RU2154435C1 - Electrosurgical scalpel - Google Patents
Electrosurgical scalpel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2154435C1 RU2154435C1 RU98123393A RU98123393A RU2154435C1 RU 2154435 C1 RU2154435 C1 RU 2154435C1 RU 98123393 A RU98123393 A RU 98123393A RU 98123393 A RU98123393 A RU 98123393A RU 2154435 C1 RU2154435 C1 RU 2154435C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- blade
- temperature
- heating element
- cutting edge
- base
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Surgical Instruments (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к медицинской технике и касается конструкции электрохирургического скальпеля, используемого для стерилизации, разрезания и термокоагуляции биологической ткани. The invention relates to medical equipment and relates to the construction of an electrosurgical scalpel used for sterilization, cutting and thermocoagulation of biological tissue.
Известен электрохирургический скальпель, содержащий рукоятку и лезвие, выполненное из ферромагнитного материала, сформированный вдоль режущей кромки лезвия нагревательный элемент, представляющий собой прилегающий к режущей кромке участок лезвия, и электродную систему для подключения нагревательного элемента к источнику электрического питания. Изготовление лезвия из ферромагнитного материала позволяет регулировать его температуру в точке Кюри ~ 450oC (патенты США N 4091813, A 61 B 17/38, 1978, N 4185632, A 61 B 17/32, 1980).An electrosurgical scalpel is known, comprising a handle and a blade made of ferromagnetic material, a heating element formed along the cutting edge of the blade, which is a portion of the blade adjacent to the cutting edge, and an electrode system for connecting the heating element to an electric power source. The manufacture of a blade from a ferromagnetic material allows you to adjust its temperature at a Curie point of ~ 450 o C (US patent N 4091813, A 61 B 17/38, 1978, N 4185632, A 61 B 17/32, 1980).
Однако данный скальпель работает только при температуре точки Кюри, которая в значительных случаях выше, чем это необходимо для проведения электротермокоагуляции, что приводит к значительному объему некроза биологической ткани. However, this scalpel only works at the temperature of the Curie point, which in significant cases is higher than is necessary for electrothermocoagulation, which leads to a significant amount of biological tissue necrosis.
Известен также электрохирургический скальпель, включающий рукоятку с закрепленным на ней лезвием, вдоль режущей кромки которого сформирован нагревательный элемент, подключенный к системе электрического питания, представляющей собой регулятор мощности, подводимой к нагревательному элементу (патент США N 4089336, A 61 B 17/32, 1978). Для работы при высокой температуре основание электрохирургического скальпеля выполнено из металлического материала с высокими прочностью и теплопроводностью и заточено с образованием режущей кромки, нагревательный элемент снабжен внешней электрической изоляцией и расположен вдоль режущей кромки на боковой грани, отделен от нее внутренним электроизолирующим слоем и подключен к системе электрического питания, выполненной с возможностью регулирования мощности, подводимой к нагревательному элементу из расчета нагревания лезвии до 100-500oC (патент США N 5308311, A 61 B 17/38, 1994).An electrosurgical scalpel is also known, including a handle with a blade fixed to it, along the cutting edge of which a heating element is formed, connected to an electric power system, which is a power regulator supplied to the heating element (US patent N 4089336, A 61 B 17/32, 1978 ) To work at high temperature, the base of the electrosurgical scalpel is made of a metal material with high strength and thermal conductivity and sharpened with the formation of a cutting edge, the heating element is provided with external electrical insulation and is located along the cutting edge on the side face, separated from it by an internal electrically insulating layer and connected to an electrical system power made with the possibility of regulating the power supplied to the heating element based on the heating of the blade to 100 -500 o C (US patent N 5308311, A 61 B 17/38, 1994).
