CH418519A - Hochfrequenz-Chirurgieapparat - Google Patents

Description

  
 



     Hochfrequenz-Chirurgieapparat   
Die Erfindung bezieht sich auf einen Hochfrequenz-Chirurgieapparat, der mit Anschlüssen für mindestens eine Operationselektrode und eine neutrale Elektrode versehen ist.



   Bei Operationen mit solchen Apparaten treten mitunter Verbrennungen verschiedenen, nicht im Operationsfeld liegenden sowie von der neutralen Elektrode freien Körperstellen des Patienten auf, ohne dass es bislang möglich gewesen ist, die Ursache dieser Schädigungen zu klären.



   Der Erfindung liegen umfangreiche Überlegungen und Messreihen zugrunde, die zur Erkenntnis der Ursache für die genannten Verbrennungen geführt haben. Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, anhand dieser Erkenntnis einen Hochfrequenz-Chirurgieapparat anzugeben, der mit Mitteln versehen ist, die derartige Verbrennungen vermeiden.



   Anhand der Figuren soll zunächst die Ursache für die Verbrennungen und danach die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert werden.



  Hierbei veranschaulichen:
Fig. 1 das Ersatzschaltbild eines üblichen Hochfrequenz-Chirurgieapparates, in Verbindung mit dem Operationstisch und dem Patienten,
Fig. 2 das Ersatzschaltbild eines Hochfrequenz Chirurgieapparates mit Mitteln zur Verhütung der vorgenannten Verbrennungen,
Fig. 3 die Ansicht eines Hochfrequenz-Chirurgieapparates in schematisierter Darstellung, der mit den Mitteln nach Fig. 2 zur Verbrennungsverhütung ausgerüstet ist,
Fig. 4 das Ersatzschaltbild eines Hochfrequenz Chirurgieapparates mit einer anderen Anordnung der Mittel zur Verbrennungsverhütung.



   Die in den Figuren miteinander übereinstimmenden Teile sind dabei mit dem gleichen Bezugszeichen versehen.



   Gemäss Fig. 1 bestehen zwischen dem Chirurgieapparat 1 mit dem Hochfrequenzgenerator 2 und dem schematisch angedeuteten Patienten 3 drei verschiedene elektrische Verbindungswege. Der erste Verbindungsweg setzt sich aus der an den aktiven Pol 4 des Generators angeschlossenen Zuleitung 5 mit der Zuleitungsinduktivität 6 und der aktiven Chirurgieelektrode 7 zusammen. Der zweite Verbindungsweg wird aus der an den inaktiven Pol 8 des Hochfrequenzgenerators bzw. die Masse des Gerätes angeschlossenen Verbindungsleitung 9 mit der Zuleitungsinduktivität 10 sowie der neutralen Elektrode 11 gebildet. Der dritte Verbindungsweg schliesslich besteht aus der Kapazität 12, die sich aus allen Einzelkapazitäten zwischen dem Patienten, dem Operationstisch und dem übrigen Operationsraum zusammensetzt, der Erde 13 und der Induktivität 14.



  Letztere ist in der Praxis durch die Selbstinduktionen der einzelnen Leitungen im Netzanschlusskabel gegeben. Diese Selbstinduktionen sind netzseitig über die Installationskapazitäten mit der Erde und an ihren geräteseitigen Enden über die inneren Kapazitäten der Netzanschlussbauteile, beispielsweise über die   Wicklungskap azitäten    des Netztransformators, hochfrequenzmässig einander parallel geschaltet, so dass sie als gemeinsame Induktivität 14 wirksam sind.



  Die in Fig. 1 noch eingezeichnete Kapazität 15 bezeichnet die Kapazität des Apparategehäuses 1 gegen Erde und kann zunächst ausser Betracht bleiben.



  Die Kapazitäten 12, 15, 55 und 56 stellen sogenannte Streukapazitäten dar.



   Die Ursache für die unerwünschten Verbrennungen liegt im letztgenannten Verbindungsweg, und zwar besteht folgender Zusammenhang: Die Teile 9, 10 und 11 des zweiten Verbindungsweges sowie der Patient 3 bilden zusammen mit den Teilen 12, 13 und 14 des dritten Verbindungsweges einen ge  schlossenen Schwingkreis, der nach Massgabe der elektrischen Werte der einzelnen genannten Teile eine bestimmte Eigenfrequenz besitzt. Bei bestimmten räumlichen Anordnungen der einzelnen Teile dieses Kreises zueinander und gegenüber der Netzerde tritt der Fall ein, dass die Eigenfrequenz dieses Schwingkreises im Bereich der Arbeitsfrequenz des Generators liegt.

