技术领域
本公开整体涉及电外科系统。更具体来说，本公开涉及可为相对小的、便携式、和/或提供独特射频(RF)电能输出的电外科波发生器。
背景技术
在电外科领域中，通过利用射频电能来执行切割组织和/或烧灼渗漏血管的医疗程序。射频能由波发生器产生并且通过由外科医生操作的手持式电极传送到患者的组织。手持式电极将放电递送到邻近电极的患者身体的细胞物质。放电致使细胞物质升温以便切割组织和/或烧灼血管。
电外科中涉及的高温可致使与电极相邻的组织的热坏死。组织在电外科中涉及的高温下暴露越久，组织越有可能遭受热坏死。组织的热坏死可降低切割组织的速度并且增加术后并发症、焦痂产生和愈合时间，且增加远离切割位点的组织的热损伤的发生率。
另外，典型电外科波发生器需要外科医生或其它手术室工作人员调整波发生器的各种输出参数，例如将递送到患者组织的功率电平和/或放电频率。恰当地调整这些各种设定需要外科医生或其它工作人员具有大量的知识、技能和注意力。
此外，典型电外科波发生器被设计用于传统手术室或类似的设置中。举例来说，典型电外科波发生器需要连接到外部电源(例如壁装插座)以对所述波发生器供电并产生放电，所述放电被递送到患者的组织。此外，典型电外科波发生器的大小和重量会限制这类发生器的便携性。更具体来说，尽管这类发生器可能存在些许便携性，然而他们通常仍为足够大且足够重的，因而使得这种便携性被限制于在相邻的手术室等之间典型地在滚转车上移动。
然而，本文所阐述和受权利要求书保护的主题并不限于解决任何缺点或仅在例如以上所述的那些环境等环境中操作的实施方案。相反，该背景技术仅被提供以示出本文所述的一些实施方案可在其中得以实践的一个示例性技术领域。
发明内容
本公开整体涉及可为相对小的、便携式、和/或提供独特射频(RF)电能输出的电外科波发生器。在一个具体实施中，举例来说，一种用于执行电驱动医疗程序的电外科波发生器可包括控制单元和脉宽调制控制器。所述控制单元被配置成能够向至少一个外科电极产生并控制输出信号，所述至少一个外科电极包括被配置成能够切穿患者组织的工作表面。所述脉宽调制控制器被配置成能够基于从所述电极正在切割的所述患者组织检测到的阻抗来改变所述输出信号的占空比。
在另一个具体实施中，一种电外科波发生器包括被配置成能够向第一外科电极和第二外科电极产生并控制输出信号的控制单元。所述第一外科电极和所述第二外科电极可被构造用于双极模式。所述波发生器还可包括输出控制模块，所述输出控制模块被配置成能够产生输出信号，该输出信号具有恒定电流，直到检测到所述第一外科电极和所述第二外科电极处的阻抗的特定变化。
在另一个具体实施中，一种电外科波发生器包括控制单元，所述控制单元被配置成能够向至少一个外科电极产生并控制输出信号，所述至少一个外科电极被配置成能够在外科手术期间执行凝结。所述波发生器还包括反激式转换器电路。所述反激式转换器电路可被配置成能够直接产生所述输出信号。
另一个具体实施包括具有控制单元的电外科波发生器，所述控制单元被配置成能够向至少一个外科电极产生并控制输出信号用于执行外科手术。所述波发生器还包括脉宽调制控制器，所述脉宽调制控制器被配置成能够在切割模式、双极模式、和凝结模式中的每一者中驱动所述输出信号。
根据另一种示例性具体实施，一种电外科波发生器包括第一电连接件、第二电连接件和第三电连接件。所述第一电连接件可被构造用于连接到第一电外科器械的连接器。类似地，所述第二电连接件可被构造用于连接到第二电外科器械的连接器。所述第三电连接件可被构造用于连接到返回电极的连接器。所述第一电连接件、所述第二电连接件和所述第三电连接件中的至少两者可形成交叉连接构型，所述交叉连接构型防止所述第一电外科器械、所述第二电外科器械和所述返回电极所有这三者同时连接到相应的第一电连接件、第二电连接件和第三电连接件。
在又一个具体实施中，一种电外科波发生器可包括外壳、控制单元和返回电极。所述控制单元设置在所述外壳内且被配置成能够向至少一个外科电极产生并控制输出信号用于执行外科手术。所述返回电极可并入所述外壳中，使得所述波发生器能够定位在患者上或绑到患者上，其中所述返回电极在外科手术期间接触所述患者以使得电能能够从所述患者经由所述返回电极安全地流向所述波发生器。
又一个具体实施包括一种便携式、电池供电电外科波发生器。所述波发生器包括外壳，所述外壳具有被限制成使所述波发生器能够在非手术室类型的设置中携带和使用的长度尺寸、宽度尺寸和高度尺寸、以及总体积。所述波发生器还包括设置在所述外壳内的控制单元。所述控制单元被配置成能够向至少一个外科电极产生并控制输出信号，以在切割模式、凝结模式和双极模式中的每一者中执行外科手术。此外，所述控制单元使用单一电路结构产生用于切割模式、凝结模式和双极模式的输出信号。所述波发生器还包括设置在所述外壳内的电池，其中所述输出信号仅通过所述电池产生的电压来产生。
根据本公开的示例性方法，提供并使用一种独特的电外科波发生器。所述波发生器包括外壳、控制单元和返回电极。所述控制单元设置在所述外壳内且向外科电极产生并控制输出信号。所述返回电极并入所述外壳中。所述方法还包括邻近患者定位所述电外科波发生器，使得所述返回电极接触所述患者从而使得电能能够从所述患者经由所述返回电极安全地流向所述波发生器。
