DE2423537B2

DE2423537B2 - Chirurgisches schneidinstrument

Info

Publication number: DE2423537B2
Application number: DE19742423537
Authority: DE
Inventors: John M Los Altos; Shaw Robert F San Franzisko; Stoft Paul E Menlo Park; Calif. Cage (V-StA.)
Original assignee: Shaw, Robert F, Dr.med, Portola Valley, Calif. (V.StA.)
Priority date: 1967-11-09
Filing date: 1974-05-15
Publication date: 1977-07-28
Also published as: NL158698B; SU849983A3; AU7105274A; BE818178A; USRE30190E; DE2423537A1; DE2423537C3; FR2272635A1; GB1441549A; AU461384B2; NL7409929A; FR2272635B1

Description

Das Hauptpatent hat ein chirurgisches Schneidinstru ment zum Durchtrennen von Körpergewebe und gleichzeitigen Stillen von Blutungen durch Koagulieren der Wundränder zum Gegenstand, bei welchem zumindest die Schneidkante einer mit dem Körpergewebe in Berührung bringbaren Messerklinge einen Heizwiderstand bildet, der an eine elektrische Energie quelle angeschlossen ist. bei welchem die Messerklinge als Isolierträger ausgebibet ist und in einem Randbereich an der Schneidkante eine ah Heizwiderstand dienende Widerstandsschicht tragt, bei welchem die elektrische Energiequelle weitgehend belastungsunabhängig ist und be« welchem das Widerstandsmaterial der Widerstzsndsschicht in einem vorgegebenen Arbeitstemperaturbereich eine derart ausgeprägte Abhängigkeit seines elektrischen Widerstandes von der Temperatur besitzt, daß diejenigen Stellen der Widerstandsschicht, die bei Berührung mit dem Körpergewebe

&o abkühlen, infolge ihrer Widerslandänderung stärker aufgeheizt werden als der Rest der Widerstandsschicht. Bei chirurgischen Eingriffen nimmt das Stillen von Blutungen einen großen Teil der gesamten Operationszeit in Anspruch. Solche Blutungen, die beim Durchtrennen von Gewebe auftreten, müssen so schnell wie möglich zum Stillstand gebracht werden, nicht nur, weil sie den Patienten schwächen, sondern auch, weil sie die Sicht de? Chirurgen behindern und dessen sicheren

Schnitt beeinträchtigen. Das Stillen von Blutungen Verlangsam! und erschwert den Operationsvorgnng oft ganz erheblich, weil jedes Blutgefäß an seinem Ende mit pinzettenartigen Klammern abgeklemmt und sodann mn feinen Fäden abgebunden werden muß. Die abgebundenen Gewebeteile sterben überdies ab und zersetzen sich, wodurch der Heilungsprozeü aufgehalten und die Gefahr einer Infektion vergrößert wird.

Aus der DT-PS 75 343 ist ein chirurgisches Schneidinstrument bekannt, bei dem die Schneidkante seiner Messerklinge einen Heizwiderstand bildet und an eine elektrische Energiequelle angeschlossen ist. Dieses bekannte Instrument verhindert das Auftreten von Blutungen und di * damit verbundenen Schwierigkeiten weitgehend. Durch den sich ausbildenden elektrischen Strom wird die Schneidkante auf eine relativ hohe Temperatur gebracht, so daß nicht nur die Messerklinge ständig steril ist und durch die Zerstörung nur kleinster Gcwebemcngen ein schneller, sauberer und schonender Schnitt ermöglicht wird, sondern auch eine Kauterisaijon oder Koagulation, d. h. eine Verschorfurig oder Verklebung der Wundi ander durch gerinnendes Eiweiß erfolgt.

