DE68927424T2

DE68927424T2 - Leistungssteuerung eines mit einem ionisierten Gas arbeitenden RF-Elektrochirurgiegerätes

Info

Publication number: DE68927424T2
Application number: DE68927424T
Authority: DE
Inventors: Carol Bertrand
Original assignee: Birtcher Medical Systems Inc
Current assignee: Birtcher Medical Systems Inc
Priority date: 1988-07-26
Filing date: 1989-07-25
Publication date: 1997-03-06
Anticipated expiration: 2009-07-26
Also published as: ES2093616T3; DE68927424D1; US4901720A; EP0353178A3; EP0353178B1; JPH02154750A; JP2656116B2; USRE34432E; CA1323663C; EP0353178A2

Description

Hintergrund der Erfindung

Bei jeder Elektrochirurgievorrichtung besteht die Besorgnis, daß ein Hochfrequenz(HF)-Kriechstrom vorhanden ist. Als HF- Kriechstrom wird der kleine, aber trotzdem manchmal bedeutsame Strom bezeichnet, der von der aktiven Elektrode und von dem die aktive Elektrode versorgenden Leiter aus in die Umgebung fließt, wenn der Chirurg die Elektrochirurgievorrichtung aktiviert oder "Ein-getastet" hat, bevor er die aktive Elektrode in die operative Lichtbogenbildungsdistanz von dem Gewebe des patienten gebracht hat. Es besteht die Besorgnis, daß der HF- Kriechstrom zu dem Chirurgen und zu anderen Personen in dem Operationssaal fließen und den Chirurgen und die anderen so der Gefahr einer Verletzung aussetzen wird. Auf der Grundlage dieser Besorgnis und von Sicherheitsbestimmungen muß die maximal zulässige Stärke des HF-Kriechstroms, der von einer Elektrochirurgievorrichtung aus fließen kann, gesteuert und begrenzt werden.
Der HF-Kriechstrom hat sein Maximum bei Betriebsbedingungen mit offenem Stromkreis und voller Leistung. Wenn die Elektrochirurgievorrichtung Ein-getastet wird, sich aber keine Lichtbögen von der aktiven Elektrode aus zu dem Gewebe bewegen, bewirken relativ hohe Scheitel-Scheitel-Spannungen bei voller Leistung, daß sich der HF-Kriechstrom leichter in die Umgebung verteilt. Sobald die aktive Elektrode in die operative Distanz von dem Gewebe gebracht wird und Lichtbägen zu dem Gewebe geleitet werden, ist der Stromkreis geschlossen, die Ausgangsspannung sinkt unter diesem "belasteten" Zustand, und der HF-Kriechstrom ist nicht länger ein Hauptanlaß von Besorgnis, weil die meiste oder gesamte Energie dem Gewebe zugefuhrt wird. Sobald die leitfäbigen Bahnen zu dem Gewebe hergestellt sind, wird der HF-Kriechstrom wegen des Weges mit beträchtlich niedrigerer Impedanz der ionisierten Bahnen in dem Gasstrom zu dem Gewebe minimiert. Dieselbe Besorgnis hinsichtlich eines HF-Kriechstroms stellt sich auch ein, nachdem die aktive Elektrode in eine inoperative Distanz von dem Gewebe weggezogen worden ist, die Elektrochirurgievorrichtung aber Ein-getastet bleibt.
Strahl-Elektrochirurgievorrichtungen haben spezielle Leistungserfordernisse, die andere Typen von Elektrochirurgievorrichtungen nicht haben. Eine Strahl-Elektrochirurgievorrichtung ist eine, die elektrische Energie, üblicherweise Lichtbögen, in ionisierten, leitfähigen Bahnen liefert, welche in einem kontinuierlich strömenden Strahl eines vorbestimmten Gases hergestellt werden. Die US-A-4 781 175 (= GB-A-2 188 845) beschreibt eine Strahl-Elektrochirurgievorrichtung. Bei einer Strahl-Elektrochirurgievorrichtung muß das Gas, das an der aktiven Elektrode vorbeiströmt, in einem ionisierten Zustand gehalten werden. Der ionisierte Zustand gestattet, die Lichtbögen von der aktiven Elektrode aus über den Gasstrahl zu dem Gewebe zuverlässig einzuleiten, wenn die bleistiftartige Vorrichtung, die den Gasstrahl liefert und die aktive Elektrode enthält, in eine operative Distanz von dem Gewebe gebracht wird. Ohne das Aufrechterhalten eines Zustands ausreichender Ionisation werden Lichtbögen nicht eingeleitet, wenn es der Chirurg wünscht, oder das Einleiten wird nicht so zuverlässig und vorhersagbar wie gewünscht erfolgen. Das Aufrechterhalten des Ionisierungszustands kann bei den Strahl-Elektrochirurgievorrichtungen schwierig sein, weil der kontinuierliche Strom von Gas, der an der Elektrode vorbeigeht, verlangt, daß elektrische Energie in beträchtlichen Mengen kontinuierlich geliefert wird, um zu verhindern, daß der ionisierte Zustand erlischt.
Bei einer herkömmlichen Elektrochirurgievorrichtung strömt Gas nicht konstant an der aktiven Elektrode vorbei. Weiter, viele herkömmliche Elektrochirurgievorrichtungen verlangen tatsächlichen körperlichen Kontakt oder nahezu körperlichen Kontakt der aktiven Elektrode mit dem Gewebe, um die Lichtbögen einzuleiten. Körperlicher Kontakt der aktiven Elektrode mit dem Gewebe ist bei Strahl-Elektrochirurgievorrichtungen nicht erwünscht oder möglich. Deshalb muß der konstante Ionisierungszustand in dem Gasstrahl, der von der aktiven Elektrode ausgeht, nicht nur aufrechterhalten werden, sondern er muß bis zu einem Grad aufrechterhalten werden, der das vorhersagbare Einleiten von Lichtbögen in den leitfähigen Bahnen gestattet, welche durch die Ionisation hergestellt werden, nachdem die aktive Elektrode in operative Nähe zu dem Gewebe gebracht worden ist.
Die GB-A-2 188 845 beschreibt eine Technik zum Einstellen des Energieinhalts der Zielionisationsimpulse, die während des inaktiven Betriebszustands geliefert werden, aber der Zweck des Einstellens bezieht sich nicht auf die Probleme des Aufrechterhaltens der Ionisation und des verringerns des HF- Kriechstroms. Die frühere miechnik, die darin beschrieben ist, beinhaltet das Reduzieren des Energieinhalts der Zielionisationsimpulse unmittelbar nach dem Erfassen eines Lichtbogens an dem Gewebe. Nach dem Reduzieren des Energieinhalts müssen ein zusätzlicher oder weitere Lichtbögen erfaßt werden, bevor der Generator auf den aktiven Betriebszustand umschalten und aktive elektrische Energie liefern wird. Dadurch, daß der Energiemhalt der Zielionisationsimpulse auf diese Weise reduziert wird, wird gewährleistet, daß der Chirurg das Gasversorgungshandstück in ausreichend enger operativer Distanz von dem Patienten positioniert haben wird, um einen instabilen Zustand zu vermeiden, in welchem der Generator zwischen dem Liefern von aktiven und inaktiven Energiemengen schnell hin- und herschwingen würde.
Die GB-A-2 188 845 beschreibt außerdem eine weitere Technik zum Einstellen des Energieinhalts der Zielimpulse, um am Anfang einen ionisierten Zustand in dem Gas herzustellen. Zum Herstellen des ionisierten Zustands werden Zusatzzielionisationsimpulse von ständig höherem Energieinhalt als bei normalen Zielionisationsimpulsen für eine kurze Zeit geliefert, nachdem der anfängliche Gasstrom gestartet worden ist oder nachdem das aktive Niveau der elektrochirurgischen Energie verlassen worden ist. Nach dem Verstreichen dieser relativ kurzen Zeitspanne werden die Zusatzzielionisationsimpulse beendet und bis zu der Zeit nicht wiederaufgenommen, zu der die Gasströmung aufhört, und werden dann wieder gestartet, oder erst wenn die aktive elektrochirurgische Energie geliefert wird, und dann beendet.
Der Zweck der Zusatzzielionisationsimpulse ist es, den ionisierten Zustand in dem Gas durch Verwendung einer kurzen Dauer von Ionisationsimpulsen mit beständig relativ hoher Energie einzuleiten, aber nicht aufrechtzuerhalten. Nach dem Ende der kurzen Zeitspanne von Ionisationsimpulsen beständig höherer Energie werden die normalen oder regulären Zielionisationsimpulse mit beständig relativ niedrigerer Energie geliefert, um den ionisierten Zustand aufrechtzuerhalten. Die Zusatz- und die normalen Zielionisationsimpulse werden in sich wiederholenden Folgen nicht gemischt, da jede ihre eigene, separate Funktion zu erfüllen hat.
Die US-A-4 060 088 beschreibt eine elektrochirurgische Vorrichtung, die eine Entladung in einer Inertgasströmung erzeugt. Sie beschreibt die Verwendung einer relativ niedrigen Strömungsgeschwindigkeit, und ein Standardelektrochiurgiegenerator arbeitet in einer kontinuierlichen Betriebsart, wenn Gewebe geschnitten wird, und in einer Ionisationsimpulsbetriebsart, wenn koaguliert wird oder wenn sowohl geschnitten als auch koaguliert wird. Sie erwähnt nicht die Probleme des HF-Kriechstroms oder der Aufrechterhaltung und Einleitung der Ionisation durch die Verwendung von Zielionisationsimpulsen. Tatsächlich waren Zielionisationsimpulse zur Verwendung bei Strahl-Elektrochirurgievorrichtungen anscheinend auf dem Gebiet der Elektrochirurgie nicht bekannt oder geläufig bis zu der Veröffentlichung der GB-A-2 188 845, wie oben beschrieben.
Es ist festgestellt worden, daß eine wirksame Technik zum Aufrechterhalten eines ionisierten Zustands von ionisierten, leitfähigen Bahnen in einem Gas darin besteht, an das Gas eine relativ hohe Scheitel-Scheitel-Spannung anzulegen. Das Aufrechterhalten des Ionisierungszustands in dem Gasstrahl einer Strahl-Elektrochirurgievorrichtung durch Anlegen einer relativ hohen Scheitel-Scheitel-Spannung hat jedoch den nachteiligen Effekt, daß der HF-Kriechstrom vergrößert wird. Daher sind die Forderung, einen wirksamen ionisierten Zustand in dem Gasstrahl aufrechtzuerhalten, der ausreicht, um Lichtbögen zu dem Gewebe bei Bedarf zuverlässig einzuleiten, und die Forderung, die Stärke des HF-Kriechstroms zu begrenzen, beides bedeutsame, aber einander widersprechende Gesichtspunkte bei Strahl-Elektrochirurgievorrichtungen.

