DE10054963A1 - Hochfrequenzgenerator für die Hochfrequenzchirurgie mit einstellbarer Leistungsbegrenzung und Verfahren zur Steuerung der Leistungsbegrenzung - Google Patents

Abstract

In einem HF-Generator und einem Verfahren zum Begrenzen der Ausgangswirkleistung des HF-Generators, insbesondere zum HF-chirurgischen Schneiden und Koagulieren von menschlichem oder tierischem Gewebe, werden die Ausgangsspannung und der HF-Ausgangsstrom des HF-Generators (1) mittels mindestens zwei Detektoreinrichtungen (2, 3) detektiert, die Spitzen- und Effektivwerte der HF-Ausgangsspannung und des Ausgangsstroms sowie der Mittelwert von der Ausgangwirkleistung des HF-Generators mittels einer Auswerteeinrichtung (4) ermittelt und der berechnete Mittelwert mit einem definierten maximalen Mittelwert der Ausgangswirkleistung des HF-Generators mittels einer Vergleichseinrichtung (5) verglichen. Anschließend wird die HF-Ausgangsspannung mittels eines pulsförmigen Modulationssignals über eine Modulationseinrichtung (7) moduliert, wobei eine Steuereinrichtung (6) die Modulationseinrichtung (7) derart steuert, daß die Pulsdauer des pulsförmigen Modulationssignals und/oder die Pausendauer zwischen den pulsförmigen Modulationssignalen verändert wird, um den Spitzenwert der Ausgangsspannung konstant zu halten, wenn der berechnete Mittelwert der Ausgangswirkleistung größer dem maximalen Mittelwert der Ausgangswirkleistung ist. Alternativ ist der HF-Generator (1) mit einem Sensor zur Bewertung der Intensität elektrischer Lichtbögen zwischen einer am HF-Generator angeschlossenen Elektrode und dem Gewebe ausgestattet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hochfrequenz-Generator mit einstellbarer Begrenzung der Ausgangswirkleistung, insbe­ sondere zum HF-chirurgischen Schneiden und Koagulieren von menschlichem oder tierischem Gewebe, sowie ein Verfahren zur Begrenzung der Ausgangswirkleistung des Hochfrequenzgenerators.

In der Hochfrequenz-Chirurgie werden HF-Generatoren zum Schnei­ den und Koagulieren von menschlichem oder tierischem Gewebe verwendet, die sich dadurch auszeichnen, daß mittels an einer Elektrode angelegten HF-Spannung elektrische Lichtbogen zwi­ schen Elektrode und Gewebe erzeugt werden, wodurch ein Schnei­ deeffekt in dem Gewebe entsteht. Die hierfür benötigten HF- Spannungen zwischen Elektrode und Gewebe weisen einen Mindest­ wert von ca. 200 Vp (Volt peak) auf. Bei einem solchen HF-chir­ urgischen Schneiden und Koagulieren hat die zwischen der Elek­ trode und dem Gewebe angelegte Spannung maßgeblichen Einfluß auf den Koagulationsgrad an den Schnitträndern. Um den Koagula­ tionsgrad konstant zu halten, werden HF-Generatoren mit einem Regelkreis versehen, welcher die HF-Ausgangsspannung des HF-Ge­ nerators bzw. die Intensität der elektrischen Lichtbogen zwi­ schen der Elektrode und dem Gewebe auf einen konstanten Wert regelt.

Die Ausgangswirkleistung, die von der Ausgangsspannung des HF- Generators abhängt, ist gemäß der Gleichung

auch eine Funktion der Lastimpedanz R. Eine durch beispiels­ weise große Schnittflächen verursachte Verringerung der Lastim­ pedanz führt dazu, daß die Ausgangsspannnung U nur solange kon­ stant gehalten werden kann, wie der HF-Generator die hierfür erforderliche Ausgangswirkleistung generieren kann. Sobald der HF-Generator seine Leistungsgrenze erreicht, kann die konstant zu haltende Ausgangsspannung U bzw. die Intensität der elek­ trischen Lichtbogen nicht mehr aufrecht erhalten werden. Dies ist insbesondere der Fall, wenn der HF-Generator seine durch eine vorgenommene Voreinstellung begrenzte maximale Ausgangs­ wirkleistung (oder Ausgangsstrom) erreicht.

Für den Schneide- und Koagulationseffekt ist insbesondere der Spitzenwert der Ausgangsspannung entscheidend. Bekanntlich muß der Spitzenwert der HF-Spannung mindestens 200 V erreichen, da­ mit die für den Schneideeffekt erforderlichen elektrischen Lichtbogen zünden.

