DE3225222A1 - Elektrochirurgischer generator - Google Patents

Description

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CR. BARD, INC.
Murray Hill, N.J. 07974
USA

Elektrochirurgischer Generator

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf die Elektrochirurgie und insbesondere auf elektrochirurgische Generatoren, mit denen chirurgische Operationen mittels hochfrequenter elektrischer Ströme ausgeführt werden.

Neben der Durchführung von Operationen an tierischen und menschlichen Geweben mit mechanischen Instrumenten wie Skalpellen oder Messern kann Chirurgie auch mit Hilfe hochfrequenter Ströme vorgenommen werden, die durch das Gewebe hindurchgehen. Man kennt im wesentlichen vier hauptsächliche Operationsformen, die mit Hilfe von Elektrizität durchgeführt werden, und zwar in Abhängigkeit von den Spannungspegeln und der Energiemenge, die dem Gewebe zugeführt werden. Diese Operationsformen haben Bezeichnungen wie Schneiden mit trockenem Schnitt, Funkenentladungsschneiden, Schneiden und Schneiden mit Blutstillung. Häufig werden Schneiden mit trokkenem Schnitt und Funkenentladungsschneiden gemeinsam als Koagulation bezeichnet.

Der für elektrochirurgische Operationen verwendete Hochfrequenzstrom wird gewöhnlich mit Hilfe eines Hochfrequenzgenerators erzeugt, der mit einem !eistuη asverstärker verbunden ist. Der Ausgang des Leistungsverstärkers wird seinerseits mit zwei Elektroden mit dem Gewebe in Verbindung gebracht. Mit Hilfe einer "aktiven" Elektrode, die den

Hochfrequenzstrom in das Gewebe hineinbringt, wird die Operation vorgenommen. Da, wie bereits erwähnt, die elektrochirurgischen Wirkungen vornehmlich von der Energie und der angelegten Spannung abhängen, hat die aktive Elektrode meist einen kleinen Querschnitt, um die Energie zu konzentrieren und die chirurgischen Wirkungen auf einen kleinen, kontrollierten Bereich zu begrenzen. Der Rückführungspfad vom Gewebe zum Generator des Hochfrequenzstroms erfolgt über eine "passive" oder "Patienten"-Platte, die eine große Fläche besitzt, damit verhindert wird, daß am Ort der Stromrückführung ebenfalls elektrochirurgische Wirkungen auftreten. Wahlweise kann auch ein Paar aktiver Elektroden in bipolarer Form verwendet werden, wobei die elektrochirurgischen Wirkungen dann auf die Gewebeprobe zwischen den beiden Elektroden konzentriert sind.

Der Trockenoperationsvorgang wird dadurch bewirkt, daß die aktive Elektrode in festem Kontakt zum Gewebe gehalten wird. Von der Elektrode geht Hochfrequenzstrom unmittelbar in das Gewebe über und erhitzt dieses durch elektrisches Widerstandsheizen. Die Heizwirkung zerstört die Gewebezellen und erzeugt einen Bereich abgetöteten Gewebes, der sich von der Berührungsstelle am Gewebe radial ausbreitet. Aufgrund des Wesens der Zellzerstörung ist die Brandstelle gewöhnlich tief, aber der während der Operation entstehende Schorf ist gewöhnlich hell und weich.

Abhängig von der Ausgangscharakteristik des elektrochirurgischen Generators läßt sich eine andere chirurgische Wirkung erzielen, die Impulsstromschneiden genannt wird und darauf beruht, daß Spannung und Energie vom Generator in der Zeiteinheit variierend zugeführt werden. Wenngleich das Impulsstromschneiden häufig mit dem Koagulationsschneiden verwechselt wird, besteht doch ein wesentlicher Unterschied. Das Impulsstromschneiden wird mit herkömmlichen Vorrichtungen üblicherweise mit einem zeitlichen Energie-

verlauf durchgeführt, der eine hohe Spitzenspannung, jedoch eine geringe Leistung hat. Wenn eine aktive Elektrode mit einer derartigen Speisung nahe an das Gewebe herangebracht wird und die Spitzenspannung ausreicht, daß ein Hochfrequenzlichtbogen entsteht (bei einer Impedanz von etwa 5000 Ohm vor dem elektrischen Durchbruch), dann tritt an der Stelle, wo der Funken oder Lichtbogen auf das Gewebe trifft, eine Blitzverbrennung statt. Aufgrund der geringen Leistung in der Speisungswellenform ist die dem Gewebe zugeführte Energie pro Zeiteinheit ausreichend klein, daß der Schneideffekt aufgrund eines explosionsartigen Verdampfungsvorgangs der Zellflüssigkeit sehr klein ist. Der Hochfrequenzlichtbogen läßt das Gewebe in unmittelbarer Umgebung der aktiven Elektrode koagulieren, wodurch dem Operateur die Möglichkeit gegeben ist, Blutgefäße in der Umgebung der Elektrode dicht zu verschließen. Die die Funken abgebende Elektrode berührt die Oberfläche des Gewebes nie, und es wird ein fester, dunkler Schorf' auf der Oberfläche des durchtrennten Gewebes im Bereich der Funkenentladung gebildet. Im Gegensatz zum erstbeschriebenen Schneiden durch Verbrennung ist der Schneidvorgang mit Funkenentladung ein Oberflächenvorgang, und die Zone der Verbrennung des Gewebes ist auf die Oberfläche beschränkt. Man kann also das Funkenentladungsschneiden dort anwenden, wo sehr dünne Gewebeschichten vorhanden sind und ein tieferes Verbrennen aufgrund eines austrocknenden Operationsvorgangs darunterliegende Organe beschädigen würde, so daß das Funkenentladungsschneiden für die Operation sehr nützlich ist.

Mit anderer Ausgangscharakteristik des elektrochirurgi- ' sehen Generators kann eine wiederum andere Wirkung erzielt werden. Das Schneiden erfolgt dann, wenn ausreichend Energie je Zeiteinheit an das Gewebe abgegeben wird, so daß die Zellflüssigkeit verdampft. Wenn die abgegebene Energie groß genug ist, wird eine genügend große Menge von Dampf

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erzeugt, die eine Dampfschicht zwischen der aktiven Elektrode und dem Gewebe bildet. Die Dampfschicht bildet dann ein "Plasma" aus hochionisierter Luft und Wassermolekülen zwischen der Elektrode und dem Gewebe. Wenn der Genera-

• 5 tor ausreichend Energie hervorbringen kann, wird im Dampfplasma ein elektrischer Hochfrequenzlichtbogen erzeugt. Sofern dies eintritt, ist der Strom, der in das Gewebe eintritt, auf eine Fläche vom Querschnitt des Lichtbogens, wo dieser das Gewebe berührt, begrenzt, und dadurch wird die Energiedichte an diesem Punkt äußerst hoch. Als Folge ^x dieser örtlich hohen Energiedichte verflüchtigt sich das Zellwasser augenblicklich in Dampf und zerstört den Gewebeaufbau, wobei buchstäblich die Zellen weggeblasen werden. Dadurch entsteht neuer Dampf, der die Dampfschicht zwisehen Elektrode und Gewebe aufrechterhält. Wenn die Energiedichte, die an das Gewebe übertragen wird, ausreichend ist, werden genügend Zellen zerstört, so daß ein Schneidvorgang zu beobachten ist. Eine sich wiederholenden Spannungswellenform wie etwa eine Sinuswelle läßt eine kontinuierliche Folge von Lichtbogen entstehen und erzeugt einen Schnitt mit sehr geringen Verbrennungen und kleinem Blutaustritt.

Es ist auch möglich, eine Kombination der oben beschriebenen Wirkungen zu erzielen, indem die dem Gewebe zugeführte elektrische Wellenform variiert wird. Besonders eine Kombination von Schneiden und Gewebetrocknung (sogenanntes Schneiden mit Blutstillung) kann durch periodische Unterbrechung der normal verwendeten kontinuierlichen sinusförmigen Spannung zur Erzeugung eines elektrochirurgischen Schnitts eingesetzt werden. Wenn die Unterbrechung' langer dauert, können die zwischen Elektrode und Gewebe im Plasma vorhandenen ionisierten Partikel hinwegdiffundieren, so daß das Plasma dann zusammenbricht. Wenn dies geschieht, kommt die Elektrode mit dem Gewebe augenblicklich so lange in Berührung, bis eine neue Plasmaschicht

gebildet ist. Während der Zeit, in der die Elektrode mit dem Gewebe in Berührung ist, wird das Gewebe durch Widerstand se rwärmung getrocknet, wodurch kleine Blutgefäße und andere blutabgebende Teile in der Umgebung der Elektrode verschlossen werden.

Die vier oben beschriebenen chirurgischen Operationsvorgänge erfordern, daß der elektrochirurgische Generator bei verschiedenen Energiepegeln mit unterschiedlicher Gewebeimpedanz arbeiten kann. Obgleich zahlreiche ältere Geräte bereits zufriedenstellende Ergebnisse beim Operieren durch Widerstandserhitzung und beim Schneiden erbracht haben, ist das Funkenentladungssehneiden bei den herkömmlichen Generatoren noch unvollkommen. Besonders sind die elektrisehen Lichtbögen oder Funken, die die bisher üblichen Generatoren während der Funkenentladungsoperation abgeben, sowohl in ihrer Länge als auch in ihrer Dauer sehr kurz. Die aktive Elektrode muß deshalb sehr nahe an das mit Hilfe der Funkenentladung zu durchtrennende Gewebe herangeführt werden. Berührt die Elektrode jedoch das Gewebe während des Funkenentladüngsoperationsvorgangs, dann kann es an der Elektrode festkleben und damit zerstört werden sowie die Elektrode beschmutzen, die dann vom Operateur zuerst gereinigt werden muß. Die Länge der Funken bei den bisherigen Geräten ist in vielen Fällen äußerst unbefriedigend, insbesondere wenn das zu operierende Gewebe durch Blutfluß pulst oder in Bewegung ist. Dieses Problem wird noch dadurch verschärft, daß bei den herkömmlichen Geräten die Tendenz herrscht, an den Funkenbereich eine beträchtliehe Energiemenge abzugeben. Um die Lichtbogenlänge zu erhöhen, wurde in vielen Maschinen die Lichtbogenausgangsspannung erhöht, damit aber auch die Ausgangsleistung. Eine große Energiezufuhr zu dem mittels Hochfrequenzfunkenentladung durchtrennten Gewebe läßt dieses jedoch anschwellen, so daß die Gefahr einer Elektrodenberührung erhöht wird.

