KR20120022734A - 욕창 감소 및 발열 능력을 갖는 자기-제한방식의 전기외과수술 복귀 전극 - Google Patents

Abstract

전기외과수술 및 다양한 다른 외과수술 처치와 사용하기 위한 자기-제한 전기외과수술 전극이 개시되어 있다. 전극은 전극상에 있는 환자를 가온하기 위한 열을 생성하는 발열 엘리먼트를 포함한다. 전극은 또한, 전극상에 있는 환자에 대한 욕창 또는 욕창성 궤양의 발생을 방지하기 위한 하나 이상의 패드를 포함할 수 있다. 전극은 저항성 컴포넌트, 용량성 컴포넌트, 유도성 컴포넌트, 또는 이들의 조합으로부터 발생하는 약 4,000Ω?cm 이상의 유효 벌크 임피던스를 갖는다. 전극 재료에 대한 임피던스 특징의 선택, 및 전극 기하구조의 맞춤제작을 통해, 본 발명의 전극은 환자의 외상을 방지하기 위해 전류 밀도 및 온도 상승에 관하여 자기-조정 및 자기-제한적이다.

Description

욕창 감소 및 발열 능력을 갖는 자기-제한방식의 전기외과수술 복귀 전극{SELF-LIMITING ELECTROSURGICAL RETURN ELECTRODE WITH PRESSURE SORE REDUCTION AND HEATING CAPABILITIES}

관련 출원들의 상호 참조

본 출원은, 그 개시물이 참조로 여기에 포함되는 "SELF-LIMITING ELECTROSURGICAL RETURN ELECTRODE WITH HEATING CAPABILITIES"라는 명칭의 2009년 2월 26일 출원된 미국 가특허 출원 제61/155,687호에 대한 우선권을 주장하는 "SELF-LIMITING ELECTROSURGICAL RETURN ELECTRODE WITH PRESSURE SORE REDUCTION AND HEATING CAPABILITIES"라는 명칭의 2010년 2월 10일 출원된 미국 특허 출원 제12/703,475호에 대한 우선권을 주장하고 그 이익을 주장한다.

본 발명은 일반적으로, 전기외과수술 시스템들에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 환자가 위치하고 있는 편안함의 레벨을 증가시키도록 구성된 전기외과수술 복귀 전극들에 관한 것이다. 더욱 구체적으로는, 본 발명은 욕창 감소 및 발열 능력 양자를 포함하는 전기외과수술 복귀 전극들에 관한 것이다.

전기외과수술의 분야에서, 조직을 절단하고/하거나 새는 혈관들을 소작(cauterizing)하는 의료 처치들이 무선 주파수(RF) 전기 에너지를 활용함으로써 수행된다. 의료 분야의 당업자에게 알려진 바와 같이, 전기외과수술은 널리 사용되고, 절단 및 응고 양자를 위해 단일의 수술 도구의 사용을 포함하는 다수의 이점들을 제공한다. RF 에너지는 파 발생기에 의해 생성되고, 외과의사에 의해 동작되는 핸드-헬드 전극을 통해 환자의 조직으로 송신된다. 이러한 기법들의 역사적 관점 및 상세를 위해, 그 개시물이 참조로 여기에 포함되는 "Electrosurgical Probe Apparatus"라는 명칭의 D'Amelio 등에게 등록된 미국 특허 제4,936,842호를 참조한다.

모든 단극의 전기외과수술 발전기 시스템은, 수술을 수행하기 위해 수술실에서 외과의사에 의해 환자에게 적용되는 활성 전극 및 환자로부터 발전기로 역으로의 복귀 경로를 가져야 한다. 환자와 접촉하려는 활성 전극은 조직을 절단하거나 응고하는 수술 효과를 발생시키기 위해 높은 전류 밀도를 생성하도록 크기가 작아야 한다. 활성 전극과 동일한 전류를 반송하는 복귀 전극은 낮은 밀도의 전류가 환자로부터 복귀 전극으로 흐르기 위해 환자와 연통하려는 지점에서의 유효 표면적이 충분히 커야 한다. 비교적 높은 전류 밀도가 복귀 전극에서 발생되면, 환자의 피부 및 조직의 온도는 이러한 영역에서 상승할 것이고, 바람직하지 못한 환자 화상을 발생시킬 수 있다. 널리 공지된 의료시험기관인 응급 조치 연구 기관(the Emergency Care Research Institute)에 따르면, 전류 밀도가 제곱 센티미터 당 100 밀리암페어를 초과할 때 신체 조직의 괴사의 역치까지의 가열이 발생한다. 또한, 의료 기구 개발 협회(the Association for the Advancement of Medical Instrumentation; "AAMI")는 전기수술 복귀 전극에 인접한 최대 환자 표면 조직 온도가 일정한 시험상태하에서 6℃보다 많이 상승하지 않아야 한다는 것을 요구하는 표준을 공고하였다.

지난 30년에 걸쳐, 산업계는 안전한 복귀 전극에 대한 의료 필요성에 응답하여 2개의 주요 방식으로 제품들을 개발하였다. 먼저, 이 제품들은 환자의 둔부, 대퇴부, 어깨, 또는 중력이 알맞은 접촉을 보장할 수 있는 임의의 위치 아래에 배치된 도전성 겔로 코팅된 소형인 약 12×7 인치의 편평한 스테인리스 강판으로부터 플렉시블 전극으로 되었다. 일반적으로 스테인리스 강판과 거의 동일한 크기인 이들 플렉시블 전극들은 도전성 또는 유전성 중합체로 코팅되고, 이들 위에 접착제 경계를 가져서, 이들은 중력의 도움없이 환자에게 부착되어 유지될 것이다. 전기 외과수술 처치의 완료시에, 이들 편평한 플렉시블 전극은 처분된다. 1980년대 초까지, 미국내의 대부분의 병원들은 이러한 타입의 복귀 전극의 사용으로 전환하였다. 이들 복귀 전극들은 이전의 강철판에 대한 개선이고 보다 소수의 환자에게 복귀 전극 화상을 야기하지만, 미국에서 매년 수천만 달러의 추가적 수술 비용을 초래하였다. 이러한 개선안으로도, 병원들은 수술 동안 환자로부터 부분적으로 분리되거나 우발적으로 떨어지는 전극들에 의해 야기되는 일부 환자들의 화상들을 여전히 경험하고 있다.

그 후에, 환자와 접속하고 있는 전극의 접촉 영역을 모니터링하여, 불충분한 접촉 영역이 존재할 때마다 전기외과수술 발전기를 턴 오프하는 다른 개선안, 전극 접촉 품질 모니터링 시스템이 제안되었다. 이러한 회로들은, 예를 들어, 그 개시물이 참조로 여기에 포함되는 "Safety Monitoring Circuit for Electrosurgical Unit"라는 명칭으로 Newton에게 등록된 미국 특허 제4,231,372호에 나타나 있다. 이러한 시스템은 환자의 복귀 전극 화상의 추가의 감소를 발생시켰지만, 발전기에서 특수한 일회용 전극 및 추가 회로를 요구하고, 이것은 처치 당 비용을 더욱더 높게 되게 한다. 이러한 시스템이 처음 도입된 이후 20년간, 미국에서 행해진 모든 외과 수술의 40% 미만이 높은 비용으로 인해 이러한 시스템을 사용하였다.

다양한 발전이 전기외과수술 분야에서 이루어졌지만, 개선의 여지가 남아 있다. 보다 상세하게는, 예를 들어, 환자 복귀 전극 화상의 수를 감소시킴으로써 전기외과수술 처치를 받고 있는 환자들의 안전성을 증가시키기 위한 시스템들 및 디바이스들이 개발되고 있지만, 전기외과수술 처치 이전, 동안, 및 이후의 이들 환자들의 편안함은 계속 부족하다.

환자의 불편함의 하나의 원인은, 병원들 및 특히, 전기외과수술 처치가 일어나는 수술실들에서 유지되는 상대적으로 낮은 온도이다. 수술실 온도는 통상적으로, 약 18.5 내지 21℃(65.3 내지 69.8°F) 사이에서 유지된다. 다수의 환자들에 대해, 이러한 온도 범위는 너무 춥게 느껴진다. 추가로, 외과수술 처치 환자들은 물체들로 하여금 환자들이 실제로 느끼는 것 보다 더욱 춥게 느끼게 하는 물리적 특성들을 갖는 물체들과 접촉할 수도 있다. 예를 들어, 금속의 수술실 테이블들 및 복귀 전극들은 양호한 열 전도체들일 수도 있다. 수술실 테이블들 또는 복귀 전극들의 열 전도율은, 환자들이 상기 온도 범위내에 있는 수술실 테이블 또는 복귀 전극과 접촉할 때 열이 환자로부터 떠나서 쉽게 전도되게 한다. 환자로부터 수술실 테이블 또는 복귀 전극으로의 열 전달은, 환자로 하여금 수술실 온도 보다 더욱 춥게 느끼게 하여서, 환자의 불편함을 증가시킨다.

환자들을 가온하는(warming) 공통의 솔루션들은, 가열 공기 또는 유체 순환 시스템들의 사용을 포함한다. 발열 순환 시스템들은 외과수술 처치 동안 환자의 아래 또는 위에 위치되는 패드들에 포함될 수 있다. 순환 시스템들은 일반적으로, 공기, 물, 또는 다른 유체가 순환될 수 있는 튜브들 또는 도관들을 포함한다. 이들 시스템들은 또한, 튜브들 또는 도관들을 통해 순환되기 이전에 공기 또는 유체를 가열하는 발열 엘리먼트 뿐만 아니라 유체 또는 공기를 순환시키기 위한 펌프를 포함한다. 이러한 시스템들이 외과수술 처치 동안 환자에게 열을 제공하지만, 시스템들은 또한 단점들을 갖는다. 예를 들어, 발열 순환 시스템들은 통상적으로 환자에게 균일한 열을 제공하지 못한다. 오히려, 튜브들 또는 도관들에 바로 인접한 영역들에서의 온도는 종종, 튜브들 또는 도관들 사이의 영역들 보다 상당히 높다.

환자들을 가온하는 다른 공통의 솔루션들은, 하나 이상의 발열 담요들의 사용을 포함한다. 발열 담요들은 예를 들어, 환자에게 덮여질 수도 있거나 환자와 수술실 테이블 사이에 위치될 수도 있다. 발열 담요들은 전기 발열 담요들 또는 가온 박스에서 가온된 목화 또는 양모로 이루어진 담요들일 수도 있다.

전기 발열 담요들 및 가온 담요들 양자의 사용으로 단점들과 곤란함들에 직면한다. 예를 들어, 가온 박스에 가온된 담요들은 상대적으로 짧은 기간 동안 그들의 온도를 유지한다. 담요들이 식으면, 담요들은 새롭게 가온된 담요들로 대체되어야 한다. 전기외과수술 처치 동안 담요들을 대체하는 것은, 특히, 긴 처치 동안 담요들이 다수 횟수 대체되어야 할 때 불편할 수 있다. 또한, 전기외과수술 처치 동안 환자를 이동시키기고 재위치시키는 어려움의 인해, 식은 담요들이 환자와 수술실 테이블 사이에 배치될 때 식은 담요들을 대체하는 것을 실행불가능할 수 있다. 추가로, 무균 영역이 외과수술 처치 전반적으로 유지되어야 한다. 외과수술 처치 동안 식은 담요들을 대체하는 것은 무균 영역을 더럽힐 수도 있고, 이것은 환자의 감염 및 다른 합병증을 초래할 수 있다. 더욱이, 발열 또는 가온이든 환자 위에 덮여진 담요들은 처치 동안 환자로부터 움직이거나 떨어질 수도 있어서, 수술실 인원에게서 추가의 주의를 요구한다.

차가운 온도가 전기외과수술 처치들을 받고 있는 환자들에 대한 불편함의 유일한 원인은 아니다. 오히려, 환자들에게는 장기간의 부동상태 동안 욕창으로서 알려진 욕창성 궤양(decubitus ulcers)이 나타날 수도 있다는 것이 의료 분야에 널리 공지되어 있다. 통상적으로, 욕창은 거동이 제한되거나 침대에 한정되는 고령의 환자들에게서 나타난다. 욕창은 장기적인 압력이 환자의 조직에 가해지는 환자의 신체 영역, 일반적으로 아래의 뼈 돌출부에서 발생한다. 장기적인 압력은 32 mmHg의 통상의 모세관 혈압 이상의 혈압의 유지로 인해 국소빈혈 손상 및 조직 괴사를 초래한다. 욕창이 통상적으로 장기간 동안 하나의 자세를 유지하는 환자들에게서 발생하지만, 욕창은 예를 들어, 다양한 외과수술 처치들 동안 국소 영역에 짧은 기간, 대략 2시간에 걸쳐 가해진 강한 압력의 적용으로부터 발생할 수도 있다.

일반적으로, 욕창을 방지하기 위해, 환자는 조직이 아래의 뼈 돌출부를 커버하는 신체의 민감한 영역에 가해진 힘을 감소시키거나 실질적으로 제거하기 위해 외과수술 처치 동안 압력 감소 매트리스 또는 패드상에 위치된다. 수술 시나리오에서 욕창을 방지하기 위해 사용될 수도 있는 하나의 디바이스가, 수술 테이블과 환자 사이에 배치되는 대략 3 내지 4인치 높이의 폼 패드(foam pad)이다. 폼 패드들이 저가이고 경량인 것과 같은 다수의 이점들을 갖지만, 이들은 욕창의 발생을 도울 수도 있는 신체 열을 차폐하면서 환자에게 최소의 안심을 제공한다. 또한, 열을 차폐함으로써, 폼 패드는 환자의 조직 온도의 증가를 도울 수도 있어서, 전기외과수술 처치 동안, 조직 온도는 AAMI에 의해 확립된 섭씨 6도 (6℃) 온도 상승 임계값 이상 상승할 수도 있다. 추가로, 폼 패드들은 통상적으로, 이들이 살균하고 세정하는 것이 어렵기 때문에 외과수술 처치 이후에 폐기된다. 또한, 폼 패드를 형성하는 재료는, 화재 동안 연소되면 치명적인 유독가스를 방출할 수도 있다.

대안의 압력 감소 매트리스 또는 패드가 수술 테이블상에 배치된 양피층이다. 공교롭게도, 양피는 환자에 대해 불량한 보호를 제공하고, 환자들이 놓인 전체 표면 전반적으로 환자의 압력을 효과적으로 분배하지 못한다. 상기 논의된 폼 패드와 같이, 양피는 외과수술 처치 이후에 살균하고 세정하는 것이 어렵다.

또 다른 타입의 압력 감소 디바이스가 원하는 압력의 공기로 채워진 비닐 슬리브를 포함하는 공기 충진 매트리스이다. 공교롭게도, 공기 매트리스는, 매트리스가 배치된 바닥 표면을 환자가 터치하는 것을 방지하기 위해 상당하게 가압되어야 한다. 환자가 바닥 표면을 터치하는 경우에, 욕창이 발생하는 가능성이 있다. 추가로, 요구된 압력을 유지하기 위해, 통상적으로, 매트리스내에 포함된 공기의 압력을 모니터링하여 요구되는 경우에 매트리스로 추가의 공기를 펌핑하기 위한 펌프가 매트리스에 접속된다. 환자가 이동가능한 공기 매트리스상에 놓이고, 차례로, 이 매트리스는 수술 테이블상에 놓여서, 환자는 2개의 플렉시블 표면들상에 눕는다. 이에 의해, 환자는 외과수술 처치 동안 불안정하고 위험한 위치에 놓인다. 추가로, 공기형 매트리스들은 요구되는 공기 압력을 유지하기 위한 펌프에 대한 필요성으로 인해 유지하는 것이 고가이다. 또한, 공기 매트리스는 쉽게 구멍이 뚫릴 수도 있고, 이에 의해 공기를 누출하고, 매트리스가 놓인 표면으로부터 멀리 환자를 유지하는 매트리스의 유효성을 감소시킨다.

