ITGE940066A1

ITGE940066A1 - CURRENT SENSOR FOR MEDICAL DEVICES WITH CONTINUITY MONITORING DEVICE.

Info

Publication number: ITGE940066A1
Application number: IT94GE000066A
Authority: IT
Inventors: Richard K Thumpson; Ernesto G Sevilla
Original assignee: Commed Corp
Priority date: 1993-06-01
Filing date: 1994-05-25
Publication date: 1995-11-25
Also published as: AU6062794A; GB9410305D0; JP3529837B2; AU671902B2; GB2278548A; FR2706041B1; DE4419070C2; CA2123960C; JPH07412A; GB2278548B; DE4419070A1; ITGE940066A0; CA2123960A1; FR2706041A1

Abstract

Un dispositivo rilevatore di corrente permette di rivelare la corrente erogata da una fonte ad un carico in corrispondenza di uno strumento medico collegato all'estremità distale di un conduttore principale, connesso tra la fonte ed il carico, in situazioni in cui la capacitanza distribuita tra il conduttore principale ed una via di ritorno alla fonte impedisce una misurazione precisa della corrente erogata, all'estremità di fonte del conduttore principale. Il dispositivo comprende un conduttore di riferimento che è situato accanto al conduttore principale ed è preferibilmente attorcigliato insieme ad esso nel senso della sua lunghezza, e che è collegato al carico dello strumento medico attraverso una resistenza in corrispondenza del carico, il cui valore è tale da isolare elettricamente il conduttore di riferimento dal carico. Un sottratore sottrae la corrente, che passa attraverso il conduttore di riferimento, dalla corrente totale di carico che scorre verso lo strumento medico, in modo da controbilanciare l'effetto della capacitanza distribuitaA current detection device allows to detect the current supplied by a source to a load in correspondence with a medical instrument connected to the distal end of a main conductor, connected between the source and the load, in situations in which the capacitance distributed between the main conductor and a return path to the source prevents accurate measurement of the current delivered at the source end of the main conductor. The device comprises a reference conductor which is located next to the main conductor and is preferably twisted together with it in the direction of its length, and which is connected to the load of the medical instrument through a resistance at the load, the value of which is such as to electrically isolate the reference conductor from the load. A subtractor subtracts the current, which passes through the reference conductor, from the total load current that flows towards the medical instrument, in order to counterbalance the effect of the distributed capacitance

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Sensore di corrente per dispositivi medici con dispositivo di monitoraggio della continuità". DESCRIPTION of the industrial invention entitled: "Current sensor for medical devices with continuity monitoring device".

RIASSUNTO DELLA DESCRIZIONE SUMMARY OF DESCRIPTION

Un dispositivo di rilevazione di corrente permette di rivelare la corrente che viene erogata da una fonte ad un carico in corrispondenza di uno strumento medico, collegato all'estremità distale di un conduttore principale, connesso tra la fonte ed il carico, in situazioni in cui la capacitanza distribuita tra il conduttore principale ed una via di ritorno alla fonte impedisce che una misurazione della corrente, all'estremità di fonte del conduttore principale, sia una misurazione precisa della corrente erogata. Il dispositivo di rilevazione della corrente comprende un conduttore di riferimento, che è situato accanto al conduttore principale ed è preferibilmente attorcigliato insieme ad esso nel senso della sua lunghezza, e che è collegato al carico dello strumento medico attraverso una resistenza in corrispondenza del carico , il cui valore è tale da isolare elettrica mente in modo effettivo il conduttore di riferimento dal carico. Un sottrattone sottrae la corrente, che passa attraverso il conduttore di riferimento, dalla corrente totale di carico, che scorre verso lo strumento medico, in modo da controbilanciare l'effetto della capacitanza distribuita, e da produrre in tal modo una misurazione della corrente, che corrisponde alla corrente erogata. Il sottrattone può comprendere un trasformatore di corrente, attraverso il quale si estendono i conduttori fra loro contrapposti. Un rivelatore d'integrità controlla se il conduttore di riferimento è intatto. A current sensing device allows to detect the current that is delivered from a source to a load at a medical instrument, connected to the distal end of a main conductor, connected between the source and the load, in situations where the capacitance distributed between the main conductor and a way back to the source prevents a measurement of the current at the source end of the main conductor from being an accurate measurement of the current delivered. The current sensing device comprises a reference conductor, which is located adjacent to the main conductor and is preferably twisted together with it along its length, and which is connected to the load of the medical instrument through a resistance at the load, the whose value is such as to effectively isolate the reference conductor from the load. A subtract subtracts the current, which passes through the reference conductor, from the total load current, which flows to the medical instrument, so as to counterbalance the effect of the distributed capacitance, and thereby produce a measurement of the current, which corresponds to the current supplied. The subtraction can comprise a current transformer, through which the conductors opposite each other extend. An integrity detector checks whether the reference conductor is intact.

TESTO DELLA DESCRIZIONE TEXT OF THE DESCRIPTION

Rimandi alla domanda correlata Refer to the related question

Questa domanda è una continuazione in parte della collaterale domanda No. 08/009,598 di Serie, depositata il 27 Gennaio 1993, ed intitolata "Sensore di corrente per dispositivi medici comprendenti cavi di connessione", la quale a sua volta è una continuazione in parte della collaterale domanda No. 07/901,024 di Serie, depositata il 19 Giugno 1992, ed intitolata "Gruppo elettochirugico trequarti, cosiddetto "trocar" con elettrodo bipolare", la quale a sua volta è una continuazione in parte della collaterale domanda No. 07/853,149 di Serie, depositata il 17 Marzo 1992, ed intitolata "Gruppo elettrochirurgico trequarti, cosiddetto "trocar". This application is a continuation in part of the collateral Serial Application No. 08 / 009.598, filed on January 27, 1993, and entitled "Current sensor for medical devices including connecting cables", which itself is a continuation in part of the collateral application No. 07 / 901.024 of Series, filed on June 19, 1992, and entitled "Group electo-surgical trocar, so-called" trocar "with bipolar electrode", which in turn is a continuation in part of the collateral application No. 07 / 853.149 Series, filed on March 17, 1992, and entitled "Trocar electrosurgical group, so-called" trocar ".

