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Die Erfindung betrifft ein elektrochirurgisches Instrument zur Behandlung von biologischem Gewebe mittels eines Plasmas, mit einer schlauchförmigen Leitung zum Führen eines Gases an den Behandlungsort, wobei die Leitung aus elektrisch isolierendem Material besteht und eine distale Öffnung zum Austritt des Gases in Richtung des zu behandelnden Gewebes aufweist, und mit einer im Bereich der distalen Öffnung in der Leitung angeordneten Elektrode, wobei die Elektrode zum Zünden einer Entladung in dem Gas mit einem elektrochirurgischen Generator verbindbar ist.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein elektrochirurgisches System, aufweisend einen elektrochirurgischen Generator, eine Gasquelle und ein elektrochirurgisches Instrument.
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Ebenso betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines elektrochirurgischen Instruments.
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Solche Instrumente und Systeme sind seit längerem bekannt. Sie werden in der Chirurgie beispielsweise verwendet, um größere oberflächliche Gewebebereiche zu veröden bzw. zu koagulieren, um so beispielsweise diffuse Blutungen zu stillen. Als Gas wird hier zumeist Argon verwendet, diese Form der Behandlung wird daher auch als Argon-Plasma-Koagulation (APC) bezeichnet. Elektrochirurgische Instrumente für die APC werden auch als APC-Sonden bezeichnet.
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Die Hauptanwendungsfelder für APC sind die Gastroenterologie und zunehmend auch die laparoskopische Chirurgie. Während in der Gastroenterologie lediglich sehr dünne APC-Sonden einsetzbar sind, kann in der laparoskopischen Chirurgie auch mit größeren Durchmessern gearbeitet werden. Ein größerer Durchmesser der Leitung ermöglicht einen höheren Gasfluss und somit einen besseren Behandlungseffekt.
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Bei der APC wird zunächst ein Gasfluss durch die Leitung initiiert, anschließend wird die Elektrode mit einer hochfrequenten Spannung beaufschlagt, um in dem Gas eine Entladung zu zünden. Bei monopolaren APC-Sonden wird die Spannung zwischen der Elektrode und einer entfernt vom Behandlungssitus angeordneten großflächigen Neutralelektrode angelegt, so dass die Entladung zwischen der Elektrode und dem zu behandelnden Gewebe gezündet wird. Bei bipolaren APC-Sonden ist in dem Instrument eine zweite Elektrode angeordnet und die Entladung wird zwischen den beiden Elektroden gezündet.
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Insbesondere bei monopolaren APC-Sonden hat sich gezeigt, dass zum Zünden der Entladung insbesondere bei Instrumenten mit großem Durchmesser sehr hohe Spannungen erforderlich sind. Trotz Bereitstellen einer entsprechend hohen Spannung wird zwischen dem Anlegen der Spannung und dem Zünden der Entladung oft eine inakzeptabel lange Zeit benötigt, es kann sogar vorkommen, dass eine Zündung nicht erreicht werden kann.
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Daher besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein elektrochirurgisches Instrument und System bereitzustellen, welches hinsichtlich der geschilderten Nachteile verbessert ist.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch ein elektrochirurgisches Instrument zur Behandlung von biologischem Gewebe mittels eines Plasmas, mit einer schlauchförmigen Leitung zum Führen eines Gases an den Behandlungsort, wobei die Leitung aus elektrisch isolierendem Material besteht und eine distale Öffnung zum Austritt des Gases in Richtung des zu behandelnden Gewebes aufweist, und mit einer im Bereich der distalen Öffnung in der Leitung angeordneten Elektrode, wobei die Elektrode zum Zünden einer Entladung in dem Gas mit einem elektrochirurgischen Generator verbindbar ist, welches dadurch weitergebildet ist, dass die innere Oberfläche der Leitung im Bereich der distalen Öffnung eine erhöhte elektrische Leitfähigkeit aufweist.
