KR102532949B1

KR102532949B1 - 동적 누설전류 보상과 동적 ｒｆ 변조를 갖는 전기수술장치

Info

Publication number: KR102532949B1
Application number: KR1020197014066A
Authority: KR
Inventors: 니콜라이 디미트로프 시레프; 빅토르 토모프 토모프
Original assignee: 아피스 메디컬 코퍼레이션
Priority date: 2016-11-17
Filing date: 2017-11-17
Publication date: 2023-05-16
Anticipated expiration: 2037-11-17
Also published as: EP4342404A3; BR112019009920A2; CN110022784A; EP4342404A2; KR20190086454A; JP7174427B2; JP7525179B2; US11844493B2; MX2019005654A; BR112019009920A8; CN110022784B; WO2018094159A1; JP2023011748A; JP2020500070A; EP3541312B1; EP3541312A4; EP3541312A1; US20200060749A1

Abstract

본 발명은 전기수술 어플리케이터에 결합될 수 있는 전기수술 발전기를 포함하는 전기수술장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 측면에서, 전기수술 발전기의 제어기는 전기수술 어플리케이터 및 전기수술 어플리케이터를 전기수술 발전기와 결합시키는 동반 케이블의 누설전류를 보상하기 위해 동적 누설전류 보상 알고리즘 또는 기능을 수행하도록 구성된다. 본 발명의 다른 측면에서, 전기수술 발전기의 제어기는 전기수술 발전기의 액티브 및 리턴 단자 양단에 측정된 임피던스에 기초하여 전기수술 발전기의 출력 파형의 파고율을 동적으로 제어하기 위해 동적 누설전류 보상 알고리즘 또는 기능을 수행하도록 구성된다.

Description

동적 누설전류 보상과 동적 ＲＦ 변조를 갖는 전기수술장치

본 출원은 미국에 2016년 11원 17일자로 가출원된 미국 특허출원번호 제62/423,379호의 "전기수술장치"를 우선권 주장한 것으로, 그 내용은 본 명세서에 참고로 포함된다.

본 발명은 일반적으로 전기수술과 전기수술 시스템 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 집적된 폐쇄 루프 시스템을 갖는 전기수술장치에 관한 것이다.

고주파 전기 에너지는 수술에 널리 사용되고 있다. 전기수술 에너지로 조직이 절단되고 체액이 응고된다.

전기수술 기구는 일반적으로 "모노폴라(monopolar)" 장치 또는 "바이폴라 (bipolar)" 장치를 포함한다. 모노폴라 장치는 환자에게 부착된 리턴(return) 전극을 갖는 전기수술 기구의 액티브 전극을 포함한다. 모노폴라 전기수술에서 전기수술 에너지는 기구의 액티브 전극을 통해 그리고 환자의 신체를 통해 리턴 전극으로 흐른다. 이러한 모노폴라 장치는 조직의 절개와 응고가 요구되고, 누설된 전류가 환자에게 실질적인 위험을 초래하지 않는 외과 수술에 효과적이다.

바이폴라 장치는 수술용 기구로 액티브 전극과 리턴 전극을 포함한다. 바이폴라 전기수술 장치에서, 전기수술 에너지는 액티브 전극을 통해 환자의 조직으로, 그 조직의 짧은 거리를 통해 리턴 전극으로 흐른다. 전기수술 효과는 외과용 기구의 두 전극 사이에 위치하는 작은 영역의 조직에 실질적으로 국한된다. 바이폴라 전기수술 장치는 표류하는 전류가 환자에게 위험을 초래하거나 다른 절차상의 우려가 액티브 및 리턴 전극의 근접성을 요구하는 수술 절차에 유용하다는 것이 밝혀졌다. 바이폴라 전기수술을 수반하는 외과 수술은 종종 모노폴라 전기수술에 관련된 방법 및 절차와는 실질적으로 다른 방법 및 절차를 요구한다.

가스 플라즈마는 전기 에너지를 전달할 수 있는 이온화된 가스이다. 플라즈마는 환자에게 전기수술 에너지를 전달하기 위한 수술 장치에 사용된다. 플라즈마는 상대적으로 낮은 전기저항의 경로를 제공하여 에너지를 전달한다. 전기수술 에너지는 플라즈마를 통해 흘러 환자의 혈액이나 조직을 절단, 응고, 건조 또는 전광파괴한다. 전극과 치료된 조직 사이에는 어떤 물리적 접촉이 요구되지 않는다.

조절된 가스의 공급원을 구비하지 않은 전기수술 시스템은 액티브 전극과 환자 사이의 대기를 이온화할 수 있다. 이로 인해 생성되는 플라즈마는, 비록 이온화 가능한 가스의 조절된 흐름을 갖는 시스템과 비교하여 전형적으로 플라즈마 아크가 더 공간적으로 분산되어 나타나지만, 환자에게 전기수술 에너지를 전달하게 된다.

대기압 방전 저온 플라즈마 어플리케이터는 표면 살균, 지혈 및 종양의 절제를 비롯한 다양한 용도에 사용된다. 후자의 예에서, 프로세스는 상대적으로 느리고, 기화되고 탄화된 조직으로 대량의 유독 연기를 생성하며, 고출력 전기수술 에너지가 사용될 때 주변의 건강한 조직에 부수적인 손상을 일으킬 수 있다. 플라즈마 빔의 폭 때문에 정밀도의 정확성도 문제가 될 수 있다. 종종 간단한 외과용 나이프를 사용하여 문제의 조직을 절제한 다음 소작(cauterization), 살균 및 지혈을 위해 저온 플라스마 어플리케이터를 사용한다.

전술한 전기수술 및 플라즈마-빔 수술에 사용되는 의료 장치는 전형적으로 발전기 유닛 및 부착된 핸드 피스나 어플리케이터로 구성된다. 주어진 발전기 유닛에는 여러가지 다양한 어플리케이터가 제공될 수 있으며, 그 중 일부는 범용이고 다른 일부는 특정 작업을 위해 설계된 것이다.

본 발명은 전기수술 어플리케이터에 결합될 수 있는 전기수술 발전기를 포함하는 전기수술 시스템에 관한 것이다.

본 발명의 일 측면에서, 전기수술 발전기의 제어기는 전기수술 발전기에 체결된 전기수술 어플리케이터와 관련 케이블 부속품(accessory)의 누설전류를 보상하기 위해 동적 누설전류 보상 알고리즘이나 기능(function)을 수행하도록 구성된다. 본 발명의 다른 측면에서, 전기수술 발전기의 제어기는 전기수술 발전기의 액티브 단자와 리턴 단자에 걸쳐 측정된 임피던스를 기반으로 하는 전기수술 발전기의 출력 파형의 파고율(crest factor)을 역동적으로 제어하기 위해 동적 무선 주파수(RF) 변조 알고리즘이나 기능을 수행하도록 구비된다.

본 발명의 상기 및 다른 측면들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면들과 관련하여 취해진 다음의 상세한 설명에 비추어 보다 명확해질 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적 모노폴라 전기수술 시스템의 구성도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기수술장치의 개략도이다.
도 2b는 도 2a에서 A-A'선을 따라 취해진 전기수술장치의 단면도이다;
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기수술장치의 확대된 단면도이다.
도 3b는 도 3a에서 B-B'선을 따라 취해진 전기수술장치의 정면도이다.
도 4는 도 3a에서 확장된 블레이드를 갖는 전기수술장치의 확대된 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기수술장치를 도시한다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기수술 발전기의 전기적 연결 개략도이다.
도 6b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다른 전기수술장치를 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 분포 소자 모델이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 집중 소자 모델이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 출력 부하 회로이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 누설 보상을 수행하기 위한 등가 부하 회로이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 10에 도시된 회로의 등가 전기 모델이다.
도 12a는 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 누설전류 보상 알고리즘 또는 기능의 흐름도이다.
도 12b는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 12a의 동적 누설전류 보상 알고리즘 또는 기능에 기초하여 부하에 전달되는 전력을 조정하기 위한 방법의 흐름도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 변조된 전력 신호의 파형이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 20 kΩ 출력 부하의 측정을 포함하는 그래프이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 1000 Ω 출력 부하의 측정을 포함하는 그래프이다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따라 동적 RF 변조 알고리즘 또는 기능의 흐름도이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 접지 기준 내부의 J-Plasma 동작 모드에서 전기수술장치의 측정된 전력 곡선의 그래프이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 격리된 내부의 J-Plasma 동작 모드에서 전기수술장치의 측정된 전력 곡선의 그래프이다.
도면(들)은 본 발명의 개념을 설명하기 위한 것이며, 반드시 본 개시를 설명하기 위한 유일하게 가능한 구성이 아님을 이해해야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하며 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다음의 설명에서, 공지된 기능들 또는 구조들은 불필요하게 상세하게 하여 본 개시를 모호하게 하는 것을 피하기 위해 상세히 설명되지 않는다. 도면 및 후술하는 설명에서, "근위(proximal)"라는 용어는 종래와 같이, 사용자에 더 가까운 장치, 예를 들면, 기구, 기기, 어플리케이터, 핸드 피스, 집게 등 장치의 단부를 지칭하고, 반면에 용어 "원위(distal)"는 사용자로부터 멀어지는 단부를 지칭한다. 본 명세서에서, "결합된(coupled)"이라는 문구는 하나 이상의 중간 구성을 통해 직접적으로 또는 간접적으로 연결되는 것을 의미하도록 정의된다. 이러한 중간 구성에는 하드웨어와 소프트웨어 기반의 구성을 모두 포함할 수 있다.

도 1은 전도판이나 지지체 표면(22)에 놓여있는 환자(20)에 수술 부위나 표적 영역(18)까지 플라즈마 스트림(16)을 생성하여 인가하는 전기수술장치(10)와 플러스마 발생기(14)를 위해 전력을 생성하기 위한 전기수술 발전기(ESU, 12)를 포함하는 예시적인 모노 폴라 전기수술 시스템(10)을 보여준다. 전기수술 발전기(12)는 고주파 전기에너지를 플라즈마 발생기(14)에 제공하기 위해 전원(미도시)에 연결된 1차 및 2차를 포함하고 일반적으로 24로 표시된 변압기를 포함한다. 전형적으로, 전기수술 발전기(12)는 임의의 전위를 기준으로하지 않는 격리 된 부유 전위(floating potential)를 포함한다. 따라서, 전류는 액티브 전극과 리턴 전극 사이에 흐른다. 출력이 절연되어 있지 않고 "접지"로 되면 접지 전위를 갖는 영역으로 전류가 흐를 수 있다. 이 영역과 환자의 접촉면이 상대적으로 작으면 바람직하지 않은 연소가 발생할 수 있다.

플라즈마 발생기(14)는 유체 유동 하우징(29) 내에 적어도 부분적으로 배치되고 변압기(24)에 결합된 전극(28)을 갖는 핸드 피스 또는 홀더(26)를 포함하여, 이로부터 고주파 전기에너지를 받아, 상기 핸드 피스 또는 홀더(26)의 상기 유체 유동 하우징(29)에 공급된 노블 가스(noble gas)를 적어도 부분적으로 이온화시켜 플라즈마 스트림(16)을 생성하거나 만든다. 고주파 전기에너지는 변압기(24)의 2차측으로부터 활성도체(30)를 통해 핸드 피스(26) 내의 전극(28)(통칭하여 액티브 전극)으로 공급되어, 환자(20) 상의 수술 부위(18)에 적용하기 위한 플라즈마 스트림(16)을 생성한다. 또한, 전류 제한 커패시터(25)는 전극(28)과 직렬로 제공되어 환자(20)에게 전달되는 전류량을 제한한다.

전기수술 발전기(12)로의 리턴 경로는 환자(20)의 조직과 체액, 도체판이나 지지 부재(22) 및 리턴 도체(32)(통칭하여 리턴 전극)를 통해 변압기(24)의 2차까지로 격리되고 부유 전위 회로를 만든다.

다른 실시예에서, 전기수술 발전기(12)는 임의의 전위를 기준으로 하지 않는 격리된 비 부유 전위(isolated non-floating potential)를 포함한다. 전기수술 발전기(12)로 되돌아가는 플라즈마 전류 흐름은 조직과 체액 및 환자(20)를 통한다. 거기에서, 리턴 전류 회로는 플라즈마 발생기 핸드 피스(26)와 외과 의사에 결합된 외부 커패시턴스, 그리고 변위 전류를 통해 완성된다. 커패시턴스는 무엇보다도 환자(20)의 물리적 크기에 의해 결정된다. 이러한 전기수술용 기기 및 발전기는 Konesky의 공동 소유의 미국특허 제7,316,682호에 기술되어 있으며, 그 내용은 본 명세서에 참고로 포함된다.

이하의 다양한 실시예들에서 설명되는 바와 같이, 변압기(24)는 플라즈마 발생기 핸드 피스(26)에 배치될 수 있음을 이해해야 한다. 이러한 구성에서, 핸드 피스 내의 변압기, 예를 들어, 강압 변압기(step-down transformer), 승압 변압기(step-up transformer) 또는 이들의 조합에 적절한 전압과 전류를 제공하기 위해 다른 변압기가 상기 발전기(12)에 제공될 수 있다.

