DE3531576A1 - Elektrochirurgiegenerator - Google Patents

Description

CR. BARD, Inc.

Murray Hill, NJ 07974, V.St.A.

Elektrochirurgiegenerator

Die Erfindung betrifft einen Elektrochirurgiegenerator rait verbesserter Ausgangsleistungsregelmöglichkeit aufgrund einer Leistungsregelschaltung, bei der die Pulsbreitenmodulation bei der Frequenz und zum Steuern des Energieinhalts jedes Zyklus des HF-Chirurgiesignals neben anderen verbesserten Merkmalen benutzt wird.

Durch die Verwendung eines Elektrochirurgiegenerators bei einer Operation ist es dem Chirurgen möglich, zu schneiden, zu verschmelzen oder zu schneiden mit Blutstillung oder rein zu koagulieren. Der Chirurg kann die verschiedenen Betriebsarten schnell wählen und ändern, während die Operation vonstatten geht. In jeder Betriebsart ist es wichtig, die elektrische Leistung zu regeln, die dem Patienten zugeführt wird, um den gewünschten chirurgischen Effekt zu erzielen. Wenn mehr Leistung zu-

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geführt wird als notwendig ist, kommt es zu einer unnötigen Gewebezerstörung, und der Heilungsprozeß wird verlängert. Wenn weniger als die erwünschte Menge an elektrischer Leistung zugeführt wird, wird üblicherweise die Operation behindert. Verschiedene Arten von Geweben werden bei fortschreitender Operation angetroffen, und jedes unterschiedliche Gewebe wird üblicherweise mehr oder weniger Leistung erfordern, und zwar wegen einer Änderung der Eigenimpedanz des Gewebes. Demgemäß wird bei sämtlichen erfolgreichen Arten von Elektrochirurgiegeneratoren irgendeine Art von Leistungsregelung benutzt, um die durch den Chirurgen gewünschten elektrochirurgischen Effekte zu kontrollieren.

Zwei Arten der Leistungsregelung sind bei bekannten Elektrochirurgiegeneratoren üblich. Bei dem üblichsten Typ wird die Gleichstromleistungsaufnahme des Generators gesteuert. Bei diesem Typ von Leistungsregelung wird die Grösse der Leistung begrenzt, die aus dem herkömmlichen Wechselstromnetz aufgenommen wird, an das der Generator angeschlossen ist. Ein Rückführungskreis vergleicht die durch die Stromversorgung gelieferte Istleistung mit einer Sollleistungseinstellung, um die Regelung zu erzielen. Ein weiterer Typ der Leistungsregelung bei bekannten Elektrochirurgiegeneratoren beinhaltet das Steuern der Verstärkung des HF-Verstärkers. Ein Rückführungskreis vergleicht die von dem HF-Verstärker abgegebene Ausgangsleistung mit einem SoJ leistungswert und die Verstärkung wird entsprechend eingestellt.

Beide bekannten Typen der Leistungsregelung haben zwar einigen Erfolg erzielt, trotzdem weisen sie gewisse unerwünschte Eigenschaften auf. Eine unerwünschte Eigenschaft betrifft die Ansprechzeit für die Regelung. Die Impedanz der verschiedenen Gewebe, die während der Operation angetroffen werden, kann beträchtlich schwanken. Beim Bewegen

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von einem Gewebe hoher Impedanz zu einem Gewebe niedriger Impedanz kann das Gewebe niedriger Impedanz unnötigerweise zerstört oder beschädigt werden, bevor der Elektrochirurgiegenerator die Ausgangsleistung auf einen Wert reduzieren kann, der mit dem Gewebe niedriger Impedanz kompatibel ist. Ebenso kann, wenn ein Gewebe hoher Impedanz angetroffen wird, die Ausgangsleistung des Generators vorübergehend nicht ausreichen, um den genauen chirurgischen Effekt, den der Chirurg wünscht, hervorzurufen oder fortzusetzen. Die genaue Ausführung der Operation wird schwierig oder unmöglich.

Ein weiteres Problem der Leistungsregelung bei bekannten Elektrochirurgiegeneratoren hat zu großen Abmessungen geführt, weil diese bekannten Generatoren so ausgelegt sind, daß die maximale Leistungsübertragung bei mittleren Impedanzbereichen erzielt wird. Wie jeder Verstärker wird ein Elektrochirurgiegenerator die maximale Leistungsübertragung erreichen, wenn seine interne Impedanz gleich der Ausgangslastimpedanz ist, mit der der Generator verbunden ist. Bei hohen Impedanzen wird die Leistung wegen der Differenz in der Lastimpedanz im Vergleich zu der Innenimpedanz verringert. Um das zu kompensieren, erhöht der Chirurg die Leistungseinstellung auf einen Wert, der höher als notwendig ist. Sobald der Schnitt durch das Gewebe hoher Impedanz hindurchgeht, ist die Ausgangsleistung zu groß, und es ergeben sich Gewebezerstörung oder unerwünschte chirurgische Effekte. Das Ausführen des Anfangsschnittes ist ein Beispiel. Die Haut enthält einen relativ großen Prozentsatz an toten Zellen sowie an Zellen, die beträchtlich weniger Feuchtigkeit als andere Zellen in Geweben unterhalb der Haut enthalten, was ihre Impedanz im Vergleich zu der Impedanz des Gewebes unter der Haut vergrößert. Eine höhere Leistungseinstellung ist deshalb für den Anfangsschnitt erforderlich. Sobald jedoch der Schnitt durchgeführt worden

ist, ist ein geringerer Leistungswert alles, was notwendig ist. Bei typischen bekannten Elektrochirurgiegeneratoren war der Anfangsschnitt tiefer als gewünscht, weil die aktive Elektrode, d.h. das Elektrochirurgieinstrument wegen des übergroßen Wertes der gelieferten Leistung tiefer eindrang als es der Chirurg wünschte. Der Chirurg möchte üblicherweise die Schnittiefe kontrollieren und die Operation in kontrollierten Tiefen ausführen. Wenn die Leistungsregelung nicht zuverlässig ist, kann ein tieferer Schnitt in gewissen Bereichen unerwünschtes Bluten oder andere unerwünschte Effekte der Operation hervorrufen. Das ist der Grund, warum die meisten Chirurgen im allgemeinen bevorzugen, den Anfangsschnitt mit einem herkömmlichen Skalpell auszuführen, statt die aktive Elektrode eines Elektrochirurgiegenerators zu benutzen.

Ein weiteres mit der Leistungsregelung zusammenhängendes Problem bei bekannten Elektrochirurgiegeneratoren ist das Leerlauffeuern oder -funken unmittelbar vor dem Beginn der chirurgischen Prozedur. Bevor die Elektrochirurgieprozedur beginnt, wird wegen des Leerlaufzustands keine Ausgangsleistung geliefert. Die Regelschaltungsanordnung versucht, das zu kompensieren, indem sie einen Zustand maximaler Leistungsabgabe erzeugt. Sobald die aktive Elektrode in bestimmten Abstand von dem Gewebe gebracht wird, kommt es durch die relativ hohe Spannung, die wegen des durch die Leistungsregelschaltungsanordnung erzeugten Maximalleistungsabgabevermögens vorhanden ist, zu einem sofortigen Feuern oder Lichtbogen. Die ständige Lichtbogenbildung ist zwar bei der Koagulations(Fulgurations)-Betriebsart erwünscht, sie ist jedoch bei den anderen Betriebsarten unerwünscht. Die Leistungsregelschaltungsanordnung kompensiert später die übermäßige Leistung und reduziert sie. Trotzdem verursacht die anfängliche Lichtbogenbildung oder das anfäng-

liehe Feuern üblicherweise eine übermäßige Gewebezerstörung und andere unerwünschte Gewebeeffekte. Das Feuern und die übermäßige Gewebezerstörung können jederzeit dann auftreten, wenn der Chirurg die aktive Elektrode zu dem Gewebe bewegt.

Leerlaufzustände oder Zustände übermäßig hoher Ausgangsimpedanz vergrößern außerdem die Gefahren von Ausweichpfadverbrennungen für den Patienten. Ausweichpfadverbrennungen sind Verbrennungen, die durch Strom erzeugt werden, welcher von dem Patienten zu irgendeinem umgebenden geerdeten, elektrisch leitenden Objekt wie dem Operationstisch fliesfließt, stattüber die Patientenplatte, d.h. die inaktive Elektrode zu dem Elektrochirurgiegenerator zurückzukehren. Ausweichpfadverbrennungen werden gewöhnlich durch HF-Kriechströme verursacht, welche durch das HF-Chirurgiesignal erzeugt werden, und durch die Streukapazitäten zwischen dem Patienten und einem benachbarten geerdeten Objekt fließen. Das Verringern der Ausgangsspannung im Leerlaufzustand oder im Zustand hoher Impedanz reduziert die Größe und die Möglichkeit von HF-Kriechströmen.

Ein weiteres mit der Leistungsregelung verbundenes Problem bei bekannten Elektrochirurgiegeneratoren bezieht sich auf das Kurzschließen der Ausgangsklemmen des Generators. Die menschliche Natur bringt es mit sich, daß eine übliche, obgleich nicht empfohlene Technik zum schnellen Bestimmen, ob ein Elektrochirurgiegenerator funktionsfähig ist, darin besteht, einfach die beiden Ausgangselektroden kurzzuschliessen und einen elektrischen Funken zu beobachten. Ein nicht unübliches Ergebnis dieses Kurzschließens ist die Zerstörung der Stromversorgung in dem Generator. Der Generator wird gezwungen, schnell zu versuchen, von einem Leerlaufzustand hoher Leistung auf einen Kurzschlußzustand niedriger Impedanz zu regeln. Wegen der Beschränkungen des Regelvermögens werden die elektrischen Leistungskomponenten der

Stromversorgung üblicherweise übersteuert und schnell zerstört, bevor die Kompensation erfolgen kann.

Die Erfindung schafft eine verbesserte Technik zum Regeln der Ausgangsleistung eines Elektrochirurgiegenerators, der dadurch eine schnellere Ansprechzeit erhält/ damit sich eine bessere und konstante Leistungsregelung selbst bei Belastungen relativ hoher und niedriger Impedanz ergibt, und den Ausgangsstrom und die Ausgangsspannung begrenzt, um die Probleme und die Gefahren zu vermeiden oder zu verringern, die mit dem Leerlauffeuern, Ausweichpfadverbrennungen und zerstörerischen Kurzschlußströmen verbunden sind.

