DE2408295A1 - Koagulationsinstrument - Google Patents

Description

• Eoagulationsinstrument Die Erfindung betrifft ein Koagulationsinstrument, insbesondere ein als Koagulationssonde oder Koagulationszange ausgebildetes Instrument zur Verwendung bei der Hysteroskopie, mit mindestens einem am distalen Instrumentenende vorgesehenen Heizelement, das an einen elektrischen und von einer regelbaren Steuerung beeinflußten Heizkreis angeschlossen ist, wobei die vom Heizelement abgegebene Wärme strahlung von einer mit einem Temperaturfühler arbeitenden Temperaturüberwachungseinrichtung überwacht wird, die den Heizstromkreis regelt.
• Bei Instrumenten dieser Art ist es erforderlich, die jeweilige Höhe der für eine Gewebekoagulation oder auch einen Gewebeschnitt erforderlichen Wärmestrahlung des Heizelements regeln zu können und dabei gleichzeitig durch einen Temperaturfühler eine Überwachung der Temperatur zu gewährleisten, um in einem bestimmten Temperaturbereich arbeiten zu können, der für den Koagulationsvorgang optimal ist und der zur Vermeidung von Schädigungen des Gewebes und Instruments einen gewissen Maximalwert nicht überschreiten sollte.
• Zu diesem Zweck ist es bekannt, im Strahlungsbereich des Heizelements und damit am distalen Instrumentenende einen.gesonderten Temperaturfühler in Form eines Thermoelements od.dgl. vorzusehen, dessen Meßleitungen zum proximalen Ende des Instruments geführt sind, wo die Meßwerte in einem Steuerkreis zur evtl.
• erforderlichen Beeinflussung und Nachregelung des Heizstroms verarbeitet werden und eine Heizstromänderung bewirken, falls der augenblickliche Temperaturwert von einem elektrisch eingegebenen Soll- und Vergleichswert abweicht.
• Es hat sich gezeigt, daß solche Temperaturüberwachungseinrichtungen eine aufwendige Bauweise bedingen und vor allem einen relativ großen Platzbedarf haben. Dieser Umstand wirkt sich natürlich dadurch besonders nachteilig aus, daß beispielsweise das distale Ende einer durch ein Endoskop an den Behandlungsort zu führenden Sonde entsprechend dick im Durchmesser sein wird, wodurch die Anwendungsmöglichkeiten eingeschränkt werden, da der Endoskopschaft aus anatomischen und baulichen Gründen nicht beliebig groß im Durchmesser gewählt werden darf, zumal der Endoskopschaft neben dem Sondenkanal u.a. auch die übliche Endoskopoptik, Lichtleitkabel und möglicherweise weitere Elemente aufzunehmen hat. Außerdem bringt die indirekte Temperaturmessung über einen gesonderten Meßfühler den Nachteil, daß Temperaturänderungen nicht direkt und schnell genug erfaßt werden.
• Dies gilt allgemein sowohl für Sonden als auch für Koagulationszangen und weitere Koagulationsinstrumente dieser Art.
• Zur Vermeidung der erwähnten Nachteile wird das eingangs erwähnte Instrument erfindungsgemäß so ausgebildet, daß das Heizelement unmittelbar als Temperaturfühler dient, indem der sich durch die jeweilige Temperatur des Heizelements ausdrückende Heizelementwiderstand die Temperaturüberwachung zur Nachregelung des Heizkreises beeinflußt.
• Diese Temperaturüberwachungseinrichtung läßt eine relativ kleine Bauweise zu, da nicht zusätzlich ein gesonderter Temperaturfühler neben dem in jedem Fall vorhandenen Heizelement zum Einsatz kommen wird. Temperaturänderungen des Heizelements, die sich durch Änderung seines Widerstands ausdrücken, können schnell erfaßt werden, da das Heizelement direkt in die Überwachungseinrichtung einbezogen ist. Aus gleichen Gründen werden auch Fehlerquellen allgemein sowie Ansprechzeiten der Regelschaltung verringert.
• Die Temperaturüberwachungseinrichtung kann einen Wechselstromgenerator aufweisen, der einen dem Heizstrom überlagerten, wechselstrommäßig vom Heizkreis getrennten und vorzugsweise konstanten Strom über das Heizelement leitet, wobei die jeweilige Höhe der Wechselspannung am Heizelement als Maß für den augenblicklichen Widerstand und Temperaturwert des Heizelements zur Steuerung des Heizstromkreises herangezogen wird.