도 2a를 참조하면, 본 발명에 따른 전기수술장치(100)가 도시되어 있다. 일반적으로, 상기 기기(100)는 근위 단부(103)와 원위 단부(105)를 갖는 하우징(102), 개방 원위 단부(106)와 상기 하우징(102)의 원위 단부(105)에 결합된 근위 단부(108)를 갖는 튜브(104)를 포함한다. 상기 하우징(102)은 우측 하우징(110)과 좌측 측면 하우징(112)을 포함하고, 버튼(114)과 슬라이더(116)를 위한 설비를 더 포함한다. 슬라이더(116)의 활성화는 튜브(104)의 개방 말단 단부(106)에서 블레이드(118)을 노출시킨다. 버튼(114)의 활성화는 블레이드(118)에 전기수술 에너지를 가하게 되며, 어떤 실시예에서는 아래에서 상세히 설명하는 바와 같이 유동관(122)을 통해 가스 흐름을 가능하게 한다.

부가적으로, 변압기(120)는 무선 주파수(RF) 에너지 원을 기기(100)에 연결하기 위해 하우징의 근위 단부(103)에 제공된다. 전기수술 발전기에 변압기를 위치할 때와 달리, 기기(100)에 대한 변압기(120)를 제공함으로써, 상기 기기(100)에 대한 전력은 변압기가 발전기에 떨어져 위치할 때보다 더 높은 전압과 더 낮은 전류로 되어, 낮은 열중성자화 효과(thermalization effects)를 얻게 된다. 대조적으로, 발전기의 뒤쪽에 있는 변압기는 더 낮은 전압과 더 높은 전압으로 더 높은 열중성자화 효과를 갖는 어플리케이터 전력을 생산한다. 따라서, 기기(100) 내에 변압기(120)를 제공함으로써, 수술 부위에서 조직에 대한 부수적인 손상이 최소화된다.

기기(102)의 A-A선을 따른 단면도는 도 2b에 도시된다. 하우징(102)과 튜브(104) 내에는 기기(100)의 종축을 따라 흐르는 유동관(122)이 배치된다. 유동관(122)의 원위 단부(124)에서, 블레이드(118)는 유동관(122) 내에 유지된다. 유동관(122)의 근위 단부(126)는 튜브 커넥터(128)와 가요성 튜빙(129)을 통해 가스의 공급원에 연결된다. 유동관(122)의 근위 단부(126)는 또한 변압기(120)에 연결되는 플러그(130)를 통해 RF 에너지의 공급원에 연결된다. 유동관(122)은 후술하는 바와 같이 플라즈마 인가 또는 전기수술 절단에 사용될때 블레이드(118)에 RF 에너지를 전달하도록 전기 전도성 재료, 바람직하게는 스테인리스 스틸로 제조된다. 외부 튜브(104)는 예를 들어, 레스트란(Lestran)과 같은 비전도성 재료로 구성된다. 슬라이더(116)는 보유 칼라(132)를 통해 유동관(122)에 결합된다. 인쇄회로기판(PCB, 134)은 하우징(102) 내에 배치되고 버튼(114)을 통해 변압기(120)로부터 RF 에너지의 인가를 제어한다.

상기 슬라이더(116)는 선형 방향으로 자유롭게 움직일 수 있거나 또는 기기(100)의 조작자가 블레이드(118)를 지나치게 연장하는 것을 방지하기 위한 증분이동, 예를 들어 래칫이동을 위한 메커니즘을 포함할 수 있다. 블레이드(118)의 증분이동을 위한 메카니즘을 채택함으로써, 작업자는 노출된 블레이드(118)의 길이를 보다 잘 제어할 수 있어 수술부위에서의 조직 손상을 피할 수 있게 된다.

외부 튜브(104)의 원위 단부(106)의 확대도가 또한 도 2b에 도시되어 있다. 여기서, 블레이드(118)는 적어도 하나의 시일(136)에 의해 외부 튜브(104)의 내 제위치에 고정된 유동관(122)에 결합된다. 적어도 하나의 시일(136)은 튜브(104)와 하우징(102) 내로 가스의 역류를 방지한다. 원통형 세라믹 삽입물(138)은 외부 튜브(104)의 원위 단부에 배치되어, 블레이드가 기기(100)의 종축을 따라 유지되도록 하며, 블레이드가 외부 튜브(104)의 원위 단부를 넘어 노출될때 기계적 절단 중에 구조적 지지를 제공하게 된다.

이제, 기기(100)의 동작 측면을 도 3a 및 도 3b와 관련하여 설명한다. 여기서, 도 3a는 기기의 확대 단면을 보여주고, 도 3b는 기기의 정면도를 도시한 것이다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 유동관(122)은 유동관(122) 둘레에 배치된 원통형의 절연체(140)를 갖는 외부 튜브(104) 내에 배치된다. 슬라이더(116)는 절연체(140)에 결합되어 블레이드(118)를 연장 및 수축 시키는데 사용된다. 외부 튜브(104)의 원위 단부(106)에서, 환형 또는 링 형상 시일(136) 및 원통형 세라믹 삽입물(138)은 유동관(122) 주위에 배치된다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 대체로 편평한 블레이드(118)는 원통형 유동관(122)의 내주에 결합되어, 블레이드(118)의 양 측면 상에 2 개의 가스 통로(142, 144)가 형성된다. 가스가 유동관(122)을 통해 하우징의 근위 단부(103)로부터 흐를 때, 상기 가스는 블레이드(118)를 지나 외부 튜브의 원위 단부(106) 밖으로 나가게 된다.

상기 블레이드가 도 3a에 도시된 바와 같은 수축된(후퇴된) 위치에 있을 때, 상기 기기(100)는 플라즈마를 발생시키기에 적합하다. 수축된 위치에서, RF 에너지는 유동관(122)을 통해 전기수술 발전기(미도시)로부터 블레이드(118)의 팁(146)으로 전달된다. 그런 다음, 헬륨 또는 아르곤과 같은 불활성 가스가 전기수술 발전기 또는 외부 가스 공급원에서 유동관으로 공급된다. 불활성 가스가 고전압 및 고주파로 유지되는 블레이드(118)의 날카로운 지점(146) 위로 흐르게 되면서, 저온 플라즈마 빔이 생성된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 블레이드(118)는 슬라이더(116)를 통해 전진하여 팁(146)은 외부 튜브(104)의 원위 단부(106)를 지나 연장된다. 이 상태에서, 상기 블레이드(118)는 기계적 절단 및 전기수술 절단의 두 가지 절단 모드로 사용될 수 있다. 기계적 절단 모드에서, RF 또는 전기수술 에너지는 유동관(122) 또는 블레이드(118)에 인가되지 않으므로, 블레이드(118)는 비활성 상태(무전압 상태)에 있다. 이 모드에서, 블레이드(118)는 기계적 절단으로 조직 절개에 사용될 수 있다. 조직이 제거된 후, 블레이드(118)는 슬라이더(116)를 통해 수축될 수 있고, 버튼(114)을 통해 전기수술 에너지와 가스가 인가되어 수술환자 부위의 소작, 멸균 및/또는 지혈을 위한 저온 플라즈마 빔(beam)이 생성될 수 있다.

전기수술 절개 모드에서, 블레이드(118)는 통전되고 불활성 가스 흐름과 함께 전진되어 사용된다. 이 구성은 전기수술 에너지가 절단을 하는 전기수술칼(electrosurgical knife) 접근과 비슷하다. 그러나 불활성 가스 흐름의 추가로, 절단된 부분은 딱지(eschar)를 거의 보이지 않고, 절단 측벽을 따라 부수적인 손상이 거의 없게 된다. 절삭 속도는 칼날이 전기적으로 통전되지 않는 경우, 즉 기계적 절단 모드와 비교하여 더 적은 기계적 절삭 저항으로 훨씬 더 빨라진다. 지혈 또한 이 과정에서 영향을 받는다.

도 5 및 도 6a를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기수술장치(200)가 도시되어 있다. 일반적으로, 상기 기기(200)는 어플리케이터(210) 및 ESU(223)를 포함한다. 어플리케이터(210)는 근위 단부(203)와 원위 단부(205)를 갖는 하우징(202) 및 개방 원위 단부(206)와 하우징(202)의 원위 단부(205)에 결합된 근위 단부(208)를 갖는 튜브(204)를 포함하고, 이에 의해 핸드 피스 또는 어플리케이터를 형성한다. 하우징(202)은 복수 개의 버튼(207; 예를 들어, 214, 215 및 219), 제 1 슬라이더(216) 및 제 2 슬라이더(221)를 포함한다. 제 1 슬라이더(216)의 활성화는 전술한 바와 같이 튜브(204)의 개방 원위 단부(206)에서 블레이드(218)를 노출시키게 된다. 제 2 슬라이더 (221)의 활성화는 후술되는 바와 같이 기기를 상이한 모드로 설정한다. 개별 버튼들(214, 215, 219)의 활성화는 전기수술 에너지를 블레이드 (218)에 인가하여 상이한 전기수술 모드에 영향을 미치고, 어떤 실시예에서는 아래에 상세히 설명되는 바와 같이 내부 유동관(222)을 통해 가스 흐름이 가능하게 한다. 또한, 변압기 조립체(220)는 케이블(260)과 커넥터(262)를 통해 고주파(RF) 에너지 공급원을 어플리케이터(210)에 연결하기 위한 하우징(202)의 근위 단부(203) 상에 제공된다. 케이블(260)은 전기수술 에너지를 어플리케이터(210)에 제공하기 위해, 그리고 어플리케이터(210) 및 RF 소스, 예를 들어 전기수술 발전기(223)와의 통신 신호를 위한 복수 개의 컨덕터를 포함한다. 커넥터(262)는 커넥터(262)를 발전기(223) 상의 대응 포트(225)에 연결하기위한 핀(281, 282, 283, 284, 286, 288 및 290)과 같은 다양한 핀을 포함한다.

도 6a에 도시된 바와 같이, 전기수술 발전기(223)는 직류 전원 공급기(272), 발진기(273), 전력 증폭기(274), 강압 변압기(275) 및 승압 변압기(276)를 포함한다. 전체적으로, 전력 공급기(272), 발진기(273), 전력 증폭기(274), 강압 변압기(275) 및 승압 변압기(276)는 전력 또는 전기수술 에너지를 어플리케이터(210)에 공급하기 위한 발전기 회로(270)를 형성한다. 전기수술 발전기(223)는 제어기(277), 메모리(278) 및 센서(279)를 더 포함한다. 일 실시예에서 제어기(277)는 필드 프로그래머블 게이트 어레이(field programmable gate array: FPGA)로 구성될 수 있다.

전력 공급기(272)는 전력 증폭기(274)에 전력을 공급하도록 구성된다. 전력 증폭기(274)는 전력 공급기(272)로부터 제공된 공급 전력을 받아 전력 신호(즉, 커넥터(262)와 케이블(260)을 통해 전기수술 기기에 제공되기 위한 전기수술 에너지)를 생성하도록 구성된다. 발진기(273)는 동작 모드에 기초하여 상이한 주파수들에서 전력 증폭기(274)에 의해 생성된 전력 신호를 변조하도록 구성된다. 전력 공급기(272)와 발진기(273)는 각각 제어기(277)로부터 제어신호를 수신한다. 제어기(277)는 전력 공급기(272)에 제어신호를 제공하여 전력 증폭기(274)에 공급되는 전력을 증가시키거나 감소시킴으로써, 전기수술 기기(210)에 의해 출력되는 전기수술 에너지의 전력을 증가시키거나 감소시킨다. 제어기(277)는 또한 발진기(273)에 제어신호를 제공하여 전력 증폭기(274)에 의해 출력된 파형의 특성(예를 들어, 주파수, 진폭, 듀티 사이클, 파고율 등)을 변경하도록 구성된다. 제어기(277)는 버튼(214, 215, 219)의 활성화를 통해 하나 이상의 통신 신호를 수신하여 사용자에 의해 원하는 전기수술 모드(즉, 아래 기술되는 J-Plasma 또는 Plasma 모드, CUT 모드 및 COAG 모드)로 바꿀 수 있도록 구성된다.

개별 버튼(214, 215, 219)의 활성화는 발전기 회로(270)를 통해 블레이드(218)에 전기수술 에너지를 인가하여 블레이드(218)의 위치에 의존하는 상이한 전기수술 모드에 영향을 미친다. 도시된 실시예에서, 버튼 214는 J-Plasma 모드를 활성화하도록 구성되고, 버튼 215는 COAG(또는 응고) 모드를 활성화하도록 구성되며, 버튼 219는 정규의 전기수술 CUT 모드를 활성화하도록 구성된다. J-Plasma 모드는 어플리케이터(210)가 로드에 가해질 플라즈마 빔을 발생시키는 모드에 대응한다는 것을 이해해야 한다. 종래의 전기수술 모드와 달리, J-Plasma 모드는 더 높은 공칭 작동 임피던스와 더 높은 작동 전압을 사용하는데, 이는 종래의 전기수술 모드보다 낮은 전력 (예를 들어, 최대 40W)과 낮은 출력 전류를 사용하여 어플리케이터(210)와 같은 어플리케이터의 출력에 부드러운 플라즈마 빔을 생성할 수 있다. J-Plasma 모드는 블레이드(218)가 (예를 들어, 플라즈마 모드에서) 조직을 응고시키거나 제거하기 위한 비접촉 절차를 지지하기 위해 후퇴하여 수축될 때와 블레이드(218)가 절단 절차(가스로)와 조직의 핀 포인트 응고를 지지하기 위해 전진하여 연장될 때 모두 플라즈마 빔을 생성하는데 사용될 수 있다. J-Plasma 모드와는 달리, COAG 및 CUT와 같은 다른 모드에서는 보다 높은 전력(예를 들어, 40W 이상)이 사용된다. 예를 들어, 버튼 215가 블레이드(218)가 수축된 상태에서 가압될 때, 비접촉 어플리케이션에서 사용하기 위한 더 많은 전력 플라즈마 생성이 COAG 모드(또는 충만 모드)에서 일어난다. 블레이드(218)가 연장된 상태에서, 제 2 COAG 모드, 예컨대 핀 포인트 모드가 달성된다. 버튼 214가 눌러지고 블레이드(218)가 연장될 때, 플라즈마로 부드러운 CUT 모드가 사용될 수 있다. ESU(223) 및/또는 어플리케이터(210)는 단극 및 양극 동작 모드 사이에서 스위칭을 가능하게 하는 하나 이상의 버튼을 포함할 수 있다.