공기 충진 매트리스에 대한 유사한 압력 감소 디바이스가 물 타입 매트리스이다. 물 타입 매트리스는 공기 매트리스의 형태와 유사한 형태를 가지만, 공기 보다는 물이 매트리스를 통해 펌핑된다. 공교롭게도, 물 타입 매트리스는 공기 타입 매트리스의 다수의 제한들을 받는다. 추가로, 물 매트리스가 새는 경우에, 대량의 물이 환자 주위의 바닥으로 방출되어서, 사람들이 환자에 매우 근접하여 걷거나 일하는 것을 어렵게 한다.

다수의 상술한 제한들이 병원내의 일반적 사용에서 경감되지만, 각각의 기재된 욕창 디바이스는 전기외과수술 처치들 동안 사용에 관하여 다양한 단점들을 갖는다. 예를 들어, 폼 타입 매트리스가 전기외과수술 처치 동안 사용되는 경우에서, 폼 패드가 연소될 수도 있는 가능성이 있어서, 환자에게 화상을 입히며, 또한 수술실내에 치명적인 유독가스를 방출한다.

공기 및 물 타입 매트리스에 관하여, 장기간 동안 원하는 압력을 유지하기 위해 요구되는 펌프를 포함하는 것은, 수술실내에 반드시 수용되는 장비의 양을 증가시킨다. 제한된 공간내에 더 많은 장비가 있으면, 외과의사의 이동 능력이 감소된다. 물 매트리스로부터 물 누출의 경우에는, 전기외과수술 복귀 전극의 단락의 가능성 뿐만 아니라 수술실에서 환자 및/또는 의사들 및 간호사들의 감전사의 가능성이 있다.

따라서, 발열 능력을 제공함으로써 환자의 편안함을 증가시키고 욕창 발생의 가능성을 감소시키면서, 자기-제한적인 전기외과수술 복귀 전극을 제공하는 것이 현재의 전기외과수술 분야에서 발전일 것이다.

본 발명은 고가의 일회용 전극에 대한 필요성없이 환자의 화상을 제거하고 특수화된 RF 발전기들에서 회로들을 모니터링하면서, 또한 환자를 가온하는 발열 능력들을 제공하고 전기외과 수술 처치들을 받는 환자들에 대한 욕창의 발생을 최소화함으로써 종래 기술의 단점을 극복한다.

간략하게, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 개선된 복귀 전극은, 이전에 수술에서 사용되거나 개시되었던 다른 복귀 전극들 보다 큰 유효 표면적을 포함한다. 이것은 환자의 신체에 대해 포지셔닝하는데 많이 크고 많이 적합하고, 이것은 도전성 또는 유전성 겔들에 대한 필요성을 제거한다. 또한, 노출된 표면은 반복 사용을 위한 쉽고 빠른 컨디셔닝을 용이하게 하기 위해 쉽게 세척가능하고, 소독가능하고/하거나 살균가능한 재료로 되어 있다. 이것은 통상적으로 사용된 전기외과수술 주파수들에서의 임피던스 특성들이 전류 밀도들 (및 대응하는 온도 상승)을 안전한 임계값으로 자기-제한하도록 되어 있는 기하구조 및 재료를 이용하여, 전극의 작업면의 유효 면적이 바람직한 레벨 아래로 감소되어야 한다. 따라서, 특수화된 RF 발전기에서의 전술한 고가의 모니터링 회로들에 대한 필요성이 제거된다. 추가로, 개선된 복귀 전극은 상대적으로 추운 환경에서 환자를 가온하기 위한 발열 엘리먼트를 포함한다. 또한, 개선된 복귀 전극은 환자와 복귀 전극 사이에서 전류 전달을 도우면서, 욕창의 발생을 방지하는 하나 이상의 욕창 패드를 포함한다.

본 발명의 특징에 따르면, 전기외과수술 복귀 전극은 의료 처치들에서 사용된 통상의 전기외과수술 주파수에서 충분하게 낮은 전기 임피던스 및 낮은 전류 밀도들을 제공하도록 충분하게 크게 이루어져, 인접한 환자 조직에서 과도한 온도 상승의 가능성을 감소시켜 (즉, 온도 ("T") 상승을 섭씨 6도(6℃) 아래로 유지함으로써), 조직 괴사 또는 다른 원치않은 외상을 회피한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 전극의 작업면(환자와 접촉하거나 환자에게 매우 근접한 전극 표면)은, 통상의 사용에서, 전류 흐름이 수술 부위에서 외과수술을 수행하는 외과의사의 능력을 방해하는 포인트까지 감소되지 않도록, 면적이 충분하게 크게 이루어진다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 전기외과수술 복귀 전극은 전극 및 하나 이상의 욕창 패드를 포함하는 다층 구조를 갖는다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 일 실시예에서, 제어도 전기 도전율이 도전성 스레드 또는 카본 블랙과 같은 전기적 도전성 재료들을 그 안에 포함함으로써 전극에 제공되어서, 그것을 통한 전류의 이동을 안전한 값들로 제한하는 레벨들에 대한 표면적의 함수로서 도전율을 컨디셔닝한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 일 실시예에서, 전기외과수술 복귀 전극은 전극의 상부에 배치된 욕창 패드를 포함한다. 이와 같이, 욕창 패드를 형성하는 재료는 선택적으로 도전층 또는 절연층으로서 작용한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 전기외과수술 복귀 전극은 수술 처치 동안 환자를 가온하기 위한 발열 능력들을 포함한다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 전기외과수술 복귀 전극은 욕창성 궤양 또는 욕창의 발생의 감소를 돕는 2개의 욕창 패드, 및 수술 처치 동안 환자를 가온하기 위한 발열 능력을 제공하는 발열 엘리먼트를 포함한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 다른 실시예에서, 환자의 신체의 인접면 근처에 포지셔닝하는 방습 작업면이 제공되어서, 전기외과수술 전극의 세정 및 재사용을 용이하게 한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상술한 방습 작업면은 통상적으로 접하는 세정제, 소독제, 및 살균제에 대해 내성이 있게 제조되어, 세정 및 재사용을 더 용이하게 한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 다른 실시예에서, 슬리브가 전기외과수술 전극과의 협력적 사용을 위해 제공되어서, 예를 들어, 전극 표면 또는 욕창 패드(들)와 활성 전기외과수술 장비의 우발적 접촉으로부터 발생할 수도 있는 부주의한 손상으로부터 전극 및 욕창 패드(들)를 보호한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 전극의 작업면내 그리고 작업면 근처의 재료의 전기 임피던스는 작업면에서의 전류 밀도를 환자 조직 외상의 임계값 아래의 레벨로 제한하도록 충분하게 상승되어서, 전극의 유효 작업면의 우발적 감소의 경우에 환자의 외상을 방지하기 위한 자기-제한 특징을 제공한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 일 실시예에서, 전기외과수술 전극은, 전기외과수술 처치가 수행될 수술 테이블에 형태가 맞추어져서, 본 발명의 다른 특징의 실현을 용이하게 한다.

본 발명의 추가의 특징들 및 이점들은 후속하는 설명에 설명될 것이고, 부분적으로는 그 설명으로부터 명백할 것이고, 또는 본 발명의 실시에 의해 알 수도 있을 것이다. 본 발명의 이들 및 다른 특징들은 다음의 설명 및 첨부한 청구항들로부터 더욱 완전하게 명백해질 것이고, 또는 이하 설명되는 바와 같은 본 발명의 실시에 의해 알 수도 있다.

본 발명의 상기 및 다른 이점들 및 특징들을 더욱 명확히 하기 위해, 본 발명의 더욱 특정한 설명이 청부한 도면들에 예시되는 본 발명의 특정한 실시예들을 참조하여 이루어진다. 이들 도면들이 본 발명의 단지 예시된 실시예들을 도시하고, 따라서 그 범위를 제한하는 것으로 고려되지 않음이 이해될 것이다. 본 발명은 첨부한 도면들의 사용을 통해 추가의 특이성 및 상세로 기재되고 설명될 것이다.
도 1은 수술 처치 동안 전기외과수술 발전기에 제공되는 바와 같은 무선 주파수 전류 흐름의 수술 경로에 실제로 포함된 통상의 임피던스들을 예시하는 단순한 전기 개략도이다.
도 2a는 본 발명의 원리를 예시하는 광역 분포 전기외과수술 복귀 전극의 평면도이다.
도 2b는 도 2a의 전기외과수술 복귀 전극의 세그먼트의 확대도이다.
도 2c는 도 2b의 단면선 2C-2C를 따라 취해지고, 도 2b의 세그먼트에 의해 표현된 유효 회로 임피던스를 예시하는 단면도이다.
도 3은 복귀 전극의 유효 표면적과 전극에서 발생한 유효 무선 주파수 전류 밀도 사이의 관계들을 그래프 형상으로 예시하는 차트이다.
도 4는 상부 표면에 배치된 본 발명에 따른 전기외과수술 복귀 전극을 갖는 수술 테이블을 도시하는 사시도이다.
도 5는 시트의 표면상에 배치된 본 발명에 따른 전기외과수술 복귀 전극을 갖는 수술 의자를 예시하는 정면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 전기외과수술 복귀 전극의 평면도이다.
도 7은 도 6의 선 7-7을 따라 취해진 단면도이다.
도 8은 도 7과 유사하지만 환자의 수술 가운에 의해 제공된 커패시턴스를 예시하는 단면도이다.
도 9는 도 6 내지 도 8의 임의의 실시예들을 넣는데 적합한 커버의 사시도이다.
도 10은 도 9의 커버내에 넣어진 도 6 내지 도 8의 실시예들 중 하나를 예시하는 도면이다.
도 11은 환자와의 유효 접촉 면적이 물리적 전극 사이즈 보다 실질적으로 작을 때 시뮬레이션된 조건을 예시하는 본 발명에 따른 전극의 사시도이다.
도 12는 유효 환자 접촉 면적이 총 전극 면적 보다 훨씬 작을 때 전극내의 전류 흐름 밀도를 예시하는 도면이다.
도 13은 상이한 전기외과수술 발전기 주파수들에 대한 전극 두께의 함수로서 저항층의 벌크 저항의 변동을 나타내는 그래프이다.
도 14는 다양한 전기외과수술 주파수들에서 본 발명에 따른 전기외과수술 복귀 전극의 두께에 의해 제산된 면적의 함수로서 벌크 저항을 나타내는 그래프이다.
도 15는 분석을 위해, 본 발명에 따른 전극의 저항성 및 용량성 영역들과 관련하여 수술중인 환자에 대응하는 회로를 예시하는 사시도이다.
도 16은 도 15에 등가인 단순한 개략 회로이다.
도 17은 상이한 전기외과수술 동작 주파수들에 대한 저항층의 벌크 저항의 함수로서 퍼센트 용량성 전력 전도성을 도시하는 그래프이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기외과수술 전극의 부분 분해도를 예시한다.
도 19는 전기외과수술 전극의 구조를 도시하는 도 18의 전기외과수술 전극의 컴포넌트들 중 일부의 분해도를 예시한다.

본 발명의 전기외과수술 복귀 전극은 통상적으로 사용된 전기외과수술 주파수들에서의 임피던스 특성들이 전류 밀도들 (및 대응하는 온도 상승)을 안전한 임계값으로 자기-제한하도록 되어 있는 기하구조 및 재료를 이용하여, 환자와 전극의 작업면 사이의 유효 면적이 바람직한 레벨 아래로 감소되어야 한다. 추가로, 자기-제한 방식 전기외과수술 전극은 전극상에 위치되는 환자를 가온할 수 있다. 또한, 자기-제한 방식 전기외과수술 전극은 완자가 전극상에 위치되는 동안 환자에 대한 욕창의 형성을 방지하도록 구성된다.

본 발명의 다양한 양태들 및 예시적인 실시예들 및 특징들의 이해를 돕기 위해, 자기-제한 특징들을 제공하는 전기외과수술 전극들의 구조들 및 특징들에 관한 논의가 먼저 이루어진다. 이러한 논의에 후속하여, 발열 및 욕창 방지 능력들을 갖는 자기-제한 방식 복귀 전극의 예시적인 실시예의 상세한 설명이 제공된다. 그 내부에 일체형으로 형성된 발열 및/또는 욕창 방지 능력들을 갖는 전기외과수술 복귀 전극은, 하나의 디바이스가 환자의 편안함을 증가시키면서, 전기외과수술 처치에 필요한 자기-제한 특징들을 포함할 수 있게 한다. 이러한 방식으로, 본 발명의 신규한 전기외과수술 전극은 전기외과수술 처치 동안 환자가 화상을 입는 것을 방지하고, 상대적으로 추운 환경에서 환자를 가온하며, 욕창의 형성을 방지한다.

이제 도면, 더욱 구체적으로는 도 1로 가서, 수술 처치 동안 전기외과수술 발전기에 제공되는 바와 같은 무선 주파수 전류 흐름의 수술 경로에 실제로 포함된 통상의 임피던스들을 예시하는 단순한 전기 개략도를 도시하고 있음을 알 수 있다. 정전력, 정전압, 및/또는 정전류 또는 가변 전력, 가변 전압 및/또는 가변 전류 발전기들과 같지만 이에 제한되지 않은 종래의 무선 주파수 발전기(100)가 존재함을 알 것이다. 임피던스(z₁)에 의해 표현된 외과의사의 도구 및 임피던스(z₃)에 의해 표현된 전기외과수술 복귀 전극에 발전기(100)를 각각 접속하는 종래의 전기 도체들(102 및 104)이 발전기(10)에 접속된다. 임피던스(z₂)는 수술 부위와 복귀 전극 사이에 놓인 환자의 조직에 의해 제공된 임피던스를 나타내도록 제공된다. 전기 도체들(102 및 104)은 복귀 전극에 전기 접속을 행하는 수단을 접속하는 기능을 수행할 수 있는 하나의 예시적인 구조를 나타낸다. 그러나, 당업자는 다양한 다른 구조들이 적합하고 원하는 기능을 수행할 수 있다는 것을 이해할 수도 있다.

도 1의 도면이 단순화되어 있고, 일반적으로, 본 발명의 원리들을 명확하고 간결하게 예시하기 위해, 외과의사의 기구, 환자의 신체 및 복귀 전극이 원인이 되는 리액턴스들을 포함하는, 주요 저항에 관하여 회로 엘리먼트들을 고려하지만, 실제로는, 본 발명의 원리들의 예시에서의 명확함을 위해, 상대적으로 작은 것으로 여겨져서, 본 설명의 이러한 포인트에서는 고려되지 않는 분포된 인덕턱스 및 분포된 커패시턴스와 같은 특정한 다른 파라미터들을 접할 것이다. 그러나, 아래에 설명되는 바와 같이, 일 실시예에서, 절연 슬리브가 전극과 환자의 신체 사이에 개재될 때, 용량성 리액턴스의 상당한 엘리먼트가 Z₃의 임피던스에 포함될 수도 있다. 또한, 도 1 내지 도 10이 본 발명의 원리들을 간결하게 제공하도록 의도적으로 단순화되었음에 유의해야 한다. 도 11 내지 도 17의 논의는 자기-제한 특징들을 달성하기 위해 사용된 이론적 기초 및 예시적인 기하구조 및 재료를 포함하는, 본 발명의 자기-제한 특징들의 더욱 상세하고 완벽한 설명을 포함한다.

본 발명의 초기 실시예는, 결합된 저항 및/또는 용량성 모드에서 동작하는 전극이다. 따라서, 상대적으로 작은 표유 용량 및 유도 리액턴스가 무시되면, 회로의 총 유효 임피던스는 개별 임피던스들(z₁, z₂, 및 z₃)의 합과 동일할 것이고, 본질적으로 동일한 전류가 3개의 모두를 통과할 것이기 때문에, RF 발전기(100)에 의해 생성된 전압은 각각의 값들에 정비례하여 임피던스들(z₁, z₂, 및 z₃) 양단에 분포될 것이다. 따라서, 이러한 컴포넌트들 각각에서 방출된 에너지는 또한 그들의 값들에 정비례할 것이다.

