DE112009001250T5

DE112009001250T5 - Ein elektrochirurgischer Generator und System

Info

Publication number: DE112009001250T5
Application number: DE112009001250T
Authority: DE
Inventors: John Roland St. Mellons Hosier; Francis Reading Amoah
Original assignee: Gyrus Medical Ltd
Current assignee: Gyrus Medical Ltd
Priority date: 2008-05-23
Filing date: 2009-05-21
Publication date: 2011-04-21
Also published as: US20090318915A1; US8303583B2; WO2009141624A1; GB0809461D0

Abstract

Ein elektrochirurgisches System umfassend einen elektrochirurgischen Generator zum Erzeugen einer Hochfrequenz-(HF)-Energie bei einer Generatorbetriebsfrequenz und ein an den Generator gekoppeltes elektrochirurgisches Instrument, wobei der Generator eine Mehrphasen-HF-Ausgangsstufe mit wenigstens drei Ausgängen zum Anschluss an entsprechende Elektroden des elektrochirurgisches Instruments zwecks Abgabe von HF-Energie an die Elektroden umfasst, wobei die Ausgangsstufe derart ausgebildet ist, dass bei Betriebsfrequenz jeweilige HF-Ausgangsspannungswellenformen über jedes Paar der drei Ausgänge simultan abgegeben werden, wobei jede derartige Spannungswellenform gegenüber der über die jeweils anderen Paare der drei Ausgänge abgegebenen Spannungswellenformen phasenverschoben ist, wobei das elektrochirurgische Instrument wenigstens drei Behandlungselektroden aufweist, von denen jede zum Empfang von HF-Energie von der Ausgangsstufe des Generators an den jeweiligen Generatorausgang angeschlossen ist und wobei der Generator derart aufgebaut und angeordnet ist, dass, wenn das System für eine Gewebebehandlung eingesetzt wird, die Größe der wenigstens an ein Paar der Ausgänge des Generators abgegebenen HF-Ausgangsspannungswellenformen für die Verdampfung von Gewebe an der jeweiligen...

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf einen elektrochirurgischen Generator, und auf ein elektrochirurgisches System umfassend einen Generator und ein elektrochirurgisches Instrument mit wenigstens drei Behandlungselektroden. Solche Systeme werden üblicherweise für das Schneiden und/oder Koagulieren von Gewebe in chirurgischen Eingriffen, hauptsächlich in der minimalinvasiven Chirurgie sowie in der laparoskopischen oder der „offenen” Chirurgie, verwendet.
Unter bekannten elektrochirurgischen Generatoren gibt es einen Generator, der unterschiedliche Hochfrequenz-(HF)-Ausgangswellenformen für das Gewebeschneiden, für das Gewebekoagulieren und für eine Mischform aus Schneiden und Koagulieren bereitstellt, wobei Letztere durch schnelles Alternieren zwischen für das Schneiden geeigneten Wellenformen und Wellenformen geeignet für das Koagulieren durchgeführt wird. U.S. 6416509 (Goble et al.) und U.S. 3885569 (Judson) offenbaren derartige Generatoren.
WO-A-96/37156 (Issa) offenbart ein Resektoskop mit einer Elektrodenanordnung mit zwei Ringelektroden. HF-Schneid- und -Koagulationsströme werden simultan durch eine Ausgangstransformatoreinheit an die Ringelektroden abgegeben, wobei der durch den Patienten hindurchfließende Strom an einer Erdungs- oder eine an der Haut des Patienten platzierte Rücklaufelektrode abgegeben wird.
U.S. 6966907 (Goble) lehrt einen Generator, der Schneid- und Koagulationswellenformen dadurch bereitstellt, dass kontinuierlich zwischen einer auf eine erste festgelegte Spannungsschwelle begrenzten Wellenform und einer zweiten Wellenform, die auf eine zweite, unterschiedliche, festgelegte Spannungsschwelle begrenzt ist, konstant alternierend umschaltet und damit ein gemischtes Signal bildet. Das offenbarte System beinhaltet auch eine Einrichtung zur Abgabe der Wellenform an ein Instrument mit drei oder mehr Elektroden, so dass eine Schneid-HF-Wellenform zwischen dem ersten Paar der Elektroden und eine Koagulationswellenform zwischen einem zweiten Paar der Elektroden abgegeben werden kann.
Die vorliegende Erfindung stellt einen verbesserten Generator und ein System für die simultane Abgabe von HF-Ausgangsspannungswellenformen über wenigstens drei Ausgänge oder Instrumentenelektroden bereit. Insbesondere, entsprechend dem ersten Aspekt der Erfindung, umfasst ein elektrochirurgisches System einen elektrochirurgischen Generator zum Erzeugen einer Hochfrequenz-(HF)-Energie bei einer Generatorbetriebsfrequenz und ein an den Generator gekoppeltes elektrochirurgisches Instrument, wobei der Generator eine Mehrphasen-HF-Ausgangsstufe mit wenigstens drei Ausgängen zum Anschluss an entsprechende Elektroden des elektrochirurgisches Instruments zwecks Abgabe von HF-Energie an die Elektroden umfasst, wobei die Ausgangsstufe derart ausgebildet ist, dass bei Betriebsfrequenz jeweilige HF-Ausgangsspannungswellenformen über jedes Paar der drei Ausgänge simultan abgegeben werden, wobei jede derartige Spannungswellenform gegenüber der über die jeweils anderen Paare der drei Ausgänge abgegebenen Spannungswellenformen phasenverschoben ist, wobei das elektrochirurgische Instrument wenigstens drei Behandlungselektroden aufweist, von denen jede zum Empfang von HF-Energie von der Ausgangsstufe des Generators an den jeweiligen Generatorausgang angeschlossen ist und wobei der Generator derart aufgebaut und angeordnet ist, dass, wenn das System für eine Gewebebehandlung eingesetzt wird, die Größe der wenigstens an ein Paar der Ausgänge des Generators abgegebenen HF-Ausgangsspannungswellenformen für die Verdampfung von Gewebe an der jeweiligen Behandlungselektrode hinreichend ist. Die Phasenverschiebung zwischen der über jedes der jeweiligen Paare der Ausgänge des Generators abgegebenen Spannungswellenform und der über die jeweils anderen Paare der Ausgänge abgegebenen Spannungswellenformen ist für jeden der Fälle zwischen 10° und 170° Grad. Die Phasenverschiebung zwischen der über jedes der jeweiligen Paare der Ausgänge des Generators abgegebenen Spannungswellenform und der über die jeweils anderen Paare der Ausgänge abgegebenen Spannungswellenformen ist für jeden der Fälle vorzugsweise 120°.
Die Generatorausgangsstufe kann einen ersten, zweiten und dritten Ausgang aufweisen und derart konfiguriert sein, dass (a) Verhältnis der Größe jeder der HF-Ausgangsspannungswellenform, die zwischen dem ersten und dem zweiten Ausgang und dem ersten und dem dritten Ausgang abgegeben werden, und (b) die Größe der HF-Ausgangsspannungswellenform, die zwischen dem zweiten und dem dritten Ausgang aus abgegeben werden, zwischen 2 und 4 ist. Durch die Verbindung der drei Ausgänge mit den drei entsprechenden Elektroden eines elektrochirurgischen Instruments zum Schneiden und Koagulieren, wobei der erste Ausgang an eine zentrale Schneidelektrode, der zweite und der dritte Ausgang an angrenzende Koagulationselektroden angeschlossen sind, erlaubt der Generator simultanes Schneiden und Koagulieren, wobei die zentrale Elektrode Gewebe mittels einer hohen Spannungsschneidwellenform, die wenigstens 250 Volt RMS beträgt und zwischen der Schneidelektrode bezüglich einer oder beider Koagulationselektroden auftritt, und einer Spannungswellenform mit einer geringeren Schwelle, typischerweise zwischen 100 und 150 Volt RMS, die zwischen den Koagulationselektroden auftritt, schneidet oder verdampft.
Die Vielseitigkeit des Generators kann erhöht werden, wenn die Ausgangsstufe des Generators einen neutralen Ausgang bildenden vierten Ausgang aufweist und derart gestaltet ist, dass die Phasenverschiebung der drei HF-Ausgangsspannungswellenformen, die über den ersten und vierten, den zweiten und den vierten und den dritten und den vierten Ausgang abgegeben werden, untereinander im Wesentlichen jeweils 120° ist.
In dem bevorzugten Generator umfasst die Ausgangsstufe des Generators einen Mehrphasenausgangsübertrager, der pro Phase eine untereinander magnetisch verkettete Primärwicklung und Sekundärwicklung aufweist, und einen mit jeder Primärwicklung gekoppelten Treiberschaltkreis zur Einspeisung zeitvarianter gegenseitig phasenverschobener Treiberströme in die Primärwicklungen umfasst. Die Betriebsfrequenz beträgt vorzugsweise zwischen 75 kHz und 1 MHz und typischerweise 200 kHz bis 450 kHz. Der Transformator ist vorzugsweise ein Dreiphasentransformator, wobei die Sekundärwindungen Enden aufweisen, die die Ausgänge des obengenannten Generators bilden. Die Windungen der drei Phasen können sich einen gemeinsamen Transformatorkern aus Ferrit, oder jedes Phasenpaar sich einen von drei entsprechenden ringförmigen Ferritkernen teilen. In dem Fall, in dem sich die drei Phasen einen gemeinsamen Kern teilen, umfasst der Kern vorzugsweise ein monolithisches Ferritkernelement mit wenigstens drei Schenkeln mit jeweils wenigstens einer Wicklung und eine die Schenkel verbindende Brücke. Jeder der drei Schenkel weist einen im Wesentlichen gleichen Querschnitt auf. Im Falle eines Dreiphasensystems ist das Ferritkernelement vorzugsweise „E”-förmig. Als Alternative umfasst der Transformatorkern drei Ferritringe, wobei jeder von diesen die Windungen zweier Phasen trägt und die Windungen jeder Phase um zwei der drei Ringe gewunden sind.
