DE19524645C2 - Sicherheitsgasanlage für die HF-Chirurgie - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Elektrochirurgie und betrifft eine neue und verbesserte Sicherheitsgasanlage und die entsprechende elektronische Steuerung zur exakten Abgabe und Kontrolle kleinster Gasmengen zum Erzielen von Koagulation oder eines blutstillenden Effektes auf und in dem Gewebe von Lebewesen.

In der modernen Elektrochirurgie sind schon seit den 70-er Jahren Verfahren der Gaskoagulation bekannt. Hierbei wird in der Regel ein Edelgas mittels einer Gasversorgungseinheit durch ein stift­ ähnliches Handstück geblasen und mittels einer, unter HF-Energie stehenden Elektrode ionisiert. Dieser ionisierte Gasstrahl (Plasma) bewirkt, wie schon in der konventionellen Fulguration mit HF, eine Verkochung der Proteine in dem Gewebe und führt somit zu einer Koagulation. Die Vorteile der Gaskoagulation liegen eindeutig in der Kontaktlosigkeit zwischen der Aktivelektrode und dem Gewebe und der verminderten Nekrosetiefe des erzeugten Schorfes, welche zu einer schnelleren Heilung führt.

Wie aus der deutschen Patentschrift 37 10 489 C2 zu ersehen ist, werden bisher Gasflußmengen zwischen 4 und 13 l/min als effektiv und medizintechnisch sinnvoll angesehen.

Nachteilig an diesen vorbekannten Gasflußmengen ist die einseitige Einsetzbarkeit in der offenen Chirurgie. Zudem unterstützen solch hohe Gasflußmegen die Emboliegefahr erheblich.

Aus der US-A 5 330 469 ist eine Gasversorgungseinrichtung bekannt, bei der die Gasflußmengen in vorgegebenen Stufen geschaltet werden können. Sinkt der Gasfluß bzw. Gasdruck aus welchem Grund auch immer ab, muß der Chirurg von Hand die nächst höhere Stufe der Gasflußmenge einstellen. Das stört die Konzentration des Chirurgen auf seine Arbeit ganz erheblich.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zu Grunde diese verminderten Gasflußmengen kontrollierbar zur Verfügung zu stellen und dabei auch die Strömungswiderstände in den z. T. meterlangen Sonden der Endoskopie zu berücksichtigen. Der Regelbereich der Gasflußmengen beginnt bei circa 0,1 l/min und ist nach oben bis zu 10 l/min offen. Als sinnvoller Arbeitsbereich werden 0,25 l/min bis 7 l/min angesehen.

Bei Sicherheitsgasanlagen zum Erzielen von Koagulation gemäß der Erfindung wird ein vorbestimmtes ionisierbares Gas - vorzugweise Argon - in einem gerichteten Strahl zu dem Gewebe mit einer vorbestimmten Gasflußmenge geleitet, die ausreicht, um natürliche Flüssigkeiten von dem Gewebe zu entfernen und somit das darunterliegende Gewebe im wesentlichen freizulegen. Diese Gasflußmenge ist jedoch so gering eingestellt, daß die Gefahr von Gasembolien praktisch vermieden werden kann.

Die zum Leiten des Gases verwendeten Sonden sind so beschaffen, daß sie durch den Arbeitskanal eines Endoskopes, der einen Innendurchmesser zwischen 1,8 mm und 2,8 mm hat, geschoben werden können. Zum Erzielen von Fulguration wird die elektrische Energie in Form von Lichtbögen von der Aktivelektrode in dem Plasmastrahl auf das Gewebe geleitet.

Die Gasflussmenge des Gasstrahls sollte ausreichend sein, um Flüssigkeiten von dem Gewebe zu entfernen, so dass ein Schorf im Gewebe gebildet werden kann, ohne das dieser oben auf der Flüssigkeit, die das Gewebe bedeckt schwimmt.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass zwischen Gaseingang und Gasausgang ein Proportionalventil und hieran stromabwärts anschließend eine Drossel angeordnet ist, dass stromwärts vor der Drossel ein erster Drucksensor und stromabwärts nach der Drossel ein zweiter Drucksensor vorhanden ist, dass die Steuerung der Gasflussmengen durch einen Mikrokontroller veranlasst wird, der nach Auswertung der Signale des ersten und zweiten Drucksensors den Differenzdruck ermittelt und das Proportionalventil steuert und dass die Gasflussmengen sowohl stufenlos als auch in Stufen einstellbar sind. Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist in den Unteransprüchen beschrieben.

Die Gasregeleinheit dient der Konstanthaltung des Gasflusses zur Schutzgasversorgung in Verbindung mit einem HF-Chirurgiegerät.

Hierfür ist die staudruckunabhängige Konstanthaltung des Gasflusses (Massenstrom bzw. Volumenstrom bei gegebenen Druck) von wesentlichem Vorteil.

Die im allgemeinen verwendeten Verfahren, wie der alleinige Einsatz eines Proportionalventils, reichen nicht aus.

Bei der hier beschriebenen Gasregeleinheit wird der Volumenstrom gemessen, und die Stellung eines Proportionalventils bei Sollwertabweichung entsprechend geändert. Die Erfassung des aktuellen Gasflusses (Sollwert) erfolgt durch Messung der Druckdifferenz vor und nach einem Drosselventil.

Die erfaßten Werte werden digital gewandelt und einem Mikrokontroller zugeführt. Das auf diesem Mikrokontroller ablaufende Programm errechnet aufgrund der Druckdifferenz den Gasfluß und steuert über eine entsprechende Schnittstelle das Proportionalventil bei Abweichungen vom Sollwert an.