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Untersuchungen des Erfinders haben gezeigt, dass der Zündvorgang eines entsprechenden Instruments in zwei Schritten abläuft. Dabei wird zunächst im Bereich der Elektrode eine Korona-Entladung gezündet, welche nach kurzer Zeit durch eine Lichtbogenentladung abgelöst wird, welche das therapeutisch nutzbare Plasma erzeugt.
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Es hat sich gezeigt, dass die Zündung der Korona-Entladung durch das Vorsehen einer erhöhten elektrischen Leitfähigkeit der inneren Oberfläche der Leitung im Bereich der distalen Öffnung deutlich leichter erfolgt, so dass anschließend sicher die Lichtbogen-Entladung gezündet werden kann. Dies wird darauf zurückgeführt, dass an einer Schnittstelle zwischen der leitfähigen Oberfläche und dem nichtleitenden Material, welches in der Regel eine hohe Dielektrizität aufweist, hohe Feldgradienten auftreten, welche die Entladung fördern.
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In einer möglichen Ausführung der Erfindung ist in der Leitung im Bereich der Öffnung ein hülsenförmiger Einsatz angeordnet, dessen innere Oberfläche die erhöhte elektrische Leitfähigkeit aufweist.
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Dieser Einsatz kann eine Metallhülse sein. Hierdurch kann jedoch ein ungewollter Strompfad in der APC-Sonde entstehen, bei dem ein Funkenüberschlag von der Sonde zur Metallhülse und dann von der Metallhülse zum zu behandelnden Gewebe erfolgt. Daher besteht der Einsatz bevorzugt ebenfalls aus nichtleitendem Material.
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In einer weiteren möglichen Ausführung der Erfindung weist die innere Oberfläche der Leitung oder des Einsatzes im Bereich der distalen Öffnung eine durch thermische oder elektrochemische Behandlung erhöhte Leitfähigkeit auf. So kann z.B. die Oberfläche einer Leitung oder eines Einsatzes aus Hydrocarbon- oder Fluorcarbonwerkstoffen (z.B. Polyethylen PE, Polypropylen PP, Polytetrafluorethylen PTFE) durch Erhitzen oder durch elektrische Entladungen karbonisiert werden, dabei werden die Polymere an der Oberfläche aufgebrochen und es bildet sich eine leitfähige Kohlenstoffschicht.
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In einer alternativen Ausführung der Erfindung ist die innere Oberfläche der Leitung oder des Einsatzes im Bereich der distalen Öffnung mit einer leitfähigen Substanz beschichtet. Dies kann beispielsweise durch Auftragen eines leitfähigen Lacks, Bedampfen mit einem Metall, oder durch Reiben an einem weichen Graphitstab erfolgen. Es hat sich hierbei gezeigt, dass die Beschichtung nicht dauerfest sein muss. Vielmehr ist es ausreichend, wenn die Beschichtung zum Zeitpunkt des ersten Zündens der APC-Sonde vorhanden ist. Überraschenderweise hat sich nämlich gezeigt, dass nachfolgende Zündvorgänge nach einmal erfolgter Zündung unabhängig von einer dauerhaften Beschichtung schnell und sicher möglich sind.
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In einer weiteren alternativen Ausführung der Erfindung ist in das Material der Leitung oder des Einsatzes im Bereich der distalen Öffnung eine leitfähige Substanz eingebettet. Vorzugsweise ist die leitfähige Substanz in Form von Fasern oder Filamenten in das Material der Leitung oder des Einsatzes eingebettet.
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Bei der leitfähigen Substanz der oben beschriebenen Ausführungen kann es sich um Kohlenstoff handeln oder die leitfähige Substanz kann Kohlenstoff beinhalten. Kohlenstoff ist physiologisch unbedenklich und weist eine gute Leitfähigkeit auf.
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Alternativ kann die leitfähige Substanz ein Metall sein oder beinhalten. Einige Metalle sind ebenfalls physiologisch unbedenklich und weisen ebenfalls eine gute Leitfähigkeit auf, z.B. Gold, Eisen, Titan.
