KR0159118B1 - 전기외과 제너레이터용 전류누설 제어기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 누설전류의 양을 제한하기 위해 전기외과 제너레이터(20)의 출력전력을 조절하는 전류누설 제어회로(115)에 관한 것이다. 상기 누설전류는, 제1 및 제2권선(96)으로서 자기외과 제너레이터(20)의 출력 리스(30) 및 리턴 리드(80)를 갖는 차동 변환기(90)로 모니터된다. 제3 또는 감지권선은 출력 및 리턴 리드(30, 80)내 전류가 같지 않을 때마다 제어신호를 발생하는데, 이것은 전류 누설을 나타낸다. 제어신호는 누설전류의 선정된 최대 안전 레벨과 비교된다. 이 선정된 레벨이 초과되면, 전기외과 제너레이터의 전력 제어 피드백 루프는, 최대 허용가능한 한계내에서 누설전류를 감소시키기 위해 충분히 낮은 레벨로 출력전력을 감소시킨다.
Description
[발명의 명칭]
전기외과 제너레이터용 전류누설 제어기
[발명의 상세한 설명]
본 발명은 전기외과에 관한 것으로, 특히 누설전류를 감소시키기 위한 전기외과 제너레이터 유니트(ESU)의 출력 전력 제어에 관한 것이다.
[발명의 배경]
전기외과학에서는 조직절개 및 응고를 목적으로 환자의 수술부위에 고주파 전류를 인가하게 된다. ESU에서 발생되는 고주파 전류는 외과의가 잡고 있는 작동전극으로부터 환자의 몸에 인가되며, 분산전극에서 환자의 몸으로부터 집속된다. 작동전극이 조직에 대해 비교적 작은 접촉영역을 갖는 것은 환자의 수술부위에서 높은 전극밀도를 야기시킨다. 이러한 높은 전류밀도는 절개 및 응고를 야기시키기 위해 강한 국부화된 가열, 아킹 및 다른 효과를 유발시킨다. 상기 분산전극은 환자의 몸으로부터 전류를 집속시켜 상기 전류를 전기회로를 완성하도록 ESU에 복귀시킨다. 상기 분산전극은 집속하는 전류의 밀도가 수술 또는 가열효과를 피하기에 충분할 정도로 낮아지도록 규격을 갖는다.
환자 몸내의 전류가 몸을 통해 전달되는 동안 높은 전류밀도를 야기시키면, 국부화된 조직가열이 발생되며 화상을 입는다. 이러한 상황은 전류가 분산전극 이외의 장소에서 환자몸을 나오도록 허용될 때 발생될 수 있다. 그러한 전류는 누설전류라고 공지되어 있다. 누설전류로부터의 화상은 환자가 마취되어 화상에 반응을 나타낼 수 없을 때 매우 심각하다. 상기 화상영역은 자주 덮혀 있어서 교정수술을 할 수 없을 정도로 늦은 후에 의사나 수술보조원이 상기 화상을 발견한다. 누설전류 화상에 대한 또다른 잠재적 요인은 외과의가 잡고 있는 작동전극 또는 고주파, 고전압 전기외과술 에너지를 공급하는 전도체로 말미암은 것이다. 이 경우에, 누설전류는 작동전극 또는 공급전도체에 접하고 있는 외과의나 수술보조원 중 하나에 해를 주거나 화상을 일으킬 수 있다. 전기외과술에서 누설 또는 교류전류가 상당한 관심을 가지고 있는 이유가 바로 이러한 이유에서이다.
제1 ESU는 접지 기준전위로 설계되어 있다. 접지 기준전위로 되어 ESU 및 분산전극에 대한 복귀전류는 모두 접지되어 있다. 접지 기준전위장치는 만족스럽게 제공되어 환자의 다른 점은 접지 기준전위가 되지 않는다. 예를 들어, 모니터링 전극이 수술과정 중에 환자의 몸에 놓이고 상기 모니터링 전극이 접지 기준전위가 되면, 전기외과용 전류의 일부는 분산전극을 통해서 양호한 경로 대신에 모니터링 전극을 통해서 접지로 흐른다. 모니터링 전극이 작으므로 상기 전극들을 통한 전류밀도는 화상을 일으킬 정도의 충분히 높은 밀도를 야기시키기에 충분하게 된다. 상기 분산전극에 대한 제너레이터 접속이 사고로 파괴되면 더 나쁜 상황이 벌어진다. 직접 전류 경로가 ESU로 연결되지 않으면, 모든 전기외과용 전류가 교류접지 경로, 예를 들면, 모니터링 전극 및 수술 테이블을 통해서 이동하여 심한 화상이 일어날 수 있다.
접지 기준전위 ESU와 관련된 위험을 감소시키는 노력에서 ESU의 전력 출력회로는 접지로부터 분리되어 있다. ESU의 절연된 출력은 교류 경로화상과 관련된 위험을 줄이는 중요한 단계이다. 왜냐하면, 환자에게서 나오는 전기외과 전류가 ESU로 복귀하는데 있어서, 환자의 접지 기준전위점보다는 분산전극을 통해 더 쉽게 흐른다. 분산전극으로 제너레이터 접속이 단선되면, ESU로부터 흐르는 전기외과 전류의 상당량이 정지된다.
종전의 접지 기준전위 ESU에 개선이 있다 할지라도, ESU의 절연된 출력 문제는 접지로부터의 절연이 완전하지 못하다는 것이다. 비교적 높은 주파수의 전기외과 전류, 예를 들면 500KHz 내지 1MHz에서, 접지에 대한 포유용량은 접지 기준전위 신호경로를 제공한다. 더욱이, 접지 기준전위 전류를 위한 주요 경로를 형성하기 위해서 필요한 포유용량의 양은 크지 않다. 교류경로 전류가 ESU가 접지 기준전위일 때 흐르는 전류보다 작을지라도, 주요 환자 및 교류경로 화상에 대한 잠재 위험이 남아 있게 된다.
절연된 ESU내의 교류 경로 전류를 최소화하기 위한 개선점 중에는, 미합중국 특허 제4,437,464호에 에시된 출력회로의 차동 변환기를 사용하는 것이 포함된다. 작동전극에 공급된 전기외과 전류는 상기 변환기 코어상의 한 권선을 통해서 흐르며, 분산전극으로부터의 전류는 다른 권선을 통해서 흐른다. 상기 두 개의 권선내의 전류가 같을 때, 교류경로 전류가 흐르지 않을 때와 같이 양 전류로부터의 플럭스는 상쇄되며, 변환기는 매우 작은 삽입 손실 또는 임피던스가 전기외과 전류로 흘러들어가지 않도록 한다. 중요 교류경로 전류가 흐르면, 이 불균형은 상기 차동 변환기 코어내의 플럭스를 일으켜 큰 삽입손실을 야기시키게 된다. 상기 삽입손실은 임피던스를 증가시키고 작동전극으로 흐르는 전류의 양을 감소시킨다. 따라서, 환자로 흐르는 전류는 감소되며, 또한 교류경로 또는 누설전류를 감소시킨다. 이러한 방법이 누설전류를 감소시킨다 할지라도 누설전류를 최대 수용 안전레벨 이하로, 예를 들면 150밀리암페어 이하로 감소하는데는 충분하지 않다.
절연된 ESU로 과도한 누설전류의 상태 이하에서 경보를 제공하거나, 모든 전기외과 전력의 전달을 끝내는 또 다른 개선점이 미합중국 특허 제3,683,923호에 공지되어 있다. 차동 변환기상의 감지권선은 작동리드 및 리턴리드에서 흐르는 전류의 불균형을 감지한다. 감지된 전류내 충분한 불균형을 감지하여 경보회로는 트리거되고 조작자에게 경고가 주어진다. 이에 더해서, 환자에게 전류의 흐름을 중단시키기 위해서 릴레이가 동시에 또는 선택적으로 작동될 수 있다. 상기 조작자는 ESU를 재작동시키는 것은 물론이고, 전류누설을 야깃키는 문제점을 제거하기 위한 시도 또는 전력레벨을 감소시키는 것과 같은 교정작용을 수행해야 한다.
본 발명의 또 다른 중요한 개선점 및 개발부면이, 격리된 ESU내의 제어누설 전류의 분야에 포함되는 것은 이러한 배경에 반대되는 것이다.
[발명의 요약]
본 발명의 주요 특징 중 하나는, 누설전류의 양을 제한하기 위해 ESU의 출력 전력을 조절하는 개선된 기술을 제공하는 것이다. 전류누설 양이 감지되어 출력 전류를 누설전류가 선정된 수용가능한 한계내에 놓이는 한계로 감소 및 유지시키게 된다.
그 주요 특징 중 하나에 따라서, 전류누설 감지 제어신호는, 전기외과 제너레이터로부터 공급된 전류와 전기외과 제너레이터에 리턴된 전류 사이의 어떤 불균형을 결정하는 전류누설 감지수단으로부터 유도된다. 상기 제어신호는 제어수단에 의해서 사용되는데, 상기 제어수단은 전류누설 감지신호간 누설전류의 최대 수용가능한 한계가 규정되는 선정된 셋트점을 초과할 때, 전기외과 제너레이터에 의해 공급된 출력 전력을 감소시키기 위해서 전기외과 제너레이터의 전력제어 피드백 루프수단을 제어한다. 양호하게, 상기 전류누설 감지수단은 변환기의 감지권선을 포함하며, 상기 변환기는 공급 및 리턴된 전류를 각각 전달하는 두 개의 다른 권선을 갖는다. 상기 두 개의 권선은 두 개의 권선내 서로 다른 전류가 넌-제로 제어신호를 야기시키도록 배치된다. 상기 제어신호는 전기외과 제너레이터의 출력 전력을 제어하기 위해서 전력제어 피드백 제어루프에 공급된다.