Die bisher üblichen elektrochirurgische!! Generatoren ließen auch noch keine zufriedenstellenden Operationen an schwammigem oder stark mit Blutgefäßen durchsetztem Gewebe wie Milz oder Leber zu. Da diese Organe durch ihren stark mit Blutgefäßen durchsetzten Gewebeaufbau in hohem Maße Blut hindurchführen, ist es schwierig, einen Einschnitt zu koagulieren und eine hinreichende Blutstillung zu erreichen. Die relativ hohe Ausgangsleistung bisher üblicher Geräte führt zu Sekundärblutungen unter der Verschorfungsflache bei diesen Organen. Wenn außerdem diese Geräte länger als nur sehr kurze Dauer an einem Organ eingesetzt werden, wird durch die hohe Energiezufuhr das gesamte Organ aufgrund der elektrischen Widerstandsaufheizung überhitzt, so daß ernste Schäden auftreten können.

Aufgrund der vorstehend genannten Nachteile des Standes der Technik haben sich viele Ärzte in großem Umfang auf einen älteren elektrochirurgischen Generator verlassen, der einen funkenbildenden Hochfreguenzausgang mit Hilfe eines Funkenspaltes erzeugt. Diese Vorrichtung ist als "Bovie"-Vorrichtung bekannt und erzeugt typischerweise eine Spannung zwischen den Scheitelpunkten von etwa 12000 bis 14000 V bei stark gedämpfter Sinuswellenform, wenn sie für das Funkenentladungsschneiden verwendet wird. Obgleich es sich um relativ alte Vorrichtungen handelt, erzeugen sie dennoch für das Funkenentladungsschneiden die bisher beste Wellenform. Dennoch sind die Funken oder Lichtbögen sowohl ihrer Länger als auch ihrer Dauer nach noch zu kurz. Außerdem sind diese Geräte sehr groß und klobig und erfordern dauernde Wartung, da die Lichtbogenspalte immer wieder ersetzt werden müssen. Wegen dieser Mängel sind andere Chirurgen völlig von der Verwendung elektrochirurgischer Generatoren für^! Hochfrequenzfunkenentladungsschneiden abgegangen und verwenden diese Maschinen nur noch für den Schneidvorgang oder das Widerstandserwärmungsschneiden.

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Die vorstehend genannten und weitere Mängel, die dem Stand der Technik anhaften, werden durch ein bezeichnendes Ausführungsbeispiel eines elektrochirurgischen Generators überwunden, der eine Festkörperschaltung für die Erzeugung der hohen Spannung verwendet, die für den Funkenentladungsschneidvorgang benötigt wird. Vorteilhafterweise bringt der erfindungsgemäße elektrochirurgische Generator einen Lichtbogen von ausreichender Länge und Dauer hervor, so daß die mit den bekannten Generatoren verbundenen Schwierigkeiten nicht auftreten.

Insbesondere wird mit der beschriebenen Schaltung die Anfangsbildung des Lichtbogens dadurch erleichtert, daß im noch geöffneten Kreis (vor der Entstehung des Lichtbogens) an der aktiven Elektrode eine Wellenform auftritt, die eine echte Sinuskurve darstellt, welche nahezu amplitudengleiche positive und negative Abschnitte enthält. Die symmetrische Wellenform ermöglicht günstigerweise die Bildung eines elektrischen Funkens, wenn die aktive Elektrode noch weiter vom Gewebe entfernt ist, als es bei bisher bekannten Geräten der Fall war.

Gemäß der Erfindung ist außerdem der Dämpfungsfaktor der Welle so klein wie möglich eingestellt, damit unter Leerlaufbedingungen mehrere Schwingungen auftreten, bevor die Welle während einer merklich längeren Dauer auf Null abgeklungen ist. Der zyklische Verlauf der Spannung verstärkt eine "Corona"-Bildung, wodurch die Lichtbogenbildung wesentlich begünstigt wird. Zusätzlich ist die innere Dämpfung hinreichend klein, so daß auch nach dem Auftreten des Lichtbogens, wenn aufgrund der äußeren Belastung die Schwingung abgedämpft ist, immer noch mehrere Perioden auftreten. Somit unterstützt die Schaltung den einmal gebildeten Lichtbogen und verhindert damit, daß die ionisierten Partikel in dem Plasma zwischen Elektrode und Gewebe sich aus dem

Bereich durch Diffusion verflüchtigen. Die effektive Lastimpedanz ist geringer, wodurch die Lichtbogenlänge vergrößert und eine dauerhafte Lichtbogenbildung während jedes Zyklus der oszillierenden Ausgangsspannungswellenform unterstützt wird. Der beständigere Lichtbogen hat zur Folge, daß die Spitze der aktiven Elektrode durch Widerstandsheizung heiß gehalten wird, so daß dort kein Blut festkleben kann.

Wenngleich der Belastungszyklus der erfindungsgemäßen Ausgangswellenform wesentlich höher als bei bisherigen Einrichtungen dieser Art ist, sind Verbrennungs- und überhitzungserscheinungen, die bisher als schlechte Auswirkung auftraten, wegen der Ausgangsimpedanz des erfindungsgemäßen Generators, die wesentlich höher als bisher ist, vermieden, so daß der Funkenlichtbogenstrom, der im Bereich des Funkenschneidvorgangs auf das Gewebe gelangt, durch die innere Impedanz des Generators begrenzt ist, so daß stärkere Verbrennungen verhindert werden. Das Funkenschneiden kann über längere Dauer ohne Gefahr der überhitzung durchgeführt werden. Der Generator arbeitet mehr in der Form einer Stromquelle mit hoher Impedanz als einer Spannungsquelle.

Genauer gesagt, besteht die Ausgangsschaltung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen elektrochirurgischen Generators aus einer Hochfrequenz-"Tank"-Ausgangsschaltung, die durch Stromimpulse erregt wird, welche durch einen Hochfrequenzschaltungskreis abgegeben werden. Nach jedem Impuls erzeugt die Tankschaltung eine gedämpfte Sinuswelle. Der Q-Faktor der Tankschaltung ist so hoch wie möglich, wodurch während jeder Periode eine geringe Dämpfung erreicht wird. Darüber hinaus ist der Ausgangstransformator der Schaltung speziell so aufgebaut, daß nur geringe Verluste auftreten, und die Komponentenwerte der Tank-

Schaltung sind so gewählt, daß ein Ausgang mit hoher Impedanz entsteht, der innerlich den Ausgangsstrom qährend der elektrischen Lichtbogenentladung begrenzt.

Die Zeichnung zeigt im einzelnen in

Fig. 1 das Schaltbild einer herkömmlichen

"Bovie"-Apparatur;

Fig. 2 das Blockschaltbild der erfindungs

gemäßen Funkenentladung^schneidschaltung;

Fig. 3 · ein stärker ins einzelne gehende

Schaltbild der Vorrichtung aus

Fig. 2;

Fig. 4 ein Schemadiagramm der Hochfrequenztreiberschaltung ; 20

Fig. 5 ein Schemaschaltbild der Steuer

schaltung;

Fig. 6 Ausgangswellenformen, wie sie von

einer Vorrichtung aus dem Stand der

Technik und der erfindungsgemäßen Vorrichtung abgegeben werden; und

Fig. 7 elektrische Wellenformen, wie sie

innerhalb der in Fig. 5 dargestell

ten Schaltung auftreten.

Da die Funkenschneideffekte zur Hauptsache durch einen elektrischen Lichtbogen hervorgerufen werden, wird durch Verbesserung der Länge und der Qualität des Lichtbogens bei dem

dargestellten Ausführungsbeispiel eine hervorragende Wirkung erzielt. Obgleich es nicht nötig ist, die Wirkungsweise der elektrischen Lichtbogenentladungen zu verstehen, um ein Verständnis für die Arbeitsweise der Schaltung aufzubringen, ist es dienlich, sich einen überblick über die physikalischen Phänomene zu verschaffen, die während der Erzeugung eines elektrischen Lichtbogens zwischen Elektrode und Gewebe auftreten. Der Lichtbogenprozeß besteht aus zwei bestimmten Stufen, nämlich dem Hervorbringen des Lichtbogens und der Aufrechterhaltung des Lichtbogens. Die wirksame Lastimpedanz erhält eine große Veränderung während der Lichtbogenerzeugung, und folglich sind die elektrischen Bedingungen, nach denen sich die Arbeitsweise der Schaltung für die Sektion mit Lichtbogen richtet, zwischen diesen beiden Stufen erheblich unterschiedlich. Die während jeder Stufe auftretenden physikalischen Erscheinungen sind komplex, so daß nur eine Übersicht gegeben wird.

Wenn eine aktive Elektrode auf hohem elektrischen Potential nahe an ein Gewebe herangebracht wird, das wesentlich niedrigeres Potential hat, bevor ein elektrischer Lichtbogen entstanden ist, ist die Anfangsimpedanz (gesehen von der Elektrode) zwischen Elektrode und Gewebe relativ hoch aufgrund der Isoliereigenschaften der im Spalt zwischen Elektrode und Gewebe befindlichen Luft. Der Gradient des elektrischen Feldes in dem Luftspalt zwischen Elektrode und Gewebe steigt mit abnehmender Spaltbreite. Durch ansteigendes elektrisches Feld werden transiente Ströme zwischen Elektrode und Gewebe hervorgerufen, welche durch zufälliges Auftreten von Elektronen eingeleitet werden, die durch Kollision kosmischer Strahlung oder Photoemission hervorgerufen werden. Die meisten dieser Elektronen werden augenblicklich absorbiert, doch werden einige sehr schnell in Richtung auf den Pol des Feldes mit entgegengesetzter Ladung beschleunigt. Bei ansteigender Feldstärke werden einige der freien Elektronen und ionisierte Luft-

moleküle vor ihrer Absorption so hoch beschleunigt, daß sie aufgrund verschiedener Mechanismen wie einfache und mehrfache Stoßionisation und sonstige physikalische Effekte andere Moleküle ionisieren. Sobald das am Spalt anliegende Potential auf einen Wert gleich oder größer als ein charakteristischer Wert, welcher als Funkenentladungspotential bezeichnet wird, ansteigt, erhält sich der durch die Bewegung entgegengesetzt geladener Partikel hervorgerufene Strom selbst, und es entsteht eine Hochspannungscorona. Zunächst ist die Zahl der geladenen Partikel relativ klein, so daß weiterhin die Impedanz zwischen Elektrode und Gewebe hoch bleibt.

