ES2939550T3 - Dispositivo médico con fuente de alimentación segura - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un dispositivo médico con un paquete de alimentación para la conexión a una fuente de alimentación de CA en el rango de >50 VAC a 264 VAC (rango amplio), que tiene un circuito para conectar solo al menos una resistencia de descarga en paralelo con al menos un capacitor de filtro cuando no se aplica voltaje de entrada de CA al paquete de energía. El paquete de energía tiene un rectificador y al menos un capacitor de filtro para suavizar el voltaje de CC que debe emitir el paquete de energía y al menos una resistencia de descarga para descargar el condensador del filtro. Además, el paquete de alimentación tiene un circuito que está conectado eléctricamente a la resistencia de descarga y al condensador de filtro y que está diseñado para garantizar que el dispositivo médico esté en un estado encendido, en el que hay un voltaje de CA de entrada presente en la fuente de alimentación. embalar. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo médico con fuente de alimentación segura

La invención se refiere a un dispositivo médico con una fuente de alimentación para una conexión a una red de corriente alterna, donde, la fuente de alimentación tiene un rectificador y al menos un condensador de suavizado para suavizar una tensión de continua que se proporcionan desde la fuente de alimentación, así como al menos una resistencia de descarga para descargar el condensador de suavizado. La invención se refiere en particular a un generador electroquirúrgico con salidas a las que se puede conectar un instrumento electroquirúrgico y a través de las cuales se puede alimentar un instrumento electroquirúrgico conectado con una tensión alterna de salida de alta frecuencia.

Por razones de seguridad, no se debe aplicar una tensión mayor a los condensadores de un dispositivo eléctrico dentro de un tiempo razonable después de que se haya apagado. Esto también se aplica a los dispositivos médicos y, en particular, a los adaptadores de corriente de alta tensión continua para generadores electroquirúrgicos. Para este propósito, se proporcionan resistencias de descarga, que están dispuestas paralelas a los condensadores de alta capacidad y los descargan.

El documento US 5.523.665 A da a conocer una fuente de alimentación con un puente rectificador y condensadores de suavizado, que se descargan a través de una resistencia después de desconectar la tensión de red.

La invención se basa en el objetivo de crear una fuente de alimentación mejorado, en particular para un dispositivo médico tal como un generador electroquirúrgico, que cumpla con los requisitos de seguridad.

De acuerdo con la invención, este objeto se logra mediante un dispositivo médico con una fuente de alimentación para la conexión a una red de corriente alterna, que tiene un circuito para conectar al menos una resistencia de descarga en paralelo con al menos un condensador de suavizado solo cuando no hay tensión continua de entrada en la fuente de alimentación.

La fuente de alimentación tiene un rectificador y al menos un condensador de suavizado para suavizar la tensión continua que se proporciona desde la fuente de alimentación y al menos una resistencia de descarga para descargar el condensador de suavizado. Además, la fuente de alimentación tiene un circuito que está conectado eléctricamente a la resistencia de descarga y al condensador de suavizado y que está configurado para detectar un estado encendido del dispositivo médico en el que se aplica una tensión alterna de entrada en la fuente de alimentación, y para conectar la resistencia de descarga en paralelo con el condensador de suavizado solo cuando el circuito no detecta un estado encendido del dispositivo médico.

El circuito tiene un primer transistor (T2) para conectar la resistencia de descarga (R4, R5, R6, R7, R8, R9) en paralelo con el condensador de suavizado (C1). El primer transistor (T2) está dispuesto y dimensionado de manera que conduce y efectúa la descarga del condensador de suavizado (C1) cuando un condensador (C4) conectado a la base o a la puerta del primer transistor (T2), y que sirve como condensador de control, está suficientemente cargado. El condensador (C4) se descarga regularmente por medio de un segundo transistor (T1), que sirve como transistor de control, mientras el adaptador de corriente recibe tensión de red.

De este modo, la tensión alterna de entrada se puede detectar de forma fiable en todo el rango de tensión de entrada del dispositivo médico y se minimiza la energía adicional necesaria para alimentar el circuito de detección.

El circuito tiene preferiblemente un interruptor para conectar la resistencia de descarga en paralelo con el condensador de suavizado. El interruptor es preferiblemente un transistor de efecto de campo.

Por lo tanto, se propone una fuente de alimentación con un circuito electrónico que conecta una o más resistencias de descarga en paralelo con uno o más condensadores correspondientes de la fuente de alimentación, en particular condensadores de suavizado, solo cuando el dispositivo médico está apagado. Para ello, se detecta la tensión de alimentación (tensión alterna) y se utiliza como variable de control.

