KR20230079857A - 전기 수술 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고주파 전기 에너지를 이용하는 전기 수술 장치에 관한 것으로서, RF 신호를 생성하는 파형 발생부; 고전압 직류 전원으로 생성하는 고전압 직류 전원부; 상기 고전압 직류 전원부로부터 제공받은 고전압 직류 전원을 기반으로 상기 파형 발생부로부터 수신된 RF 신호를 증폭하여 고주파 전압 신호를 출력하는 RF 증폭부; 상기 RF 증폭부로부터 수신된 고주파 전압 신호를 인체 조직에 인가하는 전극부; 상기 RF 증폭부에서 상기 전극부로 출력되는 전압 및 전류를 측정하는 센서부; 및 상기 센서부로부터 피드백된 측정 데이터를 기반으로 상기 고주파 전압 신호의 출력을 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

전기 수술 장치{ELECTRICAL SURGERY DEVICE}
본 발명은 전기 수술 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고주파 전기 에너지를 이용하여 환자의 인체 조직을 절개, 절단 또는 응고하는 전기 수술 장치에 관한 것이다.
전기 수술기(Electro-Surgery Generator unit, ESU)는 수술 시 인체 조직의 일부를 절개하고, 수술 시의 출혈을 줄이기 위해 사용되는 의료기기로서, 현대의 외과수술에 필수적인 기기이다. 전기 수술기는 고주파 전류가 인체를 통과하여 흐를 때 근육과 신경에 자극을 주지 않고 짧은 전기 스파크(spark)나 열을 발생하는 원리를 이용한다. 전기 수술기는 300kHz 내지 2MHz의 주파수, 150V 내지 10kV의 전압, 수 내지 수십 A의 전류, 수백 내지 수천 W의 고주파 전력을 생성하여 인체에 인가하며, 기능 모드에 따라 고주파 전압 신호의 파형(waveform)을 변화시켜 사용한다.
도 1은 일반적인 전기 수술기의 구성을 예시하는 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 통상의 전기 수술기(10)는 두 개의 동작 모드 즉, 단극 모드(monopolar mode)와 양극 모드(bipolar mode)를 지원하며, 각각의 동작 모드 하에서 조직의 절단, 응고, 혈관 봉합 등의 기능을 수행한다.
전기 수술기(10)는 여러 가지 기능 모드에 대응하는 고주파 전기 에너지를 생성하여 제공하는 본체 장치(11)와, 환자의 인체 조직과 접촉하는 수술 도구(12, 13)와, 상기 본체 장치(11)와 수술 도구(12, 13)를 전기적으로 연결하는 케이블(14) 등을 포함한다.
본체 장치(11)는 인체 조직의 절개, 절단, 응고, 지혈 기능을 수행하기 위해 전원부, 제어부 및 인터페이스부 등을 포함한다. 상기 본체 장치(11)는 하나 이상의 연결 단자를 구비할 수 있다. 또한, 상기 본체 장치(11)에는 수술 시 효율적인 구동을 위한 풋 스위치(foot switch)가 구비될 수 있다.
수술 도구(12, 13)는 전기 수술기(10)의 단극 모드(monopolar mode)에 사용되는 전극들(12)과 양극 모드(bipolar mode)에 사용되는 전극들(13)을 포함한다. 예컨대, 단극 모드에 사용되는 수술 도구는 환자의 시술 부위에 접촉되는 활동 전극(Active Electrode, 12)과 대극판에 대응하는 회귀 전극(Return Electrode, 미도시)을 포함한다. 한편, 양극 모드에 사용되는 수술 도구는 활동 전극과 회귀 전극이 일체로 형성된 핀셋 모양의 전극(13)을 포함한다. 이러한 수술 도구(12, 13)는 인체 조직의 절개, 절단, 응고 기능을 수행하기 위해 다양한 형상으로 형성된다.