Campo dell'invenzione Field of the invention

La presente invenzione riguarda i dispositivi e gli strumenti medici, in cui la corrente elettrica viene erogata all'estremità di carico di un cavo elettrico o di altro conduttore elettrico, comprendenti, ma non limitati a, i trequarti elettrochirurgici, cosiddetti "trocar", e i dispositivi di ablazione r. f. , e, più particolarmente, i dispositivi a sensore della corrente per determinare la quantità di corrente, così erogata. The present invention relates to medical devices and instruments, in which electric current is delivered to the load end of an electric cable or other electric conductor, including, but not limited to, electrosurgical trocar, so-called "trocar", and ablation devices r. f. , and, more particularly, current sensing devices for determining the amount of current thus delivered.

Sfondo dell'invenzione Background of the invention

Esistono numerosi casi in cui è necessario determinare la quantità di corrente erogata all'estremità distale di un conduttore elettrico, quale un cavo. Per esempio, le domande suindicate, il cui contenuto è qui inglobato per riferimento, descrivono un gruppo elettrochirurgico trequarti, cosiddetto "trocar", in cui un "trocar" comprende un elemento tagliante elettrochirurgico collegato per mezzo di un cavo a un generatore elettrochirurgico, ed in cui, in una forma esecutiva preferita, si desidera disinserire il generatore elettrochirurgico quando la punta del "trocar" penetra attraverso la parete della cavità corporale in questione (per esempio, il peritoneo). Come descritto in queste domande, si può far ciò rivelando la corrente che viene erogata dal generatore elettrochirurgico, dato che questa corrente erogata cambierà quando si è compiuta la penetrazione. Un altro esempio di dove ciò è desiderabile è in relazione ai procedimenti d'ablazione r.f. (radiofrequenza), nei quali esiste la necessità di controllare strettamente l'erogazione della corrente elettrochirurgica. L'invenzione sarà descritta nel seguito facendo un particolare riferimento ai dispositivi elettrochirurgici "trocar" , quantunque si debba intendere che l'invenzione è applicabile a qualsiasi situazione in cui è necessario conoscere la quantità di corrente alternata che viene fornita a un carico, all'estremità di un conduttore elettrico, quale un cavo. There are a number of cases in which it is necessary to determine the amount of current delivered to the distal end of an electrical conductor, such as a cable. For example, the above questions, the content of which is incorporated herein by reference, describe a trocar electrosurgical unit, so-called "trocar", in which a "trocar" comprises an electrosurgical cutting element connected by means of a cable to an electrosurgical generator, and wherein, in a preferred embodiment, it is desired to switch off the electrosurgical generator when the tip of the "trocar" penetrates through the wall of the body cavity in question (for example, the peritoneum). As described in these questions, this can be done by detecting the current that is being delivered by the electrosurgical generator, since this delivered current will change when the penetration is accomplished. Another example of where this is desirable is in relation to r.f. (radiofrequency), in which there is a need to strictly control the delivery of the electrosurgical current. The invention will be described below with particular reference to "trocar" electrosurgical devices, although it must be understood that the invention is applicable to any situation in which it is necessary to know the amount of alternating current that is supplied to a load, at the end of an electrical conductor, such as a cable.

Considerando più dettagliatamente il problema da risolvere, quando la corrente che viene erogata è ad alta frequenza ed alta tensione, com'è la corrente in uscita, prodotta da un generatore elettrochirurgico, una misurazione della corrente totale, prodotta dal generatore, non indica con precisione la corrente realmente fornita all'estremità distale del cavo elettrico di connessione. La discrepanza o l'errore è dovuto alla capacitanza distribuita verso la via di ritorno della corrente del generatore. La corrente passa attraverso il cavo su tutta la sua lunghezza, e la quantità di flusso della corrente è determinata dalla tensione, dalla frequenza, dalla capacitanza distribuita a massa (o ritorno), e dalla lunghezza del cavo. Quindi, facendo riferimento alla figura 1, in cui un generatore elettrochirurgico è indicato in G, una impedenza di carico (per esempio, l'impedenza del tessuto sul quale si sta eseguendo l'operazione mediante un elettrodo o un elemento tagliante elettrochirurgico) è indicata in Z , e un'impedenza di corto circuito, che rappresenta la capacitanza distribuita a massa, e cioè la capacitanza di "dispersione", è indicata in Zca . La tensione del generatore è V, e perciò si può rappresentare la corrente totale I con l'equazione: It = V/Zca.+ V/ZL . Sebbene si possa derivare la corrente fornita al carico misurando V e It , sottraendone poi l'effetto della capacitanza, in molti casi, e particolarmente nell'elettrochirurgia, la capacitanza non è nota, ed in realtà varia con la posizione del cavo in modo imprevedibile, rendendo così inesatta una semplice misurazione della corrente all'estremità del cavo in corrispondenza del generatore . Considering in more detail the problem to be solved, when the current that is delivered is at high frequency and high voltage, as is the output current, produced by an electrosurgical generator, a measurement of the total current, produced by the generator, does not accurately indicate the current actually supplied to the distal end of the electrical connection cable. The discrepancy or error is due to the capacitance distributed towards the return path of the generator current. Current passes through the cable along its entire length, and the amount of current flow is determined by the voltage, frequency, capacitance distributed to ground (or return), and the length of the cable. Then, referring to Figure 1, where an electrosurgical generator is indicated at G, a load impedance (for example, the impedance of the tissue on which the operation is being performed by means of an electrode or electrosurgical cutting element) is indicated in Z, and a short circuit impedance, which represents the capacitance distributed to ground, ie the "leakage" capacitance, is indicated in Zca. The generator voltage is V, and therefore the total current I can be represented by the equation: It = V / Zca. + V / ZL. Although the current supplied to the load can be derived by measuring V and It, then subtracting the effect of capacitance, in many cases, and particularly in electrosurgery, the capacitance is not known, and actually varies with the position of the cable in an unpredictable way. thus making a simple measurement of the current at the end of the cable at the generator inaccurate.

