JP2013034614A - Therapeutical treatment apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、治療用処置装置に関する。 The present invention relates to a therapeutic treatment apparatus.
一般に、熱エネルギを用いて生体組織を処置する治療用処置装置が知られている。例えば特許文献1には、次のような治療用処置装置が開示されている。この治療用処置装置は、処置対象である生体組織を把持する開閉可能な保持部を有している。この保持部には、それを加熱するためのヒータとして機能する抵抗素子が配置されている。このような治療用処置装置は、生体組織を保持部で把持し、把持した部分の生体組織を加熱することで生体組織を吻合することができる。抵抗素子への投入電力量の制御について特許文献1には、所定の一定の値の電力量を投入する制御方法と、抵抗素子の抵抗値変化に基づいて温度計測を行いながらフィードバック制御によって抵抗素子を所定温度に制御する方法とが開示されている。
Generally, a treatment apparatus for treatment that treats a living tissue using thermal energy is known. For example,
上記のような治療用処置装置の使用において、吻合の際に保持部で把持する生体組織の面積は一定ではなく、処置毎に異なるのが一般的である。このため、ヒータとして機能する抵抗素子への投入電力量を所定の一定の値とする制御方法では、処置毎に吻合温度が異なることになる。その結果、接合強度が不安定となる可能性がある。一方、抵抗素子の抵抗値変化に基づいて温度計測を行いフィードバック制御によって抵抗素子を所定温度に制御する方法では、予め抵抗素子の抵抗値と温度との特性を正確に取得しておく必要がある。このため、抵抗素子の均一性を製造時に高い精度で管理するか、各抵抗素子の抵抗―温度特性を正確に計測しておく必要がある。その結果、当該装置はコストアップしてしまう。また、フィードバック制御では、実施される温度制御が複雑となりがちである。 In the use of the therapeutic treatment apparatus as described above, the area of the living tissue grasped by the holding portion at the time of anastomosis is not constant and is generally different for each treatment. For this reason, in the control method in which the amount of electric power applied to the resistance element functioning as a heater is a predetermined constant value, the anastomosis temperature differs for each treatment. As a result, the bonding strength may become unstable. On the other hand, in the method of measuring the temperature based on the resistance value change of the resistance element and controlling the resistance element to a predetermined temperature by feedback control, it is necessary to accurately acquire the resistance value and temperature characteristics of the resistance element in advance. . For this reason, it is necessary to manage the uniformity of the resistance elements with high accuracy at the time of manufacture, or to accurately measure the resistance-temperature characteristics of each resistance element. As a result, the cost of the device increases. In feedback control, the temperature control to be performed tends to be complicated.
そこで本発明は、装置及び制御を単純化して低コスト化しながら十分な精度の温度制御を行うことができる治療用処置装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a therapeutic treatment apparatus capable of performing temperature control with sufficient accuracy while simplifying the apparatus and control and reducing costs.
前記目的を果たすため、本発明の治療用処置装置の一態様は、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て前記生体組織に熱を伝える第1の伝熱部と、前記第1の伝熱部に対して相対的に移動して、前記第1の伝熱部とともに前記生体組織を把持して前記生体組織に熱を伝える第2の伝熱部と、前記第1の伝熱部に離散的に配置され、個別に電力が投入されることによって前記第1の伝熱部を加熱する複数の第1の発熱素子と、一括制御により電力が投入されることによって前記第2の伝熱部を加熱する少なくとも1つの第2の発熱素子と、前記第1の発熱素子の各々の温度である複数の発熱素子温度を取得する温度取得部と、前記発熱素子温度に基づいて、前記第1の伝熱部を前記目標温度にするために必要な各々の前記第1の発熱素子に投入する電力の電力値である複数の第1の電力値を算出し、前記複数の第1の電力値に基づいて、前記第2の発熱素子に投入する電力の電力値である第2の電力値を決定する制御部と、各々の前記第1の発熱素子に各々の前記第1の電力値を有する電力を投入し、前記第2の発熱素子に前記第2の電力値を有する電力を投入する電力投入部と、を具備することを特徴とする。 In order to achieve the above object, one aspect of the therapeutic treatment apparatus of the present invention is a therapeutic treatment apparatus for treating a biological tissue by heating it at a target temperature, wherein the therapeutic treatment apparatus contacts the biological tissue to the biological tissue. The first heat transfer section that transfers heat and the first heat transfer section move relative to the first heat transfer section, hold the living tissue together with the first heat transfer section, and transfer the heat to the living tissue. A plurality of first heat generating elements that are discretely disposed in the first heat transfer section and that heat the first heat transfer section by applying power individually; When at least one second heat generating element that heats the second heat transfer unit and a plurality of heat generating element temperatures that are the respective temperatures of the first heat generating element are acquired by applying power by collective control. Based on the temperature acquisition unit and the heating element temperature, the first heat transfer unit is set to the target. A plurality of first power values, which are power values of power to be input to each of the first heat generating elements necessary for the measurement, are calculated, and the second power value is calculated based on the plurality of first power values. A control unit for determining a second power value that is a power value of power to be input to each of the heat generating elements, power having each of the first power values to each of the first heat generating elements, and A power input unit configured to input power having the second power value to the two heat generating elements.
本発明によれば、発熱素子温度に基づいて第1の発熱素子に投入する電力を決定し、その電力に基づいて第2の発熱素子に投入する電力を決定するので、装置及び制御を単純化して低コスト化しながら十分な精度の温度制御を行うことができる治療用処置装置を提供できる。 According to the present invention, the power to be input to the first heat generating element is determined based on the temperature of the heat generating element, and the power to be input to the second heat generating element is determined based on the power, thereby simplifying the device and the control. Thus, it is possible to provide a therapeutic treatment apparatus capable of performing temperature control with sufficient accuracy while reducing costs.
