KR20210005747A - 내시경 수술 시술 동안 수술 공동 내의 가스 조성을 제어하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

내시경 수술 시술 동안 수술 공동 내의 가스 조성을 제어하기 위한 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

내시경 수술 시술 동안 수술 공동 내의 가스 조성을 제어하기 위한 방법은 환자의 수술 공동으로부터의 가스 유동 내의 복수의 가스 종을 모니터링하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 수술 공동으로부터의 가스 유동 내의 복수의 가스 종을 측정하고, 수술 공동으로부터의 가스 유동에서 측정된 가스 종이 각각 존재하는지, 그리고/또는 각각의 원하는 범위 내에 있는지를 결정하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 복수의 가스 종 중 하나 이상의 가스 종이 각각의 원하는 범위를 벗어난 경우, 수술 공동 내의 가스 종의 조성을 각각의 원하는 범위 내로 되게 하도록, 가스를 수술 공동 내로 추가하는 단계를 포함한다.

Description

내시경 수술 시술 동안 수술 공동 내의 가스 조성을 제어하기 위한 시스템 및 방법
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2018년 6월 5일자로 출원된 미국 특허 출원 번호 제16/000,378호에 대한 우선권의 이익을 주장하며, 이 문헌의 개시는 그 전체가 본원에 참조로 포함된다.
본 개시는 내시경 수술(endoscopic surgery)에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 내시경 또는 복강경 수술 시술 동안 수술 공동(surgical cavity) 내의 가스 조성을 제어하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
복강경 또는 "최소 침습적" 수술 기술은 담낭 절제술, 충수 절제술, 탈장 교정술(hernia repair) 및 신장 절제술과 같은 시술의 수행에 있어서 점점 일반화되고 있다. 이러한 시술의 이점은 환자에 대한 외상의 감소, 감염 확률의 감소, 및 회복 시간의 단축을 포함한다. 복강(복막강) 내에서의 이러한 시술은 투관침(trocar)이나 캐뉼라로 알려진 장치를 통해 일반적으로 수행되며, 이는 환자의 복강 내로 복강경(laparoscopic) 기구의 도입을 용이하게 한다.
추가적으로, 이러한 시술은 통상적으로, 기복(pneumoperitoneum)으로 지칭되는 수술 공간을 생성하기 위해, 이산화탄소와 같은 가압 유체를 복강에 충진하거나 "주입"하는 것을 포함한다. 주입은 주입 유체를 전달하도록 구비된 투관침과 같은 수술용 액세스 장치, 또는 주입(베레스(veress)) 바늘과 같은 별도의 주입 장치에 의해 수행될 수 있다. 기복을 유지하기 위해서는, 주입 가스의 실질적인 유실 없이 수술 기구를 기복 내로 도입하는 것이 바람직하다.
전형적인 복강경 시술 동안, 외과의사는 통상 각각 약 12 mm 이하의 3개 내지 4개의 작은 절개부를 만들고, 이 절개부는 종종 그 안에 배치된 별도의 삽입기(inserter) 또는 폐색기(obturator)를 사용하여 수술용 액세스 장치 자체로 만들어질 수 있다. 삽입 후에, 폐색기는 제거되고, 투관침은 복강 내로 삽입될 기구에 대한 액세스를 허용한다. 전형적인 투관침은 외과의사가 작업하는 개방된 내부 공간을 갖도록, 복강에 주입하는 통로를 제공한다.
투관침은 또한 적어도 수술 기구에 대한 최소량의 이동 자유를 여전히 허용하면서, 투관침과 사용되는 수술 기구 사이를 밀봉함으로써 복강 내의 압력을 유지하는 방법을 제공해야 한다. 이러한 기구는, 예를 들어, 가위, 파지 기구(grasping instrument), 및 폐색 기구(occluding instrument), 소작부(cauterizing unit), 카메라, 광원 및 기타 수술 기구를 포함할 수 있다. 복강으로부터 주입 가스가 빠져나가는 것을 방지하기 위해 밀봉 요소 또는 메커니즘이 전형적으로 투관침 상에 제공된다. 이들 밀봉 메커니즘은 종종 투관침을 통과하는 수술 기구의 외부 표면 주위를 밀봉하기 위해, 비교적 유연한 재료로 제조된 덕빌형 밸브(duckbill-type valve)를 포함한다.
ConMed Corporation의 전액 출자 자회사인 SurgiQuest, Inc.는, 예를 들어 미국 특허 제7,854,724호에 개시된 바와 같이, 통상적인 기계적 밸브 시일에 대한 필요 없이 주입된 수술 공동에 대한 즉각적인 접근을 허용하는 독특한 가스 밀봉형 수술용 액세스 장치를 개발했다. 이들 장치는 내부 관형 본체 부분 및 동축의 외부 관형 본체 부분을 포함하는 몇몇의 중첩된 구성요소로 구성된다. 내부 관형 본체 부분은 통상적인 복강경 수술 기구를 환자의 복강에 도입하기 위한 중앙 루멘(central lumen)을 한정하고, 외부 관형 본체 부분은 환자의 복강에 주입 가스를 전달하고 복압(abdominal pressure)의 주기적인 감지를 용이하게 하기 위해 내부 관형 몸체 부분을 둘러싸는 환형 루멘(annular lumen)을 한정한다. SurgiQuest, Inc.는 또한 미국 특허 제8,715,219호, 미국 특허 제8,961,451호 및 미국 특허 제9,295,490호에 개시된 것과 같은 다중모드 주입 시스템뿐만 아니라, 2018년 4월 4일자로 출원된 미국 특허 출원 제15/945,007호에 개시된 것과 같은 연기 배출 시스템을 개발했으며, 이들 문헌 각각의 내용은 그 전체가 본원에 참조로 포함된다.
이러한 독특한 수술용 액세스 장치는 가스 시일을 생성 및 유지하기 위해 투관침의 중앙 루멘으로 수술용 가압 가스의 유동을 제공하는 전술한 가스 전달 시스템과 같은 가스 전달 시스템과 함께 이용된다. 액세스 장치의 중앙 루멘은 체강과 직접 연통하고, 그에 따라 재순환 유동은 반드시 체강 내의 가스를 포함한다. 이러한 가스는 환형 루멘을 통한 주입 및 감지에 영향을 미치지 않고 지속적으로 재순환된다. 수술 시술의 과정 동안, 체강 내의 가스 성분은 전기 소작(electrocautery), 마취 등의 결과로 변할 수 있다. 이러한 가스 조성은 환자에게 영향을 미칠 수 있지만, 최신 기술에서는, 수술 시술 동안에 체강 내의 가스 조성에서 어떤 변화가 일어나고 있는지를 알아내는 신뢰성있는 방법이 없다.
초기 주입은 공기, 질소 또는 기타 가스 및 블렌드(blend)로 실행되었지만, 1970년대부터 이산화탄소가 주입 가스에 대한 치료 선택의 기준이 되기 시작했다. 이산화탄소는 의학계 및 과학계에서 인정하는 다른 가스에 비해 많은 이점을 갖는다. 인체는 자연적으로 이산화탄소를 제거하는 방법을 내장하고 있다. 호흡 동안, 산소가 풍부한 공기가 흡입되고, 산소는 동맥계를 통해 전신으로 이송된다. 이산화탄소는 세포 호흡으로부터 자연적으로 발생하는 노폐물이며, 정맥계를 통해 폐로 다시 이송되어 호기된다. 이산화탄소는 신체에 의해 쉽게 흡수되고, 전술한 방법을 통해 제거될 수 있다. 다른 가스는 신체로부터 제거하기가 더 어려우며, 이는 불완전한 배출로 인한 폐기종 또는 갇힌 주입 가스, 피하 기종(피부 아래에 갇힌 가스), 또는 색전증을 포함하는 수술후 합병증을 야기할 수 있다. 색전증은 기포가 혈류로 들어가서 특정 혈관의 혈액 순환을 차단할 때 발생할 수 있다. 색전증은 신경, 근육 또는 뇌 손상, 또는 심지어 사망을 야기할 수 있다. 인체가 이산화탄소를 제거하는 능력으로 인해, 신체가 이산화탄소를 보다 용이하게 흡수하여 크기를 감소시키거나 색전증을 제거할 수 있기 때문에, 이산화탄소의 기포는 다른 가스보다 해로운 색전증을 유발할 가능성이 적다.