Sommario dell'invenzione Summary of the invention

Secondo l'invenzione, è previsto un dispositivo di rilevazione della corrente, il quale permette una misurazione precisa della corrente che viene effettivamente erogata da una fonte ad un carico in corrispondenza di uno strumento medico, in circostanze come quelle descritte sopra, in cui una misurazione diretta della corrente sul lato della fonte è inesatta a causa dell'effetto della capacitanza distribuita del cavo di connessione o di altro collegamento tra la fonte ed il carico. According to the invention, a current detection device is provided, which allows a precise measurement of the current that is actually delivered from a source to a load at a medical instrument, in circumstances such as those described above, in which a measurement direct current on the source side is inaccurate due to the effect of the distributed capacitance of the connection cable or other connection between the source and the load.

Secondo una forma esecutiva preferita dell'invenzione, è previsto un dispositivo di rilevazione della corrente per rivelare la corrente alternata, erogata da una fonte ad un carico formato in corrispondenza di uno strumento medico, collegato all'estremità distale di un conduttore elettrico principale per alimentare la corrente al carico dello strumento medico dalla fonte, in cui la capacitanza distribuita tra il conduttore principale ed una via di ritorno alla fonte impedisce che una misurazione della corrente all'estremità della fonte del conduttore principale sia una misurazione precisa della corrente fornita al carico dello strumento medico, il dispositivo di rilevazione della corrente comprendendo un conduttore elettrico di riferimento, disposto accanto al conduttore elettrico principale nel senso della sua lunghezza, e collegato al carico dello strumento medico per mezzo di un'impedenza in corrispondenza del carico, il cui valore è tale da isolare elettricamente in modo effettivo il conduttore elettrico di riferimento dal carico, ed in modo tale che la corrente che passa attraverso il conduttore elettrico di riferimento sia essenzialmente dovuta alla capacitanza distribuita, e mezzi di sottrazione per sottrarre la corrente, che passa attraverso il conduttore di riferimento, dalla corrente totale di carico, che scorre verso lo strumento medico, così da controbilanciare l'effetto della capacitanza distribuita, e da produrre in tal modo una misurazione della corrente che corrisponde alla corrente fornita al carico dello strumento medico. According to a preferred embodiment of the invention, a current detection device is provided for detecting the alternating current, delivered from a source to a load formed at a medical instrument, connected to the distal end of a main electrical conductor for supplying the current to the medical instrument load from the source, where the distributed capacitance between the main conductor and a path back to the source prevents a measurement of the current at the source end of the main conductor from being an accurate measurement of the current supplied to the load of the medical instrument, the current sensing device comprising a reference electrical conductor, arranged alongside the main electrical conductor along its length, and connected to the medical instrument load by means of an impedance at the load, the value of which is such as to effectively isolate electrically the reference electrical conductor from the load, and in such a way that the current passing through the reference electrical conductor is essentially due to the distributed capacitance, and subtraction means for subtracting the current passing through the reference conductor from the total current load, which flows towards the medical instrument, so as to counterbalance the effect of the distributed capacitance, and thus produce a measurement of the current that corresponds to the current supplied to the load of the medical instrument.

Preferibilmente, il dispositivo di rilevazione de la corrente comprende inoltre un mezzo a rivelatore per rivelare se il conduttore di riferimento è intatto. In una forma esecutiva preferita, il valore di detta impedenza è un valore noto, ed il mezzo a rivelatore comprende un dispositivo misuratore dell1impedenza per rivelare il flusso della corrente attraverso il conduttore di riferimento. Vantaggiosamente, il dispositivo misuratore dell'impedenza comprende un circuito, collegato trasversalmente al conduttore principale e al conduttore di riferimento e comprensivo di una fonte di tensione fissa, e un dispositivo misuratore della corrente, collegato in serie con la fonte di tensione fissa. Preferably, the current sensing device further comprises detector means for detecting whether the reference conductor is intact. In a preferred embodiment, the value of said impedance is a known value, and the detector means comprises an impedance measuring device for detecting the flow of current through the reference conductor. Advantageously, the impedance measuring device comprises a circuit, connected transversely to the main conductor and to the reference conductor and including a fixed voltage source, and a current measuring device, connected in series with the fixed voltage source.

Più condensatori sono preferibilmente collegati in serie con i conduttori, principale e di riferimento , in modo da isolare la corrente continua indotta, dalla fonte che eroga la corrente alternata. Several capacitors are preferably connected in series with the main and reference conductors, so as to isolate the induced direct current from the source that supplies the alternating current.

Preferibilmente, il mezzo di sottrazione comprende un sistema magnetico di sottrazione. Il sistema magnetico di sottrazione vantaggiosamente comprende: un trasformatore di corrente, con il conduttore principale che si estende attraverso il trasformatore di corrente con un primo orientamento, mentre il conduttore di riferimento si estende attraverso il trasformatore di corrente con un orientamento contrappposto, cosicché l'uscita del trasformatore di corrente è correlata alla differenza del flusso della corrente attraverso i conduttori, principale e di riferimento. Preferably, the subtraction means comprises a magnetic subtraction system. The magnetic subtraction system advantageously comprises: a current transformer, with the main conductor extending through the current transformer with a first orientation, while the reference conductor extends through the current transformer with an opposite orientation, so that the current transformer output is related to the difference in current flow through the main and reference conductors.

