KR102221582B1 - 광학 온도 센서에 의한 공진형 수술 도구의 출력 제어를 위한 에너지 검출 방법 및 이를 적용한 수술 도구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광학 온도 센서에 의한 공진형 수술 도구의 출력 제어를 위한 에너지 검출 방법 및 이를 적용한 수술 도구에 관한 것이고, 구체적으로 시술 부위의 온도 및 수술 도구의 수술 부위의 온도를 광학 수단에 의하여 검출하여 정확한 온도 측정 및 그에 따른 출력 제어가 가능한 광학 온도 센서에 의한 공진형 수술 도구의 출력 제어를 위한 에너지 검출 방법 및 이를 적용한 수술 도구를 제공하는 것이다. 광학 온도 센서에 의한 공진형 수술 도구의 출력 제어를 위한 에너지 검출 방법 및 이를 적용한 수술 도구는 수술 도구의 효과 발생 부위에서 열로부터 발생되는 출력 광 및 수술 부위의 열 흡수에 따라 방출되는 에너지 파장의 탐지 수단을 배치하는 단계; 출력 광 및 에너지 파장을 탐지하여 광 전송 수단으로 전송하는 단계; 전송된 광을 감지하여 효과 발생 부위 및 열 흡수 부위의 온도 분포를 결정하는 단계; 및 결정된 온도에 기초하여 수술 도구의 효과 발생 부위의 출력을 제어하는 단계를 포함한다.

Description

광학 온도 센서에 의한 공진형 수술 도구의 출력 제어를 위한 에너지 검출 방법 및 이를 적용한 수술 도구{A Method for Detecting an Energy with an Optical Temperature Sensor to Regulating an Output of a Resonant Surgical Instrument and The Surgical Instrument with the Same}

본 발명은 광학 온도 센서에 의한 공진형 수술 도구의 출력 제어를 위한 에너지 검출 방법 및 이를 적용한 수술 도구에 관한 것이고, 구체적으로 시술 부위의 온도 및 수술 도구의 수술 부위의 온도를 광학 수단에 의하여 검출하여 정확한 온도 측정 및 그에 따른 출력 제어가 가능한 광학 온도 센서에 의한 공진형 수술 도구의 출력 제어를 위한 에너지 검출 방법 및 이를 적용한 수술 도구를 제공하는 것이다.

고주파 에너지를 이용하여 조직의 응고와 절개를 하는 수술도구는 응고나 절개가 이루어지도록 시술 부위에 에너지를 인가하게 된다. 에너지가 인가된 조직은 응고를 통해 지혈작용과 조직의 변성을 가져오고 조직의 증발에 의하여 절개가 이루어진다. 응고와 절개에 적절한 에너지의 인가를 위하여 조직 또는 조직에 가장 근접한 곳의 에너지가 검출될 필요가 있다. 이러한 에너지의 검출에 기초하여 인가되어야 하는 에너지의 제어가 가능해진다. 이러한 목적을 위하여 공지의 수술 도구의 경우 조직에 접촉되는 끝 부분에 온도센서를 부착하여 온도를 측정하여 열에너지를 검출하였다. 이와 같은 공지의 온도검출 방식은 이종 합금의 온도 차에 따른 전압발생 원리를 이용한 열전쌍(thermocouple), 온도에 따른 저항변화를 이용하는 저항온도계(Resistance Thermometer), 서미스터(Thermistor) 또는 온도에 따른 적외선 방사량을 검출하는 비접촉식 적외선 감지 온도 센서를 포함한다. 예를 들어 공지의 고주파 수술 도구에서 열전쌍 또는 서미스터 센서를 사용하여 온도 검출을 하는 방식을 사용하고 있다. 이와 같은 고주파 수술 도구는 에너지원으로 사용하는 고주파 에너지가 온도 센서의 전압에 영향을 주어 정확한 측정을 어렵게 하고 간섭을 막기 위한 장치도 복잡하고 성능이 부족하다는 문제를 가진다. 또한 시술조직의 온도를 검출해야 정확한 제어가 가능하지만 공지의 열전쌍 또는 서미스터 방식은 시술 조직의 온도가 아닌 수술 도구(end effector)의 온도를 검출하므로 시술 조직과 온도 차이가 발생할 수 있다. 이로 인하여 온도 제어가 부정확해지고, 이에 따라 불필요한 과도한 응고와 주변조직의 손상으로 인하여 수술 후 회복이 지연되거나 후유증이 발생할 수 있다. 특허공개번호 제10-2010-0039332호는 가속도 정보, 온도 정보 및 조직 유형 정보를 기초로 치료 용적에 전송되는 레이저 에너지를 제어하는 레이저 수술 장치에 대하여 개시한다. 또한 특허등록번호 제10-1380988호는 시술 부위 주위의 조직 손상을 방지하면서 시술 시간을 단축시킬 수 있는 온도센서가 장착된 캐뉼라에 대하여 개시한다. 선행기술에 개시된 온도 탐지 수단은 열전대, 서미스터가 되거나, 핸드 피스에 장착되어 조직 부위 또는 수술 도구의 시술 부위의 온도와 차이를 가질 수 있다는 단점을 가진다. 그러므로 시술이 되는 조직 부위 또는 수술 도구의 효과 발생 부위의 온도를 정확하게 측정할 수 있는 기술이 개발될 필요가 있다. 본 발명은 선행기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 가진다.