Bei bekannten HF-Generatoren wird die HF-Ausgangsspannung bei Erreichen bzw. Überschreiten der voreingestellten maximalen Ausgangsleistung automatisch reduziert, um so die Ausgangs­ wirkleistung des Generators nicht über die Leistungsgrenze des Generators ansteigen zu lassen. Gleichzeitig ist jedoch anzu­ streben, daß der Spitzenwert der Ausgangsspannung bzw. die In­ tensität der elektrischen Lichtbogen konstant gehalten wird, da somit der Einfluß der Ausgangsspannung auf den Verschorfungs­ grad an den Schnitträndern weitgehend konstant ist.

Somit liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen HF-Generator sowie ein Verfahren zur Begrenzung der Aus­ gangswirkleistung des Hochfrequenzgenerators zum HF-chirurgi­ schen Schneiden und Koagulieren von Gewebe zur Verfügung zu stellen, die es ermöglichen, daß auch bei großflächigem, tiefem und/oder sehr schnellem Schneiden der Koagulationsgrad an den Schnitträndern im wesentlichen konstant gehalten wird.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 bezüglich des Hochfrequenzgenerators und die Merkmale des Anspruchs 11 bezüglich des Verfahrens gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen werden in den Unteran­ sprüchen aufgeführt.

Vorzugsweise werden in dem HF-Generator und dem Verfahren zur Begrenzung der Ausgangswirkleistung des HF-Generators dessen Ausgangsspannung und HF-Ausgangsstrom detektiert, daraus der Mittelwert der Ausgangswirkleistung berechnet, dieser mit einem vorher definierten, einstellbaren maximalen Mittelwert der Ausgangswirkleistung verglichen und für den Fall, daß der be­ rechnete Mittelwert größer als der eingestellte maximale Mit­ telwert ist, die HF-Ausgangsspannung mit einem pulsförmigen Mo­ dulationssignal moduliert. Die Pulsdauer des Modulationssigna­ les und/oder die Pausendauer zwischen den Modulationssignalen werden vorzugsweise so eingestellt, daß der Spitzenwert der HF- Ausgangsspannung bzw. die Intensität der elektrischen Lichtbogen konstant gehalten wird. Durch die Modulation mit ei­ nem pulsförmigen Modulationssignal wird der gemittelte Effektivwert der HF-Ausgangsspannung aufgrund der zwischen den einzelnen Pulsen vorhandenen Pausen verringert, somit die Aus­ gangswirkleitung des HF-Generators verringert und hierdurch der HF-Generator vorteilhaft in seinem Leistungsbereich gehalten.

Für weitere Angaben zur Durchführung des Konstanthaltens der Intensität der Lichtbogen wird auf die Offenlegungsschriften des Anmelders DE 198 39 826 A1 und DE 38 05 291 A1 Bezug genom­ men.

Gleichzeitig wird der Spitzenwert der HF-Ausgangsspannung bzw. die Intensität der Lichtbogen innerhalb der Pulsdauer auf kon­ stanten Niveau gehalten, wodurch Schnittränder mit gleichblei­ bendem Koagulationsgrad selbst bei reduzierter Lastimpedanz er­ zielt werden können.

Alternativ kann der Mittelwert der Ausgangswirkleistung auch aus der Abgabeleistung des Leistungsnetzteiles und einem be­ kannten Wirkungsgrad des HF-Generators ermittelt werden.

Ein Operateur wird an Stelle einer Verringerung des Koagulati­ onsgrads, wie sie bei geringeren Lastimpedanzen durch z. B. sehr tiefes oder schnelles Schneiden auftritt, durch die entstehen­ den oder größer werdenden Pausen zwischen den Pulsen einen me­ chanischen Widerstand beim Führen der Elektrode spüren. Dadurch wird die Schnittbewegung zwar gebremst, jedoch weist der Schnitt an seinen Schnitträndern den gewünschten Koagulations­ grad auf.

Aufgrund dieses mechanischen Widerstandes in Kombination mit den vorliegendem gewünschten Koagulationsgrad ist es nicht mehr möglich, die Schnittbewegung zu rasch zu führen, wodurch eine ausreichend gute Koagulation der Schnittränder und folglich eine Blutstillung beibehalten wird.

Für eine exakte Ermittlung des zu berechnenden Mittelwertes der Ausgangswirkleistung durch die Auswerteeinrichtung wird zudem die Phasenverschiebung zwischen der Ausgangsspannung und dem Ausgangsstrom ermittelt.