本発明の一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装置であり、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100は、エネルギ処置具120と、制御装置170と、フットスイッチ216とを備えている。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The therapeutic treatment apparatus according to the present embodiment is an apparatus for use in the treatment of living tissue, and is an apparatus that causes high-frequency energy and thermal energy to act on the living tissue. As shown in FIG. 1, the
エネルギ処置具120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。エネルギ処置具120は、ハンドル222と、ハンドル222に取り付けられたシャフト224と、シャフト224の先端に設けられた保持部125とを有する。保持部125は、開閉可能であり、処置対象の生体組織を保持して、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、保持部125側を先端側と称し、ハンドル222側を基端側と称する。ハンドル222は、保持部125を操作するための複数の操作ノブ232を備えている。また、ハンドル222部分には、後述する発熱チップの特性を含む、そのエネルギ処置具120に係る固有値等を記憶する不揮発性のメモリ123が備えられている。なお、ここで示したエネルギ処置具120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、鉗子のような形状をしていてもよいし、シャフトが湾曲していてもよい。
The
ハンドル222は、ケーブル160を介して制御装置170に接続されている。ここで、ケーブル160と制御装置170とは、コネクタ165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、治療用処置装置100は、処置毎にエネルギ処置具120を交換することができるように構成されている。制御装置170には、フットスイッチ216が接続されている。足で操作するフットスイッチ216は、手で操作するスイッチやその他のスイッチに置き換えてもよい。フットスイッチ216のペダルを術者が操作することにより、制御装置170からエネルギ処置具120へのエネルギの供給のON/OFFが切り換えられる。
The
保持部125及びシャフト224の構造の一例を図2に示す。図2(A)は保持部125が閉じた状態を示し、図2(B)は保持部125が開いた状態を示す。シャフト224は、筒体242とシース244とを備えている。筒体242は、その基端部でハンドル222に固定されている。シース244は、筒体242の外周に、筒体242の軸方向に沿って摺動可能に配設されている。
An example of the structure of the
筒体242の先端部には、保持部125が配設されている。保持部125は、第1の保持部材127と、第2の保持部材128とを備えている。第1の保持部材127の基部は、シャフト224の筒体242の先端部に固定されている。一方、第2の保持部材128の基部は、シャフト224の筒体242の先端部に、支持ピン256によって、回動可能に支持されている。したがって、第2の保持部材128は、支持ピン256の軸回りに回動し、第1の保持部材127に対して開いたり閉じたりする。
A
保持部125が閉じた状態では、第1の保持部材127の基部と、第2の保持部材128の基部とを合わせた断面形状は、円形となる。第2の保持部材128は、第1の保持部材127に対して開くように、例えば板バネなどの弾性部材258により付勢されている。シース244を、筒体242に対して先端側にスライドさせ、シース244によって第1の保持部材127の基部及び第2の保持部材128の基部を覆うと、図2(A)に示すように、弾性部材258の付勢力に抗して、第1の保持部材127及び第2の保持部材128は閉じる。一方、シース244を、筒体242の基端側にスライドさせると、図2(B)に示すように、弾性部材258の付勢力によって第1の保持部材127に対して第2の保持部材128は開く。
In a state where the holding
筒体242には、後述する第1の高周波電極132又は第2の高周波電極134に接続される高周波電極用通電ライン268が挿通されている。また、筒体242には、後述する発熱部材である発熱チップ140に接続される発熱チップ用通電ライン162と、発熱部材であるシートヒータ150に接続されるシートヒータ用通電ライン163とが挿通されている。
The
筒体242の内部には、その基端側で操作ノブ232の一つと接続した駆動ロッド252が、筒体242の軸方向に沿って移動可能に設置されている。駆動ロッド252の先端側には、先端側に刃が形成された薄板状のカッタ254が設置されている。操作ノブ232を操作すると、駆動ロッド252を介してカッタ254は、筒体242の軸方向に沿って移動させられる。カッタ254が先端側に移動するとき、カッタ254は、保持部125に形成された後述するカッタ案内溝264,274内に収まる。
A
第1の保持部材127は、第1の保持部材本体262を有し、第2の保持部材128は、第2の保持部材本体272を有する。図3に示すように、第1の保持部材本体262には、前記したカッタ254を案内するためのカッタ案内溝264が形成されている。第1の保持部材本体262には、凹部が設けられ、そこには例えば銅の薄板で形成された第1の高周波電極132が配設されている。第1の高周波電極132は、カッタ案内溝264を有するので、その平面形状は、図3(A)に示すように、略U字形状となっている。第1の高周波電極132には、図2に示すように、高周波電極用通電ライン268が電気的に接続している。第1の高周波電極132は、この高周波電極用通電ライン268を介して、ケーブル160内を通り制御装置170に接続されている。
The
また、後に詳述するように、第1の高周波電極132の第1の保持部材本体262側の面には、複数の発熱チップ140が接合されている。この発熱チップ140と、発熱チップ140への配線等と、第1の高周波電極132とを覆うように、例えばシリコーンからなる封止剤が塗布されて封止膜265が形成されている。
As will be described in detail later, a plurality of
第2の保持部材128は、第1の保持部材127と対称をなす形状をしている。すなわち、第2の保持部材128には、カッタ案内溝264と対向する位置に、カッタ案内溝274が形成されている。また、第2の保持部材本体272には、第1の高周波電極132と対向する位置に、第2の高周波電極134が配設されている。第2の高周波電極134は、高周波電極用通電ライン268を介して、ケーブル160内を通り制御装置170に接続されている。また、後に詳述するように、第2の高周波電極134の第2の保持部材本体272側の面には、シートヒータ150が接合されている。
