CN106132328A - 用于能量处置器具的控制装置以及能量处置系统 - Google Patents

Abstract

控制装置(100)是用于能量处置器具(200)的控制装置，该能量处置器具(200)具备：把持生物体组织的第一把持部(212)和第二把持部(214)；以及发热元件(224)，其构成为与被供给的电力相应地发热来对第一把持部的把持面进行加热。控制装置(100)具备：温度获取部(140)，其获取发热元件的温度；以及表面温度估计部(150)，其基于发热元件被停止电力的供给后的温度的变化，估计第一把持部的表面中的与同第二把持部相对的面不同的至少一部分的温度来作为表面温度。

Description

用于能量处置器具的控制装置以及能量处置系统

技术领域

本发明涉及一种用于能量处置器具的控制装置以及能量处置系统。

背景技术

已知一种手术用处置器具，用于通过把持生物体组织并且使热能作用于该生物体组织来进行使生物体组织凝固或将生物体组织切开的处置。例如，日本特开2005-253789号公报中公开了一种在钳子上设置有具有电阻发热图案的发热体的手术用处置器具。

在上述这样的处置器具中，优选的是，只有用于把持生物体组织的夹持部中的与生物体组织接触的把持面的温度上升，把持面以外的部分的温度不上升。然而，当反复进行针对生物体组织的处置时，夹持部中的把持面以外的部分的温度也上升。

发明内容

在使热能作用于所把持的生物体组织的处置器具中，存在与生物体组织接触的把持面以外的部分的表面变得非常高温的担忧。因此，存在想要获取表面温度这样的要求。

本发明的目的在于，提供一种能够获取处置器具的表面温度的用于能量处置器具的控制装置以及能量处置系统。

为了实现所述目的，根据本发明的一个方式，是一种用于能量处置器具的控制装置，其中，该能量处置器具具备：第一把持部，其构成为把持面与生物体组织接触；第二把持部，其相对于所述第一把持部相对地打开和闭合来将所述生物体组织把持在所述第二把持部与所述第一把持部之间；以及发热元件，其构成为与被供给的电力相应地发热来对所述把持面进行加热，该控制装置具备：温度获取部，其获取所述发热元件的温度；以及表面温度估计部，其基于所述发热元件被停止所述电力的供给后的温度的变化，估计所述第一把持部的表面中的与同所述第二把持部相对的面不同的至少一部分的温度来作为表面温度。

根据本发明的一个方式，能量处置系统具备上述的控制装置以及能量处置器具，该能量处置器具具备上述的第一把持部、上述的第二把持部以及上述的发热元件。

根据本发明，能够提供一种能够获取处置器具的表面温度的用于能量处置器具的控制装置以及能量处置系统。

附图说明

图1是示出一个实施方式所涉及的能量处置系统的结构例的概要的图。

图2是示出一个实施方式所涉及的夹持部的结构例的概要的示意图。

图3是示出一个实施方式所涉及的能量处置系统的结构例的概要的框图。

图4是示出一个实施方式所涉及的控制装置中的处理的一例的流程图。

图5A是示出与经过时间相对应的发热元件的温度的变化的一例的图。

图5B是示出与经过时间相对应的发热元件的温度的变化的一例的图。

图6是示出高温时处理的一例的流程图。

图7是示出高温时处理的不同的一例的流程图。

具体实施方式

参照附图来说明本发明的一个实施方式。图1中示出本实施方式所涉及的能量处置系统的结构例的一例。能量处置系统10是用于在生物体组织的治疗中使用的装置。能量处置系统10使热能作用于生物体组织。能量处置系统10具备控制装置100、能量处置器具200以及脚踏开关310。

能量处置器具200例如是用于贯通腹壁来进行处置的牵引线型的外科治疗用处置器具。能量处置器具200具有手柄250、安装于手柄250的轴(shaft)240以及设置于轴240的前端的夹持部210。夹持部210能够打开和闭合，把持作为处置对象的生物体组织来进行生物体组织的凝固、切开等处置。为了以后的说明，将夹持部210侧称为前端侧，将手柄250侧称为基端侧。手柄250具备用于操作夹持部210的多个操作把手252。另外，手柄250具备存储与该能量处置器具200有关的固有值等的未图示的存储器。此外，此处示出的能量处置器具200的形状当然只是一例，如果具有同样的功能，则也可以是其它形状。

