DE60015881T2

DE60015881T2 - Niedrigspannungs elektrochirurgisches Gerät

Info

Publication number: DE60015881T2
Application number: DE60015881T
Authority: DE
Inventors: Alan G. Ellman; Jon C. Garito
Original assignee: GARITO JON CARMEL
Current assignee: GARITO JON CARMEL
Priority date: 1999-09-10
Filing date: 2000-08-18
Publication date: 2005-11-03
Anticipated expiration: 2020-08-19
Also published as: EP1082945B1; EP1082945A1; US6238388B1; DE60015881D1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrochirurgisches Instrument oder eine elektrochirurgische Vorrichtung, und insbesondere auf ein elektrochirurgisches Instrument, das mit einer niedrigeren Ausgangsspannung und einer niedrigeren Ausgangsleistung arbeitet.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Elektrochirurgische Instrumente sind wohlbekannt und auf medizinischen, zahnmedizinischen und tiermedizinischen Gebieten weit verbreitet. Sie bieten die Fähigkeit des präzisen Schneidens mit elektrochirurgischen Strömen im Megaherzbereich unter Verwendung eines Handstücks mit Nadel-, Kugel- oder Schleifenelektroden in einem unipolaren Betriebsmodus, oder der zweckmäßigen Koagulation (Gerinnung) unter Verwendung einer Zange in einem bipolaren Betriebsmodus. Ellman International, Inc. stellt ein elektrochirurgisches Instrument, Modell FFPF, zur Verfügung, das an seiner Frontplatte Verbinder zum Aufnehmen des Steckers eines unipolaren Handstücks und einer Erdungs- oder Indifferenzplatte, sowie Verbinder zum Aufnehmen der Stecker einer bipolaren Zange bereitstellt.
Es gibt Umgebungen, in denen die elektrochirurgische Vorrichtung strenge Anforderungen erfüllen muss, einschließlich, jedoch nicht hierauf beschränkt, eine einfache Funktion, geringe Kosten, Energieeffizienz, Sicherheit und Benutzerfreundlichkeit. Außerdem sollte sie die Fähigkeit zum präzisen Schneiden, Koagulieren und zur Hämostase unter Verwendung eines hochfrequenten elektrischen Stroms (HF-Strom) vorzugsweise in der Größenordnung von 3,5 – 4 MHz, wobei 4 MHz bevorzugt wird, zur Verfügung stellen.
Es wurde festgestellt, dass ein Großteil dieser Anforderungen mit einer elektrochirurgischen Niederleistungsvorrichtung erfüllt werden können, die nur eine unipolare Fähigkeit enthält, vorausgesetzt, dass die Ausgangsleistung niedrig gehalten wird, vorzugsweise bei 50 Watt oder weniger. Das Modell FFPF, dessen Grundsätze in USP 3.730.188 ('188) und ferner in USP 4.463.759 ('759) genauer beschrieben sind, hat eine Ausgangsleistung von etwa 100 Watt. Außerdem verwendet das Modell FFPF elektronische Röhren, die hohe Spannungen benötigen, um zu arbeiten, und beschränkt die Anzahl der benutzerfreundlichen Merkmale, die eingebaut werden können. Andere im Handel erhältliche elektrochirurgische Vorrichtungen, ebenfalls vom Hochspannungs-Hochleistungs-Typ, verwenden programmierbare Mikrocontroller zum Erzeugen der verschiedenen Stromwellenformen, die für das chirurgische Schneiden von Gewebe, für gleichzeitiges Schneiden und Koagulieren, und für die alleinige Koagulation (Hämostase), im Allgemeinen bezeichnet als Schneid, Schneid/Gerinnungs- bzw. Hämo-Modi (Hämo = Blut bzw. Blutstillung), erforderlich sind. USP 3.730.188 zeigt in den 5a, 5b und 5c (hier als 1a, 1b und 1c wiedergegeben) die drei obenbeschriebenen Modi. Es ist zu beachten, dass die Schneidmodus-Stromwellenform ein vollgleichgerichteter vollgefilterter Konstantwellen-CW-Träger bei der HF-Frequenz ist, die Schneid/Gerinnungsmodus-Stromwellenform ein vollgleichgerichteter ungefilterter Konstantwellen-(CW)-Träger bei der HF-Frequenz ist; und die Hämo-Modus-Stromwellenform ein halbwellengleichgerichteter, ungefilterter Konstantwellen-(CW)-Träger bei der HF-Frequenz ist. Die Schneid/Gerinnungs- und Hämo-Modus-Ströme werden gewöhnlich als modulierte HF-Ströme bezeichnet. Die im Handel erhältliche elektrochirurgische Vorrichtung des Hochspannungs-Hochleistungs-Typs, die Mikrocontroller verwendet, ist ferner komplexer, erfordert mehr elektronische Komponenten und Baueinheiten, und ist somit teurer als das Modell FFPF.
ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
Eine Hauptaufgabe der Erfindung ist eine elektrochirurgische Vorrichtung, die eine optimale HF-Energie für die drei obenbeschriebenen unipolaren Modi bereitstellen kann, jedoch mit geringeren Kosten herstellbar ist.
Eine weiterere Aufgabe der Erfindung ist eine elektrochirurgische Vorrichtung, die eine optimale HF-Energie für die drei obenbeschriebenen unipolaren Modi bereitstellen kann, jedoch durch eine geringere Ausgangsspannung und Ausgangsleistung gekennzeichnet ist.
Eine weiterere Aufgabe der Erfindung ist eine elektrochirurgische Vorrichtung, die eine optimale HF-Energie für die drei obenbeschriebenen unipolaren Modi bereitstellen kann, jedoch mit geringeren Kosten herstellbar ist und trotzdem viele benutzerfreundliche Merkmale zur Verfügung stellt, ohne einen Mikrocontroller zu verwenden.
Diese Aufgaben werden gemäß der Erfindung durch eine elektrochirurgische Vorrichtung gelöst, wie in Anspruch 1 ausgeführt ist.
In einer Ausführungsform der Erfindung sind Sicherheitsmerkmale eingebaut, indem eine Zeitgeberschaltung enthalten ist, die mit einem Binärzähler kooperiert, um den IC-Komponenten Leistung bereitzustellen und eine Überhitzung der Vorrichtung zu vermeiden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine Oszillator-Binärzähler-Komponente verwendet, um an mehreren Ausgängen mehrere Reihen digitaler Impulse mit verschiedenen Frequenzen zu erzeugen, wobei einige der Impulsreihen verwendet werden, um genäherte Sinuswellen zu erzeugen, die für die Schneid/Gerinnungs- und Hämo-Modi verwendet werden können, wobei andere der Impulsreihen verwendet werden, um den Zeitgeber, die Anzeigelampen und ein akustisches Warnsystem zu betreiben. Somit werden viele Funktionen von den Schaltungskomponenten ausgeführt, um somit die Komponentenzahl zu minimieren und die Kosten zu reduzieren.
Eine elektrochirurgische Vorrichtung gemäß der Erfindung kann qualitativ hochwertige HF-Energie bei einer Frequenz von 3,5 – 4 MHz bereitstellen, die am besten für schwierige, genaue und schnellheilende Schneidverfahren mit niedrigen Leckströmen unter Verwendung eines unipolaren Handstücks am besten geeignet ist, sowie qualitativ hochwertige modulierte HF-Energie, die für eine Hämostase mit dem unipolaren Handstück am besten geeignet ist. Außerdem bleibt ihre ausgegebene HF-Frequenz im Wesentlichen unverändert, unabhängig von Laständerungen. Ferner wird ein kontrolliertes Tastverhältnis bereitgestellt, d. h. eine relative Zeit, während der die HF-Ströme dem Patienten zugeführt werden, bezüglich der Zeit, in der die Zuführung unterbrochen ist, was ein Merkmal ist, das bei dem Modell FFPF nicht möglich ist.
Für ein besseres Verständnis der Erfindung, ihrer Funktionsvorteile und ihrer spezifischen Aufgaben, die durch ihre Verwendung gelöst werden, ist auf die beigefügten Zeichnungen und die Beschreibung Bezug zu nehmen, in welchen die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung dargestellt und beschrieben sind, und in welchen ähnliche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Komponenten bezeichnen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1a, 1b und 1c zeigen typische Wellenformen bezüglich der Schneid-, Schneid/Gerinnungs- und Hämo-Modi;
2 ist ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der elektrochirurgischen Vorrichtung gemäß der Erfindung;
3 ist ein schematisches Schaltbild, das zeigt, wie die Modulationswellenformen erhalten werden;
4 zeigt Teile einer Sinuswelle, die verwendet wird, um die Modulationswellenformen zu erzeugen;
5(a), 5(b) und 5(c) zeigen, wie eine vollgleichgerichtete Halbsinus-Wellenmodulationswellenform für einen Betriebsmodus erhalten werden kann; und
6(a), 6(b) und 6(c) zeigen, wie eine halbgleichgerichtete Halbsinus-Wellenmodulationswellenform für einen anderen Betriebsmodus erhalten werden kann.
