KR20180077195A - 전기 수술 기기에 대한 ｒｆ 생성기 - Google Patents

Abstract

발진 파형을 가지는 전기 신호를 생성하고 상기 발진 파형을 복수의 온 및 오프 상태 사이에서 변조하여 복수의 온 상태에서 파형의 이산 패킷들을 생성하도록 프로그래밍되는 제어기를 포함하는 전기 수술 기기에 대한 RF 전력을 생성하기 위한 디바이스. 디바이스는 상기 전기 파형과 통신하여 상기 파형을 증폭시켜 출력 신호를 생성하는 증폭기, 및 전기 수술 기기를 수용하고 상기 전기 신호를 상기 전기 수술 기기에 전달하도록 구성된 전기 수술 커넥터를 더 가진다. 제어기는 이산 패킷들을 추가로 변조하여 서브-이산 패킷들 및 제2 레벨의 서브-이산 패킷들을 형성한다. 전기 수술 기기 내에 위치되는 감지 회로들과 연속 통신하는 피드백 회로는 수술 부위로부터 전력 사용 데이터를 수신하고, 전력 사용 데이터에 기초하여 파워 서플라이에 대한 조정들을 결정한다.

Description

전기 수술 기기에 대한 ＲＦ 생성기

관련 출원들에 대한 교차 참조

본 출원은 2015년 10월 28일에 출원된 "RF GENERATOR FOR AN ELECTROSURGICAL INSTRUMENT"라는 명칭의 가출원 번호 제62/247,663호, 및 2016년 10월 12일에 출원된 "RF GENERATOR FOR AN ELECTROSURGICAL INSTRUMENT"라는 명칭의 비-가출원 번호 제15/291,406호를 우선권으로 기초하는 PCT 출원이며, 이들 전체가 참조로 본원에 포함된다.

발명 분야

본 발명은 RF 생성기에 관한 것이고, 더 구체적으로, 본 발명은 전기 수술 기기를 이용하여 수술 절차들을 수행하기 위한 RF 생성기에 관한 것이다.

전기 수술 기기들(electrosurgical instruments)은 의학, 치의학, 및 수의학 분야들에서 널리 공지되어 있으며 널리 사용된다. 이러한 기기들은 전극 컴포넌트를 포함하는 핸드-헬드 수술 기구들(hand-held surgical tools)에 전력을 전달하기 위해 사용되며 조직 절단, 응고, 지혈 또는 다른 전기 수술 애플리케이션들과 같은 수술 절차들을 수행하기 위해 사용되는 RF 스펙트럼 내의 전류들을 생성한다. 예시적인 전기 수술 기기는 그 전체 내용이 참조로 본원에 포함되는 미국 특허 제8,998,891호에 기술된다.

전기 수술 기기들은 핸드-헬드 수술 기구들에 전달되어 전기 수술 절차들을 수행하기 위해 사용되는 통합된 전극 또는 전극들을 활성화시키는 RF 전력을 생성하기 위한 유닛을 포함할 수 있다. 전기 수술 기기들은 단극(monopolar) 또는 양극 핸드피스(bipolar handpiece)를 동작시키기 위해 사용되는 단극 및 양극 전력 전달 모드들을 포함하는 전력 전달의 다중 모드들을 일반적으로 이용한다. 단극 핸드피스 또는 장치는 환자의 몸에 위치하는 중립 플레이트 리턴(neutral plate return)과 수술 조직을 연계하는 단극 전극을 포함할 수 있다. 양극 장치는 둘 모두가 수술 조직을 전기 수술 회로에 연계시키는 전극들의 쌍을 포함할 수 있다. 단극 바늘 전극을 제공하는 핸드피스 또는 양극 전극 겸자들을 제공하는 핸드피스와 같은 상이한 수술 핸드피스들은 특정한 모드의 전력 전달을 위해 설계되고 양식화된다.

콘솔-타입 리셉터클 또는 콘솔 유닛은 RF 전력 생성을 위한 회로를 하우징하고 이러한 회로로부터 파워 서플라이 및 다수의 핸드-헬드 수술 기구들을 포함하는 다양한 외부 디바이스들로의 입력 및 출력 접속들을 제공하도록 사용될 수 있다. 콘솔 유닛은 전기 수술 기기의 사용자-동작을 위한 상호작용 디스플레이 및 입력 패널들을 포함할 수 있다. 입력 패널들은 스위치들, 버튼들, 터치스크린들, IR 제어들 등을 제공하여 사용자가 전기 수술 기구, 특정 수술 동작 또는 절차를 활성화시키기 위해 동작 조건들을 선택 및 입력하도록 한다. 특정 핸드피스의 활성화는 상호작용 입력 패널들로부터 사용자에 의해 지시될 수 있다. 대안적으로, 접속된 풋스위치 또는 핸드피스 내의 손가락 스위치와 같은 핸드피스 활성화 수단은 수술 절차에서 사용하기 위한 RF 전력을 수신하기 위해 수술 기구를 전기적으로 활성화시키는데 사용될 수 있다.

전기 수술 기기에 대한 RF 전력을 생성하기 위한 디바이스는 발진 파형을 가지는 전기 신호를 생성하고 상기 발진 파형을 복수의 온 및 오프 상태 사이에서 변조하여 복수의 온 상태에서 파형의 이산 패킷들을 생성하도록 프로그래밍되는 제어기를 가진다. 디바이스는 상기 전기 파형과 통신하여 상기 파형을 증폭시켜 출력 신호를 생성하는 증폭기 및 전기 수술 기기를 수용하고 상기 전기 신호를 상기 전기 수술 기기에 전달하도록 구성된 전기 수술 커넥터를 더 가진다. 발진 파형은 RF 스펙트럼에서의 주파수를 가지고, 이산 패킷들을 생성하는 복수의 온 및 오프 상태는 발진 파형의 주파수보다 더 느린 주파수를 가진다.

디바이스의 제어기는 이산 패킷들 각각을 서브 온(SUB ON) 및 서브 오프(SUB OFF) 상태들 사이에서 변조하여 파형의 복수의 서브-이산 패킷을 형성하도록 구성된다. 서브-이산 패킷들을 생성하는 복수의 서브 온 및 서브 오프 상태는 발진 파형의 주파수보다 더 적고 이산 패킷들의 주파수보다 더 큰 주파수를 가진다.

디바이스의 제어기는 서브-이산 패킷들 각각을 제2 레벨 서브 온 및 제2 레벨 서브 오프 상태들 사이에서 변조하여 서브-이산 패킷들 각각 내에서 복수의 제2 서브-이산 패킷을 형성하도록 구성된다. 제2 레벨 서브-이산 패킷들을 생성하는 복수의 제2 레벨 서브 온 및 제2 레벨 서브 오프 상태는 발진 파형의 주파수보다 더 적고 서브-이산 패킷들의 주파수보다 더 큰 주파수를 가진다.

파형의 이산 패킷들 및 이산 서브-패킷들은 변조 포락선 내에서 형성되고, 변조 포락선은 직사각형, 삼각형, 톱니, 불-균일, 계단(stair-step), 상승, 하강 및 타원을 포함하는 다양한 형상들을 가질 수 있다.

디바이스의 발진 파형은 제1 최소 전압 레벨과 제1 최대 전압 레벨 사이에서 진동하는 교류 사인파이다. 발진 파형은 200 kHz 내지 4 MHz 사이의 주파수를 가진다. 이산 패킷들을 생성하는 복수의 온 및 오프 상태들은 37 Hz 내지 75 Hz 사이의 주파수를 가진다. 서브-이산 패킷들을 생성하는 복수의 서브 온 및 서브 오프 상태는 10.7 kHz 내지 14.5 kHz 또는 3kHz 내지 19 kHz 사이의 주파수를 가진다. 제2 레벨 서브-이산 패킷들을 생성하는 복수의 제2 레벨 서브 온 및 제2 레벨 서브 오프 상태는 2 MHz의 주파수 및 50%의 듀티 사이클을 가진다. 전기 수술 기기에 출력되는 전기 신호의 전력은 40 와트 내지 200 와트 사이의 범위 내에 있다.

RF 전력을 생성하기 위한 디바이스는 전기 수술 기구 내에 배치되는 적어도 하나의 적어도 하나의 감지 디바이스 및 감지 디바이스와 전기적으로 접속하는 피드백 회로를 더 포함한다. 감지 디바이스는 전기 수술 기기에 의해 수술 부위에 분배되는 전력량을 나타내는 전력 사용 신호들을 전기 기구로부터 수집하도록 구성되고; 피드백 회로는 전기 수술 기기에 대한 출력 신호를 조정하여 수술 부위에서의 전력량을 실질적으로 일정하게 유지하도록 구성된다. 감지 디바이스는 전력 사용 신호들, 예를 들어, 임피던스, 전압, 전류 및 온도를 수집하고, 피드백 회로는 임피던스, 전압, 전류 및 온도 신호들을 이용하여 증폭기에 입력되는 전압 서플라이를 조정하는 알고리즘을 포함한다. 전기 수술 기구는 단극 또는 양극 핸드피스를 포함한다.

