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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft ein HF-chirurgisches Instrument und ein HF-chirurgisches System zur Verwendung in der Behandlung von Gewebe. Solche Systeme werden in sowohl endoskopischer oder „Schlüsselloch-“Chirurgie als auch in traditionellerer, „offener“ Chirurgie verwendet.
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Hintergrund der Erfindung und Stand der Technik
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Viele HF-chirurgische Systeme haben irgendeine Art von Identifikationssystem, sodass, wenn ein HF-chirurgisches Instrument mit einem HF-chirurgischen Generator verbunden ist, der Generator erkennen kann, welche Art von Instrument vorliegt, und sogar Einstellungen, wie z. B. Leistungs- oder Spannungseinstellungen, die für das bestimmte Instrument oder die bestimmte Art von Instrument geeignet sind, vornehmen kann. Unser
US-Patent 6,074,386 ist ein Beispiel eines solchen Identifikationssystems, obschon andere Arten auch bekannt sind.
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Kurzfassung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung versucht, eine Alternative zu solch einem Identifikationssystem bereitzustellen, sodass der Generator, der als ein Teil eines HF-chirurgischen Systems verwendet wird, wesentlich vereinfacht werden kann, was besonders wichtig ist, wenn versucht wird, ein handgeführtes HF-chirurgisches Instrument bereitzustellen. Demgemäß umfasst ein handgeführtes HF-chirurgisches Instrument ein Handstück und eine Elektrodenanordnung, wobei die Elektrodenanordnung eine oder mehrere Elektroden und einen Anschluss, mit dem die Elektrodenanordnung mit dem Handstück verbunden oder davon getrennt werden kann, aufweist, wobei das Handstück Folgendes aufweist:
- a) eine Batterie;
- b) einen HF-Schwingkreis zum Erstellen einer Hochfrequenzausgabe;
- c) ein von einem Benutzer des HF-chirurgischen Instrumentes betätigbares Schaltmittel; und
- d) eine Steuerungsschaltung zum Steuern der HF-Ausgabe, wobei die Steuerungsschaltung Signale vom Schaltmittel empfangen kann und als Reaktion darauf veranlassen kann, dass eine oder mehrere HF-Ausgaben der Elektrodenanordnung zugeführt werden;
wobei die Elektrodenanordnung ein Bauteil aufweist, das die HF-Ausgabe, die das Handstück verlässt, nehmen und verändern kann, sodass die HF-Ausgabe, die die eine oder die mehreren Elektroden erreicht, anders ist als die, die das Handstück verlässt.
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Indem das verändernde Bauteil in der Elektrodenanordnung enthalten ist, kann die Steuerungsschaltung im Handstück vereinfacht werden, sodass die Steuerungsschaltung keinen Schaltkreis zur Herstellung vieler verschiedener HF-Ausgaben aufweisen muss. Das verändernde Bauteil kann die HF-chirurgische Ausgabe vom Handstück anpassen, bevor sie der Elektrodenanordnung übergeben wird. So wird die Ausgabe des Handstücks angepasst, um eine Ausgabe, die für die besonderen Gegebenheiten geeignet ist, an der Elektrodenanordnung herzustellen, je nachdem welches Instrument verwendet wird und welcher bestimmte Eingriff vorgesehen ist.
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Wie zuvor erklärt, ist es nicht notwendig, dass das Handstück fähig ist, viele HF-chirurgische Ausgaben zur Abdeckung von verschiedenen Elektrodenanordnungen und Eingriffen herzustellen. Das Handstück stellt nur einfache HF-chirurgische Ausgaben her, die vom verändernden Bauteil in der Elektrodenanordnung verändert werden, um die gewählte Ausgabe herzustellen. Es ist möglich, dass das Handstück so einfach ist, dass es eine einzige HF-Ausgabe herstellt, wann auch immer es aktiviert wird, wobei die Elektrodenanordnung die HF-Ausgabe verändert, um die gewünschte HF-Ausgabe an der einen oder den mehreren Elektroden herzustellen.
