CIRCUITO PARA DISPOSITIVOS DE RADIOFRECUENCIA APLICABLES A LOS TEJIDOS VIVOS Y DISPOSITIVO QUE LO CONTIENE.

Circuito para dispositivos de radiofrecuencia aplicables a los tejidos vivos y dispositivo que lo contiene.

El circuito de alimentación de los electrodos comprende un filtro resonante en serie y un filtro resonante en paralelo, sintonizados para dejar pasar la señal fundamental de la señal de entrada y que simultáneamente atenúan de forma exponencial el resto de armónicos al aumentar la frecuencia de éstos, de manera que de la señal de entrada con armónicos sólo pase a la salida la señal fundamental sin atenuación, mientras que los armónicos que provocan interferencias queden atenuados de modo creciente al aumentar su frecuencia

Circuito para dispositivos de radiofrecuencia aplicables a los tejidos vivos y dispositivo que lo contiene.

Objeto de la invención

La presente invención está destinada a dar a conocer un nuevo circuito para dispositivos de radiofrecuencia aplicables a los tejidos vivos, que abarca también los dispositivos de diatermia por corrientes conducidas en sus distintas versiones y los electrobisturís que incorporan el circuito objeto de la propia invención, y que presenta notables características de novedad y de actividad inventiva y que permite conseguir notables ventajas sobre lo actualmente conocido.

En particular, el circuito para dispositivos de diatermia por conducción y para electrobisturís objeto de la presente invención permite atenuar los armónicos de una señal no sinusoidal, permitiendo obtener una señal sinusoidal a la salida de un amplificador de alto rendimiento con objeto de cumplir la normativa de compatibilidad electromagnética (EMC) obligatoria, prácticamente, en todos los países del mundo.

Como es sabido la EMC es la propiedad de un aparato electrónico de no interferir ni ser interferido por otros aparatos electrónicos, funcionando todos ellos correctamente.

Antecedentes de la invención

La diatermia es el empleo de corrientes eléctricas especiales para elevar la temperatura de tejidos vivos con fines terapéuticos. A veces se le denomina hipertermia, sobre todo en el sector médico.

Los equipos de diatermia por corrientes conducidas son muy eficaces en el campo de electromedicina y en el de la electroestética en múltiples aplicaciones. A los electrobisturís a veces también se les denomina aparatos de diatermia.

Es conveniente que los equipos de diatermia y los electrobisturís trabajen con amplificadores de alto rendimiento (eficientes desde el punto de vista de consumo eléctrico), pero en este caso suelen emitir muchas señales electromagnéticas debido fundamentalmente a elementos parásitos que interfieren con otros equipos electrónicos.

Estos equipos de diatermia por conducción y los electrobisturís suelen funcionar con señales sinusoidales como la de la figura 1. La figura 2 muestra el espectro de frecuencia de la señal de la figura 1 utilizando la transformada de Fourier que es otra forma de representar la señal en el dominio de la frecuencia, en el eje de abscisas se representa la frecuencia y en el eje de ordenadas se representa la amplitud de la señal.

El aumento de temperatura del tejido vivo mediante diatermia se consigue transmitiendo energía al mismo a través de dos métodos: por corrientes inducidas (electrodos sin contacto con el tejido) o por corrientes conducidas (electrodos en contacto con el tejido).

En general, la frecuencia de la señal aplicada en el método de acoplamiento sin contacto ha de ser muy superior a la frecuencia de la señal aplicada en el método de acoplamiento con contacto.

En la diatermia por conducción se aplican dos electrodos en contacto con el tejido vivo de forma que se produce una circulación de corriente entre los dos electrodos que atraviesa el tejido que encuentra a su paso. La corriente que circula a través del tejido provoca la elevación de la temperatura por el efecto Joule, debido a la resistencia eléctrica del propio tejido.

En equipos de diatermia por conducción el acoplamiento de los electrodos es por contacto. Existen dos métodos de aplicación: el denominado método capacitivo y el método resistivo.

En diatermia por conducción los electrodos normalmente son asimétricos, en este caso, y debido a la densidad de la corriente, el mayor aumento de la temperatura se produce en los tejidos más próximos al electrodo activo (el de menor tamaño). En el método capacitivo los dos electrodos son metálicos, pero uno de ellos tiene una capa aislante. En el método resistivo los dos electrodos son metálicos sin aislar.

En los equipos de electrocirugía, tales como los electrobisturís, la densidad de corriente es tan elevada en el punto de contacto del electrodo activo con el tejido, que se produce corte, coagulación o fulguración de éste.

