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公開番号2025016647
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-04
出願番号2024191607,2020546948
出願日2024-10-31,2019-03-01
発明の名称スマートブレード及び電力パルス化
出願人エシコンエルエルシー,Ethicon LLC
代理人個人
主分類A61B 17/32 20060101AFI20250128BHJP(医学または獣医学;衛生学)
要約【課題】超音波外科用器具に送達されるエネルギーを制御する方法を提供する
【解決手段】超音波装置は、所定の共振周波数によって定義される電気機械超音波システムを含んでもよく、電気機械超音波システムは、超音波ブレードに連結された超音波トランスデューサを含む。超音波装置に送達されるエネルギーを制御する方法は、切除プロセス中に超音波トランスデューサのインピーダンスを判定すること、超音波トランスデューサのインピーダンスを分析すること、インピーダンスに基づいて超音波ブレードをプロファイルすること、ブレードのプロファイルに基づいて切除プロセス中にトランスデューサに送達される電力を調整すること、を含み得る。超音波トランスデューサに送達される電力をパルス化すること、エンドエフェクタ内に位置する組織特性の変化に基づいて超音波トランスデューサに送達される電力を調整すること、を更に含んでもよい。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
所定の共振周波数によって定義される電気機械超音波システムを有するシステムにおけるエンドエフェクタのクランプの状態を判別する方法であって、前記電気機械超音波システムが、超音波ブレードに連結された超音波トランスデューサを含み、前記方法が、
プロセッサ又は制御回路が、切除プロセス中に、前記超音波ブレードに連結された前記超音波トランスデューサのインピーダンスを判定することと、
前記プロセッサ又は前記制御回路が、前記超音波トランスデューサのインピーダンスに基づいて前記エンドエフェクタのクランプの状態を判別することと、を含み、
前記エンドエフェクタのクランプの状態を判別することが、
駆動回路によって、前記超音波トランスデューサに周期信号である駆動信号を印加させることと、
前記プロセッサ又は前記制御回路が、前記駆動信号の周波数を、前記電気機械超音波システムの共振周波数未満から共振周波数超に掃引しながら、前記超音波トランスデューサのインピーダンスを判定することと、
前記プロセッサ又は前記制御回路が、前記超音波トランスデューサのインピーダンスに基づいて、インピーダンス／アドミッタンス円変数Ｒ
ｅ
、Ｇ
ｅ
、Ｘ
ｅ
、及びＢ
ｅ
を決定することと、
前記プロセッサ又は前記制御回路が、前記インピーダンス／アドミッタンス円変数Ｒ
ｅ
、Ｇ
ｅ
、Ｘ
ｅ
、及びＢ
ｅ
を、基準インピーダンス／アドミッタンス円変数Ｒ
ｒｅｆ
、Ｇ
ｒｅｆ
、Ｘ
ｒｅｆ
、及びＢ
ｒｅｆ
と比較することと、
前記プロセッサ又は前記制御回路が、前記比較の結果に基づいて、前記エンドエフェクタのクランプの状態を判別することと、を含み、
前記インピーダンス円変数Ｒｅ及びＸｅは、それぞれ前記超音波トランスデューサの前記インピーダンスの実数成分及び虚数成分であり、前記アドミッタンス円変数Ｇｅ及びＢｅは、それぞれ前記超音波トランスデューサのアドミッタンスの実数成分及び虚数成分である、方法。
続きを表示（約 2,100 文字）【請求項２】
超音波外科用器具であって、
超音波導波管を介して超音波ブレードに連結された超音波トランスデューサを含む電気機械超音波システムと、
