DE3119735A1 - Method and circuit arrangement for controlling the output power of an electrosurgical radio-frequency generator - Google Patents
Method and circuit arrangement for controlling the output power of an electrosurgical radio-frequency generatorInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanord-The invention relates to a method and a circuit arrangement
nung zur Regelung der Ausgangsleistung eines Elektro-Chirurgie-Hochfrequenz-Generators, welcher über Zuleitungen an eine Schneidelektrode bzw. einer Neutralelektrode angeschlossen ist, wobei die Ausgangsstromstärke des Hochfrequenz-Generators durch eine vom Ausgangsstrom abgeleitete Regelspannung so eingestellt wird, daß an der Schneidelektrode die Entladestromdichte auf einen geringeren als zur Zündung eines Lichtbogens notwendigen Wert beschränkt bleibt.tion for regulating the output power of an electrosurgical high-frequency generator, which is connected to a cutting electrode or a neutral electrode via leads is, the output current of the high frequency generator by one of the output current derived control voltage is set so that the discharge current density at the cutting electrode limited to a value less than that required to ignite an arc remain.
Die Schneidelektrode hat dabei im allgemeinen die Form einer adel, eines Messers, einer Lanzette oder einer Drahtschlinge, rsann aber auch relativ großflächig sein. Der zu behandelnSe Patient wird dadurch in den Hochfrequenz-Stromkreis eingeschaltet, daß vorzugsweise an der der Angriffsseite der Schneidelektrode entgegengesetzten Körperseite eine großflächige Neutralelektrode angeordnet wird. Wird dann die Schneidelektrode von der entgegengesetzten Seite an das Körpergewebe des Patienten herangebracht, so fließt ein Hochfrequenz-Strom zwischen der Neutralelektrode und der Schneidelektrode durch den Körper des Patienten. In der unmittelbaren Umgebung der Schneidelektrode wird durch deren Kleinflächigkeit eine hohe Stromdichte erzielt, so daß in den der Schneidelektrode benachbarten Gewebebezirken eine erhebliche elektrische Verlustwärme gebildet wird. Wird der Strom auf einen entsprechenden Wert angehoben, so wird die Verlustwärme so hoch, daß eine Gerinnung der Zellflüssigkeit in den Gewebszellen erfolgt.The cutting electrode generally has the shape of a needle, a knife, a lancet or a wire loop, but also relative be large. The patient to be treated is thereby placed in the high-frequency circuit switched on, that preferably on the opposite side of the attack side of the cutting electrode A large neutral electrode is placed on the body side. Then becomes the cutting electrode brought up to the patient's body tissue from the opposite side, a high-frequency current flows between the neutral electrode and the cutting electrode through the patient's body. In the immediate vicinity of the cutting electrode a high current density is achieved by their small area, so that in the Tissue areas adjacent to the cutting electrode generate considerable electrical heat loss is formed. If the current is raised to a corresponding value, the Heat loss so high that the cell fluid coagulates in the tissue cells he follows.
Hierbei wird das Gewebe koaguliert. Uberschreitet die Temperatur in dem die Schneidelektrode umgebenden Gewebebezirk 1000 C, so verdampft die Zellflüssigkeit und die Gewebezellen werden aufgesprengt. Auf diese Weise kann die Schneidelektrode einen Schnitt in das Gewebe hineinlegen.Here the tissue is coagulated. If the temperature exceeds in the tissue surrounding the cutting electrode at 1000 C, the cell fluid evaporates and the tissue cells are burst open. In this way the cutting electrode make an incision in the tissue.
Die V#rteile des Durchschneidens von Gewebe mittels einer an Hochfrequenz liegenden Schneidelektrode bestehen darin, daß die Flanken des Schnittes weniger blutbn, das Operationsfeld übersichtlicher bleibt und die Keimverschleppung verhindert wird. Kapillar- und Lymphgefäße werden beim EleXtroschnitt sofort wieder verschlossen. Größere Blutungen können dadurch versorgt werden, daß die zum Schneiden benützte Elektrode entweder für eine längere Zeit an der blutenden Stelle belassen oder mittels einer stumpfen Elektrode in Form einer Kugel oder einer Strom leitenden Arterienklemme ein ganzer Gewebebezirk mittels der Hochfrequenz-Elektrode koaguliert wird.The benefits of cutting through tissue using a high frequency lying cutting electrode consist in the fact that the flanks of the cut are less bloodless, the surgical field remains clearer and the spread of germs is prevented will. Capillary and lymph vessels are immediately closed again with the EleXtro incision. Larger hemorrhages can be treated by using the one used for cutting Either leave the electrode on the bleeding site for a longer period of time or use a blunt electrode in the form of a ball or an electrically conductive arterial clamp an entire tissue area is coagulated by means of the high-frequency electrode.
