EP4003203A1 - Instrument für die plasmachirurgie und verfahren zur plasmaerzeugung - Google Patents

Instrument für die plasmachirurgie und verfahren zur plasmaerzeugung

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EP4003203A1
EP4003203A1 EP20740640.6A EP20740640A EP4003203A1 EP 4003203 A1 EP4003203 A1 EP 4003203A1 EP 20740640 A EP20740640 A EP 20740640A EP 4003203 A1 EP4003203 A1 EP 4003203A1
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EP
European Patent Office
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electrode
coating
distal end
instrument according
instrument
Prior art date
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Pending
Application number
EP20740640.6A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Tjark BRANDT
Uwe Schnitzler
Johannes HEYM
Martin Walz
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Erbe Elecktromedizin GmbH
Original Assignee
Erbe Elecktromedizin GmbH
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Filing date
Publication date
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    • A61B2018/00571—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body for achieving a particular surgical effect
    • A61B2018/00607—Coagulation and cutting with the same instrument

Definitions

  • the invention relates to an electrosurgical instrument, in particular for plasma treatment of biological tissue, in particular for plasma coagulation, and a method for generating plasma.
  • a plasma coagulation instrument with an electrode designed as a flat plate and a plasma coagulation instrument with a wire-shaped electrode are known, both of which are arranged in a lumen of a hose-like fluid conductor. Due to their shape, the electrodes are supported on the inner wall of the lumen so that the tip of the respective electrode is in the lumen
  • the electrical discharge emanating from the electrode forms a plasma jet with the gas flowing through the lumen.
  • WO 2005/046495 A1 also discloses a similar instrument with a wire-like or pin-like electrode which is held in a fixed position in the center of a lumen of a hose-like fluid conductor. To fix the electrode is a diametrically stretched through the channel, it is supported with its long edges on the inner wall of the lumen, on which the electrode is attached. The electrode is formed, for example, by a tungsten wire.
  • EP 1 743 588 B1 discloses an electrosurgical electrode for contact coagulation which has an electrode body which consists of molybdenum in its core and is plated with a silver alloy. The silver alloy consists of silver with 1.4% to 4% Germanium and one to 1% to 2% indium. With such electrodes, the impairments occurring on the tissue are to be reduced when the tissue is cut.
  • the instrument has a fluid conductor with at least one lumen in which an electrode is arranged in front of preferably stationary and preferably centered.
  • the electrode consists of an electrode body which, starting from its distal end, extends in the proximal direction into the lumen and on which a coating device is arranged.
  • the lumen can be connected to a gas source, in particular an argon source, so that the electrode is arranged in a fluid stream.
  • the instrument can emit an axially or laterally directed plasma jet at the distal end.
  • the lumen can be implemented as a channel of a hose or pipe.
  • the hose or tube can have one or more lumens.
  • the electrode is at least partially arranged in the lumen and is preferably centered axially adjustable or axially fixed.
  • the electrode can be attached to a holder that extends up to the delimitation surface of the lumen. Alternatively, it can extend itself up to the boundary surface in order to be supported on this.
  • the distal end of the electrode is placed in one embodiment of the invention within the lumen.
  • the plasma jet is thus created in or on the distal end section of the lumen.
  • the end of the electrode does not stick out of the lumen and is therefore protected from direct tissue contact.
  • the electrode can also be placed so that its distal end protrudes from the lumen.
  • the electrode can carry an isolator at its distal end.
  • the insulator is preferably made of an electrically insulating ceramic material.
  • the insulator can be designed as a ball which is carried by the electrode.
  • the insulator can also be designed as a hemisphere which is carried by the electrode.
  • the insulator can turn its rounded or its flat side towards the lumen.
  • the insulator can also be designed as a cylinder with a rounded end.
  • the insulator can also be designed as a circular cone with a rounded or flat base.
  • the isolator can turn its base or its conical side towards the lumen.
  • the insulator can also be designed as a disk.
  • the insulator is preferably designed and arranged to be rotationally symmetrical with respect to the wire-shaped electrode.
  • a laterally directed opening can remain between the insulator and the distal end of the hose or tube, through which gas and / or plasma can exit.
  • the opening can stretch over 360 ° around the electrode. It can, for example, be designed as an annular slot or as a wide, annular free area between the insulator and the hose or pipe end. In this case the insulator is only supported by the electrode. It is not connected to the pipe or hose or to the elements arranged therein.
  • the laterally directed opening can also be divided into two or more partial openings.
  • the insulator can have one, two or more webs with the hose or Connect tube in which the lumen is formed and the electrode is arranged.
  • the web or webs can be connected to an element arranged in the lumen or to an element arranged on the outside of the tube or hose, for example a holder.
  • the holder can be formed integrally with the webs and the insulator from ceramic.
  • That part of the electrode at which discharge base points of the plasma discharge form can be arranged completely outside the lumen.
  • the electrode can protrude 1 mm to 3 mm from the lumen.
  • the coating arranged on the electrode body envelops the electrode body, the cross-section of the coating at a distance of several millimeters from the distal tip making up at least 12% of the area of the cross-section of the entire electrode. This preferably applies to a considerable portion of at least a few millimeters extending away from the distal end of the electrode in the proximal direction, regardless of the shape of the electrode.
  • the coating on the distal end of the electrode is reduced or eliminated regardless of the geometrical shape of the electrode at least after some time of intended use and during the same.
  • the distal end of the electrode can be free of coating even before the first use, or the coating can be applied to the distal end Have a reduced thickness at the end or be interrupted once or more times.
  • the distal end is understood to mean an end section of the electrode which can be 1 mm to 3 mm long.
  • the distal end can be blunt, rounded, tapered or tapered to a point.
  • the electrode can be designed as a plate with a distal tip or as a pin-shaped or needle-shaped electrode (so-called wire electrode).
  • the electrode is preferably arranged in a fixed or longitudinally movable manner in the lumen of the fluid conductor by suitable means, for example a holder. It is preferably centered.
  • the coating of the electrode preferably has a melting temperature that is lower, preferably significantly lower, than the melting temperature of the
  • the electrode body is preferably made of a material with a melting point above 1000 ° C. It can consist of steel, stainless steel, in particular chromium- and / or nickel-containing steels, molybdenum, tungsten, hard metal or another preferably electrically conductive material.
  • the electrode body preferably consists of a carbon-containing metal or a carbon-containing metal alloy. The carbon content is preferably greater than 0.02% by weight, preferably at least 0.05% by weight. %.
  • the coating preferably has a low melting temperature of less than 1000 ° C.
  • the melting temperature is preferably chosen to be so low that the operating conditions for which the instru- Ment is provided, at least part of the coating material at the distal end or in the vicinity of the distal end of the electrode melts.
  • the conditions of use for which the instrument is intended relate to the gas flows and electrical power provided during operation on the patient.
  • the coating material can preferably be silver or a silver alloy. In particular, a material is given as a coating material that reacts little or not at all with the gas flowing in the lumen.
  • an electrode structure can be formed at the beginning of the use of the instrument in which the coating of the electrode at the distal end of the electrode is absent or has a structure that deviates from the structure of the rest of the coating. It can thereby be achieved that the electrical discharge is concentrated on the distal end of the electrode. The heat input into the electrode is thus also concentrated on the distal end of the same. As a result, the electrode absorbs significantly less heat than known electrodes, in which the discharge base on the electrode wanders or jumps ent long.
  • the electrode can have a rough surface at its distal end, at least after the initial start-up, on which there are at least some islands freed from coating material.
  • the electrode base material preferably contains carbon, which forms an accumulation in some places and is exposed in some places.