提供本发明内容以简化的形式介绍一些概念，这些概念将在下文的具体实施方式中进一步描述。本发明内容并非旨在识别受权利要求书保护的主题的关键特征或本质特征，也并非旨在有助于确定受权利要求书保护的主题的范围。
本公开的附加特征和优点将在下面的说明中予以阐述，并且根据所述说明将部分地显而易见，或者可通过本文所述的具体实施而得知。本公开的特征和优点可通过所附权利要求书中特别指出的器械和组合来实现和获得。本公开的这些特征和其它特征通过以下说明和所附权利要求书将变得更充分地显而易见，或者可通过下文所述的具体实施的实践而得知。
附图说明
为了进一步阐明本发明的上述和其它优点及特征，本发明的更具体说明将通过参考在附图中示出的本发明具体实施方案来呈现。应理解，这些图式仅绘示本发明的典型实施方案，并且因此不应被认为对本发明的范围进行限制。将通过使用附图利用附加特征和细节对本发明进行阐述和说明，在附图中：
图1示出根据本公开的示例性电外科系统；
图2示出用于与图1的电外科系统一起使用的示例性电外科波发生器的后透视图；
图3示出用于与图1的电外科系统一起使用的示例性电外科波发生器的底透视图；
图4示出电外科波发生器根据本公开的示例性切割模式产生的脉宽调制输出的示例性电压随时间变化的曲线图；
图5示出电外科波发生器根据本公开的示例性双极模式产生的示例性双极输出的电流、功率、和所测量组织阻抗的基于时间的关系的曲线图；
图6示出可与图1的电外科系统一起使用的波发生器的电路的具体实施的示意图；并且
图7示出示例性脉管密封器械。
具体实施方式
本公开整体涉及电外科系统。更具体来说，本公开涉及可为相对小的、便携式、和/或提供独特射频电能输出的电外科发生器。
以下公开内容被分组成各个小标题下的各个小部分。布置成小部分和利用小标题仅是为了方便读者起见，而不应被视为在任何意义上进行限制。因此，举例来说，本公开的一些实施方案可包括来自单一小部分的个别特征，而其它实施方案包括来自一个或多个小部分的特征的各种组合。
示例性操作系统
图1示出可包括本公开的一些特征或全部特征的示例性系统。在图1中，示出电外科系统100，所述电外科系统包括波发生器102、第一或单极电外科器械104、第二或双极电外科器械106和返回电极108。在一个实施方案中，波发生器102是射频波发生器。第一电外科器械104被示出为具有与其相关联的电极尖端110的手持式电外科笔。第二电外科器械106被示出为具有尖端112,114的一对双极夹钳。外科医生可在外科手术期间使用与波发生器102连接的器械104,106中的任一者。
波发生器102可产生射频电能波，所述射频电能波可用于在电外科期间切割组织和/或烧灼血管。根据包括正在执行的程序的类型在内的各种因素，外科医生可选择将单极器械(例如器械104)与返回电极(例如返回电极108)一起使用，或可选择使用双极器械(例如器械106)。在任一种情况下，波发生器102产生的电能波可经由所选择的器械被递送到患者组织，且电路被接通从而使能量经由所选择的器械或单独的返回电极返回到波发生器。
举例来说，当器械104电联接到波发生器102时，电能波可对器械104供电并经由电绳116从波发生器102被传送到器械104。将放电从电极尖端110递送到患者，以加热紧密接触电极尖端110的患者组织的细胞物质。射频能量从器械104流向组织会使得以实现外科医生所期望的切割和/或凝结的方式来加热组织。返回电极108可电联接到波发生器102，以接通电路并为传递到患者体内的能量提供到达波发生器102的返回电路径。
类似地，当器械106电联接到波发生器102时，电能波可经由电绳118从波发生器102传送到器械106。放电从尖端112,114中的一者递送到患者组织并经由另外的尖端112,114返回到波发生器102。由于电荷经由尖端112,114中的一者返回到波发生器102，因此当使用器械106时可能不需要单独的返回电极(例如，返回电极108)。
交叉连接构型
波发生器102可包括电连接件，所述电连接件允许实现与(i)单极器械(例如，器械104)和单独的返回电极(例如，返回电极108)的连接或者实现与(ii)双极器械(例如，器械106)的连接而无单独的返回电极。举例来说，波发生器102包括电连接件120以用于与器械104相关联的连接器126、电连接件122以用于与器械106相关联的连接器128、和电连接件124以用于与返回电极108相关联的连接器130。
电连接件120,122,124的相对位置、取向、或其它特征可指导用户判断返回电极(例如，返回电极108)是否应与所选择类型的器械(例如，器械104,106)一起使用。举例来说，电连接件120,122可相对于彼此和/或相对于电连接件124定位，使得连接器126,128中的仅一者可在一定时间连接到波发生器102和/或为了覆盖/阻止触及电连接件120,122,124中的一者或多者或者使电连接件120,122,124中的一者或多者露出/可触及而连接到波发生器102。
在所示实施方案中，电连接件120包括三个插口，所述三个插口可接收与器械104相关联的连接器126的三个接脚。类似地，所示电连接件122包括两个插口，所述两个插口可接收与器械106相关联的连接器128的两个接脚。应当理解，插口和接脚的数目可在实施方案彼此之间有所变化。举例来说，电连接器120和连接器126可分别具有少于三个插口和接脚或多于三个插口和接脚。同样地，电连接器122和连接器128可分别具有少于两个插口和接脚或多于两个插口和接脚。
