DE3523871A1 - Hochfrequenz-chirurgiegeraet - Google Patents

Hochfrequenz-chirurgiegeraet

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Description

Die Erfindung betrifft ein Hochfrequenz-Chirurgiegerät zum monopolaren Schneiden und Koagulieren biologischer Gewebe mittels hochfrequenten elektrischen Stromes, wobei die neutrale Elektrode elektrisch leitfähig oder über einen Kondensator so gegen Erdpotential geschaltet ist, daß der Patient möglichst geringe hochfrequente elektrische Spannung gegen Erdpotential führt.
Definitionsgemäß sind Hochfrequenz-Chirurgiegeräte für monopolare Operationstechniken jeweils mit einer aktiven und einer inaktiven, sogenannten neutralen Elektrode, ausgestattet. Die neutrale Elektrode wird während der gesamten Dauer der Operation bestimmungsgemäß elektrisch gut leitend und großflächig auf der Haut des Patienten, beispielsweise am Oberschenkel oder am Oberarm appliziert.
Prinzipiell kann die neutrale Elektrode elektrisch leitfähig möglichst nahe am in der Regel geerdeten Operationstisch geerdet werden oder aber möglichst gut gegen Erdpotential isoliert sein. Mit der elektrisch leitfähigen Erdung der neutralen Elektrode soll verhindert werden, daß der Patient während der Aktivierung des Hochfrequenz- Chirurgiegerätes hochfrequente elektrische Spannung gegen Erdpotential führt, weil hierduch hochfrequenter Strom unbeabsichtigt an allen Körperstellen des Patienten entstehen kann, wo dieser elektrisch leitfähigen Kontakt mit direkt oder kapazitiv geerdeten Gegenständen hat. Außerdem können elektronische Geräte, insbesondere Meß- und Überwachungsgeräte, durch die hochfrequente Wechselspannung, die der Patient andernfalls führen würde, gestört werden.
Aus der elektrisch leitfähigen Erdung der neutralen Elektrode und damit auch des Patienten resultiert jedoch die Gefahr, daß elektrischer Strom aus anderen geerdeten Stromquellen, beispielsweise defekten elektrischen Geräten, welche gleichzeitig den Patienten elektrisch leitfähig berühren, durch den Patienten fließt und ihn gefährden kann.
Als Kompromiß zwischen der elektrisch leitfähigen Erdung und der möglichst guten Isolation der neutralen Elektrode gegen Erdpotential sind Hochfrequenz-Chirurgiegeräte bekannt, bei welchen die neutrale Elektrode über einen Kondensator geerdet ist. Hierdurch wird bei geeigneter Dimensionierung des Kondensators erreicht, daß die neutrale Elektrode bezüglich der Hochfrequenzspannung praktisch ausreichend auf Erdpotential liegt, niederfrequente elektrische Ströme durch den Patienten und die neutrale Elektrode gegen Erdpotential aber praktisch ausreichend klein bleiben. In den Sicherheitsvorschriften für Hochfrequenz-Chirurgiegeräte VDE 0750 Teil 202 ist die Kapazität dieses Kondensators auf höchstens 50 nF begrenzt.
Bezüglich der Sicherheit des Patienten vor der Gefährdung durch niederfrequente elektrische Ströme werden elektromedizinische Geräte in der Empfehlung der IEC (International Elektrotechnical Commission), Publikation 601-1, entsprechend der maximal zugelassenen niederfrequenten Leckströme in drei verschiedene Typen unterteilt, und zwar in die Typen B, BF und CF. Hochfrequenz-Chirurgiegeräte müssen entsprechend IEC 601-202 (identisch VDE 0750 Teil 202) Typ BF oder Typ CF erfüllen. Bei Geräten des Typs BF darf der Patientenleckstrom maximal 0,1 mA bei Normalfunktion und max. 0,5 mA im ersten Fehlerfalle betragen. Bei Geräten des Typs CF darf dieser Leckstrom nur maximal ein Zehntel der Grenzwerte des Typs BF erreichen. Außerdem darf bei Geräten des Typs CF der Leckstrom, der durch den Patienten hindurch in das Hochfrequenz-Chirurgiegerät des Typs CF hineinfließen kann, wenn der Patient mit geerdeter Netzspannung in Berührung kommt, maximal nur 0,05 mA erreichen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Hochfrequenz-Chirurgiegerät so zu bauen, daß die neutrale Elektrode, und damit der Patient möglichst wenig hochfrequente elektrische Spannung gegen Erdpotential führt und daß die niederfrequenten elektrischen Leckströme, welche über die neutrale Elektrode durch den Patienten gegen Erdpotential fließen, den Patienten nicht gefährden.