Das Schneidinstrument nach dem Hauptpatent verbessert die bekannte Vorrichtung dahingehend, daß »ihre Schneidkante auch bei ungleichförmiger Wärmeabfuhr durch das berührte Gewebe stets über ihre ganze Lunge im wesentlichen gleiche Temperatur aufweist, was saubere Schnitte und eine vollständige Koagulation gewährleistet, so daß im allgemeinen jeweils nur ein einmaliges Anwenden des Instrumentes erforderlich ist.

Die besondere Anordnung der Elektroden biingt es jedoch mit sich, aaß der Aufbau des Schneidinstrumentes nach dem Haupipatent immer eine gewisse Klingenbieite bedingt und beispielsweise eine freitragende Schneidkante nach Ar_t einer scharfen Schlinge nur schwierig /u bewerkstelligen ist.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein chirurgisches Schneidinstrument, bei welchem die Schneidkante einen Heizwiderstand bildet, der eine ausgeprägte Abhängigkeit seines Widerstandes von der Temperatur besitzt, der eingangs genannten Art nach dein Hauptpatent zu schaffen, das einen noch größeren Anwendungsbereich besitzt.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die als Hei/widerstand dienende Widerstandsschicht an ihren beic¹ -n, den Enden der Schneidkante entsprechenden Fd !en mit der elektrischen Energiequelle verbunden si und daß das Widerstandsmaterial der "Is ; icizwiderstand dienenden Widerstandsschicht in dem vorgegebenen Arbeitstemperaturbereich einen negativen Widerstand-Temperat'ir-Koeffizienten aufweist.

I her erfolgt die Kontaktierung des Heizwid«:rstandes nui an seinen beiden Enden, was einen langgestreckten, schmalen Aufbau begüns'.igt. Außerdem wird durch diese Maßnahme die Herstellung des Instrumentes vereinfacht und verbilligt. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß mit der Widerstandsschicht eineiseits und der elektrischen Energiequelle andererseits eine Regelvorrichtung verbunden ist, mit deren Hilfe der elektrischen Strom durch die als Heizwiderstand dienende Widerstandssch'cht derart regelbar ist, daß die mittlere Arbeitstemperatur der Widerstandsscb'^i-ht im wesentlichen konstant auf einem vorgegebenen Wert innerhalb des vorgegebenen Arbeitstemperaturbereiches gehalten wird. Diese Ausgestallung gestattet es, den Widerstand der Schneidkante auch noch zur Einregelung der mittleren Arbeitstemperatur heranzuziehen, Dabei ist es besonders günstig, wenn die Regelvorrichtung <?ine Prückcnschallung aus der als Hei/widerstand dienenden Widerstandsschicht und einer Anzahl Schaltelemente aufweist, deren eine Brüekendiagonale über eine Steuervorrichtung sin eine elektrische Leistungsquclle und deren andere Brückendiagonale an eine die Steuervorrichtung beeinflußende Brückcnabgleich-Abfühlvorrichtung angeschlossen ist. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung nach dem

ίο Hauptanspruch ergeben sich aus den übrigen Unieran-Sprüchen, Im folgenden wird die Erfindung anhand einiger in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert Es zeigt
" Fig. I ein Diagramm des Schneidinstrumentes gemäß der Erfindung und des dafür benutzten Temperaturregelsystems,

Fig.2 und 3 Schnittansichten anderer Ausführungsformen von Schneidinstrumenten gemäß der Erfindung zur Verwendung bei der Schaltung nach Fig. I.

Gemäß Fig. 1 is ein chirurgisches Schneidinstrument 9 mit einer Temperaturmeß- und Leistungsrcgelvorrichtung 11 verbunden. Das Schneidinstrument 9 enthält eine als Isoiierträger ausgebildete dünne keramische Karte 12 in der gewünschten Gestalt eines chirurgischen Schneidblaltes. welches an einem Handgriff oder Halter 10 lösbar befestigt ist. Eine elektrisch beheizte Widerstandsschicht 13 erstreckt sich längs des führenden Randes der Karte 12 und bildet deren Schneidrand. Sie ist elektrisch mit der Regelvorrichtung 11 durch eine Leitung 14 und Anschlüsse 16 verbunden. Die Widerstandsschicht 13 kann aus einem einzigen Faden bestehen, der an dem Ende der Karte 12. beispielsweise unter Verwendung herkömmlicher keramischer Schweißmatenalien. verbunden ist, oder jus

}5 einer Schicht von elektrisch leitfähigem Material, das länpsdcs Randes der Karte 12 aufgedampft ist.

