(57)【要約】【課題】高周波医療用デバイスの出力周波数を測定するシステムおよび方法を提供すること。【解決手段】ジェネレータによって生成される出力信号の特性を測定するシステムであって、該出力信号は第１の周波数を有し、該システムは、第２の周波数を有する基準信号を提供するように構成されている発振器と、該出力信号および該基準信号に基づきダウン変換された信号を生成するように構成されているミキサと、該第１の周波数よりも低いクロック周波数で動作し、該ダウン変換された信号に基づき該出力信号の特性を決定するように構成されているコントローラと、を備えている、システム。【選択図】図１
2014010152.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ジェネレータによって生成される出力信号の特性を測定するシステムであって、該出力信号は第１の周波数を有し、該システムは、
第２の周波数を有する基準信号を提供するように構成されている発振器と、
該出力信号および該基準信号に基づきダウン変換された信号を生成するように構成されているミキサと、
該第１の周波数よりも低いクロック周波数で動作し、該ダウン変換された信号に基づき該出力信号の特性を決定するように構成されているコントローラと、
を備えている、システム。
【請求項２】
前記出力信号の特性は、周波数または位相である、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記出力信号は、デジタル信号またはアナログ信号である、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記コントローラは、前記決定された出力信号の特性に基づき該出力信号を制御するようにさらに構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記基準信号は、固定または可変周波数を有する信号である、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記第２の周波数は、前記第１の周波数と前記基準信号周波数との間の差が前記ジェネレータの前記クロック周波数よりも小さくなるような周波数に設定されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記第２の周波数は、前記第１の周波数に等しいように設定されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記第２の周波数は、前記第１の周波数からオフセットされている周波数に設定されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記出力信号は、該出力信号および前記基準信号が同じ周波数にロックされている場合、直流値である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記出力信号の特性は周波数であり、
前記システムは、
該出力信号を増幅するように構成されている増幅器と、
該増幅された出力信号および前記基準信号に基づき第２のダウン変換された信号を生成するように構成されている第２のミキサと
をさらに備え、
前記コントローラは、該第２のダウン変換された信号に基づき該増幅された出力信号の位相を決定するようにさらに構成されている、
請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記増幅器の出力部に結合されている１つ以上のセンサをさらに備え、該１つ以上のセンサは、前記増幅された出力信号を感知し、該感知された増幅された出力信号を前記第２のミキサに提供するように構成されている、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
ジェネレータであって、該ジェネレータは、
該ジェネレータのクロック周波数よりも高い第１の周波数を有する出力信号を生成するように構成されている第１の発振器と、
第２の周波数を有する基準信号を生成するように構成されている第２の発振器と、
該第１の発振器および該第２の発振器に結合されているミキサであって、該ミキサは、該出力信号および該基準信号に基づきダウン変換された信号を生成するように構成されている、ミキサと、
該ダウン変換された信号に基づき該第１の周波数を決定するように構成されているコントローラと
を備えている、ジェネレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（１．技術分野）
本開示は、高周波医療用デバイスの出力周波数を測定するシステムおよび方法に関する。より詳細には、本開示は、低周波測定技術を使用する、高周波ジェネレータの出力周波数を測定するシステムおよび方法に関する。さらに、本開示は、高周波ジェネレータの出力周波数を許容し得る範囲内に維持するシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
（２．関連技術の説明）
電気外科用ジェネレータが、組織の治療のための器具に電気外科用エネルギーを供給するために使用される医療処置中において、ジェネレータの出力周波数を測定および／またはモニタすることが、多くの場合有用である。比較的低い周波数（例えば、１ＭＨｚよりも低い周波数）で動作しているジェネレータに対して、例えば、測定システムのクロック周波数を使用する既知の方法によって出力周波数を測定することは比較的容易である。
【０００３】
しかしながら、比較的高い周波数で動作しているジェネレータに対して（例えば、３００ＭＨｚを上回って、より一般的には９００ＭＨｚを上回って動作しているマイクロ波ジェネレータに対して）、信頼性があり、かつ費用効果の高い方法で出力周波数を測定することは、はるかにより困難である。なぜなら、そのような高い周波数においては、測定システムのクロック周波数を使用することはもはや不可能であるからである。
【０００４】