Однако регулирование мощности, подводимой к нагревательному элементу, не обеспечивает точного, а тем более равномерного по длине режущей кромки регулирования температуры, поскольку подводимая мощность является косвенным параметром управления, к тому же не учитывающим распределение температуры в различных участках лезвия. Очевидно, что на участке непосредственного контакта лезвия с биологической тканью местная температура будет ниже, чем на его других участках. However, the regulation of the power supplied to the heating element does not provide precise, and even more uniform, temperature control along the length of the cutting edge, since the supplied power is an indirect control parameter, moreover, it does not take into account the temperature distribution in different parts of the blade. Obviously, in the area of direct contact of the blade with biological tissue, the local temperature will be lower than in other areas.
Наиболее близким к заявляемому является электрохирургический скальпель, содержащий рукоятку с закрепленным в ней лезвием, основание которого выполнено из материала с высокими прочностью и теплопроводностью и заточено с образованием режущей кромки и на боковой стороне которого вдоль режущей кромки размещен многозонный нагревательный элемент, подключенный соответствующими зонами к выходам многоканального регулятора температуры, и многозонный микродатчик температуры, подключенный соответствующими зонами через многоканальный измеритель-преобразователь температуры к входам регулятора температуры (патент США N 4219025, A 61 B 17/38, 1980). Closest to the claimed one is an electrosurgical scalpel containing a handle with a blade fixed in it, the base of which is made of a material with high strength and thermal conductivity and sharpened with the formation of a cutting edge and on the side of which along the cutting edge there is a multi-zone heating element connected by respective zones to the exits a multi-channel temperature controller, and a multi-zone microsensor of temperature, connected to the corresponding zones through a multi-channel measurement temperature converter to the inputs of the temperature controller (US patent N 4219025, A 61 B 17/38, 1980).
Совместное исполнение нагревательного элемента с микродатчиком температуры приводит к повышению инерционности измерения температуры, поскольку на температуру микродатчика в первую очередь оказывает влияние температура нагревательного элемента и лишь опосредствованно - температура биологической ткани в зоне оперативного вмешательства. Это снижает точность и равномерность регулирования температуры коагулируемой биологической ткани в динамике проведения операции, особенно при подключении нагревателя к источнику электрического тока высокой частоты. The joint execution of the heating element with the microsensor leads to an increase in the inertia of temperature measurement, since the temperature of the microsensor is primarily affected by the temperature of the heating element and only indirectly - the temperature of the biological tissue in the surgical area. This reduces the accuracy and uniformity of temperature regulation of the coagulated biological tissue in the dynamics of the operation, especially when the heater is connected to a high-frequency electric current source.
Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение точности и равномерности регулирования температуры по всей длине лезвия. The technical task of the invention is to improve the accuracy and uniformity of temperature control along the entire length of the blade.
Для решения указанной задачи в конструкцию электрохирургического скальпеля, содержащего рукоятку с закрепленным в ней лезвием, основание которого выполнено из материала с высокими прочностью и теплопроводностью и заточено с образованием режущей кромки и на боковой стороне которого вдоль режущей кромки размещен многозонный нагревательный элемент, подключенный соответствующими зонами к выходам многоканального регулятора температуры, и многозонный микродатчик температуры, подключенный соответствующими зонами через многоканальный измеритель-преобразователь температуры к входам регулятора температуры, внесены следующие изменения:
1) многозонные нагревательный элемент и микродатчик температуры расположены симметрично на разных боковых сторонах основания и снабжены внешней электрической изоляцией;
2) основание лезвия выполнено из сапфира.To solve this problem, in the design of an electrosurgical scalpel containing a handle with a blade fixed in it, the base of which is made of a material with high strength and thermal conductivity and sharpened with the formation of a cutting edge and on the side of which along the cutting edge there is a multi-zone heating element connected by appropriate zones to outputs of a multi-channel temperature controller, and a multi-zone microsensor of temperature, connected to the corresponding zones through a multi-channel zmeritel converter temperature to the temperature controller input, the following changes:
1) multi-zone heating element and temperature microsensor are located symmetrically on different sides of the base and are equipped with external electrical insulation;
2) the blade base is made of sapphire.
