(57)【要約】  流体管理システムには、流体源に接続可能なポンプが含まれている。ポンプから関節腔のような手術部位に流体の流れを送り込むために、流入ラインがカニューレに取り外し可能に接続される。流入ライン内のフロー圧力を測定し、測定圧力値を生成するために、フロー圧力センサーが結合されている。コントローラはポンプとフロー圧力センサーに接続され、コントローラは、測定された圧力値から背圧テーブルから選択された背圧値を減算することで算定した背圧調整圧力値に基づいてポンプ速度を制御することにより、圧力設定値を維持する。ＢＡＰＶは、ＢＡＰＶが初期ＢＡＰＶ範囲の外に逸脱しているかどうかを判断するために監視され、そのような逸脱が生じた場合は是正措置が取られる。【選択図】図１３
2020531155.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体源に接続可能なポンプを含む流体管理システムと、
ポンプから手術空間へ流体を流すカニューレに取り外し可能に接続できるよう構成された流入ラインと、
前記流入ラインのフロー圧力を測定し、測定圧力値を生成するために配置されたフロー圧力センサーと、
前記ポンプ及び前記フロー圧力センサーに接続されたコントローラと、
を具備し、
前記コントローラは、（１）前記測定圧力値から、初期背圧テーブルから選択された背圧値を減算することによって計算された初期背圧調整圧力値（ＢＡＰＶ）に基づいてポンプ速度を制御することにより圧力設定値を維持し、（２）前記初期ＢＡＰＶを監視して、前記初期ＢＡＰＶ が所定の初期ＢＡＰＶ範囲内にあるかどうかを判断するよう構成されていることを特徴とする、
組織を治療するシステム。
【請求項２】
前記初期背圧テーブルは、前記ポンプが前記流入ライン及び前記カニューレに接続され、前記カニューレの遠位端が自由空間にあるときに、異なるポンプ速度で前記流体管理システムを動作させながら測定された背圧値を提供することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記コントローラはさらに、前記初期ＢＡＰＶが前記所定の初期ＢＡＰＶ範囲内にある期間中は、前記初期ＢＡＰＶに基づいて前記ポンプ速度を制御することにより前記圧力設定値を維持し続けるよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記コントローラはさらに、前記初期ＢＡＰＶが前記所定の初期ＢＡＰＶ範囲外になったときに、前記フロー圧力センサーと自由空間中の前記流入ラインの端部との間の、前記ポンプによって生じた種々の流量における背圧値を表す代替的背圧テーブルにアクセスするよう構成されていることを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項５】
前記流入ラインの前記端部は、前記流入ラインから体内の前記手術空間に流体を流すのに適合したカニューレに取り外し可能に接続できるように構成されていることを特徴とする請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記コントローラはさらに、前記測定圧力値から、ポンプ速度に基づいて前記代替的背圧テーブルから選択された値を減算することによって計算された代替的ＢＡＰＶに基づき、監視されている前記初期ＢＡＰＶが前記所定の初期ＢＡＰＶ範囲外になったときに、前記ポンプ速度を制御するように構成されていることを特徴とする請求項４に記載のシステム。
【請求項７】
前記コントローラはさらに、前記初期ＢＡＰＶが前記初期ＢＡＰＶ範囲内の値に戻ったときに、前記初期背圧テーブルに再アクセスするように構成されていることを特徴とする請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記コントローラはさらに、前記監視されている前記初期ＢＡＰＶが前記所定の初期ＢＡＰＶ範囲外になった後に、前記流入ライン及び置換カニューレに接続されたときに前記ポンプによって生じた複数の流量における背圧値を計測することによって生成した置換背圧テーブルにアクセスするように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記ポンプは、前記流入ラインに接続された流入ユニットと、流出ラインに接続された流出ユニットとを具備することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記手術空間への低侵襲で挿入するよう構成された内視鏡をさらに具備し、前記内視鏡はさらに、取り外し可能に流入ラインへ取り付けるよう構成され、前記流体源から前記流体を流すための内腔を有することを特徴とする請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記内視鏡の前記内腔を通して挿入するように構成され、前記流出ラインに接続するための抽出チャンネルを有するインターベンショナルツールさらに具備することを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
（ａ）ポンプを使用して手術部位に遠位端を有するカニューレに接続された入口ラインを通して流体を送り込むステップと、
（ｂ）前記入口ラインの圧力センサーを使用して圧力値を測定するステップと、
（ｃ）測定圧力値から、初期背圧テーブルから選択された背圧値を引くことにより、初期背圧調整圧力値（ＢＡＰＶ）を計算するステップと、
（ｄ）前記初期ＢＡＰＶを圧力設定値に維持するために、前記ポンプのポンプ速度を制御するステップと、
（ｅ）前記初期ＢＡＰＶを監視して、前記初期ＢＡＰＶが所定の初期ＢＡＰＶ範囲内にあるかどうかを判断するステップと、
（ｆ）前記初期ＢＡＰＶが前記所定の初期ＢＡＰＶ範囲内にある期間中は、前記初期ＢＡＰＶを前記圧力設定値に維持するよう前記ポンプ速度を制御するステップと、
を具備する組織を治療する方法。
【請求項１３】
前記初期背圧テーブルは、前記ポンプが流入ライン及び前記カニューレに接続されている間であって、前記カニューレの遠位端が自由空間にある間に、種々のポンプ速度で流体を送り込んでいる間に測定された背圧値を提示するものであることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記初期ＢＡＰＶの監視値が前記所定の初期ＢＡＰＶ範囲外になったとき、前記ポンプによって生じた種々の流量における、フロー圧力センサーと自由空間中の流入ラインの端部との間の背圧値を含む代替的背圧テーブルにアクセスするステップをさらに具備することを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
（ｇ）前記代替的背圧テーブルから選択された背圧値を前記測定圧力値に加算することにより、代替的背圧調整圧力値（ＢＡＰＶ）を計算するステップと、
（h）前記代替的ＢＡＰＶを前記圧力設定値に維持するためにポンプ速度を制御するステップと、
をさらに具備することを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
（ｋ）前記初期ＢＡＰＶを監視して、前記初期ＢＡＰＶが前記所定の初期ＢＡＰＶ範囲内の値に戻ったかどうかを判定するステップと
（ｌ）前記初期ＢＡＰＶが前記初期ＢＡＰＶ範囲内の値に戻ったときに、前記初期ＢＡＰＶを前記圧力設定値に維持するようポンプ速度を制御するステップと、
をさらに具備することを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記初期ＢＡＰＶが前記初期ＢＡＰＶ範囲外になった後、流入ライン及び置換カニューレに接続されたときに前記ポンプによって生じる複数の流量で背圧を測定することによって生成される置換背圧テーブルにアクセスするステップをさらに具備することを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
（ｇ）前記置換背圧テーブルから選択された背圧値を前記測定圧力値に加算することにより置換ＢＡＰＶを計算するステップと、
（h）前記置換ＢＡＰＶを前記圧力設定値に維持するためにポンプ速度を制御するステップと、
をさらに具備することを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記手術部位は関節腔であることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項２０】
コントローラと、手術空間に流体を流すための流体の流入ラインに動作可能に接続されたポンプシステムとを含む流体管理システムと、
前記手術空間を設定圧力に維持するために、前記流入ライン内の圧力センサーにリンクされた圧力制御ループを具備する第１のコントローラアルゴリズムと、
閾値圧力に対する前記流入ライン内の背圧の変化を検出するための第２のコントローラアルゴリズムと、
を具備し、
背圧の変化の検出に対応する前記コントローラは、前記ポンプシステムを調整して、前記手術空間内への流体の流入の速度を低下させることを特徴とする、
組織を治療するシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
この出願は、２０１７年８月２１日に出願された仮出願６２／５４８，２９７（代理人整理番号４１８７９−７３５．１０１）に基づく優先権を主張するものであり、その全体が参照により本明細書に組み込まれるものとする。
【背景技術】
【０００２】
１．発明の分野
本発明は、一般に、医療機器及び方法に関する。さらに詳細には、本発明は、制御可能なポンプを有する流体管理システムと、手術部位の圧力設定値を維持するためにポンプを制御するコントローラとを統合する医療システムに関する。
【０００３】
肩峰下減圧術、ノッチ形成術を含む前十字靭帯再建術、及び肩鎖関節の関節鏡視下切除を含む内視鏡処置及びその他の外科的処置では、骨及び軟組織の切断及び除去が必要となる。現在、外科医は、そのような処置において硬組織を除去するために、回転切断面を有する関節鏡シェーバー及びバーを使用している。
【０００４】
手術部位から組織片や残骸を除去するために、多くの関節鏡システムは、関節又は他の体腔に関節鏡装置を配置するために使用されるカニューレを通して流体を送り出す流体管理システム（ＦＭＳ）を使用する。ＦＭＳは通常、手術部位から、関節鏡検査装置内の通路を通して吸引を行う。一般的なシステムでは、ＦＭＳは体腔に導入されたり体腔から吸引されたりする流体の圧力監視と制御の両方をおこなう。そのような流体管理システムは、例えば、共同所有の米国特許出願公開番号２０１７／０２５２０９９に示されており、この開示内容はその全体が参照により本明細書に組み込まれるものとする。
【０００５】
