(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-02-03
(45)【発行日】2023-02-13
(54)【発明の名称】外科手術用アセンブリおよびシステム
(51)【国際特許分類】
A61B 18/00 20060101AFI20230206BHJP
A61B 18/20 20060101ALI20230206BHJP
【ＦＩ】
A61B18/00
A61B18/20
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2019564022
(86)(22)【出願日】2018-05-21
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2020-07-16
(86)【国際出願番号】 GB2018051372
(87)【国際公開番号】W WO2018211292
(87)【国際公開日】2018-11-22
【審査請求日】2021-04-20
(31)【優先権主張番号】1708081.3
(32)【優先日】2017-05-19
(33)【優先権主張国・地域又は機関】GB
(73)【特許権者】
【識別番号】517048935
【氏名又は名称】アレジ サージカル リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110000796
【氏名又は名称】弁理士法人三枝国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ブリュワー ジェイソン
(72)【発明者】
【氏名】グリフィス ドミニク
(72)【発明者】
【氏名】アモアー フランシス クエク エジン
(72)【発明者】
【氏名】ハーン ジョージ
(72)【発明者】
【氏名】ルドルフ ロバート
(72)【発明者】
【氏名】ネイバー マット
(72)【発明者】
【氏名】ファン ウィク ユージーン
【審査官】羽月 竜治
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１１／１３６９６２（ＷＯ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１７／００８６９１５（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特表２０１４－５３４８７０（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１６／００２２３５０（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特表２０１２－５３３３８０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ａ６１Ｂ
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
外科手術部位の近くに浮遊する粒子をイオン化することにより前記粒子を除去するために外科手術部位の近くに電界を生成する際に使用するＤＣ信号と、外科手術中に患者の組織を切断、密封、または焼灼する際に使用する第２の信号とを受信するように配置された切替え装置を備え、さらに、ツールピースを備えた外科手術用ツールと、第１の時間間隔の間の前記ツールピースへの前記ＤＣ信号の印加および第２の時間間隔の間の前記ツールピースへの前記第２の信号の印加を制御するためのコントローラとを備え、前記切替え装置は前記ツールピースへの前記ＤＣ信号と第２の信号の印加を切り替えるように配置され、前記ＤＣ信号および第２の信号は、前記ＤＣ信号および第２の信号が前記ツールピースから除去される第３の時間間隔によって分離され、前記コントローラは、前記第１の時間間隔および第２の時間間隔が重複しない間隔であるように、前記第２の時間間隔の後で、前記ツールピースへの前記ＤＣ信号の印加をタイミング調整するように配置されるタイミング装置を備え、前記タイミング装置は、前記第２の信号の停止に応じて、前記ＤＣ信号の印加をタイミング調整するように配置され、前記先行する第１の時間間隔中に前記ツールピースに蓄積された任意の残留容量性電荷を、前記第３の時間間隔中に前記ツールピースから放電または消散することができる、外科手術用アセンブリ。
【請求項2】
前記第２の信号を感知するための感知装置をさらに備え、前記感知装置は、前記感知された第２の信号に応じて感知信号を前記コントローラに出力するように配置される、請求項１に記載の外科手術用アセンブリ。
【請求項3】
前記ＤＣ信号を前記ツールピースに印加するためのオーバーライドアクチュエータをさらに備える、請求項１に記載の外科手術用アセンブリ。
【請求項4】
前記切替え装置は、前記ツールピースへの前記ＤＣ信号および第２の信号の印加を切り替えるための少なくとも１つのリレーを備える、請求項１に記載の外科手術用アセンブリ。
【請求項5】
残留電荷の放電または消散を可能にするための少なくとも１つの抵抗器をさらに備える、請求項１に記載の外科手術用アセンブリ。
【請求項6】
前記ツールピースと患者組織との間の分離とは無関係に、前記ツールピースの遠位端と前記患者組織との間の電圧差を実質的に一定に維持するための電圧補償回路をさらに備える、請求項１に記載の外科手術用アセンブリ。
【請求項7】
前記ＤＣ信号はＤＣ発生器によって生成され、前記電圧補償回路は、前記ＤＣ発生器の出力部と電気的に結合可能な抵抗装置と、目標電圧および前記抵抗装置を流れる電流を表す信号とを入力として受信するように配置されたプロセッサとを備え、前記プロセッサは、前記信号を処理し、前記抵抗装置の両端間の電圧降下に対応する量だけ前記ＤＣ発生器からの電圧出力を増加させるように配置される、請求項６に記載の外科手術用アセンブリ。
【請求項8】
前記ＤＣ信号はＤＣ発生器によって生成され、前記外科手術用アセンブリは、前記ＤＣ発生器からの電流出力の閉ループ制御のためのアナログ閉ループ回路をさらに備える、請求項１に記載の外科手術用アセンブリ。
【請求項9】