La invención incluye el conocimiento de que, dependiendo del valor de tensión y la capacidad de los condensadores de suavizado, por estas resistencias de descarga fluyen corrientes más o menos altas, que generan una pérdida de potencia permanente cuando se encienden y, por lo tanto, el consumo de corriente, por ejemplo, de un generador electroquirúrgico en modo de espera, aumenta significativamente. Esto aumenta la temperatura interna del dispositivo médico y reduce el tiempo medio entre fallas del dispositivo médico.

El rectificador tiene preferiblemente un puente rectificador, y el circuito está configurado preferiblemente para recibir una tensión entre una conexión del lado de entrada del puente rectificador y una conexión del lado de salida del puente rectificador y para detectar una tensión de red de suministro presente en la conexión del lado de entrada del puente rectificador.

Para ello, el circuito tiene preferentemente un divisor de tensión conectado entre una entrada del puente rectificador y la salida negativa del puente rectificador y un primer condensador conectado en paralelo con una resistencia del divisor de tensión, que filtra los fallos que puedan producirse en el lado de la red si hay tensión de alimentación y proporciona la relación de división necesaria del divisor de tensión.

Además, la vía base-emisor del transistor de control está preferentemente conectada en paralelo con la resistencia del divisor de tensión y el transistor de control conduce cuando la tensión de red de suministro está en el rango de >50 Vac... 264 Vac en paso con la tensión alterna entrada. Por lo tanto, el transistor de control funciona preferentemente en un circuito de emisor. El transistor de control es preferiblemente un transistor bipolar, en particular un transistor npn. Sin embargo, el transistor de control también puede ser un transistor pnp y el circuito puede estar construido de manera correspondientemente complementaria. Como alternativa también es posible un circuito correspondiente con un transistor de efecto de campo.

Preferiblemente, un segundo condensador está conectado en paralelo a una vía puerta-drenador del transistor de efecto de campo que sirve como interruptor. En su estado cargado, este segundo condensador causa la conducción del transistor de efecto de campo, de modo que al menos una resistencia de descarga está conectada en paralelo con al menos un condensador de suavizado. El segundo condensador se carga desde el condensador de suavizado cuando no se aplica tensión de red de suministro al rectificador o a su puente rectificador y hace que el transistor de efecto de campo utilizado como interruptor conduzca y, por lo tanto, la al menos una resistencia de descarga se conecta en paralelo con el al menos un condensador de suavizado. El condensador de suavizado se descarga así a través de la resistencia de descarga cuando no hay tensión de red de suministro presente en una entrada del rectificador.

El segundo condensador está preferiblemente conectado en paralelo con una vía colector-emisor del transistor de control, de modo que el segundo condensador se descarga cuando el transistor de control conduce. Cuando se descarga el segundo condensador, el transistor de efecto de campo que sirve como interruptor se bloquea, de modo que al menos una resistencia de descarga se separa del al menos un condensador de suavizado. El transistor de control conduce cuando hay tensión de red de suministro en la entrada del rectificador y, por lo tanto, hace que la resistencia de descarga se aísle del condensador de suavizado cuando hay tensión de red de suministro presente.

El circuito tiene preferiblemente uno o más diodos Zener para limitación de tensión. En particular, se proporciona un diodo Zener respectivo para proteger un transistor respectivo.

Preferiblemente, el circuito tiene varias resistencias de descarga conectadas en paralelo entre sí, para permitir de esta manera también una mayor de potencia de pérdida cuando se descarga el condensador de suavizado.

La al menos una resistencia de descarga tiene preferentemente un valor de resistencia entre 47 kü y 120 kü. En general, el valor de resistencia de la resistencia de descarga debe elegirse preferiblemente de modo que 60 segundos después de desconectar la tensión alterna de entrada máxima, la tensión continua en al menos un condensador de suavizado haya caído a menos de 60 V. El valor de resistencia preferido de al menos una resistencia de descarga resulta así de la tensión alterna de entrada máxima y la capacidad del al menos un condensador de suavizado.

La invención se explicará ahora con más detalle utilizando un ejemplo de realización con referencia a las figuras. Las figuras muestran

Fig. 1: una representación esquemática de algunos componentes de un generador electroquirúrgico para alimentar un instrumento electroquirúrgico con una tensión alterna de alta frecuencia;

Fig. 2: un circuito que permite conectar en paralelo según la invención al menos una resistencia de descarga a al menos un condensador de suavizado de una fuente de alimentación de tensión continua después de haber sido separado de una tensión alterna de red de suministro; y

Fig. 3: un circuito similar al que se muestra en la Figura 2, pero para una fuente de alimentación que proporciona una tensión de salida simétrica.

