CN104039256B

CN104039256B - 处置系统

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Publication number: CN104039256B
Application number: CN201380004924.2A
Authority: CN
Inventors: 本田吉隆; 入泽隆志; 高见祯嘉; 桂木敏文; 田中惠; 田中一惠
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2012-06-15
Filing date: 2013-06-10
Publication date: 2017-02-22
Anticipated expiration: 2033-06-10
Also published as: JPWO2013187355A1; CN104039256A; WO2013187355A1; US20140214142A1; EP2789306A1; EP2789306A4; JP5544054B2; EP2789306B1; US9204992B2

Abstract

处置系统(1)具备保持生物体组织(LT)并且具有发热部(20)的保持部(10)。发热部(20)具有通过导线(25)串联连接的多个薄膜电阻体(23)。当信号输出部(31)对发热部(20)提供电力时，电阻体(23)发热，该热使生物体组织(LT)凝固或者切开生物体组织(LT)。信号检测部(33)检测输出部(31)输出的电压。信号提取部(35)提取电压中的1Hz‑10Hz的成分。当该成分的绝对值的最大值达到40V时，故障检测部(36)对控制部(34)输出信号。控制部(34)当接收到该信号时在显示部(37)中显示警告。手术师在电压出现发热部(20)的故障的前兆的时间点接收警告而能够更换发热部(20)。因此避免在处置过程中发热部(20)发生故障。电压也可以是电流。

Description

处置系统

技术领域

本发明涉及一种对保持在一对保持部之间的生物体组织施加热能来处置生物体组织的处置系统。

背景技术

已知一种对保持在处置器具的一对保持部之间的生物体组织施加热能的处置系统。该处置系统使血管等处置对象的生物体组织凝固或者切开血管等处置对象的生物体组织。

在日本特开2012-70779号公报中公开了以下一种处置系统：一对保持部具有发热部，发热部是具有薄膜电阻体的多个发热基板部通过导线进行连接的结构。该处置系统的保持部的温度均匀性高并且容易使保持部小型化。

在此，以足以满足高度的可靠性的方式设计和制造处置系统，但处置系统的故障是不可避免的。但是，即使发生故障，如果能够立即确定故障位置，则也能够通过与预备部件进行更换来继续进行处置。例如，在处置系统的处置器具的发热部的断线等为故障原因的情况下，与预备的处置器具进行更换即可。

在日本专利3911334号公报和日本特公平01-34618号公报中公开了以下一种处置系统：监视发热部的电阻等，在成为规定范围以外的情况下判断为故障而告知给使用者。

但是，在进行处置的过程中发生故障的情况下，更换为预备处置器具需要时间，因此有可能难以迅速地完成处置。

另一方面，根据不至于故障的程度的异常值来检测故障的前兆现象的故障预测技术以军事产业和航空产业为中心而被导入。在军事系统中，如果在实战中发生故障，则有可能招致不可估量的损失。另外，在客运飞机中，发生故障关系到很多人的性命。但是，由于不容易进行故障预测，因此仅在带来极大利益的产业领域中导入故障预测。

发明内容

发明要解决的问题

本发明的目的在于提供一种能够迅速地完成处置的处置系统。

用于解决问题的方案

实施方式的处置系统具备：开闭自由的一对保持部，其用于保持生物体组织，具有用于施加热能的发热部；信号输出部，其将驱动信号提供给上述发热部；设定部，其设定上述发热部的目标温度；信号检测部，其检测上述驱动信号的电流和电压；控制部，其通过调整上述驱动信号的功率来对上述发热部进行温度控制；信号提取部，其从上述信号检测部检测的上述驱动信号中提取规定频带的信号；以及故障检测部，其根据上述信号提取部提取出的提取信号来检测上述发热部的故障的前兆现象。

