ES3036216T3 - Electrosurgical generator with leakage current detection - Google Patents

Abstract

Generador electroquirúrgico que suministra tensión alterna de alta frecuencia para un instrumento electroquirúrgico. Incluye un detector de corriente de fuga (6) para el instrumento electroquirúrgico conectado. Según la invención, el detector de corriente de fuga (7) está diseñado como un medidor de tensión (7), cuyas entradas están conectadas mediante un acoplamiento capacitivo (71, 72) a una línea activa y neutra (41, 42) de la línea de salida (4), y cuenta con un divisor de tensión bipolar (73) con una relación fija predeterminada. Un detector de asimetría (8) está conectado mediante un acoplamiento capacitivo (71, 72). Compara la sobretensión y la subtensión en el divisor de tensión (73) y emite una señal de error para la corriente de fuga si la relación entre la sobretensión y la subtensión se desvía de la relación fija predeterminada. La invención aprovecha el hecho de que la aparición de una corriente de fuga desplaza la relación entre la alta y la baja tensión. Este cambio es detectado y señalizado por el detector de asimetría (8). Esta señal sirve de advertencia al cirujano y puede actuar como señal de inicio para un apagado rápido y automático. Esto aumenta la protección del paciente. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Generador electroquirúrgico con detección de corriente de fuga

La invención se refiere a un generador electroquirúrgico diseñado para suministrar una tensión alterna de alta frecuencia a un instrumento electroquirúrgico. Comprende un inversor de alta tensión que genera la tensión alterna de alta frecuencia, la cual se dirige mediante una línea de salida a una salida para conectar el instrumento electroquirúrgico, y un dispositivo de detección de corriente de fuga para el instrumento electroquirúrgico conectado a la salida.

En la electrocirugía, o cirugía de alta frecuencia, se aplica una corriente alterna de alta frecuencia al tejido corporal humano mediante un instrumento electroquirúrgico, como un bisturí electroquirúrgico, principalmente para cortar o seccionar el tejido mediante el calor resultante. Una ventaja de esta técnica es que permite detener simultáneamente la hemorragia cerrando los vasos afectados, y los instrumentos electroquirúrgicos pueden utilizarse para otras aplicaciones, como la coagulación.

Esto requiere una potencia considerable, a frecuencias de 200 kHz o superiores hasta 4000 kHz, típicamente alrededor de 400 kHz. A estas frecuencias, el tejido corporal se comporta como una resistencia óhmica. Sin embargo, la resistencia específica depende en gran medida del tipo de tejido; por ejemplo, las resistencias específicas del músculo, la grasa y el hueso difieren considerablemente entre sí, hasta en un factor de 1000. Esto significa que, durante el funcionamiento, la impedancia de carga del bisturí eléctrico puede cambiar drástica y rápidamente dependiendo del tejido que se esté cortando, desde casi infinito cuando el instrumento se acerca al tejido hasta casi un cortocircuito. Esto impone exigencias especiales y únicas al generador electroquirúrgico, y en particular a su suministro de alta tensión, que no se dan en otras áreas de la tecnología.

Para satisfacer estos requisitos únicos, los generadores electroquirúrgicos suelen diseñarse con un inversor que suministra corriente rectificada al instrumento electroquirúrgico. El inversor suele estar diseñado como un generador unipolar de funcionamiento libre con un circuito resonante LC. Este diseño se ha probado. Además, la solicitante ha desarrollado un tipo de generador electroquirúrgico que incorpora un inversor multinivel como inversor. Esto permite ajustar con gran libertad la frecuencia, la amplitud y la forma de onda de la tensión de corriente alterna generada. Las altas tensiones necesarias se alcanzan mediante un transformador de salida.

Dada la alta tensión de salida que pueden suministrar los generadores electroquirúrgicos, la protección del paciente es fundamental. Esto incluye garantizar que el flujo de corriente al paciente esté controlado, de un electrodo del generador electroquirúrgico al otro. El electrodo conectado al instrumento electroquirúrgico se suele denominar electrodo activo. Según la realización, el otro electrodo también puede conectarse al instrumento o al paciente mediante un electrodo de contacto superficial para cerrar el circuito eléctrico. Es fundamental que esto último se produzca por completo y que no se produzcan corrientes de fuga. Estas pueden ser peligrosas para el paciente.

Para el funcionamiento seguro de los generadores electroquirúrgicos, es fundamental detectar de forma rápida y fiable la aparición de corrientes de fuga. Para ello, se suelen instalar sensores de corriente en la línea de salida del generador electroquirúrgico. Estos sensores deben ubicarse preferiblemente cerca de la conexión para evitar interferencias con la estructura interna del generador. Normalmente, en los generadores electroquirúrgicos conocidos, se realiza una medición de corriente a modo de corriente residual, que determina la diferencia entre la corriente que fluye hacia el electrodo activo y la corriente que retorna a través del electrodo de superficie. Los sensores de corriente (transformadores de corriente) se utilizan para este fin y funcionan según el principio del transformador. Las desventajas de esta configuración son la complejidad de los sensores y los requisitos de espacio, ya que suelen ubicarse cerca de la salida para evitar mediciones incorrectas.