그 주요 특징 중 또 다른 것에 따라서, 최대 수용 가능한 레벨보다 큰 크기의 누설전류를 피하기 위해 작동전극에 인가된 전기외과 전원을 제한하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 요구된 전력레벨에 응답하여 전기외과 전력을 발생하기 위한 단계와, 작동전극에 전류를 공급하고 분산전극으로부터 리턴전류를 수용하므로 전기외과 전력을 인가하는 단계와, 공급 및 수용된 전기외과 전류의 양 사이의 불균형 양을 감지하는 단계와, 최대 수용가능한 레벨 또는 그 이하로 감지된 전류 불균형을 유지하기 위해 인가된 전기외과 전력을 레벨을 감소시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 특성을 더 완전하게 이해하기 위해서, 다음 도면을 통해 설명도 실시예 및 첨부된 청구범위를 통해서 고찰해 볼 수 있다.
[도면의 간단한 설명]
제1도는 본 발명의 ESU, 작동 및 리턴전극, 누설전류 감지 변환기 및 누설전류 제어회로의 일반화된 블록도.
제2도는 제1도에 도시된 변환기의 작동을 설명하기 위해, 자기 코어 주변의 코일내에 흐르는 전류와 코어내 자기 플럭스 사이의 종래 기술의 물리적 상관관계를 도시한 도면.
제3도는 제1도의 일부분에 대한 더 상세한 블록 및 개략도.
[상세한 설명]
제1도에는 전기외과 시스템(10)이 도시되어 있는데, 상기 시스템은 본 발명의 누설전류 제어회로(115)를 그 전력제어 피드백 루프의 일부에 포함하고 있다. ESU(20)는 전기외과용으로 사용하기 위한 고주파 전류를 발생한다. 상기 전류는 전류를 작동전극(40)에 전달하며, 상기 전극으로부터 전류가 환자(50)에게 인가되는 도체 또는 리드(30)에 전달하도록 공급된다. 환자(50)는 수술 테이블(60)상에 그리고 리턴 또는 분산전극(70) 상부에 놓인다. 상기 리턴전극(70)은 리턴도체 또는 리스(80)에 접속되며, 상기 도체 또는 리드는 전기외과 전류를 ESU(20)에 리턴시키며, 따라서 전기회로를 완성한다.
미합중국 특허 제4,437,464호에 도시되어 있듯이, 자기 코어 차동변환기(90)는 누설전류 회로 불균형 상태하에서 자기 플럭스를 제공한다. 상기 차동 변환기(90)의 코어(94) 주위의 제1권선(95)은 출력 리드(30)로 형성되며, 공급되는 전류를 작동전극에 전달한다. 제2권선(96)은 상기 리턴리드로 형성되며, 리턴리드(80)에서 흐르는 전류를 전달한다. 변환기에서 흐르는 자기 플럭스는 감지권선(100)에 의해서 감지되며, 상기 권선은 차동 제어신호(110)를 전류누설 제어회로(115)에 공급한다. ESU의 보통 전력제어 피드백 회로와 연결되어 상기 전류누설 제어회로(115)는, 전기외과 제너레이터(20)에 의해 발생된 전류량을 제한 및 제어한다.
제2도는 제1도에 도시된 것과 같은 변환기내 자속과 전류흐름 사이의 관계를 도시한다. 도선(200)은 자기 코어(210) 주변의 제1코일을 형성한다. 전류가 화살표(220)의 방향으로 도선(200)을 통해서 흐르면, 자속은 전자기학의 기본원리에 따라 화살표(230)로 도시된 방향으로 코어내에서 형성된다. 화살표(230)로 도시된 자속의 결과로서, 코어(210) 주변에서 반대방향으로 감싸인 제2코일로서 형성된 또 다른 도선(240)은 화살표(250) 방향으로 그 안에 유도된 결과적인 전류를 갖게 된다. 화살표(250) 방향의 전류는 도선(200, 240)의 개별 코일수가 같으면, 화살표(220)로 도시된 방향으로 도선을 통해 흐르는 전류와 같은 값이다. 예를 들어, 도선(220, 240) 각각이 분리된 소스로부터 그 내에서 동일방향으로 흐르는 전류를 가지면, 각각의 코일은 코어내의 자속을 발생시킨다. 상기 전류가 같으면, 각각의 코일로부터 반대 플럭스가 상쇄된다. 상기 전류가 같지 않으면, 순수한 자속이 넌-제로가 되며, 코어 주변에서 제3권선으로서 형성된 제3도선(260)내에서 결과로서 전류를 유도한다.