特に本発明に関連して、そのようなＦＭＳは、関節又は他の体腔内の圧力の正確な測定において最も適切に動作する。ただし、多くの場合、圧力センサーは、生理食塩水その他の流体を関節腔内に注入する入口ラインに組み込まれる。そのため、リモート圧力センサーは、流体の流量により変動する「背圧」値の分だけ実際のキャビティ圧力とは異なる圧力を測定することになる。特に、測定値は、カニューレと、センサーと体腔の間の接続チューブとを通ることによる圧力降下のため、実際の腔内圧力よりも高くなる。カニューレを通る圧力降下は、流体を注入するカニューレ内腔内の関節鏡又は他の内視鏡の存在により増加する。
【０００６】
この問題に対処するために、一部のＦＭＳは、ポンプを動かしてカニューレを通って自由空間に流体を流し、圧力センサーとカニューレの出口端との間の背圧を流量の関数として測定することにより、生成した「背圧テーブル」を、各処置の前に利用する。具体的には、流体の経路をＦＭＳが処置中に見る経路を再現して、カニューレ内腔に配置された関節鏡その他の内視鏡で背圧値を測定する。背圧値は、流量に基づいて背圧テーブルから決定でき、これらの背圧値を、リモート圧力センサーによる測定値から減算することで、より正確な圧力測定値が得られる。
【０００７】
この手法は、カニューレと接続チューブとを通る流体経路が、背圧テーブルの初期生成時の状態のままである限り、うまく機能する。ただし、多くの場合、経路は大きく変化する。例えば、処置中のさまざまな時点でカニューレが交換され、カニューレの変更が背圧に大きく影響する。このような変更は、特に実際の背圧が背圧テーブルの背圧よりも低い場合、つまりテーブルの背圧が実際の背圧よりも高く、「調整された」キャビティ圧力が実際のキャビティ圧力よりも低い場合、問題になる可能性がある。調整された体腔内圧力が低すぎると、ＦＭＳがポンプ速度を上げて、腔内圧力を公称設定値よりも高くすることで、患者に危険をもたらす可能性がある。
【０００８】
従って、本発明の目的は、関節鏡処置及び他の内視鏡処置を行うための改善された流体管理システムを提供することである。特に、処置中に実際の背圧が変化した場合に不正確になるようなリスクを減らして、圧力センサーの測定値から背圧を差し引くことにより、キャビティ圧力測定値を修正することができるＦＭＳを提供することが望ましい。具体的な本発明の目的は、想定される背圧が予想範囲外になったことを判断できるＦＭＳを提供し、そのような変動が生じたとき代替的な圧力補正プロトコルを提供することである。これらの目的の少なくともいくつかは、本明細書に記載の発明によって叶えられるであろう。
【０００９】
米国特許公開公報第２０１７／０２５２０９９号には上記内容が記載されている。
【発明の概要】
【００１０】
本発明は、低侵襲外科処置を行うための、関節鏡、腹腔鏡、その他の内視鏡外科用器具及び装置と共に使用することができ、特に、膝、肩、腰、その他のような関節への関節鏡処置に使用することができるタイプの改良された流体管理システム（ＦＭＳ）を提供する。そのような本発明によるＦＭＳは、ＦＭＳの一部である制御可能なポンプによって関節又は他の外科手術部位に送り込まれる流体の圧力を制御するように構成される。実時間での圧力は、制御可能なポンプと手術部位との間の流体ライン中の、通常、手術部位にアクセスするために使用されるカニューレ又はシースに取り外し可能に接続可能な流体入口ラインに配置された、圧力センサーによって測定される。場合によっては、圧力センサーは、本明細書の他の箇所に記載されているように、蠕動ポンプ用のカセットの一部をなすチューブ内にあってもよい。圧力センサーによって測定された圧力は、通常は少なくとも流体が流れ込むカニューレ内の内腔を含む、ポンプと手術部位の間の流路内の流体入口ライン及び他のすべてのコンポーネントに生じる背圧を考慮して、ＦＭＳによって調整される。例えば、そのような調整は、通常カニューレと内視鏡とが組み立てられた後、処置の直前に、ポンプにより送り込まれた流体での異なる流量において圧力センサーによって検知された背圧を測定することにより、処置ごとに生成することができる背圧テーブルを使用して行うことができる。特に、ポンプは、入口ライン、カニューレ、及び流体供給経路内の他のチューブ又はコンポーネントを介して流体を供給するように制御され、流体は自由空間、例えば蓋の無い容器その他に供給される。従って、測定された圧力は、各流量での流体供給経路の背圧を表しているため、それに基づいて、ＦＭＳの使用中にポンプを制御し、目標圧力を維持するためのテーブルを生成することができる。各プロトコルの開始時に生成される背圧テーブルは、「初期」背圧テーブルと呼ばれ、任意の流量において圧力センサーにより測定された値から、その流量での背圧値を引くことにより背圧調整圧力値（ＢＡＰＶ）を計算するために使用される。初期背圧テーブルは、ポンプと、体腔に流体を供給しているカニューレの出口端との間の流路に大きな変化がない限り使用できる。例えば、カニューレが変更されるなどの大きな変化がある場合、初期背圧テーブルでは、正確な圧力調整を行うことができない可能性がある。
【００１１】
このような背圧調整テーブルの使用は知られており、本発明は、一般に、入口ライン、カニューレ、内視鏡、又は流体供給の流路での他の構成要素の構成が変更されることに起因して、初期背圧テーブルが信頼できなくなった場合の修正手順をさらに提供する。特に、本発明は、初期背圧テーブルが信頼できなくなった場合に、信頼できる「代替的」背圧テーブルを提供することができる。具体的な実施形態では、代替的背圧テーブルは、ＦＭＳの流体入口ラインのみによって生じる背圧を表す背圧値を含む。ＦＭＳの通常の使用中に液体入口ラインの構成が大幅に変更されることはないため、カニューレに接続されたＦＭＳの実際の背圧は、液体入口ラインのみの場合よりも低くならない。従って、代替的背圧テーブルを使用することにより、キャビティ圧力であると判断した圧力値が実際の圧力より低くなることはないため、実際のキャビティ圧力より低い見かけのキャビティ圧力に基づいてＦＭＳが過剰な流体を供給することでキャビティを過剰に加圧することが起こりにくくなる。
【００１２】
第１の態様では、本発明は組織を治療するシステムを提供する。流体管理システムには、生理食塩水などの流体源に接続することができるポンプが含まれる。流入ラインは、カニューレに取り外し可能に接続され、ポンプから関節腔などの手術空間への流体の流れを提供するように構成される。流入ラインのフロー圧力を測定して、測定された圧力信号又は圧力値を生成するために、フロー圧力センサーが配置されている。具体的な例では、以下のさまざまな実施形態で説明するように、フロー圧力センサーはポンプカセット内又はその近くに配置することができる。ＦＭＳは、ポンプ及びフロー圧力センサーに接続されたコントローラをさらに含む。コントローラは、調整された圧力値を生成するために、測定された圧力値から、初期背圧テーブルから選択した背圧値を減算して計算された初期背圧調整圧力値（ＢＡＰＶ）に基づいてポンプ速度を制御することにより、圧力設定値を維持するように構成される。コントローラはさらに初期ＢＡＰＶを監視して、初期ＢＡＰＶが所定の初期ＢＡＰＶ範囲内にあるかどうかを判断する。
【００１３】
初期ＢＡＰＶ範囲は、ポンプ速度及び／又は液体流量によって異なる。つまり、特定の流量及び／又はポンプ速度で算出した初期ＢＡＰＶに対して、値が０未満にすべきでない。例えば、カニューレが、それより低い流体抵抗を有する別のカニューレ、例えば、特定の関節鏡上でゆるく合致するカニューレ又はシースと交換された場合、値は０未満になる。実際の背圧は、任意の流量での初期背圧テーブルから得られる初期背圧よりもはるかに低くなる。従って、ＢＡＰＶがＦＭＳによって計算される場合、テーブルから得られる背圧は実際の背圧よりも高くなり、測定された圧力から減算するとキャビティは通常０未満になる。これにより、必要以上に入口流量が増加し、キャビティ内の圧力が有害となる可能性のあるレベルにまで上昇する。
【００１４】
本発明の方法の具体的な実施形態では、ポンプが流入ライン、カニューレ、及び流入システムの他のコンポーネントに接続されているときに異なるポンプ速度でＦＭＳを動作させ、カニューレの遠位端が自由空間にある状態で測定した背圧値を初期背圧テーブルに入力する。通常、背圧テーブルが処置時に生じる実際の背圧を最も正確に表すよう、関節鏡又は内視鏡をカニューレ内腔に挿入した状態で初期背圧テーブルが各処置の開始時に生成される。初期背圧テーブルが生成された後、カニューレと関節鏡のアセンブリが関節腔又は他の手術部位に導入され、処置が開始される。
【００１５】
本明細書の方法のさらなる具体的な実施形態では、コントローラはさらに、初期ＢＡＰＶが所定の初期ＢＡＰＶ範囲内にある期間中は、初期ＢＡＰＶに基づいてポンプ速度を制御することにより圧力設定点を維持し続けるように構成される。ただし、初期ＢＡＰＶが所定の初期ＢＡＰＶ範囲外になった場合、コントローラはさらに、フロー圧力センサーと、ポンプによって生じた異なる流量における自由空間でのＦＭＳ流入ラインの終点との間の背圧値を表す、代替的背圧テーブルにアクセスするように構成される。通常、代替的背圧テーブルは、複数の処置に使用するためにＦＭＳで生成することができ、各々の処置又は開始前のプロトコルとして生成する必要はない。ＦＭＳで連続的に処置が行われるため、ポンプ、フロー圧力センサー、インレットフローライン、エンドラインの配置は、通常は変更されないので、システム固有の代替的背圧テーブルはこのＦＭＳ用として生成し、将来コントローラで使用するために保存することができる。これは、一般にプロトコルごとに変更されしばしばプロトコル中にさらに変更され、流入ラインに取り付けられる、カニューレ、関節鏡、及び／又は、その他のコンポーネントのアセンブリとは対照的である。
【００１６】
本明細書の方法のさらなる具体的な実施形態において、ＦＭＳのコントローラは、初期ＢＡＰＶが初期ＢＡＰＶの範囲内の値に戻る場合にはその時に、初期背圧テーブルに再アクセスするように構成することができる。関節腔又は他の手術部位の内側の圧力は、所望の圧力設定値に近い値に維持されるため、初期背圧テーブルにより動作させることが好ましいことが理解されよう。従って、初期ＢＡＰＶが初期ＢＡＰＶの範囲内の値に戻り、そして再び信頼できるようになったとシステムが認識したとき、ＦＭＳは、最初のＢＡＰＶテーブルに基づいた制御に戻ることができる。
【００１７】
本明細書の方法のさらに別の具体的な実施形態では、コントローラはさらに、初期ＢＡＰＶがそのＢＡＰＶの範囲外になった後の処置の最中に、通常は生成される「置換」背圧テーブルにアクセスするよう構成することができる。一般にコントローラ内に保存される代替的背圧テーブルを使用するのとは対照的に、置換背圧テーブルは、ポンプが流入ライン及び交換カニューレ及び／又は他の流体供給コンポーネントと接続されたときに、そのポンプにより生成された複数の流量における背圧を計測することで生成され、そして、処置の最中に構成されたものとして、システムの正確な背圧テーブルを作成する。従って、置換背圧テーブルは、例えば使用中のカニューレを交換することによって流入抵抗が変化した後の、ＦＭＳの「リブート」を示す。
【００１８】
このシステムの他の態様は、本出願及びここで共有とした他の関連特許及び出願に記載されているタイプの流体管理システムに特有のものである。例えば、ポンプは、流入ラインに接続された流入ユニットと、流出ラインに接続された流出ユニットとを具備することができる。内視鏡は、手術空間への低侵襲挿入のために構成され、さらに流入ラインへの取り外し可能な取り付けのために構成され、そして流体源からの流体の供給のための内腔を有する。このシステムは、内視鏡の内腔を通して挿入するように構成されたインターベンショナルツールをさらに具備することができ、流出ラインに接続するための抽出チャネルをさらに具備することもできる。
【００１９】
第２の態様では、本発明は組織を治療する方法を提供する。この方法は、ポンプを使用して、手術部位に遠位端又は流出端を有するカニューレに接続された入口ラインを通して流体を送り込むことを含む。圧力値は、入口ラインの圧力センサーを使用して測定され、初期背圧調整圧力値（ＢＡＰＶ）は、初期背圧テーブルから選択された背圧値を測定値から減算することによって計算される。ポンプのポンプ速度を制御して初期ＢＡＰＶを圧力設定値に維持し、初期ＢＡＰＶを監視して、初期ＢＡＰＶが所定の初期ＢＡＰＶ範囲内にあるかどうかを判断する。ポンプ速度は、初期ＢＡＰＶが所定の初期ＢＡＰＶ範囲内にある期間中は、初期ＢＡＰＶを圧力設定値に維持するように制御される。
【００２０】
本明細書の方法の具体的な実施形態では、初期ＢＡＰＶが所定の初期ＢＡＰＶ範囲外になったときに、代替的背圧テーブルにアクセスする。代替的背圧テーブルには、ポンプによって生成されたさまざまな流量での、フロー圧力センサーと自由空間内の流入ラインの終端との間で測定された背圧値が含まれる。従って、代替的背圧テーブルでは初期背圧テーブルとは異なり、流入ラインのみが存在している状態に基づき、カニューレ、内視鏡、カニューレ内腔、その他の下流に存在するコンポーネントよる背圧への寄与が除外されるので、背圧値は低くなる。このように、背圧値が低くなり、測定された圧力値からこの値を減算すると明らかに高い圧力が得られ、それにより圧力設定値に合致するようにＦＭＳは供給する流体を減少させるので、代替的背圧テーブルは「フェールセーフ」オプションを表すこととなる。
【００２１】
本明細書の方法のさらなる具体的な実施形態では、システムが代替的背圧テーブルを使用して動作を開始した後でも、測定された圧力値から初期背圧値を減算することで、初期ＢＡＰＶ値を計算し続けることにより、ＦＭＳは初期ＢＡＰＶを監視し続け、初期ＢＡＰＶが所定の初期背圧範囲内の値に戻ったかどうかを判断する。
【００２２】
本明細書の方法のさらなる具体的な実施形態では、初期ＢＡＰＶが初期ＢＡＰＶの範囲外になった後、置換カニューレを使用して複数の流量での背圧値を測定することにより、置換背圧テーブルを生成することができる。そのような場合、測定した圧力値に背圧テーブルから選択した背圧値を加算することにより、置換ＢＡＰＶを計算することができる。ポンプの速度は、置換ＢＡＰＶと圧力設定値に基づいて制御することができる。生成した背圧テーブルはシステムの「リブート」を表し、通常、カニューレ及び／又は流入ライン下流の流体の他のコンポーネントの大幅な再構成の後の処置おいて、手術チームによって通常は実行されることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
ここで、本発明の様々な実施形態を添付の図面を参照して説明する。図面は、本発明の典型的な実施形態のみを示しており、従って、技術的範囲を限定するものと考えるべきではないことを理解されたい。
【００２４】
【図１】モーター駆動部と取り外し可能な使い捨て切断プローブを備えた再利用可能なハンドピースを含む関節鏡切断システムの斜視図であり、切断プローブは、ハンドピースに対して上向き又は下向きにプローブを備えたハンドピースに結合できる２つの向きで示されており、ハンドピースは、使用中のシステムの動作パラメータを制御アクチュエータと共にハンドピース上に表示するためのＬＣＤ画面を含む。
【００２５】
【図２Ａ】ハンドピースに対して上向きのハブとプローブを備え、ハンドピースに搭載されたホール効果センサーと、機器の識別のため、及びこのハンドピースに対するプローブの向き及びモーター駆動のコンポーネントを定めるためのプローブハブに搭載された複数の磁石とを示す、図１の線２Ａ−２Ａに沿って切り取った、図１のプローブのハブの拡大縦断面図である。
【００２６】
【図２Ｂ】図２Ａとは異なる方向をもつホール効果センサーと磁石を示す、ハンドピースに対して下向きのハブとプローブを備えた、図１の線２Ｂ−２Ｂに沿って切り取った、図１のハブの断面図である。
【００２７】
【図３Ａ】回転可能な切断部材が外側スリーブに対して第１の位置にある、上向きの図１のプローブ動作端の拡大斜視図であり、切断部材の窓は外側スリーブの窓と位置合わせされている。
【００２８】
【図３Ｂ】回転可能な切断部材が外側スリーブに対して第２の位置にある、上向きの図１のプローブ動作端の斜視図であり、切断部材に搭載された電極は、外側スリーブの窓の中心線と位置合わせされている。
【００２９】
【図４】図１のハンドピースに取り外し可能に結合することができるプローブの１つのバリエーションにおける動作端の斜視図であり、動作端は、外側スリーブから遠位に延びるボーンバーを含む。
【００３０】
【図５】図１のハンドピースに取り外し可能に結合することができるプローブの１つのバリエーションにおける動作端の斜視図であり、動作端は往復電極を有する。
【００３１】
【図６】図１のハンドピースに取り外し可能に結合することができるプローブの別のバリエーションにおける動作端の斜視図であり、動作端は、拡張位置と非拡張位置を有するフック電極を有する。
【００３２】
【図７】図１のハンドピースに取り外し可能に結合することができるプローブのさらにまた別のバリエーションにおける動作端の斜視図であり、動作端は、組織を切断するための開閉可能な顎構造を有する。
【００３３】
【図８】選択されたデフォルト位置で切断部材の回転を停止するためのコントローラアルゴリズムによって使用される方法を概略的に示す、図１及び図３Ａに示すような回転切断部材を備えたプローブの速度設定に関するチャートである。
【００３４】
【図９Ａ】ハブが回転運動を図５の動作端のように直線運動に変換して電極を軸方向に往復運動させるための内部カム機構を有する点を除いて、図２Ａと同様のプローブハブの縦断面図であり、図９Ａは、ハブ及び駆動カップリング内の磁石が図２Ａと同じであり、ハブはハンドピースに対して上向きの位置にある。
【００３５】
【図９Ｂ】ハンドピースに対して下向きの位置に１８０°回転させた図９Ａのハブの断面図である。
【００３６】
【図１０】コントローラの圧力制御フィードバックループで使用されるサブシステムと、背圧の著しい変化が検出された場合の安全状態で動作モードを開始及び終了する背圧条件を示す図である。
【００３７】
【図１１】図１０で言及した安全状態に入ったり安全状態から抜け出たりするためのソフトウェアアルゴリズムを示す図である。
【００３８】
【図１２】デュアルポンプ流体管理システムを収容するベースユニット、流体管理システムを制御するための、関節鏡又は同様の切断装置に電力を供給するための、そしてＲＦソース内では切断装置の電極へのエネルギー源とするための電源を制御するコントローラ、内視鏡からもたらされる画像を表示するためのビデオモニタ、及び内視鏡から送られる画像センサーからの画像信号を処理するための画像処理システムを具備する統合されたビデオシステムを示す。
【００３９】
【図１３】本発明の原理による代替的圧力調整プロトコルを示す論理図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
本発明は、骨切断及び組織除去装置及び関連する使用方法に関する。ここで、本明細書に開示されている装置の形態、機能、及び使用方法の原理の全体的な理解を得るために、本発明のいくつかのバリエーションを開示する。一般に、本開示は、骨、軟組織、半月板組織の切断、及びＲＦ焼灼及び凝固に適合した関節鏡ツールのバリエーションを提供する。関節鏡ツールは通常は使い捨てであり、モーター駆動部品を搭載する使い捨てでないハンドピースに取り外し可能に結合するように構成されている。本発明の一般的な原理についてのこの説明は、添付の特許請求の範囲の発明の概念を限定することを意図するものではない。
【００４１】
図１に示す１つのバリエーションでは、本発明の関節鏡システム１００は、モーター駆動部１０５を備えたハンドピース１０４と、ハンドピース１０４のレシーバ又はボア１２２によって受け入れられる近位ハブ１２０を備えた使い捨てシェーバーアセンブリ又はプローブ１１０を提供する。１つの態様では、プローブ１１０は、肩、膝、腰、手首、足首、及び背骨の治療を含むがこれらに限定されない、多くの関節鏡手術用途で使用するように構成された高速回転カッターを搭載する動作端１１２を有する。
【００４２】
図１、２Ａ、及び３Ａを参照すると、プローブ１１０は、外側スリーブ１４０と、回転可能に配置された内側スリーブ１４２であって遠位セラミック切断部材１４５（図３Ａ）を搭載した内側スリーブ１４２とを具備し、縦軸１２８に沿って延びるシャフト１２５を有することが分かる。シャフト１２５は、近位ハブ１２０から延びており、外側スリーブ１４０は、例えば、その中にインサート成形された射出成形プラスチックとすることができるようなハブ１２０に固定的に結合される。内側スリーブ１４２は、モーター駆動ユニット１０５の回転モーターシャフト１５１に結合するように構成された駆動カップリング１５０に結合されている。より具体的には、軟組織を切断するために、窓１５４の対向する側面１５２ａ及び１５２ｂに鋭い切断縁部を有するセラミック材料で製造された回転可能な切断部材１４５がある。モーター駆動部１０５は、セラミックカッターに動作可能に結合され、１，０００ｒｐｍから２０，０００ｒｐｍの範囲の速度で切断部材を回転させる。図３Ｂを参照すると、切断部材１４５は、窓１５４の反対側の表面にＲＦ電極１５５も搭載していることが分かる。切断部材１４５は、外側スリーブ１４０（図３Ａ）の歯の付いた開口部又は窓１５８内の組織を回転させ、せん断する。図１に示すタイプのプローブは、２０１７年１月３１日に出願した同時係属中の共有の米国特許出願１５／４２１，２６４（代理人整理番号４１８７９−７１４．２０１）、表題「関節鏡検査装置及び方法」に詳細に説明されており、その全体を参照により本明細書に組み込まれるものとする。
