CN102743219B

CN102743219B - 电源设备

Info

Publication number: CN102743219B
Application number: CN201210088036.0A
Authority: CN
Inventors: M·弗里茨
Original assignee: Erbe Elecktromedizin GmbH
Current assignee: Erbe Elecktromedizin GmbH
Priority date: 2011-02-14
Filing date: 2012-02-14
Publication date: 2015-03-11
Anticipated expiration: 2032-02-14
Also published as: EP2486883A1; JP5892805B2; US9649145B2; US20120209256A1; CN102743219A; EP2486883B1; JP2012166028A; PL2486883T3

Abstract

本发明涉及一种电源设备。这里提出一种用于外科装置的电源设备，用于操作至少一个外科器械，特别是电外科器械和/或冷冻器械和/或射流外科器械，该电源设备包括：控制单元(15)，其用于控制至少一个器械(5)；存储器单元(23)，其用于存储配置数据，特别是描述具有多个状态的状态自动机的控制值，其中控制单元(15)以如下这样的方式设计，它读入配置数据、将状态自动机转译为控制程序并控制至少一个器械(5)与控制程序一致。该电源设备的特征在于提供居间单元，其向数学函数分配在控制程序执行期间所接收的实或虚调整设备的至少一个调整值，借助于该数学函数，获得用于控制值的比例因子。

Description

电源设备

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1前序的用于操作至少一个外科器械的外科装置的电源设备，以及涉及一种根据权利要求9的用于生成针对电源设备的控制程序的方法。

背景技术

例如从公开DE 10 2009 042 428中已知在这里讨论的电源设备的类型。该电源设备用于操作至少一种外科器械，特别是电外科、冷冻外科或射流外科器械。该设备包括用于控制该至少一个器械的控制单元，以及用于存储配置数据的存储器单元，所述配置数据描述有限状态机(也称作有限状态自动机)，即以多个状态为特征的状态自动机。控制单元被以如下这样的方式配置：它读入配置数据、将有限自动机转译成控制程序以及控制至少一个器械与该控制程序一致。因此可以以简单方式编程连接到外科装置的外科器械，以及利用对状态自动机的使用快速并且有效地确保对编程准确性的验证。就已知的电源设备而言，提供电源设备内的框架程序或框架，所述框架允许以状态自动机的形式读入和转译用于器械的控制程序。在下文中，术语“状态自动机”用作与有限状态自动机或有限状态机同义的术语，即通常表示由状态、状态转变和动作组成的行为模型。通常，不需要修改上面讨论的框架程序以便进一步开发该电源设备的功能。利用对由配置数据描述的状态自动机的使用发生对器械的实际控制。很容易证实状态自动机是否是正确的。优选地，使用确定型自动机，使得容易验证自动机是否正确运行。由于状态自动机的使用，最小化开发新控制和调节算法的过程中的工作量是可能的，由此始终保证患者和操作电源设备的人员的安全。

就已知类型的电源设备而言，存在以下问题，即运行控制程序例如用于改变组织强度效应，以及特别地是用于改变电压、电流或输出时，在某些情形中，需要在状态自动机的实现中的若干点处必须进行默认值或调整值的改变。当使用常规电源设备时，在该情形中，用户必须在调整设备(诸如电位计等等)上执行手动调整。然而，通过使用状态自动机，由于系统的复杂性，参数的这种手动调整不再可能。因此，状态自动机运行时，用户不能通过致动外科装置的调整设备来执行例如输出电压或输出功率等的任何手动改变。实际上，可以想到，生成专用控制表用于针对(一个或多个)调整设备的任何可能调整值的状态自动机，然而，这将消耗大量时间以及将大大地减少借助于状态自动机的控制特征的清楚和简单维护的优势。

该已知电源设备的另一劣势在于影响自动机状态转变的组织参数和/或RF测量值只限定状态自动机的实现并且不限定单独控制值的强度。在这种情况下，将期望组织参数和/或RF测量值不仅影响状态自动机的实现，另外还可以影响控制参数(诸如例如，电压、时间、电流、输出等)的改变。

