ジェネレータが提供される。該ジェネレータは、ＤＣ波形を出力するように構成されているＤＣ−ＤＣバック変換器であって、該ＤＣ−ＤＣバック変換器は、第１のデューティサイクルで動作させられる少なくとも１つの第１の切り換え素子を含む、ＤＣ−ＤＣバック変換器と、該ＤＣ−ＤＣバック変換器と結合されているＤＣ−ＡＣブースト変換器であって、該ＤＣ−ＡＣブースト変換器は、第２のデューティサイクルで動作させられる少なくとも１つの第２の切り換え素子を含み、該ＤＣ波形を変換することにより少なくとも１つの電気外科波形を生成するように構成されている、ＤＣ−ＡＣブースト変換器と、該ＤＣ−ＤＣバック変換器およびＤＣ−ＡＣブースト変換器と結合されているコントローラであって、該コントローラは、該第１のデューティサイクルおよび該第２のデューティサイクルを調節することにより、一定電流モード、一定電圧モード、または一定電力モードのうちの少なくとも１つで、該少なくとも１つの電気外科波形を動作させるように構成されている、コントローラとを含む。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
本開示の様々な実施形態が、図面を参照して本明細書に記述される。
【図１】図１は、本開示に従う、電気外科システムの一例示的実施形態のコンポーネントの斜視図である。
【図２】図２は、本開示に従う、電気外科ジェネレータの一実施形態の正面図である。
【図３】図３は、本開示に従う、図２の電気外科ジェネレータの実施形態の概略的ブロック図である。
【図４】図４は、本開示に従う、図２の電気外科ジェネレータのＤＣ−ＤＣ変換器およびＤＣ−ＡＣインバータの概略的ブロック図である。
【図５】図５は、本開示に従う、所望の出力特性のグラフ表示である。
【図６】図６は、本開示に従う、インピーダンスの関数としての図２のジェネレータのＤＣ−ＤＣバック変換器のデューティサイクルのグラフ表示である。
【図７】図７は、本開示に従う、ＤＣ−ＤＣバック変換器のデューティサイクルの関数としての波高率のグラフ表示である。
【図８】図８は、本開示に従う、ＤＣ−ＤＣバック変換器による非改変型波形出力のグラフ表示である。
【図９】図９は、本開示に従う、ＤＣ−ＤＣバック変換器による改変型波形出力のグラフ表示である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
（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て、本明細書の以下に記述される。以下の説明において、周知の機能または構造は、不必要な詳細により本開示を不明確にすることを避けるために、詳細には記述されていない。
【００３１】
本開示によるジェネレータは、例えば、切断、凝固、切除、および血管密閉処置を含む、単極および／または双極電気外科処置を実行することができる。ジェネレータは、様々な電気外科器具（例えば、単極器具、リターン電極、双極電気外科鉗子、フットスイッチ、その他）とインターフェースするための複数の出力部を含み得る。さらに、ジェネレータは、電子回路網を含み、該電子回路網は、様々な電気外科モード（例えば、切断、混合、凝固、止血による分割、放電治療、噴霧、その他）および処置（例えば、単極、双極、血管密閉）に対して特に適している高周波エネルギーを発生させるように構成されている。実施形態において、ジェネレータは、埋め込まれ、一体化され、または、別の方法で電気外科器具と結合され得、オールインワン電気外科装置を提供する。
【００３２】
図１は、本開示による双極および単極電気外科システム１の概略図である。システム１は、患者の組織を処置するための１つ以上の活性電極３（例えば、電気外科切断プローブ、切除電極（複数可）、その他）を有する１つ以上の単極電気外科器具２を含み得る。電気外科交流が、ジェネレータ２００により供給ライン４を介して器具２に供給され、供給ライン４は、ジェネレータ２００の活性端子２３０（図３）に接続されており、器具２が、組織を切断、凝固、切除、および／または、他の方法で処置することを可能にする。交流は、リターン電極パッド６を通してリターンライン８を介し、ジェネレータ２００のリターン端子２３２（図３）においてジェネレータ２００に戻される。単極手術のために、システム１は、複数のリターン電極パッド６を含み得、複数のリターン電極パッド６は、使用に際して、患者との全体的接触面積を最大化することによって組織損傷の可能性を最小化するために患者に配置される。さらに、ジェネレータ２００およびリターン電極パッド６は、組織と患者との接触をモニタすることにより、それらの間に充分な接触が存在することを確実にするように構成され得る。
【００３３】
システム１は、また、例えば患者の組織を処置するための１つ以上の電極を有する双極電気外科鉗子１０のような、１つ以上の双極電気外科器具を含み得る。電気外科鉗子１０は、筐体１１と、シャフト１２の遠位端に配置されている対向する顎部材１３および１５とを含む。顎部材１３および１５は、それらそれぞれに配置されている１つ以上の活性電極１４と、リターン電極１６とを有する。活性電極１４およびリターン電極１６は、ケーブル１８を介してジェネレータ２００に接続され、ケーブル１８は、供給ライン４とリターンライン８とを含み、供給ライン４とリターンライン８とは、それぞれ、活性端子２３０およびリターン端子２３２と結合されている（図３）。電気外科鉗子１０は、ケーブル１８の端部に配置されているプラグを介して、活性端子２３０およびリターン端子２３２（例えば、ピン）との接続を有するコネクタにおいてジェネレータ２００と結合され、該プラグは、以下により詳細に記述されているように、供給ライン４およびリターンライン８からの接点を含む。
【００３４】
図２を参照すると、ジェネレータ２００の正面２４０が示されている。ジェネレータ２００は、任意の適切なタイプ（例えば、電気外科、マイクロ波、その他）であり得、様々なタイプの電気外科器具（例えば、電気外科鉗子１０、その他）を適合させるために、複数のコネクタ２５０−２６２を含み得る。