2개의 승압 변압기(220, 276), 즉 J-Plasma 모드를 가능하게 하기 위한 어플리케이터(210) 내의 변압기 220과 일반 전기수술 모드를 가능하게 하기 위한 발전기(223) 내의 변압기 276은 2개의 상이한 전력 곡선을 갖는다는 것을 알 수 있다. 즉, 이들의 출력 임피던스는 다른 부하 조건에 맞춰짐을 알 수 있다. 어플리케이터(210) 내의 변압기 220은 ESU(223)의 전기수술 변압기 276보다 높은 전압을 출력할 것이지만, 상기 변압기 220은 또한 조합된 조직 부하와 플라즈마 빔 임피던스가 직렬로 연결되어 높은 출력 임피던스에 매칭(정합)된다. ESU(223) 내의 전기수술 변압기 276은 낮은 출력 전압을 갖지만, 높은 전류 성능 및 그것의 출력 임피던스는 조직과 직접 접촉하는 전기수술 블레이드(218)의 낮은 임피던스 값에 정합된다. J-Plasma 모드에서 출력에 대한 예시적인 값은 10 ㏀ 출력 임피던스, 4 kV 내지 6 kV 피크 대 피크 및 140 mA이며, 여기서 전기수술 모드(즉, J-Plasma 모드를 제외한 CUT, COAG(예: 핀 포인트 또는 방전요법), 그리고 바이폴라 모드)에서 출력에 대한 예시적인 값은 150-250 Ω 출력 임피던스, 300V ~ 6.5kV 피크 투 피크 및 1.5 A이다. 이들 예시적인 값들은 단지 예시적인 목적을 위한 것이며, 사용시에 값들이 변할 수 있음을 이해해야 한다.

일부 실시예에서, 가스는 COAG/CUT 모드에 있을 때 어플리케이터(210)에 제공될 수 있다. 블레이드(218)가 연장된 일 실시예에서, 모드 버튼은 발전기 상에 제공되어 가스가 흐를 수 있도록, 예를 들어 가스와 함께 CUT 할 수 있게 구비된다. 또 다른 실시예에서, 블레이드(218)가 수축될 때, 방전요법(fulguration) 또는 가스 방전요법(fulguration with gas)이 ESU(223) 내의 버튼으로 가능하게 할 수 있다.

전술한 실시예에서는 전극(218)이 블레이드로서 도시되고 설명되었지만, 다른 실시예에서, 전극(218)은 와이어, 바늘 또는 볼 타입 전극(이에 제한되지는 않음)과 같이 원하는 다른 형상으로 구성될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에서, ESU(223)는 또한 변압기를 포함하지 않는 전기 수술 어플리케이터와 함께 사용하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 전기수술 어플리케이터(210)의 변압기(220)는 제거된다. 예를 들어, 도 6b를 참조하면, ESU(223)에 연결된 어플리케이터(310)를 포함하는 전기수술장치(300)가 본 발명에 따라 도시된다. 도 6b에 도시된 바와 같이, 어플리케이터(310)는 도 5의 변압기 조립체 220과 같은 변압기 조립체를 포함하지 않는다. ESU(223)는 내부 변압기를 포함하는 어플리케이터(예를 들어, 어플리케이터 210)와 내부 변압기를 포함하지 않는 어플리케이터(예를 들어, 어플리케이터 310) 모두 함께 사용하도록 구성된다는 것을 이해해야 한다.

전기수술 어플리케이터(310)가 내부 변압기를 포함하지 않은(즉, 변압기 220이 포함되지 않은) 실시예에서, 내부 J-Plasma 모드라고 하는 새로운 플라즈마 모드가 ESU(223)의 제어기(277)에 의해 구현되어, 어플리케이터(310)는 내부 변압기가 없더라도 J-Plasma 모드를 모방할 수 있게 된다. 내부 J-Plasma 모드는 출력 RF 변압기(예를 들어, 변압기 276)가 (전기수술 어플리케이터 310의 내부가 아니라) ESU(223) 내부에만 배치되는 경우의 용도로 설계된다. 본 발명은 내부 변압기를 포함하지 않는 전기수술 어플리케이터(310)의 성능을 최적화하기 위해 2개의 알고리즘 또는 기능을 제공한다.

제 1 알고리즘 또는 기능은 동적 누설전류 보상으로 불리고, 전기수술 어플리케이터(310)와 같은 ESU(223)에 결합된 기기에서 출력 전류와 전압을 계산할 때 사용된다. 본 발명의 동적 누설전류 보상 알고리즘 또는 기능은 내부 J-Plasma 모드가 매우 높은 RMS 전압으로 동작할 수 있게 하며, 변압기 220과 같은 변압기를 포함하는 전기수술 어플리케이터(210)에 의해 사용되는 J-Plasma 모드의 성능을 가장 많이 모방하게 한다. 아래에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 본 발명의 동적 누설전류 보상 알고리즘 또는 기능은 최대 20 kΩ의 평탄한 전력 곡선(flat power curve)을 갖는 저전력 RF 전기수술 어플리케이터에 사용될 때 유리하다. 이러한 전력 곡선은 사용자가 환자의 조직에 최소한의 부수적인 손상을 위해 매우 낮은 전력(예컨대, 10W까지)으로 작업할 수 있게 하며, 동시에 전극 끌기와 끈적임 없이 다른 조직에 향상된 성능을 제공할 수 있음을 보여준다.

제 2 알고리즘 또는 기능은 동적 RF 변조라고 불리고, 전기수술 어플리케이터(310)가 내부 J-Plasma 모드에 있을 때 측정된 조직 임피던스에 기초하여 출력 파형의 파고율(변조 주파수를 조정함으로써)을 동적으로 제어하는데 사용된다. 본 발명의 동적 RF 변조 알고리즘 또는 기능은 무부하(즉, idle)로 작동할 때 어플리케이터(310)의 원위 단부(206)에서 플라즈마 점화를 돕기 위해 매우 높은 피크 전압(즉, 높은 파고율)을 제공하지만, 동시에 전기수술 어플리케이터의 블레이드(예컨대, 블레이드 218)로 조직을 절단할 때 훨씬 낮은 파고율을 제공하여, 새로운 내부 J-Plasma 모드의 성능을 향상시키는 데 도움이 된다.

동적 누설전류 보상 알고리즘 또는 기능 및 동적 RF 변조 알고리즘 또는 기능 모두는 ESU(223)의 제어기(277)와 같은 전기수술 발전기의 프로세서, 제어기 또는 FPGA에서 구현될 수 있다. 제어기(277)는 전력 증폭기(274)에 공급된 전력을 조정하기 위해 전력 공급기(272)에 하나 이상의 제어신호를 전송함으로써(그렇게하여 또한 어플리케이터 310에 의해 부하에 인가된 전기수술 에너지의 전력을 조절함으로써) 동적 누설전류 보상 알고리즘을 구현하도록 구성된다. 제어기(277)는 전력 증폭기(274)에 의해 출력된 전력 신호의 변조 주파수를 조정하기 위해 하나 이상의 제어신호를 발진기(273)에 전송함으로써(그렇게하여 또한 어플리케이터 310에 의해 부하에 인가된 전기수술 에너지의 변조 주파수와 파고율을 조정함으로써) 동적 RF 변조 알고리즘을 구현하도록 구성된다. 아래에서 설명되는 바와 같이, 일부 실시예에서, 제어기(277)는 각각의 알고리즘 또는 기능을 동시에 실행하도록 구성된다.

본 발명의 각각의 알고리즘 또는 기능은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이들의 임의 조합으로 제어기(277)에 의해 실행될 수 있음을 이해해야 한다. 일부 실시예에서, 각각의 알고리즘 또는 기능은 메모리 디바이스(예를 들어, 메모리 디바이스)에 저장되고 적절한 명령 실행 시스템(예를 들어, 컨트롤러 277과 같은 프로세싱 디바이스)에 의해 실행 가능한 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현될 수있다. 일부 실시예에서, 제어기(277)의 다양한 모듈(예를 들어, 동적 누설전류 보상 알고리즘 또는 기능에 대응하는 제 1 모듈, 동적 RF 변조 알고리즘 또는 기능에 대응하는 제 2 모듈 등)은 하드웨어, 예를 들어, 이산 논리 회로, 주문형 집적 회로(ASIC), 프로그램 가능 게이트 어레이(PGA), 필드 프로그램 가능 게이트 어레이 (FPGA) 또는 이들의 임의 조합으로 구현될 수 있다.

일 실시예에서, ESU(223)는 ESU(223)의 단자들(즉, 액티브와 리턴 단자들)의 그리고 중성 전극이나 단극 인가로 환자에 부착되는 리턴 패드의 하나 이상 전기적 파라미터를 감지하기 위한 센서를 포함한다. 예를 들어, 다시 도 6a를 참조하면, ESU(223)는 ESU(223)의 액티브와 리턴 단자들의 하나 이상 전기적 파라미터(예를 들어, 전압, 전류 등)를 감지하도록 구성된 센서(279)를 포함할 수 있다. ESU(223)의 액티브 단자는 커넥터(262)의 핀(283)에 연결된 변압기(276)의 출력단에 대응한다. ESU(223)의 리턴 단자는 포트 291에 대응한다. ESU(223)의 액티브 단자는 승압 변압기(276)로부터 어플리케이터 310과 같은 전기수술 어플리케이터로 출력된 전력 신호(즉, 전기수술 에너지)를 제공한다. ESU(223)의 리턴 단자는 전기수술 어플리케이터(310)에 의해 출력되어 부하에 인가된 전력 신호에 대한 리턴 경로를 제공한다.

도 6a에 도시된 바와 같이, 센서(279)는 제어기(277)에 연결된다. 센서(279)는 또한 포트(291)(ESU 223의 리턴 단자)와 변압기(276)의 출력단(ESU 223의 액티브 단자)을 통해 리턴 패드(292)에 연결된다. 센서(279)는 전압 및 전류 데이터를 검출하기 위해 ESU(223)의 액티브와 리턴 단자들에서 전력 신호를 샘플링하도록 구성된다. 센서(279)는 감지 또는 측정된 전기 파라미터를 제어기(277)에 전송하도록 구성된다. 또한, 일 실시예에서, 센서(279)는 감지된 아날로그 데이터를 제어기(277)에 의해 판독 가능한 디지털 데이터로 변환하기 위한 하나 이상의 아날로그-디지털 변환기를 포함 할 수 있다. 일부 실시예에서, 센서(279)는 전류를 감지하기 위한 적어도 하나의 전류 센서와 전압을 감지하기 위한 적어도 하나의 전위 트랜스포머를 포함 할 수 있다. ESU(223)의 액티브와 리턴 단자들에서 전기적 파라미터를 감지하기 위한 다른 센서는 본 개시의 범위 내에 있는 것으로 고려되어 이해되어야 한다.

표 1은 동적 누설전류 보상 및 동적 RF 모듈러 알고리즘 또는 기능을 구현하기 위해 사용되는 출력 푸쉬 풀 발생기에 대한 RF 파라미터를 포함한다. 푸시 풀 발생기는 출력 변압기(275, 276)를 구동하는 전력 증폭기 스테이지(274)라는 것을 알아야한다.

내부 J-Plasma 동작 모드 - RF 파라미터수

RF 파라미터
작동 주파수	336 kHz
데드 타임(Dead Time)	262.5 ns
ON RF 펄스 수	4
듀티 사이클	24 to 68%
변조 주파수	20 to 57 kHz

표 1에 보여진 결과들과 하기에 기술된 결과들은 전기수술 어플리케이터 310과 같이 내부 J-Plasma 모드로 동작되는 전기수술 어플리케이터(즉, 어플리케이터 310에 변압기를 포함하지 않는 것)를 사용하여 ESU 223과 같은 ESU 상에서 수행된 것으로 이해되어야 한다.

ESU(223)가 고출력 전압(예를 들어, 400 Vrms 이상) 또는 고출력 전류(예를 들어, 1 Arms 이상)로 작동하는 경우, ESU(223)에 결합된 전기수술 어플리케이터(310)의 액세서리 케이블(260)의 임피던스 특성은 출력 전력을 전달할 때 고려해야 한다. 고려해야 할 임피던스 특성은 케이블(260) 내의 와이어의 직렬 저항과 인덕턴스, 접지 및 중성 전극(292)에 대한 병렬 부유 커패시턴스를 포함한다. J-Plasma 모드의 경우(예를 들어, 변압기 조립체 220과 같이 내부 변압기를 포함하는 전기수술 어플리케이터가 사용되는 경우), 고출력 전압(최대 900Vrms)과 최대 20kΩ의 출력 임피던스가 있다. 또한 작동 RF 주파수에 대한 부속 장치(accessory)의 임피던스 값은 출력 부하에 가깝거나 훨씬 낮다. 즉, 336kHz에서 2.4m 길이의 케이블에 대해 측정된 임피던스는 6300Ω에서 7200Ω 사이이다(이는 접지 참조 모드에서 액세서리에 무부하로 부착되어 측정된 것임).