如图1所示，电连接件120,122可任选地共享插口。使电连接件120,122共享插口可防止两个器械104,106同时电连接到波发生器102。即，举例来说，当器械104连接到电连接件120时，器械106可能无法连接到电连接件122，且反之亦然。更具体来说，由于来自连接器126的接脚中的一者已经插入到共享插口中，因此来自连接器128的接脚中的一者可不会插入到共享插口中，且反之亦然。
除了对电连接件120,122使用共享插口以外或作为对电连接件120,122使用共享插口的替代，电连接件120,122,124的相对定位还可指示器械104,106与返回电极108的哪一组合可同时连接到波发生器102。举例来说，电连接件120,124可被定位成或取向成使器械104和返回电极108两者能够同时连接到波发生器102，同时也阻止触及电连接件122或以其它方式防止器械106经由电连接件122连接到波发生器102。
在图1中，举例来说，电连接件120,124彼此隔开，使得与器械104相关联的连接器126可连接到电连接件120且同时与返回电极108相关联的连接器130可连接到电连接件124。如上所述，由于共享插口布置，当器械104连接到电连接件120时，器械106无法连接到电连接件122。
另外，将电连接件124放置在电连接件122的各插口之间也可防止器械106和返回电极108同时连接到波发生器102。举例来说，当与器械106相关联的连接器128连接到电连接件122(跨越电连接件124)时，与返回电极108相关联的连接器130无法连接到电连接件124，因为连接器126覆盖或以其它方式阻止触及电连接件124。类似地，当与返回电极108相关联的连接器130连接到电连接件124时，与器械106相关联的连接器128无法连接到电连接件122，因为连接器130阻止触及电连接件122。
因此，波发生器102的电连接件120,122,124可具有或形成交叉连接构型，所述交叉连接构型允许器械104(或其它单极器械)和返回电极108同时连接到波发生器102，同时也防止器械106(或其它双极器械)连接到波发生器102。交叉连接构型也可允许器械106(或其它双极器械)连接到波发生器102，同时也防止器械104(或其它单极器械)和返回电极108中的一者或两者与器械106同时地连接到波发生器102。
便携性
波发生器102可被设计成高度便携的，因而使得其可在各种位置及设置中容易移动和使用。举例来说，波发生器102并非与传统电外科发生器一样仅限于手术室类型的设置，而是可为高度便携的以便用于非传统设置中。举例来说，波发生器102可被设计成由军事人员、现场急救员、兽医等在与手术室类型的设置基本上不同的情境(例如，战区、自然灾害区域、动物园、室外等)中使用。为了使波发生器102能够为高度便携的并用于非传统设置中，波发生器102可包括使其与传统电外科发生器不同的各种特性及特征。
举例来说，波发生器102可包括为其操作供电的电池，而不需要与外部功率源(例如，A/C壁装电源插座)连续连接。利用所并入的电池对波发生器102供电允许波发生器102被带到各种位置并在连续的外部功率源可能不可用的情境中使用。举例来说，电池供电波发生器102可被带到连续的外部功率源不可用的室外(例如，在动物园、在车祸处、在山里、在农场、在战区等)。类似地，电池供电波发生器102可在连续的外部功率源在正常情况下可用但因某些情形(例如，断电等)而不可用的位置和情境中使用。
在一些实施方案中，用于对波发生器102供电的电池可为可再充电的。在这类实施方案中，波发生器102中可并入有电池再充电单元。如图2所示，波发生器102可包括连接器132，所述连接器允许波发生器102且尤其是所并入的再充电单元连接到功率源(例如，A/C壁装插座)，以对再充电单元供电从而使得能够对所并入的电池进行再充电。在其它实施方案中，波发生器102可不包括再充电单元。更确切来说，波发生器102可(经由连接器132或另一连接器)连接到外部再充电单元以对所并入的电池进行再充电。
如在本文中别处所述，波发生器102可利用某些电路效率(例如，对多种操作模式使用同一电路结构)和部件(例如，平面变压器)。这类电路效率和部件可限制波发生器102的大小和重量，因而使得波发生器102比传统电外科发生器更容易携带。举例来说，对多种操作模式使用单一电路结构可不再需要通常包括在多操作模式电外科发生器中的多种电路结构。电路结构的这种效率也可具有降低成本和复杂性的附加有益效果。
在一些实施方案中，可对波发生器102的大小和重量进行充分限制，使得波发生器102可容易以用户的手、医用包、背包等进行携带。类似地，可对波发生器102的大小和重量进行充分限制，允许波发生器102由用户穿戴(经由肩带、束带等)。如图1到图2所示，举例来说，波发生器102可包括一个或多个附接点134，肩带可附接到所述一个或多个附接点或者用户的束带可穿过所述一个或多个附接点。
