KR101630919B1

KR101630919B1 - 에너지 제어를 포함한 응고 장치

Info

Publication number: KR101630919B1
Application number: KR1020140061504A
Authority: KR
Inventors: 하이코 숄; 다니엘 숄러
Original assignee: 에에르베에 엘렉트로메디찐 게엠베하
Priority date: 2013-05-24
Filing date: 2014-05-22
Publication date: 2016-06-15
Also published as: US9962218B2; KR20140138058A; US20140350548A1; CN104173103A; EP2805682A1; US20180250063A1; PL2805682T3; BR102014011590A2; US11207121B2; JP2014226561A; EP2805682B1; BR102014011590B1; CN104173103B

Abstract

조직 응고, 특히 융합을 위한 장치(10)는 전원(18)을 포함하고, 전원(18)은 전극(12, 13)과 연결되어 전류로 생체 조직(11)에 영향을 줄 수 있다. 제어부(22)는 조직 융합의 단계 I 및 단계 II 동안 전원(18)을 제어한다. 이러한 단계 I 및 단계 II는, 장치(10)의 동작 단계 I, 동작 단계 II 및 동작 단계 III에 대응한다. 동작 단계 I 동안, 모니터링부(23)는, 에너지(E₁)를 판정하고, 에너지(E₁)는 조직(11)으로 인가된다. 연속한 동작 단계 II 및 동작 단계 III에서, 제어부(22)는 전원(18)을 판정된 에너지(E1)에 의해 제어한다. 이러한 장치는, 특히 사용시에 신뢰성이 있고 내구성이 있다는 것이 밝혀졌다.

Description

에너지 제어를 포함한 응고 장치{COAGULATION DEVICE COMPRISING AN ENERGY CONTROL}

본 발명은 조직 응고, 특히 조직 융합에 관한 것이다.

다양한 전기 외과적 방법은, 조절된 비변성 생체 조직에 기반하여 효과적으로 사용된다.

예를 들어, 유럽공개특허 제1 862 137호는 발전기(generator)를 포함하는 응고 장치를 개시하는데, 발전기는 생체 조직을 그 사이에 위치시키는 두 개의 전극에 전력을 공급한다. 응고가 되는 동안, 조직은 제 1 단계(I)를 지나가고, 그동안 조직 임피던스가 급격히 감소하며, 제 2 단계(II) 동안 조직 임피던스는 다시 증가한다. 조직 임피던스를 판정하기 위하여, 질의 신호를 전송하는 센서 회로가 제공되는데, 이는 초기 조직 임피던스를 판정하고, 그 후에 조직 임피던스의 바람직한 시간 경과 동안의 특정 궤적을 정의하기 위함이다. 질의 신호는 전기 펄스에 의해 형성되는데, 전기 펄스에 의하여 조직 특성이 측정된다. 측정된 조직 특성은 에너지, 전력, 임피던스, 전류, 전압, 전기 위상 각도, 반사 전력(reflected power) 또는 온도일 수 있다.

미국등록특허 제8,216,223호 또한 조직 응고를 다룬다. 조직 임피던스는, 초기에 전극이 HF 활성화되는 동안 측정된다. 시간이 경과함에 따라, 최소 임피던스가 수립된다. 이 시점에서 시작하여, 기준값 커브는 기대되는 임피던스 증가에 대해 생성되고, 목표값은 임피던스에 대해 계산된다. 일단 목표값에 도달하면, HF 발전기는 턴 오프된다. 이러한 턴 오프 단계 다음으로 쿨링 단계가 뒤따르고, 쿨링 단계의 길이는 기준값 커브에 의해서도 제공될 수 있다. 융합은 쿨링 단계의 종료와 함께 완료된다.

미국등록특허 제8,034,049호에 따른 열융합은 또한 초기 조직 임피던스에 의해 제어된다. 열융합의 단계 I에서, 임피던스 추이는 전류에 대하여 측정되는데, 예를 들어 일정하게 유지된다. 초기 임피던스, 임피던스의 감소, 임피던스 최소값 또는 임피던스 증가는 이로부터 파생된다. 다른 활성화 파라미터는 이러한 정보로부터 생성된다.

유럽등록특허 제2 213 255호는 열융합에 대한 에너지 제어를 개시한다. 상태 변수(State Variable: SV)는 임피던스를 감소 또는 증가하는 것을 나타내는데, 상태 변수는 이 목적을 위해 생성된다. 기준값 궤적은 임피던스를 위해 제공된다. 에너지 입력은 제어되어 바람직한 순차 임피던스 추이에 근사하게 된다. 이를 위하여, 에너지 입력은 상태 변수(SV)의 임피던스에 대한 함수로서 연결되거나 또는 상호 연결된다.