부속 장치의 임피던스는 케이블(260)의 길이와 그것이 만들어진 재료에 의존하기 때문에, 회로의 속성이 그 길이 및 재료 전체에 걸쳐 분포되어 있다고 가정 할 수 있다. 액세서리는 분산 요소 모델로 표현될 수 있는데, 여기서 δx는 액세서리 길이의 작은 부분이다. 예를 들어, 도 7을 참조하면, 케이블(260)과 같은 ESU 액세서리의 분산 요소 모델(350)이 본 발명에 따라 도시된다.

도 7에 도시된 분산 모델(350)은 파장이 액세서리 케이블(260)의 길이에 필적하는 고주파수에서 사용된다. 케이블 길이가 파장에 비해 너무 짧은 전기수술 작동 주파수(200kHz 내지 2MHz)의 경우, 이 분포 요소 모델(350)은 본 발명에 따라 도 8에 도시된 바와 같이 집중 요소 회로(400)로 단순화 될 수 있다. 도 8에서 Z_LEADS 및 Z_LEAKAGE는, 액세서리(예를 들어, 케이블 260)의 일괄(lumped) 임피던스를 나타낸다. Z_LEADS는 직렬 부품이고 Z_LEAKAGE는 병렬 부품이라고 가정한다. 일부 실시예에서, Z_LEAKAGE는 또한 어플리케이터(310)의 등가 병렬 임피던스를 포함하는 것으로 이해될 수 있다.

도 8에 도시된 집중 요소 모델(400)은 출력 부하 임피던스(즉, 조직 임피던스)를 부가함으로써 단순화된 ESU 출력 회로를 도출하는데 사용될 수 있다. 전기수술 응용에서, Z_LOAD는 조직 임피던스라는 것을 이해해야 한다. J-Plasma 모드에서 Z_LOAD는 플라즈마 빔과 조직 임피던스의 결합된 임피던스이다. 예를 들어, 도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 출력 부하 회로(500)가 도시되어 있다. 도 9는 u _ESU, i _ESU, Z_LEAKAGE, Z_LEADS 및 Z_LOAD를 포함하며, 여기서 u _ESU는 ESU 223의 액티브와 리턴 단자 양단의 출력 전압이고, i _ESU는 ESU 223의 액티브 단자를 통해 나오는 출력 전류이고, Z_LEAKAGE는 ESU 223의 액티브와 리턴 단자에 대한 등가 병렬 임피던스인 누설 임피던스(ohms)이고, Z_LEADS는 출력 리드(예를 들어, 케이블 260과 같은 부속품)의 등가 직렬 임피던스이며, Z_LOAD는 환자 임피던스(즉, 출력 부하)이다.

출력 부하 회로(500)에 기초하여, 다음 수학식들이 유도된다.

(1)

(2)

(3)

(4)

본 발명에 따라 (FPGA 또는 제어기 277에 의해 실행되는) 동적 누설전류 보상 알고리즘 또는 기능은 소정의 가정을 함으로써 더 단순화되어 구현될 수 있음을 이해해야 한다. 일 실시예에서, 2가지 타입의 보상(즉, leakage와 leads)은 서로에 대한 영향이 작거나 무시할 수 있다고 가정한다. 즉, 높은 전류 및 낮은 출력 임피던스가있을 때 누설 보정은 무시할 수 있다. ESU(223)의 동작 범위 전체에서, 누설 보상이 우세하거나 리드 보상이 우세하다고 가정한다. 이 가정에서 수학식 1(위 참조)이 다음과 같이 수정된다.

(5)

상기 수학식 5의 수정(modification)은 본 발명의 동적 누설전류 보상 알고리즘 또는 기능에 대한 논리(logic)를 보다 간단하게 만든다.

도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 등가 부하 회로(600)가 도시되고, 여기서 회로(600)은 누설 보상을 수행할 때 부하 전류를 측정하는 데 사용된다.

내부 J-Plasma 모드는 매우 높은 작동 전압(예를 들어, 최대 900 Vrms)과 20 kΩ까지의 평탄한 전력 곡선(flat power curve)을 요구한다. 그러나, 400 Vrms를 초과하면, 등가 부하 회로(600)의 전기적 모델은 출력 전압의 증가에 따라 점점 더 부정확해 진다. 출력 전압이 증가함에 따라, 누설전류는 회로(600)의 전기적 모델에 포함되지 않은 다른 누설 손실로 인해 또한 증가한다. 이는 더 높은 임피던스에서 작업할 때 내부 J-Plasma 모드의 성능을 저하시키고, 전력 곡선의 평탄성(flatness)을 악화시킬 수 있다.

더 높은 전압에서 작업할 때 회로(600) 모델의 상술한 부정확성을 보상하기 위해, 새로운 모델이 제공된다. 도 11을 참조하면, 본 발명에 따라 회로(700)가 도시된다. 회로(700)는 도 10에 도시된 ESU 출력 부하 회로(600)의 등가 전기 모델이다. 회로(700)에서, 누설 임피던스(Z_LEAKAGE)는 ESU 출력 전압(u _ESU)과 감지된 (예를 들어, 센서 279에 의해) ESU 임피던스(Z_ESU)의 함수인 제어된 전류원(i _LKG)으로 대체된다.

누설전류가 높을수록 출력 전압의 증가에 따라 누설 임피던스(Z_LEAKAGE)가 감소한다고 가정한다. 누설전류는 고출력 부하에서 작업할 때 출력 전력에 더 큰 영향을 미친다 고 가정한다. 이는 출력 전압과 임피던스에 의존하는데, 이로부터 도 11의 회로(700)에서 제어된 전류원으로 누설 임피던스를 대체하는 것을 정당화한다. 상기 제어된 전류원의 수학식은 아래 식으로 제공된다.

(6)

여기서, Z_LEAKAGE는 Z_ESU의 함수이다. Z_ESU가 증가하면 Z_LEAKAGE는 감소한다.

함수 Z_LEAKAGE = f(Z_ESU)는 근사에 의해 유도된다는 것을 알아야 한다. 실험적으로 누설 임피던스는 출력 부하 세트(예를 들어, 20 kΩ, 15 kΩ, 10 kΩ, 5 kΩ 등)에 대해 내부 J-Plasma 모드 계측기로 측정할 수 있다. 누설 임피던스(Z_LEAKAGE)가 출력 부하와 병렬이라고 가정할 때 다음식이 유도된다.

(7)

누설 임피던스는 다음과 같다.

(8)

상기 도시된 수학식 (2)와 (6)에 기초하여, 출력 전류는 다음과 같이 유도된다.

(9)

<동적 누설 보상>

도 12a를 참조할 때, 동적 누설전류 보상 알고리즘 또는 기능은 본 발명에 따른 방법(800)으로 도시된다. 일 실시예에서, 동적 누설전류 보상 알고리즘 또는 기능은 전력 공급기(272)에 의해 출력된 전력, 즉 환자나 부하에 제공된 전기수술 에너지의 전력을 제어하기 위해 제어기(277)에 의해 실행될 수 있음을 이해해야 한다. 또한, 일 실시예에서, 제어기(277)는 제어기(277) 내부의 시스템 클록(clock)의 각 포지티브 에지 상에서 병렬로 방법(800)의 단계들을 실행한다는 것을 알 수 있다.

단계 802와 810에서, 센서(279)는 ESU(223)의 액티브 단자 및 리턴 단자에서 전압 데이터 및 전류 데이터를 동시에 샘플링하며, 샘플링된 전압 및 전류 데이터는 발전기 회로(270)를 통해 어플리케이터(310)로 제공된 전기수술 에너지와 관련된다. 예를 들어, 센서(279)는 ESU(223)의 액티브 및 리턴 단자 양단의 출력 전압과 ESU(223)의 액티브 단자에서 승압 변압기(276)의 출력 전류를 샘플링할 수 있다. 일 실시예에서, 센서(279)는 전압 및 전류의 아날로그 샘플을 디지털 데이터로 변환하기 위한 병렬 아날로그-디지털 변환기를 포함하며, 전압 및 전류 데이터는 제어기(277)에 제공된다. 그 후, 제어기(277)는 전압 데이터를 사용하여 단계 804에서 전압 데이터에 대한 이동 평균 RMS를 계산하고, 단계 804에서 전류 데이터로 전류 데이터에 대한 이동 평균 RMS를 계산한다.일 실시예에서, 단계 804와 812에서의 이동 평균 RMS 계산의 출력은 센서(279)에 의해 샘플링된 최종 4096 샘플링 포인트에 대한 RMS 값을 포함할 수 있다.

그 다음, 단계 804에서 계산된 전압 데이터에 대한 이동 평균 RMS는 단계 806에서 전압 스케일링 계수로 전압 데이터에 대한 이동 평균 RMS를 곱하여 제어기(277)에 의해 스케일링되어, 단계 808에서 ESU(223) 단자 양단의 RMS 전압(u _ESU)을 얻는다. (단계 812에서 계산된) 전류 데이터에 대한 이동 평균 RMS는 단계 814에서 전류 스케일링 계수로 전류 데이터에 대한 이동 평균 RMS를 곱하여 제어기(277)에 의해 스케일링되어, 단계 816에서 변환기(276)에 의해 출력되고 ESU(223)의 액티브 단자로부터 부하(즉, 환자의 조직) 쪽으로 흐르는 RMS 전류(i _ESU)를 얻는다. 전압 및 전류 계수는 메모리(278)와 같은 ESU(223)의 메모리에 저장될 수 있다. 일 실시예에서, 전압 계수는 6.25 mA/LSB 이고(여기서, LSB는 샘플링된 전류 데이터의 최하위 비트를 나타냄), 전류 계수는 9.1 V/LSB 이다(여기서, LSB는 샘플링된 전압 데이터의 최하위 비트를 나타냄). 일 실시예에서, 전압 및 전류 계수는 ESU(223)의 하드웨어 구성 요소, 예컨대 센서(279)의 구성 요소에 기초하여 결정된다.

단계 818에서, 제어기(277)는 변압기(276)에 의해 출력된 RMS 전류에 의해 ESU(223)의 액티브 및 리턴 단자 양단의 RMS 전압(u _ESU)을 분할한다. 단계 818의 출력은 단계 820에서 ESU(223)의 액티브 및 리턴 단자 양단에 임피던스(Z_ESU)를 제공한다.

일 실시예에서, ESU(223)의 메모리(278)는 ESU(223)의 단자 양단에 걸친 임피던스(Z_ESU)의 함수로서 측정된 누설 임피던스(Z_LEAKAGE)의 근사를 포함하는 제 1 룩업 테이블(LUT)을 포함 할 수 있다. 제 1 LUT는 ESU(223)의 단자에 걸친 임피던스(Z_ESU) 값에 해당하는 누설 임피던스 값을 포함한다. 제 1 LUT에서 측정된 누설 임피던스는 측정된 값 또는 상기 수학식 8을 사용하여 대안으로 계산된 값일 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 제 1 LUT 내의 값은 ESU(223)의 단자 양단의 임피던스(Z_ESU)를 측정함으로써 결정되며, 이때 어플리케이터(310)는 변화하는 알려진 로딩 조건들(즉, 알려진 부하 임피던스들 Z_LOAD) 하에서 전기수술 에너지를 제공하는데 사용된다. 측정된 Z_ESU 및 알려진 Z_LOAD로, 누설 임피던스(Z_LEAKAGE)가 계산되어 제 1 LUT에 저장된다. 이것은 제 1 LUT가 ESU(223)의 단자 양단에서 측정된 임피던스(Z_ESU)에 대해 다른 값에 해당하는 누설 임피던스(Z_LEAKAGE) 값으로 채워질 때까지 다양한 부하 임피던스(Z_LOAD)에 대해 반복된다. 제 1 LUT 테이블을 사용함으로써, 제어기(277)의 연산 부담(computational strain)이 감소되고, 누설 임피던스(Z_LEAKAGE)가 제어기(277)에 의해 즉시 결정될 수 있다.

다른 실시예에서, 제어기(277)는 제 1 LUT의 사용없이 누설 임피던스(Z_LEAKAGE)를 ESU의 단자 양단에 걸친 임피던스(Z_ESU)의 함수로서 근사하는 수학식을 사용함으로써, 누설 임피던스(Z_LEAKAGE)를 동적으로 결정하도록 구성될 수 있다.

이 실시예에서, 제어기(277)는 단계 822로 제 1 LUT에서 ESU(223)의 단자 양단에서 계산된 임피던스(Z_ESU)를 찾아, ESU(223)의 액티브 및 리턴 단자 양단에서 계산된 임피던스(Z_ESU)에 대응하는 전기수술 어플리케이터(310)에 대한 누설 임피던스(Z_LEAKAGE)를 발견한다. 전술한 바와 같이, 전기수술 어플리케이터(310)에 대한 누설 임피던스(Z_LEAKAGE)는 전기수술 어플리케이터(310)와 ESU(223)에 전기수술 어플리케이터(310)를 체결하는데 사용된 어떤 액세서리(예를 들어, 케이블 260)의 등가 누설 임피던스이다. 이러한 방식으로, 제어기(227)는 단계 824에서 내부 J-Plasma 모드에 있는 전기수술 어플리케이터(310)에 대한 누설 임피던스(Z_LEAKAGE)를 동적으로 유도한다.

