用于供应医疗器械的发电机的制作方法

1.本发明涉及一种用于供应电手术器械的发电机，特别是一种具有对由发电机提供的输出电压的控制进行改进的发电机。


背景技术：

2.诸如电手术刀、电手术钳或凝血器械的许多电手术器械通常都被供应以射频交流电流。为了避免神经肌肉刺激，该交流电压的频率通常在100khz以上。这样的发电机的功率通常大大超过1w，并且可达到100w的倍数。
3.从de 10 2008 039 884 a1中可看出用于产生这样的电压的发电机。该发电机包括至少一个振荡电路，该振荡电路借助于有源晶体管电路受激励而振荡，并且能量以变压器类型的方式从该振荡电路解耦用于供应所连接的器械。
4.例如，从de 60 2004 009 293 t2可看出用于同时供应多个器械的发电机。该发电机包括连接到全桥电路的多个振荡电路。
5.de 29 10 196 a公开了一种推挽式振荡器，其具有以推挽方式操作的两个晶体管，在其集电极之间布置有并联振荡电路。借助于以变压器类型方式与振荡电路线圈的线圈耦合，电压和电流解耦用于手术器械。
6.事实证明，从发电机供应到器械的电流的波形对待达到的生理效果有显著影响。出于此原因，存在对影响用于供应器械的发电机的输出电压和输出电流的波形的可能性的期望。