【００４３】
図１には、プローブ１１０は、ハンドピース１０４への取り外し可能な結合部が２つの向きで示されている。より具体的には、ハブ１２０は、互いに１８０°反対向きである、ＵＰで示される上向き及びＤＮで示される下向きでハンドピース１０４に結合される。上向き及び下向きという向きは、医師が切断部材１４５を目標となる組織に向き合わせるために、組織にアクセスするためにハンドピースを３６０°回転操作する必要をなくして、動作端１１２を上向き又は下向きのいずれかに向けさせるために必要であることは理解されよう。
【００４４】
図１に示すように、ハンドル１０４は、電気ケーブル１６０によってモーター駆動ユニット１０５を制御するコントローラ１６５に動作可能に結合されていることが分かる。ハンドル１０４上のアクチュエータボタン１６６ａ、１６６ｂ、又は１６６ｃは、セラミック切断部材１４５の様々な回転モードのような、運転モードを選択するために用いることができる。１つのバリエーションでは、ジョイスティック１６８を前後に動かすことで、セラミック切断部材１４５の回転速度を調整することができる。カッターの回転速度は連続的に調整でき、最大２０，０００ｒｐｍまで増加させることができる。ＬＣＤ画面１７０は、切断部材回転数、動作モードのような動作パラメータを表示するためにハンドピースに取り付けられる。
【００４５】
図１から、システム１００及びハンドピース１０４は、さまざまな異なる機能発揮及び処置のために設計することができるさまざまな使い捨てプローブとともに使用するように適していることがわかる。例えば、図４は、セラミック切断部材２０５が外側スリーブ２０６から遠位方向に延びており、切断部材が骨を切断するためのバーエッジ２０８を有している点を除いて、図３Ａ及び図３Ｂのプローブ１１０の動作端１１２に類似するプローブ動作端２００Ａの別のバリエーションを示す。図４のプローブは、２０１６年９月２０日出願の同時係属中の共有の米国特許出願１５／２７１，１８４（代理人整理番号４１８７９−７２８．２０１）、表題「関節鏡検査装置と方法」にさらなる詳細が開示されている。図５は、２０１７年１月１９日出願の同時係属中の共有の米国特許出願１５／４１０，７２３（代理人整理番号４１８７９−７１３．２０１）、表題「関節鏡検査装置と方法」にさらなる詳細が開示されているタイプのプローブにおける往復電極２１０を有する、プローブ動作端２００Ｂの別のバリエーションを示す。別の例として、図６は、２０１７年３月９日に出願された同時係属中の共有の米国特許出願１５／４５４，３４２（代理人整理番号４１８７９−７２１．２０１）、表題「関節鏡検査装置と方法」にさらなる詳細が開示されているタイプのプローブにおける伸縮・格納可能なフック電極２１２を有するプローブ動作端２００Ｃの他のバリエーションを示す。さらに別の例として、図７は、２０１７年４月１０日に出願された同時係属中の共有の米国特許出願第１５／４８３，９４０号（代理人整理番号４１８７９−７２１．２０１）、表題「関節鏡検査装置と方法」にさらなる詳細が開示されている半月板組織その他の組織をトリミングするための往復部材２１８によって駆動される開閉可能な顎構造２１５を有するプローブタイプの動作端２００Ｄのバリエーションを示す。図４〜図７のプローブはすべて、図１と同じハンドピース１０４に結合させるために図１のプローブ１１０のハブ１２０と同様のハブを有することができ、いくつかのプローブ（図５〜図７を参照）は、回転運動を直線運動に変換するためのハブ機構を備えている。この段落に記載した特許出願はすべて、参照により本明細書に組み込まれるものとする。
【００４６】
図１はさらに、システム１００には、ハンドピース１０４のフローチャネル２２４と連通し、図１〜図３Ｂ、図４、図５、及び図６のプローブ１１０、２００Ａ、２００Ｂ、及び２００Ｃのいずれとも協働できる吸引チューブ２２２に結合された負圧源２２０も含まれることを示す。図１に示すように、システム１００には、図１〜図３Ｂ、図４、図５、及び図６のプローブ１１０、２００Ａ、２００Ｂ、及び２００Ｃのいずれかの電極装置に接続できるＲＦ源２２５を含むことも分かる。コントローラ１６５及びその中の制御アルゴリズムを有するマイクロプロセッサは、すべての機能を動作させそして制御するために取り付けられ、この機能には、モーター駆動部１０５を制御して、プローブ動作端１１０、２００Ａ、２００Ｂ又は２００Ｃのモーター駆動コンポーネントを動かすためにモーター駆動部１０５を制御すること、及び、ＲＦ源２２５と、流体及び組織の残骸を収集リザーバ２３０に吸引することができる負圧源２２０とを制御することが含まれる。
【００４７】
システム１００及びハンドピース１０４の上記の説明から理解することができるように、コントローラ１６５及びコントローラアルゴリズムは、システム機能を備えるために多くのタスクを実行及び自動化するように構成する必要がある。第１の態様では、図１及び図４〜図７の様々なプローブタイプ１１０、２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ、及び２００Ｄのいずれかがハンドピース１０４に結合されたとき、コントローラ１６５がプローブタイプを認識し、特定のプローブに必要なモーター駆動部１０５、ＲＦ源２２５、及び負圧源２２０を動作させるアルゴリズムを選択するように、機器の識別のためにコントローラアルゴリズムが必要である。第２の態様において、コントローラは、プローブがハンドピース１０４に結合されているのは、ハンドピースに対して上向きの状態なのか又は下向きの状態なのかを識別するアルゴリズムで構成されおり、ここで各向きは動作アルゴリズムの異なるサブセットを必要とする。別の態様において、いくつかのプローブは回転可能なカッターを有し、他のプローブは往復電極又は顎構造を有するというようなプローブタイプごとに、コントローラは、別個の制御アルゴリズムを有する。別の態様では、プローブ１１０、２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ、及び２００Ｄ（図１、図４〜図７）のすべてではないにしても、ほとんどは、モーター駆動コンポーネントが動作端での特定の方向で停止するデフォルトの「停止」位置を必要とする。例えば、電極１５５を備えた回転可能なカッター１４５は、図３Ｂに示すようなデフォルト位置にある外側スリーブ窓１５８内で電極の中心を合わせる必要があるこれらのシステム、アルゴリズム、及び使用方法の一部を次に説明する。
【００４８】
図１、図２Ａ及び図２Ｂを参照すると、ハンドピース１０４は、プローブ１１０のハブ１２０を受け入れる受け入れ通路１２２に隣接するハンドピース１０４の遠位領域に第１のホール効果センサー２４０を搭載していることが分かる。図２Ａは、ＵＰで示された上向きになっている図１のプローブ１１０及び動作端１１２に対応する。図２Ｂは、ＤＮで示された下向きになっている図１のプローブ１１０及び動作端１１２に対応する。ハンドピース１０４は、プローブ１１０の回転可能な駆動カップリング１５０に隣接する第２のホール効果センサー２４５を搭載している。プローブ１１０は、以下に説明するように、ホール効果センサー２４０、２４５と相互作用し、コントローラアルゴリズムと協働して、（ｉ）ハンドピースに結合されたプローブタイプの識別、（ii）ハンドピース１０４に対するプローブハブ１２０の上方又は下方の向き、及び（iii）回転モーター駆動コンポーネントなのか往復モーター駆動コンポーネントかを決定することができる回転駆動カラー１５０の回転位置と速度回転、を含む、複数の制御機能を提供するための複数の磁石を搭載している。
【００４９】
図２Ａ〜図２Ｂの断面図では、プローブ１１０のハブ１２０の表面部分に第１の磁石２５０ａ及び第２の磁石２５０ｂが搭載されていることを示している。ハンドピース１０４のホールセンサー２４０は、プローブハブ１２０が上向き（図１及び図２Ａ）又は下向き（図１及び図２Ｂ）でハンドピース１０４に結合しているとき、磁石２５０ａ又は２５０ｂのいずれかと軸方向に整列する。上述のように概説した１つの態様では、磁石２５０ａ及び２５０ｂとホールセンサー２４０の組み合わせを使用して、プローブタイプを識別することができる。例えば、製品ポートフォリオは、図１及び図４〜図７に示されているように、２から１０又はそれ以上のタイプのプローブを有することができ、そのような各プローブタイプには、明確に異なる磁場強度を有する磁石２５０ａ、２５０ｂを搭載することができる。次いで、ホールセンサー２４０及びコントローラアルゴリズムを、特定のプローブタイプに対応する磁場強度のライブラリと比較することができるような、プローブ内の特定の磁石の磁場強度を読み取るのに適用することができる。次いで、ホール識別信号を生成するか、或いは、識別されたプローブのタイプに必要となるかもしれないモーター駆動部１０５、負圧源２２０及び／又はＲＦ源２２５を動作させるためのパラメータを含むことができる。この識別されたプローブを動作させるためのコントローラアルゴリズムを選択するために、コントローラ１６５にホール識別信号を提供することができる。図１、図２Ａ及び図２Ｂに見られるように、プローブハブ１２０は、磁石２５０ａ、２５０ｂのＮ極及びＳ極がプローブ軸１２８に対して逆になっている上下方向でハンドピース１０４に結合することができる。従って、ホールセンサー２４０及び関連するアルゴリズムは、プローブタイプを識別するために極性に関係なく磁場強度を調べる。
【００５０】
ここで、図１、図２Ａ〜図２Ｂ及び図３Ａ〜図３Ｂを参照すると、ハブ１２０の中心軸１２８に対してＮ極とＳ極の向きが異なる第１磁石２５０ａ及び第２の磁石２５０ｂも、ハブ１２０及び動作端１１２が上向きＵＰであるか又は下向きＤＮであるかを識別するために使用される。使用中、上述のように、医師は、自分の好み及び目標とする組織に基づいて、動作端部１１２を上向き又は下向きにして、プローブ１１０をハンドピース受け入れ通路１２２に結合することができる。動作端１１２の外側スリーブ１０４の窓１５８内の切断部材１４５の回転を停止するように作られたコントローラアルゴリズムは、ハンドピース及びホールセンサー２４０に対する切断部材１４５の方向又は回転が１８０°変化するので、動作端が上向きか下向きかを「学習」する必要があることが理解できる。ホールセンサー２４０は、コントローラアルゴリズムにより、磁石２５０ａ又は２５０ｂのＮ極又はＳ極が上向きでホールセンサー２４０に近接しているかどうかを検出することにより、上向きＵＰ又は下向きＤＮを決定することができる。
【００５１】