Im Moment des Anschneidens besteht in der Regel eine direkte Berührung (Ohm'scher Kontakt) zwischen der Schneidelektrode und'dem Gewebe. Die Last des Hochfrequenzgenerators ist in diesem Fall nahezu reell.At the moment of cutting, there is usually direct contact (Ohmic contact) between the cutting electrode and the tissue. The load of the high frequency generator is almost real in this case.
Wird die Generatorleistung groß genug, um die Gewebezellen in unmittelbarer Umgebung der Schneidelektrode so zu erhitzen, daß die Zellflüssigkeit verdampft und die Gewebezellen aufplatzen, dann kann die direkte Berührung zwischen Schneidelektrode und Gewebe verlorengehen, wenn die Fortbewegung der Schneidelektrode hinreichend langsam erfolgt, da sich durch Verdampfen von Flüssigkeit um die Schneidelektrode herum ein Gaspolster bildet. Im Stromverlauf ist diese Phase dadurch gekennzeichnet, daß in einem endlichen Bereich um den Nulldurchgang der Generator-Spannungein vergleichsweise kleiner Strom in das Gewebe fließt.If the generator power is large enough to direct the tissue cells To heat the area around the cutting electrode so that the cell fluid evaporates and the tissue cells burst open, then the direct contact between the cutting electrode and tissue is lost when the advancement of the cutting electrode is sufficient takes place slowly as liquid evaporates around the cutting electrode forms a gas cushion around it. In the course of the current, this phase is characterized by that in a finite range around the zero crossing of the generator voltage a comparatively small current flows into the tissue.
Eine weiter gesteigerte Generator-Spannung führt zu einem Anwachsen des elektrischen Feldes zwischen der Schneidelektrode und dem Gewebe. Unter der Einwirkung des elektrischen Feldes wird. den Elektronen schließlich die Austrittsenergie zugeführt, die sie. zum Verlassen der gegenüberliegenden Oberflächen (Gewebeoberflächen~ bzw. Schneidelektrodenoberfläche) benötigen. Es fließt schließlich also ein Entladestrom, der mit der Generator-Spannung weiter anwächst. Im Gegensatz zum Stromfluß durch Ohm'schen Kontakt entsteht bei einer derartigen Entladung durch das Gaspolster die Wärme im wesentlichen an den gegenüberli#genden Oberflächen, was eine deutliche Verminderung der gesamten Wärmebelastung des Gewebes bedeutet und den Leistungsbedarf ent sprechend herabsetzt.A further increased generator voltage leads to an increase of the electric field between the cutting electrode and the tissue. Under the Effect of the electric field will. finally the electrons the exit energy supplied to them. to exit the opposing surfaces (Tissue surface ~ or cutting electrode surface). It finally flows in other words, a discharge current that continues to grow with the generator voltage. In contrast to the flow of current through ohmic contact arises from such a discharge the gas cushion essentially absorbs the heat on the opposite surfaces, which means a significant reduction in the total heat load on the tissue and reduces the power requirement accordingly.
in. derartiger Schnitt wird bei relativ kalter Elektrode (maximal 200° C) durchgeführt. Such a cut is made when the electrode is relatively cold (maximum 200 ° C).
Wird nun die Schneidelektrode nicht rasch genug nachgeführt, dann vergrößert sich die Schlagweite der Entladung, und die zunächst nur vorhandene Glimmentladung schlägt in eine Lichtbogenentladung um. Dies hat zur Folge, daß die Elektrodenoberflächen erheblich heißer als bei einer Glimmentladung werden.If the cutting electrode is not adjusted quickly enough, then the striking distance of the discharge increases, as does the glow discharge that is initially only present turns into an arc discharge. This has the consequence that the electrode surfaces get considerably hotter than with a glow discharge.
An den Elektroden entsteht ein Abbrand, der insbesondere bei Drahtschlingenelektroden zur vorzeitigen Zerstörung führen kann.A burn occurs on the electrodes, which is particularly the case with wire loop electrodes can lead to premature destruction.
