МОДУЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОХИРУРГИЧЕСКАЯ СИСТЕМА И МОДУЛИ УКАЗАННОЙ СИСТЕМЫ
MODULAR ELECTROSURGICAL SYSTEM AND MODULES OF THE SPECIFIED SYSTEM

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к модульной электрохирургической системе для применения электромагнитного (ЭМ) излучения, такого как радиочастотное (РЧ) или микроволновое ЭМ излучение, для обработки биологических тканей. В одном варианте осуществления управление модулями сосредоточено в удаленном вычислительном устройстве, которое может связываться беспроводным способом с модулями системы. В одном варианте осуществления различные дополнительные модули могут быть объединены с основными модулями для обеспечения системы различными электрохирургическими функциональными возможностями.
Предпосылки создания изобретения
Хирургическая резекция представляет собой способ удаления срезов органов из тела человека или животного. Такие органы могут иметь довольно разветвленную сосудистую систему. При разрезании (разделении или рассечении) тканей небольшие кровеносные сосуды, называемые артериолами, повреждаются или разрываются. За первоначальным кровотечением следует коагуляционный каскад, в ходе которого кровь превращается в сгусток, чтобы закупорить источник кровотечения. Во время операции желательно, чтобы пациент терял как можно меньше крови, поэтому были разработаны различные устройства, чтобы обеспечить бескровное выполнение разрезов. В случае эндоскопических процедур также нежелательно, чтобы возникало кровотечение, и его следует устранять как можно скорее или целесообразным образом, поскольку кровоток может закрывать обзор оперирующему хирургу, из-за чего может возникнуть необходимость прекратить процедуру и вместо этого применять другой способ, например, открытое хирургическое вмешательство.
Электрохирургические генераторы широко применяют в операционных больниц, при открытых хирургических операциях и лапароскопических процедурах, а также все чаще применяют в эндоскопических кабинетах. При эндоскопических процедурах электрохирургическое приспособление обычно вводят через просвет внутри эндоскопа. По сравнению с эквивалентным каналом доступа для лапароскопической хирургии, такой просвет является сравнительно узким по диаметру и большим по длине. В случае пациента, проходящего бариатрическую процедуру, хирургическое приспособление может иметь длину 300 мм от рукоятки до РЧ наконечника, тогда как эквивалентное расстояние в случае лапароскопической процедуры может превышать 2500 мм.
Известно, что вместо острого лезвия для разрезания биологических тканей применяют радиочастотную (РЧ) энергию. Способ резания с применением РЧ энергии основан на принципе, заключающемся в том, что при прохождении электрического тока через межклеточное вещество тканей (во взаимодействии с ионным составом клеток и межклеточными электролитами) сопротивление потоку электронов в тканях генерирует тепло. Когда к межклеточному веществу тканей прилагают РЧ напряжение, внутри клеток генерируется достаточно тепла для испарения воды, содержащейся в тканях. В результате этого увеличивающегося обезвоживания, в частности рядом с излучающим РЧ участком инструмента (называемой в настоящем документе РЧ лезвием), которая имеет самую высокую плотность тока на всем пути тока через ткани, ткани рядом с режущим электродом РЧ лезвия утрачивают прямой контакт с лезвием. Затем прилагаемое напряжение практически полностью проявляется через эту полость, которая в результате ионизируется, образуя плазму, имеющую очень высокое объемное удельное сопротивление по сравнению с тканями. Это различие важно, поскольку оно фокусирует прилагаемую энергию на плазме, что образует электрическую цепь между режущим электродом РЧ лезвия и тканями. Любое летучее вещество, достаточно медленно попадающее в плазму, испаряется, и поэтому создается впечатление, что плазма рассекает ткани.
В GB 2 486 343 раскрыта система управления электрохирургического аппарата, который подает как РЧ, так и микроволновую энергию для обработки биологических тканей. Профиль подачи энергии как для РЧ энергии, так и для микроволновой энергии, подаваемых на зонд, установлен на основании дискретизированной информации о напряжении и токе РЧ энергии, подаваемой на зонд, и дискретизированной информации о прямой и отраженной мощности для микроволновой энергии, передаваемой на зонд и от него.
На ФИГ. 1 показана принципиальная схема электрохирургического аппарата 100, как изложено в GB 2 486 343. Аппарат содержит РЧ канал и микроволновый канал. РЧ канал содержит компоненты для генерирования и контроля радиочастотного электромагнитного сигнала с уровнем мощности, подходящим для обработки (например, резания или обезвоживания) биологических тканей. Микроволновый канал содержит компоненты для генерирования и управления электромагнитным сигналом микроволновой частоты с уровнем мощности, подходящим для обработки (например, коагуляции или абляции) биологических тканей.
Микроволновый канал имеет источник 102 микроволновой частоты, за которым следует делитель 124 мощности (например, делитель мощности на 3 дБ), который разделяет сигнал из источника 102 на две ветви. Одна ветвь от делителя 124 мощности образует микроволновый канал, который имеет модуль управления мощностью, содержащий регулируемый аттенюатор 104, управляемый контроллером 106 посредством управляющего сигнала V10, и модулятор 108 сигнала, управляемый контроллером 106 посредством управляющего сигнала V11, и модуль усилителя, содержащий усилитель 110 возбуждения и усилитель 112 мощности для генерирования прямого микроволнового ЭМ излучения для подачи от зонда 120 с уровнем мощности, подходящим для обработки. За модулем усилителя микроволновый канал переходит в модуль ответвления микроволнового сигнала (который является частью детектора микроволнового сигнала), содержащий циркулятор 116, подключенный для подачи микроволновой ЭМ энергии от источника к зонду по пути между его первым и вторым портами, ответвитель 114 прямого сигнала на первом порту циркулятора 116 и ответвитель 118 отраженного сигнала на третьем порту циркулятора 116. После прохождения через ответвитель отраженного сигнала, микроволновая ЭМ энергия от третьего порта поглощается в модуле 122 аварийного отключения нагрузки. Модуль ответвления микроволнового сигнала также содержит переключатель 115, управляемый контроллером 406 посредством управляющего сигнала V12, для подключения либо прямого ответвленного сигнала, либо отраженного ответвленного сигнала к гетеродинному приемнику для обнаружения.
Другая ветвь от делителя 124 мощности образует измерительный канал. Измерительный канал обходит схему усиления в микроволновом канале и, следовательно, выполнен с возможностью подачи сигнала малой мощности от зонда. В этом варианте осуществления переключатель 126 выбора первичного канала, управляемый контроллером 106 посредством управляющего сигнала V13, выполнен с возможностью выбора сигнала либо из микроволнового канала, либо из измерительного канала для подачи на зонд. Полосовой фильтр 127 верхних частот подключен между переключателем 126 выбора первичного канала и зондом 120 для защиты генератора микроволновых сигналов от низкочастотных РЧ сигналов.
Измерительный канал содержит компоненты, выполненные с возможностью обнаружения фазы и величины мощности, отраженной от зонда, которые могут давать информацию о материале, например, биологических тканях, присутствующем на дистальном конце зонда. Измерительный канал содержит циркулятор 128, подключенный для подачи микроволновой ЭМ энергии от источника 102 к зонду по пути между его первым и вторым портами. Отраженный сигнал, возвращенный от зонда, направляется к третьему порту циркулятора 128. Циркулятор 128 применяют для обеспечения изоляции между прямым сигналом и отраженным сигналом для содействия точному измерению. Однако поскольку циркулятор не обеспечивает полную изоляцию между его первым и третьим портами, то есть часть прямого сигнала может пробиваться к третьему порту и создавать помехи для отраженного сигнала, применяют схему подавления несущей, которая вводит часть прямого сигнала (от ответвителя 130 прямого сигнала) обратно в сигнал, выходящий из третьего порта (через ответвитель 132 ввода). Схема подавления несущей содержит регулятор 134 фазы для обеспечения того, чтобы вводимая часть имела смещение фазы на 180° относительно любого сигнала, который пробивается в третий порт от первого порта, чтобы подавить его. Схема подавления несущей также содержит аттенюатор 136 сигнала для обеспечения того, чтобы величина вводимой части была такой же, как у любого пробивающегося сигнала.
Для компенсации какого-либо дрейфа прямого сигнала, в измерительном канале обеспечен ответвитель 138 прямого сигнала. Ответвленный выход ответвителя 138 прямого сигнала и отраженный сигнал из третьего порта циркулятора 128 подключены к соответствующему входному разъему переключателя 140, который управляется контроллером 106 посредством управляющего сигнала V14, для подключения либо ответвленного прямого сигнала, либо отраженного сигнала к гетеродинному приемнику для обнаружения.
Выход переключателя 140 (т.е. выход из измерительного канала) и выход переключателя 115 (т.е. выход из микроволнового канала) подключены к соответствующему входному разъему переключателя 142 выбора вторичного канала, который управляется контроллером 106 посредством управляющего сигнала V15, вместе с переключателем выбора первичного канала для обеспечения того, чтобы выход измерительного канала был подключен к гетеродинному приемнику, когда измерительный канал подает энергию на зонд, и чтобы выход микроволнового канала был подключен к гетеродинному приемнику, когда микроволновый канал подает энергию на зонд.
Гетеродинный приемник применяют для извлечения информации о фазе и величине из сигнала, выводимого переключателем 142 выбора вторичного канала. В этой системе показан одинарный гетеродинный приемник, но при необходимости можно применять двойной гетеродинный приемник (содержащий два гетеродина и смесителя) для микширования частоты источника дважды до того, как сигнал поступит в контроллер. Гетеродинный приемник содержит гетеродин 144 и смеситель 148 для микширования выходного сигнала посредством переключателя 142 выбора вторичного канала. Частоту сигнала гетеродина выбирают таким образом, чтобы выходной сигнал смесителя 148 имел промежуточную частоту, подходящую для приема в контроллере 406. Полосовые фильтры 146, 150 частот предоставлены для защиты гетеродина 144 и контроллера 106 от высокочастотных микроволновых сигналов.
Контроллер 106 принимает выходной сигнал гетеродинного приемника и определяет (например, извлекает) из него информацию, указывающую на фазу и величину прямого и/или отраженного сигналов в микроволновом или измерительном канале. Эту информацию можно применять для управления подачей мощного микроволнового ЭМ излучения по микроволновому каналу или мощного РЧ ЭМ излучения по РЧ каналу. Пользователь может взаимодействовать с контроллером 106 посредством пользовательского интерфейса 152, как описано выше.
РЧ канал, показанный на ФИГ. 1, содержит РЧ источник 154, подключенный к драйверу 156 затвора, которым управляет контроллер 106 посредством управляющего сигнала V16. Драйвер 156 затвора подает управляющий сигнал на РЧ усилитель 158, который представляет собой полумостовую схему. Напряжением стока полумостовой схемы управляет регулируемый источник 160 постоянного тока. Выходной трансформатор 162 передает сгенерированный РЧ сигнал в линию для подачи на зонд 120. К этой линии подключен низкочастотный, полосовой, режекторный или узкополосный фильтр 164 для защиты генератора РЧ сигналов от высокочастотных микроволновых сигналов.
Трансформатор 166 тока подключен к РЧ каналу для измерения тока, подаваемого на нагрузку тканей. Делитель 168 напряжения (который может быть ответвлен от выходного трансформатора) применяют для измерения напряжения. Выходные сигналы от делителя 168 напряжения и трансформатора 166 тока (т. е. выходные напряжения, указывающие на напряжение и ток) подключены непосредственно к контроллеру 106 после обработки соответствующими буферными усилителями 170, 172 и опорными стабилитронами 174, 176, 178, 180 фиксации напряжения (показанными как сигналы B и C на ФИГ. 1).
Для получения информации о фазе сигналы напряжения и тока (B и C) также подключены к фазовому компаратору 182 (например, схеме «исключающее ИЛИ»), выходное напряжение которого интегрируется RC-цепью 184 для создания выходного напряжения (показанного как A на ФИГ. 1), которое пропорционально разности фаз между сигналами напряжения и тока. Это выходное напряжение (сигнал A) подключено непосредственно к контроллеру 106.
Микроволновый/измерительный канал и РЧ канал подключены к сумматору 184 сигналов, который передает оба типа сигнала отдельно или одновременно по кабельному узлу 186 на зонд 120, из которого он передается (например, излучается) в биологические ткани пациента.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В самом общем смысле настоящее изобретение обеспечивает электрохирургическую систему, сконструированную из модулей, причем дополнительные модули могут быть добавлены к основным модулям и удалены из них для изменения электрохирургических функциональных возможностей системы. Управление модулями сосредоточено в удаленном вычислительном устройстве, которое может связываться беспроводным способом с модулями системы. Каждый модуль может содержать отдельный интерфейс беспроводной связи и, таким образом, иметь возможность отдельно связываться с удаленным вычислительным устройством. В качестве дополнительного или альтернативного варианта множество модулей могут совместно применять один интерфейс беспроводной связи. Модульная электрохирургическая система выполнена с возможностью генерирования ЭМ сигнала для подачи на электрохирургический инструмент для обработки биологических тканей, например, на участке обработки рядом с дистальным узлом электрохирургического инструмента. Удаленное вычислительное устройство может быть выполнено с возможностью выполнения контроля модулей в режиме реального времени посредством данных обратной связи, полученных от модулей. Удаленное вычислительное устройство может быть выполнено с возможностью хранения и отображения (например, графиков и таблиц) данных, полученных от модулей посредством пользовательского интерфейса.
В первом аспекте настоящего изобретения предложена модульная электрохирургическая система, содержащая: модуль контроллера, содержащий интерфейс беспроводной связи, выполненный с возможностью связи беспроводным способом с удаленным вычислительным устройством, чтобы получать от него данные, причем модуль контроллера выполнен с возможностью предоставления управляющих команд на основании полученных данных; модуль генератора сигналов, сообщающийся с модулем контроллера для получения управляющих команд, причем модуль генератора сигналов выполнен с возможностью генерирования электромагнитного (ЭМ) излучения и управления им на основании управляющих команд для формирования ЭМ сигнала; и модуль конструкции подачи для передачи ЭМ сигнала, содержащий выходной порт для вывода ЭМ сигнала на электрохирургический инструмент, причем конструкция подачи содержит сигнальный канал для подключения модуля генератора сигналов к выходному порту.
Интерфейс беспроводной связи обеспечивает беспроводную связь с удаленным вычислительным устройством. Интерфейс беспроводной связи может обеспечивать связь с помощью одного или более различных протоколов, таких как 3G, 4G, 5G, GSM, WiFi, Bluetooth™ и/или CDMA. Интерфейс беспроводной связи может включать в себя оборудование связи для передачи и получения сигналов данных, такое как передатчик и приемник (или приемопередатчик). Кроме того, оборудование связи может включать в себя антенну и РЧ процессор, который подает РЧ сигнал на антенну для передачи и получает сигналы данных от нее. Интерфейс беспроводной связи также может включать в себя процессор основной полосы частот, который подает сигналы данных на РЧ процессор и принимает сигналы данных от него. Точная конструкция интерфейса беспроводной связи может варьироваться в зависимости от варианта осуществления, как будет понятно специалисту в данной области техники.
Электромагнитное излучение (или энергия) может содержать радиочастотную (РЧ) энергию и/или энергию микроволнового диапазона. Модуль генератора сигналов может содержать любое устройство, способное подавать РЧ ЭМ энергию или ЭМ энергию микроволнового диапазона для обработки биологических тканей. Например, может быть применен генератор, описанный в WO 2012/076844 (включенный в настоящий документ посредством ссылки).
Конструкция подачи может представлять собой коаксиальный кабель питания, содержащий внутренний проводник, наружный проводник, коаксиальный с внутренним проводником, и второй диэлектрический материал, разделяющий внутренний и наружный проводники, причем коаксиальный кабель питания выполнен с возможностью передачи РЧ сигнала и/или микроволнового сигнала. В одном варианте осуществления модуль конструкции подачи может содержать конструкцию подачи, описанную в WO 2012/076844.