Entsprechend stellt die Erfindung auch einen elektrochirurgischen Generator mit einer dreiphasigen Ausgangsstufe mit einem einen Ferritkern umfassenden Dreiphasenausgangstransformator zur Verfügung. Im Besonderen, entsprechend einem zweiten Aspekt der Erfindung, stellt die Erfindung einen elektrochirurgischen Generator zum Erzeugen einer HF-Energie bei einer Generatorbetriebsfrequenz umfassend eine Mehrphasen-HF-Ausgangsstufe mit wenigstens drei Ausgängen zum Anschluss an entsprechende Elektroden eines elektrochirurgischen Instruments zwecks der Abgabe von HF-Energie an die Elektroden bereit, wobei die Ausgangsstufe derart ausgebildet ist, dass bei Betriebsfrequenz jeweilige HF-Ausgangsspannungswellenformen über jedes Paar der drei Ausgänge simultan abgegeben werden, wobei jede derartige Spannungswellenform gegenüber der über die jeweils anderen Paare der drei Ausgänge abgegebenen Spannungswellenformen phasenverschoben ist; und wobei die Ausgangsstufe einen Mehrphasenausgangsübertrager umfasst, welcher Windungen aufweist, die wenigstens drei Phasen bilden und einen Transformatorkern mit wenigstens einem Ferritkernelement aufweisen, und der Transformator aufgebaut ist wenigstens drei magnetische Kreise aufzuweisen, wobei jeder magnetische Kreis induktiv an die Wicklungen von wenigstens zwei der drei Phasen gekoppelt ist.
Im bevorzugten Generator ist ein Treiberschaltkreis an die Primärwicklungen des Transformators gekoppelt und kann so konfiguriert werden, dass die phasenverschobenen HF-Wellenformen direkt synthetisiert werden können. Um dies zu tun, weist der Treiberschaltkreis typischerweise eine Vielzahl von Halbleiterschaltelementen auf, die an eine Gleichstromversorgung und die Primärwindungen des Generators gekoppelt sind. In diesem Fall weist die Ausgangsstufe vorteilhafterweise in jeder Phase einen entsprechenden Resonanzkreis auf, der mit wenigstens einem Schaltelemente und der der Phase entsprechenden Primärwindung verbunden ist. Auf diese Art und Weise ist es möglich, die schaltenden Wellenformen derart zu glätten, dass sie in den Primärwicklungen nahezu sinusförmig sind und damit im Besonderen die Einbringung von harmonischen Komponenten in den Dreiphasentransformator vermieden wird.
Der bevorzugte Generator umfasst ferner eine Steuerschaltung, die mit den Schaltelementen derart verbunden ist, dass die Steuerpulse an die Schaltelemente mit einer vorgegebenen Wiederholungsrate derart angesteuert werden, dass diese alternierend vom leitenden in den nichtleitenden Zustand in einer phasenverschobenen Sequenz übergehen. Dies führt dazu, dass alternierende Ströme durch die Primärwindungen bei Generatorbetriebsfrequenz erzeugt werden, wobei der Strom in jeder Phase entsprechend phasenverschoben bezüglich der Ströme in den anderen Primärwindungen ist. Durch das Abstimmen der Resonanzkreise auf die Betriebsfrequenz können mit den schaltenden Strömen assoziierte Oberschwingungen signifikant reduziert werden, so dass die Primärströme im Wesentlichen sinusförmig sind.
Die Schaltelemente können paarweise aufgebaut werden, wobei jedes Paar einen ersten Transistor und einen zweiten Transistor, z. B. einen Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT) aufweisen, die in Reihe mit den gegenpoligen Versorgungsschienen der Gleichstromversorgung geschalten sind, und eine gemeinsame Verbindung aufweisen, die an ein Ende der entsprechenden Primärwindungen gekoppelt ist. In diesem Fall ist die Steuerschaltung derart konfiguriert, dass sie gegenläufig zur Betriebsfrequenz Steuerimpulse in die ersten und zweiten Transistoren einspeist.
Die Amplitude der alternierenden Primärströme kann durch die Veränderung der Weite der Steuerimpulse verändert werden. Die Steuerschaltung ist vorzugsweise derart aufgebaut, dass die Schaltelemente in einer 120°-phasenverschobenen Sequenz geschalten werden.
Um eine Schneidspannungswellenform mit einer höheren als der oben im Zusammenhang mit einer Koagulationswellenform beschriebenen Spannung bereitzustellen, haben die Sekundärwindungen des bevorzugten Transformators eine unterschiedliche Anzahl von Windungen, so dass die HF-Ausgangsspannung, die über wenigstens ein Paar der Ausgangselektroden abgegeben wird, höher ist, als die über ein anderes Paar der Ausgänge abgegebene.
Eine Sternschaltung der Transformatorsekundärwicklungen ist deshalb bevorzugt, da der Generator, falls erforderlich, einen monopolaren Aufbau betreiben kann, in dem eine Rückleitelektrode mit dem gemeinsamen neutralen Punkt der verbundenen Sekundärwindungen verbunden ist. In diesem Fall hat die Sekundärwicklung der ersten Phase des Transformators eine größere Anzahl von Windungen als jene der zweiten und dritten Phase. Das bedeutet, dass die HF-Spannung zwischen der Schneidelektrode und wenigstens einer der Koagulationselektroden eines Drei-Elektroden-Instruments wenigstens doppelt so hoch, wie die simultan zwischen den Koagulationselektroden abgegebene, sein kann.
Als eine Alternative hat die Generatorausgangsstufe dreiecksverbundene Sekundärwicklungen, wobei die Schneidelektrode des Drei-Elektroden-Instruments an die Verbindungstelle der Sekundärwicklungen der ersten und zweiten Phase, und die Koagulationselektroden an die Verbindungstelle der Sekundärwicklungen der zweiten und der dritten sowie der der dritten und der ersten Phase gekoppelt ist. In diesem Fall hat jede der Wicklungen der ersten und zweiten Phase eine größere Anzahl von Windungen als die dritte Phase der Sekundärwicklung, so dass, wenn im Wesentlichen gleiche Ströme durch die Primärwindung gespeist sind, die HF-Spannung zwischen der Schneidelektrode und wenigstens einer der Koagulationselektroden größer als die simultan zwischen den Koagulationselektroden abgegebene Spannung ist.
Der Dreiphasenausgang kann für den Anschluss eines Zwei-Elektroden-Instruments verwendet werden, indem die Elektroden des Instruments einfach an zwei der Phasen an der Sekundärseite angeschlossen werden, und die dritte Sekundärwicklung unverbunden verbleibt. Abhängig von der erforderlichen Ausgangsspannung können die von dem Treiberschaltkreis erzeugten Wellenformen derart verändert werden, dass die verbundenen Phasen mit 180° Phasenverschiebung arbeiten (mit einer gegenseitigen Phasenverschiebung von 180°).
Entsprechend eines weiteren Aspekts der Erfindung, wird ein elektrochirurgischer Generator für die Abgabe einer HF-Energie bei einer Generatorbetriebsfrequenz bereitgestellt, wobei der Generator eine Mehrphasen-HF-Ausgangsstufe mit wenigstens drei Ausgängen zum Anschluss an entsprechende Elektroden des elektrochirurgischen Instruments zwecks Abgabe von HF-Energie an die Elektroden umfasst, wobei die Ausgangsstufe derart ausgebildet ist, dass bei Betriebsfrequenz jeweilige HF-Ausgangsspannungswellenformen über jedes Paar der drei Ausgänge simultan abgegeben werden, wobei jede derartige Spannungswellenform gegenüber der über die jeweils anderen Paare der drei Ausgänge abgegebene Spannungswellenform phasenverschoben ist, die Ausgangsstufe umfassend: einen Mehrphasenausgangsübertrager, der pro Phase eine untereinander magnetisch verkettete Primärwicklung und Sekundärwicklung aufweist; und eine mit jeder Primärwicklung gekoppelte Treiberschaltkreis zur Einspeisung zeitvarianter gegenseitig verschobener Treiberströme in die Primärwicklungen, wobei der Transformatorkern ein monolithisches Ferritkernelement mit wenigstens drei Schenkeln mit jeweils wenigstens einer Wicklung ist, und eine die Schenkel verbindende Brücke aufweist, wobei die Schenkel im Wesentlichen gleichen Querschnitt aufweisen.
Entsprechend eines wiederum anderen Aspekts der Erfindung wird ein elektrochirurgischer Generator zum Erzeugen einer Hochfrequenzenergie bei einer Generatorbetriebsfrequenz zur Verfügung gestellt, wobei der Generator eine Mehrphasen-HF-Ausgangsstufe mit wenigstens drei zum Anschluss an entsprechende Elektroden des elektrochirurgischen Instruments zwecks Abgabe von HF-Energie an die Elektroden umfasst, wobei die Ausgangsstufe derart ausgebildet ist, dass bei Betriebsfrequenz jeweilige HF-Ausgangsspannungswellenformen über jedes Paar der drei Ausgänge simultan abgegeben werden, wobei jede derartige Spannungswellenform gegenüber der über die jeweils anderen Paare der drei Ausgänge abgegebene Spannungswellenform phasenverschoben ist; wobei die Ausgangsstufe des Generators einen Mehrphasenausgangsübertrager umfasst, der pro Phase eine untereinander magnetisch verkettete Primärwindung und Sekundärwindung aufweist; und eine mit jeder Primärwicklung gekoppelte Treiberschaltkreis zur Einspeisung zeitvarianter gegenseitig phasenverschobener Treiberströme in die Primärwicklungen, und wobei der Transformator einen Kern aufweist, welcher drei jeweils die Wicklungen zweier Phasen tragende, unabhängige magnetische Kreis umfasst, wobei die Wicklungen jeder Phase um zwei der drei unabhängigen magnetischen Kreise gewunden sind.
Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft mit Bezug auf die Zeichnungen genauer beschrieben.
