JP4731166B2 - 電気外科用発生器および誤動作検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、一般に、電気外科に関する。更に特定すれば、本発明は、新規で一層優れた電気外科用発生器(electrosurgical generator)、および当該発生器に接続されている１つ以上の電気外科器具への高電力電気外科用エネルギの送出または配電において誤動作または異常を検出する機能を有し、これによって、患者または外科手術要員への意図しない電気外科用エネルギの印加に至る可能性がある誤動作および異常状態を指示し、防止する方法に関する。

電気外科は、組織を切除したり、組織からの血液または流体流を凝固または停止させたり、あるいは組織を同時に切除し凝固させる目的で、外科手術を受けている患者の組織に、比較的高い電圧の無線周波数（ＲＦ）電力を印加することを伴う。高電圧ＲＦ電力は、電気外科用発生器によって発電し、発生器からの電気エネルギは、外科手術処置の間外科医が操作する器具またはハンドピースから組織に印加される。

単極電気外科手術(monopolar electrosurgery)では、ハンドピースは、単一の能動電極を含む。能動電極を組織に被着し、電気エネルギは、発生器からハンドピースの導体を通過して、ハンドピースの能動電極から患者の組織に伝わり、ここで切除、凝固、または同時切除および凝固の実施が能動電極と組織の界面において行われる。電流は、患者内に配電され、患者から、患者に接続されている帰還電極によって、手術現場から離れた位置において収集され、帰還電極に接続されている電導体によって電気外科用発生器に戻される。

双極電気外科手術(bipolar electrosurgery)では、ハンドピースは全体的に鉗子の形状をなす。能動電極および帰還電極が、鉗子の両アームの対向する端部に取り付けられている。組織が能動および帰還電極間で把持され、電気外科用エネルギが組織を通して能動電極および帰還電極間で直接伝達される。双極電気外科手術は、一般に、切断された血管を圧迫し、電気外科用エネルギを印加して切断された血管の端部を封止することによるというような、組織の凝固のために用いられる。

外科医は、外科手術処置の間、代わる代わる異なる単極および双極ハンドピースを用いることが頻繁にある。例えば、外科医は、切除のために比較的直線的な能動電極を有する単極ハンドピース、漏出組織の広い表面を凝固するための、異なる形状の能動電極を有する他の単極ハンドピース、および切断された血管からの血流を凝固させるための双極鉗子を用いる場合がある。いくらか複雑な外科手術処置では、二人以上の外科医が、同一の患者に対して同時に、しかし異なる外科手術部位において処置を行う場合もある。例えば、心臓バイパス手術では、一人の外科医が胸腔において作業し、一方他の外科医は脚部から血管組織を採取することもあり得る。この状況では、各外科医は、他方の外科医が用いるのとは別個の１つまたは複数のハンドピースを用いるのが通例である。

これらの状況全てにおいて、多数のハンドピースが単一の電気外科用発生器に接続されているのが通例である。外科医は、選択したハンドピースに送出するエネルギを制御する。その際、ハンドピース上のフィンガ・スイッチを押下するか、または特定のハンドピースと関連するフット・スイッチを上から踏み下げる。フィンガ・スイッチの押下またはフット・スイッチの踏み込みにより、活性化信号を電気外科用発生器に送出する。電気外科用発生器は、活性化信号に応答して、活性化信号と関連があるハンドピースに電気外科用エネルギを送出する。殆どの電気外科用発生器は、１つよりも多い接続ハンドピースに単極電気外科用エネルギを送出する機能を備えているので、高電力電気外科用エネルギを所望のハンドピースのみに誘導するために、リレーが用いられている。リレーを用いるのは、電気外科用エネルギが、例えば、１０，０００ボルトまでの高電圧となる可能性があり、この目的のために非機械式電気スイッチを用いるのが非常に困難または不可能となるからである。

開および閉を多数回繰り返した後には、電気外科用発生器の出力リレーは、繰り返し使用が行われる他のあらゆる機械式デバイスと同様、磨耗していく。時として、磨耗した出力リレーまたは不良の出力リレーが、閉になるように命令されたときに閉にならないことがある。このような状況では、電気外科用エネルギはハンドピースに送出されず、外科医は直ちに電気外科用発生器の誤動作に気が付く。ときとして、磨耗した出力リレーは閉位置に固着する。単一のハンドピースのみが電気外科用発生器に接続されているときには、閉位置に出力リレーが固着していても、特に問題とはならないが、多数のハンドピースが同じ発生器に接続されている場合は別である。

双極エネルギに対する活性化要求は、電気外科用発生器にとっては、双極鉗子に直接電気外科用エネルギを送出するために必要な電気構成部品を接続するというように解釈される。

閉位置に固着している出力リレーがあると、それと関連するハンドピースが活性化要求によって選択されていなくても、電気外科用エネルギをその特定のハンドピースに送出する可能性がある。意図しないハンドピースに電気外科用エネルギを送出すると、患者および外科手術要員に怪我を負わすことになる可能性がある。状況によっては、外科医は、ハンドピースを用いないときに、そのハンドピースを患者の上に置くこともある。これは、単に、電気外科用エネルギの印加が処置に必要になったときに、ハンドピースを手にするのに便利であるからである。他の場合には、外科医はハンドピースを外科手術支援要員に渡し、外科医がハンドピースを必要とするまでこの外科手術支援要員がそれを保持している場合もあり、あるいは、電気外科用エネルギがハンドピースから送出されない限りは安全な方法で、外科医がハンドピースを保持または使用する場合もある。これらの場合の全てにおいて、ハンドピースの能動電極が、固着した出力リレーによって付勢されると、意図しない火傷、怪我、または電気的衝撃が患者、外科医、または外科手術要員を襲う可能性がある。更に、発生器を通じた短絡が形成される可能性があり、発生器が使用不能となり、残りの処置のための使用が妨げられる。これらの状況の下では、代わりの電気外科用発生器を探し出し、手術室に持ち込むまで、処置を中断させなければならない。双極電気外科用エネルギは、通例、異なる出力電気構成部品を介して、単極電気エネルギが送出されるときに、電気外科用発生器の出力回路に接続されている構成部品から送出される。双極電気外科用エネルギを別個に送出するため、双極電気外科用エネルギを双極ハンドピースに接続するために、出力リレーを用いる場合も、用いない場合もある。双極活性化要求を誤って解釈すると、双極電気外科用電力を誤って双極ハンドピースに送出する虞れがある。

