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高频外科装置.pdf

  • 上传人:Y948****062
  • 文档编号:4737843
  • 上传时间:2018-11-03
  • 格式:PDF
  • 页数:14
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  • 摘要
    申请专利号:

    CN201180032651.3

    申请日:

    2011.06.24

    公开号:

    CN103118614A

    公开日:

    2013.05.22

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情:

    授权|||实质审查的生效IPC(主分类):A61B 18/12申请日:20110624|||公开

    IPC分类号:

    A61B18/12; A61B18/00

    主分类号:

    A61B18/12

    申请人:

    奥林匹斯冬季和IBE有限公司

    发明人:

    I·阿斯慕斯; U·费舍尔; A·卡拉斯切; L·科尔斯滕; S·施德勒; 蒂莫·斯特劳斯

    地址:

    德国汉堡

    优先权:

    2010.06.28 DE 102010025298.0

    专利代理机构:

    北京三友知识产权代理有限公司 11127

    代理人:

    吕俊刚;刘久亮

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    内容摘要

    本发明涉及一种用于生成用于切割和/或凝固生物组织的高频能量的高频外科装置。该高频外科装置包括可电连接到具有至少一个激活开关的电外科器械的施加部;与施加部电隔离的中间电源电路;在操作中在施加部中提供至少一个DC电压的DC电源;与DC电压源电连接的控制信号生成器,其根据DC电压在施加部(10)中生成具有预定切换频率的交变控制信号;以及电连接到控制信号生成器的评估单元,其可电连接到器械的激活开关,并且当激活开关被致动时,其将以切换频率振荡的激活信号发送到输入电源电路。

    权利要求书

    权利要求书一种高频外科装置(1,101),所述高频外科装置用于生成用于切割和/或凝固生物组织的高频能量,所述高频外科装置包括:施加部(10),所述施加部可电连接到具有激活开关(4,5)的外科器械(2,102);中间电源电路(11),所述中间电源电路与所述施加部(10)电隔离;DC电源(7),在操作中,所述DC电源在所述施加部(10)中提供DC电压(17,18);控制信号生成器(8),所述控制信号生成器电连接到DC电压源(7),所述控制信号生成器在操作中在所述施加部(10)中根据所述DC电压(17,18)生成具有预定切换频率的交变控制信号(25);以及评估单元(9),所述评估单元与所述控制信号生成器(8)电连接,其中,所述评估单元可电连接到所述器械(2,102)的所述激活开关(4,5),并且当所述激活开关(2,102)被致动时,将以所述切换频率振荡的激活信号发送到所述中间电源电路(11)。
    根据权利要求1所述的高频外科装置(1,101),其中,所述DC电源(7)在所述施加部(10)中提供正和负DC电压(17,18),并且所述评估单元(9)包括并联连接的两个信号发射器(19,20),其中,第一信号发射器(20)仅由正电压(18)激活,并且第二信号发射器(19)仅由负电压(17)激活。
    根据权利要求2所述的高频外科装置(1,101),其中,所述信号发射器(19,20)是光电耦合器。
    根据权利要求2或3所述的高频外科装置(1,101),其中,所述评估单元(9)包括两个电阻器(34,35),所述两个电阻器分别并联连接到信号发射器(28,29)。
    根据权利要求2至4中的一项所述的高频外科装置(1,101),其中,所述评估单元(9)包括两个齐纳二极管(32,33),所述两个齐纳二极管被以相反的方向分别串联连接到信号发射器(28,29)。
    根据前述权利要求中的一项所述的高频外科装置(1,101),其中,所述控制信号生成器(8)生成矩形信号。
    根据前述权利要求中的一项所述的高频外科装置(1,101),其中,所述控制信号生成器(8)具有调整装置(40),利用该调整装置能够改变并且调整所述控制信号(25)的切换频率。
    根据权利要求7所述的高频外科装置(1,101),其中,所述调整装置被配置为使得信息能够通过切换频率编码来传输。
    根据前述权利要求中的一项所述的高频外科装置(1,101),其中,所述控制信号(25)的所述切换频率基本上处于100Hz与500Hz之间。
    一种电外科系统,所述电外科系统具有根据前述权利要求中的一项所述的高频外科装置(1,101),并且具有连接到所述高频外科装置(1,101)的电外科器械(2,102),其中,所述器械(102)包括读出单元(46),借助于所述读出单元能够从所述控制信号读取信息。

