Brevet FR2706041A1 — publié le 19941209

La présente invention concerne des systèmes et instruments médicaux dans lesquels un courant électrique est délivré à l'extrémité de charge d'un câble électrique ou de tout autre conducteur électrique y compris mais de façon non limitative des trocarts électrochirurgicaux et des dispositifs d'ablation RF (haute fréquence) et plus particulièrement, des dispositifs détecteurs de courant pour déterminer le courant ainsi délivré. Il existe un grand nombre de cas dans lesquels il est nécessaire de déterminer la quantité de courant délivré à l'extrémité distale d'un conducteur électrique tel qu'un câble. Par exemple, certains documents de l'art antérieur décrivent un assemblage de trocart électrochirurgical dans lequel un trocart inclut un élément de coupe électrochirurgical connecté par un câble à un générateur électrochirurgical et dans lequel, selon un mode de réalisation particulier, il est souhaitable de couper le générateur électrochirurgical lorsque l'extrémité du trocart pénètre au travers de la paroi de la cavité du corps mis en jeu (par exemple le péritoine). Comme décrit dans ces documents, ceci peut être effectué en détectant le courant qui est délivré par le générateur électrochirurgical puisque ce courant délivré varie lorsque la pénétration est réalisée. Un autre exemple d'un cas o un tel dispositif est souhaitable concerne des procédures d'ablation RF (haute fréquence) dans lesquelles il est nécessaire de commander de façon précise la délivrance du courant électrochirurgical. L'invention est décrite ci-après plus particulièrement en relation avec des dispositifs de trocarts électrochirurgicaux bien qu'il soit bien entendu que l'invention peut s'appliquer à n'importe quelle situation dans laquelle il est nécessaire de connaître la quantité de courant alternatif qui est délivrée à une charge au niveau de l'extrémité d'un conducteur électrique tel qu'un câble. Si l'on considère le problème qui doit être résolu de manière davantage détaillée, lorsque le courant qui est délivré est un courant haute fréquence et haute tension comme la sortie de courant produite par un générateur électrochirurgical, une mesure du courant total produit par le générateur n'indique pas avec précision le courant réel délivré à l'extrémité distale du câble de connexion électrique. La divergence ou erreur est due à la valeur de capacité distribuée sur la voie de retour de courant du générateur. Le courant circule au travers du câble le long de la totalité de sa longueur et la quantité du courant qui circule est déterminée par la tension, la fréquence, la capacité distribuée jusqu'à la masse (ou retour) et la longueur du câble. Ainsi, par report à la figure 1 sur laquelle un générateur électrochirurgical est indiqué en G, une impédance de charge (par exemple l'impédance du tissu qui est opéré au moyen d'une électrode électrochirurgicale ou d'un élément de coupe) est indiquée en ZL et une impédance de dérivation ou shunt représentant la capacité distribuée jusqu'à la masse, c'est-à- dire la capacité de "fuite", est indiquée en Zca. La tension de générateur vaut V et ainsi, le courant total, soit It, peut être représenté par l'équation It = V/Zca + V/ZL. Bien que le courant délivré à la charge puisse être dérivé en mesurant V et It puis en soustrayant l'effet de la capacité, dans de nombreux cas et en particulier dans l'électrochirurgie, la valeur de capacité est inconnue et elle varie de fait avec la position du câble d'une manière non prédictible, ce qui rend imprécise une mesure de courant simple au niveau de l'extrémité de générateur. Selon l'invention, un dispositif de détection de courant est prévu, lequel permet une mesure précise du courant qui est réellement délivré depuis une source jusqu'à une charge située au niveau d'un instrument médical moyennant des circonstances telles que celles décrites ci-avant dans lesquelles une mesure directe du courant au niveau du côté de source est imprécise du fait de l'effet de la valeur de capacité distribuée du câble de connexion ou de toute autre connexion entre la source et la charge. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, un dispositif de détection de courant est prévu pour détecter le courant alternatif délivré depuis une source jusqu'à une charge formée au niveau d'une installation médicale connectée à l'extrémité distale d'un conducteur électrique primaire pour appliquer du courant à la charge de l'installation médicale depuis la source, dans lequel une valeur de capacité distribuée entre le conducteur primaire et une voie de retour jusqu'à la source empêche que la mesure du courant au niveau de l'extrémité de source du conducteur primaire soit une mesure précise du courant délivré à la charge de l'installation médicale, le dispositif de détection de courant comprenant un conducteur électrique de référence disposé en plus du conducteur électrique primaire le long de sa longueur et connecté à la charge de l'installation médicale par l'intermédiaire d'une impédance au niveau de la charge dont la valeur est telle qu'elle permet d'isoler électriquement efficacement le conducteur électrique de référence vis-à-vis de la charge et de telle sorte que le courant qui circule au travers du conducteur électrique de référence soit essentiellement dû à la valeur de capacité distribuée, et un moyen de soustraction pour soustraire le courant qui circule au travers du conducteur de référence du courant de charge total qui circule jusqu'à l'installation médicale de manière à décaler l'effet de la valeur de capacité distribuée et d'ainsi produire une mesure de courant correspondant au courant délivré à la charge constituée par l'installation médicale. De préférence, le dispositif de détection de courant inclut en outre un moyen de détecteur pour détecter si oui ou non le conducteur de référence est intact. Dans un mode de réalisation particulier, la valeur de ladite impédance est une valeur connue et le moyen de détecteur comprend un dispositif de mesure d'impédance permettant de détecter la circulation du courant au travers du conducteur de référence. Avantageusement, le dispositif de mesure d'impédance comprend un circuit connecté aux bornes du conducteur primaire et du conducteur de référence et incluant une source de tension fixe et un dispositif de mesure de courant connecté en série avec la source de tension fixe. Une pluralité de capacités sont de préférence connectées en série aux conducteurs primaire et de référence de manière à isoler le courant continu induit provenant de la source qui délivre le courant alternatif. De préférence, le moyen de soustraction comprend un agencement de soustraction magnétique. L'agencement de soustraction magnétique comprend avantageusement un transformateur de courant, le conducteur primaire s'étendant au travers du transformateur de courant selon une première orientation et le conducteur de référence s'étendant au travers du transformateur de courant selon une orientation opposée de telle sorte que la sortie du transformateur de courant soit rapportée à la différence de la circulation de courant au travers des conducteurs primaire et de référence. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention sont mis en exergue dans la description détaillée qui suit de modes de réalisation particuliers de l'invention ou apparaîtront à la lumière de celle- ci, description que l'on lira en relation avec les dessins annexés parmi lesquels: la figure 1 est, comme décrit ci-avant, un schéma de circuit qui représente l'effet d'une capacité distribuée sur une mesure du courant délivré à une charge depuis un générateur; la figure 2 est un schéma fonctionnel hautement schématique d'un premier mode de réalisation de l'invention; la figure 3 est un schéma de circuit schématique similaire à celui de la figure 1 du premier mode de réalisation de l'invention; la figure 4 est un schéma de circuit similaire à celui de la figure 2 mais incluant un agencement de soustraction magnétique; la figure 5 est un schéma de circuit similaire à celui de la figure 4 mais incluant un détecteur d'intégrité de conducteur de référence; la figure 6 est un schéma de circuit similaire à celui de la figure 1 selon une autre mise en oeuvre du premier mode de réalisation de l'invention; la figure 7 est un schéma fonctionnel hautement schématique d'encore un autre mode de réalisation de l'invention; la figure 8 est un schéma de circuit similaire à celui de la figure 1 d'un autre mode de réalisation de l'invention; la figure 9 est un schéma de circuit similaire à celui des figures 4 et 5 d'encore un autre mode de réalisation de l'invention; et la figure 10 est une mise en oeuvre spécifique du mode de réalisation de la figure 