KR102505869B1 - 제어된 rf 처리 및 rf 생성기 시스템을 위한 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

선택 가능한 RF 에너지 전달 프로파일로, RF 에너지를 인간 또는 다른 동물 환자의 표적 부위에 전달하도록 구성된 전기 수술 시스템 및 그 구성요소, 온도 센서 및 제어부, 및/또는 표적 조직에 에너지를 보다 균일하거나 효과적으로 전달하도록 구성된 전극.

Description

제어된 RF 처리 및 RF 생성기 시스템을 위한 방법 및 장치

본 명세서에 개시된 주제("개시내용"이라 지칭됨)는 일반적으로 예를 들어 전기 수술 장치 및 관련 전기 회로 및 방법과 같은 전기 수술 시스템에 관한 것이다. 배타적이지는 않지만, 보다 구체적으로, 본 개시내용은 부분적으로, 선택 가능한 RF 에너지 전달 프로파일로 인간 또는 다른 동물 환자의 표적 부위에 무선 주파수(RF) 에너지를 전달하도록 구성된 전기 수술 시스템 및 그 구성요소, 온도 센서 및 제어부 및/또는 표적 조직에 더욱 균일하게 또는 효과적으로 에너지를 전달하도록 구성된 전극에 관련한다. 일부 측면에서, 본 개시내용은 전기 수술 처리를 제공하기 위한 전기 수술 방법 및 시스템에 관한 것이다.

모든 목적을 위해 본 명세서에 그 전문이 참조로 포함되어 있는 미국 공개 번호 제2013/0006239호는 본 출원인과 동일한 출원인의 소유이며 본 출원의 도 34에 도시된 바와 같은 대표적인 공지된 전기 수술 시스템을 개시하고 있다. 전기 수술 시스템은 제어 유닛(34) 및 전기 수술 장치(10)를 포함한다. 이 실시예에서, 전기 수술 장치(10)(때때로 "핸드피스"라 지칭됨)는 예를 들어 회로를 수용하기 위한 하우징(12), 및 환자의 신체 상의 또는 내부의 표적 부위를 처리하도록 구성된 여기 가능한 전극(18)을 포함한다. 하우징(12)은 예를 들어 도 34에 도시되어 있는 바와 같이 핸드피스의 잡을 수 있는 구성요소로서 구성될 수 있다. 다른 예에서, 핸드피스의 잡을 수 있는 부분은 회로-수용 하우징으로부터 이격될 수 있다.

제어 유닛(34)은 전극을 여기시키기 위해 전기 수술 장치(10)에 전력을 제공하도록 구성된다. 제어 유닛(34)은 파형 및 주파수의 선택된 조합을 갖는 에너지를 제공하도록 구성될 수 있다. 일부 제어 유닛(34)은 RF 에너지를 전기 수술 장치(10)에 제공하도록 구성된다.

도 34에 도시되어 있는 바와 같이, 케이블(32)은 제어 유닛(34)의 전기 커넥터(33)와 전기 수술 장치의 전기 커넥터(31) 사이에서 연장되어 장치(10) 상의 또는 내부의 하나 이상의 전도성 요소를 제어기(34)의 하나 이상의 대응하는 전도성 요소에 전기적으로 결합할 수 있다. 일부 공지된 제어 유닛은 3개의 출력 단자를 제공하는 데, 단자 중 하나는 치료 에너지, 예를 들어 RF 에너지를 핸드피스의 여기 가능한 요소로 반송하기 위한 여기 가능한 단자이다. 이러한 제어 유닛(34)은 일반적으로 사용자 작동 가능 스위치(14)의 폐쇄를 통해 2개의 나머지 출력 단자 사이의 회로가 완성될 때 여기 가능한 단자를 여기시키도록 구성된다.

제어 유닛과 같은 일부 공지된 전기 수술 제어 유닛은 예를 들어 미국 특허 제6,652,514호에 설명되어 있으며, 이 특허는 그 전문이 본 명세서에 참조로 포함되어 있고, 전기 수술 핸드피스에 전력을 공급하고 제어하기 위한 3 선 출력 커넥터를 제공한다. 종래의 제어 유닛은 예를 들어 하나의 비제한적인 예로서 약 4 메가-헤르쯔(MHz)의 주파수를 포함하는, 하나 이상의 무선 주파수(RF) 변조 파형을 생성할 수 있으며, 이는 활성 표면을 형성하는 여기 가능한 전극을 갖는 전기 수술 핸드피스를 통해 표적 부위로 전달될 수 있다.

전기 수술 시스템의 활성 표면은 활성 표면의 물리적 구성 및 인가된 전력 파라미터에 따라 절제 및/또는 비절제 전기 수술을 위해 구성될 수 있다. 본 명세서에서 사용될 때, 절제 시술은 전극 및 전력 설정이 절단, 응고, 증발 또는 다른 이러한 처리된 조직의 무결성에 대한 외상성 파괴를 초래하는 시술이고, 비절제 시술은 이러한 절단, 응고, 증발 또는 처리된 조직의 무결성에 대한 다른 이러한 외상성 파괴가 발생하지 않는 시술이다.

본 명세서에 개시된 원리는 종래 기술의 많은 문제를 극복하고 앞서 설명한 것 중 하나 이상뿐만 아니라 기타 요구를 해결한다. 본 개시내용은 배타적이지는 않지만, 일반적으로 전기 수술 시스템, 장치 및 방법의 특정 양태에 관한 것이다. 여기에는 다음과 같은, 그러나 이에 제한되지 않는, 혁신적인 개념이 포함된다:

혼합 모드-파형 조절 가능성

본 발명의 주제의 특정 실시예는 RF 증폭기에 독립적으로 공급하기 위해 각각 독립적인 스위치를 갖는 2개 이상의 조절 가능한 전원에 관한 것이다. 전용 절단 모드가 필요한 경우 전원 중 하나만 사용된다. 전용 응고 모드가 필요한 경우 다른 전원만 사용된다. 절단과 응고의 혼합이 필요한 경우 독립적인 스위치를 가진 2개의 조절 가능한 전원이 모두 사용된다.

이 개념은 특히 혼합이 사용되는 경우 각 모드에서 달성되는 파형보다 우수한 제어를 가능하게 하여 유리하다. 이는 조직에 대한 지혈 효과의 우수한 제어를 제공하여 표면에 소량의 응고 효과를 기대할 수 있고 내부 장기/조직에 더 많은 양의 응고 효과를 기대할 수 있다. 응고 효과의 감소는 절단부에 인접한 열 손상이 적고 이러한 방식으로 출혈과 과도한 응고로 인한 조직에 대한 응고 효과와 관련된 바람직하지 않은 흉터 사이의 균형을 맞출 수 있기 때문에 표면 조직에 유용하다.

이 개념은 유리하게는 절단에서 응고를 위한 혼합으로의 제어 및 전이 능력을 가능하게 하고, 일부 실시예에서, 단일 전기 수술 팁을 사용하여 절단 모드에서 피부 표면을 통한 초기 절단을 수행하고, 약간의 응고를 동반하면서 내부 조직 층을 절단하여 불필요한 출혈을 방지하며(혼합 모드) 그리고/또는 응고 모드에서 전적으로 조직을 응고시킬 수 있게 한다. 이는 여러 기구가 사용되는 것을 피할 수 있으며, 일부 실시예에서 대신 단일 전기 수술 팁이 시술 중에 사용될 수 있다.

전도성 용기에 수납된 온도 센서(예를 들어, 버섯형 마개 및 스템)

본 발명의 주제의 특정 실시예는 온도 측정 응답 시간이 빠른, 예를 들어 1 초(τ) 미만인 온도 센서 조립체에 관한 것이다. 하나의 가능한 실시예에서, 조립체는 최소 열 질량을 갖는 고도로 열 전도성인 용기 내에 온도 센서의 수납체를 포함하고, 여기서, 수납된 온도 센서의 표면적의 대부분은 전도성 재료와 우수한 열 접촉 상태에 있다. 용기의 팁 부분은 환자의 조직 표면과 접촉하여 온도 센서가 전도성 수납체와의 그 우수한 열 접촉을 통해 조직의 표면 온도를 측정할 수 있도록 한다.

이 개념은 유리하게는 전도성 용기 및 온도 센서 조립체가 열 질량을 갖는 인접한 재료로부터 열적으로 격리될 수 있게 한다. 이러한 방식으로, 크로스 토크(cross talk)가 방지되고 온도 피드백 신호의 충실도가 보장되며 온도 센서의 응답 시간이 감소된다.

이 개념은 유리하게는 조직의 표면과 접촉하는 전도성 용기의 부분이 온도 센서의 팁의 표면적보다 더 큰 표면적을 갖도록 확대될 수 있게 한다.

이 개념은 유리하게는 조직의 표면과 접촉하는 전도성 용기의 부분이 장치가 대상의 조직 표면(예를 들어, 피부 표면)을 가로질러 이동할 때 환자의 조직 표면과 편안하게 접촉하도록 맞춤화(예를 들어, 조직 표면과 접촉하는 것에 날카로운 에지가 없도록 매끄러워짐)될 수 있게 한다.

용량성 프로브

본 발명의 주제의 특정 실시예는 용량성 전극 내의 유전 손실을 감소시키는, 고주파 RF(예를 들어, 3-30MHz 또는 4MHz)가 방출되는 용량성 전극 구성에 관한 것이다. 따라서, 감소된 유전 손실은 전극 가열 및 전극에 대한 관련 전력 손실을 줄여 더 많은 에너지가 환자에게 침투할 수 있도록 한다. 하나의 가능한 실시예에서, 금속 또는 다른 전도성 내부 프로브 본체는 유전체 코팅으로 덮인 외부 표면을 갖는다. 유전체 코팅은, 전극의 유전체 코팅된 표면이 대상의 피부 또는 다른 표적 조직 표면과 접촉하는 전극의 전체 영역에 걸쳐 처리 전류가 균질하게 전달되도록 하기 위해 사용된다.

이 개념은 전극에서 전력이 손실되지 않기 때문에 소정 깊이에서 더 많은 양의 조직이 가열되는 것을 가능하게 하여 유리하다. 이는 용량성 프로브를 사용한 고주파 RF(예를 들어, 3-30MHz 또는 4MHz)를 적용하는 처리 후 조직 표면의 냉각 시간이 느려지는 것으로 알 수 있다.

일부 측면에서, 본 명세서에 개시된 개념은 일반적으로 온도 센서용 하우징을 갖는 전기 수술 핸드피스에 관한 것이다. 하우징은 제1 환자 접촉 표면, 제1 환자 접촉 표면 반대쪽에 위치한 내부 표면, 및 제1 환자 접촉 표면에 대해 횡방향으로 연장되는 외부 벽을 형성한다. 온도 센서는 하우징의 내부 표면과 열적으로 결합된다. 여기 가능한 전극은 하우징의 외부 벽의 외측으로 연장되는 제2 환자 접촉 표면을 형성한다. 절연체는 여기 가능한 전극과 온도 센서용 하우징 사이에 위치하며 여기 가능한 전극과 온도 센서용 하우징 사이의 열 전도를 억제한다. 일 실시예에서, 샤프트는 여기 가능한 전극으로부터 근위로 연장될 수 있고 샤프트의 길이방향으로 연장되는 내부 보어를 형성할 수 있다. 절연체는 제1 환자 접촉 표면 및 제2 환자 접촉 표면에 인접하게 위치된 원위 단부로부터 내부 보어 내에 위치된 근위 단부까지 연장될 수 있다. 내부 보어는 제1 나사부를 형성하고 절연체는 제2 나사부를 형성할 수 있다. 제1 및 제2 나사부는 상호 보완적일 수 있고 서로 꼭 맞게 맞물릴 수 있다.

전기 수술 핸드피스는 온도 센서로부터 핸드피스 내에서 근위로 연장되는 전기 전도체를 더 가질 수 있다.

제1 환자 접촉 표면 및 제2 환자 접촉 표면은 서로 동심으로 정렬될 수 있다.

온도 센서는 열전대, 저항-온도 검출기, 서미스터 및 다이오드 중 하나 이상일 수 있다.

온도 센서용 하우징은 약 200 W/mK 이상의 열 전도율을 갖는 재료일 수 있다.

전극은 제2 환자 접촉 표면을 형성하는 유전체 코팅을 포함할 수 있다. 유전체 재료는 여기 가능한 전극의 작동 주파수에서 약 4 내지 약 12의 유전 상수를 가질 수 있다. 여기 가능한 전극의 작동 주파수는 약 3-30MHz 사이일 수 있다. 유전체 재료 코팅 캠은 약 0.004 내지 약 0.020 인치의 실질적으로 균일한 두께를 갖는다.

전기 수술 핸드피스는 온도 센서에 의해 측정된 온도를 수신하고 수신된 온도를 제어 시스템에 전달하도록 구성된 통신 구성요소를 더 포함할 수 있다. 전기 수술 핸드피스는 제어 시스템을 포함하는 전기 수술 생성기에 결합될 수 있다. 제어 시스템은 통신 구성요소를 통해 온도 센서로부터 온도 측정치를 수신하고 수신된 온도를 임계 온도와 비교하며 비교에 응답하여 출력 RF 파형을 수정하도록 구성될 수 있다.

제1 환자 접촉 표면은 하우징에 결합된 온도 센서의 표면적보다 더 큰 표면적을 가질 수 있다.

여기 가능한 전극은 용량 결합될 수 있다.

전기 수술 핸드피스는 전기 수술 생성기에서 수신한 무선 주파수(RF) 파형을 출력하도록 구성될 수 있다.

전기 수술 핸드피스는 전기 수술 생성기에 결합될 수 있고, 전기 수술 생성기는 대응하는 제1 주파수, 제1 진폭 및 제1 펄스 폭을 갖는 제1 전류 파형을 대응하는 제2 주파수, 제2 진폭 및 제2 펄스 폭을 갖는 제2 전류 파형과 조합하여 혼합 파형 출력을 형성하도록 구성된 생성기; 및 온도 센서로부터 수신된 온도에 응답하여 제1 주파수, 제1 진폭, 제1 펄스 폭, 제2 주파수, 제2 진폭 및 제2 펄스 폭 중 하나 이상을 제어하도록 구성된 제어 시스템을 포함하고; 여기 가능한 전극은 전기 수술 생성기로부터 수신된 혼합 파형 출력을 출력하도록 구성된다.

전기 수술 생성기는 제1 전류 파형을 생성하도록 구성된 제1 전원; 제2 전류 파형을 생성하도록 구성된 제2 전원; 및 혼합 파형을 형성하고 혼합 파형을 전기 수술 핸드피스로 출력하기 위해 제1 및 제2 전류 파형을 혼합하도록 구성된 무선 주파수 증폭기를 포함한다.