제1도에서 볼 수 있듯이, 공급리드(30)로부터의 전류를 전달하는 권선(95)은, 도시되었듯이 코어(94)내에서 반시계방향으로 자속을 유도한다. 제1도의 리턴리드(80)의 전류를 전달하는 권선(96)은, 도시되었듯이 코어(94)내에서 시계방향으로 자속을 야기시킨다. 상기 권선(95, 96)의 코일수가 같으며 리드(30, 80)에서 흐르는 전류가 같으면, 두 개의 유도된 자속은 같아진다. 더욱이 상기 두 개의 플럭스는 서로 반대 방향이며 상쇄되어, 코어(94)내 순수한 자속은 제로가 된다. 그러나, 공급리드(30)내에서 흐르는 전류가 전류누설로 인한 리턴리드(80)내에서 흐르는 전류보다 크면, 순수한 한정된 넌-제로 자속이 발생된다. 이 넌-제로 자속은 감지권선(100)내 전류흐름을 야기시킨다. 상기 감지권선(100)으로부터의 신호는 전류누설 감지신호 또는 차동 제어신호(110)이며, 이 신호는 공급 및 리턴리드(30, 80)내에서 흐르는 전류의 차이량을 나타낸다.
상기 차 제어신호(110)는 제1도 및 제3도에 도시된 바와 같이, 전류누설 제어회로(115)에 인가된다. 공급리드(30) 및 리턴리드(80)내에서 흐르는 전류는 500KHz 내지 1MHz의 범위에서 전기외과 주파수로 흐른다. 그러므로, 차동 제어신호(110)는 유사한 주파수의 AC신호가 된다. 상기 차동 제어신호(110)는 AC신호(110)의 크기에 비례하는 출력 DC신호(112)를 얻기 위해서 AC 대 DC 변환기(120)로 공급된다. 상기 AC 대 DC 변환기(120)는 다양한 차 변환기술을 이용한다. 예를 들어, 상기 변환기(120)는 AC 제어신호(110)의 피크값 또는 RMS 값에 더 민감하다.
DC 출력신호(112)의 크기는, 전술된 바와 같이 제어신호(110)의 크기에 선형으로 비례하며, 제어신호(110)는 누설전류의 양에 비례한다. 상기 신호(112)는 차동 증폭기(140)의 정의 입력단자에 인가된다. 설정점을 나타내는 선정된 DC신호(130)는 차동 증폭기(140)의 부의 입력단자에 인가된다. DC신호(130)의 크기는 전위차계(142)의 교정에 의해서 선택되며, 신호(130)의 선정된 레벨을 누설전류의 최대 수용가능한 안전레벨을 나타낸다.
차동 증폭기(140)의 이득은 일정한다. 그러므로, 차동 증폭기(140)의 출력신호(144)는 감지된 누설전류(신호(112)로 표시됨)가 누설전류의 최대 수용가능한 안전레벨(신호(130)에 의해 설정된 선정된 셋트점으로 표시됨)을 초과할 때마다 정이 된다. 그와는 달리 출력신호(144)는 부가된다. 차동 증폭기(140)의 출력신호(144)는 종래의 최대 선택기 회로(150)의 한 입력단자에 인가된다. 최대 선택기 회로(150)의 제2입력단자는 전력제어 차동 증폭기(160)의 출력단자에 접속된다. 전력제어 차동 증폭기(160)는 ESU(20)의 종래의 폐루프 피드백 전력제어장치의 일부이다.
폐루프 피드백 전력제어장치 또는 전력제어 피드백 루프는 ESU에서 널리 사용되며, 여러 다양한 구성을 갖는다. 하나의 비교적 복잡한 전력제어 피드백 루프는 미합중국 특허 제4,727,874호에서 공개되어 있다. 전류누설 제어회로(115)를 사용하는 ESU(20)용 전력제어 피드백 루프의 일반화된 형태가 제3도에 도시되어 있다. 매우 기본적인 관점에서, ESU는 라디오 주파수(RF) 발진기(152), RF 증폭기(154) 및 출력회로(156)를 구비한다. 상기 RF 발진기(152)는 RF 신호를 발생하는데, 상기 RF 신호는 RF 증폭기(154)가 증폭한 후 전기외과 신호가 된다. 출력회로(156)는 전기외과 신호를 공급리드(30)에 공급하며, 리턴리드(80)로부터 리턴전류를 수용한다. 신호(158)는 출력회로(156)로부터 공급되는데, 상기 회로는 ESU(20)로부터 공급된 출력 전력의 양을 표시하며, 이 양에 비례한다. 상기 신호(158)는 전력제어 차동 증폭기(160)의 정의 입력단자에 인가된다. 상기 전력제어 차동 증폭기(160)의 부의 입력단자에 인가된 다른 신호는 출력 전력 요구신호(164)이다. 상기 출력 전력 요구신호(164)는 조작자에 의해서 요구된 전력에 관계되며, 전면 제어판넬 조정 전위차계의 조정에 의해 설정된다.
전기외과 제너레이터(20)내의 전력제어 피드백 루프는 차동 증폭기(160)의 출력신호(168)를 RF 증폭기(154)의 이득을 제어하므로 제로 지속상태값으로 유지시키고자 한다. 본 발명에 따라서, 상기 전력제어 피드백 루프는 셋트점에 대한 누설전류효과를 고려하는데, 이것은 ESU(20)의 출력전력을 조절하기 위해서 신호(144)에 의해 표시된다.