高周波医療用デバイスに対して出力周波数を測定する能力は、所与の処置中における機器のより効率的な利用を可能にし、この能力は、幾つかの理由で極めて有用である。１つの理由は、この能力は、処置中において、ジェネレータおよび／または医療用デバイスが、特定の国際的に認められた工業、科学、医療（ＩＳＭ）無線帯域内で動作していることを確実にするために出力周波数を特定の周波数帯域内に維持するために、たとえ必要ではないとしても、有用であるということである。特定のＩＳＭ帯域、特に、医療用に関するＩＳＭ帯域において、許容される中心周波数からの限定的に設定された偏位しか存在しない。他の理由は、インピーダンスを整合させる目的で出力周波数をシフトする必要性、または、ジェネレータの出力の位相を調整する必要性を満たすことである。
【０００５】
マイクロ波エネルギー送達システム（例えば、ジェネレータと、エネルギー送達デバイスと、ジェネレータからエネルギー送達デバイスへマイクロ波エネルギー信号を送達するように構成されている導波管と、アンテナとを含むシステム）の電気性能の例において、電気性能は、治療（例えば、腫瘍組織のような組織が破壊のための標的とされる切除治療）の過程全体にわたって変化する。性能の変化は、エネルギー送達デバイスの変化、組織特性の変化、または送達経路の変化によるものであり得る。これらの変化を示すパラメータを観察する（例えば、処置中にジェネレータの出力周波数を測定することによって）能力は、マイクロ波エネルギーの送達のより良い制御を提供する。
【０００６】
従って、低周波測定システムを使用して高周波医療用デバイスの出力周波数を測定するための、および、出力周波数を許容し得る範囲内に維持するための高信頼システムおよび方法に対する必要性が存在する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書において使用される場合、用語「遠位」は、記述されつつあるユーザからより遠い部分を指し、用語「近位」は、記述されつつあるユーザにより近い部分を指す。
【０００８】
本開示は、測定システムのクロック周波数よりも高い周波数で動作している医療用デバイスおよび／またはジェネレータの出力周波数を測定するシステムおよび方法を記述している。
【０００９】
従って、低周波測定システムを使用して医療用デバイスの高周波出力を測定するための、および、出力周波数を許容し得る範囲内に維持するための高信頼システムおよび方法に対する必要性が存在する。
【００１０】
本開示の局面による、ジェネレータによって生成される出力信号の特性を測定するシステムであって、該出力信号は第１の周波数を有する、システム。システムは、第２の周波数を有する基準信号を提供するように構成されている発振器を含む。システムは、該出力信号および該基準信号に基づきダウン変換された（ｄｏｗｎ−ｃｏｎｖｅｒｔｅｄ）信号を生成するように構成されているミキサも含む。さらに、システムは、該第１の周波数よりも低いクロック周波数で動作し、該ダウン変換された信号に基づき該出力信号の特性を決定するように構成されているコントローラを含む。
【００１１】
本開示の別の局面に従い、前記出力信号の特性は、周波数または位相であり得る。
【００１２】
本開示のさらなる局面に従い、前記出力信号は、デジタル信号またはアナログ信号であり得る。
【００１３】
本開示の別の局面に従い、前記コントローラは、前記決定された出力信号の特性に基づき該出力信号を制御するようにさらに構成され得る。
【００１４】
本開示のさらなる局面に従い、前記基準信号は、固定または可変周波数を有する信号であり得る。
【００１５】
本開示の別の局面に従い、前記第２の周波数は、前記第１の周波数と前記基準信号周波数との間の差が前記ジェネレータの前記クロック周波数よりも小さくなるような周波数に設定され得る。
【００１６】
本開示のさらなる局面に従い、前記第２の周波数は、前記第１の周波数に等しいように設定され得る。
【００１７】
本開示の別の局面に従い、前記第２の周波数は、前記第１の周波数からオフセットされている周波数に設定され得る。
【００１８】
本開示のさらなる局面に従い、前記出力信号は、該出力信号および前記基準信号が同じ周波数にロックされている場合、直流値であり得る。
【００１９】
本開示の別の局面に従い、前記出力信号の特性は、周波数であり得、システムは、該出力信号を増幅するように構成されている増幅器をさらに含み得る。システムは、該増幅された出力信号および前記基準信号に基づき第２のダウン変換された信号を生成するように構成されている第２のミキサも含み得る。前記コントローラは、該第２のダウン変換された信号に基づき該増幅された出力信号の位相を決定するようにさらに構成され得る。
【００２０】
本開示のさらなる局面に従い、システムは、前記増幅器の出力部に結合されている１つ以上のセンサをさらに含み得る。該１つ以上のセンサは、前記増幅された出力信号を感知し、該感知された増幅された出力信号を前記第２のミキサに提供するように構成され得る。
【００２１】
本開示の別の局面による、ジェネレータによって生成される高周波出力信号を測定するためのシステム。システムは、中心周波数を有するフィルタを含み、該フィルタは、フィルタリングされた信号を取得するために、該出力信号をフィルタリングするように構成されている。システムはまた、整流された信号を取得するために、該フィルタリングされた信号を整流するように構成されている整流器と、マイクロプロセッサとを含み、該マイクロプロセッサは、該整流された信号をサンプリングし、該整流された信号のレベルに基づき該出力信号の周波数を決定するように構成されている。
【００２２】
本開示の別の局面に従い、フィルタは、ノッチフィルタまたは帯域通過フィルタであり得る。
【００２３】
本開示のさらなる局面に従い、フィルタは、出力信号の周波数が、中心周波数から遠ざかっている場合、出力信号を減衰させるように構成され得る。
【００２４】
本開示の別の局面に従い、システムは、出力信号を増幅するように構成されている増幅器と、第２の中心周波数を有する第２のフィルタとをさらに含み得、該第２のフィルタは、第２のフィルタリングされた信号を取得するために、増幅された信号をフィルタリングするように構成されている。システムは、第２の整流器をさらに含み得、該第２の整流器は、第２の整流された信号を取得するために、第２のフィルタリングされた信号を整流するように構成されている。マイクロプロセッサは、第２の整流された信号をサンプリングし、第２の整流された信号のレベルに基づき増幅された出力信号の位相を決定するようにさらに構成され得る。
【００２５】
本開示の別の局面による、ジェネレータによって生成された高周波出力信号の特性を測定する方法であって、該出力信号は、ジェネレータ内のプロセッサのクロック周波数よりも高い第１の周波数を有する、方法。方法は、第２の周波数を有する基準信号を生成するステップと、ダウン変換された信号基準信号を生成するために、出力信号と基準信号とを混合するステップとを含む。方法は、ダウン変換された信号に基づき出力信号の特性を決定するステップをさらに含む。
【００２６】
あるいは、特性は、周波数または位相基準信号であり得る。
【００２７】
あるいは、またはさらに、方法は、出力信号の特性が、所定の範囲内にあるかどうかを立証するステップをさらに含み得る。
【００２８】
あるいは、またはさらに、方法は、ジェネレータの所望の出力インピーダンスを達成するために、出力信号の周波数を調整するステップをさらに含み得る。
【００２９】
あるいは、またはさらに、方法は、出力信号を増幅するステップと、第２のダウン変換された信号を取得するために、増幅された出力信号と基準信号とを混合するステップとをさらに含み得る。方法は、第２のダウン変換された信号に基づき増幅された出力信号の位相を決定することも含み得る。
【００３０】
本開示のさらなる局面に従い、ジェネレータは、該ジェネレータのクロック周波数よりも高い第１の周波数を有する出力信号を生成するように構成されている第１の発振器を含む。ジェネレータは、第２の周波数を有する基準信号を生成するように構成されている第２の発振器をさらに含む。さらに、ジェネレータは、該第１の発振器および該第２の発振器に結合されているミキサを含む。ミキサは、該出力信号および該基準信号に基づきダウン変換された信号を生成するように構成されている。さらに、ジェネレータは、該ダウン変換された信号に基づき該第１の周波数を決定するように構成されているコントローラを含む。
【００３１】
例えば、本発明は以下を提供する。
（項目１）
ジェネレータによって生成される出力信号の特性を測定するシステムであって、該出力信号は第１の周波数を有し、該システムは、
第２の周波数を有する基準信号を提供するように構成されている発振器と、
該出力信号および該基準信号に基づきダウン変換された信号を生成するように構成されているミキサと、
該第１の周波数よりも低いクロック周波数で動作し、該ダウン変換された信号に基づき該出力信号の特性を決定するように構成されているコントローラと、
を備えている、システム。
（項目２）
上記出力信号の特性は、周波数または位相である、上記項目のいずれか一項に記載のシステム。
（項目３）
上記出力信号は、デジタル信号またはアナログ信号である、上記項目のいずれか一項に記載のシステム。
（項目４）
上記コントローラは、上記決定された出力信号の特性に基づき該出力信号を制御するようにさらに構成されている、上記項目のいずれか一項に記載のシステム。
（項目５）
上記基準信号は、固定または可変周波数を有する信号である、上記項目のいずれか一項に記載のシステム。
（項目６）
上記第２の周波数は、上記第１の周波数と上記基準信号周波数との間の差が上記ジェネレータの上記クロック周波数よりも小さくなるような周波数に設定されている、上記項目のいずれか一項に記載のシステム。
（項目７）
上記第２の周波数は、上記第１の周波数に等しいように設定されている、上記項目のいずれか一項に記載のシステム。
（項目８）
上記第２の周波数は、上記第１の周波数からオフセットされている周波数に設定されている、上記項目のいずれか一項に記載のシステム。
（項目９）
上記出力信号は、該出力信号および上記基準信号が同じ周波数にロックされている場合、直流値である、上記項目のいずれか一項に記載のシステム。
（項目１０）
上記出力信号の特性は周波数であり、
上記システムは、
該出力信号を増幅するように構成されている増幅器と、
該増幅された出力信号および上記基準信号に基づき第２のダウン変換された信号を生成するように構成されている第２のミキサと
をさらに備え、
上記コントローラは、該第２のダウン変換された信号に基づき該増幅された出力信号の位相を決定するようにさらに構成されている、
上記項目のいずれか一項に記載のシステム。
（項目１１）
上記増幅器の出力部に結合されている１つ以上のセンサをさらに備え、該１つ以上のセンサは、上記増幅された出力信号を感知し、該感知された増幅された出力信号を上記第２のミキサに提供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システム。
（項目１２）
ジェネレータであって、該ジェネレータは、
該ジェネレータのクロック周波数よりも高い第１の周波数を有する出力信号を生成するように構成されている第１の発振器と、
第２の周波数を有する基準信号を生成するように構成されている第２の発振器と、
該第１の発振器および該第２の発振器に結合されているミキサであって、該ミキサは、該出力信号および該基準信号に基づきダウン変換された信号を生成するように構成されている、ミキサと、
該ダウン変換された信号に基づき該第１の周波数を決定するように構成されているコントローラと
を備えている、ジェネレータ。
【００３２】
（摘要）
低周波測定システムを使用して、高周波医療用デバイスによって生成される出力信号の特性を決定するシステムおよび対応する方法が開示される。デジタル測定システムは、互いに結合されている発振器と、ミキサと、コントローラとを含む。発振器は、第２の周波数を有する基準信号を提供する。ミキサは、出力信号および基準信号に基づきダウン変換された信号を生成する。次に、コントローラは、ダウン変換された信号に基づき出力信号の特性（例えば、周波数または位相）を決定する。アナログ測定システムは、中心周波数を有するフィルタと、整流器と、コントローラとを含む。フィルタは、出力信号をフィルタリングし、整流器は、フィルタリングされた信号を整流する。コントローラは、整流された信号をサンプリングし、整流された信号のレベルに基づき出力信号の特性を決定する。基準信号コントローラは、決定された出力信号の周波数および／または位相に基づき出力信号の特性を調整し得る。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
本開示の様々な局面が、図面を参照して本明細書の以下に記述される。
【図１】図１は、本開示の実施形態によるマイクロ波エネルギー送達システムの斜視図である。
【図２】図２は、本開示の例示的な実施形態による医療用デバイスの出力周波数を決定するためのデジタルアプローチを使用するシステムの概略的ブロック図である。
【図３】図３は、本開示の別の例示的な実施形態による医療用デバイスの出力周波数を決定するためのアナログアプローチを使用するシステムの概略的ブロック図である。
【図４】図４は、本開示の一例示的実施形態による、図２のデジタルアプローチを使用する医療用デバイスの出力周波数を維持する方法の流れ図である。
【図５】図５は、本開示の別の例示的実施形態による、図３のアナログアプローチを使用する医療用デバイスの出力周波数を維持する方法の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
（詳細な説明）
本開示の詳細な実施形態が、本明細書に記述される。しかし、開示されている実施形態は、単なる例示であり、様々な形態で実施され得ることが理解されるべきである。従って、本明細書に開示されている特定の構造および機能に関する詳細は、限定するものとして解釈されるべきではなく、単に、特許請求の範囲の基礎として、および、ほとんどあらゆる適切な詳細にわたる構造で本開示を使用することを当業者に教示するための代表的基礎として解釈されるべきである。
【００３５】
低周波測定システムを使用して、高周波ジェネレータの出力周波数を測定および／または調整する本開示のシステムおよび方法を記述する目的のために、以下の詳細な説明は、患者に対するマイクロ波療法または治療のためのマイクロ波エネルギーを送達するシステムの例示的実施形態を使用している。しかしながら、そのような高周波システムは、実例を示す目的のためであり、本開示の範囲を限定するものではないことが理解されるべきである。
【００３６】
ここで図１を参照すると、本開示の実施形態による、マイクロ波療法に対するマイクロ波エネルギーを送達するためのシステムは、概して、参照番号１０で示されている。マイクロ波エネルギー送達システム１０は、電気外科ジェネレータ２０の動作を制御するための制御回路２２を備えている電気外科ジェネレータ２０と、伝送ライン３４を介して電気外科ジェネレータ２０に電気的に結合されているマイクロ波エネルギー送達デバイス３０とを含む。マイクロ波エネルギー送達デバイス３０は、シャフト３８の遠位端に配置されているアンテナ３２を含み、シャフト３８は、ハンドピース３６から延びている。
【００３７】
伝送ライン３４は、同軸ケーブル３４ａ（すなわち、導波路）と、補助ケーブル３４ｂとを含む。同軸ケーブル３４ａは、電気外科ジェネレータ２０とマイクロ波エネルギー送達デバイス３０のハンドピース３６との間でマイクロ波エネルギー信号を送達するように構成されている。補助ケーブル３４ｂは、ハンドピース３６と電気外科ジェネレータ２０との間で１つ以上の信号を送達するように構成されている。ハンドピース３６と電気外科ジェネレータ２０との間で送達される１つ以上の信号は、ハンドピース３６における回路網に電力を供給するための直流電力信号と、ハンドピース３６、シャフト３８、および／または、そこから治療エネルギーを放射するアンテナ３２におけるマイクロ波エネルギー信号の状態および／または品質に関するリアルタイムまたは履歴情報を含む情報信号とを含み得る。
【００３８】
伝送ライン３４の近位端に配置されている伝送ラインコネクタ２４は、電気外科ジェネレータ２０上の伝送ラインレシーバ４６に接続している。伝送ライン３４の遠位端は、マイクロ波エネルギー送達デバイス３０に接続している。
【００３９】
電気外科ジェネレータ２０はオペレータインターフェース４０を含み得、オペレータインターフェース４０は、電気外科ジェネレータ２０、マイクロ波エネルギー送達デバイス１０に関するパラメータおよび／またはマイクロ波エネルギーの送達に関するパラメータを入力するためのキーパッド４２を有する。ディスプレイ４４は、マイクロ波エネルギーの送達に関する１つ以上のパラメータならびに／または電気外科ジェネレータ２０、伝送ライン３４、および／もしくはマイクロ波エネルギー送達デバイス１０に関する１つ以上のパラメータを示すか、またはそれらをグラフで表し得る。
【００４０】
本開示に関連して使用するための１つの適切なマイクロ波エネルギー送達デバイス３０は、商標ＥｖｉｄｅｎｔＴＭ  Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  Ａｂｌａｔｉｏｎ  Ｓｕｒｇｉｃａｌ  Ａｎｔｅｎｎａｓの下でＣｏｖｉｄｉｅｎによって販売されている組織貫通性マイクロ波エネルギー送達デバイスであるが、しかし、本明細書に記述されている実施形態は、マイクロ波エネルギーなどを送達することのできる任意のデバイスに対して適切であり得る。本明細書に記述されている実施形態は、以下により詳細に説明されているように、任意の適切なエネルギー送達デバイスにも適用され得る。
【００４１】
図２は、通常の電気外科ジェネレータ２０の出力周波数を決定するためのデジタルシステム２００の概略ブロック図を示す。システム２００は、ジェネレータ２０の一部であり得、マイクロ波エネルギー送達デバイス３０とジェネレータ２０との間に接続されている独立型ボックス（図示されず）であり得、および／または、マイクロ波エネルギー送達デバイス３０内にあり得る。
【００４２】
デジタルシステム２００はコントローラ２２を含み、コントローラ２２は、マイクロプロセッサ、中央処理ユニット、または他の同様なデバイスであり得る。コントローラ２２は、第１の発振器２１０を制御することにより、所定の周波数でのマイクロ波エネルギー信号の生成および送達を制御するように構成されている。
【００４３】