В одном варианте осуществления модуль контроллера дополнительно содержит процессор, сообщающийся с интерфейсом беспроводной связи, чтобы получать полученные данные, причем процессор выполнен с возможностью генерирования управляющих команд на основании полученных данных. Процессор может представлять собой микропроцессор.
В одном варианте осуществления модуль контроллера выполнен с возможностью передачи управляющих команд посредством интерфейса беспроводной связи на удаленное вычислительное устройство.
В одном варианте осуществления модуль контроллера выполнен с возможностью расшифровки данных, полученных в интерфейсе беспроводной связи, и шифрования данных, передаваемых из интерфейса беспроводной связи.
В одном варианте осуществления модуль контроллера содержит сторожевую схему для контроля состояния потенциальной ошибки системы, причем сторожевая схема выполнена с возможностью генерирования сигнала тревоги при возникновении состояния ошибки. Сторожевая схема может представлять собой устройство обнаружения неисправности, которое не зависит от процессора модуля контроллера.
В одном варианте осуществления система дополнительно содержит датчик, выполненный с возможностью контроля работы части системы и генерирования соответствующих данных датчика, причем сторожевая схема выполнена с возможностью генерирования сигнала тревоги на основании сравнения данных датчика с одним или более пороговыми значениями датчика. Например, датчик может представлять собой датчик температуры, соединенный с частью системы (например, процессором модуля контроллера), чтобы генерировать результаты измерения температуры на основании температуры указанной части. Затем сторожевая схема может сравнивать результаты измерения температуры от датчика с предельными значениями температуры и отключать систему, если результаты измерения температуры превышают предельные значения. В качестве альтернативного варианта датчик может представлять собой датчик напряжения, который генерирует результаты измерения напряжения на основании напряжения во всей части системы (например, охлаждающем вентиляторе, который обеспечивает активное охлаждение процессора). Затем сторожевая схема может сравнивать результаты измерения напряжения от датчика с предельными значениями напряжения и отключать систему, если напряжение превышает предельные значения.
В одном варианте осуществления модуль контроллера выполнен с возможностью передачи сигнала тревоги посредством интерфейса беспроводной связи на удаленное вычислительное устройство. Таким образом, удаленное вычислительное устройство может обрабатывать ответ системы на сбой.
В одном варианте осуществления сторожевая схема выполнена с возможностью генерирования сигнала тревоги, когда пропадает связь интерфейса беспроводной связи с удаленным вычислительным устройством на по меньшей мере заданный период времени. В одном варианте осуществления заданное предельное значение может составлять по меньшей мере десять секунд.
В одном варианте осуществления модуль контроллера выполнен с возможностью генерирования управляющих команд на основании сигнала тревоги. Таким образом, модуль контроллера может обрабатывать ответ системы на сбой.
В одном варианте осуществления система дополнительно содержит модуль детектора сигнала, соединенный с сигнальным каналом, чтобы дискретизировать характеристику сигнала в сигнальном канале и генерировать из нее сигнал обнаружения, указывающий на данную характеристику сигнала.
В одном варианте осуществления модуль контроллера выполнен с возможностью генерирования управляющих команд на основании сигнала обнаружения. По существу, ЭМ сигнал может быть адаптирован на основании характеристик тканей для поддержания эффективной передачи ЭМ излучения в ткани.
В одном варианте осуществления модуль контроллера выполнен с возможностью передачи сигнала обнаружения посредством интерфейса беспроводной связи на удаленное вычислительное устройство. По существу, удаленное вычислительное устройство может управлять адаптацией электромагнитного сигнала на основании характеристик тканей для поддержания эффективной передачи ЭМ излучения в ткани. Кроме того, характеристики тканей (например, тип тканей) могут быть представлены пользователю посредством пользовательского интерфейса удаленного вычислительного устройства.
В одном варианте осуществления модуль конструкции подачи дополнительно содержит устройство настройки, подключенное к сигнальному каналу, для управления энергией, подаваемой ЭМ сигналом, причем устройство настройки содержит регулируемый элемент полного сопротивления, которым управляет модуль контроллера на основании сигнала обнаружения. В одном варианте осуществления устройство настройки может содержать РЧ устройство настройки, описанное в WO 2012/076844. В одном варианте осуществления устройство настройки может включать в себя регулятор полного сопротивления, описанный в WO 2012/076844.
В одном варианте осуществления модуль генератора сигналов дополнительно содержит генератор импульсов, которым управляет модуль контроллера на основании управляющих команд для генерирования импульсного ЭМ излучения из ЭМ излучения, причем ЭМ сигнал включает в себя импульсное ЭМ излучение. Таким образом, модуль генератора сигналов может подходить для электропорации. В одном варианте осуществления модуль генератора сигналов содержит генератор сигналов, описанный в GB 2 563 386, который включен в настоящий документ посредством ссылки.
В одном варианте осуществления система дополнительно содержит модуль подачи текучей среды, содержащий конструкцию подачи текучей среды, сообщающуюся по текучей среде с портом подачи текучей среды для вывода текучей среды в электрохирургический инструмент, причем модулем подачи текучей среды управляет модуль контроллера на основании управляющих команд для подачи и управления потоком текучей среды посредством конструкции подачи текучей среды в порт подачи текучей среды. По существу, систему можно применять для подачи текучей среды (например, газа или жидкости) в место обработки рядом с дистальным концом (или дистальным узлом) электрохирургического инструмента. Текучую среду можно применять с ЭМ сигналом для генерирования плазмы, например, термической или нетермической плазмы. В одном варианте осуществления модуль подачи текучей среды содержит устройство подачи газа, описанное в WO 2012/076844. В качестве дополнительного варианта, модуль подачи текучей среды может содержать насос или всасывающее устройство, так что жидкость может быть извлечена из места обработки.
В одном варианте осуществления модуль подачи текучей среды дополнительно содержит элемент управления температурой, соединенный с конструкцией подачи текучей среды и управляемый модулем контроллера на основании управляющих команд для регулирования температуры потока текучей среды в конструкции подачи текучей среды. Таким образом, текучая среда может быть подогрета или охлаждена перед подачей к дистальному концу (или дистальному узлу) инструмента. Это может быть полезно при генерирования плазмы. Кроме того, текучая среда (например, жидкость) может быть охлаждена с образованием текучей среды, замораживающей ткани, для выполнения функции криоабляции.
В одном варианте осуществления система дополнительно содержит один или более дополнительных модулей генератора сигналов, выполненных с возможностью генерирования и контроля дополнительного ЭМ излучения на основании управляющих команд для формирования одного или более дополнительных ЭМ сигналов, причем каждый дополнительный модуль генератора сигналов генерирует ЭМ излучение с другой частотой, чем модуль генератора сигналов и каждый другой дополнительный модуль генератора сигналов, и причем модуль конструкции подачи содержит один или более дополнительных сигнальных каналов для соединения указанного или каждого дополнительного модуля генератора сигналов с выходным портом. По существу, как РЧ, так и микроволновая энергия могут передаваться одновременно или по отдельности в место обработки рядом с дистальным узлом инструмента. Также могут быть предусмотрены различные частоты микроволн и РЧ для обработки различных патологических состояний.
В одном варианте осуществления сигнальный канал и указанный или каждый дополнительный сигнальный канал содержат физически отдельные сигнальные пути, причем модуль конструкции подачи содержит схему сложения сигналов, имеющую один или более входов, причем каждый вход подключен к другому из физически отдельных сигнальных путей, причем схема сложения сигналов имеет выход, подключенный к общему сигнальному пути, для передачи ЭМ сигнала и указанного или каждого дополнительного ЭМ сигнала, отдельно или одновременно, по одному каналу на выходной порт.
В одном варианте осуществления схема сложения сигналов содержит переключающее устройство для подключения одного или более сигнальных каналов и указанного или каждого дополнительного сигнального канала к общему сигнальному пути, причем переключающим устройством управляет модуль контроллера на основании управляющих команд.
В одном варианте осуществления система дополнительно содержит корпус для размещения множества модулей системы, причем корпус содержит ряд углублений для приема множества модулей. Углубление может обеспечивать различные соединения для модуля, вставленного в данное углубление. Например, углубление может содержать силовой соединитель, который расположен таким образом, чтобы входит в зацепление с взаимодействующим силовым соединителем на модуле при вставке модуля в данное углубление. Таким образом, модуль может получать питание для работы. В качестве дополнительного или альтернативного варианта могут быть предусмотрены аналогичные соединители для подачи/извлечения различных сигналов в модуль/из модуля, таких как ЭМ сигналы, сигналы текучей среды и сигналы обнаружения. Корпус также может содержать соединитель для подключения ЭМ сигнала к инструменту и соединитель для подключения потока текучей среды к инструменту. Корпус также может содержать силовой соединитель для подачи питания (например, от сети) на корпус и модули, вставленные в углубления корпуса.
В одном варианте осуществления система дополнительно содержит электрохирургический инструмент, выполненный с возможностью передачи ЭМ излучения от его дистального конца (или дистального узла), причем электрохирургический инструмент содержит конструкцию подачи инструмента для передачи ЭМ сигнала на дистальный конец, причем конструкция подачи инструмента содержит сигнальный канал инструмента для подключения дистального конца к выходному порту. В одном варианте осуществления модуль конструкции подачи инструмента содержит конструкцию подачи, описанную в WO 2012/076844.
Электрохирургический инструмент может представлять собой любое устройство, которое при применении выполнено с возможностью применения РЧ ЭМ энергии или ЭМ энергии микроволнового диапазона для обработки биологических тканей. Электрохирургический инструмент может применять РЧ ЭМ энергию и/или ЭМ энергию микроволнового диапазона для любой или всех операций резекции, коагуляции и абляции. Например, инструмент может представлять устройство для резекции, но, в качестве альтернативного варианта, может представлять собой любое из пары микроволновых хирургических щипцов, электрода-петли, который излучает микроволновую энергию и/или передает РЧ энергию, и аргонового коагулятора.
Инструмент может содержать конструкцию подачи текучей среды для инструмента или канал для подачи текучей среды (например, физиологического раствора) к наконечнику инструмента. Конструкция подачи текучей среды инструмента может содержать перепускной канал, проходящий через инструмент, для подачи текучей среды в место обработки.
Конструкция подачи инструмента и конструкция подачи текучей среды инструмента могут быть частью узла многопросветного канала для подачи РЧ энергии и/или энергии микроволнового диапазона и текучей среды (жидкости или газа) в инструмент. В одном варианте осуществления конструкция подачи текучей среды инструмента может содержать трубку для подачи газа, описанную в WO 2012/076844.
В одном варианте осуществления система дополнительно содержит удаленное вычислительное устройство, содержащее: по меньшей мере один процессор; и по меньшей мере одно запоминающее устройство, содержащее компьютерный программный код; причем по меньшей мере одно запоминающее устройство и компьютерный программный код выполнены с возможностью предписания, с помощью по меньшей мере одного процессора, удаленному вычислительному устройству по меньшей мере: генерирования входных данных на основании пользовательского ввода, причем входные данные определяют по меньшей мере один рабочий параметр модуля генератора сигналов; генерирования пакета данных для беспроводной передачи в модуль контроллера, причем пакет данных включает по меньшей мере один рабочий параметр; и передачи пакета данных в модуль контроллера по каналу беспроводной связи. Удаленное вычислительное устройство может представлять собой портативный компьютер, планшетный компьютер или смартфон.
Во втором аспекте настоящего изобретения предложен модуль генератора сигналов для модульной электрохирургической системы, причем модуль генератора сигналов содержит: контроллер, содержащий интерфейс беспроводной связи, выполненный с возможностью беспроводной связи с удаленным вычислительным устройством, чтобы получать от него данные, причем контроллер выполнен с возможностью выдачи управляющих команд на основании полученных данных; генератор сигналов, сообщающийся с контроллером для получения управляющих команд, причем генератор сигналов выполнен с возможностью генерирования электромагнитного (ЭМ) излучения и управления им на основании управляющих команд для формирования ЭМ сигнала; и конструкцию подачи для передачи ЭМ сигнала, содержащую выходной порт для вывода сигнала ЭМ на электрохирургический инструмент, причем конструкция подачи содержит сигнальный канал для соединения генератора сигналов с выходным портом.
В третьем аспекте настоящего изобретения предложен модуль подачи текучей среды для модульной электрохирургической системы, причем модуль подачи текучей среды содержит: контроллер, содержащий интерфейс беспроводной связи, выполненный с возможностью беспроводной связи с удаленным вычислительным устройством для получения от него данных, причем контроллер выполнен с возможностью подачи управляющих команд на основании полученных данных; конструкцию подачи текучей среды, сообщающуюся по текучей среде с портом подачи текучей среды для вывода текучей среды в электрохирургический инструмент, причем конструкцией подачи текучей среды управляет контроллер на основании управляющих команд для подачи и управления потоком текучей среды в порт подачи текучей среды.
В четвертом аспекте настоящего изобретения предложен модуль сложения сигналов для модульной электрохирургической системы, причем модуль сложения сигналов содержит: контроллер, содержащий интерфейс беспроводной связи, выполненный с возможностью беспроводной связи с удаленным вычислительным устройством для получения от него данных, причем контроллер выполнен с возможностью выдачи управляющих команд на основании полученных данных; множество входных портов для получения множества входных электромагнитных (ЭМ) сигналов; выходной порт для передачи выходного ЭМ сигнала на электрохирургический инструмент; и конструкцию подачи, содержащую множество отдельных сигнальных путей, соединенных с множеством входных портов, для передачи множества входных ЭМ сигналов на переключающее устройство, причем конструкция подачи имеет общий сигнальный путь, подключенный к выходному порту, причем переключающее устройство выполнено с возможностью выборочного подключения одного или более из множества отдельных сигнальных путей к общему сигнальному пути на основании управляющих команд.
В пятом аспекте настоящего изобретения предложена модульная электрохирургическая система, содержащая: модуль генератора сигналов согласно второму аспекту; электрохирургический инструмент, выполненный с возможностью подачи ЭМ излучения от его дистального конца (или дистального узла), причем электрохирургический инструмент содержит конструкцию подачи инструмента для передачи ЭМ сигнала на дистальный коней, причем конструкция подачи инструмента содержит сигнальный канал инструмента для соединения дистального конца с выходным портом модуля генератора сигналов; и удаленное вычислительное устройство для беспроводной передачи данных в интерфейс беспроводной связи модуля генератора сигналов на основании вводимых пользователем данных, полученных удаленным вычислительным устройством.
В одном варианте осуществления система дополнительно содержит: дополнительный модуль генератора сигналов согласно второму аспекту; и модуль сложения сигналов согласно четвертому аспекту; причем выходной порт модуля генератора сигналов подключен к первому из множества входных портов модуля сложения сигналов, а выходной порт дополнительного модуля генератора сигналов подключен ко второму из множества входных портов модуля сложения сигналов, причем выходной порт модуля сложения сигналов подключен к конструкции подачи инструмента.
В одном варианте осуществления система дополнительно содержит: модуль подачи текучей среды согласно третьему аспекту; конструкцию подачи текучей среды, подключенную для подачи потока текучей среды из порта подачи текучей среды модуля подачи текучей среды на дистальный конец электрохирургического инструмента.
Следует отметить, что дополнительные признаки и преимущества, упомянутые выше со ссылкой на первый аспект, в равной степени применимы и повторяются в отношении аспектов со второго по пятый.
В настоящем документе радиочастота (РЧ) может означать устойчивую фиксированную частоту в диапазоне от 10 кГц до 300 МГц, а частота микроволнового диапазона может означать устойчивую фиксированную частоту в диапазоне от 300 МГц до 100 ГГц. РЧ энергия должна иметь достаточно высокую частоту, чтобы эта энергия не вызывала стимуляцию нервов, и достаточно низкую частоту для предотвращения побледнения тканей или ненужного запаса по тепловой нагрузке, или повреждения структуры тканей. Предпочтительные фиксированные частоты для РЧ энергии включают в себя любое одно или более из: 100 кГц, 250 кГц, 400 кГц, 500 кГц, 1 МГц, 5 МГц. Предпочтительные фиксированные частоты для микроволновой энергии включают в себя 915 МГц, 2,45 ГГц, 5,8 ГГц, 14,5 ГГц, 24 ГГц.