The
閉じた状態の保持部125が生体組織を把持する際には、把持された生体組織は、第1の高周波電極132及び第2の高周波電極134と接触する。第1の保持部材127及び第2の保持部材128は、第1の高周波電極132及び第2の高周波電極134に接した生体組織を焼灼するために、発熱のための機構を有する。第1の保持部材127に設けられた発熱機構と、第2の保持部材128に設けられた発熱機構とは異なる。まず、第1の保持部材127に設けられた発熱機構について説明する。
When the holding
第1の保持部材127の発熱の機構を構成する発熱チップ140について図4A及び図4Bを参照して説明する。ここで、図4Aは上面図であり、図4Bは図4Aに示した4B−4B線に沿う断面図である。発熱チップ140は、アルミナ製の基板141を用いて形成されている。基板141の主面の一方である表面には、発熱用の例えばPt薄膜である抵抗パターン143が形成されている。また、基板141の表面の、長方形の2つの短辺近傍には、それぞれ矩形の電極145が形成されている。ここで、電極145は、抵抗パターン143のそれぞれの端部に接続している。電極145が形成されている部分を除き、抵抗パターン143上を含む基板141の表面には、例えばポリイミドで形成された絶縁膜147が形成されている。
The
基板141の裏面全面には、接合用金属層149が形成されている。電極145と接合用金属層149とは、例えばTiとCuとNiとAuとからなる多層の膜である。これら電極145と接合用金属層149とは、ハンダ付け等に対して安定した強度を有している。接合用金属層149は、例えば第1の高周波電極132に発熱チップ140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。
A
発熱チップ140は、第1の高周波電極132の生体組織と接する面(第1の主面)とは反対側の面(第2の主面)に配設されている。ここで発熱チップ140は、それぞれ接合用金属層149の表面と第1の高周波電極132の第2の主面とをハンダ付けすることにより固定されている。
The
第1の高周波電極132上における発熱チップ140とその接続に係る構成を、図5を参照して説明する。第1の高周波電極132には、6個の発熱チップ140が離散的に配置されている。すなわち、発熱チップ140は、基端側から先端側に向けてカッタ案内溝264を挟んで対称に2列に3個ずつ並べて配置されている。最も先端側に配置された2つの発熱チップ140を第1の発熱チップ140−1と称することにする。第1の発熱チップ140−1よりも基端側の隣に配置された2つの発熱チップ140を第2の発熱チップ140−2と称することにする。最も基端側に配置された2つの発熱チップ140を第3の発熱チップ140−3と称することにする。
A configuration related to the
各発熱チップ140の一対の電極145には、一対の発熱チップ用通電ライン162が接続されている。第1の発熱チップ140−1に接続された発熱チップ用通電ライン162を第1の発熱チップ用通電ライン162−1と称する。同様に、第2の発熱チップ140−2に接続された発熱チップ用通電ライン162を第2の発熱チップ用通電ライン162−2と、第3の発熱チップ140−3に接続された発熱チップ用通電ライン162を第3の発熱チップ用通電ライン162−3と称する。各々の発熱チップ用通電ライン162は、ケーブル160内を通り制御装置170に接続されている。第1の高周波電極132上には、発熱チップ140や発熱チップ用通電ライン162を覆うように、例えばシリコーンからなる封止剤が塗布されて、封止膜265が図3に示すように形成されている。
A pair of heating
このようにして各発熱チップ140は、発熱チップ用通電ライン162を介して、制御装置170に接続されている。制御装置170は、発熱チップ140に投入する電力を制御する。制御装置170から出力された電流は、各発熱チップ140の各抵抗パターン143を流れる。その結果、各抵抗パターン143は発熱する。抵抗パターン143が発熱すると、第1の高周波電極132にその熱が伝達される。この熱により、第1の高周波電極132に接した生体組織が焼灼される。
In this manner, each
発熱チップ140で生じた熱を効率よく第1の高周波電極132へ伝えるために、封止膜265、及びその周囲の第1の保持部材本体262は、第1の高周波電極132や基板141の熱伝導率よりも低い熱伝導率を有することが好ましい。封止膜265及び第1の保持部材本体262の熱伝導率が低いことで、損失の少ない熱伝導が実現される。
In order to efficiently transmit the heat generated in the
次に、第2の保持部材128に設けられた発熱機構について図6を参照して説明する。第2の保持部材128の第2の高周波電極134には、シートヒータ150が配置されている。シートヒータ150は、薄く伝熱性がよい基板151上に、フィルム状の薄膜抵抗153が形成されているものである。
Next, the heat generating mechanism provided in the second holding
基板151は、第2の高周波電極134とほぼ同一のU字形状をしており、第2の高周波電極134の表面の大部分を覆う。薄膜抵抗153は、基板151の大部分を覆うように形成されている。薄膜抵抗153は、図6に示すようにパターン状に形成されてもよいし、一面に隙間なく形成されていてもよい。薄膜抵抗153は、例えばカーボン薄膜である。シートヒータ150の薄膜抵抗153は、発熱チップ140の抵抗パターン143と比較して低抵抗であり、シートヒータ150は発熱チップ140と比較して安価である。
The
薄膜抵抗153の両端には、一対のシートヒータ用通電ライン163が接続されている。一対のシートヒータ用通電ライン163は、ケーブル160内を通り制御装置170に接続されている。このようにしてシートヒータ150は、シートヒータ用通電ライン163を介して、制御装置170に接続されている。本実施形態では、シートヒータ150は1つであるが、例えば複数のシートヒータが直列に接続されている構成でもよい。すなわち、第2の高周波電極上のヒータに一括で電力が供給される構成であれば、以下の説明について同様に機能する。
A pair of sheet
第2の高周波電極134上には、シートヒータ150やシートヒータ用通電ライン163を覆うように、例えばシリコーンからなる封止剤が塗布されて、封止膜が形成されている。このような第2の高周波電極134は、第2の保持部材本体272に配置される。ここで、第1の保持部材本体262の材質及び形状と、第2の保持部材本体272の材質及び形状とは同等であり、それらの熱負荷はほぼ等しくなっている。したがって、第1の保持部材127の熱特性と第2の保持部材128の熱特性とは全体としてほぼ等しくなっている。
On the second high-
制御装置170の内部には、図7に示すように、制御部172と、発熱チップ駆動回路174と、記憶部178と、高周波エネルギ出力回路181と、入力部185と、表示部186と、スピーカ188とが配設されている。制御部172は、制御装置170内の各部と接続しており、制御装置170の各部を制御する。
As shown in FIG. 7, the
