RU2586240C2

RU2586240C2 - Хирургический прибор с улучшенным сетевым модулем

Info

Publication number: RU2586240C2
Application number: RU2014139144/14A
Authority: RU
Inventors: Флориан ШУЛЬЦ
Original assignee: Эрбе Электромедицин Гмбх
Priority date: 2013-09-30
Filing date: 2014-09-29
Publication date: 2016-06-10
Also published as: JP5976064B2; PL2853217T3; EP2853217B1; CN104601012A; KR20150037633A; BR102014024215A2; BR102014024215B1; US9883902B2; US20150133912A1; KR101630940B1; EP2853217A1; JP2015066444A; RU2014139144A; CN104601012B

Abstract

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к высокочастотным приборам для питания хирургического инструмента. Прибор содержит повышающий преобразователь для преобразования переменного сетевого напряжения в напряжение в промежуточном контуре и для питания промежуточного контура постоянного напряжения, блок питания, который имеет присоединенный к промежуточному контуру инвертор и трансформатор, первичная обмотка которого присоединена к инвертору, а вторичная обмотка предназначена для питания нагрузки, управляющее устройство, соединенное с повышающим преобразователем через схему управления коррекцией коэффициента мощности, и схему управления питанием, соединенную с блоком питания посредством цифрового коммуникационного интерфейса. Способ обеспечения рабочей мощности нагрузки осуществляют при работе прибора. Использование изобретения позволяет улучшить рабочие характеристики хирургического прибора. 2 н. и 20 з.п.ф-лы, 6 ил.

Description

Изобретение относится к хирургическому прибору, прежде всего к высокочастотному хирургическому прибору для питания хирургического инструмента.

Электрохирургические приборы имеют, как правило, сетевой блок, который снабжает прибор электрической мощностью из сети общего пользования. Для этого DE 112009001250 Т5 раскрывает прибор, сетевой блок которого содержит регулируемые инверторы для питания генераторов высокой частоты. Генератор высокой частоты выполнен для совместной выдачи различных форм колебаний выходного напряжения высокой частоты. Они служат альтернативно для резания или для коагуляции. Управление прибором производится с помощью центрального электронного модуля с пользовательским интерфейсом, причем этот центральный электронный модуль управляет как сетевым блоком, так и генератором высокой частоты. При этом сетевой блок управляем на основе происходящих в контуре высокой частоты событий для повышения или понижения его напряжения. Для этого центральный управляющий электронный модуль посылает соответствующее требование по постоянному току на сетевой блок.

На основании изложенного, целью изобретения является создание решения для электрохирургического прибора с улучшенной системной архитектурой.

Эта цель достигнута электрохирургическим прибором по п. 1 формулы изобретения и способом управления по п. 15 формулы изобретения.

Электрохирургический прибор согласно изобретению предоставляет разделенное по потенциалам с сетью электроснабжения питающее напряжение для нагрузки, такой как генератор высокой частоты, посредством повышающего преобразователя и подключенного блока питания. Управляющее устройство воздействует управляющим образом как на повышающий преобразователь, так и на блок питания. Повышающий преобразователь осуществляет коррекцию коэффициента мощности. Он служит для извлечения из сети электропитания возможно более близкого к синусоидальной форме тока и для получения из него постоянного напряжения (напряжения в промежуточном контуре). Напряжение в промежуточном контуре преобразуется посредством блока питания в напряжение для снабжения нагрузки, то есть, например, генератора высокой частоты. Повышающий преобразователь управляется схемой управления коррекцией коэффициента мощности. Блок питания управляется схемой управления питанием. Схема управления коррекцией коэффициента мощности и схема управления питанием соединены друг с другом посредством цифрового коммуникационного интерфейса. Схема управления коррекцией коэффициента мощности, блок питания и цифровой коммуникационный интерфейс совместно образуют управляющее устройство.

Преимущественной задачей схемы управления питанием является управление нагрузкой, то есть, например, генератором высокой частоты и принадлежащим блоком питания. Напротив, преимущественной задачей схемы управления коррекцией коэффициента мощности является управление повышающим преобразователем. Предпочтительно, схема управления коррекцией коэффициента мощности также может управлять низковольтным блоком питания, который присоединен в качестве блока питания к контуру промежуточного напряжения. Низковольтный блок питания служит для создания низкого напряжения, например 12 В, которое разделено по потенциалам с сетью электропитания.