前記アナログ閉ループ回路は、前記ＤＣ発生器から流れる電流を最大値１００μＡに制限するように配置される、請求項８に記載の外科手術用アセンブリ。
【請求項10】
外科手術用システムであって、請求項１に記載の外科手術用アセンブリと、外科手術部位の近くに浮遊する粒子を除去するために、前記外科手術部位の近くに電界を生成する際に使用するＤＣ信号を生成するためのＤＣ発生器と、前記外科手術中に患者の組織を切断または焼灼する際に使用する第２の信号を生成するための第２の発生器とを備える、外科手術用システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、外科手術用アセンブリおよびシステム、ならびにＤＣ電圧補償回路に関する。
【背景技術】
【0002】
エアロゾル形態の粒子状物質は、一般的に外科手術中に遭遇する。粒子状物質は、例えば、治療薬を供給するために利用されるか、外科手術を行った結果として経験することがあり得る。微粒子ベースの治療薬の例としは、血液の急速な凝固をもたらすための、または癌などの疾患を治療するための薬剤の供給がある。外科手術を行った結果として作り出される粒子状物質の一般的な例としては、「エネルギーベースの」外科手術器具を使用するときに経験するものである。エネルギーベースの外科手術器具には、組織の切断や凝固などの治療効果を実現するために、何らかの方法で電力供給される。無線周波数（ＲＦ）、超音波、レーザなどの動作モードがいくつかあるが、これらのエネルギーベースの器具は全て、その動作モードの副産物として粒子状物質を作り出す。
【0003】
エネルギーベースの器具によってエアロゾルの形態で作り出された粒子状物質は、少なくとも２つの理由で問題がある。第１に、それは外科医の視野を急速に遮り、したがって外科手術を遅くし、視界不良により引き起こされる患者への偶発的な危害のリスクを生み出す。第２に、これらの器具によって作り出された粒子状物質への長期間の曝露は、医療従事者にとって危険であるという懸念がある。歴史的に真空ベースのシステムが、手術野からエアロゾル粒子状物質を抽出するために使用されてきた。ただし、これは希釈ベースのプロセスであるため、粒子状物質を迅速に除去し視野の質を改善するには非効率的である。これに加えて、例えば腹腔鏡手術などの手術空間を作り出すためにガス注入を必要とする外科手術の場合、結果として生じるガスの交換により、組織は乾燥し干上がり、これにより患者に有害な影響を及ぼす。この結果と、真空ベースのシステムは音が大きくて扱いにくいという事実の結果として、真空ベースのシステムの採用は乏しくなっている。
【0004】
国際公開第２０１１／０１０１４８号パンフレットは、電気外科手術中に発生するサージカルスモークおよび他のエアロゾル粒子の低減ならびに除去のための装置を介して外科手術で粒子状物質を管理するための代替アプローチを開示している。装置は、腹腔内などの外科手術部位の近くに配置された尖った電極から電子の流れを生成し、電極から放出された電子は近くに浮遊するエアロゾル粒子に付着する。装置はさらに、電極と患者との間に電位差を確立して、イオン化粒子を外科手術部位から引き離し、それにより外科医の部位視界が改善される。
【0005】
しかしながら、例えば腹部内に配置される電極は、腹壁内に追加の切開を必要とし、これは望ましくない。装置の有効性はまた、外科手術部位や他の外科手術器具に対する電極の位置にも依存するため、外科医の経験とスキルにも左右される。
【発明の概要】
【0006】
本発明者らは、現在、上記の制限の少なくともいくつかに対処する外科手術用アセンブリおよびシステムを考案した。
【0007】
本発明の第１の態様によれば、外科手術部位の近くに浮遊する粒子を除去するために外科手術部位の近くに電界を生成する際に使用する第１の信号と、外科手術中に患者の組織を切断、密封、または焼灼する際に使用する第２の信号とを受信するように配置された切替え装置を備え、さらに、ツールピースを備えた外科手術用ツールと、第１の時間間隔の間のツールピースへの第１の信号の印加および第２の時間間隔の間のツールピースへの第２の信号の印加を制御するためのコントローラとを備え、切替え装置はツールピースへの第１の信号と第２の信号の印加を切り替えるように配置され、コントローラは、第１および第２の間隔が重複しない間隔であるように、第２の間隔の後で、ツールピースへの第１の信号の印加をタイミング調整するように配置されるタイミング装置を備える、外科手術用アセンブリが提供される。
【0008】
一実施形態では、第１および第２の信号は、第１および第２の信号がツールピースから除去される第３の間隔によって分離される。
【0009】
一実施形態では、本アセンブリは、第１の信号を生成するための第１の発生器をさらに備え、ツールピースは、第１の発生器と通信可能に結合可能である。本アセンブリは、コントローラを通過する際に、第２の発生器からの第２の信号を感知するための感知装置をさらに備え、感知装置は、感知された第２の信号に応じて感知信号をコントローラに出力するように配置される。この感知装置は、例えば、第２の信号が超音波信号またはレーザ信号を含む状況に特に有用であると想定される。第１の間隔は、第２の信号が第２の閾値を下回る間隔に対応し、第２の間隔は、第１の信号が第１の閾値を下回る間隔に対応する。第１および第２の閾値は、第１および第２の信号が、それ以下では、微粒子除去、切断、密封、または焼灼の外科的機能を提供できない第１および第２の信号値に、それぞれ対応するのが好ましい。
【0010】
一実施形態では、コントローラは、ツールピースへの第１および第２の信号の印加を制御するように配置された少なくとも１つのアクチュエータを備える。アクチュエータは、外科手術用ツール上に配置されたハンドスイッチを備えてもよい。代替的に、アクチュエータは、足で作動するアクチュエータを備えてもよい。さらなる代替形態では、アクチュエータは、例えばロボット手術などで、外科手術部位から離れて配置されてもよい。
【0011】