Para este tipo de equipos el cumplimiento de la normativa de EMC que se ha citado anteriormente es muy difícil. De hecho en la norma IEC 60601-2-2, que han de cumplir los electrobisturís, se explica que las pruebas de EMC se han de realizar con el equipo conectado, pero con la potencia de salida a cero, porque en su momento, se comprobó que era muy difícil cumplir con las normas de EMC cuando el electrobisturí se aplica en la función de corte, fulguración o coagulación, y porque el tiempo de uso del equipo durante la intervención quirúrgica es relativamente corto y el beneficio para el paciente es muy elevado.

Los equipos de diatermia por conducción funcionan de forma parecida a un electrobisturí, pero con un electrodo activo mucho mayor, de forma que la densidad de corriente J en el área de contacto con el tejido es mucho menor, aunque la corriente I que circula por el tejido (de hasta 3 A de valor eficaz R.M.S.), la tensión de salida V (de hasta 800 V de valor eficaz R.M.S.) y la frecuencia de la señal(entre 0,4 MHz a 3 MHz), son aproximadamente del mismo orden de magnitud. Desde el punto de vista de EMC, estas tensiones, corrientes y frecuencias son relativamente elevadas, y hacen muy difícil poder cumplir con la normativa de EMC en los diferentes países. Como no existe una normativa específica para este tipo de equipos, tal y como sucede con el electrobisturí, los equipos de diatermia por conducción han de cumplir la normativa general de EMC para equipos médicos EN 60601-1-2 en Europa. Ésta indica que la EMC se ha de medir con el equipo en la peor condición posible, esto es, a máxima potencia de salida, a diferencia de los electrobisturís que se ha de medir con la potencia a cero, que es una situación mucho más sencilla para cumplir con los requisitos de la EMC.

Cualquier señal no sinusoidal pura y periódica se puede descomponer en múltiples señales sinusoidales denominadas armónicos (de diferente frecuencia, amplitud y fase), los cuales se pueden calcular a partir de la transformada de Fourier de la señal periódica.

Un método para minimizar interferencias electromagnéticas consiste en que la señal a la que trabaje el amplificador sea sinusoidal pura, por ejemplo un amplificador en clase A, pero en este caso el rendimiento teórico máximo es del 50% con la consiguiente pérdida de energía y el calentamiento del equipo.

Algunos amplificadores de alto rendimiento, como por ejemplo los de clase C, D, E o F, pueden llegar a rendimientos teóricos de hasta el 100%. Estos amplificadores se basan en generar una señal idealmente cuadrada (que puede ser trapezoidal o cuasi-trapezoidal) o de pulsos, y filtrar la señal fundamental intentando atenuar al máximo los armónicos no deseados, normalmente con un filtro LC de segundo orden, ya sea serie o paralelo, pero en el estado de la técnica no se ha descrito ningún filtro como el que se describe en esta patente para este tipo de amplificadores.

En realidad, el rendimiento de estos amplificadores es menor al teórico debido a las pérdidas en los componentes y/o a la no adaptación de impedancias.

En la figura 3 se puede ver una señal cuadrada. En la figura 4 se puede ver que el espectro de frecuencia de esta señal cuadrada contiene muchas otras señales a frecuencias superiores (armónicos). Estas señales son indeseadas porque se pueden acoplar al cable de red o porque se pueden emitir en forma de radiación a través de cables del paciente, pudiendo provocar más fácilmente interferencias electromagnéticas en otros equipos.

Características de la invención

El objetivo de la presente invención consiste en dar a conocer un circuito que permite a los equipos de diatermia cumplir más fácilmente con los requisitos de EMC de los diferente países, especialmente en las pruebas de emisión radiada y conducida.

El circuito se puede utilizar tanto en equipos de electrocirugía como son los electrobisturís, como en equipos de diatermia por conducción.

El objetivo de la presente invención es atenuar al máximo las señales no deseadas, con el objeto de que el equipo no interfiera a otros equipos electrónicos cuando se utiliza como fuente principal de la señal un generador de señal cuadrada, trapezoidal, de pulsos o cualquiera que contenga armónicos.

El circuito está formado por dos filtros resonantes, uno serie y...

1. Circuito para dispositivos de radiofrecuencia aplicables a los tejidos vivos, que abarcan los dispositivos de diatermia por corrientes por conducción de frecuencias desde 100 kHz hasta 10 MHz en sus versiones capacitivo y/o resistivo, y para electrobisturís donde el circuito de alimentación de los electrodos está caracterizado por comprender: