(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセッサと、
前記プロセッサに連結されたメモリと、
を備える電気外科コントローラであって、
前記メモリがプログラムを記憶し、前記プログラムは、前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに、
電圧発生器のアクティブ端子へのエネルギーの配給を命令すること（７０２）と、
前記アクティブ端子に沿う前記エネルギーの流量を示す値を測定すること（７０４）であって、前記測定がエネルギーの配給中である、測定すること（７０４）と、
エネルギーの配給中、時間の第１の所定ウィンドウにわたって、前記アクティブ端子に沿って供給されるエネルギーを示す第１の値を加算すること（７０６）と、
前記第１の値が所定値を満たすまたは超過することに応答して、エネルギーの配給を停止するように、前記電圧発生器に命令すること（７１０）と、
エネルギーの配給中、時間の第２の所定ウィンドウにわたって、前記アクティブ端子に沿って供給されるエネルギーを示す第２の値を加算すること（７０８）であって、前記第２の所定ウィンドウが前記第１の所定ウィンドウよりも短い長さであり、前記第２の所定ウィンドウが前記第１の所定ウィンドウと同延である、加算すること（７０８）と、
前記第２の値が閾値を満たすまたは超過することに応答して、エネルギーの配給を停止するように、前記電圧発生器に命令すること（７１２）と、
を行わせる、電気外科コントローラ。
【請求項２】
前記プロセッサが、前記エネルギーの流量を示す値を測定するとき、前記プログラムは、前記プロセッサに、前記アクティブ端子に沿う電流流量を示す値、前記アクティブ端子に沿う二乗平均平方根（ＲＭＳ）電流を示す値、前記アクティブ端子に供給される電圧を示す値、前記アクティブ端子に供給されるＲＭＳ電圧を示す値からなる群から選定された少なくとも１つを測定させる、請求項１に記載の電気外科コントローラ。
【請求項３】
前記プロセッサが、前記第１の所定ウィンドウにわたって加算するとき、前記プログラムは、前記プロセッサに、１秒のウィンドウにわたって加算させ、
前記プロセッサが、前記第２の所定ウィンドウにわたって加算するとき、前記プログラムは、前記プロセッサに、２０〜５００ミリ秒のウィンドウにわたって加算させ、
前記プロセッサが、前記第１の値が所定値を満たすまたは超過することに応答して、エネルギーの配給を停止するように、前記電圧発生器に命令するとき、前記プログラムは、前記プロセッサに、前記第１の値が４００ジュール以上であることに応答してエネルギーの配給を停止するように前記電圧発生器に命令させ、
前記プロセッサが、前記第２の値が前記閾値を満たすまたは超過することに応答して、エネルギーの配給を停止するように、前記電圧発生器に命令するとき、前記プログラムは、前記プロセッサに、前記第２の値が５〜４００ジュール以上であることに応答して、エネルギーの配給を停止するように、前記電圧発生器に命令させる、請求項１または２に記載の電気外科コントローラ。
【請求項４】
前記プロセッサが、前記第１の値が第１の所定値を満たすまたは超過することに応答して、エネルギーを配給することを停止するように、前記電圧発生器に命令するとき、前記プログラムは、前記プロセッサに、
エネルギー配給が停止すべき時間の量を表す休止時間を計算させ、
前記休止時間の時間長さの間、エネルギーを配給することを停止するように前記プロセッサに命令させる、請求項１に記載の電気外科コントローラ。
【請求項５】
前記プロセッサが、前記第２の値が前記閾値を満たすまたは超過することに応答して、エネルギーを供給することを停止するように、前記電圧発生器に命令するとき、前記プログラムは、前記プロセッサに、
エネルギー配給が停止すべき時間の量を表す休止時間を計算させ、
前記休止時間の時間長さの間、エネルギーを配給することを停止するように前記プロセッサに命令させる、請求項１に記載の電気外科コントローラ。
【請求項６】
前記プログラムは、さらに前記プロセッサに、
プラズマが前記アクティブ端子に連結されたアクティブ電極の近位に存在する期間中、閾値を減少させ、
プラズマが前記アクティブ電極の近位に存在しない期間中、前記閾値を増加させる、請求項１に記載の電気外科コントローラ。
【請求項７】
プログラム命令を含むコンピュータ可読媒体であって、前記プログラム命令は、電気外科コントローラのプロセッサによって実行されると、前記プロセッサに、
電圧発生器のアクティブ端子へのエネルギーの配給を命令すること（７０２）と、
前記アクティブ端子に沿う前記エネルギーの流量を示す値を測定すること（７０４）であって、前記測定がエネルギーの配給中である、測定すること（７０４）と、
エネルギーの供給中、時間の第１の所定ウィンドウにわたって、前記アクティブ端子に沿って供給されるエネルギーを示す第１の値を加算すること（７０６）と、
前記第１の値が所定値を満たすまたは超過することに応答して、エネルギーの配給を停止するように、前記電圧発生器に命令すること（７１０）と、
エネルギーの配給中、時間の第２の所定ウィンドウにわたって、前記アクティブ端子に沿って供給されるエネルギーを示す第２の値を加算させること（７０８）であって、前記第２の所定ウィンドウが前記第１の所定ウィンドウよりも短い長さであり、前記第２の所定ウィンドウが前記第１の所定ウィンドウと同延である、加算させること（７０８）と、
前記第２の値が閾値を満たすまたは超過することに応答して、エネルギーの配給を停止するように、前記電圧発生器に命令させること（７１２）と、
を行わせる、コンピュータ可読媒体。
【請求項８】
前記プロセッサが、前記エネルギーの流量を示す値を測定するとき、プログラムは、前記プロセッサに、前記アクティブ端子に沿う電流流量を示す値、前記アクティブ端子に沿う二乗平均平方根（ＲＭＳ）電流を示す値、前記アクティブ端子に供給される電圧を示す値、前記アクティブ端子に供給されるＲＭＳ電圧を示す値からなる群から選定された少なくとも１つを測定させる、請求項７に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項９】
前記プロセッサが、前記第１の所定ウィンドウにわたって加算するとき、プログラムは、前記プロセッサに、１秒のウィンドウにわたって加算させ、
前記プロセッサが、前記第２の所定ウィンドウにわたって加算するとき、前記プログラムは、前記プロセッサに、例えば、２０〜５００ミリ秒のウィンドウにわたって加算させ、
前記プロセッサが、前記第１の値が所定値を満たすまたは超過することに応答して、エネルギーの配給を停止するように、前記電圧発生器に命令するとき、前記プログラムは、前記プロセッサに、前記第１の値が４００ジュール以上であることに応答して、エネルギーの配給を停止するように、前記電圧発生器に命令させ、
前記プロセッサが、前記第２の値が前記閾値を満たすまたは超過することに応答して、エネルギーの配給を停止するように、前記電圧発生器に命令するとき、前記プログラムは、前記プロセッサに、前記第２の値が５〜４００ジュール以上であることに応答して、エネルギーの配給を停止するように、前記電圧発生器に命令させる、請求項７に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項１０】
前記プロセッサが、前記第１の値が第１の所定値を満たすまたは超過することに応答して、エネルギーを配給することを停止するように、前記電圧発生器に命令するとき、プログラムは、前記プロセッサに、
エネルギー配給が停止すべき時間の量を表す休止時間を計算させ、
前記休止時間の時間長さの間、エネルギーを配給することを停止するように前記プロセッサに命令させる、請求項７に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項１１】
前記プロセッサが、前記第２の値が前記閾値を満たすまたは超過することに応答して、エネルギーを配給することを停止するように、前記電圧発生器に命令するとき、プログラムは、前記プロセッサに、
エネルギー配給が停止すべき時間の量を表す休止時間を計算させ、
前記休止時間の時間長さの間、エネルギーを配給することを停止するように前記プロセッサに命令させる、請求項７に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項１２】
プログラムは、さらに前記プロセッサに、
プラズマが前記アクティブ端子に連結されたアクティブ電極の近位に存在する期間中、閾値を減少させ、
プラズマが前記アクティブ電極の近位に存在しない期間中、前記閾値を増加させる、請求項７に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項１３】
電圧発生器をさらに備える請求項１から６のいずれか一項に記載の電気外科コントローラ。
【請求項１４】
電圧発生器をさらに備える、請求項７から１２のいずれか一項に記載のコンピュータ可読媒体を用いて設定されている電気外科コントローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
該当なし
【背景技術】
【０００２】
いくつかの異なる組織型を除去するために、電気外科システムが、外科手技中に使用される。たとえば、膝または肩に関わる手技は、軟骨、半月板、および自由に浮遊する、かつ／または閉じ込められた組織の一部分を除去する場合がある。ある事例においては、除去は、組織削りなど、非常にわずかな除去である場合もあれば、別の事例においては、組織をより積極的に除去することが用いられることもある。電気外科システムはまた、組織除去中に露出される動脈血管をシールして、出血を低減させるようにシールするための凝固モードで動作する場合もある。
【０００３】
電気外科システムが組織除去のために使用されるか、それとも凝固のために使用されるかに関係なく、電気外科システムは手技の一部として適用され得るエネルギーの量を時間にわたって制限する標準化組織(たとえば、国際電気標準会議(International Electrotechnical Commission：ＩＥＣ)によって設定された一定の基準に準拠し得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第５６９７８８２号明細書
【特許文献２】米国特許第６３５５０３２号明細書
【特許文献３】米国特許第６１４９１２０号明細書
【特許文献４】米国特許第６２９６１３６号明細書
【特許文献５】米国特許第６１４２９９２号明細書
【特許文献６】米国特許第６２３５０２０号明細書
【特許文献７】米国特許第８２５７３５０号明細書
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Princeton UniversityのPlasma Physics LaboratoryのR.J. GoldstonおよびP.H. RutherfordによるPlasma Physics(1995)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
電気外科システムの性能を高めながら、それでもなお電気外科システムが様々な基準に準拠することを可能にする進歩はいずれも、競争優位をもたらすことになる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
例示的な実施形態を詳細に説明するために、次に、添付の図面を参照することにする。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】少なくともいくつかの実施形態による電気外科システムを示す図である。
【図２】少なくともいくつかの実施形態による電気外科ワンド(electrosurgical wand)の立面図である。
【図３】少なくともいくつかの実施形態による電気外科ワンドの横断立面図である。
【図４】少なくともいくつかの実施形態による電気外科ワンドの遠位端の斜視図である。
【図５】少なくともいくつかの実施形態によるコントローラの電気ブロック略図である。
【図６】少なくともいくつかの実施形態による方法を示す図である。
【図７】少なくともいくつかの実施形態による方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
[表記法および用語]
特定のシステム構成要素を示すために、ある種の用語が以下の説明および特許請求の範囲全体を通じて使用される。当業者は理解するであろうように、電気外科システムを設計し、製造する企業が、ある構成要素を異なる名称によって呼ぶ場合がある。本願は、機能ではなく、名称が異なる構成要素間を区別するものとは意図していない。
【００１０】
以下の記載および特許請求の範囲においては、「含む」、および「備える」という用語は、オープンエンド様式で使用され、したがって、「〜を含むが、〜に限定されない」と意味するものと解釈すべきである。また、「連結する」という用語は、間接的または直接的な接続のいずれかを意味するものと意図されている。したがって、第１の装置が第２の装置に連結する場合、その接続は、直接的な接続によるもの、または他の装置および接続部を介する間接的な接続によるものとすることができる。
【００１１】
単数の項目に対する参照は、同じ項目が複数、存在する可能性を含む。より具体的には、本明細書、および添付の特許請求の範囲において使用されるとき、単数形「a」、「an」、「said」、および「the」は、文脈に特に明記しない限り、複数形を含む。特許請求の範囲は、任意のオプションの要素を除外するように起草され得ることがさらに注記される。したがって、本記述は、特許請求の範囲の要素の列挙に関連して「唯一(solely)」、および「単に(only)」などのようなそのような排他的な専門用語を使用するための、または「否定的(negative)」限定を使用するための先行記載としての役割を果たす。最後に、特に定義されない限り、本明細書に使用される技術的および科学的な用語はすべて、本発明が属する当業者によって一般に理解されるのと同じ意味をもつことを認識されたい。
【００１２】
「切除」は、プラズマとの組織相互作用に基づいた組織の除去を意味するものとする。
【００１３】
「プラズマ」は、蒸気泡、またはイオン化放電を放つことができる蒸気層内に形成された低温高イオン化気体(low temperature highly ionized gas)を意味するものとする。
【００１４】
「アクティブ電極(active electrode)」は、治療の標的とされた組織と接触させる、またはその組織に極めて近づけるようにするとき、意図された電気的に誘起される組織改造効果(intended electrically-induced tissue-altering effect)を生み出す電気外科ワンドの電極を意味するものとする。
【００１５】
「リターン電極(return electrode)」は、アクティブ電極に対する電荷の電流流路を提供するように働く電気外科ワンドの電極、および/または治療の標的とされた組織に対する意図された電気的に誘起される組織改造効果をそれ自体、何ら生み出さない電気的外科ワンドの電極を意味するものとする。
【００１６】
「生体組織との動作上の関係」にある近さは、プラズマと相互作用する組織が、プラズマを通る電流フローに対する、プラズマによって提示されるインピーダンスに影響を与える近さを意味するものとする。
【００１７】
値の範囲が与えられる場合、その範囲の上限と下限との間のあらゆる介在値、およびその規定された範囲の中の任意の他の規定されたまたは介在する値が、本発明の範囲内に包含されることが理解される。また、説明される本発明の変更形態の任意のオプションの特徴が、独立して、または本明細書に説明される特徴のうちのいずれか１つまたは複数との組合せで記載され、特許請求され得ることが企図される。
【００１８】
本明細書に述べられる既存の主題はすべて(たとえば、出版物、特許、特許出願、およびハードウェア)は、その主題が本発明のものと矛盾する(その事例においては、本明細書に存在するものが優先するものとする)場合を除いて、全体的に参照することによって本明細書に組み込まれている。参照される項目は、本願の出願日に先立ってそれらの開示について唯一、与えられる。本明細書には、本発明が、従来の発明によりそのような資料に先行するものであるように権利を与えられないことを認めるものとして解釈すべきものは何もない。
【００１９】
本開示は、時間にわたるエネルギー配給（たとえば、１秒に配給されるジュール数、または３０ミリ秒から５００ミリ秒の間の範囲の中で配給されるジュール数）と、エネルギー配給レート（たとえば、ジュール／秒）との間に区別をつける。したがって、１秒にわたって配給される例示的な４００ジュールと、４００ジュール／秒という例示的なレート（すなわち、４００ワット）との間には差異がある。１秒未満の短いバーストにおいて４００ワットを超過するレートでエネルギーを配給することはあり得ても、１秒にわたって配給される例示的な４００ジュールを超過することはあり得ない。
【００２０】
様々な実施形態が詳細に説明される前に、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、様々な変更形態または修正形態が作成可能であり、均等形態が置換可能であるとき、本発明が、本明細書に記載された特定の変形形態に限定されないことを理解されたい。本開示を読むと当業者には明らかになるであろうように、本明細書に説明され、例示される個々の実施形態のそれぞれは、本発明の範囲または精神から逸脱することなく、他のいくつかの実施形態のうちのいずれかの特徴と容易に分離可能な、または組合せ可能な別個の構成要素および特徴を有する。加えて、多くの修正形態は、特定の状況、材料、組成物、方法、方法の行為またはステップを本発明の目的、精神、または範囲に適合させるために作成可能である。そのような修正形態はすべて、本明細書に作成される特許請求の範囲内にあるものと意図される。
【００２１】
様々な実施形態は、電気外科手技のためのエネルギー配給に関する動作上の基準により正確に、かつより密接に準拠する電気外科方法および関連の電気外科システムを対象とする。より具体的には、様々な例示的な方法が、電気外科ワンドのアクティブ電極に対するエネルギーの流量を（たとえば、ジュールの単位で）測定する。エネルギーが流れる間、重複する時間ウィンドウにおいて配給されるエネルギーの量を（たとえば、ジュールの単位で）測定する複数の積算器または累算器が動作中である。いずれかの時間ウィンドウ内に消散するエネルギーの総量が、所定の閾値を満たす、または超過するとき、エネルギー配給は、一時的に停止される（「パルシング」とも呼ばれる）。様々な例示的なシステムおよび方法は、容量調節された吸引を伴うウェットフィールド電気外科手技（たとえば、膝または肩の中の）文脈で開発されたものであり、ここでは、吸引開口部が、アクティブ電極の近くに存在する。したがって、後に続く本明細書は、開発的な文脈に基づいているが、しかしながら、例示的な方法およびシステムは、同様に、ドライフィールド電気外科手技（たとえば、皮膚における、または鼻腔および口腔内の手技）における使用も見出し、ここでは、吸引容量は調節されておらず（たとえば、モードまたは容量流量に関係なく、単回の吸気圧力が、与えられる）、また吸引が、アクティブ電極を担持する器具とは分離し、離れている他の外科器具から提供される状況における使用も見出す。まず、本明細書は、読者への方向付けのための例示的なシステム、次いで、関連技術の装置の動作の説明、最後に、例示的な実施形態による方法およびシステムについての説明に注目する。