Gemäß einem der Hauptaspekte der Erfindung wird jeder Zyklus eines HF-Chirurgiesignals, das durch den Elektrochirurgiegenerator geliefert wird, im Leistungsinhalt geregelt, indem die Breite der Treiberimpulse der Energie moduliert wird. Die Treiberimpulse erzeugen jeden Zyklus des Chirurgie- oder Operationssignals. Eine geschlossene Leistungsregelanordnung mit Rückführung erzeugt ein geliefertes Leistungssignal, welches den Leistungsinhalt des Chirurgiesignals darstellt, durch Abfühlen des Stroms und der Spannung, die dem Chirurgiesignal zugeordnet sind. Die Breite jedes Treiberimpulses der Energie wird gemäß einer Beziehung des gelieferten Leistungssignals relativ zu einem gewählten Sollausgangsleistungssignal moduliert, um dadurch den Leistungsinhalt des Chirurgiesignals auf einen Wert zu regeln, der im wesentlichen dem Sollwert der Ausgangsleistung gleichwertig ist. Da jeder Zyklus des Chirurgiesignals im Leistungsinhalt geregelt wird, sind sehr schnelle Leistungsregelungsansprechzeiten möglich. Bei den Sollausgangsleistungswerten, die niedriger als die volle Kapazität des Elektrochirurgiegenerators sind, wird die Leistungsregelung und -steuerung selbst in Gewebe relativ hoher Impedanz erreicht, im Gegensatz zu den bekannten Elektrochirurgiefallen, in denen es typisch zum Leistungsabfall und zu mangelnder Re-

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gelung kommt.

Gemäß einem weiteren verbesserten Aspekt wird ein Spannungsoder Stromgrenzsignal statt des tatsächlichen abgefühlten Spannungs- oder Stromsignals benutzt, um den maximalen Ausgangsstrom des Generators bei relativ niedrigen Impedanzen bzw. die maximale Ausgangsspannung des Generators bei relativ hohen Impedanzen zu begrenzen. Das Begrenzen der maximalen Ausgangsspannung bei relativ hohen Impedanzen führt zu den gewünschten Auswirkungen, nämlich zum Reduzieren oder Eliminieren des Feuerns und der unerwünschten Lichtbogenbildung, des Erzielens der vorteilhaften elektrochirurgischen Effekte am Gewebe und des Reduzierens der Gefahr von Ausweichpfadverbrennungen. Das Begrenzen des maximalen AusgangsStroms an relativ niedrigen Impedanzen hat den vorteilhaften Effekt, daß zerstörerische hohe Ströme verhindert werden, selbst wenn die Ausgangsklemmen oder die Elektrochirurgieelektroden des Generators kurzgeschlossen werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 ein Blockschaltbild des Elektrochirur-

giegenerators nach der Erfindung,

Fig. 2 eine erweitertes Schaltbild von gewis

sen Teilen von Fig. 1,

Fig. 3 ein erweitertes Schaltbild von gewis

sen Teilen von Fig. 1,

die Fig. 4A-4M Wellenformdiagramme, welche Signale

veranschaulichen, die an gewissen Stellen in den in den Fig. 1 und 3 gezeigten Schaltbildern vorhanden sind,

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Fig. 5 ein Diagramm, in welchem die Ausgangs-

chirurgiesignalleistung über der Ausgangs (Gewebe) -Impedanz in Form von Leistungsregelkurven aufgetragen ist, die durch die Schaltungsanordnung nach Fig. 2 erzielt werden,

Fig. 6 ein Diagramm, in welchem die Ausgangs-

chirurgiesignalleistung über der Ausgangs (Gewebe)-Impedanz des Elektrochirurgiegenerators aufgetragen ist, wobei an einem Teil der in Fig. 2 gezeigten Schaltung Modifizierungen vorgenommen worden sind, und

Fig. 7 ein Schaltbild einer Schaltung, die

einen Teil einer in Fig. 2 gezeigten Schaltung ersetzt.

Eine bevorzugte Ausführungsform des Elektrochirurgiegenerators nach der Erfindung ist in Fig. 1 gezeigt und insgesamt mit der Bezugszahl 10 bezeichnet. Eine Steuertafel 12 des Generators 10 weist die typischen Schalter und andere Steuervorrichtungen zum Steuern der Betriebsart des Generators 10 und des Wertes der in jeder Betriebsart abzugebenden Leistung auf. Darüber hinaus kann die Steuertafel 12 Einrichtungen aufweisen zum Einstellen der Mischung (blend) oder der relativen Werte des Schneidens und Blutstillens, die während der Betriebsart des Schneidens mit Blutstillung auftritt. Wechselstrom wird dem Generator 10 aus einer herkömmlichen Wechselstromleitung 14 geliefert. Eine steuerbare Gleichstromversorgung 16 wandelt den Wechselstrom aus der Leitung 14 in Gleichstrom an einer Stelle 20 um. Ein Leistungsausgangssteuersignal wird an einer Stelle 18 von der Steuerta-

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tel 12 geliefert, um die Gleichstromleistungsabgabe der Stromversorgung 16 an der Stelle 20 entsprechend dem Wert der gewünschten Leistung zu steuern und im allgemeinen zu begrenzen. Die Ausgangsleistung an der Stelle 20 aus der Stromversorgung 16 wird einem herkömmlichen HF-Elektrochirurgieverstärker 22 zugeführt. Der Verstärker 22 wandelt die Gleichstromleistung an der Stelle 20 in ein periodisches/ pulsbreitenmoduliertes Signal an einer Stelle 24 um. Ein Leistungstransformator 26 empfängt das pulsbreitenmodulierte Signal bei 24 und wandelt es in ein wechselndes oder wechselstrompulsbreitenmoduliertes Signal bei 28 um.

Das wechselnde pulsbreitenmodulierte Signal bei 28 wird an ein Bandpaßfilter 30 angelegt, das eine Bandpaßcharakteristik nur bei der vorbestimmten Hochfrequenz des von dem Generator 10 gelieferten Chirurgiesignals hat. Das Chirurgiesignal erzeugt den chirurgischen Effekt, d.h. es dient zum Ausführen einer Operation. Die Frequenz des Operations- oder Chirurgiesignals ist ausreichend hoch, um das Stimulieren von Nerven zu vermeiden, und hat beispielsweise einen Wert von 500 kHz. Das Bandpaßfilter 30 eliminiert alle Harmonischen höherer Ordnung, die durch den Verstärker 22 oder den Transformator 26 erzeugt werden, um die Gefahr von Ausweichpfad(Streukapazität s) -Verbrennungen für den Patienten zu reduzieren. Das Bandpaßfilter 30 verhindert außerdem das Vorhandensein von umlaufenden Gleichströmen, die durch Gleichrichtungseffekte des Gewebes erzeugt werden. Das Bandpaßfilter 30 wandelt das Wechselsignal bei 28 in eine Sinusschwingung um, und zwar aufgrund der Effekte der passiven Blindelemente des Filters. Das HF-Chirurgiesignal wird an einen Leiter 32 angelegt, der mit der durch den Chirurgen benutzten aktiven Elektrode verbunden ist. Ein Leiter 34 ist der Referenzpotentialleiter für das HF-Chirurgiesignal und ist mit der Patientenplatte oder inaktiven Elektrode verbunden, auf der der Patient angeordnet ist.

Wenn ein bipolares Elektrochirurgieinstrument benutzt wird, sind beide Leiter 32 und 34 mit dem Instrument verbunden. Nicht dargestellte Ausgangstrennkondensatoren können in den Leitern 32 und 34 angeordnet sein, um ebenfalls umlaufende Gleichströme zu blockieren.

Ein Stromfühler 36 ist in Reihe in den Leiter 32 geschaltet, um ein Augenblicksstromabfühlsignal bei 38 abzunehmen, das in Beziehung zu der Augenblicksgröße des in dem Leiter 32 fließenden Stroms steht.Ein Spannungsfühler 40 ist elektrisch zwischen die Leiter 32 und 34 geschaltet und dient zum Gewinnen eines Augenblicksspannungsabfühlsignals bei 42, welches die Augenblicksspannung darstellt, die zwischen den Leitern 32 und 34 vorhanden ist. Demgemäß werden sowohl der Augenblicksausgangsstrom als auch die Augenblicksausgangsspannung des HF-Chirurgiesignals an einem Punkt in dem Generator 10 abgefühlt, wo das Chirurgiesignal geliefert wird. Eine genaue Anzeige der Größe des Augenblicksausgangsstroms und der -spannung,die dem Gewebe zugeführt werden, wird dadurch erzielt. Genauere Abfühlsignale werden im Vergleich zu einigen bekannten Anordnungen zum Abfühlen entweder des Stroms oder der Spannung oder von beiden, wenn diese der Eingangsklemme eines Verstärkers oder der Eingangsklemme eines Ausgangstransformators u.dgl. zugeführt werden, erzielt. Diese bekannten Anordnungen haben den beträchtlichen Nachteil, daß Verluste und Unzulänglichkeiten in Schaltungselementen wie den Verstärkern und Transformatoren nicht berücksichtigt werden.

Zum Erzielen der individuellen Impuls- und Zyklusenergieregelung des HF-Chirurgiesignals werden die Strom- und Spannungsabfühlsignale bei 38 bzw. 4 2 an Effektivwert/ Gleichstrom-Wandler 44 bzw. 46 angelegt. Die Wandler 44 und 4 6 wandeln die Eingangsabfühlsignale in einen Effektivwert um, der durch ein Gleichstromausgangssignal dargestellt wird. Demgemäß ist das bei 48 vorhandene Signal ein

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Gleichstrorasignal, welches den Effektivwert des tatsächlichen Ausgangsstroms des Chirurgiesignals darstellt, und das bei 50 vorhandene Signal ist ein Gleichstromsignal, welches den Effektivwert der tatsächlichen Ausgangsspannung des an den Patienten angelegten Chirurgiesignals darstellt. Das Umwandeln der Augenblicksstrom- und -spannungsabfühlsignale in Effektivwerte ergibt eine wahre und genaue Darstellung der Größe des Stroms und der Spannung, die in dem Chirurgiesignal tatsächlich geliefert werden, was im Gegensatz zum Stand der Technik steht, wo keine Effektivwertumwandlung erfolgt.

Das effektivstrombezogene Signal bei 48 wird an eine Strombegrenzungsschaltung 52 angelegt, und das effektivspannungsbezogene Signal bei 5 0 wird an eine Spannungsbegrenzungsschaltung 54 angelegt. Mindeststromgrenz- und Mindestspannungsgrenzsignale bei 56 bzw. 58 werden an die Begrenzungsschaltungen 52 bzw. 54 aus einer Skalierschaltung 60 angelegt. Die Skalierschaltung 60 wird durch eine Betriebsartlogikschaltung 62 gesteuert, welche Skaliersteuersignale bei 64 an die Skalierschaltung 60 abgibt. Die Skalierschaltung 60 wird außerdem durch ein Gewählte-Leistung-Signal 66 gesteuert, das durch die Steuertafel 12 geliefert wird. Die Betriebsartlogikschaltung 62 wird durch Betriebsartsteuersignale gesteuert, welche bei 65 aus der Steuertafel 12 angelegt werden. Die Betriebsartsteuersignale bei 65 legen die Betriebsart des Generators 10 fest. Die Betriebsartlogikschaltung 6 2 gibt außerdem ein Steuersignal bei 67 an die Stromversorgung 16 ab, das die Größe der Gleichstromleistung bei 20 gemäß der gewählten Betriebsart steuert.