• Die am Heizelement abfallende Wechselspannung wird als Meßspannung über ein selektives Filter geleitet und gleichgerichtet, so daß schließlich die gleichgerichtete Meßspannung in einem Vergleichskreis mit einer der gewünschten Sollwerttemperatur zugeordneten Sollspannung bzw. Vergleichsspannung in Vergleich gesetzt wird, um bei Abweichung der Meßspannung vom Sollwert den Heizstromkreis zu regeln. Als Vergleichskreis kann ein Differenzverstärker dienen, dessen beiden Eingängen die Meßspannung und die Sollwertspannung zugeführt werden.
• In der anliegenden Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 schematisch ein Blockschaltbild der elektrischen Temperatursteuerung für ein Heizelement und Fig. 2 ein schaltungstechnisch ausgeführter Temperatursteuerkreis.
• Da Koagulationsinstrumente der hier interessierenden Art bekannt sind, braucht auf deren Aufbau- und Funktionsweise nachfolgend nur kurz eingegangen zu werden. Koagulationssonden nehmen in ihrem Sondenkopf das Heizelement, wie etwa eine Heizwicklung auf, deren elektrische Anschlüsse zum proximalen Sondenende geführt sind, wobei der Sondenschaft als ein Leiter dienen kann.
• Bei Koagulationszangen ist meist in beiden Zangenmaulschenkeln je eine Heizwicklung untergebracht, die auch hier wieder über isolierte Leiter, die durch die Zangenschenkel laufen, mit einer proximal vorzusehenden Spannungsquelle in Verbindung zu bringen sind. Dabei können die Zangenschenkel durch ein starres Schaftrohr verlaufen, an dessen distalen Ende die Zangenmaulschenkel herausragen, während am proximalen Instrumentenende ein aus Federmaterial hergestellter Bedienungshandgriff vorgesehen ist, mit denen die Zangenschenkel axial im Schaftrohr verstellbar sind, um je nach Verstellrichtung die Maulschenkel sich öffnen oder schließen zu lassen.
• Instrumente dieser Art sind beispielsweise in der deutschen Patentschrift P 23 60 298.4 beschrieben. Um den Arzt weitestgehend von Nebentätigkeiten zu befreien und um automatisch die Eoagulationsseit und die darauf folgende Abkühlungszeit regeln zu können, wird ein elektronisches Steuergerät vorgesehen, das durch einen Schalter vom behandelnden Arzt eingeschaltet werden kann. Dabei kann bei Betätigung des Schalters ein im Stromkreis der Heizwicklung liegender Relaiskontakt geschlossen werden, um die Beheizung des Heizelements unddessen Versorgung mit Heizstrom zu bewirken. Es beginnt dabei die Aufheizung des Heizelements bzw. Sondenkopfes oder der Zangenmaulschenkel, bis die erforderliche Koagulationstemperatur, die bei etwa 1100C bis 140°C liegen kann, erreicht ist. Nach der einstellbaren Heizzeit setzt die Abkühlung des Heizelements ein, die zeitlich ebenfalls regelbar ist. Allerdings hat der behandelnde Arzt natürlich auch die Möglichkeit, in die Aufheiz- und Abkühlvorgänge auf Wunsch einzugreifen.
• In Figur 1 ist das zu diesem Zweck erforderliche Steuergerät schematisch durch den Block 1 dargestellt, der gleichzeitig die Gleichstromversorgung für ein Heizelement bzw. eine Heizsonde 2 beinhaltet. Diese ist schaltungstechnisch als Widerstand 2 dargestellt. Die erforderliche Überwachung der eingestellten Sondentemperatur erfolgt mit Hilfe der in Figur 2 im einzelnen gezeigten Temperatursteuerung 3, die über die Leitung 4 Steuerbefehle an den Heizstromkreis im Steuergerät 1 gibt, wenn die jeweils ermittelte Temperatur der Sonde den Sollwert überschreitet bzw. von diesem abweicht und wenn eine Nachregelung oder zeitweilige Abschaltung des Heizstroms erforderlich sein sollte.
• Der vom Steuergerät 1 kommende Heizstrom fließt beim Aufheizvorgang über den geschlossenen Kontakt 5 des Steuerrelais 6, die als Wechselstromsperre dienende Drossel 7, das Heizelement 2 und über die Leitung 8 zurück zum Heizstromkreis im Steuergerät 1.
• Dem Heizgleichstrom in der Sonde bzw. im Heizelement 2 wird ein Wechselstrom überlagert, der von einem Generator 9 erzeugt wird.