선행기술 1: 특허공개번호 제10-2010-0039332호(싸이노슈어, 인코포레이티드, 2010년04월15일 공개) 열적인 수술 안전 스위트 선행기술 2: 특허등록번호 제10-1380988호(주식회사 청우 메디칼, 2014년04월17일 공고) 온도센서가 장착되는 케뉼라

본 발명의 목적은 광학 수단에 의하여 목표 부위가 되는 조직 부위의 온도와 수술 도구에서 효과를 발생시키는 효과 발생 부분의 온도를 정확하게 검출하여 그에 기초하여 온도 조절을 위한 출력이 제어될 수 있는 광학 온도 센서에 의한 공진형 수술 도구의 출력 제어를 위한 에너지 검출 방법 및 이를 적용한 수술 도구를 제공하는 것이다.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 광학 온도 센서에 의한 공진형 수술 도구의 출력 제어를 위한 에너지 검출 방법 및 이를 적용한 수술 도구는 수술 도구의 효과 발생 부위에서 열로부터 발생되는 출력 광 및 수술 부위의 열 흡수에 따라 방출되는 에너지 파장의 탐지 수단을 배치하는 단계; 출력 광 및 에너지 파장을 탐지하여 광 전송 수단으로 전송하는 단계; 전송된 광을 감지하여 효과 발생 부위 및 열 흡수 부위의 온도 분포를 결정하는 단계; 및 결정된 온도에 기초하여 수술 도구의 효과 발생 부위의 출력을 제어하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 광 전송 수단은 광 섬유(Optical Fiber)가 된다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 출력 광 탐지 수단은 수광 유닛이 되고, 에너지 파장의 탐지 수단은 분광기(spectrometer)가 된다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 시술 부위에 열을 발생시키는 효과 발생 부위; 시술 부위 및 효과 발생 부위에서 발생되는 광을 탐지하는 광 탐지 모듈; 광 탐지 모듈로부터 탐지된 광으로부터 온도를 검출하는 온도 검출 모듈; 온도 검출 모듈에서 검출된 온도에 기하여 시술 부위와 효과 발생 부위의 온도 분포 곡선을 생성하는 온도 맵 생성 모듈; 및 효과 발생 부위의 출력을 조절하는 출력 제어 모듈을 포함한다.

