УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ОБРАЗОВАНИЯ ПЛАЗМЫ В ВОДНОМ ОКРУЖЕНИИ Российский патент 2022 года по МПК A61B17/00 

Изобретение относится к прибору для запитывания медицинского инструмента для обработки биологической ткани посредством воздействия плазмы, а также к способу зажигания и поддержания плазмы в водном окружении.

Медицинские инструменты, которые воздействуют посредством исходящей из электрода плазмы на биологическую ткань, в принципе, являются известными и находятся в употреблении.

В этой области, например, ЕР 2514380 А1 раскрывает электроскальпель, который служит для разрезания биологической ткани. Для этого на выполненном в форме лопатки электроде образуют обозначаемую как искру плазму, которая оказывает разрезающее воздействие на ткань. Зажигание плазмы производят в водном или влажном окружении за счет того, что находящуюся изначально на электроде воду испаряют, а затем в слое пара зажигают искру. Для образования необходимого слоя пара и, тем самым, для наиболее быстрого достижения высушивания электрода во время этой фазы нагревания работают с большим коэффициентом заполнения импульсами широтно-импульсно-модулированного, подаваемого на электрод высокочастотного напряжения, или даже со свободным от разрывов напряжением высокой частоты, в то время как при последующем процессе разрезания работают с меньшим коэффициентом заполнения импульсами.

DE 102014217362 А1 описывает плазменное испарение посредством называемого резектоскопом инструмента, который получает питание от хирургического прибора высокой частоты. В рамках выполняемого тем самым хирургического вмешательства инструмент находится, как правило, в растворе поваренной соли, который служит в качестве промывочной текучей среды. Посредством приложения напряжения высокой частоты к испарительному электроду инструмента зажигают плазму. Для этого первоначально производят слой пара вокруг испарительного электрода, для чего требуются большие мощности и токи, которые обеспечивают возможность сильного нагрева промывочной текучей среды и, тем самым, окружающей биологической ткани. Для предотвращения слишком сильного нагревания промывочного раствора и, одновременно, для облегчения зажигания плазмы предусмотрено блокировочное устройство, с помощью которого протекание промывочной текучей среды в линии промывочной текучей среды может быть заблокировано или уменьшено. За счет этого не только облегчено зажигание плазмы, но и уменьшено подведение энергии для процесса зажигания.

Для осуществления резекции ткани, оператору могут быть предоставлены в распоряжение различные инструменты с различными формами электродов, которые имеют различные склонности к зажиганию и различные способности к удержанию плазмы. Кроме того, необходимо отметить возможные при зажигании плазмы нервно-мышечные стимуляции, которые могут раздражать оператора или вредить процессу обработки. Столь же вредоносно могут действовать и нестабильность плазмы или повышенное искрение при зажигании.

Целью изобретения является предоставление устройства и способа, которые или же который способствует исправлению положения относительно по меньшей мере одного из вышеупомянутых аспектов.

Эта цель достигнута с помощью устройства или же прибора по п. 1 формулы изобретения, а также способа по п. 13 формулы изобретения.

В состав устройства входит прибор, который имеет генератор для подачи высокочастотного переменного напряжения, а также блок питания от сети, который соединен с генератором для снабжения его рабочим напряжением. Генератор соединен с выходом, к которому является присоединяемым инструмент. Кроме того, прибор содержит измерительное устройство для определения электрического сопротивления присоединенного к выходу инструмента. При этом под сопротивлением инструмента понимают любую величину, которая может быть интерпретирована как частное от прилагаемого к выходу напряжения и протекающего через инструмент тока, когда для измерения используют постоянное напряжение. Когда для измерения используют переменное напряжение, сопротивление представлено активной составляющей импеданса, которая является частным от напряжения и тока. Вместо сопротивления, в данном изобретении также могут быть использованы импеданс, полное сопротивление, реактивное сопротивление или активное сопротивление. Таким образом, сопротивление инструмента составлено по существу переходным сопротивлением электрода к водному окружению, а также сопротивлением водного окружения как такового на протяжении вплоть до обратного электрода.

Кроме того, прибор содержит управляющее устройство, которое выполнено для задания, по меньшей мере, на протяжении промежутка времени рабочего напряжения и/или подаваемой на инструмент мощности и/или подлежащего подводу к инструменту максимального тока в соответствии с измеренным сопротивлением и для соответствующего управления блоком питания от сети и/или генератором. Указанный промежуток времени может быть представлен, прежде всего, заданным переменным или постоянным промежутком времени, который предусмотрен в качестве времени попытки зажигания для образования плазмы. Измерительное устройство может быть представлено составной частью управляющего устройства.

Кроме того, управляющее устройство может быть выполнено для задания для рабочего напряжения и/или подаваемой на инструмент мощности и/или подлежащего подводу к инструменту максимального тока, по истечении времени попытки зажигания, иных предварительно назначенных величин, которые являются отличными от предварительно назначенных величин для времени попытки зажигания.

