高频外科手术器械的制作方法

这样的高频外科手术器械由现有技术公开了，例如由US6,142,992、EP0430929A2或WO2006/050888A1公开了。这样的高频外科手术器械用于给用于组织凝血和切割的相应外科手术器械供应电能。在此，例如因为电压击穿，电流峰值按规定就是一个问题，电流击穿例如可能导致电弧。与此相应，在所述公开文献中描述了控制装置，其应该防止或终止这种电压击穿。

但是，仍然需要快速可靠的控制。

为此，根据本发明提出一种前述类型的高频外科手术器械，其具有峰值检测控制单元，峰值检测控制单元本身具有电流传感器或电压传感器，其设计用于检测在运行中被输出给负载的高频交流电的电流强度或电压并且具有有效值生成器或者与之相连，其中该有效值生成器与该电流传感器或电压传感器相连且设计成生成由电流传感器或电压传感器获得的高频交流电的有效值。根据本发明，该峰值检测控制单元被设计成当在高频高压电路的起振状态下代表由电流传感器或电压传感器在运行中获得的高频交流电的瞬时值的信号的瞬时峰值的数值超出从由电流传感器或电压传感器在运行获得的高频交流电的有效值推导出的值的数值时停用该高频发生器。在运行中，高频高压电路由所述高频发生器和与之相连的外科手术器械构成。电流传感器或电压传感器连续检测在运行中在高频高压电路中流动的电流的瞬时值或者电压的瞬时值。

“超出”在此总是涉及代表各自瞬时值的信号的数值和从有效值推导出的值的数值。

由电流传感器或电压传感器在运行中获得的高频交流电的瞬时值的信号可被衰减。于是，从由电流传感器或电压传感器在运行中获得的高频交流电的有效值推导出的值可以直接对应于该有效值。重要的只是，代表由电流传感器或电压传感器在运行中获得的高频交流电的信号的最大幅值(即代表各自瞬时值的信号)在高频高压电路的稳定起振状态下小于从由电流传感器或电压传感器在运行中获得的高频交流电的有效值推导出的值，从而代表各自瞬时值的信号只在瞬时值的最大幅值猛然增大的情况下超出从由电流传感器或电压传感器在运行中获得的高频交流电的有效值推导出的值。本发明利用了以下事实，即有效值只以一定的延迟跟随相关瞬时值的最大幅值的增大。

为了比较由电流传感器或电压传感器获得的电流的各自瞬时值与从该电流有效值推导出的值，峰值检测控制单元优选具有比较器，该比较器以硬件部件即模拟电路形式实现，因而可以很快速地做出响应。

本发明包含以下认识，电流有效值在就像例如在电压击穿(电弧)时所出现的电流峰值情况下也比各自瞬时值缓慢增大。与此相应，从有效值推导出的值也比较缓慢增大。当由有效值推导出的值例如是各自有效值加上一固定附加值时且因而当高频交流电的瞬时值超出该有效值加上固定附加值时实现高频发生器的停用，则瞬时值的较小增大未造成高频发生器停用，反而是有效值的缓慢增大。被考虑用来检测电流峰值的对比值因此也是一个机动的对比值，不是定值。

从由电流传感器或电压传感器获得的交流电流的有效值推导出的值优选是有效值加上一固定数值(附加值)。该固定数值(或附加值)是如此选择的，即例如在期望的功率增大时的期望的电流瞬时值增大尚未导致峰值检测控制单元停用高频发生器。

从由电流传感器或电压传感器获得的交流电流的有效值推导出的值也能以预定倍数(附加倍数)如1.5或2大于有效值。也可以针对不同的有效值设定不同的附加值或附加倍数。

或者，代表各自的电流瞬时值或电压瞬时值的信号可以被衰减或降低。

还优选的是，峰值检测控制单元只相对于高电压电源单元和高频发生器的启动延迟地被启动。即，紧跟在高电压电源单元和/或高频发生器启动之后，由电流传感器或电压传感器获得的电流的瞬时值在周期之间相对强烈地一直增大，直到达到起振状态。紧跟在高电压电源单元或高频发生器接通之后，该有效值首先为零，随后只缓慢增大，从而该瞬时值按规定明显高于该有效值并且可能也高于该有效值加上固定数值，即也高于从有效值推导出的值。为了在此情况下不出现通过峰值检测控制单元停用该高频发生器，它只以一定的延迟被启动。为此，优选设置控制单元，它用于所述延迟并且相应地只在一定延时之后提供启动信号供峰值检测控制单元所用。