Da jedoch der Abstand zwischen Elektrode und Gewebe weiter abnimmt, wird durch den steigenden Feldgradienten die Beschleunigung der Elektronen und der ionisierten Luftmoleküle immer stärker, so daß zusätzlich Ionisationsvorgänge stattfinden und eine große Zahl von Elektronen freiwird. Diese zusätzlich freigesetzten Elektronen ergeben einen weiteren Ionisationseffekt, was zu einer Elektronenlawine führt, die das Entstehen des elektrischen Lichtbogens zwischen Elektrode und Gewebe nach sich zieht. An diesem Punkt wird die Stromdichte sehr hoch, und die Spannung zwischen Elektrode und Gewebe fällt auf einen niedrigen Wert ab. Eine kleine Spannungserhöhung zieht eine große Stromerhöhung nach sich, da die wirksame Impedanz des hochionisierten Plasmas zwischen der Elektrode und dem Gewebe sehr klein ist. Deshalb ist der Strom , der im Lichtbogen fließt, nur durch die Impedanz der Ausgangsschaltung des Lichtbogenschneidgerätes und die effektive Lastimpedanz begrenzt.

Um nun einen zufriedenstellenden Funkenentladungsschneidlichtbogen zu bekommen, wurde gemäß der Erfindung festgestellt, daß die Wellenform, die der Generator vor der Ent-

stehung des elektrischen Funkens erzeugt, sich wesentlich von der nach der Funkenentstehung unterscheiden muß. Der elektrochirurgische Generator muß also in der Lage sein, die Bildung des Funkens 2u steuern, wenn die effektive Belastungsimpedanz relativ hoch ist (vor der Funkenentstehung) , und muß die Größe des Stroms steuern können, der nach der Funkenbildung auf das Gewebe übergeht, um die Schneid- und Brennwirkungen zu begrenzen. Es ist weiter festgestellt worden, was an späterer Stelle noch diskutiert wird, daß ein für das Funkenentladungsschneidverfahren verwendeter, bevorzugter elektrochirurgischer Generator in der Lage sein muß, folgende Wirkungen hervorzubringen:

a. Im Leerlaufzustand (Betrieb bei hoher Impedanz vor der Funkenentstehung) muß der Generator eine Wellenform hervorbringen, die während jeder Schwingungsperiode zum Null-Wert symmetrisch ist, d.h. die Welle muß einen positiven Teil haben, auf den ein negativer Teil mit etwa derselben Amplitude folgt, woran sich wieder ein positiver Teil anschließt, usw. Die am Ausgang erzeugte hervortretende Frequenz muß die Schwingungsgrundfrequenz sein, während höhere Harmonische ausreichend unterdrückt werden müssen, so daß die Wellenform symmetrisch ist.

b. Ferner muß sowohl im Leerlauf als auch unter Last (Betrieb bei Impedanz des Gewebes nach Entstehen der Funkenentladung) die vom Funkenentladungsschneidgenerator hervorgebrachte Wellenform einen Dämpfungsfaktor haben, der so niedrig wie möglich ist, so daß viele Schwingungsperioden verstreichen müssen, bevor die Amplitude sich dem Wert Null nähert. Anders ausgedrückt muß der Q-Faktor einer Ausgangsoszillator-Tankschaltung hoch sein.

c. Da aufgrund der obigen beiden Bedingungen eine Wellenform mit relativ hohem Nutzungsfaktor erzeugt wird, muß die Ausgangsimpedanz des Generators hoch sein,

um den im elektrischen Lichtbogen auftretenden Strom zu begrenzen, damit die Schneid- und Brennwirkungen in Grenzen gehalten werden, anders ausgedrückt, muß der Generator mehr als Strom- denn als Spannungsquel-'5 Ie arbeiten.

Der genaue physikalische Ablauf, der zu einer Erhöhung der Lichtbogenlänge unter den ersten beiden der oben aufgeführten Bedingungen führt, ist im einzelnen nicht bekannt.

Es ist jedoch anzunehmen, daß die bevorzugte symmetrische Wellenform sich vorteilhaft auf die Bildung eines elektrischen Lichtbogens dadurch auswirkt, daß ein als "Raumladungsgitterwirkung" bekannter Effekt der elektrischen Potentialquelle vermindert zur Wirkung kommt und dadurch die Stoßionisation zwischen geladenen Partikeln verstärkt wird. Die Raumladungsgitterwirkung tritt innerhalb einer kurzen Zeitspanne nach Bildung freier Elektronen und Ionen auf. Sie wird offensichtlich durch die Wanderung der freien Elektronen und Ionen zur jeweils entgegengesetzt geladenen Potentialquelle bewirkt. Diese Wanderung erzeugt eine Raumladung geladener Partikel in der unmittelbaren Umgebung der beiden Potentialquellen. Da die geladenen Partikel das entgegengesetzte Vorzeichen der ihnen gegenüberstehenden Elektrode haben, führt dies zu einer Herabsetzung des Feldgradienten zwischen den beiden Potentialquellen. Es muß dann der Abstand zwischen den Quellen vermindert werden, um den Feldgradienten soweit zu erhöhen, daß die Entladung sich wieder selbst erhält. Wenn jedoch das Vorzeichen des elektrischen Potentials der beiden Potentialsquellen schnell geändert wird, müssen die Raumladungen kontinuierlich von einer Seite zur anderen wandern. Dadurch wird die Bildung von derartigen Raumladungen gestört, und da die Menge von Elektronen und Ionen im Spalt zwischen Elektrode und Gewebe ständig hin- und herbewegt wird, wird eine weitere Ionisation begünstigt durch größer werdende Zahl

zufälliger Stöße und Verbesserung anderer physikalischer Prozesse. Die äußere Wirkung ist eine Verbesserung der elektrischen Entladung.

Damit die Wanderungserscheinung die größtmögliche Auswirkung auf die Funkenbildung hat, ist es nötig, eine große Anzahl positiver und negativer Zyklen zu haben, um die Möglichkeit zusätzlicher Ionisierung zu steigern. Das elektrische Feld sollte deshalb auf einem möglichst hohen Wert für möglichst viele Zyklen gehalten werden, was der Grund für die zweite, oben genannte Bedingung ist. Nach der Entstehung des Funkens sind viele Zyklen der Ausgangswellenform erforderlich, um zwischen der Ausgangselektrode und dem Gewebe die Plasmabildung aufrechtzuerhalten, damit eine niedrige effektive Impedanz für die Erhaltung des Lichtbogens und Verbesserung der Lichtbogenlänge vorhanden ist.

Unter Berücksichtigung der obigen Bedingung ist eine bevorzugte Leerlaufwellenform für Funkenentladungsschneiden die in der Fig. 6E gezeigt. Diese Wellenform zeigt die gewünschte symmetrische Form und einen niedrigen Dämpfungsfaktor. Speziell haben die Scheitelwerte "a" und "b" ähnliche Form und nahezu gleiche Amplitude. Wegen der Dämpfung sind die Amplituden nicht exakt gleich, da jedoch der Dämpfungsfaktor klein ist, unterscheiden sie sich kaum. Wegen des kleinen Dämpfungsfaktors haben auch aufeinanderfolgende Scheitelwerte praktisch dieselbe Amplitude.

Die in Fig. 6F gezeigte Wellenform unter Belastung ist ähnlieh der vorangehenden mit symmetrischen positiven und negativen Scheiteln, die allerdings in der Größe stark reduziert sind (zusätzlich tritt eine Frequenzverminderung auf etwa 1/3 auf wegen der Auswirkungen der Streuinduktivitäten, die die Ausgangswellenform nur im belasteten Zustand beeinflüssen).

Eine weitere günstige Wellenform ist ein Sinussignal mit konstanter Amplitude oder eine andere periodische Wellenform mit konstanter Amplitude. Dieses Ausgangssignal kann mit einer Oszillatorschaltung erzeugt werden, die konstant getrieben wird und normal für den Schneidvorgang oder Operationen mit Trocknung der Oberfläche verwendet wird. Wenn jedoch die innere Impedanz des Generators gemäß der Erfindung vergrößert wird, läßt sich anstatt des Schneidens oder des Austrocknungsvorgangs die Funkenentladungsoperation durchführen.

Zu den bekannten Vorrichtungen, mit denen Funkenentladungseffekte hervorgerufen werden können.,· gehört die "Bovie"-Vorrichtung. Diese Vorrichtung erzeugt die benötigten Hochfreguenzströme mit Hilfe eines "Funkenentladungsspaltgenerators". Ein Schemadiagramm für diesen Generator zeigt die Fig. 1. Diese Schaltung verwendet eine aus Kondensator und Induktivität aufgebaute Hochfrequenzresonanzspeicherschaltung mit Entladungsfunkenstrecke als Hochfrequenzschalter.

Der Kondensator 13 wird über einen Widerstand 11 aus einer Spannungsquelle 10 aufgeladen. Erreicht die Spannung am Kondensator 13 die Durchb.ruchspannung der Funkenstrecke 12, tritt dort eine Funkenentladung auf, wodurch ein niedriger Impedanzwert entsteht, über den der Kondensator 13 über die Primärwicklung 14 eines Ausgangstransformators 16 kurzgeschlossen wird. Die Sekundärwicklung 15 des Transformators 16 ist mit den Ausgangselektroden verbunden, welche die aktive Elektrode 17 und die Rückführungstaste 18 sind. Kondensatoren 19 blocken im Sokundärkrois ntttronde niederfrequente Ströme.