GENAUE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die elektrochirurgische Vorrichtung gemäß der Erfindung ist eine elektrochirurgische Hochfrequenzvorrichtung mit niedriger Ausgangsleistung und niedriger Ausgangsspannung, die vollständig mit Halbleitern aufgebaut ist. Die Konstruktion ist einzigartig, einfach, energieeffizient, sicher und benutzerfreundlich. Sie bietet die wesentlichen Betriebsmodi, die am häufigsten in elektrochirurgischen Anwendungen genutzt werden. In einer bevorzugten Form hat die Einheit eine maximale Ausgangsleistung von 50 Watt und bietet die Fähigkeit des Präzisionsschneidens, der Koagulation und der Hämostase, vorzugsweise unter Verwendung von elektrochirurgischen Strömen mit einer Frequenz von 4 MHz.
Eine Form einer elektrochirurgischen Vorrichtung gemäß der Erfindung umfasst mehrere funktional verbundene Stufen, wie im Blockschaltbild der 2 gezeigt ist. Es gibt vier Hauptfunktionen, die ausgeführt werden; Stromversorgung, Modulationssignalgenerator, HF-Generator und Signalmodulation, Patientenisolation und Anpassung. Die Stromversorgung, der HF-Generator und die Signalmodulation, die Patientenisolation und die Anpassung können zum Zweck dieser Anmeldung als herkömmlich betrachtet werden, da irgendeine herkömmliche, spannungsgeregelte HF-gefilterte stabile Stromversorgung eingesetzt werden kann, irgendein stabiler, zuverlässiger 4-MHz-HF-Generator eingesetzt werden kann, und eine typische Patientenisolation mittels eines Ausgangstransformators bewirkt wird, dessen Sekundärseite mittels eines Anpassungsnetzwerks an die aktiven Leitungen gekoppelt ist, die zum elektrochirurgischen Handstück und zu einer neutralen Platte führen. Das Impedanzanpassungsnetzwerk passt die Quellenimpedanz an den Bereich der Patientenimpedanz an. Die Ausgangsleistung bezieht sich auf Masse über einen (nicht gezeigten) Ausgangsisolationskondensator. Die Impedanzanpassungsschaltung, die auch gewöhnlich als Patientenschaltung bekannt ist, ist von der Sekundärleistungsschaltung durch den Isolationstransformator vollständig isoliert.
Das Blockschaltbild der 2 enthält diese herkömmlichen Elemente, um das Verständnis der Erfindung zu unterstützen. Der HF-Träger wird von einem HF-Generator 10 geliefert, typischerweise einem kristallgesteuerten Halbleiteroszillator, dessen Ausgangssignal vorverstärkt und anschließend leistungsverstärkt wird, um den HF-Treiber 14 zu treiben. Der HF-Treiber kann z. B. eine (nicht gezeigte) Leistungs-MOS-Vorrichtung enthalten, deren Körperkontakt mittels des HF-Trägers angesteuert wird. Die MOS-Source ist auf Erdungspotenzial, wobei deren Drain-Kreis mit der HF-isolierten Stromversorgung über die Primärseite des Isolationstransformators 16 verbunden ist, dessen Sekundärseite über das Anpassungsnetzwerk 18 mit dem aktiven (20) und neutralen (22) Ausgängen verbunden ist, wobei der aktive Ausgang mittels des üblichen unipolaren Handstücks zugänglich ist und der neutrale Ausgang typischerweise mit der Erdungsplatte verbunden ist, die in Kontakt mit dem Patienten angeordnet ist.
Die Vorrichtung der Erfindung erzeugt drei Wellenformen zum Durchführen der Schneid-, Schneid/Gerinnungs- und Hämo-Unipolar-Funktionen. Diese drei sind in den 5a, 5b und 5c des erwähnten Patents '188 dargestellt, wobei die Schneidwellenform in 5a des Patents der gefilterte unmodulierte HF-Träger ist, der am Ausgang 24 des HF-Treibers 14 vorhanden wäre (1a), unter der Annahme, dass die Modulation abgeschaltet ist. Dieses reine 4 MHz-Signal wird manchmal als CW-Ausgang bezeichnet. Die Schneid/Gerinnungs-Wellenform in 5b des Patents ist der vollwellengleichgerichtete modulierte HF-Träger, der am Ausgang 24 des HF-Treibers 14 (1b) unter der Annahme vorhanden wäre, dass eine vollwellengleichgerichtete Modulation auf den Modulationseingang 26 des HF-Treibers 14 angewendet wird, z. B. auf die Drain des Leistungs-MOS-Treibers. Die Hämo-Wellenform in 5c des Patents ist der halbwellengleichgerichtete modulierte HF-Träger, der am Ausgang 24 des HF-Treibers 14 (1c) unter der Annahme vorhanden wäre, dass eine halbwellengleichgerichtete Modulation auf den Modulationseingang 26 des HF-Treibers 14 angewendet wird, z. B. auf die Drain des Leistungs-MOS-Treibers.