다른 양태에서, 전기 수술 핸드피스는 체적을 둘러싸고 환자 접촉 표면을 형성하는 금속 포일을 포함하는 여기 가능한 전극 및 체적 내에 배치되고 환자 접촉 표면과 열적으로 결합된 온도 센서를 갖는다. 체적은 가스 또는 낮은 열 질량의 고체를 포함할 수 있다. 낮은 열 질량의 고체는 하나 이상의 고체 플라스틱 및/또는 섬유 절연부를 포함할 수 있다.

다른 양태에서, 전기 수술 시스템은 대응하는 제1 주파수, 제1 진폭 및 제1 펄스 폭을 갖는 제1 전류 파형을 대응하는 제2 주파수, 제2 진폭, 및 제2 펄스 폭을 갖는 제2 전류 파형과 조합하여 혼합 파형 출력을 형성하도록 구성된 생성기를 갖는다. 전기 수술 시스템은 수신된 온도에 응답하여 제1 주파수, 제1 진폭, 제1 펄스 폭, 제2 주파수, 제2 진폭 및 제2 펄스 폭 중 하나 이상을 제어하도록 구성된 제어 시스템을 갖는다.

제1 주파수, 제1 진폭, 제1 펄스 폭, 제2 주파수, 제2 진폭 및 제2 펄스 폭 중 하나 이상은 사용자가 선택 가능할 수 있다.

전기 수술 시스템은 환자 처리 부위에 혼합 파형 출력에 대응하는 에너지를 전달하기 위해 여기 가능한 전극을 갖는 핸드피스를 가질 수 있다. 핸드피스는 환자 처리 부위의 온도를 출력하도록 구성된 온도 센서를 가질 수 있다. 수신된 온도는 온도 센서의 출력에 대응할 수 있다.

핸드피스는 온도 센서 및 관련 제1 환자 접촉 표면을 포함할 수 있다. 여기 가능한 전극은 제1 환자 접촉 표면의 외측에 위치한 제2 환자 접촉 표면을 형성할 수 있으며, 제2 환자 접촉 표면은 혼합 파형 출력을 처리 부위에 전달하도록 구성될 수 있다.

핸드피스에는 온도 센서용 하우징이 포함될 수 있다. 하우징은 처리 부위의 온도를 관찰하기 위해 제2 환자 접촉 표면에 대해 위치된 제1 환자 접촉 표면을 형성할 수 있다. 절연체는 여기 가능한 전극과 온도 센서용 하우징 사이의 열 전도를 억제하도록 여기 가능한 전극과 온도 센서용 하우징 사이에 위치될 수 있다. 제1 환자 접촉 표면은 처리 부위의 온도를 관찰하기 위해 제2 환자 접촉 표면에 대해 위치될 수 있다.

전기 수술 시스템은 제1 전류 파형을 생성하도록 구성된 제1 조절 가능한 전원, 제2 전류 파형을 생성하도록 구성된 제2 조절 가능한 전원, 및 제1 및 제2 전류 파형을 혼합하도록 구성된 무선 주파수 증폭기를 더 가질 수 있다.

제1 조절 가능한 전원은 제1 조절 가능한 벅 및 제1 전원 스위치일 수 있다. 제2 조절 가능한 전원은 제2 조절 가능한 벅 및 제2 전원 스위치일 수 있다. 각각의 조절 가능한 벅은 그 각각의 조절 가능한 전원에 대한 출력 전압 레벨을 설정할 수 있다.

제1 전류 파형은 여기 가능한 전극이 처리 부위에서 조직을 절단하기 위해 에너지를 전달하게 할 수 있고, 제2 전류 파형은 여기 가능한 전극이 처리 부위에서 조직을 응고시키기 위해 에너지를 전달하게 할 수 있다. 혼합 파형은 여기 가능한 전극이 처리 부위에서 절단 및 응고를 조합하기 위해 에너지를 전달하게 할 수 있다.

또 다른 양태에서, 전기 수술 시스템은 무선 주파수(RF) 파형을 출력하도록 구성된 전기 수술 생성기 및 전기 수술 핸드피스를 포함한다. 전기 수술 핸드피스는 온도 센서 및 관련 제1 환자 접촉 표면을 포함할 수 있다. 전기 수술 핸드피스는 또한 제1 환자 접촉 표면의 외측에 위치되고 전기 수술 생성기로부터 수신된 RF 파형을 출력하도록 구성된 제2 환자 접촉 표면을 형성하는 여기 가능한 전극을 포함할 수 있다.

전기 수술 생성기는 온도 센서로부터 온도 측정치를 수신하고, 수신된 온도를 임계 온도와 비교하고, 비교에 응답하여 출력 파형을 수정하도록 구성된 제어 시스템을 더 포함할 수 있다.

전기 수술 생성기는 대응하는 제1 주파수, 제1 진폭 및 제1 펄스 폭을 갖는 제1 전류 파형을 대응하는 제2 주파수, 제2 진폭 및 제2 펄스 폭을 갖는 제2 전류 파형과 조합하여 혼합 파형 출력을 형성하도록 구성된 생성기를 더 포함할 수 있다. 전기 수술 생성기는 또한 온도 센서로부터 수신된 온도에 응답하여 제1 주파수, 제1 진폭, 제1 펄스 폭, 제2 주파수, 제2 진폭 및 제2 펄스 폭 중 하나 이상을 제어하도록 구성된 제어 시스템을 포함할 수 있다. 전기 수술 생성기는 제1 전류 파형을 생성하도록 구성된 제1 전원, 제2 전류 파형을 생성하도록 구성된 제2 전원, 및 혼합 파형을 형성하도록 제1 및 제2 전류 파형을 혼합하고 전기 수술 핸드피스에 혼합 파형을 출력하도록 구성된 무선 주파수 증폭기를 포함할 수 있다.

전기 수술 핸드피스는 여기 가능한 전극과 온도 센서 사이의 열 전도를 억제하기 위해 여기 가능한 전극과 온도 센서 사이에 위치된 절연체를 포함할 수 있다.

다른 양태에서, 처리 방법은 전기 수술 핸드피스를 처리 표면과 접촉하도록 배치하여 전기 수술 핸드피스가 선택된 지속 기간 동안 무선 주파수(RF) 신호를 방출하게 하는 것을 포함하고, 처리 표면은 RF 신호 및 선택된 지속 기간에 대응하여 가열된다. 이 방법은 전기 수술 핸드피스로 처리 표면의 온도를 측정하고, 측정된 온도를 제어 시스템에 전달하고, 제어 시스템으로부터 측정된 온도에 응답하는 제어 신호를 수신하는 것을 포함할 수 있다.

이 방법은 처리 표면의 다른 영역과 접촉하도록 처리 표면 위로 전기 수술 핸드피스를 이동시키는 것을 더 포함할 수 있고, 일부 경우에, 선택된 지속 기간 동안 연속적으로 전기 수술 핸드피스를 처리 표면 위로 이동시키는 것을 더 포함할 수 있다.

일부 실시예에서, 방법은 전기 수술 핸드피스를 처리 표면과 접촉하도록 배치하기 전에 처리 표면에 외용액(예를 들어, 초음파 겔)을 도포하는 것을 포함한다.

방법에 의해 처리된 표면은 예를 들어 인간 피부일 수 있다. 진피 층, 표피 층, 깊은 조직 층 또는 인간 피부 중 하나 이상이 이 방법에 따라 가열된다.

처리 표면은 약 39C-46C의 범위로 가열될 수 있다. 처리 시간 기간은 약 5 분 내지 약 50 분일 수 있다.

일부 경우에, 제어 시스템으로부터 수신된 제어 신호는 RF 신호의 종료를 야기할 수 있다.

다른 경우에, 제어 시스템으로부터 수신된 제어 신호는 RF 신호의 재개(re-engagement)를 야기할 수 있다.

방법은 전기 수술 핸드피스가 사인파형 RF 에너지를 방출하게 하는 것을 더 포함할 수 있다.

또 다른 양태에서, 방법은 전기 수술 핸드피스가 선택된 지속 기간 동안 무선 주파수(RF) 신호를 방출하게 하는 것, 전기 수술 핸드피스로부터 전기 수술 핸드피스와 접촉하는 처리 표면의 온도를 수신하는 것, 수신된 온도를 임계 온도와 비교하는 것, 수신된 온도가 임계 온도 이상일 때 RF 신호를 종료하는 것 및 수신된 온도가 임계 온도보다 낮을 때 RF 신호 방출을 재개 또는 계속하는 것을 포함한다.

방법은 제1 주파수, 제1 진폭, 제1 펄스 폭, 제2 주파수, 제2 진폭 및 제2 펄스 폭 중 하나 이상에 대한 값의 사용자 선택을 수신하는 것, 전기 수술 핸드피스가 제1 주파수, 제1 진폭 및 제1 펄스 폭을 갖는 제1 전류 파형 및 제2 주파수, 제2 진폭 및 제2 펄스 폭을 갖는 제2 전류 파형으로부터 혼합된 파형을 포함하는 RF 신호를 방출하게 하는 것을 더 포함할 수 있다.

또 다른 양태에서, 방법은 처리 표면과 접촉하도록 전기 수술 핸드피스를 배치하는 것, 제1 주파수, 제1 진폭, 제1 펄스 폭, 제2 주파수, 제2 진폭 및 제2 펄스 폭 중 하나 이상에 대한 값의 사용자 선택을 수신하는 것, 전기 수술 핸드피스가 제1 주파수, 제1 진폭 및 제1 펄스 폭을 갖는 제1 전류 파형 및 제2 주파수, 제2 진폭 및 제2 펄스 폭을 갖는 제2 전류 파형으로부터 혼합된 파형을 포함하는 무선 주파수(RF) 신호를 방출하게 하는 것을 포함한다.

이 방법에서, 제1 전류 파형은 전기 수술 핸드피스가 처리 표면을 절단하게 하도록 구성될 수 있고, 제2 전류 파형은 전기 수술 핸드피스가 처리 표면을 응고시키게 하도록 구성될 수 있다.

이 방법에서, 혼합 파형은 전기 수술 핸드피스가 처리 표면 상에서 절단 및 응고를 조합하게 하도록 구성될 수 있다.

방법은 전기 수술 핸드피스에서 전기 수술 생성기로부터 혼합 파형을 수신하는 것을 더 포함할 수 있다.

이 방법은 전기 수술 핸드피스로 처리 표면의 온도를 측정하는 것 및 측정된 온도에 응답하여 제1 주파수, 제1 진폭, 제1 펄스 폭, 제2 주파수, 제2 진폭 및 제2 펄스 폭 중 하나 이상을 제어하는 것을 더 포함할 수 있다.

앞서 설명한, 그리고, 다른 특징 및 이점은 첨부 도면을 참조하여 진행되는 개시된 실시예에 대한 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.

달리 명시되지 않는 한, 첨부 도면은 여기에 설명된 혁신의 양태들을 예시한다. 유사 참조 번호가 여러 도면 및 본 명세서 전반에 걸쳐 유사한 부분을 지시하고 있는 도면을 참조하면, 현재 개시된 원리에 대한 여러 실시예가 제한이 아닌 예로서 예시되어 있다. 도면은 축척에 따르지 않는다.
도 1 내지 5는 예시적인 RF 생성기 시스템에서 이용 가능한 상이한 처리 모드에 대응하는 파형의 예를 도시하고 있다.
도 6은 여러 RF-처리 기구 및 각각의 처리 부위에 대한 치료 효과의 대응하는 예를 개략적으로 예시하고 있다.
도 7은 RF-처리 전극을 갖는 2개의 핸드피스의 가용 실시예를 도시하고 있다.
도 8 내지 도 12는 상이한 파형의 대응하는 치료 효과를 입증하기 위해 상이한 파형으로 처리된 얇은 돼지고기 조직의 표면 및 단면도를 도시하고 있다.
도 13은 다양한 혼합 출력 파형을 생성할 수 있는 전원 스위치에 대한 회로 토폴로지를 개략적으로 예시하고 있다.
도 14는 "2 단계" 혼합 파형 출력을 개략적으로 예시하고 있다.
도 15는 또 다른 "2 단계" 혼합 파형 출력을 개략적으로 예시하고 있다.
도 16 및 도 17은 실시예에 따른 출력 혼합 파형의 추가적인 예를 도시하고 있다.
도 18a 및 도 18b는 각각 전력의 단계적 증가 및 전력의 단계적 감소에 대한 서미스터 조립체의 과도 온도 응답을 도시하고 있다.
도 19는 전기 수술 시스템을 위한 온도 제어 가능 회로 토폴로지의 블록도를 개략적으로 예시하고 있다.
도 20은 도 23에 도시되어 있는 유형의 전기 수술 핸드피스에 통합된 온도 센서 조립체를 도시하고 있다.
도 21은 도 23에 도시되어 있는 유형의 전기 수술 핸드피스에 통합된 다른 온도 센서 조립체를 도시하고 있다.
도 22는 서미스터를 포함하는 온도 센서 조립체의 분해도를 도시하고 있다.
도 23은 온도 감지 조립체를 포함하는 전기 수술 핸드피스의 일부의 단면도를 도시하고 있다.
도 24는 유전체 코팅을 갖는 여기 가능한 전극의 가용 예를 도시하고 있다.
도 25는 도 24에서와 같이 여기 가능한 전극을 갖는 전기 수술 핸드피스의 가용 예를 도시하고 있다.
도 26은 처리 부위의 적외선(IR) 스캔에 기초한 처리 부위의 표면 온도를 도시하고 있다.
도 27은 기본 주파수와 전극 구성의 상이한 조합 사이의 조직 가열의 차이를 개략적으로 예시한다.
도 28a는 서미스터를 포함하는 온도 센서 조립체를 갖는 여기 가능한 전극의 일부의 대표적인 치수를 개략적으로 도시하고 있다.
도 28b는 열전대를 포함하는 온도 센서 조립체를 갖는 여기 가능한 전극의 일부의 대표적인 치수를 개략적으로 도시하고 있다.
도 29는 온도 센서 조립체를 포함하는 여기 가능한 전극의 대표적인 치수를 개략적으로 예시하고 있다.
도 30은 여기 가능한 전극에 대한 절연체의 상대적인 치수의 가능한 변화를 개략적으로 예시하고 있다.
도 31은 상이한 전기 수술 파형에 노출된 처리 부위의 과도 온도 응답을 개략적으로 도시하고 있다.
도 32a는 환자의 피부 표면과 접촉하는 직접 결합된 전극으로부터 발생하는 처리 부위의 통상적인 환형 가열 영역을 개략적으로 예시하고 있다.
도 32b는 환자의 피부 표면과 접촉하는 용량 결합된 유전체 코팅된 전극으로부터 발생하는 처리 부위의 통상적인 원형 가열 영역을 개략적으로 예시하고 있다.
도 33은 하나 이상의 개시된 기술을 구현하기에 적절한 컴퓨팅 환경의 예를 개략적으로 예시하고 있다.
도 34는 전기 수술 핸드피스를 개략적으로 예시하고 있다.