Bei Auftreten eines Lichtbogens in der Funkenstrecke 12 beginnen Schwingungen mit einer Eigenfrequenz, die durch die Werte des Kondensatores 13 und der Induktivität der Transformatorprimärwicklung 14 bestimmt ist. Die Schwin-

gungsamplituden beginnen mit einer Spitzenspannung, die durch die Werte des Schaltungselemente vorgegeben ist und die exponentiell mit einer Geschwindigkeit abklingt, welche durch den Wert des Kondensators 13, die im Kreis enthaltenen Widerstände und den Verlust im Transformator 16 bestimmt ist. Die Widerstände im Kreis setzen sich aus dc?r Summe dor Widerstände der Wicklung 14 und dem Wert der niedrigen Impedanz zwischen den Elektroden 17 und 18, welche durch die Sekundärwicklung 15 des Transformators 16 zurückreflektiert ist, zusammen. Bevor ein Entladungsfunke von der aktiven Elektrode 17 auf das Gewebe überspringt, ist im wirklichen Betrieb die Impedanz zwischen den Elektroden 17 und 18 relativ hoch. Dadurch ist der Abfall der Hochfrequenzschwingungen in der Tankspeicherschaltung hauptsächlich durch den Widerstand der Primärwicklung 14 und die im Transformator 16 vorhandenen Verluste sowie die Eigenschaften der Funkenstrecke bestimmt.

Bei einer typischen "Bovie"-Schaltung ergeben Auswahl und Anordnung der Bauteile eine Ausgangswellenform unter Leerlaufbedingungen, die einen erheblichen Anteil höherer Harmonischer enthält. Dadurch ergibt sich die unsymmetrische . Wellenform gemäß Fig. 6A. Wegen der Hamonischen höherer Ordnung ist die Wellenform während ihrer Perioden zur Null-Linie nicht symmetrisch, so daß die erste Bedingung für eine günstige Wellenform gemäß obigen Ausführungen nicht eingehalten wird und deshalb die aktive Elektrode nahe an die Oberfläche des Gewebes herangebracht werden muß, bevor die Funken entstehen. In einer typischen "Bovie"-Schaltung sind darüber hinaus die Komponenten bewußt so gewählt, daß bei Leerlaufbedingung (vor der Lichtbogenentstehung an der aktiven Elektrode) die Schwingung stark gedämpft ist, wie in Fig. 6A gezeigt. Folglich ■ hält man einen hohen Dämpfungsfaktor für nötig (anders ausgedrückt, die Wellenform hat einen hohen "Crest-Faktor", definiert

durch das Verhältnis des Scheitelwertes von Spannung und Strom zum Effektivwert von Spannung oder Strom), so daß die Gesamtwellenform einen niedrigen Nutzfaktor hat, um die Schneidwirkung während der Funkenschneidoperation klein zu halten. Unglücklicherweise wurde keine Unterscheidung zwischen den Wellenformen vor und nach der Funkenbildung gemacht, und deshalb wurde die Schaltung im Hinblick auf ihren Zustand nach der Funkenentstehung optimiert (auf eine Wellenform mit hohem "Crest-Faktor"). Damit ist auch die zweite Bedingung für eine gute Wellenform nicht erreicht.

Nach Entstehung der Funken wird die niedrige Lastimpedanz durch den Ausgangstransformator in die Oszillatorschaltung hineinreflektiert, so daß die Wellenform sich mehr einer symmetrischen Gestalt während der einzelnen Zyklen annähert. Die verminderte Lastimpedanz bringt auch einen Anstieg der Dämpfung, wie in Fig. 6B gezeigt. Wegen des hohen Anfangsdämpfungsfaktors jedoch ist ungünstigerweise die Schwingung so stark aufgrund der verminderten Lastimpedanz gedämpft, daß die mit dieser Vorrichtung erzeugte Lichtbogenlänge sehr kurz ist.

Nach den Lehren der Erfindung kann der Ausgangswert der bekannten "Bovie"-Vorrichtung dadurch verbessert werden, daß ein relativ niedriger Widerstand (in der Größenordnung von 500 Ohm) in den Ausgang gelegt wird, so daß die Leerlaufwellenform etwa die Gestalt gemäß Fig. 6D bekommt. Geschieht dies, so wird dennoch, obgleich der Dämpfungsfaktor ziemlich hoch und die zweite Bedingung für eine gute Wellenform nicht eingehalten ist, die Wellenform günstigerweise positiv und negativ symmetrisch, so daß die Funkenentladung schneller entsteht, als wenn die Schaltung nicht zusätzlich belastet wäre. Diese Abwandlung führt zu einer wesentlichen Erhöhung der Lichtbogenlänge für eine bestimmte Scheitelspannung und verbessert die Eigen-

schäften des Gerätes.

Neben der bekannten "Bovie"-Schaltung wurden verschiedene Festkörperschaltungen eingesetzt. Die meisten dieser Schaltungen ahmen die "Bovie"-Ausgangswellenform nach in der Absicht, die Eigenschaften des bekannten Gerätes zu kopieren. In zahlreichen Schaltungen dieser Art sind die Harmonischen höherer Ordnung, die sich in der "Bovie"-Schaltung im Leerlaufzustand finden, beseitigt, was zu der günstigen symmetrischen Wellenform geführt hat. Typisch für diese Schaltungen ist jedoch, daß der Dämpfungsfaktor sehr hoch ist, weil versucht worden ist, einen hohen Crest-Faktor zu erreichen, wodurch die Schneidwirkung sehr gering wird. Der hohe Dämpfungsfaktor bringt effektiv während jedes Zyklus eine Assymmetrie in der Wellenform, wie Fig. 6C zeigt. Damit sind die oben aufgeführten Bedingungen nicht erreicht, und die aktive Elektrode muß sehr nah an das Gewebe herangeführt werden, bevor die Funkenbildung einsetzt. Nach Eintritt der Funkenbildung steigert sich die Dämpfung der WeI-lenform noch mehr, wobei eine Wellenform etwa gemäß Fig. 6D entsteht. Diese ist noch unsymmetrischer und besteht aus einem sehr großen positiven Impuls und einem nahezu unzureichenden negativen Impuls.

Die günstige Wellenform, wie sie in den Figuren 6E und 6F dargestellt ist, kann nach den Prinzipien der Erfindung durch eine Schaltung erzielt werden, die in Blockform in der Fig. 2 dargestellt ist. In dieser Schaltung werden Hochfrequenzschwingungen mit Hilfe einer Oszillatorschaltung mit hohem Q-Faktor erzeugt, bei der die Ausgangsimpedanz dadurch erhöht worden ist, daß ein kleiner Kapazitätswert gewählt und das Sekundär-/Primär-Windungsverhältnis des Ausgangstransformators gesteigert werden. Genauer ge-, sagt werden Hochfrequenzschwingungen durch die Speicherschaltung aus Kondensator 204 und Primärwicklung 206 des

Ausgahgstransformators 208 erzeugt. Im Betrieb liegt die Speicherschaltung gemeinsam mLt einem Halbleiterschalter 203 im Kreis einer Gleichstromquelle 205 mit höherer Spannung. Es kann sich dabei um eine gesteuerte Gleichstromquelle handeln, die eine Gleichspannung zwischen 0 und 200 V abgibt. Jede gesteuerte Speisung ist möglich. So kann eine Speisung in Form eines Sorensen-Modell DCR 600-3B verwendet werden. Die Speisung kann über eine Steuertafel des elektrochirurgischen Generators oder durch ein Rückkopplungsnetzwerk so gesteuert werden, daß für verschiedene Belastungsbedingungen eine konstante Speisung erfolgt. Ein Rückkopplungsnetzwerk,das sich für das dargestellte Ausführungsbeispiel eignet/,ist in der US-PS 3,601,126 beschrieben.

Der Halbleiterschalter 203 wird über eine Leitung 202 seinerseits durch eine Steuerschaltung 201 gesteuert. Die Steuerschaltung 201 erzeugt Steuerimpulse aufgrund eines Taktsignals auf der Leitung 200, welches den gesamten Betrieb der Schaltungsanordnung synchronisiert. Um einen Hochfrequenzausgang zu erhalten, werden aufgrund der Steuerschaltung 201 Halbleiterschalter gesteuert, geöffnet und geschlossen. Durch diesen Vorgang wird die Tankspeicherschaltung periodisch geerdet, so daß Strom von der Energiequelle 205 durch die Primärwicklung 206 des Transformators 208 und den Halbleiterschalter 203 fließen kann.

Nach einer gesteuerten Zeitspanne wird Schalter 203 geöffnet, wodurch der Speicherschaltkreis aus Kondensator 204 und Induktivität 206 mit einer Eigenfrequenz zu schwingen beginnt, die durch Kapazität und Induktivität im Kreis bestimmt ist. Die Frequenz der Schwingung wird beispielsweise zu 500 kHz angenommen. Diese Frequenz reicht aus, eine neuromuskuläre Stimulation (die für den Patienten gefährlich sein könnte) zu vermeiden, ist aber niedrig genug, so daß eine tiefe Nekrose aufgrund der Hochfrequenzenergie

vermieden wird. Die durch diese Schaltung erzeugte Wellenform hat die zeitliche mathematische Funktion

e~ η sin(tü /1-ζ² t+0) ,
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worin ω die Schwingungsgrundfrequenz und ξ das Dämpfungsverhältnis sind, durch die das Maß der Abnahme der Sinuswellenamplitude bestimmt wird. Es konnte ermittelt werden, daß für eine günstige Funkonbildungswellenform ζ kleiner oder gleich 0,038 sein muß. Speziell für das erste dargestellte Ausführungsbeispiel ist ζ 0,025, während für das zweite ζ gleich 0,038 gilt.

Die Ausgangsenergie der Vorrichtung kann entweder durch Ändern der Speisegleichspannung oder durch Ändern der Dauer, während der die Halbleiterschalter geschlossen sind, variiert werden. Bei beiden Verfahren wird der Anfangswert des Scheitelstroms, der durch die TransformatorprimSrwicklung fließt, und somit die Ausgangsenergie variiert. Das durch die Tankspeicherschaltung erzeugte Signal wird auf die Sekundärwicklung 207 des Transformators 20 8 übertragen und gelangt über die Kondensatoren 211 auf die aktive Elektrode 209 bzw. die Rückführungsplatte 210.

