DE3002154A1

DE3002154A1 - Zeitgesteuerter diathermiekauter mit einem gegen stoerungen elektromagnetischer art unempfindlichen zeitgeber

Info

Publication number: DE3002154A1
Application number: DE19803002154
Authority: DE
Inventors: Sergio Capurro
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-01-23
Filing date: 1980-01-22
Publication date: 1980-07-31
Also published as: GB2040689B; FR2447178B1; IT7912432A0; IT1123969B; GB2040689A; FR2447178A1; US4352357A

Description

Zeitgesteuerter Diathermiekauter mit einem gegen Störungen elektromagnetischer Art unempfindlichen Zeitgeber

Die vorliegende Erfindung betrifft einen zeitgesteuerten Diathermiekauter, der die grundsätzliche Eigenschaft hat, die Dauer einer Entladung genau im voraus festzulegen, mit einem gegen Störungen elektromagnetischer Art unempfindlichen Zeitgeber.

Diathermiekauter sind Geräte, die kleine lokalisierte elektrische Hochfrequenzentladungen erzeugen und allgemein für zahlreiche Behandlungen auf chirurgischem und dermatologischem Gebiet zur Anwendung gelangen. Sie müssen jedoch insbesondere im Hinblick auf die Dauer der Entladung vollständig empirisch von Hand oder mit einem Pedal eingestellt werden. Eines der dermatologischen Gebiete, bei denen der Diathermiekauter häufig Verwendung findet, ist das Enthaaren, bei dem eine Diathermie-

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nadel in jeden Haarbalg eingeführt wird, wobei die Dauer jeder Entladung mit einem von einer Bedienungsperson betätigten Pedal ohne jegliche Automatisation eingestellt wird.

Daraus folgt, daß es unter diesen Umständen nicht möglich ist, Vorgabezeiten gleicher Dauer und sehr kurz (beispielsweise 1/1o sek.) anzuwenden, sodaß keine einheitliche Behandlung von Haar zu Haar erfolgen kann. Aus diesem Grunde ist es erforderlich, eine ziemlich niedrige Entladeintensität zu verwenden, die aber auch zu dem einen oder anderen ungenügenden Eingriff führen kann.

Andererseits verursacht eine lange Entladung, die auch zwei Sekunden dauern kann, aufgrund der Wärmeausdehnung eine Beschädigung der die Haarwurzel umgebenden Gewebe, größere Schmerzen und außerdem das Entstehen permanenter Narben durch die schlecht eingestellte Entladung oder infolge anormaler Bewegungen bei der Handhabung der Nadel durch die Bedienungsperson. Dieser durchaus unnötige peribulbäre Gewebeschmerz macht außerdem zur vollständigen Heilung eine bedeutende Zeitspanne erforderlich.

Da die Anwendung eines Diathermiestromes schmerzhaft ist, kann der Patient kaum viele Applikationen bei einer Behandlung aushalten. Da die Einstellung ausschließlich auf der Feinfühligkeit und der individuellen Leistungsfähigkeit der Bedienungsperson beruht, ist es sehr wahrscheinlich, daß bei der großen Anzahl von Eingriffen, die bei dieser Behandlungsart erforderlich ist, Fehler vorkommen können.

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Ähnliche Schwierigkeiten sind vorhanden, wenn die bekannten Diathermiekauter zur Beseitigung von Teleangiektasien und Kapillargefässen nach der üblichen Methode verwendet werden und einige oder eine Reihe von nahe beieinander liegender punktförmiger Kauterisationen auf dem Kapillargang und seinen Verzweigungen vorgenommen werden, wobei man versucht, die Eingriffsdauer so kurz wie möglich zu halten.

Die normalen Diathermiekauter werden auch zur intraoperativen Koagulation der Gefässe und zur bipolaren Koagulation verwendet, wo ebenfalls die gleichen vorgenannten Nachteile festgestellt werden: erhebliche Behandlungsdauer und folglich größere Gewebeschäden; bei den dermatologischen Anwendungen einen der Entladedauer entsprechenden Schmerz, Möglichkeit von Fehlern, Unwirksamkeit der einen oder anderen Entladung und üneinheitlichkeit der Eingriffe.

Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gemacht, die vorgenannten Schwierigkeiten durch den erfindungsgemässen Diathermiekauter zu überwinden.