    说明书

    说明书高频外科装置
    本发明涉及一种高频外科装置,用于产生用于切割和/或凝固生物组织的高频能量,该装置包括施加部,其可电连接到具有激活开关的电外科器械;和中间电源电路,其与施加部电隔离。
    高频或HF外科装置从现有技术中已经知道很长一段时间。由HF外科装置产生的HF能量用于例如对人体的进行切割和凝固。对于应用来说,将HF能量引入到组织中的电外科器械连接到HF外科装置。在单极应用中,还连接独立的中性或返回电极,用于将能量返回给HF外科装置。在双极应用中,返回电极被布置在器械上。
    满足目前的安全要求的现代HF外科装置包括施加部和与其电隔离的中间电源电路。具有激活开关的电外科器械被连接到应用部。因此,在电外科应用期间,施加部与患者的组织直接接触。为了患者和用户的安全,该施加部和中间电路彼此电隔离。
    为了激活电外科器械,布置在器械中的激活开关被致动。在能够用于凝固和切割的器械中,提供两个激活开关。一个开关激活适合于凝固的HF能量并且第二开关激活适合切割的HF能量。激活开关被电连接到施加部。激活HF能量的HF外科装置的开关逻辑被布置在中间电路中。因此,激活信号(即器械上的激活信息)必须从施加部发送到中间电路。用于评估激活开关的电路是公知的并且例如在DE 2429021、EP 0186369或US 3801800中进行了描述。
    在DE 10128377中描述的系统操作使得通过激活激活开关将二极管切换到器械中的电路。用作控制信号的AC信号的正或负半波被允许通过二极管。由于每个激活开关都有关联的二极管,因此根据通过的信号来检测激活开关的致动。或者,通过连接二极管,还能够消除AC信号的一部分。
    现有系统中的一个问题是,HF能量引起了可能对用于激活开关的AC信号有负面影响的干扰。可能发生的是,不能够毫无疑义地确定激活开关是否被致动,这是因为控制信号与干扰之间的差是不可检测的。在HF信号的高电压和电流下,此现象已变得特别明显。
    因此,本发明的一个目的是提供一种改进的HF外科装置,其中能够清楚地识别连接的器械的激活开关的致动并且对于由HF能量信号的干扰较不敏感。
    本发明的目的被实现为:上述HF外科装置包括DC电压源,其在操作过程中在施加部中提供DC电压;控制信号生成器,其电连接到DC电压源,在操作过程中,在施加部中从DC电压生成具有预定切换频率的交流控制信号;以及评估单元,其电连接到控制信号生成器,并且可电连接到器械的激活开关,并且当激活开关被致动时,将以开关频率振荡的激活信号发送到输入电路。
    根据本发明的解决方案具有的优点是在施加部中提供DC电压,随后根据DC电压生成控制信号。根据DC电压,能够自由地生成控制信号。这还允许低切换频率,在没有DC电压源的情况下,该低切换频率将不可传输到施加部。当干扰信号作用想要高频的信号时,低切换频率略有不同。结果示出了根据本发明的控制信号不容易受到HF信号干扰的影响。
    本发明能够通过下文描述的优选实施方式来进一步描述。实施方式的特征可以任意组合。
    因此,DC电压源可以在施加部中提供正DC电压和负DC电压并且评估单元可以包括并联连接的两个信号发射器,其中,一个信号发射器仅由正电压激活,并且另一信号发射器仅由负电压激活。这具有的优点在于,能够检测两个激活开关,其中的一个经由正电压来检测并且另一个经由负电压来检测。两个信号发射器可以分别清楚地与激活开关关联,从而,对于每个激活开关,单独的激活信号被发送到中间电路。因此,能够毫无疑义地确定哪个激活开关被致动,并且还能够毫无疑义地确定两个激活开关是否都被致动。
    为了实现从施加部到中间电流电路的特别快的信号传输,可以使用光电耦合器作为信号发射器。或者,例如,也可以使用磁耦合器。