9. Description des modes de réalisation particuliers35 Par report à la figure 2, un schéma fonctionnel d'un mode de réalisation particulier du dispositif de détection de courant ou système de l'invention tel qu'incorporé dans un assemblage de trocart électrochirurgical est présenté. L'assemblage de trocart inclut une unité électrochirurgicale ou générateur électrochirurgical (ESU) 10 connecté à un trocart électrochirurgical 12 tel que décrit dans certains documents de l'art antérieur par l'intermédiaire d'un fil de connexion ou conducteur 14 d'un câble de connecteur 16. L'ESU 10 inclut un circuit de coupure 18 qui peut par exemple correspondre à celui décrit dans les documents de l'art antérieur mentionnés ci-avant et qui assure la coupure de l'ESU 10, c'est-à- dire la suspension ou coupure de l'énergie délivrée au trocart 12 depuis l'ESU 10 suite à la pénétration de l'extrémité du trocart au travers de la paroi de la cavité en question (par exemple la paroi abdominale). Dans ce mode de réalisation, une unité de détecteur de courant 20 est positionnée avec l'ESU 10 bien qu'une unité de commande séparée ou boîtier de commande séparé puisse être prévu. Comme discuté ci-avant, un problème important rencontré avec les systèmes dans lesquels la détection du courant s'effectue au niveau de l'ESU (ou au niveau d'un boîtier de commande à distance) est constitué par le fait que pour les fréquences mises en jeu, le câble de connexion 16 présente une valeur d'impédance "de fuite" qui est variable et qui rend la détection du point de coupure difficile. Selon le mode de réalisation de la figure 2 et également comme représenté schématiquement sur la figure 3 et sur les figures 4 à 6, un fil ou conducteur de référence 22 est également prévu dans le câble 16 en parallèle avec le fil 14, c'est-à-dire qu'il est couplé en plus et de façon intime à celui-ci, lequel fil transporte le courant RF jusqu'au trocart 12 mais n'est pas connecté à l'élément de coupe 12a du trocart 12. Il résulte de cela que le détecteur de courant 20 peut être amené à détecter la différence entre les conditions de charge vues par le fil ou conducteur "chaud" (primaire) 14 et le fil ou conducteur de référence 22. Comme noté ci-avant, cet agencement du fil de référence 22 est également représenté schématiquement sur la figure 3 qui est un schéma de circuit similaire à celui de la figure 1 sur lequel une notation similaire est utilisée. Comme représenté, le second conducteur électrique ou conducteur électrique de référence 22 est placé proche du conducteur primaire ou "chaud" 14 de telle sorte que le courant couplé depuis le fil de référence 22 jusqu'au retour de courant du générateur 10, autre qu'au niveau de l'extrémité du fil de référence 22, soit équivalent au courant couplé depuis le conducteur primaire 14 jusqu'au retour de courant du générateur 10. La technique particulière permettant de réaliser cela consiste à connecter les deux conducteurs 14 et 22 à la source de courant de générateur et à enrouler les conducteurs 14 et 22 ensemble. Comme expliqué ci-avant, seul le conducteur électrique primaire 14 est réellement connecté à une charge (ZL) au niveau de l'extrémité distale, le conducteur secondaire se terminant juste avant la charge. Le conducteur secondaire ou de référence 22 présente une valeur d'impédance par rapport à la masse Zcb du fait de la valeur de capacité de fuite, c'est-à- dire de la valeur de capacité de couplage distribuée. Plus le conducteur secondaire 22 est proche de l'extrémité du conducteur 14, plus la perte de courant par l'intermédiaire du couplage capacitif convient. Du fait que les deux pertes de courant peuvent être rendues égales, le courant total délivré à l'extrémité peut être déterminé comme mis en exergue ci-avant en soustrayant le courant de fuite dans le fil secondaire 22 du courant total dans le fil primaire 14, c'est-à- dire IL = Il - Icb. Du fait que Il et Icb peuvent être mesurés avec précision au niveau du côté de générateur du câble 16, s'il est assuré que Icb = Ica, IL peut être évalué en soustrayant Icb de Il. Plusieurs procédés peuvent être utilisés pour réaliser la soustraction mentionnée ci-avant et dans le mode de réalisation de la figure 2, comme représenté dans le schéma de circuit de la figure 4, ceci peut être effectué au moyen d'une soustraction magnétique qui utilise un transformateur de