KR20040094023A

KR20040094023A - 초고주파 진공관 발진 정밀제어회로를 이용한 전기수술기

Info

Publication number: KR20040094023A
Application number: KR1020030027941A
Authority: KR
Inventors: 이성수
Original assignee: (주)고맥
Priority date: 2003-05-01
Filing date: 2003-05-01
Publication date: 2004-11-09
Also published as: KR100584898B1

Abstract

초고주파 진공관 발진 정밀제어회로를 이용한 전기수술기에 대해 개시한다. 본 발명의 초고주파 진공관 발진 정밀제어회로를 이용한 전기수술기는, 전기수술기 본체, 주술기 전극, 대극판의 3가지 요소로 구성되어 있다. 전기수술기 본체에서는 초고주파 전류가 발생, 이것이 생체에 접촉되는 전극 끝을 통하여 생체에 접촉, 접촉 부위에 전류가 집중하고 줄(JOULE)열이 발생하여 고온이 되어서 생체를 절개 및 응고시키게 된다. 이 전류는 패드 모양의 대극판을 통해서 다시 환류하게 된다. 이 과정에서 초고주파의 발진 파형을 변화시켜서 절개시의 침투 깊이나 절개 특성을 나타내게 한다. 본 발명은 수술시 환자에게 의도하지 않은 시간 동안의 전기수술기의 출력이 나가는 것을 막기 위한 전기수술기의 초고주파 발진시 정밀 시간동안만 발진하도록 제어하는 초고주파 진공관의 제어회로를 적용한 초고주파 전기수술기이다.

Description

초고주파 진공관 발진 정밀제어회로를 이용한 전기수술기{Micro Timing Control system for a Electro-Surgical unit}

본 발명은 초고주파 진공관 발진 정밀제어회로를 이용한 전기수술기에 관한 것으로, 특히 초고주파 전기수술기의 출력 변환 장치로 진공관을 택하여 진공관 발진을 통해 수술용 절개 응고 혼합 절개 등의 파형을 의료시술을 위한 양질의 파형으로 만드는 시스템과 파형의 형태와 단속을 정밀하게 제어하는 제어 시스템을 의사의 시술시 적용할 수 있도록 한 초고주파 진공관 발진 정밀제어회로를 이용한 전기수술기에 관한 것이다.

지금까지 전기수술기의 대부분이 사용하고 있는 주파수는 수 KHz에서 3Mhz 정도이며, 출력 증폭을 위한 발진 소자로 MOSFET나 트랜지스터를 사용한다. 그러나 초고주파의 특성상 MOSFET나 트랜지스터를 사용할 경우에 회로특성에 의하여 부하의 변동에 따른 출력의 안정성이 떨어지는 경우가 많고, 따라서 수술 도중에 조직이 시술용 핸드피스에 붙어서 재출혈이 일어나는 등의 문제점이 있었다. 또한 소자의 특성에 따라서 회로 손상이나 상대적인 내수성이 떨어지는 경우도 많았다. 반면, 진공관발진을 이용한 경우에는 파형 특성에 따라 초고주파 스위칭시 고조파의 발생이 상대적으로 적고 다른 전자기기에 대한 유도 장해가 적은 장점이 있으나, 발진된 파형을 정밀한 시간으로 제어하는 방법을 구현하지 못했고 그로 인해서 의사가 시술할 때에 임의적인 감으로만 출력 강도나 시간 등을 제어할 수밖에 없었다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 기존의 문제점을 해결하기 위해서 출력 변환장치로 진공관을 사용하고 그 진공관의 출력을 미세한 시간으로 제어하는 방법과 미세한 파형특성을 제어하는 방법을 가능하게 하여 시술 시에 정확한 출력시간과휴지시간, 출력횟수를 파형특성을 적용할 수 있는 초고주파 진공관 발진 정밀제어회로를 이용한 전기수술기를 제공하는데 있다.

즉, 초고주파 전기수술기의 출력 변환 장치로 진공관을 택하여 진공관 발진을 통해 수술용 절개 응고 혼합 절개 등의 파형을 의료시술을 위한 양질의 파형으로 만드는 시스템과 파형의 형태와 단속을 정밀하게 제어하는 제어 시스템을 의사의 시술시 적용할 수 있도록 채택한 전기수술기를 제공하는데 본 발명의 목적이 있다.

