DE102016112479A1 - Electrosurgical instrument with thin-film sensor - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein elektrochirurgisches Instrument, in dessen proximalen Endbereich ein Handgriff angeordnet ist und in dessen distalen Endbereich eine Einrichtung zur elektrischen Wärmeerzeugung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der distale Endbereich ferner einen mittels Dünnschichttechnik aufgebrachten Dünnschichtsensor umfasst.The invention relates to an electrosurgical instrument, in whose proximal end region a handle is arranged and in the distal end region of which a device for generating electrical heat is arranged, characterized in that the distal end region furthermore comprises a thin-film sensor applied by means of thin-film technology.
Description
Hintergrundbackground
Die Erfindung betrifft ein elektrochirurgisches Instrument der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art.The invention relates to an electrosurgical instrument referred to in the preamble of claim 1 Art.
Mit elektrochirurgischen Instrumenten kann Gewebe in verschiedenem Maße erhitzt und durch die Wärmeeinwirkung z. B. koaguliert werden. Je nach Länge der Anwendung und Temperatur führt die Koagulation zum Denaturieren der Proteine, zur Verdampfung von Flüssigkeit aus dem Gewebe und schließlich zur Verbrennung von Gewebe. Die Koagulation kann z. B. zur Blutstillung oder zur Ablation von Gewebe eingesetzt werden.With electrosurgical instruments tissue can be heated to varying degrees and by the heat z. B. be coagulated. Depending on the length of application and temperature, coagulation leads to denaturation of the proteins, evaporation of fluid from the tissue, and finally tissue burns. The coagulation can z. B. for hemostasis or ablation of tissue.
Der Wärmeeintrag in das Gewebe kann durch unterschiedliche Techniken realisiert werden, z. B. durch Einleitung von Ultraschallenergie in das Gebiet oder durch Heizen mit Hochfrequenzstrom. Der Hochfrequenzstrom kann z. B. in bipolaren Instrumenten zwischen an Maulteilen angeordneten Elektroden oder in monopolaren Instrumenten zwischen dem Instrument und einem Gegenpol durch den Patienten fließen.The heat input into the tissue can be realized by different techniques, for. B. by introducing ultrasonic energy into the area or by heating with high frequency current. The high-frequency current can z. B. in bipolar instruments between jaws arranged electrodes or in monopolar instruments between the instrument and a counter-pole flow through the patient.
Bei der Koagulation mit Hochfrequenzstrom wird das die Elektrode umgebende Gewebe durch den Strom soweit erwärmt, dass körpereigene Eiweiße zerfallen, verkleben und intra- sowie extrazelluläre Flüssigkeiten verdampfen. Dadurch kommt es zur Denaturierung und zum Zusammenschrumpfen des Gewebes und der Blutgefäße und damit letztlich zur Stillung von Blutungen. Bei der Ablation wird ein Gewebebereich, der zerstört bzw. aus dem Körper entfernt werden soll, auf diese Weise denaturiert. Der so behandelte Gewebebereich vernarbt und wird durch körpereigene Prozesse abgebaut, ohne dass er operativ entfernt werden muss. When coagulating with high-frequency current, the tissue surrounding the electrode is heated by the current to the extent that the body's own proteins disintegrate, stick together and vaporize intra- and extracellular fluids. This leads to denaturation and shrinkage of the tissue and the blood vessels and thus ultimately to the arrest of bleeding. During ablation, a tissue area that is to be destroyed or removed from the body is denatured in this way. The tissue area treated in this way scartens and is degraded by the body's own processes without having to be surgically removed.
Elektrochirurgische Instrumente, die mit Hochfrequenzstrom arbeiten, können auch zum Schneiden von Gewebe während einer Operation verwendet werden. Beim Schneidvorgang zünden Lichtbögen durch eine Dampfschicht aus Zellflüssigkeit zwischen Schneidelektrode und Gewebe. Durch die punktuelle Konzentration des Hochfrequenzstromes im Lichtbogen kommt es zur blitzartigen Erwärmung des zellulären Gewebes, was zur schlagartigen Verdampfung der Zellflüssigkeit und letztendlich zur Zellexplosion führt. Durch die Verteilung der zündenden Lichtbögen über die aktive Elektrode, überall dorthin, wo die Dampfschicht zwischen Gewebe und Elektrode dünn genug ist, entsteht der Schneideffekt. Elektrisch leitfähiges Gewebe kann dabei nahezu ohne mechanischen Druck durchtrennt werden. Electrosurgical instruments that use high frequency current can also be used to cut tissue during surgery. During the cutting process, arcs ignite through a vapor layer of cell liquid between the cutting electrode and the tissue. Due to the selective concentration of the high-frequency current in the arc, there is a rapid heating of the cellular tissue, which leads to the sudden evaporation of the cell fluid and ultimately to the cell explosion. Through the distribution of the igniting arcs across the active electrode, anywhere where the vapor layer between tissue and electrode is thin enough, the cutting effect arises. Electrically conductive tissue can be severed almost without mechanical pressure.
In der Elektrochirurgie werden besonders häufig Instrumente in Zangenform zum Verschweißen und Durchtrennen von Blutgefäßen verwendet (Koagulationszangen). Darüber hinaus kommen aber unter anderem auch einbranchige Instrumente, wie Koagulationsskalpelle, zum Einsatz und solche die eine erhitzbare Schlinge an ihrem distalen, d. h. im Körper liegenden, Ende aufweisen. In electrosurgery, instruments in the form of forceps are commonly used for welding and severing blood vessels (coagulation forceps). In addition, however, are also einbranchige instruments, such as coagulation scalp, used and those which a heatable loop on their distal, d. H. in the body, have the end.
Übliche Koagulationszangen werden z. B. in
Bei der Koagulation während einer elektrochirurgischen Operation kommt es darauf an, dass die beiden durch einen Schnitt getrennten Enden der Blutgefäße durch Koagulation sicher verschweißt werden. Hierzu muss der Wärmeeintrag in das Gewebe möglichst genau regulierbar sein. Die Versiegelungs- und Schneidzeiten, sowie die Energie zum Versiegeln oder Schneiden an Koagulationszangen werden in der Praxis durch den Chirurgen anhand seiner Beobachtung und Erfahrung und/oder durch eine generatorseitige Auswertung des Gewebewiderstandes bestimmt. Eine genaue Erfassung der Temperatur an den Elektroden oder der Schneide von Koagulationszangen erfolgt bislang nicht. Dies hat den Nachteil, dass weitere Parameter (z.B. Temperatur) zur Optimierung der Schneid- oder Koagulationszeiten bisher nicht zur Verfügung standen, und keine Aussagen zur Temperaturentwicklung im lateralen Bereich getroffen werden konnten, wodurch signifikante thermische Schädigungen am Gewebe entstehen können. Es kann z. B. zu Verkohlungen kommen oder das Operationsinstrument kann an dem Gewebe kleben bleiben. When coagulating during an electrosurgical operation, it is important that the two ends of the blood vessels, separated by a cut, be securely sealed by coagulation. For this purpose, the heat input into the tissue must be regulated as accurately as possible. The sealing and cutting times, as well as the energy for sealing or cutting on coagulation forceps are determined in practice by the surgeon based on his observation and experience and / or by a generator-side evaluation of the tissue resistance. An accurate detection of the temperature at the electrodes or the cutting edge of coagulation forceps is not yet. This has the disadvantage that further parameters (for example temperature) for optimizing the cutting or coagulation times have not been available so far, and no statements could be made regarding the temperature development in the lateral area, as a result of which significant thermal damage to the tissue can occur. It can, for. B. come to charring or the surgical instrument can stick to the tissue.