   In einem solchen Fall wird während des Operationsvorganges durch die dem genannten Schwingkreis und dem eigentlichen Arbeitskreis 5, 6 7 gemeinsame Induktivität 10 der Zuleitung 9 zur neutralen Elektrode 11, in den Schwingkreis 9, 10, 11, 12, 13 und 14 mit dem Patienten 3 Hochfre  quenzenergie    eingekoppelt. Dabei entstehen in diesem Schwingkreis Spannungen und Blindströme, die beträchtliche Werte annehmen können und mitunter wesentlich höher sind als die Spannungen und Ströme, die vom Generator 2 geliefert werden. Damit ist aber die Gefahr von unbeabsichtigten Verbrennungen an praktisch beliebigen Körperstellen des Patienten, zumeist aber an vorstehenden Körperteilen wie etwa Hüftknochen, Steissbein und dergleichen, gegeben.



   Diese Verbrennungen werden nun erfindungsgemäss durch Verwendung von aus Induktivitäten bestehenden Mitteln vermieden, durch deren Wirkung in etwaigen hochfrequenten kapazitiven Nebenschlusswegen (12, 13, 14) über den Patienten 3 nur geringe hochfrequente Ströme fliessen. Zu diesem Zweck können die Induktivitäten entweder in jeden Versorgungsleiter des Generators und in den Schutzleiter eingeschaltet sein, oder es kann mindestens die zur inaktiven Elektrode führende Ausgangsklemme des Hochfrequenzgenerators mit dem Metallgehäuse des Apparates bzw. einem Erdungsanschluss des Apparates über eine Induktionsspule verbunden sein.

   Die Grösse der Induktivität der Parallelschaltung aller Spulen, die in jeden Stromversorgungsleiter und in den Schutzleiter eingeschaltet sind, liegt in einem   Bereich, in    dem bei der Arbeitsfrequenz des Apparates eine Kapazität von 50-500 pF zu einem Resonanzkreis ergänzt wird. Die Grösse der Induktivität der Spule, die zwischen eine der beiden Ausgangsklemmen des Hochfrequenzgenerators und dem Metallgehäuse des Apparates bzw. einem Erdungsanschluss des Apparates eingeschaltet ist, liegt in einem Bereich, in dem bei der Arbeitsfrequenz des Apparates eine Kapazität von 5-50 pF zu einem Resonanzkreis ergänzt wird. Bei Einschaltung der Spule in die Versorgungsleiter und den Stromversorgungsleiter oder den etwaigen Schutzleiter sind die Spulen zweckmässigerweise an der Einführungsstelle des Netzanschlusskabels angeordnet.



   In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind die Leitungen des Netzanschlusskabels einzeln eingezeichnet und mit 16, 17 und 18 bezeichnet. Die gemeinsame Kabelumhüllung ist mit 19 bezeichnet. Hierbei stellen die Leitungen 16 und 17 die stromführenden Leitungen und die Leitung 18 die sogenannte Schutzleitung für die Schutzerdung des Gerätegehäuses dar. Die Leitungen 16 und 17 sind mit den Steckern 20 und 21, die Schutzleitung mit dem Erdstecker 23 versehen, welcher mit dem Schutzkontakt 25 in Steckverbindung steht, während die Stecker 20 und 21 an den aus Vereinfachungsgründen nicht mitgezeichneten Anschlussbuchsen des Stromversorgungsnetzes oder auch einer Batterieanlage (z. B. bei Fahrzeuganlagen) in Steckverbindung stehen. Die in Fig. 1 mit 14 bezeichnete gemeinsame Induktivität ist in Fig. 2 in die Teilinduktivitäten 14a, 14b und 14c aufgeteilt.

   In Serie zu diesen sind zusätzlich die Induktionsspulen 26, 27 und 28 eingeschaltet, deren Induktivität wesentlich grösser ist als der Wert der Induktivitäten 14a bis 14c. Durch den Hochfrequenzwiderstand dieser Induktivitäten lässt sich der Widerstand des Verbindungsweges 12 bis 14 so weit erhöhen, dass unbeabsichtigte Hochfrequenzverbrennungen unwahrscheinlich sind. Ein grösserer Effekt wird jedoch erzielt, wenn die Induktionsspulen 26 bis 28 in ihrem Selbstinduktionswert so bemessen sind, dass ihre Parallelschaltung mit der Kapazität 15 des Gerätegehäuses 1 gegen Erde einen Parallelschwingkreis bildet, dessen Resonanzfrequenz etwa mit der Arbeitsfrequenz des Apparates übereinstimmt.



  Hierdurch wird ein Sperrkreis gebildet, der den Gesamtwiderstand des Verbindungsweges 12 bis 14 gegenüber dem Wert bei Weglassung der Spulen 26 bis 28 wesentlich (mehrere Zehnerpotenzen) erhöht.