Weiter zieht sich der kathodische Ansatzfleck zu einem kleinen Brennpunkt zusammen, in dem die Stromdichte sehr viel höher ist als bei der Glinmentaadung, Das Gewebe wird vom Lichtbogen in einem sehr kleinen Bereich erhitzt, wobei die auftretenden Temperaturen weit höher sind, als sie zum Schneiden notwendig wären.The cathodic attachment point continues to extend to a small focal point together, in which the current density is much higher than in the glinmenta charge, The tissue is heated by the arc in a very small area, whereby the occurring temperatures are far higher than they would be necessary for cutting.
Es ist also zweckmäßig, wenn die Generator-Spannungso begrenzt bleibt, daß beim Verlorengehen des direkten Ohm'schen Kontaktes zwischen der Schneidelektrode und dem Gewebe beim Aufplatzen der Gewebezellen und dem Verdampfen von Flüssigkeit kein Lichtbogen mit den hohen Brenntemperaturen und kleinen Ansatz flächen auftreten kann. Vielmehr soll die mit relativ geringer Erhitzung und geringem Leistungsbedarf verbundene Glimmentladung aufrechterhalten bleiben.It is therefore useful if the generator voltage remains limited that when the direct ohmic contact between the cutting electrode is lost and the tissue as the tissue cells rupture and liquid evaporates no arc with the high firing temperatures and small approach surfaces can occur. Rather, the one with relatively low heating and low Power requirement associated glow discharge are maintained.
Der Lichtbogen hat darüber hinaus den großen Nachteil, daß seine erhebliche Strahlungswärme das umliegende Gewebe verbrennt, er eine Eiweißzersetzung mit der begleitenden Bildung giftiger Zersetzungsstoffe verursacht und die Abheilung dadurch beeinträchtigt.The arc also has the major disadvantage that its considerable Radiant heat burns the surrounding tissue, causing a protein breakdown with the the accompanying formation of toxic decomposition substances and the healing process as a result impaired.
Es sind bereits verschiedene Vorrichtungen bekannt, die die Stromstärke des Hochfrequenzgenerators durch einen automatisch und hinreichend schnellen Regelvorgang so einstellen, daß einerseits die für den Schneid- bzw. Koagulationsvorgang notwendige Gewebeerwärmung sichergestellt, andererseits aber das Entstehen von Lichtbögen oberhalb kritischer Größen verhindert wird (DE-OS 25 04 280).There are already various devices known that the current of the high-frequency generator through an automatic and sufficiently fast control process set so that on the one hand the necessary for the cutting or coagulation process Tissue heating ensured, but on the other hand the creation of arcs above critical sizes is prevented (DE-OS 25 04 280).
Sofern bei derartigen Regelvorrichtungen das Signal für die Steuerung des Generators aus dem Stromfluß oder der Ausgangsspannung oder aus beiden Werten abgeleitet wird, läßt sich damit die Bildung eines Lichtbogens an der Schneidelektrode nicht mit Sicherheit verhindern. Wegen der laufend wechselnden Impedanzwerte im Stromkreis sind die jeweiligen Augenblickswerte für Strom und Spannung für die Bildung eines Lichtbogens nicht unbedingt maßgebend.Provided the signal for the control in such control devices of the generator from the current flow or the output voltage or from both values is derived, it can be used to create an arc on the cutting electrode not prevent with certainty. Because of the constantly changing impedance values in the Circuit are the respective instantaneous values for current and voltage for the formation of an arc is not necessarily decisive.
Weiterhin ist es bekannt, daß die Leuchterscheinung des durch den Hochfrequenz-Strom zwischen der Schneidelektrode und dem Gewebe erzeugten Lichtbogens mit Hilfe eines Optoelektrischen Wandlers in das elektrische Signal für die Steuerung einer Regelung umgewandelt wird. In einer weiteren bekannten Vorrichtung werden die durch den Lichtbogen erzeugten harmonischen Frequenzen gemessen und als Signal zur Steuerung einer Regelung ausgewertet. Dieser fordert jedoch einen erheblichen schaltungstechnischen Aufwand.Furthermore, it is known that the luminous phenomenon of the High frequency current generated between the cutting electrode and the tissue arc with the help of an optoelectrical converter into the electrical signal for the control a scheme is converted. In another known device will the harmonic frequencies generated by the arc are measured and used as a signal evaluated to control a regulation. However, this calls for a considerable one circuitry effort.