手柄250经由线缆260而与控制装置100连接。在此，线缆260与控制装置100通过连接器265连接，从而该连接是装卸自如的。即，能量处置系统10构成为能够针对每种处置更换能量处置器具200。控制装置100连接有脚踏开关310。通过脚进行操作的脚踏开关310也可以置换为通过手进行操作的开关或其它开关。通过由手术操作者操作脚踏开关310的踏板，来切换从控制装置100向能量处置器具200的能量供给的进行/停止。

参照作为示意图的图2来说明夹持部210的结构例的概要。夹持部210具有第一把持部212和第二把持部214。第一把持部212与第二把持部214相对地移位，来将生物体组织900夹持在第一把持部212与第二把持部214之间。将第一把持部212中与第二把持部214相对且与生物体组织接触的面称为把持面。另外，将第一把持部212的与把持面相反的一侧的面称为背面。

第一把持部212的把持面例如设置有由铜之类的热传导性良好的金属形成的处置部222。处置部222的背面侧设置有发热元件224。发热元件224包含电阻图案，通过电流流过该电阻图案来发热，其中，该电阻图案是电阻高的导线。发热元件224的背面侧设置有由热传导率低的材料形成的绝热构件226。将第一把持部212中的除处置部222、发热元件224以及绝热构件226以外的部分设为把持部主体228。

在向发热元件224供给电力时，发热元件224发热。由发热元件224产生的热经过热传导性高的处置部222对生物体组织900进行加热。另外，由发热元件224产生的热要被热传导性低的绝热构件226绝热，但是一部分经由绝热构件226而向第一把持部212的背面传递。例如在使用该能量处置器具200时，第一把持部212的背面是有可能与处置对象以外的组织接触的部分。当背面的温度变为高温时，存在对处置对象以外的组织进行加热而使该组织损伤的担忧。因而，需要掌握背面的温度并且将背面的温度维持为不高的温度。在此，不高的温度例如是不会使蛋白质变性的温度。

参照图3来说明控制装置100的结构例的概要。控制装置100具有控制部110、存储部120、发热元件驱动电路130、温度获取部140、表面温度估计部150、输入部160、通知控制部170、显示部180以及扬声器190。

控制部110与控制装置100内的各部连接，对控制装置100的各部进行控制。控制部110连接有脚踏开关310，从脚踏开关310被输入用于进行能量处置器具200的处置的接通和用于停止处置的断开。控制部110计算应向发热元件224投入的电力。控制部110对发热元件驱动电路130进行控制，来向发热元件224投入所计算出的电力。

存储部120例如包括一般的半导体存储器。存储部120存储有控制装置100进行动作所需要的各种程序、数据等。控制部110例如按照存储部120中存储的程序来进行动作。

发热元件驱动电路130与能量处置器具200连接，在控制部110的控制下，驱动能量处置器具200的发热元件224。即，发热元件驱动电路130在控制部110的控制下向发热元件224的电阻图案供给电力。

温度获取部140具有如下功能：从发热元件驱动电路130获取向发热元件224施加的电压以及此时流过的电流，基于该电压和电流来获取发热元件224的电阻图案的电阻值。电阻图案的电阻值与电阻图案的温度相应地变化。存储部120中存储有预先获取到的电阻图案的温度与电阻值之间的关系。温度获取部140基于获取到的电阻图案的电阻值，利用电阻图案的温度与电阻值之间的关系来计算电阻图案的温度。温度获取部140将所得到的电阻图案的温度、即发热元件224的温度输出到表面温度估计部150。