Zusammenfassung der Erfindung

Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die Möglichkeit zu bieten, einen wirksam ionisierten Zustand von ionisierten, leitfähigen Bahnen in einem Gasstrahl einer Strahl-Elektrochirurgievorrichtung zu bieten, um das Leiten von Lichtbögen in den ionisierten, leitfähigen Bahnen zuverlässig und vorhersagbar einzuleiten, wenn es der Chirurg wünscht, dabei aber den HF- Kriechstrom auf einen akzeptablen Wert zu begrenzen.
Dieses Ziel wird durch die Elektrochirurgievorrichtung und das Verfahren zum Betreiben einer Elektrochirurgievorrichtung, wie sie in den unabhängigen Ansprüchen beansprucht sind, erreicht. Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beansprucht.
Gemäß den Hauptaspekten der vorliegenden Erfindung erzeugt eine elektrochirurgische Generatoreinrichtung der Strahl-Elektrochirurgievorrichtung Impulse von elektrischer Hochfrequenzenergie mit einer vorbestimmten Wiederholfrequenz und beaufschlagt den Gasstrahl mit diesen Impulsen. In einem inaktiven Betriebszustand erzeugt, wenn es erwünscht ist, den ionisierten Zustand in dem Gasstrahl aufrechtzuerhalten, ohne Lichtbögen von elektrischer Energie einzuleiten oder zu dem Gewebe zu leiten, die Generatoreinrichtung Zielimpulse von elektrischer HF- Energie. In einem aktiven Betriebszustand erzeugt, wenn es erwünscht ist, Lichtbögen in den ionisierten, leitfähigen Bahnen zu dem Gewebe zu übertragen, die Generatoreinrichtung aktive Impulse von elektrischer HF-Energie. Die verbesserten Merkmale der vorliegenden Erfindung beinhalten das Umschalten der vorbestimmten Wiederholfrequenz der Zielimpulse auf einen Wert, der wesentlich niedriger als die vorbestimmte Wiederholfrequenz der aktiven Impulse ist; und während einer Folge des Erzeugens einer Vielzahl von Zielimpulsen das beträchtliche Vergrößern des Energieinhalts einer vorbestimmten Vielzahl von weniger als sämtlichen Zielimpulsen, die in jeder Folge vorkommen. Die Zielimpulse mit erhöhter Energie während jeder Folge, die als Zusatzzielimpulse bezeichnet werden, sind relativ wenige, beispielsweise weniger als zehn Prozent. Die Scheitel-Scheitel- Spannung dieser Zusatzzielimpulse ist wesentlich höher als die Spannung der normalen Zielimpulse. Die Zusatzzielimpulse sind bestrebt, die ionisierten, leitfähigen Bahnen zu erzeugen, wogegen die normalen Zielimpulse bestrebt sind, die ionisierten, leitfähigen Bahnen zwischen den Beaufschlagungen mit den Zusatzzielimpulsen aufrechtzuerhalten.
Durch Wiederholen der Folgen von Zielimpulsen auf die vorgesehene Art und Weise wird der ionisierte Zustand in dem Gasstrahl wirksam aufrechterhalten. Durch Reduzieren der Wiederholfreguenz, mit der die Zielimpulse während des inaktiven Zustands erzeugt werden, wird die Stärke des HF-Kriechstroms innerhalb akzeptabler Grenzen gehalten, weil die Energiemenge, die dem Gasstrahl während einer vorbestimmten Zeitspanne zugeführt wird, reduziert wird. Die vorliegende Erfindung begrenzt somit den HF-Kriechstrom auf einen akzeptablen Wert, während ein wirksamer ionisierter Zustand in dem Gasstrahl aufrechterhalten wird, um die Lichtbögen von elektrischer Energie zu dem Gewebe einzuleiten, wenn es erwünscht ist.
Weil die reduzierte Wiederholfrequenz der Zielimpulse ausreichend niedrig sein kann, um eine Muskelstimulation hervorzurufen, muß die Generatoreinrichtung auch eine verbesserte Einrichtung aufweisen, um einen Zustand zu erfassen, der das Auftreten einer Lichtbogeneinleitung zu dem Gewebe während des inaktiven Zustands anzeigt, und um daraufhin die Wiederholfrequenz von dem niedrigeren, inaktiven Wert auf den höheren, aktiven Wert bei dem Erfassen eines solchen Zustands umzuschalten. Sobald die Lichtbogeneinleitung erfolgt, vorzugsweise bei dem Auftritt des ersten Lichtbogens zu dem Gewebe in dem inaktiven Zustand, beginnt die Generatoreinrichtung sofort, die höhere aktive Wiederholfrequenz zu liefern, um eine bedeutsame Muskelstimulation zu vermeiden. Auf diese Weise geht die Generatoreinrichtung automatisch und schnell von dem inaktiven Zustand auf den aktiven Zustand über.
Ebenso wird eine effektive Maßnahme zum Beendigen der Lieferung von HF-Impulsen mit der aktiven Freguenz erzielt durch Erfassen der Abwesenheit von wenigstens einem Lichtbogen in der ionsisierten, leitfähigen Bahn zu dem Gewebe in dem aktiven Zustand. Vorzugsweise wird eine vorbestimmte Vielzahl von Abwesenheiten von Lichtbögen erfaßt, bevor von dem aktiven Zustand auf den inaktiven Zustand übergegangen wird. Die Anzahl der Lichtbogenabwesenheiten, zu denen es kommt, bevor der Übergang erfolgt, steht vorzugsweise in Beziehung zu der Energiemenge, die während des aktiven Zustands geliefert wird. Bei einer höheren Menge an zugeführter aktiver Leistung muß eine geringere Anzahl von Lichtbogenabwesenheiten in der leitfähigen Bahn auftreten, bevor von der höheren aktiven Wiederholfrequenz auf die niedrigere, inaktive Wiederholfrequenz übergegangen wird. Umgekehrt, bei niedrigerer Menge an zugeführter aktiver Leistung in dem aktiven Zustand sind mehr Lichtbogenabwesenheiten erforderlich, bevor die Generatoreinrichtung von der höheren, aktiven Wiederholfrequenz auf die niedrigere, inaktive Wiederholfrequenz übergeht.
Weil der Gasstrahl unmittelbar nach dem Umschalten von dem aktiven auf den inaktiven Zustand in einem stark ionisierten Zustand ist und weil die Zufuhr von Zusatzzielimpulsen unmittelbar nach dem Übergang von dem aktiven auf den inaktiven Zustand zu einer unerwünschten Lichtbogenbildung in dem inaktiven Zustand führen könnte, hat die Generatoreinrichtung eine Einrichtung zum vorübergehenden Liefern von nur normalen Zielimpulsen für eine vorbestimmte Zeitspanne nach dem Übergang von dem aktiven aus dem inaktiven Zustand. Während dieser vorbestimmten Zeitspanne werden keine Zusatzzielimpulse geliefert. Wenn der Chirurg wünscht, sofort wieder den aktiven Zustand zu beginnen, ist ein ausreichendes Ausmaß an Ionisation als ein Rest aus den aktiven Impulsen und den normalen Zielimpulsen vorhanden, so daß die Lichtbogeneinleitung unmittelbar und zuverlässig erfolgen kann. Wenn jedoch der Chirurg den aktiven Betrieb für mehr als die vorbestimmte Zeitspanne beendet, z.B. drei Sekunden, werden die Zusatzzielimpulse in den Folgen wieder beginnen, um einen ausreichend ionisierten Zustand herzustellen und die Lichtbogeneinleitung ohne weiteres zu unterstützen.
Die vorliegende Erfindung bietet noch weitere bedeutsame Vorteile und führt zu weiteren bedeutsamen Verbesserungen. Eine vollständigere Erläuterung der Einzelheiten der vorliegenden Erfindung findet sich in der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen. Der tatsächliche Schutzbereich der vorliegenden Erfindung wird durch die beigefügten Patentansprüche definiert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine verallgemeinerte Darstellung einer Strahl-Elektrochirurgievorrichtung nach der vorliegenden Erfindung und zeigt eine Elektrochirurgiegeneratoreinrichtung, eine Gasversorgungseinrichtung, ein Handstück oder einen Stift und ein Stück Patientengewebe.
Fig. 2 ist ein verallgemeinertes Blockschaltbild des Elektrochirurgiegenerators und der Gasversorgungseinrichtung, die in Fig. 1 gezeigt sind.
Fig. 3 ist ein verallgemeinertes Blockschaltbild der HF-Logikund Lichtbogenerfassungsschaltung, die in Fig. 2 dargestellt ist.
Fig. 4 ist ein verallgemeinertes Schaltbild des Ausgangsschwingkreises, der in Fig. 2 gezeigt ist.
Fig. 5 ist ein verallgemeinertes Schaltbild und Logikdiagramm des Wiederholfrequenzgenerators und des Impulsgenerators, die in Fig. 3 gezeigt sind.
Die Fig. 6A, 6B, 6C, 6D, 6E, 6F und 6G sind Schwingungsabbilddiagramme, die den Betrieb der in Fig. 5 gezeigten Schaltungselemente veranschaulichen.
Fig. 7 ist ein vereinfachtes Schaltbild und Logikdiagramm der Lichtbogenerfassungsschaltung und der Lichtbogenerfassungslogik, die in Fig. 3 gezeigt sind.
Die Fig. 8A, 8B, 8C, 8D, 8E und 8F sind Schwingungsabbilddiagramme, die den Betrieb der Schaltungselemente, welche in Fig. 7 gezeigt sind, und des Ausgangsschwingkreises, der in Fig. 4 gezeigt ist, veranschaulichen.
Fig. 9 ist ein verallgemeinertes Schaltbild und Logikdiagramm des Zusatzgenerators, der in Fig. 3 gezeigt ist.
Fig. 10 ist ein verallgemeinertes Schaltbild und Logikdiagramm der Pulsbreitenreferenzschaltung, des Rampengenerators und des HF-Treiberimpulsgenerators, die in Fig. 3 gezeigt sind.

