DE29580748U1

DE29580748U1 - Adaptive Überwachung einer aus zwei Teilen bestehenden Rückelektrode (REM)

Info

Publication number: DE29580748U1
Application number: DE29580748U
Authority: DE
Original assignee: Valleylab Inc
Current assignee: Covidien AG
Priority date: 1994-12-22
Filing date: 1995-12-04
Publication date: 1997-09-11
Anticipated expiration: 2005-12-05
Also published as: JPH10500605A; WO1996019152A1; US5695494A; AU3879895A

Description

(fur die Eintragung ff6S Gbft ,vorgQSuftensa unterlagen)

17. Juni 1997
PC 8750/ALP

VALLEYLAB, INC.
5920 Longbow Drive
Boulder, Colorado 80301
USA

ADAPTIVE ÜBERWACHUNG EINER AUS ZWEI TEILEN BESTEHENDEN

RÜCKELEKTRODE (REM)

1. Gebiet der Erfindung
5

Diese Erfindung betrifft ein Gerät zur Überwachung des in einem elektrochirurgischen System fließenden Rückstroms und insbesondere die Anwendung eines phasenstarren Kreises in der Überwachungsschaltung für den elektrochirurgischen Rückweg.

2 · Hintergrund der Erfindung¹

Elektrochirurgie ist die Anwendung hochfrequenter elektrischer Energie am Operationssitus an einem Patienten, um Gewebeveränderungen zu bewirken, insbesondere Schneiden, Koagulation oder eine Kombination daraus. Hochfrequenter Strom kann in bipolarer Weise zugeführt werden, wo die Ströme zwischen zwei Elektroden durch eine ^verhältnismäßig kleine Gewebemenge fließt. Die zweite Form, die für diese Erfindung wichtig ist, ist die monopolare oder einpolige Elektrochirurgie. Bei der monopolaren Elektrochirurgie wird der hochfrequente Strom durch eine aktive Elektrode zugeführt, die klein genug ist, daß sie eine hohe Stromdichte am Operationssitus verursacht und dadurch das Gewebe beeinflußt. Der Strom kehrt durch eine den elektrischen HochfrequenzStromkreis schließende elektrochirurgische Rückleitung zum elektrochirurgischen System zurück. Der Rückstromweg muß eine adäquate Abmessung und einen genügend kleinen elektrischen Widerstand haben, so daß keine merkbare Wärme erzeugt wird. Wenn der Kontakt zwischen dem Gewebe des Patienten und dem Rückweg nicht richtig oder gestört ist und einen elektrischen Widerstand bildet, kann das Gewebe an anderen Stellen als dem

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Operationssitus verbrennen. Dies kann an dem Ort, wo die Rückelektrodenplatte angebracht ist und an anderen Orten des Patientenkörpers auftreten, wenn der elektrochirurgische Strom gezwungenermaßen einen anderen Weg zurück zum elektrochirurgischen System nimmt.

Eine besondere Gefahr besteht bei der Anbringung der Rückelektrode am Patienten. Wenn z.B. die Rückelektrode dem Patienten fehlerhaft angelegt wird, so daß sie zum Teil Gewebe hoher Impedanz bedeckt, wie z.B. Haar oder herausstehende Knochen, oder wenn das an der Rückelektrode verwendete leitende Gel teilweise getrocknet ist, kann die Stromdichte des Rückstroms hoch genug sein, daß das Gewebe am Ort der Rückelektrode verbrennt. Die Anwendung einer unterteilten Platte als Patientenrückelektrode zusammen mit einer Kontaktmeßschaltung ist bekannt (siehe US-Patent Nr. 3 933 157).

Das US-Patent Nr. 4 200 104 beschreibt eine Schaltung für die Kapazitätsmessung zwischen den aufgeteilten Platten zur Überwachung des Kontaktbereiches einer aus einer geteilten Platte bestehenden Patientenrückelektrode, wo diese kapazitiv mit dem Patienten gekoppelt ist. Sie beschreibt auch eine Stromversorgung für das Überwachungssystem, die eine Erregung der Nervenfasern der Muskeln verhindert und außerdem die Isolierung des Patienten gegenüber Erde erhält. Dieses bekannte System neigt jedoch während der Aktivierung zu hochfrequenter elektrochirurgischer Strominterferenz und gibt keine Schaltung zur automatischen Anpassung an verschiedene Rückwege und Patientenimpedanzen an.

Das US-Patent 4 416 277 beschreibt Mittel zur Erzeugung eines Signals als eine Funktion einer Impedanz zwischen den geteilten Platten basierend auf der Anwendung eines separaten Wechselstromüberwachungsstroms, dessen Frequenz sich vom elektrochirurgischen Wechselstrom unterscheidet.

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Das beschriebene System ist während der Aktivierung des elektrochirurgischen Stroms betriebstüchtig und genau. Ein Überwachungssystem wird beschrieben, das für die Impedanz einen oberen Grenzwert einrichtet, ermittelt ob die Impedanz innerhalb des geforderten Bereichs liegt und den Überwachungsalgorithmus abhängig vom Typ der Rückelektrode ändert.