도 1은 본 발명의 일 양태에 따른 전기 수술 기기에 대한 회로의 블록도를 예시한다.
도 2는 본 발명의 일 양태에 따른 전기 수술 기기에 대한 회로의 블록도를 예시한다.
도 3a는 본 발명의 일 양태에 따른 절단(CUT) 동작 모드에 대해 생성되는 전기 파형의 일부를 예시한다.
도 3b는 본 발명의 일 양태에 따른 제1 레벨 펄스-변조 신호를 제공하도록 생성되는 정사각 듀티 사이클 신호의 일부를 예시한다.
도 3c는 본 발명의 예에 따른 도 3b의 신호에 의해 변조되는 바와 같은 도 3a의 전기 파형의 일부를 예시한다.
도 4a는 본 발명의 일 양태에 따른 절단/응고 동작 모드에 대해 생성되는 도 3c의 전기 파형의 패킷 부분을 예시한다.
도 4b는 도 4a의 전기 파형의 패킷의 일부의 분해도를 예시한다.
도 4c는 본 발명의 일 양태에 따른 제2 레벨 펄스-변조 신호를 제공하기 위해 사용되는 정사각 듀티 사이클 신호를 예시한다.
도 4d는 본 발명의 예에 따른 도 4c의 신호에 의해 변조되는 것으로서 도 4b의 전기 파형의 일부를 예시한다.
도 4e는 본 발명의 일 양태에 따른 절단/응고(CUT/COAG) 동작 모드에 대해 생성되는 도 4d의 전기 파형의 서브-패킷 부분을 예시한다.
도 4f는 본 발명의 일 양태에 따른 도 4e의 전기 파형의 서브-패킷의 일부의 분해도를 예시한다.
도 4g는 본 발명의 일 양태에 따른 제3 레벨 펄스-변조 신호를 제공하기 위해 사용되는 정사각 전기 듀티 사이클 신호를 예시한다.
도 4h는 본 발명의 예에 따른 도 4g의 신호에 의해 변조되는 것으로서 도 4f의 전기 파형의 제2-레벨 서브-패킷 부분을 예시한다.
도 5a는 본 발명의 예에 따른 전기 파형의 일부를 예시한다.
도 5b는 본 발명의 양태에 따른 제1 변조 신호를 제공하기 위해 사용되는 삼각 전기 신호의 일부를 예시한다.
도 5c는 본 발명의 양태에 따른 도 5b의 변조 신호에 의해 변조되는 것으로서 도 5a의 전기 파형의 일부를 예시한다.
도 5d는 본 발명의 일 양태에 따른 제2 레벨 펄스-변조 신호를 제공하기 위해 사용되는 정사각 듀티 사이클 신호를 예시한다.
도 5e는 본 발명의 예에 따른 도 5d의 신호에 의해 변조되는 것으로서 도 5c의 전기 파형의 일부를 예시한다.
도 6은 본 발명의 양태에 따른 부하 저항 대 출력 전력 레벨의 그래프를 예시한다.

Electrosurgical Instrument with Enhanced Capability라는 명칭의 미국 특허 번호 US 7,674,261 B2, Tri-Frequency Electrosurgical Instrument라는 명칭의 미국 특허 번호 US 8,998,891, Intelligent Selection System for Electrosurgical Instrument라는 명칭의 미국 특허 US 6,652,514 B2, 및 Low-Voltage Electrosurgical Apparatus라는 명칭의 미국 특허 US 6,238,288 B1, 전술된 모든 특허들 전체가 참조로 본원에 포함된다.

종래의 전기 수술 기기에 대한 RF 전력을 생성하기 위해 사용되는 회로는, 그것이 제한된 개수의 주파수들에서 제한된 개수의 파형들을 생성하기 위해 사용되는 다수의 부피가 큰, 이산 컴포넌트들을 통상적으로 요구한다는 점에서 유연하지 않다. 추가로, 이 애플리케이션에 대한 종래의 RF 전력 생성 회로의 변조 스테이지는 제한되며, 반송파의 하나의 변조만을 포함할 수 있고 따라서 원하는 출력 전력 타겟을 매칭시키도록 전기 파형을 조정하는데 오직 단일의, 거친 변조 처리만이 이용가능하다.

전기 수술 기기의 전극 또는 전극들이 예측가능한 출력 전력 레벨 및 안정적인 전력 사용을 사용하여 조직의 일부에 수술 효과를 지향시키고 전달하는 것이 바람직하다. 수술 조직이 통상적으로 전기 수술 기구의 전기 회로의 일부임에 따라, 조직 조성에서의 변경들 및 전극들에 대해 특정적인 인자들은 RF 전력 회로에서의 부하 저항에 대한 변경들을 야기할 수 있다. RF 전력 생성 회로에서의 급격한 낮은 임피던스 조건은 수술 영역에서의 전력 사용에 영향을 주어 수술 조직에 대해 원치 않는 또는 예측불가능한 열 전달들 또는 손실들을 생성할 수 있다. 온도, 조직 밀도, 수술 영역에서의 유체, 수술 영역에서의 조직 타입들의 구배(gradient)를 포함하는 것과 같은 인자들 뿐만 아니라, 다른 인자들이 부하 저항에 영향을 줄 수 있다. 이들 인자들은 전극 상에서의 변화하는 전력 부하를 생성하는데, 이는 전력 레벨이 진동하도록 하여 수술 조직들 상에서의 수술 조건들에서의 잠재적으로 원치 않는 변동들을 생성한다. 이러한 변하는 전력 부하를 보상하기 위한 임의의 피처(feature)가 부재하는 경우, 종래의 RF 전력 생성 회로는 바람직하지 않은 전력 사용 변동을 거쳐 바람직하지 않은 수술 결과들을 초래한다.

본 발명의 일 양태에 따른 RF 회로(10)의 한 형태가 도 1의 블록도에 예시된다. RF 회로(10)는 바람직하게는 90 내지 264 볼트의 범위 내의 자동-감지 입력 전력 설정들이 가능한 전력 엔트리 모듈을 가지는 경량의 다목적 파워 서플라이(14)를 포함한다. RF 회로(10)의 컴포넌트들은 컴포넌트들과 파워 서플라이(14) 사이에 전기적 상호접속을 제공하는 상호접속 컨덕터들을 이용하여 회로 보드들 상에 종래의 방식으로 장착될 수 있다. 파워 서플라이(14)는 바람직하게는 3V 내지 48V의 범위 내에서, 전압 출력들의 범위를 제공하고, 예를 들어, 전기 컴포넌트들에 대해 AC 전력 저 전압 DC 전력을 변환하기 위해 사용되는 AC 대 DC 전력 변환을 위한 내부 회로를 포함한다. 특히, 파워 서플라이(14)는 5V, 12V, 24V 또는 48V 출력 모드들의 임의의 조합 및 600 와트까지의 전력 출력을 공급하도록 구성될 수 있다. 파워 서플라이(14)가 RF 회로(10) 내의 모든 컴포넌트들에 전력을 제공하지만, RF 회로(10)의 컴포넌트뿐만 아니라 무선 컴포넌트 또는 배터리 백업을 위한 배터리 소스와 같은 다른 소스들이 또한 이용될 수 있다.

파워 서플라이(14)는 도 1의 점선 블록(12)으로 표현된 제어기 또는 메인 마이크로프로세서에 전력을 제공한다. 메인 프로세서(12)는 RF 회로(10)의 동작을 제어하기 위해 이용되는 프로그래밍가능한 디바이스이다. 기술될 바와 같이 RF 파형들의 생성에서 메인 프로세서(12)에 의해 수행되는 기능성의 서브세트를 표현하는 블록들이 메인 프로세서(12)의 점선 블록 내에 포함된다.

발명의 일 실시예에서, 메인 프로세서(12)는 고속 마이크로프로세서를 포함한다. 이 예시적인 마이크로프로세서는 외부/인터넷 접속(98)에 의해 업데이트될 수 있는 프로그래밍가능한 펌웨어 및 메모리 컴포넌트들(20)과 같은 피처들을 포함한다. 본 기술분야의 통상의 기술자는 전술된 프로세서가 아닌 다른 프로세서들이 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 프로그래밍가능한 펌웨어 및 메모리 컴포넌트들(20)은 전기 수술 기기를 파워링하기 위한 RF 파형들을 생성하기 위해 사용되는 새로운 또는 최적화된 프로그램들 및 다른 피처들을 제공하도록 외부/인터넷 접속(98)을 통해 유리하게 업데이트될 수 있다. 외부/인터넷 접속(98)은 RF 회로(10)를 하우징하는데 사용되는 콘솔 유닛 내에 제공되는 USB 포트 또는 IR 무선 접속을 이용할 수 있다. 외부/인터넷 접속(98)은 메인 프로세서(12)와 통신하는 플래시 드라이브 또는 하드 드라이브 또는 다른 디바이스와 같은 외부 디바이스를 또한 포함할 수 있다.

일 예에서, RF 회로(10)는 추가적인 계산 전력, 메모리 뿐만 아니라, 시스템 안전을 위한 백업 프로세서를 제공할 목적으로 메인 프로세서(12)와 연속적으로 통신하는 백업 또는 슬레이브 프로세서(11)를 포함한다. 백업 프로세서(11)는 24.5 MHz까지의 클록 속도를 가지는 고속 내부 정밀 오실레이터와 같은 메인 프로세서(12)와 동일한 피처들 중 일부를 포함할 수 있다. 백업 프로세서(11)는 메인 프로세서(12)의 기능성을 강화시키고 메인 프로세서(12)의 고장 발생시 백업 프로세서를 제공하기 위해 사용될 수 있다. 메인 프로세서(12)에 의해 요구되는 실행가능한 프로세스들의 일부분은 백업 프로세서(11)로 핸드오프되어 전체 프로세싱 속도들을 증가시킬 수 있다. 백업 프로세서(11)는 본 발명을 이용하는 전기 수술 기기의 안전 피처들을 위해 RF 회로(10)의 알람 및 파워 서플라이 컴포넌트들에 관한 확대된 중단 핸들러를 포함할 수 있다.