Nach den Grundsätzen der Erfindung wird die gemäß Fig. 6A als günstig bezeichnete Leerlaufwellenform (vor der Funkenbildung) durch die Eigenwerte der Speicherschaltung des Transformators 208 bestimmt. Speziell hängt der Leerlaufdämpfungsfaktor der Schaltung, der umgekehrt proportional zum Q-Faktor ist, vom Widerstand der Primärwicklung 206 und dem Streufluß im Transformator 208 ab. Um den Wert Q der Schaltung zu erhöhen, wird der Transformator 208 mit möglichst geringen Innenverlusten und "Coronadurchschlägen" gebaut, wodurch der Dämpfungisfaktor soweit wie möglich herabgesetzt ist und die Schwingungen unter Leerlaufzustand während einer wesentlich längeren Dauer anhalten.

So wird der Transformator 208 vorzugsweise mit einem Ringkern aus vorgespanntem Eisen-(powered-iron)-Carbonyl-C anstelle eines Luftkerns oder eines Ferritkerns mit Luftspalt aufgebaut. Ein geeigneter Kern ist beispielsweise ein Modell FE 2500-0101 von Arnold Engineering, Inc. Dieser Kern ist mit einer Schicht aus Isolierstreifen (beispielsweise #10 Streifen von 3M Company bei 50 % Überlappung) isoliert. Die Sekundärwicklung ist eine einlagige Wicklung mit 75 Windungen aus # 26 Magnetdraht. Die Primärwicklung besteht aus 13 Windungen eines 30 kV-Hochspannungs-Silikongummidrahtes (Markel # 4155-22-300730) . Der gesamte Transformator wird dann mit Harz vakuumimprägniert und mit Epoxidharz umschlossen.

Außerdem sind die Werte der Bauteile so gewählt, daß" sich eine hohe Ausgangsimpedanz zur Begrenzung des Lichtbogenstroms ergibt. Der Kondensator 204 hat beispielsweise einen Wert von 4,5 bis 5,5 nF. Wie oben erwähnt, ist das Windungsverhältnis im Transformator 208 1 : 5,77. Diese Werte ergeben ein Q von 20 und eine Ausgangsimpedanz von 1245 Ohm bei einer Grundfrequenz von 500 kHz. Die Ausgangs-Impedanz kann bei Bedarf .erhöht werden, indem das Primär-/ Sekundär-Windungsverhältnis durch Steigerung der Sekundärwindungen erhöht wird.

Die obigen Werte ergeben eine Schaltung, die sich allgemein gut anwenden läßt. Es hat sich gezeigt, daß eine Ausgangsimpedanz von wenigstens 1000 Ohm bei der Grundschwingungsfrequenz nötig ist, um wesentliche Schneid- und Brenneffekte zu vermeiden. In einigen Fällen jedoch, speziell bei Nadelelektroden, ist es sinnvoll, eine höhere Leerlaufausgangsspannung und eine höhere Generatorausgangsimpedanz zu haben, um die Erhitzung der Elektrodenspitze zu begrenzen. Für diese Fälle kann der Transformator aus denselben Werkstoffen, jedoch mit einer höheren Sekundärwindungszahl von 133 und 14 Primärwindungen gebaut sein, was ein Primär-/

_ 32 —

Sekundär-Verhältnis von 1 : 9,5 ergibt. Um eine Resonanzfrequenz von 500 kHz zu erhalten, muß der Kondensator 204 einen entsprechenden Wert von 2 bis 3 nF haben. Mit diesen Werten ist der Q-Faktor der Schaltung etwa 13, und die Ausgangsimpedanz bei 500 kHz ist 2789 Ohm.

Die Fig. 3 zeigt im einzelnen die Schaltung, die in Blockform bereits in Fig. 2 dargestellt ist. Insbesondere ist in der Fig. 3 der Hochspannungshalbleiterschalter genauer gezeigt. Die Ausgangs-Speichertankschaltung und die Ausgangs-Elektroden sind in der Fig. durch den Rahmen 390 gestrichelt umschlossen. Der Halbleiterschalter ist durch den Rahmen 385 umgeben, während die Steuerschaltung mit 380 bezeichnet ist.

Der Hochspannungsschalter 385 besteht aus vier identischen Halbleiterschaltern,· die in Reihe geschaltet sind, um elektrische Durchschläge der Halbleitervorrichtungen wegen der hohen Spannungen, die bei den Schwingungen in der Tankspeieherschaltung auftreten, zu verhindern. Zwei der vier Halbleiterschaltungen werden jeweils durch eine Hochfrequenztreiberschaltung 300 bzw. 350 betrieben. Die Treiberschaltungen 300 und 350 werden ihrerseits von der Steuerschaltung 380 über Leitungen 301 und 351 betrieben.

Zueinander parallel liegende Halbleiterschalter dienen zur Handhabung der auftretenden hohen Ströme. So weist ein Halbleiterschalter beispielsweise zwei VMOS-Schalter 305 und 315 auf. Ein für die dargestellte Schaltung brauchbarer Halbleiterschalter wird unter der Typenbezeichnung MTM565 durch Motorola Semiconductor Products, Phoenix, Arizona, hergestellt. Die Drainelektroden der Vorrichtungen 305 und 315 sind miteinander verbunden und in einer gemeinsamen Leitung 30 7 an die Hochfrequenztankspeicherschaltung gelegt.
35

In gleicher Weise sind die Sourceelektroden mit der Leitung 308 miteinander verbunden. Zwischen Source- und Drainelektrode beider Vorrichtungen liegt eine Hochspannungsdiode, die als Transientabsorber dient, der bei Auftreten von Hochspannungsspitzen leitend wird und verhindert, daß die Vorrichtungen 305 und 315 durch einen sekundären Kurzschluß zerstört werden. Eine geeignete Schutzeinrichtung für die dargestellte Ausführungsform ist die Vorrichtung Nr. 1,5 KE 250 "Transorb" von General Semiconductor. Die Gateelektroden der Vorrichtungen 305 und 315 sind miteinander und über die Leitung 316 mit der Hochfrequenztreiberschaltung 350 verbunden. Auch die Source-Anschlüsse sind über die Leitung 317 mit der Hochfrequenztreiberschaltung 350 verbunden. Wie nachfolgend beschrieben, steuert die Treiberschaltung 350 die Vorrichtung 305 und 315 mittels Spannungen, die sie auf die Leitungen 316 und 317 gibt. Wenn die Leitung 316 gegenüber der Leitung 317 positiv ist, werden die Vorrichtungen 305 und 350 eingeschaltet und leiten über die Leitungen 307 und 308 Strom durch den Schalter.

In gleicher Weise sind drei weitere Halbleiterschaltungen, die aus den Vorrichtungspaaren 320, 325; 330, 335 und 340, 345 bestehen, mit der ersten in Reihe geschaltet. Die Treiberschaltungen 350 und 300 steuern alle Schalter gemeinsam "ein" und "aus". Der Strom fließt so in gesteuerter Weise in durch die Vorrichtungen und den Widerstand 370 zur Erde.

Wie nachfolgend noch beschrieben, ist der Widerstandswert des Widerstands 370 klein (etwa 0,1 Ohm),mit dessen Hilfe der durch die Schalter fließende Strom gemessen wird, damit diese nicht überlastet werden. Die am Widerstand 370 auftretende Spannung (proportional zum Strom durch die Halbleiterschalter) wird durch einen Transformator 371 ausgekoppelt und über eine Leitung 372 zur Steuerschaltung 380 geführt, und wenn der Strom steigt, vermindert die

Steuerschaltung 380 die Einschaltzeit der Halbleiterschalter, wodurch der Strom herabgesetzt wird und die Schalter nicht beschädigt werden.

Fig. 4 zeigt eine Schaltungsanordnung der HF-Treibereinheit 300 bzw.350 aus der Fig. 3. Die beiden Treiberschaltungen 300 und 350 sind im Aufbau gleich. Sie werden durch die Signale 0 und 0, die ihnen an den Eingangsklemmen 400 und 401 von der Steuerschaltung zugeführt werden, gesteuert.

Die Treibereinheit selbst besteht aus zwei untereinander gleichen Halbleitereinheiten. Es wird deshalb nur eine Schaltereinheit beschrieben. Die Schaltereinheiten sind jeweils mit einem Endpunkt eines Transformators 450 mit Mittelanschluß verbunden. Die Sekundärwicklung des Transformators 450 treibt die Halbleiterhochspannungsschalter. Im Ruhe- oder "Aus"-Zustand wird der Eingang 400 der oberen Einheit normalerweise durch eine Ausgangsgateschaltung der Zeitsteuerschaltung (Widerstand 410, der mit der positiven Spannungsquelle 415 verbunden ist, hilft, den Eingang 400 auf H zu halten), auf einem H-Spannungswert zu halten. Die positive Spannung an der Klerome 400 wird über einen Widerstandsteiler aus den Widerständen 417 und 430 an die Basis des Transistors 4 35 geführt, wodurch dieser eingeschaltet wird. In seinem Ein-Zustand führt Transistor 435 an seinem Kollektor L-Signal (praktisch Erde). Die Gate-Elektrode des FET-Schalters 440, die mit dem Kollektor des Transistors 435 verbunden ist, befindet sich somit auf Erdpotential, so daß FET 440 Aus-Zustand hat. Außerdem wird das an Klemme 400 auftretende Η-Signal über einen Widerstandsteiler aus den Widerständen 416 und 418 der Basis des Transistors 420 zugeführt, wodurch dieser gesperrt gehalten wird.