第１の発振器２１０は、第１の高周波マイクロ波信号２１２を生成し、これをカプラ２３０に提供する。第１の発振器２１０は、マイクロ波エネルギー送達デバイス３０（図１を参照）が共振するように構成されている固定周波数を有する信号、可変周波数を有する信号、２つ以上の関連または非関連周波数を有する信号を生成し得る。
【００４４】
第２の発振器２２０は、基準信号２２２を生成し、これを第１のミキサ２４０および第２のミキサ２７０に提供する。基準信号２２２は、固定周波数またはコントローラ２２によって制御される可変周波数であり得る基準信号である。第１のミキサ２４０は、出力信号２１２に基準信号２２２を乗じてダウン変換された信号２４２を生成する。ダウン変換された信号２４２は、出力信号２１２の周波数と基準信号２２２の周波数との間の差に等しい周波数を有する第１の信号と、出力信号２１２の周波数と基準信号２２２の周波数との和に等しい周波数を有する第２の信号とを含む。基準信号２２２の周波数は、出力信号２１２の周波数と基準信号２２２の周波数との間の差が、ジェネレータ２０内のプロセッサ１２２のクロック周波数よりも小さくなるように選択される。
【００４５】
基準信号２２２は、出力信号２１２の周波数よりも低い周波数を有し得る。例えば、主信号の周波数が約９１５ＭＨｚであり、基準信号２２２の周波数が約９１４ＭＨｚである場合、第１のミキサ２４０からの第１のダウン変換された信号２４２は１ＭＨｚである。
【００４６】
次に、第１のダウン変換された信号２４２は、フィルタ２４６およびアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）２４８を通過させられる。フィルタ２４６は、ベースバンド信号、すなわち、第１のダウン変換された信号２４２の第１の信号を通過させ、第１のダウン変換された信号２４２の第２の信号を排除する低域通過フィルタであり得る。この低域通過フィルタは、有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタ、無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルタ、またはカスケード式積算器−くし形フィルタであり得る。
【００４７】
次に、例えば高速フーリエ変換アルゴリズムのような周波数検出器２３が、フィルタリングされた第１のダウン変換された信号２４２の周波数を決定するために使用される。次に、コントローラ２２は、基準信号２２２の周波数および第１のダウン変換された信号２４２の検出された周波数を使用し、出力信号２１２の周波数を決定する。次に、コントローラ２２は、出力信号２１２の決定された周波数に基づき、出力信号２１２の周波数が、予め定義された範囲内であるかどうかを決定することができる。第１の発振器２１０から出力された信号の周波数を測定することの一つの利点は、その電力レベルが一定であることである。
【００４８】
あるいは、第２の発振器２２０は、出力信号２１２の周波数にほぼ等しい周波数を有する基準信号２２２を生成するように構成され得る。次に、第１のミキサ２４０は、出力信号２１２および基準信号２２２に基づいて、第１のダウン変換された信号２４２を生成する。次に、第１のダウン変換された信号２４２は、フィルタ２４６およびＡＤＣ２４８を介して、コントローラ２２に提供される。上述のように、フィルタリングされた第１のダウン変換された信号２４２は、出力信号２１２と基準信号２２２との間の周波数の差に等しい周波数を有する。
【００４９】
基準信号２２２の周波数が、出力信号２１２の周波数に等しいように設定された場合、または、換言すれば、基準信号２２２の周波数が、出力信号２１２の周波数上にロックされた場合、第１のミキサ２４０によって生成される第１のダウン変換された信号２４２は、直流値である。
【００５０】
第１のダウン変換された信号２４２は、コントローラ２２に送信される。第１のダウン変換された信号２４２が周波数検出器２３によってサンプリングされた後、コントローラ２２は、出力信号２１２と基準信号とがほぼ等しいかどうか、すなわち、出力信号の周波数は正確かどうかを決定する。第１のダウン変換された信号２４２がゼロよりも大きいか、またはゼロよりも小さい場合、出力信号２１２の周波数は正確ではない。次に、コントローラ２２は、出力信号２１２の周波数、および／または出力信号２１２の周波数を修正するための他の同様なパラメータを修正し得る。
【００５１】
実施形態において、警報またはＬＥＤ光（図示されず）が、出力信号２１２の周波数が正しくないことをユーザに指示し得、この指示は、ユーザが、デバイス３０を使用することを中止すべきこと、周波数を調整すべきこと、および／またはジェネレータ２０上の他のパラメータを変更すべきことを示し得る。実施形態において、出力信号２１２と基準信号２２２との間の周波数差は、コントローラ２２が１つ以上のパラメータを変更する、ならびに／または、ユーザが知らせを受け、および／もしくはジェネレータ２０の１つ以上のパラメータを変更する前に、所定の閾値よりも大きくある必要があり得る。
【００５２】
一部の実施形態において、基準信号２２２の周波数は、出力信号２１２の周波数からオフセットされ得る。例えば、周波数オフセットは、約０．１〜２ＭＨｚであり得る。あるいは、周波数オフセットは、周波数帯域間で必要とされる分離および使用されるフィルタのタイプまたは口径（ｃａｌｉｂｅｒ）によって決定され得る。さらに、オフセットは、オクターブ、デケード、数学的モデル、および／または分離可能な変数の観点から特定され得る。他の実施形態において、基準信号２２２は、出力信号２１２よりも高い周波数にあり得る。
【００５３】
基準信号２２２は、可変周波数を有し得る。例えば、基準信号２２２の周波数は、出力信号２１２の周波数の変動に対して調整され得る。出力信号２１２は、ユーザまたはコントローラ指定のプログラムにおける周波数範囲に設定され得る。あるいは、基準信号２１２は、固定周波数を有し得る。例えば、基準信号２１２の固定周波数は、約１０ＭＨｚ〜約１０ＧＨｚの範囲であり得る。
【００５４】