  • the carbon can be surrounded by coating material or be rich in Be that are free of coating material. Carbon clusters can form root discharge points. The effects mentioned occur in particular with electrode diameters below 0.5 mm and coatings, the thickness of which exceeds a minimum. The minimum dimension is reached when at least 10%, better 12% of the electrode cross-sectional area is made of coating material.
  • the coating can melt in particular at the distal end and form a completely or partially liquid area.
  • the coating can withdraw somewhat from the distal end of the electrode body and expose the electrode body in whole or in part. However, it shows an increased electrode service life with significantly reduced material removal compared to uncoated electrodes.
  • the concentration of the electrical discharge on the outer distal end of the electrode minimizes the entry of thermal energy into the electrode.
  • the fluid conductor can be made entirely of plastic and a ceramic lining is also superfluous at the distal end. It is also possible to dispense with cooling the electrode by means of a heat sink or other measures.
  • a thermally and / or electrically insulating material such as ceramics or plastic can be used as the electrode holder without the risk of damage to the instrument even after prolonged use.
  • the electrode has a length at its distal end, for example at least 2 mm, preferably at least 2.5 mm, the heat capacity of which is less than 4.5 mJ / K, preferably less than 4.17 mJ / K.
  • the low heat capacity contributes to the localization and fixation of the discharge at the distal end of the electrode.
  • the electrode quickly reaches its operating temperature at which the coating metal is at least partially liquid. It can pull away from the hot electrode tip.
  • the discharge base is fixed to the hot electrode tip. It does not migrate in the proximal direction and, in particular, does not cross the forming ringför shaped barrier made of molten coating metal (eg silver).
  • the invention also includes a concept for the formation of the electrode with anchoring of the discharge base or the discharge base at the distal end of the
  • the discharge base points are points with increased electron exit compared to the surroundings. They are visible in the as places from which strongly luminous strands that are visible in the plasma emanate.
  • the desired design of the electrode can also be achieved by shaping the electrode when it is used for the first time.
  • a still unused electrode can have a largely precisely defined geometric shape, in particular at its distal end.
  • the coating can extend with a largely constant thickness to the outermost distal end of the electrode.
  • one or more areas of the distal end of the electrode can be exposed or have a reduced thickness of the coating.
  • the electrode surface at the distal end differs from the electrode surface at more proximal sections of the electrode.
  • the differences can be of a material or structural nature.
  • the distal end of the electrode can have carbon particles on the surface.
  • the differences in the surface of the distal end to the surface of the other electrode lead to the fixation of the discharge base points at the extreme distal end of the electrode and thus to the minimization of the heat input into the electrode and the surrounding wall of the fluid conductor.
  • Figure 1 shows an instrument and the device provided for supply, in a schematic representation
  • FIG. 2 shows a distal end section of an instrument according to the invention, in an enlarged, longitudinally sectioned basic illustration
  • FIG. 3 shows a distal end section of the instrument according to FIG. 2 during operation
  • FIG. 4 shows a cross section through the electrode according to FIG. 3, cut along the line IV-IV,
  • FIG. 5 shows an electrode in longitudinal section of its distal end section before its first use, in longitudinal section
  • Figure 6 shows the electrode according to Figure 5, in the formed state
  • FIGS. 7 and 8 show further embodiments of an electrode according to the invention before initial start-up, in longitudinal section.
  • FIG. 1 illustrates an instrument 10 which is designed as an endoscope probe. It is used for plasma coagulation, in particular argon plasma coagulation, i.e. for treating human or animal tissue without direct physical contact between its electrode 11 and the corresponding biological tissue.
  • the instrument 10 is designed as a flexible probe. The principles explained below can also be implemented on a rigid instrument suitable for laparoscopic use or an instrument suitable for open surgery.
  • the instrument 10 has a fluid conductor 12, for example in the form of a flexible tube 13, which extends from a distal end 14 to its proximal end 15.
  • a lumen 16 which can be seen in particular from FIG. 2, leads through the length of the tube 13.
  • a gas typically an inert gas such as argon, flows through this lumen.
  • the instrument 10 is connected to a device 17 which contains a gas source 18 or provides a connection to such.
  • the gas flows from the proximal end 15 to the distal end 14 of the tube 13 and thus the lumen 16 and from this out of the open end of the tube 13.
  • the electrode 11 is arranged, the distal end 19 of which preferably does not protrude from the fluid conductor 12, but rather is still positioned in the lumen 16. In some embodiments, however, it can also protrude with a section from the fluid conductor 12 and / or the lumen 16.
  • the electrode 11 is preferably a pin or needle electrode, which can be formed, for example, by a round or profile wire or also by a tube or a cannula.
  • Electrode 11 can also be formed by the distal end of the wire extending through lumen 16.
  • the electrode 11 can have a substantially constant cross section. Regardless of its specific shape, it can preferably be centered in the lumen 16 and be kept stationary or axially movable.
  • the holder 20 provided for this purpose carries the electrode 11 and is supported on the inside on the fluid conductor 12 or the hose 13.
  • the electrode 11 is electrically connected to a generator 21, for example an HF generator, which emits a high-frequency electrical voltage to the electrode 11.
  • a generator 21 for example an HF generator, which emits a high-frequency electrical voltage to the electrode 11.
  • a corresponding connecting conductor can extend from the electrode 11 through the entire lumen 16 to the proximal end 15, at which an electrical connection provides the contact to the generator 21.
  • the generator 21 is preferably set up to deliver a voltage which is sufficiently high to generate an electrical discharge at the tip of the electrode 11 and thereby at least partially ionize the gas stream flowing along the electrode 11 A plasma jet is generated for the treatment of biological tissue.
  • the electrode 11 is, for example, a slim cylinder with a ner flat, round, conical or conical tip or overall designed as a slender cone. At least in the vicinity of its distal end 19, it preferably has a diameter of less than 0.5 mm, preferably at most 0.3 mm. Therefore, its radius R apparent from FIG. 4 is less than 0.25 mm, preferably less than 0.15 mm. Radii smaller than 0.1 mm are possible.
  • the electrode 11 can also have a prismatic shape, for example by being designed as a profile wire. It can also be designed as a flat plate with a tip oriented in the distal direction.
  • FIG. 4 illustrates a cross section of the electrode 11 at an axial distance of a few millimeters from the distal end 19 of the electrode 11. The distance is so great that the structure of the electrode 11 remains unchanged in operation.
  • the electrode 11 has an electrode body 22 which is provided with a coating 23.
  • the electrode body 22 and the Beschich device 23 are made of different materials.
  • the melting temperature T K of the Elektrodenkör pers 22 is preferably above 1000 ° C.
  • the electrode body 22 can also consist of another thermally stable, electrically conductive or also electrically, at least in the cold state, non-conductive material, such as ceramic.
  • the electrode body 22 can consist of a high-melting metal such as steel, stainless steel, hard metal, molybdenum, tungsten or the like.
  • a stainless steel preferred as the base material has the following composition:
  • the coating 23 is preferably at least partially made of an electrically good conductive low-melting material with a melting point preferably lower than 1000 ° C, the coating 23 can for example consist of silver or silver alloys.
  • the thickness D of the coating 23 is preferably at least so large that the proportion of the area of the cross-hatched cross-hatched cross-hatched cross-sectional area of the coating 23 of the total cross-sectional area of the electrode 11 is greater than 10%, preferably greater than 12%.
  • the total cross-sectional area is the cross-sectional area with the area of a circle of radius R. In Figure 4, this corresponds to the sum of the area of the cross-sectional area of the electrode body 22 (hatched in Figure) and the area of the cross-sectional area of the coating 23 (cross-hatched in Figure 4 ).
  • the explained relationship between the cross-sectional area of the coating 23 and the total cross-sectional area of the electrode 11 applies regardless of its specific cross-sectional shape.