La invención se basa en el objeto de proporcionar un generador electroquirúrgico mejorado que permite una detección simplificada y fiable de la corriente de fuga.

La solución inventiva reside en las características de la reivindicación independiente. Las variantes ventajosas adicionales son objeto de las reivindicaciones dependientes.

En un generador electroquirúrgico diseñado para suministrar una tensión alterna de alta frecuencia a un instrumento electroquirúrgico, que comprende un inversor de alta tensión que genera la tensión alterna de alta frecuencia, que se guía a través de una línea de salida a una salida para conectar el instrumento electroquirúrgico, y un dispositivo de detección de corriente de fuga para el instrumento electroquirúrgico conectado a la salida, la invención prevé que el dispositivo de detección de corriente de fuga comprenda un medidor de tensión, cuyas entradas están conectadas mediante un acoplamiento capacitivo a una línea activa y neutra de la línea de salida, y que tenga un divisor de tensión bipolar con una relación de división fija predeterminada, que presenta una conexión superior y una conexión inferior a las que se aplica el acoplamiento capacitivo, así como una toma central, y un detector de asimetría diseñado para comparar una tensión superior entre la conexión superior y la toma central con una tensión inferior entre la conexión inferior y la toma central, y para emitir una señal de error para la corriente de fuga si la relación entre la tensión superior y la tensión inferior se desvía de la relación de división fija predeterminada.

El núcleo de la invención reside en la idea de medir las tensiones que prevalecen en las dos líneas de la línea de salida. Esto se realiza mediante un divisor de tensión, cuya relación de división es una relación fija predeterminada, similar a una medición de tensión diferencial. Esto genera dos señales de medición, una para cada línea. Estas se alimentan al detector de asimetría, que comprueba si las dos tensiones medidas se encuentran en la relación fija predeterminada. De no ser así, significa que una de las dos tensiones medidas se desvía de su valor previsto, lo que puede deberse a la aparición de una corriente de fuga en la línea afectada. La aparición de una corriente de fuga indica que existe una ruta a tierra de baja impedancia (fallo a tierra) en esta línea; por ejemplo, si el paciente operado toca una pieza metálica conectada a tierra (a través de un conductor de protección), lo que provoca la peligrosa corriente de fuga.

La invención aprovecha el hallazgo de que la aparición de una corriente de fuga altera el resultado de la medición de tensión con un divisor de tensión bipolar y esta alteración es detectada y señalizada por el detector de asimetría. La señal sirve de advertencia al usuario (cirujano) del generador electroquirúrgico y también puede servir como señal de inicio para una posible desconexión rápida y automática de la tensión alterna suministrada. Esto proporciona una protección eficaz al paciente.

Gracias al innovador medidor de tensión con divisor de tensión bipolar, la medición es diferencial y, por lo tanto, extremadamente inmune a las interferencias. A diferencia de la técnica anterior, puede colocarse en cualquier punto de la línea de salida y no necesita estar ubicado directamente en la salida. No se requieren transductores de medición complejos, como transformadores de corriente que funcionan según el principio del transformador. Esto permite una mayor libertad de diseño en la colocación y simplifica el diseño del generador electroquirúrgico, así como la integración del dispositivo de detección de corriente de fuga. Por lo tanto, es más robusto y fiable que los métodos convencionales anteriores para detectar corrientes de fuga, lo que mejora aún más la protección del paciente.

A continuación, se explican algunos de los términos utilizados:

Por medidor de tensión con divisor de tensión bipolar se entiende un medidor de tensión que mide dos tensiones de la misma manera. Idealmente, su construcción es simétrica respecto a los componentes que definen la medición, de modo que existan relaciones similares en términos de ganancia de medición y respuesta en frecuencia. Un caso especial es un divisor de tensión simétrico con impedancias idénticas en ambos lados. Un divisor de tensión simétrico no es obligatorio; en este caso, basta con que al menos las impedancias del divisor de tensión guarden una relación fija predeterminada entre sí (correspondiente a la relación de división deseada del divisor de tensión). Las impedancias en cuestión son específicamente las ubicadas entre la conexión superior y la toma central, y entre la toma central y la conexión inferior. La relación fija es la relación de división deseada del divisor de tensión y se define por la relación (por ejemplo, 2:1) de las impedancias del divisor de tensión bipolar. Si las impedancias son iguales, es decir, el divisor de tensión es simétrico, la relación es 1:1. Este caso especial, cuando el divisor de tensión bipolar es un divisor de tensión simétrico, garantiza un diseño de circuito especialmente claro y, por lo tanto, constituye una forma de realización preferida.

La comparación del detector de asimetría generalmente implica comparar el nivel de tensión (amplitud y/o valor efectivo), debiendo entenderse está comparación en sentido amplio, ya que no solo verifica la igualdad, sino también, si es necesario, la presencia de la relación fija predeterminada. En este sentido, existe asimetría cuando no existe igualdad ni la relación fija predeterminada. El detector de asimetría está diseñado para verificar esto (si existe igualdad o la relación fija predeterminada).

