DE2423537C3

DE2423537C3 - Chirurgisches Schneidinstrument

Info

Publication number: DE2423537C3
Application number: DE2423537A
Authority: DE
Inventors: John M. Los Altos Cage; Robert F. Portola Valley Shaw; Paul E. Menlo Park Stoft
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1967-11-09
Filing date: 1974-05-15
Publication date: 1978-03-23
Also published as: NL158698B; SU849983A3; AU7105274A; BE818178A; USRE30190E; DE2423537A1; FR2272635A1; GB1441549A; AU461384B2; DE2423537B2; NL7409929A; FR2272635B1

Description

Das Hauptpatent hat ein chirurgisches Schneidinstrument 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 Energiequelle angeschlossen ist, bei welchem die Messerklinge als Isolierträger ausgebildet ist und in einem Randbereich an der Schneidkante eine als Heizwiderstand dienende Widerstandsschicht trägt, bei welchem die elektrische Energiequelle weitgehend belastungsunabhängig ist und bei welchem das Widerstandsmaterial der Widerstandsschicht 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 abkühlen, infolge ihrer Widerstandänderung 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 des Chirurgen behindern und dessen sicheren

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

Aus der DE-PS 75 343 ist ein chirurgisches Schneidinstrument begannt, 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 die 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 Gewebemengen ein schneller, sauberer und schonender Schnitt ermöglicht wird, sondern auch eine (Cauterisation oder Koagulation, d. h. eine Verschorfung oder Verklebung der Wundränder durch gerinnendes Eiweiß erfolgt.

Das Schneidinstrument nach dem Hauptpatent verbessert die bekanme Vorrichtung dahingehend, daß ihre Schneidkante auch bei ungleichförmiger Wärmeabfuhr durch das berührte Gewebe stets über ihre ganze Länge 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 bringt es jedoch mit sich, daß der Aufbau des Schneidinstrumen- les nach dem Hauptpatent imme.- eine gewisse Klingenbreite bedingt und beispielsweise eine freitragende Schneidkante nach Art einer scharfen Schlinge nur schwierig zu 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 dem Hauptpatent zu schaffen, das einen noch größeren Anwendungsbereich besitzt.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die als Heizwiderstand dienende Widerstand" "hicht an ihren beiden, den Enden der Schneidkante entsprechenden Enden mit der elektrischen Energiequelle verbunden ist, und daß das Widerstandsmaterial der als Heizwiderstand dienenden Widerstandsschicht in dem vorgegebenen Arbeitstemperaturbereich einen negativen Widerstand-Temperatur-Koeffizienten aufweist.

Hier erfolgt die Kontaktierung des Heizwiderstandes nur an seinen beiden Enden, was einen langgestreckten, schmalen Aufbau begünstigt. Außerdem wird durch diese Maßnahme die Herstellung des Instrumentes vereinfacht und verbilligt. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß mit der Widerstandsschicht einerseits und der elektrischen Energiequelle andererseits eine Regelvorrichtung verbunden ist, mit deren Hilfe der elektrischen Strom durch die als Heizwiderstand dienende Widerstandsschicht derart regelbar ist, daß die mittlere Arbeitstemperatur der Widerstandsschicht im wesentlichen konstant auf einem vorgegebenen Wert innerhalb des vorgegebenen Arbeitstemperaturbereiches gehalten wird. Diese Ausgestaltung gestattet es, den Widerstand der Schneidkan- peratur heranzuziehen. Dabei ist es besonders günstig, wenn die Regelvorrichtung eine Brückenschaltung aus der als Heizwiderstand dienenden Widerstandsschicht und einer Anzahl Schaltelemente aufweist, deren eine Brückendiagonale über eine Steuervorrichtung an eine elektrische Leistungsquelle und deren andere Brückendiagonale an eine die Steuervorrichtung beeinflußende Brückenabgleich-Abfühlvorrichtung angeschlossen ist.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung nach dem Hauptanspruch ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen. Im folgenden wird die Erfindung anhand einiger in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Diagran m 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 F i g. 1.

Gemäß Fig. 1 ist ein chirurgisches Schneidinstrument 9 mit einer Temperaturmeß- und Leistungsregelvorrichtung 11 verbunden. Das Schneidinstrument 9 enthält eine als Isolierträger ausgebildete dünne keramische Karte 12 in der gewünschten Gestalt eines chirurgischer. Schneidblattes, welches an einem Handgriff oder Halter 10 lösbar befestigt ist. Eine elektrisch bsheizte 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 Schweißmaterialien, verbunden ist, oder aus einer Schicht von elektrisch leitfähigem Material, das längs des Randes der Karte 12 aufgedampft ist.

Die Widerstandsschicht 13 kann einen ausreichenden Querschnitt haben, um gemäß Fig. 2 selbsttragend zu sein und das Schneidblatt alleine zu bilden.

Das in der Widerstandsschicht 13 verwendete Material hat einen negativen Temperaturkoeffizienten des Widerstandes, wodurch erreicht wird, daß beim Abkühlen ausgewählter Abschnitte des Elementes durch Kontakt mit dem Körpergewebe der Widerstand dieser Abschnitte zunimmt, so daß dadurch in diesen Abschnitten zusätzliche Leistung verbraucht wird, die von der Regel- oder Steuervorrichtung 11 geliefert wird. Die Temperatur des Elementes kann dadurch über dessen gesamte Länge im wesentlichen konstant gehalten werden, auch wenn nur Teile der Widerstandsschicht 13 in Berührung mit dem Gewebe gelangen.