본 발명에 따른 에너지 검출 방법은 간섭이 없고 구조적으로 간단하여 내구성이 요구되는 에너지 검출 방식이 공지의 고주파 수술 도구에 비하여 높고, 캐리어가 많은 공진형 수술 기기에 유용하게 적용될 수 있다. 본 발명에 따른 에너지 검출 방법은 광학 수단에 의하여 에너지 검출을 하는 것에 의하여 고주파에 의한 전자기적인 간섭 또는 간섭을 막기 위한 복잡한 구조가 요구되지 않아 구조적으로 간단하다는 이점을 가진다. 본 발명에 따른 에너지 검출 방법은 적외선을 포함하는 광 프로브(IR센서)를 수술 도구의 발열 부분과 조직의 복사열 발생 부분을 다양한 각도에서 검출하는 것에 의하여 정확한 조직의 에너지 흡수 상태 또는 수술도구의 발열 상태의 검출이 가능하도록 한다. 또한 검출이 된 광이 광섬유를 통하여 제어장치로 전달되어 광-전 변환이 되므로 전자파 간섭이 없는 순수한 온도 또는 에너지 흡수 상태를 측정할 수 있다. 또한 본 발명에 따른 수술 도구는 이와 같은 측정값에 기초하여 에너지 인가를 제어하여 정확한 응고 또는 절개 작용이 가능하도록 한다. 본 발명에 따른 수술 도구는 광 프로브가 부담이 되는 수술도구에서 조직을 파지하는 말단 구조가 되는 경우 광섬유가 수광 수단이 되고 수광된 광이 광섬유에 의하여 적외선 센서로 전달되어 적외선 센서 측정값으로 온도가 탐지될 수 있고, 이에 따라 구조적인 제약이 회피되도록 한다. 이러한 방법으로 정확하게 제어된 에너지에 기초하여 응고 또는 절개를 위한 수술 도구의 작동을 조절하여 응고 또는 절개가 정확하게 이루어지도록 하고 과도한 에너지에 의한 손상과 조직의 괴사가 방지되어 수술 효과가 높고, 이에 따라 회복이 신속하게 이루어지도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 광학 온도 센서에 의한 공진형 수술 도구의 출력 제어를 위한 에너지 검출 방법의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 에너지 검출 방법이 이루어지는 과정의 실시 예를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 에너지 검출 방법이 수술 도구에 적용된 실시 예를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 에너지 검출 방법에 적용되는 온도 탐지 수단의 실시 예를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 수술 도구의 실시 예를 도시한 것이다.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 아래의 설명에서 서로 다른 도면에서 동일한 도면 부호를 가지는 구성요소는 유사한 기능을 가지므로 발명의 이해를 위하여 필요하지 않는다면 반복하여 설명이 되지 않으며 공지의 구성요소는 간략하게 설명이 되거나 생략이 되지만 본 발명의 실시 예에서 제외되는 것으로 이해되지 않아야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 광학 온도 센서에 의한 공진형 수술 도구의 출력 제어를 위한 에너지 검출 방법의 실시 예를 도시한 것이다.

도 1을 참조하면, 광학 온도 센서에 의한 공진형 수술 도구의 출력 제어를 위한 에너지 검출 방법은 수술 도구의 효과 발생 부위에서 열로부터 발생되는 출력 광 및 수술 부위의 열 흡수에 따라 방출되는 에너지 파장의 탐지 수단을 배치하는 단계; 출력 광 및 에너지 파장을 탐지하여 광 전송 수단으로 전송하는 단계; 전송된 광을 감지하여 효과 발생 부위 및 열 흡수 부위의 온도 분포를 결정하는 단계; 및 결정된 온도에 기초하여 수술 도구의 효과 발생 부위의 출력을 제어하는 단계를 포함한다.