Der Modulationswellenformgenerator, der die vollwellengleichgerichtete und halbwellengleichgerichtete Modulation liefert, wird vom Block 28 über einen Modusauswahlschalter 30 versorgt, der entweder ein 3-Stellungs-Schalter auf der Fronttafel der Vorrichtung oder ein in das Handstück eingebauter Schalter ist.
Ein Merkmal der Erfindung ist die Verwendung eines Mehrfachimpulsgenerators 32, vorzugsweise in Form eines Binärzählers/Teilers, um aus einem einfachen Hochfrequenzoszillatoreingang mehrere Impulssequenzen mit einer Mehrzahl unterschiedlicher Raten oder Frequenzen zu erzeugen, von denen einige ganzzahlige Vielfache vom jeweils Anderen sind. Genauer nimmt der Zähler/Teiler eine Eingangsfrequenz und teilt diese in eine oder mehrere andere Frequenzen, von denen jede ein vorgegebener Bruchteil des Eingangs ist. Er umfasst typischerweise mehrere kaskadierte Flip-Flop-Stufen, deren Ausgangsfrequenzen jeweils gleich der halben Eingangsfrequenz sind. Diese Züge von Impulssequenzen bewirken viele verschiedene Funktionen, von denen die Wichtigste die Erzeugung der Modulationswellenformen umfasst. Im Wesentlichen verwendet die Schaltung digital gesteuerte Analogschalter, die einen ausgewählten Stift mit einem gemeinsamen Ausgangsstift verbinden. Der gemeinsame Ausgangsstift ist jeweils über eine einer Kette von externen Spannungsteilern mit einer Stromquelle verbunden. Die schrittweise Auswahl der Analogschalter bewirkt eine Digital-zu-Analog-Funktion, um eine Hälfte der gewünschten Sinusfunktion zu erzeugen. Die Wellenform wird durch die relativen Werte der Widerstände, die den Spannungsteiler bilden, bestimmt, während die zweite Hälfte der Halbsinuswelle von einem weiteren Multiplexer unter Verwendung der gleichen Widerstände in umgekehrter Reihenfolge gebildet wird. Ein Multiplexer liefert eine abnehmend gestufte Spannung beginnend von einer Maximalspannung der Sinuswelle, während der andere eine ansteigend gestufte Spannung beginnend vom Minimum der Sinuswelle liefert. Die Schritte sind für beide gleich. Die Adressauswahl des ausgewählten Stifts (Kanals) der Multiplexer wird vom Oszillator/Teiler erzeugt. Die Teilerkette schaltet in Verbindung mit dem Oszillator/Teiler die zwei Multiplexer ein und aus, um die Abwärts- und Aufwärtssteigungen der Halbsinuswellen zu erzeugen. Eine weitere Frequenz, die vom Modusauswähler ausgewählt wird, sperrt jede zweite Halbsinuswelle, um die Hämo-Wellenform zu erzeugen.
Eine Form dieses digital gesteuerten Analogschalters ist in 3 gezeigt. Ein binärer Zähler/Teiler 34 kann eine Standardkomponente sein, z. B. der IC CD4060B, ein vierzehnstufiger Übertragsdurchlauf-CMOS-Binärzähler/Teiler mit einem eingebauten Oszillator. Der mit 36 bezeichnete Oszillator ist als eine separate Komponente gezeigt, da er bei Bedarf separat vorgesehen sein kann, ist jedoch in Wirklichkeit in diesem bestimmten IC enthalten. Der Oszillator 36 erzeugt mit dem Zusatz geeigneter RC-Komponenten an seinem Ausgang 38 z. B. ein Signal mit 37 kHz. Obwohl zur besseren Darstellung der Funktion Beispiele von Betriebsfrequenzen angegeben werden, ist klar, dass die Erfindung nicht auf diese bestimmten Frequenzen beschränkt ist. Der Übertragsdurchlauf-Binärzähler/Teiler 34 erzeugt an seinem Ausgang 40 aus der 37kHz-Quelle mehrere Züge von Impulsreihen mit niedrigeren Frequenzen, die ganzzahlige Teiler von jeweils einer Weiteren sind (der Einfachheit halber werden ganze Zahlen verwendet, jedoch ist klar, dass, da die binäre Teilung verwendet wird, alle Signale tatsächlich ganzzahlige Vielfache sind, auch wenn die gegebenen Beispielzahlen leicht abweichend erscheinen); z. B. sind 72, 146, 290 und 580 Hz das Doppelte der vorangehenden Zahl in der Reihe. "Ganzzahlteiler" wird hier verwendet, um jede Zahl einer Reihe zu bezeichnen, die sich von den anderen Zahlen mittels einer ganzen Zahl unterscheidet, d. h. irgendeine niedrigere Zahl in der Reihe kann erhalten werden durch Teilen einer höheren Zahl durch eine ganze Zahl. Die Impulsfrequenzen von 146, 290 und 580 Hz werden verwendet, um einen 3-Ziffern-Binärcode zu erzeugen. Da z. B. die drei Impulsreihen Ganzzahlteiler sind, wenn alle Impulse mit ihren führenden Flanken ausgerichtet sind, erzeugt dies den Binärcode 1-1-1. Wenn alle Impulse mit nichtausgerichteten führenden Flanken angeordnet sind, erzeugt dies den Binärcode 0-0-0. Wenn zwei der Impulszüge ausgerichtet sind, jedoch nicht der Dritte, werden Binärsignale wie z. B. 1-1-0 oder 1-0-1 oder 0-1-1 erzeugt. Da die Impulszüge Ganzzahlvielfache sind, ist klar, dass eine Folge von 1 aus 8 Binärcodes sequenziell Sequenz ausgegeben wird (40). Das 72Hz-Signal dient als ein Unterbindungssignal.