펌웨어 및 메모리 컴포넌트들(20)은 RF 회로(10)의 동작을 지시하기 위해 사용되는 임의의 개수의 제어 프로그램들을 생성 및 저장하도록 프로그래밍가능하다. 본 발명의 일 예에서, 동작 제어 프로그램(22)은 전기 수술 기기의 선택된 수술 동작 모드를 이용하여 활성화되는 파형 신호들을 생성 및 변조하기 위한 파라메트릭 설정들 및 실행가능한 커맨드들을 제공하도록 프로그래밍된다. 수술 동작 모드는 사용자 선택(16)에 의해 전기 수술 기기의 사용자에 의해 제공될 수 있다. 사용자 선택(16)으로부터의 입력은 동작 제어 프로그램(22)을 사용하여 특정 파형에 대한 특정 프로그램들을 활성화시키도록 메인 프로세서(12)에 시그널링하기 위해 사용된다. 동작 제어 프로그램(22)은 메인 프로세서(12)에 포함되며, 펌웨어/메모리 컴포넌트들(20)을 통해 업데이트가능하다. 사용자 선택(16)은 전기 수술 핸드피스의 핸드피스 스위치로부터의 입력, 풋스위치로부터의 입력, 접속된 콘솔의 디스플레이 패널로부터의 입력, 블루투스 또는 다른 기술을 사용하는 무선 신호, 또는 상기의 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는, 다수의 하드웨어 피처로부터의 신호들을 포함한다. 사용자 선택(16)은, 파형 주파수, 타겟 전력 설정, 단극 또는 양극 모드 전력 전달의 선택, 및 절단(CUT), 절단/응고(CUT/COAG), 응고(COAG), 지혈(HEMO), 양극 지혈(BIPOLAR HEMO), 양극 터보(BIPOLAR TURBO), 고주파 파괴(FULGURATE)와 같은 수술 동작 모드 및 다른 동작 모드들의 선택과 같은 동작 파라미터들에 대한 설정들을 결정하도록 동작 제어 프로그램(22)에 입력된다. 이들 동작 파라미터들에 대한 설정들은 파형 생성 모듈(30) 및 파워 서플라이(14)에 설정들을 공급하는 동작 제어 프로그램(22)에 의해 제어된다. 본 발명의 또 다른 예에서, 동작 제어 프로그램(22)은 RF 회로(10)의 이전 또는 마지막 동작에서 사용된 동작 파라미터 설정들의 "이전 사용" 설정들을 저장한다. 동작 제어 프로그램(22)은 각각의 수술 동작 모드에 대한 동작 파라미터들에 대한 디폴트 설정들을 저장하고 유지한다. 일부 경우들에서, RF 회로(10)를 통합한 전기 수술 기기의 동작에 대한 이전 사용 설정들 또는 디폴트 설정들을 사용하는 것이 바람직하다. 전기 수술 기기에 대한 동작 모드의 사용자 선택을 위한 방법들의 다양한 예들은 그 전체가 참조로 포함되는 전술된 특허들에 기술된다.

RF 회로(10)는 맞춤화가능하고 제어가능한 출력 전력 레벨에서의 RF 전력을 단극 핸드피스(58) 또는 양극 핸드피스(68)와 같은 전기 수술 기구 또는 다른 수술 기구에 제공하여 선택된 수술 동작 모드를 수행하기 위한 파형 생성 모듈(30)을 포함한다. 파형 생성 모듈(30)은 캡처 및 비교 모듈들을 갖는 프로그래밍가능한 범용 카운터 및 타이머 어레이들, 집적 워치독 타이머 클록, 집적된 디지털-대-아날로그 컨버터를 포함하는 다양한 디지털 및 아날로그 양자의 기능성, 집적된 내장형 전압 기준 뿐만 아니라, RF 스펙트럼 내에서 전기 파형 신호들을 생성하기 위한 다른 피처들과 같은, 메인 프로세서(12)의 예시적인 피처들을 이용한다. 일 예에서, 메인 프로세서(12)는 24.000 MHz의 최대 클록 속도를 가지며, 현재 운용 중인 일부 전기 수술 유닛들보다 훨씬 더 높은 레이트로 명령들을 실행할 수 있다.

RF 회로(10)의 예에서, 메인 프로세서(12)의 파형 생성 모듈(30)은 조정가능하며 200 KHz 내지 4.00 MHz의 범위 내에 있는 상이한 출력 주파수들을 가지는 다수의 파형들을 제공하는 능력을 가진다. 특정한 주파수가 본 발명에서의 사용을 위해 기술되었지만, RF 회로(10)가 메인 프로세서(12)의 능력들 내의 임의의 주파수를 제공하기 위해 이용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

한 가지 바람직한 동작 모드에서, 파형 생성 모듈(30)은 4 MHz 사인파인 파형을 출력하고 단극 핸드피스(58)를 이용하여 특정한 수술 동작 모드를 수행하기 위해 이용될 수 있다. 이 예에서, 파형 생성 모듈(30)에 의해 생성되는 출력 파형(32)은 연속 파형이다. 연속 파형은 또 다른 수술 동작 모드에 대한 파형을 맞춤화하도록 변조될 수 있다. 본 발명의 파형 생성 모듈(30)은 광범위한 파형 타입들을, 전기 수술 기기에 대한 다양한 수술 동작 모드들에 의해 이용되는 광범위한 주파수들에서 생성한다. 전기 파형 신호들의 생성이 도 3a 내지 도 5e와 함께 더 상세하게 논의된다.

출력 파형(32)은, 출력이 이후 전력 MOSFET(44)에 대한 게이트 바이어스(42)에 게이트 전압으로서 제공되는 제1 파형 증폭(40)을 이용하여 먼저 증폭되는 AC 신호이다. 다른 증폭 수단이 본 발명에 의해 사용될 수 있지만, 전력 MOSFET(44)은 입력과 증폭된 파형 사이의 일관성을 제공하도록 게이트 전압을 통한 증폭을 제공한다. 출력 파형(32)의 제1 증폭(40)은 프리앰프, 표준 드라이버, 및/또는 변압기와 같은 컴포넌트들을 사용하여 달성될 수 있다. 변압기는, 전력 증폭기 MOSFET(44)와 접속하여, 전력 MOSFET(44)이 발진하고 더 낮은 전압으로부터 훨씬 더 높은 전압으로 전압 신호를 상승(step up)시키도록 한다.

출력 파형은 파워 서플라이(14)에 의해 제공되는 전압을 게이팅시키는 전력 MOSFET(44)에 대한 게이트 바이어스(42)로서 입력되어 파워 서플라이(14)의 전압으로 증폭되는 출력 파형(32)을 초래한다. 전력 MOSFET(44)의 출력은 메인 프로세서(12)의 전력 테스트 제어(24)의 제어 하에서 전력 테스트 회로(48)에 의해 안전의 목적으로 모니터링된다.

다른 전력 증폭 디바이스들이 이용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. RF 회로(10)는 파워 서플라이(14)를 이용하여, 출력 파형(32)이 선형 동작 영역에서 전력 MOSFET(44)을 동작시키기 위한 게이트 바이어스(42)를 제공하는 동안 전력 MOSFET(44)의 드레인 회로에 걸쳐 입력 전압(36)을 제공하여 파형(32)을 증폭시키고, 출력 RF 전력(46)을 생성하여 전기 수술 기기의 양극 핸드피스(68) 또는 단극 핸드피스(58)와 같은 수술 기구를 동작시킨다.

출력 RF 전력(46)은 메인 프로세서(12)의 모드 제어 프로그램(26)에 의해 제어되는 모드 테스터 회로(50)에 공급된다. 모드 테스터 회로(50)는 어느 전력 전달 모드, 및 결국 어느 타입의 핸드피스가 수술 동작 모드에 대해 선택되었는지를 검증하기 위해 모드 제어 프로그램(26)으로부터의 설정들을 이용한다. 모드 테스터 회로(50)는, 출력 RF 전력(46)이 단극 동작 모드에 대해 단극 변압기(54)에, 또는 양극 동작 모드에 대해 양극 변압기(64)에 적절히 지향됨을 확인한다. 적절한 전력 모드를 결정하기 위한 방법에서, 모드 제어 프로그램(26)은 단극 또는 양극 동작 모드의 사용자 선택(16)으로부터의 입력을 수신한다. 모드 제어 프로그램(26)은 또한 전기 수술 핸드피스의 어느 모드가 적절한지를 결정하기 위해 메인 프로세서(12)의 동작 제어 프로그램들(22)에 저장된 디폴트 동작 설정들 또는 이전 사용의 동작 설정들에 액세스할 수 있다. 모드 테스터 회로(50)는 출력 전력(46)이 선택된 수술 핸드피스 또는 전기 수술 기구(58 및 68)를 매치 및 활성화시킬 것임을 보장하기 위해 안전 피처를 제공한다. 발명의 또 다른 실시예에서, 모드 테스터 회로(50) 및 모드 제어 프로그램(26)은 선택된 동작 모드에 대한 능력 테스트를 포함하는 하나의 전기 회로 유닛으로 조합되고, 적절한 전기 수술 핸드피스가 그 선택된 동작 모드에 대한 출력 RF 전력(46)을 수신함을 확인한다. 또 다른 실시예에서, 모드 테스터 회로(50)는 핸드헬드 기구들이 아닌 다른 타입들의 전기 수술 기구들에 대한 전력 전달 모드를 테스트 및 검증하도록 구성된다.

도 1의 본 발명의 예에서, 전기 수술 핸드피스는 전기 수술 동작 동안의 전력 사용을 모니터링하기 위한 전력 감지 모듈을 포함할 수 있다. 단극 전력 센서 모듈(56) 및 양극 감지 모듈(66)은 수술 절차 동안 핸드피스 상의 전략적 위치로부터, 예를 들어, 핸드피스(58 또는 68)의 단부에 가까운 또는 핸드피스(58 또는 68)의 일부 내에 통합된 포인트에서 전기적 및 물리적 특성들을 측정하여 전기 수술 절차의 영역에서의 전력 부하를 모니터링하도록 구성된다. 일 예에서, 정전류가 가정되는 경우, 전압은, 변동하는 저항들(말하자면 예를 들어, 습윤 또는 건조 조직)을 보상하여 외과 수술 조직의 영역에서 핸드피스 내의 프로브 또는 전극에 일정한 전력 또는 와트를 제공하도록 입력 파워 서플라이(14)에서 조정될 수 있다. 단극 전력 감지 모듈(56) 및 양극 감지 모듈(66)은 커넥터(72)에 의해 전력 피드백 제어 회로(80)에 접속되어 전력 사용의 피드백을 파워 서플라이(14)에 제공한다. 전력 감지 모듈들(56 및 66)은 단극 또는 양극 핸드피스 내에 위치되고, 핸드피스에 외부적으로 인접하게 위치되거나, 또는 전류, 전압, 임피던스, 온도와 같은 특성들 및 수술 영역에서의 부하 저항 및 전력 사용을 반영하는 다른 전기적 또는 물리적 특성들을 검출하기 위해 다수의 위치에 위치되는 전기 회로 또는 센서들을 포함할 수 있다. 전력 감지 모듈들(56 및 66)은 또한 RF 전력 회로(10)를 이용하여 외과 수술 영역에서의 온도, 습도 및 다른 물리적 조건들을 또한 검출할 수 있다. 전력 감지 모듈들(56 및 66)과 연관된 센서들 및 회로는 수술 핸드피스에 통합되거나 또는 수술 핸드피스의 외부에 있는 컴포넌트를 포함할 수 있다. 이들 회로들 및/또는 센서들에 의해 수집되는 데이터는 하드와이어 커넥터일 수 있는 커넥터(72) 또는 무선 접속을 통해 전력 피드백 제어 회로(80)에 송신된다.