Раздельное выполнение нагревательного элемента и микродатчика температуры обеспечивает помехозащищенность измерительного и терморегулирующего контуров, а также ослабление искажения измерений температуры биологической ткани за счет собственного разогрева нагревательного элемента. Замена металлического основания лезвия на сапфировое имеет целью: а) упрощение конструкции (изъят внутренний электроизолирующий слой, поскольку сапфир является изолятором и его твердость достаточна для затачивания режущей кромки); б) непосредственное формирование на боковых поверхностях лезвия микроэлектронных схем датчика и нагревательного элемента. Separate implementation of the heating element and the microsensor provides noise immunity of the measuring and thermoregulating circuits, as well as reducing the distortion of temperature measurements of biological tissue due to its own heating of the heating element. Replacing the metal base of the blade with sapphire has the purpose of: a) simplifying the design (the internal electrically insulating layer is removed, since sapphire is an insulator and its hardness is sufficient to sharpen the cutting edge); b) direct formation on the side surfaces of the blade of microelectronic circuits of the sensor and the heating element.
Поскольку лезвие из сапфира обладает не только температуростойкостью, высокой прочностью и электроизолирующими свойствами, но и оптической прозрачностью, целесообразно выполнение скальпеля с вмонтированным в рукоятку источником света с возможностью освещения закрепленного в рукоятке участка основания лезвия. В этом варианте лезвие дополнительно используется в качестве световода для освещения места хирургического вмешательства. При необходимости улучшения условий стерильности в рукоятке может быть установлен источник ультрафиолетового освещения. Since the sapphire blade has not only temperature resistance, high strength and electrical insulating properties, but also optical transparency, it is advisable to make a scalpel with a light source mounted in the handle with the possibility of lighting the portion of the blade base fixed in the handle. In this embodiment, the blade is additionally used as a light guide to illuminate the surgical site. If it is necessary to improve the sterility conditions, a UV light source can be installed in the handle.
На фиг. 1 приведена схема конструкции электрохирургического скальпеля с расположением лезвия на видах спереди (а), сверху по месту его закрепления (б) и сзади (в). In FIG. 1 shows a design diagram of an electrosurgical scalpel with the location of the blade in front views (a), from above at the point of fixation (b) and from behind (c).
На фиг. 2 приведена схема расположения слоев микроэлектронных схем, сформированных на боковых поверхностях основания лезвия. In FIG. Figure 2 shows the layout of the layers of microelectronic circuits formed on the side surfaces of the blade base.
На фиг. 3 приведен график распределения температуры по длине лезвия при скорости резания 5 мм/с при средней мощности 18 Вт, подведенной к нагревательному элементу, построенный по результатам математического моделирования тепловых полей скальпеля на ЭВМ. In FIG. Figure 3 shows a graph of the temperature distribution along the length of the blade at a cutting speed of 5 mm / s at an average power of 18 W connected to the heating element, based on the results of mathematical modeling of thermal fields of a scalpel on a computer.