Mit'dem erfindungsgemässen Diathermiekauter können die für eine bestimmte Reihe von Eingriffen einwandfrei gleich und konstant zu haltende Entladedauer voreingestellt und die einzelnen Eingriffe auf äußerst kurze Zeiten, beispielsweise 1/1 ο s oder weniger·,programmiert werden.

Demzufolge kann eine erheblich höhere als die allgemein angewandte Spannung verwendet werden, die den Vorteil

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hat, sicher nekrotisch und deshalb für den vorgesehenen Zweck wirksam zu sein.

Durch die erfindungsgemäss vorgesehene automatische Zeitgebung werden als Konsequenz der äußerst kurzen Entladung nur kleinste Gewebebeschädigungen um die Anwendungsstelle festgestellt. Außerdem wird beim erfindungsgemässen Diathermiekauter die Schmerzempfindung nicht nur durch die kurzfristige Entladedauer, sondern auch durch die Tatsache gemildert, daß die schmerzauslösenden Hautfasern zerstört werden. Deshalb kann eine viel größere Anzahl von Eingriffen pro jeweiliger Behandlung mit kürzerer Behandlungszeit insgesamt vorgenommen werden, da für den Eingriff nur wenig Zeit benötigt wird. Auch ist Zuverlässigkeit des Eingriffs infolge der Möglichkeit, höhere Spannungen zu verwenden, größer. Die Wahrscheinlichkeit von Fehlern seitens der Bedienungsperson ist geringer, da sie von Fall zu Fall jeweils die Dauer und Intensität der Entladungen vorher einstellt, die für die gewünschte Zeit konstant bleiben. Selbstverständlich können für besondere Fälle mit niedriger Spannung ausgeführte lange Entladezeiten programmiert werden, wobei auch der Vorteil der Gleichmässigkeit und der Automatisation gegenüber den bekannten Geräten erreicht wird.

Insbesondere zur Entfernung von Kapillargefässen, einschließlich der Teleangiektasie ermöglicht der erfindungsgemässe Diathermiekauter die Vornahme zahlreicher kleiner Kauterisationen mit äußerster Leichtigkeit und Geschwindigkeit, die aufgrund der zuvor angegebenen Umstände notwendigerweise alle gleich sein müssen.

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Hierbei wurde vorab versucht, einen herkömmlichen Zeitgeber an einen herkömmlichen Diathermiekauter anzuschliessen, was sich aber infolge der auftretenden Interferenzen als nicht durchführbar erwies, da durch die Radiofrequenzentladung des Diathermiekauters interferierende Impulse auf den Zeitgeber einwirken und dadurch die Betriebsweise gestört wird.

Man hat deshalb einen Zeitgeber entwickelt, der frei von
elektromagnetischen Störungen ist und von dem eine Ausführungsform nur beispielsweise beschrieben wird. Um die
bei den herkömmlichen Zeitgebern festgestellten Mangel zu beseitigen, wurden bei dem erfindungsgemäss vorgeschlagenen Zeitgeber folgende Maßnahmen getroffen.

1) Der normal geladene Zeitgebungskondensator wird bei

Beginn der Zeitgebung direkt durch den Pedalsteuerschalter anstatt über ein elektronisches Bauelement (beispielsweise einen Transistor) entladen. Elektronische Bauelemente könnten zu unerwünschten Entladungen führen, die Störungen mit sich bringen könnten.

2) Die gesamte Schaltung ist für bedeutend höhere als die gewöhnlich angewandten Ströme bemessen, wodurch die relative Bedeutung der Störungen vermindert wird.

3) Zur weiteren Verminderung der Störungsamplitude werden an kritischen Stellen der Schaltung Kondensatoren verwendet.

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Um das Ziel nach der Erfindung effektiv zu erreichen, ist in Serie zur Entladeschaltung eine Entladedauerbegrenzungsschaltung geschaltet, sodaß auch bei längeren Betätigungen des Steuerpedals Entladungen kurzer Dauer erreicht werden können. Die eigentliche Zeitgebung beginnt nämlich zu dem Zeitpunkt, wenn die Entladeschaltung des Kondensators unterbrochen wird, sodaß der Zeitraum auch den ganzen zusätzlichen Zeitanteil der noch geschlossenen Schaltung mitumfaßt. Durch die zuvor angegebene Maßnahme wird der Einfluß dieses zusätzlichen Zeitanteils beschränkt.