В настоящем документе термины «проксимальный» и «дистальный» относятся к концам конструкции для передачи энергии, находящимся соответственно дальше от места обработки и ближе к нему. Таким образом, при применении проксимальный конец находится ближе к генератору для подачи ЭМ энергии, а дистальный конец - ближе к месту обработки, то есть к пациенту.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Примеры осуществления настоящего изобретения подробно описаны ниже со ссылкой на прилагаемые графические материалы, в которых:
на ФИГ. 1 представлено схематическое изображение электрохирургического аппарата предшествующего уровня техники;
на ФИГ. 2 представлено схематическое изображение модульной электрохирургической системы в соответствии с одним вариантом осуществления;
на ФИГ. 3 представлено схематическое изображение модульной электрохирургической системы в соответствии с другим вариантом осуществления;
на ФИГ. 4 представлено схематическое изображение модуля генератора сигналов модульной электрохирургической системы, показанной на ФИГ. 3;
на ФИГ. 5 представлено схематическое изображение модуля подачи текучей среды модульной электрохирургической системы, показанной на ФИГ. 3;
на ФИГ. 6 представлено схематическое изображение модуля сложения сигналов модульной электрохирургической системы, показанной на ФИГ. 3;
на ФИГ. 7 представлено схематическое изображение удаленного вычислительного устройства в соответствии с одним вариантом осуществления;
на ФИГ. 8 представлена блок-схема способа работы удаленного вычислительного устройства в соответствии с другим вариантом осуществления; и
на ФИГ. 9 представлено схематическое изображение корпуса, содержащего модули модульной электрохирургической системы, показанной на ФИГ. 2.
Подробное описание, дополнительные и предпочтительные варианты
Различные варианты осуществления относятся к модульной электрохирургической системе для применения электромагнитного (ЭМ) излучения, такого как радиочастотное (РЧ) или микроволновое ЭМ излучение, для обработки биологических тканей. В одном варианте осуществления управление модулями сосредоточено в удаленном вычислительном устройстве, которое может связываться беспроводным способом с модулями системы. В одном варианте осуществления различные дополнительные модули могут быть объединены с основными модулями для обеспечения системы различными электрохирургическими функциональными возможностями.
Различные аспекты настоящего изобретения представлены ниже в контексте электрохирургической среды, которая обеспечивает модульную электрохирургическую систему для применения в эндоскопических процедурах, включающих контролируемую подачу ЭМ энергии, например, РЧ и микроволновой энергии. Такая энергия ЭМ может быть полезна при удалении полипов и злокачественных образований. Однако следует понимать, что представленные в настоящем документе аспекты настоящего изобретения не должны ограничиваться этим конкретным применением. Кроме того, они могут быть в равной степени применимы в вариантах осуществления, в которых требуется только РЧ энергия или в которых требуется только РЧ энергия и доставка текучей среды.
На ФИГ. 2 представлено схематическое изображение модульной электрохирургической системы 200 в соответствии с одним вариантом осуществления. Модульная система 200 содержит множество модулей 202, электрохирургический инструмент 204 и удаленное вычислительное устройство 206.
В одном варианте осуществления множество модулей 202 размещено внутри одной физической конструкции, кожуха или корпуса. Иллюстративный корпус описан ниже со ссылкой на ФИГ. 9. Однако следует понимать, что в по меньшей мере некоторых других вариантах осуществления множество модулей 202 могут быть заключены во множестве корпусов или обходиться без корпуса(-ов).
Электрохирургический инструмент 204 подключен к множеству модулей 202. Электрохирургический инструмент 204 выполнен с возможностью подачи ЭМ излучения от дистального конца (или дистального узла) 205 для обработки биологических тканей, расположенных в месте обработки при дистальном конце 205 или рядом с ним. Электрохирургический инструмент 204 может представлять собой любое устройство, которое при применении выполнено с возможностью применения ЭМ энергии (например, РЧ энергии, микроволновой энергии) для обработки биологических тканей. Электрохирургический инструмент 204 может применять ЭМ энергию для любой или всех операций резекции, коагуляции и абляции. Например, инструмент 204 может представлять собой устройство для резекции, пару микроволновых хирургических щипцов или электрод-петлю, который излучает микроволновую энергию и/или передает РЧ энергию, и аргоновый коагулятор.
Электрохирургический инструмент 204 содержит конструкцию 208 подачи инструмента для передачи ЭМ излучения (например, ЭМ сигнала) на дистальный конец 205. Конструкция 208 подачи инструмента содержит сигнальный канал инструмента для подключения дистального конца 205 к одному или более модулям из множества модулей 202, как более подробно описано ниже. Конструкция 208 подачи инструмента может быть предусмотрена в кабельном узле для введения через инструментальный канал эндоскопа. Для этого кабельный узел может иметь наружный диаметр 9 мм или меньше, например, 2,8 мм или меньше, для гибкого видеоколоноскопа. Кабельный узел может содержать внешнюю гибкую муфту, которая обеспечивает защитную конструкцию для вокруг конструкции подачи инструмента и обеспечивает средство, с помощью которого крутящий момент может передаваться от проксимального конца кабельного узла к дистальному концу кабельного узла.
Удаленное вычислительное устройство 206 представляет собой беспроводное вычислительное устройство, такое как портативный компьютер, смартфон, планшетный компьютер и т. п. Удаленное вычислительное устройство 206 способно осуществлять беспроводную связь с множеством модулей 202 по каналу 210 беспроводной связи, чтобы управлять работой множества модулей 202. По существу, управление системой 200 может быть сосредоточено в удаленном вычислительном устройстве 206. С этой целью удаленное вычислительное устройство 206 содержит интерфейс беспроводной связи, выполненный с возможностью беспроводной связи с модулем из множества модулей 202, чтобы посылать ему команды. Конкретный вариант осуществления удаленного вычислительного устройства 206 описан ниже со ссылкой на ФИГ. 7. Кроме того, иллюстративный способ работы удаленного вычислительного устройства 206 описан более подробно ниже со ссылкой на ФИГ. 8.
Далее будут подробно описаны модули из множества модулей 202.
Множество модулей 202 содержит модуль 212 контроллера, модуль 214 генератора сигналов и модуль 216 конструкции подачи. Это могут быть основные модули системы 200. В качестве дополнительного варианта множество модулей 202 могут содержать и другие дополнительные модули: модуль 218 детектора сигнала, модуль 220 подачи текучей среды и один или более дополнительных модулей 222a-222n генератора сигналов. Необязательный характер этих модулей показан на ФИГ. 2 пунктирными линиями. Кроме того, на ФИГ. 2 показаны различные подключения между различными модулями.
Далее будут подробно описаны основные модули из множества модулей 202.
Модуль 212 контроллера содержит интерфейс 224 беспроводной связи, выполненный с возможностью беспроводной связи с удаленным вычислительным устройством 206, чтобы получать от него команды или данные. Модуль 212 контроллера выполнен с возможностью предоставления управляющих команд на основании полученных данных. Например, в одном варианте осуществления управляющие команды могут представлять собой все или часть полученных данных, и, по существу, модуль 212 контроллера может передавать полученные данные в виде управляющих команд. Кроме того, передача может включать удаление части полученных данных до передачи. Например, полученные данные могут содержать пакет данных, который содержит как управляющие команды, так и информацию связи, причем информация связи применяется для направления пакета данных из его источника (например, удаленного вычислительного устройства 206) в его место назначения (например, модуль 212 контроллера). Канал 210 беспроводной связи может представлять собой канал прямой связи между удаленным вычислительным устройством 206 и модулем 212 контроллера, но также он может представлять собой канал непрямой связи, который содержит, например, одну или более проводных или беспроводных сетей, таких как Интернет, локальная сеть и/или глобальная сеть. В любом случае модуль 212 контроллера может удалить или изъять эту информацию связи (и, например, любую другую информацию) таким образом, что останутся только управляющие команды. Однако в качестве дополнительного или альтернативного варианта модуль 212 контроллера может содержать процессор 226 (например, микропроцессор), который соединен с интерфейсом 224 беспроводной связи, чтобы получать полученные данные. При применении процессор 226 может генерировать управляющие команды на основании полученных данных. То есть полученные данные могут не содержать управляющих команд или содержать только часть управляющих команд, так что процессор 226 сам генерирует по меньшей мере некоторые из управляющих команд. Следует понимать, что управляющие команды имеют формат, который модуль может понимать и выполнять, чтобы осуществлять одну или более функций модуля.
Интерфейс беспроводной связи модуля 212 контроллера и удаленного вычислительного устройства 206 обеспечивает осуществление модулем 212 контроллера беспроводной связи с удаленным вычислительным устройством 206. Каждый интерфейс беспроводной связи способен поддерживать связь с помощью одного или более различных протоколов, таких как 3G, 4G, 5G, GSM, WiFi, Bluetooth™ и/или CDMA. В любом случае модуль 212 контроллера и удаленное вычислительное устройство 206 могут связываться друг с другом с помощью одного и того же протокола, такого как WiFi. Каждый интерфейс беспроводной связи может включать оборудование связи для передачи и получения сигналов данных, такое как передатчик и приемник (или приемопередатчик). Кроме того, оборудование связи может включать в себя антенну и РЧ процессор, который подает РЧ сигнал на антенну для передачи и получает сигналы данных от нее. Каждый интерфейс беспроводной связи также может включать в себя процессор основной полосы частот, который подает сигналы данных на РЧ процессор и принимает сигналы данных от него. Точная конструкция интерфейса беспроводной связи может варьироваться в зависимости от варианта осуществления, как будет понятно специалисту в данной области техники.
В одном варианте осуществления модуль 212 контроллера выполнен с возможностью расшифровки данных, которые получает интерфейс 224 беспроводной связи, например, от удаленного вычислительного устройства 206. Кроме того, модуль 212 контроллера выполнен с возможностью шифрования данных, которые передаются посредством интерфейса 224 беспроводной связи, например, на удаленное вычислительное устройство 206. Например, если модуль 212 контроллера генерирует управляющие команды, модуль 212 контроллера может передавать эти сгенерированные управляющие команды посредством интерфейса 224 беспроводной связи на удаленное вычислительное устройство 206, как будет более подробно описано ниже. Если модуль 212 контроллера содержит процессор 226, процессы шифрования и расшифровки могут выполняться процессором 226. В качестве альтернативного варианта модуль 212 контроллера может содержать отдельное устройство шифрования для выполнения шифрования и расшифровки. Следует понимать, что можно применять любой протокол шифрования, известный специалисту в данной области техники. Однако с учетом электрохирургической природы настоящего изобретения, предпочтительным может быть медицинский протокол шифрования. Преимущество требования того, чтобы данные передавались в модуль 212 контроллера или из него в зашифрованном виде, состоит в том, что злоумышленник сочтет более сложным или невозможным взломать электрохирургическую систему 200, чтобы получить контроль над электрохирургическим инструментом 204. По существу, повышается защита системы и безопасность пациентов.
В одном варианте осуществления модуль 212 контроллера содержит сторожевую схему (или блок обнаружения сбоев) 228 для контроля диапазона состояний потенциальной ошибки, которые могут привести к тому, что система 200 не будет работать в соответствии с ее предполагаемыми характеристиками. Сторожевая схема 228 выполнена с возможностью генерирования сигнала тревоги при возникновении одного из потенциального состояний ошибки. Например, сторожевая схема 228 может осуществлять контроль состояния связи между модулем 224 беспроводной связи и удаленным вычислительным устройством 206, и потенциальным состоянием ошибки может быть нарушение связи между модулем 212 контроллера и удаленным вычислительным устройством 206 на отрезок времени выше заданного порогового значения или периода времени. Например, сторожевая схема 228 может генерировать сигнал тревоги, если модуль 224 беспроводной связи не смог связаться с удаленным вычислительным устройством 206 в течение более десяти секунд. Следует понимать, что в разных вариантах осуществления могут применяться разные периоды времени.
В одном варианте осуществления модуль 212 контроллера содержит один или более датчиков, которые осуществляют контроль работы различных частей системы 200, и сторожевая схема 228 может генерировать сигналы тревоги, когда выходные сигналы этих датчиков превышают заданные предельные значения. Например, модуль 212 контроллера может содержать один или более датчиков температуры, выполненных с возможностью генерирования результатов измерения температуры на основании температуры части модуля 212 контроллера, такой как процессор 226 или запоминающее устройство модуля 212 контроллера. Затем сторожевая схема 228 может быть выполнена с возможностью генерирования сигнала тревоги на основании сравнения результатов измерения температуры с одним или более заданными предельными значениями температуры, чтобы указать, что указанная часть перегревается. В качестве дополнительного или альтернативного варианта может быть обеспечен датчик другого типа (например, датчик напряжения или тока) для контроля работы вентилятора, который обеспечивает активное охлаждение процессора или запоминающего устройства, так что сторожевая схема 228 генерирует сигнал тревоги, если датчик указывает на неисправность вентилятора (например, он не применяет напряжение или ток). В качестве дополнительного или альтернативного варианта датчик может осуществлять контроль уровня напряжения источника питания постоянного тока модуля 212 контроллера, а сторожевая схема 228 может генерировать сигнал тревоги, если уровень напряжения выходит за пределы заданного принятого рабочего диапазона. Следует понимать, что модуль 212 контроллера может содержать различные типы датчиков, которые осуществляют контроль работы различных элементов модуля контроллера, а сторожевая схема может осуществлять контроль выходных сигналов этих датчиков и генерировать сигнал тревоги, если любой из этих выходных сигналов выходит за пределы заданных предельных значений. В качестве дополнительного варианта модуль 212 контроллера может содержать датчики, которые осуществляют контроль работы других модулей, а сторожевая схема может осуществлять контроль выходных сигналов этих датчиков и генерировать сигнал тревоги, если любой из этих выходных сигналов выходит за пределы заданных предельных значений.
Модуль 212 контроллера может обрабатывать сигнал тревоги рядом различных способов. Например, модуль 212 контроллера может предписать сторожевой схеме 228 передачу сигнала тревоги посредством интерфейса 224 беспроводной связи на удаленное вычислительное устройство 206. Таким образом, удаленное вычислительное устройство 206 может вести запись или журнал с указанием того, когда возникают сбои. Кроме того, сторожевая схема 228 может включать в сигнал тревоги ссылку на тип сбоя, к которому относится сигнал тревоги, так что удаленное вычислительное устройство 206 может включать эту информацию в журнал. Кроме того, удаленное вычислительное устройство 206 может извне управлять ответом системы 200 на основании сигнала тревоги. Например, удаленное вычислительное устройство 206 может посылать конкретные управляющие команды модулю 212 контроллера на основании сигнала тревоги, например, для безопасного отключения электрохирургической системы 200. Таким образом, удаленное вычислительное устройство 206 может извне управлять ответом системы 200 на основании сигнала тревоги. В качестве дополнительного или альтернативного варианта модуль 212 контроллера (например, процессор 226) может сам генерировать управляющие команды на основании сигнала тревоги. Таким образом, модуль 212 контроллера может изнутри управлять ответом системы 200 на основании сигнала тревоги. Этот механизм внутреннего контроля может быть особенно подходящим для описанного ранее сбоя, заключающегося в потери связи. С другой стороны, внешний механизм управления может быть особенно подходящим для описанных ранее сбоев, связанных с перегревом. Следовательно, может быть принята гибридная модель, в которой некоторые сбои обрабатываются изнутри, а некоторые другие сбои обрабатываются извне.
