KR200284368Y1 - 수술 장비용 초고주파 전원 변환장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 피부 조직을 초고주파로 절개하기 위하여 피부 조직에 전극판과 핸드피스를 통해 초고주파 전류를 통과시키면서 피부를 절개 및 응고하는 전기 수술 기구의 초고주파 전원 변환장치에 관한 것이다.

전기 수술용 전극은 마주하고 있는 전극 사이로 피하조직을 통해서 전류가 통하여 피하조직이 절단 및 응고 기능을 할 수 있도록 되어 있다.

상기 원리를 이용하여 피하 조직을 지혈시키면서 동시에 조직을 절단하는 방법도 제공된다.

지혈방법은 조직에 전류를 전달하면서 피하조직을 지져 혈액이 빨리 멈출 수 있도록 하기 위한 고전압 초고주파 전원 공급 장치로 일정한 고주파 전류가 흐를 수 있도록 진공관 튜브를 사용하였으며, 인덕터와 콘덴서를 사용하여 초고주파 발진회로를 조절 가능한 전기 숫술용 전원 장치이다.

Description

수술 장비용 초고주파 전원 변환장치{Ultra frequency power transform plant for surgical operation equipment}

지금 까지 전기식 생체 조직 수술기는 대부분 수입에 의존하여 각 병원에서 사용하고 있는 실정일 뿐만 아니라 거의 대부분 고가의 장비이어서 소규묘의 병원에서는 갖추는데 상당한 부담이 따르는 실정이다. 이를 보다 저렴하면서도 기존의 수입 제품보다 우수한 성능을 발휘 할 수 있는 국산화 생체 조직 시술기가 필요로 하고 있다.

수술기의 현재 사용하고 있는 주파수는 최고 수[KHz]에서 3[MHz] 정도 이며, 출력 증폭 소자로는 주로 트랜지스터나 Power MOSFET 등을 주로 사용하고 있기 때문에 초고주파인 경우 스위칭 시 고조파의 발생이 많아 그만큼 다른 전자 기기에 유도 장해를 일으킬 뿐만 아니라 수술 시 피하 조직을 절개할 경우 일정한 출력상태가 잘 되지 않아 고른 절개가 되지 못하는 문제점이 있다.

따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 개발 장에서 있어서는 초고주파 출력 변환 장치에 진공관을 사용하여 그만큼 안정하고 일정한 출력이 가능하도록 하였다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 개발 장에서 있어서는 초고주파 출력 변환 장치에 진공관을 사용하여 그만큼 안정하고 일정한 출력이 가능하도록 하고, 초고주파 전기장을 이용하여 생체조직을 미소 가공 및 절개 시 혈액의 응고와 동시에 절개를 할 수 있는 1[MHz]에서 10[MHz]의 피부 절개용 초고주파 전원 장치를 개발함을 목표로 한다.

도 1은 본 고안의 전체 구성도로서 전원부와 제어부 출력부로 구성된 계통을 나타낸 블록도임.

도 2는 본 고안의 초고주파 변환 회로도를 나타낸 것임.

도 3은 본 고안의 초고주파 변환 출력의 전압파형의 측정 결과를 나타낸 것임.

도 4는 상기 도2에 있어서 전압파형의 고조파 분석 결과를 나타낸 것임.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *

11 : 전원 공급기 12 : 출력모드 전환부

13 : 발진부 14 : 제어부(조정회로, 이득조정회로)

15 : 증폭부 16 : 안전회로

17 : 출력부

51 : 입력 전원 트랜스 52 : 전원 선택 스위치

53 : 역률조정용 필터 54 : 발진주기 조절용

55: 히터 가열 전원 56 : 진공관

57 : 진폭조정용 필터

상기에 있어서의 문제점을 해결하기 위해 본 고안에 있어서는 전기식 생체 조직 수술기의 기능은 초고주파 발진 회로로 LC회로를 이용하여 1[MHz]에서 10[MHz]까지 출력이 가능하도록 하고, 출력전압을 약 800[V]까지 증폭하여, 보다 피하조직을 절개할 때 보다 빠르게 되면서 매끈하게 절개되도록 하여 수술 후 완치하는데 걸리는 시간이 최대한 단축되도록 하고, 출력전류의 크기를 필요한 량만큼 일정하게 출력할 수 있도록 제어회로를 구성하고 절연트랜스와 Coil을 이용하여 인체와 전원 사이를 전기적으로 절연시켜 상용전원의 누설전류를 차단하고 고주파 전류만 인체에 인가하도록 하여 그만큼 안정한 회로로 구성하였다.

