JP7282774B2 - 外科用システムにおいて患者漏れ電流を制御するシステム及び方法 - Google Patents
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Description
本特許出願は、引用することによりその全体が本明細書の一部をなすものとする2017年12月6日に出願された米国仮特許出願第62/595,235号の優先権及び全ての利益を主張する。
いくつかの図を通して同様の数字が同様の又は対応する部分を示している、図を参照すると、電動式外科用器具システム20が提供されており、電動式外科用器具システム20は、外科用器具28に駆動信号105を供給するように構成された制御コンソール22を有する。
本明細書に記載する技法によれば、システム20は、患者漏れ電流(「漏れ電流」とも称する)を相殺する漏れ相殺技法を採用することができる。漏れ電流は、概して、外科用器具28に接続された患者を通って流れる電流である。漏れ電流は、制御コンソール22から患者を通って外科用器具28に、かつアース接地に流れる可能性がある。したがって、漏れ電流は、概して、患者を通る意図されない電流の流れである。
図2、図4、図5及び図7を参照して、漏れ電流62のうちの少なくとも幾分かを相殺するために制御コンソール22によって採用される第2の電流源74の実施形態について説明する。1つの例では、第2の電流源74は、漏れ電流62のうちの少なくとも幾分かを相殺する、駆動信号105の電流又は電圧の測定値とすることができるフィードバック信号を利用する。
図6は、第2の相殺電流122を発生させるために使用される第2の電流源74の別の実施形態を示す。この実施形態では、駆動信号105からの測定値は利用されない。代わりに、変圧器90によって生成されるAC信号を測定するセンサ130が含まれる。1つの例では、AC信号は、外科用器具28のハンドピースの電圧である。センサ130は、変圧器90の一部とするか、又は変圧器90に追加することができる。図6の実施形態では、センサ130は変圧器巻線である。
本明細書に記載し図4~図7に示す実施形態のうちの任意のものに対して、変圧器90の一次巻線84に結合された電源82は、可変電源とすることができる。1つの例によれば、電源82は、設定することができる可変出力DC電圧レベルを有する。1つの実施形態では、この電圧は25VDC~250VDCである。可変電圧レベルがあってもなくても他のタイプの電源も使用することができる。電源82からの信号の電圧は、電源82に印加される電源制御信号に基づいて設定される。電源82は、変圧器90の一次巻線84のセンタタップにDC入力信号を印加することができる。電源82からのDC入力信号は、変化する電位を有することができる。具体的には、この入力信号の電位は、外科用器具28の動力発生器27に印加されるべき駆動信号105の電位の関数として変化するように設定することができる。
図7は、回路及び/又はソフトウェアで実装することができる障害検出段144を追加した図4と同じコンポーネントを示す。
なお、本願の出願当初の開示事項を維持するために、本願の出願当初の請求項1~46の記載内容を以下に追加する。
(請求項1)
外科用器具に駆動信号を供給する制御コンソールであって、
一次巻線及び二次巻線を備える変圧器であって、該一次巻線は、電源から入力信号を受信するように、かつ、前記外科用器具に前記駆動信号を供給するように前記二次巻線に該駆動信号を誘導するように構成されている、変圧器と、
前記駆動信号の経路に結合された漏れ制御巻線を備える第1の電流源であって、前記一次巻線は、前記漏れ制御巻線において、前記駆動信号の漏れ電流を相殺するように該駆動信号の前記経路内に注入すべき第1の相殺電流を誘導するように構成されている、第1の電流源と、
前記駆動信号の前記経路に結合されたセンサであって、漏れ電流に関連するフィードバックを提供するように検知信号を出力するように構成されている、センサと
を備えてなる、制御コンソール。
(請求項2)
前記電源は可変電源である、請求項1に記載の制御コンソール。
(請求項3)
前記変圧器及び前記第1の電流源は単一パッケージ内に統合されている、請求項1又は2に記載の制御コンソール。