Es wurde daher erwogen, eine Temperaturermittlung direkt am Zangenmaul mit herkömmlichen Sensoren durchzuführen. Solche chirurgischen Instrumente sind beispielsweise in der
Diese Art der Temperaturermittlung durch Aufbringen eines externen Sensors am Außenbereich des Zangenmauls hat den Nachteil, dass die Messung nicht die Temperaturdaten im Arbeitsbereich zwischen den Zangen erfasst. Darüber hinaus besteht die Gefahr, dass sich der Sensor von dem Trägerelement löst und dass der Sensor mechanisch oder thermisch beschädigt wird. Eine Applikation der Sensoren innerhalb des Arbeitsbereichs der Koagulationselektrode bzw. Schneidklinge ist nicht möglich, ohne die Sensoren mechanisch und thermisch zu schädigen. This type of temperature detection by applying an external sensor on the outside of the forceps jaw has the disadvantage that the measurement does not detect the temperature data in the working area between the pliers. In addition, there is a risk that the sensor is released from the carrier element and that the sensor is mechanically or thermally damaged. An application of the sensors within the working range of the coagulation electrode or cutting blade is not possible without damaging the sensors mechanically and thermally.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein elektrochirurgisches Instrument bereitzustellen, das die Temperaturmessung und Bestimmung weiterer relevanter Parameter im Operationsgebiet während des elektrochirurgischen Eingriffs zuverlässig ermöglicht. The object of the present invention is therefore to provide an electrosurgical instrument which reliably enables the temperature measurement and determination of further relevant parameters in the surgical area during the electrosurgical procedure.
Beschreibung der ErfindungDescription of the invention
Gelöst wird die Aufgabe durch ein elektrochirurgisches Instrument mit den Merkmalen von Anspruch 1. Insbesondere wird die Aufgabe durch ein elektrochirurgisches Instrument gelöst, das an den mit dem zu operierenden Gewebe in Kontakt kommenden Gewebekontaktflächen oder in deren Nähe einen mittels Dünnschichttechnik aufgebrachten Dünnschichtsensor umfasst. The object is achieved by an electrosurgical instrument having the features of claim 1. In particular, the object is achieved by an electrosurgical instrument which comprises a thin-film sensor applied by means of thin-film technology to the tissue contact surfaces coming into contact with the tissue to be operated.
Daher betrifft die Erfindung in einem ersten Aspekt ein elektrochirurgisches Instrument, in dessen proximalen Endbereich ein Handgriff angeordnet ist und in dessen distalen Endbereich eine Einrichtung zur elektrischen Wärmeerzeugung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der distale Endbereich ferner einen mittels Dünnschichttechnik aufgebrachten Dünnschichtsensor umfasst.Therefore, in a first aspect, the invention relates to an electrosurgical instrument, in the proximal end region of which a handle is arranged and in whose distal end region a device for generating electrical heat is arranged, characterized in that the distal end region furthermore comprises a thin-film sensor applied by means of thin-film technology.
Mittels Dünnschichttechnik aufgebrachte Dünnschichtsensoren werden durch Abscheidung der einzelnen Sensorschichten auf ein elektrochirurgisches Instrument aufgebracht. Entsprechende Verfahren zum Aufbringen mittels Dünnschichttechnik sind dem Fachmann bekannt, an anderer Stelle hierin beschrieben und umfassen z. B. die physikalische (PVD) und chemische Gasphasenabscheidung (CVD). Mittels Dünnschichttechnik aufgebrachte Dünnschichtsensoren weisen eine Vielzahl von Vorteilen gegenüber den herkömmlichen, zumeist aufgeklebten oder verlöteten Sensoren auf. So sind die Dünnschichtsensoren z. B. temperaturbeständig, während aufgeklebte Sensoren unter den Rahmenbedingungen einer Koagulation zerstört oder beschädigt werden können und sich von dem Instrument ablösen können. Aufgrund ihrer geringen Masse haben die Dünnschichtsensoren eine kurze Ansprechzeit. Darüber hinaus sind sie auch deutlich präziser. Thin-film sensors applied by thin-film technology are applied to an electrosurgical instrument by deposition of the individual sensor layers. Appropriate methods for applying by thin-film technology are known in the art, described elsewhere herein and include, for. Physical (PVD) and chemical vapor deposition (CVD). Thin-film sensors applied by thin-film technology have a multiplicity of advantages over the conventional, mostly glued or soldered sensors. So are the thin film sensors z. As temperature resistant, while glued sensors can be destroyed or damaged under the conditions of coagulation and can be detached from the instrument. Due to their low mass, the thin-film sensors have a short response time. In addition, they are also much more precise.
Das erfindungsgemäße elektrochirurgische Instrument ist zur Überwachung des Gewebezustandes geeignet, insbesondere zur Überwachung und Vermeidung von thermischen Schädigungen oder zu erwartenden thermischen Schädigungen. The electrosurgical instrument according to the invention is suitable for monitoring the tissue condition, in particular for monitoring and avoiding thermal damage or expected thermal damage.
Als distal wird hierin dasjenige Ende bzw. derjenige Endbereich des Instruments bezeichnet, das bzw. der während eines operativen Eingriffs mit dem Instrument in der Regel am weitesten vom Körper des Operateurs entfernt sein wird, d. h. das Ende bzw. der Endbereich, das oder der sich im oder am Körper des Patienten befinden wird. Als proximal wird dasjenige Ende bzw. derjenige Endbereich des Instruments bezeichnet, das oder der sich während des Eingriffs in der Regel näher beim Operateur, z. B. in dessen Hand, befindet. As distal herein is meant that end or end region of the instrument which will, as a rule, be farthest from the body of the surgeon during an operative procedure with the instrument, i. H. the end or end region that will be in or on the body of the patient. As proximal that end or that end portion of the instrument is referred to, or during the procedure usually closer to the surgeon, z. B. in his hand, is.
Das elektrochirurgische Instrument ist bevorzugt ein resektoskopisches oder endoskopisches Instrument. Das elektrochirurgische Instrument kann z. B. ein Schneidinstrument, eine Koagulationsinstrument und/oder ein Ablationsinstrument sein. Ein Schneidinstrument im Sinne der Erfindung ist ein Instrument, das zum Schneiden vom Körpergewebe elektrische Wärmeerzeugung und Wärmeeinwirkung auf das Gewebe einsetzt. Das Instrument kann z. B. ein Messer, ein Skalpell, eine Pinzette, eine Schere oder eine Zange sein. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Instrument eine Zange. Das elektrochirurgische Instrument ist vorzugsweise ein Koagulationsinstrument, wie z. B. eine Koagulationszange. Das elektrochirurgische Instrument ist besonders geeignet für endoskopische Eingriffe und die Benutzung in der minimal-invasiven Chirurgie. The electrosurgical instrument is preferably a resectoscopic or endoscopic instrument. The electrosurgical instrument may, for. B. a cutting instrument, a coagulation instrument and / or an ablation instrument. A cutting instrument in the sense of the invention is an instrument which uses electrical heat generation and thermal action on the tissue for cutting body tissue. The instrument can z. As a knife, a scalpel, tweezers, scissors or pliers. In a preferred embodiment, the instrument is a pair of pliers. The electrosurgical instrument is preferably a Koagulationsinstrument such. B. a coagulation forceps. The electrosurgical instrument is particularly suitable for endoscopic procedures and use in minimally invasive surgery.
Im distalen Endbereich des elektrochirurgischen Instruments ist eine Einrichtung zur elektrischen Wärmeerzeugung angeordnet. Der distale Endbereich ist erfindungsgemäß der Bereich des Instruments, der sich in unmittelbarer Nähe zum Operationsgebiet befindet. Der „Endbereich“ kann z. B. das letzte Drittel des Instruments vor dem Ende des Instruments sein, vorzugsweise das letzte Fünftel, stärker bevorzugt das letzte Zehntel.In the distal end region of the electrosurgical instrument, a device for generating electrical heat is arranged. According to the invention, the distal end region is the region of the instrument which is in the immediate vicinity of the surgical field. The "Endbereich" can z. B. the last third of the instrument before the end of the instrument, preferably the last fifth, more preferably the last tenth.
