ITUB20155856A1 - Nuovo modello di coagulatore a dardo di plasma ad alta frequenza per uso medico - Google Patents

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Description

Descrizione
Coagulatoli basati su dardo di plasma generato da alte tensioni ad alta frequenza, sono di uso diffuso nella medicina estetica per il trattamento delle rughe, macchie cutanee, fibromi, angiomi, capillari, ecc. in dermatologia, nella piccola chirurgia ed in chirurgia odontoiatrica.
La produzione industriale in questo campo offre prodotti che presentano caratteristiche che in varia misura possono soddisfare le diverse esigenze degli operatori sanitari. Tuttavia ogni modello a fronte di alcune specifiche presentate, ne sacrifica altre.
Alcuni modelli hanno funzionamento a batteria, ma presentano basse potenze di erogazione, altri più potenti hanno però la necessità di una connessione alla rete, molti di questi hanno inoltre funzionamento bipolare.
L’invenzione e l’applicazione di alcune soluzioni originali, hanno permesso la realizzazione di un coagulatore al plasma monopolare d’ora in avanti denominato PLASMA, che presenta notevoli vantaggi rispetto ai modelli fino a questo momento disponibili. Esso inoltre, è l’unico coagulatore al plasma monopolare con elettrodo terminale studiato in modo tale da poter lavorare in cavità ristrette come quella orale o nasale.
Il PLASMA, è alimentato da accumulatori al Ni-Ox, senza connessione alla rete elettrica, risolvendo con molta semplicità i gravosi problemi di isolamento particolarmente importanti nel caso di soggetti umani e nonostante questo riesce ad erogare una potenza sufficiente a permettere i piccoli interventi già citati.
Le sue caratteristiche di rilievo sono state ottenute strutturando lo strumento in due blocchi funzionali: il generatore d’impulsi ed il puntale trasformatore che comprende elettrodo terminale da cui esce il dardo di plasma.
I due blocchi sono connessi da un cavo coassiale molto flessibile del diametro di 2.5 mm che nonostante la dimensione ridotta accetta una tensione di rottura di almeno 1000 V: lo schema a blocchi dello strumento è in fig.l). Con riferimento sempre alla fìg.l), il generatore d’impulsi ha come elemento principale un microcontrollore che, opportunamente programmato, genera, la sequenza di impulsi che, dopo essere stati adattati in tensione ed impedenza, vengono inviati attraverso il cavo coassiale al puntale trasformatore.
La regolazione della potenza di uscita del sistema è realizzata con la tecnica PWM che garantisce una elevata affidabilità ed è selezionabile tramite un commutatore rotante.
Un secondo commutatore seleziona la tensione di uscita degli impulsi. Questa tensione dell’ordine di 400÷800 V è ottenuta partendo dai 12V degli accumulatori, utilizzando la ben nota tecnica step-up per mezzo di un induttore inserito nel circuito del MOSFET finale.
il puntale trasformatore è costituito da un avvolgimento primario cui arrivano gli impulsi del generatore ed da un avvolgimento secondario su singolo strato di filo Litz, accoppiato al primario attraverso un nucleo lineare di ferrite; fìg.2).
Ciascun impulso inviato dal generatore all’ avvolgimento primario, induce sul secondario oscillazioni risonanti ad alta tensione alla frequenza di 2 MHz: fig.3)a.
La successione di treni di oscillazioni ad alta tensione ed alta frequenza così ottenuti (fig.3b), trasferiti all’elettrodo terminale, generano il dardo di plasma necessario per l’intervento sul soggetto
Nel puntale trasfonnatore, l’estremo freddo dell’avvolgimento secondario resta isolato airintemo dei puntale, mentre l’estremo caldo viene connesso all’elettrodo terminale all’estremità del puntale. La geometria del sistema, unita alla frequenza di lavoro, fanno sì che le correnti di spostamento realizzino una efficace chiusura del circuito elettrico permettendo il funzionamento dello strumento in modalità monopolare con un buon trasferimento di potenza al soggetto.