【００２２】
図１は、少なくともいくつかの実施形態による電気外科システム１００を示している。具体的には、電気外科システム１００は、電気外科コントローラ１０４（本明細書においては以降、「コントローラ１０４」）に連結された電気外科ワンド１０２（本明細書においては以降、「ワンド１０２」）を備える。ワンド１０２は、遠位端１０８を定める細長いシャフト１０６を備える。細長いシャフト１０６は、ハンドルまたは近位端１１０をさらに定め、ここで、医師が、外科手技中に、ワンド１０２を把持する。ワンド１０２は、１本または複数本の電気リード（図１には、具体的には、図示されていない）を収容する可撓性多導体ケーブル１１２をさらに備え、可撓性多導体ケーブル１１２は、ワンドコネクタ１１４の中で終端する。図１に示されているように、ワンド１０２は、たとえば、エンクロージャ１２２の外面（図１の例示的な事例においては、前面）におけるコントローラコネクタ１２０によって、コントローラ１０４に連結する。
【００２３】
図１の図面においては見ることができないが、いくつかの実施形態においては、ワンド１０２は、外部からアクセスできる管状部材に連結された１つまたは複数の内部流体導管を有する。例示されているように、ワンド１０２は、ワンドの遠位端１０８において吸引を行うのに使用される、可撓性管状部材１１６を有する。様々な実施形態によれば、管状部材１１６は、ぜん動ポンプ１１８に連結され、このぜん動ポンプ１１８は、コントローラ１０４との一体構成要素として（すなわち、コントローラ１０４のエンクロージャ１２２内に少なくなくとも部分的に存在して）例示的に示されている。他の実施形態においては、ぜん動ポンプ１１８のエンクロージャは、（図の中の破線によって示されているように）コントローラ１０４のエンクロージャ１２２とは分離可能であるが、いずれの場合においても、ぜん動ポンプは、コントローラ１０４に動作可能に連結される。さらなる実施形態においては、吸引のための吸気は、病院環境の中で利用可能な吸気掃出し口など、任意の適切なソースから供給され得る。例示的なぜん動ポンプ１１８は、回転子部分１２４（本明細書においては以降、単に「回転子１２４」）、ならびに固定子部分１２６（本明細書においては以降、単に「固定子１２６」）を備える。例示的な可撓性管状部材１１６は、回転子１２４と固定子１２６との間のぜん動ポンプ１１８内で連結し、可撓性管状部材１１６に対して回転子１２４が動くと、流体が排出部１２８に向かって移動することになる。
【００２４】
なおも図１を参照すると、ディスプレイ装置またはインターフェース装置１３０が、コントローラ１０４のエンクロージャ１２２を通して見ることができ、いくつかの実施形態においては、使用者は、インターフェース装置１３０および関連のボタン１３２を経由してコントローラ１０４の動作上の特性を選定することができる。たとえば、ボタン１３２のうちの１つまたは複数を使用して、外科医は、電気外科手技中にどのくらいの頻度で、またはどのくらい積極的に、システムがパルスを発するかを制御する閾値エネルギー値および／または調整可能な時間ウィンドウの中で選定することができる。様々な時間ウィンドウおよびエネルギー値については、より十分に後述する。
【００２５】
いくつかの実施形態においては、電気外科システム１００はまた、足踏みペダル組立体１３４を備える。足踏みペダル組立体１３４は、１つまたは複数のペダル装置１３６および１３８と、可撓性多導体ケーブル１４０と、ペダルコネクタ１４２とを含むことができる。２つのペダル装置１３６および１３８しか示されていないが、１つまたは複数のペダル装置が実装可能である。コントローラ１０４のエンクロージャ１２２は、ペダルコネクタ１４２に連結する対応するコネクタ１４４を備えることができる。医師は、切除モードなど、コントローラ１０４の様々な側面を制御するのに足踏みペダル組立体１３４を使用し得る。たとえば、ペダル装置１３６は、ワンド１０２に対する高周波（ＲＦ）エネルギーの印加のオン／オフ制御のために使用され得る。さらには、ペダル装置１３８は、電気外科システムの動作モードを制御し、かつ／または設定するために使用され得る。たとえば、ペダル装置１３８の作動は、切除モードと凝固モードとの間で切り替えることができる。
【００２６】
様々な実施形態の電気外科システム１００は、Coblation（登録商標）技術を採用する切除を実装する。具体的には、本開示の譲受人は、Coblation（登録商標）技術の所有者である。Coblation（登録商標）技術には、標的組織の近傍に高電界強度を展開させるために、ワンド１０２の１つまたは複数のアクティブ電極と１つまたは複数のリターン電極との間に高周波（ＲＦ）信号の印加が必要である。その電界強度は、１つまたは複数のアクティブ電極と標的組織との間の領域において１つまたは複数のアクティブ電極の少なくとも一部分にわたって導電性流体を気化させるのには十分であり得る。導電性流体は、血液、またはいくつかの事例においては、細胞外もしくは細胞内の流体など、身体の中に本来、存在し得る。他の実施形態においては、導電性流体は、等張食塩水などの液体または気体とすることができる。膝または肩が関係する外科手技など、いくつかの実施形態においては、導電性流体は、システム１００と分離し、離れている配給システムによって、アクティブ電極の近傍に、および／または標的部位に配給される。
【００２７】
導電性流体は、流体の原子が原子再凝結よりも速く気化する点まで加熱されると、気体が形成される。十分なエネルギーが気体に印加されると、原子は、互いに衝突して、そのことにより、その工程において電子の放出が生じ、イオン化気体またはプラズマが形成される（いわゆる、「物質の第４の状態」）。別の形で言えば、プラズマは、気体を加熱し、その気体を通して電流を送り出すことによる、またはその気体中に電磁波を向けることによる気体のイオン化によって形成され得る。プラズマ形成方法は、プラズマの中の自由電子に直接、エネルギーを与え、電子原子の衝突が、より多くの電子を放出し、この工程は、所望の程度のイオン化が達成されるまで段階的に行われる。プラズマについてのより完全な説明は、非特許文献１の中に見出すことができ、その完全な開示は、参照することによって本明細書に組み込まれている。
【００２８】
プラズマの密度が十分に低くなるとき（すなわち、水溶液の場合、約１０２０原子／ｃｍ３未満）、電子平均自由行程が増大し、それにより、続いて注入される電子が、プラズマ内の衝撃イオン化を引き起こすことになる。プラズマ層の中のイオン粒子が十分なエネルギーを有する場合（たとえば、３．５電子ボルト（ｅＶ）から５ｅＶ）、イオン粒子と標的組織を構成する分子との衝突は、標的組織の分子結合を破壊し、分子を遊離基に解離させ、次いで、それは、組み合わさって気体種または液体種になる。分子解離によって（熱的な蒸発または炭化とは対照的に）、標的組織は、より大きい有機分子が、より小さい分子、ならびに／または水素、酸素、炭素酸化物、炭化水素および窒素化合物などの原子に分子解離させることにより容量的に除去される。関連技術の電気外科的乾燥および気化において行われる組織の細胞内の液体および細胞外流体を除去することによって組織物質を脱水することとは対照的に、分子解離は、完全に組織構造を取り除く。分子解離についてのより詳細な記載は、同一出願人による特許文献１の中に見出すことができ、その完全な開示は、参照することによって本明細書に組み込まれている。
【００２９】
ワンド１０２の遠位端１０８において電気外科システム１００によって生み出されるエネルギー密度は、アクティブ電極の数、電極の大きさおよび間隔、電極の表面積、電極表面における粗さおよび／または鋭利縁部、電極材料、印加される電圧、（たとえば、電極と直列でインダクタを置くことによる）１つまたは複数の電極の電流制限、電極と接触している流体の導電率、導電性流体の密度、ならびに他の因子など、様々な因子を調整することによって変動し得る。それに応じて、これらの因子は、励起電子のエネルギーレベルを制御するように操作され得る。組織構造が異なれば分子結合も異なるので、電気外科システム１００は、ある種の組織の分子結合を破壊するには十分であっても、別の組織の分子結合を破壊するには十分でないエネルギーを生み出すように構成され得る。たとえば、脂肪組織（たとえば、動物性脂肪）は、破壊するのに４ｅＶから５ｅＶよりも高い（すなわち、約８ｅＶ程度の）エネルギーレベルを要する二重結合を有する。したがって、いくつかの動作モードにおけるCoblation（登録商標）技術は、そのような脂肪組織を切除せず、しかしながら、より低いエネルギーレベルにおけるCoblation（登録商標）技術は、液体の形態における内部脂肪分を放出するのに効果的に細胞を切除するために使用され得る。他の動作モードは、二重結合も、一重結合と同様の方式で破壊され得るように、エネルギーを高めることができる（たとえば、電極における電流密度を高めるために、電圧を高め、電極構成を変更する）。様々な現象についてのより完全な記載は、同一出願人による特許文献２、特許文献３、および特許文献４の中に見出すことができ、それらの完全な開示は、参照することによって本明細書に組み込まれている。
【００３０】
図２は、例示的なシステムによるワンド１０２、具体的には、ウェットフィールドワンドの立面図を示している。ワンド１０２は、可撓性であっても、または剛体であってもよい細長いシャフト１０６と、細長いシャフト１０６の近位端に連結されたハンドル１１０と、細長いシャフト１０６の遠位端に連結された電極支持部材２００とを含む。また、図２には、ワンド１０２から延びる可撓性管状部材１１６、および多導体ケーブル１１２も見ることができる。ワンド１０２は、細長いシャフト１０６の遠位端１０８において配設されたアクティブ電極２０２を含む。アクティブ電極２０２は、多導体ケーブル１１２の中の１つまたは複数の絶縁された電気コネクタ（図示せず）を用いて、コントローラ１０４（図１）内のアクティブまたはパッシブ制御網に連結され得る。アクティブ電極２０２は、アクティブ電極２０２の近位に、いくつかの例示的なシステムにおいては、遠位先端の１ミリメートル（ｍｍ）から２５ｍｍの範囲内で、シャフト上に配設されている共通のまたはリターン電極２０４と電気的に隔離される。遠位先端から近位で、リターン電極２０４は、ワンド１０２の細長いシャフト１０６と同中心である。支持部材２００は、リターン電極２０４より遠位に位置決めされ、エポキシ、プラスチック、セラミック、シリコーン、またはガラスなどの電気絶縁材料から構成され得る。支持部材２００は、細長いシャフト１０６の遠位端１０８から延び（通常は、約１から２０ｍｍ）、アクティブ電極２０２を支持する。
【００３１】
図３は、例示的な実施形態によるワンド１０２の横断立面図を示している。具体的には、ワンド１０２は、細長いシャフト１０６内に定められる吸気管腔３００を含む。図３の例示的なワンド１０２においては、細長いシャフト１０６の内径は、吸気管腔３００を定めるが、他の事例においては、細長いシャフト１０６内の個別チューブが、吸気管腔３００を定めることができる。吸気管腔３００は、余分な流体、泡、組織断片、および／またはアクティブ電極２０２に近い標的部位からの切除物を吸引するために使用され得る。吸気管腔３００は、ハンドル１１０の中に延び、可撓性管状部材１１６に流体的に連結して、ぜん動ポンプ１１８に連結する。ハンドル１１０はまた、導電体２１０がその中に存在し得る内部空洞３０２を定め、ここで、導電体２１０は、多導体ケーブル１１２の中に延び、最終的には、コントローラ１０４に連結し得る。同様に、導電体は、細長いシャフトを貫通して延び、リターン電極２０４およびアクティブ電極２０２にそれぞれ１本ずつ連結するが、導電体２１０は、図を過度に複雑にしないようにするために、細長いシャフト１０６内に存在しているようには示されていない。
【００３２】
図４は、ドライフィールドワンドのこの事例において、ワンドの別の例示的な遠位端１０８を示している。具体的には、図４は、患者の皮膚上の創部を治療するための使用、すなわち、ドライフィールド手技に可能な創部ケアワンドとすることができるワンドの遠位端１０８の斜視図を示している。他の型のワンドが使用可能であり、たとえば、Texas、AustinのArthroCare Corporationから入手できるPROCISE（登録商標）Max Plasma Wandは、口腔および咽喉に関連する手技、この場合も、ドライフィールド手技向けに設計され、構築されている。異なるドライフィールド手技向けに設計されたワンドの構成要素の相対比率は異なることになるが、大きさおよび比率に関係なく、ドライフィールド使用向けのワンドは、同じ基本構成要素、すなわち、アクティブ電極、リターン電極、導電性流体が流出するソースまたは放出管腔、および導電性流体および切除された組織が、処置部位から離れるように吸引される吸気または吸引管腔を備えることになる。
【００３３】
図４の例示的な遠位端１０８は、吸気管腔４００、２つのアクティブ電極４０２および４０４、支持部材４０６、ソース管腔４０８、ならびにリターン電極４１０を有する。支持部材４０６は、細長いハウジング１０６に連結される。特定の実施形態においては、細長いハウジング１０６およびハンドル１１０（図１）は、ポリカーボネートなど、非導電性プラスチック材料から作製されている。さらなる他の実施形態においては、ハンドル１１０および／または細長いハウジング１０６は、全体または一部において金属材料から構成され得るが、金属材料は、接地されていなくても、かつ／またはコントローラ１０４への電子のリターン路を設けなくてもよい。さらには、支持部材４０６は、プラズマに曝されるときの劣化に対して抵抗性を示す非導電性材料である。いくつかの事例においては、支持部材４０６は、セラミック材料から作製されているが（たとえば、アルミナセラミック）、他の非導電性材料が、等価的に使用されてもよい（たとえば、ガラス）。
【００３４】
例示的な２つのアクティブ電極４０２および４０４は、支持部材４０６に連結される。各アクティブ電極は、金属構造体であり、その周囲には、プラズマが、いくつかの動作上のモードで使用中に生成される。いくつかの事例においては、ワイヤは、ステンレス鋼であるが、他の型の金属ワイヤ（たとえば、タングステン、チタニウム、またはモリブデン）が、等価的に使用されてもよい。例示されているように、各アクティブ電極４０２および４０４は、特定の直径を有するワイヤのループである。他の使用（たとえば、軟口蓋の組織の切除）向けに設計されたワンドにおいては、アクティブ電極は、スクリーンまたは金属プレートの形態を取ることができ、金属プレートを貫通する１つまたは複数の開口部が吸気管腔につながっている。各例示的なアクティブ電極４０２および４０４は、コントローラ１０４（図１）に電気的に連結される。いくつかの事例においては、アクティブ電極４０２および４０４は、それぞれの孤立部分、および細長いハウジング１０６の中を進む絶縁導体（具体的には、示されていない）によってコントローラに連結される。したがって、ケーブル１１２（図１）、およびコネクタ１１４（図１）の中の電気ピン（以下に示され、論じられる）を経由して、アクティブ電極４０２および４０４は、コントローラ１０４（図１）に連結する。
【００３５】
図４は、ソース管腔４０８をさらに示している。ソース管腔４０８は、細長いハウジング１０６内で可撓性管状部材に流体的に連結され、使用中、導電性流体がその中を流れる。したがって、使用中、導電性流体は、細長いハウジング１０６内の１つまたは複数の流体導管（具体的には、示されていない）を通って、かつソース管腔４０８から可撓性管状部材の中に流れ込む。図４の例示的なワンドの遠位端１０８は、導電性プレート４１０の形態でリターン電極をさらに含む。具体的には、導電性プレート４１０は、ソース管腔４０８に当接し、図４の実施形態においては、導電性プレート４１０の一部分は、少なくとも部分的に、ソース管腔４０８の外部開口部を定める。導電性プレート４１０は、導電性材料から作製され、その導電性材料は、アクティブ電極に印加されるエネルギーに関連する電流のリターン路を形成する。いくつかの事例においては、導電性プレート４１０は、ステンレス鋼から作製されているが、他の型の金属（たとえば、タングステン、モリブデン）が、等価的に使用されてもよい。例示的な導電性プレート４１０は、流体導管４０８の中を流れる生理食塩水の少なくとも一部が、導電性プレート４１０に接触してから、隣接する創部に接触する、またはアクティブ電極４０２および４０４に接触するように配向される。導電性プレート４１０は、コントローラ１０４（図１）に電気的に連結される。いくつかの事例においては、導電性プレート４１０は、細長いハウジング１０６の中を進む絶縁導体（具体的には、示されていない）を経由してコントローラに連結される。したがって、ケーブル１１２（図１）、およびコネクタ１１４（図１）の中の電気ピンを経由して、導電性プレート４１０は、コントローラ１０４（図１）に連結される。
【００３６】
図４はまた、例示的なドライフィールドワンドが、吸気管腔４００をさらに備えることを示している。吸気管腔４００は、ワンド１０２内の流体導管（具体的には、示されていない）を経由して可撓性管状部材１１６（図１）に流体的に連結される。したがって、名称が暗示しているように、吸気管腔４００は、導電性流体、分子的に解離された組織、および創部から分離されたものの、別の形で無傷である組織の除去など、ワンド１０２を使用して創部処置の副産物を除去するのに使用される。創部ケアのためのワンドの例示的な動作においては、積極的な吸引が分子的に解離されていない大きな組織片を除去することを可能にするように企図される。次に、本明細書は、コントローラ１０４についてのより詳細な説明を参照する。
【００３７】
図５は、少なくともいくつかの実施形態によるコントローラ１０４の電気ブロック略図を示している。具体的には、コントローラ１０４は、プロセッサ５００を備える。プロセッサ５００は、マイクロコントローラとすることができ、そのため、マイクロコントローラは、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）５０２、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）５０４、フラッシュまたは他の不揮発性プログラマブルメモリ、デジタル／アナログ変換器（Ｄ／Ａ）５０６、アナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ）５１４、デジタル出力部（Ｄ／Ｏ）５０８、およびデジタル入力部（Ｄ／Ｉ）５１０と一体になっていてよい。プロセッサ５００は、１つまたは複数の外部で利用可能な周辺バス（たとえば、Ｉ２Ｃ、ＵＳＢ）をさらに備えることもできる。プロセッサ５００はさらに、プロセッサ５００が外部装置、ならびにディスプレイ装置１３０などの内部装置と通信できるようにするための通信論理部５１２（たとえば、ＵＡＲＴ、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ対応ポート）と一体になっていてもよい。いくつかの実施形態においては、プロセッサ５００は、マイクロコントローラの形態で実装される場合もあるが、他の実施形態においては、プロセッサ５００は、個々のＲＡＭ、ＲＯＭ、通信部、Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａ、ＤＯ、ＤＩの装置、および周辺構成要素に通信するための通信ハードウェアとの組合せで、スタンドアロンの中央処理ユニットとして実装される場合もある。いくつかの例示的なシステムにおいては、プロセッサ５００および関連の機能は、Texas、AustinのFreescale Semiconductorから入手できるＭＫ６０シリーズマイクロコントローラとして実装されるが、しかしながら、他のマイクロコントローラが、等価的に使用されてもよい。