최소 침습적 수술이 확산되고 복강경 공동에의 주입이 점점 일반화됨에 따라, 대장 내시경 및 최소 침습적 결장직장 수술과 같은 다른 내시경 시술에서 주입이 사용되기 시작했다. 대장 강 내의 주입을 탐구한 초기 연구 및 발표는 연소 주제에 특별한 관심을 보였다. 복강경 및 기타 내시경 수술에서, 연조직을 절단하고 응고시키기 위해 전기 소작 장치를 사용하는 것이 일반적이다. 모노폴라(monopolar), 바이폴라(bipolar), RF, 고조파 및 기타 장치는 시장에서 쉽게 입수 가능하다. 이들 장치는 과도한 출혈을 방지하기 위해 절개를 할 때 전기 또는 기타 에너지 형태를 사용하여 조직을 태운다. 환자의 장 내에 갇힌 메탄 가스 포켓의 잠재적인 존재가 연소를 위한 연료를 제공할 수 있기 때문에, 결장직장 외과의사는 공기 주입에 관심을 갖게 되었다. 공기 주입 시의 산소의 존재는 몇몇의 언급된 경우에서 발생한 폭발을 지원하는 것으로 밝혀졌다. 이산화탄소가 가연성이 아니라는 사실은 의학계 내에서 대장 주입의 치료 기준 및 선택 주입 가스로서 이산화탄소를 빠르게 채택하게 했다.
최소 침습적 수술의 당업자는 다양한 다른 가스가 다양한 공급원으로부터 수술 공동으로 진입할 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 실내 공기는 누출로 인해, 또는 멸균 포장에서 공압적으로 밀봉된 후에 환자 공동에 삽입되거나 부착된 멸균 튜브세트 또는 기타 의료 제품 내에 갇힌 가스를 통해 공동으로 진입할 수 있다. 전기 소작 또는 레이저 소작 장치 자체(예컨대, 아르곤 빔 응고기(Argon Beam Coagulator))는 때때로 아르곤과 같은 특정 가스를 사용하여 에너지를 전달하고, 공동 내에 해당 가스가 존재하게 할 수 있다. 소작 과정은 공동 내에 갇힌 유해한 가스 화합물인 일산화탄소 및 휘발성 유기 화합물(VOC)을 방출할 수 있다. 마지막으로, 수술 전에 환자를 마취하기 위해 특정 가스가 사용된다. 이러한 마취 가스는 신체에 의해 대사될 수 있으며, 수술 공동에서 존재를 드러낸다. 이것은 비-이산화탄소 가스가 어떻게 수술 공동에서 문제가 될 수 있는지에 대한 다른 예이다.
상기 논의는 복강경 및 결장직장 주입에 대해 특별히 언급하지만, 당업자는 수술 공동 내의 가스 조성을 제어하는 문제가 일반적으로 흉부 주입을 포함하는 임의의 적합한 수술 공동의 주입 및 임의의 적합한 내시경 시술과 관련이 있다는 것을 쉽게 이해할 것이다.
종래 기술은 의도된 목적에 만족스러운 것으로 간주되어 왔다. 그러나, 수술 시술 동안 가스 전달을 제어하기 위한 개선된 시스템 및 방법에 대한 요구가 항상 존재한다. 본 개시는 이러한 요구에 대한 해결책을 제공한다.
내시경 수술 시술 동안 수술 공동 내의 가스 조성을 제어하기 위한 방법은 환자의 수술 공동으로부터의 가스 유동 내의 복수의 가스 종을 모니터링하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 수술 공동으로부터의 가스 유동 내의 복수의 가스 종을 측정하고, 수술 공동으로부터의 가스 유동에서 측정된 가스 종이 각각 존재하는지, 그리고/또는 각각의 원하는 범위 내에 있는지를 결정하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 임의의 가스 종이 각각의 원하는 범위를 벗어난 경우 교정 조치를 취하는 단계를 포함한다.
교정 조치를 취하는 단계는 복수의 가스 종 중 하나 이상의 가스 종이 각각의 원하는 범위를 벗어난 경우, 수술 공동 내의 가스 종의 조성을 각각의 원하는 범위 내로 되게 하도록, 가스를 수술 공동 내로 추가하는 단계를 포함할 수 있다. 교정 조치를 취하는 단계는 사용자에게 비이상적인 가스 조성을 경고하는 단계를 포함할 수 있다. 교정 조치를 취하는 단계는 이산화탄소로 수술 공동을 플러싱하도록 외부 또는 내부 주입기에 지시하는 단계를 포함할 수 있다. 교정 조치를 취하는 단계는 환자에 대한 피해를 방지하기 위해 장치를 비활성화하는 단계를 포함할 수 있다. 가스 센서는 상이한 가스 종의 존재를 측정하기 위해 질량 유량 또는 체적 유량을 측정할 수 있다. 시스템/방법은 복수의 질량 유량 또는 체적 유량 판독치로부터 몰 백분율을 계산하기 위한 룩업 테이블의 사용을 포함할 수 있다. 교정 조치를 취하는 단계는 주입기 또는 가스 재순환기로부터 수술 공동 내로 가스 유동을 전달하는 단계를 포함할 수 있다.
수술 공동으로부터의 가스 유동 내의 복수의 가스 종을 모니터링하는 단계는 가스 유동을 연속적으로 모니터링하는 단계를 포함할 수 있다. 수술 공동으로부터의 가스 유동 내의 복수의 가스 종을 모니터링하는 단계는 가스 유동을 연속적으로 또는 주기적으로 샘플링하는 단계를 포함할 수 있다. 수술 공동으로부터의 가스 유동은 수술 공동으로부터 가스를 배출하는 것, 수술 공동으로부터 가스를 재순환시키는 것, 및/또는 수술 공동으로부터 가스를 간헐적으로 누출시키는 것에서 기인할 수 있다. 가스를 수술 공동 내로 추가하는 단계는 주입기 또는 가스 재순환기로부터 수술 공동 내로 가스 유동을 전달하는 단계를 포함할 수 있다.
수술 공동으로부터의 가스 유동에서 측정된 가스 종 각각이 각각의 원하는 범위 내에 있는지를 결정하는 단계는 가스 종의 조성이 지정된 레벨 미만인 이산화탄소(CO2)의 농도를 포함하는지를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 가스를 수술 공동 내로 추가하는 단계는 이산화탄소(CO2)의 농도가 지정된 레벨 미만인 경우, 수술 공동 내의 이산화탄소(CO2)의 농도를 지정된 레벨 초과로 증가시키기 위해 이산화탄소(CO2)를 수술 공동 내로 추가하는 단계를 포함할 수 있다.
복수의 가스 종을 모니터링하고 측정된 가스 종이 범위 내에 있는지를 결정하는 것은 질소(N2), 산소(O2), 아산화질소(NO2), 수증기(H2O), 세보플루란, 메탄(CH4), 크세논(Xe), 아르곤(Ar), 데스플루란, 이소플루란 및/또는 일산화탄소(CO)가 존재하는지, 그리고/또는 각각의 원하는 범위 내에 있는지를 모니터링하고 결정하는 것을 포함할 수 있다.
가스 유동 내의 복수의 가스 종을 측정하는 것은 복수의 가스 종 센서로부터의 정보에 기초하여 개별 가스 종의 유량을 합산하고 가스 유동 내의 모든 가스 종에 대한 총 유량으로 나눔으로써 각각의 가스 종을 몰 백분율로 계산하는 것을 포함할 수 있다. 각각의 가스 종을 계산하는 것은 복수의 가스 종 센서로부터의 정보에 기초하여 개별 가스 종의 유량을 합산하고 가스 유동 내의 모든 가스 종에 대한 총 유량으로 나눔으로써 각각의 가스 종을 몰 백분율로 계산하는 것을 포함할 수 있다.
모니터링하는 단계는 수술 공동으로부터 나오는 메인 가스 유동과 직렬로 위치된 센서를 사용하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 모니터링하는 단계는 수술 공동으로부터 나오는 메인 가스 유동과 병렬인 가스 유동의 스트림으로부터 샘플링하도록 위치된 센서를 사용하는 단계를 포함할 수 있는 것으로 고려된다.
내시경 수술 시술 동안 수술 공동 내의 가스 조성을 제어하기 위한 시스템은 환자의 수술 공동으로부터의 가스 유동 내의 복수의 가스 종을 모니터링하기 위한 센서를 포함한다. 프로세서는 수술 공동으로부터의 가스 유동에서 모니터링된 가스 종 각각이 존재하는지, 그리고/또는 각각의 원하는 범위 내에 있는지를 결정하고, 임의의 가스 종이 각각의 원하는 범위를 벗어나는 경우 교정 조치를 취하기 위해 센서에 작동 가능하게 연결된다.
주입기는, 복수의 가스 종 중 하나 이상의 가스 종이 각각의 원하는 범위를 벗어난 경우, 수술 공동 내의 가스 종의 조성을 원하는 조성의 각각의 원하는 범위 내로 되게 하도록, 가스를 수술 공동 내로 추가하기 위해 프로세서에 작동 가능하게 연결될 수 있다.