Schließlich ist auch schon eine Ausführungsform bekannt, bei der als Signal für die Regelung der niederfrequente Anteil im Schneidstrom gemessen wird. Das Vorhandensein derartiger niederfrequenter Stromanteile setzt jedoch bereits die Zündung eines Lichtbogens voraus, die ja gerade durch eine sinnvoll arbeitende Regelung verhindert werden soll. Eine Anordnung, bei der die niederfrequenten Stromanteile im Schneidstrom als Kriterium sur Regelung herangezogen werden, ist deshalb für die Elektrochirurgie wenig geeignet.Finally, an embodiment is already known in which as Signal for regulating the low-frequency component in the cutting current is measured. However, the presence of such low-frequency current components already sets in the ignition of an arc preceded by a sensible working Regulation should be prevented. An arrangement in which the low-frequency current components are used in the cutting current as a criterion sur regulation is therefore for electrosurgery is not very suitable.
Alle bekannten Vorrichtungen zur Leistungsregelung eines Elektrochirurgie-Hochfrequenz-Generators haben daher gem#insam, daß entweder Strom- oder Spannungswerte gemessen und als Signal für eine Regelung ausgewertet oder andere Kriterien gemessen werden, die erst nach Zündung eines Lichtbogens an der Schneidelektrode in Erscheinung treten.All known devices for regulating the power of an electrosurgical high-frequency generator therefore have in common that either current or voltage values are measured and recorded as Signal evaluated for a regulation or other criteria measured that only appear after an arc has been ignited on the cutting electrode.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei denen die Unterbrechung der direkten Berührung zwischen der Schneidelektrode und dem Gewebe unabhängig von der Höhe der Amplitude der Generator-Spannung oder des Schneid stromes beim Nulldurchgang der Stromamplitude gemessen und als Signal zur Steuerung der Ausgangsleistung des HochfrequenzGeneratorsherangezogen wird. Im Gegensatz zu den bekannten Vorrichtungen soll dabei weder ein Strom- noch ein Spannungswert für die eigentliche Regelung herangezogen werden.The object of the present invention is therefore to provide a method and to create a circuit arrangement of the type mentioned at the outset, in which the interruption of direct contact between the cutting electrode and the tissue regardless of the magnitude of the amplitude of the generator voltage or the cutting current measured at zero crossing of the current amplitude and used as a signal to control the Output power of the high-frequency generator is used. In contrast to the known devices should be neither a current nor a voltage value for the actual regulation can be used.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß die beim Einsetzen einer Glimmentladung an der Schneidelektrode auftretende Abflachung der Ausgangsstrom-Zeitkurve am Nulldurchgang zur Bildung der Regelspannung verwendet wird.To solve this problem, the invention provides that the onset flattening of the output current-time curve caused by a glow discharge on the cutting electrode is used at the zero crossing to generate the control voltage.
Eine bevorzugte Schaltungsanordnung zur Ausführung dieses Verfahrens mit einem Geber, welcher ein zum Ausgangsstrom des Hochfrequenz-Generators proportionales Ausgangssignal abgibt und einer Regelstufe zuführt, die in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal die Leistung des Hochfrequenz-Generators regelt, kennzeichnet sich dadurch, daß die Regelstufe eine Abflachungsfeststellungsstufe ist, welche beim Beginn des Auftretens der Abflachung der Ausgangsstrom-Zeitkurve ein die Ausgangsleistung des Hochfrequenz-Generators herabsetzendes Regelsignal an den Hochfrequenz-Generator abgibt.A preferred circuit arrangement for carrying out this method with a transmitter, which is proportional to the output current of the high-frequency generator Output signal and supplies a control stage, which depends on the The output signal regulates the power of the high-frequency generator in that the control stage is a flattening detection stage, which at Beginning of the occurrence of the flattening of the output current-time curve on the output power of the high-frequency generator reducing control signal to the high-frequency generator gives away.