【００３５】
ジェネレータ２００は、ユーザインターフェース２４１を含み、ユーザインターフェース２４１は、ユーザに様々な出力情報（例えば、強度設定、処置完了インジケータ、その他）を提供するための１つ以上の表示スクリーンまたは情報パネル２４２、２４４、２４６を有する。スクリーン２４２、２４４、２４６の各々は、対応するコネクタ２５０〜２６２と関連付けられている。ジェネレータ２００は、ジェネレータ２００を制御するための適切な入力制御部（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、その他）を含む。表示スクリーン２４２、２４４、２４６は、また、電気外科器具（例えば、電気外科鉗子１０、その他）に対する対応するメニューを表示するタッチスクリーンとして構成される。このとき、ユーザは、単に、対応するメニューオプションに触れることだけによって入力を調節する。
【００３６】
スクリーン２４２は、単極出力ならびにコネクタ２５０および２５２に接続されているデバイスを制御する。コネクタ２５０は、単極電気外科器具（例えば、電気外科器具２）と結合するように構成され、コネクタ２５２は、フットスイッチ（図示されず）と結合するように構成されている。フットスイッチは、さらなる入力（例えば、ジェネレータ２００の複製入力）を提供する。スクリーン２４４は、単極および双極出力、ならびにコネクタ２５６および２５８に接続されているデバイスを制御する。コネクタ２５６は、他の単極器具と結合するように構成されている。コネクタ２５８は、双極器具（図示されず）と結合するように構成されている。
【００３７】
スクリーン２４６は、鉗子１０によって実行される双極密閉処置を制御し、鉗子１０は、コネクタ２６０および２６２の中にプラグが差し込まれ得る。ジェネレータ２００は、鉗子１０によって把持されている組織を密閉するために適切なエネルギーを、コネクタ２６０および２６２を通して出力する。特に、スクリーン２４６は、ユーザが、ユーザ定義の強度設定を入力することを可能にするユーザインターフェースを出力する。ユーザ定義の設定は、例えば電力、電流、電圧、エネルギー、その他のような１つ以上のエネルギー送達パラメータ、または、例えばエネルギー率リミッタ、密閉持続時間、その他のような密閉パラメータをユーザが調節することを可能にする任意の設定であり得る。ユーザ定義の設定は、コントローラ２２４に伝達され、コントローラ２２４において、設定は、メモリ２２６に保存され得る。実施形態において、強度設定は、例えば１〜１０または１〜５のようなナンバースケール（ｎｕｍｂｅｒ  ｓｃａｌｅ）であり得る。実施形態において、強度設定は、ジェネレータ２００の出力曲線と関連付けられ得る。強度設定は、利用されている各鉗子１０特定であり得、それによって、様々な器具は、鉗子１０に対応する特定の強度スケールをユーザに提供する。
【００３８】
図３は、電気外科エネルギーを出力するように構成されているジェネレータ２００の概略的ブロック図を示している。ジェネレータ２００は、コントローラ２２４と、電力供給２２７と、無線周波（ＲＦ）増幅器２２８とを含む。電力供給２２７は、ＡＣ源（例えば、線間電圧）に接続されている高電圧のＤＣ電力供給であり得、リード２２７ａおよび２２７ｂを介して、ＲＦ増幅器２２８に高電圧のＤＣ電力を提供し、ＲＦ増幅器２２８は、次に、高電圧のＤＣ電力を処置エネルギー（例えば、電気外科またはマイクロ波）に変換し、活性端子２３０にエネルギーを送達する。エネルギーは、リターン端子２３２を介して、そこへ戻される。活性端子２３０およびリターン端子２３２は、絶縁変圧器２２９を通してＲＦ増幅器２２８と結合されている。ＲＦ増幅器２２８は、複数のモードで動作するように構成され、その間、ジェネレータ２００は、特定のデューティサイクル、ピーク電圧、波高率、その他を有する対応する波形を出力する。他の実施形態において、ジェネレータ２００は、他のタイプの適切な電力供給トポロジーに基づき得ることが想定されている。
【００３９】
コントローラ２２４は、メモリ２２６に動作可能に接続されているプロセッサ２２５を含み、メモリ２２６は、一過性タイプのメモリ（例えば、ＲＡＭ）および／または非一過性タイプのメモリ（例えば、フラッシュ媒体、ディスク媒体、その他）を含み得る。プロセッサ２２５は、出力ポートを含み、該出力ポートは、電力供給２２７および／またはＲＦ増幅器２２８に動作可能に接続され、プロセッサ２２５が、開制御ループスキームおよび／または閉制御ループスキームに従って、ジェネレータ２００の出力を制御することを可能にしている。閉ループ制御スキームは、フィードバック制御ループであり、該フィードバック制御ループにおいて、複数のセンサが、様々な組織およびエネルギー特性（例えば、組織インピーダンス、組織温度、出力電力、電流および／または電圧、その他）を測定し、コントローラ２２４にフィードバックを提供する。次に、コントローラ２２４は、電力供給２２７および／またはＲＦ増幅器２２８に信号を送り、電力供給２２７および／またはＲＦ増幅器２２８は、それぞれ、ＤＣ電力供給および／または電力供給を調節する。当業者は、プロセッサ２２５が、フィールドプログラマブルゲートアレイ、デジタル信号プロセッサ、およびそれらの組み合わせを含むが、これらに限定されない、本明細書に記述された計算および／または命令の組を実行するように適合されている任意の論理プロセッサ（例えば、制御回路）を用いることによって置き換えられ得ることを理解する。
【００４０】