Цифровой коммуникационный интерфейс между схемой управления коррекцией коэффициента мощности и схемой управления питанием делает возможным обмен данными между ними обоими, причем схема управления коррекцией коэффициента мощности и схема управления питанием работают в остальном автономно. Схема управления коррекцией коэффициента мощности содержит, например, микроконтроллер или иное, выполненное, предпочтительно, программируемым управляющее устройство. Оно может иметь программируемые регулировочные характеристики. К их числу могут принадлежать в зависимости от измеренного входного напряжения программируемая переходная характеристика, регулируемое ограничение тока, а также обнаружение напряжения ниже допустимого, обнаружение напряжения выше допустимого, обнаружение тока выше допустимого, а также переключение конструктивных элементов. Конструктивные элементы, которые могут быть переключены в зависимости от входного напряжения, представлены, прежде всего, индуктивными накопительными элементами повышающего преобразователя. Обнаружение напряжения ниже допустимого, обнаружение напряжения выше допустимого, обнаружение тока выше допустимого или похожие параметры могут быть использованы для производства сигналов.

Цифровой коммуникационный интерфейс делает возможным сообщение о таких событиях (напряжение ниже допустимого, напряжение выше допустимого, ток выше допустимого и т.п.) посредством передачи сигналов (сигналов событий) от схемы управления коррекцией коэффициента мощности на схему управления питанием. Таким образом, схема управления питанием может получить информацию, например, о сетевой аварии прежде, чем напряжение в промежуточном контуре существенно упадет. В качестве реакции на это она может выключить все значительные потребители энергии (нагрузку, дисплей, вентилятор и т.п.) и привести в действие сохранение данных для остающихся потребителей, например, за счет остаточной энергии, накопленной в буферных конденсаторах промежуточного контура, а также перевести активные контроллеры в заданный режим покоя.

Схема управления коррекцией коэффициента мощности и схема управления питанием предпочтительно построены пространственно раздельно друг от друга. При этом они могут быть размещены на одной печатной плате или также в различных электронных модулях. Пространственное и функциональное отделение схемы управления коррекцией коэффициента мощности от схемы управления питанием делает возможным простое гальваническое разделение и специализацию схемы управления коррекцией коэффициента мощности на задаче управления повышающим преобразователем и, возможно, низковольтным блоком питания, между тем как схема управления питанием может быть оптимизирована для управления нагрузкой и блоком питания. Схема управления коррекцией коэффициента мощности и схема управления питанием могут быть выполнены таким образом в качестве модулей, например, для различных классов по применению или по мощности, и могут быть соединены друг с другом в каждом случае посредством цифрового коммуникационного интерфейса. Этим созданы возможности простой адаптации и выполнения для построения различных блоков питания для различных целей посредством типовых электронных модулей.

Нагрузка может быть представлена генератором высокой частоты, который приводится в действие в различных режимах работы при различном потреблении мощности. Например, потребление мощности нагрузкой и порождаемое ею напряжение высокой частоты при резании типично значительно больше, чем при коагуляции. Схема управления питанием способна управлять нагрузкой, то есть, генератором высокой частоты для инициирования различных режимов функционирования. В то же время она способна приспосабливать блок питания к различным режимам работы, в рамках чего задаются, например, различные требуемые напряжения (например, 5 В … 250 В, в зависимости от того, должно ли производиться резание или коагуляция). Одновременно (или ранее) управляющая схема может подать посредством цифрового коммуникационного интерфейса сигнал на схему управления коррекцией коэффициента мощности для приспособления ее к различным уровням мощности. Тем самым можно избегать или существенно сокращать длительность процессов регулирования, которые протекают в противном случае при скачках нагрузки для стабилизации напряжения в промежуточном контуре. Схема управления коррекцией коэффициента мощности в предварительно рассмотрении может управляться следующим образом. Прежде всего, является целесообразным, когда схема управления питанием выполнена таким образом, что она посредством цифрового коммуникационного интерфейса перед переключением режима функционирования посылает сигнал схеме управления коррекцией коэффициента мощности для настройки ее на предстоящее измененное потребление мощности нагрузкой. Тем самым может быть также обеспечено действительное предоставление и нахождение в распоряжении в промежуточном контуре необходимой для резания в начале процесса разрезания энергии.

Схема управления коррекцией коэффициента мощности, как уже упомянуто, может дополнительно управлять преобразователем постоянного тока в постоянный с развязкой потенциалов. Предпочтительно, данный преобразователь может быть выполнен в виде блокирующего преобразователя с развязкой потенциалов. Также предпочтительно, этот блокирующий преобразователь имеет синхронный выпрямитель. Схема управления коррекцией коэффициента мощности может управлять как электронным ключом первичной стороны блокирующего преобразователя, так и синхронным выпрямителем. За счет размещения соответствующих характеристик и задания временных интервалов в схеме управления коррекцией коэффициента мощности можно достигнуть того, что блокирующий преобразователь и присоединенный синхронный выпрямитель работают в широком диапазоне нагрузок с высоким коэффициентом полезного действия и, кроме того, электронный ключ первичной стороны надежно замкнут при прохождениях тока через нуль. Соответствующие свойства действительны и для электронного ключа синхронного выпрямителя.

