DE2023140A1

DE2023140A1 - Elektrochirurgisches Geraet

Info

Publication number: DE2023140A1
Application number: DE19702023140
Authority: DE
Inventors: Bross William T
Original assignee: Liebel Flarsheim Co LLC
Current assignee: Liebel Flarsheim Co LLC
Priority date: 1969-05-19
Filing date: 1970-05-12
Publication date: 1970-11-26
Also published as: NL7007074A; JPS5117837B1; DE2023140B2; FR2048527A5; BE750599A; US3658067A

Description

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München 2, TaI 71 .

III COBIPANY, DIUISION OF SYBRON CORPORATION Rochester, N. Y. (U.St.A.)

Elektrochirurgisches Gerät

Dia Erfindung betrifft ain alektrochirurglsches Gerät mit einem leitenden chirurgischen Instrument, beispielsweise einer Messerklinge oder einer schlingenförmigen Elektrode, einer hochfrequente Signale liefernden Signalquelle und einem zwischen die Signalquelle und die Elektrode geschalteten Verstärker, der die hochfrequenten Signale auf einen brauchbaren Kegel verstärkt und die verstärkten Signale an das elektrochirurgische Messer ankoppelt, so daß nach Wunsch Schneid- oder Koagulationsvorgänge ausgeführt werden können. Die Schneidwirkung oder die Koagulationsufirkung, die das Instrument an einer bestimmten Stelle des Gewebes erzielt, hängt von der Stromdichte an der Grenzfläche zwischen dem Instrument und dem Gewebe an der betreffenden Stelle ab. Für unterschiedliche Schnittgeschwindigkeiten oder Koagulationstiefen sind unterschiedliche Stromdichten erforderlich.

Nimmt man an, daß bei einem bestimmten chirurgischen Eingriff elna bestimmte Schnittgeschwindigkeit oder eine vorgegebene Koagulationstiefe erwünscht sind, ändert sich der fflomentanuiert

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das dam chirurgischen Instrument zugeführten Stromes in dar Praxis innerhalb eines großen Bereichs. Diese Änderung ist darauf zurückzuführen, daß sich während des chirurgischan Eingriffes die Kontaktzone zwischen der chirurgischen Elektrode und dem Gewebe an der Grenzfläche von Elektrode und Gewebe in weiten Grenzen ändert, Wenn daher die Stromdichte an der Grenzfläche won Elektrode und Gewebe während des gesamten chirurgischen Eingriffes" konstant sein soll, um für eine gleichförmige Schnittgeschwindigkeit oder Koagulationstisfβ zu sorgen, und wenn sich in der Praxis die Größe der Grenzfläche ändert, muß notwendigerweise der der chirurgischen Elektrode zugsführte fflomentanstrom schwanken,»

Ein anschauliches Beispiel für dia. Schwankung dar Größa der Grenzfläche zwischen Elektrode und Gewebe und damit für die Änderung, die der Momentanstrom erfahren muß, um während des gesamten chirurgischen Eingriffes eine konstante Stromdichte an der Grenzfläche sicherzustellen, ist die Änderung bei einer Biopsie, bei der eine schlingenförmige Elektrode benutzt wird, um ein konisches Gewebe- oder Fleischstück zu entnehmen, das als Probe für mikroskopische Untersuchungen dienen soll. Wenn die schlingenförmige Elektrode anfänglich mit dem Fleisch oder Gewebe in Berührung gebracht wird, steht praktisch die gesamte Schlinge mit dem Gewebe in elektrischem Kontakt, so daß ein verhältnismäßig großer lYlomentanstrom erforderlich ist, um dan gewünschten lüert der Schneidstromdichts im Bersten der gasamten Grsnzflächa won Elektroda und Instrument 2U arzielen. liisann

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die Schlinge durch das Fleisch oder Gewebe gezogen wird, um die konische Probe aus der Gewebeoberfläche herauszuschälen, nimmt die Kontaktflache zwischen der Schlinge und dem Gewebe des Patienten an der Grenzfläche von Schlinge und Gewebe allmählich ab. Wenn die Schlinge ganz durch das Gewebe hindurchgezogen ist, wird die Kontakt- oder Grenzfläche zu Null. Es wurde gefunden, daß während des Entnehmens des konischen Gewebestückes die Größe der Grenzfläche zwischen Elektrode und Gewebe sich zwischen dem anfänglichen Inkontaktbringen der Schlinge mit dem Gewebe und dem Wegziehen der Schlinge um einen Faktor von bis zu 10 ändert. Dies hat zur Folge, daß sich auch der der schlingenfÖrmigen Elektrode zugeführte Hlomentanstrom um einen Faktor von 10 ändert, wenn man davon ausgeht, daß die Stromdichte an allen Stellen der sich in ihrer Größe ändernden Grenzfläche von Elektrode und Gewebe während des gesamten chirurgischen Eingriffes konstant bleiben soll.

Änderungen des dem chirurgischen Instrument zugeführten fflomentanstromes stellen sich, was den das chirurgische Instrument speisenden Verstärker anbelangt, als "Änderungen des elektrischen Lastwiderstandes des Verstärkers dar. Derartige Änderungen des Verstärkerlastwiderstandes stellen schwer zu erfüllende Arbeitsbedingungen für den Verstärker dar. Insbesondere muß der Verstärker so ausgelegt sein, daß er große Ströme an die Elektrode abgibt, wenn die Grenzfläche zwischen Elektrode und Gewebe groß und der Verstärkerlasttsiderstand klein ist, während

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er der Elektrode einen kleinen Strom zuführt, wenn die Grenzfläche von Elektrode und Gewebe klein und der Verstärkerlastwiderstand dementsprechend groß ist. Bislang uiurde dieses Erfordernis einer einstellungsfreien Änderung des Verstärkerausgangsstromes innerhalb eines großen Lastuiiderstandsbereiches zwecks Anpassung an unterschiedliche Größen der Grenzfläche zwischen Elektrode und Gewebe, uiie sie in der Praxis angetroffen oierden, durch die Verwendung von Röhrenverstärkern erfüllt, die der Elektrode Ströme hoher Stromstärke zuführen, die erforderlich sind, wenn die Grenzfläche zwischen Elektrode und Gewebe groß ist, und die bei einer kleinen Grenzfläche zwischen Elektrode und Gewebe erhebliche mengen an nicht benötigtem Strom verzehren, der nicht an die Elektrode angekoppelt wird.