도 1은 본 고안의 전체 구성도로서 전원 공급기(11)은 본 기기의 각 회로와 초고주파 출력단에 전원을 공급하는 장치로서 상용전원과 2차 출력전원과 전기적으로 절연시키는 역할을 한다.

출력모드 전환회로(12)는 기능 전환 장치로 단극 기능과 이극 기능을 전환하는 릴레이 회로이다.

발진부(13)은 초고주파 발진 회로에서는 수정발진회로를 이용하여 8[MHz]까지 출력이 가능하도록 하였으며, 초고주파 발진회로는 LC회로를 이용하였으며, 이를 조합하여 출력 주파수는 바리콘으로 조정하였다.

제어부(14)는 주제어회로로써 출력이득조정회로 및 드라이브회로, 안전회로가 포함되어있다.

제어회로에서는 Fure cut이나 Coagulation, Blended cut의 단극기능과 양극기능의 모드 전환을 위해서 증폭회로를 제어하고, 출력전류의 크기를 필요한 량만큼 일정하게 출력할 수 있도록 제어하는 기능을 한다.

그리고 초고주파 신호를 증폭하여 출력을 공급하는 기능을 하며, 최종단은 절연트랜스나 Coil을 이용하여 인체와 전원 사이를 전기적으로 절연시키고 상용전원의 누설전류를 차단하고 고주파 전류만 인체에 인가하는 기능을 한다.

드라이브 회로에는 출력의 변화에 따른 상태를 감지하여 인버터회로를 제어하는 역할을 하며, 회로 및 영전압, 영전류 스위칭 회로를 내장하였다.

증폭회로(15)에서는 출력전압을 약 800[V]까지 증폭이 가능하고 출력전류를 일정하게 제어하는 기능을 하며, 발진회로에서는 고주파 및 저주파 신호를 발생하는 회로이다

입력 전원 트랜스(51)는 교류 220[V]의 입력을 받아 400[V] 양파 전원을 출력하는 트랜스를 사용하였으며, 전원 선택 스위치(52)는 릴레이를 사용하여 출력전압을 기능에 따라 선택할 수 있도록 하였다.

역률조정용 필터(53)는 리액터(L1)와 콘덴서(C1)의 직렬 연결로 역률을 보상하도록 하였으며, 리액터의 크기는 0.2∼0.8[mH]이고, 콘데서의 용량은 0.001∼0.1[uF]을 사용하였다.발진주기 조절용(54)은 리액터(L2)와 콘덴서(C2)의 직렬로 연결하였으며, 리액터의 크기는 0.1∼1[mH]이고, 콘덴서의 용량은 0.0001∼0.2[uF]을 사용하였으며, 리액터와 콘덴서의 조합은 공진조건에 의해 리액터와 콘덴서의 임피던스 값이 같은 조건하에서 크기가 결정된다.

출력용 진공관(56)은 2극 진공관을 사용하였으며, 진공관의 히터 가열용 전원(55)은 7[V]를 공급하였다.

진폭조정용 필터(57)는 리액터(L3, L4)와 콘덴서(C3, C4)의 조합으로 출력 진폭 및 출력 주파수를 1∼8[MHz]로 가변할 수 있도록하였으며, 리액터의 크기는 0.1∼1[mH]이고, 콘덴서의 용량은 0.0001∼0.5[uF]을 사용하였다.

안전회로(16)에서는 출력선의 단선 여부를 감지하며 단선시 주제어회로에서 출력이 나오지 못하게 차단하는 기능을 하여 경보음이 울리도록 하여 기기를 점검할 수 있도록 하였으며, 실수로 각 단자를 연결할 때 잘못 접속하지 않도록 단자의 모양을 다르게 하였으며, 팁의 끝 전극 단자와 대극인 접지판 단자 사이 또는 바이폴라 전극 단자사이의 직류저항은 피부 신경 세포에 자극을 주지 않도록 하기 위하여 3[㏁]으로 하여 실제 인체에 흐르는 전류는 인체의 안전 전류인 5[mA]이하가 되도록 하였으며, 등가 정전용량은 4500[㎊]으로 최대 기준값인 5000[㎊]을 넘지 않도록 하였다.

그리고 출력 단자를 단락하여도 기기에 손상이 가지 않도록 내부 임피던스를3[㏁]이상으로 하여 안전하게 하였다.