本開示によるジェネレータ２００は、複数のセンサ２８０（例えば、ＲＦ電流センサ２８０ａおよびＲＦ電圧センサ２８０ｂ）を含む。ジェネレータ２００の様々なコンポーネント、すなわち、ＲＦ増幅器２２８、ＲＦ電流センサ２８０ａおよびＲＦ電圧センサ２８０ｂは、印刷回路板（ＰＣＢ）上に配置され得る。ＲＦ電流センサ２８０ａは、活性端子２３０と結合され、ＲＦ増幅器２２８によって供給されるＲＦ電流の測定値を提供する。ＲＦ電圧センサ２８０ｂは、活性端子２３０およびリターン端子２３２と結合され、ＲＦ増幅器２２８によって供給されるＲＦ電圧の測定値を提供する。実施形態において、ＲＦ電流センサ２８０ａおよびＲＦ電圧センサ２８０ｂは、活性リード２２８ａおよびリターンリード２２８ｂと結合され得、活性リード２２８ａおよびリターンリード２２８ｂは、それぞれ、活性端子２３０およびリターン端子２３２をＲＦ増幅器２２８に相互接続する。
【００４１】
ＲＦ電流センサ２８０ａおよびＲＦ電圧センサ２８０ｂは、感知されたＲＦ電圧信号およびＲＦ電流信号をコントローラ２２４に提供し、コントローラ２２４は、次に、感知されたＲＦ電圧信号およびＲＦ電流信号に応答して、電力供給２２７および／またはＲＦ増幅器２２８の出力を調節し得る。コントローラ２２４は、また、ジェネレータ２００、器具２、および／または鉗子１０の入力制御部から入力信号を受信する。コントローラ２２４は、ジェネレータ２００によって出力される電力を調節するために入力信号を利用すること、および／または、それに対して他の制御機能を実行することを行う。
【００４２】
図４は、ニアデッドビート制御により動作してジェネレータ２００の所望のＡＣ出力を維持するように構成されているジェネレータ２００の別の実施形態を示している。本明細書において用いられる場合、用語「デッドビート」または「ニアデッドビート」は、波形の約１サイクル〜約１００サイクル、実施形態において、約１０サイクル〜約２５サイクルの出力に対してジェネレータ２００によってなされる調節を指す。用語、サイクルは、正と負との半サイクルを有している電気外科交流波形の全サイクルを指す。本開示によるジェネレータ２００は、約１００ｋＨｚ〜約１，０００ｋＨｚの動作周波数を有し得、特定の実施形態において、約２００ｋＨｚ〜約５００ｋＨｚの動作周波数を有し得、従って、１００ｋＨｚの所定の周波数で動作しているジェネレータ２００は、１秒当たりに１００，０００サイクルを有する波形を出力する。出力に対する調節は、同じ周波数（例えば、１サイクルの電気外科波形）または約０．１の因数（例えば、１０サイクルごとの電気外科波形）において行うことができる。例示的実施形態に従って、ニアデッドビート制御は、所望の量の電力のみが電気外科器具に送達されることを確実にすることにより、偶発的な炭化を最小化する。先行技術のジェネレータにおいて、変換器の、負荷インピーダンスの変化に対する遅い過渡応答は、５００サイクル以上に対しては検出されないことがある電力の過度な送達を生じ得る。
【００４３】
ジェネレータ２００は、また、一定電圧制限モード、一定電流制限モード、一定電力モード、およびそれらの組み合わせのうちの任意のモードで動作するように構成される。モード選択は、概して、切断される組織と関連付けられるインピーダンスに基づく。例えば筋肉および脂肪のような異なるタイプの組織は、異なるインピーダンスを有する。電気外科手術の観点から、一定電力出力は、組織を一様に気化させる傾向があり、結果としてきれいな切開を生じる。一方、一定電圧出力は、組織を急激に気化または炭化させる（「黒い凝固」）傾向があり、一定電流出力は、気化させることなく熱的に組織を凝固させる（「白い凝固」）傾向がある。炭化は、外科医が、表面組織を急速に破壊することを望む場合、外科手術的に有用であり、熱凝固は、通例、機械的圧力と結合され、肝臓の血管またはリンパ管を密閉する。しかし、外科医は、概して、一定電力出力を用いて手術すること、および、重要なことに、逸脱が生じた場合、できるだけ迅速に一定電力出力を用いることに戻ることを望む。
【００４４】
ジェネレータ２００のＡＣ出力に関して、および、例示的実施形態において、「一定電力」は、各切り換えサイクルにおいて送達される平均電力は、実質的に一定であることを意味するとして定義される。同様に、「一定電圧」および「一定電流」は、ＡＣ電圧または電流の二乗平均（ＲＭＳ）値が、それぞれ、実質的固定値に調整されるモードとして定義される。所望の出力特性の例示的なグラフ表示が、図５に示されている。例示的実施形態において、負荷インピーダンスが増大し、電圧が増大するにつれ、対応する増大する出力電圧は、領域Ａとして示されている一定電流モードから、領域Ｂとして示されている一定電力モードへ、そして、領域Ｃとして示されている一定電圧モードへの移行をトリガする。同様に例示的実施形態において、負荷インピーダンスが減少し電流が増大するにつれ、対応する減少する出力電圧は、一定電圧領域Ｃから、一定電力領域Ｂへ、そして、一定電流領域Ａへの逆の移行をトリガする。
【００４５】
図４に示されている概略図を参照すると、ジェネレータ２００は、ＤＣ−ＤＣバック（ｂｕｃｋ）変換器１０１と、ＤＣ−ＡＣブースト変換器１０２と、インダクタ１０３と、変圧器１０４と、コントローラ２２４とを含む。実施形態において、ＤＣ−ＤＣバック変換器１０１およびＤＣ−ＡＣブースト変換器１０２は、ＲＦ出力ステージ２２８の一部である。例示的実施形態において、例えば電力供給２２７のようなＤＣ電圧源Ｖｇは、ＤＣ−ＤＣバック変換器１０１に接続されている。さらに、インダクタ１０３は、ＤＣ−ＤＣバック変換器１０１とＤＣ−ＡＣブースト変換器１０２との間に電気的に結合されている。ＤＣ−ＡＣブースト変換器１０２の出力は、変圧器１０４の一次巻線へ電力を伝達し、該電力は、変圧器１０４の二次巻線を通って負荷Ｚ（例えば、処置される組織）へ流れる。
【００４６】