전력 피드백 제어 회로(80)는 커넥터(82)에 의해 파워 서플라이(14)와 통신하는 독립적인 컴포넌트 또는 독립적인 컴포넌트들의 세트일 수 있다. 전력 피드백 제어 회로(80)는 또한 메인 프로세서(12) 내의 펌웨어 및 메모리 컴포넌트들로 구성될 수 있다. 전력 피드백 제어 회로(80)는 전기 수술 핸드피스 또는 다른 수술 기구에 의해 사용되는 원하는 전력 부하를 유지하도록 순시 전력 조정들을 제공한다. 일 예에서, 전극 또는 전극들의 세트는 RF 전력을 수술 조직 또는 수술 신체 일부의 특정 부분에 지향하기 위해 전기 수술 핸드피스에 통합된다. 전력 피드백 제어 회로(80)는 전력 감지 모듈들(56 및 66)로부터의 전력 사용의 실시간 분석을 제공하고, 전력 공급 조정들을 결정하기 위한 알고리즘을 실행하고, 파워 서플라이(14)로부터 전력 증폭기 MOSFET(44)로의 전력의 전달에서의 조정들을 수행할 것을 파워 서플라이(14)에 시그널링하도록 프로그래밍된다. 전력 증폭기 MOSFET(44)에 대한 전력 입력(36)은 이에 의해 원하는 출력 전력(46)을 제공하도록 조정된다.

도 2에 도시된 바와 같은 대안적인 실시예에서, 전력 피드백 제어 회로(80)는 메인 프로세서(12)에 통합되고, 커넥터(88)에 의해 전력 감지 모듈들(56 및 66)에 접속된다. 커넥터(88)는 전기 수술 핸드피스 내지 메인 프로세서(12)를 하우징하는 콘솔 타입 유닛 사이의 하드와이어드 커넥터일 수 있거나, 커넥터(88)는 콘솔 유닛에 의해 또한 하우징되는 수신기 컴포넌트들을 포함하는 무선 접속일 수 있다. 이 예에서, 전력 제어 피드백 회로(80)는 전력 감지 모듈들(56 및 66)로부터의 전력 사용 특성의 실시간 저장, 시험, 분석 및 조정을 위한 알고리즘을 제공하도록 프로그래밍되는 메인 프로세서(12)의 펌웨어 및 메모리 컴포넌트들(20)을 포함한다. 전력 제어 피드백 회로(80)는 커넥터(92)에 의해 또는 메인 프로세서(12)의 동작 파라미터 제어 프로그램(22)과 파워 서플라이(14) 사이의 접속(15)을 통하는 것과 같은 다른 접속 수단에 의해 파워 서플라이(14)에 직접 전력 조정 신호들을 제공한다.

커넥터(36)를 통해 전력 MOSFET에 공급되는 공칭 전압 설정에 기초하여, 본 발명의 일 예시적인 파워 서플라이(14)는 각자의 핸드피스에서 일정한 전력 공급을 유지하기 위해 표 1에 기술된 바와 같은 예시적인 범위들의 세트에서 전압 조정 능력을 가진다.

표 1의 예시적인 설정에 더하여, 파워 서플라이(14)로부터의 -3.3 V 또는 -5.0 V의 공칭 전압 설정은 +/- 0.5V만큼 조정될 수 있다. 본 발명의 RF 회로(10)를 통합하는 전기 수술 기구의 RF 전력 출력의 성능은, 전력 감지 모듈들(56 및 66)로부터의 실시간 입력에 기초하여 전력 피드백 제어 회로(80)에 의해 제공되는 개선된 제어 기능들로 인해 광범위한 공칭 전압 설정들에 걸쳐 정확한 전압 조정들을 수행할 수 있는 파워 서플라이(14)에 의해 향상된다.

출력 디스플레이 및 상태 제어 프로그램(28)은 펌웨어 및 메모리 컴포넌트들(20)의 프로그래밍가능한 피처들을 이용하여, 출력 데이터를 RF 회로(10)를 이용하는 전기 수술 기기의 사용자에게 정보를 제공하는 출력 디스플레이 및 상태(18)의 컴포넌트들에 제공하는 RF 회로(10)에 통합된다. 출력 디스플레이 및 상태 제어 프로그램(28)의 컴포넌트들은 디스플레이 스크린들, 전력 레벨들, 온도들, 사용시간 및 동작 모드 선택들과 같은 동작 파라미터들의 상태 정보 뿐만 아니라 다른 동작 정보를 제공하기 위한 디스플레이 스크린들, 조명들 및 알람들을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 커넥터(70)는 단극 핸드피스 또는 기구(58) 및 양극 핸드피스 또는 기구(68)로부터 출력 디스플레이 및 상태 제어 프로그램(28)까지의 접속을 도해적으로 예시하지만, 출력 디스플레이 및 상태 제어 프로그램(28)은 메인 프로세서(12)의 많은 다른 컴포넌트들 및 프로그램들로부터의 입력을 수신하여 출력 상태 및 알람들을 사용자에게 제공할 수 있다. 다른 예시적인 컴포넌트들은 전력 테스트 제어(24), 모드 제어 프로그램(26), 및 동작 제어 프로그램(22) 뿐만 아니라, 전력 감지 모듈들(56 및 66), 전기 수술 기구(58 및 68), 및 다른 센서들로부터의 외부 입력을 포함한다.

본 발명의 실시예에서, RF 회로(10)의 파형 생성 모듈(30)에 의해 생성되는 RF 파형들의 특성들은 사용자에 의해 선택되는 수술 동작 모드에 의해 결정되고 사용자 선택(16)을 통해 메인 프로세서(12)에 입력된다. 향상된 RF 파형 생성은 절단, 절단/응고, 지혈, 양극 지혈, 양극 터보, 고주파 파괴, 제거(ABLATE) 등을 포함하는 다수의 수술 동작 모드들에 대해 본 발명의 RF 회로(10)에 의해 제공된다.

본 발명의 일 예에서, RF 회로(10)는 RF 스펙트럼에서의 4 MHz 또는 1.71 MHz 주파수 사인파와 같은 연속적 발진 파형 신호를 생성하기 위해 사용될 수 있다. 연속적 파형은 조직을 절단하기 위해 이용되는 더 높은 출력 전력을 제공하기 위해 사용될 수 있지만, 그것은 지혈 또는 출혈 정지를 위한 최적의 출력 전력을 제공하지 않을 수 있다. 특정한 듀티 사이클에서 시간-기반 온 및 오프 펄스들 또는 사이클들을 이용하여 변조되는 파형 신호들은 혈관이 잠시(briefly) 냉각되고 수축하도록 하는데 이는 출혈을 중지시키고 응고를 촉진시킨다. 본 발명의 실시예에서, 메인 프로세서(12)의 파 생성 모듈(30)은 진폭 변조에 의해 그리고 거의 제한되지 않은 범위의 온 및 오프 변조 사이클들을 이용하여 변조되어 지혈을 위한 유효 전력 레벨을 제공하도록 출력 전력을 맞춤화할 수 있는 광범위한 주파수들 내에서 파형들을 생성한다. 파 생성 모듈(30)은 전기 수술 기기의 단일 동작 모드에 대한 파형 내에서 생성되는 상이한 주파수들에서 펄스-변조를 사용하여 파형 신호의 이산 "패킷들" 및 "서브-패킷들"의 다수의 레벨을 또한 제공한다.

본 발명의 RF 회로(10)를 사용하는 전기 수술 기기의 일 실시예에서, 시간-기반 변조는 전기 수술 기기에서의 가청음 또는 험(hum)을 생성하기 위해 소정의 낮은 주파수들에서 온 및 오프 펄스들 또는 듀티 사이클을 갖는 파형을 생성하기 위해 사용된다. "소니퀀스(Soniquence)"라 명명되는, 이 가청 범위에서의 파형들의 이러한 타입의 저-주파수 변조는, 전기 수술 기기가 어느 특정한 동작 모드에서 설정되는지에 대해 사용자 또는 의사에게 가청 표시자를 제공할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 본 발명의 파형 생성기(30)에 의해 출력되는 신호의 주파수는 조정가능하며, 단극 파워링된 핸드피스(58)에 대해 200 kHz 내지 4 MHz의 범위일 수 있고, 출력 주파수는 양극 파워링된 핸드피스(68)에 대해 200 kHz 내지 2.0 MHz의 범위일 수 있다.

도 3a 내지 3c는 각각이 절단 동작 모드(300)의 절단 모드 동안 파형 생성기(30)에 의해 생성되는 절단 파형의 생성에 관련된 시간 기반 그래프들이다. 도 3a는 RF 스펙트럼에서 주파수를 가지는 발진 타입 기반 RF 파형(310)을 예시한다. 일 예에서, 절단 절차를 실행하기 위해, 3.8 내지 4 MHz의 범위가 이 절차를 수행하는데 효과적인 것으로 도시되었다. 도 3b는 정사각파 듀티 사이클 또는 제1 펄스-변조(315)를 예시하고, 파형(310)은 턴 온 및 턴 오프되어 도 3c의 파형을 초래한다. 도 3c는 도 3b에 특정된 바와 같은 시간-기반 펄스 변조의 적용 이후 본 발명의 결과적인 절단 파형(325)을 예시한다. 이 예에서, 절단 파형(325)은 RF 회로(10)에 의해 생성되고, 절단 수술 절차를 위한 단극 수술 핸드피스에 RF 전력을 제공하는데 사용된다. 본 발명의 일 실시예에서, 절단 파형(325)은 조직을 절단하기 위한 것과 같은 예시적인 전기 수술 절차를 위해 사용되는 높은 평균 출력 전력에서 동작한다.