Die Widerstandsschicht 13 kann einen ausreichenden Querschn-tt haben, um gemäß Fig. 2 selbsttragend /u sein und das Schneidblatt alleine zu bilden.

Das in der Widerstandsschicht 13 verwendete Material hat einen negativen Temperaturkoeffi/ienten des Widerstandes, wodurch erreicht wird, daß beim Abkühlen ausgewählter Abschnitte des Elementes durch Kontakt mit dem Korpergewebe der Widerstand dieser Abschnitte zunimmt, so daß dadurch in diesen AbsJinitten zusätzlie...· Lt stung verbraucht wird, die von der Regel- oder Stellervorrichtung 11 geliefert wird. Die Temperatur des Elementes kann dadurch über dessen gesamte Länge im wesentlichen konstant

5c gehalten werden, auch wenn nur Teile der Widerstandsschicht 13 in Berührung mit den Gewebe gelangen.

Geeignete Materialien mit negativen Temperaturkoeffizienten des Widerstandes sind beispielsweise Siii/iumkarbid. Kohlenstoff, ßorsilikat und Halbleitermate hauen, wie Silizium und Germanium.

Für bestimmte Schneidanwendungen kann die Wider Standsschicht 13 aus einer Anzahl elektrisch isolierter Elemente 13 und 13' bestehen, wie in F i g. 3 dargestellt ist. wobei jedes der Elemente 13 und 13' mit einer getrennten Temperaturmeß- und Leistungsregelungsvurrichtung des Typs gemäß Fig. 1 verbunden ist.

Die Widerstandsschicht 13 bildet einen Teil einer BrückenschaUung 15, die über Leitungen 17 und 19 mit Wechselspannung gespeist wird. Die Größe der

f'S Wechselspannung und damit die der Widerstandsschicht 13 zugeführte Leistung wird durch die Stromflußzeit steuerbarer Gleichrichter 21 und 23 bestimmt, die antiparallel zu einem Reihenwiderstand

25 geschaltet sind. Der Regelungsvorrichtung 11 wird die Leistung über Primär-und Sekundärwicklungen 26 und 27 eines Leistungstransformators 29 zugeführt. Das dem Transformator 29 zugeführte Wechselspannungssignal 28 wird typischerw ;ise auf etwa 24|V heruntertransformiert, um Gefahren für den Patienten und den Chirurgen zu vermeiden. Der durchschnittliche Strom pro Halbperiodc des " echselspannungssignales wird teilweise durch den Reihenwiderstand 25 und teilweise durch den Zündwinkcl der steuerbaren Siliziumgleichrichter 21 und 23 bestimmt.

Die Betriebstemperatur der Widerstandsschicht 13 kann durch Einstellung eines der Widerslände, beispielsweise eines Widerslandes 31, in der Brückenschaltung 15 bestimmt werden. Eine Änderung der Betriebstemperatur der Widerstandsschicht 13 gegenüber einem eingestellten Wert verstimmt die Brücke 15 und erzeugt ein Regelsignal 33 an Diagonalklemmen 35, 37 der Brückenschaltung 15, welches sich entweder in Phase oder außer Phase mit dem zugeführten Wechselspannungssignal befindet. Dies hängt davor ab, ob die Betriebstemperatur des Elementes i/berhalb oder unterhalb des eingestellten Wertes liegt. Mit den Ausgangsklemmen der Brückenschallung 15 ist ein Phasenschieber 39 verbunden, der ein auf Masse bezogenes Fehlersignal 44 mit einer kleinen Phasenverschiebung gegenüber dem Signal 28 aus dem Netz dem Eingang eines Verstärkers 41 zuführt. Dadurch wird die Stromflußdaiier der gesteuerten Gleichrichter 21, 23 über einen größeren Teil einer !!albperiode des Netzspannungssignales gesteuert. Das Ausgangssignal