Das bekannte Prinzip, große Ströme im l/erstärker zu vernichten, "<enn die Grenzfläche von Elektrode und Gewebe klein ist, kann bei Röhrenverstärkern verwendet werden, weil Röhrenverstärker große Ströme verzehren können, ohne daß der Verstärker zerstört oder beschädigt wird. Dieses Prinzip ist jedoch weder besondere wirtschaftlich noch führt es zu besonders kompakten Geräten. Da sowohl die Kosten als auch die Größe von Festkörperveretärkerschaltungen, beispielsweise Transistorschaltungen, wesentlich kleiner sind als die Kosten und die Größe von Röhrenverstärkern, 1st es aus Kosten- und Platzgründen unwirtschaftlich, bei elektrochirurgischen Geräten Röhrenverstärker einzusetzen, wenn billige und kompakte Transistor-

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verstärker zur Verfugung stehen.

Infolge der im Betrieb auftretenden erheblichen Schwankungen des Verstärkerlastwiderstandes und damit des Ausgangsstrompegels sowie wegen des bislang angewendeten Prinzips der Verstärkerauslegung, gemäß dem große Ströme in Form von Verlustleistung vernichtet werden, wenn die Grenzfläche zwischen Elektrode und Gewebe klein ist, war es bislang praktisch nicht m möglich, bei herkömmlichen elektrochirurgischBn Geräten den Verstärker zu transistorisieren und die sich daraus ergebenden Kosten- und Platzvorteile auszunutzen. Dies ist zum großen Teil darauf zurückzuführen, daß Transistoren nicht in der Lage sind, die großen Ströme als Verlustleistung zu vernichten, die bei den Röhrenverstärkern herkömmlicher elektrochirurgischer Geräte typischerweise verzehrt werden müssen. Während daher bei anderen Anwendungsfällen, beispielsweise bei Rundfunk- und Fernsehempfängern, die Kosten- und Platzvorteile der Transistorisierung der Verstärker praktisch ausgenutzt werden, ™ ist dies bei Verstärkern für elektrochirurgische Geräte der vorliegend beschriebenen Art bisher nicht der Fall, d.h. bei Geräten, bei denen es zu großen Widerstands- und damit Stromschwankungen infolge der Besonderheiten des chirurgischen Verfahrens kommt, bei dem derartige Geräte benutzt werden.

Erfindungsgemäß ist der Verstärkerausgang mit dem elektrisch leitenden chirurgischen Instrument über einen Aufwärtstransformator gekoppelt, der festgekoppelte Primär- und Sekundär-'

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wicklungen auf me ist, die auf einen Kern auf gewickelt- sind, der sich durch eine hohe magnetische Permeabilität^^ auszeichnet, vorzugsweise eine Permeabilität von ungefähr 2000.

Bei dem erfindungsgemäO benutzten Kern hoher Permeabilität ist der Scheinwiderstand der Primärwicklung groß, wenn der Sekundärtuicklungskreis sich dem Leerlaufzuetand nähert, was der Fall ist, wenn die Grenzfläche zwischen Instrument und Gewebe klein ist. Dadurch wird der im Verstärker fließende Strom auf einem niedrigen liiert gehalten, der den Einsatz eines transistorisierten Verstärkers erlaubt« In Anbetrachtder erfindungsgemäß vorgesehenen f©8fc§3koppelten Primär- und "Sekundärwicklungen wird eine Abnahme des 5cheinwiders.tah.de3. im' Sekundärwicklungskreis, zu der es kommt, uenn dia Grenzfläche zwischen Elektrode und Getaebe groß ist, in erheblichem Maße auf die Primärwicklung traneformiert. Diese Scheinwiderstandstransformation führt in Verbindung mit der durch das iindungszahlenverhältnis bedingten Abwärtstransformation von der Sekundärwicklung zur Primärwicklung zu einer erheblichen Verringerung des Scheinwiderstandes des Primärwicklungskreises, infolgedessen können in der Primärwicklung große Ströme fließen, so daß auch erhebliche Stromwerte transformatorisch an die Elektrode angekoppelt werden können, um die gewünschte Stromdichte im Bereich der größeren Grenzfläche zwischen Elektrode und Gewebe aufrechtzuerhalten. Die erfindungsgemäße trans- formatorische Kopplung gestattet infolgedessen den Einsatz eines transistorisierten Verstärkere, dar einen hohen Strompe-

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gel liefern kann, wenn die Grenzfläche zwischen Elektrode und Gewebe groß ist, der aber durch hohe umlaufende Ströme nicht beschädigt wird, falls die Grenzfläche zwischen Elektrode und Gewebe klein ist und damit der erforderliche Ausgangsstrampegel niedrig liegt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Hochfrequenzoszlllator mit dem Verstärkereingang verbunden und an einen «ahleeise betätigbaren Niederfrequenzoszillator derart angekoppelt, daß dann, wenn der Niederfrequenzoszillator arbeitet, das Auegangssignal des Hochfrequenzoszillators selektiv moduliert vlrd. Auf diese Weise «erden dem Verstärker niederfrequent· Folgen von Hochfrequenzsignalen zugeführt, die sich für eine Koagulation besondere eignen. Wenn der niederfrequente Oszillator nicht arbeitet, Ist das Auegangesignal des hochfrequenten Oszillators nicht moduliert und wird der Verstärker mit einer kontinuierlichen Folge von Hochfrequenzsignalen gespeist, die sich für Schneidvorgänge eignen.

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Die Erfindung Ist In folgenden an Hand «Ines Ausführungsbetsplels In Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 ein scheustischss Schaltbild einer bevorzugten

Ausführungsform des elektrochirurgischen Gerätes nach der Erfindung,

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Figur 2 ein detailliertes Schaltbild des elektrochirurgiachen Gerätes nach Figur 1,

Figur 3 einen lotrechten Iflittelschnitt einer bevorzugten Ausführungeföni eines Transformators, u/ie er zur Kopplung des ausgangs des Leistungsverstärkers mit dem elektrisch leitenden chirurgischen Instrument des Gerätes nach den Figuren 1 und 2 vertuendet wird,

Figuren

4a bis 4i grafische Darstellungen der Signale an verschiedenen Punkten der Schaltung nach Figur 2, u/enn die Schaltung im Koagulationsbetrieb arbeitet, und

Figuren

5a bis 5g grafische Darstellungen der Signale an verschiedenen Punkten der Schaltung nach Figur 2, wenn die Schaltung Im Schneidbetrieb arbeitet.

