KR20160020082A - 외과수술용 플라즈마 메스 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 수술용 메스에 플라즈마 소스를 결합시켜 수술 즉시 플라즈마가 절개부에 방사되어 출혈을 최소화하고, 수술부위의 빠른 회복, 그리고 수술용 메스 및 수술부위의 살균작용을 갖게 한 수술용 플라즈마 메스를 제공하는 것이다.
상기 목적에 따라 본 발명은, 금속 칼날을 포함하는 수술용 메스의 측면에 플라즈마 제트 발생장치를 결합시키거나, 유전장벽 방식 플라즈마 소스를 결합시키고, 금속재 메스를 접지시키며, 플라즈마 소스에 고전압을 인가할 수 있는 DC-AC인버터를 제공하여 플라즈마 메스를 구현하였다.

Description

외과수술용 플라즈마 메스{Plasma mes of Surgeon's Knife}

본 발명은 외과수술용 칼에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 외과수술용 칼에 플라즈마 발생 장치를 결합한 플라즈마 메스 구성에 관한 것이다. 즉, 본 발명은 외과수술용 칼날 부위에서 플라즈마가 발생하도록 하여 수술 과정에서 플라즈마에 의한 여러 가지 효과를 이용하는 플라즈마 메스를 구현하는 기술에 관한 것이다.

대기압 저온 플라즈마의 적용범위는 지속적으로 확대되고 있으며, 최근에는 생체실험장비, 의료장비 또는 미용기구 등에 적용하기 위한 연구가 활발하다. 수술 장비로 적용되어오던 레이저의 자리 또한 플라즈마로 대체하고자 하는 시도가 있어왔으나 아직까지 현장에서 활발히 사용되고 있지는 않다.

일반적으로 외과수술의 경우에 수술부위에서 발생하는 출혈로 인하여 수술부위의 식별이 어렵고, 출혈에 따른 혈액을 제거하기 위한 빈번한 흡입으로 인하여 수술에 지연을 초래한다. 수술부위와 수술용 메스 자체의 세균 감염은 또 다른 질병을 유발하는 원인이 된다. 그리고 수술 이후의 상처부위의 회복과정에도 또 다른 문제를 야기한다.

한편, 플라즈마가 절개된 피부조직에 미치는 효과로서 혈액의 응고 작용, 손상된 조직의 회복촉진, 그리고 소독작용을 들 수 있다. 따라서 외과수술용 메스(Mes, Knife, scalpel)와 플라즈마 발생 장치를 결합하면, 수술과정에서 출혈을 최소화하고, 수술부위의 빠른 회복을 돕고, 수술용 메스와 수술부위의 세균감염을 방지할 수 있게 된다. 이는 수술로 인한 병원균의 감염으로 인한 염증 등의 후유증을 줄일 수 있다.

종래에 제안된 플라즈마 외과처리 장치를 보면, 대한민국 등록특허 10-0138190호에서 플라즈마를 이용한 혈액응고장치가 있다. 수술 부위나 상처에 저온 플라즈마를 조사(助射)하여 혈액응고를 촉진시킬 수 있음을 제안한다. 상기 공보의 플라즈마 혈액응고장치는 일종의 플라즈마 제트 소스에 해당된다고 볼 수 있고, 이는 수술기구에 의한 수술이 진행된 후, 후처리 할 수 있는 정도의 장치라 할 수 있다. 그러나 실제 외과 수술은 신속히 행하여지고 연속적으로 행하여진다는 점에서 수술 도중 장치를 이용하여야 한다는 점은 활용 면에서 그다지 좋지 못하다고 볼 수 있다.

미국등록특허 4,839,492호는 플라즈마 수술칼을 제안하나, 이것은 플라즈마 자체가 수술 도구로 적용되고 있다. 그에 따라 상기 공보의 기술도 플라즈마 제트 소스의 일종이다. 즉, 이는 플라즈마의 고열 효과를 이용한 생체조직을 절개하는 방식이다. 따라서, 매우 좁은 영역의 미세한 조직을 절개하는데 한정적으로 사용될 수 있으며, 상대적으로 넓은 범위의 피부나 조직을 절개하는 종래의 외과수술용 매스의 기능을 갖지 못한다.

