多电极电外科器械的利记博彩app

专利名称：多电极电外科器械的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及用于向组织的定点位置实施电外科功率从而实现预定外科效果的外科术方法及设备，并且更加特别地涉及一种改进的电外科器械和方法，从而实现该效果而无需使用用于产生预定外科效果的与装置分离的返回电极板。
背景技术：
在外科处理中采用电能的潜在应用和已知优点在持续增加。特别地，例如，电外科术现正在广泛采用，从而相对于使用诸如解剖刀的机械切具的外科方法，在开放、腹腔镜以及关节镜应用中提供明显的局部外科优势。
电外科技术通常必须使用将在射频(RF)下工作的交流电功率转递到手术位置的组织的手持器械或笔、RF电源、以及通常为远离手术位置与患者相连的返回电极板(即，单极系统构造)或能够定位为在手术位置处或紧邻手术位置与身体接触的较小返回电极(即，双极系统构造)形式的电回路装置。有RF电源产生的随时间变化的电压产生出预定的电外科效果，诸如组织切除或凝固。
尽管在该领域中有诸多优点，目前的使用刀形成切口所采用的电外科技术限于单极电外科术，即，其使用返回电极。双极电外科装置以至少钳和剪的形式存在，但尚未出现用来以刀形成切口的双极电外科术的成功应用。双极电外科术被广泛认为比单极电外科术提供显然更好的患者安全性，因为与单极电外科术出现的从器械至返回电极的相当长的行进路线相比，电流仅通过患者行进了非常短的距离。
可以用于通过向组织施加RF功率来产生诸如使一个或多个组织结构或类型部分或全部分开的预定外科效果的所有装置将称作电外科刀，无论其尺寸、形状或其它性质如何，该效果包括但不限于，形成电外科切口，或者使一个或更多个部分的组织部分或全部去除，或者通过至少部分地使组织改变性质或分解而改变组织结构。尽管其可以具有多种形式，用于向刀供给功率的所有RF电源将称作电外科部件并缩写为ESU。单极电外科刀使用导线连接至ESU，而独立的返回电极通过另一根导线连接至ESU。双极电外科刀通过一根或多根导线连接一组一个或多个有源电极至ESU，并通过一根或多根其它导线连接另一组一个或多个返回电极至ESU。
在本发明之前，双极刀受到了电极要足够靠在一起使得电流将稳定地通过组织中但又不能靠在一起使得通过诸如从热分解组织产物形成的含碳材料的导电材料的桥发生短路的要求的困扰。这种热分解组织产物的积垢称作焦痂。焦痂在电外科刀局部的高温环境中迅速形成。在电极放置得足够远，从而避免由焦痂导致的短路时，难以确保有源和返回电极都接触组织。在电极靠近的足够确保有源和返回电极都接触组织时，伴随产生了短路桥的迅速形成。
现有技术的双极电外科刀将返回电极以刀本身上的一个或多个电极来替代。额外的电极使用导线连接至ESU。电路通常描述为从ESU到刀上的一个电极，通过患者的组织进入刀上的另一个电极，并随后返回ESU。所有现有技术的双极刀具有两个或更多个电极，其全部都连接于ESU，使得其全部经历相同的电压差，而该电压差或者为直流或者为交流，从不为两种电类型的组合。例如，较早的对于双极电外科装置的美国专利No.164,184介绍了使用螺旋盘绕在其中嵌入导体的橡胶探棒上的一对导体。该装置未用于形成切口，并且使用从电池供给的直流电流从而对所有的电极施加相同的电压差。美国专利No.1,983,669中介绍的双极电外科装置具有一对缠绕在绝缘体周围的导体，其通过高频(即，交流电流)电源驱动。美国专利No.4,011,872示出了一种使用连接于高频电源并形成三或四个电极的一个导体的电外科装置。