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Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein elektrochirurgisches System, aufweisend einen elektrochirurgischen Generator, eine Gasquelle und ein elektrochirurgisches Instrument gemäß den obigen Ausführungen. Mit einem solchen elektrochirurgischen System lassen sich APC-Behandlungen zuverlässig und sicher durchführen.
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Die Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen eines elektrochirurgischen Instruments gemäß den obigen Ausführungen mit den Schritten:
- – Bereitstellen einer Leitung aus nichtleitendem Material,
- – Bereitstellen einer Elektrode,
- – Positionieren der Elektrode in der Leitung im Bereich einer distalen Öffnung der Leitung,
- – Erhöhen der Leitfähigkeit einer inneren Oberfläche der Leitung im Bereich der Öffnung,
wobei der Schritt des Erhöhens der Leitfähigkeit vor oder nach dem Schritt des Positionierens der Elektrode in der Leitung erfolgen kann, und wobei während des Schritts des Erhöhens der Leitfähigkeit die Elektrode nicht mit einer Spannungsquelle verbunden ist. Das entsprechende Verfahren lässt sich besonders leicht automatisieren, da eine aufwendige zweitweise Verbindung der Elektrode mit einer Spannungsquelle entfällt.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand einiger beispielhafter Figuren näher erläutert. Es zeigen
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1: Ein elektrochirurgisches System in schematischer Darstellung,
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2: Ein elektrochirurgisches Instrument gemäß Stand der Technik,
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3: Eine Ausführung eines elektrochirurgischen Instruments,
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4: Eine zweite Ausführung eines elektrochirurgischen Instruments,
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5: Eine dritte Ausführung eines elektrochirurgischen Instruments,
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6: Eine vierte Ausführung eines elektrochirurgischen Instruments,
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7: Ein Ablaufdiagramm eines ersten Verfahrens zum Herstellen eines elektrochirurgischen Instruments,
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8: Ein Ablaufdiagramm eines zweiten Verfahrens zum Herstellen eines elektrochirurgischen Instruments.
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1 zeigt ein elektrochirurgisches System 1 mit einem elektrochirurgischen Generator 2, einer Gasquelle 3, und einem elektrochirurgischen Instrument in Form einer APC Sonde 4. Bei dem elektrochirurgischen Generator 2 kann es sich beispielsweise um einen Generator des Typs ESG-300 der Anmelderin handeln. Solche Generatoren sind hinlänglich bekannt, weswegen hier auf eine nähere Beschreibung verzichtet wird. Die Gasquelle 3 ist eingerichtet, aus einem geeigneten Vorrat ein Gas kontrolliert abzugeben, z.B. kann als Vorrat eine Gasflasche oder eine zentrale Gasversorgung einer medizinischen Einrichtung genutzt werden. Das Gas ist bevorzugt ein Edelgas, beispielsweise Argon.
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Die Gasquelle 3 ist über eine Gasleitung 5 mit der APC-Sonde 4 verbunden. Ein Ausgang des elektrochirurgischen Generators 2 ist über eine Leitung 6 mit der APC-Sonde 4 verbunden. Gasleitung 5 und Leitung 6 können über ein weiten Teil ihrer Länge zu einer Versorgungsleitung 7 zusammengefasst sein, um die Handhabung der APC-Sonde 4 zu erleichtern.
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Ein zweiter Ausgang des elektrochirurgischen Generators 2 ist über eine Leitung 8 mit einer Neutralelektrode 9 verbunden.
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Um einen Abschnitt 10 einer Gewebemasse 11 zu behandeln, wird die Neutralelektrode 9 möglichst weit von dem Abschnitt 10 mit dem Gewebe 11 in Verbindung gebracht. Bei laparoskopischen oder gastroenterologischen Prozeduren wird die Neutralelektrode 9 dazu auf einem Oberschenkel des Patienten befestigt. Die APC-Sonde 4 wird in der Nähe des Abschnitts 10 positioniert.
