DE10044189A1 - Hochfrequenzgenerator und Verfahren zur Begrenzung der Ausgangswirkleistung des Hochfrequenz-Generators in der HF-Chirurgie - Google Patents

Abstract

In einem HF-Generator und einem Verfahren zum Begrenzen der Ausgangswirkleistung des HF-Generators, insbesondere für Geräte zum chirurgischen Schneiden und Koagulieren von menschlichem oder tierischem Gewebe, werden Ausgangsspannungssignale und Ausgangsstromstärkensignale des HF-Generators (1) mittels mindestens zwei Detektoreinrichtungen (2, 3) detektiert, die Spitzen- und Effektivwerte der Ausgangsspannungssignale und die Effektivwerte der Ausgangsstromstärkensignale sowie der Mittelwert von den Ausgangswirkleistungssignalen des HF-Generators mittels einer Signalauswerteeinrichtung (4) ermittelt und der berechnete Mittelwert mit einem definierten maximalen Mittelwert der Ausgangswirkleistungssignale des HF-Generators mittels einer Vergleichseinrichtung (5) verglichen. Anschließend werden die Ausgangsspannungssignale mittels eines pulsförmigen Modulationssignals über eine Modulationseinrichtung (7) moduliert, wobei eine Steuereinrichtung (6) die Modulationseinrichtung (7) derart steuert, daß die Pulsdauer des pulsförmigen Modulationssignals und/oder die Pausendauer zwischen den pulsförmigen Modulationssignalen verändert wird, um den Spitzenwert der Ausgangsspannungssignale konstant zu halten, wenn der berechnete Mittelwert der Ausgangswirkleistungssignale gleich oder größer dem maximalen Mittelwert der Ausgangswirkleistungssignale ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hochfrequenzgenerator mit Begrenzung der Ausgangswirkleistung, insbesondere für Geräte zum chirurgischen Schneiden und Koagulieren von menschlichem oder tierischem Gewebe, sowie ein Verfahren zu der Begrenzung der Ausgangswirkleistung des Hochfrequenzgenerators.

In der Hochfrequenz-Chirurgie werden Geräte zum Schneiden und Koagulieren von menschlichem oder tierischem Gewebe verwendet, die sich dadurch auszeichnen, daß mittels an einer Elektrode angelegten HF-Spannung ein Lichtbogen zwischen Elektrode und Gewebe erzeugt wird, wodurch ein Schneideeffekt in dem Gewebe entsteht. Die hierfür benötigten Spannungen zwischen Elektrode und Gewebe weisen einen Mindestwert von ca. 200 Vp (Volt peak) auf. Bei einem solchen HF-chirurgischen Schneiden hat die an der Elektrode angelegte Spannung, die einer Ausgangsspannung eines HF-Generators entspricht, maßgeblichen Einfluß auf den Verschorfungsgrad an den Schnitträndern. Um den Verschorfungs­ grad auf einem konstanten Niveau zu halten, werden HF-Genera­ toren mit einem Regelkreis versehen, in dem die Ausgangs­ spannung bzw. die Intensität des Lichtbogens der HF-Generatoren auf einen konstanten Wert geregelt wird.

Die Ausgangswirkleistung, die von der Ausgangsspannung des HF- Generators abhängt, hängt gemäß der Gleichung

ebenso von der Lastimpedanz R ab. Eine durch beispielsweise große Schnittflächen verursachte Verringerung der Lastimpedanz führt dazu, daß die Ausgangsspannung U nur solange konstant gehalten werden kann, solange der HF-Generator die hierfür er­ forderliche Ausgangswirkleistung aufbringen kann. Sobald der HF-Generator mit zunehmender Verringerung der Lastimpedanz R an seine Leistungsgrenze stößt, kann die konstant zu haltende Aus­ gangsspannung U bzw. die Intensität des Lichtbogens von dem HF- Generator nicht mehr aufrecht erhalten werden. Dies ist ebenso der Fall, wenn der Generator zwar nicht an seine Leistungsgrenze gelangt, jedoch seine maximale Ausgangswirkleistung (oder auch sein Ausgangsstrom) durch eine vorgenommene Voreinstellung begrenzt wird. Hierbei wird die Ausgangswirkleistung eines HF-Generators als ein über eine Sekunde gemittelter Wirkleistungswert normgemäß angegeben.

