(57)【要約】  処置装置（１）は、生体組織と接触し、生体組織に熱を伝える伝熱部材（１２２）と、伝熱部材を加熱する発熱部材（１２８）とを有する。処置装置（１）は、オン及びオフであるときに発熱部材に第１の電圧値及び第２の電圧値の定電圧をそれぞれ供給する駆動回路（２３０）と、オン期間の長さ又はオフ期間の長さに基づいて、伝熱部材と発熱部材との温度差に応じたオフセット値を算出するオフセット値算出部（２１２）と、目標温度にオフセット値を加えた修正目標温度に発熱部材の温度を維持するように、オン又はオフを設定する出力設定部（２１３）と、設定されたオン又はオフに基づいて、駆動回路の動作を制御する駆動制御部（２１４）とを備える。
2016093086.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体組織を所定の目標温度で加熱して治療するための処置装置であって、
前記生体組織と接触し、前記生体組織に熱を伝える伝熱部材と、
前記伝熱部材を加熱するように前記伝熱部材に配置された、電力が供給されることにより発熱する発熱部材と、
オンであるときに前記発熱部材に第１の電圧値の定電圧を供給し、オフであるときに前記発熱部材に前記第１の電圧値よりも小さい第２の電圧値の定電圧を供給する駆動回路と、
過去の前記駆動回路が前記オンであった期間であるオン期間の長さ又は前記駆動回路がオフであった期間であるオフ期間の長さに基づいて、前記伝熱部材と前記発熱部材との温度差に応じたオフセット値を算出するオフセット値算出部と、
前記目標温度に前記オフセット値を加えた修正目標温度に前記発熱部材の温度を維持するように、前記駆動回路の前記オン又は前記オフを設定する出力設定部と、
前記出力設定部が設定した前記オン又は前記オフに基づいて、前記駆動回路の動作を制御する駆動制御部と
を備える処置装置。
【請求項２】
前記出力設定部は、パルス幅変調方式により前記駆動回路の前記オン又は前記オフを設定する、請求項１に記載の処置装置。
【請求項３】
前記出力設定部は、前記発熱部材の温度が前記修正目標温度よりも低いか否かを判定し、前記発熱部材の温度が前記修正目標温度よりも低いときに前記駆動回路を前記オンに設定する、請求項１に記載の処置装置。
【請求項４】
前記発熱部材の電気抵抗値に基づいて前記発熱部材の温度を算出する温度算出部をさらに備え、
前記出力設定部は、前記温度算出部が算出した前記発熱部材の温度に基づいて前記オン期間の長さ又は前記オフ期間の長さを決定する、
請求項１に記載の処置装置。
【請求項５】
前記第２の電圧値は、零又は微小電圧値である、請求項１に記載の処置装置。
【請求項６】
生体組織を所定の目標温度で加熱して治療するための処置装置であって、
前記生体組織と接触し、前記生体組織に熱を伝える伝熱部材と、
前記伝熱部材を加熱するように前記伝熱部材に配置された、電力が供給されることにより発熱する発熱部材と、
オン期間には前記発熱部材に第１の電圧値の定電圧を供給し、オフ期間には前記発熱部材に前記第１の電圧値よりも小さい第２の電圧値の定電圧を供給する駆動回路と、
前記オフ期間における前記発熱部材の温度低下に基づいて、前記伝熱部材と前記発熱部材との温度差に応じたオフセット値を算出するオフセット値算出部と、
前記目標温度に前記オフセット値を加えた修正目標温度に前記発熱部材の温度を維持するように、将来の前記オン期間の長さ又は前記オフ期間の長さを設定する出力設定部と、
前記出力設定部が設定した前記オン期間の長さ又は前記オフ期間の長さに基づいて、前記駆動回路を制御する駆動制御部と
を備える処置装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処置装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、生体組織を把持して当該生体組織を加熱処置するための医療用の処置装置が知られている。例えば、日本国特開２０１２−１２５３３８号公報には、把持した生体組織に高周波電圧を印加し、さらに当該組織を加熱し、最後に当該生体組織をカッターで切断することができる処置装置に係る技術が開示されている。この処置装置では、生体組織に接触する伝熱部材として機能する電極に、当該電極を加熱するヒータとして機能する発熱チップが設けられている。この発熱チップの温度制御においては、電極と発熱チップとの温度差が考慮されて、発熱チップに供給される電力の大きさに応じたオフセット値が算出される。この処置装置は、発熱チップの温度を、電極の目標温度にオフセット値を加算することで得られる制御用の目標温度に維持する。この処置装置では、主に可変電圧源が用いられることが開示されている。【０００３】
また、日本国特開２０１２−０２４５８３号公報にも、生体組織を加熱処置するための装置に係る技術が開示されている。この装置においても、可変電圧源が用いられ、出力電圧が調整されることでヒータの温度が一定に保たれる。【０００４】
一般に可変電圧源と比較して、定電圧源の方が回路構成は単純となる。
【発明の概要】
【０００５】
本発明は、生体組織を加熱処置するための定電圧源を用いた処置装置において、処置対象である生体組織を所定の目標温度で加熱できる処置装置を提供することを目的とする。
【０００６】
本発明の一態様によれば、処置装置は、生体組織を所定の目標温度で加熱して治療するための処置装置であって、前記生体組織と接触し、前記生体組織に熱を伝える伝熱部材と、前記伝熱部材を加熱するように前記伝熱部材に配置された、電力が供給されることにより発熱する発熱部材と、オンであるときに前記発熱部材に第１の電圧値の定電圧を供給し、オフであるときに前記発熱部材に第１の電圧値の定電圧を供給しない駆動回路と、過去の前記駆動回路が前記オンであった期間であるオン期間の長さ又は前記駆動回路がオフであった期間であるオフ期間の長さに基づいて、前記伝熱部材と前記発熱部材との温度差に応じたオフセット値を算出するオフセット値算出部と、前記目標温度に前記オフセット値を加えた修正目標温度に前記発熱部材の温度を維持するように、前記駆動回路の前記オン又は前記オフを設定する出力設定部と、前記出力設定部が設定した前記オン又は前記オフに基づいて、前記駆動回路の動作を制御する駆動制御部とを備える。  