技术实现要素：

7.由此本发明的目的在于提供一种发电机，其具有影响电流和电压形式的扩展可能性。
8.该目的借助于根据权利要求1的发电机来解决：根据本发明的发电机基于具有两个放大器的概念，在两个放大器的输出端之间布置有谐振电路的电感器。分配给电感器的是至少一个第一电容器以及第二电容器，电感器与第一电容器一起形成振荡电路，第二电容器用于振荡电路的谐振频率的附加影响。因此，优选地，至少第二电容器不可分离地或经由开关(优选地电子开关)接地。如果放大器借助于诸如双极晶体管或场效应晶体管的电子放大构件实现，则该电容器的一个电极与相应晶体管的输出电极(集电极或漏极)连接，而电容器的另一个电极接地。至此，影响电容器的相应的频率与在输出侧上的放大构件并联切换。特别地，如果放大构件在开关操作中操作，则其产生相应电容器的暂时短路，该电容器因此暂时失效。电容器仅影响在振荡电路处启动的振荡的半波，在此期间与其并联连接的放大构件不导通(高欧姆)。
9.发电机配置为推挽式振荡器。这两个放大器连接到控制电路，该控制电路配置成以推挽模式控制放大器。优选地，控制电路配置成在开关操作中控制放大器。这意味着相应的放大构件(晶体管)要么对于电流导通(即低欧姆导通)，要么阻断。
10.根据本发明的电路概念提供了对这样的发电机的单独半波的幅度和持续时间的具体影响。这样一来，例如发电机振荡的正(或是负)半波具体可在其幅度上放大或减小以及在时间上延长或缩短。如果多个这样的附加电容器利用相应的开关连接到振荡电路和相关联的放大器输出端，则可不同地影响出现的发电机振荡，从而也可产生由发电机提供的电压或由发电机提供的电流的输出波形，其否则不能产生。例如，提供到器械的振荡可具体地非对称地产生，例如以支持或阻止器械电极处的火花形成。
11.如前所述，两个放大器可通过电子开关实现，所述电子开关优选借助于控制电路以推挽模式进行控制。电感器可具有中心抽头，操作电流经由该中心抽头供应到发电机，并且因此供应到放大器。根据这个概念，发电机是对称的推挽式振荡器，其可通过连接和断开电容器来使其处于非对称状态中。非对称供应也是可能的，特别是高频高欧姆非对应供应。
附图说明
12.根据本发明的电路变型的细节是从属权利要求以及附图和其图的相应描述的主题。其中：图1以示意图概览图示示出了发电机和连接的器械，图2以示意性电路图图示示出了用于供应器械的发电机，图3作为示意性图表示出了根据图2的发电机的输出电压，图4-7分别以原理电路图示出了发电机的修改实施例。
具体实施方式
13.在图1中，示出了用于处理生物组织11的器械10以及用于供应器械10的发电机12。在示例中，示出了具有一个单电极13的单极器械10，其借助于火花14影响生物组织11。为了将源自器械10或电极13的电流引导回发电机12，提供中性电极15，其将附接到人类或动物患者，组织11是人类或动物患者的一部分。线路16,17将器械10和优选大尺寸的中性电极15与发电机12连接。该布置仅为示例。发电机12还适用于供应双极器械，诸如用于供应具有两个或更多个电极的凝血工具。这特别适用，因为发电机12以特定方式适合供应输出电压ua，其具有可适于不同生理条件和手术要求和任务的波形。
14.图2示出了发电机12的原理电路。其包括可由晶体管t1,t2实现的第一放大器v1和第二放大器v2。晶体管t1,t2优选为场效应晶体管，诸如增强型或耗尽型的n-mos晶体管。也可使用其它晶体管，特别是双极晶体管、igbt(具有绝缘栅极的双极晶体管)等。如果晶体管t1和t2是场效应晶体管，则它们分别包括栅极g1,g2、源极电极s1,s2和漏极电极d1,d2。两个晶体管t1,t2在共源电路中操作，使得栅极g1,g2是放大器v1,v2的输入电极。漏极电极d1,d2则为放大器v1,v2的输出电极。
15.栅极g1,g2与控制电路18连接，该控制电路配置为根据具有待产生的交流电压频率的时钟以相反的方式断开和闭合晶体管t1,t2，即，使它们导通和不导通。因此，晶体管t1,t2在推挽模式中受控制，并且在开关操作中操作。在发电机12的所有实施例中，控制电路18可通过如图4中示例性地示出的两个耦合电容器来实现，晶体管中的一个的相应一个栅极分别经由耦合电容器与相应另一个晶体管的漏极连接。这种耦合具有的效果是晶体管t1,t2中的一个始终导通，而两个晶体管t1,t2中的相应另一个阻断。阻断阶段和导通阶段
随着由振荡电路预先限定的频率而变化。两个耦合电容器的尺寸优选相等。
16.两个放大器v1,v2(晶体管t1,t2)的源极电极s1,s2直接接地或至少关于交流电流接地。两个放大器v1,v2的输出电极(即晶体管t1,t2的漏极d1,d2)由电感器19与彼此连接，该电感器至少优选地包括中心抽头20，经由该中心抽头，电感器19以及因此还有放大器v1,v2被供应以操作电压ub，并且因此也被供应以相应的操作电流。在到中心抽头20的供应线路中，可提供扼流圈21和备选地附加滤波装置。扼流圈21阻断高频电流流向操作电压源，并且以此方式避免电感器的振荡的非期望阻尼。
17.发电机12还包括与电感器19并联连接的第一电容器c1，以便与其形成并联振荡电路。以此方式，第一电容器c1将放大器v1和v2的输出电极(即漏极d1和d2)与彼此连接。
18.目前所描述的发电机12大体上能够以目前所描述的配置振荡和可操作。然而，其包括用于影响其操作的附加装置。第二电容器c2是其一部分，该部分以一端连接到由电感器16和电容器c1形成的并联振荡电路，并且以另一端23不可分离地接地，或如图2中所示，经由第一开关sw1接地。
19.第一开关sw1可为例如晶体管t3的形式的电子开关，例如，其可配置为场效应晶体管。其可为与晶体管t1,t2相同的类型，或也可为另一种类型。其栅极电极g3连接到控制电路24，该控制电路具体在至少一个振荡周期中或是更长的时间间隔内断开或闭合开关sw1。