前記超音波トランスデューサに電力を供給するように構成された発生器と、を備え、前記発生器が、
切除プロセス中に、駆動回路によって、前記超音波トランスデューサに周期信号である駆動信号を印加させることと、
前記駆動信号の周波数を電気機械超音波システムの共振周波数未満から共振周波数超に掃引しながら、前記超音波トランスデューサのインピーダンスを判定することと、
前記超音波トランスデューサのインピーダンスに基づいて、インピーダンス／アドミッタンス円変数Ｒ
ｅ
、Ｇ
ｅ
、Ｘ
ｅ
、及びＢ
ｅ
を決定することと、
前記インピーダンス／アドミッタンス円変数Ｒ
ｅ
、Ｇ
ｅ
、Ｘ
ｅ
、及びＢ
ｅ
を、基準インピーダンス／アドミッタンス円変数Ｒ
ｒｅｆ
、Ｇ
ｒｅｆ
、Ｘ
ｒｅｆ
、及びＢ
ｒｅｆ
と比較することと、
前記比較の結果に基づいて、エンドエフェクタのクランプの状態を判別することと、を行うように構成された制御回路を含み、
前記インピーダンス円変数Ｒｅ及びＸｅは、それぞれ前記超音波トランスデューサの前記インピーダンスの実数成分及び虚数成分であり、前記アドミッタンス円変数Ｇｅ及びＢｅは、それぞれ前記超音波トランスデューサのアドミッタンスの実数成分及び虚数成分である、超音波外科用器具。
【請求項３】
超音波外科用器具のための発生器であって、前記発生器が、
制御回路、を備え、前記制御回路は、
切除プロセス中に、駆動回路によって、超音波トランスデューサに周期信号である駆動信号を印加させることと、
前記駆動信号の周波数を、電気機械超音波システムの共振周波数未満から共振周波数超に掃引しながら、前記超音波トランスデューサのインピーダンスを判定することと、
前記超音波トランスデューサのインピーダンスに基づいて、インピーダンス／アドミッタンス円変数Ｒ
ｅ
、Ｇ
ｅ
、Ｘ
ｅ
、及びＢ
ｅ
を決定することと、
前記インピーダンス／アドミッタンス円変数Ｒ
ｅ
、Ｇ
ｅ
、Ｘ
ｅ
、及びＢ
ｅ
を、基準インピーダンス／アドミッタンス円変数Ｒ
ｒｅｆ
、Ｇ
ｒｅｆ
、Ｘ
ｒｅｆ
、及びＢ
ｒｅｆ
と比較することと、
前記比較の結果に基づいて、エンドエフェクタのクランプの状態を判別することと、
を行うように構成されており、
前記インピーダンス円変数Ｒｅ及びＸｅは、それぞれ前記超音波トランスデューサの前記インピーダンスの実数成分及び虚数成分であり、前記アドミッタンス円変数Ｇｅ及びＢｅは、それぞれ前記超音波トランスデューサのアドミッタンスの実数成分及び虚数成分である、発生器。
【請求項４】
超音波外科用システムであって、
プロセッサと、非一時的メモリと、を含み、前記非一時的メモリが、前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに、
切除プロセス中に、駆動回路によって、超音波トランスデューサに周期信号である駆動信号を印加させることと、
前記駆動信号の周波数を、電気機械超音波システムの共振周波数未満から共振周波数超に掃引しながら、前記超音波トランスデューサのインピーダンスを判定することと、
前記超音波トランスデューサのインピーダンスに基づいて、インピーダンス／アドミッタンス円変数Ｒ
ｅ
、Ｇ
ｅ
、Ｘ
ｅ
、及びＢ
ｅ
を決定することと、
前記インピーダンス／アドミッタンス円変数Ｒ
ｅ
、Ｇ
ｅ
、Ｘ
ｅ
、及びＢ
ｅ
を、基準インピーダンス／アドミッタンス円変数Ｒ
ｒｅｆ
、Ｇ
ｒｅｆ
、Ｘ
ｒｅｆ
、及びＢ
ｒｅｆ
と比較することと、
前記比較の結果に基づいて、エンドエフェクタのクランプの状態を判別することと、を行わせる命令を含み、