En el campo de los generadores electroquirúrgicos, el término “alta frecuencia” se refiere generalmente a frecuencias en el rango de 200 kHz a 4000 kHz. El término “alta tensión” se refiere generalmente a tensiones de hasta 10 kV, preferiblemente hasta 5000 V.

La potencia proporcionada por el generador electroquirúrgico suele estar comprendida entre 1 y 500 vatios, por lo que la impedancia de carga puede variar en gran medida y, en consecuencia, la tensión de salida y la potencia de salida pueden cambiar de forma igualmente brusca y rápida.

El detector de asimetría cuenta convenientemente con un umbral mínimo por debajo del cual no se emite ninguna señal de error. La señal de error solo se emite cuando se supera dicho umbral. Esto permite definir un umbral de tolerancia para que la señal de error no se active ni siquiera ante las desviaciones más pequeñas, como las que pueden ocurrir con una corriente de fuga aún pequeña e inofensiva. Esto evita un apagado prematuro innecesario.

Es ventajoso que el umbral mínimo sea ajustable, preferiblemente en función del modo de funcionamiento del generador electroquirúrgico y/o del instrumento conectado. Esto se basa en el conocimiento de que los diferentes modos de funcionamiento del generador electroquirúrgico, en particular los llamados modos programados, presentan distintos niveles de riesgo para el paciente. Por ejemplo, en modos sincronizados con un ciclo de trabajo elevado, se alcanzan picos de tensión elevados, similares a los de un pulso, que suponen un riesgo potencialmente mayor y, por lo tanto, requieren un ajuste del umbral mínimo más bajo. Para otros modos, se puede realizar un ajuste correspondientemente más amplio. Lo mismo se aplica a instrumentos electroquirúrgicos de diferentes diseños, por lo que el diseño diferente del instrumento electroquirúrgico y, por lo tanto, el riesgo para el paciente también se pueden tener en cuenta al determinar el umbral mínimo. En particular, el umbral mínimo puede ajustarse en función del instrumento, preferiblemente en una memoria asignada al instrumento donde se almacena un valor para el umbral mínimo. La memoria puede estar en el instrumento o en el generador electroquirúrgico.

La salida de la línea de salida suele incluir una conexión para un electrodo activo y un electrodo neutro. Normalmente, el electrodo neutro se conecta al paciente en una zona extensa, según la aplicación. En este caso, resulta conveniente establecer diferentes umbrales mínimos para el electrodo activo que va al instrumento y el electrodo neutro de gran superficie que va al paciente. Esto es posible, preferiblemente, en el medidor de tensión según la invención estableciendo diferentes umbrales mínimos.

Según otra ventaja particular de la invención, el detector de asimetría incorpora además un detector de polaridad para la corriente de fuga. Esto permite identificar en cuál de las dos líneas de la línea de salida se produce la corriente de fuga. En particular, se puede indicar rápidamente si la corriente de fuga se produce en el electrodo activo o en el neutro, lo que facilita al cirujano la implementación de las contramedidas adecuadas. Para ello, el detector de asimetría se combina preferiblemente con un dispositivo de visualización que indica si la corriente de fuga se produce en el electrodo activo o en el neutro.

Una forma de realización práctica del detector de asimetría consiste en un comparador con dos entradas, conectándose la conexión superior a una de las entradas y la conexión inferior a la otra entrada. El comparador permite detectar asimetrías de forma fiable y económica. En particular, es posible implementar el comparador mediante tecnología analógica. Esto ofrece la ventaja de un procesamiento rápido y una alta fiabilidad. Esto es así especialmente cuando el comparador se implementa mediante un amplificador operacional. Otra forma de realización práctica del detector de asimetría es cuando cuenta con una unidad de cálculo diferencial con un interruptor de umbral aguas abajo, en particular un disparador Schmitt.

El detector de asimetría preferiblemente cuenta con un convertidor analógico-digital (ADC). Esto ofrece la ventaja del procesamiento digital de señales. Esto ofrece ventajas en cuanto a inmunidad a interferencias en comparación con las señales analógicas (particularmente importante para señales pequeñas y de baja amplitud, como las de corrientes de fuga) y, por lo tanto, aumenta tanto la precisión de la medición como la flexibilidad en la configuración de las unidades de procesamiento de señales posteriores, ya que ahora se alimentan con señales digitales sin interferencias. Esta mayor flexibilidad se aplica en particular a la configuración estructural del generador electroquirúrgico, lo cual supone una importante ventaja práctica dado el espacio limitado en las conexiones de salida. Ya no es necesario el compromiso previo entre la calidad de la señal (analógica) y la configuración estructural, ya que la alta calidad de la señal (digital) se mantiene independientemente de la configuración espacial.