Die Folge von Binärcodes wird auf drei Leitungen 42, 44, 46 ausgegeben, die parallel mit einem Paar Analogmultiplexern 48(I) und 48(r), z. B. dem IC CD4051B, verbunden sind. Das Unterbindungssignal wird über eine Leitung 50 direkt an den linken Multiplexer 48(I) und einen Inverter (52) an den rechten Multiplexer 48(r) angelegt. Der eingegebene Binärcode verbindet (schaltet ein) eine von acht Leitungen der Multiplexerpaare mit einer einzigen Ausgangsleitung 54, die mit einer Spannungsquelle V+ und einem Lastwiderstand 55 verbunden ist, und mit einem von acht Widerständen 56 von unterschiedlichen Widerstandswerten, die so gewählt sind, dass acht aufeinander folgende Verringerungs/Erhöhungs-Spannungsteiler (Widerstände 55, 56) erzeugt werden und die Ausgangsspannung auf der Leitung 54 einen Wert hat, der von dem Wert der 1 aus 8 Widerstände, mit dem verbunden wird, abhängt. Der Einfachheit halber sind nur zwei Widerstände 56 gezeigt, jedoch hat die fragliche Komponente acht Ausgänge (daher der Name 8-Kanal), von denen jeder mit den 1 aus 8 Widerständen 56 verbunden ist. Wenn somit zum Beispiel der Binärcode 000 über die Leitungen 42, 44, 46 eingegeben wird, ist die Spannung auf der Leitung 54 gleich 5 Volt; wenn der Binärcode 001 als Nächstes eingegeben wird, wird die Spannung auf Leitung 54 auf 4,4 Volt reduziert; wenn der Binärcode 010 eingegeben wird, wird die Spannung auf Leitung 54 auf 3,8 Volt reduziert, und so weiter. Indem auf diese Weise der Reihe nach die acht Binärcodes mit den Eingängen des linken Multiplexers 48(I) verbunden werden, ändert sich die Ausgangsspannung auf Leitung 54 in Stufen von 5 Volt auf nahezu 0. Dies ist in 4 bei (I) gezeigt, was den linken Multiplexer bezeichnet. Diese Funktion wurde ausgeführt, während der 72Hz-Frequenzimpuls über die Leitung 50 an den Unterbindungseingang 60 des linken Multiplexers 48(I) angelegt wurde. Während dieser 72Hz-Impuls am Unterbindungseingang 60 auf Hochpegel liegt, ist der Multiplexer 48(I) freigegeben. Der gleiche 72Hz-Frequenzimpuls wird auch über den Inverter 52 an den Unterbindungseingang 62 des rechten Multiplexers 48(r) angelegt. Der Inverter 52 invertiert die Hochpegelimpulse zu Niedrigpegelimpulsen, die den rechten Multiplexer 48(r) sperren. Wenn der 72Hz-Frequenzimpuls endet, findet die Umkehraktion statt. Der linke Multiplexer 48(I) wird gesperrt und der rechte Multiplexer 48(r) wird freigegeben, wobei nun die Ausgangsleitung 54 des rechten Multiplexers 48(r) als Ergebnis der eingegebenen Binärcodes einen Anstieg der Spannung mit den gleichen Stufen jedoch in umgekehrter Reihenfolge zu derjenigen, die in 4 mit "I" gezeigt ist, aufweist, was die in 4 mit (r) bezeichnete Kurve zeigt.
Wenn die Spannungen auf der Leitung 54 über den vollen Zyklus kombiniert werden, wird näherungsweise eine halbe Sinuswelle erzeugt. Dies ist in 5(a) gezeigt, in der die Spannung auf der Leitung 54 als eine Funktion der Zeit t graphisch dargestellt ist. Wie beobachtet wird, wird eine Hälfte (I) der Sinuswelle vom linken Multiplexer 48(I) erzeugt und die andere Hälfte (r) vom rechten Multiplexer 48(r) erzeugt, die wie oben beschrieben aufeinan derfolgend betrieben werden.
