KR102321995B1 - 복강으로의 가스의 연속적인 흐름의 연속적 압력 모니터링을 갖는 복수모드 수술 가스 전달 시스템 - Google Patents

복강으로의 가스의 연속적인 흐름의 연속적 압력 모니터링을 갖는 복수모드 수술 가스 전달 시스템 Download PDF

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Abstract

내시경 수술 동안 환자의 복강에 주입 가스를 전달하기 위한 시스템이 개시되고, 이 시스템은, 복강의 과압화를 방지하는 공압식 밀봉된 투관침과 연통하는 흐름 경로를 통해 소정 유량으로 복강에 주입 가스의 연속 흐름을 전달하기 위한 주입 도관, 및 구동 압력으로 상기 주입 도관을 통하여 가스 흐름을 구동하기 위한 주입기를 포함하며, 상기 시스템은 상기 주입 도관을 통한 가스 유량 또는 상기 특정 유량을 유지하는데 필요한 구동압력 중 어느 하나는 복압에 따라 달라질 수 있도록 구성될 수 있다.

Description

복강으로의 가스의 연속적인 흐름의 연속적 압력 모니터링을 갖는 복수모드 수술 가스 전달 시스템
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2016년 11월 14일에 출원된 미국 가특허출원 제62/421,480호의 우선권의 이익을 주장하며, 그 개시 내용은 그 전체가 본원에 참고로 원용된다.
1. 본 발명의 분야
본 발명은 수술용 가스 전달 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 수술 주입, 연기 배출 및/또는 재순환을 위한 복수모드 가스 전달 시스템에 관한 것으로, 이는 또한 복강으로의 가스의 연속적인 흐름의 연속적인 압력 모니터링을 하도록 구성된다.
2. 관련 기술
내시경 및 복강경 수술과 같은 최소 침습성 수술 기술은 점점 더 일반화된다. 이러한 절차의 이점은 환자에게 감소된 외상, 감염 기회 감소 및 회복 시간 감소를 포함한다. 복부(복막) 공동 내부의 복강경 수술은 전형적으로 투관침 또는 캐뉼라로 알려진 디바이스를 통해 수행되며, 이는 환자의 복강 내로의 수술 기구의 도입을 용이하게 한다.
또한, 이러한 절차는 일반적으로 복강기종으로서 지칭되는 것을 생성하기 위해, 이산화탄소와 같은 가압 유체를 복부(복막) 공동에 충진하거나 "주입하는" 것을 포함한다. 주입은, 주입 유체를 전달하도록 장착된 수술용 액세스 디바이스(때때로 "캐뉼라" 또는 "투관침"이라 칭함)에 의해, 또는 주입(베레스(veress)) 바늘과 같은 별도의 주입 디바이스에 의해 수행될 수 있다. 복강기종을 유지하기 위해, 주입 가스의 실질적인 손실 없이 수술 기구를 복강기종 내로 도입하는 것이 바람직하다.
전형적인 복강경 시술 동안, 외과의사는 통상적으로 각각이 약 12 mm 이하인 3개 내지 4개의 작은 절개부를 만드는 데, 이들 절개부는, 그 안에 배치된 별도의 삽입기 또는 폐쇄기를 사용하여, 통상적으로 수술용 액세스 디바이스 자체로 만들어진다. 삽입 후에, 삽입기가 제거되고, 투관침은 기구들이 복강 내로 삽입될 수 있게 한다. 전형적인 투관침은 복강으로 들어가는 길을 제공하며, 따라서 외과의사는 동작하고 작업하는 개방된 내부 공간을 갖는다.
투관침은, 투관침과 투관침을 통하여 들어가는 임의의 수술 기구 사이에 밀봉부를 제공하여, 적어도 수술 기구의 적어도 최소의 자유로운 움직임을 여전히 허용하면서, 복강 내에 압력을 유지해야만 한다. 이러한 기구는, 예를 들어, 가위, 잡기 기기, 및 폐색기, 소화기, 카메라, 광원 및 기타 수술 기구를 포함할 수 있다.
일반적으로, 밀폐 요소 또는 기구가 투관침 내에 제공되어, 주입 가스의 이탈을 방지한다. 이들은 전형적으로 상대적으로 유연한 물질로 만들어진 덕빌형(duckbill-type) 밸브를 포함하여, 투관침을 통과하는 수술 기구의 외부 표면 둘레를 밀봉한다.
통상적인 기계적 밀봉을 필요로 하지 않고, 주입된 수술 복강에 대한 밀봉된 접근을 허용하는 수술용 액세스 디바이스 또는 투관침은 당업계에 공지되어 있다. 이들 디바이스는 가압 주입 가스의 순환 흐름에 의해 발생되고 유지되는 공압 또는 기체 밀봉부의 사용을 통해 수술 복강에 밀봉가능한 접근을 제공하도록 적응되고 구성된다. 이러한 디바이스는 미국 특허 제7,854,724호 및 제8,795,223호에 기재되어 있으며, 그 개시 내용은 그 전체가 본원에 참고로 원용된다. 또한, 복수모드 수술용 가스 전달 시스템이 당업계에 공지되어 있는데, 이들 시스템은, 주입 가스를 복강에 전달하기 위해, 투관침을 통하여 수술 가스를 순환시켜서 공압 밀봉을 발생 및 유지시키기 위해, 그리고 복강으로부터 연기 배출을 용이하게 하기 위해 사용된다.
복수모드 시스템을 사용하면, 다수의 기능을 달성하면서 하나의 시스템만 구매하면 되므로 비용을 절감하는 데 도움을 주고, 이에 따라 수술실에서 필요한 장비의 양을 감소시키고, 이에 따라, 클러터(clutter)를 감소시키고 다른 필요한 장비에 대한 공간을 허용한다. 이러한 시스템은, 예를 들어 미국 특허 제8,715,219호 및 제8,961,451호 뿐만 아니라 미국 특허 제9,295,490호 및 제9,375,539호에 개시되어 있으며, 이들의 개시내용은 전부 그 전체가 참고로 본원에 원용되어 있다.