В одном варианте осуществления, в котором модуль 212 контроллера содержит процессор 226, сторожевая схема 228 содержит независимый процессор (например, микропроцессор), так что сторожевая схема 228 может подтверждать, что процессор 226 функционирует надлежащим образом, то есть подавать сигнал тревоги в случае нарушения работы процессора 226 (например, отсутствует напряжение или ток). В качестве альтернативного варианта сторожевая схема 228 может быть реализована в программном обеспечении, которое выполняется процессором 226 модуля 212 контроллера, т. е. не может быть включен отдельный аппаратный процессор.
Таким образом, модуль 212 контроллера получает данные от удаленного вычислительного устройства 206 и на основании этих полученных данных выдает управляющие команды модулю 214 генератора сигналов.
Модуль 214 генератора сигналов сообщается с модулем 212 контроллера для получения управляющих команд. Например, модуль 214 генератора сигналов может быть соединен с модулем 212 контроллера посредством проводного соединения или кабеля. При применении модуль 214 генератора сигналов может генерировать ЭМ излучение и управлять им на основании управляющих команд для формирования ЭМ сигнала. Модуль генератора сигналов может представлять собой любое устройство, способное подавать ЭМ энергию для обработки биологических тканей. Например, модуль 214 генератора сигналов может представлять собой модуль генератора РЧ сигналов, способный генерировать и контролировать РЧ ЭМ излучение, например, имеющее частоту 100-500 кГц или 300-400 МГц. В качестве дополнительного варианта, модуль генератора РЧ сигналов может содержать биполярный или монополярный генератор РЧ сигналов. В одном варианте осуществления модуль генератора сигналов может содержать часть генератора РЧ ЭМ сигналов, показанного на ФИГ. 1 (например, 154, 156, 158, 160 и 162). В качестве альтернативного варианта модуль 214 генератора сигналов может представлять собой модуль генератора микроволновых сигналов, способный генерировать и контролировать микроволновое ЭМ излучение, например, имеющее частоту 433 МГц, 915 МГц, 2,45 ГГц, 5,8 ГГц, 14,5 ГГц, 24 ГГц или от 30 ГГц до 31 ГГц. В одном варианте осуществления модуль генератора сигналов может содержать часть генератора микроволновых сигналов, показанного на ФИГ. 1 (например, 102, 104, 108, 110 и 112). В качестве альтернативного варианта модуль 214 генератора сигналов может представлять собой модуль генератора сигналов электропорации, способный генерировать и контролировать электромагнитное излучение, имеющее низкую частоту, например, от 30 кГц до 300 кГц.
Модуль 214 генератора сигналов генерирует ЭМ излучение на основании управляющих команд. По существу, типовые управляющие команды могут включать в себя команду для модуля 214 генератора сигналов на включение, чтобы генерировать ЭМ излучение на его рабочей частоте, т.е. 433 МГц в случае модуля генератора микроволновых сигналов, работающего на частоте 433 МГц. Кроме того, управляющие команды могут включать в себя команду для модуля 214 генератора сигналов на выключение, чтобы прекратить генерирование ЭМ излучения. В качестве дополнительного или альтернативного варианта управляющие команды могут включать в себя другие команды, которые определяют другие параметры ЭМ излучения, например, отрезок времени, в течение которого модуль генератора сигналов должен генерировать ЭМ энергию, или мощность (или амплитуду) генерируемой ЭМ энергии.
В одном варианте осуществления модуль 214 генератора сигналов содержит генератор 229 импульсов, которым управляет модуль 212 контроллера на основании управляющих команд для генерирования импульсного ЭМ излучения из ЭМ излучения. Соответственно, модуль 214 генератора сигналов может представлять собой модуль генератора сигналов электропорации. Например, ЭМ излучение, которое генерируется и управляется посредством модуля 214 генератора сигналов, управляется генератором 229 импульсов, чтобы генерировать импульсное ЭМ излучение, которое формирует ЭМ сигнал, получаемый модулем 216 конструкции подачи. Таким образом, модуль 214 генератора сигналов модифицируют таким образом, чтобы предоставлять импульсный ЭМ сигнал. Модуль 212 контроллера может управлять генератором 229 импульсов с помощью управляющих команд, чтобы просто включить или выключить, так что модуль 214 генератора сигналов генерирует ЭМ сигнал, который является соответственно импульсным или непрерывным. В качестве альтернативного варианта управляющие команды могут указывать один или более параметров импульса, таких как рабочий цикл, длительность импульса (например, от 0,5 нс до 300 нс), время нарастания (например, пикосекунда или наносекунда) или амплитуда (например, до 10 кВ). В качестве дополнительного варианта, управляющие команды могут предписывать генератору импульсов подачу одиночного импульса, серии импульсов (например, количество импульсов или длительность) или пачки импульсов (например, длительность импульса, количество импульсов в пачке, период между пачками).
В одном варианте осуществления модуль 214 генератора сигналов содержит один или более датчиков, которые осуществляют контроль работы различных элементов модуля 214 генератора сигналов и отправляют результаты измерений в модуль 212 контроллера. Затем, как упомянуто выше, модуль 212 контроллера (посредством сторожевой схемы 228) может сравнить эти результаты измерений с допустимыми предельными значениями и генерировать сигнал тревоги, если какой-либо из этих различных элементов дает сбой. Например, модуль 214 генератора сигналов может содержать датчик температуры, выполненный с возможностью генерирования результатов измерения температуры на основании температуры части модуля генератора сигналов (например, гетеродина или усилителя). Затем сторожевая схема 228 генерирует сигнал тревоги на основании сравнения результатов измерения температуры с одним или более заданными установленными предельными значениями температуры.
Таким образом, модуль 214 генератора сигналов генерирует и контролирует ЭМ излучение на основании управляющих команд для формирования ЭМ сигнала. Частота ЭМ излучения зависит от типа генератора сигналов. Модуль 216 конструкции подачи получает ЭМ сигнал от модуля 214 генератора сигналов.
Модуль 216 конструкции подачи сообщается с модулем 214 генератора сигналов для получения ЭМ сигнала. Модуль 216 конструкции подачи содержит сигнальный канал, который передает ЭМ сигнал от модуля 214 генератора сигналов на выходной порт модуля 216 конструкции подачи. Выходной порт выполнен с возможностью вывода ЭМ сигнала на электрохирургический инструмент 204, и, по существу, выходной порт может быть подключен к конструкции 208 подачи инструмента через взаимодействующие соединители в выходном порте и на проксимальном конце конструкции 208 подачи инструмента. Модуль 216 конструкции подачи может быть соединен с модулем 214 генератора сигналов посредством кабельного узла, который содержит сигнальный канал. Кроме того, кабельный узел может заканчиваться выходным портом. По существу, в одном варианте осуществления модуль 216 конструкции подачи может представлять собой кабельный узел, подключающий модуль 214 генератора сигналов к конструкции 208 подачи инструмента и содержащий сигнальный канал для передачи ЭМ сигнала.
Ввиду вышеизложенного, удаленное вычислительное устройство 206, модуль 212 контроллера, модуль 214 генератора сигналов, модуль 216 конструкции подачи и электрохирургический инструмент 204 взаимодействуют для обеспечения модульной электрохирургической системы, которая генерирует ЭМ сигнал для обработки биологических тканей. В одном варианте осуществления модуль 212 контроллера, модуль 214 генератора сигналов и модуль 216 конструкции подачи могут упоминаться как основные модули из множества модулей 202.
Далее будут подробно описаны дополнительные модули 218, 220 и 222 из множества модулей 202.
Модуль 218 детектора сигнала выполнен с возможностью дискретизации характеристики сигнала в сигнальном канале модуля 216 конструкции подачи и генерирования сигнала обнаружения, который указывает на характеристику сигнала. Например, модуль 214 генератора сигналов может представлять собой модуль генератора РЧ сигналов, а характеристика сигнала может представлять собой напряжение или ток, присутствующий в сигнальном канале. В качестве альтернативного варианта генератор 214 сигнала может представлять собой модуль генератора микроволновых сигналов, а характеристика сигнала может представлять собой прямую мощность или отраженную мощность, присутствующую в сигнальном канале. В одном варианте осуществления модуль 214 генератора сигналов может быть выполнен с возможностью подачи ЭМ сигнала малой мощности для целей обнаружения сигнала, и этот сигнал малой мощности может называться измерительным сигналом, поскольку он генерируется для целей измерения биологических тканей на дистальном конце 205 электрохирургического инструмента 204. В качестве альтернативного варианта дополнительный модуль 222 генератора сигналов, который будет описан позже, может быть выполнен с возможностью подачи измерительного сигнала. Следует понимать, что модуль 218 детектора сигнала измеряет сигнальный канал и, по существу, измеряет как сигналы, излучаемые модулем 214 генератора сигналов, так и сигналы, которые отражаются обратно в модуль 216 конструкции подачи, например, биологическими тканями в месте обработки рядом с дистальным концом 205. Следовательно, измеренные характеристики сигнала указывают на биологические ткани, и, по существу, сигнал обнаружения изменяется в зависимости от характеристик тканей. Таким образом, сигнал обнаружения можно применять для определения характеристик тканей (например, типа тканей).
В одном варианте осуществления модуль 212 контроллера сообщается с модулем 218 детектора сигнала для получения сигнала обнаружения. Например, модуль 218 контроллера может быть подключен к модулю 218 обнаружения сигнала посредством проводного соединения или кабеля. Кроме того, модуль 212 контроллера выполнен с возможностью генерирования управляющих команд для модуля 212 генератора сигналов на основании сигнала обнаружения. Следует понимать, что сигнал обнаружения может применяться (например, модулем 212 контроллера или удаленным вычислительным устройством 206) для определения характеристики тканей в месте обработки, например, он может указывать на то, что ткани являются здоровыми или злокачественными.
При применении модуль 218 детектора сигнала может обеспечивать механизм, позволяющий электрохирургической системе 200 динамически отвечать на обработку биологических тканей электрохирургическим инструментом 204. Например, модуль 214 генератора сигналов может представлять собой модуль генератора микроволнового сигнала, а измеренная характеристика сигнала может включать прямую и отраженную мощность, дискретизированную в канале микроволнового сигнала модуля 216 конструкции подачи. На основании прямой и отраженной мощности обратные потери, измеренные в сигнальном канале, могут составлять от -6 дБ до -10 дБ. Эти обратные потери могут указывать на кровотечение. Модуль 212 контроллера (или удаленное вычислительное устройство 206) может определять эти обратные потери и дополнительно определять, что они указывают на кровотечение, а затем генерировать управляющие команды для модуля генератора микроволновых сигналов для подачи микроволнового ЭМ сигнала с подходящим (например, увеличенным) уровнем мощности и/или рабочим циклом до тех пор, пока не будет остановлено кровотечение. На возникновение кровотечения может указывать изменение обратных потерь, измеренных по отраженной мощности. В альтернативном варианте осуществления модуль 214 генератора сигналов может представлять собой модуль генератора РЧ сигналов, а измеренная характеристика сигнала может включать напряжение (или ток), дискретизированное в канале РЧ сигнала модуля 216 конструкции подачи. Индикация начала кровотечения также может быть обеспечена изменением измеренного напряжения/тока. По существу, любое действие резания модуля генератора РЧ сигналов может быть остановлено, чтобы устранить кровотечение, например, с помощью модуля генератора микроволновых сигналов.
В качестве дополнительного или альтернативного варианта модуль 212 контроллера может передавать сигнал обнаружения от интерфейса беспроводной связи, например, на удаленное вычислительное устройство 206. Соответственно, удаленное вычислительное устройство 206 может генерировать управляющие команды на основании сигнала обнаружения, а затем отправлять эти управляющие команды в модуль 212 контроллера для выполнения. Может быть выгодно, чтобы удаленное вычислительное устройство 206 генерировало управляющие команды, поскольку удаленное вычислительное устройство 206 может иметь большую вычислительную мощность, чем модуль 212 контроллера. В качестве альтернативного варианта может быть выгодно, чтобы модуль 212 контроллера генерировал управляющие команды, поскольку передача данных из модуля 212 контроллера непосредственно в модуль 214 генератора сигналов может происходить гораздо быстрее, чем через удаленное вычислительное устройство 206. В одном варианте осуществления могут быть доступны оба варианта, и выбор того, генерировать ли управляющие команды в модуле 214 генератора сигналов или в модуле 212 контроллера, зависит от ситуации. В любом случае сигнал обнаружения может применяться удаленным вычислительным устройством 206 и/или модулем 212 контроллера для динамического регулирования производительности системы в зависимости от обрабатываемых биологических тканей. Эти регулировки могут улучшить обработку и повысить безопасность пациентов.
В одном варианте осуществления модуль 216 конструкции подачи дополнительно содержит устройство настройки 230, подключенное к сигнальному каналу, для управления энергией, подаваемой ЭМ сигналом. Устройство настройки 230 содержит регулируемый элемент полного сопротивления, которым управляет модуль 212 контроллера на основании сигнала обнаружения. В одном варианте осуществления модуль 212 контроллера подключен к модулю 216 конструкции подачи (и устройству настройки 230) посредством проводного соединения или кабеля.
Устройство настройки 230 может функционировать для содействия эффективной передаче ЭМ излучения в ткани. Например, информацию из канала для передачи сигнала можно применять для определения регулирования регулируемого полного сопротивления в сигнальном канале для обеспечения согласования динамической мощности между электрохирургическим инструментом 204 и тканями. Это обеспечивает эффективную и контролируемую передачу энергии между электрохирургической системой 200 и биологическими тканями.
В одном варианте осуществления регулируемый элемент полного сопротивления может представлять собой регулируемое реактивное сопротивление (например, электроемкость или индуктивность). Например, регулируемое реактивное сопротивление может включать множество реактивных элементов, причем каждый реактивный элемент имеет фиксированное реактивное сопротивление и может независимо включаться в сигнальный канал или отключаться от него согласно соответствующей команде управления от модуля 212 контроллера. В качестве альтернативного варианта каждый реактивный элемент может иметь переменное реактивное сопротивление, которым можно независимо управлять согласно соответствующей команде управления от модуля 212 контроллера. В качестве альтернативного варианта регулируемое реактивное сопротивление может быть обеспечено переменным конденсатором и/или катушкой с переменной индуктивностью, а модуль 212 контроллера содержит саморегулирующийся контур обратной связи, выполненный с возможностью генерирования управляющей команды для установки реактивного сопротивления переменного конденсатора или катушки с переменной индуктивностью. Такие варианты осуществления могут быть особенно подходящими, если модуль 214 генератора сигналов представляет собой модуль генератора РЧ сигналов, а сигнальный канал представляет собой канал РЧ сигналов.
В другом варианте осуществления регулируемый элемент полного сопротивления может представлять собой регулятор полного сопротивления, имеющий регулируемое комплексное полное сопротивление, которым управляет модуль 212 контроллера. Такой вариант осуществления может быть особенно подходящим, если модуль 214 генератора сигналов представляет собой модуль генератора микроволновых сигналов, а сигнальный канал представляет собой канал микроволнового сигнала.
В одном варианте осуществления модуль 218 детектора сигнала или модуль 216 конструкции подачи содержит один или более датчиков, которые осуществляют контроль работы различных элементов соответствующего модуля и отправляют результаты измерений в модуль 212 контроллера. Затем, как упомянуто выше, модуль 212 контроллера (посредством сторожевой схемы 228) может сравнить эти измерения с допустимыми заданными предельными значения и генерировать сигнал тревоги, если какой-либо из этих различных элементов дает сбой.
Каждый дополнительный модуль 222 генератора сигналов аналогичен модулю 214 генератора сигналов в том смысле, что каждый дополнительный модуль 222 генератора сигналов выполнен с возможностью генерирования и контроля ЭМ излучения на основании управляющих команд от модуля 212 контроллера для формирования ЭМ сигнала. Кроме того, для работы с дополнительными модулями 222 генератора сигналов модуль 216 конструкции подачи содержит один или более дополнительных сигнальных каналов для соединения каждого дополнительного модуля 222 генератора сигналов с выходным портом модуля 216 конструкции подачи. Эти дополнительные сигнальные каналы могут быть включены в ту же физическую конструкцию (например, кабель), что и ранее описанный сигнальный канал. В одном варианте осуществления конструкция 216 подачи функционирует для сложения ЭМ сигнала от модуля 214 генератора сигналов с ЭМ сигналом от каждого дополнительного модуля 222 генератора сигналов, так что все они выводятся из выходного порта посредством конструкции 208 подачи инструмента, на дистальный конец 205 электрохирургического инструмента 204.