(請求項4)
前記第1の電流源は、前記漏れ制御巻線と直列に結合されたコンデンサを更に備える、請求項1~3のいずれか一項に記載の制御コンソール。
(請求項5)
前記一次巻線、前記漏れ制御巻線及び前記二次巻線は、まとまって、前記漏れ制御巻線と前記二次巻線との間に静電容量を発生させるように構成されている、請求項1~4のいずれか一項に記載の制御コンソール。
(請求項6)
前記駆動信号は、超音波外科用器具を駆動するように構成されている、請求項1~5のいずれか一項に記載の制御コンソール。
(請求項7)
前記駆動信号は、高周波外科用器具を駆動するように構成されている、請求項1~6のいずれか一項に記載の制御コンソール。
(請求項8)
前記制御コンソールは、前記漏れ電流を相殺するように構成された第2の電流源を更に備え、該第2の電流源は、前記駆動信号の前記経路にかつ前記センサに結合されている、請求項1~7のいずれか一項に記載の制御コンソール。
(請求項9)
前記第2の電流源は前記電源によって通電される、請求項8に記載の制御コンソール。
(請求項10)
前記第2の電流源は、入力として前記検知信号及び目標値を受信するように、かつ、残留漏れ電流を相殺するように前記駆動信号の前記経路内に注入すべき第2の相殺電流を決定するように構成されている、請求項8又は9に記載の制御コンソール。
(請求項11)
前記第2の電流源は、前記センサに結合された利得デバイスを備え、該利得デバイスは、前記検知信号と前記目標値との差を求めるように、かつ、該差に基づいて前記第2の相殺電流を決定するように構成されている、請求項10に記載の制御コンソール。
(請求項12)
前記第2の電流源は、前記利得デバイスに結合されたコンデンサを更に備え、該コンデンサは、前記第2の相殺電流のDC成分を遮断するように構成されている、請求項11に記載の制御コンソール。
(請求項13)
前記第1の電流源及び前記第2の電流源は、まとまって、漏れ電流を10μA以下まで低減させるように構成されている、請求項8~12のいずれか一項に記載の制御コンソール。
(請求項14)
前記センサは、前記駆動信号の電流を検知し、該駆動信号の該電流を前記検知信号として出力するように構成されている、請求項1~13のいずれか一項に記載の制御コンソール。
(請求項15)
前記センサは、前記駆動信号のコモンモード電流を検知するように、かつ、該駆動信号の該コモンモード電流を前記検知信号として出力するように構成されており、前記コモンモード電流は前記駆動信号の漏れ電流に関連する、請求項1~14のいずれか一項に記載の制御コンソール。
(請求項16)
前記駆動信号の前記経路は、高電圧側導体及び低電圧側導体を備え、前記センサは、前記高電圧側導体及び前記低電圧側導体の双方の周囲に配置された変圧器巻線として更に画定され、該変圧器巻線は、前記駆動信号のコモンモード電流を出力するように構成されている、請求項14に記載の制御コンソール。
(請求項17)
前記制御コンソールは、前記駆動信号の前記経路にかつ前記センサに結合された第2の電流源を更に備え、該第2の電流源は、入力として前記コモンモード電流及び目標電流を受け取るように、かつ、残留漏れ電流を相殺するように前記駆動信号の前記経路内に注入すべき第2の相殺電流を決定するように構成されており、前記第2の電流源は、前記コモンモード電流と前記目標電流との差を求めるように、かつ、該差に基づいて前記第2の相殺電流を決定するように構成された利得デバイスを備える、請求項16に記載の制御コンソール。
(請求項18)
前記目標電流は0アンペアである、請求項17に記載の制御コンソール。
(請求項19)
前記駆動信号の前記経路は、高電圧側導体及び低電圧側導体を備え、前記センサは、前記低電圧側導体に結合され、該低電圧側導体からの電圧を検知するように、かつ、該電圧を前記検知信号として出力するように構成されている、請求項1~18のいずれか一項に記載の制御コンソール。
(請求項20)
前記センサはコンデンサである、請求項1~19のいずれか一項に記載の制御コンソール。
(請求項21)