【０００７】
また、本発明の一態様によれば、処置装置は、生体組織を所定の目標温度で加熱して治療するための処置装置であって、前記生体組織と接触し、前記生体組織に熱を伝える伝熱部材と、前記伝熱部材を加熱するように前記伝熱部材に配置された、電力が供給されることにより発熱する発熱部材と、オン期間には前記発熱部材に第１の電圧値の定電圧を供給し、オフ期間には前記発熱部材に第１の電圧値の定電圧を供給しない駆動回路と、前記オフ期間における前記発熱部材の温度低下に基づいて、前記伝熱部材と前記発熱部材との温度差に応じたオフセット値を算出するオフセット値算出部と、前記目標温度に前記オフセット値を加えた修正目標温度に前記発熱部材を維持するように、将来の前記オン期間の長さ又は前記オフ期間の長さを設定する出力設定部と、前記出力設定部が設定した前記オン期間の長さ又は前記オフ期間の長さに基づいて、前記駆動回路を制御する駆動制御部とを備える。
【０００８】
本発明によれば、生体組織を加熱処置するための定電圧源を用いた処置装置において、処置対象である生体組織を所定の目標温度で加熱できる処置装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る処置装置の外観の一例の概略を示す図である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係る処置装置の構成例の概略を示す図である。
【図３】図３は、第１の実施形態に係る処置装置の伝熱部材とヒータとの構成例の概略を示す図である。
【図４】図４は、伝熱部材とヒータとにおける熱伝達について説明するための図である。
【図５】図５は、第１の実施形態に係る処理の一例を示すフローチャートである。
【図６】図６は、第１の実施形態に係る処置装置の動作を説明するための図である。
【図７】図７は、第２の実施形態に係る処理の一例を示すフローチャートである。
【図８】図８は、第２の実施形態に係る処置装置の動作を説明するための図である。
【図９】図９は、第３の実施形態に係る処置装置の動作を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［第１の実施形態］
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。本実施形態に係る医療用の処置装置１の外観の概略図を図１に示す。処置装置１は、生体組織の治療に用いるための装置であり、例えば血管や腸管を切離したり切開したり、封止したり、吻合したりする処置に用いられる。処置装置１は、生体組織に熱エネルギを作用させることで処置を行う。図１に示すように、処置装置１は、処置具１００と制御装置２００とを備える。
【００１１】
処置具１００は、例えば腹壁を貫通させて処置を行うための、リニアタイプの外科治療用処置具である。処置具１００は、ハンドル１６０と、ハンドル１６０に取り付けられたシャフト１５０と、シャフト１５０の先端に設けられた把持部１１０とを有する。把持部１１０は、開閉可能であり、処置対象である生体組織を把持して、生体組織の凝固、切開等の処置を行う処置部である。以降説明のため、把持部１１０側を先端側と称し、ハンドル１６０側を基端側と称する。ハンドル１６０は、把持部１１０を操作するための複数の操作ノブ１６４を備えている。
【００１２】
なお、ここで示した処置具１００の形状は、もちろん一例であり、同様の機能を有していれば、他の形状でもよい。例えば、シャフトは湾曲していてもよい。また、本実施形態に係る技術は、図１に示すような硬性鏡手術に用いられる処置装置に限らず、軟性内視鏡を用いた内視鏡手術に用いられるような処置装置にも適用され得る。
【００１３】
処置具１００は、ケーブル１９０を介して制御装置２００に接続されている。ここで、ケーブル１９０と制御装置２００とは、コネクタ１９５によって接続されており、この接続は着脱自在となっている。すなわち、この処置装置１は、処置毎に処置具１００を交換することができるように構成されている。
【００１４】
制御装置２００には、フットスイッチ２９０が接続されている。足で操作されるフットスイッチ２９０は、手で操作される例えばハンドスイッチなどと称されるスイッチやその他のスイッチに置き換えられてもよい。フットスイッチ２９０のペダルを術者が操作することにより、制御装置２００から処置具１００へのエネルギの供給のオン／オフが切り換えられる。
【００１５】
処置装置１の構成例について図２に示す模式図を参照してさらに説明する。処置具１００の把持部１１０は、第１の把持部材１１２と第２の把持部材１１４とを備える。第１の把持部材１１２が第２の把持部材１１４に対して変位することで、把持部１１０は開閉する。把持部１１０は、第１の把持部材１１２と第２の把持部材１１４との間に処置対象である生体組織を把持するように構成されている。
【００１６】
第１の把持部材１１２と第２の把持部材１１４とは、同様の構成を有している。すなわち、第１の把持部材１１２及び第２の把持部材１１４は、それぞれ伝熱部材１２２を有する。伝熱部材１２２は、例えば銅といった熱伝導性が高い金属で形成されている。第１の把持部材１１２の伝熱部材１２２と第２の把持部材１１４の伝熱部材１２２とは、互いに対向するように設けられている。すなわち、各々の伝熱部材１２２は、生体組織に接触するように設けられている。
【００１７】