表面温度估计部150估计第一把持部212的表面中的除与第二把持部214相对的面以外的至少一部分的温度来作为表面温度。用于估计表面温度的表面例如是把持部主体228的背面或侧面。表面温度估计部150从温度获取部140获取发热元件224的温度。表面温度估计部150基于停止向发热元件224的电力供给后的、发热元件224的温度下降的特性来进行表面温度的估计。

输入部160包括按钮、提钮、键盘等一般的输入装置。向输入部160输入控制部110的各种设定等。输入部160将被输入的信息向控制部110输出。通知控制部170对显示部180和扬声器190的动作进行控制。显示部180显示控制部110的各种设定等。扬声器190输出警告音等。

控制部110、温度获取部140、表面温度估计部150、通知控制部170等例如是由Central Processing Unit(CPU：中央处理单元)、Application Specific IntegratedCircuit(ASIC：专用集成电路)构成的。

接着，说明本实施方式所涉及的能量处置系统10的动作。手术操作者预先对控制装置100的输入部160进行操作，来事先设定能量处置系统10的输出条件、例如基于热能输出的加热的目标温度、加热时间等。在能量处置系统10中，既可以单独设定各个值，也可以选择与手术方式相应的成套的设定值。

能量处置器具200的夹持部210和轴240例如穿过腹壁而插入到腹腔内。手术操作者对操作把手252进行操作使夹持部210打开和闭合，来通过第一把持部212和第二把持部214把持作为处置对象的生物体组织。此时，第一把持部212的处置部222的把持面与作为处置对象的生物体组织接触。

当通过夹持部210把持了作为处置对象的生物体组织时，手术操作者对脚踏开关310进行操作。当脚踏开关310被切换为接通时，从控制装置100经由线缆260向发热元件224供给电力，以使第一把持部212的把持面的温度变为目标温度。在此，目标温度例如是200℃。此时，电流从控制装置100经由线缆260而流过发热元件224的电阻图案。发热元件224的电阻图案由于流过电流而发热。由电阻图案产生的热传到处置部222。其结果，处置部222的温度上升。与处置部222接触的生物体组织由于处置部222的温度上升而被烧灼并且凝固。当通过加热使生物体组织凝固了时，停止热能的输出。此外，当将把持面的目标温度例如设为300℃时，生物体组织通过该高温而被切断。如以上那样，生物体组织的处置完成。

参照图4所示的流程图来进一步说明控制装置100的动作。

在步骤S101中，控制部110判定脚踏开关310是否已接通，即判定是否应进行发热元件224的发热。在判定为不进行发热时，处理返回到步骤S101。即，控制部110反复进行步骤S101的处理，直到脚踏开关310接通为止。在步骤S101中判定为进行发热时，处理前进到步骤S102。

在步骤S102中，控制部110对发热元件驱动电路130的动作进行控制，来向发热元件224供给电力。其结果，电流流过发热元件224，从而发热元件224发热。由发热元件224产生的热向处置部222传递，从而与处置部222接触的生物体组织被加热。此时，控制部110对发热元件驱动电路130的输出进行反馈控制。即，控制部110以从温度获取部140获取基于电阻图案的电阻值计算出的发热元件224的温度并基于发热元件224的温度使处置部222的温度变为目标温度的方式对发热元件驱动电路130的输出进行反馈控制。

在步骤S103中，控制部110判定脚踏开关310是否已断开，即判定是否应停止发热元件224的发热。在判定为不停止发热时，处理返回到步骤S102。即，继续进行向发热元件224的电力供给。当在步骤S103中判定为停止发热时，处理前进到步骤S104。此时，停止向发热元件224的电力供给。

控制部110在停止向发热元件224的电力供给的同时或紧接在停止之后，在步骤S104中使温度获取部140获取发热元件224的温度。即，温度获取部140从发热元件驱动电路130获取向发热元件224施加的电压的电压值和此时流过的电流的电流值。温度获取部140基于获取到的电压值和电流值，来计算发热元件224的电阻图案的电阻值。温度获取部140经由控制部110获取存储部120中存储的表示发热元件224的电阻图案的电阻值与发热元件224的温度之间的关系的信息，并基于该信息计算发热元件224的温度。温度获取部140将计算出的发热元件224的温度向表面温度估计部150输出。这样的发热元件224的温度的计算和该温度向表面温度估计部150的输出在适当的定时进行。

