CH694070A5

CH694070A5 - Speisegerät für die Verwendung mit einem elektrochirurgischen Instrument und elektrochirurgisches Instrument enthaltend ein solches Speisegerät.

Info

Publication number: CH694070A5
Application number: CH00479/93A
Authority: CH
Inventors: Jack C Cordis; Dennis J Denen; John J Knittle; Raymond C Ramsey; Robert F Shaw
Original assignee: Hemostatic Surgery Corp
Priority date: 1991-06-07
Filing date: 1992-06-05
Publication date: 2004-07-15
Also published as: WO1992022257A1; IE921831A1; ES2106798T3; EP0518230A1; GR3019920T3; EP0517243A1; KR100235143B1; WO1992021301A1; IE74395B1; DK0518230T3; EP0517243B1; CH688750A5; JPH07507417A; US5769849A; IE74396B1; GR3024620T3; IE921830A1; CA2110921C; AU672751B2; CA2110922A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Speisegerät für hämostatische elektrochirurgische Instrumente. Es erzeugt eine Spannungs-Ausgangswellenform, welche zur Reduktion des Koagulums wirksam ist, welches bei hämostatischen elektrochirurgischen Instrumenten aufgebaut wird. Technologischer Hintergrund

Die Kontrolle des Blutens in der Chirurgie umfasst einen Hauptteil der während der Operation verwendeten Zeit. Insbesondere das Bluten, welches auftritt, wenn ein Gewebe eingeschnitten oder abgetrennt wird, kann das Sichtfeld des Chirurgen verdunkeln, die Operation verlängern und bei der Präzision des Schneidens nachteilige Wirkungen ausüben. Der Blutverlust von chirurgischen Schnitten kann eine Blutinfusion erfordern, wobei das Risiko, dass der Patient Schaden nimmt, zunimmt.

Hämostatische elektrochirurgische Techniken sind bekannt für die Reduktion des Blutens von geschnittenem Gewebe vor, während oder nach einem Einschnitt. Bipolare elektrochirurgische Techniken führen einen Strom mit hoher Spannung und hoher Frequenz durch das Gewebe des Patienten zwischen zwei Elektroden, sowohl für das Schneiden als auch für die Koagulation des Gewebes. Dieser Strom verursacht Joule'sches (Ohm'sches) Erwärmen des Gewebes als Funktion der Stromstärke und des Widerstandes des Gewebes. Die durch das Gewebe aufgenommene Wärme koaguliert demzufolge das Blut in den im Gewebe enthaltenen Gefässen, wobei der Blutfluss von abgetrennten Gefässen und Kapillaren reduziert wird.

Vorbekannte elektrochirurgische Instrumente haben im Allgemeinen Strom in das Gewebe des Patienten in Form eines elektrischen Bogens von hoher Spannung geführt. Für das Schneiden von Gewebens können die Stromstärke und die Wellenform so ausgewählt werden, dass der Strombogen eine Verdampfung von Körperflüssigkeiten in einem genügenden Grad bewirkt, um das Gewebe abzutrennen. Für die Verursachung einer Hämostase bewirkt der Strombogen im Allgemeinen einen kleineren Energieaufnahmegrad, damit das Gewebe entwässert wird und das Bluten aufgehalten wird, wenn in das Gewebe geschnitten wird.

Ein im Zusammenhang mit vielen vorbekannten elektrochirurgischen Instrumenten verbundener Nachteil besteht bei der Kontrolle des Stromflusses durch das Gewebe des Patienten, um eine Hämostase in lokalisierten Gebieten zu erhalten, ohne ebenfalls zu erwärmen und damit unerwünschte Traumen an angrenzenden Geweben zu bewirken. Die Schwierigkeit des Voraussagens der Eindringtiefe des elektrischen Bogens schafft eine Ungewissheit betreffend der Gewebebereiche, welche gerade betroffen werden. Demzufolge kann beispielsweise der elektrische Bogen ungenügend Energie zuführen, um eine Hämostase an einer Stelle zu bewirken, während wegen einem bevorzugten Widerstand des Gewebes ein elektrischer Bogen ähnlicher Energie zu einer tiefen Gewebe-Necrose führen kann, wenn er an eine angrenzende Gewebestelle angelegt wird.

Ein anderer Nachteil von vorbekannten elektrochirurgischen Geräten besteht in der Tendenz des Strombogens, die Verkohlung des Gewebes zu fördern. In elektrochirurgischen Geräten bilden der Strombogen und das Gewebe des Patienten eine Anzahl von Komponenten eines elektrischen Kreises. Das Produkt der Spannung und des Stroms stellt den Energieverlust dar, welcher jeder dieser Komponenten zugeschrieben wird. Bei den vorbekannten elektrochirurgischen Geräten kann die Energieverschwendung beim Strombogen diejenige des Gewebes des Patienten überschreiten. Demzufolge sind elektrische Bogen oder Lichtbogen, welche durch elektrochirurgische Geräte gebildet werden, typischerweise mit sehr hohen Temperaturen in der Grössenordnung von Tausenden von Graden verbunden.

Diese elektrische Flamme kann das Gewebe, welches an die zu bearbeitende Oberfläche des Gewebes angrenzt, umgeben und schnell zu einer Austrocknung und Verkohlung des Gewebes führen. Während die elektrische Flamme demzufolge schneidet und eine Hämostase im Gewebe des Patienten bewirkt, führt sie häufig zum Ergebnis der Verkohlung des Gewebes, was ein schnelles Wiederwachsen des Gewebes hemmt.

Ein weiterer Nachteil von vorbekannten elektrochirurgischen Geweben besteht wegen der teilweise grossen Schwankung der Spitzen-Spitzenspannung, welche den elektrischen Bogen induziert, in der Tendenz, dass das koagulierte Blut oder das abgetrennte Gewebe an den Arbeitsoberflächen des Instrumentes festklebt. Dieser Aufbau, welcher als "Koagulum" bezeichnet wird, erhöht den elektrischen Widerstand des Pfades, entlang welchem der Strom zwischen den Elektroden des elektrochirurgischen Instrumentes fliessen muss. Eine Konsequenz des auf dem Instrument während der Operation aufgebauten Koagulums besteht darin, dass die abgegebene elektrische Energie, welche im Gewebe eine Erwärmung oder eine Abtrennung bewirkt, abnimmt, bis der Stromfluss durch das Gewebe nicht mehr genügend ist, um ein zweckmässiges Schneiden oder eine Hämostase zu bewirken.

Demzufolge muss der Chirurg während der Operation häufig unterbrechen, um das Koagulum von den Arbeitsoberflächen des elektrochirurgischen Instrumentes abzukratzen. Dieser Abkratzschritt erhöht die Zeit und die vom Chirurgen aufgewendete Arbeit, welche nicht auf das zu erreichende Ziel der Operation gerichtet sind. Im Weiteren findet, sofern dieser Abkratzschritt auf den Arbeitsoberflächen des Instrumentes nicht durchgeführt wird, eine ungenügende Hämostase statt, wodurch ein zusätzlicher Blutverlust beim eingeschnittenen Gewebe bewirkt wird, wenn das Koagulum vom Instrument abgekratzt wird.

Noch ein weiterer Nachteil von vorbekannten elektrochirurgischen Instrumenten besteht in der Tendenz des Gewebes, am Koagulum am Instrument festzukleben. Dieses Ankleben von Gewebe an das Instrument kann dazu führen, dass vorher koaguliertes Gewebe reisst, wobei der Blutfluss von diesem Gewebe reaktiviert wird. Zusätzlich kann ein solches Ankleben des Instrumentes an vorher koaguliertes Gewebe die Beweglichkeit des Instrumentes an der chirurgischen Stelle begrenzen, wobei die körperlichen Anstrengungen, welche durch den Chirurgen für die Bewegung des Instrumentes erforderlich sind, um das Ziel der Operation zu erreichen, erhöht werden.

Schliesslich kann ein solches Ankleben und die erhöhte Wahrscheinlichkeit der Reaktivierung des Blutflusses durch Reissen an vorher koaguliertem Gewebe das Sichtfeld des Chirurgen um die Arbeitsspitze des Instrumentes reduzieren und dadurch die Präzision des Schnittes reduzieren.

Vorbekannte elektrochirurgische Instrumente verwendeten Generatoren, welche im Allgemeinen Wechselspannungen (AC) im Bereich von 150 bis 5000 Volt Spitze-Spitze erzeugten, mit Leistungen von weniger als 400 Watt. Solche Generatoren arbeiten typischerweise mit üblichen Frequenzen im Bereich von oberhalb 100 kHz, da Frequenzen unterhalb von 100 kHz bekannt sind, dass sie eine unerwünschte neuromuskuläre Stimulation des Patienten verursachen. Es ist ebenfalls typisch von vorbekannten elektrochirurgischen Generatoren, dass sie eine Spannung auf die Instrumente erzeugen, welche eine Leistungsabgabe auf die Instrumente mit einer Anfangsimpedanz im Bereich zwischen 100 und 400 Ohm ermöglicht. Um eine Impedanz zu erzeugen, welche dem Speisegerät mit den elektrochi-rurgischen Instrumenten angepasst ist, besitzen solche Speisegeräte eine hohe Ausgangsimpedanz.

Malis et al., US-Patent 4 590 934, beschreibt einen elektrochirurgischen Generator für die Verwendung mit einem bipolaren Schneider/Koagulator. Der in diesem Patent beschriebene Generator erzeugt eine Ausgangsleistungswellenform, die Gruppen von unperiodischen Signalen von Hochfrequenzsignalen enthält. Der Generator dämpft die hohe Ausgangsspannungsspitze beim Einschalten des elektrischen Bogens, welcher durch das elektrochirurgische Gerät gebildet wird, um die Funkenbildung an den Instrumentenspitzen zu reduzieren und die unerwünschte Gerätewechselwirkung, welche durch den Ausgangsfunken des elektrischen Bogens gebildet wird, zu reduzieren.

Schneiderman US-Patent 4 092 986 und Farin US-Patent 4 969 885 beschreiben Generatoren für die Verwendung mit elektrochirurgischen Instrumenten, wobei die Ausgangsspannung des Generators auf einem im Wesentlichen konstanten Niveau gehalten wird, unabhängig von der Impedanz, welche durch das elektrochirurgische Instrument entgegengesetzt wird.