发明的效果

根据本发明，能够提供一种能够迅速地完成处置的处置系统。

附图说明

图1是表示第一实施方式的处置系统的整体结构的立体图。

图2A是第一实施方式的处置系统的一对保持部(闭合状态)的侧视图。

图2B是第一实施方式的处置系统的一对保持部保持生物体组织的状态的侧视图。

图3A是用于说明第一实施方式的处置系统的第一保持部的长轴方向的截面结构的图。

图3B是第一实施方式的处置系统的第一保持部的俯视图。

图3C是用于说明第一实施方式的处置系统的第一保持部的短轴方向的截面结构的图。

图4是用于说明第一实施方式的处置系统的第一保持部的发热部的俯视图。

图5是第一实施方式的处置系统的结构图。

图6是用于说明第一实施方式的处置系统的处置流程的流程图。

图7是表示第一实施方式的处置系统正常时的驱动信号的图。

图8是表示第一实施方式的处置系统的产生前兆现象时的驱动信号的图。

图9是表示第一实施方式的处置系统正常时的提取信号的图。

图10是表示第一实施方式的处置系统的产生前兆现象时的提取信号的图。

图11是用于说明第二实施方式(第三实施方式)的处置系统的结构图。

具体实施方式

<第一实施方式>

下面，参照附图说明本发明的第一实施方式的处置系统1。

如图1所示，处置系统1具备处置器具2、主体部3以及脚踏开关4。处置器具2例如是通过腹壁进行处置的牵引线型的外科手术用处置器具。

处置器具2具备把持件2A、柄线2B以及保持要处置的生物体组织LT来进行处置的可开闭的一对保持部10(第一保持部11和第二保持部12)。把持件2A经由线缆28与主体部3相连接。用于手术师操作保持部10的开闭的具有开闭把手2C的把持件2A呈手术师容易握持的形状、例如大致L字状。在把持件2A的一端配置有柄线2B，该柄线2B与保持部10一体化，将开闭把手2C的动作传递到保持部10。另一方面，把持件2A的另一端侧为被手术师把持的把持部。

主体部3在前面面板具有用于显示处置条件等的显示部37以及用于手术师设定处理条件等的设定部32，经由线缆29连接有脚踏开关4。手术师用脚来按压操作脚踏开关4的踏板，由此对从主体部3至处置器具2的驱动信号进行接通/断开(ON/OFF)控制。此外，脚踏开关4并非是必须的结构要素，也可以是手术师在身边进行操作的开关等。

如图2A和图2B所示，第二保持部12相对于第一保持部11相对地进行移动，由此自由地开闭保持部10。即，如图2A所示，在手术师没有对开闭把手2C进行按压操作时，通过由未图示的弹性部件施力而第二保持部12处于与第一保持部11近接的状态或者接触的状态，与此相对，如图2B所示，当手术师用比弹性部件的施力更强的力量对开闭把手2C进行按压操作时，第二保持部12与第一保持部11分离，保持部10成为打开状态。对于在保持部10处于打开状态时被插入到第一保持部11与第二保持部12之间的生物体组织LT，当手术师停止操作开闭把手2C时，由于弹性部件施力而以在第一保持部11的保持面11SA与第二保持部12的保持面12SA之间被夹持按压的状态被保持。

如图3A～图4所示，在第一保持部11的保持面11SA配置有产生热能的发热部20。在发热部20中，例如在作为铜或者SUS薄板的金属电极基板21的背面(内面侧)接合了多个发热基板部22。

发热基板部22由氧化铝或者氮化铝等绝缘体构成，其表面形成有由白金等金属构成的薄膜电阻体23。白金为当温度上升时电阻R变高的电阻温度系数为正的材料。因此，如在后文中所述，能够根据薄膜电阻体23的电阻R来测量发热部20(薄膜电阻体23)的温度。薄膜电阻体23的材料并不限定于白金，也可以使用NiCr合金、Ta或者W等各种电阻温度系数为正的高熔点金属材料。

在各薄膜电阻体23的端部例如形成有由Ti/Cu/Ni/Au的多层膜构成的电极焊盘24。而且，多个发热基板部22的薄膜电阻体23例如使用引线接合技术通过连接电极焊盘24的导线25而串联连接。此外，如图4所示，在多个发热基板部22之间也可以配置中继基板部20Y。而且，在串联连接的多个发热基板部22的最端部配置有连接用基板部20Z，在连接用基板部20Z连接有线缆28的导线28S。

此外，发热部20的多个发热基板部22例如也可以局部地并联连接。另外，各发热基板部22也可以具有多个薄膜电阻体23。此外，在第二保持部12中也配置有与第一保持部11相同的发热部，两个发热部也可以进行串联连接或者并联连接。