Die Treiberschaltung wird in'dem Augenblick aktiviert, wenn die Kontrollschaltung der Klemme 4 00 einen ins- Negative gehenden Impuls zuführt. Dieser ins Negative gehende Impuls

wird über den Spannungsteiler aus den Widerständen 417 und 430 der Basis des Transistors 435 zugeführt und sperrt die-r sen. Außerdem kommt der ins Negative gehende Impuls über den aus den Widerständen 416 und 418 gebildeten Spannungsteiler auf die Basis des Transistors 420 und öffnet ihn. Damit fließt Strom· durch die Diode 419 und den Transistor ' 420 sowie den Widerstand 436 zur Erde und erhöht das Potential auf der Gate-Leitung des FET-Schalters 440. Daraufhin schaltet der FET-Schalter 440 ein, und Strom fließt von der positiven Spannungsquelle 451 durch eine Hälfte der Primärwicklung 450 des Transformators 460 und den FET-Schalter 440 zur Erde. Der Transformator 4 60 seinerseits steuert die Hochspannungsschalter mit Hilfe seiner beiden Sekundärwicklungen 4 70 und 471 (in der Zeichnung ist der Deutlichkeit halber nur die Wicklung 470 mit einem Hochspannungsschalter verbunden. Gleiches gilt für die Sekundärwicklung 471.). Der Ausgang der Wicklung 470 ist mit Gate- und Drainelektrode der Hochspannungs-FET-Schalter verbunden. Außerdem liegt ein Paar Zenerdioden 475, 480 (mit einer Durchbruchspannung von etwa 12 V) mit einem Widerstand 490 in Reihe an der Wicklung 470. Diese drei Bauteile verhindern, daß an der Sekundärwicklung 470 eine unerwünscht hohe Spannungsspitze auftritt, die die Hochspannungs-FET-Transistoren beschädigen könnte.

Am Ende des Einschaltintervalls kehrt die Spannung an der Klemme 400 wieder auf den Hochwert des Ruhezustands zurück. Klemme 400 wird dann durch den Widerstand 410 hochgezogen; Transistor 435 schaltet ein, und Transistor 420 schaltet ab, wodurch der Widerstand 436 das Potential an der Gateelektrode des FET 440 wieder auf Erdpotential führen kann. Entsprechend dazu hört FET 440 auf, leitend zu sein, und es fließt kein Strom mehr von der Quelle 451 über die Primärwicklung 450 des Transformators 460.

Damit jedoch die Hochspannungsschalter schnell abschalten können, wird der Strom in der Primärwicklung 450 des Transformators 460 wirksam umgekehrt, um den Fluß durch die Transformatorwicklungen abzubauen und damit sicherzustellen, daß die Spannung in der Sekundärwicklung schnell auf Null zurückgeht. Dies erfolgt, wie jetzt beschrieben, kurz nachdem die Klemme 400 auf den Ruhe-Hochzustand zurückgekehrt ist, indem die Steuerschaltung einen kurzen Negativimpuls von etwa 200 ns Länge an die Klemme 410 gibt.

In gleicher Weise, wie für den oberen Schaltungskreis beschrieben, schaltet nun der untere Schalterkreis im Hochfrequenztreiber den FET 455 ein, so daß nun Strom von der Quelle 4 51 über die Primärwicklung 4 50 des Transformators 460 fließt. Dieser Strom fließt in entgegengesetzter Riehtung zum vorhergehenden Strom. Der im Transformatorkern auftretende Magnetfluß ist entgegengesetzt und erzeugt einen ins Negative gehenden Impuls an der Klemme 400. Der im Kern noch vorhandene Restfluß wird dadurch beseitigt, so daß auf jeden Fall die Hochspannungsschalter schnell abschalten.

Die Steuerschaltung, die die Zeitsteuerimpulse liefert, die ihrerseits die Hochspannungstreiberschaltungen und die Hochspannungsschalter steuern, ist in Fig. 5 wiedergegeben.

Die Schaltung besitzt vier Eingänge auf der linken Seite der Figur. Der erste Eingang 500 ist die Funkenentladungsfreigabeleitung. Ein Η-Signal auf dieser Leitung läßt die Steuerleitung Zeitsteuersignale hervorbringen, wodurch die Hochspannungsschaltungseinrichtung ein Funkenschneidausgangssignal erzeugt. Ein L-Signal dagegen auf dieser Leitung sperrt die Zeitsteuerschaltung, so daß kein Funkenschneidausgangssignal abgegeben wird.

Die Steuerschaltung erhält außerdem an der Klemme 505 ein Taktsignal von 1 mHz. Dieses Signal ist ein einfaches Recht-

ecksignal, das von irgendeiner beliebigen Taktschaltung zugeführt werden kann.

Die übrigen beiden Eingänge der Steuerschaltung sind Stromfühlereingänge 510 und 515, die mit Leitungen 572 in Fig. verbunden sind und eine Spannung erhalten, die dem durch die Hochspannungsschalter fließenden Strom proportional ist. Wie zu beschreiben, wird die an den Klemmen 510 und 515 auftretende Spannung von der Steuerschaltung dazu benutzt, die Impulsbreite der Signalimpulse und damit den Strom durch die Hochspannungsschalter zu steuern.

Das 1-mHz-Taktsignal wird dem Eingang eines Teilers 520 zugeführt." Der Teiler 520 ist eine Digitalschaltung, die Ausgangsimpulsketten mit einer Teilfrequenz der Eingangsfrequenz erzeugt. Diese Teilerschaltung ist bekannt und wird doshalb nicht nüher beschrieben. Der Teiler 520 hat zwei Ausgänge 525 und 526. Am Ausgang 525 tritt eine Rechteck impulskette von 31,25 kHz oder 1/32 der Eingangsfrequenz auf. Am Ausgang 526 erscheint eine Rechteckimpulskette mit 1 itiHz. Das Ausgangssignal von 525 wird in einem Inverter invertiert und dem Takteingang eines J-K-Flip-Flop 530 zugeführt. Auch der Ausgang 526 des Teilers 520 wird von einem Inverter 528 invertiert und dem Rückstelleingang des J-K-Flip-Flop 530 zugeführt. Flip-Flop 530:'ist bekannt und erzeugt durch die Rückflanke des Taktimpulses ein H-Signal an seinem Q-Ausgang , wenn sein J-Eingang ein Η-Signal und sein K-Eingang ein L-Signal erhält.

Unter der Annahme, daß die Steuerschaltung i?o ausgelegt 1st, daß Auöy-rUiysjsl.fjnalti duiclt e?Jn lMUtjiml nut dsl LeLlung 500 erzeugt werden, wird dem J-Eingang des Flip-Flop 530 von der Leitung 500 ein H-Sighal zugeführt. Aufgrund der auf seinem Takteingang und dem Rücksetzeingang auftretenden Signale erzeugt das J-K-Flip-Flop 530 an seinem Q-Ausgang ein Signal, das aus einer 31,25 kHz-Kette von

Impulsen mit 1 \is Dauer besteht. Das Flip-Flop 530 erzeugt bei der abfallenden Flanke jedes Taktimpulses, der dem Taktein'gang vom Teiler 520 zugeführt wird, ein H-Signal an seinem Q-Ausgang. Das Flip-Flop wird rückgesetzt und. beendet damit das Η-Signal am Q-Ausgang, wenn das 1-mHz-Signal auf seinen Rücksetzausgang kommt. Das Ausgangssignal des Flip-Flop 530 hat deshalb die bei A in Fig. 7 gezeigte Form.

Dieses Signal wird der Impulsbreitensteuerschaltung zugeführt, die aus den Widerständen 523, 529 und 535, der Diode 542, dem Kondensator 536 und dem Komparatur 537 besteht. Das Η-Signal am Ausgang des Flip-Flop 530 lädt den Kondensator 536 über Widerstand 535 und Diode 542 auf. Widerstand 535 hat einen niedrigen Wert, so daß Kondensator 536 schnell aufgeladen wird. Die ansteigende Spannung am Kondensator 536 wird mit einer Referenzspannungsquelle 541 über den Komparator 537 verglichen. Wenn die Spannungen gleich sind, gibt Komparator 537 ein Η-Signal aus, und Leitung 540 wird durch Widerstand 539 und Spannungsquelle 538 hochgezogen. Nimmt der Ausgang des Flip-Flop 530 am Ende des 1-με-Impulses wieder L-Zustand an, beginnt der Entladevorgang des Kondensators 536 über den Stellwiderstand 529 und den Widerstand 523. Diode 542 verhindert, daß der Kondensator 536 sich über den Widerstand 535 entlädt. Widerstand 529 und 523 haben wesentlich höhere Werte als Widerstand 535, so daß die Entladezeit des Kondensators 536 wesentlich größer als seine Aufladezeit ist. Die Impulsbreitenbestimmungsschaltung wirkt deshalb als Impulsstrecker, und der Zeitpunkt, an dem die Spannungen an den Eingängen des Komparators 537 gleich werden, wird durch die Stellung des Widerstands 529 bestimmt. Auch die Breite der am Komparatorausgang 540 auftretenden Impulse hängt von der Einstellung des stellbaren Widerstands 529 ab. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Stellwiderstand 529 so abge-

stimmt, daß die Breite der am Ausgang des Komparators auftretenden Impulse etwa 1,85 με beträgt, wie in Fig. bei B dargestellt (für das zweite Ausführungsbeispiel ist die Impulsbreite auf 2,3 ns abgestimmt). 5

Die Impulse auf der Leitung 540 werden einem Eingang der UND-Gatter 545 und 54 6 zugeführt. Der andere Eingang dieser Gatter wird durch das Η-Signal auf der Leitung 500 bereitgeschaltet. Damit geben die Gatter 545 und 546 H-Impulse an die Setzeingänge der J-K-Flip-Flops 550 und 551 mit einer 31,25 kHz-Frequenz ab. Das Signal auf Leitung 540 wird außerdem einem Eingang des UND-Gatters zugeführt. Dieses erhält zudem ein L-Eingangssignal vom Ausgang des Inverters 552, dem an seinem Eingang das Signal auf der Leitung 500 zugeführt wird. Gatter 553 erzeugt nur dann ein Η-Signal, wenn auf beiden Eingängen L-Signal ankommt, und dieses L-Signal wird dem Rücksetzeingang der Flip-Flops 550 und 551 zugeführt. Damit erhalten die Flip-Flops 550 und 551 Setzsignale, wenn das Signal auf der Leitung 540 H ist, und Rücksetzsignale, wenn es L ist. Die Flip-Flops 550 und 551 wirken somit als Verriegelungen und erzeugen ein Ausgangssignal, das der Darstellung B in Fig. 7 entspricht, dagegen jedoch etwas zeitlich verzögert ist. Dies trifft auch zu, wenn Taktsignale von der Leitung 505 auf die Takteingänge der Flip-Flops 550 und 551 gegeben werden, da, wie allgemein bekannt, die Setz- und Rücksetzeingangssignale den Taktsignalen und an den J-K-Eingängen vorhandenen Signalen vorgehen. Die an den Q-Ausgängen der Flip-Flops 550 und 551 auftretenden Signale werden den Gates 554 und 560 zugeleitet. Wie noch beschrieben wird, steuern die Gates 554 und 560 die Breite der Steuerschaltungsausgangsimpulse aufgrund des an den Eingängen 510 und 515 abgefühlten Stromeingangs.