20.目前所描述的发电机12操作如下：由于线路16,17通向与电感器19感应连接的耦合线圈k，因此线路16,17与由发电机12产生的电压ua连接。由于两个放大器v1,v2在推挽模式下操作，因此由电感器19和电容器c1形成的并联振荡电路受激励而振荡。为此，晶体管t1,t2交替地导通和不导通。这由控制电路18来控制。晶体管t1,t2的频率和控制优选对应于并联振荡电路(电感器19和电容器c1)的谐振频率。
21.首先假设开关sw1不导通，即晶体管t3受阻断。由此发电机12的电路的有效部分对称配置，电容c2无效。如图3中的图表中所示，在时间段a期间产生对称振荡。
22.所产生的对称输出电压ua首先作为非调制输出电压提供。必要时，例如借助于调制操作电压ub而可执行幅度调制。然而，为了后续考虑，假设操作电压ub是恒定的。
23.如果被供应以输出电压的器械10对组织11产生影响(例如凝血效应)，则输出电压ua在时间段a期间具有特定的生理效应。现在假设期望另一种生理效应，并且因此发电机12应产生具有另一种波形的输出电压ua。特别地，例如在正半波和负半波期间，其应具有不同的振荡过程。例如，半波可区分持续时间和高度(幅度)。为此，控制电路24闭合开关sw1，即其使晶体管t3在其源极电极s3与其漏极电极d3之间导通。以此方式，电容器c2的端部23接地。这种电气连接在图3中所示的整个时间段b内得到维持。
24.第二电容c2在晶体管t2导通的半波期间无效。然而，在t1导通并且晶体管t2不导通的半波期间，电容器c2有效，并且将第一电容器c1与电感器19之间的连接点接地。由此可产生在幅度和频率上修改的半波，例如更小但更长的半波。例如，在时间段b期间，发电机12的这种振荡则可具有图3中所示的形式。如果正半波经由线路16与电极13连接，则电极13与生物组织11之间的火花产生因此得到支持，并且因此获得与时间段a中不同的生理效应。
25.图4示出了发电机12的修改实施例，其与上述实施例的区别仅在于放大器v1,v2通过晶体管t1,t2,t4,t5的共基电路实现。晶体管t1,t2对应于根据图2的晶体管t1,t2。晶体
管t4,t5连接在公共栅极电路中，并且因此形成功率放大器，其中其源极电极s4,s5作为输入电极，而其栅极电极g4,g5连接到合适的不变电位，该电位经由电容器cp关于交流电流接地。
26.电容器c1在这里分为两个单独的电容器c1a,c1b，它们分别以一端接地。每个电容c1a,c1b的相应另一端与电感器19的两端连接。电容器c1a,c1b又与电感器19一起形成并联振荡电路。开关sw1用于根据关于图2所述的电路来修改发电机12的操作。特别地，其可使发电机12的振荡非对称，使得发电机可根据需要在根据图3的时间段a与根据图3的时间段b的振荡形式之间切换。
27.无论发电机12是根据图2的概念的简单推挽式发电机还是根据图4的共基电路中具有放大器v1,v2的推挽式发电机，除开关sw1外，其还可具有带有电容器c3,c4的附加开关sw2,sw3，以便具体影响输出电压ua的振荡形式。这样的示例在图5中示出。电路支路并联连接到晶体管t1,t2并且因此两个放大器v1,v2，在电路支路中，电容器c2,c3,c4布置成与一个开关sw1,sw2,sw3分别串联连接以接地。控制电路24控制开关sw1,sw2,sw3，以便将一个或多个电容器或者电容器c2,c3,c4中的多个接地并且这样一来使后者有效。
28.类似地，控制电路24可断开开关sw1,sw2,sw3中的一个或多个(使其不导通)，以便由此使电容器c2,c3,c4中的一个或多个无效。如果所有电容器c2,c3,c4都无效，则发电机12根据图3中的时间段a的样本振荡。如果由于相应的相关联的开关sw1,sw2,sw3闭合(导通)而使电容器c2,c3,c4中的一个或多个激活，则输出电压ua的形式以特征方式变形，例如，由于正半波或负半波的其幅度放大或减小，并且时间缩短或延长。
29.在所有描述的实施例中，可提供一个单开关sw1以及电容器c2(图2、图6)，两个开关sw1,sw2与两个电容器c2,c3，三个开关sw1,sw2,sw3与三个电容器c2,c3,c4(图5、图7)，或者也可提供多个这样的支路。
30.在根据上述图2-5的电路概念中，电感器19分别包括中心抽头20，操作电流经由相对于rf为高欧姆的扼流圈21供应到该中心抽头。这样一来，提供对称的电流供应。然而，在上述所有电路中，也可经由电感器19的一端处的扼流圈21非对称地供应操作电流，这在图6和图7中尤为明显。优选地，扼流圈21的电感由此高于电感器19的电感。由于根据图6和图7的这些电路的结构和功能描述，基于已经引入的附图标记参考根据图4和图5的电路的描述。另外，由于根据图6和图7，操作电流非对称供应到发电机12中，因此提供启动非对称性，这则也可能导致不完全对称的振荡，即使附加电容器c2,c3,c4无效，即相关联的开关sw1,sw2,sw3受阻断。发电机12的振荡的当前启动非对称性可通过具体断开和闭合一个或多个开关sw1,sw2,sw3来放大或衰减。
31.设置用于供应医疗器械10的推挽式发电机12包括接地的至少一个电容性支路，其优选地以可切换配置并联到其两个晶体管t1,t2中的至少一个。这样的电容性可切换支路可由一个电容器c2和一个开关sw1的串联连接构成。由此，发电机12的输出电压的两个半波中的一个可受到特定影响，而两个半波中的另一个可基本不受影响。如果包括电容器c2,c4的可切换支路并联连接到晶体管t1,t2，则发电机12的输出电压ua的两个半波可相互独立地受到影响。
32.因此，根据本发明的概念允许与其分开对称的推挽式发电机12的半振荡的具体影响，由此扩大了用于向医疗器械10供应以治疗电流的应用范围。
33.附图标记：10器械11生物组织12发电机13电极14火花15中性电极16器械10的线路17中性电极15的线路ua从发电机12输出到器械10的电压v1,v2放大器t1-t5晶体管g1-g5栅极电极s1-s5源极电极d1-d5漏极电极18控制电路19电感器20中心抽头c1第一电容器c2第二电容器cp缓冲电容器21扼流圈22电容器c2的第一端23电容器c2的第二端sw1第一开关24开关sw1(sw2,sw3)的控制电路k耦合线圈a,b图3中的时间段c4,c5附加电容器。