本発明の別の態様では、プローブ１１０（図１）及び他のプローブでは、図１及び図３Ａ〜図３Ｂの動作端部１１２の回転カッター１４５のような動作端部のモーター駆動コンポーネントは、外側スリーブ１４０の切り抜き開口又は窓１５８に対して選択した回転位置で停止する必要がある。他のプローブタイプは、上述の往復部材又は顎構造を有する場合があり、これは、図５及び図６の軸方向移動電極のような可動部品の動きを選択した位置で止めるコントローラアルゴリズムも必要とする。すべてのプローブで、モーター駆動部１０５は回転駆動カップリング１５０に結合し、したがって、駆動カップリング１５０の回転位置の検知を、動作端のモーター駆動コンポーネントの方向を決定するために使用することができる。より具体的には、図１及び図２Ａ〜図２Ｂを参照すると、駆動カップリング１５０は、プローブ軸１２８に対して、向きが異なる磁石２５５ａ又は２５５ｂのＮ極及びＳ極を有する第３及び第４の磁石２５５ａ又は２５５ｂを搭載している。従って、ホールセンサー２４５は、各磁石がホールセンサーを通過して回転するときを検知し、それにより、各回転で２回（各磁石２５５ａ、２５５ｂに対して１回）駆動カップリング１５０の正確な回転位置決定をする。その後、クロックを使用するコントローラのタコメータアルゴリズムは、駆動カップリング１５０及び例えば図３Ａの切断部材１４５のＲＰＭを決定し、オプションでそれ表示することができる。
【００５２】
本発明の別の態様において、ホールセンサー２４５及び磁石２５５ａ及び２５５ｂ（図１及び２Ａ）は、例えば、事前に選択された回転位置にある図１及び図３Ａ〜図３Ｂの切断部材１４５のような動作端の、モーター駆動コンポーネントの回転を停止させるためのコントローラアルゴリズムのセットの中で使用される。図３Ａを参照すると、内側スリーブ１４２及びその中の切断部材１４５の「第１の側面」及び窓１５４は、外側スリーブ１４０の窓１５８の中心で停止し位置決めされていることが分かる。図３Ａの切断部材１４５及び窓１５４の静止位置を、プローブからの最大限の液体流出を可能にするための、作業スペースの灌注又は洗浄のための位置とすることができる。
【００５３】
図３Ｂは、内側スリーブ１４２と、外側スリーブ１４０の窓１５８の中心線の周りに配置された切断部材１４５の「第２の側面」とを示している。図３Ｂの切断部材１４５の静止又は停止位置は、組織を焼灼又は凝固させるためのＲＦ電極１５５を使用するために必要である。外側スリーブ１４０は通常は戻り電極２６０を含むので、電極１５５が外側スリーブ窓１５８の中心線に沿って保持されることが重要である。図３Ｂの電極１５５の位置は、ここでは「デフォルトの中心線位置」と呼ぶことにする。切断部材１４５及び電極１５５が外側スリーブ１４０の窓１５８の縁２６２ａ又は２６２ｂに近付くように回転すると、ＲＦ電流により電極１５５と２６０の間でアークが生じ、プローブを無効にする短絡を引き起こす可能性がある。従って、次に説明する堅牢で信頼性の高い停止メカニズムが必要となる。
【００５４】
図１及び図２Ａ〜図２Ｂから理解できるように、コントローラ１６５は、駆動カップリング１５０の回転位置を常に実時間で決定することができ、従って、セラミック切断部材１４５及び電極１５５の角度又は回転位置を決定することができる。駆動カップリング１５０の磁石２５５ａ又は２５５ｂが、電極１５５を回転させデフォルトの中心線位置から遠ざけるように回転させると、ホールセンサー２４５は磁場強度の低下を検知できるため、コントローラアルゴリズムは、さらに、電極１５５のデフォルトの中心線位置からの回転角を計算することができる。各磁石には所定の既知の強度があり、前記アルゴリズムでは、デフォルトの位置からの回転角度に対応するフィールド強度を記載したルックアップテーブルを使用することができる。従って、磁石２５５ａ又は２５５ｂの回転位置に応答するホール信号がデフォルトの中心線のデフォルト位置での既知のピーク値から所定の量だけ下回った場合、電極１５５が窓１５８の中心から離れていることを意味する。１つのバリエーションでは、ＲＦエネルギーを電極１５５に供給している間に、選択した回転角度だけこの電極が中心線位置から遠ざかった場合、アルゴリズムによりＲＦ電流が即座にオフとなり、ハンドピース１０４上のＬＣＤスクリーン１７０上及び／又はコントローラコンソール（不図示）のスクリーン上の警報のような、聴覚及び／又は視覚信号によって医師に警報が出される。このように、ＲＦ電流供給を停止することで、電極１５５と外側スリーブ電極２６０との間で電気アークが生じる可能性を防止する。
【００５５】
使用中に、電極１５５が図３Ｂに示される位置にあるとき、エネルギーを印加した電極を組織上で動かし組織を焼灼又は凝固させることができることが理解できる。そのような使用において、切断部材１４５及び電極１５５は、電極１５５をデフォルトの中心線位置からに意図せずに回転させてしまう組織に係合し又はその組織を捕捉することがある。従って、システムは、ここで「アクティブ電極監視」アルゴリズムと呼ばれるコントローラアルゴリズムを提供し、コントローラは、焼灼モードと凝固モードの両方でＲＦエネルギーを供給中にホールセンサー２４５によって生成される位置信号を連続的に監視して、電極１５５及び内側スリーブ１４２が中心線の位置からずれているかどうかを判断する。１つのバリエーションでは、コントローラアルゴリズムは、電極１５５がこの中心線の位置からずれている場合、モーター駆動部１０５に再起動して、内側スリーブ１４２と電極１５５をデフォルトの中心線位置に戻すように構成することができる。別のバリエーションでは、コントローラアルゴリズムは、ＲＦ電極１５５がデフォルトの中心線位置に戻されたときに再びＲＦ電極１５５にＲＦ電流を自動的に供給するように構成することができる。代替的に、コントローラ１６５は、ＲＦ電極１５５が中心線位置に戻ったとき、医師にＲＦ電極１５５へのＲＦ電流の供給を手動で再開することを要求することができる。本発明の１つの態様では、駆動カップリング１５０、従って磁石２５５ａ及び２５５ｂは、磁石２５５ａ、２５５ｂに応答してホールセンサーが生成する信号がプローブタイプ内のすべてのプローブに対して同じとすることでコントローラアルゴリズムを適切に機能させるために、縦軸１２８に対して所定の角度関係で内側スリーブ１４２及び切断部材１４５に取り付けられる。
【００５６】
次に、動作端１１２のモーター駆動コンポーネントの動きを停止するための停止機構又は停止アルゴリズムに目を向けると、図８は、停止機構のアルゴリズム及びステップを概略的に示している。１つのバリエーションでは、図８を参照すると、本発明に対応する停止機構は、（ｉ）動的制動方法及び動的制動アルゴリズムを使用し、初期位置で内側スリーブ１４２及び切断部材１４５（図１、図３Ａ〜図３Ｂ）の回転を停止し、その後（ｉｉ）二次チェックアルゴリズムを、動的制動アルゴリズムで達成された初期停止位置をチェックするために使用し、必要に応じて、切断部材１４５及び電極１５５を中心線位置内に配置し、又は目標とするデフォルトの中心線焼灼モードと凝固モードの両方でＲＦエネルギーを供給中にホールセンサー２４５によって生成される位置信号を連続的に監視して位置の０°から５°以内に配置する必要があるので、この停止アルゴリズムによりモータードライブ１０５を再起動し、ドライブカップリング１５０及び内側スリーブ１４２の回転をわずかに逆転（又は前進）させることができる。動的制動については、以下でさらに説明する。図８は、切断部材の回転速度を制御し、切断部材１４５をデフォルトの中心線位置で停止させるためのコントローラアルゴリズムの様々な態様を概略的に示している。
【００５７】
図８を参照すると、ＰＩＤ制御された一方向の連続回転モードとすることができ、又は、本技術分野では既知となっている、モーター駆動部１０５が切断部材１４５を１つの方向に回転させ次に回転方向を逆転させる振動モードとすることができる、「設定速度」でコントローラ１６５は図１及び図３Ａ〜図３Ｂのプローブ１１０を操作していることが理解できる。１，０００ＲＰＭや２０，０００ＲＰＭのような高い回転速度では、停止アルゴリズムを適用するための駆動カップリング１５０内の磁石２５５ａ又は２５５ｂの位置を示すホールセンサー２４５からの信号を取得することは実用的でなく、実行可能でもない。図８に示すように、医師がアクチュエータボタン又はフットペダルの作動を解除することによりプローブ１１０による切断を停止すると、モータードライブ１０５への電流がオフになる。その後、コントローラアルゴリズムにより、ホールセンサー２４５を使用して、より遅いＲＰＭに達するまで、駆動カップリング１５０及び内側スリーブ１４２の回転の減速を監視する。減速期間は１０ミリ秒から１秒で、通常は約１００ミリ秒である。本明細書で「サーチ速度」と呼ぶ適切な遅いＲＰＭに到達すると（図８を参照）、コントローラ１６５はモータードライブ１０５を再起動して、１０ＲＰＭから１，０００ＲＰＭの範囲、１つのバリエーションでは５０ＲＰＭからから２５０ＲＰＭの範囲の低速で駆動カップリングを回転させる。５０ミリ秒から５００ミリ秒の範囲の初期「サーチ遅延」期間を与え、ＰＩＤコントローラにより、ＲＰＭを選択されたサーチ速度に固定する。その後、コントローラのアルゴリズムにより、磁石強度のホール位置信号が監視され、磁石パラメータが所定の閾値に達したとき、例えば、駆動カップリング１５０及び電極１５５の回転位置が図３Ｂの中心線デフォルト位置に対応するとき、制御アルゴリズムにより動的制動が適用され、モーター駆動シャフト１５１、駆動カップリング１５０及びプローブのモーター駆動コンポーネントの回転を即座に停止する。図８はさらに、制動ステップ及び停止ステップの後、コントローラが磁石／駆動カップリング１５０の位置をチェックできることをさらに示す。モーター駆動コンポーネントが目標のデフォルト位置から外れていることを、ホール位置信号が示している場合、モーター駆動部１０５を再起動してモーター駆動コンポーネントを動かした後、上記のように再び制動を行うことができる。
【００５８】
図８に概略的に示されるような動的制動は、通常は、目標停止位置の最大約０°〜１５°の間で駆動カップリング１５０の回転を停止することができるが、これは、異なる種類の組織が切断され切断部材１４５の回転を妨げたときにさらに変化することがあり、また、モーター駆動部が停止したときに、医師が組織接触点から切断部材を完全に外したかどうかにも依存する。そのため、動的制動だけでは、デフォルト位置又は停止位置が望ましい変動内に収まるとは限らない。
【００５９】
背景として、動的制動の概念は次の文献にて説明がなされている。
https://www.ab.com/support/abdrives/documentation/techpapers/egenOverview01.pdf、及び
http://literature.rockwellautomation.com/idc/groups/literature/documents/wp/drives-wp004-en-p.pdf.