Diese Aufgabe wurde gelöst, indem ein an sich bekanntes Hochfrequenz- Chirurgiegerät, welches zur Reduzierung der hochfrequenten elektrischen Spannung zwischen Patient und Erdpotential mit einem Kondensator mit möglichst großer Kapazität, beispieslweise 50 nF, zwischen der neutralen Elektrode und Erdpotential ausgestattet ist und damit den Typ BF erfüllt, erfindungsgemäß zusätzlich mit einer Schutzschaltung ausgestattet wird, welche den niederfrequenten elektrischen Leckstrom durch diesen Kondensator überwacht und ein Warnsignal erzeugt und/oder diesen Kondensator von Erdpotential abtrennt, sobald der niederfrequente elektrische Leckstrom einen definierten Grenzwert übersteigt.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Sicherheitsschaltung detailierter beschrieben.
Der Hochfrequenzgenerator 1 ist in bekannter Weise mit einem Trenntransformator 2 ausgestattet, welcher den Anwendungskreis 34 desHochfrequenz- Chirurgiegerätes, welcher mit dem Patienten elektrisch leitfähig in Verbindung ist, von der niederfrequenten Betriebsspannung des Hochfrequenzgenerators 1 isoliert. Der niederfrequente Leckstrom I 2, der über die konstruktiv bedingte Streukapazität 28 von der Primärwicklung 29 in die Sekundärwicklung 30 fließen kann, ist ohne Probleme so weit reudzierbar, daß er praktisch vernachlässigt werden kann.
Der Kondensator 3 zwischen der Sekundärwicklung 30 des Transformators 2 undder aktiven Elektrode 7 dient bekanntlich der Unterdrückung niederfrequenter elektrischer Ströme infolge der nichtlinearen Abhängigkeit des Stromes von der Spannung im elektrischen Lichtbogen, welcher insbesondere beim Schneiden unvermeidlich ist.
Der Kondensator 4 soll einerseits eine sehr kleine Impedanz für den hochfrequenten elektrischen Strom darstellen, so daß die Hochfrequenzspannung U HF zwischen Patient 5 und Erdpotential 32 möglichst klein bleibt und andererseits eine möglichst hohe Impedanz für niederfrequenten elektrischen Strom darstellen, so daß der niederfrequente Strom I NF durch den Patienten 5 möglichst klein bleibt, wenn beispielsweise eine geerdete niederfrequente Spannungsquelle 8 den Patienten 5 elektrisch leitfähig berührt, 9. Diese beiden konträren Forderungen sind bei bekannten Hochfrequenz-Chirurgiegeräten nicht benfriedigend gelöst. In dem erfindungsgemäßen Hochfrequenz- Chirurgiegerät ist der Kondensator 4 nicht, wie allgemein üblich, direkt elektrisch leitfähig mit Erdpotential 29 verbunden, sondern über einen automatischen Schaltkontakt 10, der sofort öffnet, wenn der niederfreqente Leckstrom I NF einen definierten Pegel übersteigt. Hierfür ist ein Stromsensor vorgesehen, welcher beispielsweise aus einem Widerstand 11 und einem Spannungskomparator 13 besteht. Der niederfrequente Leckstrom I NF erzeugt an dem Widerstand 11 eine Spannung, welche der Intensität des Leckstromes I NF proportional ist. Übersteigt diese Spannung einen am Spannungsteiler 14, 15 eingestellten Pegel, so liefert der Spannungskomparator 13 einen logischen High-Pegel, der eine bistabile Kippstufe 16, beispielsweise ein JK-Flip-Flop, am Eingang K so setzt, daß dessen Ausgang Q Low-Pegel annimmt, wodurch der Transistor 20 sperrt und das Relais 21 stromlos wird. Hierdurch öffnet der Schaltkontakt 