В рамках способа схема управления питанием перед изменением нагрузки может посылать посредством коммуникационного интерфейса сигнал схеме управления коррекцией коэффициента мощности для приспособления функционирования повышающего преобразователя к предстоящему изменению потребляемой нагрузкой мощности. Это улучшает рабочую характеристику блока питания и присоединенного генератора высокой частоты или иной нагрузки. Также и полученные в повышающем преобразователе данные могут быть сообщены на схему управления питанием, например, для осуществления упорядоченного выключение хирургического прибора без потери измеренных данных, настроек и параметров.

Схема 29 управления коррекцией коэффициента мощности может снабжаться рабочим напряжением при стационарном функционировании через выход низковольтного блока питания. Хотя этот блок управляется посредством самой схемы управления коррекцией коэффициента мощности, для увеличения скорости запуска, или обеспечения его возможности как такового, может быть предусмотрена пусковая схема. Предпочтительно, она снабжена по меньшей мере одним электронным ключом, который освобождает резистивную цепь тока промежуточного контура постоянного напряжения для входа рабочего напряжения схемы управления коррекцией коэффициента мощности так долго, сколько требуется для надежной поставки рабочего напряжения низковольтным блоком питания. Как только это происходит, пусковая схема становится неактивной. Таким образом минимизированы омические потери в служащей для временного снабжения цепи тока.

Другие подробности предпочтительных вариантов осуществления изобретения являются предметом рассмотрения чертежа, описания или дополнительных пунктов формулы изобретения. Показано на:

Фиг. 1 хирургический прибор для питания хирургического инструмента в схематичном общем представлении.

Фиг. 2 хирургический прибор согласно фиг. 1 в виде блочной схемы.

Фиг. 3-6 компоненты хирургического прибора согласно фиг. 1 и 2 в представлении электрической принципиальной схемы.

На фиг. 1 проиллюстрирован хирургический прибор 10, который служит для питания хирургического инструмента 11. Инструмент 11 может быть представлен открыто-хирургическим инструментом или инструментом для лапароскопического применения. Он может быть выполнен, как представлено, монополярным, причем в данном случае на подвергающемся лечению пациенте или объекте должен быть укреплен нейтральный электрод 12. Инструмент 11 может быть выполнен также биполярным. В этом случае нейтральный электрод 12 устраняется, и инструмент 11 снабжается по двухжильному проводнику. Инструмент 11 и нейтральный электрод 12 соединены посредством проводников 13, 14 с хирургическим прибором 10 таким образом, что они получают снабжение током и, в соответствующих случаях, другими рабочими средами, такими как, например, промывная жидкость и т.п.

Хирургический прибор 10 содержит для питания инструмента 11, например, генератор высокой частоты 15, который показан на блочной схеме на фиг. 2. Он образует совместно с присоединенным инструментом 11 или, соответственно, с находящимся в электрической цепи пациентом, электрическую нагрузку 16. Электрическая мощность для функционирования этой нагрузки 16 происходит от сети 17 электроснабжения, к которой хирургический прибор 10 присоединен посредством сетевого проводника 17а. Между нагрузкой 16 (или, соответственно, генератором 15) и присоединенной посредством сетевого проводника 17а сетью 17 электроснабжения расположен сетевой блок 18, выполненный для предоставления нагрузке 16 необходимых для ее функционирования рабочего напряжения и рабочего тока. Кроме того, сетевой блок 18 осуществляет разделение потенциалов между нагрузкой 16 и сетью 17 электроснабжения.

На фиг. 2 показаны существенные узлы хирургического прибора 10. К сетевому блоку 18 принадлежит повышающий преобразователь 19, выполненный для коррекции коэффициента мощности. Повышающий преобразователь 19 изымает посредством сетевого проводника 17а из сети 17 электроснабжения ток и питает промежуточный контур 20 постоянного напряжения постоянным напряжением требуемой величины, которая предпочтительно превосходит предельную величину подведенного напряжения сети (например, 400 В). К промежуточному контуру 20 постоянного напряжения присоединен блок 21 питания, который служит для питания нагрузки 16 подходящим, предпочтительно задаваемым в пределах широкого диапазона регулирования напряжением, например от 5 до 250 вольт.

Блок питания 21 показан схематически на фиг. 5. Он содержит трансформатор 22, который служит для разделения потенциалов, и таким образом соотносит подводящий сетевой потенциал напряжения сетевой блок 18 первой области 23 со стороны сети, и отделенной от сетевого потенциала второй области 24 со стороны пациента. Обе области 23, 24 содержат как сетевой блок 18, так и управляющее устройство 25.