In den Zeichnungen:
1 ist eine Darstellung, die in Übereinstimmung mit der Erfindung, das Prinzip eines elektrochirurgischen Systems mit einem Generator erklärt;
2A, 2B und 2C sind Vektordarstellungen der an den Ausgängen des Generators aus 1 anliegenden Spannungen;
3 ist eine Darstellung, die eine vereinfachte Darstellung der Schaltkreise einer HF-Ausgangsstufe und einen Treiberschaltkreis des Generators darstellt;
4 ist ein Aufriss des Dreiphasentransformators, der im Generator zur Anwendung kommt;
5 ist eine Darstellung, die einen alternativen Dreiphasentransformator zeigt;
6 ist ein Schaltbild der Primärseite der HF-Ausgangsstufe;
7 ist ein Schaltbild der Sekundärseite der HF-Ausgangsstufe;
Die 8A bis 8F sind Wellenformdarstellungen, die die an die elektronischen Schalter des Treiberschaltkreises abgegebenen Steuerpulse und die Spannungswellenformen zeigt, die an die Primärwicklungen des Dreiphasentransformators, der Teil der Ausgangsstufe ist, abgegeben werden;
9 ist ein vereinfachtes Schaltbild des Treiberschaltkreises;
10 ist ein vereinfachtes Schaltbild einer Phase eines alternativen Treiberschaltkreises;
11 ist ein vereinfachtes Schaltbild einer Rückkopplungsstufe des Transformators;
12 ist ein Blockdiagramm einer Steuersektion des Generators;
13 ist ein Schaltbild, das eine Sekundärseite einer modifizierten HF-Ausgangsstufe zeigt;
14 ist eine Darstellung einer anderen alternativen HF-Ausgangsstufe;
15 ist ein Satz dreier Wellenformdarstellungen, die die Steuerpulse für die Steuerung der elektronischen Schalter der in 14 gezeigten HF-Ausgangsstufe veranschaulichen, falls diese ein Zwei-Elektroden-Instrument mit Energie versorgt;
16 ist ein vereinfachtes Schaltbild eines Schaltkreises zur Benutzung mit der HF-Ausgangsstufe aus 14, für den Betrieb eines elektrochirurgischen Zwei-Elektroden-Instruments mit einer hohen Energie;
17 ist ein Blockdiagramm eines weiteren Generators gemäß des Standes der Technik;
17A ist ein Diagramm eines Einphasen-HF-Schalt-Schaltkreises, der ein Teil des Generators aus 17 darstellt; und
18 ist ein Vektordiagramm, das die Spannungen, die über den Ausgängen des Generators aus 17 anliegen.
Bezug nehmend auf 1, umfasst ein elektrochirurgisches System einen erfindungsgemäßen elektrochirurgischen Generator 10 und ein elektrochirurgisches Instrument 12 mit erster, zweiter und dritter Elektrode 14A, 14B, 14C.
Der Generator 10 besitzt eine HF-Ausgangsstufe 16 mit vier Ausgabeleitungen 18-1, 18-2, 18-3, 18-4, welche an die entsprechenden Ausgangsverbindungen 20 am Generatorgehäuse angeschlossen sind und an welche das elektrochirurgische Instrument angeschlossen werden kann. Im in 1 illustrierten Beispiel ist ein elektrochirurgisches Instrument mit dem Generator 10 verbunden, wobei das elektrochirurgische Instrument nach einem Bipolarprinzip arbeitet. (1 zeigt nur die Spitze des Instruments). In diesem Instrument ist die erste Elektrode 14A eine zentrale Gewebeschneid- oder verdampfungselektrode, die mit der ersten Ausgabeleitung 18-1 der HF-Ausgangsstufe 16 verbunden ist, wenn das Instrument mit dem Generator 10 verbunden ist. Die zweite und dritte Elektrode 14B, 14C, die sich auf den gegenüberliegenden Seiten der Elektrode 14A befinden, sind Gewebekoagulationselektroden, die mit der zweiten und dritten Ausgabeleitung 18-2, 18-3 der Ausgangsstufe verbunden sind.
Gewebeschneiden kann erreicht werden, wenn ein relativ hohes HF-Potenzial an die Schneidelektrode 14A mit Bezug auf eine oder zwei der Koagulationselektroden 14B, 14C abgegeben wird, die in diesem Fall als Rückelektrode wirken. Generell wird eine Spannungsdifferenz von 250 Volt effektiv bis 400 Volt effektiv benutzt, bevorzugt werden Spannungen zwischen 290 Volt effektiv und 350 Volt effektiv. Für die Gewebekoagulation wir eine niedrigere HF-Spannung verwendet, typischerweise 120 Volt effektiv oder weniger. Die Betriebsfrequenz des vorliegenden Generators ist 200 kHz, höhere Frequenzen können in Abhängigkeit von der Leistungsfähigkeit der Halbleiterelemente im Generator verwendet werden.
Der Generator kann derart eingestellt werden, dass er angemessene HF-Schneid- und Koagulations-Spannungen an seinen Ausgabeleitungen 18-1, 18-2 und 18-3 bereitstellt. Wenn der Nutzer beabsichtigt Gewebe zu schneiden, wird das Schneid-HF-Signal zwischen Ausgabeleitung 18-1 und jeder der Ausgabeleitungen 18-2 und 18-3 abgegeben. Im umgekehrten Fall, falls der Benutzer Gewebekoagulation beabsichtigt, wird der Generator derart eingestellt, dass Koagulations-HF-Wellenformen zwischen den Ausgabeleitungen 18-2 und 18-3 bzw. den Koagulationselektroden 14B und 14C abgegeben werden. Es ist außerdem möglich, verschiedene Misch-HF-Wellenformen abzugeben, so dass Schneid- und Koagulations-Signale an die entsprechenden Elektroden simultan und in unterschiedlichen Verhältnissen abgegeben werden.
Die vierte Ausgabeleitung 18-4 des Generators erlaubt für eine monopolare Operation die Verbindung mit einer Patientenrücklaufelektrode auf bekannte Art und Weise.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung sind die Ausgangsstufen derart konfiguriert, dass die entsprechenden Ausgangsspannungswellenformen simultan an die drei Ausgabeleitungen 18-1 bis 18-3 bei einer gemeinsamen Betriebsfrequenz, aber phasenverschoben zueinander, wie im Vektordiagramm der 2A dargestellt, abgegeben werden. Bezug nehmend auf die 2A sind die Vektoren DA, DB und DC relativ zueinander um den gleichen Phasenwinkel phasenverschoben, wobei der Phasenwinkel 120° beträgt. Entsprechend ist die an die erste Ausgabeleitung 18-1 abgegebene HF-Spannung durch Vektor DA dargestellt, die an Ausgang 18-2 abgegebene wird durch Vektor DB repräsentiert und derart zeitlich festgelegt, dass sie 120° phasenverschoben bezüglich der Wellenform, die durch Vektor DA repräsentiert ist, auftritt. Entsprechend ist die HF-Spannung, die an Ausgabeleitung 18-3 abgegeben und durch Vektor DC repräsentiert wird, derart zeitlich festgelegt, dass sie 120° phasenverschoben bezüglich beider Vektoren DA und DB ist.
In dieser Ausführungsform ist die vierte Ausgabeleitung 18-4 derart verbunden, dass sie durch einen neutralen Punkt D im Vektordiagramm der 2A beschrieben werden kann, wobei dies durch die Anordnung der Ausgangsstufe als Dreiphasen-HF-Transformator mit sternverbundenen Sekundärwicklungen, wie im Folgenden genauer beschrieben wird, erreicht werden kann. Es versteht sich jedoch, dass mit den soeben bezüglich 1 beschriebenen Verbindungen, das HF-Potenzial zwischen den Elektroden 14A bis 14C des Instruments 12 den Spannungsdifferenzen zwischen den Ausgabeleitungen 18-1, 18-2 und 18-3 entspricht, wie im Spannungsdifferenzvektordiagramm in 2B dargestellt. Insbesondere existiert im Betrieb ein Schneidpotenzial zwischen den Schneidelektroden 14A und der anderen Koagulationselektrode 14c, wie im Vektordiagramm AC gezeigt. Ein Koagulationspotenzial existiert zwischen den zwei Koagulationselektroden 14B und 14C, wie durch Vektor CB gezeigt. Dass die Schneidspannungspotenziale höher als das Koagulationspotenzial sind, resultiert daraus, dass die Größe der an die Ausgabeleitung 18-1 bezüglich des Neutralpunkts abgegebene HF-Spannung größer ist, als die zwischen den Ausgabeleitungen 18-2 und 18-3. Wie dies erreicht werden kann, wird im Folgenden genauer beschrieben. In der Praxis kann der Schneideffekt dadurch reduziert werden, dass periodisch jede der an die Ausgabeleitung 18-1, 18-2, 18-3 abgegebene Spannung periodisch reduziert wird, was im reduzierten Betrag der Spannungsvektoren B' A', A' C' und C' B' resultiert, wie aus 2C ersichtlich. Typischerweise wird Schneiden derart durchgeführt, dass die Vektorkombination, gezeigt durch die Vektoren BA, AC, CB, für eine Periode von 10 ms abgegeben und das Vektormuster mit einer niedrigeren Spannung B' A', A' C' und C' B' für eine Periode von 40 ms in einem 50-ms-Zyklus abgegeben wird. Mit anderen Worten werden in dieser bevorzugten Ausführungsform trotz des gleichbleibenden Verhältnisses zwischen den Größen der entsprechenden Spannung zwischen den Ausgangsterminals 18-1, 18-2 und 18-3 die Ausgangsspannungsdifferenzen, die für das Schneiden erforderlich sind, nur über eine Einschaltdauer, in diesem Fall von 20%, aufrechterhalten. Für die übrigen 80% des 50-ms-Zyklusses sind die Spannungsdifferenzen nur für die Koagulation ausreichend. Die Einschaltdauer ist variabel, abhängig vom Grad der erforderlichen Schneid- oder Koagulationswirkung. Falls nur Koagulation erforderlich ist, wird der Generator so eingestellt, dass er nur die niedrigeren Spannungen entsprechend der Vektoren B' A', A' C' und C' B' abgibt.
Bezug nehmend auf 3 umfasst die HF-Ausgangsstufe einen Dreiphasentransformator 30 mit ersten, zweiten und dritten Primärwicklung/Sekundärwicklungspaaren oder „Phasen”. In 3 sind die Primär- und Sekundärwicklungen der ersten Phase durch die Nummern 32-1 und 34-1 entsprechend bezeichnet. Entsprechend sind die Primär- und Sekundärwicklungen der ersten und dritten Phase jeweils durch die Bezugszeichen 32-2, 34-2 und 32-3, und 34-3 dargestellt. Es sollte hierbei erwähnt werden, dass die Primärwicklungen 32-1, 32-2, 32-3 eine gleiche Anzahl von Windungen aufweisen. Jedoch weist die Sekundärwicklung 34-1 der ersten Phase mehr Windungen als jede der Sekundärwicklungen 34-2, 34-3 der zweiten und dritten Phase derart auf, dass das bevorzugte Verhältnis der Windungen 4.3 ist.
