KR20230125874A - 전기 수술 장치, 상기 전기 수술 장치의 임피던스 측정 장치, 조직 응고를 위한 에너지 제어 방법 및 임피던스 측정 방법 - Google Patents

Abstract

전기 수술 장치, 상기 전기 수술 장치의 임피던스 측정 장치, 조직 응고를 위한 에너지 제어 방법 및 임피던스 측정 방법에 관한 것으로, 전기 수술 장치는 대상 조직에 대한 수술을 위한 인스트루먼트, 상기 인스트루먼트에 대한 에너지 공급을 제어하는 프로세서 및 상기 대상 조직의 임피던스를 측정하는 임피던스 측정부를 포함하되, 상기 프로세서는, 상기 임피던스 측정부가 측정한 임피던스가 제1 기준 값을 초과하면, 중단 기간 동안 상기 인스트루먼트에 대한 에너지 공급을 중단하고, 중단 기간 경과 이후에 상기 인스트루먼트에 대한 에너지 공급을 재개하고, 상기 임피던스 측정부가 에너지 공급 재개 이후에 측정한 상기 대상 조직의 임피던스를 기반으로 응고 상태를 판단할 수 있다.

Description

전기 수술 장치, 상기 전기 수술 장치의 임피던스 측정 장치, 조직 응고를 위한 에너지 제어 방법 및 임피던스 측정 방법{ELECTRO-SURGICAL APPARATUS, IMPEDANCE MEASUREMENT APPARATUS OF THE SAME, METHOD FOR CONTROLLING OF ENERGY WITH REGARD TO ELECTROCOAGULATION AND FOR DETERMINING OF IMPEDANCE BY THE SAME}

전기 수술 장치, 상기 전기 수술 장치의 임피던스 측정 장치, 상기 전기 수술 장치의 에너지 제어 방법 및 상기 전기 수술 장치의 임피던스 측정 방법에 관한 것이다.

전기 수술기는 환부에 전기 에너지를 인가하여 국부적으로 가열시킴으로써 대상 조직의 절개와, 대상 및 주변 조직의 응고를 동시에 수행할 수 있도록 하는 의료기기로, 조직을 절개하면서 조직을 응고시켜 출혈을 최소화하기 때문에 수술 시간을 크게 단축시킬 수 있어 현재 널리 사용되고 있다. 전기 수술기의 운용 시에는 대상 조직에 적절한 에너지가 공급되어야 한다. 만약 대상 조직에 과도한 에너지가 전달되면, 열 에너지가 주변 조직에 확산되어 주변 조직의 열 손상을 유발할 뿐만 아니라, 조작 탄화 성분이 수술기의 말단에 마련된 조(jaw)에 응착될 수 있어 2차 조직 파괴를 야기할 수 있다. 반대로 대상 조직에 부족한 에너지가 전달되면, 대상 조직이 제대로 응고되지 않아, 지혈이 어렵게 된다.

한편, 전기 수술기는 주로 높은 주파수의 전기 에너지를 사용하는데, 20kHz 이상의 높은 주파수의 전류에 대해서는 사람의 근육과 신경이 반응하지 않고, 주파수가 높을수록 표피 효과(skin effect)에 의해 수술 부위 이외의 조직 피하 층에 에너지 전달이 제어되며, 조직 내부에 대한 효율적인 에너지 침투 및 조직 내부로부터의 효과적인 가열이 가능하기 때문이다. 그런데, 주파수가 올라갈수록, 전기 수술기에 대한 기생 인덕턴스와 기생 커패시턴스의 영향이 증가할 뿐만 아니라, 표피 효과로 인한 기생 저항 성분이 전기 수술기의 동작에 지대한 영향을 미치고, 이는 고주파 전기 에너지 기반의 전기 수술기의 운용을 상당히 어렵게 만들고 있다.

수술 과정에서 대상 조직이 적절히 응고되면서도 대상 조직이나 대상 조직의 주변 조직이 열에 의해 손상되지 않도록 에너지 공급을 적절하게 제어할 수 있는 전기 수술 장치 및 조직 응고를 위한 에너지 제어 방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

고주파 대역에서의 대상 조직 또는 주변 조직의 임피던스를 적절하게 측정 가능할 수 있도록 하는 전기 수술 장치의 임피던스 측정 장치 및 임피던스 측정 방법을 제공하는 것을 또 다른 해결하고자 하는 과제로 한다.

상술한 과제를 해결하기 위하여 전기 수술 장치, 상기 전기 수술 장치의 임피던스 측정 장치, 조직 응고를 위한 에너지 제어 방법 및 임피던스 측정 방법이 제공된다.

전기 수술 장치는 대상 조직에 대한 수술을 위한 인스트루먼트, 상기 인스트루먼트에 대한 에너지 공급을 제어하는 프로세서 및 상기 대상 조직의 임피던스를 측정하는 임피던스 측정부를 포함하되, 상기 프로세서는, 상기 임피던스 측정부가 측정한 임피던스가 제1 기준 값을 초과하면, 중단 기간 동안 상기 인스트루먼트에 대한 에너지 공급을 중단하고, 중단 기간 경과 이후에 상기 인스트루먼트에 대한 에너지 공급을 재개하고, 상기 임피던스 측정부가 에너지 공급 재개 이후에 측정한 상기 대상 조직의 임피던스를 기반으로 응고 상태를 판단할 수 있다.

상기 프로세서는, 적어도 하나의 룩업 테이블을 이용하여 인스트루먼트에 대한 에너지 공급을 제어할 수 있다.

상기 프로세서는, 상기 임피던스 측정부가 에너지 공급 재개 이후에 측정한 상기 대상 조직의 임피던스를 이용하여, 상기 대상 조직의 주변 조직의 수분량을 판별하고, 상기 수분량을 기반으로 응고 상태를 판단할 수도 있다.

상기 프로세서는, 총 수술 시간이 기준 시간을 초과하면, 상기 인스트루먼트에 대한 에너지 공급을 차단하는 것도 가능하다.

전기 수술 장치는, 캐패시터와, 상기 캐패시터와 연결되고 전압에 대응하는 제1 전압 신호를 출력하는 절연형 변압기와, 상기 캐패시터가 연결된 도선에 인접 설치된 PCB 로고스키 코일과, 상기 PCB 로고스키 코일에 연결되고 위상을 보정하여 전류에 대응하는 제2 전압 신호를 출력하는 능동 적분기를 포함하는 전압 전류 측정부를 더 포함할 수도 있다.

전기 수술 장치는 상기 제1 전압 신호 및 상기 제2 전압 신호를 수신하고, 상기 제1 전압 신호 및 상기 제2 전압 신호를 기반으로 임피던스를 획득하고, 상기 임피던스를 상기 프로세서로 전달하는 임피던스 측정부를 더 포함할 수도 있다.

상기 임피던스 측정부는, 상기 제1 전압 신호의 하모닉 성분을 제거하는 제1 능동 저역 통과 필터링부, 상기 제1 능동 저역 통과 필터링부의 출력에 대해 곱셈 처리를 수행하는 제1 곱셈 처리부, 상기 제1 곱셈 처리부의 처리 결과로부터 전압에 대응하는 직류 성분을 획득하는 제1 수동 저역 통과 필터링부, 상기 제2 전압 신호의 하모닉 성분을 제거하는 제2 능동 저역 통과 필터링부, 상기 제2 능동 저역 통과 필터링부의 출력에 대해 곱셈 처리를 수행하는 제2 곱셈 처리부, 상기 제2 곱셈 처리부의 처리 결과로부터 전류에 대응하는 직류 성분을 획득하는 제2 수동 저역 통과 필터링부, 상기 제1 능동 저역 통과 필터링부 및 상기 제2 능동 저역 통과 필터링부의 출력에 대해 곱셈 처리를 수행하는 제3 곱셈 처리부, 상기 제3 곱셈 처리부의 처리 결과로부터 위상에 대응하는 직류 성분을 획득하는 제3 수동 저역 통과 필터링부 및 상기 전압에 대응하는 직류 성분, 상기 전류에 대응하는 직류 성분 및 상기 위상에 대응하는 직류 성분을 기반으로, 전압, 전류 및 위상을 결정하고, 상기 전압, 상기 전류 및 상기 위상을 기반으로 임피던스를 결정하는 결과 획득부를 포함할 수도 있다.

