RU2329002C1

RU2329002C1 - Electrosurgical device

Info

Publication number: RU2329002C1
Application number: RU2006142679/14A
Authority: RU
Inventors: Владимир Иванович Кочкин (RU); Владимир Иванович Кочкин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Эфа" (ООО "Эфа")
Priority date: 2006-11-23
Filing date: 2006-11-23
Publication date: 2008-07-20

Abstract

FIELD: medical equipment.

SUBSTANCE: invention concerns high-frequency electrosurgical devices designed for soft tissues incision and coagulation. Electrosurgical device contains power supply including current sensor, high-frequency generator, wiring scheme, active and passive electrodes, control and display circuit, pressure sensor. Current sensor is connected to key control circuit management which is connected with control and display circuit and key. Pressure sensor is connected to primary winding of the of the high-frequency generator and through the scheme of management and indication to the scheme of management of a key. The target cascade of the high-frequency generator is the duple converter of constant pressure in variable with an average point of a primary winding of the transformer. The power supply is connected with the high-frequency generator through two diodes and two additional condensers, thus diode anodes are coupled to power supply, and cathodes - with additional condensers and terminals of a primary winding of high-frequency generator transformer forming the transformer midpoint.

EFFECT: expansion of functionality due to new mode of argon-plasma coagulation implemented.

3 dwg

Description

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к высокочастотным электрохирургическим аппаратам, предназначенным для рассечения и коагуляции мягких тканей организма.The invention relates to medical equipment, namely to high-frequency electrosurgical apparatuses intended for dissection and coagulation of soft tissues of the body.

Известен электрохирургический аппарат, содержащий источник питания, соединенный с высокочастотным генератором, схему коммутации, схему защиты и контроля, активный и пассивный электроды, схему управления и индикации, связанную с источником питания, датчики тока и напряжения, умножитель для определения мощности. В состав источника питания включены силовой каскад, датчики тока и напряжения, умножитель для определения мощности, первый и второй компараторы, при этом к выходу силового каскада подсоединен датчик тока, а датчик напряжения подключен между двумя его выходами, выходы датчиков тока и напряжения подключены к входам умножителя для определения мощности, выход которого через первый компаратор, а выход датчика напряжения - через второй компаратор соединены с входом силового каскада, при этом вторые входы компараторов подключены к схеме управления и индикации (RU, патент № 2154436, А61В 18/12, опубл. 2000.08.20).Known electrosurgical apparatus containing a power source connected to a high-frequency generator, a switching circuit, a protection and control circuit, active and passive electrodes, a control and indication circuit associated with the power source, current and voltage sensors, a multiplier for determining power. The power supply includes a power cascade, current and voltage sensors, a multiplier for determining power, the first and second comparators, while a current sensor is connected to the output of the power cascade, and a voltage sensor is connected between its two outputs, the outputs of the current and voltage sensors are connected to the inputs a multiplier for determining power, the output of which is through the first comparator, and the output of the voltage sensor through the second comparator is connected to the input of the power stage, while the second inputs of the comparators are connected to the control circuit sheniya and indications (RU, patent No. 2154436, А61В 18/12, publ. 2000.08.20).