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Dann werden der elektrochirurgische Generator 2 und die Gasquelle 3 aktiviert, so dass ein Strom 12 ionisierten Gases in Richtung des Abschnitts 10 des Gewebes 11 abgegeben wird und dort z.B. eine oberflächliche Blutung stillt. Der zur Erzeugung des ionisierten Gases erforderliche Stromkreis verläuft vom elektrochirurgischen Generator 2 über die Leitung 6 zur APC-Sonde 4, von dort durch den Gasstrom 12 in das Gewebe 11, und dann über die Neutralelektrode 9 und die Leitung 8 zurück zum elektrochirurgischen Generator 2. Da es sich um Wechselstrom handelt, fließt der Strom natürlich ebenso in der entgegengesetzten Richtung.
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Die Neutralelektrode 9 ist mit einer großen Fläche ausgeführt, so dass beim Übertritt des Stroms zwischen Gewebe 10 und Neutralelektrode 9 nur geringe Stromdichten auftreten und das Gewebe 11 außerhalb des zu behandelnden Abschnitts 10 nicht geschädigt wird.
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In einer nicht dargestellten bipolaren Ausführung eines elektrochirurgischen Systems entfällt die Neutralelektrode 9, stattdessen wird der Stromkreis über zwei in der APC-Sonde vorgesehene Elektroden geschlossen.
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In 2 ist die APC-Sonde 4 im Längsschnitt dargestellt. Die APC-Sonde 4 umfasst einen Hauptkörper 21 und eine schlauchförmige Leitung 22. Je nach Einsatzgebiet kann die Leitung 22 ein starrer Hohlschaft oder ein flexibler Schlauch sein. Ein starrer Hohlschaft wird primär in der offenen und laparoskopischen Chirurgie zum Einsatz kommen, während ein flexibler Schlauch hauptsächlich in der Gastroenterologie eingesetzt wird.
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Die Leitung 22 ist mit ihrem proximalen Ende im Hauptkörper 21 befestigt, beispielsweise mittels einer Klebeverbindung, wobei ein inneres Lumen 23 der Leitung 22 in ein inneres Lumen 24 des Hauptkörpers 21 mündet.
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Am distalen Ende der Leitung 22 ist eine distale Öffnung 25 vorgesehen, durch welche Gas in Richtung des zu behandelnden Gewebes abgegeben werden kann. Im dargestellten Beispiel ist die distale Öffnung 25 senkrecht zur Längserstreckung der APC-Sonde 4 ausgerichtet. Alternativ kann die distale Öffnung 25 auch in abweichende Richtungen ausgerichtet sein.
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Nahe der distalen Öffnung 25 ist in der Leitung 22 eine Elektrode 26 mittels eines Halteelements 27 positioniert und befestigt. Das Halteelement ist dabei so ausgestaltet, dass es sich an mehreren Stellen an der Leitung 22 abstützt, ohne das innere Lumen 23 signifikant einzuengen. Eine elektrische Zuleitung 28 ist distal mit der Elektrode 26 verbunden und verläuft in proximaler Richtung die Leitung 22. Die Zuleitung 28 wird am Hauptkörper 21 aus dem Lumen 24 herausgeführt. Außerhalb des Hauptkörpers 21 geht die Zuleitung in die Leitung 6 über und kann über einen Stecker 29 mit dem elektrochirurgischen Generator 2 verbunden werden.
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Am proximalen Ende des Lumens 24 kann eine in 2 nicht dargestellte Gasleitung 5 befestigt werden, um die APC-Sonde 4 mit Gas zu versorgen.
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In den 3 bis 6 sind verschiedene beispielhafte Ausführungen des distalen Endes einer APC-Sonde dargestellt.
