DE1591253B1

DE1591253B1 - Spark gap arrangement, especially for high frequency generators in electrosurgery

Info

Publication number: DE1591253B1
Application number: DE1967L0056743
Authority: DE
Inventors: Marcel Lamidey
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1966-06-15
Filing date: 1967-06-13
Publication date: 1970-08-20
Also published as: FR1497530A

Description

Die Erfindung betrifft eine Funkenstrecken-Anordnung, insbesondere für Hochfrequenzgeneratoren in der Elektrochirurgie, mit einem Gasumlauf, einer festen und einer durch Gasdruck beweglichen Elektrode, wobei Gas durch die eine Elektrode eintritt und vor der anderen Elektrode austritt. The invention relates to a spark gap arrangement, in particular for high-frequency generators in electrosurgery, with one gas circulation, one fixed and one movable by gas pressure, gas through the one Electrode enters and exits before the other electrode.

Die in der Elektro chirurgie verwendeten Hochfrequenzgeneratoren besitzen im allgemeinen verschiedene Schwingkreise für das Schneiden und die Koagulation, wobei das Schneiden besser durch Ströme mit ungedämpften Wellen und die Koagulation durch Ströme mit gedämpften Wellen erfolgt. The high-frequency generators used in electrosurgery generally have different oscillating circuits for cutting and coagulation, the cutting better by currents with undamped waves and the coagulation takes place by currents with damped waves.

Die Schwingkreise der Generatoren mit ungedämpften Wellen sind nahezu immer mit Elektronenröhren ausgerüstet, während die Schwingkreise mit gedämpften Wellen meistens Funkenstrecken besitzen, deren Hauptvorteile darin bestehen, daß sie einfach hergestellt werden können, in der Anwendung einen sehr stabilen und sicheren Betrieb gewährleisten und weniger zerbrechlich sind als Elektronenröhren. The oscillating circuits of the generators with undamped waves are almost always equipped with electron tubes, while the oscillating circuits are dampened Waves mostly have spark gaps, the main advantage of which is that they can be manufactured easily, are very stable and in use ensure safe operation and are less fragile than electron tubes.

Bei Funkenstrecken-Anordnungen beeinflußt der Abstand zwischen den Kontakten oder Elektroden sowohl die Frequenz der Funken als auch die Hochfrequenzleistung des Generators und die Dämpfung der Wellenzüge. Es ist daher zur Erreichung einer konstanten Frequenz und einer optimalen Leistung erforderlich, daß dieser Abstand stabilisiert werden kann. In the case of spark gap arrangements, the distance between the Contacts or electrodes both the frequency of the sparks and the high frequency power of the generator and the damping of the wave trains. It is therefore to achieve a constant frequency and optimal performance required that this distance can be stabilized.

Da die Funken im Betrieb eine Erosion der Kontakte bewirken, welche eine Verringerung der Dicke dieser Kontakte zur Folge hat, ist es zur Aufrechterhaltung des optimalen Abstandes erforderlich, Nachregelungen vorzunehmen. Since the sparks cause erosion of the contacts during operation, which a decrease in the thickness of these contacts entails, it is necessary to maintain it the optimal distance necessary to make readjustments.

Es ist aus der USA.-Patentschrift 1 243 043 ein Hochfrequenzgenerator bekannt, bei dem eine Kühlluftströmung durch die Funkenstreckenelektroden geführt ist, wobei diese Elektroden hohl und in einem Gehäuse angeordnet sind. Die Luft tritt durch eine der hohlen Elektroden aus und beseitigt dabei den Erosionsstaub. Eine der Elektroden kann mittels einer äußeren mechanischen hydraulischen oder pneumatischen Einrichtung-verschoben werden. From US Pat. No. 1,243,043, it is a high-frequency generator known in which a flow of cooling air is passed through the spark gap electrodes is, these electrodes are hollow and arranged in a housing. The air exits through one of the hollow electrodes and removes the erosion dust. One of the electrodes can be hydraulic or pneumatic by means of an external mechanical Establishment-to be moved.