탐지 영역(DA)에 탐지 수단이 배치될 수 있고, 탐지 영역은 수술 도구의 효과 발생 부위(End Effector) 및 인체의 시술 부위가 될 수 있다. 예를 들어 수술 과정에서 혈관을 포함하는 수술 부위의 절개 및 지혈을 위한 응고가 이루어질 수 있고, 절개 또는 응고를 위하여 열이 가해질 수 있다. 예를 들어 레이저, 초음파 또는 이와 유사한 열 발생 수단에 의하여 시술 부위에 절개 또는 응고를 위한 에너지가 인가될 수 있다. 이와 같은 경우 탐지 영역(DA)은 수술 도구의 에너지 인가 부위 및 에너지가 인가되는 시술 부위가 될 수 있다. 구체적으로 효과 발생 부위는 시술 부위에 접촉하거나, 근접하여 에너지를 인가하는 부분이 되고, 시술 부위는 절개 또는 인가를 위한 효과의 발생이 필요한 표적 부분이 될 수 있다. 이와 같은 탐지 영역(DA)이 결정되면, 탐지 영역(DA)의 온도를 탐지하는 발광 탐지 모듈(10)이 배치될 수 있다. 발광 탐지 모듈(10)은 예를 들어 효과 발생 부위의 출력 광을 탐지하는 광 탐지 수단 또는 시술 부위에서 효과 발생 부위의 출력 광의 흡수에 따른 복사열을 탐지하는 에너지 파장의 탐지 수단이 배치될 수 있다. 예를 들어 분광기에 의하여 레이저 광의 출력이 탐지될 수 있고, 적외선 탐지 센서에 의하여 시술 부위의 복사열의 파장 대역이 탐지될 수 있다. 이와 같이 발광 탐지 모듈(10)에 의하여 탐지된 광은 예를 들어 광 섬유와 같은 광 전송 수단에 의하여 온도 탐지 모듈(20)로 전송되어 감지 센서에 의하여 감지될 수 있다. 온도 탐지 모듈(20)은 전송된 광으로부터 출력 광 또는 시술 부위의 온도를 탐지할 수 있고, 시술 부위 주변의 온도를 탐지할 수 있다. 수술 도구에의 종류에 따라 시술 부위의 온도만 탐지될 수 있고, 예를 들어 초음파 절단 기기의 경우 출력 부위의 온도는 실질적으로 탐지가 어렵고 시술 부위의 온도가 탐지될 수 있다. 그리고 시술 부위를 기준으로 온도 분포 곡선이 만들어질 수 있고, 예를 들어 3차원 온도 분포 맵이 생성될 수 있다. 이와 같이 생성된 온도 분포 맵이 출력 제어 모듈(TOC)로 전송될 수 있다. 출력 제어 모듈(TOC)은 생성된 온도 분포 맵에 기초하여 수술 도구의 출력을 조절할 수 있다. 출력 조절은 예를 들어 전력 제어, 전류 제어 또는 주기 조절을 포함할 수 있다. 이후 이와 같은 과정이 반복적으로 이루어지면서 출력이 피드백 방식으로 제어될 수 있다. 이와 같이 효과 발생 부위 또는 시술 부위의 열을 광학 수단에 의하여 탐지하는 것에 의하여 구조적으로 간단하면서 이와 동시에 정확한 온도 검출이 가능해진다.

아래에서 이와 같이 광학 수단에 의하여 표적에 대한 온도 검출이 되는 과정에서 대하여 구체적으로 설명된다.

도 2는 본 발명에 따른 에너지 검출 방법이 이루어지는 과정의 실시 예를 도시한 것이다.

