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überwachungsanordnung für Rückflußelektrode
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Die Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der Elektrochirurgie,
insbesondere eine Schaltungsanordnung zur Überwachung der Rückflußelektroden eines
Patienten, die bei dieser Chirurgie verwendet werden.
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Bei der Elektrochirurgie können Verbrennungen unter den am Patienten
angebrachten Rückflußelektroden auftreten.
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Es wird angenommen, daß derartige Verbrennungen überwiegend beruhen
auf: 1. Wölbung: Das Anheben der Rückflußelektrode am Patienten aufgrund von Bewegungen
desselben oder aufgrund von unsachgemäßer Anwendung. Dies kann zu einer Verbrennung
führen, wenn die Berührungsfläche zwischen dem Patienten und der Elektrode wesentlich
verkleinert wird.
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2. Falsche Anwendungsstolle: Das Anbringen einer RückfLußclektrodo
an Körporstellen, die einen hohen elektrischen Widerstand aufweisen (z.B. Fettgewebe,
Narbengewebe, Entzündungen oder Verletzungen, starke Behaarung), führen zu einer
stärkeren, schnelleren Temperaturerhöhung. Wenn die Elektrode nicht an dem Patienten
angebracht ist (d.h. frei herunterhängt oder an einer anderen Oberfläche befestigt
ist), so besteht die Gefahr, daß der Patient durch Berührung mit einem anderen Rückflußweg
verbrannt wird, z.B. durch Berührung des Tisches oder durch die Überwachungselektroden.
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3. Trocknung des Gels entweder aufgrund eines vorzeitigen öffnens
der Elektrodenkammer oder der Verwendung einer Elektrode, deren Gebrauchsfähigkeit
erschöpft ist.
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Es wurden bereits zahlreiche Überwachungssysteme entwickelt. Die meisten
sind jedoch nicht imstande, Schutz gegen alle drei obengenannten Gefährdungen zu
gewährleisten. Um vor solchen Situationen zu schützen, muß nicht nur der Patient
selbst, sondern auch sein Rückflußstromkreis daraufhin überwacht werden, ob er ununterbrochen
ist.
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Es sind bereits Sicherheitsschaltungsanordnungen bekannt, in denen
gespaltene (oder doppelte) Patientenelektroden in Verbindung mit der Anwendung von
Gleichstrom verwendet werden (z.B. DE-PS 1 139 927 vom 22. November 1962), oder
es wird ein Wechselstrom (z.B. US-PSen 3 933 157 und 4 200 104) zwischen den gespaltenen
Elektroden eingespeist, um den Kontaktwiderstand bzw. die Impedanz zwischen dem
Patienten und den Elektroden abzufühlen. In der US-PS 3 913 583 ist eine Schaltungsanordnung
zum Vermindern des den Patienten durchfließenden Stromes beschrieben, die abhängig
von der Kontaktfläche des Patienten mit einem festen Stoff bzw. einer Patientenplatte
arbeitet,
wobei in dem Ausgangskreis eine sättigbare Drossel verwendet
wird, deren Impedanz sich je nach der abgeühlten Impedanz der Xontaktfläche verändert.
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Diesen bekannten Anordnungen haftet jedoch wenigstens einer der folgenden
Mängel an: (a) mangelnde Empfindlichkeit oder mangelndes Vermögen der Anpassung
an verschiedene physiologische Eigenschaften des Patienten; und (b) Störung durch
die bei der Elektrochirurgie angewendeten Ströme, wenn die Uberwachung während der
Durchführung der Elektrochirurgie fortgeführt wird.
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Aufgabe der Erfindung ist insbesondere die Schaffung einer Uberwachungsanordnung
für eine Rückflußelektrode, bei der keine Störung durch die Elektrochirurgieströme
auftritt, wenn die Überwachung während der Durchführung der Elektrochirurgie fortgesetzt
wird.
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Bei der erfindungsgemäßen tiberwachungsanordnung können insbesondere
zwei Leiter an einer gemeinsamen Elektrode angeschlossen werden.
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Ein wichtiges Merkmal der Erfindung besteht ferner darin, daß die
Art der Überwachung von der verwendeten Rückflußelektrode abhängt.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden
Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus der Zeichnung, auf die Bezug genommen
wird. In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform der
Erfindung; Fig. 1A eine schematische Darstellung einer gemeinsamen Folienelektrode
mit dem zugeordneten Kabel zur Verwendung bei der Ausführungsform nach Fig. 1;
Fig.
2 ein Ersatzschaltbild zum Erläutern der physiologischen Eigenschaften, welche die
Impedanz zwischen den Elementen einer gespaltenen Patientenelektrode beeinflussen,
wenn die Elektrode mit der Haut eines Patienten in Berührung ist; Fig. 3 ein Schaltbild
der Impedanz-Detektorschaltung für die Ausführungsform nach Fig. 1; Fig. 4 eine
Graphik, welche die Arbeitsweise der in Fig. 1 gezeigten Anordnung und insbesondere
ihrer Adapter-Schwellwertschaltung verdeutlicht; Fig. 5A und 5B Flußdiagramme eines
Programmes zur Durchführung der in Fig. 4 dargestellten Arbeitsweise; Fig. 6 ein
Flußdiagramm eines Programmes zur Durchführung einer nichtadaptierenden Schwellwertfunktion;
und Fig. 7 ein Schaltbild einer Schaltungsanordnung zur Ausführung einer nichtadaptiven
Funktion.