Altre caratteristiche e vantaggi dell'invenzione saranno esposti, o risulteranno evidenti, nella seguente descrizione dettagliata di forme esecutive preferite dell ' invenzione . Other features and advantages of the invention will be set forth, or will become apparent, in the following detailed description of preferred embodiments of the invention.

Breve descrizione dei disegni Brief description of the drawings

La figura 1 è, come descritto sopra, un diagramma schematico di un circuito, che illustra l'effetto della capacitanza distribuita su una misurazione della corrente fornita a un carico da un generatore. Figure 1 is, as described above, a schematic diagram of a circuit, illustrating the effect of distributed capacitance on a measurement of the current supplied to a load by a generator.

La figura 2 è un diagramma a blocchi assai schematico di una prima forma esecutiva dell'invenzione. Figure 2 is a very schematic block diagram of a first embodiment of the invention.

La figura 3 è un diagramma schematico di un circuito, analogo a quello della figura 1, della prima forma esecutiva dell'invenzione. Figure 3 is a schematic diagram of a circuit, similar to that of Figure 1, of the first embodiment of the invention.

La figura 4 è un diagramma schematico di un circuito, analogo a quello della figura 2, ma comprensivo di un dispositivo magnetico di sottrazione. Figure 4 is a schematic diagram of a circuit, similar to that of Figure 2, but including a magnetic subtraction device.

La figura 5 è un diagramma schematico di un circuito, analogo a quello della figura 5, ma comprensivo di un rivelatore dell’integrità di un conduttore di riferimento. Figure 5 is a schematic diagram of a circuit, similar to that of Figure 5, but including a detector of the integrity of a reference conductor.

La figura 6 è un diagramma schematico di un circuito, analogo a quello della figura 1, secondo una ulteriore implementazione della prima forma esecutiva dell 'invenzione. Figure 6 is a schematic diagram of a circuit, similar to that of Figure 1, according to a further implementation of the first embodiment of the invention.

La figura 7 è un diagramma a blocchi assai schematico di ancora un'altra forma esecutiva dell'invenzione. Figure 7 is a very schematic block diagram of yet another embodiment of the invention.

La figura 8 è un diagramma schematico di un circuito, analogo a quello della figura 1, di un'ulteriore forma esecutiva dell'invenzione·. Figure 8 is a schematic diagram of a circuit, similar to that of Figure 1, of a further embodiment of the invention.

La figura 9 è un diagramma schematico di un circuito, analogo a quello delle figure 4 e 5, di ancora un'altra forma esecutiva dell'invenzione. Figure 9 is a schematic diagram of a circuit, similar to that of Figures 4 and 5, of yet another embodiment of the invention.

La figura 10 è un'implementazione specifica della forma esecutiva secondo la figura 9. Figure 10 is a specific implementation of the embodiment according to Figure 9.

Descrizione delle forme esecutive preferite Description of the preferred embodiments

Con riferimento alla figura 2, si fornisce un diagramma a blocchi di una forma esecutiva preferita del dispositivo o sistema di rilevazione della corrente, secondo l'invenzione, incorporato in un gruppo elettrochirurgico trequarti, cosiddetto "trocar". Il gruppo "trocar" comprende una unità o generatore elettrochirurgico (ESU) 10, collegato a un "trocar" elettrochirurgico 12, come quello descritto nelle domande suindicate, tramite un filo o conduttore 14 di collegamento di un cavo di connessione 16. L'ESU 10 comprende un circuito 18 di disinserimento o interruzione, che può, per esempio, corrispondere a quello descritto nelle domande suindicate, e che provvede al disinserimento dell'ESU 10, ossia alla sospensione o interruzione dell'energia elettrica fornita al "trocar" 12 dall'ESU 10, all'atto della penetrazione della punta del "trocar" attraverso la parete della cavità in questione (per esempio la parete addominale). In questa forma esecutiva, una unità 20 a sensore di corrente è sistemata in posizione insieme all'ESU 10, sebbene si possa prevedere una unità di controllo o una scatola di controllo separata. With reference to Figure 2, a block diagram is provided of a preferred embodiment of the current detection device or system, according to the invention, incorporated in a trocar electrosurgical unit, so-called "trocar". The "trocar" assembly comprises an electrosurgical unit or generator (ESU) 10, connected to an electrosurgical "trocar" 12, such as the one described in the above questions, by means of a wire or conductor 14 for connecting a connection cable 16. The ESU 10 comprises a disconnection or interruption circuit 18, which may, for example, correspond to that described in the above questions, and which provides for the disconnection of the ESU 10, i.e. the suspension or interruption of the electrical energy supplied to the "trocar" 12 by ESU 10, upon penetration of the tip of the "trocar" through the wall of the cavity in question (for example the abdominal wall). In this embodiment, a current sensing unit 20 is arranged in position together with the ESU 10, although a separate control unit or control box may be provided.