수평 시간 축(302)은 파형들에 대한 시간을 도해적으로 예시하고, 수직 전압 축(304)은 도 3a 및 도 3c의 파형들 각각에 대한 전압 레벨들을 도해적으로 예시한다. 또 다른 실시예에서, 수직 축(304)은 파형의 전류 또는 전력 레벨을 예시한다. 온/오프 축(305)은 도 3a의 파형이 수술 기구에 언제 인가되는지에 대한 온/오프 듀티 사이클을 도시한다. 시간축(302), 온/오프 축(305), 및 전압 축(304)은 문자 그대로 축척에 맞는 것으로 해석되도록 의도되는 것이 아니라, 오히려 시간 경과에 따른 파형들 각각의 특성들의 그래프 표현을 제공한다.

도 3a는 기반 RF 파형(310)을 예시하며, 이 예에서는, 고전압(322)까지의 그리고 저전압(324)까지의 공칭 전압(320)에 대해 균일한 방식으로 진동하는 연속적 4MHz 사인파에 근사한다. 저전압(324)은 낮은 또는 제로의 포지티브 전압일 수 있거나, 또는 대안적으로, 그것은 교류의 경우에서와 같이 네가티브 전압일 수 있다. 전압(320, 322, 및 324)은 도해적 레벨들로서 도시된다.

RF 기반 파형(310)의 제1 변조 시, 파형 생성 모듈(30)은 제1 펄스-변조 신호(315)의 듀티 사이클에 따른 온 및 오프로 기반 RF 파형(310)을 변조시킨다. 제1 펄스-변조 신호(315)는, 레벨이 높거나 도해상으로 레벨(342)로 설정될 때 온이고, 레벨이 낮거나 도해상으로 레벨(340)로 설정될 때 오프이다. 온 및 오프 순환이 기반 RF 파형(310)에 적용되고 따라서 기반 RF 파형(310)은 제1 펄스-변조 신호(315)의 온-사이클(314) 동안 온이고 기반 RF 파형(310)은 제1 펄스 변조 신호(315)의 오프-사이클(316) 동안 오프이다.

기반 RF 파형(310)의 이러한 펄스화된 중단은 기반 RF 파형(310)의 반복하는 이산 또는 펄스화된 "패킷들"을 형성한다. 제1 펄스-변조 신호(315)에 의해 형성되는 패킷들(330)은 기반 RF 파형(310)의 기반 데이터의 패킷에 의한 형상에 따라 특정한 형상의 변조 포락선을 형성한다. RF 기반 파형(310)의 제1 변조는, 각각이 제1 펄스화된-변조 신호(315)가 온이 되는 시간 동안 도해적 전압들(322 및 324) 사이의 기반 RF 파형(310)의 균일한 진동에 의해 형성되는 직사각-형상 변조 포락선을 가지는 패킷들(330)을 형성한다. 다른 실시예에서, 파형 패킷은 온-사이클의 시간 동안 불균일한, 증가하는 또는 감소하는 전압 또는 전류 레벨들에 의해 생성되는 또 다른 형상의 변조 포락선을 형성할 수 있다. 대안적인 패킷 형상들은 삼각형, 톱니, 정사각형, 별, 계단, 또는 임의의 다른 형상을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다.

패킷들(330)은 이 예에서, 절단 동작 모드에 대해 특정한, 제1 펄스-변조 신호(315)의 주파수 및 듀티 사이클에 매치하는 주파수 및 듀티 사이클에서 반복된다. 절단 모드는 조직을 세그먼트화하고 절단하는데 대해 이상적이며, 본원에 기술된 특정 파형들 및 주파수들(다른 것들이 사용될 수 있지만)이 이 동작에 대해 유리한 것으로 발견되었다. 더 구체적으로, 온/오프의 듀티 사이클은 최대 전력에서의 정현 온 상태 내지 오프 상태 사이에서 신속하게 스위칭하고, 이에 의해 절단을 향상시킨다. 제1 펄스-변조 신호(315)의 하나의 온 및 오프 사이클을 완료하기 위한 시간, 또는 주기(312)는 13.3 msec(밀리초)인데, 일 예에서, 이는 75 Hz 주파수에 근사한다. 제1 펄스-변조 신호(315)의 온-사이클(314)의 지속기간은 12.7 msec이고 오프-사이클(316)의 지속기간은 0.6 msec이고 따라서 신호는 96% 온 및 4% 오프를 가지는 96%의 대략적 듀티 사이클에서 동작한다. 마찬가지로, 절단 파형(325)은 13.3 msec의 주기(312), 12.7 msec의 온-사이클(314), 0.6 msec의 오프 사이클을 가지며, 75 Hz의 주파수 및 96%의 듀티 사이클에 근사한다. 온/오프 듀티 사이클들은, 피드백, 측정들(본원에 기술된 것들을 포함함)이 획득될 수 있는 반면 어떠한 전압도 수술 영역에 인가되지 않는 시간 윈도우를 제공하고, 따라서, 수술 기기로부터의 간섭이 측정들을 저해하지 않는다. 일 예에서, 이러한 윈도우들은 37 Hz 내지 75Hz의 주파수를 가지는 90-98%의 듀티 사이클을 통해 달성된다.

예시적인 실시예에서, RF 회로(10)의 절단 파형(325)은, 전력을 단극 핸드피스 또는 단극 기구(58)에 제공하기 위해 120 와트의 최대 평균 전력 및 100%의 평균 피크-대-전력 비에서 동작하여 전기 수술 절단 절차를 수행한다. 절단 파형(325)이 전기 수술 유닛에 대한 고전력 설정을 제공하지만, 다른 파형 주파수 및 듀티 사이클 설정들이 사용될 수 있으며, 사인파 또는 발진 파형 이외의 다른 파형들이 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 200 와트를 포함하는 전력 설정들은 본 발명의 RF 회로(10)에 대해 기술되는 컴포넌트들을 이용하여 달성될 수 있다.

도 4a 내지 4h는 동작(400)의 절단/응고 모드 또는 블렌드 모드(절단/응고는 기재의 목적으로 블렌드(BLEND)로서 처리됨)에 대한 절단/응고 또는 블렌드 파형의 생성에 각각이 관련된 시간 기반 그래프들을 예시한다. 절단/응고 동작 모드(400)는 다수의 레벨들의 파형 변조를 사용한다. 절단/응고 모드에서, 의사는 조직을 절단하고 조직 영역을 절단하고 응고시키거나 또는 지지도록(cauterize) 신속하게 조직을 절단하고 급격하게 응고시키기를 원한다. 따라서, 정상적으로 온 상태인 동안의 빠른 오프들은 온 상태 동안 매우 빠른 간헐적 냉각 시간을 제공하는 것을 보조하며 또한 조직 영역의 화상을 방지하기 위해 투과 깊이도 최소화시킨다. 예시적인 절단/응고 동작 모드의 파형 설계는 또한 "펄스 블렌드(Pulse Blend)"라 명명된다.

일 실시예에서, 절단/응고 동작 모드(400)는 절단 모드(300)의 절단 파형(325)과 동일한 파형을 초기에 이용하지만, 이후 온 상태 동안 빠른 간헐적 냉각 시간을 제공하는 파형들을 생성하도록 반복되는 온 및 오프 또는 펄스화된 변조를 이용하여 추가로 변조된다. 도 4b 내지 4d는 제2 레벨의 변조를 예시하고 도 4e 내지 4h는 본 발명(400)의 절단/응고 파형의 생성시 제3 레벨의 변조를 예시한다.

도 4a는 전술된 절단 파형(325)의 도 3c에서 또한 도시된 바와 같이 시간 축(302)을 이용하여 도해적으로 도시된 RF 기반 파형(310)의 예시적인 패킷(330)을 예시한다. 마찬가지로, 절단/응고 파형(325)은 13.3 msec의 주기(312), 12.7 msec의 온-사이클(314), 0.6 msec의 오프 사이클을 가지며, 75 Hz의 주파수 및 96%의 듀티 사이클에 근사한다.

제2 레벨의 변조를 예시하기 위해, 도해적인 시간의 "줌" 인이 패킷(330)에 적용되고, 따라서 도 4b는 시간 축(402)에 대해 패킷(330)의 더 작은 "줌-인된(zoomed-in)" 부분을 예시한다. 시간 축(402)은 패킷(330) 내의 작은 시간 부분을 나타낸다. 파형 생성 모듈(30)은 온 사이클(314) 동안 패킷(330) 내의 기반 RF 파형(310)에 인가되는 도 4c의 제2 펄스-변조 신호(415)를 생성한다. 제2 펄스-변조(415)는 시간 축(402) 상에 펄스들을 형성하는 온/오프 상태들(405)의 반복되는, 시간-기반 듀티 사이클을 가지는 정사각 파형으로서 예시된다. 제2 펄스-변조 신호(415)는 레벨이 하이(도해적으로 레벨(442)로 설정됨)일 때 온이고, 레벨이 로우(도해적으로 레벨(440)로 설정됨)일 때 오프이다. 이 추가적인 온 및 오프 순환이 패킷(330)에 적용되고 따라서 기반 RF 파형(310)은 제2 펄스-변조 신호(415)의 온-사이클(414) 동안 온이고 제2 펄스-변조 신호(415)의 오프-사이클(416) 동안 오프이다. 이러한 기반 RF 파형(310)의 펄스화된 중단은, 각각이 패킷(330) 내의 기반 RF 파형(310)의 이산 서브-패킷인, 반복되는 서브-패킷들(430)을 형성한다. 이 예에서, 각각의 서브-패킷(430)은 도해적인 전압들(322 및 324) 사이의 기반 RF 파형(310)의 균일한 진동에 의해 형성되는 직사각 변조 포락선을 또한 가진다.