Der Ausgang von den Multiplexern wird über eine herkömmliche Pufferstufe 64 und ein RC-Siebfilter 66 weitergeleitet, woraufhin der Ausgang anschließend zum Modusauswahlschalter 30 weitergeleitet wird. 5(b) zeigt die Wirkung eines Siebfilters auf die Ausgangswellenform, während 5(c) die wirkliche Sinuswellenausgabe zeigt, die verwendet werden kann, um den 4 MHz-Träger für den Schneid/Gerinnungs-Modus zu modulieren. Die 6(a), (b) und (c) zeigen die entsprechenden Ausgänge an lediglich einem der freigegebenen Multiplexer, wenn der andere gesperrt ist. Der Modusauswähler 30 legt die gewünschte Modulationswellenform an den HF-Treiber 14 an. Aus dem Vorangehenden wird deutlich, dass dann, wenn beispielsweise der rechte Multiplexer 48(r) dauerhaft gesperrt ist, der Ausgang auf der Leitung 54 nur das in 6(c) gezeigte halbwellengleichgerichtete Signal ist. Somit wird der Hämo-Modus unter Verwendung des in 6 gezeigten halbwellengleichgerichteten Signals leicht erhalten, indem der rechte Multiplexer 48(r) unter Verwendung einer Impulsfrequenz von 36 Hz, die ebenfalls vom binären Zähler/Teiler 34 an einem zusätzlichen Ausgang 66 erhalten und dem rechten Multiplexer 48(r) zugeführt wird, dauerhaft gesperrt wird. Dieser zusätzliche Ausgang wird angelegt, wenn der Modusauswahlschalter 30 auf seinen Hämo-Modus geschaltet wird.
Ein Zeitgeber 70 wird verwendet, um die Funktion zu steuern und einen Überlastungsschutz bereitzustellen. Der Zeitgeber, der eine herkömmliche Komponente ist, wird mittels eines Fußschalters 72 freigegeben, der herkömmlicherweise vom Chirurgen verwendet wird, um die Vorrichtung zu aktivieren. Die Aktivierung kann auch in das Handstück eingebaut sein. Siehe auch das erwähnte Patent '759. Wenn der Fußschalter aktiviert ist, liefert der Zeitgeber (nicht gezeigt) Betriebsspannungen über die Leitungen 72 zum HF-Generator 10 und ferner zu einem Satz von Anzeigern 74, z. B. LEDs, und zu einer akustischen Schaltung 76 (2). Ein Zeitgeberausgang, falls freigegeben, schaltet einen gewünschten Anzeiger ein, der z. B. dem Chirurgen anzeigt, dass elektrochirurgische Ströme am Handstück verfügbar sind. Falls gewünscht, kann der Zeitgeberausgang auch über den Modusauswahlschalter 30 übertragen werden, so dass in Abhängigkeit vom ausgewählten Modus verschiedenfarbige Lichter eingeschaltet werden.
Gleichzeitig kann die akustische Schaltung (Audioschaltung) 76 aktiviert werden, so dass der Chirurg auch eine hörbare Anzeige erhält, wenn HF-Leistung verfügbar ist. Der hörbare Ton wird in geeigneter Weise mittels einer weiteren Impulsfrequenz zugeführt, die auf der Leitung 78 vom Mehrfachimpulsgenerator 32 ausgegeben wird. Eine geeignete Frequenz ist 2 kHz, was ebenfalls ein ganzzahliges Vielfaches einer der anderen erzeugten Frequenzen ist.
Es ist wichtig, eine Überlastung (Überhitzung) des HF-Oszillators zu verhindern, und einen möglichen Schaden am Patienten zu verhindern. Um diese Funktion zu erreichen, kann wieder eine Impulsfrequenz vom Mehrfachimpulsgenerator 32 abgeleitet werden, um den Ein/Aus-Zustand des Zeitgebers zu steuern. Diese Frequenz kann wiederum ein Ganzzahlteiler sein, der von der Oszillatorquelle 36 über den Teiler 34 abgeleitet wird. Die Periode einer solchen Frequenz kann so gewählt werden, dass sie etwa gleich 10 Sekunden ist, so dass die Einschaltzeit des Zeitgebers, wenn dieser aktiviert ist, auf 10 Sekunden begrenzt ist, woraufhin der Zeitgeber die Operation abschaltet, um eine Überlastung zu vermeiden. Falls gewünscht, kann eine weitere Frequenz vom Teiler abgeleitet werden, um den Zeitgeber nach beispielsweise 30 Sekunden wieder automatisch einzuschalten, was dann der Schaltung ermöglicht hat, abzukühlen, um eine Überlastung zu verhindern. Solange in diesem Betriebsmodus der Fußschalter 72 niedergedrückt ist, weisen die elektrochirurgischen Ströme ein Tastverhältnis von 10 Sekunden Einschaltzeit und 30 Sekunden Ausschaltzeit auf. Andere Tastverhältnisse können offensichtlich eingesetzt werden, falls erwünscht, indem eine andere Impulsfrequenz gewählt wird. Die Funktion des Zeitgebers ist einfach. Es wird eine Zahl einprogrammiert, um die maximale Zahl seiner Eingangsimpulse zu repräsentieren, was dann, wenn diese erreicht ist, ein Ausgangssteuersignal erzeugt, das verwendet werden kann, um z. B. ein Relais zu deaktivieren, dessen Kontakte den verschiedenen Komponenten Strom zuführen. Das Tastverhältnis kann auch leicht geändert werden, indem eine andere Zahl einprogrammiert wird.