Die Einrichtung zur elektrischen Wärmeerzeugung ist somit bevorzugt im letzten Zehntel des elektrochirurgischen Instruments vor seinem distalen Ende angeordnet. Vorzugsweise ist die Einrichtung zur elektrischen Wärmeerzeugung in einem Abschnitt des elektrochirurgischen Instruments angeordnet, der während einer Operation mit dem operierten Gewebe in Kontakt kommt, vorzugsweise kommt die Einrichtung während einer Operation in Kontakt. „Abschnitt“ bezieht sich hierbei auf einen Abschnitt in Längsrichtung des elektrochirurgischen Instruments. The device for electrical heat generation is thus preferably arranged in the last tenth of the electrosurgical instrument in front of its distal end. Preferably, the means for generating electrical heat is disposed in a portion of the electrosurgical instrument which, during surgery, contacts the operated tissue, preferably the device in contact during an operation. "Section" refers to a section in the longitudinal direction of the electrosurgical instrument.
Die Einrichtung zur elektrischen Wärmeerzeugung kann z. B. eine Elektrode sein, vorzugsweise eine Elektrode, die mit Hochfrequenzstrom beaufschlagbar ist. Somit betrifft die Erfindung in einer Ausführungsform ein elektrochirurgisches Instrument, das eine Elektrode zur Beaufschlagung mit hochfrequentem Strom aufweist. In diesem Falle wird das Instrument mit einem Hochfrequenzgenerator verbunden sein. Die Elektrode ist in Kombination mit einer Gegenelektrode zur elektrischen Wärmeerzeugung in Gewebe geeignet. Je nach Art des elektrochirurgischen Instruments wird die Elektrode verschiedene Formen und Größen aufweisen können. Entsprechende Ausgestaltungen sind den Fachleuten auf dem Gebiet bekannt. Vorteilhaft ist die bzw. sind die Elektroden flächig ausgebildet. Auf diese Weise sind sie insbesondere gut zur Koagulation bzw. zur flächigen Gewebeabtragung nach dem sogenannten Vaporisationsverfahren geeignet. Alternativ kann bzw. können die Elektrode(n) aber auch z. B. die Form einer Nadelelektrode, Kugelelektrode, oder Schlingenelektrode aufweisen. Eine Schlingenelektrode kann z. B. zum Schneiden verwendet werden. The device for electrical heat generation can, for. Example, be an electrode, preferably an electrode which can be acted upon by high-frequency current. Thus, in one embodiment, the invention relates to an electrosurgical instrument having an electrode for applying high frequency current. In this case, the instrument will be connected to a high frequency generator. The electrode is suitable for electrical heat generation in tissue in combination with a counter electrode. Depending on the type of electrosurgical instrument, the electrode will have different shapes and sizes. Corresponding embodiments are known to those skilled in the art. Advantageously, the or the electrodes are formed flat. In this way, they are particularly well suited for coagulation or for surface tissue removal by the so-called vaporization process. Alternatively, the electrode (s) but also z. B. have the form of a needle electrode, ball electrode, or loop electrode. A loop electrode can, for. B. be used for cutting.
Die Einrichtung zur elektrischen Wärmeerzeugung ist bevorzugt auf der Oberfläche einer Isolierschicht angebracht. Hierdurch durch wird unerwünschter Stromfluss vermieden. Die Einrichtung zur elektrischen Wärmeerzeugung kann die gesamte(n) oder einen großen Teil der Gewebekontaktfläche(n) des Instruments einnehmen. Alternativ ist die Einrichtung zur elektrischen Wärmeerzeugung allseitig von den Flächen der Isolierschicht überragt. Bei Anlegung einer Einrichtung zur elektrischen Wärmeerzeugung auf die Gewebeoberfläche liegt auch der die Einrichtung zur elektrischen Wärmeerzeugung umgebende Rand der Isolierschicht auf dem Gewebe auf, so dass sich eine besonders gute Stromabschirmung zwischen der Einrichtung zur elektrischen Wärmeerzeugung, z. B. in Form einer Elektrode, und einer Gegenelektrode ergibt. Die Isolierschicht kann z. B. aus Keramik oder Kunststoff ausgebildet sein. Keramik eignet sich insbesondere, da sie sich durch eine hohe Abriebfestigkeit und hervorragendes Isolationsvermögen auszeichnet. The device for electrical heat generation is preferably mounted on the surface of an insulating layer. As a result, unwanted current flow is avoided. The means for generating electrical heat may occupy all or a majority of the tissue contact surface (s) of the instrument. Alternatively, the device for electrical heat generation is surmounted on all sides by the surfaces of the insulating layer. When applying a device for generating electrical heat to the tissue surface and the surrounding means for generating electrical heat edge of the insulating layer is on the fabric, so that there is a particularly good power shield between the device for electrical heat generation, eg. B. in the form of an electrode, and a counter electrode results. The insulating layer may, for. B. be made of ceramic or plastic. Ceramics are particularly suitable because they are characterized by a high abrasion resistance and excellent insulation properties.
Das elektrochirurgische Instrument kann z. B. ein monopolares Instrument oder ein bipolares Instrument sein. Ein monopolares Instrument umfasst eine Elektrode an seinem distalen Ende, deren Gegenelektrode außerhalb des Instruments liegt, und z. B. eine größere Fläche am Rücken des Patienten einnehmen kann. Der Strom wird dann vom distalen Ende des Instruments durch den Patienten zur Gegenelektrode strömen. Ein bipolares Instrument umfasst zwei Elektroden, die, voneinander isoliert, im distalen Bereich des Instruments aufgebracht sind. Die beiden Elektroden können z. B. auf zwei Branchen einer Pinzette oder einer Zange aufgebracht sein. Der Strom wird dann über relativ kurze Distanz zwischen diesen beiden Elektroden fließen, z. B. auf zwei Elektroden, die auf den beiden Branchen des Maulteils einer Koagulationszange angeordnet sind. The electrosurgical instrument may, for. B. be a monopolar instrument or a bipolar instrument. A monopolar instrument comprises an electrode at its distal end, the counter electrode of which lies outside the instrument, and z. B. can take a larger area on the back of the patient. The current will then flow from the distal end of the instrument through the patient to the counter electrode. A bipolar instrument comprises two electrodes which, isolated from each other, are applied in the distal region of the instrument. The two electrodes can z. B. be applied to two branches of tweezers or forceps. The current will then flow over a relatively short distance between these two electrodes, e.g. B. on two electrodes which are arranged on the two branches of the jaw part of a coagulation forceps.
Die Einrichtung zur elektrischen Wärmeerzeugung wird in der Regel über eine elektrische Leitung mit dem proximalen Endbereich des Instruments verbunden sein. Diese Leitung kann im Inneren oder im Außenbereich des elektrochirurgischen Instruments sein. Verschiedene Ausführungsarten sind Fachleuten bekannt. The device for electrical heat generation will usually be connected via an electrical line to the proximal end portion of the instrument. This lead may be inside or outside the electrosurgical instrument. Various embodiments are known to those skilled in the art.
Die Einrichtung zur elektrischen Wärmeerzeugung kann über Anschlussleitungen mit einer Steuer- und/oder Auswerteeinrichtung funktional verbunden sein. Ist die Einrichtung zur elektrischen Wärmeerzeugung eine Elektrode, so ist diese z. B. über Anschlussleitungen funktional mit einem Hochfrequenzgenerator verbunden. Entsprechende Aufbauten sind dem Fachmann geläufig. The device for generating electrical heat can be functionally connected via connection lines to a control and / or evaluation device. If the device for generating electrical heat is an electrode, then this is z. B. connected via connecting lines functionally connected to a high frequency generator. Corresponding structures are familiar to the person skilled in the art.