一実施形態では、コントローラは、第１の信号を起動するためのオーバーライドアクチュエータを備える。第１の時間間隔の間、または第１の間隔の後、すなわち、第１の信号がツールピースに印加されていない間であるが第２の間隔が始まる前に、すなわち、第２の信号がツールピースに印加される前に、オーバーライドアクチュエータを作動すると、コントローラは、オーバーライドアクチュエータが作動している間、ツールピースに第１の信号をさらに印加するように配置されている。この設備は、サージカルスモークを含む浮遊粒子の大量蓄積を除去したい外科医にとって役立つと予想される。
【0012】
一実施形態では、タイミング装置は、コントローラからの指示の後、ツールピースへの第１および第２の信号の切替えを遅延させるように配置されており、第１および第２の信号発生器内の残留容量電圧および残留インダクタンス電流が消散するか、それぞれの閾値値を下回ることができる。
【0013】
一実施形態では、第１の発生器は第１の発電機を備え、第１の発生器の第１の電極はツールピースと電気的に結合可能であり、第１の発生器の第２の電極は患者と電気的に結合可能である。第２の電極は、接着パッドおよび導電性ゲルを介して患者と電気的に結合可能であってもよい。第１および第２の発生器は、同じ第２の電極を共有してもよい。
【0014】
一実施形態では、第１の発電機は、直流信号を生成して、ツールピースと患者の生体組織との間に指向性電界を確立するように構成される。本アセンブリは、第２の信号を生成するための第２の発生器をさらに備えてもよい。一実施形態では、第２の発生器は、高周波交流信号を生成するように構成された第２の発電機を備える。
【0015】
一実施形態では、ツールピースは少なくとも１つのイオン生成中心を含む。イオン生成中心は、例えば、ツールピースの尖った遠位端および／またはツールピースの鋸歯状部分を備えてもよい。
【0016】
一実施形態では、ツールピースは、例えば、線形構成、Ｊ形状構成、Ｌ形状構成を備えるか、またはブレード、もしくは一対の対向する顎を備える鉗子を備えてもよい。
【0017】
一実施形態では、ツールピースは、外科手術用ツールと取り外し可能に結合可能である。ツールピースは、例えば使い捨て１回使用のツールピースを備えてもよい。ツールはまた、例えば、使い捨て１回使用のツールを備えてもよい。
【0018】
一実施形態では、外科手術用ツールは、少なくとも一部がハンドルとして機能するハウジングを備える。好ましくは、コントローラはハウジング内に配置される。
【0019】
一実施形態では、第１および第２の信号は、ケーブルコネクタを介して第１の発生器と電気的に結合するように配置された接続ケーブルを介してツールピースに通信される。
【0020】
一実施形態では、先行する第１または第２の間隔中に蓄積された残留容量性電荷を、第３の間隔中に放電または消散することができる。一実施形態では、本アセンブリは、残留電荷の放電または消散を可能にする少なくとも１つの抵抗器をさらに備える。
【0021】
一実施形態では、本アセンブリは、ツールピースの遠位端の患者組織への近接を感知するための近接センサをさらに備える。
【0022】
一実施形態では、本アセンブリは、ツールピースと患者組織との間の分離とは無関係に、ツールピースの遠位端と患者組織との間の電圧差を実質的に一定に維持するための電圧補償回路をさらに備える。電圧補償回路は、ツールピースと患者の組織との間を通過する電流が０～１００μＡ、好ましくは０～５０μＡ、より好ましくは０～１０μＡの間で変化するとき、電圧差を実質的に一定に維持するように配置される。
【0023】
一実施形態では、電圧補償回路は、第１の発生器の出力部と電気的に結合可能な抵抗装置と、目標電圧および抵抗器装置を流れる電流を表す信号とを入力として受信するように配置されたプロセッサとを備え、当該プロセッサは、信号を処理し、抵抗器装置の両端の電圧降下に対応する量だけ第１の発生器からの電圧出力を増加させるように配置されている。
【0024】
一実施形態では、本アセンブリは、第１の発生器からの電流出力の閉ループ制御のためのアナログ閉ループ回路をさらに備える。アナログ閉ループ回路は、第１の発生器から流れる電流を最大値１００μＡに制限するように配置される。
【0025】
本発明の第２の態様によれば、第１の態様の外科手術用アセンブリと、外科手術の結果生じる外科手術部位の近くに浮遊する粒子を除去するために、外科手術部位の近くに電界を生成する際に使用する第１の信号を生成するための第１の発生器と、外科手術中に患者の生体組織を切断または焼灼する際に使用する第２の信号を生成するための第２の発生器とを備える外科手術用システムが提供される。
【0026】
本発明の第３の態様によれば、ツールピースと患者組織との間の分離から生じる電気インピーダンスとは無関係に、ツールピースの遠位端と患者組織との間の電圧差を実質的に一定に維持するために、ＤＣ発生器によってツールピースへの電圧出力を変化させるためのＤＣ電圧補償回路が提供され、当該回路は、ＤＣ発生器の出力部と電気的に結合可能な抵抗装置と、目標電圧および抵抗装置を流れる電流を表す信号とを入力として受信するように配置されたプロセッサとを備え、当該プロセッサは、信号を処理し、抵抗装置の両端間の電圧降下に対応する量だけ電気外科用発生器からの電圧出力を増加させるように配置される。
【0027】
本発明の第４の態様によれば、第１の信号および第２の信号をツールピースに印加するプロセスが提供され、第１の信号は、外科手術部位の近くに浮遊する粒子を除去するために外科手術部位の近くに電界を生成する際に使用され、第２の信号は、外科手術中に患者の組織を切断、密封、または焼灼する際に使用され、当該プロセスは、第１の時間間隔の間にツールピースに第１の信号を印加することと、第２の時間間隔の間にツールピースに第２の信号を印加することとを含み、当該処理は、第１および第２の間隔が重複しない間隔であるように、第２の間隔の後で、ツールピースへの第１の信号の印加をタイミング調整することを含む。
【0028】
外科手術用システムまたはＤＣ電圧補償回路もしくはプロセスのさらなる特徴は、上記の外科手術アセンブリの特徴のうちの１つ以上を備えてもよい。
【0029】