ＤＣ−ＤＣバック変換器１０１は、切り換え素子１０１ａを含み、ＤＣ−ＡＣブースト変換器１０２は、Ｈブリッジトポロジーに配列されている複数の切り換え素子１０２ａ〜１０２ｄを含む。実施形態において、ＤＣ−ＡＣブースト変換器１０２は、ハーフブリッジ、フルブリッジ、プッシュ−プルなどを含むが、これらに限定されない任意の適切なトポロジーに従って構成され得る。適切な切り換え素子は、例えばトランジスタ、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、それらの組み合わせなどのような電圧制御デバイスを含む。例示的実施形態において、コントローラ２２４は、ＤＣ−ＤＣバック変換器１０１とＤＣ−ＡＣブースト変換器１０２との両方、特に、切り換え素子１０１ａおよび１０２ａ〜１０２ｄと通信している。コントローラ２２４は、電圧モードコントローラ１１２に関して以下にさらに詳細に記述されているように、パルス幅変調信号であり得る制御信号を切り換え素子１０１ａおよび１０２ａ〜１０２ｄに出力するように構成されている。特に、コントローラ２２４は、ＤＣ−ＤＣバック変換器１０１の切り換え素子１０１ａに供給される制御信号のデューティサイクルｄ１、および、ＤＣ−ＡＣブースト変換器１０２の切り換え素子１０２ａ〜１０２ｄに供給される制御信号のデューティサイクルｄ２を制御するように構成されている。さらに、コントローラ２２４は、ジェネレータ２００の電力特性を測定し、少なくとも部分的に測定された電力特性に基づいてジェネレータ２００を制御するように構成されている。測定される電力特性の例は、インダクタ１０３を通る電流と、ＤＣ−ＡＣブースト変換器１０２の出力における電圧とを含む。例示的実施形態において、コントローラ２２４は、サイクルごとのインダクタ電流と非線形キャリヤ（ｃａｒｒｉｅｒ）制御電流との比較に基づき、デューティサイクルｄ１を発生させることにより、バック変換器１０１を制御する。
【００４７】
例示的実施形態に従って、コントローラ２２４は、電流モードコントローラ１１１と、電圧モードコントローラ１１２と、モードセレクタ１１３と、ステアリング論理１１４とを含む。ジェネレータ２００の動作の所望のモードを決定するために、モードセレクタ１１３は、出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）とインダクタ電流ｉＬ（ｔ）とを比較し、制限を設定する。動作モードは、図５に示されているような一定（もしくは最大）電流Ｉｍａｘ（例えば、一定電流領域Ａ）、ＤＣ−ＤＣバック変換器１０１からの一定電力Ｐ１、ＤＣ−ＡＣブースト変換器１０２からの一定電力Ｐ２（例えば、一定電力領域Ｂ）、または一定（もしくは最大）電圧Ｖｍａｘ（例えば、一定電圧領域Ｃ）、またはそれらの組み合わせであり得る。モードセレクタ１１３の出力選択は、ステアリング論理１１４に通信される。例示的実施形態において、ステアリング論理１１４は、電流モードコントローラ１１１および電圧モードコントローラ１１２のうちの少なくとも１つのうちのどれがイネーブルされるかを制御する。さらに、ステアリング論理１１４は、どの変換ステージが、電流モードコントローラ１１１および／または電圧モードコントローラ１１２の出力を受け取るかを選択する。
【００４８】
一例示的実施形態において、ステアリング論理１１４は、所望の出力特性のどの部分が生成されつつあるかに応じて、一定電力に対する電流モード制御によりＤＣ−ＤＣバック変換器１０１またはＤＣ−ＡＣブースト変換器１０２のいずれを動作させるかを切り換える。電圧モードコントローラ１１２および／または電流モードコントローラ１１１は、電流モード制御に対するデューティサイクルｄ１および／またはｄ２を調節する。さらに、ステアリング論理１１４は、ＤＣ−ＤＣバック変換器１０１および／またはＤＣ−ＡＣブースト変換器１０２の各々が受け取るデューティサイクルを選択する。
【００４９】
電流モードコントローラ１１１は、インダクタ電流ｉＬ（ｔ）を非線形キャリヤ制御電流ｉＣ（ｔ）（例えば、所望の設定ポイント電流）と比較する。例示的実施形態において、非線形キャリヤ制御電流ｉＣは、Ｐｓｅｔ（例えば、所望の電力設定ポイント）の選択によって設定され、該Ｐｓｅｔの選択は、ユーザによってなされ得るか、または、ルックアップテーブルによって提供され得る。例示的実施形態において、電流モードコントローラ１１１は、電流制限信号（Ｉ）または電力制限信号（Ｐｌ）のいずれかとインダクタ電流ｉＬ（ｔ）を比較するために、ラッチ回路を用いる。ラッチ回路のための制御信号は、モード信号であり、該モード信号は、ステアリング論理１１４から通信される。ラッチ回路の入力は、クロック信号および電流制限信号（Ｉ）または電力制限信号（Ｐｌ）のいずれかである。電流モードコントローラ１１１出力の選択は、ジェネレータ２００の電流モードに応答するものである。ジェネレータ２００の動作モードは、モードセレクタ１１３によって通信され得る。例示的実施形態において、切り換え波形ｄ（ｔ）は、インダクタ電流ｉＬ（ｔ）が、非線形キャリヤ制御電流ｉＣ（ｔ）より低い場合、切り換え周期の開始において、「高」に切り換えられる。さらに、例示的実施形態において、切り換え波形ｄ（ｔ）は、インダクタ電流ｉＬ（ｔ）が、非線形キャリヤ制御電流ｉＣ（ｔ）を超過することに応答して、「低」に切り換えられる。換言すると、既述のように、インダクタ電流ｉＬ（ｔ）の非線形キャリヤ制御電流ｉＣ（ｔ）との比較は、バック変換器１０１のデューティサイクルｄ１のパルス持続時間を調節することを容易にする。
【００５０】
ジェネレータ２００から一定電流を生成し、これを制御するために、インダクタ電流ｉＬ（ｔ）の平均値は、固定制御電流制限Ｋ＊Ｐｓｅｔと実質的に等しくなるように設定される。小さいインダクタ電流リップルに対して（換言すると、ΔｉＬ＜＜ＩＬ）、電流モードコントローラは、固定制御電流制限と実質的に等しい、ほぼ一定値にインダクタ電流ｉＬ（ｔ）を調整する。例示的実施形態に従って、電流モードコントローラ１１１は、約１サイクル〜約１００サイクル、実施形態において、約２サイクル〜約２０サイクル、さらなる実施形態において、約３サイクル〜約１０サイクル内において電流を調節することによって、インダクタ電流ｉＬ（ｔ）のほぼ一定値を維持することができる。この低いサイクル調節は、上述のように、ニアデッドビートまたはデッドビート制御を提供する。