전기 수술기(10)는 정현파(sine wave) 또는 삼각파(triangle wave) 형태의 고주파 전압 신호를 인체 조직에 인가한다. 전기 수술기(10)는 고주파 전압 신호의 파형 즉, 듀티 사이클(duty cycle) 및 진폭(magnitude)을 변화하여 서로 다른 기능 모드를 제공한다. 가령, 도 2에 도시된 바와 같이, 전기 수술기(10)는 고주파 전압 신호의 듀티 사이클 및 진폭에 따라 절개 모드(cutting mode), 혼합 모드(blend mode), 응고 모드(coagulation mode) 및 지혈 모드(fulguration mode) 등을 제공한다.
전기 수술기(10)는 현재 수술 도구(12, 13)를 통해 출력 중인 고주파 전압 신호를 측정하기 위한 센서부를 구비하고 있다. 상기 센서부는 수술 도구(12, 13)로 인가되는 출력 전압 및 전류 등을 센싱하여 본체 장치(11)의 제어부로 제공한다. 제어부는 센서부로부터 피드백(feedback)된 센싱 데이터를 기반으로 고주파 전압 신호의 출력을 실시간으로 제어한다.
전기 수술기(10)의 센서부는, 도 3에 도시된 바와 같이, 계기용 변압기(Potential Transformer, PT)를 이용하여 수술 도구(12, 13)로 인가되는 전압을 검출하고, 계기용 변류기(Current Transformer, CT)를 이용하여 수술 도구(12, 13)로 인가되는 전류를 검출한다. 그런데, 기존 센싱 방식의 경우, 계기용 변압기(PT) 및 계기용 변류기(CT)의 자체 인덕턴스 성분으로 인해 검출 전압 및 검출 전류에 소정의 위상차가 발생하게 되고, 그에 따라 검출 전압 및 검출 전류를 이용한 전력제어에 오차가 발생하는 문제가 있다.
본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다. 또 다른 목적은 정현파로 이루어진 고주파 전압 신호를 이용하여 환자의 인체 조직을 신속하고 효율적으로 절개, 절단 또는 응고시킬 수 있는 전기 수술 장치를 제공함에 있다.
또 다른 목적은 션트(shunt) 저항 회로를 이용하여 RF 증폭부에서 전극부로 출력되는 전압 및 전류를 정확하게 검출할 수 있는 전기 수술 장치를 제공함에 있다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, RF 신호를 생성하는 파형 발생부; 고전압 직류 전원으로 생성하는 고전압 직류 전원부; 상기 고전압 직류 전원부로부터 제공받은 고전압 직류 전원을 기반으로 상기 파형 발생부로부터 수신된 RF 신호를 증폭하여 고주파 전압 신호를 출력하는 RF 증폭부; 상기 RF 증폭부로부터 수신된 고주파 전압 신호를 인체 조직에 인가하는 전극부; 상기 RF 증폭부에서 상기 전극부로 출력되는 전압 및 전류를 측정하는 센서부; 및 상기 센서부로부터 피드백된 측정 데이터를 기반으로 상기 고주파 전압 신호의 출력을 제어하는 제어부를 포함하는 전기 수술 장치를 제공한다.
좀 더 바람직하게는, 상기 전기 수술 장치는 상용 전원으로부터 인가받은 교류 전원을 정류하여 직류 전원으로 변환하고, 상기 변환된 직류 전원을 고전압 직류 전원부로 출력하는 전력 입력부를 더 포함할 수 있다.
좀 더 바람직하게는, 상기 고전압 직류 전원부는 안정된 고전압 직류 전원을 생성하기 위한 풀 브릿지 컨버터(full-bridge converter, FBC)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 RF 증폭부는 구형파 신호를 생성하는 하프 브릿지 인버터(half-bridge inverter)와, 상기 구형파 신호를 정현파 신호로 변환하는 파형 정형 회로를 포함할 수 있다.
좀 더 바람직하게는, 상기 센서부는 션트 저항 회로를 이용하여 RF 증폭부의 출력 전압 및 전류를 검출할 수 있다. 상기 센서부는 RF 증폭부의 출력 단에 연결된 제1 전력선과 제2 전력선 사이에 배치되는 제1 저항 및 제2 저항과, 상기 제1 저항과 제2 저항 사이에 직렬 연결되는 제1 션트 저항과, 상기 제1 전력선 상에 직렬로 연결되는 제2 션트 저항과, 상기 제1 션트 저항의 양 단에 연결되는 제1 검출회로와, 상기 제2 션트 저항의 양 단에 연결되는 제2 검출회로를 포함할 수 있다.