Im bevorzugten Generator sind alle drei Paare der Primär- und Sekundärwicklungen 32-1, 34-1; 32-2, 34-2; 32-3, 34-3 um einen gemeinsamen Transformatorkern gewunden. Wie in 4 dargestellt, besitzt jedes Primär-/Sekundärpaar einen entsprechenden Spulenkörper 38-1, 38-2, 38-3, wobei jeder Spulenkörper, und demzufolge auch die entsprechenden Primär- und Sekundärwicklungen, einen von drei entsprechenden Schenkeln 36-1, 36-2, 36-3 des Kerns umfassen, wobei die Schenkel parallel angeordnet sind und ihre Enden magnetisch mit den Kernbrückenelementen 36-4 und 36-5 verkoppelt sind. Konkret umfasst der Kern 36 zwei E-förmige Komponenten, wobei jeder Arm jeder E-förmigen Komponente die Hälfte eines der Schenkel des Kerns bildet und an die Arme der anderen E-förmigen Komponente angrenzt, wobei die Angrenzungslinien 40 in 4 ersichtlich sind. Signifikant ist, dass die Schenkel 36-1, 36-2, 36-3 des Kerns alle gleiche Querschnittflächen aufweisen und die Primär-/Sekundärpaare ausgewählte Sets sind. Die Kernkomponenten sind aus Ferritmaterial, wobei das Material entsprechend der Generatorbetriebsfrequenz ausgewählt wird.
Im oben beschriebenen Transformatoraufbau sind alle drei Kernschenkel direkt magnetisch verkoppelt, so dass der in einem der Schenkel erzeugte magnetische Induktionsfluss direkt zum Anstieg des magnetischen Induktionsflusses in den beiden anderen Schenkeln führt. In einem alternativen Transformator teilt sich jedes Primär-/Sekundärpaar oder „Phase” jede der zwei Kernkomponenten 42A, 42B, 42C mit nur einer entsprechenden Komponente der anderen Phase, wie aus 5 ersichtlich. In dieser Alternative ist der Transformatorkern aus einer Vielzahl, in diesem Fall aus drei, Ferrittoroiden aufgebaut, wobei ein jeder einen entsprechenden Magnetkreis darstellt. Die Wicklungen jeder der Phasen 44-1, 44-2 und 44-3 sind mit zwei eine gleichwinklige dreieckige Konfiguration bildenden Toroiden, wie in 5 gezeigt, verbunden.
In jeder der beiden entsprechend mit Bezug auf 5 und 4 beschriebenen Transformatorkonstruktionen stellt der Transformatorkernaufbau den magnetischen Kreis bereit, wobei der Transformatorkern in jeder Phase wenigstens drei magnetische Kreisläufe aufweist.
Wiederum Bezug nehmend auf 3 sind die Primärwicklungen 32-1, 32-2, 32-3 in einer Dreiecksanordnung verbunden, umfassend jeweils eine reihenresonante Kapazitiv-Induktiv-Anordnung 46-1, 46-2, 46-3, die auf die Generatorbetriebsfrequenz abgestimmt sind. Diese Dreieckskonfiguration ist etwas deutlicher aus dem Schaltkreisdiagramm aus 6 ersichtlich, welches auch den magnetischen Kreis darstellt, wobei der Transformatorkern durch eine dreieckige Schleife 48 dargestellt ist, die die drei Primärwicklungen 32-1, 32-2, 32-3 verbindet. Wie aus 3 bis 6 ersichtlich ist, weist jeder der primären Dreiecksschaltkreise die Reihenanordnung von einer Primärwicklung und einer der reihenresonanten Kapazitiv-Induktiv-Anordnungen auf. Die durch die Verbindung der drei Seiten repräsentierten Scheitelpunkte sind mit entsprechenden geschalteten Leitungen 50A, 50B, 50C verbunden, welche den Transformator 30 mit einem Treiberschaltkreis 51 verbinden.
Im Gegensatz dazu, sind – auf der Sekundärseite – die Sekundärwicklungen 34-1, 34-2, 34-3 sternverbunden, wie eindeutiger in 7 zu sehen ist, wobei jede Primärwicklung mit der entsprechenden Ausgabeleitung 18-1, 18-2, 18-3 über jeweils einen Isolationskondensator 52 verbunden ist. Es bleibt festzustellen, dass die erste Sekundärwicklung 34-1 derart dargestellt ist, dass sie, zur Darstellung einer größeren Anzahl von Windungen im Vergleich zu den zweiten und dritten Primärwicklungen 34-2 und 34-3, zwei Windungssektionen aufweist. Es ist möglich, eine weitere Abgabeleitung ausgehend vom Anzapfungspunkt zwischen den beiden Sektionen der Primärwicklung 34-1 als alternativen Ausgang für Mehrelektrodenkoagulationsinstrumente, welche drei simultan abgegebene Koagulationswellenformen erfordern, bereitzustellen.
Die HF-Treiberwellenformen für die Transformatorausgangsstufe können bei Betriebsfrequenz direkt durch eine Bank von sechs in Paaren angeordneten Schaltelementen SW1, SW4; SW2, SW5; SW3, SW6, synthetisiert werden, wobei die Schaltelemente jedes Paares seriell, und die Paare untereinander über einer variablen Gleichspannungsquelle 60 parallel angeordnet sind. Die Verbindung zwischen den Schaltelementen jedes Paares ist, wie aus 3 ersichtlich, mit einer entsprechenden Schaltleitung 50A, 50B, 50C verbunden. Die Schaltelemente SW1–SW6 sind Halbleiterschaltelemente, wie beispielsweise Bipolar- oder Feldeffekttransistoren (z. B. IGBTs oder MOSFETs), und bilden ein Teil des Treiberschaltkreises 51 für die Transformatorausgangsstufe, wobei jedes der Schaltelemente durch einen Steuerpuls aus einer Steuereinheit 65 des Generators von seinem leitenden in seinen nichtleitenden Zustand geschalten wird. Die Steuereinheit 65 steuert sowohl die Schaltelemente SW1–SW6 über die Schaltsteuerleitungen 66 als auch die Spannungsversorgung 60 über die Netzteilsteuerleitung 67.

Die durch die Schaltelementbank SW1–SW6 realisierte Schaltsequenz ist in der nachstehenden Tabelle 1 dargestellt.

Schritte/Grad	SW1	SW2	SW3	SW4	SW5	SW6
1/0	AN	AUS	AN	AUS	AN	AUS
2/60	AN	AUS	AUS	AUS	AN	AN
3/120	AN	AN	AUS	AUS	AUS	AN
4/180	AUS	AN	AUS	AN	AUS	AN
5/240	AUS	AN	AN	AN	AUS	AUS
6/300	AUS	AUS	AN	AN	AN	AUS
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Tabelle 1

Die Bezüge zu den Schaltwinkeln 0°, 60°, 120°, 180°, 240° und 360°, ersichtlich aus Tabelle 1, beziehen sich auf die Phasenwinkel einer kompletten Periode bei Betriebsfrequenz. Es ist ersichtlich, dass die Schalter jedes Paares derart angesteuert werden, dass sie ihre leitenden und nichtleitenden Zustände jeweils gegensätzlich oder gegenphasig einnehmen. Die Phasenverschiebung zwischen jedem Paar ist 120°, wie aus einem Vergleich mit 8A, 8B und 8C ersichtlich ist. Im Einzelnen leitet Schalter SW1 zwischen 0° und 180°, Schalter SW2 leitet zwischen 120° und 300°, Schalter SW3 leitet von 240° über 360° bis zu 60°. Wenn die Schalter SW1, SW2 und SW3 leitend sind, sind ihre Gegenstücke SW4, SW5, SW6 nichtleitend und umgekehrt. Es versteht sich, dass, gegeben dass jede Primärwicklung 32-1, 32-2, 32-3 zwischen entsprechenden Paaren der Schaltelemente angeschlossen ist, der Strom durch jede Primärwicklung und ihren serienresonanten Schaltkreis einem bestimmten Muster, entsprechend dem Unterschied der Schaltpulssequenzen der zwei Paare, wie in 8D, 8E, 8F dargestellt, folgt. Die Tatsache, dass die Schalter SW1–SW6 die Schaltleitung 50A–50C alternierend mit einer positiven und einer negativen Versorgungsschiene der Spannungsversorgung 60 verbinden, hat den Effekt, dass eine Rechteckspannung auf jeder Schaltleitung auftritt. Demzufolge liegen Rechteckwellenformen über jedem der Resonanzkreise 46-1, 46-2, 46-3 an. Der Effekt dieser Resonanzkreise ist es, die quadratischen Schaltwellenformen in jedem der Transformatorwicklungen 32-1, 32-2, 32-3 in eine im Wesentlichen sinusförmige Form zu überführen.
Wie oben beschrieben, sind die Primärwicklungen des Transformators 30 in Dreieckskonfiguration und die Sekundärwicklungen in Sternkonfiguration angeordnet. Konkret können jeweils Dreiecks- oder Sternkonfiguration für entweder den Primärkreislauf oder den Sekundärkreislauf verwendet werden, obwohl die sternverbundene Sekundärkonfiguration den Vorteil hat, dass ein neutraler Punkt für monopolare elektrochirurgische Systeme bereitgestellt wird. In jedem Fall ist es möglich, für das simultane Gewebeschneiden und -koagulieren einen mit Bezug auf die anderen Ausgänge eine höhere HF-Spannung aufweisenden Ausgang bereitzustellen.
Eine zweiphasige Bestromung des Transformators, beispielsweise ohne simultane Schneid- und Koagulationsausgänge, kann dadurch erreicht werden, dass zwei Phasen des Transformators 30 mit einer Phasendifferenz von 180° zueinander betrieben werden, wobei die dritte Phase des Kreises offengelassen wird. Dennoch ist eine derartige zweiphasige Bestromung auch mit einer Dreiecksschaltung der Sekundärseite möglich, indem die Enden der dritten Windung mit demselben Signal betrieben werden, was, im Falle einer belassenen Verbindung, effektiv zu einem „Windungsschluss” des Transformators führt. Ein derartiges Zweiphasensystem kann mit einem bipolaren Instrument, welches zwei Elektroden oder resistive Schneidringe aufweist, wie unten mit Bezug auf die 14, 15 und 16 beschrieben, betrieben werden.
Im bevorzugten Generator besteht der Treiberschaltkreis aus einem integrierten Leistungsschaltmodul, wie beispielsweise dem von Fairchild Semiconductor Corporation gelieferten FSAM10SH60. 9 ist ein vereinfachtes Schaltbild dieses Moduls. Das Modul weist drei hochspannungsseitige Schaltelemente SW1, SW2, SW3 in Form von IGBTs und drei niederspannungsseitige Schaltelemente SW4, SW5, SW6, ebenfalls IGBTs, auf, wobei de IGBTs derart in Paaren angeordnet sind, dass sie drei der oben beschriebenen Schalteitungen 50A, 50B, 50C bereitstellen. Jeder IGBT ist durch einen integrierten Schaltkreis innerhalb des Moduls betrieben. Im Einzelnen sind die hochspannungsseitigen IGBTs SW1, SW2, SW3 durch entsprechende Hochspannungs-ICs 80, 81, 82 angesteuert, wohingegen die niederspannungsseitigen IGBTs durch einen Niederspannungs-IC 83 betrieben sind. Die ICs 80–83 weisen sechs Signaleingänge 85 auf, eine für jeden IGBT, welche die individuelle Steuerung der IGBTs mittels Steuerimpulsen aus der Steuereinheit 65 über die Steuerleitungen 66 (siehe 3) erlauben.