在与发热基板部22的薄膜电阻体形成面相对的主面(背面)形成有未图示的金属膜，经由导热性高的例如钎焊金属与金属电极基板21进行接合。因此，由薄膜电阻体23产生的热量高效率地传递到金属电极基板21(保持面11SA)。

此外，第一保持部11的薄膜电阻体形成面(表面)被聚酰亚胺等绝缘体覆盖而绝缘。另外，优选保持部10的外表面由导热性低的部件构成，以避免对要处置的周边的生物体组织带来不良影响。

接着，使用图5说明处置系统1的结构。如上所述，处置系统1具有处置器具2、主体部3以及脚踏开关4。

主体部3具有信号输出部31、设定部32、信号检测部33、控制部34、信号提取部35、故障检测部36以及显示部37。

信号输出部31由对发热部20提供驱动信号即发热用电力的、例如高频信号振荡部和放大器构成。设定部32为用于手术师设定发热部20的目标温度T-set等的开关、鼠标或者键盘等。信号检测部33为用于检测驱动信号的电流I和电压V的电流传感器和电压传感器。此外，信号检测部33也可以包含在处置器具2中。另外，为了确保电安全，在由信号输出部31输出的驱动信号为交流信号的情况下，例如经由脉冲变压器传递到处置器具2。控制部34为通过调整驱动信号的功率(W＝I×V)来对发热部20进行温度控制的CPU等。信号提取部35为从信号检测部33检测的驱动信号中提取规定频带的信号的滤波电路。故障检测部36根据由信号提取部35提取出的提取信号来检测发热部20的故障的前兆现象。

此外，信号输出部31和信号检测部33处理模拟信号，控制部34处理数字信号，因此主体部3具备未图示的AD变换部。

如上所述，显示部37在处置过程中显示发热部20的温度或者显示由手术师通过设定部32设定目标温度T-set时的温度，并且，如在后文中所述，还具有用于告知警告的告知部的功能。

此外，主体部3也可以具有高频信号输出部。由高频信号输出部输出的高频信号被施加到处置器具2的一对金属电极基板21。手术师除了使用热能以外还能够使用高频能量来对保持在一对保持部10之间的生物体组织LT进行处置。另外，也可以是具有高频信号输出部的功能和信号输出部31的功能的信号输出部交替地产生高频信号和发热用驱动信号。

接着，按照图6的流程图来说明处置系统1的动作。

<步骤S11>设定目标值

手术师使用设定部32来设定作为处置时的目标值的发热部20的目标温度T-set。目标温度T-set根据要处置的生物体组织LT不同而不同，但是例如为100℃～300℃。此外，此时，还可以设定处置完成时间t-end等。处置完成时间t-end例如为从成为目标温度T-set起的处置时间。此外，也可以根据生物体组织LT的阻抗等来自动地设定处置完成时间t-end。

<步骤S12>保持生物体组织

如图2A所示，保持部10在闭合状态下例如通过腹壁被插入到腹腔内。当手术师进行紧握把持件2A的开闭把手2C的按压操作时，第二保持部12相对于第一保持部11打开。然后，将处置对象的生物体组织LT配置在第一保持部11的保持面11SA与第二保持部12的保持面12SA之间。当在该状态下放开开闭把手2C时，由于弹性部件施力，第二保持部12相对于第一保持部11关闭，以按压状态将处置对象的生物体组织LT保持在第一保持部11的保持面11SA与第二保持部12的保持面12SA之间。

<步骤S13>输出驱动信号

在一对保持部10之间保持有生物体组织LT的状态下，手术师用脚按压操作脚踏开关4。于是，控制部34进行控制以由信号输出部31输出驱动信号。驱动信号经由线缆28被传递到处置器具2的发热部20。即，驱动信号经由线缆28的导线28S、发热部20的连接用基板部20Z以及导线25被施加到薄膜电阻体23，薄膜电阻体23发热。薄膜电阻体23产生的热量经由发热基板部22和金属电极基板21被传递到生物体组织LT。

