等离子体外科手术仪器和等离子体生成方法与流程

1.本发明涉及一种尤其是用于对生物组织进行等离子体治疗、尤其是用于等离子体凝固的电外科手术仪器以及一种等离子体生成方法。


背景技术：

2.从de 100 30 111 a1已知一种具有构造成平板的电极的等离子体凝固仪器并且进一步已知一种具有线状电极的等离子体凝固仪器，它们两者分别布置在软管状流体导体的管腔中。由于它们的造型，电极分别被支撑在管腔的内壁上，使得相应电极的尖端在管腔中居中并且保持位置固定。从电极发出的放电与流经管腔的气体形成等离子体射流。
3.从wo 2005/046495 a1进一步已知一种具有线状或笔状电极的类似仪器，该线状或笔状电极位置固定地保持在软管状流体导体的管腔中央。为了使电极固定，使用径向地延伸经过通道的、以其长边被支撑在管腔的内壁上的金属板，电极被固定在该金属板上。电极例如由钨丝形成。
4.从ep 1 743 588 b1进一步已知一种用于接触凝固的电外科手术电极，该电外科手术电极具有电极体，该电极体的芯部由钼制成并且镀有银合金。银合金由银与1.4%至4%的锗和1%至2%的铟制成。在组织切割时，利用这样的电极旨在减少在组织上发生的损害。
5.就等离子体凝固仪器而言，在运行时在电极上以及在其周围发生大量生热。电极通常布置在流体导体中，该流体导体可能受到所形成的热量的损害。电极本身也可能受损害。为了将这种损害最小化或者避免这种损害，过去已经提供了对流体导体的热保护。这样，上文提到的de 100 30 111 a1提出了将电极构造成平板以改善其冷却。通过电极的放电部分的扁平的造型，旨在避免探头升温。相比于此，按照wo 2005/046495 a1，应该在流体导体的远端安装陶瓷管，该陶瓷管使所发生的生热远离探头的塑料软管。
6.所有提到的措施都限定了仪器的小型化，尤其是在涉及等离子体凝固仪器时。


技术实现要素：

7.基于此，本发明的任务在于说明一种可用来进一步减小等离子体凝固探头的尺寸的设计。
8.该任务利用一种根据权利要求1所述的电外科手术仪器来被解决以及也利用一种根据权利要求14所述的方法来被解决：该仪器具有流体导体，该流体导体具有至少一个管腔，电极优选地位置固定地且优选地居中地布置在该管腔中。电极由电极体组成，该电极体从其远端出发朝近端方向延伸到管腔中，并且在该电极体上布置有涂层。管腔能连接到气源、尤其是氩气源上，使得电极布置在流体流中。该仪器可以在运行时在远端发出轴向或横向定向的等离子体射流。管腔可以被实现成软管或管道的通道。软管或管道可具有一个或多个管腔。
9.电极至少部分地布置在管腔中并且为此优选地居中地轴向可调或者保持轴向固定。为此，电极例如可以固定在延伸直到管腔的分界面的支架上。替代地，该电极本身可以
延伸直到该分界面，以便被支撑在该分界面上。
10.在本发明的一个实施方式中，电极的远端放置在管腔内。因此，等离子体射流在管腔的远端部分中形成或者在管腔的远端部分上形成。电极的末端不从管腔中突出并且因此被保护以防直接的组织接触。
11.但是，电极也可以被放置为使得该电极的远端从管腔中伸出。电极尤其可以在其远端处承载绝缘体。绝缘体优选地由电绝缘陶瓷材料制成。
12.绝缘体可以被构造成由电极承载的球体。绝缘体也可以被构造成由电极承载的半球体。在此，绝缘体可以使其圆形或其扁平的一侧朝向管腔。绝缘体也可以被构造为端侧成圆形的圆柱体。绝缘体可以进一步被构造成具有圆形或平坦基面的圆锥体。在此，绝缘体可以使其基面或其锥形的一侧朝向管腔。绝缘体也可以被构造成圆盘。优选地，绝缘体相对于线状电极旋转对称地构造和布置。
13.在绝缘体与软管或管道的远端之间可保留侧向定向的开口，气体和/或等离子体可通过该开口逸出。该开口可以环绕电极延伸超过360
°
。该开口例如可以被构造成环形槽或者被构造成在绝缘体与软管或管道末端之间的环形自由区域。在这种情况下，绝缘体仅由电极承载。该绝缘体不与管道或软管或者布置在其中的元件连接。
14.侧向定向的开口也可以被分成两个或更多个子开口。例如，绝缘体可以将一个、两个或更多个隔片与软管或管道连接，在该软管或管道中形成管腔并且布置有电极。一个或多个隔片可以与布置在管腔中的元件或者布置在管道或软管外部的元件、例如支架连接。支架可以与隔片和绝缘体由陶瓷一体地形成。
15.在其中电极从管腔中延伸出来的实施例中，电极的在其上形成等离子体放电的放电基点的那个部分可以完全布置在管腔之外。电极例如可以从管腔中伸出1 mm至3 mm。
16.无论电极是从管腔中伸出还是完全布置在该管腔中，都适用的是：布置在电极体上的涂层包覆电极体，其中与远侧尖端的距离为几毫米的涂层的横截面至少占整个电极的横截面面积的12%。优选地，这适用于相当大的、朝近端方向远离电极的远端延伸的为至少几毫米的部分，无论电极形状如何。
17.按照本发明，在电极的远端的涂层至少在正常使用一段时间之后并且在该正常使用期间被减少或者消除，无论电极的几何形状如何。替代地，电极的远端也可以在首次使用之前就已经没有涂层，或者涂层可以在远端具有减小的厚度或者中断一次或多次。在本说明书的框架内，远端被理解成电极的可以是1 mm至3 mm长的端部部分。该远端可以构造成钝的、圆形的、逐渐变细的或者锥形的。
18.电极可以被构造成具有远侧尖端的板或者被构造成笔状或针状电极（所谓的线电极）。电极通过适合的装置、例如支架优选地位置固定地或者也可纵向移动地布置在流体导体的管腔中。该电极优选地居中。
19.优选地，电极的涂层所具有的熔化温度低于、优选地远低于电极体的熔化温度。电极体优选地由熔点高于1000℃的材料制成。该电极体可以由钢、不锈钢、尤其是含铬和/或镍的钢、钼、钨、硬金属或其它优选导电材料制成。优选地，电极体由含碳金属或者含碳金属合金制成。碳含量优选地大于0.02重量百分比，优选地至少为0.05重量百分比。
20.相比于此，涂层优选地具有小于1000℃的低熔化温度。在此，熔化温度优选地被选择得低，使得在针对该仪器所提供的使用条件下涂层材料的至少一部分在电极的远端或者
在电极的远端附近熔化。针对该仪器所提供的使用条件与在运行期间在患者处提供的气流和电功率有关。优选地，涂层材料可以是银或者银合金。尤其是，优选与在管腔中流动的气体少发生反应或者不发生反应的材料作为涂层材料。
21.通过所提到的措施，可以在开始使用该仪器时形成电极结构，其中在电极的远端处的电极涂层不存在或者具有与其余涂层的结构不同的结构。由此可以实现：放电集中于电极的远端。借此，到电极中的热量输入也集中于该电极的远端。由此，该电极与已知的电极相比吸收少得多的热量，在已知的电极的情况下，放电基点沿着电极移动或跳跃。
22.至少在初次投入运行之后，该电极可以在其远端具有粗糙表面，在该粗糙表面处至少存在一些没有涂层材料的孤岛。优选地，电极基材含有碳，该碳在一些位置形成积聚并且在一些位置裸露。碳可以被涂层材料包围或者位于没有涂层材料的区域内。碳簇可以形成放电基点。
23.所提到的效果尤其是发生在电极直径在0.5 mm以下和其厚度超过最小尺寸的涂层的情况下。如果电极横截面面积的至少10%、更好是12%由涂层材料组成，则达到了该最小尺寸。
24.在运行时，涂层尤其可以在远端熔化并且形成整个或部分液态的区域。涂层可以从电极体的远端稍微缩回并且使电极体整个或部分地暴露。但是展示出电极使用寿命增加与相对于未经涂层的电极而言显著减少的材料电蚀。
25.展示出：通过使放电集中于电极的外远端，热能到电极中的输入被最小化。该效果强烈得使得至少在一些实施方式中流体导体可以完全由塑料形成并且也在远端的陶瓷衬里是多余的。还可以省去借助于冷却体或其它措施对电极的冷却。可以使用如陶瓷或塑料的隔热和/或电绝缘材料作为电极支撑件，而即使在较长时间使用的情况下也不会担心该仪器损坏。
26.如果电极在其远端具有例如至少2 mm、优选地至少2.5 mm长的部分，该部分的热容量小于4.5 mj/k，优选地小于4.17 mj/k，则也有助于该特性。低热容量有助于放电的定位以及将放电固定于电极的远端。电极在其远端快速达到其运行温度，在该运行温度时，涂层金属至少部分为液态。该涂层金属可以从热的电极尖端缩回。放电基点固定在热的电极尖端上。该放电基点不朝近端方向移动并且尤其是不横穿所形成的由熔化的涂层金属（例如银）制成的环形障碍物。
27.在电极处，得到非常强烈的轴向温度梯度，该轴向温度梯度具有在远端处的高温与在运行时存在液态涂层材料的大致环形区域之外的低温之间的强烈下降。
28.本发明也包括一种利用将一个或多个放电基点锚定于电极远端来构造电极的设计。放电基点是电子逸出相对于周围环境而言增加的点。这些放电基点在如下位置中可见，从这些位置发出在等离子体中可见的强烈发光条纹。
29.电极的所希望的造型也可以通过在首次投入运行时电极的成型来实现。尚未使用的电极尤其可以在其远端具有在很大程度上精确规定的几何形状。涂层可以以尽可能恒定的厚度延伸直到电极的最外侧的远端。最迟在首次投入运行期间，电极的远端的一个或多个区域可以暴露或者具有减小的涂层厚度。因此，在远端的电极表面不同于在电极的更近端的部分处的电极表面。区别可能是材料和结构性质。电极的远端尤其可以在表面处具有碳颗粒。远端的表面与其余电极表面的区别引起放电基点固定于电极的最外侧的远端并且
因此引起到电极和流体导体的周围壁中的热输入的最小化。
附图说明
30.本发明的有利的实施方式的其它细节从附图和随后的描述中得到。其中：图1以示意图示出了仪器和设置用于馈送的设备；图2以放大的纵剖原理图示出了按照本发明的仪器的远端部分；图3示出了在运行期间根据图2的仪器的远端部分；图4示出了经过根据图3的电极的沿着线iv-iv剖开的横截面；图5以纵剖面以在其首次使用之前其远端部分的纵向剖开的图示示出了电极；图6示出了根据图5的、在成型状态下的电极；图7和8以纵剖面示出了按照本发明的电极在首次投入运行之前的其它实施方式。
具体实施方式
31.图1阐明了仪器10，该仪器被设计成内窥镜探头。该仪器用于等离子体凝固、尤其是氩等离子体凝固，也就是说，用于在该仪器的电极11与相对应的生物组织之间没有直接物理接触的情况下治疗人类或动物组织。该仪器10被构造成柔性探头。但是，下文阐述的原理也可以在适合于腹腔镜使用或者适合于开放外科手术使用的刚性仪器上实现。
32.该仪器10具有流体导体12，例如呈柔性软管13的造型，该柔性软管从远端14延伸直至其近端15。管腔16引导穿过软管13的长度，该管腔尤其是来自图2。该管腔在运行时被气体、通常是惰性气体、诸如氩气流经。为此，该仪器10连接到设备17上，该设备包含气源18或者提供到这种气源的连接。在运行时，气体从软管13并且因此管腔16的近端15流到远端14，而且从该管腔从软管13的敞开端流出。
33.在管腔16中布置有电极11，该电极的远端19优选地不是从流体导体12中伸出，而是更确切地说仍位于管腔16中。但是，在一些实施方式中，该电极也可以从流体导体12和/或管腔16中伸出一部分。优选地，电极11是笔状或针状电极，该笔状或针状电极例如可以由圆形或异形线形成或者也可以由管或者套管形成。电极11也可以由延伸穿过管腔16的线的远端形成。电极11可具有基本上恒定的横截面。无论其具体形状如何，该电极都可以在管腔16中优选地保持居中且位置固定或者可轴向移动。为此所设置的支架20承载电极11并且在内部被支撑在流体导体12或软管13上。
34.电极11与发电机21、例如hf发电机电连接，该发电机向电极11输出高频电压。相对应的连接导体可以从电极11穿过整个管腔16延伸直至近端15，在该近端处，电连接提供与发电机21的接触。
35.发电机21优选地被设立为输出电压，该电压足够高，以便在电极11的尖端处产生放电并且由此使沿着电极11流动的气流至少部分地电离。形成用于治疗生物组织的等离子体射流。
36.本仪器10的一个重要特点在于电极11的性质。该电极例如被构造成带有扁平、圆形、锥形或圆锥形尖端的细长圆柱体或者整体被构造成细长椎体。该电极至少在其远端19附近优选地具有小于0.5 mm、优选地最多0.3 mm的直径。因此，该电极的从图4中可见的半径r小于0.25 mm、优选地小于0.15 mm。小于0.1 mm的半径都是可能的。但是，电极11也可具
有棱柱形，例如通过将该电极构造成异性线。该电极还可以被构造成具有朝远端方向定向的尖端的平板。
37.图4阐明了电极11的在距电极11的远端19的轴向距离为几毫米处的横截面。该距离大得使得电极11的结构在运行时保持不变。如可看出的那样，电极11具有电极体22，该电极体配备有涂层23。电极体22和涂层23由不同材料制成。优选地，电极体22的熔化温度tk高于1000℃。电极体22也可以由其它热稳定的导电的材料制成或者也可以由其它热稳定的、至少在冷态下不导电的材料、诸如陶瓷制成。
38.电极体22可以由高熔点金属制成，诸如钢、不锈钢、硬金属、钼、钨等等。尤其是含铁和/或铬和/或镍的合金适合作为电极体22的材料。还可以存在碳和/或锰和/或磷和/或硫和/或硅和/或镍和/或氮和/或钼，作为另外的合金成分。优选作为基材的不锈钢具有如下成分： feccrmnpssininmomin 0.0516.0
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6.0
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max47.6050.1519.02.00.0450.152.09.50.110.8
39.相比于此，涂层23优选地至少部分地由熔点优选地低于1000℃的导电良好的低熔点材料制成，涂层23例如可以由银或银合金制成。涂层23的厚度d优选地至少大得使得涂层23的在图4中画上交叉影线的横截面面积占电极11的总横截面面积的面积份额大于10%、优选地大于12%。总横截面面积是具有半径r的圆的面积的横截面面积。这在图4中对应于电极体22的横截面面积（在图中画上斜影线）的面积与涂层23的横截面面积（在图4中画上交叉影线）的面积之和。在涂层23的横截面面积与电极11的总横截面面积之间的所阐述的关系无论该涂层和该电极的具体横截面形状如何都适用。这样，电极11可具有以空心圆柱形或者多边形定界的横截面。
40.在涂层23与电极体22之间可以设置中间层24。该中间层可以由金属制成，优选地由贵金属、贵金属合金或惰性金属、例如镍、镍合金、金或金合金制成。中间层24的材料的熔化温度tz优选地在电极体22和涂层23的材料的熔化温度tk与tb之间（tk》tz》tb）。中间层24可以用作增附剂并且同时有助于熔化的涂层23从在远端19处的电极体22缩回。
41.在保持所提到的参数、也就是说保持电极11的直径小于0.3 mm且涂层23的横截面面积占电极11的总横截面面积的份额大于10%、优选地大于12%的情况下，得到有利的热关系。这样，仪器11可以被设计得具有精致的外部尺寸。如果需要，流体导体12的外径可以为1 mm或者更小。
42.所得到的小型化可能性基于在电极11处以及来自该电极的低的生热和热辐射。这通过上述措施中的至少一些措施的组合来实现。尤其是，由此实现了：在运行时的放电集中于电极11的远端19。该电极具有与远端19连接的优选地几毫米长的部分25。在此适用结合图4所描述的关于电极体22和涂层23的横截面面积的关系。优选地，该部分25在支架20前或在该支架处的近端终止。然而，涂层也可以经由支架20朝近端方向进一步延伸并继续。该部分25朝远端方向终止于电极11的远端19。远端190开始于从图3中可见的区域26，该区域如此靠近所形成的放电基点27，使得在该区域26中，涂层23的材料在运行时以液态存在或者可以以液态存在。
43.在运行时，在远端19处暴露电极体22的至少部分。暴露区域形成远端19。从电极11
的端侧端出发朝近端方向直至大约2 mm至2.5 mm，形成部分19a，该部分的热容量优选地小于4.5 mj/k、进一步优选地小于4.17 mj/k。该部分19a可以由远端19形成。该部分19a的低热容量能够实现涂层23的局部熔化。即使在hf功率低的情况下，该部分也确保了端部19在等离子体点燃之后立即不断发射电子。这促进了等离子体放电集中于电极的远端并且因此减少了到该电极中的热输入。
44.在这方面所描述的仪器10按如下地被使用并且其电极11按如下地被运行：在运行时，首先给管腔16加载气体，使得得到朝远端方向的气体流动。例如氩气可以用作气体，氩气沿着电极11顺流流动。电极11与发电机21电连接。附在远端19处的电压引起到位于附近的对应电极的火花放电，该对应电极例如可以是生物组织。
45.就在该过程开始之前或之后不久，电极11具有在图5中阐明的初始形状，该初始形状在几何上是特定的。例如，电极体22是圆柱形的，而涂层23基本上到处都具有恒定的厚度。涂层23从远端19出发朝近端方向延伸几毫米或几厘米并且然后可以终止或者继续。涂层23可以延伸直至超过电极体22的端侧或者也可以使该端侧空出，如从根据图8的示例中看出。涂层23也可以在生产电极时就已经从端部区域、例如从远端19除去，如图7所示。为此，电极11的远端19可以被构造成锥形削尖，被构造成截锥体或者也可以被构造成楔形体。例如，电极11可以通过从连续提供的被涂层的线切割足够长的部分来产生。必要时，远端19可以以材料电蚀的方式被精加工，以便将在端部19处的涂层23完全或部分地除去。