Электрохирургический скальпель содержит рукоятку 1 с закрепленным в ней лезвием, основание 2 которого выполнено из сапфира и заточено с образованием режущей кромки 3 и на боковой стороне которого вдоль режущей кромки 3 размещен многозонный нагревательный элемент 4 с внешней электрической изоляцией 5, подключенный соответствующими зонами к входам многоканального регулятора 6 температуры. На фиг. 1 и 2 нагревательный элемент 4 выполнен трехзонным и имеет один общий электрод 7 и три электрода 8,9 и 10 для подачи питающего напряжения к соответствующим зонам нагревательного элемента 4. Лезвие оснащено многозонным микродатчиком 11 температуры с одним общим выводом 12 и тремя выводами 13, 14 и 15 от различных зон микродатчика 11. Микродатчик 11 температуры с внешней электрической изоляцией 5 подключен соответствующими зонами ко входу многоканального регулятора 6 температуры через многоканальный измеритель-преобразователь 16 температуры. В варианте изготовления измерителя-преобразователя 16 из электронных микросхем он встроен в рукоятку 1. К выходам многоканального регулятора 6 температуры подключены электроды 8, 9 и 10 соответствующих зон нагревательного элемента 4. В приведенном на фиг. 1 примере зоны микродатчика 11 температуры и соответствующие им секции нагревательного элемента 4 расположены симметрично на разных боковых сторонах основания 2. The electrosurgical scalpel contains a
В рукоятке 1 установлен источник света 17 с возможностью освещения закрепленного в ней участка основания 2 лезвия. A light source 17 is mounted in the
Многоканальный регулятор 6 температуры дифференцированно изменяет подводимую к каждой зоне нагревательного элемента 4 мощность в зависимости от температуры, измеряемой в соответствующей зоне микродатчика 11, чем обеспечивается равномерное нагревание лезвия. The multi-channel temperature controller 6 differentially changes the power supplied to each zone of the
Использование предлагаемого электрохирургического скальпеля иллюстрируется следующим примером. The use of the proposed electrosurgical scalpel is illustrated by the following example.
Пример. Испытание электрохирургического скальпеля фиг. 1, снабженного трехзонным нагревательным элементом 4 при соответствующем количестве зон микродатчика 11 температуры, проводят на печени двадцати крыс, ранее использованных для получения асцитной жидкости в производстве моноклональных антител. Разрезание ткани с коагулированием сосудов выполняют при заданной температуре лезвия в каждой зоне 85oC. Многоканальный регулятор 6 температуры снабжен на выходе регулирующим органом постоянного тока. Алгоритм управления регулятора 6 - релейный с зоной гистерезиса 1oC. Значения коммутируемых регулятором 6 мощностей каждой зоны нагревательного элемента 4:
- в позиции "максимум" - 12 Вт;
- в позиции "минимум" - 2 Вт.Example. The electrosurgical scalpel test of FIG. 1, equipped with a three-
- in the "maximum" position - 12 W;
- in the "minimum" position - 2 watts.
Для контроля проводят сопоставительное электрохирургическое воздействие однозонным электрохирургическим скальпелем в адекватном режиме. For control, a comparative electrosurgical effect is performed with a single-zone electrosurgical scalpel in an adequate mode.
В испытуемом и контрольном образцах скальпелей микроэлектронные схемы датчиков температуры и нагревательных элементов сформированы с использованием карбида кремния, а внешняя электрическая изоляция 5 нанесена в виде пленки нитрида кремния. По результатам испытания установлено, что предлагаемый скальпель обеспечивает разрезание биологической ткани при точности регулирования температуры по всем зонам лезвия 85±3oC против 84±8oC в контроле, в связи с чем нежелательные последствия операции в виде выраженных некрозов наблюдаются в 14±3%, случаев, тогда как при однозонном исполнении количество выраженных некрозов составляет 26±5% (различия достоверны при p= 0,05). Кровопотери при адекватных объемах операций незначительны, тем не менее при использовании предлагаемой конструкции они снижены примерно в 1,5 раза (визуально).In the test and control samples of scalpels, microelectronic circuits of temperature sensors and heating elements are formed using silicon carbide, and the external
Об осуществлении поставленной технической задачи повышения точности и равномерности регулирования температуры по всей длине лезвия можно судить из сопоставления результата теплового расчета, представленного на фиг. 3 в виде графика распределения температуры на участке А лезвия, погруженном в разрезаемую биологическую ткань, и участке Б лезвия, находящемся над тканью. Как видно из графика, максимально возможные, согласно расчету, отклонения температуры при подведении к нагревательному элементу мощности 18 Вт на участках А и Б составляют ±13oC. Тем не менее в динамике, как видно из примера, при трехканальном регулировании температуры максимальное динамическое отклонение не превышает ±3oC.The implementation of the technical task of increasing the accuracy and uniformity of temperature control along the entire length of the blade can be judged from a comparison of the result of the thermal calculation shown in FIG. 3 in the form of a graph of the temperature distribution in the portion A of the blade immersed in the cut biological tissue and the portion B of the blade located above the tissue. As can be seen from the graph, the maximum possible, according to the calculation, temperature deviations when supplying 18 W power to the heating element in sections A and B are ± 13 o C. Nevertheless, in dynamics, as can be seen from the example, with three-channel temperature control, the maximum dynamic deviation does not exceed ± 3 o C.