【００３８】
ＲＯＭ５０２（または可能性として、フラッシュメモリ）は、プロセッサ５００によって実行可能な命令を記憶する。具体的には、ＲＯＭ５０２は、ソフトウェアプログラムを備えることができ、このソフトウェアプログラムは、実行されると、プロセッサに、様々な時間ウィンドウにわたって、エネルギー配給を加算し、必要に応じて、供給されるエネルギーを一時的に停止、すなわち「パルス」して、エネルギー配給レートが所定の閾値（さらに後述される）を確実に超過しないようにさせることができる。ＲＡＭ５０４は、プロセッサ５００についての作動メモリとすることができ、ここで、データは、一時的に記憶可能であり、そこから命令が実行可能である。プロセッサ５００は、デジタル／アナログ変換器５０６（たとえば、いくつかの実施形態においては、ＲＦ電圧発生器５１６）、デジタル出力部５０８（たとえば、いくつかの実施形態においては、ＲＦ電圧発生器５１６）、デジタル入力部５１０（たとえば、プッシュボタンスイッチ１３２または足踏みペダル組立体１３４（図１）などのインターフェース装置）、および通信装置５１２（たとえば、ディスプレイ装置１３０）を経由して、コントローラ１０４内の他の装置に連結する。
【００３９】
電圧発生器５１６は、例示的なワンドのアクティブ電極（たとえば、アクティブ電極２０２、アクティブ電極４０２および４０４）に連結されている交流（ＡＣ）電圧信号を生成する。いくつかの実施形態においては、電圧発生器は、コントローラコネクタ１２０の中の電気ピン５２０と、ワンドコネクタ１１４の中の電気ピン５２２と、最終的にはアクティブ電極とに連結するアクティブ端子５１８を定める。同様に、電圧発生器は、コントローラコネクタ１２０の中の電気ピン５２６と、ワンドコネクタ１１４の中の電気ピン５２８と、最終的にリターン電極とに連結するリターン端子５２４を定める。追加のアクティブ端子および／またはリターン端子が使用されてもよい。アクティブ端子５１８は、電圧および電流が電圧発生器５１６によってその上に誘起される端子であり、リターン端子５２４は、電流のリターン路を提供する。他の実施形態においては、電圧発生器５１６は、コントローラ１０４の平衡から電気的に「浮いて（floated）」いてよく、したがって、リターン端子５２４は、コモンまたは接地（たとえば、コモン５３０）に対して測定されるとき、電圧を示すことができるが、しかしながら、電気的に浮いた電圧発生器５１６、したがって接地に相対するリターン端子５２４における電圧読取り値の電位は、アクティブ端子５１８に相対する端子５２４のリターン端子ステータスを否定しない。
【００４０】
電圧発生器５１６によってアクティブ端子５１８とリターン端子５２４との間に生成され、印加されるＡＣ電圧信号は、いくつかの実施形態においては、約５キロヘルツ（ｋＨｚ）から２０メガヘルツ（ＭＨｚ）の間であり、いくつかの事例においては、約３０ｋＨｚから２．５ＭＨｚの間、他の事例においては、約５０ｋＨｚから５００ｋＨｚの間であり、３５０ｋＨｚ未満であることが多く、かつ約１００ｋＨｚから２００ｋＨｚの間であることが多い周波数を有するＲＦエネルギーである。いくつかの適用例においては、標的組織インピーダンスは、１００ｋＨｚにおいて、より大きいので、約１００ｋＨｚの周波数が有益である。
【００４１】
電圧発生器５１６によって生成されるＲＭＳ（二乗平均平方根）電圧は、約５ボルト（Ｖ）から１８００Ｖまでの範囲の中、いくつかの事例においては、約１０Ｖから５００Ｖまでの範囲の中、しばしば約１０Ｖから４００Ｖの間とすることができ、それは、切除モードおよびアクティブ電極の大きさによって決まる。いくつかの実施形態における切除のための電圧発生器５１６によって生成されるピークトゥピーク電圧は、１０Ｖから２０００Ｖまでの範囲の中、いくつかの事例においては、１００Ｖから１８００Ｖの範囲の中、他の事例においては、約２８Ｖから１２００Ｖの範囲の中、かつしばしば約１００Ｖから７４０Ｖのピークトゥピークの範囲の中の矩形波形である。
【００４２】
電圧発生器５１６によって生成される電圧および電流は、十分に高い周波数（たとえば、５ｋＨｚから２０ＭＨｚの程度）を伴う矩形波電圧信号、または正弦波電圧として配給可能であり、それにより、電圧は、たとえば、パルスされる（約１０Ｈｚから２０Ｈｚ）、小さい奥行きの壊死を犠牲にするレーザと比較すると、連続的に効果的に印加される。加えて、電圧発生器５１６によって生成される矩形波電圧のデューティサイクルは、約０．０００１％のデューティサイクルを有し得るパルスレーザと比較すると、いくつかの実施形態の場合、約５０％の程度（たとえば、正の電圧矩形信号として半分の時間、および負の電圧矩形信号として半分の時間）である。いくつかの実施形態においては矩形波が生成され、供給されるが、ＡＣ電圧信号は、電圧が、半サイクルそれぞれの立ち上がりもしくは立ち下がりにおいてスパイクするようなそのような特徴を含むように修正可能であり、またはＡＣ電圧信号は、特定の形状（たとえば、正弦波、三角形）を取るように修正できる。
【００４３】
電圧発生器５１６は、動作モード、およびアクティブ電極に近位のプラズマの状態に応じて、１電極につき数ミリワットから数百ワットに及ぶ平均電力レベルを配給する。プロセッサ５００との組合せにおける電圧発生器５１６は、外科医によって選定される動作モード（たとえば、１つまたは複数の切除モード、凝固モード）に基づいて、電圧発生器５１６から出力される一定の二乗平均平方根（ＲＭＳ）電圧を設定するように構成されている。様々な電圧発生器５１６についての記載が、同一出願人による特許文献５、および特許文献６の中に見出すことができ、両特許の完全な開示は、すべての目的のため参照することによって本明細書に組み込まれている。また、「METHOD AND SYSTEM OF AN ELECTROSURGICAL CONTROLLER WITH WAVE-SHAPING」という名称の同一出願人による特許文献７を参照し、その完全な開示は、以下に完全に再現されるかのように参照することによって本明細書に組み込まれている。
【００４４】
いくつかの実施形態においては、電圧発生器５１６は、デジタル／アナログ変換器５０６を経由して、プロセッサ５００において実行するプログラムによって制御され得る。たとえば、プロセッサ５００は、１つまたは複数の可変電圧を電圧発生器５１６に供給することによって、出力電圧を制御することができ、ここで、デジタル／アナログ変換器５０６によって供給される電圧は、電圧発生器５１６によって生成すべき電圧に比例する。他の実施形態においては、プロセッサ５００は、デジタル出力変換器５０８からの１つまたは複数のデジタル出力信号を経由して、または通信装置５１２を使用するパケットベースの通信を経由して（図５を過度に複雑にしないようにするために、通信ベースの実施形態は、具体的には、示されていない）、電圧発生器と通信することができる。
【００４５】
なおも図５を参照すると、いくつかの実施形態においては、コントローラ１０４は、アクティブ電極に供給される電流を感知する機構をさらに備える。図５の例示的な事例においては、アクティブ電極に供給される電流の感知は、電流感知変圧器５３２によることができる。具体的には、電流感知変圧器５３２は、変圧器に通されるアクティブ端子５１８の導体を有することができ、それにより、アクティブ端子５１８が、単回一次コイルになる。単回一次コイルの中の電流流量は、二次コイルにおいて対応する電圧および／または電流を誘起する。したがって、例示的な電流感知変圧器５３２は、アナログ／デジタル変換器５１４に連結される。いくつかの事例においては、電流感知変圧器は、増幅回路、保護回路、および／または感知された値をＲＭＳに変換するための回路を通してアナログ／デジタル変換器５１４に連結することができる。具体的には、図５の例示的なシステムにおいては、電流感知変圧器は、ＲＭＳ回路５３４に連結する。ＲＭＳ回路５３４は、電流感知変圧器５３２からの電流示度（indication of current）を取り込み、任意の適切な時間期間にわたって（いくつかの例示的なシステムにおいては、１０ミリ秒ローリングウィンドウにわたって）ＲＭＳ値を計算し、ＲＭＳ電流値をアナログ／デジタル変換器５１４を通じてプロセッサ５００に与える集積回路装置である（吹き出しＡによって示されている）。ＲＭＳ回路５３４とプロセッサ５００との間の他の伝達連結が企図される（たとえば、Ｉ２ＣまたはＵＳＢ経路にわたるシリアル通信、Ethernet通信）。電流感知変圧器５３２は、単に、アクティブ電極に供給される電流を感知するための任意の適切な機構を示しているにすぎず、他のシステムが可能である。たとえば、小抵抗器（たとえば、１オーム、０．１オーム）が、アクティブ端子５１８と直列に配置可能であり、抵抗器にわたって誘起される電圧降下は、電流の示度として使用可能である。電圧発生器５１６が、電気的に浮いていることを所与として、電流を感知するための機構は、アクティブ端子５１８だけに限定されない。したがって、さらなる実施形態においては、電流を感知するための機構は、リターン端子５２４に対して実装され得る。たとえば、例示的な電流感知変圧器５３２は、リターン端子５２４に関連する導体上に実装され得る。