Es ist ferner eine Funkenstrecken-Anordnung bekannt, die ebenfalls eine bewegliche Elektrode und eine feste Elektrode aufweist, wobei durch jede dieser Elektroden ein Kanal gebohrt ist und beide Elektroden in einem Gehäuse angeordnet sind. Das Gehäuse ist jedoch mittels einer Membran, durch die die bewegliche Elektrode geführt ist, in zwei Teile geteilt. It is also known a spark gap arrangement that also a movable electrode and a fixed electrode, through each of which Electrodes a channel is drilled and both electrodes are arranged in a housing are. The housing is, however, by means of a membrane through which the movable electrode is divided into two parts.

Diese bewegliche Elektrode ist gegen die Kraft einer Feder verschiebbar, wenn in den Teil des Gehäuses, in dem sie angeordnet ist, ein inertes Gas unter Druck eingeführt wird. Das Gas. tritt Idabei unter Benutzung des Kanals der beweglichen Elektrode und des Kanals der festen Elektrode aus dem Gehäuse aus. This movable electrode can be moved against the force of a spring, if in the part of the housing in which it is arranged, an inert gas is under Pressure is introduced. The gas. occurs using the channel of the movable Electrode and the channel of the fixed electrode from the housing.

Es ist weiterhin grundsätzlich bekannt, eine Gasströmung zur Bewegung einer Elektrode zu verwenden, wobei das Gas durch eine axial durchbohrte Elektrode geführt ist. Nach der deutschen Patentschrift 810 778 dient die Gasströmung dabei zum Abschalten oder Löschen des Lichtbogens, indem der Abstand zwischen den Elektroden vom Gas ruckartig vergrößert wird. It is also known in principle to use a gas flow for movement an electrode, with the gas passing through an axially pierced electrode is led. According to German patent specification 810 778, the gas flow is used here to turn off or extinguish the arc by increasing the distance between the electrodes is suddenly enlarged by the gas.

Es sind weiterhin Funkenstrecken-Anordnungen bekannt, bei denen der Abstand zwischen den beiden Elektroden mit Stellschrauben von Hand reguliert wird, um den Abbrand und die dadurch verursachte Abstandsvergrößerung auszugleichen. Eine solche Anordnung ist aus der USA.-Patentschrift 1 243 043 bekannt, bei welcher durch Verwendung einer zwischen die Elektroden gebrachten Flüssigkeit außer einer Kühlung auch eine gleichmäßigere Abnutzung der Elektroden erreicht wird. There are also known spark gap arrangements in which the The distance between the two electrodes is regulated by hand with adjusting screws, about the burn and the resultant Compensate for the increase in distance. One such an arrangement is known from US Pat. No. 1,243,043, in which by Use of a liquid placed between the electrodes in addition to cooling a more even wear of the electrodes is achieved.

Allen bekannten Funkenstrecken-Anordnungen haftet der wesentliche Nachteil an, daß zum Ausgleich des Elektroden-Abbrandes ständig Nachregulierungen von Hand erforderlich sind, um die Frequenz und die Leistung des Generators befriedigend zu stabilisieren. The essential one adheres to all known spark gap arrangements The disadvantage is that readjustments are constantly being made to compensate for the electrode burn-off by hand are required to keep the frequency and power of the generator satisfactory to stabilize.

Diese manuellen Eingriffe und insbesondere die permanente Überwachung der Betriebsdaten wirken sich insbesondere bei den obengenannten medizinischen Anwendungen nachteilig tmd störend aus.These manual interventions and especially the permanent monitoring of the operating data are particularly effective in the medical applications mentioned above disadvantageous and disturbing.