Es sei zunächst angenommen, daß der Ausgang des Setz-Rücksetz-Flip-Flops 555 L ist. Damit sind beide Gates 554 und 560 vorbereitet. Die vorbereiteten Gates 554 und 560 liefern Eingangssignale an die Ausgangssignalerzeugerschaltung, die ein Paar 0 und 0 Treibersignale auf den Leitungen 598 und 599 erzeugen. Die Ausgangsschaltung ist für jede Gruppe von Ausgängen doppelt, und nur die obere Anordnung soll im einzelnen beschrieben werden, denn die untere arbeitet analog.

Die am Q-Ausgang des Flip-Flop 555 erzeugten Impulse passieren das vorbereitete Gate 554 und werden vom Inverter 564 invertiert, so daß sie als 0-Ausgang an der Ausgangsklemme 598 erscheinen. Diese Signale treten als Inversion der 1,85 με-ΐιηρυΐεβ vom Ausgang des Komparators 537 auf,, wie bei C in Fig. 7 dargestellt. Wie vorher beschrieben, werden die Impulse der Hochfrequenztreiberschaltung zur Betätigung der Hochfrequenzschalter zugeführt, die ihrerseits für die Erzeugung der Ausgangsspannung die Hochfrequenztankspcicherschaltungon treiben. Außerdem wird das H-Signal vom Ausgang des Gates 554 dem Eingang des Gate 562 zugeleitet, um dies zu sperren. Dadurch liefert Gate 562 ein L-Signal von seinem Ausgang auf den Eingang des Inverters 563, das an seinem Ausgang ein Η-Signal bereithält. Dieses Η-Signal vom Inverter 563 wird dem 0-Ausgang über ein Puffergate 565 zugeführt. In diesem Zeitpunkt wird das H-Signal des 0-Ausgang dem Setzeingang eines Setz-Rücksetz-Flip-Flop 561 zugeführt, wodurch dieses so gesetzt wird, daß es an seinem Q-Ausgang ein L-Signal abgibt, das aus dem oberen Eingang des Gate 562 kommt und dieses dadurch vorbereitet.

Am Ende des Ausgangssignals vom 0-Ausgang wird das Signal am Q-Ausgang des Flip-Flops 550 H, sperrt das Gate 554 und läßt an seinem Ausgang ein L-Signal auftreten. Dieses L-Signal wird vom Inverter 564 invertiert und erscheint

als Η-Signal am 0-Ausgang, wodurch wiederum die HF-Treiberschaltungen abgeschaltet werden, wie früher beschrieben. Das L-Signal am Ausgang des Gate 554 wird auch dem unteren Eingang des Gate 562 zugeführt, wodurch dieses leitend wird und ein Η-Signal an seinem Ausgang erzeugt, das vom Inverter 563 invertiert wird und den Pufferverstärker 565 als L-Signal vom Ausgang 0 passiert. Wie früher beschrieben, wird dieses Signal dazu benutzt, den Fluß im Treibertransformator der zugehörigen HF-Treiberschaltung wegzudämpfen.

Das L-Signal am Ausgang 0 wird auch dem Setzeingang des Setz-Rücksetz-Flip-Flop 561 zugeführt, wodurch dieses gesetzt wird und ein Η-Signal an seinem Q-Ausgang abgibt, das das Gate 562 sperrt. Das gesperrte Gate 562 erzeugt am Ausgang ein L-Signal,das vom Inverter 562 invertiert und dem Pufferverstärker 565 zugeführt wird. Dieser erzeugt am 0-Ausgang der Klemmen 598 ein Η-Signal. Das Signal am 0-Ausgang ist deshalb nur während einer kurzen Dauer L, die gleich der kumulativen Fortschreitungsverzögerungen des Flip-Flop 561 und der Gates 562, 563 und 565 ist. Diese kumulative Verzögerung summiert sich auf etwa 200 ns. Dieser 200-ns-Impuls vom 0-Ausgang wird, wie oben beschrieben, benützt, um den Fluß im Transformator des angeschlossenen Hochfrequenz-Treiberkreises wegzudämpfen und damit ein schnelles Abschalten der Hochspannungsschaltungskreise zu erreichen.

Die Ausgänge 0 und 0 des Klemmenpaares 599 arbeiten genau gleich und werden vom Ausgangssignal des Gates 560 getrieben.

Um eine Beschädigung der Hochspannungsschaltungskreise zu vermeiden, werden Gates 554 und 560 von einer Strombegrenzungsschaltung aus den Transistoren 585, 586 und 595 sowie dem Setz-Rücksetz-Flip-Flop gesteuert. Sobald der durch die

Hochspannungsschaltungseinrichtung fließende Strom ansteigt, wird das Setz-Rücksetz-Flip-Flop 555 während des Ausgangssigna 1 impulse s , das von der Steuerschaltung erzeugt wird, gesetzt und sperrt die Gates 554 und 560 , wodurch das Ausgangssignal abgeschaltet wird, bevor normalerweise eine Abschaltung eintritt. Wie früher beschrieben, steigt, wenn der Strom durch den Hochspannungsschaltkreis ansteigt, das Potential an den Stromfühlereingangsklemmen 510 und 515 an. Dieses Potential wird dem aus den Widerständen 580 und 581 bestehenden Widerstandspannungsteiler aufgedrückt. Ein steigendes Potential am Verbindungspunkt der Widerstände 580 und 581 gelangt auf die Basis des Transistors 585. Ein Kondensator 582 dient dazu, die Ansprechzeit des Transistors 585 zu erhöhen. Transistor 585 bildet zusammen mit Transistor 586 einen Differentialverstärker. Nach bekanntem Prinzip von Differentialverstärkern schaltet Transistor

585 bei ansteigendem Potential an der Verbindungsstelle der Widerstände 580 und 581 ab, und Transistor 586 wird stärker eingeschaltet. Sobald Transistor 585 sperrt, sinkt der durch Widerstand 589 von der Spannungsquelle 588 fliessende Strom. Damit erhöht sich das Potential am Emitter des Transistors 586. Da die Basis des Transistors 586 mit der Bezugsspannungsquelle 587 verbunden ist, wird Transistor

586 stärker leitend und erhöht seinen Stromfluß. Ein erhöhter Stromfluß vom Kollektor des Transistors 586 wird dem Widerstand 590 zugeführt, wodurch über die Basis des Transistors 595 dieser in "Ein"-Zustand geht. Sobald Transistor 595 einschaltet, nimmt der durch ihn fließende Strom zu, was den Spannungsabfall am Widerstand 596 erhöht. Mit steigendem Strom nimmt also das dem Setz-Eingang des Setz-Rücksetz-Flip-Flops 555 zugeführte Signal ab.

An irgendeinem Punkt ist Flip-Flop 555 gesetzt, und sein Q-Ausgang führt Η-Signal, wodurch die Gates 554 und 560 gesperrt werden. Somit werden, wenn der Strom durch die

- 43 -

Hochspannungsschalteeinrichtung ansteigt, die Gates 554 und 560 früher abgeschaltet, und früher während des "Ein"-Zyklus, wodurch die effektive Impulsbreite des Steuerschaltungsausgangssignals und der Strom, der durch den Hochspannungsschaltekreis fließt, reduziert werden. Am Ende des Impulses setzt ein L-Signal, das über die Leitung 540 dem Rücksetzeingang des Flip-Flops 555 zugeführt wird, dieses für den nächsten Zyklus zurück. .

Gegenüber den beschriebenen speziellen Ausführungsbeispielen sind zahlreiche Abwandlungen im Rahmen der Erfindung für den Fachmann möglich. So kann ζ. B. anstelle der Hochfrequenztankspeicherschaltung eine andere Hochfrequenzoszillatorschaltung eingesetzt werden, deren Eigenschaften so abgestimmt sind, daß die gewünschte Wellenform gebildet wird.