Uli« aus Figur 1 hervorgeht, weist das elektrochirurgische Gerät einen Nutzstromkreis 9 auf, in dem ein elektrisch leitendes chirurgisches Instrument 10 liegt. Das Instrument 10 kann für F-lektroschnitte verwendet werden, wenn es mit einem bestimmten ersten Strompegel gespeist wird, der vorliegend als Schneidstrom bezeichnet wird. Statt dessen oder zusätzlich kann das Instrument auch für eine Elektrokoagulation benutzt werden*, wenn

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es mit einem bestimmten zweiten Strampegel gespeist wird, der vorliegend als Koagulationsstrom bezeichnet wird. Das leitende chirurgische Instrument 10 kann eine UiBlzahl herkömmlicher Formen haben. Beispielsweise kann es sich bei dem Instrument 10 um eine Nadelelektrode, eine gerade Klingenelektrode, eine Kugelslektrode, eine schlingenfÖrmige Elektrode oder eine Koagulationselektrode handeln. Die spezielle Form hängt davon ab, für welchen Zweck das leitende chirurgische Instrument jeweils eingesetzt werden soll.

Das elektrochirurgische GBrMt besitzt ferner eine HocbfrsquenzquellB 12, die hochfrequente elektrische Signale liefert. Die Signalfrequenz der Quella 12 ist ausreichend hoch, um beim Operieren mit dem chirurgischen Instrument 10 ein Ansprachen von Muskeln und/oder Nerven zu vermeiden, und zwar unabhängig davon, ob der Eingriff bei Mansch oder Tier erfolgt. Die Ausgangssignale des Signalgenarators 12 haben vorzugsweise die Form von Folgen einstellbarer Länge von 500 kHz-Nadelimpulsen. Derartige Impulsfolgen werden durch das Zusammenwirken zwischen einem Impulsgenerator 14, einem Impulsfolgenlängenregler 16 und einer Differenzier- und Klemmschaltung 18 erhalten, die untereinander verbunden sind und in dBr im folgenden noch näher erläuterten Waise arbeiten.

Das elektrochirurgische Gerät nach der Erfindung weist ferner einen Verstärker 20 auf, dar zwischen der Hachfraquenz-Signalquslle 12 und dem Nutzetromkreis 9 liegt, der das leitende

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chirurgische Instrument 10 enthält. Der Verstärker 20 umfaßt Vorzugsweise eine als B-l/erstärker ausgelegte Zwisqhenverstärkerstufe 22 und eine als B-Verstärker ausgelegte Leistungsverstärkerstufe 24. Der Verstärker 20 ist ferner mit einem Transformator 27 zur Ankopplung der von der Leistungsverstärkerstufe 24 abgegebenen Signale an das chirurgische Instrument 10 ausgestattet. Der Transformator 27 besitzt einen Kern 30 aus einem Werkstoff mit einer magnetischen Permeabilität von ungefähr 2000 sowie eine Primärwicklung 26 und eine Sekundärwicklung 28, die untereinander fest gekoppelt sind. Bei dieser besonderen Kombination von Kern und Uiicklungskopplung wird der Lastwiderstand der Sekundärwicklung 28. und des Nutzstromkreises 9 in die Primärwicklung 26 transformiert. Infolgedessen kann die Leistungsverstärkerstufs 24 auch dann Leistung an das chirurgische Instrument 10 abgaben, wenn der Scheinwiderstand im Nutzstromkreis 9 gering ist, d.h. nenn die Zwiachenflache zwischen Elektrode und Gewebe groß ist, ohne daß in der Leistungsverstärkerstufe hohe Strompegel auftreten, wenn, bei kleiner Elektroden-Geeebe-Grenzflache der Lastwiderstand im Nutzstromkreis groß ist. Da in der Leistungsverstärkerstufe 24 nur ein relativ'kleiner Strom fließt, wenn die Grenzfläche zwischen Instrument und Gewebe klein ist, braucht die Leistungsverstärkerstufe 24 nicht für die Vernichtung großer Energiemengen ausgelegt zu werden. Sie läßt sich infolgedessen transistorisieren, wodurch ihr Preis erheblich abgesenkt luerdan kann.

Bei dem Hochfrequenzimpulsgeneratar 14 handelt es sich vorzugs-

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weise um einen Rechteckeignale liefernden astabilen Oszillator oder multivibrator 39 mit zwei kreuzweise miteinander gekoppelten npn-Trensistoren 40 und 41. Die Emitter der Transistoren 40 und 41 sind über einen Schalter 43 und eine Leitung 3B gemeinsam mit masse 42 verbunden. Die Kollektoren der Transistoren 40 und 41 stehen über Strombegrenzungswiderstand· 44 bzw. 45 mit einer positiven Leitung 46 in Verbindung, die den Ausgang des Impulafolgenlöngenreglers 16 darstellt. Die Basen der Transistoren 40 und 41 sind Über Kondensatoren 47 und 4Θ mit den Kollektoren der Transistoren 41 bzw. 40 und Über Widerstände 51 bzw. 52 mit einem Abgleichpotentiometer 49 verbunden, dessen Schleifer an die Eingangsleitung 46 angeschlossen ist. An den Kollektoren der Transistoren 40 und 41 treten komplementäre Rechteckausgangssingale des multivibrators 39 auf, die über Ausgangeleitungen 53 und 54 der Differenzier-und Klemmschaltung 16 zugeführt werden. Dar multivibrator 39 ist derart ausgelegt, deQ die Rechtecksignalfrequenz des multivibrators 39 größer ale die ffluekel- und/oder Nervenansprechfrequenz des Patienten ist, der mit dem leitenden chirurgischen Instrument 10 operiert wird. Vorzugsweise hat der multivibrator 39 eine Arbeitsfrequenz von 500 kHz oder mehr.