【００４６】
いくつかの例示的なシステムにおいては、一定の基準（やはり、さらに後述される）を満たすためにエネルギー流量を停止することに関して、プロセッサ５００によって使用されるパラメータは、電流流量である。たとえば、電圧発生器５１６が、取り付けられた負荷のインピーダンスとは無関係に出力電圧を正確に作り出すことができるシステムにおいては、電流流量を測定し、電圧発生器５１６によって生成される電圧についての設定点を制御するプロセッサ５００は、（たとえば、アクティブ電極に供給されるエネルギーを示す値を計算するために）十分である場合がある。しかしながら、他の事例においては、電圧もまた、測定されるパラメータとすることができる。したがって、いくつかの事例においては、アクティブ端子５１８は、（吹き出しＢによって示されているように）アナログ／デジタル変換器５１４に電気的に連結され得る。しかしながら、追加の回路、たとえば、様々なステップダウン変圧器、保護回路、および電圧発生器５１６の電気的に浮いている性質を明らかにするための回路が、アクティブ端子５１８とアナログ／デジタル変換器５１４との間に組み付けられてもよい。そのような追加の回路は、図を過度に複雑にしないようにするために示されていない。さらなる他の事例においては、電圧感知回路は、電圧を測定することができ、測定された電圧値は、たとえば通信ポート５１２を介して（図面を過度に複雑にしないようにするために示されていない）パケットベースの通信を経由して、アナログ信号以外によって提供され得る。
【００４７】
なおも図５を参照すると、例示的な実施形態によるコントローラ１０４は、ぜん動ポンプ１１８をさらに備える。ぜん動ポンプ１１８は、エンクロージャ１２２内に少なくとも部分的に存在し得る。ぜん動ポンプは、電気モータ５３６のシャフトに機械的に連結された回転子１２４を備える。いくつか事例においては、例示されているように、電気モータの回転子は、回転子１２４に直接、連結することができるが、他の事例においては、様々なギア、プーリ（pulley）、および／またはベルトが、電気モータ５３６と回転子１２４との間に存在し得る。電気モータ５３６は、ＡＣモータ、ＤＣモータ、および／またはステッパモータなど、任意の適切な形態を取ることができる。電気モータ５３６のシャフトの速度を制御するために、したがって、回転子１２４の速度（およびワンドにおける容量流量レート）を制御するために、電気モータ５３６は、モータ速度制御回路５３８に連結され得る。ＡＣモータの例示的な事例においては、モータ速度制御回路５３８は、電気モータ５３６に印加される電圧および周波数を制御することができる。ＤＣモータの事例においては、モータ速度制御回路５３８は、電気モータ５３６に印加されるＤＣ電圧を制御することができる。ステッパモータの事例においては、モータ速度制御回路５３８は、モータの極に流れる電流を制御することができるが、ステッパモータは、十分な数の極を有することができ、または回転子１２４がスムーズに動くような方式で制御される。別の形で言えば、回転子１２４は、１回転につき段階数が多いので、スムーズに動く。プロセッサ５００は、（吹き出しＣによって示されているように）たとえばデジタル／アナログ変換器５０６を経由して、モータ速度制御回路５３８に連結する。
【００４８】
次に、本明細書は、電気外科システムが準拠し得る様々な基準、および関連技術の装置がいかにそのような基準に準拠しようとしているかについての説明を参照する。多くの事例における電気外科システムは、ＩＥＣなどの標準化団体によって設定された様々な基準に準拠するように設計され、構築されている。本開示の文脈においては、問題となっている基準は、電気外科装置が、１秒の間に４００ジュールよりも多いエネルギーを患者に提供すべきではないという制限である。アクティブ端子とリターン端子との間の実質的に一定のＲＭＳ電圧を供給する電圧または電流発生器を利用する関連技術の装置は、エネルギー流量が確実に超過しないようにするために、単に電流コンパレータシステムを実装するにすぎない。より具体的には、関連技術の装置は、所定の電流を測定される実電流と比較するコンパレータを実装し、実電流が、所定の電流を満たす、または超過するとき、電圧発生器が、一時的にオフにされる（すなわち、電力が「パルス」される）。
【００４９】
所定の電流値は、電圧発生器のＲＭＳ電圧設定に基づいて選定される。ある例として、関連技術の電圧発生器が４００ＶのＲＭＳ印加電圧を生成するように命令されることを検討する。４００ＶのＲＭＳ設定点電圧の例示的な状況においては、関連技術のシステムは、１Ａｍｐという所定の電流値を設定し、測定された電流が、１Ａｍｐを満たす、または超過するとき、パルシングがアクティブ化される。第２の例として、関連技術の電圧発生器が、２００ＶのＲＭＳ印加電圧を生成するように命令されることを検討する。第２の例示的な状況においては、関連技術のシステムは、２Ａｍｐという所定の電流値を設定し、測定された電流が、２Ａｍｐを満たす、または超過するとき、パルシングがアクティブ化される。
【００５０】
関連技術の手法の弱点を強調するために、４００ＶのＲＭＳという発生器の設定点電圧、および１Ａｍｐという所定の電流の例示的な事例を再度、検討する。論じることを目的として、１秒の時間期間中、実電流が、その１秒の時間期間のうちの０．９秒の間、０．５Ａｍｐであるが、最後の０．１秒においては、実電流が、１．１Ａｍｐに跳ね上がることを仮定する。例示的な関連技術のシステムにおいては、例示的な状況において１秒にわたって４００Ｊというエネルギー制限が超過されていないという事実にもかかわらず、電流が１．０Ａｍｐを超過するので、電圧発生器のパルシングは、実行される。電圧発生器がオフである時間期間中に切除が停止すると、パルシングは、電気外科手技を中断させ、プラズマの再確立には、有限量の時間がかかる。
【００５１】
次に、「反転した（flipped）」例示的な状況を検討する。つまり、１秒の時間期間にわたって、実電流が第１の０．１秒の間に１．１Ａｍｐである状況を検討し、次いで、（１Ａｍｐに応答する制御アクションが何ら取られていない場合）１秒の時間期間のうちの残りの０．９秒の間、実電流が０．５Ａｍｐに降下することを仮定する。この場合も、例示的な「反転した」状況においては、１秒にわたる４００Ｊエネルギー配給は超過されることはないが、とはいえ、電流は１．０Ａｍｐを超過するので、関連技術のコンパレータシステムは、パルシングを実行することになる。
【００５２】
本開示の例示的な方法およびシステムは、少なくとも一部においては、積算および／または加算システムを実装することによって、関連技術のコンパレータシステムの弱点に対処し、ここで、時間にわたるエネルギー配給が加算され、加算されたエネルギーの所定の値が満たされる、または超過されるとき、エネルギー配給は、停止される。別の言い方をすれば、本開示は、必要に応じて精密に調整され得る高電力配給を瞬間的に提供しながら、配給されるエネルギー量を正確に制限するように、単に１つではなく、少なくとも２つの異なる積算および／または加算システムの使用について説明する。この革新は、パルシングの発生と同時に、一定のエネルギー配給タイムオフを伴う従来技術のシステムの弱点を克服するのに役立ち、その一方で、常に、所望の最大平均電力に達することができるようにするために、時間にわたるエネルギー配給が調整できる。
【００５３】
さらには、例示的なシステムは、複数の積算および／または加算システムを実装し、各加算システムは、個別の、および少なくとも部分的に同一の範囲の（coextensive）（すなわち、重複する）時間ウィンドウにわたって動作可能であり、各加算システムは、異なる所定の値または閾値の値を利用する。例示的な実施形態は、２つの加算システム、すなわち、１）パルシングが実行される所定の値が４００ジュールに設定される場合、ローリングする１秒ウィンドウにわたってエネルギー配給を追跡する第１の加算システム（すなわち、１秒ウィンドウは、１秒ウィンドウにわたって４００ジュール以下のＩＥＣ基準制限を実行する）と、２）（パルシングがそれにわたって実行される）閾値の値が、いくつかの状況において、５〜４００ジュールに設定される場合、ローリングする２０〜５００ミリ秒ウィンドウにわたってエネルギー配給を追跡する第２の加算システムとを実装する。追加の加算システム、調整可能な所定の値および／または閾値の値、ならびに異なる所定の値および／または閾値の値もまた企図される。例示的な実施形態においては、加算「システム」は、プロセッサ５００において実行し、実電流値を読み取り（たとえば、瞬間的、ＲＭＳ）、エネルギー計算を行い、エネルギー配給が所定の値または閾値の値を超過するとき、パルシングを実行するプログラムとして実装される。しかしながら、加算システムは、アナログ／デジタルハードウェア構成要素とともに等価的に実装されてもよい。
【００５４】
例示的なシステムにおいては、コントローラ１０４、およびより具体的には、プロセッサ５００において実行するプログラムが、アクティブ電極に供給される実電流を定期的に読み取る。電圧発生器５１６が、アクティブ電極回路のインピーダンスとは無関係の実質的に一定のＲＭＳ電圧を生成する場合のシステムにおいては、印加された電圧が仮定され得る。しかしながら、他の事例においては、プロセッサもまた、印加された電圧を定期的に読み取ることができる（たとえば、瞬間的、ＲＭＳ）。いくつかのシステムにおいては、実電流（および恐らくは、印加された電圧）の読取りは、約１ミリ秒ごとに行われ、したがって、１ミリ秒としてのシステムの中の基礎「区間」が設定されるが、しかしながら、値の読取り間のより長いまたはより短い区間が使用されてもよい。実電流および印加された電圧に基づいて、エネルギー値が、たとえば以下の方程式を実質的に使用して、区間ごとに計算される。