단계 826에서, 제어기(277)는 누설 임피던스(Z_LEAKAGE)로 ESU(223)의 액티브 및 리턴 단자의 양단에 RMS 전압(u _ESU)을 분할한다. 단계 826의 출력은 단계 828에서 전기수술 어플리케이터(310)의 누설전류(i _LEAKAGE)를 제공한다. 상기에서 언급한 바와 같이, 전기수술 어플리케이터(310)의 누설전류(i _LEAKAGE)는 전기수술 어플리케이터(310)와 ESU(223)에 전기수술 어플리케이터(310)를 체결하는데 사용된 어떤 액세서리(예를 들어, 케이블 260)에 기인한 누설전류(i _LEAKAGE)이다.

단계 830에서, 제어기(277)는 메모리(278)로부터 출력 리드의 임피던스(Z_LEADS)를 검색한다. 일 실시예에서, Z_LEADS는 소정 길이의 케이블(260)을 사용하여 경험적으로 결정된다는 것을 이해해야 한다. 그 다음, 제어기(277)는 단계 832에서 변압기(276)로부터 출력되고 ESU(223)의 액티브 단자로부터 부하를 향해 흐르는 RMS 전류(i _ESU)를 사용하여 출력 리드의 전압(u _LEADS)을 계산한다. 출력 리드의 전압(u _LEADS)은 케이블(260)의 길이에 걸친 등가 전압이고, 위의 수학식 (3)을 사용하여 단계 832에서 계산된다는 것을 이해해야 한다.

단계 808로부터 액티브 및 리턴 단자의 양단 전압(u _ESU)과 단계 832로부터 출력 리드의 전압(u _LEADS)은 제어기(277)에 의해, 단계 834에서, 현재 부하에 인가되는 전압(u _LOAD)을 계산하는데 사용된다. 또한, 단계 828로부터 전기수술 어플리케이터(310)의 누설전류(i _LEAKAGE)와 단계 816으로부터 ESU(223)의 액티브 단자로부터 부하쪽으로 흐르는 RMS 전류(i _ESU)는 제어기(277)에 의해, 단계 836에서, 현재 부하에 인가되고 있는 출력 전류(i _LOAD)를 계산하는데 사용된다. 부하에 현재 인가되는 전압(u _LOAD)은 수학식 (4)를 사용하여 제어기(277)에 의해 계산될 수 있고, 부하에 현재 적용되는 출력 전류(i _LOAD)는 위의 수학식 (9)를 사용하여 제어기(277)에 의해 계산될 수 있음을 이해해야 한다.

부하에 현재 인가되는 전압(u _LOAD)과 부하에 현재 적용되는 출력 전류(i _LOAD)는 제어기(277)에 의해 사용되어 단계 838에서 어플리케이터(310)로 부하에 현재 인가되는 출력 전력을 계산한다. 또한, 부하에 현재 인가되는 전압(u _LOAD)은 제어기(277)에 의해 단계 840에서 부하에 현재 인가되는 출력 전류(i _LOAD)에 의해 나누어지고, 단계 842에서 부하의 임피던스(Z_LOAD)를 계산한다. 단계 840에서 계산된 부하의 임피던스(Z_LOAD)는 컨트롤러(277)에 의해 ESU(223)의 메모리(278)에 저장되어 환자나 부하의 계산된 임피던스(Z_LOAD)가 ESU(223)에 의해 감지된 임피던스(Z_ESU)와 얼마나 다른지를 확인하는 진단 데이터로 사용될 수 있다.

동적 누설전류 보상 알고리즘 또는 기능의 방법 800은 단계 838에서 계산된 누설전류를 보상하기 위해 환자나 부하에 전달된 전력을 동적으로 조정하기 위해 ESU(223)의 제어기(277)에 의해 연속적으로 실행될 수 있음을 이해해야 한다.

예를 들어, 도 12b를 참조하면, 방법 800의 동적 누설전류 보상 알고리즘 또는 기능에 기초하여 환자 또는 부하에 현재 인가되는 전기수술 에너지의 전력 레벨을 조정하기 위한 방법(850)의 흐름도가 본 발명에 따라 도시된다. 단계 852에서, 제어기(277)는 누설전류(i _LEAKAGE)에 기초하여 어플리케이터(310)에 의해 환자 또는 부하에 현재 적용되는 전기수술 에너지의 전력 레벨을 결정한다. 제어기(277)는 방법 800의 단계 838과 관련하여 전술한 방식으로 부하에 현재 인가되는 전기수술 에너지의 전력 레벨을 결정한다는 것을 이해해야 한다. 단계 854에서, 제어기(277)는 현재 부하에 인가된 전기수술 에너지의 전력 레벨이 미리 결정된 소정의 전력 레벨과 일치하는지를 결정하며, 상기 소정의 전력 레벨은 특정 절차에서 사용되기를 바라는 목표나 설정치 전력 레벨(ESU 223으로 사용자가 선택할 수 있는)이다. 소정의 전력 레벨은 메모리(278)에 저장될 수있다.

제어기(277)가 현재 부하에 인가된 전기수술 에너지의 전력 레벨이 소정의 전력 레벨과 일치한다고 결정하면(또는 소정의 전력 레벨의 미리 결정된 범위내에있다면), 단계 854에서 방법 850은 단계 852로 복귀한다. 대안적으로, 제어기(277)가 현재 부하에 인가된 전기수술 에너지의 전력 레벨이 소정의 전력 레벨과 일치하지 않는다고 결정하면(즉, 현재 제공되는 전력이 전기수술 어플리케이터(310)의 누설전류(i _LEAKAGE) 때문에 소정의 전력 레벨보다 낮으면), 단계 854에서, 제어기(277)는 전력 공급기(272)에 의해 출력되고, 단계 856에서 로드에 인가되는 전기수술 에너지의 결정된 전력 레벨에 기초하여 발전기 회로(270)의 전력 증폭기(274)에 제공되는 전력 신호의 전력 레벨을 조정하도록 구성된다. 제어기(277)는 소정의 전력 레벨과 일치하기 위하여 필요에 따라 전원 공급부(272)에 의해 출력된 전력 신호의 전력 레벨을 증가시키거나 감소시키기 위해 전원 공급부(272)에 제어 신호를 전송함으로써 전원 공급부(272)에 의해 출력된 전력 신호의 전력 레벨을 조정한다는 것을 알아야 한다. 제어기(277)는 전원 공급부(272)가 출력된 전력 신호의 전력 레벨을 증가시키게 할 때, 환자 또는 부하에 인가되는 전기수술 에너지의 전력 레벨 또한 증가된다(반대의 경우도 마찬가지임). 단계 856 후에, 방법 850은 제어기(277)에 의해 다시 실행된다. 이러한 방식으로, 어플리케이터(310)에 의해 부하에 인가된 전기수술 에너지의 전력 레벨은 제어기(277)에 의해 제어기(277)에 의해 연속적으로, 동적으로 조정되는데, 이는 전기수술 어플리케이터(310)의 누설전류(i _LEAKAGE)를 보상하고 특정 절차에 대해 요구되는 소정의 전력 레벨을 유지하기 위해 부하에 전달되는 실제 전력에 기초한다(단계 838/852에서 결정된 바와 같음).

일 실시예에서, 방법 800, 850은 400 ㎲의 시간 간격으로(예를 들어, 2.44 kHz 주파수로) 주기적으로 제어기(277)에 의해 실행된다.

<동적 RF 변조>

ESU(223)의 제어기(277)는 원하는 파고율을 가지고 부하 또는 환자에게 전력 신호 또는 전기수술 에너지를 공급하도록 ESU(223) 내의 RF 푸시-풀 드라이버 또는 발진기(273)를 제어하기 위해 본 발명의 동적 RF 변조 알고리즘 또는 기능을 실행하도록 구성될 수도 있다. 동적 RF 변조 알고리즘 또는 기능은 제어기(277)가 어플리케이터 310과 같은 전기수술 어플리케이터의 RF 출력의 몇몇 파라미터를 제어할 수 있게 구성된다. 파라미터는 다음을 포함한다.

- 빈도 (1/주기)

- 푸시-풀 펄스 간의 데드 타임

- 1 변조주기의 RF 펄스 수(NumberOfPulses)

- 각 변조 싸이클 사이의 오프 타임(OffTime)

발진기(273)에서 데드 타임은 중첩(overlapping)을 방지하기 위해 전력 증폭기(274)의 양쪽 다리의 대응하는 구동 펄스 사이에 도입되는 시간이라는 것을 알아야 한다.

내부 J-Plasma 모드의 경우, 상기 나열된 각 파라미터는 위의 표 1에 있다. 동작 주파수, 데드 타임 및 RF 펄스의 수는 고정되어 있다는 것을 이해해야 한다. 하나의 변조 사이클에서 주파수, 데드 타임 및 RF 펄스의 수에 관련된 값들은 각각 ESU(223)의 메모리(278)에 저장된다. 그러나 동적 RF 변조 알고리즘 또는 기능은 방법 800에 도시된 동적 누설전류 보상 알고리즘 또는 기능의 단계 820으로부터의 ESU 임피던스(Z_ESU)에 기초하여 결정된 각각의 변조 사이클 사이에서 오프 타임(OffTime)을 동적으로 변경하기 위해 제어기(277)에 의해 사용될 수 있다. 즉, 변조 사이클 사이의 오프 타임은 Z_ESU의 함수이다.

도 13을 참조하면, 예시적인 변조된 전력 신호(1150)가 본 발명에 따라 도시된다. 전력 증폭기(274)에 의해 출력된 전력 신호는 발진기(273)에 의해 변조된다. 도 13의 신호 1150은 전력 증폭기(274)에 의해 출력된 예시적인 변조된 전력 신호이다. 변조된 전력 신호(1150)는, 도 13에 도시된 바와 같이, 신호가 변조되는 온 타임(on time) 또는 발진(oscillation) 사이클(1152)을 갖는다. 변조된 전력 신호(1150)는 또한 오프 타임(1154)을 포함하는데, 여기서 신호는 비활성이다(즉, 변조되지 않음). 온 타임(1152)과 오프 타임(1154)의 합은 변조된 신호(1150)에 대한 변조 싸이클 또는 주기를 포함한다.

ESU(223)의 액티브 및 리턴 단자 양단의 임피던스(Z_ESU)가 증가함에 따라, 오프 타임은 증가하고 그 반대도 마찬가지이다. 아래의 수학식 (10) 및 (11)에서 알 수 있는 바와 같이, 오프 타임이 증가하면, 변조 주파수(즉, 온 타임 1152에 오프 타임 1154를 더한 주파수)와 듀티 사이클이 감소한다. 또한, 부하에 제공되는 전력 신호 또는 전기수술 에너지의 파고율(V_PEAK/V_RMS)이 증가되어, ESU(223)의 폐루프 시스템이 출력 RMS 전력 또는 전압을 보존하면 높은 피크 전압을 제공한다. 전술한 누설전류 보상 알고리즘 또는 기능을 실행함으로써 RMS 전력이 보존되거나 상대적으로 일정하게 유지된다는 것을 이해해야 한다. 또한, 출력 임피던스가 상대적으로 낮으면(2000Ω까지), 동적 RF 변조 알고리즘 또는 기능은 제어기(277)로 하여금 더 낮은 오프 타임을 설정하게 하고, 이는 듀티 사이클을 증가시키게 한다. 이러한 방식으로, 절단 조직 효과는 보다 적은 탄화로 강해지게 된다. 아래에는 변조 주파수 및 듀티 사이클에 대한 수학식이 제공된다.

(10)

(11)

일 실시예에서, 메모리(278)는 Z_ESU에 대한 상이한 값의 함수로서 그리고 이에 대응하는 오프 타임 값을 포함하는 제 2 LUT를 포함한다. 오프 타임 값을 포함하는 제 2 LUT는 결정된 Z_ESU에 기초하여(즉, 방법 800의 단계 820에서 결정된 바와 같이) 원하는 오프 타임을 결정하기 위해 제어기(277)에 의한 동적 RF 변조 알고리즘 또는 기능에 사용된다. 원하는 오프 타임은 이하에서 설명되는 바와 같이, 수행되는 절차에 대해 원하는 파고율과 연관되는 오프 타임(OffTime)인 것으로 인식되어야 한다.

그 후, 상기 오프 타임은 결정된 Z_ESU에 기초하여 원하는 변조 주파수(ModulationFrequency)를 결정하기 위해 제어기(277)에 의해 사용된다. 그 후, 제어기(277)는 전력 증폭기(274)에 의해 출력된 전력 신호가 결정된 Z_ESU에 기초하여 원하는 변조 주파수를 갖도록 제어 신호를 발진기(273)에 전송한다. 이러한 방식으로, Z_ESU가 변함에 따라(다른 부하 조건으로 변하는 부하 Z_LOAD의 임피던스로 인해), 변조 주파수가 조정되어 부하에 적용되는 전력 신호 또는 전기수술 에너지의 파고율을 조정하게 된다.

오프 타임을 포함하는 제 2 LUT의 값은, 낮은 부하 임피던스(Z_LOAD)에 대해, 파고율 또한 어플리케이터(310) 동작의 접촉/절단 모드를 지원하기에 낮고, 높은 부하 임피던스(Z_LOAD)에 대해, 파고율 또한 비접촉식 작동 모드를 지원하는데 높다. 일 실시예에서, 제 2 LUT는 이하에 기술되는 3개의 부분으로 분리된다.