Der Impulefolgenlangenregler 16 weist einen Nlederfrequenz-OBzillatcr 60, vorzugsweise in Form eines Rechtecksignale erzeugenden astabilen lultivlbratcrs, auf, der einen Schalttransistor 61 steuert, dar zwischen einer positiven Potentialquelle 62 und der Eingsngaleitung 46 des Hochfrequenzsignalge-

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nerators 14 liegt. Der Multivibrator 60 besitzt zwei kreuzu/eise miteinander gekoppelte Transistoren 64 und 65, deren Emitter mit der selektiv an Masse legbaren Leitung 38 verbunden sind. Die Basen der Transistoren 64 und 65 sind über Kondensatoren 66 und 67 mit den Kollektoren der Transistoren 65 bziu.

64 gekoppelt und stehen über Stellwiderstände 68 und 69 mit einer positiven Leitung 72 in Verbindung. Die positive Leitung 72 ist über einen Umschaltkontakt 75 an die positive Potentialquelle 62 angeschlossen. Strombegrenzungswiderstände 70 und verbinden die Kollektoren der Transistoren 64 und 65 mit der positiven Leitung 72. mittels der Stellwiderstände 68 und 69 können die DurchlaG-Sperr-Intervalle der Transistoren 64 und

65 geändert werden. Das Ausgangssignal des multivibrators 60, das am Kollektor des Transistors 65 abgegriffen wird, wechselt zwischen einem hohen und einem niedrigen Potentialwert, wenn der Transistor 65 wechselweise zwischen dem nicht leitenden und dem leitenden Zustand umgeschaltet wird. Die Dauer des Intervalls für den höheren Ausgangssignalpegel, d.h. die Impulsbreite em Kollektor des Traneistors 65, kann gegenüber der Dauer des Intervalls des niedrigen Ausgangssignalpegels, d.h. dem Impulsabstand, zwischen ungefähr 3 : 1 und 1 : 3 geändert werden, indem der liliderstandswert der Stellwiderstände 68 und geändert wird. Die Schaltungsparameter des multivibrators 60 sind vorzugsweise se gewählt, daG eine Frequenz von 50 kHz bis 80 kHz erhalten wird.

Der Kollektor des Schalttransistors 61 ist über den Umschalt-

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kontakt 75 mit der positiven Potentialquella 62 verbunden, mährend der Emitter des Schalttransistors 61 an die Eingangsleitung 46 des Hochfrequenzmulttvibrators 39 angeschlossen ist. Die Basis des Schalttransistora 61 ist über einen Kondensator 73 mit dem Ausgang des Niederfrequenzmultivibrators 60, d.h. dem Kollektor des Transistors 65, verbunden. Der Kondensator 73 dämpft die Amplitude des Rückflankenteiles der der Basis des Transistors 61 zugeführten Eingangsimpulse, die von dem Ausgang des Hflultivibrators 6D, d.h. vom Kollektor des Transistors 65, abgegriffen werden. Der Grund für eine derartige Dämpfung ist «leiter unten näher erläutert.

U/enn im Betrieb der Umschaltkontakt 75 in der veranschaulichten Stellung steht und der Schalter 43 geschlossen ist, uiird positives Potential von der Potentialquelle 62 aus sowohl der positiven Hdultivibratorleitung 72 als auch dem Kollektor des Schalttransistors 61 zugeführt. UJenn das positive Potential von der Potentialquelle 62 an den Multivibrator 60 angekoppelt ist, liefert der Multivibrator an dem von dem Kollektor des Transistors 65 gebildeten Ausgang eine kontinuierliche Folge von Impulsen 6OA (Figur 4a). Die Breite 6OW der Impulse 6OA und der Abstand 60S zwischen den Impulsen hängen von der Einstellung der Btelliüiderstände 68 und 69 ab. Die an dem vom Kollektor des Transistors 65 gebildeten Ausgang des Multivibrators 60 erhaltene Folge von Impulsen 6OA uiird der Basis des Schalttransistors 61 über den Dämpfungskandenaator 73 zugeführt. Dadurch ailrd der Schalttransittor 61 in Synchronismus mit den

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Impulsen 6OA bzw. den Abständen 60S wechselweise entsperrt und

gesperrt und läßt seinerseits auf der Leitung 46 eine Folge won Impulsen 46A (Figur 4b) erscheinen. Die Länge 46Ui der Impulee 46A, die gebildet werden, u/enn der Transistor 61 stromführend ist, ist kleiner als die Länge 46S der Abstände zwischen den Impulsen 46A, die auf die Sperrung des Transistors 65 zurückgehen. Dies ist auf das Vorhandensein des Kondensators zurückzuführen, der bewirkt, daß der Transistor 61 vor dem Ende des Impulses 6OA am Kollektor des Transistors 65 sperrt. Die Amplitude der Impulse 46A auf der Leitung 46 ist gedämpft, weil der Kondensator 73, wenn er sich seinem vollgeladenen Zustand nähert, eine allmähliche Sperrung das Transistors 61 bewirkt.

U/ährend der Transistor 61 leitet, wird Potential von der Potentialquelle 62 aus über die Leitung 46 in Form der Impulse 46A an den multivibrator 39 angelegt, so daß die niederfrequenten komplementären Folgen 53A und 54A (Figuren 4c und 4f) von hochfrequenten Impulsen auf den Ausgangsleitungen 53 und 54 auftreten. Die Amplitude der hochfrequenten Impulse der Folgen 53A und 54A, die den multivibrator 39 auf den Leitungen 53 und verlassen, bleibt auf einem maximalen U/ert, bis der Schalttransistor 61 zu sperren beginnt, wenn sich der Kondensator gegen das Ende dar positiven Impulse 46A zu aufgeladen hat. Dann beginnt die Amplitude der Impulse der Folgen 53A und 54A auf den Leitungen 53 und 54 abzunehmen und erreicht schließlich Null* wenn dir Tranaistor 61 umschaltet. Für einen kleinen Bruchfceil

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der Dauer des positiven Impulses 46A,der auf der mit dem Emitter des Transistors 61 verbundenen Leitung 46 erscheint, wenn dar Schalttransistor 61 umschaltet, nimmt also die Amplitude der hochfrequenten Impulse der Folgen 53A und 54A auf den Leitungen 53 und 54 ausgehend vom Höchstwert allmählich ab, so daß die Folgen der hochfrequenten Impulse 53A und 54A auf dan Leitungen 53 und 54 die leicht gedämpfte Charakteristik erhalten.