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Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform enthält ein Elektrochirurgie-Generator
10 bekannte Schaltungsanordnungen, insbesondere einen großen HF-Oszillator 12 und
einen Ausgangsverstärker 14, der einen Elektrochirurgiestrom abgibt. Dieser Strom
wird an den (nicht gezeigten) Patienten über eine aktive Elektrode 16 angelegt.
Der Elektrochirurgiestrom fließt zu dem Generator 10~huber eine die Elektroden 20
und 22 umfassende gespaltene Rückflußelektrode. 18 sowie ein zweiadriges Patientenkabel
24 mit den Leitern 26 und 28 zurück. Die gespaltene Rückflußelektrode kann der in
der US-PS 4 200 104 beschriebenen Art entsprechen. Der Elektrochirurgiestrom fließt
dann zu dem Verstärker 14 über eine Leitung 30
zurück, die zwischen
Kondensatoren 32 und 34 angeschlossen ist. Diese Kondensatoren überbrücken die Sekundärwicklung
36 eines Transformators 38.
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Die Primärwicklung 40 des Transformators ist an eine Patientenimpedanz-Detektorschaltung
42 angeschlossen, deren Aufgabe darin besteht, eine Spannung EREM zu erzeugen, die
von der Impedanz zwischen den Elektroden 20 und 22 abhängt. Die Spannung EREM wird
an eine Adapter-Schwellwertschaltung 44 angelegt, die bestimmt, ob die genannte
Impedanz innerhalb des gewünschten Bereiches liegt, wobei dieser Bereich vorzugswiese
an die physiologischen Eigenschaften des Patienten angepaßt werden kann. Wenn dies
nicht zutrifft, so wird über eine Leitung 46 ein Sperrsignal angelegt, um den Generator
intern zu sperren.
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Ein Stecker, der an dem Ende des zweiadrigen Kabels 24 befestigt ist,
das dem Generator zugewandt ist, kann in ein Patienten-Anschlußteil eingesteckt
werden, das an dem Generator 10 angeordnet ist. Diese Stecker/Verbindungselement-Anordnung
ist sche#matisch mit 47 und 49 bezeichnet. Ein Schalter 51 in der Verbindungsanordnung
ist ebenfalls vorgesehen, um die Arbeitsweise des Systems zu verdeutlichen. Bei
einer ersten Betriebsweise wird die in Fig. 1 gezeigte gespaltene Patientenelektrode
18 verwendet. In den Stecker des Kabels für die gespaltene Rückflußelektrode ist
ein Stift eingebaut, durch den der Schalter 51 betätigbar ist, um auf diese Weise
über die Leitungen 61 und 63 der Adapter-Schwellwertschaltung 44 anzuzeigen, daß
das System in seiner ersten Betriebsart arbeitet, d.h. unter Verwendung einer gespaltenen
Patientenelektrode.
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In Fig. 1A ist schematisch eine Elektrodenanordnung gezeigt, wie sie
bei einer zweiten Betriebsart des Systems verwendet wird. Die Elektrode 53 umfaßt
eine gemeinsame Folie, an die die Leiter 55 und 57 eines zweiadrigen
Kabels
59 an voneinander beabstandeten Stellen angeschlossen sind. Ein Stecker, der an
dem Ende des Kabels, das dem Generator zugeeandt ist, befestigt ist, kann in eine
am Generator angeordnete Buchse eingesteckt werden.
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Er weist jedoch nicht den oben beschriebenen Stift auf.
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Wenn also der Stecker bei der Ausführungsform nach Fig. 1A in die
Buchse eingesteckt wird, ist der Schalter 51 nicht betätigt. Über die Leitungen
61 und 63 erfolgt daher eine Anzeige, daß das System in seiner zweiten Betriebsart
arbeitet.
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In Fig. 2 ist gezeigt, wie die Patientenimpedanz-Detektorschaltung
42 an die Elektroden 20 und 22 angeschlossen ist, die ihrerseits in Berührung mit
der Haut des Patienten sind. Ferner sind die physiologischen Eigenschaften der Haut
des Patienten, nämlich Fett- und Muskelschichten, schematisch durch Widerstände
verdeutlicht. Wie im einzelnen später erläutert wird, legt die -Detektorschaltung
42 einen konstanten, physiologisch unbedenklichen Überwachungsstrom (typischerweise
140 kHz und 2 mA) an den Leiter 26 an, so daß dieser Strom die Elektrode 20 und
den Patienten durchströmt und dann zu der Schaltung 42 über die Elektrode 22 und
den Leiter 28 zurückfließt.
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Die Schaltung 42 verarbeitet die Spannung, die an den Leitern 26 und
28 erscheint, um eine Spannung EREM abzugeben, die - wie oben erwähnt - ein Maß
für die Impedanz zwischen den Elektroden 20 und 22 darstellt.