Das US-Patent Nr. 4 848 335 beschreibt auch ein System zur Überwachung des Widerstands des Rückwegs entweder einer geteilten Platte oder einer einzelnen Rückelektrodenplatte basierend auf der Anwendung eines separaten Wechselstromüberwachungsstroms. Ein Mikroprozessor wird für die Überwachung verwendet, während die obere Grenze vom Anwender des elektrochirurgischen Systems manuell eingestellt wird. Außerdem ist eine Vorrichtung beschrieben, die dem Anwender den Widerstand der Rückelektrodenplatte anzeigt.

Die US-Patente Nr. 4 416 277 und Nr. 4 848 335 haben beide den Nachteil, daß sich die Frequenz des Wechselstromüberwachungsstroms nicht automatisch einstellt.- Die beschriebenen Oszillatoren benötigen eine manuelle Einstellung oder Abstimmung ihrer Ausgangsfrequenz, um das beste (maximale) Signalniveau des Signals zu erzielen, das eine Funktion der Impedanz zwischen den geteilten Platten ist.

Es ist Aufgabe dieser Erfindung, ein Gerät anzugeben, das automatisch die Frequenz des Wechselstromüberwachungsstroms einstellt, um eine Anpassung an die elektrischen Eigenschaften des Rückwegs sowie eines Trenntransformators zu erzielen, und das ein verbessertes Signalniveau durch die Anwendung eines phasenstarren Kreises innerhalb des Stromkreises des elektrochirurgischen Rückweges erzielt.

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KURZFASSUNG DER ERFINDUNG

Ein Gerät, das den elektrochirurgischen Rückstromkreis in einem System überwacht, maximiert automatisch das Wechsel-Spannungssignal, das zur Impedanz zwischen den beiden elektrischen Kontakten der zweifachen Patientenrückelektrode proportional ist. Die zweifache Patientenrückelektrode kann auf einem gemeinsamen Substrat liegen, das ein elektrischer Isolator ist und das ein druckempfindliches und elektrisch leitendes Gel enthalten kann.

Der Rückelektrodenstromkreis kann einen Trenntransformator haben, der die elektrochirurgische Einheit gegenüber dem Patienten isoliert. Der Trenntransformator kann eine Primärwicklung und eine Sekundärwicklung haben. Die Primärwicklung kann an ihren einander entgegengesetzten Enden jeweils mit einem Signalanschluß und einem Erdanschluß verbunden sein. Die Sekundärwicklung kann durch zwei elektrische Leiter eine Verbindung zu der zweifachen Patientenrückelektrode herstellen. Dort können auch zwei miteinander verbundene Kondensatoren an den elektrischen Leitern angebracht sein, um elektrochirurgischen Strom zum System auf die Sekundärwicklungsseite des Trenntransformators zurückzuführen.

Ein Wechselstromkopplungskondensator kann den Signalanschluß der Primärwicklung mit einer Zeitgeberschaltung verbinden. Die Zeitgeberschaltung arbeitet bevorzugt synchron mit der Spannungsschwingung am Signalanschluß. Die Spannung am Signalanschluß ist proportional zur Impedanz zwischen den beiden elektrischen Kontakten der zweifachen Patientenrückelektrode. Ein Mikroprozessor kann bevorzugt mit dem Signalanschluß der Primärwicklung zur Überwachung des der Impedanz zwischen den Kontaktplatten proportionalen elektrischen Signals verbunden sein, um zu ermitteln, ob der elektrochirurgische Stromweg korrekt ist;

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eine Spannungserfassungsschaltung kann mit dem Wechselspannungskopplungskondensator verbunden sein. Die Spannungserfassungsschaltung kann eine Spannungsformungsschaltung enthalten. Der Spannungserfassungsschaltung kann eine Spannungsvergleicher folgen, der eine im wesentlichen quadratische Rechteckschwingungsform erzeugen kann. Bevorzugt steht eine Stromerfassungsschaltung in elektrischer Verbindung mit der Primärwicklung. Dort kann ein Wechselstromkopplungskondensator so angeschlossen sein, daß nur Wechselströme geleitet werden. In der Stromerfassungsschaltung kann eine Stromformungsschaltung enthalten sein. Ein anderer Spannungsvergleicher kann mit dem Ausgang der Stromerfassungsschaltung zur Erzeugung einer im wesentlichen quadratischen Schwingungsform verbunden sein.

Ein Phasendetektor ist mit den Ausgängen der Spannungserfassungsschaltung und der Stromerfassungsschaltung verbunden. Der Phasendetektor kann ein logisches Flip-Flop sein. Der Ausgang des Phasendetektors gibt an, ob das Spannungssignal dem Stromsignal voraus- oder ihm nacheilt. Ein Phasenfilter ist mit dem Ausgang des -Phasendetektors verbunden und liefert einen geeigneten Phasengang des Phasendifferenzsignals. Dem Phasenfilter kann eine Abtast- und Halteschaltung folgen, so daß im wesentlichen nur Gleichspannungen geleitet und Hochfrequenzspannungen nicht durchgelassen werden.