도 2를 참조하면, 탐지 영역(DA)은 복사 열 발생 부위(TH)와 출력 부위(HI)를 포함할 수 있고, 복사 열 발생 부위(TH)는 수술이 되는 조직 부위가 되고, 출력 부위(HI)는 수술 도구의 고주파 출력 부위 또는 이와 유사한 출력 부위가 될 수 있다. 출력 부위(HI)는 시술 과정에서 복사 열 발생 부위(TH)에 접촉되거나, 접촉되지 않을 수 있다. 복사 열 발생 부위(TH)에서 예를 들어 적외선이 발생될 수 있고, 출력 부위(HI)에서 다양한 파장 대역의 레이저 광이 방출될 수 있다. 수광 모듈(11)은 수술 도구에 설치되거나, 독립적으로 설치될 수 있고, 복사 열 발생 부위(TH) 또는 출력 부위(HI)에서 발생되는 다양한 파장 대역의 광이 수광 모듈(11)로 유입될 수 있다. 수광 모듈(11)은 다양한 파장 대역의 광을 탐지할 수 있는 분광기 또는 수광 렌즈를 포함할 수 있고, 다양한 방향으로 방출되는 광을 정해진 방향으로 유도하는 유도 수단을 포함할 수 있다. 수광 모듈(11)은 복사 열 발생 부위(TH)에서 발생되는 적외선과 같은 광의 수집을 위한 수광 유닛 및 레이저로부터 방출되는 광으로부터 특정 대역의 광을 분리시키는 분광기(Spectrometer)를 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 이와 같이 수광 모듈(11)에 의하여 수집된 탐지 영역으로부터 발생된 광은 광 전송 수단(12)을 통하여 광 탐지 센서(13)로 전송될 수 있다. 광 전송 수단(12)은 예를 들어 광 섬유(Optical Fiber)와 같은 것이 될 수 있고, 수광 모듈(11)과 일체로 형성될 수 있다. 광 전송 수단(12)을 통하여 전송된 광은 예를 들어 갈륨-비소(Ga-As) 결정을 포함하는 칩 센서와 같은 광 탐지 센서(13)에 의하여 탐지될 수 있다. 또는 ZnO 필름과 같은 탐지 센서에 의하여 탐지될 수 있고, 탐지된 광이 변환 수단(21)으로 전송되어 전기 신호로 변환될 수 있다. 그리고 변환 수단(21)에서 변환된 전기 신호에 기초하여 복사 열 발생 부위(TH) 또는 출력 부위(HI)의 온도 분포가 탐지될 수 있다. 그리고 온도 탐지 유닛(22)에 의하여 온도 분포 맵이 생성될 수 있고, 온도 분포 맵이 출력 제어 모듈(TOC)로 전송될 수 있다. 이후 위에서 설명된 것처럼 출력 제어 모듈(TOC)은 온도 분포 맵 또는 온도 분포 곡선에 기초하여 수술 도구의 출력을 조절할 수 있다. 이와 같이 수광 모듈(11)에 의하여 복사 열 발생 부위(TH) 또는 출력 부위의 광을 탐지하는 것에 의하여 탐지 영역(DA)에서 에너지가 검출될 수 있다. 그리고 그에 기초하여 시술 부위의 온도가 탐지되어 출력이 조절되는 것에 의하여 정확한 온도 탐지 및 정밀한 출력 제어가 가능해진다.

도 3은 본 발명에 따른 에너지 검출 방법이 수술 도구에 적용된 실시 예를 도시한 것이다.

도 3을 참조하면, 수술 도구의 시술 유닛(31)은 시술 부위의 혈관 또는 이와 유사한 조직 부위를 파지하여 열을 가하여 절단하고, 응고시키는 클램프 구조를 가질 수 있다. 시술 유닛(31)은 절단이 되어야 하는 인체 부위가 고정되는 클램프(311); 클램프(311)의 작동을 유도하는 작동 유도 유닛(312); 및 클램프(311)에 고주파 또는 이와 유사한 전력의 공급을 위한 배선을 유도하는 유도 튜브(313)로 이루어질 수 있다. 절단이 되어야 하는 인체 부위가 클램프(311)에 고정되면, 고주파가 클램프(311)로 유도되어 고정 부위에 열을 발생시키고, 이에 따라 고정 부위가 절단되어 응고가 될 수 있다. 이후 절단 및 응고가 완료되면 작동 유도 유닛(312)이 작동되어 클램프가 열리고 응고된 인체 부위가 클램프(311)로부터 분리될 수 있다. 이와 같은 과정에서 절단 또는 응고를 위한 열은 각각 그에 적합한 수준으로 공급될 필요가 있고, 절단되지 않는 부위에 미치는 영향이 최소로 되는 것이 유리하다. 이를 위하여 광 검출 모듈(32)이 수술 도구와 함께 절단 부위에 배치될 수 있다.