다음은, 여기 가능한 전극, 온도 센서, 전기 수술 생성기 및 관련 제어기와, 전력 및 온도 제어 구성요소 및 관련 방법을 위한 구성을 포함하는, 전기 수술 시스템, 구성요소 및 방법의 특정 예를 참조하여 혁신적인 전기 수술 시스템 및 그 구성요소와 관련된 다양한 원리를 설명한다. 일부 혁신적인 실시예에서, 핸드피스는 관련된 전력 및 온도 구성요소뿐만 아니라 환자의 신체 상의 또는 내부의 표적 부위를 처리하거나 달리 조작하도록 구성된 여기 가능한 전극을 갖는 전기 수술 기구 또는 장치를 구성할 수 있다. 따라서, 본 발명의 주제는 단독으로 또는 다양한 조합으로 전체 시스템, 분리된 구성요소에 관련할 수 있다.

개요

그 개시내용이 모든 목적을 위해 여기에 포함되어 있는 미국 특허 제9,345,531호 및 미국 공개 번호 제2013/0006239호는 도 34에 도시되어 있는 것과 유사한 전기 수술 핸드피스를 개시한다. 이러한 전기 수술 핸드피스를 사용하는 동안 의료 종사자 또는 기타 시술자는 대체로 원형, 트로코이드(trochoidal) 또는 기타 선택된 경로를 따라 환자의 피부 영역을 가로질러 여기 가능한 전극을 스위핑함으로써 처리 부위에 전기 수술 치료를 적용할 수 있다.

본 명세서에 개시된 일부 전기 수술 장치 및 시스템은 비절제성 전기 수술 치료를 위해 구성되고, 일부 개시된 방법은 비절제성 전기 수술 치료를 제공한다. 일부 개시된 전기 수술 장치 및 시스템은 조직에 대한 외상성 파괴를 방지할 뿐만 아니라 임의의 조직 파괴를 환자의 통증 임계치 미만으로 유지하도록 구성되고 일부 개시된 방법은 이를 실행할 수 있다. 일부 개시된 전기 수술 시스템, 장치 및 관련 기술은 인체 조직에 절제 및/또는 비절제 치료를 제공할 수 있다.

예를 들어, 일부 개시된 전기 수술 장치는 환자를 마취할 필요 없이 환자의 피부에 에너지를 전달하도록 구성된다. 이러한 전력 임계치의 정확한 한계를 정량화하기는 어렵지만 제곱 센티미터 당 4,000W(W/cm²)의 에너지 플럭스를 약 1 초(1 s) 동안 인가하면 피부 조직을 절제하지 않지만 일부 조직의 괴사를 야기할 수 있다. 다른 한편으로, 현재, 약 2 초(s) 내지 약 3 s(예를 들어, 약 1.9 s 내지 약 3.1 s, 예컨대, 약 2.1 s 내지 약 2.9 s) 동안 인가되는 약 2,000 W/cm²의 에너지 플럭스가 피부 조직에 인가되어 바람직한 임상 결과를 얻을 수 있는 것으로 믿어진다. 더 낮은 플럭스 레벨은 더 긴 시간 동안 인가될 수 있으며 더 높은 플럭스 레벨은 조직을 손상시키지 않고 더 짧은 시간 동안 인가될 수 있다.

RF 생성기 시스템-수술 응용

무선 주파수(RF) 생성기 시스템은 전기 수술 치료에 사용하기에 적절한 다양한 출력 파형을 제공하는 회로 토폴로지를 포함할 수 있다. 출력 파형은 복수, 예를 들어 2개의 성분 파형의 조합으로부터 발생할 수 있다. 결국, 각 성분 파형의 하나 이상의 파라미터를 사용자가 선택하거나 제어할 수 있다. 예를 들어, RF 생성기는 약 4MHz, 또는 약 400kHz 내지 약 13.56MHz, 또는 약 500kHz 내지 약 8MHz, 또는 약 3MHz 내지 약 5MHz의 기본 주파수에서 작동할 수 있다. 본 명세서에 개시된 RF 생성기 시스템은 일반적으로 약 4MHz의 기본 주파수에서 작동할 수 있다.

단극 출력에 의해 생성된 출력 파형은, 예를 들어 약 4MHz의 기본 주파수를 갖는, 예를 들어 연속 출력 및 다양한 펄스 파형을 포함할 수 있다. 출력 파형의 진폭, 주파수, 듀티 사이클 및 펄스 폭 중 하나 이상은 사용자가 제어하거나 선택할 수 있으며 성분 파형의 조합으로부터 발생할 수 있다.

연속 사인파 출력은 절단부에 인접한 조직에 대한 가열 응고 효과가 거의 없거나 최소화된 상태로 절단 조직 효과를 생성한다. 예를 들어, 약 4MHz 출력의 기본 주파수를 갖는 펄스 파형은 응고 효과를 생성한다.

예를 들어, 처리 부위에 인가되는 평균 전력의 척도가 상이한 파형에 대해 대략 동일할 수 있지만, 한 파형에 대응하는 치료 효과는 다른 파형에 대응하는 치료 효과와 실질적으로 다를 수 있다. 도 1 내지 도 5는 예시적인 RF 생성기 시스템에서 이용 가능한 상이한 처리 모드에 대응할 수 있는 상이한 파형을 나타낸다. 이러한 상이한 처리 모드는 다양한 조직 처리 효과를 초래할 수 있으며 예를 들어 다음과 같이 분류될 수 있다:

도 1에 도시된 절단 단독(연속 파형).

도 2에 도시된 응고를 거의 동반하지 않은 대부분 절단(연속 파형).

도 3에 도시된 중간정도 응고를 동반한 중간정도 절단(불연속 파형)

도 4에 도시된 절단을 거의 동반하지 않는 대부분 응고(불연속 파형)

도 5에 도시된 표시된 응고 단독(불연속 파형).

도 6은 RF 급전 스캘펄(RF powered scalpel)(110A-110D) 및 RF 급전 볼(RF powered ball)(110E)을 포함하는 다양한 RF 처리 기구의 예를 도시하고 있다. 도 6은 RF 급전 처리 기구(110A-110E)로 처리된 피부 조직(200)의 표면을 도시하고 또한 RF 급전 처리 기구(110A-110E)로 처리한 후 조직(200A)의 단면을 도시하고 있다.

보다 구체적으로, 여전히 도 6을 참조하면, 도 1에 도시된 바와 같은 연속 사인파 출력은 절단부에 인접한 조직에 대한 응고 효과가 거의 없이 조직(200)을 절단한다. 스캘펄(110A)을 사용한 도 1에 도시된 연속 사인파 출력의 조직 효과가 210A로 표시된 처리 영역에 나타나 있다. 스캘펄(110A)에 의해 절단된 조직(210A) 주변의 조직(200A)의 단면은 조직 절단을 위해 인가된 RF 에너지로부터 소량의 응고가 발생하여 절단부가 깨끗함을 보여주고 있다.

보다 구체적으로, 여전히 도 6을 참조하면, 대조적으로, 도 5에 도시되어 있는 전적인 펄스 출력은 응고 조직 효과를 제공하고 절단을 위한 연속적인 플라즈마를 생성하지 않도록 설계되어 있다. RF 급전 볼(110E)은 조직(200)의 표면에 반복적으로 눌러지고, RF 급전 볼(110E)을 조직 표면에 누를 때마다 RF 급전 볼(110E)과 접촉하는 조직을 응고시킨다. 볼(110E)이 있는 도 5에 도시되어 있는 펄스 출력의 조직 효과는 210E로 표시된 처리 영역에 나타나 있다. 볼(110E)에 의해 처리된 조직(210E) 주변의 조직(200A)의 단면은 볼이 조직(200) 표면에서 응고의 압흔을 형성함을 보여주고, 이는 단면(200A)에서 볼 수 있다.

특정 실시예에 따르면, 절단의 연속 사인 파형을 응고의 펄스 파형과 조합함으로써, 두 파형의 조합은 조합된 절단 및 응고 조직 효과를 생성할 수 있게 한다. 이러한 연속 사인 파형과 펄스 파형의 조합을 혼합 모드라 지칭하며 절단 및 응고 조직 효과가 "혼합"되기 때문이다. 도 2 내지 도 4는 3개의 이러한 혼합 모드 파형을 도시하고 있다. 도 2는 대부분 절단이고 응고가 거의 없는 연속 파형을 도시하고 있다. 도 3은 중간량의 절단 및 중간량의 응고를 갖는 불연속 파형을 도시하고 있다. 도 4는 대부분 응고와 소량의 절단을 갖는 불연속 파형을 도시하고 있다. 개시된 RF 생성기 시스템의 고유한 회로 설계는 다양한 출력 파형을 생성할 수 있게 한다.

예시적인 혼합 파형은 도 2 내지 도 4와 관련하여 도시되어 있다. 예를 들어, 2 는 측면 가열을 증가시키면서 연속적인 절단 효과를 생성하는 파형을 제공하여 절개부 측면에 지혈 효과를 생성한다. 도 2 내지 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 다소간의 지혈 및 다소간의 공격적인 절단 효과를 제공하는 다른 파형이 생성될 수 있다.

다시 도 6을 참조하면, 도 2에 도시되어 있는 연속 파형으로 혼합 효과가 달성되며, 이는 대부분 절단이고 응고가 거의 없으며, 절단부에 인접한 조직에 소량의 응고 효과를 동반하여 조직(200)을 절단한다. 스캘펄(110B)을 사용한 도 2에 도시된 연속 파형의 조직 효과가 210B로 표시된 처리 영역에 도시되어 있다. 스캘펄(110B)에 의해 절단된 조직 영역(210B) 주위의 조직(200A)의 단면은 절단이 소량의 응고를 가짐을 나타낸다.

계속 도 6을 참조하면, 혼합 효과는 또한 도 3에 도시되어 있는 불연속 파형으로도 달성되며, 이는 중간량의 절단과 중간량의 응고를 가지며, 절단부에 인접한 조직에 대한 중간량의 응고 효과로 조직(200)을 절단한다. 스캘펄(110C)을 갖는 도 3에 도시되어 있는 불연속 파형의 조직 효과는 210C로 표시된 처리 영역에 도시되어 있다. 스캘펄(110C)에 의해 절단된 조직 영역(210C) 주변의 조직(200A)의 단면은 절단이 중간량의 응고를 가짐을 나타낸다.

도 6은 도 4에 도시되어 있는 불연속 파형으로 달성되는 또 다른 혼합 효과를 도시하고 있으며, 이는 다량의 응고 및 소량의 절단을 갖고, 소량의 절단과 절단부에 인접한 조직에서 다량의 응고 효과로 조직(200)을 절단한다. 스캘펄(110D)을 갖는 도 4에 도시되어 있는 불연속 파형의 조직 효과는 210D로 표시된 처리 영역에 도시되어 있다. 스캘펄(110D)에 의해 절단된 조직 영역(210D) 주변의 조직(200A)의 단면은 절단이 중간량의 응고를 가짐을 나타낸다. 일부 실시예에서, 영역(210D)에서의 응고의 양은 도 5에 도시되어 있는 펄스 출력에 의해 처리된 조직 영역(210E)에서의 응고 효과와 비슷하다.

도 7은 좌측의 스캘펄 전극(예를 들어, 샤프트 직경이 1/16"인 스캘펄 전극)과 우측의 볼 전극(예를 들어, 샤프트 직경이 1/16"인 5 mm 볼)의 이미지를 도시하고 있으며, 이들은 7/16 인치 두께(예를 들어, 11 mm 두께) 치수의 얇은 돼지고기를 절단하는 데 각각 사용되었고, 도 8 내지 도 12와 관련하여 설명된다.

도 8은 좌측에, 20의 장치 출력에서 도 1과 관련하여 도시된 것과 유사한 파형을 사용한 스캘펄 전극을 사용한 절단 모드(0-100 스케일), 중앙에, 60의 장치 출력에서 도 1과 관련하여 도시된 것과 유사한 파형을 사용한 스캘펄 전극을 사용한 절단 모드(0-100 스케일), 그리고, 우측에, 100의 장치 응고 출력에서 도 5와 관련하여 도시된 것과 유사한 파형을 사용한 볼 전극을 사용한 응고 모드(0-100 스케일)에서 처리된 얇은 돼지고기 조직의 표면도를 도시하고 있다. 도 9는 도 8와 관련하여 설명된 얇은 돼지고기 조직의 다른 도면을 도시하고 있다. 이 평면도는 조직이 좌측에서 절단 모드, 중간에서 절단 모드, 우측에서 응고 모드로 처리된 3개의 영역을 보여주며, 절단부의 다른 관찰을 가능하게 한다. 도 10은 도 8과 관련하여 설명된 얇은 돼지고기 조직의 단면도를 도시하고, 이 단면도는 좌측이 절단 모드에서, 중간이 절단 모드에서, 우측이 응고 모드에서 처리된 조직의 깊이를 도시하고 있다.

도 11은 좌측에, 20의 장치 출력에서 도 1과 관련하여 도시된 것과 유사한 파형을 사용한 스캘펄 전극을 사용한 절단 모드(0-100 스케일), 중앙에, 60의 장치 출력에서 도 3과 관련하여 도시된 것과 유사한 파형을 사용한 스캘펄 전극을 사용한 혼합 모드(0-100 스케일), 그리고, 우측에, 100의 장치 응고 출력에서 도 5와 관련하여 도시된 것과 유사한 파형을 사용한 볼 전극을 사용한 응고 모드(0-100 스케일)에서 처리된 얇은 돼지고기 조직의 표면도(위) 및 평면도(아래)를 도시하고 있다.

도 12는 좌측에, 20의 장치 출력에서 도 1과 관련하여 도시된 것과 유사한 파형을 사용한 스캘펄 전극을 사용한 절단 모드(0-100 스케일), 중앙에, 60의 장치 출력에서 도 3과 관련하여 도시된 것과 유사한 파형을 사용한 스캘펄 전극을 사용한 혼합 모드(0-100 스케일), 그리고, 우측에, 100의 장치 응고 출력에서 도 5와 관련하여 도시된 것과 유사한 파형을 사용한 볼 전극을 사용한 응고 모드(0-100 스케일)에서 처리된 얇은 돼지고기 조직의 표면도(위) 및 단면도(아래)를 도시하고 있다. 도 12를 계속 참조하면, 단면도는 좌측에 절단 모드, 중간에 혼합 모드, 우측에 응고 모드에서 처리된 조직의 깊이를 도시하고 있다.