Vorzugsweise wird die Pulsdauerveränderung bzw. Pausendauerver­ änderung von einem minimal und maximal zulässigen Wert für die Pulsdauer bzw. Pausendauer durch eine Begrenzungseinrichtung begrenzt. Dadurch ist sichergestellt, daß zum einen keine HF- Ausgangsspannung mit zu kurzer Pulsdauer entstehen, die sich nachteilhaft auf die Wirksamkeit des Schneideeffekts auswirken würden. Zum anderen wird ein pulsförmiges Modulationssignal mit einer maximalen Pulsdauer erzeugt, welches gerade noch unter­ halb einer kontinuierlich schwingenden HF-Ausgangsspannung liegt.

Um einen wirksam geregelten HF-Generator und ein durchführbares Verfahren zur Begrenzung der Ausgangswirkleistung des HF-Gene­ rators zu erhalten, können die Spitzenwerte der HF-Ausgangs­ spannung bzw. der Intensität der elektrischen Lichtbogen und die maximal zulässige Pulsdauer und/oder Pausendauer als Soll­ werte durch eine Initialisierungseinrichtung initialisiert wer­ den, bevor der eigentliche Regelkreisablauf eingeleitet wird.

Ein Leistungsnetzgerät, welches eine höhere Leistung an den HF- Generator sendet, sobald der berechnete Mittelwert der Aus­ gangswirkleistung gleich oder größer dem definierten einge­ stellten maximalen Mittelwert ist, ist vorzugsweise mit der Steuereinrichtung verbunden. Dadurch ist eine Kompensation des Generatorinnenwiderstandes bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung des Spitzenwertes der HF-Ausgangsspannung möglich.

Vorteilhafterweise liegen die Pulsdauern bzw. Pausendauern in einem Bereich von 3 µs (bei 330 kHz) bis 200 ms, um so die oben beschriebenen Effekte bezüglich der minimal und maximal zuläs­ sigen Pulsdauer und/oder Pausendauer sicherzustellen.

Es ist auch möglich, in dem Hochfrequenzgenerator den Sollwert des Spitzenwertes der HF-Ausgangsspannung bzw. die Intensität der Lichtbogen zu erniedrigen, nämlich dann, wenn die Pulsdauer die minimal zulässige Pulsdauer unterschreitet. Dadurch kann mit erneutem Durchlaufen eines Regelkreises des Hochfrequenzge­ nerators eine wirksame Regelung der Begrenzung der Ausgangs­ wirkleistung des HF-Generators und dadurch ein Weiterschneiden durch das Gewebe erreicht werden.

Der Sollwert des Spitzenwertes der HF-Ausgangsspannung bzw. die Intensität der elektrischen Lichtbogen kann jedoch auch erhöht werden, nämlich dann, wenn der berechnete Mittelwert kleiner als der definierte maximale Mittelwert der Ausgangswirkleistung ist, und wenn der Sollwert kleiner als ein voreingestellter Spitzenwert ist. Hierdurch wird eine Nachregulierung des Hoch­ frequenzgenerator-Regelkreises bis an die obere Leistungsgrenze des Generators erreicht.

Wenn der Sollwert größer als der voreingestellte Spitzenwert ist, so wird die Pulsdauer erhöht, sofern letztere unterhalb der maximal zulässigen Pulsdauer liegt.

Wenn der Generator zwar nicht an seine Leistungsgrenze gelangt, jedoch seine maximale Ausgangswirkleistung durch eine vorgenom­ mene Voreinstellung begrenzt wird, so wird die Ausgangswirklei­ stung des HF-Generators als ein gemittelter Wirkleistungswert angegeben, der über eine Integrationszeit gemittelt wird. Diese Integrationszeit kann in einem Bereich zwischen der Dauer eines oder einem ganzzahligen Vielfachen eines Modulationsintervalls bzw. einer Modulationsperiode liegen.

Vorteilhaft kann die Ausgangswirkleistung auch aus der Aus­ gangsleistung des Leistungsnetzteils und dem Wirkungsgrad des HF-Generators ermittelt werden.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Weiterbildungen der Erfin­ dung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausfüh­ rungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 Eine schematische Darstellung eines Ausführungsbei­ spiels des HF-Generators,

Fig. 2 ein Schaubild, in dem die Ausgangswirkleistung des HF-Generators über die Lastimpedanz R aufgetragen ist,

Fig. 3 Schaubilder, in denen die HF-Ausgangsspannung des HF- Generators über der Zeit für verschiedene Puldsdauer­ werte dargestellt ist, und

Fig. 4 ein Flußdiagramm des Regelkreises des HF-Generators und eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel des HF-Genera­ tors, das einen HF-Generator 1 und zwei Detektoreinrichtungen 2, 3 zum Messen der Ausgangsspannung bzw. des Ausgangsstroms des HF-Generators 1 umfaßt. Hierfür sind die als Sensoren aus­ gebildeten Detektoreinrichtungen 2, 3 in Form eines Spannungs­ sensors parallel zu dem HF-Generator 1 und in Form eines Strom­ stärkensensors 3 in Reihe zu dem HF-Generator 1 und einer La­ stimpedanz 9 geschaltet.