【００５１】
例示的実施形態において、および、図４を引き続き参照すると、コントローラ２２４の電圧モードコントローラ１１２は、コンパレータ１２１と、補償器１２２と、パルス幅変調器（ＰＷＭ）１２３とを含む。例示的実施形態において、電圧モードコントローラ１１２は、コンパレータ１２１において、出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）を基準電圧Ｖｍａｘと比較する。コンパレータ１２１の出力は、補償器１２２に通信され、補償器１２２は、次に、ＰＷＭ１２３を駆動する偏差信号を出力する。この例示的実施形態において、補償器１２２の出力は、ＰＷＭ１２３を通過させられ、ＰＷＭ１２３は、特定のモードで信号のデューティサイクルｄ２を設定する。
【００５２】
さらに、例示的実施形態において、モードセレクタ１１３は、エンコーダを含み、複数の比較を実行する。図５に関して、モードセレクタ１１３は、電圧比較信号および電流比較信号を用い、ジェネレータ２００が、一定電流出力領域（Ａ）、一定電力出力領域（Ｂ）の領域Ｐ１、一定電力出力領域（Ｂ）の領域Ｐ２、または、一定電圧出力領域（Ｃ）において動作しているかどうかを決定する。さらに、モードセレクタ１１３からの出力モード信号は、ステアリング論理１１４におけるスイッチ位置を制御する。出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）が、第１の電圧制限Ｖｌｉｍｉｔ＿１、第２の電圧制限Ｖｌｉｍｉｔ＿２、および、第３の電圧制限Ｖｌｉｍｉｔ＿３を超過した場合、エンコーダは、一定電圧モードを選択する。モードセレクタ１１３からの一定電圧モード信号は、図４および、ＤＣ−ＤＣバック変換器１０１およびＤＣ−ＡＣブースト変換器１０２のデューティサイクルを動作モードによって示している下記の表１に示されているように、ステアリング論理１１４のスイッチの位置を「Ｖ」位置へ移す。
【００５３】
【表１】
2014171871.tif 000003
【００５４】
様々な代替実施形態において、動作モードの選択は、デューティサイクルに部分的に基づく。例えば、ジェネレータ２００が、ＤＣ−ＤＣバック変換器１０１を用いて一定電力モードで動作しており、デューティサイクルが、１００％活性に達する場合、コントローラ２２４は、ＤＣ−ＡＣブースト変換器１０２を用いて一定電力領域Ａに切り換わるように構成され得る。ブースト変換器への切り換えは、ジェネレータ２００が、インピーダンスのより高い範囲を克服して動作することを可能にする。
【００５５】
一定電力出力モードに関して、一定のＡＣ電力出力は、デューティサイクルｄ１およびデューティサイクルｄ２の一方または両方を所望の値に設定することによって達成される。さらに、ジェネレータ２００は、第１の一定電力領域Ｐ１または第２の一定電力領域Ｐ２のいずれかにおいて、一定のＡＣ電力出力を用いて動作する。様々な実施形態において、ステアリング論理１１４の変換器スイッチは、負荷のインピーダンスに応じて、ＤＣ−ＤＣバック変換器１０１を用いて一定電力を生成するか、ＤＣ−ＡＣブースト変換器１０２を用いて一定電力を生成するかを切り換える。さらに、様々な実施形態において、ジェネレータ２００は、ＤＣ−ＤＣバック変換器１０１および／またはＤＣ−ＡＣブースト変換器１０２の両方を同時に動作させ得、結果として高電圧低電力を有する一定電力出力を生じる。
【００５６】
定常状態で、第１の一定電力領域Ｐ１において動作している際、インダクタ電流ｉＬ（ｔ）は、電流モードコントローラ１１１において、非線形キャリヤ制御電流ｉＣ（ｔ）と比較される。ＤＣ−ＤＣバック変換器のデューティサイクルｄ１のパルス持続時間は、電流モードコントローラ１１１を用いて変化させられる。デューティサイクルの変化するパルス持続時間は、インダクタ電流ｉＬ（ｔ）を制御し、インダクタ電流ｉＬ（ｔ）は、バック変換器と接触している負荷に応答する。負荷のインピーダンスが変化する場合、インダクタ１０３をまたぐ電圧およびインダクタ１０３を通る電流も変化する。既述のとおり、デューティサイクルの開始において、デューティサイクルの活性部分が開始される。インダクタフィードバック信号が非線形キャリヤ制御電流を超過することに応答して、デューティサイクルは、非活性部分へ切り換わる。デューティサイクルは、デューティサイクルの終了まで非活性部分に留まり、デューティサイクルの終了に応じて、次のデューティサイクルは、活性部分において開始する。代替実施形態において、インダクタフィードバック信号と非線形キャリヤ制御電流との比較中に、制御電流がインダクタ電流を超過すると、デューティサイクルは、活性部分へ切り換わる。例示的実施形態に従って、ジェネレータ２００は、ＤＣ−ＤＣバック変換器１０１を用いて一定電力を生成する。
【００５７】
定常状態で、第２の一定電力領域Ｐ２において動作している際、Ｖ１（ｔ）の平均電圧は、入力電圧Ｖｇが一定であることに応答して一定であり、ＤＣ−ＤＣバック変換器１０１は、また、ディセーブルされる。なぜなら、インダクタ１０３をまたぐ電圧は存在しないからである。電流プログラム型モード制御の使用は、ｉＬ（ｔ）の平均電流が、デッドビートまたはニアデッドビート制御により、ほぼ固定値に調整されることを生じる。ｉＬ（ｔ）を調整するために、デューティサイクルｄ２は、電流モードコントローラによって変化させられ、ｉＬ（ｔ）を固定値に維持する。固定電圧および電流が与えられているので、ＤＣ−ＡＣブースト変換器１０２の入力における電力も一定である。例示的実施形態において、ＤＣ−ＡＣブースト変換器１０２は、ほぼ無損失であり、入力電力とほぼ等しい出力電力を生じる。入力電力は一定であるので、ＤＣ−ＡＣブースト変換器１０２の出力電力も一定である。
【００５８】