제 2 LUT의 제 1 부분에서, 제 2 LUT는 접촉 절차에서(예를 들어, 조직을 절단하기 위해) 어플리케이터(310)가 사용되는 로딩 조건과 연관된 Z_ESU 및 대응하는 오프 타임 값을 포함한다. 제 1 부분의 Z_ESU 값은 제 1 임계값(예를 들어, 1.6 kΩ Z_ESU 값 이하, 2 kΩ Z_LOAD까지의 부하 임피던스와 관련됨) 또는 그 이하이다. 제 2 LUT의 제 1 부분에서, Z_ESU가 제 1 임계값 또는 그 이하인 동안 Z_ESU에 대한 대응하는 오프 타임 값이 선택되어, 제 2 LUT의 제 1 부분의 오프 타임에 기초하여 변조 주파수가 결정될 때, 전력 증폭기(274)에 의해 출력되는 전기수술 에너지에 대해 접촉 절차에 대한 최적의 파고율(예를 들어, 2.0-2.3)이 달성되도록 한다. 일 실시예에서, 제 2 LUT의 제 1 부분의 오프 타임 값들이 선택되어, 제 2 LUT가 사용될 때, 전력 증폭기(274)에 의해 출력된 전기수술 에너지의 파고율은 제 1 미리 결정된 값 또는 제 1 범위(예를 들어, 2.0-2.3) 내에서 비교적 일정하게 유지되도록 한다.

제 2 LUT의 제 2 부분에서, 제 2 LUT는 비접촉 절차(예를 들어, 조직을 응고시키기 위한 plasma 모드에서)에서 어플리케이터(310)가 사용되는 로딩 조건과 관련된 Z_ESU 및 대응하는 오프 타임 값을 포함한다. 제 2 부분의 Z_ESU 값은 제 2 임계값 또는 그 이상(예를 들어, 4.5kΩ Z_LOAD까지의 부하 임피던스와 관련된 3.5kΩ Z_ESU 값과 같거나 그 이상)이다. 제 2 임계값은 제 1 임계값보다 높다는 것을 이해해야 한다. 제 2 LUT의 제 2 부분에서, Z_ESU가 제 2 임계값 또는 그 이상인 때, Z_ESU에 대한 대응 오프 타임 값이 선택되어, 제 2 LUT의 제 2 부분의 오프 타임에 기초하여 변조 주파수가 결정될 때 전력 증폭기(274)에 의해 출력되는 전기수술 에너지에 대해 비접촉식 절차를 위한 최적의 파고율(예를 들어, 5.0-6.0)이 달성된다. 일 실시예에서, 제 2 LUT의 제 2 부분의 오프 타임 값들이 선택되어, 제 2 LUT가 사용될 때 전력 증폭기(274)에 의해 출력된 전기수술 에너지의 파고율은 제 2 미리 결정된 값 또는 제 2 범위(예를 들어, 5.0-6.0) 내에서 상대적으로 일정하게 유지된다.

LUT의 제 3 부분은 Z_ESU 및 이에 대한 대응하는 오프 타임 값을 포함하고, 여기서 Z_ESU은 제 1 미리 결정된 임계값보다 크고 제 2 미리 결정된 임계값보다 작은 값(예를 들어, 1.6 kΩ보다 크고 3.5 kΩ보다 작은 값)을 가진다. 제 1 미리 결정된 임계값을 초과하고 제 2 미리 결정된 임계값 아래의 Z_ESU 값에 대한 이 천이 범위에서 오프 타임 값이 선택되고, Z_ESU가 상기 천이 범위에서 증가함에 따라, 제 2 LUT가 사용될 때 전력 증폭기(274)에 의해 출력된 전기수술 에너지의 파고율도 상대적으로 비례하여 증가한다. 일 실시예에서, Z_ESU가 증가함에 따라 파고율이 상대적으로 선형으로 증가하도록 오프 타임 값이 선택된다. Z_ESU가 증가함에 따라 파고율이 점진적으로 증가하도록 오프 타임 값을 선택함으로써, 어플리케이터(310)에 의해 출력된 플라즈마 빔의 불안정성 또는 원하지 않는 진동이 상기 천이 범위에 걸쳐 감소된다.

제 2 LUT 테이블을 사용함으로써, 제어기(277) 상의 연산 스트레인(부하)는 감소되고 오프 타임은 제어기(277)에 의해 즉시 결정될 수 있다. 다른 실시예에서, 제어기(277)는 ESU의 단자 양단에 걸친 임피던스(Z_ESU)의 함수로서 오프 타임을 근사하는(approximating) 방정식을 사용함으로써 제 2 LUT의 사용없이 동적으로 오프 타임을 결정하도록 구성된다.

일 실시예에서, LUT의 오프 타임 값들은 각각 26 내지 57 kHz의 변조 주파수 한계 또는 31 내지 68 %의 듀티 사이클 한계를 나타내는 최소와 최대를 포함한다. 이러한 방식으로 변조 주파수는 26 kHz에서 57 kHz까지 다양하며 듀티 사이클은 31 %에서 68 % 사이이다.

도 14 및 15를 참조하면, 그래프 900 및 1000이 본 발명에 따라 도시된다. 그래프 900은 파형이 우세한 응고 효과(예를 들어, 31 % 듀티 사이클)를 갖는 20 kΩ 출력 부하에서 취해진 ESU(223)에 결합된 어플리케이터(310)에 의해 부하에 전달된 전기수술 에너지의 측정을 도시한다. 그래프 1000은 출력 부하가 1000 Ω으로 변경된 후의 측정을 보여준다. 그래프 1000 상의 측정은 파형이 현저한 절삭 효과(예를 들어, 68 % 듀티 사이클)를 갖는 것을 나타낸다. 그래프 900 및 1000은 본 발명의 동적 RF 변조 알고리즘 또는 기능을 사용하여 상이한 부하 조건들(예를 들어, 가변 임피던스 Z_LOAD 및 가변 ESU 임피던스 Z_ESU)에 기초하여 변조 주파수, 오프 타임, 듀티 사이클 및 파고율이 어떻게 자동 조절되는지를 보여준다.

도 16을 참조하면, 동적 RF 변조 알고리즘 또는 기능이 본 발명에 따른 방법 1100으로 도시된다. 일 실시예에서, 동적 RF 변조 알고리즘 또는 기능은 제어기(277)에 의해 200 ms의 미리 결정된 시간 간격으로 주기적으로 실행될 수 있음을 이해해야 한다.

단계 1102에서, ESU(223)의 액티브 및 리턴 단자 양단의 임피던스(Z_ESU)는 제어기(277)에 의해 계산된다. Z_ESU는 방법 800의 단계 820에서 설명된 바와 같이 계산될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 단계 1104에서, 제어기(277)는 단계 1102에서 계산된 Z_ESU에 기초하여 어플리케이터(310)에 의해 부하에 제공된 전기수술 에너지와 관련된 전력 신호의 오프 타임을 결정한다. 일 실시예에서, 제어기(277)는 단계 1102에서 계산된 Z_ESU를 사용하여 제 2 LUT 내에 대응하는 오프 타임을 검색한다. 여기서, 제 2 LUT는 Z_ESU에 기초하여 오프 타임을 결정하기 위해 Z_ESU에 대한 상이한 값들에 기초하는 오프 타임들을 포함한다. (단계 1104에서 계산된) 오프 타임과 (단계 1102에서 계산된) Z_ESU가 이제 제어기(277)에 의해 알려지고, 전력 신호의 주기 및 NumberOfPulses가 (고정되어 있으므로) 미리 결정되어 메모리(278)에 저장되기 때문에, 제어기(277)는 (상술된) 수학식 (10)을 사용하여, 단계 1106에서 ModulationFrequency를 계산한다.

ModulationFrequency가 단계 1106에서 결정된 후에, 제어기(277)는 단계 1108에서 결정된 ModulationFrequency를 가지도록 전력 증폭기(274)에 의해 출력된 신호의 변조 주파수를 조정한다(따라서, 어플리케이터 310에 의해 부하에 인가된 전기수술 에너지 또는 전력 신호의 변조 주파수를 또한 조정함). 제어기(277)는 계산된 ModulationFrequency에서 전력 증폭기(274)에 의해 출력된 전력 신호를 변조하는 제어 신호를 발진기(273)에 전송함으로써 전력 증폭기(274)에 의해 출력된 전력 신호의 변조 주파수를 조정하도록 구성된다. 단계 1108 후에, 방법 1100이 반복된다. 방법 1100에 도시된 동적 RF 변조 알고리즘 또는 기능은 제어기(277)에 의해 연속적으로 수행되어 계산된 Z_ESU에 기초하여 전력 신호의 변조 주파수를 동적으로 조정할 수 있음을 이해해야 한다. Z_ESU를 기반으로 전력 신호의 변조 주파수를 동적으로 조정함으로써 파고율도 동적으로 조정된다.

계산된 Z_ESU에 기초하여 오프 타임을 동적으로 조정함으로써, 제어기(277)에 의해 실행될 때, 방법 1100에 도시된 동적 RF 변조 알고리즘 또는 기능은 ESU(223)의 발전기 회로(270)가 Z_ESU이 변하는 동안 전기수술 어플리케이터(310)에 의해 출력된 전력 신호 또는 전기수술 에너지의 파고율을 최적화하는 ModulationFrequency를 갖는 전기수술 어플리케이터(310)에 변조된 전력 신호를 제공할 수 있게 한다. 이는 (전기수술 어플리케이터 310의 접촉 또는 절단 모드를 지원하기 위해) 낮은 부하 임피던스(Z_LOAD)에 대한 낮은 파고율 (및 낮은 V_PEAK)과 (전기수술 어플리케이터 310의 비접촉식 또는 plasma 모드를 위한) 플라즈마 점화를 지원하기 위해 높은 부하 임피던스(Z_LOAD)에 대한 높은 파고율 (및 높은 V_PEAK)을 갖는 전기수술 어플리케이터(310)에 의해 출력된 전력 신호로 된다. LUT 내의 오프 타임 값들은, 본 발명의 동적 RF 변조 알고리즘 또는 기능이 제어기(227)에 의해 실행될 때, 전기수술 어플리케이터(310)에 의해 출력된 전력 신호의 파고율이 제어기(227)에 의해 자동으로 조정되어, 단일 모드 동작은 가변 부하 임피던스(Z_LOAD) 하에서 절단 모드와 비접촉 또는 plasma 모드를 모두 지원하는 데 사용될 수 있도록, 선택된다.

일 실시예에서, 본 발명의 동적 누설전류 보상 및 동적 RF 변조 알고리즘 또는 기능은 ESU(223)의 제어기(277)에 의해 동시에 실행될 수 있다. 알고리즘이나 함수(기능)는 입력 파라미터(매개 변수)가 알고리즘이나 함수 자체에 의존하지 않기 때문에 병렬로 실행될 수 있다. 알고리즘 또는 함수 모두에 대해 입력 매개 변수는 Z_ESU이다(방법 800과 1100의 단계 820 및 1102에서 계산됨). 동적 누설전류 보상 알고리즘 또는 기능을 사용하여 환자에게 전달되는 전력 신호의 전력 레벨을 조정하고, 동적 RF 변조 알고리즘 또는 기능을 사용하여 MoldulationFrequency(따라서 파고율)를 조정하는 것은 Z_ESU에 영향을 미치지 않는다. 제어기(277)에 의해 병렬로 실행되는 알고리즘 또는 함수(기능) 모두는 부하 또는 환자에게 전달된 조정된 적절한 출력 전력과 ESU(223)의 액티브 및 리턴 단자 양단의 임피던스(Z_ESU)에 기초한 동적 파고율을 유도한다. 또한, 제어기(277)에 의해 병렬로 실행되는 알고리즘 또는 함수(기능) 모두는 ESU(223) 및 어플리케이터(310)가 원하는 전기수술 효과를 달성하는데 필요한 최소량의 전력으로 작동할 수 있게 한다. 필요한 최소한의 전력을 사용함으로써 조직 손상이 크게 감소된다.

높은 출력 RMS 전압을 유지하기 위해 누설전류(방법 800의 단계 828에서 계산된 i _LEAKAGE)를 보상할 수 있는 능력은 (변압기 220는 전기수술 어플리케이터 310 내에 포함되는) 원래의 J-Plasma 모드를 가능한 한 가깝게 시뮬레이팅하는 폐쇄 루프 동작 모드를 구현하는 것이 가능하게 한다. 본 발명의 동적 누설전류 보상 알고리즘 또는 기능에 의해, 매우 평탄한 전력 곡선이 최대 20 kΩ까지 달성될 수 있다. 이는 저전력 설정에서 높은 RMS 전압을 보장하여, 전기수술 어플리케이터(310)의 플라즈마 점화를 용이하게 하고, 전기수술 어플리케이터(310)에 의해 생성된 플라즈마 빔을 유지시킨다. 반면에 전기수술 범위(50 Ω ~ 2000 Ω)의 출력 전력은 매우 정확하여, 환자의 조직에 대한 전기수술 효과를 매우 정밀한 정도로 유지한다. ESU(223) 내부로부터의 폐쇄 루프 제어는 다양한 주파수 변조, 최대 출력 RMS 전류, 전압 및 새로운 플라즈마 특성과 성능 평가와 같은 다양한 RF 구성을 신속하게 탐색할 수 있는 기회를 제공한다.

동적 누설전류 보상 알고리즘 또는 기능은 최대 20 kΩ의 전력 곡선을 갖는 저전력 절단 모드 제품(예를 들어, 최대 50 Watts)에도 사용될 수 있다. 이는 사용자에게 본 발명의 동적 누설전류 보상 알고리즘 또는 기능을 구현하는 ESU(223)에 연결된 전기수술 어플리케이터(310)를 사용하여 매우 낮은 전력으로 정확하게 조직을 절단하고 수술할 수 있는 능력을 제공한다. 그 이유는 ESU(223)가 10 Watts 설정에서 조차도 개방 회로에서 높은 RMS 전압을 유지하기 때문에 초기에 절단 프로세스가 용이 해지고 환자 조직에 블레이드(218)가 끌리는 것을 최소화 할 수 있기 때문이다.