発熱チップ駆動回路174は、エネルギ処置具120の第1の高周波電極132に配置された各発熱チップ140、及び第2の高周波電極134に配置されたシートヒータ150に接続している。発熱チップ駆動回路174は、制御部172の制御の下、加熱のために発熱チップ140及びシートヒータ150を駆動する。すなわち、発熱チップ駆動回路174は、発熱チップ用通電ライン162を介して、第1の発熱チップ140−1の抵抗パターン143に第1の電圧V1を印加し、第2の発熱チップ140−2の抵抗パターン143に第2の電圧V2を印加し、第3の発熱チップ140−3の抵抗パターン143に第3の電圧V3を印加し、シートヒータ150の薄膜抵抗153に第4の電圧V4を印加する。ここで、発熱チップ駆動回路174は、各発熱チップ140及びシートヒータ150に供給する電力量を個別に変化させることができる。
The heat generating
また、発熱チップ駆動回路174は、第1の発熱チップ140−1に電圧を印加した際に、第1の発熱チップ140−1を流れる電流を第1の電流I1として計測する機能を有する。同様に、各発熱チップ140及びシートヒータ150に電圧を印加した際に、第2の発熱チップ140−2を流れる電流を第2の電流I2として、第3の発熱チップ140−3を流れる電流を第3の電流I3として、シートヒータ150を流れる電流を第4の電流I4として、それぞれ計測する機能を有する。発熱チップ駆動回路174は、計測した各電流値を制御部172に出力する。
Further, the heating
制御部172は、温度算出部173を有している。温度算出部173は、第1の電圧V1と第1の電流I1とに基づいて、第1の発熱チップ140−1の抵抗パターン143の抵抗値を、第1の抵抗値R1として算出する。同様に、温度算出部173は、第2の電圧V2と第2の電流I2とに基づいて、第2の発熱チップ140−2の抵抗パターン143の抵抗値を、第2の抵抗値R2として算出する。同様に、温度算出部173は、第3の電圧V3と第3の電流I3とに基づいて、第3の発熱チップ140−3の抵抗パターン143の抵抗値を、第3の抵抗値R3として算出する。同様に、温度算出部173は、第4の電圧V4と第4の電流I4とに基づいて、シートヒータ150の薄膜抵抗153の抵抗値を、第4の抵抗値R4として算出する。
The
各抵抗パターン143の抵抗値は、それぞれの抵抗パターン143の温度に応じて変化する。したがって、各抵抗パターン143の温度と抵抗値との関係が既知であれば、制御部172は、それぞれの抵抗パターン143の抵抗値に基づいて、それぞれの抵抗パターン143の温度を取得することができる。本実施形態に係る各発熱チップ140は、抵抗パターン143の抵抗値及び抵抗温度係数が高精度に管理されており、抵抗パターン143の温度と抵抗値との関係が既知である。この各発熱チップ140の温度と抵抗値との関係は、メモリ123に記憶されている。制御部172は、メモリ123に記憶された各発熱チップ140の温度と抵抗値との関係を、図1に示したコネクタ165を介してエネルギ処置具120が制御装置170に接続されたときに読み出す。温度算出部173は、各発熱チップ140の抵抗パターン143の温度と抵抗値との関係に基づいて、それぞれの抵抗パターン143の抵抗値からそれぞれの抵抗パターン143の温度を算出する。発熱チップ140の抵抗パターン143の温度と抵抗値との関係に基づいて抵抗パターン143の温度を取得することで、温度センサを別途設ける必要がなく、省スペースな設計や低コスト化が可能となる。
The resistance value of each
制御部172は、後に詳述するように、温度算出部173が算出した各抵抗パターン143の温度に基づいて、各発熱チップ140に投入する電力を決定する。また、制御部172は、各発熱チップ140に投入する電力に基づいて、シートヒータ150に投入する電力を決定する。制御部172は、決定したそれぞれの投入電力に基づいて、発熱チップ駆動回路174を制御する。
As will be described in detail later, the
高周波エネルギ出力回路181は、エネルギ処置具120と接続しており、制御部172の制御の下、エネルギ処置具120の第1の高周波電極132及び第2の高周波電極134を駆動する。すなわち、高周波エネルギ出力回路181は、高周波電極用通電ライン268を介して、第1の高周波電極132及び第2の高周波電極134に高周波電圧を印加する。
The high-frequency
制御部172には、フットスイッチ(SW)216が接続されており、フットスイッチ216からエネルギ処置具120による処置が行われるONと、処置が停止されるOFFとが入力される。入力部185は、制御部172の各種設定等を入力する。表示部186は、制御部172の制御下で治療用処置装置100の各種情報を表示する。記憶部178は、制御装置170の動作に必要な各種データが記憶されている。スピーカ188は、アラーム音などを出力する。
A foot switch (SW) 216 is connected to the
上記説明した治療用処置装置100のうち、特に加熱処置に係る部分を抜き出した模式図を図8に示す。加熱処置は、保持部125を備えるエネルギ処置具120によって行われる。この図に示すように、保持部125は、第1の高周波電極132と第2の高周波電極134とを有する。第1の高周波電極132には、第1の発熱チップ140−1と、第2の発熱チップ140−2と、第3の発熱チップ140−3とが設けられている。これら発熱チップ140には、封止膜265が塗布され、第1の高周波電極132及び第1の保持部材本体262と共に第1の保持部材127が構成されている。第2の高周波電極134には、シートヒータ150が設けられている。シートヒータ150には、封止膜265が塗布され、第2の高周波電極134及び第2の保持部材本体272と共に第2の保持部材128が構成されている。第1の保持部材127及び第2の保持部材128は、支持ピン256や弾性部材258等からなるリンク部129によって、開閉自在となっている。
FIG. 8 shows a schematic diagram in which a portion related to the heating treatment is extracted from the
エネルギ処置具120の制御は、制御装置170によって行われる。制御装置170は、温度算出部173を有する制御部172と、発熱チップ駆動回路174と、記憶部178とを備える。発熱チップ駆動回路174と各発熱チップ140とは、一部ケーブル160内を通る各発熱チップ用通電ライン162を介して接続されており、発熱チップ駆動回路174とシートヒータ150とは、一部ケーブル160内を通るシートヒータ用通電ライン163を介して接続されている。なお、前記した高周波処置やカッタに係る構成は、本発明に係る治療用処置装置100においては必ずしも必要ではない。
Control of the
このように、例えば第1の高周波電極132は、生体組織に接触して生体組織に熱を伝える第1の伝熱部として機能する。例えば第2の高周波電極134は、第1の伝熱部に対して相対的に移動して、第1の伝熱部とともに生体組織を把持して生体組織に熱を伝える第2の伝熱部として機能する。例えば発熱チップ140は、第1の伝熱部に離散的に配置され、個別に電力が投入されることによって第1の伝熱部を加熱する複数の第1の発熱素子として機能する。例えばシートヒータ150は、一括制御により電力が投入されることによって第2の伝熱部を加熱する少なくとも1つの第2の発熱素子として機能する。例えば発熱チップ140、発熱チップ駆動回路174及び温度算出部173は全体で、第1の発熱素子の各々の温度である複数の発熱素子温度を取得する温度取得部として機能する。例えば制御部172は、第1の発熱素子に投入する電力の電力値である複数の第1の電力値を算出し、第2の発熱素子に投入する電力の電力値である第2の電力値を決定する制御部として機能する。例えば発熱チップ駆動回路174は、各々の第1の発熱素子及び第2の発熱素子に電力を投入する電力投入部として機能する。