서브-패킷들(430)은, 이 예에서, 절단/응고 동작 모드(400)에 대해 특정한, 제2 펄스-변조 신호(415)의 주파수 및 듀티 사이클에 매칭하는 주파수 및 듀티 사이클에서 반복된다. 이 예에서, 제2 펄스-변조 신호(415)의, 하나의 온 및 오프 사이클을 완료하기 위한 시간, 또는 주기(412)는 10.7 kHz 주파수에 근접하는 0.093 msec이다. 제2 펄스-변조 신호(415)의 온-사이클(414)의 지속기간은 0.069 msec이고, 오프-사이클(416)의 지속기간은 0.024 msec이고, 따라서 신호(415)는 74% 온 및 26% 오프인 74%의 듀티 사이클에 근사한다. 마찬가지로, 절단/응고 파형(425)의 각각의 서브-패킷(430)은 0.093 msec의 주기(412), 0.069 msec의 온-사이클(414), 0.024 msec의 오프 사이클을 가지고, 10.7 kHz의 주파수 및 74%의 듀티 사이클에 근사한다. 본 기술분야의 통상의 기술자는, 다른 파형 주파수들, 듀티 사이클들, 및 변조 포락선 특성들이 사용될 수 있음을 인지할 것이다. 예를 들어, 또 다른 실시예에서, 주기(412)는 74%의 듀티 사이클을 가지는 14.5 kHz 주파수에 근사하는 0.069 msec이다. 일 양태에서, 3 kHz 내지 19 kHz의 주파수 범위 및 1-90%의 듀티 사이클이 일부 유리한 피처들을 제공한다는 것이 발견되었다. 구체적으로, 이 주파수 범위의, RF 전류의 투과가 최소화되어 버닝을 최소화시킨다. 또한, 듀티 사이클은 지지는 것을 허용할 충분한 이격을 제공한다. 마지막으로, 이 주파수는 의사가 수술 기기가 어느 모드에서 동작하는지에 대해 청취로부터 결정할 수 있도록 가청 험을 생성한다. 듀티 사이클이 1-90%로부터 이동함에 따라, 결과적인 파형은 지혈로부터 절단으로 이동한다.

도 4d에서, 서브-패킷들(430)은 반복되며 패킷(330)의 온 주기(314)의 지속기간에 걸쳐 10.7 kHz 주파수에서 순차적으로 출력한다. 본 발명의 일 실시예에서, 패킷(330)의 온 주기(314)가 종료할 때, 서브-패킷들(430)의 반복은, 오프-사이클 부분(316)이 파형(325)의 단일 주기(312)의 종단을 통해 실행되고 서브-패킷들(430)을 반복하는 프로세스가 패킷(330)의 온-사이클(314)의 다음 발생의 시작과 더불어 다시 시작할 때, 중단된다. 서브-패킷들(430)의 10.7 kHz 주파수의 반복은 더 느린 75 Hz 패킷들(330) 내에 맞도록 타이밍된다. 12.7 msec의 주기를 가지는 예시적인 패킷(330)에 대해, 0.093 msec의 주기를 가지는 대략 136.6개의 서브-패킷들(430)이 파형 생성 모듈(30)에 의해 생성될 것이다. 이 예에 예시된 바와 같이 기반 RF 파형(310)이 오프-사이클들(316) 동안 오프되지만, 추가적인 변조가 적용될 수 있으며, RF 파형(310)을 포함하는 파형 신호들이 오프-사이클들(316) 동안 생성되어 특정한 전력 레벨을 전기 수술 기구에 제공할 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

도 4e 내지 4h는 절단/응고 동작 모드(400)의 절단/응고 파형의 생성에 관련된 시간 기반 그래프들을 또한 도시한다. 도 4e 내지 4h는 제3 레벨 변조가 파형에 적용되는 예를 예시한다. 연속성을 위해, 도 4e는 도 4d로부터와 같은 시간축(402)을 가지는 파형(425)의 예시적인 서브-패킷(430)을 예시한다. 제3 레벨의 변조를 예시하기 위해, 도해적인 시간의 "줌" 인이 서브-패킷(430)에 적용되고 따라서 도 4e는 시간축(502)을 가지는 서브-패킷(430)의 작은 "줌-인된" 부분을 예시한다. 따라서, 시간 축(502)은 서브-패킷(430) 내의 시간의 작은 부분을 나타낸다. 파형 생성 모듈(30)은 온 사이클(414) 동안 서브-패킷(430) 내의 기반 RF 파형(310)에 적용되는 도 4g의 제3 펄스-변조 신호(515)를 생성한다. 제3 펄스-변조(515)는 온/오프 상태들(505)의 반복되는, 시간-기반 듀티 사이클을 가지는 정사각 파형으로서 예시된다. 제3 펄스-변조 신호(515)는 레벨이 하이(도해적으로 레벨(542))일 때 온이고, 신호 레벨이 로우(도해적으로 레벨(540))일 때 오프이다. 이러한 온 및 오프 순환이 서브-패킷(430)에 적용되고 따라서 기반 RF 파형(310)은 제3 펄스-변조 신호(515)의 온-사이클(514) 동안 턴온되고 기반 RF 파형(310)은 오프-사이클 동안 턴오프된다. 이러한 기반 RF 파형(310)의 펄스화된 중단은 서브-패킷(430) 내에 "제2 레벨 서브-패킷들(530)" 또는 "서브-패킷들(530)"이라 명명되는 또 다른 레벨의 반복되는 서브-패킷들(530)을 형성한다. 이 예에서, 각각의 "서브-서브 패킷(530)"은 도해적인 전압들(322 및 324) 사이에 기반 RF 파형(310)의 균일한 진동에 의해 형성되는 직사각 형상을 또한 가진다. 다수의 레벨들의 변조가 적용될 수 있고, 파형의 다수의 "N"개의 레벨들의 서브-패킷들 또는 "서브 N개의 패킷들"이 전기 수술 핸드피스에 인가될 수 있는 미세하게 조정된 전력 레벨들을 제공하도록 프로그래밍될 수 있다.

제2 레벨 서브-패킷들(530)은 제3 펄스화된-변조 신호(515)의 주파수 및 듀티 사이클에 매칭하는 주파수 및 듀티 사이클에서 반복되고, 절단/응고 동작 모드(400)에 대해 특정하다. 제3 펄스-변조 신호(515)의 하나의 온 및 오프 사이클을 완료하기 위한 시간, 또는 주기(512)는 2 MHz 주파수에 근사하는 0.0005 msec이다. 제3 펄스-변조 신호(515)의 온-사이클(514)의 지속기간은 0.00025 msec이고, 오프-사이클(516)의 지속기간은 0.00025 msec이고, 따라서 이 신호는 50% 온 및 50% 오프를 가지는 50%의 듀티 사이클에 근사한다. 마찬가지로, 절단/응고 파형(525)에 도시된 바와 같은 제2 레벨 서브-패킷들(530)은 각각 0.0005 msec의 주기(512), 0.00025 msec의 온-사이클(514), 0.00025 msec의 오프 사이클(516)을 가지고, 2 MHz의 주파수 및 50%의 듀티 사이클에 근사한다. 본 기술분야의 통상의 기술자는 다른 파형 특성들이 사용될 수 있음을 인지할 것이다.

도 4h에서, 제2-레벨 서브-패킷들(530)이 반복되고 서브-패킷(430)의 온 주기(414)의 지속기간에 걸쳐 대략 2 MHz 주파수에서 순차적으로 출력된다. 이 예에서, 도 4e의 서브-패킷(430)의 온 주기(414)가 종료할 때, 제2-레벨 서브-패킷들(530)의 반복은, 서브-패킷 오프-사이클 부분(416)이 파형(425)의 단일 주기(412)의 종단을 통해 실행될 때 중단된다. 제2-레벨 서브-패킷들(530)을 반복하는 프로세스는 서브-패킷(430)의 다음 발생의 시작과 함께 다시 시작한다. 2 MHz 주파수 제2-레벨 서브-패킷들(530)의 반복은 더 느린 10.7 kHz 서브-패킷들(430) 및 더 느린 75Hz 패킷들(310) 모두 내에서 맞도록 타이밍된다. 0.093 msec의 주기를 가지는 예시적인 서브-패킷(430)에 대해, 0.00025 msec 의 주기를 가지는 대략 372개의 제2-레벨 서브-패킷들(530)이 파형 생성 모듈(30)에 의해 생성될 것이다. 기반 RF 파형(310)이 이 예에서 오프-사이클들(316, 416 및 516) 동안 오프되지만, 파형 신호들이 이들 오프-사이클들 동안 이용되어 특정한 전력 레벨을 전기 수술 기구에 제공할 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

이 예에서, 절단/응고 동작 모드(400)에 대한 절단/응고 파형이 RF 회로(10)에 의해 생성되고, 하나의 수술 절차에서 조직들의 절단 및 응고를 조합시키는 절단/응고 수술 절차 동안 단극 수술 핸드피스에 RF 전력을 제공하도록 사용된다. 실시예에서, 절단/응고 모드(400)는 절단 및 응고 능력들 모두를 제공하는 전기 수술 절차 동안 요구될 수 있는 바와 같이 84 와트의 최대 전력 설정 및 70%의 평균 피크-대-전력비에서 동작한다. 수술 절단/응고 절차에 대해 바람직한 파형 신호를 제공하기 위해 다른 파형들이 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 파형 생성 모듈(30)은 지혈 동작 모드에 대한 파형들을 제공한다. 일 실시예에서, 지혈 동작 모드는 다수의 레벨의 파형 변조를 사용한다. 지혈 모드에서, 의사는 "펄스 응고(Pulse Coag)"라 명명되는 응고에 대한 펄스화된 신호 패킷들의 조합을 이용하여 조직 영역을 주로 그리고 신속하게 응고시키거나 지지기를 원한다. 일 예에서, 지혈 동작 모드는 상이한 파형 듀티 사이클 주파수들을 가지는 2개의 레벨의 변조를 사용한다.

