JP2012125338A - 治療用処置装置及びその制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ステップS102乃至ステップS104において、発熱源である抵抗パターンの抵抗値を取得する。ステップS105において、求めた抵抗パターンの抵抗値に基づいて、抵抗パターンの温度を算出する。また、ステップS106において、求めた抵抗パターンの抵抗値に基づいて、現在の抵抗パターンへの投入電力を算出する。ステップS107において、ステップS105で求めた抵抗パターンの温度と、ステップS106で求めた現在の抵抗パターンへの投入電力とに基づいて、生体組織を把持している保持部の温度を推定する。ステップS108において、保持部の温度と保持部の目標温度との差に応じて、次に抵抗パターンに投入する電力量を算出する。これらを繰り返し、保持部の温度を目標温度にする。
【選択図】図10
Description
まず、本発明の第1の実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態に係る治療用処置装置は、生体組織の治療に用いるための、生体組織に高周波エネルギと熱エネルギとを作用させる装置である。図1に示すように、治療用処置装置210は、エネルギ処置具212と、エネルギ源214と、フットスイッチ216とを備えている。
ヒータ部材300について、図4A及び図4Bを参照して説明する。ヒータ部材300は、熱を発する発熱部材である。ヒータ部材300は、アルミナ製の基板311を用いて形成されている。基板311の主面の一方である表面には、発熱用のPt薄膜である抵抗パターン313が形成されている。また、基板311の表面には、抵抗パターン313の両端にそれぞれ接続している矩形の一対の電極315が形成されている。電極315が形成されている部分を除き、抵抗パターン313上を含む基板311の表面には、絶縁用のポリイミド膜317が形成されている。基板311の裏面全面には、接合用金属層319が形成されている。電極315と接合用金属層319とは、例えばTiとCuとNiとAuとからなる多層の膜である。電極315と接合用金属層319とは、ワイヤーボンディングやハンダ付けに対して安定した強度を有している。接合用金属層319は、第1の高周波電極266にヒータ部材300をハンダ付けする際に、接合が安定するように設けられている。
ステップS101において、制御部290は、可変電圧源430の出力電圧V_hを、初期値に設定する。制御開始時点においては、抵抗パターン313の温度が不明である。そこで、例えば、抵抗パターン313の温度は体温であると仮定したときに、後述のようにして求まる印加電圧V_hを初期値として予め設定しておく。可変電圧源430は、設定された出力電圧V_hを、抵抗パターン313に印加する。
ステップS103において、制御部290は、取得した電位差V_mに基づいて、抵抗パターン313及びモニタ抵抗420に流れる電流Iを算出する。ここで、電流Iは、モニタ抵抗420の抵抗値R_mが既知であるので、次式(1)で算出される。
I=V_m/R_m ・・・(1)
ステップS104において、制御部290は、算出した電流Iを用いて、ヒータ抵抗410の抵抗値R_heatを算出する。ここで、抵抗値R_heatは、次式(2)で算出される。
R_heat=(V_h/I)−R_m ・・・(2)
Trp=C1×R_heat+C2 ・・・(3)
ここで、C1及びC2は定数である。定数C1及び定数C2は、予め例えば実験的に又は数値解析的に求めておく。抵抗パターン313の温度Trpは、この関係式(3)に基づいて算出することができる。
P=I2×R_heat ・・・(4)
ステップS107において、制御部290は、第1の高周波電極266の推定温度Thfeを算出する。抵抗パターン313の温度Trpと、第1の高周波電極266の温度との温度差ΔTは、抵抗パターン313から第1の高周波電極266への熱流束密度qにほぼ比例する。ここで、抵抗パターン313から第1の高周波電極266への熱流束密度qは、抵抗パターン313への投入電力量Pにほぼ比例する。したがって、抵抗パターン313の温度Trpと、第1の高周波電極266の温度との温度差ΔTは、定数C3を用いて、次式(5)で表すことができる。
ΔT=C3×P ・・・(5)
以上より、第1の高周波電極266の推定温度Thfeは、抵抗パターン313の温度Trpを用いて、次式(6)で算出される。
Thfe=Trp−C3×P ・・・(6)
定数C3は、ヒータ部材300のサイズや材質等の物性値に基づいて計算によって算出しても良い。一般に、定数C3は、基板311の厚さに比例し、基板311の面積と熱伝導率に反比例する。また、定数C3は、実験によって様々な投入電力に対する抵抗パターン313の温度と第1の高周波電極266の温度とを実測することで求めてもよい。なお、第1の高周波電極266の温度と接合用金属層319の温度とは等しいと見なすことができる。
P_next=(Tset−Thfe)×C4/P+P ・・・(7)
ここで、C4は定数であり、ゲインを表す。
V_h=(P_next×R_heat)0.5 ・・・(8)
ステップS110において、制御部290は、ステップS109で設定した可変電圧源から電圧V_hを出力させる。