Ausführliche Beschreibung

Eine Strahl-Elektrochirurgievorrichtung nach der vorliegenden Erfindung ist in ihrer Gesamtheit in Fig. 1 dargestellt und mit 40 bezeichnet. Die Elektrochirurgievorrichtung 40 weist drei Hauptbestandteile auf, einen Stift oder ein Handstück 42, das durch den Chirurgen gehandhabt wird, eine Gasversorgungseinrichtung 44 und eine Elektrochirurgiegeneratoreinrichtung 46. Eine flexible Schnur 48 verbindet die Gasversorgungseinrichtung 44 und den Elektrochirurgiegenerator 46 mit dem Handstück 42. Die Gasversorgungseinrichtung fördert ein vorbestimmtes Gas über mehrere einzelne Kanäle oder Hohlräume 50 in der Schnur 48 zu dem Handstück 42. Das Gas tritt aus einer Düse 52 des Handstückes 42 in einem Strahl 54 gerichteter oder im wesentlichen laminarer Strömung aus. Der Elektrochirurgiegenerator 46 hefert elektrische Energie über einen Leiter 56 der Schnur 48 zu dem Handstück. Der Leiter 56 ist in dem Handstück mit einer nadelartigen Elektrode 58, die sich in die Düse 52 erstreckt, elektrisch verbunden. Die elektrische Energie, die durch den Elektrochirurgiegenerator 46 zugeführt wird, hat eine vorbestimmte Charakteristik, was im folgenden noch ausführlicher erläutert ist, und reicht aus, das durch die Düse 52 strömende Gas zu ionisieren und in dem Strahl 54 ionisierte, leitfähige Bahnen zu erzeugen. Die Gasversorgungseinrichtung 44, die Schnur 48 und das Handstück 42 sind ein Beispiel von Einrichtungen zum Leiten eines vorbestimmten Gases in einem Strahl. Der Elektrochirurgiegenerator 46, die Schnur 48 und die Elektrode 58 sind ein Beispiel von Einrichtungen zum übertragen von elektrischer Energie auf ionisierten, leitfähigen Bahnen in dem Gasstrahl.
In einem aktiven Zustand oder Betriebszustand der Elektrochirurgievorrichtung 40 wird die elektrische Energie in den ionisierten, leitfähigen Bahnen in dem Strahl 54 in Form von Lichtbögen 60 übertragen. Die Lichtbögen 60 bewegen sich innerhalb des Strahls 54, bis sie das Gewebe 62 des Patienten an der Operationsstelle erreichen. Die elektrische Energie, die in das Gewebe 62 übertragen wird, erzeugt einen vorbestimmten elektrochirurgischen Effekt, üblicherweise einen Schorf. Einzelheiten des verbesserten Schorfs, der mit einer Strahl- Elektrochirurgievorrichtung erzielbar ist, sind mehr ins Einzelne gehend in der oben erwähnten GB-A-2 188 845 beschrieben.
Die elektrische Energie bewegt sich durch das Gewebe 62 zu der Rückleitungselektrode oder Patientenplatte 70, die mit dem Gewebe 62 in Kontakt ist. Die Patientenplatte 70 ist durch den elektrischen Rückleiter 72 mit dem Elektrochirurgiegenerator 46 verbunden. Ein vollständiger elektrischer Stromkreis wird so zum Leiten von Strom von dem Elektrochirurgiegenerator 46 zu der Elektrode 58 in dem Handstück 42 über den Strahl 54, zu dem und durch das Gewebe 62, zu der Patientenpiatte 70, durch den Rückleiter 72 und zurück zu dem Elektrochirurgiegenerator 46 hergestellt.
In einem inaktiven Zustand oder einer inaktiven Betriebsart der Elektrochirurgievorrichtung 40 wird ein ionisierter Zustand von ionisierten, leitfähigen Bahnen in dem Gasstrahl 54, der aus der Düse 52 austritt, aufrechterhalten, es werden aber keine elektrischen Lichtbögen in dem inaktiven Zustand geleitet. Die ionisierten, leitfähigen Bahnen erzeugen eine Korona- oder Glimmentladung innerhalb des Strahls, und die Korona- oder Glimmentladung ist in der Lage, eine Lichtbogenleitung einzuleiten, wenn der Chirurg die Düse 52 in operative Nähe zu dem Gewebe 62 bewegt. In dieser operativen Nähe bilden die ionisierten, leitfähigen Bahnen zu dem Gewebe 62 genug von einem geschlossenen Stromkreis durch das Gewebe 62, die Patientenplatte 70 und den Rückleiter 72, so daß Lichtbögen 60 in dem Strahl 54 beginnen oder eingeleitet werden.
Wenn der Chirurg die Elektrochirurgiegvorrichtung 40 aktiviert oder "Ein-tastet", damit der aktive Wert der elektrochirurgischen Leistung dem Gewebe zugeführt wird, ist es wichtig, daß der ionisierte Zustand der ionisierten, leitfähigen Bahnen innerhalb des Gasstrahls hergestellt wird. Wenn die Düse 52 in operative Nähe zu dem Gewebe 62 gebracht wird, werden die ionisierten, leitfähigen Bahnen beginnen, Lichtbögen zu leiten. Bei dem Auftreten dieser Lichtbögen wird der Elektrochirurgiegenerator 46 automatisch aus dem inaktiven Zustand in den aktiven Zustand umschalten oder übergehen und beginnen, einen aktiven Wert der Leistung dem Gewebe zuzuführen, damit der vorbestimmte elektrochirurgische Effekt erzielt wird. Ohne das Aufrechterhalten eines Ionisierungszustands in dem Gasstrahl in dem inoperativen Zustand ist es unmöglich oder extrem schwierig, die Lichtbögen 60 in dem Gasstrahl 54 wiederholt und zuverlässig einzuleiten, um in den aktiven Zustand übergehen zu können.
Damit der elektrochirurgische Effekt erzielt wird, muß der Chirurg den Elektrochirurgiegenerator aktivieren oder "Ein-tasten". Der inaktive Zustand tritt dann auf, in welchem der ionisierte Zustand der ionisierten, leitfähigen Bahnen in dem Gasstrahl erzeugt wird, gefolgt von der Zufuhr von wenigstens einem Lichtbogen zu dem Gewebe noch innerhalb dieses inaktiven Zustands, weil der Chirurg das Handstück in eine operative Distanz von dem Gewebe bewegt, gefolgt von einem automatischen Übergang in den aktiven Zustand, in welchem das volle verlangte Ausmaß an elektrochirurgischer Leistung dem Gasstrahl zugeführt und zu dem Gewebe geleitet wird.
Einzelheiten einer exemplarischen Gasversorgungseinrichtung 44 sind in der oben erwähnten GB-A-2 188 845 beschrieben. Einzelheiten von zwei Typen von Handstücken oder Stiften 42 und Schnüren 48 sowie von zugeordneter Ausrüstung sind in der GB-A- 2 188 845 und in der EP-A-0 353 177 mit dem Titel Electrosurgical Conductive Gas Stream Equipment, Anmeldetag 25.07.1989, beschrieben. Zusätzliche Einzelheiten über den Elektrochirurgiegenerator 46 finden sich ebenfalls in der GB-A-2 188 845.
Die Hauptelemente eines Elektrochirurgieqenerators 46, der mit der vorliegenden Erfindung versehen ist, sind in Fig. 2 dargestellt. Ein Steuerschalter 80 liefert Signale zu einer Fronttafelsteuerung und Betriebsartlogikmikroprozessorschaltung 82. Der Schalter 80 steuert die Schaltung 82, um der Gasversorgungseinrichtung 44 zu signalisieren, mit der Zufuhr des Gases zu dem Handstück zu beginnen. Der Schalter 80 steuert außerdem die Schaltung 82, um einer Stromversorgung 84 und einer HF-Logik- und Lichtbogenerfassungsschaltung 86 zu signalisieren, mit der Zufuhr von elektrischer Energie zu dem Gasstrahl zu beginnen.
Die Fronttafelsteuerung und Betriebsartlogikmikroprozessorschaltung 82 umfaßt einen Mikroprozessor und verschiedene Steuervorrichtungen wie Schalter und Potentiometer, die die ausgewählte Strömungsgeschwindigkeit des von dem Handstück abgegebenen Gases, die Quelle des zu liefernden Gases (wenn mehr als ein vorbestimmter Typ von Gas verfügbar ist) und eine Vielfalt von anderen elektrischen Steuer- und Betriebssignalen festlegt, was ausführlicher in der GB-A-2 188 845 beschrieben ist. Die Signale, die der HF-Logik- und Lichtbogenerfassungsschaltung 86 zugeführt werden, beinhalten ein Systemtaktsignal bei 88, welches von dem Mikroprozessor der Schaltung 82 geliefert wird, Betriebsartsteuerungs- und Klemmeingangszählsignale, die über einen Datenweg 90 von dem Mikroprozessor geliefert werden, um den Betrieb des Elektrochirurgiegenerators gemäß dem Typ von Prozedur, der durch den Chirurg ausgewählt wird (Fulguration ist die Hauptbetriebsart, die für die vorliegende Erfindung relevant ist), zu steuern, ein aktives Leistungswertanalogsignal bei 92, das sich auf die Menge an elektrischer Energie, die durch den Chirurg für die Zufuhr zu dem Gewebe ausgewählt wird, bezieht, und ein HF-Freigabesignal bei 94, welches die HF-Logik- und Lichtbogenerfassungsschaltung 86 freigibt, damit diese auf die unten beschriebene Art und Weise arbeiten, wenn elektrische Energie zugeführt wird.
Gas- und zugehörige elektrische Alarmbedingungen werden durch die Schaltung 82 ebenfalls erfaßt, und das HF-Freigabesignal bei 94 verhindert die Zufuhr von elektrischer HF-Energie zu dem Handstück, bis sämtliche richtigen Betriebsbedingungen erfüllt worden sind. Eine Vereinbarung, der in der gesamten vorliegenden Beschreibung gefolgt wird, besteht darin, daß das Signal und der Leiter, auf welchem das Signal erscheint, beide mit demselben Bezugszeichen bezeichnet werden.
Die Stromversorgung 84 wird durch Signale aus der Schaltung 82 aktiviert. Die Stromversorgung 84 empfängt elektrische Energie aus einer herkömmlichen Wechselstromquelle 96 und verwandelt den Wechselstrom durch Gleichrichten in Gleichstrom. Die Stromversorgung 84 legt, wenn sie aktiviert wird, einen vorbestimmten, im wesentlichen konstanten Gleichspannungswert an einen Ausgangsschwingkreis 100 an. Die Stromversorgung 84 ist herkömmlich.
Die HF-Logik- und Lichtbogenerfassungsschaltung 86 gibt Treiberimpulssignale 102 und 104 an die HF-Treiberschaltung 98 ab. Das Treiberimpulssignal 102 leitet ein Leitungsschaltsignal 106 aus der HF-Treiberschaltung 98 ein, und das Treiberimpulssignal 104 leitet ein Löschschaltsignal 108 aus der HF-Treiberschaltung 98 ein. Die Schaltsignale 106 und 108 schalten Energie von der Stromversorgung 84 auf den Ausgangsschwingkreis 100. Das Leitungsschaltsignal 106 startet das Fließen von Ladestrom von der Stromversorgung 84 zu dem Ausgangsschwingkreis 100. Das Löschschaltsignal 108 beendigt das Fließen des Ladestroms zu dem Ausgangsschwingkreis 100. Die Menge an Energie, die von der Stromversorgung 84 zu der Ausgangsschaltung 100 übertragen wird, wird durch die Zeitbreite zwischen den Treiberimpulssignalen 102 und 104 bestimmt, welche die Schaltsignale 106 bzw. 108 steuern, weil die Ausgangsspannung der Stromversorgung 84 konstant ist. Der Ausgangsschwingkreis 100 beginnt, mit seiner Eigenfrequenz (HF) in Resonanz zu schwingen, nachdem das Schaltsignal 108 das Fließen des Ladestroms aus der Stromversorgung 84 gelöscht hat.
Die HF-Treiberschaltung 98 speist den Ausgangsschwingkreis 100 mit einer vorbestimmten Wiederholfrequenz, die durch die Treibersignale 102 und 104 festgelegt wird, und der Ausgangsschwingkreis 100 entlädt sich mit seiner Resonanzfrequenz durch Leiten von elektrischer Energie zu dem Gewebe an der Operationsstelle. Bei einer konstanten Ausgangsimpedanz variiert die Scheitel-Scheitel-Ausgangsspannung des Ausgangsschwingkreises in direkter Beziehung zu der Breite des Ladestromimpulses, der durch die Schaltsignale 106 und 108 erzeugt wird, welche durch die Treiberimpulssignale 102 bzw. 104 erzeugt werden. Einzelheiten hinsichtlich der HF-Treiberschaltung 98 und des Ausgangsschwingkreises 100 sind in der US-A-4 429 694 und in der GB-A-2 188 845 vollständiger beschrieben.
Die HF-Logik- und Lichtbogenerfassungsschaltung 86 empfängt ein Steuersignal 110 aus dem Ausgangsschwingkreis 100. Das Steuersignal 110 steht in Beziehung zu dem Zustand der Energiezufuhr zu dem Patientengewebe und wird hauptsächlich benutzt, um das Vorhandensein von Lichtbögen in den ionisierten, leitfähigen Bahnen in dem Gasstrahl zu dem Gewebe zu erkennen. Das Steuersignal 110 wird durch die HF-Logik- und Lichtbogenerfassungsschaltung 86 benutzt, um die Wiederholfrequenz der Treibersignale 102 und 104 auf eine höhere aktive Wiederholfrequenz umzuschalten, wenn die Elektrochirurgie ausgeführt wird, und auf eine niedrigere, inaktive Wiederholfrequenz, wenn der ionisierte Zustand in dem Gasstrahl aufrechterhalten werden soll, damit das Leiten von Lichtbögen in einem zuverlässigen Übergang auf den aktiven Zustand bei Bedarf ohne weiteres eingeleitet werden kann.
Wenn das Handstück nicht innerhalb einer vorbestimmten operativen Distanz von dem Gewebe ist, existiert der inäktive Zustand der elektrischen Energiezufuhr. Während des inaktiven Zustands werden Zielimpulse an HF-Energie dem Gasstrahl zugeführt, um die Ionisation einzuleiten und aufrechtzuerhalten. Die Zielimpulse haben zwei Werte: Zusatzzielimpulse und normale Zielimpulse. Die Zusatzzielimpulse haben einen höheren Energiemhait und treten weniger häufig auf als die normalen Zielimpulse. Die Schaltung 86 steuert den Energieinhalt der Zusatzzielimpulse.