因此，本发明的目的是提供一种用于外科装置的电源设备，用于操作至少一个外科器械，其中电源设备一方面允许用户在状态自动机运行时对状态自动机的控制值上的手动影响，以及另一方面，允许通过组织参数和/或RF测量值等对控制值的改变，所述值用作状态自动机的两个状态之间的状态转变的条件。

发明内容

为了实现前述目的，提出了展现权利要求1特征的电源设备。用于针对操作至少一个外科器械，特别是电外科器械和/或冷冻外科器械和/或射流器械的外科装置的电源设备包括控制单元，其用于控制该至少一个器械，以及存储器单元，其用于存储配置数据，特别是控制值，诸如RF电压、输出、时间段等，这些配置数据描述具有多个状态的状态自动机。在这种情况下，以如下这样的方式配置控制单元：读入配置数据、将该状态自动机转译为程序并控制至少一个器械与该控制程序一致。该电源设备的特征在于提供居间单元，其向数学函数分配在控制程序执行期间所接收的实或虚调整设备的至少一个调整值，借助于该数学函数，获得用于具体控制值的比例因子。

因此，本发明的本质思想是该电源设备包括将所接收到的调整值分配给具体数学函数的居间单元，在该情形中，该数学函数为该调整值分配比例因子，该比例因子继而用于按比例缩放具体控制值。在这种情况下，例如在用户通过致动实调整设备(诸如例如外科装置上的电位计)来调整参数时，实现至少一个控制值，然而特别是若干控制值的改变。在设计控制程序时，定义规则，诸如一个或多个调整设备(电位计等)将如何缩放，即修改控制程序的控制值。数学缩放函数产生特征线，它们可以向用于若干控制值的若干不同比例因子分配执行的调整。因此，同一个调整或同一个调整值可以产生用于不同控制值的不同比例因子。此外，由于本发明，在状态自动机的两种状态之间执行跳跃或状态转变时，虚或实调整设备基于简单规则或归一化测量值或常数(即基于真实状态转变规则)来改变。在这种情况下，优选地在设计控制表或状态自动机时确定规则或归一化测量值或常数。

可以优选地由外科装置的用户来致动实调整设备，以及实调整设备可以是调整旋钮或类似的调整元件。相比而言，虚调整设备不使用手动可致动调整元件，而是由针对一个转变的至少一个控制规则组成，即状态自动机的两个状态之间的至少一个状态转变。因此虚调整设备的控制规则的结果形成了虚调整设备的调整值，以及因而对应于可以由用户在实调整设备上设置的调整值。在这两种情形中，分别获得的调整值由居间单元分配给具体函数是确定性的，居间单元继而产生针对具体控制值的比例因子。出于安全原因，控制值可以仅通过比例因子减小，这是该情形中比例因子必须小于1的原因。因此，比例因子用于适配以及特别的用于减小任何控制值，诸如例如电压、输出、时间段等。控制值可以是可想到的状态自动机的任何可调整参数。比例因子与分别分配的控制值相乘并因此产生将被设置的控制值，所述控制值由控制来预指定。

优选地，由居间单元分配若干个数学函数至调整设备的调整值，所述函数旨在产生用于不同控制值的适配的比例因子。通过使用不同的数学函数，以该方式将相同的调整值用于产生不同的比例因子是可能的。

实或虚调整设备的调整值优选地具有介于0和1之间的值，并因此被归一化为0和1之间的范围。因此，可以借助数学函数来一致地和简单地处理所有调整设备的值。这里要求保护类型的居间单元优选地已经在状态自动机的控制表中实现并由控制单元与状态自动机一起转译为控制程序。优选地，居间单元以列表方式包括若干个居间器，由此每个居间器将调整设备的调整值分配给单个数学函数，而居间单元的另一个居间器能够将相同调整设备的调整值分配给另一个数学函数。这样，将具体调整设备的调整值分配给若干个不同的数学函数并因此基于实或虚调整设备的同一个调整值产生针对不同控制值的不同比例因子是可能的。

为了实现前述目的，还提出了一种展现权利要求9特征的用于产生控制程序的方法。如前所述，该方法用于生成针对至少一个外科器械的电源设备的控制程序，特别是用于根据前述任一权利要求的电源设备，其中该方法包括如下步骤：读入描述显示多个状态的状态自动机的配置数据；借助控制单元将显示多个状态的状态自动机转译为控制程序；借助该控制单元控制至少一个外科器械与控制程序一致。根据本发明，该方法包括如下附加步骤：接收实或虚调整设备的至少一个调整值；借助调整值和至少一个所分配的数学函数计算至少一个比例因子，以及基于该比例因子改变至少一个所分配的控制值。