본 발명의 동적 RF 변조 알고리즘 또는 기능을 내부 J-Plasma 동작 모드에 도입함으로써, 본 발명의 동적 RF 변조 알고리즘 또는 기능을 구현하는 ESU(223)에 결합된 전기수술 어플리케이터(310)에 의해 생성된 플라즈마의 물리적 플라즈마 특성은 현저하게 개선된다. 동적 RF 변조 알고리즘 또는 기능은 Z_ESU에 기초하여 ESU(223)에 의해 전기수술 어플리케이터(310) (따라서 부하에 제공된 전력 신호)에 제공되는 RF 신호의 파고율을 동적으로 변화시킨다. 출력 임피던스 Z_ESU의 증가와 함께, 동적 RF 변조 알고리즘 또는 기능은 파고율을 증가시키고, 그 역도 마찬가지이다. 이 성능은 플라즈마가 점화되기 전에 이온화의 가시성을 향상시킨다. 다시말해, 이것은 플라즈마의 전기수술 어플리케이터(310)의 조준 능력을 향상시킨다. 파고율 또는 피크 전압이 무부하 조건에서 더 높게 유지되므로, 동적 RF 변조 알고리즘 또는 기능은 동일한 출력 전력 및 RMS 전압을 유지하면서 플라즈마 빔이 점화될 수 있는 거리를 증가시킨다.

본 발명의 동적 RF 변조 알고리즘 또는 기능의 또 다른 양태는, 보다 낮은 출력 임피던스 Z_ESU(예를 들어, 전기수술 범위 100Ω 내지 3000Ω)로 작업할 때, 동적 RF 변조 알고리즘 또는 기능을 사용하는 ESU(223)는 RF의 파고율(crest factor)을 감소시키고 조직 절개 효과를 크게 향상시킨다.

ESU(223) 및 전기수술 어플리케이터(310)를 포함하는 하나의 시스템에서 동적 누설전류 보상과 동적 RF 변조 알고리즘 또는 기능을 함께하는 폐루프의 결합은 내부 J-Plasma 모드에 고유의 성능 특성, 즉 변압기(220)가 제거된 전기수술 어플리케이터(310)와 같이 비교적 간단하고 비용 효율적인 변압기없는 액세서리로 절단, 응고 및 플라즈마 빔을 유지할 수 있는 하이브리드 모드를 생성하는 독특한 능력을 갖게 한다.

<예시적인 결과>

도 17 및 도 18을 참조하면, 그래프 1200 및 1300은 본 발명에 따라 도시된다.

그래프 1200은 제어기(277)에서 활성화되는 본 발명의 알고리즘 또는 함수(기능) 모두에 의한 접지기준 내부 J-Plasma 모드 동작에서 어플리케이터(310)로 ESU(223)에 결합된 전기수술 어플리케이터(310)의 출력 부하에서 측정된 전력 곡선을 보여준다. 그래프 1200의 전력 곡선은 20 kΩ까지 비교적 평탄한(flat) 전력 곡선을 보인다. 접지기준 모드에서 작업할 때, 누설전류는 공간에서의 전기수술 어플리케이터(310)의 위치뿐만 아니라 조작자 취급(예를 들어, 핸드 피스 또는 풋 스위치로부터의 RF 활성화는 누설전류에서 약간의 차이를 나타낼 것임)에 의존한다. 그러나, 그래프 1200에 보여진 바와 같이, 적용된 알고리즘 또는 기능(즉, 동적 누설전류 보상과 동적 RF 변조 알고리즘 기능)을 사용하면, 전력 곡선은 40W에서도 여전히 평탄하게(flat) 된다.

그래프 1300는 전기수술 어플리케이터(310)가 제어기(277)에서 활성화되는 본 발명의 알고리즘 또는 기능 모두에 의한 격리된 내부 J-Plasma 모드 동작에 있을 때 측정된 전력 곡선을 보여준다. 절연 모드에서 누설전류가 낮을수록 동적 누설전류 보상 알고리즘 또는 기능에 사용되는 누설 임피던스 LUT도 다르다. 이 모드는 절연된 액세서리의 임피던스 LUT로 조정된다. 그래프 1300에 표시된 측정된 전력 곡선은 동적 누설전류 보상 알고리즘 또는 기능이 최대 20kΩ까지 저전력 평탄 커브(flat curves)를 요구하는 임의 절연 모드에 적용될 수 있음을 보여준다. 전력 곡선은 도 17에 도시된 접지기준 모드와 비교하여 훨씬 더 정확하다

그래프 1200 및 1300에 도시된 측정된 전력 곡선은 본 발명의 동적 누설전류 보상과 동적 RF 변조 알고리즘 또는 기능을 사용하는 내부 J-Plasma 동작 모드에서 ESU(223) 및 전기수술 어플리케이터(310)를 사용하여 획득되었다는 것을 알아야 한다. 측정은 전형적인 조직 임피던스를 시뮬레이션하기 위해 중성 전극(292)에 300 Ω 저항을 통해 연결된 금속판을 사용하여 수행되었다. 스트리머(streamer)는 금속 플레이트가 50mm 떨어져 있을 때 측정되었다. 스트리머는 어플리케이터가 임의 물체로부터 멀어질 때 나타나는 희미한 방전 빔이며, 이는 포인팅 정밀도를 향상시키는데 사용될 수 있음을 이해해야 한다. 아래 표는 그래프 1200의 플라즈마 빔 측정에 대한 관련 플라즈마 빔 특성을 포함한다.

접지에서의 플라즈마 빔 측정 내부 J-Plasma 동작 모드

플라즈마 빔
Power, [WQ]	Gas Flow, [slpm]	Streamer, [mm]	점화, [mm]
40	4	27	13-14
30	4	26	13
20	3	21	11
10	3	13	8
7	3	5-6	7

도시되고 설명된 다양한 특징들은 상호 교환 가능하고, 즉, 일 실시예에 도시된 특징은 다른 실시예에 통합될 수 있음을 이해해야 한다.

본 발명은 그 특정의 바람직한 실시예를 참조하여 도시되고 설명되었지만, 당업자라면, 첨부된 청구범위에 의해 정의된 바와 같은 개시 내용의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 형태 및 세부 사항에 다양한 변화가 이루어질 수 있음을 이해할 것이다. 또한, 전술한 내용은 다수의 실시예에 대한 상세한 설명을 기술하지만, 본 발명의 법적 범위는 본 특허의 말미에 기재된 청구항의 단어에 의해 정의됨을 알아야한다. 상세한 설명은 모든 가능한 실시예를 설명하는 것이 불가능하지는 않더라도 실용적이지 않을 것이므로, 가능한 모든 실시예를 설명하는 것이 아니라 모범적 인 것으로 해석되어야 한다. 본 발명의 출원일 이후에 개발된 현재의 기술 또는 기술을 사용하여 다수의 대안적인 실시예를 구현할 수 있으며, 이는 여전히 청구범위 내에 있다. "본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 '_______'은 이후 ...을 의미하는 것으로 정의된다"는 문장 또는 이와 유사한 문장을 사용하여 이 특허에서 용어가 명시적으로 정의되지 않는 한, 그 용어는 명백히 또는 암시적으로 그 보통 또는 일반 의미를 넘어서서 그 용어의 의미를 제한할 의도는 없으며, 본 특허의 어느 섹션에서 행해진 진술(청구항의 언어 이외)에 기초하여 범위가 제한된 것으로 해석되어서는 안 된다. 이 특허의 끝 부분에 있는 청구범위에 언급된 용어가 이 특허에서 단일 의미와 일치하는 방식으로 언급되는 경우, 이는 독자를 혼동하지 않도록 명확하게 하기위한 것이며, 그러한 청구항의 의미가 암시적으로 또는 다른 방법으로 단일 의미로 제한되지는 않는다. 마지막으로 청구항 구성이 "수단" 이라는 단어와 어떤 구조의 설명없이 기능을 기술함으로써 정의되지 않는다면, 어떤 청구항 구성의 범위가 35 U.S.C.§112 여섯번째 단락의 적용에 기초하여 해석되도록 의도되지는 않는다.