Schneiderman beschreibt im US-Patent Nr. 4 092 986 die Verwendung einer ummodulierten RF-Spannungswellenform für das Schneiden von Gewebe und eine modulierte Puls-RF-Spannungwellenform für koagulierendes Gewebe. Das Patent lehrt die Verwendung von Spannungen im Bereich von 400 bis 600 Volt Spitze-Spitze mit Stromstärken im Bereich von ungefähr 0-0,6 Ampere Spitze-Spitze.

Farin bemerkt im US-Patent 4 969 885, dass eine minimale wirksame Spannung von mindestens 150 Volt (RMS) für die Verwendung bei elektrochirurgischen Schneideinstrumenten erforderlich ist, um eine elektrische Feldstärke zu erzeugen, welche für die Zündung und Aufrechterhaltung von elektrischen Bogen zwischen der Elektrode und dem Gewebe erforderlich ist. Dieses Patent bemerkt ebenfalls, dass zur Aufrechterhaltung einer konstanten Spannung auf dem elektrochirurgischen Gerät über dem erwarteten Bereich von Arbeitsbedingungen es wünschenswert ist, dass der Hochfrequenzspannungsgenerator eine Wellenform erzeugt, welche unabhängig von den Arbeitsbedingungen ist und vorzugsweise eine reine Sinuswelle darstellt.

Von elektrochirurgischen Instrumenten, die mit Spannungen oberhalb von 150 VRMS und mit relativ kleinen Strömen arbeiten, wird angenommen, dass sie zum Aufbau eines Koagulums und demzufolge zu den vorbeschriebenen Problemen führen. Diese Schwierigkeiten mit dem Aufbau eines Koagulums haben das Wachstum auf dem Gebiet der Elektrochirurgie eingeschränkt.

Herczog beschreibt im US-Patent 4 232 676 ein elektrochirurgisches Skalpell und ein Verfahren zur Verwendung dieses Skalpells, welches versucht, die Nachteile des Aufbaus eines Koagulums und der Verkohlung, welche mit der Verwendung von elektrischen Hochspannungslichtbogen verbunden ist, zu überwinden. Dieses Patent beschreibt die Verwendung von niederen Spannungen im Bereich von 20 bis 80 Volt, welche die Lichtbogenbildung verhindern und zu Energieabgabewerten von 5 bis 50 Watt führen. Das in diesem Patent beschriebene Skalpell erzielte bisher nur einen begrenzten kommerziellen Erfolg wegen dem grossen Anteil der Lehre dieses Patentes, welche die Spannung durch die Variierung der Frequenz der abgegebenen Spannungswellenform steuert.

Es wäre demzufolge wünschenswert, ein elektrochirurgisches Instrument zur Verfügung zu stellen, welches die Probleme des Koagulumaufbaus und des Klebens überwindet, unter welchem vorbekannte elektrochirurgische Geräte litten und welche die Anwendung der Elektrochirurgie in chirurgischen Verfahren begrenzten.

Es wäre deshalb wünschenswert, einen elektrochirurgischen Generator bereitzustellen, welcher fähig ist, eine niedere Spannung bei hoher Leistung auszugeben. Ein solches Speisegerät würde die Lichtbogenbildung an der Elektrode und das Verkohlen von Gewebe und das Kleben, welches typischerweise eine solche Bogenbildung begleitet, reduzieren.

Es wäre im Weiteren wünschenswert, wenn ein elektrochirurgischer Generator zur Verfügung gestellt würde, welcher eine niedere Anfangsimpedanz aufweist, welche ein im Wesentlichen konstantes Spannungsausgabeniveau bewirkt, das unabhängig von der Arbeitsimpedanz ist. Ein solches Speisegerät würde demzufolge eine Spannung bei vorgewählten Niveaus aufrechterhalten und somit die überschüssige Energieabgabe in Form von Gewebeimpedanzzunahmen während der Hämostase vermeiden.

In Anbetracht der begrenzten Raumverhältnisse in einem Operationszimmer und der Begrenzungen, welche durch die Abwärmeerfordernisse gegeben sind, wäre es ebenfalls wünschenswert, ein effizientes und kompaktes elektrochirurgisches Speisegerät zur Verfügung zu stellen. Darstellung der Erfindung

In Anbetracht des Vorhergehenden ist es Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Mittel für die Verwendung mit elektrochirurgischen Instrumenten zur Verfügung zu stellen, welches die Probleme des Koagul-umaufbaus und des Klebens, welche die Verwendung von vorbekannten elektrochirurgischen Geräten hinderten, zu überwinden.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Speisegerät zur Verfügung zu stellen, welches kleinere Spannungen als die typischen vorbekannten Geräte abgibt, und dies bei höherer Leistung. Die gemäss den Prinzipien der vorliegenden Erfindung konstruierten Speisegeräte verhindern die Bildung eines Lichtbogens an den Instrumentenelektroden und vermeiden somit die Verkohlung von Gewebe und das Kleben, welches typischerweise mit einer solchen Lichtbogenbildung verbunden ist.

Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung, Geräte zur Verfügung zu stellen, die eine tiefe Ausgangsimpedanz besitzen, welche ein im Wesentlichen konstantes Spannungsausgabeniveau bewirkt, welches unabhängig von der Verbraucherimpedanz ist. Die niedere Anfangsimpedanz des Speisegerätes der vorliegenden Erfindung reduziert die Wahrscheinlichkeit von Spannungsauslenkungen, wenn die Gewebeimpedanz während dem Trocknungsprozess zunimmt.

Diese und andere Ziele werden durch die erfindungsgemässen Speisegeräte erreicht. Es werden Wechselstrom (AC)-Speisegeräte vorgeschlagen, welche eine Anfangsimpedanz von weniger als 20 Ohm aufweisen, welche fähig sind, ein im Wesentlichen konstantes Anfangsspannungsniveau zu erzeugen. Die Speisegeräte der vorliegenden Erfindung arbeiten normalerweise im Bereich von 10 bis 120 Volt (RMS; quadratischer Mittelwert) und bei Stromstärken bis zu 7 Ampere, wobei Energieabgabegrade an den Elektroden der verbundenen elektrochirurgischen Instrumente im Bereich von 50 bis 700 Watt erreicht werden, je nach dem Typ des verwendeten elektrochirurgischen Instrumentes und des Typs des dabei verwendeten Gewebes.

Zur wesentlichen Reduktion der Bogenbildung an den Elektroden der Instrumente während der Verbesserung der Spannungsregulierung und der Stromabgabe stellt das Speisegerät der vorliegenden Erfindung eine Wellenform zur Verfügung, welche einen Scheitelwertfaktor nahe der Einheit besitzt. Die Anmelder haben gefunden, dass die Anwendung von Wellenformen mit einem niederen Spitzenfaktor die Spitzen-Spitzen-Spannungen, welche in das Gewebe schwingen, reduzieren, während ein höherer Grad von Energieübertragung bewirkt wird. Die erzeugten Spannungswellenformen durch diese Speisegeräte bewirken eine verbesserte Hämostase des Gewebes, jedoch ohne dass, wie bei den vorbekannten elektrochirurgischen Apparaten, eine Verkohlung beobachtet wurde.

Ein erfindungsgemässes Speisegerät umfasst einen Modulator mit einem einstellbaren Arbeitszyklus, welcher die Auswahl des Niveaus der Ausgangsspannung erlaubt. Eine wählbare Spannung, die durch den Modulator erzeugt wird, wird durch einen Invertor erhalten, welcher die Spannung transformiert und die transformierte Spannung in die chirurgischen Instrumente überträgt, als Reaktion auf eine niedere quadratische Welle einer kraftkonstanten Spannung, welche ebenfalls eine Ausgabe des Invertors darstellt. Der Modulatorstromkreis nimmt ein Steuersignal auf, welches den Arbeitszyklus eines Teils des Stromkreises variiert, welches selbst-oszillierend ist. Eine stabile einstellbare Ausgangsspannung wird durch eine Mitteilung dieser Schwingungen bewirkt.

Das erfindungsgemässe Speisegerät kann auch als Nachrüstgerät ausgebildet sein, für die Verwendung mit vorbekannten elektrochirurgischen Geräten.

Die Verwendung von Speisegeräten gemäss der vorliegenden Erfindung für die Speisung von elektrochirurgischen Instrumenten führt zur Bildung einer Hämostase in Geweben, ohne dass ein Koagulum aufgebaut wird und ohne Klebeprobleme, wie sie in Geräten des Standes der Technik auftreten. Die Elektrochirurgie kann somit durchgeführt werden, indem Instrumente mit Elektroden verwendet werden für die Übertragung von Wärme in Gewebe ohne Lichtbogenbildung, wobei eine Entwässerung und Schwächung des Gewebes erreicht wird, wenn das Gewebe geschnitten und eine Hämostase ausgelöst werden soll. Es werden mechanisch scharfe Kanten an den Instrumenten vorgesehen, um die entwässerten Gewebe abzutrennen. Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die vorliegende Erfindung wird durch die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen durchwegs auf gleiche Teile beziehen und in welchen: Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines elektrochirurgischen Apparates mit verschiedenen Werkzeugen darstellt, welcher in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung konstruiert ist; Fig. 2 ein schematisches Diagramm der Gewebeimpedanz gegen die beobachtete Temperatur ist; Fig. 3 einen Vergleich der elektrischen Ausgangscharakteristika eines typischen Speisegerätes der vorliegenden Erfindung mit einem typischen vorbekannten Speisegerät zeigt; Fig. 4A, bzw. Fig. 4B eine Seiten-, bzw.

Schnittansicht einer bipolaren elektrochirurgischen Zange zeigen, welche zweckmässig ist für die Verwendung mit einem Speisegerät der vorliegenden Erfindung; Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer bipolaren Pinzette zeigt, welche zweckmässig ist für die Verwendung mit einem Speisegerät der vorliegenden Erfindung; Fig. 6 ein Blockdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform eines Speisegerätes mit konstanter Spannung in Übereinstimmung der vorliegenden Erfindung darstellt; Fig. 7 ein vereinfachtes Diagramm einer bevorzugten Ausführungsform eines modularen Schaltkreises für ein Speisegerät mit konstanter Spannung gemäss der Erfindung zeigt; Fig. 8 ein detailliertes Diagramm einer ersten Ausführungsform des modularen Schaltreises von Fig.