Erfindungsgemäß wird also kein vom Ausgangsstrom abgeleiteter Strom- oder Spannungswert zur Regelung verwendet, sondern das Strombild. Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß das erste Anzeichen für die Unterbrechung der direkten Berührung zwischen Schneidelektrode und Gewebe eine Abknickung der Stromamplitude im Bereich des Nulldurchganges ist. Die Breite dieses abgeknickten Bereiches der Stromamplitude ist ein eindeutiges Maß für die Entladestromdichte. Erfindungsgemäß wird also eine Regelung bereits dann in Gang gesetzt, wenn die Abknickung der Stromamplitude beim Nulldurchgang auftritt, indem ein entsprechendes Signal zur Regelung des Hochfrequenz-Generators gebildet und diesem zugeführt wird. Die Entladestromdichte wird dabei auf einen Wert begrenzt, der im Bereich der gewünschten Glimmentladung liegt.According to the invention, no current derived from the output current is or voltage value is used for regulation, but the current image. The invention is based on the knowledge that the first sign of the interruption the direct contact between the cutting electrode and the tissue causes a kink in the Current amplitude is in the range of the zero crossing. The width of this kinked The range of the current amplitude is a clear measure of the discharge current density. According to the invention, a control is already set in motion when the kink the current amplitude occurs at the zero crossing by sending a corresponding signal to regulate the high-frequency generator and is supplied to it. the Discharge current density is limited to a value in the range of the desired Glow discharge lies.
Eine beVorzugte praktische Ausführungsform kennzeichnet sich dadurch, daß die Regelstufe als erstes Glied einen Gleichrichter aufweist.A preferred practical embodiment is characterized by that the control stage has a rectifier as the first element.
Eine Vorteilhafte Ausführungsform ist weiter so ausgebildet, daß die Regelstufe eine Impulsbildungsstufe aufweist, welche aus dem vom Geber abgeleiteten Ausgangssignal Rechteckimpulse formt, deren Länge sich mit der Abflachung der Ausgangsstrom-Zeitkurve verändert und vorzugsweise verkürzt, und daß das Ausgangssignal der Impulsbildungsstufe an einen Integrator angelegt ist, der das Regelsignal an den Hochfrequenz-Generator abgibt. Dabei soll insbesondere vorgesehen sein, daß die Impulsbildungsstufe ein Komparator ist, dessen einem Eingang eine vorzugsweise einstellbare Festspannung und dessen anderem Eingang das gegebenenfalls gleichgerichtete Ausgangssignal des Gebers zugeführt ist.An advantageous embodiment is further designed so that the Control stage has a pulse generation stage, which is derived from the encoder Output signal forms square-wave pulses, the length of which changes with the flattening of the output current-time curve changed and preferably shortened, and that the output signal of the pulse generation stage is applied to an integrator, which sends the control signal to the high-frequency generator gives away. It should be provided in particular that the pulse generation stage Comparator, one input of which is a preferably adjustable fixed voltage and its other input, the possibly rectified output signal of the Encoder is supplied.
Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt Fig. 1 eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Elektrochirurgie-Vorrichtung mit einem Hochfrequenz-Generator in Anwendung bei einem Patienten, Fig. 2 eine bevorzugte Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung, Fig. 3 ein Impuls-Zeitdiagramm, zur Veranschaulichung des Ausgangssignals des Komparators 16 nach Fig. 2, Fig. 3a ein schematisches Diagramm der Änderung der Regelspannung in Abhängigkeit vom Ausgangsstrom, Fig. 4 ein Ausgangsstrom-Zeitkurven-Diagramm, wie es beim Vorliegen einer Glimmentladung festgestellt wird, Fig. 5 ein Ausgangsstrom-Zeitkurven-Diagramm, wie es beim Beginn der Lichtbogenbildung festzustellen ist und die Fig. 6, 7 ein weiteres Di atitt und ein detailliertes schaltbild der erfindungsgaSEen elektronik eines Hochfrequenz«knerators.The invention is illustrated below, for example, with reference to the drawing described; 1 shows a schematic representation of a conventional one Electrosurgery device with a high frequency generator in use in a Patient, FIG. 2 a preferred circuit arrangement according to the invention, FIG. 3 is a pulse-time diagram to illustrate the output signal of the comparator 16 according to FIG. 2, FIG. 3a shows a schematic diagram of the change in the control voltage as a function of the output current, Fig. 4 shows an output current-time curve diagram, as it is determined in the presence of a glow discharge, Fig. Figure 5 is an output current versus time graph as it occurs at the start of arcing is to be determined and Figs. 6, 7 a further diet and a detailed circuit diagram of the invented electronics of a high-frequency generator.