Bei der Auslegung des erfindungsgemäss vorgesehenen Zeitgebers, dessen Beschreibung nur als Beispiel zu betrachten ist, wurden folgende Gesichtspunkte berücksichtigt.

Die einzige zur Hochfrequenzerzeugung beim ersten Versuch in Betracht kommende geeignete Steuerungsart (die kritischste vom Gesichtspunkt der elektromagnetischen Störungen aus) unter Verwendung einer Funkenstrecke und eines auf Hochfrequenz abgestimmten Spannungshebertransformators ist die Entzündung und Löschung der Versorgungsspannung von 220 V Wechselstrom.

Es bedurfte also eines Zeitgebers mit regelbaren Vorgabezeiten (versuchsweise haben sich mit herkömmlichen Funkenstreckengeräten als geeignetste Zeiten 0,05 : 1 s ergeben), der in der Lage ist, die Versorgung eines Diathermiekauters zu steuern, der bei 220 V mit Strömen von ungefähr 1A und

induktiver Belastung als Hauptkennwerte derartiger Geräte betrieben wird.

Ein Relais als Antrieb ist aufgrund der induktiven Belastung und vor allem des Erfordernisses, kurze Zeiträume mit genügender Wiederholbarkeit schalten zu können, ungeeignet, das zudem noch störungsanfällig ist. Vorzugsweise wird deshalb ein Triac verwendet.

Diese Lösung ist mit einer Unbestimmtheit von einer Halbperiode zwischen den beiden Grenzbedingungen behaftet, wenn die Zeitgebung unmittelbar vor dem Stromüberqang aus Null (in diesem Falle erfolgt die Unterbrechung sofort) oder unmittelbar danach (in diesem Falle ist die Unterbrechung um eine halbe Periode verzögert, d.h. bei 50 Hz, 1/1oo s) endet.

Im Extremfall, bei einer Zeit von 1/2o s, tritt eine Abweichung, von - O + 20%, d.h. eine Abweichung von + 1o% gegenüber der Durchschnittsdauer auf. Dieser Abweichungsfehler, der u.a. keine Störung hervorruft, kann jedenfalls beseitigt werden, wenn die Steuerung mittels Triac beibehalten wird und derselbe zur Zeitgebung beim Beginn einer Halbperiode leitend wird, wobei gegebenenfalls eine Zeitgebungsmethode angewandt wird, die auf der Zählung der Halbperioden oder auch auf der Synchronisierung des Zeitgebungsendes mit einem bestimmten Punkt der Halbperiode (verschieden vom Übergang aus Null) basiert.

Infolge der äußerst hohen Intensität der vom Diathermie-

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kauter erzeugten elektromagnetischen Störungen, ist der Gebrauch von Zeitgebern herkömmlicher Art unmöglich, da diese biestabile Elemente enthalten, die auch von äusserst kurzen Steuerimpulsen, wie z.B. von den auf die Störungen zurückzuführenden, erregt werden und zum unerwünschten Auslösen der Zeitgebung führen oder sogar die Beendigung verhindern.

Man hat deshalb ein anderes Prinzip angewandt: ein Zeitgebungskondensator wird vom Schaltkontakt entlastet und über einen regelbaren Widerstand, der die Dauer der Zeitgebung bestimmt, wieder belastet. Der Lastpegel wird mit einem festen vorbestimmten Pegel verglichen; beim Überschreiten wird die Zeitgebung beendet.

Praktisch wird der Vergleich durch die Verwendung des Kondensators in Verbindung mit einem Transistor durchgeführt, dessen Emitter mit einem Teiler verbunden ist. (Die Verwendung des Teilers, der an dieselbe Spannung angeschlossen ist, die den Kondensator auflädt, ermöglicht, die Wirkung etwaiger Änderungen der Speisespannung auf die Dauer der Zeitgebung auszugleichen.) In Anbetrachr des Vorteiles dieses Systems und der relativen Langsamkeit, mit der sich die Spannung des Kondensators ändert, hat insbesondere bei den längeren Zeiten auch der Strom des Kollektors des Vergleichstransistors keinen allmählichen, sondern einen rampenförmigen Übergang, Das könnte aber Störungen verursachen, wenn dieser Strom direkt zur Steuerung an das Gatter des Triacs angelegt würde, das eine in beiden Fällen unterschiedliche Einsatzempfindlichkeit aufweist, obgleich es immer eine positive Erregung sowohl für