本発明を上記で説明してきたが、本発明は、上で述べたまたは以下の説明で述べる特徴の任意の発明の組合せにまで及ぶ。本発明の例示的な実施形態を添付図面を参照して本明細書で詳細に説明するが、本発明はこれらの正確な実施形態に限定されないことを理解すべきである。
【0030】
さらに、個別にまたは実施形態の一部として説明される特定の特徴は、他の特徴および実施形態が特定の特徴について言及していない場合でも、他の個別に説明される特徴または他の実施形態の一部と組み合わせることができると考えられる。したがって、本発明は、まだ説明されていないそのような特定の組合せにまで及ぶ。
【図面の簡単な説明】
【0031】
本発明は、様々な方法で実施することができ、例示のみを目的として、添付の図面を参照しながら、その実施形態を以下に説明する。
【図1a】本発明の一実施形態による外科手術用アセンブリの概略図である。
【図2】本発明の一実施形態による外科手術用システムの概略図である。
【図3】ツールピースへの第１および第２の信号のタイミングシーケンスのグラフ表示である。
【図5】閉ループ電流制御回路を示す回路図の概略図である。
【図6a】電圧補償回路の概略図である。
【図6b】電流の関数としてのツールピースの遠位端での出力電圧のグラフ表示である。
【発明を実施するための形態】
【0032】
図面の図１ａを参照すると、電気外科、超音波またはレーザベースの外科手術など、外科手術で使用するための本発明の一実施形態による外科手術用アセンブリ１００が示されている。アセンブリ１００は、１．５～２０ｋＶ、好ましくは３～１０ｋＶを生成することができる高電圧発電機などの第１の発生器１１０を備える。第１の発生器１１０は、好ましくは外科手術部位の近くに電界を生成するために使用される直流（ＤＣ）電圧波形である第１の信号を生成するように配置される。一実施形態では、アセンブリ１００は、コネクタ１１２を介して、第２の発生器１２０から出力される第２の信号を受信するように配置される。コネクタ１１２は、第１の発生器１１０のハウジング１１１に配置されてもよく、第２の信号は、ハウジング１１１内で受信されてもよい。第２の発生器１２０は、レーザ源（図示せず）を備えてもよく、この場合、第２の信号は、レーザ放射を備えてもよい。代替的に、第２の発生器１２０は超音波発生器を備えてもよく、その場合、第２の信号は超音波信号を備えてもよい。さらなる代替では、第２の発生器１２０は、無線周波数（ＲＦ）交流（ＡＣ）電圧波形を生成するための発電機を備えてもよい。上記の実施形態のいずれにおいても、第２の信号は、外科手術中に患者の生体組織を切断、密封および／または焼灼するように配置される。
【0033】
アセンブリ１００は、ケーブル１４０を介して、第１の発生器１１０および第２の発生器１２０と電気的に結合可能な外科手術用ツール１３０をさらに備える。ケーブル１４０は、第１および第２の発生器１１０、１２０との接続を形成するためにその遠位端に配置されたコネクタ１４１を備え、したがって電気コネクタ、または例えばそれぞれの発生器への電気的および光学的接続を形成するために組合せコネクタを備えてもよい。ケーブル１４０は、好ましくは、少なくとも３ｍの長さを備え、それにより、第１および第２の発生器１１０、１２０を、手術環境の無菌環境から隔離された状態に維持することができる。一実施形態では、コネクタ１４１およびケーブル１４０は、外科手術を実施する際に使用するために、第１の信号および第２の信号をツール１３０に伝達するように配置される。しかし、代替の実施形態では、第１および第２の信号を、別個のケーブルおよびコネクタ（図示せず）を介してツール１３０に伝達することができることを理解すべきである。本発明をさらに説明する目的のために、第２の発生器１２０がＲＦ発生器を備える実施形態のみを説明する。
【0034】
使用中、ツール１３０は、手術を実行するために外科医（図示せず）によって保持され、ハウジング１３１を備え、その少なくとも一部は外科医のためのツールハンドルを形成する。ツール１３０は、クランプまたはチャック構成（図示せず）を介してハウジング１３１と着脱可能に結合可能なツールピース１３２をさらに備える。ツールピース１３２は、第１および第２の信号を受信するように配置され、電気絶縁シース１３３を通って延びる金属などの導電性材料で形成される一方、外科医によって保持されるハウジング１３１は、誘電体などの電気絶縁材料で形成される。
【0035】
第１の信号は第１の回路経路に沿って通過するように配置され、第２の信号は第２の回路経路に沿って通過するように配置され、第１および第２の経路はツール１３０を操作する電気外科モードに依存する。
【0036】
例えば、モノポーラ操作モードでは、図面の図１ａおよび図２に示すように、第１の信号は、第１の発生器１１０の第１の電極（図示せず）から患者を通って第１の発生器の第２の電極まで通過するように配置される。第２の電極は、図１ａに示される配置において、その近位端で第２の発生器１２０の第２の電極（図示せず）に結合され、その遠位端で接着パッド１４２に結合されて、患者への物理的および電気的接続を形成する別個のケーブル１４０’を介して患者（図示せず）に電気的に結合される。第１の発生器１１０の第２の電極は、第２の発生器１２０の第２の電極に（ケーブル２０８’およびコネクタ２０９を介して－図４に関する後述の説明を参照）電気的に結合され、したがって、第１および第２の経路が共通ケーブル１４０’および接着パッド１４２を共有することは明らかである。したがって、第１の信号は、ケーブル１４０に沿って第１の発電機１１０の第１の電極からツールピース１３２まで通過するように配置され、ケーブル１４０’を介して患者を第１の発生器１１０の第２の（すなわち、反対側の）電極に電気的に結合しているため、電子はツールピース１３２から患者の組織、例えば患者の腹壁に向かって伝播する。電子およびしたがって第１の信号は、続いて、接着パッド１４２およびさらなるケーブル１４０’を介して第１の発生器１１０の第２の電極に戻る。しかしながら、図示されていないモノポーラ操作モードの変形形態では、代わりにケーブル１４０’の近位端は、第１の発生器１１０の第２の電極に直接結合されてもよい。この場合、第１の回路経路および第２の回路経路は、それぞれの回路内で、患者との電気接触を形成するための専用戻りケーブル１４０’および専用接着パッド１４２を備えてもよい。