在一些实施方案中，波发生器102的长度、宽度和高度或者其组合可通过使波发生器102能够容易携带、穿戴、或配合在相对小的容器或包中而便于准备运输。在一些实施方案中，举例来说，波发生器102具有约6英寸、约8英寸、或约10英寸、或者在约5英寸到约12英寸范围内的长度。类似地，波发生器102可具有约5英寸、约6英寸、约8英寸、或约10英寸、或者在约4英寸到约12英寸范围内的宽度。同样地，波发生器102可具有约2英寸、约2.5英寸、约3英寸、约5英寸、约7英寸、或约9英寸、或者在约2英寸到约12英寸范围内的高度。
无论可用于波发生器102的特定长度、宽度和高度组合如何，波发生器102均可具有被限制成足以便于其准备运输的体积。举例来说，波发生器102可具有约60立方英寸、约100立方英寸、约120立方英寸、或约150立方英寸、或者在约50立方英寸与约300立方英寸之间的范围内、或者在50立方英寸与约750立方英寸之间的范围内的体积。
类似地，可对波发生器102的重量进行充分限制，使得波发生器102无需过多的努力便可轻易携带或运输。举例来说，在一些实施方案中，波发生器102可重约2磅、约3.5磅、约5磅、约7磅、或约10磅。在一些实施方案中，波发生器102可具有在约1磅与约3磅之间、约2磅与约5磅之间、约3磅与约7磅之间、或约1.5磅与约6磅之间的范围内的重量。
如上所述，波发生器102的便携性质可允许在包括室外在内的外科操作的非传统设置中使用。因此，可使波发生器102适应气候和/或耐用以确保波发生器102可在各种条件下操作。举例来说，波发生器102的壳体或箱体136可由刚性材料和/或防水材料(例如塑料)形成。另外，壳体136、电连接件120,122,124,132等的接缝可包括密封件或其它机构以防止水、流体、灰尘、尘土、有机体等侵入。
波发生器102且尤其是壳体136和其它暴露在外部的表面或部件可由以下者形成、被涂覆以下者或以其它方式包含以下者：抗菌或抗微生物材料(例如银离子、氧化铝、二氧化钛、或其它催化颗粒)、化学抗菌组分等。与无菌手术室类型的设置中所使用的传统电外科发生器不同，波发生器102可用于各种非无菌设置中。因此，抗菌或抗微生物材料可用于限制或防止细菌或微生物进入波发生器102、污染波发生器102或在波发生器102上生长。
启动/指示器
如图2所示，波发生器102可包括电源开关138，所述电源开关可用于打开和关闭波发生器102。当波发生器102断电时，电池寿命可得以保存，且所连接的器械(例如，器械104,106)的无意启动可能不会造成损伤。
除了经由电源开关(例如，电源开关138)打开波发生器102以外或作为经由电源开关(例如，电源开关138)打开波发生器102的替代，波发生器102可通过将器械(例如，器械104,106)和/或返回电极(例如，返回电极108)电连接到电连接件120,122,124中的一者或多者来打开和/或启动。举例来说，将器械106的连接器128连接到电连接件122可打开或启动波发生器102。类似地，将器械104的连接器126连接到电连接件120可打开或启动波发生器102。在一些实施方案中，当单极器械(例如，器械104)连接到波发生器102时，波发生器102还可能需要返回电极(例如，返回电极108)在波发生器102将被打开或启动之前连接到波发生器102。需要在波发生器102打开或启动之前连接单极器械和返回电极可有助于确保用户不再试图使用单极电外科器械而不使用返回电极。
为了保存电池寿命，波发生器102也可被配备有睡眠模式。当波发生器102打开(例如，经由电源开关138或器械104,106的连接)但在预定时间量内未被使用时，可使用/启动睡眠模式。举例来说，如果波发生器102已被打开，但所连接的器械(例如，器械104,106)在超出最后给定时间段(例如，最后约2分钟、约5分钟、约10分钟)内未启动，那么波发生器102可(自动地)进入睡眠模式。在睡眠模式中，一些电部件或全部电部件可被停用。
在一些实施方案中，波发生器102可仅在启动所连接的器械(例如，器械104,106)时从睡眠模式唤醒。举例来说，如果波发生器102因在给定时间段内未使用而进入睡眠模式，那么用户可仅启动所连接的器械(例如，器械104,106)以从睡眠模式唤醒波发生器102。因此，用户不必使用电源开关138或断开器械的连接和重新连接器械来打开/启动波发生器102。因此，用户可能甚至不知道波发生器102处于睡眠模式中。
波发生器102可追踪关于波发生器102的使用的某些信息。举例来说，波发生器102可追踪从上一次完全或部分电池充电以来波发生器102已使用/启动的时间总量。类似地，波发生器102可追踪波发生器102已使用/启动用于特定程序的时间量。波发生器102也可追踪给定时间段或程序的输出参数(例如，电压、电流、功率等)。
波发生器102可为用户提供关于波发生器102的使用和/或状态的指示器。举例来说，如图1所示，波发生器102可包括电池指示器140，所述电池指示器传递内部电池的状况(例如，所使用/剩余的充电量等)。电池指示器140可为图片或数字化可视指示器，或者可为可听指示器。在一些实施方案中，电池指示器140可在电池运行的电量低时为用户提供警告。举例来说，电池指示器140可闪光或发出可听到的声音以指示电池需要再充电或波发生器102需要插上插头。
波发生器102也可具有各种模式指示器142，所述各种模式指示器辨识波发生器102在哪一种模式(例如，切割模式、凝结模式、双极模式)中操作。除了辨识波发生器102在哪一种模式中操作以外，模式指示器142也可指示操作模式中的输出电平。举例来说，模式指示器142可指示波发生器102在切割模式中操作以及波发生器102是在“低功率”切割模式、“中间功率”切割模式、还是“高功率”切割模式中操作。