Nicht gezeigt ist eine Spannungsregelvorrichtung zum Regeln der Ausgangsleistung der elektrochirurgischen Ströme, wobei die hohe Leistung für die maximale Ausgangsleistung vorzugsweise mit 50 Watt gewählt wird, und wobei die Leistung bis auf etwa 5 Watt heruntergeregelt wird. Diese Ausgangsleistungsregelung wird vorzugsweise bewerkstelligt, indem die Amplitude des Modulationssignals, das an dem Drain-Eingang des MOS-Treibers angelegt wird, gesteuert wird. Dies hat den Vorteil, dass dies dazu beiträgt, die Ausgangsfrequenz zu stabilisieren.
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung schafft eine stabile und steuerbare Quelle hochfrequenter elektrochirurgischer Energie in allen Betriebsmodi. Sicherheit und Effektivität sind ebenfalls gegeben. Eine Vorrichtung, die gemäß den hier beschriebenen Prinzipien aufgebaut ist, kann so gestaltet sein, dass sie die internationalen Sicherheitsstandards erfüllt, die von der internationalen elektrochirurgischen Kommission spezifiziert sind.
Obwohl die Erfindung in Verbindung mit bevorzugten Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist klar, dass ihre Modifikationen innerhalb der oben dargestellten Prinzipien für Fachleute offensichtlich sind, und somit die Erfindung nicht auf die bevorzugten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern solche Modifikationen einschließen soll.

Claims

Elektrochirurgische Vorrichtung, umfassend: a) einen aktiven Ausgang (20) für die Verbindung mit einem elektrochirurgischen Handstück, b) einen HF-Generator (10) zum Erzeugen eines HF-Trägers, um erste elektrochirurgische Ströme zu erzeugen, die für einen elektrochirurgischen Schneid-Betriebsmodus tauglich sind, c) ein erstes Mittel zum Erzeugen erster und zweiter modulierender Ströme, wobei die ersten modulierenden Ströme dann, wenn sie mit dem HF-Träger kombiniert werden, zweite elektrochirurgische Ströme erzeugen, die für einen Schneid/Gerinnungs-Betriebsmodus tauglich sind, und wobei die zweiten modulierenden Ströme dann, wenn sie mit dem HF-Träger kombiniert werden, dritte elektrochirurgische Ströme erzeugen, die für einen elektrochirurgischen Blut-Betriebsmodus tauglich sind, d) ein Auswahlmittel (30) zum selektiven Kombinieren des HF-Trägers mit den ersten oder den zweiten modulierenden Strömen, oder mit keinem der ersten oder zweiten modulierenden Ströme, um selektiv elektrochirurgische Ströme zu erzeugen, die für den Schneid/Gerinnungs-, Blut- bzw. Schneid-Betriebsmodus tauglich sind, wobei das Mittel zum selektiven Kombinieren mit dem aktiven Ausgang verbunden ist, um am Ausgang die elektrochirurgischen Ströme bereitzustellen, die für den ausgewählten Modus tauglich sind, dadurch gekennzeichnet, dass: e) das erste Mittel umfasst: i) ein zweites Mittel (36, 34, 52) zum Erzeugen einer Sequenz von Adresscodes, ii) ein drittes Mittel, das einen digital gesteuerten Analogschalter (48I, 48r) umfasst, der mehrere Kanäle aufweist, um die Adresscodes zu empfangen und darauf anzusprechen, um eine annähernd sinusförmige Welle zu erzeugen, die verwendet werden kann, um die ersten und zweiten modulierenden Ströme zu erzeugen.
Elektrochirurgische Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das zweite Mittel ein Mittel (34) zum Erzeugen mehrerer Impulszüge mit Frequenzen umfasst, die zueinander ganzzahlige Teiler sind.
