DE19524645C2 - Safety gas system for HF surgery - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf die Elektrochirurgie und betrifft eine neue und verbesserte Sicherheitsgasanlage und die entsprechende elektronische Steuerung zur exakten Abgabe und Kontrolle kleinster Gasmengen zum Erzielen von Koagulation oder eines blutstillenden Effektes auf und in dem Gewebe von Lebewesen.The invention relates to and relates to electrosurgery a new and improved safety gas system and the corresponding electronic control for exact delivery and control of small amounts of gas to achieve coagulation or a hemostatic effect on and in the tissue of Creature.
In der modernen Elektrochirurgie sind schon seit den 70-er Jahren Verfahren der Gaskoagulation bekannt. Hierbei wird in der Regel ein Edelgas mittels einer Gasversorgungseinheit durch ein stift ähnliches Handstück geblasen und mittels einer, unter HF-Energie stehenden Elektrode ionisiert. Dieser ionisierte Gasstrahl (Plasma) bewirkt, wie schon in der konventionellen Fulguration mit HF, eine Verkochung der Proteine in dem Gewebe und führt somit zu einer Koagulation. Die Vorteile der Gaskoagulation liegen eindeutig in der Kontaktlosigkeit zwischen der Aktivelektrode und dem Gewebe und der verminderten Nekrosetiefe des erzeugten Schorfes, welche zu einer schnelleren Heilung führt.In modern electrosurgery have been around since the 1970s Gas coagulation method known. This is usually a noble gas by means of a gas supply unit through a pen similar handpiece blown and using a, under RF energy standing electrode ionized. This ionized gas jet (plasma) causes, as in conventional Fulguration with HF Boiling of the proteins in the tissue and thus leads to a Coagulation. The advantages of gas coagulation are clearly in the Contactlessness between the active electrode and the tissue and the reduced depth of necrosis of the scab that is produced leads to faster healing.
Wie aus der deutschen Patentschrift 37 10 489 C2 zu ersehen ist, werden bisher Gasflußmengen zwischen 4 und 13 l/min als effektiv und medizintechnisch sinnvoll angesehen.As can be seen from German patent specification 37 10 489 C2, gas flow rates between 4 and 13 l / min have so far been effective and considered medically useful.
Nachteilig an diesen vorbekannten Gasflußmengen ist die einseitige Einsetzbarkeit in der offenen Chirurgie. Zudem unterstützen solch hohe Gasflußmegen die Emboliegefahr erheblich.The disadvantage of these previously known gas flow rates is the one-sided Applicability in open surgery. Also support such high gas flow significantly increases the risk of embolism.
Aus der US-A 5 330 469 ist eine Gasversorgungseinrichtung bekannt, bei der die Gasflußmengen in vorgegebenen Stufen geschaltet werden können. Sinkt der Gasfluß bzw. Gasdruck aus welchem Grund auch immer ab, muß der Chirurg von Hand die nächst höhere Stufe der Gasflußmenge einstellen. Das stört die Konzentration des Chirurgen auf seine Arbeit ganz erheblich. From US-A 5 330 469 is a gas supply device known in which the gas flow rates in predetermined stages can be switched. If the gas flow or gas pressure drops whatever the reason, the surgeon must Set the next higher level of gas flow quantity. That bothers them Concentration of the surgeon on his work considerably.
Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zu Grunde diese verminderten Gasflußmengen kontrollierbar zur Verfügung zu stellen und dabei auch die Strömungswiderstände in den z. T. meterlangen Sonden der Endoskopie zu berücksichtigen. Der Regelbereich der Gasflußmengen beginnt bei circa 0,1 l/min und ist nach oben bis zu 10 l/min offen. Als sinnvoller Arbeitsbereich werden 0,25 l/min bis 7 l/min angesehen.The present invention is based on the object of this reduced gas flow rates are available in a controllable manner make and the flow resistance in the z. T. meter-long probes of endoscopy. The The control range of the gas flow rates is around 0.1 l / min and is open up to 10 l / min. As a meaningful work area are considered 0.25 l / min to 7 l / min.