Die Sensoren 2 und 3 sind jeweils mit einer Auswerteeinrichtung 4 verbunden, die dazu dient, die Spitzen- und/oder Effek­ tivwerte der HF-Ausgangsspannung sowie die Spitzen- und/oder Effektivwerte des Ausgangsstroms zu ermitteln. Nach der erfolg­ ten HF-Ermittlung wird durch die Auswerteeinrichtung der Mit­ telwert der Ausgangswirkleistung des HF-Generators durch Multi­ plikation der Effektivwerte der HF-Spannung und des HF-Stroms sowie mittels Cosinusfunktion eines zusätzlich ermittelter Pha­ senwinkel zwischen der HF-Ausgangsspannung und dem HF-Aus­ gangsstrom berechnet.

Anschließend wird der so berechnete Mittelwert in einer Ver­ gleichseinrichtung 5 mit einem zuvor definierten, eingestellten maximalen Mittelwert der Ausgangswirkleistung des HF-Generators verglichen und festgestellt, ob der berechnete Mittelwert grö­ ßer oder kleiner als der maximale Mittelwert ist.

Die Modulationseinrichtung 7 moduliert darauf hin mit ihrem pulsförmigen Modulationssignal die Ausgangsspannung des HF-Ge­ nerators 1, wenn die berechnete Ausgangsleistung größer ist als die eingestellte Ausgangsleistung.

Sofern der berechnete Mittelwert größer als der maximale Mit­ telwert ist, wird eine Steuereinrichtung 6 aktiviert, welche die Modulationseinrichtung (7) zum Modulieren der Ausgangs­ spannung mit einem pulsförmigen Modulationssignal steuert. Die Steuerung ist derart, daß die Pulsdauer des pulsförmigen Modu­ lationssignales erniedrigt wird, um so eine gewisse "Ausdün­ nung" der Ausgangsspannung zu erhalten. Hierbei wird die Puls­ dauer in dem Ausmaß erniedrigt, welches für ein Konstanthalten des Spitzenwertes der Ausgangsspannung notwendig ist.

Gleichzeitig steuert die Steuereinrichtung 6 ein Leistungs­ netzteil 8, welches den HF-Generator 1 mit einer Leistung ver­ sorgt. Somit kann zudem eine Veränderung der Eingangslei­ stungssignale des HF-Generators bewirkt werden, um so bei­ spielsweise eine Kompensation des Generatorinnenwiderstandes zu bewirken.

In Fig. 2 wird der Verlauf der Ausgangswirkleistung 15 abhängig von der Lastimpedanz gezeigt. Aus diesem Schaubild ist erkenn­ bar, daß oberhalb einer kritischen Lastimpedanz R_krit der HF-Ge­ nerator nicht an seine Leistungsgrenze stößt und somit der Spitzenwert die Ausgangsspannung des HF-Generators konstant ge­ halten werden kann. Dies trifft ebenso für den Zustand zu, daß die Lastimpedanz R sich genau auf den Wert der kritischen Impe­ danz R_krit befindet.

Sobald jedoch die Lastimpedanz R einen kleineren Wert als den­ jenigen der kritischen Lastimpedanz R_krit annimmt, stößt der HF- Generator an die Grenze seiner maximal abgebbaren Leistung 16. Deshalb wird erfindungsgemäß die Ausgangswirkleistung des HF- Generators auf einem maximal zulässigen Wert 16 konstant gehal­ ten, indem das Verhältnis von Spitzen- zu Effektivwerten der Ausgangsspannung des HF-Generators (der sogenannte Crestfaktor) mit kleiner werdender Lastimpedanz zusehends verändert wird.

In Fig. 3 wird nun das variabel gestaltete Verhältnis von Spit­ zen- zu Effektivwerten der Ausgangsspannungssignale in Form von drei Schaubildern näher erläutert. Die drei Schaubilder A, B, C unterscheiden sich dadurch voneinander, daß im Schaubild A der Verlauf einer kontinuierlich schwingenden Ausgangsspannung und in den Schaubildern B und C der Verlauf einer gepulst schwin­ genden Ausgangsspannung mit unterschiedlichen Pulsdauern dar­ gestellt wird.