46.随着首次投入运行，首先电极11的远端19被加热，使得该电极接着被改造用于继续运行。在电极11上形成区域26，在该区域中，涂层23的材料至少部分地熔化，如图6中所阐明的那样。在区域26中，涂层可以比在电极11的其余区域中更厚。相比于此，在外端19处的涂层可具有更小的厚度、被中断或者完全不存在。
47.上文结合首次投入运行所描述的过程也可以在仪器10的制造框架中被执行。为此，制造商可以在受控条件下将仪器10短暂地投入运行。在此，制造商可以规定气体类型和气体流量以及电压和电流，以供在患者处运行。但是，该制造商也可以选择不同的气体类型、气体流量或者运行电压或电流。
48.在运行时，电极11的远端19变热并且能够发射电子，而电极11在区域26中以及尤其是在部分25的更近端处达到低得多的温度并且在那里保持相对冷。放电基点27（图3）固定于远端19，而不朝近端方向移动。因此，电极11散发非常少的热量并且对流体导体12的加热没有显著贡献。
49.按照本发明的仪器10具有电极11，该电极布置在引导气体的管腔16中并且保持居中。电极11具有电极体22，该电极体由热稳定材料制成，例如硬金属、钨、钢、不锈钢等等。电极11配备有涂层23，该涂层由低熔点材料制成，诸如银、银合金或其它低熔点金属。在涂层23与电极体22之间可以设置粘合层24、尤其是金层。该粘合层可以有助于涂层23在首次投入运行时并且因此在形成电极11的对于运行来说所希望的形状（例如根据图6）时的缩回。
50.附图标记：10
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仪器11
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电极12
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流体导体13
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软管
14
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流体导体12/软管13的远端15
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流体导体12/软管13的近端16
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管腔17
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设备18
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气源19
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电极11的远端19a
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电极11的部分（2至2.5 mm的长度）20
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支架21
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发电机22
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电极体23
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涂层24
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中间层25
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部分26
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其中涂层材料可以是液态的区域27
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放电基点。