courant 24. En particulier, le conducteur primaire 14 est placé au travers du transformateur 24 selon une orientation donnée tandis que le conducteur secondaire ou de référence 22 est placé au travers du même transformateur 24 selon une orientation opposée, comme représenté sur la figure 4. La sortie du transformateur de courant 24 est donc la différence entre le courant dans le conducteur primaire 14 et dans le conducteur secondaire 22, c'est-à-dire le courant délivré à la charge ZL (élément de coupe 12a). C'est ce courant qui est détecté par le détecteur de courant 20 et qui est utilisé pour commander le circuit de coupure 18. Il est à noter que si le conducteur secondaire 16 est rompu, les lectures de courant seront imprécises. Pour cette raison, l'invention concerne également la fourniture de techniques permettant de déterminer si oui ou non le conducteur secondaire 22 est intact. En particulier, le contrôleur qui détecte le courant et commande le générateur électrochirurgical 10 (représenté schématiquement par des unités 18 et 20 sur la figure 2) est établi pour produire un signal d'alarme et pour couper le générateur électrochirurgical 10 si un niveau minimum de courant dans le conducteur secondaire ou de référence 22 n'est pas détecté lorsque l'activation de l'ESU 10 est commencée. Dans le mode de réalisation de soustraction magnétique des figures 2 et 4, ceci est réalisé, comme représenté sur la figure 5, en additionnant un autre transformateur de courant au travers duquel seul le conducteur secondaire 22 passe. Un autre procédé de réalisation de la soustraction de courant souhaitée est représenté sur la figure 6 qui est similaire aux figures 3 et 4 mais sur laquelle le transformateur 24 est remplacé par des impédances 28 et connectées dans les conducteurs respectifs 14 et 22. Des amplificateurs de tension différentiels 32 et 34 sont connectés aux bornes des impédances respectives 28 et 30 et les sorties des deux amplificateurs sont connectées à un autre amplificateur différentiel 36. Ainsi, la sortie de ce dernier est une tension V0 proportionnelle au courant de charge. La surveillance de si oui ou non le conducteur 22 est intact peut également être réalisée moyennant le mode de réalisation de la figure 5 par exemple en additionnant une connexion de sortie 34a au niveau de la sortie de l'amplificateur de tension différentiel 34 de manière à mesurer juste la tension aux bornes de l'impédance 30 placée dans le conducteur secondaire 22. Par report à la figure 7, une autre approche du problème de base discuté ci-avant est représentée. Dans ce mode de réalisation, comme représenté schématiquement sur la figure 7, un détecteur de courant 40 est placé au niveau de l'extrémité distale du conducteur primaire ou "chaud" 14 (il n'y a pas de conducteur de référence). Si la sortie du détecteur 40 n'est pas affectée par la valeur de capacité jusqu'à la masse, c'est-à-dire lorsque la sortie est un signal numérique, soit une lumière (traversant un câble à fibres optiques), un signal RF transmis ou une tension courant continu correspondant à un courant, le courant de charge peut être détecté avec précision. N'importe quel nombre de types différents de détecteurs de courant peuvent être utilisés y compris un détecteur et une thermistance thermique (ou thermocouple) pour convertir le signal en une tension utilisable, un transformateur de courant avec redressage et filtrage pour convertir le courant en une tension continue et autre. Par report à la figure 8, un autre mode de réalisation de l'invention est représenté. La figure 8 est similaire à la figure 1 et à nouveau, une notation similaire a été utilisée. La figure 8 diffère de la figure 1 en ce sens que, afin de surmonter le problème dont il a été discuté ci-avant, une unité de commutation ou commutateur 42 est prévu au niveau de l'extrémité de charge du câble, c'est-à-dire au niveau de l'extrémité contenant l'impédance de charge ZL. En fonctionnement, le commutateur 42 est laissé ouvert, ce qui force le courant de charge à une valeur de zéro connue et le générateur G (correspondant à l'ESU de la figure 12) est amené à produire de la tension. Le courant résultant peut être mesuré et utilisé en tant que niveau de référence si l'on suppose que le déplacement du câble de connexion (par exemple un câble correspondant au câble 16) est minimum de telle sorte que