К сетевому блоку 18 принадлежит, по меньшей мере, факультативно низковольтный блок питания 26, который соединен со стороны входа с промежуточным контуром 20 постоянного напряжения и предоставляет на своем выходе 27 подходящее низкое напряжение, например, 12 В. Низковольтный блок питания 26 проиллюстрирован на фиг. 4 отдельно. Он также содержит трансформатор 28 для разделения потенциалов таким образом, что низковольтный блок 26 питания, подобно блоку 21 питания, частично принадлежит как к области 23 со стороны сети, так и, в другой части, к области 24 со стороны пациента.

То же самое действительно для управляющего устройства 25. Это устройство содержит схему 29 управления коррекцией коэффициента мощности, которая располагается в области 23 со стороны сети. Кроме того, управляющее устройство 25 содержит схему 30 управления питанием, которая располагается в области 24 со стороны пациента. Схема 29 управления коррекцией коэффициента мощности и схема 30 управления питанием предпочтительно соединены друг с другом посредством цифрового коммуникационного интерфейса 31 с двусторонним разделением потенциалов.

Схема 29 управления коррекцией коэффициента мощности управляет функционированием повышающего преобразователя 19 и, если имеется в наличии, кроме того, функционированием низковольтного блока 26 питания. Эти функциональные связи проиллюстрированы на фиг. 2 стрелками 32, 33. Кроме того, от области 23 со стороны сети сетевого блока 18, например, от повышающего преобразователя 19, информация может поставляться в схему 29 управления коррекцией коэффициента мощности, что показано стрелкой 34.

Схема 30 управления питанием управляет, по меньшей мере, блоком питания, что обозначено стрелкой 35. Кроме того, схема 30 управления питанием может быть приспособлена для управления нагрузкой 16, а также для получения информации от нагрузки 16, что обозначено стрелкой 36. Для управления нагрузкой 16 схема 30 управления питанием может задавать, например, режимы работы, такие как, например, резания или коагуляции. Схема 30 управления питанием может получать, например, информацию по напряжениям и/или по токам со стороны входа или со стороны выхода генератора 15 высокой частоты.

Фиг. 3 показывает вариант осуществления повышающего преобразователя 19, ограничиваясь его основными компонентами. Со стороны входа предусмотрен сетевой выпрямитель 37. К нему присоединена последовательная схема в составе электронного ключа 38 и индуктивного конструктивного элемента 39. Управляющий электрод электронного ключа 38, который выполнен, например, в виде полевого МОП-транзистора, получает управляющие импульсы посредством указанного стрелкой 32 проводника схемы 29 управления коррекцией коэффициента мощности. Со стороны выхода повышающий преобразователь содержит выпрямительный диод 40 и буферный конденсатор 41. На подходящем месте, например, на выходе сетевого выпрямителя 37, сигнал напряжения сети может быть снят и направлен на схему 29 управления коррекцией коэффициента мощности. Кроме того, на подходящем месте может быть предусмотрен шунт 42, значение падения напряжения на котором также направляется на схему 29 управления коррекцией коэффициента мощности (стрелка или, соответственно, скобка 34 на фиг. 3). На его выходе повышающий преобразователь 19 питает промежуточный контур 20 постоянного напряжения.

К промежуточному контуру 20 постоянного напряжения присоединены блок 21 питания согласно фиг. 5, а также, в соответствующих случаях, низковольтный блок 26 питания согласно фиг. 4.

Блок питания 21 содержит инвертор 43, предпочтительно выполненный в виде полно-мостового инвертора. Он содержит в таком случае четыре электронным образом управляемых ключа, которые управляются посредством функционального соединения 35 с помощью схемы 30 управления питанием. К инвертору 43 присоединена первичная обмотка 44 трансформатора 22. Его вторичная обмотка 45 соединена с выпрямительным блоком 46, выход которого 47 снабжает нагрузку 16 постоянным напряжением, величиной, например, от 5 до 250 В. Выпрямительный блок 46 может быть выполнен, как представлено, в виде диодной мостовой схемы, или также с помощью управляемых извне ключей в виде синхронного выпрямителя. Величина постоянного напряжения предпочтительно управляется посредством соответствующего управления инверторного блока 43 с помощью схемы 30 управления питанием.

Приспособленный для малых мощностей низковольтный блок 26 питания предпочтительно выполнен по схеме блокирующего преобразователя. Первичная обмотка 48 трансформатора 28 последовательно соединена с электронным ключом 49. Управляющий электрод электронного ключа 49 соединен посредством подходящих средств передачи импульса со схемой 29 управления коррекцией коэффициента мощности. Вторичная обмотка 50 трансформатора 28 соединена через электронный ключ 51 с одним или несколькими буферными конденсаторами 52, между которыми может находиться фильтрующее сопротивление 53 или также соответствующий дроссель. Управляющий электрод электронного выключателя 51 управляется посредством обозначенного стрелкой 33 функционального соединения с помощью схемы 29 управления коррекцией коэффициента мощности.

Схема 29 управления коррекцией коэффициента мощности может быть образована микроконтроллером, который согласует времена включения и выключения электронных ключей 49, 41 таким образом, что ключ 51 образует синхронный выпрямитель.

