Электрохирургический генератор

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИ РЕСПУБЛИК 19) (111 150 4 А 61 В 1 17 ВСЕФР 1"1 Т 1,Я ГМ г РЬОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ ИДЕТЕЛЬСТВу АВТОРСКОМ к Ю ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ(71) Всесоюзный научно - исследовательский институт медицинскогоприборостроения(57) Изобретение относится к электрохирургическим аппаратам и предназначено для рассечения и коагуляции мягких тканей организма. Цель изобретения - снижение травматизма путем .предотвращения излишне глубокой деструкции ткани при коагуляции большихобъемов. Генератор содержит источни"ки питания 1 и 2, двухканальный моду. -лятор 3, суммирующий диод 4, усили"тель мощности 5 ключевого типа наМОП - транзисторах, задаюпрй генера"тор 6, выходную цепь 7, активный 8и пассивный 9 электроды. При проведении операции напряжение на выходеусилителя мощности оказывается промодулированным по амплитуде импульсами с коэффициентом модуляции в зависимости от задаваемой глубины коагуляции путем регулирования выходного напркения второго канала модулятора 3. Средняя мощность на выходеустройства задается путем регулирования выходного напряжения первого канала модулятора. 8 ил.1410959 Изобретение относится кмедицине, а именно к высокочастотнымэлектрохирургическим генераторам срегулируемой выходной мощностью, ипредназначено для рассечения и коагуляции мягких тканей организма, атакже для остановки кровотечений спомощью токов высокой частоты,Целью изобретения является снижение травматизма пациента путем предотвращения излишне глубокой деструкции ткани при коагуляции большихобъемов ткани.На фиг. 1 представлена функциональ 15ная схема устройства; на Фиг. 2 принципиальная схема источника питания первого канала модулятора; наФиг. 3 - принципиальная схема источника питания второго канала модулятора; на Фиг, 4 - принципиальная схемамодулятора; на фиг. 5 - принципиальная схема усилителя мощности высокойчастоты; на фиг. 6 - задающий генератор высокой частоты; на фиг. 7 - 25диаграмма напряжения питания оконечного каскада усилителя мощности высокой частоты; на фиг. 8 - диаграммавыходного высокочастотного напряжения усилителя мощности высокой частоты.Устройство состоит из источников1 и 2 питания, выходы которых соединены с входами соответственно первогои второго каналов модулятора 3. Первый и второй каналы модулятора 3 соединены по выходам последовательно,причем выход первого канала модулятора 3 подключен к аноду суммирующегодиода 4, а выход второго канала модулятора 3 подключен к катоду суммирующего диода 4. Катод диода 4 соединен также с входом Чр усилителя5 мощности. Противофазные выходызадающего генератора 6 подключены квходам возбуждения усилителя 5 мощности. Высокочастотный выход усилителя 5 мощности через выходную цепь 7подключен к активному 8 и пассивному9 электродам.Источник 1 питания (фиг,2) состоитиз выпрямительного моста на диодах10, - 13 типа КД 206 А и фильтрующегоконденсатора 14. Источник 2 питания (фиг.З) выполнен.55по аналогичной схеме и состоит извыпрямительного моста 15 типа КЦ 405 Ви фильтрующего конденсатора 16,гВходы источников 1 и 2 питания подключены к вторичным обмоткам силового трансформатора (не показан), подключенного первичной обмоткой к сети переменного тока 220 В 50 Гц.Источники 1,и 2 предназначены для получения выпрямленных и отфильтрованных напряжений +60 В, причем источник 1 отдает в нагрузку ток до 5 А, . а источник 2 - до 1 А.Первый канал двухканального модулятора 3 выполнен на транзисторах 17 - 21 и резисторе 22 - регуляторе выходного напряжения первого канала модулятора. Транзистор 17 типа КТ 630 Б вместе с транзисторами 18 - 20 типа КТ 827 А образуют составной эмиттерный повторитель повышенной мощности с регулируемым напряжением на эмиттере транзистора 20, Транзистор 21 типа КТ 816 Г с цепочкой резисторов 23 - 25 создают на базах транзисторов 18 и 19 автоматическое смещение, благодаря чему падение напряжения на этих транзисторах выравнивается и первый канал модулятора может отдать в нагрузку ток до 5 А. Резисторы 26 - 28 обеспечивают нормальную работу составного эмиттерного повторителя.Конденсатор 29 обеспечивает дополнительную Фильтрацию выходного напряжения первого канала,.Резистор 30 - разрядный, Выходом первого канала является эмиттер транзистора 20, соединенный с анодом суммирующего диода 4.Второй канал модулятора 3 состоит иэ генератора модулирующих импульсов, выполненного на микросхеме 31 типа К 155 ЛАЗ, усилителя мощности импульсов на транзисторе 32 типа КТ 361 Б, переключающего транзистора 33 типа КТ 825 Г, составного эмиттерного повторителя на транзисторах 34 типа КТ 630 Б и 35 типа КТ 827 А и .