各々の伝熱部材１２２には、ヒータ１２４が設けられている。ヒータ１２４は、基板１２６の上に発熱部材１２８が設けられた構造を有する。基板１２６は、例えばポリイミドの基板である。発熱部材１２８は、例えば基板１２６上に形成されたステンレス（ＳＵＳ）の抵抗パターンである。ヒータ１２４は、発熱部材１２８に基板１２６が接するように配置されている。発熱部材１２８に電力が供給されると、発熱部材１２８は発熱する。発熱部材１２８で発生した熱は、基板１２６を介して、伝熱部材１２２に伝達される。この熱は、伝熱部材１２２と接触する生体組織に伝達され、当該生体組織は加熱処置される。
【００１８】
図２に示すように、制御装置２００は、制御部２１０と、記憶部２２０と、駆動回路２３０と、入力部２４０と、表示部２５０とを備える。本実施形態では、制御装置２００は、パルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ；ＰＷＭ）方式で処置具１００の加熱動作の制御を行う。
【００１９】
制御部２１０は、制御装置２００の中心的な役割を担っている。制御部２１０は、制御装置２００の各部と接続されている。記憶部２２０は、制御部２１０の処理に用いられる各種情報を記憶している。また、記憶部２２０には、制御部２１０で行われる処理のプログラムが記録されている。
【００２０】
駆動回路２３０は、ヒータ１２４を駆動するための駆動回路である。駆動回路２３０とヒータ１２４とは、導線１３２で接続されている。駆動回路２３０は、ヒータ１２４の発熱部材１２８の両端に電圧を印加する。ＰＷＭ方式の制御が採用されているため、駆動回路２３０は、定電圧を出力できるように構成されている。駆動回路２３０は、電圧値が可変でなくてもよい。
【００２１】
入力部２４０は、ユーザの指示を受け付ける部分である。入力部２４０は、例えばボタンスイッチ、スライダ、ダイヤル、キーボード、タッチパネル等の一般的な入力装置の何れかを含む。表示部２５０は、制御装置２００に係る各種情報を表示する部分である。表示部２５０は、例えば液晶ディスプレイ、ＬＥＤを用いた表示パネル等の一般的な表示装置の何れかを含む。
【００２２】
制御部２１０は、温度算出部２１１と、オフセット値算出部２１２と、出力設定部２１３と、駆動制御部２１４とを備える。
【００２３】
温度算出部２１１は、発熱部材１２８の温度を算出する。発熱部材１２８の電気抵抗値は、温度に応じて変化する。そこで、温度算出部２１１は、発熱部材１２８の電気抵抗値に基づいて発熱部材１２８の温度を算出する。このため、温度算出部２１１は、発熱部材１２８に印加された電圧と発熱部材１２８を流れる電流とに基づいて、発熱部材１２８の抵抗値を算出する。記憶部２２０には、発熱部材１２８の抵抗値と温度との関係が記録されており、温度算出部２１１は、この関係を参照して発熱部材１２８の温度を取得する。
【００２４】
オフセット値算出部２１２は、過去の駆動回路２３０からの出力に基づいてオフセット値ΔＴを算出する。オフセット値ΔＴは、伝熱部材１２２と発熱部材１２８との温度差に応じた値となる。オフセット値算出部２１２は、過去の駆動回路２３０がオンであった期間であるオン期間の長さ及び／又は駆動回路２３０がオフであった期間であるオフ期間の長さに基づいて、オフセット値ΔＴを算出する。
【００２５】
出力設定部２１３は、伝熱部材１２２の目標温度にオフセット値ΔＴを加えた修正目標温度に発熱部材１２８の温度を維持するような駆動回路２３０の動作を設定する。駆動制御部２１４は、出力設定部２１３の設定に基づいて、駆動回路２３０の動作を制御する。
【００２６】
制御部２１０は、Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ（ＣＰＵ）、又はＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ（ＡＳＩＣ）等を含み、各種演算を行う。また、温度算出部２１１等、制御部２１０に含まれる要素毎に、ＡＳＩＣ等が形成されてもよい。
【００２７】
伝熱部材１２２とヒータ１２４とについて、図３を参照してさらに説明する。図３に示すように、ヒータ１２４の基板１２６は、伝熱部材１２２よりも一回り小さく、伝熱部材１２２と同様の形状をしている。この基板１２６の上に形成された発熱部材１２８は、両端が基端側に設けられており、大凡Ｕ字形状をしたパターンを有している。このパターンは、電気的な抵抗値を増やすために線幅を細くしつつ、基板の広い範囲を覆うために波型に形成されている。発熱部材１２８の端部には、それぞれ導線１３２の一端が接続されている。この導線１３２の他端は、駆動回路２３０へと電気的に接続されている。
【００２８】
伝熱部材１２２とヒータ１２４とにおける熱伝導について図４を参照して説明する。図４において、左側は、伝熱部材１２２と基板１２６と発熱部材１２８との位置関係を示す。また、図４の右側は、位置と温度との関係を示す。図４において、上側は、発熱部材１２８の温度が低い場合を示し、下側は、発熱部材１２８の温度が高い場合を示す。図４の左側における矢印の幅は、移動する熱量を模式的に示す。
【００２９】
図４に示すように、発熱部材１２８で発生する熱量が大きい程、発熱部材１２８から伝熱部材１２２へと移動する熱量は大きくなる。移動する熱量が大きい程、発熱部材１２８と伝熱部材１２２との温度差は大きくなる。すなわち、伝熱部材１２２に与える熱量が大きい程、発熱部材１２８の温度は、伝熱部材１２２の温度よりも高く設定される必要がある。
【００３０】
次に、本実施形態に係る処置装置１の動作について説明する。術者は、まず制御装置２００の入力部２４０を操作して、処置に係る目標温度や加熱時間等の処置装置１の出力条件を設定する。出力条件は、各パラメータの値が個別に設定されるようになっていてもよいし、術式に応じた設定値のセットが選択されるようになっていてもよい。
【００３１】