광 검출 모듈(32)은 박스 또는 케이스 형상으로 만들어진 온도 검출 유닛(321); 온도 검출 유닛(321)으로 광을 유도하는 광 섬유와 같은 적어도 하나의 전송 유닛(323a, 323b); 및 각각의 전송 유닛(323a, 323b)의 끝 부분에 형성된 광 검출 수단(324a, 324b)으로 이루어질 수 있다. 각각의 전송 유닛(323a, 323b)은 광 커넥터(322a, 322b)에 의하여 온도 검출 유닛(321)에 연결될 수 있고, 온도 검출 유닛(321)의 내부에 서로 다른 파장 대역의 광을 서로 다른 전기 신호로 변환하는 광 감지 칩 및 변환 유닛이 배치될 수 있고, 검출된 온도를 표시하는 디스플레이가 적절한 위치에 배치될 수 있다. 광 검출 수단(324a, 324b)은 전송 유닛(323a, 323b)의 끝 부분에 배치될 수 있고, 다양한 방향에서 방출되는 광을 유입시킬 수 있는 다면체 결정 렌즈 구조를 가질 수 있다. 광 검출 수단(324a, 324b)은 작동 유도 유닛(312)과 클램프(311)의 경계 부분에 배치될 수 있고, 전송 유닛(323a, 323b)은 유도 튜브(313)의 내부를 통하여 외부로부터 경계 부분으로 유도될 수 있다. 온도 검출 유닛(321)의 내부에 예를 들어 소프트웨어 형태의 온도 분석 유닛(33)이 제어 기판에 설치될 수 있다. 온도 분석 유닛(33)은 서로 다른 위치에서 검출된 광으로부터 발열량을 산출하는 발열량 산출 유닛(331); 산출된 발열량으로부터 서로 다른 위치의 온도 분포를 결정하는 온도 분포도 유닛(332); 서로 다른 시간에 결정된 온도 분포도 유닛(332)으로 온도 기울기를 산출하는 온도 기울기 산출 유닛(333); 및 산출된 온도 기울기에 기초하여 클램프(311)에 인가되는 고주파의 출력을 선택하는 출력 선택 유닛(334)으로 이루어질 수 있다. 그리고 이와 같은 과정을 통하여 선택된 출력이 출력 제어 유닛으로 전송될 수 있고, 그에 따라 수술 도구의 출력이 조절될 수 있다. 이와 같이 실시간으로 광 또는 에너지를 검출하여 온도를 탐지하는 것에 의하여 수술 도구가 효율적으로 작동되도록 하면서 이와 동시에 인체의 주변 부위에 미치는 영향이 최소가 되도록 한다.

도 4는 본 발명에 따른 에너지 검출 방법에 적용되는 온도 탐지 수단의 실시 예를 도시한 것이다.

도 4를 참조하면, 광 검출 수단 또는 에너지 검출 수단은 수광 소자(411)와 분광 수단(412)을 포함할 수 있다. 수광 소자(411)는 다양한 방향으로 방출되는 다양한 광을 유입시킬 수 있는 다면체 결정 렌즈 구조를 가질 수 있고, 광 섬유의 끝 부분에 고정될 수 있다. 또한 분광 수단(412)은 방출되는 광을 서로 다른 파장 대역으로 분리시키는 기능을 가질 수 있고, 각각의 분리 파장 대역의 광이 광 섬유를 통하여 커플러(42)로 전송될 수 있다. 커플러(42)는 서로 다른 광을 분리시키는 광 필터를 포함할 수 있고, 서로 다른 파장 대역의 광을 분리시켜 센서 칩(43)으로 전송할 수 있다. 센서 칩(43)은 서로 다른 파장 대역의 광을 감지하면서 진폭에 따라 전기 신호로 변환하는 기능을 가질 수 있다. 예를 들어 센서 칩(43)은 갈륨-비소 결정 센서, 이산화아연 센서 또는 이와 유사한 센서를 포함할 수 있고, 증폭 수단을 포함할 수 있다. 감지되어 변환된 서로 다른 대역의 광 또는 에너지가 온도 검출 유닛(44)으로 전송되어 수술 도구의 효과 발생 부위의 온도 또는 서로 다른 위치의 시술 부위의 온도가 검출되도록 한다. 그리고 이와 같은 서로 다른 광 파장 대역 또는 에너지 대역의 광을 탐지하여 온도를 검출하는 것에 기초하고, 이에 따라 공진형 수술 도구에 유리하게 적용될 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 수술 도구의 실시 예를 도시한 것이다.

도 5를 참조하면, 공진형 수술 도구는 시술 부위에 열을 발생시키는 효과 발생 부위(51); 시술 부위 및 효과 발생 부위(51)에서 발생되는 광을 탐지하는 광 탐지 모듈(59); 광 탐지 모듈(59)로부터 탐지된 광으로부터 온도를 검출하는 온도 검출 모듈(54); 온도 검출 모듈(54)에서 검출된 온도에 기하여 시술 부위와 효과 발생 부위의 온도 분포 곡선을 생성하는 온도 맵 생성 모듈(55); 및 효과 발생 부위(51)의 출력을 조절하는 출력 제어 모듈(57)을 포함한다.