본 발명은 플라즈마 발생 장치와 기존의 외과수술용 메스가 결합된 수술도구이다. 따라서 본 발명의 목적은 외과전문의의 숙련된 수술능력을 그대로 발휘할 수 있게 하면서 외과수술 부위에 플라즈마를 발생하여 수술부위에 수술과 동시에 실시간으로 플라즈마 처리효과를 제공하는 외과수술용 플라즈마 메스를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명의 추가적인 목적은 고전압으로 구동되는 플라즈마 발생장치와 결합된 수술용 메스로 인한 전기적인 충격(Electrical Shock)을 방지한 안전성 높은 플라즈마 메스를 제공하는 데 있다.

상기 목적에 따라 본 발명은, 수술용 메스의 금속 칼날 부위에 플라즈마 발생 장치를 결합하여 수술부위를 자르는 금속 칼날 근처에서 플라즈마가 발생 되게 하여, 피부 절개부에 플라즈마가 조사되게 함으로써 메스에 의한 수술과 동시에 수술부위에서 출혈 되는 혈액 응고를 촉진하여 출혈을 최소화하여, 수술부위의 회복을 촉진하고, 수술부위를 멸균하여 수술과정에서 피부 조직에 침투될 수 있는 병원균의 감염을 방지할 수 있는 플라즈마 제트 방식의 플라즈마 메스를 제공한다.

즉, 본 발명은, 금속 칼날을 포함하는 수술용 메스의 측면에 유리관과 같은 절연체 관을 부착설치하고, 상기 관 안에 속이빈 바늘형 전극을 삽입하여 플라즈마 방전 전극으로 삼고, 상기 속이빈 바늘형 전극에 고전압을 인가하고, 금속 칼날은 접지시켜 금속 칼날에 인접하여 플라즈마가 발생하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 메스를 제공하였다.

또한, 본 발명은, 수술용 메스의 금속 칼날의 측면에 유전체를 도포하여 유전체층을 형성하고, 유전체층 위에 금속층을 형성하여 플라즈마 방전 전극으로 삼고, 상기 금속층 위를 다시 유전체로 덮어 유전체층/금속층/유전체층을 형성하고, 상기 유전체층 사이에 샌드 된 금속층에 고 전압을 인가하고, 금속 칼날은 접지시켜, 플라즈마가 금속 칼날 주위에서 발생하는 것을 특징으로 하는 유전장벽 방식의 플라즈마 메스를 제공한다.

또한, 본 발명은, 상기 플라즈마 메스에 있어서, 플라즈마 방전에 필요한 고전압을 출력하는 DC-AC 인버터를 구비한 전원장치를 포함한 플라즈마 메스를 제공한다.

또한, 본 발명은, 상기 플라즈마 메스에 있어서, 금속 칼날의 양 측면에 각각 플라즈마 발생 장치를 구비한 플라즈마 메스를 제공한다.

또한, 본 발명은, 상기 유전장벽방식 플라즈마 메스에 있어서, 금속 칼날에 내부에 공간을 두도록 금속 칼날의 일부에 개구부가 형성된 것을 특징으로 하는 유전장벽 방식의 플라즈마 메스를 제공한다.

또한, 본 발명에서 상기 플라즈마 발생 장치에 포함된 고전압을 출력하는 DC-AC 인버터는 인버터 출력 주파수가 수 kHz에서 수백 kHz의 영역을 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서, 상기 절연체 관의 형상은 칼날의 하단을 향해 더 넓은 면적으로 형성하여 플라즈마가 고르게 방사되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 메스를 제공한다.

본 발명에 따른 플라즈마 발생 장치를 부착 결합한 외과수술용 플라즈마 메스는 수술과정에서 지혈효과, 수술부위의 세균감염 방지효과, 수술 후 수술부위의 빠른 회복효과를 나타낸다.