Wenn das Handstück in ausreichend enge operative Nähe zu dem Gewebe bewegt wird, wird sich ein Lichtbogen auf der ionisierten, leitfähigen Bahn zu dem Gewebe bewegen. Das Steuersignal 110 aus dem Ausgangsschwingkreis 100 zeigt das Vorhandensein von Lichtbögen an. Die Schaltung 86 geht sofort aus dem inaktiven Zustand in den aktiven Zustand über und vergrößert die Wiederholfrequenz der Signale 102 und 104 von der inaktiven Frequenz auf die aktive Frequenz, wenn Lichtbögen in dem inaktiven Zustand erkannt werden.
Nachdem das Handstück in eine inoperative Distanz von dem Gewebe entfernt worden ist, zeigt das Steuersignal 110 die Abwesenheit von Lichtbögen in den ionisierten, leitfähigen Bahnen zu dem Gewebe an. Die HF-Logik- und Lichtbogenerfassungsschaltung 86 reduziert die Wiederholfrequenz von der höheren, aktiven Frequenz auf die niedrigere, inaktive Frequenz, nachdem eine vorbestimmte Anzahl von Wiederholungen erfolgt ist, wenn die Abwesenheit von Lichtbögen angezeigt wird.
Weitere Einzelheiten der HF-Logik- und Lichtbogenerfassungsschaltung 86 sind in Fig. 3 veranschaulicht. Das Systemtaktsignal 88 wird an einen HF-Logik-Taktgeber 112 angelegt, welcher Taktsignale 114 an einen Wiederholfrequenzgenerator 116 und an einen Impulsgenerator 118 anlegt. Signale von dem Datenweg 90 werden ebenfalls an den Wiederholfrequenzgenerator 116 und an den Impulsgenerator 118 angelegt. Die Signale von dem Datenweg 90 werden dem Mikroprozessor der Schaltung 82 (Fig. 2) entnommen und durch den Wiederholfrequenzgenerator 116 benutzt, um die Wiederholfrequenzen für die aktiven und inaktiven Betriebszustände oder -arten gemäß der Erfindung festzulegen. Ein Wiederholsignal wird bei 170 von dem Wiederholfrequenzgenerator 116 an den Impulsgenerator 118 anqelegt. Das Wiederholsignal 170 legt die Wiederholfrequenz fest, mit welcher der Impulsgenerator 118 Impulssignale 122 liefert. Die Breite jedes Impulssignals 122 wird durch die Signale festgelegt, die durch den Mikroprozessor auf dem Datenweg 90 dem Impulsgenerator 118 zugeführt werden.
Das Steuersignal 110 aus dem Augangsschwingkreis 100 (Fig. 2) wird einer Lichtbogenerfassungsschaltung 124 zugeführt. Die Lichtbogenerfassungsschaltung 124 gibt ein Signal 126 an eine Lichtbogenerfassungslogikschaltung 128 ab. Das Signal 126 zeigt das Vorhandensein oder die Abwesenheit von Lichtbögen an, welche durch den Ausgangsschwingkreis 100 (Fig. 2) dem Gewebe zugeführt werden. Ein weiteres Eingangssignal an der Lichtbogenerfassungslogikschaltung 128 ist das aktive Leistungswertsignal 92. Wenn das Signal 126 die Abwesenheit oder das Vorhandensein einer vorbestimmten Anzahl von Lichtbögen anzeigt, was durch den Wert des aktiven Leistungssignals bei 92 beeinflußt wird, ändert die Lichtbogenerfassungslogik 128 den Logikwert eines Aktiv/Ziel-Signals 130. Das Aktiv/Ziel-signal 130 wird an den Wiederholfrequenzgenerator 116, an einen Zusatzgenerator 132 und an eine Impulsbreitenreferenzschaltung 136 angelegt. Das Aktiv/Ziel-Signal 130 steuert den Wiederholfrequenzgenerator 116, um die Wiederholfrequenz zwischen einer höheren, aktiven Wiederholfrequenz und einer niedrigeren, inaktiven Wiederholfrequenz in dem Zielzustand umzuschalten. Der Zusatzgenerator 132 spricht auf das Aktiv/Ziel-Signal 130 durch Erzeugen eines Zusatzsignals 134 an, um den Energieinhalt einer ausgewählten Anzahl von Zielimpulsen, sogenannten Zusatzzielimpulsen, periodisch zu vergrößern.
Das Aktiv/Ziel-Signal 130, das Zusatzsignal 134 und das aktive Leistungswertsignal 92 werden an eine Impulsbreitenreferenzschaltung 136 angelegt. Die Impulsbreitenreferenzschaltung 136 spricht auf jedes der drei Eingangssignale 92, 130 und 134 an, indem sie ein Breitensteuersignal 138 liefert. Ein Rampengenerator 140 empfängt das Impulssignal 122 und das Breitensteuersignal 138 und erzeugt ein moduliertes Breitenimpulssignal 142. Das Impulssignal 122 steuert das Einsetzen des in der Breite modulierten Impulssignals 142, und das Breitensteuersignal 138 steuert und moduliert die Breite des Impulssignals 142. Ein HF-Treiberimpulsgenerator 144 spricht auf das Impulssignal 122 und auf das in der Breite modulierte Impulssignal 142 an, um die Treiberimpulssignale 102 und 104 zu erzeugen. Weitere Einzelheiten hinsichtlich der Art und des Betriebes jedes der in Fig. 3 gezeigten Elemente sind im folgenden beschrieben.
Einzelheiten des Ausgangsschwingkreises 100 sind in Fig. 4 gezeigt. Vier Hochstromschalter 146 sind elektrisch in Reihe geschaltet. Das Anlegen des Leitungsschaltsignals 106 bewirkt, daß alle vier Hochstromschalter 146 gleichzeitig leitfähig werden. Die hohe Spannung an den Klemmen 148 und 150 aus der Stromversorgung 84 (Fig. 2) lädt einen LC-Resonanz- oder Schwingkreis 152 während der Zeit auf, während welcher die Hochstromschalter 146 leitfähig sind. Ein Kondensator 154 ist Teil des Schwingkreises 152 ebenso wie ein Ausgangstransformator 156, der eine Primärwicklung 158 und eine Sekundärwicklung 160 hat. Die Primärwicklung 158 wird so mit hohem Strom mit elektrischer Energie aus den Leitern 148 und 150 aufgeladen, wenn die Hochstromschalter 146 gleichzeitig leitfähig sind. Wenn die Hochstromschalter 146 gelöscht oder nichtleitfähig werden, indem das Löschschaltsignal 108 angelegt wird, beginnt der Schwingkreis 152 mit seiner Eigen-HF-Frequenz zu schwingen. Die Eigenfrequenz wird hauptsächlich durch den effektiven Induktivitätswert der Primärwicklung 158 und den Wert des Kondensators 154 festgelegt. Eine Leerlaufeigenfrequenz von ungefähr 500-600 kHz hat sich als zufriedenstellend erwiesen.
Elektrische Energie wird aus dem Schwingkreis 152 zu der Sekundärwicklung 160 des Ausgangstransformators 156 und über Isolierkondensatoren 164 zu dem Handstück 42 und dem Gewebe 62 (Fig. 1) übertragen. Die Impedanz, die innerhalb des Handstücks erzeugt wird, die Impedanz, die durch die Lichtbögen in den ionisierten Bahnen des Gasstrahls austritt, und die Impedanz oder der Widerstand des Gewebes üben eine Dämpfungswirkung auf die elektrische Energie in dem Schwingkreis 152 aus, was einen Abklingzyklus von HF-Schwingungen ergibt. Unter belasteten Bedingungen modifizieren Eigenreaktanzen in dem Gewebe und in den Energiezuführbahnen die Leerlauffrequenz des Hochfrequenzchirurgiesignals im Vergleich zu der Eigenfrequenz des Schwingkreises.
Jeder Abklingzyklus der HF-Schwingungen wird durch einen aufladenden Stromimpuls an dem Schwingkreis 152 festgelegt. Dieser Abklingzyklus der HF-Schwingungen wird als ein "Impuls" von HF- Energie aufgefaßt. Die Scheitel-Scheitel-Spannung jedes Impulses variiert in direkter Beziehung zu der Größe oder zeitlichen Breite des Ladestromimpulses, welcher dem Schwingkreis 152 zugeführt wird, bei einer festgelegten Ausgangsimpedanz.
Zum Wiederauffüllen der Energie in dem Schwingkreis 152 nach jedem Impuls oder Abklingzyklus werden die Hochstromschalter 146 während jeder Wiederholung ein- und ausgeschaltet. Diese Wiederholungen treten mit einer vorbestimmten Wiederholfrequenz auf, die beträchtlich kleiner als die Eigenfrequenz des Schwingkreises 152 ist. Die Zeit, während welcher die Schalter 146 im eingeschalteten Zustand sind, steuert die Menge der Energie, die dem Schwingkreis 152 zugeführt wird, und außerdem die Menge der Energie, die während jedes Impulses geliefert wird. Der Ausgangsschwingkreis ist so ein Beispiel einer Einrichtung zum Umwandeln der Ladeimpulse in HF-Energieimpulse.
Ein Meßtransformator 162 ist ebenfalls mit dem Schwingkreis 152 in Re]he geschaltet. Der Meßtransformator 162 liefert das Steuersignal 110. Das Steuersignal 110 repräsentiert die elektrischen Signale in dem Schwingkreis 152, und diese Bedingungen sind für den Lichtbogenbildungszustand in dem Gasstrahl repräsentativ.
Einzelheiten über den Wiederholfrequenzgenerator 116 und den Impuisgenerator 118 sind in den Fig. 5 und 6A bis 6G gezeigt. Das Hauptbauteil des Wiederholfrequenzgenerators 116 ist ein voreinstellbarer Synchronrückwärtszähler 166. Ein ähnlicher Rückwärtszähler 168 ist auch das Hauptbauteil des Impulsgenerators 118. Die Rückwärtszähler 166 und 168 sind herkommliche Vorrichtungen wie z.B. diejenigen, die unter der Bezeichnung CD40103B auf dem Markt sind. Die Taktsignale 114 aus dem HF-Logiktaktgeber 112 (Fig. 3) werden an die Takteingänge der beiden Rückwärtszähler 166 und 168 angelegt. Das Taktsignal 114 ist in Fig. 6A dargestellt. Signale von dem Datenweg 90 werden an einige der Klemrneingangsklemmen des Rückwärtszählers 166 angelegt, und das Ziel/Aktiv-Signal bei 130 wird an wenigstens eine ändere Klemmeingangsklemme angelegt. Signale von dem Datenweg 90 werden auch an die Klemmeingangsklemmen des Rückwärtszählers 168 angelegt.
Der vorbestimmte Zählwert jedes voreinstellbaren Rückwärtszählers wird durch die Signale an den Klemmeingängen eingestellt. Ein Taktsignal bewirkt, daß der eingestellte Zählwert bei jedem positiven Übergang des Takteingangssignals dekrementiert wird. Der Zählwert, der durch die Klemmeingangssignale eingestellt wird, kann in einem Fall durch das Anlegen eines den Signalwert L aufweisenden Logiksignals an die Synchronvoreinstellfreigabe (synchronous preset enable oder SPE)-Eingangsklemme des Rückwärtszählers festgelegt werden.
Der Rückwärtszähler 166 ist die bevorzugte Form von Einrichtung zum Festlegen der Wiederholfrequenz und zum Ändern der Wiederholfrequenz, bei welcher die Treiberimpulssignale 102 und 104 (Fig. 2) geliefert werden, um das Laden des Schwingkreises 152 des Ausgangsschwingkreises 100 (Fig. 4) zu bewirken. Während des aktiven Zustands, wenn ein aktiver Leistungswert dem Gewebe zugeführt wird, ist das Aktiv/Ziel-Signal 130 auf einem hohen Wert. Die anderen Signale von dem Datenweg 90 bilden in Verbindung mit dem hohen Aktiv/Ziel-Signal 130 ein digitales Eingangssignal, welches den Klemmeingangszählwert an den Rückwärtszähler 166 festlegt. Die Taktsignale 114 dekrernentieren den Rückwärtszähler 166, bis der Zählwert, der durch die Klemmeingangssignale festgelegt wird, erreicht ist, wobei zu dieser Zeit das Ausgangssignal 170 auf den Signalwert L geht. Das Signal bei 170 ist in Fig. 68 gezeigt. Das L-Signal bei 170 wird an die SPE-Eingangsklemmen der beiden Rückwärtszähler 166 und 1E8 angelegt. Bei der nächsten positiven Flanke des Taktsignals bei 114 werden die Rückwärtszähler 166 und 168 gemäß den Zählwerten, die an ihre Klemmeingangsklemmen angelegt werden, wieder geladen oder geklemmt.
Das Signal 170 legt die Länge jedes Wiederholintervalls ausgedrückt durch die Zahl der Taktsignale 114, die jede Wiederholung definieren, fest. In dem aktiven Zustand sind die Wiederholfrequenzintervalle kürzer, was zu einer häufigeren Wiederholfrequenz führt. Das bevorzugte Wiederholintervall beträgt ungefähr 32 Mikrosekunden in dem aktiven Zustand. In dem Inaktiv- oder Zielzustand ist das Wiederholintervall wesentlich länger, denn es tritt nur einmal je bevorzugtem Zeitintervall von ungefähr 56 Mikrosekunden auf. Eine niedrigere Wiederholfrequenz wird so in dem inaktiven Zustand festgelegt. Die Änderung der Wiederholfrequenz wird erreicht, wenn das Aktiv/Ziel-Signal 130 sich zwischen seinen logischen H- und L- Werten ändert. Ein Signal 130 mit dem Wert H ändert den Klemmeingangswert, um die Wiederholfrequenz zu verkürzen, wogegen ein Signal 130 mit dem Wert L den Klemmeingangswert ändert, um die Wiederholfrequenz zu verlängern. Fig. 68 veranschaulicht zwar nur die Wiederholfrequenz, die durch das Signal 170 für den aktiven Zustand festgelegt wird, der Inaktiv- oder Zielzustand würde jedoch ähnlich sein, mit der Ausnahme, daß die Zahl der Taktzyklen 114 zwischen jedem L-Wert-Teil des Signals 170 beträchtlich vergrößert werden würde.