    另外,评估单元可以包括分别并联连接到信号发射器的两个电阻器。结果,实现了信号发射器的更安全的切换行为,特别是光电耦合器的更安全的切换行为。电阻器减小来自信号发射器的电流信号的一部分。由此,可以消除可能导致不想要的致动的电压信号中的干扰。
    另外地或替选地,评估单元可以包括以相反方向分别与信号发射器串联的两个齐纳二极管。结果,所有低于齐纳二极管的反向电压的干扰被消除。反向电压是再次允许电流通过的电压以上的电压。这种进步的优点在于,信号发射器的切换行为基本上变成数字的,并且因此更可靠。
    为了在评估单元中实现信号发射器的优选的数字的并且因此毫无疑义的切换,控制信号生成器被设计成生成矩形信号。特别是,当使用光电耦合器时,矩形信号是特别合适的,这是因为它会导致数字的并且因此毫无疑义的切换行为。
    在特别优选的实施方式中,控制信号生成器可以包括调整装置,利用该调整装置可以改变并且调整控制信号的切换频率。所以,例如,能够如下地实施额外的安全查询:如果在中间电路中指示激活开关的致动,则控制信号生成器中的切换频率能够在短的时间内修改以进行确认。如果也在中间电路中也检测到该修改,则确定该信号是由激活开关的致动传输的。
    此外,调整装置可以被配置为可以通过切换频率以编码的方式传输信息。因此,调整装置可以例如将操作参数发送到器械,在器械的显示器上进行显示。因此,操作参数可以在器械上直接显示给用户,从而这些参数是清晰可见的。在这方面,本发明还涉及一种根据相关实施方式之一的具有高频外科装置的电外科系统并且还涉及一种连接到高频外科装置的电外科器械,其中,所述器械包括能够从控制信号读出信息的读出单元。
    为了获得容易与HF信号区分的控制信号,控制信号的切换频率可以基本上处于100Hz与500Hz之间。在此范围内的切换频率已被证明是很好识别。在HF外科装置中,HF信号通常具有约200kHz至2MHz的频率。
    因此,100Hz至500Hz显著较低,从而能够排除由HF电流导致的干扰的混乱。
    在进一步的实施方式中,DC电压源可以提供的电压为+/‑12V。这是根据电流标准在施加部中可允许的并且足以毫无疑义地将干扰与HF信号区分的最高电压。
    在下文中,参考附图中所示的优选实施方式描述本发明。各个特征可以任意组合。
    图1示出了连接有器械的根据本发明的高频外科装置的示例性实施方式的图;
    图2‑4示出了不同切换状况下的图1的示例性实施方式的图;
    图5示出了连接有器械的高频外科装置的另一示例性实施方式的图;
    图6示出了连接有器械的根据本发明的高频外科装置的又一示例性实施方式的图。
    首先,参照在图1至4中所示的实施方式描述本发明。
    图1示出了连接有电外科器械2和中性电极的HF外科装置1。HF外科装置1以本领域已知的方式设计为用于切割和凝固生物组织。其包括显示装置44,用于显示操作参数,例如,操作模式或电源。仅以非常简化的方式示出了图1中的HF外科装置。为了简单起见,没有示出所有典型的控制元件,并且这里不进行进一步的描述。
    电外科器械2被设计为用于切割和凝固生物组织。其包括两个激活开关4、5和电极6,该电极6在操作中将由HF外科装置1生成的HF能量传输给组织。通过激活开关4、5,用户可以以操作的不同模式激活HF外科装置1。开关4以切割模式激活HF外科装置1,开关5以凝固模式激活HF外科装置1。具有激活开关4、5的器械2可以由用户用一个手指非常容易地致动。通过激活HF外科装置1,提供了电极6处的高频AC电流,这对于用户和患者来说是潜在的风险。因此,必须确保没有错误的无意激活的发生。激活开关4、5的致动必须由HF外科装置1毫无疑义地识别。器械2还包括显示装置45,在操作中,该显示装置45将显示装置44上的操作参数完全或部分地显示给用户。