Bei Sicherheitsgasanlagen zum Erzielen von Koagulation gemäß der Erfindung wird ein vorbestimmtes ionisierbares Gas - vorzugweise Argon - in einem gerichteten Strahl zu dem Gewebe mit einer vorbestimmten Gasflußmenge geleitet, die ausreicht, um natürliche Flüssigkeiten von dem Gewebe zu entfernen und somit das darunterliegende Gewebe im wesentlichen freizulegen. Diese Gasflußmenge ist jedoch so gering eingestellt, daß die Gefahr von Gasembolien praktisch vermieden werden kann.According to safety gas systems to achieve coagulation the invention a predetermined ionizable gas - preferably argon - in a directed beam with the tissue a predetermined amount of gas flow is sufficient to to remove natural liquids from the tissue and thus essentially expose the underlying tissue. This However, the gas flow rate is set so low that the risk of Gas embolism can be practically avoided.
Die zum Leiten des Gases verwendeten Sonden sind so beschaffen, daß sie durch den Arbeitskanal eines Endoskopes, der einen Innendurchmesser zwischen 1,8 mm und 2,8 mm hat, geschoben werden können. Zum Erzielen von Fulguration wird die elektrische Energie in Form von Lichtbögen von der Aktivelektrode in dem Plasmastrahl auf das Gewebe geleitet.The probes used to conduct the gas are designed to that through the working channel of an endoscope, the one Inner diameter between 1.8 mm and 2.8 mm can be. To achieve fulguration, the electrical Energy in the form of arcs from the active electrode in the Plasma beam directed onto the tissue.
Die Gasflussmenge des Gasstrahls sollte ausreichend sein, um Flüssigkeiten von dem Gewebe zu entfernen, so dass ein Schorf im Gewebe gebildet werden kann, ohne das dieser oben auf der Flüssigkeit, die das Gewebe bedeckt schwimmt.The gas flow rate of the gas jet should be sufficient to Remove fluids from the tissue, leaving a scab in the Tissue can be formed without it on top of the liquid, which covers the tissue floating.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass zwischen Gaseingang und Gasausgang ein Proportionalventil und hieran stromabwärts anschließend eine Drossel angeordnet ist, dass stromwärts vor der Drossel ein erster Drucksensor und stromabwärts nach der Drossel ein zweiter Drucksensor vorhanden ist, dass die Steuerung der Gasflussmengen durch einen Mikrokontroller veranlasst wird, der nach Auswertung der Signale des ersten und zweiten Drucksensors den Differenzdruck ermittelt und das Proportionalventil steuert und dass die Gasflussmengen sowohl stufenlos als auch in Stufen einstellbar sind. Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist in den Unteransprüchen beschrieben.This problem is solved in that between the gas inlet and Gas outlet a proportional valve and downstream of it subsequently a throttle is arranged that upstream of the Throttle a first pressure sensor and a downstream after the throttle second pressure sensor is present that the control of the Gas flow rates are initiated by a microcontroller that follows Evaluation of the signals from the first and second pressure sensors Differential pressure is determined and the proportional valve controls and that the Gas flow quantities can be adjusted both continuously and in stages. An advantageous embodiment is described in the subclaims.
Die Gasregeleinheit dient der Konstanthaltung des Gasflusses zur Schutzgasversorgung in Verbindung mit einem HF-Chirurgiegerät.The gas control unit is used to keep the gas flow constant Shielding gas supply in connection with an HF surgical device.
Hierfür ist die staudruckunabhängige Konstanthaltung des Gasflusses (Massenstrom bzw. Volumenstrom bei gegebenen Druck) von wesentlichem Vorteil.For this, the constant flow of the gas flow is independent of the dynamic pressure (Mass flow or volume flow at given pressure) of significant advantage.
Die im allgemeinen verwendeten Verfahren, wie der alleinige Einsatz eines Proportionalventils, reichen nicht aus.The methods generally used, such as the sole use of a proportional valve are not sufficient.
Bei der hier beschriebenen Gasregeleinheit wird der Volumenstrom gemessen, und die Stellung eines Proportionalventils bei Sollwertabweichung entsprechend geändert. Die Erfassung des aktuellen Gasflusses (Sollwert) erfolgt durch Messung der Druckdifferenz vor und nach einem Drosselventil.In the gas control unit described here, the volume flow measured, and the position of a proportional valve in the event of a setpoint deviation changed accordingly. The capture of the current gas flow (setpoint) is carried out by measuring the Pressure difference before and after a throttle valve.