резистора 36 - регулятора амплитуды выходного напряжения второго канала.Резисторы 37 - 39 и конденсаторы 40 - 42 определяют временные параметры модулирующих импульсов. Выход генератора импульсов через токоограничительный резистор 43 соединен с базой усилителя на транзисторе 32. .Нагрузкой усилителя служит первичная обмотка трансформатора 44, выполненного на ферритовом сердечнике. Резистор 45 обеспечивает запирание транзистора 32 в паузах между модулирую-:3 1410 щими импульсами. Вторичная обмоткатрансформатора 44 через токоограничительный резистор 46 подключена к базовому переходу переключающего транзистора 33. Резисторы 47 - 49 обеспечивают нормальную работу составного эмиттерного повторителя на транзисторах 34 и 35, Конденсатор 50 обеспечивает дополнительную фильтрацию напряжения на эмиттере транзистора 35. Резистор 51 - разрядный.Второй канал включен по вьходу последовательно с первым путем соединения эмиттера транзистора 20 с нижними по схеме концами резисторов 36 и 51. Таким образом, напряжение на выходе второго канала регулируется не от нуля, а от значения напряжения на эмиттере транзистора 20, т.е. от значения напряжения на выходе первого канала.Сдвоенный выключатель 52 служит для подключения движков резисторов 36 и 22 к базам транзисторов 34 и 17 25 соответственно.Модулятор 3 предназначен для получения независимо регулируемых напряжений первого и второго каналов, которые после сложения на суммирующем диоде 4 образуют напряжение питания Ч оконечного каскада усилителя 5 мощности.Усилитель 5 мощности (фиг.5) со" стоит из предварительного двухкаскадного усилителя на транзисторах 53 и 54 типа КТ 36 1 В и 55 и 56 типа КТ 921 Б, включенных по схеме двухтактного усиления с нагрузкой в виде первичной обмотки трансформатора 57. Входы 40 предварительного усилителя соединены с противофазными .выходами задающего генератора 6. Резисторы 58 и 59 вместе с конденсаторами 60 и 61 образуют входную дифференцирующую цепочку. Резисторы 62 - 64 задают рабочий режим первого каскада предварительного усилителя, а резисторы 65 - 67 - рабочий режим второго каскада предварительного усилителя. Резисторы 68- 69 - режимные в цепях базы транзисто ров 55 и 56. Конденсатор 70 - фильтрующий в цепи питания предварительного усилителя,Вторичные обмотки трансформатора 57, выполненного на ферритовом сердеч. нике, через режимные резисторы 71 74 подключены между затворами и истоками транзисторов 75 - 78 типа КП 904 А 9594 оконечного усилителя мощности, выполненного по ключевой схеме, Резисторы79 - 82 симметрируют входное сопротивление полевых транзисторов 75 - 78,Нагрузкой оконечного каскада является первичная обмотка трансформатора83, выполненного на ферритовом сердечнике. Вторичная обмотка трансформатора 83 через выходную цепь 7 подключена к активному электроду 8 и пассивному электроду 9, К входу Б, оконечного усилителя мощности подключенкатод суммирующего диода 4,Усилитель 5 мощности предназначендля пблучения высокочастотного напряжения П , промодулированного поамплитуде в соответствии с закономизменения напряжения питания оконечного каскада усилителя мощности БЗадающий генератор б высокой частоты (фиг,б) состоит из кварцевогогенератора частоты 160 кГц, выполненного на микросхеме 84 типа К 155 ЛАЗ.Кварц 85 стабилизирует частоту колебаний 1760 кГц. Резисторы 86 - 88 иконденсатор 89 обеспечивают нормальную работу генератора на микросхеме84. Для получения хорошей скважностинапряжения возбуждения и получекияпротивофазного напряжения возбуждения к выходу кварцевого генератораподключен делитель 90 частоты на 4,выполненный на двух 3 - триггерахмикросхемы типа К 155 ТМ 2,К противофазным выходам делителя90 подключены входы предварительногоусилителя 5 мощности.Задающий генератор 6 предназначендля получения двух противофазных напряжений частотой 440 кГц для возбукдения усилителя 5 мощности,Выходная цепь 7 представляет со-бой, например, повышающий выходнойтрансформатор и разделительные емкости, обеспечивающие согласование выхода усилителя 5 мощности с нагрузкой и электрическую развязку активного 8 и пассивного 9 электродов отцепей устройства. Питание микросхем 31 модулятора 3, 84 и делителя 90 генератора 6 осуществляется от источника стабилизированного напряжения +5 В (не показан),.Питание предварительного усилителя 5 мощности осуществляется от источника нестабилизированного напряжения +20 В (не показан), 5 14109Перед началом работы с устройством движки резисторов 36 и 22 установливают в нижнее по схеме положение.Пассивный электрод 9 накладываютна тело пациента как можно ближе кзоне хирургического вмешательства,Поверхность пассивного электрода 9должна плотно прилегать к коже пациен та.