Das Signal 170 wird an dem Impuisgenerator 118 angelegt. Der Zählwert, der durch die Klemmeingangssignale an dem Zähler 168 festgelegt wird, wird sofort, nachdem das Signal 170 auf den Wert L gegangen ist, festgelegt. Eine NAND-Schaltung 172 empfängt das Signal bei 170 an einer Eingangsklemme, und ein Signal 174 wird an die andere Eingangsklemme von einem Inverter 176 angelegt, der mit der Ausgangsklemme des Rückwärtszählers 168 verbunden ist. Das Signal 174 ist in Fig. 6E dargestellt. Das Ausgangssignal 180 aus der NAND-Schaltung 172 ist in Fig. 6C dargestellt. Das Signal bei 180 und das Taktsignal 114 werden an die Eingangsklemmen einer weiteren NAND-Schaltung 182 angelegt, und das Ausgangssignal 184 der NAND-Schaltung 182 ist in Fig. 6D gezeigt. Das Signal 184 wird an die Takteingangsklemme des Rückwärtszählers 168 angelegt.
Bei dem Auftreten eines Signals bei 170, welches die Länge des Wiederholintervalls relativ zu den Taktsignalen 114 und somit die Wiederholfrequenz festlegt, beginnt das Signal 184, das durch die NAND-Schaltungen 172 und 182 geliefert wird, den Rückwärtszähler 168 zu dekrementieren. Der Rückwärtszähler 168 beginnt, die Zahl der Taktimpulse 114 zu zählen, die die Breite des Signals 174 festlegen werden. Der Rückwärtszähler 168 wird so zu einer bevorzugten Form einer Einrichtung zum Erzeugen eines Signals, durch welches das Impulssignal 122 schließlich gewonnen wird. Die Breite des Impulssignals 122 wird schließlich durch den Zählwert festgelegt, der in dem Rückwärtszähler 168 eingestellt oder geklemmt ist.
Das Signal 174 wird an die D-Eingangsklemme eines Flipflops 186 angelegt. Das Taktsignal 114 wird an die Takteingangsklemme des Flipflops 186 angelegt. Das Ausgangssignal 188 des Flipflops 186 ist in Fig. 6F gezeigt. Die Signale bei 174 und 188 werden an eine ODER-Schaltung 190 angelegt, und das Ausgangssignal der ODER-Schaltung ist das Impulssignal 122, das in Fig. 6G gezeigt ist. Das Impulssignal 122 ist in der Zeitbreite etwas kleiner als das Signal bei 188, und zwar wegen der Art und Weise, auf welche die Logikelemente, die in Fig. 5 gezeigt sind, an den positiven Flankenübergängen des Taktsignals 114 getaktet werden.
Einzelheiten über die Lichtbogenerfassungsschaltung 124 und die Lichtbogenerfassungslogik 128 sind in den Fig. 7 und 8A bis 8F veranschaulicht. Das Steuersignal 110 aus dem Ausgangsschwingkreis 100 (Fig. 2 und 4) wird an die Lichtbogenerfassungsschaltung 124 angelegt. Dieses Steuersignal 110 ist in Fig. 8A veranschaulicht. Das Steuersignal 110 wird über Widerstände an eine Z-Diode 192 angelegt. Die Z-Diode 192 richtet die negativen Halbschwingungen des Steuersignals 110 gleich, während sie die positiven Halbschwingungen durchläßt, welche durch die Z-Dioden-Durchbruchspannung begrenzt werden. Die Signale, welche von der Z-Diode 192 durchgelassen werden, werden an den nichtinvertierenden Eingang eines Komparators 194 angelegt. Eine Widerstandsschaltung 196 legt einen Schwellenwert 198 fest, welcher der invertierenden Eingangsklemme des Komparators 194 zugeführt wird. Nur diejenigen positiven Halbschwingungen des Steuersignals 110, welche den Schwellenwert 198 überschreiten, erzeugen Ausgangsimpulse des Komparators 194. Diese Ausgangsimpulse werden an die Takteingangsklemme eines herkömmlichen Zählers 200 angelegt. Jede positive Halbschwingung des Steuersignals 110, welche den Schwellenwert 198 übersteigt, inkrementiert den Zähler 200.
Der Zähler 200 liefert ein den Wert H aufweisendes Signal 126, nachdem er eine Anzahl von Ausgangsimpulsen aus dem Komparator 194 gezählt hat, die der Ausgangsklemme entsprechen, an welcher das Signal 126 abgegeben wird. Wenn der Zähler 200 den vorbestimmten Ausgangszählwert erreicht (der mit drei dargestellt ist), geht das Signal 126 auf den Wert H, wie es in Fig. 8C gezeigt ist. Daher liefert die Lichtbogenerfassungsschaltung 124 das Signal 126 erst, nachdem eine vorbestimmte Anzahl von positiven Halbschwingungen des Steuersignals 110 den Schwellenwert 198 übersteigt.
Die vorbestimmte Zahl, z.B. drei, wird so ausgewählt, daß es möglich ist, eine Abwesenheit von Lichtbögen zuverlässig zu unterscheiden, weil, wie es in Fig. 8A dargestellt ist, der Nichtlichtbogenbildungszustand durch eine Anzahl von Schwingungen nach jeder Ladewiederholung dargestellt wird, während der Lichtbogenbildungszustand durch ein stark gedämpftes Signal dargestellt wird, welches oberhalb des Schwellenwertes 198 für die verlangte Anzahl nicht schwingt, bevor das Signal 126 auftritt. Die Lichtbogenerfassungsschaltung 124 erkennt somit Lichtbogenbildungs- und Nichtlichtbogenbildungszustände zuverlässig aus dem Steuersignal 110 und liefert das Signal 126, wenn ein Nichtlichtbogenbildungszustand erkannt wird. Das Signal 126 wird auf einen L-Wert bei dem Beginn jeder Ladewiederholung durch das Anlegen des Impulssignals 122 an die Rücksetzklemme des Zählers 200 rückgesetzt
Die Lichtbogenerfassungslogik 128 empfängt das Signal 170 aus dem Wiederholfrequenzgenerator 116 (Fig. 5). Das Signal 170 tritt einmal während jedes Wiederholintervalls auf. Das Signal bei 170 ist in Fig. 88 dargestellt. Die Signale 170 und 130 werden an die Eingangsklemmen einer NAND-Schaltung 204 angelegt. Das Signal 170 wird an eine ODER-Schaltung 206 und an NOR-Schaltungen 208 und 210 angelegt. Das Signal 126 wird auch an die ODER-schaltung 206 angelegt. Ein Eingangssignal an der NOR-Schaltung 208 wird aus dem Ausgangssignal der NOR-Schaltung 210 gewonnen. Ein weiteres Eingangssignal der NOR-Schaltung 210 wird einem Komparator 212 entnommen.
Der Komparator 212 empfängt das aktive Leistungswertsignal 92 an seinem nichtinvertierenden Eingang und ein Schwellenwertsignal 214 an seinem invertierenden Eingang. Das Schwellenwertsignal 214 wird durch die Widerstandsschaltung 215 gebildet. Wenn das aktive Leistungswertsignal 92 das Schwellenwertsignal 214 übersteigt, hat das Ausgangssignal aus dem Komparator 212 den Signalwert H. Wenn beispielsweise das aktive Leistungswertsignal 92 einen Wert repräsentiert, der größer als ungefähr 85 Watt ist, wird ein Ausgangssignal mit dem Signalwert H von dem Komparator 212 an die Eingangsklemme der NOR-Schaltung 210 angelegt. Das H-Ausgangssignal aus dem Komparator 212 wird benutzt, um die Klemmeingangssignale zu ändern, die an einen voreinstellbaren Rückwärtszähler 216 angelegt werden. Der Rückwärtszähler 216 wird benutzt, um die Zahl der Nichtlichtbogenbildungswiederholfrequenzen festzulegen, deren Auftreten vor dem Umschalten oder dem übergang von dem aktiven Zustand auf den inaktiven Zustand gestattet wird. Das Aktiv-/Zielßignal 130 wird dann auf einem H-Wert gehalten, der einen aktiven Zustand anzeigt, bis eine vorbestimmte Zahl von Wiederholfrequenzen, die eine Abwesenheit von Lichtbögen anzeigt, welche geliefert werden, erkannt wird.
Vorzugsweise wird bei Leistungswerten von mehr als ungefähr 85 Watt, wie sie durch die Widerstandsschaltung 215 festgelegt werden, das Aktiv-/Zielsignal 130 von dem hohen aktiven Wert auf den niedrigen Zielwert in ungefähr der bevorzugten Zahl von vier aufeinanderfolgenden Wiederholintervallen übergehen, wenn keine Lichtbögen erkannt werden. Wenn der aktive Leistungswert kleiner als 85 Watt ist, beträgt die bevorzugte Zahl von aufeinanderfolgenden Wiederholintervallen, die vor dem Übergang auf das den L-Wert aufweisende Aktiv/Ziel-Signal (was einen inaktiven Zustand anzeigt) auftreten, vorzugsweise ungefähr 128.
Wenn die Elektröchirurgievorrichtung zum ersten Mal Ein-getastet wird, wird der Rückwärtszähler 216 geklemmt, um in dem inaktiven Zustand mit einem Signal 130 mit dem Signalwert L zu beginnen, wie es in Fig. 8F gezeigt ist. Die Signale 130 und 170 veranlassen die NAND-Schaltung 204, ein Ausgangssignal 218 zu liefern, wie es in Fig. 8D gezeigt ist. Das Signal 218 bildet das Taktsignal an dem Rückwärtszähler 216. Während des inaktiven Zustands bleibt das Signal 218 auf dem Wert H und dekrernentiert deshalb den Zähler 216 nicht.
Die Signale 170 und 126 werden an die ODER-Schaltung 206 angelegt, und ein Ausgangssignal 220 (in Fig. 8E gezeigt) wird an die Asynchronvoreinstellfreigabe (asynchronous preset enable oder APE)-Klemme des Rückwärtszählers 216 angelegt. Ein L-Signal an der APE-Klemme bewirkt, daß der Eingangszählwert asynchron in dem Rückwärtszähler 216 geklemmt wird. Mit dem Anlegen von jedem Signal 170 während des aktiven Zustands, wenn das Signal 126 den Signalwert L hat, wird der Rückwärtszähler 216 wiederholt geklemmt, wobei sein Eingangszählwert durch die Ausgangssignale aus den NOR-Schaltungen 208 und 210 festgelegt wird. In dem inaktiven Zustand, wenn es ein H-Ausgangssignal 202 aus dem Zähler 200 gibt, wird dieses H-Aüsgangssignal durch die ODER-Schaltung 206 durchgekoppelt. Das Signal 220 mit dem Wert H an der APE-Eingangsklemme des Rückwärtszählers 216 hindert diesen daran, auf seinem Eingangszählwert wiederholt geklemmt zu werden. Den Signalen 218 wird so gestattet, mit dem Dekrementieren des Zählers 216 zu beginnen.
Der Betrieb der Lichtbogenerfassungsschaltung 124 und der Lichtbogenerfassungslogik 128 relativ zu dem Steuersignal 110 und dem aktiven Leistungswertsignal 92 geht folgendermaßen vor sich. Bei dem ersten Lichtbogenbildungszustand in dem inaktiven Zustand, der in dem Punkt 222 in Fig. 8A gezeigt ist, geht das Signal 126 aus dem Zähler 200 auf den Signalwert L. Die Abwesenheit des Signals 126 an der ODER-Schaltung 206 gestattet den L-Wert-Übergang des Signals 170, um ein vorübergehendes L-Signal an der APE-Eingangsklemme des Rückwärtszählers 216 zu erzeugen. Der Eingangszählwert, der durch die Klemmeingangssignale eingestellt worden ist, wird dadurch in dem Rückwärtszähler 216 eingestellt, und das Aktiv/Ziel-Signal 130 geht auf den Signalwert H. Das Aktiv/Ziel-Signal 130 mit dem Signalwert H gestattet dem Signal 218 aus der NAND-Schaltung 204, den Rückwärtszähler 216 zu dekrementieren. Mit jedem der aufeinanderfolgenden Wiederholintervalle fährt jedoch das Signal bei 220, wenn ein Lichtbogen erkannt wird, fort, den Eingangszählwert an dem Rückwärtszähler 216 zu klemmen, so daß die Signale 218 den Zähler 216 effektiv nicht dekrementieren, weil er wiederholt wieder geklemmt wird. Dieser Zustand hält während des gesamten aktiven Zustands an, während das Gewebe mit einem aktiven Leistungswert beaufschlagt wird. Sobald das Handstück von dem Gewebe in eine vorbestimmte Distanz zurückgezogen wird, wo jede Wiederholperiode zu einem Nichtlichtbogenbildungszustand führt, wie es in Punkten 224 in Fig. 8A dargestellt ist, liefert der Zähler 200 ein Signal 126 mit dem Signalwert H. Das Signal 126 veranlaßt die ODER-Schaltung 206, ein H-Ausgangssignal 220 an die APE-Klemme anzulegen, wodurch das Rücksetzen des Zählers 216 verhindert wird. Das Signal bei 218 beginnt, den Zähler zu dekrementieren, und das Aktiv/Ziel-Signal 130 geht auf einen Signalwert L, nachdem der Zähler 216 auf den Wert dekrementiert worden ist, der durch die Klemmeingangssignale aus den NOR- Schaltungen 208 und 210 festgelegt worden ist.
Es ist wichtig, daß die Wiederholfrequenz von dem inaktiven Wert auf den aktiven Wert umgeschaltet wird, unmittelbar nachdem der erste Lichtbogen an dem Gewebe erfaßt worden ist. Das erfolgt durch das Signal 126, das, während es das Signal 220 zum Klemmen der Eingangssignale erzeugt, bewirkt, daß das Aktiv/Ziel-Signal 130 unmittelbar einen Signalwert H annimmt. Durch sofortiges Umschalten bei dem ersten erfaßten Lichtbogen wird die niedrigere Wiederholfrequenz des inaktiven Zustands einen minimalen Muskelstimulationseffekt haben. Die inaktive Wiederholfrequenz ist ausreichend niedrig, so daß sie eine Muskelstimulation erzeugen kann, wenn die Änderung oder der Übergang auf die höhere aktive Frequenz nicht unmittelbar erfolgt.