Die Größe des Mindeststromgrenzsignals bei 56 und die Grösse des Mindestspannungsgrenzsignals bei 58 werden durch die Betriebsart des Generators 10 und durch die Größe des Gewähl-

te-Leistung-Signals, das bei 66 angelegt wird, festgelegt. Das Mindeststromgrenzsignal bei 56 stellt eine Mindestgrösse des Stroms dar, der hohen Impedanzen zugeführt werden sollte, und bewirkt, daß die Maximalspannung des an hohe Impedanzen angelegte Chirurgiesignals begrenzt wird. Das Mindestspannungsgrenzsignal bei 58 stellt die Größe der Ausgangsspannung dar, die an niedrige Impedanzen angelegt werden sollte, und bewirkt, daß der Maximalstrom des Chirurgiesignals, das an niedrige Impedanzen angelegt wird, begrenzt wird.

Die Begrenzungsschaltung 5 2 vergleicht das Mindeststromgrenzsignal bei 56 mit dem Signal bei 48, welches die tatsächliche Größe des Stroms darstellt, der in dem Chirurgiesignal geliefert wird. Solange das effektivstrombezogene Signal bei 48 das Mindeststromgrenzsignal bei 56 übersteigt, liefert die Strombegrenzungsschaltung 52 ein Stromabgabesignal bei 68, welches dem Signal bei 48 entspricht. Ebenso vergleicht die Spannungsbegrenzungsschaltung 54 das Mindestspannungsgrenzsignal bei 58 mit dem Signal bei 50, welches die tatsächliche gelieferte Spannung des HF-Chirurgiesignals darstellt. Solange das effektivspannungsbezogene Signal bei 50 das Mindestspannungsgrenzsignal bei 58 übersteigt, ist ein Spannungsabgabesignal bei 70 vorhanden, welches dem Signal bei 50 entspricht. Sollte entweder das effektivstrombezogene Signal oder das effektivspannungsbezogene Signal unter die Werte der Signale auf den Leitern 56 bzw. 58 fallen, wird das Mindeststromgrenzsignal oder das Mindestspannungsgrenzsignal geklemmt und bei 6 8 bzw. 70 als das Stromabgabesignal oder das Spannungsabgabesignal geliefert. Demgemäß ist das Stromabgabesignal bei 68 entweder das effektivstrombezogene Signal bei 48 oder das bei 56 vorhandene Mindeststromgrenzsignal, je nachdem, welches von beiden größer ist. Ebenso ist das Spannungsabgabe-

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signal bei 70 entweder das effektivspannungsbezogene Signal bei 50 oder das Mindestspannungsgrenzsignal bei 58, je nachdem, welches von beiden das größere ist. Das Begrenzen des Stromabgabesignals bei 68 auf einen Wert, der nicht kleiner ist als das Signal bei 56, bewirkt, daß die Ausgangsspannung des Chirurgiesignals bei hohen Impedanzen auf einem vorbestimmten Maximalwert gehalten wird. Das Begrenzen des Spannungsabgabesignals bei 70 auf die Mindestgröße, die durch das Signal bei 58 festgelegt ist, bewirkt, daß der Ausgangsstrom des Chirurgiesignals bei niedrigen Impedanzen auf einen vorbestimmten und sicheren Maximalwert begrenzt wird.

Ein Signal, das die Abgabeleistung, d.h. die gelieferte Leistung darstellt, wird durch einen herkömmlichen Analogmultiplizierer 72 erzeugt, indem das Stromabgabesignal bei 68 und das Spannungsabgabesignal bei 70 multipliziert werden. Der Multiplizierer 72 liefert ein Abgabeleistungssignal bei 74.

Die Skalierschaltung 60 liefert außerdem ein Signal bei 76, welches einen Sollausgangsleistungswert des Chirurgiesignals darstellt. Die Skalierschaltung 60 legt das Sollausgangsleistungssignal bei 76 gemäß dem Gewählte-Leistung-Signal bei 66 aus der Steuertafel 12 und gemäß Skaliersteuersignalen bei 64 fest, die durch die Betriebsartlogikschaltung 62 gemäß der gewählten Betriebsart geliefert werden.

Das Sollausgangsleistungssignal bei 76 und das Abgabeleistungssignal bei 74 werden in einem Differenzverstärker 78 miteinander verglichen, und ein Fehlersignal wird bei 80 geliefert. Das Fehlersignal bei 80 stellt die Größendifferenz zwischen der Abgabeleistung und der Solleistung dar. Eine Pulsbreitenraodulationsschaltung 82 empfängt das Fehlersignal bei 80 und benutzt das Fehlersignal zum Erzeugen

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eines Pulsbreitensteuersignals bei 84.

Eine Verstärkertreiberschaltung 86 empfängt das Pulsbreitensteuersignal bei 84 und erzeugt ein Treibersignal bei 90. Das Treibersignal besteht aus einer Reihe von Treiberimpulsen, die mit einer vorbestimmten Frequenz geliefert werden, um die vorbestimmte Frequenz des Chirurgiesignals festzulegen. Die Breite oder zeitliche Dauer jedes Treiberimpulses wird durch das Pulsbreitensteuersignal bei 84 gesteuert. Das Treibersignal bei 90 steuert den Betrieb des Verstärkers 22. Jeder Treiberimpuls legt die Breite und damit den Energieinhalt jedes Impulses des pulsbreitenmodulierten Signals bei 24 fest. Die Breite jedes Impulses des pulsbreitenmodulierten Signals legt die Ausgangsleistung jedes Zyklus des Chirurgiesignals fest. Somit wird die Leistung schließlich durch das Pulsbreitensteuersignal bei 84 gesteuert.

Ein Tastverhältnisgenerator 92 wird durch ein Signal bei 94 aus der Betriebsartlogikschaltung 62 gesteuert. Ein Tastverhältnissignal bei 96 aus dem Tastverhältnisgenerator 92 steuert ebenfalls die Verstärkertreiberschaltung 86. Ein Tastverhältnisbetrieb wird typisch bei den Betriebsarten des Generators 10 des Schneidens mit Blutstillung und der Koagulation festgelegt. Das Tastverhältnissignal bei 96 bewirkt, daß die Verstärkertreiberschaltung 86 das Abgeben der Impulse in dem Treibersignal bei 90 in einem periodischen Tastverhältnis gemäß der Betriebsart steuert. Beim Schneidbetrieb ist das chirurgische Signal eine kontinuierliche Sinusschwingung, und der .Tastverhältnisgenerator 92 ist außer Betrieb. Ein Synchronisier- oder Oszillatorsignal wird bei 98 durch die Verstärkertreiberschaltung 86 geliefert, um die Pulsbreitenmodulationsschaltung 82 zu veranlassen, synchron mit derselben Frequenz wie die der Treiberimpulse des Treibersignals bei 90 anzusprechen.

Das Pulsbreitensteuersignal bei 84 wird durch einen Vergleich des Abgabeleistungssignals mit dem Gewählte-Sollausgangsleistung-Signal gewonnen. Geringfügige Schwankungen in dem Ausgangswert bei 20 der steuerbaren Gleichstromversorgung 16 werden weitgehend unbedeutsam, weil die primäre oder verfeinerte Leistungssteuerung durch Pulsbreitenmodulation erzielt wird. Die Anzahl der Komponenten der Hauptgleichstromversorgung und die Kosten der Stromversorgung sowie die Größe und das Gewicht des Elektrochirurgiegenerators können reduziert werden. Beispielsweise kann der teuere und schwere Netztransformator der typischen bekannten Elektrochirurgiegenerators tromver sorgung im wesentlichen beseitigt und durch im Phasenwinkel steuerbare Schaltvorrichtungen zum Steuern der Größe der Leistung, die von dem Wechselstromnetz direkt zu den typischen Gleichrichtern und Filterkondensatoren geleitet wird, ersetzt werden. Eine Stromversorgung zu geringeren Kosten, mit weniger Komponenten, mit geringerer Größe und geringerem Gewicht ergibt sich, mit der aber weiterhin ein ausreichendes Ausmaß an Grobleistungsregelung in der Stromversorgung 16 erzielbar ist, damit durch die Pulsbreitenmodulationstechnik die endgültige genaue Leistungsregelung erfolgen kann.

Weil jeder Treiberimpuls mit der vorbestimmten Hochfrequenz breiten- und energiemoduliert ist, sind die Leistungsregelungsansprechzeiten kurz. Der Chirurg kann die Operation, während diese vonstatten geht, genauer und präziser steuern, und viele der im Stand der Technik typisch auftretenden unerwünschten Effekte, die durch Gewebeimpedanzänderungen verursacht werden, können wesentlich reduziert oder eliminiert werden.

Einzelheiten der Effektivwert/Gleichstrom-Wandler 44 und 46, der Begrenzungsschaltungen 52 und 54, des Multiplizierers 72, des Komparators 78 und der Skalierschaltung 60 sind in Fig. 2 gezeigt.

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Das Gewählte-Leistung-Signal bei 66 wird durch Einstellen eines herkömmlichen Potentiometers (nicht dargestellt) auf der Steuertafel 12 (Fig. 1) gewonnen. Das Gewählte-Leistung-Signal bei 66 ist ein Spannungssignal, welches den Leistungssollwert darstellt. Das Gewählte-Leistung-Signal wird benutzt, um das Mindeststromgrenzsignal bei 56 zu erzeugen, das an die Begrenzungsschaltung 52 angelegt wird. Das Mindeststromgrenzsignal bei 56 wird durch Anlegen des Gewählte-Leistung-Signals bei 66 an einen Operationsverstärker 100 erzeugt. Eine herkömmliche Quadratwurzelschaltung 102 ist zwischen die Ausgangsklemme des Operationsverstärkers 100 und dessen Eingangsklemme, die das Gewählte-Leistung-Signal bei 66 empfängt, geschaltet. Das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 100, das bei 104 vorhanden ist, stellt allgemein die Quadratwurzel des Gewählte-Leistung-Signals bei 66 dar. Die Quadratwurzel des Gewählte-Leistung-Signals ist erwünscht, weil das Mindeststromgrenzsignal bei 56 die Ausgangsspannung des Chirurgiesignals bei hohen Impedanzen auf einen maximalen konstanten Wert steuert und begrenzt. Die Ausgangsspannung des Chirurgiesignals steht bei einer Belastung bestimmter Impedanz oder bestimmten Widerstands zu der Ausgangsleistung durch eine quadratische Funktion in Beziehung, weshalb die Ausgangsleistung zu der Ausgangsspannung durch eine Quadratwurzelfunktion in Beziehung steht. Da das Gewählte-Leistung-Signal bei 66 die Leistung darstellt, bezieht sich ihre Quadratwurzel bei einer Last bestimmter Impedanz oder bestimmten Widerstands auf eine Ausgangsspannung des Chirurgiesignals. Das Signal bei 104 ist daher eine nichtlineare (Quadratwurzel-)Funktion des Gewählte-Leistung-Signals bei 66.