Eine derartig gemittelte Wirkleistung setzt sich unter anderem aus dem Effektivwert der Ausgangsspannung zusammen, der jedoch für den Schneide- und Koagulationeffekt im Gewebe von unterge­ ordneter Bedeutung ist. Für den Schneide- bzw. Koagulations­ effekt ist vielmehr zur Erzeugung des Lichtbogens der Spitzen­ wert der Ausgangsspannung entscheidend. Somit ist im Falle einer Reduzierung der Lastimpedanz anzustreben, daß der Effek­ tivwert der Ausgangsspannung des HF-Generators niedrig gehalten oder verringert wird, um so die Ausgangswirkleistung des Gene­ rators nicht über die Leistungsgrenze des Generators ansteigen zu lassen. Gleichzeitig ist jedoch anzustreben, daß der Spit­ zenwert der Ausgangsspannung bzw. der Intensität des Lichtbogens des Generators konstant gehalten wird, da somit der Einfluß der Ausgangsspannung auf den Verschorfungsgrad an den Schnitträndern konstant und berechenbar ist.

Somit liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Hochfrequenzgenerator sowie ein Verfahren zur Begrenzung der Ausgangswirkleistung des Hochfrequenzgenerators für Geräte zum chirurgischen Schneiden und Koagulieren von Gewebe zur Ver­ fügung zu stellen, die es ermöglichen, daß auch bei großflächi­ gem, tiefem oder sehr schnellem Schneiden der Verschorfungsgrad an den Schnitträndern auf im wesentlich konstanten Niveau gehalten wird.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 bezüglich des Hochfrequenzgenerators und die Merkmale des Anspruchs 8 bezüglich des Verfahrens gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen werden in den Unteran­ sprüchen aufgeführt.

Vorzugsweise werden in dem Hochfrequenzgenerator und dem Verfahren zur Begrenzung der Ausgangswirkleistung des HF- Generators dessen Ausgangsspannungssignale und Ausgangsstromstärkensignale detektiert, daraus der Mittelwert der Ausgangswirkleistung berechnet, dieser mit einem vorher definierten maximalen Mittelwert der Ausgangswirkleistung verglichen und für den Fall, daß der berechnete Mittelwert größer als der maximale Mittelwert ist, das Ausgangsspannungssignal mit einem pulsförmigen Modula­ tionssignal moduliert. Die Pulsdauer des Modulationssignales und/oder die Pausendauer zwischen den Modulationssignalen werden vorzugsweise so eingestellt, daß der Spitzenwert der Ausgangsspannungssignale bzw. der Intensität des Lichtbogens auf einem konstanten Niveau gehalten wird. Durch die Modulation mit einem pulsförmigen Modulationssignal wird der gemittelte Effektivwert der Ausgangsspannung aufgrund der zwischen den einzelnen Pulsen vorhandenen Signalpausen verringert, somit die Ausgangswirkleitung des Generators verringert und deshalb der Generator vorteilhaft in seinem Leistungsbereich gehalten.

Gleichzeitig wird der Spitzenwert der Ausgangsspannung bzw. der Intensität des Lichtbogens innerhalb der einzelnen Pulse mit der jeweiligen Pulsdauer bzw. Pausendauer auf konstanten Niveau gehalten, wodurch Schnittränder mit gleichbleibendem Verschorfungsgrad selbst bei reduzierter Lastimpedanz erzielt werden können.

Alternativ kann der Mittelwert der Ausgangswirkleistung auch aus der Abgabeleistung des Leistungsnetzteiles und einem bekannten Wirkungsgrad des HF-Generators ermittelt werden.

Ein Operateur wird an Stelle einer Verringerung des Verschor­ fungsgrads, wie sie bei geringeren Lastimpedanzen durch z. B. sehr tiefes oder schnelles Schneiden auftritt, durch die entstehenden oder größer werdenden Signalpausen einen mechanischen Widerstand beim Führen der Elektrode spüren. Dadurch wird die Schnittbewegung zwar gebremst, jedoch weist der Schnitt an seinen Schnitträndern den gewünschten Verschorfungsgrad auf.

Aufgrund dieses mechanischen Widerstandes in Kombination mit den vorliegendem gewünschten Verschorfungsgrad ist dem Operateur nun nicht mehr möglich, zu rasch in seiner Schnittbewegung fortzufahren, während eine ausreichend gute Blutstillung beibehalten wird.