Der Übergang von dem aktiven Zustand auf den inaktiven Zustand nach einer vorbestimmten Anzahl von Nichtlichtbogenbildungswiederholintervallen ist wichtig, um zu gewährleisten, daß die Distanz, in welcher die Lichtbögen in dem Gasstrahl erlöschen, von der Distanz verschieden ist, in welcher die Lichtbögen eingeleitet werden. Der Strahl ist tatsächlich eine Sammlung von einzelnen Lichtbögen in einem gleichförmigen Bündel. Solange die Länge des Strahls so ist, daß alle Lichtbögen an dem Gewebe endigen, wird das Steuersignal 110 stark gedämpft bleiben. Wenn jedoch der Strahl in bezug auf das Gewebe länger gemacht wird, sind Lichtbögen in dem Bündel gelegentlich nicht in der Lage, das Gewebe zu erreichen, mit dem Ergebnis, daß ein etwas gedämpftes Steuersignal 110 gelegentlich auftritt. Am Anfang kann das leicht gedämpfte Steuersignal nur einmal in einer großen Anzahl von Zyklen auftreten, Wenn jedoch der Strahl länger gemacht wird, nimmt das Verhältnis von leicht gedämpften zu stark gedämpften Reaktionen zu. Diese umgekehrte Situation ergibt sich, wenn der Strahl aktiviert wird. Wenn die Glimmentladung, die durch den ionisierten Gasstrahl erzeugt wird, näher zu dem Gewebe gebracht wird, nimmt das Glimmen zu, bis mehr und mehr Lichtbögen den Spalt überbrücken, was zu immer stärker gedämpften Steuersignalen 110 führt.
Durch sofortiges Umschalten auf den aktiven Wert der gelieferten Leistung bei dem Erkennen des ersten Lichtbogens und durch Nichtumschalten von dem aktiven Wert auf den inaktiven Wert, bis eine vorbestimmte Anzahl von Abwesenheiten von Lichtbögen während sequentiellen Wiederholintervallen erkannt wird, wird gewährleistet, daß der Strahl in dem aktiven Zustand bleiben wird, obgleich der Chirurg unbeabsichtigt das Handstück eine kurze Distanz aus dem operativen Bereich während der Ausführung der Prozedur entfernen kann. Das Umschalten von dem aktiven Zustand auf den inaktiven Zustand erst nach einer vorbestimmten Anzahl von Wiederholfrequenzen gewährleistet, daß es kein Schwanken oder eine andere durch unabsichtliche Schwankungen in der Position des Handstückes erzeugte Instabilität geben wird, und gewährleistet außerdem ein zuverlässigeres und präziseres Einleiten sowie einen zuverlässigeren und präziseren Betrieb.
Einzelheiten über den Zusatzgenerator 132 sind in Fig. 9 gezeigt. Zwei voreinstellbare Rückwärtszähler 225 und 226 sind in Reihe geschaltet. Das Aktiv/Ziel-Signal bei 130 wird an einen Inverter 227 angelegt. Der Inverter 227 gibt ein Ausgangssignal an die Lösch- oder Rücksetz(RST)-Klemmen der Rückwärtszähler 225 und 226 ab. Ein L-Eingangssignal an den RST-Klemmen veranlaßt, daß jeder Rückwärtszähler 225 und 226 asynchron gelöscht und auf seinen maximalen Zählerwert rückgesetzt wird. Das erfolgt nach einem Übergang des Aktiv/Ziel-Signals 130 in den aktiven Zustand, in welchem die Zähler 225 und 226 auf ihrem maximalen Zählwert gehalten werden und deshalb während des aktiven Zustands gesperrt werden.
Nach einem Übergang des Aktiv/Ziel-Signals 130 in den inaktiven Zustand werden die Zähler auf ihren maximalen Zählwert gesetzt worden sein, statt des Zählwerts, der normalerweise an den Klemmeingängen eingestellt wird. Da der Zähler 226 normalerweise auf einen Zählwert von 4 geklemmt ist, repräsentiert der maximale Zählwert eine beträchtliche Steigerung. Das Rücksetzen der Zähler hat daher die Wirkung, daß das Einsetzen des Zusatzsignals 134 verzögert wird, so daß die zusätzliche Energie der Zusatzzählimpulse nicht sofort eine unabsichtliche Lichtbogenbildung in dem inaktiven Zustand für eine vorbestimmte Zeit nach der Beendigung des aktiven Zustands verursachen wird. Das ist erwünscht, weil der aktive Zustand ein restliches Ausmaß an Ionisation verursacht hat, das einen zerstreuenden und potentiell unerwünschten Zustand der schwankenden oder intermittierenden Lichtbogenbildung in dem inaktiven Zustand leicht unterstützen könnte. Nach der vorbestimmten Zeitspanne ist die restliche Ionisation beseitigt worden, und der Schwankungszustand dürfte wahrscheinlich nicht mehr auftreten. In diesem Punkt werden die Zusatzssignale 134 geliefert. Das Rücksetzen der Zähler 225 und 226 ist ein Beispiel einer Maßnahme zum vorübergehenden Sperren des Zusatzgenerators.
Wenn die Elektrochirurgievorrichtung zum ersten Mal Ein-getastet wird, werden die Zähler 225 und 226 auf ihren normalen Zählwert geklemmt, wie es in Fig. 9 gezeigt ist. Der Zähler 225 wird mit dem Dekrementieren beginnen, und zwar auf der Basis des Impulssignals 122 aus dem Treiberimpulsgenerator 118 (Fig. 3). Die Impulssignale 122 treten einmal für jede Wiederholperiode auf, so daß der Rückwärtszähler 225 einmal für jede Wiederholperiode dekrementiert wird.
Das Signal 174 wird an eine Eintrags(carry-in oder CI)-Eingangsklemme des Rückwärtszählers 225 angelegt. Ein Signal 174 mit dem Signalwert H hindert den Zähler 225 am Zählen. Daher veranlaßt das Anlegen des Impulssignals 122, daß der Zähler 225 nur dekrementiert wird, wenn die CI-Eingangsklemme des Zählers 225 den Signalwert L führt, was der Fall sein wird, wenn das Signal 174 aus dem Impulsgenerator 118 (Fig. 5) den Signalwert L annimmt.
Die Klemmeingangssignale an dem Zähler 225 werden auf das maximale Zählvermögen des Zählers 225 eingestellt, bei dem es sich um die Zahl 255 handelt. Nachdem der Zähler 225 dekrementiert worden ist, wird ein Ausgangssignal mit dem Signalwert L an die CI-Eingangsklemme des Rückwärtszählers 226 angelegt, um ihm zu gestatten, mit dem Zählen zu beginnen. Der Rückwärtszähler 226 dekrernentiert um einen Zählwert, wobei in diesem Punkt der Rückwärtszähler 225 wieder beginnt, von seinem maximalen Zählwert aus, der durch seine Klemmeingangssignale eingestellt worden ist, rückwärts zu zählen. Die Prozedur geht weiter, bis vier vollständige Zyklen von Zähiwerten aus dem Zähler 225 aufgetreten sind.
Das Ausgangssignal des Rückwärtszählers 226 wird über einen Inverter 230 an eine NAND-Schaltung 231 angelegt. Das andere Eingangssignal der NAND-Schaltung 231 ist das in der Breite modulierte Impulssignal 142, das an dem Ende jedes Treiberimpulses auftritt. Daher legt an dem Ende des Treiberimpulses, welches nach 1020 Wiederholintervallen auftritt (gezählt durch die Rückwärtszähler 225 und 226), die NAND-Schaltung 231 ein L-Signal an die APE-Eingangsklemme eines voreinstellbaren Rückwärtszählers 232 an. Die Klemmeingangssignale an dem Rückwärtszähler 232 werden für einen Zählwert von 48 festgelegt. Das L- Signal an der APE-Klemme erzwingt asynchron, daß der Zählwert von den Klemmeingängen in den Rückwärtszähler 232 geht Das Ausgangssignal des Rückwärtszählers 232, welches das Zusatzsignal 134 ist, geht auf den Signalwert H, und die Signale 122 und 134 werden in der NAND-Schaltung 234 logisch verknüpft, um den Zähler 232 zu dekrementieren. Nachdem der Zähler 232 von seinem Klemmeingangszählwert aus rückwärts gezählt hat, geht das Zusatzsignal 134 auf den Signalwert L.
Der Zusatzgenerator 132 legt somit eine Anzahl von Wiederholintervallen in einer Sequenz von Wiederholintervallen fest, die durch die Zählwerte der Zähler 225, 226 und 232 definiert werden. Während dieser Sequenz, die sich in der gezeigten Form auf 1020 Wiederholungen beläuft, ist das Zusatzsignal 134 verfügbar, um den Energieinhalt von 48 aufeinanderfolgenden Wiederholungen von Zielimpulsen zu vergrößern. Die Menge an Energie in diesen 48 Zielimpulsen, die als Zusatzzielimpulse bezeichnet werden, wird vergrößert, um die Ionisation in dem Gasstrahl aufrechtzuerhalten, während die verbleibenden 972 Wiederholungen in jeder Sequenz Zielimpulse normalen Wertes haben. Gewöhnlich zehn Prozent oder weniger der Zielimpulse in einer Sequenz sollten Zusatzzielimpulse sein. Vorzugsweise sollte dieser Prozentsatz auf weniger als fünf Prozent reduziert werden. Es hat sich als zufriedenstellend erwiesen, den Energieinhalt der Zusatzzielimpulse auf das Dreifache des Energieinhalts der normalen Zielimpulse zu steigern, wenn etwa fünf Prozent der Zielimpulse Zusatzzielimpulse sind.
Die Breite der aktiven Leistungswertimpulse, der Zusatzzielimpulse und der normalen Zielimpulse wird durch die Impulsbreitenreferenzschaltung 136, den Rampengenerator 140 und den HF-Treiberimpulsgenerator 144 ermittelt, deren Einzelheiten in Fig. 10 veranschaulicht sind.
Die Impulsbreitenreferenzschaltung 136 empfängt das aktive Leistungswertsignal 92 und legt es an einen Pufferverstärker 236 an. Das Ausgangssignal des Pufferverstärkers 236 wird als ein Analogeingangssignal an einen Analogschalter 238 angelegt. Das Eingangssteuersignal an dem Analogschalter 238 wird durch das Aktiv/Ziel-Signal 130 geliefert. Bei einem Signal 130 mit dem Signalwert H liefert der Analogschalter 238 das Analogsignal aus dem Pufferverstärker 236 als das Breitensteuersignal 138. Wenn das Aktiv/Ziel-Signal 130 den Signalwert L hat, gibt ein Inverter 240 ein Eingangssteuersignal an einen Analogschalter 242 ab. Das Analogeingangssignal 249 an dem Analogschalter 242 wird einer Widerstandsschaltung 246 entnommen. Das Steuersignal aus dem Inverter 240 bewirkt, daß der Analogschalter 242 den Spannungswert 249 als das Breitensteuersignal 138 liefert. Das Zusatzsignal 134 bildet ein Eingangssteuersignal für einen Analogschalter 248. Ein Analogeingangssignal 243 an dem Analogschalter 248 wird der Widerstandsschaltung 246 entnommen, und das Signal 243 ist einen Wert größer als der Wert des Signals 249. Bei dem Vorhandensein des Zusatzsignals 134 liefert der Analogschalter 248 das Signal 243 als das Impulsbreitensteuersignal 138. Das Ausgangssignal des Analogschalters 248 hat eine Größe, die größer als die des Ausgangssignals aus dem Analogschalter 242 ist. Aufgrund dieser Anordnung wird die folgende Beschreibung zeigen, daß die Breite oder der Energieinhalt der Zusatzzielimpulse größer als bei den normalen Zielimpulsen ist.
Der Rampengenerator 140 enthält eine Transistorschaltung 250, die einen Kondensator 252 auf eine linear ansteigende Weise oder wie eine Rampe auflädt, nachdem die Schaltung 250 durch ein Impuissignal 122 aus dem Impulsgenerator 118 (Fig. 3) getriggert worden ist. Das linear ansteigende Rampensignal wird an die nichtinvertierende Eingangsklemme eines Komparators 254 angelegt. Das Breitensteuersignal 138 wird an die invertierende Eingangsklemme des Komparators 254 angelegt. Wenn das Rarnpensignal, das an die nichtinvertierende Eingangsklemme angelegt wird, den Analogwert übersteigt, der durch das Signal 138 festgelegt wird, wird das in der Breite modulierte Ausgangssignal 142 durch den Rampengenerator 140 geliefert. Die zeitliche Breite des Signals 142, das durch den Rampengenerator 140 erzeugt wird, wird durch den Analogwert des Signals 138 bestimmt. Aktive Impulse haben eine größere zeitliche Breite, weil das Ausgangssignal des Analogschalters 238 im Analogwert größer sein wird. Der Zusatzzielimpuls wird einen größeren Wert als die normalen Zielimpulse haben, da das Analogausgangssignal des Analogschalters 248 größer als das des Analogschalters 242 ist. Der Rampengenerator 140 bildet eine zweckmäßige Einrichtung zum Steuern der Breite der Treiberimpulse 102 und 104.
Der HF-Treiberimpulsgenerator 144 enthält ein Flipflop 256, welches durch das Impulssignal 122 getriggert wird. Das Flipflop 256 wird durch das in der Breite modulierte Impulssignal 142 rückgesetzt. Eine Transistorschaltung 258 enthält einen Transistor 260, der durch das Ausgangssignal des Flipflops 256 in den leitenden Zustand getriggert wird. Das Ausgangstreiberimpulssignal 104 geht auf einen L-Wert, wenn der Transistor 260 zu leiten beginnt. Wenn das Ausgangssignal aus dem Flipflop 256 aufhört, wird der Transistor 260 nichtleitfähig, und der Transistor 262 wird leitfähig Das Treibersignal 104 geht auf den Wert H, und das Treiberimpulssignal 102 geht auf den Wert L, wodurch die Breite des durch die HF- Treiberschaltung 98 (Fig. 2) an den Ausgangsschwingkreis 100 (Fig. 2) angelegten Treiberimpulses festgelegt wird.
Die verschiedenen Verbesserüngen, die mit der vorliegenden Erfindung verbunden sind, sind oben beschrieben worden. Die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist bis zu einem gewissen Grad an Einzelheiten gezeigt und beschrieben worden. Es sollte jedoch klar sein, daß diese detaillierte Beschreibung lediglich ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel betrifft und daß der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung durch die beigefügten Patentansprüche festgelegt wird.

