DE2450371A1

DE2450371A1 - Pruef- und steuervorrichtung fuer elektrochirurgische geraete

Info

Publication number: DE2450371A1
Application number: DE19742450371
Authority: DE
Inventors: Per Henrik Bjurwill; Nils Bertil Jacobson
Original assignee: Stille Werner AB
Current assignee: Stille Werner AB
Priority date: 1973-10-23
Filing date: 1974-10-23
Publication date: 1975-04-24
Also published as: SE7413327L; US3933157A

Description

AB Stille-Werner
Stockholm, Schweden

Patentanwälte:

Dipl.-Ing. Tiedtke
Dipl.-Chem. Bühling Dipl.-Ing. Kinne

8 München 2

Bavariaring 4, Postfach 202403

Tel.: (089) 539653-56 Telex: 524845 tipat cable address: Germaniapatent München

München, den 23. Oktober B 6268

Prüf- und Steuervorrichtung für elektrochirurgische Geräte

Die Erfindung bezieht sich auf elektrochirurgische Geräte, insbesondere auf eine Prüf- und Steuervorrichtung für elektrochirurgische Geräte.

Bei der Elektrochirurgie, auch chirurgische Diathermie genannt, wird der hier Diathermiestrom genannte Strom hoher Frequenz zum Schneiden von Gewebe und zum Gerinnenlassen von Blut VI/12

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angewendet, um Blutungen aus geschnittenen Blutgefäßen aufzuhalten. Der Diathermiestrom durchläuft den Patienten über zwei Elektroden, nämlich über eine aktive Elektrode, die eine sehr kleine Kontaktoberfläche aufweist, damit der Diathermiestrom dort verstärkt wird, wo er in den Patienten eintritt, sowie über eine inaktive Elektrode/ die eine große Kontaktoberfläche aufweist, damit die Stromdichte dort verringert wird, wo der Diathermiestrom aus dem Patienten austritt.

Wenn die inaktive Elektrode mit der Haut des Patienten keinen guten Kontakt ergibt, kann der Diathermiestrom schwere Verbrennungen des Patienten an der inaktiven Elektrode verursachen. Ebenso kann der Patient Verbrennungen erleiden, wenn die inaktive Elektrode überhaupt nicht mit dem Patienten oder dem Diathermie Strom-Generator verbunden ist und irgendein Teil des Körpers des Patienten mit geerdetem Metall in Kontakt gerät.

Das wirksame und sichere Funktionieren elektrochirurgischer Geräte hängt somit von dem unbehinderten Rückfließen des Diathermiestroms über die inaktive Elektrode ab. Um das Verbrennungsrisiko verringern zu können, das sich aus der Unterlassung des Anschließens der inaktiven Elektrode an den Diathermiestrom-Generator oder aus irgendeiner anderen Störstelle zwischen der inaktiven Elektrode und dem Diathermie-

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strom-Generator ergibt, enthalten manche elektrochirurgische Geräte eine Stromkreisprüfvorrichtung, die auf manuelle Betätigung hin die elektrische Verbindung zwischen dem Patienten und der inaktiven Elektrode überprüft. Bei diesen Geräten ist die inaktive Elektrode in zwei Segmente aufgeteilt, die voneinander elektrisch isoliert sind und parallel an den Diathermiestrom-Generator angeschlossen sind. Die Stromkreisprüfvorrichtung enthält einen von Hand betätigten Schalter, der beim Betätigen einen Meßstromkreis schließt, damit ein Gleichstrom geringer Spannung zwischen den beiden Elektrodensegmenten über das angrenzende Teilstück der Haut des Patienten fließt. Die Stärke des Stromes ist kennzeichnend für die Leitfähigkeit zwischen der Haut des Patienten und den Elektrodensegmenten, somit also für die.Fähigkeit der inaktiven Elektrode, einen guten Rückstromweg für den Diathermiestrom zu schaffen.

Demgegenüber arbeitet die Prüf- und Steuervorrichtung gemäß der Erfindung während Zeitabschnitten, in denen kein Diathermiestrom über die inaktive Elektrode zu dem Diathermiestrom ■ Generator zurückfließt, auf die Weise, daß sie in Abständen die Summe der Kontaktimpedanzen der beiden inaktiven Elektrodensegmente wahrnimmt und den Diathermiestrom sperrt, wenn die Summe der Kontaktimpedanzen oberhalb oder unterhalb eines vorbestimmten Bereiches liegt.

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Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind zwei gesteuerte Siliciumgleichrichter (SCR) in Reihe in den Erregestromkreis eines Relais'geschaltet, das beim Erregen über die normalerweise leitenden gesteuerten Siliciumgleichrichter den Diathermiestromkreis in einem Zustand hält, der das Durchfließen des Diathermiestroms erlaubt.