Eine Skalierfunktion wird an dem Signal bei 104 durch einen herkömmlichen Analogschalter 106 und eine Widerstandstei-

lerschaltung ausgeführt. Die Skaliersteuersignale aus der Betriebsartlogikschaltung 62 (Fig. 1) werden bei 64 geliefertem den herkömmlichen Analogschalter 106 der Skalierschaltung 60 wahlweise zu steuern. Die SkalierSteuersignale bestehen aus mehreren einzelnen Signalen, zur Vereinfachung der Beschreibung wird aber jedes auf 64 bezogen. Beim Anlegen eines Skaliersteuersignals bei 64 wird einer der Schalter 106A oder 106B geschlossen, und eine Spannungsteilerschaltung wird zwischen einem der Widerstände 108 oder 110 und dem Widerstand 112 hergestellt. Der Schalter 106A oder 106B, der geschlossen wird, hängt von der Betriebsart des Elektrochirurgiegenerators ab, die durch den Chirurg gewählt wird. Zur Vereinfachung der Beschreibung werden nur zwei verschiedene Skalierfunktionen aus dem Analogschalter 106 erzielt, obgleich in Wirklichkeit eine größere Anzahl gemäß wenigstens drei verschiedenen Betriebsarten des Elektrochirurgiegenerators zur Verfügung steht. Die Größe des Grenzsignals wird durch die Widerstandsteilerschaltung festgelegt.

Das Mindeststromgrenzsignal bei 56, welches die Maximalausgangsspannung des Chirurgiesignals begrenzt, wird an den positiven Eingang einer Präzisionsklemmschaltung 114 der Begrenzungsschaltung 52 angelegt. Das effektivstrombezogene Signal bei 48 wird an den negativen Eingang der Klemmschaltung 114 angelegt. Solange das effektivstrombezogene Signal bei 48 das Mindeststromgrenzsignal bei 56 übersteigt, ist das effektivstrombezogene Signal bei 48 an der Stelle 68 als das Stromabgabesignal vorhanden. Sollte jedoch das effektivstrombezogene Signal bei 48 unter das Mindeststromgrenzsignal bei 56 sinken, liefert die Klemmschaltung 114 das Mindeststromgrenzsignal bei 68 als das Stromabgabesignal. Obgleich der Elektrochirurgiegenerator tatsächlich weniger als den vorbestimmten Mindeststrom in dem Chirurgiesignal liefern kann, arbeitet daher die Leistungsregelschaltungsanordnung auf der künstlichen Basis, daß der Mindeststrom geliefert

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wird. Die Maximalausgangsspanramg des Chirurgiesignals wird entsprechend begrenzt. Der Effekt ist, daß die tatsächliche Ausgangsleistung des Elektrochirurgiegenerators bei hohen Impedanzen abnimmt, weil die Leistungsregelungsrückführungs schaltung auf der künstlichen Basis einer konstanten Ausgangs stromlieferung bei hohen Impedanzen arbeitet, und zwar wegen des Einführens des Mindeststromgrenzsignals bei 56 in die Leistungsberechnung in dem Multiplizierer 72 statt des effektivstrombezogenen Signals bei 48.

Beispiele der Verringerung der tatsächlichen Leistung in dem Chirurgiesignal aus dem Elektrochirurgiegenerator bei hohen Impedanzen durch die Verwendung eines Mindeststromgrenzsignals, das in Beziehung zu der Quadratwurzel des Gewählte-Leistung-Signals oder des Wertes der gewählten Leistung steht, sind als Kurven 5A, 5B, 5C und 5D in Fig. 5 gezeigt. Die vier Kurven 5A, 5B, 5C und 5D stellen gewählte Leistungseinstellungen für den Elektrochirurgiegenerator von 100%, 75%, 50% bzw. 25% dar. Die Kurve 5A stellt deshalb das maximale Leistungsabgabevermögen des Elektrochirur giegenerators dar. Durch Gewinnen des Mindeststromgrenzsignals aus der Quadratwurzel des Gewählte-Leistung-Signals, wie es mit Bezug auf Fig. 2 beschrieben worden ist, erfolgt die Abnahme des Leistungsregelungsvermögens bei irgendeinem gewählten Leistungswert ungefähr bei derselben vorbestimmten relativ hohen Impedanz, die in Fig. 5 mit ZH bezeichnet ist, und zwar nichtlinear, insgesamt wie die nichtlineare Leistungsabnahme beim maximalen Leistungsabgabevermögen.

Bei vielen Verwendungszwecken ist es erwünscht, die Leistungsabnahme bei hohen Impedanzen zu vermeiden, wenn der Elektrochirurgiegenerator bei weniger als seinem maximalen gewählten Leistungsvermögen arbeitet. Zum Vermeiden der Abnahme der Leistung, die in Fig. 5 gezeigt ist, bei den hohen Impedanzen, wenn der Generator bei weniger als seinem

maximalen Ausgangsleistungswert arbeitet, wird die Strombegrenzungsschaltung 52 eliminiert, und das Mindeststromgrenzsignal bei 56 wird nicht erzeugt. Stattdessen wird das effektivstrombezogene Signal 48 direkt als das Stromabgabesignal bei 68 an den Mulitplizierer 72 angelegt. Die Leistungsregelungskurven 6A, 6B, 6C und 6D, die in Fig. 6 dargestellt sind, ergeben sich in diesem Fall. Die Kurve 6A stellt das maximale Leistungsabgabevermögen des Elektrochirurgiegenerators dar und stimmt im wesentlichen mit der Kurve 5Ά in Fig. 5 überein. Die Kurven 6B, 6C und 6D stellen die Leistungabgabe bei 75%, 50% bzw. 25% des Maximalleistungsabgabevermögens dar. Bei weniger als dem maximalen Leistungsabgabevermögen wird konstante oder geregelte Leistung an Impedanzen abgegeben, die grosser als die Impedanz ZH sind. Geregelte Leistung wird abgegeben, bis das Maximalabgabevermögen des Elektrochirurgiegenerators erreicht ist, d.h., wenn die Kurven 6B, 6C oder 6D die Kurve 6A schneiden, in welchem Punkt die Leistungsabnahme erfolgt, weil das Eigenmaximalleistungserzeugungsvermögen erreicht ist.

Das Erzielen der Konstantleistungsregelung bei hohen Impedanzen bei weniger als maximalen gewählten Leistungsabgabewerten ist eine wichtige Verbesserung in der Elektrochirurgie. Es ist festgestellt worden, daß sich viele vorteilhafte Auswirkungen infolge der Konstantleistungsregelung ergeben, wenn die Gewebeimpedanz zunimmt oder wenn Gewebe relativ hoher Impedanz während der Elektrochirurgieprozedur angetroffen werden. Ein besseres Operationsergebnis kann der Chirurg wegen dieser Konstantleistungsregelung erzielen. Die Pulsbreitenmodulationstechnik ist für die Leistungsregelung an höheren Lastimpedanzen wirksamer als die bekannten Leistungsregeltechniken.

In einigen anderen Fällen ist es erwünscht, die Begrenzungsschaltung 52 beizubehalten und ein Mindeststromgrenzsignal bei 56 zu erzeugen, aber den Wert und die Beziehung des Mindest-

7%

-ββ-

stromgrenzsignals zu anderen Signalen und Betriebsbeschränkungen des Elektrochirurgiegenerators zu modifizieren. Es kann beispielsweise erwünscht sein, die Maximalausgangsspannung des Chirurgiesignals zu begrenzen, um das Feuern und die Gefahr von Ausweichpfadverbrennungen zu verhindern oder zu reduzieren, aber weiterhin eine Konstantleistungsregelung an Geweben hoher Impedanz zu erzielen. Ein Schaltungsteil, der in Fig. 7 gezeigt ist, ist ein Beispiel einer Schaltung, die ein konstantes Mindestgrenzsignal bei 56 erzeugen wird. Der Operationsverstärker 100 und die Quadratwurzelschaltung 102 nach Fig. 2 sind eliminiert und an ihrer Stelle wird der in Fig. 7 gezeigte Schaltungsteil verwendet. Das Signal bei 104 ist direkt mit einer konstanten positiven Schaltungsspannung verbunden. Die Widerstandsschaltung, die aus den Widerständen 108, 110 und 112 besteht, und das wahlweise Schliessen eines der Schalter 106A oder 106B legen das Mindeststromgrenzsignal bei 56 fest. Ein Beispiel einer Schaltung, die ein Grenzsignal erzeugt, welches sich in bezug auf ein weiteres variables Signal linear verändert, wird durch die folgende Beschreibung der Spannungsbegrenzungsschaltung 54 veranschaulicht, wobei dasselbe Prinzip bei der Erzeugung von Mindeststromgrenzsignalen angewandt werden kann.

Verschiedene Typen von Mindeststromgrenzsignalen bei 56 sind somit beschrieben worden. Ein Mindeststromgrenzsignal, das sich in nichtlinearer Beziehung (z.B. gemäß einer Quadratwurzelbeziehung) zu einem variablen Signal (z.B. dem Gewählte-Leistung-Signal bei 66) verändert, wird dem Schaltungsteil entnommen, der in Fig. 2 gezeigt ist. Ein konstantes Mindeststromsignal ungeachtet der Leistungseinstellung wird dem Schaltungsteil entnommen, der in Fig. 7 dargestellt ist. Ein sich linear änderndes Mindeststromgrenzsignal wird durch die folgende Beschreibung der Entnahme des Mindestspannungsgrenzsignals bei 58 veranschaulicht. Aus diesen Beispielen geht hervor, daß Schaltungen zum Erzeugen

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von speziell maßgeschneiderten Mindeststromgrenzsignalen möglich sind. Diese Schaltungen könnten das Leistungsabgabevermögen bei weniger als den maximalen Leistungseinstellungen regeln, um sie besonderen Arten von chirurgischen Prozeduren anzupassen, falls festgestellt werden sollte, daß die besonderen Arten von chirurgischen Prozeduren speziell maßgeschneiderte Leistungsregelkurven bei besonderen Impedanzen erfordern.

Zum Erzielen des Sollausgangsleistungssignals bei 76 gemäß der Darstellung in Fig. 2 wird das Gewählte-Leistung-Signal bei 66 infolge eines Analogschalters 116 skaliert, der durch die bei 64 angelegten Skaliersteuersignale gesteuert wird, und zwar gemäß der gewählten Betriebsart. Das Schließen des Schalters 116A bewirkt, daß das volle Gewählte-Leistung-Signal an den Operationsverstärker 118 angelegt wird, der als Puffer dient. Das Solleistungsausgangssignal bei 76 stimmt unter diesen Umständen mit dem Gewählte-Leistung-Signal bei 66 überein. Das Schließen des Schalters 116B legt eine Spannungsteilerschaltung aus Widerständen 120 und 122 fest, um die Größe des Gewählte-Leistung-Signals bei 66 zu reduzieren und zu bewirken, daß das Solleistungsausgangssignal bei 76 diesem reduzierten Wert entspricht.

Das Mindestspannungsgrenzsignal bei 58 wird dem Sollausgangsleistungssignal bei 76 entnommen. Das Sollausgangsleistungssignal bei 76 wird wahlweise auf eine Spannungsteilerschaltung aus Widerständen 124, 126 und 128 durch einen Analogschalter 130 der Skalierschaltung 6 0 geschaltet. Die Schalter 130A und 130B werden durch die bei 64 angelegten Skaliersteuersignale wahlweise gesteuert. Das Mindestspannungsgrenzsignal bei 58, das den Maximalausgangsstrom des Chirurgiesignals steuert, steht in linearer Beziehung zu dem Sollausgangsleistungssignal bei 76, und zwar wegen der Spannungs-

teilerschaltung.