La figura 1 muestra un dispositivo médico usando el ejemplo de un generador electroquirúrgico 10. Como puede verse en la figura 1, el generador electroquirúrgico 10 tiene una fuente de alimentación de alta tensión 12 (HVPS; High Voltage Power Supply) para este propósito, que se puede conectar, por ejemplo, a la red de suministro de corriente pública habitual y proporciona una corriente continua de alta tensión en su salida 14. Esta corriente continua de alta tensión se alimenta a una parte de alta frecuencia 16 del generador 10 electroquirúrgico. La parte de alta frecuencia 16 del generador electroquirúrgico 10 actúa como un inversor y genera una tensión alterna de alta frecuencia, que se envía a través de un transformador de salida (no mostrado) de la parte de alta frecuencia 16 a las salidas 18.1 y 18.2 del generador electroquirúrgico 10. Se puede conectar un instrumento electroquirúrgico a las salidas 18.1 y 18.2 del generador electroquirúrgico 10. La potencia de salida del generador electroquirúrgico 10 se puede controlar o regular por medio de una unidad de control 20 y unidades de detección 22 y 24, así como una unidad de evaluación 26 para generar valores tales como impedancia, etc. derivados de valores detectados.

Los generadores electroquirúrgicos de alta frecuencia actuales generan la tensión de salida de alta frecuencia en dos pasos. Primero, la tensión de red de entrada se convierte en una tensión continua variable. Esta sirve como tensión de entrada para un circuito inversor de la fuente de alimentación de alta tensión 12, cuya tensión de salida aumenta en proporción a la tensión de entrada. Por lo tanto, la tensión de salida (y, por lo tanto, también la corriente y la potencia) se puede regular con ayuda de la tensión de entrada.

Para la fuente de alimentación de alta tensión 12, según IEC60601-1 en la versión actual, es necesario tomar precauciones para garantizar que se aplique una tensión de <60 V a los acumuladores de energía (generalmente condensadores) un minuto después de apagar un producto medico electrónico.

La figura 2 muestra un ejemplo de una fuente de alimentación de alta tensión según la invención.

Esta dispone de un circuito electrónico que conecta en paralelo las resistencias de descarga necesarias con los correspondientes condensadores solo cuando el dispositivo médico electrónico está apagado. Para ello, se detecta la tensión de alimentación (tensión alterna) y se utiliza como variable de control. El requisito previo es que el dispositivo funcione con una tensión de alimentación de entre 100 y 240 VCA.

Una fuente de alimentación para generar una tensión continua de salida a partir de una tensión alterna de entrada normalmente tiene un puente rectificador formado por cuatro diodos para rectificar la corriente alterna y uno o más condensadores de suavizado para suavizar la tensión continua de salida. El puente rectificador tiene dos entradas para la tensión alterna de entrada y dos salidas para la tensión continua de salida. Una salida es positiva, la otra salida del puente rectificador está polarizada negativamente.

Después de desconectar la tensión de alimentación, es decir, la corriente alterna de entrada, los condensadores de suavizado inicialmente todavía están cargados. En el ejemplo de realización ilustrado en la figura 2, se proporciona un condensador de suavizado C1 en forma de condensador electrolítico con una capacidad de 2000 pF. En lugar de un solo condensador de suavizado, también pueden estar previstos varios condensadores de suavizado conectados en paralelo o en serie entre sí. Por ejemplo, si la tensión continua de salida de la fuente de alimentación de alta tensión es de 300 V, los condensadores de suavizado se pueden conectar en pareja en serie para que solo caiga una tensión máxima de 150 V en cada uno de los condensadores de suavizado. La capacitancia de suavizado se puede aumentar conectando los condensadores de suavizado en paralelo.

De acuerdo con el ejemplo de realización de la figura 2, están previstas en total 6 resistencias de descarga R4 a R9, que están conectadas en paralelo entre sí para en total poder soportar cargas más elevadas. Cada una de las resistencias R4 a R9 tiene una resistencia de 68 kü.

Para descargar el condensador de suavizado C1 después de desconectar la tensión de alimentación, las 6 resistencias de descarga R4 a R9 están conectadas en paralelo con el condensador de suavizado C1. El número y el tamaño de las resistencias de descarga generalmente se seleccionan en relación con la capacitancia de los condensadores de suavizado y la tensión máxima para que las resistencias de descarga permitan una potencia de descarga que se requiere para reducir la tensión máxima de los condensadores por debajo de 60 V en un máximo de 60 segundos.

