[논문]전기 수술기 파워 자동 측정 시스템 개발

김수홍; 윤성욱; 조명헌; 전계록

doi:10.9718/jber.2017.38.4.183

[국내논문] 전기 수술기 파워 자동 측정 시스템 개발
Development of Automatic Power Measurement System for Electrosurgical Unit 원문보기

Journal of biomedical engineering research : the official journal of the Korean Society of Medical & Biological Engineering, v.38 no.4, 2017년, pp.183 - 189

김수홍 (부산대학교 의공학교실, 양산부산대학교병원 의공실) , 윤성욱 (부산대학교 의공학교실, 양산부산대학교병원 의공실) , 조명헌 (부산대학교 의공학교실, 양산부산대학교병원 의공실) , 전계록 (부산대학교 의공학교실, 양산부산대학교병원 의공실)

Abstract ▼ AI-Helper

Electrosurgical Unit(ESU) is medical equipment that cut or coag tissues using electrical energy. It is used in hospitals' outpatient clinic room and operating room. Improper use of an ESU may cause fatal injuries to the patient, such as burns. So, before using an ESU, make sure that it is supplying enough energy for cut and coag by measuring the output power and checking the output power cable. In this study, we developed a simple ESU power measurement system PW100 that allows anyone to check the basic output power. And PW100 can check the state of the cable associated with the output power before using ESU. Then, we compared the measured output power of the PW100 with an ESU Analyzer which was commercialized, and compared the performance. In the experiment, the output power measured by the PW100 was lower value than an ESU Analyzer's that. However, the PW100's output power measured in the 5% error range and showed stable reproducibility by a low %RSD value.

Keyword

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

이에 본 연구에서는 낮은 오차율로 정확한 실효값을 계산 해주는 직접계산방식의 True RMS-DC의 연산회로를 집적한 IC를 적용하여 측정기의 크기를 소형화한 ESU 파워측정 시스템인 PW100을 개발하였다. 개발한 시스템은 ESU를 사용하기 전 누구나 기본적인 출력파워의 측정을 간단히 할수 있도록 스위치만 누르면 자동으로 측정이 가능하고 출력을 인체에 전달하는 단·양극 금속 팁과 연결되는 파워케이블의 상태까지 점검할 수 있으며 소형화로 무게 및 크기를 줄여 이동이 쉽도록 하였다.

제안 방법

본 연구에서는 이처럼 사전점검이 중요한 ESU에서 출력되는 파워를 신속하고 간단히 측정하기 위해 True RMSDC IC를 적용하여 정확한 측정 및 빠른 응답특성을 구현 및 소형화한 ESU 파워측정시스템인 PW100을 개발하였으며 상용화된 QA-ES II와 측정되는 값을 비교하는 실험을 수행하였고 다음과 같은 결과를 보였다.

대상 데이터

비교 측정기로 그림 6의 상용화된 ESU analyzer QA-ES II를 선정하였으며 측정대상 ESU는 bipolar 기준으로 출력파워 측정 로드 저항이 100 Ω이고 출력범위가 10~70 W인 FORCE FX(ValleyLab, USA)를 선정하였다[8]. 측정대상 ESU는 기기자체 오차로 인한 측정값의 오차율을 줄이기 위하여 제조한지 1년 이내의 신품이고 출고 당시 출력되는 파워에 대한 검교정을 마쳐 인증서(certification)를 부여 받은 기기를 측정대상으로 선정 하였다.

이론/모형

실험방법은 식품의약품안전처 의료기기 성능시험 가이던스의 전기수술기 정격출력 오차시험 방법을 따라 수행하였다[7]. 비교 측정기로 그림 6의 상용화된 ESU analyzer QA-ES II를 선정하였으며 측정대상 ESU는 bipolar 기준으로 출력파워 측정 로드 저항이 100 Ω이고 출력범위가 10~70 W인 FORCE FX(ValleyLab, USA)를 선정하였다[8]. 측정대상 ESU는 기기자체 오차로 인한 측정값의 오차율을 줄이기 위하여 제조한지 1년 이내의 신품이고 출고 당시 출력되는 파워에 대한 검교정을 마쳐 인증서(certification)를 부여 받은 기기를 측정대상으로 선정 하였다.