<步骤S14>检测驱动信号

信号检测部33检测驱动信号的电流I和电压V。如上所述，薄膜电阻体23由电阻温度系数为正的材料构成，因此当温度上升时，电阻R与其成比例地上升。因此，根据驱动信号的电流I和电压V来计算电阻R，通过使用预先存储的电阻与温度的关系式等，能够获取发热部20的温度。当然，也可以在发热部20中预先配置温度传感器。但是，通过使用由电阻温度系数为正的材料构成的薄膜电阻体23，能够以简单的结构获取发热部20的温度。

控制部34控制信号输出部31来调整驱动信号的功率W、即电流I和电压V以使发热部20的温度成为目标温度T-set。因此，如图7所示，在正常时，驱动信号(电压)的时间变化在单调增加之后单调减少。这是由于，在将生物体组织LT从体温加热到目标温度T-set时需要大量的电力，但是保持目标温度T-set以少量的电力即可。

与此相对，如图8所示，发明者发现驱动信号有时异常地发生变化。此外，即使是图8示出的驱动信号变化，处置系统1也能够进行通常的处置。但是，在产生图8示出的以短周期大幅增减的驱动信号变化之后，如果还继续使用，则很多情况下发热部20发生故障。因此，将图8示出的驱动信号变化的产生称为故障的“前兆现象”。

不清楚为何产生该前兆现象。但是，在产生前兆现象之后进行几次～几十次的处置的情况下，处置器具2的发热部20断线而发生故障的概率高。

<步骤S15>提取信号

在处置系统1中，信号提取部35从信号检测部33检测出的驱动信号中提取规定频带的信号(提取信号)。即，信号提取部35为使规定频带的信号通过而不使其它频带的信号通过的带通滤波器功能部。例如，信号提取部35由高通滤波器和低通滤波器构成。低通滤波器用于使信号平滑化，以容易变换为能够由作为控制部34的CPU进行处理的数字信号，高通滤波器用于仅提取以短周期增减的变化。

信号检测部33检测驱动信号的电流I和电压V，信号提取部35作为提取对象的可以为电流I也可以为电压V。

根据处置系统1的特性适当地选择信号提取部35提取的频带，例如为了区分图7示出的正常时的驱动信号(电压)变化与图8示出的作为前兆现象的驱动信号(电压)变化，频带的范围例如优选下限为0.1Hz以上而上限为20Hz以下，特别优选下限为1Hz以上而上限为10Hz以下。

如果在上述范围以上，则能够区分正常时的变化与产生前兆现象时的变化而进行检测，如果在上述范围内则在进行AD变换处理时不会产生问题。

此外，在详细结构与处置系统1的发热部20不同但仍然具有薄膜电阻体经由导线连接的发热部的处置系统中，通过提取与处置系统1相同频带的驱动信号，能够检测发热部20的故障(断线)的前兆现象。因此，确认为上述前兆现象在具有薄膜电阻体经由导线连接的发热部的处置系统的发热部的断线故障中为共通的现象。

图9示出信号提取部35从图7示出的正常时的驱动信号(电压)中提取出(1Hz～10Hz)的频带的信号的正常时的提取信号(电压)，图10示出从图8示出的产生前兆现象的驱动信号(电压)中提取出的提取信号(电压)。

<步骤S16>检测前兆现象

故障检测部36根据由信号提取部35提取出的提取信号来检测发热部20的故障的前兆现象。例如，故障检测部36在提取信号的绝对值的最大值为规定阈值以上的情况下(S16：“是”)，设为发热部20的故障的前兆现象。例如，在图8示出的情况下，将阈值电压设定为40V左右。

例如，故障检测部36由产生规定阈值电压的基准电压产生部以及将阈值电压与提取信号进行比较的比较器构成，将比较结果例如以数字信号的方式输出到控制部34。

故障检测部36也可以代替提取信号的最大值而使用提取信号的积分值或者提取信号的微分值来检测前兆现象。

<步骤S17>告知警告

在故障检测部36检测出前兆现象的情况下(S16：“是”)，控制部34进行控制以使作为告知部的显示部37显示警告。警告也可以使用未图示的扬声器等发出的音声，还可以使未图示的LED等点亮为黄色。另外，警告也可以在一次处置完成之后进行，以避免使手术师感到不安。