本発明の改良によれば、活性化要求に応答して、電気外科用発生器の出力リレーおよび双極出力送出回路の動作状態及びステータスを検出する。活性化要求によって生ずる予測状態に対する電気外科用エネルギの送出を評価することによって、双極エネルギを送出する出力リレーまたは電気構成部品における誤動作または異常状態を検出する。このような状態下において誤動作を検出し、電気外科用電力の送出を防止することにより、意図しない患者、外科医、または外科手術要員に対する怪我、火傷、または電気的衝撃の危険性を回避または最小限にくい止める。電気外科用発生器内部で間欠的に誤動作する出力リレーまたはその他の内部誤動作を解消または識別する際に補佐する機会も、本発明によって得られる。

本発明は、電気外科用発生器からの出力電気外科電力の送出状態を判定する方法に関する。電気外科用電力は、出力電力の活性化要求に応答して送出される。活性化要求に基づいて、電気外科用電力の送出のための送出経路を選択する。選択した送出経路以外のいずれかの送出経路を送出した出力電力が流れているか否か判定を行う。送出した電気外科用出力電力が、選択した送出経路以外の送出経路を流れていると判定したときに、電気外科用電力の送出を終了させる。好ましくは、送出した電気外科用出力電力が、選択した送出経路を流れているか否かについても判定を行い、出力電力が、選択した送出経路以外の送出経路を流れていると判定したときに、電気外科用電力の送出を終了させる。好ましくは、送出経路は、複数の異なる送出経路から選択した１つとする。

本発明の別の形態は、活性化要求に応答して電気外科用電力を送出し、複数の送出経路から選択した１つを通じた電気外科用電力の送出を命令し、複数の送出経路の各々において、電気外科用電力の流れを検知し、電気外科用電力が流れている送出経路が、選択した１つの送出経路と相関を有するか否か、そして電気外科用電力が流れていない各送出経路が、電気外科用電力送出を命令されていない送出経路と相関を有するか否か判定を行い、電気外科用電力が選択した送出経路を流れていない場合、または電気外科用電力が選択した１つの送出経路以外のいずれかの送出経路を流れている場合、電気外科用電力の送出を中止する。

また、本発明は、電気外科用発生器の改良にも関する。電気外科用発生器は、イネーブル信号に応答して、出力電力を発生するように動作する電気外科用電力生成回路と、電力生成回路に接続され、電気外科用発生器から出力電力を送出する送出経路と、送出経路内に接続されている選択的制御可能電力流スイッチであって、当該電力流スイッチへの電力コマンド信号のアサートに応答して送出経路を通じて出力電力を導通させ、更に電力コマンド信号のディアサートに応答して送出経路を通じた出力電力の導通を禁止する、スイッチと、電気外科用発生器に対する活性化信号を受け取り、この活性化信号に応答して、イネーブル信号を電力生成回路に供給し、電力流スイッチへのコマンド信号をアサートするように動作するコントローラと、送出経路を通過する電気外科用電力の流れを検知し、送出経路を流れる出力電力の存在を検出したときに検知信号をアサートし、送出経路を流れる出力電力の不在を検知したときに検知信号をディアサートするように接続されているセンサと、コマンド信号および検知信号を受け取り、コマンドおよび検知信号の同時アサートまたはコマンドおよび検知信号の同時ディアサートの一方における不一致に応答する検出回路とを備えている。検出回路は、不一致の検出時に、電気外科用電力生成回路へのイネーブル信号の供給を中止する。

本開示およびその範囲、ならびに先に注記した改良を達成する方法についての更に一層完全な理解は、以下で簡単に説明する添付図面、および添付した特許請求の範囲と関連付けた、現在における好適な実施形態に関する以下の詳細な説明を参照することによって得ることができる。

図１に示す電気外科用発生器２０は、フロント・パネル２２を含み、指切換型単極ハンドピース２４、双極ハンドピースまたは鉗子２６、足切換型単極ハンドピース２８、および帰還電極３０を含む、種々の従来からの電気外科用器具およびアクセサリをここに接続する。また、フロント・パネル２２は、種々の接触入力スイッチ・デバイス３２、ディスプレイ３４、およびインディケータ３６も含み、これらは、様々な典型的な事項の中でも特に、電気外科手術の切除、凝固、または同時切除および凝固モード、ならびに選択した手術モードにおいて送出すべき電気外科用電力量を設定することによって、電気外科用発生器の動作を制御するために用いられる。フロント・パネル２２は、入力／出力作業を行うことに関して、電気外科用発生器２０のユーザ・インターフェースとして機能する。典型的なフット・スイッチ３８も、電気外科用発生器２０の背後、即ち、背面ハウジング・パネル（図１では見えない）に接続されている。