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In einer bevorzugten Anordnung umfasst das Bauteil, das die HF-Ausgabe, die die eine oder die mehreren Elektroden erreicht, verändern kann, einen Transformator, der zumindest eine Primärwicklung und eine Sekundärwicklung aufweist. Alternativ weist das Handstück eine Primärtransformatorwicklung und die Elektrodenanordnung eine Sekundärtransformatorwicklung auf, sodass, wenn die Elektrodenanordnung mit dem Handstück verbunden ist, die Primär- und Sekundärwicklungen verbunden sind, um als Transformator zu wirken, damit die Hochfrequenzausgabe des HF-Schwingkreises verändert wird. Selbst wenn das Handstück nur eine einzige HF-Ausgabe herstellen kann, verändert die Sekundärwicklung die Ausgabe, um eine HF-chirurgische Ausgabe, die für die betreffende Elektrodenanordnung geeignet ist, herzustellen. Man wird es zu schätzen wissen, dass das Handstück in Verbindung mit vielen verschiedenen Elektrodenanordnungen, die entweder verschiedene Elektroden aufweisen oder für verschiedene HF-chirurgische Eingriffe vorgesehen sind, verwendet werden kann. Jeder Art von Elektrodenanordnung wird eine Sekundärwicklung, die aus einer bestimmten Anzahl von Windungen besteht, bereitgestellt, um die Ausgabe des Handstücks so zu verändern, dass sie für die bestimmte Elektrodenanordnung brauchbar wird.
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In einer bevorzugten Anordnung weist die Elektrodenanordnung ein passives elektrisches Bauteil mit einem Parameter, der einen endlichen Wert ungleich null hat, auf, wobei das passive elektrische Bauteil derart ausgebildet ist, um die HF-Ausgabe, die die eine oder die mehreren Elektroden erreicht, zu verändern, damit eine gewünschte HF-Ausgabe an der einen oder den mehreren Elektroden erstellt wird. Vorzugsweise wirkt das passive elektrische Bauteil mit der Steuerungsschaltung zusammen, um die HF-Ausgabe, die die eine oder die mehreren Elektroden erreicht, zu verändern. Das passive elektrische Bauteil ist typischerweise ein Widerstand oder eine andere Impedanz, obwohl induktive Bauteile wie Kondensatoren oder Induktoren verwendet werden können, je nachdem, welche Umwandlung zwischen dem vom Handstück bereitgestellten Signal und dem vom Endstück benötigten Signal benötigt wird. Zudem können Bauteilnetzwerke verwendet werden, um die geeignete Übertragungsfunktion bereitzustellen.
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Für eine erste Art von Elektrodenanordnung (z. B. für eine schneidende Nadel), ist der Wert des Widerstands dergestalt, dass die Ausgabe des handgeführten Instruments derart geändert oder gesteuert wird, dass eine geeignete Schnittspannung hergestellt wird. Für eine zweite Art von Elektrodenanordnung (z. B. für ein Paar von koagulierenden Backen) gibt es einen anderen Widerstandswert, um eine andere Ausgabe, die besser für die Koagulation von Gewebe geeignet ist, herzustellen.
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Das in der Elektrodenanordnung vorliegende verändernde Bauteil ist vorzugsweise dazu fähig, irgendeinen oder mehrere der mehreren Parameter, inklusive der Leistung, Spannung oder Stromstärke der HF-Energie, der HF-Energiefrequenz oder der Form (kontinuierlich oder gepulste Bursts) der HF-Energie, die mit der Ausgabe des Handstücks assoziiert sind, zu verändern. Indem diese Fähigkeit auf die Elektrodenanordnung verlagert wird, kann die Konstruktion und das Design des Handstücks wesentlich vereinfacht werden.