도 1은 본 발명의 회로를 적용한 전기수술기의 외관사시도,

도 2는 본 발명의 구성도로 각 회로의 계통을 나타내는 블록다이어그램,

도 3은 본 발명의 초고주파 발진 제어 회로도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

41 : 히팅 플레이트 42 : 스위칭 파워부

43 : 환류부 44 : 인덕터

45 : 제어용 TR 46 : PWM 제너레이팅 마이컴

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 초고주파 진공관 발진 정밀제어회로를 이용한 전기수술기는, 0.01초∼2초 범위내에서 휴지시간과 출력시간을 제어하기 위한 파형을 출력시키는 펄스폭변조 생성 마이컴; 상기 펄스폭변조 생성 마이컴의 출력파형에 의해 스위칭이 이루어지는 제어용 스위치; 및 상기 제어용 스위치의 스위칭에 의해 RLC 회로를 이용하여 진공관을 초고주파로 발진시키는 초고주파 발진회로를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다. 이 때, 상기 진공관에서 발진되는 초고주파에 의해 제어용 스위치가 파손되는 것을 방지하기 위해 필터링이 이루지는 인덕터를 상기 제어용 스위치와 히팅 플레이트(41) 사이에 더 형성시켜서 이루어진 것이 바람직하다. 또한, 상기 제어용 스위치로는 NPN형 트랜지스터를 사용하는 것이 좋다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명의 회로를 적용한 전기수술기의 외관사시도이다. 도 1을 참조하면, 참조번호 1은 기기의 전원을 공급하고 단속하는 스위치인 전원스위치, 참조번호 2는 고주파 출력시 점등되며 출력음을 동시에 발생시키는 고주파 출력(RF OUT) 표시등, 참조번호 3은 시스템의 이상시에 점등되며 기기의 안전장치 동작이 동시에 일어나는 알람(ALARM) 표시등, 참조번호 4는 출력이 나가는 온타임 시간을 체크하여 출력시키는 온타임 디스플레이(ON TIME DISPLAY), 참조번호 5는 상기 온타임 값을 증감시키는 온타임 조절노브, 참조번호 6은 출력이 나가지 않는 딜레이 시간을 체크하여 표시하는 딜레이(DELAY), 참조번호 7은 상기 딜레이타임 값을 증감시키는 딜레이타임 조절노브, 참조번호 8은 시술 형태에 따른 파장을 선택하며, 커트(CUT), 블렌드(BLEND), 씨오에이지(COAG), 바이폴라(BI-POLAR) 모드를 선택할 수 있는 모드절환스위치, 참조번호 9는 출력 파형의 파워를 증감하여 적절한 치료용 파워를 조절하는 파워조절노브, 참조번호 10은 환자축 환류패드를 연결하는 연결부로 모토폴라 작업에 필요하며, 연결되지 않았거나 시술중 연결이 끊어지는 경우 안전을 위해 기기가 중단되도록 구성된 환자측 플레이트 커넥터, 참조번호 11은 스위치 장착식 핸드피스를 이용한 모노폴라 작업시에 연결하는 핸드피스 커넥터, 참조번호 12는 핸드 스위치 타입과 풋 스위치 타입의 절환시에 사용하는 모노폴라 아웃풋(MONO-POLAR OUTPUT) 선택스위치, 참조번호 13은 풋 스위치를 이용한 모노폴라 아웃풋시에 핸드피스를 연결하는 모노폴라 아웃풋 연결단자, 및 참조번호 14는 바이폴라 포셉, 바이폴라 시저 등의 바이폴라 악세사리를 이용한 응고 및 기기 동작에 사용되는 바이폴라(BI-POLAR) 연결단자를 각각 나타낸다.

도 2는 본 발명의 구성도로 각 회로의 계통을 나타내는 블록다이어그램이다. 도 2를 참조하면, 참조번호 21은 외부로부터 파워입력이 이루어지는 후면파워입력부, 참조번호 22는 시스템에 필요한 직류전원의 공급이 이루어지는 전원공급부, 참조번호 23은 메인기판, 참조번호 24는 상기한 각종 조절노브 및 스위치가 접속되는 제어판넬, 참조번호 25는 상기한 각종 조절노브 및 스위치를 포함하는 입력부, 참조번호 26은 상기 제어판넬에 접속되어 전류량을 제어하는 전류제어부, 참조번호 27은 상기 제어판넬에 접속되어 시간을 제어하는 타임제어부, 참조번호 28은 상기 입력부를 통해 입력되는 값에 대응하여 출력조절이 이루어지는 아웃풋 디바이스, 참조번호 29는 출력표시LED 및 사운드발생부, 참조번호 30은 핸드피스, 참조번호 31은 바이폴라 핸드피스, 참조번호 32는 환자축 환류패드를 각각 나타낸다.