외과의사의 도구가 환자의 조직에 접촉하는 영역에, 나타난 에너지가 집중되는 것을 원하기 때문에, z₁에 의해 표현된 임피던스의 저항 성분이 상당하고, 그것을 통과하는 전류 (및 그로 인한 에너지 방출)가 매우 작은 영역에 집중되는 것이 바람직하다. 후자는 수술 부위에서 환자와 접촉하는 영역을 매우 작게 함으로써 달성된다.

전술한 직렬 회로와 반대로, 병렬로 결합될 때, 결합된 저항 및 용량성 리액턴스의 성분들은 아래의 공식에 의해 제공되는 총 유효 임피던스를 제공한다.

따라서, 각각 100 옴인 100개의 유사한 임피던스들이 병렬로 접속되면, 유효 임피던스(Z_eff)는 1 옴과 동일하다. 이러한 임피던스들 중 절반이 실제로 접속해제되면, 나머지 유효 임피던스는 2 옴이고, 임피던스들 중 하나만이 회로에서 활성이면, 나머지 유효 임피던스는 100 옴이다. 자기-제한하고 안전장치가 되어 있는 전극을 제공하기 위한 이들 고려사항들 및 이들의 이용의 중요성은, 도 2a, 도 2b, 도 2c 및 도 3에 예시된 엘리먼트들의 아래의 설명들로부터 명백할 것이다.

이제 도 2a로 가서, 본 발명의 원리들을 예시하는 광역 분포 전기외과수술 복귀 전극(110)의 평면도의 개략적 표현을 볼 수 있다. 도면의 우측에서, 도 1의 도체(104)와 같은 전기 복귀 도체에 대한 접속을 용이하게 하기 위한 전기 접속 단자(112)가 도시되어 있다.

복귀 전극(110)의 표면(114)은 바람직하게는 평활하고 균질이며, 얇은 저항 및/또는 유전층을 포함한다. 다르게는, 복귀 전극(110)의 표면(114)은 복귀 전극(110)의 특정한 동작에 의존하여, 용량성 및/또는 유도성 층을 포함할 수도 있다. 이러한 설명의 교육 목적을 위해 그리고 복귀 전극(110)의 수학적 모델링을 돕기 위해, 전극(110)은 영역들(116, 116a, 116b, 116c ... 116n)에 의해 표현된 바와 같이 복수의 균일하게 사이징된 영역들 또는 세그먼트들을 포함하는 것으로서 생각될 수도 있다. 그러나, 당업자는, 복귀 전극(110)이 불연속 영역들 또는 세그먼트들을 포함할 수도 있거나 포함하지 않을 수도 있다는 것을 이해할 것이고, 전극(110)이 연속 세그먼트들을 갖는 것이 바람직하다.

영역/세그먼트(116)는 그것이 표현하는 저항성 임피던스(z₃')에 대해 스케일에서 유사해지도록 도 2b에서 크게 도시되어 있다. 따라서, 세그먼트들(116 ... 116n)에 대응하는 전극(110)의 세그먼트들 각각이 임피던스(z₃')와 유사한 임피던스를 제공하는 능력을 고유하게 갖는다는 것이 이제 명백할 것이다. 그러나, 회로내에서 병렬로 실제로 활성인 이러한 세그먼트들의 수는 전극위에 놓이는 환자의 표면적의 직접 함수이다. 따라서, 신체가 전극의 상위 표면의 50 퍼센트(50%)와 실제로 접촉하고 있는 거구의 반듯하게 누운 환자의 경우에서, 세그먼트들(116 내지 116n)에 대응하는 50퍼센트의 세그먼트들이 도 1의 임피던스(z₃)에 의해 표현된 임피던스를 형성하기 위해 회로에서 실제로 병렬일 것이고, 따라서, 전극(110)이 각각 100 옴의 100개의 세그먼트를 포함하면, 유효한 50퍼센트의 전극 엘리먼트들에 의해 동작적으로 제공된 유효 임피던스는 2 옴이다. 2 옴이 엘리먼트들(z₁ 및 z₂)에 의해 표현되는 임피던스와 비교하여 매우 작기 때문에, 완자와 전극 사이의 접촉 영역에서 손실되는 에너지는 거의 없고, 전극의 상대적으로 큰 유효 작업 면적으로 인해, 전류 밀도 및 온도 상승이 상기 언급한 위험한 임계값 아래로 유지된다.

이제, 어떠한 이유로, 환자와 전극 사이의 유효 접촉 면적이 세그먼트들(116 내지 116n) 중 단지 하나의 표면으로 감소되었다면, 유효 임피던스 (고려중인 예에서 결합된 용량성 리액턴스 및 저항)는 100 옴으로 증가할 것이고, 접촉 면적의 감소의 일부 포인트에서, 유효 임피던스는 수술 도구의 전기외과수술 효과를 감소시키기거나 그렇지 않으면 외과의사에 의한 도구의 실제 사용을 방지하기 위해 전기외과수술 도구의 부위에서 제공된 임피던스에 대한 레벨로 상승하여서, 환자가 복귀 전극과 접촉하는 더 큰 표면적을 제공하도록 재위치되어야 한다는 것을 외과의사에게 신호한다. 동시에, 총 회로 임피던스는, 외과의사가 환자를 재위치시키지 않고 그의 도구를 이용하려 시도하는 경우에 흐르는 총 전류가 환자에게 원치않은 외상을 초래하는 값 아래로 감소되도록 증가될 것이다. 따라서, 상술한 개별 회로 모니터링 및 제어 회로들에 대한 필요없이 사용중에 안전성을 강화하는 자기-제한 특징이 제공된다.

도 2c는 도 2b의 단면선(2C-2C)을 따라 취해지고, 도 2b의 세그먼트(116)에 의해 표현된 유효 회로 임피던스(z₃)를 예시하는 단면도이다. 도 2c에서, 단자(120)에 의해 전기적으로 표현된 상부 환자-접촉 표면(118) 및 전기 단자(112)에 의해 표현된 하부 표면(122)을 갖는 작은 세그먼트(116)를 볼 수 있다. 이러한 설명을 위해 (그리고 이러한 실시예에 기초하는 원리들을 명백하게 제공하기 위해), 임피던스(z₃)는 단자들(120 및 112) 사이에 존재하는 것으로 생각될 수도 있다. 물론, 얇지만 높은 도전층이 전극(110)의 하부 표면을 따라 포함되는 실시예에서, 나머지 세그먼트들에 의해 표현된 임피던스들 각각이 단자(112)에 병렬로 그들의 하부 말단들에서 접속되는 반면, 이러한 높은 도전층이 부재인 경우에, 각 세그먼트의 상부 영역과 하부 영역 사이에 놓인 재료에 의해 표현된 임피던스에 부가하여, 전류가 단자(112)에 도달하기 위해 전극을 가로로 또는 측면으로 통과해야 하는 재료에 의해 표현되는 추가의 임피던스(미도시)가 존재한다는 것이 당업자에게 명백할 것이다.

이제, 측면 임피던스가 상기 언급한 얇은 도전층의 제공에 의해 최소화되거나, 영역(116)의 재료의 하부 부분에서의 유효 도전율이 증가되는 경우에, 복귀 전극에 의해 제공된 유효 임피던스가 환자와 접촉하는 전극의 유효 상부 표면에 반비례한다는 것이 명백해야 한다.

도 3은 복귀 전극의 유효 표면적과 전극에서 나타난 유효 무선 주파수 전류 밀도들 사이의 관계를 그래프 형태로 예시하는 차트이다. 그러나, 이러한 차트의 고려사항으로 진행하기 이전에, 차트는 본 발명에 기초하는 원리들을 예시하도록 단순화되어 있고, 실질적으로는 변화할 수도 있는 실제 데이터를 나타내지 않는다는 것에 유의해야 한다. 도 3에서, RF 전류 밀도 대 전극 유효 표면적의 플롯을 볼 수 있고, (당업자에게 이제 명백한 바와 같은) 후자는 환자의 신체와 유효 전기적 접촉을 하는 복귀 전극의 표면의 일부이다. 전술한 논의로부터 예상되는 바와 같이, 유효 면적이 클 때, 외과의사의 도구에서의 전류는 높고(점선 그래프 124), 복귀 전극 양단의 대응하는 전류 밀도는 매우 낮다(실선 그래프 126). 물론, 이것은 전기외과수술을 실시하기 위해 원하는 조건이다. 그러나, 회로를 통하는 정전류를 가정하면, 유효 표면적이 감소할 때, 복귀 전극 양단의 전류 밀도(실선 그래프 126)는 외과의사의 도구에서의 전류(점선 그래프 124)에서의 대응하는 감소로 증가한다. 유효 표면적이 어떤 소정의 포인트로 감소할 때, 전기외과수술을 실제로 실시하기에는 불충분한 전류가 수술 도구에 남아 있을 것이다.

당업자는, 외과의사에 대한 가용 전류 및 전류 밀도에서의 변화가 유효 표면적에서의 변동과 동시에 발생할 수도 있거나 발생하지 않을 수도 있다는 것을 이해할 수도 있다. 본 발명의 다양한 실시예들은 전류 밀도 및 가용 전류에서의 실질적으로 동시 변화를 가질 수도 있지만, 본 발명의 다른 실시예들은 그 사이에서 지연 기간을 포함할 수도 있다.

재료들 및 전극 치수들에 대해 선택된 파라미터들은, 복귀 전극 근처의 전류 밀도 및 대응하는 조직 온도 상승이 본 발명의 도입부에서 언급한 제한을 초과하지 않도록 선택된다. 이제, 이러한 파라미터들의 적절한 선택에 의해, 복귀 전극이 자기-제한이 되어서, 상기 참조한 추가의 모니터링 회로들을 불필요하게 한다.

본 발명에 기초하는 원리들의 설명을 용이하게 하기 위해, 주요 컴포넌트들이 저항들 및 용량성 리액턴스들인 임피던스들에 관하여 상술하였다. 그러나, 본 발명의 원리들은, 임피던스들이 저항성, 용량성 및/또는 유도성 임피던스들의 임의의 결합을 포함하는 다른 실시예들에도 또한 적용가능하다.

이제, 유효 유전층이 예를 들어, (ⅰ) 전극의 상부 표면상의 물리적 유전층, (ⅱ) 환자가 입은 수술 가운의 재료, (ⅲ) 환자와 복귀 전극 사이에 개재된 침대 시트 또는 다른 수술실 리넨제품들, (ⅳ) 복귀 전극상에 피팅된 보호 슬리브의 재료, 또는 (ⅴ) 이들의 임의의 조합에 의해 표현되는 애플리케이션들과 관련하여 본 발명이 더 설명된다.

이제, 상부 표면상에 배치된 본 발명에 따른 전기외과수술 복귀 전극(132)을 갖는 수술 테이블(130)을 사시도로 예시하는 도 4를 참조하고, 테이블(130)의 에지는 참조부호 134로 식별된다. 도시된 바와 같이 휠들 또는 롤러들이 피팅될 수도 있는 종래의 레그들(136a 내지 136d)을 갖는 수술 테이블(130)이 도시되어 있다. 테이블(130)은 처치 동안 환자를 지지하는 지지 수단의 기능을 수행할 수 있는 하나의 구조물이다. 그러나, 당업자는 지지 수단의 다양한 다른 구성이 가능하고 요구된 기능을 수행할 수 있다는 것을 이해할 수도 있다. 예를 들어, 지지 수단은 의자들, 판들, 침대들, 카트들 등을 포함할 수도 있지만 이에 제한되지 않는다.

도 4에서, 테이블(130)의 전체 상부 표면이 복귀 전극(132)으로 커버되는 것으로 도시되어 있지만, 전체 커버리지가 본 발명의 원리들을 실시하기 위해 결코 요구되지는 않는다는 것을 이해해야 한다. 따라서, 종래의 전기외과수술 발전기들과 사용될 때, 복귀 전극은 원치않은 조직 손상을 동시에 회피하면서 수술을 수행하기 위한 외과의사의 능력을 방해하지 않도록 통상적으로 이용된 RF 주파수들에서 적절한 저항성, 용량성, 또는 유도성 커플링을 제공하는데 충분한 유효 작업 표면적을 제공할 필요만 있다. 종래의 전기외과수술 주파수들에서, 수술 테이블상에 있는 성인 환자에 대해 몸통 또는 도 5에 예시된 바와 같이 의자에 앉은 환자의 둔부의 약 절반의 돌출 외형 보다 크지 않은 유효 작업 표면적만을 필요로 한다는 것을 발견하였다. 그러나, 유효 작업 표면적은 사용된 재료에 의존하여, 일부 기하학적 구성들에서, 그리고 수술실 리넨제품들의 다양한 층들이 전극상에 배치되는 경우들에서 변화할 것이다. 본 발명의 원리들은 성공적으로 이용될 수도 있고, 복귀 전극의 유효 작업 표면적은 일상적인 실험에 의해 이러한 환경에서 결정된다. 특정한 조건들하에서, 유효 작업 표면적은 약 7 제곱 인치(또는 약 45 제곱 센티미터) 만큼 작을 수도 있다.

또한, 도 6 내지 도 8 및 도 10에 도시된 복귀 전극이 직사각형 형상으로 도시되어 있지만, 이들은 예를 들어, 환자의 신체의 몸통 또는 다른 주요 부분의 윤곽을 따르기 때문에, 타원형 또는 등고선 모양일 수 있다는 것이 명백할 것이다. 상술한 바로부터 명백한 바와 같이, 전극이 사용될 때, (1) 환자의 표면상의 복귀 전류 밀도가 충분하게 낮고, (2) 전극과 환자 사이의 전기 임피던스가 충분하게 낮아서, 전기 에너지가 전기 복귀 경로에서의 임의의 위치에서 환자의 피부를 섭씨 6도(6℃)보다 많이 발열하도록 충분히 집중되지 않으며 (3) 재료 및 기하구조의 특징들이, 전극의 유효 면적이 선택된 임계 레벨 아래로 감소되는 경우에, 전기외과수술 모드에서 도구를 계속 유효하게 사용하기 위해 외과의사의 도구에서 분산된 불충분한 에너지가 존재하도록 전극이 구성된다는 것이 중요하다.

당업자에 의해 인식되는 바와 같이, (환자의 신체와 전극 사이의 거리에 의해 표현된) 용량성 리액턴스가 도입되더라도, 수술 가운과 같은 무엇이 이들을 분리시키는 경우에, 이러한 용량성 리액턴스는 z₃으로서 식별된 임피던스를 파괴하기 보다는 변경할 것이므로, 상술한 설명에 일반적으로 따라 수행하기 위해 전극에 대해 환자의 피부와 복귀 전극 사이에서 직접 옴 접촉할 필요는 없다.

당업자에게 알려진 바와 같이, (예를 들어, 전기외과수술에서 사용된 것과 같은) 교류 회로에서, 임피던스의 용량성 리액턴스는 리액턴스에 제공된 교류 전기 신호의 주파수와 커패시턴스 양자의 함수이다. 따라서, 용량성 리액턴스(옴 단위)에 대한 공식은,

이고, 여기서, Xc 는 옴 단위의 용량성 리액턴스이고, π는 3.14159이고, f는 헤르츠 단위의 주파수이며, C는 패럿 단위의 커패시턴스이다.

병렬 판 커패시터에서의 커패시턴스에 대한 공식은,

이고, C는 패럿 단위의 커패시턴스이고,

는 커패시터의 유효 판들 사이에 놓인 재료의 유전 상수이고, A는 제곱미터 단위의 커패시터의 유효 판들 중 가장 작은 판의 면적이고, t는 미터 단위의 유효 판들의 표면들의 분리이며,

는 패럿/미터 단위의 공기의 유전율이다. 따라서, 전극 회로 커패시턴스가 상당한 실시예에서 최대 허용가능한 온도 상승 기준을 충족시키기 위해, 상이한 최소 사이즈의 전극들이 발전기 소스의 주파수, 전극으로부터 환자의 신체의 분리, 및 전극의 유효 도전성 영역과 인접한 신체 표면 사이에 놓인 재료에 의존하여 요구될 수도 있다. 따라서, 본 발명의 원리들이 전기외과수술 에너지의 광범위한 주파수들에 적용가능하지만, 최대 사이즈의 복귀 전극들에 대해 여기에 설명된 고려사항들은 종래의 전기외과수술 에너지 발전기들에서 통상적으로 이용된 주파수를 구체적으로 고려한다.