カプラ２３０の第２の出力２３４は、増幅器２５０に出力信号２１２を提供する。増幅器２５０は、高周波マイクロ波出力信号２１２を受信し、これを望ましいエネルギーレベルにまで増幅する。増幅器２５０は、一段または多段増幅器を含み得、かつ、例えば低域通過フィルタ回路、高域通過フィルタ回路、または帯域通過フィルタ回路のような１つ以上の信号処理回路もしくはフィルタ（図示されず）を含み得る。増幅器２５０のゲインは固定されるか、または、例えば監視制御システム（図示されず）における制御アルゴリズムのような適切なコントローラによって制御され得る。あるいは、増幅器２５０のゲインは、臨床医によりキーパッド４２（図１を参照）を介して手動で調整され得る。
【００５５】
増幅された信号２５２は、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などのような様々な特性または状態を感知するように巧みな運用により配置されている１つ以上のセンサ２６０に供給される。センサは、情報をコントローラ２２に送信するために、リード線が提供されるかまたはワイヤレスであり得る。１つ以上のセンサ２６０は制御回路網を含み得、この制御回路網は、複数のセンサから情報を受信し、その情報およびその情報の源（例えば、その情報を提供している特定のセンサ）をコントローラ２２に提供する。
【００５６】
より詳細には、１つ以上のセンサ２６０は、外科手術部位において印加されている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のリアルタイム電圧感知システムとリアルタイム電流感知システムとを含み得る。さらに、外科手術部位において印加されている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電圧感知システムとＲＭＳ電流感知システムとが含まれ得る。
【００５７】
コントローラ２２はマイクロプロセッサ１２２を含み、マイクロプロセッサ１２２は、揮発性タイプのメモリ（例えば、ＲＡＭ）および／または不揮発性タイプのメモリ（例えば、フラッシュ媒体、ディスク媒体など）であり得るメモリ１２４を有する。マイクロプロセッサ１２２は、ジェネレータ２０に接続されている出力ポートを含み、この出力ポートは、マイクロプロセッサ１２２が、開および／または閉ループ制御スキームに従いジェネレータ２０の出力を制御することを可能にする。
【００５８】
閉ループ制御スキームは、一般的に、フィードバック制御ループ２６６を含み、フィードバック制御ループ２６６において、１つ以上のセンサ２６０は、フィードバック２６６をコントローラ２２に提供する（すなわち、例えば組織インピーダンス、組織温度、順方向電流および反射電流ならびに／または電圧など、様々なパラメータを感知するための１つ以上の感知メカニズムから取得された情報）。次に、コントローラ２２は、ジェネレータ２０に信号を送り、ジェネレータ２０は、次に、出力電磁エネルギーを調整する。コントローラ２２はまた、ジェネレータ２２および／または器具３０の入力制御部から入力信号を受信する。コントローラ２２は、入力信号を利用することによりジェネレータ２０の電力出力を調整し、および／または、他の制御機能を実行するようにジェネレータ２０に命令する。
【００５９】
マイクロプロセッサ１２２は、１つ以上のセンサ２６０によって受信されたデータを処理するための、および、そのデータに従ってジェネレータ２０に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できる。コントローラ２２によって実行可能なソフトウェア命令は、コントローラ２２のメモリ１２４に格納されている。
【００６０】
増幅された信号２５２は、出力２６４を介して、マイクロ波エネルギー送達デバイス３０に供給される。さらに、増幅された信号２５２は、１つ以上のセンサ２６０を介しておよび／または直接的に、第２のミキサ２７０に供給される。増幅された信号２５２が１つ以上のセンサ２６０を通して供給される場合、感知された信号２６２は、第２のミキサ２７０に供給される。
【００６１】
第２のミキサ２７０は、増幅された信号２５２（または感知された信号２６２）および基準信号２２２に基づいて、第２のダウン変換された信号２７２を生成する。実施形態において、第２のミキサ２７０は、第２のダウン変換された信号２７２を取得するために、増幅された信号２５２に基準信号２２２を乗じる。第２のダウン変換された信号２７２は、フィルタ２７４を介して、コントローラ２２に送信される。あるいは、ミキサの代わりに、位相ロックループ回路または電圧制御型発振器が、位相差を決定するために使用され得る。位相が同じである場合、約ゼロである位相信号が、コントローラ２２に送信され、位相がシフトしていないことを指示する。第２のダウン変換された信号２７２がゼロよりも大きいか、またはゼロよりも小さい場合、増幅された信号２５２の位相はシフトしている。次に、コントローラ２２は、出力信号２１２の周波数を修正すること、増幅器２５０のゲインを調整すること、ジェネレータ２０をオフにすること、および／または、出力信号２１２の周波数を修正するための他の同様な機能を行い得る。あるいは、警報またはＬＥＤ光（図示されず）が、位相がシフトしたことをユーザに指示し得、この指示は、ユーザが、器具３０を使用することを中止すべきこと、周波数を調整すべきこと、および／またはジェネレータ２０の他のパラメータを変更すべきことを示し得る。代替の実施形態において、位相シフトは、コントローラ２２が１つ以上のパラメータを変更する、ジェネレータ２０をオフにする、ならびに／または、ユーザが知らせを受け、および／もしくは１つ以上のパラメータを変更する前に、所定の閾値よりも大きくある必要があり得る。
【００６２】
コントローラ２２は、第１のダウン変換された信号２４２、第２のダウン変換された信号２７２、および／またはフィードバック信号２６６に関する測定信号を受信するように構成されている。例えば、コントローラ２２は、第１のミキサ２４０から第１のダウン変換された信号２４２を受信し、第２のミキサ２７０から第２のダウン変換された信号２７２を受信する。コントローラ２２は、周波数、位相、および／またはセンサ情報に関する情報を受信することにより、ジェネレータ２０の出力２６４の周波数および位相シフトを、および／または、ジェネレータ２０が特定の周波数範囲内で機能しているかどうかを決定することができる。さらに、コントローラ２２は、センサ２６０によって測定されたインピーダンスおよび出力信号２１２の測定された周波数を使用して、出力信号２１２の周波数を調整し、ジェネレータ２０のインピーダンスを変動させることができる。