좀 더 바람직하게는, 상기 제어부는 파형 발생부 및 RF 증폭부 중 적어도 하나를 제어하여 고주파 전압 신호의 주파수 및 듀티 사이클을 조절할 수 있다. 또한, 상기 제어부는 고전압 직류 전원부를 제어하여 고주파 전압 신호의 진폭을 조절할 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따른 전기 수술 장치의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 정현파로 이루어진 고주파 전압 신호를 생성하여 핸드피스(hand piece)로 출력함으로써, 상기 핸드피스를 통해 환자의 인체 조직을 신속하고 효율적으로 절개, 절단 또는 응고시킬 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 션트(shunt) 저항 회로를 이용하여 RF 증폭부에서 출력되는 정현파 신호의 전압 및 전류를 정확하게 검출함으로써, 계기용 변압기(PT) 및 계기용 변류기(CT)를 이용한 기존의 센싱 방식에 비해 안정된 전력제어를 수행할 수 있다는 장점이 있다.
다만, 본 발명의 실시 예들에 따른 전기 수술 장치가 달성할 수 있는 효과는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일반적인 전기 수술기(ESU)의 구성을 예시하는 도면;
도 2는 고주파 전압 신호의 듀티 사이클 및 진폭 크기에 따른 전기 수술기의 기능을 예시하는 도면;
도 3은 전기 수술기의 출력 전압 및 전류를 검출하는 센서부의 구성을 예시하는 도면;
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기 수술 장치의 구성을 나타내는 도면;
도 5는 도 4에 도시된 전원 입력부의 세부 회로 구성을 예시하는 도면;
도 6은 도 4에 도시된 고전압 직류 전원부의 세부 회로 구성을 예시하는 도면;
도 7은 도 4에 도시된 RF 증폭부의 세부 회로 구성을 예시하는 도면;
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 센싱 모듈의 회로 구성을 나타내는 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명은 정현파로 이루어진 고주파 전압 신호를 이용하여 환자의 인체 조직을 신속하고 효율적으로 절개, 절단 또는 응고시킬 수 있는 전기 수술 장치를 제안한다. 또한, 본 발명은 션트(shunt) 저항 회로를 이용하여 RF 증폭부에서 전극부로 출력되는 전압 및 전류를 정확하게 검출할 수 있는 전기 수술 장치를 제안한다.
이하에서는, 본 발명의 다양한 실시 예들에 대하여, 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기 수술 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기 수술 장치(또는 전기 수술기, 100)는 파형 발생부(110), 전원 입력부(120), 고전압 직류 전원부(130), RF 증폭부(140), 전극부(150), 센서부(160) 및 제어부(170)를 포함할 수 있다. 도 4에 도시된 구성요소들은 전기 수술 장치를 구현하는데 있어서 필수적인 것은 아니어서, 본 명세서 상에서 설명되는 전기 수술 장치는 위에서 열거된 구성요소들 보다 많거나 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다.
파형 발생부(110)는 미리 결정된 전압 크기(가령, 5V)를 갖는 RF(radio frequency) 신호를 생성하고, 상기 생성된 RF 신호를 RF 증폭부(140)로 출력할 수 있다. 이때, 상기 RF 신호는 구형파(square wave) 신호일 수 있다. 또한, 상기 RF 신호는 200kHz 내지 2MHz 범위의 주파수를 가질 수 있다.
파형 발생부(110)는, 제어부(170)의 제어 신호에 따라, RF 신호의 주파수, 듀티 사이클(duty cycle) 또는 진폭(magnitude) 등을 조절할 수 있다.
전원 입력부(120)는 상용 전원으로부터 인가받은 교류 전원을 정류하여 직류 전원으로 변환하고, 상기 변환된 직류 전원을 고전압 직류 전원부(130)로 출력할 수 있다.
일 예로, 도 5에 도시된 바와 같이, 전원 입력부(120)는 상용 전원으로부터 유입되는 과전류를 억제하는 돌입전류 방지회로와, 외부 또는 시스템에서 발생하는 노이즈를 감쇄하는 노이즈 필터회로와, 교류 전압을 전파 정류한 다음 평활하여 양질의 DC 전압을 공급하는 AC/DC 컨버터와, 역률 보상을 수행하는 PFC 회로를 포함할 수 있다.