Das distale Ende des elektrochirurgischen Instruments umfasst ferner einen mittels Dünnschichttechnik aufgebrachten Dünnschichtsensor. Dünnschichtsensoren sind Sensoren, die eine Dicke im Mikro- beziehungsweise Nanometerbereich aufweisen. Vorzugsweise weisen die Dünnschichtsensoren eine Dicke von 10 000 nm oder weniger, 2000 nm oder weniger, bevorzugt 1500 nm oder weniger, stärker bevorzugt 800 nm oder weniger auf. Anders gesagt, kann die Dicke der Dünnschichtsensoren von 1 nm bis 2000 nm sein, bevorzugt von 15 nm bis 1000 nm, stärker bevorzugt von 20 nm bis 100 nm. The distal end of the electrosurgical instrument further comprises a thin film sensor applied by thin film technique. Thin film sensors are sensors that have a thickness in the micrometre or nanometer range. Preferably, the thin film sensors have a thickness of 10,000 nm or less, 2000 nm or less, preferably 1500 nm or less, more preferably 800 nm or less. In other words, the thickness of the thin film sensors may be from 1 nm to 2000 nm, preferably from 15 nm to 1000 nm, more preferably from 20 nm to 100 nm.
Die Dünnschichttechnik, die zur Aufbringung des Dünnschichtsensors verwendet wird, kann z. B. ausgewählt sein aus der Gruppe der physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD) und chemischen Gasphasenabscheidung (CVD). Vorzugsweise ist die Dünnschichttechnik physikalische Gasphasenabscheidung. Geeignete Verfahren sind dem Fachmann bekannt. Das Verfahren zur physikalischen Gasphasenabscheidung ist vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Verdampfungsverfahren, Sputterdeposition (auch: Kathodenzerstäubung), Ionenplattieren und ‚ionized cluster beam deposition‘. Thermisches Verdampfen kann z. B. Elektronenstrahlverdampfen, Laserstrahlverdampfen, Lichtbogenverdampfen oder Molekularstrahlepitaxie sein. The thin-film technique used to apply the thin film sensor may be e.g. B. selected from the group of physical vapor deposition (PVD) and chemical vapor deposition (CVD). Preferably, the thin film technique is physical vapor deposition. Suitable methods are known to the person skilled in the art. The method for physical vapor deposition is preferably selected from the group consisting of evaporation method, sputter deposition (also: cathode sputtering), ion plating and ionized cluster beam deposition. Thermal evaporation can z. B. electron beam evaporation, laser beam evaporation, arc evaporation or molecular beam epitaxy.
Besonders bevorzugt ist erfindungsgemäß das Verfahren der Sputterdeposition. In einer bevorzugten Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung somit ein elektrochirurgisches Instrument, in dessen proximalen Endbereich ein Handgriff angeordnet ist und in dessen distalen Endbereich eine Einrichtung zur elektrischen Wärmeerzeugung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der distale Endbereich ferner einen mittels Sputterdeposition aufgebrachten Dünnschichtsensor umfasst.According to the invention, the method of sputter deposition is particularly preferred. In a preferred embodiment, the present invention thus relates to an electrosurgical instrument, in the proximal end region of a handle and in the distal end region of which a device for generating electrical heat is arranged, characterized in that the distal end region furthermore comprises a thin-film sensor applied by means of sputter deposition.
Verfahren zur Sputterdeposition sind dem Fachmann bekannt. Bei der Sputterdeposition werden Atome aus einem Festkörper (der Kathode) herausgelöst, so dass sich die herausgelösten Atome auf dem Substrat niederschlagen können. In der Regel werden die Atome durch Beschuss mit energiereichen Ionen/einem Plasma herausgelöst. In der Regel wird die Sputterdeposition im Vakuum, z. B. im Hochvakuum, durchgeführt. Sputter deposition methods are known to those skilled in the art. In the sputter deposition, atoms are dissolved out of a solid (the cathode), so that the leached atoms can precipitate on the substrate. As a rule, the atoms are released by bombardment with high-energy ions / a plasma. In general, the Sputterdeposition in a vacuum, z. B. in a high vacuum.
Der Dünnschichtsensor kann durch Sputterdeposition oder eine andere Dünnschichttechnik unmittelbar auf die Oberfläche des Instrumentes oder auf eine dünne Isolationsschicht aufgebracht werden. Durch eine Isolationsschicht werden Kurzschlüsse durch die Instrumentenoberfläche vermieden, wenn das Instrument aus einem elektrisch leitfähigen Material ist. Somit ist der Dünnschichtsensor bevorzugt auf einer Isolationsschicht aufgebracht, sofern das Instrument aus einem elektrisch leitfähigen Material ist. Die Isolationsschicht kann z. B. eine Kunststoff- oder Keramikschicht sein. Geeignete Isolationsschichten sind z. B. Aluminiumoxidschichten, Siliziumdioxidschichten und dergleichen. The thin-film sensor can be applied by sputter deposition or another thin-film technique directly on the surface of the instrument or on a thin insulating layer. An insulating layer prevents short circuits through the instrument surface when the instrument is made of an electrically conductive material. Thus, the thin-film sensor is preferably applied to an insulating layer, as long as the instrument is made of an electrically conductive material. The insulation layer may, for. B. be a plastic or ceramic layer. Suitable insulation layers are z. For example, alumina layers, silicon dioxide layers and the like.
Die Isolationsschicht kann ebenfalls sehr dünn sein und z. B. eine Dicke von etwa 10 nm bis 5 µm aufweisen, vorzugsweise von etwa 20 nm bis 100 nm. The insulating layer can also be very thin and z. B. have a thickness of about 10 nm to 5 microns, preferably from about 20 nm to 100 nm.
Es versteht sich, dass die Isolationsschicht und auch die an anderer Stelle hierin beschriebene Schutzschicht durch eine ähnlich stark verbindende Technologie, d. h. durch die Dünnschichttechnik, z. B. durch Sputterdeposition, mit dem Instrument verbunden und insbesondere nicht aufgeklebt sind.It should be understood that the insulating layer, as well as the protective layer described elsewhere herein, may be replaced by a similarly strong bonding technology, i. H. through the thin-film technique, z. B. by Sputterdeposition, connected to the instrument and in particular are not glued.
Ist die Oberfläche des Instruments nicht metallisch oder nicht leitfähig, so ist es nicht notwendig eine Isolationsschicht unter dem Dünnschichtsensor aufzubringen. Dies betrifft z. B. Instrumente, die aus einem nicht leitfähigen Material wie z. B. Kunststoff hergestellt wurden oder bereits mit einem solchen beschichtet sind. If the surface of the instrument is not metallic or nonconductive, it is not necessary to apply an insulating layer under the thin film sensor. This concerns z. As instruments that are made of a non-conductive material such. As plastic or have already been coated with such.
Es können alle Dünnschichtsensoren, die durch Dünnschichttechniken aufgebracht werden können (d. h. alle Dünnschichttechnik-fähigen Dünnschichtsensoren, insbesondere sputterfähige Dünnschichtsensoren), erfindungsgemäß verwendet werden. Solche geeigneten Dünnschichtsensoren sind dem Fachmann bekannt. Der Dünnschichtsensor kann z. B. ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus Thermoelementen, Dehnungsmessstreifen und piezo-elektrischen Elementen (Piezoelementen). Any thin film sensors that can be deposited by thin film techniques (i.e., all thin film capable thin film sensors, particularly sputterable thin film sensors) can be used in the present invention. Such suitable thin film sensors are known to the person skilled in the art. The thin-film sensor can, for. B. be selected from the group consisting of thermocouples, strain gauges and piezoelectric elements (piezoelectric elements).