При включении устройства в сетьна входы первого и второго каналовмодулятора 3 поступают напряжения+60 В и начинают работать задающийгенератор б и генератор мбдулирующихимпульсов второго канала модулятора,3, Противофазные сигналы возбуждениячастотой 440 кГц с выхода задающегогенератора 6 поступают на входы усилителя 5 мощности, Сигнал возбужденияусиливается двухтактным усилителемна транзисторах 53 - 56 и выделяетсяна вторичных обмотках трансформатора57. Лмплитуда напряжения возбужденияна затворах транзисторов 75 - 78составляет 20 - 25 В, что достаточнодля насыщения этих транзисторов иработы оконечного усилителя мощностив ключевом режиме. Питание оконечного каскада усилителя мощности осуществляется модулированным напряжениямП , снимаемым с катода суммирующего диода 4.Для включения тока на выходе устройства нажимают сдвоенный выключатель 52. При этом с регулятора выходного напряжения первого канала модулятора 3 - резистора 22 напряжениеподается на базу транзистора 17 и сего эмиттерной нагрузки (резистор28) на базу транзистора 20. Такимобразом, на эмиттере транзистора 20,т,е. на выходе 1 ; го канала, напря"жения соответствует напряжению, снимаемому с движка регулятора резисто". ра 22,Одновременно, с нажатием педалипереключателя 52 напряжение с регулятора 36 подается на базу транзистора34 и с его эмиттерной нагрузки набазу транзистора 35, Таким образом,на эмиттере транзистора 35 напряжениебудет соответствовать напряжению,снимаемому с движка регулятора резистора 36. С генератора модулирующих 55импульсов (с вывода 8 микросхемы 31)импульсы длительностью 10 мкс, перио"дом повторения 1000.мкс поступают на усилитель тока на транзисторе 32 и с вторичной обмотки трансформатора 44 на переключающий транзистор 33, На время действия модулирующего импульса транзистор 33 входит в насыщение и напряжение с эмиттера транзистора 35 оказывается приложенным между катодом и анодом суммирующего диода 4. Таким образом, диод 4 на время действия модулирующего импульса запирается и питание усилителя 5 мощности осуществляется только напряжением с эмиттера транзистора 35, т.е. с выхода второго канала. В паузе между модулирующими импульсами транзистор 33 закрыт, диод 4 открывается прямо приложенным напряжением с эмиттера транзистора 20 т.е. с выхода первого канала, и питание усилителя 5 мощности осуществляется только с выхода первого канала. При этом получают форму напряжения питания оконечного каскада усилителя 5 мощности в общем виде, представленную на Фиг. 7, Ум соответствует вьиодному напряжению второго канала модулятора 3 и регулируется резистором 36 в диапазоне от значения напряжения на выходе первого канала до значения напряжения на выходе первого канала плюс 60 В, Усоответмин ствует выходному напряжению первого канала и регулируется резистором 22 в диапазоне от 0 до 60 В. Таким образом, напряжение П, оказывается про-. модулированным по амплитуде импульсами с коэффициентом модуляции в зависимости от взаимного положения движков резисторов 36 и 22.Напряжение Б модулирует выходной высокочастотный ток устройства и на выходе форма имеет в общем случае вид, представленный на фиг.8.Амплитуда выходного тока в радио- импульсах, определяющая глубину пробоя клеточных мембран ткани, а следовательно, и глубину коагуляции, задается резистором 36, регулирующим выходное напряжение второго канала модулятора 3.Амплитуда выходного тока в паузах между радиоимпульсами, определяющая среднюю мощность на выходе устройства, задается резистором 22, регулирующим выкодное напряжение первого канала модулятора 3. Поскольку скважность радиоимпульсов велика, то их мощность при коэффициенте модуляции менее 907. составляет менее 37 отсредней выходной мощности устройства,т.е. мощностью радиоимпульсов можнопренебречь. Таким образом, средняявыходная мощность устройства регулируется только резистором 22, а глуби 5на коагуляции и деструкции ткани регулируется только резистором 36.Предлагаемое устройство позволяетполучить коэффициент модуляции выход"1 Оного тока в пределах О - 100%. Так,например, при регулировании выходного тока только резистором 22 (движокрезистора 36 находится в нижнем пасхеме положении), выходная средняямощность устройства изменяется от Одо максимального значения, при этомкоэффициент модуляции равен нулю.Такой режим соответствует режимурезания, применяемому при электрохирургических воздействиях.При регулировке выходного токатолько резистором 36 (движок резистора 22 находится в нижнем по схемеположении) коэффициент модуляции выходного тока равен 100%, т.