Ｅ（ｔｎ）＝Ｉ（ｔｎ）ｘＶ（ｔｎ）ｘΔｔ    （１）
式中、Ｅ（ｔｎ）は、時間長さΔｔの区間ｔｎにおいて配給されるエネルギーであり、Ｉ（ｔｎ）は、その区間についての実電流測定結果であり、Ｖ（ｔｎ）は、その区間についての測定済みまたは仮定電圧である。次いで、各区間について計算されるエネルギー配給は、それぞれの時間ウィンドウにおけるエネルギー値を決定するために加算システムによって使用される。
【００５５】
例示的な第１の加算システムは、たとえば以下の方程式に従って、１秒の移動ウィンドウにわたるエネルギー配給値Ｅ（ｔｎ）を積算し、かつ／または加算する。
【００５６】
【数１】
0006502369.tif 000002
【００５７】
式中、ＥＷ１は、ウィンドウｔｗ内のエネルギー値であり、ただし、ｔｗは、２つ以上の区間ｔｎを含む。１ミリ秒にまたがる区間の事例においては、１秒の移動ウィンドウは、約１０００の区間が加算されて、ＥＷ１値に達し得る。等価的に、しかし、各区間内のエネルギー計算の観点での言い方をすれば、例示的な１秒の移動ウィンドウにわたるエネルギー配給ＥＷ１は、以下の方程式を実質的に使用して計算され得る。
【００５８】
【数２】
0006502369.tif 000003
【００５９】
式中、この場合も、ＥＷ１は、ウィンドウｔｗ内の加算されたエネルギー値であり、ただし、この場合も、ｔｗは、２つ以上の区間ｔｎを含む。１ミリ秒にまたがる区間の事例においては、１秒の時間の移動ウィンドウは、約１０００の区間が加算されて、ＥＷ１値に達し得る。
【００６０】
電気外科コントローラが電源オンされたばかりの時間期間を除いて、ほとんどの事例においては、積算器および加算器は、遅れて加算していることになる。つまり、加算されるエネルギー値は、過去に開始し、直近の区間に至るまでを含んだ時間のウィンドウにまたがる区間に基づく値になる。たとえば、１秒ウィンドウにわたって加算されたエネルギー値を作成するために積算する、または加算する第１の加算システムを検討する。第１の加算システムの場合、エネルギー配給値は、最後の１秒にまたがる各区間について加算される。次の区間が経過しており、その区間についての次のエネルギー配給値が計算されると同時に、時間ウィンドウの中の最も古い区間に関連するエネルギー配給値は廃棄され、最も新しい区間に関連する最も新しいエネルギー配給値が加算されて、次の加算済みエネルギー値を作成する。したがって、いくつかの例示的なシステムにおいては、１秒の時間のウィンドウについての新しい加算エネルギー値は、区間ごとに計算される（たとえば、１ミリ秒ごとに計算される）。
【００６１】
加算済みエネルギー値それぞれが、時間ウィンドウについて計算される場合、エネルギー値は、検証値と対照するように検証されて、特定の時間における加算済みエネルギー値が、検証値を満たすか、または超過するかどうかを決定する。１秒の時間のウィンドウの場合の例示的な第１の加算システムの事例においては、比較のための検証値は、「所定の値」とも呼ばれることになり、第２の加算システムの事例においては（さらに後述される）、比較のための検証値は、「閾値の値」と呼ばれることになるが、しかしながら、「閾値の値」が同様に所定とする場合もあるように、用語における区別は、単に混乱を避けるためにすぎない。１秒の時間のウィンドウの場合の例示的な第１の加算システムの事例においては、比較のための所定値は、４００ジュールである。したがって、例示的な第１の加算システムにおいて１秒時間ウィンドウについての加算済みエネルギー値が４００ジュールを超過する場合、電圧発生器のパルシングが、コンプライアンスを確保するために実行される。しかしながら、電圧発生器の出力のパルシングは、固定法に従って行われない。印加されるのが、短い時間ウィンドウの間（すなわち、２０〜５００ミリ秒）であるのか、それとも長い時間ウィンドウの間（すなわち、１秒）であるのかにかかわらず、次いで実行される時間ウィンドウの終了までは、総加算済みエネルギーが所定の閾値の値に達する時点で、電力は中断され、それによって、パルシングのための調整された「タイムオフ」が実現される。
【００６２】
いくつかの例示的なシステムにおいては、電圧発生器の出力の停止は、有限量の時間の間とすることができるが、しかしながら、他の例示的なシステムにおいては、エネルギー配給が停止される時間期間は、可変量の時間であり、その可変量の時間は、電気外科コントローラ１０４のプロセッサ５００によって計算される。プロセッサ５００によって計算される、エネルギー配給が停止すべき時間の量は、休止時間と呼ばれることになる。例として、４００ジュールが、１秒ウィンドウ内に配給されるが、４００ジュールが、１秒ウィンドウの第１の０．１秒において配給される上記例示的な状況を検討する。つまり、０．９秒に関しては、電圧発生器はオフであり、次いで、最後の０．１秒においては、４００ジュールが、電気外科ワンドの遠位先端上のアクティブ電極に配給される。この例においては、エネルギー配給制限が、１秒の時間のウィンドウにおいて超過されていないが、しかしながら、エネルギー配給が、次の区間へと継続する場合、エネルギー配給は、１秒においてＩＥＣ基準の４００ジュールを超過することになる。したがって、コントローラ１０４は、エネルギー配給が再開されるとき、閾値の値が超過されることがないように、休止時間の間、エネルギー配給を停止する（すなわち、電圧発生器をオフにする）。
【００６３】
再度言えば、例示的なシステムおよび方法は、エネルギー配給が、一定のレベルを下回ったままの状態であるように、エネルギー配給が停止すべき時間の量を表す休止時間を計算する。より具体的には、例示的なシステムは、以下の方程式に従って休止時間を計算する。
【００６４】
【数３】
0006502369.tif 000004
【００６５】
式中、Ｑ１は、所定の値であり（１秒当たりのジュールの単位で）、Ｅ（ｔｏｎ）は、発生器オンの時間ｔｏｎ中に供給されるエネルギーであり（その発生器のオン時間ｔｏｎは、加算が行われる時間のウィンドウよりも短い時間長さとすることができる）、ｔｑは、計算された休止時間である。より精密には、ｔｏｎは、電圧発生器５１６が特定の加算回路について時間のウィンドウ中にアクティブ電極にエネルギーを供給している時間量である。数学的に項を並べ替えると、
【００６６】
【数４】
0006502369.tif 000005
【００６７】
である。１秒の時間のウィンドウの場合の第１の加算システムの例示的な事例においては、Ｑ１値は、４００ジュール／秒とすることができる（しかし、さらに後述されるように、さらなる加算システムについては、異なるＱ１値が使用されることもある）。この場合も、例示的な第１の加算システム、および４００ジュールが１秒のウィンドウ内に配給されるが、４００ジュールが１秒のウィンドウの第１の０．１秒において配給される例示的な状況を検討する。その例においては、ｔｏｎは、０．１秒になり、Ｅ（ｔｏｎ）は、４００ジュールになり、Ｑ１は、４００ジュール／秒になる。コントローラ１０４は、０．９秒という休止時間を計算する。したがって、１秒エネルギー配給制限におけるＩＥＣ基準の４００ジュールを超過しないようにするために、この例示的な状況においては、電圧発生器がオフにされることになる（すなわち、エネルギーを配給しない）休止時間は、０．９秒である。
【００６８】
簡潔に上述したように、少なくともいくつかの実施形態は、２つの加算システムを実装する。例示的な実施形態による第２の加算システムは、より小さく、さらには同一の範囲の時間のウィンドウにわたってエネルギー配給を積算し、かつ／または加算する。より具体的には、例示的なシステムにおいては、第２の加算システムは、６０ミリ秒にまたがる時間ウィンドウにわたってエネルギーを積算し、かつ／または加算する。エネルギー配給が、１ミリ秒の区間において計算される状況においては、６０のエネルギー配給値が加算されて、第２の加算システムの時間のウィンドウについての加算済みエネルギー値に達する。他の時間長さ、ならびに調整可能な時間長さが、企図され得る。各区画内のエネルギーを計算し、加算されたエネルギー値を計算するための上記方程式は、第２の加算システムに同じように適用可能であり、ウィンドウ長さおよび閾値の値について適切に調整され、したがって、本開示を過度に複雑にしないようにするために、方程式は、再度、ここで繰り返すことはしない。
【００６９】
例示的な第２の加算システムに関しては、加算されたエネルギー値がそれに対照されるように検証される閾値の値は、より長い時間のウィンドウに比較して低減される。たとえば、第２の加算システムについての閾値の値は、５〜４００ジュールに設定され得る。したがって、第２の加算システムの時間のウィンドウにわたって（たとえば、２０〜５００ミリ秒）、加算されたエネルギー値が、エネルギー配給についての所定の閾値の値を満たす、または超過する場合には、アクティブ電極に供給されるエネルギー配給は、停止される。第１の加算システムの場合と同様に、加算されたエネルギー値が、第２の加算システムの閾値の値を満たす、または超過するときは、エネルギー配給の停止は、固定された時間期間の間、または可変量の休止時間の間とすることができる。休止時間を計算するための上記方程式は、第２の加算システムに同じように適用可能であり、閾値の値について適切に調整され、したがって、本開示を過度に複雑にしないようにするために、方程式は、再度、ここで繰り返すことはしない。
【００７０】