【0037】
第２の信号は、ツール１３０を操作する特定の電気外科モードにやはり依存する第２の回路経路に沿って通過するように配置される。例えば、モノポーラ構成では、図１ａおよび図２に示すように、第２の信号は、ケーブル１４０、ツールピース１３２、および接着パッド１４２を介して患者に電気的に結合されたケーブル１４０’を備える経路に沿って、第２の発生器１２０の第１および第２の電極（図示せず）の間を通過する。
【0038】
しかしながら、バイポーラ構成（図示せず）では、第２の発生器１２０の対向する電極は、ツールピース１３２の電気的に絶縁された部分に電気的に結合される。例えば、ツールピース１３２が、図１ｆに示すように、対向する顎部分を有する把持または鉗子１３４を備える状況では、第２の発生器１２０の電極は、各顎と別々に電気的に結合されてもよく、したがって、患者に配置されたパッド１４２を介した電気的な戻りは必要ない。第２の信号は、第２の発生器１２０の第１の電極から鉗子１３４の顎１３５ａの１つに伝わり、その後、鉗子１３４の対向する顎１３５ｂを介して第２の発生器１２０の第２の電極に戻るように配置される。したがって、第２の発生器１２０によって生成されるＲＦ電界は、組織の必要な切断、密封、または焼灼を実行するために、顎１３５ａ、１３５ｂの間に保持される組織内に向けられるようになる。このバイポーラ構成では、ケーブル１４０’は、第１の発生器１１０の第２の電極と直接電気的に結合することができ、したがって、第１の回路経路のみの一部を形成することができる。この場合、第１の信号は、第１の発生器１１０の第１の電極から鉗子１３４の顎１３５ａ、１３５ｂの一方へ伝わり、ケーブル１４０’およびパッド１４２を介して第１の発生器１１０の第２の電極に戻るように配置される。ただし、第２の信号が両方の顎１３５ａ、１３５ｂから除去され、第２の発生器から切断されると、第１の信号は、顎１３５ａ、１３５ｂの１つにのみ伝わることができ、そうでなければ第１の信号の顎間での放電を防止する。同様に、バイポーラ構成の拡張として、マルチポール構成においては、第１の信号を電極の一方に印加する前に、各電極から第２の信号を除去し、各電極から第２の発生器１２０を切断する必要があることになる。
【0039】
アセンブリ１００は、ツールピース１３２への第１および第２の電気信号の印加を制御するためのコントローラ１５０をさらに備える。コントローラ１５０は、例えば、ツールハウジング１３１内に、または代替的に第１の発生器１１０のハウジング１１１内に配置されてもよい。コントローラ１５０は、切替え装置１６０と通信可能に結合され、ツールピース１３２への第１および第２の電気信号の印加を切り替えるために装置１６０の切替え状態を制御するように配置される。切替え装置１６０は、コントローラ１５０からの制御信号に応答してリレードライバ（図示せず）によって開閉される複数のリレー（Ｒ１～Ｒ６－図面の図４を参照）を備え、第１および第２の信号と制御信号との間の干渉を回避するために、それらの間に効果的な電気シールドが配置される。
【0040】
第２の信号が超音波または光放射信号を含む状況に特に適した実施形態では、コントローラは、第２の信号を感知するための感知装置１７０を備える。このような感知装置は、第２の信号の存在、第２の信号のわずかなサンプルと結合する変圧器もしくは変流器の組合せ、または、第２の信号が感知装置１７０に伝達される振幅閾値より上または下であることを示す第２の発生器１２０のコントローラ（図示せず）からの状態入力によって引き起こされるピーク電磁場擾乱の包絡線を感知するためのダイオード検出器に結合された中波アンテナを含むが、これに限定されない複数の形態で達成されてもよい。感知装置１７０は、感知された第２の信号に応じて感知信号をコントローラ１５０に出力し、コントローラ１５０が切替え装置１６０を介してツールピース１３２への第１の電気信号の印加を制御できるように配置される。コントローラ１５０は、第１の時間間隔の間にツールピース１３２に第１の電気信号を印加し、第１の時間間隔と重複せず独立している第２の時間間隔の間にツールピースに第２の電気信号を印加するように配置される。この点で、感知装置１７０は、第１および第２の信号の同時印加を防止する安全機能として機能する。第１の間隔は、第２の信号が第２の閾値を下回る間隔に対応し、第２の間隔は、第１の信号が第１の閾値を下回る間隔に対応する。第１および第２の閾値は、それ以下では第１および第２の信号が微粒子除去、および切断、密封または焼灼の外科的機能を提供できない信号値に対応する。しかしながら、第２の信号にレーザ放射または超音波信号が含まれる実施形態では、第１および第２の信号がツールピースに同時に印加される場合もあることが予想される。
【0041】
一実施形態では、アセンブリ１００は、少なくとも１つのユーザ制御アクチュエータ１８０をさらに備える。コントローラ１５０は、アクチュエータ１８０の動作状態に応じて、第１および第２の信号のツールピースへの印加を制御するように配置されているため、アクチュエータ１８０の動作状態は、コントローラ１５０がリレードライバに出力する制御信号を部分的に決定する。
【0042】
アクチュエータ１８０は、外科医がツールピース１３２への第１および第２の信号の印加の自動切替えを開始できるようにするためのボタン１８１を備えてもよい。ボタン１８１は、ツールハウジングに取り付けられてもよく、足で作動するボタンを備えてもよく、ロボット手術の場合、外科手術部位から離れて配置してもよい。ボタン１８１を押すと、外科手術を行うために第２の信号がツールピース１３２に送られ、ボタン１８１を放すと、第２の信号がツールピース１３２から除去されることが想定される。続いて、ボタン１８１を放すと、第１の信号がツールピースに印加されて、スモークが除去される。
【0043】
