DE3415119A1 - Kauter - Google Patents

Description

DR ing HANS LICHTI

ι ι ι- ι μ ι- ρ» ι ι^ιι-Γΐ D-7500 KARLSRUHE 41 (GRÖTZINGEN)

DiPL-ING HEINER LICHTI _{DURLACHERSTRASSE}„

DIPL.-PHYS. DR RER. NAT. JOST LEMPERT TEL: (07 21) 4 es n

HPW Limited 19.April 1984

Concorde House, Concorde Street

Luton, Bedfordshire LU2 OJE, England 7177/84

Kauter

Die Erfindung betrifft einen Kauter. Dabei handelt es sich um ein chirurgisches Instrument zum Kauterisieren.

Kauter werden zum Kauterisieren oder Abschließen von Blutgefäßen oder anderem Gewebe während chirurgischen Eingriffen verwendet.

Die bekannten Kauter weisen eine Drahtsonde in Form einer Öse auf, die durch elektrischen Strom auf eine gewünschte Temperatur zur Durchführung der Kauterisation aufgeheizt wird. Sdche Kauter bestehen aus einem Draht relativ großen Durchmessers, der mittels Batterien oder anderen elektrischen Stromquellen aufgeheizt wird.

Der Nachteil dieser bekannten Instrumente liegt darin, daß es sich als schwierig erweist, die Arbeitstemperatur hinreichend zu kontrollieren bzw. zu regeln. Im Falle zu niedriger Arbeitstemperatur wird eine unzulängliche Kauterisation erreicht, im Falle zu hoher Arbeitstemperatur kommt es zur Beschädigung der Blutgefäße sowie des umgebenden Gewebes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kauter zu schaffen, der eine praktikable Kontrolle der Kauterisationstemperatur ermöglicht.

Die Erfindung löst die Aufgabe, indem bei einem Kauter ein eingebauter Temperatursensor vorgesehen ist , mit dem die Temperatur des Kauters kontrollierbar ist. Mit dieser Ausgestaltung kann die Kauterisierungstemperatur beim Arbeiten geprüft werden und durch entsprechende Steuerung der Heizung in einem gewünschten Bereich geregelt werden. Vorzugsweise ist der Temperatursensor als Thermoelement ausgebildet, das mit einer Steuerschaltung für die Heizung des Kauters verounden ist.

Bei einem Ausführungsbeispiel eines Kauters mit einer Drahtsonde ist eine Arbeitszone, die bei Durchfluß elektrischen Stroms durch die Sonde auf eine höhere Temperatur als der Rest der Sonde erwärmt wird, und ein in der oder angrenzend an die Arbeitszorte der Sonde angeordnetes Thermoelement zur Erzeugung eines Ausgangssignals vorgesehen, das die Temperatur in der Arbeitszone der Sonde anzeigt. In bevorzugter Weiterbildung ist ein Kauter vorgesehen mit einem elektrisch heizbaren Element, das mit einem Thermoelement verbunden ist, einer Energieversorgungseinrichtung zur Erregung des heizbaren Elements während wechselnder Perioden, einer Detektoreinrichtung zur Ermittlung des Ausgangssignals des Thermoelements während dazwischenliegender Perioden, einer Einrichtung zum Vergleichen des Ausgangspegels der Detektoreinrichtung mit einem Referenzpegel und einer Einrichtung zum Ausschalten bzw. Drosseln der Energieversorgung des heizbaren Elements, wenn der Ausgangspegel der Detektoreinrichtung den Referenzpegel erreicht, um damit die Temperatur des heizbaren Elements im wesentlchen konstant zu halten.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen einzeln erläutert sind. Dabei zeigen:

Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel des Hauters;

Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel ;

Figur 3 ein drittes Ausführungsbeispiel ;

Figur 4 ein viertes Ausführungsbeispiel und

Figur 5 ein Blockschaltbild einer Steuerschaltung

des Kauters.