유럽공개특허 제2 394 593호는, 열융합 동안 임피던스를 측정하는 것을 개시한다. 특정 최소 시간이 경과한 후에, 최소 임피던스에 도달했는지 여부에 대하여 확인이 제공된다. 최소 임피던스에 도달하자마자, 활성화는 완료된다.

미국등록특허 제6,733,498호는, 열융합 방법을 개시하는데, 열융합시에 조직 임피던스의 순차적인 시간 추이는 HF 전압이 인가되는 동안에 판정된다. 제 1 단계의 종료 및 제 2 단계의 지속 기간은, 임피던스의 추이에 따라 정의된다.

미국등록특허 제8,147,485호는 또한 열융합을 조절하기 위해 조직 임피던스 모니터링을 이용한다. 임피던스 궤적은 조직 임피던스의 최소값 및 임피던스 증가로부터 계산된다.

미국공개특허 제2010/0179563호 및 미국공개특허 제2011/0160725호는, 또한 조직 임피던스를 판정하거나 조직 임피던스를 변경하여 전기 외과적 프로세스를 제어하거나 조절한다.

조직의 국부 상태는 국부 특정 조직 임피던스에 의해 특징 지워진다. 두 전극 간 판정된 임피던스가 상태 및 전체 조직의 처리 과정을 나타낸다고 하더라도, 국부 특정 조직 임피던스는 판정되지 않는다. 이는 비균질 조직인 경우, 잘못된 종결로 이끌 수 있다.

본 발명의 목적은 조직 응고를 위한 대체적인 장치를 제공하는 것이다.

본 목적은 청구항 1에 따른 장치에 의해 달성된다.

본 발명에 따른 장치는 조직 응고의 목적에 부합하며, 필요한 경우 조직 융합의 목적에도 부합한다. 이러한 목적을 위하여, 전원은 전류로 생체 조직에 영향을 주는 전극과 연결되거나 연결될 수 있다. 전원은 직류 또는 교류, 바람직하게는 HF 전류를 위한 전원일 수 있다. 바람직하게는, 전원은 제어가능한 수단으로 구현되어, 출력 전류 및/또는 출력 전압의 크기를 제어할 수 있다. 이러한 목적을 위하여, 전원은 제어부와 연결된다. 제어부는 모니터링부를 포함하고, 모니터링부는 전원과 연결된다. 특히, 모니터링부는, 전원의 출력과 연결되고, 전극 또한 전원의 출력과 연결된다. 또는, 모니터링부는, 전극과 연결될 수 있다. 따라서, 모니터링부는, 에너지를 특정하는 적어도 하나의 전기 변수를 판정하고, 에너지는 전원으로부터 전극으로 인가되어, 제 1 동작 단계 동안 전극으로부터 조직으로 인가된다. 제 1 동작 단계는 조직 응고의 단계 I와 대응되고, 단계 I 동안에, 조직 저항이 감소하여 최소값을 지나간다.

예를 들어, 모니터링부는, 전류 전력을 판정할 수 있고, 제 1 동작 단계 동안 이를 축적하여 출력 에너지를 생성할 수 있다. 이는 특히 모니터링부가 유효 전력을 측정하는 경우, 즉 전극에 의한 출력을 판정하는 경우에 유용하다. 축적에 의해, 유효 에너지, 즉 조직 내에 열로 변환된 유효 에너지는, 이로부터 생성된다. 에너지, 즉 제 1 동작 단계 내에 조직으로 인가된 에너지는, 제 2 동작 단계를 제어하기 위해 사용된다. 제 2 동작 단계는, 조직 저항이 증가하고, 비등 조직 유체에 의해 건조되는, 조직 응고 단계 II에 대응한다.

대안적으로, 피상 전력(apparent power), 즉 유휴 전력 부분(idle power portion)을 포함하는 피상 전력은 판정될 수 있다. 상술한 유휴 전력 부분이 알려진 값이거나 상수인 경우, 피상 전력과 출력된 전체 피상 에너지는, 제 2 동작 단계를 제어하도록 사용될 수도 있다.

제어부는, 제 2 동작 단계에서 에너지(유효 에너지 또는 피상 에너지)에 의해 전원을 제어하는데, 에너지는 제 1 동작 단계 동안 생성된다. 이를 통하여, 제 2 동작 단계에서 인가되는 에너지량이 조직 영역의 크기에 적응적이라는 것을 알 수 있는데, 조직 영역은 전극에 의해 판정되고 영향을 받는다. 제 1 단계(I)에서 개방된 세포는 조직 유체를 방출한다. 제 2 단계(II)에서, 조직 유체는, 조직이 건조됨으로써 증발된다. 파라미터는, 제 1 동작 단계에서 인가된 에너지를 판정함으로써 사용가능한데, 이는, 단계 II가 제어될 수 있음으로써, 그 결과 전체 조직, 즉 단계 I에서 전기 외과적으로 영향을 받은 전체 조직이 고르게 응고된다.