処置具１００の把持部１１０及びシャフト１５０は、例えば、腹壁を通して腹腔内に挿入される。術者は、操作ノブ１６４を操作して把持部１１０を開閉させ、第１の把持部材１１２と第２の把持部材１１４とによって処置対象の生体組織を把持する。このとき、第１の把持部材１１２と第２の把持部材１１４とに設けられた伝熱部材１２２に、処置対象の生体組織が接触する。
【００３２】
術者は、把持部１１０によって処置対象の生体組織を把持したら、フットスイッチ２９０を操作する。フットスイッチ２９０がオンに切り換えられると、制御装置２００から、ケーブル１９０内を通る導線１３２を介してヒータ１２４に電力が供給される。ここで、目標温度は、例えば２００℃である。このとき電流は、発熱部材１２８を流れる。発熱部材１２８は、この電流によって発熱する。発熱部材１２８で発生した熱は、基板１２６を介して、伝熱部材１２２に伝わる。その結果、伝熱部材１２２の温度は上昇する。
【００３３】
伝熱部材１２２に伝達された熱によって、伝熱部材１２２と接触している生体組織は焼灼され、凝固する。加熱によって生体組織が凝固したら、ヒータ１２４への電力の供給は停止される。以上によって生体組織の処置が完了する。
【００３４】
制御部２１０による制御を図５に示すフローチャートを参照して説明する。制御部２１０の制御は、例えば制御装置２００の電源がオンにされたときに開始する。
【００３５】
ステップＳ１０１において、制御部２１０は、ユーザによる入力部２４０への入力に基づいて、目標温度や処置時間等の処置の条件設定を行う。以降の説明では、処置対象である生体組織の目標温度をＴ＿ｔａｒｇｅｔ１とする。
【００３６】
ステップＳ１０２において、制御部２１０は、加熱開始の指示が入力されたか否かを判定する。加熱開始の指示は、例えばフットスイッチ２９０が踏まれることで入力される。加熱開始の指示が入力されていないとき、処理はステップＳ１０２に戻る。すなわち、制御部２１０は、加熱開始の指示が入力されるまで待機する。加熱開始の指示が入力されたとき、処理はステップＳ１０３に進む。
【００３７】
ステップＳ１０３において、制御部２１０は、ＰＷＭ方式による制御における、駆動回路２３０から出力されるパルスのパルス幅Ｗを初期値に設定する。パルス幅Ｗの初期値は、例えば出力周期の半分の長さである。パルス幅Ｗの初期値はこれに限らず、どのような値でもよい。ステップＳ１０４において、制御部２１０は、ステップＳ１０３で設定されたパルス幅Ｗのパルスを、駆動回路２３０に出力させる。その結果、発熱部材１２８に電流が流れ、発熱部材１２８は発熱する。なお、駆動回路２３０の出力電圧は所定の値である。
【００３８】
ステップＳ１０５において、制御部２１０は、発熱部材の温度を算出する。より詳細には、制御部２１０は、パルス出力時に流れた電流と、所定の出力電圧値とに基づいて、発熱部材１２８の抵抗値を算出する。制御部２１０は、発熱部材１２８の抵抗値に基づいて、発熱部材１２８の温度を算出する。ここで、発熱部材１２８の温度は、例えば記憶部２２０に記憶された発熱部材１２８の抵抗値と温度との関係を含むテーブルを参照することで導出される。テーブルではなく発熱部材１２８の抵抗値と温度との関係を表す式を用いて温度が算出されてもよい。
【００３９】
ステップＳ１０６において、制御部２１０は、直前に出力したパルスのパルス幅Ｗ、すなわちＤｕｔｙ比に係る値に基づいて、目標温度のオフセット値ΔＴを算出する。ここでオフセット値ΔＴは、例えば、
ΔＴ＝Ｃ１×Ｗ＋Ｃ２    （１）
に基づいて算出される。ここで、Ｃ１及びＣ２は所定の定数である。上述の式（１）に限らず、オフセット値ΔＴは、例えば２次式等や高次の式やその他の式を用いて算出されてもよい。
【００４０】
ステップＳ１０７において、制御部２１０は、目標温度にΔＴを加算した値を修正目標温度とする。すなわち、処置対象である生体組織の温度の目標値をＴ＿ｔａｒｇｅｔ１とし、修正目標温度をＴ＿ｔａｒｇｅｔ２としたとき、
Ｔ＿ｔａｒｇｅｔ２＝Ｔ＿ｔａｒｇｅｔ１＋ΔＴ    （２）
となる。制御部２１０は、発熱部材１２８の温度を修正目標温度Ｔ＿ｔａｒｇｅｔ２にするように、次に出力するパルスのパルス幅Ｗを決定する。パルス幅Ｗは、例えば、前回の出力のパルス幅をＷ＿１とし、現在の発熱部材１２８の温度をＴ＿ｈｅａｔｅｒとしたときに、
Ｗ＝Ｗ＿１＋（Ｔ＿ｔａｒｇｅｔ２−Ｔ＿ｈｅａｔｅｒ）×Ｃ３／Ｗ＿１    （３）
に基づいて算出される。ここで、Ｃ３は所定の定数である。なお、式（３）を用いて算出されるＷが、出力パルスの周期に基づいて決定される最大パルス幅Ｗ＿ｍａｘよりも大きいとき、パルス幅Ｗは、最大パルス幅Ｗ＿ｍａｘに設定される。なお、最大パルス幅は、例えば数百ミリ秒程度である。
【００４１】
ステップＳ１０８において、制御部２１０は、ステップＳ１０８で決定されたパルス幅Ｗのパルスを、駆動回路２３０に出力させる。
【００４２】
ステップＳ１０９において、制御部２１０は、処置を完了するか否かを判定する。処置の完了の条件は、例えば次の何れか又はその他に設定され得る。例えば、出力時間が予め設定した処置時間を経過したときに処置を完了してもよい。また、例えば生体組織の温度、すなわち、伝熱部材１２２の温度が、所定の温度に到達して安定したときに処置を完了してもよい。また、例えば生体組織の温度が所定の温度に到達してから、所定の時間が経過したときに処置を完了してもよい。
【００４３】
ステップＳ１０９において、処置を完了しないとき、処理はステップＳ１０５に戻る。一方、処置を完了するとき、処理はステップＳ１１０に進む。ステップＳ１１０において、制御部２１０は、駆動回路２３０に出力を停止させる。その後、処理は終了する。
【００４４】
処置装置１の動作について図６を参照して説明する。図６に示す図は、何れも横軸に経過時間を示している。図６において縦に延びる複数の破線の間隔は、出力パルスの周期を表す。
【００４５】