All’estremo caldo delFawolgimento secondario viene inserito, solo al momento dell’intervento, l’elettrodo terminale, costituito da un contatto di acciaio INOX che, attraverso un supporto isolante, termina in un sottile filo aneli’ esso di acciaio INOX del diametro di 0.2 mm: fig.6). E’ quest’ultimo filo di acciaio che avvicinato al soggetto, sfruttando V effetto punta , produce il dardo di plasma trasferendo la sua energia termica sulla piccola area prescelta per l'intervento. L’elettrodo terminale è progettato in modo da poter essere inserito nel puntale trasformatore al momento dell’intervento e scelto in base al tipo di intervento stesso.
All’interno del puntale trasformatore , coassiale al nucleo di ferrite e concatenato all’ avvolgi mento secondario, è inserito un sistema, denominato d’ora in avanti COLLARE LUMINOSO atto a rivelare con emissione di luce, la presenza dell’alta tensione ad alta frequenza nel puntale trasformatore.
Il COLLARE LUMINOSO è costituito da 3 spire di rame stampato, concatenate con il flusso magnetico dell’avvolgimento secondario, collegate ad una corona di 3 diodi LED a doppia luce blu e rossa. In presenza dell’alta tensione ad alta frequenza, i diodi LED emettono luce che viene diffusa attraverso il corpo del cilindro esterno. Un diodo zener in serie ai diodi LED agisce in modo tale che la luce emessa è di colore blu a bassa tensione (3 KV), e di colore lilla ad alta tensione (5 KV): fìg.2).
Questa diagnostica, del funzionamento elettrico dello strumento, è ottimale perché interferisce in modo trascurabile con i parametri di uscita del sistema mentre garantisce l’isolamento delle strutture interne (non sterilizzabili) da contaminanti biologici esterni. Inoltre è di notevole rilevanza che l’operatore, durante l’intervento, abbia continua conoscenza del tipo di energia impostata nello strumento senza dover guardare il generatore di segnali.
Description
Plasma coagulators based on high temperature plasma electricaì sparks (jets), are common in aesthetics medicine, in wrinkles and skin spot heat treatment, in thè surgery of skin angiomas and fibromas and in dentistry surgery.
Several exisling models shows technical characteristics and performances able to meet some of thè health-care workers requirements.
Nevertheless each model. joint to its performances, presenta some troubles.
Some of these models, with stand alone aecumulaiors power supply, present a final power inadequate to face a large range of surgical requests.
Some others presents an higher output power bui, to be powered, they need thè connection to thè 220V public network. Some others are designed and planned to work in bipolar mode.
The invention of some innovative Solutions prcsented in this paper, are able to manufacture a plasma coagulator, monopolar mode working, for which thè patent is requested. The described devi ce, here and after said PLASMA, includes several advantages and performances with respect thè existing models. In addition, this instrument, due to its special final electrodes, is thè only one able to work in narrow orai and nasal cavities.
The PLASMA instrument, is Ni-Ox accumulators power supplied and then il doesn’t need for a 220Y public network connection to operate and generate thè plasma electricaì sparks. Bven so, thè power output of thè PLASMA is large enough to perform striali skin surgical treatments, fast dentistry surgery and at thè same lime it overcome thè heavy duty in thè insulating problems which are essential requirements in human targets.
The special cbaraeteristics of thè PLASMA were obtained structuring thè instrumcnt into two functional blocks: thè pulse generato r and thè transformer rod thèlast including thè tenninal clectrode front which staits thè plasma jets.
The two blocks are connected wìth a very flexible coaxial cable 2,5mm diameter. in spite of this reduced cross section, thc cable admits voltages until 1000V without electrical breakdown. The pulse generato}· include as mani element, a microcontrolier programmed to generate thè pulses succession. The pulses, adjusted in voltage and impedance, are then sent via thè coaxial cable to thè transformer rod.
The output power control of thè instrument is achievcd using thè PWM techmque in order to perforai an high reliability leve!. The seleclion of thè output power is get handling a rotary swilch. A second rotary switch is dedicated to select thè pulses output final high voltage.
Starting frani thè 12 V accumulato™, thè 40CH-800V output voltage generate by thè pulse generator, are obtained using thè well know step-up technique in an inductor included in thè final MOSFET Circuit.
In thè transformer rod , thè high voltage pulses coming from thè generator pulse are sent in a primary winding. A second, single layer Litz lype wire winding, couplcd to thè primary via a coaxial ferrite core, produce very high voltage resonant damped oscillations with a frequency f0« 2MHz.