la capacité distribuée est constante. Le niveau de courant de référence est soustrait du courant total produit lorsque le commutateur 42 est activé (fermé) et ainsi, du courant est délivré à la charge (ainsi qu'à la capacité distribuée). Le résultat de la mesure à commutateur ouvert peut également être utilisé pour calculer la capacité distribuée et la valeur calculée résultante peut alors être utilisée pour déterminer le courant délivré à la charge. Par report à la figure 9, un autre mode de réalisation important de l'invention est représenté. On appréciera au vu de la discussion qui précède que bien que les deux conducteurs 14 et 22 soient représentés comme étant non connectés au niveau de l'extrémité de charge, c'est-à-dire que bien que le conducteur 22 soit représenté comme n'étant pas connecté à la charge, il est possible de produire essentiellement le même effet en connectant une résistance de valeur élevée ou une autre impédance entre le conducteur de référence 22 et la charge. C'est ce qui est fait dans le mode de réalisation de la figure 9 dans lequel le conducteur 22 est connecté à la charge ZL par l'intermédiaire d'une résistance RI d'une valeur connue qui est d'une valeur suffisamment élevée pour être transparente vis-à-vis du circuit d'annulation mais suffisamment faible pour permettre la surveillance du conducteur d'annulation ou de référence 22 afin d'assurer que le conducteur 22 est intact. Dans ce mode de réalisation, des capacités Cl et C2 sont également ajoutées au circuit de base représenté sur les figures 4 et 5 afin d'isoler le courant continu induit provenant du générateur 10. La constitution du circuit de surveillance de la figure 9 est également différente de celle de la figure 5. Dans le mode de réalisation de la figure 9, une unité ou circuit de mesure d'impédance 46 est prévu sous la forme d'une batterie B qui produit une tension continue fixe et d'un dispositif de mesure de courant ou ampèremètre A et ce circuit est connecté aux deux conducteurs 14 et 22. La résistance Ri est ajoutée au niveau de l'extrémité du dispositif et si l'unité de mesure d'impédance 46 détermine que RI est connectée dans le circuit et présente une valeur correcte (comme déterminé par la lecture de l'ampèremètre A), il peut être établi que les deux conducteurs 14 et 22 sont intacts. Il est à noter que moyennant un filtrage et une isolation appropriés, le dispositif de mesure d'impédance peut également utiliser un courant alternatif moyennant de bons résultats. Selon une autre variante par rapport au mode de réalisation représenté sur la figure 9, un second courant séparé peut être amené à circuler au travers du transformateur de courant 24, ce courant étant d'une polarité opposée à celle du courant généré par le dispositif de mesure d'impédance 46 de manière à empêcher une saturation en courant continu du transformateur de courant 24. Par report à la figure 10, une mise en oeuvre spécifique du mode de réalisation de la figure 9 est représentée. Le circuit de la figure 10 inclut une alimentation isolée 48 comprenant un transformateur Tl, une diode série Dl et une capacité de dérivation C3 connectés aux bornes de trois résistances connectées en séries R2, R3 et R4. Les entrées d'une paire d'amplificateurs opérationnels Al et A2 sont connectées comme représenté à des jonctions entre les résistances R2, R3 et R4 et au conducteur 22 par l'intermédiaire d'une connexion en branche. Comme représenté, un côté de l'alimentation 48 est connecté au conducteur 14 par l'intermédiaire d'une résistance R5 et d'une capacité C4 et depuis un point de jonction entre la résistance R5 et la capacité C4 jusqu'au conducteur 22. Les sorties des amplificateurs opérationnels Al et A2 sont connectées entre l'alimentation 48 (par l'intermédiaire d'une résistance R6) et la base d'un transistor Si dont l'émetteur est connecté à l'autre côté de l'alimentation 48. Le collecteur du transistor Si est connecté en série à une source de lumière LED1 qui est connectée à un côté de l'alimentation 48 par l'intermédiaire d'une résistance R7. Un récepteur de lumière se présentant sous la forme d'un phototransistor PT1 reçoit de la lumière depuis la source LED1. L'émetteur du phototransistor PT1 est connecté à la masse et son collecteur est connecté par l'intermédiaire d'une résistance R8 à une borne d'alimentation (+ 5V). Une connexion de