При помощи специфической предварительно назначенной величины напряжения (то есть, значения) высокочастотного переменного напряжения и/или предоставляемого блоком питания от сети рабочего напряжения на время попытки зажигания и/или путем ограничения мощности в течение времени попытки зажигания и/или ограничения подлежащего подводу от блока питания от сети и/или высокочастотного генератора максимально тока, в каждом случае на основании измеренного минимального сопротивления погруженного в раствор, но не зажженного электрода, может быть достигнуто приспосабливание процесса зажигания на различных инструментах с различными формами электродов. При этом было выявлено наличие воспроизводимой взаимосвязи между минимальным измеряемым на инструменте сопротивлением и теми значениями для рабочего напряжения, максимальной мощности и/или максимального тока, при которых является возможным достижение надежного и стабильного зажигания плазмы при минимальном искрении и минимальных или, по меньшей мере, незначительных нейромышечных стимуляциях.

Прежде всего, было выявлено, что посредством специфичного для времени зажигания назначения рабочего напряжения, прежде всего назначения рабочего напряжения, (например, максимального требуемого значения 550 B_p (B_p означает пиковое напряжение)) которое превышает находящееся в распоряжении для дальнейшего поддержания плазмы рабочее напряжение (например, максимально 460 B_p), нейромышечные стимуляции могут быть минимизированы, и наблюдается менее значительная интенсивность искрения при переходе от незажженного состояния к образованию плазмы. Точно так же действует ограничение протекающего при мокром электроде без искр максимального тока, а также мощности для режима зажигания, прежде всего специфичное для инструмента ограничение максимального тока и максимальной мощности, которое смягчает, вплоть до устранения, нейромышечные стимуляции.

В указанном смысле, ограничение тока и/или ограничение мощности, то есть ограничение максимального тока на блоке питания от сети или на высокочастотном генераторе, может способствовать улучшению процесса зажигания и стабилизации плазмы посредством того, что предотвращено образование чрезмерно больших паровых пузырей и их отрыв от электрода инструмента.

Для управления рабочим напряжением блок питания от сети может иметь вход регулировки напряжения, который соединен с управляющим устройством. Посредством этого входа регулировки напряжения задают подаваемое блоком питания от сети рабочее напряжение. Однако необходимо учитывать, что вопреки обычному наличию в блоке питания от сети регулировочной петли для регулировки требуемого рабочего напряжения на выходе блока питания от сети, могут встречаться колебания рабочего напряжения, а именно, прежде всего, изменения напряжения вследствие быстрых изменений нагрузки. Изменения нагрузки приводят к повышению блоком питания от сети рабочего напряжения по причине сохраняемой в выходном фильтре блока питания от сети энергии.

Кроме того, изменения напряжения могут происходить вследствие конечного времени реакции имеющейся в блоке питания от сети регулировочной петли напряжения. Ограничение рабочего напряжения во время режима зажигания уменьшенным значением обеспечивает предотвращение чрезмерного кратковременного повышения рабочего напряжения вследствие скачкообразного роста сопротивления на электроде в результате зажигания плазмы и, тем самым, скачкообразного уменьшения тока. За счет этого в переходной фазе (иными словами, на переходе от практически короткого замыкания при мокром электроде к парообразованию и образованию плазмы) может быть предотвращено превышение нагрузки по мощности. Одновременно уменьшено образование пузырей, и таким образом, достигнута стабилизация плазмы. За счет этого могут быть предотвращены или уменьшены чрезмерное искрение, равно как и нежелательная нейромышечная стимуляция.

Альтернативно или дополнительно, блок питания от сети и/или генератор имеют вход ограничения тока, который соединен с управляющим устройством. За счет этого ограничивают максимальный подаваемый от инструмента ток и, таким образом, ток при незажженной плазме, который протекает от инструмента в окружающий водный раствор. С одной стороны, за счет этого ограничена нагрузка по мощности в растворе и ткани, а также стабилизирован процесс зажигания плазмы.

Дополнительно или альтернативно, блок питания от сети и/или генератор могут иметь вход ограничения мощности, который соединен с управляющим устройством. Подаваемый на вход ограничения мощности сигнал задает максимальную подаваемую от генератора мощность. Осуществляемое таким образом ограничение мощности предотвращает повреждение ткани, повреждение инструмента и чрезмерное искрение, а также стабилизирует процесс зажигания.

Управляющее устройство может содержать устройство распознавания эксплуатационного состояния, которое выполнено для распознавания начала попытки зажигания. При распознавании таковой, управляющее устройство во время попытки зажигания имеет возможность задания требуемого значения для рабочего напряжения, которое превышает требуемое значение во время функционирования со стабильной плазмой, следующего за попыткой зажигания.