고전압 직류 전원부(130)는 전원 입력부(120)로부터 제공받은 직류 전원을 고전압 직류 전원으로 승압하고, 상기 승압된 고전압 직류 전원을 RF 증폭부(140)로 출력할 수 있다. 이때, 상기 고전압 직류 전원부(130)에서 출력되는 전압은 0V 내지 1kV의 범위를 가질 수 있다.
일 예로, 도 6에 도시된 바와 같이, 고전압 직류 전원부(130)는 안정된 고전압 직류 전원을 생성하기 위한 풀 브릿지 컨버터(Full-Bridge Converter, FBC, 135)를 포함할 수 있다. 상기 풀 브릿지 컨버터(135)는, DC/DC 컨버터로서, 스위칭부, 변압기 및 정류기를 포함할 수 있다.
스위칭부는 변압기의 일차 측에 연결되며, 제어부(170)의 스위칭 제어 신호에 따라 선로를 개폐하는 동작을 수행할 수 있다. 상기 스위칭부는 풀 브릿지 형태로 연결된 4개의 트랜지스터 소자를 포함할 수 있다. 이때, 상기 트랜지스터 소자들은 MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) 소자, BJT(Bipolar Junction Transistor) 또는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 소자일 수 있으며 반드시 이에 제한되지는 않는다.
변압기는 스위칭부와 정류기 사이에 배치되어, 입력 전압(Vin)을 미리 결정된 직류 전압으로 승압하는 동작을 수행할 수 있다. 정류기는 변압기의 이차 측에 연결되며, 상기 변압기의 이차 측으로 넘어온 고전압을 정류하는 동작을 수행할 수 있다. 상기 정류기는 4개의 다이오드 소자와 하나 이상의 인덕터 소자 및 커패시터 소자로 구성될 수 있다.
이와 같은 구성을 갖는 풀 브릿지 컨버터(135)는 위상 천이 제어 방식을 이용하여 저 전압의 직류 전원을 고 전압의 직류 전원으로 변환하는 동작을 수행할 수 있다. 상기 풀 브릿지 컨버터(135)는 높은 스위칭 주파수로 동 작하면서도 영 전압 스위칭(zero voltage switching, ZVS)이 가능하여 스위칭 손실이 적고, EMI(electromagnetic interference) 측면에서도 비교적 유리하다.
한편, 고전압 직류 전원부(130)는 풀 브릿지 컨버터(FBC, 135)와 함께, 정류 회로, 단락 보호 회로, 과전압 보호 회로, 과전류 보호 회로 및 과전력 보호 회로 등을 포함할 수 있다.
RF 증폭부(140)는 고전압 직류 전원부(130)로부터 인가받은 고전압 직류 전원을 기반으로 파형 발생부(110)로부터 수신된 RF 신호를 증폭하여 출력할 수 있다. 이때, 상기 RF 증폭부(140)의 최대 출력 전압은 5kV일 수 있고, 최대 출력 전력은 500W일 수 있으며 반드시 이에 제한되지는 않는다.
RF 증폭부(140)는 하프 브릿지 인버터(half-bridge inverter), 풀 브릿지 인버터(full-bridge inverter) 및 푸시-풀 증폭기(push-pull amplifier) 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 이 중 하프 브릿지 인버터는 전기 수술 장치(100)에서 요구되는 전력을 공급하기 위해 가장 알맞은 회로 방식이다. 이에 반해, 푸시-풀 증폭기는 바이어스 회로가 간단하고 구동 조건이 단순하며, 하프 브릿지 인버터보다 낮은 전력에 적당하다. 풀 브릿지 인버터는 하프 브릿지 인버터보다 많은 반도체 소자들, 즉 네 개의 트랜지스터 소자를 구비하며, 상기 하프 브릿지 인버터보다 높은 전력에 적당하다.