특정 응용예들에서, 주입 동안 체강, 예를 들어, 복강에서의 압력을 실시간으로 모니터링하는 것이 유리하다. 실시간 압력 모니터링은 복강 내의 수술 부위에서의 압력 변화를 더욱 잘 검출하고 그 변화에 반응하는 것을 돕는다. 미국 특허 제6,299,592호에 개시된 것과 같이 수술 복강 압력을 연속적으로 모니터링하는 종래의 방법들은 별도의 주입 및 압력 모니터링, 전용 압력 감지 루멘, 포트, 또는 복강 연결을 필요로 한다.
본원에서 설명된 시스템은 전용 압력 감지 루멘 또는 연결을 필요로 하지 않고, 대신에, 수술 복강에 제공되는 새로운 또는 재순환된 주입 가스의 일관된 흐름을 이용한다. 또한, 압력을 감지하기 위해 수술 복강으로의 새로운 주입 가스의 흐름을 중단시킬 필요가 없기 때문에, 본원에 개시된 시스템은 공압식으로 밀봉된 액세스 디바이스를 통해 가스를 재순환시킴으로써 개선된 연기 제거를 제공한다.
본 발명은 내시경 또는 복강경 수술 동안 환자의 복강에 주입 가스를 전달하기 위한 새롭고 유용한 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 일 구현예에서, 시스템은, 복강의 과압화를 방지하는 공압식 밀봉된 투관침과 연통하는 흐름 경로를 통해 가변 유량으로 환자의 복강에 주입 가스의 연속 흐름을 전달하기 위한 주입 도관, 및 주어진 구동 압력에서 상기 주입 도관을 통하여 가스 흐름을 구동하기 위한 주입기를 포함하며, 상기 주입 도관을 통한 가스 유량은 복압에 따라 달라질 것이다. 이 시스템은, 주입 도관과 연통하고, 상기 주입기와 상기 복강 사이에 위치되어, 상기 주입 도관을 통한 가스 흐름을 연속적으로 측정하기 위한 유량계, 및 상기 유량계로부터의 가스 흐름 측정에 기초하여 주어진 구동 압력에 대응하는 복압을 결정하기 위한 프로세서를 더 포함한다.
바람직하게는, 프로세서는, 흐름 경로의 알려진 저항 특성에 기초하여 룩업 테이블의 메모리 내에 저장된 데이터에 의존하며, 초기에 저항 특성이 알려지지 않은 경우, 흐름 경로의 저항 특성을 결정하기 위해 교정 알고리즘을 이용한다. 시스템은, 주기적인 정적 압력 측정을 가져와서 이러한 정적 압력 측정값을 주기적인 흐름 측정값과 관련시키기 위해 흐름 경로를 따라 위치하는 압력 센서를 더 포함한다.
본 발명의 다른 구현예에서, 시스템은, 복강의 과압화를 방지하는 공압식 밀봉된 투관침과 연통하는 흐름 경로를 통해 특정 유량으로 환자의 복강에 주입 가스의 연속 흐름을 전달하기 위한 주입 도관, 및 가변 구동 압력에서 상기 주입 도관을 통하여 가스 흐름을 구동하기 위한 주입기를 포함하며, 상기 특정 유량을 유지하는데 필요한 구동 압력은 복압에 따라 달라질 것이다. 이 시스템은, 주입 도관과 통신하고, 주입 도관 내의 가변 구동 압력을 연속적으로 측정하기 위해 상기 주입기와 상기 복강 사이에 위치된 구동압력 센서, 및 흐름 경로를 통해 상기 복강에 주입 가스의 특정 유량을 유지하는데 필요한 구동 압력의 양을 결정하기 위한 프로세서를 더 포함한다. 프로세서는 또한 구동 압력 센서로부터의 구동 압력 측정에 기초하여 주어진 가스 유량에 대응하는 복압을 결정하도록 구성된다.
프로세서는, 흐름 경로의 알려진 저항 특성에 기초하여 룩업 테이블의 메모리 내에 저장된 데이터에 의존하며, 초기에 저항 특성이 알려지지 않은 경우, 흐름 경로의 저항 특성을 결정하기 위해 교정 알고리즘을 이용한다. 시스템은, 주입기에게 피드백을 제공하여 주입기가 복강에 특정된 흐름을 유지할 수 있도록 하는 유량계를 더 포함한다. 시스템은, 또한 주기적인 정적 압력 측정을 가져와서 이러한 정적 압력 측정값을 주기적인 구동 압력 측정값과 관련시키기 위해 흐름 경로를 따라 위치하는 제2 압력 센서를 포함한다.
본 발명의 다른 구현예에서, 시스템은, 복강의 과압화를 방지하는 공압식 밀봉된 투관침과 연통하는 흐름 경로를 통해 소정 유량으로 복강에 주입 가스의 연속 흐름을 전달하기 위한 주입 도관, 및 구동 압력에서 상기 주입 도관을 통하여 가스 흐름을 구동하기 위한 주입기를 포함하며, 상기 시스템은, 상기 주입 도관을 통한 가스 유량 또는 상기 특정 유량을 유지하는데 필요한 구동 압력 중 어느 하나가 복압에 따라 달라질 수 있도록 구성될 수 있다.
상기 시스템이 복압에 따라 상기 주입 도관을 통한 가스 유량이 변하도록 구성되면, 상기 주입 가스의 유량은 가변적일 것이고, 상기 주입 가스의 구동 압력은 특정될 것이다. 상기 시스템이 복압에 따라 상기 특정 유량을 유지하는데 필요한 구동압이 변하도록 구성되면, 상기 주입 가스의 유량은 특정될 것이고, 상기 주입 가스의 구동 압력은 가변적일 것이다.