Nach Fig. 1 wird ein Hochfrequenz-Generator 14 über zwei Zuleitungen 20, 21 an eine Schneidelektrode 12 bzw. eine großflächige Neutraleiektrode 22 angelegt. Die Neütralelektrode 22 wird beispielsweise an den Rücken eines schematisch angedeuteten Patienten 23 angelegt, während von der entgegengesetzten Seite die Schneidelektrode 12 durch das Gewebe des Körpers des Patienten 23 hindurchgeführt wird. Die gestrichelten Linien deuten die Stromdichte an, welche sich im Bereich der Schneidelektrode 12 auf einen Wert erhöht, der zum Verdampfen von Gewebeflüssigkeit führt.According to Fig. 1, a high-frequency generator 14 is via two leads 20, 21 applied to a cutting electrode 12 or a large-area neutral electrode 22. The neutral electrode 22 is indicated schematically, for example, on the back of a Patient 23 applied while from the opposite side the cutting electrode 12 is passed through the tissue of the body of the patient 23. The dashed Lines indicate the current density which is in the area of the cutting electrode 12 increased to a level that leads to the evaporation of tissue fluid.
Nach Fig. 2 ist an die Ausgangsleitung 20 des Hochfrequenz-Generators 14 ein induktiver Geber 17 angelegt, an dessen Ausgang ein dem Ausgangsstrom des Hochfrequenz Generators 14 proportionales Ausgangssignal anliegt. Die induktive Auskopplung erfolgt zweckmäßigerweise am Ausgangstransformator des Hochfrequenz-Generators 14.According to FIG. 2, the output line 20 of the high-frequency generator is connected to 14, an inductive transmitter 17 is applied, at the output of which the output current of the High frequency generator 14 proportional output signal is applied. The inductive Decoupling is expediently carried out at the output transformer of the high-frequency generator 14th
Das Ausgangssignal des Gebers 17 wird an eine gestrichelt umrandete Regelstufe 13 angelegt, welche einen Gleichrichter 15, daran anschließend einen Komparator 16 und schließlich einen Integrator 19 aufweist. Vom Integrator 19 ist eine Rückkopplungsleitung 24 zum Hochfrequenz-Generator 14 zurückgeführt.The output signal of the encoder 17 is sent to a dashed line Control stage 13 applied, which has a rectifier 15, then a Comparator 16 and finally an integrator 19. From integrator 19 is a feedback line 24 is fed back to the high-frequency generator 14.
Der zweite Eingang des Komparators 16 wird durch eine von einer Klemme 25 über ein Potentiometer 26 abgeleitete Festspannung beaufschlagt. Uberschreitet das vom Gleichrichter 25 in den ersten Eingang des Komparators 16 eintretende Signal die Festspannung, so tritt gemäß Fig. 3 ein Impuls 18 aus dem Komparator 16 aus. Unterschreitet das Ausgangssignal des Gleichrichters 15 den Wert der Festspannung am Eingang des Komparators 16, so ist das Ausgangssignal des Komparators gemäß Fig. 3 Null.The second input of the comparator 16 is through one of a clamp 25 applied via a potentiometer 26 derived fixed voltage. Exceeds the signal entering the first input of the comparator 16 from the rectifier 25 the fixed voltage, a pulse 18 emerges from the comparator 16 according to FIG. If the output signal of the rectifier falls below 15 the value the fixed voltage at the input of the comparator 16, then the output signal of the comparator according to FIG. 3 zero.
Am Ausgang des Integrators 19 entsteht ein Regelsignal, welches dem Flächeninhalt der Impulse 18 nach Fig. 3 proportional ist.At the output of the integrator 19 is a control signal which the The area of the pulses 18 according to FIG. 3 is proportional.
Fig. 4 gibt schematisch das Ausgangssignal des Gebers 17 in dem Augenblick wieder, wo eine Glimmentladung zwischen der Schneidelektrode und dem umgebenden Gewebe eingesetzt hat. Man erkennt im Bereich des Nulldurchgangs eine nach einem Knick 27 erfolgende ,')flachung der Stromkurve. Dies entspricht einer Verkleinerung des Basisabstandes T der beiden Knickpunkte 27.Fig. 4 shows schematically the output signal of the encoder 17 at the moment again where a glow discharge between the cutting electrode and the surrounding one Has used tissue. One recognizes one after one in the area of the zero crossing Kink 27 taking place, ') flattening of the current curve. This corresponds to a reduction of the base distance T of the two inflection points 27.