sortie est prévue entre la résistance R8 et le collecteur du phototransistor PT1. Le fonctionnement global du mode de réalisation de la figure 10 est similaire à celui de la figure 9 et le fonctionnement du transformateur de courant 24 est le même. Typiquement, des valeurs de non limitation utilisées lors de la mise en oeuvre présentée à titre d'exemple sont représentées sur la figure 10. Il est à noter qu'une capacité correspondant à la capacité C2 de la figure 9 a été omise et n'est pas utilisée sur la figure 2 puisqu'une ESU (correspondant à la source 10) est déjà isolée de façon capacitive au niveau de sa sortie. Bien que la présente invention ait été décrite en relation avec des modes de réalisation typiques, il est bien entendu par l'homme de l'art que diverses variantes et modifications peuvent être effectuées dans ces modes de réalisation typiques sans que l'on s'écarte du cadre et de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de détection de courant (20) permettant de détecter le courant alternatif délivré depuis une source à une charge formée au niveau d'une installation médicale connectée à l'extrémité distale d'un conducteur électrique primaire (14) pour appliquer du courant à la charge (ZL) de l'installation médicale depuis la source, caractérisé en ce qu'une capacité distribuée entre le conducteur primaire (14) et une voie de retour arrivant à la source empêche qu'une mesure du courant au niveau de l'extrémité de source du conducteur primaire soit une mesure précise du courant délivré à la charge de l'installation médicale, ledit dispositif de détection de courant comprenant un conducteur électrique de référence (22) disposé en plus du conducteur électrique primaire le long de sa longueur et connecté à la charge de l'installation médicale par l'intermédiaire d'une impédance au niveau de la charge, laquelle présente une valeur qui permet d'isoler électriquement efficacement le conducteur électrique de référence (22) de la charge, et de telle sorte que le courant qui circule au travers du conducteur électrique de référence soit essentiellement dû à une capacité distribuée, et un moyen de soustraction (24; 28, 30) pour soustraire le courant qui circule au travers dudit conducteur de référence du courant de charge total qui circule jusqu'à l'installation médicale de manière à annuler l'effet de la capacité distribuée et d'ainsi produire une mesure de courant correspondant au courant délivré à la charge de l'installation médicale. 2. Dispositif de détection de courant selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen de détecteur (34a) pour détecter si oui ou non ledit conducteur de référence est intact. 3. Dispositif de détection de courant selon la revendication 2, caractérisé en ce que la valeur de ladite impédance est une valeur connue et ledit moyen de détecteur comprend un dispositif de mesure d'impédance permettant de détecter le courant qui circule au travers dudit conducteur de référence. 4. Dispositif de détection de courant selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit dispositif de mesure d'impédance comprend un circuit connecté aux bornes du conducteur primaire (14) et du conducteur de référence (22) et incluant une source de tension fixe et un dispositif de mesure de courant (A) connecté en série à ladite source de tension fixe. 5. Dispositif de détection de courant selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des capacités connectées en série auxdits conducteurs primaire (14) et de référence (22) de manière à isoler un courant continu induit provenant de la source qui délivre le courant alternatif. 6. Dispositif de détection de courant selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen de soustraction comprend un agencement de soustraction magnétique (24). 7. Dispositif de détection de courant selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit agencement de soustraction magnétique comprend un transformateur de courant (T1), ledit conducteur primaire (14) s'étendant au travers dudit transformateur de courant selon une première orientation et ledit conducteur de référence (22) s'étendant au travers dudit transformateur de courant selon une orientation opposée de telle sorte que la sortie du transformateur de courant soit rapportée à la différence de courant qui circule au travers des conducteurs primaire et de référence.