본 발명의 복수모드 가스 전달 시스템의 이들 및 다른 특징들은 후술하는 여러 도면과 함께 제공되는 본 발명의 바람직한 구현예에 대한 다음의 가능성 설명으로부터 당업자에게 더욱 쉽게 명백해질 것이다.
따라서, 당업자는 과도한 실험없이 본 발명의 가스 전달 시스템 및 방법을 제조하고 사용하는 방법을 쉽게 이해할 것이고, 그 바람직한 구현예는 도면들을 참조하여 아래에서 상세히 설명될 것이다:
도 1은 복강으로의 가스의 연속 흐름의 연속 압력 모니터링을 위해 구성된 본 발명의 구현예에 따라 구성된 복수모드 수술 가스 전달 시스템의 개략도이고;
도 2는 도 1의 복수모드 수술 가스 전달 시스템의 일부를 형성하는 연산 환경의 개략적인 흐름도이고;
도 3은 복강으로의 가스의 연속 흐름의 연속 압력 모니터링을 위해 구성된 본 발명의 다른 구현예에 따라 구성된 복수모드 수술 가스 전달 시스템의 개략도이고;
도 4는 가변 흐름 및 60 mmHg의 특정된 구동 압력에서 본 발명의 복수모드 가스 전달 시스템에 의해 전달된 주입 가스에 대한 룩업 테이블의 그래프이고; 및
도 5는 3 L/분의 특정 흐름 및 가변 구동 압력에서 본 발명의 복수모드 가스 전달 시스템에 의해 전달된 주입 가스에 대한 룩업 테이블의 그래프이다.
이제 유사한 참조 부호가 본 발명의 유사한 구조적 요소 또는 특징을 식별하는 도면들을 참조하면, 본 발명의 바람직한 구현예에 따라 구성되고 일반적으로 참조 번호 100으로 지정된 복수모드 수술 가스 전달 시스템이 도 1에 도시되어 있다. 이하에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 가스 전달 시스템(100)은 복강으로의 주입, 복강으로부터의 가스 배출 및/또는 복강과 연통하는 접근 포트를 통한 가스 재순환을 용이하게 하는 복수모드 동작용으로 설계된다. 또한, 수술 가스 전달 시스템(100)은, 복강으로부터 고체 파편, 액체 및 가스를 제거하기 위한 수술 동안 흡입이 복강 내에서 사용될 때 복강압을 유지하도록 구성된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 가스 전달 시스템(100)은 환자의 복강(190)과 연통하는 3개의 수술 액세스 디바이스 또는 투관침들(131, 133, 135)과 기능하도록 구성된다. 가스 전달 시스템(100)은 예를 들면 일반적으로 양도된 미국 특허 제 9,375,539호에 개시된 바와 같이, 두 개의 수술 액세스 디바이스 또는 투관침과 함께 사용될 수 있는 것으로 예상된다. 대안적으로, 시스템은 예를 들어, 일반적으로 양도된 미국 특허 제 9,295,490호에 개시된 바와 같은 단일 수술용 액세스 장치와 함께 사용될 수 있다.
복수모드 가스 전달 시스템(100)은, 도 2에서 가장 잘 볼 수 있는 범용 컴퓨팅 시스템에 의해 구동되는, 컴퓨터 제어식 제어 유닛(110)을 포함한다. 컴퓨팅 시스템이 복수모드 가스 전달 시스템(100)의 작동 모드 선택을 용이하게 함을 이해하고 인식해야 한다.
도 2를 참조하면, 제어 유닛(110)의 컴퓨팅 시스템(10)은 적어도 하나의 프로세서(12), 메모리(14), 적어도 하나의 입력 디바이스(16) 및 적어도 하나의 출력 디바이스(18)를 포함하며, 이들 모두는 버스(11)를 통해 함께 결합된다. 저장 디바이스(14)는 임의의 형태의 데이터 또는 정보 저장 수단, 예를 들어 휘발성 또는 비휘발성 메모리, 고체 상태 저장 디바이스 또는 자기 디바이스일 수 있다.
본 발명의 소정의 실시예들에서, 입력 디바이스(16) 및 출력 디바이스(18)는 동일한 디바이스일 수 있다. 컴퓨팅 시스템(10)을 하나 이상의 주변 장치에 결합하기 위한 인터페이스(15)가 또한 제공될 수 있다. 예를 들어, 인터페이스(15)는 PCI 카드 또는 PC 카드일 수 있다. 메모리 또는 저장 디바이스(14)는 적어도 하나의 데이터베이스(17)를 수용할 수 있거나 유지 관리할 수 있다. 메모리(14)는 임의의 형태의 메모리 디바이스, 예를 들어 휘발성 또는 비휘발성 메모리, 고체 상태 저장 디바이스 또는 자기 디바이스일 수 있다.
입력 디바이스(16)는 입력 데이터(19)를 수신하고, 예를 들어 키보드, 펜-형 장치 같은 포인터 디바이스, 마우스, 터치 스크린, 또는 임의의 다른 적절한 디바이스, 예를 들어 모뎀 또는 무선 데이터 어댑터 또는 데이터 취득 카드를 포함할 수 있다. 입력 데이터(19)는 상이한 공급원, 예를 들어 네트워크를 통해 수신된 데이터와 함께 키보드 명령어들로부터 입력될 수 있다.
출력 디바이스(18)는 출력 데이터(20)를 생성하거나 발생하며, 예를 들어, 시각적 출력 데이터(20)를 갖는 디스플레이 장치 또는 모니터를 포함할 수 있다. 출력 데이터(20)는 서로 구별될 수 있고 상이한 출력 디바이스로부터 유래될 수 있고, 예를 들어 네트워크에 전송되는 데이터와 함께 모니터 상에 시각적으로 표시될 수 있다. 사용자는, 예를 들어 모니터 상에 또는 프린터를 사용하여 데이터 출력, 또는 출력 데이터의 해석을 볼 수 있다.