Таким образом, в предлагаемой конструкции электрохирургического скальпеля обеспечен равномерный нагрев по всем зонам лезвия. Thus, the proposed design of the electrosurgical scalpel provides uniform heating in all areas of the blade.
Технический результат, производный от достигнутого, заключается в повышении качества производимой операции. Достигнуто также повышение удобства в работе за счет возможности подсветки оперируемого участка ткани через режущую кромку скальпеля лучами видимого или ультрафиолетового спектра. В последнем случае улучшается режим стерильности проведения операции. The technical result, derived from the achieved, is to improve the quality of the operation. An increase in the convenience in work was also achieved due to the possibility of highlighting the operated tissue site through the cutting edge of the scalpel with visible or ultraviolet rays. In the latter case, the sterility mode of the operation is improved.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98123393A RU2154435C1 (en) | 1998-12-29 | 1998-12-29 | Electrosurgical scalpel |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98123393A RU2154435C1 (en) | 1998-12-29 | 1998-12-29 | Electrosurgical scalpel |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2154435C1 true RU2154435C1 (en) | 2000-08-20 |
RU98123393A RU98123393A (en) | 2000-09-27 |
Family
ID=20213841
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU98123393A RU2154435C1 (en) | 1998-12-29 | 1998-12-29 | Electrosurgical scalpel |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2154435C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2392281A1 (en) | 2010-04-20 | 2011-12-07 | OOO "Novye Energetischeskie | Electro-surgical bipolar scalpel |
-
1998
- 1998-12-29 RU RU98123393A patent/RU2154435C1/en active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2392281A1 (en) | 2010-04-20 | 2011-12-07 | OOO "Novye Energetischeskie | Electro-surgical bipolar scalpel |
DE202010017918U1 (en) | 2010-04-20 | 2013-02-05 | Ooo "Novye Energeticheskie Technologii" | Electrosurgical bipolar scalpel |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9833278B2 (en) | Medical treatment apparatus and method of controlling the same | |
EP2296572B1 (en) | System and method for output control of electrosurgical generator | |
US7927329B2 (en) | Temperature sensing return electrode pad | |
US20080147057A1 (en) | High-Frequency Surgical Device | |
US7722603B2 (en) | Smart return electrode pad | |
US7367974B2 (en) | Electrode array for tissue ablation | |
CA2585107C (en) | System and method for reducing patient return electrode current concentrations | |
JP4338631B2 (en) | Device for hardening body tissue by electrosurgery (thermal scrosis) | |
CA3089137C (en) | Methods and apparatus for controlled rf treatments and rf generator system | |
CN105055014B (en) | Heating type ceramic scalpel piece, scalpel and blade processing method | |
JP4975314B2 (en) | Treatment electrode assembly having treatment monitoring function | |
RU2154435C1 (en) | Electrosurgical scalpel | |
JP2012161566A (en) | Therapeutical treatment device and method for controlling the same | |
US20220394827A1 (en) | Non-contact radio-frequency heating | |
WO2023204282A1 (en) | High-frequency treatment device | |
WO2024042964A1 (en) | High frequency treatment device | |
US20180368907A1 (en) | Treatment instrument and treatment system | |
UA75342C2 (en) | Technique for welding human and animal soft tissues |