RU2154436C2

RU2154436C2 - Electrosurgical apparatus

Info

Publication number: RU2154436C2
Application number: RU98106463A
Authority: RU
Inventors: В.В. Артемов; А.А. Меркулов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ЭФА"
Priority date: 1998-04-03
Filing date: 1998-04-03
Publication date: 2000-08-20

Abstract

FIELD: medical equipment, in particular, electrosurgical apparatuses designed for dissection of organism soft tissues. SUBSTANCE: the electrosurgical apparatus has a power source, high-frequency oscillator, switching circuit, protection and monitoring circuit, active and passive electrodes, current and voltage transmitters, control and indication circuit. Besides, a multiplier is available for determination of power, comparators; the power source comprises a power stage, connected to whose output is the current transmitter, and the voltage transmitter - between its two outputs. The second outputs of the current and voltage transmitters are connected to the multiplier inputs, the multiplier output is connected to the input of the power stage of the above power source via the first comparator. The second output of the voltage transmitter is connected via the second comparator to the second input of the power stage of the power source, and the second inputs of the comparators are connected to the control and indication circuit. The invention provides for stabilization of the output power applied to the tissue and regulation of the no-load voltage. EFFECT: enhanced adaptability to manufacture and reduced risk for the patient. 2 dwg

Description

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к высокочастотным электрохирургическим аппаратам, предназначенным для рассечения и коагуляции мягких тканей организма. The invention relates to medical equipment, namely to high-frequency electrosurgical apparatuses intended for dissection and coagulation of soft tissues of the body.

Известен электрохирургический аппарат, содержащий последовательно соединенные между собой схему управления, источник питания, генератор, первый электрод, соединенный с выходом генератора, второй электрод, соединенный с генератором через датчик тока, датчик напряжения, подключенный входами к электродам, вычислитель, соединенный входами с выходом датчика тока и датчика напряжения, и источник сигнала задания, соединенный выходом с основным входом схемы управления, аналого-цифровой преобразователь, постоянное запоминающее устройство, цифроаналоговый преобразователь, усилитель, выход которого соединен с дополнительным входом схемы управления, а также инвертор и мультивибратор, выходы которого подключены к входу инвертора и входу аналого-цифрового преобразователя, второй вход которого соединен с выходом вычислителя (RU, патент N 2008830, A 61 B 17/39, опубл. 15.03.94). Known electrosurgical apparatus containing a control circuit connected in series, a power source, a generator, a first electrode connected to the output of the generator, a second electrode connected to the generator through a current sensor, a voltage sensor connected to the inputs of the electrodes, a computer connected to the inputs of the sensor current and voltage sensor, and a reference signal source connected by an output to the main input of the control circuit, analog-to-digital converter, read-only memory, qi a digital-analog converter, an amplifier, the output of which is connected to an additional input of the control circuit, as well as an inverter and a multivibrator, the outputs of which are connected to the inverter input and the input of an analog-to-digital converter, the second input of which is connected to the output of the calculator (RU, patent N 2008830, A 61 B 17/39, publ. 03/15/94).

Недостатком такого электрохирургического аппарата является определение модуля импеданса нагрузки, из которой не исключена реактивная составляющая импеданса, на которой мощность не выделяется, что значительно снижает точность установки подводимой к тканям мощности, тем самым повышая риск для пациента. The disadvantage of this electrosurgical apparatus is the determination of the load impedance module, from which the reactive component of the impedance is not excluded, at which power is not released, which significantly reduces the accuracy of the installation of the power supplied to the tissues, thereby increasing the risk for the patient.