Ein Gleichstromschalter kann mit einem einzelnen Ausgang und mehreren Eingangsstellungen vorgesehen sein. Ein Eingang des Gleichstromschalters kann elektrisch mit dem Phasenfilter und die anderen Eingänge können mit bestimmten Gleichspannungen verbunden sein. Der Gleichstromschalter kann bevorzugt zur Auswahl entweder des gefilterten Phasendifferenzsignals oder einer der spezifischen Gleichspannungen eingesetzt sein. Eine phasenstarr schwingende Spannungsquelle kann mit dem Phasenfilter entweder direkt

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oder alternativ entweder durch die Abtast- und Halteschaltung oder den Gleichstromschalter oder durch beide verbunden sein. Die phasenstarr schwingende Spannungsquelle stellt kontinuierlich die Schwingungsfrequenz so ein, daß die Phasendifferenz zwischen der Spannungs- und Stromschwingung des Signalanschlusses der Primärwicklung minimiert wird. Dies läßt bevorzugt die phasenstarr schwingende Spannungsquelle automatisch das Wechselspannungssignal maximieren, das der Impedanz zwischen den beiden elektrischen Kontakten der zweifachen Patientenrückelektrode proportional ist.

Die phasenstarr schwingende Spannungsquelle kann einen spannungsgesteuerten Oszillator enthalten. Mit dem Ausgang der phasenstarr schwingenden Spannungsquelle kann eine Tastverhältniskorrekturvorrichtung verbunden sein, die ein Tastverhältnis von etwa der halben Periodendauer der Schwingung erzeugt. Ein Wechselspannungsschalter mit einem einzelnen Ausgang und mehreren Eingangsstellungen kann vorgesehen sein. Ein Eingang kann in elektrischer Verbindung mit der phasenstarr schwingenden Spannungsquelle und die anderen Eingänge jeweils mit einer Spannungsquelle fester Frequenz verbunden sein. Somit können entweder das Signal von der phasenstarr schwingenden Spannungsquelle oder Spannungen mehrerer fester Frequenzen gewählt werden. Ein Widerstand kann in Reihe mit einem Kondensator den Signalanschluß der Primärwicklung mit der phasenstarr schwingenden Spannungsquelle verbinden, wobei diese Reihenkombination eine Spannungsdarstellung des Stroms zur Verfügung stellt und verhindert, daß Gleichstrom durch die Primärwicklung fließt.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Fig. 1 ist die Kombination eines Schemas mit einem Blockschaltbild, daß eine erfindungsgemäße Schaltung des

Geräts zur Überwachung eines elektrochirurgischen Rückstromwegs veranschaulicht.

Fig. 2 ist eine grafische Darstellung, die die Beziehung der Ausgangsspannung der Spannungserfassungsschaltung und der Phase der Stromschwingung zur Spannungsschwingungsform in der Sekundärwicklung des Trenntransformators zeigt.

Fig. 3 ist ein Flußdiagramm, das die bevorzugte Schrittfolge bei der Anwendung dieser Erfindung zur überwachung eines elektrochirurgischen Stroms zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Nun wird Bezug auf Fig. 1 genommen, die ein Schema kombiniert mit einem Blockschaltbild eines Systems zur Überwachung eines elektrochirurgischen Stroms zeigt. Die Schaltung enthält einen Trenntransformator 10 in dem Stromkreis der elektrochirurgischen Rückelektrode. In der bevorzugten Ausführungsform ist der Trenntransformator 10 ein handelsüblicher, von Magnelab Corporation in Boulder, Colorado, hergestellter Transformator mit rechteckigem Kern und festem Luftspalt, der bei einer Arbeitsfrequenz von etwa 80 kHz ein hohes Q liefert. Der Trenntransformator 10 hat zwei Wicklungen, eine Primärwicklung 11 und eine Sekundärwicklung 12. Die Primärwicklung 11 hat einen Signalanschluß 13 und einen Erdanschluß 14 an jeweils ihren beiden Enden. Zwei Kondensatoren 17 und 18 liegen in Reihe zwischen den elektrischen Leitern 15 und 16 in der Nähe der Sekundärwicklung 12. Ein elektrochirurgischer Rückstromverbinder 19 ist durch elektrische Verbindung jedes dieser Kondensatoren 17 und 18 zu einem Schaltungsknoten gebildet.