제어부가 제 1 동작 단계(I)에서 조절된 전류에 의해 전원을 동작시키는 경우 유리하다. 우선, 동작 단계 I의 추가적 추이에서 정전류 뿐만 아니라 순차적으로 증가하는 전류를 제공하는 것이 가능하다. 이는 조직과 전극의 온도 상승을 초래한다. 열조직 변성은 조직 임피던스의 감소를 가져오는데, 조직 임피던스는 예를 들어 2옴(ohm) 및 40옴 사이일 수 있다. 증기의 형성 및 조직의 건조가 시작됨에 따라, 임피던스는 동작 단계 I 동안 다시 증가할 수 있는데, 단계 I의 종료가 인식될 때까지 증가할 수 있다.

다양한 인식 기준은 이러한 목적을 위하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 전원에서의 전압과 전류 간의 관계 및 조직 임피던스는 임계값을 초과하여 증가할 수 있다. 또는, 전원에서의 전압과 전류 간 관계, 즉 조직 임피던스가, 최소값을 지나가는 경우, 이는 인식 기준으로서 사용될 수 있다. 또 다른 대안으로서, 전원에서의 전압이 임계값을 초과하는 것이 인식 기준으로서 사용될 수 있다. 또 다른 대안으로서, 전원에 의해 일정하게 유지되어야 하는 전류가 임계값 이하로 낮아지는 것을 인식 기준으로서 사용할 수 있는데, 이는 전류 조절 회로가 제어부에 의해 형성되고, 전원이 그 제어 범위를 두고 있기 때문이다. 이는 전원이 전원의 최대 전압 또는 다른 전압 한계치에 도달할 때 발생할 수 있다. 대안적으로는, 소정의 한계치가 조직 임피던스의 증가 속도에 대해 판정되고 한계치에 도달하는 것이 모니터링된다는 점에서, 조직 저항(전원에서의 전압과 전류 간의 관계)의 변화 속도가 턴 오프 기준으로 사용될 수 있다.

어떠한 상황에서도, 이 시점까지 인가된 에너지는, 동작 단계 I의 종료시에 저장된다. 동작 단계 II를 더 제어하는 것은, 이러한 에너지 값으로부터 유도된다. 특히, 동작 단계 II 기간은 동작 단계 I의 에너지 값에 따라 정의될 수 있다. 턴 오프 기준, 즉 연속한 동작 단계 III의 종료는, 또한 제 1 동작 단계에서 판정된 에너지 값에 의해 정의될 수 있다. 제어 파라미터, 즉, 동작 단계 II의 기간과, 턴 오프 기준, 즉 동작 단계 III의 종료는, 동작 단계 I에서 측정된 에너지의 함수이다. 바람직하게는, 동작 단계 I로부터 동작 단계 II까지의 천이는 지속적으로 발생하는데, 즉, 생체 조직에 공급되는 전류의 급변 및/또는 조직에 인가되는 전압의 급변 및/또는 조직으로 출력되는 전력의 급변없이 발생한다.

동작 단계 II에서, 제어부는, 바람직하게는 임피던스 증가의 기준값으로서 임피던스를 제어하는 방식으로 전원을 구동한다. 조직 임피던스를 위해, 초당 100옴 이상의 값이 권장된다. 임피던스 특유의 느린 증가는, 조직 유체 증발의 안정을 유발한다. 증기 형성은 고르게, 공간적으로 분산되는 방식으로 발생한다. 임피던스의 기대되는 순차 추이(desired chronogical course of the impedance)는 상수 증가 또는 변수 증가를 가질 수 있다. 바람직하게는, 제어부는, 제 1 동작 단계 내에 판정된 에너지의 함수로서의 동작 단계 II의 시간적 길이를 정의한다. 시간(t₂)이 경과한 때, 제 2 동작 단계가 완료된다. 제 3 동작 단계(III)가 선택적으로 뒤따르게 된다. 후반부 동안에, 정전압이 바람직하게는 생체 조직으로 인가된다.

제 3 동작 단계(III)의 종료는 최소 처리 시간이 경과되었고 에너지(E_tot)에 도달하였는지에 의해 정의될 수 있다. 에너지(E_tot)는 제 1 동작 단계에서 판정된 에너지(E₁)의 함수로서 정의될 수 있다. 최소 처리 시간(t_min)은 또한 에너지(E₁)에 의해 판정될 수도 있다. 또는, 동작 단계 III는 최대 처리 시간이 경과할 때 완료될 수 있다. 다시 말하면, 후반부는 최소 처리 시간의 함수로서 정의될 수 있으므로, 제 1 동작 단계 내에서 판정된 에너지(E₁)의 함수로써 정의될 수 있다. 또한, 각각의 경우에서 에너지(E₁)의 함수로서의 턴 오프 기준이 정의될 수 있다.