Наиболее близким является электрохирургический аппарат, содержащий источник питания, соединенный с высокочастотным генератором, связанным со схемой коммутации, подключенной к активному и пассивному электродам, а также схеме защиты и контроля, и схему управления и индикации, связанную с источником питания и через широтно-импульсный модулятор с высокочастотным генератором, схемой коммутации и схемой защиты и контроля, датчик напряжения и датчик тока, включенные в схему обратной связи с высокочастотным генератором и пациентом, умножитель для определения мощности. В данном электрохирургическом аппарате используют метод регулирования ширины импульса для управления выходной мощностью сигнала электрохирургического генератора. Подаваемая мощность хирургического сигнала определяется как произведение среднеквадратичных сигналов датчиков напряжения и тока, которые подсоединены к выходу электрохирургического генератора и находятся непосредственно в цепи пациента (US, патент N 4727874, A 61 B 17/39, опубл. 1.03.88). The closest is an electrosurgical unit containing a power source connected to a high-frequency generator connected to a switching circuit connected to the active and passive electrodes, as well as a protection and control circuit, and a control and indication circuit connected to the power source and through a pulse-width modulator with a high-frequency generator, a switching circuit and a protection and control circuit, a voltage sensor and a current sensor included in the feedback circuit with a high-frequency generator and a patient, a multiplier l to determine power. This electrosurgical unit uses a pulse width control method to control the output power of the signal from the electrosurgical generator. The supplied power of the surgical signal is defined as the product of the rms signals of the voltage and current sensors that are connected to the output of the electrosurgical generator and are located directly in the patient circuit (US patent N 4727874, A 61 B 17/39, publ. 1.03.88).

К недостаткам данного электрохирургического аппарата относятся наличие датчиков для контроля мощности в цепи пациента, что приводит к более высоким требованиям по электропрочности к элементам, находящимся в этой цепи, что усложняет аппарат, снижает его технологичность, к тому же наличие измерительных элементов в цепи пациента повышает вероятность риска для самого пациента. Вычисление мощности, подводимой к пациенту, происходит с включением мощности, которая выделяется на реактивной составляющей импеданса нагрузки, что снижает точность измерений и увеличивает вероятность риска для пациента. The disadvantages of this electrosurgical apparatus include the presence of sensors for monitoring the power in the patient circuit, which leads to higher requirements for electrical strength to the elements in this circuit, which complicates the apparatus, reduces its manufacturability, and the presence of measuring elements in the patient circuit increases the likelihood risk to the patient himself. The calculation of the power supplied to the patient occurs with the inclusion of the power that is released on the reactive component of the load impedance, which reduces the accuracy of measurements and increases the likelihood of risk for the patient.

В основу изобретения положена задача создания электрохирургического аппарата со стабилизацией выходной мощности, подаваемой в ткани, и с возможностью регулирования напряжения холостого хода за счет осуществления обратной связи по величине мощности и по напряжению холостого хода в цепи постоянного тока, в которую не входит пациент, что позволяет с высокой точностью определять выходную мощность, снизить требования по электропрочности к находящимся в ней измерительным элементам, а также эффективно управлять созданием электрической дуги между электрохирургическим инструментом и тканью, в результате чего обеспечивается технологичность изготовления аппарата и снижение риска для пациента. The basis of the invention is the creation of an electrosurgical apparatus with stabilization of the output power supplied to the tissue, and with the possibility of regulating the open circuit voltage by providing feedback on the amount of power and open circuit voltage in the DC circuit, which does not include the patient, which allows determine the output power with high accuracy, reduce the strength requirements for the measuring elements contained in it, and also effectively control the creation of electric arcs and between the electrosurgical instrument and the tissue, as a result of which the manufacturability of the apparatus is ensured and the risk to the patient is reduced.

Достижение вышеуказанного технического результата обеспечивается тем, что в известном электрохирургическом аппарате, содержащем источник питания, соединенным с высокочастотным генератором, схему коммутации, схему защиты и контроля, активный и пассивный электроды, схему управления и индикации, связанную с источником питания, датчики тока и напряжения, умножитель для определения мощности, в состав источника питания включены силовой каскад, датчики тока и напряжения, умножитель для определения мощности, первый и второй компараторы, при этом к выходу силового каскада подсоединен датчик тока, а датчик напряжения подключен между двумя его выходами, выходы датчиков тока и напряжения подключены к входам умножителя для определения мощности, выход которого через первый компаратор, а выход датчика напряжения - через второй компаратор соединены с входом силового каскада, при этом вторые входы компараторов подключены к схеме управления и индикации. The achievement of the above technical result is ensured by the fact that in the known electrosurgical apparatus containing a power source connected to a high-frequency generator, a switching circuit, a protection and control circuit, active and passive electrodes, a control and indication circuit associated with the power source, current and voltage sensors, a multiplier for determining power, a power cascade, current and voltage sensors, a multiplier for determining power, the first and second comparators are included in the power supply, a current sensor is connected to the output of the power stage, and a voltage sensor is connected between its two outputs, the outputs of the current and voltage sensors are connected to the inputs of the multiplier to determine the power, the output of which is through the first comparator, and the output of the voltage sensor through the second comparator is connected to the input of the power stage while the second inputs of the comparators are connected to the control and indication circuit.