즉, 본 발명에 따른 플라즈마 제트 발생장치가 메스의 칼날 양 측면에 설치되어 외과수술시 칼날 가장자리에 플라즈마가 방사됨으로써 메스에 의해 절개된 피부절단면에 즉시 플라즈마가 조사되게 한다.

또한, 본 발명의 유전장벽 방식 플라즈마 발생 장치가 칼날 양면에 형성된 경우 역시, 칼날 면과 단부에 플라즈마가 방사되어 같은 효과를 얻는다.

특히, 본 발명의 플라즈마 메스는 기존의 금속 칼날을 그대로 이용하여 수술을 실시하되, 칼날 측면에 플라즈마 발생 소스를 장착시켜 수술과 동시에 수술부위를 플라즈마 처리할 수 있어 플라즈마 처리효과를 높이고, 수술 진행을 돕는다.

또한, 본 발명의 플라즈마 메스는 금속 칼날 자체를 접지시켜 전기적 안정성을 높였고, 일반 가정용 전원을 사용하여도 플라즈마 방전에 필요한 고 전압으로 변환하여 주는 인버터를 포함하여 충전방식의 전원을 사용하는 경우 휴대용으로 사용될 수 있다.

도 1은 일반적인 외과수술용 메스의 일 예로서 메스 및 메스 홀더의 사시도 이다.
도 2(a) 내지 도 2(d)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 외과수술용 메스를 설명하는 그림들로, (a)와 (b)는 플라즈마 메스에 포함되는 메스의 사시도와 정면도, (c)는 메스(b)의 양 단면에 각각 플라즈마 제트 장치를 설치하여, 칼날 끝단의 가장자리에 플라즈마가 방사되는 플라즈마 메스의 단면도이고, (d)는 (c)의 측면도로
서 플라즈마 방사 모양을 보여준다.
도 3(a) 내지 도 3(d)는 본 발명의 제2 실시예에 따른 외과수술용 메스를 설명하는 그림들로, (a)와 (b)는 플라즈마 메스에 포함되는 메스의 사시도와 정면도, (c)는 메스(b)의 양 단면에 각각 유전장벽 플라즈마 발생 장치를 설치하여, 칼날 측면과 끝단의 가장자리에 플라즈마가 방사되는 플라즈마 메스의 단면도이고, (d)는 (c)의 측면도로서 플라즈마 방사 모양을 보여준다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 외과수술용 메스와 결합된 플라즈마 제트 장치에 의한 메스 끝부분에 방출되는 플라즈마의 방사를 보여주는 사진이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 외과수술용 메스의 양단면에 설치된 유전층 장벽방전 플라즈마 장치에 의한 메스 끝부분에 발생된 플라즈마를 보여주는 사진이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 일반적인 외과수술용 메스와 메스 홀더의 사진이다.

도 2(a) 내지 도 2(d)는 도 1의 메스와 메스 홀더를 이용하여 플라즈마 제트 발생장치를 추가구성한 본 발명의 제1 실시예를 설명하는 일련의 도면이다.

도 2(a)와 도 2(b)의 외과수술용 메스(110)는 메스 홀더(120)에 조립되거나 결착되어 있다. 메스(110)는 금속 칼날로 되어 있고, 메스 홀더(120)도 전도성 금속으로 되어 있다. 이러한 메스(110)와 메스 홀더(120)의 측면에 플라즈마 제트 방생 장치를 구성한 것이 도 2(c)이다.

도 2(c)를 보면, 속이빈 바늘형 전극(130)을 절연체관(140) 안에 끼워넣고, 상기 속이 빈 바늘형 전극에 전원을 인가한 플라즈마 제트소스가 메스 홀더(120)와 메스(110) 양 측면에 설치되어 있다. 즉, 일종의 플라즈마 제트소스 모듈을 메스 양면에 부착한 상태이다. 메스(110)와 메스 홀더(120)는 접속되어 있어 메스 홀더(120)를 접지시키면 메스(110) 역시 접지된다. 메스 홀더(120)가 비금속일 경우, 금속 메스(110) 자체를 접지시킨다. 이와 같이 메스(110)를 접지시킴으로써 감전을 방지하여 전기적 안전성을 부여한다.