당업자는, 현재 사용된 일회용 복귀 전극들로는, 약 3 제곱 인치로 전극의 유효 사이즈를 감소시키는 것이, 수술을 수행하는 외과의사의 능력을 방해하는 레벨로 RF 전류 흐름을 감소시키지도 않고 환자의 외상을 초래하는 레벨로 전류를 집중시키지도 않는다는 것을 알고 있다. 그러나, 환자의 신체로부터 전극의 어떤 간격을 제공하기 위해, 본 발명에 따른 복귀 전극은 수술 가운에 의해 또는 개재된 가운이 전혀 없이 제공된 것과 같은 환자의 피부로부터 상대적으로 작게 분리되어 있는 약 7 제곱 인치와 약 11 제곱 인치(약 45㎠ 내지 약 70㎠) 사이의 최소 유효 면적을 필요로 한다. 이러한 유효 면적은, 환자가 그들의 상부 몸통 이상의 사이즈인 전극상에 위치되는 경우에 획득하는 것이 쉽다.

본 실시예에 대한 원하는 유전체의 특징들은 선택된 고무들, 플라스틱들 및 다른 관련 재료들의 특징들과 충분히 비교가능하고, 후자가 복귀 전극용 재료로서 만족스럽게 이용될 수도 있다. 상기 언급한 바와 같이, 이러한 복귀 전극으로, 환자가 위치되어 복귀 전극이 필요한 만큼 낮은 임피던스를 발생시키도록 환자에게 매우 근접한 것이 충분하지 않으면, 전기외과수술 발전기로부터의 전류 흐름이 외과의사가 수술을 수행하는 것을 어렵게 만드는 레벨로 감소되는 것이 그 결과이다. 따라서, 본 실시예에서는, 수술 가운에 의해 표현된 어떤 추가의 커패시턴스의 개재에도 불구하고, 상술한 특징들이 계속 발생할 것이다.

상기 언급한 바와 같이, 도 5는 시트의 상부 표면상에 배치된 본 발명에 따른 전기외과수술 복귀 전극(142)을 갖는 수술 의자(140)를 예시하는 정면도이다. 따라서, 환자가 의자에 앉을 때, 둔부 및 대퇴부의 상부 부분이 위에 가로로 놓이고 복귀 전극(142)에 충분히 매우 근접하여서, 그 사이의 커플링은 상술한 기준을 충족하는 임피던스를 제공하고, 즉, 복귀 전극(142)과 환자 사이의 전기 임피던스가 충분히 낮아서 외과의사가 처치를 수행하는 것을 허용하면서, 전류 밀도가 충분히 낮고 불충분한 전기 에너지가 복귀 전극(142) 양단에 나타나서 섭씨 6도(6℃)보다 많이 전기 복귀 경로의 임의의 위치에서 환자의 피부를 발열한다는 것을 규정한다.

도 6은 본 발명에 따른 다른 전기외과수술 복귀 전극의 평면도이다. 전극의 상부 노출된, 또는 작업면이 낮은 임피던스에 대한 상술한 기준을 충족시키도록 다시 확대된다는 것이 관찰될 것이다. 전극이 수술 테이블의 전체 표면 또는 치과용 또는 다른 환자 의자의 전체 시트 표면을 커버하는 것이 필요하지는 않지만, 일부 경우들에서, 환자가 처치 과정 동안 위치를 이동하는 경우에, 환자의 충분한 부분이 전극 표면과의 등록을 유지하여, 유효 임피던스가 상술한 레벨 보다 작게 유지되도록 환자의 둔부 또는 몸통의 돌출된 면적 보다 큰 표면적을 제공하는 것이 바람직하다는 것을 발견하였다.

이때, 발명의 특성의 이해와 특히 관련되는 것으로 여겨지는 본 발명에 따른 개선된 전극의 특징들을 강조하는 것이 유용할 수도 있다. 먼저, 상기 언급한 바와 같이, 전극은 직접적으로 또는 개재하는 도전성 또는 비도전성 겔을 통해 환자와 직접 접촉할 필요가 없다. 또한, 그것의 확대된 사이즈로 인해, 환자의 물리적 윤곽에 맞추도록 전극을 주문제작할 필요가 없다. 이와 관련하여, 선택된 재료 및 기하구조를 사용하여, 본 발명의 자기-정정 및 자기-제한 원리들이 작업 표면적이 약 7 제곱 인치(또는 약 45 제곱 센티미터) 만큼 작은 전극에서 달성될 수 있지만, 전극의 노출된 상부 작업 표면적의 바람직한 범위는, 약 11 내지 1,500 제곱 인치(또는 약 70 내지 9,680 제곱 센티미터)의 범위에 있다. 이전의 제안들 보다 작업 표면적에서 전극을 수배 더 크게 (통상적으로, 적어도 자릿수 만큼 크게) 함으로써, 환자의 피부에 대해 직접적으로 또는 겔을 통한 직접 물리적 부착에 대한 필요성이 제거된다.

도 6에 예시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전극은, 전극에서 이용될 때 약 8000Ω 보다 클 각각 제곱 센티미터의 작업 표면에 의해 제공된 유효 dc 저항을 발생시키는 도전성 플라스틱, 고무, 또는 다른 플렉시블 재료로 이루어질 수도 있다. 실리콘 또는 부틸 고무가 플렉시블할 뿐만 아니라 쉽게 세척가능하고 살균가능하기 때문에 특히 매력적인 재료인 것으로 발견되었다. 다르게는, 복귀 전극의 메인 바디는 필요한 도전율을 제공하도록 변경된 본질적으로 비교적 높은 저항 플렉시블 재료로 이루어질 수도 있다. 후자의 바람직한 예가, 카본 섬유와 같은 함침된 도전성 섬유들이 존재하거나, 카본 블랙, 다량의 금, 은, 니켈, 구리, 강철, 철, 스테인리스 강, 황동, 알루미늄, 또는 다른 도체들과 같은 다량의 다른 도전성 물질들이 분포되어 있는 실리콘 고무 재료이다.

도 6을 더 참조하면, 전기외과수술 무선 주파수 에너지 소스(미도시)에 대한 종래의 전기 복귀를 제공하기 위해 전극(144)에 부착된 종래의 전기 커넥터(146)의 존재가 나타난다. 커넥터(146)는 복귀 전극에 대한 전기 접속을 행하는 접속 수단의 기능을 수행할 수 있는 다른 구조이다. 커넥터(146)는 원하는 기능을 수행하는 하나의 가능한 구조로 단지 예시되어 있고, 다양한 다른 구조들이 요구된 기능을 수행할 수 있다는 것을 당업자는 이해할 것이다.

상기 언급한 바와 같이, 도 7은 도 6의 선 7-7을 따라 취해진 단면도이다. 도 7은, 전극(144)이 단자(146) 바깥쪽으로 전류의 전도를 용이하게 하기 위한 얇은 매우 도전성의 하부층(148)을 포함한다는 점을 제외하고는 도 2a 내지 도 2c의 전극(110)과 유사하다. 하나의 바람직한 형태에서, 전극의 두께는 상부 유전층의 용량성 리액턴스 및 재료의 메인 바디의 임피던스의 상기 언급한 범위로, 사용 및 핸들링의 용이함을 위해 원하는 물리적 플렉시빌리티와 함께 요구된 임피던스를 제공하는 약 1/32 인치 내지 1/4 인치(약 0.08cm 내지 0.64cm)의 범위에 있다.

도 8은 도 7과 유사하지만, 본 발명에 따른 환자의 가운에 의해 제공된 분리를 예시하는 다층 실시예를 나타내는 단면도이다. 도 8에서, (도 7의 층(144)과 유사한) 층(150), 및 절연 유전층, 욕창 패드, 환자의 수술 가운, 수술실 리넨제품, 보호 슬리브 또는 시스, 또는 이들의 임의의 조합을 나타내는 중복하는 유효 용량성 층(152)이 도시되어 있다. 도 6 및 도 7의 전극과 유사한 구조에 부가하여, 도 8의 도전층(154)은 금, 황동, 알루미늄, 구리, 은, 니켈, 강철, 스테인리스 강, 도전성 카본, 도전성 유체들, 겔들, 염분 등을 포함할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 도 8을 더 참조하면, 층(150)의 하부 표면들을 커버하는 다른 유전층(156)이 나타난다.

도 9는 도 6 내지 도 8의 실시예들 중 어느 하나를 넣는데 적합한 슬리브(160)의 사시도이다. 따라서, 사용후에 전극이 단지 제거될 수 있고 슬리브가 폐기되는 불침투성의 재료의 슬리브의 사용을 통해 오염으로부터 보호함으로써 전극 자체를 세정할 필요성을 제거하는 것이 요구되는 상황들에서 보호 덮개내에 상술한 복귀 전극 형상의 전극들을 넣기 위한 준비가 선택적으로 이루어진다. 당업자에게 명백할 바와 같이, 이러한 슬리브는 바람직하게는, 비닐 플라스틱, 폴리에스테르 또는 폴리에틸렌과 같은 임의의 다양한 공지된 재료들로 이루어질 수도 있다.

도 10은 도 9의 슬리브내에 넣어진 도 6 내지 도 8의 실시예들 중 하나를 예시하는 도면이다. 슬리브(160)의 외부 표면(160a)이 존재하고, 도 6의 전극(144)이 예시 목적을 위해 슬리브(160)내에 넣어진 것이 도시되어 있음을 알 것이다.

총 전극 접지 패드 임피던스 및 자기-제한 특징

도 11은 도전성 금속 백킹(170) 및 반절연층(174)으로 구성된 전기외과수술 전극(170)을 도시한다. 전극(170), 및 더욱 구체적으로는 반절연층(174)은 그 위에 환자를 나타내는 다른 도전층(176)과 접촉한다. (임계 레벨 아래로 전류 밀도를 유지하는) 전기외과수술 복귀 전극(170)의 자기-제한 특징은, 임피던스가 반절연층(174) 단독 또는 도전성 금속 백킹(172) 및/또는 도전층(176)의 결합으로부터 발생하던지, 전극(170)의 총 임피던스로 인해 발생한다. 또한, 총 임피던스는 도전성 금속 백킹(172), 반절연층(174) 및/또는 도전층(176)의 다양한 저항성, 유도성, 및/또는 용량성 컴포넌트로부터 발생할 수도 있다.

반절연 재료(174)의 단일층을 포함하는 전극(170)은 벌크 고유저항(ρ) 및 두께(t)를 갖는다. 도전성 표면과 환자 사이에 배치된 면적(A)은 커패시터(C)와 병렬인 저항(R)으로서 모델링될 수도 있다.

설명의 용이함을 위해, 전극(170)이 커패시터와 병렬인 저항으로서 모델링되는 순수 저항 시나리오에서 자기-제한하는 전극(170)의 저항 요건들을 결정할 것이다. 순수 저항 경우에서 자기-제한하는 최소 요건들의 계산에 후속하여, 임피던스들이 저항성, 용량성, 및/또는 유도성 컴포넌트들로부터 발생하던지, 임의의 임피던스들에 대한 분석을 일반화할 것이다.

이와 같이, 커패시터 결합과 병렬인 저항에 대한 결과적인 총 임피던스 등식은,

이고, 여기서, j는 리액턴스의 허수 성분이고, ω는 각주파수이며 ω=2πf로서 정의되고, 여기서, f는 전기외과수술 발전기 주파수이다. 임피던스의 크기는,

이다.

및

에 의해 정의된 면적(A), 두께(t), 벌크 고유저항(ρ) 및 재료의 유전 상수(

)에 대한 R 및 C의 의존성을 치환하고, 여기서, 유전율

이고, 총 임피던스의 크기는,

에 의해 제공된다.

AAMI 표준에 따르면, 전기외과수술 전극의 총 임피던스는 정상 동작 조건하에서 75Ω 보다 작아야 한다. 따라서,

인 것이 바람직하다.

β를

으로서 정의한다.

인 경우에, 전극은 AAMI 표준과 비교하여 매우 낮은 임피던스를 가질 것이고, 외과의사는 전극으로 인한 전기외과수술 절단 전력에서의 어떠한 저하도 알아차리지 못할 것이다.

인 경우에, 전기외과수술 전극은 외과의사가 전기외과수술을 더 이상 수행할 수 없을 정도로 큰 임피던스를 제공할 것이다. 상기 부등식에서 β를 사용하면, 식은 등식,

이 된다.

전극이 환자와 접속하는 큰 전극 면적을 가질 때 자기-제한이 발생하는 것이 바람직하지만(도 15 참조), 환자가 총 전극 면적 중 작은 부분과만 접촉하고 있을 때 자기-제한이 발생하는 것이 또한 필요하다(도 11 참조). 자기-제한이 적절하게 작동하기 위해, (I/A에 의해 제공된) 전류 밀도(여기서, I는 전기외과수술 복귀 전극의 접촉 면적을 통하는 총 전류)가 임계값을 초과하지 않는 것이 필요하다.

AAMI 표준은, 정상 전기외과수술 전류는 대략 500 내지 700 mA이다. 상기 평균 전력 수술에 대해 예상할 수도 있는 것에 관한 안전한 상한으로서

를 설정하면,

를 초과하지 않고 전극으로 전류를 복귀시키기 위해, 종래의 전기외과수술 복귀 전극들에 대한 접촉 면적(

)은 최소 사이즈를 가져야 한다.

전극이 환자와 접촉하는 시간량, 환자의 피부의 전기적 특징들(즉, 고유저항 등), 환자에 의해 전도되는 열의 양, 환자의 초기 피부 온도 등에서의 변화들로 인해

가 환자에 따라 변화할 수도 있다는 것을 이해할 수 있다. 종래 기술에 따라 설계된 전기외과수술 복귀 전극으로는,

를 유지하면서 환자와의 접촉 면적이

아래로 감소하는 경우에, 화상 임계치인

때문에 화상이 발생할 수도 있다. 반대로, 본 발명은 접촉 면적이 현저하게 감소될 때 전기외과수술 처치들을 또한 방지하면서,

아래의 접촉 면적의 감소로부터 야기된 화상의 가능성을 제한한다. 따라서, 전극(170)의 적절한 임피던스를 선택함으로써, 전류(I)는

일 때

아래로 항상 감소된다.

이와 같이, 면적(

)을 갖는 작은 전극과 더 큰 금속 포일 사이의 임피던스는, 전류가 환자 접촉 면적(

)(도 12) 직하에 있지 않은 면적을 통해 흐를 수 있기 때문에 간단하지 않다.

대략 10 내지 20% 이상의 전류가, 절연층의 총 면적이

인 경우에 예상한 것 보다는 환자 접촉 면적(

)을 통해 흐른다. 동등하게, 전극의 유효 임피던스는, 이들 에지 효과가 제공되지 않아 추가의 전류 흐름을 발생시키는 경우에 일반적으로 예상하는 것 보다 10 내지 20% 작다.

이전에 언급한 바와 같이, 도 12는 환자와의 상부 접촉 면적이 총 전극 표면적 보다 훨씬 작을 때 전극의 반절연 부분을 통한 전류 흐름 분포를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 전류는 접촉 영역 주위의 병렬 경로들을 따라 흐르고, 따라서, 전류 흐름에 대한 전체 임피던스를 감소시켜서, 유효 면적을 약 10 내지 20퍼센트 증가시킨다. 도면에서, 불투명하거나 짙게 해칭이 넣어진 영역은 많은 전류 흐름을 나타내고, 밝거나 가볍게 해칭이 넣어진 영역은 더 적은 전류 흐름을 나타낸다.

전극이 자기 제한하고 AAMI 표준에 의해 정의된 바와 같이 효과가 있도록 하기 위해,

는 100mA와 약 2,000mA 사이의 전기외과수술 전류들에 대해 약 7cm² 내지 약 22cm²를 갖는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 약 10cm²를 갖는다. 유사하게는, β는 약 10 내지 약 50의 범위이고, 더욱 바람직하게는, 약 10의 값을 갖는다.