센서는 질량 유량 센서, 비분산 적외선 센서, 금속 산화물 센서, 촉매 비드 센서, 열 전도 센서, 비색 센서, 광이온화 검출기, 화염 이온화 검출기, 전기화학적 센서, 및/또는 반도체 센서 및 음향파 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 센서는 가스 종 센서의 어레이를 포함할 수 있다. 가스 종 센서의 어레이는 병렬로 배열될 수 있다. 또한, 가스 종 센서의 어레이는 직렬로 배열될 수 있는 것으로 고려된다.
펌프는 수술 공동으로부터 가스 유동을 이동시키기 위해 주입기에 작동 가능하게 연결될 수 있다. 펌프는 적어도 하나의 투관침에 작동 가능하게 연결될 수 있다. 주입기는 가스 공급원에 작동 가능하게 연결될 수 있다.
복수의 가스 종을 모니터링하기 위한 센서는 이산화탄소(CO2), 질소(N2), 산소(O2), 아산화질소(NO2), 수증기(H2O), 세보플루란, 메탄(CH4), 크세논(Xe), 아르곤(Ar), 데스플루란, 이소플루란 및/또는 일산화탄소(CO)의 농도에 민감한 하나 이상의 가스 종 센서를 포함할 수 있다.
본 개시의 이들 및 다른 특징은 도면의 하기의 간단한 설명과 함께 취해진 바람직한 구현예의 상세한 설명으로부터, 본 개시가 속하는 기술분야의 당업자에게 보다 쉽게 명백해질 것이다.
당업자가 과도한 실험 없이 본 개시의 가스 순환 시스템을 제조 및 사용하는 방법을 쉽게 이해하도록, 그것의 바람직한 구현예가 도면을 참조하여 하기에서 상세하게 설명될 것이다:
도 1은 수술 공동으로부터의 가스 유동 내의 가스 종을 모니터링하도록 구성되는 본 개시의 일 구현예에 따라 구성된 수술용 가스 재순환 및 여과 시스템의 개략도이고;
도 2는 통합형 주입기에 의한 연기 배출 동안 수술 공동으로부터의 가스 유동 내의 가스 종을 연속적으로 모니터링하도록 구성되는 본 개시의 다른 구현예에 따라 구성된 수술용 가스 전달 시스템의 개략도이고;
도 3은 벤팅에 의한 가스 재순환 및/또는 연기 배출 동안 수술 공동으로부터의 가스 유동 내의 가스 종을 연속적으로 모니터링하도록 구성되는 본 개시의 다른 구현예에 따라 구성된 수술용 가스 전달 시스템의 개략도이고;
도 4는 벤팅 및 통합형 주입기에 의한 연기 배출 동안 수술 공동으로부터의 가스 유동 내의 가스 종을 연속적으로 모니터링하도록 구성되는 본 개시의 다른 구현예에 따라 구성된 수술용 가스 전달 시스템의 개략도이고;
도 5는 공압적으로 독립적인 주입 및 흡입 회로에 의한 연기 배출 동안 수술 공동으로부터의 가스 유동 내의 가스 종을 연속적으로 모니터링하도록 구성되는 본 개시의 다른 구현예에 따라 구성된 수술용 가스 전달 시스템의 개략도이고;
도 6은 공압적으로 밀봉된 무밸브 투관침을 갖고서 수술 공동으로부터의 가스 유동 내의 가스 종을 모니터링하도록 구성되는 본 개시의 일 구현예에 따라 구성된 다중모드 수술용 가스 전달 시스템의 개략도이고;
도 7a는 본 개시에 따라 구성된 가스 센서의 예시적인 구현예의 개략도로서, 가스 종 센서가 수술 공동으로부터의 가스 유동의 유동 경로와 직렬로 있으며,
도 7b는 본 개시에 따라 구성된 가스 센서의 예시적인 구현예의 개략도로서, 가스 종 센서가 수술 공동으로부터의 가스 유동의 메인 유동 경로로부터 샘플링하도록 의도된 병렬 유동 경로에 위치되어 있으며;
도 8a는 본 개시에 따라 구성된 가스 센서의 예시적인 구현예의 개략도로서, 서로 병렬로 연결된 복수의 가스 종 센서를 갖는 어레이를 가지며, 어레이는 수술 공동으로부터의 가스 유동의 유동 경로와 직렬로 연결되고;
도 8b는 본 개시에 따라 구성된 가스 센서의 예시적인 구현예의 개략도로서, 서로 병렬로 연결된 복수의 가스 종 센서를 갖는 어레이를 가지며, 어레이는 수술 공동으로부터의 가스 유동의 메인 유동 경로로부터 샘플링하도록 의도된 병렬 유동 경로에 연결되고,
도 9a는 본 개시에 따라 구성된 가스 센서의 예시적인 구현예의 개략도로서, 서로 직렬로 연결된 복수의 가스 종 센서를 갖는 어레이를 가지며, 어레이는 수술 공동으로부터의 가스 유동의 유동 경로와 직렬로 연결되며;
도 9b는 본 개시에 따라 구성된 가스 센서의 예시적인 구현예의 개략도로서, 직렬로 배열된 복수의 가스 종 센서를 갖는 어레이를 가지며, 각각의 센서는 수술 공동으로부터의 가스 유동의 메인 유동 경로로부터 샘플링하도록 의도된 병렬 유동 경로에 연결된다.
이제부터 도면에 대한 참조가 이루어지며, 여기서, 동일한 참조부호는 본 발명의 동일한 구조적 특징부 또는 양태를 나타낸다. 제한이 아닌 설명 및 예시의 목적을 위해, 본 개시에 따른 수술용 가스 전달 시스템의 예시적인 구현예의 부분도가 도 1에 도시되어 있으며, 포괄적으로 참조부호(10)로 지정된다. 본 개시에 따른 수술용 가스 전달 시스템의 다른 구현예, 또는 그 양태가 설명되는 바와 같이 도 2 내지 도 9b에 제공된다. 본원에 설명된 시스템 및 방법은 내시경 수술 시술 동안 수술 공동 내의 가스 조성을 제어하는 데 사용될 수 있다.
이제 도 1을 참조하면, 내시경 수술 시술 동안 환자의 수술 공동(16)으로부터 가스를 연속적으로 제거하기 위한 가스 배출 시스템(10), 특히 가스 재순환 및 연기 배출 시스템이 도시되어 있다. 연기 배출 시스템(10)은 환자의 수술 공동(16)과 연통하는 제1 투관침(18)으로 이어지는 유입구 유동 경로(22)를 포함하며, 유입구 유동 경로(22)를 통해 연속적인 가스 유동이 수술 공동(16)으로 전달된다. 제1 투관침(18)은 바람직하게는 가스 밀봉 투관침과 대조적으로, 기계적 시일(20)을 갖는 표준 투관침이다. 시스템(10)은 수술 공동(16)과 연통하는 제2 투관침(26)으로부터 이어지는 배출구 유동 경로(24)를 더 포함하며, 배출구 유동 경로(24)를 통해 연속적인 연기 가스 유동이 수술 공동(16)으로부터 제거된다. 제2 투관침(26)은 또한 바람직하게는 기계적 시일(28)을 갖는 표준 투관침이다. 기계적으로 밀봉된 투관침의 예시적인 맥락에서 본원에 도시 및 설명되었지만, 당업자는 본원에 개시된 바와 같은 시스템 및 방법이 본 개시의 범위로부터 벗어남이 없이 공압적으로 밀봉된 투관침 및/또는 기계적으로 밀봉된 투관침과 함께 사용될 수 있다는 것을 쉽게 이해할 것이다.
펌프(30)는 연속적인 청정 가스 유동을 수술 공동(16)으로 전달하기 위해 유입구 유동 경로(22)와 연통하고, 연속적인 연기 가스 유동을 수술 공동(16)으로부터 제거하기 위해 배출구 유동 경로(24)와 연통한다. 당업자는 연속적인 유동이 여기서는 예로서 사용되며, 유동이 본 개시의 범위 내에서 연속적일 필요는 없다는 것을 쉽게 이해할 것이다.
필터(32)는 통과하는 가스를 세정하거나 다른 방식으로 컨디셔닝(conditioning)하기 위해, 유입구 유동 경로(22) 및 배출구 유동 경로(24) 중 적어도 하나와 작동 가능하게 연관된다. 센서(34)는 펌프(30)의 상류와 필터(32) 및 제2 투관침(26)의 하류에 있는 배출구 유동 경로(24)에 포함된다. 센서(34)는 환자의 수술 공동(16)으로부터의 가스 유동 내의 복수의 가스 종을 모니터링하도록 구성된다. 프로세서(36)는 수술 공동(16)으로부터의 가스 유동에서 모니터링된 가스 종이 각각 존재하는지, 그리고/또는 각각의 원하는 범위 내에 있는지를 결정하기 위해 센서(34)에 작동 가능하게 연결된다.