Bezug nehmend auf die Schaltelemente der Steuerschaltung können die Steuerleitungen, als Alternative zu den paarweise angeordneten Schaltelementen, auch durch drei Halbleiterschaltelemente, d. h. jeweils eines pro Phase, dargestellt werden. Bezug nehmend auf 10 (welche nur eine der drei Phasen zeigt), ist in jeder Phase ein einzelner MOSFET 70 angeordnet, welcher ein eine Induktivität 72 und eine Kapazität 74 umfassendes parallelresonantes Netzwerk bei ihrer Resonanzfrequenz (welche die Betriebsfrequenz des Generators ist) in Resonanz bringt. Das resultierende alternierende Signal wird an die entsprechenden Primärwicklungen 32-1 des Ausgangsstufentransformators 30 angelegt. Die gleiche Konfiguration ist für die zweite und die dritte Phase nachgebildet, wobei das Schalten der drei MOSFETs derart phasenverschoben ist, dass ein wie zuvor mit Bezug auf 3 und 8A–8F beschriebener Dreiphasenausgang bereitgestellt wird.
Der Ausgang des Generators wird zur um Spannungs- und Strombegrenzungen überwacht. Bezug nehmend auf 11 werden die Ströme unter Nutzung toroider Stromwandler 88A, 88B, 88C überwacht, wobei ein jeder eine mit der entsprechenden Ausgangsleitung 89-1, 89-2, 89-3 in Serie geschaltete Primärwicklung aufweist. Die Sekundärwicklungen der toroiden Stromwandler 88A–88C sind an einen Gleichrichterschaltkreis 90 angeschlossen, welcher Ausgangsdioden derart enthält, dass die am Ausgang 82 des Gleichrichterschaltkreises abnehmbare Spannung den höchsten der dreiphasigen Ströme in den Ausgangsleitungen 18-1, 18-2, 18-3 repräsentiert. Dieses Stromsignal wird einem ersten Komparator 94 zugeführt, der einen den Strom erfassenden Ausgang S_I bereitstellt, sobald die den Strom Repräsentierende auf Leitung 92 einen vorgeschriebenen Grenzwert überschreitet, der einem Generatorausgangsstromgrenzwert entspricht. Es wird lediglich ein die Spannung erfassender Wandler 94 verwendet, dessen Primärwicklung zwischen die zwei Ausgangsleitungen 18-1 und 18-2 geschaltet ist. Wie im Fall der Stromerfassungsschaltkreise wird die Sekundärwicklung des Wandlers mit dem einen Gleichrichter 96 verbunden, wobei das am Gleichrichterausgang 98 gleichgerichtet anliegende, die Ausgangsspannung repräsentierende Signal an zwei Komparatoren 97, 98 weitergeleitet wird, wobei einer den Grenzwert für die Koagulationsspannung und der andere den Grenzwert für die Schneidspannung derart bereitstellt, dass entsprechende Erfassungssignale für Koagulationsspannung und die Schneidspannung, S_VCOAG und S_VCUT, erzeugt werden. Diese Erfassungssignale werden über die Erfassungsleitungen 100 an die Steuereinheit 65 weitergeleitet (siehe 3).
Die Steuereinheit 65 wird nun detailliert mit Bezug auf 12 beschrieben. Im bevorzugten Generator ist die Steuerstufe in einer CPLD (Komplex Programmierbarer Logischer Schaltkreis) implementiert, die eine Anzahl von „Makrozellen”-Registern umfasst, die, in Kombination mit UND/ODER-Gittern, die Implementierung boolescher Gleichungen ermöglicht und wobei ein Compiler zur Bildung einer Summe von Produkten ein boolesches Skriptfile oder -Schemata nutzt. Die CPLD erzeugt Steuerpulse für die Ansteuerung der Schaltelemente SW1–SW6 (3) mit dem Ziel des Synthetisierens der phasenverschobenen HF-Spannungsformen. Es versteht sich, dass derartige Wellenformen auf eine Vielzahl von Art und Weisen erzeugt werden können, wobei das CPLD nur ein mögliches Mittel darstellt.
Bezug nehmend auf 12 ist eine Anzahl von logischen Blöcken mittels der CLPD implementiert, um entsprechend erforderliche Steuerpulse zu erzeugen. Einige von den Blöcken sind durch einen Taktgeber 110 mit einer Frequenz von 25 MHz getaktet.
In einem Hauptpulszeitzähler 112 wird das 25-MHz-Taktsignal zum Erreichen der Generatorbetriebsfrequenz von 208 kHz durch 120 geteilt. Während jedes HF-Zyklusses der Betriebsfrequenz zählt der Zählausgang mit 25 MHz von 0 bis 120, worauf hin er zurückgesetzt wird, und wobei sechs Ausgangsregister derart konfiguriert sie, dass sie entsprechend bei 0° und 180° für die Schaltelemente der ersten Phase, bei 120° und 300° für die Schaltelemente der zweiten Phase und bei 240° und 60° für die Schaltelemente der dritten Phase, gesetzt bzw. zurückgesetzt werden, um damit an den Ausgängen 112A des Hauptpulszeitzähler sechs Steuerwellenformen zu erzeugen, die mit den drei oben mit Bezug auf die 8A–8C beschriebenen und deren inversen Wellenformen korrespondieren. Diese Registerausgänge werden in einem ersten Satz von sechs Eingängen in den Steuerpulsgenerator 114 eingespeist.
Die Steuerung der Generatorausgangsspannung und des Generatorausgangsstroms ist durch die Anwendung einer Pulsweitenmodulation auf die Steuersignale der Schaltelemente SW1–SW6 (3) beeinflusst, wobei dies als Reaktion auf die rückgeführten Erfassungssignale der Ausgangsstrom- und Ausgangsspannungserfassungsschaltkreise, die oben mit Bezug auf 11 erläutert wurden, geschieht. Die Erfassungssignale S_VCOAG, S_VCUT und S_I werden an entsprechende Eingänge 116A einer Ereignisdetektoreinheit 116 der CPLD weitergeleitet. Abhängig vom Modus, der über Leitung 118 eingestellt werden kann, erzeugen die Detektoren ein „HF-Ereignis”-Signal auf zwei der Detektorausgänge 116B und 116C, wenn entweder das Schneidspannungserfassungssignal S_VCUT oder das Koagulationsspannungserfassungssignal S_VOAG anzeigen, dass die Schneidspannungsschwelle oder die Koagulationsspannungsschwelle überschritten wurde. HF-Ereignissignale sind auch an den Ausgängen 116B und 116C anliegend, falls die Ausgangsstromschwelle, die durch das Erfassungssignal S_I angezeigt, überschritten wurde.
Ein erstes HF-Ereignissignal, welches am ersten Ausgang 116B der Ereignisdetektionseinheit 116 anliegt, wird an den Pulsweitenzähler 120 weitergegeben, der derart konfiguriert ist, dass er ein Ereigniswertsignal an seinem Ausgang 120A abgibt, das einen normalen Wert aufweist, wenn keine HF-Ereignisse detektiert werden, und einen vom Normalwert abweichenden Wert aufweist, wobei die Höhe der Abweichung von der Zeitdauer abhängt, für die die Erfassungssignale am Eingang 116A des Ereignisdetektors eine Schwellenüberschreitung anzeigen. Die Ereigniswerte werden an einen Pulsweitenmodulator 122 abgegeben, der drei Ausgänge 122A aufweist, die wiederum an ein zweites, Sperreingänge darstellendes, Triplet von Eingängen 114B des Steuerpulsgenerators 114 angeschlossen sind. Der Pulsweitenmodulator 122 konvertiert die Ereignissignale in zeitlich angepasste Sperrimpulse variabler Weite derart, dass wenn diese mit den Grundzeiteinteilungssequenzen, die an den Steuerpulsgenerator über die Leitungen 112A abgegeben werden, kombiniert werden, die Weite der am Ausgang 114C des Steuerpulsgenerators an die Bank von Schaltelementen SW1–SW6 (siehe 3) abgegebenen Steuerimpulse reduziert wird, falls HF-Ereignisse detektiert werden.
In dieser oben beschriebenen Verbindung werden die Schaltelemente jedes Paares der Bänke von Schaltelementen SW1–SW6 gegenphasig, z. B. 180° phasenverschoben zueinander betrieben, so dass, unter Spannungsbegrifflichkeiten, der Verbindungspunkt der zwei Schaltelemente jedes Paares abwechselnd auf das Spannungsniveau der positiven und negativen Versorgungsschienen des Netzteils 60 (3) gebracht werden. Die Dauer der Leitungsperiode jedes Schaltelements wird durch die oben beschriebene Reduktion der Weite des Steuerimpulses reduziert. Der Pulsweitenmodulator 122 und der Steuerpulsgenerator 114 sind derart aufgebaut, dass die Sperrpulse, die am Sperrpulseingang 114B des Steuerpulsgenerators 114 anliegen, den Effekt haben, die führende Flanke jedes Steuerimpulses zu verzögern und die nachlaufende Flanke jedes dieser Steuerimpulse vorzuziehen, wie durch die gepunkteten Linien in 8A, 8B und 8C verdeutlicht. Demgemäß versteht sich, dass es für jedes Paar der Schaltelemente SW1, SW4; SW2, SW5; SW3, SW6 Perioden gibt, in denen ein Element leitend und das andere nichtleitend ist, Perioden, in denen weder das eine noch das andere Element leitend ist, und Perioden, in denen das erste Element nicht-leitend und das andere Element leitend ist. In Perioden, in denen keines der Elemente leitend ist, wird kein Strom vom Netzteil über die entsprechenden Schaltelementenpaare abgegeben. Entsprechend wird, falls ein „Ereignis” detektiert wird, die Leistung an alle Transformatorphasen um einen von dem Ereignis abhängigen Grad reduziert, wodurch die Ausgangsleistung des Generators solange reduziert wird, bis die Ausgangsspannung oder der Ausgangsstrom den relevanten Grenzwert nicht mehr überschreiten.