电极可以采用各种构造，如下面利用全部由Morrison提出的美国专利No.3,970,088、美国专利No.3,987,795、以及美国专利No.4,043,342中的典型现有技术介绍的，电极的构造公布为其中有源和返回电极的表面积彼此相差较大。Morrison的专利公开了使用多孔材料包围电极从而增强稳定启动。Morrison的专利还公开了使用其中所有电极都连接于ESU使得RF电源施加至所有电极的多电极。美国专利No.4,202,337和美国专利No.4,228,800公开了具有其中所有电极连接至ESU使得RF电源施加至所有电极的分裂电极的双极刀构造。’337和’800专利还公开了插入在具有提供与ESU的电连接的电触点的手柄中使得一对侧电极短接在一起并作为返回电极而中央电极作为有源电极的双极刀。美国专利No.4,232,676公开了其中所施加的电压可以是直流电流或交流电流，但在任何一种情况下施加于所有电极的电压相同的电极对。美国专利No.4,706,667公开了一对在切割电极侧面的返回电极。美国专利申请公开No.20030130658公开了具有其中向所有电极施加RF电源的不同材料的多电极。
现有技术中明显缺少的是电极放置为紧靠在一起从而确保电极与组织之间可靠接触时防止来自积累在刀上的组织片断或组织分解产物的短路的手段。需要多电极可靠接触组织并且抑制由焦痂导致短路的双极刀。

发明内容
因此，本发明的主要目标在于提供一种在电外科术中使用的设备和方法，其形成了与组织可靠的电极接触并且抑制了短路。
本发明的另一目的在于提供一种在电外科术中使用的设备和方法，其在所用的电外科器械上产生较少的焦痂积累。
本发明的额外目的在于提供一种在电外科术中使用的设备和方法，其降低了沿电外科切口产生的烧焦。
本发明的额外目的在于提供一种设备和所用方法，其降低了所产生的电外科的烟量。
再另一目的在于按照不明显影响空间或所需成本的方式实现上述目的的一个或多个，并且其保持并潜在增强了电外科过程的效果。
为解决这些目标，本发明人认识到在双极电外科刀的电极之间施用直流电流降低或防止了短路的形成，即使是在刀中电极靠在一起时。本发明人还认识到该短路发生的倾向可以通过限制暴露电极表面积的量来降低。本发明人还已经认识到电极之间施用直流电流并限制电极表面积是相互受益并且互补。
从更加一般的角度来看，来自电外科器械的能量释放可以是电能和/或热能的形式。电能在电外科器械与组织之间的区域的电阻抗可以由电外科功率击穿时转移。热能在积累于电外科器械上的热能克服器械与组织之间的热阻抗时(即，由于期间的温度差)转移。电外科能量的该些传输可以在电外科器械产生期望外科效果，诸如形成切口的部分发生。器械的该部分称作功能区域。电外科器械的所有其它区域为非功能性的。
能量到组织中的释放产生了多种效果，包括分解组织到具有与释放能量前存在的相同结构或不同结构的更小的部分。在电外科术期间击穿组织的过程总的将称作电外科组织分解过程。尽管电外科组织分解过程的机制未较好地理解，此过程的至少一部分相信为组织高温分解。电外科组织分解过程使得粘结于电外科刀的物质的形成。物质组合至少部分地是在电外科术期间采用的电源的电压和频率下导电的。物质组合典型地是采取称为焦痂的富碳材料的形式。在双极刀使用时，焦痂易于开始形成在一个电极或另一个上。随后该沉积随着其从电极扩展开而生长厚度，与没有焦痂沉积的电极相比增加了电阻抗。随着焦痂沉积的生长，其可以跨过双极装置中有源和返回电极之间的间隙，产生了对RF电源的短路电流路径，其减少或防止功率传输到组织，由此干扰或防止了期望外科效果的发生。