е. форматока аналогична Форме выходного токаизвестного устройства, что соответствует режиму коагуляции. Изменяя положение движков резисторов 36 и 22,можно изменять коэффициент модуляциивыходного тока в пределах О - 100%,осуществляя тем самым плавный переход от режима резания к резанию с гемо-стазом и к каагуляции, что бываетнеобходимо при проведении точно дозированных электрохирургических воздействий,Таким образом, предлагаемое устройства позволяет независимо регули Оровать коэффициент модуляции выходного тока и среднюю выходную мощностьпри сохранении всех преимуществ известного устройства (высакий коэффициент полезного воздействия, хорошийтепловой режим), что обусловлено при 45менением в усилителе мощности ключевого генератора на МОП - транзисторахи задающего генератора с фиксированной амплитудой напряжения возбуждения50Благодаря введению модулятора вцепь питания усилителя мощности ивыполнению его двухканальным с индивидуальными источниками питанияканалов появляется возможность получить на выходе модулятора напряжение,промодулированное па амплитуде периодически следующими прямоугольными импульсами с большой скважностью,причем, поскольку оба канала модулятора имеют независимую регулировкуи каждый из них питается от отдельнаго источника т 1 итания, можно независимо регулировать максимальный и минимальный уровни напряжения питанияусилителя мощности и тем самым изменять коэффициент модуляции выходноговысокочастотного тока устройства,Коэффициент модуляции выходноговысокочастотного тока определяет соотношение между амплитудой высокочастотного тока в радиоимпульсе и амплитудой высокочастотного тока в паузахмежду радиоимпульсами. При большойскважности радиоимпульсов и коэффициенте модуляции больше 10% мощностьрадиоимпульсов не оказывает значительного влияния на средний уровень выходной мощности, поэтому мощностью радиоимпульсов можно пренебречь.С помощью одного канала модуляторарегулируется амплитуда выхоцнаго высокочастотного тока устройства в паузах между радиоимпульсаьи, а напряжение с выхода второго канала мадулято"ра, складываясь на суммирующем диодес выходным напряжением первого канала, определяет амплитуду выходноготока устройства в радиаим;тульсе при"чем второй канал модулятора подключается к суммирующему диоду талька навремя модулирующего импульса,Это в свою очередь обуславливает возможность как изменения срецнего уровня выходной мощности устройства в большом диапазоне при Фиксированной амплитуде тока в радиоимпульсах, так и изменения в большом диапазоне амплитуды тока в радиоимпульсах при фиксированном урсвне средней выход" ной мощности устройства, что необходимо в ряде случаев при практическом использовании устройства, В частности, при использовании устройства для осуществления высокочастотной электрокаагуляции тканей раздельная регулировка указанных параметров обуславливает возможность регулирования в широком диапазоне режимов электро- хирургического воздействия при резании или коагуляции, абуславливая тем самым безопасность процесса коагуляции в различных практических ситуациях за счет раздельного регулирования глубины коагуляцни и уровня сред 1410959ней мощности, обеспечивающего обработ" ку необходимого объема ткани.При проведении коагуляции энергия радиоимпульсов обеспечивает лишь электрический пробой клеточных мембран ткани на глубину, определяемую амплитудой радиоимпульсов, и гомогенизацию структуры ткани, а основной нагрев ткани с целью ее коагуляции 10 осуществляется высокочастотным током в паузе между радиоимпульсами,Формула изобретенияЭлектрохирургический генератор, 15 содержащий задающий генератор высокой частоты, усилитель мощности высо кой частоты ключевого типа на МОП- транзисторах, выходную цепь, модулятор, источник напряжения питания око О нечного каскада усилителя мощностии электроды, соединенные с выходомусилителя мощности высокой частотычерез выходную цепь, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью снижения травматизма .путем предотвращенияизлишне глубокой деструкции тканипри коагуляцнк больших объемов, онснабжен вторым источником напряжения,а модулятор выполнен двухканальнымс независимой регулировкой выходногонапряжения каждого канала и включенв цепь питания усилителя мощности,причем входы каналов модулятора подключены каждый к своему источнику напряжения, а выходы через суммирующийдиод - к усилителю мощности, входывозбуждения которого соединены с вы"хЬдами задающего генератора.1410959 Составитель А.РыкиТехред Ч.Дидык. актор Н,Лазарен Коррект еше аказ 350 а Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная Тираж 655 11 ИИПИ Государствеии по делам изобрет 35, Москва, Ж, Подписноекомитета СССРи открытийкая иаб., д, 4/5