Die erfaßten Werte werden digital gewandelt und einem Mikrokontroller zugeführt. Das auf diesem Mikrokontroller ablaufende Programm errechnet aufgrund der Druckdifferenz den Gasfluß und steuert über eine entsprechende Schnittstelle das Proportionalventil bei Abweichungen vom Sollwert an.The recorded values are converted digitally and one Microcontroller fed. That on this microcontroller running program calculates the on the basis of the pressure difference Gas flow and controls the via an appropriate interface Proportional valve in the event of deviations from the setpoint.
Die Gasregeleinheit besteht aus einem mechanischen Teil, der das Proportionalventil, 2 Drucksensoren (Bestimmung der Druck differenz), Drosselventile und Magnetventile zur Festlegung des Regelbereichs enthält.The gas control unit consists of a mechanical part that Proportional valve, 2 pressure sensors (determination of pressure difference), throttle valves and solenoid valves to determine the Control range contains.
Der elektronische Teil enthält die Meßwertverstärker zur Erfassung der Sensorsignale, die AD-Wandler, die Busschnittstelle zum Mikroprozessor und die Ansteuerung der Ventile.The electronic part contains the measurement amplifiers for acquisition the sensor signals, the AD converter, the bus interface to the Microprocessor and the control of the valves.
Die vorliegende Erfindung wird an Hand von Blockschaltbildern näher erläutert.The present invention is illustrated in block diagrams explained in more detail.
Es zeigt:It shows:
Fig. 1 den mechanischen Teil der Gasregelanlage Fig. 1 shows the mechanical part of the gas control system
Fig. 2 den elektrischen Teil der Gasregelanlage Fig. 2 shows the electrical part of the gas control system
Das Gas strömt vom Druckminderer einer Gasflasche (6 . . . 8 Bar) durch einen handelsüblichen Anschlußschlauch, der mit dem Eingang der Gasregeleinheit über eine handelsübliche Steck verbindung verbunden ist. The gas flows from the pressure reducer of a gas bottle (6... 8 bar) through a commercially available connecting hose that connects to the Input of the gas control unit via a standard plug connection is connected.
Dort wird das Gas mittels eines Druckminderers (1) auf einen konstanten Druck gebracht. Ein Druckschalter (3) gibt ein elektrisches Signal, wenn ein ausreichender Druck (z. B. 5,5 bar) anliegt. Dieses wird zur Erkennung eines ausreichenden Eingangsdruckes verwendet.There the gas is brought to a constant pressure by means of a pressure reducer ( 1 ). A pressure switch ( 3 ) gives an electrical signal when there is sufficient pressure (e.g. 5.5 bar). This is used to identify a sufficient inlet pressure.
Das Gas gelangt dann durch ein Proportionalventil (2), welches sich elektrisch unterschiedlich weit öffnen läßt. Das Gas fließt durch die Drossel (7), bzw. wenn die Ventile (5 und 6) geöffnet sind, auch durch die Drosseln (8 bzw. 9). Das Zuschalten von weiteren Drosseln dient zur Umschaltung der Gasflußregelbereiche.The gas then passes through a proportional valve ( 2 ) which can be opened electrically to different extents. The gas flows through the throttle ( 7 ) or, when the valves ( 5 and 6 ) are open, also through the throttles ( 8 and 9 ). The connection of further chokes serves to switch over the gas flow control ranges.
Die beiden Drucksensoren (4) und (10) liefern ein druckproportionales elektrisches Signal zur Erfassung der Druckdifferenz, der Bestimmung des Gasflusses und der Erfassung des Ausgangsdruckes, um Fehler im Gastransport infolge von Verstopfungen oder Leckagen zu erkennen.The two pressure sensors ( 4 ) and ( 10 ) deliver a pressure-proportional electrical signal for detecting the pressure difference, determining the gas flow and detecting the outlet pressure in order to detect errors in gas transport due to blockages or leaks.
Im Ausgang der Gasregeleinheit liegt ein Feinstfilter (11), der Partikel - Größe über 0.1 my - ausfiltert, um eine Kontamination der Wunde durch Keime und/oder Fremdkörper aus der Gasflasche bzw. der Gasregeleinheit auszuschließen.In the outlet of the gas control unit there is a fine filter ( 11 ) which filters out particle sizes larger than 0.1 my in order to rule out contamination of the wound by germs and / or foreign bodies from the gas bottle or the gas control unit.