Thus, for example, the first high-
次に本実施形態に係る治療用処置装置100の動作を説明する。術者は、予め制御装置170の入力部を操作して、治療用処置装置100の出力条件、例えば、高周波エネルギ出力の設定電力、熱エネルギ出力の目標温度Top、加熱時間top等を設定しておく。それぞれの値を個別に設定するように構成してもよいし、術式に応じた設定値のセットを選択するように構成してもよい。
Next, the operation of the
エネルギ処置具120の保持部125及びシャフト224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232を操作して保持部125を開閉させ、第1の保持部材127と第2の保持部材128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の保持部材127に設けられた第1の高周波電極132と第2の保持部材128に設けられた第2の高周波電極134との両方の第1の主面に、処置対象の生体組織が接触している。
The holding
術者は、保持部125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216を操作する。フットスイッチ216がONに切り換えられると、制御装置170から、ケーブル160内を通る高周波電極用通電ライン268を介して第1の高周波電極132及び第2の高周波電極134に、予め設定した設定電力の高周波電力が供給される。供給される電力は、例えば、20W〜80W程度である。その結果、生体組織は発熱し、組織が焼灼される。この焼灼により、当該組織は変性し、凝固する。
When the operator grasps the biological tissue to be treated with the holding
次に制御装置170は、高周波エネルギの出力を停止した後、後に詳述するようにして第1の高周波電極132及び第2の高周波電極134の温度が目標温度Topになるように各発熱チップ140及びシートヒータ150にそれぞれ電力を供給する。ここで、目標温度Topは、例えば200℃である。このとき電流は、発熱チップ駆動回路174から、一部ケーブル160内を通る発熱チップ用通電ライン162を介して、各発熱チップ140の抵抗パターン143を流れる。各発熱チップ140の抵抗パターン143は、電流によって発熱する。抵抗パターン143で発生した熱は、基板141及び接合用金属層149を介して、第1の高周波電極132に伝わる。その結果、第1の高周波電極132の温度は上昇する。
Next, after stopping the output of the high-frequency energy, the
同様に、電流は、発熱チップ駆動回路174から、シートヒータ用通電ライン163を介して、シートヒータ150の薄膜抵抗153を流れる。シートヒータ150の薄膜抵抗153は、電流によって発熱する。薄膜抵抗153で発生した熱は、基板151を介して、第2の高周波電極134に伝わる。その結果、第2の高周波電極134の温度は上昇する。
Similarly, the current flows from the heat generating
これらの熱によって第1の高周波電極132又は第2の高周波電極134の第1の主面と接触している生体組織は更に焼灼され、更に凝固する。加熱によって生体組織が凝固したら、熱エネルギの出力を停止する。最後に術者は、操作ノブ232を操作してカッタ254を移動させ、生体組織を切断する。以上によって生体組織の処置が完了する。
The living tissue in contact with the first main surface of the first high-
図9に示すように、本実施形態において第1の保持部材127及び第2の保持部材128に把持された生体組織900は、押しつぶされた状態となる。この生体組織900は、第1の高周波電極132と第2の高周波電極134との全面に接触しているとは限らず、図9に示すように偏って位置することがある。ここで、第1の高周波電極132の各部の温度を目標温度とするために、各発熱チップ140に投入される電力は独立に制御される。したがって、例えば図9に示すように、熱容量が大きな生体組織900が保持部125の先端側に偏って位置している場合、第1の発熱チップ140−1に投入する電力が、第2の発熱チップ140−2及び第3の発熱チップ140−3に投入する電力よりも大きくなる。
As shown in FIG. 9, in this embodiment, the
上記のような場合のシートヒータ150に投入する電力を考える。このとき、図9中に矢印で示すように、シートヒータ150から第2の高周波電極134へ均一に熱が流れるとすると、第2の高周波電極134を目標温度にするためには、生体組織900が接触している第1の発熱チップ140−1の部分と同等の熱流束が必要となる。すなわち、シートヒータ150に投入する電力は、第1の発熱チップ140−1に投入する電力の3倍とするのが適当であると考えられる。そこで、本実施形態では、最も投入電力量が多い発熱チップ140−1の3倍の電力をシートヒータ150に投入する。
Consider the electric power supplied to the
本実施形態における制御部172による第1の高周波電極132及び第2の高周波電極134のフィードバック温度制御について、図10に示すフローチャートを参照して説明する。
The feedback temperature control of the first high-
ステップS101において制御部172は、各種パラメータを初期値に設定し、発熱チップ駆動回路174に発熱チップ140及びシートヒータ150への電力の投入を開始させる。例えば、経過時間tを0にする。また、第1の発熱チップ140−1に投入する第1の電力P1、第2の発熱チップ140−2に投入する第2の電力P2、及び第3の発熱チップ140−3に投入する第3の電力P3を、何れも初期投入電力P0にする。このため、第1の発熱チップ140−1に印加する第1の電圧V1を初期電圧V1_0に、第2の発熱チップ140−2に印加する第2の電圧V2を初期電圧V2_0に、第3の発熱チップ140−3に印加する第3の電圧V3を初期電圧V3_0に設定する。一方、シートヒータ150に投入する第4の電力P4を、初期投入電力P0の3倍とする。このため、シートヒータ150に印加する第4の電圧V4を初期電圧V4_0に設定する。
In step S101, the