Während der PrüfIntervalle wird ein 15 kHZ-Strom durch die zwei Segmente der inaktiven Elektrode über die angrenzenden Teilstücke der Haut des Patienten geleitet. Wenn der entstehende Spannungsabfall über den Elektrodensegmenten oberhalb eines ersten vorbestimmten Wertes liegt, wird einer der beiden gesteuerten Siliciumgleichrichter in nichtleitenden Zustand gebracht, woraus sich ein Aberregendes Relais und folgendes öffnen des Diathermiestromkreises ergibt, während der andere gesteuerte Siliciumgleichrichter mit demselben Ergebnis in nichtleitenden Zustand gebracht wird, wenn der Spannungsabfall unterhalb eines zweiten vorbestimmten Wertes liegt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines elektrochirurgischen. Gerätes, das mit einer erfindungsgemäß aufgebauten Prüf- und Steuervorrichtung ausgestattet ist;

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Fig. 2 ist eine gleichartige Darstellung, die ein elektrisches Schaltbild der Prüf- und Steuervorrichtung enthält.

Die Fig. 1 zeigt ein elektrochirurgisches Gerät, das einen Stromgenerator 1 zum Erzeugen eines Diathermiestroms Il enhält, dessen Frequenz ungefähr 1,5 MHz beträgt. Typische Werte der Spannung und des Stroms sind 400 bis 500 Volt bzw. 1 bis 2 Ampere. Der Diathermiestrom wird einer aktiven Elektrode 2 zugeführt und fließt durch den Patienten und zurück zu dem Stromgenerator über eine inaktive Elektrode 3, die ein Paar an einem Bein des Patienten angelegte inaktive Elektrodensegmente 3A und 3B aufweist,sowie über eine Prüf- und Steuervorrichtung 4.

Die Prüf- und Steuervorrichtung 4 bewirkt das automatische Erfassen der Impedanz zwischen den beiden Elektrodensegmenten 3A und 3B in Intervallen, nämlich während einer Sekunde in Intervallen von ungefähr 10 Sekunden; ferner bewirkt sie das Sperren des Diathermiestroms Il zwischen der aktiven Elektrode 2 und der inaktiven Elektrode 3, wenn der wahrgenommene Impedanzwert außerhalb eines vorbestimmten Bereiches liegt · Wie aus der folgenden näheren Beschreibung ersichtlich wird, ist das Erfassen der Impedanz nur während Zeitabschnitten möglich, in denen kein Diathermiestrom fließt; solange Diathermiestrom fließt, ist die Prüf- und Steuervorrichtung 4 unwirksam. Der durch die Prüf- und Steuervorrichtung 4 wahrgenommene Impedanzwert

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enthält die Impedanz des Teilstücks der Haut des Patienten, das von den Elektrodensegmenten 3A und 3B erfaßt ist und sich zwischen Ihnen erstreckt. Diese Impedanz jedoch ist im Vergleich zu der gesamten festgestellten Impedanz ziemlich klein und außerdem im wesentlichen konstant, so daß die gesamte wahrgenommene Impedanz durch die Summe der Kontaktimpedanzen der beiden Elektrodensegmente vorherrschend bestimmt ist.

Gemäß Fig. 2 enthält die Prüf- und Steuervorrichtung zwei Leitungen 5 und 6, die die zwei Elektrodensegmente 3A und 3B in Parallelschaltung über einen normalerweise offenen Schalter 7A (Arbeitskontakt) eines Relais 7 mit dem Diathermiestrom-Generator 1 verbinden. In die Leitung 6 ist ein Schalter 8A eines Relais 8 eingeschaltet ■· Bei aberregtem Zustand des Relais 8 schaltet der Schalter 8A auf einen rückwärtigen Kontakt 8AB, um so das Elektrodensegment 3B mit dem Tor eines programmierbaren Unijunction-Transistors (PUT) 9 zu verbinden, während er bei erregtem Zustand des Relais auf einen vorderen Kontakt 8AF schaltet, um den Diathermiestrom über die Leitung 6 fließen zu lassen.