Es erweist sich bei den bekannten Funkenstrecken-Anordnungen weiterhin das Fehlen einer geeigneten Vorrichtung zur Einstellung eines progressiven Leistungsanstieges als außerordentlich nachteilig, weil dadurch in vielen Fällen die Zerstörung von Gefäßen und Geweben beim Patienten nicht zu vermeiden ist. It continues to be found in the known spark gap arrangements the lack of a suitable device for setting a progressive increase in power as extremely disadvantageous, because it results in the destruction of in many cases Vessels and tissues in the patient cannot be avoided.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur vollautomatischen Steuerung oder Regelung des Abstandes zwischen den beiden Elektroden einer Funkenstrecken-Anordnung zu schaffen, welche einen progressiven Leistungsanstieg und eine hinreichend konstante Frequenz gewährleistet, um die Notwendigkeit jeglicher manueller Eingriffe beim Betrieb von Hochfrequenzgeneratoren und die Gefahr der Gewebezerstörung beim Patienten zu beseitigen. The object of the invention is to provide a device for fully automatic Control or regulation of the distance between the two electrodes of a spark gap arrangement to create a progressive increase in performance and a sufficiently constant one Frequency guaranteed to eliminate the need for any manual intervention Operation of high-frequency generators and the risk of tissue destruction in the patient to eliminate.

Hierzu sieht die Erfindung vor, daß durch die Gas-Strömung ein Abstand gewünschter Größe zwischen der festen Elektrode und der beweglichen Elektrode einstellbar ist, indem die bewegliche Elektrode mit einer Vorrichtung verbunden ist, welche der durch die Gas-Strömung hervorgerufenen Elektroden-Bewegung entgegenwirkt. For this purpose, the invention provides that a distance is created by the gas flow desired size between the fixed electrode and the movable electrode adjustable by connecting the movable electrode to a device which counteracts the electrode movement caused by the gas flow.

Eine besonders einfache Ausführungsform der Erfindung ergibt sich dadurch, daß das Gas gegen das Gewicht des beweglichen Elektrodensystems arbeitet und dieses dabei anhebt Vorzugsweise wird die erfindungsgemäße Funkenstrecken-Anordnung so ausgeführt, daß Gasdurchfluß- und Gasdruck-Regelvorrichtnngen vorhanden sind, welche die Regelung des Abstandes zwischen den Elektroden ermöglichen. A particularly simple embodiment of the invention results in that the gas works against the weight of the movable electrode system and this raises it. Preferably, the spark gap arrangement according to the invention designed in such a way that gas flow and gas pressure regulating devices are available, which allow the distance between the electrodes to be regulated.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Funkenstrecken-Anordnung sieht vor, daß in der Gasleitung ein Pufferspeicher vorhanden ist, der eine progressive Entfernung der. beweglichen Elektrode von der festen Elektrode und folglich eine progressive Erhöhung der Hochfrequenz-Spannungen und der Hochfrequenz-Stromstärken ermöglicht, wobei die Gaszuführung und die Inbetriebnahme des Hochfrequenzgenerators miteinander synchronisiert sind. Another preferred embodiment of the spark gap arrangement according to the invention provides that there is a buffer storage in the gas line, which is a progressive Removal of. movable electrode from the fixed electrode and consequently one progressive increase in high-frequency voltages and high-frequency currents allows, the gas supply and the start-up of the high-frequency generator are synchronized with each other.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Funkenstrecken-Anordnung so ausgebildet werden, daß die Elektroden in einem dichten Gehäuse angeordnet sind. In a further embodiment of the invention, the spark gap arrangement be designed so that the electrodes are arranged in a sealed housing.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß das verwendete Gas ein inertes Gas ist. Another advantageous embodiment of the invention consists in that the gas used is an inert gas.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich dadurch, daß mehrere mit derselben Gasquelle eingestellte und elektrisch in Reihe geschaltete Elektrodensätze vorhanden sind, so daß ein von zufälligen Einstellungsschwanlcungen unabhängiger gleicher resultierender Abstand der beweglichen Elektroden erreicht wird. Another advantageous embodiment of the invention results in that several adjusted to the same gas source and electrically in series switched electrode sets are available, so that one of random setting fluctuations more independent same resulting distance between the movable electrodes is achieved.