임피던스 측정 장치는, 대상 조직의 전압에 대응하여 획득된 제1 전압 신호의 하모닉 성분을 제거하는 제1 능동 저역 통과 필터링부, 상기 제1 능동 저역 통과 필터링부의 출력에 대해 곱셈 처리를 수행하는 제1 곱셈 처리부, 상기 제1 곱셈 처리부의 처리 결과로부터 전압에 대응하는 직류 성분을 획득하는 제1 수동 저역 통과 필터링부, 상기 대상 조직의 전류에 대응하여 획득된 제2 전압 신호의 하모닉 성분을 제거하는 제2 능동 저역 통과 필터링부, 상기 제2 능동 저역 통과 필터링부의 출력에 대해 곱셈 처리를 수행하는 제2 곱셈 처리부, 상기 제2 곱셈 처리부의 처리 결과로부터 전류에 대응하는 직류 성분을 획득하는 제2 수동 저역 통과 필터링부, 상기 제1 능동 저역 통과 필터링부 및 상기 제2 능동 저역 통과 필터링부의 출력에 대해 곱셈 처리를 수행하는 제3 곱셈 처리부, 상기 제3 곱셈 처리부의 처리 결과로부터 위상에 대응하는 직류 성분을 획득하는 제1 수동 저역 통과 필터링부 및 상기 전압에 대응하는 직류 성분, 상기 전류에 대응하는 직류 성분 및 상기 위상에 대응하는 직류 성분을 기반으로, 전압, 전류 및 위상을 결정하고, 상기 전압, 상기 전류 및 상기 위상을 기반으로 임피던스를 결정하는 결과 획득부를 포함할 수 있다.

전기 수술 방법은, 대상 조직의 수술을 위한 인스트루먼트에 에너지를 공급하는 단계, 상기 대상 조직의 임피던스를 측정하는 단계, 상기 임피던스 측정부가 측정한 임피던스가 제1 기준 값을 초과하면, 중단 기간 동안 상기 인스트루먼트에 대한 에너지 공급을 중단하는 단계, 중단 기간 경과 이후에 상기 인스트루먼트에 대한 에너지 공급을 재개하는 단계, 에너지 공급 재개 이후에 측정한 상기 대상 조직의 임피던스를 기반으로 응고 상태를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.

임피던스 측정 방법은, 대상 조직의 전압에 대응하여 획득된 제1 전압 신호 및 대상 조직의 전류에 대응하여 획득된 제2 전압 신호 각각의 하모닉 성분을 제거하는 단계, 상기 하모닉 성분이 제거된 제1 전압 신호 및 상기 하모닉 성분이 제거된 제2 전압 신호 각각에 대해 곱셈 처리를 각각 수행하는 단계, 각각의 곱셈 처리 결과로부터 전압에 대응하는 직류 성분 및 전류에 대응하는 직류 성분을 획득하는 단계, 상기 하모닉 성분이 제거된 제1 전압 신호 및 상기 하모닉 성분이 제거된 제2 전압 신호 양자를 이용하여 곱셈 처리를 수행하는 단계, 상기 하모닉 성분이 제거된 제1 전압 신호 및 상기 하모닉 성분이 제거된 제2 전압 신호 양자를 이용한 곱셈 처리 결과로부터 위상에 대응하는 직류 성분을 획득하는 단계, 상기 전압에 대응하는 직류 성분, 상기 전류에 대응하는 직류 성분 및 상기 위상에 대응하는 직류 성분을 기반으로, 전압, 전류 및 위상을 결정하는 단계 및 상기 전압, 상기 전류 및 상기 위상을 기반으로 임피던스를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.

상술한 전기 수술 장치 및 조직 응고를 위한 에너지 제어 방법에 의하면, 수술 과정에서 대상 조직 등에 대한 에너지 공급을 적절하게 제어함으로써, 대상 조직이 적절히 응고되면서도 대상 조직이나 대상 조직의 주변 조직이 열에 의해 손상되지 않도록 할 수 있게 된다.

상술한 전기 수술 장치 및 조직 응고를 위한 에너지 제어 방법에 의하면, 고주파 에너지를 기반으로 전기 수술 장치를 운용할 수 있게 되는 장점을 얻을 수 있다.

상술한 전기 수술 장치 및 조직 응고를 위한 에너지 제어 방법에 의하면, 실시간으로 측정되는 임피던스를 기반으로 조직 응고에 필요한 고주파의 에너지를 결정하고 이를 조직에 인가할 수 있게 되는 장점도 얻을 수 있다.

상술한 전기 수술 장치의 임피던스 측정 장치 및 임피던스 측정 방법에 의하면, 고주파 대역에서의 대상 조직 또는 주변 조직의 임피던스를 적절하게 측정할 수 있게 되고, 측정된 임피던스를 기반으로 대상 조직 등에 대한 에너지 공급을 보다 적절하게 제어할 수 있게 된다.

상술한 전기 수술 장치의 임피던스 측정 장치 및 임피던스 측정 방법에 의하면, 종래 위상 고정 루프(PLL: Pulse Lock Loop) 기반의 연산 과정을 아날로그 회로를 통해 수행하기 때문에, 종래 디지털 신호 처리기(DSP: Digital Signal Processor)의 샘플링 주파수 제한에 의해 측정이 불가능했던 고주파 대역의 임피던스를 측정할 수 있게 된다.

상술한 전기 수술 장치의 임피던스 측정 장치 및 임피던스 측정 방법에 의하면, 전기 수술 장치에 대한 전기적 간섭을 최소화함으로써 전기 수술 장치의 성능 저하 없이 임피던스 측정이 가능하게 되는 장점도 있다.

도 1은 전기 수술 장치의 일 실시예에 대한 블록도이다.
도 2는 프로세서의 일 실시예에 대한 블록도이다.
도 3a는 출력 제어부의 일 실시예에 대한 도면이다.
도 3b 및 도 3c는 출력과 임피던스의 룩업 테이블에 대한 도면이다.
도 3d는 프로세서의 동작 과정에서 측정된 실시간 조직 임피던스 및 최소 임피던스를 도시한 그래프 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 전압전류측정부의 회로도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 임피던스 측정부의 블록도이다.
도 6은 에너지 제어 방법의 일 실시예에 대한 흐름도이다.
도 7은 임피던스 측정 방법의 일 실시예에 대한 흐름도이다.

이하 명세서 전체에서 동일 참조 부호는 특별한 사정이 없는 한 동일 구성요소를 지칭한다. 이하에서 사용되는 '부'가 부가된 용어는, 소프트웨어 및/또는 하드웨어로 구현될 수 있으며, 실시예에 따라 하나의 '부'가 하나의 물리적 또는 논리적 부품으로 구현되거나, 복수의 '부'가 하나의 물리적 또는 논리적 부품으로 구현되거나, 하나의 '부'가 복수의 물리적 또는 논리적 부품들로 구현되는 것도 가능하다. 명세서 전체에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 어떤 부분과 다른 부분이 상호 간에 물리적으로 연결되었음을 의미할 수도 있고, 및/또는 전기적으로 연결되었음을 의미할 수도 있다. 또한, 어떤 부분이 다른 부분을 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 부분 이외의 또 다른 부분을 제외하는 것이 아니며, 설계자의 선택에 따라서 또 다른 부분을 더 포함할 수 있음을 의미한다. 제1 내지 제N(N은 1 이상의 자연수) 등의 표현은, 적어도 하나의 부분(들)을 다른 부분(들)으로부터 구분하기 위한 것으로, 특별한 기재가 없는 이상 이들이 순차적임을 반드시 의미하지는 않는다. 또한 단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.

이하 도 1 내지 도 3b를 참조하여 전기 수술 장치의 일 실시예에 대해서 설명하도록 한다.

도 1은 전기 수술 장치의 일 실시예에 대한 블록도이다.

도 1에 도시된 바를 참조하면, 전기 수술 장치(1)는, 일 실시예에 있어서, 에너지공급부(10)와, 전압전류측정부(50)와, 프로세서(100)와, 임피던스측정부(130)를 포함할 수 있으며, 필요에 따라서 저장부(90)를 더 포함할 수 있다.

에너지 공급부(10)는, 전기 수술 대상이 되는 조직(이하 대상 조직)을 수술하기 위한 적어도 하나의 인스트루먼트(2, 핸드피스라 지칭 가능하며, 전기 수술 장치(1)와 전기적 연결되는 복수의 전극을 포함할 수 있음)와 물리적 또는 전기적으로 연결 가능하고, 연결된 인스트루먼트(2)에 전기적 에너지를 공급할 수 있도록 마련된다. 인스트루먼트(2)는 대상 조직을 절개하거나 절개된 조직의 절개면이나 그 주변 등을 응고시키기 위해 이용된다. 구체적으로, 인스트루먼트(2)가 특정 부위에 접하거나 근접한 상태에서 특정 파형 및 특정 주파수의 전기적 신호가 에너지 공급부(10)에 의해 인스트루먼트(2)에 제공되면, 인스트루먼트(2)와 접촉 부위에 전기 에너지가 집중되면서 해당 부위는 가열되고, 이에 따라 해당 부위의 절개, 응고 및 지혈이 가능하게 된다. 에너지 공급부(10)의 동작은 프로세서(100)에 의해 제어될 수 있다.