Zusammenfassend gilt also folgendes: UJe η η der Umschaltkontakt 75 In dar veranschaulichten Stellung steht, erscheint für jeden Ausgangslmpula 6OA des Niederfrequenzmultlvlbratore 60 auf jeder der Ausgangaleltungen 53 und 54 des multivibrators 69 eine einzeln· Folgt von hochfrequenten komplementären Impulsen 53A und 54A mit gedämpfter Amplitude. Dl· Länge 53Uf und 54Ui der Impulsfolgen 53A und 54A hängt von der Dauer des stromführenden Intervalls 46Uf des Transistors 61 ab, die Ihrerseits eine Funktion der Sperrzeitdauer 60U/ des Transistors 65 ist. Der Abstand 53S und 54S zwischen den Impulsfolgen 53A und 54A hängt dagegen von dem Sperr Intervall 46S dee Translators 61 ab, das seinerseits eine Funktion das DurchlaOintarvalls 60S des Translators 65 lat.

Würde der Kondensator 73 weggelassen und würde das am Kollektor des Tranalsters 65 abgegriffene Ausgangssignal des multivibrators 60 unmittelbar dar Basis des Transistors 61 zugeführt, würde der Schalttransistor 61 plötzlicher Behalten und würden auf

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der Leitung 46 ungedämpfte Impulse auftreten. Infolgedessen UfUrden die Folgen der hochfrequenten Impulse auf den Leitungen 53 und 54 abrupt enden und käme es zu keiner Dämpfung der hochfrequenten Impulse innerhalb der Impulsfolgen.

Wenn der Umschaltkontakt 75 in die in Figur 2 nicht veranschaulichte Stellung gebracht lüird, wird die positive Potentialquelle 62 vom multivibrator 60 abgetrennt, wodurch dieser multivibrator abgeschaltet wird. Die Potentialquelle 62 wird statt dessen mit dem ITIuItivibrator 39 verbunden, so daß dieser ständig an Spannung liegt. UJe η π der Multivibrator 39 dauernd arbeitet, gibt der Signalgenerator 14 auf den Ausgangsleitungen 53 und 54 kontinuierliche Folgen von hochfrequenten Impulsen 53B und 54B ab (Figuren 5a und 5d).

Die Differenzier- und Klemmschaltung 18 weist eine erste Differenzieratufe 80 mit einem Kondensator 81 und einem Potentiometer 82 auf, die in Reihe zwischen der Ausgangsleitung 54 des Multivibrators 39 und einer Leitung 83 liegen, die über einen Schalter 85 wahlweise mit Masse 84 verbunden werden kann. Die Schaltung 18 besitzt ferner eine zweite Differenzierstufe 86 mit einem Kondensator 87 und einem Potentiometer 88, die in Reihe zwischen der Ausgangsleitung 53 des Multivibrators 39 und der wahlweise mit Masse verbindbaren Leitung 83 liegen. Die Schleifer 90 und 91 der Potentiometer 80 und 86 bilden die Ausgänge der Differenzierstufen 80 und 86. Dioden 92 und 93, die zwischen die Differenzierstufenausgänge 90 bzw. 91 und die Lei-

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tung 83 geschaltet sind, leiten negative differenzierte Nadelimpulse, die an den Differenzierstufenausgängen 90 und 91 auftraten, zur Masseleitung 83 ab, wodurch die Differenzierstufenausgänge 90 und 91 auf Ifiassepotential festgehalten werden. U/enn ' die Ausgangssignale auf den Leitungen 53 und 54 die Form von niederfrequenten Folgen von hochfrequenten Impulsen 53A und 54A annehmen, uias der Fall ist, wenn der Kontakt 75 die in Figur veranschaulichte Stellung einnimmt, stellen die Ausgangssignala dar Differenzierstufan 86 und 80 auf den Laitungen 91 und 90 niederfrequente FoIgBn von hochfrequenten positiven Nadelimpulsen 91A und 9OA dar (Figuren 4d und 4g). Sind diB Ausgangssignale auf den Leitungen 53 und 54 kontinuierliche Folgen von hochfrequenten Impulsen 538 und 54B (Figuren 5d und 5a), was der Fall ist, wenn der Kontakt 75 die in Figur 2 nicht veranschaulichte Stellung einnimmt, haben die Ausgangssignale der Differenzierstufen 86 und 80 auf den Leitungen 91 und 90 die Form von kontinuierlichen Folgen von hochfrequenten positiven Nadelimpulssn 91B und 9OB (Figuren 5b und Sb).

DiB als B-Verstärker ausgelegte Zwischanverstärkerstufa 22 waist zu/ei npn-TransiatorBn 95 und 96 auf, deren Emitter gemeinsam mit der Leitung 83 verbunden sind, die wahlweise an Masse angeschlossen werden kann. Die Kollektoren der Transistoren 95 und 96 sind mit den gegenüberliegenden Enden einer Primärwicklung 97 eines Transformators 94 verbunden. Die Primär-Wicklung 97 besitzt einen Wittelabgriff 98, der diB UJickluno, in zwei Abschnitte 97a und 97b, unterteilt und mit einer pnsl-

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_vtiven Potentialquelle 99 sowie über einen Komrautatorkondensator 101 mit masse 100 verbunden ist. Dioden 102 und 103 liegen parallel zu den Emitter-Kollektor-Strecken der Transistoren 95 bziu. 96 und vervollständigen die Stromkreise zwischen dem Kommutatorkondansator 101 und d©n UJicklungsabschnitten 97a bztu. 97b. Dadurch kann der Strom,, der beim Zusammenbruch der Felder der Primärwicklungsabschnitte 97a und 97b PliBÖt, wechselweiee in dem Kommutatorkondsnsator 101 gespeichert werden, wenn die Transistoren 95 bzm. 96 wechselweise sperren.