센서(34)는 질량 유량 센서, 비분산 적외선 센서, 금속 산화물 센서, 촉매 비드 센서, 열 전도 센서, 비색 센서, 광이온화 검출기, 화염 이온화 검출기, 전기화학적 센서, 반도체 센서 및 음향파 센서, 및/또는 임의의 다른 적합한 유형의 가스 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 센서(34)는 이산화탄소(CO2), 질소(N2), 산소(O2), 아산화질소(NO2), 수증기(H2O), 세보플루란(Sevoflurane), 메탄(CH4), 크세논(Xe), 아르곤(Ar), 데스플루란(Desflurane), 이소플루란(Isoflurane), 일산화탄소(CO) 및/또는 임의의 다른 적합한 가스 종의 농도에 민감한 하나 이상의 가스 종 센서를 포함할 수 있다.
이제 도 2를 참조하면, 수술 공동 내의 가스 조성을 제어하기 위한 시스템(100)의 다른 예시적인 구현예가 통합형 주입기를 갖는 연기 배출기로서 도시되어 있다. 시스템(100)은 다른 활성 내부 시스템 구성요소로부터 이어지는 3개의 도관(112, 114, 118), 및 도관(118)이 도관(112)과 조합하여 공급할 수 있게 하는 밸브(295)를 포함한다. 도관(112 및 114)은 각각 2개의 상이한 수술 장치(133, 135)로 이어진다.
밸브(295)는 파선 참조부호(110)의 배치에 의해 개략적으로 표시된 바와 같이 제어 유닛(110) 내에 일체로 제공된다. 밸브(295)에는 후술하는 바와 같이, 상이한 기능에 대응하는 2개의 작동 위치, 즉 위치 A 및 B가 제공된다. 시스템(100)의 압력 감지 기능이 활성화될 때, 밸브(295)는 위치 "A"에 위치되어, 그를 통해 주입/감지 도관(118)을 도관(112)에 연결하고 튜브 세트(155)를 통해 수술 장치(133)(예를 들어, 투관침)에 연결할 수 있게 한다. 밸브(295)가 위치 A에 위치되어 수술 장치(133)를 연결하는 경우, 주입 서브유닛(121)은 복압을 감지할 수 있게 된다. 펌프(111)는 주입기 및 수술 장치(133)에 작동 가능하게 연결되어 수술 공동(16)으로부터 가스 유동을 이동시킨다. 밸브(295)의 위치 A에서, 펌프(111)로부터의 출력이 공급 도관(114)으로 진입한다. 이러한 구성은 펌프(111)가 감지 동안에 계속 작동할 수 있게 하고, 그에 따라 펌프(111)를 정지하고 재시작하는 경우에 발생할 수 있는 임의의 전력 스파이크(power spike)를 회피한다.
시스템(100)이 적합한 모드(예컨대, 조합된 연기 배출 및 주입 모드)로 설정되면, 수술 공동 압력이 감지를 통해 결정되는 경우, 밸브(295)는 재순환 도관(112)을 주입기 도관(118)에 연결하도록 위치 A로 전환되어, 재순환 도관(112)을 통해 시스템(100) 내로 주입 가스를 추가할 수 있게 한다. 동시에, 주입 서브유닛(121)은 주입 모드로만 설정될 수 있으며, 따라서 단지 시스템(100)에 가스를 추가할 뿐, 압력을 감지하지는 않을 수 있다. 위치 A에 있는 동안, 밸브(295)는 바람직한 양태에 따라, 통상적인 수술용 주입기에서 수행되는 바와 같이 주입 서브유닛(121) 단독 기능(감지로부터 이산화탄소 공급으로의 전환)을 허용한다.
따라서, 전술한 바와 같이, 도 2의 시스템(100)에서, 연기 배출 및 여과는 밸브(295)가 위치 B에 있을 때만 수행되며, 이는 가스가 펌프(111)를 통해 수술 공동(16)으로 재순환할 수 있게 한다. 이러한 배열에서, 연기 배출/여과 및 압력 감지에 대한 토글링은 소망 또는 요구에 따라 통상 감지 모드 또는 통상 여과 모드로서 구성될 수 있다. 복압의 모니터링이 전형적으로 우선적이기 때문에, 통상 감지 모드는 통상 여과 모드에 비해 바람직할 것으로 보인다.
특정 응용에서, 주입 동안에 실시간으로 수술 공동(16)에서의 압력을 모니터링하는 것이 유리하다. 실시간 압력 모니터링은 수술 공동의 압력 변화를 보다 양호하게 감지하고 그에 대응하는 것을 돕는다. 또한, 새로운 또는 재순환된 주입 가스의 지속적인 유동과 함께 연속적인 압력 모니터링은 또한 수술 공동으로부터의 개선된 연기 제거를 용이하게 한다.
당업자는 시스템(100)이 연기 배출을 실시간으로 감지하는 데 사용될 수 있다는 것을 쉽게 이해할 것이며, 이에 대한 추가 세부사항은 미국 특허 출원 제15/945,007호에 개시되어 있으며, 이 문헌은 그 전체가 본원에 참조로 포함된다.
전술한 시스템(10)과 유사하게, 시스템(100)은 수술 공동(16)으로부터의 가스 유동 내의 복수의 가스 종을 모니터링하기 위해 펌프(111)의 바로 상류에 있는 유동 경로(114)에 센서(34)를 포함한다. 주입기, 예를 들어 주입 유닛(121)은 프로세서(170)에 작동 가능하게 연결되어, 복수의 가스 종 중 하나 이상의 가스 종이 각각의 원하는 범위를 벗어난 경우, 수술 공동(16) 내의 가스 종의 조성을 각각의 원하는 범위 내로 되게 하도록, 공급원(140)으로부터 수술 공동(16) 내로 가스를 추가한다. 덤프 밸브(dump valve)(115)는 도관(114)과 관련하여 포함된다. 센서(117)는 주입 도관(118) 또는 다른 복압 공급원과 유체 연통한다. 과압 상태가 감지될 때, 압력 센서(117)는 시스템(100)으로부터 유체를 방출하도록 덤프 밸브(115)에 신호를 보낸다.
이제 도 3을 참조하면, 수술 공동 내의 가스 조성을 제어하기 위한 시스템(300)의 다른 예시적인 구현예가 벤팅을 갖는 가스 재순환/연기 배출 시스템으로서 도시되어 있다. 시스템(300)은 도 1을 참조하여 전술한 것과 유사한 투관침(320 및 350), 시일(322 및 352) 및 필터(390)를 포함한다. 시스템(300)의 구현예는 프로그래밍된 구동 압력으로 공급된 가스 유량이 수술 공동(16) 내의 수술 공동 압력에 따라 달라지도록 구성될 수 있으며, 프로세서(370)는, 예를 들어 유입구 유동 경로(310)와 작동 가능하게 연관된 유동 센서(382) 및/또는 배출구 유동 경로(340)와 작동 가능하게 연관된 유동 센서(384)와 같은, 프로세서(370)와 통신하는 유동 센서에 의해 연속적으로 측정된 가스 유량 측정치에 대응하는 수술 공동 압력을 결정하도록 구성된다. 이러한 유형의 연기 배출 시스템에 대한 전형적인 구동 압력은 약 60 mmHg이다.
시스템(300)의 구현예는 지정된 가스 유량을 유지하는 데 필요한 구동 압력이 수술 공동(16) 내의 수술 공동 압력에 따라 달라지도록 구성될 수 있으며, 프로세서(370)는, 예를 들어 유입구 유동 경로(310)와 작동 가능하게 연관된 압력 센서(386) 및/또는 배출구 유동 경로(340)와 작동 가능하게 연관된 압력 센서(388)와 같은, 프로세서(370)와 통신하는 압력 센서에 의해 연속적으로 측정된 측정 구동 압력에 대응하는 수술 공동 압력을 결정하도록 구성된다. 이러한 유형의 연기 배출 시스템에 대한 전형적인 가스 유량은 약 5 L/분이다.
프로세서(370)는 연기 가스가 펌프(360)에 의해 수술 공동(16)으로부터 제거되는 가스 유량과 관련된 가스 유량으로, 청정 가스가 펌프(360)에 의해 수술 공동(16)으로 전달되도록 하는 방식으로 펌프(360)를 제어한다. 예를 들어, 프로세서(370)는 연기 가스가 펌프(360)에 의해 수술 공동(16)으로부터 제거되는 가스 유량과 동일한 가스 유량으로, 또는 수술 공동(16)이 저압 상태 또는 과압 상태인 경우에, 연기 가스가 펌프(360)에 의해 수술 공동(16)으로부터 제거되는 가스 유량보다 많거나 적은 가스 유량으로, 청정 가스가 펌프(360)에 의해 수술 공동(16)으로 전달되도록 하는 방식으로 펌프(360)를 제어한다. 이와 관련하여, 이러한 시스템 전체에 걸친 가스 유동은 본질적으로 연속적이지만, 시스템의 극단적인 저압 또는 과압 상태를 방지하기 위해, 주입 또는 가스 전달 유량 및/또는 배출 또는 가스 제거 유량이 일시적으로 0 L/분으로 하강할 수 있는 상황이 있을 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 시스템(300)은 공동 압력을 모니터링하고 신선한 이산화탄소를 주입하는 외부 주입기와 통신하도록 구성될 수 있는 것으로 고려된다.