7 darstellt; Fig. 9 ein detailliertes Diagramm einer alternativen Ausführungsform des modularen Schaltkreises von Fig. 7 darstellt; Fig. 10 ein Diagramm eines Schaltkreises für ein Nachrüstgerät darstellt, für die Verwendung mit verschiedenen vorbekannten Speisegeräten für die Erzeugung eines Energieprofils von diesen Geräten in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung; und Fig. 11 einen Vergleich der Eingangs- und Ausgangsspannungswellenformen zeigt, welche vom Nachtrüstgerät gemäss Fig. 10 erhalten wurden. Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 ist der elektrochirurgische Apparat 10 der vorliegenden Erfindung beschrieben. Der Apparat 10 umfasst eine Vielzahl von elektrochirurgischen Instrumenten, wie ein Skalpell 11, eine Schere 12 oder eine Zange 13, in Kombination mit einem Speisegerät 14, welches gemäss den Prinzipien der vorliegenden Erfindung konstruiert ist. Das Skal pell kann beispielsweise dasjenige sein, welches Herczog im US-Patent 4 232 676 beschrieben hat. Jedes der Instrumente 11, 12 und 13 umfasst ein Kabel 15, durch welches die Instrumente mit dem Speisegerät 14 verbunden sind. Jedes Instrument enthält vorzugsweise ein Paar von dipolaren Elektroden, um eine Hämostase zu bewirken. Eine mechanisch scharfe Schneidkante ist ebenfalls vorgesehen, wenn gewünscht wird, Gewebe zu schneiden.

Erfindungsgemäss liefert das Speisegerät 14 eine im Wesentlichen konstante Wechselspannungs(AC)-Wellenform an das verbundene elektrochirurgische Instrument, wobei die Wellenform einen Spitzenfaktor nahe der Einheit hat und die Spannung im Bereich von vorzugsweise 10 bis 120 Volt RMS liegt.

Es wurde gefunden, dass die Elimination der Lichtbogenbildung und die Verwendung einer niederen Spannung von niederen Spitzenfaktorwellenformen bei hoher Energie eine verbesserte Leistungsfähigkeit von bekannten elektrochirurgischen Geräten bezüglich vorbekannter Verfahren bei der Verwendung solcher Instrumente bringt. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung hat überdies zur Entwicklung von neuen elektrochirurgischen Instrumenten geführt, welche die Vorteile, welche aus solchen Verfahren hervorgehen, ausbeuten.

Zwei prinzipielle Nachteile von vorbekannten elektrochirurgischen Geräten ist der Koagulumaufbau auf der Arbeitsoberfläche des Instrumentes und das Kleben von Gewebe an der Arbeitsoberfläche des Gerätes. Es wurde gefunden, dass beide dieser Probleme von der Lehre von vorbekannten Geräten herrühren, die besagt, dass es wünschenswert ist, eine hohe Spannung, einen niederen Strom, Spannungswellenformen mit grossen Spitzenfaktoren zur Erzeugung von elektrischen Lichtbogen an den Instrumenten-Elektroden zu benutzen.

Beispielsweise bemerkt Farin, US-Patent 4 996 885, dass 150 Volt RMS erforderlich sind, um einen elektrischen Lichtbogen zu erzeugen, um hämostatisch Gewebe zu schneiden. Die Lösung des Problemes des Aufbaus und Klebens von Koagulum wurde gefunden, indem man sich von der hohen Spannung und den niederen energie/stromkreistypischen vorbekannten Geräten wegbewegte und in Richtung niederer Spannung und hoher Energie/Stromkreiswellenformen mit einem Spitzenfaktor in der Nähe der Einheit bewegte. An Stelle der Verwendung eines Stromlichtbogens, um Gewebe zu schneiden, beruht die vorliegende Erfindung auf der Verwendung von Strom, welcher durch das Gewebe hindurchtritt und das Gewebe erwärmt und entwässert, wobei das blutfreie Schneiden des Gewebes mit einer mechanisch scharfen Kante erleichtert wird.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 wird ein schematisches Diagramm beschrieben, welches die Variation der Impedanz des Stromflusses gegen die Temperatur von typischem Körpergewebe zeigt. Körperflüssigkeiten wie diejenigen, welche im Gewebe enthalten sind und dieses umgeben, enthalten in erster Linie Wasser und verschiedene Salze. Wenn Wärme an das Gewebe appliziert wird, wird angenommen, dass die in den Körperflüssigkeiten enthaltenen Salze entwässert werden, wobei die elektrische Impedanz des Gewebes (Gebiet A) vermindert wird. Bei der Erwärmung des Wassers expandiert es, bewirkt, dass die Zellwand reisst, womit diese Barrieren der Ionenbewegung entfernt werden und die Gewebeimpedanz weiter reduziert wird.

Eine fortgesetzte Erwärmung des Gewebes bewirkt die Entwicklung von Dampf, welcher zuerst die Leitfähigkeit durch Zerreissen der Zellwände erhöht, aber dann bewirkt dass die Impedanz zunimmt, wenn sich das Wasser durch Kochen verflüchtigt, was zu einer Entwässerung des Gewebes (Gebiet D) führt. Wenn einmal sich das Wasser durch Kochen verflüchtigt hat, bewirkt ein weiteres Erwärmen seine Karbonisierung oder Verkohlung, was eine gewisse Abnahme der Impedanz bewirkt.

Forschungsarbeiten haben gezeigt, dass die nützliche Hämostase und das hämostatische Schneiden erzielt werden kann, indem elektrochirurgische Instrumente in den Gebieten A und B von Fig. 2 angewandt werden. In diesen Gebieten führt die Anwendung einer im Wesentlichen konstanten Spannung zuerst zu zunehmenden Strömen sobald das Gewebe erwärmt ist, und dann zu einer Entwässerung des Gewebes, sobald sich ein Teil der Zellflüssigkeiten durch Kochen verflüchtigt hat.

Das Arbeiten mit einem elektrochirurgischen Instrument gemäss Regime B ist besonders nützlich für die Entfernung des Gewebes mit einer mechanisch scharfen Kante, da die Entwicklung von Dampf dazu dient, das Gewebe durch Reissen der Zellwände der Zellen, die im Gewebe enthalten sind, zu schwächen. Im Weiteren führt das Arbeiten mit dem elektrochirurgischen Instrument gemäss diesem Verfahren zu einer selbstbeschränkenden Wirkung. Für eine im Wesentlichen konstante Spannungseingabe reduziert die zunehmende Impedanz des entwässerten Gewebes den Strom, sodass je nach dem Spannungsniveau die Gewebetemperatur ein thermisches Gleichgewicht bei einer Temperatur unterhalb derjenigen, bei welcher ein Verkohlen stattfindet, erreicht.

Vorbekannte elektrochirurgische Geräte arbeiten meistens im Gebiet C von Fig. 2 und verwenden Wellenformen, welche hohe Spitzen-Spitzen-Spannungen besitzen, welche einen elektrischen Lichtbogen für die Verursachung von Hämostase und zur Schneidung des Gewebes erzeugen. Der elektrische Bogen ist typischer weise mit Temperaturen von tausenden von Graden verbunden - derart, dass er bewirkt, dass das Gewebe, welches dem Lichtbogen ausgesetzt wird, allzu schnell durch die Gebiete A und B führt, was zu einer Verkohlung im Gebiet C führt. Demzufolge macht die nahezu momentane Entwässerung, die durch solche Geräte verursacht wird, dass das Gewebe mit grösster Wahrscheinlichkeit am Instrument anklebt.

Es wurde festgestellt, dass, sogar wenn kein elektrischer Bogen beobachtet wird, z.B, bei verhältnismässig tiefen Spannungen, grosse Fluktuationen in der angelegten Spitzen-Spitzen-Spannung zu unerwünschtem Kleben und Koagulumaufbau führen können. Die Verwendung von Spannungswellenformen, die ein Verhältnis der Spitzenspannung zur effektiven Spannung (RMS) - "Spitzenfaktor" - nahe der Einheit aufweisen, reduzieren die Tendenz von Spannungsfluktuationen, die den Aufbau eines Koagulums verursachen. Beispielsweise besitzt eine quadratische Welle einen Spitzenfaktor von 1, während reine Sinuswellen einen Spitzenfaktor von 1,41 aufweisen. Eine quadratische Welle, die eine Spitzenspannung von weniger als 130 Volt RMS aufweist, bewirkt, wie die Anmelder herausgefunden haben, eine gute Hämostase, ohne merkliches Kleben oder Aufbau eines Koagulums.

Forschungsarbeiten zeigten, dass der Aufbau von klebendem Koagulumaufbau in einer direkten Beziehung zur Spitzen-Spitzen-Spannung steht, die an elektrochirurgischen Instrumenten angelegt wird - je höher die Spitzen-Spitzen-Spannung, umso schneller und zäher ist der Koagulumaufbau. Für eine vorgegebene Spitzenspannung ist überdies je grösser der Spitzenfaktor der Spannungswellenform, umso schneller der Koagulumaufbau. Von einer Studie, in welcher eine 7Zoll di polare elektrochirurgische Schere verwendet wurde, welche von den Anmeldern entwickelt wurde, sind die Resultate in Tabelle I dargestellt, welche von einem frischen Beefsteak als Funktion des Spannungsniveaus und der Wellenform erhalten wurden. Tabelle I

<tb><TABLE> Columns = 5 <ROW><SEP> Spannungsniveau<SEP> Spitzen<SEP> Anzahl <tb><SEP> (RMS)<SEP> Spitze-Spitze<SEP> Wellenform<SEP> Faktor<SEP> Schnitte <tb><SEP> 80<SEP> 160<SEP> Quadrat<SEP> 1.0<SEP> >50* <tb><SEP> 120<SEP> 336<SEP> Sinus<SEP> 1.41<SEP> 8 <tb><SEP> 140<SEP> 392<SEP> Sinus<SEP> 1.41<SEP> 2 bis 3 <tb></TABLE>

Die "Anzahl Schnitte" ist diejenige Anzahl von Schnitten, welche in einem Gewebe gemacht werden konnte, bevor der angelegte Strom um 85% vermindert wurde, d.h. an dem Punkt, wo die Elektronen so mit einem Koagulum beschichtet wurden, dass sie nicht mehr länger eine effektive Hämostase bewirkten. Es wurde gefunden, dass für ein quadratisches Wellenspannungssignal von 80 Volt RMS 50 Schnitte im Gewebe gemacht werden konnten ohne messbare Abnahme des gemessenen Stroms. In anderen ähnlichen Tests wurde beobachtet, dass die Verwendung einer 85 Volt RMS ("VRMS" = root mean square = quadratischer Mittelwert) quadratischen Welle eine hoch zufriedenstellende Hämostase ergab, während eine 85 VRMS Sinuswelle (119 Volt Spitze) ein Kleben bewirkte und nur eine limitierte Hämostase.

Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung sind insbesondere gut geeignet für die Verwendung mit dem elektrochirugischen Skalpell, welches von Herczog im US-Patent 4 232 676 beschrieben ist. Obschon dieses Patent die Verwendung einer nie deren Spannung beschreibt, sodass kein Lichtbogen produziert wird, hat das beschriebene Gerät keinen kommerziellen Erfolg erzielt, da es ebenfalls einem Koagulumsaufbau und einem Kleben unterworfen war. Mit der Verwendung eines Instrumentes, das in Übereinstimmung mit diesem Patent konstruiert wurde, und mit der Spannung, dem Strom- und dem Wellformregime der vorliegenden Erfindung, wird erwartet, dass es hoch zufriedenstellende Resultate ergibt.

Es wird angenommen, dass es dem Mangel an Anerkennung der Wichtigkeit des Spitzenfaktors und ebenso den nachstehend beschriebenen Impedanzcharakteristiken des Speisegerätes zuzuschreiben ist, dass Erfolge verbucht werden können, die mit den Herczog-Instrumenten erreicht werden können.

Unter nochmaliger Bezugnahme auf Fig. 2 wird ein weiterer Aspekt der Wichtigkeit des Spitzenfaktors beschrieben. Es wurde beobachtet, dass zur Förderung der effektiven Hämostase mit einem Gerät, welches eine mechanisch scharfe Schneidkante besitzt, es wünschenswert ist, dass das Gewebe durch das Gebiet A rasch erwärmt wird. Für ein Speisegerät mit einer Spitzen-Ausgangsspannung von 100 Volt legt eine quadratische Welle die vollen 100 Volt auf das Gewebe, während eine Sinuswelle effektiv nur 71 Volt während der gleichen Zeitperiode anlegt. Da die in das Gewebe übertragene Wärme ungefähr V<2>/R beträgt, führt die Anwendung einer quadratischen Welle im Schnitt zweimal die Energie einer Sinuswelle zu, unter Annahme einer konstanten Gewebeimpedanz.

Demzufolge erwärmt die quadratische Welle das Gewebe schneller, sodass das chirurgische Instrument eine momentane hämostatische Wirkung ausüben und schneiden kann. Unter Bezugnahme nun auf Fig. 3 wird ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung vorgestellt, welcher eine im Wesentlichen konstante Spannung auf das elektrochirurgische Instrument anlegt, wobei ein Speisegerät verwendet wird, welches eine Anfangsimpedanz von nur wenigen Ohm, im Allgemeinen von 20 Ohm oder weniger, aufweist. Wenn die Ausgangsimpedanz des Speisegerätes kleiner ist als diejenige des Gewebes, fällt die Ausgangsspannung des Speisegerätes weder bei der Ladung ab, noch erhöht sie sich exzessiv als Reaktion auf eine erhöhte Anfangsimpedanz.

Vielmehr ist die Energieübertragung auf das Gewebe in erster Linie eine Funktion der vom Verwender ausgewählten Anfangsspannung und des Widerstandes des Gewebes gemäss V<2>/R, und nicht von der Abstimmung der Impedanz der Ladungsquelle. Zweckmässige elektrochirurgische Instrumente für die Verwendung mit den Verfahren und dem Speisegerät der vorliegenden Erfindung besitzen ebenfalls verhältnismässig kleine Impedanzen. Beispielsweise verwendet die 7-Zoll-Schere, welche für die Erhaltung der in Tabelle I gezeigten Daten verwendet wurde, eine Impedanz von etwa 16 Ohm.

Vorbekannte elektrochirurgische Generatoren sind typischerweise für die Abgabe von elektrischer Energie an ein Instrument vorgesehen und besitzen eine Impedanz von 100 bis 400 Ohm. Solche konventionelle Speisegeräte besitzen typischerweise eine Ausgangsimpedanz von 200 Ohm oder mehr und schwach regulierte Spannungen. Unter Bezugnahme auf Fig. 2 in Verbindung mit Fig. 3 wird beobachtet, dass, sobald die Impedanz des Gewebes während der Entwässerung (Gebiet C) die Anfangsspannung eines typischen Speisegerätes sich ebenfalls anhebt, wegen einer grossen Anfangsimpedanz in Verbindung mit solchen Speisegeräten. Diese Erhöhung der Ausgangsspannung rührt von der erhöhten Stromabgabe auf das Gewebe her, wobei die Tiefe und das Ausmass des Verkohlens beschleunigt wird.

Ein solches Verhalten fördert im Weiteren das Kleben, den Koagulumaufbau und die Gewebenekrose, Probleme, welche im Wesentlichen mit den Speisegeräten, welche gemäss der vorliegenden Erfindung konstruiert sind, reduziert werden. Stromcharakteristiken für einige vorbekannte elektrochirurgische Generatoren sind in Tabelle II dargestellt, wie sie von der Produkteliteratur von solchen Generatoren oder aus Health Devices , September-Oktober 1987, "Wave-form measurement Results", Seiten 310-311, publiziert durch das ECRI, Plymouth Meeting, Pennsylvania, erhalten wurden.

Tabelle II

<tb><TABLE> Columns = 6 <tb><SEP> Hersteller<SEP> Model Nr.<SEP> Wellenform<SEP> Anfangs- Impedanz<1><SEP> Spitzen-Spitzen- Spannung<2><SEP> Max. Leist.<3><ROW><SEP> Diese Erfindung<SEP> quad.<SEP> -5<SEP> 200<SEP> 500 <tb><SEP> Aspen<SEP> MF180 MF360B MF380<SEP> Sinus Sinus Sinus<SEP> 300 200 100<SEP> 1800 2300 2000<SEP> 50 70 55 <tb><SEP> Bard<SEP> Sys 5000<SEP> Sinus<SEP> 125<SEP> 1800<SEP> 45 <tb><SEP> Clinical Tech.<SEP> X-10<SEP> Sinus<SEP> 100<SEP> 1500<SEP> 70 <tb><SEP> Concept<SEP> 9900<SEP> Sinus<SEP> 200<SEP> 1950<SEP> 49 <tb><SEP> Elmed<SEP> 170 M/M 300 M/M<SEP> Sinus Sinus<SEP> 100 100<SEP> 1750 2100<SEP> 61 60 <tb><SEP> Bovie<SEP> 400-SR<SEP> Sinus<SEP> 400<SEP> 4000<SEP> 50 <tb><SEP> Birtcher<SEP> 774<SEP> Sinus<SEP> 300<SEP> 1000<SEP> 22 <tb><SEP> Neomed<SEP> 3000 Omega<SEP> Sinus Sinus<SEP> 100 100<SEP> 1800 2000<SEP> 50 49 <tb><SEP> Valleylab<SEP>

SSE2L Force 2 Force 4<SEP> Sinus Sinus Sinus<SEP> 100 100 100<SEP> 2300 1700 1500<SEP> 90 70 70 <tb></TABLE>

<1> Anfangsimpedanz bei Abgabe einer Spitzenspannung in Ohm

<2> Spitzen-Spitzen-Spannung ist die maximale Spitzenspannung in einem offenen Stromkreis in Volt im monopolaren Schnittmodus

<3> Max. Leistung ist die maximale Leistungsausgabe im dipolaren Schnittmodus, in Watt

Obschon Tabelle II nicht allumfassend sein soll, ist sie allgemein repräsentativ für die Leistungscharakteristiken von vorbekannten elektrochirurgischen Generatoren. Von besonderem Interesse sind die Spannungswellenformen, die hohen Spannungen des offenen Stromkreises, die hohen Anfangsimpedanzen und die niedere Leistungsabgabe dieser Geräte, verglichen mit Speisegeräten der vorliegenden Erfindung.

Aus Tabelle II kann entnommen werden, dass keiner der aufgelisteten elektrochirurgischen Generatoren eine andere als eine sinusförmige Wellenform abgibt. Im Weiteren geben diese vorbekannten Generatoren eine hohe Spitzen-Spitzen-Anfangsspannung bei Ausgangsimpedanzen, welche eine Neigung haben, zur Verkohlung von Gewebe zu führen.

Die Verfahren der vorliegenden Beschreibung umfassen die Speisung von elektrochirurgischen Instrumenten mit Wechselstrom (AC), um eine Hämostase im Gewebe zu verursachen, ohne einen Aufbau von Koagulum und Klebeproblem, welche mit den Geräten des Standes der Technik verbunden sind.

Gemäss der vorliegenden Beschreibung wird die Elektrochirurgie durchgeführt, indem Instrumente verwendet werden, welche Elektroden aufweisen für den Durchgang eines Hochfrequenzstromes in das Gewebe, ohne dass ein Lichtbogen gebildet wird, wobei das Gewebe entwässert und geschwächt wird, wenn gewünscht wird, eine Hämostase zu bewirken. Wenn es ebenfalls gewünscht wird, Gewebe zu schneiden, werden mechanische Kanten an den Instrumenten vorgesehen, um das entwässerte Gewebe abzutrennen. Die Verfahren umfassen die Schritte:

(a) die Zurverfügungstellung eines chirurgischen Instrumentes, das eine Elektrode aufweist;

(b) Anschluss der Elektrode an ein Wechselstromspeisegerät;

(c) Auswahl und Aufrechterhaltung eines im Wesentlichen konstanten Anfangsspannungsniveau, derart, dass es unabhängig von der Belastungsimpedanz ist, wobei die Wechselspannungswellenform einen Spitzenfaktor aufweist, der in der Nähe der Einheit liegt;

(d) Platzieren der Elektrode in elektrischem Kontakt mit Gewebe, sodass der Wechselstrom durch das Gewebe tritt ohne Lichtbogenbildung, um das Gewebe partiell zu entwässern und eine Hämostase zu verursachen.

Wenn gewünscht wird, das Gewebe zu schneiden und ebenso eine Hämostase zu verursachen, umfassen die Verfahren ebenfalls einen Schritt, in welchem eine mechanisch scharfe Kante am chirurgischen Instrument vorgesehen wird, um das partiell entwässerte Gewebe abzutrennen. Die wichtige Verwendung einer Spannungswellenform mit einem tiefen Spitzenfaktor gemäss der Erfindung der Anmelder erlaubt hohe Leistungsübertragung in das Gewebe pro Wellenformzyklus, sodass die Blutgefässe im Gewebe simultan mit dem Schneiden des Gewebes koagulieren.