図６の上から１番目のグラフは、経過時間に対するパルス出力を示している。すなわち、この図は、一周期の中で発熱部材１２８に電圧が印加されているオンの状態と、発熱部材１２８に電圧が印加されていない、すなわち電圧値が零であるオフの状態とが切り替わることを示している。この図において網掛け部は、オフセット値ΔＴが考慮された結果、パルス幅Ｗが長くなっている分を示している。したがって、仮に、オフセット値ΔＴを考慮して修正目標温度Ｔ＿ｔａｒｇｅｔ２を用いることなく、発熱部材１２８の温度を目標温度Ｔ＿ｔａｒｇｅｔ１にするように制御が行われたとすると、パルス幅Ｗは網掛けの分だけ短くなる。
【００４６】
図６の上から２番目のグラフは、経過時間に対するオフセット値ΔＴを示している。オフセット値ΔＴは、直前に出力したパルスのパルス幅Ｗに応じる。
【００４７】
図６の上から３番目のグラフは、経過時間に対する生体組織の温度、すなわち伝熱部材１２２の温度を実線で示している。この図において横に伸びる破線は、目標温度Ｔ＿ｔａｒｇｅｔ１を示している。この図において一点鎖線は、仮に、オフセット値ΔＴを考慮して修正目標温度Ｔ＿ｔａｒｇｅｔ２を用いることなく、発熱部材１２８の温度を目標温度Ｔ＿ｔａｒｇｅｔ１にするように制御が行われたとした場合の生体組織の温度を示す。このように、オフセット値ΔＴを考慮しないと、生体組織の温度は、目標温度Ｔ＿ｔａｒｇｅｔ１よりも低くなる。
【００４８】
図６の上から４番目のグラフは、経過時間に対する発熱部材１２８の温度を実線で示している。この図において横に伸びる破線は、目標温度Ｔ＿ｔａｒｇｅｔ１を示している。この図において一点鎖線は、仮に、オフセット値ΔＴを考慮して修正目標温度Ｔ＿ｔａｒｇｅｔ２を用いることなく、発熱部材１２８の温度を目標温度Ｔ＿ｔａｒｇｅｔ１にするように制御が行われたとした場合の発熱部材１２８の温度を示す。このように、オフセット値ΔＴを考慮しないと、発熱部材１２８の温度が、目標温度Ｔ＿ｔａｒｇｅｔ１となるように制御される。
【００４９】
本実施形態に係る処置装置１によれば、オフセット値ΔＴが考慮されることで、処置対象である生体組織の温度が目標温度Ｔ＿ｔａｒｇｅｔ１となるように適切に制御が行われる。本実施形態では、ＰＷＭ制御が用いられているので、出力電圧は一定である。このため、出力回路である駆動回路２３０の回路構成は、出力電圧が可変である場合よりも単純となる。
【００５０】
なお、上述の実施形態では、パルス幅Ｗを用いた表現を示したが、Ｄｕｔｙ比や、出力がオフである期間を用いても同様に表現され得る。また、上述の実施形態では、各々の１周期のパルス幅ＷやＤｕｔｙ比等に基づいてオフセット値ΔＴが決定されている。しかしながらこれに限らず、複数周期分のパルス幅の和やＤｕｔｙ比の平均等、過去の複数周期の出力に基づいてオフセット値ΔＴが決定されてもよい。
【００５１】
上述の実施形態では、発熱部材１２８の温度を発熱部材１２８の電気抵抗値に基づいて取得している。しかしながらこれに限らず、他の方法で発熱部材１２８の温度が取得されてもよい。例えば、発熱部材１２８に温度センサが設けられてもよい。ただし、発熱部材１２８の電気抵抗値に基づいて発熱部材１２８の温度が取得されることで、温度センサ等の他の要素を設ける必要がなくなり、把持部１１０の構造が単純化され、小型化される。
【００５２】
また、上述の実施形態では、第１の把持部材１１２と第２の把持部材１１４との両方が、伝熱部材１２２及びヒータ１２４を備える場合を示したがこれに限らない。すなわち、伝熱部材１２２及びヒータ１２４は、第１の把持部材１１２と第２の把持部材１１４との何れか一方にのみ設けられていてもよい。
【００５３】
［第２の実施形態］
第２の実施形態について説明する。ここでは、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を省略する。第１の実施形態では、ＰＷＭを用いた制御が行われている。これに対して、本実施形態では、現在の温度が目標温度よりも低いときには出力をオンにし、現在の温度が目標温度よりも高いときには出力をオフにするオン／オフ制御が行われる。ここで、出力電圧は、所定の値で一定である。本実施形態では、所定期間内において出力がオンであった期間に応じてオフセット値ΔＴが決定される。これは、所定期間内において出力がオンであった期間が長い程、発熱部材１２８から伝熱部材１２２への熱流束が大きく、発熱部材１２８と伝熱部材１２２との温度差が大きくなると考えられるためである。
【００５４】
本実施形態に係る制御部２１０による制御を図７に示すフローチャートを参照して説明する。
【００５５】
ステップＳ２０１において、制御部２１０は、ユーザによる入力部２４０への入力に基づいて、目標温度や処置時間等の処置の条件設定を行う。処置対象の生体組織の目標温度をＴ＿ｔａｒｇｅｔ１とする。発熱部材１２８の目標温度Ｔ＿ｔａｒｇｅｔ３の初期値も、例えば生体組織の目標温度Ｔ＿ｔａｒｇｅｔ１とする。
【００５６】
ステップＳ２０２において、制御部２１０は、加熱開始の指示が入力されたか否かを判定する。加熱開始の指示が入力されていないとき、処理はステップＳ２０２に戻る。加熱開始の指示が入力されたとき、処理はステップＳ２０３に進む。ステップＳ２０３において、制御部２１０は、出力をオンに設定し、駆動回路２３０に所定電圧を出力させる。
【００５７】
ステップＳ２０４において、制御部２１０は、発熱部材１２８に供給している電圧値と電流値とに基づいて、発熱部材１２８の電気抵抗値を算出し、発熱部材１２８の温度を求める。
【００５８】
ステップＳ２０５において、制御部２１０は、発熱部材１２８の温度が目標温度よりも低いか否かを判定する。発熱部材１２８の温度が目標温度よりも低いとき、処理はステップＳ２０６に進む。ステップＳ２０６において、制御部２１０は、出力をオンに設定し、駆動回路２３０に所定電圧を出力させる。その後、処理はステップＳ２１０に進む。
【００５９】