전압전류측정부(50)는, 임피던스의 측정을 위해서 전압 및/또는 전류에 대한 정보를 획득하고, 이를 임피던스 측정부(130)로 전달할 수 있다. 임피던스는 하기의 수학식 1과 같이 주어질 수 있기 때문에, 인스트루먼트(2)로부터 제공되는 입력 전압(V) 및/또는 입력 전류에 대한 정보가 주어지면, 대상 조직의 임피던스를 결정할 수 있게 된다.

[수학식 1]

여기서 Z는 임피던스이고, V는 전압, I는 전류이다. 전압전류측정부(50)에 대한 구체적인 설명은 후술한다.

저장부(90)는, 프로세서(100)나 임피던스 측정부(130) 등의 동작에 필요한 적어도 하나의 데이터, 명령/지시 및/또는 에너지 제어나 임피던스 측정 등을 위해 특별히 고안된 프로그램(앱, 애플리케이션 또는 소프트웨어 등으로 지칭 가능함) 등을 일시적 또는 비일시적으로 저장할 수 있다. 예를 들어, 저장부(90)는, 조직에 전달되는 에너지의 제어를 위한 적어도 하나의 룩업 테이블(91)을 저장할 수도 있다. 저장부(90)는 프로세서(100)나 임피던스 측정부(130)의 호출에 따라 필요한 데이터 등을 프로세서(100)나 임피던스 측정부(130)로 전달하여, 프로세서(100)나 임피던스 측정부(130)가 소정의 동작을 수행하도록 한다. 저장부(90)에 저장된 프로그램은, 설계자 등에 의해 직접 작성 및 저장된 것일 수도 있고, 외부의 메모리 장치 등으로부터 전달된 것일 수도 있으며, 및/또는 유무선 통신 네트워크를 통해 접속 가능한 전자 소프트웨어 유통망을 통하여 획득 또는 갱신된 것일 수도 있다. 저장부(90)는, 예를 들어, 주기억장치 및 보조기억장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 주기억장치는 롬(ROM) 및/또는 램(RAM)과 같은 반도체 저장 매체를 이용하여 구현된 것일 수 있고, 보조기억장치는, 플래시 메모리 기반 메모리 장치(일례로 솔리드 스테이트 드라이브(SSD, Solid State Drive)나 SD(Secure Digital) 카드 등) 또는 하드 디스크 드라이브(HDD) 등과 같은 적어도 하나의 저장 매체를 이용하여 구현될 수 있다.

도 2는 프로세서의 일 실시예에 대한 블록도이고, 도 3a는 출력 제어부의 일 실시예에 대한 도면이다. 또한, 도 3b 및 도 3c는 출력과 임피던스의 룩업 테이블에 대한 도면으로, 도 3b 및 도 3c의 도표에서 좌측의 열은 전류를, 상단의 행은 듀티를 의미한다. 도 3b에서 각 열과 각 행이 만나는 지점의 값은 해당 전류 및 듀티에서 대상 조직으로 전달되는 출력을 기록한 것이고, 도 3c에서 각 열과 각 행이 만나는 지점의 값은 해당 전류 및 듀티에서 대상 조직으로부터 전달되는 임피던스를 기록한 것으로, 보다 구체적으로 풀 브릿지 컨버터의 듀티와, 인스트루먼트(2)에서 출력되는 전류를 매개로 대상 조직에서 전달되는 출력 및 임피던스를 기록한 것이다.

프로세서(100)는 에너지 공급부(10)의 에너지 공급을 제어하여 인스트루먼트(2)에 인가되는 전기적 신호의 공급 및 중단을 제어하거나, 공급되는 전기적 신호의 세기, 파장 또는 주파수 등을 조절할 수 있다. 또한, 일 실시예에 따르면, 프로세서(100)는 임피던스 측정부(130)의 측정 결과를 기반으로 인스트루먼트(2)에의 전원 공급 등을 제어할 수도 있다.

구체적으로 도 2에 도시된 바에 의하면, 프로세서(100)는, 출력 제어부(110), 응고 판별부(121) 및 수분량 판별부(122)를 포함할 수 있다.

출력 제어부(110)는, 에너지 공급부(10)에 전기적 신호(제어 신호 등)를 전달하여, 에너지 공급부(10)가 이에 응하여 특정 파장 또는 주파수의 전기적 신호를 인스트루먼트(2)에 공급하도록 하거나, 인스트루먼트(2)에 대한 에너지 공급을 중단하도록 제어할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 출력 제어부(110)는, 도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같이, 참조 전력과 룩업 테이블(91: 91-1, 91-2)을 이용하여, 연산된 오차를 줄이도록 듀티를 출력하는 비례-적분 제어부(111, PI controller)와, 비례-적분 제어부(111)로부터 출력된 듀티를 기반으로 네 개의 정류를 기반으로 직류 교류 변환을 수행하는 풀 브릿지 컨버터(112, Full Bridge converter)와, 입력 임피던스를 매칭하기 위한 매칭 회로(113)와, 인스트루먼트(2)에서 관측되는 임피던스와 에너지를 파악하기 위한 검출 회로(114)를 포함할 수 있다.

전기 에너지의 주파수가 올라갈수록, 인스트루먼트(2)에는 표피 효과 등으로 인해 기생 성분(기생 인덕턴스 및 기생 커패시턴스 등)가 발생하면, 이는 전체적인 에너지 제어에 많은 영향을 미친다. 특히 인스트루먼트(2)의 구조상 낮은 임피던스 부하에 대해서는 기생 저항이 크게 작용하여 인스트루먼트(2) 자체에서 에너지를 크게 소비하고, 이에 따라 대상 조직으로 에너지가 전달되지 않는다. 다시 말해서, 인스트루먼트(2)에서의 측정된 에너지는 상황에 따라 조직으로 전달되지 않을 수도 있으며, 그 비율도 상이할 수 있다. 따라서, 고주파에서 인스트루먼트(2)를 사용하는 경우, 인스트루먼트(2)에서 측정된 대상 조직의 임피던스는 실제 부하의 임피던스와 크게 상이할 뿐만 아니라 선형적으로 매핑되지도 않는다. 그러므로, 보다 정확한 출력 제어를 위해서, 출력 제어부(110)는 인스트루먼트(2)에서 출력되는 전류 및 풀 브릿지 컨버터(112)의 듀티를 기반으로, 도 3b에 도시된 바와 같이 전력에 대한 룩업 테이블(91-1)과 도 3c에 도시된 바와 같이 임피던스에 대한 룩업 테이블(91-2)을 참조하여, 대상 조직에 필요한 인스트루먼트(2)의 출력을 결정할 수 있고, 임피던스를 기반으로 에너지 공급부(10)를 제어할 수 있으며, 이에 따라 대상 조직에 일정 수준의 에너지가 공급될 수 있게 된다.

통상적인 수술 과정에서, 인스트루먼트(2)에 의해 조직이 절개되는 경우, 수술 부위에서의 출혈을 방지하기 위해서는 절개되는 조직뿐만 아니라, 그 주변의 조직도 충분히 응고되어야 한다. 출력 제어부(110)는 대상 조직 외에도 대상 조직 주변의 다른 조직(들)도 적절하게 응고될 수 있도록 하기 위해서 인스트루먼트(2)에 대한 에너지 공급을 제어할 수 있다. 이를 위해 측정된 대상 조직의 임피던스가 이용될 수도 있다. 일 실시예에 따르면, 출력 제어부(110)는, 이를 위해서 프로세서(100)의 응고 판별부(121) 및 수분량 판별부(122)로부터 순차적으로 판별 결과를 전달 받고, 이를 기반으로 에너지 공급부(10)를 제어할 수 있다.