ステップS102において制御部172は、第1の発熱チップ140−1の抵抗パターン143を流れる第1の電流I1と、第2の発熱チップ140−2の抵抗パターン143を流れる第2の電流I2と、第3の発熱チップ140−3の抵抗パターン143を流れる第3の電流I3と、シートヒータ150の薄膜抵抗153を流れる第4の電流I4とを、発熱チップ駆動回路174に計測させる。制御部172内の温度算出部173は、第1の電圧V1と、発熱チップ駆動回路174から取得した第1の電流I1とに基づいて、第1の発熱チップ140−1の抵抗パターン143の抵抗値である第1の抵抗値R1を下記式(1)により算出する。
R1=V1/I1 (1)
同様に温度算出部173は、第2の発熱チップ140−2の抵抗パターン143の抵抗値である第2の抵抗値R2、及び第3の発熱チップ140−3の抵抗パターン143の抵抗値である第3の抵抗値R3を、それぞれ下記式(2)及び(3)により算出する。
R2=V2/I2 (2)
R3=V3/I3 (3)
同様に温度算出部173は、第4の電圧V4と、発熱チップ駆動回路174から取得したこのとき流れる第4の電流I4とに基づいて、薄膜抵抗153の抵抗値である第4の抵抗値R4を下記式(4)により算出する。
R4=V4/I4 (4)
In step S102, the
R1 = V1 / I1 (1)
Similarly, the
R2 = V2 / I2 (2)
R3 = V3 / I3 (3)
Similarly, the
R4 = V4 / I4 (4)
ステップS103において制御部172内の温度算出部173は、第1の発熱チップ140−1の抵抗パターン143の温度である第1の温度T1、第2の発熱チップ140−2の抵抗パターン143の温度である第2の温度T2、及び第3の発熱チップ140−3の抵抗パターン143の温度である第3の温度T3を、それぞれ次式(5)、(6)及び(7)に基づいて算出する。
T1=C11×R1+C21 (5)
T2=C12×R2+C22 (6)
T3=C13×R3+C23 (7)
ここで、C11及びC21は、それぞれエネルギ処置具120毎に求められた第1の発熱チップ140−1の特性に応じた定数である。同様に、C12及びC22は、第2の発熱チップ140−2の特性に応じた定数である。同様に、C13及びC23は、第3の発熱チップ140−3の特性に応じた定数である。定数C11、C21、C12、C22、C13及びC23は、メモリ123に記憶されており、エネルギ処置具120が制御装置170に接続されたときに読み出され、例えば記憶部178に記憶される。温度算出部173は、記憶部178に記憶された定数C11、C21、C12、C22、C13及びC23を読み出して、これを用いて演算を行う。
In step S103, the
T1 = C11 × R1 + C21 (5)
T2 = C12 × R2 + C22 (6)
T3 = C13 × R3 + C23 (7)
Here, C11 and C21 are constants corresponding to the characteristics of the first heat generating chip 140-1 obtained for each
ステップS104において制御部172は、第1の発熱チップの抵抗パターン143に投入する電力である第1の電力P1、第2の発熱チップの抵抗パターン143に投入する電力である第2の電力P2、及び第3の発熱チップの抵抗パターン143に投入する電力である第3の電力P3を、それぞれ次式(8)、(9)及び(10)に基づいて算出する。
P1=C5×dT1/dt+C6×(Top−T1)+P1now (8)
P2=C5×dT2/dt+C6×(Top−T2)+P2now (9)
P3=C5×dT3/dt+C6×(Top−T3)+P3now (10)
ここで、C5及びC6は制御ゲインであり、所定の値が与えられている。Topは目標温度であり、P1nowは第1の発熱チップ140−1に現在投入されている電力であり、P2nowは第2の発熱チップ140−2に現在投入されている電力であり、P3nowは第3の発熱チップ140−3に現在投入されている電力である。
In step S104, the
P1 = C5 * dT1 / dt + C6 * (Top-T1) + P1now (8)
P2 = C5 * dT2 / dt + C6 * (Top-T2) + P2now (9)
P3 = C5 * dT3 / dt + C6 * (Top-T3) + P3now (10)
Here, C5 and C6 are control gains, which are given predetermined values. Top is the target temperature, P1now is the power currently applied to the first heat generating chip 140-1, P2now is the power currently applied to the second heat generating chip 140-2, and P3now is the first power. 3 is the electric power currently supplied to the heat generating chip 140-3.
ここでは、温度変化速度dTn/dt(n=1,2,3)と、現在の温度と目標温度との差Top−Tnとに応じた一般的なPD制御である。しかしながら、これに限定されない。例えば、C5=0として単純な比例制御としてもよいし、より安定した制御を行うためにPID制御を用いてもよい。 Here, general PD control is performed according to the temperature change rate dTn / dt (n = 1, 2, 3) and the difference Top-Tn between the current temperature and the target temperature. However, it is not limited to this. For example, C5 = 0 may be used as simple proportional control, or PID control may be used to perform more stable control.
本実施形態では、3つの発熱チップ140が各々独立に温度制御される。したがって、保持部125によって生体組織を把持した状態における第1の高周波電極132に生体組織が接触している領域の大きさ・位置によらず、第1の高周波電極132の温度は高い精度で均一に制御され得る。
In the present embodiment, the three
ステップS105において、制御部172は、シートヒータ150の薄膜抵抗153に投入する電力である第4の電力P4を、次式(11)に基づいて算出する。
P4=Max[P1,P2,P3]×3×α (11)
ここで、Max[P1,P2,P3]は、電力P1,P2及びP3のうち最大の値を表すものとし、αは補正値としての定数である。例えば本実施形態ではα=1とする。
In step S <b> 105, the
P4 = Max [P1, P2, P3] × 3 × α (11)
Here, Max [P1, P2, P3] represents the maximum value among the electric powers P1, P2, and P3, and α is a constant as a correction value. For example, in this embodiment, α = 1.