Ein Operationsverstärker 132 dient als Präzisionsklemmschaltung in der Begrenzungsschaltung 54. Das Mindestspannungsgrenzsignal bei 58 wird an die positive Klemme des Operationsverstärkers 132 angelegt, und das effektivspannungsbezogene Signal bei 50 wird an die negative Klemme angelegt. Solange das effektivspannungsbezogene Signal bei 50 grosser als das Mindestspannungsgrenzsignal bei 58 ist, wird das effektivspannungsbezogene Signal als das Spannungsabgabesignal bei 70 geliefert. Sollte jedoch das effektivspannungsbezogene Signal bei 50 unter das Mindestspannungsgrenzsignal bei 58 sinken, wird das Mindestspannungsgrenzsignal als das Spannungsabgabesignal bei 70 geliefert.

Durch das Einführen des Mindestspannungsgrenzsignals als einen künstlichen Ersatz für das effektivspannungsbezogene Signal wird der Maximalausgangsstrom des Chirurgiesignals auf einen Maximalwert begrenzt, obgleich die Ausgangsimpedanz tatsächlich so niedrig sein kann, daß ein viel größerer Ausgangsstrom tatsächlich aus dem Elektrochirurgiegenerator fließen sollte. Für jeden Sollausgangsleistungswert wird ein Mindestspannungswertsignal festgelegt, das in linearer Beziehung zu diesem Sollausgangsleistungswert steht. Weil das Mindestspannungsgrenzsignal bei 58 diesen konstanten maximalen Ausgangsstrom des Chirurgiesignals festlegt, den der Elektrochirurgiegenerator an niedrige Impedanzen abgeben wird, stehen das Mindestspannungsgrenzsignal und das Sollausgangsleistungssignal bei 76 in linearer Beziehung zueinander. Der Ausgangsstrom wird bei allen niedrigen Impedanzen auf einen vorbestimmten Maximalwert begrenzt, und zwar ungeachtet der Leistungseinstellungen. Das wird unter Bezugnahme auf die Bereiche niedriger Impedanz der Diagramme der Fig. 5 und 6 verständlich. Die Ausgangslei-

stung des Elektrochirurgiegenerators steigt ungefähr linear an, wenn die Impedanz im Bereich niedriger Impedanz (bis ZL) ansteigt, und zwar wegen des konstanten Maximalwerts, den der Strom bei niedrigen Impedanzen aufgrund der Einführung des künstlichen Mindestspannungsgrenzsignals bei 58, das in Beziehung zu dem Solleistungsausgangswert steht, erreichen kann. Die Begrenzung des Maximalausgangsstroms verhindert, neben anderen Vorteilen, die innere Zerstörung von Schaltungselementen des Elektrochirurgiegenerators.

Die Strom- und Spannungsabgabesignale bei 68 bzw. 70 werden an die Eingangsklemmen eines herkömmlichen Multiplizierers 72 angelegt, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. Diese Signale werden miteinander multipliziert, und das Produktsignal wird als ein Abgabeleistungssignal bei 74 an die positive Eingangsklemme des Differenzverstärkers 78 angelegt. Das Sollausgangsleistungssignal bei 76 wird über eine Widerstandsschaltung an die negative Eingangsklemme des Differenzverstärkers 78 angelegt. Der Differenzverstärker 78 liefert ein Fehlersignal bei 80, welches in seiner Größe und in seinem Vorzeichen (positiv oder negativ) in Beziehung zu der Differenz zwischen dem Abgabeleistungssignal bei 74 und dem Sollausgangssignal bei 76 steht. Wenn es eine große Ungleichheit zwischen der abgegebenen Leistung und der Solleistung gibt, hat das Fehlersignal bei 80 einen großen Wert. Wenn die Abgabeleistung ungefähr gleich der Solleistung ist, hat das Fehlersignal bei 80 eine sehr geringe Größe oder ist im wesentlichen nicht vorhanden. Das Vorzeichen des Fehlersignals bei 80 legt fest, ob mehr oder weniger Leistung geliefert werden sollte, um die Regelung zu erzielen.

Die Effektivwert/Gleichstrom-Wandler 44 und 46 sind ebenso wie der Multiplizierer 72 herkömmliche Schaltungskomponenten. Effektivwert/Gleichstrom-Wandler, die sich als zufriedenstel-

lend erwiesen haben, sind der Typ AD 536 AJH der Analog Devices, Two Technology Way, P.O. Box 280, Norwood, Massachusetts 02062, V.St.A.

Einzelheiten der Pulsbreitenmodulationsschaltung 82, der Verstärkertreiberschaltung 86, des HF-Verstärkers 22 und des Ausgangstransformators 26 sind in Fig. 3 gezeigt. Das Fehlersignal bei 80 aus dem Differenzverstärker 78 (Fig. 1 und 2) wird an einen herkömmlichen Integrator angelegt, der aus einem Operationsverstärker 134 und einer integrierenden Rückführungsschaltung, welche einen Kondensator 136 enthält, besteht. Der Integrator bewirkt, daß das Fehlersignal 80 ständig über der Zeit integriert oder gemittelt wird, und sorgt für die Regelkreisstabilität. Das Ausgangssignal des Integrators bei 138 ist immer ein Triggerpegelsignal positiven Wertes. Das Vorzeichen des Fehlersignals, das durch den Differenzverstärker 78 (Fig. 2) erzeugt wird, wird mit dem Betrieb des Integrators koordiniert, um dieses Triggersignal positiven Wertes zu erzeugen. Wenn das Fehlersignal bei 80 im Vorzeichen negativ ist, was einen Bedarf an mehr Leistung anzeigt, vergrößert die Integration die Größe des Triggerpegelsignals bei 138. Wenn das Fehlersignal bei 80 im Vorzeichen positiv ist, was einen Bedarf an weniger Leistung anzeigt, verringert die Integration die Größe des Triggerpegelsignals bei 138. Wenn das Fehlersignal bei 80 null oder nicht vorhanden ist, bleibt die Größe des Triggerpegelsignals bei 138 unverändert .

Das Triggerpegelsignal bei 138 wird an die Basisklemme eines Transistors 140 angelegt. Ein Transistor 142 und der Transistor 140 bilden einen diskreten Komparator. Das andere Eingangssignal dieses diskreten Komparators wird bei 144 an die Basisklemme des Transistors 142 angelegt. Dieses andere Eingangssignal bei 144 ist das Signal an einem Kondensator 146. Ein Transistor 148 und seine zugeordneten Vorspannungselemen-

te bilden eine Konstantstromquelle zum Aufladen des Kondensators 146 mit einer konstanten Stromrate. Demgemäß steigt das Spannungssignal an dem Kondensator 146 linear oder rampenförmig an und erzeugt somit ein Rampen- oder Sägezahnsignal bei 144. Ein Signal bei 150 aus einem herkömmlichen Flankendetektor 152 speist einen Feldeffekttransistor (FET) 154/ um den Kondensator 146 zu entladen. Nachdem der Kondensator 146 entladen worden ist, beginnt er sofort, sich wieder aufzuladen.

Das Sägezahnsignal bei 144 an dem Kondensator 146 ist periodisch, weil das Flankensignal bei 150 periodisch ist, und der Kondensator 146 entlädt sich über den FET 154 periodisch. Das periodische Flankensignal bei 150 wird aus dem Oszillatorsignal bei 98 gewonnen, das von einem herkömmlichen Oszillator 156 geliefert wird, der Teil der Verstärkertreiberschaltung 86 ist. Das Oszillatorsignal bei 98 legt die Frequenz für das HF-Chirurgiesignal fest, welches dem Patienten durch den Elektrochirurgiegenerator zugeführt wird. Das Oszillatorsignal bei 98 ist in Fig. 4A gezeigt. Der Flankendetektor 152 spricht auf jede positivgehende und jede negativgehende Flanke des Oszillatorsignals an und liefert einen schmalen Impuls bei jedem Flankenübergang des Oszillatorsignals. Das Flankensignal, das in Fig. 4D gezeigt ist, besteht somit aus einer Reihe von relativ schmalen Impulsen, die jeweils an einer Flanke des Oszillatorsignals auftreten. Jeder Impuls des Flankensignals bewirkt, daß der FET 154 den Kondensator 146 schnell entlädt. Die Konstantstromquelle, die durch den Transistor 148 gebildet wird, beginnt sofort mit dem Aufladen des Kondensators 146, und die Spannung an dem Kondensator baut sich linear auf, um das Sägezahnsignal bei 144 zu erzeugen, welches in Fig. 4E gezeigt ist. Das Sägezahnsignal, das in Fig. 4E gezeigt ist, hat also die Form einer Sägezahnschwingung, deren Frequenz durch das Flankensignal festgelegt wird und ungefähr doppelt so groß ist wie die Frequenz des in Fig. 4A gezeigten Oszillatorsignals.

Das Oszillatorsignal bei 98 wird an eine Flipfloplogik- und Gatterschaltung 160 sowie an den Tastverhältnisgenerator 92 angelegt, wie es in Fig. 3 gezeigt ist. Der Tastverhältnisgenerator 92 steht unter der Steuerung der Betriebsartlogikschaltung 62 (Fig. 1) aufgrund der Signale bei 94 und legt das Tastverhältnissignal bei 96 fest, um das Liefern der Hochfrequenzimpulse gemäß der gewählten Betriebsart zu steuern. Das Tastverhältnissignal bei 96 ist bezogen auf das und koordiniert mit dem Oszillatorsignal bei 98, um die Ein- und Aus-Zeitspannen der Tastverhältnishüllkurve mit den Oszillatorzyklen beginnen und enden zu lassen. Solange der Tastverhältnisgenerator 92 durch das Tastverhältnissignal bei 96 das Liefern des HF-Chirurgiesignals verlangt, liefert die Logik- und Gatterschaltung zwei periodische Pulsphasensignale bei 162 und bei 164 mit der vorbestimmten Hochfrequenz des Oszillatorsignals bei 98. Die beiden Impulsphasensignale sind um 180° gegeneinander phasenverschoben. Ein Impulsphase-1-Signal ist bei 162 vorhanden und ein Impulsphase-2-Signal ist bei 164 vorhanden. Die Breite jedes Impulses sowohl in dem Impulsphase-1- als auch in dem Impulsphase-2-Signal stellt die maximale Breite dar, auf die jeder Treiberimpuls bei 90 (Fig. 1 und 3) gebracht werden darf, um die Leistungsregelung zu erzielen. Das Impulsphase-1 -Signal und das Impulsphase-2-Signal sind in den Fig. 4B bzw. 4C gezeigt.

Die Technik des Erzielens der Pulsbreitenmodulation durch das Triggerpegelsignal bei 138 kann nun beschrieben werden. Am Anfang bewirkt das Flankensignal bei 150, daß der FET 154 den Kondensator 156 entlädt. Anschließend beginnt der Kondensator 146 sich aufzuladen, und der Transistor 142 beginnt zu leiten. Der Transistor 142 leitet weiterhin, wenn die Spannung an dem Kondensator 146 einen Wert erreicht, der dem Wert des Triggerpegelsignals bei 138 äquivalent ist.