Claims

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전기수술 발전기로서,
전기수술 에너지를 출력하도록 구성된 발전기 회로;
케이블을 통해 전기수술 어플리케이터에 결합된 액티브 단자, 상기 액티브 단자는 상기 전기수술 에너지를 상기 전기수술 어플리케이터에 제공하도록 구성되고, 상기 전기수술 어플리케이터는 상기 전기수술 에너지를 부하에 제공하고,
상기 부하에 인가된 상기 전기수술 에너지를 위한 리턴 경로를 제공하도록 구성된 리턴 단자;
상기 액티브 단자 및 상기 리턴 단자에 결합된 센서, 상기 센서는 전압 데이터 및 전류 데이터를 위해 상기 액티브 단자 및 상기 리턴 단자에서 상기 전기수술 에너지를 샘플링하도록 구성되고, 그리고
상기 발전기 회로를 제어하도록 구성된 제어기를 포함하여 구성되되,
상기 제어기는, 상기 샘플링된 전압 데이터 및 전류 데이터에 기초하여 상기 전기수술 어플리케이터 및 상기 케이블과 관련된 누설전류와, 상기 누설전류에 기초하여 상기 전기수술 어플리케이터에 의해 상기 부하에 전달되는 전기수술 에너지의 전력 레벨을 결정하고,
상기 부하에 전달된 상기 전기수술 에너지의 전력 레벨이 미리 결정된 전력 레벨과 일치하지 않는다고 결정되면, 상기 발전기 회로에 의해 출력된 전기수술 에너지의 전력 레벨을 미리 결정된 전력 레벨과 일치하도록 조정하고,
상기 제어기는 상기 샘플링된 전압 데이터에 기초하여 상기 액티브 단자 및 상기 리턴 단자의 양단에 걸친 RMS(Root Mean Square) 전압을 결정하고, 상기 샘플링된 전류 데이터에 기초하여 상기 액티브 단자에서 상기 전기수술 에너지의 출력 RMS 전류를 결정하도록 구성되고,
상기 제어기는 상기 샘플링된 전압 데이터에 대한 이동 평균 RMS를 계산하고 상기 샘플링된 전압 데이터에 대한 상기 이동 평균 RMS를 전압 스케일링 계수에 의해 스케일링함으로써 상기 RMS 전압을 결정하고,
상기 제어기는 상기 샘플링된 전류 데이터에 대한 이동 평균 RMS를 계산하고 상기 샘플링된 전류 데이터에 대한 상기 이동 평균 RMS를 전류 스케일링 계수에 의해 스케일링함으로써 상기 RMS 전류를 결정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전기수술 발전기.
제 3 항에 있어서,
상기 누설전류는 상기 액티브 단자와 상기 리턴 단자에서의 임피던스에 기초하여 추가로 결정되며,
상기 제어기는 상기 RMS 전압 및 상기 RMS 전류에 기초하여 상기 액티브 단자와 상기 리턴 단자에서의 상기 임피던스를 결정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전기수술 발전기.
제 4 항에 있어서,
상기 제어기는 상기 RMS 전압을 누설 임피던스로 나눔으로써 상기 누설전류를 결정하도록 구성되며,
상기 누설 임피던스는 상기 전기수술 어플리케이터 및 상기 케이블의 등가 병렬 임피던스인 것을 특징으로 하는 전기수술 발전기.
제 5 항에 있어서,
상기 제어기는 상기 액티브 단자와 상기 리턴 단자에서의 상기 임피던스에 기초하여 상기 누설 임피던스를 결정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전기수술 발전기.
제 6 항에 있어서,
상기 액티브 단자와 상기 리턴 단자에서의 임피던스 값에 대응하는 누설전류 값을 포함하는 룩업 테이블(look-up table)을 포함하는 메모리를 더 포함하고,
상기 제어기는 상기 액티브 단자와 상기 리턴 단자에서의 상기 결정된 임피던스에 대응하는 누설 임피던스 값을 검색함으로써 상기 누설 임피던스를 결정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전기수술 발전기.
전기수술 발전기로서,
전기수술 에너지를 출력하도록 구성된 발전기 회로;
케이블을 통해 전기수술 어플리케이터에 결합된 액티브 단자, 상기 액티브 단자는 상기 전기수술 에너지를 상기 전기수술 어플리케이터에 제공하도록 구성되고, 상기 전기수술 어플리케이터는 상기 전기수술 에너지를 부하에 제공하고,
상기 부하에 인가된 상기 전기수술 에너지를 위한 리턴 경로를 제공하도록 구성된 리턴 단자;
상기 액티브 단자 및 상기 리턴 단자에 결합된 센서, 상기 센서는 전압 데이터 및 전류 데이터를 위해 상기 액티브 단자 및 상기 리턴 단자에서 상기 전기수술 에너지를 샘플링하도록 구성되고, 그리고
상기 발전기 회로를 제어하도록 구성된 제어기를 포함하여 구성되되,
상기 제어기는, 상기 샘플링된 전압 데이터 및 전류 데이터에 기초하여 상기 전기수술 어플리케이터 및 상기 케이블과 관련된 누설전류와, 상기 누설전류에 기초하여 상기 전기수술 어플리케이터에 의해 상기 부하에 전달되는 전기수술 에너지의 전력 레벨을 결정하고,
상기 부하에 전달된 상기 전기수술 에너지의 전력 레벨이 미리 결정된 전력 레벨과 일치하지 않는다고 결정되면, 상기 발전기 회로에 의해 출력된 전기수술 에너지의 전력 레벨을 미리 결정된 전력 레벨과 일치하도록 조정하고,
상기 제어기는 상기 샘플링된 전압 데이터에 기초하여 상기 액티브 단자 및 상기 리턴 단자의 양단에 걸친 RMS(Root Mean Square) 전압을 결정하고, 상기 샘플링된 전류 데이터에 기초하여 상기 액티브 단자에서 상기 전기수술 에너지의 출력 RMS 전류를 결정하도록 구성되고,
상기 누설전류는 상기 액티브 단자와 상기 리턴 단자에서의 임피던스에 기초하여 추가로 결정되며,
상기 제어기는 상기 RMS 전압 및 상기 RMS 전류에 기초하여 상기 액티브 단자와 상기 리턴 단자에서의 상기 임피던스를 결정하도록 구성되고,
상기 제어기는 상기 RMS 전압을 누설 임피던스로 나눔으로써 상기 누설전류를 결정하도록 구성되며,
상기 누설 임피던스는 상기 전기수술 어플리케이터 및 상기 케이블의 등가 병렬 임피던스이고,
상기 제어기는 상기 액티브 단자와 상기 리턴 단자에서의 상기 임피던스에 기초하여 상기 누설 임피던스를 결정하도록 구성되고,
상기 액티브 단자와 상기 리턴 단자에서의 임피던스 값에 대응하는 누설전류 값을 포함하는 룩업 테이블(look-up table)을 포함하는 메모리를 더 포함하고,
상기 제어기는 상기 액티브 단자와 상기 리턴 단자에서의 상기 결정된 임피던스에 대응하는 누설 임피던스 값을 검색함으로써 상기 누설 임피던스를 결정하도록 구성되고,
상기 룩업 테이블의 상기 누설 임피던스 값은 다음 식에 따라 계산되고,
Z_ESU = (Z_LEAKAGE × Z_LOAD) / (Z_LEAKAGE + Z_LOAD)
여기서, Z_ESU는 액티브 단자와 리턴 단자에서의 상기 임피던스이고, Z_LEAKAGE는 상기 누설 임피던스이며, Z_LOAD는 상기 부하의 임피던스인 것을 특징으로 하는 전기수술 발전기.
전기수술 발전기로서,
전기수술 에너지를 출력하도록 구성된 발전기 회로;
케이블을 통해 전기수술 어플리케이터에 결합된 액티브 단자, 상기 액티브 단자는 상기 전기수술 에너지를 상기 전기수술 어플리케이터에 제공하도록 구성되고, 상기 전기수술 어플리케이터는 상기 전기수술 에너지를 부하에 제공하고,
상기 부하에 인가된 상기 전기수술 에너지를 위한 리턴 경로를 제공하도록 구성된 리턴 단자;
상기 액티브 단자 및 상기 리턴 단자에 결합된 센서, 상기 센서는 전압 데이터 및 전류 데이터를 위해 상기 액티브 단자 및 상기 리턴 단자에서 상기 전기수술 에너지를 샘플링하도록 구성되고, 그리고
상기 발전기 회로를 제어하도록 구성된 제어기를 포함하여 구성되되,
상기 제어기는, 상기 샘플링된 전압 데이터 및 전류 데이터에 기초하여 상기 전기수술 어플리케이터 및 상기 케이블과 관련된 누설전류와, 상기 누설전류에 기초하여 상기 전기수술 어플리케이터에 의해 상기 부하에 전달되는 전기수술 에너지의 전력 레벨을 결정하고,
상기 부하에 전달된 상기 전기수술 에너지의 전력 레벨이 미리 결정된 전력 레벨과 일치하지 않는다고 결정되면, 상기 발전기 회로에 의해 출력된 전기수술 에너지의 전력 레벨을 미리 결정된 전력 레벨과 일치하도록 조정하고,
상기 제어기는 상기 샘플링된 전압 데이터에 기초하여 상기 액티브 단자 및 상기 리턴 단자의 양단에 걸친 RMS(Root Mean Square) 전압을 결정하고, 상기 샘플링된 전류 데이터에 기초하여 상기 액티브 단자에서 상기 전기수술 에너지의 출력 RMS 전류를 결정하도록 구성되고,
상기 누설전류는 상기 액티브 단자와 상기 리턴 단자에서의 임피던스에 기초하여 추가로 결정되며,
상기 제어기는 상기 RMS 전압 및 상기 RMS 전류에 기초하여 상기 액티브 단자와 상기 리턴 단자에서의 상기 임피던스를 결정하도록 구성되고,
상기 제어기는, 상기 액티브 단자와 상기 리턴 단자에서의 상기 임피던스에 기초하여 상기 전기수술 어플리케이터에 의해 상기 부하에 전달된 상기 전기수술 에너지의 변조 주파수를 결정하고, 상기 결정된 변조 주파수를 갖도록 상기 발전기 회로에 의해 출력된 상기 전기수술 에너지를 조정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전기수술 발전기.
전기수술 발전기로서,
전기수술 에너지를 출력하도록 구성된 발전기 회로;
케이블을 통해 전기수술 어플리케이터에 결합된 액티브 단자, 상기 액티브 단자는 상기 전기수술 에너지를 상기 전기수술 어플리케이터에 제공하도록 구성되고, 상기 전기수술 어플리케이터는 상기 전기수술 에너지를 부하에 제공하고,
상기 부하에 인가된 상기 전기수술 에너지를 위한 리턴 경로를 제공하도록 구성된 리턴 단자;
상기 액티브 단자 및 상기 리턴 단자에 결합된 센서, 상기 센서는 전압 데이터 및 전류 데이터를 위해 상기 액티브 단자 및 상기 리턴 단자에서 상기 전기수술 에너지를 샘플링하도록 구성되고, 그리고
상기 발전기 회로를 제어하도록 구성된 제어기를 포함하여 구성되되,
상기 제어기는, 상기 샘플링된 전압 데이터 및 전류 데이터에 기초하여 상기 전기수술 어플리케이터 및 상기 케이블과 관련된 누설전류와, 상기 누설전류에 기초하여 상기 전기수술 어플리케이터에 의해 상기 부하에 전달되는 전기수술 에너지의 전력 레벨을 결정하고,
상기 부하에 전달된 상기 전기수술 에너지의 전력 레벨이 미리 결정된 전력 레벨과 일치하지 않는다고 결정되면, 상기 발전기 회로에 의해 출력된 전기수술 에너지의 전력 레벨을 미리 결정된 전력 레벨과 일치하도록 조정하고,
상기 제어기는 상기 케이블의 등가 직렬 임피던스에 기초하여 상기 케이블의 길이에 걸친 전압을 결정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전기수술 발전기.
제 10 항에 있어서,
상기 부하에 전달되는 상기 전기수술 에너지의 전력 레벨은 상기 케이블의 길이에 걸친 전압에 기초하여 추가로 결정되는 것을 특징으로 하는 전기수술 발전기.
전기수술 발전기로서,
전기수술 에너지를 출력하도록 구성된 발전기 회로;
케이블을 통해 전기수술 어플리케이터에 결합된 액티브 단자, 상기 액티브 단자는 상기 전기수술 에너지를 상기 전기수술 어플리케이터에 제공하도록 구성되고, 상기 전기수술 어플리케이터는 상기 전기수술 에너지를 부하에 제공하고,
상기 부하에 인가된 상기 전기수술 에너지를 위한 리턴 경로를 제공하도록 구성된 리턴 단자;
상기 액티브 단자 및 상기 리턴 단자에 결합된 센서, 상기 센서는 전압 데이터 및 전류 데이터를 위해 상기 액티브 단자 및 상기 리턴 단자에서 상기 전기수술 에너지를 샘플링하도록 구성되고, 그리고
상기 발전기 회로를 제어하도록 구성된 제어기를 포함하여 구성되되,
상기 제어기는, 상기 샘플링된 전압 데이터 및 전류 데이터에 기초하여 상기 전기수술 어플리케이터 및 상기 케이블과 관련된 누설전류와, 상기 누설전류에 기초하여 상기 전기수술 어플리케이터에 의해 상기 부하에 전달되는 전기수술 에너지의 전력 레벨을 결정하고,
상기 부하에 전달된 상기 전기수술 에너지의 전력 레벨이 미리 결정된 전력 레벨과 일치하지 않는다고 결정되면, 상기 발전기 회로에 의해 출력된 전기수술 에너지의 전력 레벨을 미리 결정된 전력 레벨과 일치하도록 조정하고,
상기 제어기는 상기 결정된 누설전류를 보상하기 위해 상기 부하에 전달된 상기 전기수술 에너지의 전력 레벨을 동적으로 조절하기 위해 상기 결정 및 상기 조정을 주기적으로 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전기수술 발전기.
전기수술 발전기로서,
전기수술 에너지를 출력하도록 구성된 발전기 회로;
케이블을 통해 전기수술 어플리케이터에 결합된 액티브 단자, 상기 액티브 단자는 상기 전기수술 에너지를 상기 전기수술 어플리케이터에 제공하도록 구성되고, 상기 전기수술 어플리케이터는 상기 전기수술 에너지를 부하에 제공하고,
상기 부하에 인가된 상기 전기수술 에너지를 위한 리턴 경로를 제공하도록 구성된 리턴 단자;
상기 액티브 단자 및 상기 리턴 단자에 결합된 센서, 상기 센서는 전압 데이터 및 전류 데이터를 위해 상기 액티브 단자 및 상기 리턴 단자에서 상기 전기수술 에너지를 샘플링하도록 구성되고, 그리고
상기 발전기 회로를 제어하도록 구성된 제어기를 포함하여 구성되되,
상기 제어기는, 상기 샘플링된 전압 데이터 및 전류 데이터에 기초하여 상기 액티브 단자와 상기 리턴 단자에서의 임피던스와, 상기 액티브 단자와 상기 리턴 단자에서의 상기 임피던스에 기초하여 상기 발전기 회로에 의해 출력된 전기수술 에너지의 변조 주파수를 결정하고,
상기 결정된 변조 주파수를 갖도록 상기 발전기 회로에 의해 출력된 상기 전기수술 에너지를 조정하는 것을 특징으로 하는 전기수술 발전기.
제 13 항에 있어서,
상기 제어기는 상기 샘플링된 전압 데이터에 기초하여 상기 액티브 단자 및 상기 리턴 단자의 양단에 걸친 RMS(Root Mean Square) 전압을 결정하고, 상기 샘플링된 전류 데이터에 기초하여 상기 액티브 단자에서 상기 전기수술 에너지의 출력 RMS 전류를 결정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전기수술 발전기.
제 14 항에 있어서,
상기 제어기는 상기 샘플링된 전압 데이터에 대한 이동 평균 RMS를 계산하고 상기 샘플링된 전압 데이터에 대한 상기 이동 평균 RMS를 전압 스케일링 계수에 의해 스케일링함으로써 상기 RMS 전압을 결정하고,
상기 제어기는 상기 샘플링된 전류 데이터에 대한 이동 평균 RMS를 계산하고 상기 샘플링된 전류 데이터에 대한 상기 이동 평균 RMS를 전압 스케일링 계수에 의해 스케일링함으로써 상기 RMS 전류를 결정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전기수술 발전기.
제 15 항에 있어서,
상기 제어기는 상기 결정된 RMS 전압을 상기 결정된 RMS 전류로 나눔으로써 상기 액티브 단자와 상기 리턴 단자에서의 임피던스를 결정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전기수술 발전기.
제 13 항에 있어서,
상기 변조 주파수는 상기 발전기 회로에 의해 출력된 상기 전기수술 에너지의 오프 타임(off time)에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 전기수술 발전기.
제 17 항에 있어서,
상기 액티브 단자와 상기 리턴 단자에서의 임피던스의 변조 주파수 값을 포함하는 룩업 테이블(look-up table)을 포함하는 메모리를 더 포함하고,
상기 제어기는 상기 액티브 단자와 상기 리턴 단자에서 결정된 상기 임피던스에 대응하는 오프 타임 값을 검색함으로써 상기 오프 타임을 결정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전기수술 발전기.
제 17 항에 있어서,
상기 변조 주파수는 다음 식에 따라 상기 제어기에 의해 결정되고,
ModulationFrequency = 1 / (Period × NumberOfPulses + OffTime)
여기서, 상기 식의 Period와 NumberOfPulses는 전기수술 에너지의 변조 싸이클에 대응하고, 전기수술 발전기의 메모리에 저장된 미리 결정된 값인 것을 특징으로 하는 전기수술 발전기.
제 13 항에 있어서,
상기 제어기는 상기 발전기 회로에 의해 출력된 상기 전기수술 에너지의 변조 주파수를 동적으로 조정하기 위해 상기 결정 및 상기 조정을 주기적으로 수행하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전기수술 발전기.
제 13 항에 있어서,
상기 제어기는, 상기 액티브 단자와 상기 리턴 단자에서의 상기 임피던스에 기초하여 상기 전기수술 어플리케이터 및 상기 케이블에 관련된 누설전류와, 결정된 누설전류에 기초하여 상기 전기수술 어플리케이터에 의해 상기 부하에 전달되는 전기수술 에너지의 전력 레벨을 결정하고, 상기 부하에 전달된 상기 전기수술 에너지의 전력 레벨이 미리 결정된 전력 레벨과 일치하지 않는다고 결정되면, 상기 발전기 회로에 의해 출력된 전기 수술 에너지를 미리 결정된 전력 레벨과 일치하도록 조정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전기수술 발전기.