Werden den Basen der Transistoren 95 und 96 kein© positiven Nadelimpulse, beispielsweise die i\äadalimpulsa 91A odes 91B und 9OA oder 9OB auf den Leitungen 91 und 90, zugeführt, sperren die Transistoren 95 und 96 wegen der Auslegung als B-Verstärker. Die Transistoren 95 und 96 werden durch die einander abwechselnden positiven Nadelimpulse wie die die Differenzier- und Klemmschaltung auf den Leitungen 91 und 90 verlassenden Nadelimpulse 91A oder 91B und 9OA oder 9OB wechselweise aufgesteuert. Da die Auagangs-eignale 53A oder 53B und 54A oder 54B auf den Ausgang^leitungen 53 und 54 des multivibrators 39 komplementär zueinander sind, treten die positiven Spannungsspitzen 91A odBr 91B und 9OA oder 9OB, die die Differenzier- und Klemmschaltung auf den Laitungen 91 und 90 verlassen, einander abwechselnd auf, wodurch diB als B-l/erstärker geschalteten Transistoren 95 und 96 wechselweise leitend gemacht werden. (Kenn die Transisturan 95 und 96 wechselweise aufgesteuert werden, liefert die Veratärkaretufe 22 wechsel—

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me is· Auegangesignal· an dia PrimÜrwicklungaabachnitta 97a und 97b das Transformators 94. Dia Wellenform dar einander abwechselnden Ausgangssignale der Transistoren 95 und 96 an den Primärwicklungaabachnitten97a und 97b entspricht ungefähr der Wellenform dar einander abwechselnden Eingangesignale, die den Transistoren 95 und 96 auf dan Leitungen 91 und 90 zugeführt «erden, d.h. den iellenformen 91A oder 916 und 90A oder 9QB.

Die als B-UaratSrkar ausgelegte Leistungsverstarkerstufe 24 «eist zwei npn-Tranalatoran 110 und .111 auf, deren Emitter gerne ineam mit dar Leitung 83 verbunden eind, die wahlweise an fflaaee angeschlossen «erden kann. Dia Kollektoren der Transistoren 110 und 111 eind mit gegenüberliegenden Enden der Primärwicklung dee Transformator^ 27 verbunden, der einen fflittalabgriff 113 besitzt, der die Primärwicklung in Abschnitte 26a und 26b unterteilt. 0er flittelabgriff 113 ist mit einer positiven Potentialquelle 114 und über einen Kommutatorkondensator 116 mit Hlaaaa 115 verbunden. Dioden 10B und 109 liegen parallel zu den Emitter-Kollektor-Strecken der Tranaistoren 110 und 111, wodurch die Stromkreise zwischen dem Kommutatorkondeneetor 116 und den Primfirwicklungsabschnitten 26a und 26b geechloeeen werden. Auf diese Weise kann der durch die wechselweise zusammenbrechenden Felder der Ulicklungsabschnitte 26a und 26b erzeugte Strom abwechselnd in dem Kondensator gespeichert •erden.

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Oar Eingang dar ale B-Verstärker arbeitenden Tranaistaren 110 und 111 wird van Sekundärwicklungaebschnitten 118a und 118b einer mit Wittelabgriff versehenen Sekundärwicklung 110des Transformators 94 gebildet. Die mit Iflittelabgriff ausgestattete Sekundärwicklung 118 und die mit Wittelabgriff;;versehene Primärwicklung 97 elnd ycrzugeweiee auf zwei Schilenkerne 124 aufgewickelt, wie eie von der Ferroxcube Corporation of America, Seugertlea, New York unter der iodellnummer 3622P-L00~3B7 auf den merkt gebracht werden; ate besitzen 9660 mH je 1000 «/indungen. Die Wellenform der Eingengsalgnaie, die den Leiatungsveratarkertreneletoren 110 und lit über die Sekundärwicklungsebechnitte 118· und 118b zugeführt werden, entspricht ungefähr der Wellenform der Ausgengeeignale der VeretÜrkertranaietoren 95 und 96, die en den PrUiIrwicklungeebecbnitten 97a und 97b •uftreten. Die Auegengeelgnel von den Priwlrwicklungeabechnitten 97· und 97b der Primlrwlcklung 97 wird traneformatorisch auf die Sekunderwlcklungaabechnitte 118a und 118b der Sekundärwicklung 118 übertragen, und zwar unter Ayanutzung der Abschnitte 124a und 124b dee Transformatorkerns 124*

Das Ausgangeeignal dar als B-Verstärker arbeitenden LeistungsverstMrkertranalatoren 110 und 111 wird an den PrimMrwidklunga-•bschnitten 26a und 26b der mit Wittelabgrlff veraehenen PrI- «irwicklung 26 de· Treneforwatore 27 abgenonmen. Seine U/ellenform entspricht im wesentlichen der U/ellanform dee Tranaiatoreingangeaignala an den Sekundäreicklungeabschnitten 118a und 118b. Oee Auegangeeignal dar alt Wittelabgriff autgaatatteten

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Transformatorprimärwicklung 26 wird an das elektrochirurgische Instrument 10 des Nutzstrorakreises 9 über die Sekundärwicklung 28 des Transformators 27 angekoppelt, die mittels des Kerns 30 mit der Primärwicklung 26 flußmäßig verkettet ist.

Ufenn die Grenzfläche zwischen Elektrode und Gewebe klein ist, ist der von dem Scheinwiderstand des Nutzstromkreiaea 9 und der Sekundärwicklung 28 des Transformators 27 gebildete Lastwiderstand der Verstärkerstufe 24 sehr groß und hat beispielsweise einen U/ert von ungefähr 1000 0hm. Um zu verhindern, daß in der Leistungsverstärkerstufe 24 Strompegel erzeugt werden, die zu einer raschen Beschädigung der Transistoren 110 und führen würden, wenn der Verstärkerlastwiderstand hochohmig ist, besteht der Kern 30 de« Transformators 27 aus einem Werkstoff mit extrem hoher magnetischer Permeabilität. Bei einem derartigen Kern 30 ist der Scheinwiderstand der Primärwicklung 26 des Transformators 27 extrem hoch, uienn die Elektroden-Gewebe-Grenzfläche klein ist. Dadurch wird der über die Emitter-Kollektor-Strecken der Transistoren 110 und 111 fließende Strom auf einem niedrigen liiert gehalten, so daß eine Beschädigung der Transistoren 110 und 111 ausgeschlossen ist.