Der Erregungsstromkreis des Relais 8 enthält zusätzlich zu einer Stromversorgung 10, die vollwegcrleichgerichteten Wechselstrom (50 Hz) den Relais 7 und 8 zuführt, einen gesteuerten Siliciumgleichrichter (SCR) 11, dessen Tor mit dem

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Ausgang eines freischwingenden Multivibrators 12 verbunden ist. In seinem freischwingenden Zustand arbeitet der Multivibrator 12 mit einer Periodendauer von ungefähr 10 Sekunden, wobei er während jeder Periode.den gesteuerten Siliciumgleichrichter 11 für ungefähr 9 Sekunden in leitendem und für ungefähr eine Sekunde in nichtleitendem Zustand hält. Solange jedoch Diathermiestrom fließt, wird der gesteuerte Siliciumgleichrichter 11 unabhängig von dem Multivibrator 12 in leitendem Zustand gehalten. Zu diesem Zweck ist ein Fühlschaltkreis mit einer um die Leitungen 5 und 6 gewickelten Spule 13 und Gleichrichter- und Glättungselenent 14 vorgesehen, damit das Vorhandensein von Diathermiestrom in den Leitungen 5 und 6 wahrgenommen und ein Zündsignal an das Tor des gesteuerten Siliciumgleichrichters 11 angelegt wird.

Der Erregungsstromkreis des Relais 7 enthält zwei in Reihe geschaltete gesteuerte Siliciumgleichrichter 15 und 16. Das Tor des gesteuerten Siliciumgleichrichters 15 ist mit dem programmierbaren Unijunction-Transistor 9 verbunden, während das Tor des gesteuerten Siliciumgleichrichters 16 mit einem einstellbaren Abgriff 17 eines Potentiometers 18 verbunden ist. Zusätzlich zu dem vorgenannten Schalter enthält das Relais 7 einen zweiten Schalter 7b, der im aberregten Zustand des Relais auf einen rückwärtigen Kontakt 7BB schaltet, um ein Signal an den Multivibrator 12 anzulegen, das diesen in dem dem nichtleitenden Zustand des gesteuerten Siliciumgleichrichters 11 entsprechenden Zustand hält.

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Das Wahrnehmen der Impedanz zwischen den Elektrodensegmenten 3A und 3B wird mit. Hilfe eines 15 kHz Oszillators und des Potentiometers 18 bewirkt. Zu diesem Zweck ist der Oszillator 19 an das Elektrodensegment 3A geschaltet, während ein Anschluß des Potentiometers mit dem anderen Elektrodensegment 3B verbunden ist. Der Wahrnehinungsschaltkteis wird durch Verbinden des anderen Anschlusses des Potentiometers mit dem Oszillator geschlossen.

Unter-der Annahme, daß die Segmente 3A, 3B der inaktiven Elektrode 3 auf die Haut des Patienten aufgelegt sind und daß das Diathermiegerät betriebsbereit ist, obwohl kein Diathermiestrom fließt, verläuft die Arbeitsweise der Prüf- und Steuervorrichtung 4 wie folgt.

Der Oszillator 19 läßt einen 15 kHz-Strom 12 niedriger Spannung über das Elektrodensegment 3A, die Haut des Patienten, das Elektrodensegment 3B und das Potentiometer 18 fließen. Während der ersten 9 Sekunden einer jeden Wahmehniperiode hält der freischwingende Multivibrator 12 den gesteuerten Siliciumgleichrichter 11 in leitendem Zustand, so daß folglich das Relais erregt wird, damit sein Schalter 8A auf den vorderen Kontakt 8AF schaltet. Der programmierbare Unijunction-Transistor 9, der als ein komplementärer gesteuerter Siliciumgleichrichter betrachtet werden kann und der solange leitend ist, solange die Spannung zwischen seiner Anode und seinem Tor oberhalb eines vorbestimmten Wertes liegt, d.h. bis das Torpotential ausrei-

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chend bezüglich dem Anodenpotential angehoben worden ist, gibt ein Zündsignal an den gesteuerten Siliciumgleichrichter 15, um diesen in leitendem Zustand zu halten. Vorausgesetzt / daß die Impedanz zwischen den Elektrodensegmenten ausreichend niedrig ist, reicht die Spannung an dem Potentiometerabgriff 17 aus, den gesteuerten Siliciumgleichrichter 16 ebenfalls in leitendem Zustand zu halten, so daß das Relais 7 erregt wird, damit sein Schalter 7Λ geschlossen und sein Schalter 7B auf einen vorderen Kontakt 7BF geschaltet wird, wodurch die Leitungen 5 und 6 kurzgeschlossen werden.

Während des WahrnehmeIntervalls, d.h. der zehnten Sekunde der Wahrnehmeperiode, nimmt der Multivibrator 12 das Zündsignal von dem gesteuerten Siliciumgleichrichter 11 weg, der auf diese Weise in nichtleitenden Zustand geschaltet wird, was das Aberregen des Relais 8 und folglich das Schalten des Relaisschalters 8A auf den rückwärtigen Kontakt 8AB ergibt. Auf diese Weise wird der Spannungsabfall über den Elektrodensegmenten zwischen die Anode und das Tor des programmierbaren Unijunction-Transistors 9 angelegt, so daß der programmierbare Unijunction-Transistor seinen leitenden Zustand beibehält, wenn dieser Spannungsabfall oberhalb eines vorbestimmten Wertes- liegt, der einem vorbestimmten Minimalwert der Impedanz entspricht.