优选地，该控制单元在至少一个所分配的数学函数后搜索调整值的接收方。该比例因子的计算或所计算的比例因子与控制值的相乘则优选地在状态自动机的两个状态之间的状态转变期间发生，其中由控制单元来重新计数控制表。然而，基本上，用于计算新的控制值的其他实现是可能的。

附图说明

在下文中，将参照附图更加详细的说明本发明。它们示出：

图1根据具有连接的示例性电外科器械的本发明的电源设备；

图2根据本发明的电源设备的单独部件的示意图。

具体实施方式

图1示出了电源设备1，其经由第一RF导线3连接至电外科器械5。第二RF导线7去往中性电极9。为了施加由电源设备1可用的RF电压U，器械5包括有源电极。因此，可以在中性电极9和有源电极之间施加RF电压U。

如图1所示，电外科器械5的中性电极9和有源电极可以用来注入RF电流到生物组织中。图1示出了自粘中性电极9所附接的躯干(torso)11。电外科器械5的有源电极用于切割或凝结躯干11另一侧上的组织。图1示出的器械，严格地用作为示例，是单极器械，其因此仅包括一个有源电极。然而，代替中性电极9，还可能提供具有两个有源电极的双极器械。将严格地以示例性方式参照电外科器械说明根据本发明的电源设备1的功能。应该理解的是，也可能可以关注完全不同类型的器械，例如诸如射流外科器械等。

通常，电源设备1是外科装置13的一部分，该外科装置13通常包括调整设备，所述调整设备可以由外科设备的用户手动致动。

如图2所示，电源设备1包括控制单元15和RF生成器17。RF生成器布置成提供用于电外科器械5和用于中性电极9的合适的RF电压U。控制单元15控制RF生成器17，其中所述控制单元输出控制信号至所述生成器。另外，控制单元15接收来自RF生成器17的传感器信号，所述传感器信号提供关于RF生成器17的状态以及关于所施加的RF电流I或RF电压U的信息。此外，控制单元15还能够接收例如关于组织阻抗R、RF输出P、或有效功率因子cosΦ的传感器信号。

优选地，将控制单元15设计成提供若干个不同操作模式，它们例如影响将要施加的RF电压U或RF输出P。在这种情况下，控制单元可以提供一种模式用于凝结以及一种模式用于切割组织。此外，可以使得用于不同电外科器械5的附加模式可用，例如用于单极或双极器械、或用于不同组织类型(肝组织或肌肉组织)。

电源设备1包括输出单元19，其能够接收来自电外科器械5的用户的输入。优选地，以外科装置13上旋转旋钮或按钮形式将输入单元19实现为实调整设备以便由用户致动。因此，用户可以经由输出单元19选择具体操作模式并以如下这样的方式激活控制单元15：RF生成器17并进而电外科器械5以此模式操作。此外，用户可以借助输入单元19进行调整，例如改变切割功率。如此，可以在外科装置13上提供一个或多个实调整设备。为达到电源设备的用户希望参数根据主动控制改变的程度，例如RF电压、RF输出、时间段等，用户借助调整设备设置具体调整值。

为了使得具体操作模式的选择更容易以及指示关于RF生成器17和/或控制单元15和/或电外科器械5的状态信息，电源设备1还包括输出单元21，其优选地包括用于显示信息的可视显示单元。

控制单元15与存储器单元23通信连接，存储器单元23包括接口25。经由该接口25，可以将配置数据加载到存储器单元23内。控制单元15包括时间检测单元27，其预设了时间信号形式的传感器信号，所述信号允许预设时间间隔的检测。

存储器单元23包括框架程序，其由控制单元15执行。该框架程序使得控制单元15加载来自存储器单元23的配置数据以及产生控制程序，该控制程序实现对连接到电源设备1的器械5的控制。优选地，在该情形中，实现表控制时序电路，所述时序电路具有多个状态Z0至Zx，其中根据预设边界条件采用单独状态Z0至Zx。