최대 선택기 회로(150)는 출력단자에 출력신호로서 제공하기 위해서, 두 개의 입력신호(144 또는 168) 중 가장 정의 것을 선택한다.
누설전류가 감지되지 않을 때, 상기 누설감지 차동 증폭기(140)의 출력신호(144)는 큰 부의 값이 된다. 상기 전력제어 차동 증폭기(160)의 출력신호(168)는 보통 제로값이거나 그 근방의 값이 된다. 그러므로, 누설전류가 감지되지 않을 때, 선택기 회로(150)는 그 출력에 신호(168)를 공급한다. 최대 선택기 회로(150)의 출력신호(169)는 인버터(170)에 인가되며, 상기 인버터는 신호의 극성을 바꾼다. 인버터 출력신호는 적분기(180)에 공급되며, 상기 적분기는 신호를 적분시키며, 이득제어신호(190)로서 적분된 신호를 공급한다. 상기 적분기(180)의 이득제어신호(190)는 RF 증폭기(154)에 인가되며, 상기 증폭기(154)는 ESU로부터 사용되는 전기외과 신호의 크기를 설정하기 위해 증폭기(154)를 제어한다.
전형적인 전력제어 피드백 루프는 출력신호(168)를 차동 증폭기(160)로부터 인버터(170)의 입력에 직접 공급한다. 본 발명은 전력제어 피드백 루프에 전류누설 제어회로(115)의 부가적인 제어장치를 삽입한다. 상기 전류누설 제어회로(115)는 다음과 같이 ESU의 출력전력을 제어하기 위해 전력제어 피드백 루프의 보통 기능성을 수정한다.
누설전류가 낮으며 보통 제어루프가 지속상태에 있을 때, 차동 증폭기(160)의 출력신호(168)는 제로가 되며, 누설감지 차동 증폭기(140)의 출력신호(144)는 부가된다. 따라서, 신호(168)의 제로값이 신호(169)로서 최대 선택기(150)의 출력단자에 제공되며, 적분기(180)로 전달된다. 그러므로 적분기는 그 출력값을 변화시키지 않으며, ESU의 출력 전력은 변함없이 유지된다. 그러나, 출력 전력 측정신호(158)가 증가되어 출력 전력 요구신호(164)를 초과하면, 전력제어 차등 증폭기(160)의 출력신호(168)는 정이 되며, 적분기(180)가 감소된 출력신호를 RF 증폭기(154)에 공급하게 하며, 따라서, 출력 전력 측정신호(158)가 출력 전력 요구신호(164)와 같아지고, 전력제어 차동 증폭기(160)의 출력신호가 제로값으로 복귀될 때까지 RF 증폭기가 ESU의 출력 전력을 감소시키도록 한다. 한편, 상기 출력 전력 측정신호(158)가 출력 전력 요구신호(164)보다 낮은 값으로 감소되면, 전력제어 차동 증폭기(160)의 출력신호(168)는 부가되어 적분기(180)가 RF 증폭기(154)에 증가된 출력신호를 공급하게 하며, 따라서, RF 증폭기 출력 전력 신호(158)가 출력 전력 요구신호(164)와 같아지며, 전력제어 차동 증폭기(160)의 출력 신호가 제로로 복귀될 때까지 ESU의 출력 전력이 증가하게 한다. 그래서, 상기 최대 허용가능한 범위내에 있는 누설전류 상태하에서, 상기 ESU의 정상 전력 피드백 제어기능이 변형되지 않는다.
상기 최대 허용가능한 제한을 넘는 누설전류 상태하에서, 상기 피드백 전력에서 상기 누설전류 제어회로(115)는 아래와 같이 루프기능을 제어한다. 상기 누설전류는 상기 변환기(90)의 코어(94)에 자속을 일으키고, 상기 감지권선(100)에 의해 검출될 것이다. 넌-제로 차동 제어신호(110)가 생길 것이다. 상기 반전기(120)는 상기 신호(10)를 관련된 DC 신호(112)로 반전한다. 만약, 상기 신호(112)가 상기 선정된 DC 세트 포인트 신호(130)를 초과하면, 상기 누설감지 차동 증폭기(140)가 이 양 출력신호(144)를 공급할 것이다. 상기 양 출력신호(144)는 최대 선택기(150)에 의해 선택되며, 반전기(170)에 의해 반전되며, 이득제어신호(190)가 적분기(180)로부터 감소되게 하며, 따라서 결과로서 나오는 누설전류가 누설감지 차동 증폭기(140)가 제로값을 갖는 레벨로 감소될 때까지 RF 증폭기(154)가 ESU을 출력전력을 감소시키게 한다. 그러므로, 제너레이터의 출력 전력은 누설전류를 선정된 최대 허용가능한 값, 예를 들면 140밀리암페어로 제한하는 레벨로 조절된다. 전류누설 제어회로(115)의 작용은 전기외과 출력 전류를 교류경로 화상 또는 효과를 발생하지 않게 할 수 있는 최대 허용가능한 값으로 제한하기 위해 보통 피드백 전력 제어기능을 극복한다. 상기 누설전류 제어회로(115)의 효과는 ESU를 디스에이블하지 않고도 ESU 출력 전력을 제한하는 것이다.