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Die anpaßbare bzw. Adapter-Schwellwertschaltung 44 legt insbesondere
einen Bereich fest, innerhalb dessen die Impedanz zwischen den Elektroden (oder
Fühlern) 20 und 22 liegen muß und der sich von 20 bis 144 Ohm erstrecken kann. Wenn
die Impedanz nicht innerhalb des festgelegten Bereiches liegt, wird der Generator
10 gesperrt. Die untere Grenze wird also auf den Nennwert von 20 Ohm festgelegt,
wodurch die Gefahren vermieden werden, die auftreten, wenn die Elektrode an einer
anderen Oberfläche
als an dem Patienten angebracht wird. Die obere
Grenze wird im Hinblick auf die oben erwähnten Probleme festgelegt, nämlich Wölbung,
falsche Anwendungsstelle, Geltrocknung usw..
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Gemäß einem wichtigen Merkmal der Erfindung ist die obere Grenze ausgehend
von einem absoluten Maximum (typischerweise. 144 Ohm) bis herunter zu etwa 20 Ohm
einstellbar, um auf diese Weise eine automatische Anpassung an die physiologischen
Eigenschaften des Patienten vorzunehmen. Dadurch erhält die erfindungsgemäße Uberwachungsanordnung
eine wesentlich bessere Kontrolle des Anschlusses der Rückf1uße]ektrode, ohne
daß der Bereich von Patiententypen eingeschränkt wird, für die das System verwendet
werden kann, und ohne daß die Anordnung im Betrieb zusätzliche Aufmerksamkeit erfordert.
Die in Fig. 2 verdeutlichten physiolotischen Eigenschaften können sich also von
Patient zu Patient und von einer Stelle der Rückflußelektrode zur anderen beträchtlich
verändern. So ist natürlich der Stärke der Fettgewebe von einem Patienten zum anderen
unterschiedlich. Ferner sind bei einem gegebenen Patienten die verschiedenen Stellen
mehr oder weniger fettig, behaart oder vernarbt. Jeder dieser Faktoren kann die
Impedanz zwischen den Elektroden 20 und 22 beeinflussen, so daß die Bedienunsperson
für jeden Patienten die geeigneten Stellen sorgfältig auswählen muß. Bei der erfindungsgemäßen
überwachungsanordnung entfällt jedoch dieses Erfordernis, da eine automatische Anpassung
an die phy-,iologischen Eigenschaften des Patienten erfolgt.
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Es wird nun auf Fig. 3 Bezug genommen, in der ein Schaltbild der Patientenimpedanz-Detektorschaltung
gezeigt ist, die einen mit 48 bezeichneten Oszillator enthält. Der Ausgang des Oszillators
ist an ein Flipflop 50 angeschlossen, das ein symmetrisches Rechtecksignal mit typischerweise
140 kHz abgibt. Die Ausgänge des Flipflops
50 sind an die Schaltungselemente
52 und 54 angelegt, die steile Flanken erzeugen, um eine präzise Multiplexerfunktion
zu ermöglichen, wie weiter unten erläutert wird.
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Konstantströme aus den Schaltungselementen 52 und 54 durchlaufen Widerstände
56 und 58 und gelangen dann an die eine bzw. andere Hälfte 60, 62 der Primärwicklung
40 des Transformators 38. Die auf die Primärseite des Transformators übertragene
Impedanz verändert sich in Abhängigkeit von der Impedanz zwischen den Elektroden
20 und 22. Infolgedessen ändern sich wegen der die Widerstände 56 und 58 durchfließenden
Konstantströme die an den Anschlüssen 64 und 66 erscheinenden Spannungen wie diese
Impedanz. Hierbei handelt es sich um diejenigen Spannungen, die verarbeitet werden,
um die Spannung EREM abzuleiten.
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Ein Synchrondetektor 68, der Analogschalter 70-76 enthält, unterdrückt
jegliche Elektrochirurgieströme, die an den Anschlüssen 64 und 66 auftreten können.
Gemäß einem anderen wichtigen Merkmal der Erfindung kann also die Überwachung des
Rückflußelektrodenkreises nicht nur vor der Durchführung der Elektrochirurgie, sondern
auch kontinuierlich während derselben fortgesetzt werden. Da die 140 kHz-Steuersignale,
die über Leitungen 78-84 an die Analogschalter 70-76 angelegt werden, in Phase mit
den 140 kHz-Fühlerströmen sind, die über die Widerstände 56 und 58 zu den Anschlüssen
64 und 66 fließen, werden die von diesen Anschlüssen über Widerstände 85 und 87
an die Analogschalter angelegten Fühlersignale von diesen Schaltern durchgelassen
und zusätzlich an RC-Schaltungen 86 und 88 angelegt, wobei die RC-Schaltung 86 einen
Widerstand 90 und einen Kondensator 92 und die RC-Schaltung 88 einen Widerstand
94 und einen Kondensator 96 enthält. Das dem Elektrochirurgiestrom entsprechende
750 kHz-Signal ist jedoch "orthogonal" zu dem 140 kHz-Steuersignal, und folglich
werden die über eine Zeit-
spanne an die RC-Schaltungen 86 und
88 angelegten Elektrochirurgiesignale voneinander subtrahiert, um eine sehr hohe
Unterdrückung der Elektrochirurgiesignale und anderer Störsignale zu bewirken. Die
an den RC-Schaltungen 86 und 88 erscheinenden Signale werden an einen Differenzverstärker
98 angelegt, dessen Ausgang das Signal EREM abgibt.
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Es wird nun auf Fig. 4 Bezug genommen, in der die Arbeitsweise der
Adapter-Schwellwertschaltung 44 verdeutlicht ist.