ステップＳ２０５において、発熱部材１２８の温度が目標温度よりも低くないとき、処理はステップＳ２０７に進む。ステップＳ２０７において、制御部２１０は、出力をオフに設定し、駆動回路２３０に所定電圧を出力させない。
【００６０】
ステップＳ２０８において、制御部２１０は、出力がオフである期間が所定期間よりも長いか否かを判定する。オフ期間が所定期間よりも長くないとき、処理はステップＳ２０８に戻る。一方、オフ期間が所定期間よりも長いとき、処理はステップＳ２０９に進む。
【００６１】
ステップＳ２０９において、制御部２１０は、出力をオンにする。すなわち、ステップＳ２０７で出力がオフになった後は、所定期間だけ出力がオフである状態を継続し、その後出力がオンにされる。所定期間が経過したときに出力をオンにするのは、出力がオンでないと発熱部材１２８の抵抗値を算出できないため発熱部材１２８の温度を取得できないからである。ステップＳ２０９の処理の後、処理はステップＳ２１０に進む。
【００６２】
ステップＳ２１０において、制御部２１０は、直近の所定期間Ｐ＿１において出力がオンになっている期間Ｐ＿ｏｎの割合に応じて、オフセット値ΔＴを、例えば
ΔＴ＝Ｃ４×Ｐ＿ｏｎ／Ｐ＿１    （４）
に基づいて算出する。
【００６３】
ステップＳ２１１において、制御部２１０は、発熱部材１２８の目標温度Ｔ＿ｔａｒｇｅｔ３を
Ｔ＿ｔａｒｇｅｔ３＝Ｔ＿ｔａｒｇｅｔ１＋ΔＴ    （５）
に基づいて算出する。
【００６４】
ステップＳ２１２において、制御部２１０は、処置を完了するか否かを判定する。処置を完了しないとき、処理はステップＳ２０４に戻る。一方、処置を完了するとき、処理はステップＳ２１３に進む。ステップＳ２１３において、制御部２１０は、駆動回路２３０に出力を停止させる。その後、処理は終了する。
【００６５】
本実施形態の場合の経過時間に対する出力の状態、オフセット値ΔＴ、生体組織の温度、及び発熱部材１２８の温度の関係を図８に示す。図８に示す例では、出力がオフにされてからオンにされるまでの期間は、３周期分の期間とした場合を模式的に示している。また、図８に示す例では、ΔＴを算出するために用いられる所定期間Ｐ＿１を５周期分の期間とした場合を模式的に示している。これらの期間はどのような期間であってもよい。
【００６６】
本実施形態に係る処置装置１によっても、オフセット値ΔＴが考慮されることで、処置対象である生体組織の温度が最初に設定された目標温度Ｔ＿ｔａｒｇｅｔ１となるように適切に制御が行われ得る。本実施形態に係るオン／オフ制御では、現在の温度が目標温度よりも低いか否かに応じて出力をオンにするかオフにするかを判断するため、演算量が小さい。また、本実施形態でも出力電圧は一定であるため、出力回路である駆動回路２３０の回路構成は簡単でよい。
【００６７】
［第２の実施形態の変形例］
第２の実施形態の変形例について説明する。ここでは、第２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を省略する。
【００６８】
第２の実施形態に係る制御では、出力をオフにするとき、発熱部材１２８の温度を取得できなくなる。このため、出力がオフである期間中に発熱部材１２８の温度が下がり過ぎたり、発熱部材１２８の温度が目標温度よりも高いにも関わらず出力がオンにされたりすることがある。
【００６９】
そこで本変形例では、出力をオフとするときに、発熱部材１２８への電力供給を完全に停止するのではなく、発熱部材１２８に微小電圧を印加して、発熱部材１２８の温度を常に取得するものとする。すなわち、駆動回路２３０による出力を、オン又はオフではなく、オン又は微小電圧とする。ここで、微小電圧は発熱部材１２８での発熱が無視できる程度に小さい電圧である。このように、駆動回路２３０がオンであるときの電圧値を第１の電圧値とし、微小電圧の電圧値を第２の電圧値としたときに第２の電圧値は第１の電圧値よりも小さい。発熱部材１２８に微小電圧を印加することにより、図７を参照して説明した第２の実施形態に係る制御における、ステップＳ２０８及びステップＳ２０９の処理が削除され得る。
【００７０】
本変形例によれば、常に発熱部材１２８の温度が取得され、この温度に基づいて出力のオン又は微小電圧の切り替えが適宜に行われるので、温度制御の安定性が向上する。また、発熱部材１２８への電力供給状態が常に把握され得るので、把持部１１０において異常が発生していないかが常に監視され得る。ここで、把持部１１０の異常とは、例えばヒータ１２４の破損等を含む。
【００７１】
［第３の実施形態］
第３の実施形態について説明する。ここでは、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を省略する。第３の実施形態では、ＰＷＭ方式の制御が行われる。第３の実施形態では、出力がオフになっている期間の温度低下の速度に応じてオフセット値ΔＴを決定する。
【００７２】
本実施形態に係る制御の流れは、図５を参照して説明した第１の実施形態の場合と同様である。ただし、ステップＳ１０５の処理とステップＳ１０６の処理が第１の実施形態の場合と異なる。本実施形態に係る制御部２１０の処理について図５に示すフローチャートを参照して説明する。なお、本実施形態の場合の経過時間に対する出力の状態、発熱部材１２８の温度、及びオフセット値ΔＴの関係を図９に示す。
【００７３】
ステップＳ１０１において、制御部２１０は、ユーザによる入力部２４０への入力に基づいて、初期設定を行う。ステップＳ１０２において、制御部２１０は、加熱開始の指示が入力されたか否かを判定する。加熱開始の指示が入力されていないとき、処理はステップＳ１０２に戻る。加熱開始の指示が入力されたとき、処理はステップＳ１０３に進む。
【００７４】