일 예로, 도 7에 도시된 바와 같이, RF 증폭부(140)는 안정적인 구형파 전압 신호를 생성하기 위한 하프 브릿지 인버터(145)를 포함할 수 있다. 상기 하프 브릿지 인버터(145)는 고전압 직류 전원부(130)의 출력 단에 연결되어, 상기 고전압 직류 전원부(130)로부터 수신된 고전압 직류 전원을 기반으로 구형파 전압 신호를 생성할 수 있다. 이때, 상기 하프 브릿지 인버터(145)의 입력 전원은 고전압 직류 전원부(130)의 출력 전원에 대응한다.
하프 브릿지 인버터(145)는 두 개의 커패시터와 두 개의 트랜지스터 소자와 하나의 변압기로 구성될 수 있다. 여기서, 상기 트랜지스터 소자는 MOSFET 소자, BJT 소자 또는 IGBT 소자일 수 있으며 반드시 이에 제한되지는 않는다.
두 개의 커패시터는 입력 전원(VHVDC)의 양 단 사이에 직렬로 연결될 수 있다. 마찬가지로, 두 개의 트랜지스터 소자는 입력 전원(VHVDC)의 양 단 사이에 직렬로 연결될 수 있다. 아울러, 두 개의 커패시터는 두 개의 트랜지스터 소자와 병렬로 연결될 수 있다. 변압기의 일차 측은 제1 커패시터와 제2 커패시터 사이에 위치하는 제1 노드(N1)와 제1 트랜지스터 소자와 제2 트랜지스터 소자 사이에 위치하는 제2 노드(N2)에 연결될 수 있다. 상기 변압기(T)의 이차 측은 저항 소자와 연결될 수 있다.
제1 트랜지스터 소자로 입력되는 제1 제어 신호와, 제2 트랜지스터 소자로 입력되는 제2 제어 신호는 PWM(Pulse Width Modulation) 신호일 수 있다. 상기 제1 및 제2 제어 신호는 파형 발생부(110)로부터 수신된 RF 신호에 기초하여 생성될 수 있다. 상기 제2 제어 신호는 제1 제어 신호를 반전한 신호일 수 있다.
제1 및 제2 제어 신호가 제1 및 제2 트랜지스터 소자로 입력되면, 하프 브릿지 인버터(145)는 미리 결정된 크기의 구형파 전압 신호를 출력하게 된다. 즉, 하프 브릿지 인버터(145)는 출력 전압의 절대 값이 입력 전압의 절반인 구형파 전압 신호를 출력하게 된다.
한편, 도면에 도시되고 있지 않지만, RF 증폭부(140)는 하프 브릿지 인버터(145)로부터 수신된 구형파 신호를 정현파 신호로 변환하기 위한 파형 정형 회로(wave shaping circuit)를 포함할 수 있다. 상기 파형 정형 회로에는 LC 공진회로가 사용될 수 있으며 반드시 이에 제한되지는 않는다.
전극부(또는 핸드피스, 150)는, 전기 수술 장치(100)의 출력 단으로서, RF 증폭부(140)로부터 수신된 고주파 전압 신호를 인체 조직에 인가하는 기능을 수행할 수 있다. 이때, 상기 인체 조직에 인가되는 고주파 전압 신호는 정현파 신호일 수 있다.
전극부(150)는 전기 수술 장치(100)의 단극 모드에 사용되는 단극 전극과 해당 장치(100)의 양극 모드에 사용되는 양극 전극을 포함할 수 있다. 이때, 상기 단극 전극과 양극 전극은 환자의 수술 목적에 따라 여러 가지 모양으로 형성될 수 있다.
센서부(160)는 전기 수술 장치(100)를 구성하는 주요 요소들과 관련된 전압, 전류, 전력, 저항, 온도 또는 광 등을 실시간으로 검출하고, 상기 검출된 데이터를 제어부(170)로 제공할 수 있다.
센서부(160)는 고전압 직류 전원부(130)의 출력 전압 및 전류를 검출하는 제1 센싱 모듈(미도시)과, RF 증폭부(140)의 출력 전압 및 전류를 검출하는 제2 센싱 모듈(미도시)과, 전극부(150)의 온도를 검출하는 제3 센싱 모듈(미도시)을 포함할 수 있다. 이 중 제2 센싱 모듈은 션트(shunt) 저항 회로를 이용하여 RF 증폭부(140)의 출력 전압 및 전류를 검출할 수 있다. 상기 제2 센싱 모듈에 대한 좀 더 자세한 설명은 후술하도록 한다.