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Der überwachte Impedanzbereich der Rückflußelektrode, d.h. der zwischen
den Elektroden 20 und 22 festgestellte zulässige Impedanzbereich, wird zuvor nach
Einschalten des Stromes auf eine Obergrenze von 120 Ohm und eine Untergrenze von
20 Ohm eingestellt, wie in Fig. 4 zum Zeitpunkt T = 0 verdeutlicht ist. Wenn die
überwachte Impedanz außerhalb dieses Bereiches liegt (T = A Sekunden), z.B. wenn
die Rückfiußelektrode noch nicht an dem Patienten angebracht ist, so wird ein Alarmsignal
festgestellt, so daß der Generator über Leitung 46 gesperrt wird. Die kontinuierlich
überwachte Impedanz ist in Fig. 4 mit RIV bezeichnet. Wenn diese Impedanz innerhalb
des Bereiches liegt (T = B Sekunden), der durch die obere Grenze (UL) und die untere
Grenze (LL) festgelegt ist, so beginnt eine Zeitsteuerfolge. Wenn nach fünf Sekunden
die gemessene Impedanz RIV weiterhin innerhalb des Bereiches liegt (T = C Sekunden),
so hört der Arlarmzustand auf, und der gemessene Impedanzwert wird in einem Speicher
abgespeichert. Dieser gespeicherte Wert wird als Nennwert RNV bezeichnet. Die obere
Grenze wird dann erneut festgelegt zu 120 % dieses Wertes. Der in Fig. 4 gezeigte
Momentanwert RIV von 80 Ohm bewirkt eine Obergrenze, die bei 96 Ohm liegt. Dieses
Merkmal der Erfindung ist besonders wichtig, da zu diesem Zeitpunkt (T = C Sekunden)
die erste Anpassung an die physiojoyl&JchLn
Eigenschaften des
Patienten erfolgt. Sollte der Meßwert RIV zwischen den Zeitpunkten T = C und T =
F den Wert von 96 Ohm überschreiten (wobei also die Obergrenze 96 Ohm beträgt),
so würde ein Alarmzustand ausgelöst und der Generator gesperrt. Wenn jedoch die
Obergrenze nicht auf 96 Ohm eingestellt wäre, so würde kein Alarmzustand ausgelöst,
bis der gemessene Momentanwert RIV den Anfangswert von 120 Ohm überschreitet, so
daß an der am Patienten angebrachten gespaltenen Rückflußelektrode eine Überhitzung
auftreten könnte. Diese Situation würde natürlich noch verschärft, wenn der Anfangswert
RIV des Patienten innerhalb des voreingestellten Bereiches von 20 bis 120 Ohm z.B.
30 Ohm betragen würde.
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Die Obergrenze für einen innerhalb des Bereiches von 20 bis 120 Ohm
liegenden Anfangsmeßwert RIV von 120 Ohm beträgt 144 Ohm.
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Ein weiteres wichtiges Merkmal der Erfindung beruht auf der Beobachtung,
daß die während der Überwachung gemessene Impedanz über eine relativ lange Zeitspanne,
z.B.
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mehrere Stunden, abnimmt. Da viele chirurgische Eingriffe sich über
mehrere Stunden erstrecken können, wird dieser Effekt bei der erfindungsgemäßen
Anordnung ebenfalls berücksichtigt. Der Momentanwert der Impedanz RIV wird also
kontiuierlich überwacht, und jedes auftretende Impedanzminimum, d.h. eine Abwärtstendenz,
auf die ein konstanter Wert oder eine Aufwärtstendenz folgt, löst ein neues Fünfsekunden-Zeitsteuerintervall
aus (T = E Sekunden). Am Ende dieses Intervalls wird der Wert RNV auf den Wert RIV
aufgefrischt, wenn dieser Wert RIV niedriger ist (T = F Sekunden). Zu diesem Zeitpunkt
wird dann die Obergrenze von 120 % des Wertes RNV neu festgelegt. Das Fünfsekundenintervall
bewirkt, daß kurzzeitige Veränderungen des gemessenen Impedanzwertes zu kleineren
Werten (T = D Sekunden) unberücksichtigt bleiben. Der Betrieb wird nun auf diese
Weise fortgesetzt,
vorausgesetzt, daß der Momentanwert RIV der
gemessenen Impedanz die Obergrenze von 120 % RNV nicht überschreitet und nicht unter
die Untergrenze Von 20 Ohm absinkt.
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Ein Überschreiten der Obergrenze (T = G Sekunden) löst einen Alarm
aus, wodurch der Generator gesperrt wird.
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Der Alarmzustand bleibt aufrechterhalten, bis der Momentanwert RIV
unter 115 % von RNV oder weniger absinkt (T = H Sekunden) oder bis das Überwachungssystem
in den Anfangszustand zurückversetzt wird. Wenn der Momentanwert RIV unter 20 Ohm
absinkt (T = I Sekunden), wird ebenfalls Alarm ausgelöst, der anhält, bis entweder
der Momentanwert RIV 24 Ohm überschreitet (T = J Sekunden) oder das System in den
Anfangszustand zurückversetzt wird. Die Hysterese zwischen den Grenzen des überwachungs
bereiches (d.h. die Veränderung der oberen Grenze auf 115 % des gespeicherten Nennwertes
RNV und der unteren Grenze auf 24 Ohm bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel)
verhindert Fehlalarme, wenn der Momentanwert RIV schwankt.