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Von einem weiteren Aspekt stellt eine Ausführungsform der Erfindung ein HF-chirurgisches Instrument, umfassend ein Handstück und eine Elektrodenanordnung, die lösbar mit dem Handstück verbindbar ist, bereit, wobei das Handstück Folgendes umfasst: eine HF-Signalquelle; und einen vom Benutzer betätigbaren Steuerungsschalter, der dazu ausgelegt ist, das Handstück derart zu steuern, dass es ein Hochfrequenzsignal bzw. HF-Signal, das von der HF-Signalquelle entstammt, ausgibt; wobei die Elektrodenanordnung Folgendes umfasst: eine oder mehrere Elektroden, die ein Endstück zur Gewebebehandlung bilden, wenn ein HF-Behandlungssignal daran angelegt wird; und einen Schaltkreis, der dazu eingerichtet ist, das Hochfrequenzsignal vom Handstück zu empfangen und es in das vom Endstück gebrauchte HF-Behandlungssignal zu konvertieren. Da das Handstück nicht benötigt wird, um verschiedene Wellenformen herzustellen, kann es nun auf Grundlage der zuvor beschriebenen Anordnung ein sehr einfaches Design aufweisen. Vielmehr wird die Herstellung der bestimmten Wellenform den Bauteilen der Elektrodenanordnung überlassen, die dazu angepasst ist, die allgemeine oder Standard-Wellenform, die vom Handstück empfangen wird, in die bestimmte Wellenform, die von der bestimmten Art von Endstück in der Elektrodenanordnung benötigt wird, zu konvertieren.
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Zum Beispiel ist das von den Bauteilen der Elektrodenanordnung hergestellte HF-Behandlungssignal ein HF-Schneidsignal, wenn das Endstück ein Schneidinstrument ist, oder ein HF-Koagulationssignal, wenn das Endstück ein Koagulationsinstrument ist.
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In einer Ausführungsform umfasst der Schaltkreis zumindest die Sekundärspule eines Transformators, dazu ausgebildet, das vom Handstück ausgegebene HF-Signal zu verändern. Insbesondere kann das Handstück eine Primärspule des Transformators umfassen, wobei die Primärspule dazu ausgebildet ist, ein Signal von der HF-Signalquelle zu empfangen und das ausgegebene HF-Signal vom Handstück zu erstellen. In dieser Weise wirken das Handstück und die Elektrodenanordnung zusammen, um das HF-Behandlungssignal aus dem HF-Quellensignal herzustellen.
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In einer alternativen Ausführungsform umfasst der Schaltkreis ferner eine Primärspule des Transformators, wobei die Primärspule dazu ausgebildet ist, das ausgegebene HF-Signal vom Handstück zu empfangen. In so einer Ausführungsform wird die gesamte Signalumwandlung von der allgemeinen oder Standard-Wellenform in die HF-Behandlung in der Elektrodenanordnung vorgenommen.
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In einer Ausführungsform umfasst der Schaltkreis ein elektrisches Netzwerk, das dazu eingerichtet ist, das Hochfrequenzsignal in das HF-Behandlungssignal umzuwandeln. Bevorzugterweise ist das elektrische Netzwerk ein passives Netzwerk, das eine oder mehrere Widerstände, Wechselstromwiderstände und/oder Blindwiderstände umfasst. Es ist leichter, passive Netzwerke zu implementieren und zu steuern.
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Die Erfindung besteht ferner in einem HF-chirurgischen System, umfassend ein Handstück und mehrere Elektrodenanordnungen, wobei die Elektrodenanordnungen zumindest eine erste Art oder eine zweite Art von Elektrodenanordnung sind und jeweils eine oder mehrere Elektroden aufweisen und lösbar mit dem Handstück verbindbar sind, wobei das Handstück Folgendes umfasst:
- a) eine Batterie;
- b) einen HF-Schwingkreis zum Erstellen einer Hochfrequenzausgabe;
- c) ein von einem Benutzer des HF-chirurgischen Instrumentes betätigbares Schaltmittel; und
- d) eine Steuerungsschaltung zum Steuern der HF-Ausgabe, wobei die Steuerungsschaltung Signale vom Schaltmittel empfangen kann und als Reaktion darauf veranlassen kann, dass eine oder mehrere HF-Ausgaben der Elektrodenanordnung zugeführt werden;
wobei die erste Art von Elektrodenanordnung ein erstes Bauteil aufweist und die zweite Art von Elektrodenanordnung ein zweites Bauteil aufweist, wobei das erste und zweite Bauteil die HF-Ausgabe, die das Handstück verlässt, nehmen und verändern kann, sodass die HF- Ausgabe, die die eine oder die mehreren Elektroden der ersten Art von Elektrodenanordnung erreicht, anders ist als die HF-Ausgabe, die die eine oder die mehreren Elektroden der zweiten Art von Elektrodenanordnung erreicht.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die Beschreibung wird nun in lediglich beispielhafter Weise mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben, wobei:
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1 & 2 schematische Diagramme eines handgeführten HF-chirurgischen Instruments gemäß der vorliegenden Erfindung sind,
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3 ein schematisches Diagramm der Steuerungsschaltung der handgeführten HF-chirurgischen Instruments von 1 & 2 ist,
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4 & 5 Diagramme der Wellenformen sind, die von der Steuerungsschaltung von 3 hergestellt werden, und
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6A & 6B schematische Diagramme der Primär- und Sekundär-Wicklungen, die Bauteile der handgeführten chirurgischen Instrumente von 1 & 2 bilden, sind.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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1 zeigt ein handgeführtes HF-chirurgisches Instrument, im Allgemeinen bei 1 gezeigt, das ein Handstück 2 und eine Elektrodenanordnung 3 umfasst. Das Handstück 2 weist eine Leistungsquelle, wie zum Beispiel eine Batterie 4, eine HF-Schaltung 5 und eine Steuerungsschaltung 6 auf. Ein handbetätigter Schalter 7, der der Steuerungsschaltung 6 Befehle erteilen kann, wird auf dem Handstück bereitgestellt. Das Handstück weist einen Handstückanschluss 8 auf, der mit einem entsprechenden Elektrodenanordnungsanschluss 9, der von der Elektrodenanordnung 3 getragen wird, in Eingriff tritt. Die Elektrodenanordnung weist einen länglichen Schaft 10 und ein Endstück 11 am distalen Ende des Schafts auf. In 1 ist die Elektrodenanordnung derart ausgebildet, dass das Endstück 11 ein paar Backen 12 umfasst. Nicht gezeigte Leitungen erstrecken sich entlang des Schafts 10 der Elektrodenanordnung 3, um die HF-Schaltung mit dem Endstück 11 zu verbinden, sodass die Backen 12 Elektroden darstellen, die Gewebe koagulieren können.
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2 zeigt das Handstück 2 mit einer anderen Elektrodenanordnung 3'. Die Elektrodenanordnung 3' weist einen Anschluss 9' auf und ist derart ausgebildet, dass dessen Endstück 11' eine einsetzbare schneidende Nadel 13 umfasst. Wieder erstrecken sich nicht gezeigte Leitungen entlang des Schafts 10' der Elektrodenanordnung 3', um die HF-Schaltung mit dem Endstück 11' zu verbinden, sodass die schneidende Nadel 13 eine Elektrode darstellt, die Gewebe schneiden kann. Also ist, wie aus dem Stand der Technik bekannt, sowohl das Schneiden und Koagulieren von Gewebe abhängig vom Endstückdesign und den Eigenschaften des HF-Signals, wie z. B. die Leistung und Frequenz des HF-Signals, das dem Endstück bereitgestellt wird, möglich.