此外，故障检测部36也可以不仅检测前兆现象，还根据驱动信号来检测发热部20的故障。如果发热部20发生故障、即产生断线则电阻R变得非常大，因此其检测是容易的。在故障检测部36检测出故障的情况下，控制部34进行控制以使作为告知部的显示部37显示警告，并且进行控制以停止从信号输出部31输出驱动信号。此外，警告也可以是使未图示的LED等点亮为红色。

<步骤S18>变更设定

此外，在产生前兆现象之后直到发生故障为止的时间有时非常短。在该情况下，有时即使检测出前兆现象，在直到完成处理为止的期间也发生故障而无法完成处置。因此，在故障检测部36检测出前兆现象的情况下(S16：“是”)，控制部34也可以对目标温度T-set和驱动信号的功率W中的至少一个进行降低控制。

例如，通过降低目标温度T-set来延长直到发生故障(断线)为止的时间，因此能够完成处置。此外，在降低目标温度T-set或者功率W的情况下，优选自动地延长处置完成时间t-end，以对处置对象的生物体组织LT施加规定热能。

此外，步骤S18并非是处置系统1的必须的工序。

<步骤S19>(处置模式)

在故障检测部36没有检测出前兆现象的情况下(S16：“否”)，控制部34进行通常的控制。即，直到经过处置完成时间t-end(S19：“是”)为止，进行从步骤S13起的工序、即控制信号输出部31调整驱动信号的功率以使发热部20的温度成为目标温度T-set。

当经过处置完成时间t-end(S19：“是”)时，从腹腔内取出保持部10。当然，在未检测出前兆现象而继续进行处置的情况下，反复进行从S11或者S12起的处置。

如上所述，处置系统1的控制方法具备以下步骤：信号检测步骤，检测驱动信号的电流和电压；信号提取步骤，从驱动信号中提取规定频带的信号；以及前兆现象检测步骤，根据提取信号来检测发热部的故障的前兆现象。

在处置系统1中，信号提取部35从信号检测部33检测的驱动信号中提取规定频带的信号，故障检测部36根据提取信号来检测发热部20的故障的前兆现象。因此，在处置完成之后能够更换为预备的处置器具，因此能够防止在进行处置的过程中发生故障。

另外，在具有设定变更功能的情况下，通过延长直到发生故障为止的时间，能够防止在处置过程中发生故障。因此，处置系统1能够迅速地完成处置。

<第二实施方式>

接着，说明第二实施方式的处置系统1A。处置系统1A与处置系统1类似，因此对相同的结构要素附加相同的附图标记而省略说明。

如图11所示，在处置系统1A中，处置器具2的一对保持部(11A、12A)分别具有发热部20A、20B。对第一发热部20A和第二发热部20B独立地进行控制。即，信号输出部31A输出用于驱动第一发热部20A的驱动信号A以及用于驱动第二发热部20B的驱动信号B。信号检测部33A检测驱动信号A的电流和电压以及检测驱动信号B的电流和电压。而且，信号提取部35A从两个发热部20A、20B各自的驱动信号A、B中分别提取出提取信号A、B。因此，故障检测部36A对两个发热部20A、20B的前兆现象独立地进行检测。

两个发热部20A、20B同时发生故障的概率不大。而且，在处置系统1A中，在故障检测部36A检测出第一发热部20A的断线的前兆现象的情况下，控制部34A降低提供给第一发热部20A的驱动信号的功率，增加提供给第二发热部20B的驱动信号的功率。相反，在故障检测部36A检测出第二发热部20B的断线的前兆现象的情况下，控制部34A降低提供给第二发热部20B的驱动信号的功率，增加提供给第一发热部20A的驱动信号的功率。

在第一实施方式的处置系统1中，当检测出前兆现象时，例如控制部34对目标温度T-set和驱动信号的功率W中的至少一个进行降低控制，因此需要延长处置完成时间t-end以对处置对象的生物体组织LT施加规定的热能。

与此相对，在处置系统1A中，检测出前兆现象而延长直到发生故障(断线)为止的时间，并且在直到所设定的处置完成时间t-end为止的期间能够对处置对象的生物体组织LT施加规定的热能。