사용 시, 컴퓨팅 시스템(10)은, 데이터 또는 정보가 메모리(14)에 저장된 적어도 하나의 데이터베이스(17)로부터 유선 또는 무선 통신 수단을 통해 저장되고/저장되거나 검색될 수 있게 한다. 인터페이스(15)는, 처리 유닛(12)과 특화된 목적을 수행할 수 있는 주변 구성 요소 사이의 유선 및/또는 무선 통신을 허용할 수 있다.
바람직하게는, 프로세서(12)는 입력 디바이스(16)를 통해 입력 데이터(19)로서 명령을 수신하고, 출력 디바이스(18)를 이용하여 처리된 결과 또는 다른 출력을 사용자에게 표시할 수 있다. 하나보다 많은 입력 디바이스(16) 및/또는 출력 디바이스(18)가 제공될 수 있다. 컴퓨팅 시스템(10)은 임의의 형태일 수 있지만, 바람직하게는 수술 가스 전달 시스템(100)의 제어 유닛(110)과 일체형일 수 있음을 인식해야 한다.
컴퓨팅 시스템(10)은 네트워크 통신 시스템의 일부일 수 있음을 인식해야 한다. 컴퓨팅 시스템(10)은 네트워크, 예를 들어 인터넷 또는 WAN에 접속할 수 있다. 입력 데이터(19) 및 출력 데이터(20)는 네트워크를 통해 다른 디바이스에 전송될 수 있다. 네트워크를 통한 정보 또는 데이터의 전달은 유선 통신 수단 또는 무선 통신 수단을 사용하여 달성될 수 있다. 서버는 네트워크 및 하나 이상의 데이터베이스 간의 데이터 전송을 용이하게 할 수 있다. 서버 및 하나 이상의 데이터베이스는 정보 소스의 일례를 제공한다.
따라서, 컴퓨팅 시스템(10)은 하나 이상의 원격 컴퓨터에 대한 논리 접속을 사용하여 네트워크 환경에서 작동할 수 있다. 원격 컴퓨터는, 개인용 컴퓨터, 서버, 라우터, 네트워크 PC, 태블릿 디바이스, 피어 디바이스, 또는 다른 공통 네트워크 노드일 수 있고, 통상적으로 전술한 요소들 중 많은 것 또는 전부를 포함한다.
다시 도 1을 참조하면, 복수모드 수술 가스 전달 시스템(100)은 시스템(100)을 통해 가압된 주입 유체를 순환시키도록 적응되고 구성된 유체 펌프(111)를 포함한다. 공급 도관(114)은 유체 펌프(111)의 출력과 유체 연통하며, 제어 유닛(110)의 출력 포트(183)에 가압된 주입 유체를 전달하도록 구성되고 적응된다.
반송 도관(112)은 유체 펌프(111)에 주입 유체를 전달하기 위한 유체 펌프(111)의 입력과 유체 연통하며, 제어 유닛(110)의 입력 포트(181)에 주입 유체를 반송하도록 구성되고 적응된다. 조정 가능한 배압 제어 밸브(113)는 공급 도관(114) 및 반송 도관(112)과 유체 연통하는 상태로 제공되며, 공급 도관(114)으로부터 반송 도관(112)으로 유체를 개방하고 유도함으로써, 설정 압력을 초과하는 공급 도관 압력에 반응하도록 적응되고 구성된다. 배압 제어 밸브(113)는 탄성적으로 편심되는 밸브와 같은 기계적 밸브일 수 있다. 대안적으로, 배압 제어 밸브(113)는 시스템(100) 내의 하나 이상의 압력 센서(예를 들어, 117)로부터의 고압 신호에 응답하는 전기-기계 밸브일 수 있다.
주입 서브유닛(121)이 제공되고, 도시된 바와 같은 로컬 탱크와 같은 소스(140)로부터 또는 중앙 분배 시스템으로부터 주입 가스(예를 들어, 이산화탄소)의 공급을 수용하도록 적응되고 구성되며, 상기 소스는 또한 가스 전달 시스템(100)에 들어가기 전에 압력 조절기(141)를 통과할 수 있다. 주입 서브유닛(121)은 주입 도관(118)을 통해 시스템(100)의 나머지 부분에 주입가스를 전달한다. 주입 서브유닛(121)은 주입 도관(118)을 통한 수술 복강(190)의 압력을 감지하는 내부 압력 센서(미도시)를 포함한다.
가스 전달 시스템(100)은 제어 유닛(110) 상에 또는 그렇지 않으면 제어 유닛과 함께 제공되는 것과 같은 제어 패널을 통해 사용자에 의해 작동되거나 그렇지 않으면 제어된다. 이러한 제어 패널은 바람직하게, 사용자가 스위치, 터치 스크린 또는 다른 사용자 인터페이스에 의해, 복수모드 수술 가스 전달 시스템에 대한 모드를 선택할 수 있도록 적응되고 구성된다. 예를 들어, 특정 모드에 대한 작동 파라미터뿐만 아니라 작동 모드의 선택을 허용하는 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)가 제공될 수 있다. 제어 패널은 시스템(100)과 일체형으로 제공될 수 있거나, 또는 알려져 있는 데이터 통신 수단을 사용하여 원격으로 위치될 수 있음을 이해하고 인식해야 한다.
작동 모드는, 주입, 연기 배출, 연기 배출 및 주입의 조합, 재순환, 또는 재순환 및 연기 배출의 조합을 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 모드에 대한 작동 파라미터는, 예를 들어, 유속(예를 들어, 리터/분), 압력(예를 들어, mmHg), 및 컨디셔닝 파라미터(예를 들어, 온도 및 습도) 등을 포함할 수 있다.