Die Anmelder haben gefunden, dass für die 7-Zoll-Schere, auf welche oben im Hinblick auf Tabelle I Bezug genommen wird, und in Abhängigkeit von der Vaskularität des zu schneidenden Gewebes Stromstärken bis zu 7 Ampere (bei einer Leistung von bis zu 7 W) angelegt werden können und eine simultane Hämostase und ein simultanes Schneiden mit einem kleinen Koagulumaufbau zu erreichen.

Das Elektrochirurgieverfahren umfasst im Weiteren die Schritte der Anwendung eines erfindungsgemässen Speisegerätes, welches eine niedere Anfangsimpedanz benützt, um eine selbstbeschränkende Spannungsregulierung zu erzielen, wie sie oben im Zusammenhang mit Fig. 3 beschrieben sind. Das elektrochirurgische Verfahren, das bei der Hämostase einen niederen Spitzenfaktor, eine niedere Spannung, eine hohe Leistungs-Stromkreiswellenform verwendet, ist auf eine grosse Anzahl von elektrochirurgischen Instrumenten anwendbar. Das erfindungsgemässe Speisegerät kann zweifellos erfolgreich auf die elektrochirurgische Skalpellklinge, die in Herczog US-Patent 4 232 676 beschrieben ist, auf dipolare Zangen und Greifer gemäss Fig. 4 und 5 und andere Typen von dipolaren elektrochirurgischen Instrumenten angewandt werden.

Unter Bezugnahme auf Fig. 4A und 4B ist eine dipolare Zange 20 beschrieben, die zweckmässig ist für die Verwendung mit den elektrochirurgischen Verfahren. Die Zange 20 umfasst gegenüberliegende Stützglieder 21 und 22, welche schwenkbar an der Achse 23 verbunden sind. Die proximalen Enden der Stützglieder 21 und 22 bilden einen Griff 24, wobei in jedem Stützglied 21 und 22 ein Loch für den Daumen oder Finger des Chirurgen vorgesehen ist. Die Stützglieder 21 und 22 sind fähig, eine konventionelle zangenartige Bewegung durchzuführen, wenn der Griff 24 betätigt wird, derart, dass die distalen Enden 25 und 26 der Stützglieder nahe zusammenbewegt werden, damit das dazwischenliegende Gewebe erfasst werden kann. Jedes Stützglied 21 und 22 besitzt ein endständiges Stück 27, um die Elekt-rodenteile 28 und 29 am distalen Ende der Zange unter Strom zu setzen.

Jedes Stützglied 21 und 22 kann eine isolierende Beschichtung 31 aufweisen, z.B. aus Aluminiumoxid, welches auf seiner Oberfläche angeordnet ist, um einen Kurzschluss zwischen den Stützgliedern zu vermeiden, wenn die Elektroden 28 und 29 unter Spannung stehen.

Die Achse 23 der Zange 20 ist aus einem starren elektrisch isolierenden Material konstruiert, z.B. aus Aluminumoxid, Zirkonoxid oder einem keramischen Material und umfasst elektrisch isolierte Dichtungsmenge 31, welche zwischen den Stützgliedern 21 und 22 angeordnet sind, um zusätzlich einem Kurzschluss vorzubeugen. Die Elektroden 28 und 29 berühren sich nicht, wenn die Zange geschlossen wird.

Unter Bezugnahme auf Fig. 5 ist ein hämostatischer dipolarer Greifer 40 beschrieben. Der Greifer umfasst die Stützglieder 41 und 42, welche zusammen durch eine Verbindung 43 verbunden sind mittels einer Platte aus elektrisch isolierendem Material 44. Die Platte 44 und die Anschlagglieder 45 umfassen ein elektrisch isolierendes Material, das der elektrischen Isolierung der Stützglieder 41 und 42 dient. Die Anschlagglieder 45 sind angeordnet, um vorzubeugen, dass die distalen Enden des Greifers miteinander in Kontakt geraten, wenn die Glieder nahe aneinander kommen. Ein solcher Greifer ist beispielsweise in Beurle et al., US-Patent Nr. 3 685 518 beschrieben.

Die Anwendung von erfindungsgemässen Speisegeräten umfasst die Verwendung von dipolaren elekt-rochirurgischen Instrumenten, wie sie in den Fig. 4 und 5 dargestellt sind.

Das Speisegerät der vorliegenden Erfindung stellt eine niedere Spannung, eine hohe Leistung, einen niederen Spitzenfaktor, der Wechselstromwellenformen für die vorbeschriebenen Instrumente zur Verfügung stellt, und umfasst einen Stromkreis für die Einstellung der Grösse der Ausgangsspannung. Das Speisegerät der vorliegenden Erfindung ist ebenfalls gekennzeichnet durch eine hohe Effizienz und einen niederen Leistungsverbrauch, was den Gebrauch einer kompakten Konfiguration erlaubt.

Nun wird auf Fig. 6 Bezug genommen, wo ein Speisegerät 50 die elektrochirurgischen Instrumente über einen Ausgangsspannungs-Anschluss 54 betreiben werden. Das Ausgangsleistungssignal wird durch den Ausgangsanschluss 54 durch einen Spannungswandler 55 ausgegeben. Der Wandler 55 nimmt eine Hochrequenzniederenergiewechselstromwellenform vom Generator 53 auf. Gemäss den Prinzipien der vorliegenden Erfindung hat diese Niederenergiewechselstromwellenform einen Spitzenfaktor, der in der Nähe der Einheit leigt, im Allgemeinen kleiner ist als 1,1 und vorzugsweise als quadratische Welle ausgebildet ist. Der Generator 53 liefert dieses Antriebssignal bei einer festen Spannung und bei einer Frequenz, die vorzugsweise höher als 100 kHz ist, um eine unerwünschte neuromuskuläre Stimulation im Patienten zu vermeiden.

Der Generator 53 erzeugt die Spannungswellenform einschliesslich des Spitzenfaktors und die Frequenz, welche an das elektrochirurgische Instrument angelegt wird, während der Modulator 52 und der Wandler 55 die Amplitude der resultierenden Wellenform einstellt.

Der Modulator 52 erzeugt Wechselspannungen, welche von einer niederen Stufe auf eine hohe Stufe variiert werden können. Die durch den Modulator 52 zur Verfügung gestellte Spannung wird durch ein Kontrollsignal bestimmt, welches über den Eingabeanschluss 51 erhalten wird. Der Modulator 52 benutzt einen internen selbstoszillierenden Stromkreis, welcher Signale erzeugt, welche vorzugsweise eine Oszillationsfrequenz im Bereich von 40 bis 100 kHz aufweisen. Ausserhalb von 100 kHz nimmt die Leistungsfähigkeit des Gerätes ab, während unterhalb von 40 kHz die Bildung eines begleitenden hörbaren Lärms zu einer Sorge wird. Der Wechselrichter 55 stellt eine Spannung zur Verfügung, welche von der Spannung ungeformt wird, welche vom Modulator 52 in einem vorbestimmten Verhältnis geliefert wird.

Als Reaktion auf das vom Generator 53 erhaltene quadratische Wechselstromwellensignal legt der Wechselrichter 55 die transformierte Antriebsspannung an das elektrochirurgische Gerät als quadratische Welle. Annehmbare interne Konfigurationen des Generators 53 und des Wechselrichters 55 sind für den Fachmann naheliegend, weshalb die Einzelheiten dieser Komponenten keinen Teil der vorliegenden Erfindung darstellen.

Eine Ausführungsform des Stromkreises des Modulators 52 wird unter Bezugnahme auf Fig. 7 beschrieben. Der Schalter 60 ist eine vereinfachte Darstellung des Kreisteils dieses Selbstoszillators. Der Spannungsversorgungsknoten 61 kommuniziert mit einer Speisegerätspannung, welche über den Anschluss 71, wie in Fig. 8 dargestellt, empfangen wird. Im Betrieb oszilliert der Schalter 60 zwischen einem leitenden Zustand und einem nichtleitenden Zustand mit einem Arbeitszyklus, welcher ausgewählt ist auf Basis des gewünschten Spannungsniveaus, welches dem verwendeten Instrument zugeführt werden soll. Der Strom fliesst vom Spannungsversorgungsknoten 61 über den Induktor 62 zum Modulatorausgang 63, wenn der Schalter 60 geschlossen ist.

Wenn der Schalter 60 offen ist, wird der Strom durch den Induktor 62 zum Modulatorausgang 63 von der Erdklemme 64 durch eine Richt-Auffangdiode 65 gezogen. Wenn im Weiteren der Schalter offen ist, wird die Spannung beim Spannungsversorungsknoten 61 vom Schaltknoten 66 isoliert. Die Oszillation des Schalters 60 bildet somit eine Serie von quadratischen Impulsen am Knoten 66. Der Induktor 62, welcher als Energiespeicherinduktor betrachtet werden kann, erzeugt eine wohldefinierte Gleichstromspannung beim Modulatorausgang 63, indem Energie in seinem magnetischem Feld gespeichert wird, wenn der Schalter 60 geschlossen ist, und sendet sie zurück, wenn der Schalter 60 offen ist.

Die an der Modulatorausgangsklemme 63 angelegte Spannung ist demzufolge das Mittel des Gleichstroms des quadratischen Pulses am Schaltknoten 66, sodass durch Variieren des Dienstzykluses von Schalter 60 die an den Wechselrichter 55 (vergleiche Fig. 6) abgegebene Spannung kontrolliert werden kann. Die Auswahl des Induktors 62 braucht nicht auf einem Erfordernis einer Energiespeicherung begründet zu sein, kann jedoch auf dem auf den Schalter 72 abgebenen Stromstoss und auf die erlaubte Spannungsschwankung an der Modulatorausgangsklemme 63 begründet sein.

Der Schaltkreis einer ersten Ausführungsform des Modulators 52, Modulator 70, wird unter Bezugnahme auf Fig. 8 beschrieben. Im Betrieb wirkt der Transistor 72 als Schalter, welcher alternierend schliesst, um einen leitenden Pfad vom Spannungsversorgungsknoten 61 zum Schaltknoten 66 zur Verfügung zu stellen und zu öffnen, um diesen Stromfluss zu unterbrechen. Die Klemme 71 ist mit einer Gleichstromquelle verbunden, welche eine konventionelle Gleichstromquelle sein kann, welche beispielsweise bei 30 VDC arbeitet. Der Strom, welcher durch den Induktor 73 durchtritt, fliesst entweder durch den Transistor 72 oder ladet die Kondensatoren 74 und 75 auf.