Bei allen Ausführungsbeispielen weist der Kauter ein elektrisch heizbares Element in Form einer gebogenen Drahtsonde auf, wie sie in den Figuren 1 bis 4 dargestellt ist. Im folgenden wird dieser Draht der Einfachheithalber als U-förmiger Draht bezeichnet. Der U-förmige Draht muß verschiedenen Anforderungen entsprechen, einschließlich medizinischen Anforderungen (z.B. muß er alle Eigenschaften aufweisen, die für ein chirurgisches Instrument erforderlich sind) und elektrotechnische Anforderungen (z.B. muß er widerstandserhitzt werden können durch Durchfluß elektrischen Stroms und auch dafür geeignet sein, eine Elektrode eines Thermoelements zu bilden) . Es wurden erfolgreiche Versuche unternommen mit einem U-förmigen Draht aus einer Platin-lridiumlegierungBei sämtlichen Ausführungsbeispielen bestehen die U-förmigen Drähte jeweils aus dieser Legierung. Hingegen können in anderen Ausführungen statt dessen die U-förmigen Drähte auch aus reinem Platin bestehen.

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Bei dem ersten Ausführungsbeispiel , das in Figur 1 gezeigt ist, weist die Spitze des gekrümmten Abschnitts des U-förmigen Drahtes 1 eine Arbeitszone auf, die verengt ist. Die Verengung 3 ist bei Ausführungen, die für die Mikrokauterisation eingesetzt werden sollen, ungefähr 1mm lang. & folgreiche Versuche wurden mit einem Draht 1 mit einem Durchmesser von 0,508 mm (0,02") durchgeführt, dessen Dicke der Verengung 3 auf 0,254mm (0,01") vermindert ist. An dem U-förmigen Cfaht 1 ist an der Innenseite der Verengung 3 ein Platindraht 2 verschweißt oder angelötet (im Fall daß der U-förrnige Draht aus Platin besteht ist darauf ein Platin-Iridiumdraht verschweißt) , dabei bilden die zwei Drähte 1 und 2 an ihrer gemeinsamen Anschlußstelle eine Verbindung 4. Der U-förmige Draht 1 wird mit hindurchgeleiteten Wechsel- oder Gleichstrom elektrisch aufgeheizt. Wenn der Draht aufgeheizt wird ,erreicht die Verengung 3 Kauterisationstemperatur, während dem die daran anschließenden bzw. umgebenden Abschnitte des Drahtes kühler bleiben. Die Temperatur - die Kauterisationstemperatur - wird an der Verbindungsstelle 4 abgetastet. Die Verbindungsstelle 4 bildet einen eingebauten Temperaturfühler und wird als heißer Pol eines Thermoelementes, das mit den in der zuvor beschriebenen Weise verbundenen Drähten 1 und 2 gebildet wird. Der kalte Pol des Thermoelements ist in der Anschlußstelle des Drahtes 1 am Boden ausgebildet. Die Temperatur der Spitze der Verbindungsstelle 4 kann mit der mittels des Thermoelements erzeugten elektromotorischen Kraft ermittelt werden. Wenn zum Heizen Wechselstrom verwendet wird, wird er in bekannter Weise in Halbwellen gleichgerichtet und die Temperatur wird während der halben Zyklen ermittelt , wenn kein Heizstrom durch den Draht fließt. Wenn der Draht mit Gleichstrom aufgeheizt wird, kann eine einfache Brückenschaltung verwendet werden, um die mittels des Thermoelements erzeugte elektromotorische Kraft zu isolieren und damit die Temperatur zu ermitteln. Die Temperatur kann in einer für Thermoelemente ansich bekannten Art und Weise angezeigt werden, z.B. mit einem für die Temperaturanzeige geeigneten Voltmeter.

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Die ermittelte Temperatur kann auch zum Regeln bzw. Steuern des Heizstroms und damit zur Temperaturregelung verwendet werden. Für diesen Zweck wird eine entsprechende Steuerschaltung eingesetzt.

Wenn die Spitze in eine Flüssigkeit eingetaucht wird, führt die Steuerschaltung dem Draht mehr Strom zu, und weil der Draht verengt ist, _% wird der Abschnitt zwischen dem Ende der Kauter-Einheit und der Spitze wesentlich heißer, wird aber nicht durchbrennen, bevor die Spitze die vorbestimmte Kauterisationstemperatur erreicht.