Zwei Patientenkontaktplatten 20 und 21 sind elektrisch mit den Leitern 15 und 16 an der Sekundärwicklung 12 gegenüberliegenden Stellen verbunden. In der bevorzugten

Ausführung liegen die beiden Patientenkontaktplatten 20 und 21 auf einem elektrisch isolierenden gemeinsamen Substrat 22. Bevorzugt enthält dieses gemeinsame Substrat ein druckempfindliches und elektrisch leitendes Gel 23, z.B. Polyhesive® von Valleylab Incorporated, Boulder, Colorado. Valleylab REM-Platten E7507 und E7510 enthalten die elektrischen Leiter 15 und 16, die beiden Patientenkontaktplatten 20 und 21 in Fig. 1, das elektrische isolierende gemeinsame Substrat 22 sowie ein druckempfindliches und elektrisch leitendes Gel 23. Diese haben sich in verschiedenen chirurgischen Anwendungen und bei Test der bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung als sehr leistungsfähig gezeigt.

Eine Spannungserfassungsschaltung 24 ist, wie Fig. 1 zeigt, mit dem Signalanschluß 13 der Primärwicklung 11 verbunden. Bevorzugt ist zwischen der Primärwicklung 11 und der Spannungserfassungsschaltung 24 ein Wechselspannungskopplungskondensator 25 eingeschaltet, so daß nur Wechsel-Spannungssignale dazwischen fließen können. Die Spannungserfassungsschaltung 24 erzeugt ein elektrisches Signal proportional zur Phase des Primärspannungssignals.

Eine Spannungsformungsschaltung 26 ist in der Spannungserfassungsschaltung 24 enthalten. Der Spannungserfassungsschaltung 24 kann bevorzugt ein Spannungsvergleicher 27 folgen, von dem ein Eingang mit der Spannungserfassungsschaltung 24 und der andere Eingang mit einer festen Spannung oder mit Signalerde so verbunden ist, daß die Ausgangsspannungssignalform rechteckig ist. Der Ausgang der Spannungserfassungsschaltung 24, oder anders gesagt, des Spannungsvergleichers 27, ist mit einem Phasendetektor 28 verbunden. In der bevorzugten Ausführungsform ist der Phasendetektor 28 eine logische Flip-Flop-Schaltung, wie z.B. die von National Semiconductor Corporation, Santa Clara, Kalifornien, hergestellte Type CD4013. Am

bevorzugtesten steht eine Mikroprozessorvorrichtung 29 in elektrischer Verbindung mit dem Signalanschluß 13 zur Überwachung des zur Impedanz zwischen den beiden Patientenkontaktplatten 20 und 21 proportionalen Signals, um zu ermitteln, ob der elektrochirurgische Weg korrekt ist. In der bevorzugten Ausführungsform wird zur Überwachung ein von Phillips Halbleiter, Eindhoven, Niederlande, hergestellter Mikroprozessorchip 80C562 verwendet, der eingebaute Analog/Digital-Kanäle hat.

Eine Stromerfassungsschaltung 30 ist auch mit dem Signalanschluß 13 der Primärwicklung 11 parallel zur Spannungserfassungsschaltung 24 verbunden. Ein Kondensator 31 ist zwischen dem Signalanschluß 13 der Primärwicklung 11 und der Stromerfassungsschaltung 30 so verbunden, daß dazwischen nur Wechselstromsignale fließen. In der bevorzugten Ausführungsform liegt eine Reihenschaltung 34 eines Widerstandes mit einem Kondensator zwischen dem Signalanschluß 13 der Primärwicklung 11 und der Stromerfassungsschaltung 30, um eine Spannungsdarstellung des Stroms zu erzeugen und zu verhindern, daß Gleichstrom in der Primärwicklung 11 fließt.

Die Stromerfassungsschaltung 30 erzeugt ein elektrisches Phasensignal des in der Primärwicklung 11 fließenden Stroms. Eine Stromformungsschaltung 31a ist in der Stromerfassungsschaltung 30 enthalten. Der Stromerfassungsschaltung 30 kann bevorzugt ein Spannungsvergleicher 32 folgen, der mit seinem einen Eingang mit der Stromerfassungsschaltung 30 und mit seinem anderen Eingang mit einer festen Spannung oder mit Signalerde verbunden ist, so daß das Ausgangssignal allgemein rechteckförmig ist. Der Ausgang der Stromerfassungsschaltung 30, oder anders gesagt, des Spannungsvergleichers 32 ist auch mit dem Phasendetektor 28 verbunden, so daß letzterer in elektrischer Verbindung sowohl mit der Spannungserfassungs-

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schaltung 24 als auch mit der Stromerfassungsschaltung 30 steht. Der Phasendetektor 28 liefert ein elektrisches Signal, das die Phasendifferenz zwischen der Spannungs- und Stromschwingung am Signalanschluß 13 der Primärwicklung 11 angibt.

Ein Phasenfilter 33 ist mit dem Ausgang des Phasendetektors 28 verbunden, um dem Phasendifferenzsignal einen geeigneten Phasengang so zu verleihen, daß das eine geschlossene Schleife bildende System stabil ist. Zwischen dem Ausgang des Phasenfilters 33 und dem Signalanschluß 13 der Primärwicklung 11 ist eine phasenstarr schwingende Spannungsquelle 35 eingeschaltet. Der Ausgang der phasenstarr schwingenden Spannungsquelle 35 schließt einen Rückkoppelkreis zum Signalanschluß 13 der Primärwicklung 11. Diese schwingende Spannungsquelle erzeugt ein elektrisches Ansteuersignal, das von dem gefilterten Phasendifferenzsignal abgeleitet ist. Die Frequenz dieser Schwingung wird kontinuierlich geregelt oder eingestellt, um die Phasendifferenz zwischen der Spannung und dem Strom am Signalanschluß 13 im wesentlichen Null zu halten.