【００６３】
図３を参照すると、ここで、電気外科ジェネレータの出力周波数を決定するためのアナログシステム３００が記述されている。システム３００は、ジェネレータ２０の一部であり得、マイクロ波エネルギー送達デバイス３０とジェネレータ２０との間に接続されている独立型ボックス（図示されず）であり得、および／または、マイクロ波エネルギー送達デバイス３０内にあり得る。
【００６４】
アナログシステム３００は、上述のデジタルシステム２００において使用されているものと同様なコントローラ２２と第１の発振器２１０とを含む。出力信号２１２は、カプラ２３０に供給される。カプラ２３０の第１の出力２３２は、出力信号２１２を第１のフィルタ３２０に提供する。
【００６５】
第１のフィルタ３２０は、ノッチフィルタ、帯域通過フィルタ、または他の適切なフィルタであり得る。第１のフィルタ３２０は、出力信号２１２の所望の周波数（例えば、入力部４２（図１を参照）を介してユーザによって設定される周波数）に設定される中心周波数を用いて構成されている。
【００６６】
第１のフィルタ３２０は、フィルタリングされた信号３２２を第１の整流器３３０に提供する。整流器３３０は、例えばツェナーダイオード、ショットキーダイオード、トンネルダイオードなどのような任意のタイプの適切なダイオードを含み得る。整流器３３０は、整流された信号３３２をコントローラ２２に送信する。
【００６７】
出力信号２１２の周波数が中心周波数の上または下に移動する場合、第１のフィルタ３２０は、出力信号２１２の周波数が中心周波数からどの位遠くにあるかによって決まる量だけ出力信号２１２を減衰させる。第１のフィルタは、第１のフィルタリングされた信号３２２を第１の整流器３３０に提供する。第１の整流器３３０は、第１のフィルタリングされた信号３２２を整流し、第１の整流された信号３３２をコントローラ２２に出力する。第１の整流された信号３３２は、直流信号であり得る。コントローラ２２および／またはマイクロプロセッサ１２２は、第１の整流された信号３３２をサンプリングし、周波数シフトを決定する。周波数シフトが、非ゼロである場合、予め定義された範囲の外側である場合、または所定の閾値よりも大きい場合、コントローラ２２は、既に述べたように警報またはＬＥＤを介してユーザに知らせ、第１の発振器２１０により生成される周波数を調整し、ジェネレータ２０の１つ以上のパラメータを調整し、および／または、ジェネレータ２０を中断する。あるいは、コントローラ２２からの通知に応答して、ユーザは、ジェネレータ２０の１つ以上のパラメータを調整し、器具３０を使用することを中止し、および／またはジェネレータ２０をオフにし得る。
【００６８】
カプラ２３０の第２の出力２３４は、増幅器２５０に出力信号２１２を提供する。出力信号２１２は増幅され、増幅された信号は、センサ２６０に、出力２６４を介して器具３０に、および／または第２のフィルタ３４０に提供される。第２のフィルタ３４０は、ノッチフィルタ、帯域通過フィルタ、または他の適切なフィルタであり得る。第２のフィルタ３４０は、出力信号２１２の所望の位相（例えば、ゼロ位相）に設定される中心周波数を用いて構成されている。
【００６９】
第２のフィルタ３４０は、第２のフィルタリングされた信号３４２を第２の整流器３５０に提供する。整流器３３０と同じように、整流器３５０は、例えばツェナーダイオード、ショットキーダイオード、トンネルダイオードなどのような任意のタイプの適切なダイオードを含み得る。整流器３５０は、第２の整流された信号３５２をコントローラ２２に送信する。第２の整流された信号３５２は、直流信号であり得る。
【００７０】
出力信号２１２の位相が、所望の位相の上または下にシフトする場合、第２のフィルタ３４０は、信号を減衰させ、第２のフィルタリングされた信号３４２を第２の整流器３５０に出力する。第２の整流器３５０は、第２のフィルタリングされた信号３４２を整流し、第２の整流された信号３５２をコントローラ２２に出力する。コントローラ２２および／またはマイクロプロセッサ１２２は、第２の整流された信号３５２をサンプリングし、位相シフトを決定する。位相シフトが、ゼロよりも大きい、または所定の閾値よりも大きい場合、コントローラは、警報またはＬＥＤを介してユーザに知らせ、第１の発振器２１０を通して供給された周波数を調整し、増幅器２５０のゲインを調整し、ジェネレータ２０の１つ以上のパラメータを調整し、および／またはジェネレータ２０を中断する。あるいは、コントローラ２２からの通知に応答して、ユーザは、ジェネレータ２０の１つ以上のパラメータを調整し、器具３０を使用することを中止し、および／またはジェネレータ２０をオフにし得る。
【００７１】
ここで、図２との関連で図４を参照すると、ジェネレータ２０の出力周波数を維持するためのデジタルアプローチプロセス４００が記述されている。プロセス４００は、ステップ４０５およびステップ４１０から開始し、ステップ４１０において、出力信号２１２および基準信号２２２が、第１の発振器２１０および第２の発振器２２０によって生成される。出力信号２１２および／または基準信号２２２は、発振器２１０、２２０によって提供され得、発振器２１０、２２０は、コントローラ２２によって制御されることがあり、または制御されないことがある。出力信号２１２の所望の周波数は、ユーザによってユーザインターフェース４２を介して、および／またはコントローラ２２内のプログラムからプログラムされ得る。基準信号２２２は、出力信号２１２と同じ周波数で、出力信号２１２からオフセットされた周波数で、または固定周波数で提供され得る。
【００７２】
次に、ステップ４１５において、第１の信号２１２と基準信号２２２とは混合され、出力信号２１２および基準信号２２２に基づいて第１のダウン変換された信号２４２を生成する。次に、ステップ４１７において、第１のダウン変換された信号２４２は、サンプリングされ、かつ処理され、出力信号２１２の周波数を決定する。
【００７３】