Für eine exakte Ermittlung des zu berechnenden Mittelwertes der Ausgangswirkleistung durch die Signalauswerteeinrichtung wird zudem die Phasenverschiebung zwischen den Ausgangsspannungssig­ nalen und den Ausgangsstromstärkensignalen ermittelt.

Vorzugsweise wird die Pulsdauerveränderung bzw. Pausendauerveränderung von einem minimal und maximal zulässigen Wert für die Pulsdauer bzw. Pausendauer durch eine Be­ grenzungseinrichtung begrenzt. Dadurch ist sichergestellt, daß zum einen keine Ausgangsspannungssignale mit zu kurzer Puls­ dauer entstehen, die sich nachteilhaft auf die Wirksamkeit des Schneideeffekts auswirken würden. Zum anderen wird ein pulsför­ miges Modulationssignal mit einer maximalen Pulsdauer erzeugt, welches gerade noch unterhalb eines kontinuierlich schwingenden Ausgangsspannungsignales liegt.

Um einen wirksam geregelten Hochfrequenzgenerator und ein durchführbares Verfahren zur Begrenzung der Ausgangswirklei­ stung des HF-Generators zu erhalten, können die Spitzenwerte der Ausgangsspannungssignale bzw. der Intensität des Lichtbogens und die maximal zulässige Pulsdauer bzw. Pausendauer als Sollwerte durch eine Initialisierungseinrichtung initialisiert werden, bevor der eigentliche Regelkreisablauf eingeleitet wird.

Ein Leistungsnetzgerät, welches eine höhere Leistung an den-HF- Generator sendet, sobald der berechnete Mittelwert der Aus­ gangswirkleistungssignale gleich oder größer dem definierten maximalen Mittelwert ist, ist vorzugsweise mit der Steuerein­ richtung verbunden. Dadurch ist eine Kompensation des Genera­ torinnenwiderstandes bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung des Spitzenwertes der Ausgangsspannungsignale möglich.

Vorteilhafterweise liegen die Pulsdauern bzw. Pausendauern in einem Wertebereich von 3 µs (bei 330 kHz) bis 200 ms, um so die oben beschriebenen Effekte bezüglich der minimal und maximal zulässigen Pulsdauer bzw. Pausendauer sicherzustellen.

Es ist auch möglich, in dem Hochfrequenzgenerator den Sollwert des Spitzenwertes des Ausgangsspannungsignales bzw. der Intensität des Lichtbogens zu erniedrigen, nämlich dann, wenn die Pulsdauer die minimal zulässige Pulsdauer unterschreitet. Dadurch kann mit erneutem Durchlaufen eines Regelkreises des Hochfrequenzgenerators eine wirksame Regelung der Begrenzung der Ausgangswirkleistung des HF-Generators und dadurch ein Weiterschneiden durch den Operateur erreicht werden.

Der Sollwert des Spitzenwertes der Ausgangsspannungssignale bzw. der Intensität des Lichtbogens kann jedoch auch erhöht werden, nämlich dann, wenn der berechnete Mittelwert kleiner als der definierte maximale Mittelwert der Ausgangswirkleistungssignale ist, und wenn der Sollwert kleiner als ein voreingestellter Spitzenwert ist. Hierdurch wird eine Nachregulierung des Hochfrequenzgenerator-Regelkreises bis an die obere Leistungsgrenze des Generators erreicht.

Wenn der Sollwert größer als der voreingestellte Spitzenwert ist, so wird die Pulsdauer erhöht, sofern letztere unterhalb der maximal zulässigen Pulsdauer liegt.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Weiterbildungen der Erfin­ dung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevor­ zugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeich­ nungen. Es zeigen:

Fig. 1 Eine schematische Darstellung eines Ausführungs­ beispiels des Generators,

Fig. 2 ein Schaubild, in dem die Ausgangswirkleistung des HF-Generators über die Lastimpedanz R aufgetragen ist,

Fig. 3 Schaubilder, in denen die Ausgangsspannung des HF- Generators über die Zeit für verschiedene Puldsdauer­ werte dargestellt ist, und

Fig. 4 ein Flußdiagramm des Regelkreises des Hochfrequenzgenerators und eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel des Hochfrequenzgenerator, das einen HF-Generator 1 und zwei Detektoreinrichtungen 2, 3 zum Messen der Ausgangsspannungssig­ nale und der Ausgangsstromstärkensignale des HF-Generators 1 umfaßt. Hierfür sind die als Sensoren ausgebildeten Detektor­ einrichtungen 2, 3 in Form eines Spannungssensors parallel zu dem HF-Generator 1 und in Form eines Stromstärkensensors 3 in Reihe zu dem HF-Generator 1 und einer Lastimpedanz 9 geschaltet.