En particular, se prefiere una disposición de los convertidores analógico-digitales (ADC) en la entrada del detector de asimetría. Una disposición directamente en los terminales superior e inferior, posiblemente después de la preamplificación, es especialmente preferible para lograr la conversión a señales digitales en las primeras etapas de la señal. Para este fin, se utilizan convenientemente dos convertidores analógico-digitales o un convertidor analógico-digital dual. Esto ofrece la ventaja de que la transición a señales digitales sin interferencias se produce inmediatamente después de obtener la señal de corriente de fuga y lo antes posible después del divisor de tensión. Esto se realiza convenientemente antes de la detección de asimetría para poder evaluar la asimetría digitalmente. Esto permite aprovechar las ventajas del procesamiento digital de señales para la detección de asimetrías.

Además, realizar la conversión de analógico a digital lo más pronto posible en la cadena de señal ofrece la ventaja de poder implementar funciones de análisis avanzadas, en particular análisis espectral o análisis en el dominio de la frecuencia, tanto en el detector de asimetría como en otras unidades de procesamiento de señales posteriores. Dichos análisis espectrales también pueden evaluar componentes de frecuencia de orden superior. Para ello, el detector de asimetría puede configurarse para funciones de análisis avanzadas, en particular análisis espectral o análisis en el dominio de la frecuencia. Esto no solo garantiza una mejor evaluación y, por consiguiente, una mayor precisión de detección, sino que también aumenta la flexibilidad, especialmente con respecto a los diferentes tipos de instrumentos electroquirúrgicos.

La flexibilidad con respecto a los diferentes tipos de instrumentos electroquirúrgicos (incluidos los futuros que solo estarán disponibles tras la fabricación del generador electroquirúrgico correspondiente) puede incrementarse aún más mediante diferentes umbrales para cada instrumento electroquirúrgico, que pueden tenerse en cuenta de forma especialmente sencilla y eficiente mediante el procesamiento digital de señales. Esto puede lograrse, por ejemplo, mediante valores de umbral almacenados individualmente para cada instrumento en el generador electroquirúrgico o mediante umbrales mínimos correspondientes almacenados como valor en la memoria del instrumento. Un convertidor analógico-digital también permite la fácil implementación de diferentes umbrales mínimos, incluso para futuros instrumentos. Esto aumenta la flexibilidad y la fiabilidad de los generadores electroquirúrgicos.

El acoplamiento capacitivo se diseña ventajosamente con una alta impedancia en comparación con el divisor de tensión, preferiblemente al menos por un factor de 100, en particular al menos 1000. El acoplamiento capacitivo comprende convenientemente condensadores en el rango de picofaradios, preferiblemente no más de 20 picofaradios. El acoplamiento capacitivo de alta impedancia también ofrece la ventaja de que el divisor de tensión ubicado detrás del acoplamiento, visto desde las líneas de electrodos (líneas activa y neutra), está "libre de alta tensión", es decir, no está sometido a alta tensión. Por lo tanto, no requiere componentes resistentes a alta tensión (especialmente condensadores). Esto representa una importante ventaja práctica, ya que a menudo existe un conflicto de objetivos entre la resistencia a alta tensión, por un lado, y la especificación precisa y con tolerancias estrictas de la relación de división, por otro.

El divisor de tensión está diseñado ventajosamente como capacitivo. Esto evita la influencia de la corriente continua y permite una respuesta de frecuencia favorable, especialmente en combinación con el acoplamiento capacitivo. Además, el diseño capacitivo proporciona un aislamiento adicional en comparación con un divisor de tensión resistivo, especialmente contra la corriente continua no deseada.

Ventajosamente, la toma central del divisor de tensión está conectada a un potencial fijo. Esto crea una tierra virtual para la medición de tensión, proporcionando así un potencial de referencia claro. En particular, la toma central puede conectarse a un conductor de protección y, por lo tanto, eléctricamente a tierra (tierra de protección). Esto tiene la ventaja de que la toma central está conectada al mismo potencial al que fluyen las corrientes de fuga. Para ello, la tierra de la electrónica de medición también se conecta convenientemente a tierra (tierra de protección).

Además, se puede prever que el dispositivo de detección de corriente de fuga interactúe con un dispositivo independiente para determinar la magnitud de la corriente, en particular la corriente de fuga. Ante todo, es importante, sobre todo para la seguridad del paciente, detectar de forma rápida y fiable la presencia de una corriente de fuga. Además, una ventaja adicional es poder determinar la magnitud de la corriente de fuga para proporcionar información adicional valiosa para localizar el fallo que la provoca. Por ejemplo, un dispositivo de este tipo está diseñado para interactuar con el sistema de control operativo del generador. A partir de los valores medidos de la corriente en la línea de salida, generalmente ya disponibles en el sistema de control operativo, puede comparar los valores medidos de la corriente total suministrada inmediatamente antes y después de que el detector de asimetría detecte la corriente de fuga, y a partir de esto determinar la magnitud de la corriente de fuga. El documento US 4 102341 A se refiere a un generador electroquirúrgico con detección de corriente de fuga.

La invención se explicará con más detalle a continuación, haciendo referencia a un ejemplo de realización ventajoso de la misma y a los dibujos adjuntos. Se muestra en la:

Fig. 1 una representación esquemática de un generador electroquirúrgico según un ejemplo de realización con un instrumento electroquirúrgico conectado;

Fig. un diagrama de bloques del generador electroquirúrgico según la Fig. 1;

Fig. un diagrama de circuito de ejemplo para un sensor de medición con un dispositivo de detección de corriente de fuga;

Fig. 4a, b

Fig. 5 un diagrama de tensiones medidas sin corriente de fuga; y

Fig. 6 un diagrama de tensiones medidas con corriente de fuga.