Come discusso precedentemente, un problema importante, relativo ai sistemi nei quali la rivelazione della corrente avviene in corrispondenza dell'ESU (o di una scatola di controllo lontana), risiede nel fatto che, alle frequenze in questione, il cavo di collegamento 16 presenta un'impedenza di "dispersione" piuttosto grande e variabile, che rende difficile la rivelazione del punto di arresto. Secondo la forma esecutiva della figura 2, e come è pure rappresentato schematicamente nella figura 3 e nelle figure 4 a 6, è anche previsto un filo o conduttore di riferimento 22 nel cavo 16, in parallelo, ossia accanto e strettamente accoppiato, al filo 14 che porta la corrente r. f, al "trocar" 12, ma non collegato all'elemento tagliante 12a del "trocar" 12. Ne deriva che il sensore 20 della corrente può esser fatto in modo da rivelare la differenza tra le condizioni di carico, viste dal filo o conduttore 14 "attivo" (principale), e dal filo o conduttore di riferimento 22. As previously discussed, an important problem relating to systems in which current detection occurs at the ESU (or a remote control box) lies in the fact that, at the frequencies in question, the connection cable 16 has a rather large and variable "leakage" impedance, which makes detection of the stopping point difficult. According to the embodiment of Figure 2, and as it is also schematically represented in Figure 3 and in Figures 4 to 6, a reference wire or conductor 22 is also provided in the cable 16, in parallel, i.e. next to and closely coupled to wire 14 which carries the current r. f, to the "trocar" 12, but not connected to the cutting element 12a of the "trocar" 12. It follows that the current sensor 20 can be made in such a way as to detect the difference between the load conditions, seen from the wire or conductor 14 "active" (main), and from the reference wire or conductor 22.

Come rilevato qui sopra, questa disposizione del filo di riferimento 22 è anche rappresentata schematicamente nella figura 3, che è un diagramma schematico di circuito, analogo a quello della figura 1, e nel quale si usa una simile notazione. Come illustrato, il secondo conduttore elettrico o di riferimento 22 è posto vicino al conduttore principale o "attivo" 14, in modo tale che la corrente accoppiata a partire dal filo di riferimento 22 al ritorno della corrente del generatore 10, in altro modo che all'estremità del filo di riferimento 22, è equivalente alla corrente accoppiata a partire dal conduttore principale 14 al ritorno della corrente del generatore 10. La tecnica preferita per conseguire ciò è di collegare entrambi i conduttori 14 e 22 alla fonte di corrente del generatore e di attorcigliare insieme i conduttori 14 e 22. As noted above, this arrangement of the reference wire 22 is also schematically represented in Figure 3, which is a schematic circuit diagram, similar to that of Figure 1, and in which a similar notation is used. As illustrated, the second electrical or reference conductor 22 is placed close to the main or "active" conductor 14, so that the coupled current starting from the reference wire 22 to the return of the current of the generator 10, otherwise than to the the end of the reference wire 22 is equivalent to the coupled current from the main conductor 14 to the return of the generator current 10. The preferred technique for achieving this is to connect both conductors 14 and 22 to the current source of the generator and to twist conductors 14 and 22 together.

Come spiegato sopra, soltanto il conduttore elettrico principale 14 è effettivamente collegato ad un carico (ZL) in corrispondenza dell'estremità distale, mentre il conduttore secondario termina proprio prima del carico. Il conduttore secondario o di riferimento 22 avrà un'impedenza a massa Zcb , a causa della capacitanza di perdita, ossia la capacitanza distribuita di accoppiamento. Quanto più vicino è il conduttore secondario 22 all'estremità del conduttore 14, in modo tanto migliore corrisponderà la perdita di corrente attraverso l'accoppiamento capacitivo. Poiché entrambe le perdite di corrente sono rese uguali, si può determinare la corrente totale fornita alla punta, come detto sopra, sottraendo la corrente di perdita nel filo secondario 22 dalla corrente totale nel filo principale 14, ossia: IL=I1-Icb . Poiché si possono misurare esattamente I1 e Icb sul lato del generatore del cavo 16, se si è dato per sicuro che Ic,b = Ica, si può poi accertare IL sottraendo Icb da As explained above, only the main electrical conductor 14 is actually connected to a load (ZL) at the distal end, while the secondary conductor terminates just before the load. The secondary or reference conductor 22 will have an impedance to ground Zcb, due to the loss capacitance, i.e. the coupling distributed capacitance. The closer the secondary conductor 22 is to the end of the conductor 14, the better the current loss across the capacitive coupling will match. Since both current losses are made equal, the total current supplied to the tip can be determined, as stated above, by subtracting the leakage current in the secondary wire 22 from the total current in the main wire 14, that is: IL = I1-Icb. Since I1 and Icb can be measured exactly on the generator side of cable 16, if it is assumed that Ic, b = Ica, then IL can be ascertained by subtracting Icb from

Si possono usare svariati metodi per provvedere la sottrazione summenzionata, e nella forma esecutiva secondo la figura 2, e com'è illustrato nel diagramma schematico del circuito secondo la figura 4, si può far ciò mediante sottrazione magnetica, usando un trasformatore di corrente 24. In particolare, il conduttore principale 14 è disposto in modo che attraversi il trasformatore 24 con un dato orientamento, mentre il conduttore secondario o di riferimento 22 è disposto in modo che attraversi il medesimo trasformatore 24 con un orientamento contrapposto, com'è illustrato nella figura 4. L'uscita del trasformatore di corrente 24 sarà perciò la differenza tra la corrente che passa nel conduttore principale 14 e nel conduttore secondario 22, ossia la corrente fornita al carico Z (elemento tagliante 12a). E' questa corrente che sarà rivelata dal sensore di corrente 20, e sarà usata per gestire il circuito di arresto 18. Various methods can be used to provide the aforementioned subtraction, and in the embodiment according to Figure 2, and as illustrated in the schematic diagram of the circuit according to Figure 4, this can be done by magnetic subtraction, using a current transformer 24. In particular, the main conductor 14 is arranged so that it crosses the transformer 24 with a given orientation, while the secondary or reference conductor 22 is arranged so that it crosses the same transformer 24 with an opposite orientation, as illustrated in the figure 4. The output of the current transformer 24 will therefore be the difference between the current flowing in the main conductor 14 and in the secondary conductor 22, ie the current supplied to the load Z (cutting element 12a). It is this current that will be detected by the current sensor 20, and will be used to manage the stop circuit 18.