Die Gasregeleinheit besteht aus einem mechanischen Teil, der das Proportionalventil, 2 Drucksensoren (Bestimmung der Druck­ differenz), Drosselventile und Magnetventile zur Festlegung des Regelbereichs enthält.

Der elektronische Teil enthält die Meßwertverstärker zur Erfassung der Sensorsignale, die AD-Wandler, die Busschnittstelle zum Mikroprozessor und die Ansteuerung der Ventile.

Die vorliegende Erfindung wird an Hand von Blockschaltbildern näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 den mechanischen Teil der Gasregelanlage

Fig. 2 den elektrischen Teil der Gasregelanlage

Das Gas strömt vom Druckminderer einer Gasflasche (6 . . . 8 Bar) durch einen handelsüblichen Anschlußschlauch, der mit dem Eingang der Gasregeleinheit über eine handelsübliche Steck­ verbindung verbunden ist.

Dort wird das Gas mittels eines Druckminderers (1) auf einen konstanten Druck gebracht. Ein Druckschalter (3) gibt ein elektrisches Signal, wenn ein ausreichender Druck (z. B. 5,5 bar) anliegt. Dieses wird zur Erkennung eines ausreichenden Eingangsdruckes verwendet.

Das Gas gelangt dann durch ein Proportionalventil (2), welches sich elektrisch unterschiedlich weit öffnen läßt. Das Gas fließt durch die Drossel (7), bzw. wenn die Ventile (5 und 6) geöffnet sind, auch durch die Drosseln (8 bzw. 9). Das Zuschalten von weiteren Drosseln dient zur Umschaltung der Gasflußregelbereiche.

Die beiden Drucksensoren (4) und (10) liefern ein druckproportionales elektrisches Signal zur Erfassung der Druckdifferenz, der Bestimmung des Gasflusses und der Erfassung des Ausgangsdruckes, um Fehler im Gastransport infolge von Verstopfungen oder Leckagen zu erkennen.

Im Ausgang der Gasregeleinheit liegt ein Feinstfilter (11), der Partikel - Größe über 0.1 my - ausfiltert, um eine Kontamination der Wunde durch Keime und/oder Fremdkörper aus der Gasflasche bzw. der Gasregeleinheit auszuschließen.

Das Gas wird mittels einer Steckverbindung durch die mit einem Gaskanal ausgerüstete elektrische Anschlußleitung dem Handstück zugeführt. Durch die Zuschaltung der Drosseln (8 u. 9) über die Magnetventile (5 bzw. 6) läßt sich der Regelbereich des Gasstromes umschalten.

Hiermit wird ein Variationsbereich des Gasstromes von 0,1 bis 10 l/min ermöglicht, so daß sich sämtliche Werkzeuge der HF-Chirurgie mit dem notwendigen Gasfluß beaufschlagen lassen.

Fig. 2 zeigt nun das Blockschaltbild des elektrischen Teils der Gasregeleinheit.

Die Signale der Drucksensoren Sensor 1 (4) und Sensor 2 (10) gelangen auf zwei Meßwertverstärker (12 und 13) und werden zur weiteren Verarbeitung über einen AD-Wandler (16) in Digitaldaten zur Auswertung in einem Mikrokontroller gewandelt.

Das gleiche geschieht mit den Signalen der Druckdifferenz (15) und des Druckschalters (Stromschleife Druckschalter (14)).

Die Daten gelangen über ein Bussystem zum Mikrokontroller. Aus diesen Daten errechnet das Programm im Mikrokontroller den aktuellen Gasfluß. Bei Abweichungen vom Sollwert werden neue Daten an den DA-Wandler (17) gesendet und die Proportionalventilsteuerung (19) verändert die Stellung des Proportionalventils (2) entsprechend.

Ist darüber hinaus eine Veränderung des Gasflußregelbereichs notwendig, können über die Digitalschnittstelle (18) die Magnetventile 1 bzw. 2 (5 bzw. 6) aktiviert werden, die zusätzliche Drosseln in den Gasweg schalten.

Störungen im Gasfluß, wie Verstopfungen im Gasweg bzw. Leckagen werden an Hand der Drucksensorsignale vom Mikroprozessorprogramm erkannt.

Claims (2)

1. Sicherheitsgasanlage für die HF-Chirurgie zur kontrollierten Steuerung von Gasflußmengen < 4 l/min zur Abgabe durch Lumen mit einem Innendurch­ messer von max. 1,1 mm und einer Länge von 2,5 Metern dadurch ge­ kennzeichnet, dass zwischen Gaseingang und Gasausgang ein Proporti­ onalventil (2) und hieran stromabwärts anschließend eine Drossel (7) an­ geordnet ist,
dass stromwärts vor der Drossel (7) ein erster Drucksensor (4) und strom­ abwärts nach der Drossel (7) ein zweiter Drucksensor (10) vorhanden ist, dass die Steuerung der Gasflussmengen durch einen Mikrokontroller ver­ anlasst wird, der nach Auswertung der Signale des ersten und zweiten Drucksensors (4, 10) den Differenzdruck ermittelt und das Proportionalventil (2) steuert und
dass die Gasflussmengen sowohl stufenlos als auch in Stufen einstellbar sind.

2. Sicherheitsgasanlage für die HF-Chirurgie zur kontrollierten Steuerung von Gasflußmengen < 4 l/min nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den Bereich zwischen den beiden Drucksensoren (4, 10) wenigs­ tens eine weitere Drossel (8) über ein Magnetventil (5) zugeschaltet wer­ den kann.