Следует понимать, что детектор 218 сигнала может быть выполнен с возможностью измерения характеристик сигнала в каждом дополнительном сигнальном канале модуля 216 конструкции подачи, как описано выше. Кроме того, модуль 216 конструкции подачи может содержать устройство настройки, подключенное к каждому дополнительному сигнальному каналу, для управления энергией, передаваемой ЭМ сигналом, как описано выше.
Может быть обеспечено любое количество дополнительных модулей 222 генератора сигналов. Кроме того, каждый дополнительный модуль 222 генератора сигналов может генерировать ЭМ излучение с другой частотой, чем модуль 212 генератора сигналов и каждый другой дополнительный модуль 222 генератора сигналов. Например, модуль 212 генератора сигналов может представлять собой модуль генератора РЧ сигналов, способный генерировать РЧ ЭМ излучение с частотой от 100 кГц до 500 кГц. В качестве дополнительного варианта, может быть обеспечен один дополнительный модуль 222a генератора сигналов, который может представлять собой модуль генератора микроволновых сигналов, способный генерировать микроволновое ЭМ излучение с частотой 2,45 ГГц. Однако следует понимать, что дополнительный модуль 222 генератора сигналов может генерировать ЭМ излучение с той же частотой, что и другой дополнительный модуль 222 генератора сигналов или модуль 214 генератора сигналов.
В одном варианте осуществления сигнальный канал для модуля 214 генератора сигналов и сигнальный канал для каждого дополнительного модуля 222 генератора сигналов могут содержать физически отдельные сигнальные пути в модуле 216 конструкции подачи. Кроме того, модуль 216 конструкции подачи может содержать схему сложения сигналов, имеющую один или более входов, причем каждый вход подключен к иному из физически отдельных сигнальных путей. Кроме того, схема сложения сигналов имеет выход, подключенный к общему сигнальному пути, для передачи всех ЭМ сигналов, отдельно или одновременно, по одному каналу к выходному порту. Иными словами, схема сложения сигналов может обеспечивать соединение, в которое множество ЭМ сигналов поступают по отдельным сигнальным путям от множества различных модулей генератора сигналов, и из которого все ЭМ сигналы уходят по одному и тому же сигнальному пути для подачи в электрохирургический инструмент 204.
В одном варианте осуществления схема сложения сигналов содержит переключающее устройство 232 для выбора одного или более ЭМ сигналов, которые должны быть подключены к общему сигнальному пути. Переключающим устройством 232 можно управлять на основании управляющих команд, получаемых от модуля 212 контроллера, например, посредством проводной связи между модулем 212 контроллера и модулем 216 конструкции подачи. В одном варианте осуществления пять дополнительных модулей 222a, 222b, 222c, 222d и 222e генератора сигналов обеспечены в дополнение к модулю 214 генератора сигналов, и, по существу, всего шесть ЭМ сигналов могут быть получены модулем 216 конструкции подачи, и поэтому схема сложения сигналов может иметь шесть входов, каждый из которых подает различный ЭМ сигнал на переключающее устройство 232. На основании управляющих команд переключающее устройство 232 выбирает один из шести входов для подключения к выходу переключающего устройства 232. Например, управляющие команды могут указывать, что переключающее устройство 232 должно подключать вход от дополнительного модуля 222b генератора сигналов к выходу таким образом, что ЭМ сигнал от дополнительного модуля 222b генератора сигналов отправляется на электрохирургический инструмент 204. Впоследствии модуль 212 контроллера может выдавать различные управляющие команды модулю 216 конструкции подачи, которые предписывают переключающему устройству 232 подключение входа от дополнительного модуля 222a генератора сигналов к выходу таким образом, что ЭМ сигнал от дополнительного генератора 222a сигналов отправляется на электрохирургический инструмент 204. Следует понимать, что выбор одного из входов для подключения к выходу означает, что другие входы не подключены к выходу. Однако в альтернативном варианте осуществления для подключения к выходу может быть выбрано более одного входа таким образом, что на электрохирургический инструмент 204 одновременно отправляется более одного ЭМ сигнала.
Таким образом, обеспечение дополнительных модулей 222a-n генератора сигналов в комбинации с вышеупомянутыми модификациями модуля 216 конструкции подачи означает, что электрохирургическая система 200 может быть адаптирована для обеспечения различных типов ЭМ излучения для обработки биологических тканей. Преимущество этой модульной природы состоит в том, что функциональные возможности электрохирургической системы 200 могут расширяться таким образом, что система может обрабатывать ткани различными способами для обработки различных патологических состояний. Кроме того, функциональные возможности электрохирургической системы 200 могут быть сокращены таким образом, что система будет более дешевой или компактной (например, более портативной).
В одном варианте осуществления каждый дополнительный модуль 222 генератора сигналов содержит один или более датчиков, которые осуществляют контроль работы различных элементов дополнительного модуля 222 генератора сигналов и отправляют измерения в модуль 212 контроллера. Затем, как упомянуто выше, модуль 212 контроллера (посредством сторожевой схемы 228) может сравнить эти измерения с допустимыми заданными предельными значения и генерировать сигнал тревоги, если какой-либо из этих различных элементов дает сбой.
Модуль 220 подачи текучей среды содержит конструкцию подачи текучей среды, сообщающуюся по текучей среде с портом подачи текучей среды для вывода текучей среды в электрохирургический инструмент 204. Как видно на ФИГ. 2, модуль 220 подачи текучей среды может быть подключен к дистальному концу 205 электрохирургического инструмента 204 посредством конструкции 234 подачи текучей среды инструмента. Модулем 220 подачи текучей среды управляет модуль 212 контроллера на основании управляющих команд для подачи и управления потоком текучей среды (например, газа или жидкости) посредством конструкции подачи текучей среды в порт подачи текучей среды. Например, модуль 220 подачи текучей среды может быть подключен к модулю 212 контроллера с помощью проводного соединения или кабеля. Назначение модуля 220 подачи текучей среды может заключаться в подаче текучей среды на дистальный конец 205 электрохирургического инструмента 204. Например, текучая среда может представлять собой газ, который подается в электрохирургический инструмент 204 для генерирования плазмы для обработки биологических тканей. Например, нетермическую плазму можно применять для стерилизации ткани, например, для уничтожения бактерий, присутствующих внутри естественных отверстий или вызванных инородными телами, введенными внутрь тела, т.е. металлическими вставками. Также термическую плазму можно применять для разрезания тканей или выполнения поверхностной коагуляции, например, для обработки язв на поверхности тканей. Электрохирургический инструмент 204 может получать газ (из модуля 220 подачи текучей среды) с помощью либо РЧ энергии, либо микроволновой энергии или и того и другого (из модуля 212 генератора сигналов и одного или более дополнительных модулей 222 генератора сигналов) и применять эти компоненты для излучения либо термической плазмы, либо нетермической плазмы. Например, для нетермической плазмы модуль 212 генератора сигналов (действующий как модуль генератора РЧ сигналов) может генерировать РЧ импульс состояния высокого напряжения (например, пик 400 В в течение 1 мс) для инициирования плазмы с применением газа, после чего дополнительный модуль 222a генератора сигналов (действующий как модуль генератора микроволновых сигналов) может генерировать микроволновый импульс длительностью 10 мс с рабочим циклом 10% и амплитудой 30 Вт. С другой стороны, для термической плазмы рабочий цикл может быть увеличен до 60%, а амплитуда - до 60 Вт. В общем смысле при наличии потока газа РЧ ЭМ излучение контролируется, чтобы попадать в плазму проводящего газа, а микроволновое ЭМ излучение выполнено с возможностью выдерживать газовую плазму. В одном варианте осуществления инструмент 204 содержит биполярный зонд, который попадает в проводящий газ между его двумя проводниками. Возможность подачи комбинации микроволновой и РЧ энергии обеспечивает высокий уровень контроля термической или нетермической плазмы, образующейся на дистальном конце 205 инструмента 204, как это было бы известно специалисту в данной области техники, например, принимая во внимание WO 2012/076844, которая включена в настоящий документ посредством ссылки.
В одном варианте осуществления конструкция подачи текучей среды содержит источник текучей среды (например, емкость со сжатым воздухом или инертным газом, таким как аргон), который подает текучую среду в контроллер текучей среды (например, один или более переключателей потока и/или клапанов), работающий в соответствии с командами, получаемыми от модуля 212 контроллера. Контроллер текучей среды может быть подключен для обеспечения избирательной подачи текучей среды в порт подачи текучей среды, причем его можно применять при образовании плазмы. Система подачи текучей среды, применяемая в настоящем изобретении, может содержать систему управления газом, описанную в WO 2009/060213, которая включена в настоящий документ посредством ссылки.
В одном варианте осуществления модуль 220 подачи текучей среды может подавать жидкость (например, физиологический раствор) на дистальный конец 205 электрохирургического инструмента 204. В одном варианте осуществления текучую среду (физиологический раствор и т.п.) вводят для увеличения объема биологических тканей в месте обработки. Это может быть особенно полезно, когда инструмент применяют для обработки стенки кишечника или стенки пищевода или для защиты воротной вены или протока поджелудочной железы, когда новообразование или другая патология расположена в непосредственной близости, чтобы защитить эти структуры и создать подушку из текучей среды. Такое увеличение объема тканей может помочь снизить риск перфорации стенок кишечника, повреждения стенки пищевода, утечки из протока поджелудочной железы или повреждения воротной вены и т.д. Этот аспект может сделать его пригодным для обработки других патологических состояний, при которых патология (новообразование, опухоль, уплотнение и т.д.) находится рядом с чувствительной биологической структурой.
Кроме того, модуль 220 подачи текучей среды может быть выполнен с возможностью приема текучей среды из электрохирургического инструмента 204. Например, текучая среда, присутствующая в месте обработки на дистальном конце 205 инструмента 204, может всасываться посредством конструкции 234 подачи инструмента в модуль 220 подачи текучей среды, например, с помощью насоса или другого всасывающего устройства, сообщающегося по текучей среде с конструкцией подачи текучей среды.
В одном варианте осуществления модуль 220 подачи текучей среды содержит элемент 236 управления температурой, которым управляет модуль 212 контроллера на основании управляющих команд для изменения температуры потока текучей среды в конструкции подачи текучей среды. Таким образом, текучая среда может быть нагрета или охлаждена перед подачей в электрохирургический инструмент 204. Элемент управления температурой может обеспечивать только нагрев или только охлаждение. Элемент управления температурой может содержать нагреватель для нагрева текучей среды. Также элемент управления температурой может содержать охладитель для охлаждения текучей среды.
В одном варианте осуществления модуль 212 генератора сигналов (или дополнительный модуль 222 генератора сигналов) и модуль 220 подачи текучей среды можно применять вместе для обеспечения функции криоабляции. Например, модуль 212 генератора сигналов может представлять собой модуль генератора микроволновых сигналов, а модуль 220 подачи текучей среды может быть выполнен с возможностью подачи текучей среды, замораживающей ткани, в инструмент 204. По существу, система 200 способна замораживать биологические ткани в области вокруг дистального конца 205 (например, излучающего наконечника) инструмента 204 и подавать микроволновую энергию в замороженные ткани. Поскольку молекулы воды в замороженной ткани имеют пониженные колебательные и вращательные степени свободы по сравнению с незамороженной тканями, теряется меньше энергии на диэлектрический нагрев, когда микроволновая энергия передается через замороженные ткани. Таким образом, путем замораживания области вокруг участка дистального конца микроволновая энергия, излучаемая из участка дистального конца, может передаваться через замороженную область с небольшими потерями в ткани, окружающие замороженную область. Это позволяет увеличить размер обрабатываемой области по сравнению с обычным инструментом для микроволновой абляции (например, зондами), без необходимости увеличения количества микроволновой энергии, подаваемой на участок дистального конца. После того как ткани, окружающие замороженную область, подверглись абляции с помощью микроволновой энергии, замороженной области можно дать возможность постепенно оттаивать, чтобы она рассеивала микроволновую энергию и подвергалась абляции. Устройство согласно настоящему изобретению также обеспечивает применение различных комбинаций микроволновой энергии и заморозки тканей для эффективной абляции биологических тканей.
Текучая среда, замораживающая ткани, может представлять собой криогенную жидкость или газ и может упоминаться в настоящем документе как криоген. Термин «криоген» может относиться к веществу, которое применяют для создания температур ниже 0°C. Подходящие криогены включают, помимо прочего, жидкий азот, жидкую двуокись углерода и жидкий оксид азота. Конструкция подачи текучей среды и конструкция подачи текучей среды инструмента могут быть обеспечены теплоизоляционным слоем, изготовленным из теплоизоляционного материала, и/или вакуумной оболочкой для предотвращения охлаждения криогеном других частей аппарата. Это также может обеспечить заморозку только ткани в зоне обработки и то, что криоген не будет воздействовать на другие части тела пациента, которые могут находиться в непосредственной близости от соединительной трубки для транспортировки криогена.
В одном варианте осуществления модуль 220 подачи текучей среды содержит один или более датчиков, которые осуществляют контроль работы различных элементов модуля 220 подачи текучей среды и отправляют измерения в модуль 212 контроллера. Затем, как упомянуто выше, модуль 212 контроллера (посредством сторожевой схемы 228) может сравнить эти измерения с допустимыми заданными предельными значения и генерировать сигнал тревоги, если какой-либо из этих различных элементов дает сбой.
Конструкция 234 подачи текучей среды показана на ФИГ. 2 как отделенная от устройства 208 подачи инструмента; однако следует понимать, что по меньшей мере в некоторых вариантах осуществления позиции 234 и 208 могут содержаться в одной физической конструкции, например, кабельном узле. Может быть выгодно иметь возможность применять один и тот же инструмент для подачи текучей среды при подаче РЧ и/или микроволновой энергии, поскольку может возникнуть спадение легкого (например, из-за просачивания текучей среды или потери вдыхаемого воздуха), если отдельный инструмент вводят в область или во время обработки. Возможность введения текучей среды с применением одной и той же конструкции для обработки позволяет пополнять уровень, как только возникает спадение легкого. Более того, применение одного инструмента для выполнения обезвоживания или рассечения, а также для введения текучей среды также сокращает время, необходимое для выполнения всей процедуры, снижает риск причинения вреда пациенту, а также снижает риск заражения. В более общем смысле, для промывания области обработки можно вводить текучую среду, например, для удаления продуктов жизнедеятельности или удаленной ткани, чтобы обеспечить лучшую видимость при обработке. Это может быть особенно полезно при эндоскопических процедурах. В одном варианте осуществления конструкции подачи согласно настоящему изобретению включают конструкции, раскрытые в WO 2012/095653, которая включена в настоящий документ посредством ссылки.