상기 전력제어 피드백 루프는 두 개의 서로 다른 감지신호, 누설전류신호(110) 및 출력 전력 요구신호(164)에 의해서 제어된다. 주요 누설전류가 흐를 때에만 누설감지회로가 전기외과 출력 전류의 제어를 담당한다. 본 발명은 제어가 두 개의 입력신호 사이에서 이동될 때, 출력레벨의 갑작스런 변화가 없이 이 두 개의 서로 다른 제어루프 입력신호 사이에 유연한 변이를 허용한다.
주요 누설전류는 두 개의 상태가 만족될 때에만 흐른다. 먼저, 누설전류에 대한 경로가 존재해야 한다. 이것은 점지 기준전위점으로서, 예를 들면 접지 모니터링 전극 접지작동 룸 테이블 또는 외과의 자신을 나타나내다. 만족되어야 하는 두 번째 조건은 충분한 누설전류를 구동하기 위한 전기외과 전위, 또는 전압이 존재하는 것이다. 제1조건은 작동 룸 셋업의 기능이다. 제2조건은 ESU상의 요구전력 셋팅(출력전력 요구) 및 ESU의 부하의 기능이다. 누설전류를 구동하는데 높은 전압이 요구되므로, 주요 누설전류는 제너레이터가 개방회로로서 작동될 때(작동전극이 조직으로부터 격리될 때)만 흐른다. 이러한 조건하에서 큰 전압이 작동전극에 존재하며 주 전기외과 전류가 흐르지 않는다. 상기 전극이 주 전기외과 전류가 흐르도록 조직에 충분히 가까이 놓이자 마자 높은 전압전위가 상당히 감소된다. 따라서, 주요 누설전류는 전극이 개방회로 조건에서 작동될 때만 주로 흐른다. 흐르는 누설전류의 양은 요구전력 설정의 함수이다. 비교적 낮은 전력이 요구될 때, 외과 출력이 그 적재상태에 관계없이 작으므로 낮은 누설전류가 흐른다.
그러므로, 전류누설 제어회로(115)는 여러 상태를 만족시킬 때에만 기능을 발휘한다. 상기 전극은 주 전기외과 전류가 흐르지 않도록 조직으로부터 충분히 멀리 떨어져야 하며, 요구전력은 충분힌 커야 한다. 상기 전극이 주 전기외과 전류가 흐르도록 조직에 충분히 가까이 놓이자 마자, 누설전류는 감소되고 전류누설 제어회로(115)는 출력전력의 제어를 보통 전력제어 피드백 회로로 유연하게 리턴시킨다. 이 점에서 출력 전력은 전류누설 제어회로(115)에 의해 구속되지 않으며, 풀(full) 요구전력은 조직으로 전달된다. 따라서, 누설제어회로에 기초한 전력제어와 출력 전력 요구에 기초한 전류제어 사이에 유연한 변이가 제공된다.
양호하게는 140밀리암페어의 셋트 포인트가 출력 전력 요구로 충전되지 않으므로, 누설제어회로에 의해 개방회로의 감소량은 비교적 낮은 출력전력이 요구될 때 더 작아진다. 작동전극이 개방회로 조건에서 작동될 때 요구전력 셋팅에 한 점이 있게 되며, 상기 누설제어회로는 출력을 전혀 감소시키지 않는다. 왜냐하면, 상기 누설전류가 140이하이기 때문이다. 이러한 조건에서, 상기 전류누설 제어회로(115)는 출력에 영향을 미치지 않는다. 작동 룸 셋업이 누설전류가 흐르기 위한 특별한 접지경로가 없게 되는 방식의 조건하에서, 상기 전류누설 제어회로(115)는 유사하게 출력에 영향을 미치지 않는다.
그러므로, 누설전류 상태가 요구할 때에만 전류누설 제어회로가 작동하는 것을 알 수 있다. 상기 회로는 계속해서 누설전류를 모니터하여 불안전한 상태가 발생하지 않도록 한다. 현재 사용되는 다른 누설감소 기술에 비해 본 발명의 장점은, 전류누설 제어회로가 계속해서 상태를 모니터하고 그에 따라서 ESU의 출력 전력을 채택한다는 것이다.
본 발명의 양호한 실시예가 예시되어 있으며 특별히 기술되어 있다. 그러나, 본 발명의 특징예가 양호한, 예를 들어서 제공되어 있으며, 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 의해서 한정됨을 알 수 있다.