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Bei dem in Fig. 4 gezeigten Beispiel ist zu beachten, daß der Alarmzustand
nicht beendet wird, wenn der Momentanwert RIV wieder Werte von mehr als 24 Ohm erreicht,
da die gespaltene Rückflußelektrode entfernt wird, bevor fünf Sekunden nach T =
J Sekunden abgelaufen sind. Der Alarmzustand bleibt also erhalten, weil die Elektroden
entfernt wurden.
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Eine Entfernung der Rückflußelektrode vom Patienten oder Lösung des
Kabels 24 vom Generator 10 (T = K Sekunden) während mehr als einer Sekunde bewirkt
eine Neuinitiierung des Systems auf die ursprünglichen Grenzen von 120 und 20 Ohm.
Dadurch kann ein Elektrodenkissen neu plaziert oder wieder angebracht werden (T
= L Sekunden), ohne daß der Generator abgeschaltet wird. Bei dem gezeigten Beispiel
beträgt der Momentanwert RIV an der neuen Stelle 110 Ohm, und 120 % des Nnwrtcs
RNV bo-
tragen 132 Ohm. Wie oben bereits erläutert wurde, handelt
es sich dabei um den einen Zeitpunkt (immer wenn der Momentanwert RIV zum erstenmal
in den Bereich 20 bis 120 Ohm fällt, der entweder beim Stromeinschalten voreingestellt
wird oder bei T = K Sekunden neu festgesetzt wird), wo die Obergrenze während des
normalen Überwachungszyklus angehoben werden kann. Ansonsten wird sie kontinuierlich
abgesenkt, um eine Anpassung an den mit der Zeit abnehmenden Impedanzwert RIV vorzunehmen.
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Die in Fig. 4 dargestellte Funktionsweise der Adapter-Schwellwertschaltung
44 wird vorzugsweise durch einen programmierten Mikroprozessor gesteuert, insbesondere
vom Typ INTEL 8048.
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Es wird nun auf die Figuren 5A und 5B Bezug genommen, die ein Flußdiagramm
des oben erwähnten Programmes darstellen. Im Schritt 100 wird das Programm durch
ein anderes Programm TIMINT (Zeitfolgeunterbrechung) aufgerufen, welches die Spannung
EREM etwa 50-mal pro Sekunde abtastet. Zunächst wird im Schritt 102 der Momentanwert
RIV gemäß folgender Gleichung berechnet:
worin kühler der die Widerstände 56 und 58 in Fig. 3 durchfließende Strom und 1Uberbr.
der Nebenstrom ist, der durch die Überbrückungswege im Transformator 38 durch die
Widerstände 85 une 87 fließt. Im Idealfalle ist dieser Strom 1Überbr. nicht vorhanden,
und die Spannung EREM ist nur eine Funktion der Variablen RIV und des konstanten
Stromes 1Fühler Es wird jedoch nicht der gesamte Strom 1Fühler verwendet, um das
Spannungssignal EREM zu erzeugen, da die obengenannten Überbrückungswege vorhanden
sind. Der Strom 1überbr. kann aus den Parametern der
Schaltung
nach Fig. 3 bestimmt werden, so daß aus Gleichung (1) der Momentanwert RIV leicht
berechnet werden kann.
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Anschließend erfolgt im Schritt 104 die Prüfung, in welcher Betriebsweise
das System sich befindet. Unter der Annahme, daß der Schalter 51 betätigt wurde,
befindet sich das System in seiner ersten Betriebsweise, bei welcher eine gespaltene
Rückflußelektrode verwendet wird.
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Das Programm geht nun zu dem global mit 106 bezeichneten Teil über,
der die Schritte 708 bis 116 enthält und dessen Zweck darin besteht, diejenige Funktion
zu erfüllen, die in Fig. 4 bei T = K Sekunden dargestellt ist, wodurch also die
Entfernung der Elektrode 18 oder das Lösen des Kabels 24 während mehr als etwa einer
Sekunde eine Neuinitiierung des Systems auslöst. Wie im Schritt 114 angegeben ist,
wird also RNV auf 120 Ohm gesetzt, 115 % von RNV ergeben 138 und 120 % RNV ergeben
144 Ohm, wobei RNV, 115 % RNV und 120 % RNV auf diese Werte vorgesetzt werden, wenn
zu Anfang an den Generator Strom angelegt wird. Ein weiterer, weiter unten erläuterter
Parameter LSTRIV (letzter Wert RIV) wird ebenfalls auf 120 Ohm gesetzt, wenn zu
Anfang Strom angelegt wird. Im Schritt 108 wird geprüft, ob der Momentanwert RIV
größer ist als 150 Ohm (d.h., ob die Elektrode 18 entfernt oder das Kabel 24 gelöst
wurde). Wenn dies zutrifft, so wird ein Einsekundenzähler im Schritt 110 inkrementiert.
Fünfzig Inkremente (entsprechend den fünfzig Abtastproben der Spannung EREM pro
Sekunde) verursachen nach einer Sekunde den Überlauf des Zählers. Wenn dieser Zähler
auf Null gesetzt wird, so bedeutet dies, daß eine Sekunde abgelaufen ist, seit die
Elektrode 18 entfernt oder das Kabel 24 gelöst wurde, wodurch das Probramm vom Schritt
112 zum Schritt 114 übergeht, um da. ückel.en der Werte RNV, 115 % RNV und 120 %
RNV durchzuEUhren. Wenn RIV weniger beträgt als 150 Ohm, so wird im Schritt 115
der Einsekunden-Zähler gelöscht.