Устройство распознавания эксплуатационного состояния может быть также выполнено для различения в конце попытки зажигания между состояниями зажженной стабильной плазмы и отсутствием какой-либо плазмы. На основе этой информации может быть задан последующий режим функционирования прибора. Если было обнаружено образование стабильной плазмы, последующие попытки зажигания блокируют, а рабочему напряжению и/или максимальной мощности и/или максимальному току задают подходящие для функционирования со стабильной плазмой значения. Если не было обнаружено образования какой-либо стабильной плазмы, напротив, попытку зажигания повторяют. Кроме того, может быть предварительно назначено, что управляющее устройство, после неудавшейся попытки зажигания, перед запуском новой попытки зажигания выдерживает, прежде всего, фазу ожидания. За счет этого обеспечена возможность воспрепятствования подведению чрезмерно большой энергии в водный раствор и/или биологическую ткань.

Кроме того, управляющее устройство может быть выполнено для регистрации подведенной к инструменту электрической работы, под которой понимают интеграл электрической мощности, взятый по промежутку времени. Например, предварительно назначенный для регистрации электрической работы промежуток времени может составлять, например, одну секунду, в пределах которой электрическую мощность интегрируют или же суммируют с малыми приращениями. Например, это может быть произведено в секундных интервалах или также в отличных временных интервалах. При этом в предпочтительном варианте осуществления может быть предусмотрено, что управляющее устройство сокращает фазу ожидания между двумя попытками зажигания или работает без фазы ожидания до тех пор, пока максимально допустимая для данного временного интервала электрическая работа еще остается недостигнутой. За счет этого предотвращают как слишком большое подведение энергии, так и слишком долгое, раздражающее оператора или мешающее ему время ожидания между следующими друг за другом попытками зажигания.

Кроме того, управляющее устройство может быть выполнено для регистрации сближения электрода инструмента с ограничивающей люмен биологической тканью. Для этого может быть измерено электрическое сопротивление между электродом и предусмотренным на инструменте или, альтернативно, отдельно прикрепленным на пациенте нейтральным электродом, которое изменяется при сближении электрода с тканью. Если такое сближение регистрируется, управляющее устройство имеет возможность запуска попытки зажигания. В предпочтительном варианте осуществления может быть предусмотрено, что управляющее устройство, когда оно находится в фазе ожидания между двумя попытками зажигания, укорачивает эту фазу или работает без фазы ожидания до тех пор, пока максимально допустимая для данного временного интервала электрическая работа еще остается недостигнутой.

Кроме того, прибор согласно изобретению может быть выполнен для приспособления не только рабочего напряжения и/или мощности и/или максимального тока для фазы зажигания, но и рабочего напряжения и/или мощности и/или максимального тока для следующей рабочей фазы на основании измеренного сопротивления и, таким образом, специфично для инструментов.

Посредством отдельных, некоторых или суммы всех вышеупомянутых признаков могут быть созданы приборы, которые автоматически питают различные присоединенные инструменты таким образом, что возникают только малые нейромышечные стимуляции или таковые вовсе отсутствуют, и в то же время, являются достижимыми хорошие свойства зажигания плазмы при незначительном искрении, а также стабильное удержание плазмы.

Прежде всего, для управления подачей мощности прибора для запитывания медицинского инструмента для обработки биологической ткани посредством воздействия плазмы, прибор может иметь:

- генератор для подачи высокочастотного переменного напряжения (напряжение высокой частоты) и для подвода высокочастотного тока (тока высокой частоты), причем генератор соединен с выходом, к которому является присоединяемым инструмент,

- блок питания от сети, который соединен с генератором для снабжения его рабочим напряжением,

- блок управления для управления генератором и/или блоком питания от сети, который имеет измерительное устройство для обнаружения поставляемого к выходу тока высокой частоты,

причем управляющее устройство выполнено для задания, по меньшей мере, в течение некоторого промежутка времени подлежащего подводу к выходу максимального тока высокой частоты и/или подаваемой к выходу мощности и для соответствующего управления блоком питания от сети и/или генератором.

Указанный промежуток времени может содержать, прежде всего, то время, в течение которого на еще мокром, пребывающем в соприкосновении с жидкостным телом электроде образуется паровой пузырь, и при этом в паровом пузыре образуется электропроводная плазма. До тех пор, пока электрод касается по большой площади жидкостного тела, управляющее устройство ограничивает поставляемый к выходу высокочастотный ток, то есть генератор работает с ограничением по току, а прикладываемое напряжение является незначительным. Когда образуется паровой пузырь, действующее на выходе электрическое сопротивление резко возрастает по меньшей мере на один порядок величины, а обычно на несколько порядков величины, результатом чего является быстрое уменьшение высокочастотного тока, быстрое возрастание напряжения высокой частоты, а также возрастание поставляемой генератором мощности.

В вышеупомянутом приборе может быть предусмотрено, что управляющее устройство регистрирует уменьшение тока высокой частоты и/или возрастание напряжения высокой частоты, и на этой основе, заново задает максимальную величину для тока высокой частоты и/или максимальной мощности, прежде всего ограничивает их. Измерение тока и/или измерение напряжения и назначение максимальной мощности могут производиться периодически в коротких промежутках времени, например 10 мкс или 100 мкс.