본원에서 사용된 바와 같이, 단독으로 또는 다른 모드와 조합된 "재순환" 모드는, 본원에 참고로 원용되는, 일반적으로 양도된 미국 특허 제 7,854,724호 및 제8,795,223호에 설명된 것과 같은 공압식으로 밀봉된 수술용 액세스 디바이스를 구동하기에 적합한 작동 압력 및 유속을 제공하기에 적합한 것이다.
튜브 세트(150)가 또한 제공되며, 일 단부에서 공급 도관(114), 반송 도관(112) 및 주입 도관(118)에 연결되고, 대향 단부에서 수술 복강(190)과 유체 연통되는 복수의 수술 액세스 장치들(131, 133, 135)에 연결되도록 적응되고 구성된다. 튜브 세트(150)의 구성은 전술한 바와 같이, 원하는 구현에 따라 달라질 수 있다. 시스템(100)의 경우, 튜브 세트(150)는 바람직하게, 입력(181) 포트, 출력(183) 포트 및 주입(185) 포트에 대하여 단일의 다중 루멘(multi-lumen) 연결을 가지며, 개별 수술 장치들(131, 133, 135)에 대한 별도의 연결부를 갖는다. 튜브 세트(150)는 포트들(181, 183, 185)에 대한 연결부에서 시작하여 제어 유닛(110)으로부터 소정의 거리에 대해 화합물, 다중 루멘 튜브, 및 분기(155)가 이루어지는 중간 지점에서, 다수의 개별적인 튜브를 가질 수 있는 것으로 예상된다. 시스템(100)의 경우, 3개의 분리된 튜브가, 각각의 수술 디바이스들(131, 133, 135)로 개별적으로 이어지며, 이러한 수술 디바이스들은 주입 능력을 갖는 수술용 액세스 디바이스들일 수도 있고, 또는 다른 기기, 예를 들어 베레스(veress) 바늘일 수 있다. 따라서, 수술 디바이스(131, 133, 135)는 공급 도관(114), 반송 도관(112) 및 주입 도관(118) 중 하나에 개별적으로 연결되고, 따라서 그 기능을 용이하게 한다.
전술한 바와 같이, 하나의 바람직한 측면에서, 튜브 세트(150)의 별도의 원위 튜브 부분은 종래의 수술 장치에 루어 록(luer-lock) 끼워맞춤과 같은 종래의 끼워맞춤에 의해 연결된다. 튜브 세트(150)의 정확한 구성은 원하는 구성에 따라 달라질 수 있다. 다중 루멘 튜브 세트에 대한 끼워맞춤의 예는 일반적으로 양도된 미국 특허 제9,526,886호에 기재되어 있으며, 그 개시 내용은 그 전체가 참고로 본원에 원용되어 있다.
일회용 필터(116)는 또한 그로부터 분리되거나 그와 일체형인 튜브 세트(150)와 연관된다. 특수 공압식으로 밀봉된 수술용 액세스 디바이스와 함께 사용하기 위한 주입, 연기 배출 및 재순환 기능을 갖는 복수모드 가스 전달 시스템(100)과 함께 사용하기에 적합한 필터는 미국 특허 제 9,067,030호 및 제 9,526,849호에 개시되어 있으며, 이들의 개시내용은 그 전체가 본원에 참고로 원용된다.
일회용 튜브 세트(150) 및/또는 시스템(100)과 관련하여 사용되는 필터(116)는 허가된 사용을 허용하거나 그렇지 않으면 무단 사용을 방지하는 식별 디바이스를 구비할 수 있음이 예상된다. 이러한 식별 디바이스는 무선 주파수 식별(RFID) 트랜스폰더, 컴퓨터 판독 가능 데이터 칩, 바코드 또는 그 위에 제공된 다른 데이터 전달 요소를 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 또한, 필터 또는 튜브 세트 상의 식별 디바이스가 가스 전달 시스템(100)을 특정 작동 모드(예를 들어, 재순환, 연기 배출, 또는 표준 주입)로 자동 전환하거나 시작하도록 지시할 수 있음도 예상된다.
도 1을 계속 참조하면, 시스템(100)은 유체 공급 도관(114)과 연결된 제2 덤프 밸브(115)를 더 포함한다. 또한, 전술한 배압 제어 밸브(113)의 단락 동작에 대해, 시스템(100)은 도시된 바와 같이 기계적 또는 전자적일 수 있는 압력 센서(117)를 구비한다. 센서(117)는 주입 도관(118) 또는 복강압의 다른 공급원과 유체 연통한다. 과압 조건이 감지될 때, 압력 센서(117)는 덤프 밸브(115)에 신호를 전달하여 시스템(100)으로부터 유체를 방출한다.
시스템(100)은 주입 및 감지 기능에 사용되는 하나의 수술 디바이스(131), 및 복부로부터 주입가스를 제거하는 역할을 하는 다른 수술 디바이스(135)와 함께 사용될 수 있는데, 상기 주입 가스는 이후 펌프(111)로 돌아가기 전에, 예를 들어 초저침투 공기(ultralow-penetration air, ULPA) 필터 요소(116)와 같은 필터를 통과한다. 필터(116)는 바람직하게는 자신을 통과하는 가스로부터 모든 또는 본질적으로 모든 연기 및 파편을 제거하도록 구성되고 적응되며, 가스는 제3 수술 장치(133)를 통해 복강(190)으로 반송된다. 도시된 바와 같이, 다른 필터 요소(116)는 펌프(111)로부터 이어지는 공급 도관(114)과 연결되어 제공될 수 있다.
한정이 아니라 설명의 목적 및 예시를 위해, 본 발명의 다른 양태에 따른 수술 가스 전달 시스템의 예시적인 구현예의 개략도가 도 3에 도시되어 있으며, 일반적으로 참조번호 200으로 지정된다. 도 1의 시스템(100)과 비교하면, 시스템(200)은 2개의 수술 디바이스들(231, 233)만을 필요로 한다. 도 1의 시스템(100)과 관련하여 상술한 구성요소들의 기능성은, 이하에서 달리 특정되지 않는 한, 도 2의 시스템(200)의 대응하는 구성요소와 동일하다.