或者也可以规定，代表各自的电流瞬时值或电压瞬时值的信号与预定最小值相比较，并且只在代表各自的电流瞬时值或电压瞬时值的信号不仅超出由有效值推导出的值也超出预定最小值时产生一关断信号。

峰值检测控制单元优选如此与高频发生器相连，即，峰值检测控制单元通过禁止发出控制脉冲给高频发生器来停用高频发生器。一般，定期给高频发生器供应控制脉冲，控制脉冲所具有的频率对应于高频发生器的谐振频率以维持谐振。如果停止了控制脉冲的发出，则高频发生器暂时不再输出高频交流电。峰值检测控制单元优选以硬件部件形式实现，其可以直接处理来自电流传感器或电压传感器的模拟输入信号。峰值检测控制单元优选包括用于模拟比较由电流传感器或电压传感器获得的交流电流的瞬时值和模拟电流的有效值的比较器。通过这种方式，峰值检测控制单元可以在电流瞬时值超出由有效值推导出的值时在尽量最短时间内产生停用高频发生器的关断信号。

另外，峰值检测控制单元优选具有用于启动信号的输入端，该峰值检测控制单元可借此被启动或停用。通过这种方式，例如可以实现峰值检测控制单元的时间延迟启动。也可以避免在某些运行模式中出现错误停用，即，当由相应的运行模式决定地出现所期望的电流峰值或电压峰值时。因此，峰值检测控制单元在选择这种运行模式时被停用是有利的。这例如可以通过软件控制的中央控制单元总是在选定了或接通了期望的电流峰值或电压峰值随之而来的运行模式时自动实现。

根据另一个优选变型实施方式，峰值检测控制单元具有另一个输入端，在所述另一个输入端加有代表下述固定数值的信号，从有效值推导出的值与该有效值相差所述固定数值。用于代表固定数值的信号的输入端也优选与另一个控制单元相连，例如与也造成峰值检测控制单元的延时启动的控制单元相连。

所述另一控制单元优选是软件控制的中央控制单元，其可被编程且担负起对时间要求不太严格的控制任务。

在一个优选变型实施方式中，高频外科手术器械还具有电压控制单元，它在输出端侧与高电压电源单元相连病在输入端侧至少间接与峰值检测控制单元相连。电压控制单元被设计成输出用于高电压电源单元的电压控制信号。电压控制单元在输入端侧至少间接与峰值检测控制单元的输出端相连，以便能通过这种方式在峰值检测控制单元上接收该输出信号。如果峰值检测控制单元发出停用高频发生器的控制信号，则该控制信号可以同时造成该电压控制单元生成一电压控制信号，其造成由高电压电源单元发出的输出电压降低。通过这种方式，例如可以在高频发生器又被启动时避免新的瞬间电压击穿。

电压控制单元优选以具有至少另一个输入端的模拟电路形式实现，所述另一个输入端与软件控制的控制单元相连，就是说例如与高频外科手术器械的可编程的中央控制单元相连。通过这种方式，如用于不同外科应用的可编程控制装置的优点可以与模拟电路优点(如电弧情况下的快速反应)融合。

电流有效值生成器优选包括用于生成均方根(rms)的至少一个单元。

现在，将结合实施例并参照附图来详述本发明，附图示出：

图1是根据本发明的高频外科手术器械的示意性电路框图；

图2是用于说明在检测到火花放电时的高频外科手术器械的工作方式的第一曲线图；以及

图3是用于说明在接通后的高频外科手术器械的工作方式的第二曲线图。

如图1所示的高频外科手术器械10包括高频发生器12，其由高电压电源单元14供电。由高频发生器12生成的高频交流电流可以通过两个端子16.1、16.2被输出给相连的仪器18。仪器18对由高频发生器12供电的高频高压电路来说是负载。高频高压电路包含高频发生器12和仪器18。

为了获知在运行中在高频高压电路中流动的电流而设有电流传感器20，并且为了获知当前存在的电压而设有电压传感器22。由电流传感器20或电压传感器22获得的值通过模拟匹配电路46被分别供给一个RMS单元24或26。RMS单元24生成电流有效值，RMS单元26生成电压有效值。该有效值分别被提供给模拟-数字转换器32或34。由各自的模拟-数字转换器32、34数字化的电流有效值或电压有效值被供给软件控制的中央控制单元36。