Die in dem Schaubild A dargestellte bei einer Lastimpedanz oberhalb R_krit kontinuierlich schwingende HF-Ausgangsspannung 13 besteht aus einem Spitzenwert 11 und einem Effektivwert 12. Wird nun eine Modulation dieses kontinuierlich schwingenden Si­ gnals bei Lastwiderständen unterhalb R_krit durchgeführt, so senkt sich der Effektivwert 12 der HF-Ausgangsspannung, während der Spitzenwert 11 der HF-Ausgangsspannung gleich groß bleibt, wie es beispielsweise in der Darstellung B gezeigt wird. Das pulsförmige Modulationssignal 14 wird in der Darstellung B mit einer Pulsdauer 14a gezeigt, die für eine Lastimpedanz zu­ trifft, die sich nur wenig unterhalb des R_krit befindet.

In der Darstellung C weist das pulsförmige Modulationssignal eine Pulsdauer (14a) auf, die für eine noch weiter verringerte Lastimpedanz R zutrifft. Der Effektivwert 12 der HF-Ausgangs­ spannung hat sich nochmals gesenkt, während der Spitzenwert 11 innerhalb eines Pulsdauerblockes konstant bleibt. Durch ein solches Absenken des Effektivwertes und ein Konstanthalten des Spitzenwertes ist es aufgrund des Crestfaktors möglich, daß die Ausgangswirkleistung einen definierten Mittelwert nicht über­ schreitet.

Die Darstellungen A, B und C zeigen den Verlauf der HF-Aus­ gangsspannung 10 über ein Zeitraumintervall von 200 ms, woraus hervorgeht, daß die Pulsdauer(zeiten) vorzugsweise in einem Be­ reich von 3 µs (bei 330 kHz) bis 200 ms liegen.

Fig. 4 zeigt ein Flußdiagramm, welches den Regelkreisablauf des HF-Generators und des Verfahrens wiedergibt.

Vor Eintritt in den eigentlichen Regelkreisablauf (Regelschlei­ fe) wird durch eine Initialisierungseinrichtung der Parameter des gewünschten Spitzenwertes Upset der HF-Ausgangsspannung für den gewünschten Regeleffekt des Generators auf einen Sollwert Upsoll initialisiert.

Ebenso wird die maximal zulässige Pulsdauer PDmax als Sollwert PDist initialisiert. Falls der Benutzer keine pulsförmige Modu­ lation der Ausgangsspannung wünscht, sondern eine kontinuier­ liche, nicht modulierte Ausgangsspannung anstrebt, so kann PDmax auf die Periodendauer der Modulationsfrequenz gesetzt werden.

Nach Beginn der eigentlichen Regelschleife kann diese bei­ spielsweise durch Loslassen eines Fingerschalters deaktiviert werden. Sofern eine derartige Deaktivierung nicht stattfindet, wird mittels der Detektoreinrichtungen 2, 3 und der Signalaus­ werteeinrichtung 4 der Spitzenwert U_p und der Effektivwert Ueff der Ausgangsspannung sowie der Effektivwert Ieff des Ausgangs­ stroms sowie der Phasenwinkel PHI zwischen der Ausgangsspannung und der Ausgangsstromstärke gemessen.

Anschließend wird der Spitzenwert Up der Ausgangsspannung auf den Sollwert Upsoll der HF-Ausgangsspannung geregelt. In einem weiteren Schritt werden daraufhin der Mittelwert Pavg der Aus­ gangswirkleistung des HF-Generators über mindestens eine Peri­ odendauer des Modulationssignales durch Multiplizieren der Ef­ fektivwerte der HF-Ausgangsspannung und des Ausgangsstroms so­ wie des Cosinus des Phasenwinkels PHI ermittelt und in einem weiteren Schritt dieser berechnete Mittelwert Pavg mit einem vorher definierten maximalen Mittelwert Pmax verglichen.

Sofern der maximale Mittelwert Pmax durch den berechneten Mit­ telwert Pavg überschritten wird, erfolgt eine inkrementale Er­ niedrigung der momentan vorhandenen Pulsdauer PDist oder ein erstmaliges Einsetzen eines pulsförmigen Modulationssignales mit einer solchen Pulsdauer. Hierbei darf die erniedrigte Puls­ dauer einen zulässigen minimalen Wert PDmin für die Pulsdauer nicht unterschreiten. Wenn diese unterschritten wird, so wird statt der Erniedrigung der Pulsdauer eine Erniedrigung des Sollwertes Upsoll der HF-Ausgangsspannung durchgeführt, um an­ schließend die Regelschleife erneut zu durchlaufen.

Wenn der berechnete Mittelwert Pavg nicht größer als der maxi­ male Mittelwert Pmax der Ausgangswirkleistung ist, wird der Sollwert Upsoll der HF-Ausgangsspannung inkrementell erhöht, sofern dieser kleiner als der voreingestellte Wert Upset der HF-Ausgangsspannung ist. Wenn Upsoll größer als Upset ist, so wird statt dessen die Pulsdauer PDist erhöht, sofern diese kleiner als die maximal zulässige Pulsdauer PDmax ist.