  • the electrode 11 can thus have a hollow cylindrical or a polygonally delimited cross section.
  • An intermediate layer 24 can be provided between the coating 23 and the electrode body 22.
  • This can consist of a metal, preferably a noble metal, a noble metal alloy or an inert metal, e.g. nickel, a nickel alloy,
  • the melting temperature T z of the material of the intermediate layer 24 is preferably between the melting temperatures T K and T B of the materials of the electrode body 22 and the coating 23 (T K > T Z > T B ).
  • the intermediate layer 24 can act as an adhesion promoter and at the same time favor the withdrawal of the melting coating 23 from the electrode body 22 at the distal end 19.
  • So instruments 11 can be designed with delicate outer dimensions from.
  • the outer diameter of the fluid conductor 12 can be 1 mm or less, if necessary.
  • the resulting miniaturization possibility is based on the low generation of heat and heat radiation at and from the electrode 11. This is achieved by combining at least some of the measures described above. In particular, this ensures that the electrical discharge is concentrated on the distal end 19 of the electrode 11 during operation.
  • This has a section 25 which is preferably several millimeters long and adjoins the distal end 19.
  • the section 25 preferably ends proximally in front of or on the holder 20.
  • the coating can, however, also extend further in the proximal direction over the holder 20 and continue. In the distal direction, the section 25 ends at the distal end 19 of the electrode 11.
  • the distal end 190 begins at an area 26 shown in FIG. 3, which is so close to the discharge base points 27 that are formed that 26 material of the Coating 23 is or may be in liquid form in operation.
  • At least parts of the electrode body 22 are exposed at the distal end 19 during operation.
  • the exposed area forms the distal end 19.
  • a section 19a is formed whose heat capacity is preferably less than 4.5 mJ / K, more preferably less than Is 4.17 mJ / K. From the section 19a can be formed by the distal end 19.
  • the low heat capacity of the section 19a enables the local melting of the coating 23. It also ensures constant electron emission from the end 19 immediately after the ignition of a plasma, even at low RF powers. This promotes the concentration of the plasma discharge on the distal end of the electrode and thus reduces the heat input into it.
  • the lumen 16 is first exposed to gas so that a gas flow results in the distal direction.
  • Argon for example, which flows along the electrode 11, can serve as the gas.
  • the electrode 11 is electrically connected to the generator 21.
  • the one on that Voltage applied at the distal end 19 leads to a sparkover to a nearby counterelectrode, which can be biological tissue, for example.
  • the electrode 11 has the initial shape illustrated in FIG. 5, which is determined geometrically.
  • the electrode body 22 is cylindrical, while the coating 23 has a constant thickness essentially everywhere.
  • the coating 23 extends from the distal end 19 a few millimeters or centimeters in per ximal direction and can then end or continue.
  • the coating 23 can extend over the end face of the electrode body 22 or it can also leave it free, as can be seen from the example according to FIG.
  • the coating 23 can also be removed from an end region, for example from the distal end 19, during the production of the electrode, as FIG. 7 shows.
  • the distal end 19 of the electrode 11 can be tapered, designed as a truncated cone or also as a wedge.
  • the electrode 11 can be produced by cutting off a sufficiently long section from an endlessly supplied coated wire. If necessary, the distal end 19 can be reworked to remove material in order to completely or partially remove the coating 23 at the end 19.
  • the distal end 19 of the electrode 11 is initially heated, so that it is then redesigned for further operation.
  • a region 26 is formed on the electrode 11 in which the material of the coating 23 is at least partially melted, as illustrated in FIG. In the area 26 can Coating be thicker than in the remaining area of the electrode 11. In contrast, the coating at the outer end 19 can have a smaller thickness, be interrupted or completely absent.
  • the processes described above in connection with the initial start-up can also be carried out in the course of manufacturing the instrument 10.
  • the manufacturer can briefly put the instrument 10 into operation under controlled conditions.
  • the manufacturer can specify the gas type and gas flow as well as the voltage and current, as for operation on the patient. However, he can also choose different gas types, gas flows or operating voltages or flows.
  • the distal end 19 of the electrode 11 becomes hot and electron-emissive, while the electrode 11 reaches far lower temperatures in the area 26 and in particular further proximally in the section 25 and remains relatively cool there.
  • the discharge base points 27 (FIG. 3) are fixed at the distal end 19 without migrating in the proximal direction. The electrode 11 thus emits very little heat and does not contribute significantly to the heating of the fluid conductor 12.
  • the instrument 10 has an electrode 11 which is arranged in a gas-carrying lumen 16 and held in a centered manner.
  • the electrode 11 has an electrode body 22 made of a thermally stable Ma material, for example hard metal, tungsten, steel, stainless steel or the like.
  • the electrode 11 is provided with a coating 23 made of a low-melting material, such as, for example, silver, silver alloys or another low-melting metal.
  • an adhesive layer 24, in particular a gold layer can be provided between the Coating 23 and the electrode body 22, an adhesive layer 24, in particular a gold layer, can be provided. This can facilitate the pulling back of the coating 23 upon initial start-up and thus during the formation of the shape of the electrode 11 desired for operation (for example according to FIG. 6).

Abstract

Das erfindungsgemäße Instrument (10) weist eine Elektrode (11) auf, die in einem gasführenden Lumen (16) angeordnet und zentriert gehalten ist. Die Elektrode (11) weist einen Elektrodenkörper (22) aus einem thermisch stabilen Material, beispielsweise Hartmetall, Wolfram, Stahl, Edelstahl oder dergleichen auf. Die Elektrode (11) ist mit einer Beschichtung (23) aus einem niedrig schmelzenden Material, wie beispielsweise Silber, Silberlegierungen oder einem anderen niedrig schmelzenden Metall, auf. Zwischen der Beschichtung (23) und dem Elektrodenkörper (22) kann eine Haftschicht (24), insbesondere eine Goldschicht vorgesehen sein. Diese kann das Zurückziehen der Beschichtung (23) bei ErstInbetriebnahme und somit beim Ausbilden der für den Betrieb gewünschten Form der Elektrode (11) begünstigen.

Description

Instrument für die Plasmachirurgie und Verfahren zur Plas- maerzeugung
[0001] Die Erfindung betrifft ein elektrochirurgisches Instrument insbesondere zur Plasmabehandlung von biologi schem Gewebe, insbesondere zur Plasmakoagulation, sowie ein Verfahren zur Plasmaerzeugung.
[0002] Aus der DE 100 30 111 Al sind ein Plasmakoagula tionsinstrument mit einer als flaches Plättchen ausgebilde ten Elektrode und weiter ein Plasmakoagulationsinstrument mit einer drahtförmigen Elektrode bekannt, die beide je weils in einem Lumen eines schlauchartigen Fluidleiters an geordnet sind. Durch ihre Formgebung stützen sich die Elektroden jeweils an der inneren Wandung des Lumens ab, sodass die Spitze der jeweiligen Elektrode im Lumen
zentriert und ortsfest gehalten ist. Die von der Elektrode ausgehende elektrische Entladung bildet mit dem durch das Lumen strömenden Gas einen Plasmastrahl.