除了软件控制的中央控制单元36外，还设有两个以硬件部件形式实现的、分别包括至少一个比较器的控制单元，即峰值检测和控制单元38和电压控制单元40。

峰值检测控制单元38在输出侧与高频发生器12相连且能输出用于高频发生器12的关断信号。

峰值检测控制单元38在所示实施例中具有峰值电流检测单元42和峰值电压检测单元44。与此不同也可行的是，峰值检测控制单元38只具有峰值电流检测单元，或只具有峰值电压检测单元。

峰值电流检测单元42和峰值电压检测单元44原则上具有相同结构(即附图未示出的抛开电路细节不算)。峰值电流检测单元42及峰值电压检测单元44都分别具有第一比较器42.1、44.1，分别通过第一输入端(在此情况下是各自的反相输入端)将电流有效值或电压有效值提供给所述第一比较器。为此，第一比较器42.1或44.1的第一(例如是反相)输入端与RMS单元24的或RMS单元的26的输出端相连，从而在第一比较器42.1、44.1的第一输入端加上代表高频高压电路内的各自电流有效值或电压有效值的信号。各第一比较器42.1、44.1的各自第二(在此实施例中是非反相的)输入端分别与电流传感器20或电压传感器22相连，从而在第二输入端加上代表各自的电流瞬时值或电压瞬时值的信号。为此，在运行中给各第一比较器42.1、44.1的各自第二输入端分别供应代表电流瞬时值或电压瞬时值的信号，从而各第一比较器42.1、44.1将各自的电流瞬时值或电压瞬时值与从相应有效值推导出的电流值或电压值相比较。在两个输入端之前各接设有模拟匹配电路46，其根据需要用于电流转换或电压转换或者阻抗匹配。

借助模拟匹配电路，各有效值可相对于其所依据的瞬时值被增大，因而成为由电流传感器或电压传感器在工作中获得的高频交流电流推导出的值。

各有效值相对于其所依据的瞬时值的这种相对增大也可以通过借助相应的匹配电路46衰减(即幅值减小)该瞬时值来实现。

当电流或电压的瞬时值高出由相应有效值推导的值时，各自第一比较器42.1、44.1的输出端提供对应于逻辑1的电压值。

峰值电流检测单元42和峰值电压检测单元44另外还分别具有第二比较器42.2、44.2，其各自的非反相输入端恰好与各第一比较器42.1或44.1的相应输入端一样分别与电流传感器20或电压传感器22相连，从而在各第二比较器42.2或44.2的非反相输入端也加上代表各自的电流瞬时值或电压瞬时值的信号。为此，各第二比较器42.2、44.2的各非反相输入端也在运行中分别被提供一个代表电流瞬时值或电压瞬时值的信号。

各第二比较器42.2、44.2的各自的反相输入端通过数字-模拟转换器48与软件控制的中央控制单元36相连。软件控制的中央控制单元36可以通过这种方式预定用于电流瞬时值或电压瞬时值的最小值，该最小值须被超过以便各第二比较器42.2、44.2提供对应于逻辑1的输出信号。

各第一比较器42.1或44.1和各第二比较器42.2或44.2的两个输出信号分别被供给与门42.3、44.3。各自的与门42.3、44.3在其输出端只在峰值电流检测单元42或峰值电压检测单元44的两个比较器分别提供代表逻辑1的输出信号时提供代表逻辑1的信号。当各自的电流瞬时值或电压瞬时值不仅超出由软件控制的中央控制单元36预定的各自电流最小值或电压最小值也超出各自的电流有效值或电压有效值时就是这样的情况。结果这意味着，峰值电流检测单元42和峰值电压检测单元44只在包括高频发生器12和仪器18的高频高压电路就电流瞬时值或电压瞬时值在任何情况下都超出由软件控制的中央控制单元36预定的最小值而言起振时才提供对应于逻辑1的输出信号。

这两个与门42.3、4.3分别具有启动输入端，可借此由软件控制的中央控制单元36启动与门42.3、44.3。与门42.3和44.3的各自启动输入端因此也与软件控制的中央控制单元36相连且被设计成从中央控制单元接收启用信号以便由此被启动。如果这样的启用信号消失，则峰值检测控制单元38不被启动。