Para que las 6 resistencias de descarga R4 a R9 no disipen potencia permanentemente incluso cuando el dispositivo médico está encendido, se separan del condensador de suavizado C1 cuando el dispositivo médico está encendido. Para ello se utiliza un transistor de efecto de campo T2, que sirve como interruptor.

El transistor de efecto de campo T2 está controlado por un circuito de detección que está diseñado para detectar la presencia de una tensión alterna de entrada y solo conmutar el transistor de efecto de campo, y así conectar las 6 resistencias de descarga R4 a R9 en paralelo con el condensador de suavizado C1 - cuando no hay tensión alterna de entrada en la fuente de alimentación del dispositivo médico.

Para detectar la tensión de alimentación y accionar el transistor de efecto de campo T2, el circuito de detección dispone de unas resistencias R1 (1 Mü) y R2 (100 kü) y un condensador C2 (10 nF), que se conectan en serie entre una entrada del puente rectificador y la salida negativa del puente rectificador.

Las resistencias R1 (1 MQ) y R2 (100 kQ) junto con el condensador C2 (10nF) forman un divisor de tensión. Un condensador C3 (10 nF) está conectado en paralelo con la resistencia R2. La tensión se deriva entre el condensador C2 y la resistencia R2 y se proporciona a la base de un transistor npn T1. El transistor T1 es, por lo tanto, un transistor bipolar que funciona en un circuito emisor y sirve como transistor de control que, en un estado de conducción, hace que se descargue un condensador C4. El condensador C4 está conectado en paralelo con el condensador de suavizado C1 y es cargado por el condensador de suavizado C1 a través de una resistencia R3 conectada en serie con el condensador C4 si el transistor T1 no está conectado.

La tensión alterna se desacopla antes de la rectificación a través de la resistencia R1 y el condensador C2 y se filtra a través de la resistencia R2 y el condensador C3 y se reduce de tal manera que pueda ser procesada por el transistor T1 (un transistor npn). Mientras esté presente una tensión alterna, el transistor T1 conduce al mismo ritmo que la tensión alterna y, por lo tanto, evita que el condensador C4 pueda cargarse a través de la resistencia R3. Como resultado, el transistor T2 permanece bloqueado y las resistencias de descarga no tienen corriente.

Dos diodos Zener D1 (3,3 V) y D2 (10 V) limitan cada uno la tensión. El diodo Zener D1 está conectado en paralelo con la resistencia R2, el condensador C3 y la vía base-emisor del transistor T1. El diodo Zener D2 y un condensador C4 (1|^j F) están conectados en paralelo con la vía colector-emisor del transistor T1. Mientras el transistor T1 está conduciendo, no cae tensión en el condensador C4, por lo que no se carga. Cuando el transistor T1 se bloquea, el condensador se carga a través de la resistencia R3. Para ello, la resistencia R3 y el condensador C4 están conectados en serie entre las dos salidas del puente rectificador y en paralelo con el condensador de suavizado C1. La resistencia R3 determina la rapidez con la que se carga el condensador C4 y, por lo tanto, sirve como temporizador. El diodo Zener D2 limita la tensión a través del condensador C4 a un máximo de 10 voltios. El condensador C4 puede así cargarse hasta un máximo de 10 voltios.

La puerta del transistor de efecto de campo T2 se activa a través de la tensión a través del condensador C4.

Si se desconecta la tensión alterna en la entrada del puente rectificador, el transistor T1 se bloquea y el condensador C4 (1 j F) puede cargarse hasta 10 V a través de la resistencia R3. El transistor de efecto de campo T2 se vuelve así conductor y las resistencias de descarga R4 a R9 descargan el condensador de suavizado C1. Cuando regresa la tensión alterna, el condensador C4 se descarga a través del transistor T1 y el transistor de efecto de campo T2 se bloquea. Esto significa que la nuevamente no pasa corriente por las resistencias de descarga R4 a R9.

La figura 3 muestra un circuito para una fuente de alimentación para generar una tensión continua de salida simétrica. El circuito es en gran medida una duplicación del circuito que se muestra en la Fig. 2. Las dos resistencias adicionales R10 y R20 se utilizan para equilibrar la tensión continua en los condensadores de suavizado. Si la tensión continua entre la tensión continua de salida positiva UDC y la tensión continua de salida negativa -UDC no está cargada respecto a tierra MP_GND, podrían producirse tensiones asimétricamente altas respecto a tierra MP_GND debido a los diferentes niveles de corrientes de fuga en los condensadores si la tensión alterna de alimentación está presente y las resistencias de descarga no están conectadas. R10 y R20 están dimensionadas preferentemente para transportar aproximadamente cinco veces la corriente de fuga de los condensadores,

El circuito está diseñado para una tensión de alimentación (tensión alterna en la entrada del puente rectificador) que se encuentra entre 100 y 240 VAC.