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positive als auch negative Spannungen zwischen den beiden Anoden (Anode 1 und Anode 2) zeigt. Also würde man während der absteigenden Rampe des Stromes zu Stromwerten des Gatters übergehen, die genügen, die Leitung nur während einer Halbwelle und nicht -ährend der anderen zu bewirken, was im Hinblick auf die starke Eigeninduktivität leicht zu Stromwerten führte, die ein Versagen des Triacs und gegebenenfalls des Diathermiekauters zur Folge hätten.

Deshalb wurde zwischen dem Komparator und dem Triac ein bistabiles Element eingesetzt, das aus zwei komplementären verbundenen Transistoren besteht, um eine programmierbare Einheit zu bilden, durch die sie gegebenenfalls ersetzt worden könnten.

Die Unempfindlichkeit gegen Störungen des bistabilen Elementes ist durch zwei Faktoren gewährleistet:

- Das bistabile Element hat keinen Einfluß auf die Zeitgebung, sondern dient ausschließlich dazu, die Abstiegsfront des Stroms steil zu gestalten;

- Da das bistabile Element durch die Speisung gesteuert wird, kann es sich keinesfalls in unzulässiger Weise erregen (wobei es eher ungespeist also einfach unerregt ist).

Die angewandte Methode für" die Zeitgebung, die darin besteht, den Zeitgebungskondensator direkt durch den Schaltkontakt zu entladen, würde bei unmittelbarer Anwendung einen Übelstand mit sich bringen, da der Kondensator die Entladung nur nach dem Öffnen des Kontaktes beginnen würde. Das Triac wäre somit während der gesamten Schließdauer des

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Schaltkontakts zuzüglich der Dauer der Zeitgebung betätigt und die Entladung würde sich ebenfalls auf den Zeitraum verteilen.

Da der Schaltkontakt gewöhnlich mit dem Pedal betätigt wird, ist die Schließzeit oft nicht unbeachtlich oder sogar größer als die Dauer der Vorgabezeit. Um diesem übelstand abzuhelfen, ist in Reihe zwischen dem Schaltkontakt und dem Zeitgebungskondensator ein Stromdauerbegrenzer vorgesehen, der die Schaltung nach wenigen tausendstel Sekunden unterbricht. Die Schaltung wird in ihre Ausgangsstellung zurückgebracht, nachdem der Schaltkontakt wenigstens ungefähr zehntausendstel Sekunden lang offen war. Auch bei geschlossenem Kontakt ist es daher unmöglich, daß durch vorübergehendes Öffnen infolge von Schmutz, Mängel des Kontaktes oder Vibrationen ein unerwünschtes Einschalten auslöst.

Bei einer anderen Art der Schaltungsauslegung könnte eine nach dem Komparator angeordnete und vom Schaltkontakt gesteuerte Hemmungsvorrichtung vorgesehen sein. In diesem Falle würde die Zeitgebung beim Öffnen anstatt beim Schliessen des Kontaktes beginnen.

Die Zeitgebung durch das Entladen eines normalerweise geladenen Kondensators bringt Schwierigkeiten mit sich. Beim Schließen des Hauptschalters liefert der Kondensator, der selbstverständlich entladen war, eine unerwünschte Zeitgebungsauslösung.

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Zur Behebung dieser Schwierigkeit könnte der normalerweise entladene Kondensator aufgeladen werden. Diese Möglichkeit scheidet aber vonvornherein aus, da sie zu einer vorübergehenden Überlastung der Versorgungseinrichtung führt, wodurch die Wiederholbarkeit der Vorgabezeiten beeinträchtigt würde, da die Versorgung nicht mehr stabil wäre.

Die Versorgungseinrichtung enthält deshalb eine Hilfsschaltung, die bei der Zündung die Spannungsanstiegsgeschwindigkeit begrenzt.

Zur Bequemlichkeit der Bedienungsperson wird die Zeitspanne des Spannungsanstiegs (während der die Wiederholbarkeit der Vorgabezeiten nicht gewährleistet ist) durch eine Kontrollleuchte (LED) angezeigt.