Zwecks Vermeidung hoher Temperatur in den Zuführleitungen (den Schenkeln des U-förmigen Drahts) und zwecks Versteifung bzw. Verfestigung des Kauters kann die in der Figur 1 dargestellte Ausführung modifiziert werden, wie in den Figuren 2 und 3 gezeigt ist.

Bei dem Ausführungsbeipie! der Figur 2 sind die Schenkel des U-förmigen Dahts 21 sowie der Draht 22 in einem Körper 25 aus Glas oder Keramik hermetisch eingeschlossen.

Bei dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Schenkel des U-förmigen Drahtes 31 in Lagerrohre 35, 36 eingeschlossen, indem die vorderen Enden der Lagerrohre 35, 36 unter Kontakt mit dem Draht 31 zulaufen und mit diesem verlötet sind. Der Platindraht 32 ist nicht eingeschlossen. Die Lagerrohre 35, 36 bestehen aus einem Material hoher thermischer Leitfähigkeit, und die Verbindungsstelle 34 kann zu einenn der Lagerrohre hin versetzt angeordnet sein (nicht dargestellt) , so daß die jeweils abgelesene Temperatur einen Zwischenwert der für die Kauterisation erforderlichen Temperatur und der für die Zuführleitungen maximal erlaubte Temperatur darstellt.

Bei dem in Figur 4 dargestellten Ausführungsbeispiel setzt sich der sogenannte U-förmige Draht aus zwei Drähten zusammen: einem im wesentlichen J-förmigen

Draht aus einer Platin-Iridiumlegierung, mit dem ein gerader Platindraht stumpf verschweißt ist.

Die Steuerschaltung des Kauters ist in Figur 5 dargestellt.

Ein 10 KHz Rechteckwellenoszillator führt einem Anschluß eines UND-Gatters 54 eine Rechteckwelle zu. Das Ausgangssignal des UND-Gatters 54 wird über einen Halbwellen-Gleichrichter 56 einem Schaltkreis 58 zugeführt. Der Schaltkreis 58 versorgt, wenn er durch das Ausgangssignal des Gleichrichters 56 angesteuert wird, einen Kauter 50 mit Heiz- oder Erregerstrom.

Das Ausgangssignal des Thermoelements des Kauters wird einem Abtast- und Haltekreis 60 zugeführt. Der Kreis 60 wird durch eine monostabile Schaltung 62 angesteuert, die ihrerseits durch das Ausgangssignal des Oszillators gesteuert wird. Das Ausgangssignal des Abtast- und Haltekreises 60 wird einem Mikroamperemeter 64 zugeführt, das zu einer Temperaturanzeige geeicht ist, die die Temperatur an der Spitze des Kauters angibt.

Das Ausgangssignal des Abtast- und Haltekreises 60 wird einem Eingang eines Differenzverstärkers 26 zugeführt. Der andere Eingang des Differenzverstärkers 26 wird mit einer Referenzspannung versorgt, die durch Regelung des Abgriffs eines variablen Widerstands 68 eingestellt ist.

Das Ausgangssignal des Abtast- und Haltekreises 60 ist auch mit einer Blockierschaltung 70 verbunden, die die Ausgangsspannung des Abtast- und Haltekreises 60 blockiert, wenn die Temperatur des Kauters einen vorgeschriebenen Maximalwert übersteigt.

Ein Widerstand 80 im Erregerkreis des Kauters 50 liefert eine Spannung, die dem Wert des fließenden Stromes entspricht. Diese Spannung wird mittels

einer Strombegrenzungsschaltung 74 ermittelt, die ihrerseits dem Eingang eines UND-Gatters 76 ein Signal zuführt. Der andere Eingang des UND-Gatters 76 ist über einen Steuerschalter 72 an eine Spannungsschiene angeschlossen.