플라즈마 방전에 필요한 고전압을 인버터에 의해 제공된다. 인버터에 인가되는 전원은 일반 가정용 전원이나 휴대용의 경우는 일반 건전지 전원을 사용할 수 있다. 인버터는 일반 가정용 전원과 같이 저전압도 사용할 수 있게 해준다. 도 2(c)를 보면, 인버터는 변압기(150)를 포함하며, 교류 전원이 인가된 1차 코일에 비해 권선 밀도가 높은 2차 코일이 승압을 하여준다. 플라즈마 메스(100)는 피부절개면 양쪽에서 출혈을 막아주는 플라즈마 조사를 위해 메스 양면에 각각 플라즈마 제트 소스 모듈이 부착설치되는 것이 바람직하다. 따라서 상기 변압기(150)의 2차 코일의 각 단부가 각각의 플라즈마 제트 소스의 속이 빈 바늘형 전극(130)에 연결되어 양면에서 각각 플라즈마가 발생 되게 한다.

속이 빈 바늘형 전극(130)은 주사기 바늘과도 같은 것으로 내부를 통해 방전 가스를 도입할 수 있으며, 가스 유입구 쪽은 좀더 넓은 개구부를 갖게 하는 것이 좋다. 속이 빈 바늘형 전극(130)은 유리관과 같은 절연체 관(140)에 삽입시켜 전기적 안전성을 제공한다. 전원을 인가하면, 바늘형 전극(130)은 피부 표면을 접지 전극으로 삼아 플라즈마를 방전시킨다. 메스 양면에서 피부절개 면을 향해 플라즈마가 방전되므로 수술과 동시에 절개 면에 플라즈마 처리가 이루어진다. 그러므로 플라즈마 메스(100)를 가지고 수술을 실시하는 것으로 충분하고 플라즈마 처리를 위해 별다른 조치(절개부를 찾아 방사 하는 등의 노력)가 필요 없어 편리하다. 도 2(d)를 보면, 유리관과 같은 절연체 관(140)의 형상이 메스(110)의 측면도에 나와 있다. 절연체 관(140)의 하단은 점진적으로 넓은 면적을 갖게 함으로써 메스(110) 면 전체에 고르게 플라즈마가 방사되게 하였다.

도 3(a) 내지 도 3(d)는 본 발명의 플라즈마 메스(100)에 대한 제2 실시예를 보여주는 도면들이다.

본 실시예에서 메스(115)는 금속 칼날로 하고 메스 홀더(125)는 절연체로 만든다. 메스(115)는 중심부에 개구부를 두어 빈 공간(160)을 형성하는 것이 바람직하다. 메스 홀더(125) 내부에도 배선이 가능한 공간이 있는 것이 바람직하다.

도 3(c)는 유전장벽 플라즈마 소스를 메스(115)와 메스 홀더(125)에 형성한 것을 알 수 있다. 메스 홀더(125) 내부를 통해 배선되어 메스(115)는 접지된다. 메스홀더(125)와 메스(115)는 그 양 측면에 유전체층(135)이 형성되고, 유전체층 위에 금속(150)층이 형성되고, 다시 금속층(150)을 유전체층(135)으로 덮는다. 즉, 전원이 인가되는 전극으로 작용하는 금속층(150)은 유전체층(135) 사이에 샌드되어 메스(115) 측면에 부착설치된다. 이러한 유전장벽 플라즈마 소스모듈은 메스 단부를 남겨두어 수술용 칼날 부위의 예리함을 저해하지 않게 한다. 플라즈마 방전에 필요한 고전압을 전극용 금속층(150)에 인가하기 위해 상기 제 1실시예에서와 같은 인버터를 구성한다. 권선 밀도가 낮은 1차 코일에 교류 전원이 연결되고, 승압을 위해 권선 밀도를 높인 2차 코일의 고전압 출력 단자를 각각 메스(115)의 양면에 설치된 금속층(150)에 연결한다. 방전 전극으로 기능 하는 금속층(150)에 의해 너무 넓은 영역에 걸쳐 방전 전기장이 형성되는 것을 방지하기 위해, 메스 홀더(125)를 절연체로 구성한 것이다. 그러나 유전장벽 플라즈마 소스이므로 메스(115) 부근에서의 방전영역을 넓히는 것이 유리하므로 유전체층(135)의 면적은 가급 넓게 형성하는 것이 좋다, 메스(115) 측 단면 구성을 도 3(d)에 나타내었고 플라즈마 발생형태를 함께 나타내었다.