Die in den Kondensatoren 74 und 75 gespeicherte Ladung stellt eine leicht erhältliche Stromquelle dar, wenn der Transistor 72 einschaltet, wobei ein schneller Übergang von einem kleinen zu einem grossen Strom beim Schaltknoten 66 ermöglicht wird. In Kombination bilden der Induktor 73 und die Kondensatoren 74 und 75 ein Eingangsfilter, welches den Modulator 70 vom übrigen Schaltkreis abkoppelt, wobei die Fortpflanzung von falschen Frequenzen im Gleichgewicht des Stromkreises vermieden wird.

Die Oszillierung des Transistors 72 wird durch den Transistor 76 angetrieben. Wenn der Transistor 76 eingeschaltet ist, fliesst ein Strom durch den Widerstand 77 und durch die Basis des Transistors 78. Der Transistor 78 schaltet dann ein, produziert einen Sammelstrom, welcher in die Basis des Transistors 72 fliesst. Die im Kondensator 79 gespeicherte Ladung wird in die Basis des Transistors 78 geleitet, wobei die Einschaltzeit reduziert wird. Wenn der Transistor 72 eingeschaltet ist, kommuniziert die Spannung am Spannungsversorgungsknoten 61 mit dem Schaltknoten 66. Die Gegenwart dieser Spannung am Schaltknoten 66 verursacht ein schnelles Ansteigen des Stromes, indem dieser in die Basis des Transistors 76 über den Widerstand 80 fliesst.

Sobald der Emitterstrom des Transistors 76 zunimmt, bewegt sich die Spannung gegen den Widerstand 81, nimmt zu, und der Kondensator 82 wird geladen, wobei ein Potenzial am Knoten 83 entsteht. Die Spannung am Knoten 84 wird erhöht, bis der Spannungsabfall zwischen Knoten 84 und Knoten 83 ungenügend ist, um den Transistor 76 eingeschaltet zu halten. Sobald der Transistor 76 ausschaltet, ist ein Stromfluss durch den Widerstand 77 blockiert. Der Widerstand 85 und der Widerstand 86 entladen schnell die Basisemitterverbindungen der Transistoren 72 bzw. 78. Das schnelle Ausschalten des Transistors 78 wird ebenfalls unterstützt durch die Schottky Diode 87, welche den Transistor 78 vor Sättigung schützt, wenn er eingeschaltet ist.

Bei ausgeschaltetem Transistor 72 ist die Spannung am Knoten 61 nicht mehr länger mit dem Schaltknoten 76 in Kommunikation. Sobald das magnetische Feld im Induktor 62 zusammenbricht, wird Strom durch die Auffangdiode 65 gezogen. Die Spannung beim Schaltknoten 66 wird demzufolge auf den Wert eines Diodenabfalls unterhalb der Erdung reduziert. An diesem Punkt wird die Ladung auf dem Kondensator 82 gespeichert und über die Widerstände 81 und 88 entladen. Wenn die Spaltung am Knoten 83 genügend abgefallen ist, schaltet der Transistor 76 wieder ein, wobei der Zyklus wiederholt wird. Auf diese Weise führt der Kreis des Modulators 70 eine Selbstoszillation durch. Ein linearer Betriebsmodus wird wegen der Hysteresis verhindert, welche durch den Widerstand 80 entsteht, was sich in einem Spannungswechsel auf der Basis des Transistors 76 von etwa 0,1 Volt auswirkt.

Wie oben bemerkt repräsentiert die Anfangsspannung beim Modulatorausgang 63 ein Mittel der Wechselspannung, die am Schaltknoten 66 vorhanden ist. Demzufolge wird, wenn der Arbeitszyklus der Spannungsoszillationen am Knoten 66 hoch ist, die Gleichstromanfangsspannung am Modulatorausgang 63 ebenfalls hoch sein. In ähnlicher Weise wird, wenn der Dienstkreis reduziert wird, der Output entsprechend herabgesetzt. Der Arbeitszyklus der durch den Schaltkreis des Modulators 70 erzeugten Oszillationen wird durch die Höhe der Spannung der Steuerspannungssignale bestimmt, welche zur Kontrolle an die Inputklemme 51 angelegt wird. Wenn die Kontrollspannung verhältnismässig hoch ist, erfordert der Kondensator 82 eine signifikante Ladungsperiode, bevor die Spannung am Knoten 83 genügend angehoben wird, um den Transistor 76 auszuschalten.

Dies erzeugt einen verhältnismässig grossen Arbeitszyklus, da der Transistor 72 für eine längere Zeitdauer eingeschaltet bleibt. Wenn jedoch die Kontrollspannung, welche an den Kontrolleingangsklemmen angelegt wird, am unteren Ende dieses Bereiches liegt, bleibt der Transistor 76 nicht so lange eingeschaltet oder kann überhaupt nicht eingeschaltet werden. Demzufolge kann die Anfangsgleichspannung, welche über den Modulatorausgang 63 an den Wechselrichter 55 geliefert wird, stufenlos innerhalb des Spannungsbereiches zwischen der Spannung an der Grundklemme 65 und der Spannung am Spannungsversorgungsknoten 61 ausgewählt werden, als Reaktion auf den Wert der Kontrollstelle an der Kontrolleingangsklemme 51.

Der Schaltkreis einer alternativen Ausführungsform des Modulators 52, Modulator 90 wird unter Bezugnahme auf Fig. 9 beschrieben. Der Modulator 90 umfasst einen Komparator 91 um die Stromstabilität über diejenige, welche mit dem Kreis gemäss Fig. 8 erzielbar ist, zu stabilisieren. Der Komparator 91 wird durch ein Leistungsversorgungsfilter gespiesen, welches den Versorungsüberbrückungskondensator 92 und den Entkopplungswiderstand 93 enthält, um den Komparator 91 von verschiedenen Spannungsvarianten am Spannungsversorgungsknoten 61 zu isolieren. Der Modulator 91 besitzt ebenfalls einen Auffangwiderstand 94 für den Transistor 76. Der Leistungsabgabefilterwiderstand 95 unterdrückt im Weiteren Spannungsschwankungen beim Modulatorausgang 63.

Die Arbeitsweise des Modulators 90 ist ähnlich wie diejenige vom Modulator 70. Wenn der Output 91a des Komparators 91 hoch ist, fliesst Strom in die Basis des Transistors 66, schaltet ihn ein und ermöglicht, dass Strom durch den Widerstand 77 und die Basis des Transistors 78 fliesst. Wenn Transistor 78 einschaltet, produziert er einen Kollektorstrom, welcher in die Basis des Transistors 72 fliesst, den Transistor 72 einschaltet. Die Spannung am Spannungsversorgungsknoten 61 wird demzufolge mit dem Schaltknoten 66 verbunden. Die Gegenwart dieser Spannung am Schaltknoten 66 verursacht, dass die Spannungsteilungswiderstände 97 und 98 eine positive Spannung beim Umkehreingang 99 des Komparators 91 verursachen.

Wie durch das Widerstandsverhältnis der Widerstände 97 und 98 gefunden wurde, ist die an den invertierten Eingang 99 abgegebene Spannung höher als die Kontrollsignalspannung, welche an den nichtinvertierten Eingang 100 des Komparators 91 von der Kontrolleingangsklemme 51 über den Widerstand 89 angelegt wird. Nachfolgend an die Entladung des Kondensators 101 bewirkt demzufolge die Gegenwart einer Ladung am invertierenden Eingang 99, die höher ist als am nichtinvertierenden Eingang 100, dass der Komparator 91 ein kleines Signal abgibt, welches den Transistor 76 ausschaltet.

Der Widerstand 102 beschreibt eine Hysteresis, sodass die Spannungsdifferenz zwischen dem invertierenden Eingang 99 und dem nichtinvertierenden Eingang einen Schwellenwert überschreiten muss, bevor dass der Anfangszustand des Komparators 91 umgedreht wird, wobei die Stabilität des Modulators 90 erhöht wird.

Das Ausschalten des Transistors 76 unterbricht den Stromfluss zur Basis des Transistors 78 und schaltet demzufolge die Transistoren 78 und 72 aus. Die Widerstände 85 und 86 entladen die Basis-emitterverbindungen der Transistoren 72 bzw. 78 schnell. Das schnelle Ausschalten von Transistor 78 wird ebenfalls durch die Schottky Diode 87 untersützt, welche den Transistor 78 vor der Sättigung schützt, wenn er eingeschaltet ist.

Beim Modulator 90 ist, wie beim Modulator 70, wenn der Transistor 72 ausgeschaltet ist, die Spannung am Versorgungsknoten 61 nicht in Kommunikation mit dem Schaltknoten 66. Wenn das magnetische Feld des Induktors 62 zusammenbricht, fliesst Strom durch die Auffangdiode 65. Die Spannung am Schaltknoten 66 wird somit auf einen Wert eines Diodenabfalls unterhalb der Erdung reduziert. Wenn dies stattfindet, überschreitet das Kontrollspannungssignal an der Kontrolleingangs klemme 51 die Spannung, welche an den invertierten Eingang 99 durch die Spannungsteilungswiderstände 97 und 98 abgegeben wird. Im Anschluss an die Entladung des Kondensators 101 über einen Widerstand 98 liefert der Komparator 91 wiederum ein hohes Ausgangssignal an den Transistor 76, wobei sich der Zyklus wiederholt.

Der Arbeitszyklus des Modulators 90 und demzufolge die Anfangsgleichspannung bei Modulator 63 werden durch ein Niveau des Spannungskontrollsignales an der Kontrolleingangsklemme 51 kontrolliert. Eine höhere Spannung an der Eingangsklemme 51 lädt den Kondensator 101 in einem grösseren Ausmass auf, während der Periode, wenn der Transistor 72 ausgeschaltet ist. Diese grössere Ladung verursacht eine grössere Verzögerung beim Schalten des Komparators 91 von einem hohen Ausgangszustand in einen tiefen Ausgangszustand, wobei demzufolge der Teil des Zyklus erhöht wird, wenn der Transistor 72 eingeschaltet ist und die Spannung am Knoten 61 in Verbindung mit dem Schaltknoten 66 ist. Wenn demzufolge das Kontrollsignal höher ist, ist die Ausgangsgleichspannung am Modulatorausgang 63 ebenfalls höher.