さらなる実施形態において、アセンブリ１００は、第２の信号がツールピースから除去された後、外科医が所望の期間、第１の信号を作動することを可能にするために、ツールピース１３２のハウジング上のボタンなどオーバーライドアクチュエータ１８２を備えるかことができるか、さらに備える。例えば、ボタン１８１を放すと、第２の信号がツールピースから除去され、その後、第１の信号が所定の時間印加されることになる。しかしながら、オーバーライドアクチュエータ１８２は、外科医がツールピース１３２に第１の信号を印加し続けることを可能にするように配置される。オーバーライドアクチュエータ１８２によるツールピース１３２への第１の信号の印加は、ボタン１８２が押されている間、および／またはアクチュエータ１８２の解除の後、所定の時間の間、継続するように設計されてもよい。この設備は、除去プロセス全体にわたってアクチュエータ１８２の動作を必ずしも維持する必要なく、例えば、サージカルスモークを含む浮遊粒子の大量の蓄積を除去したい外科医にとって有用であると想定される。そのような時間間隔は、アクチュエータ１８２のその後の動作によって必要に応じて外科医によって繰り返されてもよい。
【0044】
しかしながら、アセンブリ１００の安全な動作、すなわち、第１および第２の信号の安全な印加を確保するために、コントローラ１５０は、ボタン１８１の解除の後にツールピース１３２への第１の信号の印加をタイミング調整するタイミング装置１９０をさらに備える。タイミング装置１９０は、ツールピースからの第２の信号の除去の通知を受信するように配置され、ツールピース１３２からの第２の信号の除去に続く所定の遅延の後、５秒などの第１の時間間隔で第１の信号の印加をタイミング調整するように構成される。
【0045】
さらなる実施形態において、アセンブリ１００は、外科手術に伴う微粒子の存在を感知するために、コントローラ１５０と通信可能に結合された少なくとも１つのセンサ（図示せず）をさらに備え、少なくとも１つのセンサは、コントローラ１５０に外科手術部位を取り巻く微粒子の量を表示する信号を出力するように配置される。この実施形態では、コントローラ１５０は、一時停止するように、そして必要に応じて、ツールピース１３２への第２の信号の印加に対する要求を無効にするように、したがって、外科手術に伴う微粒子の量が所定の閾値に減少するまで、滞留期間／間隔の間、ツールピース１３２への第１の信号の印加を維持／開始するように配置される。
【0046】
したがって、タイミング装置１９０およびコントローラ１５０は、切替え装置１６０を制御して、第２の信号の印加の後、第１の信号のツールピース１３２への印加を１０ｍｓ～１００ｍｓ遅延させるように配置される。例えば、図面の図３を参照すると、第１の信号の印加の自動切替えのタイミングシーケンスが示されている。例えば、組織切断手術中に外科医によって決定される第２の時間間隔の間、第２の信号の印加の後、第２の発生器１２０を備える回路は、微粒子を除去するために、約３秒の第１の時間間隔の間、第１の信号が印加される前に、約１０ｍｓ～１００ｍｓの第３の時間間隔の間に放電できる。同様に、さらなる遅延、すなわち１０ｍｓ～１００ｍｓのさらなる第３の間隔を使用して、第１の発生器１１０を備える回路が、やはり第２の信号の次の印加の前に放電できるようにする。第１および第２の間隔の開始におけるこのような遅延は、第２の信号と第１の信号との間のツールピース１３２の早すぎる転流を回避することができ、第２の信号の包絡線は、残留する第１または第２の信号電荷の放電／消散を可能にすることにより、必然的に特に断続的な性質である（図４に関連する後述の説明を参照）。例えば、組織の切断、密封、または焼灼を目的としたレーザ治療は、大幅な待ち時間間隔を備えて適用される場合があることが知られており、ここで、第２の信号は、第２の信号が振幅閾値を超える間隔で区切られた振幅閾値を下回る。このような方法はまた、電気外科用発生器にも見られ、一般に、外科手術部位の組織を介した熱拡散による副次的損傷を減らすために採用されている。
【0047】
さらなる実施形態では、コントローラ１５０は、患者組織などの導電性経路からのツールピース１３２の遠位端の分離を感知するための近接センサ１９５をさらに備える。近接センサは、ツールピース１３２の遠位端の電圧を監視するための電圧監視装置（図示せず）を備える。ツールピース１３２の遠位端が、例えば、患者の腹腔内の腹壁（図示せず）に接近しすぎて配置された場合、ツールピース１３２と患者の組織との間のインピーダンスが減少するため、電圧は閾値値を下回る。この低下した電圧は、外科手術に伴う粒子とスモークをイオン化するための適切な電位差をその間に作り出すには低すぎることになる。さらに、ツールピース１３２の遠位端が患者の組織に接近しすぎる場合、これは、第１の信号の印加時に患者を通る直接的な電気的短絡をもたらす可能性がある。したがって、近接センサ１９５は、ツールピース１３２の遠位端が患者の組織に接近しすぎて配置されるか、または配置されるようになる場合に、第１の信号の印加を防止／終了するように構成される。
【0048】
ツールピース１３２は、尖った遠位端１３１を有する（図面の図１ａに示されるような）線状の槍のような形状を備えてもよい。尖った端部はイオン生成中心として機能し、第２の信号をサポートするときにそこからの電子の放出を促進し、したがって外科手術部位の局所大気中に浮遊する粒子のイオン化を促進する。しかしながら、代替の実施形態では、図面の図１ｂ、図１ｃ、図１ｄに示すように、ツールピースは、ブレード構成、ＬまたはＪ形状を備え、同様に尖った遠位端を備えてもよい。図面の図１ｅに示すさらなる実施形態では、ツールピースは、例えばツールピースの長さの一部に沿って延びる複数の尖った鋸歯を備えることができるか、さらに備えてもよい。さらなる実施形態では、図面の図１ｆに示されるように、ツールピースは、鉗子１３４の対向する顎１３５ａ、１３５ｂを備えてもよく、顎１３５ａ、１３５ｂの一方または両方は、イオン生成中心として作用する鋭い縁または鋸歯１３６を備えており、したがって同様に近くに浮遊する粒子のイオン化を促進する。
【0049】