フロント・パネル２２は、種々の電気コネクタ・プラグ受容レセプタクル４０、４２、４４および４６を備え(locate)、位置付けており(position)、これらによって足切換型単極ハンドピース２４、双極鉗子２６、足切換型単極ハンドピース２８、および帰還電極３０をそれぞれ電気的に接続する。また、フロント・パネル２２は、他の電気コネクタ・プラグ受容レセプタクル４８も含み、これによって、図示する１つのハンドピース２４に類似した追加の指切換型単極ハンドピース（図示せず）を接続する。指切換型単極ハンドピース２４、双極鉗子２６、足切換型単極ハンドピース２８、および帰還電極３０は、各々、電気コネクタ・プラグ５０、５２、５４および５６を含み、指切換型単極ハンドピース２４、双極鉗子２６、足切換型単極ハンドピース２８、および帰還電極３０を電気外科発生器２０にそれぞれ接続するときに、これらをプラグ受容レセプタクル４０、４２、４４および４６に挿入する。コネクタ・プラグ５０、５２、５４および５６は、導体５８、６０、６２および６４によって、指切換型単極ハンドピース２４、双極鉗子２６、足切換型単極ハンドピース２８、および帰還電極３０にそれぞれ電気的に接続されている。

典型的な指切換型単極ハンドピース２４は、指活性化スイッチ６６を含み、外科医がこれを押下すると、電気外科発生器２０が活性化して、プラグ受容レセプタクル４０（または４８）からコネクタ・プラグ５０に、導体５８を通じてハンドピース２４に、そしてハンドピース３５の遠端に接続されている能動電極６８から電気外科電力を送出する。コネクタ・プラグ５０の１つのプロング７０は、高電圧ＲＦ電気外科電力を、導体５８の１つを通じて、能動電極６８に導通させる。コネクタ・プラグ５０の他の２つのプロング７２および７４は、活性化信号を活性化スイッチ６６から導体５８を通じて電気外科発生器２０に導通させる。プロング７２は、活性化信号をフィンガ・スイッチ６６から導通させ、凝固モード電力を能動電極６８に送出しようとしていることを示し、プロング７４は、活性化信号をフィンガ・スイッチ６６から導通させ、切除モード電力を能動電極６８に送出しようとしていることを示す。

足切換型単極ハンドピース２８は、足切換型単極ハンドピース２８が電気外科発生器２０を活性化するためのフィンガ・スイッチ６６を含んでいないことを除いて、指切換型単極ハンドピース２４と同様である。代わりに、足切換単極ハンドピース２８は、電気外科発生器２０を活性化するためには、フット・スイッチ３８の使用を必要とする。フット・スイッチ３８はペダル７６を含み、これを外科医の足で押下すると、応答してフット・スイッチ３８は活性化信号を導体７７を通じてフット・スイッチ・コネクタ・プラグ７９のプロング７８に送出する。フット・スイッチ３８からの活性化信号に応答して、電気外科発生器２０が活性化し、足切換型単極ハンドピース２８の電気コネクタ・プラグ５４を接続してあるプラグ受容レセプタクル４４を通じて、電気外科電力を送出する。

帰還電極３０を患者の皮膚の、外科手術部位から離れた場所に接続することによって、能動電極６８から患者を通過する単極電流の電気回路を確立する。電流が患者の身体から収集され、導体６４を伝わり、プラグ受容レセプタクル４６が挿入されているコネクタ・プラグ５６を介して、電気外科発生器に戻される。帰還電極３０を接続するプラグ受容レセプタクル４６は、１対のオス・プロング８０を含む。オス・プロング８０は、コネクタ・プラグ５６のメス・ソケット（図示せず）内に達する。

双極鉗子２６を用いて行われる双極電気外科処置用電気エネルギは、プラグ受容レセプタクル４２から送出され、コネクタ・プラグ５２のプロング８２および８４を介して伝えられる。電気外科エネルギは、プラグ受容レセプタクル４２からコネクタ・プラグ５２のプロング８２および８４に伝えられ、導体６０を通じて、鉗子２６のアーム９０および９２の遠端に接続されている電極８６および８８に向けて送出される。電極の一方８６または８８は、アーム９０および９２を搾ることによって２つの電極８６および８８間に閉じこめられる組織内に電流を伝達し、他の電極８６または８８は、組織からの電流を収集して戻す。双極電気外科処置では、電気外科用電流は電極８６および８８間を直接流れるので、帰還電極３０の使用は不要となる。電気外科発生器は、通例、フット・スイッチ３８のペダル７６を押下することによって、双極電気外科エネルギを鉗子２６に送出するために活性化される。これは、足切替型単極ハンドピース２８を活性化することについて説明した場合と同様である。ある種の双極鉗子２６は、アーム９０および９２同士を搾るときに活性化信号を発生するスイッチを含む。

本発明は、活性化信号を、レセプタクル４０、４２、４４および４８への電流の流れを示す信号と相関付ける。この相関付けによって、電気外科エネルギの配電において誤動作が発生したか否かについて判定を行う。このような誤動作は、活性化要求を行っていないハンドピースに電気外科用電流を配電する、固着閉出力リレーから発生する可能性がある。このような誤動作は、電気外科用電流が、活性化要求を行ったハンドピースに電流が流れるのを妨げる固着開出力リレーから発生する可能性もある。他の種類の誤動作も、単極レセプタクル４０、４４または４８に電気外科用電流を送出すべきときに、電気外科用電流を双極レセプタクル４２に配電させることから、あるいはその逆の現象から発生する可能性がある。更に、これらの誤動作が組み合わさって検出される可能性もある。

電気外科発生器からの電気外科用エネルギの配電における誤動作の検出に応答して、以後の電力送出を終了させる。一般に、本発明の改良によって、電気外科発生器の出力電力送出特性を監視し制御して、患者や外科手術要因への怪我の危険性を防止または低減することができる。また、本発明は、保守動作において誤動作を素早く補正する目的で、これらを特定するにも有用である。

出力電力配電誤動作を検出するために、電気外科発生器２０が送出する単極および双極電気外科用エネルギを、単極ハンドピース２４および２８ならびに双極鉗子２６に図２に示す出力電力配電回路９１を介して分配する。単極電気外科用エネルギは、単極能動導体９３および単極帰還導体９４に印加される。帰還導体９４は、帰還電極３０のプラグ・コネクタ３０が接続されているレセプタクル４６に接続されている。したがって、導体９４は、帰還電極からの戻り電流を電気外科発生器に帰還させる。