Eine weitere Kontrollampe zeigt den Stand der Zündung an und eine dritte Lampe leuchtet für die Dauer der Zeitgebung auf.

Um die Anpassungsfähigkeit der Schaltung beibehalten zu können, hat der Hauptzündschalter drei Stellungen: 1) Zeitgeber, 2) gelöscht, 3) direkt. Bei der dritten Stellung wird durch das Schließen des Zündkontaktes das Gatter des Triacs angesteuert. Diese Auslegungsform, die in ihrer Wirkung und Anwendung der direkten Steuerung des Diather-· miekauters durch den Kontakt ähnlich ist, ist für die Lebensdauer des Kontaktes selbst, der kleinere Ströme und Spannungen aufnehmen muß, sowie für die Gebrauchssicherheit

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vorteilhaft, da zufällige Betätigungen auch bei ungewolltem Drücken auf das Pedal unmöglich sind, wenn sich der Hauptzündschalter in der Stellung "gelöscht" befindet.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung an einem Beispiel erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschema eines erfindungsgemässen Zeitgebers,

Fig. 2 den vollständigen Schaltungsplan der Prinzipschaltung in Fig. 1/ und

Fig. 3 einen durch den Zeitgeber gesteuerten Diathermiekauter, der eine Kombination aus Zeitgeber nach Fig. 1 und einem herkömmlichen Diathermiekauter darstellt.

In Fig. 1 ist ein Zeitgeber dargestellt, der eine stabilisierte zur Versorgung dienende Baugruppe mit einer Versorgungseinrichtung 1 umfaßt, die den 220 V Wechselstrom des Netzes 9 V Gleichstrom umwandelt, der dann vom Stabilisator 2 auf 6 V stabilisiert wird, dessen Ausgang mit der Vorrichtung 3 zur Geschwindigkeitsverringerung des Gleichstroms verbunden ist. Eine Wide-standsgruppe 4 mit veränderlichem Widerstand erzeugt eine Rampe unterschiedlicher Dauer, die mit dem Fußkontakt 5 eingeschaltet wird und deren Wirkung zeitlich durch die Begrenzungsvorrichtung 6 für die Stromdauer beschränkt ist. Der Komparator 7 bestimmt die Zeitgebung, .wobei der Augenblickswert der Rampe mit einer festen Spannung verglichen wird und steuert über das bistabile

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Eleitient 8 den Schalttriac 9 zur Speisung des Diathermiekauters.

In Fig. 2 ist eine vereinfachte Ausführungsform der gesamten Steuerschaltung mit ihren Bauelementen gezeigt.

In Fig. 3 ist die Verwendung der Zeitgebungsvorrichtung 1c in der Wechselstromversorgung des Diathermiekauters mit entsprechender Pedalsteuerung 11 gezeigt, wobei zuvor anstelle des Schaltkontaktes des Diathermiekauters ein Kurzschlußstecker eingesteckt und die Wachselstromversorgungseinrichtung 13 des Diathermiekauters angeschlossen wird.

In Fig. 3 ist auf der rechten Seite der gestrichelten Linie schematisch der .Teil 14 des herkömmlichen Diathermiekauters dargestellt, der unverändert bleibt.

Ein die Blöcke 4, 5, 6 und 7 umfassender Zeitgeber könnte vorteilhafterweise auch für Anwendungen anderer Art als die oben erwähnten beispielsweise in Räumen oder unter Verhältnissen in Betracht kommen, bei denen in starkem Maße elektromagnetische Störungen zu befürchten sind.

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Claims

Sergio Capurro, Via Rimassa, 51 - GENOVA-Italien

Patentansprüche

1 ./ Zeitgesteuerter Diathermiekauter, dadurch gekennzeichnet, daß ein herkömmlicher Diathermiekauter (14) mit einem gegen Störungen elektromagnetischer Art unempfindlichen und auch für Eingriffe kurzer Dauer ausreichend genauen Zeitgeber (1o) vereinigt ist.
2. Zeitgesteuerter Diathermiekauter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zeitgeber (1o) vorgesehen ist, dessen Zeitgebungskondensator (15) infolge des Steuerschalters (5) mit Begrenzung der Ladedauer direkt geladen wird.
3. Zeitgesteuerter Diathermiekauter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zeitgeber (1o) vorgesehen ist, dessen elektronische Schaltungen mit höheren Stromwerten als üblich arbeiten.

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