[0003] Weiter ist aus der WO 2005/046495 Al ein ähnli ches Instrument mit einer draht- oder stiftartigen Elekt rode bekannt, die ortsfest zentral in einem Lumen eines schlauchartigen Fluidleiters gehalten ist. Zur Fixierung der Elektrode dient ein sich diametral durch den Kanal er streckendes, sich mit seinen langen Kanten an der inneren Wand des Lumens abstützenden Metallplättchen, an dem die Elektrode befestigt ist. Die Elektrode wird beispielsweise durch einen Wolframdraht gebildet. [0004] Weiter ist aus der EP 1 743 588 Bl eine elektro- chirurgische Elektrode zur Kontaktkoagulation bekannt, die einen Elektrodenkörper aufweist, der im Kern aus Molybdän besteht und mit einer Silberlegierung plattiert ist. Die Silberlegierung besteht aus Silber mit 1,4% bis 4% Germa nium und ein bis 1% bis 2% Indium. Mit derartigen Elektro den sollen beim Gewebeschnitt die am Gewebe auftretenden Beeinträchtigungen vermindert werden.
[0005] Bei den Plasmakoagulationsinstrumenten tritt im Betrieb an der Elektrode und in deren Umgebung eine erheb liche Wärmeentwicklung auf. Die Elektrode ist typischer weise in einem Fluidleiter angeordnet, der durch die ent stehende Wärme beeinträchtigt werden kann. Auch die Elekt rode selbst kann beeinträchtigt werden. Zur Minimierung o- der Vermeidung solcher Beeinträchtigungen ist in der Ver gangenheit ein thermischer Schutz des Fluidleiters vorgese hen worden. So schlägt die oben genannte DE 100 30 111 Al die Ausbildung der Elektrode als flaches Plättchen zur Ver besserung deren Kühlung vor. Durch flächige Gestaltung des Entladungsabschnitts der Elektrode soll die Erhitzung der Sonde vermieden werden. Hingegen soll gemäß der WO
2005/046495 Al am distalen Ende des Fluidleiters ein Kera mikröhrchen angebracht sein, das die auftretende Hitzeent wicklung von dem Kunststoffschlauch der Sonde fernhält.
[0006] Alle genannten Maßnahmen setzen der Miniaturisie rung des Instruments Grenzen, insbesondere, wenn es um ein Plasmakoagulationsinstrument geht .
[0007] Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, ein Konzept anzugeben, mit dem sich die Abmessungen von Plasma koagulationssonden weiter reduzieren lassen. [0008] Diese Aufgabe wird mit dem elektrochirurgischen Instrument nach Anspruch 1 sowie auch mit dem Verfahren nach Anspruch 14 gelöst:
[0009] Das Instrument weist einen Fluidleiter mit we nigstens einem Lumen auf, in welchem eine Elektrode vor zugsweise ortsfest und vorzugsweise zentriert angeordnet ist. Die Elektrode besteht aus einem Elektrodenkörper, der sich, von seinem distalen Ende ausgehend, in proximaler Richtung in das Lumen erstreckt und auf dem eine Beschich tung angeordnet ist. Das Lumen ist an eine Gasquelle, ins besondere eine Argonquelle anschließbar, so dass die Elekt rode in einem Fluidstrom angeordnet ist. Das Instrument kann in Betrieb an dem distalen Ende einen axial oder auch seitlich gerichteten Plasmastrahl abgeben. Das Lumen kann als Kanal eines Schlauchs oder Rohrs realisiert sein. Der Schlauch oder das Rohr können ein oder mehrere Lumen auf weisen.
[0010] Die Elektrode ist wenigstens teilweise in dem Lu men angeordnet und dazu vorzugsweise zentriert axial ver stellbar oder axial fest gehalten. Z.B. kann die Elektrode dazu an einem sich bis zu der Begrenzungsfläche des Lumens erstreckenden Halter befestigt sein. Alternativ kann sie sich selbst bis zu der Begrenzungsfläche erstrecken, um sich an dieser abzustützen.
[0011] Das distale Ende der Elektrode ist bei einer Aus führungsform der Erfindung innerhalb des Lumens platziert. Der Plasmastrahl entsteht somit in oder an dem distalen Endabschnitt des Lumens. Das Ende der Elektrode sticht nicht aus dem Lumen heraus und ist somit vor direktem Gewe bekontakt geschützt. [0012] Die Elektrode kann aber auch so platziert sein, dass ihr distales Ende aus dem Lumen heraus ragt. Insbeson dere kann die Elektrode an ihrem distalen Ende einen Isola tor tragen. Der Isolator besteht vorzugsweise aus einem elektrisch isolierenden keramischen Material.
[0013] Der Isolator kann als Kugel ausgebildet sein, die von der Elektrode getragen ist. Der Isolator kann auch als Halbkugel ausgebildet sein, die von der Elektrode getragen ist. Der Isolator kann dabei dem Lumen seine gerundete oder seine flache Seite zuwenden. Der Isolator kann auch als endseitig abgerundeter Zylinder ausgebildet sein. Weiter kann der Isolator als Kreiskegel mit gerundeter oder ebener Grundfläche ausgebildet sein. Der Isolator kann dabei dem Lumen seine Grundfläche oder seine kegelige Seite zuwenden. Der Isolator kann auch als Scheibe ausgebildet sein. Vor zugsweise ist der Isolator in Bezug auf die drahtförmige Elektrode rotationssymmetrisch ausgebildet und angeordnet.
[0014] Zwischen dem Isolator und dem distalen Ende des Schlauchs oder Rohrs kann eine seitlich gerichtete Öffnung verbleiben, durch die Gas und/oder Plasma austreten kann. Die Öffnung kann sich über 360° um die Elektrode herum er strecken. Sie kann z.B. als ringförmiger Schlitz oder als breiter ringförmiger freier Bereich zwischen dem Isolator und dem Schlauch- oder Rohrende ausgebildet sein. In diesem Fall ist der Isolator nur von der Elektrode getragen. Mit dem Rohr oder Schlauch oder mit darin angeordneten Elemen ten ist er nicht verbunden.
[0015] Die seitlich gerichtete Öffnung kann auch in zwei oder mehrere Teilöffnungen aufgeteilt sein. Z.B. können den Isolator ein, zwei oder mehrere Stege mit dem Schlauch oder Rohr verbinden, in dem das Lumen ausgebildet und die Elekt rode angeordnet ist. Der Steg oder die Stege können mit ei nem in dem Lumen angeordneten Element oder einem außen auf dem Rohr oder Schlauch angeordneten Element, z.B. einem Halter, verbunden sein. Der Halter kann mit den Stegen und dem Isolator einstückig aus Keramik ausgebildet sein.
[0016] Bei Ausführungsformen, bei denen sich die Elekt rode aus dem Lumen heraus erstreckt, kann derjenige Teil der Elektrode, an dem sich Entladungsfußpunkte der Plasma entladung bilden, komplett außerhalb des Lumens angeordnet sein. Die Elektrode kann z.B. 1 mm bis 3 mm aus dem Lumen heraus ragen.
[0017] Unabhängig davon, ob die Elektrode aus dem Lumen heraus ragt oder vollständig in diesem angeordnet ist, gilt :
[0018] Die auf dem Elektrodenkörper angeordnete Be schichtung hüllt den Elektrodenkörper ein, wobei der Quer schnitt der Beschichtung in einem Abstand von mehreren Mil limetern von der distalen Spitze wenigstens 12% des Flä cheninhalts des Querschnitts der gesamten Elektrode aus macht. Vorzugsweise gilt dies für einen erheblichen, sich von dem distalen Ende der Elektrode in proximaler Richtung weg erstreckenden Abschnitt von wenigstens einigen Millime tern, unabhängig von der Elektrodenform.