Для управления рабочим напряжением, для ограничения тока высокой частоты или мощности, блок питания от сети и/или генератор могут иметь соответствующий вход регулировки, который соединен с управляющим устройством. Посредством входа регулировки могут быть заданы подаваемое блоком питания от сети рабочее напряжение и/или максимальный подаваемый блоком питания от сети ток и/или максимальная подаваемая блоком питания от сети мощность. Если вход регулировки предусмотрен на генераторе, посредством его могут быть заданы максимальный подаваемый генератором ток высокой частоты и/или максимальная подаваемая генератором мощность и/или максимальное подаваемое генератором напряжение высокой частоты.

Для регистрации быстрого уменьшения тока, которое служит в качестве индикатора образования парового пузыря, может служить отношение регистрируемого на данный момент времени тока высокой частоты к току высокой частоты в более ранний момент времени. При периодическом измерении тока, более ранний момент времени может располагаться на одно или два измерения ранее. Если отношение близко к 1, какое-либо образование паровых пузырей отсутствует. Если отношение существенно меньше 1, образование паровых пузырей есть. Это может быть принято в качестве сигнала на уменьшение или же ограничение мощности генератора. Такое мероприятие стабилизирует образование плазмы посредством предотвращения преждевременного отрыва парового пузыря от электрода. Также ослаблено образование искр.

Дополнительные подробности выгодных вариантов осуществления изобретения являются предметом описания, чертежа или пунктов формулы изобретения. Показано на:

Фиг. 1 - прибор согласно изобретению, присоединенный инструмент и обрабатываемый биологический объект, в схематичном представлении,

Фиг. 2 - инструмент в полом органе, окруженном водным раствором, в схематичном представлении,

Фиг. 3 - различные инструменты, которые могут быть применены с прибором согласно фиг. 1,

Фиг. 4 - диаграммы для различных регулировок различных инструментов для зажигания плазмы,

Фиг. 5 - характеристика тока и напряжения на инструменте при зажигании плазмы,

Фиг. 6 - диаграмма различных сценариев зажигания, и

Фиг. 7 - диаграмма для иллюстрации различных зависимостей максимального тока и максимальной мощности от измеренного сопротивления.

На фиг. 1 проиллюстрировано устройство 10 для обработки биологической ткани 11, которую ограничивает люмен 12. Люмен 12 может быть представлен внутренним пространством полого органа или также иной, образованной в ткани 11 полостью. Обычно, люмен 12 частично или полностью заполнен водным раствором 13, таким как, например, раствор NaCl.

К устройству 10 принадлежит прибор 14, который служит для запитывания инструмента 15 электрическим током. Для этого прибор 14 имеет выход 16, к которому присоединен или может быть присоединен инструмент 15. Если инструмент 15, как проиллюстрировано на фиг. 1, является биполярным инструментом, с инструментом 15 соединены оба полюса выхода 16. Если, напротив, инструмент 15 выполнен монополярным (смотри фиг. 3, внизу), линия 17 от полюса выхода 16 ведет к инструменту 15, в то время как другая линия 18 от другого полюса выхода 16 ведет к контрэлектроду 19, который электрически соединен с биологической тканью 11. Первая линия 17 является линией высокой частоты, а вторая линия 18 рассматривается как нейтральный проводник.

Прибор 14 содержит блок 20 питания от сети, который может быть соединен с электрической сетью электроснабжения и предоставляет между двумя линиями V и М рабочее напряжение U_b. Оно служит для снабжения конструктивной группы, которая образует генератор 21. Генератор 21 производит из рабочего напряжения U_b высокочастотное переменное напряжение, которое подают к выходу 16. Частота переменного напряжения может быть задана в диапазоне от 100 кГц до 10 МГц.

Для регистрации подаваемого на инструмент 15 тока и/или для регистрации приложенного к выходу 16 напряжения может быть предусмотрено измерительное устройство 22, например между генератором 21 и выходом 16 или также в виде части генератора 21. Измерительное устройство 22, кроме приложенного к выходу 16 напряжения и/или протекающего через выход 16 наружу и вовнутрь тока, при необходимости, имеет возможность обнаружения также и производных от них величин, таких как, например, действующее на выходе 16 омическое сопротивление и/или подаваемая от выхода 16 эффективная мощность и/или реактивная мощность. Регистрируемые и/или обнаруженные величины (напряжение, ток, сопротивление, импеданс, мощность и т.д.) передают на управляющее устройство 23. При этом измерительное устройство 22 может быть выполнено не только, как представлено на фиг. 1, отдельным от управляющего устройства 23, но также, полностью или частично, в виде его части. Управляющее устройство 23 и измерительное устройство 22 следует понимать, равно как и генератор 21 и блок 20 питания от сети, в качестве функциональных блоков, которые могут быть построены как на тех же, так и на отдельных друг от друга аппаратных конструктивных группах.