10 und unterbricht somit die elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Kondensator 4 und Erdpotential 32. Gleichzeitig schließt der Kontakt 24 des Relais 21 und schaltet ein akustisches 22 und/oder optisches 33 Signal ein, welches den Operateur warnt. Dieser Zustand bleibt so lange erhalten bis entweder die Betriebsspannung +U B aus- und wieder eingeschaltet oder aber die Taste 27 betätigt wird, wodurch das JK-Flip- Flop 16 am Eingang J so gesetzt wird, daß der Ausgang Q wieder High- Pegel annimmt und über das ODER-Gatter 19 den Transistor 20 wieder leitfähig schaltet, so daß das Relais 21 den Kontakt 10 wieder schließt und den Kontakt 24 wieder öffnet, vorausgesetzt, die Ursache für den zu hohen niederfrequenten Leckstrom I NF wurde vorher eliminiert. Das definitive Setzen des JK-Flip-Flop 16 über die RC-Kombination 17, 18 bei jedem erneuten Einschalten der Betriebsspannung +U B stellt außerdem sicher, daß nach jedem Einschalten des Hochfrequenz- Chirurgiegerätes der Kontakt 10 geschlossen und der Kontakt 24 geöffnetist.
Um zu verhindern, daß der Spannungskomparator 13 durch hochfrequnte Spannungen, welche ebenfalls am Widerstand 11 entstehen können, in seiner Funktion gestört wird, ist ein Tiefpaßfilter 12 vorgesehen, welches sowohl die Betriebsfrequenz des Hochfrequenzgenerators 1 als auch dessen harmonische Frequenzen sperrt.
Die Betriebsspannung +U B wird zweckmäßig in bekannter Weise aus einem elektronischen Spannungsregler entnommen, so daß die Schwellenspannung des Spannungskomparators 13 konstant bleibt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die erfindungsgemäße Sicherheitsschaltung mit einem Kontakt 31 ausgestattet, welcher automatisch und zeitsynchron mit der Aktivierung des Hochfrequenzgenerators 1 schließt und somit die Sicherheitsschaltung während der Aktivierung des Hochfrequenzgenerators 1 abschaltet.
Dies ist vorteilhaft, wenn die Grenze für den niederfrequenten Leckstrom I NF sehr klein eingestellt ist und die Hochfrequenzspannung am Widerstand 11 nicht ausreichend durch das Filter 12 unterdrückt werden kann.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Sicherheitsschaltung über einen Schalter 23 abgeschaltet werden kann, wobei gleichzeitig ein optisches Signal 26 anzeigt, daß die Sicherheitsschaltung außer Funktion ist.
Ein Vorteil diesr erfindungsgemäßen Sicherheitsschaltung besteht unter anderem darin, daß niederfrequente Leckströme, die durch den Patienten 5 über die neutrale Elektrode 6 und den Kondensator 4 und/oder durch den Patienten 5 über die aktive Elektrode 7 und den Kondensator 3 gegen Erdpotential fließen können, rechtzeitig erkannt und durch automatisches Öffnen des Kontaktes 10 verhindert werden, unabhängig davon, ob dieser niederfrequente Leckstrom durch eine externe niederfrequente Spannungsquelle 8 oder durch einen internen Fehler im Hochfrequenz-Chirurgiegerät, beispielsweise einer Unterbrechung des Schutzleiters des Hochfrequenz-Chirugiegerätes, verursacht wird. Außerdem überwacht die erfindungsgemäße Sicherheitsschaltung des Hochfrequenz-Chirurgiegerätes indirekt, ob der Patient gefährliche niederfrequente Spannung gegen Erdpotential führt, unabhängig davon, wodurch diese Spannung verursacht wird.