선택적으로, 밸브(392)는 대기로부터 보다 많은 가스를 흡인하도록 프로세서(370)에 의해 제어되는 펌프(360)의 유입구 측(340)에 위치될 수 있고, 그리고/또는 밸브(394)는 유량을 보다 양호하게 조정하기 위해 가스 유동의 일부를 대기로 추기하도록 프로세서(370)에 의해 제어되는 펌프(360)의 배출구 측(310)에 위치될 수 있다.
전술한 시스템(10)과 유사하게, 시스템(300)은 수술 공동(16)으로부터의 가스 유동 내의 복수의 가스 종을 모니터링하기 위해 밸브(392) 및 펌프(360)의 바로 상류 및 유동 센서(384)의 바로 하류에 있는 유동 경로(340)에 센서(34)를 포함한다. 센서(34)는 수술 공동(16) 내의 가스 조성을 제어하기 위해 프로세서(370)에 작동 가능하게 연결된다. 센서(34)가 잠재적으로 유해한 가스의 존재 및/또는 농도를 판독하면, 시스템(300)은 밸브(392, 394)를 사용하여 원치 않는 가스 종을 추기할 수 있다. 예를 들어, 가스 센서(34)는 10%의 메탄을 판독하고, 프로세서는 수술 공동으로부터 메탄을 추기하도록 밸브(392)를 개방할 수 있다. 이러한 예에서, 시스템(300)은 일부 통신을 통해 연결되는 완전히 분리된 주입기 또는 외부 주입기와 함께 사용될 필요가 있을 것이다. 이러한 예에서, 도 3에 도시된 연기 배출기는 메탄을 검출하고, 밸브(392)를 개방하여 메탄을 추기하여, 저압을 생성하고, 주입기는 이를 감지하고, 보상하기 위해 이산화탄소를 유입시킨다. 그것은 가스 종이 존재하고 그리고/또는 원하는 범위를 벗어난 것에 응답하여 교정 조치를 취하는 일 예이다.
이제 도 4를 참조하면, 내시경 수술 시술 동안 환자의 수술 공동(16)으로부터 가스를 연속적으로 제거하기 위한, 벤팅 및 통합형 주입기를 갖는 연기 배출 시스템이 도시되어 있으며, 연기 배출 시스템은 포괄적으로 참조부호(500)로 지시된다. 연기 배출 시스템(500)은 투관침(550)으로부터 이어지는 진공 펌프(560)의 유입구 유동 경로(540)와 연관된 유량 및/또는 압력 센서(584, 588)를 포함하고, 필터(590)뿐만 아니라 투관침(520)으로 이어지는 주입 경로(510)와 연관된 유량 및/또는 압력 센서(582, 586)를 포함한다. 이러한 시스템(500) 전체에 걸친 가스 유동은 본질적으로 연속적이지만, 시스템(500)의 극단적인 저압 또는 과압 상태를 방지하기 위해, 주입 또는 가스 전달 유량 및/또는 배출 또는 가스 제거 유량이 일시적으로 0 L/분으로 하강할 수 있는 상황이 있을 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
또한, 연기 배출 시스템(500)에서, 펌프(560)의 배출구 측은 주입 가스 공급원(558)에 연결된 주입 유닛(556)으로부터 하류에 있는 주입 유동 경로(510)와 연통한다. 더욱이, 도 3과 관련하여 전술한 것과 유사하게, 밸브(592)는 펌프(560)의 유입구 측과 연관되고 대기로부터 가스를 흡인하도록 프로세서(570)에 의해 제어되고, 그리고/또는 배기 밸브(594)는 펌프(560)의 배출구 측에 위치되고, 교정 조치를 취하는 일 예로서 가스를 대기로 추기하도록 프로세서(570)에 의해 제어된다. 이러한 배관 배열의 결과로서, 연기 배출 시스템(500)의 배출구 유동 경로 또는 압력 회로(510)는 필요한 경우, 신선한 주입 가스의 유입 유동으로 증대될 수 있다.
전술한 시스템(10)과 유사하게, 시스템(500)은 수술 공동(16)으로부터의 가스 유동 내의 복수의 가스 종을 모니터링하기 위해 밸브(592) 및 펌프(560)의 바로 상류 및 유동 센서(584 및 588)의 바로 하류에 있는 유동 경로(540)에 센서(34)를 포함한다. 센서(34)는 수술 공동(16) 내의 가스 조성을 제어하기 위해 프로세서(570)에 작동 가능하게 연결된다.
도 5를 참조하면, 연기 배출기, 및 공압적으로 독립적인 주입 및 흡입 회로를 갖는 시스템(400)이 도시되어 있다. 연기 배출 시스템(400)은 주입/감지 라인을 이용하여 가스 주입과 공동 압력 감지를 번갈아 할 수 있거나, 미국 특허 출원 제15/812,649호 또는 제15/945,007호에 개시된 바와 같이 실시간 압력 모니터링을 이용할 수 있으며, 이들 문헌 각각은 그 전체가 본원에 참조로 포함된다.
연기 배출 시스템(400)은 수술 공동(16)과 연통하는 제1 투관침(420)으로 이어지는 유입구 유동 경로(410)를 포함하며, 유입구 유동 경로(410)를 통해 연속적인 청정 가스 유동이 수술 공동(16)으로 전달된다. 제1 투관침(420)은 바람직하게는 기계적 시일(422)을 갖는 표준 투관침이다. 시스템(400)은 수술 공동(16)과 연통하는 제2 투관침(450)으로부터 이어지는 배출구 유동 경로(440)를 더 포함하며, 배출구 유동 경로(440)를 통해 연속적인 연기 가스 유동이 수술 공동(16)으로부터 배출된다. 제2 투관침(450)은 또한 바람직하게는 기계적 시일(452)을 갖는 표준 투관침이다. 주입 유닛(456)은 연속적인 청정 가스 유동을 수술 공동(16)으로 전달하기 위해 유입구 유동 경로(410)와 연통한다. 주입 유닛(456)은 독립적인 저장 탱크(458)이거나 메인 분배 라인으로부터 가스를 수용할 수 있는 가스 공급원(458)에 작동 가능하게 연결된다.
진공 펌프(460)는 수술 공동(16)으로부터 연속적인 연기 가스 유동을 제거하기 위해 배출구 유동 경로(440)와 연통한다. 진공 펌프(460)는 바람직하게는 여과된 가스를 대기로 배기하는 배기 밸브(465)에 작동 가능하게 연결된다. 프로세서(470)는 연기 가스가 진공 펌프(460)에 의해 수술 공동(16)으로부터 제거되는 가스 유량과 관련된 가스 유량으로, 청정 가스가 주입 유닛(456)에 의해 수술 공동(16)으로 전달되도록 하는 방식으로 주입 유닛(456) 및 펌프(460)(및 밸브(465))를 모두 제어한다.
예를 들어, 프로세서(470)는 연기 가스가 펌프(460)에 의해 수술 공동(16)으로부터 제거되는 가스 유량과 동일한 가스 유량으로, 또는 수술 공동(16)이 저압 상태 또는 과압 상태인 경우에, 연기 가스가 펌프(460)에 의해 수술 공동(16)으로부터 제거되는 가스 유량보다 많거나 적은 가스 유량으로, 청정 가스가 주입 유닛(456)에 의해 수술 공동(16)으로 전달되도록 하는 방식으로 주입 유닛(456) 및 진공 펌프(460) 모두를 제어한다. 이와 관련하여, 이러한 시스템 전체에 걸친 가스 유동은 본질적으로 연속적이지만, 시스템의 극단적인 저압 또는 과압 상태를 방지하기 위해, 주입 또는 가스 전달 유량 및/또는 배출 또는 가스 제거 유량이 일시적으로 0 L/분으로 하강할 수 있는 상황이 있을 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 바람직하게는, 필터(490)는 통과하는 가스를 세정하거나 다른 방식으로 컨디셔닝하기 위해, 유입구 유동 경로(410) 및 배출구 유동 경로(440) 중 적어도 하나와 작동 가능하게 연관된다.
시스템(400)은 프로그래밍된 구동 압력으로 공급된 가스 유량이 수술 공동(16) 내의 수술 공동 압력에 따라 달라지도록 구성될 수 있다. 프로세서(470)는, 예를 들어 유입구 유동 경로(410)와 작동 가능하게 연관된 유동 센서(482) 및/또는 배출구 유동 경로(440)와 작동 가능하게 연관된 유동 센서(484)와 같은, 프로세서(470)와 통신하는 유동 센서에 의해 연속적으로 측정된 가스 유량 측정치에 대응하는 수술 공동 압력을 결정하도록 구성된다. 이러한 유형의 연기 배출 시스템에 대한 전형적인 구동 압력은 약 60 mmHg이다.