제어부(170)는 전기 수술 장치(100)의 기능 모드에 따라 파형 발생부(110), 고전압 직류 전원부(130) 및 RF 증폭부(140)를 적응적으로 제어하여 고주파 전압 신호를 출력할 수 있다.
제어부(170)는, 특정 기능 모드 시, 센서부(160)로부터 피드백(feedback)된 센싱 데이터를 기반으로 파형 발생부(110), 고전압 직류 전원부(130) 및 RF 증폭부(140)를 제어하여 고주파 전압 신호의 출력을 실시간으로 제어할 수 있다. 예컨대, 제어부(170)는 파형 발생부(110) 또는 RF 증폭부(140)를 제어하여 고주파 전압 신호의 주파수 및 듀티 사이클 중 적어도 하나를 변경할 수 있다. 또한, 제어부(170)는 고전압 직류 전원부(130)를 제어하여 고주파 전압 신호의 진폭을 변경할 수 있다.
제어부(170)의 출력 제어는 전기 수술 장치(100)의 기능 모드에 따른 정 전압 제어, 정 전류 제어 또는 정 전력 제어일 수 있으며, 해당 제어들이 단독 또는 조합하여 사용될 수 있다. 또한, 구체적인 출력 제어 방식으로는 비례(Proportional, P) 제어 방식, 비례 적분(Proportional Integral, PI) 제어 방식, 비례적분미분(Proportional Integral Differential, PID) 제어 방식 등이 있으며, 해당 제어 방식들이 단독 또는 조합하여 사용될 수 있다.
제어부(170)는, 이러한 출력 제어 기능과 함께, 전력 자동 제어를 위한 Auto Bipolar 기능과 환자 안전을 위한 Return Electrode Monitoring 기능 등을 수행할 수 있다.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기 수술 장치는 정현파로 이루어진 고주파 전압 신호를 생성하여 핸드피스(hand piece)로 출력함으로써, 상기 핸드피스를 통해 환자의 인체 조직을 신속하고 효율적으로 절개, 절단 또는 응고시킬 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 센싱 모듈의 회로 구성을 나타내는 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 센싱 모듈(200)은 RF 증폭부(140)와 전극부(150) 사이에 배치되어, 상기 RF 증폭부(140)에서 전극부(150)로 출력되는 정현파 신호의 전압 및 전류를 측정할 수 있다.
센싱 모듈(200)은 제1 저항(210, R1), 제2 저항(220, R2), 제1 션트 저항(230, RV), 제2 션트 저항(240, RI), 제1 검출회로(250) 및 제2 검출회로(260)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 션트 저항(230, RV)은 전압 검출용 션트 저항이고, 제2 션트 저항(240, RI)은 전류 검출용 션트 저항이다. 상기 제1 및 제2 션트 저항(230, 240)으로는 0.1Ω의 저항 소자가 사용될 수 있으며 반드시 이에 제한되지는 않는다.
제1 저항(210, R1)은 제1 전력선(10) 상의 제1 노드(N1)와 제1 션트 저항(230, RV)의 일 단 사이에 연결될 수 있고, 제2 저항(220, R2)은 제1 션트 저항(230, RV)의 타 단과 제2 전력선(20) 상의 제2 노드(N2) 사이에 연결될 수 있으며, 제1 션트 저항(230, RV)은 제1 저항(210, R1)의 일 단과 제2 저항(220, R2)의 일 단 사이에 연결될 수 있다. 즉, 제1 저항(210, R1), 제1 션트 저항(230, RV) 및 제2 저항(220, R2)은 제1 노드(N1)와 제2 노드(N2) 사이에서 직렬로 연결될 수 있다.
제2 션트 저항(240, RI)은 제1 전력선(10) 상의 제1 노드(N1)와 제3 노드(N3) 사이에 연결될 수 있다. 즉, 제2 션트 저항(240, RI)은 제1 전력선(10) 상에 직렬로 연결될 수 있다.