성능/효과

이에 본 연구에서는 낮은 오차율로 정확한 실효값을 계산 해주는 직접계산방식의 True RMS-DC의 연산회로를 집적한 IC를 적용하여 측정기의 크기를 소형화한 ESU 파워측정 시스템인 PW100을 개발하였다. 개발한 시스템은 ESU를 사용하기 전 누구나 기본적인 출력파워의 측정을 간단히 할수 있도록 스위치만 누르면 자동으로 측정이 가능하고 출력을 인체에 전달하는 단·양극 금속 팁과 연결되는 파워케이블의 상태까지 점검할 수 있으며 소형화로 무게 및 크기를 줄여 이동이 쉽도록 하였다. 그리고 기존에 사용되고 있는 QA-ES II와의 측정된 출력 값을 비교하는 실험을 통해 PW100의 성능을 비교해 보았다.
PW100을 이용한 10~70 W 각 구간별 파워측정에서 5회씩 측정한 후 계산한 %RSD는 1.06~5.83의 범위를 보임을 확인하였다.
이로써 본 연구에서 개발한 PW100은 기존에 사용 중인 QA-ES II와 비교하여 10~70 W 사이의 출력파워 측정 면에서 비슷한 우위를 가짐을 확인하였다. 또한, 부가적인 기능을 제거함으로서 소형화를 통한 휴대성으로 언제 어디서나 신속한 점검수행이 가능하고 간단한 조작법으로 손쉽게 누구나 점검을 수행할 수 있으며 출력파워측정만큼 중요한 파워케이블의 점검도 수행할 수 있어 ESU의 사용 전 점검이 보다 안정적이고 수월해질 것으로 사료된다.

후속연구

체외에서 에너지를 인체에 가하는 의료기기의 안전과 성능시험 및 인체에 전달되는 출력파워측정시스템의 개발은 환자의 안전을 높여 의료의 질을 높이고 국내 의료기기 및 계측기 산업의 성장에 큰 영향을 줄 것으로 사료된다. 본 연구를 통해 성능이 확인된 PW100은 측정 오차율을 더욱 줄이고 재현성을 높여 안정적인 측정을 유도하고 제한된 출력파워측정범위를 해결하기 위해 다양한 로드저항을 선택할 수 있도록 하여 넓은 범위의 에너지를 측정할 수 있도록 하면 ESU 성능 및 상태를 누구나 손쉽게 평가할 수 있는 ESU 출력파워측정시스템으로서 관련 학문 및 ESU 파워측정시스템 개발, 의료기기 사용 안전에 크게 이바지 할 수 있을 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	ESU 파워측정시스템 PW100은 어떻게 나눌 수 있는가?	ESU 파워측정시스템인 PW100은 크게 출력파워 측정부 (Output Power Measure unit)와 파워케이블 점검부(Power Cable Test unit)로 나눌 수 있다.
	True RMS-DC의 단점은 무엇인가?	이에 1991년 고한우 등은 ESU의 출력파워를 측정할 수 있는 의료기기의 에너지 자동측정 시스템 개발에서 출력전력을 입력받는 저항에 전류가 흐를 때 발생하는 열을 검출하여 비교 계산하는 열변환법의 간접계산방식 True RMS (Root Mean Square)-DC를 이용한 ESU 파워측정 시스템을 개발하였다[5]. 하지만 열변환법의 True RMS-DC는 측정시스템 구현이 간단하고 측정값은 정확하나 열적평형이 이루어질 때 까지 지체되는 시간이 있어 측정 응답시간이 길어지는 단점이 있다.
	의료기기의 성능평가가 반드시 이루어져야 하는 이유는 무엇인가?	그래서 의료기기를 사용하기 전에 기기에서 발생되는 에너지를 측정하고 교정하여 안전하게 사용하기 위한 성능평가는 반드시 이루어져야 한다[1]. 이는 의료기기의 예방점검을 통해 환자에게 가해질 수 있는 위험을 최소화하여 환자의 안전을 최대화하기 위함이다. 그래서 의료기기의 출력 에너지를 측정하고 시스템을 평가하기 위한 의료용 에너지 자동측정 및 성능평가용 계측기기는 의료의 질 향상과 환자 안전을 위해 반드시 필요하다[2].

참고문헌 (8)

M. Fernandez-Chimeno, M. Quilez, and F. Silva, "Understanding electrosurgical unit perturbations in order to address hospital operating room electromagnetic compatibility", IEEE Transactions on Biomedical Engineering, vol. 53, no. 6, pp. 1206-1209, 2006.

상세보기
Ho Kee Yum, "Management and perspectives of patient safety in healthcare", J Korean Med Assoc. vol. 56, no. 6, pp. 454-458, 2013.

상세보기
DoSun Song, Hyen-Ho Choi, Dong-Gyu Jeong, "Development of High Frequency Electro-surgical Instrument", Korean Institute of Information Technology, pp. 135-140, 2005.
Sung Jae Heo, Kyung Jin Na, and Jung Soo Kim, "Burn Injury Caused by Electrosurgical Unit during Adenotonsillectomy", Korean J Otorhinolaryngol-Head Neck Surg., vol. 59, no. 12, pp. 873-876, 2016.

상세보기
Han Woo Ko, M. S. Bae and D. H. Choi "A Study on the True RMS Measurement of Electrical Unit for Performance Test", J. of KOSOMBE, vol. 12, no. 4, pp. 309-314, 1991.
Fluke Biomedical, Electrosurgical Analyzer QA-ES II user Manual, Fluke Biomedical Corporation, USA, 2006, pp. 4-8.
http://www.mfds.go.kr/ (retrieved on june. 8, 2017)
Valleylab, Force FX-8C Electro surgical generator service manual section 3, Valleylab, USA, 2007, pp. 14-36.

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