Geeignete Materialien mit negativen Temperaturkoeffizienten des Widerstandes sind beispielsweise Siliziumkarbid. Kohlenstoff, Borsilikat und Halbleitermaterialien, wie Silizium und Germanium.

Für bestimmte Schneidanwendungen kann die Widerstandsschicht 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' mii einer

(10 getrennten Temperaturmeß- und Leistungsregelungsvorrichtung des Typs gemäß F i g. 1 verbunden ist.

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

'¹S Wechselspannung und damit die der Widerstandsschicht 13 zugeführte Leistung wird durch die Stromflußzeit steuerbarer Gleichrichter 21 und 23

ι- 4—J" * * 111 * D ' L* " j-1 4 t%*A

lsCSiiImIu'i CjIC UPiilpiirGiiCt ZLl SiriSiTi i\C!iιC"V»'iu^i .nunu

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 typischerweise auf etwa 24 V heruntertransformiert, um Gefahren für den Patienten und den Chirurgen zu vermeiden. Der durchschnittliche Strom pro Halbperiode des Wechselspannungssignales wird teilweise durch den Reihenwiderstand 25 und teilweise durch den Zündwinkel der steuerbaren Siliziumgleich- _TO richter 21 und 23 bestimmt.

Die Betriebstemperatur der Widerstandsschicht 13 kann durch Einstellung eines der Widerstände, beispielsweise eines Widerstandes 31, in der Brückenschaltung i5 bestiiniiU werden. Eine Änderung der Bctricbstemperatur der Widerstandsschu ht 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 davon ab, ob die Betriebstemperatur des Elementes oberhalb oder unterhalb des eingestellten Wertes liegt. Mit den Ausgangsklemmen der Brückenschaltung 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 Stromflußdauer der gesteuerten Gleichrichter 21, 23 über einen größeren Teil einer Halbperiode des Nelzspannungssignales gesteuert. Das Ausgangssignal vom Verstärker 41 wird Schwellwertdetektoren 43 und 45 zugeführt, die bei ausgewählten Werten des verstärkten Fehlersignales ansprechen, welche geringfügig über oder unter Null liegen. Die Schwellwertdetektoren 43 und 45 betätigen Triggerimpulsgeneratoren 47 und 49 zu geeigneten Zeitpunkten in abwechselnden Halbperioden der zugeführten Netzspannung 28, so daß Zündelektroden 51,53 der steuerbaren Gleichrichter 21, 23 Zündimpulse 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 Überschwingen« beim Entfernen aus dem Körpergewebe auftreten kann, kehrt sich die Phase des Fehlersignales 33 gegenüber dem zugeführten Netzspannungssignal um. 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 Betriebstemperatur wieder auf den eingestellten Wert abgesenkt. Sobald die eingestellte Temperatur erreicht ist, wird das richtige Phasenverhältnis zwischem dem Fehlersignal und dem Netzspannungssignal wiederhergestellt, und der Widerstandsschicht 13 wieder die volle Leistung zugeführt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Chirurgisches Schneidinstrument zum Durchtrennen von Körpergewebe und gleichzeitigem Stillen von Blutungen durch Koagulieren der Wundränder, bei weichem zumindest die Schneidkante einer mit dem Körpergewebe in Berührung bringbaren Messerklinge einen Heizwiderstand bildet, der an eine elektrische Energiequelle angeschlossen ist, bei welchem die Messerklinge als Isolierträger ausgebildet ist und in einem Randbereich 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 Widerstandsschicht, 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 der 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 Schneidinstrument nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, 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 Hilfe der elektrische Strom durch die als Heizwiderstand dienende Widerstandsschicht (13) derart regelbar ist, daß die mittlere Arbeitstemperatur der Widerstandsschicht im wesentlichen konstant auf einem vorgegebenen Wert innerhalb des vorgegebenen Arbeitstemperaturbereiches gehalten wird.

6. Chirurgisches Schneidinstrument nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelvorrichtung (11) eine Briiekenschaltung (15) aus der als Heizwiderstand dienenden Widerstandsschicht (13) und eine Anzahl Schaltelemente (31...) aufweist, deren eine Brückendiagonale über eine Steuervorrichtung (21, 23) an eine elektrische Leistungsquelle (26, 27, 29) und deren andere Brückendiagonaie (37,

35) an eine die Steuervorrichtung (21,23) beeinflussende Brückenabgleichabfühtvcrrichtung (39—49) angeschlossen ist.

7. Chirurgisches Schneidinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierträger (12) in einem Randbereich an der Schneidkante eine Anzahl als Heizwiderstand dienender Abschnitte der Widerstandsschicht (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 eines anderen Abschnittes im wesentlichen konstant auf einem vorgegebenen Wert innerhalb des vorgegebenen Arbeitstemperaturbereiches gehalten wird.

9. Chirurgisches Schneidinstrument nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Regelvorrichtungen (11) eine Briiekenschaltung (15) aus dem zugehörigen Abschnitt der Widerstandsschicht (13) und eine Anzahl Schaltelemente (31...) aufweist, deren eine Brückendiagonale 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 Brückenabgleichabfühlvorrichtung(39—49) angeschlossen ist.