前記制御コンソールは、前記センサに結合された第2の電流源を更に備え、該第2の電流源は、前記検知電圧及び目標電圧を入力として受け取るように、かつ、残留漏れ電流を相殺するように前記駆動信号の前記経路内に注入すべき第2の相殺電流を決定するように構成されており、前記第2の電流源は、前記検知電圧と前記目標電圧との差を求めるように、かつ、該差に基づいて前記第2の相殺電流を決定するように構成された利得デバイスを備える、請求項19に記載の制御コンソール。
(請求項22)
前記第2の電流源は、前記低電圧側導体内に前記第2の相殺電流を注入するように構成されている、請求項21に記載の制御コンソール。
(請求項23)
前記目標電圧は0ボルトである、請求項21に記載の制御コンソール。
(請求項24)
前記制御コンソールは、前記センサに結合され、前記検知信号を受信するように、かつ、漏れ電流に関連する障害状態の検出のための障害検出信号を発生させるように構成されている障害検出段を更に備える、請求項1~23のいずれか一項に記載の制御コンソール。
(請求項25)
前記障害検出段は、前記障害検出信号を発生させるように前記検知信号を変更するように構成された、ローパスフィルタ、整流器及びフィルタを備える、請求項24に記載の制御コンソール。
(請求項26)
前記制御コンソールは、前記障害検出段に結合され、該障害検出段から前記障害検出信号を受信するように、かつ、漏れ電流に関連する前記障害状態を判断するように構成されている、コントローラを更に備える、請求項24に記載の制御コンソール。
(請求項27)
前記障害検出段は、所定期間、前記障害検出信号の存在を検知するように、かつ、前記所定期間に達すると前記障害検出信号をコントローラに送信するように構成されている、請求項24~26のいずれか一項に記載の制御コンソール。
(請求項28)
コントローラは、前記障害検出信号を目標値と比較して前記障害状態を判断するように、かつ、該障害状態の判断に応じて前記外科用器具に対する電力を低減させるか又は打ち切るように構成されている、請求項24~27のいずれか一項に記載の制御コンソール。
(請求項29)
外科用器具に駆動信号を供給する制御コンソールであって、
一次巻線及び二次巻線を備える変圧器であって、該一次巻線は、電源から入力信号を受信するように、かつ、前記外科用器具に前記駆動信号を供給するように前記二次巻線に該駆動信号を誘導するように構成されている、変圧器と、
前記駆動信号の経路に結合された漏れ制御巻線を備える第1の電流源であって、前記一次巻線は、前記漏れ制御巻線において、前記駆動信号の漏れ電流を相殺するように該駆動信号の前記経路内に注入すべき第1の相殺電流を誘導するように構成されている、第1の電流源と、
前記入力信号の特徴を検知するように、かつ、該入力信号の該特徴に関連する検知信号を出力するように構成されたセンサと、
前記駆動信号の前記経路に結合された第2の電流源と、
前記センサにかつ前記第2の電流源に結合された可変利得デバイスと、
前記第2の電流源にかつ前記可変利得デバイスに結合され、複数の漏れ電流調整設定のうちの1つの選択を可能にするように、かつ、選択された漏れ電流調整設定を前記可変利得デバイスに提供するように構成されている選択インタフェースと
を備えてなり、
前記可変利得デバイスは、前記検知信号を受信するように、かつ、前記選択された漏れ電流調整設定に基づいて前記検知信号を変更するように構成されており、
前記第2の電流源は、前記可変利得デバイスからの前記変更された検知信号に基づいて第2の相殺電流を発生させるように、かつ、前記駆動信号の漏れ電流を相殺するように前記駆動信号の前記経路に前記第2の相殺電流を注入するように構成されている、制御コンソール。
(請求項30)
前記第2の電流源は可変利得増幅器を備える、請求項29に記載の制御コンソール。
(請求項31)
前記センサは変圧器巻線である、請求項29のいずれか一項に記載の制御コンソール。
(請求項32)
前記選択インタフェースはポテンショメータである、請求項29に記載の制御コンソール。
(請求項33)
前記ポテンショメータは、ソフトウェアによって制御されるデジタルポテンショメータである、請求項32に記載の制御コンソール。
(請求項34)
前記漏れ電流調整設定は、非一時的メモリにおいてルックアップテーブルに記憶される、請求項29~33のいずれか一項に記載の制御コンソール。
(請求項35)