Claims

1. Elektrochirurgievorrichtung mit einer Einrichtung (42, 44) zum Leiten eines vorbestimmten Gases in einem Strahl (54) zu einem Gewebe (62) und mit einer Einrichtung (42, 46) zum Übertragen von elektrischer Energie in ionisierten, leitfähigen Bahnen in dem Gasstrahl (54), wobei die elektrische Energieübertragungseinrichtung (42, 46) in einem aktiven Zustand Lichtbögen zu dem Gewebe in den ionisierten, leitfähigen Bahnen wirksam überträgt, um dadurch einen vorbestimmten elektrochirurgischen Effekt an dem Gewebe zu erzeugen, wobei die elektrische Energieübertragungseinrichtung (42, 46) nur in einem inaktiven Zustand ionisierte, leitfähige Bahnen in dem Gasstrahl (54) wirksam erzeugt, um eine Lichtbogeneinleitung bei dem Übergang in den aktiven Zustand zu gestatten, wobei die elektrische Energieübertragungseinrichtung (42, 46) eine Elektrochirurgiegeneratoreinrichtung (46) zum Erzeugen von Zielimpulsen elektrischer HF-Energie mit einer vorbestimmten Wiederholfrequenz in dem inaktiven Zustand und zum Erzeugen von aktiven Impulsen von elektrischer HF-Energie mit einer vorbestimmten Wiederholfrequenz in dem aktiven Zustand aufweist und wobei die elektrische Energieübertragungseinrichtung (42, 46) die Impulse von HF-Energie dem Gasstrahl (54) zuführt,

dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrochirurgiegeneratoreinrichtung (46) aufweist:

eine Wiederholfrequenzumschalteinrichtung (116, 86) zum Umschalten der vorbestimmten Wiederholfrequenz (170) der Zielimpulse auf einen Wert, der wesentlich kleiner ist als die vorbestimmte Wiederholfrequenz der aktiven Impulse;

eine Einrichtung (86,98, 100) zum Erzeugen der Zielimpulse in einer Vielzahl von sich wiederholenden Sequenzen während des inaktiven Zustands, wobei jede Sequenz eine Vielzahl von Zielimpulsen umfaßt; und

eine Zusatzeinrichtung (132, 86) zum wesentlichen Erhöhen des Energieinhalts einer vorbestimmten Vielzahl von Zielimpulsen, die kleiner als die Gesamtzahl der Zielimpulse ist, welche während jeder Sequenz auftreten, wobei diese Zielimpulse erhöhter Energie Zusatzzielimpulse sind und wobei die anderen Zielimpulse normale Zielimpulse sind.

2. Elektrochirurgievorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Generatoreinrichtung (46) weiter aufweist:

eine Lichtbogenerfassungseinrichtung(124) zum Erfassen eines Zustands, der das Auftreten einer Lichtbogeneinleitung zu dem Gewebe in den ionisierten, leitfähigen Bahnen während des inaktiven Zustands anzeigt, und zum Liefern eines aktiven Signals (130) bei dem Erfassen des Einleitungszustands; und wobei:

die Wiederholfrequenzumschalteinrichtung (116, 86) auf das aktive Signal (130) anspricht, um die Wiederholfrequenz (170) bei Empfang des aktiven Signals (130) von der inaktiven Frequenz auf die aktive Frequenz wirksam umzuschalten.

3. Elektrochirurgievorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Generatoreinrichtung (46) weiter aufweist:

eine Lichtbogenerfassungseinrichtung(124) zum Erfassen eines Zustands, der die Abwesenheit von wenigstens einem Lichtbogen in den ionisierten, leitfähigen Bahnen während des aktiven Zustands anzeigt, und zum Liefern eines Zielsignals (130) bei dem Erkennen des Abwesenheitszustands; und

wobei die Wiederholfrequenzumschalteinrichtung (116, 86) auf das Zielsignal (130) anspricht, um die Wiederholfrequenz (170) bei Empfang des Zielsignals (130) von der aktiven Frequenz auf die inaktive Frequenz umzuschalten.

4. Elektrochirurgievorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Generatoreinrichtung (46) weiter aufweist:

eine Lichtbogenerfassungseinrichtung(124) zum Erfassen eines Zustands, der das Auftreten einer Lichtbogeneinleitung zu dem Gewebe in den ionisierten, leitfähigen Bahnen während des inaktiven Zustands anzeigt, und zum Liefern eines aktiven Signals (130) bei dem Erfassen des Einleitungszustands, wobei die Lichtbogenerfassungseinrichtung(124) weiter einen Zustand erfaßt, der die Abwesenheit von wenigstens einem Lichtbogen in den ionisierten Bahnen während des aktiven Zustands anzeigt, und ein Zielsignal (130) bei dem Erfassen des Abwesenheitszustands liefert; und wobei

die Wiederholfrequenzumschalteinrichtung (116, 86) auf das aktive und auf das Zielsignal (130) anspricht, um die Wiederholfrequenz (170) bei dem Empfang des aktiven Signals von der inaktiven Frequenz auf die aktive Frequenz wirksam umzuschalten und um die Wiederholfrequenz bei Empfang des Zielsignals von der aktiven Frequenz auf die inaktive Frequenz wirksam umzuschalten.

5. Elektrochirurgievorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Generatoreinrichtung (46) weiter aufweist:

eine temporäre Sperreinrichtung (225, 226, 227, 132), die auf das Zielsignal (130) hin die Zusatzeinrichtung (132, 86) für eine vorbestimmte Sperrzeitspanne vorübergehend sperrt, nachdem das Zielsignal (130) geliefert worden ist, wobei die dem Gasstrahl während dieser vorbestimmten Sperrzeitspanne zugeführten Zielimpulse normale Zielimpulse sind, wobei die temporäre Sperreinrichtung (225, 226, 227, 132) weiter auf das Verstreichen der vorbestimmten Sperrzeitspanne anspricht, um anschließend die Zusatzeinrichtung (132, 86) freizugeben, damit diese wie angegeben zu arbeiten beginnt, wobei die vorbestimmte Sperrzeitspanne wenigstens die Zeitspanne von einer Sequenz von Zielimpulsen ist.

6. Elektrochirurgievorrichtung nach den Ansprüchen 2, 4 oder 6, wobei:

die Lichtbogenerfassungseinrichtung(124) das aktive Signal (130) bei dem Erkennen des ersten Lichtbogens zu dem Gewebe, der während des inaktiven Zustands auftritt, liefert.