In der bevorzugten Ausführungsform ist eine Abtast- und Halteschaltung 36 mit dem Phasenfilter 33 verbunden, um den geeigneten Phasengang des Phasendifferenzsignals beizubehalten. Die Abtast- und Halteschaltung 36 läßt nur Gleichspannungen oder niederfrequente Spannungen und keine hochfrequenten Spannungen fließen. Eine von Silicon Incorporated, Santa Clara, Kalifornien, hergestellte integrierte Schaltung DG445 hat sich als geeignet zur Ausführung der Abtastfunktion herausgestellt.

Ein Gleichspannungsschalter 37 mit mehreren Eingangsstellungen steht auch in elektrischer Verbindung mit dem Phasenfilter 33. Einer seiner Eingänge empfängt das gefilterte Phasendifferenzsignal und die anderen Eingänge

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sind jeweils mit spezifischen Gleichspannungen DCl, DC2 usw., verbunden. Der Gleichspannungsschalter kann zwischen dem gefilterten Phasendifferenzsignal oder einer der spezifischen Gleichspannungen DCl₇ DC2 usw. wählen und bietet dadurch ein Mittel, um beim Schaltungsanlauf, bei Fehlersituationen und für Prüfzwecke die phasenstarr schwingende Spannungsquelle 35 auf bestimmte Schwingungsfrequenzen festzulegen.

In der bevorzugten Ausführungsform enthält die phasenstarr schwingende Spannungsquelle 35 einen spannungsgesteuerten Oszillator 38. Letzterer spricht auf die Spannungsdarstellung des gefilterten Phasendifferenzsignals mit einer proportionalen Frequenzänderung an. In einer Ausführungsform dient ein einstellbarer Zeitgeber als spannungsgesteuerter Oszillator 38. Der von National Semiconductor, Santa Clara, Kalifornien, hergestellte Zeitgeber NE555N hat sich als geeignet für die Funktion als spannungsgesteuerter Oszillator herausgestellt.

Die bevorzugte Ausführungsform enthält auch eine Tastverhältniskorrekturvorrichtung 39, deren Eingang mit der phasenstarr schwingenden Spannungsquelle 35 so verbunden ist, daß die Ansteuer- oder Primärspannung an der Primärwicklung 11 ein Tastverhältnis hat, welches annähernd die halbe Periode der Schwingung der phasenstarr schwingenden Spannungsquelle 35 ist.

Es ist außerdem bevorzugt ein Wechselstromschalter 40 vorgesehen, der elektrische Wechselstromsignale elektrisch der phasenstarr schwingenden Spannungsquelle 35 und der Sekundärwicklung 12 zuführt. Ein Schaltereingang ist mit dem Ausgang der phasenstarr schwingenden Spannungsquelle 35 oder alternativ mit der Tastverhältniskorrekturvorrichtung 39 verbunden. Die anderen Eingänge ACl, AC2, usw., sind jeweils mit Spannungsquellen fester Schwingungsfrequenz

verbunden. Deshalb kann der Wechselstromschalter 40 zur Umgehung des von der phasenstarr schwingenden Spannungsquelle 35 herrührenden Signals im Falle des Schaltungsstarts, bei Fehlersituationen oder für Prüfzwecke eingestellt werden.

Nun wird auf Fig. 2 Bezug genommen, die eine graphische Darstellung der Phasendifferenz zwischen Strom und Spannung in der Primärwicklung 11 und ihre Beziehung zur normalisierten Spannung in der Primärwicklung 11 zeigt. Für diese Erfindung ist besonders hervorzuheben, daß die Spannung der Primärwicklung 11 des Trenntransformators 10 eine ausgeprägte Spitze erreicht. Diese Spitze tritt auf, wenn die Phasendifferenz zwischen Strom und Spannung in der Primärwicklung 11 im wesentlichen Null ist. Der phasenstarre Kreis von Fig. 1, wie er hier beschrieben wird, arbeitet so, daß er die Phasendifferenz zwischen Strom und Spannung im wesentlichen auf Null hält und deshalb das Spannungssignal, das der Impedanz zwischen den beiden Patientenkontaktplatten proportional ist, maximiert.

Nun wird Bezug auf Fig. 3 genommen, die die Schritte bei der Anwendung des Systems zur Überwachung des elektrochirurgischen Rückstroms in der Rückstromverbindung zeigt.