在一些实施方案中，波发生器102可提供关于波发生器102的使用的视觉指示器或可听指示器。举例来说，当执行某些类型的程序时，波发生器102可提供所述程序已开始和/或完成的视觉指示或可听指示。举例来说，与自动开始和/或自动停止特征(在本文别处所论述)相结合，波发生器102可提供程序(或发生器输出)已开始和/或停止的视觉指示或可听指示。除了别的以外，这种视觉指示或可听指示可将以下内容指示给用户：器械(例如，器械104,106)积极地向组织施加电能、器械已停用或可被停用、或者程序可继续进行到另一步骤。
所并入的返回电极
除了使用返回电极108以外或作为使用返回电极108的替代，波发生器102也可包括所并入的返回电极。在图3中，举例来说，波发生器102的底表面的一部分形成返回电极144或在其中并入返回电极144。在一些实施方案中，返回电极144可为将导电元件与患者的组织电容式联接的电容式返回电极。在其它实施方案中，返回电极144可为电阻式或导电性返回电极。返回电极144可电连接到波发生器102的内部电路，使得利用单极器械(例如，器械104)施加到患者组织的电能可经由返回电极144返回到波发生器102。在使用时，波发生器102可在电外科手术期间被设定在患者上或绑到患者上，使得所并入的返回电极144可充分地接触患者从而能够安全地执行电外科手术。
在一些实施方案中，所并入的返回电极144可为可洗涤的、可清洁的和/或可灭菌的，使得返回电极144可再利用。然而，在其它实施方案中，波发生器102可为可弃置单元，使得返回电极144不需要为可洗涤的、可清洁的和/或可灭菌的。本文所述的一些其它结构特征也可使波发生器102能够为可弃置的或一次性使用的单元。举例来说，大小、电路效率等以及与其相关联的相对最小成本可允许波发生器102为可弃置的。
通信能力
波发生器102也可包括允许在波发生器102与单独的计算装置之间进行数据通信的硬件和/或软件部件。举例来说，在一些实施方案中，波发生器102可包括通信端口，所述通信端口能够在波发生器102与单独的计算装置之间实现硬线连接。在其它实施方案中，波发生器102可包括无线收发器(蓝牙、移动电话等)，所述无线收发器能够在波发生器102与单独的计算装置之间实现无线通信。
无论所使用的通信部件的特定类型如何，均可在波发生器102与单独的计算装置之间传递数据。这种数据通信可包括波发生器102的维护或软件更新。数据通信也可包括将来自波发生器102的数据上传到单独的计算装置。上传的数据可包括关于波发生器102的使用历史的信息等。
此外，数据通信可允许单独的计算装置控制波发生器102的设定或定制波发生器102的模式、设定和/或程序。允许对波发生器102进行远程控制可适用于各种原因且适用于各种情形。举例来说，在具有受到一些医疗训练但不是大量医疗训练的战地医疗兵的军事设置中，远程定位的医生可经由单独的计算装置来控制波发生器102的设定，同时经由无线电或电话通信向医疗兵提供关于如何执行外科手术的指导。
切割模式
波发生器102的一些实施方案可包括被配置成能够在输出处利用脉宽调制(PWM)的电外科切割模式。具体来说，波发生器102可利用脉宽调制在相关联的电极尖端的工作表面(例如，电极尖端110的切割边缘或刀刃)处产生恒定的电压峰值电平，同时改变脉宽以实现所期望的切割特性。在另选实施方案中，切割模式可包括振幅控制，而无需脉宽调制来控制相关联的电极尖端的工作表面处的功率和电压。
举例来说，当切穿组织时，波发生器102可确定正在切割的组织的阻抗。在确定出已到达高阻抗的组织(例如，纤维组织)时，波发生器102可增加脉宽调制信号的占空比。增加占空比可使将对电极尖端的工作表面施加功率达更长的时间段。增加向电极尖端的工作表面施加电压或功率的持续时间可增加电极尖端的切割能力。相比之下，当切穿低阻抗的组织时，波发生器102可利用使用较低功率且对组织施加较少热量的较低占空比。
图4示出在本公开的一个实施方案中在电极尖端的工作表面处由波发生器102产生的示例性脉宽调制输出的电压随时间变化的曲线图。举例来说，在时间段150期间，工作表面可切穿低阻抗的组织。如图所示，响应于低阻抗的组织，波发生器102可利用低占空比。相比之下，在时间段152期间，波发生器102可检测到高阻抗的组织。响应于检测到高阻抗的组织，波发生器102可增加占空比。在时间段152期间的电压可包括与在时间段150期间的脉冲基本上相同的电压电平。此外，在时间段154期间，波发生器102可检测到低阻抗的组织并返回到与时间段150的占空比类似的占空比。
如此一来，本公开的实施方案可通过增加向组织施加电压的相对时间量来提高切穿高阻抗的组织的能力。另外，本公开的至少一个实施方案改变工作表面处的电压脉冲的占空比，而不基本上改变脉冲的电压。因此，本公开的实施方案可自动地适应不同的切割需要而无需增大电压。
应当理解，图4中所绘示的曲线图仅是示例性的，且电压、脉冲形状和频率仅被绘示用于清晰和论述的目的，而并不一定反映实际输出。举例来说，在各种实施方案中，波发生器102可以530KHz的频率操作。类似地，在各种实施方案中，大体方形脉冲可包括倒圆的边缘。此外，在至少一个实施方案中，也可使用除大体方形脉冲外的脉冲形状。