На фиг. 6 проиллюстрирована пусковая схема 57, которая служит для снабжения рабочим напряжением схемы 29 управления коррекцией коэффициента мощности после старта настолько долго, как это требуется для обеспечения стабильной работы низковольтного блока 26 питания. При этом пусковая схема 57 присоединена к промежуточному контуру 20 постоянного напряжения. Оттуда простирается по меньшей мере одно омическое сопротивление, а предпочтительно, цепь 58 сопротивлений, к электронному ключу 59. Последовательная схема в составе цепи 58 сопротивлений и электронного ключа 59 образует цепь тока промежуточного контура 20 постоянного напряжения к подводящему низкое напряжение проводнику 60, который соединен через вход V₀ рабочего напряжения со схемой 29 управления коррекцией коэффициента мощности. Проводник 60 буферизирован относительно массы посредством конденсатора 61. Конденсатор 61 шунтирован с помощью стабилитрона 62 для ограничения напряжения.

Подводящий низкое напряжение проводник 60 соединен посредством цепи тока питания с выходом 27 низковольтного блока 26 питания. Цепь тока снабжения образована в данном варианте осуществления эмиттерным диодом одного или нескольких параллельно соединенных транзисторов, предпочтительно, n-р-n-транзисторов 63. Цепь тока снабжения образует управляющий вход для электронного ключа 59. Как только достаточный ток протекает через цепь тока снабжения, электронный ключ 59 переходит в свое состояние выключения. В данном варианте осуществления электронный ключ 59 представлен полевым транзистором, управляющий электрод 64 которого соединен с коллектором транзистора 63, а также, через нагрузочный резистор 65, с цепью 58 сопротивлений. Кроме того, управляющий электрод может быть соединен через ограничивающий напряжение стабилитрон с контактным выводом его истока. Полевой транзистор открыт, когда его управляющий электрод 64 имеет достаточный относительно контактного вывода его истока положительный потенциал. Он блокирован, когда потенциал его управляющего электрода 64 равен потенциалу истока или близок к нему.

Прочие характеристики вышеописанной здесь в структурном плане и относительно ее основной архитектуры схемы хирургического прибора 10 могут быть получены из последующего функционального описания:

Компоненты и блоки хирургического прибора выполнены таким образом, что в последующем исполняется или может исполнена описанная функция.

Прежде всего, предпосылкой является, что хирургический прибор 10 был введен в действие.

Сначала вследствие отсутствия управляющих импульсов от схемы 29 управления коррекцией коэффициента мощности и схемы 30 управления питанием могут не работать как оба повышающих преобразователя, так и блок 21 питания, равно как низковольтный блок 26 питания. Через диод 40 буферный конденсатор 41 получает однонаправленную сетевую полуволну и таким образом нагружается до напряжения, которое не достигает поначалу требуемого напряжения в промежуточном контуре. После чего активируется пусковая схема 57 в результате того, что через цепь 58 сопротивлений и нагрузочный резистор 65 положительное напряжение поступает на управляющий электрод 64. Ключ 59 таким образом открывается (ON), благодаря чему ограниченный цепью 58 сопротивлений зарядный ток протекает на конденсатор 61 и заряжает его. Рост напряжения ограничен стабилитроном 62. Таким образом, сделано возможным начальное функционирование схемы 29 управления коррекцией коэффициента мощности. Теперь она может посылать управляющие импульсы на повышающий преобразователь 19, благодаря чему он приводится в действие и создает требуемое напряжение в промежуточном контуре на конденсаторе 41. В то же время низковольтный блок 26 питания может быть приведен в действие под контролем схемы 29 управления коррекцией коэффициента мощности и предоставлять требуемое и необходимое напряжение на его выходе 27. Ток снабжения протекает через эмиттерный диод транзистора 63 на проводник 60, вследствие чего эмиттерно-коллекторная цепь транзистора 63 становится проводящей. Управляющий электрод 64 полевого транзистора получает вследствие этого потенциал истока. Так или иначе, напряжение между управляющим электродом и истоком падает ниже порогового напряжения полевого транзистора, вследствие чего он закрывается (OFF). Цепь 58 сопротивлений вследствие этого становится свободной от потерь тока и мощности. Тем самым достигнут установившийся режим функционирования схемы 29 управления коррекцией коэффициента мощности. Цепь сопротивлений может быть выполнена относительно низкоомной, что делает возможным, с одной стороны, быстрый запуск и удовлетворяет высокую потребность в токе схемы управления коррекцией коэффициента мощности, при этом, с другой стороны, позволяет минимизировать за счет автоматического само-отключения возникающие в процессе функционирования потери мощности.