[0019] Gemäß der Erfindung ist die Beschichtung an dem distalen Ende der Elektrode unabhängig von der geometri schen Form der Elektrode zumindest nach einiger Zeit des bestimmungsgemäßen Gebrauchs und während desselben redu ziert oder beseitigt. Alternativ kann das distale Ende der Elektrode auch schon vor dem ersten Gebrauch frei von Be schichtung sein oder die Beschichtung kann an dem distalen Ende eine reduzierte Dicke aufweisen oder ein- oder mehr fach unterbrochen sein. Unter dem distalen Ende wird im Rahmen der vorliegenden Beschreibung ein Endabschnitt der Elektrode verstanden, der 1 mm bis 3 mm lang sein kann. Das distale Ende kann stumpf, gerundet, sich verjüngend oder spitz zulaufend ausgebildet sein.
[0020] Die Elektrode kann als Plättchen mit einer dista len Spitze oder auch als stift- oder nadelförmige Elektrode (sogenannte Drahtelektrode) ausgebildet sein. Die Elektrode ist durch geeigneten Mittel, beispielsweise einen Halter, in dem Lumen des Fluidleiters vorzugsweise ortsfest oder auch längs beweglich angeordnet. Sie ist vorzugsweise zentriert .
[0021] Vorzugsweise weist die Beschichtung der Elektrode eine Schmelztemperatur auf, die niedriger, vorzugsweise deutlich niedriger, ist als die Schmelztemperatur des
Elektrodenkörpers. Der Elektrodenkörper besteht vorzugs weise aus einem Material mit einem Schmelzpunkt oberhalb 1000°C. Er kann aus Stahl, Edelstahl insbesondere chrom- und/oder nickelhaltigen Stählen, Molybdän, Wolfram, Hartme tall oder einem anderen vorzugsweise elektrisch leitfähigen Material bestehen. Vorzugsweise besteht der Elektrodenkör per aus einem kohlenstoffhaltigen Metall oder einer kohlen stoffhaltigen Metalllegierung. Der Kohlenstoffgehalt ist vorzugsweise größer als 0,02 Gew.%, vorzugsweise mindestens 0,05 Gew . % .
[0022] Dagegen weist die Beschichtung vorzugsweise eine niedrige Schmelztemperatur von weniger als 1000°C auf. Die Schmelztemperatur ist dabei vorzugsweise so niedrig ge wählt, dass bei den Einsatzbedingungen, für die das Instru- ment vorgesehen ist, wenigstes ein Teil des Beschichtungs materials an dem distalen Ende oder in der Nähe des dista len Endes der Elektrode schmilzt. Die Einsatzbedingungen, für die das Instrument vorgesehen ist, betreffen die wäh rend des Betriebs am Patienten vorgesehenen Gasflüssen und elektrischen Leistungen. Das Beschichtungsmaterial kann vorzugsweise Silber oder eine Silberlegierung sein. Insbe sondere wird als Beschichtungsmaterial ein Material bevor zugt, das mit dem in dem Lumen strömenden Gas wenig oder nicht reagiert.
[0023] Durch die genannten Maßnahmen kann sich zu Beginn der Benutzung des Instruments eine Elektrodenstruktur aus bilden, bei der die Beschichtung der Elektrode an dem dis talen Ende der Elektrode fehlt oder eine Struktur aufweist, die von der Struktur der übrigen Beschichtung abweicht. Dadurch kann erreicht werden, dass sich die elektrische Entladung auf das distale Ende der Elektrode konzentriert. Damit konzentriert sich auch der Wärmeeintrag in die Elekt rode auf das distale Ende derselben. Die Elektrode nimmt dadurch wesentlich weniger Wärme auf als bekannte Elektro den, bei denen der Entladungsfußpunkt an der Elektrode ent lang wandert oder springt.
[0024] Die Elektrode kann zumindest nach der Erstinbe triebnahme an ihrem distalen Ende eine raue Oberfläche auf weisen, an der wenigstens einige von Beschichtungsmaterial befreite Inseln existieren. Vorzugsweise enthält das Elekt rodengrundmaterial Kohlenstoff, der an einigen Stellen An sammlung bildet und an einigen Stellen frei liegt. Der Koh lenstoff kann von Beschichtungsmaterial umgeben oder in Be reichen liegen, die von Beschichtungsmaterial frei sind. Kohlenstoffcluster können Entladungsfußpunkte bilden. [0025] Die genannten Effekte treten insbesondere bei Elektrodendurchmessern unterhalb von 0,5 mm und Beschich tungen auf, deren Dicke ein Mindestmaß übersteigt. Das Min destmaß ist erreicht, wenn wenigstens 10%, besser 12% der Elektrodenquerschnittsfläche aus Beschichtungsmaterial be steht .
[0026] In Betrieb kann die Beschichtung insbesondere an dem distalen Ende schmelzen und eine ganz oder teilweise flüssigen Bereich bilden. Die Beschichtung kann sich von dem distalen Ende des Elektrodenkörpers etwas zurückziehen und den Elektrodenkörper ganz oder teilweise freilegen. Es zeigt sich aber eine erhöhte Elektrodenstandzeit mit gegen über unbeschichteten Elektroden stark vermindertem Materi alabtrag .
[0027] Es zeigt sich, dass durch die Konzentrierung der elektrischen Entladung auf das äußere distale Ende der Elektrode der Eintrag von Wärmeenergie in die Elektrode mi nimiert ist. Der Effekt ist so stark, dass zumindest bei einigen Ausführungsformen der Fluidleiter komplett aus Kunststoff ausgebildet werden kann und eine Keramikausklei dung auch am distalen Ende überflüssig ist. Weiter ist es möglich, auf eine Kühlung der Elektrode mittels Kühlkörper oder anderer Maßnahmen zu verzichten. Als Elektrodenhalte rung kann ein thermisch und/oder elektrisch isolierendes Material wie Keramik oder Kunststoff verwendet werden, ohne dass auch bei längerem Einsatz eine Schädigung des Instru ments zu befürchten wäre.
[0028] Zu diesem Verhalten trägt auch bei, wenn die Elektrode an ihrem distalen Ende einen z.B. mindestens 2 mm, vorzugsweise mindestens 2,5 mm langen aufweist, dessen Wärmekapazität kleiner als 4,5 mJ/K vorzugsweise kleiner als 4,17 mJ/K ist. Die geringe Wärmekapazität trägt zur Lo kalisierung und Fixierung der Entladung an dem distalen Ende der Elektrode bei. Die Elektrode erreicht an ihrem distalen Ende schnell ihre Betriebstemperatur, bei der das Beschichtungsmetall wenigstens abschnittsweise flüssig ist. Es kann sich von der heißen Elektrodenspitze zurückziehen. Der Entladungsfußpunkt fixiert sich an der heißen Elektro denspitze. Er wandert nicht in proximaler Richtung aus und überquert insbesondere nicht die sich ausbildende ringför mige Barriere aus geschmolzenem Beschichtungsmetall (z.B. Silber) .
[0029] An der Elektrode ergibt sich ein sehr starker axialer Temperaturgradient mit einem starken Abfall zwi schen hoher Temperatur am distalen Ende und niedriger Tem peratur jenseits eines ungefähr ringförmigen Bereichs, in dem in Betrieb flüssiges Beschichtungsmaterial vorhanden ist .
[0030] Zur Erfindung gehört auch ein Konzept zur Ausbil dung der Elektrode mit Verankerung des Entladungsfußpunkts oder der Entladungsfußpunkte an dem distalen Ende der
Elektrode. Die Entladungsfußpunkte sind Punkte mit gegen über der Umgebung erhöhtem Elektronenaustritt. Sie sind im als Stellen sichtbar, von denen im Plasma sichtbare stark leuchtende Strähnen ausgehen.