简言之，本发明人已经认识到需要一种方法来防止从由电外科组织分解过程形成的材料的短路的形成和积累。本发明包括一种电外科器械，其包括有至少一个有源和至少一个返回电极在内的多个电极。就系统而言，电外科器械的电极在至少一个有源电极或至少一个返回电极和其它电极之间不仅具有交流电流而且具有直流电流流动。该直流电流降低或防止了电极上电外科组织分解产物的形成和积累。直流电降低或防止焦痂积累的机制并未准确了解，但相信包括由水电解和化学反应中的转换产生的效果。具有更多负电压的电极相信在确定为阻碍焦痂积累的层中积累较小量的氢。负电荷还抑制了将发生在电外科术期间产生的温度下的脱氢反应，由此抑制了至少某些构成焦痂的富碳成分的形成。
通过使用直流电降低双极刀电极上焦痂的方法可以在电外科处理期间采用其它方式降低不必要/不期望的放电时采用。该降低减少了降低或防止焦痂积累所需的直流电量，并且通过增强电功率传输到组织点的局域性来实现。更加特别地，通过绝缘功能和非功能区域之一或两者，本发明显著地降低了来自电外科器械的功能和非功能区域的放电。降低或防止焦痂积累所需的直流量在采用一种或多种方法降低促进焦痂形成的局部加热时降低。该些用来降低局部加热的方法包括使有效水平的热量从电外科器械的功能部分去除和/或通过增强电外科信号向组织点的局域性传输，诸如通过使用热绝缘降低功能和非功能区域中之一或两者的暴露面积。
本发明包括一种电外科器械，其包括用于承载电外科功率的多个电极，其中电极彼此电性隔离，并且设置为在整个系统中连接至ESU，使得至少一个有源电极和至少一个返回电极存在，由此形成至少一组双极电极。在本发明的一个方面中，直流电压可以施加在此对电极上，从而降低或防止诸如焦痂的电外科组织分解产物(ETDP)的形成。具有负DC电压的电极将具有很少或没有ETDP积累。具有正DC电压的电极将倾向于ETDP积累。本发明的另一方面在系统中包括至少一个电极，其不直接连接于来自ESU的RF功率。未由ESU供给功率的电极不直接产生预定的外科效果，并且任何该电极在此称作无源电极。所有无源电极连结于DC电源的一个极并且双极电极连结于DC电源的另一个极。通常，无源电极将连接至DC电源的正极，而双极电极将连接至DC电源的负极。由此，双极电极都连结于RF电源，其产生预定的外科效果，并且易于产生ETDP，并且至DC电源，同时无源电极仅连接至DC。在通常的系统构造中，双极电极上的负DC防止或降低了ETDP的积累并且无源电极上没有RF电源防止或降低了其上ETDP的积累。
在设计用于形成切口的典型电性电外科器械中，将有一对双极电极和一个无源电极。靠近双极电极的区域具有易于促进焦痂形成的温度，但负DC电流抑制或防止了焦痂的积累。无源电极未由ESU供给功率，因此其周围的区域不具有促进焦痂形成的条件。
在用于在电极由提供双极电极的至少一个与组织之间的电连通的介质包围的环境下在组织上产生电外科效果的电外科器械中，该介质的一个示例是含足够量的水的导电液体，可以采用一对或多对双极电极，具有或没有一个或多个无源电极。在此第二种情况下，该系统的双极电极将施加以RF电源，其具有能产生足以电解电极周围的水的非零均方根(RMS)的电压偏压。在使用一个或多个无源电极时，与DC电源的连接将如前所述并且还将产生电解。水的电解导致了在足够的电极周围至少部分地覆盖了气泡，从而在双极电极之间对供给功率的ESU产生足够的阻抗，足以产生期望的电外科效果。