ステップS104及びステップS105によって得られた電力P1,P2,P3及びP4を、それぞれ第1の発熱チップ140−1、第2の発熱チップ140−2、第3の発熱チップ140−3及びシートヒータ150に投入することになる。このため、ステップS106において制御部172は、第1の発熱チップ140−1に印加する第1の電圧V1、第2の発熱チップ140−2に印加する第2の電圧V2、第3の発熱チップ140−3に印加する第3の電圧V3、及びシートヒータ150に印加する第4の電圧V4を、それぞれ次式(12)、(13)、(14)及び(15)に基づいて算出する。
V1=(P1×R1)0.5 (12)
V2=(P2×R2)0.5 (13)
V3=(P3×R3)0.5 (14)
V4=(P4×R4)0.5 (15)
The electric powers P1, P2, P3, and P4 obtained in steps S104 and S105 are used as the first heat generating chip 140-1, the second heat generating chip 140-2, the third heat generating chip 140-3, and the
V1 = (P1 × R1) 0.5 (12)
V2 = (P2 × R2) 0.5 (13)
V3 = (P3 × R3) 0.5 (14)
V4 = (P4 × R4) 0.5 (15)
ステップS107において制御部172は、発熱チップ駆動回路174に、第1の発熱チップ140−1の抵抗パターン143に第1の電圧V1を印加させる。同様に、第2の発熱チップ140−2の抵抗パターン143に第2の電圧V2を印加させ、第3の発熱チップ140−3の抵抗パターン143に第3の電圧V3を印加させ、シートヒータ150の薄膜抵抗153に第4の電圧V4を印加させる。
In step S107, the
ステップS108において制御部172は、経過時間tが加熱時間topよりも大きいか否かを判定する。経過時間tが加熱時間top以下であれば、処理はステップS102に戻される。一方、経過時間tが加熱時間topより大きければ、制御部172は処理をステップS109に移す。このようにして、加熱時間topまで、ステップS102乃至ステップS108の処理が繰り返し行われ、エネルギ処置具120に電力が投入される。ステップS109において制御部172は、発熱チップ駆動回路174に、各発熱チップ140及びシートヒータ150への電圧の印加を停止させる。その後、処理は終了させられる。
In step S108, the
本実施形態において第1の保持部材127及び第2の保持部材128に把持された生体組織は、例えば1mm程度に押しつぶされる。したがって、第1の保持部材127に対する生体組織の接触状態と、第2の保持部材128に対する生体組織の接触状態とは等しいとみなすことができる。また、第1の保持部材127及び第2の保持部材128で挟まれた部分の生体組織に関して、温度上昇に関連する諸特性、例えば熱伝導率、比熱、含水率は、ほぼ均一である。また、第1の保持部材本体262の材質及び形状と、第2の保持部材本体272の材質及び形状とがほぼ同じであり、それらの熱負荷はほぼ等しい。その結果、本実施形態によれば、保持部125は適切に温度制御され得る。
In this embodiment, the living tissue grasped by the first holding
本実施形態によれば、各発熱チップ140の抵抗値と温度との関係、すなわち上記した定数C11、C21、C12、C22、C13及びC23を予め取得しておけば、シートヒータ150の抵抗値と温度との関係を予め取得しておく必要はない。このため、シートヒータ150の抵抗値と温度との関係を取得する工程を削減することができる。また、このシートヒータ150に関する工程削減によって、エネルギ処置具120のコストを低減させることができる。
According to the present embodiment, if the relationship between the resistance value and the temperature of each
なお、高精度の温度制御を行うために各発熱チップ140の抵抗パターン143には、安定で比較的高抵抗とすることが容易な薄膜金属抵抗を用いることが望ましい。なぜなら、抵抗値が低いとリード線などの寄生抵抗の影響が顕著に表れて、温度算出精度が低下するからである。これに対して、シートヒータ150の薄膜抵抗153には、比較的安価な例えばカーボン薄膜のヒータ素子を利用することができる。さらに、第2の高周波電極134の一部に生体組織が接触している場合、生体組織が接触していない部位の温度が高くなるため、抵抗温度係数が大きいとシートヒータ150の部位によって発熱密度が異なることにつながる。したがって、生体に接触した部位に対応するシートヒータ150において確実に所望の発熱密度を得るためには、シートヒータ150の薄膜抵抗153には抵抗温度係数が小さい素材を使用することが望ましい。このように、発熱チップ140の抵抗パターン143よりもシートヒータ150の薄膜抵抗153の抵抗温度係数を小さくすることによって、温度制御の精度と温度均一性とを高めることができる。例としては、発熱チップ140の抵抗パターン143にはPtを用い、シートヒータ150の薄膜抵抗153にはNi−Cr合金を用いることなどが考えられる。
In order to perform high-accuracy temperature control, it is desirable to use a thin-film metal resistor that is stable and can easily have a relatively high resistance for the
以上のように、発熱チップ140と同等のものを第1の保持部材127にも第2の保持部材128にも用いる場合と比較して、シートヒータ150を利用することでも、エネルギ処置具120の低コスト化を図ることができる。また、本実施形態によれば、第1の保持部材127と第2の保持部材128とに、ともに例えば発熱チップ140を搭載し、ともに第1の保持部材127に対するようなフィードバック制御を行う場合と比較して、装置の構造及び装置の制御を単純化することができる。
As described above, using the
ここでは、第1の保持部材127に配置する発熱部材と第2の保持部材128に配置する発熱部材とを異なるものとしたが、例えば第2の保持部材128にも直列に接続した同一の発熱チップ140を用いることもできる。この場合も、第1の保持部材127に配置された各発熱チップ140の温度に基づいて算出した投入電力のうち最も大きな電力の3倍に係る電力を第2の保持部材128に配置された発熱チップに投入することで、同様の温度制御を行うことができる。このようにしても、第2の保持部材128に配置される発熱チップについては、抵抗―温度特性を予め計測しておく必要がなくなるし、制御を単純化することができる。
Here, the heat generating member disposed on the first holding
本実施形態では、一般的にはシートヒータ150には各発熱チップ140のうち投入電力が最も大きい電力の3倍に係る電力を投入する。しかしながら、第1の保持部材127と第2の保持部材128とで熱容量が異なったり、発熱チップ140と第1の高周波電極132との間の接合状態と、シートヒータ150と第2の高周波電極134との間の接合状態とが異なったりする場合には、シートヒータ150に投入する電力を、発熱チップ140に投入する電力に所定の補正を施して算出された電力とすることができる。例えば、定数αの値を適宜変更することができる。また、本実施形態の説明では、図9に矢印で示すように、第2の高周波電極134の第2の主面から第1の主面に向けての方向のみの熱流を考慮しているが、第2の高周波電極134の面方向の熱流も考慮する必要がある場合も、適宜定数αの値を調整することで、適切な制御を行うことができる。
In the present embodiment, in general, the
本実施形態では、発熱チップ140の温度を、抵抗パターン143の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、温度算出部173に接続された温度センサを第1の高周波電極132に離散的に別途設ける構成としてもよい。この場合、温度センサと温度算出部173とが温度取得部として機能する。この場合も温度センサは第1の高周波電極132のみに配置すればよく、第2の高周波電極134には配置不要である。したがって、第2の高周波電極134への配置を省略できる温度センサの分だけ、エネルギ処置具120の構成を単純化し、コストを削減することができる。
In the present embodiment, the temperature of the