ステップS112において、制御部290は、可変電圧源の電圧V_hを0Vに設定し、処理を終了する。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。ここで第2の実施形態の説明では、第1の実施形態との相違点について説明し、同一の部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。第1の実施形態においては、ヒータ部材300の温度を、抵抗パターン313の抵抗値に基づいて求めている。これに対して本実施形態では、ヒータ部材の温度を求めるために、温度計測用抵抗パターンを配置している。
また、電源を固定電圧源450とせずに定電流源を用いることとし、電圧計測装置440を用いて測温用抵抗パターン563の合計抵抗R_heatの両端の電位差を計測する様に構成してもよい。この場合、ステップS102乃至ステップS104において、一定である電流値と、合計抵抗R_heatの両端の電位差に基づいて、合計抵抗R_heatを算出するように構成する。この場合も図10を参照して説明した第1の実施形態の場合と同様に機能する。
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。ここで第3の実施形態の説明では、第1の実施形態との相違点について説明し、同一の部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。第1の実施形態では、第1の高周波電極266全体を一斉に制御している。しかしながら第1の高周波電極266全体で均一に生体組織と接するとは限らない。即ち、第1の高周波電極266は、生体組織と接する部分と接しない部分とが並存し得る。このような場合、第1の高周波電極266内で場所により温度差が生じ、全体を一斉に制御すると、高い精度での温度制御が困難な場合がある。また、第1の高周波電極266のうち生体組織が接触していない部分のみ、異常な程高温になるおそれがある。そこで本実施形態では、第1の高周波電極266は、先端部(ゾーンA)、中間部(ゾーンB)、及び基端部(ゾーンC)の3つのゾーンに分割され、ゾーン毎に過熱を行うことができるように構成されている。
ヒータ部材301a,301b,301c,301d,301e,301fと接続チップ331a,331bと中継チップ321とは、上述したように、第1の高周波電極266にハンダ付けによって接合されている。
Claims (8)
- 生体組織を目標温度で加熱して治療するための治療用処置装置であって、
前記生体組織に接触し該生体組織に熱を伝える伝熱部を有し、該生体組織を把持する保持部材と、
一つの面に発熱部位を有し、他の面において前記保持部材の前記伝熱部と接合し、該発熱部位にエネルギを投入することで前記伝熱部を加熱する発熱チップと、
前記発熱部位の温度を取得する測温手段と、
前記測温手段が取得した前記発熱部位の温度に基づいて、該発熱部位の温度を該発熱部位に投入するエネルギ量に応じて変化するオフセット値だけ前記目標温度と異なる温度に制御することで、前記伝熱部の温度を該目標温度に制御する制御手段と、
を具備することを特徴とする治療用処置装置。 - 前記発熱部位は、発熱用電気抵抗パターンであり、
前記エネルギ量は、前記発熱用電気抵抗パターンに投入される電力量である、
ことを特徴とする請求項1に記載の治療用処置装置。 - 前記オフセット値は、前記エネルギ量に比例することを特徴とする請求項1に記載の治療用処置装置。
- 前記測温手段は、前記発熱用電気抵抗パターンの抵抗値変化に基づいて前記温度を取得することを特徴とする請求項2に記載の治療用処置装置。
- 前記発熱チップは、前記発熱部位を有する前記一つの面に形成された、前記発熱用電気抵抗パターンとは独立に電圧を印加できる測温用電気抵抗パターンを有し、
前記測温手段は、前記測温用電気抵抗パターンの抵抗値変化に基づいて前記温度を取得する、
ことを特徴とする請求項2に記載の治療用処置装置。 - 前記測温用電気抵抗パターンは、定電圧又は定電流が印加されることを特徴とする請求項5に記載の治療用処置装置。
- 前記伝熱部には、複数の前記発熱チップが設置されており、
前記発熱チップはそれぞれ、該発熱チップを少なくとも一つ含む複数のグループの何れかに属し、
前記制御手段は、前記グループ毎に、該グループに属する前記発熱チップの前記発熱部位の温度を制御する、
ことを特徴とする請求項1に記載の治療用処置装置。 - 生体組織を把持する保持部材と、該保持部材が有する伝熱部を加熱する発熱用電気抵抗パターンとを備え、該伝熱部によって該生体組織を目標温度で加熱して治療する治療用処置装置の制御方法であって、
前記発熱用電気抵抗パターンの抵抗値を取得し、
前記発熱用電気抵抗パターンの抵抗値に基づいて、前記発熱用電気抵抗パターンの温度を算出し、
前記発熱用電気抵抗パターンへの現在の投入電力量を取得し、
前記発熱用電気抵抗パターンの前記温度と前記投入電力量とに基づいて、前記伝熱部の温度を推定し、
推定された前記伝熱部の温度と前記目標温度との差に基づいて、前記発熱用電気抵抗パターンへ次に投入する電力量を決定する、
ことを特徴とする治療用処置装置の制御方法。
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