시스템(200)은 많은 방식에서 시스템(100)과 유사하지만, 전환 밸브(diverting valve)(295)가 추가되고, 다른 활성 내부 시스템 구성 요소로부터 이어지는 3개의 도관들(112, 114, 118) 및 2개의 상이한 수술 디바이스들(231, 233)로 각각 이어지는 2개의 도관들(251, 253)을 갖는다.
도시된 바와 같이, 전환 밸브(295)는, 번호 210으로 표시된 파선의 배치에 의해 개략적으로 나타낸 바와 같이 제어 유닛(210) 내에 일체형으로 제공된다. 전환 밸브(295)에는 후술하는 바와 같이, 상이한 기능에 대응하는 3개의 작동 위치 - 위치, A, B 및 C를 구비한다. 시스템(200)의 감지 기능이 활성화될 때, 전환 밸브(295)는, 튜브 세트(250)의 도관들(251, 253) 중 하나 또는 둘 모두를 통해, 그리고 수술 디바이스들(231, 233) 중 하나 또는 둘 모두에게, 주입/감지 도관(118)의 연결을 허용하는, 위치 "A"에 위치된다.
하나 이상의 수술 디바이스에 주입/감지 도관(118)을 연결하도록 구성되면, 이러한 수술 디바이스의 루멘이 차단되므로 정확한 판독을 제공하지 않는 가능성이 감소된다. 전환밸브(295)가 위치 A에 위치되고, 주입/감지 도관(118)을 튜브 세트(250)의 도관(251, 253)에 연결함으로써, 수술 디바이스(231, 233)에 연결하면, 주입기 서브유닛(121)은 복압을 감지하도록 허용된다. 위치 A에서, 펌프(111)로부터의 출력은 전환밸브(295)로 들어가고, 공급 도관(114)과 복귀 도관(112)을 이러한 환경 하에서 상호 연결하는 것에 의해서 펌프(111)로 즉시 반송된다. 이 구성은 펌프(111)가 감지 동안 계속해서 가동될 수 있게 하고, 따라서 펌프(111)의 정지 및 재시작시 발생할 수 있는 임의의 전력 스파이크를 회피한다.
시스템(200)이 (조합된 연기 배기 및 주입과 같은) 적절한 모드로 설정된 경우, 주입기 서브유닛(121)이 복강압을 감지하면, 공급 도관(114)을 튜브 세트(250)의 대응하는 도관(251)에 연결하기 위해서, 그리고 복귀 도관(112)을 튜브 세트(250)의 대응하는 도관(253)에 연결하기 위해서, 전환밸브(295)는 밸브(A)로부터 위치 B로 전환된다. 위치 B에서, 주입기 도관(118)은 복귀 도관(112)에 연결되어, 복귀 도관(112)을 통해 주입 가스가 시스템(200) 내로 추가되는 것을 허용한다. 동시에, 주입기 서브유닛(121)은 주입 모드로만 설정될 수 있고, 따라서, 압력을 감지하지는 않고, 시스템(200)에 가스를 추가만 한다. 위치 B에서, 전환밸브(295)는, 펌프(111)와 필터(216) 사이, 및 펌프와 수술 디바이스들(231, 233) 사이에 있는 자신을 통하여 유체의 전달 및 반송을 허용하며, 따라서 수술 복강(190)으로부터의 주입 가스와 가스 교환 및 주입 가스의 여과를 허용한다.
펌프와 튜브 용적이 수술 복강(190)의 체적과 함께 하나의 제어된 체적으로서 고려되는 경우, 주입기 서브유닛(121) 단독만의 기능-감지에서 이산화탄소의 공급으로의 전환-이 바람직한 양태에 따라 종래의 수술용 주입기에서와 같이 수행된다. 따라서, 상술한 바와 같이, 도 3의 시스템(200)에서, 연기 배출 및 여과는, 전환 밸브(295)가 주입기 제어부(121)에게 가스를 수술 복강(190)에 제공하도록 허용할 때만 수행된다. 이러한 배열에서, 연기 배출/여과 및 압력 감지로의 그리고 연기 배출/여과 및 압력 감지로부터의 토글링은, 원하거나 필요할 때 정상적인 감지 모드로서, 또는 정상적인 필터링 모드로서 구성될 수 있다. 일반적으로 복강압이 우선적으로 모니터링될 때, 정상적인 감지 모드는 정상적인 필터링 모드에 비해 바람직할 수 있다.
도시된 바와 같이, 전환밸브(295)의 위치 C는, 시스템(200)이 재순환 모드에서 작동될 수 있게 하는데, 이는 예를 들어, 미국 특허 제7,854,724호 및 제8,795,223호에 설명된 바와 같은 공압식으로 밀봉된 수술용 액세스 디바이스를 구동하기에 충분한 압력 및 유량을 제공하기에 적합하다. 이러한 모드에서, 3개의 루멘의 단일 튜브가 일반적으로 제공되는데, 하나의 루멘은 공급 도관(112), 복귀 도관(114) 및 주입 도관(118)의 각각과 유체 연통한다.
특정 응용예들에서, 주입 동안 수술 복강(190)에서의 압력을 실시간으로 모니터링하는 것이 유리하다. 실시간 압력 모니터링은 수술 복강 내의 압력 변화를 더욱 잘 검출하고 그 변화에 응답하는 것을 돕는다. 또한, 새로운 또는 재순환된 주입 가스의 일관된 흐름과 함께 연속 압력 모니터링은 또한 수술 복강으로부터 연기 제거의 개선을 용이하게 한다.
도 1 내지 도 3을 계속해서 참조하면, 시스템(100, 200)은 주입 가스 공급원(140)과 복강(190) 사이에 위치된 유량계(123)를 포함한다. 유량계(123)는 연관된 주입 도관(118)을 통한 유체 흐름을 측정한다. 복압의 실시간 모니터링은, 주입 서브유닛(121)을 사용하여 공급원(140)으로부터 제공된 압력을 조절함으로써 일정한 소스 압력으로 도관(118)을 통과하는 유체 흐름을 구동함으로써 달성된다.