Sobald die Spannuny an dem Kondensator 146, d.h. das Sägezahnsignal bei 144, etwas über das Triggerpegelsignal ansteigt, beginnt der Transistor 140 zu leiten, und der Transistor 142 hört auf zu leiten, weil die Spannung an der Basisklemme des Transistors 142 die Spannung an der Basisklemme des Transistors 140 überschritten hat. Nachdem der Transistor 140 zu leiten begonnen hat, ist ein Beendigungssignal bei 166 an dem Widerstand 168 und an der Basis des Transistors 170 vorhanden. Das Beendigungssignal bei 166 ist in Fig. 4G gezeigt.

Die Auswirkungen des Triggerpegelsignals bei 138 beim Steuern des Sägezahnsignals bei 144 aufgrund der Wirkung des diskreten !Comparators, welcher durch die Transistoren 140 und 142 gebildet ist, sind in Fig. 4F veranschaulicht. Sobald das Sägezahnsignal auf einen Wert ansteigt, der dem Triggerpegelsignal äquivalent ist, wird das in Fig. 4G gezeigte Beendigungssignal geliefert. Die Breite jedes Impulses des Beendigungssignals ist der verbleibende Zeitteil jedes Intervalls des Sägezahnsignals (Fig. 4E) vor der Entladung des Kondensators 146 und dem Beginn des nächsten einzelnen Sägezahns des Sägezahnsignals. Der hohe Teil des Beendigungssignals bei 166 spannt den Transistor 170 in den leitenden Zustand vor.

Das Pulsbreitensteuersignal bei 84 wird durch Schalteffekte des Transistors 170 erzeugt. Der Signalwert bei 84 sinkt sofort ab, wenn der Transistor 170 zu leiten beginnt, und zwar wegen der Auswirkungen des Widerstands 174. Wenn der Transistor 170 nicht leitend ist, ist der Wert des Signals bei 84 hoch. Das Impulsbreitensteuersignal ist in Fig. 4H dargestellt. Das Impulsbreitensteuersignal ist die Inversion des in Fig. 4G gezeigten Beendigungssignals.

Das Impulsbreitensteuersignal bei 172 wird an eine Eingangsklemme von zwei UND-Schaltungen 176 und 178 angelegt. Das Impulsphase-1-Signal bei 162 wird an die andere Eingangsklemme der UND-Schaltung 176 angelegt, und das Impulsphase-2-Signal bei 164 wird an die andere Eingangsklemme der anderen UND-Schaltung 178 angelegt. Die UND-Schaltungen 176 und 178 liefern hohe Ausgangssignale bei 180 bzw. 182, solange beide Eingangssignale auf hohem Signalwert sind. Ein pulsbreitenmoduliertes (EBM) Phase-1-Signal ist bei 180 bei Vorhandensein des Impulsphase-1-Signals bei 162 mit dem hohen Signalwert und dem Vorhandensein des Pulsbreitensteuersignals bei 84 mit dem hohen Signalwert vorhanden. Das pulsbreitenmodulierte Phase-1-Signal bei 180 geht auf einen niedrigen Signalwert, wenn das Pulsbreitensteuersignal bei 84 auf einen niedrigen Signalwert sinkt. Demgemäß wird die zeitliche Breite des pulsbreitenmodulierten Phase-1-Signals durch das Pulsbreitensteuersignal bei 84 gesteuert oder moduliert. Das wird dadurch veranschaulicht, daß die Signale, die in den Fig. 4B und 4H gezeigt sind, beide während der Zeit auf hohen Signalwerten sind, während der das pulsbreitenmodulierte Phase-1-Signal, das in Fig. 41 gezeigt ist, geliefert wird. Sobald das Pulsbreitensteuersignal, das in Fig. 4H gezeigt ist, auf einen niedrigen Signalwert geht, geht das pulsbreitenmodulierte Phase-1-Signal ebenfalls auf einen niedrigen Signalwert. Eine ähnliche Situation existiert bezüglich des pulsbreitenmodulierten Phase-2-Signals bei 182. Die UND-Schaltung 178 tastet das Impulsphase-2-Signal bei 164 (Fig. 4C) mit dem Impulsbreitensteuersignal bei 84 (Fig. 4H). Die Breite jedes pulsbreitenmodulierten Phasen-Signals bei 182 endet, wenn das Impulsbreitensteuersignal auf einen niedrigen Signalwert geht. Das pulsbreitenmodulierte Phase-2-Signal ist in Fig. 4J gezeigt und wird gemäß den Fig. 4C und 4H in der Logikart gewonnen, die durch

den Betrieb der UND-Schaltung 178 festgelegt ist.

Das Flankensignal bei 150 steuert den FET 184 gleichzeitig mit dem FET 154. Wenn der FET 184 leitend ist, sinkt der Signalwert bei 166 ungefähr auf den Referenzwert, und das Leiten des Transistors 170 hört auf. Das Leiten des FET 184 gewährleistet so, daß das Impulsbreitensteuersignal bei 84 bei jeder Impulsbreitenbestimmungszeitspanne auf einem hohen Signalwert beginnt und daß außerdem der Transistor 142 am Beginn jederImpulsbreitenbestimmungszeitspanne leitend ist.

Gemäß obiger Beschreibung steuern das Fehlersignal bei 80 und das Triggerpegelsignal bei 138 die Breite jedes pulsbreitenmodulierten Phase-1- und Phase-2-Signals bei 180 bzw. 182. Wenn das Fehlersignal bei 80 in negativer Richtung eine wesentliche Größe hat, was den Bedarf an großer Leistung anzeigt, wird das Sägezahnsignal (Fig. 4E), das bei 144 vorhanden ist, nicht die relativ große Größe des Triggerpegelsignals erreichen, im Gegensatz zu der in Fig. 4F gezeigten Situation. Daher werden im wesentlichen die volle Breite aufweisende pulsbreitenmodulierte Phase-1- und Phase-2-Signale bei 180 und 182 geliefert, weil der Transistor 140 nicht leitend wird. Das Flankensignal bei 150 wird bewirken, daß sich der Kondensator 146 entlädt, bevor der Transistor 140 überhaupt leitend wird. Da der Transistor 140 niemals leitend wird, bleibt das Impulsbreitensteuersignal bei 84 ständig auf hohem Signalwert, und die Breite jedes Impulses der pulsbreitenmodulierten Phase-1- und Phase-2-Signale bei 180 bzw. 182 wird auf die volle Breite der Impulsphase-1- und der Impulsphase-2-Signa-Ie bei 162 bzw. 164 getrieben. Demgemäß zeigen die Fig. 4B und 4C auch die die volle Breite aufweisenden pulsbreitenmodulierten Phase-1- und Phase-2-Signale, die beide bei 180 bzw. 182 vorhanden sind. Sobald sich die Leistung aufbaut

und das Fehlersignal 80 auf null sinkt, erreicht der Signalwert des Triggerpegelsignals die gewünschte Leistungsregelung, weil die Breite der Impulse so festgelegt wird, daß das gewünschte Ausmaß an Leistung geliefert wird. Wenn der Elektrochirurgiegenerator eine übermäßige Leistung liefert, wird das Fehlersignal bei 80 positiv. Die Integration des positiven Fehlersignals führt zum Reduzieren der Größe oder des Signalwerts des Triggerpegelsignals bei 138, was bewirkt, daß das Impulsbreitensteuersignal (Fig. 4H) auf einen niedrigen Signalwert in einem frühreren Punkt in jeder vollen Phasenzeitspanne sinkt. Demgemäß wird die Breite jedes pulsbreitenmodulierten Phase-1- und Phase-2-Signals reduziert, wodurch die Größe der Ausgangsleistung reduziert wird.

Zusätzlich zu den Funktionen der Flipfloplogik- und Gatterschaltung 160, die oben beschrieben worden sind, enthält die Flipfloplogik- und Gatterschaltung außerdem herkömmliche Gatterschaltungselemente (nicht dargestellt), welche gewährleisten, daß das pulsbreitenmodulierte Phase-1 -Signal bei 180 zuerst und anschließend ein pulsbreitenmoduliertes Phase-2-Signal bei 182 geliefert wird. Wenn der Tastverhaltnisgenerator 92 die Beendigung des Chirurgiesignals verlangt, gewährleistet darüber hinaus die Logik- und Gatterschaltung 160, daß die Ein-Zeit der Tastverhältnishüllkurve endigt, nachdem ein pulsbreitenmoduliertes Phase-2-Signal geliefert worden ist. Sämtliche Funktionen der Flipfloplogik- und Gatterschaltung 160 können durch das Miteinanderverbinden von binären Logikelementen, hauptsächlich Flipflops und Gattern, erzielt werden.

Die pulsbreitenmodulierten Phase-1- und Phase-2-Signale bei 180 bzw. 182 werden jeweils an ihre eigene Phasen-

Ho

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treiberschaltung angelegt. Eine Phasentreiberschaltung ist bei 186 dargestellt. Die Phasentreiberschaltungen für die beiden pulsbreitenmodulierten Phase-1- und Phase-2-Signale stimmen mit der bei 186 dargestellten einzelnen Phasentreiberschaltung überein. Demgemäß wird die Arbeitsweise der Phasentreiberschaltung 186 im folgenden unter Bezugnahme auf ein pulsbreitenmoduliertes Phasensignal P beschrieben, obgleich die beiden pulsbreitenmodulierten Phase-1- und Phase-2-Signale dieselbe Auswirkung auf ihre jeweilige Phasentreiberschaltung wie das Phasensignal P auf die Phasentreiberschaltung 186 haben.

Das Phasensignal P wird bei 188 an die Phasentreiberschaltung 186 angelegt und bewirkt, daß ein FET 190 leitend wird. Ein Transformator 192 hat eine in der Mitte angezapfte Primärwicklung, deren Spule 194 so gepolt ist, daß ein positives Signal an einer Klemme 196 in bezug auf eine Klemme 198 und ein positives Signal an einer Klemme 200 in bezug auf eine Klemme 202 erzeugt wird. Die Klemmen 196 und 200 sind mit FETs Q1A und Q1B des HF-Verstärkers 22 verbunden. Die positiven Signale bei 196 und 200 schalten die beiden FETs Q1A und Q1B ein und bewirken, daß Strom bei 20 von der Gleichstromversorgung 16 (Fig. 1) durch die Primärwicklung des Leistungsausgangstransformators 26 geleitet wird. Immer dann, wenn das Phasensignal P endigt, geht ein schmaler Rücksetzimpuls P auf einem Leiter 204 auf einen hohen Signalwert. Das Rücksetzimpulssignal P wird durch die negativgehende Flanke des Phasensignals P erzeugt. Ein FET 206 wird leitend,und Strom wird vorübergehend in der umgekehrten Richtung durch eine Primärwicklungsspule 208 des Transformators 192 geleitet. Der schmale umgekehrte Impuls des Stroms in der Primärwicklungsspule 208 setzt die Magnetisierungs- oder Hysteresekenndaten des Kerns des Transformators 192 zurück, um ihn für

das Leiten während des nächsten Phasensignals P bereitzumachen. Die verschiedenen Signale an den Klemmen 196, 198, 200 und 202 veranschaulichen diejenigen, die gemeinsam das Treibersignal bei 90 bilden.