처리 추이 동안, 처리 파라미터가 변할 수 있다. 예를 들어, 생체 조직으로부터 전극이 의도하지 않게 일시적으로 느슨(융합 클램프의 개방)하게 되는 것, 혈액이나 세척 용액과 같은 조직 유체가 유출(seeping)되는 것은 프로세스에 영향을 줄 수 있다. 따라서, 에너지(E₁)로부터 원래 유도된 것보다 더 큰 에너지량 및 더 긴 적용 시간이 필요하게 된다. 이러한 경우에서 적절한 융합을 얻기 위해서는, 현재 전력은 제 2(및/또는 제 3) 동작 단계 동안 모니터링될 수 있다. 모니터링한 한 시간 구간 내의 전력이, 무시할 수 없는 짧은 시간 구간 동안, 최소 전력(P_min) 및 최대 전력(P_max)으로 이루어지는 기 판정된 구간 내에 있는 경우, 적용 시간, 즉 계산된 파라미터 t_min 및/또는 t_max뿐만 아니라, 시간 t₂ 및 t₃ 도 이에 따라 늘어날 수 있다.

본 발명의 더 상세한 실시예는 이하에서 청구항, 도면 및/또는 실시예로 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 장치를 도식화한 도면을 도시한다.
도 2는 부분적으로 도식화한 블록도에서 도 1에 따른 장치를 위한 제어부를 도시한다.
도 3은 제어부의 구동을 설명하기 위한 시간 그래프를 도시한다.

도 1은 생체 조직(11)을 응고시키기 위한 장치(10)를 도시하는데, 생체 조직(11)은 중공 혈관 또는 다른 생체 조직으로 예를 들 수 있다. 이하의 실시예에서는, 혈관이 조직(11)으로 도시되고, 조직(11)은 응고에 의해 폐쇄되는데, 이는 서로 대향하여 배치된 혈관벽의 융합이 일어나는 것이다. 두 개의 전극(12, 13)은, 두 전극 사이에서 조직(11)을 고정할 수 있고, 또한 물리적으로 예를 들어, 압력에 의해 그것에 압박을 가할 수 있으므로, 이러한 목적을 제공한다. 대응 기구의 물리적인 구조는, 도 1에 상세히 도시되지 않는다. 예를 들어, 전극(12, 13)은, 바이폴라 융합 기구의 한 종류일 수 있다.

전극(12, 13)은, 도선(14)을 통하여 공급 장치(15)와 연결된다. 이를 위하여, 도선(14)은 장치(15)가 고주파 전류를 공급하거나 공급할 수 있도록, 예를 들면 두 개의 전극 단자(16, 17)를 포함한다.

이를 위하여, 장치(15)는 전원(18)을 포함하는데, 예를 들면 이는 제어가능한 HF 발전기(19)의 형태이다. 후자는, 전원 공급기(20)를 통하여 동작 전압을 제공받을 수 있고, 주 전원 공급기를 통하여 전원 커넥터(21)를 공급할 수 있다.

HF 발전기(19) 및/또는 전원 공급기(20)는, 제어가능하도록 구현된다. 그들에 상응하는 제어 입력들에서 HF 발전기(19)를 통하여 특정 전력 출력을 제어하거나 조절하는 제어부(22)는 화살표로 도시된 바와 같이 연결된다. 이를 위하여, 제어부(22)는 모니터링부(23)를 포함하는데, 모니터링부(23)는 전극(12, 13)으로 공급되는 전기 에너지에 대한 전기 변수들을 판정한다. 특히, 모니터링부(23)는 전극(12, 13)으로 공급되는 전력을 적어도 일시적으로 판정하고 축적하도록 구비되며, 한 주기 동안 공급되는 에너지를 생성한다. 모니터링부(23)는, 클램프(12, 13)에 인가된 전압을 모니터링하기 위한 전압부(24)를 포함할 수 있다. 추가로, 모니터링부(23)는, 전극(12, 13)으로 공급되는 전류 크기를 생성하는 전류부(25)를 포함할 수 있다. 제어부(22)는, 제 1 동작 단계(I)의 종결을 정의하는 모듈(26)을 더 포함할 수 있는데, 모듈(26)은 전압부(24) 또는 전류부(25)로부터 적어도 하나의 출력 신호 또는 출력 신호로부터 유도된 신호를 수신하여 동작 단계의 종료를 인식한다.