출력부(17)에서는 피하조직을 절개할 때 출력되는 시간을 조절하는 기능과 본 기기가 동작할 때 출력되는 크기를 표시하는 장치이다.

본 고안에 기술된 실시 예는 본 발명을 예시하기 위한 목적으로 제공된 것이며, 본 발명의 출력은 단극(Mono)기능인 순수절단 푸어컷(pure cut)과 절개와 동시에 응고기능을 하는 혼합 절개인 브렌드 컷(Blend cut) 및 단극응고 기능인 코아그레이숀(Coagulation)과 양극(Bipolor)기능을 선택하여 출력할 수 있다.

도 2는 순수 절개(Pure cut)의 출력 전압 파형으로 출력전압은 510[V]이며, 출력이 나오는 주기는 1.333[KHz]로 단속되어 나오는 것을 알 수 있으며, 실제 동작 주파수가 8.252[MHz]로 초고주파 출력이 나오는 것을 알 수 있다. 도 3은 상기 도 2에 있어서 1은 고조파 분석한 결과이며 2는 출력 전압 파형을 확대하여 본 것이며, 고조파 분석결과 기본파와 3고조파 이외는 거의 나타나지 않아 주파수가 높아도 고조파에 의한 영향이 거의 없는 양호한 출력임을 알 수 있다.

출력 전원은 500 내지 800[V]와 6 내지 8[MHz] 범위내의 주파수를 이용하는 초고주파 출력 결과를 얻을 수 있다는 것을 관찰했다.

500 내지 800[V] 범위 내에서 피부 조직의 임피던스에 따라 출력단자가 숏트를 하여도 안전하게 보호 회로를 사용하여 안전하게 하였다.

상 기 구성에 의해 생체 조직의 미세한 피하조직의 절개 및 응고 기능을 가진 전기 수술기의 초고주파 변환 장치로 LC회로에 의한 약 10[MHz]의 가변 주파수 자동제어 효과와 공진회로에 의한 역률조정으로 출력효율 향상 효과를 가지는 장치이다.

그리고 Power MOSFET 고속 구동회로 실현으로 초고주파 출력으로 미세 피하 조직의 절개가 가능하고 고주파 변환기를 진공관의 사용으로 부하의 상태에 관계없이 일정한 출력을 낼 수 있으므로 그만큼 안정한 작업이 가능한 효과를 얻을 수 있는 장치이다.

또한 작업 않을 때 동작 시간 조정으로 에너지 절감효과를 가져올 수 있을 뿐만 아니라 금속의 표면열처리, 용해, 용접 및 제약 원액 제조용 유도 가열장치, 가전 기기의 전원 장치인 유도가열 밥솥, 전자유도 조리기, 살균 건조기 등에 응용 가능하다.

Claims (3)

1. 절연 트랜스에 의하여 입력전압을 제1 및 제2의 출력전압을 출력하는 제1 및 제2출력단자를 구비하는 전원부(11);

   상기 전원부의 제1 또는 제2 출력단자의 출력을 전환하기 위한 출력모드 전환부(12);

   상기 제1 또는 제2 출력전압의 주파수를 8[MHz]까지 출력이 가능하도록 하는 발진부(13);

   증폭부(15)를 제어하고, 출력전류의 크기를 필요한 량만큼 일정하게 출력할 수 있도록 제어하는 제어부(14) 및

   상기 출력전압을 약 800[V]까지 증폭이 가능하고 출력전류를 일정하게 제어하는 증폭부(15)로 구성된 것을 특징으로 하는 수술 장비용 고주파전원장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 발진부(13)는 발진주기를 조절하기 위한 직렬 연결된 리액터(L2)와 콘덴서(C2)로 구성되는 발진주기조절용 필터(54)로 구성되며, 상기 리액터의 크기는 0.1∼1[mH]이고, 콘덴서의 용량은 0.0001∼0.2[uF]인 것을 특징으로 하는 수술 장비용 고주파전원장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제어부(14)는 리액터(L3, L4)와 콘덴서(C3, C4)의 조합으로 출력 진폭 및 주파수를 가변하기 위한 진폭조정용 필터(57)를 구비하며, 상기 리액터의 크기는 0.1∼1[mH]이고, 콘덴서의 용량은 0.0001∼0.5[uF]인 것을 특징으로 하는 수술장비용 고주파전원장치.