因此，处置系统1A具有处置系统1的效果，并且能够更迅速地完成处置。

<第三实施方式>

接着，说明第三实施方式的处置系统1B。处置系统1B与处置系统1A等类似，因此对相同的结构要素附加相同的附图标记而省略说明。

处置系统1B与处置系统1A同样地，一对保持部(11A、12A)分别具有发热部20A、20B，信号提取部35A从两个发热部20A、20B的驱动信号中分别提取出提取信号A、B。

而且，在处置系统1B中，故障检测部36B根据两个提取信号A、B的差来检测前兆现象。

即，在处置系统1中，故障检测部36将提取信号与预先设定的规定阈值进行比较来检测故障的前兆。但是，根据处置条件等不同，有时提取出与前兆现象类似的驱动信号。

如上所述，两个发热部20A、20B同时发生故障的概率不大。在处置系统1B中，根据两个提取信号A、B的差来检测前兆现象，因此，即使由于处置条件等不同而两个提取信号A、B均变大，其也不会被误判断为前兆现象。

处置系统1B具有处置系统1的效果，进一步地，前兆现象的检测精度高。

本发明并不限定于上述实施方式，在不改变本发明的宗旨的范围内能够进行各种变更、改变。

本申请是以2012年6月15日在美利坚合众国临时申请的USSN61-660354号为优先权基础的申请，上述公开内容被引用于本申请的说明书、权利要求书、附图。

Claims

1.一种处置系统，具备：

开闭自由的一对保持部，其用于保持生物体组织，具有用于施加热能的发热部；

信号输出部，其将驱动信号提供给上述发热部；

设定部，其设定上述发热部的目标温度；

信号检测部，其检测上述驱动信号；

信号提取部，其从上述信号检测部检测的上述驱动信号中提取规定频带的信号作为提取信号；

故障检测部，如果上述提取信号为规定的阈值以上，则该故障检测部检测为上述发热部的故障的前兆现象；以及

控制部，在上述故障检测部检测出上述前兆现象的情况下，该控制部进行控制使得上述信号输出部提供给上述发热部的上述驱动信号的功率降低。

2.根据权利要求1所述的处置系统，其中，

在上述发热部中，分别具有薄膜电阻体的多个发热基板部通过导线相连接。

3.根据权利要求1所述的处置系统，其中，

上述规定频带为0.1Hz以上且20Hz以下。

4.根据权利要求1所述的处置系统，其中，

还具备告知部，该告知部在上述故障检测部检测出上述前兆现象的情况下告知警告。

5.根据权利要求1所述的处置系统，其中，

在上述故障检测部检测出上述前兆现象的情况下，上述控制部对上述目标温度和上述驱动信号的功率中的至少一个进行降低控制。

6.根据权利要求1所述的处置系统，其中，

上述保持部具有第一发热部和第二发热部，

上述信号提取部从上述第一发热部的驱动信号和上述第二发热部的驱动信号中分别提取上述提取信号，

在上述故障检测部检测出上述第一发热部的上述前兆现象的情况下，上述控制部降低提供给上述第一发热部的驱动信号的功率，增加提供给上述第二发热部的驱动信号的功率，并且在上述故障检测部检测出上述第二发热部的上述前兆现象的情况下，上述控制部降低提供给上述第二发热部的上述驱动信号的功率，增加提供给上述第一发热部的上述驱动信号的功率。

7.根据权利要求1所述的处置系统，其中，

上述保持部具有第一发热部和第二发热部，

上述故障检测部根据从上述第一发热部的驱动信号提取出的提取信号与从上述第二发热部的驱动信号提取出的提取信号的差来检测上述前兆现象。

8.根据权利要求1所述的处置系统，其中，

上述故障检测部根据上述驱动信号来检测上述发热部的故障。

9.根据权利要求1所述的处置系统，其中，

如果上述提取信号的最大值为上述规定的阈值以上，则上述故障检测部检测为上述前兆现象。

10.根据权利要求1所述的处置系统，其中，

上述故障检测部根据上述提取信号的积分值或者微分值来检测上述前兆现象。

11.根据权利要求1所述的处置系统，其中，

上述故障检测部包括产生上述规定的阈值的信号的基准电压产生部以及将上述提取信号和上述规定的阈值的信号进行比较的比较器，

其中，上述规定的阈值的信号是阈值电压，上述提取信号是电压信号。