能動単極電流を導体９３に供給する。導体９３上の電流は、究極的には、単極ハンドピース２４または２８（図１）の一方の能動電極６８に流れる。能動単極電気外科用電流は、閉になった高電圧出力リレー９６および９８を介して、単極ハンドピース２４または２８に伝えられる。出力アレイ９６および９８は、適正な動作状態の下では、一度に一方のみが閉になる。各高電圧出力リレー９６または９８は、リレー閉電圧１００および１０２をリレー９６および９８にそれぞれ印加することによって閉になる。リレー閉信号１００または１０２の印加時に、リレー９６または９８の従来のコイル１０４または１０６が付勢され、スイッチ１０８または１１０をそれぞれ閉にする。リレー閉信号１００または１０２を印加しないと、スイッチ１０８または１１０は開いているはずであり、したがって、リレー９６または９８が適正に動作していれば、非導通となる。閉になっているリレー９６および９８を介して伝えられる電気外科用電流は、導体１１２および１１４に印加される。導体１１２および１１４は、レセプタクル４０および４４（図１）に接続されている。単極レセプタクル４８（図１）への接続は、レセプタクル４０に関して示したものと同様であり、したがって図２には重複させない。電気外科用電流は、格導体１１２および１１４から、レセプタクル４０または４４に接続されている単極ハンドピース２４または２８のプラグ・コネクタ５０または５４に流れる。導体１１２および１１４からの電気外科用電流は、究極的に、単極ハンドピース（図１）の能動電極６８に伝えられる。

電流センサ１１６および１１８が、それぞれ、導体９３とリレー９６および９８との間に接続されている。電流センサ１１６および１１８は、電流検知信号１２０および１２２を供給し、それぞれ、リレー９６および９８が閉になっているときに電流の存在を示す。電流検知信号１２０および１２２は、リレー閉信号１００および１０２に相関付けられている。リレー閉信号１００および１０２、またはリレー閉信号１００および１０２となっているはずの活性化信号を、電流検知信号１２０および１２２と比較することによって、出力リレー９６または９８が適正に閉になっているか否か、そして閉になっているはずがない他方の出力リレー９６または９８が誤って閉になっているか否かについて判定を行う。このような誤動作状態のいずれかを認識すると、電気外科用出力電力を終了させる。

双極電気外科用電力の送出に関して、関連出力電力配電検出機能がある。双極エネルギの送出の場合、電流センサ１２４および１２６は、導体１２８を流れる双極電流を検知するために接続されている。ある種の電気外科発生器では、双極電気外科用電流経路には出力リレーがない。何故なら、これらの種類の電気外科発生器には、双極電気外科用電力の送出のためのレセプタクル４２（図１）が１つしかないからであり、更に双極電気外科用出力電力は、単極電気外科用出力電力を発生するために用いられる電気回路構成部品とは異なる電気回路構成部品によって発生するからである。電流センサ１２４および１２６は、導体１２８における電流の検出に応答して、電流検知信号１３２および１３４を供給する。双極活性化要求信号を電流検知信号１３２および１３４と比較することによって、双極電流の送出が適正かまたは不適正かについて判定を行う。電流が一方のセンサ１２４または１２６によって検出され、他方には検出されない場合、誤動作が示されることになる。

更に、双極電流検知信号１３２および１３４の有無を、単極電流検知信号１２０および１２２の有無と比較することにより、そして電流検知信号１２０、１２２、１３２および１３４の全てを、電気外科発生器への活性化要求信号、ならびに活性化要求信号に応答して発生するリレー活性化信号１１２および１１４と比較することによって、電気外科発生器の電気外科用出力電力の配電が適正か否かについて判定を行う。

電流センサ１１６、１１８、１２４および１２６の各々は、図３に示す形態をなすことが好ましい。変圧器１３６は、電気外科発生器から配電する電気外科用電流を導通する一次巻き線１３８を有する。一次巻き線１３８を通過する電流は交流（ＡＣ）である。何故なら、電気外科用電流は無線周波数（ＲＦ）として印加されるからである。ＡＣ信号は、変圧器１３６の二次巻き線１４０に誘導的に結合され、そのＡＣ信号はダイオード１４２および１４４によって整流される。抵抗器１４６が整流ＡＣ信号に値を確定し、この信号を電流検知信号１２０、１２２、１３２、または１３４として供給する。

発生器の出力電力配電誤動作を検出し、これに応答するために、電気外科発生器２０（図１）は、好ましくは図４に示すように編成されている電気構成部品１５０を含む。双極電気外科電力は、導体１２８および１３０上で双極レセプタクル４２に供給される。能動単極電気外科用電流は、導体１１２上で単極レセプタクル４０に供給される。他の単極レセプタクル４４および４８（図１）は図４には示されていないが、これらは単極レセプタクル４０と同様に接続されている。帰還単極電気外科用電流は、帰還電極レセプタクル４６によって受け取られ、導体９４上の電気構成部品１５０に供給される。電気外科発生器は、単極ハンドピース２４（図１）のフィンガ・スイッチ６６またはフット・スイッチ３８（図１）によって供給される活性化信号１５２によって活性化されると、電気外科用出力電力を送出する。

発生器構成部品１５０は、システム・プロセッサ１５４、制御プロセッサ１５６、および監視プロセッサ１５８を含む。システム・プロセッサ１５４は、発生器構成部品１５０の機能性全体を総合的に制御する。システム・プロセッサ１５４は、他のプロセッサ１５６および１５８にダウンロードして、制御および監視プロセッサ１５６および１５８の機能性を確立するプログラム命令を収容する不揮発性メモリ（図示せず）を含む。プロセッサ１５４、１５６および１５８は、システム・バス１６０を通じて互いに通信し合う。一般に、システム・プロセッサ１５４は、高レベルで電気外科発生器２０全体を監督し、制御する。