    下面参照图2至4描述由HF外科装置1识别根据本发明的激活开关4、5的致动。
    图2示出了HF外科装置1和连接的器械2的示意图。通过HF外科装置1的两个连接触点12提供电连接。为简单起见,仅示出了HF外科装置1和器械2的与激活开关4、5的识别相关的部分。在图2中没有示出HF外科装置1的与识别无关的所有剩余的组件。
    HF外科装置1的所示的部分被划分成施加部10和与施加部10电隔离的中间电路11。在电外科应用中,施加部10与患者接触。因此,用于器械2的连接触点12也是施加部10的一部分。为了用户和患者的安全,施加部10和中间电路11电隔离。HF外科装置1还具有与中间电路电隔离的初级电路(图中未示出),其中,电源电压流入装置1。
    HF外科装置1包括彼此电连接的DC电压源7、控制信号生成器8和评估单元9。如下面所述,DC电压源7、控制信号生成器8和评估单元9被设计为单个组件,分别部分地布置在施加部10中并且部分地布置在中间电路11中。
    DC电压源7包括处于中间电路11中的AC电压源13和变压器14。AC电压源13提供了具有约100kHz的频率的AC电压。当然,也可以使用具有其它频率的AC电压,例如,50至200kHz之间的AC电压。AC电压源13连接到变压器14的初级侧14.1并且形成电路,使得在操作过程中,AC电压施加到初级侧14.1。AC电源13和变压器14的初级侧14.1被布置在中间电路11中。AC电压被从初级侧14.1发送到布置在施加部10中的次级侧14.2。在本实施方式中,变压器14被设计为具有大约+/‑14V的AC电压被馈送到施加部10。变压器14的次级侧14.2被连接到并联连接的两个二极管15和并联连接的两个电容器16。该二极管被布置为它们的方向彼此相反。
    在操作期间,AC电压源13产生75kHz的交流电压,该交流电压由变压器14馈送到施加部10。具有75kHz的AC电压足够高,使得可以由对HF外科装置1的尺寸具有积极影响的相对小的变压器14发送。较低的频率需要较大的变压器。发送到施加部10的+/‑14V的AC电压由二极管15进行整流。二极管15.1只允许负半波通过,二极管15.2只允许正半波通过,从而获得负和正电压信号。这些电压信号由电容器16进行平滑处理从而形成AC电压。因此,DC电压源7在施加部中提供了正DC电压18和负DC电压17。
    DC电压源7电连接到控制信号生成器8,从而正和负DC电压17、18被施加到控制信号生成器8。控制信号生成器8包括两个光电耦合器19、20作为信号发射器。当然,也可以使用其他信号发射器作为光电耦合器。因为能够非常快速地发送切换信号,因此光电耦合器是特别适合的。负DC电压17被施加到光电耦合器19的晶体管,正DC电压18被施加到光电耦合器20的晶体管。光电耦合器19、20的晶体管被布置在施加部10中,光电耦合器19、20的发光二极管被布置在中间电路11中。在中间电路11中,光电耦合器19、20分别连接到频率生成器21,其中,在光电耦合器19中,插入有逆变器22。频率生成器21具有调整装置40,用于调整切换频率。在施加部10中,光电耦合器19、20分别被连接到相反布置的二极管23、24。在二极管之后,信号线被组合。
    频率生成器21生成具有大约250Hz的频率的矩形信号,该信号在高信号和低信号之间来回切换。调整装置40还允许调整其它频率,其中,250赫兹已被证明是合适的,因为该频率显著不同于HF信号的频率。能够通过调整装置40来修改切换频率。该调整装置40还可以被配置作为可变的软件参数。该矩形信号被发送到光电耦合器19、20,从而逆变器22分别对用于光电耦合器19的信号进行反转。因此,始终将与施加到光电耦合器20的信号相反的反转信号施加到光电耦合器19。高信号允许光电耦合器19、20的切换,从而,在施加部10中,DC电压能够流过光电耦合器的晶体管。二极管23、24保护光电耦合器19、20。接着,由光电耦合器19、20产生的信号被组合。控制信号生成器8输出控制信号25,其以250Hz的切换频率在正和负电压之间交替。