基本的に、動的制動システムは、ＰＷＭによるＡＣドライブのＤＣバスに、回生電気エネルギーを熱エネルギーに変換する電力抵抗器に給電するための、チョッパートランジスタを装備する。この熱エネルギーは地域の環境に放散される。このプロセスは一般に、チョッパートランジスタ及び関連制御と、チョッパーモジュールと呼ばれるコンポーネントと、ダイナミック制動抵抗器と呼ばれる電力抵抗器とを備えた動的制動と呼ばれる。ダイナミック制動抵抗器を備えたチョッパーモジュールのアセンブリ全体は、しばしばダイナミック制動モジュールと呼ばれる。その回路の寄生インダクタンスに蓄積された磁気エネルギーは、チョッパートランジスタのターンオフ中に、ダイナミック制動抵抗で安全に消費される。
【００６０】
この方法は、加えることができる制動トルクの量が負荷の減速に応じて動的に変化するため、ダイナミック制動と呼ばれる。言い換えれば、制動エネルギーは回転する質量の運動エネルギーの関数であり、減少するにつれて制動能力も低下する。そのため、回転が速いほど、又は慣性が大きいほど、ブレーキを強くかけることができるが、減速すると収穫逓減の法則に陥り、ある時点で制動力がなくなる。
【００６１】
本発明の別の態様で、上述の位置決めアルゴリズムの構成要素である停止機構の精度を高める方法を開発した。使い捨てプローブの各磁石は、規定の強度とわずかに異なる場合があることがわかっている。上述のように、位置決めアルゴリズムでは、ホール効果センサー２４５を使用して、駆動カップリング１５０が回転する際に磁石２５５ａ及び２５５ｂの磁場強度を連続的に監視し、このアルゴリズムにより、磁石がホールセンサーを通過するときに磁場強度が増減するのでこの磁場強度に基づいて磁石及び駆動カップリングの回転位置を決定する。従って、磁石がセンサー２４５に隣接している場合、ピークホール信号から離隔する回転角度に正確に対応する磁場強度のライブラリをアルゴリズムが持っていることが重要である。このため、位置決めアルゴリズムの初期ステップには、規定の強度とは異なる可能性のある磁石２５５ａ及び２５５ｂの実際の磁場強度をコントローラに学習させる「学習」ステップが含まれる。新しい使い捨てプローブ１１０（図１）がハンドピース１０４に結合された後、モーター駆動部１０５の作動後、位置決めアルゴリズムは駆動結合部を少なくとも１８０°、しばしば少なくとも３６０°回転させる一方、ホールセンサー２４５は、特定のプローブの磁石２５５ａ及び２５５ｂの磁場強度を定量化する。次に、位置決めアルゴリズムにより、最大及び最小ホール信号（Ｎ極及びＳ極に対応）を保存し、磁石がホールセンサーに隣接している場合の、ホールの最小・最大信号位置からさまざまに離隔する回転角度に対応する電界強度のライブラリを較正する。
【００６２】
一般に、関連する学習アルゴリズムの使用方法には、モーター駆動部、コントローラ、及びハンドピースに取り外し可能に結合するように構成された近位ハブを備えたプローブを有するハンドピースを提供することが含まれ、モーター駆動部は前記ハブの回転駆動カップリングと結合するよう構成され、駆動カップリングは、Ｎ極とＳ極が前記軸に対して異なる位置にある第１と第２の磁石を搭載し、ハブをハンドピースに結合させ、モーター駆動を起動して駆動カップリングと磁石を少なくとも１８０°回転させ、ハンドピースセンサーを使用して各磁石の強さを検出し、回転駆動カップリングの磁石の強さの変化を検出し、それにより駆動カップリング１５０の回転位置の計算における精度を向上させるセンサーに応答する位置決めアルゴリズムにおいて、検出した磁石の強さを用いることが含まれる。
【００６３】
本発明の別の態様は、図１及び図３Ｂの動作端１１２のような、電極を備えたプローブ動作端を使用する改良された使用方法に関する。上述のように、位置決めアルゴリズムを使用して、図３Ｂのデフォルトの中心線位置にある電極１５５の回転を停止する。付加的な「わずかな振動」アルゴリズムを使用して、電極１５５へのＲＦ電流、特に組織切除用のＲＦ切断波形を送ると同時にモーター駆動部１０５を作動させる。従って、わずかな振動は、振動ＲＦ焼灼の波形を供給する。わずかな振動アルゴリズムでは、コントローラアルゴリズムによりホール位置信号から決定される所定の回転角度まで、電極１５５を一方向に回転させる。次に、このアルゴリズムにより、モーター駆動部は回転方向を反転させ、電極のデフォルトの中心線位置から反対方向離れる所定の角度になったことをホール位置信号が示すまで反対方向に回転する。回転運動の所定の角度は、外側スリーブ窓の寸法に適した任意の適切な回転角とすることができ、１つのバリエーションでは、中心線のデフォルト位置から離れる各方向に１°から３０°である。多くの場合、既定の回転運動の角度は、中心線のデフォルトから離れる各方向に５°から１５°である。わずかな振動アルゴリズムは、適切なＰＩＤ制御モーターシャフト速度を使用でき、１つのバリエーションでは、モーターシャフト速度は５０ＲＰＭ〜５，０００ＲＰＭであり、多くの場合は１００ＲＰＭ〜１，０００ＲＰＭである。別の言い方をすれば、振動の周波数は２０Ｈｚから２，０００Ｈｚであり、通常は４０Ｈｚから４００Ｈｚである。
【００６４】
わずかな振動アルゴリズムの上記の説明では、図３Ｂの回転切断部材１４５上の電極１５５を参照しているが、図６の動作端２００Ｃに示されるような往復電極２１２は、わずかに振動しながら作動していることを理解すべきである。言い換えれば、図６のフック形状の電極２１２は、２０Ｈｚから２，０００Ｈｚ、通常は４０Ｈｚから４００Ｈｚの範囲の振動周波数で振動する。
【００６５】
図９Ａ〜図９Ｂは、図５の往復電極２１０を有する動作端２００Ｂに対応するプローブハブ１２０’の縦断面図である。図９Ａ〜図９Ｂに示されるように、ハンドピース１０４及びホール効果センサー２４０及び２４５は、異なるタイプのプローブに対してもハンドピース１０４に違いはないので、当然ながら上記と同じである。図９Ａ〜図９Ｂのプローブハブ１２０’は、図２Ａ〜図２Ｂのハブ１２０に非常に類似し、第１の識別／方向付け磁石２５０ａ及び第２の識別／方向付け磁石２５０ｂは同じである。第３の回転位置磁石２５５ａ及び第４の回転位置磁石２５５ｂも同じであり、駆動カップリング１５０’に搭載される。図９Ａ〜図９Ｂのプローブハブ１２０’は、図５の動作端２００Ｂの電極２１０を往復運動させるために、回転運動を直線運動に変換する内側スリーブ１４２’に結合されたカム機構と共に駆動カップリング１５０が回転するという点が異なるのみである。回転運動を直線運動に変換するための同様のハブが、図２及び図３の動作端２００Ｃ及び２００Ｄに取り付けられ、これらはそれぞれ、動作端に往復運動コンポーネント（２１２、２１８）を持っている。
【００６６】
（背圧検出アルゴリズム）
【００６７】
ここで図１０〜図１２を参照して、２つの異なるサブシステムと方法を使用して手術空間の圧力を制御するように構成されたコントローラとコントローラアルゴリズムについて説明する。圧力検知の第１のシステム及び方法では、患者の体外の圧力センサーが、手術空間に伸びる専用の静的流体チャネルと連通し、手術空間の実際の圧力の非常に正確な測定値を提供する。圧力検知の第２の方法では、流体ライン圧力センサーが、膨張性流体を手術空間に運ぶ作動中の流入ラインに取り付けられる。
【００６８】
図１２は、流体管理システム４０５、コントローラ４１０、及びビデオモニタ４１２を単一ユニットに統合する手術システム４００の概略図である。システム４００は、関節鏡シェーバーのモーター駆動部に電力を供給するための電源（不図示）と、このような関節鏡シェーバーに搭載された電極構成にエネルギーを与えるためのＲＦ電源（不図示）をさらに含むことができる。図１２に示すように、流体管理システム４０５は、流入ポンプ４１５Ａ及び流出ポンプ４１５Ｂを含む。ポンプは、当技術分野で知られている蠕動ポンプとすることができる。生理食塩水バッグを具備する流体源４２０は、例えば患者の膝、肩、股関節、その他の関節のような、手術空間４２５に膨張性流体を送り込むために流入ライン４２２に結合することができる。通常、流入ライン４２２は、手術空間にアクセスし、カニューレを通して導入される内視鏡４３５を受け入れるカニューレ４３２に接続される。流出ライン４３６は、図１２に示される手術空間４２５に導入されるシェーバーなどの器具４３８に結合される。流出ライン４３６は、流出ポンプ４１５Ｂに結合されており、手術空間４２５から流体を外側に収集容器４４０へと流す。従って、コントローラ４１０は、当該技術分野で知られているように、手術空間４２５内の設定圧力を維持するために圧力フィードバックループ又は圧力フィードバックアルゴリズムを使用して流入ポンプ４１５Ａ及び流出ポンプ４１５Ｂを制御するように構成される。
【００６９】
上述のように、第１のシステム圧力検知システムは、図１２に示されるように、第１の圧力センサー４４５に結合された静的流体チャネル４４４を使用し、カニューレ４４６を介して手術空間４２５と連通するこのような静的チャネルは、長さが比較的短くすることができる。従って、そのような静的チャネル４４４では圧力損失が無視でき、検知された圧力は非常に正確になる。これにより、コントローラの圧力制御ループでの応答時間が非常に高速になる。圧力センサー４４５は、ケーブル４４８によりコントローラに圧力信号を送る。しかしながら、第１のセンサー４４５及び圧力を直接検知する方法を使用して、信号を圧力制御ループに送信することが常に可能であるとは限らない。
【００７０】
図１２に示すシステムのバリエーションでは、圧力制御ループに信号を提供する第２のシステムが、流入ライン４２２に結合されてその中の流体の流れの圧力を測定する第２の圧力センサー４５０を使用する。圧力センサー４５０は、流入ラインを搭載し、ケーブル４５２を介してコントローラ４１０に信号を送信するカセット（不図示）内にあってもよい。
【００７１】
さらに図１２を参照すると、１つのシステムのバリエーションとして、コントローラ４１０は、上述の第１の方法及び第２の方法の両方により手術空間内の圧力を測定することができ、コントローラ４１０は、第１のシステムが不正確であると判断されたとき、センサー４４５を使用する第１のシステムからセンサー４５０を使用する第２システムに自動的に切り替えることができる。
【００７２】