制御プロセッサ１５６の主要な機能性は、送出する電力を確立し調整することである。制御プロセッサ１５６は、高電圧電源１６２、ＲＦ増幅器１６４、およびＲＦ出力部１６６に接続されている。高電圧電源１６２は、従来の主電力線１６８によって供給される従来の交流（ＡＣ）電力を整流することによってＤＣ動作電圧を発生し、このＤＣ動作電圧を１７０においてＲＦ増幅器１６４に送出する。ＲＦ増幅器１６４は、ＤＣ動作電圧１７０を、外科医が選択した電気外科手術の電力量およびモードに適したエネルギ内容およびデューティ・サイクルを有する単極駆動信号１７２および双極駆動信号１７４に変換する。ＲＦ出力部１６６は、単極および双極駆動信号１７２および１７４を電気外科発生器に選択した単極および双極動作モードに適したＲＦ電圧および電流波形に変換し、これらの波形を、電気外科発生器からの出力電圧として、４２において能動電極に供給する。また、ＲＦ出力部１６６は、図２および図３に示す電力配電回路９１も含む。

監視プロセッサ１５８の基本的機能は、高電圧電源１６２およびＲＦ出力部１６６の機能性を監視すること、ならびにシステム・プロセッサ１５４および制御プロセッサ１５６の機能を監視することである。監視プロセッサ１５８が出力電気外科エネルギにおける不一致、あるいは出力電気外科エネルギの配電における不一致、あるいはシステム・プロセッサ１５４または制御プロセッサ１５６の予測機能性における不一致を検出した場合、故障または障害モードを指示する。このような状況の下では、監視プロセッサ１５８は、発生器構成部品１５０から単極レセプタクル４０および双極レセプタクル４２への出力電気外科エネルギの送出を終了させる。

プロセッサ１５４、１５６および１５８は、従来のマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、またはディジタル信号プロセッサであり、これらは全て、本質的に汎用コンピュータであり、電気外科発生器の電気構成部品１５０の特定的な機能を実行するためにプログラムされている。

また、発生器構成部品１５０は、ユーザ入力装置３２も含み、これによってユーザは電気外科手術（切除、凝固、または双方の混合）のモード、および所望量の出力電力を選択することができる。また、発生器構成部品１５０は、情報出力ディスプレイ３４およびインディケータ３６も含む。活性化信号１５２は、フィンガ・スイッチ６６およびフット・スイッチ２８から活性化ポート１７６に印加される。システム・プロセッサ１５４は、活性化ポート１７６から活性化信号１５２を読み取り、出力電力の送出を制御する。構成部品３２、３４、３６、３８および１７６は、従来の入出力（Ｉ／Ｏ）周辺バス１７８によって、システム・プロセッサ１５に接続され、これと通信する。入出力周辺バス１７８は、システム・バス１６０とは別個である。

活性化信号１５２に応答して、システム・プロセッサ１５４は、制御プロセッサ１５６に、高電圧電源１６２、ＲＦ増幅器１６４、およびＲＦ出力部１６６を制御して、適切な電力レベルおよび波形特性の電気外科出力パワーを供給するように通報する。制御プロセッサ１５６は、しかるべく応答する。加えて、システム・プロセッサ１５４は、単極電気外科電力を送出すべき場合には、ＲＦ出力部１６６に含まれる電力配電回路９１（図２）にリレー閉信号１００および１０２を供給する。システム・プロセッサ１５４は、活性化信号１５２に関連する単極ハンドピースまたは器具に出力電力を送出するのに適したリレー閉信号１００または１０２のみを供給する。また、システム・プロセッサ１５４は、リレー閉信号１００または１０２を監視プロセッサ１５８に供給する。勿論、活性化信号１５２が、双極電気外科エネルギを供給すべきことを示す場合、システム・プロセッサ１５４は、図４に示すように、双極応答信号１８４をＲＦ出力部１６６および監視プロセッサ１５８に供給する。また、システム・プロセッサ１５４は、ＲＦ出力部１６６に、識別したリレー閉信号１００および１０２または双極応答信号を供給する。そのいずれもが電力送出コマンド信号を構成する。

電流センサ１１６、１１８、１２４および１２６は、電流検知信号１２０、１２２、１３２および１３４を、ＲＦ出力部１６６の電力配電回路９１（図２）から監視プロセッサ１５８に送出する。信号１２０、１２２、１３２および１３４は、図４では、まとめて１８６で示されている。一括電流センサ信号１８６およびリレー閉信号１００または１０２ならびに双極応答信号は、その後、監視プロセッサ１５８が適正な出力電力配電を判定し、出力電力配電におけるいずれの誤動作をも検出するために用いられる。

プロセッサ１５４、１５６および１５８の各々は、電気外科発生器からの電力送出の制御を実行することができる。監視プロセッサ１５８およびシステム・プロセッサ１５４は、ＡＮＤ論理ゲート２０４へのイネーブル信号２００および２０２をアサートする。制御プロセッサ１５６は、論理ゲート２０４への駆動規定信号２０６をアサートする。駆動規定信号２０６は、論理ゲート２０４を通過し、イネーブル信号２００および２０２が同時に論理ゲート２０４に入力される限り、ＲＦ増幅器４０の駆動信号２０８となる。システム・プロセッサ１５４または監視プロセッサ１５８のいずれかがそのイネーブル信号２０２または２００をそれぞれディアサートすると、論理ゲート２０４は駆動信号２０８の送出を中止し、ＲＦ増幅器１６４は単極および双極駆動信号１７２および１７４を送出するのを停止するため、発生器からの電気外科電力の送出が停止する結果となる。制御プロセッサ１５６は、駆動規定信号２０６を発生して電気外科発生器の出力電力を制御するので、制御プロセッサ１５６は単に駆動規定信号２０６をディアサートすれば、電気外科発生器に出力電力の送出を停止させることができる。このように、プロセッサ１５４、１５６または１５８のいずれもが、発生器からの電気外科電力の送出に著しい不一致がある状態の下では、電気外科発生器からの電力送出を遮断または終了させることができる。