Claims (8)

1. Hochfrequenz-Chirurgiegerät zum monopolaren Schneiden und Koagulieren biologischer Gewebe mittels hochfrequenten elektrischen Stromes, wobei die neutrale Elektrode über einen Kondensator so gegen Erdpotential geschaltet ist, daß der Patient während der Hochfrequenzchirurgie möglichst geringe hochfrequente elektrische Spannung gegen Erdpotential führt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sicherheitsschaltung vorhanden ist, welche die Intensität des niederfrequenten elektrischen Stromes (I NF ), der durch den Kondensator (4), welcher zwischen neutraler Elektrode (6) und Erdpotential (32) geschaltet ist, und/oder der durch den Kondensator (3), welcher zwischen die Sekundärwicklung (30) des Transformators ( 2 ) und die aktive Elektrode (7) geschaltet ist, fließt, überwacht und einen Schalter (10) sofort öffnet, sobald die Intensität des niederfrequenten Leckstromes (I NF ) einen definierten, einstellbaren Grenzwert übersteigt.
2. Hochfrequenz-Chirurgiegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der elektrischen Verbindung zum Erdpotential (32) ein Stromsensor (11) geschaltet ist, welcher eine dem niederfrequenten Leckstrom (I NF ) proportionale elektrische Spannung liefert, die auf einen Spannungskomparator (13) geführt wird, an welchem ein oberer Grenzwert für den niederfrequenten elektrischen Leckstrom (I NF ) voreingestellt werden kann, bei dessen Überschreitung dieser Spannungskomparator ein elektrisches Signal liefert, welches auf eine bistabile elektronische Kippstufe (16) geführt wird, an deren Ausgang ein Relais (21) derart angeschlossen ist, daß dieses Relais (21) sofort nach dem Überschreiten des Grenzwertes des niederfrequenten Leckstromes einen Kontakt (10) öffnet, welcher in der elektrischen Verbindung zwischen dem Kondensator (4) und Erdpotential (32) angeordnet ist und damit den Weg für den niederfrequenten elektrischen Leckstrom (I NF ) unterbricht.
3. Hochfrequenz-Chirurgiegerät nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein akustisches (22) und ein optisches (33) Signal vorhanden sind, welche aktiviert werden, sobald der Kontakt (10) infolge Überschreitung des Grenzwertes des niederfrequenten elektrischen Leckstromes geöffnet wird.
4. Hochfrequenz-Chirurgiegerät nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Stromsensor (11) und dem Spannungskomparator (13) ein Tiefpaßfilter (12) angeordnet ist, welches die niederfrequenten Komponenten des für den Patienten gefährlichen Frequenzspektrums passieren läßt, die hochfrequenten Komponenten, bestehend aus der Grundfrequenz des Hochfrequenzgenerators (1) sowie dessen harmonischen Frequenzen jedoch sperrt.
5. Hochfrequenz-Chirurgiegerät nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherheitsschaltung während der Zeit, in der der Hochfrequenzgenerator (1) aktiviert ist, automatisch und zeitsynchron mit der Aktivierung des Hochfrequenzgenerators (1) abgeschaltet wird und während der Zeit, in der der Hochfrequenzgenerator (1) nicht aktiviert ist, eingeschaltet wird und den niederfrequenten elektrischen Leckstrom (I NF ) überwacht.
6. Hochfrequenz-Chirurgiegerät nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schalter (27) vorgesehen ist, durch dessen Betätigung die Sicherheitsschaltung nach dem Überschreiten des Grenzwertes des niederfrequenten elektrischen Leckstromes (I NF ) so zurückgesetzt werden kann, daß der Kontakt (10) wieder geschlossen wird und die Signale (22) und (30) wieder abgeschaltet werden, wenn die Intensität des niederfrequenten elektrischen Leckstromes inzwischen wieder kleiner als der voreingestellte Grenzwert ist.
7. Hochfrequenz-Chirurgiegerät nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die bistabile Kippstufe (16) bei jedem Einschalten der Betriebsspannung (+U B ) des Hochfrequenz-Chirurgiegerätes definiert in den Zustand gesetzt wird, bei welchem der Kontakt (10) geschlossen und der Kontakt (24) geöffnet sind.
8. Hochfrequenz-Chirurgiegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherheitsschaltung mit einem Schalter (23) abgeschaltet werden kann und daß dieser Zustand durch ein optisches Signal (26) angezeigt wird.
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