응고 판별부(21)는, 임피던스가 미리 정의된 기준 값(이하 제1 기준 값)보다 큰지 판별하고, 판별 결과를 기반으로 조직의 임피던스가 응고를 위해 적절한지 여부를 판별할 수 있다. 예를 들어, 응고 판별부(121)는 임피던스 측정부(130)로부터 임피던스를 전달 받고, 전달 받은 임피던스가 제1 기준 값보다 크다면, 이에 대응하는 신호를 출력 제어부(110)로 전달하고, 출력 제어부(110)는 전달된 신호에 응해 에너지 공급부(10)에 제어 신호를 전달하여 에너지 공급부(10)가 인스트루먼트(2)에 대한 에너지 공급을 중단하도록 한다. 제1 기준 값은, 설계자 또는 사용자에 의해 사전에 정의된 것일 수 있다. 응고 판별부(21)는 필요에 따라 상술한 동작의 수행을 위해 임피던스에 대한 룩업 테이블(91-2)을 참고할 수도 있다. 절개된 대상 조직은 응고되는 과정에서 수분이 증발하고 탄화되기 때문에 임피던스가 점점 증가하게 된다. 그런데, 상술한 바와 같이 출력 제어부(110)의 제어에 따라 대상 조직에 대한 에너지 공급이 중단되면, 대상 조직 주변에 위치한 다른 조직으로부터 대상 조직으로 수분이 유입되고, 수분의 증가에 따라서 대상 조직에 대한 임피던스는 상대적으로 감소한다. 에너지 공급의 중단은 미리 정의된 중단 기간 동안 수행될 수 있다. 여기서, 중단 기간은 대상 조직으로 충분히 수분이 공급될 수 있는 시간을 기반으로 정의된 것일 수 있으며, 예를 들어 대략 200ms일 수도 있다. 미리 정의된 중단 기간이 경과되면, 출력 제어부(110)는 다시 에너지 공급부(10)를 제어하여 에너지 공급부(10)가 인스트루먼트(2)에 에너지를 공급하도록 할 수 있다. 다시 말해서, 대상 조직에 대한 에너지 공급이 재개된다.

도 3d는 프로세서의 동작 과정에서 측정된 실시간 조직 임피던스 및 최소 임피던스를 도시한 그래프 도면으로, 청색 선은 실시간 조직의 임피던스에 대응하고, 녹색 선은 각각의 에너지 인가 구간에서의 조직의 최소 임피던스에 대응한다.

수분량 판별부(122)는, 출력 제어부(110)가 응고 판별부(121)의 판별 결과에 따라 에너지 공급부(10)를 제어하고, 임피던스 측정부(130)로부터 임피던스를 전달받고, 전달받은 임피던스를 기반으로 주변 부위의 수분량(수분 함유량)을 예측 및 판별할 수 있다. 실시예에 따라서 수분량 판별부(122)는 소정의 기간(일례로 에너지 공급 중단 기간)이 경과된 후 임피던스를 전달받을 수도 있고, 일정 기간동안 계속 임피던스를 전달받을 수도 있으며, 및/또는 다수 회수로 임피던스를 전달받을 수도 있다. 상술한 바와 같이 에너지 공급이 중단된 이후 인스트루먼트(2)를 통해 대상 조직에 에너지가 다시 인가되면, 다른 주변 조직으로부터 공급된 수분의 영향으로 대상 조직의 임피던스는, 도 3d에 도시된 바와 같이, 에너지 공급 중단 전보다 감소하게 된다. 이러한 임피던스의 변화를 이용하면, 대상 조직 외에 다른 주변 조직의 응고 상태의 적절 여부도 판단 가능하게 된다. 즉, 에너지를 공급하면, 대상 조직의 임피던스는 수분의 감소 및 탄화에 의해 증가하고, 에너지 공급을 중단한 후 재개하면, 대상 조직의 임피던스는 상대적으로 낮게 나타나되, 이후 재개된 에너지의 공급에 따른 수분의 감소 및 탄화에 의해 점점 증가하게 된다. 다시 에너지 공급을 중단한 후 재개하면, 대상 조직의 임피던스는 다시 낮게 측정된다. 그러나, 반복 또는 지속되는 대상 조직으로의 수분 유입에 따라, 주변 조직의 수분량은 점차 감소하게 하게 되고, 대상 조직에 유입되는 수분량도 이에 대응하여 감소한다. 따라서 특정 에너지 공급 구간에서의 임피던스의 최소값은 점차 증가한다. 일 실시예에 따르면, 수분량 판별부(122)는 이러한 점을 이용하여 대상 조직 및/또는 주변 조직의 수분량을 예측할 수 있게 된다. 구체적으로 수분량 판별부(122)는, 에너지가 다시 인가되는 구간에서 측정된 임피던스 중에서 최소의 임피던스 값을 획득하고, 획득한 임피던스를 기반으로 대상 조직 및/또는 주변 조직의 수분량을 예측할 수 있다. 수분 함유량이 예측되면 해당 시점에서의 응고 상태를 결정할 수 있게 되며, 전체 수술 시의 에너지 인가 정도도 판별할 수 있게 된다. 일 실시예에 따르면, 수분량 판별부(122)는 획득한 임피던스 값(일례로 최소 임피던스)을 미리 정의된 기준 값(이하 제2 기준 값)과 비교하고, 임피던스 값이 제2 기준 값보다 크다면, 수분량이 적은 것으로 판단하고, 응고 상태가 적절한 것으로 판단할 수도 있다. 실시예에 따라, 수분량 판별부(122)는 수분량이나 응고 상태 등의 판단을 위해 임피던스에 관한 룩업 테이블(91-2)을 이용하는 것도 가능하다.

출력 제어부(110)는 수분량 판별부(122)에 의해 결정된 수분량이나 응고 상태 등을 기반으로 에너지 공급부(10)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 출력 제어부(110)는 수분량 판별부(122)가 응고 상태가 적절하다고 판단하면, 이에 응하여 에너지 공급부(10)를 제어하여 인스트루먼트(2)에 더 이상 에너지가 공급되지 않도록 할 수 있다. 이에 따라 수술은 중단 또는 종료될 수 있다. 한편, 출력 제어부(110)는, 실시예에 따라서, 클락(미도시)을 이용하여 수술 개시 이후 경과된 시간(이하 총 수술 시간)을 측정하고, 총 수술 시간이 미리 정의된 기준 시간(예를 들어, 10초)를 경과한 경우에는 수분량의 적절 여부와 무관하게 이에 응하여 에너지 공급부(10)를 제어하여 인스트루먼트(2)에 더 이상 에너지가 공급되지 않도록 하는 것도 가능하다. 이는 예상하지 못한 다른 요인에 의해 응고나 수분 유입이 이뤄지지 않는 것을 방지하기 위함이다.

상술한 프로세서(100)는, 실시예에 따라, 중앙 처리 장치(CPU: Central Processing Unit), 그래픽 처리 장치(GPU: Graphic Processing Unit), 마이크로 컨트롤러 유닛(MCU: Micro Controller Unit), 애플리케이션 프로세서(AP: Application Processor) 또는 전자 제어 유닛(ECU: Electronic Controlling Unit) 등을 기반으로 구현될 수 있다.

이하 도 4를 참조하여 전압전류측정부(50)의 일 실시예에 대해 설명하도록 한다.

도 4는 일 실시예에 따른 전압전류측정부의 회로도이다.

상술한 바와 같이 전압전류측정부(50)는, 대상 조직의 전압 및/또는 전류를 측정할 수 있다. 도 4를 참조하면, 같이 전압전류측정부(50)는, 일 실시예에 있어서, 적어도 하나의 캐패시터(51)와, 절연형 변압기(52)와, PCB 로고스키 코일(53, PCB Rogowski coil)과, 능동 적분기(54)를 포함할 수 있다.

적어도 하나의 캐패시터(51)는, 상호 직렬 연결된 다수의 캐패시터(51-1 내지 51-5)를 포함할 수 있다. 이 경우, 다수의 캐패시터, 일례로 5개의 캐패시터(51-1 내지 51-5) 중 일 말단의 제1 캐패시터(51-1)는 음극(-)과 연결된 도선(58)에 전기적으로 연결되고, 타 말단의 제5 캐패시터(51-5)는 양극(+)과 연결된 도선(59)에 전기적으로 연결된다. 각 캐패시터(51-1 내지 51-5)의 정전 용량은 모두 동일할 수도 있고, 일부만 동일할 수도 있으며 또는 모두 상이할 수도 있다. 예를 들어, 제1 캐패시터(51-1), 제2 캐패시터(51-2), 제4 캐패시터(51-4) 및 제5 캐패시터(51-5)의 정전 용량은 모두 동일하나, 제3 캐패시터(51-3)의 정전 용량은 서로 상이할 수도 있다. 한편, 제2 캐패시터(51-2) 및 제3 캐패시터(51-3) 사이의 일 지점과, 제3 캐패시터(51-3) 및 제4 캐패시터(51-4) 사이의 일 지점에서는 각각 분기 라인이 형성되고, 분기 라인은 절연형 변압기(52)에 연결된다. 이 경우, 전압 측정을 위한 민감도(sensitivity)는 캐패시터(51)의 개수나 정전 용량에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 민감도는 하기의 수학식 2에 나타난 바와 같이 다수의 캐패시터(51-1 내지 51-5)의 총 정전 용량 대비 제3 캐패시터(51-3)의 정전 용량으로 주어질 수도 있다.