• Dabei bewirkt die Drossel 7 eine wechselstrommäßige Trennung der Temperatursteuerung 3 vom Heizstromkreis.
• Da erfindungsgemäß das Heizelement selbst als Temperaturfühler dienen soll, wird auf einfache Weise die jeweilige Höhe des Wechselstroms durch das Heizelement eine unmittelbare Aussage über den augenblicklichen Wert der Heiztemperatur machen. Wenn dabei ein vom Generator 9 erzeugter konstanter Wechselstrom durch das Heizelement#geleitet wird, entspricht der Temperaturwert und Widerstand des Heizelements in linearer Abhängigkeit unmittelbar dem Wechselspannungsabfall am Heizelement 2, der ermittelt und zur Steuerung des Heizstroms herangezogen wird.
• Die am Heizelement stehende Wechselspannung wird als Meßspannung über den Koppelkondensator 10, der die Schaltelemente für die Auswertung der Meßspannung gleichstrommäßig vom Heizkreis trennt, zu einem Bandpaßfilter 11 geführt, dessen Mittenfrequenz auf die Arbeitsfrequenz des beispielsweise als Tongenerator mit einer Frequenz von 5kHz arbeitenden Wechselstromgenerators 9 ausgerichtet ist. Das Filter soll gewährleisten, daß Störspannungen ausgesiebt werden und daß nur das Neßspannungssignal von 5kHz ausgewertet wird. Die Meßspannung wird nach vorheriger Verstärkung im Verstärker 12 mit dem Gleichrichter 13 gleichgerichtet.
• Um Abweichungen der Koagulationstemperatur von einem vorgegebenen Sollwert feststellen zu können, wird beim Ausführungsbeispiel so vorgegangen, daß eine dem Temperatursollwert zugeordnete und durch Eichung festgelegte Bezugsspannung als Gleichspannung am Abgriff des Potentiometers 14 abgenommen und in Vergleich zur jeweiligen Meßspannung gesetzt wird. Dies geschieht mit Hilfe des Differenzverstärkers 15, dessen beiden Eingängen die Meßgleichspannung einerseits und die Bezugsgleichspannung andererseits zugeführt werden.
• Wenn man von einem symmetrisch aufgebauten Differenzverstärker ausgeht, wäre bei entsprechender Abstimmung des Verstärkers und bei Eingabe von zwei gleich großen Eingangs spannungen das Ausgangssignal gleich Null. Auf den vorliegenden Fall bezogen würde dies bedeuten, daß die Meßspannung und die eingestellte Sollwertspannung gleich groß sind und daß keine Temperaturnachregelung zu erfolgen braucht. Sollte dagegen die Meßspannung aufgrund eines Temperaturanstiegs im Heizelement 2 und der damit verbundenen Widerstands erhöhung des Heizelements ansteigen - hier wird also ein Heizelement mit positivem Temperaturkoeffizienten vorausgesetzt - wird am Ausgang des Differenzverstärkers eine Spannung auftreten. ~~~~~~ Diese Spannung kann dazu benutzt werden, das Relais 6 anziehen und damit den zugehörigen Relaiskontakt 5 öffnen zu lassen, um den Heizstrom so lange zu unterbrechen, wie die Spannung am Differenzverstärkerausgang steht. Wenn das Heizelement wieder auf den Temperatursollwert bzw. auf eine etwas unter diesem Sollwert liegende Arbeitstemperatur abgekühlt ist, wird das Relais 6 abfallen, da in diesem Zustand keine Differenzspannung am Ausgang des Verstärkers 15 vorliegt. Wenn das Relais abfällt, schließt sich auch der Kontakt 5, um die Heizstromleitung zum Heizelement wieder durchzuschalten. Dabei ist es verständlich, daß diese im Prinzip periodisch arbeitende Regelschaltung so ausgelegt werden kann, daß eine Temperatursteuerung in engen und genauen Grenzen um den Sollwert möglich ist.
• Anstelle eines Heizelements mit ohmschem Widerstand und positivem Temperaturkoeffizienten können auch Heizelemente, wie etwa NTC-Heißleiter, mit negativem Temperaturkoeffizienten zur Anwendung kommen, wofür nur geringfügige und an sich geläufige Maßnahmen zur Änderung der Schaltung und Polaritäten erforderlich wären. Außerdem ist es natürlich möglich, den Differenzverstärker und das zugehörige Regelpotentiometer durch einen Schmitt-Trigger mit veränderlicher Sollwerteinstellung zu ersetzen. Schließlich könnte anstelle des Steuerrelais 6 auch noch ein Regelverstärker eingesetzt werden, der einen Stromsteller analog zum Widerstand des Heizelements ansteuert.