다양한 형태의 공진형 수술 도구가 의료 분야에 사용될 수 있고, 예를 들어 절단, 절개 또는 응고를 위한 고주파 애플라이어(50)가 수술 과정에서 사용될 수 있다. 고주파 애플라이어(50)는 시술 부위의 조직이 고정되어 절단, 절개 또는 응고되는 그립 구조의 효과 발생 부위(51); 효과 발생 부위(51)의 작동을 위한 작동 부재, 배선 또는 광 섬유의 유도를 위한 유도 튜브(52); 및 유도 튜브(52)의 한쪽 끝이 결합되는 작동 모듈(53)을 포함할 수 있다. 작동 모듈(53)에 작동을 위한 트리거가 배치될 수 있고, 전력 공급 또는 전기 신호의 전송을 위한 적어도 하나의 커넥터가 배치될 수 있다.

전력 공급 수단(56)으로부터 공급되는 전력이 출력 제어 모듈(57)을 경유하여 효과 발생 부위(51)로 공급될 수 있고, 효과 발생 부위에 공진 회로가 배치될 수 있다. 출력 제어 모듈(57)은 공진 회로를 통하여 공진 주파수에 대응되는 고주파를 공급할 수 있고, 이에 의하여 효과 발생 부위(51)에서 열이 발생될 수 있다. 작동 모듈(53)에 형성된 통신 커넥터를 통하여 온도 검출 모듈(54)이 고주파 애플라이어(50)에 결합될 수 있다. 예를 들어 광 탐지 모듈(59)이 효과 발생 부위(51)에 배치될 수 있고, 광 섬유와 같은 광 전송 수단(58)이 유도 튜브(52)를 통하여 유도되어 통신 커넥터를 통하여 온도 검출 모듈(54)에 연결될 수 있다. 광 탐지 모듈(59)은 실린더 형상이 되면서 내부 면에 광 반사 코팅이 된 유입 실린더(572); 유입 실린더(572)의 내부로 유도된 광을 미리 결정된 방향으로 유도하는 유도 렌즈가 배치된 경로 형성 유닛(573); 및 경로 형성 유닛(573)의 방향을 조절하거나, 회전시키는 조절 유닛(574); 및 광 전송 수단(58)을 경로 형성 유닛(573)의 내부로 유입시키면서 예를 들어 광 섬유를 정해진 위치에 고정시키는 고정 커넥터(575)를 포함할 수 있다. 또한 유입 실린더(572)의 앞쪽에 개폐 제어 막(571)이 설치될 수 있고, 효과 발생 부위(51)에 전력이 인가되면 개폐 제어 막(571)이 열리고 이에 따라 광이 광 검출 수단이 배치될 수 있고, 광 검출 수단에 의하여 검출된 광은 광 전송 수단(58)을 통하여 온도 검출 모듈(54)로 전송될 수 있다. 온도 검출 모듈(54)에 의하여 효과 발생 부위(51)에 고정된 조직 부위의 온도 및 효과 발생 부위의 온도가 검출되어 온도 맵 생성 모듈(55)로 전송될 수 있다. 그리고 온도 맵 생성 모듈(55)에서 검출된 온도에 기초하여 온도 맵이 생성되어 출력 제어 모듈(57)로 전송될 수 있다. 이후 출력 제어 모듈(57)은 온도 맵에 기초하여 공급되는 공진 주파수를 조절하여 시술 부위에 대한 열의 발생이 적절하게 조절되도록 한다.

수술 도구와 광 탐지 모듈은 다양한 방법으로 결합될 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.