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3 zeigt das distale Ende einer APC-Sonde 104, deren distale Öffnung 125 in Richtung der Längsachse der APC-Sonde 104 ausgerichtet ist. Die APC-Sonde 104 umfasst wiederum eine schlauchförmige Leitung 122, in welcher eine Elektrode 126 mittels eines Halteelements 127 befestigt ist. Ebenfalls dargestellt ist eine elektrische Zuleitung 128 zum Anschluss der Elektrode 126 an einen elektrochirurgischen Generator.
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Im Bereich der distalen Öffnung 125 ist die innere Oberfläche der Leitung 122 mit einer leitfähigen Beschichtung 130 versehen. Hierbei kann es sich um einen elektrisch leitfähigen Lack, auch Leitlack genannt, handeln. Dieser Leitlack besteht vorzugsweise aus einer bindenden Matrix, beispielsweise Kunstharz, und einem leitfähigen pulverförmigen Füllmaterial wie Silber, Kupfer, oder Graphit.
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Die leitfähige Beschichtung 130 kann alternativ auch eine binderfreie Beschichtung, z.B. eine Graphitschicht, sein. Eine begrenzte mechanische Stabilität der Beschichtung kann in Kauf genommen werden, da diese lediglich während des ersten Zündvorgangs der APC-Sonde erforderlich ist.
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4 zeigt das distale Ende einer weiteren APC-Sonde 204. Die APC-Sonde 204 weist wiederum eine schlauchförmige Leitung 222, eine Elektrode 226, ein Halteelement 227 und eine elektrische Zuleitung 228 auf. In das distale Ende der Leitung 222 ist ein hülsenförmiger Einsatz 231 eingesetzt, dessen innere Oberfläche 232 eine erhöhte elektrische Leitfähigkeit aufweist. Der Einsatz 231 besteht vorzugsweise aus einem Kunststoff oder einer Keramik, die innere Oberfläche 232 ist beispielsweise durch Ätzen oder Glühen in ihrer Leifähigkeit erhöht.
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In dem Einsatz 231 ist die eine seitliche distale Öffnung 225 vorgesehen. Durch die Öffnung 225 wird im Betrieb der APC-Sonde 204 der Plasmastrom quer zu deren Längsachse abgegeben.
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Zur Befestigung des Einsatzes 231 in der Leitung 222 weist dieser einen Kragen 233 auf, welcher in die Leitung 222 eingeschoben ist und dort durch eine Presspassung festgehalten wird. Zur Erhöhung der Stabilität kann der Einsatz 231 zusätzlich mit der Leitung 222 verklebt sein.
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5 zeigt eine weitere APC-Sonde 304, diese weist wiederum eine schlauchförmige Leitung 322, eine Elektrode 326 mit Halteelement 327 und eine elektrische Zuleitung 328 auf. Die Leitung 322 bildet am distalen Ende eine in Richtung ihrer Längsachse ausgerichtete distale Öffnung 325 auf.
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Im Bereich der distalen Öffnung 325 sind in das Material der Leitung 322 leitfähige Partikel 340 eingebettet. Dabei kann es sich beispielsweise um Graphitkörper, Kohlefasern oder Metallspäne handeln. Die Partikel sind in einer geringen Dichte in das Material der Leitung 322 eingebettet, so dass diese untereinander nicht in Verbindung stehen und lediglich im Bereich der inneren Oberfläche der Leitung 322 freiliegende Partikel zu einer lokal erhöhten Leitfähigkeit beitragen.
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Zur Herstellung der Leitung 322 können beispielsweise in einem endlosen Herstellungsprozess wie Strangextrudieren in definierten Intervallen Partikel 340 dem Strangmaterial zugegeben werden. Der endlose Strang wird anschließend im Bereich der zugegebenen Partikel 340 geschnitten, so dass einzelne Leitungsabschnitte entstehen, in deren Enden Partikel 340 eingebettet sind.