Der Ausgang des UND-Gatters 76 wird einem Eingang eines anderen UND-Gatters 78 zugeführt, während der andere Eingang des UND-Gatters 78 an den Ausgang des Differenzverstärkers 66 angeschlossen ist. Der Ausgang des UND-Gatters 78 wird dem zweiten Eingang des UND-Gatters 54 zugeleitet.

Solange beim Betrieb der Kauter 50 sich noch in einem kalten Zustand befindet, ist der Steuerschalter 72 geschlossen, um einen Kauterisierungsprozeß einzuleiten. Dabei wird das UND-Gatter 54 beaufschlagt und das Ausgangssignal des Oszillators 52 wird durch den Halbwellen-Gleichrichter geleitet, der seinerseits den Schalter 58 lediglich für eine Periode jedes wechselnden halben Zykluses des Oszillator-Ausgangssignals schließt. Auf diese Weise wird der Kauter 50 zum Aufheizen seiner Spitze mit Erregerstromimpulsen versorgt.

Die Thermoelement-Ausgar.gsspannung vom Terminal 50 b wird mittels des Abtast- und Haltekreises 60 während dazwischenliegenden halben Zyklen des Oszillator- Ausgangssignals aufgenommen. Dies erfolgt mit Hilfe der monostabilen Schaltung 62, die mit dem Oszillator synchronisiert ist, um dem Abtast - und Haltekreis 60 nur während dieser dazwischenliegenden halben Zyklen anzusteuern.

Das Ausgangssignal des Abtast- und Haltekreises 60 wird dem Meßgerät 64 zugeleitet, das gemäß seiner Eichung eine direkte Anzeige der Kautertemperatur gibt.

Ein Differenzverstärker 66 vergleicht die Ausgangsspannung des Abtast- und Haltekreises 60 mit einer einer gewünschten Temperatur entsprechenden Referenzspannung, wie sie mittels eines variablen Widerstands 68 abgegeben wird, und liefert solange ein Ausgangssignal, wie die gewünschte Temperatur im Sensor nicht erreicht ist. Sobald die gewünschte Temperatur erreicht ist, endet das Ausgangssignal des Verstärkers 66 und das Gatter 54 unterbindet die Betätigung des Schalters 58 und verhindert damit weitere Stromzufuhr zu dem Kauter 50.

Eine Strombegrenzungsschaltung 74 reagiert auf die Spannung an dem Widerstand 80 und gibt an das UND-Gatter 76 solange ein Einschaltsignal, wie der Erregerstrom einen vorbestimmten Maximalwert nicht übersteigt. Sobald der Erregerstrom den vorbestimmten Maximalwert erreicht, wird das Gatter 76 ausgeschaltet, das seinerseits die UND-Gatter 78und 54 ausschaltet und in der oben geschilderten Art und Weise den Durchfluß weiteren Erregerstroms zu dem Kauter verhindert. Zum Rückstellen der Strombegrenzungsschaltung 74 ist ein RückstelIschalter 74a vorgesehen.

Wenn die Ausgangsspannung des Abtast- und Haltekreises 60 einen Wert erreicht, der der maximal zulässigen Temperatur des Kauters 50 entspricht, wird die Blockierschaltung 70 tätig. Zu diesem Zeitpunkt wird die Versorgungsspannung des Verstärkers 66 derart angehoben, daß der Ausgangswert des Verstärkers 66 Null wird. Dies schaltet das Gatter 66 ab, das seinerseits die UND-Gatter 78 und 54 abschaltet und in der oben geschilderten Art und Weise den Durchgang weiteren Erregerstroms zu dem Kauter 50 verhindert.

Daraus ist zu ersehen, daß dem Kauter 50 nur dann Erregerstrom zugeführt wird, wenn sämtliche folgenden Bedingungen erfüllt sind:

der Steuerschalter 72 muß geschlossen sein; der Erregerstrom darf den Grenzwert nicht überschreiten; die gewünschte Temperatur darf noch nicht erreicht sein und die maximal zulässige Temperatur darf nicht überschritten sein.