도관(118)을 통해 흐르는 유체의 양이 수술 복강(190)에서의 압력의 양에 따라 변할 때, 유량계(123)는 유체 흐름을 측정한다. 시스템(100, 200)의 프로세서(12)는 유량계(123)로부터의 유체 흐름 판독값을 사용하여, 공급원(140)에 의해 제공되는 주어진 소스 압력에 대해 수술 복강(190)에서의 압력을 결정한다. 수술 복강(190)에서의 압력은 시스템(100, 200)의 메모리(14)에 저장된 데이터, 예를 들어 룩업 테이블의 데이터를 사용하거나, 또는 수술 복강(190)으로의 유체 경로의 교정을 통하거나, 또는 이들 모두의 조합을 사용하여 프로세서(12)에 의해 결정될 수 있다. 시스템(100, 200)의 메모리(14)에 저장된 데이터를 사용할 때, 적절한 데이터는, 수술 복강(190)까지 유체 경로의 일부, 예를 들어 수술 복강(190)을 시스템(100, 200)에 연결하는 투관침 또는 캐뉼라에 대한 루어 연결부의 공지된 치수에 기초하여 프로세서(12)에 의해 선택된다.
유체 경로 부분, 이 경우에는 투관침 또는 캐뉼라 루어 연결부의 공지된 치수는 산업 표준, 예를 들어, ISO 594-1:1986 또는 ISO 594-2:1998일 수 있고, 또는 호환성 구성요소, 예를 들어 미국 특허 제7,854,724호, 또는 제8,795,223호에 개시되고, 그 전체가 본원에 원용되어 있는 투관침들 중 하나의 공지된 치수일 수 있다. 공지된 치수는 주어진 구동 압력에 대한 유체 경로의 해당 부분을 통한 흐름의 양에 관하여 가정이 이루어질 수 있게 하며, 이는 차례로 시스템(100, 200)의 메모리(14)에 저장된, 예를 들어 룩업 테이블을 사용하여 수술 복강(190)에서 압력을 추론하는데 사용될 수 있다. 도 4는, 주입 가스 공급원(140)에 의해 제공된 가변 유량에서 60 mmHg의 구동 압력에 대한 룩업 테이블의 일례를 도시한다.
유체 경로가 공지된 치수를 포함하지 않는 경우, 수술 복강(190)에서의 압력은 교정 알고리즘을 사용하여 시스템(100, 200)의 프로세서(12)에 의해 결정될 수 있다. 교정 알고리즘이 사용될 때, 시스템(100, 200)은 예를 들어, 주입 서브유닛(121)에 포함된 압력 센서를 사용하거나, 또는 수술 복강(190)까지의 유체 경로를 따라 위치된 전용 압력 센서(122)를 사용하여 수술 복강(190)에서 압력을 감지한다. 교정은 위에서 설명된 압력 센서들 중 하나를 사용하여 주기적인 정압압력 측정값을 취하고 이들 압력 측정값을 유량계(123)를 사용하여 취한 주기적인 흐름 측정값과 관련시킴으로써 달성될 수 있다. 특정 상황에서는, 상술한 추론 기술과 교정을 조합하는 것이 유리할 수 있다.
대안적으로, 복압의 실시간 모니터링은, 주입 서브유닛(121)을 사용하여 공급원(140)으로부터 제공된 압력을 조절함으로써 가변적인 소스 압력으로 도관(118)을 통과하는 유체 흐름을 구동함으로써 달성될 수 있다. 도관(118)을 통한 유체 흐름의 양은 유량계(123)로부터 주입 서브유닛(121)으로의 피드백을 사용하여 특정되고 유지된다. 유체 경로를 통한 특정 흐름을 유지하는데 필요한 소스 압력의 양은 수술 복강(190)에서의 압력의 양에 의존한다. 압력 센서, 예를 들어, 주입 서브유닛(121)에 포함된 압력 센서 또는 예를 들어 주입 서브유닛(121) 근처에서 수술 복강(190)에 대한 유체 경로를 따라 위치된 압력 센서(122)는 유체 경로를 통해 특정 흐름을 유지하는데 필요한 가변 소스 압력을 측정한다.
본 구현예에서, 수술 복강(190)에서의 압력은 시스템(100, 200)의 메모리(14)에 저장된 데이터, 예를 들어 룩업 테이블의 데이터를 사용하거나, 또는 수술 복강(190)으로의 유체 경로의 교정을 통하거나, 또는 이들 모두의 조합을 사용하여 프로세서(12)에 의해 결정될 수 있다. 시스템(100)에 저장된 데이터를 사용할 때, 적절한 데이터는 수술 복강(190)까지의 유체 경로의 일부, 예를 들면 수술 복강(190)을 시스템(100, 200)에 연결하는 투관침이나 캐뉼라에 대한 루어 연결부에 기초하여 선택된다. 유체 경로 부분, 이 경우에는 투관침 또는 캐뉼라 루어 연결부의 공지된 치수는 산업 표준, 예를 들어, ISO 594-1:1986 또는 ISO 594-2:1998일 수 있고, 또는 호환성 구성요소, 예를 들어 미국 특허 제9,095,372호, 제7,854,724호, 또는 제8,795,223호에 개시되고, 그 전체가 본원에 원용되어 있는 투관침들 중 하나의 공지된 치수일 수 있다.
공지된 치수는 유체 경로의 해당 부분을 통하여 특정 유체 흐름을 유지하는데 필요한 소스 압력의 양에 관하여 가정이 이루어질 수 있게 하며, 이는 차례로 시스템(100)에 저장된, 예를 들어 룩업 테이블을 사용하여 수술 복강(190)에서 압력을 추론하는데 사용될 수 있다. 도 5는 유체 경로를 통한 3L/분의 특정 유체 흐름에 대한 룩업 테이블의 예를 도시한다.