Die Erfindung wird im folgenden Ibeispielsweise an Hand der Zeichnung beschrieben. In dieser zeigt Fig. 1 einen teilweise geschnitten dargestellten Aufriß eines erfindungsgemäßen Kontaktsatzes, Fig. 2 eine Ausführungsvariante der Anordnung dieser Kontakte, F i g. 3 einen teilweise geschnitten dargestellten Aufriß einer erfindungsgemäßen Funkenstrecke mit mehreren Kontaktsätzen und F i g. 4 einen teilweise im Schnitt dargestellten Aufriß einer anderen Ausführungsform der Anordnung eines erfindungsgemäßen Kontaktsatzes. The invention is illustrated below, for example, with reference to the drawing described. In this Fig. 1 shows a partially sectioned elevation a contact set according to the invention, FIG. 2 shows a variant embodiment of the arrangement of these contacts, F i g. 3 is an elevation view, shown partially in section, of a Spark gap according to the invention with several sets of contacts and FIG. 4 a partially sectional elevation of another embodiment of the arrangement of a contact set according to the invention.

In F i g. 1 ist ein Kontakt- oder Elektrodensatz a, b aus Wolfram dargestellt. Wolfram ist das am besten geeignete Material. In Fig. 1 is a set of contacts or electrodes a, b made of tungsten shown. Tungsten is the most suitable material.

Der untere Kontakt a ist völlig hohl und seine Öffnung mündet in eine Rohrleitung c, die mit einer Luft oder Gasquelle d verbunden ist, deren Druck und Durchsatz nach vorgegebenen Werten geregelt sind. The lower contact a is completely hollow and its opening opens into a pipe c, which is connected to a source of air or gas d, the pressure of which and throughput are regulated according to specified values.

Der obere Kontakt b, dessen Mittelöffnung nicht nach außen mündet, ist angrenzend an einen bei e gelagerten Hebel e dargestellt Im Ruhezustand, d. h. wenn kein Gas durch die Rohrleitung c strömt, wird entweder durch das Gewicht des oberen Kontaktes oder durch die Wirkung einer Feder 1 ein leichter Druck an die Kontakte angelegt. Zur Gewährleistung und Regelung dieses Kontaktdruckes können beliebige geeignete Einrichtungen verwendet werden. The upper contact b, the central opening of which does not open outwards, is shown adjacent to a lever e mounted at e. H. if no gas is flowing through pipe c, either by weight of the upper contact or by the action of a spring 1 a slight pressure the contacts created. To guarantee and control this contact pressure, any suitable means can be used.

Das gleiche Ergebnis kann auch mittels anderer Vorrichtungen erreicht werden (nachgiebige Aufhängung der Kontakte, teleskopische Anordnung oder beliebige andere Verfahren). The same result can also be achieved by means of other devices be (flexible suspension of the contacts, telescopic arrangement or any other procedures).

Fig. 2 zeigt eine teleskopische Anordnung eines der Kontakte b auf einem Stiftg, der in einer Büchse h entgegen der Kraft einer Feder i gleiten kann. Fig. 2 shows a telescopic arrangement of one of the contacts b a Stiftg, which can slide in a sleeve h against the force of a spring i.

Wird Luft oder ein Gas unter Druck in die Rohrleitung c eingeführt, so bildet sich ein Gaskissen aus, und der obere Kontakt b wird auf eine Höhe angehoben und in dieser Höhe festgehalten, die um so größer ist, je höher der Druck und der Durchsatz des Gases sind. If air or a gas is introduced under pressure into the pipe c, a gas cushion is thus formed and the upper contact b is raised to a level and held at this height, which is the greater the higher the pressure and the Throughput of the gas are.

Die Funken zwischen den Kontakten können dadurch auf eine optimale Länge eingestellt werden, daß beispielsweise ein Hahn j oder eine beliebige andere Einrichtung zur Regelung des Durchsatzes und des Druckes betätigt wird. The sparks between the contacts can thereby be optimal Length can be set, for example, a tap j or any other Device for regulating the throughput and the pressure is operated.