본 발명에 따른 에너지 검출 방법은 간섭이 없고 구조적으로 간단하여 내구성이 요구되는 에너지 검출 방식이 공지의 고주파 수술 도구에 비하여 높고, 캐리어가 많은 공진형 수술 기기에 유용하게 적용될 수 있다. 본 발명에 따른 에너지 검출 방법은 광학 수단에 의하여 에너지 검출을 하는 것에 의하여 고주파에 의한 전자기적인 간섭 또는 간섭을 막기 위한 복잡한 구조가 요구되지 않아 구조적으로 간단하다는 이점을 가진다. 본 발명에 따른 에너지 검출 방법은 적외선을 포함하는 광 프로브(IR센서)를 수술 도구의 발열 부분과 조직의 복사열 발생 부분을 다양한 각도에서 검출하는 것에 의하여 정확한 조직의 에너지 흡수 상태 또는 수술도구의 발열 상태의 검출이 가능하도록 한다. 또한 검출이 된 광이 광섬유를 통하여 제어장치로 전달되어 광-전 변환이 되므로 전자파 간섭이 없는 순수한 온도 또는 에너지 흡수 상태를 측정할 수 있다. 또한 본 발명에 따른 수술 도구는 이와 같은 측정값에 기초하여 에너지 인가를 제어하여 정확한 응고 또는 절개 작용이 가능하도록 한다. 본 발명에 따른 수술 도구는 광 프로브가 부담이 되는 수술도구에서 조직을 파지하는 말단 구조가 되는 경우 광섬유가 수광 수단이 되고 수광된 광이 광섬유에 의하여 적외선 센서로 전달되어 적외선 센서 측정값으로 온도가 탐지될 수 있고, 이에 따라 구조적인 제약이 회피되도록 한다. 이러한 방법으로 정확하게 제어된 에너지에 기초하여 응고 또는 절개를 위한 수술 도구의 작동을 조절하여 응고 또는 절개가 정확하게 이루어지도록 하고 과도한 에너지에 의한 손상과 조직의 괴사가 방지되어 수술 효과가 높고, 이에 따라 회복이 신속하게 이루어지도록 한다. 위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.

10: 발광 탐지 모듈 11: 수광 모듈
12: 광 전송 수단 13: 광 탐지 센서
20: 온도 탐지 모듈 21: 변환 수단
22: 온도 탐지 유닛 31: 시술 유닛
32: 광 검출 모듈 33: 온도 분석 유닛
42: 커플러 43: 센서 칩
44: 온도 검출 유닛 50: 고주파 애플라이어
51: 효과 발생 부위 52: 유도 튜브
53: 작동 모듈 54: 온도 검출 모듈
55: 온도 맵 생성 모듈 56: 전력 공급 수단
57: 출력 제어 모듈 58: 광 전송 수단
59: 광 탐지 모듈 311: 클램프
312: 작동 유도 유닛 313: 유도 튜브
321: 온도 검출 유닛 322a, 322b: 광 커넥터
323a, 323b: 전송 유닛 324a, 324b: 광 검출 수단
331: 발열량 산출 유닛 332: 온도 분포도 유닛
333: 온도 기울기 산출 유닛 334: 출력 선택 유닛
411: 수광 소자 412: 분광 수단
571: 개폐 제어 막 572: 유입 실린더
573: 경로 형성 유닛 574: 조절 유닛
575: 고정 커넥터 DA: 탐지 영역
HI: 출력 부위 TH: 복사 열 발생 부위
TOC: 출력 제어 모듈

Claims (4)

1. 레이저를 이용하여 시술 부위에 절개 또는 응고를 위한 에너지를 인가시키는 수술 도구의 효과 발생 부위에서 열로부터 발생되는 출력 광 및 수술 부위의 열 흡수에 따라 방출되는 에너지 파장의 탐지 수단을 배치하는 단계;
   출력 광 및 에너지 파장을 탐지하여 광 전송 수단으로 전송하는 단계;
   전송된 광을 감지하여 효과 발생 부위 및 열 흡수 부위의 온도 분포를 결정하는 단계; 및
   결정된 온도에 기초하여 수술 도구의 효과 발생 부위의 출력을 제어하는 단계를 포함하고,
   광 전송 수단은 광 섬유(Optical Fiber)가 되고,
   출력 광 탐지 수단은 적외선의 수집을 위하여 다면체 결정 렌즈 구조를 가지는 수광 유닛이 되고, 에너지 파장의 탐지 수단은 레이저로부터 방출되는 광으로부터 특정 대역의 광을 분리시키는 분광기(spectrometer)가 되는 것을 특징으로 하는 광학 온도 센서에 의한 공진형 수술 도구의 출력 제어를 위한 에너지 검출 방법.
   
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