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Invertor 55 ein einziger Zweitransistoren-Gegentaktverstärker. Der Generator 53 basiert auf einem integrierten Schaltkreis-Quadratwellengenerator für die Erzeugung von 0-12 V quadratischen Steuerwellen von 400 kHz. Es kann beispielsweise ein 3825IC von Unitrode Integrated Circuits Corporation, Merrimac, New Hampshire verwendet werden. Die Spannung des Speisegerätes, welche an den Spannungsversorgungsknoten 61 angelegt wird, ist 30 VDC und die Erdanschlussklemme 64 wird am Erdpotenzial gehalten. Im Weiteren besitzt die Spule 62 eine Induktivität von 280 mu H und die Diode 65 ist eine allgemeine schnellgleichrichtende Diode FR604. Das Spannungskon trollsignal, welches an die Eingangsklemme 51 angelegt wird, liegt im Bereich von 0-5 V.

In der Ausführungsform des Modulators 70 von Fig. 8 ist Transistor 72 ein PN 2SC3281 npn Leistungstransistor, welcher von Motorola Corporation, Schaumburg, Illinois, erhältlich ist, Transistor 76 ist ein allgemeiner 2N2222 npn Signaltransistor und Transistor 78 ist ein Motorola PN 2SA1306B pnp Leistungstransistor. Die Kondensatoren 74, 75, 79 und 82 haben Kapazitäten von 1 mu F, 220 mu F, 0.03 mu F, und 0,1. mu F. Die Widerstände 77, 80, 81, 85, 86, 88 und 89 besitzen Widerstände von 1 K LAMBDA , 62 K LAMBDA , 100 LAMBDA , 20 LAMBDA , 120 LAMBDA , 620 LAMBDA bzw. 1 K LAMBDA . Der Induktor 73 hat eine Induktivität von 18 mu H und die Schottky Diode 27 ist eine allgemeine 1N8519 und besitzt eine Umkehrfehlerspannung von 40 V.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Modulators 90 von Fig. 9 ist Transistor 72 ein Motorola PN 2SC3281 npn Leistungstransistor, Transistor 76 ist ein gewöhnlicher 2N2222 npn Signaltransistor und Transistor 78 ist ein Motorola PN 2SA1306B pnp Leistungstransistor. Die Kondensatoren 92, 95 und 101 haben Kapazitäten von 100 mu F, 100 mu F, bzw. 0,1 mu F. Die Widerstände 77, 85, 86, 89, 93, 94, 97, 98, bzw. 102 besitzen Widerstände von 1 K LAMBDA , 27 LAMBDA , 51 LAMBDA , 1 K LAMBDA , 100 LAMBDA , 30 K LAMBDA , 12 K LAMBDA , 2 K LAMBDA , bzw. 300 K LAMBDA . Die Schottky Diode 27 ist eine allgemeine 1N8519 und besitzt eine Umkehrfehlerspannung von 40 V und der Komparator 91 kann beispielsweise vom Typ LM363 sein, erhältlich von National Semiconductor Corporation, Santa Clara, California.

Die Ausführungsformen des Modulators 70 und des Modulators 90 stellen eine Speisung zur Verfügung, welche eine Effizienz von etwa 80% oder mehr aufweist. Diese hohen Effizienzresultate mit einer kleinen Energieverschwendung erlauben der Speisung, eine Spitzenspannung von 750 W zu erzeugen, während sie ein Volumen von ungefähr 8 x 5 x 2 Zoll einnimmt. Sowohl Modulator 70 als auch Modulator 90 arbeiten in einer "offenen Schlaufe", d.h. ohne den Bedarf eines Rückkoppelungssignals zur Stabilisation des Outputs.

Die eine Wellenform erzeugenden Speisegeräte besitzen einen Output, welcher fähig ist, eine Wellenform an Elektroden von chirurgischen Spannungsgeräten abzugeben, die eine Spannung im Bereich von 10-130 VRMS, einen Spitzenfaktor von weniger als 1,10 und eine Frequenz vorzugsweise im Bereich von 400 kHz aufweist. Diese Speisegeräte besitzen ebenfalls kleine Anfangsimpedanzen, im Allgemeinen weniger als 20 Ohm, und sind fähig, bis zu 7 Ampere Strom (ungefähr 700 W) abzugeben, in Abhängigkeit des Types des zum Einsatz gelangenden elektrochirurgischen Instrumentes und der spezifischen Arbeitsbedingungen.

Da die Schaltung der vorliegenden Beschreibung "steif" ist, d.h., dass die Anfangsspannung bezüglich der entgegengesetzten Anfangsimpedanz nicht wesentlich variiert, ist vom Apparat keine Spannungsrückkoppelung erforderlich. Demzufolge wird im Gegensatz zu vorbekannten elektrochirurgischen Generatoren, worin ein Spannungsrückkoppelungssignal abgeleitet wird, um die Ausgangsspannung zu regulieren, keine solche Rückkoppelungsschaltung in den Speisegeräten verwendet, welche gemäss den Prinzipien der vorliegenden Erfindung konstruiert sind. In Fig. 10, welche nun herangezogen wird, ist ein Nachrüst-Kreis beschrieben, welcher verschiedene der vorbekannten elektrochirurgischen Generatoren, die in Tabelle II aufgelistet sind, befähigt, in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung verwendet zu werden.

Der Amplitudenbegrenzungsstromkreis 110 von Fig. 10 ist konstruiert, um mit beispielsweise dem Niomed Model 3000 verbunden zu werden, wobei eine Leistungsabgabe gemäss den vorher diskutier ten Voraussetzungen erzielt wird, nämlich eine niedere Spannung und hohe Leistungsspannungswellenformen mit einem Spitzenfaktor nahe der Einheit. Der Amplitudenbegrenzungsstromkreis 110 erreicht dieses Ziel, indem die Spitzen von Sinuswellenformen "gestutzt" werden, während die Anfangsspannung des konventionellen elektrochirurgischen Generators reduziert wird.

Während die Eingangswellenform von konventionellen elektrochirurgischen Generatoren eine reine Sinusform aufweist, liefert der Amplitudenbegrenzungsstromkreis 110 konstante Spannungsniveaus an die elektrochirurgischen Instrumente während diesem Teil der Wellenformperiode, sodass die resultierende Anfangswellenform einen Spitzenfaktor nahe der Einheit besitzt und im Allgemeinen weniger als 1,10 beträgt.

Der Amplitudenbegrenzungsstromkreis 110 reduziert ebenfalls die Anfangsimpedanz in Anbetracht des angehängten elektrochirurgischen Instrumentes. Da die Impedanz proportional zum Quadrat der Spannung ist, bewirkt die im Allgemeinen zehnfache Reduktion der Anfangsspannung (vergleiche Tabelle II) von etwa 2000 V auf 200 V ebenfalls eine 100fache Abnahme der Wellenimpedanz. Demzufolge scheint ein konventionelles Speisegerät, welches eine Anfangsimpedanz von 400 Ohm aufweist, wenn es über einen Amplitudenbegrenzungsstromkreis 110 gemäss der vorliegenden Erfindung an ein elektrochirurgisches Instrument angeschlossen wird, eine Anfangsimpedanz von nur 4 Ohm zu haben.

Demzufolge wird die Ausgangsspannung eines vorbekannten mit einem Amplitudenbegrenzungsstromkreis 110 nachgerüsteten elektrochirurgischen Generators nicht impedanzbedingten Spannungsschwankungen unterworfen, wie sie oben unter Bezugnahme auf Figuren 2 und 3 diskutiert wurden.

Der Amplitudenbegrenzungsstromkreis 110 empfängt ein Hochspannungswechselstromeingangssignal an den Eingangsklemmen 111 und 112 vom Ausgang eines vorbekannten elektrochirurgischen Generators, wie eines, welches in der Tabelle II gezeigt ist, und erzeugt eine Niederspannungswechselstromanfangsleistung mit einem kleinen Spitzenfaktor an den Ausgangsklemmen 115 und 116 zur Verfügung. Das elektrochirurgische Instrument wird an die Ausgangsklemmen 115a und 116 angeschlossen. Das Eingangssignal wird in das Ausgangssignal umgewandelt, indem erstens die Spannung nach unten grob auf das gewünschte Ausgabeniveau angepasst wird, und zweitens, das was typischerweise ein Sinuswellensignal ist, nahe seiner Spitzen gestutzt wird, um eine Wellenform mit niederem Spitzenfaktor zu erzeugen.

Da der Amplitudenbegrenzerstromkreis 110 polaritätsempfindliche Instrumente verwendet - ein Transistor und Dioden - muss die angelegte Spannung zuerst gleichgerichtet werden, um eine Umkehrvorbelastung dieser Elemente zu vermeiden.

Das Eingangssignal wird auf eine niederige Spitzen-Spitzen-Spannung bei den Knoten 115 und 116 durch den Transformer 117 herabgesetzt. Die Spannung zwischen den Knoten 115 und 116 wird durch das Verhältnis zwischen der Anzahl Windungen auf der Sekundärwicklung 119 und der Anzahl Windungen auf der Primärwicklung 118 bestimmt. Vorzugsweise werden mehrere Anzapfungsstellen 120 vorgesehen, wobei jede ein unterschiedliches Verhältnis der sekundären Wicklung zur primären Wicklung aufweist, um sie verschiedenen Eingangsspannungsniveaus und demzufolge den verschiedenen elektrochirurgischen Generatoren, die in Tabelle II aufgelistet sind, anzupassen. Der Herabsetzungsgrad kann demzufolge eingestellt werden, indem die zweckmässige Anzapfungsstelle ausgewählt wird, beispielsweise durch Schalter 120a.

Wenn das Eingangsspannungssignal nicht signifikant herabgesetzt wird, werden grössere Energiemengen während der Amplitudenbegrenzung verschwendet, was zu einer verhältnismässig niederen Umwandlungseffizienz für das nachgerüstete Speisegerät führt, obschon dieses einen kleinen Spitzenfaktor-Output produziert. Anderseits wird, wenn ein hoher Herabsetzungsgrad ausgewählt wird, eine kleine Amplitudenbegrenzung auftreten, was zu einer verhältnismässig hohen Umwandlungseffizienz führt, obschon das Output-Signal einen etwas höheren Spitzenfaktor aufweist.