7. Elektrochirurgievorrichtung nach den Ansprüchen 3, 4, 5 oder 6, wobei:

die Lichtbogenerfassungseinrichtung(124) das Zielsignal (130) bei dem Erkennen der Abwesenheit einer vorbestimmten Vielzahl von aufeinanderfolgenden Lichtbögen in dem aktiven Zustand liefert.

8. Elektrochirurgievorrichtung nach Anspruch 7, wobei:

die Generatoreinrichtung (46) weiter eine Einrichtung (86, 98, 100) aufweist zum Festlegen eines vorbestimmten aktiven Leistungswertes der elektrischen Energie, die dem Gasstrahl in dem aktiven Zustand zugeführt werden soll; und

wobei die Lichtbogenerfassungseinrichtung(124) außerdem auf den vorbestimmten aktiven Leistungswert anspricht und das Zielsignal bei Abwesenheit einer relativ kleineren vorbestimmten Vielzahl von aufeinanderfolgenden Lichtbögen wirksam liefert, wenn der vorbestimmte aktive Leistungswert relativ höher ist, und das Zielsignal bei Abwesenheit einer relativ größeren vorbestimmten Vielzahl von aufeinanderfolgenden Lichtbögen liefert, wenn der aktive Leistungswert relativ niedriger ist.

9. Elektrochirurgievorrichtung nach Anspruch 1, wobei: die Zusatzzielimpulse in jeder Sequenz aufeinanderfolgend sind.

10. Elektrochirurgievorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Zahl der Zusatzzielimpulse in jeder Sequenz in einem Bereich von weniger als zehn Prozent der Gesamtzahl der Zielimpulse in jeder Sequenz liegt.

11. Elektrochirurgievorrichtung nach Anspruch 1, wobei:

die Zusatzzielimpulse einen Energieinhalt haben, der wenigstens zum Teil durch eine Scheitel-Scheitel-Spannung wenigstens eines Zyklus der elektrischen HF-Energie jedes Zusatzzielimpulses festgelegt wird; und

die Scheitel-Scheitel-Spannung von wenigstens einem Zyklus jedes Zusatzzielimpulses wesentlich größer als die Scheitel- Scheitel-Spannung irgendeines Zyklus jedes normalen Zielimpulses ist.

12. Elektrochirurgievorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Generatoreinrichtung (46) weiter aufweist:

eine Treiberimpulsgeneratoreinrichtung (118, 144) zum Erzeugen von Treiberimpulsen (102, 104) von Energie, deren Dauer zeitlichen Breiten entspricht, welche der Energiemenge entsprechen, die in jedem Impuls enthalten ist, wobei die Treiberimpulsgeneratoreinrichtung (118, 144) außerdem die Treiberimpulse mit Wiederholfrequenzen erzeugt, welche den Wiederholfrequenzen der Impulse entsprechen;

eine Treibereinrichtung (98), die die Treiberimpulse (102, 104) empfängt und bewirkt, daß Ladeimpulse (106, 108) erzeugt werden, die eine zeitliche Breite haben, welche in Beziehung zu den Treiberimpulsen (102, 104) steht;

eine Umwandlungseinrichtung (100), die jeden Ladeimpuls (106, 108) empfängt und bewirkt, daß jeder Ladeimpuls (106, 108) in einen der HF-Impulse umgewandelt wird, wobei jeder Impuls einen Energieinhalt hat, der in Beziehung zu dem Energieinhalt des entsprechenden Ladeimpulses (106, 108) steht, welcher den Impuls erzeugte; und

eine Impulsbreiteneinstelleinrichtung (136, 140), die mit der Treiberimpulserzeugungseinrichtung (118, 144) verbunden ist und bewirkt, daß die Breite der Treiberimpulse (102, 104) eingestellt wird; und wobei:

die Wiederholfrequenzumschalteinrichtung (116, 86) mit der Impulsbreiteneinstelleinrichtung (136, 140) verbunden ist und bewirkt, daß die Ladeimpulse (106, 108), die die Zusatzzielimpulse und die normalen Zielimpulse ergeben, gesteuert werden, um die genannten Energiekenndaten der Zielimpulse in den aktiven und inaktiven Zuständen zu erzielen.

13. Elektrochirurgievorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Wiederholfrequenzumschalteinrichtung (118, 86) eine im wesentlichen konstante Wiederholfrequenz in dem inaktiven Zustand festlegt und eine andere, im wesentlichen konstante Wiederholfrequenz in dem aktiven Zustand.

14. Elektrochirurgievorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 9 und 10, wobei:

der Energieinhalt der Zusatzzielimpulse ungefähr das Dreifache des Energieinhalts des normalen Zielimpulses ist.

15. Elektrochirurgievorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Zahl der Zielimpulse in jeder Sequenz ungefähr weniger als fünf Prozent der Gesamtzahl der Zielimpulse in jeder Sequenz beträgt.

16. Elektrochirurgievorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 9, 10, 15 und 16, wobei die Zusatzeinrichtung (132, 86) weiter aufweist:

eine Einrichtung (225, 226, 227, 132) zum Verzögern des Lieferns der Zusatzzielimpulse für eine vorbestimmte Zeit, nachdem die Generatoreinrichtung (46) von dem Liefern von aktiven Impulsen auf das Liefern von normalen Zielimpulsen übergegangen ist.

17. Verfahren zum Betreiben einer Elektrochirurgievorrichtung (40), beinhaltend die Schritte:

Leiten eines vorbestimmten Gases in einem Strahl (54);

Übertragen von elektrischer Energie auf den Gasstrahl in einem aktiven Zustand durch Erzeugen von aktiven Impulsen von elektrischer HF-Energie, die mit einer vorbestimmten aktiven Wiederholfrequenz auftreten, um Lichtbögen (60) in ionisierten, leitfähigen Bahnen in dem Gasstrahl zu erzeugen und um die Lichtbögen in den ionisierten, leitfähigen Bahnen durch den Gasstrahl zu übertragen; und

Übertragen von elektrischer Energie auf den Gasstrahl in einem inaktiven Zustand durch Erzeugen von Zielimpulsen von elektrischer HF-Energie, die mit einer vorbestimmten inaktiven Wiederholfrequenz auftreten, um im wesentlichen nur ionisierte, leitfähige Bahnen in dem Gasstrahl zu erzeugen, welche eine Lichtbogeneinleitung bei dem Übergang in den aktiven Zustand gestatten;

gekennzeichnet durch:

Festlegen der vorbestimmten, inaktiven Wiederholfrequenz der Zielimpulse auf einen vorbestimmten Wert, der wesentlich kleiner als der Wert der vorbestimmten aktiven Wiederholfrequenz der aktiven Impulse ist;

Erzeugen der Zielimpulse in einer Vielzahl von sich wiederholenden Sequenzen während des inaktiven Zustands, wobei jede Sequenz eine Vielzahl von Zielimpulsen beinhaltet; und

Vergrößern des Energieinhalts einer vorbestimmten Vielzahl von weniger als sämtlichen Zielimpulsen, die während jeder Sequenz auftreten, wobei die Zielimpulse mit vergrößerter Energie Zusatzzielimpulse sind und wobei die anderen Zielimpulse normale Zielimpulse sind.

18. Verfahren nach Anspruch 17, welches weiter den Schritt beinhaltet:

Erfassen eines Zustands, der das Auftreten einer Lichtbogeneinleitung in ionisierten, leitfähigen Bahnen während des inaktiven Zustands anzeigt; und

Beendigen der vorbestimmten, inaktiven Wiederholfrequenz der Zielimpulse auf den erfaßten Einleitungszustand hin.

19. Verfahren nach Anspruch 17, welches die Schritte beinhaltet:

Erkennen eines Zustands, der die Abwesenheit von wenigstens einem Lichtbogen in den ionisierten, leitfähigen Bahnen während des aktiven Zustands anzeigt; und

Festlegen der vorbestimmten, inaktiven Wiederholfrequenz der Zielimpulse auf den erfaßten Abwesenheitszustand hin.

20. Verfahren nach Anspruch 17, welches weiter die Schritte beinhaltet:

Erfassen eines Zustands, der das Auftreten einer Lichtbogeneinleitung in den ionisierten, leitfähigen Bahnen während des inaktiven Zustands anzeigt;

Erfassen eines Zustands, der die Abwesenheit von wenigstens einem Lichtbogen in den ionisierten Bahnen während des aktiven Zustands anzeigt;

und weiter beinhaltend neue Schritte, gekennzeichnet durch:

Festlegen der aktiven Wiederholfrequenz auf den erfaßten Einleitungszustand hin; und

Festlegen der inaktiven Wiederholfrequenz auf den erfaßten Abwesenheitszustand hin.

21. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, wobei der erfaßte Abwesenheitszustand die Abwesenheit einer vorbestimmten Vielzahl von aufeinanderfolgenden Lichtbögen in dem aktiven Zustand ist.

22. Verfahren nach Anspruch 18, 20 oder 21, wobei der erfaßte Einleitungszustand der erste Lichtbogen ist, der während des inaktiven Zustands eingeleitet wird.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 22, welches die weiteren Schritte beinhaltet:

vorübergehendes Beendigen der Erzeugung von Zusatzzielimpulsen für eine vorbestimmte Sperrzeitspanne nach dem Erfassen des Abwesenheitszustands, wobei die vorbestimmte Sperrzeitspanne wenigstens gleich der Zeitspanne einer Sequenz ist; und

Beginnen der Erzeugung von Zusatzzielimpulsen nach dem Verstreichen der vorbestimmten Sperrzeitspanne.

24. Verfahren nach Anspruch 23, welches weiter die Schritte beinhaltet:

Erfassen eines vorbestimmten, aktiven Leistungswertes von elektrischer Energie, die dem Gasstrahl in dem aktiven Zustand zugeführt wird;

Festlegen der inaktiven Wiederholfrequenz auf das Erfassen der Abwesenheit einer relativ kleineren vorbestimmten Vielzahl von aufeinanderfolgenden Lichtbögen hin, wenn der vorbestimmte, aktive Leistungswert relativ höher ist; und

Festlegen der inaktiven Wiederholfrequenz auf das Erfassen der Abwesenheit einer relativ größeren vorbestimmten Vielzahl von aufeinanderfolgenden Lichtbögen hin, wenn der vorbestimmte, aktive Leistungswert relativ niedriger ist.

25. Verfahren nach Anspruch 24, weiter beinhaltend den Schritt aufeinanderfolgendes Erzeugen der Zusatzzielimpulse in jeder Sequenz.

26. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 22 und 24, weiter beinhaltend den Schritt Erzeugen einer Anzahl von Zusatzzielimpulsen in jeder Sequenz in einem Bereich von weniger als zehn Prozent der Gesamtzahl von Zielimpulsen in jeder Sequenz.

27. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 22, in welchem der Schritt des Erfassens des Abwesenheitszustands die Abwesenheit von wenigstens einem Lichtbogen in den ionisierten, leitfähigen Bahnen während des aktiven Zustands erfaßt.

28. Verfahren nach Anspruch 27, welches weiter die Schritte beinhaltet:

Erfassen eines vorbestimmten, aktiven Leistungswertes der elektrischen Energie, die dem Gasstrahl in dem aktiven Zustand zugeführt wird;

29. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 22, weiter beinhaltend die Schritte

Erzeugen einer Anzahl von Zusatzzielimpulsen in jeder Sequenz mit ungefähr fünf Prozent der Gesamtzahl der Zielimpulse in jeder Sequenz; und

Vergrößern des Energieinhalts der Zusatzzielimpulse auf einen Wert, der ungefähr dreimal größer als der Energieinhalt der normalen Zielimpulse ist.

30. Verfahren nach Anspruch 17, weiter beinhaltend den Schritt Vergrößern des Energieinhalts der Zusatzzielimpulse auf einen Wert, der ungefähr dreimal größer als der Energieinhalt der normalen Zielimpulse ist.

31. Verfahren nach Anspruch 17, weiter beinhaltend den Schritt Verzögern der Erzeugung von Zusatzzielimpulsen für eine vorbestimmte Zeit nach dem Beendigen der Lieferung von aktiven Impulsen und dem Beginn der Lieferung von normalen Zielimpulsen.