Der erste Teil der Prozedur besteht im Anbringen der beiden Patientenkontaktplatten 20 und 21 an dem Patienten. Die beiden Patientenkontaktplatten 20 und 21 können auf einem elektrisch isolierenden gemeinsamen Substrat 22 liegen, oder sie können mit einem druckempfindlichen und elektrisch leitenden Gel auf einem gemeinsamen elektrisch isolierenden Substrat 22 liegen. Der Schritt, der ein elektrisches Signal proportional zur Impedanz zwischen den beiden Patientenkontaktplatten 20 und 21 mit einer mit dem Signalanschluß 13 an der Primärwicklung 11 verbundenen Spannungserfassungsschaltung erzeugt, folgt. Hier ist bevorzugt, daß die Spannungerfassungsschaltung 41 eine

Zeitgeberschaltung ist, die synchron mit der phasenstarr schwingenden Spannungsquelle 35 arbeitet. Der bevorzugte, jedoch wahlweise Schritt, die Spannung in der Spannungserfassungsschaltung 24 mit einer Spannungsforaiungsschaltung 26 zu formen, ist danach gezeigt. Ein wahlweiser und nicht gezeigter Schritt ist die überwachung des zur Impedanz zwischen den zwei Patientenkontaktplatten 20 und 21 proportionalen elektrischen Signals mittels eines Mikroprozessors 29, der mit dem Signalanschluß 13 an der Primärwicklung 11 in elektrischer Verbindung steht.

Dann gibt es den Schritt, der ein elektrisches Phasensignal des in der Primärwicklung 11 fließenden Stroms durch die Verbindung einer Stromerfassungsschaltung 30 mit dem Signalanschluß 13 der Primärwicklung 11 erzeugt. Dann ist wahlweise ein bevorzugter Schritt gezeigt, der das elektrische Phasensignal des Stroms mit einer Stromformungsschaltung 31a formt. Die Schritte, die ausschließlich Wechselspannungssignale zur Spannungserfassungsschaltung 24 und ausschließlich Wechselstromsignale zur Stromerfassungsschaltung 30 durch die die Primärwicklung 11 jeweils mit der Spannungs- und Stromerfassungsschaltung 24 und 30 verbindenden Kondensatoren 25 und 31 führen, können wahlweise ausgeführt werden und sind zum Zwecke der Klarheit in Fig. 3 weggelassen.

Danach ist in Fig. 3 der Schritt gezeigt, der ein elektrisches Signal zur Verfügung stellt, das die Phasendifferenz zwischen der Spannung und dem Strom angibt, und zwar unter Verwendung eines mit der Spannungsformungsschaltung 26 und der Stromformungsschaltung 31a verbundenen Phasendetektors 28. Hier ist die Erzeugung des Phasendifferenzsignals mittels einer logischen Flip-Flop-Schaltung bevorzugt. Alternativ können die Phasenbeziehungen direkt mit dem Mikroprozessor 29 oder einem unabhängigen Mikroprozessor oder auch mittels eines

programmierten Logik-Arrays ermittelt werden. Danach ist der Schritt dargestellt, der dem Phasendifferenzsignal mittels eines Phasenfilters 33 einen geeigneten Phasengang verleiht. Dann folgt der Schritt, der ein elektrisches Ansteuersignal aus dem gefilterten Phasendifferenzsignal erzeugt.

Fig. 3 zeigt nicht den bevorzugten Schritt, der mit einem in Reihe zu einem Kondensator 34 zwischen der Primärwicklung 11 und der phasenstarr schwingenden Spannungsquelle 35 eingeschalteten Widerstand eine Spannungsdarstellung des Stroms erzeugt und verhindert, daß Gleichstrom in der Primärwicklung 11 fließt. Eine andere Methode zur Erfassung des Stroms kann verwendet werden, wie z.B. ein optischer Isolator, oder ein Stromtransformator, oder die differenzielle Messung der Spannung Über dem Widerstand, der mit dem Kondensator in Reihe liegt. Ein zusätzlicher bevorzugter Schritt, der zur Klarheit in Fig. 3 weggelassen ist, kann der Primärwicklung 11 mit einer spannungsgesteuerten Schwingung ein Signal zuführen, das dem Phasendifferenzsignal zwischen der Strom- und Spannungsschwingungsform an der Primärwicklung 11 entspricht. Alternativ kann dieser Schritt der Primärwicklung 11 ein Spannungsschwingungssignal mit einem einstellbaren Zeitgeber zuführen, der das Phasendifferenzsignal mit der Primärwicklung 11 verbindet.