К недостаткам данного электрохирургического аппарата относятся наличие умножителя, что усложняет аппарат, снижает его технологичность и, как следствие, его ресурс. К тому же наличие датчика напряжения на выходе силового каскада источника питания не позволяет эффективно регулировать напряжение холостого хода на активном электроде. Это связано с тем, что в состав высокочастотного генератора входит трансформатор, обладающий индуктивностью. Поэтому из-за явления самоиндукции на нем возникают большие скачки напряжения, для подавления которых используются демпфирующие цепи. Это приводит к снижению КПД и, как следствие, к увеличению потребляемой мощности. Кроме того, в такой схеме выход из строя демпфирующей цепи приведет к неконтролируемому увеличению напряжения на активном электроде и ухудшит электробезопасность аппарата. Кроме того, использование полумостовой схемы [В.Мелешин «Транзисторная преобразовательная техника». М.: Техносфера, 2005, с.173] выходного каскада ВЧ-генератора не позволяет простым методом создавать импульсы одной полярности, которые необходимы для аргоно-плазменной коагуляции. Для получения импульсов одной полярности в данной схеме необходимо включение демпфирующей цепи, которая, во-первых, уменьшает КПД, а, во-вторых, из-за невозможности ее отключения при работе в обычных режимах резания и коагуляции требует установки отдельного трансформатора для аргонно-плазменной коагуляции.The disadvantages of this electrosurgical apparatus include the presence of a multiplier, which complicates the apparatus, reduces its manufacturability and, as a result, its resource. In addition, the presence of a voltage sensor at the output of the power stage of the power source does not allow you to effectively regulate the open circuit voltage on the active electrode. This is due to the fact that the high-frequency generator includes a transformer with inductance. Therefore, due to the phenomenon of self-induction, large voltage surges appear on it, to suppress which damping circuits are used. This leads to a decrease in efficiency and, as a consequence, to an increase in power consumption. In addition, in such a circuit, a failure of the damping circuit will lead to an uncontrolled increase in the voltage on the active electrode and worsen the electrical safety of the device. In addition, the use of a half-bridge circuit [V. Meleshin "Transistor Converter Technology". M .: Tekhnosfera, 2005, p.173] the output stage of the RF generator does not allow the simple method to create pulses of the same polarity, which are necessary for argon-plasma coagulation. To obtain pulses of the same polarity in this circuit, it is necessary to include a damping circuit, which, firstly, reduces the efficiency, and, secondly, because of the impossibility of turning it off when working in normal cutting and coagulation modes, it requires the installation of a separate transformer for argon-plasma coagulation.

В основу изобретения положена задача создания электрохирургического аппарата, обладающего обычными режимами резания и коагуляции, с возможностью аргонно-плазменной коагуляции за счет введения в выходной каскад ВЧ-генератора, а именно между выводами первичной обмотки, образующими среднюю точку трансформатора, подключенного к выходному каскаду высокочастотного генератора, и источником питания двух диодов и конденсаторов. Это позволяет не вводить дополнительный ВЧ-генератор для режима аргонно-плазменной коагуляции, что приводит к упрощению аппарата, увеличению его надежности и снижению его массогабаритных параметров.The basis of the invention is the creation of an electrosurgical apparatus with conventional cutting and coagulation modes, with the possibility of argon-plasma coagulation due to the introduction of an RF generator into the output stage, namely between the terminals of the primary winding forming the midpoint of the transformer connected to the output stage of the high-frequency generator , and a power source for two diodes and capacitors. This makes it possible not to introduce an additional RF generator for the argon-plasma coagulation mode, which leads to a simplification of the apparatus, an increase in its reliability and a decrease in its overall dimensions.

Решение поставленной технической задачи обеспечивается тем, что в электрохирургическом аппарате, содержащем источник питания, включающий датчик тока, высокочастотный генератор, схему коммутации, активный и пассивный электроды, схему управления и индикации, датчик напряжения, датчик тока подключен к схеме управления ключа, которая связана со схемой управления и индикации и ключом, датчик напряжения подключен к первичной обмотке трансформатора высокочастотного генератора и через схему управления и индикации к схеме управления ключа, при этом выходным каскадом высокочастотного генератора является двухтактный преобразователь постоянного напряжения в переменное со средней точкой первичной обмотки трансформатора, а источник питания связан с высокочастотным генератором через два диода и два дополнительных конденсатора, при этом аноды диодов соединены с источником питания, катоды - с дополнительными конденсаторами и выводами первичной обмотки трансформатора высокочастотного генератора, образующими среднюю точку трансформатора.The solution of this technical problem is provided by the fact that in an electrosurgical device containing a power source including a current sensor, a high-frequency generator, a switching circuit, an active and passive electrodes, a control and indication circuit, a voltage sensor, a current sensor is connected to a key control circuit, which is connected with the control and indication circuit and the key, the voltage sensor is connected to the primary winding of the transformer of the high-frequency generator and through the control and indication circuit to the key control circuit, p and this output stage of the high-frequency generator is a push-pull converter of direct voltage to alternating current with the midpoint of the primary winding of the transformer, and the power source is connected to the high-frequency generator through two diodes and two additional capacitors, while the anodes of the diodes are connected to the power source, the cathodes are connected to additional capacitors and conclusions of the primary winding of the transformer of the high-frequency generator, forming the midpoint of the transformer.