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Das Programm geht vom Programmteil 106 zum Schritt 116 über, wo die
obere Grenze UL auf 120 % RNV und die untere Grenze LL auf 20 Ohm gesetzt wird.
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Anschließend geht das Programm nun über zum Programmteil 118, der
die Schritte 120-126 enthält. Dieser Programmteil ergibt die Hysterese innerhalb
der Grenzen des in Fig. 4 gezeigten Überwachungsbereiches bei T = G oder I. Wenn,
wie weiter unten erläutert wird, RIV unter 20 Ohm absinkt, so wird ein Betriebsart-Eins-LO
(LOW)-Fehlerflag gesetzt. Wenn die Spannung EREM etwa 1/50tel Sekunde später erneut
abgetastet wird, so ist das Betriebsart-Eins-LO-Fehlerflag weiterhin gesetzt, was
im Schritt 120 festgestellt wird, und die untere Grenze LL wird im Schritt 122 entsprechend
T = I auf 24 Ohm zurückgesetzt. In gleicher Weise wird die obere Grenze UL in den
Schritten 124 und 126 auf 115 % RNV zurückgesetzt, wie T = G entspricht, unter der
Annahme, daß zuvor ein Betriebsart-Eins-HI (HIGH)-Fehler aufgetreten ist.
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Das Programm geht nun zu dem Programmteil 128 über, der die Schritte
130-136 enthält, wo geprüft wird, ob RIV in dem gewünschten Bereich zwischen UL
und LL geblieben ist. Wenn RIV größer geworden ist als UL (T = G), so wird dies
im Schritt 130 festgestellt, wodurch das Vorhandensein eines Fehlers angezeigt wird.
Daher werden im Schritt 132 alle vorhergehenden Betriebsart-Zwei-Fehler (wird später
erläutert) gelöscht, und das Betriebsart-Eins-HI-Fehlerflag wird gesetzt.
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Es können dann im Teil 137 des Programmes die geeigneten Alarmzustände
ausgelöst und das Sperrsignal INHIBIT auf Leitung 46 in Fig. 1 abgegeben werden,
um den Generator zu sperren. Anstatt mittels des in Fig. 6 gezeigten Programmes
das Sperrsignal INHIBIT direkt zu erzeugen, kann dies auch geschehen (wie bei einem
konkreten Ausführungsbeispiel der Erfindung), indem eine
Zustandsinformation
des Überwachungssystems (z.B. die Zustände der Betriebsart-Eins-HI- und LO-Fehler)
einem Hauptprogramm über spezielle Register zugeführt wird (wobei dieses Hauptprogramm
weitere Funktionen durchführt, die dem Generator 10 zugeordnet sind oder nicht erfindungsspezifisch
sind). Diese Register werden fortwährend überprüft, und wenn irgendwelche Fehlerbits
des Überwachungssytems gesetzt sind, wird der Generator gesperrt.
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Der Programmteil 137 enthält die Schritte 140-146. Im Schritt 140
wird eine Überwachungs-Alarmlampe eingeschaltet. Es kann auch ein akustisches Alarmsignal
gegeben werden, das eine vorbestimmte Anzahl von Tönen enthält. Wenn dieser Alarm
nicht ausgelöst wurde, so wird dies im Schritt 142 festgestellt, wodurch im Schritt
144 ein Ton-Flag gesetzt wird, um die Aktivierung des akustischen Alarms anzuzeigen.
Die Anzahl der durch den Alarm ausgelösten Töne wird im Schritt 146 festgestellt,
d.h.
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zwei Töne bei dem beschriebenen Beispiel. Obwohl der Generator gesperrt
wurde und Alarmzustände ausgelöst sind, fährt das System mit der Überwachung von
RIV fort.
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In ähnlicher Weise wie oben beschrieben erfolgt im Schritt 134 eine
Prüfung, ob die untere Grenze LL größer ist als RIV. Wenn dies zutrifft, so wird
jegliches vorherige Flag gesetzt, und ein Fünfsekundenzähler, der weiter unten beschrieben
wird, wird gelöscht.
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Unter der Annahme, daß RIV innerhalb des Bereiches liegt, der durch
die laufenden Werte von UL und LL festgelegt ist, geht das Programm zum Schritt
149 über, wo alle vorausgehenden Fehlerzustände (die z.B. in den Schritten 132,
136 oder 180 festgestellt wurden) gelöscht werden, die Alarmlampen (die gegebenenfalls
im Schritt 140 aktiviert wurden) abgeschaltet werden und das Ton-Flag (das gegebenenfalls
im Schritt 144 gesetzt wurde) gelöscht; wird.
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Das J>roqramfl0 gaht dann zum Teil 150 über, der die Schritte 152-168
enthält. In diesem Programmteil 150 erfolgt die Prüfung, ob ein neues Minimum von
RIV als vorübergehende Störung unberücksichtigt bleiben soll, wobei dieses Minimum
entweder dadurch entsteht, daß RIV zum erstenmal bei T = B oder L in den gewünschten
Bereich gelangt, oder durch eine Abnahme des Wertes z.B. bei T = D oder E. Wenn
dieses Minimum länger als fünf Sekunden andauert, wird es nicht vernachlässigt,
und RNV wird auf den Wert RIV aufgefrischt, wenn RIV niedriger ist als zum Zeitpunkt
T = F angegeben. Im Schritt 152 erfolgt die Prüfung, ob der laufende Wert von RIV
kleiner ist als der letzte Wert RIV (LSTRIV).