위에 개시된 혼합 출력 파형의 구현은 다음과 같은 회로 설계를 통해 달성될 수 있다. 도 13은 앞서 설명한 다양한 혼합 출력 파형이 생성될 수 있도록 하는 전원 스위치 회로 토폴로지의 일 실시예를 도시하고 있다. 특정 실시예에 따르면, 회로는 약 4MHz의 기본 주파수에서 구동되는 하나의 단극 RF 회로와 함께 2개의 독립적으로 제어 가능한 DC 회로를 가질 수 있다. 단극 RF 회로는 4MHz에서 계속 구동되며 2개의 독립 전원 스위치(PSW)에 공급되는 DC 전압을 제어 가능하게 낮추는 2개의 독립 DC 벅이 제공된다. 2개의 전원 스위치는 약 30kHz의 속도로 독립적으로 출력에 스위칭/연결된다. 이는 도 14에 도시된 바와 같은 "2 단계" 출력 파형을 생성한다. 혼합 파형의 절단 부분과 혼합 파형의 응고 부분의 출력 전압은 서로 다른 조직 효과를 제공하는 조절의 선택 및/또는 패턴으로 독립적으로 조절될 수 있다.

또한, 이제 도 15를 참조하면, 전원 스위치 회로는 30kHz 사이클 사이의 데드 타임(예를 들어, 오프 간격)이 선택될 수 있도록 작동될 수 있다. 데드 타임은 절단 후 다음 사이클 응고 이전에 존재한다. 이 데드 타임 또는 오프 기간 지속 기간은 이전 "절단" 기간의 플라즈마가 다음 사이클을 시작하기 전에 완전히 꺼질 시간을 보증하도록 조절될 수 있다. 이렇게 하면 사이클 사이에 원하지 않는 절단이 발생하지 않으며 조직은 사이클의 응고 부분 동안에 단지 응고만이 이루어진다.

이제 도 16 및 도 17에 도시된 예를 참조하면, 특정 실시예에 따라서, 혼합 파형이 30kHz(33 μs)로 펄스된다. 벅 1은 출력의 제1 기능(예를 들어, 응고 부분)의 전압 레벨을 설정하고, 벅 2는 출력의 제2 기능(예를 들어, 절단 부분)의 전압 레벨을 설정한다. 사용자가 혼합 파형의 다양한 양태를 조절할 수 있도록 하는 사용자 인터페이스 요소(202)에 도시되어 있는 바와 같이, 벅 1은 벅 2보다 높은 전압으로 설정될 수 있다. 구체적으로, 도 16에서 벅 1은 그 최대 전압의 70 %로 설정되고 벅 2는 그 최대 전압의 35 %로 설정되어 있으며, 이는 벅 1의 전압의 50 %이다. 펄스는 하나의 30kHz 펄스의 출력에 대해 응고 부분의 지속 기간을 설정하고, 여기서 펄스는 100 %로 설정된다. 게이트는 각 30kHz 펄스에 대해 출력 파형의 전체 지속 기간을 설정한다. 예를 들어, 게이트가 100으로 설정되면, 이때, 전체 30kHz 기간(33μs) 동안 합성 펄스가 켜진다. 만약, 도 16 및 도 17에 도시된 바와 같이, 게이트가 50 %로 설정되면, 이때, RF 방출의 합성 펄스는 기간의 50 %(16.5μs)의 지속 기간을 갖는다. 여기에서 펄스가 100으로 설정되어 있기 때문에 RF 방출이 켜져 있는 전체 16.5μs 동안 출력 펄스가 켜진다. 따라서, 앞서 설명한 파라미터를 조절 가능하게 제어함으로써 원하는 혼합 파형 프로파일을 얻을 수 있다.

다양한 실시예에서, 파형의 주파수, 진폭 및 펄스 폭 중 하나 이상은 예를 들어 소프트웨어 제어 애플리케이션에 의해 표시되는 사용자 인터페이스 요소(202)를 통해, 또는 전기 수술 생성기의 물리적 스위치 또는 제어부에 의해 사용자가 선택할 수 있다.

예시를 위해, 도 8 내지 도 10과 관련하여 처리되고 개시된 얇은 돼지고기 조직 및 도 16에 개시된 설정 옵션을 다시 참조하면, 좌측의 절단은 벅 1을 20으로 설정하여 달성되며 벅 2, 펄스 또는 게이트는 절단 모드에서 적용할 수 없으므로 설정이 없다. 중간의 절단은 벅 1을 60으로 설정하여 달성되며 벅 2, 펄스 또는 게이트는 절단 모드에서는 적용되지 않으므로 설정이 없다. 우측의 응고는 벅 1을 100으로, 펄스를 100으로 설정하여 달성되며, 벅 2 또는 게이트는 응고 모드에서 적용할 수 없으므로 설정이 없다.

예시를 위해, 도 11 및 도 12와 관련하여 처리되고 개시된 얇은 돼지고기 조직 및 도 16에 개시된 설정 옵션을 다시 참조하면, 좌측의 절단은 벅 1을 20으로 설정하여 달성되며 벅 2, 펄스 또는 게이트는 절단 모드에서 적용할 수 없으므로 설정이 없다. 중간의 절단 및 응고의 혼합은 벅 1을 60으로, 벅 2를 54로, 펄스를 100으로 또는 게이트를 100으로 설정하여 달성된다. 우측의 응고는 벅 1을 100으로, 펄스를 100으로 설정하여 달성되며, 벅 2 또는 게이트는 응고 모드에서 적용할 수 없으므로 설정이 없다.

RF 생성기 시스템-비침습적 에스테틱 처리

특정 실시예에 따르면, RF 생성기 시스템은 RF 생성기 시스템을 사용하는 비침습적 에스테틱 처리에 사용하기에 매우 적절한 응답 시간이 개선된 온도 센서를 포함할 수 있다. 응답 시간이 개선된 온도 센서는 다른 온도 센서보다 더 빠르게 응답하며, 온도 센서/전극 조립체를 포함한다.

예시적 실시예에서, RF 생성기 시스템은 처리 대상(예를 들어, 환자)의 조직 표면에 인가되는 RF 에너지(예를 들어, 4MHz 사인파형 RF 에너지)를 제공하여 대상의 진피, 표피 및/또는 깊은 조직 층의 가열을 야기한다. 하나의 가능한 실시예에서, 겔(예를 들어, 초음파 겔), 로션 또는 다른 물질과 같은 외용액이 비침습성 RF 에너지 처리 전에 대상의 조직(예를 들어, 피부) 표면에 도포되어 전극과 표면 사이의 마찰을 감소시키고/거나 환자 접촉 표면에서 처리 부위의 조직 표면까지의 열 또는 전기 전도율을 개선시킨다. RF 전극은 외용액이 이미 도포된 처리 대상의 조직 표면(예를 들어, 피부 표면)에 배치된다. RF 생성기는 전기 수술 핸드피스, 특히 처리 부위와 접촉하는 여기 가능한 전극에서 RF 방출을 개시한다. 임상의는 대상의 조직 표면(예를 들어, 피부 표면)의 처리 영역 위로 대상의 조직 표면과 접촉하는 전기 수술 핸드피스의 전극 팁을 이동시킨다. 일부 실시예에서, 임상의는 일시 중지 또는 중단 없이 연속적으로 대상의 조직 표면 위로 전극 팁을 이동시킨다. 이 처리는 예를 들어, 약 7 분 내지 약 10 분과 같은 약 5 분 내지 약 25 분의 주어진 처리 시간 동안 유지되는 바람직하게는 약 42C +/-1C 정도로 측정되는 상승된 온도로 상승된 온도 영역, 바람직하게는 실질적으로 균일한 상승된 온도 영역을 초래한다. RF 생성기는 약 41C 내지 약 44C와 같이 약 39C 내지 약 46C의 상승된 온도 범위를 달성할 수 있다. 목표로 하는 온도 상승은 다른 요인 중에서 처리 영역의 크기, 처리 영역의 민감도 및 환자의 용인성에 따라 환자마다 다를 수 있다. 마찬가지로, 처리 시간의 선택된 지속 기간은 처리 영역의 크기, 처리 영역의 표적 깊이 등에 따라 달라질 수 있다. 이러한 요인에 따라 적절한 처리 시간은 약 5 분 내지 약 50 분 또는 약 30 분 범위일 수 있다.

지속적으로 이동하는 전극으로 처리 영역 전체에 걸쳐 실질적으로 균일한 온도 상승 및/또는 실질적으로 균질한 온도 상승을 달성하려면 응답 시간이 개선된 온도 피드백 센서가 필요하다. 개시된 실시예는 유리하게는 이러한 개선된 센서를 제공한다. 바람직하게는, 응답 시간이 개선된 온도 피드백 센서는 약 1 초 이하의 응답 시간 상수를 갖는다.

도 18a 및 도 18b는 메사추세츠 주 웨스트포드의 Cynosure, Inc에서 입수할 수 있는 25mm Tempsure^TM 전극 조립체의 열 센서(예를 들어, 서미스터)의 가용 실시예에 대한 전력의 단계식 변화에 대한 과도 온도 응답을 도시하고 있다. 구체적으로, 도 18a는 온도 증가에 대한 과도 응답을 도시하고 있다. 도 18b는 온도 감소에 대한 서미스터 조립체 응답 시간을 도시하고 있다.

응답 시간

도 18a를 보면, Tempsure 전극에 조립된 온도 센서는 피부 온도(35℃)로부터 표적 처리 온도 42℃까지 1℃ 이내로 가온되었을 때 2 내지 3 초의 측정 응답 시간을 나타낸다.

도 18b를 보면, 42℃의 표적 처리 영역으로부터 35℃의 일반적인 피부 온도까지 냉각시에 유사한 응답 시간이 발생한다.

추가 유의사항: 온도 기준 저온 및 가온 플레이트는 열 교환기를 사용하여 표적 온도의 0.5℃ 미만으로 일정하게 유지될 수 있다.

열 시간 상수 τ:

　이 25 mm 온도 감지 전극의 열 시간 상수 τ는 온도 감지 전극이 그 초기 온도에서 표적 온도의 63.2 %에 도달하는 데 걸리는 시간(7℃ 편차)으로 수학적으로 정의된다. 7 ℃의 63.2 %는 4.42 ℃이다. 따라서, 조립된 온도 센서의 열 시간 상수는 두 그래프 모두에 대해 약 1 초이다(곡선에서 측정 시작으로부터 4.42℃를 더하거나 빼고 경과 시간을 찾는다).

본 명세서에서 일반적으로 이해되고 사용되는 바와 같이, 제로 조건 하에서 "열 시간 상수"는, 온도의 단계 함수 변화를 받을 때, 온도 센서, 예를 들어, 서미스터가 초기 값과 최종 신체 온도 사이의 총 차이의 63.2 %가 변하는 데 걸리는 시간이다. 간단히 말해서, 이는 온도 센서가 그 초기 저항의 최대 50 %까지 회복하는 데 얼마나 오래 걸리는 지를 시간으로 나타낸다. 열 시간 상수를 측정할 때 온도 변화를 적용해야 한다. 그러나, 그 변화가 너무 느리다면, 측정은 주변 변화율이 될 것이며; 변화에 대한 온도 센서의 응답이 아니다. 따라서, 가능한 많이 순간에 가까운 온도 변화를 사용하는 것이 바람직하다.

특정 실시예에 따르면, 온도 센서 조립체의 온도 센서 피드백은 RF 증폭기에 통신적으로 결합된 제어 시스템에 의해 측정된다. 제어 시스템은 온도 센서의 측정된 온도를 사용자가 선택한 온도와 비교한다. 온도 센서로부터의 측정된 온도 피드백이 사용자가 선택한 온도와 같거나 이를 초과하면 제어 시스템이 RF 방출을 중단(예를 들어, 감소 또는 모두 중지)한다. 일부 실시예에서, RF 방출의 듀티 사이클은 환자 처리 부위의 온도를 상한 임계 온도 또는 그 미만으로 유지하도록 조절(예를 들어, 감소)될 수 있다. 전극 조립체가 처리 영역의 더 저온인 구역으로 이동하면 전극 조립체의 온도 센서가 사용자가 선택한 온도보다 낮은 온도를 검출할 수 있다. 결과적으로, 제어 시스템은 전극 조립체에서 RF 방출을 재개하거나 증가시킬 수 있다. 이 프로세스는 처리 영역 전체에 걸쳐 원하는 온도, 예를 들어 사용자가 선택한 온도를 유지하기 위해 처리 세션 내내 계속된다.

도 19는 대상의 처리에 대한 온도 센서 피드백과 상호 작용하는 제어 시스템을 도시하는 블록도이다. 여기에서, AC 전력은 AC-DC 컨버터에서 DC 전압으로 변환된다. DC 전압은 DC 벅 컨버터를 통해 이동하여 공급된 DC 전압을 제어 가능하게 감소시킨다. 공급된 DC 전압은 RF 전력 증폭기로 전달된 다음 환자 격리부(예를 들어, 변압기)로 이동한다. 환자 격리부에서 RF 전력이 환자에게 전달된다. 환자의 피부 표면은 핸드피스의 온도 센서를 사용하는 온도 측정 단계로 측정된다. 핸드피스 통신은 환자 피부 표면 온도 측정치를 제어 시스템에 전달한다. 일부 실시예에서, 핸드피스 통신은 온도 측정치를 제어 시스템에 광학적으로 전달한다. 제어 시스템은 환자 피부 표면 온도를 원하는 환자 피부 표면 온도와 비교한다. 원하는 환자 피부 표면 온도는 임계 온도 및/또는 예를 들어 임계치로부터 +/-2C인 온도 범위 이내의 임계 온도로 정의될 수 있다. 제어 시스템은 환자 피부 표면 측정치가 이 온도 임계치와 비교되는 방식을 기반으로 DC 벅 컨버터 및 RF 전력 증폭기를 활성화하고 제어한다.

하나의 가능한 실시예에서, 측정된 피부 표면 온도는 온도 임계치 또는 임계치 범위의 상단이거나 그 이상으로 측정된다. 온도가 임계치를 초과한다는 메시지가 제어 시스템에 전달되면, 제어 시스템의 활성화 및 제어는 증폭기에 대한 DC 전압의 DC 벅 컨버터 공급을 차단하여 이전에 환자에게 전달되고 있는 RF 전력을 비활성화한다. 온도 측정 피드백 루프는 온도 측정 단계에서 환자 피부 표면 온도를 선택적으로 계속 측정할 수 있다. 측정된 환자 피부 표면 온도가 너무 낮게 측정되면(예를 들어, 온도 임계치보다 낮거나 임계치 범위의 하단보다 낮음) 제어 시스템의 활성화 및 제어를 통해 DC 벅 컨버터와 RF 증폭기가 DC 전압의 공급을 재개하여 RF 전력의 전달을 다시 가능하게 할 것이다. 이러한 방식으로, 환자의 피부 표면 온도의 온도를 면밀히 모니터링하고 제어한다.