Si noti che, se il conduttore secondario 22 è 5 rotto, le letture della corrente saranno imprecise. Note that if the secondary conductor 22 is broken 5 the current readings will be inaccurate.

Per questo motivo, l'invenzione riguarda pure il provvedere delle tecniche per determinare se il conduttore secondario 22 è intatto. In particolare, il controllore che rivela la corrente e governa il gene 10 ratore elettrochirurgico 10 (rappresentato schematicamente dalle unità 18 e 20 nella figura 2) è disposto in modo da generare un segnale d'allarme e da disinserire il generatore elettrochirurgico 10, se non è rivelato un livello minimo di corrente nel conduttore secondario o di riferimento 22, quando è iniziata l'attivazione dell'ESU 10. Nella forma esecutiva a sottrazione magnetica, secondo le figure 2 e 4, ciò si effettua, come rappresentato nella figura 5, aggiungendo un altro trasformatore di corrente 26, at 20 traverso il quale passa soltanto il conduttore secondario 22. For this reason, the invention is also concerned with providing techniques for determining whether the secondary conductor 22 is intact. In particular, the controller which detects the current and governs the electrosurgical generator 10 (schematically represented by the units 18 and 20 in Figure 2) is arranged so as to generate an alarm signal and to switch off the electrosurgical generator 10, if not a minimum level of current is detected in the secondary or reference conductor 22, when activation of the ESU 10 has begun. In the magnetic steal embodiment, according to Figures 2 and 4, this is done, as shown in Figure 5, adding another current transformer 26, at 20 through which only the secondary conductor 22 passes.

Un altro metodo per provvedere la desiderata sottrazione di corrente è illustrato nella figura 6, che è analoga alle figure 3 e 4, ma nella quale il trasformatore 24 è rimpiazzato dalle impedenze 28 e 30, collegate nei rispettivi conduttori 14 e 22. Amplificatori differenziali di tensione 32 e 34 sono collegati da una parte e dall'altra delle rispettive impedenze 28 e 30, e le uscite dei due amplificatori sono collegate ad un altro amplificatore differenziale 36. Perciò, l'uscita di quest'ultimo è una tensione V , proporzionale alla corrente di carico. Il controllare se il conduttore 22 è intatto può anch'essere compiuto con la forma esecutiva secondo la figura 5, aggiungendo, per esempio, un collegamento di uscita 34a in corrispondenza dell'uscita dell'amplificatore differenziale di tensione 34, in modo da misurare proprio la tensione da una parte all'altra dell'impedenza 30, disposta nel conduttore secondario 22. Another method of providing the desired current draw is illustrated in Figure 6, which is analogous to Figures 3 and 4, but in which the transformer 24 is replaced by the impedances 28 and 30, connected in the respective conductors 14 and 22. Differential amplifiers of voltage 32 and 34 are connected on either side of the respective impedances 28 and 30, and the outputs of the two amplifiers are connected to another differential amplifier 36. Therefore, the output of the latter is a voltage V, proportional to the load current. Checking whether the conductor 22 is intact can also be accomplished with the embodiment according to Figure 5, by adding, for example, an output connection 34a at the output of the differential voltage amplifier 34, so as to precisely measure the voltage across the impedance 30, located in the secondary conductor 22.

Facendo riferimento alla figura 7, vi è illustrato un altro approccio al problema fondamentale precedentemente discusso. In questa forma esecutiva, illustrata schematicamente nella figura 7, un sensore di corrente 40 è disposto sull'estremità distale del conduttore principale o "attivo" 14 (non vi è alcun conduttore di riferimento). Se l'uscita del sensore 40 non è influenzata dalla capacitanza a massa, ossia ove l'uscita è un segnale digitale, una luce (attraverso un cavo a fibre ottiche), un segnale r.f. trasmesso, o una tensione a corrente continua che corrisponde alla corrente, si può rivelare esattamente la corrente di carico. Si può usare uno qualsiasi di numerosi tipi diversi di sensori di corrente, comprendenti un sensore termico e un termistore (o termocoppia) per trasformare il segnale in una tensione utilizzabile, un trasformatore di corrente con raddrizzamento e filtraggio per trasformare la corrente in una tensione a corrente continua, e simili. Referring to Figure 7, another approach to the fundamental problem discussed above is illustrated. In this embodiment, schematically illustrated in Figure 7, a current sensor 40 is disposed on the distal end of the main or "active" conductor 14 (there is no reference conductor). If the output of the sensor 40 is not affected by the capacitance to ground, i.e. where the output is a digital signal, a light (through a fiber optic cable), an r.f. transmitted, or a DC voltage that corresponds to the current, it can reveal exactly the load current. Any of a number of different types of current sensors can be used, including a thermal sensor and a thermistor (or thermocouple) to transform the signal into a usable voltage, a current transformer with rectification and filtering to transform the current into a voltage at direct current, and the like.