一定電圧出力モードに関して、一定電圧出力は、ＤＣ−ＤＣバック変換器１０１のデューティサイクルｄ１を固定値に設定することによって達成され、ＤＣ−ＡＣブースト変換器１０２のデューティサイクルｄ２は、電圧モード制御される。例示的実施形態において、電圧モード制御は、センサネットワークを用いてＤＣ−ＡＣブースト変換器１０２の出力電圧を測定することと、電圧モードコントローラ１１２における制御ループに感知された出力電圧を供給することと、測定された出力電圧と基準出力電圧との間の相対的相違に基づき、変換器のデューティサイクルコマンドを調節することとを含む。換言すると、デューティサイクルｄ２は、Ｖｌｉｍｉｔと整合するように、出力電圧を増大または減少させるように設定される。例示的実施形態において、Ｖｌｉｍｉｔは、ユーザによって、または、ルックアップテーブルにおける値に基づき、設定され得る。代替実施形態において、出力電圧のフィードバックが存在せず、ブースト変換器は、固定デューティサイクルで運用される。
【００５９】
一定電流出力モードに関して、一定電流出力は、固定デューティサイクルｄ２でＤＣ−ＡＣブースト変換器１０２を動作させること、および、ＤＣ−ＤＣバック変換器１０１を電流モード制御することによって達成される。例示的実施形態において、電流モード制御は、バック変換器１０１の出力が一定電流となるように、平均インダクタ電流を正確に制御する。一定電流の一実施形態において、電流モードコントローラ１１１は、インダクタ電流ｉＬ（ｔ）を、Ｋ＊Ｐｓｅｔによって設定される一定電流ｉＣと比較し、ここで、Ｋ＊Ｐｓｅｔは、使用中にユーザによって設定される一定電流である。様々な実施形態において、Ｐｓｅｔは、設計段階で設定される。
【００６０】
換言すると、コントローラ２２４は、インダクタ電流ｉＬ（ｔ）を固定値に維持するために、デューティサイクルｄ１を変化させるように構成されている。結果として、一定電流出力モードは、その大きさがニアデッドビートスピードを用いて調整されるＡＣ出力電流を生成する。例示的実施形態において、一定電力、一定電圧、または、一定電流の３つのモードを実装しているジェネレータ２００は、ＡＣ出力特性の非常に速い、非常に正確な調整を生成する。様々なモードは、モニタされる特性によって影響を受け、一方、他のモードは、同じモニタされる特性に応答する必要がない。特に、コントローラ２２４は、例えばインダクタ電流および電圧のようなモニタされる特性に部分的に基づき、動作モードの間で切り換わり得る。換言すると、変換器のどのステージを電流モード制御するかについての選択は、最小のフィードバックを用いて、外部からの測定、平均化、または出力のフィードバックに対する必要性なく達成される。さらに、および、記述のように、コントローラ２２４は、基準電流と等しいほぼ一定の値にインダクタ電流を調整することによって、ニアデッドビート制御を実行する。
【００６１】
例示的実施形態において３つのモード間を移行することは、変圧器１０４の一次巻線の電圧およびインダクタ電流をモニタすることによって決定される。さらに、モード間を移行することの決定は、また、インダクタ１０３の電圧および電流に基づく。コントローラ２２４は、出力電圧が増大するにつれ、一定電流から、一定電力、一定電圧へ、モードを移行させる。特に、例示的実施形態において、ジェネレータ２００は、出力電圧が、第１の電圧制限（Ｖｌｉｍｉｔ＿１）より小さい場合、一定電流モードで動作する。出力電圧が、第１の電圧制限を超過した場合、ジェネレータ２００は、第１の一定電力モード（Ｐ１）に移行する。出力電圧が、第２の電圧制限（Ｖｌｉｍｉｔ＿２）を超過した場合、ジェネレータ２００は、第２の一定電力モード（Ｐ２）に移行する。出力電圧が、第３の電圧制限（Ｖｌｉｍｉｔ＿３）を超過した場合、ジェネレータ２００は、一定電圧モードに移行し、出力電圧は、制限され、一定に保たれる。例示的実施形態において、第１の電圧制限（Ｖｌｉｍｉｔ＿１）、第２の電圧制限（Ｖｌｉｍｉｔ＿２）、および、第３の電圧制限（Ｖｌｉｍｉｔ＿３）は、ユーザによって、または、ジェネレータ２００によって（例えば、ルックアップテーブルから）設定される。
【００６２】
同様に、例示的コントローラ２２４は、インダクタ電流ｉＬ（ｔ）が、増大するにつれ、一定電圧モードから、一定電力モードへ、そして、一定電流モードへ移行する。特に、例示的実施形態において、ジェネレータ２００は、インダクタ電流が、第１の電流制限（Ｉｌｉｍｉｔ＿１）を超過しない場合、一定電圧モードで動作する。インダクタ電流が、第１の電流制限（Ｉｌｉｍｉｔ＿１）を超過した場合、モードは、第２の一定電力モード（Ｐ２）に移行する。インダクタ電流が、第２の電流制限（Ｉｌｉｍｉｔ＿２）を超過した場合、モードは、第１の一定電力モード（Ｐ１）に移行する。インダクタ電流が、第３の電流制限（Ｉｌｉｍｉｔ＿３）を超過した場合、ジェネレータ２００は、一定電流モードに移行し、インダクタ電流は、制限され、一定に保たれる。例示的実施形態において、第１の電流制限（Ｉｌｉｍｉｔ＿１）、第２の電流制限（Ｉｌｉｍｉｔ＿２）、および、第３の電流制限（Ｉｌｉｍｉｔ＿３）は、ユーザによって、または、ジェネレータによって（例えば、ルックアップテーブルから）設定される。
【００６３】
上述のように、一定電流領域Ａを達成するために、ＤＣ−ＤＣバック変換器１０１は、電流プログラムモード（ＣＰＭ）で制御され、ＤＣ−ＡＣブースト変換器１０２は、約１００％デューティサイクルｄ２に固定される。一定電力領域Ｂを達成するために、一実施形態において、ＤＣ−ＤＣバック変換器１０１は、非線形キャリヤ制御（ＮＬＣ）モードで制御され、ＤＣ−ＡＣブースト変換器１０２は、約１００％デューティサイクルｄ２に固定される。別の実施形態において、ＤＣ−ＤＣバック変換器１０１は、約１００％デューティサイクルｄ１に固定され、ＤＣ−ＡＣブースト変換器１０２は、ＣＰＭで制御される。一定電圧領域Ｂを達成するために、ＤＣ−ＤＣバック変換器１０１は、１００％デューティサイクルｄ１に固定され、ＤＣ−ＡＣブースト変換器１０２は、所定のデューティサイクルｄ２に固定され、該所定のデューティサイクルｄ２は、１００％より小さいことがある。