典型波发生器使用可经振幅调制以调整输出信号的正弦波。如本文所述，波发生器102可采用可经脉宽调制以调整输出信号的大体方波。类似于典型发生器，波发生器102也可使用可经振幅调制的正弦波。另外，在一些实施方案中，波发生器102使用的大体方波也可经振幅调制以调整输出信号。因此，波发生器102的电路可具有使用可经振幅调制或脉宽调制的正弦波或大体方波的灵活性。
在至少一个实施方案中，波发生器102可包括各种预定义的功率电平以满足给定外科手术的特定需要。各种功率电平(例如，低、中、高)可分别与特定功率电平和/或电压相关联。举例来说，在至少一个实施方案中，低功率电平设定可与约10瓦特输出相关联，中间功率电平设定可与约30瓦特输出相关联，且高功率电平设定可与约40瓦特输出相关联。另外，在至少一个实施方案中，每一个较高功率电平设定可分别增大脉宽调制脉冲的电压。如此一来，高功率电平设定可包括比低功率电平设定高的电压。
在一些实施方案中，可能期望将瓦特数输出限制成低于某些期望的阈值。将输出瓦特数限制成低于某些期望的阈值可提供各种有益效果。举例来说，如果输出瓦特数维持低于某些阈值(例如，低于约49瓦特或50瓦特)，那么可能不需要接触质量监控系统。接触质量监控系统通常用于确保患者与返回电极之间存在充分的接触。在使用典型的输出瓦特数较高的电外科发生器时，不充分的接触可造成患者烧伤。相比之下，当输出瓦特数受限时，会降低或消除患者烧伤的风险，从而减少或消除对接触质量监控系统的需要。
在至少一个实施方案中，功率电平也可与脉宽调制脉冲的基线占空比相关联。举例来说，低功率电平设定可与百分之十五的占空比相关联，中间功率电平设定可与百分之三十的占空比相关联，且高功率电平设定可与百分之五十的占空比相关联。尽管处于任何功率电平的占空比均可被调整成满足特定组织条件，然而基线占空比可将脉宽调制偏置成使得低电平设定与高电平设定相比较慢地增加其占空比。另外，在至少一个实施方案中，低电平占空比可被偏置成使高占空比维持的时间比中间功率电平设定或高功率电平设定使同一占空比维持的时间短。
双极模式
波发生器102的一些实施方案也可包括或另选地包括被配置成能够对输出施加恒定电流的双极模式。具体来说，双极模式可通过输出特定电流并监控在输出处检测到的阻抗来操作以判断程序是否完成。在至少一个实施方案中，一旦检测到特定阻抗阈值，则双极模式便可停用或以其它方式指示程序完成。
因此，在一些实施方案中，波发生器102可提供自动开始和/或自动停止特征。在自动开始特征中，一旦器械(例如，器械106)已被启动并触及患者组织，波发生器102便可施加所期望的输出(例如，恒定电流)。在自动停止特征中，波发生器102可在特定时间段之后或在条件改变时改变或中断输出。举例来说，波发生器102可在组织阻抗、电压、功率等发生预定改变时改变或中断输出。
在各种实施方案中，双极模式可包括指示输出处的所期望的功率电平的各种设定电平(例如，25瓦特或50瓦特)。如此一来，在至少一个实施方案中，可对双极模式的输出进行控制，使得波发生器102试图维持恒定电流输出或恒定的功率输出。在至少一个实施方案中，波发生器102可通过电压的振幅调制来维持所期望的输出电流或功率。在至少一些实施方案中，波发生器102可通过输出信号或大体方波形的脉宽调制来维持所期望的输出电流或功率。
举例来说，图5绘示示例性双极程序的电流、功率和所测量组织阻抗的基于时间的关系。如图所示，在至少一个实施方案中，双极模式在初始时间段和阻抗范围160内初始输出大体恒定的电流。随着时间过去，由于组织收缩，因此组织的阻抗增加，由于电流保持恒定从而导致功率增加。在由时间段162所示的第二阶段期间，输出变为大体恒定的功率输出，所述大体恒定的功率输出可最终导致电流迅速减小(如在164到166之间所示)以在组织阻抗增加时维持功率电平。在至少一个具体实施中，区162内的电流的迅速减小导致检测到阈值阻抗167，所述阈值阻抗可指示程序完成。
在一些实施方案中，所述阈值阻抗可为约100欧姆。在其它实施方案中，阈值阻抗可在介于约50欧姆到约300欧姆之间的范围内或者在介于约50欧姆到约1000欧姆之间的范围内。阈值阻抗可基于某些因素而变化。举例来说，被施加电流的组织的类型或组织(例如，抓紧在双极夹钳之间)的量可影响阈值阻抗值以及对组织施加能量的时间量。
举例来说，少量的组织(抓紧在双极夹钳之间)与较大量的组织相比可以相对高的阻抗开始，且少量组织的阻抗可更迅速地(与大量的组织相比)增大到相对高的阻抗电平或阈值阻抗电平。相比之下，大量的组织(抓紧在双极夹钳之间)可以相对低的阻抗(与少量的组织相比)开始，且大量的组织的阻抗电平可更慢地(与少量的组织相比)增大到相对高的阻抗电平或阈值阻抗电平。在一些情况下(例如在以相对高的阻抗电平开始的类型的组织或一定量的组织情况下)，阈值阻抗电平可低于不同类型的组织或较少量的组织的阈值阻抗电平。
在至少一个实施方案中，在一定时间段内施加恒定电流可用于缓慢地温热组织并使组织收缩。相比之下，传统双极模式可包括快速降低的高的初始电流电平。高的电流电平可导致烧焦其它组织，这可通过本公开的实施方案来减轻。