Facendo riferimento alla figura 8, vi è rappresentata un'altra forma esecutiva dell'invenzione. La figura 8 è analoga alla figura 1, e si è usata ancora una simile notazione. La figura 8 differisce dalla figura 1 per il fatto che, al fine di superare il problema precedentemente discusso, è prevista una unità di commutazione o commutatore 42 sull'estremità di carico del cavo, ossia all'estremità contenente l'impedenza di carico Z . Durante il funzionamento, il commutatore 42 è lasciato aperto, forzando in tal modo la corrente di carico ad uno zero noto, mentre si fa produrre una tensione al generatore G (corrispondente all'ESU 10 della figura 2). Si può misurare ed usare la corrente risultante come livello di riferimento, presunendo che il movimento del cavo di connessione (per esempio un cavo corrispondente al <-avo 16) sia minimo, cosicché la capacitanza distribuita è costante. Questo livello della corrente di riferimento è sottratto dalla corrente totale, prodotta quando il commutatore 42 è attivato (chiuso), e perciò la corrente viene fornita al carico (ed alla capacitanza distribuita). Si può pure usare il risultato della misurazione del commutatore aperto per calcolare la capacitanza distribuita, e si potrà poi usare il risultante valore calcolato per determinare la corrente fornita al carico. Referring to Figure 8, another embodiment of the invention is represented. Figure 8 is analogous to Figure 1, and a similar notation is still used. Figure 8 differs from Figure 1 in that, in order to overcome the problem discussed above, a switching unit 42 is provided on the load end of the cable, i.e. at the end containing the load impedance Z. During operation, the commutator 42 is left open, thereby forcing the load current to a known zero, while a voltage is caused to the generator G (corresponding to the ESU 10 of Figure 2). The resulting current can be measured and used as a reference level, assuming that the movement of the connecting cable (for example a cable corresponding to <-cable 16) is minimal, so that the distributed capacitance is constant. This reference current level is subtracted from the total current, produced when the switch 42 is activated (closed), and therefore the current is supplied to the load (and to the distributed capacitance). The result of the open switch measurement can also be used to calculate the distributed capacitance, and the resulting calculated value can then be used to determine the current supplied to the load.

Con riferimento alla figura 9, vi è rappresentata un'altra forma esecutiva importante dell'invenzione. Dalla precedente discussione si capirà che, mentre i due conduttori 14 e 22 sono rappresentati come non collegati in corrispondenza dell'estremità di carico, cioè il conduttore 22 è rappresentato non collegato al carico, sarebbe possibile produrre essenzialmente il medesimo effetto collegando una resistenza di alto valore, o altra impedenza, tra il conduttore di riferimento 22 e il carico. Ciò è quanto si è fatto nella forma esecutiva secondo la figura 9, in cui il conduttore 22 è collegato al carico Z tramite una resistenza RI con un valore noto, il cui valore è abbastanza alto perchè sia trasparente per il circuito di annullamento, ma abbastanza basso per consentire il controllo del conduttore di annullamento o di riferimento 22, per essere sicuri che il conduttore 22 è intatto. In questa forma esecutiva, i condensatori C1 e C2 sono pure aggiunti al circuito basilare, illustrato nelle figure 4 e 5, al fine di isolare dal generatore 10 la corrente continua indotta. With reference to Figure 9, another important embodiment of the invention is represented. From the foregoing discussion it will be understood that, while the two conductors 14 and 22 are represented as unconnected at the load end, i.e. the conductor 22 is shown unconnected to the load, it would be possible to produce essentially the same effect by connecting a high resistor. value, or other impedance, between the reference conductor 22 and the load. This is what has been done in the embodiment according to Figure 9, in which the conductor 22 is connected to the load Z by means of a resistance RI with a known value, the value of which is high enough to be transparent for the cancellation circuit, but enough low to allow checking of the null or reference conductor 22, to be sure that the conductor 22 is intact. In this embodiment, the capacitors C1 and C2 are also added to the basic circuit, illustrated in Figures 4 and 5, in order to isolate the induced direct current from the generator 10.

La continuità dei circuiti di monitoraggio, secondo la figura 9, è pure differente da quella della figura 5. Nella forma esecutiva secondo la figura 9, una unità o circuito 46 di misurazione dell'impedenza è previsto sotto forma di una batteria B che fornisce una tensione continua fissa, e di un dispositivo di misurazione della corrente o amperometro A, ed è collegato ai due conduttori 14 e 22. La resistenza RI è aggiunta sulla punta del dispositivo, e se l'unità 46 di misurazione dell'impedenza stabilisce che RI è collegato nel circuito ed ha il giusto valore (determinato mediante la lettura dell'amperometro A), si può presumere che entrambi i conduttori 14 e 22 siano intatti. The continuity of the monitoring circuits, according to Figure 9, is also different from that of Figure 5. In the embodiment according to Figure 9, an impedance measuring unit or circuit 46 is provided in the form of a battery B which provides a fixed direct voltage, and a current measuring device or ammeter A, and is connected to the two conductors 14 and 22. The resistance RI is added at the tip of the device, and if the impedance measuring unit 46 determines that RI is connected in the circuit and has the right value (determined by reading the ammeter A), it can be assumed that both conductors 14 and 22 are intact.

Si noti che, mediante un filtraggio ed un isolamento appropriati, il dispositivo di misurazione dell'impedenza potrebbe anche usare corrente alternata con buoni risultati. Secondo una ulteriore variazione della forma esecutiva illustrata nella figura 9, si potrebbe prevedere una seconda corrente separata attraverso il trasformatore di corrente 24, avente una polarità opposta alla corrente generata dal dispositivo 46 di misurazione dell'impedenza, in modo da impedire una saturazione di corrente continua del trasformatore di corrente 24. Note that, with proper filtering and isolation, the impedance measuring device could also use alternating current with good results. According to a further variation of the embodiment illustrated in Figure 9, a second separate current could be provided through the current transformer 24, having an opposite polarity to the current generated by the impedance measuring device 46, so as to prevent a current saturation DC of the current transformer 24.