Таким образом, вариант осуществления, показанный на ФИГ. 2, иллюстрирует один конкретный вариант осуществления модульной системы 200, но можно увидеть, как функциональные возможности системы 200 можно изменять путем добавления определенных дополнительных модулей к основным модулям или удаления дополнительных модулей. Как упомянуто выше, основные модули представляют собой модуль 212 контроллера, модуль 214 генератора сигналов и модуль 214 конструкции подачи. Эти основные модули обеспечивают механизмы для контролируемого генерирования ЭМ сигнала для обработки биологических тканей и для подачи этого ЭМ сигнала в электрохирургический инструмент. ЭМ сигнал может представлять собой электромагнитный сигнал любого типа, например, РЧ или микроволновый. Кроме того, эта основная функциональная возможность может быть дополнена различными способами, чтобы обеспечить дополнительные функциональные возможности. Например, может быть обеспечен модуль 218 детектора сигнала для контроля состояния тканей для определения характеристики тканей или для того, чтобы приспособить обработку (например, ЭМ сигнал) к тканям. В модуле 218 детектора сигнала можно применять модуль 212 генератора сигналов для обеспечения измерительного сигнала (например, микроволнового сигнала малой мощности); однако для генерирования измерительного сигнала можно применять отдельный дополнительный модуль 222 генератора сигналов. В качестве дополнительного или альтернативного варианта могут быть обеспечены один или более дополнительных генераторов 222 сигналов, так что система 200 может подавать ЭМ сигналы, имеющие множество различных частот. В одном примере система 200 может обеспечивать как РЧ, так и микроволновые ЭМ сигналы. В другом примере может быть обеспечено множество разных частот микроволнового ЭМ сигнала. Кроме того, модуль 216 конструкции подачи может быть выполнен с возможностью подачи одного или более из множества различных ЭМ сигналов по отдельности или одновременно в инструмент 204. И наконец, может быть обеспечен модуль 220 подачи текучей среды для подачи текучей среды в место обработки или приема текучей среды из места обработки. Например, газ можно подавать в комбинации с РЧ или микроволновой энергией для генерирования плазмы. В качестве альтернативного варианта текучую среду, замораживающую ткани, можно подавать с помощью ЭМ энергии для выполнения криоабляции. Кроме того, текучую среду можно извлекать (например, путем всасывания или откачки) из места обработки.
Система 200, показанная на ФИГ. 2, содержит удаленное вычислительное устройство 206, которое сообщается беспроводным способом с модулем 212 контроллера. Модуль 212 контроллера сообщается с каждым другим модулем системы 200 и может управлять каждым другим модулем системы посредством управляющих команд. Например, модуль 212 контроллера может выдать управляющую команду модулю 214 генератора сигналов для генерирования ЭМ сигнала. Модуль 212 контроллера может выдать управляющую команду модулю 216 конструкции подачи для настройки сигнального канала путем изменения его регулируемого элемента полного сопротивления. В любом случае, как описано выше, модуль 212 контроллера может сам генерировать управляющие команды, но он также может просто передавать управляющие команды, которые он получает от удаленного вычислительного устройства 206. Следовательно, в одном варианте осуществления управление системой 200 сосредоточено в удаленном вычислительном устройстве 206, и модуль 212 контроллера может только передавать управляющие команды модулям, но не может генерировать или обрабатывать данные, полученные от удаленного вычислительного устройства 206. Однако в другом варианте осуществления модуль 212 контроллера может выполнять по меньшей мере часть управления системой 200, и, по существу, управление системой 200 может совместно осуществляться удаленным вычислительным устройством 206 и модулем 212 контроллера. Следует понимать, что в этой гибридной конфигурации управление системой 200 все же может быть сосредоточено в удаленном вычислительном устройстве 206, а модуль 212 контроллера может дополнять это управление только в определенных обстоятельствах, например, при сбое связи между удаленным вычислительным устройством 206 и модулем 212 контроллера. В качестве альтернативного варианта управление системой 200 может быть сосредоточено в модуле 212 контроллера, а удаленное вычислительное устройство 206 может дополнять это управление только в определенных обстоятельствах, например, когда требуется ввод данных пользователем. Таким образом, общее управление системой 200 может контролироваться либо удаленным вычислительным устройством 206, либо модулем 212 контроллера, или и тем и другим.
Как упомянуто выше, множество модулей 202 системы 200 могут быть размещены в одном корпусе или кожухе. На ФИГ. 9 проиллюстрирован корпус 250 в соответствии с одним вариантом осуществления. Корпус 250 может содержать множество углублений (например, пазов, выемок, отверстий) 252a-j, причем каждое углубление 252a-j имеет соответствующие размер и форму для приема другого модуля. Например, модуль 214 генерирования сигнала размещен в углублении 252a, а модуль 216 конструкции подачи размещен в углублении 252b. Кроме того, углубления 252h-j пусты и, например, могут быть заполнены дополнительными модулями 222d, 222e и 222f генератора сигналов. В одном варианте осуществления каждый модуль содержится внутри конструкции (например, корпуса), по существу, одних и тех же размеров, так что каждое углубление 252a-j имеет, по существу, одинаковые размеры. В одном варианте осуществления каждый модуль может содержаться в корпусе, размеры которого составляют 10 см x 2 см x 2 см. Каждое углубление может содержать различные соединители для соединения данного модуля с системой 200, как показано на ФИГ. 2. Некоторые из этих соединителей могут быть общими для всех модулей и углублений, например, соединитель источника питания и соединитель для модуля 212 контроллера. Однако некоторые из этих соединителей могут быть специфическими для данного модуля, например, соединитель ЭМ сигнала между модулем 214 генератора сигналов (и каждым дополнительным модулем 222 генератора сигналов) и модулем 216 конструкции подачи. В любом случае размещение по меньшей мере некоторых соединителей в углублениях и модулях может быть стандартизовано. Например, соединитель источника питания может быть размещен в одном и том же месте для каждого углубления и модуля.
В одном варианте осуществления один или более основных модулей могут быть размещены внутри корпуса фиксированным образом, т. е. находиться внутри углубления без возможности удаления. Например, модуль 212 контроллера может находиться во внутренней полости корпуса (как показано на ФИГ. 9 пунктирными линиями). Доступ к внутренней полости можно получить через проем или отверстие (не показано).
В одном варианте осуществления корпус 250 содержит два соединителя 254 и 256. Соединитель 254 может обеспечивать механизм, с помощью которого конструкция 208 подачи инструмента соединяется с модулем 216 конструкции подачи. Соединитель 256 может обеспечивать механизм, с помощью которого конструкция 234 подачи текучей среды инструмента соединяется с модулем 220 подачи текучей среды. В одном варианте осуществления два соединителя 254 и 256 содержатся в одном физическом соединителе.
В одном варианте осуществления корпус 250 содержит соединитель 258 для подключения корпуса 250 к источнику питания, например, к электросети. Например, соединитель 258 может обеспечивать механизм, с помощью которого каждый модуль получает питание от электросети.
Следует понимать, что хотя на ФИГ. 9 показано, что корпус 250 имеет десять углублений, в некоторых других вариантах осуществления может быть обеспечено больше или меньше десяти углублений. Кроме того, хотя модуль 212 контроллера показан внутри внутренней полости корпуса 250, в некоторых других вариантах осуществления модуль 212 контроллера может быть включен в углубление. Кроме того, хотя углубления показаны прямоугольными, углубления могут иметь любую форму, в которую можно вставить модуль. В качестве дополнительного варианта корпус показан как преимущественно прямоугольный, но он может иметь любую форму.
Вариант осуществления, показанный на ФИГ. 2, иллюстрирует систему 200, в которой множество модулей 202 могут быть подключены друг к другу различными способами для обеспечения различных электрохирургических функциональных возможностей. Хотя возможно множество различных конфигураций, каждый модуль должен сообщаться с удаленным вычислительным устройством 206 посредством модуля 212 контроллера. Другими словами, только модуль 212 контроллера содержит интерфейс беспроводной связи и может сообщаться беспроводным способом с удаленным вычислительным устройством 206.
На ФИГ. 3-6 проиллюстрирована альтернативная модульная электрохирургическая система 300, в которой каждый модуль содержит контроллер, который может независимо сообщаться беспроводным способом с удаленным вычислительным устройством. По существу, управление множеством модулей должно быть сосредоточено в удаленном вычислительном устройстве. Однако за исключением этого различия, система 300 аналогична системе 200. Далее следует описание системы 300, в котором основное внимание уделяется аспектам системы 300, которые отличаются от системы 200. Если не указано иное, функция и работа системы 300 аналогичны функции и работе системы 200, описанной выше.
Как видно на ФИГ. 3, модульная электрохирургическая система 300 содержит: удаленное вычислительное устройство 302, модуль 304 генератора сигналов и электрохирургический инструмент 306. Модуль 304 генератора сигналов можно рассматривать как основной модуль, однако система 300 может содержать другие дополнительные модули. Дополнительные модули включают в себя: один или более дополнительных модулей 308a-n генератора сигналов, модуль 310 сложения сигналов и модуль 312 подачи текучей среды. Дополнительные элементы на ФИГ. 3-6 обозначены пунктирными линиями. Различные соединения между различными элементами системы 300 показаны на ФИГ. 3. Например, каждый из модулей отдельно сообщается с удаленным вычислительным устройством 302, например, через независимый канал 311a-n беспроводной связи. Модуль 304 генератора сигналов также соединен с электрохирургическим инструментом 306, чтобы подавать на него ЭМ сигнал. При отсутствии дополнительных модулей 308a-n генератора сигналов может отсутствовать модуль 310 сложения сигналов, и, следовательно, модуль 304 генератора сигналов может быть напрямую подключен к дистальному концу (или дистальному узлу) 313 электрохирургического инструмента 306 с помощью конструкции 314 подачи инструмента указанного электрохирургического инструмента 306. В качестве альтернативного варианта если присутствует по меньшей мере один дополнительный модуль 308a-n генератора сигналов, может потребоваться модуль 310 сложения сигналов, и как модуль 304 генератора сигналов, так и по меньшей мере один дополнительный модуль 308 генератора сигналов соединены с электрохирургическим инструментом 306 посредством модуля 310 сложения сигналов. Модуль 304 генератора сигналов и каждый дополнительный модуль 308 генератора сигналов могут быть подключены к модулю 310 сложения сигналов с помощью конструкции 316 подачи устройства сложения для передачи ЭМ излучения, такого как кабель, тогда как модуль 310 устройства сложения сигналов может быть подключен к конструкции 314 подачи инструмента. Кроме того при наличии модуль 312 подачи текучей среды подключен к электрохирургическому инструменту посредством конструкции 318 подачи текучей среды инструмента. На ФИГ. 3 показана структура 318 подачи текучей среды отдельно от конструкции 314 подачи инструмента; однако следует понимать, что по меньшей мере в некоторых вариантах осуществления позиции 318 и 314 могут содержаться в одной физической конструкции, например, кабельном узле.
Далее каждый из модулей 304, 308, 310 и 312 будет описан по очереди со ссылкой на ФИГ. 4-6.
Как видно на ФИГ. 4, модуль 304 генератора сигналов содержит контроллер 400, генератор 402 сигналов и конструкцию 404 подачи. Они считаются основными элементами модуля 304 генератора сигналов. Однако в качестве дополнительного варианта, модуль 304 генератора сигналов может содержать следующие дополнительные элементы: генератор 406 импульсов и детектор 408 сигнала. Различные соединения между этими элементами показаны на ФИГ. 4. Следует отметить, что при отсутствии генератора 406 импульсов генератор 402 сигналов соединен непосредственно с конструкцией 404 подачи, но при наличии генератора 406 импульсов генератор 402 сигналов соединен с конструкцией 404 подачи посредством генератора 406 импульсов.
Контроллер 400 содержит интерфейс 410 беспроводной связи, который выполнен с возможностью беспроводной связи с удаленным вычислительным устройством 302, чтобы получать от него команды. Кроме того, контроллер 400 выполнен с возможностью выдавать управляющие команды на основании полученных команд. По существу, контроллер 400 аналогичен модулю 212 контроллера, показанному на ФИГ. 2. Например, контроллер 400 может передавать управляющие команды от удаленного вычислительного устройства 302 генератору 402 сигналов или контроллер 400 может генерировать управляющие команды для генератора 402 сигналов на основании данных, полученных от удаленного вычислительного устройства 302. Кроме того, связь между модулем 304 генератора сигналов и удаленным вычислительным устройством 302 может быть двусторонней, так что управляющие команды, генерируемые контроллером 400, могут отправляться с контроллера 400 на удаленное вычислительное устройство 302. Аналогично модулю 212 контроллера, контроллер 400 может содержать процессор 412 и сторожевую схему 414, которые работают аналогично процессору 226 и сторожевой схеме 228, показанным на ФИГ. 2.
Генератор 402 сигналов сообщается с контроллером 400 для получения управляющих команд. Затем генератор 402 сигналов может генерировать и контролировать ЭМ излучение на основании управляющих команд для формирования ЭМ сигнала. Работа генератора 402 сигналов аналогична работе модуля 214 генератора сигналов, показанного на ФИГ. 2. Например, управляющие команды могут предписывать генератору 402 сигналов включаться, или выключаться, или включаться на определенный отрезок времени, или подавать ЭМ излучение с определенной мощностью (или амплитудой).
Конструкция 404 подачи выполнена с возможностью передачи ЭМ сигнала, который генерируется генератором 402 сигналов. В частности, конструкция 404 подачи содержит выходной порт для вывода ЭМ сигнала на электрохирургический инструмент 306, и конструкция 404 подачи содержит сигнальный канал для подключения генератора 402 сигналов к выходному порту. Конструкция 404 подачи аналогична модулю 216 конструкции подачи, показанному на ФИГ. 2.
При наличии дополнительный генератор 406 импульсов расположен между генератором 402 сигналов и конструкцией 404 подачи. Генератор 406 импульсов аналогичен генератору 229 импульсов, показанному на ФИГ. 2, и, по существу, генератором 406 импульсов управляет контроллер 400 на основании управляющих команд для генерирования импульсного ЭМ излучения из ЭМ излучения, которое выводится из генератора 402 сигналов. Например, ЭМ излучением, которое генерируется и контролируется модулем 402 генератора сигналов, управляет генератор 406 импульсов для генерирования импульсного ЭМ излучения, которое затем формирует ЭМ сигнал, получаемый конструкцией 404 подачи. Таким образом, модуль 304 генератора сигналов модифицируют таким образом, чтобы обеспечивать импульсный ЭМ сигнал, например, для электропорации.
При наличии дополнительный детектор 408 сигнала соединен с конструкцией 404 подачи, чтобы дискретизировать характеристику сигнала в сигнальном канале конструкции 404 подачи и генерировать сигнал обнаружения, который указывает на данную характеристику сигнала. По существу, детектор 408 сигнала аналогичен модулю 218 детектора сигнала, показанному на ФИГ. 2. То есть типовые характеристики сигнала могут включать: напряжение, ток, прямую мощность или отраженную мощность. В одном варианте осуществления генератор 402 сигналов может быть выполнен с возможностью подачи ЭМ сигнала малой мощности для целей обнаружения сигнала, и этот сигнал малой мощности может называться измерительным сигналом, поскольку он генерируется для целей измерения биологических тканей на дистальном конце 313 электрохирургического инструмента 306. В качестве альтернативного варианта дополнительный модуль 308a-n генератора сигналов можно применять для обеспечения измерительного сигнала.
В одном варианте осуществления контроллер 400 сообщается с детектором 408 сигнала для получения сигнала обнаружения. Кроме того, контроллер 400 может генерировать управляющие команды на основании сигнала обнаружения. В качестве дополнительного или альтернативного варианта контроллер 400 выполнен с возможностью передачи сигнала обнаружения от интерфейса 410 беспроводной связи на удаленное вычислительное устройство 302. По существу, удаленное вычислительное устройство 302 может отвечать за генерирование управляющих команд на основании сигнала обнаружения, а затем за отправку этих управляющих команд в контроллер 400 для передачи в генератор 402 сигналов.
В одном варианте осуществления конструкция 404 подачи дополнительно содержит устройство 416 настройки, подключенное к сигнальному каналу, для управления энергией, подаваемой ЭМ сигналом. Устройство 416 настройки содержит регулируемый элемент полного сопротивления, которым управляет контроллер 400 на основании сигнала обнаружения. Устройство 416 настройки аналогично устройству 230 настройки, показанному на ФИГ. 2, и, по существу, может действовать, чтобы способствовать эффективной передаче ЭМ излучения в ткани. Например, информацию, обнаруженную в сигнальном канале, можно применять для определения регулирования регулируемого элемента полного сопротивления в сигнальном канале для обеспечения согласования динамической мощности между электрохирургическим инструментом 306 и тканями, что обеспечивает эффективную и контролируемую передачу энергии между электрохирургической системой 300 и биологическими тканями.