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6 zeigt eine weitere APC-Sonde 404, welche ebenfalls eine schlauchförmige Leitung 422, eine Elektrode 426 mit Halteelement 427 und elektrischer Zuleitung 428 umfasst. Ähnlich wie in 4 gezeigt wird die Leitung 422 durch einen hülsenförmigen Einsatz 431 abgeschlossen, dessen innere Oberfläche zur Erhöhung der Leitfähigkeit behandelt ist. Bezüglich der Oberflächenbehandlung wird auf die Beschreibung zur 4 verwiesen.
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Anders als in 4 dargestellt weist der Einsatz 431 mehrere entlang seines Umfangs angeordnete distale Öffnungen 425 auf, so dass die APC-Sonde 404 im Betrieb einen radialen Plasmastrom abgibt. Dies kann beispielsweise genutzt werden, um die komplette innere Oberfläche eines schlauchartigen Hohlorgans zu behandeln.
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Zur Befestigung des Einsatzes 431 an der Leitung 422 weisen beide eine stufige Stirnfläche 435 auf. Die Stirnflächen 435 sind beispielsweise miteinander verklebt.
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Die in den 3 bis 6 gezeigten Ausführungen können ohne erfinderisches Zutun untereinander kombiniert werden. So kann beispielsweise eine Beschichtung gemäß 3 oder eine Einbettung leitfähiger Partikel gemäß 5 auch bei Verwendung eines hülsenartigen Einsatzes gemäß der 4 und/oder 6 erfolgen. Alternativ kann die innere Oberfläche der schlauchförmigen Leitung in Ausführungen gemäß 3 und/oder 4 direkt durch elektrochemische oder thermische Behandlung in Ihrer Leitfähigkeit erhöht sein, so wie es für die hülsenartigen Einsätze gemäß der 4 und/oder 6 dargestellt ist.
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In 7 ist schematisch ein Verfahren zum Herstellen eines chirurgischen Instruments dargestellt. Dazu wird nach dem Beginn des Verfahrens in Schritt S1 in einem Schritt S2 eine Leitung aus nichtleitendem Material bereitgestellt. In einem nächsten Schritt S3 wird dann eine Elektrode bereitgestellt. In einem Schritt 4 wird dann die Elektrode im Bereich einer distalen Öffnung der Leitung positioniert, beispielsweise unter Benutzung eines Halteelements.
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In einem Schritt S5 wird die Leitfähigkeit einer inneren Oberfläche der Leitung erhöht. Während des Schritts S5 ist die Elektrode nicht mit einer Spannungsquelle verbunden, wodurch aufwendige Kontaktierungsmaßnahmen entfallen. Dies ist insbesondere im Rahmen einer automatisierten Herstellung zu bevorzugen.
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Nach dem Schritt S5 ist das Ende des Verfahrens in Schritt S6 erreicht.
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In einer nicht dargestellten Variante des Verfahrens kann der Schritt S5 dem Schritt S4 vorgelagert sein. Beispielsweise kann zur Herstellung eines chirurgischen Instruments gemäß 5 der Schritt S5 in den Schritt S2 integriert sein, so dass also die Leitung schon bei ihrer Bereitstellung mit einer erhöhten Leitfähigkeit im Bereich ihrer inneren Oberfläche versehen wird.
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8 zeigt ein weiteres mögliches Verfahren zum Herstellen eines chirurgischen Instruments, vorzugsweise gemäß der 4 oder 6.
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Das Verfahren wird in einem Schritt S11 gestartet. In einem Schritt S12 wird dann eine schlauchförmige Leitung bereitgestellt. Anschließend wird in einem Schritt S13 eine Elektrode bereitgestellt und in einem Schritt S14 im Bereich des distalen Endes der Leitung positioniert.
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Nachfolgend wird dann in einem Schritt S15 ein hülsenartiger Einsatz bereitgestellt. Die innere Oberfläche des Einsatzes wird dann in einem Schritt S16 zur Erhöhung der Leitfähigkeit behandelt. Zuletzt wird in einem Schritt S17 der Einsatz mit der Leitung verbunden, danach ist das Ende des Verfahrens in Schritt S18 erreicht.