Unabhängig davon, ob der Sollwert Upsoll der HF-Ausgangsspan­ nung erhöht oder erniedrigt wird, oder die Pulsdauer PDist er­ höht oder erniedrigt wird, wird die Regelschleife so lange durchlaufen, bis der gewünschte Effekt des Begrenzens der Aus­ gangswirkleistung des HF-Generators auf einen maximal zulässi­ gen Wert bei gleichbleibendem Spitzenwert der HF-Ausgangsspan­ nung erreicht worden ist.

Die Modulation der HF-Ausgangsspannung mittels eines pulsförmi­ gen Modulationssignals kann alternativ dazu, daß sie beim Er­ reichen des maximalen Mittelwerts der Ausgangswirkleistung ein­ setzt, auch durch Erreichen eines bestimmten Wertes der Lastim­ pedanz initiiert bzw. verändert werden. Hierzu wird der Wert der Lastimpedanz kontinuierlich gemessen und ausgewertet.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Begrenzung der Ausgangs­ wirkleistung eines HF-Generators sowie der HF-Generator zur Durchführung des Verfahrens sind insbesondere für die Anwendung zum HF-chirurgischen Schneiden und Koagulieren von menschlichem oder tierischen Gewebe geeignet. Jedoch ist auch jede alternative Anwendung denkbar, wie es für HF-Generatoren in an­ deren Bereichen der Medizin oder verwandten Bereichen möglich wäre.

An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass alle oben be­ schriebenen Teile für sich alleine gesehen und in jeder Kombi­ nation, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellten De­ tails als erfindungswesentlich beansprucht werden. Abänderungen hiervon sind dem Fachmann geläufig. 1 HF-Generator
2 HF-Spannungs-Detektoreinrichtung
3 HF-Strom-Detektoreinrichtung
4 Signalauswerteeinrichtung
5 Vergleichseinrichtung
6 Steuereinrichtung
7 Modulationseinrichtung
8 Leistungsnetzteil
9 Lastimpedanz
10 HF-Ausgangsspannung
11 Spitzenwert der HF-Ausgangsspannung
12 Effektivwert der HF-Ausgangsspannung
13 HF-Ausgangsspannung
14 pulsförmiges Modulationssignal
14a Pulsdauer des pulsförmigen Modulationssignals
15 Ausgangswirkleistung
16 Maximaler Mittelwert der Ausgangswirkleistung
Up Spitzenwert der HF-Ausgangsspannung
Ueff Effektivwert der HF-Ausgangsspannung
Upsoll Sollwert des Spitzenwertes der HF-Ausgangsspannung
Upset Vordefinierter Spitzenwert der HF-Ausgangsspannung
Jeff Effektivwert des HF-Ausgangsstroms
PHI Phasenwinkel zwischen HF-Spannung und HF-Strom
Pavg berechneter Mittelwert der Ausgangwirkleistung
Pmax Maximaler Mittelwert der Ausgangswirkleistung
PDist Pulsdauer des Modulationssignals
PDmax Maximal zulässige Pulsdauer
PDmin Minimal zulässige Pulsdauer
X Pausendauer

Claims (23)

1. Hochfrequenzgenerator (I) mit einstellbarer Begrenzung der Ausgangswirkleistung, insbesondere zum HF-chirurgischen Schneiden von menschlichem oder tierischem Gewebe, umfassend
eine Einrichtung zum Ermitteln des Mittelwertes (Pavg) der Ausgangswirkleistung (15) des HF-Genera­ tors (1),
eine Vergleichseinrichtung (5) zum Vergleichen des ermittelten Mittelwertes (Pavg) der Ausgangswirklei­ stung (15) mit einem definierten maximalen Mittelwert (16, Pmax) der Ausgangswirkleistung des HF-Generators (1),
eine Modulationseinrichtung (7) zum Modulieren der Ausgangsspannung (13) des HF-Generators (1) mit einem pulsförmigen Modulationssignal (14),
wobei eine Steuereinrichtung (6) zum Steuern der Modulationseinrichtung (7) die Pulsdauer (14a, PDist) des pulsförmigen Modulationssignales (14) und/oder die Pausendauer (X) zwischen den pulsförmigen Modulationssignalen (14) verändert, um den Spitzenwert (11, Up) der Ausgangsspannung (13) oder die Intensität der zwischen einer mit dem HF- Generator verbundenen Elektrode und dem Gewebe auftretenden Lichtbogen konstant zu halten, wenn der ermittelte Mittelwert (Pavg) der Ausgangswirkleistung (15) größer dem maximalen Mittelwert (16, Pmax) der Ausgangswirkleistung ist.