【００６４】
一定電流領域Ａ、一定電力領域Ｂ、および一定電圧領域Ｃの間を切り換えることは、特定の電流制限、電力設定、および電圧制限に対してデューティサイクルｄ１およびｄ２を決定すること（例えば、実験または経験による）、および、コントローラ２２４がアクセスすることのできるルックアップテーブルに値を格納することに基づき得る。各領域の制御スキームは、制御されているＤＣ−ＤＣバック変換器１０１および／またはＤＣ−ＡＣブースト変換器１０２のデューティサイクルを観察することによって変更される。デューティサイクルｄ１またはｄ２が、所定の閾値に達すると、コントローラ２２４は、対応する新しいスキームに変わる。この制御スキームは、ルックアップテーブルに格納されている所与の電流、電力、または電圧設定ポイントに対して予めプログラムされたデューティサイクル値を有するコントローラ２２４に依存する。しかし、これは、各個のジェネレータ２００に対して実験により導き出される必要のある複雑な（例えば、三次元）テーブルを必要とする。これは、労働能率および対費用効果が高くなく、かつ、ジェネレータ２００のコンポーネント許容差に起因するエラーおよび人的エラーを起こしやすい。さらに、ＤＣ−ＡＣブースト変換器１０２をＣＰＭで動作させる場合、インダクタ１０３は、電力の正確な制御を達成するために十分に大きなインダクタンスを有する必要がある。
【００６５】
本開示は、低減された複雑さによりデューティサイクルｄ１およびｄ２を決定するためのシステムおよび方法を提供し、該システムおよび方法は、インダクタ１０３の必要とされるインダクタサイズを低減しながら電力制御精度を高め、さらに、送達される電気外科波形の波高率（ＣＦ）および電力の独立的、動的制御を可能にする。特に、ＤＣ−ＡＣブースト変換器１０２は、波形のＣＦを制御するために用いられ得、一方、ＤＣ−ＤＣバック変換器１０１は、出力電力を制御するために用いられる。この実施形態において、ＤＣ−ＡＣブースト変換器１０２は、所与のサイクルに固定され、該所与のサイクルは、約０％〜約１００％であり得、実施形態において、約２０％〜約９０％であり得、一方、ＤＣ−ＤＣバック変換器１０１は、ＮＬＣ制御で運用される。
【００６６】
本開示は、電圧制限（Ｖｌｉｍｉｔ＿１、Ｖｌｉｍｉｔ＿２、Ｖｌｉｍｉｔ＿３）および電流制限（Ｉｌｉｍｉｔ＿１、Ｉｌｉｍｉｔ＿２、Ｉｌｉｍｉｔ＿３）を用いるよりもむしろ、ＤＣ−ＡＣブースト変換器１０２のデューティサイクルｄ２を固定に保ちながら、モードセレクタ１１３によって決定されるＤＣ−ＤＣバック変換器１０１のデューティサイクルｄ１に基づき、一定電流領域Ａ、一定電力領域Ｂ、および一定電圧領域Ｃの間を切り換えるシステムおよび方法を提供する。ＤＣ−ＡＣブースト変換器１０２のデューティサイクルｄ２が固定でありながら、ＤＣ−ＤＣバック変換器１０１は電力を制御することができるかどうかを決定するために、ＤＣ−ＤＣバック変換器１０１およびＤＣ−ＡＣブースト変換器１０２の各々の平均スイッチモデルが、負荷の関数としてＤＣ−ＤＣバック変換器１０１のデューティサイクルｄ１を決定するために、定常状態で用いられ得る。ＤＣ−ＡＣブースト変換器１０２のデューティサイクルｄ２が固定でありながら、ＣＰＭでＤＣ−ＤＣバック変換器１０１を動作させるためのデューティサイクルｄ１は、下記の数式（Ｉ）を用いて、モードセレクタ１１３によって計算され得る。
【００６７】
【数１】
2014171871.tif 000004
【００６８】
ＤＣ−ＡＣブースト変換器１０２のデューティサイクルｄ２が固定でありながら、ＮＬＣでＤＣ−ＤＣバック変換器１０１を動作させるためのデューティサイクルｄ１は、下記の数式（ＩＩ）を用いてモードセレクタ１１３によって計算され得る。
【００６９】
【数２】
2014171871.tif 000005
【００７０】
ＤＣ−ＡＣブースト変換器１０２のデューティサイクルｄ２が、特定のＶｏｕｔ制限に対して固定でありながら、固定モードでＤＣ−ＤＣバック変換器１０１を動作させるためのデューティサイクルｄ１は、下記の数式（ＩＩＩ）を用いて、モードセレクタ１１３によって計算され得る。
【００７１】
【数３】
2014171871.tif 000006
【００７２】
数式（Ｉ）、（ＩＩ）、および（ＩＩＩ）において、ｄ１は、ＤＣ−ＤＣバック変換器１０１のデューティサイクルであり、ｉＣは、時間平均されたインダクタ制御電流であり、ｄ２は、ＤＣ−ＡＣブースト変換器１０２のデューティサイクルであり、Ｒｌｏａｄは、負荷（例えば、処置されている組織）の抵抗であり、ｎは、変圧器１０４の巻数比であり、Ｖｇは、電力供給２２７によって供給される入力ＤＣ電圧であり、Ｖｏｕｔは、変圧器１０４をまたぐ電圧である。
【００７３】
数式（Ｉ）、（ＩＩ）、および（ＩＩＩ）は、モードセレクタ１１３内のソフトウェア機能として実装され得、ＤＣ−ＡＣブースト変換器１０２のデューティサイクルが固定である場合の所望の電流、電力、または電圧制限に対する所望のブレークポイントにおけるＤＣ−ＤＣバック変換器１０１のデューティサイクルを決定する。
【００７４】
図６は、上記で定義された数式（Ｉ）、（ＩＩ）、および（ＩＩＩ）の制限の各々、すなわち、ＣＰＭ、ＮＬＣ、および電圧制限モード中におけるデューティサイクルｄ１に対するインピーダンス制限に対するインピーダンスの関数として、ＤＣ−ＤＣバック変換器１０１のデューティサイクルのプロットを示している。プロット内の部分は、ＤＣ−ＤＣバック変換器１０１の動的範囲を示している。図６のプロットは、また、電流または電圧制限が到達されると、コントローラ２２４にＤＣ−ＤＣバック変換器１０１のデューティサイクルｄ１を計算させるまでもなく、ＤＣ−ＤＣバック変換器１０１のデューティサイクルが、飽和させられ得ることを示している。さらに、これは、ＤＣ−ＡＣブースト変換器１０２が固定でありながら、ＤＣ−ＤＣバック変換器１０１が電力を制御することを可能にし、デューティサイクルｄ２が、図７に示されているように、デューティサイクルｄ１から独立して波高率を制御する。図７は、デューティサイクルｄ１の関数として、波高率のプロットを示している。