使用中、外科手術用アセンブリ１００は、第１の発電機１１０上のソケット１１２を介して第２の発電機１２０と電気的に結合され、外科手術用システム２００を形成し、その実施形態を図面の図２に示す。続いて、患者の脚（図示せず）の上など、患者に接着パッド１４２が固定され、モノポーラ操作のために、パッド１４２はケーブル１４０’を介して第２の発生器１２０の第２の電極に電気的に結合される。しかしながら、上記のように、この構成では、第１および第２の発生器の第２の電極は戻りケーブル１４０’を共有することができ、したがって、第１の発生器１１０の第２の電極もパッド１４２に電気的に結合される。患者への電気的結合を強化するために、導電性ゲル（図示せず）をパッド１４２と患者の脚（図示せず）との間に塗布してもよい。
【0050】
次いで、外科手術用ツール１３０は、ケーブル１４０および関連するコネクタ１４１を介して第１の発生器１１０と電気的に結合され、ツールピース１３２は、例えば、チャック装置（図示せず）を介してツール１３０内に固定される。ツールピース１３２は、ケーブル１４０との電気的結合を形成し、ツールピース１３２の遠位端は、電気外科手術を実行するために、電気的に露出される、すなわちシース１３３から外に延びる。ツールピース１３２が所定の位置に固定されると、第１および第２の発生器１１０、１２０は、それぞれの電源スイッチ（図示せず）を介して作動される。
【0051】
図面の図４を参照すると、モノポーラ外科手術用に構成された外科手術用システム２００の回路図の概略図が示されている。本システムは、入力端子２０２を介して交流主電源を受電するように配置されており、この交流主電源は、第１の発生器１１０に関連する整流回路（図示せず）を使用して直流に変換される。第１の発生器１１０からの高電圧出力は、ケーブル１４０内のライン１４０ａを介してハンドピース１３０に供給される。ライン１４０ａは、切替え装置１６０の一部を形成するリレーＲ１を備え、第１の信号のツールピース１３２への印加は、このリレーＲ１の切替え状態に依存する。
【0052】
図面の図５を参照すると、第１の発生器１１０は、出力電流の閉ループ制御のためのアナログ閉ループ３００を備える。動作電流は、患者の組織からツールピース１３２の遠位端を分離することによって影響を受ける。ツールピース１３２が患者の組織に近づくと、インピーダンスが低下する。これにより、電流が増加し、出力電圧が低下する。しかしながら、第１の発生器１１０は、ツールピース１３２と患者の組織との間を流れる電流を監視し、電流が、通常、患者に安全に印加できる最大ＤＣ電流である１０μＡなどの上限電流に近づくと、電流を終了させる。
【0053】
制御ループ３００は、主に第１の発生器１１０の出力電流を制御する。第１の発生器１１０は、その出力部に２００ＭΩの直列抵抗１１４を備え、単一の短絡故障条件下で、すなわち、電流制限が機能しなくなり、第１の発生器１１０が最大１０ｋＶを出力する場合、最大電流５０μＡを確保する。抵抗は、それぞれが第１の発生器１１０の高電圧および低電圧出力端子と直列に別個に接続された２つの別個の１００ＭΩ抵抗器１１４ａ、１１４ｂとして具体化される。電流は、抵抗器１１４ｂを介して第１の発生器１１０に戻され、それにより、プロセス値として保護され使用される電圧を発生させる。この値は、コンパレータ３０２を使用して電流設定値と比較され、結果の誤差は積分器３０４を介して積分され、第１の発生器１１０に制御信号を提供する。プロセス値が電流設定点を上回る／下回る場合、第１の発生器１１０への制御信号は減少／増加する。これにより、高電圧出力が減少／増加し、測定電流が目標設定値に向かって増加／減少する。
【0054】
第１の発生器出力が約１０ｋＶで飽和すると、エラー信号が飽和する可能性があり、それによって利用可能な電流が制限される。閉ループ回路３００は、可変レベルで飽和するように設計されており、プロセス値電流が設定点を下回るたびに、出力飽和電圧を１０ｋＶ未満に調整することができる。
【0055】
第１の発生器１１０のこの出力抵抗１１４は、通常の動作条件下で出力部に望ましくない電圧降下を起こさせ、出力部で利用可能な電圧と引き出される電流との間に依存性を生じさせる。実際には、コロナ電流が通常１０μＡの電流制限に近い場合に問題が発生する。直列抵抗１１４の両端での電圧降下により、出力電圧は、効率的なコロナ、つまりスモーク微粒子のイオン化に必要な電圧を下回る。スモーク除去性能は、強制的な電流制限により悪化するが、これは使用可能な電流が不十分なためではなく、電圧が不十分なためである。
【0056】
しかしながら、図６ａに示すように、第１の発生器１１０からの電圧出力の対応する増加を設計するように構成された電圧補償回路４００を使用して、電圧降下を補償することができる。これは、直列抵抗１１４ｂでの電圧降下によって電圧設定点を増加させることにより達成される。回路４００は、所望電圧もしくは目標電圧と、抵抗器１１４ｂを流れる電流を表す信号とを入力として受信するように配置されたプロセッサまたは加算装置４０２を備える。この電流は、閉ループ制御回路３００によって既に知られており、制御回路３００のプロセス値は、直列抵抗１１４を流れる電流を表す。したがって、電流信号の一部を設定点に追加することにより、所望の電圧補償を実現する。この回路４００でシステム２００を動作させると、電流制限まで、電圧が（図面の図６ｂに示すように）所望電圧１０ｋＶの５％以内に留まるほぼ平坦な負荷曲線が得られる。これにより、第１の発生器１１０が電圧飽和点に達していない限り、電流の増加に伴ってイオン化効率が低下しないことが保証される。
【0057】
図面の図４を再度参照すると、第２の発生器１２０は、同様に、入力端子２０４を介して交流主電力を受電し、インタフェース２０６を介して出力される第２の信号を生成するように配置されている。第２の信号は、ケーブル２０８およびコネクタ１１２を介して、ハンドピース１３０、したがってツールピース１３２に伝達される。ケーブル２０８は、リレーＲ２が配置されたライン２０８ａと、リレーＲ３が配置されたケーブル２０８ｂとを備える。ケーブル２０８では、患者回路と環境との間の静電容量を低減し、また第２の発生器出力部の電極間の静電容量を低減するために、長さが最小化されている。これにより、ＲＦ漏れ電流が減少し（したがって、オペレータまたは患者の火傷のリスクが低下し）、患者への感電の危険性である低周波（配電線）漏れ電流のリスクが減少する傾向がある。一部のシステムでは、治療ケーブルを長くすることで増加するＲＦ変位電流／容量電流は、手術効果電流と比較して有意であり（外科用プラズマは多くの場合、高インピーダンスである）、この結果、意図した治療波形は減衰する。