하나의 가능한 실시예에서, 측정된 피부 표면 온도는 온도 임계치 또는 임계치 범위의 상단이거나 그 이상으로 측정된다. 온도가 임계치를 초과한다는 메시지가 제어 시스템에 전달되면, 제어 시스템의 활성화 및 제어는 증폭기에 대한 DC 전압의 DC 벅 컨버터 공급을 억제하거나 약화하여 이전에 환자에게 전달되고 있는 RF 전력을 약화시킨다. 일부 실시예에서, 온도 측정 피드백 루프는 온도 측정 단계에서 환자 피부 표면 온도를 계속 측정할 것이다. 측정된 환자 피부 표면 온도가 너무 낮게 측정되면(예를 들어, 온도 임계치 또는 임계치 범위의 하단보다 낮음) 제어 시스템의 활성화 및 제어를 통해 증폭기로의 DC 전압의 DC 벅 컨버터 공급을 활성화하여 DC 전압의 공급을 증가시킴으로써, 더 많은 RF 전력의 전달을 가능하게 할 것이다. 이러한 방식으로, 환자의 피부 표면의 온도를 면밀히 모니터링하고 제어한다.

응답 시간이 개선된 온도 피드백 센서 조립체에는 몇 가지 주목할만한 요구 사항이 있다. 대상의 조직 표면(예를 들어, 피부 표면)과 온도 센서 사이의 열 전도를 최대화해야 한다. 또는 다르게 말하면 환자와 온도 센서 사이의 열 저항을 최소화해야 한다. 또한, 대상의 조직 표면 온도의 빠른 변화를 감지할 수 있도록 온도 센서 열 질량을 최소화해야 한다. 반대로 RF 신호를 방출하는 전극의 열 질량과 온도 센서 사이의 열 전도를 최소화해야 한다. 또는 다르게 말하면 열 저항을 최대화해야 한다. 하나의 가능한 실시예에서, 전극 열 질량과 온도 센서 사이의 열 전도는 전극 조립체로부터 온도 센서 조립체를 단열하는 단열 재료를 사용함으로써 최소화된다. 적절한 단열 재료에는 SABIC(사우디 아라비아, 리야드)에서 입수할 수 있는 ULTEM^TM과 같은 기계가공 가능한 플라스틱이 포함된다. 다수의 단열 재료가 알려져 있고 사용될 수 있다.

일부 전기 수술 처리의 목표는 조직 내로 전기를 구동하고 전극 표면 아래의 조직을 균일하게 가열하는 것이다. 고주파수(예를 들어, 4MHz) 및 적절한 유전체를 사용하여 표면 균일성과 함께 원하는 조직 심부를 달성할 수 있다. 저주파수 전송은 유전체 재료에서 너무 많은 에너지를 소산시킬 수 있으며, 여기 가능한 전극과 처리 부위 사이에 열악한 에너지 결합을 제공할 수 있다. 특정 실시예에 따르면, 전극의 용량 결합은 균일한 전기 분배를 달성하는 데 도움이 된다. 개시된 용량 결합 방식을 사용하면 유전체로의 열 손실이 적고 전력 손실이 상대적으로 적다. 따라서, 직접 결합 접근법을 사용하고 동시에 전극 가열을 유발하는 다른 장치(뜨거운 암석과 유사)에 비해 더 많은 전력이 조직에 전달된다. 이러한 가열은 바람직하지 않으며 환자의 용인성에 부정적인 영향을 미친다. 목표는 용인 가능한 만큼의 많은 전류를 신체로 구동하고 유전 손실을 최소화하면서 깊은 조직에 더 많은 전력을 전달하는 것이다. 실시예에 따른 용량성 프로브는 이러한 목표를 충족하는 데 도움이 될 수 있다. 선택된 전극이 순수히 저항성인 경우(용량성에 반대), 이때, 이는 균일성을 달성하는 능력을 제한하고, 실시 가능한 만큼 균일하게 더 많은 양의 전력을 조직 심부로 전달하는 목적에 반한다.

일 실시예에서, 전극은 전기 전도성 재료(예를 들어, 금도금 황동)로 형성된다. 일반적으로, 전극을 만드는 데 사용되는 재료는 열 전도성도 매우 높을 수 있다(예를 들어, 알루미늄, 금, 황동 등). 또한, 대부분의 전극 구조는 비교적 큰 열 질량을 가지고 있다. 일 실시예에서, 전극은 온도 센서보다 훨씬 더 많은 열 질량을 갖는다(예를 들어, 100:1 초과). 하나의 목표는 전극 자체의 온도가 아닌 대상의 조직 표면 온도를 측정하는 것이며, 그 이유는 주된 목적이 처리 영역 전체에 걸쳐 대상의 조직 표면(예를 들어, 피부 표면)의 표적 온도에 도달하고 유지하는 것이기 때문이다. 전극은 큰 열 질량을 가질 수 있고 대상의 조직 표면(예를 들어, 피부 표면)과 다른 온도에 있을 수 있으므로 전극에서 온도 센서로의 열 전도는 결과적인 온도 피드백에 왜곡을 유발할 위험이 있다. 예를 들어, 실온 전극/온도 센서 조립체로 처리를 시작할 때, 실온 전극의 큰 열 질량은 약 25℃ 열 전도로 온도 센서를 포화시켜 대상의 더 높은 조직 표면 온도를 가릴 수 있다. 실온 전극의 열 질량이 온도 센서와 간섭하는 경우, 온도 센서는 대상의 조직 표면 온도가 실제보다 낮다고 표시할 것이며, 이는 잠재적인 안전 문제이다.

따라서, 다양한 실시예에 따르면, 온도 센서 열 질량이 최소화되어 조직 표면 온도의 변화 감지 속도를 개선시킬 수 있다. 온도 센서(예를 들어, 서미스터)와 접촉하는 재료의 양(열 질량)을 제어하여 최소화가 달성될 수 있다. 예를 들어, 온도 센서와 접촉하는 재료의 양을 최소화할 수 있다. 또한, 대상의 조직 표면과 온도 센서 사이의 열 전도를 최대화해야 한다(예를 들어, 조직 표면과 온도 센서 사이의 열 저항(R_θ)을 최소화해야 한다).

도 4 내지 도 7은 온도 센서 조립체를 포함하는 전기 수술 핸드피스의 양태를 예시한다. 온도 센서 조립체에는 온도 센서와 온도 센서를 보호하기 위한 하우징이 포함되어 있다. 하우징은 환자 접촉 표면을 형성할 수 있다.

예를 들어, 온도 센서 조립체의 환자 접촉 표면은 온도 센서의 전부 또는 일부를 둘러싸는 실린더에 의해 형성될 수 있다. 환자 접촉 표면은 하우징과 처리 부위 사이의 열 접촉을 보장하기 위해 여기 가능한 전극에 의해 형성된 환자 접촉 표면을 지나(예를 들어, 그에 대해 약간 "돌출"하여) 길이방향으로 연장될 수 있다.

이러한 방식으로, 온도 센서는 열 전도성 하우징으로 둘러싸일 수 있다. 열 전도성 에폭시, 페이스트 또는 온도 센서와 하우징 사이의 열 접촉 저항을 감소시키는 데 적절한 기타 재료는 온도 센서와 하우징 사이의 열 접촉을 개선시킬 수 있다. 이러한 열 접촉은 온도 센서의 온도와 하우징의 온도가 거의 동일하게 유지되는 것을 보증할 수 있다. 또한, 저 질량 하우징과 저 질량 온도 센서를 조합하면 온도 센서 조립체에 대해 빠른 열 응답(예를 들어, 낮은 열 시간 상수)을 제공할 수 있다.

도 20 및 도 21은 전기 수술 핸드피스에 사용될 수 있는 온도 센서 조립체(402)의 단면을 도시하고 있다. 예시된 예에서, 온도 센서(410)는 열 전도성 하우징(420)(예를 들어, 열 전도성 실린더, 열 전도성 외장, 열 전도성 인벨로프) 내부에 배치될 수 있다. 온도 센서(410)는 온도 센서(410)의 전체 표면적이 열 전도성 하우징(420) 및/또는 열 에폭시 또는 하우징(420)과 또한 접촉하는 다른 결합과 직접 접촉하도록 하우징(420)에 열적으로 결합될 수 있다. 온도 센서(410)의 전체 표면적을 이용함으로써 열 플럭스를 최대화할 수 있으며, 이 열 플럭스는 온도 센서(410)로 전도될 수 있다.

열 전도성 하우징(420)은 제1 환자 접촉 표면(422), 제1 환자 접촉 표면(422) 반대쪽에 위치된 내부 표면(424), 및 제1 환자 접촉 표면(422)에 대해 횡방향으로 연장되는 외부 벽(426)을 포함할 수 있다.

열 전도성 하우징(420)은 비교적 소량의 재료(예를 들어, 가능한 많이 적은 양의 재료)로 만들어져 열 질량을 제한하고 이에 따라 응답 시간을 개선(예를 들어, 응답 시간 단축)할 수 있다. 일반적으로, 하우징(420)은 예를 들어 약 200 Watts/meter-Kelvin(W/m-k) 또는 약 400 W/m-K의 열 전도율을 갖는 열 전도성 재료로 만들어질 수 있다. 그러나, 일부 경우에, 예를 들어 AlN(알루미늄 질화물) 또는 다른 세라믹 재료와 같은 열 전도성 및 전기 비전도성 재료가 바람직할 수 있다.

추가로, 환자 또는 대상과 접촉하는 온도 센서 조립체의 부분, 예를 들어 제1 환자 접촉 표면(422)은 환자(또는 대상)와 접촉하는 표면적을 증가시키고 그를 통한 온도 센서(410)로의 열 전도를 증가시키기 위해 확대될 수 있다. 환자와 접촉하는 온도 센서 조립체(402)의 부분은 그것이 접촉하는 온도 센서(410)의 부분보다 더 큰 표면적을 갖는다. 조직 표면과 온도 센서 조립체의 접촉 지점의 확대된 표면적은 조직이 비교적 열악한 열 전도체이고 조직과 접촉하는 영역을 확대하는 것은 그와 접촉하는 재료(예를 들어, 온도 센서 조립체의 금속 접촉점)에 비해 상대적으로 열악한 조직의 전도율을 보상한다.

조직, 예를 들어, 제1 환자 접촉 표면(422)과 접촉하는 온도 센서 조립체 부분의 임의의 수의 형상, 예를 들어 디스크(예를 들어, 하키 퍽과 유사), 직사각형, 구체 또는 버섯형 마개 형상이 선택될 수 있다. 제1 환자 접촉 표면(422)은 센서의 샤프트 또는 본체로부터 반경방향으로 벌어질 수 있다. 벌어진 부분은 온도 센서의 샤프트 또는 본체의 일반적인 직경의 배수인 반경방향 연장을 가질 수 있다. 예를 들어, 버섯형 또는 디스크 조직 접촉 부분, 예를 들어 제1 환자 접촉 표면(422)의 직경은, 버섯형 접촉 부분과 관련 온도 센서가 예를 들어 도 20으로 배향될 때, 온도 센서 본체의 직경의 적어도 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 25, 30 또는 그 이상의 배수일 수 있다. 제1 환자 접촉 표면(422)은 장치가 대상의 조직 표면(예를 들어, 피부 표면)을 가로질러 이동할 때, 환자의 조직 표면에 편안하게 접촉하도록 맞춤화(예를 들어, 조직 표면과 접촉하는 것이 날카롭거나 두드러진 에지가 없도록 매끄러워짐)될 수 있다.

온도 센서 조립체(402)는 또한 절연체(430)를 포함할 수 있다. 절연체(430)는 하우징(420)의 외부 및 하우징(420)과 여기 가능한 전극(450)(일부만 도시됨) 사이에 있을 수 있으며, 하우징(420)의 외부 벽과 전극(450) 사이의 간극에 걸쳐있을 수 있다. 절연체(430)는 일 실시예에서 간극을 완전히 충전할 수 있다. 대안적으로, 절연체(430)는 간극을 단지 부분적으로 충전하고, 간극의 나머지 체적은 가스 및/또는 다른 유전체 재료로 충전될 수 있다.

하나의 가능한 실시예에서, 절연체(430)는 전극(450)의 열 질량과 하우징(420)(및 온도 센서(410)) 사이의 열 전도를 최소화할 수 있다. 절연체(430)는 전극 조립체로부터 온도 센서 조립체(402)를 단열하는 재료일 수 있거나 이를 사용할 수 있다. 적절한 단열 재료에는 SABIC(사우디 아라비아, 리야드)에서 입수할 수 있는 ULTEM^TM과 같은 기계가공 가능한 플라스틱이 포함된다. 다수의 단열 재료가 알려져 있고 사용될 수 있다.

하나의 가능한 실시예에서, 환자와 접촉하는 온도 센서 조립체 부분, 예를 들어 제1 환자 접촉 표면(440)의 에지는 버섯 형상이 되도록 라운딩 처리되고, 이는 센서 조립체가 환자의 피부 표면을 따라 스위핑될 때 환자에게 쾌적함을 제공한다. 이 버섯형 팁 표면과 인접한 실린더, 예를 들어 하우징(420)은 온도 센서(410) 주위의 하우징으로서 작용하여 조립체가 빠른 응답의 온도 피드백에 매우 적합해지게 한다. 버섯 형상은 부분적으로 전극의 표면을 지나 돌출될 수 있으며, 처리 표면과의 더 큰 접촉을 위해 평탄한 팁에 비해 더 큰 표면적을 제공할 수 있다.

또한, 위에서 언급한 바와 같이 온도 센서 피드백 정확도의 오류 또는 왜곡을 방지하기 위해 전극 열 질량과 온도 센서 사이의 열 전도를 감소시키거나 최소화해야 한다(최대 R_θ). 전극 열 질량과 온도 센서 조립체 사이의 열 전도는 전극의 큰 열 질량과 온도 센서 조립체 사이에 삽입된 단열 장벽(예를 들어, 단열체 슬리브)에 의해 최소화될 수 있다.

일 실시예에서, 도 22의 분해도에 도시되어 있는 바와 같이, 온도 센서 조립체는 서미스터(510), 열 전도성 용기(520)(예를 들어, 인접한 실린더가 있는 버섯 형상의 팁) 및 서미스터(510)를 용기(520)에 결합하기 위한 열 에폭시를 포함하는 서미스터 조립체(502)일 수 있다. 또한, 단열체(530), 열 저항 또는 R_θ는 강도, 강성 또는 기계가공성과 같은 실용적 요구 사항을 여전히 충족하면서 가능한 높아지도록 선택된다. 전기 전도체(528)는 송신기(도시되지 않음)를 통해 직접 또는 간접적으로 제어 시스템에 온도 감지 정보를 전달할 수 있다.