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Claims (12)

1. PATENTANSPRÜCHE

   Λ. j Kauter, gekennzeichnet durch einen eingebauten Temperatursensor (4, 24, 34, 44) mit dem die Temperatur des Kauters kontrollierbar ist.
2. 2. Kauter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Element (1, 3; 21,31; 41, 42, 44) aus elektrischem Widerstandsmaterial , das bei Durchfluß elektrischen Stroms aufgeheizt wird, um die Arbeitszone (3, 24, 34,44) des Kauters zu bilden.
3. 3. Kauter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (1) im wesentlichen U-förmig ausgebildet ist und einen Abschnitt

   (3) mit vermindertem Querschnitt aufweist, der bei Durchfluß elektrischen Stroms auf eine höhere Temperatur im Vergleich zur Temperatur des Restes des Elements aufgeheizt wird und die Arbeitszone (3) des Kauters bildet.
4. 4. Kauter nach Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, daß der eingebaute Temperatursensor (4) ein Glied (2) aufweist, das aus einem anderen Material als das Element (1) besteht und den Abschnitt (3) mit reduziertem Querschnitt unter Ausbildung einer Thermoelement-Verbindung (4) berührt.
5. 5. Kauter nach Anspruch 4, gekennzachnet durch einen mit der Thermoelement-Verbindung (4) verbundenen Voltmeter zur Anzeige der Temperatur bei der Thermoelement-Verbindung (4) .
6. 6. Kauter nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (1) im Bereich außerhalb der Arbeitszone (3) in einem Trägerkörper ( 25) eingekapselt ist.
7. 7. Kauter nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

   daß die auf gegenüberl iegenden Seiten der Arbeitszone (34) angeordneten Teile des Elements (31) in jeweils einem von zwei Lagerrohren (35,36) aus thermisch hochleitfähigem Material angeordnet sind, wobei die an die Arbeitszone (34) angrenzenden Abschnitte der Rohre (35, 36) unter abdichtendem Kontakt mit dem Element (31) zulaufen.
8. 8. Kauter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Widerstandselement einen im wesentlichen J-förmigen Abschnitt (41) aufweist, der mit einem im wesentlichen geradlinigen Abschnitt (42) anderen Materials stumpf verschweißt ist, um dadurch eine Thermoelementverbindtng (44) des Temperatursensors auszubilden.
9. 9. Kauter nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Stromquelle (52) zur Versorgung des Kauters (50) während wechselnden Perioden und durch einen Detektor (60, 64) zum Ermitteln des Ausgangssignals des Temperatursensors während dazwischenliegenden Perioden.
10. 10. Kauter nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch einen Vergleicher (66) zum Vergleichen des Spannungsniveaus des Ausgangsignals des Detektors (60, 64) mit einem Referenzniveau und durch ein Gatter (54)

    zum Unterbrechen der Versorgung des Elements (50) , wenn das Ausgangssignal des Detektors (60, 64) das Referenzniveau erreicht, um die Temperatur des heizbaren Elements (50) im wesentlichen konstant zu haften.
11. 11· Kauter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor einen Abtast- und Haltekreis (60) aufweist, der auf das Ausgangssignal des Temperatursensors eine Temperaturanzeige (64) beaufschlagt;

    daß der Vergleicher (66) einen Differential-Verstärker zum Vergleichen des Ausgangssignals des Abtast- und Haltekreises (60) mit dem Referenzniveau aufweist und bei Überschreitung des Referenzniveaus die Erzeugung eines Auslösesignals bewirkt und daß das Gatter (54) auf das Auslösesignal hin die Stromquelle des Kauters abstellt.
12. 12. Kauter nach Anspruch 1 mit einer Dahtsonde, gekennzeichnet durch eine Arbeitszone (3) , die bei Durchfluß elektrischen Stroms durch die Sonde (1) auf eine höhere Temperatur als der Rest der Sonde (1) erwärmt wird, und ein in der oder angrenzend an die Arbeitszone (3) der Sonde angeordnetes Thermoelement zur Erzeugung eines Ausgangssignals, das die Temperatur in der Arbeitszone (3) der Sonde anzeigt.