【００７５】
デューティサイクルｄ２を固定値に設定して所望の波高率を達成することによって、コントローラ２２４は、デューティサイクルｄ１が飽和しない限り、波高率およびＶｒｍｓを独立的に設定することができる。デューティサイクルｄ１およびｄ２は、様々な組織効果を達成するために、コントローラ２２４によって動的に変更され得る。波形の波高率を変更することは、例えば、切断および凝固モードまたは様々な混合モードのような様々なＲＦモード間を変更することを可能にする。
【００７６】
本開示は、また、ＤＣ−ＤＣバック変換器１０１を制御するために、改良型ＮＬＣ波形を提供する。ＤＣ−ＤＣバック変換器１０１が、固定ＤＣ−ＡＣブースト変換器１０２を用いてＮＬＣ制御で動作させられている間、電力は、増大する負荷抵抗と共に垂下する。これは、インダクタ１０３におけるより低いＤＣ電流に対応する。本開示は、負荷抵抗におけるＤＣ電流を増大することにより、ＮＬＣ波形を改変することを提供する。
【００７７】
非改変型ＮＬＣ波形は、下記の数式（ＩＶ）に従う。
【００７８】
【数４】
2014171871.tif 000007
【００７９】
数式（ＩＶ）において、Ｐｓｅｔは、電力設定ポイントであり、Ｔｓは、切り換え素子１０１の切り換え周期であり、Ｖｇは、電力供給２２７によって供給される入力ＤＣ電圧であり、ｔは、時間である。ＤＣ−ＤＣバック変換器１０１の、結果として生じる非改変型波形８００は、図８に示されており、該非改変型波形８００は、小さなｔの間、飽和し、切り換え周期の残りの間、数式（ＩＶ）に従う。図８は、また、インダクタ１０３の電流波形ｉＬ（ｔ）８０２を示している。
【００８０】
図９に示されている改変型ＮＬＣ波形９００は、電力設定ポイントを含み、該電力設定ポイントは、時間変数、すなわち、時間期間の比率を含む。特に、Ｐｓｅｔは、下記の数式（Ｖ）を用いて定義され得る。
【００８１】
【数５】
2014171871.tif 000008
【００８２】
数式（Ｖ）において、Ｐは、公称設定ポイントであり、Ｐｃｏｍｐは、垂下する電力を補正するために用いられる数式（Ｖ）の線形部分のゲインである。数式（ＶＩ）は、時間変数Ｐｓｅｔを含み、次に記載されている。
【００８３】
【数６】
2014171871.tif 000009
【００８４】
図９を参照すると、改変型ＮＬＣ波形９００は、非改変型ＮＬＣ波形８００の期間と比較して、抵抗が高い場合、より多くの電流を引き込む延長された期間を含み、それによって、電力垂下を減少させる。ｔが小さい場合（例えば、周期の始まりにおいて）、改変型ＮＬＣ波形９００は、非改変型ＮＬＣ波形８００に密接に追随し、電力は、重い負荷に対して同様に調整される。軽い負荷に対して、電流波形ｉＬ（ｔ）９０２のインダクタ電流は、図９に示されているように、それほど急ではない勾配を有し、電流波形ｉＬ（ｔ）８０２と比較して、ＮＬＣ波形に到達するためにより長く時間がかかる。Ｔｓに接近しているｔ（例えば、周期の終了に接近しているｔ）に対して、有効電力コマンドが増大され、より小さい電力垂下が観察される。特に、改変型インダクタ電流波形は、非改変型インダクタ電流波形よりもより高いＤＣ値を有する。より高いＤＣ値は、高い負荷抵抗における増大された電力を可能にする。
【００８５】
改変型ＮＬＣ波形は、また、非改変型ＮＬＣ波形を用いる同じ電力調整を達成するためにより小さな値（例えば、インダクタンス）のインダクタ１０３を可能にする。より小さなインダクタ１０３は、また、より大きなインダクタ１０３の電流の同じＤＣレベルに対して、そこを通過するより多くの電流リップルを有する。より多くのリップルを可能にすることにより、新ＮＬＣ波形は、より高い負荷抵抗における電流および電力を制御し続けることができる。さらに、より小さなインダクタ１０３は、また、より高いコスト効果およびスペース効果により、製造における利益を提供する。
【００８６】
本開示の幾つかの実施形態が、図面に示されること、および／または、本明細書に記述されることが行われたが、本開示がそれらに限定されることは意図されていない。なぜなら、本開示は、当該技術分野が許す限り範囲が広くあること、および、本明細書は、同様に読まれることが意図されているからである。従って、上述は、限定するものとして解釈されるべきではなく、単なる、特定の実施形態の例示として解釈されるべきである。当業者は、本明細書に添付されている請求項の範囲および精神内で、他の改変に想到する。
【符号の説明】
【００８７】
１  双極および単極電気外科システム
２  器具
３  活性電極
４  供給ライン
６  リターン電極パッド
８  リターンライン
１０  電気外科鉗子
１１  筐体
１２  シャフト
１３  顎部材
１４  活性電極
１５  顎部材
１６  リターン電極
１８  ケーブル
１０１  ＤＣ−ＤＣバック（ｂｕｃｋ）変換器
１０１ａ  切り換え素子
１０２  ＤＣ−ＡＣブースト変換器
１０２ａ〜１０２ｄ  切り換え素子
１０３  インダクタ
１０４  変圧器
２００  ジェネレータ
２２４  コントローラ
２２７  電力供給
２３０  活性端子
２３２  リターン端子
２４１  ユーザインターフェース
【図１】
2014171871.tif 000010
【図２】
2014171871.tif 000011
【図３】
2014171871.tif 000012
【図４】
2014171871.tif 000013
【図５】
2014171871.tif 000014
【図６】
2014171871.tif 000015
【図７】
2014171871.tif 000016
【図８】
2014171871.tif 000017
【図９】
2014171871.tif 000018