서미스터 대신 열전대를 사용하는 온도 센서 조립체는 서미스터 대신 열전대를 사용하지만 도 22에 도시되어 있는 조립체와 유사할 수 있다. 열전대에 사용되는 하우징은, 예를 들어, 도 28a 내지 도 28b와 관련하여 설명된 바와 같이 하우징(520)의 외부 벽에 비해 더 짧은 외부 벽을 가질 수 있다. 하우징에 사용되는 재료의 감소는 하우징의 질량을 줄여 온도 센서 조립체의 열 시간 상수를 감소시킬 수 있다. 또한, 열전대는 서미스터보다 질량이 적어 과도 응답 시간을 더욱 개선시킬 수 있다. 그러나, 이러한 이점은 캘리브레이션 드리프트, 다른 전기 회로와의 신호 혼선 등으로 인한 부정확성을 포함하는 많은 열전대의 단점보다 클 수 없다.

도 23은 온도 감지 조립체를 포함하는 전기 수술 핸드피스(604)의 일부의 예를 단면으로 도시하고 있다. 온도 감지 조립체는 온도 감지 조립체(402 또는 502)와 동일하거나 유사할 수 있다. 예를 들어, 하우징(620) 및 절연체(630)는 각각 하우징(420, 520) 및 절연체(430, 530)와 유사할 수 있다. 점선 박스 내의 도면 부분은 도 21에 도시되어 있는 바와 같은 모습을 나타낼 수 있다.

온도 감지 조립체에 더하여, 핸드피스(604)는 하우징(620)의 외부 벽의 외향 연장되는 제2 환자 접촉 표면(642)을 형성하는 여기 가능한 전극(640)을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 낮은 열 질량의 재료, 예를 들어 조직이 접촉되는 낮은 열 질량을 갖는 재료는 전극(640)의 열 질량과 온도 감지 조립체의 온도 센서 사이의 혼선을 방지하기 때문에 온도 센서의 온도 측정 정확도의 추가적인 개선을 제공하기 위해 전극(640)에 사용될 수 있다. 달리 말하면, 낮은 열 시간 상수를 갖는 전극은 그 환경에 따라 온도를 쉽게 변화시킬 수 있어서, 비교적 더 높은 열 시간 상수의 전극이 있는 전극/온도 감지 조립체에 비해 온도 감지 조립체의 시간적 응답을 개선시킨다. 따라서, 전극(640) 자체의 온도보다는 대상의 피부 표면의 온도가 측정된다. 이상적인 경우, 온도 센서를 둘러싸는 전극(640)의 열 질량은 가능한 많이 0에 가깝다. 이러한 방식으로, 전극의 임의의 열 질량의 간섭을 피할 수 있다.

예를 들어, 일 실시예에서 전극(640)은 공극을 둘러싸는 금속 포일일 수 있고, 공극 내부에 배치되고 대상의 조직 표면과 접촉하는 온도 센서를 갖는다. 여기에서 공극의 공기와 같은 임의의 가스는 절연체로서 작용하며 온도 센서와 혼선되는 질량이 최소화된다. 다른 실시예에서, 전극(640)은 섬유 절연부(예를 들어, 플라스틱, 펄프, 종이, 유리 등) 또는 고체 플라스틱과 같은 낮은 열 질량의 고체를 둘러싸는 금속 포일일 수 있고 금속 포일 내부에 배치되어 대상의 조직 표면과 접촉하는 온도 센서를 가질 수 있으며, 마찬가지로 이 낮은 열 질량의 재료는 온도 센서와의 혼선을 최소화하여 대상의 피부 표면의 온도 감지 정확도를 개선시킨다. 또 다른 대안 실시예에서, 전극(640)은 고체 플라스틱(높은 열 저항을 가짐)으로 만들어지고 금박과 같은 전도성 재료의 얇은 층으로 코팅될 수 있다. 얇은 포일 층은 얇은 포일 층을 통한 RF 에너지 전도를 보장한다. 가스로 충전된 공극 주변의 얇은 포일 층으로 제조된 전극, 플라스틱과 같은 낮은 열 질량의 고체 주변의 얇은 포일 층으로 제조된 전극 및 온도 센서로부터 전극의 열 질량을 분리시키는 절연 실린더를 둘러싼 금속으로 제조된 전극은 모두 전극의 외부 표면에 대한 피부 효과를 통해 유사한 방식으로 대상에게 RF 에너지를 제공한다.

전기 수술 핸드피스(604)는 조절된 균일한 깊은 조직 가열 시스템을 제공하기 위해 용량성 가열 프로브로서 사용될 수 있다. 금속 내부 프로브 본체, 예를 들어 여기 가능한 전극(640)은 유전체 코팅(644)으로 덮일 수 있는 외부 표면, 예를 들어 제2 환자 접촉 표면(642)을 갖는다. 유전체 코팅(644)이 없으면, 제2 환자 접촉 표면(642)은 전극 자체의 표면일 수 있다. 존재한다면, 유전체 코팅(644)은 제2 환자 접촉 표면(642)이 되는 데, 전극이 아니라 그것이 처리 표면과 접촉하게 될 것이기 때문이다. 유전체 코팅(644)은 전극의 유전체 코팅된 표면이 대상의 피부 표면과 접촉하는 전체 영역에 걸쳐 처리 전류가 균질하게 전달될 수 있게 하기 위해 사용될 수 있다. 유전체에 대한 제약은 다음을 포함할 수 있다: 재료 특성, 코팅 두께 및 인가 전압.

용량성 가열 프로브로서의 핸드피스(604)의 실시예는 다음과 같은 여러 이점을 제공한다: 피부 표면과 접촉하는 프로브 영역에 걸친 균일한 조직 가열, 피부 상의 비교적 큰 활성 조직 가열 처리 영역(예를 들어, 직경 30 mm 초과, 약 40 mm 내지 약 100 mm, 또는 약 40 mm 내지 약 60 mm), 줄(또는 저항) 가열로 인한 상대적으로 깊은 조직 가열.

이 시스템의 추가적인 양태는 특수-조제된 유전체 코팅(644)이 있는 용량성 조직 가열 프로브와 조합된 고주파 에너지 소스("HF", 국제 통신 연합(ITU)에서 3-30MHz을 초과하는 것으로 정의됨)을 포함한다. 코팅(644)은 작동 주파수, 예를 들어 4MHz에서 예를 들어 약 4 내지 약 8, 예를 들어 약 5 내지 약 7의 높은 유전 상수를 가질 수 있다. 약 2, 예를 들어 약 1.9 내지 약 2.1의 유전 상수는 이에 관련하여서는 낮은 것으로 고려될 수 있다. 또한, 사용될 수 있는 유전체 코팅은 바람직하게는 제어 가능하게 균일한 두께로, 예를 들어 균일한 두께로 제2 환자 접촉 표면 위에 도포되는 능력을 포함하는 특성을 갖는다. 추가로, 유전체 코팅은 바람직하게는 다중 사용에 충분히 강인할 수 있고 치핑(chipping) 및 균열에 내성적일 수 있다. 유전체 코팅은 인체 조직과 생체 적합성; 유체 불투과성; 및 습기 비흡수성일 수 있다. 유전체 코팅은 또한 인체 조직에 대해 낮은 마찰 계수를 가질 수 있다. 유전체 코팅은 4MHz에서 폴리머에 대해 상대적으로 높은 손실 탄젠트, 예를 들어 0.5 이상의 손실 탄젠트를 가질 수 있다. 예를 들어, 다른 재료에 대한 낮은 손실 탄젠트는 0.0004 내지 0.001 범위에 있을 수 있다. 표면에 적용된, 높은 유전 상수, 비교적 낮은 두께(예를 들어, 약 0.01 인치)의 유전체 및 본 명세서에 개시된 RF의 주파수 범위는 조합하여 작용하여 조직에 대한 아크를 억제하거나 방지할 수 있다.

전압, 유전체 재료 두께, 주파수 및 재료 유전 상수를 제어하는 시스템 설계로 인해 조직이 아크 손상으로부터 보호될 수 있다. 이전의 용량성 조직 가열 시스템은 유전 손실 및 이에 대응하는 깊은 조직에 대한 전류 감소로 인해 용량성 프로브를 사용하여 심부 줄 조직 가열을 구동하는 데 효과적이지 않은 중간 주파수 에너지 소스(ITU에서 300kHz-3MHz로 정의된 "MF")를 사용한다. 일 실시예에서, RF 에너지 소스는 4MHz에서 작동하고 4MHz의 주파수, 즉, 작동 주파수를 갖는 전극에 파형을 전달한다. 용량성 에너지 프로브는 40 mm보다 큰 직경을 가질 수 있다. 유전체 코팅은 높은 주파수에 대한 임피던스가 적고 4MHz 시스템은 비교적 높은 주파수의 시스템이므로 더 낮은 유전 손실을 제공한다. 그 결과, 전극을 가열하는 데 더 적은 RF 에너지가 손실되고 대신 대상의 조직 심부로 균질한 전류로서 침투할 수 있다. 따라서, 제공된 유전체 코팅된 전극의 용량 결합 전류로 4MHz에서 처리된 대상은 동일한 조직이 400kHz에서 동일한 유전체 코팅된 전극의 용량 결합 전류에서 체험하는 것 보다 더 많은 조직이 처리되는 것을 체험할 수 있다. 4MHz에서 5 % 유전 손실은 400kHz에서 50 % 유전 손실에 접근한다. 따라서, 400kHz 시스템은 설명한 바와 같이 용량성 가열 프로브를 사용할 때 4MHz 시스템보다 깊은 조직에 훨씬 적은 전류를 전달할 수 있다.

또한, 용량성 프로브 설계는 조직 표면 온도의 직접적이고 빠른 측정을 특징으로 하며, 또한, 여기에서 설명된 바와 같이 금속 프로브 본체로부터 온도 측정 인터페이스의 전기적 분리를 제공한다. 따라서, 온도 센서로의 열 전도로 인한 온도 피드백의 바람직하지 않은 왜곡은 금속 프로브 본체로부터의 온도 측정 인터페이스의 전기적 및 열적 분리로 인해 방지된다.

핸드피스(604)는 여기 가능한 전극(640)으로부터 근위로 연장되는 샤프트(650)를 더 포함할 수 있고, 샤프트는 샤프트(650)의 길이방향으로 연장되는 제1 내부 보어(652)를 형성한다. 일 실시예에서, 절연체(630)는 여기 가능한 전극(640)의 개구(도 24의 개구(744) 참조)를 통해 샤프트(650)의 제1 내부 보어(652) 내로 연장될 수 있다. 샤프트(650)는 전극의 견부(646)에서 여기 가능한 전극(640)과 접촉할 수 있다. 여기 가능한 전극(640)은 RF 생성기(도시되지 않음)에 의해 여기된다. 절연체(630)는 하우징(620)의 제1 환자 접촉 표면 및 제2 환자 접촉 표면(642)에 인접하게 위치된 원위 단부로부터 제1 내부 보어(652) 내에 위치된 근위 단부까지 연장될 수 있다. 절연체(630)는 제2 내부 보어(656)를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 내부 보어(652)는 하나 이상의 제1 나사부(654a)를 가질 수 있고, 절연체(630)는 하나 이상의 제2 나사부(654b)를 가질 수 있다. 제1 및 제2 나사부(654)는 상호 보완적일 수 있고 서로 꼭 맞게 맞물릴 수 있다. 함께 정합될 때, 나사부(654)를 통해 또는 다른 결합 수단에 의해, 샤프트(650) 및 절연체(630)는 그 사이에 여기 가능한 전극(640)을 포획할 수 있다. 포획될 때, 여기 가능한 전극(640)은 일반적으로 샤프트(650) 또는 절연체(630)에 대해 길이방향으로 이동할 수 없도록 고정될 수 있다. 일부 실시예에서, 여기 가능한 전극(640)은 길이방향 축(660)을 중심으로 자유롭게 회전할 수 있고, 다른 실시예에서, 여기 가능한 전극(640)은 회전 불가하게 고정될 수 있다. 여기 가능한 전극(640)은, 일부 실시예에서, 여기 가능한 전극(640)이 처리 표면 상의 윤곽을 따르고 인간 시술자를 위한 더 큰 쾌적함을 제공할 수 있게 하도록 샤프트의 축이 길이방향 축(660)에 대해 각을 이루도록 샤프트에 대해 피봇할 수 있다.

핸드피스(604)는 하우징(620)의 온도 센서로부터 제2 내부 보어(656)를 통해 핸드피스(604) 내에서 근위로 연장되는 전기 전도체(628)를 더 포함할 수 있다. 전기 전도체(628)는 온도 센서로부터 제어 시스템으로, 또는 무선으로 또는 유선을 통해 제어 시스템에 온도 센서 신호를 전송할 수 있는 핸드피스의 통신 구성요소(도시되지 않음)로 신호를 전달할 수 있다.

일 실시예에서, 제1 환자 접촉 표면 및 제2 환자 접촉 표면(642)은 서로 동심으로 정렬될 수 있다. 본 명세서에 사용될 때, "동심으로 정렬"이라는 문구는 복수의 중심에서 각 중심 각각이 다른 중심 중 하나와 중첩되거나 동일한 공간에 걸쳐 있거나, 중심 중 2개를 연결하는 선이 관련 구조의 길이방향 축과 실질적으로 평행함을 의미한다. 예를 들어, 제1 및 제2 환자 접촉 표면의 중심은 서로 이격될 수 있지만, 하우징 및/또는 전극의 길이방향 축(660)에 대해 실질적으로 축방향으로 정렬된다.

도 24 및 도 25는 다양한 실시예에 따른 전극 및 용량성 프로브의 예를 도시하고 있다. 도 24는 여기 가능한 전극(740)의 실시예의 근위 모습(우측) 및 원위 모습(좌측)을 도시하고 있다. 제2 환자 접촉 표면(742)은 좌측에서 전극에서 볼 수 있다. 전극(740)은 유전체 재료로 코팅될 수 있다. 여기 가능한 전극(740)은 온도 감지 조립체가 위치될 수 있는 개구(744)를 형성한다. 견부(746)는 개구(744)를 둘러싸고 원위방향으로 연장될 수 있다.

도 25는 예를 들어 용량성 프로브로서 사용될 수 있는 전기 수술 핸드피스(704)의 실시예를 도시하고 있다. 전기 수술 핸드피스(704)는 핸드피스(604)의 실시예일 수 있고, 여기 가능한 전극(740), 또는 여기 가능한 전극(740)과 유사할 수 있는 여기 가능한 전극(740')을 사용할 수 있다.