시스템(400)은 지정된 가스 유량을 유지하는 데 필요한 구동 압력이 수술 공동(16) 내의 수술 공동 압력에 따라 달라지도록 구성될 수 있으며, 프로세서(470)는, 예를 들어 유입구 유동 경로(410)와 작동 가능하게 연관된 압력 센서(486) 및/또는 배출구 유동 경로(440)와 작동 가능하게 연관된 압력 센서(488)와 같은, 프로세서(470)와 통신하는 압력 센서에 의해 연속적으로 측정된 측정 구동 압력에 대응하는 수술 공동 압력을 결정하도록 구성된다. 이러한 유형의 연기 배출 시스템에 대한 전형적인 가스 유량은 약 5 L/분이다. 당업자는 시스템(200)이 연기 배출에 사용될 수 있다는 것을 쉽게 이해할 것이며, 이에 대한 추가 세부사항은 미국 특허 출원 제15/945,007호에 개시되어 있으며, 이 문헌은 그 전체가 본원에 참조로 포함된다.
시스템(400)은 수술 공동(16)으로부터의 가스 유동 내의 복수의 가스 종을 모니터링하기 위해 밸브(465) 및 펌프(460)의 바로 상류 및 유동 센서(484 및 488)의 바로 하류에 있는 유동 경로(440)에 센서(34)를 포함한다. 센서(34)는 수술 공동(16) 내의 가스 조성을 제어하기 위해 프로세서(470)에 작동 가능하게 연결된다. 시스템(400)은 교정 조치를 취하는 일 예로서, 원하는 범위를 벗어나는 가스 조성을 방지하도록 배기 밸브/주입 속도를 제어할 수 있다. 예를 들어, 이러한 구현예에서, 센서(300)가 원치 않은 가스 종 및/또는 원하는 범위를 벗어난 가스 종의 존재를 검출하면, 프로세서(470)는 배출 펌프(460) 및 밸브(465)가 보다 많이 배출하게 할 수 있고, 배출된 가스를 보충하기 위해 주입기가 보다 많이 주입하게 할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 가스 전달 시스템(100)은 공압적으로 밀봉된 무밸브 투관침을 작동시키도록 구성된 다중모드 주입 시스템으로서 제공된다. 시스템(100)은 환자의 수술 공동(16)과 연통하는 3개의 수술용 액세스 장치 또는 투관침(131, 133, 135)과 함께 기능하도록 적합화된다. 가스 전달 시스템(100)은 또한, 예를 들어 일반 양도된 미국 특허 제9,375,539호에 개시된 바와 같이, 2개의 수술용 액세스 장치 또는 투관침과 함께 사용될 수 있는 것으로 구상된다. 대안적으로, 시스템은 예를 들어 일반 양도된 미국 특허 제9,295,490호에 개시된 바와 같이 단일 수술용 액세스 장치와 함께 이용될 수 있다. 시스템(100)은 전술한 제어 유닛(210)과 유사한 제어 유닛(110)을 포함하며, 도 6의 제어 유닛(110)에 있어서의 유사한 부호의 물품은 압력 조절기(141)를 통해 압력 공급원(140)에 연결된 도 2의 제어 유닛(210)과 관련하여 전술한 것과 동일하다.
튜브 세트(155)가 또한 제공되며, 일 단부에서 공급 도관(114), 복귀 도관(112) 및 주입 도관(118)에 연결되고, 대향 단부에서 수술 공동(16)과 유체 연통하는 수술용 액세스 장치(131, 133, 135)에 연결되도록 적합화 및 구성된다. 튜브 세트(155)의 구성은 원하는 구현예에 따라 달라질 수 있다. 시스템(100)의 경우에, 튜브 세트(155)는 바람직하게는 입력포트 또는 인터페이스(181) 및 출력 포트 또는 인터페이스(183)에 대한 단일의 다중-루멘 연결부, 및 개별 수술 장치(131, 133, 135)에 대한 별도의 연결부를 갖는다. 튜브 세트(155)는 포트(181, 183)에 대한 연결부에서 시작하여 제어 유닛(110)으로부터 사전결정된 거리에 대해 복합 다중-루멘 튜브를 가질 수 있으며, 중간 분기점(예를 들어, 도 6에서의 튜브 세트(155)의 개략적인 박스)에서 다수의 별도 튜브를 생성한다. 시스템(100)의 경우, 3개의 별도 튜브는 개별적으로, 주입 능력을 갖는 수술용 액세스 장치 또는 하나 이상의 베레스 바늘과 같은 다른 기구일 수 있는 수술 장치(131, 133, 135) 각각으로 이어진다. 따라서, 수술 장치(131, 133, 135)는 공급 도관(114), 복귀 도관(112) 및 주입 도관(118) 중 하나에 개별적으로 연결되고, 따라서 각각 해당 기능을 용이하게 한다. 별도로 도시되어 있지는 않지만, 당업자는 밸브(295)가 포트(181 및 183)와 유사한 인터페이스를 포함할 수 있지만, 튜브 세트(155)가 도관(118)을 수술 장치(131)에 연결할 수 있다는 것을 쉽게 이해할 것이다.
상기에 기술된 바와 같이, 하나의 바람직한 양태에서, 튜브 세트(155)의 별도의 원위 튜브 부분은 통상적인 수술 장치 상의 루어-록 피팅(luer-lock fitting)과 같은 통상적인 피팅에 의해 연결된다. 튜브 세트(155)의 정확한 구성은 원하는 구성에 따라 달라질 수 있다. 다중-루멘 튜브 세트를 위한 피팅의 예는 일반 양도된 미국 특허 제9,526,886호에 개시되어 있으며, 이 문헌의 개시내용은 그 전체가 본원에 참조로 포함된다.
일회용 필터(116)가 또한, 각각의 포트(181, 183) 및 밸브(295)의 포트 또는 인터페이스에서, 튜브 세트(155)와 별도로 또는 그와 일체로, 튜브 세트(155)와 연관되어 있다. 특수한 공압적으로 밀봉된 수술용 액세스 장치와 함께 사용하기 위해 주입, 연기 배출 및 재순환 기능을 갖는 다중모드 가스 전달 시스템(100)과 함께 사용하기에 적합한 필터는 미국 특허 제9,067,030호 및 제9,526,849호에 개시되어 있으며, 이 문헌의 개시내용은 그 전체가 본원에 참조로 포함된다.
시스템(100)은 수술 공동(16)으로부터의 가스 유동 내의 복수의 가스 종을 모니터링하기 위해 펌프(111)의 바로 상류에 있는 공급 도관(114)의 유동 경로에 도 1과 관련하여 전술한 것과 유사한 센서(34)를 포함한다. 센서(34)는 도 2를 참조하여 전술한 프로세서(170)와 매우 유사하게, 수술 공동(16) 내의 가스 조성을 제어하기 위해 프로세서(170)에 작동 가능하게 연결된다. 이것은, 예를 들어 가스 조성의 임의의 바람직하지 않은 변화가 교정될 수 있도록, 수술 시술 동안 환자의 체강 내의 가스 조성을 모니터링할 수 있게 한다.
내시경 수술 시술 동안 수술 공동(예를 들어, 도 1 내지 도 6의 수술 공동(16)) 내의 가스 조성을 제어하는 방법은 환자의 수술 공동으로부터의 가스 유동 내의 복수의 가스 종을 모니터링하는 단계, 예를 들어 전술한 유동 경로(24), 도관(114), 유동 경로(340), 유동 경로(540) 및 유동 경로(440) 중 어느 하나의 가스 유동을 모니터링하는 단계를 포함한다. 상기 방법은, 예를 들어 수술 공동으로부터의 가스 유동과 유체 연통하는 전술한 바와 같은 센서(34)를 사용하여, 수술 공동으로부터의 가스 유동 내의 복수의 가스 종을 측정하고, 수술 공동으로부터의 가스 유동에서 측정된 가스 종 각각이 존재하는지, 그리고/또는 각각의 원하는 범위 내에 있는지를 결정하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 임의의 가스 종이 각각의 원하는 범위를 벗어난 경우 교정 조치를 취하는 단계를 포함한다.