Управляющее устройство 23 присоединено к входу 24 регулировки напряжения блока 20 питания от сети. Посредством этого входа 24 регулировки напряжения управляющее устройство 23 задает блоку 20 питания от сети требуемое значение для рабочего напряжения U_b. В этом случае, выполненное в блоке 20 питания от сети регулирующее устройство регулирует истинную величину рабочего напряжения U_b по требуемому значению, причем в рамках процесса регулирования могут возникать временные отклонения. Этот регулятор может быть реализован также в управляющем устройстве 23.

Кроме того, управляющее устройство 23 соединено с входом 25 ограничения тока, который может быть выполнен на генераторе 21 или на блоке 20 питания от сети или также на конструктивной группе ограничения тока. Конструктивная группа ограничения тока может быть расположена между блоком 20 питания от сети и генератором 21 или также между генератором 21 и выходом 16. Поданный на вход 25 ограничения тока сигнал задает максимальный подаваемый ток на выходе 16. По его достижении, работу блока 20 питания от сети и/или генератора 21 приспосабливают для предотвращения превышения предельного значения тока.

Кроме того, предусмотрен вход 26 ограничения мощности, который может быть предусмотрен на генераторе 21, на блоке 20 питания от сети или на расположенной между генератором 21 и блоком 20 питания от сети конструктивной группе. Подаваемый на вход 26 ограничения мощности сигнал задает максимальную подаваемую на выход 16 мощность.

Вход 24 ограничения напряжения, вход 25 ограничения тока и вход 26 ограничения мощности следует рассматривать в качестве информационных каналов, которые могут быть реализованы произвольным образом из области электротехники и передачи данных. Также является возможным отказ от отдельного входа ограничения мощности, и достижение ограничения мощности посредством согласования друг с другом сигналов на входе 24 ограничения напряжения и входе 25 ограничения тока.

Фиг. 2 служит для иллюстрации инструмента 15 и его применения в люмене 12. Инструмент 15 имеет выполненный, например, в форме петли или дуги электрод 27, который соединен с линией 17. Электрод 27 в незажженном состоянии является мокрым, и по всей своей поверхности находится в соприкосновении с раствором 13, то есть, таким образом, состоит с ней в электрическом контакте. Поэтому, между электродом 27 и контрэлектродом 19 может быть измерено представленное на фиг. 1 пунктиром сопротивление R, которое по существу задается величиной и формой электрода 27. Сопротивление R составлено объединением сопротивления между электродом 27 и окружающим раствором 13, а также сопротивления токовой цепи через раствор 13 до контрэлектрода 19. Если электрод 27 находится поблизости от стенки, имеется еще параллельная токовая цепь через ткань. Если контрэлектрод 19 выполнен не на инструменте 15, но прикреплен отдельно на пациенте, электрическое сопротивление составлено только из последовательного включения переходного сопротивления между электродом 27 и окружающим раствором 13, а также сопротивления токовой цепи через раствор 13 и сопротивления через ткань тела до контрэлектрода 19.

Фиг. 3 символически иллюстрирует различные инструменты 15а, 15b, 15 с, 15е и, соответственно, обозначенное пунктиром сопротивление R цепи к соответствующему нейтральному электроду. В то время как инструменты 15а-15 с выполнены в виде монополярных инструментов, которые снабжают только посредством линии 17, в биполярном инструменте 15е контрэлектрод 19 указан в качестве контрэлектрода и выполнен непосредственно на инструменте 15е, который в этом случае соединен с обеими линиями 17, 18. В других отношениях, инструменты 15а-15е могут отличаться друг от друга величиной и формой соответствующих электродов 27а, 27b, 27 с, 27е. Например, электроды 27а, 27b, 27 с, 27е могут быть выполнены в виде больших или малых проволочных петель, ленточных петель, грибовидных или иных плоских электродов.

Инструменты 15а-15е, когда они входят в соприкосновение с раствором 13 и присоединены к прибору 14, имеют характерное, измеряемое между электродом 27 и контрэлектродом 19 сопротивление R_a, R_b, R_c или R_e, которое может быть зарегистрировано посредством измерительного устройства 22. Регистрация может быть произведена, например, непосредственно перед производством на электроде 27 плазмы или также в самом начале такой попытки зажигания, до тех пор, пока еще непотревоженный раствор 13 примыкает к электроду 27. Также является возможным выполнение измерительного цикла прежде предприятия попытки зажигания.

Для определения величины сопротивления, к выходу 16 предоставляют напряжение. Оно может совпадать с напряжением для зажигания плазмы или также быть ниже него. Протекающий на выходе 16 ток может быть в этом случае зарегистрирован измерительным устройством 22. По измеренному напряжению и измеренному току может быть обнаружен импеданс и/или сопротивление R_min. Эта величина перед осуществлением первой попытки зажигания имеет значения R_a, R_b, R_c, R_e, которые можно соответственно рассматривать в качестве характеристических для соответствующего инструмента 15а-15е. В этой связи рекомендуется обращение к фиг. 7. Она иллюстрирует на ее горизонтальной оси различные значения R_min, именно R_a, R_e, R_c, R_b для различных инструментов 15а, 15е, 15 с и 15b. Обычно, эти значения располагаются между 20 Ом и 100 Ом, причем другие значения также не являются исключенными.