상기 실시예들에서 인버터에 의한 구동 전압은 수백 Hz 내지 수백 kHz 범위의 고주파를 나타낸다.

상기 실시예에 따라서 제작된 플라즈마 칼의 예시 사진을 도 4와 도 5에 나타내었다. 도 4는 도 2의 실시예로서 칼날 양측에 플라즈마 제트 장치로부터 플라즈마가 방사되는 사진이다. 도 5는 도 3의 실시예로서 칼날의 양측면 가장자리에 유전 장벽 방전방식으로 플라즈마가 발생되는 사진이다.

또한, 상기 실시예들에서 플라즈마 방전에 따른 열 발생을 해소할 냉각장치를 더 구비하게 할 수 있다. 즉, 히트싱크용 금속, 공냉식 냉각기 등이 추가될 수 있다.

한편, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 플라즈마 메스
110, 115: 메스
120, 125: 메스 홀더
130: 바늘형 전극
135: 유전체층
140: 절연체 관
150: 변압기
160: 빈 공간

Claims (7)

1. 수술용 메스의 칼날 측면에 플라즈마 발생 장치를 결합시켜 칼날 부위에서 플라즈마가 발생 되게 하여, 피부 절개부에 플라즈마가 방사되게 하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 메스.
2. 제1항에 있어서, 상기 수술용 메스의 칼날은 금속재를 포함하고,
   상기 칼날 측면에 결합 되는 플라즈마 발생장치는,
   상기 수술용 메스 측면에 부착되되, 칼날 단부에 비해 짧게 형성된 절연체 관;
   상기 절연체 관 속에 삽입되는 속이 빈 바늘형 전극; 및
   상기 바늘형 전극에 플라즈마 방전 전압을 인가하는 인버터;를 포함하고,
   상기 칼날은 접지되고,
   상기 바늘형 전극 내부를 통해 방전 가스가 공급되어 플라즈마가 칼날 단부 주변에 방전되어 피부 절개부에 방사되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 메스.
3. 제1항에 있어서, 상기 수술용 메스의 칼날은 금속재로 구성되고, 칼날이 고정되는 메스 홀더는 유전체로 구성되며,
   상기 칼날 측면에 결합 되는 플라즈마 발생장치는, 유전체 장벽 방전 방식의 플라즈마 발생장치로서,
   상기 칼날과 메스 홀더 측면에 형성되되, 칼날 단부를 제외하여 형성되는 유전체층/금속층/유전체층; 및
   상기 금속층에 플라즈마 방전 전압을 인가하는 인버터;를 포함하고,
   상기 칼날은 접지되고, 플라즈마는 상기 금속층을 방전 전극으로 하고, 피부 절개면을 접지로 하여 칼날 단부 주변에 방전되어 피부 절개면에 방사되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 메스.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 플라즈마 발생장치는 칼날의 양 측면에 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 메스.
5. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 인버터는 DC-AC 인버터로서, 플라즈마 방전에 필요한 전압으로 승압시켜주는 변압기를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 메스.
6. 제2항에 있어서, 상기 절연체 관의 형상은 칼날의 하단을 향해 더 넓은 면적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 메스.
7. 제3항에 있어서, 금속재 칼날의 중심부는 개구부가 형성되어 빈 공간을 두는 것을 특징으로 하는 플라즈마 메스.
   
   
   

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