次に、ステップ４２０において、出力信号２１２の周波数が予め定義された範囲内にあるかどうかを決定する。予め定義された範囲は、ユーザもしくはコントローラ２２によって設定された範囲であり得るか、または、選択的に、予め定義された範囲は、必要とされるＩＳＭ帯域に設定され得る。コントローラ２２が、出力信号２１２と基準信号との間の周波数差が予め定義された範囲内にないと決定した場合、コントローラ２２および／またはユーザは、ステップ４２５において、出力信号２１２の周波数を調整し、および／またはジェネレータ２０の１つ以上の他のパラメータを調整し得る。次に、プロセス４００は、ステップ４１０に戻り、調整された出力信号２１２を再チェックする。あるいは、決定は、閾値よりも大きいことに基づき得る。
【００７４】
コントローラ２２が、出力信号２１２の周波数が予め定義された範囲内にあると決定した場合、プロセス４００は、ステップ４３０へ続き、ステップ４３０において、出力信号２１２は増幅される。次に、ステップ４３５において、出力信号２１２と基準信号２２２とは混合され、第２のダウン変換された信号２７２を生成する。次に、ステップ４３７において、第２のダウン変換された信号２７２はサンプリングされ、第２のダウン変換された信号２７２の位相を決定する。第２のダウン変換された信号２７２の位相は、出力信号２１２の位相シフトを表す。
【００７５】
次に、ステップ４４０において、コントローラ２２は、出力信号の位相は予め定義された範囲内にあるかどうかを決定する。あるいは、位相は、所定の閾値と比較され得る。所定の閾値は、ユーザまたはコントローラ２２によって特定される任意の範囲であり得る。位相が予め定義された範囲内にない場合、プロセス４００は、ステップ４２５へ行き、ステップ４２５において、周波数は調整されるか、または代替として、増幅器のゲインが調整される。次に、プロセス４００は、ステップ４１０に戻り、出力信号２１２の周波数および位相シフトを再チェックする。位相シフトが予め定義された範囲内にある場合、プロセス４００はステップ４４５において終了する。
【００７６】
図５は、ジェネレータ２０の出力周波数を維持するための流れ図を示す。プロセス５００は、ステップ５０５およびステップ５１０から開始し、ステップ５１０において、例えば出力信号２１２のような主信号が、第１の発振器２１０によって生成される。第１の発振器２１０は、コントローラ２２によって制御される。次に、ステップ５１５において、主信号２１２は、第１のフィルタ３２０を使用してフィルタリングされる。第１のフィルタ３２０は、主信号２１２の周波数が、第１のフィルタ３２０の中心周波数から遠ざかっている場合、主信号２１２を減衰させる。次に、第１のフィルタリングされた信号３３２は、整流器３３０に送信される。ステップ５２０において、整流器３３０は、第１のフィルタリングされた信号３３２を整流し、第１の整流された信号５３２をコントローラに提供する。
【００７７】
次に、コントローラ２２および／またはマイクロプロセッサ１２２は、第１の整流された信号５３２をサンプリングし、周波数シフトを決定する。次に、ステップ５３０において、コントローラ２２は、周波数シフトが、所定の閾値よりも大きいか、または予め定義された範囲の外側であることを決定し、次に、ステップ５３５において、主信号２１２が調整される。主信号２１２は、ユーザおよび／またはコントローラによって調整され得、ジェネレータ２０の周波数および／または他のパラメータを調整することを含み得る。
【００７８】
コントローラ２２が、周波数シフトが所定の閾値よりも小さいかもしくは等しい、または予め定義された範囲内にあると決定した場合、ステップ５４０において、主信号２１２は増幅される。増幅された主信号２６２は、第２のフィルタ３４０に供給される。次に、ステップ５４５において、第２のフィルタ３４０は、増幅された主信号２６２が第２のフィルタ３４０の中心周波数から遠ざかっている場合、増幅された主信号２６２を減衰させることによって、第２のフィルタリングされた信号３４２を生成する。選択的に、第２のフィルタ３４０の中心周波数は、ゼロよりも大きいまたは小さい任意の位相シフトを示すために、ゼロに設定される。第２のフィルタリングされた信号３４２は、整流器３５０に提供される。ステップ５３０において、整流器３５０は、第２のフィルタリングされた信号３４２を整流し、第２の整流された信号３５２をコントローラ２２に出力する。次に、コントローラ２２および／またはマイクロプロセッサ１２２は、第２の整流された信号３５２をサンプリングし、位相シフトを決定する。次に、ステップ５５５において、コントローラ２２は、位相シフトが、所定の閾値よりも大きい、または予め定義された範囲の外側であるかどうかを決定する。イエスである場合、次に、主信号２１２が調整され、および／または増幅器２５０のゲイン補正が調整される。否である場合、次に、プロセス５００は、ステップ５６５で終了する。
【００７９】
本開示の範囲から逸脱することなく様々な変更が上記の構造においてなされ得るので、上述に包含されている全ての事項は、例を示すものとして解釈されるべきであり、限定的意味で解釈されるべきではないことが意図されている。以下の請求項の範囲によって定義されているとおり、本開示の幾つかの目的が達成され、かつ、他の有利な結果が達成されることが分かる。
【符号の説明】
【００８０】
１０  マイクロ波エネルギー送達システム
２０  電気外科ジェネレータ
２２  コントローラ
２４  伝送ラインコネクタ
３０  マイクロ波エネルギー送達デバイス
３２  アンテナ
３４  伝送ライン
３４ａ  同軸ケーブル
３４ｂ  補助ケーブル
３６  ハンドピース
３８  シャフト
４０  オペレータインターフェース
４２  キーパッド
４４  ディスプレイ
４６  伝送ラインレシーバ
１２２  マイクロプロセッサ
１２４  メモリ
２１０  第１の発振器
２２０  第２の発振器
２４０  第１のミキサ
２７０  第２のミキサ
【図１】
2014010152.tif 000003
【図２】
2014010152.tif 000004
【図３】
2014010152.tif 000005
【図４】
2014010152.tif 000006
【図５】
2014010152.tif 000007