Введение умножителя для определения мощности, компараторов, а также подсоединение к выходу силового каскада источника питания датчика тока, подключение между его выходами датчика напряжения, последующее определение выходной мощности на выходе силового каскада источника питания с помощью умножителя, выход которого через первый компаратор соединен с входом силового каскада источника питания, а второй выход датчика напряжения соединен через второй компаратор с вторым входом силового каскада источника питания, т.е. осуществление обратной связи по мощности и регулирование напряжения холостого хода в цепи постоянного, а не переменного тока, позволяет при осуществлении стабилизации источника питания по мощности и регулировании напряжения холостого хода снизить требования по электропрочности к элементам в схеме этой обратной связи, тем самым обеспечить технологичность изготовления электрохирургического аппарата при одинаковом воздействии на ткани пациента. Работа в цепи постоянного тока позволяет убрать из цепи пациента измерительные элементы и повысить точность установки подводимой к тканям мощности, тем самым также снизить вероятность риска для пациента. На выходе силового каскада источника питания регулируется напряжение холостого хода, что позволяет эффективно управлять созданием электрической дуги, следовательно, точно определять режимы работы электрохирургического аппарата, и тем самым дает возможность хирургу оптимально подобрать параметры разреза в зависимости от глубины некроза и гемостаза, что также позволяет уменьшить риск для пациента при хирургическом вмешательстве. Introducing a multiplier for determining power, comparators, as well as connecting a current sensor power source to the output of the power cascade, connecting a voltage sensor between its outputs, then determining the output power at the output of the power supply cascade using a multiplier, the output of which is connected to the power input through the first comparator cascade of the power source, and the second output of the voltage sensor is connected through the second comparator to the second input of the power cascade of the power source, i.e. providing feedback on power and regulating the open circuit voltage in a direct rather than alternating current circuit allows, when stabilizing the power supply by power and adjusting the open circuit voltage, to reduce the electric strength requirements for the elements in this feedback circuit, thereby ensuring the manufacturability of electrosurgical manufacturing apparatus with the same effect on patient tissue. Work in the DC circuit allows you to remove measuring elements from the patient circuit and increase the accuracy of the power supplied to the tissues, thereby also reducing the risk to the patient. At the output of the power cascade of the power source, the open circuit voltage is regulated, which allows you to effectively control the creation of an electric arc, therefore, accurately determine the operating modes of the electrosurgical apparatus, and thereby allows the surgeon to optimally select the cut parameters depending on the depth of necrosis and hemostasis, which also reduces risk to the patient during surgery.

Сущность предлагаемого электрохирургического аппарата поясняется следующими чертежами. Схема электрохирургического аппарата показана на фиг. 1, а на фиг.2 приведена зависимость подаваемой мощности от сопротивления нагрузки. The essence of the proposed electrosurgical apparatus is illustrated by the following drawings. A diagram of the electrosurgical apparatus is shown in FIG. 1, and figure 2 shows the dependence of the supplied power on the load resistance.

Электрохирургический аппарат содержит активный и пассивный электроды 7 и 8, датчики тока 3 и напряжения 4, высокочастотный генератор 5, схему управления и индикации 10, схему коммутации 6, схему защиты и контроля 9. В состав источника питания 1 со стабилизацией мощности включен силовой каскад 2, к которому подключены датчик тока 3 и датчик напряжения 4, которые соединены с входами умножителя 11, в котором вычисляется мощность сигнала, подаваемого на вход высокочастотного генератора 5. Умножитель 11 через первый компаратор 12 подключен к силовому каскаду 2 источника питания 1. Сигнал от датчика напряжения 4 через второй компаратор 13 также поступает на вход силового каскада 2 источника питания 1. The electrosurgical unit contains active and passive electrodes 7 and 8, current sensors 3 and voltage 4, a high-frequency generator 5, a control and indication circuit 10, a switching circuit 6, a protection and control circuit 9. A power stage 2 is included in the power supply 1 with power stabilization 2 to which a current sensor 3 and a voltage sensor 4 are connected, which are connected to the inputs of the multiplier 11, in which the power of the signal supplied to the input of the high-frequency generator 5 is calculated. The multiplier 11 is connected to the power supply via the first comparator 12 Hell 2 power source 1. The signal from the voltage sensor 4 through the second comparator 13 is also fed to the power stage input 2 of the power supply 1.