Wird nun die Festspannung am Eingang des Komparators 16 so eingestellt, daß bei einem Strom oberhalb der Knickstelle 27 ein Impuls 18 entsteht, darunter nicht, so werden innerhalb der oberhalb der Knickstellen 27 gelegenen Halbwelle 28 Impulse 18 vorliegen. Die Impulse 18 sind zwecks Kennzeichnung des zeitlichen Zusammenhanges auch in Fig. 4 gestrichelt angedeutet.If the fixed voltage at the input of the comparator 16 is now set so that that with a current above the kink 27, a pulse 18 arises, below it not, then within the half-wave located above the kinks 27 28 impulses 18 are present. The pulses 18 are for the purpose of characterizing the temporal The context is also indicated by dashed lines in FIG. 4.
Durch eine Zweiweggleichrichtung im Gleichrichter 15 kann auch die negative Halbwelle des Ausgangssignals des Gebers 17 ausgenutzt werden, was in Fig. 3 dargestellt ist. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist eine Einweggleichrichtung angenommen.By a full-wave rectification in the rectifier 15, the negative half-wave of the output signal of the encoder 17 can be used, which is shown in Fig. 3 is shown. In the embodiment according to FIG. 4, there is a one-way rectification accepted.
Je stärker die Glimmentladung wird und je mehr sie sich der Lichtbogenbildung nähert, wird die Abflachung 11 immer flacher, bis sie schließlich auf der Abszisse liegt, wie das in Fig. 5 gezeigt ist. Es liegt jetzt zwischen den Halbwellen eine Stromlücke 29 vor, und es hat sich ein Lichtbogen ausgebildet. Dieser Fall soll erfindungsgemäß durch geeignete Regelung vermieden werden Dies geschieht dadurch, daß schon bei einer Abflachung, wie sie in Fig. 4 angedeutet ist, der Integrator 19 ein ausS reichendes Regelsignal zur Leistungsminderung am Hochfrequenz-Generator 14 liefert.The stronger the glow discharge becomes and the more it engages in arcing approaches, the flat 11 becomes flatter and flatter until it is finally on the abscissa as shown in FIG. There is now one between the half waves Current gap 29 before, and an arc has formed. This case is supposed to can be avoided according to the invention by suitable regulation this happens in that even with a flattening, as indicated in FIG is, the integrator 19 is a sufficient control signal to reduce the power on High frequency generator 14 supplies.
Fig. 3a deutet das am Ausgang des Integrators 19 vorliegende Regelsignal an. Der erste horizontale Bereich UO entspricht dem Ohm'schen Kontakt, bei dem die Basis T in Fig. 4 am größten ist. Im Bereich der Glimmentladung fällt die Kurve dann zur Stromachse i stetig ab, bis sie im Bereich der Lichtbogenbildung nahe der i-Achse.wieder in einen horizontalen Verlauf stetig umschwenkt. Dieser Bereich der Regelspannung darf erfindungsgemäß nicht erreicht werden. Die Grenze sollte etwa bei der durch eine gestrichelte Linie angedeuteten Spannung U1 liegen.3a shows the control signal present at the output of the integrator 19 at. The first horizontal area UO corresponds to the ohmic contact in which the Base T in Fig. 4 is largest. The curve falls in the area of the glow discharge then to the current axis i steadily until it is close to the area of the arcing i-axis. again swings steadily into a horizontal course. This area of According to the invention, control voltage must not be achieved. The limit should be around lie at the voltage U1 indicated by a dashed line.
Mit anderen Worten wird die Regelspannung umso geringer, je kleiner die Länge t1 der Impulse 18 gemäß Fig. 3 ist. Ein Abfallen der Regelspannung bewi-rkt im Generator 14 eine Herabsetzung der Ausgangsleistung. Der Ausgan#g des Komparators 16 liefert also Rechteckgleichstromimpulse 18, deren Impulsdauer bei einer Sinusförmigen Stromkurve genau der Hälfte dieser Sinuskurve#entspricht. In diesem Fall ist also das Tastverhältnis 0,5. Beim Auftreten der beschriebenen Abflachung 11 der Stromkurve wird das Tastverhältnis kleiner als 0,5. Die Unterbrechung des direkten Kontaktes zwischen der Schneidelektrode 12 und dem Gewebe wird dadurch angezeigt.In other words, the lower the control voltage, the lower it is is the length t1 of the pulses 18 according to FIG. A drop in the control voltage causes in generator 14 a reduction in the output power. The output of the comparator 16 thus delivers square-wave direct current pulses 18, the pulse duration of which is sinusoidal Current curve corresponds exactly to half of this sine curve #. So in this case it is the duty cycle 0.5. When the described flattening 11 of the current curve occurs the duty cycle becomes less than 0.5. The interruption of direct contact between the cutting electrode 12 and the tissue is thereby indicated.