[수학식 2]

수학식 2에서 C_1은 제1 캐패시터(51-1), 제2 캐패시터(51-2), 제4 캐패시터(51-4) 및 제5 캐패시터(51-5)의 정전 용량이고, C_2는 제3 캐패시터(51-3)의 정전용량이다. 각 캐패시터(51-1 내지 51-5)의 정전용량(C_1, C_2)은 전기 수술 장치(1)의 성능 저하를 방지하기 위해 고주파 전기적 신호에 대해 상대적으로 큰 임피던스를 갖도록 결정될 수도 있다.

절연형 변압기(52)는 절연을 위해 마련되며, 1:1 변압기를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 실시예에 따라서 절연형 변압기(52) 내의 서로 대응하는 코일의 개수는 서로 상이할 수도 있다. 절연형 변압기(52)는 일 단은 상술한 바와 같이 적어도 두 개의 캐패시터(51-2 및 51-3, 51-3 및 51-4)를 연결하는 라인에 연결되고, 타 단은 임피던스 측정부(130)와 연결되어 입력 전압(V)에 대해 대응하는 전압 신호(V_v, 이하 제1 전압 신호)를 임피던스 측정부(130)로 전달할 수 있다.

PCB 로고스키 코일(53)은, 패러데이 법칙에 따라 도선(59)을 통과하는 전류(I)에 대응하는 유도 전압 및 유도 전류를 발생시키고, 유도 전류를 능동 적분기(54)로 전달할 수 있다. 이 경우, 전달되는 유도 전류는 위상이 변경된 전류일 수 있다. PCB 로고스키 코일(53)은, 일례로 도넛형 코어에 코일을 감아 마련된 것일 수 있으며, 코일의 일 말단은 능동 적분기(54)와 연결된다. 도넛형 코어의 중심공에는 도선(59)이 관통한다. 다시 말해서, PCB 로고스키 코일(53)은, 도선(59)에 인접 설치된다. 한편, 이 경우, 전류 측정에 대한 민감도는 PCB 로고스키 코일(53)의 코일의 권선수와, 코어의 반지름을 통해 결정될 수 있으며, 필요에 따라 능동 적분기(54)의 저항(54-1, 54-4)의 크기나 캐패시터(54-3)의 정전용량을 더 이용하여 결정될 수 있다.

능동 적분기(54)는 PCB 로고스키 코일(53)이 출력한 유도 전압/전류를 수신하고, 수신한 유도 전압/전류의 위상을 보정 및 복원한 후, 이에 대응하는 전압 신호(V_I, 이하 제2 전압 신호)를 출력할 수 있다. 능동 적분기(54)는 임피던스 측정부(130)와 전기적으로 연결되어 있으며, 이에 따라 출력된 제2 전압 신호(V_I)는 임피던스 측정부(130)로 전달될 수 있다.

상술한 바와 같이 절연형 변압기(52) 및 로고스키 코일(53)은 절연되어 있으므로, 전압전류측정부(50)는 이들에 의해 절연 특성을 갖게 된다. 따라서, 전압전류측정부(50)는 조직의 특성을 고려한 전기 수술 장치(1)의 동작 주파수와 동일한 주파수를 이용하면서도 전기 수술 장치(1)의 성능에 영향을 미치지 않는 전압 및 전류의 측정이 가능하게 된다.

이하 도 5를 참조하여 임피던스 측정부(130)의 일 실시예에 대해 설명한다.

도 5는 일 실시예에 따른 임피던스 측정부의 블록도이다.

임피던스 측정부(130)는 대상 조직의 임피던스를 측정하고, 측정 결과를 프로세서(100)로 전달하여, 프로세서(100)가 인스트루먼트(2)에 공급되는 에너지를 적절하게 제어하도록 할 수 있다. 구체적으로 임피던스 측정부(130)는 고주파 전기적 신호에 대해서 측정된 전압의 크기, 전류의 크기 및 이에 대한 위상 정보를 직류 성분으로 변환함으로써, 고주파 신호에 대한 임피던스 정보를 결과 획득부(140)에 전달할 수 있다.

도 5에 도시된 바에 의하면, 임피던스 측정부(130)는, 일 실시예에 있어서, 전압 전류 측정부(50)와 전기적으로 연결된 제1 능동 저역 통과 필터링부(131-1)와, 제1 능동 저역 통과 필터링부(131-1)에 직렬 연결된 제1 곱셈 처리부(131-2)와, 제1 곱셈 처리부(131-2)에 직렬 연결된 제1 수동 저역 통과 필터링부(131-3)와, 전압 전류 측정부(50)에 전기적으로 연결된 제2 능동 저역 통과 필터링부(132-1)와, 제2 능동 저역 통과 필터링부(132-1)에 직렬 연결된 제2 곱셈 처리부(132-2)와, 제2 곱셈 처리부(132-2)에 직렬 연결된 제2 수동 저역 통과 필터링부(132-3)와, 제1 능동 저역 통과 필터링부(131-1) 및 제2 능동 저역 통과 필터링부(132-1) 각각에 연결된 제3 곱셈 처리부(133-1)와, 제3 곱셈 처리부(133-1)에 직렬 연결된 제3 수동 저역 통과 필터링부(133-2)를 포함할 수 있으며, 또한 제1 수동 저역 통과 필터링부(131-3), 제2 수동 저역 통과 필터링부(132-3) 및 제3 수동 저역 통과 필터링부(133-3)로부터 정보를 전달 받는 결과 획득부(140)를 포함할 수 있다.

제1 능동 저역 통과 필터링부(131-1)는 전압 측정부(50)로부터 제1 전압 신호(V_v)를 수신하고, 제2 능동 저역 통과 필터링부(132-1)는 전압 측정부(50)로부터 제2 전압 신호(V_I)를 수신한다. 여기서, 제1 전압 신호(V_v) 및 제2 전압 신호(V_I)는 각각 하기의 수학식 3 및 수학식 4로 주어질 수 있다.

[수학식 3]

[수학식 4]

수학식 3 및 수학식 4에서 A는 제1 전압 신호(V_v)의 크기이고, B는 제2 전압 신호(V_I)의 크기이며, φ는 각 신호(V_v, V_I)의 위상차를 의미한다. 즉, 제2 전압 신호(V_I)는 제1 전압 신호(V_v)와 소정 크기(φ)의 위상차를 갖는다.

제1 능동 저역 통과 필터링부(131-1) 및 제2 능동 저역 통과 필터링부(132-1)는 각각 수신한 전압 신호(V_v, V_I)로부터 하모닉 성분을 제거할 수 있다. 이 경우, 제1 능동 저역 통과 필터링부(131-1) 및 제2 능동 저역 통과 필터링부(132-1)는, 각각의 전압 신호(V_v, V_I)가 측정하고자 하는 주파수의 2번째 고조파보다 낮은 차단 주파수를 가지게 함으로써 하모닉 성분을 제거할 수도 있다. 이에 따라 특정한 주파수의 신호(일례로 코사인 신호)만 제1 내지 제3 곱셈 처리부(131-2, 132-2, 133-1)로 전달되게 된다.

제1 내지 제3 곱셈 처리부(131-2, 132-2, 133-1)는 아날로그 회로를 포함하며, 입력된 신호에 대해 곱셈 연산을 수행한다. 예를 들어, 제1 및 제2 곱셈 처리부(131-2, 132-2) 각각은, 제1 능동 저역 통과 필터링부(131-1)로부터 수신한 값을 제곱하거나, 제2 능동 저역 통과 필터링부(132-1)로부터 수신한 값을 제곱하고, 제3 곱셈 처리부(133-1)는, 제1 능동 저역 통과 필터링부(131-1)의 결과 및 제2 능동 저역 통과 필터링부(132-1)의 결과를 서로 곱할 수 있다. 다시 말해서, 제1 곱셈 처리부(131-2)의 출력 결과는 하기의 수학식 5로 주어지고, 제2 곱셈 처리부(132-2)의 출력 결과는 하기의 수학식 6으로 주어지며, 제3 곱셈 처리부(133-1)의 출력 결과는 하기의 수학식 7로 주어질 수 있다.

[수학식 5]

[수학식 6]

[수학식 7]

수학식 5 내지 7의 A, B 및 φ는 상술한 바와 같이 각각 제1 전압 신호(V_v)의 크기, 제2 전압 신호(V_I) 및 위상차이다.