유체 경로가 공지된 치수를 포함하지 않는 경우, 수술 복강(190)에서의 압력은 교정 알고리즘을 사용하여 결정될 수 있다. 교정 알고리즘이 사용될 때, 시스템(100, 200)은 예를 들어, 주입 서브유닛(121)에 포함된 압력 센서를 사용하거나, 또는 수술 복강(190)까지의 유체 경로를 따라 위치된 전용 압력 센서, 예를 들어 압력 센서(122)를 사용하여 수술 복강(190)에서 압력을 감지한다. 교정은, 전술한 압력 센서들 중 하나를 사용하여 정기적인 정압압력 측정을 행하여, 이러한 압력 측정값을 서브유닛(121)에 의해 조절되는 대응하는 구동 압력과 연관함으로써 시스템(100, 200)의 프로세서(12)에서 달성될 수 있다. 특정 응용에서는, 특정 유체 흐름에 대한 상술한 추론 기술과 교정을 조합하는 것이 유리할 수 있다.
본 발명이 바람직한 실시예를 참조하여 도시되고 설명되었지만, 당업자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 변경 및/또는 변형이 이루어질 수 있음을 쉽게 이해할 것이다.

Claims (14)

  1. 내시경 수술 동안 환자의 복강에 주입 가스를 전달하기 위한 시스템으로,
    a) 상기 복강의 과압을 방지하는 공압식 밀봉된 투관침을 포함하는 흐름 경로를 통해 가변 유량으로 상기 복강에 연속 흐름의 주입 가스를 전달하기 위한 주입 도관;
    b) 특정 구동 압력으로 상기 주입 도관을 통한 가스 흐름을 구동하기 위한 주입기로서, 상기 주입 도관을 통한 가스 유량은 복압에 따라 가변되는, 주입기;
    c) 상기 주입 도관과 연통하고, 상기 주입 도관을 통한 가스 흐름을 연속적으로 측정하기 위해 상기 주입기와 상기 복강 사이에 위치하는 유량계; -구동 압력 센서가 상기 주입기에 피드백을 제공하기 위하여 유량계 및 주입기 사이에 위치하여 상기 주입기가 주입 가스의 상기 특정 구동 압력을 상기 주입 도관에 유지함-; 및
    d) 상기 유량계로부터의 가스 흐름 측정에 기초하여 주어진 구동 압력에 대응하는 복압을 결정하기 위한 프로세서; -상기 프로세서는, 상기 복압을 추측하기 위하여 가변 유량 및 특정 구동 압력에서 전달되는 연속 흐름의 주입 가스를 위한 데이터와 함께, 룩업 테이블에서 메모리 내에 저장된 상기 공압식 밀봉된 투관침의 미리 설정된 치수를 활용하고, 상기 공압식 밀봉된 투관침의 치수가 알려지지 않은 경우, 상기 프로세서는 상기 유량계로부터 하류에 있는 흐름 경로에 위치하는 제2 압력 센서로부터 주기적인 정적 압력 측정값을 획득하고 상기 유량계에 의해 획득된 주기적인 정적 흐름 측정값을 상기 정적 압력 측정값과 관련시킴으로써 복압을 결정함-;
    를 포함하는, 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 공압식 밀봉된 투관침의 미리 설정된 치수는 투관침의 루어 연결부와 관련되는 것인 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 룩업 테이블은 상기 복압을 추측하기 위해 가변 유량 및 60mmHg의 특정 구동 압력에서 전달되는 연속 흐름의 주입 가스를 위한 데이터를 포함하는 것인 시스템.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 내시경 수술 동안 환자의 복강에 주입 가스를 전달하기 위한 시스템으로,
    a) 상기 복강의 과압을 방지하는 공압식 밀봉된 투관침을 포함하는 흐름 경로를 통해 특정 유량으로 상기 복강에 연속 흐름의 주입 가스를 전달하기 위한 주입 도관;
    b) 가변 구동 압력으로 상기 주입 도관을 통한 가스 흐름을 구동하기 위한 주입기로서, 상기 특정 유량을 유지하는데 필요한 구동 압력은 복압에 따라 가변되는, 주입기;
    c) 주입 도관과 연결되고, 주입 도관 내의 가변 구동 압력을 연속적으로 측정하기 위해 상기 주입기와 상기 복강 사이에 위치하는 구동 압력 센서; 및
    d) 상기 흐름 경로를 통해 상기 복강까지 주입 가스의 특정 유량을 유지하는데 필요한 구동 압력의 양을 결정하기 위한 프로세서; -상기 프로세서는, 상기 복압을 추측하기 위하여 특정 유량 및 가변 구동 압력에서 전달되는 연속 흐름의 주입 가스를 위한 데이터와 함께, 룩업 테이블에서 메모리 내에 저장된 상기 공압식 밀봉된 투관침의 미리 설정된 치수를 활용하고, 상기 공압식 밀봉된 투관침의 치수가 알려지지 않은 경우, 상기 프로세서는 상기 흐름 경로에 위치하는 제2 압력 센서로부터 주기적인 정적 압력 측정값을 획득하고 상기 주입기에 의해 조절되는 대응하는 구동 압력을 상기 정적 압력 측정값에 관련시킴으로써 복압을 결정함-;
    를 포함하는, 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 공압식 밀봉된 투관침의 미리 설정된 치수는 투관침의 루어 연결부와 관련되는 것인 시스템.
  8. 청구항 6에 있어서, 상기 룩업 테이블은 상기 복압을 추측하기 위해 3L/분의 특정 유량 및 가변 구동 압력에서 전달되는 연속 흐름의 주입 가스를 위한 데이터를 포함하는 것인 시스템.
  9. 삭제
  10. 삭제
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  13. 삭제
  14. 삭제
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