在使用一个或多个无源电极时，双极电极都连接于DC电源相同的极。为防止此共同的连接导致短路有源和无源电极，允许DC电流流经同时抑制交流电流通过的一个或多个电AC阻挡部件与从DC电源至双极电极的连接串联设置。通常，该些部件为电感，其尺寸能产生对由ESU产生的RF电源足够的阻抗，诸如超过约500欧姆，同时产生可以接受的小的DC阻抗，诸如小于约100欧姆。一个或多个无源电极与一个或多个双极电极之间的直流电压差需要足以至少抑制焦痂的积累，同时不产生过大的电解，诸如至少约0.5伏并且小于约100伏。相关地，可以在至少两个双极交流电极之间插入和互连的绝缘材料从而限定出电外科刀。该电绝缘材料优选具有至少50伏特的介电耐受强度，并且可以包括单层或多层以一个或多个其它电极插在绝缘层之间。
在本发明的一个方面，使用在至少一个尺度上基本成共线的三个电极，至少部分的电极彼此平行取向，而所有的电极通过一个或多个电绝缘材料分开并且与其它电极物理互联从而限定电外科刀。电外科刀可以构造为使得至少部分的每个电极可以接触组织或与组织相接触的导电物质，两个电极为双极电极，交变电流电压施加于其，并且保持在其与双极电极之间具有直流电压差的电极。
在本发明的另一方面，可以设置由一种或多种材料构成的外绝缘层，以包围双极电极的至少一部分，从而降低了从电极的非功能部分的热/电释放。例如，可以采用具有约1.2W/cm2°K的热导率和至少约50伏的介电耐受强度的外绝缘层。该绝缘层可以有利地包括一种或多种有孔材料，其已经以密封材料密封，从而防止生物材料进入孔中。该密封材料优选包括胶态硅酸盐材料，并且还可以包括一种或多种可水解材料，其组合起来从而形成热绝缘物质，其自身主要是疏水的并且不允许生物材料穿透其表面。
在本发明的另一个方面，一个或多个电极是金属的，电极有至少约0.35W/cm°K的热导率，并且可以有利地包括从由以下材料构成的组中选取的金属金、银、铝、铜、钽、钨、铌、以及钼。在本发明的相关方面，一个或多个电极可以覆盖或镀覆以增加对氧化的阻抗的物质或元素，诸如镀金或银。在另一相关方面，电极可以包括限定了减小的截面的外周边缘部分的中间层(例如，约0.001英寸厚或更小)，用于电外科功率或者直流电源传输。该中间层可以包括熔点至少约2600的金属。散热器装置可以包括各种实施例，从而建立从器械的功能部分向外的热梯度(即，通过从电极去除热量)。在一个实施例中，散热器装置可以包括相变材料，其在从电极吸收热能时从第一相转变为第二相。
在本发明的另一方面，电外科刀设置为其中电极使用一种或多种类型电绝缘颗粒隔开，诸如聚合物、玻璃、陶瓷珠，其具有近似等于期望彼此隔开电极距离的最大截面尺寸。在这点上，间隔颗粒可以部分地包括设置在电极之间的上述电绝缘材料。接着，颗粒可以至少部分地与至少一种额外的粘结于电外科刀的电极的电绝缘材料接触。
本发明的其它方面和优点将通过考虑以下进一步的介绍而为本领域技术人员所明晰。


图1示意性地绘示出具有有源、无源、以及返回电极的普通的多电极刀的系统；图2示意性地绘示出具有带启动开关的有源、无源、以及返回电极的普通的多电极刀的系统；图3示意性地绘示出具有带来自RF电源的DC电源的有源、无源、以及返回电极的多电极刀的系统；图4示意性地绘示出具有带来自RF电源的DC电源的有源、以及返回电极的多电极刀的系统；图5示意性地绘示出具有带来自RF电源的DC电源和启动开关的有源、以及返回电极的多电极刀的系统；图6示出具有电极刀的电外科器械的侧视图；图7绘示出具有带基本平坦接触面的有源、无源、以及返回电极的多电极刀的截面；图8绘示出具有带凸起接触面的有源、无源、以及返回电极的多电极刀的截面；图9绘示出具有带凸起接触面且电极边缘暴露的有源、无源、以及返回电极的多电极刀的截面；图10绘示出多电极刀的一部分切去后的透视图，示出了逐渐变细为凸起接触面且电极边缘暴露的有源、无源、以及返回电极；以及图11绘示出具有带电极边缘暴露的凸起接触面和相邻的凹面的有源、无源、以及返回电极的多电极刀的截面。