另外，在至少一个具体实施中，可通过用于实施切割模式的同一电路在波发生器102内实施双极模式。举例来说，在至少一个实施方案中，双极模式以恒定的50％的脉宽调制占空比操作。因此，电压的振幅可发生变化而维持恒定的占空比。在至少这两种模式之间共享电路可显著降低波发生器102的成本，且如本文别处所论述，会显著缩小波发生器102的大小/重量。
凝结模式
在一些实施方案中，波发生器102可包括利用反激式电路来控制被施加到输出的功率量的凝结模式。举例来说，在至少一个具体实施中，反激式电路可用于提供恒定的功率输出，而无论施加到输出负载的电压或输出负载的阻抗如何。
通常，凝结模式正如名称所指示，用于在外科手术期间凝结血液。传统凝结系统依赖于在4,000伏特峰间值范围内的极高电压来实现所期望的凝结效果。维持恰当的电压电平和功率电平且考虑到输出的阻抗变化可能需要非常多的监控开销。
在至少一个实施方案中，波发生器102利用反激式电路使得无需监控电压或阻抗的改变便可实现恒定的功率输出。举例来说，波发生器102可控制施加到反激式电路内的变压器的一次侧的功率量。所述控制可包括振幅调制、电流调制、或任何其它形式。
一旦功率被施加到变压器的一次侧，反激式电路的二次侧便可将能量存储在电感器内并以脉冲形式释放能量到负载(即，组织)。由于施加到反激式电路的一次侧的功率将基本上等于反激式电路的二次侧所存储和输出的功率，因此基本上恒定的功率由波发生器102利用比施加到反激式电路的一次侧的电压显著更高的电压来施加。
如此一来，在至少一个实施方案中，反激式电路允许无需对施加到组织的电压或输出处的阻抗进行任何监控便使用凝结模式。反激式电路确保对组织施加恰当的恒定的功率电平，而不管负载处的电压或阻抗如何。
另外，在至少一个实施方案中，波发生器102可包括用于控制脉冲定时和输出处的波峰因子的门。具体来说，在至少一个具体实施中，门可连接到上述脉宽调制控制器。在凝结模式中，脉宽调制控制器可以恒定的占空比操作。门还可用于确定使哪些脉冲通过以到达输出。另外，门可用于控制脉冲的波峰因子。
此外，在至少一个实施方案中，凝结模式中的波峰因子调整可用于提高所定制电极几何特征的启动的效果和效率。当使用被成形为具有大体介于约0.0254mm与约0.1270mm之间或介于约0.076mm与约0.1270mm之间的工作表面的具有边缘几何特征的电极时，波峰因子的增大可改善凝结效果。这与在具有较低波峰因子的凝结模式中发挥最好作用的传统钝的电极尖端(厚度为约0.33mm)的工作表面形成对比。在一些实施方案中，波峰因子可介于约5的低波峰因子值到约12的高波峰因子值范围内。其它电极几何特征可具有为了启动有效凝结而可能进行的相关联的波峰因子调整。
电路效率
在至少一个实施方案中，波发生器102可在同一电路结构内实施切割模式、双极模式、和凝结模式所有这三者。举例来说，电路可包括可如上所述用于切割模式的脉宽调制控制器。当波发生器102用于双极模式或凝结模式中时，脉宽调制控制器可被设定为恒定的占空比—使得输出不再进行脉宽调制控制。
图6绘示电池供电便携式电外科波发生器(例如，波发生器102)的电路的具体实施的示意图。具体来说，示意图绘示与波发生器内的各种部件和模块通信的微控制器170。如图所示，在至少一个具体实施中，所有各种输入/输出端口172(a-f)均与相同的微控制器170和相同的功率源174(a-b)通信。
类似地，在至少一个具体实施中，平面变压器176可用于馈送输出172(c-f)中的至少一部分。举例来说，平面变压器176可包括分别馈送特定输出的多个分接头172(c-f)。另外，在至少一个具体实施中，平面变压器176的输入可与反激式电路178进行通信，如以上关于凝结模式所述。
在本公开的各种实施方案中，本文所述的部件和方法可使用模拟模块或数字模块的任何组合来实施。举例来说，在至少一个具体实施中，波发生器102可使用数字处理来控制。相比之下，在至少一个实施方案中，波发生器102可完全模拟。
波发生器和器械组合
波发生器102的性能能力(例如，切割模式、凝结模式和双极模式)可适合于特定类型的电外科器械或可与特定类型的电外科器械一起使用。举例来说，本文所述的切割模式可尤其适合与具有成形的锥形或锐化的工作表面(以下被成为“成形的工作表面”)的电极尖端一起使用或当与具有成形的锥形或锐化的工作表面(以下被成为“成形的工作表面”)的电极尖端一起使用时提供增强的切割性能。成形的工作表面将从电极尖端传输到患者组织的电能集中。所集中的电能会降低向周围组织的外部电荷损失量，从而减少对切口位点周围的组织的坏死性损害量。
重新参见图1，电极尖端110可包括成形的工作表面168，所述成形的工作表面可有利于电能向患者组织的高效和集中传输。在不规则成形的导体中，电荷倾向于积聚在表面的曲率为最大的位置处；即，积聚在锋利或锥形点或边缘处。通过成形或锐化电极尖端110的工作表面168，电荷会沿着小很多的表面区域或表面区集中。因此，电能被聚集到更紧密的布置中，这会减少不靠近成形的工作表面168的组织中的外部电荷损失。
电极尖端110的成形的工作表面168不需要变为非常尖的；其只需要被成形为(锐化为)将能量传输集中到实现最优切割所期望的程度。举例来说，当成形的工作表面168的尺寸(即，宽度)大体介于约0.0254mm与约0.1270mm之间或约0.076mm与约0.1270mm之间时，可开始显著地观察到有效的特性。在一些实施方案中，成形的工作表面168可具有约0.0254mm、约0.076mm、约0.1016mm或约0.1270mm的尺寸。