存储在存储器单元23中的配置数据优选地以表形式对有限状态机或状态自动机建模。状态自动机包括若干个状态Z0至Zx，其中转变由于描述第一与第二状态之间的转变而在单独状态之间发生。为每个转变分配至少一个转变规则，也称为状态转变规则，所述规则包括至少一个条件，该满足该至少一个条件时，改变控制单元15脱离根据第一状态的控制模式而进入根据第二状态的控制模式。例如，转变规则可以包括只在阻抗R例如大于80欧姆或有效功率因子cosΦ大于0.5时执行进入另一状态的转变的条件。此外，可以想象到转变规则需要条件维持预设的时间段。另外，可以想象到的是只在有效功率因子cosΦ大于0.5超过5毫秒时才实现转变规则。

根据本发明，电源设备1包括居间单元，其将实或虚调整设备中的至少一个调整值分配给至少一个数学函数，当执行控制程序时在控制单元15中接收所述调整值。该居间单元或多或少地对应与分配设备，所述分配设备在存储器单元23的控制表中或状态自动机中实现并将一个或多个不同的数学函数分配给调整设备。

就以下示例而言，针对用户借助实调整设备手动改变调整值时(即，在控制实现状态自动机时外科装置的旋钮或按钮)的情况说明电源设备1的功能。

在本示例性情形中，假设图1的外科装置或电外科器械的用户希望改变切割强度。然而，出于安全原因，优选地仅可能减小切割强度。优选地，为简化起见，调整设备的所有可调整值被归一化为0和1之间的值。在这样的情形下，值1优选地对应于调整设备的最大可调整调整值。

例如，调整设备X1具有初始调整值x1＝0.7，以及用户将该调整设备的调整值x1改变为0.6。在调整值已经改变以后，实调整设备因此报告x1的调整值＝0.6。一旦调整设备报告了x1的调整值＝0.6，控制就搜索居间单元中的居间器，分配所述居间器至调整设备X1。例如，可以想象到的是由两个不同的居间器V1和V4参照调整设备X1。然后，两个居间器V1和V4将调整值x1＝0.6分别分配给两个不同的数学函数1和2，如下面示例性方式中所示：

居间器V1→数学函数1：y＝Ax²+Bx+C；参数：A＝0.5；B＝0.5；C＝0

目标：状态Z1；调整1：U_HFmax

→控制值Z1.UHFmax的比例因子设置为0.68。

居间器V4→数学函数2：y＝A*e^Bx+C；参数：A＝0.3；B＝1；C＝0

目标：跳跃2A；等待时间

→控制值Trans 21.TV的比例因子设置为0.55

因此，显然的是居间单元原则上包括若干个居间器V1至Vx的列表，每个将调整设备分配给数学函数。若干个居间器也可以分配若干个函数到相同的调整设备，如在下文中参照居间器V1和V2示出的，两个都执行调整设备X1的分配，但分配至不同函数。在下文中，示出居间单元的函数原理以说明：

V1：X1→F1(x1)→Y1

V2：X1→F2(x1)→Y2

V3：X2→F3(x2)→Y3

U_Regulator＝Y1*U_Setpoint

P_Regulator＝Y2*P_Setpoint

R_Threshold＝Y3*R_ThresholdOrg

变得清楚的是，例如，居间器V1将函数F1分配至调整设备X1或分配至调整设备X1的调整值x1，以及居间单元的另一个居间器V2可以将第二不同的函数F2分配至相同的调整设备X1。第三居间器V3例如可以将第三不同的函数F3(但也是函数F1或F2或任何其他函数中的一个)分配至另一调整设备X2。确定的是，由于通过居间单元将调整设备分配给若干个不同的数学函数的选择，若干个比例因子Y1至Yx可以通过将调整值应用于各个函数来获得。换言之，比例因子Y是在调整值x被插入数学函数F中获得的，由此调整值和正确的函数之间的联系由居间器确定。处于安全原因，为仅允许减小现有的控制值，函数优选地以如下方式选择，即所得比例因子假设为0和1之间的值。

之后所得比例因子Y1至Y3可以应用于不同的、可自由选择的控制值，如在上文参照控制值U(RF电压)、P(RF输出)和R(电阻)以示例性方式示出。换言之，获得的比例因子与控制值相乘，在该情形中，该结果产生了由控制单元预设的最终控制值。