本実施形態では、発熱チップ140を第1の発熱チップ140−1、第2の発熱チップ140−2、及び第3の発熱チップ140−3の3つのグループに分けたが、このグループの数は3つに限らず2つや4つ以上でもよいことはもちろんである。また、本実施形態では、第1の発熱チップ140−1、第2の発熱チップ140−2、及び第3の発熱チップ140−3をそれぞれ2つとしたが、各グループの発熱チップの個数は1つや3つ以上でもよく、グループ毎に個数が異なってもよいことはもちろんである。また、本実施形態ではシートヒータ150を1つの素子としたが、複数の素子を第2の高周波電極134に配置し、これらを一括で制御するようにしてもよい。いずれの場合も本実施形態と同様の効果が得られる。
In the present embodiment, the
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても、発明が解決しようとする課題の欄で述べられた課題が解決でき、かつ、発明の効果が得られる場合には、この構成要素が削除された構成も発明として抽出され得る。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, even if some constituent elements are deleted from all the constituent elements shown in the embodiment, the problem described in the column of problems to be solved by the invention can be solved and the effect of the invention can be obtained. The configuration in which this component is deleted can also be extracted as an invention.
100…治療用処置装置、120…エネルギ処置具、123…メモリ、125…保持部、127…第1の保持部材、128…第2の保持部材、129…リンク部、132…第1の高周波電極、134…第2の高周波電極、140…発熱チップ、141…基板、143…抵抗パターン、145…電極、147…絶縁膜、149…接合用金属層、150…シートヒータ、151…基板、153…薄膜抵抗、160…ケーブル、162…発熱チップ用通電ライン、163…シートヒータ用通電ライン、165…コネクタ、170…制御装置、172…制御部、173…温度算出部、174…発熱チップ駆動回路、178…記憶部、181…高周波エネルギ出力回路、185…入力部、186…表示部、188…スピーカ、216…フットスイッチ、222…ハンドル、224…シャフト、232…操作ノブ、242…筒体、244…シース、252…駆動ロッド、254…カッタ、256…支持ピン、258…弾性部材、262…第1の保持部材本体、264,274…カッタ案内溝、265…封止膜、268…高周波電極用通電ライン、272…第2の保持部材本体、900…生体組織。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記生体組織に接触して前記生体組織に熱を伝える第1の伝熱部と、
前記第1の伝熱部に対して相対的に移動して、前記第1の伝熱部とともに前記生体組織を把持して前記生体組織に熱を伝える第2の伝熱部と、
前記第1の伝熱部に離散的に配置され、個別に電力が投入されることによって前記第1の伝熱部を加熱する複数の第1の発熱素子と、
一括制御により電力が投入されることによって前記第2の伝熱部を加熱する少なくとも1つの第2の発熱素子と、
前記第1の発熱素子の各々の温度である複数の発熱素子温度を取得する温度取得部と、
前記発熱素子温度に基づいて、前記第1の伝熱部を前記目標温度にするために必要な各々の前記第1の発熱素子に投入する電力の電力値である複数の第1の電力値を算出し、
前記複数の第1の電力値に基づいて、前記第2の発熱素子に投入する電力の電力値である第2の電力値を決定する
制御部と、
各々の前記第1の発熱素子に各々の前記第1の電力値を有する電力を投入し、前記第2の発熱素子に前記第2の電力値を有する電力を投入する電力投入部と、
を具備することを特徴とする治療用処置装置。 A therapeutic treatment device for heating and treating a living tissue at a target temperature,
A first heat transfer section that contacts the living tissue and transfers heat to the living tissue;
A second heat transfer section that moves relative to the first heat transfer section, holds the living tissue together with the first heat transfer section, and transfers heat to the living tissue;
A plurality of first heating elements that are discretely arranged in the first heat transfer section and heat the first heat transfer section by applying power individually;
At least one second heating element that heats the second heat transfer unit by applying power by collective control;
A temperature acquisition unit that acquires a plurality of heating element temperatures that are the respective temperatures of the first heating elements;
Based on the heating element temperature, a plurality of first power values, which are power values of power to be input to each of the first heating elements necessary for setting the first heat transfer section to the target temperature, Calculate
A control unit that determines a second power value that is a power value of power to be input to the second heating element based on the plurality of first power values;
A power input unit that applies power having each of the first power values to each of the first heat generating elements and supplies power having the second power value to the second heat generating elements;
A therapeutic treatment apparatus comprising:
前記第2の発熱素子は、第2の電熱ヒータを有し、
前記温度取得部は、前記第1の電熱ヒータの電気抵抗値の変化に基づいて前記発熱素子温度を取得し、
前記第2の電熱ヒータの抵抗温度係数は、前記第1の電熱ヒータの抵抗温度係数よりも小さい、
ことを特徴とする請求項1乃至3のうち何れか1項に記載の治療用処置装置。 The first heating element has a first electric heater,
The second heating element has a second electric heater,
The temperature acquisition unit acquires the heating element temperature based on a change in electric resistance value of the first electric heater,
The resistance temperature coefficient of the second electric heater is smaller than the resistance temperature coefficient of the first electric heater.
The therapeutic treatment apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein
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