및 β에 대한 다양한 값들을 사용하여, 상술한 에지 효과를 설명하기 위해 1.2의 팩터를 삽입하면서, 상이한 전기외과수술 발전기 주파수(ω)에서 벌크 고유저항(ρ)의 함수로서 두께(t)에 대하여 수학식 11을 푸는 것이 바람직하다. 여기에 논의되는 특정한 예시적인 실시예에서, 1.2의 팩터는 수학식의 고유저항 및 리액턴스 항들내에 포함되지만, 1.2의 팩터가 저항 및 리액턴스 항들 양자에 대해 의존하는 기하구조이고 변화할 수도 있다는 것을 당업자는 이해할 수도 있다. 추가로, 1.2의 값은 현재 설명하는 자기-제한 전극의 예시적인 기하구조에 기초하고, 전극의 기하구조가 상이한 에지 효과를 설명하기 위해 변화할 때 변화할 수도 있다.

(자기-제한에 영향을 미치는 파라미터들의 상관관계를 식별하고 정의하는) 결과적인 방정식은,

이다.

방정식 15를 사용하여, 도 13은

를 요구하는, 전극 두께를 갖는 최소 벌크 고유저항의 변동을 예시한다. 생각하는 사용하는 최대 전극 두께는 약 0.5 내지 약 4 인치 (약 1.3 cm 내지 약 10.2 cm) 의 범위이고, 더욱 바람직하게는 약 1 인치 두께 (약 2.5 cm)이다. 이들 두께 이상에서는, 전극은 사용하기에 불편하게 될 수도 있고 환자에 대해 불편할 수도 있다. 따라서, 자기-제한되도록, 이러한 두께의 전극에 대한 최소 벌크 고유저항은 약 4000Ω?cm이다.

선행 방정식들 및 논의는 자기-제한될 전극(170)(도 11)에 대해 요구되는 벌크 고유저항을 나타낸다. 그러나, 상기 분석이 주로 용량성 또는 유도성 컴포넌트들, 또는 저항성, 용량성, 및/또는 유도성 컴포넌트들의 결합을 사용하여 모델링된 전극들에 대한 필요한 자기-제한 임피던스들을 획득하기 위해 반복될 수도 있다는 것이 이해될 수도 있다. 따라서, 다음은, 이러한 임피던스가 임피던스의 저항성, 용량성, 및/또는 유도성 컴포넌트들로부터 발생하던지, 전극(170)의 벌크 임피던스에 대한 자기-제한 요건의 논의이다.

본 발명의 전기외과수술 전극의 자기-제한 행위는, 환자와 전기외과수술 전극 사이의 접촉 면적이 실질적으로 감소될 때 전극 부위 화상을 불가능하게 하기 위한 충분한 복귀 임피던스의 존재로부터 발생한다. 상기 나타낸 바와 같이, 전류 밀도가 100 mA/cm² 아래로 유지된다는 요건과 커플링된 1000 mA의 최대 전기외과수술 전류의 결합은 10 cm²의 최소 안전 접촉 영역을 산출한다.

일반적으로, 이러한 요건은 접촉 면적이 10cm²로 감소될 때 결과적인 회로에 의해 제공된 총 임피던스가 약 75β 이상인 것으로 가정하면, 커패시터들, 저항들, 및 심지어 인덕터들의 직렬 및 병렬 결합들을 포함하는 다양한 구성에서 함께 연결된 임의의 수의 전자 컴포넌트들로 충족될 수 있다.

전기외과수술 발전기의 복귀 전극과 환자 사이의 회로의 총 임피던스를 Z_TOT로서 정의한다. 이러한 임피던스는 환자와 복귀 전극 사이에 삽입된 재료들의 용량성, 저항성, 및 유도성 특성들에 의해 생성된다. 주파수 의존형인 재료의 임피던스의 볼륨 독립형 측정인 재료의 "벌크 임피던스"

을,

로서 정의한다.

여기서, A는 재료의 면적이고, t는 두께이다. 이것은 이전에 설명한 "벌크 고유저항" ρ이라 칭하는 저항성 재료의 관련된 볼륨 독립형 특징과 볼륨 의존형 옴 저항(R) 사이의 관계와 유사하다.

자기-제한 요건을 설명하는 하나의 방식은,

과 관련하여 표현된다.

또한, 따라서,

이다.

이전의 경우(최소 벌크 고유저항 사양)에 있어서,

, (약 1.55 인치²), β=10, 및 t=tMAX=1 인치 (약 2.5 cm), 및 에지 효과들을 설명하기 위한 1.2의 팩터를 사용하여, 순저항 전기외과수술 전극에 대하여,

를 발견하였다.

따라서, 순저항 경우에서, 벌크 임피던스(

)는 전극에서 도전 재료의 벌크 고유저항(ρ)으로서 식별된다. 그러나, 방정식 19에서의 결과들은, 저항성, 용량성, 및 유도성 컴포넌트들, 및 이들의 임의의 결합을 포함하는 모든 재료들 및 전기적 컴포넌트들에 대해 일반화된다. 전기외과수술 전극의 벌크 임피던스가 4000Ω?cm 보다 큰 한은, 전극은 자기-제한 행위가 저항성, 용량성, 유도성 임피던스, 또는 이들 임피던스들의 임의의 결합으로 인한 것이든 관계없이 자기-제한할 것이다.

다른 예시적인 예들로서, 절연(유전) 재료로 코팅된 도전성/저항성 복귀 판을 사용하여 자기-제한 전기외과수술 전극을 구성할 수도 있거나, 유전 재료 범위 밖의 환자 가운을 구성할 수도 있고 금속 또는 저항성 복귀 전극을 사용할 수도 있다. 이들 디바이스들의 전체 효과는, 용량성 임피던스와 직렬인 저항성 임피던스를 생성하는 것이다.

저항성 및 용량성 임피던스들에 관하여 복귀 전극을 모델링하는 상기 정의된 예시적인 예들에 대해, 전기외과수술 전극의 총 임피던스는,

에 의해 제공된 저항성 및 용량성 임피던스들의 합이다.

재료 벌크 고유저항, 유전율, 면적, 및 두께에 관하여, 총 임피던스는,

이다.

방정식의 양측을 면적(A)으로 승산하고, 두께(t)로 제산함으로써, 벌크 임피던스(

)을 유도할 수 있다.

벌크 임피던스의 크기는,

이다.

을 획득하면,

이다.

이와 같이, 에지 효과가 전극의 벌크 임피던스를 약 10 내지 20 퍼센트 감소시킴으로써, 자기-제한 전극의 유효 면적에서 약 10 내지 20 퍼센트의 대응하는 증가를 초래하고, 원치않은 전기외과수술 화상의 가능성을 감소시킨다.

도 14는 다양한 전기외과수술 주파수들에 대한 A/t 대 벌크 임피던스(

)를 나타낸다. y 축은 벌크 임피던스의 함수로서 자기-제한 행위를 갖기 위해 A/t의 최소 비율을 갖는다. 벌크 임피던스가 항상 4000Ω?cm 보다 클 것을 요구한다는 것에 유의한다. 플롯의 우측에서, 모든 곡선들은 하나로 병합된다. 이러한 상황에서, 회로의 총 임피던스는 저항성 컴포넌트에 의해 지배되고, 따라서 주파수에 대해 독립적이다. 좌측에서, 회로 임피던스는 전류의 용량성 전도에 의해 지배된다. 이러한 영역에서 낮은 옴 저항을 갖는 충분한 총 임피던스를 제공하기 위해 수백 내지 약 10,000의 면적 대 두께 비율을 요구한다.

따라서, 결과적인 가장 낮은 가능한 벌크 임피던스는 Twentier에게 등록된 미국 특허 제4,088,133호에 의해 예상되는 것 보다 크고, 그 결과, 본 발명에 따른 자기-제한 전극은 공지된 종래 기술에 의해 교시되지도 제안되지도 않은 것으로 보인다. 본 발명에 따른 제품은 전극 면적 또는 전극 두께에 독립적인, 절연 재료의 벌크 고유저항과 같은 벌크 임피던스의 간단한 테스트를 통해 이전의 기술로부터 쉽게 구별될 수 있다.

기하구조 , 재료 및 전원의 상관관계

상기 언급한 바와 같이, 도 11 내지 도 17은 상술한 자기-제한 특징들을 획득하기 위해 이용된 재료들의 기하구조 및 특징을 정의하기 위해 설명된다. 이하, 자기-제한을 여전히 유지하면서 용량성 전도를 활용하여 전기외과수술 처치에 사용될 수도 있는 전극에 관한 예시적인 정보 및 예를 제공하기 위한 논의가 이루어진다. 용량성 전도하에서 기능하는 전기외과수술 전극에 관한 논의가 여기에서 이루어지지만, 당업자에 의해 알려진 바와 같이 유사한 예시적인 정보 및 예들이 저항성 및 유도성 전도에 대해 제공될 수도 있다.

도 15는 벌크 고유저항(ρ), 두께(t) 및 면적(A)을 갖는 재료의 도전성 금속 백킹(172) 및 반절연층(174)으로 이루어진 전기외과수술 전극(170)을 도시한다. 이 전극은 그 위에 환자를 나타내는 다른 도전층(176)과 접촉하고 있다. 회로는 도 16에 예시된 바와 같이 커패시터(C)와 병렬인 저항(R)으로서 모델링될 수 있다. 저항(R)은 식:

에 의해 벌크 고유저항(ρ), 면적(A) 및 두께(t)와 관련된다.

커패시턴스(C)는,

과 같이, 면적(A), 두께(t), 유전율

, 및 재료의 유전 상수(

)와 대략 관련된다.

커패시터 임피던스의 크기는,

이다.

저항성 경로로 인한 전류 흐름에 대한 용량성 경로로 인한 전류 흐름의 비율(Y)은,

이다.

이 비율(Y)은

및 ρ에만 의존하여, 전극 면적 및 두께와는 독립적이다. 주로 용량성 커플링을 위해, Y >> 1인 반면, 주로 저항성 전류를 위해서는, Y << 1이고, 용량성 전류와 저항성 전류 사이의 경계는 Y=1이다.

및

의 공칭값들이 제공되면 용량성 전도를 위해 ρ의 필요한 값들을 찾기 위해,

의 값과 함께 이것을 사용할 수 있고, 여기서, f는 전기외과수술 발전기 주파수이다.

대부분의 절연 재료에 대해,

는 3 내지 5의 범위이다. 현재 상업적으로 이용가능한 전기외과수술 발전기들은 200 kHz 내지 4 MHz 범위의 동작 주파수들을 갖는다.

=5 및 f=4MHz 에 대해, 대부분의 전류를 용량성 커플링을 통해 복귀시키기 위해 전기외과수술 전극에 대해

가 바람직하다.

=3 및 f=200kHz 에 대해,

를 요구한다.

용량성 커플링을 통해 유도된 총 전류의 퍼센티지는,

에 의해 제공된다.

도 17은 다양한 주파수 전기외과수술 발전기들에 대한 용량성 커플링의 퍼센티지(%)를 예시한다. 말단(4MHz)에서,

의 최소 벌크 임피던스가 용량성 커플링을 통해 패스될 대부분의 전류에 대해 요구된다.

발열 및 압력 감소 능력을 갖는 전극

이제, 도 18 및 도 19를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예가 도시되어 있다. 도 18 및 도 19에 예시된 전기외과수술 전극은 상술한 바와 같이, 전기외과수술 처치 동안 환자의 화상을 방지하기 위해 자기-제한적이다. 예시된 전기외과수술 전극은 또한, 전기외과수술 전극이 그 위에 있는 환자를 가온할 수 있게 하는 발열 엘리먼트를 포함한다. 예시된 전기외과수술 전극은 또한, 장기간의 외과수술 처치 동안 일어날 수도 있는 욕창성 궤양 또는 욕창 발생의 가능성을 감소시키는 것을 돕는 하나 이상의 패드를 포함한다. 욕창 감소 및 발열 특성과 자기-제한 특징을 결합함으로써, 본 발명의 전기외과수술 전극은 환자의 편안함의 레벨을 증가시키고 욕창의 발생으로부터 환자를 보호하면서, 여기에 설명한 바와 같은 자기-제한 전기외과수술 전극의 이점들을 제공한다.

전기외과수술 전극의 일 실시예에서 구현된 컴포넌트들의 예가 도 18 및 도 19에 예시되어 있다. 이들 도면은 전기외과수술 전극을 조립하기 위해 사용된 재료들을 포함하는 전기외과수술 전극의 구성을 예시한다. 도 18은 제 1 커버층(182), 열절연층(184), 발열 엘리먼트(186), 제 1 욕창 패드(188), 도전성 엘리먼트 또는 전극(190), 제 2 욕창 패드(192), 및 제 2 커버층(194)을 포함하는 전기외과수술 전극(180)의 플렉시블한 성질을 예시하는 부분 분해도를 예시한다. 전기외과수술 전극(180)은, 전기외과수술 무선 주파수 에너지 소스(미도시)로의 통상의 전기 복귀를 제공하기 위해 전극(190)에 부착된 통상의 전기 커넥터(196)를 더 포함한다. 전기외과수술 전극(180)은 또한, 발열 엘리먼트(186)에 전력을 제공하기 위해 발열 엘리먼트(186)에 부착된 전기 커넥터(198)를 포함한다. 도 18에서의 예시적인 실시예가 부분적 분해도로서 예시되어 있지만, 완성된 실시예들은, 열절연층(184), 발열 엘리먼트(186), 제 1 욕창 패드(188), 전극(190), 및 제 2 욕창 패드(192)가 제 1 커버층(182)과 제 2 커버층(194) 사이에 밀봉될 수도 있도록 제조될 수도 있다.

도 19는 전기외과수술 전극(180)의 개별 컴포넌트들을 더욱 명백하게 예시하기 위해 전기외과수술 전극(180)의 완전한 분해도를 예시한다. 도 19에 예시되어 있는 바와 같이, 제 1 및 제 2 커버층들(182 및 194)은 일반적으로, 전기외과수술 전극(180)의 내부 컴포넌트들의 대향측상에 배치된 재료의 평탄한 시트들이다. 전기외과수술 전극(180)의 구성 동안, 제 1 커버층(182)이 도 19에 예시된 바와 같이 위치된다. 다음으로, 열절연층(184)이 제 1 커버층(182)의 상부상에 위치되고, 발열 엘리먼트(184)가 열절연층(184)의 상부상에 위치된다. 그 후, 제 1 욕창 패드(188)가 발열 전극(186)의 상부상에 배치된다. 그 후, 전극(190)이 제 1 욕창 패드(188)의 상부상에 위치되고 제 2 욕창 패드(192)가 전극(190)의 상부상에 배치된다. 마지막으로, 제 2 커버층(194)이 제 2 욕창 패드(192)의 상부상에 위치된다. 이렇게 위치된 전기외과수술 전극(180)의 다양한 컴포넌트들로, 제 1 및 제 2 층(182 및 194)의 주변 에지들이 조인되고, 밀봉되거나, 그렇지 않으면 폐쇄된다.

여기에 설명하는 바와 같이, 전기외과수술 전극(180)의 다양한 컴포넌트들은, 환자가 전기외과수술 전극(180)상에 위치될 때 전기외과수술 전극(180)이 일반적으로 환자의 신체의 형상과 일치하도록 플렉시블하다. 추가로, 플렉시빌리티는 사용되지 않을 때 전기외과수술 전극(180)이 감기거나 접힐 수 있게 하여, 운반하고 보관하는 것을 더 용이하게 한다.

이제, 전기외과수술 전극(180)의 다양한 컴포넌트들의 더욱 상세한 설명이 제공될 것이다. 이들 컴포넌트들이 각 컴포넌트에 대해 사용될 수 있는 몇몇 예시적인 재료들을 포함하는 몇몇 특이성으로 설명되지만, 아래의 설명이 단지 예시적이라는 것이 이해될 것이다. 전기외과수술 전극(180)의 컴포넌트들은, 전기외과수술 전극(180)이 여기에서 논의된 기능들, 즉, 자기-제한, 환자에 대한 발열, 및 욕창 방지를 제공하는 한은, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다르게 구성 및/또는 배열될 수 있다.