【0058】
システム回路は、リレーＲ２の両側に結合され、帰路または接地経路２１４まで延びる第１および第２の電気経路２１０、２１２をさらに備える。経路２１４は、ハウジング１１１上の端子２１１まで延びている。第２の発生器１２０の第２の極または戻りは、ケーブル２０８’を介してこの経路２１４に電気的に結合される。ケーブル２０８’は、端子２１１と電気的に結合するために、その遠位端に配置されたコネクタ２０９を備える。第１の経路２１０は、リレーＲ２の高電圧側で電気的に結合され、そこに配置された直列接続されたブリード抵抗器２１６（１ＭΩ～３００ＭΩ、好ましくは５０ＭΩ～２００ＭΩの範囲の抵抗値を有する）を備える。ブリード抵抗器は、第１の信号の印加から生じる残留電荷の消散または放電を促進するように機能する。ブリード抵抗器２１６の抵抗は、第１の信号が好ましくは１０μＡに制限されるので、第２の発生器１２０の出力部に現れる第１の信号の残留部分を適切に減衰するように選択される。ブリード抵抗器２１６は、第２の信号に与えられる負荷に対して些細な追加であり、したがって、第２の信号に実質的に影響を与えない。第２の経路２１２は、リレーＲ２の低電圧側で電気的に結合され、直列接続されたリレーＲ６と放電抵抗器２１８を備える。
【0059】
回路は、ボタン１８１などを介して外科医によって手動で作動されるツール１３０内に配置されたリレーＲ５（これは、ツール１３０内にあるが、切替え装置１６０の一部をも形成する）をさらに備える。リレーＲ５は、外科医の要求を伝えるためにケーブル１４０内でコントローラ１５０まで延びる電気経路１４０ｂに配置されている。経路１４０ｂは、ＤＣ電流がコントローラ１５０に流れるのを防止するためのコンデンサ２２０などの電気絶縁要素をさらに備える。
【0060】
図４を参照すると、回路は、ライン１４０ａに電気的に結合され、ハウジング１１１に配置されたポート２２４まで延びる別個の電気経路２２２をさらに備える。経路２２２は、スモークの除去のために、さらなる電極（図示せず）を第１の発生器１１０に電気的に結合する必要がある場合、ポート２２４に第１の信号を通信するためにコントローラ１５０によって操作可能な直列接続されたリレーＲ４をさらに備える。
【0061】
初期化プロセス中、切替え装置１６０のリレーＲ１およびＲ６は閉じられ、切替え装置１６０の他の全てのリレー（Ｒ２～Ｒ５）は開いているため、第１の発生器１１０の出力部における残留電荷は、１０ｍｓ～１００ｍｓの間、放電抵抗器２１８を介して急速に放電または消散することができる。この初期化の後、リレーＲ１およびＲ６が開かれ、リレーＲ２が閉じられて、第２の発生器１２０を外科手術実施のために待機状態に置く。この待機期間中、ブリード抵抗器２１６に電流漏れが選択的に発生するため、他のリレーＲ１、Ｒ３～Ｒ６の電流漏れが最小限に抑えられる。
【0062】
外科医がボタン１８１を作動させてツールピース１３２への第２の信号の印加を要求すると、リレーＲ５が閉じられ、これによりコントローラ１５０に対してリレーＲ３を（外科医がボタン１８１を押す時間の長さによって決定される第２の時間間隔の間）閉じるように命令する。この第２の時間間隔中に、外科医はツール１３０を操作して外科手術を実行することができる。ボタン１８１を解除すると、リレーＲ５が開き、その結果、リレーＲ３が開いて、第２の信号がツールピース１３２に伝わるのが停止される。続いて、リレーＲ２が開かれ、第２の発生器１２０がツール１３０から切り離される。第３の時間間隔の後、コントローラ１５０によりリレーＲ１が閉じられて、（第１の時間間隔の間）スモークを除去するためにツールピースに第１の信号が印加される。ツールピース１３２への第１の信号の印加により、ツールピース１３２の遠位端および他の任意のイオン生成中心から電子が発生し、電子は懸濁粒子に付着し、それにより粒子をイオン化する。ＤＣ信号によってツールピース１３２と患者との間に生成された電界は、続いてイオン化粒子を患者に引き付け、したがって外科手術部位から離して、外科医の視界が改善される。
【0063】
第１の時間間隔の後、本システムは再初期化するように構成される。このプロセス中、リレーＲ６はリレーＲ１とともに閉じられ、他の全てのリレーは開いているため、第１の発生器１１０の出力部における残留電荷は、１０ｍｓ～１００ｍｓの期間、放電抵抗器２１８で急速に放電または消散することができる。
【0064】
バイポーラ外科手術の場合、または第２の信号が超音波信号を含む状況では、ブリード抵抗器２１６が第２の発生器１２０の出力部の電極間に配置されており、さらなる代替実施形態では、このような抵抗器は第２の発生器出力部の各電極と患者帰還パッド１４２または保護接地電位との間に配置されることになる。このさらなる実施形態では、保護接地に接続されたさらなる抵抗器は、患者に結合された電気部品を備えた患者回路の浮動状態を損なわないように、少なくとも５０ＭΩの値を有するであろう。
【0065】
第１の信号の印加による残留電荷が除去されると、続いてリレーＲ１とＲ６が開かれ、リレーＲ２が閉じられて第２の発生器１２０が再び待機状態になり、外科医からの第２の信号をさらに要求できるようになる。
【0066】
上記から、本アセンブリ１００および本システム２００は、外科医がツールピース１３２で患者の組織を切断し、同じツールピース１３２で切断手術から生成された粒子を除去することも可能にすることは明らかである。したがって、本アセンブリ１００および本システム２００は、外科手術による外傷を低減し、使いやすさを改善する、よりコンパクトで機能的な外科手術用ツールを提供する。
【図1-1】
【図1-2】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】