Uienn die Grenzfläche zwischen Elektrode und Gewebe groß ist, hat der von den ffutzstromkreis 9 und der Sekundärwicklung 28 det Transformators 27 gebildete Leetwiderstand der Ueratärkerstufe 24 einen verhältnismäßig kleinen liiert, beispielsweise ungefähr 100 0hm. Um diesen kleinen Verstärkerlastwiderstand bei großer Elektroden-Gewebe-Grenzfläche in dar Primärwicklung

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26 des Transformators 27 wirksam werdss« zu lasse*.ι, sind die 'Sekundär- und Primärwicklungen 28 und 26 des Transformators

27 fest miteinander gekoppelt. Dadurch wird es möglich, daß durch die Primärwicklung 26 große Ströme fließen und infolgedessen dem Instrument 10 brauchbare Energiewerte zugeführt werden, wenn die Elektroden-Gewebe-Grenzflache groß ist und dementsprechend der Lastwiderstand der Uerstärkerstufe 24 klein ist.

Um sowohl das Erfordernis einer festen Kopplung der Transformatorwicklungen 26 und 28 zu erfüllen als auch für die notwendige hohe Permeabilität de« Kerns 30 zu sorgen, sind die Wicklungen 26 und 28 vorzugsweise auf zwei Schalen- oder Becherkerne aufgewickelt, wie sie von des Firma Ferroxcube Corporation of America unter der fflodellnummer 4229P-L00-3B7 auf den Markt gebracht werden; sie haben 10.300 «H je 1000 Windungen. Eine derartige Kombination von Wicklungen und Kern weist, wie am besten aus Figur 3 hervorgeht, einen hohlen Zylinder 30a mit abgeschlossenen Enden 30b und 30c auf. Dieae Enden sind über einen Stab 3Od miteinander verbunden, um den auf einem Spulenkörper 3Oe die Prima!?- und''Sekundärwicklungen 26 und 28 herumgewickelt sind. Bei einem bevorzugten Ausfülhrungsbelsplel hat die Primärwicklung 26 »leben iindupgen u,nd dia Sekundärwicklung

des StkumliEtfleklung wem tjfigefSita 1₀iii;W@if tat fisiechluß. an ■ _v. eilte Leistyngsv0rstgrfeei?8feöfo 14 ®&k cüori θδΐ

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Wegen der hohen magnatischen Permeabilität de» K_ern8 30 und der feeten Kopplung der iicklungen 26 und 28 kann die Lelatungeveret8rkeretufe 24 dam chirurgischen Instrument 10 große Ströme zuführen, die ausreichen, um die geaünechte Stromdichte Im ~ Bereich dar gaaamtan Elektroden-Gaeebe-Grenzfloche aufrechtzuerhalten, ββηη dleae Grenzfläche groß Ist, ohne daß Im Ueretirkar hohe Ströme euftreten, aenn die Elektroden-Geasbe-Grenzfliehe klein Ist und geringere Stromaerte erforderlich sind, um die geaünschte Stromdichte lit Bereich dar kleineren Granzfliehe aufrechtzuerhalten. In Anbetracht dee in der Verstirkaretufa 24 fllaflenden niedrigen Stromaa bei kleiner £iektroden-Geaetoe-Crenzfliehe kenn dar Veretlrker treneletorleiert •erden, ohne defl dia Cefehr von Beechidigungen beeteht.

•enn In Betrieb dee Inetrument 10 ium Schneiden versendet »erden soll, d.h. «enn ein SehneIdatrom erforderlich let» elrd der Umecheltkontakt 75 In die In Figur 2 nicht waranecheullchte Stellung gebrecht. In dieser Stellung iat der Multivibrator 60 entragt, aihrend dar !univibrator 39 atindlg en Spennung liegt. Oa dar Multivibrator 3* ununterbrochen arbeitet, «erden kontinuierliche Folgen von komplementären Impuleen 53B und 548 (Figuren Sd und Sa) auf dan Laitungin S3 und 54 erzeugt und der Differenzier- und Klemmschaltung 18 zugeführt. Die kontinuierlichen FoIfan upn 4ta*£lernentlren Smpulaen S3B und S4t euf den Leitungen S3 und 54 bevirken nech Ourchleufen der Differenzler- und Klemmschaltung auf dein zu den Bessn der Trenslstorsn 95 und 96 führenden Leitungen 91 und 90 kontinuiar-

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Hch· Folgen von positiven Spannungsspitzen oder Nadellmpulsen 91B und 9OB (Figuren 5e und 5b), diB zeitlich gegeneinander versetzt sind, so daß die Transistoren 95 urfd 96 wechselweise aufgesteuert werden. Das abwechselnde Entsperren der Traneistoren 95 und 96 führt zu kontinuierlichen Folgen von gegeneinander versetzten Signalen an den Primärwlcklungeebschnittsn 97a und 97b, die über die SekundSrwieklungsebechnitte 118a und 118b mit den Transistoren 110 und 111 transformatorisch gekoppelt eind. DIi Trsneistoren 110 und 111 werden dadurch wechselweise aufgesteuert. Das wechselweise Aufsteuern der Transistoren 110 und 111 führt zu kontinuierlichen Folgen von zeitlich gegen-* einander versetzten Signalen an den Primärwicklungsabechnitten 26a und 26b, die über die Sekundärwicklung 28 zusammengefaßt und mit dem chirurgischen Instrument 10 transformatorisch gekoppelt werden* Auf diese Welse wird eine einzige kontinuierliche Folge von fecheelstromsignalen 28S erzeugt, wie dies in Figur 5g veranschaulicht ist. Die Signalfolgen an den Tranaformatorwlcklungesbschnitten 97a, 118a und 26a haben ähnliche Wellenform; sie sind infolgedessen in Figur 5f gemeinsam dargestellt. Die Signalfolgen an den Tranaformatorwlcklungaabechnitten 97b, 118b und 26b ähneln einander bezüglich der Wellenform ebenfalle; diese Signale sind in Figur 5d gemeinsam angedeutet.

ttlenn dem chirurgischen Instrument 10 ein Koagulationestrom zugeführt werden soll, wird der UmschalLkontakt 75 in die in Figur 2 veranschaulichte Stellung gebracht. Bei dieser Einstel-