Техническим результатом является технологичность изготовления аппарата, увеличение его надежности и снижение риска для пациента при расширении его функциональных возможностей, а именно введения нового режима - аргонно-плазменной коагуляции, за счет введения в выходной каскад ВЧ-генератора, а именно между выводами первичной обмотки образующих среднюю точку трансформатора, подключенного к выходному каскаду высокочастотного генератора, и источником питания двух диодов и конденсаторов. Это позволило преобразовать выходной сигнал высокочастотного генератора таким образом, чтобы без существенного изменения всей схемы получить нужную для осуществления режима аргонно-плазменной коагуляции серию импульсов.The technical result is the manufacturability of the apparatus, increasing its reliability and reducing the risk for the patient while expanding its functionality, namely the introduction of a new regime - argon-plasma coagulation, due to the introduction of an RF generator into the output stage, namely between the terminals of the primary winding forming the middle point of the transformer connected to the output stage of the high-frequency generator, and the power source of two diodes and capacitors. This made it possible to convert the output signal of the high-frequency generator in such a way as to obtain the series of pulses necessary for the implementation of the argon-plasma coagulation mode without significant changes in the entire circuit.

Сущность предлагаемого электрохирургического аппарата поясняется на фиг.1-3, на которых показаны блок-схема электрохирургического аппарата, схема подключения выходного каскада высокочастотного генератора электрохирургического аппарата к источнику питания и диаграммы процессов на выходе трансформатора ВЧ-генератора.The essence of the proposed electrosurgical apparatus is illustrated in figure 1-3, which shows a block diagram of the electrosurgical apparatus, the connection diagram of the output stage of the high-frequency generator of the electrosurgical apparatus to the power source and the process diagram at the output of the transformer of the RF generator.

Электрохирургический аппарат содержит источник питания 14, соединенный с высокочастотным генератором, схему коммутации 9, активный и пассивный электроды 12 и 13, схему управления и индикации 10, датчики тока 7 и напряжения 11. В состав высокочастотного генератора входит генератор 4, в качестве выходного каскада которого использован двухтактный преобразователь постоянного напряжения в переменное со средней точкой первичной обмотки трансформатора 8, что позволяет получить на выходе трансформатора симметричную форму колебаний. Высокочастотный генератор служит для формирования мощного высокочастотного сигнала. Он обеспечивает формирование сигналов для режимов рассечения ткани и коагуляции, а также смесь этих режимов.The electrosurgical apparatus contains a power source 14 connected to a high-frequency generator, a switching circuit 9, an active and passive electrodes 12 and 13, a control and indication circuit 10, current sensors 7 and voltage 11. The high-frequency generator includes a generator 4, the output stage of which a push-pull converter of direct voltage to alternating current with the midpoint of the primary winding of transformer 8 was used, which makes it possible to obtain a symmetrical waveform at the transformer output. A high-frequency generator is used to generate a powerful high-frequency signal. It provides the formation of signals for tissue dissection and coagulation modes, as well as a mixture of these modes.

В состав источника питания 14 со стабилизацией мощности входят выпрямитель, подключенный к первичной обмотке трансформатора 2 через ключ 6 и датчик тока 7. Вторичная обмотка трансформатора 2 подключена к выпрямителю 3. Ключ 6 подсоединен через схему управления ключа 5 к датчику тока 7. Схема управления ключа 5 также подключена к схеме управления и индикации 10, не входящей в состав источника питания 14. Сигнал с датчика тока 7 поступает на схему управления ключа 5, которая осуществляет стабилизацию заданного тока, протекающего через ключ 6. Так как мощность Р определяется выражением Р=I×U (U=220 В), то стабилизация тока I, протекающего через ключ 6, позволяет стабилизировать мощность. В качестве схемы управления ключа 5 оптимально использовать ШИМ-контроллер UC3843 или аналогичные им. На схему управления ключа 5 приходит сигнал со схемы управления и индикации 10, по которому осуществляется установка требуемого тока стабилизации I. Сигнал с датчика напряжения 11 поступает на схему управления и индикации 10 и затем на схему управления ключа 5.The structure of the power supply 14 with power stabilization includes a rectifier connected to the primary winding of the transformer 2 through a key 6 and a current sensor 7. The secondary winding of the transformer 2 is connected to a rectifier 3. The key 6 is connected via a key 5 control circuit to a current sensor 7. A key control circuit 5 is also connected to the control and indication circuit 10, which is not included in the power supply 14. The signal from the current sensor 7 is supplied to the control circuit of the key 5, which stabilizes the set current flowing through the key 6. Since oschnost P is given by P = I × U (U = 220 V), the stabilization of the current I, flowing through a switch 6, to stabilize the power. As a key 5 control circuit, it is optimal to use a PWM controller UC3843 or similar. A signal from the control circuit of the key 5 receives a signal from the control and indication circuit 10, through which the required stabilization current I is set. The signal from the voltage sensor 11 is fed to the control and indication circuit 10 and then to the control circuit of the key 5.