2. Hochfrequenz-Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Detektoreinrichtungen (2, 3) angeordnet sind, um die Ausgangsspannung (13) und Ausgangsstrom des HF-Generators (1) zu detektieren, und daß die Einrichtung zum Ermitteln des Mittelwerts der Aus­ gangswirkleistung als Auswerteeinrichtung (4) ausgebildet ist und die Spitzen- oder Effektivwerte (11, Up; 12, Ueff) der Ausgangsspannung (13) und die Spitzen- oder Effektiv­ werte (IP, Ieff) des Ausgangsstroms ermittelt, um daraus den Mittelwert (Pavg) der Ausgangswirkleistung (15) zu be­ rechnen.

3. Hochfrequenz-Generator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (6) eine Begrenzungseinrichtung zum Begrenzen der Veränderungen der Pulsdauer (PDist) zwischen einer minimal zulässigen Pulsdauer (PDmin) und einer maxi­ mal zulässigen Pulsdauer (PDmax) und/oder der Pausendauer (X) zwischen einer minimal zulässigen Pausendauer und ei­ ner maximal zulässigen Pausendauer umfasst.

4. Hochfrequenz-Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (4) so ausgebildet ist, daß sie die Phasenverschiebung (PHI) zwischen der Ausgangsspannung und dem Ausgangsstrom ermittelt.

5. Hochfrequenz-Generator nach einem der vorangegangenen An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Initialisierungseinrichtung so ausgebildet ist, daß sie vordefinierte Spitzenwerte (Upset) der Ausgangsspan­ nung und die maximale zulässige Pulsdauer (PDmax) bzw. Pausendauer als Sollwerte (Upsoll; PDist) für den HF-Gene­ rator initialisiert.

6. Hochfrequenz-Generator nach einem der vorangegangenen An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (6) in steuernder Verbindung mit ei­ nem Leistungsnetzgerät (8) steht, welches so ausgebildet ist, daß der HF-Generator (1) mit einer höheren Leistung versorgt wird, wenn der ermittelte Mittelwert (Pavg) der Ausgangswirkleistung größer dem definierten Maximal-Mit­ telwert (16, Pmax) der Ausgangswirkleistung ist.

7. Hochfrequenz-Generator nach einem der vorangegangenen An­ sprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Pulsdauer (PDist) und/oder die Pausendauer (X) in ei­ nem Bereich von 3 µs bis 200 ms liegt.

8. Hochfrequenz-Generator nach einem der vorangegangenen An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelkreisschaltung mit einer Lastimpedanz (9) aus­ gangsseitig verbunden ist.

9. Hochfrequenz-Generator nach einem der vorausgegangenen An­ sprüche, insbesondere nach Anspruch 1, 3, 6, 7 oder 8 dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Lichtbogen-Detektor vorhanden ist, um die Intensität des zwischen der mit dem HF-Generator verbun­ denen Elektrode und dem Gewebe auftretenden elektrischen Lichtbogens zu detektieren.

10. Hochfrequenz-Generator nach einem der vorangegangenen An­ sprüche, insbesondere nach Anspruch 1, 2, 6 oder 7 dadurch gekennzeichnet, daß die Integrationsdauer zur Ermittlung der Mittelwerte der Ausgangswirkleistung oder der Effektivwerte der Ausgangs­ spannung (13) und/oder des Ausgangsstroms (leff) des Hoch­ frequenzgenerators ganzzahligen Vielfachen eines Modulati­ onsintervalls, bestehend aus Pulsdauer (Pdist) und Pausen­ dauer (X), jedoch mindestens einem Modulationsintervall, entspricht.

11. Verfahren zur Begrenzung der Ausgangswirkleistung eines Hochfrequenz (HF)-Generators (1), insbesondere zum HF­ chirurgischen Schneiden und Koagulieren von menschlichem oder tierischem Gewebe, die Schritte umfassend:

• - Ermitteln des Mittelwertes (Pavg) der Ausgangs­ wirkleistung (15) des HF-Generators (1) mittels einer Ermittlungseinrichtung,
• - Vergleichen des ermittelten Mittelwertes (Pavg) der Ausgangswirkleistung (15) mit einem definierten maxi­ malen Mittelwert (16, Pmax) der Ausgangswirkleistung (15) des HF-Generators (1) mittels einer Vergleichs­ einrichtung (5),
• - Modulieren der Ausgangsspannung (13) des HF-Genera­ tors (1) mit einem pulsförmigen Modulationssignal (14) mittels einer Modulationseinrichtung (7) und
• - Steuern der Modulationseinrichtung (7) mittels einer Steuereinrichtung (6) derart, daß die Pulsdauer (14a; Pdist) des pulsförmigen Modulationssignals (14) und/oder die Pausendauer (X) zwischen den pulsförmi­ gen Modulationssignalen (14) verändert wird, um so den Spitzenwert (11, Up) der Ausgangsspannung (13) oder die Intensität der zwischen einer Elektrode des HF-Generators und dem Gewebe auftretenden Lichtbogen konstant zu halten, wenn der ermittelte Mittelwert (Pavg) der Ausgangswirkleistung (15) größer dem maxi­ malen Mittelwert (16, Pmax) der Ausgangswirksleistung ist.