Die Sensoren 2 und 3 sind jeweils mit einer Signalauswerteein­ richtung 4 verbunden, die dazu dient, die Spitzen- und Effek­ tivwerte der Ausgangsspannungssignale sowie die Effektivwerte der Ausgangsstromstärkensignale zu ermitteln. Nach der erfolg­ ten Ermittlung wird durch die Signalauswerteeinrichtung der Mittelwert der Ausgangswirkleistungssignale des HF-Generators durch Multiplikation der Spannungs- und Stromstärkeneffektiv­ werte miteinander und mit einem zusätzlich ermittelten Phasen­ winkel zwischen der Ausgangsspannung und der Ausgangsstrom­ stärke berechnet.

Anschließend wird der so berechnete Mittelwert in einer Ver­ gleichseinrichtung S mit einem zuvor definierten maximalen Mittelwert der Ausgangswirkleistungssignale des HF-Generators verglichen und festgestellt, ob der berechnete Mittelwert größer oder kleiner als der maximale Mittelwert ist.

Die Modulationseinrichtung 7 moduliert darauf hin mit ihrem pulsförmigen Modulationssignal die Ausgangsspannungssignale des HF-Generators 1.

Sofern der berechnete Mittelwert gleich oder größer als der ma­ ximale Mittelwert ist, wird eine Steuereinrichtung 6 aktiviert, welche die Modulationseinrichtung (7) zum Modulieren der Aus­ gangsspannungssignale mit einem pulsförmigen Modulationssignal steuert. Die Steuerung ist derart, daß die Pulsdauer des puls­ förmigen Modulationssignales erniedrigt wird, um so eine gewis­ se "Ausdünnung" des Ausgangsspannungssignales zu erhalten. Hierbei wird die Pulsdauer in dem Ausmaß erniedrigt, welches für ein Konstanthalten des Spitzenwertes der Ausgangsspan­ nungssignale notwendig ist.

Gleichzeitig steuert die Steuereinrichtung 6 ein Leistungs­ netzteil 8, welches den HF-Generator 1 mit einer Leistung versorgt. Somit kann zudem eine Veränderung der Eingangslei­ stungssignale des HF-Generators bewirkt werden, um so bei­ spielsweise eine Kompensation des Generatorinnenwiderstandes zu bewirken.

In Fig. 2 wird der Verlauf der Ausgangswirkleistung 15 abhängig von einer Lastimpedanz gezeigt. Aus diesem Schaubild ist er­ kennbar, daß oberhalb einer kritischen Lastimpedanz Rkrit der HF-Generator nicht an seine Leistungsgrenze stößt und somit der Spitzenwert die Ausgangsspannungssignale des HF-Generators konstant gehalten werden kann. Dies trifft ebenso für den Zustand zu, daß die Lastimpedanz R sich genau auf den Wert der kritischen Impedanz Rkrit befindet.

Sobald jedoch die Lastimpedanz R einen kleineren Wert als denjenigen der kritischen Lastimpedanz R_krit annimmt, stößt der HF-Generator an die Grenze seiner maximal abgebbaren Leistung 16. Deshalb wird erfindungsgemäß die Ausgangswirkleistung des HF-Generators auf einem maximal zulässigen Wert 16 konstant gehalten, indem das Verhältnis von Spitzen- zu Effektivewerten der Ausgangsspannungssignale des HF-Generators (der sogenannte Crestfaktor) mit kleiner werdenden Lastimpedanz zusehends verändert wird.

In Fig. 3 wird nun das variabel gestaltete Verhältnis von Spitzen- zu Effektivwerten der Ausgangsspannungssignale in Form von drei Schaubildern näher erläutert. Die drei Schaubilder A, B, C unterscheiden sich dadurch voneinander, daß im Schaubild A der Verlauf eines kontinuierlich schwingenden Ausgangsspan­ nungssignales und in den Schaubildern B und C der Verlauf eines gepulst schwingenden Ausgangsspannungssignales mit unterschied­ lichen Pulsdauern dargestellt wird.