제1 내지 제3 수동 저역 통과 필터링부(131-3, 132-3, 133-2)는, 각각에 연결된 제1 내지 제3 곱셈 처리부(131-2, 132-2, 133-1)로부터 전달된 연산 결과(신호)를 각각 수신하고, 수신한 해당 신호로부터 임피던스 측정 정보에 필요한 직류 성분(V_mag(DC), I_mag(DC) 및 Phase(DC))만을 획득하고, 획득한 직류 성분(V_mag(DC), I_mag(DC) 및 Phase(DC))을 결과 획득부(140)로 전달할 수 있다. 다시 말해서, 제1 수동 저역 통과 필터링부(131-3)는 전압에 대응하는 직류 성분(V_mag(DC))을 획득하고, 제2 수동 저역 통과 필터링부(132-3)는 전류에 대응하는 직류 성분(I_mag(DC))을 획득하며, 제3 수동 저역 통과 필터링부(133-2)는 위상차에 대응하는 직류 성분(Phase(DC))을 획득할 수 있다.

일 실시예에 의하면, 제1 수동 저역 통과 필터링부(131-3)의 출력 결과는 하기의 수학식 8과 같이 주어지고, 제2 수동 저역 통과 필터링부(132-3)의 출력 결과는 하기의 수학식 9로 주어지며, 제3 수동 저역 통과 필터링부(133-2)의 출력 결과는 하기의 수학식 10과 같이 주어질 수 있다.

[수학식 8]

[수학식 9]

[수학식 10]

결과 획득부(140)는 전달 받은 전압, 전류 및 위상을 기반으로 보다 정확하게 직류 성분을 연산하여 획득하고, 획득 결과를 프로세서(100)로 전달할 수 있다. 예를 들어, 결과 획득부(140)는 수학식 8과 같이 제1 수동 저역 통과 필터링부(131-3)의 출력 결과가 주어지면, 이에 대해 2를 곱하고 제곱근을 연산하여 최종적으로 전압의 크기(A)를 획득하고, 수학식 9에 기재된 바와 같이 제2 수동 저역 통과 필터링부(132-3)의 출력 결과가 전달되면, 위와 동일하게 2를 곱하고 제곱근을 연산하여 최종적으로 전류의 크기(B)를 획득할 수 있다. 또한, 결과 획득부(140)는 수학식 10과 같이 제3 수동 저역 통과 필터링부(133-2)의 출력 결과를 획득하면, 획득한 결과에 대해 상술한 바와 같이 획득한 전압의 크기(A) 및 전류의 크기(B)를 나누고, 나눈 결과에 역삼각함수 연산을 수행함으로써 위상차에 대한 정보(φ)를 얻을 수 있게 된다. 이에 따라 보다 정확하게 아날로그 신호에 대한 디지털 변환(ADC: Analog to Digital Convert)을 수행할 수 있게 된다. 결과 획득부(140)는 필요에 따라서, 전압(A), 전류(B) 및 위상차(φ)를 기반으로 고주파 전기적 신호에 대응하는 임피던스를 획득할 수도 있다. 임피던스는, 프로세서(100)로 전달될 수 있다. 결과 획득부(140)는, 예를 들어, 디지털 신호 처리기를 이용하여 구현될 수 있다.

만약 상술한 바와 상이하게 에너지 제어를 위하여 측정된 전압과 전류의 정보를 별도의 처리 없이 디지털 신호 처리기에 전달하여 아날로그 디지털 변환을 수행하게 될 경우, 통상적인 디지털 신호 처리기의 샘플링 주파수로는 높은 주파수의 신호(일례로 4MHz 신호)를 처리할 수 없으므로, 고주파 신호에 대한 에너지 제어를 정확하게 수행하기 어렵다. 반면에 임피던스 측정부(130)는 상술한 바와 같이 위상 고정 루프 기반의 아날로그 회로를 이용하므로, 높은 주파수(일례로 4MHz)의 임피던스 정보를 결과 획득부(140), 일례로 디지털 신호 처리기가 정확하게 전달 받을 수 있게 되고, 이에 따라 고주파의 임피던스의 정확한 아날로그 디지털 변환이 가능하게 된다.

상술한 프로세서(100) 및 임피던스 측정부(130)는 물리적으로 분리된 것일 수도 있고, 또는 논리적으로 구분된 것일 수도 있다. 물리적으로 분리된 경우, 프로세서(100) 및 임피던스 측정부(130)는 각각 별도의 반도체 칩 및 관련 회로 부품을 이용하여 구현될 수도 있고, 논리적으로 구분된 경우, 프로세서(100) 및 임피던스 측정부(130)는 하나의 반도체 칩을 이용하여 구현된 것일 수도 있다.

실시예에 따라서, 임피던스 측정부(130)는, 상술한 전기 수술 장치(1)에 내장된 것일 수도 있고, 또는 전기 수술 장치(1)와 물리적으로 분리되어 있거나, 전기 수술 장치(1)와 물리적 또는 전기적으로 결합 또는 분리가 가능하거나, 및/또는 독립적으로 구동 가능한 임피던스 측정 장치를 이용하여 구현될 수도 있다. 임피던스 측정 장치는, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같은 동작의 수행을 위해 특별히 고안된 장치일 수도 있다.

이하 도 6을 참조하여 에너지 제어 방법의 일 실시예에 대해 설명한다.

도 6은 에너지 제어 방법의 일 실시예에 대한 흐름도이다.

도 6에 도시된 바를 참조하면, 먼저 전기 수술 장치가 동작하고, 전기 수술 장치의 인스트루먼트에 에너지가 공급된다(400). 인스트루먼트에 대해 공급되는 에너지는 적어도 하나의 룩업 테이블을 참조하여 수행될 수도 있다. 룩업 테이블은, 저 임피던스 부하에 대해 크게 작용하는 기생 저항 등에 따른 에너지 소모 등을 반영하여 작성된 것일 수 있으며, 예를 들어, 풀 브릿지의 튜티와 인스트루먼트에서 측정되는 전류를 매개로 하여 각 로드 별로 전달되는 출력을 저장하여 구축된 것일 수 있다. 룩업 테이블은 예를 들어, 전력에 대한 룩업 테이블 및 임피던스에 대한 룩업 테이블 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 룩업 테이블을 참조하여 제어함으로써 조직에 전달되는 에너지의 정확한 파악 및 제어가 가능하게 된다. 일 실시예에 의하면, 공급되는 에너지의 제어와 동시에 또는 이시에 대상 조직의 임피던스도 측정될 수도 있다. 임피던스의 측정은, 예를 들어, 후술하는 도 7에 도시된 바와 같이 수행될 수도 있다.

측정된 임피던스는 미리 정의된 제1 기준 값과 비교된다(402). 제1 기준 값은 조직의 임피던스가 응고에 적합 여부를 판단하기 위해 사용자나 설계자 등에 의해 미리 정의된 것일 수도 있다. 만약 임피던스가 제1 기준 값보다 작다면(402의 아니오), 상술한 에너지 공급 동작과 임피던스 측정 동작이 계속 수행될 수 있다(400).

반대로 임피던스가 제1 기준 값보다 크다면(402의 예), 인스트루먼트에 대한 에너지 공급이 중단된다(404). 에너지 공급의 중단은 미리 정의된 시간(예를 들어, 200ms) 동안 수행될 수 있다.

이어서, 인스트루먼트에 대한 에너지 공급이 재개되고, 임피던스가 추가적으로 측정되고, 측정된 임피던스를 이용하여 응고 상태가 결정될 수 있다(406). 에너지 공급이 중단되면, 대상 조직 주변의 수분이 대상 조직에 유입되므로, 측정되는 임피던스는 에너지 공급 전의 임피던스보다 상대적으로 작은 값을 갖게 된다. 따라서, 측정된 임피던스(일례로 에너지 인가 시에 기록된 최소 임피던스의 값)를 기반으로 주변 조직의 수분량을 측정할 수 있게 되고, 이를 바탕으로 응고 상태를 결정할 수 있게 된다.

만약 임피던스가 제2 기준 값보다 커서 응고 상태가 적절하다고 판단되면(406의 예), 절개된 대상 조직 및/또는 주변 조직의 응고가 마무리된 것으로 판단하고, 수술은 중단 또는 종료된다(408).

반대로 임피던스가 제2 기준 값보다 작아 응고 상태가 적절하다고 판단되지 않으면(406의 아니오), 순차적으로 총 수술 시간이 소정의 기준 시간(예를 들어, 10초)을 초과하였는지 여부가 판정될 수도 있다(410). 만약 총 수술 시간이 소정의 기준 시간을 초과하였다면(410의 예), 예상하지 못한 사고의 방지를 위해 인스트루먼트에 대한 에너지 공급은 종료되고, 수술은 종료 또는 중단된다(408). 반대로 총 수술 시간이 소정의 기준 시간을 초과하지 않았다면(410의 예), 인스트루먼트에 대한 에너지 공급은 계속 수행되며, 임피던스 수신, 에너지 공급 중단 내지 응고 상태 적절 여부 판단 과정(400 내지 406)이 반복 수행될 수 있다.