En la Figura 1 se muestra un generador electroquirúrgico según un ejemplo de realización de la invención. El generador electroquirúrgico, designado en su conjunto con el signo de referencia 1, comprende una carcasa 11 provista de una conexión 14 para un instrumento 16 electroquirúrgico. En el ejemplo de realización ilustrado, el instrumento es un bisturí eléctrico. Este se conecta a la conexión 14 del generador 1 electroquirúrgico mediante un cable 15 de alta tensión. Otro cable 15’ de conexión se guía a una mesa 98 de operaciones y se conecta allí a un contraelectrodo 16’. Este está diseñado para colocarse sobre una amplia superficie del paciente 99 que se va a operar. La potencia de salida del instrumento 16 electroquirúrgico puede ajustarse mediante un controlador 12 de potencia.

Para la siguiente explicación de la estructura del generador 1 electroquirúrgico, se hace referencia en particular a la Figura 2. Se proporciona una fuente 2 de alimentación de corriente continua para alimentar el generador 1 electroquirúrgico. Esta puede conectarse a la red eléctrica pública mediante un cable 13 de alimentación y alimentarse a través de una fuente de alimentación de alta tensión (HVPS). La fuente 22 de alimentación comprende un rectificador y, En el ejemplo de realización ilustrado, alimenta un circuito 24 intermedio de corriente continua. Cabe destacar que la alimentación desde una fuente 22 de alimentación no es obligatoria; también son posibles otros tipos de fuente 2 de alimentación de corriente continua, por ejemplo, una alimentación directa de corriente continua, especialmente para generadores electroquirúrgicos instalados en vehículos o para los instalados en hospitales móviles o temporales.

La tensión de corriente continua suele estar entre 10 y aproximadamente 500 voltios, a menudo 48 voltios en los generadores electroquirúrgicos modernos. Puede ser fijo o variable, dependiendo en particular del diseño del inversor que genera la alta tensión. La tensión de corriente continua absoluto puede depender, en particular, de la potencia configurada, el tipo de instrumento 16 electroquirúrgico y/o su impedancia de carga, que a su vez depende del tipo de tejido que se va a tratar.

Un inversor 3 se alimenta desde la fuente 2 de alimentación de corriente continua, la cual genera una tensión de corriente alterna de alta frecuencia en el rango de varios kilovoltios a partir de la tensión de corriente continua suministrada, con frecuencias entre 200 kHz y 4 MHz. El inversor 3 puede ser, por ejemplo, un convertidor de extremo único, operado y controlado libremente por un oscilador; estos suelen ser alimentados por una fuente 2 de alimentación de corriente continua con tensión variable. Este diseño ofrece la ventaja de la simplicidad conceptual y suele conducir la alta tensión que genera directamente, a través de una línea 4 de salida interna del dispositivo, a la conexión 14 de salida del instrumento 16 electroquirúrgico. Como alternativa, el inversor 3 también puede diseñarse como un inversor. En este caso, la potencia y la tensión de salida se ajustan mediante el propio inversor, por lo que no se requiere una fuente 2 de alimentación de corriente continua variable; basta con una con una tensión fija (por ejemplo, 48 V). El inversor cuenta con interruptores semiconductores de potencia, conocidos como válvulas de corriente, que se controlan mediante un controlador 31 de inversor de forma convencional, por ejemplo, mediante modulación por ancho de pulsos (PWM), para generar una alta tensión de alta frecuencia. Por lo tanto, la alta tensión de alta frecuencia generada por el inversor se puede ajustar prácticamente sin restricciones en cuanto a frecuencia y forma de onda. La tensión de alta frecuencia generada por el inversor se emite normalmente a través de un filtro paso bajo y un transformador de salida (no mostrado) para elevar la tensión a la línea 4 de salida interna del generador, que conduce a la conexión 14 para el instrumento 16 electroquirúrgico.

Además, la tensión y la corriente de la alta tensión generada por el inversor 3 se miden mediante un sensor 17 de tensión y un sensor 18 de corriente, y las señales de medición se envían a una unidad 19 de procesamiento, que aplica los datos correspondientes sobre la tensión, la corriente y la potencia suministradas a un control 10 operativo del generador 1 electroquirúrgico. El controlador 12 de potencia también está conectado al control 10 operativo. Este control 10 operativo está configurado para establecer varios modos, que suelen ser curvas de tensión/tiempo almacenadas; sin embargo, también pueden ser especificaciones para la forma de onda de la alta tensión de alta frecuencia que se suministra.

La alta tensión de alta frecuencia generada se dirige a la línea 14 de salida a través de la línea 4 de salida, con sus líneas 41 para un electrodo activo y su línea 42 para un electrodo neutro. Debido a la alta frecuencia de la tensión suministrada por el generador electroquirúrgico, las capacitancias parásitas actúan sobre las líneas 41, 42. Estas se representan en la Figura 3 mediante los elementos 48, 49 capacitivos.