具体实施例方式
本发明针对一种多电极电外科器械和相关的系统及方法，其采用通过加大电极之间的距离、改变电极的外形或电极的组成以外的手段降低或防止焦痂积累在电极上或之间的方法。这种用于降低或防止焦痂积累在电极上或之间的方法可能会要求电极间隔、几何形状或组成，或通过其加强。本发明应用于这样的器械，其中至少一对电性隔离的电极机械连接使得其间隔限定在预定的范围内(该范围可以是固定距离)并且电性连接于EUS使得在其接触诸如组织或导电液体或蒸气的导电介质时RF电流在电极之间流动。这些电极是双极电极并且任何具有一组或多组双机电极的装置都是双极器械。所有双极器械，无论其目的用途、设计、形状、几何构造、配置、材料或其它方面如何，都称作电外科刀。
用于降低或防止焦痂积累在双极电极上或之间的方法的优选实施例在于使直流电流流经双极电极中的至少一个，而电流的至少一部分流经通过组织或通过与电极中的至少一个电性连通的至少一个导电介质。在一个实施例中，直流电流在成对双极电极的两个电极之间流动，而至少部分电流流经组织或通过与电极中的至少一个电性连通的至少一个导电介质。更加优选的实施例是具有至少一对双极电极，至少一个无源电极(未由ESU供给功率的电极)，直流电流在所述无源电极与该双极电极的至少一个之间流动，所述直流电流至少部分地流经组织或或通过与电极中的至少一个电性连通的至少一个导电介质。
双极或无源电极可以是任何一种形状或多种形状，诸如但不限于，基本平坦，具有一个或多个弯曲，成形为诸如环形或套形的封闭曲线，成形为诸如半圆或弯月形的不封闭曲线，平面的，诸如舌板的非平面的，具有诸如钩形的弯折或曲线，诸如杯状或圆筒体积的包围体积，基本呈钝形，具有一个或多个从一个厚度向较小厚度渐变的区域，如半球或球的实体，具有诸如钳子或剪子的相对面，以及具有一个或多个诸如孔、筛孔、气孔或螺旋的开口。
图1示出了其中使用无源电极的优选实施例。ESU1为多电极刀2供电。多电极刀2包括一个或多个有源电极3、一个或多个无源电极4、一个或多个返回电极5，该些电极彼此通过中间绝缘层6绝缘。注意，ESU1供给交流电源使得有源电极3与返回电极4之间的电流随着ESU1电压输出的变化周期性地反转。多电极刀2可以除了将电极分开的以外而无需绝缘或者可以用额外的绝缘包围电极。本发明的这些方面将在后面介绍。
有源电极3可以是一个或多个导电元件，并且即使是针对单一的情况也可理解为还包括使用电性连接从而具有基本相同的一个电源或多个电源的多电极。类似地，无源电极4可以使一个或多个导电元件，且即使是针对单一的情况也可理解为还包括使用电性连接从而具有基本相同的一个电源或多个电源的多电极。同样类似地，返回电极5可以使一个或多个导电元件，且即使是针对单一的情况也可理解为还包括使用电性连接从而具有基本相同的一个电源或多个电源的多电极。
来自ESU1至多电极刀2的电源经供电导电元件7传输，其优选对于其长度的至少一部分是绝缘的金属导体，并且在按照传输电源至有源电极3并且便于将多电极刀2与患者组织接触的方式固定多电极刀2的把手27中结束。从ESU1到多电极刀2用作电源的电流经返回导电元件8完成，其优选对于其长度的至少一部分是绝缘的金属导体，并且在按照传输电源从返回电极5至返回导电元件8的方式固定多电极刀2的把手27中结束。