In Fig. 3 ist nicht der bevorzugte Schritt zum Empfang eines Phasengangs des Phasendifferenzsignals mittels einer zwischen dem Phasenfilter 33 und der phasenstarr schwingenden Spannungsquelle 35 eingeschalteten Abtast- und Halteschaltung 36 gezeigt. Hier ist bevorzugt, daß das Verfahren auch einen Schritt hat, der entweder die phasenstarr schwingende Spannungsquelle 35 oder mehrere mit fester Frequenz schwingende Spannungen mit einem Wechselstromschalter 40 wählt, jedoch ist dieser Schritt zur klareren

Darstellung in Fig. 3 weggelassen. Außerdem kann ein wahlweiser Schritt vorgesehen sein, der spezifische Schwingungsfrequenzen mit einem mehrere Eingangsstellungen aufweisenden Gleichstromschalter zur Verfügung stellt, der zwischen dem Phasenfilter 33 und der phasenstarr schwingenden Spannungsquelle 35 eingeschaltet ist und letztere dazu veranlaßt, entweder die durch das Ausgangssignal des Phasenfilters 23 festgelegte Frequenz oder eine spezifische

feste Schwingungsfrequenz zu liefern.
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Der optionelle Schritt der Korrektur der Schwingungsform von der phasenstarr schwingenden Spannungsquelle auf ein Tastverhältnis von im wesentlichen der halben Schwingungsperiode mittels einer Tastverhältniskorrekturschaltung 39, die zwischen der phasenstarr schwingenden Spannungsquelle 35 und dem Signalanschluß 13 der Primärwicklung 11 eingeschaltet ist, ist in Fig. 3 zur Klarheit weggelassen.

In der bevorzugten Ausführungsform ist die Spannungserfassungsschaltung 24 eine Zeitgeberschaltung, die synchron zum Spannungssignal arbeitet, das der Primärwicklung 11 anliegt.

Claims

PC 8750/ALP ANSPRÜCHE

1. Schaltung für die Überwachung eines Stroms in einer elektrochirurgischen Rückelektrode in einem System, wobei die Schaltung aufweist:

einen in dem Stromkreis der elektrochirurgischen Rückelektrode liegenden Trenntransformator (10), der eine Primärwicklung (11) und eine Sekundärwicklung (12) hat, wobei die Primärwicklung (11) einen Signalanschluß (13) und einen Erdanschluß (14) hat, die jeweils mit einem ihrer Enden verbunden sind;

einen ersten und einen zweiten elektrischen Leiter (15, 16), die jeweils an einem Ende der Sekundärwicklung (12) angebracht sind;

einen ersten Kondensator (17) mit zwei Leitungen, von denen eine an der Sekundärwicklung (12) in elektrischer Kopplung damit angebracht ist;

einen zweiten Kondensator (18) mit zwei Leitungen, von denen eine am zweiten Ende in elektrischer Kopplung mit der Sekundärwicklung (12) angebracht ist;

einen elektrochirurgischen Rückstromverbinder (19), der mit den unbenutzten Leitungen des ersten und zweiten Kondensators (17, 18) in elektrischer Kopplung mit der Sekundärwicklung verbunden ist und so einen Rückweg für elektrochirurgischen Strom erzielt, so daß der elektrochirurgische Rückstromverbinder (19) in Reihe mit jedem Ende der Sekundärwicklung (12) des Trenntransformators (10) und mit einem der dazwischen liegenden Kondensatoren (31) liegt;

eine erste und zweite Patientenkontaktplatte (20, 21), die jeweils mit dem ersten und zweiten elektrischen Leiter (15 und 16) gekoppelt und entgegengesetzt zum Verbindungspunkt mit der Sekundärwicklung (12) angebracht sind;

eine Spannungserfassungsschaltung (24), die mit dem Signalanschluß (13) der Primärwicklung (11) verbunden ist und ein elektrisches Phasensignal der Spannung über der Sekundärwicklung (12) erzeugt;

eine Spannungsformungsschaltung (26), die in der Spannungserfassungsschaltung (24) enthalten und mit ihr elektrisch verbunden ist;

eine Stromerfassungsschaltung (30), die mit dem Signalanschluß (13) der Primärwicklung (11) zur Erzeugung eines elektrischen Phasensignals des durch die Primärwicklung (11) fließenden Stroms verbunden ist;

eine Stromformungsschaltung (31a), die in der Stromerfassungsschaltung (30) enthalten und mit ihr elektrisch verbunden ist;

einen mit der Spannungsformungsschaltung (26) und der Stromformungsschaltung verbundenen Phasendetektor (28), der ein elektrisches Signal erzeugt, welches die Phasendifferenz zwischen der Spannung und dem Strom am Signalanschluß (13) angibt;

ein mit dem Phasendetektor (28) verbundenes Phasenfilter (33), welches dem Phasendifferenzsignal einen geeigneten Phasengang verleiht, und

eine phasenstarr schwingende Spannungsquelle (35), die elektrisch zwischen dem Phasenfilter (33) und dem Signalanschluß (13) der Primärwicklung (11) liegt und ein elektrisches Ansteuersignal auf den Empfang des richtigen Phasengangs des Phasendifferenzsignals erzeugt, so daß die Frequenz ihrer Schwingung kontinuierlich so eingestellt wird, daß die Phasendifferenz zwischen der Spannung und dem Strom am Signalanschluß (13) im wesentlichen Null ist während die Spannungserfassungsschaltung (24) mit einem maximalen Spannungssignal angesteuert wird.