在步骤S105中，控制部110使表面温度估计部150估计第一把持部212的表面的温度来作为表面温度。在此，被作为表面温度进行估计的是第一把持部212的表面中的与同第二把持部214相对的部分不同的部分，例如是第一把持部212的背面或侧面的部分的温度。表面温度是基于使向发热元件224的电力供给停止后的发热元件224的温度变化计算的。

图5A中示出与时间经过相对应的发热元件224的温度变化的一例。设为在时刻T0开始向发热元件224的电力供给。此时，发热元件224的温度随时间经过上升。不久之后，当发热元件224的温度达到作为目标温度的第一温度temp1时，由控制部110调整向发热元件224供给的电力，来将发热元件224的温度维持为第一温度temp1。设为在时刻T1停止向发热元件224的电力供给。此时，发热元件224的温度随时间经过下降。即，发热元件224的热向把持部主体228等传递，从第一把持部212的背面或侧面等把持部主体228的表面向周围放射。

在图5A所示的例子中，在时刻T2，发热元件224的温度变为第二温度temp2。即，在图5A所示的例子中，在从时刻T1到时刻T2的期间，发热元件224的温度从第一温度temp1到第二温度temp2下降了温度差Δtemp1。在此，Δtemp1＝temp1-temp2。

在图5B中示出第一把持部212的背面的温度之类的表面温度比图5A所示的情况下的表面温度高的情况下的、与时间经过相对应的发热元件224的温度变化的一例。在图5B所示的情况下也同样，设为在时刻T0开始向发热元件224的电力供给，在发热元件的温度维持为第一温度temp1之后，在时刻T1停止向发热元件224的电力供给。在图5B所示的例子中，在从时刻T1到时刻T2的期间，发热元件224的温度从第一温度temp1到第三温度temp3下降了温度差Δtemp2。在此，Δtemp2＝temp1-temp3。Δtemp2小于Δtemp1。即，表面温度越高，则停止向发热元件224的电力供给之后的、发热元件224在每规定时间内的温度下降越低。这样，如果对发热元件224的与时间经过相对应的温度下降进行测量，则能够进行例如背面等的表面温度的估计。

通过下述的热传导数式表示热从第一区域向第二区域的移动。即，如果将从第一区域向第二区域的移动热量设为Q、将传递热的构件的热传导率设为K、将热移动的部分的面积设为S、将热移动的距离设为L、将经过时间设为T、将第一区域的温度设为tempA、将第二区域的温度设为tempB、将第一区域与第二区域之间的温度差设为Δtemp，则作为每单位时间内的移动热量，下述的数式(1)成立。

$\begin{array}{c}Q/T=KS\left(\mathrm{\Δ}temp\right)/L\\ =KS(tempA-tempB)/L\end{array}---\left(1\right)$

在此，设为预先求出第一把持部212整体的热传导率K、面积S以及距离L后例如存储到存储部120中。此时，如果获取发热元件224的温度来作为第一区域的温度tempA并且将每单位时间内的移动热量Q/T获取为温度下降，则例如能够估计背面的温度来作为第二区域的温度tempB。

此外，第一把持部212整体的热传导率K、面积S以及距离L的信息例如能够通过实验获取。第一把持部212整体的热传导率K、面积S以及距离L的信息也可以存储在对能量处置器具200设置的存储器中。在该情况下，控制装置100从对能量处置器具200设置的存储器中读出这些信息。

可以基于上述的数式(1)通过计算来计算成为第一把持部212的表面温度的第二区域的温度tempB。另外，例如也可以基于存储部120中以表的形式存储的、每单位时间内的第一区域的温度tempA及移动热量Q/T与第二区域的温度tempB之间的关系，来参照第二区域的温度tempB。