优选地，在状态自动机从一个状态进入状态自动机的另一状态期间更新比例因子Y1至Y3。因此，如果在控制程序执行期间进行了调整值的改变，则存在对状态自动机的下一个状态转变的等待，因为之后控制表由控制单元重新计算。然后，在状态转变期间，将调整值插入所分配的函数并且计算所得比例因子。然后，比例因子与所分配的控制值相乘，因此最终导致待设置的最终控制值。

数学函数可以是任何函数，例如平方函数或指数函数。确定的是，可以分配同一个调整值给若干个不同的数学函数，这些不同的数学函数因此将不同的比例因子分配给调整值。就上述示例而言，清楚的是，在该方式中，相同调整值x1＝0.6可以引起针对一个电压和一个等待时间的不同比例因子，例如，引起针对电压U_HFmax的比例因子0.68和引起针对等待时间Trans 21.TV的比例因子0.55。因此，通过将调整值x1插入函数1和函数2，获得了两个不同的比例因子Y1和Y2。将要最终与比例因子相乘的“目标”是具体的、所分配的控制值，其可以在状态自动机的基本调整和/或状态自动机的状态和/或单独状态之间的跳跃条件中自由地限定。

然而，不能仅由用户借助实调整设备的手动致动来改变调整值；而是虚或实调整设备的新调整值也可以源自组织参数和/或RF测量值，并且通常源自控制单元15接收到或产生的传感器信号，这些充当用于在从状态自动机的一个状态跳跃到另一状态期间的转变规则或状态转变规则的参数。因此，在该情形中，替代或除了该至少一个实调整设备之外，可以说是提供了虚调整设备，所述虚调整设备原则上包括针对检测的测量值等的至少一个简单控制规则，由此控制规则的结果优选地再次归一化为0和1之间的值。因此，控制规则的结果形成虚调整设备的调整值，由此可以再次将该控制值分配给不同的实或虚调整设备。在设计状态自动机时确定控制规则，以及例如可以看起来如下：

初始化x4＝4

初始化x5＝0.3

如果跳跃1A，则设置x4＝2000mA/IHFrms(归一化为0…1)

如果跳跃1B，则设置x4＝x4+2

如果跳跃1C，则设置x4＝0.3

如果跳跃2A，则设置x5＝x5*1.05

如果跳跃3A，则设置x1＝x1*0.2

跳跃1A、1B等是转变规则，如果它们得到满足，一方面，触发动作，特别是从第一状态跳跃到第二状态，另一方面，但是还触发所分配的控制规则(参见上文)。例如，状态自动机的状态1可以定义如下：

状态1：开始

->U_HFmax：＝200Vpeak

->I_HFmax：＝3A rms

->P_HFmax：＝120W

跳跃1A>>>超过电阻<<<

跳跃1A：如果1次RLast＝80欧姆，则改变至状态：3

跳跃1B>>>cosΦ＜0.5(＝LF 16384)<<<

跳跃1B：如果50次LF＜16384，则改变至状态：3

跳跃1C>>>时间限制<<<

跳跃1C：如果10000次，则改变至状态：4

例如，如果转变规则1A或跳跃1A得到了满足，即超过了电阻，则控制改变至状态2。然而，根据本发明，真实的转变规则1A不仅触发一个转变状态，而且同时引起所分配的调整值的改变。因此，如果转变规则1A得到了满足，则可以定义虚调整设备中的控制规则，例如，如上文所示意的调整设备X4设置为调整值x4＝2000mA/IHFrms，其中所得调整值x4的归一化再次发生为0和1之间的值。与此相对，如果转变规则1B得到了满足，即有效功率因子cosΦ小于0.5，则虚调整设备的控制规则可以影响调整设备X4的调整值x4＝x4+0.2。

这样，可以将不同控制规则分配给不同转变规则，所述控制规则如果得到满足，则引起虚或实调整设备的调整值的改变。优选地，将单个转变规则分配给虚调整设备的单个控制规则。然而，也可以旨在将一个转变规则分配给若干个控制规则，以及因此引起各种调整设备的若干个调整值的改变。