이하 도 7을 참조하여 임피던스 측정 방법의 일 실시예를 설명한다.

도 7은 임피던스 측정 방법의 일 실시예에 대한 흐름도이다.

상술한 임피던스 측정 과정(400)은 일 실시예에 있어서 도 7에 도시된 바와 같이 수행될 수도 있다. 임피던스의 측정은 인스트루먼트로부터 출력되는 전압 및 전류를 기반으로 연산하여 획득될 수 있다.

먼저 출력 전압 및 전류가 측정된다(420). 전압 및 전류의 측정은 도 4에 도시된 전압전류측정부(50)를 이용하여 수행될 수도 있다. 전압에 대응하는 제1 전압 신호는 캐패시터(51) 및 절연형 변압기(52)를 통해 전달되고, 전류에 대응하는 제2 전압 신호는 PCB 로고스키 코일(53) 및 능동 적분기(54)를 통해 전달된다.

제1 전압 신호는 상술한 수학식 3과 같이 주어질 수 있는데, 먼저 능동 저역 통과 필터를 통과하며 여과되고(422), 수학식 5와 같이 곱셈 처리된 후(424), 수동 저역 통과 필터를 통과하며 여과된다(426). 이에 따라서, 수학식 8에 도시된 바와 같은 출력 결과(즉, 전압에 대응하는 직류 성분)가 획득된다.

전압에 대응하는 직류 성분으로부터 나누기 및 제곱근 연산을 통해 최종적으로 전압의 크기가 획득될 수 있게 된다(438).

제2 전압 신호는 상술한 수학식 4와 같이 주어질 수 있으며, 능동 저역 통과 필터를 통과하며 여과된 후(428), 곱셈 처리되어 수학식 6에 주어진 것과 같은 곱셈 처리 결과가 획득되고(430), 이어서 곱셈 처리 결과는 수동 저역 통과 필터를 통과하며 여과되게 된다(432). 이에 따라 전류에 대응하는 직류 성분이, 일례로 수학식 9에 기재된 것처럼 획득될 수 있게 된다.

마찬가지로 전류에 대응하는 직류 성분으로부터 제곱근 연산 등을 이용하여 최종적으로 전류의 크기가 획득될 수 있게 된다(438).

한편, 제1 전압 신호에 대한 능동 저역 통과 필터링 결과와 제2 전압 신호에 대한 능동 저역 통과 필터링 결과는 수학식 7과 같이 곱셈 처리되고(434), 처리 결과는 수동 저역 통과 필터를 통과하며 필터링된다(436). 이에 수학식 10에 기재된 바와 같이 위상에 대응하는 직류 성분이 획득된다.

위상에 대응하는 직류 성분에 대해 역 코사인 연산 등이 수행되며, 이에 따라 최종적으로 위상도 획득될 수 있게 된다(438).

이에 따라서, 고주파수의 신호에 대해서 전압, 전류 및 위상이 보다 정확하게 획득될 수 있게 되고, 보다 정확한 아날로그 신호의 디지털 신호 변환이 가능하게 된다.

상술한 실시예에 따른 에너지 제어 방법 및 임피던스 측정 방법 중 적어도 하나는, 컴퓨터 장치에 의해 구동될 수 있는 프로그램의 형태로 구현될 수 있다. 프로그램은, 명령어, 라이브러리, 데이터 파일 및/또는 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있으며, 기계어 코드나 고급 언어 코드를 이용하여 설계 및 제작된 것일 수 있다. 프로그램은 상술한 방법을 구현하기 위하여 특별히 설계된 것일 수도 있고, 컴퓨터 소프트웨어 분야에서 통상의 기술자에게 기 공지되어 사용 가능한 각종 함수나 정의를 이용하여 구현된 것일 수도 있다. 또한, 여기서, 컴퓨터 장치는, 프로그램의 기능을 실현 가능하게 하는 프로세서나 메모리 등을 포함하여 구현된 것일 수 있으며, 필요에 따라 통신 장치를 더 포함할 수도 있다. 또한, 상술한 에너지 제어 방법 및 임피던스 측정 방법 중 적어도 하나를 구현하기 위한 프로그램은, 컴퓨터 등의 장치에 의해 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수도 있다. 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기록 매체는, 예를 들어, 롬, 램, SD카드 또는 플래시 메모리(일례로 솔리드 스테이트 드라이브(SSD) 등)와 같은 반도체 저장 매체나, 하드 디스크 또는 플로피 디스크 등과 같은 자기 디스크 저장 매체나, 콤팩트 디스크 또는 디브이디 등과 같은 광 기록 매체나, 또는 플롭티컬 디스크 등과 같은 자기-광 기록 매체 등과 같이 컴퓨터 등의 장치의 호출에 따라 실행되는 하나 이상의 프로그램을 일시적 또는 비일시적으로 저장 가능한 적어도 한 종류의 물리적 저장 매체를 포함할 수 있다.

이상 전기 수술 장치, 전기 수술 장치의 임피던스 측정 장치, 조직 응고를 위한 에너지 제어 방법 및 임피던스 측정 방법의 여러 실시예에 대해 설명하였으나, 전기 수술 장치, 전기 수술 장치의 임피던스 측정 장치, 조직 응고를 위한 에너지 제어 방법 또는 임피던스 측정 방법은 오직 상술한 실시예(들)에 한정되는 것은 아니다. 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 상술한 실시예를 기초로 수정 및 변형하여 구현할 수 있는 다른 다양한 장치나 방법(들) 역시 상술한 전기 수술 장치, 전기 수술 장치의 임피던스 측정 장치, 조직 응고를 위한 에너지 제어 방법 또는 임피던스 측정 방법의 일 실시예가 될 수 있다. 예를 들어, 설명된 방법(들)이 설명된 바와 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성 요소(들)가 설명된 바와 다른 형태로 결합, 연결 또는 조합되거나 다른 구성 요소 또는 균등물 등에 의하여 대치되거나 또는 치환되더라도, 상술한 전기 수술 장치, 상술한 임피던스 측정 장치, 조직 응고를 위한 에너지 제어 방법 및/또는 임피던스 측정 방법의 일 실시예가 될 수 있다.

1: 전기 수술 장치 10: 에너지 공급부
50: 전압전류측정부 90: 저장부
91: 룩업 테이블 100: 프로세서
110: 출력 제어부 120: 임피던스 수신부
121: 응고 판별부 122: 수분량 판별부
130: 임피던스 측정부 140: 결과 획득부

Claims (16)