別のバリエーションでは、システムは、フローライン圧力センサー４５０及び手術空間４２５内の圧力を計算するコントローラアルゴリズムを利用する第２のシステム及び方法を使用するように構成することができる。このバリエーションでは、フローライン圧力センサー４５０はカニューレ４３２及び内視鏡４３５及び流入ライン４２２の一部の上流にあるため、測定し、そして手術空間４２５の圧力を計算するために制御アルゴリズムを考慮しなければならないような、いくつかの圧力損失がある。圧力損失には、カニューレ、内視鏡、及び流入ライン４２２を通る制限された流れにより生じる、ヘッド圧力と背圧が含まれる。これらの圧力損失に対処するために、コントローラ４１０は、外科的処置を行う前に、器具が手術空間に導入される前に、使用するシステム及びコンポーネントの「背圧較正」を医師に促すように構成される。背圧較正ステップは、較正アルゴリズムを使用して流入ポンプ４１５Ａを動作させて、最大流量から最小流量までの範囲の複数の流体流入速度で流し、その後、それぞれの流量についての背圧を、背圧テーブル又はＢＰテーブルに記録する。その後、外科的処置でシステムを使用している間、コントローラアルゴリズムではフローラインセンサー４５０から信号を受信し、所定の流量に対して事前に記録した背圧測定値を検知圧力から差し引いて、作業スペース４２５の圧力を計算する。
【００７３】
較正された背圧測定値は、流体管理システム４０５の安全な動作にとって重要であり、コントローラソフトウェアには、流入及び流出ポンプを動作させて手術空間の設定圧力を維持する圧力制御ループが含まれていることが容易に理解できる。さらに、医師が外科手術の途中で内視鏡やカニューレなどの器具を交換することを決定した場合、新しい器具によって生じる背圧は、流れるチャンネルの径が異なるため又は交換した器具の長さが異なるため、元の器具による背圧とは異なる可能性が高いことが理解できる。従って、器具の交換により背圧が変化すると、算出した圧力が不正確になり、医師が患者の健康に危険を及ぼす過剰圧力状態を知らないまま、流体管理システムが関節を過剰に加圧する可能性があることが理解できる。
【００７４】
器具の交換により、背圧が増加又は減少する可能性がある。１つの事例では、内視鏡とカニューレが交換され、背圧が較正した元の値よりも高くなった場合、コントローラの圧力制御ループは、処置の際に圧力が実際の手術空間の圧力よりも高いものとして計算を行い、低い圧力で加圧される。反対の事例では、内視鏡とカニューレが交換されて、背圧が較正した元の値よりも低くなった場合、コントローラの圧力制御ループは、圧力を実際の圧力よりも低いものとして計算し、流体管理システムにより手術空間が過剰な圧力で加圧される。過剰加圧の量は、元の内視鏡／カニューレの組み合わせと、所定の流量に対する交換内視鏡とカニューレとの間の背圧の差に等しくなる。「流量なし」状態では、算出した圧力は正確であることに注意すべきである。実際の流体が流入チャネル４２２を通る場合、安全性の懸念が生じる。この状況では、かなりの過剰圧力が発生する可能性があり、これは処置を行っている期間に患者に危険を及ぼす可能性がある。
【００７５】
また、処置中に背圧が低下し算出した圧力が不正確になるような、それほど重要ではない他の条件もある。１つの事例では、医師は、流体を手術空間から外側に排出して残骸又は血液を取り除き、視認性を高めるためにカニューレを手術空間に導入した直後に内視鏡をカニューレから取り外すことがある。別の事例では、流入チューブ４２２のルアーカップリングがカニューレ４３２から切り離される場合があり、算出した圧力は正確ではなくなる。これらの２つの状況では、流体の流入速度を下げて、流体が手術空間又は接続されていない流入チューブから噴出するのを防ぐことが有益である。これらの状況は両方とも、いたずらに膨張性流体を浪費する。
【００７６】
上記の問題に対処するため、そして最も重要なことである機器の交換を検出するために、圧力制御ループのバックグラウンドで継続的に動作して、算出した圧力が負又は所定の閾値を下回るかどうかを判断するコントローラ検出アルゴリズムを提供する。１つのバリエーションでは、閾値レベルは、５ｍｍＨｇと２５ｍｍＨｇとの間の範囲のプリセット値、例えば１８ｍｍＨｇである。背圧が閾値レベルを下回った場合、算出した圧力は以下のように定義されているため、背圧が何らかの原因で低下したことを示す。
算出した圧力＝センサー圧力−調整された背圧（流入速度）
【００７７】
従って、検出アルゴリズムは、定義された検出間隔、例えば１〜１０秒、又は多くの場合２〜５秒で算出した圧力を監視し、機器の交換又はその他の故障が生じたことを判断する。正常な状態でも発生することがある圧力の短時間の変動により検出アルゴリズムが誤って作動しないようにするために、時間間隔が必要となる。内視鏡及び／又はカニューレが実際に交換された場合、この状態は検出間隔にまたがって連続的に存在し、実際には無期限に継続する。この状態が検出されると、検出アルゴリズムは、交換された内視鏡及び／又はカニューレの特性が不明であるため、較正した背圧テーブルの使用を直ちに停止するように構成される。その後、アルゴリズムは、流入チューブのみの背圧で構成したシステムにおいて既知の、最小背圧値に戻すことで「安全状態」でシステムを操作する。
【００７８】
この場合、算出した圧力は次のようになる。
算出した圧力＝センサー圧力−流入ラインの背圧（流入率）
【００７９】
ここで、
流入速度＝０ｍｌ／ｍｉｎの場合：実際の圧力＝算出した圧力
流入速度＞０ｍｌ／ｍｉｎの場合：実際の圧力＜算出した圧力
【００８０】
図１０は、上記の安全状態に入るため、及び上記の安全状態から出るための条件を示す図である。図１１は、上記の安全状態に入るため、及び上記の安全状態から出るためのソフトウェアアルゴリズムを示す図である。従って、検出アルゴリズムは、流体管理システムに存在する可能性のある、最小の背圧に基づいて算出した圧力の基準となる最も安全な条件を作成する。従って、算出した圧力は常に手術空間の実際の圧力よりも高くなり、危険な過剰圧力状態を防ぐ。
【００８１】
検出アルゴリズムを使用するもう１つの利点は、低背圧モードの操作では、算出した圧力が手術空間の実際の圧力よりも高くなるので、流入ポンプによって供給される流体流量が低回収率（例えば、１００ｍｌ／ｍｉｎ及び３００ｍｌ／ｍｉｎ）に低下し、従って、設定圧力に実際に到達する前に、システムが手術空間の設定圧力になっていると判断するので、ＰＩＤ制御ループの誤差が減少するため、制御ループは流入量を直ちに減少させる。
【００８２】
検出アルゴリズムのこの態様では、処置の開始時に一般的に行われるように、内視鏡をカニューレから取り外したとき、その瞬間に流体の流入が減少し、カニューレから出てゆく流体の噴出の発生を大幅に減少させることも意味する。従って、この検出アルゴリズムにより、内視鏡をカニューレに再挿入する前に浪費される膨張性流体の量を減らすことができる。また、上述した処置の最中に流入チューブへのルアー接続部がカニューレから切り離された場合、このアルゴリズムにより流体流入速度が低下し、患者の体外での流体損失量が大幅に減少する。
【００８３】
本発明の別の態様では、検知された危険が除去されて医師の介入が不要になると、この検出アルゴリズムにより安全状態が自動的に終了することに留意することも重要である。つまり、適切な又は元の内視鏡とカニューレをこの処置のために再び導入した場合、コントローラ及び検出アルゴリズムが自動的に再度機能する。検知された危険状態からのこのような自動的な終了を行うために、検出アルゴリズムは、バックグラウンドにて、実際に算出した圧力を常に監視し（較正された背圧テーブルを使用）、圧力が再び正になる（つまり、閾値に入る状態より大きい）かどうかを判断する。この状態は、システム内に大量の流体が流入している場合にのみ確認できることが理解できる。「流量なし」又は低流量の場合、算出した圧力は正常であるようにみえる。従って、この検出アルゴリズムは、適切な所定の流量になるまで安全状態を終了させないように構成されており、適切な又は元の内視鏡とカニューレが使用中であると判断する。また、この回復条件は、安全状態が時期を早めて終わらないことを保証するために、安全状態に入るのに必要な時間と同じ検出時間間隔にわたって一定でなければならない。
【００８４】
流入管の栓が閉じられると、内視鏡及びカニューレへの流れが突然遮断されてしまうため、背圧が最小から背圧なしになり、圧力センサーにより検出される圧力が急上昇するので、安全状態も自動的に終了する。このことはまた、内視鏡とカニューレを交換する前に医師が栓を閉じる可能性が高いため、有利となる。従って、医師が適切な又は元の器具を再び取り付けると、流入ポンプはすぐに通常の動作状態に戻る。
【００８５】
ここで図１３を参照すると、上述の圧力管理機能を実行する図１２の流体管理システム（ＦＭＳ）の動作が図示されている。より具体的には、ＦＭＳを使用して、圧力センサー４５０によって測定された圧力値を調整し、実時間で手術空間４２５に生じる実際の圧力を正確に表すことができる。例示的な方法では、初期背圧又はＢＰテーブルがコントローラ４１０にロードされる。例えば、圧力センサー４５０は、カニューレの出口端が自由空間にある間に流入ポンプ４１５Ａを使用して流体をポンピングすることにより、一般に流入ポンプからの流体４０５をバケツ又は他の開いた容器に排出することにより、流入ライン４２２とカニューレ４３２とが組み合わされた背圧を測定するために使用することができる。このＢＰテーブルは、複数の異なるポンプ流量又はポンプ速度で背圧値を保存することによって生成される（４１５Ａの流入ポンプは一般に、ポンプ速度がそのままポンプ流量を表す容積式蠕動ポンプである）。この処置で使用される関節鏡又は他の内視鏡、及びこの処置の一部となる可能性のある他のフローコンポーネントと一緒にカニューレを組み立てることにより、初期背圧テーブルにより異なる流量での逆流圧力の非常に正確なリストがもたらされる。
【００８６】
初期背圧テーブルが作成された後、通常はこの処置の最初に、カニューレ、関節鏡、及び他のシステムコンポーネントのアセンブリを、従来の方法で体腔又は他の手術部位に導入し、外科手術プロトコルが開始される。この処置の一部として、流入ポンプ４１５Ａが作動して手術空間に流体４０５を送りこむ一方、手術空間内の圧力を、圧力センサー４５０を使用して監視する。コントローラ４１０は、流入ポンプの速度を（オプションとして、流出ポンプ４１５Ｂの速度も）制御して、手術空間内の圧力を所望の設定値に維持するようにプログラムされる。制御アルゴリズムは、比例、間隔、持続などの従来のアルゴリズム、又はＰＩＤ制御のようなそれらの組み合わせとすることができる。次に、制御アルゴリズムは、手術空間４２５内の圧力を設定値に等しい値に維持しようとする。これは、手術空間への流体の流入量又は流出量を計算又は調整することによって行われ、算出した圧力は、圧力センサー４５０からの測定圧力値から導かれる。特に、流入ライン４２２及びカニューレ４３２を通って手術空間に至る流体の流量に基づいて、初期背圧テーブルから導かれた背圧は圧力センサー４５０により測定された圧力から差し引かれる。