Das in dem Schaubild A dargestellte bei einer Lastimpedanz oberhalb R_krit kontinuierlich schwingende Ausgangsspannungs­ signal 13 besteht aus einem Spitzenwert 11 und einem Effektiv­ wert 12. Wird nun eine Modulation dieses kontinuierlich schwin­ genden Signals bei Lastwiderständen unterhalb R_krit durchge­ führt, so senkt sich der Effektivwert 12 der Ausgangsspannungs­ signale, während der Spitzenwert 11 der Ausgangsspannungs­ signale gleich groß bleibt, wie es beispielsweise in der Dar­ stellung B gezeigt wird. Das pulsförmige Modulationssignal 14 wird in der Darstellung B mit einer Pulsdauer 14a gezeigt, die für eine Lastimpedanz zutrifft, die sich nur wenig unterhalb des R_krit befindet.

In der Darstellung C weist das pulsförmige Modulationssignal eine Pulsdauer (14a) auf, die für eine noch weiter verringerte Lastimpedanz R zutrifft. Der Effektivwert 12 der Ausgangsspan­ nungssignale hat sich nochmals gesenkt, während der Spitzenwert 11 innerhalb eines Pulsdauerblockes konstant bleibt. Durch ein solches Absenken des Effektivwertes und ein Konstanthalten des Spitzenwertes ist es aufgrund des Crestfaktors möglich, daß die Ausgangswirkleistung einen zulässigen Mittelwert nicht überschreitet.

Die Darstellungen A, B und C zeigen den Verlauf der Ausgangs­ spannung 10 über einen Zeitraum von 200 ms, woraus hervorgeht, daß die Pulsdauerzeiten vorzugsweise in einem Bereich von 3 µs (bei 330 kHz) bis 200 ms liegen.

Fig. 4 zeigt ein Flußdiagramm, welches den Regelkreisablauf des Hochfrequenzgenerators und des Verfahrens wiedergibt.

Vor Eintritt in den eigentlichen Regelkreisablauf (Regelschlei­ fe) wird durch eine Initialisierungseinrichtung der Parameter des gewünschten Spitzenwertes Upset der Ausgangsspannung für den gewünschten Regeleffekt des Generators auf einen Sollwert Upsoll initialisiert.

Ebenso wird die maximal zulässige Pulsdauer PDmax als Sollwert PDist initialisiert. Falls der Benutzer keine pulsförmige Modu­ lation des Ausgangsspannungssignales wünscht, sondern ein kon­ tinuierlich, nicht moduliertes Ausgangsspannungssignal an­ strebt, so kann PDmax auf die Periodendauer der Modulations­ frequenz gesetzt werden.

Nach Beginn der eigentlichen Regelschleife kann diese bei­ spielsweise durch Loslassen eines Fingerschalters deaktiviert werden. Sofern eine derartige Deaktivierung nicht stattfindet, wird mittels der Detektoreinrichtungen 2, 3 und der Signal­ auswerteeinrichtung 4 der Spitzenwert U_p und der Effektivwert Ueff der Ausgangsspannungssignale sowie der Effektivwert Ieff der Ausgangsstromstärkensignale und der Phasenwinkel PHI zwi­ schen der Ausgangsspannung und der Ausgangsstromstärke gemessen und ermittelt.

Anschließend wird der Spitzenwert Up der Ausgangsspannungssig­ nale auf den Sollwert Upsoll der Ausgangsspannungssignale ge­ regelt. In einem weiteren Schritt werden daraufhin der Mittel­ wert Pavg der Ausgangswirkleistung des HF-Generators über mindestens eine Periodendauer des Modulationssignales durch Multiplizieren der Effektivwerte der Ausgangsspannungssignale und der Ausgangsstromstärkensignale sowie des Phasenwinkels PHI ermittelt und in einem weiteren Schritt dieser berechnete Mittelwert Pavg mit einem vorher definierten maximalen Mittelwert Pmax verglichen.