Ein Dünnschichtsensor im Sinne der Erfindung kann z. B. ein Dehnungsmesstreifen sein. Dehnungsmessstreifen, die mittels Dünnschichttechnik aufgebracht werden können, sind dem Fachmann bekannt. Sputterfähige Dehnungsmessstreifen sind dem Fachmann z. B. aus
Der Dehnungsmessstreifen kann Teil einer Dehnungsmessstreifenkonfiguration sein, d.h. einer Gruppe von mehreren Dehnungsmessstreifen, die übereinander und/oder nebeneinander angeordnet und miteinander verschaltet sind. Solche Dehnungsmessstreifenkonfiguration sind Fachleuten bekannt. Der Dehnungsmessstreifen kann daher z. B. mehrere übereinander und versetzt angeordnete Widerstandsmäander umfassen. Solche Dehnungsmessstreifen sind gebräuchlich und z. B. als Rosetten-DMS oder Dehnungsmessrosette bekannt. The strain gauge may be part of a strain gauge configuration, i. a group of a plurality of strain gauges, which are arranged one above the other and / or next to each other and interconnected. Such strain gauge configuration is known to those skilled in the art. The strain gauge can therefore z. B. comprise a plurality of stacked and staggered resistance meander. Such strain gauges are in use and z. B. known as rosette strain gauges or strain gauge rosette.
Der Widerstandsmäander ist aus einem Material, das bereits bei geringen Verformungen seinen elektrischen Widerstand ändert. Geeignete Materialien sind z. B. ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Metallen, wie z. B. Cu-Ni-Mn-Verbindungen (z. B. KonstantanTM, Thyssen Krupp), Ni-Cr-Verbindungen und Ni-DLC-Verbindungen (nickelhaltige diamantähnliche Kohlenwasserstoffschichten); oder Halbleitern, wie z. B. Silizium-Halbleiter. The resistance meander is made of a material that alters its electrical resistance even at low deformations. Suitable materials are for. B. selected from the group consisting of metals such. Cu-Ni-Mn compounds (eg, Konstantan ™ , Thyssen Krupp), Ni-Cr compounds and Ni-DLC compounds (nickel-containing diamond-like hydrocarbon layers); or semiconductors, such as. B. silicon semiconductors.
Die Dehnungsempfindlichkeit des Materials aus dem der Widerstandsmäander besteht, d. h. die Proportionalität der Widerstandsänderung zur Dehnung des Materials wird durch den k-Faktor angegeben. Materialien mit einer hohen Dehnungsempfindlichkeit weisen einen k-Faktor von k > 2 auf. Bevorzugt besteht der Widerstandmäander aus einem Material, das einen k-Faktor von k > 2 aufweist. The strain sensitivity of the material of the resistance meander consists, d. H. the proportionality of the resistance change to the elongation of the material is given by the k-factor. Materials having a high elongation sensitivity have a k-factor of k> 2. The resistance meander preferably consists of a material which has a k-factor of k> 2.
Das Instrument kann Dehnungsmesstreifen umfassen, z. B. um mechanische Spannungen am Instrument auswerten zu können. Auf diese Weise können Dehnungsmessstreifen z. B. eingesetzt werden, um den auf die Eingriffsstelle ausgeübten Druck zu bestimmen. Der Operateur oder ein entsprechendes Computersystem kann dann gegebenenfalls durch entsprechende Druckveränderungen bzw. Warnsignale reagieren. The instrument may include strain gauges, e.g. B. to be able to evaluate mechanical stresses on the instrument. In this way, strain gauges z. B. used to determine the pressure applied to the site of intervention. The surgeon or a corresponding computer system can then respond if necessary by appropriate pressure changes or warning signals.
Es ist darüber hinaus besonders bevorzugt, dass der Dünnschichtsensor ein Sensor ist, der in der Lage ist, die Temperatur zu messen, d. h. ein Temperatursensor. In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Instrument daher ein Thermoelement auf. Geeignete Thermoelemente sind dem Fachmann bekannt. Ein Thermoelement weist ein Paar metallische Leiter aus unterschiedlichen Materialien auf, die an einem Ende elektrisch miteinander verbunden und aufgrund des thermoelektrischen Effektes (Seebeck-Effekt) zur Temperaturmessung geeignet sind. Temperaturdifferenzen können anhand des messbaren Spannungsunterschiedes zwischen den beiden metallischen Leitern bestimmt werden. It is also particularly preferred that the thin film sensor is a sensor capable of measuring the temperature, i. H. a temperature sensor. In a preferred embodiment, therefore, the instrument has a thermocouple. Suitable thermocouples are known in the art. A thermocouple has a pair of metallic conductors made of different materials, which are electrically connected at one end and suitable for temperature measurement due to the thermoelectric effect (Seebeck effect). Temperature differences can be determined by the measurable voltage difference between the two metallic conductors.
Thermoelemente werden je nach der Einsatztemperatur, für die sie geeignet sind, in unterschiedliche Typen eingeteilt. Der Fachmann ist in der Lage, ein für das erfindungsgemäße Instrument geeignete Thermoelement anhand der Lage des Thermoelements auf dem Instrument und der im Bereich des Thermoelements zu erwartenden Temperatur zu ermitteln. Thermocouples are classified into different types depending on the operating temperature for which they are suitable. The person skilled in the art is able to determine a thermocouple suitable for the instrument according to the invention on the basis of the position of the thermocouple on the instrument and the temperature to be expected in the region of the thermocouple.
Ein Dünnschichtsensor im Sinne der Erfindung kann z. B. auch ein Piezoelement sein. Piezoelemente sind in der Lage bei Einwirkung einer mechanischen Kraft eine elektrische Spannung zu erzeugen und daher, ebenso wie Dehnungsmessstreifen, geeignet, Aufschluss über den mit dem Instrument auf das Gewebe ausgeübten Druck zu geben. Geeignete Piezoelemente sind Fachleuten bekannt. A thin film sensor according to the invention may, for. B. also be a piezoelectric element. Piezoelectric elements are able to generate an electrical voltage under the action of a mechanical force and, therefore, as well as strain gauges, are suitable for providing information about the pressure exerted on the tissue by the instrument. Suitable piezoelectric elements are known to those skilled in the art.
Das elektrochirurgische Instrument kann auch mehrere durch Sputterdeposition aufgebrachte Dünnschichtsensoren umfassen. So kann das Instrument z. B. verschiedene Arten von Dünnschichtsensoren umfassen, die unterschiedliche Messparameter liefern, wie z. B. ein Thermoelement und einen Dehnungsmessstreifen. Alternativ oder zusätzlich kann das Instrument auch an verschiedenen Positionen aufgebrachte Dünnschichtsensoren umfassen, z. B. Dünnschichtsensoren an den Gewebekontaktflächen und/oder an seitlichen und/oder distalen Flächen des distalen Endbereichs des Instruments, d. h. an Flächen, die während der Operation nicht mit dem zu operierenden Gewebe in Kontakt kommen.The electrosurgical instrument may also include a plurality of sputter deposition thin film sensors. So the instrument z. B. include various types of thin film sensors that provide different measurement parameters, such. B. a thermocouple and a strain gauge. Alternatively or additionally, the instrument may also comprise thin film sensors applied at various positions, e.g. Thin-film sensors on the tissue contact surfaces and / or on lateral and / or distal surfaces of the distal end region of the instrument, d. H. on surfaces that do not come into contact with the tissue to be operated during the operation.