Claims (9)
- 환자에게 선정된 고주파수로 전기외과 출력 전력을 공급하기 위한 전기외과 제너레이터와, 상기 제너레이터로부터 환자에게 상기 출력전류를 전달하기 위한 공급리드 수단과, 환자로부터 전기외과 제너레이터로 전류를 리턴시키기 위한 리턴리드 수단과, 전기외과 제너레이터의 출력전력을 선정된 출력전력 요구와 거의 같은 값으로 조절하기 위한 상기 제너레이터의 전력제어 피드백 루프수단을 가지며, 상기 전력제어 피드백 루프수단은 제너레이터에 의해 공급된 출력 전력과 선정된 출력 전력 요구 사이의 어떤 차를 표시하는 전력제어신호를 공급하며 전력제어신호에 응답하여 상기 제너레이터의 출력 전력을 조절하기 위한 수단을 구비하는 전기외과 시스템에서, 상기 제너레이터로부터 누설전류를 제어하기 위한 개선수단을 포함하고, 상기 개선수단은, 공급리드 수단에서 흐르는 전류와 리턴리드 수단에서 흐르는 전류 사이의 어떤 불균형을 결정하고, 상기 불균형의 양과 관련된 전류누설 감지신호를 발생하기 위해 작동하는 공급리드 수단 및 리턴리드 수단에 접속되며, 전류누설 감지수단과, 선정된 최대 허용가능한 량을 표시하는 선정된 셋트 포인트 신호를 공급하기 위한 수단과, 선정된 셋트 포인트 신호를 초과하는 전류누설 감지신호에 누설전류 제어신호를 공급하기 위해 전류누설 감지신호 및 셋트 포인트 신호를 수신하는 결정수단과, 전력제어신호와 상기 조절수단을 공급하기 위해 상기 수단들 사이의 전력제어 피드백 루프수단에 접속된 선택기 수단을 구비하는데, 상기 선택기수단은 누설전류 제어신호와 전력제어신호를 수신하며, 상기 선택기 수단은 상기 누설전류 제어신호 또는 상기 전력제어신호 중 하나를 선택하여 작동되고, 상기 선택된 신호의 하나를 상기 제너레이터에 의해 공급된 상기 출력전력을 제어하기 위한 상기 제어수단에 공급하며, 상기 제너레이터는 상기 불균형에 응답하고 선정된 출력 전력 요구와 상기 제너레이터에 의해 공급된 출력 전력 사이의 차이에 응답하며, 상기 불균형이 선정된 최대 허용가능한 량을 초과할 때 상기 제너레이터에 의해 공급된 출력 전력을 감소시키며, 상기 선정된 출력전력 요구와 상기 불균형이 선정된 최대 허용가능한 량을 초과하지 않을 때 상기 제너레이터에 의해 공급된 상기 출력 전력 사이의 차이에 관하여 상기 제너레이터에 의해서 공급된 상기 출력 전력을 조절하는 것을 특징으로 하는 전기외과 시스템.
- 제1항에서 있어서, 상기 선택기 수단은 상기 제너레이터에 의해 공급된 출력 전력을 누설전류가 선정된 양을 초과하지 않는 최대값으로 제한하기 위한 전력제어 피드백 루프수단을 제어하도록 전력제어신호 또는 누설전류 제어신호 중 하나를 추가로 선택하는 것을 특징으로 하는 전기외과 시스템.
- 제2항에 있어서, 상기 선택기 수단은 상기 불균형이 선정된 양으로 또는 그 이하로 될 때까지 상기 제너레이터에 의해 공급된 출력 전력량을 감소시키기 위해 전력제어 피드백 루프수단을 추가로 제어하는 것을 특징으로 하는 전기외과 시스템.
- 제1항에서 있어서, 상기 전류누설 감지수단은 차동 변환기를 구비하며, 상기 변환기 수단은 코어 및 제1권선과 제2권선 및 감지권선을 가지며, 상기 권선 각각은 상기 코어변에 감기며, 상기 공급리드 수단은 제1권선을 통해 전달된 출력전류를 전달하기 위해 접속되며, 상기 리턴리드 수단은 제2권선을 통해 리턴된 전류를 전달하기 위해 접속되며, 상기 차동 변환기는 제1 및 제2권선에서 흐르는 전류 사이의 어떤 불균형을 감지하여 상기 불균형에 비례하는 감지권선의 전류를 발생하며, 상기 감지권선의 전류는 전류누설 감지신호를 유도하는 것을 특징으로 하는 전기외과 시스템.