Теперь повышающий преобразователь 19 преобразовывает волновое однонаправленное сетевое переменное напряжение в постоянное напряжение, например 400 В. Электронный ключ 38 открывается и закрывается для этого посредством схемы 29 управления коррекцией коэффициента мощности с частотой, существенно превышающей частоту сети. Может быть предусмотрено, что схема управления 29 коррекцией коэффициента мощности контролирует напряжение в промежуточном контуре 20 постоянного напряжения и регулирует скважность импульсов ключа 38 таким образом, что поддерживается требуемое постоянное напряжение.

Теперь предпосылкой является, что схема 30 управления питанием должна предопределять заданное функционирование инструмента 11, например функционирование в режиме коагуляции. Этот режим работы может быть выбран, например, с помощью одного или нескольких элементов 54 системы управления на корпусе хирургического прибора 10, и сигнализироваться одним или несколькими индикаторными устройствами 55. Кроме того, индикаторное устройство 55 может быть приспособлено для сообщения и других параметров, таких как ток, напряжение, продолжительность коагуляции или т.п.

Если пользователь размещает теперь инструмент на месте применения и приводит в действие, например, элемент системы управления 56 на рукоятке инструмента 11, то, например генератор 15 подлежит активированию. Схема 30 управления питанием предварительно настраивает посредством функционального соединения 35 блок 21 питания таким образом, что на выходе 47 наличествует необходимое для коагуляции напряжение. Это производится соответствующим тактированием ключа инвертора 43. Посредством функционального соединения 36 генератор 15 может быть в таком случае активирован, а его параметры, например сила тока и/или величина подаваемого напряжения, могут находиться под контролем. Генератор 15 высокой частоты, схема 30 управления питанием и блок 21 питания могут образовывать контур управления таким образом, что он контролируемо поддерживает требуемые параметры или управляет соответственно задаваемым функциям.

Схема 30 управления питанием способна управлять также и другими режимами работы, например режимом резания с надрезом во влажной среде. Для этого требуется повышенная мощность. В то время как схема 30 управления питанием осуществляет регулирование напряжения на выходе 47 посредством воздействия на блок 21 питания, она может сообщать о предстоящей повышенной потребности в мощности через коммуникационный интерфейс 31 на схему 29 управления коррекцией коэффициента мощности. Эта схема может быть приспособлена для кратковременного усиления измеренного на шунте 42 входного тока. Схема управления коррекцией коэффициента мощности отклоняется для этого от ее обычного режима функционирования по стабилизации напряжения в промежуточном контуре 20 постоянного напряжения. Напряжение обычно поддерживается постоянным путем измерения напряжения и сравнения его с заданным значением с помощью схемы 29 управления коррекцией коэффициента мощности. По разности напряжений рассчитывается заданное значение тока, которое сравнивается с измеренным на шунте 42 фактическим током. При стационарном функционировании ключ 38 управляется таким образом, что фактический ток соответствует должному току.

В предвосхищении и при подготовке переходного процесса, прежде всего, скачкообразного прироста необходимой мощности нагрузки 16, схема 29 управления коррекцией коэффициента мощности может добавлять приращение к заданному значению тока и поддерживать его в течение заданного или избранного времени. Вследствие этого повышающий преобразователь 19 направляет в промежуточный контур 20 постоянного напряжения большее количество энергии, которое поступает тем самым в распоряжении блока питания 21 и нагрузки 16, например, для осуществления процесса надрезания.

В этой конфигурации является возможным упреждающее действие с учетом предстоящих изменений нагрузки. Вследствие этого избегают провалов напряжения, которые могут в противном случае встречаться в промежуточном контуре 20 постоянного напряжения, и должны быть выровнены регулированием напряжения в случае, когда регулированию подвергаются лишь скачки нагрузки.

Сверх того, коммуникационный интерфейс 31 между схемой 29 управления коррекцией коэффициента мощности и схемой 30 управления питанием делает возможным еще более выгодное поведение хирургического прибора 10. Например, при сетевой аварии, то есть, при отсутствии напряжения сети на сетевом проводнике 17, это событие по указанному стрелкой 34 функциональному соединению может быть незамедлительно сообщено на схему 29 управления коррекцией коэффициента мощности, и от нее посредством коммуникационного интерфейса 31, на схему 30 управления питанием. Возможная реакция в таком случае состоит с том, что схема 30 управления питанием немедленно отключается для того, чтобы блок 21 питания мог обеспечивать возможно более длительное дальнейшее функционирование низковольтного блока 26 питания за счет накопленной в промежуточном контуре 20 постоянного напряжения, например на буферном конденсаторе 41, энергии. Возможность дальнейшего функционирования низковольтного блока 26 питания длительностью, по меньшей мере, в доли секунды или даже в несколько секунд, позволяет в таком случае записать наличествующие данные и значения настроек на далее не проиллюстрированных компонентах, таких как, прежде всего, накопители и вычислительные модули, и закончить функционирование упорядоченным образом. Напротив, поглощающие энергию компоненты, такие как, прежде всего, индикаторное устройство 55, нагрузка 16 или т.п., незамедлительно отключаются.