교정 조치를 취하는 단계는, 복수의 가스 종 중 하나 이상의 가스 종이 각각의 원하는 범위를 벗어난 경우, 예를 들어 수술 공동 내의 가스 종의 조성을 각각의 원하는 범위 내로 되게 하도록, 예를 들어 전술한 바와 같은 공급원(140, 558 또는 458)으로부터, 가스를 수술 공동 내로 추가하는 단계를 포함할 수 있다. 이것은 수술 시술 동안 다수의 가스 종을 원하는 범위 내에 유지할 수 있게 한다. 교정 조치를 취하는 단계는 사용자에게 비이상적인 가스 조성을 경고하는 단계를 포함할 수 있다. 교정 조치를 취하는 단계는 이산화탄소로 수술 공동을 플러싱(flushing)하도록 외부 또는 내부 주입기에 지시하는 단계를 포함할 수 있다. 교정 조치를 취하는 단계는 흡입 또는 연기 배출 메커니즘을 통해 공동으로부터 비이상적인 가스를 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 교정 조치를 취하는 단계는 환자에 대한 피해를 방지하기 위해, 전기 소작 또는 마취 장치와 같은 장치를 비활성화하는 단계를 포함할 수 있다.
수술 공동으로부터의 가스 유동 내의 복수의 가스 종을 모니터링하는 단계는 가스 유동을 연속적으로 모니터링하는 단계를 포함할 수 있지만, 수술 공동으로부터의 가스 유동 내의 복수의 가스 종을 모니터링하는 단계는 가스 유동을 주기적으로 샘플링하는 단계를 포함할 수 있는 것으로 또한 고려된다. 예를 들어, 시스템은 시간 0에서 전체 가스 유동의 측정치를 취한 후에, 30초가 지나가게 하고, 다른 측정치를 취할 수 있다. 다른 예에서, 시스템은 메인 가스 유동 경로로부터 전환되는 측면 스트림(side stream)으로부터 측정된 측면 스트림의 일정한(또는 거의 일정한) 측정치를 취할 수 있다. 더욱이, 주기적인 또는 연속적인 모니터링의 조합이 인라인 또는 측면 스트림 샘플링의 조합과 함께 사용될 수 있다.
수술 공동으로부터의 가스 유동은 수술 공동으로부터 가스를 배출하는 것, 수술 공동으로부터 가스를 재순환시키는 것, 및/또는 수술 공동으로부터 가스를 간헐적으로 누출시키는 것에서 기인할 수 있다. 가스를 수술 공동 내로 추가하는 단계는, 예를 들어 전술한 바와 같은 주입 서브유닛(121, 556 또는 456)을 사용하여, 주입기로부터 수술 공동 내로 가스 유동을 전달하는 단계를 포함할 수 있다.
이러한 방법은 가스 종의 조성이 지정된 레벨 미만인 이산화탄소(CO2)의 농도를 포함하는지를 결정하고, 이산화탄소(CO2)의 농도가 지정된 레벨 미만인 경우, 수술 공동 내의 이산화탄소(CO2)의 농도를 지정된 레벨 초과로 증가시키기 위해 이산화탄소(CO2)를 수술 공동 내로 추가하는 단계를 포함할 수 있다. 그러나, 당업자는 복수의 가스 종을 모니터링하고 측정된 가스 종이 범위 내에 있는지를 결정하는 것이 임의의 다른 적합한 가스 종이 존재하는지, 그리고 어떤 농도로 존재하는지를 모니터링하고 결정하는 것을 포함할 수 있다는 것을 쉽게 이해할 것이다. 예를 들어, 본원에 개시된 시스템 및 방법은 질소(N2), 산소(O2), 아산화질소(NO2), 수증기(H2O), 세보플루란, 메탄(CH4), 크세논(Xe), 아르곤(Ar), 데스플루란, 이소플루란, 휘발성 유기 화합물(VOC) 및/또는 일산화탄소(CO)에 대한 가스 유동을 모니터링할 수 있다. 예를 들어, 산소 및 가연성 가스, 예컨대 일산화탄소 또는 메탄이 원하는 범위를 벗어난 경우, 시스템(10)은 수술 직원에게 경고할 수 있고, 가스 혼합물을 연소시킬 수 있는 전기 소작 장치와 같은 임의의 수술 도구가 도입되기 전에 가스 조성이 교정될 수 있다. 다른 예로서, 아산화질소, 세보플루란, 데스플루란 또는 이소플루란과 같은 마취제의 양이 원하는 범위를 벗어난 경우, 시스템(10)은 마취가 교정될 필요가 있을 수 있음을 수술 직원에게 경고할 수 있다. 다른 예에서, 실내 공기가 누출로부터, 또는 멸균 포장에서 공압적으로 밀봉된 후에 체강에 삽입되거나 부착된 멸균 튜브세트 또는 기타 의료 제품 내에 갇힌 가스로부터 수술 공동으로 진입하는 경우, 질소 및/또는 산소 레벨은 원하는 범위를 벗어날 수 있으며, 이는, 예를 들어 색전증을 회피하기 위해 수술 공동 내의 질소 및 산소를 플러싱하도록 가압된 이산화탄소를 공급함으로써, 교정될 수 있다.
이제 도 7a를 참조하면, 센서(34)는 도 2와 관련하여 전술한 바와 같이, 도관(114)과 직렬로 있고 프로세서(12)에 연결된 단일의 다중-가스 센서로서 도시되어 있다. 또한, 센서(34)는 도 7b에 도시된 바와 같이 도관(114)과 병렬로 연결된 다중-가스 센서일 수 있는 것으로 고려되고, 여기서 센서(34)는 바이패스 도관(119)을 통해 도관(114)을 통한 가스 유동과 유체 연통하도록 연결된다. 요컨대, 센서(34)는 전술한 바와 같은 임의의 시스템에서, 수술 공동으로부터 배출구 측의 시스템의 어느 곳에나, 예를 들어 도 2의 펌프(111)의 상류에 있는 도관(114)의 어느 곳에나 포함될 수 있다.
이제 도 8a를 참조하면, 또한 센서(34)가 가스 종 센서(35)의 어레이를 포함할 수 있는 것으로 고려되며, 여기서 예를 들어 각각의 가스 종 센서(35)는 어레이 내의 다른 가스 종 센서(35)와는 다른 하나 이상의 상이한 가스 종에 민감하다. 가스 종 센서(35) 각각은 도관(114)을 통한 가스 유동에서 각각의 가스 종의 양을 나타내는 입력을 제공하기 위해 프로세서(12)에 작동 가능하게 연결된다. 도 8a에 도시된 바와 같이, 가스 종 센서(35)의 어레이는 전체적으로 도관(114)과 직렬로 있고, 가스 종 센서(35) 각각은 다른 것과 병렬로 있다. 도 8b는 가스 종 센서(35)의 다른 배열을 도시하며, 여기서 어레이는 전체적으로 도관(114)과 병렬로 있고, 각각의 센서(35)는 다른 것과 병렬로 있다.
일부 가스 센서는 특정 가스 종의 농도 백분율을 측정한다. 예를 들어, 가스 조성에서 20%의 이산화탄소가 있는 경우, 복합 센서는 통과하는 가스 유동을 판독하고, 가스 조성이, 예를 들어 몰 기준으로, 20%의 이산화탄소, 70%의 산소 및 10%의 수증기라고 결정할 수 있다. 가스 센서는 상이한 가스 종의 존재를 측정하기 위해 질량 유량 또는 체적 유량을 측정할 수 있다. 시스템/방법은 복수의 질량 유량 또는 체적 유량 판독치로부터 몰 백분율을 계산하기 위한 룩업 테이블(look-up table)의 사용을 포함할 수 있다.
다른 양태에서, 특히 단일-가스 센서의 어레이에서, 각각의 단일 센서는 주어진 가스 종에 대한 판독치를 제공할 수 있다. 예를 들어, 센서 A는 2 리터/분의 이산화탄소를 판독할 수 있고, 센서 B는 7 리터/분의 산소를 판독할 수 있고, 센서 C는 1 L/분의 수증기를 판독할 수 있으며, 모두는 메인 유동 경로를 통해 유동하는 가스의 동일한 조성에 대한 것이다. 이러한 유형의 구성에서, 프로세서는, 예를 들어 몰 기준으로, 백분율을 계산하기 위해 상이한 센서로부터의 정보를 집계할 수 있다. 이것은 모든 센서에 의해 측정된 모든 질량 또는 체적 유량의 합계를 합산함으로써 실행될 수 있거나, 전체 질량 또는 체적 유량을 결정하기 위해 인라인 유량계를 포함함으로써 실행될 수 있다. 프로세서는 룩업 테이블 또는 시스템 내에 저장되거나 사전 프로그래밍된 다른 정보를 통해 몰 백분율을 계산할 수 있다. 이러한 정보는 어레이 내의 센서에 대한 몰 질량 또는 교정 데이터를 포함할 수 있다.