Claims (11)

REIVINDICACIONES

1. Dispositivo médico con una fuente de alimentación para una conexión a una red de corriente alterna, donde la fuente de alimentación tiene un rectificador y al menos un condensador de suavizado (C1) para suavizar una tensión de tensión continua que se proporciona desde la fuente de alimentación, así como al menos una resistencia de descarga (R4, R5, R6, R7, R8, R9) para descargar el condensador de suavizado (C1),

donde la fuente de alimentación comprende un circuito que está conectado eléctricamente a la resistencia de descarga (R4, R5, R6, R7, R8, R9 ) y al condensador de suavizado (C1) y que está configurado para detectar un estado encendido del dispositivo médico, en el que se aplica una tensión alterna de entrada a la fuente de alimentación, en todo el rango de tensión de entrada y para conectar la resistencia de descarga ( R4, R5, R6, R7, R8, R9) en paralelo al condensador de suavizado (C1) solo cuando el circuito no detecta un estado encendido del dispositivo médico, donde el circuito tiene un primer transistor (T2) para una conexión en paralelo de la resistencia de descarga (R4, R5, R6, R7, R8, R9) con el condensador de suavizado (C1), que está dispuesto y dimensionado de manera que conduce y efectúa una descarga del condensador de suavizado (C1) cuando un condensador de control (C4) conectado a la base o a la puerta del transistor (T2) está suficientemente cargado, donde el condensador de control (C4) está conectado a un transistor de control (T1) que está dispuesto y dimensionado de manera que el transistor de control (T1) conduce y descarga regularmente el condensador de control (C4) mientras la fuente de alimentación recibe tensión de red

2. Dispositivo médico según la reivindicación 1, donde el primer transistor (T2) es un transistor de efecto de campo (T2).

3. Dispositivo médico según al menos una de las reivindicaciones 1 o 2, donde el rectificador tiene un puente rectificador y el circuito está configurado para recibir una tensión entre una conexión del lado de entrada del puente rectificador y una conexión del lado de salida del puente rectificador y para detectar una tensión de red de suministro aplicada a la conexión del lado de entrada del puente rectificador.

4. Dispositivo médico según la reivindicación 3, donde el circuito comprende un divisor de tensión conectado entre una entrada del puente rectificador y la salida negativa del puente rectificador y un primer condensador (C3), conectado en paralelo a una resistencia (R2) del divisor de tensión, que en el caso de una aplicación de una tensión de red de suministro se carga a una tensión definida por el divisor de tensión.

5. Dispositivo médico según al menos una de las reivindicaciones 1 a 4, donde la vía base-emisor del transistor de control (T1) está conectada en paralelo con la resistencia del divisor de tensión y el transistor de control (T1) conduce en el rango de > 50 Vac... 264 Vac en el caso de una aplicación de una tensión de red de suministro.

6. Dispositivo médico según al menos una de las reivindicaciones 1 a 5, donde el transistor de control (T1) es un transistor bipolar.

7. Dispositivo médico según al menos una de las reivindicaciones 2 a 6, donde una vía puerta-drenador del transistor de efecto de campo (T2) está conectada en paralelo al segundo condensador (C4), que en su estado cargado tiene el efecto de que el transistor de efecto de campo (T2) conduce de manera que al menos una resistencia de descarga (R4, R5, R6, R7, R8, R9) está conectada en paralelo con al menos un condensador de suavizado (C1).

8. Dispositivo médico según las reivindicaciones 6 y 7, donde el segundo condensador (C4) está conectado en paralelo a una vía colector-emisor del transistor de control (T1), de forma que el segundo condensador (C4) se descarga cuando el transistor de control (T1) conduce de modo que al menos una resistencia de descarga (R4, R5, R6, R7, R8, R9) se desconecta de al menos un condensador de suavizado (C1) cuando se aplica una tensión de red de suministro a la entrada del rectificador.

9. Dispositivo médico según al menos una de las reivindicaciones 1 a 8, donde el circuito presenta al menos un diodo Zener (D1; D2) para una limitación de la tensión.

10. Dispositivo médico según al menos una de las reivindicaciones 1 a 9, donde el circuito presenta una pluralidad de resistencias de descarga (R4, R5, R6, R7, R8, R9) conectadas entre sí en paralelo.

11. Dispositivo médico según al menos una de las reivindicaciones 1 a 10, donde al menos una resistencia de descarga (R4, R5, R6, R7, R8, R9) tiene un valor de resistencia de entre 47 kü y 120 kü.