表面温度估计部150如上述那样基于电力供给后的发热元件224的温度变化来估计表面温度。表面温度估计部150将估计出的温度向控制部110传递。

在步骤S106中，控制部110判定由表面温度估计部150估计出的表面温度是否高于规定阈值。在此，规定阈值可以被设定为任意℃，例如被设定为60℃。在判定为表面温度不高于规定阈值时，处理前进到步骤S108。另一方面，当表面温度高于规定阈值时，处理前进到步骤S107。

在步骤S107中，控制部110进行高温时处理。在高温时处理中，进行用于避免表面温度高到成为问题的程度的处理。在后面记述高温时处理。在高温时处理之后，处理前进到步骤S108。

在步骤S108中，控制部110判定是否结束处理。例如，在从输入部160输入了用于结束处理的指示时，处理结束。在判定为结束处理时，该处理结束。另一方面，在判定为不结束处理时，处理返回到步骤S101。

参照图6所示的流程图来说明高温时处理的一例。在图6所示的例子中，停止电力向发热元件224的供给，直到表面温度变为规定阈值以下为止。

在步骤S201中，控制部110使通知控制部170通知表面温度是高于规定温度的高温。通知控制部170例如使显示部180进行表示表面温度为高温以及表示由于是高温因此不进行向发热元件224的电力供给的显示。另外，通知控制部170也可以使扬声器190输出表示表面温度为高温以及表示由于是高温因此不进行向发热元件224的电力供给的声音。之后，处理前进到步骤S202。

在步骤S202中，控制部110判定表面温度是否高于规定阈值。在判定为高于规定阈值时，处理返回到步骤S201。因而，在表面温度高于规定阈值的期间，不向发热元件224供给电力，而持续进行表面温度为高温的通知。在步骤S202中表面温度变得不高于规定阈值时，处理返回到参照图4所说明的处理。

参照图7所示的流程图来说明高温时处理的不同的一例。在图7所示的例子中，将向发热元件224供给的电力设为低水平，直到表面温度变为规定阈值以下为止。

在步骤S301中，控制部110判定是否接通脚踏开关310来进行发热。在判定为不进行发热时，处理前进到步骤S307。另一方面，在判定为进行发热时，处理前进到步骤S302。

在步骤S302中，控制部110使发热元件驱动电路130向发热元件224供给低电力。在此，发热元件驱动电路130向发热元件224供给的电力的水平低于参照图4所说明的处理的步骤S102中发热元件驱动电路130向发热元件224供给的电力的水平。通过将供给电力抑制为低水平，来抑制表面温度的上升。

在步骤S303中，控制部110使通知控制部170进行发热元件224的输出为低水平的通知。通过该通知，用户能够了解当前的输出为低水平。

在步骤S304中，控制部110判定是否停止发热。在判定为不停止发热时，处理返回到步骤S302。其结果，继续进行向发热元件224的低水平电力的供给。另一方面，在判定为停止发热时，处理前进到步骤S305。此时，停止向发热元件224的电力供给。

在步骤S305中，控制部110使温度获取部140基于发热元件224的电阻图案的电阻值来获取发热元件224的温度。在步骤S306中，控制部110使表面温度估计部150基于发热元件224的温度下降来估计表面温度。

在步骤S307中，控制部110判定表面温度是否高于规定阈值。在判定为高于规定阈值时，处理返回到步骤S301。另一方面，在判定为不高于规定阈值时，处理返回到参照图4所说明的处理。

根据图7所示的高温时处理，在表面温度高于规定阈值的期间内，向发热元件224的供给电力被抑制为低水平，当表面温度变为规定阈值以下时，返回到通常的处理。此外，步骤S302中供给的电力既可以是与通常的供给电力不同的固定的电力，也可以是对通常的供给电力乘以规定系数所得到的电力，还可以是与表面温度相应的电力。优选的是，表面温度越高，则被供给的电力越小，以使得表面温度尽早低于规定阈值。