前記変圧器の前記一次巻線は可変電源に結合されている、請求項29~34のいずれか一項に記載の制御コンソール。
(請求項36)
前記可変電源は、前記第2の電流源にも通電する、請求項35に記載の制御コンソール。
(請求項37)
外科用器具に駆動信号を供給する制御コンソールであって、
可変電源と、
一次巻線及び二次巻線を備える変圧器であって、該一次巻線は、前記可変電源に結合され、該可変電源から入力信号を受信するように、かつ、前記外科用器具に前記駆動信号を供給するように前記二次巻線において駆動信号を誘導するように構成されている、変圧器と、
前記駆動信号の経路に結合され、かつ前記可変電源に結合された電流源であって、前記可変電源は該電流源に通電するように構成され、該電流源は、前記駆動信号の漏れ電流を相殺するように該駆動信号の前記経路内に注入すべき相殺電流を発生させるように構成されている、電流源と
を備えてなる、制御コンソール。
(請求項38)
前記制御コンソールは、前記駆動信号の前記経路に結合されたセンサを更に備え、該センサは、漏れ電流に関連するフィードバックを提供するように検知信号を出力するように構成されている、請求項37に記載の制御コンソール。
(請求項39)
前記電流源は前記センサに結合されている、請求項38に記載の制御コンソール。
(請求項40)
前記電流源は、前記センサに結合された利得デバイスを備え、該利得デバイスは、前記検知信号及び目標値を入力として受信するように、かつ、前記検知信号と前記目標値との差を求めるように、かつ、該差に基づいて前記相殺電流を決定するように構成されている、請求項39に記載の制御コンソール。
(請求項41)
前記制御コンソールは、
前記入力信号の特徴を検知するように、かつ、該入力信号の該特徴に関連する検知信号を出力するように構成されたセンサと、
前記センサにかつ前記電流源に結合された可変利得デバイスと、
前記電流源にかつ前記可変利得デバイスに結合され、複数の漏れ電流調整設定のうちの1つの選択を可能にするように、かつ、選択された漏れ電流調整設定を前記可変利得デバイスに提供するように構成されている選択インタフェースと
を更に備え、
前記可変利得デバイスは、前記検知信号を受信するように、かつ、前記選択された漏れ電流調整設定に基づいて前記検知信号を変更するように構成されており、
前記電流源は、前記可変利得デバイスからの前記変更された検知信号に基づいて前記相殺電流を発生させるように構成されている、請求項37~40のいずれか一項に記載の制御コンソール。
(請求項42)
前記可変電源は、25VDCから250VDCまでで画定された範囲において可変である、請求項37~41のいずれか一項に記載の制御コンソール。
(請求項43)
前記可変電源は、前記目標値に対する供給源に通電し、前記可変電源は、AC値に加えてDCオフセットを含む前記目標値を提供するように構成されている、請求項40に記載の制御コンソール。
(請求項44)
外科用器具に駆動信号を供給する制御コンソールを動作させる方法であって、該制御コンソールは、一次巻線及び二次巻線を備える変圧器であって、該二次巻線は前記駆動信号の経路に結合されている、変圧器と、前記駆動信号の前記経路に結合された漏れ制御巻線を備える第1の電流源と、前記駆動信号の前記経路に結合されたセンサとを備えており、前記方法は、
前記一次巻線により、電源から入力信号を受信するステップと、
前記一次巻線により、前記二次巻線において前記駆動信号を誘導するステップと、
前記二次巻線により、前記駆動信号を前記外科用器具に供給するステップと、
前記一次巻線により、前記漏れ制御巻線において第1の相殺電流を誘導するステップと、
前記第1の電流源により、前記駆動信号の前記経路内に前記第1の相殺電流を注入するステップと、
前記第1の相殺電流により、前記駆動信号の漏れ電流を相殺するステップと、
前記センサにより、漏れ電流に関連するフィードバックを提供するように検知信号を出力するステップと
を含んでなる方法。
(請求項45)
外科用器具に駆動信号を供給する制御コンソールを動作させる方法であって、前記制御コンソールは、一次巻線及び二次巻線を備える変圧器と、前記駆動信号の経路に結合された漏れ制御巻線を備える第1の電流源と、センサと、前記駆動信号の前記経路に結合された第2の電流源と、前記センサにかつ前記第2の電流源に結合された可変利得デバイスと、前記第2の電流源にかつ前記可変利得デバイスに結合された選択インタフェースとを備えており、前記方法は、