制御プロセッサ１５６は、出力電流信号２１２および出力電圧２１４をＲＦ出力部１６６から受け取る。制御プロセッサ１５６は、電流および電圧信号２１２および２１４を乗算して電力出力を得ることによって、出力電力量を計算する。監視プロセッサ１５８は、出力電流信号２１６および出力電圧信号２１８を受け取る。出力電流および電圧信号２１６および２１８は、別個の電流および電圧センサによる出力電流および電圧信号２１２および２１４とは独立して得られる。監視プロセッサ１５８は、したがって、出力電力に関連する計算を行い、電気外科出力電力を送出する際の制御プロセッサ１５６の性能特性を判定することができる。

適正または不適正な電力配電の判断を行う際に監視プロセッサ１５８が従う基本的な手順を、図５に示すプログラム・フロー２３０で表す。プログラム・フロー２３０は、２３２においてシステム・プロセッサ１５４（図４）が活性化信号を供給していないことを示す否定判定によって、ループ状に形作られている。活性化信号がないと、電気外科発生器からの電力送出は、２３４に示されるように、禁止される。２３２における肯定判定で示すように、活性化信号がアサートされると、双極電力の送出（導体１２８および１３０を通じた、図４）に対して正しいリレー（９６または９８、図４）または正しいスイッチ（図示せず）が正しく閉にされたか否かについて、２３６において別の判定を行う。ステップ２３６における判定は、活性化リレー信号１００または１０２の送出を検知するか、信号（具体的に示さず）を検知する監視プロセッサ１５８（図４）によって行われ、その結果双極電力が導体１２８および１３０（図２）を通じて導通する。正しいリレーまたはスイッチが閉にされていないと２３６において判定された場合、異常状態が示され、プログラム・フローは２３８に進み、ここで電気外科電力の送出を禁止する。その後、２４０において、異常を宣言し、電気外科発生器のそれ以上の動作を終了させる。

一方、２３６における判定が肯定的である場合、プログラム・フローは、２４２において電力の送出をイネーブルする。したがって、電気外科エネルギは単極レセプタクル４０、４４および／または４８、あるいは双極レセプタクル４２（図４）に、前述のように送出される。次に、２４４において、電流がいずれかの非選択経路を流れているか否か判定を行う。勿論、２４４における判定が肯定的であれば、異常状態を示し、２３８において電力送出を禁止し、そして異常を示し、図２４０に示すように、電気外科発生器を遮断する。

２４４における判定が否定の場合、２４６の別の判定に進む。２４６において、電流が選択経路を流れているか否かについて判定を行う。勿論、電流が選択経路を流れていないと２４６において判定された場合、異常状態を示し、２３８において電力送出を禁止し、次いでステップ２４０において、発生器の動作中止と共に、異常指示を行う。一方、２４６における判定が肯定的な場合、電気外科発生器の適正な動作が示される。その後、プログラム・フロー２３０は２４６から２３２に戻り、２３２において活性化信号がある限り、プロセスを繰り返す。

２４４および２４６において行われる判定は、電流検知信号１２０、１２２、１３２および１３４（図２）を用い、これらの信号をリレー活性化信号１００および１０２、ならびに双極電力を導体１２８および１３０を通じて導き出すスイッチ活性化信号（図示せず）と比較することによって遂行する。電流検知信号１２０、１２２、１３２および１３４のいずれかが、電流の流れを意図していない経路における電流の流れを示す場合、異常の指示であり、いずれかの電流検知信号１２０、１２２、１３２または１３６が、選択した経路において電流の流れを示さない場合と全く同じである。

プログラム・フロー２３０は、本発明がいかにして、電気外科出力電力の送出に影響を及ぼす多数の要因をチェックし評価することができるかを示す。システム・プロセッサ１５４からの活性化信号によって、適正なリレー閉信号１００または１０２が得られたか、あるいは双極電流スイッチが閉になったか否かについて、第１の判定を２３６において行う。監視プロセッサ１５８は、システム・プロセッサ１５４から監視プロセッサ１５８にシステム・バス１６０を通じて伝達された情報に基づいて、システム・プロセッサ１５４がＲＦ出力部１６６に送出すべき適切な活性化信号は単極活性化信号または双極活性化信号のいずれであるか、独立した判定を行うことができる。この情報によって、監視プロセッサは、適切なリレー閉信号が送出されたか否か判定することが可能になる。電流検知信号１２０、１２２、１３２および１３４（図２）によって、監視プロセッサ１５８は、電流が出力リレー９６または９８、あるいは適切なリレー閉信号を受け取った双極電流経路のみを通過するのか否か比較することができる。これらの要因は、いずれの単極出力電力配電異常または誤動作を示さなければならず、このような状態の下では電気外科発生器からの電力送出を中止できなければならない。

監視プロセッサ１５８は、比較および相関付けを行うと記載したが、システム・プロセッサ１５４もこれらの同じ比較および相関付けを行うことができる。何故なら、比較および相関付けを行うために必要な情報の伝達は、２つのプロセッサ１５４および１５８間でシステム・バス１６０を通じて、または別個の導体（具体的には示されていない）を通じて容易に行えるからである。加えて、両プロセッサ１５４および１５８は、比較および相関付けを別個に行うことができ、更にそれらの独立して得た結果を比較することもできる。独立して得た結果の比較は、双方のプロセッサの適正な機能性、およびこれらの比較を行うために情報を得た電気外科発生器のその他の構成部品に関する更なるチェックおよび評価として作用する。また、制御プロセッサ１５６も比較および相関付けを行うこと、またはそれに関与することもできるが、制御プロセッサ１５６は、通常電気外科出力電力を発生し調整するプロセス機能で手一杯である。