일부 실시예들에서, 제 1 및 제 2 커버층들(182 및 194)은 세정, 살균, 소독될 수 있는 다양한 재료로부터 제조될 수도 있다. 따라서, 제 1 및 제 2 커버층들(182 및 194)은 천연물 또는 합성물을 포함하는 다양한 타입의 재료로부터 제조될 수도 있다. 예를 들어, 제 1 및 제 2 커버층들(182 및 194)은 비닐 플라스틱, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리우레탄, 플렉시블 시트 중합체, 나일론 등을 포함할 수도 있다. 상기 논의한 바와 같이, 그렇게 위치된 전기외과수술 전극(180)의 다양한 컴포넌트들로, 제 1 및 제 2 커버층들(182 및 194)의 주변 에지들이 조인되고, 밀봉되거나, 그렇지 않으면 폐쇄될 수 있다. 도 18 및 도 19에 예시되어 있는 바와 같이, 제 1 및 제 2 커버층들(182 및 194)은 전기외과수술 전극(180)의 내부 컴포넌트의 에지를 약간 넘어 연장한다. 이것은 예를 들어, 접착제, 열 용접, 또는 다른 적절한 방법 또는 방법들의 조합을 사용함으로써, 제 1 및 제 2 커버층들(182 및 194)이 밀봉되게 한다.

일 구성에서, 전극(190)은 도전성 엘리먼트로서 이용될 때, 전기외과수술 전극(180)의 작업면(환자와 접촉하거나 환자에 매우 근접한 표면)의 각각의 제곱센티미터에 의해 제공된 유효 DC 저항이 약 8000옴 보다 크게 되게 하거나 다르게는 4000Ω?cm 보다 큰 벌크 임피던스를 제공하는 도전성 플라스틱, 고무 또는 다른 플렉시블 재료로 이루어진다. 다양한 재료들이 요구된 임피던스를 제공하는데 적합할 수도 있다. 예를 들어, 실리콘 또는 부틸 고무는, 이들이 플렉시블할 뿐만 아니라 쉽게 세척가능하고, 소독가능하며 살균가능하기 때문에 전극(190)에 대한 특히 매력적인 재료인 것으로 발견되었다. 대안으로는, 다른 실시예에서, 전극(190)은 필수 전도율을 제공하도록 변경된 본질적으로 비교적 고저항의 플렉시블 재료로 이루어질 수도 있다. 후자의 일 예가, 카본 블랙, 다량의 금, 은, 니켈, 구리, 강철, 철, 스테인리스 강, 황동, 알루미늄, 또는 다른 도체들과 같은 함침된 도전성 섬유가 존재하는 실리콘 고무 재료이다.

또 다른 대안의 구성에서, 전극(190)은 마이크로파 방사, 적외선(IR) 방사, 자외선(UV) 방사, X-선 방사, 무선 주파수(RF) 등과 같지만 이에 제한되지 않는 전자기 방사 중 하나 이상의 파장에 대해 실질적으로 투과적인 재료로부터 제조될 수도 있다. 이것은, 전기외과수술 전극(180) 의 다른 컴포넌트들이 전자기 방사의 하나 이상의 파장들에 대해 투과적일 때, 전극(190) 및 전기외과수술 전극(180)이 전자기 방사의 특정한 파장들을 사용하는 특정 의료 처치의 수행 동안 제 위치에 유지되게 한다.

전극(190)이 전극의 기능들을 수행할 수 있는 한은, 즉, 그 사이에 전류를 통과시킬 수 있는 한은, 전극(190)은 다양한 다른 구성들을 가질 수도 있다는 것을 당업자는 이해할 것이다. 예를 들어, 다른 실시예에서, 전극(190)은 전기외과수술 무선 주파수 에너지 소스(미도시)에 대한 전기외과수술 전극(180)의 접속을 용이하게 하는 얇은 고도의 도전성의 하위층을 포함한다. 다른 대안의 실시예에서, 전극(190)은 다중의 층들의 도체들로 구성된다. 또 다른 실시예에서, 전극(190)은 이전에 설명한 전기외과수술 전극들과 유사한, 내부 도전층을 실질적으로 둘러싸는 외부 유전체층을 포함한다.

도 18 및 도 19로 주의를 돌려, 이제, 전기외과수술 전극(180)의 욕창 방지 능력을 논의한다. 상기 논의한 바와 같이, 전기외과수술 전극(180)의 예시된 실시예는 제 1 및 제 2 욕창 패드들(188 및 192)을 포함한다. 제 1 및 제 2 욕창 패드들(188 및 192)은 환자가 전기외과수술 처치 이전, 동안 및/또는 이후에 전기외과수술 전극(180)상에서 편안하게 쉴 수 있도록 전기외과수술 전극(180)내에서 구성된다. 이하 더욱 상세히 논의되는 바와 같이, 제 1 및 제 2 욕창 패드들(188 및 192)은 환자의 신체의 윤곽을 따르도록 구성되어서, 환자와 전기외과수술 전극(180) 사이의 접촉 면적을 증가시킨다. 제 1 및 제 2 욕창 패드들(188 및 192)로부터 발생하는 증가된 접촉 면적은, 포괄적이고 균일하게 분포된 지지를 환자에게 제공하여, 욕창과 같은 질병을 회피한다. 이러한 방식으로, 제 1 및 제 2 욕창 패드들(188 및 192)은 전기외과수술 전극(180)상에 위치된 환자의 중량 및 하향력을 전체 복귀 전극 전반적으로 지지하고 분배하여 욕창 발생의 가능성을 감소시킨다. 제 1 및 제 2 욕창 패드들(188 및 192) 에 부가하여, 일부 예시적인 실시예에서, 열절연층(184)이 욕창의 발생을 방지하기 위해 포괄적이고 균일하게 분포된 지지를 환자에게 또한 제공할 수도 있다. 따라서, 아래의 논의가 제 1 및 제 2 욕창 패드들(188 및 192)에 의해 수행된 특성들, 특징들, 및 기능들에 집중하지만, 이러한 논의가 일부 실시예에서 열절연층(184)에 동일하게 적용가능할 수 있다는 것이 이해될 것이다.

예시된 실시예에 따르면, 제 1 및 제 2 욕창 패드들(188 및 192)은 전기외과수술 전극(180)내에서 특정한 방식으로 구성되고 배열된다. 특히, 제 2 욕창 패드(192)는 전극(190)의 상부상에 배치되어서, 제 2 욕창 패드(192)는, 환자가 전기외과수술 전극(180)상에 위치될 때 환자와 전극(190) 사이에 위치된다. 추가로, 제 1 욕창 패드(188)는 전극(190)과 발열 엘리먼트(186) 사이에 위치된다. 또한, 도면들로부터 알 수 있는 바와 같이, 제 1 욕창 패드(188)는 제 2 욕창 패드(192) 보다 두껍다. 요구되지는 않지만, 제 1 및 제 2 욕창 패드들(188 및 192)의 이들 구성 및 상대적 위치는 전기외과수술 전극(180)의 설명된 기능에 기여할 수 있다.

제한하지 않는 예로서, 비교적 얇은 사이즈의 제 2 욕창 패드(192)는 전기외과수술 전극(180)상에 쉬고 있는 환자와 전극(190) 사이의 용량성 커플링을 용이하게 할 수 있다. 이러한 용량성 커플링을 통해, 전기외과수술 동안 사용된 전류가 환자로부터 전극(180)으로 통과된다. 본 개시물의 관점에서 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 환자와 전극(190) 사이의 용량성 커플링은 전기외과수술 전극(180)의 자기-제한 특징과 직접 관련된다. 따라서, 비교적 얇은 사이즈의 제 2 욕창 패드(192)는 안전하고 효과적인 전기외과수술을 가능하게 하도록 환자와 전극(190) 사이의 양호한 전기적 커플링에 기여한다.

몇몇 실시예들에서, 제 2 욕창 패드(192)는 환자와 전극(190) 사이에서 흐르는 전류를 감소시키기 위한 유전층으로서 작용할 수도 있다. 다르게는, 제 2 욕창 패드(192)는 그를 통한 전류의 전도를 돕기 위해 도전 재료의 형태를 취할 수도 있다. 추가로, 제 2 욕창 패드(192)는 전기외과수술 처치 동안 열의 분배를 위해 열 질량을 제공할 수도 있다. 상기 논의된 바와 같이, AAMI 표준들은, 전기외과수술 처치 동안, 환자의 조직의 온도 상승이 섭씨 6도(6℃) 아래로 유지되어야 한다는 것을 요구한다. 제 2 욕창 패드(192)에 의해 제공된 열 질량은 환자의 신체 전반적인 열의 분배를 도울 수 있고, 전기외과수술 전극(180)의 자기-제한 특징과 결합하여, 환자에게 화상을 입힐 수도 있는 열점(hot spot)에 대한 잠재성을 실질적으로 제거할 수 있다. 그 결과, 제 2 욕창 패드(192)에 대해 사용된 물질은 전기외과수술 처치 동안 다중의 기능을 수행할 수도 있다.

상기 언급한 바와 같이, 제 1 욕창 패드(188) 는 비교적 두껍다. 비교적 두꺼운 사이즈의 제 1 욕창 패드(188) 는 전기외과수술 전극(180)의 욕창 방지 능력에 기여할 수 있다. 제 1 욕창 패드(188)는 충분히 두껍고 환자의 신체에 대한 윤곽에 충분히 반응하여, 환자를 균일하게 지지하고 환자의 중량을 분배하여, 욕창 발생의 가능성을 감소시킨다. 추가로, 비교적 두꺼운 사이즈의 제 1 욕창 패드(188)는 전극(190)과 발열 엘리먼트(186) 사이에서 전기 절연층으로서 작용할 수 있다. 당업자가 이해하는 바와 같이, 전기적 절연 발열 엘리먼트(186) 및 전극(190)은 전기외과수술 처치의 효율적인 수행을 도울 수 있다.

본 실시예의 일 양태에서, 제 1 및 제 2 욕창 패드들(188 및 192), 및 선택적으로 열절연층(184)은 형상-기억 폼(visco-elastic foam)과 같은 "저속 복원" 또는 "기억" 폼으로 구성된다. 이러한 폼은 열 전도성이며, 발열 엘리먼트(186)로부터 전기외과수술 전극(180)상에 위치한 환자에게 열을 효율적으로 전달하도록 선택될 수 있다. 이러한 폼은 또한, 적합한 압축 특징을 나타내어서, 뼈 돌출부가 위치되는 환자의 부분들에 인가되는 점력(point force)을 감소시킨다. 이러한 방식으로, 제 1 및 제 2 욕창 패드들(188 및 192)은 환자에게 가해지는 압력을 감소시켜서, 욕창의 발생을 제한한다.

폼 재료가 사용되는 본 실시예에 따르면, 제 1 및 제 2 욕창 패드들(188 및 192)의 총 두께는, 어디에서나 약 0.22 인치 내지 약 3.5 인치의 범위일 수 있다. 예를 들어, 제 1 욕창 패드(188)가 형상-기억 폼으로 형성될 때, 제 1 욕창 패드(188)는 약 0.20 인치와 약 3.0 인치 사이의 두께, 더욱 바람직하게는 약 0.25 인치와 약 2.0 인치 사이의 두께를 가질 수도 있다. 이들 범위내에서 제 1 욕창 패드(188)를 형성하는 것은 상술한 기능을 제공할 수 있다. 예를 들어, 이러한 두께를 갖는 폼의 제 1 욕창 패드(188)를 형성하는 것은, 제 1 욕창 패드(188) 가 전극(190) 및 발열 엘리먼트(186)를 전기적으로 절연하는 것을 허용하면서, 한자에 대한 실질적으로 균일한 지지 및 환자의 중량의 분배를 또한 제공하여 욕창 발생의 가능성을 감소시킨다.

유사하게는, 제 2 욕창 패드(192)가 형상-기억 폼으로 형성될 때, 제 2 욕창 패드(192)는 약 0.02 인치와 약 0.5 인치 사이의 두께, 더욱 바람직하게는, 약 0.05 인치와 약 0.3 인치 사이의 두께를 가질 수도 있다. 이들 범위내에서 제 2 욕창 패드(192)를 형성하는 것은, 상술한 기능을 제공할 수 있다. 예를 들어, 이러한 두께를 갖는 폼 재료의 제 2 욕창 패드(192)를 형성하는 것은, 제 2 욕창 패드(192)가 전극(190)과 전기외과수술 전극(180)상에 있는 환자 사이의 용량성 커플링을 용이하게 할 수 있게 함으로써, 전기외과수술 전극(180)의 자기-제한 특징에 영향을 미쳐서, 안전하고 효율적인 전기외과수술을 가능하게 한다. 제 2 욕창 패드(192)는 또한 환자에 대한 실질적으로 균일한 지지 및 환자의 중량의 분배를 제공할 수 있어서, 욕창 발생의 가능성을 감소시킬 수 있다.

대안의 실시예에서, 제 1 및 제 2 욕창 패드들(188 및 192) 각각, 및 선택적으로 열절연층(184)은 여기에서 논의된 압력 감소 특징을 제공하는 재료로 충진된 하나 이상의 챔버로 형성될 수 있다. 더욱 구체적으로는, 재료의 정의된 체적이 제 1 및 제 2 욕창 패드들(188 및 192), 및 선택적으로는 열절연층(184)의 챔버들내에서 유지되기 때문에, 개인이 전기외과수술 전극(180)상에 있을 때, 재료는 환자의 하향력을 재료 전반적으로 분배함으로써, 뼈 돌출부가 위치되는 환자 신체의 부분들에 인가되는 점력을 감소시킨다. 이러한 방식으로, 제 1 및 제 2 욕창 패드들(188 및 192), 및 선택적으로는 열절연층(184)은 환자에게 가해진 압력을 감소시킴으로써, 욕창의 발생을 제한한다.

제 1 및 제 2 욕창 패드들(188 및 192)이 폼 재료로 형성되는 실시예와 같이, 본 실시예에서 제 1 및 제 2 욕창 패드들(188 및 192)의 챔버를 충진하는 재료는 제 1 및 제 2 욕창 패드들(188 및 192)을 통해 흐르는 전류를 감소시키기 위한 유전층으로서 작용할 수도 있다. 대안으로는, 재료는 그것을 통한 전류의 전도를 돕기 위한 도전 재료의 형태를 취할 수도 있다. 선택적으로는, 충진 재료는 환자의 신체 전반적으로 열의 분배를 돕기 위해 전기외과수술 처치 동안 열의 분배를 위해 열 질량을 제공할 수도 있고, 전기외과수술 전극(180)의 자기-제한 특징과 결합하여, 환자에게 화상을 입힐 수도 있는 열점에 대한 잠재성을 실질적으로 제거할 수도 있다. 그 결과, 충진 재료에 대해 사용된 물질은 전기외과수술 처치 동안 다중의 기능들을 수행할 수도 있다.

일반적으로, 제 1 및 제 2 욕창 패드들(188 및 192), 및 선택적으로는 열절연층(184)을 충진하기 위해 사용된 재료는, 전기외과수술 전극(180)에 대해 요구된 압력 감소, 유전체, 및/또는 도전 특성들에 의존하여 하나 이상의 고체, 액체, 기체, 또는 이들의 조합의 형태를 취할 수도 있다. 예를 들어, 예시적인 실시예에서, 충진 재료는 소르베탄(sorbethane)과 같은 낮은 경도계 레벨을 갖는 탄성 겔이다. 소르베탄에 부가하여, 우레탄, 실리콘, 친수 탄성중합체 또는 하이드로겔, 비닐들, 비닐 알코올, 또는 다른 유사한 재료 및 기법들의 중합체 화학작용에 기초하는 것과 같은 다양한 다른 탄성 겔들이 사용될 수도 있지만 이에 제한되지는 않는다. 추가로, 충진 재료는 물, 염분, 수성 재료, 도전성 오일 등의 형태를 취할 수도 있다.