前記一次巻線により、電源から入力信号を受信するステップと、
前記一次巻線により、前記二次巻線において前記駆動信号を誘導するステップと、
前記二次巻線により、前記駆動信号を前記外科用器具に供給するステップと、
前記一次巻線により、前記漏れ制御巻線において第1の相殺電流を誘導するステップと、
前記第1の電流源により、前記駆動信号の前記経路内に前記第1の相殺電流を注入するステップと、
前記センサにより、前記入力信号の特徴を検知するステップと、
前記センサにより、前記入力信号の前記特徴に関連する検知信号を出力するステップと、
前記選択インタフェースにより、複数の漏れ電流調整設定のうちの1つの選択を可能にするステップと、
前記選択インタフェースにより、前記選択された漏れ電流調整設定を前記可変利得デバイスに提供するステップと、
前記可変利得デバイスにより、前記検知信号を受信するステップと、
前記可変利得デバイスにより、前記選択された漏れ電流調整設定に基づき前記検知信号を変更するステップと、
前記第2の電流源により、前記可変利得デバイスからの前記変更された検知信号に基づき第2の相殺電流を発生させるステップと、
前記第2の電流源により、前記駆動信号の漏れ電流を相殺するように該駆動信号の前記経路内に前記第2の相殺電流を注入するステップと
を含んでなる方法。
(請求項46)
外科用器具に駆動信号を供給する制御コンソールを動作させる方法であって、前記制御コンソールは、可変電源と、一次巻線及び二次巻線を備え、該一次巻線が前記可変電源に結合されている、変圧器と、前記駆動信号の経路に結合されかつ前記可変電源に結合された電流源とを備えており、前記方法は、
前記一次巻線により、前記可変電源から入力信号を受信するステップと、
前記一次巻線により、前記二次巻線において前記駆動信号を誘導するステップと、
前記二次巻線により、前記駆動信号を前記外科用器具に供給するステップと、
前記可変電源により、前記電流源に通電するステップと、
前記通電された電流源により、前記駆動信号の漏れ電流を相殺するように前記駆動信号の前記経路内に注入すべき相殺電流を発生させるステップと
を含んでなる方法。
Claims (16)
- 外科用器具に駆動信号を供給する制御コンソールであって、
一次巻線及び二次巻線を備える変圧器であって、該一次巻線は、電源から入力信号を受信するように、かつ、前記外科用器具に前記駆動信号を供給するように前記二次巻線に該駆動信号を誘導するように構成されている、変圧器と、
前記駆動信号の経路に結合された漏れ制御巻線を備える第1の電流源であって、前記一次巻線は、前記漏れ制御巻線において、前記駆動信号の漏れ電流の第1の部分を相殺するように該駆動信号の前記経路内に注入すべき第1の相殺電流を誘導するように構成されている、第1の電流源と、
前記駆動信号の前記経路に結合されたセンサであって、前記漏れ電流に関連するフィードバックを提供するように検知信号を出力するように構成されている、センサと、
前記駆動信号の前記経路にかつ前記センサに結合された第2の電流源であって、前記検知信号を受信するように、かつ、該検知信号に基づいて前記漏れ電流の残留部分を相殺するように前記駆動信号の前記経路内に注入すべき第2の相殺電流を決定するように構成されている、第2の電流源と
を備えてなる、制御コンソール。 - 前記一次巻線、前記漏れ制御巻線及び前記二次巻線は、まとまって、前記漏れ制御巻線と前記二次巻線との間に静電容量を発生させるように構成されている、請求項1に記載の制御コンソール。
- 前記第2の電流源はまた前記電源によって通電される、請求項1又は2に記載の制御コンソール。
- 前記第2の電流源は、目標値を受信するように、かつ、前記検知信号及び前記目標値に基づき前記漏れ電流の前記残留部分を相殺するように前記駆動信号の前記経路内に注入すべき前記第2の相殺電流を決定するように構成されている、請求項1~3のいずれか一項に記載の制御コンソール。
- 前記第2の電流源は、前記センサに結合された利得デバイスを備え、該利得デバイスは、前記検知信号と前記目標値との差を求めるように、かつ、該差に基づいて前記第2の相殺電流を決定するように構成されている、請求項4に記載の制御コンソール。