1. 대상 조직에 대한 수술을 위한 인스트루먼트;
   상기 인스트루먼트에 대한 에너지 공급을 제어하는 프로세서; 및
   상기 대상 조직의 임피던스를 측정하는 임피던스 측정부;를 포함하되,
   상기 프로세서는, 상기 임피던스 측정부가 측정한 임피던스가 제1 기준 값을 초과하면, 중단 기간 동안 상기 인스트루먼트에 대한 에너지 공급을 중단하고, 중단 기간 경과 이후에 상기 인스트루먼트에 대한 에너지 공급을 재개하고, 상기 임피던스 측정부가 에너지 공급 재개 이후에 측정한 상기 대상 조직의 임피던스를 기반으로 응고 상태를 판단하는 전기 수술 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 프로세서는, 적어도 하나의 룩업 테이블을 이용하여 인스트루먼트에 대한 에너지 공급을 제어하는 전기 수술 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 프로세서는, 상기 임피던스 측정부가 에너지 공급 재개 이후에 측정한 상기 대상 조직의 임피던스를 이용하여, 상기 대상 조직의 주변 조직의 수분량을 판별하고, 상기 수분량을 기반으로 응고 상태를 판단하는 전기 수술 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 프로세서는, 총 수술 시간이 기준 시간을 초과하면, 상기 인스트루먼트에 대한 에너지 공급을 차단하는 전기 수술 장치.
5. 제1항에 있어서,
   캐패시터와, 상기 캐패시터와 연결되고 전압에 대응하는 제1 전압 신호를 출력하는 절연형 변압기와, 상기 캐패시터가 연결된 도선에 인접 설치된 PCB 로고스키 코일과, 상기 PCB 로고스키 코일에 연결되고 위상을 보정하여 전류에 대응하는 제2 전압 신호를 출력하는 능동 적분기를 포함하는 전압 전류 측정부;를 더 포함하는 전기 수술 장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 제1 전압 신호 및 상기 제2 전압 신호를 수신하고, 상기 제1 전압 신호 및 상기 제2 전압 신호를 기반으로 임피던스를 획득하고, 상기 임피던스를 상기 프로세서로 전달하는 임피던스 측정부;를 더 포함하는 전기 수술 장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 임피던스 측정부는,
   상기 제1 전압 신호의 하모닉 성분을 제거하는 제1 능동 저역 통과 필터링부;
   상기 제1 능동 저역 통과 필터링부의 출력에 대해 곱셈 처리를 수행하는 제1 곱셈 처리부;
   상기 제1 곱셈 처리부의 처리 결과로부터 전압에 대응하는 직류 성분을 획득하는 제1 수동 저역 통과 필터링부;
   상기 제2 전압 신호의 하모닉 성분을 제거하는 제2 능동 저역 통과 필터링부;
   상기 제2 능동 저역 통과 필터링부의 출력에 대해 곱셈 처리를 수행하는 제2 곱셈 처리부;
   상기 제2 곱셈 처리부의 처리 결과로부터 전류에 대응하는 직류 성분을 획득하는 제2 수동 저역 통과 필터링부;
   상기 제1 능동 저역 통과 필터링부 및 상기 제2 능동 저역 통과 필터링부의 출력에 대해 곱셈 처리를 수행하는 제3 곱셈 처리부;
   상기 제3 곱셈 처리부의 처리 결과로부터 위상에 대응하는 직류 성분을 획득하는 제3 수동 저역 통과 필터링부; 및
   상기 전압에 대응하는 직류 성분, 상기 전류에 대응하는 직류 성분 및 상기 위상에 대응하는 직류 성분을 기반으로, 전압, 전류 및 위상을 결정하고, 상기 전압, 상기 전류 및 상기 위상을 기반으로 임피던스를 결정하는 결과 획득부;를 포함하는 전기 수술 장치.
8. 대상 조직의 전압에 대응하여 획득된 제1 전압 신호의 하모닉 성분을 제거하는 제1 능동 저역 통과 필터링부;
   상기 제1 능동 저역 통과 필터링부의 출력에 대해 곱셈 처리를 수행하는 제1 곱셈 처리부;
   상기 제1 곱셈 처리부의 처리 결과로부터 전압에 대응하는 직류 성분을 획득하는 제1 수동 저역 통과 필터링부;
   상기 대상 조직의 전류에 대응하여 획득된 제2 전압 신호의 하모닉 성분을 제거하는 제2 능동 저역 통과 필터링부;
   상기 제2 능동 저역 통과 필터링부의 출력에 대해 곱셈 처리를 수행하는 제2 곱셈 처리부;
   상기 제2 곱셈 처리부의 처리 결과로부터 전류에 대응하는 직류 성분을 획득하는 제2 수동 저역 통과 필터링부;
   상기 제1 능동 저역 통과 필터링부 및 상기 제2 능동 저역 통과 필터링부의 출력에 대해 곱셈 처리를 수행하는 제3 곱셈 처리부;
   상기 제3 곱셈 처리부의 처리 결과로부터 위상에 대응하는 직류 성분을 획득하는 제3 수동 저역 통과 필터링부; 및
   상기 전압에 대응하는 직류 성분, 상기 전류에 대응하는 직류 성분 및 상기 위상에 대응하는 직류 성분을 기반으로, 전압, 전류 및 위상을 결정하고, 상기 전압, 상기 전류 및 상기 위상을 기반으로 임피던스를 결정하는 결과 획득부;를 포함하는 임피던스 측정 장치.
9. 대상 조직의 수술을 위한 인스트루먼트에 에너지를 공급하는 단계;
   상기 대상 조직의 임피던스를 측정하는 단계;
   상기 임피던스 측정부가 측정한 임피던스가 제1 기준 값을 초과하면, 중단 기간 동안 상기 인스트루먼트에 대한 에너지 공급을 중단하는 단계;
   중단 기간 경과 이후에 상기 인스트루먼트에 대한 에너지 공급을 재개하는 단계;
   에너지 공급 재개 이후에 측정한 상기 대상 조직의 임피던스를 기반으로 응고 상태를 판단하는 단계;를 포함하는 전기 수술 방법.
10. 제9항에 있어서,
    상기 대상 조직의 수술을 위한 인스트루먼트에 에너지를 공급하는 단계는,
    적어도 하나의 룩업 테이블을 이용한 제어를 기반으로 상기 대상 조직의 수술을 위한 인스트루먼트에 대한 에너지를 공급하는 단계;를 포함하는 전기 수술 방법.
11. 제9항에 있어서,
    상기 에너지 공급 재개 이후에 측정한 상기 대상 조직의 임피던스를 기반으로 응고 상태를 판단하는 단계는,
    상기 에너지 공급 재개 이후에 측정한 상기 대상 조직의 임피던스를 이용하여 상기 대상 조직의 주변 조직의 수분량을 판별하는 단계; 및
    상기 대상 조직 주변의 수분량을 기반으로 응고 상태를 판단하는 단계;를 포함하는 전기 수술 방법.
12. 제9항에 있어서,
    총 수술 시간이 기준 시간을 초과하면, 상기 인스트루먼트에 대한 에너지 공급을 차단하는 단계;를 더 포함하는 전기 수술 방법.
13. 제9항에 있어서,
    상기 대상 조직의 임피던스를 측정하는 단계는,
    전압 및 전류를 측정하는 단계;를 포함하되,
    상기 전압 및 전류는, 전압 전류 측정부를 이용하여 측정되고, 상기 전압 전류 측정부는, 캐패시터와, 상기 캐패시터와 연결되고 전압에 대응하는 제1 전압 신호를 출력하는 절연형 변압기와, 상기 캐패시터가 연결된 도선에 인접 설치된 PCB 로고스키 코일과, 상기 PCB 로고스키 코일에 연결되고 위상을 보정하여 전류에 대응하는 제2 전압 신호를 출력하는 능동 적분기를 포함하는 전기 수술 방법.
14. 제13항에 있어서,
    상기 대상 조직의 임피던스를 측정하는 단계는,
    상기 제1 전압 신호 및 상기 제2 전압 신호를 기반으로 임피던스를 획득하는 단계;를 더 포함하는 전기 수술 방법.
15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 전압 신호 및 상기 제2 전압 신호를 기반으로 임피던스를 획득하는 단계는,
    상기 제1 전압 신호 및 상기 제2 전압 신호 각각의 하모닉 성분을 제거하는 단계;
    상기 하모닉 성분이 제거된 제1 전압 신호 및 상기 하모닉 성분이 제거된 제2 전압 신호 각각에 대해 곱셈 처리를 수행하는 단계;
    각각의 곱셈 처리 결과로부터 전압에 대응하는 직류 성분 및 전류에 대응하는 직류 성분을 획득하는 단계;
    상기 하모닉 성분이 제거된 제1 전압 신호 및 상기 하모닉 성분이 제거된 제2 전압 신호 양자를 이용하여 곱셈 처리를 수행하는 단계;
    상기 하모닉 성분이 제거된 제1 전압 신호 및 상기 하모닉 성분이 제거된 제2 전압 신호 양자를 이용한 곱셈 처리 결과로부터 위상에 대응하는 직류 성분을 획득하는 단계;
    상기 전압에 대응하는 직류 성분, 상기 전류에 대응하는 직류 성분 및 상기 위상에 대응하는 직류 성분을 기반으로, 전압, 전류 및 위상을 결정하는 단계; 및
    상기 전압, 상기 전류 및 상기 위상을 기반으로 임피던스를 결정하는 단계;를 포함하는 전기 수술 방법.
16. 대상 조직의 전압에 대응하여 획득된 제1 전압 신호 및 대상 조직의 전류에 대응하여 획득된 제2 전압 신호 각각의 하모닉 성분을 제거하는 단계;
    상기 하모닉 성분이 제거된 제1 전압 신호 및 상기 하모닉 성분이 제거된 제2 전압 신호 각각에 대해 곱셈 처리를 각각 수행하는 단계;
    각각의 곱셈 처리 결과로부터 전압에 대응하는 직류 성분 및 전류에 대응하는 직류 성분을 획득하는 단계;
    상기 하모닉 성분이 제거된 제1 전압 신호 및 상기 하모닉 성분이 제거된 제2 전압 신호 양자를 이용하여 곱셈 처리를 수행하는 단계;
    상기 하모닉 성분이 제거된 제1 전압 신호 및 상기 하모닉 성분이 제거된 제2 전압 신호 양자를 이용한 곱셈 처리 결과로부터 위상에 대응하는 직류 성분을 획득하는 단계;
    상기 전압에 대응하는 직류 성분, 상기 전류에 대응하는 직류 성분 및 상기 위상에 대응하는 직류 성분을 기반으로, 전압, 전류 및 위상을 결정하는 단계; 및
    상기 전압, 상기 전류 및 상기 위상을 기반으로 임피던스를 결정하는 단계;를 포함하는 임피던스 측정 방법.