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Der Anschluss 9 an der Elektrodenanordnung 3 weist einen Widerstand 14 auf, der ein Teil der HF-Schaltung 5 wird, wenn die Elektrodenanordnung 3 mit dem Handstück 2 verbunden wird. Der Widerstand 14 in der Elektrodenanordnung 3 von 1 hat einen anderen Wert als der Widerstand 14' in der Elektrodenanordnung 3' von 2. D. h., wenn der handbetätigte Schalter 7 verwendet wird, um das Instrument in 1 zu aktivieren, verändert der Widerstand 14 die HF-Ausgabe, die die Backen 12 erreicht, sodass die HF-Ausgabe für die Gewebekoagulation geeignet ist. Im Gegensatz dazu, wenn der handbetätigte Schalter 7 verwendet wird, um das Instrument in 2 zu aktivieren, verändert der Widerstand 14' die HF-Ausgabe, die die schneidende Nadel 13 erreicht, sodass die HF-Ausgabe zum Schneiden von Gewebe geeignet ist. Diese Änderung wird nicht innerhalb des Handstücks 2, das gegebenenfalls die gleiche HF-Ausgabe in beiden Fällen herstellen kann, ausgeführt. Vielmehr sind es die Widerstände 14 & 14', die die Ausgabe modifizieren, damit sie für die jeweilige Verwendung des Instruments geeignet ist. Dadurch bleibt das Design des Handstücks so einfach wie möglich, was sehr vorteilhaft für handgeführte Instrumente, bei denen sowohl Gewicht als auch Kosten ernsthaft in Erwägung gezogen werden, ist.
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3 zeigt die Steuerungsschaltung 6 für die HF-Schaltung 5. Die Steuerungsschaltung weist einen Signalgeber 15, der eine sägezahnförmige Wellenform 16 erstellt, die typischerweise durch die Integration des verstärkten Stromsignals hergestellt wird, auf. Diese sägezahnförmige Wellenform wird einem Komparator 17 zugeführt, dessen Ausgabe verwendet wird, um die HF-Schaltung 5 zu steuern. 4 zeigt die Wirkung des Komparators 17, in dem die sägezahnförmige Wellenform 16 mit einer Schwellenspannung 18 verglichen wird. Die Schwellenspannung wird von einer Schaltung, wie z. B. einem Spannungsteiler, die durch den Widerstand 14 fertiggestellt wird, derart eingestellt, dass das Niveau der Schwellenspannung 18 vom Wert des Widerstands 14 abhängt. 4 zeigt, wie die sägezahnförmige Wellenform 16 mit dem Schwellenwert 18 verglichen wird, um eine Rechteckwelle 19, dessen Tastverhältnis (bzw. Einschaltdauer) durch den Schwellenwert 18 eingestellt wird, zu erzeugen. Diese Rechteckwelle 19 wird verwendet, um die HF-Schaltung zu steuern, wobei die HF-Schaltung „an“ ist, wenn die Rechteckwelle hoch ist, und „aus“ ist, wenn die Rechteckwelle tief ist. Also ist die Leistung der der Elektrodenanordnung 3 bereitgestellten HF-Energie abhängig von dem Tastverhältnis (bzw. der Einschaltdauer) der Rechteckwelle 19 und damit des Widerstands 14.
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5 zeigt die Wirkung eines höherwertigen Widerstands 14', der in einem höheren Schwellenwert 18' resultiert. Der Komparator stellt eine Rechteckwelle 19' her, die der der 4 ähnlich ist, jedoch mit einem viel kleineren Tastverhältnis (einer viel kürzeren Einschaltdauer). Also ist die Leistung der der Elektrodenanordnung 3' zugeführten HF-Energie im Vergleich zu der der Elektrodenanordnung 3 zugeführten HF-Energie reduziert.