예시적인 지혈 동작 모드는 발진 파형 및 4 MHz의 주파수, 96% 듀티 사이클을 가지는 제1 레벨의 변조, 및 50% 듀티 사이클을 가지는 제2 레벨의 변조, 및 후속하는 예시적인 조건들을 가지는 기반 RF 파형(310)을 채택한다:

지혈:

예시적인 실시예에서, 지혈 파형은 단극 핸드피스 또는 단극 기구(58)에 전력을 제공하기 위해 60 와트의 최대 평균 전력 및 35%의 평균 피크-대-전력 비에서 동작한다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, RF 회로(10)가 이용되어 전력을 양극 핸드피스(68)에 제공한다. 하나의 이러한 예에서, 파형 생성 모듈(30)은 단극 전력에 대해 사용되는 것보다 더 낮은 기반 RF 파형 주파수를 이용하지만, 여전히 하나 이상의 레벨의 파형 변조를 이용하는, 양극 지혈 동작 모드에 대한 파형 신호들을 제공한다. 예시적인 양극 지혈 동작 모드는 1.7 MHz의 주파수를 가지는 발진 파형을 가지는 기반 RF 파형(310)을 사용하고 후속하는 조건들을 사용하여 48% 내지 50% 듀티 사이클에 근접하는 듀티 사이클 및 대략 37.5 Hz 주파수를 가지는 하나의 변조 레벨을 이용한다:

양극 지혈:

예시적인 실시예에서, 양극 지혈 파형은 전력을 양극 핸드피스(68) 또는 다른 양극 기구에 제공하기 위해 40 와트의 최대 평균 전력 및 35%의 평균 피크-대-전력비에서 동작한다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, RF 회로(10)의 파형 생성 모듈(30)은 양극 터보 동작 모드에 대한 파형들을 제공하도록 이용된다. 예시적인 양극 터보 동작 모드는 1.7 MHz의 주파수를 갖는 발진 파형을 가지는 기반 RF 파형(310)을 사용하고, 후속하는 조건들을 사용하여 96% 듀티 사이클을 가지는 하나의 레벨의 변조를 이용한다:

양극 터보:

예시적인 실시예에서, 양극 터보 파형은 전력을 양극 핸드피스 또는 양극 기구(68)에 제공하기 위해 120 와트의 최대 평균 전력에서 동작한다. 본 발명의 파형의 또 다른 예는 양극 수술 동작 모드 동안 90와트의 최대 평균 전력을 공급한다.

도 5a 내지 5e는 각각이 동작 모드(700)에 대한 삼각 파형의 생성에 관련된 시간 기반 그래프들이다. 수직축(704)은 전압 레벨을 도해적으로 예시하고, 수평 시간축(702)은 도 5a, 5c 및 5e의 파형들에 대한 시간을 도해적으로 예시한다. 또 다른 실시예에서, 수직축(704)은 파형의 전류 또는 전력 레벨을 예시한다. 시간축(702) 및 전압축(704)은 문자 그대로 축척에 맞는 것으로 해석되도록 의도되는 것이 아니라, 오히려 도 5a, 5c 및 5e의 파형들 각각의 특성들의 그래프 표현을 제공한다.

도 5a는 RF 스펙트럼 내의 주파수를 가지는 발진 파형, 기반 RF 파형(610)을 예시한다. 도 5b는 시간 경과에 따라 변경하는 진폭(705) 또는 레벨의 시간-기반의, 반복하는 신호로 형성되는, 삼각 변조 신호(615)를 예시한다. 삼각 변조 신호(615)는 시간축(702) 및 진폭 축(705) 상에서 변조 효과를 도해적으로 예시하는데, 이는 도 5c의 삼각 파형(625)을 제공하기 위해 기반 RF 파형(610)을 변조하는데 사용된다. 삼각 변조 신호(615)는 상위 레벨(642)로부터 하위 레벨(640)까지 감소하는 진폭의 반복하는 삼각 형태를 가지며, 기반 RF 파형(610)을 변조하는 것에 대해 이러한 방식으로 기반 RF 파형(610)에 적용되어 시간 경과(702)에 따라 감소하는 전압(704)의 반복되는 신호를 형성한다. RF 기반 파형(610)의 이러한 제1 변조는, 각각이 622의 도해적인 최대 레벨로부터 624의 도해적인 최소 레벨로의 파형(710)의 감소하는 진폭 또는 전압에 의해 형성되는 삼각형 변조 포락선(630)을 가지는 패킷들(630)을 형성한다. 저전압(624)은 낮은 또는 제로의 포지티브 전압일 수 있거나, 또는 대안적으로 그것은 교류의 경우에서와 같이 네가티브 전압일 수 있다. 삼각 파형(625)은 간격 또는 주기(612)에서 반복하는 삼각형 패킷들(630) 또는 변조 포락선들을 가지는 파형을 예시한다. 이 예에서, 삼각 파형(625)은 온-사이클 부분(614) 동안 온이고 오프-사이클 부분(616) 동안 오프이다. 이 예에서, 동일한 오프-사이클들은 특정한 출력 전력 레벨을 전기 수술 기구에 제공하기 위해 요구되는 바와 같이 제로 전압값일 수 있는 전압 레벨(624)로 설정되거나 또는 임의의 다른 전압 레벨로 설정될 수 있다.

삼각 파형(625)의 제2 레벨의 변조에서, 도 5d는 삼각 파형(625)을 변조하는데 사용되는 정사각파 듀티 사이클(715)을 예시한다. 정사각파 듀티 사이클(715)은 온/오프 축(805)의 신호 레벨이 하이일 때(도해적으로 레벨(752)) 온이고 신호 레벨이 로우(도해적으로 레벨(750))일 때 오프이다. 이러한 온 및 오프 순환은 삼각 파형(625)에 적용되고 따라서 파형(710)은 정사각 변조 신호(715)의 온-사이클(714) 동안 턴온되고 오프-사이클(716) 동안 턴오프된다. 삼각 파형(625)의 이러한 펄스화된 중단은 이산의, 반복되는 서브-패킷들(730)을 형성한다. 도 5e는 정사각 변조 신호(715)의 시간-기반 펄스들에 의한 삼각 파형(625)의 제2 변조 이후 본 발명의 파형(725)을 예시한다. 각각의 서브-패킷(730)은 삼각-형상의 패킷들(630)의 펄스화된 중단에 의해 형성되는 불균일한 형상을 가진다. 이 예에서, 주기(712), 온-사이클(714) 및 오프 사이클(716)을 가지는 불균일한 서브-패킷(730)이 RF 회로(10)에 의해 생성되고 예시적인 수술 절차 동안 수술 핸드피스에 RF 전력을 제공하기 위해 사용된다. 따라서, 파형 생성 모듈(30)은 거의 제한 없는 개수의 패킷 형상들, 변조 포락선 형상들, 펄스 주파수들 및 변조 레벨들을 포함하는 광범위한 특성들에서 파형들을 생성하도록 사용될 수 있다.

도 6은 파워 서플라이(14)의 조정을 위해 전력 피드백 제어 회로(80)에 데이터를 제공하는 전력 감지 회로들(56 및 66)의 실시간 피드백 시스템의 안정화 효과를 그래프로 예시한다. 도 6의 X-축은 0 내지 대략 2000 옴까지 Log10 기반 스케일 상으로 옴 단위로 측정되는 것으로서 부하 저항을 나타낸다. 일 예에서, 부하 저항은 전력 감지 회로들(56 및 66)에서 직접 측정된다. 또 다른 예에서, 부하 저항은 전력 감지 회로들(56 및 66)에 의해 수집되는 데이터를 사용하여 계산되고 이후 전력 피드백 제어 회로(80)의 논리 또는 알고리즘 프로그램들과 조합된다. 도 6의 Y-축은 RF 회로(10)에 의한, 그리고 예를 들어, 전력 MOSFET(44)의 출력 신호(46)에서 생성되는 것으로서의 전력 출력을 (와트로) 나타낸다. 다른 측정 포인트들이 사용되어 부하 저항에 대한 본 발명의 출력 전력을 모니터링하고 특징화할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 도 6의 그래프 상의 데이터의 점선들 각각은 본 발명의 전기 수술 기구의 수술 동작의 특정 모드를 나타낸다. 예를 들어, 그래프 라인(802)은 도 3a 내지 3c를 이용하여 논의된 바와 같이 예시적인 절단 동작 모드(300) 동안 전력 부하 대 전력 출력을 나타낸다. 그래프 라인(804)은 도 4a 내지 4h와 함께 논의된 바와 같이 예시적인 절단/응고 동작 모드(400) 동안 전력 부하 대 전력 출력을 나타낸다. 그래프 라인(806)은 예시적인 지혈 모드를 나타내고 그래프 라인(808)은 전기 수술 동작의 예시적인 고주파 파괴 모드를 나타낸다. 도 6의 그래프는 가변적인 부하 저항 값들에 대해 생성되는 일반적으로 일정한 전력 출력을 예시한다. 이들 그래프 라인들 각각은, y-축 상의 상이한 출력 전력 레벨(와트)에서 동작하는 동안, 본 발명의 전력 피드백 회로(80)에 의해 제공되는 바와 같은 파워 서플라이(14)에 대한 실시간 조정들의 안정화된, 타겟 영향을 예시하는 x-축의 가변 부하 저항(옴)에 걸쳐 평탄하지 않은 경우, 안정적이다.

본 발명의 RF 회로(10)의 동작의 예에서, 의사 또는 사용자는 수술 기기를 동작시키기 위해 사용되는 다수의 동작 파라미터들에 대한 입력으로서 사용자 선택(16)을 제공할 수 있다. 동작 파라미터들은, 수술 동작 모드, 전력 설정, 및 전력 모드를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 일 예에서, 동작 파라미터들은 핸드피스 상의 손가락 스위치를 활성화시키는 것, 풋스위치를 활성화시키는 것, 또는 터치스크린 피처 또는 입력 스크린 상의 버튼을 터치함에 의해서와 같은, 사용자 선택(16)에 대한 입력에 의해 전기 수술 기기에 통신된다. 사용자 선택(16)은 메인 프로세서(12)의 동작 제어 프로그램(22)에 통신되고, 파형 생성 모듈(30)에 의해 파형 신호들의 생성을 위해 저장된 제어 프로그램들을 실행하도록 사용된다. 일 예에서, 사용자 선택(16)은 원하는 전력 설정에서 단극 핸드피스를 이용하여 절단 수술 동작 모드를 입력하고, 파형 생성 모듈(30)은 도 3a 내지 3c와 함께 기술된 바와 같은 절단 파형(435)을 생성한다. 사용자 선택(16)이 단극 핸드피스를 이용하는 절단/응고 수술 동작 모드를 선택한 또 다른 예시적인 동작에서, 파형 생성 모듈(30)은 도 4a 내지 4h를 이용하여 기술된 바와 같이 절단/응고 파형(400)을 생성한다. 임의의 개수의 프로그램들이 저장 및 실행되어 사용자 선택(16)에 기초한 임의의 개수의 파형 신호들을 생성할 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