또한 제 1 및 제 2 욕창 패드들(188 및 192), 및 선택적으로는 열절연층(184)이 형성될 수 있는 다양한 재료는 다양한 특징을 가질 수 있다. 예를 들어, 형상-기억 폼은 환자의 편안함의 레벨에 영향을 미칠 수 있는 광범위한 밀도로 형성될 수 있다. 추가로, 재료는 다양한 환경 조건에 반응하도록 구성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 예를 들어, 형상-기억 폼은 열이 인가되어 더 부드러워지도록 구성된다. 따라서, 환자가 전기외과수술 전극(180)상에 있을 때, 환자의 신체 열 및/또는 발열 엘리먼트(186)로부터의 열은, 제 1 및 제 2 욕창 패드들(188 및 192), 및 선택적으로는 열절연층(184)이 부드러워지게 할 수 있어서, 환자의 신체의 윤곽에 더 일치한다.

본 실시예를 제 2 욕창 패드(192) 보다 더 두꺼운 제 1 욕창 패드(188)로 나타내고 설명하였지만, 2개의 욕창 패드들의 예시된 구성이 본 발명에 필수가 아니다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 제 1 및 제 2 욕창 패드들(188 및 192)은 실질적으로 동일한 두께를 가질 수도 있거나, 제 2 욕창 패드(192)가 제 1 욕창 패드(188) 보다 두꺼울 수도 있다. 유사하게는, 제 1 및 제 2 욕창 패드들(188 및 192)에 비교하여 열절연층(184)의 상대적 두께는 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 추가로, 제 1 및 제 2 욕창 패드들(188 및 192) 및 열절연층(184)은 원하는 기능을 제공하도록 상이한 재료로 형성될 수도 있다. 예를 들어, 제 1 욕창 패드(188)는 겔로 충진된 챔버로 형성될 수도 있고, 제 2 욕창 패드(192)는 형상-기억 폼으로 형성될 수도 있고, 그 반대도 가능하다.

제 1 및 제 2 욕창 패드들(188 및 192) 및 열절연층(184) 각각에 대한 재료 및 특정 구성의 선택은, 제 1 및 제 2 욕창 패드들(188 및 192) 및 열절연층(184)이 여기에 설명된 기능(즉, 환자와 전극(190) 사이의 용량성 커플링, 발열 엘리먼트(186)와 전극(190) 사이의 열절연, 욕창 방지, 및 발열 엘리먼트(186)와 수술 테이블 사이의 열절연)을 제공할 수 있도록 이루어질 수 있다. 유사하게는, 제 1 욕창 패드(188) 또는 제 2 욕창 패드(192)는 제거될 수도 있다. 예를 들어, 발열 엘리먼트(186)가 도전성 재료로 형성되지 않으면, 제 1 욕창 패드(188)는 환자와 전극(190)을 용량적으로 디커플링하지 않고 제거될 수도 있다.

또한, 전기외과수술 전극(180)의 다양한 내부 엘리먼트들이 개별 및 별개의 층들인 것으로서 예시되고 설명되었지만, 전기외과수술 전극(180)의 다양한 내부 층들은 일체형으로 형성될 수 있거나 전기외과수술 전극(180)의 형성 동안 서로 통합될 수 있다. 예를 들어, 열절연층(184) 및 제 1 및 제 2 욕창 패드들(188 및 192)은, 이들 층들이 집적 유닛을 제조하기 위해 일체형으로 형성되거나 함께 조인되도록 공정을 통하거나 재료로 형성될 수도 있다. 예를 들어, 열절연층(184) 및 제 1 및 제 2 욕창 패드들(188 및 192)은 도 18 및 도 19에 도시된 바와 같이 배열된 폼 재료로 각각 형성될 수도 있다. 다르게는, 예를 들어, 열절연층(184) 및 제 1 및 제 2 욕창 패드들(188 및 192)이 겔로 형성될 때, 이들 층들은 각 층을 형성하도록 개별적으로 주입되거나 몰딩될 수 있고, 그 후, 다양한 층들이 되거나 함께 조인된다. 더욱 구체적으로는, 열절연층(184)은 열절연층(184)을 형성하도록 주입되거나 몰딩되는 겔 재료로 형성될 수도 있다. 그 후, 발열 엘리먼트(186)는 열절연층(184)상에 배치될 수도 있다. 그 후, 겔이 발열 엘리먼트(186)상에 제 1 욕창 패드(188)를 형성하기 위해 주입되거나 몰딩될 수도 있다. 그 후, 전극(190)이 제 1 욕창 패드(188)상에 배치될 수도 있고, 겔이 전극(190)상에 제 2 욕창 패드(192)를 형성하기 위해 주입되거나 몰딩될 수도 있다. 사용되는 이러한 공정 및/또는 재료는 이들 다양한 층들이 조인되게 할 수도 있거나 함께 집적되게 할 수도 있어서, 층들은 더 이상 분리불가능하다.

이제, 발열 엘리먼트(186)에 주의한다. 발열 엘리먼트(186)는 전기외과수술 전극(180)상에 위치된 환자를 가온하는 열을 생성하도록 구성된다. 본 명세서 어딘가에서 논의한 바와 같이, 전기외과수술 전극(180)내에 발열 엘리먼트(186)를 통합하는 것은 다수의 이점들이 있다. 이 이점들 중 몇몇이, 환자를 가온하고 복귀 전극의 기능을 제공하기 위해 하나의 디바이스를 사용하는 편리함을 포함한다. 사전-가온된 담요들과 같이 위쪽으로부터 환자를 가온하는 종래의 가온 디바이스들 이상의 발열 엘리먼트(186)를 전기외과수술 전극(180)으로 통합하는 다른 이점은, 열이 환자의 아래에 제공된 범위가 넓은 지지부를 통해 환자의 신체에 더욱 효율적으로 적용된다는 것이다. 환자의 위에 배치된 사전-가온된 담요들은 환자로부터 떠나 담요로부터 위로 상승하는 열 에너지를 낭비한다. 반대로, 전기외과수술 전극(180) 및 발열 엘리먼트(186)는 환자의 아래에 위치되어서, 발열 엘리먼트(186)로부터 상승하는 열 에너지가 환자에 의해 본질적으로 흡수될 것이고 낭비되지 않는다. 본 발명의 다른 이점은, 환자의 온기를 손상시키지 않고 환자에 대한 병원 직원의 완벽한 접근을 제공한다는 것이다.

발열 엘리먼트(186)는 다수의 형태들 중 어느 하나를 취할 수도 있다. 일 구현에서, 발열 엘리먼트(186)는 환자를 가온하는 열을 생성하는 시스템을 포함할 수도 있다. 이러한 시스템은 전기외과수술 전극(180)내의 하나 이상의 도관들을 통해 순환되는 발열 재료를 포함할 수도 있다. 이러한 발열 시스템의 예가, 참조로 그 전체가 여기에 포함되는 Fleenor 등에게 등록되고, "Pressure Sore Pad Having Self-Limiting Electrosurgical Return Electrode Properties and Optional Heating/Cooling Capabilities"라는 명칭의 미국 특허 제6,544,258호에 기재되어 있다.

다른 구현에서, 발열 엘리먼트(186)는 카본이 함침된 캐리어 재료를 포함하여, 캐리어 재료는 전기적 도전 재료가 된다. 몇몇 실시예에서, 캐리어 재료는 탄성 중합체일 수 있다. 도전성 재료상에, 도전성 재료와 전원 사이의 전기적 접속을 용이하게 하는 하나 이상의 도전성 레일(rail) 또는 폴(pole)이 있다. 이러한 구성에서, 전류는 도전성 레일을 통해 전원으로부터 도전성 재료로 패스될 수 있다. 캐리어 재료 전반적으로 분산된 카본 입자들은, 전류가 그것을 통해 패스될 때 열을 생성한다. 중합체 캐리어 재료는 도전성 재료의 표면상에서 생성된 열을 균일하게 확산하기 위한 열 확산기로서 작용할 수 있다. 생성된 열은 전기외과수술 전극(180)의 다른 컴포넌트들을 통해, 발열 엘리먼트로부터, 전기외과수술 전극(180)상에 위치된 환자에게 전달될 수 있다. 이러한 카본 함침 재료들의 예들이 영국에 위치한 Inditherm PLC로부터 입수가능하고, 참조로 그 전체가 여기에 포함되는 O'Grady 등에 대한 "Conductive Materials"라는 명칭의 미국 특허 제6,814,889호에 기재되어 있다.

발열 엘리먼트(186)의 다른 실시예들은, 원하는 발열 특성들을 전달하기 위해 도전성 섬유들 및 메리노 양모, 방화 폴리에스테르, 또는 아라미드를 사용하여 짜여진 발열 직물을 포함한다. 이들 직물이 짜여지기 때문에, 이들은 스트레치가능하고 로버스트(robust)하다. 예를 들어, 이들 직물은 이들이 잘리고, 찢기거나 이들에서 구멍들을 가졌을 때 균일하게 분포된 열을 여전히 안전하게 제공할 수 있다. 추가로, 이들 발열 직물은 손상없이 가혹한 풀링, 러빙 및 스트레칭에 견딜 수 있다. 메리노 양모로 짤 때, 이들 발열 직물은 자기-소화성(self-extinguishing)의 추가의 안정성을 갖는다. 또한, 이들 직물은 쉽게 세척가능하고 살균가능하다. 이러한 발열 직물의 예들은 뉴질랜드에 위치한 Wera로부터 입수가능하고, 참조로 그 전체가 여기에 포함되는 Wichman의 "Textile Articles Incorporated an Electrical Heating Element(s)"라는 명칭의 PCT 공개 제2008/013459호에 기재되어 있다. 발열 엘리먼트(186)로서 사용하는데 적합할 수도 있는 다른 예시적인 발열 직물이 Lawrence, Massachusetts에 위치한 Malden Mills Industries, Inc로부터 입수가능하고, 미국 특허 제6,160,246호; 제6,723,967호; 제6,852,956호; 제6,875,963호; 제6,963,055호; 및 제7,038,177호에 기재되어 있는 발열 직물을 포함한다.

또 다른 실시예에서, 발열 엘리먼트(186)는 열 생성 스트립 및 열 확산 엘리먼트를 포함할 수도 있다. 열 생성 스트립은 예를 들어, 전기-열 커플링 재료 또는 저항 엘리먼트일 수도 있다. 몇몇 실시예들에서, 열 생성 스트립은 구리, 구리 합금 또는 다른 도체일 수도 있다. 도체는 전기 에너지를 열 에너지로 변환할 수도 있고, 열 에너지를 주위 환경으로 전달할 수도 있다. 다르게는, 열 생성 엘리먼트는 전기 에너지를 열 에너지로 변환할 수 있는 반도체, 세라믹 도체, 다른 복합 도체 등과 같은 다른 도체를 포함할 수도 있다. 열 생성 스트립은 전기 절연 및 온도 조정을 위한 하나 이상의 층을 포함할 수도 있다. 열 확산 엘리먼트는 열 생성 스트립으로부터 떨어져 열을 전도하기고, 열 확산 재료의 표면에 걸쳐 열을 균일하게 확산하도록 구성되는 열 도전 재료일 수도 있다. 몇몇 열 확산 재료들의 예들은, 구리 및 알루미늄(또는 이들의 합금)과 같은 고도전성의 금속, 또는 그라파이트와 같은 재료를 포함한다.

특히, 여기에 설명되는 발열 엘리먼트들은 전기외과수술 전극(180)으로 통합될 수 있는 발열 엘리먼트의 완벽한 리스트인 것으로 의도되지 않는다. 발열 엘리먼트(186)로서 사용하는데 적합할 수도 있는 다른 발열 엘리먼트들 또는 시스템들이 도전성 잉크로 코팅된 중합체들 또는 예를 들어, 텅스텐으로 형성된 플렉시블 발열 스트립들을 또한 포함할 수도 있다. 따라서, 발열 엘리먼트들은 여기에 설명된 발열 엘리먼트들에 부가하여 또는 그에 대한 대안으로서 사용될 수도 있다.

또한, 전기외과수술 전극(180)으로 통합된 임의의 발열 엘리먼트는, 발열 엘리먼트(186)에 의해 생성된 열의 양을 조절하는 제어 회로 또는 다른 수단을 또한 포함할 수 있다. 제어 회로는 전기 커넥터(198)를 통해 전력을 발열 엘리먼트(186)에 제공할 수 있다. 제어 회로는 선택적으로, 적절한 기능을 보장하기 위해 발열 엘리먼트(186)의 성능을 모니터링할 수 있다. 발열 엘리먼트(186) 및 임의의 관련된 제어 회로는 동작적으로 독립형일 수 있다. 즉, 발열 엘리먼트(186) 및 임의의 관련된 제어 회로는 전기외과수술 전극(180)의 다른 컴포넌트들의 성능에 영향을 미치지 않거나 그에 의해 영향을 받지 않고 제어될 수 있다. 이러한 방식으로, 발열 엘리먼트(186)는, 전기외과수술 전극(180)이 전기외과수술 전류에 대한 복귀 경로로서 사용되지 않는 경우에도, 전기외과수술 전극(180)상에 있는 환자에게 열을 제공하기 위해 이용될 수 있다. 발열 엘리먼트(186)는 또한, 추가의 안정성 특징을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 발열 엘리먼트(186)는 방염 재료 및/또는 코팅, 회로 차단기, 퓨즈, 반도체 기반 과전류 보호, 접지 사고 보호, 아크 사고 보호 등으로 형성될 수도 있거나 이들을 포함할 수도 있다.

전기외과수술 전극(180)에 포함을 위해 발열 엘리먼트를 선택할 때 다양한 팩터들이 고려된다. 예를 들어, 플렉시블 발열 엘리먼트의 선택은 전기외과수술 전극(180)을 사용하고 격납하는 성능 및 편의성 양자에 대해 기여할 수 있다. 더욱 구체적으로는, 플렉시블 발열 엘리먼트는 전기외과수술 전극(180)이 환자의 신체의 형상의 윤곽을 더욱 쉽게 나타내게 하여, 전극(190)과 환자 사이의 더 양호한 커플링을 발생시킬 뿐만 아니라 욕창 발생의 방지를 돕는다.

전기외과수술 전극(180)의 대부분의 컴포넌트들과 같이, 발열 엘리먼트(186)는 내구성이 있어야 하고 오래 지속되어야 한다. 큰 복귀 전극들, 발열 패드들, 욕창 방지 패드들이 각각 반복적으로 사용되고, 사용 사이에 격납을 위해 종종 접히거나 감긴다. 따라서, 전기외과수술 전극(180)에 통합된 발열 엘리먼트는 반복 사용, 접음, 및 감음에 견딜 수 있어야 한다. 이것은 특히, 발열 엘리먼트(186)가 전기외과수술 전극(180)으로 통합되어, 발열 엘리먼트(186)를 대체하는 것이 어려울 수도 있거나 적어도 불편할 수도 있다는 점에서, 본 발명에 중요하다. 따라서, 전기외과수술 전극(180)에 대한 비교적 긴 수명에 기여하도록 발열 엘리먼트(186)가 플렉시블하고 내구성이 있는 것이 바람직하다.

전기외과수술 전극(180)이 전기외과수술 처치 이전, 동안 및 이후에 사용되도록 구성될 수 있다는 점에서, 다른 의료 처치들을 방해하지 않는 재료들의 전기외과수술 전극(180)을 형성하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 상기 논의된 전극(190)과 같이, 발열 엘리먼트(186)는 마이크로파 방사, 적외선(IR) 방사, 자외선(UV) 방사, X-선 방사, 무선 주파수(RF) 등과 같지만 이에 제한되지 않는 전자기 방사 중 하나 이상의 파장에 대해 실질적으로 투과적인 재료로부터 제조될 수도 있다. 이것은, 전기외과수술 전극(180) 의 다른 컴포넌트들이 전자기 방사의 하나 이상의 파장들에 대해 투과적일 때, 발열 엘리먼트(186) 및 전기외과수술 전극(180)이 전자기 방사의 특정한 파장들을 사용하는 특정 의료 처치의 수행 동안 제 위치에 유지되게 한다.