vom Verstärker 41 wird Schwellwertdetektoren 43 und il5^ zugeführt, die bei_r ausgewählten W.erten des verstärkten Fehlcrsignales.ansprechen, welche geringfügig über odcr.unter Null hegen. Die Schwellwertdetcktorcn 43 ünd!45,Hetätigen Tnggerirnpuisgeneratoren 47 und 49 zu geeigneten Zeitpunkten in abwechselnden Halbperipdenjder zugefuhrteri Netzspannung 28, so daß iZündelektroden 51>53 der steuerbaren Gleichrichter 21, '23 Zündimpulsc zugeführt werden. Dabei bewirkt ,ein größerer Stromflußwinkel der steuerbaren Gleichrichter 21 und 23, daß die der Widerstandsschicht 13 zugeführte Leistung insgesamt erhöht wird, um sie bei einer vorbestimmten Betriebstemperatur zu halten, da sie sich sonst bei Berührung mit dem Körpergewebe abkühlen würde. Falls die Betriebstemperatur der Widerstandsschicht 13 jedoch den eingestellten Wert übersteigt, was als »thermisches Überschw'ingcn« beim Entfernen aus dem Körpergewebe auftreten kann, kehrt sich die Phase des Fehlersignales 33 gegenüber dem zugeführten Netzspannungssignal fm. Dies bewirkt, daß die Triggerimpulsgeneratoren während abwechselnder Halbwellen Zündimpulse an die Zündelektroden der steuerbaren Gleichrichter 21, 23 abgeben, wenn diese Gleichrichter in Sperrichtung beaufschlagt sind. Dadurch wird die der Widerstandsschicht 13 zugeführte Leistung herabgesetzt und die Betnebstemperatur wieder auf den eingestellten Wert abgesenkt. Sobald die eingestellte Temperatur erreicht is., wird das richtige Phasenverhältnis zwischem dem Fehlersignal und dem Netzspannungssignal wiederhergesteilt, und der Widerstandsschicht 13 wieder die volle Leistung zugeführt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1
Patentansprüche:

I, Chirurgisches Schneidinstrument zum üurchtrcnncn von Körpergewebe und gleichzeitigem ,Stillen von Blutungen durch Koagulieren der Wuridränder, bei welchem zumindest die Schneidkante einer mil dem Körpergewebe in Berührung ijöringbaren Messerklinge einen Heizwiderstand bildet, der an eine elektrische Energiequelle angeschlossen ist, bei welchem die Messerklinge als Isolierträger ausgebildet ist und in einem Pandbercich an der Schneidkante eine als Heizwiderstand dienende Widerstandsschicht trägt, bei welchem die elektrische Energiequelle weitgehend belastungsunabhängig ist und bei welchem das Widerstandmaterial der Widerstandsschicht in einem vorgegebenen Arbeitstemperaturbereich eine derart ausgeprägte Abhängigkeit seines elektrischen Widerstandes von der Temperatur besitzt, daß diejenigen Stellen der Widerstandssciiicht, die bei Berührung mit dem Körpergewebe abkühlen, infolge ihrer Widerstandsänderung stärker aufgeheizt werden als der Rest der Widerstandsschicht, nach Patent 24 01 058. dadurch gekennzeichnet, daß die als Heizwiderstand dienende Widerstandsschicht (13) an ihren beiden den Enden eier Schneidkante entsprechenden Enden mit der elektrischen Energiequelle (11) verbunden ist und daß das Widerstandsmaterial der als Heizwiderstand dienenden Widerstandsschicht (13) in dem vorgegebenen Arbeitstemperaturbereich einen negativen Widerstand-Temperatur-Koeffizienten aufweist.