Das andere der beiden pulsbreitenmodulierten Phasensignale bei 180 oder 182 hat eine entsprechende Auswirkung auf seine Phasentreiberschaltung, und die FETs Q2A und Q2B werden auf dieselbe Weise wie oben beschrieben leitend und nichtgleitend gemacht. Wenn die FETs Q2A und Q2B leitend sind, kehrt sich die Richtung des Stromflusses in der Primärwicklung des Leistungsausgangstransformators 26 um. Demgemäß wird ein pulsbreitenmoduliertes Wechselstromsignal bei 28 durch das an den Verstärker 22 angelegte Treibersignal erzeugt. Beispiele des wechselnden pulsbreitenmodulierten Signals bei 24 sind in den Fig. 4K und 4L gezeigt.

Das wechselnde pulsbreitenmodulierte Signal an der Primärwicklung des Leistungsausgangstransformators 26 für Treiberimpulse voller Breite des Treibersignals bei 90 ist in Fig. 4K dargestellt. Bei der in Fig. 4K gezeigten Wellenform ist anzumerken, daß das pulsbreitenmodulierte Phase-1-Signal voller Breite (z.B. Fig. 4B) den positiven Teil des Signals erzeugt und daß das pulsbreitenmodulierte Phase-2-Signal voller Breite (z.B. Fig. 4C) den negativen Teil des Transformatoreingangssignals erzeugt. Für weniger als die volle Breite aufweisende Treiberimpulse des Treibersignals ist die Wellenform, welche der Primärwicklung des Leistungsausgangstransformators dargeboten wird, in Fig. 4L gezeigt. Wiederum erzeugt das pulsbreitenmodulierte Phase-1-Signal (Fig. 41) den positiven Teil, wogegen das pulsbreitenmodulierte Phase-2-Signal (Fig. 4J) den negativen Teil erzeugt. Es ist zu erkennen,

daß die in Fig. 4L gezeigte Wellenform genau dieselbe Frequenzcharakteristik wie das Oszillatorsignal (Fig. 4A) hat.

Die Menge an Energie, welche durch das wechselstromimpulsinodulierte Signal bei 28 von dem Leistungstransformator 26 geliefert wird, ist insgesamt durch die Fläche oberhalb und unterhalb des Nullbezugspunktes der in den Fig. 4K und 4L gezeigten Wellenformen festgelegt, obgleich das wechselstromimpulsmodulierte Signal bei 28 nicht tatsächlich die gezeigten Rechteckimpulsformen haben wird, und zwar wegen der induktiven Effekte des Filters 30, die zurück zu der Primärwicklung des Transformators 26 reflektiert werden. Diese Energie wird auf periodischer Basis mit der Bandpaßfrequenz des Bandpaßfilters 30 (Fig. 1) dargeboten. Demgemäß wird das Bandpaßfilter mit seiner Bandpaßfrequenz angesteuert, damit es das sinusförmige Chirurgiesignal, das in Fig. 4M gezeigt ist, mit der vorbestimmten Hochfrequenz liefert. Die passiven Blindelemente des Bandpaßfilters 30 wandeln das wechselstromimpulsmodulierte Signal bei 28 in sinusförmige Schwingungen um. Jede Periode (Zyklus) des sinusförmigen Chirurgiesignals wird durch eine Periode (einen positiven und einen negativen Impuls) des pulsbreitenmodulierten Signals bei 24 (z.B. Fig. 4K und 4L) erzeugt und resultiert entsprechend aus dieser einen Periode. Die Beziehung und die Entsprechung zwischen dem pulsbreitenmodulierten Signal bei 24 und dem sinusförmigen Chirurgiesignal bei 32 ergibt sich aus einem Vergleich von Fig. 4M mit den Fig. 4K und 4L. Wenn ein pulsbreitenmoduliertes Signal voller Breite empfangen wird, wie beispielsweise das in Fig. 4K gezeigte, wird die Amplitude des sinusförmigen Chirurgiesignals größer sein als wenn ein weniger als die volle Breite aufweisendes pulsbreitenmoduliertes Signal, wie es in Fig. 4L gezeigt ist, bei einer Last mit derselben Impedanz geliefert wird. Daher wird die Leistung des Chirurgiesignals, welches auf dem Leiter 32 vorhanden ist, durch den

Bereich oder die Breite der pulsbreitenmodulierten Phase-1- und Phase-2-Signale und durch die entsprechenden Impulse des Treibersignals, welche das Umschalten des Verstärkers 22 steuern, festgelegt.

Einer der Vorteile des Regeins des Ausgangssignals der Gleichstromversorgung 16 durch das Steuersignal bei 18, was in Fig. 1 gezeigt ist, und durch Pulsbreitenmodulation, wie sie hier beschrieben worden ist, besteht darin, daß durch die Pulsbreitenmodulation für vorgegebene Leistungseinstellungen eine bessere Auflösung erzielt wird (d.h.,sie gestattet das Ausdehnen auf im wesentlichen den Hauptteil der Impulsbreite). Die Gleichstromversorgung 16 (Fig. 1) regelt also allgemein oder grob die Größe der Leistung, und durch die Pulsbreitenmodulationstechnik nach der Erfindung wird eine endgültige geregelte und schnelle Kontrolle über die Größe der tatsächlich gelieferten Leistung erzielt. Das EigenmaximalleistungsabgabevermÖgen der Stromversorgung wird durch diese Lösung jedoch begrenzt, und eine relativ schnelle Leistungsabnahme erfolgt bei höheren Ausgangsimpedanzen.

Die hier beschriebene Pulsbreitenmodulationsleistungsregeltechnik gestattet, den Energieinhalt jeder Periode der sinusförmigen Ausgangsschwingung, die dem Patienten zugeführt wird, zu regeln. Es erfolgt eine sehr präzise Leistungsregelung. Sehr schnelle Ansprechzeiten sind ebenfalls möglich, um eine stark verbesserte Konstantleistungsregelung zu erreichen, wenn die Gewebeimpedanz schnell schwankt, überlegene und stark verbesserte Operationseffekte ergeben sich. Die Konstantleistungsregelung, die aufgrund der Erfindung selbst bei Geweben relativ hoher Impedanz verfügbar ist, stellt eine wesentliche Verbesserung auf dem Gebiet der

Elektrochirurgie dar. Das Begrenzen der Maximalausgangsspannung bei hohen Impedanzen auf die hier beschriebene Weise vermeidet oder reduziert die Möglichkeit des Feuerns und von unerwünschter Lichtbogenbildung und reduziert außerdem die Gefahr von Ausweichpfadverbrennungen für den Patienten. Das Begrenzen des Maximalausgangsstroms bei niedrigen Impedanzen auf ein vorbestimmtes Maximum bei jeder besonderen Leistungseinstellung beseitigt die Möglichkeit einer Zerstörung des Elektrochirurgiegenerators beim Kurzschließen der Ausgangselektroden oder -klemmen. Zahlreiche weitere Verbesserungen und Vorteile der Erfindung sind oben dargelegt worden oder liegen bei vollem Verständnis der Erfindung auf der Hand.

Claims (24)

CR- BARD, Inc. Murray Hill, NJ 07974, V.St.A. Patentansprüche :

1. Elektrochirurgiegenerator,, der ein vorbestimmtes HF-Chirurgiesignal zum Ausführen einer chirurgischen Prozedur liefert und den Leistungsinhalt des Chirurgiesignals durch Modulieren der Breite der Treiberimpulse der Energie, welche jede Periode des Chirurgiesignals erzeugen, regelt, gekennzeichnet durch: eine Einrichtung (22), die die Treiberimpulse (90) der Energie empfängt und jede Periode des periodischen Chirurgiesignals hauptsächlich aus dem Energieinhalt von wenigstens einem entsprechenden Treiberimpuls erzeugt, wobei jede Periode des Chirurgiesignals einen Energieinhalt hat, der in direkter Beziehung zu dem Energieinhalt jedes Treiberimpulses, der diese Periode erzeugt, steht, und wobei der Energieinhalt jedes Treiberimpulses in Beziehung zu der zeitlichen Breite jedes Treiberimpulses steht,

eine Einrichtung (72), die auf das Chirurgiesignal anspricht und ein Abgabeleistungssignal (74) erzeugt, das in Beziehung zu dem Leistungsinhalt des Chirurgiesignals steht;

eine Einrichtung (60) zum Festlegen eines Sollausgangsleistungssignals (76), das in Beziehung zu einer Sollgröße der Ausgangsleistung für das Chirurgiesignal steht, und eine Einrichtung (78, 80), die mit der das periodische Chirurgiesignal erzeugenden Einrichtung verbunden ist und das Abgabeleistungssignal sowie das Sollausgangsleistungssignal empfängt und die Breite jedes Treiberimpulses gemäß einer Beziehung des Abgabeleistungssignals relativ zu dem Sollausgangsleistungssignal moduliert, um den Leistungsinhalt des Chirurgiesignals auf eine Größe zu regeln, die im wesentlichen der Sollgröße der Ausgangsleistung äquivalent ist.

2. Elektrochirurgiegenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgabeleistungssignal (74) den Istleistungsinhalt des Chirurgiesignals darstellt, der bei der chirurgischen Prozedur tatsächlich geliefert wird.

3. Elektrochirurgiegenerator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (72), die das Abgabeleistungssignal (74) erzeugt, weiter Einrichtungen ( 36, 40, 44, 46) enthält zum Abfühlen des Iststroms des chirurgischen Signals und der Istspannung des chirurgischen Signals und zum Erzeugen des Abgabeleistungssignals auf der Basis des abgefühlten Stroms und der abgefühlten Spannung des Chirurgiesignals.

4. Elektrochirurgiegenerator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die das Abgabeleistungssignal erzeugende Einrichtung weiter enthält:

eine Einrichtung (36) zum Abfühlen des Iststroms des Chirurgiesignals und zum Erzeugen eines Stromabfühlsignals, das in Beziehung zu dem abgefühlten Strom steht, eine Einrichtung (40) zum Abfühlen der Istspannung des

Chirurgiesignals und zum Erzeugen eines Spannungsabfühlsignals, das in Beziehung zu der abgefühlten Spannung steht,

eine Einrichtung (60) zum Festlegen wenigstens eines Stromgrenzsignals (56) oder eines Spannungsgrenzsignals (58) und

eine Begrenzungseinrichtung (52, 54), die das festgelegte eine Grenzsignal und von dem Stromabfühlsignal und dem Spannungsabfühlsignal dasjenige empfängt, welches dieselbe Beziehung im Strom oder in der Spannung hat, wie das empfangene eine Grenzsignal, wobei die Begrenzungseinrichtung (52, 54) das eine Grenzsignal statt des zugehörigen Abfühlsignals zur Verwendung bei der Erzeugung des Abgabeleistungssignals liefert.

5. Elektrochirurgiegenerator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das durch die Begrenzungseinrichtung (52, 54) empfangene eine Grenzsignal einen konstanten Wert hat.

6. Elektrochirurgiegenerator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das durch die Begrenzungseinrichtung (52, 54) empfangene eine Grenzsignal in linearer Beziehung zu dem Sollausgangsleistungssignal steht.