Хирургический прибор 10 согласно изобретению имеет сетевой блок 18, который содержит по меньшей мере один повышающий преобразователь 19 и по меньшей мере один блок 21 питания. Повышающий преобразователь 19 или, предпочтительно, блок 21 питания осуществляет разделение потенциалов. Между обоими предусмотрен промежуточный контур 20 постоянного напряжения. Повышающий преобразователь 19 приводится в действие собственной схемой 29 управления коррекцией коэффициента мощности. Напротив, блок питания 21 приводится в действие схемой 30 управления питанием, которая управляет общим функционированием хирургического прибора 10. Между схемой 29 управления коррекцией коэффициента мощности и схемой 30 управления питанием предусмотрен цифровой коммуникационный интерфейс 31, посредством которого схема 30 управления питанием получает дополнительную информацию от повышающего преобразователя 19 или может передавать ее на него. Тем самым обеспечена возможность особо быстрой и надежной реакции при аварии напряжения сети. Кроме того, повышающий преобразователь может приводиться в действие упреждающим образом, с учетом предстоящих изменений нагрузки. Вследствие этого могут быть улучшены рабочие характеристики хирургического прибора 10, например, относительно надрезания или т.п.

СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

10 хирургический прибор

11 инструмент

12 нейтральный электрод

13 проводник к инструменту 11

14 проводник к нейтральному электроду 12

15 генератор высокой частоты

16 нагрузка

17 сеть электроснабжения

17а сетевой проводник

18 сетевой блок

19 повышающий преобразователь с коррекцией коэффициента мощности

20 промежуточный контур постоянного напряжения

21 блок питания

22 трансформатор

23 область со стороны сети

24 область со стороны пациента

25 управляющее устройство

26 низковольтный блок питания

27 выход низковольтного блока 26 питания

28 трансформатор низковольтного блока 26 питания

29 схема управления коррекцией коэффициента мощности

30 схема управления питанием

31 коммуникационный интерфейс

32-36 стрелки

37 сетевой выпрямитель

38 ключ

39 индуктивный конструктивный элемент

40 диод

41 буферный конденсатор

42 шунт

43 инвертор

44 первичная обмотка трансформатора 22

45 вторичная обмотка трансформатора 22

46 выпрямительный блок

47 выход блока выпрямителя 46

48 первичная обмотка трансформатора 28

49 электронный ключ

50 вторичная обмотка трансформатора 28

51 электронный ключ

52 буферные конденсаторы

53 фильтрующее сопротивление

54 элементы системы управления

55 индикаторные устройства

56 элемент системы управления

57 пусковая схема

58 цепь сопротивлений

59 электронный ключ

60 подводящий низкое напряжение проводник

61 конденсатор

62 стабилитрон

63 транзистор

64 управляющий электрод

65 нагрузочный резистор

Claims

1. Хирургический прибор (10), прежде всего высокочастотный хирургический прибор, для питания хирургического инструмента (11),
с повышающим преобразователем (19), который выполнен для преобразования переменного сетевого напряжения в напряжение в промежуточном контуре и для питания промежуточного контура (20) постоянного напряжения,
с блоком (21) питания, который имеет присоединенный к промежуточному контуру (20) инвертор (43) и трансформатор (22), который имеет присоединенную к инвертору (43) первичную обмотку (44) и вторичную обмотку (45) для питания нагрузки (16),
с управляющим устройством (25), которое имеет управляющим образом присоединенную к повышающему преобразователю (19) схему (29) управления коррекцией коэффициента мощности и управляющим образом присоединенную к блоку (21) питания схему (30) управления питанием, которые соединены друг с другом посредством цифрового коммуникационного интерфейса (31).

2. Хирургический прибор по п. 1, отличающийся тем, что схема (30) управления питанием, кроме того, управляющим образом присоединена к нагрузке (16).

3. Хирургический прибор по п. 2, отличающийся тем, что нагрузка (16) является приводимой в действие в различных режимах работы, в которых она имеет различные потребляемые мощности.

4. Хирургический прибор по п. 2, отличающийся тем, что схема (30) управления питанием выполнена для задания режима работы нагрузки (16), и что схема (30) управления питанием также выполнена соответственно для управления блоком (21) питания, а схема (29) управления коррекцией коэффициента мощности - режимом работы нагрузки (16).

5. Хирургический прибор по п. 4, отличающийся тем, что схема (30) управления питанием выполнена для настройки блока (21) питания перед переключением режима работы на предстоящее измененное значение потребляемой нагрузкой (16) мощности.

6. Хирургический прибор по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что цифровой коммуникационный интерфейс (31) выполнен с развязкой потенциалов.