도 2에서, 제어부(22)는 개략적인 방법으로 부분만이 도시된다. 전류부(25)는 전류(I_ACT)를 판정하는데, 전류(I_ACT)는 조직(11)을 지난다. 조직(11)으로 인가되는 실제 전압(U_ACT)은 전압부(24)에 의해 판정된다. 전력(P_ACT)은, 실제로 조직(11)으로 공급되는데, 적어도 일시적으로 양쪽 변수 모두로부터 계산된다. 전력(P_ACT)은 판정된 유효 전력이나 피상 전력일 수 있으며, 전극(12, 13)으로 공급된다. 대응부는 전력(P_ACT)을 계산하거나 그렇지 않으면 그것을 판정하는 목적을 제공한다.

제어부(22)는, 기준 전류부(28)를 더 포함할 수 있는데, 기준 전류부(28)는 전류(I_REF)를 시간 및/또는 상황의 함수로서 제공한다. 마찬가지로, 기준 전압부(29)에 대한 제공이 이루어짐으로써 바람직한 전압(desired voltage, U_REF)을 제공하도록 할 수 있다. 기준 전류부(28) 및 기준 전압부(29)는, 임피던스부(30)에 의해 제어될 수 있는데, 임피던스부(30)는 전압(U_REF) 및 전류(I_REF) 간 기대되는 관계를 시간 또는 상황에 대한 함수로써 정의하는데, 예를 들면 바람직한 조직 저항(desired tissue resistance, R_G) 또는 이에 대한 바람직한 순차 추이를 정의하기 위해서이다.

전류(I_ACT) 및 전압(U_ACT)에 대한 기준과 실제의 편차는, 각각 대응하는 차동 형성부(31, 32)에서 형성되어, 연산 모듈(33)로 제공된다. 후자는, HF 발전기(19)를 제어한다.

연산 모듈(33)은, 다양한 동작 단계를 인식하는 모듈(26)을 더 포함한다. 이 모듈(26)은, 적어도 실제 전류(I_ACT) 및/또는 실제 전압(U_ACT) 또는 이들 변수들을 입력 변수로 하여 산출되는(미도시된 신호 경로를 통해) 값을 얻을 수 있다.

조직(11)으로 공급되는 에너지를 판정하는 에너지부(34)는, 전력을 생성하는 부(27)와 연결된다. 상술한 에너지부(34)는 측정된 전력(P_ACT)을 연산 모듈(33)에 의해 제공되는 시간 구간 동안 축적하여 연산 모듈(33)로 공급한다.

부(34) 뿐만 아니라 부(27 내지 32)도 또한 연산 모듈(33)의 한 부분일 수 있다는 것을 유의한다.

장치(15) 및 특히 그것의 제어부(22)의 추가 설계는 그것의 시계열적인 동작에 대한 설명은 이후에 뒤따른다.

살아있는 비변성의 조직(11)이 처음에 전극(12, 13) 사이에 붙잡혀 있다고 가정한다. 그것의 유효 입력(35)에서, 장치(15)는 응고를 위한 그리고 적용가능하다면 생체 조직(11)의 융합을 위한 신호를 이제 수신한다. 이는, 도 3에 언급된 바와 같이, 시작점 또는 유효 시작점(t₀)에 각각 대응된다. 동작 단계 I는 초기에 부분 단계 Ia로 시작한다. 후자에서, 전류(I_ACT)는 제어된 방식으로 기대되는 전류값(desired current value), 예를 들어 4A로 있게된다. 이에 따라, 전류는 예를 들면 1A와 같은 초기값에서 예를 들면 4A인 기준값으로 시간 구간(t_1a) 내에 있을 수 있다. 이는, 선형 램프에서 일어날 수 있는데, 이에 대한 시간은 200ms과 2s 사이일 수 있다. 바람직하게는, 전류의 실효값은 측정 변수로써 사용된다. 조직 저항(R_G)은, 초기값으로부터 최소값으로, 예를 들면 2옴과 40옴 사이에서, 현재의 동작 단계 또는 이후의 동작 단계 Ib에서의 전체 또는 일부 동안에서도 감소한다. 전류의 증가로 인해, 전압(U_ACT)은 시간 구간(t_1a) 동안 증가한다. 이 시간 동안, 전류(I_ACT)는 바람직하게는 램프 형태로 증가된다. 예를 들어, 전극(12, 13) 간의 피크 전압은 전압(U_ACT)에 대한 측정값으로 측정될 수 있다. 그리고 나서, 동작 단계 I에서, 전류(I_ACT)는 이후의 부분 단계 Ib 동안 값(i_1b)으로 일정하게 유지된다. 이에 따라, 제어부(22)는 전류 조절 회로로써 동작하여 값(i_1b)이 일정하도록 유지시킬 수 있다.