[0031] Die gewünschte Gestaltung der Elektrode kann auch durch Formierung der Elektrode bei Erstinbetriebnahme er folgen. Eine noch unbenutzte Elektrode kann insbesondere an ihrem distalen Ende eine weitgehend präzise festgelegte ge ometrische Form aufweisen. Die Beschichtung kann sich mit weitgehend konstanter Dicke bis an das äußerste distale Ende der Elektrode erstrecken. Spätestens während der Erstinbetriebnahme können ein oder mehrere Bereiche des distalen Endes der Elektrode freiliegen oder eine redu zierte Dicke der Beschichtung aufweisen. Somit unterschei det sich die Elektrodenoberfläche am distalen Ende von der Elektrodenoberfläche an weiter proximal liegenden Abschnit ten der Elektrode. Die Unterschiede können stofflicher und struktureller Natur sein. Insbesondere kann das distale Ende der Elektrode an der Oberfläche Kohlenstoffpartikel aufweisen. Die Unterschiede der Oberfläche des distalen En des zu der Oberfläche der sonstigen Elektrode führen zur Fixierung der Entladungsfußpunkte am äußersten distalen Ende der Elektrode und somit zur Minimierung des Wärmeein trags in die Elektrode und die umgebende Wandung des Fluid leiters .
[0032] Weitere Einzelheiten vorteilhafter Ausführungs formen der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung und der nachfolgenden Beschreibung. Es zeigen:
[0033] Figur 1 ein Instrument und das zur Speisung vorgesehene Gerät, in schematisierter Darstellung,
[0034] Figur 2 einen distalen Endabschnitt eines er findungsgemäßen Instruments, in vergrößerter längsgeschnit tener Prinzipdarstellung,
[0035] Figur 3 einen distalen Endabschnitt des Instru ments nach Figur 2 während des Betriebs,
[0036] Figur 4 einen Querschnitt durch die Elektrode nach Figur 3, geschnitten entlang der Linie IV-IV,
[0037] Figur 5 eine Elektrode in längsgeschnittener Darstellung ihres distalen Endabschnitts vor ihrer ersten Benutzung, im Längsschnitt, [0038] Figur 6 die Elektrode nach Figur 5, in formier tem Zustand,
[0039] Figur 7 und 8 weitere Ausführungsformen einer er findungsgemäßen Elektrode vor Erstinbetriebnahme, im Längs schnitt .
[0040] Figur 1 veranschaulicht ein Instrument 10, das als Endoskopsonde ausgebildet ist. Es dient zur Plasma-Koa gulation, insbesondere Argon-Plasma-Koagulation, d.h., zur Behandlung von menschlichem oder tierischem Gewebe ohne di rekten physischen Kontakt zwischen seiner Elektrode 11 und dem entsprechenden biologischen Gewebe. Das Instrument 10 ist als flexible Sonde ausgebildet. Die nachstehend erläu terten Prinzipien können aber auch an einem starren, für den laparoskopischen Einsatz oder einem für den offenchi rurgischen Einsatz geeigneten Instrument verwirklicht wer den .
[0041] Das Instrument 10 weist einen Fluidleiter 12 bei spielsweise in Gestalt eines flexiblen Schlauchs 13 auf, der sich von einem distalen Ende 14 bis zu seinem proxima len Ende 15 erstreckt. Durch die Länge des Schlauchs 13 führt ein Lumen 16, das insbesondere aus Figur 2 hervor geht. Dieses Lumen wird in Betrieb von einen Gas, typi scherweise einem Inertgas, wie beispielsweise Argon, durch strömt. Dazu ist das Instrument 10 an ein Gerät 17 ange schlossen, das eine Gasquelle 18 enthält oder eine Verbin dung zu einer solchen vermittelt. Im Betrieb strömt das Gas von dem proximalen Ende 15 zu dem distalen Ende 14 des Schlauchs 13 und somit des Lumens 16 und von diesem aus dem offenen Ende des Schlauchs 13 aus.
[0042] In dem Lumen 16 ist die Elektrode 11 angeordnet, deren distales Ende 19 vorzugsweise nicht aus dem Fluidlei ter 12 herausragt, sondern vielmehr noch in dem Lumen 16 positioniert ist. Sie kann allerdings bei einigen Ausfüh rungsformmen auch mit einem Abschnitt aus dem Fluidleiter 12 und/oder dem Lumen 16 heraus ragen. Die Elektrode 11 ist vorzugsweise eine Stift- oder Nadelelektrode, die zum Bei spiel durch einen Rund -oder Profildraht oder auch durch ein Röhrchen oder eine Kanüle gebildet sein kann. Die
Elektrode 11 kann auch durch das distale Ende des sich durch das Lumen 16 erstreckenden Drahts gebildet sein. Die Elektrode 11 kann einen im Wesentlichen konstanten Quer schnitt aufweisen. Sie kann unabhängig von ihrer konkreten Form in dem Lumen 16 vorzugsweise zentriert und ortsfest o- der axial beweglich gehalten sein. Der dazu vorgesehene Halter 20 trägt die Elektrode 11 und stützt sich innen an dem Fluidleiter 12 bzw. dem Schlauch 13 ab.
[0043] Die Elektrode 11 ist elektrisch mit einem Genera tor 21, zum Beispiel einem HF-Generator verbunden, der eine hochfrequente elektrische Spannung an die Elektrode 11 ab gibt. Ein entsprechender Verbindungsleiter kann sich von der Elektrode 11 durch das gesamte Lumen 16 hindurch bis zu dem proximalen Ende 15 erstrecken, an dem ein elektrischer Anschluss den Kontakt zu dem Generator 21 vermittelt.
[0044] Der Generator 21 ist vorzugsweise darauf einge richtet, eine Spannung abzugeben, die ausreichend hoch ist, um an der Spitze der Elektrode 11 eine elektrische Entla dung zu erzeugen und dadurch den an der Elektrode 11 ent lang strömenden Gasstrom wenigstens teilweise zu ionisie ren. Es bildet sich ein Plasmastrahl zur Behandlung von bi ologischem Gewebe.
[0045] Eine wesentliche Besonderheit des vorliegenden Instruments 10 liegt in der Beschaffenheit der Elektrode 11. Diese ist beispielsweise als schlanker Zylinder mit ei- ner flachen, runden, kegelförmigen oder konischen Spitze o- der insgesamt als schlanker Kegel ausgebildet. Sie weist zumindest in der Nähe ihres distalen Endes 19 vorzugsweise einen Durchmesser von weniger als 0,5 mm vorzugsweise höchsten 0,3 mm auf. Mithin ist ihr aus Figur 4 ersichtli che Radius R kleiner als 0,25 mm vorzugsweise kleiner als 0,15 mm. Radien kleiner als 0,1 mm sind möglich. Die Elekt rode 11 kann aber auch eine prismatische Form aufweise, beispielsweise, indem sie als Profildraht ausgebildet ist. Sie kann außerdem als flaches Plättchen mit einer in dista ler Richtung orientierten Spitze ausgebildet sein.
[0046] Figur 4 veranschaulicht einen Querschnitt der Elektrode 11 in einer axialen Distanz von einigen Millime tern zu dem distalen Ende 19 der Elektrode 11. Die Distanz ist so groß, dass die Struktur der Elektrode 11 in Betrieb unverändert bleibt. Wie ersichtlich, weist die Elektrode 11 einen Elektrodenkörper 22 auf, der mit einer Beschichtung 23 versehen ist. Der Elektrodenkörper 22 und die Beschich tung 23 bestehen aus unterschiedlichen Materialien. Vor zugsweise liegt die Schmelztemperatur TK des Elektrodenkör pers 22 über 1000°C. Auch kann der Elektrodenkörper 22 aus einem anderen thermisch beständigen elektrisch leitfähigen oder auch elektrisch, zumindest in kaltem Zustand, nicht leitfähigen Material, wie zum Beispiel Keramik, bestehen.