Claims (7)

Ansprüche

1. Koagulationsinstrument, insbesondere ein als Koagulationssonde oder Koagulationszange ausgebildetes Instrument zur Ver-W@ndung beider hynteroskopie, mit mindestenn einem am diatalen Instrumentenende vorgesehenen Heizelement, das an einen elektrischen und von einer regelbaren Steuerung beeinflußten Heizkreis angeschlossen ist, wobei die vom Heizelement abgegebene Wärmestrahlung von einer mit einem Temperaturfühler arbeitenden Temperaturüberwachungseinrichtung überwacht wird, die den Heizstromkreis regelt, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement unmittelbar als Temperaturfühler dient, indem der sich durch die jeweilige Temperatur des Heizelements ausdrückende Heizelementwiderstand die Temperaturüberwachungseinrichtung zur Nachregelung des Heizkreises beeinflußt.

2. Instrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturüberwachungseinrichtung einen Wechselstromgenerator aufweist, der einen dem Heizstrom überlagerten, wechselstrommäßig vom Heizkreis getrennten und konstanten Strom über das Heizelement leitet, und daß die jeweilige Höhe der Wechselspannung am Heizelement als Maß für den augenblicklichen Widerstand und Temperaturwert des Heizelements zwecks Steuerung des Heizstromkreises herangezogen wird.

3. Instrument nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die am Heizelement abfallende Wechselspannung als Meßspannung über ein selektives Filter geleitet und gleichgerichtet wird und daß die gleichgerichtete Meßspannung in einem Vergleichskreis mit einer der gewünschten Sollwerttemperatur zugeordneten Sollspannung in Vergleich gesetzt wird, um bei Abweichung der Meßgleichspannung von der Sollspannung den Heizstromkreis zu regeln.

4. Instrument nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Vergleichskreis ein Differenzverstärker dient, dessen beiden Eingängen die Meßspannung und die Sollspannung zugeführt werden.

5. Instrument nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleichskreis als Schmitt-Trigger mit veränderlicher Sollwerteinstellung ausgebildet ist.

6. Instrument nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleichskreis ein Steuerrelais beeinflußt, das einen im Heizstromkreis liegenden Relaiskontakt hat.

7. Instrument nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleichskreis einen Regelverstärker beeinflußt, der einen Heizstromsteller analog zum Widerstand des Heizelements ansteuert.

L e e r s e i t e