В одном варианте осуществления контроллер 400 подключен к каждому другому элементу модуля 304 генератора сигналов посредством отдельного проводного соединения, такого как кабель.
Когда система 300 содержит один или более дополнительных модулей 308a-n генератора сигналов, каждый из дополнительных модулей 308a-n генератора сигналов аналогичен модулю 304 генератора сигналов, описанному выше со ссылкой на ФИГ. 4. Каждый из дополнительных модулей 308a-n генератора сигналов также аналогичен одному из дополнительных модулей 222a-n генератора сигналов, показанному на ФИГ. 2. Может быть обеспечено любое количество дополнительных модулей 308a-n генераторов сигналов. Кроме того, каждый из дополнительных модулей 308a-n генератора сигналов может генерировать ЭМ излучение с частотой, отличной от частоты модуля 304 генератора сигналов и каждого другого дополнительного модуля генератора сигналов. Однако следует понимать, что один из дополнительных модулей 308a-n генератора сигналов может генерировать ЭМ излучение с той же частотой, что и другой дополнительный модуль генератора сигналов или модуль 304 генератора сигналов. В любом случае удаленное вычислительное устройство 302 функционирует для управления работой каждого из различных модулей генератора сигналов. По существу, удаленное вычислительное устройство 302 может выборочно управлять каждым модулем генератора сигналов.
Следует понимать, что сигнальный канал конструкции 404 подачи модуля 304 генератора сигналов представляет собой физически отдельный сигнальный путь к соответствующему сигнальному каналу конструкции подачи каждого из дополнительных модулей 308a-n генератора сигналов. По существу, модуль 310 сложения сигналов обеспечивает механизм для сложения вместе ЭМ сигнала от модуля 304 генератора сигналов и ЭМ сигнала от каждого из дополнительных модулей 308a-n генератора сигналов для подачи в электрохирургический инструмент 306.
Как видно на ФИГ. 5, модуль 310 сложения сигналов содержит контроллер 500 и конструкцию 502 подачи. Контроллер 500 сообщается с конструкцией 502 подачи (например, посредством проводного соединения или кабеля), чтобы управлять работой конструкции 502 подачи с помощью управляющих команд. В частности, контроллер 500 содержит интерфейс 502 беспроводной связи, выполненный с возможностью беспроводной связи с удаленным вычислительным устройством 302 для получения от него команд. Контроллер 500 выполнен с возможностью выдачи управляющих команд на основании полученных команд. Например, контроллер 500 может передавать управляющие команды от удаленного вычислительного устройства 302 в конструкцию 502 подачи или контроллер 500 может генерировать управляющие команды для конструкции 502 подачи на основании данных, полученных от удаленного вычислительного устройства 302. Аналогично модулю 212 контроллера, контроллер 500 может содержать процессор 506 и сторожевую схему 508, которые работают аналогично процессору 226 и сторожевой схеме 228, показанным на ФИГ. 2.
В качестве дополнительного варианта, модуль 310 сложения сигналов содержит множество входных портов для получения множества входных ЭМ сигналов. Каждый входной порт выполнен с возможностью получения отдельного ЭМ сигнала либо от модуля 304 генератора сигналов, либо от другого из дополнительных модулей 308a-n генератора сигналов. Кроме того, модуль 310 сложения сигналов содержит выходной порт для передачи выходного ЭМ сигнала на электрохирургический инструмент 306. По существу, модуль 310 сложения сигналов обеспечивает механизм для сложения вместе множества ЭМ сигналов для подачи в один электрохирургический инструмент 306. Кроме того, конструкция 502 подачи может содержать переключающее устройство 510, и конструкция 502 подачи содержит множество отдельных сигнальных путей, соединенных с множеством входных портов, для передачи множества входных ЭМ сигналов на переключающее устройство 510. Кроме того, конструкция 502 подачи имеет общий сигнальный путь, подключенный к выходному порту, а переключающее устройство 510 выполнено с возможностью выборочного подключения одного или более из множества отдельных сигнальных путей к общему сигнальному пути на основании управляющих команд, которые конструкция 502 подачи получает от контроллера 500. По существу, модуль 310 сложения сигналов аналогичен модулю 216 конструкции подачи, показанному на ФИГ. 2.
Когда система 300 содержит модуль 312 подачи текучей среды, модуль 312 подачи текучей среды содержит контроллер 600, сообщающийся с конструкцией 602 подачи текучей среды. В качестве дополнительного варианта, может быть обеспечен дополнительный элемент 604 управления температурой, который сообщается как с контроллером 600, так и с конструкцией 602 подачи текучей среды. Контроллер 600 может быть подключен к конструкции 602 подачи текучей среды и элементу 604 управления температурой через отдельные проводные соединения или кабели. Контроллер 600 содержит интерфейс 602 беспроводной связи, выполненный с возможностью беспроводной связи с удаленным вычислительным устройством 302 для получения от него команд. Контроллер 600 выполнен с возможностью выдачи управляющих команд на основании полученных команд. Например, контроллер 600 может передавать управляющие команды от удаленного вычислительного устройства 302 на конструкцию 602 подачи текучей среды и элемент 604 управления температурой или контроллер 600 может генерировать управляющие команды для конструкции 602 подачи текучей среды и элемента 604 управления температурой на основании данных, полученных от удаленного вычислительного устройства 302. Аналогично модулю 212 контроллера, контроллер 600 может содержать процессор 608 и сторожевую схему 610, которые работают аналогично процессору 226 и сторожевой схеме 228, показанным на ФИГ. 2.
Структура 602 подачи текучей среды содержит порт подачи текучей среды для вывода текучей среды к электрохирургическому инструменту 306. Как видно на ФИГ. 3, модуль 312 подачи текучей среды может быть подключен к дистальному концу 313 электрохирургического инструмента 306 посредством конструкции 318 подачи текучей среды инструмента. Конструкцией 602 подачи текучей среды управляет контроллер 600 на основании управляющих команд для подачи и управления потоком текучей среды (например, газа или жидкости) посредством конструкции 602 подачи текучей среды в порт подачи текучей среды. Назначение модуля 312 подачи текучей среды может заключаться в подаче текучей среды (например, газа или жидкости) на дистальный конец 313 электрохирургического инструмента 306. Например, текучая среда может представлять собой газ, который подается в электрохирургический инструмент 306 для генерирования плазмы для обработки биологических тканей. Кроме того, конструкция 602 подачи текучей среды может содержать насос или другое всасывающее устройство для извлечения текучей среды (например, жидкости) из места обработки. По существу, модуль 312 подачи текучей среды аналогичен модулю 220 подачи текучей среды, описанному выше со ссылкой на ФИГ. 2.
При наличии элемент 604 управления температурой управляется контроллером 600 на основании управляющих команд для изменения температуры потока текучей среды в конструкции 602 подачи текучей среды. Таким образом, текучая среда может быть нагрета или охлаждена перед подачей в электрохирургический инструмент 306. Элемент 604 управления температурой может обеспечивать только нагрев или только охлаждение текучей среды. По существу, элемент 604 управления температурой аналогичен элементу 236 управления температурой, описанному выше со ссылкой на ФИГ. 2.
В одном варианте осуществления генератор 304 сигналов и модуль 312 подачи текучей среды можно применять вместе для обеспечения функции криоабляции аналогично тому, как описано выше со ссылкой на модуль 214 генератора сигналов и модуль 220 подачи текучей среды, показанные на ФИГ. 2.
Следует понимать, что модуль системы 300 может содержать один или более датчиков, которые осуществляют контроль работы различных элементов модуля и отправляют результаты измерений в контроллер модуля. Затем, как упомянуто выше, контроллер (посредством своей сторожевой схемы) может сравнить эти измерения с допустимыми предельными значениями и генерировать сигнал тревоги, если какой-либо из этих различных элементов даст сбой. Сигнал тревоги может быть передан посредством интерфейса беспроводной связи контроллера на удаленное вычислительное устройство 302. Контроллер и/или удаленное вычислительное устройство 302 может генерировать управляющие команды для управления системой для устранения сбоя, например, путем отключения. В одном варианте осуществления каждый модуль содержит один или более датчиков, которые работают таким образом, чтобы облегчать обнаружение и устранение сбоев. Таким образом, система 300 аналогична системе 200, показанной на ФИГ. 2.
Таким образом, вариант осуществления, показанный на ФИГ. 3-6, иллюстрирует один конкретный вариант осуществления модульной системы 300, но можно увидеть, как функциональные возможности системы 300 могут быть изменены путем добавления или удаления определенных дополнительных модулей. Как упомянуто выше, основной модуль системы 300 представляет собой модуль 304 генератора сигналов. Этот основной модуль обеспечивает механизм для контролируемого генерирования электромагнитного сигнала для обработки биологических тканей и для подачи этого ЭМ сигнала на электрохирургический инструмент. ЭМ сигнал может представлять собой электромагнитный сигнал любого типа, например, РЧ или микроволновый. Кроме того, эта основная функциональная возможность может быть дополнена различными способами, чтобы обеспечить новые функциональные возможности. Например, детектор 408 сигнала может быть добавлен к модулю 304 генератора сигналов для контроля состояния тканей для возможности приспособления обработки к тканям. В качестве дополнительного или альтернативного варианта могут быть обеспечены один или более дополнительных модулей 308 генераторов сигналов, так что система 300 может подавать ЭМ сигналы, имеющие множество различных частот. В одном примере система 300 может обеспечивать как РЧ, так и микроволновые ЭМ сигналы. В другом примере может быть обеспечено множество разных частот микроволнового ЭМ сигнала. Кроме того, модуль 310 сложения сигналов может быть добавлен для управления подачей одного или более из множества различных ЭМ сигналов по отдельности или одновременно в инструмент 306. И наконец, может быть обеспечен модуль 312 подачи текучей среды для подачи текучей среды в место обработки или извлечения текучей среды из места обработки. Например, газ можно подавать в комбинации с РЧ или микроволновой энергией для генерирования плазмы. В качестве альтернативного варианта текучую среду, замораживающую ткани, можно подавать с микроволновой энергией для выполнения криоабляции. Кроме того, текучую среду можно извлекать (например, путем всасывания или откачки) из места обработки.
Система 300, показанная на ФИГ. 3-6, содержит удаленное вычислительное устройство 302, которое сообщается беспроводным способом с каждым модулем 304, 308a-n, 310 и 312. Удаленное вычислительное устройство 302 может управлять каждым модулем (304, 308a-n, 310 и 312) системы 300 с помощью управляющих команд. Например, удаленное вычислительное устройство 302 может выдать управляющую команду модулю 304 генератора сигналов для генерирования ЭМ сигнала. Кроме того, удаленное вычислительное устройство 302 может выдать управляющую команду модулю 312 подачи текучей среды для генерирования потока текучей среды. В качестве альтернативного варианта, как описано выше, каждый модуль (304, 308a-n, 310 и 312) содержит контроллер, который сам может генерировать управляющие команды на основании данных, полученных от удаленного вычислительного устройства 302. Следовательно, в одном варианте осуществления управление системой 300 может быть сосредоточено в удаленном вычислительном устройстве 302, и контроллеры различных модулей могут действовать только по управляющим командам, полученным от удаленного вычислительного устройства 302. Однако в другом варианте осуществления контроллер каждого модуля может выполнять по меньшей мере часть управления своим соответствующим модулем, и, по существу, управление системой 300 может совместно выполняться удаленным вычислительным устройством 206 и каждым модулем (304, 308а-n, 310 и 312). Следует понимать, что в этой гибридной конфигурации управление системой 300 все же может быть сосредоточено в удаленном вычислительном устройстве 206, и контроллеры различных модулей могут дополнять это управление только в определенных обстоятельствах, например, при сбое связи между удаленным вычислительным устройством 206 и одним или более модулей. Таким образом, общее управление системой 300 может быть сосредоточено в удаленном вычислительном устройстве 206, но может быть дополнено отдельными контроллерами различных модулей.
Вышеописанная модульная система 200 содержит удаленное вычислительное устройство 206, а вышеописанная модульная система 300 содержит удаленное вычислительное устройство 302. Оба удаленных вычислительных устройства 206 и 302 могут быть описаны в общем как вычислительное устройство, содержащее: по меньшей мере один процессор и по меньшей мере одно запоминающее устройство, содержащее компьютерный программный код. При применении по меньшей мере одно запоминающее устройство и компьютерный программный код выполнены с возможностью, с помощью по меньшей мере одного процессора, предписания удаленному вычислительному устройству выполнения различных операций, которые обеспечивают по меньшей мере некоторые из функциональных возможностей системы, описанных выше со ссылкой на ФИГ. 2-6.
Детальный пример удаленного вычислительного устройства описан ниже со ссылкой на ФИГ. 7. В одном варианте осуществления удаленные вычислительные устройства 206 и 302 представляют собой удаленное вычислительное устройство, показанное на ФИГ. 7.
На ФИГ. 7 представлено схематическое изображение беспроводного вычислительного устройства 1100. Следующее описание беспроводного вычислительного устройства 1100 предоставлено только в качестве примера и не предназначено для ограничения.
Беспроводное устройство 1100 содержит клавиатуру 1102, сенсорный экран 1104, микрофон 1106, динамик 1108 и антенну 1110. Беспроводное устройство 1100 может применяться пользователем для выполнения множества различных функций, таких как, например, размещение телефонного звонка, отправка SMS-сообщения, просмотр Интернета, отправка электронного сообщения и обеспечение спутниковой навигации.
Беспроводное устройство 1100 содержит аппаратное оборудование для выполнения функций связи (например, телефонии, передачи данных) вместе с процессором приложений и соответствующим вспомогательным аппаратным оборудованием, чтобы обеспечить беспроводному устройству 1100 другие функции, такие как обмен сообщениями, просмотр в Интернете, функции электронной почты и т. п. Аппаратное оборудование связи представлено РЧ процессором 1112, который подает РЧ сигнал на антенну 1110 для передачи на нее сигналов данных, и получает их от нее. В качестве дополнительного варианта, предоставлен процессор 1114 основной полосы частот, который подает сигналы на РЧ процессор 1112 и получает сигналы от него. Процессор 1114 основной полосы частот также взаимодействует с модулем 1116 идентификации абонента, что хорошо известно в данной области техники. Подсистема связи обеспечивает сообщение беспроводного устройства 1100 с помощью ряда различных протоколов связи, включая 3G, 4G, 5G, GSM, WiFi, Bluetooth™ и/или CDMA. Подсистема связи беспроводного устройства 1100 выходит за пределы объема настоящего изобретения.
Клавиатурой 1102 и сенсорным экраном 1104 управляет процессор 1118 приложений. Контроллер 1120 питания и звука выполнен с возможностью подачи питания от батареи 1122 на подсистему связи, процессор 1118 приложений и другое аппаратное оборудование. Контроллер 1120 питания и звука также управляет вводом с микрофона 1106 и выводом звука через динамик 1108. Также обеспечена антенна глобальной системы позиционирования (GPS - англ.: global positioning system) и связанный с ней элемент 1124 приемника, который управляется процессором 1118 приложений и может принимать сигнал GPS для применения с функциональными возможностями спутниковой навигации беспроводного устройства 1100.
Для работы процессора 1118 приложений обеспечены различные типы запоминающих устройств. Во-первых, беспроводное устройство 1100 содержит оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 1126, подключенное к процессору 1118 приложений, в которое данные и программный код могут быть записаны и с которого они могут быть при необходимости считаны. Код, размещенный в любом месте ОЗУ 1126, может выполняться процессором 1118 приложений из ОЗУ 1126. ОЗУ 1126 представляет собой энергозависимое запоминающее устройство беспроводного устройства 1100.
Во-вторых, беспроводное устройство 1100 обеспечено долговременным хранилищем 1128, подключенным к процессору 1118 приложений. Долговременное хранилище 1128 содержит три раздела: раздел 930 операционной системы (ОС), системный раздел 1132 и пользовательский раздел 1134. Долговременное хранилище 1128 представляет собой энергонезависимое запоминающее устройство беспроводного устройства 1100.