然后借助居间器的分配实现以新调整值和不同数学函数为基础的比例因子的计算，如上文关于实调整设备的情形所描述的那样。

参照下表将再次示意作为本发明的基础的基本原理：

总之，发现由于本发明，在控制单元15中的状态自动机的实现期间，一方面针对用户，动态地影响状态自动机的控制值，另一方面，并且针对用于转变规则的测量值或其他参数，借助控制规则实现调整值的改变。

总的来说，确定的是居间单元执行将实或虚调整设备的调整值分配给数学函数，借助其获得比例因子，所述比例因子实现按比例缩放或改变，以及特别是，状态自动机的控制值的减小。与此结合，应该理解，调整设备意味着可以由用户执行的手动测量或借助一个或多个控制规则实现调整值改变的设备。因此，调整设备可以是电源设备的“硬件元件”或“软件元件”。确定的是，所述设备在具体动作之后执行至少一个调整值的改变。

参考标记列表

1电源设备

3第一RF导线

5外科器械

7第二RF导线

11躯干

13外科装置

15控制单元

17 RF生成器

19输入单元

21输出单元

23存储器单元

25接口

27时间检测单元

Claims

1.一种用于操作至少一个外科器械（5）的外科装置的电源设备，所述电源设备包括：

- 控制单元（15），其用于控制所述至少一个外科器械（5），

- 存储器单元（23），其用于存储配置数据，

其中所述控制单元（15）被以如下这样的方式设计，其读入配置数据、将状态自动机转译为控制程序并且控制所述至少一个外科器械（5）与所述控制程序一致，

其特征在于

提供居间单元，其向数学函数分配在所述控制程序执行期间所接收的实或虚调整设备的至少一个调整值，借助于所述数学函数获得用于控制值的比例因子。

2.如权利要求1所述的电源设备，

其特征在于

所述至少一个外科器械（5）包括电外科器械和/或冷冻器械和/或射流外科器械。

3.如权利要求1所述的电源设备，

其特征在于

所述配置数据是描述具有多个状态的状态自动机的控制值。

4.如权利要求1-3中任一项所述的电源设备，

其特征在于

所述实调整设备可以由外科装置的用户致动。

5.如权利要求1-3中任一项所述的电源设备，

其特征在于

所述虚调整设备包括用于所述状态自动机的两个状态之间的至少一个转变的至少一个控制规则。

6.如权利要求1-3中任一项所述的电源设备，

其特征在于

所述控制规则的结果形成所述虚调整设备的调整值。

7.如权利要求1-3中任一项所述的电源设备，

其特征在于

所述比例因子用于适配所述控制值。

8.如权利要求7所述的电源设备，

其特征在于

所述适配所述控制值是减小所述控制值。

9.如权利要求1-3中任一项所述的电源设备，

其特征在于

由所述居间单元将若干个数学函数分配给调整值，所述函数旨在产生用于不同控制值适配的比例因子。

10.如权利要求1-3中任一项所述的电源设备，

其特征在于

所述实或虚调整设备的调整值介于0和1之间。

11.如权利要求1-3中任一项所述的电源设备，

其特征在于

所述居间单元包括若干个居间器的列表。

12.一种用于通过至少一个外科器械（5）的如权利要求1所述的电源设备（30）操作至少一个外科器械（5）的方法，所述方法包括如下步骤：

- 读入描述显示多个状态的状态自动机的配置数据；

- 借助控制单元（15）将显示多个状态的状态自动机转译为控制程序；

- 借助所述控制单元（15）控制所述至少一个外科器械（5）与所述控制程序一致；

- 接收实或虚调整设备的至少一个调整值；

- 借助所述调整值和至少一个所分配的数学函数计算至少一个比例因子；以及

- 基于所述比例因子改变至少一个所分配的控制值。

13.如权利要求12所述的方法，

其特征在于

至少一个外科器械（5）的所述电源设备（30）是如权利要求2-11中任一项所述的电源设备。

14.如权利要求12或13所述的方法，

其特征在于

在接收所述调整值后，所述控制单元搜索至少一个分配的函数。

15.如权利要求12或13所述的方法，

其特征在于

在从所述状态自动机的一个状态转变到其他状态期间更新所述比例因子。