El instrumento 16 quirúrgico se conecta a la conexión 14 de salida. En el ejemplo de realización ilustrado, se trata de un instrumento monopolar conectado a la línea 41 con el electrodo activo; sin embargo, también se pueden utilizar instrumentos bipolares (no mostrados). Para cerrar el circuito, se conecta un contraelectrodo 16’ a la línea 42 mediante el cable 15’ de conexión. El contraelectrodo 16’ se encuentra en la mesa 98 de operaciones, sobre la que se recuesta el paciente 99 para la operación. Allí, el contraelectrodo 16’ se conecta al paciente 99 a lo largo de una amplia área en un punto adecuado (esto se muestra solo simbólicamente en la Figura 1). Si el cirujano aplica ahora el instrumento 16 electroquirúrgico al paciente 99, el circuito se cierra a través del tejido corporal del paciente 99. El tejido corporal inmediatamente adyacente a la punta 16 del instrumento se calienta como resultado de la resistencia de contacto que prevalece allí y se corta, cauteriza, coagula, etc., dependiendo del instrumento 16 electroquirúrgico utilizado.

Es crucial que el circuito también esté cerrado en otras zonas, especialmente en partes del cuerpo del paciente 99. En estas zonas se producen corrientes de fuga incontroladas. Esto supone un riesgo significativo para la seguridad del paciente y, posiblemente, también para el personal médico. Se incluye un dispositivo 6 de detección de corrientes de fuga para su detección.

Para más indicaciones, consúltese la Figura 3. En la parte izquierda de la imagen, el inversor 3 se representa simbólicamente como la fuente de tensión alterna. Esta tensión se emite a través de la línea 4 de salida, con sus líneas 41,42 para los electrodos activo y neutro, respectivamente, al cable 15 de conexión del instrumento 16 quirúrgico. El circuito se cierra mediante el cable 15’ de conexión adicional. El instrumento 16 electroquirúrgico y el contraelectrodo 16’ se representan simbólicamente en la Figura 3 mediante una resistencia de carga.

El dispositivo 6 de detección de corriente de fuga comprende un medidor 7 de tensión bipolar con un divisor 73 de tensión bipolar y un detector 8 de asimetría. El medidor 7 de tensión está diseñado para medir la tensión en las líneas 41, 42 de la línea 14 de salida para los electrodos activo y neutro. En el ejemplo de realización, el divisor de tensión bipolar del medidor 7 de tensión está diseñado, por ejemplo, como un divisor 73 de tensión simétrico con una relación de división de 1:1, implementado como un divisor de tensión capacitivo con una capacidad 74 de medición superior y una capacidad 77 de medición inferior, conectadas entre sí en una toma 77 central. La otra conexión de la capacidad 74, 77 de medición está dispuesta en una conexión 78 superior o una conexión 79 inferior del divisor 73 de tensión. La capacidad de medición es del orden de nanofaradios, por ejemplo, de aproximadamente 10 nF.

Para garantizar la medición más precisa de las tensiones en las líneas 41,42, el divisor 73 de tensión simétrico se conecta a las líneas 41, 42 mediante un acoplamiento de alta impedancia. Este acoplamiento de alta impedancia se implementa mediante dos condensadores de baja capacitancia: el condensador 71, que conecta la línea 41 con la conexión 78 superior del divisor 73 de tensión, y el segundo condensador 72, que conecta la línea 42 con la conexión 79 inferior del divisor 73 de tensión. Los dos condensadores 71 y 72 tienen una capacitancia del orden de los picofaradios, por ejemplo, de aproximadamente 3 pF.

La conexión 78 superior y la conexión 79 inferior se conectan al divisor 7 de tensión como conexiones de salida. Se conectan a las entradas 81 y 82 del detector 8 de asimetría. Esto permite comparar las dos tensiones provenientes del divisor 73 de tensión en la conexión 78 superior y la conexión 79 inferior, y comprobar si tienen la relación fija predeterminada (en el ejemplo, 1:1, dado que el divisor de tensión es simétrico), es decir, si tienen la misma amplitud (o valor efectivo). Cabe destacar que, para el diseño del medidor 7 de tensión y del detector 8 de asimetría, no es esencial que ambas tensiones sean exactamente iguales; también podrían diseñarse para que ambas tensiones tengan una relación fija previamente definida. Para simplificar, a continuación, solo se explicará el caso en que ambas tensiones deban tener la misma magnitud; las explicaciones se aplican en consecuencia a otras relaciones fijas predefinidas. Las entradas 81 y 82 del detector 8 de asimetría están conectadas a las entradas positiva y negativa de un comparador 83, respectivamente. Este está diseñado para comparar la magnitud de las dos tensiones aplicadas y emitir una señal de salida correspondiente que indica si una tensión es mayor que la otra. Según el diseño del comparador 83, esta señal de salida puede ser proporcional a la desviación o digital, es decir, solo indica si existe igualdad.