技术特征：
1.一种用于向手术器械(10)供应以电流的发电机(12)，其具有：包括第一输入电极(g1)和第一输出电极(d1)的第一放大器(v1)，包括第二输入电极(g2)和第二输出电极(d2)的第二放大器(v2)，布置在所述第一输出电极(d1)与所述第二输出电极(d2)之间的电感器(19)，与所述电感器(19)连接以形成振荡电路的第一电容器(c1)，包括与所述电感器(19)连接的一端(22)和与开关(sw1)连接的一端(23)的第二电容器(c2)。2.根据权利要求1所述的发电机，其特征在于，所述第一放大器(v1)是第一场效应晶体管(t1)，其漏极电极是所述第一输出电极(d1)，并且所述第二放大器(v2)是第二场效应晶体管(t2)，其漏极电极是所述第二输出电极(d2)。3.根据权利要求2所述的发电机，其特征在于，所述第一控制电极(g1)是所述场效应晶体管(t1)的栅极电极，并且所述第二控制电极(g2)是所述第二场效应晶体管(t2)的栅极电极。4.根据权利要求2所述的发电机，其特征在于，所述第一放大器(v1)是第一场效应晶体管(t4)，其漏极电极是第一输出电极(d4)，所述第二放大器(v2)是第二场效应晶体管(t5)，其漏极电极是所述第二输出电极(d5)，所述第一控制电极(s4)是所述第一场效应晶体管(t4)的源极电极，并且所述第二控制电极(s5)是所述第二场效应晶体管(t5)的源极电极。5.根据前述权利要求中任一项所述的发电机，其特征在于，所述两个放大器(v1,v2)与推挽控制电路(18)连接。6.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述电感器(19)包括与操作电压源(ub)连接的中心抽头(20)。7.根据前述权利要求1至5中任一项所述的设备，其特征在于，所述电感器(19)以其两端中的一个与操作电压源(ub)连接。8.根据前述权利要求中任一项所述的发电机，其特征在于，所述开关(sw1)配置成选择性地以高欧姆方式端接第二电容器(c2)的一端(23)，或者将其接地。9.根据前述权利要求中任一项所述的发电机，其特征在于，提供至少一个附加电容器(c3)，其包括与所述电感器(19)连接的一端和与开关(sw2)连接的一端，其中，所述开关(sw2)配置成选择性地以高欧姆方式端接连接到其的所述附加电容器(c3)的一端，或者将其接地。10.根据前述权利要求中任一项所述的发电机，其特征在于，所述第一电容器(c1)与所述电感器(19)并联连接。11.根据前述权利要求中任一项所述的发电机，其特征在于，所述第一电容器包括两个子电容器(c1a,c1b)，所述两个子电容器分别包括连接到所述电感器(19)的一端和接地的一端。12.根据权利要求11所述的发电机，其特征在于，接地的所述子电容器(c1a,c1b)的端部分别不可分离地接地。

技术总结
设置用于供应医疗器械(10)的推挽式发电机(12)包括接地的至少一个电容性支路，其优选地以可切换配置并联到其两个晶体管(T1,T2)中的至少一个。这样的电容性可切换支路可由一个电容器(C2)和一个开关(SW1)的串联连接构成。由此，发电机(12)的输出电压的两个半波中的一个可受到特定影响，而两个半波中的另一个可基本不受影响。如果包括电容器(C2,C4)的可切换支路并联连接到两个晶体管(T1,T2)，则发电机(12)的输出电压(Ua)的两个半波可相互独立地受到影响。因此，根据本发明的概念允许与其分开对称的推挽式发电机(12)的半振荡的具体影响，由此扩大了用于向医疗器械(10)供应以治疗电流的应用范围。电流的应用范围。电流的应用范围。


技术研发人员：K
受保护的技术使用者：爱尔博电子医疗仪器公司
技术研发日：2022.12.22
技术公布日：2023/7/11