Фиг. 7 служит также для иллюстрации стратегии управления зажиганием, которую осуществляет управляющее устройство 23. Для этого, кроме того и дополнительно, рекомендуется обращение к фиг. 4 и 5.

Для зажигания плазмы 28 в пределах раствора 13 (смотри фиг. 2) или на стенке люмена 12, прибор 14 предоставляет высокочастотное переменное напряжение, которое влечет за собой возникновение тока через раствор 13 и, если контрэлектрод 19 размещен не на инструменте 15 как таковом, а на ткани 11, через ткань. Вследствие непосредственного мокрого контакта между раствором 13 и электродом 27, имеющееся сопротивление является очень малым, и протекает максимальный ток. При этом управляющее устройство 23 ограничивает в блоке 20 питания от сети или в генераторе 21 ток, соответственно, значением, подходящим для соответствующего инструмента 15а, 15b, 15с или 15е. Это значение зависит от сопротивления R_a-R_e, которое измерительное устройство 22 обнаруживает именно теперь или в предшествующий попытке зажигания момент времени.

Фиг. 7 посредством кривой I иллюстрирует различные значения максимального тока для различных инструментов 15а, 15b, 15с или 15е с различными сопротивлениями R_a-R_e. Соответствующим образом, выходной характеристике генератора задают, например, для инструмента 15_b на фиг. 4 значение i_b. В равной мере, для этого инструмента 15b согласно фиг. 7 задают максимальную мощность p_b. За счет этого мощность ограничена согласно участку кривой p_b, поскольку ограничение тока не активировано, вследствие начала образования паровых пузырей на электроде 27, которое вызывает уменьшение тока. Во время всего процесса зажигания генератор 21 снабжают рабочим напряжением U_bb, которое, предпочтительно, задано ниже рабочего напряжения U_b, которое предоставляется для генератора при зажженной плазме 278. При пребывании системы в состоянии с малым омическим сопротивлением, в ней действуют ограничения тока или мощности, напротив, при образовании парового пузыря - ограничения напряжения.

Уменьшение рабочего напряжения U_b до значения U_bb, ограничение мощности p_b и ограничение тока i_b согласно диаграмме на фиг. 4 обеспечивают соответствующий инструментам процесс зажигания с незначительным искрообразованием и стабильным образованием плазмы. Предотвращены рассмотренные до сих пор вредные эффекты. Это показано также на упрощенной диаграмме согласно фиг. 5, которая посвящена, прежде всего, зажиганию плазмы 28. Диаграмма иллюстрирует на своей левой половине, при изначально приложенном к электроду 27 напряжении U большой ток i_b, который задан посредством ограничения тока (вертикальная ветвь кривой i_b, на фиг. 4). Вследствие малого сопротивления порядка нескольких десятков Ом, к электроду 27b приложено лишь незначительное напряжение. Однако заданная величина напряжения в этом состоянии превышает среднее значение. Это является необходимым, поскольку, в противном случае, изначально возникающее превышение напряжения побуждает регулятор напряжения к чрезмерно сильной регулировке напряжения книзу, что может повлечь затухание плазмы.

К моменту времени t_za вокруг электрода 27 образуется паровой пузырь, который изначально не проводит электричество и поэтому прерывает или, по меньшей мере, существенно ограничивает прохождение тока до возникновения электрического пробоя. Обычно, резкое прерывание тока или уменьшение тока приводит к пику напряжения на генераторе 21 или на блоке 20 питания от сети, прежде всего по причине сохраняемой там в индуктивности энергии. Этот пик напряжения показан на фиг. 5 посредством U_p, и обычно приводит к выработке вредных световых и, в определенных обстоятельствах, звуковых импульсов, которые называют также «искрением». Тем не менее, посредством уменьшения рабочего напряжения до значения U_bb (например, 550 В) и посредством ограничения мощности до специфичного для инструмента значения p_b, при прохождении кривой p_b согласно кривой на фиг. 4, образующееся искрение уменьшают до минимума. Поэтому, напряжение U после момента времени t_za до момента времени t_ze поднимается с незначительным избыточным отклонением или без избыточного отклонения, в то время как ток, в свою очередь, уменьшается до его рабочего значения.

Если, напротив, применяют другой инструмент, например инструмент 15а, который имеет при соприкосновении с раствором 13 другое, менее значительное сопротивление R_a (смотри фиг. 7), управляющее устройство 23 для процесса зажигания согласно фиг. 4 задает более сильный максимальный ток i_a и большую максимальную мощность р_а, а также, опять-таки, подходящее рабочее напряжение U_ba, которое может быть большим или меньшим, чем U_bb, или также совпадать с ним. Опять-таки, получают процесс зажигания с минимальным искрением и со спокойным переходом к стабильному удержанию плазмы.