Claims (40)

1. 37 080

   CR. BARD, INC.
   Murray Hill, N.J. 07974
   USA

   Elektrochirurgischer Generator 10

   Patentansprüche

   f 1. / Elektrochirurgischer Generator für die Erzeugung elektrischer Funken zwischen Ausgangselektroden und einem Gewebe für die Ausführung einer chirurgischen Funkenentladungsoperation ,

   gekennzeichnet durch Mittel, die vor der Bildung der Entladungsfunken eine Oszillationsspannungswellenform an den Elektroden (17) erzeugen, deren positive und negative Scheitelwerte ausreichend hoch sind und bei der unmittelbar aufeinanderfolgende Scheitelwerte praktisch dieselbe Amplitude besitzen.
2. 2. Generator nach Anspruch 1 ,
   dadurch gekennzeichnet,

   daß die erzeugenden Mittel eine ausreichende inneren Impedanz besitzen, um zu verhindern, daß ein elektrochirurgischer Schneidvorgang auftritt.
3. 3. Generator nach Anspruch 2,
   dadurch gekennzeichnet,
   daß die Impedanz gleich oder größer als 1000 Ohm bei der

   Arbeitsgrundfrequenz ist.
4. 4. Generator nach Anspruch 2,

   dadurch gekennzeichnet,

   daß bei einer Grundfrequenz von 500 kHz die innere Impedanz gleich oder größer als etwa 1000 Ohm ist.
5. 5. Elektrochirurgischer Generator zur Erzeugung eines elektrischen Lichtbogens zwischen Ausgangselektroden und einem Gewebe für die Durchführung chirurgischer Operationsvorgänge ,
   gekennzeichnet durch Mittel, die vor der Erzeugung des Lichtbogenfunkens betätigbar sind, um eine oszillatorische Spannung einer Wellenform an den Elektroden zu erzeugen, die im wesentlichen die mathematische Form

   e"^?ÜJn^t sin (ω /ϊ^ζ⁷ t+0) ,

   wobei ζ gleich oder kleiner als 0,038, jedoch größer als 0 ist.
6. 6. Generator nach Anspruch 5,
   dadurch gekennzeichnet,

   daß ζ etwa gleich 0,038 ist.
7. 7. Generator nach Anspruch 5,
   dadurch gekennzeichnet,

   daß ζ etwa gleich 0,025 ist.
8. 8. Generator nach Anspruch 5/ dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugungseinrichtung eine ausreichende inneren Impedanz besitzt, um zu verhindern, daß ein elektrochirurgisches Schneiden auftritt.
9. 9» Generator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Impedanz etwa gleich oder größer als 1000 Ohm bei der Grundbetriebsfrequenz ist.
10. 10. Generator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Impedanz etwa gleich oder größer als 1000 Ohm bei einer Grundfrequenz von 500 kHz ist.
11. 11. Elektrochirurgischer Generator zum Erzeugen eines elektrischen Lichtbogenfunkens zwischen Ausgangselektroden und einem Gewebe, um einen Funkenentladungsoperationsvorgang durchzuführen, gekennzeichnet durch Mittel, die vor Erzeugung der Funkenentladung betätigbar sind, um eine Osz.illationsspannungswellenform an den Elektroden zu erzeugen, die im wesentlichen die Form

    e"^Ctön^t sin (ω SV=Z? t+0) 30

    aufweist, wobei ζ im Bereich von 0 bis 0,038 liegt.
12. 12. Generator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ζ etwa 0,038 beträgt.
13. 13. 'Generator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ζ etwa 0,025 beträgt.
14. 14. Generator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die erzeugenden Mittel eine ausreichende innere Impedanz aufweisen, um das Auftreten elektrochirurgischen Schneidens zu vermeiden.
15. 15. Generator nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Impedanz etwa gleich oder größer als 1000 Ohm bei Betrieb mit Grundfrequenz ist.
16. 16. Generator nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Impedanz etwa gleich oder größer als 1000 Ohm bei einer Grundfrequenz von 500 kHz ist.
17. 17. Elektrochirurgischer Generator für die Erzeugung elektrischer Lichtbogenfunken an Ausgangselektroden, um an einem Gewebe chirurgische Operationen durchführen zu können,
    gekennzeichnet durch eine Oszillatorschaltung mit einem Q-Faktor bei Leerlauf, der gleich oder größer als 13 ist, und Mittel zum Verbinden der Oszillatorschaltung mit den Elektroden, so daß der Generator eine Ausgangsimpedanz hat, die bei der Grundfrequenz schwingung 1000 Ohm oder mehr beträgt.
18. 18. Generator nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Q-Faktor etwa 13 ist.
19. 19. Generator nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet,

    daß die Ausgangsimpedanz etwa 2789 Ohm bei 500 kHz Grundfrequenz beträgt.
    10
20. 20. Generator nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet,

    daß der Q-Faktor den Wert 20 hat. 15
21. 21. Generator nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Grundfrequenz von 500 kHz die Ausgangsimpedanz etwa 1245 Ohm beträgt.
22. 22. Elektrochirurgischer Generator zur Erzeugung einer elektrischen Lichtbogenfunkenentladung an Ausgangselektroden für chirurgische Operationen an Geweben, gekennzeichnet durch eine Zeitsteuersignalquelle, einen Ausgangstransformator (208) mit Primärwicklung (206) und Sekundärwicklung (207), die mit den Elektroden (209, 210) verbunden ist, einen Kondensator (204) , der mit der Primärwicklung (206) zur Bildung eines Oszillatorkreises verbunden ist, und Mittel, die aufgrund der Zeitsteuersignale den Oszillator periodisch zu Schwingungen anregen, wobei diese Schwingungen vor der Entstehung der Lichtbogenfunken ausreichend hohe Scheitelwerte von positiver und negativer Spannung haben, von denen aufeinanderfolgende Scheitelwerte etwa gleiche

    Amplituden besitzen.
23. 23. Generator nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet,

    daß die Werte des Kondensators (204) und des Transformators (208) so gewählt sind, daß an den Elektroden eine hinreichende Ausgangsimpedanz auftritt, durch die ein elektrochirurgischer Schneidvorgang verhindert wird. 10
24. 24. Generator nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsimpedanz bei einer Grundfrequenz von 500 kHz etwa 1245 Ohm beträgt.
25. 25. Generator nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsimpedanz bei einer Grundfrequenz von 500 kHz etwa 2789 Ohm beträgt.
26. 26. Generator nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator (208) einen aus pulverisiertem Eisen gepreßten Ringkern aufweist.
27. 27. Generator nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Kapazitätswert des Kondensators 5,4 nF beträgt.
28. 28. Generator nach Anspruch 22,

    dadurch gekennzeichnet,

    daß der Kondensator einen Kapazitätswert von 2,5 nF hat.
29. 29. Generator nach Anspruch 22,
    dadurch gekennzeichnet,

    daß das Windungsverhältnis zwischen Primär- und Sekundärwicklung 1 : 5,77 beträgt.
30. 30. Generator nach Anspruch 22,
    dadurch gekennzeichnet,

    daß das Windungsverhältnis zwischen Primär- und Sekundärwicklung des Transformators(208) 1 : 9,5 beträgt. 15
31. 31. Verfahren zum Betreiben eines elektrochirurgischen Generators für die Erzeugung elektrischer Lichtbogenfunken zwischen Ausgangselektroden und einem Gewebe für die Durchführung chirurgischer Operationen,

    dadurch gekennzeichnet, daß

    A. der Generator so abgestimmt wird, daß er elektrische Ausgangsschwingungen mit gedämpfter Wellenform erzeugt, bevor die elektrischen Lichtbogenfunken entstehen, wobei der Dämpfungsfaktor der Wellenformhüllkurve so gering wie möglich ist, und daß

    B. die Ausgangsimpedanz des Generators hinreichend hoch eingestellt ist, daß ein elektrochirurgischer Schneidvorgang vermieden wird.
32. 32. Verfahren nach Anspruch 31,
    dadurch gekennzeichnet,

    daß der Generator eine Oszillatorschaltung enthält und im Schritt A eine Erhöhung des Q-Faktors des Oszillators enthalten ist.
33. 33. Verfahren nach Anspruch 31,

    dadurch gekennzeichnet,

    daß der Generator einen Ausgangstransfonnator mit einer mit den Elektroden verbundenen Sekundärwicklung aufweist, und daß im Schritt B die Erhöhung der Zahl von Windungen der Sekundärwicklung enthalten ist.
34. 34. Verfahren nach Anspruch 33,
    dadurch gekennzeichnet,

    daß der Schritt A das Verringern der Verluste im Transformator umfaßt.
35. 35. Verfahren zum Betätigen eines elektrochirurgisehen Generators für die Bildung elektrischer Lichtbogenfunken zwischen Ausgangselektroden und einem Gewebe für die Durchführung chirurgischer Operationen,
    gekennzeichnet durch die Schritte:

    A. der Generator wird als eine Hochfrequenz-Sinuswellenstromquelle betrieben, dessen Ausgangsstrom auf einen hinreichend niedrigen Wert begrenzt ist, so daß kein elektrochirurgischer Schneidvorgang auftritt.
36. 36. Verfahren nach Anspruch 35,
    gekennzeichnet durch den weiteren Schritt:

    B. der Generator wird derart ausgelegt, daß die oszillierende Ausgangswellenform vor dem Auftreten der Lichtbogenfunken gedämpft ist und der Dämpfungsfaktor der Hüllkurve so klein wie möglich ist.

    ·
37. 37. Elektrochirurgischer Generator zum Erzeugen von Lichtbogenfunken zwischen Ausgangselektroden und einem Gewebe

    für die Durchführung chirurgischer Operationen, gekennzeichnet durch Mittel, die vor dem Auftreten der Lichtbogenfunken so betätigbar sind, daß die Wellenform der an den Elektroden auftretenden Spannungsschwingungen ausreichend hohe positive und negative Spannungsscheitelwerte hat und die Scheitelwerte aufeinanderfolgender Schwingungen nahezu gleich groß sind, und daß Mittel zur Erhöhung der Ausgangsimpedanz der Mittel auf einen Wert vorhanden sind, so daß kein elektrochirurgisches Schneiden auftritt.
38. 38. Generator nach Anspruch 37,
    dadurch gekennzeichnet,

    daß die erzeugenden Mittel eine Oszillatorschaltung mit einem Q-Faktor von wenigstens 13 und Mittel zum Ankoppeln der Oszillatorschaltung an die Elektroden vorhanden sind, so daß der Generator eine Ausgangsimpedanz von wenigstens 1000 Ohm bei der Grundschwingungsfrequenz besitzt.
39. 39. Verfahren zum Betätigen eines elektrochirurgischen Generators für die Erzeugung elektrischer Lichtbogenfunken zwischen Ausgangselektroden und einem Gewebe für die Durchführung einer chirurgischen Funkenentladungsoperation, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator so abgestimmt wird, daß vor der Entstehung der Lichtbogenentladungsfunken an den Elektroden eine oszillierende Spannung herrscht, deren Wellenform eine Oszillationsgrundfrequenz besitzt mit aufeinanderfolgenden positiven und negative SpannungsSpitzenwerten, von denen' die aufeinanderfolgenden Spitzen praktisch gleiche Amplituden haben.
40. 40. Verfahren nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Elektroden eine hinreichend große Impedanz gelegt ist, wodurch der Generator ein Leerlaufausgangssignal erzeugt, das eine im wesentlichen gedämpfte Sinuswellenform darstellt.