[0047] Der Elektrodenkörper 22 kann aus einem hoch schmelzenden Metall wie zum Beispiel Stahl, Edelstahl, Hartmetall, Molybdän, Wolfram oder dergleichen bestehen.
Als Material für den Elektrodenkörper 22 eignen sich insbe sondere Legierungen, die Eisen und/oder Chrom und/oder Ni ckel enthalten. Außerdem können als weitere Legierungsbe standteile Kohlenstoff und/oder Mangan und/oder Phosphor und/oder Schwefel und/oder Silizium und/oder Nickel und/o der Stickstoff und/oder Molybdän vorhanden sein. Ein als Grundmaterial bevorzugter Edelstahl hat folgende Zusammen setzung :
[0048] Hingegen besteht die Beschichtung 23 vorzugsweise zumindest teilweise aus einem elektrisch gut leitfähigen niedrig schmelzenden Material mit einem Schmelzpunkt vor zugsweise niedriger als 1000 °C, die Beschichtung 23 kann zum Beispiel aus Silber oder Silberlegierungen bestehen.
Die Dicke D der Beschichtung 23 ist vorzugsweise wenigstens so groß, dass der Anteil des Flächeninhalts der in Figur 4 kreuzschraffierten Querschnittsfläche der Beschichtung 23 an der Gesamtquerschnittsfläche der Elektrode 11 größer als 10% vorzugsweise größer als 12% ist. Die gesamte Quer schnittsfläche ist die Querschnittsfläche mit dem Flächen inhalt eines Kreises des Radius R. Dies entspricht in Figur 4 der Summe aus dem Flächeninhalt der Querschnittsfläche des Elektrodenkörpers 22 (in Figur schrägschraffiert) und dem Flächeninhalt der Querschnittsfläche der Beschichtung 23 (in Figur 4 kreuzschraffiert) . Der erläuterte Zusammen hang zwischen der Querschnittsfläche der Beschichtung 23 und der Gesamtquerschnittsfläche der Elektrode 11 gilt un abhängig von deren konkreter Querschnittsform. So kann die Elektrode 11 einen hohlzylindrischen oder einen polygonal begrenzten Querschnitt aufweisen.
[0049] Zwischen der Beschichtung 23 und dem Elektroden körper 22 kann eine Zwischenschicht 24 vorgesehen sein. Diese kann aus einem Metall bestehen, vorzugsweise aus ei nem Edelmetall, einer Edelmetalllegierung oder einem reak tionsträgem Metall, z.B. Nickel, einer Nickellegierung,
Gold oder einer Goldlegierung. Die Schmelztemperatur Tz des Materials der Zwischenschicht 24 liegt vorzugsweise zwi schen den Schmelztemperaturen TK und TB der Materialien des Elektrodenkörpers 22 und der Beschichtung 23 (TK>TZ>TB) . Die Zwischenschicht 24 kann als Haftvermittler wirken und zu gleich das Zurückziehen der schmelzenden Beschichtung 23 von dem Elektrodenkörper 22 am distalen Ende 19 begünsti gen .
[0050] Bei Einhaltung der genannten Parameter, d.h., Durchmesser der Elektrode 11 kleiner als 0,3 mm und Anteil der Querschnittsfläche der Beschichtung 23 größer als 10%, vorzugsweise größer als 12% an der Gesamtquerschnittsfläche der Elektrode 11 ergeben sich günstige thermische Verhält nisse. So können Instrumente 11 mit filigranen äußeren Ab messungen gestaltet werden. Der Außendurchmesser des Fluid leiters 12 kann bedarfsweise 1 mm oder weniger betragen.
[0051] Die sich ergebende Miniaturisierungsmöglichkeit beruht auf der geringen Wärmeentwicklung und Wärmeabstrah- lung an und von der Elektrode 11. Dies wird durch die Kom bination wenigstens einiger der vorbeschriebenen Maßnahmen erreicht. Insbesondere wird dadurch erreicht, dass sich die elektrische Entladung in Betrieb auf das distale Ende 19 der Elektrode 11 konzentriert. Diese weist einen sich an das distale Ende 19 anschließenden vorzugsweise mehrere Millimeter langen Abschnitt 25 auf. In diesem gelten die im Zusammenhang mit Figur 4 beschriebenen Verhältnisse hin sichtlich der Querschnittsflächen des Elektrodenkörpers 22 und der Beschichtung 23. Vorzugsweise endet der Abschnitt 25 proximal vor oder an dem Halter 20. Die Beschichtung kann sich jedoch auch über den Halter 20 in proximaler Richtung weiter erstrecken und fortsetzen. In distaler Richtung endet der Abschnitt 25 an dem distalen Ende 19 der Elektrode 11. Das distale Ende 190 beginnt an einem aus Fi gur 3 ersichtlichen Bereich 26, der so nahe an sich ausbil denden Entladungsfußpunkten 27 liegt, dass in diesem Be reich 26 Material der Beschichtung 23 in Betrieb in flüssi ger Form vorliegt oder vorliegen kann.
[0052] An dem distalen Ende 19 liegen im Betrieb zumin dest Teile des Elektrodenkörpers 22 frei. Der freiliegende Bereich bildet das distale Ende 19. Ausgehend von dem stirnseitigen Ende der Elektrode 11 bis etwa 2 mm bis 2,5 mm in proximaler Richtung ist ein Abschnitt 19a gebildet, dessen Wärmekapazität vorzugsweise kleiner als 4,5 mJ/K weiter vorzugsweise kleiner als 4,17 mJ/K ist. Der Ab schnitt 19a kann durch das distale Ende 19 gebildet sein. Die geringe Wärmekapazität des Abschnitts 19a ermöglicht das lokale Schmelzen der Beschichtung 23. Auch stellt sie eine stetige Elektronenemission des Endes 19 sofort nach Zünden eines Plasmas auch bei geringen HF-Leistungen si cher. Dies fördert die Konzentration der Plasmaentladung auf das distale Ende der Elektrode und mindert somit den Wärmeeintrag in diese.
[0053] Das insoweit beschriebene Instrument 10 wird wie folgt eingesetzt und seine Elektrode 11 wie folgt betrie ben :
[0054] Im Betrieb wird zunächst das Lumen 16 mit Gas be aufschlagt, sodass sich eine Gasströmung in distaler Rich tung ergibt. Als Gas kann beispielsweise Argon dienen, das an der Elektrode 11 längs entlangströmt. Die Elektrode 11 ist elektrisch mit dem Generator 21 verbunden. Die an dem distalen Ende 19 anliegende Spannung führt zu einem Funken überschlag zu einer in der Nähe befindlichen Gegenelekt rode, die zum Beispiel biologisches Gewebe sein kann.
[0055] Unmittelbar vor oder nach Beginn dieses Vorgangs hat die Elektrode 11 die in Figur 5 veranschaulichte An fangsform, die geometrisch bestimmt ist. Zum Beispiel ist der Elektrodenkörper 22 zylindrisch, während die Beschich tung 23 im Wesentlichen überall eine konstante Dicke auf weist. Die Beschichtung 23 erstreckt sich ausgehend von dem distalen Ende 19 einige Millimeter oder Zentimeter in pro ximaler Richtung und kann dann enden oder sich fortsetzen. Die Beschichtung 23 kann sich bis über die Stirnseite des Elektrodenkörpers 22 erstrecken oder diese auch freilassen, wie es aus dem Beispiel nach Figur 8 hervorgeht. Auch kann die Beschichtung 23 schon bei der Produktion der Elektrode von einem Endbereich, z.B. von dem distalen Ende 19 ent fernt sein, wie es Figur 7 zeigt. Dazu kann das distale Ende 19 der Elektrode 11 kegelförmig angespitzt, als Kegel stumpf oder auch als Keil ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Elektrode 11 durch Abschneiden eines ausreichend langen Teilstücks von einem endlos gelieferten beschichte ten Draht erzeugt werden. Gegebenenfalls kann das distale Ende 19 materialabtragend nachbearbeitet sein, um die Be schichtung 23 an dem Ende 19 ganz oder teilweise zu entfer nen .