The sequence of thc oscillations, generates thè plasma jets on thè target.
The cold terminal of thè secondary winding, insulated and unsettled, stay inside thè transformer rod , thè hot terminal instead is electrical wired to thè final electrode.
In this way, thè geometry System, joint to thè high working frequency, allows, to thè displacemcnts currents across thè he operator and thè target, to dose thè electric circuit with very good performance. Due to thè described structure thè PLASMA device can run in monopolar working mode.
The linai eleetrode ending in a thin stainless Steel wire 0.2 mm in diameter, is connected, only after sterilizalion, lo thè hot teiminal of thè secondary winding, before thè surgical ititervenlion.
The thin final wired, closed to thè very small area selected, generates thè electrical plasma sparks in thè human target.
Inside to thè transformer rad, coaxial to thè secondary' winding and thè ferrite core, is placed a innovative device, here and after named L1GTHING COLLAR in order to detect thè very high voltage pulses in thè transformer rad.
The I JGTHING COLLAR consisti of 3 PCB copper tums, conca tenaled with thè magnete flux of thè secondary winding, connected to a crown of three LED diodes doublé blue and red light. In thè presence of thè high-voltage high-frequency thè LEDs emit light which is diffused through thè body of thè outer cylinder. A zener diodo seta! connected to thè LEDs acts in such a way that thè color of light emitted is blue at low voltage (3 KV) and lilac at high voltage (5 KV).
This diagnostìcs of thè electrical operation of thè instrument is optimal for il negligibly interferes with thè output parameters of thè System whilc it ensures thè isolation of thè internai structures (not sterilizcd) from extemal biological contaminants. In addition it is ìmportance for thè operator, during s urger y. thè continuous knowledge of thè energy setting of thè instrument withoul having a look at thè signal generator.

Claims (2)

  1. Rivendicazioni Si rivendica ii brevetto per: 1) Nuovo modello di coagulatore monopolare a dardo di plasma ad alta tensione e alta frequenza per uso medico che comprende: la divisione dello strumento in due blocchi funzionali: in cui: il primo blocco è un generatore di impulsi che permette una selezione della potenza d'uscita attuata con la tecnica PWM e che presenta alla sua uscita impulsi di ampiezza selezionabile non superiori a 1000 V; in cui: il secondo blocco è un puntale trasformatore che produce treni di oscillazioni smorzate con una tensione fino a 5 KV alla frequenza di 2 UH: in cui: il collegamento fra i due blocchi è costituito da un cavo coassiale di piccolo diametro (2.5 mm) per il quale la tensione limite non supera i 2 KV circa; in cui: ravvolgimento secondario del puntale trasformatore è avvolto su unico strato con nucleo di ferrite, allo scopo di presentare bassa capacità parassita e di risuonare quindi alla frequenza di ca.
  2. 2 MHz; in cui: la geometria del sistema riesce a chiudere il circuito elettrico attraverso le correnti di spostamento mediale dall’operatore e dal soggetto stesso permettendo il funzionamento dello strumento in modalità monopolare; in cui: l ’ elettrodo di uscita è strutturalmente separato dal puntale trasformatore, in modo da permettere Γ inserimento di elettrodi terminati monouso o comunque sterilizzabili di diversa forma e lunghezza in funzione del tipo di intervento caratteristica particolarmente utile per gli interventi nelle cavità orali e nasali. 2) - L’inserimento, nello strumento rivendicato al punto 1), di una struttura nominata COLLARE LUMINOSO per la rivelazione dei treni di oscillazioni ad alta tensione e alta frequenza ; in cui: sono presenti 3 spire di rame stampato, coassiali all 'avvolgimento secondario del puntale trasformatore, concatenate con il flusso magnetico dell 'avvolgimento secondario; in cui: le 3 spire sono collegate ad una corona di 3 diodi LED a doppia luce blu e rossa; in cui: la cui luce dei diodi LED, durante il funzionamento, viene diffusa attraverso il corpo del cilindro esterno ; in cui: è presente un diodo zener in serie ai diodi LED per il quale il COLLARE LUMINOSO emette luce blu a bassa tensione (3 KV), e luce lilla ad alta tensione (5 KV)
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