В настоящем примере раздел 1130 ОС содержит программно-аппаратное средство беспроводного устройства 1100, которое содержит операционную систему. В долговременном запоминающем устройстве 1128 также могут храниться другие компьютерные программы, такие как прикладные программы и т. п. В частности, прикладные программы, которые являются обязательными для беспроводного устройства 1100, по существу, в случае смартфона, приложения связи и т. п., обычно хранятся в системном разделе 1132. Прикладные программы, хранящиеся в системном разделе 1132, обычно представляют собой программы, которые поставляются производителем устройства в комплекте с беспроводным устройством 1100, когда первым продают беспроводное устройство 1100.
Прикладные программы, которые добавлены к беспроводному устройству 1100 пользователем, обычно хранятся в пользовательском разделе 1134.
Как указано, изображение на ФИГ. 7 является схематичным. На практике различные проиллюстрированные функциональные компоненты могут быть заменены одним и тем же компонентом. Например, долговременное хранилище 1128 может содержать флэш-память типа «И-НЕ», флэш-память типа «ИЛИ-НЕ», жесткий диск или их комбинацию. В качестве дополнительного варианта, один или более компонентов могут быть опущены.
В общем смысле, независимо от конструкции аппаратного оборудования удаленных вычислительных устройств 206 и 302, оба удаленных вычислительных устройства обеспечивают механизм, с помощью которого пользователь (например, человек-оператор) может взаимодействовать с модульными системами 200 и 300. Например, пользователь может выдавать команды посредством удаленных вычислительных устройств 206 и 302 для настройки или активации функциональных возможностей систем 200 или 300, таких как подача электромагнитного сигнала или текучей среды в биологические ткани. В качестве дополнительного варианта, пользователь может получать обратную связь от систем 200 или 300 через удаленные вычислительные устройства 206 и 302, например, уведомления об ошибках или данные о конкретной хирургической процедуре (например, управляющие команды или сигнал обнаружения). В качестве дополнительного варианта, удаленные вычислительные устройства 206 и 302 обеспечивают механизм, с помощью которого данные обратной связи могут быть сохранены, отображены, обработаны или применены для управления дополнительными электрохирургическими процедурами. В одном варианте осуществления удаленное вычислительное устройство отображает пользовательский интерфейс на своем сенсорном экране как для получения вводимых пользователем данных, так и для предоставления пользователю контента (например, графиков, таблиц, предупреждений, обновлений и т. д.). Пользовательский интерфейс может представлять собой механизм, с помощью которого можно управлять всеми модулями и осуществлять их контроль.
Далее детальный вариант осуществления работы удаленного вычислительного устройства 206 системы 200 будет описан со ссылкой на блок-схему 1200 на ФИГ. 8, чтобы проиллюстрировать некоторые из описанных выше функциональных возможностей системы 200.
Обработка начинается в блоке 1202, в котором удаленное вычислительное устройство 206 генерирует входные данные на основании ввода данных пользователем. Например, в случае системы 200 удаленное вычислительное устройство 206 может содержать сенсорный экран, которым пользователь управляет, чтобы обеспечить ввод данных пользователем. Входные данные могут указывать один или более рабочих параметров одного или более модулей системы 200, таких как модуль 212 генератора сигналов. Например, ввод данных пользователем может быть обеспечен, чтобы предписать удаленному вычислительному устройству 206 активацию модуля 214 генератора сигналов, чтобы сгенерировать электромагнитный сигнал для подачи в инструмент 204. По существу, рабочие параметры могут содержать команду для модуля 212 контроллера включить модуль 214 генератора сигналов.
В блоке 1204 удаленное вычислительное устройство 206 генерирует пакет данных для беспроводной передачи в модуль 212 контроллера. Пакет данных содержит рабочие параметры, введенные пользователем. Пакет данных генерируется таким образом, что рабочие параметры могут передаваться беспроводным способом в модуль 212 контроллера. Например, рабочие параметры могут быть объединены с параметрами связи, такими как адрес источника и адрес пункта назначения, что обеспечивает беспроводную передачу рабочих параметров в модуль 212 контроллера. В качестве дополнительного варианта, удаленное вычислительное устройство 206 может зашифровать рабочие параметры таким образом, что пакет данных будет содержать зашифрованные рабочие параметры для дополнительной защиты и безопасности.
В блоке 1206 пакет данных передается беспроводным способом из удаленного вычислительного устройства 206 в модуль 212 контроллера по каналу 210 беспроводной связи. Канал 210 беспроводной связи может представлять собой прямой (например, выделенный) путь между удаленным вычислительным устройством 206 и модулем 212 контроллера, или канал 210 беспроводной связи может содержать одно или более других вычислительных устройств или сетей, таких как Интернет, одну или более беспроводных сетей и/или одну или более локальных сетей.
После получения пакета данных модуль 212 контроллера извлекает рабочие параметры и генерирует соответствующие управляющие команды, как описано выше. Например, управляющие команды предписывают модулю 214 генератора сигналов генерирование ЭМ сигнала.
Следует понимать, что рабочие параметры не ограничиваются включением модуля 214 генератора сигналов. Например, рабочие параметры могут содержать другие команды для модуля 214 генератора сигналов, такие как выключение ЭМ сигнала, включение ЭМ сигнала на конкретный отрезок времени, генерирование ЭМ сигнала с определенной мощностью (или амплитудой), генерирование импульсного ЭМ сигнал, имеющего определенные характеристики импульса (например, длительность импульса, рабочий цикл, амплитуду и т. д.). В качестве дополнительного варианта рабочие параметры могут содержать команды для модулей, отличных от модуля 214 генератора сигналов. Например, если рабочие параметры относятся к дополнительному модулю 222 генератора сигналов, они могут быть аналогичны параметрам, описанным со ссылкой на модуль 214 генератора сигналов. Если рабочие параметры относятся к модулю 220 подачи текучей среды, они могут указывать, что подача газа должна быть включена или что элемент управления температурой должен устанавливать для газа определенную температуру. Если рабочие параметры относятся к конструкции 216 подачи, они могут указывать, что ЭМ сигнал от одного или более конкретных модулей генератора сигналов должен быть подан в инструмент 204. В любом случае управляющие команды, содержащие рабочие параметры (или управляющие команды, сгенерированные на основании рабочих параметров), подаются в соответствующий модуль модулем 212 контроллера.
В блоке 1208 удаленное вычислительное устройство 206 получает пакет данных от модуля 212 контроллера по каналу 210 беспроводной связи.
В блоке 1210 удаленное вычислительное устройство 206 извлекает данные из полученного пакета данных. Если модуль 212 контроллера зашифровал данные, удаленное вычислительное устройство должно расшифровать данные, применяя соответствующий протокол расшифровки, чтобы извлечь данные. В качестве альтернативного варианта, если данные не зашифрованы, данные могут быть извлечены путем удаления из пакета данных частей, которые больше не требуются, например, параметров связи (например, заголовков или адресов).
В блоке 1212 удаленное вычислительное устройство 206 обрабатывает извлеченные данные. Характер обработки будет зависеть от извлеченных данных, но преимущественно он обеспечивает механизм для предоставления пользователю обратной связи в режиме реального времени и контроля работы системы 200. Например, возможные операции обработки включают: сохранение данных и отображение данных (например, в виде графиков, диаграмм или таблиц) на экране дисплея удаленного вычислительного устройства 206. Кроме того, удаленное вычислительное устройство 206 может манипулировать данными и, возможно, применять данные для синтеза дополнительных данных. В одном примере извлеченные данные могут содержать сигнал тревоги от модуля 212 контроллера, который уведомляет о том, что элемент модуля 214 генератора сигналов регистрирует температуру, выходящую за заданные предельные значения. В этом случае удаленное вычислительное устройство 206 может генерировать данные (например, рабочие параметры) для передачи в модуль 212 контроллера, что предписывает модулю 212 контроллера выдачу управляющих команд модулю 214 генератора сигналов, чтобы предписать модулю 214 генератора сигналов отключение. В качестве альтернативного варианта извлеченные данные могут содержать сигнал обнаружения от модуля 218 детектора сигнала, и удаленное вычислительное устройство 206 может генерировать данные (например, рабочие параметры) для передачи в модуль 212 контроллера, что предписывает модулю 212 контроллера выдачу управляющих команд на модуль 214 генератора сигналов, чтобы предписать модулю 214 генератора сигналов регулирование устройства настройки 230, чтобы повысить эффективность передачи ЭМ излучения в ткани в месте обработки на дистальном конце 205 электрохирургического инструмента 204. Также следует понимать, что блок 1212 может включать в себя множество различных операций обработки. Например, с учетом вышеприведенного примера, относящегося к перегреву, удаленное вычислительное устройство 206 может: (i) генерировать запись данных для хранения, которая содержит недопустимую температуру, с другими данными, идентифицирующими текущий рабочий сеанс; (ii) сохранять ввод данных в запоминающем устройстве удаленного вычислительного устройства 206; (iii) отображать предупреждение на экране дисплея удаленного вычислительного устройства 206, чтобы предупреждать пользователя о сбое; (iv) генерировать пакет данных для передачи в модуль 212 контроллера, который содержит данные для предписания модулю 212 контроллера выдачи управляющих команд модулю 214 генератора сигналов, чтобы предписать модулю 214 генератора сигналов отключение; и (v) передавать пакет данных в модуль 212 контроллера.
В дополнение к вышеприведенному, удаленное вычислительное устройство 206 обеспечивает механизм, с помощью которого данные сеанса (т.е. данные, относящиеся к конкретной хирургической процедуре) системы 200 могут быть сохранены, вызваны, отображены, экспортированы, распечатаны и связаны с данными в других вычислительных устройствах или системах (например, база данных пациентов больницы). Например, данные, собранные из системы 200 во время операции пациента, могут храниться вместе с записью этого пациента в базе данных пациентов больницы. В качестве дополнительного варианта, удаленное вычислительное устройство 206 может собирать данные из системы 200, чтобы обеспечить анализ данных, относящийся к электрохирургическим процедурам. Например, данные сеанса могут храниться вместе с результатом процедуры, и удаленное вычислительное устройство 206 может выполнять машинное обучение, проявлять искусственный интеллект или выполнять сопоставление с образцом для прогнозирования результата будущих процедур на основании новых данных сеанса. В качестве дополнительного или альтернативного варианта удаленное вычислительное устройство 206 может передавать данные сеанса и данные результатов в глобальный репозиторий, такой как база данных, хранящаяся в облаке. Таким образом, удаленное вычислительное устройство 206 может иметь доступ к данным сеанса и данным результатов от других удаленных вычислительных устройств 206, так что его прогнозы результатов являются более точными.
Хотя вышеприведенное описание работы удаленного вычислительного устройства было представлено в связи с модульной системой 200, следует понимать, что описание в равной степени применимо к модульной системе 300. Однако следует понимать, что удаленное вычислительное устройство 302 способно сообщаться (например, передавать и принимать пакеты данных) отдельно с каждым из: модуля 304 генератора сигналов, каждого дополнительного модуля 308 генератора сигналов, модуля 310 сложения сигналов и модуля 312 подачи текучей среды. Следовательно, данные, отправляемые каждому модулю, должны относиться к функциональным возможностям этого модуля. Например, удаленное вычислительное устройство 302 может отправить пакет данных модулю 304 генератора сигналов, который относится к генерированию ЭМ сигнала. Однако удаленное вычислительное устройство 302 может не отправлять пакет данных модулю 304 генератора сигналов, который относится к генерированию потока газа, поскольку вместо этого указанный пакет данных должен быть отправлен непосредственно модулю 312 подачи текучей среды.
Следует понимать, что модули из системы 300 могут быть включены в систему 200, чтобы сформировать комбинированный вариант осуществления, которым централизованно управляет удаленное вычислительное устройство. Например, комбинированная система может содержать удаленное вычислительное устройство 206, электрохирургический инструмент 204 и основные модули системы 200, т. е. модуль 212 контроллера, модуль 214 генератора сигналов и модуль 216 конструкции подачи. В качестве дополнительного варианта, система 200 может содержать модуль 312 подачи текучей среды, который взаимодействует с электрохирургическим инструментом 204 посредством конструкции 318 подачи текучей среды инструмента. Удаленное вычислительное устройство 206 может управлять комбинированной системой путем выдачи управляющих команд модулю 212 контроллера для модуля 214 генератора сигналов и модуля 216 конструкции подачи; однако удаленное вычислительное устройство 206 может выдавать управляющие команды непосредственно конструкции 318 подачи текучей среды (т. е. не посредством модуля 212 контроллера).
Следует понимать, что различные варианты осуществления настоящего изобретения могут быть особенно подходящими для желудочно-кишечных процедур, связанных с нижним и верхним отделами ЖКТ, например, для удаления полипов в кишечнике, т. е. для эндоскопической резекции слизистой оболочки или эндоскопической диссекции подслизистого слоя. Настоящее изобретение также можно применять для других процедур, например, в общей хирургии или лапароскопической хирургии. Настоящее изобретение может найти применение при процедурах обработки ушей, носа и горла, а также при резекции печени. Настоящее изобретение также можно применять для проведения процедур, связанных с поджелудочной железой, например, для резекции или удаления новообразований или патологий в непосредственной близости от воротной вены или протока поджелудочной железы.
Признаки, раскрытые в предшествующем описании, или в следующей формуле изобретения, или в сопроводительных графических материалах, выраженные в их конкретных формах или в терминах средств для выполнения раскрытой функции, или способа или процесса для получения раскрытых результатов, в зависимости от обстоятельств, можно, по отдельности или в любой комбинации таких признаков, применять для реализации настоящего изобретения в его различных формах.
Хотя настоящее изобретение было описано в связи с иллюстративными вариантами осуществления, описанными выше, многие эквивалентные модификации и вариации будут очевидны специалистам в данной области техники при ознакомлении с настоящим изобретением. Соответственно, иллюстративные варианты осуществления изобретения, изложенные выше, имеют иллюстративный, а не ограничительный характер. В описанные варианты осуществления могут быть внесены различные изменения без отступления от сущности и объема настоящего изобретения.
Во избежание неверного толкования любые теоретические объяснения, представленные в настоящем документе, предназначены для лучшего понимания читателем. Авторы изобретения не хотят быть связанными каким-либо из этих теоретических объяснений.
Любые заголовки разделов, применяемые в настоящем документе, предназначены только для организационных целей и не должны рассматриваться как ограничивающие описываемый объект изобретения.
Во всем этом описании, включая прилагаемую формулу изобретения, если контекст не требует иного, слова «иметь», «содержать» и «включать в себя», а также их варианты, такие как «имеющий», «содержит», «содержащий» и «включающий в себя», следует понимать как подразумевающие включение указанного целого числа, или этапа, или группы целых чисел или этапов, а не исключение какого-либо другого целого числа, этапа или группы целых чисел или этапов.
Следует отметить, что применяемые в настоящем описании и прилагаемой формуле изобретения формы единственного числа включают в себя ссылки на множественное число, кроме тех случаев, когда контекст явно подразумевает иное. В настоящем документе диапазоны могут быть выражены как от «около» одного конкретного значения и/или до «около» другого конкретного значения. При выражении такого диапазона другой вариант осуществления включает в себя от одного конкретного значения и/или до другого конкретного значения. Аналогично, когда значения выражены как приближения с применением предшествующего термина «около», следует понимать, что конкретное значение образует другой вариант осуществления. Термин «около» по отношению к числовому значению является необязательным и означает, например, +/- 10%.
Слова «предпочтительный» и «предпочтительно», применяемые в настоящем документе, относятся к вариантам осуществления настоящего изобретения, которые могут обеспечить определенные преимущества при некоторых обстоятельствах. Однако следует учитывать, что другие варианты осуществления также могут быть предпочтительными при тех же или других обстоятельствах. Таким образом, упоминание одного или более предпочтительных вариантов осуществления не означает и не подразумевает, что другие варианты осуществления не являются полезными, и не предназначено для исключения других вариантов осуществления из объема настоящего изобретения или объема формулы изобретения.