Elektrochirurgische Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das dritte Mittel ein Mittel (48I, 48r) umfasst, das in Reaktion auf das Mittel zum Erzeugen mehrerer Impulszüge selektiv an einem Ausgang ein gestuftes Signal erzeugt, das sich von einem Maximum zu einem Minimum und von einem Minimum zu einem Maximum ändert.
Elektrochirurgische Vorrichtung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, bei der: das zweite Mittel umfasst: – einen Oszillator (36) zum Erzeugen einer Wellenform mit einer ersten Frequenz, und – einen Binärzähler/Teiler (34) zum Empfangen der Wellenform mit der ersten Frequenz und zum Erzeugen gepulster Sequenzen hieraus mit wenigstens zweiten, dritten und vierten Frequenzen, wobei die zweiten, dritten und vierten Frequenzen ganzzahlige Teiler der ersten Frequenz sind, und das dritte Mittel umfasst: – einen digital gesteuerten Analogschalter (48I, 48r) mit mehreren Kanälen, die jeweils einen Ausgang aufweisen, der über eine Spannungsquelle (V+) mit einer verschiedenen Last (55, 56) verbunden ist, wobei der digital gesteuerte Analogschalter die zweiten, dritten und vierten Frequenzen empfängt und darauf anspricht, um einen der mehreren Kanäle einzeln der Reihe nach zu aktivieren, um sie der Reihe nach mit den verschiedenen Lasten zu verbinden, und – ein Mittel (54, 64) zum Kombinieren der Spannungspegel, die über den verschiedenen Lasten erscheinen, um eine annähernd sinusförmige Welle zu erzeugen, die verwendet werden kann, um die ersten und zweiten modulierenden Ströme zu erzeugen.
Elektrochirurgische Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der die zweiten, dritten und vierten Frequenzen einen 1-aus-8-Binärcode bilden.
Elektrochirurgische Vorrichtung nach Anspruch 4, die ferner mehrere verschiedene Impedanzen (56) aufweist, die mit dem Analogschalterausgang verbunden werden können, wobei die Impedanzen solche Werte aufweisen, dass sie Spannungsteiler bilden können, die den Analogschalterausgang veranlassen, Spannungen anzunehmen, die in Stufen zwischen maximalen und minimalen Werten variieren.
Elektrochirurgische Vorrichtung nach Anspruch 4, die ferner ein Siebfilter (66) umfasst, das mit dem Analogschalterausgang verbunden ist.
Elektrochirurgische Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der das Mittel zum Kombinieren der Spannungspegel ein Mittel (54) enthält, das Sequenzen von Halbsinuswellen kombiniert, um eine vollwellen-gleichgerichtete Sinuswelle zu erzeugen, die als erster modulierender Strom dient.
Elektrochirurgische Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der das Mittel zum Kombinieren der Spannungspegel ein Mittel (54) enthält, das Sequenzen von alternierenden Halbsinuswellen kombiniert, um eine halbwellengleichgerichtete Sinuswelle zu erzeugen, die als zweiter modulierender Strom dient.
Elektrochirurgische Vorrichtung nach Anspruch 4, die ferner einen Zeitgeber (70) umfasst, der so betrieben werden kann, dass er eine Frequenz empfängt, die ein ganzzahliger Teiler der ersten Frequenz ist, um einen EIN-AUS-Tastzyklus zum Steuern des Betriebs der Vorrichtung zu erzeugen.
Elektrochirurgische Vorrichtung nach Anspruch 4, die ferner Indikatoren (74) umfasst, die so betrieben werden können, dass sie eine Frequenz empfangen, die ein ganzzahliger Teiler der ersten Frequenz ist, um verschiedene Funktionen der Vorrichtung anzuzeigen.
Elektrochirurgische Vorrichtung nach Anspruch 4, die ferner eine Audioschaltung (76) umfasst, die so betrieben werden kann, dass sie eine Frequenz empfängt, die ein ganzzahliger Teiler der ersten Frequenz ist, um verschiedene Funktionen der Vorrichtung hörbar anzuzeigen.
Elektrochirurgische Einrichtung, umfassend: i) ein elektrochirurgisches Handstück, und ii) eine elektrochirurgische Niederleistungsvorrichtung zum Erzeugen von Stromwellenformen für Schneid-, Schneid- und Gerinnungs-, und Blut-Modi, dadurch gekennzeichnet, dass: a) die elektrochirurgische Niederleistungsvorrichtung eine Vorrichtung nach Anspruch 4 ist, und b) die ersten, zweiten und dritten elektrochirurgischen Ströme, die für den Schneid-, Schneid/Gerinnungs- bzw. Blut-Betriebsmodus tauglich sind, ohne die Unterstützung eines Mikrocontrollers erzeugt werden.