Sofern der maximale Mittelwert Pmax durch den berechneten Mittelwert Pavg überschritten wird, erfolgt eine inkrementale Erniedrigung der momentan vorhandenen Pulsdauer PDist oder ein erstmaliges Einsetzen eines pulsförmigen Modulationssignales mit einer solchen Pulsdauer. Hierbei darf die erniedrigte Pulsdauer einen zulässigen minimalen Wert PDmin für die Puls­ dauer nicht unterschreiten. Wenn diese unterschritten wird, so wird statt der Erniedrigung der Pulsdauer eine Erniedrigung des Sollwertes Upsoll der Ausgangsspannungssignale durchgeführt, um anschließend die Regelschleife erneut zu durchlaufen.

Wenn der berechnete Mittelwert Pavg nicht größer als der maximale Mittelwert Pmax der Ausgangswirkleistung ist, wird der Sollwert Upsol der Ausgangsspannungssignale inkrementell er­ höht, sofern dieser kleiner als der voreingestellte Wert Upset der Ausgangsspannungssignale ist. Wenn Upsoll größer als Upset ist, so wird stattdessen die Pulsdauer PDist erhöht, sofern diese kleiner als die maximal zulässige Pulsdauer PDmax ist.

Unabhängig davon, ob der Sollwert Upsoll der Ausgangsspannungs­ signale erhöht oder erniedrigt wird, oder die Pulsdauer PDist erhöht oder erniedrigt wird, wird die Regelschleife so lange durchlaufen, bis der gewünschte Effekt des Begrenzens der Aus­ gangswirkleistung des HF-Generators auf einen maximal zulässi­ gen Wert bei gleichbleibendem Spitzenwert der Ausgangsspan­ nungssignale erreicht worden ist.

Die Modulation des Ausgangsspannungssignals mittels eines pulsförmigen Modulationssignals kann alternativ dazu, daß sie beim Erreichen des maximalen Mittelwerts der Ausgangswirkleistungssignale einsetzt, auch durch Erreichen eines bestimmten Wertes der Lastimpedanz initiiert bzw. verändert werden. Hierzu wird der Wert der Lastimpedanz laufend gemessen und ausgewertet.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Begrenzung der Ausgangs­ wirkleistung eines HF-Generators und der Hochfrequenzgenerator zur Durchführung des Verfahrens sind insbesondere für die An­ wendung auf ein Gerät zum chirurgischen Schneiden und Koagulie­ ren von menschlichem oder tierischen Gewebe geeignet. Jedoch ist auch jede alternative Anwendung denkbar, wie es für HF- Geräte in anderen Bereichen der Medizin oder verwandtem Bereiche möglich wäre.

An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass alle oben be­ schriebenen Teile für sich alleine gesehen und in jeder Kombi­ nation, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellten De­ tails als erfindungswesentlich beansprucht werden. Abänderungen hiervon sind dem Fachmann geläufig.

Bezugszeichenliste

1

HF-Generator

2

Spannungs-Detektoreinrichtung

3

Stromstärke-Detektoreinrichtung

4

Signalauswerteeinrichtung

5

Vergleichseinrichtung

6

Steuereinrichtung

7

Modulationseinrichtung

8

Leistungsnetzteil

9

Lastimpedanz

10

Ausgangsspannung

11

Spitzenwert der Ausgangsspannungssignale

12

Effektivwert der Ausgangsspannungssignale

13

Ausgangsspannungssignale

14

pulsförmiges Modulationssignale

14

a Pulsdauer des pulsförmigen Modulationssignals

15

Ausgangswirkleistungssignal

16

Maximaler Mittelwert der Ausgangswirkleistungssignale
Up Spitzenwert der Ausgangsspannungssignale
Ueff Effektivwert der Ausgangsspannungssignale
Upsoll Sollwert des Spitzenwertes der Ausgangsspannungs­ signale
Upset Vordefinierter Spitzenwert der Ausgangsspannungs­ signale
Jeff Effektivwert der Ausgangsstromstärkensignale
PHI Phasenwinkel zwischen Spannungs- und Stromstärkensignale
Pavg berechneter Mittelwert der Ausgangwirkleistungssignale
Pmax Maximaler Mittelwert der Ausgangswirkleistungssignale
PDist Pulsdauer des Modulationssignals
PDmax Maximal zulässige Pulsdauer
PDmin Minimal zulässige Pulsdauer

Claims (19)