本発明は、電気外科エネルギの送出において、しかるべき単極および双極器具への単極および双極電気外科エネルギの送出、ならびに種々の故障、異常、または誤動作の検出の改善を提供する。故障の検出により、電気外科発生器は、電気外科電力の送出を中止して、患者、外科医または外科手術要因への怪我の危険を防止し、更に電気外科発生器への損傷も防止することができる。

以上、ある程度特定して現時点における本発明の好適な実施形態およびその改良点について説明した。この説明は、好適な例として行ったに過ぎない。本発明の範囲は、これまでに明記した好適な実施形態の詳細な説明によって限定されるのではなく、特許請求の範囲に規定されていることは当然理解されよう。

図１は、本発明を組み込んだ電気外科用発生器、ならびに全て電気外科用発生器に接続することができる、典型的な指切換型単極電気外科ハンドピース、典型的な足切型単極電気外科ハンドピース、典型的な双極電気外科ハンドピース、典型的なフット・スイッチ、および典型的な帰還電極の斜視図である。 図２は、図１に示す電気外科用出力電力を単極電気外科ハンドピース、双極電気外科ハンドピース、および帰還電極に導通させる、図１に示す電気外科用発生器の電気外科用電力配電回路のブロックおよび模式図である。 図３は、図２に示す電流センサの簡略回路図である。 図４は、図１に示した電気外科用発生器の一般的な電気構成部品のブロック図であり、図２に示した電力配電回路がその一部となっている。 図５は、電気外科用電力送出において異常または誤動作を検出するために、図４に示した電気外科用発生器の電気構成部品が行う機能のフローチャートである。

Claims (20)