조직 저항(R_G)은, 제 1 부분 단계(Ia) 동안 또는 제 2 부분 단계(Ib) 동안, 최소값을 지나가고, 이후 다시 증가할 수 있다. 조직 저항 최소값이 이미 제 1 부분 단계(Ia) 내에서 도달된 경우, 부분 단계 Ib는 스킵되고 동작 단계 II로 바로 천이될 수 있다. HF 발전기(19)의 한계 전력까지 도달될 수 있고, 이에 따라 전류 조절 회로는 더 이상 전류(I_ACT)가 소망하는 전류(I_REF)에 일치되도록 할 수 없다. 이에 따라, 전류는 동작 단계 I의 종료를 향해 감소한다. 본 실시예에 따르면, 전류(i_1b)의 이러한 감소나 또는 전류 차동값(I_REF - I_ACT)의 감소는 동작 단계 I의 종결에 대한 지표로 사용될 수 있는데, 전류 차동값(I_REF - I_ACT)은 차동 형성부(31)에 의해 형성된다. 제어부(22)는, 조직 저항이 주어진 임계값을 초과한다면, 조직 임피던스(R_G)를 U_ACT 에서 I_ACT를 나눈 몫으로 설정하고, 동작 단계 I의 종결을 판정할 수 있다. 대안적으로, 조직 저항(R_G)의 증가 속도 역시 모니터링될 수 있다. 이에 따라, 제어부(22)는, 이하의 기준을 사용하여 동작 단계 I를 중복적으로 또는 택일적으로 인식할 수 있다.

- 조직 임피던스가 최소값을 지나갈 때 또는 조직 저항(dR/dt)이 0 일 때를 탐지

- 전류(I_ACT)가 임계값, 예를 들어 0.5 * i_1b 이하

- 조직 임피던스가 임계값, 예를 들어 80 옴 초과

- 조직 임피던스(dR/dt)의 증가 속도가 임계값 초과

에너지부(34)는, 전체 동작 단계 I 동안, 부(27)에서 생성된 전력을 축적하고, 동작 단계 I의 종결에서 연산 모듈(33)로 생성된 에너지(E₁) 값을 제공한다. 동작 단계 I의 시작과 종결은, 시간 t₀ 과 t₁에서 점으로 표시된다. 시간 t₁의 점은, 상술한 기준 중 하나에 따라, 연산 모듈(33)에 의해 판정된다.

동작 단계 II는 동작 단계 I의 종결과 함께 시작한다. 동작 단계 II는 바람직하게는 동작 단계 I의 전류(I_ACT)가 종결된 것과 동일한 전류(I_ACT)에서 시작한다. 추가로, 이는 바람직하게는 제 1 동작 단계(I)가 종결된 것과 동일한 전압(U_ACT)에서 동일하게 시작한다. 동작 기준은 이제 인가된 에너지(E₁)에 의해 동작 단계 II에 의해 대하여 정의되는데, 인가된 에너지(E₁)는 동작 단계 I에서 생성된 것이다. 동작 단계 II에서 HF 발전기(19)는, 임피던스 조절 방법으로 동작하는 것이 바람직한데, 이는 제어부(22)가 조직 임피던스에 대한 조절기를 형성하는 것이다. 기대되는 순차적인 임피던스 증가(A)는, 조직 임피던스에 대하여 정의된다. 도 3에서, 임피던스 증가(A)는 시간의 경과에 따라 기대되는 파선으로써 R_Gref로 도시된다. 실제 임피던스 증가(R_Gact)는, 이로부터 다소 벗어날 수 있다. 이는 현재 임피던스 조절기에 의해 형성된 임피던스 제어기의 품질에 따라 결정된다. 동시에, 전류(I_ACT)는 동작 단계 II 동안, 즉 시간 구간(t₂) 동안 감소하는 반면, 전압(U_ACT)은 증가한다. 전압(U_ACT)은 상한값, 예를 들어 150V(피크치)를 가지므로, 스파크가 발생하는 것이 방지되며 따라서 컷팅 효과(cutting effect)가 야기될 수 있다.

임피던스 증가(A)는 초당 50 내지 200 사이, 바람직하게는 100옴일 수 있다. 임피던스 특유의 느린 증가는, 조직 유체 발산 안정(stabilization)을 유발한다.

동작 단계 II는 구간(t₂)이 경과할 때 종결된다. 구간(t₂)은 에너지(E₁)로부터 설정될 수 있고, 이하 수학식 1과 같다.

[수학식 1]

t₂ = 2/3 (t_max-t₁)

이에 따라, 시간(t_max)은 최대 처리 시간이다. 최대 처리 시간(t_max)은 최소 처리 시간(t_min)으로부터 아래와 같이 계산될 수 있는데, 정해진 피가수(summand) 상수가 더해진다는 점에서 예를 들면 다음과 같다.

[수학식 2]

t_max = t_min + 1.8s

최소 처리 시간(t_min)은 예를 들면 에너지(E₁)로부터의 하기 수학식 3의 관계로부터 판정될 수 있다.