1. Hochfrequenz-HF-Generator (1) mit Begrenzung der Ausgangswirkleistung, insbesondere für Geräte zum chirurgischen Schneiden und Koagulieren von menschlichem oder tierischem Gewebe, umfassend
mindestens zwei Detektoreinrichtungen (2, 3) zum Detektieren von Ausgangsspannungssignalen (13) und Ausgangsstromstärkensignalen des HF-Generators (1),
eine Ermittlungseinrichtung zum Ermitteln des Mittelwertes (Pavg) von Ausgangswirkleistungssignalen (15) des HF-Generators (1),
eine Vergleichseinrichtung (5) zum Vergleichen des ermittelten Mittelwertes (Pavg) der Ausgangswirkleistungssignale (15) mit einem definierten maximalen Mittelwert (16, Pmax) der Ausgangswirkleistungssignale des HF-Generators (1),
eine Modulationseinrichtung (7) zum Modulieren der Ausgangsspannungssignale (13) mit einem pulsförmigen Modulationssignal (14),
wobei eine Steuereinrichtung (6) zum Steuern der Modulationseinrichtung (7) die Pulsdauer (14a, PDist) des pulsförmigen Modulationssignales (14) und/oder die Pausendauer zwischen den pulsförmigen Modulationssignalen (14) verändert, um den Spitzenwert (11) (Up) der Ausgangsspannungssignale (13) oder der Intensität eines zwischen einer mit dem HF-Generator verbundenen Elektrode und dem Gewebe auftretenden Lichtbogens konstant zu halten, wenn der ermittelte Mittelwert (Pavg) der Ausgangswirkleistungssignale (15) gleich oder größer dem maximalen Mittelwert (16, Pmax) der Ausgangswirkleistungssignale ist.

2. Hochfrequenz-Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlungseinrichtung als Signalauswerteeinrichtung (4) ausgebildet ist und die Spitzen- und Effektivwerte (11, Up; 12, Ueff) der Ausgangsspannungssignale (13) und die Effektivwerte (Ieff) der Ausgangsstromstärkensignale ermittelt, um daraus den Mittelwert (Pavg) der Ausgangswirkleistungssignale (15) zu berechnen.

3. Hochfrequenz-Generator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (6) eine Begrenzungseinrichtung zum Begrenzen der Veränderungen der Pulsdauer (PDist) zwischen einer minimal zulässigen Pulsdauer (PDmin) und einer maximal zulässigen Pulsdauer (PDmax) und/oder der Pausendauer zwischen einer minimal zulässigen Pausendauer und einer maximal zulässigen Pausendauer umfasst.

4. Hochfrequenz-Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalauswerteeinrichtung (4) so ausgebildet ist, daß sie die Phasenverschiebung (PHI) zwischen den Ausgangsspannungssignalen und den Ausgangsstromstärkensignalen ermittelt.

5. Hochfrequenz-Generator nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Initialisierungseinrichtung so ausgebildet ist, daß sie vordefinierte Spitzenwerte (Upset) der Ausgangsspannungssignale und die maximale zulässige Pulsdauer (PDmax) bzw. Pausendauer als Sollwerte (Upsoll; PDist) für die Regelkreisschaltung initialisiert.

6. Hochfrequenz-Generator nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (6) in steuernder Verbindung mit einem Leistungsnetzgerät (8) steht, welches so ausgebildet ist, daß der HF-Generator (1) mit einer höheren Leistung versorgt wird, wenn der ermittelte Mittelwert (Pavg) der Ausgangswirkleistungssignale gleich oder größer dem definierten Maximal-Mittelwert (16, Pmax) der Ausgangswirkleistungssignale ist.

7. Hochfrequenz-Generator nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulsdauer (PDist) und/oder die Pausendauer in einem Bereich von 3 µs bis 200 ms liegt.

8. Hochfrequenz-Generator nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelkreisschaltung mit einer Lastimpedanz (9) ausgangsseitig verbunden ist.