Dünnschichtsensoren, die im Bereich der Gewebekontaktfläche des Instruments aufgebracht sind, sind geeignet, Werte zu ermitteln, die unmittelbaren Aufschluss über den Zustand des chirurgisch behandelten Gewebes geben können. Bevorzugt umfasst das Instrument daher mindestens einen, vorzugsweise zwei, Dünnschichtsensoren auf der Gewebekontaktfläche des Instruments. Es ist besonders bevorzugt, dass das Instrument mindestens einen, vorzugsweise zwei Dünnschichtsensoren umfasst, der/die auf der Einrichtung zur elektrischen Wärmeerzeugung aufgebracht ist/sind. Thin-film sensors, which are applied in the region of the tissue contact surface of the instrument, are suitable for determining values which can provide immediate information about the condition of the surgically treated tissue. The instrument therefore preferably comprises at least one, preferably two, thin-film sensors on the tissue contact surface of the instrument. It is particularly preferred that the instrument comprises at least one, preferably two thin-film sensors, which is / are applied to the device for generating electrical heat.
Alternativ oder zusätzlich kann das Instrument mindestens einen, vorzugsweise zwei Dünnschichtsensoren umfassen, der/die zwischen der Einrichtung zur elektrischen Wärmeerzeugung und dem Instrumentenkörper aufgebracht ist/sind. Der Begriff „Instrumentenkörper“ bezeichnet in diesem Zusammenhang das Instrument abzüglich der Einrichtung zur elektrischen Wärmeerzeugung. In diesen Ausführungsformen ist der Dünnschichtsensor somit durch die Einrichtung zur elektrischen Wärmeerzeugung bedeckt. Durch das Anbringen des Dünnschichtsensors instrumentenseitig unterhalb der Einrichtung zur elektrischen Wärmeerzeugung, kann der Dünnschichtsensor noch besser vor Verschmutzungen oder Beschädigungen geschützt werden. Hierzu wird der Dünnschichtsensor durch eine Dünnschichttechnik vor dem Zusammenbau von Instrumentenkörper und Einrichtung zur elektrischen Wärmeerzeugung auf die Rückseite der Einrichtung zur elektrischen Wärmeerzeugung oder den Instrumentenkörper aufgebracht, wobei das Aufbringen mittels Dünnschichttechnik auf die Rückseite der Einrichtung erfindungsgemäß bevorzugt ist. Alternatively or additionally, the instrument may comprise at least one, preferably two thin-film sensors, which is / are applied between the device for generating electrical heat and the instrument body. The term "instrument body" in this context refers to the instrument minus the device for electrical heat generation. In these embodiments, the thin film sensor is thus covered by the electric heat generation device. By attaching the thin-film sensor on the instrument side below the means for electrical heat generation, the thin-film sensor can be even better protected from dirt or damage. For this purpose, the thin-film sensor is applied by a thin-film technique prior to the assembly of instrument body and means for electrical heat generation on the back of the device for electrical heat generation or the instrument body, wherein the application by thin-film technology on the back of the device is preferred according to the invention.
Als Reaktion auf die ermittelten Werte (z. B. die Widerstands- und/oder Temperaturwerte) kann z. B. der Strom oder Anpressdruck durch den Operateur oder durch eine automatisierte Steuerung moduliert werden. Dünnschichtsensoren, die seitlich oder auf der dem zu operierenden Körpergewebe abgewandten Seite des distalen Endbereichs des Instruments angebracht sind, sind geeignet Aufschluss über den Zustand, z. B. die Erwärmung, von umliegenden bzw. angrenzendem Gewebe zu geben. All diese Informationen tragen dazu bei, thermische Schädigungen zu vermeiden oder einzugrenzen.In response to the determined values (eg the resistance and / or temperature values), z. B. the current or contact pressure by the surgeon or by an automated control can be modulated. Thin-film sensors, which are mounted laterally or on the side of the distal end region of the instrument facing away from the body tissue to be operated on, are suitable for ascertaining the condition, eg, As the heating, to give from surrounding or adjacent tissue. All of this information helps to prevent or limit thermal damage.
Das Instrument kann z. B. einen, zwei, drei oder mehr Dünnschichtsensoren aufweisen. Es ist bevorzugt, dass das Instrument mindestens ein Thermoelement und mindestens einen Dehnungsmesstreifen aufweist. The instrument can z. B. have one, two, three or more thin film sensors. It is preferred that the instrument has at least one thermocouple and at least one strain gauge.
Das Instrument kann ferner mehrere übereinander aufgebrachte Dünnschichtsensoren umfassen. So können z.B. 1, 2, 3 oder mehr Dünnschichtsensoren übereinander durch eine Dünnschichttechnik auf das Instrument aufgebracht werden. In einer vorteilhaften Ausführungsform sind 1, 2, 3 oder mehr Dehnungsmessstreifen übereinander auf dem Instrument aufgebracht. Dabei können die Dünnschichtsensoren sich nur teilweise oder vollständig überlappen. „Übereinander“ bezeichnet in diesem Zusammenhang eine im Wesentlichen zur Instrumentenoberfläche orthogonale RichtungThe instrument may further comprise a plurality of thin film sensors deposited one on top of the other. Thus, for example, 1, 2, 3 or more thin film sensors can be applied to one another by a thin-film technique on the instrument. In an advantageous embodiment, 1, 2, 3 or more strain gauges are superimposed on the instrument. The thin-film sensors can overlap only partially or completely. "Overhead" in this context a direction substantially orthogonal to the instrument surface
Der Dünnschichtsensor ist mit einer Einrichtung zur Auswertung der Messdaten verbunden, insbesondere einer Messvorrichtung. Ähnlich wie die Einrichtung zur elektrischen Wärmeerzeugung kann der Dünnschichtsensor hierzu z. B. mit Anschlussleitungen funktional mit der Messvorrichtung verbunden sein. Die Messvorrichtung ist geeignet, Messdaten, z. B. Temperatur- oder Widerstandsdaten, aus den Spannungsänderungen im Dünnschichtsensor zu ermitteln. The thin-film sensor is connected to a device for evaluating the measured data, in particular a measuring device. Similar to the device for electrical heat generation, the thin-film sensor can be z. B. be connected with connecting lines functionally connected to the measuring device. The measuring device is suitable for measuring data, eg. B. temperature or resistance data to determine from the voltage changes in the thin film sensor.
Darüber hinaus kann die Messvorrichtung mit dem Hochfrequenzgenerator oder einer Steuereinrichtung derart funktional verbunden sein, dass anhand der Messdaten die Einrichtung zur elektrischen Wärmeerzeugung reguliert wird. Mit anderen Worten ist der Dünnschichtsensor vorzugsweise funktional mit einem Regulationsinstrument verbunden, das geeignet ist, den durch die Einrichtung zur elektrischen Wärmeerzeugung fließenden Strom zu modulieren, z. B. indem der Generatoroutput verändert wird. Zeigen die Messdaten eine zu hohe Temperatur an, kann z. B. die Leistung der Einrichtung zur elektrischen Wärmeerzeugung herunterreguliert werden und vice versa. Diese Regulation kann automatisch erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann auf einer Ausgabeeinrichtung ein Warnsignal oder Messwert angezeigt werden, das/der den Operateur darauf aufmerksam macht, das ein Grenzwert überschritten ist. In addition, the measuring device may be functionally connected to the high-frequency generator or a control device in such a way that the means for generating electrical heat is regulated on the basis of the measured data. In other words, the thin film sensor is preferably operatively connected to a regulation instrument capable of modulating the current flowing through the electrical heat generation device, e.g. By changing the generator output. If the measured data indicate too high a temperature, z. B. the power of the device for electrical heat generation are down-regulated and vice versa. This regulation can be automatic. Alternatively or additionally, a warning signal or measured value can be displayed on an output device which makes the operator aware that a limit value has been exceeded.