Eines der Funktionen der Ereignisdetektionsstufe 116 ist die Synchronisierung eines HF-Ereignissignals an Ausgang 116B mit den HF-Zyklen, die durch den Hauptpulszeitzähler 112 generiert werden, insofern, als die Länge des HF-Ereignissignals ausreichend ist, um Sperrimpulse der entsprechenden Länge zu erzeugen. Das HF-Ereignis kann zu jedem Zeitpunkt im HF-Zyklus auftreten und kann im Vergleich zum HF-Zyklus eine kurze Dauer aufweisen. In solchen Fällen speichert die Ereignisdetektionsstufe das Auftreten eines Ereignisses und löscht dieses am Ende jedes HF-Zyklusses.
Das gerade beschriebene Pulsweitenmodulationsverfahren ermöglicht dem Generatorschaltkreis, sehr schnell auf Überspannung- und Überstromereignisse zu reagieren. Darüber hinaus kann eine langsamere Reduktion der Ausgangsleistung dadurch erreicht werden, dass ein zweites HF-Ereignissignal vom zweiten Ausgang 116C der Ereignisdetektionsstufe 116 zugeführt wird, um das Netzteil zu unterbrechen, und damit die an die Bank von Schaltelementen SW1–SW6 abgegebene Spannung zu reduzieren. In diesem Fall ist die Synchronisation des HF-Ereignissignals am zweiten Ausgang 116C der Ereignisdetektionsstufe 116 auf die Zykluszeit des Steuerschaltkreises innerhalb des Netzteiles angepasst. Eine einfache Leistungsstellung kann durch die Steuersektion zur Leistungsstellung 124 des CPLD erreicht werden, welche Eingänge 124A aufweist, die durch Steuereinstellungen im Frontpaneel des Generators ansprechbar sind. Eine Vermischung der Ausgangsspannungskombinationen, wie oben mit Bezug auf 2C beschrieben, kann durch ständiges Alternieren der Moduseinstellungen an Eingangsleitung 118 des Eventdetektors 116 erreicht werden, wobei dies entsprechend eines festgelegten Lastzyklusses und/oder automatisch durch Alternieren der PSU-Einstelleinheit 124 geschehen kann, um so die Spannungsversorgung, die durch das variable Gleichstromnetzteil 60 (siehe 3) bereitgestellt wird, wiederum entsprechend des vorher festgelegten Lastzyklusses zu reduzieren.
Als einen weiteren alternativen Betriebsmodus für eine reine Koagulation von Gewebe kann die erste Ausgangsleitung 18-1 der HF-Ausgangsstufe 16 mittels eines Schaltelementes, im Besonderen eines Relais, an die Sekundärwicklung 34-1 angeschlossen werden, wobei das Relais an die Ausgangsleitung 18-1 oder an das Ende der sternpunktverbundenen ersten Sekundärwicklung 34-1 oder an einen Anzapfungspunkt zwischen den beiden Teilen 34-1A, 34-1B der Wicklungen, wie aus 13 ersichtlich, angeschlossen werden kann. Der Wicklungsteil 34-1B, der sich am nächsten zum Sternpunkt befindet, hat die gleiche Anzahl von Windungen wie die zweiten und dritten Sekundärwicklungen 34-2, 34-3, so dass, wenn der Schalter 130 in einer Koagulationsposition ist, die für die Koagulation angemessenen Spannungen nur zwischen den Ausgangsleitungen 18-1, 18-2 und 18-3 (und mit Bezug auf die neutrale Ausgangsleitung 18-4, falls benutzt) abgegeben wird. In diesem Fall hat die Form des Vektordiagramms der HF-Differenzspannungen an den Ausgangsleitungen 18-1, 18-2 und 18-3 die Form eines gleichseitigen Dreiecks, wobei jede Spannungsdifferenz einen Wert von ungefähr 120 Volt effektiv aufweist.
Der Generator kann für den Betrieb eines zweielektrodigen Instruments konfiguriert werden, wie in 14 gezeigt. Nur die erste 34-1 und die andere 34-3 der Sekundärwicklungen des Transformators 30 sind mit dem Instrument 12A verbunden, die verbleibende Sekundärwicklung 34-2 ist dabei nicht verbunden. Es ist bevorzugt, dass ein Relais 135 in Reihe im Primärschaltkreis der zweiten Phase eingebaut ist, d. h. in die Phase, deren Sekundärwicklung nicht verbunden ist.
Die Wellenformen, die die Schaltelemente SW1–SW6 des Treiberschaltkreises 51 treiben, können wie oben mit Bezug auf die 8A–8F beschrieben verbleiben, sind aber vorzugsweise derart modifiziert, dass die Wellenformen der dritten Phase (und der zweiten Phase, falls gewünscht) direkt 180° gegenphasig bezüglich der ersten Phase, wie in 15 gezeigt, betrieben werden. Es ist ersichtlich, dass es eine Treiberwellenform gibt, zum Beispiel die Differenz zwischen den Treibereingängen A und B über der ersten Primärwicklung 32-1, wobei die dritte Primärwicklung 32-3 die gleiche, allerdings invertierte, Wellenform aufweist. Die zweite Primärwicklung hat an beiden Enden das gleiche Potenzial, weshalb keine Spannung über ihr abfällt. Die Induktionsströme der anderen beiden Wicklungen sind im zentralen Schenkel 36-2 (4) des Transformatorkerns gegensätzlich. Obwohl dies größtenteils zu einer Auslöschung des magnetischen Induktionsflusses der anderen Schenkel 36-1, 36-3 führt, ist das Relais 135 zur Vermeidung von aus kleinen Unterschieden in der Wicklungscharakteristik resultierenden Ungleichheiten eingebaut.
Die Bereitstellung eines Zwei-Elektroden-Generatormodus erhöht die Vielseitigkeit des Generator insofern weiter, als dass er für die Energieversorgung eines bipolaren Instruments mit einer Ringelektrode, wie es in der U.S.-Patentschrift Nr. 7211081 offenbart wird und worauf hiermit verwiesen wird, benutzt werden kann. Bezug nehmend auf 16 wird ein Energiespeicherkondensator oder -Kondensatoren 136 über die Versorgungsschienen des variablen Gleichstromnetzteils 60 zusammen mit einem Potenzialteiler 138, der die Eingänge zweier Komparatoren 140A, 140B für das Erfassen der oberen und unteren Versorgungsspannungsschwellen mittels der unterschiedlichen Referenzspannungseingänge V₁, V₂ versorgt, eingefügt. Die Komparatorausgänge sind mit einem RS-Register der Steuereinheit 65 (14) des Generators zwecks der Aktivierung und Deaktivierung der HF-Energieerzeugung über den Treiberschaltkreis 51 gekoppelt. Bei Betrieb des Schaltkreises aus 16 lädt das Netzteil zunächst den Kondensator auf, bis die Versorgungsspannung über dem Potenzialteiler 138 eine obere Spannungsschwelle erreicht, bei der der erste Komparator 140A seinen Zustand ändert (typischerweise wenn die Versorgungsspannung 135 Volt ist), wonach das Register 142 den HF-Erzeugungsprozess mit dem Resultat aktiviert, dass ein hoher Strom (typischerweise 12 Ampere) über die Elektroden des Instruments 12A, welche am Ort der Operation in Salz eingetaucht sind, abgegeben wird. Dieser anfängliche hohe Stromstoß reduziert die Spannung am Kondensator 136 auf ein niedrigeres Niveau (ungefähr 105 Volt), woraufhin der zweite Komparator 140B seinen Zustand wechselt und das Register 142 den HF-Erzeugungsprozess stoppt. Bei gestopptem HF-Ausgang lädt das Netzteil 60 den Kondensator 136 erneut auf, so dass die Spannung wieder auf den Punkt ansteigen kann, an dem der erste Komparator 140 wiederum entspricht und damit den HF-Erzeugungsprozess von neuem startet. Aufgrund des hohen Stromes, der über die Elektroden des Instruments 12A durch das Salz fließt, wird dieses verdampft und ein Plasma erzeugt, welches eine höhere Impedanz für die HF-Ausgangsstufe darstellt. Das wiederum bedeutet, dass die Spannung über dem Kondensator und damit über den Treiberschaltkreis an der oberen Schwelle (135 Volt) beibehalten und damit ein Plasma zwischen den Elektroden des Instrumentes aufrechterhalten wird.
In einem weiteren alternativen erfindungsgemäßen Generator werden phasenverschobene HF-Ausgangsspannungswellenformen mittels zweier einphasiger, mit, wie in den 17 und 18 gezeigten, orthogonalen Treiberwellenformen betriebenen Ausgangstransformatoren erzeugt werden.
Bezug nehmend auf 17 ist die Konfiguration des Generators insofern mit der mit Bezug auf die 3 und 9–12 beschriebene Konfiguration ähnlich, als dass die drei Ausgangsleitungen 18-1, 18-2, 18-3 HF-Ausgangsspannungswellenformen der Transformatorsekundärwicklungen 145A, 145B bereitstellen. Die Ausgangswicklungen und Verbindungen des Generators aus 17 sind nur eine beispielhafte Darstellung. Die entsprechenden Transformatorprimärwicklungen 147A, 147B werden über LC-Filterkomponenten der Treiberschaltkreise 51A, 51B betrieben, die HF-Rechteckwellenform (typischerweise mit einer Spitze-zu-Spitze-Amplitude von 2 Volt) direkt synthetisieren. Wie in dem oben mit Bezug auf 3 beschriebenen Transformator umfassen die Treiberschaltkreise 51A, 51B Halbleiterschaltelemente SW, die in einer wie in 17A verbunden gezeigten Brückenkonfiguration verbunden sind. Eine Steuereinheit 65 treibt die Schaltelemente SW der Steuerschaltung (17A), und führt eine Pulsweitenmodulation der Treibersignale zu den Schaltelementen in Abhängigkeit von HF-Spannung und Stromerfassungseingängen 149A, 149B, 150A, 150B, welche, in diesem Fall, jeweils von der Sekundärseite und der Primärseite der Transformatorausgangsstufe abgegriffen werden. Ein mit der Steuereinheit 65 verbundenes Benutzerinterface 155 erlaubt die Auswahl von Dosierung, Intensität und Wellenform über die Steuerleitung 155A und erhält Fortschrittsinformationen über die Behandlung von der Steuereinheit 65 über die Ausgangsleitung 155B. Darüber hinaus, wie oben in der Ausführungsform mit Bezug auf 12 beschrieben, steuern die wechselspannungsnetzgespeisten Netzteilschaltkreise 152A, 152B die Ausgangsleistung durch die Steuerung der Versorgungsspannung in Reaktion auf die über die Anforderungsleitung 154A, 154B erhaltenen Ereignissignale der Steuereinheit 65. Jeder Netzteilschaltkreis umfasst einen einstellbaren Gleichstromausgangswechselrichter, die Gleichstromausgangsmesssignale, die von den Netzteilausgängen 152O abgenommen werden, werden an die Steuereinheit 65 über weitere Erfassungsleitungen 65M, 65N abgegeben.