- 前記第2の電流源は、前記利得デバイスに結合されたコンデンサを更に備え、該コンデンサは、前記第2の相殺電流のDC成分を遮断するように構成されている、請求項5に記載の制御コンソール。
- 前記センサは、前記駆動信号の電流を検知し、該駆動信号の該電流を前記検知信号として出力するように構成されている、請求項1~6のいずれか一項に記載の制御コンソール。
- 前記センサは、前記駆動信号のコモンモード電流を検知するように、かつ、該駆動信号の該コモンモード電流を前記第2の電流源によって受信された前記検知信号として出力するように構成されており、前記コモンモード電流は前記駆動信号の前記漏れ電流に関連する、請求項1~7のいずれか一項に記載の制御コンソール。
- 前記駆動信号の前記経路は、高電圧側導体及び低電圧側導体を備え、前記センサは、前記高電圧側導体及び前記低電圧側導体の双方の周囲に配置された変圧器巻線として画定され、該変圧器巻線は、前記駆動信号の前記コモンモード電流を出力するように構成されている、請求項8に記載の制御コンソール。
- 前記駆動信号の前記経路は、高電圧側導体及び低電圧側導体を備え、前記センサは、前記低電圧側導体に結合され、該低電圧側導体からの電圧を検知するように、かつ、該電圧を前記第2の電流源によって受信された前記検知信号として出力するように構成されている、請求項1~6のいずれか一項に記載の制御コンソール。
- 前記センサはコンデンサである、請求項1~10のいずれか一項に記載の制御コンソール。
- 前記第2の電流源は、前記低電圧側導体内に前記第2の相殺電流を注入するように構成されている、請求項9又は10に記載の制御コンソール。
- 前記制御コンソールは、
前記センサに結合され、前記検知信号を受信するように、かつ、前記漏れ電流に関連する障害状態の検出に応答する障害検出信号を発生させるように構成されている障害検出段と、
前記障害検出段に結合され、該障害検出段から前記障害検出信号を受信し、該障害検出段から受信した該障害検出信号に基づき前記障害状態を判断し、該障害状態の判断に応じて前記外科用器具に対する電力を低減させるか又は打ち切るように構成された、コントローラと
を更に備える、請求項1~12のいずれか一項に記載の制御コンソール。 - 外科用器具に駆動信号を供給する制御コンソールであって、
一次巻線及び二次巻線を備える変圧器であって、該一次巻線は、電源から入力信号を受信するように、かつ、前記外科用器具に前記駆動信号を供給するように前記二次巻線に該駆動信号を誘導するように構成されている、変圧器と、
前記駆動信号の経路に結合された漏れ制御巻線を備える第1の電流源であって、前記一次巻線は、前記漏れ制御巻線において、前記駆動信号の漏れ電流を相殺するように該駆動信号の前記経路内に注入すべき第1の相殺電流を誘導するように構成されている、第1の電流源と、
前記入力信号の特徴を検知するように、かつ、該入力信号の該特徴に関連する検知信号を出力するように構成されたセンサと、
前記駆動信号の前記経路に結合された第2の電流源と、
前記センサにかつ前記第2の電流源に結合された可変利得デバイスと、
前記第2の電流源にかつ前記可変利得デバイスに結合され、複数の漏れ電流調整設定のうちの1つの選択を可能にするように、かつ、前記選択された漏れ電流調整設定を前記可変利得デバイスに提供するように構成されている選択インタフェースと
を備えてなり、
前記可変利得デバイスは、前記検知信号を受信するように、かつ、前記選択された漏れ電流調整設定に基づいて前記検知信号を変更するように構成されており、
前記第2の電流源は、前記可変利得デバイスからの前記変更された検知信号に基づいて第2の相殺電流を発生させるように、かつ、前記駆動信号の漏れ電流を相殺するように前記駆動信号の前記経路に前記第2の相殺電流を注入するように構成されている、制御コンソール。 - 前記センサは変圧器巻線である、請求項14に記載の制御コンソール。
- 前記選択インタフェースはポテンショメータである、請求項14又は15に記載の制御コンソール。
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