Dem Fachmann sind generelle Verfahren zur und vorteilhafte Bedingungen für die Aufbringung von Dünnschichtsensoren durch Dünnschichttechnik, wie z. B. Sputterdeposition, bekannt. So ist bekannt, dass es vorteilhaft ist, wenn die Instrumentenoberfläche, auf die der Dünnschichtsensor und gegebenenfalls eine darunterliegende Isolationsschicht und/oder eine darüber liegende, an anderer Stelle hierin beschriebene, Schutzschicht aufgebracht werden soll, eine geringe Oberflächenrauheit aufweist. Eine geringe Rauheit der Oberfläche stellt reproduzierbare und genaue Messergebnisse sicher. Those skilled in the general process for and advantageous conditions for the application of thin film sensors by thin-film technology, such. B. Sputterdeposition known. It is thus known that it is advantageous if the instrument surface to which the thin-film sensor and optionally an underlying insulating layer and / or an overlying protective layer described herein is applied has a low surface roughness. A low roughness of the surface ensures reproducible and accurate measurement results.
Vorzugsweise umfasst das Instrument ferner eine Schutzschicht (auch bekannt als Passivierungsschicht), die auf dem Dünnschichtsensor aufliegt. Somit umfasst das Instrument einen Schichtenverbund aus (a) Instrumentenoberfläche, (b) optional Isolationsschicht, (c) Dünnschichtsensor und (d) optional Schutzschicht. Anders gesagt liegt die Schutzschicht gewebeseitig auf dem Dünnschichtsensor auf. Die Schutzschicht überdeckt den Dünnschichtsensor dabei bevorzugt zur Gänze, so dass kein Teil des Dünnschichtsensors dem Operationsmilieu ausgesetzt ist. Auf diese Weise wird der Sensor deutlich unempfindlicher gegen Stoß- oder Kratzschäden. Gleichzeitig schränkt die Schutzschicht die Messleistung des Dünnschichtsensors nicht oder nur unwesentlich ein. Geeignete Schutzschichten für Dünnschichtsensoren sind dem Fachmann bekannt und umfassen z. B. Schutzschichten ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Siliziumdioxidschichten und Aluminiumoxidschichten und deren Mischungen. Solche Schutzschichten beeinträchtigen das Messergebnis des Dünnschichtsensors gar nicht oder nur in einem vernachlässigbaren Umfang. So wird der Fachmann als Schutzschicht für ein Thermoelement z. B. kein thermisch isolierendes Material auswählen.Preferably, the instrument further comprises a protective layer (also known as passivation layer) which rests on the thin film sensor. Thus, the instrument comprises a layer composite of (a) instrument surface, (b) optional insulation layer, (c) thin-film sensor and (d) optional protective layer. In other words, the protective layer lies on the fabric side of the thin-film sensor. The protective layer preferably completely covers the thin-film sensor, so that no part of the thin-film sensor is exposed to the surgical environment. In this way, the sensor is significantly less sensitive to impact or scratch damage. At the same time, the protective layer does not or only insignificantly limits the measurement performance of the thin-film sensor. Suitable protective layers for thin-film sensors are known in the art and include, for. B. protective layers selected from the group consisting of silicon dioxide layers and aluminum oxide layers and mixtures thereof. Such protective layers do not affect the measurement result of the thin-film sensor at all or only to a negligible extent. Thus, the skilled person as a protective layer for a thermocouple z. B. select no thermally insulating material.
Umfasst das Instrument einen oder mehrere Dünnschichtsensoren, die zwischen der Einrichtung zur elektrischen Wärmeerzeugung und dem Instrumentenkörper aufgebracht sind, so ist eine Isolationsschicht vorzugsweise zwischen der Einrichtung zur elektrischen Wärmeerzeugung und dem Dünnschichtsensor aufgebracht. If the instrument comprises one or more thin-film sensors, which are applied between the device for generating electrical heat and the instrument body, an insulating layer is preferably applied between the device for generating electrical heat and the thin-film sensor.
Wie an anderer Stelle beschrieben, kann das Instrument auch mehrere übereinander aufgebrachte Dünnschichtsensoren umfassen. In dieser Ausführungsform ist es vorteilhaft wenn die einzelnen Dünnschichtsensoren durch Isolationsschichten voneinander getrennt werden. In einer Ausführungsform umfasst das Instrument somit einen Schichtenverbund aus (a) Instrumentenoberfläche, [(bn) Isolationsschicht, (cn) Dünnschichtsensor]n und (d) optional Schutzschicht. In diesem Schichtenverbund können sich Doppelschichten aus Isolationsschichten und Dünnschichtsensoren übereinander mehrere Male wiederholen. „n“ steht für die Anzahl dieser Doppelschichten und somit auch für die Anzahl der Dünnschichtsensoren, die durch Schutzschichten voneinander getrennt übereinander aufgebracht sind. As described elsewhere, the instrument may also include a plurality of thin film sensors stacked on top of each other. In this embodiment, it is advantageous if the individual thin-film sensors are separated from one another by insulating layers. In one embodiment, the instrument thus comprises a layer composite of (a) instrument surface, [(b n ) insulation layer, (c n ) thin-film sensor] n and (d) optionally protective layer. In this layer composite, double layers of insulation layers and thin-film sensors can be repeated over each other several times. "N" stands for the number of these double layers, and thus also for the number of thin-film sensors, which are deposited on top of each other by protective layers.
Das Instrument weist an seinem proximalen Endbereich einen Handgriff auf. Dieser Handgriff ermöglicht dem Operateur den Umgang mit dem Instrument und dessen Betätigung. Je nach Instrumententyp kann der Handgriff unterschiedlich ausgebildet sein. So kann der Handgriff z. B. zur Betätigung der Einrichtung zur elektrischen Wärmeerzeugung und/oder zur Betätigung eines Maulteils im distalen Endbereich des Instruments ausgebildet sein. Der Handgriff kann hierzu ein oder mehrere, z. B. zwei, Griffelement(e) aufweisen. The instrument has a handle at its proximal end portion. This handle allows the operator to handle the instrument and its operation. Depending on the type of instrument, the handle can be designed differently. So the handle z. B. for actuating the device for generating electrical heat and / or for actuating a jaw part in the distal end region of the instrument. The handle can do this one or more, z. B. two, handle element (s).
Das elektrochirurgische Instrument kann an seinem distalen Ende ein Maulteil aufweisen, das mit zwei Maulbranchen ausgebildet ist, wobei mindestens eine Maulbranche schwenkbar gelagert ist. Bevorzugt weist mindestens eine Maulbranche auf einer Gewebekontaktfläche einen Dünnschichtsensor auf. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Instrument eine Koagulationszange. Das Instrument, z.B. die Koagulationszange ist zur elektrischen Wärmeerzeugung im vom Maulteil gehaltenen oder zu haltenden Gewebe geeignet.The electrosurgical instrument may have at its distal end a jaw part, which is formed with two mouth branches, wherein at least one mouth sector is pivotally mounted. At least one mouth sector preferably has a thin-film sensor on a tissue contact surface. In a preferred embodiment, the instrument is a coagulation forceps. The instrument, e.g. The coagulation forceps are suitable for the generation of electrical heat in the tissue held or to be held by the jaw part.
Das elektrochirurgische Instrument kann ferner einen langestreckten Schaft aufweisen. Instrumente mit einem solchen langestreckten Schaft sind insbesondere für endoskopische Eingriffe, z. B. im Bauchraum, besonders geeignet. The electrosurgical instrument may further comprise an elongate shaft. Instruments with such an elongated shaft are particularly for endoscopic surgery, eg. B. in the abdomen, particularly suitable.
Kurze Beschreibung der FigurenBrief description of the figures
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen: In the drawings, embodiments of the invention are shown schematically. Show it:
Ausführungsbeispieleembodiments
Weitere Vorteile, Kennzeichen und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden bei der nachfolgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnungen deutlich. Allerdings ist die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt.Further advantages, characteristics and features of the present invention will become apparent in the following detailed description of embodiments with reference to the accompanying drawings. However, the invention is not limited to these embodiments.