[수학식 3]

t_min = min {5.4s;(-38.25㎲*E₁ ²/J²+18ms*E₁/J+270ms)}

이에 따라, t_min 는 정의된 값으로서 예를 들어 5.4s이거나 또는 값이 적은 경우이면 소괄호 안을 계산한 것으로부터 도출된다.

동작 단계 II의 종결과 함께, 동작 단계 III는 시작한다. 후자에서, 전압(U_ACT)은 시간 구간(t₃)동안 값(U₃)으로 일정하게 조절된다. 제어부(22)는, 여기에서 전압 조절 회로로써 동작한다.

조직이 응고되는 단계 II에 대응하는, 동작 단계 II 및 동작 단계 III 동안, 전력은 추가적으로 축적된다. 이러한 값이 총 최대값(E_tot)에 도달되는 때, 처리는 종결된다. 총 최대값(E_tot)은 에너지(E₁)의 함수로써, 예를 들면 하기의 수학식 4와 같이 다양하게 경험적으로 얻어진 수식들에 따라 설정될 수 있다.

[수학식 4]

E_tot = 45J+2.75*E₁.

대안적으로, 동작 단계 III가 최장 구간(t₃)에 도달하는 것이 인식될 수 있다. 이 구간(t₃)은, 예를 들어, 하기 수학식 5에 따라 계산될 수 있다.

[수학식 5]

t₃ = 1/3*(t_max-t₁).

융합 클램프의 급격한 개방을 예로 들 수 있는, 예측 불가능한 처리 파라미터의 변화에 의해 야기되는 부적절한 처리를 방지하기 위하여, 유효 전력이 모니터링 시간 구간 내에서, 예를 들면 동작 단계 II 및/또는 동작 단계 III 동안에 P_min과 P_max로부터 성능 윈도우(performance window)를 벗어날 수 있는지의 여부가 추가적으로 모니터링될 수 있다.

조직 응고, 특히 융합을 위한 장치(10)는 전기 전원(18)을 포함하는데, 이는 전류로 생체 조직(11)에 영향을 주기 위한 전극(12, 13)과 연결되거나 연결될 수 있다. 제어부(22)는 전원(18)을 조직 융합의 단계 I 및 단계 II 동안 제어한다. 이러한 단계 I 및 단계 II는 장치(10)의 동작 단계 I,II 및 III에 대응한다. 동작 단계 I 동안 모니터링부(23)는 에너지(E₁)를 생성하고, 에너지는 조직(11)으로 인가된다. 제어부(22)는 연속한 동작 단계 II 및 동작 단계 III에서 판정된 에너지(E₁)에 의해 전원(18)을 제어한다. 이러한 장치는, 특히 신뢰가능성이 있고 사용에 강건하다는 것이 밝혀졌다.

10: 장치 11: 생체 조직
12, 13: 전극 14: 도선
15: 장치 16, 17: 전극단자
18: 전원 19: HF 발전기
20: 전원 공급기 21: 전원 커넥터
22: 제어부 23: 모니터링부
24: 전압부 25: 전류부
26: 동작 단계 인식 모듈 U_ACT: 전압(예: 피크 전압)
I_ACT: 전류(예: 실효값) P_ACT: 전력
27: 전력 생성부 28: 기준 전류부
I_ACT: 소망하는 전류 29: 기준 전압부
U_REF: 소망하는 전압 30: 임피던스부
R_G: 조직 저항 31, 32: 차동 형성부
33: 연산 모듈 34: 에너지부
35: 유효 입력 t₀: 유효 시작점
I: 제 1 동작 단계 Ia: 부분 단계
t_1a: 제 1 부분 단계 구간 Ib: 부분 단계
i_1a: 부분 단계 Ia 전류값(I_ACT) i_1b: 부분 단계 Ib 전류값(I_ACT)
t₁: 단계 I 구간
E₁: 단계 I에서 조직(11)에 인가되는 에너지
A: 임피던스 증가 R_Gref: 소망하는 임피던스 추이
R_Gact: 실제 임피던스 추이 t₂: 제 2 동작 단계(II) 구간
t_max: 최대 처리 시간 t_min: 최소 처리 시간
E_tot: 총 에너지 최대값 t₃: 제 3 동작 단계(III) 구간
t_tot: 총 처리 시간
R_Gmax: 동작 단계 I 내 조직 저항 임계값
M: 동작 단계 I 내 조직 저항 최소값 U₃: 동작 단계 III 전압
P_max, P_min: 동작 단계 II 및 동작 단계 III 내 전원(18)의 전력(P)에 대한 성능 윈도우 정의