제1 검출회로(250)는 제1 션트 저항(230, RV)의 양 단에 연결되어, 상기 제1 션트 저항(230, RV)을 통과하는 전류를 측정할 수 있다. 제1 검출회로(250)는 상기 측정된 전류 값과 저항 소자들(210, 220, 230)의 저항 값을 기반으로 RF 증폭부(140)의 출력 전압을 검출할 수 있다.
제2 검출회로(260)는 제2 션트 저항(240, RI)의 양 단에 연결되어, 상기 제2 션트 저항(240, RI)의 양단 전압을 측정할 수 있다. 제2 검출회로(260)는 상기 측정된 전압 값과 제2 션트 저항(240, RI)의 저항 값을 기반으로 RF 증폭부(140)의 출력 전류를 검출할 수 있다.
이처럼, 본 발명에 따른 센싱 모듈(200)은 션트(shunt) 저항 회로를 이용하여 RF 증폭부(140)에서 전극부(150)로 출력되는 정현파 신호의 전압 및 전류를 정확하게 검출할 수 있다. 상기 센싱 모듈(200)은 상기 검출된 전압 및 전류 데이터를 제어부(170)로 제공할 수 있다. 제어부(170)는 센싱 모듈(200)로부터 피드백된 센싱 데이터를 기반으로 안정적인 전력 제어를 수행할 수 있다.
한편 이상에서는 본 발명의 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되지 않으며, 후술 되는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 전기 수술 장치 110: 파형 발생부
120: 전원 입력부 130: 고전압 직류 전원부
140: RF 증폭부 150: 전극부
160: 센서부 170: 제어부

Claims (8)

  1. RF 신호를 생성하는 파형 발생부;
    고전압 직류 전원으로 생성하는 고전압 직류 전원부;
    상기 고전압 직류 전원부로부터 제공받은 고전압 직류 전원을 기반으로 상기 파형 발생부로부터 수신된 RF 신호를 증폭하여 고주파 전압 신호를 출력하는 RF 증폭부;
    상기 RF 증폭부로부터 수신된 고주파 전압 신호를 인체 조직에 인가하는 전극부;
    상기 RF 증폭부에서 상기 전극부로 출력되는 전압 및 전류를 측정하는 센서부; 및
    상기 센서부로부터 피드백된 측정 데이터를 기반으로 상기 고주파 전압 신호의 출력을 제어하는 제어부를 포함하는 전기 수술 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상용 전원으로부터 인가받은 교류 전원을 정류하여 직류 전원으로 변환하고, 상기 변환된 직류 전원을 상기 고전압 직류 전원부로 출력하는 전력 입력부를 더 포함하는 전기 수술 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 고전압 직류 전원부는, 안정된 고전압 직류 전원을 생성하기 위한 풀 브릿지 컨버터(full-bridge converter, FBC)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 수술 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 RF 증폭부는, 구형파 신호를 생성하는 하프 브릿지 인버터(half-bridge inverter)와, 상기 구형파 신호를 정현파 신호로 변환하는 파형 정형 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 수술 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 센서부는, 션트 저항 회로를 이용하여 상기 RF 증폭부의 출력 전압 및 전류를 검출하는 것을 특징으로 하는 전기 수술 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 센서부는,
    상기 RF 증폭부의 출력 단에 연결된 제1 전력선과 제2 전력선 사이에 배치되는 제1 저항 및 제2 저항;
    상기 제1 저항과 제2 저항 사이에 직렬 연결되는 제1 션트 저항;
    상기 제1 전력선 상에 직렬로 연결되는 제2 션트 저항;
    상기 제1 션트 저항의 양 단에 연결되는 제1 검출회로; 및
    상기 제2 션트 저항의 양 단에 연결되는 제2 검출회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 수술 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 파형 발생부 및 RF 증폭부 중 적어도 하나를 제어하여 상기 고주파 전압 신호의 주파수 및 듀티 사이클을 조절하는 것을 특징으로 하는 전기 수술 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 고전압 직류 전원부를 제어하여 상기 고주파 전압 신호의 진폭을 조절하는 것을 특징으로 하는 전기 수술 장치.
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