峰值电流检测单元42的和峰值电压检测单元44的输出信号(即分别代表逻辑“1”或逻辑“0”的信号)被供给峰值检测控制单元38的或门50，从而峰值检测控制单元38总是在这两个与门42.3、44.3分别通过软件控制的中央控制单元36的相应启用信号被启动且还有该电流瞬时值或电压瞬时值超出分别由软件控制的中央控制单元36预定的各自最小值以及各自的电流有效值或电压有效值时提供代表逻辑1的输出信号。峰值检测控制单元38的输出信号一方面被供给软件控制的中央控制单元36，另一方面作为关断信号被供给高频发生器12。这意味着，当峰值检测控制单元38的输出提供代表逻辑1的信号时，高频发生器12不再获得控制脉冲。为此，高频发生器12可以在最短时间内被停用。

如图2更详细所示，当瞬时值超出电流有效值和分别由软件控制的中央控制单元36预定的最小值时，峰值检测控制单元38因此随即产生关断信号并将其发送至高频发生器12。该关断信号造成禁止控制脉冲输出给高频发生器12，从而结果是它不再输出高频交流电。

图2以实线示出高频高压电路中的(交流)电流的或(交流)电压的瞬时值。代表瞬时值的信号在比较器42.1、44.1、42.2和44.2的非反相输入端输出。虚线表示由软件控制的中央控制单元36预定的最小值，其加在相应的第二比较器42.4或44.2的各自反相输入端上。点划线表示在高频高压电路中的电流或电压的有效值。虚线表示高频高压电路中的电流或电压的以固定数值增大的有效值，进而表示由电流传感器或电压传感器在运行中获得的高频交流电流推导出的值，就像被供给相应的第一比较器42.1、44.1的反相输入端。

因为由有效值推导出的值被选择成该瞬时值在输出功率发生期望的变化时尚未超出从有效值推导出的值，可以实现功率增大，如图2所示。只有当例如在火花击穿情况下出现猛然强烈增大时，瞬时值才超出从有效值推导出的值并且峰值检测控制单元38做出响应，参见图2的“SP”。

因为各自的电流瞬时值与电流有效值的比较借助峰值检测控制单元38的比较器进行，因此有可能很快速地产生关断信号并且用于高频发生器12的控制脉冲的关断可以在出现例如由火花击穿引起的电流峰值之后的几微秒如5微秒内发生。

该关断信号不仅被供给高频发生器12，而且还被供给也呈硬件控制装置形式的电压控制单元40。电压控制单元40作为输出信号产生用于高电压电源单元14的控制信号。电压控制单元40的输入值除了峰值检测控制单元38的关断信号外也是由中央控制单元36产生的参考值。因为中央控制单元是软件控制的，故由中央控制单元36产生的参考值分别借助数字-模拟转换器48被转换为模拟参考值。

通过将给电压控制单元40提供峰值检测控制单元38的关断信号，电压控制单元40可以在火花击穿情况下生成控制信号，这导致高电压电源单元14的输出电压减小。因为这单纯以模拟方式实现，因此在火花击穿情况下的电压控制也很快速地实现。否则，电压控制通过软件控制的中央控制单元36和由其产生的电流值或电压值来实现。

电压控制单元40能以与门或者或门或者单稳触发器形式构成。

图3示出，峰值检测控制单元38在各自瞬时值超出从有效值推导出的值(虚线)和预定最小值(虚线)时做出响应。借此防止峰值检测控制单元38在该瞬时值紧跟在高频发生器12接通后只是因为高频高压电路刚好才起振且该有效值才缓慢跟随在起振时快速增大的瞬时值最大幅值而超出从有效值推导出的值时尚未做出响应。

附图标记清单

10 高频外科手术器械

12 高频发生器

14 高电压电源单元

16.1,16.2 端子

18 仪器

20 电流传感器

22 电压传感器

24 电流RMS单元

26 电压RMS单元

32,34 模拟-数字转换器

36 中央控制单元

38 峰值检测控制单元

40 电压控制单元

42 峰值电流检测控制单元

44 峰值电压检测控制单元

42.1,42.2,44.1,44.2 比较器

42.3,44.3 与门

46 匹配电路

48 数字-模拟转换器

50 或门