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lung des Umschaltkontaktes 75 wird der multivibrator 60 erregt; er liefert eine kontinuierliche Folge von niederfrequenten positiven Impulsen 6OA (Figur 4a) an die Basis des Schalt— transistors 61. Auf Grund dieser Folge von positiven Impulsen 6OA wird der Transistor 61 wechselweise aufgesteuert (Wellenform 46A in Figur 4b) und gesperrt (Wellenform 465 in Figur 4b), und zwar mit einer Frequenz entsprechend der Frequenz des Multivibrators 60. Wenn der Transistor 61 leitet, was einmal für jeden Ausgangsimpuls 6OA (Figur 4a) des Multivibrators 60 der Fall ist, erscheinen auf den Ausgangsleitungen 53 und 54 des Multivibrators 39 Folgen von hochfrequenten komplementären Impulsen 53A und 54A (Figuren 4f und 4c). Die Folgen der über die Leitungen 53 und 54 laufenden komplementären Impulse 53A und 54A werden durch die Differenzier- und Klemmschaltung geschickt, wodurch auf den Leitungen 91 und 90 Folgen von zeitlich gegeneinander versetzten Nadelimpulsen 91A und 9OA (Figuren 4g und 4d) erzeugt werden, die die Transistoren 95 und 96 wechselweise entsperren. Dadurch werden zeitlich gegeneinander versetzte Folgen von Signalen an den Primärwicklungsabschnitten 97a und 97b erzeugt, die über die tranaformatorisch angekoppelten Sekundärwicklungsabschnitte 118a und 118b den Transistoren 110 und 111 zugeführt werden. Die zeitlich gegeneinander versetzten Eingangssignale der Transistoren 110 und bewirken, daß diese Transistoren wechselweise stromführend werden. Dadurch werden an den Primärwicklungsabschnitten 26a und 26b zeitlich gegeneinander versetzte Folgen von Signalen erzeugt, die über die Sekundärwicklung 28 zusammengefaßt und an das

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chirurgische Instrument tO angekoppelt morden; μ β entsteht ^%eine Folge von Wechselstromsignalen 28T, die in Figur 4i dargestellt ist. Die Folgen von Signalen an den Transformatoruiicklungsabschnitten 9?a, 118a und 26a ähneln einander bezüglich der Wellenform; für diese Signale ist infolgedessen in Figur 4h nur eine einzige Wellenform dargestellt. Auch die Folgen der Signale an den Transformatorwicklungsabschnitten 97b, 118b und 26b entsprechen einander bezüglich der Wellenform; eine einzige Wellenform 1st für diese Signale in Figur 4e veranschaulicht.

Sowohl die Länge der Impulsfolgen 28T (Figur 4i) als auch der Abstand zwischen den Folgen können variiert werden, indem die ,Impulsbreite 60Qi und der Impulsabstand 60S der Impulse 6OA (Figur 4a) geändert werden. Die Einstellung der Impulsbreite und des Impulsabstandes erfolgt durch Änderung des Ufiderstandswertes der Stellwiderstände 6Θ und 69 (Figur 2), wodurch die Durchlaß- und Sperrintervalle der Transistoren 64 und 65 des Niederfrequenzmultivibrators 60 beeinflußt werden.

Sowohl beim Koagulationsbetrieb als auch beim Schneidbetrieb wird das chirurgische Instrument 10 in im wesentlichen gleicher Weise mit Strom versorgt« Der einzige Unterschied zwischen den beiden Betriebsarten besteht darin_s da0 dem chirurgischen Instrument 10 während des Sßhnsidbefcrislbeö eine kontinuierliche Folge von hochfrequenten Signalen 28S (-FiSUJ? 5g) zugeführt Si^d₉ während das Instrument Ii bniffl {Coagylstiowsbefcrisb mit-eines· -"

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Reihe von niederfrequenten Folgen von gedämpften Hochfrequenz-Signalen 28T (Figur 41) gespeist wird.

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Claims

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Ansprüche

hl Elaktrochlrurgiechee Gerät turn Schneiden oder Koagulieren mit .einem tin leitend·· chirurgisch·· Instrument aufweisenden Nutzetromkreie, einer hochfrequente elektrische Signele liefernden Signalquelle und einem die elektrischen SIgnele veretärkenden Verstärker, dessen Ausgang mit dem Nutz-•tromkrsls derart gekoppelt let, daß in Gebrauch die wer-•tärkten elektrischen Signal· durch da· leitend· Instrument und durch dl· Grenzfläche-zwischen den Instrument und dem zu echneldenden oder zu kaegullerenden G««*be hindurchlaufen, dedurch gekennzeichnet, ds0 der Verstärker (20) trsnslstorlslsrt und sein Autgang mit de» Nutzstrümkreis (9) Über einen Aufwärtstransformator (27) gekoppelt let, der festgekoppelte Primär- und Sekundärwicklungen (26,2B) auf einem Kern (30) aus einem Werkstoff mit hoher magnetischer Permeabilität aufweist. . .

2. Elektrochlrurgtechee Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dsr Kern (30) sine magnetische Permeabilität von ungefähr 2.000 het.

3. Elektrochirurgische« Gerät nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (30) aus einem hohlen

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Zylinder (3Oa) mit geschlossenen Enden (30b, 30c) besteht, die innerhalb des Zylinders über einen Stab (3Od) miteinander verbunden sind, um den die Primär- und Sekundärwicklungen (26,28) herumgewickelt sind.

4. Elektrochirurgiaches Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochfrequenzsignalquelle (12) einen transistorisierten Hochfrequenzimpuls-

, generator (14) und eine Differenzierschaltung (18) aufweist, die die Ausgangsimpulse des Generators (14) in Signale mit einem hohen Verhältnis von Spitzenstrom zu mittlerem Strom umwandelt.

5. Elektrochirurgisches Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Tranaistorschaltatufe (61) zwischen dem Impulsgenerator (14) und einer Speisepotentialquelle liegt, und daß ein Niederfrequenzoszillator (16) vorhanden ist, der die Transistorschaltstufe (61) derart steuert, daß der Impuls· generator (14) wechselweise entregt und erregt wird und der Differenzierschaltung während aufeinanderfolgenden Schwingungen des Niederfrequenzoezillators (16) Folgen von hochfrequenten Impulsen zugeführt werden, die eine Speisung des Instrumentes mit einem Koagulationsstrompegel ermöglichen.

Q. .Elektrochirurgisches Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistorschaltstufe (61) ein selektiv btte'tigberft£ Schalter (75) parallelgeschaltet ist, Über den

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der Impulsgenerator (16) selektiv ständig ©rregbar ist, um dem Instrument (10) einen Schneidatrompegel zuzuführen.

7. Eiektrochirurgischee Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Transistorschaltstufe (61) mit dem Ausgang des Niederfrequenzimpulsgenerators (16) kapazitiv gekoppelt ist.