  Es ist offensichtlich, dass unter derarigen Bedingungen kein für eine Verbrennung hinreichender Stromfluss über die Kapazität 12 bzw. keine zu   Überschlägen    Anlass gebende Spannung über der Kapazität 12 entstehen kann. Um unerwünschte Eigenresonanzen der Spulen 26, 27 und 28 zu verhindern, sind ihre Anfänge oder ihre Enden oder auch beides durch die Kapazitäten 29, 30 und/oder 31, 32 hochfrequenzmässig miteinander verbunden.



   Besonders   zwecksnässige    Verhältnisse werden geschaffen, wenn man die Spulen 26 bis 28 so gross wählt, dass ihre Parallelschaltung zusammen mit dem grössten in der Praxis vorkommenden Wert der Kapazität 15 eine Eigenfrequenz ergibt, die unterhalb der Arbeitsfrequenz des Generators liegt. Hierdurch wird erreicht, dass auf jeden Fall der Widerstand der Parallelschaltung Netzzuleitung und Kapazität 15 kapazitiv bleibt, so dass unter keiner der in der Praxis vorkommenden Bedingungen ein frequenzmässig in die Nähe der Arbeitsfrequenz kommender Schwingungskreis über die Erde 13 entstehen kann.



   Die Spulen 26 bis 28 sind an sich in bekannter Weise aufgebaut. Wegen des Stromflusses in den Leitungen 16 und 17 sind die Spulen 26 und 27 als Luftspulen ausgeführt, die in der Schutzleitung 18 liegende Spule ist dagegen mit einem Hochfrequenzeisenkern versehen. Es ist daher zweckmässig, den Spulen 26 bis 28 jeweils nicht die gleiche Induktivität zu geben, sondern die Spule 28 so zu bemessen, dass ihre Selbstinduktivität wesentlich grösser ist als diejenige der Spulen 26 bzw. 27. Auf diese Weise lassen sich die stromführenden Spulen 26 und 27 wesentlich kleiner und daher mit geringerem Ohm  schen Widerstand aufbauen als bei gleicher Bemessung aller Spulen.

   In einem praktisch ausgeführten Beispiel wurde eine maximale Kapazität 15 des Gerätes 1 gegen Erde von 250 pF gemessen und dementsprechend die Spulen 26 und 27 zu je 80   uH    und die Spule 28 zu 900   aH    gewählt. Bei gleicher Dimension aller drei Spulen müsste jede Spule zu 120   uH    gewählt werden.



   Für eine sichere Funktionsweise sind die Spulen 26 bis 28 in unmittelbarer Nähe der Einführungsstelle des Netzkabels im Apparat anzubringen. Die Anbringung kann hierbei im Inneren des Gerätes oder auch ausserhalb, beispielsweise auch nachträglich, in einem kleinen Anbaukasten oder dergleichen erfolgen. Ferner soll das Netzanschlusskabel so in das Gerätegehäuse eingeführt sein, dass keine nennenswerten Kapazitäten zwischen seinen Leitungen und dem Gerätegehäuse bestehen.



   Im Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 3 wurde die Anordnung der Spulen 26 bis 28 innerhalb des Gerätegehäuses 33 mit den Laufrollen 34, 35, 36, dem Handgriff 37, dem Leistungsregler 38, dem Stromartwahlschalter 39, dem Anzeigeinstrument 40 und der Signallampe 41 gewählt. Die Netzzuleitung 19 ist durch ein in einer Aussparung der Geräterückwand 42 eingesetztes Isolierstoffbrettchen 43 kapazitätsarm in das Innere des Gerätes geführt. Die Spulen 26 bis 28, an welche die Leitungen 16, 17 und 18 des Netzkabels in nicht gezeichneter Weise angeschlossen sind, sind nahe bei der Einführungsstelle dieses Kabels mittels Isolierstoffbrettchen 44 und 45 sowie Winkelmetallstücken 46 und 47 an einer senkrechten Trennwand 48 befestigt.

   Die anderen Enden der Spulen 26 bis 28 sind an Lötösen 49, 50 und 51 geführt, die in dem Isolierstoffbrettchen 45 sitzen und an denen die zu den Netzanschlussbauteilen des Gerätes führenden Leitungen 52, 53 und 54 angeschlossen sind. Es ist selbstverständlich nicht erforderlich, dass die Spulen 26 bis 28, wie gezeichnet, als   unterteilte Zylinderspulen    aufgebaut sind; sie können vielmehr in jeder bekannten Art ausgeführt sein, beispielsweise als Scheiben- oder als Kreuzwickelspulen.