无源电极4通过无源导电元件9供电，其优选对于其长度的至少一部分是绝缘的金属导体，并且在按照传输电源至无源电极4的方式固定多电极刀2的把手27中结束。
DC电源10经无源导电元件9向无源电极4供电，优选将无源DC电压供给给无源电极4。DC电源10经导电元件11向有源电极4供电。DC电源10经DC导电元件12向返回电极6供电。
一个或多个RF电流阻抗元件13和14在DC导电元件11和12中，使得电源导电元件7和返回导电元件8保持彼此基本隔离和短路并且基本将无源电极4和DC电源10从平行于电源导电元件7或返回导电元件8的RF电流通路中隔离出来。RF电流阻抗元件13和14优选为电感元件，其在ESU1的输出频率下提供至少约500欧姆，并且更加优选地在ESU1的输出频率下提供至少约1000欧姆，并且再更加优选地在ESU1的输出频率下提供至少约5000欧姆。RF电流阻抗元件13和14优选为至少约50微亨，并且更加优选地至少约1000微亨，并且再更加优选地至少10000微亨。RF电流阻抗元件13和14需要传输DC电源并且优选地传输至少约5毫安，并且更优选地至少50毫安并且优选具有小于约100欧姆的DC电阻，并且更加优选地小于约50欧姆，并且再更加优选地小于约20欧姆。
DC电源10优选地提供范围在约0.5伏特至100伏特中的电压，并且更加优选地范围在约2.5伏特至50伏特，并且再更加优选地范围在5伏特之20伏特。DC电源10优选提供范围在约0.0100毫安至1安培的电流，并且更加优选地范围在10毫安至约0.1安培。
ESU1通过一个或多个DC阻挡元件15和16的存在而从DC电源隔开。DC阻挡元件优选为电容器，其在来自ESU1的电源频率下具有低等效串联电阻(ESR)并且在ESU1的输出频率下阻抗小于约500欧姆且优选小于约100欧姆且再更加优选小于约50欧姆且更再更加优选小于约10欧姆。在某些情况下，DC阻挡元件15可以略去并且DC电流由DC阻挡元件16阻挡足够。
用户通过使用脚踏开关或固定刀片的手柄中的开关控制何时ESU供电。当开关在手柄中时，通常一根或多根信号线从ESU到手柄，并且电源传导元件7成为信号通路的一部分。ESU设计领域技术人员已知，RF电源和信号线路在ESU中是隔离并分开的，且通常控制信号为使用电源传导元件7的DC信号。为了不干扰此控制策略，DC阻挡元件15必须设置为不阻碍控制信号到达ESU1。图12示出了与图1相同的设计，并且具有额外的控制信号传导元件17和控制开关18。优选地，控制信号传导元件17和控制开关28在手柄27内，尽管其未按照该方式在图2中示出。DC阻挡元件15设置为使得其不与控制开关28和ESU1串联。优选地，DC阻挡元件15位于手柄27内。
DC电源10可以采用提供适合电压和电流的任何形式。在一个实施例中，其可以是一个或多个电池。在另一个实施例中，其可以是从与来自墙插口的AC线电源连接的电源线或从连接于ESU1的电源供给功率的外部电源。优选实施例从由ESU1供给的RF电源获得DC电源。优选实施例中，DC电源10包括一个或多个有源部件，诸如二极管或其它整流元件，并且连接于ESU1的RF输出，并且将来自ESU1的RF输出部分地转化为DC电源。