Claims

조직 융합을 위한 조직 응고 장치에 있어서,
생체 조직(11)에 전류로 영향을 미치는 전극(12,13)과 연결되도록 구현되는 전원(18);
상기 전원(18)에 의해 출력되는 전류(I_ACT)와 상기 전원(18)에 의해 출력되는 전압(U_ACT) 중 적어도 하나를 판정하기 위하여, 상기 전원(18)과 연결되는 모니터링부(23); 및
상기 모니터링부(23)를 포함하고, 제어하는 방식으로 상기 전원(18)과 연결되는 제어부(22)를 포함하고,
상기 제어부는,
제 1 동작 단계(I)에서 상기 전원(18)이 상기 전극(12,13)으로 출력하는 에너지(E₁)를 설정(establish)하고,
후속하는 제 2 동작 단계(II)에서, 상기 제 1 동작 단계(I)에서 판정된 상기 에너지(E₁)의 함수로서 상기 전원(18)을 제어하여 상기 제 2 동작 단계(II)의 시간경과 길이(chronological length)(t₂)를 정의하는
조직 응고 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제어부(22)는, 상기 제 1 동작 단계(I)에서 전류 조절 회로로서 상기 전원(18)과 상호 연결되는,
조직 응고 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제어부(22)는, 상기 제 1 동작 단계(I)의 시작점에서, 시간순으로 증가하는 전류(i_1a)를 정의하도록 구현되는,
조직 응고 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제어부(22)는, 상기 제 1 동작 단계(I)의 적어도 하나의 구간(Ib)에서, 정전류(i_1b)를 정의하도록 구현되는,
조직 응고 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제어부(22)는, 상기 제 1 동작 단계(I)의 종결을 판정하는 모듈(26)을 포함하고,
상기 모듈(26)은, 다음의 판정 기준 중 적어도 하나를 사용하도록 구현되며,
상기 판정 기준은
상기 전원(18)에서의 전압 및 전류 간 관계가, 임계값(R_Gmax)을 초과하여 증가하는 것,
상기 전원(18)에서의 전압 및 전류 간 관계가, 최소값(M)을 지나가는 것,
상기 전원(18)에서의 전압 및 전류 간 관계의 증가 속도가 임계값을 초과하는 것,
상기 전원(18)에서의 상기 전압(U_ACT)이 임계값을 초과하는 것,
상기 전류(I_ACT)가 임계값 미만으로 감소하는 것인,
조직 응고 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제어부(22)는, 상기 제 2 동작 단계(II)의 시작점에서, 상기 전원(18)으로부터 인가된 전류(I_ACT), 상기 전원(18)에서의 전압(U_ACT) 및 상기 전원(18)의 출력 전력(P_ACT)인 변수들 중 적어도 하나를 해당 변수가 상기 제 1 동작 단계(I)의 종결시에 가졌던 값과 동일한 값으로 조정하도록 구비되는,
조직 응고 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제어부(22)는, 상기 제 2 동작 단계(II)에서, 상기 전원(18)에서의 상기 전압(U_ACT) 및 상기 전원(18)에 의해 공급된 상기 전류(I_ACT)의 관계에 대한 시간 경과를 정의하도록 구현되는,
조직 응고 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 시간 경과는 고정 임피던스 증가(A)를 포함하는,
조직 응고 장치.
삭제
삭제
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제어부(22)는, 상기 제 2 동작 단계(II)에 즉시 뒤따라 제 3 동작 단계(III)가 합쳐지도록 구현되는,
조직 응고 장치.
제 11 항에 있어서,
상기 제어부(22)는, 상기 제 3 동작 단계(III)에서 정전압(U₃)을 정의하고 조정하도록 구현되는,
조직 응고 장치.
제 12 항에 있어서,
상기 제어부(22)는, 상기 제 3 동작 단계(III)에서 상기 전원(18)의 상기 정전압(U₃)을, 상기 제 2 동작 단계(II)의 완료 시점에서 상기 모니터링부(23)에 의해 판정된 값으로 정의하도록 구현되는,
조직 응고 장치.
제 11 항에 있어서,
상기 제어부(22)는, 최소 처리 시간(t_min) 및 주어진 총 에너지(E_tot)에 도달되거나, 최대 처리 시간(t_max)이 경과하거나, 또는 최대 에너지(E_max)가 적용된 경우, 상기 제 3 동작 단계(III)가 완료되도록 구현되는,
조직 응고 장치.
제 11 항에 있어서,
상기 제어부(22)는 상기 제 2 동작 단계(II)에서 상기 전원(18)에 의해 출력되는 전력을 모니터링하기 위해 구비되어, 상기 전력이 최대 전력(P_max) 및 최소 전력(P_min)으로 정의된 성능 윈도우(performance window)에 남아 있는 경우, 상기 제 2 동작 단계(II) 또는 상기 제 3 동작 단계(III)를 위한 시간 구간(t₂)을 연장하는,
조직 응고 장치.