사용자 선택(16)의 입력에 기초하여, 파형 생성 모듈(30)은 증폭(40)을 위한 선택된 파형 신호(32)를 출력하고 게이트 바이어스(42) 신호를 전력 증폭 MOSFET(44)에 입력한다. 동시에, 동작 제어 프로그램(22)은 선택된 전력 레벨을 검출하고, 파워 서플라이(14)와 통신하여 적절한 파워 서플라이(14) 레벨을 전력 MOSFET(44)에 제공하여 출력 파형 신호(34)를 증폭시킨다. 전력 증폭기 MOSFET(44)로부터의 출력 RF 전력(46)은 모드 테스트(50)에서 테스트되어, 단극 또는 양극인 올바른 핸드피스가 모드 제어 프로그램(26)에 입력되는 사용자 선택(16)에 기초하여 활성화될 것임을 검증한다. 모드 테스트(50)는, 출력 RF 전력(46)이 모드 제어 프로그램(26) 파라미터들의 예상되는 값들에 매치함을 검증한다. 선택되고 검증된 전력 모드에 따라, 전력 신호(52 또는 62)는 이후 단극 변압기(54) 또는 양극 변압기(64)에 공급된다. 각각의 경우, 변압기(54 또는 64)는 절단, 절단/응고, 펄스 혼합 또는 다른 선택된 동작 모드와 같은 선택된 수술 절차를 수행할 시에 사용하기 위한 연관된 전기 수술 핸드피스(58 또는 68) 또는 수술 기구에 전력을 전달한다. 발명의 또 다른 예에서, 핸드피스(58 또는 68)에 대한 전력 신호(52 또는 62)의 활성화 이전에, 버튼 활성화로부터의 또는 풋스위치로부터의 입력 신호와 같은, 사용자 선택(16)으로부터의 추가적인 입력이 요구될 수 있다.

동작 동안, 예시적인 단극 감지 회로들(56) 또는 양극 감지 회로들(66)은 수술 절차 동안 전기 수술 핸드피스의 전력 레벨 및 부하 저항에 관련된 측정 데이터를 수집한다. 수집된 판독들은 분석 및 타겟 전력 레벨들과의 비교를 위해 전력 피드백 제어 회로(80)에 공급된다. 전력 조정 제어 신호들은 필요할 때 피드백 제어 회로(80)로부터 파워 서플라이(14)로 송신된다. 전력 감지 회로(56 또는 66)로부터의 파라메트릭 측정 데이터는 이후 파워 서플라이(14)에 공급되는 임의의 전력 조정의 결정을 위해 전력 피드백 제어 회로(80)에 연속적으로 송신되어 전기 수술 핸드피스에서의 원하는 전력 레벨에 연속적으로 매치하는 출력 전력 레벨을 제공한다.

일 실시예에서, 출력 디스플레이 및 상태 컴포넌트들(18)은 현재 정보가 전기 수술 기기의 의사 또는 사용자에게 제공되도록 동작 조건들의 실시간 상태 및 알람들을 제공하기 위해 출력 디스플레이 및 상태 제어 프로그램(28) 및 전력 감지 회로들(56 또는 66)로부터 데이터를 수신한다.

이 명세서에서, 다양한 바람직한 실시예들이 첨부 도면들에 관해 기술되었다. 그러나, 다양한 수정들 및 변경들이 이에 대해 이루어질 수 있으며, 추가적인 실시예들이 후속하는 청구항들에서 설명되는 바와 같이 발명의 더 넓은 범위로부터 벗어나지 않고 구현될 수 있다는 것이 명백할 것이다. 본 발명은 따라서 특정 실시예들로 제한되는 것으로서 해석되지 않아야 하며 명세서 및 도면들은 제한적 의미보다는 예시적인 것으로 간주되어야 한다.

본원에 기술되는 시스템 및 방법들이 넓은 애플리케이션들을 가진다는 것이 인지될 것이다. 이전 실시예들은 방법들 및 장치들의 원리들 뿐만 아니라 일부 실제 애플리케이션들을 예시하기 위해 선택되고 기술되었다. 선행 기재는 본 기술분야의 통상의 기술자가, 참작되는 특별한 사용에 대해 적합한 것으로서 다양한 실시예들에서 그리고 다양한 수정들을 가지는 방법들 및 장치들을 이용할 수 있게 한다. 특허 법령의 조항들에 따라, 이 발명의 동작의 원리들 및 모드들이 예시적인 실시예들에서 설명되고 예시되었다.

본 방법들 및 장치들의 범위가 후속하는 청구항들에 의해 정의되는 것이 의도된다. 그러나, 이 발명이 그것의 사상 또는 범위로부터 벗어나지 않고 구체적으로 설명되고 예시된 것과는 다른 방식으로 구현될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 본원에 기술된 실시예들에 대한 다양한 대안들이 후속하는 청구항들에서 정의된 바와 같은 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고 청구항들을 구현할 시에 사용될 수 있다는 것이 본 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해되어야 한다. 발명의 범위는, 위 기재에 관해 결정되어야 하는 것이 아니라, 대신, 첨부된 청구항들에 관해, 이러한 청구항들에 부여되는 등가물들의 전체 범위와 함께 결정되어야 한다. 향후 개발들이 본원에 논의된 기술분야에서 발생할 것이며, 개시된 시스템들 및 방법들이 이러한 향후 예들에 포함될 것임이 참작되고 의도된다. 또한, 청구항들에서 사용되는 모든 용어들은 반대의 명시적 표시가 본원에서 이루어지지 않는 한 본 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해되는 바와 같이 이들의 가장 넓은 적절한 구성들 및 이들의 일반적 의미들이 주어지는 것으로 의도된다. 특히, 관사("a", "the"), "상기" 등과 같은 단수 관사들의 사용은 청구항이 명시적 제한을 반대로 인용하지 않는 한, 표시된 엘리먼트들 중 하나 이상을 인용하는 것으로 판독되어야 한다. 후속하는 청구항들이 발명의 범위를 정의하며, 이들 청구항들의 범위 내의 방법 및 장치 및 그 등가물들이 이에 의해 커버되는 것이 의도된다. 요약하면, 발명이 수정 및 변형이 가능하며, 후속하는 청구항들에 의해서만 제한된다는 것이 이해되어야 한다.

Claims (10)

1. 전기 수술 기기(electrosurgical instrument)에 대한 RF 전력을 생성하기 위한 디바이스로서,
   상기 디바이스는:
   200 kHz 내지 4 MHz의 발진 파형을 갖는 전기 신호를 생성하고, 37 Hz 내지 75 Hz 사이의 주파수 및 90% 내지 98% 사이의 듀티 사이클에서 복수의 온(ON) 및 오프(OFF) 상태들 사이에서 상기 발진 파형을 변조하여 상기 복수의 온 상태들에서 상기 파형의 이산 패킷들을 생성하도록 프로그래밍되는 제어기;
   상기 전기 파형과 통신하여 상기 파형을 증폭시켜 출력 전기 신호를 생성하는 증폭기; 및
   전기 수술 기기를 수용하고 상기 출력 전기 신호를 상기 전기 수술 기기에 전달하도록 구성된 전기 수술 커넥터
   를 특징으로 하고,
   상기 발진 파형은 RF 스펙트럼에서 주파수를 가지고, 상기 이산 패킷들을 생성하는 상기 복수의 온 및 오프 상태들은 상기 발진 파형의 주파수보다 더 적은 주파수를 가지는 디바이스.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제어기는 상기 이산 패킷들 각각을 서브 온(SUB ON) 및 서브 오프(SUB OFF) 상태들 사이에서 변조하여 상기 파형의 복수의 서브-이산 패킷들을 형성하도록 구성되고;
   상기 서브 온 및 서브 오프 상태들의 주파수는 1% 내지 90% 사이의 듀티 사이클을 가지고 3 kHz 내지 19 kHz 사이에 있는 디바이스.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제어기는 서브 온 및 서브 오프 상태들 사이에서 상기 이산 패킷들 각각을 변조하여 상기 파형의 복수의 적어도 제1 레벨의 서브-이산 패킷들을 형성하도록 구성되는 디바이스.
4. 제1항에 있어서,
   상기 발진 파형은 제1 최소 전압 레벨과 제1 최대 전압 레벨 사이에서 진동하는(fluctuate) 교류 사인파인 디바이스.
5. 제4항에 있어서,
   상기 발진 파형은 200 kHz 내지 4 MHz 사이의 주파수를 가지는 디바이스.
6. 제4항에 있어서,
   상기 이산 패킷들을 생성하는 상기 복수의 온 및 오프 상태들은 37 Hz 내지 75 Hz 사이의 주파수를 가지는 디바이스.
7. 제3항에 있어서,
   상기 서브-이산 패킷들을 생성하는 상기 복수의 서브 온 및 서브 오프 상태들은 상기 발진 파형의 주파수보다 더 적고 상기 이산 패킷들의 주파수보다 더 큰 주파수를 가지는 디바이스.
8. 제7항에 있어서,
   상기 제어기는 상기 서브-이산 패킷들 각각을 제2 레벨 서브 온 및 제2 레벨 서브 오프 상태들 사이에서 변조하여 상기 서브-이산 패킷들 각각 내의 복수의 제2 레벨 서브-이산 패킷들을 형성하도록 구성되는 디바이스.
9. 제7항에 있어서,
   상기 제2 레벨 서브-이산 패킷들을 생성하는 상기 복수의 제2 레벨 서브 온 및 제2 레벨 서브 오프 상태들은 상기 발진 파형의 주파수보다 더 적고 상기 서브-이산 패킷들의 주파수보다 더 큰 주파수를 가지는 디바이스.
10. 제1항에 있어서,
    전기 수술 기구(electrosurgical tool);
    상기 전기 기구 내에 배치되는 적어도 하나의 감지 디바이스 ― 상기 감지 디바이스는 상기 전기 수술 기기에 의해 수술 부위(operative field)에 분배되는 전력량을 나타내는 전력 사용 신호들을 상기 전기 기구로부터 수집하도록 구성됨 ― ; 및
    상기 감지 디바이스와 전기적으로 접속하여 전력 사용 신호들을 수신하고, 상기 전기 수술 기기에 대한 출력 신호를 조정하여 상기 수술 부위에서의 상기 전력량을 실질적으로 일정하게 유지시키는 피드백 회로
    를 더 포함하는 디바이스.

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