Схема коммутации 9 обеспечивает включение моно- и биполярного режима, подключение разных инструментов, а также содержит датчик утечки низкочастотных компонент. Схема управления и индикации 10 осуществляет задание необходимых параметров электрохирургического аппарата (мощность, напряжение холостого хода, режим хирургического вмешательства, выбор инструмента и т.п.).The switching circuit 9 provides the inclusion of mono-and bipolar mode, the connection of different instruments, and also contains a leakage sensor of low-frequency components. The control and indication circuit 10 sets the necessary parameters of the electrosurgical apparatus (power, open circuit voltage, surgical intervention mode, instrument selection, etc.).

В состав высокочастотного генератора входит генератор 4, в качестве выходного каскада которого использован двухтактный преобразователь постоянного напряжения в переменное со средней точкой первичной обмотки трансформатора 8. При этом введены два дополнительных диода D1, D2, аноды которых соединены с источником питания, а катоды с дополнительно введенными конденсаторами С1, С2 и выводами первичной обмотки образующих среднюю точку трансформатора, подключенного к выходному каскаду высокочастотного генератора. Емкость конденсаторов С1 и С2 должна быть меньше 1 мкФ, в противном случае двухтактный выходной каскад станет однотактным.The high-frequency generator includes a generator 4, which uses a push-pull DC-to-AC converter with the midpoint of the primary winding of the transformer 8. As an output stage, two additional diodes D1, D2 are introduced, the anodes of which are connected to the power source, and the cathodes are additionally inserted capacitors C1, C2 and the terminals of the primary winding forming the midpoint of the transformer connected to the output stage of the high-frequency generator. The capacitance of capacitors C1 and C2 must be less than 1 μF, otherwise the push-pull output stage will become single-cycle.

Ввод дополнительных элементов в известный двухтактный преобразователь постоянного напряжения в переменное со средней точкой первичной обмотки трансформатора [В.Мелешин «Транзисторная преобразовательная техника». М.: Техносфера, 2005, с.176] позволил сформировать импульсы одной полярности при помощи выключения одного из ключевых элементов (см. фиг.3).The input of additional elements into the well-known push-pull converter of direct voltage to alternating current with the midpoint of the primary winding of the transformer [V. Meleshin "Transistor Converter Technique". M .: Technosphere, 2005, p.176] allowed to generate pulses of the same polarity by turning off one of the key elements (see figure 3).

Таким образом, введенное изменение позволяет использовать один и тот же выходной каскад как для аргонно-плазменной коагуляции, так и для режимов, описанных в прототипе, что приводит к значительному упрощению аппаратуры и способствует универсализации электрохирургического аппарата.Thus, the introduced change allows you to use the same output stage for argon-plasma coagulation, and for the modes described in the prototype, which leads to a significant simplification of the equipment and contributes to the universalization of the electrosurgical apparatus.

Claims

An electrosurgical device containing a power source including a current sensor, a high-frequency generator, a switching circuit, an active and passive electrodes, a control and indication circuit, a voltage sensor, characterized in that the current sensor is connected to a key control circuit that is connected to a control and indication circuit and by a key, the voltage sensor is connected to the primary winding of the transformer of the high-frequency generator and through the control and indication circuit to the control circuit of the key, while the output stage of the high-frequency generator The actuator is a push-pull DC-AC converter with the midpoint of the transformer primary winding, and the power source is connected to the high-frequency generator through two diodes and two additional capacitors, while the anode of the diodes are connected to the power source, the cathodes are connected to additional capacitors and the terminals of the primary winding of the high-frequency transformer generator, forming the midpoint of the transformer.