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Wenn dies nicht zutrifft (d.h. gleich oder größer als), so wird der
laufende Wert von RIV im Schritt 156 unmitteilbar zu einem Register geführt, um
LSTRIV zu speichern, wobei dieser Wert dann der letzte Wert von RIV für die nächste
Abtastung der Spannung EREM wird. Wenn RIV derart ansteigt, daß es sich aus dem
gewünschten Bereich herausbewegt, so wird dies im Schritt 130 schnell festgestellt,
während aufeinanderfolgende Abtastproben der Spannung EREM verarbeitet werden, und
zu diesem Zeitpunkt wird dann der Programmteil 136 aktiviert, um den Generator zu
sperren und die geeigneten Alarmzustände auszulösen.
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Wenn RIV geringer ist als LSTRIV, so bedeutet dies, daß möglicherweise
ein nichtvorübergehendes Minimum aufgetreten ist, weshalb im Schritt 154 ein Fünfsekundenzähler
gestartet wird. Die Arbeitsweise dieses Zählers gleicht derjenigen des Einsekundenzählers,
der zuvor beschrieben wurde. Nach 250 aufeinanderfolgenden Inkrementen sind etwa
fünf Sekunden abgelaufen, was dadurch angezeigt wird, daß der Zähler auf Null überläuft.
Nach dem Starten des Zählers wird der neue niedrigere Wert von RIV im Schritt 156
zu LSTRIV bewegt. Sollte RIV jemals unter 20 Ohm absinken, so wird dies im Schritt
134 festgestellt.
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Anschließend erfolgt eine Überprüfung im Schritt 158, ob der Fünfsekundenzähler
gestartet wurde. Wenn dies zutrifft, so kehrt das Programm zum Schritt TIMINT zurück,
um die Verarbeitung der nächsten Abtastprobe vorzubereiten. Wenn dies nicht zutrifft,
so wird im Schritt 160 der Fünfsekundenzähler inkrementiert, und im Schritt 162
wird erneut geprüft, ob die fünf Sekunden des Zählers abgelaufen sind. Wenn dies
nicht zutrifft, so kehrt das Programm zu TIMINT zurück. Wenn es zutrifft, so wird
im Schritt 164 geprüft, ob RIV geringer ist als RNV. Wenn RIV nicht geringer ist
als RNV, so zeigt dies an, daß die anfangs festgestellte Abwärts tendenz des Wertes
RIV nur vorübergehend war und folglich unberücksichtigt bleibt, so daß das Programm
zu TIMINT zurückkehrt. Wenn jedoch RIV kleiner ist als RNV, so wurde ein nichtvorübergehendes
Minimum festgestellt, wodurch der laufende Werte RIV der neue Wert RNV wird, wie
im Schritt 166 angegeben ist. Die neuen Werte 115 % RNV und 120 % RNV werden im
Schritt 168 berechnet und gespeichert.
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Wie bereits erwähnt wurde, wird das System in seinen zweiten Betriebszustand
gebracht, wenn die in Fig. 1A gezeigte einzelne Folienelektrode 53 verwendet wird.
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Der Programmteil 170 überprüft die Intaktheit der Kabel/ Elektrodenanordnung
in Fig. 1A und ihre Verbindung mit dem Generator. Es wird nur ein oberer Widerstandsgrenzwert
von typischerweise 20 Ohm verwendet. Intaktheit wird festgestellt, wenn der zwischen
den beiden Anschlüssen gemessene Widerstand weniger als 20 Ohm beträgt. Ein widerstand
von mehr als 20 Ohm verursacht einen Alarmzustand, wodurch der Generator über Leitung
46 gesperrt wird. Durch ein Absinken des Widerstandes auf weniger als 16 Ohm, typischerweise
durch Wiederanbringen des Kabels bzw. der Rückflußelektrode, wird der Fehlerzustand
der Überwachungsanordnung gelöscht.
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Durch den Programmteil 170, der die Schritte 172-182 enthält, wird
die Obergrenze im Schritt 172 auf 20 Ohm gesetzt, wenn im Schritt 104 festgestellt
wurde, daß das System in der zweiten Betriebsweise ist. Wenn ein früherer Betriebsart-Zwei-Fehler
vorhanden war, so wird die obere Grenze im Schritt 176 auf 16 Ohm abgesenkt, in
ähnlicher Weise wie die Absenkung der oberen Grenze im Schritt 126 bei Betriebsart-Eins.
Dann wird im Schritt 178 geprüft, ob RIV kleiner als oder gleich der oberen Grenze
ist. Wenn dies nicht zutrifft, ist ein Fehler aufgetreten. Im Schritt 180 werden
daher alle früheren Betriebsart-Eins-Fehlerflags gelöscht, und das Betriebsart-Zwei-Fehlerflag
wird gesetzt. Das Programm geht dann zum Teil 137 über, wobei der Generator gesperrt
und die geeigneten Alarmzustände in der beschriebenen Weise ausgelöst werden. Wenn
RIV niedriger als oder gleich UL ist, so werden alle Fehlerflags gelöscht, die Alarmlampen
werden abgeschaltet, und das Ton-Flag wird gelöscht, bevor zum Schritt TIMINT zurückgekehrt
wird.