    控制信号生成器8被连接到施加部10中的评估单元9。评估单元9包括分别并行连接的两个二极管26、27、两个光电耦合器28、29和两个齐纳二极管32、33。二极管26只允许正电流通过,具有相反开关方向的二极管27只允许负电流通过。二极管26、27分别连接到光电耦合器28、29作为开关装置。二极管26、27和光电耦合器28、29的发光二极管被布置在施加部中。在中间电路11中,光电耦合器28、29的晶体管和与其连接的信号输出单元30、31分别布置在中间电路11中。另外,布置分别并联连接到光电耦合器28、29的两个电阻器34、35。评估单元9最终连接到用于器械2的一个连接触点12。
    控制信号25在评估单元9中由二极管26、27分割。二极管26只允许正电流传输到光电耦合器28,二极管27只允许负电流传输到光电耦合器29。因此,光电耦合器28在控制信号的每个正脉冲切换,从而由信号输出单元30示出激活信号。在光电耦合器29中正好相反,从而由信号输出单元31示出控制信号的每个负脉冲。信号输出单元30、31信号连接到HF外科装置1的控制单元(未示出),这在电极6处引起HF能量的激活。
    电阻器34、35分别用于消除对于到达光电耦合器28、29的信号的干扰,从而实现光电耦合器28、29的毫无疑义的数字切换。并联连接的电阻器消耗电流的一部分。这是有利的,因为光电耦合器的切换特性并不总是数字的。由于干扰,低状态下的电压控制信号可能具有已经允许光电耦合器28、29的切换的电平。由于由电阻器34、35进行的电流的一部分的提取,干扰被消除或最小化,从而光电耦合器28、29在控制信号的低状态下可靠地不会进行切换。
    齐纳二极管32、33也用于减少干扰的可能性。他们安装为在光电耦合器28、29的切换方向上进行阻挡。电流仅在预定雪崩电压或截止电压的余裕中流动,从而消除了低于截止电压的所有干扰。在图2的实施方式中,齐纳二极管32、33的截止电压是约8.2V。此配置已被证明是有利的,因为控制信号具有+/‑12V,并且,因此,完全允许通过。只有大多低于8.2V的干扰信号被阻挡。在施加部中,+/‑12V的电压是根据现行标准的最大允许电压。这是足以毫无疑义地识别控制信号的高状态的高电压。
    在图2中的实施方式中,除了并联连接的激活开关4、5之外,连接到HF外科装置1的器械2还包括也并联连接的两个二极管36、37。二极管36、37被安装在相反的截断方向上。以该方式,当激活开关4被激活时,只有正电流被允许通过,当激活开关5被激活,只有负电流被允许通过。
    DC电压源7、控制信号生成器8、评估单元9和器械2形成能够由开关4、5闭合的电路。
    为了甚至在开关4、5的非激活期间,电流流过DC电源7,在控制信号生成器8之后提供返回到DC电源7的电流路径。在电流路径中,布置具有相反截止方向的两个齐纳二极管42、43和电阻器41作为消耗器。齐纳二极管42、43具有约11V的截止电压,从而最大电压被限制到约11V。
    借助于评估单元9,在操作过程中,评估器械2的激活开关4、5是否被致动。在图2中,没有激活开关4、5被致动,从而具有DC电压源7、控制信号生成器8和评估单元9的电路开路,并且没有电流流动。因此,由于没有控制信号25到达评估单元9,因此,信号输出单元30、31没有输出信号并且器械2的电极6没有被激活。
    将在下面参考图3描述根据本发明的激活开关4的致动以及由HF外科装置1进行的识别。