En este último caso, la salida del comparador 83 puede funcionar directamente como señal de error y aplicarse a un dispositivo de señalización, por ejemplo, a un generador de señales acústicas en forma de bocina 9 de advertencia.

Durante el funcionamiento normal, las tensiones de salida del divisor 73 de tensión simétrico en la conexión 78 superior y la conexión 79 inferior son de magnitud igual, como se muestra en la Figura 5. Allí, la curva denominada I muestra la trayectoria de la tensión U<h>aplicada a la conexión 78 superior y la curva II muestra la tensión U<l>aplicado a la conexión 79 inferior. En el ejemplo mostrado, las dos tensiones tienen la misma magnitud y corresponden a la mitad de la tensión V1 emitida por el inversor 3, siempre que no exista ningún error y, en particular, no haya un error a tierra en la zona de las líneas 15, 15’ del instrumento 16 electroquirúrgico ni en el paciente 99 con su soporte 98. El comparador 83 determina que las tensiones tienen la misma magnitud y no emite ninguna señal de error.

La situación es diferente si se produce un error, por ejemplo, si el paciente 99 toca un componente conectado a tierra (pieza metálica conectada a tierra) con una parte de su cuerpo. Esto crea una impedancia 97 parásita a tierra, a través de la cual fluye una corriente de fuga. Como resultado, las tensiones medidas por el medidor 73 de tensión en la conexión 78 superior y la conexión 79 inferior ya no son las mismas. Como se muestra en la Figura 6, la tensión en la línea 41 y, por lo tanto, en la conexión superior, colapsa como resultado de la corriente de fuga. La curva de tensión resultante para U<h>está representada por la curva I, que es cercana a la línea cero. Por otro lado, la tensión U<l>, representada por la curva II, permanece en la conexión 79 inferior. Como se puede observar claramente en la Figura 6, cuando se produce una corriente de fuga, las tensiones no son iguales, sino que presentan diferencias considerables. Esto lo determina el comparador 83 del detector 8 de asimetría. Este emite una señal de error correspondiente, que se envía a la bocina 9 de advertencia, proporcionando así al cirujano una señal de advertencia claramente perceptible sobre la presencia de la corriente de fuga. Al mismo tiempo, la señal puede conectarse al control 10 operativo del generador 1 electroquirúrgico, de modo que este pueda reaccionar ante el error detectado, por ejemplo, apagando rápidamente el inversor 3.

Si no se debe activar una señal de error ni siquiera con la más mínima desviación, el disparador 85 Schmitt puede configurarse como interruptor de umbral. Este tiene un umbral 85’ ajustable. Esto permite ajustar la diferencia de tensión entre la conexión 78 superior y la conexión 79 inferior antes de que se active la señal de error.

También se proporciona convenientemente un detector 87 de polaridad. Su entrada está conectada al comparador 83. De este modo, el signo del resultado del comparador 83 permite determinar si la corriente de fuga fluye desde la línea 41 superior con el electrodo activo o desde la línea 15 de conexión (error "AE"), o si fluye desde la línea 42 inferior con el electrodo neutro o desde la línea 15’ de conexión (error "NE"). Según la situación, el detector 87 de polaridad activa una señal 89, 89’ luminosa, que indica la presencia de un error AE o NE.

En las Figuras 4a) y b se muestran variantes de realización alternativas para el detector 8 de asimetría. En la variante mostrada en la Figura 4a), se incluyen dos convertidores 84 y 84’ analógico-digitales. La conexión 78 superior está conectada al convertidor 84 analógico-digital, de modo que dicho convertidor convierte la señal de tensión de la tensión del electrodo activo en la línea 15 de conexión en la primera señal digital correspondiente. La conexión 79 inferior está conectada al convertidor 84’ analógico-digital, de modo que dicho convertidor convierte la señal de tensión de la tensión del electrodo neutro, presente en la línea 15’, en la señal digital correspondiente. Estas dos señales digitales se aplican a las entradas de un elemento 86 diferencial. Este se implementa mediante tecnología digital, por ejemplo, mediante microprocesador. Se comprueba la diferencia entre las dos señales de tensión convertidas digitalmente. Si se supera un umbral ajustable digitalmente (no mostrado en la Figura 4a), se activan las salidas del elemento 86 diferencial. Dispone de una salida para la conexión al dispositivo 9 de señalización, preferiblemente acústico, así como dos salidas más a las que se conectan los dispositivos 89, 89’ de visualización, que indican si la corriente de fuga es atribuible al electrodo “AE” activo o al electrodo “NE” neutro.

La Figura 4b) muestra una variante simplificada. En ella, las señales provenientes del divisor 73 de tensión, correspondientes a la tensión en la conexión 78 superior y la tensión en la conexión 79 inferior, se aplican a un disparador 85 Schmitt con una unidad 88 de cálculo diferencial integrada, por ejemplo, un circuito comparador. En este caso, al igual que con el disparador 85 Schmitt de la Figura 3, el umbral de conmutación de la portadora Schmidt se puede ajustar mediante una señal 85’ de umbral ajustable.