1. 活性化信号に応答して電気外科用出力電力を送出する電気外科用発生器であって、
   イネーブル信号に応答して、前記出力電力を生成するように動作する電気外科用電力生成回路と、
   前記電力生成回路に接続され、前記電気外科用発生器から前記出力電力を送出する送出経路と、
   前記送出経路内に接続されている選択的制御可能の電力流スイッチであって、該電力流スイッチへの電力コマンド信号のアサートに応答して前記送出経路を通じて前記電力生成回路からの前記出力電力を導通させ、前記電力コマンド信号のディアサートに応答して前記送出経路を通じた前記電力生成回路からの前記出力電力の導通を禁止する、選択的制御可能の電力流スイッチと、
   前記活性化信号を受け取り、該活性化信号に応答して、前記イネーブル信号を前記電力生成回路に供給し、前記電力流スイッチへの前記電力コマンド信号をアサートするように動作するコントローラであって、更に、前記活性化信号の不在に応答して、前記電力生成回路への前記イネーブル信号を取り消し、前記電力流スイッチへの前記電力コマンド信号をディアサートするように動作する、コントローラと、
   前記送出経路内に接続され、前記送出経路を通過する前記電力生成回路からの前記出力電力の流れを検知し、前記送出経路を流れる前記出力電力の存在を検出したときに検知信号をアサートし、前記送出経路を流れる前記出力電力の不在を検知したときに前記検知信号をディアサートするセンサと、
   前記電力コマンド信号および前記検知信号を受け取り、前記電力コマンド信号および前記検知信号の同時アサートにおける不一致および前記電力コマンド信号および前記検知信号の同時ディアサートにおける不一致に応答する検出回路であって、該不一致のうちの１つの検出時に、前記電力生成回路への前記イネーブル信号の供給を終了させる、検出回路と、
   を備えた、電気外科用発生器。
2. 請求項１記載の電気外科用発生器であって、更に、
   複数の電力送出経路であって、各々、１つの電力流スイッチと１つのセンサとを含む、複数の電力送出経路を含み、前記電力流スイッチへの前記電力コマンド信号のアサートは、該電力流スイッチが接続された前記送出経路に対し前記電力生成回路を選択的に接続し、
   前記検出回路は、各送出経路からの前記電力コマンド信号と前記検知信号とを受け取り、前記送出経路の全てにおける前記電力コマンド信号および前記検知信号のアサートおよびディアサートの前記不一致に応答して、前記電力生成回路への前記イネーブル信号を終了させる、電気外科用発生器。
3. 請求項２記載の電気外科用発生器において、
   前記検出回路は、各送出回路の前記検知信号および前記電力コマンド信号に応答して、送出した前記出力電力が前記選択した送出経路以外の送出経路を流れているか否か判定し、
   前記検出回路は、前記出力電力が前記選択した送出経路以外の送出経路を流れていると判定した場合、出力電力の送出を終了させるために前記電力生成回路への前記イネーブル信号を終了させるステップと、
   を含む、電気外科用発生器。
4. 請求項３記載の電気外科用発生器において、
   前記検出回路は、前記検知信号に応答して、出力電力が前記複数の送出経路の各々を流れているか否か判定する、電気外科用発生器。
5. 請求項４記載の電気外科用発生器において、
   各送出経路における前記センサは、送出した前記出力電力によって生ずる前記送出経路における電流を検知する電流センサであり、
   前記検出回路は、各送出経路における検知した前記電流に応答して電気外科用エネルギが各送出経路を流れているか否かを判定する、
   電気外科用発生器。
6. 請求項２記載の電気外科用発生器において、
   前記検出回路は、各送出経路の前記検知信号および前記電力コマンド信号に応答して、送出した前記出力電力が前記選択した送出経路を流れているか否か判定し、
   前記検出回路は、送出した前記出力電力が前記選択した送出経路を流れていないと判定した場合、出力電力の送出を終了させるために前記電力生成回路への前記イネーブル信号を終了させる、
   電気外科用発生器。
7. 請求項６記載の電気外科用発生器において、前記複数の異なる送出経路は、単極電気外科用電力が流れる送出経路と、双極電気外科用電力が流れる送出経路とを含む、電気外科用発生器。
8. 請求項６記載の電気外科用発生器において、前記送出経路の１つは出力リレーを含み、該出力リレーは、該出力リレーが閉にされたときに前記電気外科用出力電力によって生ずる電流を導通させ、
   前記活性化信号に応答して前記出力リレーを閉にするために、前記出力リレーにリレー閉信号が印加され、
   各送出経路における前記センサは、送出した前記出力電力により生じる前記送出経路における電流を検知する電流センサであり、
   前記検出回路は、前記出力電力の送出時に前記出力リレーを含む前記送出経路を通過する電流を検知することによって、前記出力リレーが前記リレー閉信号に応答して実際に閉になったか否か判定する、
   電気外科用発生器。
9. 請求項８記載の電気外科用発生器において、
   前記検出回路は、前記リレー閉信号によって、前記出力リレーを含む前記選択した送出経路を電力が流れなかったと判定したときに、出力電力の送出を終了させるために前記電力生成回路への前記イネーブル信号を終了させる、
   電気外科用発生器。
10. 請求項９記載の電気外科用発生器において、
    前記センサは、前記出力電力の送出に応答して、前記複数の送出経路の各々を流れる電流を検知し、
    前記検出回路は、前記出力リレーを含む前記選択した送出経路以外の送出経路を電流が流れているか否か判定し、
    前記検出回路は、送出した前記出力電力が、前記出力リレーを含む前記選択した送出経路以外の送出経路を流れていると判定したとき、出力電力の送出を終了させるため前記電力生成回路への前記イネーブル信号を終了させる、
    電気外科用発生器。
11. 請求項８記載の電気外科用発生器において、前記複数の送出経路の内少なくとも２つは各々出力リレーを含み、該出力リレーは、送出経路の各々と関連する出力リレーの閉の時に前記電気外科用出力電力の送出によって生ずる電流を導通させ、
    前記検出回路は、各出力リレーに印加されるリレー閉信号の有無が電流の検知信号との相関を有するか否か判定し、
    前記検出回路は、リレー閉信号の有無が、前記送出経路を流れる電流の有無を示す電流の検知信号との相関を有さないと判定したとき、出力電力の送出を終了させるため前記電力生成回路への前記イネーブル信号を終了させる、
    電気外科用発生器。
12. 請求項２記載の電気外科用発生器において、
    前記検出回路は、出力電力が流れている前記送出経路が前記選択した１つの送出経路との相関を有するか否か判定し、
    前記検出回路は、出力電力が流れていない各送出経路が、出力電力の送出を命令されていない送出経路との相関を有するか否か判定し、
    前記検出回路は、送出された前記出力電力が前記選択された送出経路を流れていないと判定したとき、前記出力電力の送出を終了させるため前記電力生成回路への前記イネーブル信号を終了させ、
    前記検出回路は、送出された前記出力電力が、前記選択された１つの送出経路以外の送出経路を流れていると判定したとき、前記出力電力の送出を終了させるため前記電力生成回路への前記イネーブル信号を終了させる、
    電気外科用発生器。
13. 請求項１２記載の電気外科用発生器において、
    前記活性化信号に応答して、前記出力電力の送出を命令すべき前記１つの送出経路を選択するステップを含む、
    電気外科用発生器。
14. 請求項１３記載の電気外科用発生器において、
    前記電気外科用発生器は、第１および第２プロセッサを含み、
    前記第１プロセッサは、前記活性化信号に応答して、前記１つの送出経路を選択し、前記選択した１つの経路を通じた前記出力電力の送出を命令する手順を実行し、
    前記第２プロセッサは、前記選択した１つの送出経路を通じた前記出力電力の送出コマンドに応答して、および前記複数の送出経路の各々において検知した電流に応答して、前記命令された送出経路における出力電力の流れと、前記選択した１つの送出経路以外の各送出経路における出力電力の流れの不在との相関を判定する手順を実行する、
    電気外科用発生器。
15. 請求項１４記載の電気外科用発生器において、
    前記第１プロセッサと前記第２プロセッサとは動作的に互いに相互接続されており、
    前記第１プロセッサは前記コントローラを含み、
    前記第２プロセッサは前記検出回路を含む、
    電気外科用発生器。
16. 請求項１５記載の電気外科用発生器であって、更に、
    前記第１および第２プロセッサとは別個の第３プロセッサを備えており、
    前記第３プロセッサは前記第１および第２プロセッサに動作的に接続されており、
    前記第３プロセッサは、前記電気外科用電力生成回路に接続され、該電気外科用電力生成回路を制御する、
    電気外科用発生器。
17. 請求項１４記載の電気外科用発生器において、
    １つの送出経路における前記電力流スイッチは出力リレーを含み、
    前記出力リレーを含む前記電力流スイッチへの前記電力コマンド信号は、リレー閉信号を含む、
    電気外科用発生器。
18. 請求項１７記載の電気外科用発生器において、
    前記出力リレーを含む前記１つの送出経路における前記センサは、前記出力電力の送出に応答して、前記１つの第１送出経路を流れる電流を検知する電流センサを含む、
    電気外科用発生器。
19. 請求項１７記載の電気外科用発生器において、
    前記電力生成回路は、単極出力電力および双極出力電力を生成し、
    前記単極出力電力は、前記出力リレーを含む前記送出経路を通じて送出される、
    電気外科用発生器。
20. 請求項１９記載の電気外科用発生器において、
    前記双極出力電力は、前記出力リレーを含む前記送出経路とは異なる双極送出経路を通じて送出され、
    前記電気外科用電力生成回路は、出力部を含み、
    前記双極送出経路内に接続されている前記電力流スイッチは、前記出力部内に含まれる、
    電気外科用発生器。

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