Im Betrieb wird die herabgesetzte Wechselstromwellenform zwischen den Knoten 115 und 116 durch die Dioden 121, 122, 123 und 124 gleichgerichtet. Wenn die Spannung am Knoten 115 höher ist als diejenige am Knoten 116, werden die Dioden 121 und 124 eingeschaltet, was dem Signal am Knoten 115 erlaubt, zu den Knoten 113 und 114 übertragen zu werden. Für Spannungen unterhalb der Fehlspannung der ausgewählten Zener-Diode 125 wird ein kleiner Strom an die Basis des Transistors 128 geleitet, was eine hohe Impedanz zwischen den Knoten 113 und 114 bedeutet. Demzufolge fliesst der Strom zuerst zu den Ausgangsklemmen 115a und 116a und das elektrochirurgische Instrument und durch das dazwischenliegende Gewebe. Es fliesst kein Strom durch die umgekehrt belasteten Dioden 122 und 123.

Wenn die Polarität der Wechelstromwellenform während dem letzten Teil des Wellenformzykluses verschoben wird, passiert ein kleiner Strom die Dioden 122, 123 und die spitzenamplitudenbegrenzenden Elemente; dabei tritt kein Strom durch die umgekehrt belasteten Dioden 122 und 124.

Die maximale Ausgangsspannung, welche zwischen den Ausgangsklemmen 115a und 116a angelegt wird, wird durch die Auswahl einer der Zener-Dioden 125, von denen jede eine unterschiedliche Fehlerspannung aufweist, mit Schalter 26 bestimmt. Wenn die Spannung am Knoten 113 auf die Zener-Fehlspannung (typischerweise im Bereich von 30 bis 100 Volt) der ausgewählten Zener-Diode 125 angehoben wird, fliesst Strom durch diese Diode in die Basis 127, wobei bewirkt wird, dass Transistor 128 eingeschaltet wird. Im eingeschalteten Zustand weist der Transistor 128 einen niedrigeren Impedanzpfad vom Knoten 113 zum Knoten 114 auf, als derjenige von den Ausgangsklemmen 115a und 116a. Wenn der Transistor 128 eingeschaltet ist, agiert er, indem er Strom von den Ausgangsklemmen verschiebt und eine Erhöhung der Spannung zwischen den Klemmen 115a und 116a vermeidet.

Wenn diese Spannung sich zu erhöhen beginnt, leitet die ausgewählte Zener-Diode 125 zusätzlichen Strom in die Basis 127, wo weiter der Transistor 128 eingeschaltet wird, wobei seine Impedanz reduziert wird und bewirkt, dass mehr Strom durchtreten kann. Der grössere Stromfluss vermindert dann die Spannung zwischen den Klemmen 115a und 116a.

Die Spannung an der Ausgangsklemme 115 bleibt konstant, bis später die Spannung am Knoten 115 und demzufolge an der Ausgangsklemme 113 im Gleichstromzyklus abfällt. Die Ausgewählte der Zener- Dioden 115 hört dann auf, Strom in die Basis 127 zu leiten, und schaltet den Transistor 128 aus. An diesem Punkt wird die Emitter-Basis-Verbindung des Transistors 128 über den Widerstand 129 entladen. Wegen der Symmetrie des Amplitudenbegrenzungsstromkreises 110 ist die Spannungsausgabe an der Ausgabeklemme 116 ähnlich begrenzt, wenn die Spannung am Knoten 116 auf die Zener-Fehlerspannung ansteigt. Die Umwandlung der Eingangsspannungswellenform des konventionellen elektrochirurgischen Generators in die Ausgangsspannungswellenform des Nachrüststromkreises ist in Fig. 11 dargestellt.

In einer bevorzugten Ausführungsform eines Amplitudenbegrenzungsstromkreises 110 besitzen die mehrfachen Anzapfstellen 120 des Transformers 117 primäre und sekundäre Windungsverhältnisse im Bereich von 4:1 zu 7:1, wobei die Reduktion der Spannung mit einem Faktor von 4 bis 7 erfolgt. Die Dioden 121, 122, 123 und 124 sind auf 6 A eingestuft und können im Allgemeinen als Brückengleichrichter gepackt werden. Der Transistor 128 ist ein npn-Transistor mit einer Kapazität von 20 A, wie beispielsweise PN 2SC3281, welcher von Motorola Corporation, Schaumburg, Illinois, erhältlich ist. Der Widerstand 129 hat einen Widerstand von 620 LAMBDA .

Die Speisegeräte der vorliegenden Erfindung können mit konventionellen elektrochirurgischen Instrumenten (z.B. die Zangen oder Greifer von Fig. 4 und 5), einem konventionellen elektrochirurgischen Generator, ausgewählt aus der Liste von Tabelle II, und einem Nachrüstschaltkreis, welcher gemäss den Prinzipien der vorliegenden Erfindung konstruiert ist, beispielsweise durch den Amplitudenbegrenzungskreis 110, verwendet werden. Die Nachrüstschaltung kann dann zwischen dem Generatorausgang und dem elektrochirurgischen Instrument eingefügt werden. Unter der Annahme, dass diese Anordnung eine befriedigende Arbeitsweise für gewisse chirurgische Verfahren erlaubt, ist sie dennoch durch die durch den verwendeten konventionellen ES-Generator erzeugte Leistungsabgabe begrenzt.

Zum Betreiben der hämostatischen Schere im Metzenbaum-Stil, welche durch die Anmelder entwickelt wurde, würde das solidere Speisegerät, welches oben unter Bezugnahme auf die Fig. 7 bis 9 beschrieben ist, befriedigendere Resultate liefern.

Claims

1. Speisegerät (14) für die Verwendung mit einem elektrochirurgischen Instrument (11, 12, 14), welches eine Elektrode für die Bewirkung einer Hämostase während einem chirurgischen Eingriff aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Speisegerät ein Wechselspannungssignal an die Elektrode abgibt, das im Wesentlichen unabhängig von der Arbeitsimpedanz ist, wobei das Speisegerät eine Spannungswellenform mit einem quadratischen Mittelwert von weniger als 120 V erzeugt und einen Spitzenfaktor in der Nähe der Einheit besitzt.

2. Speisegerät gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es im Weiteren einen Schaltkreis aufweist, der eine Ausgangsimpedanz von weniger als 20 Ohm besitzt.

3. Speisegerät gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungswellenform in einer Frequenz zwischen 100 kHz und 2 MHz alterniert.

4.

Speisegerät gemäss Anspruch 1 für die Erzeugung einer im Wesentlichen konstanten Spitzen-Spitzen-Ausgangsspannung, umfassend ein Modulatormittel, das einen Modulatorausgang besitzt für die Erzeugung einer wählbaren Gleichspannung; ein Generatormittel für die Generierung einer Wechselspannungswellenform mit einer ersten Frequenz; und ein Gleichrichtmittel besitzend:

einen ersten Eingang, der mit dem Modulatorausgang verbunden ist, einen zweiten Eingang, der mit dem Generatormittel verbunden ist, und einen Ausgang, wobei das Gleichrichtmittel die wählbare Gleichspannung vom Modulatormittel und die Wechselspannungswellenform vom Generatormittel empfängt, das Gleichrichtmittel eine im Wesentlichen konstante Spitzen-Spitzen-Ausgangsspannung am Ausgang erzeugt, sodass die im Wesentlichen konstante Spitzen-Spitzen-Ausgangsspannung eine Wellenform besitzt, die proportional zur Wechselspannungswellenform ist und eine Spitzen-Spitzen-Spannung besitzt, die proportional zur wählbaren Gleichspannung ist.

5. Speisegerät gemäss Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselspannungswellenform, welche durch das Generatormittel gebildet wird, eine quadratische Welle ist.

6.

Speisegerät gemäss Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Modulatormittel eine Steuereingangsklemme für den Empfang eines Steuersignals besitzt.

7. Speisegerät gemäss Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Modulatormittel im Weiteren umfasst: einen Spannungsquellenknoten für den Empfang einer Versorgungsspannung;

einen Schaltknoten; ein Schaltmittel für die Oszillation zwischen einem leitenden Zustand, in welchem das Schaltmittel die Versorgung vom Spannungsquellenknoten zum Schaltknoten überträgt, und einem nichtleitenden Zustand, in welchem das Schaltmittel den Schaltknoten von der Versorgungsspannung isoliert, wobei das Schaltmittel ein Mittel für den Empfang eines Spannungssteuersignals von der Steuereingangsklemme besitzt, wobei das Schaltmittel mit einem Arbeitszyklus oszilliert, welcher durch das Spannungsniveau des Spannungssteuersignals ausgewählt wird, wobei der Modulatorausgang ein Spannungsniveau aufweist, welches durch den Arbeitsstromkreis bestimmt wird; einen Erdanschluss, welcher mit einem Erdpotenzial verbunden ist;

ein Gleichrichtmittel, welches zwischen dem Erdanschluss und dem Schaltknoten verbunden ist, wobei das Gleichrichtmittel frei Strom vom Erdanschluss in den Schaltknoten strömen lässt und den Stromfluss vom Schaltknoten zum Erdanschluss vermeidet; und einen ersten Induktor, welcher zwischen dem Schaltknoten und dem Modulatorausgang verbunden ist.

8. Speisegerät für die Verwendung mit einem elektrochirurgischen Instrument, welches die von einem Generatormittel ausgegebene Spannungswellenform in eine amplitudenbegrenzte Spannungswellenform überführt, welche eine Ausgangsspannung mit einem quadratischen Mittelwert von weniger als 120 V und einem Spitzenfaktor in der Nähe der Einheit aufweist, wobei das Speisegerät einen Amplitudenbegrenzungsschaltkreis aufweist.

9.

Speisegerät gemäss Anspruch 8 für die Verwendung mit einem elektrochirurgischen Instrument, das ein Elektrodenpaar aufweist, worin der Amplitudenbegrenzungsschaltkreis umfasst: einen Transformator, der primäre und sekundäre Windungen besitzt; Eingangsklemmen für einen Spannungsausgang vom Generatormittel, welcher gegenüber der primären Windung angelegt wird; eine Gleichrichterbrücke, welche an die sekundäre Windung gekoppelt ist, wobei die Gleichrichterbrücke einen ersten und zweiten Ausgangsknoten besitzt, um die amplitudenbegrenzte Spannungswellenform abzugeben; ein Mittel, das mit dem ersten und zweiten Ausgangsknoten verbunden ist, für die Regulierung der Spannung zwischen dem ersten und zweiten Ausgangsknoten, wobei das Elektrodenpaar des elektrochirurgischen Ins-trumentes so angepasst ist, um es mit den Ausgangsknoten zu verbinden.

10.

Elektrochirurgisches Instrument für die Handhabung von Gewebe bei einem chirurgischen Eingriff für die Bewirkung einer Hämostase, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Speisegerät gemäss einem der Ansprüche 1 bis 9 enthält.