7. Хирургический прибор по одному из пп. 1-5, отличающийся тем, что цифровой коммуникационный интерфейс (31) выполнен работающим в обе стороны.

8. Хирургический прибор по п. 6, отличающийся тем, что цифровой коммуникационный интерфейс (31) выполнен работающим в обе стороны.

9. Хирургический прибор по п. 4, отличающийся тем, что схема (30) управления питанием выполнена для настройки схемы (29) управления коррекцией коэффициента мощности посредством цифрового коммуникационного интерфейса (31) перед переключением режима работы на предстоящее измененное значение потребляемой нагрузкой (16) мощности.

10. Хирургический прибор по п. 6, отличающийся тем, что схема (30) управления питанием выполнена для настройки схемы (29) управления коррекцией коэффициента мощности посредством цифрового коммуникационного интерфейса (31) перед переключением режима работы на предстоящее измененное значение потребляемой нагрузкой (16) мощности.

11. Хирургический прибор по п. 7, отличающийся тем, что схема (30) управления питанием выполнена для настройки схемы (29) управления коррекцией коэффициента мощности посредством цифрового коммуникационного интерфейса (31) перед переключением режима работы на предстоящее измененное значение потребляемой нагрузкой (16) мощности.

12. Хирургический прибор по п. 5, отличающийся тем, что схема (30) управления питанием выполнена для настройки схемы (29) управления коррекцией коэффициента мощности посредством цифрового коммуникационного интерфейса (31) перед переключением режима работы на предстоящее измененное значение потребляемой нагрузкой (16) мощности.

13. Хирургический прибор по одному из пп. 1-5 и 8-12, отличающийся тем, что к промежуточному контуру (20) присоединен низковольтный блок (26) питания, который является преобразователем постоянного тока в постоянный с развязкой потенциалов.

14. Хирургический прибор по п. 13, отличающийся тем, что преобразователь постоянного тока в постоянный с развязкой потенциалов имеет прямой или блокирующий преобразователь с синхронным выпрямителем (51).

15. Хирургический прибор по п. 13, отличающийся тем, что низковольтный блок (26) питания является управляемым посредством схемы (29) управления коррекцией коэффициента мощности.

16. Хирургический прибор по п. 6, отличающийся тем, что прямой или блокирующий преобразователь имеет по меньшей мере один электронный ключ (49), который последовательно соединен с первичной обмоткой (48) трансформатора (28) с развязкой потенциалов, причем ключ (49) синхронизирован от схемы (29) управления коррекцией коэффициента мощности.

17. Хирургический прибор по п. 7, отличающийся тем, что прямой или блокирующий преобразователь имеет по меньшей мере один электронный ключ (49), который последовательно соединен с первичной обмоткой (48) трансформатора (28) с развязкой потенциалов, причем ключ (49) синхронизирован от схемы (29) управления коррекцией коэффициента мощности.

18. Хирургический прибор по п. 9, отличающийся тем, что прямой или блокирующий преобразователь имеет по меньшей мере один электронный ключ (49), который последовательно соединен с первичной обмоткой (48) трансформатора (28) с развязкой потенциалов, причем ключ (49) синхронизирован от схемы (29) управления коррекцией коэффициента мощности.

19. Хирургический прибор по п. 14, отличающийся тем, что прямой или блокирующий преобразователь имеет по меньшей мере один электронный ключ (49), который последовательно соединен с первичной обмоткой (48) трансформатора (28) с развязкой потенциалов, причем ключ (49) синхронизирован от схемы (29) управления коррекцией коэффициента мощности.

20. Хирургический прибор по п. 14, отличающийся тем, что синхронный выпрямитель имеет электронный ключ (51) с управляющим электродом, к которому подводятся переключающие импульсы, которые созданы схемой (29) управления коррекцией коэффициента мощности.

21. Хирургический прибор по одному из пп. 1-5, 8-12 и 14-20, отличающийся тем, что схема (29) управления коррекцией коэффициента мощности соединена посредством самоотключающейся пусковой схемы (57) с промежуточным контуром (20) постоянного напряжения.

22. Способ обеспечения рабочей мощности нагрузки, прежде всего генератора высокой частоты для питания хирургического инструмента (11), в котором с помощью повышающего преобразователя (19), который преобразует сетевое переменное напряжение в напряжение в промежуточном контуре, запитывают промежуточный контур (20), и
в котором с помощью блока (21) питания, к которому подводят электрическую энергию из промежуточного контура (20), запитывают нагрузку (16),
причем управляющим образом присоединенная к повышающему преобразователю (19) схема (29) управления коррекцией коэффициента мощности посредством цифрового коммуникационного интерфейса (31) снабжается управляющими сигналами, которые происходят от схемы (30) управления питанием и характеризуют изменения нагрузки, и посылает сигналы состояния на схему управления питанием.