Der Integrator 19 bildet eine dem Tastverhältnis proportionale Regelspannung. Diese Regelspannung steuert den Hochfrequenz-Generator 14 so, daß der Schnitt entweder bei direktem Ohm'sehen Kontakt der Schneidelektrode 12 mit dem Gewebe oder bei Unterbrechung dieses Kontaktes bei Stromübergang durch eine für das Gewebe günstige anormale Glimmentladung, nicht jedoch durch Lichtbogenbildung erfolgt. Die Regelgleichspannung reg#it den Hochfrequenz-Generator 14 so, daß das Tastverhältnis jeweils nur knapp unter dem Wert 0,5 bleibt und die Zündung eines Lichtbogens an der Schneidelektrode 12 sicher verhindert wird.The integrator 19 forms a control voltage proportional to the pulse duty factor. This control voltage controls the high-frequency generator 14 so that the cut either in the event of direct ohmic contact of the cutting electrode 12 with the tissue or in the event of an interruption of this contact in the event of current transfer through one for the Tissue cheap abnormal glow discharge, but not arcing. The control DC voltage reg # it the high-frequency generator 14 so that the duty cycle is only just barely remains below the value 0.5 and the ignition of an arc on the cutting electrode 12 is safely prevented.
Die Eingangsspannung, die dem Ausgangsstrom der Endstufe entspricht, hat etwa die Form gemäß Fig. 6. Aus dieser Spannungsform wird in der Regelektronik zur Leistungsregelung des Hochfrequenzgenerators nach Fig. 7 bis zum Kollektor TP1 des letzten transistors BFY90 ein Rechteckimpuls gebildet. Der Ausgang des Dei 5 in Fig. 7 gezeigten Tiefpasses liefert somit eine Gleichspannung, die dem Tastverhältnis entspricht.The input voltage, which corresponds to the output current of the output stage, has approximately the form according to FIG. 6. This voltage form becomes in the control electronics for power control of the high-frequency generator according to FIG. 7 up to the collector TP1 of the last transistor BFY90 formed a square pulse. The exit of the Dei 5 The low-pass filter shown in FIG. 7 thus provides a DC voltage that corresponds to the duty cycle is equivalent to.
Am Punkt 6 der Schaltung nach Fig. 7 wird eine Spannung abge griffen, die proportional der Eingangsspannung ist. Die Spannung an der Stelle TP2 kann von O bls 5 V betragen. An der Stelle TP3 liegen wegen des Verhältnisses der Widerstände 4,7k/2,2k immer ca. 5 V Der erste Operationsverstärker bildet wegen des Verhältnisses 82k /22k Ua (5 V- bei 0 bis 5 V). Bei negativer Ausgangsspannung sperrt die Diode. An der Stelle TP4 liegen wegen des Widerstandsverhältnis 3,3k/2,5k auch etwa 5 V.At point 6 of the circuit of FIG. 7, a voltage is accessed, which is proportional to the input voltage. The voltage at point TP2 can vary from O to 5V. At the point TP3 are due to the ratio of the resistances 4.7k / 2.2k always approx. 5 V The first operational amplifier generates due to the ratio 82k / 22k Ua (5 V- at 0 to 5 V). If the output voltage is negative, the diode blocks. At the point TP4 there is also about 5 V due to the resistance ratio 3.3k / 2.5k.
Wenn Ue kleiner wird, steigt die Spannung dn der Stelle TP4.When Ue decreases, the voltage dn at point TP4 increases.
Die Diode leitet. Der letzte Operationsvesstäkker bildet eine Spannung UA, welche sich auf folgenden Wert beläuft: A = UTPS = 47k/10k (U5 - UTp4).The diode conducts. The last operation vesstäkker creates a tension UA, which amounts to the following value: A = UTPS = 47k / 10k (U5 - UTp4).
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