ステップＳ１０３において、制御部２１０は、駆動回路２３０から出力されるパルスのパルス幅Ｗを初期値に設定する。ステップＳ１０４において、制御部２１０は、ステップＳ１０３で設定されたパルス幅Ｗのパルスを、駆動回路２３０に出力させる。
【００７５】
ステップＳ１０５において、制御部２１０は、発熱部材の温度を算出する。ここで、本実施形態では、制御部２１０は、出力をオンにした直後の発熱部材１２８の温度と、出力をオフにする直前の発熱部材１２８の温度とを算出する。
【００７６】
ステップＳ１０６において、制御部２１０は、オフセット値ΔＴを算出する。ここで、本実施形態では、オフセット値ΔＴは、前々回の出力における出力をオフにする直前の発熱部材１２８の温度Ｔ１（例えば図９における温度Ｔ１１）から前回の出力における出力をオンにした直後の発熱部材１２８の温度Ｔ２（例えば図９における温度Ｔ２１）への温度低下に応じた値とする。例えば、オフセット値ΔＴ（例えば図９におけるオフセット値ΔＴ１）は、
ΔＴ＝Ｃ５×（Ｔ１−Ｔ２）／ｔ＿ｏｆｆ    （６）
に基づいて定められる。ここで、Ｃ５は所定の定数であり、ｔ＿ｏｆｆは、前々回の出力におけるオフ期間の長さである。温度低下が速い程、発熱部材１２８の熱が奪われやすい状態であるといえる。このような状態のとき、発熱部材１２８の温度と伝熱部材１２２の温度との温度差が大きくなる。そこで、このような場合、オフセット値ΔＴは大きく設定される。一方、温度低下が遅い程、発熱部材１２８の熱が奪われにくい状態であるといえる。このような状態のとき、発熱部材１２８の温度と伝熱部材１２２の温度との温度差が小さくなる。そこで、このような場合、オフセット値ΔＴは小さく設定される。
【００７７】
ステップＳ１０７において、制御部２１０は、目標温度にΔＴを加算した値を修正目標温度とし、この修正目標温度に基づいて、次に出力するパルスのパルス幅Ｗを決定する。ステップＳ１０８において、制御部２１０は、ステップＳ１０８で決定されたパルス幅Ｗのパルスを、駆動回路２３０に出力させる。
【００７８】
ステップＳ１０９において、制御部２１０は、処置を完了するか否かを判定する。処置を完了しないとき、処理はステップＳ１０５に戻る。一方、処置を完了するとき、処理はステップＳ１１０に進む。ステップＳ１１０において、制御部２１０は、駆動回路２３０に出力を停止させる。その後、処理は終了する。
【００７９】
本実施形態の場合の経過時間に対する出力の状態、発熱部材１２８の温度、及びオフセット値ΔＴの関係を示す図９について説明する。図９において、上から１番目のグラフは出力の状態を示し、ここでは、説明のために各パルスに（１）乃至（６）の番号を付している。
【００８０】
上から２番目のグラフは、発熱部材１２８の温度を示す。ここでは説明のために、パルス（１）のオフにする直前の温度をＴ１１とし、パルス（２）のオンした直後の温度をＴ２１とし、パルス（２）のオフにする直前の温度をＴ１２とし、パルス（３）のオンした直後の温度をＴ２２とし、以下同様に、温度Ｔ１３，Ｔ２３、Ｔ１４，Ｔ２４，Ｔ１５，Ｔ２５とする。
【００８１】
上から３番目のグラフは、オフセット値ΔＴを示す。ここで、ΔＴ１は、温度Ｔ１１と温度Ｔ２１とに基づいて算出される。同様に、ΔＴ２は、温度Ｔ１２と温度Ｔ２２とに基づいて算出される。以下同様である。
【００８２】
本実施形態に係る処置装置１によっても、オフセット値ΔＴが考慮されることで、処置対象である生体組織の温度が最初に設定された目標温度Ｔ＿ｔａｒｇｅｔ１となるように適切に制御が行われ得る。
【００８３】
［第３の実施形態の変形例］
第３の実施形態の変形例について説明する。ここでは、第３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を省略する。
【００８４】
第３の実施形態に係る制御では、出力がオフになっている間の発熱部材１２８の温度が取得されない。このため、出力がオフになっている期間の温度低下の速度を求めるためには、前々回の出力における出力をオフにする直前の発熱部材１２８の温度と、前回の出力における出力をオンにした直後の発熱部材１２８の温度とを用いなければならない。したがって、急激に状況が変化した場合に直前の状況が正確に把握されないことがある。
【００８５】
そこで本変形例では、第２の実施形態の変形例と同様に、出力をオフとするときに、発熱部材１２８への電力供給を完全に停止するのではなく、発熱部材１２８へ微小電圧を印加して、発熱部材１２８の温度を常に取得するものとする。すなわち、駆動回路２３０による出力を、オン又はオフではなく、オン又は微小電圧とする。これにより、前回の出力における出力を微小電圧にする直前の発熱部材１２８の温度と、今回の出力における出力をオンにする直前の発熱部材１２８の温度とを用いて、出力が微小電圧になっている期間の温度低下の速度を求めることができる。また、出力が微小電圧になっている期間の一部の期間の温度低下からその速度を求めてもよい。
【００８６】
本変形例によれば、常に発熱部材１２８の温度が取得されることで、直前の状況が正確把握され、この直前の状況に基づいてオフセット値ΔＴが算出される。したがって、より適切なオフセット値ΔＴが算出され得る。また、発熱部材１２８への電力供給状態が常に把握され得るので、把持部１１０において異常が発生していないかが常に監視され得る。
【００８７】
以上説明した何れの処理においても処理の順序は適宜に変更され得る。また、一部の処理が削除されたり、その他の処理が挿入されたりしてもよい。
【図１】
2016093086.tif 000003
【図２】
2016093086.tif 000004
【図３】
2016093086.tif 000005
【図４】
2016093086.tif 000006
【図５】
2016093086.tif 000007
【図６】
2016093086.tif 000008
【図７】
2016093086.tif 000009
【図８】