9. Verfahren zur Begrenzung der Ausgangswirkleistung eines Hochfrequenz (HF)-Generators (1), insbesondere für Geräte zum chirurgischen Schneiden oder Koagulieren von menschlichem oder tierischem Gewebe, die Schritte umfassend:

• - Detektieren von Ausgangsspannungssignalen (13) und Ausgangsstromstärkensignalen des HF-Generators (1) mittels mindestens zweier Detektoreinrichtungen (2, 3),
• - Ermitteln des Mittelwertes (Pavg) von Ausgangswirkleistungssignalen (15) des HF-Generators (1) mittels einer Ermittlungseinrichtung,
• - Vergleichen des ermittelten Mittelwertes (Pavg) der Ausgangswirkleistungssignale (15) mit einem definierten maximalen Mittelwert (16, Pmax) der Ausgangswirkleistungssignale (15) des HF-Generators (1) mittels einer Vergleichseinrichtung (5),
• - Modulieren der Ausgangsspannungssignale (13) mit einem pulsförmigen Modulationssignal (14) mittels einer Modulationseinrichtung (7) und
• - Steuern der Modulationseinrichtung (7) mittels einer Steuereinrichtung (6) derart, daß die Pulsdauer (14a; Pdist) des pulsförmigen Modulationssignals (14) und/oder die Pausendauer zwischen den pulsförmigen Modulationssignalen (14) verändert wird, um so den Spitzenwert (11, Up) der Ausgangsspannungssignale (13) oder der Intensität eines zwischen einer Elektrode des HF-Generators und dem Gewebe auftretenden Lichtbogens konstant zu halten, wenn der ermittelte Mittelwert (Pavg) der Ausgangswirkleistungssignale (15) gleich oder größer dem maximalen Mittelwert (16, Pmax) der Ausgangswirkleistungssignale ist.

10. Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch den Schritt des Ermitteln der Spitzen- und Effektivwerte (11, Up; 12, Upeff) der Ausgangsspannungssignale (13) und der Effektivwerte (Ieff) der Ausgangsstromstärkensignale mittels der Ermittlungseinrichtung als Signalauswerteeinrichtung (4).

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, gekennzeichnet durch den Schritt des Begrenzens der Veränderung der Pulsdauer (PDist) zwischen einer minimalen zulässigen Pulsdauer (PDmin) und einer maximalen zulässigen Pulsdauer (PDmax) und/oder der Pausendauer zwischen einer minimal zulässigen Pausendauer und einer maximal zulässigen Pausendauer.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, gekennzeichnet durch den Schritt des Ermittelns der Phasenverschiebung (PHI) zwischen den Ausgangsspannungssignalen und den Ausgangsstromstärkensignalen zur Berechnung des Mittelwertes (Pavg) der Ausgangswirkleistungssignale (15).

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, gekennzeichnet durch den Schritt des Initialisierens eines vordefinierten Spitzenwertes (Upset) der Ausgangsspannungssignale und der maximalen zulässigen Pulsdauer (PDmax) bzw. Pausendauer als Sollwerte (Upsoll, PDist).

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9-13, insbesondere nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch den Schritt des Veränders des Sollwertes (Upsoll) des Spitenwertes der Ausgangsspannungssignale, wenn die Pulsdauer (PDist) nicht größer als die minimale zulässige Pulsdauer (PDmin) ist.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9-14, insbesondere nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch den Schritt des Veränderns des Sollwertes (Upsoll) des Spitzenwertes der Ausgangsspannungssignale, wenn der ermittelte Mittelwert (Pavg) kleiner als der definierte maximale Mittelwert (Pmax) der Ausgangswirkleistungs­ signale ist, und wenn der Sollwert (Upsoll) kleiner als der vordefinierte Spitzenwert (Upset) ist.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 9-15, insbesondere nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch den Schritt des Veränderns der Pulsdauer (PDist), wenn der ermittelte Mittelwert (Pavg) kleiner als der definierte maximale Mittelwert (Pmax) der Ausgangswirkleistungssignale ist, und wenn der Sollwert (Upsoll) nicht kleiner als der vordefinierte Spitzenwert (Upset) ist, und wenn die Pulsdauer (PDist) kleiner als die maximale zulässige Pulsdauer (PDmax) ist.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 16, gekennzeichnet durch den Schritt des Steuerns eines Leistungsnetzgerätes (8) mittels der Steuereinrichtung (6) derart, dass das Leistungsnetzgerät (8) den HF-Generator (1) mit einer höheren Leistung versorgt, wenn der ermittelte Mittelwert (Pavg) gleich oder größer dem definierten maximalen Mittelwert (16, Pmax) der Ausgangswirkleistungssignale ist.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulsdauer (PDist) bzw. Pausendauer in einem Bereich von 3 µs bis 200 ms liegt.

19. Gerät zum chirurgischen Schneiden und Koagulieren von menschlichem oder tierischem Gewebe, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät einen Hochfrequenz-Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 8 beinhaltet.