12. Verfahren nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch den Schritt des Detektierens der Ausgangsspannung (13) und des Ausgangsstroms des HF-Generators (1) mittels minde­ stens zweier Detektoreinrichtungen (2, 3) und des Ermit­ telns der Spitzen- oder Effektivwerte (11, Up; 12, Upeff) der Ausgangsspannung (13) und der Spitzen- oder Effektiv­ werte (Ip, Ieff) des Ausgangsstroms mittels der Ermitt­ lungseinrichtung als Auswerteeinrichtung (4).

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, gekennzeichnet durch den Schritt des Begrenzens der Veränderung der Pulsdauer (PDist) zwischen einer minimalen zulässigen Pulsdauer (PDmin) und einer maximalen zulässigen Pulsdauer (PDmax) und/oder der Pausendauer (X) zwischen einer minimal zuläs­ sigen Pausendauer und einer maximal zulässigen Pausen­ dauer.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, gekennzeichnet durch den Schritt des Ermittelns der Phasenverschiebung (PHI) zwischen der Ausgangsspannung und dem Ausgangsstrom zur Berechnung des Mittelwertes (Pavg) der Ausgangswirklei­ stung (15).

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, gekennzeichnet durch den Schritt des Initialisierens eines vordefinierten Spit­ zenwertes (Upset) der Ausgangsspannung und der maximalen zulässigen Pulsdauer (PDmax) bzw. Pausendauer als Soll­ werte (Upsoll, Pdist X).

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11-15, insbesondere nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch den Schritt des Veränderns des Sollwertes (Upsoll) des Spitzenwertes der Ausgangsspannung, wenn die Pulsdauer (PDist) nicht größer als die minimale zulässige Pulsdauer (PDmin) ist.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 11-16, insbesondere nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch den Schritt des Veränderns des Sollwertes (Upsoll) des Spitzenwertes der Ausgangsspannung, wenn der ermittelte Mittelwert (Pavg) kleiner als der definierte maximale Mit­ telwert (Pmax) der Ausgangswirkleistung ist, und wenn der Sollwert (Upsoll) kleiner als der vordefinierte Spitzen­ wert (Upset) ist.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 11-17, insbesondere nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch den Schritt des Veränderns der Puls­ dauer (PDist), wenn der ermittelte Mittelwert (Pavg) klei­ ner als der definierte maximale Mittelwert (Pmax) der Aus­ gangswirkleistung ist, und wenn der Sollwert (Upsoll) nicht kleiner als der vordefinierte Spitzenwert (Upset) ist, und wenn die Pulsdauer (PDist) kleiner als die maxi­ male zulässige Pulsdauer (PDmax) ist.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 18, gekennzeichnet durch den Schritt des Steuerns eines Leistungsnetzgerätes (8) mittels der Steuereinrichtung (6) derart, dass das Lei­ stungsnetzgerät (8) den HF-Generator (1) mit einer höheren Leistung versorgt, wenn der ermittelte Mittelwert (Pavg) gleich oder größer dem definierten maximalen Mittelwert (16, Pmax) der Ausgangswirkleistung ist.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulsdauer (PDist) bzw. Pausendauer (X) in einem Be­ reich von 3 µs bis 200 ms liegt.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 20, insbesondere nach Anspruch 17 oder 18 gekennzeichnet durch den Schritt des Detektierens der Intensität des zwischen der mit dem HF-Generator verbundenen Elektrode und dem Ge­ webe auftretenden elektrischen Lichtbogens mittels minde­ stens einer Lichtbogen-Detektoreinrichtung.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Integrationsdauer zur Ermittlung der Mittelwerte der Ausgangswirkleistung oder der Effektivwerte der Ausgangs­ spannung (13) und/oder des Ausgangsstroms (leff) des Hoch­ frequenzgenerators ganzzahligen Vielfachen eines Modulati­ onsintervalls, bestehend aus Pulsdauer (Pdist) und Pausen­ dauer (X), jedoch mindestens einem Modulationsintervall, entspricht.

23. Gerät zum chirurgischen Schneiden und Koagulieren von menschlichem oder tierischem Gewebe, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät einen Hochfrequenz-Generator nach einem der An­ sprüche 1 bis 10 beinhaltet.