7. Elektrochirurgiegenerator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Beziehung zwischen dem durch die Begrenzungseinrichtung (52, 54) empfangenen einen Grenzsignal und dem Sollausgangsleistungssignal nichtlinear ist.

8. Elektrochirurgiegenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die das Abgabeleistungssignal (74) erzeugende Einrichtung weiter enthält:

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eine Einrichtung (36), die auf das Chirurgiesignal anspricht und ein Stromabfühlsignal erzeugt, welches in Beziehung zu dem Strom des Chirurgiesignals steht, eine Einrichtung (40), die auf das Chirurgiesignal anspricht und ein Spannungsabfühlsignal erzeugt, das in Beziehung zu der Spannung des Chirurgiesignals steht, wobei das Abgabeleistungssignal (74) aus einer Multiplikation des Stromabfühlsignals und des Spannungsabfühlsignals erzeugt wird.

9. Elektrochirurgiegenerator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die das Abgabeleistungssignal (74) erzeugende Einrichtung weiter enthält: eine Einrichtung (60) zum Festlegen wenigstens eines Stromgrenzsignals oder eines Spannungsgrenzsignals und eine Begrenzungseinrichtung (52, 54), die das festgelegte eine Grenzsignal und von dem Stromabfühlsignal und dem Spannungsabfühlsignal dasjenige empfängt, welches dieselbe Beziehung zum Strom oder zur Spannung hat wie das empfangene eine Grenzsignal, wobei die Begrenzungseinrichtung das eine Grenzsignal statt des zugehörigen Abfühlsignals zur Verwendung bei der Erzeugung des Abgabeleistungssignals (74) liefert.

10. Elektrochirurgiegenerator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das durch die Begrenzungseinrichtung (52, 54) empfangene eine Grenzsignal einen konstanten Wert hat.

11. Elektrochirurgiegenerator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das durch die Begrenzungseinrichtung (52, 54) empfangene eine Grenzsignal in linearer Beziehung zu dem Sollausgangsleistungssignal steht.

12. Elektrochirurgiegenerator nach Anspruch 9, dadurch ge-

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kennzeichnet, daß die Beziehung zwischen dem einen Grenzsignal, das durch die Begrenzungseinrichtung (52, 54) empfangen wird, und dem Sollausgangsleistungssignal (74) nichtlinear ist.

13. Elektrochirurgiegenerator nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (44, 46, 52, 54), die das Stromabfühlsignal und das Spannungsabfühlsignal empfängt und entweder das Stromabfühlsignal durch ein Stromgrenzsignal oder das Spannungsabfühlsignal durch ein Spannungsgrenzsignal bei der das Abgabeleistungssignal ergebenden Multiplikation ersetzt.

14. Elektrochirurgiegenerator, der ein vorbestimmtes HF-Chirurgiesignal zum Ausführen einer chirurgischen Prozedur liefert und den Leistungsinhalt des Chirurgiesignals durch Modulieren der Breite der Treiberimpulse der Energie, welche jede Periode des Chirurgiesignals erzeugen, regelt, gekennzeichnet durch:

eine Einrichtung (22), die die Treiberimpulse (90) der Energie empfängt und jede Periode des periodischen Chirurgiesignals hauptsächlich aus dem Energieinhalt von wenigstens einem entsprechenden Treiberimpuls erzeugt, wobei jede Periode des Chirurgiesignals einen Energieinhalt hat, der in direkter Beziehung zu dem Energieinhalt jedes dieses Periode erzeugenden Treiberimpulses steht, und wobei der Energieinhalt jedes Treiberimpulses in Beziehung zu der Breite jedes Treiberimpulses steht,

eine Einrichtung (44, 52), die auf das Chirurgiesignal anspricht und ein Stromabgabesignal erzeugt, das in Beziehung zu dem Strom des Chirurgiesignals steht, eine Einrichtung (46, 54), die auf das Chirurgiesignal anspricht und ein Spannungsabgabesignal erzeugt, das in Beziehung zu der Spannung des Chirurgiesignals steht, eine Multipliziereinrichtung (72), die das Stromabgabesignal und das Spannungsabgabesignal empfängt und das Strom-

abgabesignal und das Spannungsabgabesignal multipliziert, um ein Abgabeleistungssignal (74) zu erzeugen, das in Beziehung zu dem Produkt des Stromabgabesignals und des Spannungsabgabesignals steht,

eine Einrichtung (60) zum Liefern eines Sollausgangsleistungssignals (76), welches eine vorbestimmte Größe der Leistung darstellt, die das Chirurgiesignal enthalten soll, eine Differenzeinrichtung (78), die das Abgabeleistungssignal und das Sollausgangsleistungssignal empfängt und ein Fehlersignal (80) erzeugt, welches die Differenz zwischen dem Abgabeleistungssignal und dem Sollausgangsleistungssignal darstellt,

eine Treibereinrichtung (86) zum Erzeugen eines Treibersignals (90), welches durch eine periodische Reihe von Treiberimpulsen festgelegt ist, die mit einer vorbestimmten Frequenz und einer Zeitbeziehung in bezug auf jede Periode des HF-Chirurgiesignals auftreten, und

eine Modulationseinrichtung (82), die mit der Treibereinrichtung (86) verbunden ist, das Fehlersignal (80) empfängt und die Breite jedes Treiberimpulses in einer vorbestimmten Beziehung zu dem Fehlersignal moduliert, um einen vorbestimmten Energieinhalt für jeden Treiberimpuls und jede Periode des Chirurgiesignals festzulegen und so den Leistungsinhalt des Chirurgiesignals auf einen Wert zu regeln, der dem Leistungswert, welchen das Sollausgangsleistungssignal (76) darstellt, im wesentlichen äquivalent ist.

15. Elektrochirurgiegenerator nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulationseinrichtung (82) weiter enthält:

eine Integratoreinrichtung (134, 136), die das Fehlersignal (80) empfängt, das Fehlersignal über der Zeit integriert und ein Triggerpegelsignal (138) erzeugt, welches in Beziehung zu dem integrierten Wert des Fehlersignals steht, eine Einrichtung (146, 148) zum Erzeugen eines Sägezahnsi-

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gnals, das eine periodische Reihe von Sägezahnwellenformen hat, die mit einer vorbestimmten Frequenz auftreten, welche in Beziehung zu der Frequenz der Treiberimpulse steht, eine Komparatoreinrichtung (140, 142), die das Sägezahnsignal und das Triggerpegelsignal empfängt und ein Impulsbreitensteuersignal erzeugt, das eine Charakteristik hat, die periodisch mit der vorbestimmten Frequenz des Sägezahnsignals auftritt, wobei das Impulsbreitensteuersignal die Breite jedes Treiberimpulses steuert.

16. Elektrochirurgiegenerator nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibereinrichtung (86) weiter enthält :

eine Impulsphaseneinrichtung (156) zum Erzeugen eines Impulsphasensignals, das eine periodische Reihe von Phasenimpulsen hat, die mit der vorbestimmten Frequenz der Treiberimpulse auftreten, und

eine Gattereinrichtung (160), welche das Impulsphasensignal und das Impulsbreitensteuersignal empfängt und jeden Treiberimpuls erzeugt, der eine Breite hat, die in Beziehung zu dem Phasenimpulssignal steht, und die periodische Charakteristik des Impulsbreitensteuersignals.

17. Elektrochirurgiegenerator nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite jedes Phasenimpulses die maximal mögliche Breite jedes Treiberimpulses festlegt.

18. Elektrochirurgiegenerator nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Gattereinrichtung (160) jeden Treiberimpuls in bezug auf das Auftreten jedes Phasenimpulses einleitet und jeden Treiberimpuls in bezug auf das Auftreten der periodischen Charakteristik des Impulsbreitensteuersignals beendet.

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19. Elektrochirurgiegenerator nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsphaseneinrichtung (156) ein Impulsphase-1-Signal (162) und ein Impulsphase-2-Signal (164) erzeugt, die in bezug aufeinander um 180° phasenverschoben sind, wobei sowohl das Impulsphase-1-Signal als auch das Impulsphase-2-Signal die Charakteristiken des vorgenannten Impulsphasensignals haben;

wobei die vorbestimmte Frequenz der Sägezahnschwingungen des Sägezahnsignals und der periodischen Charakteristik des Impulsbreitensteuersignals das Zweifache der Frequenz des Chirurgiesignals ist; und

wobei die Gattereinrichtung (160) das Impulsphase-1-Signal und das Impulsphase-2-Signal empfängt, und einzelne Phase-1-Treiberimpulse in Beziehung zu dem Phase-1-Impulssignal und der periodischen Charakteristik des Impulsbreitensteuersignals sowie einzelne Phase-2-Treiberimpulse in Beziehung zu dem Phase-2-Impulssignal und der periodischen Charakteristik des Impulsbreitensteuersignals erzeugt, wobei jeder Phase-1-Treiberimpuls und jeder Phase-2-Treiberimpuls die Charakteristiken jedes vorgenannten Treiberimpulses hat und wobei die Phase-1-Treiberimpulse und die Phase-2-Treiberimpulse das Treibersignal festlegen.

20. Elektrochirurgiegenerator nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (22), welche die Treiberimpulse empfängt und jede Periode des Chirurgiesignals erzeugt, eine Halbperiode jeder Periode des Chirurgiesignals aus einem Phase-1-Treiberimpuls sowie die andere Halbperiode jeder Periode des Chirurgiesignals aus einem Phase-2-Treiberimpuls erzeugt.

21. Elektrochirurgiegenerator nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (44), die das Stromabgabe-

signal erzeugt, den tatsächlichen Strom des Chirurgiesignals abfühlt, um ein Stromabfühlsignal zu erzeugen, daß die Einrichtung (46), die das Spannungsabgabesignal erzeugt, die tatsächliche Spannung des Chirurgiesignals abfühlt, um ein Spannungsabfühlsignal zu erzeugen, daß eine Einrichtung (60) vorgesehen ist zum Festlegen wenigstens eines Stromgrenzsignals oder eines Spannungsgrenzsignals und

daß eine Begrenzungseinrichtung (52, 54) vorgesehen ist, die das festgelegte eine Grenzsignal und entweder das Stromabfühlsignal oder das Spannungsabfühlsignal, je nachdem welches dieselbe Beziehung im Strom oder in der Spannung wie das empfangene eine Grenzsignal hat, empfängt und das eine Grenzsignal statt des zugehörigen Abfühlsignals als das zugehörige Abgabesignal zur Verwendung bei der Erzeugung des Abgabeleistungssignals liefert.

22. Elektrochirurgiegenerator nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das durch die Begrenzungseinrichtung (52, 54) empfangene eine Grenzsignal einen konstanten Wert hat.

23. Elektrochirurgiegenerator nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das durch die Begrenzungseinrichtung (52, 54) empfangene eine Grenzsignal in Beziehung zu dem Sollausgangsleistungssignal steht.

24. Elektrochirurgiegenerator nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das durch die Begrenzungseinrichtung (52, 54) empfangene eine Grenzsignal in nichtlinearer Beziehung zu dem Sollausgangsleistungssignal steht.