[0056] Mit der Erstinbetriebnahme erhitzt sich zunächst das distale Ende 19 der Elektrode 11, sodass sich dieses dann für den weiteren Betrieb umgestaltet. An der Elektrode 11 bildet sich ein Bereich 26, in dem das Material der Be schichtung 23 zumindest teilweise geschmolzen ist, wie es in Figur 6 veranschaulicht ist. In dem Bereich 26 kann die Beschichtung dicker sein, als im übrigen Bereich der Elekt rode 11. Dagegen kann die Beschichtung an dem äußeren Ende 19 eine geringere Dicke aufweisen, unterbrochen sein oder gänzlich fehlen.
[0057] Die oben im Zusammenhang mit der Erstinbetrieb- nahme beschriebenen Vorgänge können auch im Rahmen der Fer tigung des Instruments 10 durchgeführt werden. Dazu kann der Hersteller das Instrument 10 unter kontrollierten Be dingungen kurzzeitig in Betrieb nehmen. Dabei kann der Her steller sowohl Gasart und Gasfluss sowie die Spannung und den Strom festlegen, wie für den Betrieb am Patienten. Er kann aber auch abweichende Gasarten, Gasflüsse oder Be triebsspannungen oder -ströme wählen.
[0058] In Betrieb wird das distale Ende 19 der Elektrode 11 heiß und elektronenemissionsfähig, während die Elektrode 11 in dem Bereich 26 und insbesondere weiter proximal im Abschnitt 25 weitaus geringere Temperaturen erreicht und dort relativ kühl bleibt. An dem distalen Ende 19 fixieren sich die Entladungsfußpunkte 27 (Figur 3), ohne in proxima ler Richtung zu wandern. Die Elektrode 11 strahlt somit sehr wenig Wärme ab und trägt nicht wesentlich zur Erwär mung des Fluidleiters 12 bei.
[0059] Das erfindungsgemäße Instrument 10 weist eine Elektrode 11 auf, die in einem gasführenden Lumen 16 ange ordnet und zentriert gehalten ist. Die Elektrode 11 weist einen Elektrodenkörper 22 aus einem thermisch stabilen Ma terial, beispielsweise Hartmetall, Wolfram, Stahl, Edel stahl oder dergleichen, auf. Die Elektrode 11 ist mit einer Beschichtung 23 aus einem niedrig schmelzenden Material, wie beispielsweise Silber, Silberlegierungen oder einem an deren niedrig schmelzenden Metall versehen. Zwischen der Beschichtung 23 und dem Elektrodenkörper 22 kann eine Haft schicht 24, insbesondere eine Goldschicht vorgesehen sein. Diese kann das Zurückziehen der Beschichtung 23 bei Erstin betriebnahme und somit beim Ausbilden der für den Betrieb gewünschten Form der Elektrode 11 (z.B. nach Figur 6) be günstigen .
Bezugs Zeichen :
10 Instrument
11 Elektrode
12 Fluidleiter
13 Schlauch
14 distales Ende des Fluidleiters 12 / Schlauchs 13
15 proximales Ende des Fluidleiters 12 /
Schlauchs 13
16 Lumen
17 Gerät
18 Gasquelle
19 distales Ende der Elektrode 11
19a Abschnitt der Elektrode 11 (2 bis 2,5 mm Länge)
20 Halter
21 Generator
22 Elektrodenkörper
23 Beschichtung
24 Zwischenschicht
25 Abschnitt
26 Bereich, in dem Beschichtungsmaterial flüssig sein kann
27 Entladungsfußpunkte

Claims

Patentansprüche :
1. Elektrochirurgisches Instrument (10), insbesondere zur Plasmakoagulation, mit einem Fluidleiter (12), der wenigstens ein Lumen (16) aufweist, mit einer Elektrode (11), die wenigstens abschnitts weise in dem Fluidleiter (12) angeordnet ist und einen Elektrodenkörper (22) aufweist, der sich von seinem distalen Ende (19) ausgehend in proximaler Richtung in den Fluidleiter (12) erstreckt und auf dem eine Be schichtung (23) angeordnet ist.
2. Instrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (23) eine Schmelztemperatur (TB) und der Elektroden körper (22) eine Schmelztemperatur (TK) aufweist und dass die Schmelztemperatur (TB) der Beschichtung nied riger ist, als die Schmelztemperatur (TK) des Elektro denkörpers (22) .
3. Instrument nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, dass der Elektrodenkörper (22) aus einem Ma terial mit einer Schmelztemperatur (TK) von über
1000°C besteht.
4. Instrument nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (23) aus einem Material mit einer Schmelztemperatur (TB) von unter 1000°C besteht.
5. Instrument nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (23) aus einem reaktionsträgen Metall besteht.
6. Instrument nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (23) ei nen Querschnitt mit einem Beschichtungs-Flächeninhalt und die Elektrode (22) einen Querschnitt mit einem Elektroden-Flächeninhalt aufweisen, wobei der Be schichtungs-Flächeninhalt wenigstens 12% des Elektro- den-Flächeninhalts beträgt und wobei sich die Be schichtung (23) mit dem Beschichtungs-Flächeninhalt von wenigstens 12% des Elektroden-Flächeninhalts über einen Abschnitt (26) der Elektrode (11) von mehreren Millimetern erstreckt.
7. Instrument nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode (11) an ih rem distalen Ende einen mindestens 2,5 mm langen Ab schnitt (19a) aufweist, dessen Wärmekapazität kleiner ist als 4,5 mJ/K, vorzugsweise kleiner als 4,17 mJ/K.
8. Instrument nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode (11) ein distales Ende (19) aufweist, das in dem Lumen (16) ge halten ist.
9. Instrument nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass zur Anordnung der Elekt rode (11) in dem Lumen (16) ein Halter (20) vorgesehen ist, an dem die Elektrode (11) gehalten und durch den die Elektrode (11) in dem Lumen (16) zentriert ist.
10. Instrument nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Halter (20) aus einem schlecht wärmeleitenden Material besteht.
11. Instrument nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Halter (20) aus einem elektrisch isolierenden Material besteht.
12. Instrument nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (23) in Betrieb in der Nähe des distalen Endes (10) einen ge schmolzenen Abschnitt (26) aufweist.
13. Instrument nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode (11) an ih rem distalen Ende (19) in Betrieb einen Bereich (19) aufweist, der wenigstens teilweise frei von Material der Beschichtung (23) ist.
14. Verfahren zur Erzeugung eines Plasmas mit folgenden Schritten :
Bereitstellung eines Instruments (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
Erzeugung einer Gasströmung in dem Lumen (16) des Flu idleiters ( 12 ) ,
Beaufschlagung der Elektrode (11) mit einer elektri schen Spannung zur Herbeiführung einer elektrischen Entladung an dem distalen Ende (19) der Elektrode (11), und dadurch
Aufheizen des distalen Endes (19) der Elektrode (11) wenigstens bis zum lokalen Erreichen oder Überschrei ten der Schmelztemperatur (TB) der Beschichtung (23), Weiterbetrieb des Instruments (10) .
15. Verfahren nach Anspruch 14, gekennzeichnet, durch Um verteilung des Materials der Beschichtung (23) von dem distalen Ende (19) der Elektrode (11) weg unter we nigstens teilweisem Freilegen des Elektrodenkörpers (22) .
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