    图3示出了在激活开关4被致动(即闭合)时操作的包括图2的HF外科装置1和器械2的系统。当激活开关4闭合时,电路闭合,并且二极管36允许正电流通过。因此,该控制信号的正部分38被允许通过。具有250Hz的切换频率的该正控制信号38到达光电耦合器28,其以该切换频率进行切换。信号输出单元30输出具有该切换频率的激活信号,从而在中间电路11中指示激活开关4的致动。借助于激活信号,激活适合于电外科切割的电极6处的HF能量。
    对于安全测试,能够检查激活信号的切换频率。其必须等于控制信号生成器8的频率。否则,没有发生HF能量的激活。
    参照图4,在下文中描述根据本发明的激活开关5的致动以及由HF外科装置1进行的识别。
    图4示出了在激活开关5被致动(即闭合)时操作状态中的包括图2的HF外科装置1和器械2的系统。借助于闭合的激活开关5,电路闭合,并且二极管37允许负电流通过。因此,该控制信号的负部分39被允许通过。具有250Hz的切换频率的该负控制信号39到达光电耦合器29,其以该切换频率进行切换。信号输出单元31输出具有该切换频率的激活信号,从而在中间电路11中指示激活开关5的致动。借从而,在HF外科装置中,激活适合于电外科凝固的电极6处的HF能量。
    当两个激活开关4、5同时激活时,因此,控制信号25的正和负部分36、39被允许通过。从而,两个光电耦合器28、29进行切换并且两个信号输出单元30、31输出信号。从而能够毫无疑义地识别能激活开关4、5都被致动。
    在下文中,将参考图5描述根据本发明的HF外科装置101的另一实施方式。为了简明起见,仅描述与图1至图4的实施方式之间的差异。相同的组件具有相同的附图标记。
    不具有二极管36、37的另一器械102连接到图5中的HF外科装置。器械102和HF外科装置101都包括3个连接触点12。另外,HF外科装置101包括并联连接的两个二极管103、104。与二极管36、37类似地,二极管103、104也布置为与激活开关4、5串联。唯一的区别是,二极管103、104被布置在HF外科装置1中并且二极管36、37被布置在器械2中,从而器械2和HF外科装置1只需要两个连接触点12。由HF外科装置101进行的激活开关4、5的致动的识别与上面参考图2至2描述的HF外科装置1相同。
    在下文中,将参考图6描述根据本发明的系统的由于实施方式的HF外科装置1和器械2。为了简洁起见,仅描述与图1至图4的实施方式的差异。相同的部件具有相同的参考标记。
    在图6中,变型的器械102连接到HF外科装置1。除了并联连接的二极管36、37之外,该器械102还包括连接到连接触点12的读出单元46。通过控制信号25以编码形式发送的信息能够由读出单元46读出。该信息可以例如是电源或运行模式的操作参数,并且在操作过程中显示在器械102的显示器45上。
    在根据本发明的HF外科装置中,通过修改控制信号的偏移频率由调整装置40以编码形式发送信息。该信息在激活开关4、5没有被致动的情况下由读出单元46读出。如果激活开关4、5被致动,并且,如果由信号输出单元30、31指示了该致动,则调整装置40变化到之后能够被验证的预定切换频率250Hz。在器械的激活过程中,没有发生信息传输。这也不是必要的,因为,为了安全起见,在激活过程中可以不改变操作参数。另外,还可能的是,在另一方向上将信息从器械发送到HF外科装置1。为了这个目的,器械中的控制信号被改变并且在HF外科装置中读出。

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    高频 外科 装置
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