Entsprechend Fig. 3 können mehrere Funkenstrecken elektrisch in Reihe geschaltet werden. Dabei können mit der gleichen Gasquelle alle Kontaktsätze a, b; al, b1; a2, b2 usw. eingestellt werden. Mit den zwei äußeren Polen sind die Elemente eines Speisekreises k einerseits und eines Schwingkreises I andererseits verbunden. According to FIG. 3, several spark gaps can be electrically connected in series be switched. With the same gas source, all contact sets a, b; al, b1; a2, b2, etc. can be set. With the two outer poles are the elements a feed circuit k on the one hand and a resonant circuit I on the other hand connected.

Es ist einfach zu erkennen, daß sich die dem gleichen Gasdruck und -durchsatz ausgesetzten Kontaktsätze gleichmäßig einstellen. Dies ist gleichbedeutend mit einer gleichen Länge der Funken, und zwar unabhängig von dem Grad des Verschleißes der Kontakte und auch weitgehend unabhängig von den zufälligen Einstellungsschwankungen der einzelnen Funkenstrecken. It is easy to see that they are the same gas pressure and -Adjust the exposed contact sets evenly throughput. This is synonymous with an equal length of the sparks, regardless of the degree of wear of the contacts and also largely independent of the random fluctuations in attitudes of the individual spark gaps.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist noch die Vorteile auf, daß einerseits der unter Druck erfolgende Durchgang von Luft oder eines Gases in be- kannter Weise eine Fremdkühlung der Funkenstrecke gewährleistet, die in ein dichtes Gehäuse eingeschlbssen oder derart ausgebildet sein kann, daß sie schlagwettersicher ist. Es ist gleichermaßen möglich, die Explosionsgefahren durch Verwendung eines geeigneten Gases (z. B. Stickstoff oder Kohlendioxyd) zu verringern, andererseits wird der bei derErosion der Kontakte entstehende Metalloxyd- oder Metallstaub durch den Gasstrom nach außen getrieben. The device according to the invention still has the advantages that on the one hand, the passage of air or a gas under pressure into known Way an external cooling of the spark gap is guaranteed, which is in a tight housing Enclosed or designed in such a way that it is firedamp proof. It is equally possible to reduce the risk of explosion by using a suitable Gas (e.g. nitrogen or carbon dioxide), on the other hand, the Metal oxide or metal dust produced by the erosion of the contacts by the gas flow driven outwards.

Die für die Elektrochirurgie bestimmten Generatoren arbeiten im allgemeinen mit einem sehr großen Aussetzrhythmus, und es kann beobachtet werden, daß im Verlauf chirurgischer Eingriffe, wenn der Hochfrequenzgenerator in Betrieb gesetzt wird und die aktive Elektrode mit dem Patienten in Berührung ist, ein Bedürfnis besteht, nicht sofort die maximale Stärke anzulegen, sondern diese Stärke progressiv zu erhöhen. Generators designed for electrosurgery generally work with a very large intermittent rhythm, and it can be observed that in the course surgical interventions when the high frequency generator is put into operation and the active electrode is in contact with the patient, there is a need do not apply the maximum strength immediately, but progressively increase this strength.

Die Gewebe und Gefäße, die von dem Chirurgen nacheinander koaguliert werden, sind nahezu vollständig mit Flüssigkeiten gefüllt, welche diese Gewebe und Gefäße leitend machen. Es ist daher vorteilhaft, bei Beginn einer jeden Koagulation eine geringe Hochfrequenzspannung anzulegen und diese im Maße der die Gefäße und Gewebe widerstandsfähiger machenden lokalen Austrocknung zu erhöhen. The tissues and vessels coagulated one by one by the surgeon are almost completely filled with fluids, which these tissues and Make vessels conductive. It is therefore advantageous at the start of each coagulation to apply a low high-frequency voltage and this to the extent of the vessels and Increasing tissue resilience making local dehydration.

Durch den progressiven Anstieg der Intensität wird dabei eine sofortige Zerstörung der Gewebe vermieden, wodurch dem Chirurgen zusätzlich Zeit gegeben wird, die von ihm beabsichtigte Wirkung besser zu beobachten und dementsprechend zu handeln. Due to the progressive increase in intensity, it becomes immediate Avoid destroying the tissues, which gives the surgeon additional time better observe the intended effect and act accordingly.