Facendo riferimento alla figura 10, vi è rappresentata un implementazione specifica della forma esecutiva secondo la figura 9. L'insieme dei circuiti secondo la figura 10 comprende un'alimentazione isolata di energia elettrica 48, comprensiva di un trasformatore TI, un diodo DI in serie, e un condensatore C3 di cortocircuito, connesso da una parte e dall'altra di tre resistenze collegate in serie R2, R3 e R4. Le entrate di un paio di amplificatori operazionali Al e A2 sono collegate, nel modo rappresentato, alle giunzioni tra le resistenze R2, R3 e R4, ed al conduttore 22 tramite una diramazione di collegamento. Nel modo illustrato, un lato dell'alimentazione di energia elettrica 48 è collegato al conduttore 14 attraverso una resistenza R5 e un condensatore C4, e a partire da un punto di giunzione, tra la resistenza R5 e il condensatore C4, al conduttore 22. Le uscite degli amplificatori operazionali Al e A2 sono collegate tra un lato dell'alimentazione 48 (attraverso una resistenza R6) e la base di un transistore SI, il cui emettitore è collegato all'altro lato dell'alimentazione 48. Il collettore del transistore SI è collegato in serie con una fonte di luce a LEDI, che è collegata ad un lato dell'alimentazione 48 attraverso una resistenza R7. Un ricevitore di luce, sotto forma di un fototransistore PT1, riceve la luce dalla fonte a LEDI. L'emettitore del fototransistore PT1 è collegato a massa, mentre il suo collettore è collegato attraverso una resistenza R8 ad un terminale di alimentazione (+5V). Un collegamento di uscita è previsto tra la resistenza R8 ed il collettore del fototransistore PT1. With reference to Figure 10, there is shown a specific implementation of the embodiment according to Figure 9. The set of circuits according to Figure 10 comprises an isolated power supply 48, including a transformer T1, a diode DI in series , and a short-circuit capacitor C3, connected on either side of three series-connected resistors R2, R3 and R4. The inputs of a pair of operational amplifiers A1 and A2 are connected, as shown, to the junctions between the resistors R2, R3 and R4, and to the conductor 22 by means of a connection branch. In the illustrated manner, one side of the power supply 48 is connected to conductor 14 through a resistor R5 and a capacitor C4, and starting from a junction point, between resistor R5 and capacitor C4, to conductor 22. The outputs of the operational amplifiers A1 and A2 are connected between one side of the power supply 48 (through a resistor R6) and the base of a transistor S1, the emitter of which is connected to the other side of the power supply 48. The collector of the transistor S1 is connected in series with a LEDI light source, which is connected to one side of the power supply 48 through a resistor R7. A light receiver, in the form of a PT1 phototransistor, receives the light from the LEDI source. The emitter of the phototransistor PT1 is connected to ground, while its collector is connected through a resistor R8 to a power supply terminal (+ 5V). An output connection is provided between the resistor R8 and the collector of the phototransistor PT1.

Il funzionamento complessivo della forma esecutiva secondo la figura 10 è analogo a quello secondo la figura 9, ed il funzionamento del trasformatore di corrente 24 è uguale. Tipici valori non limitativi, usati in una esemplare implementazione, sono indicati nella figura 10. Si noti che un condensatore corrispondente al condensatore C2 secondo la figura 9, è stato omesso, mentre non è usato nella figura 2, dato che un ESU (corrispondente alla fonte 10) è già isolato in modo capacitivo in corrispondenza della sua uscita. The overall operation of the embodiment according to Figure 10 is similar to that according to Figure 9, and the operation of the current transformer 24 is the same. Typical non-limiting values, used in an exemplary implementation, are indicated in Figure 10. Note that a capacitor corresponding to capacitor C2 according to Figure 9, has been omitted, while it is not used in Figure 2, since an ESU (corresponding to source 10) is already capacitively isolated at its output.

Sebbene la presente invenzione sia stata descritta in relazione a specifiche forme esecutive esemplari, sarà inteso dai tecnici del ramo che si possono effettuare delle variazioni e delle modifiche in queste forme esecutive esemplari, senza esorbitare dall' ambito e dallo spirito dell'invenzione. Although the present invention has been described in relation to specific exemplary embodiments, it will be understood by those skilled in the art that variations and modifications can be made in these exemplary embodiments, without exceeding the scope and spirit of the invention.

Claims

HOW MUCH DO YOU CLAIM IS: 1. Current sensing device for detecting alternating current, delivered from a source to a load formed at a medical instrument, connected to the distal end of a main electrical conductor to supply current to the medical instrument load from the source, in which the distributed capacitance between the main conductor and a way back to the source prevents a measurement of the current at the source end of the main conductor from being an accurate measurement of the current supplied to the load of the medical instrument, called current sensing device comprising a reference electrical conductor, arranged alongside the main electrical conductor along its length, and connected to the load of the medical instrument by means of an impedance at the load, the value of which is such as to effectively isolate the conductor electrically electrical reference from the load, and in such a way that the current that passes through the reference electrical conductor is essentially due to the distributed capacitance, and subtraction means for subtracting the current, which passes through said reference conductor, from the total load current flowing towards the medical instrument, so as to counterbalance the effect of the distributed capacitance, and thereby produce a current measurement which corresponds to the current supplied to the load of the medical instrument.

2. Current sensing device according to claim 1 which further comprises detector means for detecting whether said reference conductor is intact.

3. Current sensing device according to claim 2, wherein the value of said impedance is a known value, and said detector means comprises an impedance measuring device for detecting the flow of current through said reference conductor.

4. Current sensing device, according to claim 3, wherein said impedance measuring device comprises a circuit connected transversely to the main conductor and to the reference conductor, and including a fixed voltage source, and a measuring device of the current connected in series with said fixed voltage source.

5. Current detection device, according to claim 4, which further comprises capacitors connected in series with said main and reference conductors, so as to isolate the induced direct current from the source which supplies the alternating current.

6. Current sensing device, according to claim 1, wherein said subtraction means comprise a magnetic subtraction system.

7. A current sensing device according to claim 6, wherein said magnetic subtraction system comprises a current transformer, said main conductor extending through said current transformer with a first orientation, while said reference conductor extending through said transformer current in an opposite orientation, so that the output of the current transformer is related to the difference in current flow through the main and reference conductors.