Die Hauptunterschiede zwischen diesem Generator und dem zuvor mit Bezug auf die 3 und 9–12 beschriebenen sind, dass dieser Generator einen ersten Einphasentreiberschaltkreis 51A aufweist, der die Treibersignale für einen ersten Einphasentransformator 156A synthetisiert, dessen Sekundärwicklung 145A an eine Schneidausgangsleitung 18-1 angeschlossen ist, währenddessen eine zweite, unabhängig gesteuerte Einphasentreiberschaltung 51B eine HF-Treiberwellenform generiert, die orthogonal zu der des ersten Treiberschaltkreises 51A ist, und ein zweiter Einphasentransformator 156B, wobei Zweiterer entsprechende Enden zum Anschluss der zweiten und dritten Ausgangsleitungen 18-2, 18-3 für die Verbindung mit Koagulationselektroden aufweist. Zu beachten ist, dass die Sekundärwicklung 145B des zweiten Transformators 156B einen zentralen Anzapfungspunkt 158 aufweist, der mit dem Ende der Sekundärwicklung 145A des ersten Transformators 156A verbunden ist, das dem Ende, an dem die HF-Ausgangsleitung 18-1 angeschlossen ist, gegenüberliegt.
Eingedenk der Tatsache, dass die über die zwei Sekundärwicklungen 145A, 145B erzeugten Spannungswellenformen relative zueinander um 90° phasenverschoben sind, wird ersichtlich, dass, unter Benutzung des Anzapfungspunktes 158 als Bezug, eine Vektordarstellung der Ausgangsspannungen an den Ausgangsleitungen 18-1, 18-2, 18-3, wie in 18 gezeigt, in Form eines „T” ist. (In 18 erscheint das „T” invertiert, weil die Spannungen an der zweiten und dritten Ausgangsleitung 18-2, 18-3 (A', A'') am unteren Ende des Diagramms auftauchen). Die Ausgangsspannungen, die zwischen den Ausgangsleitungen 18-1, 18-2, 18-3 ausgebildet sind, sind entsprechend eines dreieckigen Vektormuster auf die gleiche Art und Weise phasenverschoben wie mit Bezug auf 2B beschrieben.
In dieser Ausführungsform besteht der Netzteilschaltkreis 152 aus zwei separat steuerbaren Gleichstromnetzteileinheiten 152A, 152B, wobei jeder einen entsprechenden Treiberschaltkreis 51A, 51B treibt. Das bedeutet, dass die Größe der Ausgangsspannungswellenform zum Schneiden, die die vom ersten Transformator 156A abgegriffene Ausgangsspannungswellenform ist und zumindest in Teilen durch die Anzahl der Windungen ihrer Sekundärwicklungen 154A bestimmt ist, unabhängig von der Größe der Koagulationsspannung steuerbar ist, die zwischen den Ausgangsleitungen 18-2, 18-3 über den Transformator 156B geliefert wird. Die Anzahl der Windungen der Sekundärwicklung 145B ist derart gewählt, dass eine im Vergleich zur Schneidspannung deutlich niedrigere Koagulationsspannung zwischen den jeweiligen Ausgangspaaren 18-1, 18-2 und 18-1, 18-3 abgegeben wird.
Wie aus dieser Beschreibung offensichtlich ist, führt die Veränderung der Amplitude der Schneidspannung zu keiner Veränderung der Amplitude der Koagulationsspannung V_COAG3 in 18. Änderungen der Amplitude der Koagulationsspannung V_COAG3 verursachen nur einen geringen Prozentsatz an Veränderungen der relativ größeren Schneidspannungen V_CUT1 und V_CUT2, welche unabhängig voneinander innerhalb des Steuerschaltkreises durch Anpassung der HF-Rechteckwellenformenausgänge vom ersten Treiberschaltkreis 51A kompensiert werden, bestimmt durch die Gleichspannung, die durch das erste Netzteil 152A bereitgestellt werden.
Für eine Mehrphasenkoagulation ohne Schneiden wird der erste Treiberschaltkreis 51A, der die Schneidspannung synthetisiert, bei etwas weniger als einem Drittel der Amplitude für das Schneiden betrieben, damit er zu der durch den exklusiv für das Koagulieren vorgesehenen Treiberschaltkreis 51B synthetisierten Spannungsamplitude passt. Dieses resultiert in drei HF-Koagulationsspannungen V_COAG1, V_COAG2 und V_COAG3 gleicher Amplitude, wie aus 18 ersichtlich, wobei jede von ihnen um 120° phasenverschoben bezüglich der anderen ist.
Schnelle Wechsel der Ausgangsspannungen können, wie oben mit Bezug auf 11 und 12 beschrieben, durch eine Pulsweitenmodulation oder durch Unterbrechung der individuellen HF-Zyklen durchgeführt werden. Optional kann der Generator, wie gezeigt, einen zweiten geschlossenen Schaltkreis aufweisen, der die an die HF-Schaltstufen abgegebene Gleichstromleistung reguliert.
Ein weiterer alternativer Generator, in den Zeichnungen nicht dargestellt, ist ein Dreiphasenausgangstransformator, der sternverbundene Primärwicklungen aufweisen kann. In diesem Fall ist jedes Schaltelementpaar SW1, SW4; SW2, SW5; SW3, SW6 des Treiberschaltkreises 51, der mit Bezug auf die 3 beschrieben ist, mit einer entsprechenden Ausgangsleitung 50A, 50B, 50C ausgestattet, die nur mit einer der Primärwicklungen 32-1, 32-2, 32-3 verbunden ist. Eine zu den Schaltelementpaaren parallel geschaltete Halbbrücken-Buskondensator-Teilstrecke weist einen zentralen Knoten auf, der mit dem Sternpunkt, welcher wiederum durch die Verbindung der anderen Enden der drei Primärwicklungen 32-1, 32-2, 32-3 geformt wird, verbunden ist. Die Halbbrücken-Buskondensator-Teilstrecke besteht aus zwei über die Versorgungsschienen in Reihe geschalteten großen Kondensatoren, wobei jeder einen parallelgeschalteten Gleichstromvorschaltwiderstand aufweist, und der Sternpunkt mit der zentralen Verbindung der zwei Kondensatoren und der zwei Widerstände verbunden ist.
Zusammenfassung
Ein elektrochirurgisches System weist einen an ein elektrochirurgisches Mehr-Elektroden-Instrument angeschlossenen elektrochirurgischen Generator mit einer Mehrphasen-HF-Ausgangsstufe auf. Das Instrument hat drei an entsprechende Generatorausgänge angeschlossene Behandlungselektroden, wobei entsprechende Generatorausgänge beispielsweise durch einen Dreiphasenausgangstransformator versorgt werden. Bei Betriebsfrequenz werden kontinuierliche HF-Ausgangsspannungswellenformen simultan an entsprechende Generatorausgänge abgegeben, wobei jede Wellenform bezüglich der anderen phasenverschoben ist. Wenn das System für eine Gewebebehandlung eingesetzt wird, ist die Größe der an wenigstens einen der Ausgänge abgegebenen HF-Ausgangsspannungswellenform hinreichend für die Verdampfung von Gewebe an den entsprechenden Behandlungselektroden. Ebenfalls offenbart wird ein elektrochirurgischer Generator mit einem wenigstens drei Phasen aufweisenden Ausgangsübertrager, wobei der Übertragerkern wenigstens drei magnetische Kreise aufweist und jeder magnetische Kreis induktiv an die Wicklungen von wenigstens zwei der drei Phasen gekoppelt ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 6416509 [0002]
US 3885569 [0002]
WO 96/37156 A [0003]
US 6966907 [0004]
US 7211081 [0073]

Claims

Ein elektrochirurgisches System umfassend einen elektrochirurgischen Generator zum Erzeugen einer Hochfrequenz-(HF)-Energie bei einer Generatorbetriebsfrequenz und ein an den Generator gekoppeltes elektrochirurgisches Instrument, wobei der Generator eine Mehrphasen-HF-Ausgangsstufe mit wenigstens drei Ausgängen zum Anschluss an entsprechende Elektroden des elektrochirurgisches Instruments zwecks Abgabe von HF-Energie an die Elektroden umfasst, wobei die Ausgangsstufe derart ausgebildet ist, dass bei Betriebsfrequenz jeweilige HF-Ausgangsspannungswellenformen über jedes Paar der drei Ausgänge simultan abgegeben werden, wobei jede derartige Spannungswellenform gegenüber der über die jeweils anderen Paare der drei Ausgänge abgegebenen Spannungswellenformen phasenverschoben ist, wobei das elektrochirurgische Instrument wenigstens drei Behandlungselektroden aufweist, von denen jede zum Empfang von HF-Energie von der Ausgangsstufe des Generators an den jeweiligen Generatorausgang angeschlossen ist und wobei der Generator derart aufgebaut und angeordnet ist, dass, wenn das System für eine Gewebebehandlung eingesetzt wird, die Größe der wenigstens an ein Paar der Ausgänge des Generators abgegebenen HF-Ausgangsspannungswellenformen für die Verdampfung von Gewebe an der jeweiligen Behandlungselektrode hinreichend ist.
Ein System nach Anspruch 1, wobei die Phasenverschiebung zwischen der über jedes der jeweiligen Paare der Ausgänge des Generators abgegebenen Spannungswellenform und der über die jeweils anderen Paare der Ausgänge abgegebenen Spannungswellenformen für jeden der Fälle zwischen 10° und 170° Grad ist.
Ein System nach Anspruch 1, wobei die Phasenverschiebung zwischen der über jedes der jeweiligen Paare der Ausgänge des Generators abgegebenen Spannungswellenform und der über die jeweils anderen Paare der Ausgänge abgegebenen Spannungswellenformen für jeden der Fälle im Wesentlichen 120° ist.
Ein System nach Anspruch 1, wobei die Ausgangsstufe des Systems einen ersten, zweiten und dritten Ausgang aufweist und derart gestaltet ist, dass das Verhältnis zwischen der Größe jeder der zwischen dem ersten und dem zweiten Ausgang und dem ersten und dem dritten Ausgang gelieferten HF-Ausgangsspannungswellenformen (a), und der Größe der zwischen dem zweiten und dem dritten Ausgang gelieferten HF-Ausgangsspannungswellenform (b), zwischen 2 und 6 ist.