Das Gas wird mittels einer Steckverbindung durch die mit einem Gaskanal ausgerüstete elektrische Anschlußleitung dem Handstück zugeführt. Durch die Zuschaltung der Drosseln (8 u. 9) über die Magnetventile (5 bzw. 6) läßt sich der Regelbereich des Gasstromes umschalten. The gas is supplied to the handpiece by means of a plug connection through the electrical connecting line equipped with a gas channel. The control range of the gas flow can be switched over by connecting the throttles ( 8 and 9 ) via the solenoid valves ( 5 and 6 ).
Hiermit wird ein Variationsbereich des Gasstromes von 0,1 bis 10 l/min ermöglicht, so daß sich sämtliche Werkzeuge der HF-Chirurgie mit dem notwendigen Gasfluß beaufschlagen lassen.Hereby a variation range of the gas flow of 0.1 to 10 l / min enables so that all the tools of HF surgery have the necessary gas flow applied.
Fig. 2 zeigt nun das Blockschaltbild des elektrischen Teils der Gasregeleinheit. Fig. 2 now shows the block diagram of the electrical part of the gas control unit.
Die Signale der Drucksensoren Sensor 1 (4) und Sensor 2 (10) gelangen auf zwei Meßwertverstärker (12 und 13) und werden zur weiteren Verarbeitung über einen AD-Wandler (16) in Digitaldaten zur Auswertung in einem Mikrokontroller gewandelt.The signals from the pressure sensors sensor 1 ( 4 ) and sensor 2 ( 10 ) are sent to two measurement amplifiers ( 12 and 13 ) and are converted into digital data for evaluation in a microcontroller for further processing via an AD converter ( 16 ).
Das gleiche geschieht mit den Signalen der Druckdifferenz (15) und des Druckschalters (Stromschleife Druckschalter (14)).The same happens with the signals of the pressure difference ( 15 ) and the pressure switch (current loop pressure switch ( 14 )).
Die Daten gelangen über ein Bussystem zum Mikrokontroller. Aus diesen Daten errechnet das Programm im Mikrokontroller den aktuellen Gasfluß. Bei Abweichungen vom Sollwert werden neue Daten an den DA-Wandler (17) gesendet und die Proportionalventilsteuerung (19) verändert die Stellung des Proportionalventils (2) entsprechend.The data is sent to the microcontroller via a bus system. The program in the microcontroller uses this data to calculate the current gas flow. In the event of deviations from the setpoint, new data are sent to the DA converter ( 17 ) and the proportional valve control ( 19 ) changes the position of the proportional valve ( 2 ) accordingly.
Ist darüber hinaus eine Veränderung des Gasflußregelbereichs notwendig, können über die Digitalschnittstelle (18) die Magnetventile 1 bzw. 2 (5 bzw. 6) aktiviert werden, die zusätzliche Drosseln in den Gasweg schalten.If it is also necessary to change the gas flow control range, the solenoid valves 1 and 2 ( 5 and 6 ) can be activated via the digital interface ( 18 ), which switch additional throttles in the gas path.
Störungen im Gasfluß, wie Verstopfungen im Gasweg bzw. Leckagen werden an Hand der Drucksensorsignale vom Mikroprozessorprogramm erkannt.Disruptions in the gas flow, such as blockages in the gas path or Leakages are detected by the pressure sensor signals from Microprocessor program recognized.
Claims (2)
dass stromwärts vor der Drossel (7) ein erster Drucksensor (4) und strom abwärts nach der Drossel (7) ein zweiter Drucksensor (10) vorhanden ist, dass die Steuerung der Gasflussmengen durch einen Mikrokontroller ver anlasst wird, der nach Auswertung der Signale des ersten und zweiten Drucksensors (4, 10) den Differenzdruck ermittelt und das Proportionalventil (2) steuert und
dass die Gasflussmengen sowohl stufenlos als auch in Stufen einstellbar sind.1. Safety gas system for HF surgery for the controlled control of gas flow rates <4 l / min for delivery through lumens with an inner diameter of max. 1.1 mm and a length of 2.5 meters, characterized in that a proportional valve ( 2 ) is arranged between the gas inlet and the gas outlet and a throttle ( 7 ) is arranged downstream thereafter.
that there is a first pressure sensor ( 4 ) upstream of the throttle ( 7 ) and a second pressure sensor ( 10 ) downstream of the throttle ( 7 ) that the control of the gas flow quantities is initiated by a microcontroller which, after evaluating the signals of the first and second pressure sensors ( 4 , 10 ) determines the differential pressure and controls the proportional valve ( 2 ) and
that the gas flow rates can be adjusted both continuously and in stages.
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