Die Gewebekontaktfläche
Es ist ferner aus
Es versteht sich, dass je nach Instrumentenart und den Anforderungen an das jeweilige Instrument sowohl die Positionen der Dünnschichtsensoren von den dargestellten abweichen können, als auch mehr als die dargestellte Anzahl an Dünnschichtsensoren auf dem Instrument aufgebracht sein können. Dargestellt ist lediglich eine mögliche Ausführungsform.It is understood that, depending on the instrument type and the requirements of the particular instrument, both the positions of the thin film sensors may differ from those shown, as well as more than the illustrated number of thin film sensors may be applied to the instrument. Shown is only one possible embodiment.
Sowohl die dargestellten Dünnschichtsensoren, d. h. der Dehnungsmessstreifen
In
Die Außenseite
Die Maulbranchen
Neben ihren Gelenkkörpern
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind zwei Maulbranchen
Zur Betätigung des Maulteils
Der Handgriff
Gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Betätigungselement
In den gezeigten Ausführungsbeispielen kann der Handgriff
In noch weiteren Ausführungsformen ist daran gedacht, das elektrochirurgische Instrument in einer Scheren- oder Zangenform auszubilden, d. h. ohne einen langgestreckten Schaft
Das dargestellte elektrochirurgische Instrument
Im Folgenden wird die Verwendung des erfindungsgemäßen elektrochirurgischen Instruments
Das elektrochirurgische System umfasst einen Hochfrequenzgenerator
Der Hochfrequenzgenerator
Hochfrequenzgenerator und Messvorrichtung können vorteilhaft innerhalb einer Vorrichtung verbaut sein. Um dem Operateur die Handhabung zu erleichtern, können ferner zwei oder mehr, vorzugsweise alle vom Instrument ausgehenden Anschlussleitungen zu einem Kabel zusammengefasst sein. Das Kabel kann dann mit einem Steckplatz an der Vorrichtung verbunden sein, die Hochfrequenzgenerator und Messvorrichtung umfasst. High-frequency generator and measuring device can be advantageously installed within a device. In order to facilitate the handling of the surgeon, two or more, preferably all outgoing from the instrument connecting cables can also be combined to form a cable. The cable may then be connected to a slot on the device comprising high frequency generator and measuring device.
Das elektrochirurgische System umfasst ferner Hard- und Software, die Energieabgabe regulieren und die von dem oder den Dünnschichtsensor(en) erfassten Messwerte auswerten können. The electrosurgical system further includes hardware and software that can regulate energy delivery and evaluate the measurements taken by the thin-film sensor (s).
Der Hochfrequenzgenerator
Das elektrochirurgische Instrument
In weiteren beispielhaften Ausführungsformen umfasst das Instrument z. B. mehrere Dünnschichtsensoren, wie z. B. an beiden Maulbranchen eines Maulteils jeweils zwei Dünnschichtsensoren, wobei ein Dünnschichtsensor jeweils unmittelbar auf der Einrichtung zur elektrischen Wärmeerzeugung aufgebracht ist und ein Dünnschichtsensor jeweils auf der Außenseite der Maulbranchen angebracht ist. Hierdurch können thermische Messwerte (durch Thermoelemente) und Messwerte für den mechanischen Druck (durch Dehnungsmessstreifen) räumlich differenziert ermittelt werden, so dass sich der Operateur ein genaues Bild von der Operationsstelle machen kann. Hierdurch können laterale Schäden noch besser vermieden werden. In further exemplary embodiments, the instrument comprises z. B. several thin film sensors, such as. B. on both mouth sectors of a jaw part in each case two thin-film sensors, wherein a thin-film sensor is applied in each case directly on the means for generating electrical heat and a thin-film sensor is mounted respectively on the outside of Maulbranchen. As a result, thermal measurements (by thermocouples) and measured values for the mechanical pressure (by strain gauges) can be determined spatially differentiated so that the surgeon has an accurate picture of the surgical site can make. As a result, lateral damage can be even better avoided.
Darüber hinaus kann das Instrument, wie an anderer Stelle erwähnt, auch eine Konfiguration aus 2, 3 oder mehr Dehnungsmessstreifen umfassen, in der mehrere Dehnungsmessstreifen z. B. übereinander und/oder nebeneinander angeordnet sein können. Die Dehnungsmessstreifen können in Brückenschaltungen, wie z. B. Viertel-, Halb- oder Vollbrücken unter Berücksichtigung der räumlichen Lage aufgebracht sein. In addition, as mentioned elsewhere, the instrument may also comprise a configuration of 2, 3 or more strain gauges in which a plurality of strain gages e.g. B. can be arranged one above the other and / or next to each other. The strain gauges can be used in bridge circuits, such. B. quarter, half or full bridges, taking into account the spatial location.
Wie die Koagulationselektroden
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele detailliert beschrieben worden ist, ist für den Fachmann selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern dass vielmehr Abwandlungen in der Weise möglich sind, dass einzelne Merkmale weggelassen oder andersartige Kombinationen der vorgestellten Einzelmerkmale verwirklicht werden können, sofern der Schutzbereich der beigefügten Ansprüche nicht verlassen wird. Die vorliegende Offenbarung schließt sämtliche Kombinationen der vorgestellten Einzelmerkmale ein. Although the present invention has been described in detail with reference to the embodiments, it will be understood by those skilled in the art that the invention is not limited to these embodiments, but rather modifications are possible in such a way that individual features omitted or other combinations of individual features presented realized unless the scope of the appended claims is exceeded. The present disclosure includes all combinations of the featured individual features.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 88th
- elektrochirurgisches Instrument electrosurgical instrument
- 1010
- elektrochirurgisches Maulinstrument electrosurgical jaw instrument
- 1212
- Schaft shaft
- 1414
- Handgriff handle
- 1515
- Einrichtung zur elektrischen Wärmeerzeugung Device for generating electrical heat
- 1616
- Maulteil jaw
- 1818
- erste Maulbranche first mouth industry
- 1919
- zweite Maulbranche second mouth industry
- 2020
- Betätigungselement jig
- 2424
- Gelenk joint
- 2626
- Kontaktfläche der Maulbranche Contact surface of the mouth sector
- 2828
- Achslager Achslager
- 3030
- Gelenkkörper joint body
- 3232
- Tragkörper der Maulbranche Supporting body of the mouth industry
- 3636
- Dünnschichtsensor thin film sensor
- 3838
- erstes Griffelement first handle element
- 4040
- zweites Griffelement second handle element
- 4242
- Dehnungsmessstreifen Strain gauges
- 4444
- Thermoelement thermocouple
- 4646
- Schutzschicht protective layer
- 4848
- Koagulationselektrode coagulation
- 5050
- Kontaktflächenfortsetzung Contact area Continued
- 5252
- Außenseite Maulbranche Outside mouth sector
- 5454
- Griffrillen grip grooves
- 5656
- Messvorrichtung measuring device
- 5858
- Hochfrequenzgenerator High-frequency generator
- 6060
- Verbindung connection
- 6262
- Buchse Rifle
- 6464
- Anschlussleitung connecting cable
- 6666
- Schneidelektrode cutting electrode
- 6868
- elektrochirurg. Schneidinstrument electro surgeon. cutting instrument
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102008028992 B3 [0007] DE 102008028992 B3 [0007]
- DE 102005051367 A1 [0007] DE 102005051367 A1 [0007]
- US 5707369 [0009] US 5707369 [0009]
- US 2013/0213129 A1 [0034] US 2013/0213129 A1 [0034]
Claims (11)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102016112479.6A DE102016112479A1 (en) | 2016-07-07 | 2016-07-07 | Electrosurgical instrument with thin-film sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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