2. Chirurgisches Schneidinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Arbeitstemperaturbereich der als Heizwiderstand dienenden Widerstandsschicht (13), in welchem deren Widerstandsmaterial einen ausgeprägt von seiner Temperatur abhängigen Widerstand aufweist, zwischen 300 und 1000⁰C liegt.

3. Chirurgisches Schneidinstrumei t nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennz» ichnet, daß das Widerstandsmaterial der als Heizwiderstand dienenden Widerstandsschicht (13) aus Siliziumkarbid, Kohlenstoff und/oder Borsilikat besteht.

4. Chirurgisches Schneidinstrument nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandsmaterial der als Heizwiderstand dienenden Widerstandsschicht (13) aus Silizium und/oder Germanium besteht.

5. Chirurgisches Schneidinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Widerstandsschicht (13) einerseits und der elektrischen Energiequelle andererseits eine Regelvorrichtung (11) verbunden ist. mit deren Hiife der elektrische Strom durch die als rieizwiderstand dienende Widerstandsschicht (13) derart regelbar ist, daß die mittlere Arbeit-.temperatur der Widerstandssciiicht im wesentlichen konstant auf einem vorgegebenen Wert innerhalb des vorgegebenen Arbeitsteniperaturbereiches genalten wird.

6. Chirurgisches Schneidinstrument nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelvorrichtung (Ii) eine Brückenschaltung (15) aus der als Heizwiderstand dienenden Widerstandsschicht (13) und eine Anzahl Schaltelemente (31...) aufweist, deren eine Brückendiagonate über eine Steuervorrichtung (21,23) an eine elektrische Leistungsqueiie (26,27,29) und deren andere ßrückendiagonäie (37,

35) an einejiu Steuervorrichtung ',2J, 23) beeinflussende Brücjkcnabgleichabfühlvorrichtung (39-49) angeschlossen'ist, ^J

7. Chirurgisches Schneidinstrument nach einem der Ansprüche"! bis 6, dadyreh gekennzeichnet, daß der Isolierträger (12) in einem Randbercich nn der Schneidkante eine Anzahl als Heizwiderstand dienender Abschnitte der Widcrstandsscrndit (13,13) trägt, die voneinander unabhängig an ihren Enden mit elektrischen Energiequellen (11,11) verbunden sind.

8. Chirurgisches Schneidinstrument nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mit den Abschnitten der Widerstandsschicht (13,13) einerseits und einer elektrischen Energiequelle andererseits eine Anzahl Regelvorrichtungen (11) verbunden sind, von denen jede in Abhängigkeit von dem elektrischen Widerstand des zugehörigen Abschnittes der Widerstandsschicht (13) die diesem Abschnitt zugeführte elektrische Energie derart zu verändern vermag, daß die mittlere Arbeitstemperatur dieses Abschnittes unabhängig von der Arbeitstemperatur eine« anderen Abschnittes im wesentlichen konstant auf einerr vorgegebenen Wert innerhalb des vorgegebenen Arbeitstemperaturbereiches gehalten wird.

9. Chirurgisches Schneidinstrument nach Anspruch 8. dadurch gekennzeichnet, dab jede der Regelvorrichtungen (11) eine Brückenschaltung (15) aus dem zugehörigen Abschnitt der Widerstai eisschicht (13) und eine Anzahl Schaltelemente (31.. ) aufweist, deren eine ßriiekendiagonale über eine Steuervorrichtung (21, 23) an eine elektrische Leistungsquelle (26, 27, 29) und deren andere Brückendiagonale (37,35) an eine die Steuervorrichtung (21,23) beeinflussende Brückenabgleichabfühl vorrichtung (39—49) angeschlossen ist.