도 7b, 도 8b 및 도 9b에서와 같은 구현예에서는, 메인 유동 경로 밖에서 샘플링하는 센서 어레이가 있다. 이러한 측면 샘플 경로는 메인 유동 경로보다 적은 유량을 가지며, 해당 유량은 어레이 내의 각각의 개별 가스 센서의 판독치와 함께, 예를 들어 몰 기준으로 가스 조성 백분율을 계산하도록 측정되어 사용될 수 있다. 프로세서는 전체 가스 조성을 보다 정확하게 계산하기 위해 유동 경로의 공압이 측면 스트림 내의 가스 조성에 얼마나 영향을 미치는지에 대한 계산을 포함할 수 있다.
이제 도 9a를 참조하면, 또한 다중-종 센서(34)의 어레이에는 개별 가스 종 센서(35)가 각각 서로 직접 직렬로, 그리고 도관(114)과 직렬로 배열될 수 있는 것으로 고려된다. 도 9b에 도시된 다른 배열에서, 다중-종 센서(34)의 어레이에는 자체의 바이패스 유동 라인(37)에 있는 각각의 개별 가스 종 센서(35)가 도관(114)을 통한 유동과 병렬로 배열될 수 있으며, 가스 종 센서(35)(각각이 각자의 바이패스 유동 라인(37)을 가짐)는 도관(114)을 따라 직렬로 이격되어 있다. 도 8a, 도 8b, 도 9a 및 도 9b는 각각 3개의 가스 종 센서(35)를 도시하고 있지만, 당업자는 본 개시의 범위로부터 벗어남이 없이 임의의 적합한 수의 가스 종 센서(35)가 포함될 수 있고, 각각의 가스 종 센서(35)가 단일 가스 종 또는 다수의 가스 종에 민감할 수 있다는 것을 쉽게 이해할 것이다. 예를 들어, 다중-가스 종 센서는 단일 가스 종 센서와 함께 네트워킹될 수 있다. 도 1 내지 도 6은 센서(34)를 이용할 수 있는 시스템의 다양한 예를 도시하고, 각각이 도 7a 내지 도 9b에 도시된 센서(34)의 임의의 구성과 함께 사용될 수 있다.
상기에서 설명되고 도면에 도시된 바와 같이, 본 개시의 방법 및 시스템은 다수의 상이한 가스 종을 모니터링하는 능력을 포함하는 우수한 특성을 갖는 수술 공동 내의 가스 조성의 제어를 제공한다. 본 발명의 장치 및 방법은 바람직한 구현예를 참조하여 도시되고 설명되었지만, 당업자는 본 발명의 범주를 벗어나지 않고도 본 발명에 대한 변경 및/또는 변형이 이루어질 수 있음을 쉽게 이해할 것이다.

Claims (24)

  1. 내시경 수술 시술 동안 수술 공동 내의 가스 조성을 제어하기 위한 방법으로서,
    a) 환자의 수술 공동으로부터의 가스 유동 내의 복수의 가스 종을 모니터링하기 위한 단계; 및
    b) 상기 수술 공동으로부터의 상기 가스 유동 내의 상기 복수의 가스 종을 측정하는 단계;
    c) 상기 수술 공동으로부터의 상기 가스 유동에서 측정된 가스 종이 각각 존재하는지, 그리고/또는 각각의 원하는 범위 내에 있는지를 결정하는 단계; 및
    d) 임의의 가스 종이 상기 각각의 원하는 범위를 벗어난 경우 교정 조치를 취하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 교정 조치를 취하는 단계는 상기 복수의 가스 종 중 하나 이상의 가스 종이 상기 각각의 원하는 범위를 벗어난 경우, 상기 수술 공동 내의 가스 종의 조성을 상기 각각의 원하는 범위 내로 되게 하도록, 가스를 상기 수술 공동 내로 추가하는 것을 포함하는, 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 교정 조치를 취하는 단계는 사용자에게 비이상적인 가스 조성을 경고하는 것을 포함하는, 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 교정 조치를 취하는 단계는 이산화탄소로 상기 수술 공동을 플러싱(flushing)하도록 외부 또는 내부 주입기에 지시하는 것을 포함하는, 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 교정 조치를 취하는 단계는 환자에 대한 피해를 방지하기 위해 장치를 비활성화하는 것을 포함하는, 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 수술 공동으로부터의 가스 유동 내의 복수의 가스 종을 모니터링하는 단계는 가스 유동을 연속적으로 모니터링하는 것을 포함하는, 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 수술 공동으로부터의 가스 유동 내의 복수의 가스 종을 모니터링하는 단계는 가스 유동을 연속적으로 또는 주기적으로 샘플링하는 것을 포함하는, 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 수술 공동으로부터의 상기 가스 유동은 상기 수술 공동으로부터 가스를 배출하는 것에서 기인하는, 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 수술 공동으로부터의 상기 가스 유동은 상기 수술 공동으로부터의 가스를 재순환시키는 것에서 기인하는, 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 수술 공동으로부터의 상기 가스 유동은 상기 수술 공동으로부터 가스가 간헐적으로 누출시키는 것에서 기인하는, 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 교정 조치를 취하는 단계는 주입기 또는 가스 재순환기로부터 상기 수술 공동 내로 가스 유동을 전달하는 것을 포함하는, 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 수술 공동으로부터의 상기 가스 유동에서 측정된 상기 가스 종 각각이 각각의 원하는 범위 내에 있는지를 결정하는 단계는 가스 종의 조성이 지정된 레벨 미만인 이산화탄소(CO2)의 농도를 포함하는지를 결정하는 것을 포함하는, 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    가스를 상기 수술 공동 내로 추가하는 단계는 상기 이산화탄소(CO2)의 농도가 상기 지정된 레벨 미만인 경우, 상기 수술 공동 내의 상기 이산화탄소(CO2)의 농도를 상기 지정된 레벨 초과로 증가시키기 위해 이산화탄소(CO2)를 상기 수술 공동 내로 추가하는 것을 포함하는, 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 가스 종을 모니터링하는 단계 및 상기 측정된 가스 종이 범위 내에 있는지를 결정하는 단계는 질소(N2)가 각각의 원하는 범위 내에 있는지를 모니터링하고 결정하는 것을 포함하는, 방법.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 가스 종을 모니터링하는 단계 및 상기 측정된 가스 종이 범위 내에 있는지를 결정하는 단계는 산소(O2)가 각각의 원하는 범위 내에 있는지를 모니터링하고 결정하는 것을 포함하는, 방법.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 가스 종을 모니터링하는 단계 및 상기 측정된 가스 종이 범위 내에 있는지를 결정하는 단계는 아산화질소(NO2)가 각각의 원하는 범위 내에 있는지를 모니터링하고 결정하는 것을 포함하는, 방법.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 가스 종을 모니터링하는 단계 및 상기 측정된 가스 종이 범위 내에 있는지를 결정하는 단계는 수증기(H2O)가 각각의 원하는 범위 내에 있는지를 모니터링하고 결정하는 것을 포함하는, 방법.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 가스 종을 모니터링하는 단계 및 상기 측정된 가스 종이 범위 내에 있는지를 결정하는 단계는 세보플루란(Sevoflurane)이 각각의 원하는 범위 내에 있는지를 모니터링하고 결정하는 것을 포함하는, 방법.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 가스 종을 모니터링하는 단계 및 상기 측정된 가스 종이 범위 내에 있는지를 결정하는 단계는 메탄(CH4)이 각각의 원하는 범위 내에 있는지를 모니터링하고 결정하는 것을 포함하는, 방법.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 가스 종을 모니터링하는 단계 및 상기 측정된 가스 종이 범위 내에 있는지를 결정하는 단계는 크세논(Xe), 아르곤(Ar), 데스플루란, 이소플루란 및/또는 일산화탄소(CO) 중 하나 이상이 각각의 원하는 범위 내에 있는지를 모니터링하고 결정하는 것을 포함하는, 방법.
  21. 제1항에 있어서,
    상기 가스 유동 내의 상기 복수의 가스 종을 측정하는 단계는 복수의 가스 종 센서로부터의 정보에 기초하여 개별 가스 종의 유량을 합산하고 상기 가스 유동 내의 모든 가스 종에 대한 총 유량으로 나눔으로써 각각의 가스 종을 몰 백분율로 계산하는 것을 포함하는, 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 각각의 가스 종을 계산하는 단계는 복수의 가스 종 센서로부터의 정보에 기초하여 개별 가스 종의 유량을 합산하고 가스 유동 내의 모든 가스 종에 대한 총 유량으로 나눔으로써 각각의 가스 종을 몰 백분율로 계산하는 것을 포함하는, 방법.
  23. 제1항에 있어서,
    모니터링하는 단계는 상기 수술 공동으로부터 나오는 메인 가스 유동과 직렬로 위치된 센서를 사용하는 것을 포함하는, 방법.
  24. 제1항에 있어서,
    상기 모니터링하는 단계는 상기 수술 공동으로부터 나오는 메인 가스 유동과 병렬인 가스 유동의 스트림으로부터 샘플링하도록 위치된 센서를 사용하는 것을 포함하는, 방법.

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