Dieses Ergebnis wird gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung durch Einschaltung eines die progressive Öffnung der Kontakte gewährleistenden Pufferspeichers m zwi schen die Gasquelle und die Rohrleitung c erreicht. This result is according to an advantageous development of device according to the invention by switching on the progressive opening of the Contacts guaranteeing buffer storage m between the gas source and the pipeline c reached.

Das bedeutet, daß bei jeder Inbetriebnahme der Vorrichtung unter Voraussetzung der Synchronisierung der Gaszufuhr und der Inbetriebnahme des HF-Generators die Spannung von dem Spannungswert Null aus ansteigt.This means that every time the device is put into operation, provided the synchronization of the gas supply and the commissioning of the HF generator Voltage increases from the voltage value zero.

Die Öffnung der Kontakte erfolgt um so langsamer, je größer der Speicher m ist, und mittels verschiedener Verfahren (Hähne, Ventile, Auslässe, usw.) kann für eine gegebene Regelung die Maximalleistung entweder sofort oder nach einer relativ langen Zeit erhalten werden. The larger the memory, the slower the opening of the contacts m, and by means of various methods (taps, valves, outlets, etc.) can for a given regulation the maximum power either immediately or after a relative can be obtained for a long time.

Bei den bisher beschriebenen Ausführungsformen wird das unter Druck stehende Gas durch den festen Kontakt bzw. die festen Kontakte a, al, a2, usw. eingeführt, da diese Maßnahme besonders einfach ist. In the embodiments described so far, this is done under pressure stationary gas introduced through the fixed contact or the fixed contacts a, al, a2, etc., because this measure is particularly simple.

Das Gas kann aber ebenso auch durch den oder die beweglichen Kontakte b, bi, b2, usw. eingeführt werden. F i g. 4 zeigt einen festen Kontakt a und einen beweglichen Hohlkontakt b, der durch eine elastische Leitung Ci mit der Luft- oder Gasquelle d verbunden ist. Der bewegliche Kontakt kann entlang paralleler Stifte n entgegen sein eigenes Gewicht und/oder entgegen Federn o geführt sein. However, the gas can also pass through the movable contact or contacts b, bi, b2, etc. are introduced. F i g. 4 shows a fixed contact a and a movable hollow contact b, which by an elastic line Ci with the air or Gas source d is connected. The moving contact can be along parallel pins n be guided against its own weight and / or against springs o.

In ähnlicher Weise wie durch den beweglichen Kontakt b können zusätzlich noch Einlässe durch den festen Kontakt a vorgesehen sein. In a similar way as by the movable contact b can additionally nor inlets may be provided through the fixed contact a.

Claims

Claims: 1. Spark gap arrangement, especially for high frequency generators in electrosurgery, with a gas circulation, a fixed and one Electrode movable by gas pressure, gas entering through one electrode and exits in front of the other electrode, which indicates that through the gas flow a distance of the desired size between the fixed electrode (a) and the movable electrode (b) is adjustable by the movable electrode is connected to a device (f, i, o), which by the gas flow counteracts caused electrode movement.

2. Spark gap arrangement according to claim 1, characterized in that that the gas works against the weight of the movable electrode system (b) and this raises it

3. spark gap arrangement according to claim 1 or 2, characterized characterized in that gas is present through flow and gas pressure regulating devices (j) which allow the distance between the electrodes to be regulated.

4. spark gap arrangement according to one of the preceding claims, characterized by shows that there is a buffer storage tank (m) in the gas line which is a progressive distance of the movable electrode from the fixed electrode and consequently a progressive increase in high frequency voltages and currents allows, with the gas supply and the start-up of the high-frequency generator are synchronized with each other.

5. spark gap arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the electrodes are arranged in a tight housing.

6. spark gap arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the gas used is an inert gas.

7. spark gap arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that several, set with the same gas source and electrically Electrode sets connected in series are available.