도시되어 있는 바와 같이, 전기 수술 핸드피스(704)는 제1 환자 접촉 표면(722)이 원위 측면에서 보이도록 온도 감지 조립체가 그 중앙에 위치되어 있다. 또한, 핸드피스(704)의 인간 또는 로봇 시술자가 잡을 수 있는 샤프트(750)를 볼 수 있다.

도 26은 도 24 및 도 25 도시되어 있는 것과 같은 프로브를 사용한 처리 결과를 도시한다. 처리 결과는 IR 카메라를 사용하여 피부 표면 온도로 측정했을 때 대상의 신체에서 균일한 조직 가열 또는 실질적으로 균일한 조직 가열을 입증하고 있다. 여기서, 도 26을 참조하면, 도 24 및 도 25에 도시되어 있는 프로브가 약 4MHz의 기본 주파수에서 연속 사인파형 RF 에너지를 제공하는 RF 생성기에 부착된다. 예시적인 처리에서 프로브를 대상의 피부 표면에 적용하고 임상의에 의해 대상의 피부 표면 위로 이동하여 34.7C의 피부 표면에서 측정된 처리 온도로 온도를 증가시켰다. 도 26에 도시되어 있는 처리 영역의 표면은 균일한/균질화된 가열을 가지므로 34.7C의 온도 임계치에 도달하면 전체 균질화된 영역이 34.7C 온도 임계치에 있게 된다. 온도 센서는 34.7C의 온도로 설정되고 감지된 온도 센서 피드백은 RF 증폭기의 제어 시스템에 의해 측정된다(앞서 설명됨). RF 증폭기의 제어 시스템은 온도 센서로 측정된 온도를 사용자가 선택한 온도와 비교하고, 온도 센서로부터의 측정된 온도 피드백이 사용자가 선택한 온도와 같거나 이를 초과하면 제어 시스템이 RF 방출을 중단한다. 전극 조립체의 온도 센서가 사용자가 선택한 온도보다 낮은 온도를 감지하면, 예를 들어, 프로브가 더 저온의 영역으로 이동하였을 때, 제어 시스템이 RF 증폭기를 다시 활성화하고 RF 방출을 재개한다. 결과적으로, 온도 센서가 중단 없이 기능하도록 프로브를 피부 표면 위로 실질적으로 지속적으로 이동해야 한다. 이는 과다 및 과소 처리를 방지한다. 따라서, 사용자가 선택한 온도를 초과하면 RF 에너지가 중단되므로 설명된 프로브를 스탬핑 모드(stamping mode)에서 사용하지 않아야 한다.

도 27은 프로브의 세 가지 다른 실시예에서 발생하는 피부 표면 가열의 차이를 도시한다. 도 27의 좌측은 도 24 및 도 25에 도시되어 있는 프로브와 유사한 치수를 갖는 직접 결합 프로브를 도시하고 있다. 도 27의 중간은 도 24 및 도 25에 도시되어 있는 프로브와 유사한 치수를 갖지만 500kHz의 RF 주파수에서 작동하고 유전체를 갖는 용량 결합 프로브를 도시하고 있다. 도 27의 우측은 4MHz의 RF 주파수에서 작동하고 도 24 및 도 25와 관련하여 도시 및 설명된 프로브와 유사한 유전체를 갖는 용량 결합 프로브를 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 직접 결합 프로브와 4MHz의 RF 주파수에서 작동하는 프로브는 비교적 깊은 조직 가열을 제공한다. 500kHz의 RF 주파수에서 작동하는 프로브는 전극 유전체 코팅의 전력 손실과 후속 전극 가열로 인해 상대적으로 얕은 조직 가열을 제공한다.

도 28a 및 도 28b, 도 29 및 도 30은 온도 감지 조립체 및 전기 수술 핸드피스의 실시예에서 사용되는 다양한 가능한 치수를 예시하고 있다. 예를 들어, 도 28a 및 도 28b와 도 29에 도시된 바와 같이, 하우징은 약 5 mm 이하일 수 있는 제1 환자 접촉 표면에서의 폭(w)을 가질 수 있다. 절연체(2830)는 약 10 mm 내지 약 90 mm일 수 있는 직경(d)(또는 원형이 아니라면 폭)을 가질 수 있다.

도 28a에 도시되어 있는 바와 같이, 온도 센서로 서미스터를 사용하는 실시예에서, 하우징의 외부 벽의 높이는 서미스터의 전체 온도 감지체에 주위에 열적으로 격리되고 절연된 공간을 유지하기 위해 높이 H까지 위로 연장될 수 있다. 도 28b에 도시되어 있는 바와 같이, 열전대를 사용하는 실시예에서, 열전대의 팁 단부 만이 온도를 감지하기 때문에 외부 벽은 더 짧은 높이 H'까지만 연장될 수 있다.

도 29에 도시되어 있는 바와 같이, 전극(2950)의 전도성 고리는 핸드피스의 주연에 근접한 전극의 외경과 절연체(2930)의 외경에 근접한 전극의 내경 사이에서 정의되는 약 5 mm 이상의 폭을 가질 수 있다. 핸드피스는 예를 들어 약 100 mm의 전체 직경(또는 폭) phi를 가질 수 있다. 절연체는 전극 고리의 폭에 비해 큰 직경(d), 예를 들어 약 34 내지 90 mm 사이의 d를 가질 수 있다. 절연체는 전극 고리의 폭보다 작은 직경(d), 예를 들어 약 10 내지 약 33 mm 사이의 d를 가질 수 있다. 순수 저항성 전극에서, 열 센서에 대한 가열된 전극의 영향을 최소화하거나 감소시키기 위해 더 큰 및/또는 더 많이 열 저항성인 절연체가 바람직할 수 있다. 절연체의 열 저항은 열 전달 방향을 따른 두께와 재료의 조합을 기반으로 할 수 있다. 예를 들어, 전극과 하우징 사이에 배치된 높은 열 저항을 갖는 절연체는 둘 사이의 열 전달을 억제하고 피부 온도에 대한 측정 정확도를 개선시킬 수 있다. 용량성 또는 유전체 코팅 전극에서, 더 큰 처리 표면을 제공하기 위해 절연체에 비해 더 큰 전극이 바람직할 수 있다.

하우징의 제1 환자 접촉 표면은 일반적으로 전극의 표면과 동일한 평면에 있을 수 있거나, 예를 들어 도 28a 및 도 28b에 도시되어 있는 바와 같이 둥글게 처리된 방식으로 전극의 표면을 지나 돌출될 수 있다. 돌출하는 실시예는 돌출하지 않은 실시예에 비해 표면적 및 따라서 제1 환자 접촉 표면의 열 접촉 영역을 증가시킬 수 있고, 따라서 보다 정확하거나 안정적인 온도 측정을 제공할 수 있다.

도 30은 절연체의 직경이 d인 2개의 가능한 실시예를 도시하고 있다. 좌측의 실시예에서, 절연체(3030a)는 전극(3050a)의 폭에 비해 큰 직경을 가지며, 전극의 전체 표면적을 감소시킨다. 대조적으로, 우측의 실시예에서, 절연체(3030b)는 전극(3050b)의 폭에 비해 작은 직경을 갖고, 따라서 전극은 비교적 더 큰 표면적을 갖는다. 절연체의 상대적인 폭이 상이한 다른 가능한 실시예가 개시된 개념에서 벗어나지 않고 사용될 수 있다.

도 31은 500kHz에서 작동하는 도 27, 도 24 및 도 25와 관련하여 설명된 바와 같은 프로브 및 4MHz에서 작동하는 프로브에 대한 피부 표면 온도 대 시간의 그래프이다. 이 그래프에서, 주파수가 다른 2개의 서로 다른 에너지 소스를 사용하여 동일한 시간량 동안 동일한 대상과 동일한 해부학적 영역에 2가지 용량성 처리가 제공된다. 표면 온도는 적외선(IR) 카메라를 사용하여 측정된다. MF 500kHz 에너지 소스는 원하는 온도에서 약 8 분 동안 조직 표면을 가열하지만(여기서는 표면 온도가 39℃에 도달하면 가열이 시작되는 것으로 판단됨), X 축 상에서 약 10.5분의 시간에 에너지가 제거되면, 피부의 표면이 신속히 냉각되고, 이는 단지 피부 및 얕은 조직 가열을 나타낸다(더 깊은 조직은 가열되지 않음). 반대로, 조직의 표면과 심부를 약 8 분 동안 가열하는 HF 4MHz 에너지 소스로 동일한 테스트를 실행하고(가열은 표면 온도가 39℃에 도달할 때 이루어지는 것으로 판단됨), X 축에서 약 10.5 분의 시간에 에너지가 제거될 때, 피부 온도는 더 긴 기간 동안 상당히 더 높게 유지되고, 이는 500kHz 장치보다 4MHz 장치에서의 더 깊은 조직 가열을 나타낸다.

도 32a는 환자의 피부 표면과 접촉하는 비교적 작은 표면적을 갖는 직접 결합 전극(3202)을 도시하고 있다. 예시적인 직접 결합 전극에는 Cynosure, Inc.에서 입수할 수 있는 Pelleve® 주름 감소 시스템과 함께 판매되는 Glidesafe 15 mm 전극이 포함된다. 직접 결합 전극의 활성 영역과 피부 효과는 직접 결합 전극에서 환자의 조직으로 이동하는 전류의 깊이를 제한한다. 전류 경로(3206)는 저항, 예를 들어 피부 표면(3204)과 마주칠 때까지 전극(3202)의 표면에서만 이동한다. 전기 방전 경로는 대상의 표면 조직으로 전류 링(3208)이 전달되게 한다.

도 32b는 환자의 피부 표면과 접촉하는 유전체 코팅(3220)을 갖는 비교적 큰 표면적(예를 들어, 60 mm)을 갖는 다양한 실시예에 따른 용량 결합 전극(3212)을 도시하고 있다. 전극(3212)은 도 24 및 도 25와 관련하여 설명된 전극과 유사할 수 있다. 전극(3212)은 유전체 코팅(3220)을 통해 환자의 피부 표면(3214)과 접촉한다. 전류 경로(3216)는 코팅된 전극의 전체 표면에 걸쳐 균일하고 균질한 전류 방전을 제공한다. 용량 결합 전류 방전의 경로는 균일한/균질한 처리 영역(3218)을 초래한다. 일 실시예에서, 처리된 조직의 이 균질 영역은 조직의 구체의 내부가 전류로 균일하게 또는 균질하게 처리된 조직의 실린더와 유사하다. 보다 구체적으로, 처리된 조직의 표면은 원의 원주에서 그리고 그 내부에서 균일한 처리를 갖는 원(3218)과 유사하다. 균일하게 처리된 원 아래의 조직은 심부까지 처리되지만 조직의 해부학적 변동으로 인해 심부에서 처리된 영역의 형상이 다를 수 있다. 그러나, 표면에서 심부까지 균일한 조직의 이상적인 경우에, 심부의 처리 영역은 균일하게 처리된 실린더 형상이다. 여기에서 설명하는 용량 결합 프로브는 원형이지만 이러한 프로브는 정사각형, 직사각형, 마름모 또는 다른 타원 등과 같이 조직에 사용하기에 적절한 임의의 수의 형상을 가질 수 있다.

컴퓨팅 환경

도 33은 예를 들어 본 명세서에서 설명되는 전기 수술 생성기의 제어 시스템과 관련한 설명된 방법, 실시예, 기법 및 기술이 구현될 수 있는 적절한 컴퓨팅 환경(1400)의 일반화된 예를 예시하고 있다. 전기 수술 생성기의 제어 시스템은 컴퓨팅 시스템에 의해 구현될 수 있다. 컴퓨팅 환경(1400)은 본 명세서에 개시된 기술의 사용 범위 또는 기능에 대한 임의의 제한을 제안하려는 것은 아니며, 그 이유는 각각의 기술이 다양한 범용 또는 특수 목적 컴퓨팅 환경에서 구현될 수 있기 때문이다. 예를 들어, 각각의 개시된 기술은 웨어러블 및 핸드헬드 장치, 멀티 프로세서 시스템, 마이크로프로세서 기반 또는 프로그래밍 가능한 가전 제품, 임베디드 플랫폼, 네트워크 컴퓨터, 미니 컴퓨터, 메인 프레임 컴퓨터, 스마트 폰, 태블릿 컴퓨터, 데이터 센터, 오디오 장치 등을 포함한 다른 컴퓨터 시스템 구성으로 구현될 수 있다. 각각의 개시된 기술은 또한 통신 연결 또는 네트워크를 통해 연결된 원격 처리 장치에 의해 작업이 수행되는 분산 컴퓨팅 환경에서 실시될 수 있다. 분산 컴퓨팅 환경에서 프로그램 모듈은 로컬 및 원격 메모리 저장 장치 모두에 위치할 수 있다.

컴퓨팅 환경(1400)은 적어도 하나의 중앙 처리 유닛(1401) 및 메모리(1402)를 포함한다. 도 33에서, 이 가장 기본적인 구성(1403)은 점선 내에 포함된다. 중앙 처리 유닛(1401)은 컴퓨터 실행 가능 명령을 실행하며 실제 또는 가상 프로세서일 수 있다. 멀티 프로세싱 시스템에서 다수의 처리 유닛은 컴퓨터 실행 가능 명령을 실행하여 처리 능력을 증가시키므로 여러 프로세서를 동시에 실행할 수 있다. 메모리(1402)는 휘발성 메모리(예를 들어, 레지스터, 캐시, RAM), 비휘발성 메모리(예를 들어, ROM, EEPROM, 플래시 메모리 등), 또는 이들 둘의 일부 조합일 수 있다. 메모리(1402)는 프로세서에 의해 실행될 때, 예를 들어 본 명세서에 설명된 기술 중 하나 이상을 구현할 수 있는 소프트웨어(1408a)를 저장한다. 예를 들어, 제어 시스템은 제어 시스템이 사용자가 선택할 수 있는 파라미터, 감지된 온도 또는 둘 모두에 따라 RF 파형의 출력을 제어하도록 하는 소프트웨어를 사용할 수 있다.

컴퓨팅 환경에는 추가적인 특징이 있을 수 있다. 예를 들어, 컴퓨팅 환경(1400)은 저장소(1404), 하나 이상의 입력 장치(1405), 하나 이상의 출력 장치(1406) 및 하나 이상의 통신 연결(1407)을 포함한다. 버스, 제어기 또는 네트워크와 같은 상호 연결 메커니즘(도시되지 않음)은 컴퓨팅 환경(1400)의 구성요소를 상호 연결한다. 일반적으로, 운영 체제 소프트웨어(도시되지 않음)는 컴퓨팅 환경(1400)에서 실행되는 다른 소프트웨어를 위한 운영 환경을 제공하고 컴퓨팅 환경(1400)의 구성요소의 활동을 조정한다.