- 선정된 고주파로 전기외과 출력 전력을 공급하기 위한 전기외과 제너레이터와, 상기 제너레이터로부터 환자에게 출력전류를 전달하기 위한 공급리드 수단과, 환자로부터 제너레이터로 전류를 리턴시키기 위한 리턴리드 수단과, 제너레이터의 출력 전력을 선정된 출력전력 요구와 거의 같은 값으로 조절하기 위한 상기 제너레이터의 전력제어 피드백 루프수단을 구비하며, 상기 전력제어 피드백 루프수단은 제너레이터에 의해 공급된 출력 전력과, 상기 선정된 출력 전력 사이의 차를 표시하는 전력제어 신호를 공급하기 위한 수단과, 제어신호에 응답하여 제너레이터에 의해 공급된 출력전력을 조절하기 위한 조절수단을 구비하는 전기외과 시스템에 있어서, 공급리드 수단에서 흐르는 전류와 리턴리드 수단에서 흐르는 전류 사이의 어떤 불균형을 판단하며, 상기 불균형의 양과 관련된 전류누설 감지신호를 발생하기 위해 작동하는 공급리드 수단과 리턴리드 수단에 접속된 전류누설 감지수단과, 전류누설 감지신호가 허용가능한 누설전류의 최대량을 나타내는 선정된 값을 초과할 때 상기 제너레이터에 의해 공급된 출력 전력을 감소하여 상기 누설전류가 선정된 최대 허용가능한 값을 초과하지 않는 최대값으로 상기 제너레이터에 의해 공급된 출력을 제한하며, 전류 불균형이 선정된 최대 허용가능한 값과 같거나 작을 때까지 상기 제너레이터에 의해 공급된 출력 전력을 감소시키기 위해 전력제어 피드백 루프수단 제어를 위해 작동하며, 상기 전류누설 감시신호에 응답하는 제어수단을 구비하며, 상기 제어수단은, 코어 및 제1, 제2권선 및 감지권선을 구비하는 차동 변환기를 포함하는데, 각각의 권선은 코어 주위에 감기며, 상기 공급리드 수단은 제1권선을 통해서 전달된 출력 전류를 전달하도록 접속되며, 상기 리턴리드 수단은 제2권선을 통해서 리턴된 전류를 전달하도록 접속되며, 상기 차동 변환기는 제1 및 제2권선에서 흐르는 전류 사이의 어떤 불균형을 감지하고 상기 불균형에 비례하는 감지권선의 전류누설 감지신호를 발생하며, 감지권선내 전류누설 감지신호를 제1신호로 변환하기 위한 변환기 수단과; 최대 허용가능한 누설전류의 선정된 값을 표시하는 제2신호를 공급하기 위한 셋트 포인트 수단과; 제1 및 제2신호를 수신하며 제1 및 제2신호의 크기 차를 증폭시키며 제3신호로서 결과 신호를 공급하기 위해 작용하는 증폭수단과; 전력제어 신호 및 제3신호를 수신하며 전력제어 또는 제3신호중 더 큰 것을 전력제어 피드백 루프수단의 조절수단에 공급하기 위해 작동하는 선택기 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 전기외과 시스템.
- 제5항에서 있어서, 상기 제1 및 제2권선은 코어 주위에서 반대 방향으로 감기는 것을 특징으로 하는 전기외과 시스템.
- 선정된 최대 허용가능한 레벨 이상의 크기를 갖는 누설전류를 피하기 위해 전기외과 시스템내 작동전극에 인가되는 전기외과 전력제한 방법에 있어서, 전기외과 수술 중에 전력을 전달하기 위하여 전기외과 출력 요구의 소정된 단계를 선택하는 단계와; 선정된 전력레벨 요구에 응답하여 전기외과 전력을 발생하는 단계와, 작동전극에 전류를 전달하고 분산전극으로부터 리턴전류를 수신하므로 발생된 전기외과 출력 전력을 공급하는 단계와; 상기 작동전극에 공급된 전기외과 출력 전력의 량을 감지하는 단계와 상기 공급된 전기외과 출력 전력과 선정된 출력 전력 단계 요구 사이에 어떤 출력 전력 차이를 결정하는 단계와; 상기 공급된 전류량과 수신된 전류량 사이에 어떤 불균형을 감지하는 단계와; 상기 불균형이 수신가능한 누설전류의 선정된 최대 레벨을 나타내는 선정된 전류량을 초과하는지를 결정하는 단계와; 상기 불균형이 허용가능한 누설전류의 상기 선정된 최대 레벨을 초과할 때 공급된 상기 전기외과 출력 전력의 레벨을 줄이고 상기 불균형 또는 어떤 출력 전력 차이에 응답하여 전력이 발생할 때 선정된 최대 허용가능한 레벨 아래로 유지함으로써 어떤 불균형과 어떤 출력전력 차이에 관하여 공급된 상기 출력 전력을 선택적으로 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기외과 전력 제한방법.
- 제7항에서 있어서, 발생된 전력을 선택적으로 조절하는 단계가, 공급된 출력 전력을 누설전류가 선정된 최대 허용가능한 레벨을 초과하지 않는 선정된 최대값으로 제하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기외과 전력 제한방법.
- 제7항에서 있어서, 발생된 전력을 선택적으로 조절하는 단계가, 인가된 전기외과 출력 전력량을 누설전류가 최대 허용 가능한 레벨을 초과하지 않는 값으로 유지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기외과 전력 제한방법.
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