Управляющее устройство 23, кроме того, выполнено для прекращения попытки зажигания по истечении времени попытки зажигания tvz, при условии отсутствия обнаружения какого-либо зажигания. Как показывает диаграмма на фиг. 6, после этого следует фаза t_W ожидания, в пределах которой не предпринимают какой-либо последующей попытки зажигания. Обычно, время ожидания составляет несколько сотен миллисекунд, например 0,8 с. За счет этого ограничивают нагрузку по мощности в растворе 13 и/или ткани 11.

Для повышения комфорта, может быть предусмотрено, что управляющее устройство 23, при заданных условиях, сокращает время t_W ожидания или же вовсе не выдерживает его. Для этого управляющее устройство 23 может быть выполнено для регистрации произведенной между электродом 27 и контрэлектрода 19 на заданном временном интервале регистрации электрической работы. Например, этот временной интервал регистрации может составлять 1 с, а максимальная произведенная на нем работа - 400 Втс.По истечении такого интервала регистрации, может быть произведен перезапуск регистрации. Если, например, теперь первая попытка зажигания (крайняя левая на фиг. 6) располагается в интервале мониторинга, в котором, кроме первой попытки зажигания во время t_VZ попытки зажигания еще не произошло какой-либо последующей попытки зажигания, и в этом интервале мониторинга максимальная электрическая работа еще не достигнута, время t_W ожидания может быть укорочено, и предпринимаемую, в противном случае, только после истечения времени ожидания вторую попытку зажигания выполняют преждевременным образом, как обозначено на фиг. 6 посредством стрелки, в виде попытки 30 зажигания.

Также являются возможными инициация сокращения или же досрочное прерывание интервала времени tw ожидания в том случае, когда обнаружено сближение электрода 27 с биологической тканью 11. Такое явление обычно сопряжено с изменением, например с повышением электрического сопротивления между электродом 27 и контрэлектродом 19. Такое изменение сопротивления может быть использовано в качестве инициирующего события для прерывания интервала времени ожидания, то есть для предприятия преждевременной попытки 30 зажигания (фиг. 6). При необходимости, могут быть предприняты несколько попыток зажигания в тесной последовательности друг за другом. В варианте осуществления, это может быть обусловлено тем, что в заданном временном интервале мониторинга заданная граница для произведенной электрической работы еще не достигнута или превзойдена.

Прибор для запитывания медицинского инструмента 15 для обработки биологической ткани 11 посредством воздействия плазмы 28 выполнен согласно изобретению особым образом для зажигания и стабильного образования плазмы 28 на электроде 27 инструмента 15. Для этого прибор 14 имеет управляющее устройство 23, которое во время попытки зажигания, предпочтительно специфичным для инструмента образом, ограничивает поставляемый на инструмент 15 ток и/или ограничивает подаваемую на инструмент 15 электрическую мощность и/или работает при этом с уменьшенным рабочим напряжением U_bb. С помощью такой меры для большого разнообразия присоединяемых инструментов 15а-15е в каждом случае достигнуто быстрое, стабильное образование плазмы с незначительным искрением.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

10 Устройство

11 Биологическая ткань

12 Люмен

13 Раствор

14 Прибор

15 Инструмент (по общей отсылке)

15а - 15е Инструмент (по специфической отсылке)

16 Выход

17 Первая линия

18 Вторая линия (нейтральная линия)

19 Контрэлектрод

20 Блок питания от сети V, М Линии

Ub Рабочее напряжение (например, 600 В_р)

21 Генератор

22 Измерительное устройство

23 Управляющее устройство

24 Вход регулировки напряжения

25 Вход ограничения тока

26 Вход ограничения мощности

27 Электрод (по общей отсылке)

27а-27е Электрод (по специфической отсылке)

R Сопротивление

R_min Минимальное измеренное значение сопротивления R

R_a-R_e Специфичное для инструмента минимальное сопротивление R_min

28 Плазма

I Зависимая от инструмента кривая максимального тока

Р Зависимая от инструмента кривая максимальной мощности

i_b Максимальный ток для инструмента 15b

i_a Максимальный ток для инструмента 15а

p_b Максимальная мощность для инструмента 15b

р_а Максимальная мощность для инструмента 15а

U_bb Рабочее напряжение для инструмента 15b

U_ba Рабочее напряжение для инструмента 15а

t_VZ Время попытки зажигания (50 мс-500 мс),

t_W Интервал времени ожидания (0,5 с-1 с),

29 Поздняя попытка зажигания

30 Преждевременная по времени попытка зажигания

Группа изобретений относится к медицинской технике. Прибор для запитывания медицинского инструмента для обработки биологической ткани посредством воздействия плазмы особым образом выполнен для зажигания и стабильного образования плазмы на электроде инструмента. Для этого прибор имеет управляющее устройство, которое во время попытки зажигания, предпочтительно специфичным для инструмента образом, ограничивает поставляемый на инструмент ток, и/или ограничивает подаваемую на инструмент электрическую мощность, и/или работает при этом с уменьшенным рабочим напряжением U_bb. С помощью такой меры для большого разнообразия присоединяемых инструментов в каждом случае достигнуто быстрое, стабильное образование плазмы с незначительным искрением. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Прибор (14) для запитывания медицинского инструмента (15) для обработки биологической ткани (11) посредством воздействия плазмы (28), содержащий:

- генератор (21) для подачи высокочастотного переменного напряжения, причем генератор (21) соединен с выходом (16), к которому является присоединяемым инструмент (15),

- блок (20) питания от сети, который соединен с генератором (21) для снабжения его рабочим напряжением (U_b),

- управляющее устройство (23) для управления генератором (21) и/или блоком (20) питания от сети,

- измерительное устройство (22) для определения электрического сопротивления (R_min) присоединенного к выходу (22) инструмента (15),

причем управляющее устройство (23) выполнено для задания, по меньшей мере, на протяжении промежутка времени (t_VZ) рабочего напряжения (U_b), и/или подаваемой на инструмент (15) мощности (P), и/или подлежащего подводу к инструменту (15) максимального тока (i) в соответствии с измеренным сопротивлением (R_min) и для соответствующего управления блоком (20) питания от сети и/или генератором (21).

2. Прибор по п. 1, отличающийся тем, что блок (20) питания от сети имеет вход (24) регулировки напряжения, который соединен с управляющим устройством (23).

3. Прибор по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что генератор (21) имеет вход (25) ограничения тока, который соединен с управляющим устройством (23).

4. Прибор по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что генератор (21) имеет вход (26) ограничения мощности, который соединен с управляющим устройством (23).

5. Прибор по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что управляющее устройство (23) имеет устройство распознавания эксплуатационного состояния, которое выполнено для распознавания начала попытки зажигания, в то время как подводимое от генератора (21) на инструмент (15) переменное напряжение образует на инструменте (15) плазму (28).

6. Прибор по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что управляющее устройство (23) выполнено для задания во время попытки зажигания требуемого значения для рабочего напряжения (U_b), которое превышает таковое во время функционирования после попытки зажигания.

7. Прибор по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что управляющее устройство (23) имеет устройство распознавания эксплуатационного состояния, которое выполнено для распознавания конца попытки зажигания или гашения плазмы, в то время как подводимое от генератора (21) на инструмент (15) переменное напряжение привело к образованию на инструменте (15) плазмы (28).

8. Прибор по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что управляющее устройство (23) имеет устройство распознавания эксплуатационного состояния, которое выполнено для распознавания конца попытки зажигания, в то время как подводимое от генератора (21) на инструмент (15) переменное напряжение не образует на инструменте (15) плазму (28).

9. Прибор по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что управляющее устройство (23) выполнено для выдерживания в фазе (t_W) ожидания заданного времени паузы после неудавшейся попытки зажигания и для последующего запуска новой попытки зажигания.

10. Прибор по п. 9, отличающийся тем, что управляющее устройство (23) выполнено для регистрации подведенной к инструменту (15) электрической работы (W).

11. Прибор по п. 10, отличающийся тем, что управляющее устройство (23) выполнено для регистрации сближения размещенного в люмене (12) инструмента (15) с биологической тканью (11) и в случае пребывания управляющего устройства (23) в фазе ожидания и превышения увеличением импеданса предельного значения для прекращения фазы ожидания и запуска новой попытки зажигания.

12. Прибор по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что управляющее устройство (23) выполнено для задания рабочего напряжения (U_b), и/или подаваемой на инструмент (15) мощности (P), и/или подлежащего доставке к инструменту (15) максимального тока (i) на протяжении примыкающей к фазе зажигания рабочей фазы в соответствии с измеренным перед зажиганием плазмы (28) сопротивлением (R_min) и для соответствующего управления блоком (20) питания от сети и/или генератором (21).

13. Способ зажигания плазмы (28) в водном окружении на электроде (27) медицинского инструмента (15), причем электрод (27) находится в соприкосновении с водным раствором (13),

причем электрод (15) соединен с прибором (14), который выполнен для подачи высокочастотного напряжения,

причем перед подводом к электроду (27) высокочастотного напряжения для зажигания плазмы (28) вычисляют электрическое сопротивление (R) между электродом и водным окружением, и на основании значения этого сопротивления (R) производят эксплуатационные установки прибора (14).

14. Способ по п. 13, отличающийся тем, что к эксплуатационным установкам, предпочтительно, относятся только фаза зажигания, в пределах которой испаряется примыкающая к электроду (27) вода (13) и в образующемся паровом пузыре зажигается плазма (28).

15. Способ по п. 14, отличающийся тем, что к эксплуатационным установкам относится напряжение (U) холостого хода, и/или подаваемая на инструмент (15) мощность (P), и/или подлежащий подводу к инструменту (15) максимальный ток (i).