如以上那样，根据本实施方式，进行控制以避免第一把持部212的表面温度变高。此时，关于表面温度，并不是直接测量的，而是基于发热元件224的温度估计的。因而，根据本实施方式，不需要除用于测量发热元件的温度的机构以外另行设置用于测量表面温度的温度传感器。此外，需要获取发热元件224的温度，以进行将发热元件224的温度维持为目标温度的控制。

根据以上所述，根据本实施方式，能够使第一把持部212的结构简洁化且能够通过简单的方法获取表面温度。并且，利用所获取到的表面温度，能够避免因第一把持部212的表面温度的上升而导致的能量处置器具200的故障、因高温的背面等不预期地与生物体组织接触而导致的该生物体组织的损伤等不良影响。另外，基于发热元件224的温度变化估计表面温度对于第一把持部212的小型化奏效。

此外，在本实施方式中，发热元件224的温度是基于发热元件224的电阻图案的电阻值获取的。这样，如果基于电阻值获取温度，则不需要除发热元件224外另行设置温度传感器。这对于第一把持部212的小型化奏效。

发热元件224的温度获取方法并不限于如上述那样基于发热元件的电阻图案的电阻值获取。也可以是，在发热元件224的附近设置温度传感器，从该温度传感器获取发热元件224的温度信息。

另外，在上述的实施方式中，也可以是，当表面温度高于规定阈值时，如通常那样继续进行电力向发热元件224的供给，只是通知表面温度高。识别出表面温度高的用户例如能够一边注意避免背面等与其它组织等接触一边进行处置。

另外，在上述的实施方式中，示出了只在第一把持部212中设置有发热元件224等发热机构，但是并不限于此，也可以是在第二把持部214中也与第一把持部212同样地设置发热机构。

Claims (10)

1.一种用于能量处置器具的控制装置，其中，该能量处置器具具备：第一把持部，其构成为把持面与生物体组织接触；第二把持部，其相对于所述第一把持部相对地打开和闭合来将所述生物体组织把持在所述第二把持部与所述第一把持部之间；以及发热元件，其构成为与被供给的电力相应地发热来对所述把持面进行加热，

该控制装置具备：

温度获取部，其获取所述发热元件的温度；以及

表面温度估计部，其基于所述发热元件被停止所述电力的供给后的温度的变化，估计所述第一把持部的表面中的与同所述第二把持部相对的面不同的至少一部分的温度来作为表面温度。

2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，

所述温度获取部获取所述发热元件的电阻值，并基于所述电阻值来获取所述发热元件的温度。

3.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，

还具备控制部，该控制部基于估计出的所述表面温度，来控制向所述发热元件供给的所述电力。

4.根据权利要求3所述的控制装置，其特征在于，

还具备通知控制部，在估计出的所述表面温度高于规定阈值时，该通知控制部对通知所述表面温度高于所述规定阈值进行控制，

在所述表面温度高于所述规定阈值时，所述控制部使所述电力向所述发热元件的供给停止，或者使所述电力向所述发热元件的供给降低。

5.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，

所述表面温度估计部基于所述发热元件的温度以及包含所述第一把持部的热传导率、厚度及面积的信息来估计所述表面温度。

6.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，

还具备通知控制部，在估计出的所述表面温度高于规定阈值时，该通知控制部对通知所述表面温度高于所述规定阈值进行控制。

7.一种能量处置系统，具备：

根据权利要求1所述的控制装置；以及

能量处置器具，其具备所述第一把持部、所述第二把持部以及所述发热元件。

8.根据权利要求7所述的能量处置系统，其特征在于，

所述温度获取部获取所述发热元件的电阻值，并基于所述电阻值来获取所述发热元件的温度。

9.根据权利要求7所述的能量处置系统，其特征在于，

所述所述能量处置器具还具备温度传感器，该温度传感器对所述发热元件的温度进行测量，

所述温度获取部基于所述温度传感器的输出来获取所述发热元件的温度。

10.根据权利要求7所述的能量处置系统，其特征在于，

在所述第一把持部中，在用于估计所述表面温度的所述表面与所述发热元件之间设置有绝热构件。