第２の加算システムを有すると、電気外科手技における電気外科システムのより有利な動作上の特性を提供することができる。４００ジュールが、１秒ウィンドウ内に配給されるが、４００ジュールが、１秒ウィンドウの第１の０．１秒において配給される例示的な状況を再度、検討する。上記のように、そのような状況は、結果的には、（０．９秒という休止時間が順守されている限りは）ＩＥＣ基準への違反にはならない。しかしながら、０．９秒という休止時間は、結果的には、外科医が、組織を切除することができない０．９秒をもたらし、したがって、システムを使用する外科医にとって非常に注目すべき時間期間である。したがって、第２の加算システムは、エネルギー配給をより良くスムーズに行い、エネルギー配給が停止される時間期間を短縮するように検討され得る。コントローラ１０４が４００ワットレートにおいてエネルギーを配給しようとしている例示的な状況においては、第２の加算システムは、トリガされることになり、「パルシング」が実行されることになるが、しかしながら、エネルギーの配給が、閾値の値を上回る加算済みエネルギー値の各偏位について停止されるその範囲内の時間量は、より短いことになり、したがって、電気外科システムは、より一貫性のある切除可能な期間を有することになる。処置される組織の型、または所望の効果の型に応じて、第２の加算ウィンドウの持続期間、およびエネルギー閾値は、非常に高い瞬間的電力、またははるかによりスムーズな電力配給を可能にするように調整可能である。
【００７１】
上記の例示的な２つの加算システム（たとえば、１秒ウィンドウで４００ジュール、２０〜５００ミリ秒ウィンドウで５〜４００ジュール）を動作させる電気外科システムは、測定された電流が特定の値を超過するとき「パルシング」を実行する関連技術のシステムを越える動作上の利点を提供する。別の形で言えば、所定の値および閾値の値が時間の各ウィンドウについて固定されているシステムは、関連技術のシステムを越える有意な改善を提供する。しかしながら、さらなる実施形態においては、閾値の値は、固定される必要はなく、実際には、システムの動作上の状態に応じて変更することができる。たとえば、アクティブ電極に近位のプラズマを確立するためのエネルギー配給レートは、大半の事例においては、先に生成されたプラズマを維持するのに必要とされるエネルギー配給レートよりも高い。したがって、いくつかの例示的なシステムにおいては、閾値の値は、電極回路のステータス（ワンドのアクティブ電極と動作上の関係性にあるように生成され、維持されるプラズマ、アクティブ電極とリターン電極との間の流体、および電極／流体界面を含む）に応じて調整可能である。閾値の値の増加量および／または減少量は、アクティブ電極の数および大きさ、手技および所望の組織効果の型、ならびに所望される制御における積極性など、多くの因子に依存する。
【００７２】
エネルギー配給の停止が、独立した何らかの加算システムによってトリガされ得ることを理解されたい。加算システムが、一致し合う必要はない。たとえば、第１の加算システム（１秒、４００ジュール）は、第２の加算システムについての閾値の値が、満たされていない、または超過されていないときでも、エネルギー配給を停止させることができる。逆に、第２の加算システム（２０〜５００ミリ秒、５〜４００ジュール）は、第２の加算システムについての所定の値が、満たされていない、または超過されていないときでも、エネルギー配給を停止させることができる。同様に、実装される任意の追加の加算システムの場合、独立した何らかの加算システムが、エネルギー配給を停止させることができる。
【００７３】
図６は、例示的な実施形態による方法を示し、そのうちの一部は、プロセッサにおいて実行されるプログラムとして実装され得る。具体的には、方法は、開始し（ブロック６００）、生体組織と動作上の関係性において電気外科ワンドの遠位端を配置するステップ（ブロック６０２）と、電気外科ワンドのアクティブ電極にエネルギーを配給するステップ（ブロック６０４）とを含む。エネルギーを配給するステップ中、方法は、アクティブ電極へのエネルギーの流量を示す値を測定するステップ（ブロック６０６）と、時間の第１の所定のウィンドウにわたって、アクティブ電極に供給されるエネルギーを示す第１の値を生成するために加算するステップ（ブロック６０８）と、時間の第２の所定のウィンドウにわたって、アクティブ電極に供給されるエネルギーを示す第２の値を生成するために加算するステップ（ブロック６１０）とを含むことができる。最後に、方法は、第１の値が所定の値を満たす、または超過することに応答してエネルギーを配給することを停止するステップ（ブロック６１２）と、第２の値が閾値の値を満たす、または超過することに応答してエネルギーを配給することを停止するステップ（ブロック６１４）とを含むことができる。その後、方法は、終了して（ブロック６１６）、多くの事例においては、すぐに再開され得る。
【００７４】
図７は、プロセッサにおいて実行するプログラムによって実装され得る方法を示している。方法は、開始し（ブロック７００）、電圧発生器によるアクティブ端子へのエネルギーの配給を命令すること（ブロック７０２）と、アクティブ端子に沿うエネルギーの流量を示す値を測定することであって、その測定が、エネルギーの配給中である、測定すること（ブロック７０４）と、エネルギーの配給中、時間の第１の所定のウィンドウにわたって、アクティブ端子に沿って供給されるエネルギーを示す第１の値を加算すること（ブロック７０６）と、エネルギーの配給中、時間の第２の所定のウィンドウにわたって、アクティブ端子に沿って供給されるエネルギーを示す第２の値を加算すること（ブロック７０８）と、第１の値が所定の値を満たす、または超過することに応答してエネルギーの配給を停止するように電圧発生器に命令すること（ブロック７１０）と、第２の値が閾値の値を満たす、または超過することに応答してエネルギーの配給を停止するように電圧発生器に命令すること（ブロック７１２）とを含むことができる。方法は、終了して（ブロック７１４）、多くの事例においては、すぐに再開され得る。
【００７５】
上記の検討は、本発明の原理および様々な実施形態を例示するように意味している。多数の変更形態および修正形態が可能である。添付の特許請求の範囲が、そのような変更形態および修正形態をすべて包含すると解釈されることが意図されている。
【００７６】
本明細書において与えられた記載から、当業者は、適切な汎用または専用のコンピュータハードウェアと、説明されたように生成されるソフトウェアを組み合わせて、様々な実施形態によるコンピュータシステムおよび／またはコンピュータ副構成要素を生成し、様々な実施形態の方法を遂行するためのコンピュータシステムおよび／またはコンピュータ副構成要素を生成し、かつ／あるいは様々な実施形態の方法態様を実装するためにソフトウェアプログラムを記憶する非一時的コンピュータ可読媒体（すなわち、搬送波ではなく）を生成することが容易にできる。
【００７７】
本開示の好ましい実施形態が図示され、説明されてきたが、その修正形態が、本明細書における範囲または教示から逸脱することなく当業者によって作成され得る。本明細書に説明された実施形態は、ほんの例示にすぎず、限定するものではない。多くの種々の異なる実施形態は、本明細書以降考えられた等価な構造体、材料、または方法を含む、本発明の概念の範囲内で作成され得るので、かつ多くの修正形態は、法律の記述的要件により本明細書において詳述された実施形態において作成され得るので、本明細書の詳細は、例示として解釈すべきであり、限定的な意味において解釈すべきではないことを理解されたい。
【符号の説明】
【００７８】
１００  電気外科システム、システム
１０２  電気外科ワンド、ワンド
１０４  電気外科コントローラ、コントローラ
１０６  細長いシャフト
１０８  遠位端
１１０  ハンドル
１１２  可撓性多導体ケーブル
１１４  ワンドコネクタ
１１６  可撓性管状部材
１１８  ぜん動ポンプ
１２０  コントローラコネクタ
１２２  エンクロージャ
１２４  回転子部分、回転子
１２６  固定子部分、固定子
１２８  排出部
１３０  ディスプレイ装置、インターフェース装置
１３２  ボタン
１３４  足踏みペダル組立体
１３６、１３８  ペダル装置
１４０  可撓性多導体ケーブル
１４２  ペダルコネクタ
１４４  コネクタ
２００  電極支持部材
２０２  アクティブ電極
２０４  リターン電極
２１０  導電体
３００  吸気管腔
３０２  内部空洞
４００  吸気管腔
４０２、４０４  アクティブ電極
４０６  支持部材
４０８  ソース管腔
４１０  リターン電極、導電性プレート
５００  プロセッサ
５０２  読取り専用メモリ（ＲＯＭ）
５０４  ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）
５０６  デジタル／アナログ変換器（Ｄ／Ａ）
５０８  デジタル出力部（Ｄ／Ｏ）
５１０  デジタル入力部（Ｄ／Ｉ）
５１２  通信論理部
５１４  アナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ）
５１６  ＲＦ電圧発生器
５１８  アクティブ端子
５２０  電気ピン
５２２  電気ピン
５２４  リターン端子
５２６  電気ピン
５２８  電気ピン
５３２  電流感知変圧器
５３４  ＲＭＳ回路
５３６  電気モータ
５３８  モータ速度制御回路
【図１】
0006502369.tif 000006
【図２】
0006502369.tif 000007
【図３】
0006502369.tif 000008
【図４】
0006502369.tif 000009
【図５】
0006502369.tif 000010
【図６】
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【図７】
0006502369.tif 000012