Электрохирургический аппарат работает следующим образом. Сигналы с датчика тока 3 и датчика напряжения 4 поступают в умножитель 11, и далее сигнал от умножителя 11, соответствующий мощности, подаваемой на вход высокочастотного генератора 5, через первый компаратор 12, на второй вход которого подается установленное на схеме управления и индикации 10 значение мощности, направляется на вход силового каскада 2 источника питания 1. Сигнал с датчика напряжения 4 подается через второй компаратор 13, на второй вход которого подается установленное в схеме управления и индикации 10 значение напряжения холостого хода, также на вход силового каскада 2 источника питания 1. Таким образом, здесь осуществляется стабилизация мощности от 0,5 до 250 Вт в широком диапазоне сопротивлений нагрузок и регулировка напряжения холостого хода. Далее сигнал с силового каскада 2 источника питания 1 подается на вход высокочастотного генератора 5, работающего в ключевом режиме. Высокочастотный генератор 5 служит для формирования мощного высокочастотного сигнала с управляемым Пик-фактором. Он обеспечивает формирование сигналов для режимов рассечения ткани и коагуляции, а также смесь этих режимов. Мощность, подводимая к тканям, определяется с учетом коэффициента полезного действия высокочастотного генератора. Схема коммутации 6 обеспечивает включение моно- и биполярного режима, подключение разных инструментов. Схема защиты и контроля 9 обеспечивает защиту от утечек низкочастотных компонент и содержит датчики для отслеживания состояния всей системы. Схема управления и индикации 10 осуществляет задание необходимых параметров электрохирургического аппарата (мощность, напряжение холостого хода, режим хирургического вмешательства, выбор инструмента и т.п.). На фиг.2 показана зависимость подводимой в ткани мощности от сопротивления нагрузки. Излом характеристики обусловлен в данном решении управлением напряжением холостого хода. Electrosurgical apparatus operates as follows. The signals from the current sensor 3 and voltage sensor 4 are supplied to the multiplier 11, and then the signal from the multiplier 11, corresponding to the power supplied to the input of the high-frequency generator 5, through the first comparator 12, to the second input of which the power value set in the control and indication circuit 10 is supplied , is sent to the input of the power stage 2 of the power source 1. The signal from the voltage sensor 4 is supplied through the second comparator 13, the second input of which is supplied with the open voltage value set in the control and indication circuit 10 ode, as the input power stage 2 the power supply 1. Therefore, power stabilization are carried out from 0.5 to 250 watts in a wide range of load resistances and load voltage regulation. Next, the signal from the power stage 2 of the power source 1 is fed to the input of the high-frequency generator 5, operating in key mode. The high-frequency generator 5 serves to generate a powerful high-frequency signal with a controlled peak factor. It provides the formation of signals for tissue dissection and coagulation modes, as well as a mixture of these modes. The power supplied to the tissues is determined taking into account the efficiency of the high-frequency generator. Switching circuit 6 provides the inclusion of mono - and bipolar mode, the connection of different instruments. Protection and control circuit 9 provides protection against leakage of low-frequency components and contains sensors to monitor the status of the entire system. The control and indication circuit 10 sets the necessary parameters of the electrosurgical apparatus (power, open circuit voltage, surgical intervention mode, instrument selection, etc.). Figure 2 shows the dependence of the power supplied to the tissue from the load resistance. The kink of the characteristic is caused in this solution by idle voltage control.

Claims

An electrosurgical apparatus containing a power source connected to a high-frequency generator, a switching circuit, a protection and control circuit, an active and passive electrodes, a control and indication circuit associated with a power source, current and voltage sensors, a multiplier for determining power, characterized in that the power supply includes a power cascade, current and voltage sensors, a multiplier for determining power, the first and second comparators, while a current sensor is connected to the output of the power cascade, and a voltage is connected between its two outputs, the outputs of the current and voltage sensors are connected to the inputs of the multiplier to determine the power, the output of which is through the first comparator, and the output of the voltage sensor is through the second comparator, connected to the input of the power stage, while the second inputs of the comparators are connected to the control circuit and indications.