발열 엘리먼트(186)에 대한 컴포넌트들을 선택하는데 있어서 다른 고려사항들은, 이들의 온도에 관련되기 때문에 정확성, 반응성, 및 균일성을 포함한다. 몇몇 발열 애플리케이션들, 특히 산업 애플리케이션들에서, 온도 정확성, 반응성, 및 균일성은 덜 중요하다. 그러나, 열이 환자에게 적용되는 의료 분야에서는, 온도 정확성, 반응성, 및 균일성은 매우 중요하다. 따라서, 발열 엘리먼트(186)에 대해 선택된 컴포넌트들은 온도 제어에 매우 민감해야 하고, 타이트하게 제어된 허용오차내에 있는 온도를 생성해야 한다. 추가로, 발열 엘리먼트 컴포넌트들은 합리적인 시간 이내에, 바람직하게는 1 시간 미만내에 원하는 온도(예를 들어, 32 내지 40℃)를 생성할 수 있어야 한다. 또한, 환자의 편안함 뿐만 아니라 안정성 때문에, 발열 엘리먼트는 전기외과수술 전극의 작업면에 걸쳐 실질적으로 균일한 온도를 생성해야 한다. 실질적으로 균일한 온도는, 환자에게 불편할 수 있거나 부상을 초래할 수 있는 열점, 또는 환자에게 또한 불편할 수 있는 냉점(cold spot)이 존재하지 않음을 보장한다.

다시 도 18 및 도 19에 주의하여, 이제 열절연층(184)을 더욱 상세히 논의할 것이다. 열절연층(184)은 열을 반사하거나 안내하고, 또는 열이 원치않은 방향으로 전기외과수술 전극(180)을 빠져나가는 것을 방지하기 위해 사용될 수도 있다. 예를 들어, 전기외과수술 전극(180)이 위치되는 수술실 테이블로부터 멀어지도록 그리고 전기외과수술 전극(180)상에 있는 환자를 향해 안내될 발열 엘리먼트(186)에 의해 생성된 모든 또는 대부분의 열을 갖는 것이 바람직할 수도 있다. 도 18 및 도 19에 예시된 실시예에서, 예를 들어, 전기외과수술 전극(180)이 수술실 테이블상에 위치될 수도 있고, 제 1 커버층(182)은 환자가 위에 있을 수 있도록 위치된 수술실 테이블 및 제 2 커버층(184)과 접촉되어 있다. 이러한 구성에서, 제 1 커버층(182)으로부터 멀어지도록 열을 안내하면서 제 2 커버층(194)을 향해 열을 안내하는 것이 바람직할 수도 있다. 열절연층(184)은 이러한 작업을 달성하도록 사용될 수도 있다. 특히, 발열 엘리먼트(186)와 제 1 커버층(182) 사이에 열절연층(184)을 위치시키는 것은, 발열 엘리먼트(186)로부터 생성된 열을 제 1 커버층(182)으로부터 멀어져 제 2 커버층(184)을 향해 안내한다.

열절연층(184)은 폴리스틸렌, 정제솜(cotton batting), GORE-TEX？, 겔, 섬유유리, 폼 고무 등의 시트를 포함할 수도 있다. 특정한 실시예들에서, 열절연층(184)은 제 1 커버층(182) 또는 발열 엘리먼트(186)와 통합될 수도 있다. 예를 들어, 제 1 커버층(182)은 2개의 나일론 막들 사이에 위치된 절연 필(fill) 또는 솜을 포함할 수도 있다. 본 명세서의 개시물의 관점에서 그리고 상기 논의한 바와 같이, 열절연층(184)이 제 1 및 제 2 욕창 패드들(188 및 192)과 유사한 욕창 방지 능력을 제공하는 재료로 또한 형성될 수 있다는 것이 이해될 것이다.

본 발명의 몇몇 실시예들에서, 열절연층(184)은 생략될 수도 있다. 더욱 특히, 외과수술 테이블 또는 의자가 제 2 커버층(194)을 향해 발열 엘리먼트(186)로부터의 열을 안내하는 열 배리어를 제공할 때, 열절연층(184)은 이러한 기능을 수행할 필요가 없을 수도 있다. 이러한 경우에서, 본 발명에 따른 전기외과수술 전극은 열절연층 없이 형성될 수 있다.

전극(190) 및 제 2 욕창 패드(192)를 포함하는 전기외과수술 전극(180)을 형성하는 재료는 환자로부터 전극(190)으로의 전류의 통과를 제어한다. 이와 같이, 일 실시예에서, 제 2 욕창 패드(192)는 절연성이지만, 대안의 실시예에서는, 제 2 욕창 패드(192)는 용량성이고 환자로부터 전극(90)으로의 전류의 통과를 돕는다. 전기외과수술 전극(180)의 총 임피던스가 여기에서 정의된 한계내에 있는 한은, 즉, 작업면의 각 제곱 센티미터가 8000옴 보다 크거나 벌크 임피던스가 4000Ω?cm 보다 큰 한은, 전기외과수술 전극(180)의 다양한 엘리먼트들, 즉, 전극(190) 및 제 2 욕창 패드(192)는 하나 이상의 저항성, 유도성, 및/또는 용량성 인덕턴스 컴포넌트를 벌크 임피던스에 제공할 수도 있다. 이러한 방식에서, 전기외과수술 전극(180)은 자기-제한하면서, 발열 능력 및 압력 감소 특징을 제공한다.

전기외과수술 전극(180)의 다양한 다른 구성들이 적용가능하다는 것이 당업자에 의해 이해될 수도 있다. 예를 들어, 다른 구성에서, 전기외과수술 전극(180)은 수술실 테이블로 조립될 수도 있어서, 수술실 테이블은 자기-제한 능력에 부가하여 환자 가온 및 욕창 감소 능력을 갖는다. 다른 구성에서, 전기외과수술 전극(180)은 전기외과수술 처치를 위해 사용될 필요가 없지만, 단지 발열 담요/패드 또는 욕창 패드로서 사용될 수도 있다. 그렇게 함으로써, 여기에서 설명한 전기외과수술 전극(180) 및 다른 관련 전극들의 생성은 다수의 상이한 발열 담요/패드, 욕창 패드, 및 전기외과수술 복귀 전극을 구매하여 격납할 의료 설비에 대한 필요성을 감소시킨다. 추가로, 전기외과수술 전극은, 살균가능하고, 세정가능하고, 세척가능하며 소독가능하기 때문에 다수 횟수 사용될 수도 있다. 본 발명의 다른 구성에서, 전기외과수술 전극(180)은, 다른 디바이스들이 이전에 설명한 바와 같은 다수의 결점들을 갖더라도 다른 발열 담요들 및 욕창 디바이스들과 사용될 수도 있다.

결합된 발명 담요, 욕창 패드, 및 전기외과수술 복귀 전극을 생성함으로써, 벌크 임피던스가 정의될 수도 있어서, 이러한 전기외과수술 복귀 전극이 알려지지 않은 벌크 임피던스를 갖는 다른 발열 담요들 또는 욕창 디바이스들과 결합될 때의 전기외과수술 복귀 전극의 감소된 효과의 가능성을 제거한다.

이제, 일반적으로 전극-형상이고 순응적 패드를 포함하는 것을 특징으로 하는 개선된 전기외과수술 복귀 전극이 여기에 개시되어 있다는 것이 명백할 것이다. 개선된 전기외과수술 복귀 전극은 자기-제한하면서, 재사용가능하고, 쉽게 세척가능하며, 도전 겔들 또는 보충 회로 모니터링 장비의 사용에 대한 필요성을 제거하는 특징들을 명시하면서, 욕창의 발생을 감소시키는 환자가 쉴 수도 있는 순응적 플랫폼을 제공한다. 또한, 개선된 전기외과수술 전극은 발열 특징을 제공하여, 환자의 외과수술 처치 동안 또는 회복 동안 환자를 가온한다. 유사하게는, 본 발명의 전기외과수술 복귀 전극들은 임의의 외과수술 처치 동안, 외과수술 처치로부터 환자의 회복 동안, 환자가 입원해 있는 동안 등에 활용될 수 있다.

본 발명은 본 발명의 사상 또는 본질적인 특징들로부터 벗어나지 않고 다른 특정 형태들에서 구현될 수도 있다. 설명된 실시예들은 모든 관점에서 제한적이 아닌 단지 예시적인 것으로서 고려되어야 한다. 따라서, 본 발명의 범위는 상술한 설명 보다는 첨부한 청구항들에 의해 나타내진다. 청구항들의 등가물의 의미 및 범위내에 있는 모든 변경물들이 청구항들의 범위에 포함되어야 한다.

Claims (23)

1. 전기외과수술(electrosurgical) 전극으로서,
   전류를 전도하도록 구성된 도전성 엘리먼트;
   상기 도전성 엘리먼트에 인접하여 위치되고, 상기 전기외과수술 전극상에 있는 환자에 대한 하나 이상의 욕창의 발생을 실질적으로 방지하도록 구성된 하나 이상의 패드; 및
   상기 하나의 패드에 인접하여 위치되고, 상기 전기외과수술 전극상에 있는 환자를 가온하는 열을 생성하도록 구성된 발열 엘리먼트를 포함하고,
   상기 도전성 엘리먼트 및 상기 하나 이상의 패드는 약 4,000Ω?cm 이상의 유효 벌크 임피던스를 갖는, 전기외과수술 전극.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 하나 이상의 패드 중 하나는 상기 도전성 엘리먼트와 상기 발열 엘리먼트 사이에 위치되는, 전기외과수술 전극.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 하나 이상의 패드 중 하나는 상기 도전성 엘리먼트의 상부상에 위치되어서, 상기 패드는 상기 도전성 엘리먼트와 상기 전기외과수술 전극상에 있는 상기 환자 사이에 위치되는, 전기외과수술 전극.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 하나 이상의 패드는 형상-기억(visco-elastic) 재료, 겔, 물, 염분, 수성 재료, 도전성 오일, 또는 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 재료를 포함하는, 전기외과수술 전극.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 발열 엘리먼트는 상기 전기외과수술 전극의 바닥 표면 근처에 위치되는, 전기외과수술 전극.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 발열 엘리먼트는 열 생성 엘리먼트 및 열 확산 엘리먼트를 포함하는, 전기외과수술 전극.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 발열 엘리먼트는 도전성 섬유들로 형성된 직물을 포함하는, 전기외과수술 전극.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 도전성 엘리먼트는 상기 전기외과수술 전극이 약 4,000Ω?cm 이상의 유효 벌크 임피던스를 갖게 하기 위해 전기적 도전 섬유로 함침된 정상적인 절연 재료를 포함하는, 전기외과수술 전극.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 도전성 엘리먼트 및 상기 하나 이상의 패드의 상기 유효 벌크 임피던스는 저항, 용량성, 유도성, 또는 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 전기적 컴포넌트들을 포함하는, 전기외과수술 전극.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 도전성 엘리먼트는 전극을 포함하고,
    상기 전극은,
    소정의 제한된 전기 전도율의 제 1 층; 및
    소정의 용량성 리액턴스를 갖는 상기 제 1 층과 접촉하고 상기 제 1 층을 덮는 유전체 재료의 제 2 층을 포함하는, 전기외과수술 전극.
11. 전기외과수술 전극으로서,
    상기 전기외과수술 전극상에 있는 환자를 가온하고 상기 환자에 대한 욕창의 발생을 방지하며,
    전류를 전도하도록 구성된 도전성 엘리먼트;
    전기 에너지를 열 에너지로 변환하고, 상기 전기외과수술 전극상에 있는 상기 환자를 가온하기 위해 상기 열 에너지를 균일하게 분배하도록 구성된 전기 발열 엘리먼트; 및
    상기 전기외과수술 전극상에 있는 환자에 대한 하나 이상의 욕창의 발생을 실질적으로 방지하도록 구성되는 제 1 패드 및 제 2 패드로서, 상기 제 1 패드는 상기 도전성 엘리먼트와 상기 전기 발열 엘리먼트 사이에 위치되고, 상기 제 2 패드는 상기 도전성 엘리먼트의 상부상에 위치되어서, 상기 제 2 패드는 상기 도전성 엘리먼트와 상기 전기외과수술 전극상에 있는 상기 환자 사이에 위치되는, 상기 제 1 패드 및 제 2 패드를 포함하고,
    상기 전기외과수술 전극은 약 4,000Ω?cm 이상의 종합 벌크 저항을 갖는, 전기외과수술 전극.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 패드는 상기 제 2 패드 보다 실질적으로 두꺼운, 전기외과수술 전극.
13. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 패드 및 제 2 패드 중 적어도 하나는 형상-기억 재료로 형성되는, 전기외과수술 전극.
14. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 패드 및 제 2 패드 중 적어도 하나는 겔로 형성되는, 전기외과수술 전극.
15. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 패드 및 제 2 패드 중 적어도 하나는 물, 염분, 수성 재료, 도전성 오일, 또는 이들의 조합으로 형성되는, 전기외과수술 전극.
16. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 패드 및 제 2 패드는 열 도전성인, 전기외과수술 전극.
17. 제 11 항에 있어서,
    상기 도전성 엘리먼트는 약 4,000Ω?cm 이상의 유효 벌크 고유저항을 갖는 전기적 도전 재료를 포함하는, 전기외과수술 전극.
18. 전기외과수술에서 사용된 전기외과수술 전류에 대한 복귀 경로를 제공하기 위해 전기외과수술 동안 환자 아래에 배치되도록 구성된 전기외과수술 전극으로서,
    상기 전기외과수술 전극은 자기-제한 방식이어서, 임계 레벨 아래로의 접촉 면적의 우발적 감소의 경우에 상기 환자와 상기 전극 사이의 상기 접촉 면적에서 바람직하지 못한 환자의 화상을 방지하도록 상기 전기외과수술 전류가 안전 임계값으로 제한되고,
    상기 전기외과수술 전극은,
    내부 부분을 갖는 외피(envelope)를 형성하도록 서로 관련된 제 1 커버층 및 제 2 커버층;
    상기 내부 부분내에 배치되고, 상기 전기외과수술 전극상에 있는 상기 환자를 가온하는 열을 생성하도록 구성된 발열 엘리먼트;
    상기 외피의 상기 내부 부분내 및 상기 발열 엘리먼트상에 배치되고, 전류를 전도하도록 구성된 도전성 엘리먼트; 및
    상기 내부 부분내에 배치되고, 상기 전기외과수술 전극상에 있는 상기 환자에 대한 하나 이상의 욕창의 발생을 실질적으로 방지하도록 구성되는 제 1 및 제 2 패드로서, 상기 제 1 패드는 상기 발열 엘리먼트와 상기 도전성 엘리먼트 사이에 위치되고, 상기 제 2 패드는 상기 도전성 엘리먼트와 상기 제 2 커버층 사이에 위치되는, 상기 제 1 패드 및 제 2 패드를 포함하고,
    상기 제 2 패드 및 상기 도전성 엘리먼트의 유효 벌크 임피던스는 약 4,000Ω?cm 이상인, 전기외과수술 전극.
19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 패드 및 제 2 패드는 상기 발열 엘리먼트에 의해 생성된 열을 상기 전기외과수술 전극상에 있는 상기 환자에게 전달하도록 구성되는, 전기외과수술 전극.
20. 제 18 항에 있어서,
    상기 발열 엘리먼트는 도전성 섬유들 및 양모, 폴리에스테르, 또는 아라미드(aramid) 중 적어도 하나를 포함하는, 전기외과수술 전극.
21. 제 18 항에 있어서,
    상기 발열 엘리먼트는 탄소 함침된 중합체를 포함하는, 전기외과수술 전극.
22. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 커버층과 상기 발열 엘리먼트 사이에 배치된 열절연층을 더 포함하여서, 상기 열절연층은 상기 제 1 커버층으로부터 멀어져 상기 제 2 커버층 쪽으로 열을 안내하는, 전기외과수술 전극.
23. 제 22 항에 있어서,
    상기 열절연층은 상기 전기외과수술 전극상에 있는 상기 환자에 대한 하나 이상의 욕창의 발생을 실질적으로 방지하도록 구성되는, 전기외과수술 전극.

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