도 3은 본 발명의 초고주파 발진 제어 회로도이다. 도 3을 참조하면, 참조번호 41은 히팅 플레이트, 참조번호 42는 스위칭 파워부, 참조번호 43은 환류부, 참조번호 44는 인덕터, 참조번호 45는 제어용 TR, 참조번호 46은 PWM 제너레이팅 마이컴을 각각 나타낸다.

본 발명은 전기수술기의 기능을 초고주파 발진회로로 RLC 회로를 이용하여 진공관을 20MHz이상의 초고주파로 발진할 수 있는 회로를 기본 바탕으로 하여, 의료용 절개 응고에 가장 잘 적용할 수 있는 3.8 MHz대의 출력 주파수를 가지도록 조정하고, 그 출력에 있어서 도 3의 스위칭 파워로 인가되어 있는 진공관의 상태를 제어용 TR(45) 즉, NPN형 TR을 제어함으로 진공관의 출력이 안정되면서도 정밀하게 되도록 제어한다. 히팅 플레이트(41)과 제어용 TR(45)의 연결에 있어서 히팅 플레이트(41)의 진공관 플레이트의 상태를 휴지시간과 출력시간으로 제어할 수 있도록 PWM 제너레이팅 마이컴(46)의 펄스폭변조기(Pulse Width Modulator)의 주파수를 도시된 바와 같이 PWM 발진으로 인한 제어파형과 같은 0.01초∼2초까지의 발진 시간을 가지는 파형으로 제어용 TR(45)의 베이스에 인가하여 제어용 TR(45)의 컬렉터 측으로 제어하게 된다. 이 회로에서 인덕터(44)는 진공관에서 발진되는 초고주파가 히팅 플레이트(41)를 통해서 제어용 TR(45)을 손상시키지 못하도록 적정한 수준의 필터가 되어 초고주파는 걸러지고 안정적인 출력만을 받아들이도록 한다.

이렇게 해서 만들어진 각 파형은 CAP을 통하여 외부로 출력되고 외부 출력시에 각각의 시술용 파형으로 0.01초∼2초까지의 시간 제어가 가능한 파형으로 출력이 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 초고주파 진공관 발진 정밀제어회로를 이용한 전기수술기는, 순수 절단 컷 파형과 절개와 동시에 응고기근을 하는 혼합 절개 블랜드 파형, 단극응고 파형인 코아글레이션 파형과 양극응고 파형인 바이폴라파형 등을 시술되는 전극에 걸리는 부하의 영향을 받지 않고 안정적으로 시술할 수있으며, 시술시 파형들이 출력되는 시간을 0.01초 이하의 시간으로 제어하여 정확한 침투깊이로 생체 조직을 원하는 시간만큼만 절단, 혼합절개, 응고 등을 할 수 있게 되어, 시술자가 의도하지 않는 초과 출력을 막을 수 있다. 또한 진공관 발진 파형자체의 제어도 PWM 제어를 통해 미세한 조정이 가능하기 때문에 시술시 환부별로 다른 저항값과 조직특성, 필요 침투 깊이 등을 조절 할 수 있고 이에 따르는 가장 알맞은 형태의 특수 절개파형(ex, 피하 지방조직의 절개시 블랜드(BLEND) 파형의 특성을 가지면서도 절개파형의 특성이 강하게 조정된 특수 파형)과 특수 응고파형(ex. 다수의 대형혈관조직이 내재된 기관의 절개시 블랜드(BLEND) 파형의 특성을 가지면서도 응고파형의 특성이 강하게 조정된 특수파형)을 발진할 수 있어 의사의 시술시 환부의 상태와 환자의 상태에 따라서 조직의 열손상을 최소화하면서 시술할 수 있다. 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 많은 변형이 가능함은 명백할 것이다.

Claims

진공관을 사용한 초고주파 전기수술기에 있어서,

0.01초∼2초 범위내에서 휴지시간과 출력시간을 제어하기 위한 파형을 출력시키는 펄스폭변조 생성 마이컴;

상기 펄스폭변조 생성 마이컴의 출력파형에 의해 스위칭이 이루어지는 제어용 스위치; 및

상기 제어용 스위치의 스위칭에 의해 RLC 회로를 이용하여 진공관을 초고주파로 발진시키는 초고주파 발진회로

를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 초고주파 진공관 발진 정밀제어회로를 이용한 전기수술기.