저장소(1404)는 이동식 또는 비이동식일 수 있으며, 기계 판독 가능 매체의 선택된 형태를 포함할 수 있다. 일반적으로, 기계 판독 가능 매체에는 자기 디스크, 자기 테이프 또는 카세트, 비휘발성 솔리드 스테이트 메모리, CD-ROM, CD-RW, DVD, 자기 테이프, 광학 데이터 저장 장치 및 반송파 또는 임의의 다른 기계 판독 가능 매체가 포함되고, 이는 정보를 저장하는 데 사용될 수 있으며, 컴퓨팅 환경(1400) 내에서 액세스될 수 있다. 저장소(1404)는 여기에 설명된 기술을 구현할 수 있는 소프트웨어(1408)를 위한 명령어를 저장한다.

저장소(1404)는 또한 소프트웨어 명령어가 분산 방식으로 저장되고 실행되도록 네트워크를 통해 분산될 수 있다. 다른 실시예에서, 이들 동작 중 일부는 하드와이어드 로직을 포함하는 특정 하드웨어 구성요소에 의해 수행될 수 있다. 이러한 작업은 대안적으로 프로그래밍된 데이터 처리 구성요소와 고정된 하드와이어드 회로 구성요소의 임의의 조합에 의해 수행될 수 있다.

입력 장치(들)(1405)는 컴퓨팅 환경(1400)에 입력을 제공하는 키보드, 키패드, 마우스, 펜, 터치스크린, 터치 패드 또는 트랙볼과 같은 터치 입력 장치, 음성 입력 장치, 스캐닝 장치 또는 다른 장치일 수 있다. 오디오의 경우, 입력 장치(들)(1405)는 마이크 또는 기타 변환기(예를 들어, 아날로그 또는 디지털 형식의 오디오 입력을 수용하는 사운드 카드 또는 유사한 장치), 또는 컴퓨팅 환경(1400)에 오디오 샘플을 제공하는 컴퓨터-판독 가능 매체 판독기를 포함할 수 있다.

출력 장치(들)(1406)는 디스플레이, 프린터, 스피커 변환기, DVD-라이터, 또는 컴퓨팅 환경(1400)으로부터의 출력을 제공하는 다른 장치일 수 있다.

통신 연결(들)(1407)은 통신 매체(예를 들어, 연결 네트워크)를 통해 다른 컴퓨팅 엔티티로의 통신을 가능하게 한다. 통신 매체는 컴퓨터 실행 가능 명령어, 압축된 그래픽 정보, 처리된 신호 정보(처리된 오디오 신호 포함) 또는 변조된 데이터 신호의 기타 데이터와 같은 정보를 전달한다.

따라서, 개시된 컴퓨팅 환경은 본 명세서에 개시된 바와 같이 개시된 배향 추정 및 오디오 렌더링 프로세스를 수행하기에 적합하다.

기계 판독 가능 매체는 컴퓨팅 환경(1400) 내에서 액세스될 수 있는 임의의 이용 가능한 매체이다. 제한이 아닌 예로서, 컴퓨팅 환경(1400)과 함께, 기계 판독 가능 매체는 메모리(1402), 저장소(1404), 통신 매체(도시되지 않음), 및 이들 중 임의의 조합을 포함한다. 기계 판독 가능(또는 컴퓨터-판독 가능) 매체는 일시적인(transitory) 신호를 제외한다.

위에서 설명된 바와 같이, 일부 개시된 원리는 하나 이상의 데이터 처리 구성요소(일반적으로 여기서 "프로세서"로 지칭됨)를 프로그램하여 추정, 컴퓨팅, 계산, 측정, 조절, 감지, 측정, 필터링, 더하기, 빼기, 반전, 비교 및 의사 결정을 포함하는 위에서 설명한 디지털 신호 처리 작업을 수행하는 명령어가 저장된 유형의 비일시적 기계 판독 가능 매체(예컨대, 마이크로 전자 메모리)로 구현될 수 있다. 다른 실시예에서, (기계 프로세스의) 이들 동작 중 일부는 하드와이어드 로직을 포함하는 특정 전자 하드웨어 구성요소에 의해 수행될 수 있다. 이러한 작업은 대안적으로 프로그래밍된 데이터 처리 구성요소와 고정된 하드와이어드 회로 구성요소의 임의의 조합에 의해 수행될 수 있다.

개시된 실시예의 원리 중 하나 이상은 다양한 시스템 특성 중 임의의 것을 달성하기 위해 다양한 시스템 구성에 통합될 수 있다. 특정 애플리케이션 또는 사용과 관련하여 설명된 시스템은 본 명세서에 개시된 원리를 통합하는 시스템의 예일 뿐이며 개시된 원리의 하나 이상의 양태를 설명하는 데 사용된다. 따라서, 본 명세서에서 설명된 특정 예와 다른 속성을 갖는 전기 수술 시스템이 하나 이상의 원리를 구현할 수 있고/있거나 본 명세서에 상세히 설명되지 않은 응용, 예를 들어 절제 수술 응용에서 사용될 수 있다. 따라서, 이러한 대안 실시예 또한 본 개시내용의 범위 내에 속한다.

방향 및 기준(예를 들어, 위, 아래, 상단, 하단, 좌측, 우측, 후방, 전방 등)은 도면의 설명을 용이하게 하기 위해 사용될 수 있지만 제한하려는 의도는 아니다. 예를 들어, "위", "아래", "상부", "하부", "수평", "수직", "좌측", "우측" 등과 같은 특정 용어가 사용될 수 있다. 이러한 용어는 적용 가능한 경우, 특히 예시된 실시예와 관련하여 상대적 관계를 다룰 때 설명의 일부 명확성을 제공하기 위해 사용된다. 그러나, 이러한 용어는 절대적인 관계, 위치 및/또는 배향을 의미하기를 의도하지는 않는다. 예를 들어, 물체와 관련하여 "상부" 표면은 단순히 물체를 뒤집는 것만으로 "하부" 표면이 될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 이는 여전히 동일한 표면이고 물체는 동일하게 유지된다. 본 명세서에 사용된 "및/또는"은 "및" 또는 "또는"뿐만 아니라 "및" 및 "또는"을 의미한다.

더욱이, 본 명세서에 개시된 어떤 것도, 이러한 개시내용이 청구범위에 명시적으로 언급되는 지 여부에 관계없이, 대중에게 헌정하기를 의도하는 것은 아니다. 특허청과 이 출원에 대해 발행된 모든 특허에 대한 임의의 독자가 여기에 첨부된 또는 다른 방식으로 본 출원 또는 임의의 연속 특허 출원의 수속 전반에서 제공된 청구범위를 해석하는 것을 돕기 위해, 본 출원인은 어구 "~하는 수단" 또는 "~하는 단계"가 특정 청구항에서 명시적으로 사용되지 않는 한, 어떠한 청구된 특징도 35 USC 112(f)의 조항 하에 해석되거나 다른 방식으로 이를 발동하는 것을 의도하지 않음을 유의하였으면 한다.

임의의 예로부터의 기술은 임의의 하나 이상의 다른 예에서 설명된 기술과 조합될 수 있다. 따라서, 본 상세한 설명은 제한적인 의미로 해석되지 않아야 하며, 본 개시내용을 검토한 후, 본 기술 분야의 숙련자는 여기에 설명된 다양한 개념을 사용하여 안출될 수 있는 광범위한 전기 수술 시스템을 알 수 있을 것이다. 더욱이, 본 기술 분야의 숙련자는 본 명세서에 개시된 예시적인 실시예가 개시된 원리로부터 벗어나지 않고 다양한 구성에 적용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 개시된 원리가 적용될 수 있는 많은 가능한 실시예를 고려하여, 앞서 설명한 실시예는 단지 예시일 뿐이며 범위를 제한하는 것으로 고려되어서는 안된다는 것을 인식해야 한다. 따라서, 우리는 본 명세서에 개시된 주제뿐만 아니라 여기에 도시되거나 설명된 모든 실시예의 각 양태의 모든 조합을 주장할 모든 권리를 보유한다.

Claims (52)

1. 비침습적 에스테틱 처리를 위한 전기 수술 핸드피스이며,
   온도 센서용 하우징으로서, 하우징은 제1 환자 접촉 표면, 제1 환자 접촉 표면 반대쪽에 위치된 내부 표면, 및 제1 환자 접촉 표면에 대해 횡방향으로 연장되는 외부 벽을 형성하는, 하우징;
   하우징의 내부 표면과 열적으로 결합되는 온도 센서;
   제1 환자 접촉 표면의 외측에 위치하는 제2 환자 접촉 표면을 형성하는 여기 가능한 전극; 및
   여기 가능한 전극과 온도 센서용 하우징 사이의 열 전도를 억제하도록 여기 가능한 전극과 온도 센서용 하우징 사이에 위치된 절연체를 포함하는, 전기 수술 핸드피스.
2. 제1항에 있어서, 여기 가능한 전극으로부터 근위로 연장되는 샤프트를 더 포함하고, 샤프트는 샤프트의 길이방향으로 연장되는 내부 보어를 형성하고, 절연체는 제1 환자 접촉 표면 및 제2 환자 접촉 표면에 인접하게 위치된 원위 단부로부터 내부 보어 내에 위치된 근위 단부까지 연장되는, 전기 수술 핸드피스.
3. 제2항에 있어서, 내부 보어는 제1 나사부를 형성하고 절연체는 제2 나사부를 형성하며, 제1 및 제2 나사부는 상호 보완적이며 서로 꼭 맞게 맞물릴 수 있는, 전기 수술 핸드피스.
4. 제1항에 있어서, 온도 센서로부터 핸드피스 내에서 근위로 연장되는 전기 전도체를 더 포함하는, 전기 수술 핸드피스.
5. 제1항에 있어서, 제1 환자 접촉 표면 및 제2 환자 접촉 표면은 서로 동심으로 정렬되는, 전기 수술 핸드피스.
6. 제1항에 있어서, 온도 센서는 열전대, 저항-온도 검출기, 서미스터 및 다이오드 중 하나 이상을 포함하는, 전기 수술 핸드피스.
7. 제1항에 있어서, 온도 센서용 하우징은 약 200 W/mK 이상의 열 전도율을 갖는 재료를 포함하는, 전기 수술 핸드피스.
8. 제1항에 있어서, 전극은 제2 환자 접촉 표면을 형성하는 유전체 코팅을 포함하는, 전기 수술 핸드피스.
9. 제8항에 있어서, 유전체 재료는 여기 가능한 전극의 작동 주파수에서 약 4 내지 약 12의 유전 상수를 갖는, 전기 수술 핸드피스.
10. 제9항에 있어서, 여기 가능한 전극의 작동 주파수는 약 3-30MHz 사이인, 전기 수술 핸드피스.
11. 제8항에 있어서, 유전체 재료 코팅은 약 0.004 내지 약 0.020 인치의 실질적으로 균일한 두께를 갖는, 전기 수술 핸드피스.
12. 제1항에 있어서, 온도 센서에 의해 측정된 온도를 수신하고 수신된 온도를 제어 시스템에 전달하도록 구성된 통신 구성요소를 더 포함하는, 전기 수술 핸드피스.
13. 제1항에 있어서, 제1 환자 접촉 표면은 하우징에 결합된 온도 센서의 표면적보다 더 큰 표면적을 가지는, 전기 수술 핸드피스.
14. 제1항에 있어서, 여기 가능한 전극은 용량 결합되는, 전기 수술 핸드피스.
15. 비침습적 에스테틱 처리를 위한 전기 수술 핸드피스이며,
    체적을 둘러싸고 환자 접촉 표면을 형성하는 금속 포일을 포함하는 여기 가능한 전극; 및
    체적 내에 배치되고 환자 접촉 표면과 열적으로 결합된 온도 센서를 포함하는, 전기 수술 핸드피스.
16. 제15항에 있어서, 체적은 가스를 포함하는, 전기 수술 핸드피스.
17. 제15항에 있어서, 체적은 낮은 열 질량의 고체를 포함하는, 전기 수술 핸드피스.
18. 제17항에 있어서, 낮은 열 질량의 고체는 고체 플라스틱 또는 섬유 절연부 중 하나 이상을 포함하는, 전기 수술 핸드피스.
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30. 전기 수술 시스템이며,
    무선 주파수(RF) 파형을 출력하도록 구성된 전기 수술 생성기; 및
    비침습적 전기 수술 핸드피스를 포함하고, 전기 수술 핸드피스는
    온도 센서 및 관련 제1 환자 접촉 표면; 및
    제1 환자 접촉 표면의 외측에 위치되고 전기 수술 생성기로부터 수신된 RF 파형을 출력하도록 구성된 제2 환자 접촉 표면을 형성하는 여기 가능한 전극을 포함하는, 전기 수술 시스템.
31. 제30항에 있어서, 전기 수술 생성기는
    온도 센서로부터 온도 측정치를 수신하고, 수신된 온도를 임계 온도와 비교하고, 비교에 응답하여 출력 파형을 수정하도록 구성된 제어 시스템을 더 포함하는, 전기 수술 시스템.
32. 제30항에 있어서, 전기 수술 생성기는
    대응하는 제1 주파수, 제1 진폭 및 제1 펄스 폭을 갖는 제1 전류 파형을 대응하는 제2 주파수, 제2 진폭 및 제2 펄스 폭을 갖는 제2 전류 파형과 조합하여 혼합 파형 출력을 형성하도록 구성된 생성기; 및
    온도 센서로부터 수신된 온도에 응답하여 제1 주파수, 제1 진폭, 제1 펄스 폭, 제2 주파수, 제2 진폭 및 제2 펄스 폭 중 하나 이상을 제어하도록 구성된 제어 시스템을 더 포함하는, 전기 수술 시스템.
33. 제32항에 있어서, 전기 수술 생성기는
    제1 전류 파형을 생성하도록 구성된 제1 전원;
    제2 전류 파형을 생성하도록 구성된 제2 전원; 및
    혼합 파형을 형성하고 혼합 파형을 전기 수술 핸드피스로 출력하기 위해 제1 및 제2 전류 파형을 혼합하도록 구성된 무선 주파수 증폭기를 더 포함하는, 전기 수술 시스템.
34. 제30항에 있어서, 전기 수술 핸드피스는 여기 가능한 전극과 온도 센서 사이의 열 전도를 억제하기 위해 여기 가능한 전극과 온도 센서 사이에 위치된 절연체를 포함하는, 전기 수술 시스템.
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