前記インピーダンス円変数Ｒｅ及びＸｅは、それぞれ前記超音波トランスデューサの前記インピーダンスの実数成分及び虚数成分であり、前記アドミッタンス円変数Ｇｅ及びＢｅは、それぞれ前記超音波トランスデューサのアドミッタンスの実数成分及び虚数成分である、超音波外科用システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本願は、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１８年９月２７日に出願された「ＳＭＡＲＴＢＬＡＤＥＡＮＤＰＯＷＥＲＰＵＬＳＩＮＧ」と題する米国特許非仮出願第１６／１４４，４０５号に対する優先権の利益を主張する。
続きを表示（約 3,000 文字）【０００２】
本出願は、米国特許法第１１９条（ｅ）の下で、開示全体が参照により本明細書に組み込まれる、「ＥＳＴＩＭＡＴＩＮＧＳＴＡＴＥＯＦＵＬＴＲＡＳＯＮＩＣＥＮＤＥＦＦＥＣＴＯＲＡＮＤＣＯＮＴＲＯＬＳＹＳＴＥＭＴＨＥＲＥＦＯＲ」と題する２０１８年３月８日出願の米国仮特許出願第６２／６４０，４１５号の優先権の利益を主張する。
【背景技術】
【０００３】
外科環境では、スマートエネルギーアーキテクチャ環境内のスマートエネルギー装置が必要とされる場合がある。超音波メスなどの超音波外科用装置は、これらの固有の性能特性のために、外科手技においてますます広範な用途が見出されている。特定の装置構成及び動作パラメータにより、超音波外科用装置は組織の実質的に同時の切除及び凝固によるホメオスタシスを提供することができ、望ましくは患者の外傷を最小化する。超音波外科用装置は、超音波トランスデューサを含むハンドピース、並びに組織を切断及び封止するために、遠位に取り付けられたエンドエフェクタ（例えば、ブレード先端部）を有する超音波トランスデューサに連結された器具を含み得る。いくつかの場合では、器具は、ハンドピースに恒久的に取り付けることができる。他の場合では、使い捨て器具又は交換式器具の場合におけるように、器具は、ハンドピースから取り外し可能であることができる。エンドエフェクタは、エンドエフェクタと接触する組織に超音波エネルギーを伝達し、切断及び封止作用を実現する。このような超音波外科用装置は、切開外科用途用、ロボット支援手技を含む腹腔鏡又は内視鏡手技用に構成することができる。
【０００４】
超音波エネルギーは、電気外科手技において使用されるものよりも低い温度を使用して組織を切断及び凝固し、ハンドピースと通信する超音波発生器によってエンドエフェクタに伝達され得る。超音波ブレードは、高周波（例えば、毎秒５５，５００サイクル）で振動して、組織中のタンパク質を変性させて粘着性の凝塊を形成する。ブレード表面によって組織に対して圧力をかけると血管が潰れ、凝塊が止血シールを形成することを可能にする。外科医は、エンドエフェクタによって組織に印加される力による切断速度及び凝固、力が印加される時間、並びに選択されるエンドエフェクタの実行レベルを制御することができる。
【０００５】
超音波トランスデューサは、共振器の電気機械特性を定義する、静電容量を有する第１ブランチ、直列接続されたインダクタンス、抵抗、及び容量を有する第２「動作」ブランチを含む等価の回路としてモデル化され得る。既知の超音波発生器は、発生器駆動信号電流の実質的に全部が動作ブランチ内に流れるように、ある共振周波数において静電容量をチューンアウト（tuning out）するための調整インダクタを含み得る。したがって、調整インダクタを使用することにより、発生器の駆動信号電流は、動作ブランチ電流を表し、したがって発生器はその駆動信号を制御して超音波トランスデューサの共振周波数を維持することができる。調整インダクタはまた、発生器の周波数固定能力を改善するために、超音波トランスデューサの相インピーダンスプロットを変換することができる。しかしながら、調整インダクタは、動作共振周波数において、超音波トランスデューサの特定の静電容量と適合しなくてはならない。換言すると、異なる静電容量を有する異なる超音波トランスデューサは、異なる調整インダクタを必要とする。