De esta manera, la invención permite la detección fiable de la corriente de fuga con un mínimo esfuerzo adicional. Además, puede determinar la polaridad (es decir, si la corriente de fuga se produce en el electrodo “AE” activo o en el electrodo “NE” neutro) con un mínimo esfuerzo.

La señal de error emitida por el detector 8 de asimetría puede aplicarse, además de a la bocina 9 de advertencia, a un dispositivo 80 independiente que interactúa con el control 10 operativo. El dispositivo 80 está diseñado para determinar la magnitud de la corriente de fuga cuando el detector 8 de asimetría la detecta. Esto puede hacerse, por ejemplo, utilizando el control 10 operativo para comparar los valores medidos de la corriente de la línea de salida inmediatamente antes y después de que el detector 8 de asimetría detecte la corriente de fuga, basándose en los valores medidos de la corriente en la línea de salida ya disponibles, como los del sensor 18 de medición, y opcionalmente, mostrándolos a través de un dispositivo de visualización.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Generador electroquirúrgico que está configurado para emitir una tensión de corriente alterna de alta frecuencia a un instrumento (16) electroquirúrgico, que comprende un inversor (3) para alta tensión, que genera la tensión de corriente alterna de alta frecuencia que se pasa a través de una línea (4) de salida a una salida (14) para la conexión del instrumento (16) electroquirúrgico, y un dispositivo (6) de detección de corriente de fuga para el instrumento (16) electroquirúrgico conectado a la salida (14),

caracterizado por que

el dispositivo (6) de detección de corriente de fuga comprende

un medidor (7) de tensión, que está conectado por sus entradas en cada caso a través de un acoplamiento (71, 72) capacitivo a una línea (41) activa y una línea (42) neutra de la línea (4) de salida y tiene un divisor (73) de tensión bipolar con una relación fija predeterminada, que tiene una conexión (78) superior y una conexión (79) inferior, a las que se aplica el acoplamiento capacitivo, y también una toma (77) central, y

un detector (8) de asimetría configurado para comparar una tensión superior entre la conexión (78) superior y la toma (77) central con una tensión inferior entre la conexión (79) inferior y la toma (77) central, y para emitir una señal de error para corriente de fuga en el caso de desviación de la relación de tensión superior a tensión inferior con respecto a la relación fija predeterminada.

2. Generador electroquirúrgico según la reivindicación 1, caracterizado por que el detector (8) de asimetría tiene un umbral (85’) mínimo, por debajo del cual todavía no se emite una señal de error.

3. Generador electroquirúrgico según la reivindicación anterior, caracterizado por que el umbral (85’) mínimo es ajustable, preferiblemente dependiendo de un modo de funcionamiento del generador (1) electroquirúrgico y/o del instrumento (16) conectado.

4. Generador electroquirúrgico según la reivindicación 2 o 3, caracterizado por que se proporcionan diferentes umbrales (85’) mínimos para el electrodo activo y el electrodo neutro.

5. Generador electroquirúrgico según la reivindicación 3 o 4, caracterizado por que el umbral (85’) mínimo se define de forma dependiente del instrumento, preferiblemente en una memoria que está asignada al instrumento y en la que se almacena un valor para el umbral (85’) mínimo.

6. Generador electroquirúrgico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el detector (8) de asimetría está provisto de un detector (87) de polaridad para la corriente de fuga, interactuando el detector (87) de polaridad con un dispositivo (89, 89’) de visualización, que señala si se produce una corriente de fuga en el electrodo activo o en el electrodo neutro.

7. Generador electroquirúrgico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el detector (8) de asimetría tiene un comparador (83) con dos entradas, estando la conexión (78) superior conectada a una de las entradas y estando la conexión (79) inferior conectada a la otra entrada, estando el comparador (83) realizado preferiblemente mediante tecnología analógica, preferiblemente mediante un amplificador operacional.

8. Generador electroquirúrgico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el detector (8) de asimetría está diseñado como una unidad (88) de cálculo diferencial con un interruptor de valor umbral, en particular un disparador (85) Schmitt, conectado aguas abajo.

9. Generador electroquirúrgico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el detector (8) de asimetría tiene un convertidor (84, 84’) analógico/digital.

10. Generador electroquirúrgico según la reivindicación anterior, caracterizado por que el convertidor (84, 84’) analógico/digital está dispuesto en el lado de entrada del detector (8) de asimetría.

11. Generador electroquirúrgico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el acoplamiento (71, 72) está a alta impedancia con respecto al divisor (73) de tensión, preferiblemente por al menos un factor de 100, en particular al menos 1000, manteniéndose preferiblemente el divisor (73) de tensión libre de alta tensión.

12. Generador electroquirúrgico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el divisor (73) de tensión es capacitivo.

13. Generador electroquirúrgico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la toma (77) central está conectada a un potencial fijo, preferiblemente al potencial de tierra.

14. Generador electroquirúrgico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el dispositivo (6) de detección de corrientes de fuga interactúa con un dispositivo (80) para determinar una magnitud de la corriente, en particular de la corriente de fuga.

15. Generador electroquirúrgico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el divisor (73) de tensión es un divisor de tensión simétrico.