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6A zeigt eine alternative Ausführungsform, in der dem Anschluss 8 auf dem Handstück 2 eine Primärwicklung 20 und dem Anschluss 9 auf der Elektrodenanordnung 3 eine Sekundärwicklung 21 bereitgestellt wird. Die Primärwicklung 20 und die Sekundärwicklung 21 bilden zusammen eine Transformator-Ausgangsstufe für die HF-Schaltung 5, wenn die Elektrodenanordnung 3 mit dem Handstück 2 verbunden wird. Wenn die Elektrodenanordnung 3' von 2 mit dem Handstück verbunden ist, hat der Anschluss 9' eine Sekundärwicklung 21', die eine andere Anzahl an Windungen aufweist, wie es in 6B gezeigt wird. So ist die HF-Ausgabe, die das Endstück 11 erreicht, verschieden von der, die das Endstück 11' erreicht. Dies ist selbst dann der Fall, wenn die ursprüngliche HF-Ausgabe, die vom Handstück hergestellt wird, in beiden Fällen gleich ist.
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So ist die Spannung der HF-Ausgabe, die den Endstücken 11 & 11' zugeführt wird, aufgrund der jeweils verschiedenen Sekundärwicklung verschieden. Die HF-Ausgabe kann daher auf die bestimmte Elektrodenanordnung, die in Verbindung mit dem Handstück 2 verwendet wird, angepasst werden, während die Einfachheit des Handstücks selbst erhalten bleibt.
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Als Alternative dazu, dass die Primärwicklung 20 innerhalb des Handstücks 2 und die Sekundärwicklung 21 innerhalb der Elektrodenanordnung vorliegt, können sowohl Primär- als auch Sekundärwicklung innerhalb der Elektrodenanordnung vorliegen, wobei dann die Verbindungen zwischen der Elektrodenanordnung und dem Handstück sehr einfach sein können, indem sie einfach Stromversorgungsleitungen sind, die der Primärwicklung 20 in der Elektrodenanordnung Leistung bereitstellen.
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Der Fachmann wird es zu schätzen wissen, dass die innerhalb der Elektrodenanordnungen vorliegenden Bauteile, egal ob dies nun Widerstände, Transformatoren, Sekundärwicklungen oder andere Bauteile sind, die Ausgabe des Handstücks variieren können, um sie für die infrage kommende Elektrodenanordnung anzupassen. Die Bauteile können irgendeinen oder mehrere der mehreren Parameter, inklusive der Leistung, Spannung oder Stromstärke der HF-Energie, der HF-Energiefrequenz oder der Form (kontinuierlich oder gepulste Bursts, die Signalform (z. B. Rechteckwelle, Sinuswelle, Sägezahnwelle usw.) oder das Tastverhältnis) der HF-Energie, die mit der Ausgabe des Handstücks assoziiert sind, verändern. Daher stellen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Allgemeinen ein Handstück bereit, das zumindest ein allgemeines oder Standard-HF-Ausgabesignal, d. h. ein HF-Ausgabesignal mit einer definierten Frequenz und Leistung und/oder Amplitude, bereitstellt, und zumindest eine Elektrodenanordnung, die dazu angepasst ist, auf das Handstück zu passen und das HF-Ausgabesignal von dem Handstück zu empfangen und das HF-Ausgabesignal an das spezifische Signal, das von der oder jeder Elektrodenanordnung benötigt wird, anzupassen. Wie zuvor beschrieben, kann diese Anpassung in Ausführungsformen der Erfindung durch Bauteile, wie zum Beispiel einen Aufspanntransformator oder einen Abspanntransformator, durch Netzwerke aus einem oder mehreren passiven Bauteilen mit resistiven oder induktiven Eigenschaften, oder durch andere Signalumwandlungsmittel mit der notwendigen Übertragungsfunktion, ausgeführt werden.
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Ein Fachmann wird weitere Veränderungen zur Bereitstellung von weiteren Ausführungsformen, egal ob durch Ergänzung, Streichung oder Ersetzung, erkennen, wobei jede einzelne Ausführungsform und alle Ausführungsformen von den beigefügten Ansprüche umfasst werden sollen.