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Es wird nun auf Fig. 6 Bezug genommen, die ein Flußdiagramm eines
Computerprogramms zeigt, das für eine nichtadaptierende Ausführungsform angewendet
werden kann.
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Bei einer nichtadaptierenden Ausführungsform sind die obere und untere
Grenze typischerweise auf 120 bzw. 20 Ohm festgelegt. Die oben beschriebenen-Vorteile
des anpassenden Systems werden dabei natürlich nicht erhalten.
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Für viele Anwendungsfälle ist jedoch der durch diese Ausführungsform
gewährleistete Schutz ausreichend.
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Wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, ist das Programm für eine nichtanpassende
Ausführungsform eine Vereinfachung des in Fig. 5 gezeigten anpassenden Programmes.
In Fig. 6 ist also kein Programmteil 106 enthalten, um die obere Grenze neu zu initiieren,
da die obere Grenze nicht verändert wird. Das gleiche gilt für den Programmteil
150 in Fig. 5, durch den dort die obere Grenze im Verlaufe
der
Zeit nach unten korrigiert wird. Folglich sind die Programmteile 106 und 150 in
Fig. 6 nicht enthalten.
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Die übrigen Teile des in Fig. 6 gezeigten Programmes sind dieselben
wie die entsprechenden Programmteile in Fig. 5, bis auf die im folgenden erläuterten
Ausnahmen.
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Im Teil 118 wird die obere Grenze auf 114 Ohm festgesetzt, wenn im
Schritt 190 zuvor ein Betriebsart-Eins-HI-Fehler aufgetreten ist. Ferner besteht
nicht die Notwendigkeit, einen Fünfsekundenzähler zu löschen, wie dies im Schritt
136 des Programmes nach Fig. 5 geschieht. Abgesehen von diesen Ausnahmen entspricht
das in Fig. 6 gezeigte Programm demjenigen nach Fig. 5. Eine weitere Erläuterung
des in Fig. 6 gezeigten Programmes kann daher entfallen.
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Zur Ausführung des Programmes nach Fig. 6 ist gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform auch bei einem nichtanpassenden System ein Prozessor vorgesehen,
z.B. vom Typ INTEL 8048, der auch andere Funktionen des Generators erfüllt.
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In Fig. 7 ist eine andere Ausführungsform einer Schwellwertscaltung
gezeigt, bei der kein derartiger Prozessos verwendet wird. Diese Schaltung enthält
Komparatoren 220 und 222, die durch Spannungsteiler 221 bzw. 223 so eingestellt
sind, daß die obere und untere Grenze von 120 bzw. 20 Ohm eingestellt wird. Eingangsanschlüsse
224 und 226 sind vorzugsweise mit dem Ausgangsanschluß 228 des Synchrondetektors
68 verbunden. Es wird also ein doppeltes Ausgangssignal angelegt, so daß der Detektor
symmetrisch belastet wird. Die Komparatorschaltungen verwenden jedoch nur das am
Element 228 erscheinende Ausgangssignal. Wenn sie an den Anschluß 228 angeschlossen
sind, kann die Operationsverstärkerschaltung 98 in Fig. 3 entfallen. Bei einer anderen
Ausführungsform wird das EREM-Ausgangssignal von Fig. 3 an die Anschlüsse 224 und
226 in Fig. 7 angelegt. Die l1ysterese an den Komparatoren 220 und 222 wird durch
Elemente 225 und 227 erreicht, um ein stabiles Schaltverhalten zu erzielen
Eine
Exklusiv-OR-Schaltung 228 ist durch das in den Leitungen 61 und 63 in Fig. 1 erscheinende
Signal fest eingestellt, um die Betriebsweise der Schwellwertschaltung festzulegen.
Wenn also eine gemeinsame Folienelektrode verwendet wird (Betriebsart Zwei), so
wird der niedrige Widerstandswert des Komparators 222 als obere Grenze verwendet.
Wenn das Eingangssignal am Anschluß 226 dieses obere Grenzsignal überschreitet,
das am anderen Eingang des Komparators 222 eingestellt ist, so wird ein Sperrsignal
am Anschluß 230 abgegeben (der mit der Leitung 46 in Fig. 1 verbunden ist), und
zwar über die Torschaltungen 228 und 232 sowie einen Inverter 234, um auf diese
Weise den Generator zu sperren.
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Wenn eine gespaltene Patientenelektrode verwendet wird (Betriebsart
Eins), so wird der untere Widerstandswert des Komparators 222 als untere Grenze
verwnedet, und der hohe Widerstandswert des Komparators 220 wird als obere Grenze
verwendet. Wenn entweder das Eingangssignal am Anschluß 224 die am Komparator 220
festgelegte obere Grenze überschreitet oder das Eingangssignal am Anschluß 226 niedriger
ist als die untere Grenze, die am Komparator 222 eingestellt ist, so wird ein Sperrsignal
am Anschluß 230 abgegeben. Ferner sind geeignete optische und akustische Alarmeinrichtungen
vorgesehen, die beim Auftreten des Sperrsignals aktiviert werden.