Wenn andererseits die Impedanz zwischen den Elektrodensegmenten höher sein sollte als der Wert, der der Stellung des einstellbaren Potentiorneterabgriffs 17 entspricht, wodurch der

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Spannungsabfall über den Elektrodensegmenten oberhalb des maximalen zulässigen Wertes liegen würde, reicht die an den Potentiometer 18 abgegriffene Spannung nicht aus, den gesteuerten Siliciumgleichrichter 16 in leitendem Zustand zu halten. Dementsprechend wird das Relais 7 aberregt, damit sein Schalter 7A öffnet, um auf diese Weise das Wirken des Diathermiegeräts zu sperren,und damit sein Schalter 7B auf den rückwärtigen Kontakt 7BB schaltet. Daraufhin führt der Oszillator 19 über die Leitung 5 und den Schalter 7B dem Multivibrator 1-2 ein ungedämpftes Signal zu, um diesen in dem Zustand zu halten, der dem Nichtleiten des gesteuerten Siliciumgleichrichters 11 und dem Aberregen des Relais 8 entspricht.

Auf gleiche Weise wird das Wirken des Diathermiegeräts gesperrt, wenn die Impedanz zwischen den Elektrodensegmenten 3A und 3B unter · einen minimalen zulässigen Wert fällt , z.B. wegen eines zufälligen Kurzschließens der Elektrodensegmente. In diesem Fall reicht die Spannung zwischen dem Tor und der Anode des programmierbaren Unijunction-Transistors 9 nicht aus, den leitenden Zustand beizubehalten, so daß das Zündsignal von dem Tor des gesteuerten Siliciumgleichrichters 15 weggenommen und dementsprechend das Relais 7 aberregt wird. Normalerweise besteht kein Bedarf für eine Einstellbarkeit des niedrigsten zulässigen Impedanzwertes, eine solche Einstellbarkeit kann aber leicht vorgesehen werden.

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Ein bedeutendes Merkmal der Erfindung ist die Verwendung von Wechselstrom zum Wahrnehmen der Kontaktimpedanz der inaktiven Elektrodensegmente. Da der Diathermiestrom ein Wechselstrom ist, bedeutet die Verwendung von Wechselstrom bei der Prüf- und Steuervorrichtung, daß die wahrgenommene Kontaktimpedanz weitaus kennzeichnender für die Impedanz ist, die tatsächlich von dem Diathermiestrom angetroffen wird, als es im Falle einer Verwendung von Gleichstrom der Fall wäre. Die Frequenz des Wahrnehmestroms ist nicht kritisch, sie sollte aber ausreichend hoch sein, um eine Aktivierung der Muskeln des Patienten zu vermeiden.

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Claims

Patentansprüche

/ 1.)prüf- und Steuervorrichtung für einen elektrochirurgischen Diathermiestromkreis, der einen Hochfrequenz-Diathermiestrom-Generator, eine mit den Diathermiestrom-Generator verbundene aktive Elektrode und eine inaktive Elektroden aus swsi auf Abstand stellenden, parallel mit dem Diathermiestrom-Generator verbundenen Elektrodensegmenten aufweist, gekennzeichnet durch

(a) einen Wahrnehmeschaltkreis, der über die auf Abstand stehenden Elektrodensegmente (3A, 3B) in Reihe schaltbar ist, wenn sie durch den Körper eines Patienten überbrückt sind, und der eine Prüfwechselstromquelle (19) und eine Impedanz (18) enthält;

(b) eine Vorrichtung zum automatischen Wahrnehmen des Spannungsabfalls über den Elektrodensegmenten, der sich aus dem Fließen des Prüf Stroms über den Wahrnehme.schaltkreis ergibt; und

(c) eine Einrichtung, die mit der Wahrnehmevorrichtung und mit dem Diathermiestromkreis verbunden ist und die zum Sperren des Durchflusses des Diathermiestroms auf den Spannungsabfall anspricht, so oft der Spannungsabfall ein vorbestimmtes Maximum übersteigt oder geringer als ein vorbestimmtes Minimum ist.

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2- Prüf- und Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Einrichtung enthält, die zum Sperren der Wahrnehmevorrichtung auf das Fließen des Diathermiestroms anspricht.

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