2. Überwachungsschaltung für eine elektrochirurgische Rückelektrode nach Anspruch 1, in der eine Abtast- und Halteschaltung (36) elektrisch zwischen dem Phasenfilter

(33) und der phasenstarr schwingenden Spannungsquelle (35) liegt, den richtigen Phasengang des Phasendifferenzsignals empfängt und zur phasenstarr schwingenden Spannungsquelle (35) Gleichspannungen im wesentlichen durchläßt und Hochfrequenzspannungen sperrt, und wobei die Spannungserfassungsschaltung (24) eine Zeitgeberschaltung ist, die synchron mit der phasenstarr schwingenden Spannungsquelle (35) arbeitet, um spezifische Teile der Schwingungsform des elektrischen Signals proportional zur Impedanz zwischen der ersten und zweiten Patientenkontaktplatte zu wählen.

3. Überwachungsschaltung für eine elektrochirurgische Rückelektrode nach Anspruch 1, in der ein Mikroprozessor elektrisch mit dem Signalanschluß (13) der Primärwicklung (H) verbunden ist, um die Schwingungsform des elektrischen Signals proportional zur Impedanz zwischen der ersten und zweiten Patientenkontaktplatte zu überwachen und zu ermitteln, ob der elektrochirurgische Stromweg korrekt ist.

4. Überwachungsschaltung für eine elektrochirurgische Rückelektrode nach Anspruch 1, bei der ein Schalter (40) mit mehreren Eingängen vorgesehen ist, dessen einer Eingang mit der phasenstarr schwingenden Spannungsquelle (35), dessen andere Eingänge jeweils mit einer bei einer festen Frequenz schwingenden Spannungsquelle (ACl, AC2) verbunden sind und dessen Ausgang mit der Primärwicklung (11) verbunden ist, so daß entweder das Signal der phasenstarr schwingenden Spannungsquelle (35) oder mehrere Spannungen fester Frequenz gewählt werden können und bei der eine Tastverhältniskorrekturvorrichtung (39) elektrisch zwischen der phasenstarr schwingenden Spannungsquelle (35) und der Primärwicklung (11) liegt, um die Signalform der phasenstarr schwingenden Spannungsquelle (35) so einzustellen, daß ihr Tastverhältnis gleich der Hälfte der Signal-Schwingungsperiode ist.

5. Überwachungsschaltung für eine elektrochirurgische Rückelektrode nach Anspruch 1, bei der ein Schalter (37) mit mehreren Eingangssteilungen elektrisch zwischen dem Phasenfilter (33) und der phasenstarr schwingenden Spannungsquelle (35) liegt, wobei von diesen Eingängen ein erster Eingang mit dem Phasenfilter (33) und die anderen Eingänge jeweils mit einer spezifischen Spannung (DCl, DC2) verbunden sind, um die phasenstarr schwingende Spannungsquelle (35) zu veranlassen, entweder die vom Ausgangssignal des Phasenfilters (33) bestimmte Frequenz oder eine spezielle Schwingungsfrequenz zu erzeugen, und in der eine logische Flip-Flop-Schaltung oder ein Mikroprozessor zur Erzeugung des Phasendifferenzsignals sowohl mit der Spannungsformungsschaltung (26) als auch mit der Stromformungsschaltung kommuniziert, und wobei der Mikroprozessor mit einem ersten Eingang, einem zweiten Eingang und wenigstens einem Ausgang versehen ist, von denen der erste Eingang mit dem einzelnen Ausgang des ersten Spannungsvergleichers (27), der zweite Eingang mit dem einzelnen Ausgang des zweiten Spannungsvergleichers (32) so verbunden sind, daß der Ausgang des Mikroprozessors ein Phasendifferenzsignal ist.

6. Überwachungsschaltung für eine elektrochirurgische Rückelektrode nach Anspruch 1, bei der ein Eingang eines Spannungsvergleichers (27) entweder mit der Spannungserfassungsschaltung (24) oder mit der Stromerfassungsschaltung (30) und der Vergleicherausgang mit dem Phasendetektor (28) zur Bildung einer Signalform verbunden ist, die allgemein eine quadratische Form hat.

7. Überwachungsschaltung für eine elektrochirurgische Rückelektrode nach Anspruch 1, bei der ein Kondensator (25) zwischen der Primärwicklung (11) und der Spannungserfassungsschaltung (24) liegt und nur Wechselspannungssignale leitet, und ein Kondensator (31) zwischen der

Primärwicklung (11) und der Stromerfassungsschaltung (30) liegt und nur Wechselstromsignale leitet,

bei der ein Widerstand in Reihe mit einem Kondensator

zwischen der Primärwicklung (11) und der phasenstarr schwingenden Spannungsquelle (35) liegt, wobei diese Reihenkombination eine Spannungsdarstellung des Stroms erzeugt und keinen Gleichstrom durch die Primärwicklung

(11) fließen läßt, und bei der ein spannungsgesteuerter Oszillator (38) sowie ein einstellbarer Zeitgeber in der phasenstarr schwingenden Spannungsquelle (35) enthalten sind.