2016093086.tif 000010
【図９】
2016093086.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成28年6月16日(2016.6.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体組織を所定の目標温度で加熱して治療するための処置装置であって、
前記生体組織と接触し、前記生体組織に熱を伝える伝熱部材と、
前記伝熱部材を加熱するように前記伝熱部材に配置された、電力が供給されることにより発熱する発熱部材と、
オンであるときに前記発熱部材に第１の電圧値の定電圧を出力し、オフであるときに前記発熱部材に前記第１の電圧値よりも小さい第２の電圧値の定電圧を出力し、前記第１の電圧値及び前記第２の電圧値の定電圧のみを出力する駆動回路と、
過去の前記駆動回路が前記オンであった期間であるオン期間の長さと前記駆動回路がオフであった期間であるオフ期間の長さとのうち少なくとも一方に基づいて、前記伝熱部材と前記発熱部材との温度差に応じたオフセット値を算出するオフセット値算出部と、
前記目標温度に前記オフセット値を加えた修正目標温度に前記発熱部材の温度を維持するように、前記駆動回路の前記オン又は前記オフを設定する出力設定部と、
前記出力設定部が設定した前記オン又は前記オフに基づいて、前記駆動回路の動作を制御する駆動制御部と、
を備える処置装置。
【請求項２】
前記出力設定部は、パルス幅変調方式により前記駆動回路の前記オン又は前記オフを設定する、請求項１に記載の処置装置。
【請求項３】
前記出力設定部は、前記発熱部材の温度が前記修正目標温度よりも低いか否かを判定し、前記発熱部材の温度が前記修正目標温度よりも低いときに前記駆動回路を前記オンに設定する、請求項１に記載の処置装置。
【請求項４】
前記発熱部材の電気抵抗値に基づいて前記発熱部材の温度を算出する温度算出部をさらに備え、
前記出力設定部は、前記温度算出部が算出した前記発熱部材の温度に基づいて前記オン期間の長さ又は前記オフ期間の長さを決定する、
請求項１に記載の処置装置。
【請求項５】
前記第２の電圧値は、零又は前記発熱部材での発熱が無視できる程度の微小電圧値である、請求項１に記載の処置装置。
【請求項６】
生体組織を所定の目標温度で加熱して治療するための処置装置であって、
前記生体組織と接触し、前記生体組織に熱を伝える伝熱部材と、
前記伝熱部材を加熱するように前記伝熱部材に配置された、電力が供給されることにより発熱する発熱部材と、
オン期間には前記発熱部材に第１の電圧値の定電圧を出力し、オフ期間には前記発熱部材に前記第１の電圧値よりも小さい第２の電圧値の定電圧を出力し、前記第１の電圧値及び前記第２の電圧値の定電圧のみを出力する駆動回路と、
前記オフ期間における前記発熱部材の温度低下に基づいて、前記伝熱部材と前記発熱部材との温度差に応じたオフセット値を算出するオフセット値算出部と、
前記目標温度に前記オフセット値を加えた修正目標温度に前記発熱部材の温度を維持するように、将来の前記オン期間の長さ又は前記オフ期間の長さを設定する出力設定部と、
前記出力設定部が設定した前記オン期間の長さ又は前記オフ期間の長さに基づいて、前記駆動回路を制御する駆動制御部と、
を備える処置装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明の一態様によれば、処置装置は、生体組織を所定の目標温度で加熱して治療するための処置装置であって、前記生体組織と接触し、前記生体組織に熱を伝える伝熱部材と、前記伝熱部材を加熱するように前記伝熱部材に配置された、電力が供給されることにより発熱する発熱部材と、オンであるときに前記発熱部材に第１の電圧値の定電圧を出力し、オフであるときに前記発熱部材に前記第１の電圧値よりも小さい第２の電圧値の定電圧を出力し、前記第１の電圧値及び前記第２の電圧値の定電圧のみを出力する駆動回路と、過去の前記駆動回路が前記オンであった期間であるオン期間の長さと前記駆動回路がオフであった期間であるオフ期間の長さとのうち少なくとも一方に基づいて、前記伝熱部材と前記発熱部材との温度差に応じたオフセット値を算出するオフセット値算出部と、前記目標温度に前記オフセット値を加えた修正目標温度に前記発熱部材の温度を維持するように、前記駆動回路の前記オン又は前記オフを設定する出力設定部と、前記出力設定部が設定した前記オン又は前記オフに基づいて、前記駆動回路の動作を制御する駆動制御部と、を備える。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
また、本発明の一態様によれば、処置装置は、生体組織を所定の目標温度で加熱して治療するための処置装置であって、前記生体組織と接触し、前記生体組織に熱を伝える伝熱部材と、前記伝熱部材を加熱するように前記伝熱部材に配置された、電力が供給されることにより発熱する発熱部材と、オン期間には前記発熱部材に第１の電圧値の定電圧を出力し、オフ期間には前記発熱部材に前記第１の電圧値よりも小さい第２の電圧値の定電圧を出力し、前記第１の電圧値及び前記第２の電圧値の定電圧のみを出力する駆動回路と、前記オフ期間における前記発熱部材の温度低下に基づいて、前記伝熱部材と前記発熱部材との温度差に応じたオフセット値を算出するオフセット値算出部と、前記目標温度に前記オフセット値を加えた修正目標温度に前記発熱部材の温度を維持するように、将来の前記オン期間の長さ又は前記オフ期間の長さを設定する出力設定部と、前記出力設定部が設定した前記オン期間の長さ又は前記オフ期間の長さに基づいて、前記駆動回路を制御する駆動制御部と、を備える。
【国際調査報告】
2016093086.tif 000012
2016093086.tif 000013
2016093086.tif 000014
2016093086.tif 000015