【００８７】
システム構成が変更されない限りセンサーと手術空間の間の背圧は大幅に変化しないので、初期背圧テーブルを使用した圧力制御は十分となる。システム構成のこのような変更は、例えば、この処置期間中にカニューレが交換された場合に発生する可能性があり、そのような場合、システムは、背圧調整圧力値（ＢＡＰＶ）とも呼ばれる調整圧力値を連続的に監視して、所定の調整された圧力範囲外にならないようにする。
【００８８】
図１３に示すように、コントローラ４１０のソフトウェアは、ＢＡＰＶが所定の範囲内にあるかどうかを連続的に確認する。ＢＡＰＶがこの範囲内にある限り、ポンプは初期背圧テーブルを使用して制御される。しかしながら、コントローラ４１０が、ＢＡＰＶが所定の範囲外であることを検出した場合、ＦＭＳは次に、通常コントローラにプログラムされている代替的背圧テーブルの使用に切り替わる。代替的背圧テーブルは、流入ライン４２２のみの場合の背圧値を表す。前述のように、このような背圧値は必ずしも正確ではないが、システムを動作させて送り込む流体を減少させ、手術部位内の圧力を最適値より低く維持するため、控えめな値となる。代替的背圧テーブルを使用しない場合、システムが手術空間に過剰な流体を供給するリスクがあり、患者に有害な手術空間を過剰に加圧するリスクがある。
【００８９】
引き続き図１３を参照して、圧力制御が代替的背圧テーブルに基づくこととなる代替モードにＦＭＳが入ってしまった後は、オプションとしてさらなるシステム調整を行うことができる。医師は、ＢＡＰＶが所定の初期範囲から外れた後はいつでも、置換ＢＰテーブルの作成を選択することができる。置換ＢＰテーブルは、初期ＢＰテーブルの生成と同様の方法で生成されたものであるが、初期ＢＡＰＶ範囲から逸脱する原因である処置の最中に調整された、カニューレ、内視鏡、及びその他のシステム構成を使用したものである。このような置換ＢＰテーブルが生成されると、ＢＡＰＶが置換範囲から外れるまで、システムは置換ＢＰテーブルを使用することができる。
【００９０】
また、さらなるＦＭＳのオプションは、初期ＢＡＰＶが初期ＢＡＰＶ範囲内の値に戻った場合に、システムが初期背圧テーブルの使用に戻ることを許可することである。通常、このオプションは、置換ＢＰテーブルが配備されていない場合にのみ使用できる。
【００９１】
本発明の別の態様では、図１２のビデオシステムを参照すると、１つのバリエーションにおける内視鏡４３５は、表示用の画像を処理するために、ケーブル４５８によってコントローラ４１０のビデオ撮像プロセッサ４６０に結合される遠位端電子画像センサーを有することがわかる。１つのシステムバリエーションでは、ビデオプロセッサは、ビデオ画像信号を監視し、ビデオ画像又はビデオ画像信号において少なくとも１つの環境条件の監視結果に応答して制御信号をコントローラに提供するように構成される。特定の環境条件を監視することで、コントローラは音声及び視覚信号で医師に信号を送ることができ、又は、切除又はアブレーション装置の操作を含む医療システムのパラメータを調整することができる。
【００９２】
一般に、本発明の医療システムは、手術空間のビデオ画像を表示するように構成された画像ディスプレイに結合された内視鏡、手術空間を通って流体を流すように構成された流体管理システム、及びビデオ画像信号を監視し、このビデオ画像又はビデオ信号の内の少なくとも１つの環境条件の監視結果に応答して制御信号をコントローラに送るよう構成されたビデオプロセッサを含む。
【００９３】
関連する環境条件は、色、光の強度、色の強度、コントラスト、焦点、ぼかし、液体の泡立ち、手術空間の崩壊、又は視野内の手術又は診断ツールの内の少なくとも１つとすることができる。
【００９４】
１つの例では、ビデオ画像又はビデオ信号における色で、流体で満たされた手術空間内の血液を示すことができ、制御信号に応答するコントローラは、手術空間を通る流体の流量を調整又は増加して、血液を取り除き、内視鏡の視覚を改善することができる。別のバリエーションでは、色で、流体で満たされた手術空間内の骨の残骸を示すことができ、そして制御信号に応答するコントローラは、手術空間を通る流体の流量を増加させる。別のバリエーションでは、色で、流体で満たされた手術空間内の血液を示すことができ、制御信号に応答するコントローラは、手術空間内の流体圧力を上げて出血部位をタンポナーデすることができる。
【００９５】
別のバリエーションでは、画像処理プロセッサ４６０は、光強度が選択された光強度レベルより上又は下であることを検出でき、制御信号に応答するコントローラは、内視鏡の視覚を改善するために光強度を調整できる。
【００９６】
別のバリエーションでは、画像処理プロセッサは、流体温度を検出するＩＲ温度センサーを含むことができ、流体温度に関する制御信号に応答するコントローラは、手術空間を通る流体の流量を調整する。
【００９７】
別のバリエーションでは、イメージングプロセッサは、流体の泡立ちを検出するように構成することができ、制御信号に応答するコントローラは、手術空間を通る流体の流量を変更することができる。
【００９８】
別のバリエーションでは、イメージングプロセッサは視野内に治療ツールが存在しないことを確認でき、制御信号に応答するコントローラは、モーター駆動カッターを備えた内視鏡シェーバーやＲＦ焼灼機器などの手術空間内のツールの起動ができないようにすることができる。
【００９９】
本発明の特定の実施形態について以上の通り詳細に説明したが、この説明は単に例示を目的としたものであり、本発明の上記説明は網羅的なものではないことを理解されたい。本発明の具体的な特徴は、いくつかの図面に示されており、他の図面には示されていないが、これは便宜上そうなっているだけであり、本発明による任意の特徴を別の特徴と組み合わせることができる。当業者には、多くのバリエーションと代替手段が明らかであろう。そのような代替手段及びバリエーションは、特許請求の範囲内に含まれていることが意図されている。従属請求項に示されている特定の特徴を組み合わせて、本発明の範囲内に含めることができる。本発明は、従属請求項が、択一的に、他の独立請求項を参照する複数の従属請求項形式で書かれているような実施形態をも包含する。
【０１００】
他のバリエーションは、本発明の技術的思想の範囲内である。従って、本発明は様々な修正及び代替的構成が可能であるが、いくつかの例示的な実施形態を図面に示し、上述の通り詳細に説明した。ただし、開示された具体的な形式に本発明を限定する意図はないが、反対に、その意図するところは、添付の特許請求の範囲で定義されている通り、本発明の技術的思想及び技術的範囲内にあるすべての修正、代替構成、及び均等物を網羅すると理解されるべきである。
【０１０１】
本発明を説明する文脈において（特に以下の特許請求の範囲において）用語「ａ」及び「ａｎ」及び「ｔｈｅ」及び類似の指示用語の使用は、特記なき場合又は文脈に明らかに矛盾しない限り、単数及び複数の両方を包含すると解釈されるべきである。「具備する」、「有する」、「含む」及び「含有する」という用語は、特に断りのない限り、無限定用語（つまり、「含むが、これに限定されない」という意味）と解釈される。「接続された」という用語は、たとえ何かが介在していても、部分的又は全体的に含まれている、取り付けられている、又は一緒に結合されていることを意味すると解釈される。本明細書での値の範囲の列挙は、本明細書で特に明記しない限り、範囲内に入る別個の各値を個々に参照する略記法として役立たせることを意図しているだけであり、別個の各値は、本明細書で個々に引用されているかのように明細書に組み込まれる。本明細書に記載されるすべての方法は、本明細書に特に明記しない限り、又は文脈に明らかに矛盾しない限り、任意の適切な順序で実行することができる。本明細書に提示されるありとあらゆる例、又は例示的な言葉（例えば、「など」）の使用は、単に、本発明の実施形態を良く分かるようにすることを意図しており、別の主張がない限り、本発明の範囲を限定するものではない。明細書中の言語により、請求項にない要素が本発明の実施に不可欠であることを示すと解釈されるべきではない。
【０１０２】
本発明を実施するために発明者に知られている最良の形態を含む、本発明の好ましい実施形態が本明細書に記載されている。これらの好ましい実施形態のバリエーションは、前述の説明を読むことで、当業者には明らかとなるであろう。本発明者らは、当業者がそのようなバリエーションを適切に使用することを期待し、本発明は、本明細書に具体的に記載された以外の方法で実施されることを意図している。従って、本発明は、適用される法律で認められるように、本明細書に添付された特許請求の範囲に列挙された対象のすべての修正した物及び均等物を含む。さらに、そのすべての可能なバリエーションにおける上記要素の任意の組み合わせは、本明細書で特に明記しない限り、又は文脈により明らかに矛盾しない限り、本発明に含まれる。
【０１０３】
本明細書で引用される出版物、特許出願、及び特許を含むすべての参考文献は、各参考文献が個別に及び具体的に参照により組み込まれることが示され、その全体が本明細書に開示されるのと同じ程度に参照により組み込まれる。
【図１】
2020531155.tif 000003
【図２】
2020531155.tif 000004
【図３】
2020531155.tif 000005
【図４】
2020531155.tif 000006
【図５】
2020531155.tif 000007
【図６】
2020531155.tif 000008
【図７】
2020531155.tif 000009
【図８】
2020531155.tif 000010
【図９】
2020531155.tif 000011
【図１０】
2020531155.tif 000012
【図１１】
2020531155.tif 000013
【図１２】
2020531155.tif 000014
【図１３】
2020531155.tif 000015
【国際調査報告】
2020531155.tif 000016
2020531155.tif 000017
2020531155.tif 000018