【０００６】
加えて、いくつかの超音波発生器構造において、発生器駆動信号は、インピーダンスの規模及び相測定を複雑化する非対称高調波歪みを呈する。例えば、インピーダンス相測定値の正確性は、電流信号及び電圧信号の高調波歪みにより低減し得る。
【０００７】
その上、騒音環境における電磁干渉が、超音波トランスデューサの共振周波数の固定を維持する発生器の能力を低減し、無効な制御アルゴリズム入力の可能性を増加させる。
【０００８】
組織を処置かつ／又は破壊するために、組織に電気エネルギーを印加するための電気外科用装置はまた、外科手技において、ますます広範な用途が見出されている。電気外科用装置は、ハンドピース及び遠位に取り付けられたエンドエフェクタ（例えば、１つ又は２つ以上の電極）を有する器具を含み得る。エンドエフェクタは、電流が組織内に導入されるように、組織に対して位置決めすることができる。電気外科用装置は、双極又は単極動作用に構成することができる。双極動作中、電流はそれぞれ、エンドエフェクタの作動電極によって組織に導入され、エンドエフェクタの戻り電極によって組織から戻される。単極動作中、電流は、エンドエフェクタの活性電極によって組織に導入され、患者の体に別個に位置する戻り電極（例えば、接地パッド）を介して戻される。組織を流れる電流によって生成される熱は、組織内及び／又は組織間の止血封止を形成してもよく、したがって、例えば、血管を封止するために特に有用であってもよい。電気外科用装置のエンドエフェクタはまた、組織に対して可動である切断部材、及び組織を切除するための電極を含み得る。
【０００９】
電気外科用装置によって印加される電気エネルギーは、ハンドピースと通信する発生器によって器具へと伝達され得る。電気エネルギーは、無線周波数（radio frequency、ＲＦ）エネルギーの形態であってもよい。ＲＦエネルギーは、ＥＮ６０６０１－２－２：２００９＋Ａ１１：２０１１，Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ２０１．３．２１８－ＨＩＧＨＦＲＥＱＵＥＮＣＹで説明されているように、３００ｋＨｚ～１ＭＨｚの周波数範囲内であり得る電気エネルギーの形態である。例えば、単極ＲＦ用途における周波数は、典型的には、５ＭＨｚ未満に制限される。しかしながら、双極ＲＦ用途においては、周波数は、ほぼどのような値であってもよい。２００ｋＨｚ超の周波数は、典型的には、低周波数の電流の使用から生じる神経及び筋肉の不必要な刺激を避けるために、単極用途に使用される。リスク分析が、神経筋刺激の可能性が許容可能なレベルにまで緩和されたと示す場合は、より低い周波数を双極技術に使用することができる。高周波数漏洩電流に関連する問題を最小限に抑えるために、５ＭＨｚ超の周波数は、通常使用されない。一般に、１０ｍＡが、組織への熱効果の下側閾値であると認識されている。
【００１０】
その動作中に、電気外科用装置は組織を通して低周波数ＲＦエネルギーを伝達することができ、これによってイオン性攪拌又は摩擦、つまりは抵抗加熱が引き起こされ、組織の温度が上昇する。処置される組織とその周囲組織との間にはっきりとした境界が形成され得るため、外科医は隣接する非対象組織を犠牲にすることなく、高レベルの精度及び制御で手術をすることができる。ＲＦエネルギーの低動作温度は、軟組織を除去、収縮、又は彫刻しつつ同時に血管を封止する上で有用であり得る。ＲＦエネルギーは、主にコラーゲンから構成されて熱と接触すると収縮する結合組織に特によく作用し得る。
（【００１１】以降は省略されています）

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