传统钝的电极尖端具有约0.33mm的工作表面厚度，且在典型的切割模式中可利用近50瓦特的功率设定。相比之下，具有成形的工作表面168的电极尖端可以小于20瓦特的比典型钝的电极尖端所需要的功率设定小50％的功率设定快速地切穿组织。成形的工作表面168也可允许本文所述的脉宽调制切割模式使用比典型钝的电极尖端短的占空比来切穿类似的组织。另外，具有成形的工作表面168的电极尖端也可更迅速地切割且具有较少的阻力、产生较少的结痂、产生较少的热坏死、且操作者控制得到改善。
当采用脉宽调制时，成形的电极的功率要求与传统电极相比可能大大不同。组织切割的深度、组织的类型、电极的长度、电极形状、和其它因素可影响功率要求。成形电极的典型功率降低与传统电极相比可在约40％到60％范围内。根据切割的深度、组织类型、切口位置、电极长度和形状等，功率降低范围可为约10％到90％。
在一些实施方案中，电极尖端110的大小和/或其它构型与本文所述的脉宽调制切割模式相结合可有利于期望高精度水平的程序的性能。举例来说，在至少一些实施方案中，电极尖端110包括(i)一个或多个主表面(例如，第一主表面和与第一主表面相对的第二主表面)；(ii)一个或多个纵向侧边缘(例如，至少部分地设置在第一主表面与第二主要表面之间)；和/或(iii)横截面积(例如，至少部分地设置在第一主表面和/或第二主表面和/或所述一个或多个纵向侧边缘之间)。
在至少一个实施方案中，一个或多个纵向侧边缘的厚度可大于约0.01英寸(0.254mm)。当纵向侧边缘具有大于约0.01英寸的厚度时，纵向侧边缘可形成或包括两个或更多个纵向切割边缘，并且/或者主体可包括小于或等于约0.0004平方英寸每纵向切割边缘的横截面积对纵向切割边缘数目的比率(in2/E)。
在一个或多个其它实施方案中，一个或多个纵向侧边缘可具有小于或等于约0.01英寸的厚度。当纵向侧边缘具有小于或等于约0.01英寸的厚度时，纵向侧边缘可形成或包括一个纵向切割边缘，并且/或者主体可包括小于或等于约0.000150平方英寸每纵向切割边缘的横截面积对纵向切割边缘数目的比率(in2/E)。
在一个或多个其它实施方案中，电极尖端110可包括具有小于或等于约0.01英寸的厚度的一个或多个纵向侧边缘(分别包括一个纵向切割边缘)和具有大于约0.01英寸的厚度的一个或多个纵向侧边缘(分别包括两个或更多个纵向切割边缘)。当实施方案包括具有小于或等于约0.01英寸的一个或多个厚度的一个或多个纵向侧边缘和具有大于约0.01英寸的一个或多个厚度的一个或多个纵向侧边缘的混合时，电极的主体可包括小于或等于约0.001平方英尺每纵向切割边缘的横截面积对纵向切割边缘数目的比率(in2/E)。
脉管密封器械是可尤其适合与波发生器102组合使用的另一种类型的电外科器械。图7示出可与波发生器102结合使用的示例性脉管密封器械180。脉管密封器械180包括柄部182、从柄部182延伸的细长轴184、和位于细长轴184的相对端部处的一对钳口186,188。脉管密封器械180还包括输入190，以用于经由线或其它电导体从电外科波发生器(例如，波发生器102)接收/返回电能。电能除其它以外也可用于密封脉管或切割位于钳口186,188之间的组织。
柄部182可被设计成使得朝柄部182的另一部分挤压柄部182的杠杆部分会启动钳口186,188中的一者或两者。这种启动可将钳口186降到钳口188上或朝向钳口188降低钳口186，或者反之亦然。除此之外或另选地，挤压柄部182的杠杆可引发电能流向钳口186,188中的一者或两者。在其它情况下，柄部182(或器械180的另一部分)可包括引发电能流向钳口186,188中的一者或两者的单独的开关或按钮。在再一些情况下，可使用开关机构(例如脚踏开关)来引发电能流向钳口186,188中的一者或两者。
脉管密封器械(例如，器械180)可尤其适用于与本文所述的凝结模式或双极模式结合使用的情况。举例来说，用户可使用脉管密封器械180将血管抓紧在钳口186,188之间。然后可使用凝结模式或双极模式来将电能传递到所抓紧的血管以加热所述血管。加热血管会导致血管壁中存在的胶原和弹性蛋白变性。在充分变性之后，电能向钳口186,188(且因此向血管)的流动被关闭，允许血管开始冷却。随着血管冷却，血管壁中的弹性蛋白和胶原(现在处于压缩接触结合中)会将其密封在一起并闭合脉管。
在脉管密封程序期间，钳口186,188可充当夹具以将血管壁的相对侧保持在一起。可通过移动和/或保持柄部182的杠杆部分来手动地施加和/或维持夹持力。另选地，脉管密封器械180可包括维持夹持力直到脉管密封程序完成的机械机构或机电机构。机械机构或机电机构可被配置成能够在预定时间段(例如，5秒、10秒、15秒、30秒)之后、在用户输入(移动柄部182的杠杆部分)时或响应于电信号(例如，来自波发生器102)释放夹持力。
在不脱离本发明实质或本质特征的情况下，本发明还可以其它具体形式体现。所述实施方案被认为在所有方面仅是例示性的而非限制性的。因此，本发明的范围由所附权利要求书而非前述描述来指示。在权利要求书的等同含义和范围内的所有改变都涵盖在权利要求书范围之内。