Ein System nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Größe der wenigstens über ein Paar der drei Ausgänge des Generators abgegebenen HF-Ausgangsspannungswellenform größer als 250 Volt (effektiv) und die Größe der simultan über ein anderes Paar der drei Ausgänge des Generators abgegebenen HF-Ausgangsspannungswellenform kleiner als 170 Volt (effektiv) ist.
Ein System nach Anspruch 4, wobei die Ausgangsstufe des Generators einen neutralen Ausgang bildenden vierten Ausgang aufweist und derart gestaltet ist, dass die Phasenverschiebung der drei HF-Ausgangsspannungswellenformen, die über den ersten und den vierten, den zweiten und den vierten und den dritten und den vierten Ausgang abgegeben werden, untereinander im Wesentlichen jeweils 120° ist.
Ein System nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Ausgangsstufe des Generators einen Mehrphasenausgangsübertrager, der pro Phase eine untereinander magnetisch verkettete Primärwicklung und Sekundärwicklung aufweist, und eine mit jeder Primärwicklung gekoppelte Treiberschaltung zur Einspeisung zeitvarianter gegenseitig phasenverschobener Treiberströme in die Primärwicklungen, umfasst.
Ein System nach Anspruch 7, wobei die Generatorbetriebsfrequenz wenigstens 75 kHz beträgt, der Transformator ein Transformator mit drei sich einen gemeinsamen Transformatorkern teilenden Phasen ist, und die Enden der Sekundärwicklungen die Ausgänge bilden.
Ein System nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, wobei der Transformator einen Ferritkern aufweist.
Ein System nach Anspruch 9, wobei der Transformatorkern ein monolithisches Ferritkernelement mit wenigstens drei Schenkeln mit jeweils wenigstens einer Wicklung ist, und eine die Schenkel verbindende Brücke aufweist, wobei die Schenkel im Wesentlichen gleichen Querschnitt aufweisen.
Ein System nach Anspruch 9, wobei der Transformatorkern drei jeweils die Wicklungen zweier Phasen tragende unabhängige magnetische Kreise umfasst und wobei die Wicklungen jeder Phase um zwei der drei unabhängigen magnetischen Kreise gewunden sind.
Ein System nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei die Treiberschaltung des Generators eine Anzahl von mit einer Gleichstromquelle und den Primärwicklungen verbundenen Halbleiter-Schaltmittel umfasst und die Ausgangsstufe des Generators in jeder Phase einen jeweiligen Resonanzkreis aufweist, der mit wenigstens einem der Schaltmittel und mit der Primärwicklung ebendieser Phase verbunden ist, und wobei der Generator außerdem eine mit den Schaltmitteln verbundene Steuerschaltung umfasst, wobei die Schaltmittel und die Steuerschaltung derart aufgebaut und angeordnet sind, dass dem Schaltmittel Kontrollpulse mit einer festgelegten Wiederholungsrate zugeführt werden um damit die Schaltmittel in einer phasenverschobenen Sequenz abwechselnd von einem leitenden in einen nichtleitenden Zustand zu schalten und damit bei Generatorbetriebsfrequenz Wechselströme durch die Primärwicklungen zu erzeugen, wobei der Strom in jeder Primärwicklung dementsprechend phasenverschoben zu den Strömen in den anderen Primärwicklungen ist und die Resonanzkreise bei Generatorbetriebsfrequenz resonant sind.
Ein System nach Anspruch 10, wobei die Schaltmittel des Generators paarweise angeordnet sind und jedes Paar einen ersten Transistor und einen zweiten Transistor in Reihenschaltung zwischen entgegengesetzt gepolten Spannungsschienen der Gleichstromquelle aufweist und eine gemeinsame Verbindung, die mit einem Ende der jeweiligen Primärwicklung verbundenen ist, haben, wobei die Steuerschaltung derart gestaltet ist, dass bei Betriebsfrequenz dem ersten Transistor und dem zweiten Transistor zwecks gegensätzlicher Ansteuerung Kontrollpulse zugeführt werden.
Ein System nach Anspruch 11, wobei die Steuerschaltung des Generators so beschaffen ist, dass die Dauer der Kontrollpulse und damit die Amplitude der durch die Primärwicklungen geführten Wechselströme variiert werden.
Ein System nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei die Steuerschaltung des Generators so beschaffen ist, dass die Schaltmittel in einer um jeweils 120° phasenverschobenen Sequenz angesteuert werden.
Ein System nach einem der Ansprüche 7 bis 15, wobei die Sekundärwicklungen eine unterschiedliche Anzahl von Windungen derart aufweisen, dass wenigstens über einem Ausgangspaar eine HF-Ausgangsspannung anliegt, die höher ist, als die über einem anderen Ausgangspaar anliegende.
Ein System nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Generator derart aufgebaut und angeordnet ist, dass die Größe der simultan an ein anderes Ausgangspaar des Generators abgegebene HF-Ausgangsspannungswellenform für die Koagulation, nicht jedoch die Verdampfung, von Gewebe an der mit diesem anderen Ausgangspaar gekoppelten Behandlungselektroden hinreichend ist.
Ein System nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Instrument einer erste, zweite und dritte Elektrode aufweist, und die erste Elektrode eine Gewebeschneidelektrode und die zweite und dritte Elektrode Gewebekoagulationselektroden sind.
Ein System nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, wobei das Instrument eine mit dem ersten Ausgang des Generators verbundene Gewebeschneidelektrode und ein Paar mit dem zweiten und dritten Ausgang des Generators verbundenen Gewebekoagulationselektroden aufweist.
Ein System nach Anspruch 19, wobei die Generatorausgangsstufe einen Mehrphasenausgangsübertrager mit einer jeweils eine Primärwindung und eine Sekundärwindung aufweisenden und untereinander magnetisch verketteten ersten, zweiten und dritten Phase; und eine mit jeder Primärwicklung gekoppelte Treiberschaltung zur Einspeisung zeitvarianter gegenseitig phasenverschobener Treiberströme in die Primärwicklungen umfasst; die Sekundärwicklungen der ersten, zweiten und dritten Phase so in Stern geschaltet sind, dass sie einen gemeinsamen neutralen Knotenpunkt aufweisen und mit der jeweiligen Gewebeschneidelektrode und den jeweiligen Gewebekoagulationselektroden verbundenen sind; die Sekundärwicklung der ersten Phase eine größere Anzahl von Windungen als die der zweiten Phase und die dritten Phase aufweist, so dass, wenn im Wesentlichen gleiche Treiberströme durch die Primärwicklungen gespeist werden, die über der Gewebeschneidelektrode und wenigstens einer der Gewebekoagulationselektrode anliegende HF-Spannung größer als die simultan über den Gewebekoagulationselektroden anliegende ist.
Ein System nach Anspruch 20, wobei der neutrale Knotenpunkt mit einer instrumentenunabhängigen Rücklaufelektrode verbunden ist.
Ein System nach Anspruch 19, wobei: die Generatorausgangsstufe einen Mehrphasenausgangsübertrager mit einer jeweils eine Primärwindung und eine Sekundärwindung aufweisenden und untereinander magnetisch verketteten ersten, zweiten und dritten Phase; und eine mit jeder Primärwicklung gekoppelte Treiberschaltung zur Einspeisung zeitvarianter gegenseitig phasenverschobener Treiberströme in die Primärwicklungen umfasst; die Sekundärwicklungen der ersten, zweiten und dritten Phase in Dreieck geschaltet sind, die Gewebeschneidelektrode mit dem Knotenpunkt zwischen der Sekundärwicklung der ersten Phase und der Sekundärwicklung der zweiten Phase verbunden ist, und die Gewebekoagulationselektroden mit den entsprechenden Knotenpunkten zwischen der Sekundärwicklung der zweiten Phase und der Sekundärwicklung der dritten Phase beziehungsweise mit den Knotenpunkten zwischen der Sekundärwicklung der dritten Phase und der Sekundärwicklung der ersten Phase verbunden sind; die Sekundärwicklungen der ersten und der zweiten Phase jeweils eine größere Anzahl von Windungen als die der dritten Phase aufweist, so dass, wenn im Wesentlichen gleiche Treiberströme durch die Primärwicklungen gespeist werden, die über der Gewebeschneidelektrode und wenigstens einer der Gewebekoagulationselektrode anliegende HF-Spannung größer als die simultan über den Gewebekoagulationselektroden anliegende ist.
Ein elektrochirurgischer Generator zum Erzeugen einer Hochfrequenz-(HF)-Energie bei einer Generatorbetriebsfrequenz, wobei der Generator eine Mehrphasen-HF-Ausgangsstufe mit wenigstens drei Ausgängen für die Ankopplung an die jeweiligen Elektroden eines elektrochirurgisches Instruments zwecks Abgabe von HF-Energie an die Elektroden umfasst, wobei die Anordnung der Ausgangsstufe derart beschaffen ist, dass bei Betriebsfrequenz jeweilige HF-Ausgangsspannungswellenformen über jedes Paar der drei Ausgänge simultan abgegeben werden, wobei jede derartige Spannungswellenform phasenverschoben bezüglich der über die jeweils anderen Paare der drei Ausgänge abgegebenen Spannungswellenformen ist; und wobei: die Ausgangsstufe einen Mehrphasenausgangsübertrager mit wenigstens drei Phasen bildenden Wicklungen und eine wenigstens ein Ferritkernelement aufweisenden Transformatorkern umfasst; und der Transformator derart aufgebaut ist, dass er wenigstens drei magnetische Kreise bereitstellt, die mit den Wicklungen wenigstens zweier der drei Phasen induktiv verkettet sind.
Ein Generator nach Anspruch 23, wobei der Transformatorkern ein monolithisches Ferritkernelement mit wenigstens drei Schenkeln mit jeweils wenigstens einer Wicklung, und eine die Schenkel verbindende Brücke aufweist, wobei die Schenkel im Wesentlichen gleichen Querschnitt aufweisen.
Ein Generator nach Anspruch 23, wobei der Transformatorkern drei jeweils die Wicklungen zweier Phasen tragende unabhängige magnetische Kreise umfasst und wobei die Wicklungen jeder Phase um zwei der drei unabhängigen magnetischen Kreise gewunden sind.
Ein Generator nach Anspruch 25, wobei der Transformatorkern drei ringförmige, die unabhängigen magnetischen Kreise bildende Kernelemente aufweist.