   Die Fig. 4 zeigt eine Ausführung, bei der die Netzanschlussleitungen ohne zusätzliche Beschaltung in das Geräteinnere und an die Netzanschlussbauteile geführt sind; die Selbstinduktivitäten der Netzleitungen sind daher, analog zu Fig. 1, wieder als resultierende Induktivität 14 dargestellt. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel in Fig. 2 ist hier der Hochfrequenzgenerator 2 mit seinem für die neutrale Elektrode bestimmten Anschluss nicht unmittelbar an das Gerätegehäuse angeschlossen. Vielmehr erfolgt dies unter Zwischenschaltung einer Selbstinduktionsspule 54. Diese kann mit der Kapazität 55 des der Buchse 8 zugeordneten Ausgangs des Hochfrequenzgenerators gegen das Gerätegehäuse einen Schwingkreis bilden und ist im übrigen nach denselben Gesichtspunkten zu bemessen wie die resultierende Induktivität der Spulen 26 bis 28 bei der Ausführung nach Fig. 2.

   Bei der Ausführung nach Fig. 4 ist ferner die Leitung 9, wie gezeichnet, isoliert in das Geräteinnere zu führen.



   In der Ausführung nach Fig. 4 kann es mitunter zweckmässig sein, auch die Kapazität 56 des der Anschlussbuchse 4 zugeordneten Ausganges zu kompensieren. Dies erfolgt auf analoge Weise wie bei dem der Buchse 8 zugeordneten Ausgang mit der Induktionsspule 57.



   Der Vorteil der Ausführung nach Fig. 4 liegt im geringeren Aufwand, da einerseits weniger Induktionsspulen erforderlich sind und anderseits die Spulen in ihren Abmessungen kleiner gewählt werden können, da keine Netzleistung durch sie fliesst. Ferner kann diese Anordnung auch bei Chirurgiegeräten eingesetzt werden, bei denen die Stromversorgungseinrichtung im Gerät eingebaut ist (z. B. in Form einer Akkumulatorenbatterie) und bei denen der hochfrequente Verbindungsweg des Generators über die Kapazität 15 zur Erde besonders hochohmig gemacht werden soll.   

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Hochfrequenz-Chirurgieapparat mit Anschlüssen für mindestens eine Operationselektrode und eine neutrale Elektrode, gekennzeichnet durch aus Induktivitäten bestehende Mittel, durch deren Wirkung in etwaigen hochfrequenten kapazitiven Nebenschlusswegen über den Patienten nur geringe hochfrequente Ströme fliessen.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Apparat nach Patentanspruch mit einem aus dem Netz gespeisten Hochfrequenzgenerator, dadurch gekennzeichnet, dass in jeden Versorgungsleiter des Generators und in den Schutzleiter eine Induktionsspule eingeschaltet ist.

   2. Apparat nach Patentanspruch mit einem Hochfrequenzgenerator, der aus einer im Hochfrequenz Chirurgiegerät eingebauten Stromversorgungseinrichtung gespeist wird, dadurch gekennzeichnet, dass in die Versorgungsleiter des Generators eine Induktionsspule eingeschaltet ist.

   3. Apparat nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die zur inaktiven Elektrode führende Ausgangsklemme des Hochfrequenzgenerators mit dem Metallgehäuse des Apparates bzw. einem Erdungsanschluss des Apparates über eine Induktionsspule verbunden ist.

   4. Apparat nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Grösse der Induktivität der Parallelschaltung aller Spulen, die in jeden Versorgungsleiter und den Schutzleiter eingeschaltet sind, in einem Bereich liegt, in dem bei der Arbeitsfrequenz des Apparates eine Kapazität von 50-500 pF zu einem Resonanzkreis ergänzt wird.

   5. Apparat nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktionsspulen an der Einführungsstelle des Netzanschlusskabels angeordnet sind.

   6. Apparat nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in die Schutzleitung des Netzanschlusskabels eingeschaltete Induktionsspule eine wesentlich grössere Induktivität besitzt als die Induktionsspulen in den stromführenden Leitungen des Netzanschlusskabels.

   7. Apparat nach Unteranspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die einen Enden der Induktionsspulen iiber Kondensatoren miteinander verbunden sind.

   8. Apparat nach Unteranspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Grösse der Spuleninduktivität auf die bei aem Hochfrequenz-Chirurgieapparat vorliegenden Streukapazitäten derart abgestimmt ist, dass die Resonanzfrequenz des aus den Streukapazitäten und der eingeschalteten Induktivität gebildeten Resonanzkreises etwas unterhalb der Arbeitsfrequenz des Apparates liegt.

   9. Apparat nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Grösse der Induktivität der Spule, die zwischen eine der beiden Ausgangsklemmen des Hochfrequenzgenerators und dem Metallgehäuse des Apparates bzw. einem Erdungsanschluss des Apparates eingeschaltet ist, in einem Bereich liegt, in dem bei der Arbeitsfrequenz des Apparates eine Kapazität von 5-50 pF zu einem Resonanzkreis ergänzt wird.