图3示出了一种桥式电路，其从由ESU1供给的RF电源产生DC电源。DC电源10包括四个整流元件17、18、19和20，按照桥接构造配置。电压控制系统21控制输出电压。电压控制系统21示出为电容，但可以包括一个或多个有源元件从而进一步控制电压。电压控制系统可以包括电容器从而降低电压偏移的幅度。优选地，电压控制系统将包括控制最大输出电压的装置，诸如通过使用与阻抗负载串联的齐纳二极管。一个或多个RF电压降低元件22和23用于降低由ESU1输出的电压从而产生期望范围的DC输出电压。一个或多个RF电压降低元件22和23的存在降低了会加在电压控制系统21上的功率耗散要求。整流元件17、18、19和20优选为二极管并且可以是具有任何类型，其具有与至少20kHz的频率兼容的反向恢复时间，更加优选至少100kHz，再更加优选至少200kHz，又更加优选至少500kHz，从而与大部分正在使用的ESU兼容，并且最终与至少2MHz兼容，从而与几乎所有正在使用的ESU兼容。整流元件17、18、19和20需要承受由ESU输出的电压，RF电压降低元件22和23允许使用一定范围的二极管，诸如肖特基二极管，其可以承受优选至少500伏特，并且更加优选的至少1000伏特。
DC电源10、RF电流阻抗元件13和14、以及DC阻挡元件15和16中的一个或多个元件可以结合在ESU1中，结合在连接于ESU1的适配器中，结合在用于连接电源传导元件7和返回传导元件8至ESU1的插头和连接器中(这些插头和连接器未在图1、2或3中示出)，或者可以结合在手柄27中。
通常，以连接电源传导元件7至ESU上的电源连接器的插头和以连接返回传导元件8与ESU上的返回连接器的插头形成ESU连接。在本发明的优选实施例中，DC电源10的元件、RF电流阻抗元件13和14、以及DC阻挡元件15和16中的至少一个中的元件装载在连接电源传导元件7至ESU并具有从其到连接ESU上的返回连接器的导线的插头中。该实施例可以是可以反复使用的或可以是单次使用无菌一次性的。
图1、2和3示出了处于有源和返回电极之间的无源电极。此设置不是必须的。无源电极可以处于允许其与有源电极电性连通的任何位置。无源电极无需机械地连接至有源和无源电极作为其一部分的装置上。例如，一个或多个无源电极可以以一个或多个电极片的形式粘接至患者，并且使用导线连接至DC电源10。优选地，无源电极机械地连接至有源和无源电极作为其一部分的装置上。
电极可以是构成适用于特殊应用的构造和组成的任何形状、尺寸或设置。例如，浸没在导电液体中使用的关节内窥镜切除器械可以构造为具有适合形状的多个有源和返回电极，诸如直线或弯曲边缘或针状形式，在杆的一端靠在一起，单个无源电极可以从杆的一端隔开后退并且以环的形式围绕在杆的周围。所有的电极将由导电液体包围，并且由此与液体电性连通。在另一种设置中，形成双极对的分裂环可以具有嵌入其中的无源电极。
图4示出了一个实施例，其使用比图1至3中更少的部件。直流电直接供给到有源电极3与返回电极5之间。没有使用无源电极。在将直流电流直接供给在双极电极之间时可以使用任何直流电流源。优选实施例使用通过ESU和一个或多个整流元件提供的RF电源。图4示出了使用整流元件24产生DC电压。与通常设计使用诸如二极管的整流器相反，整流元件24优选具有比AC电源所提供的周期更小的反向恢复时间。优选地，整流元件24的反向恢复时间在AC电源供给的周期的约0.05与0.5之间，并且更加优选地在AC电源供给的周期的约0.15与0.25之间。使用该反向恢复时间使得在其开始抑制逆向电流流动前，有充足的反向电流流经整流二极管。这种减慢的响应使得与使用通常设计实践产生的情况相比足够更低的直流电压作用在有源电极3和返回电极4之上。优选地，使用标准速度或快速恢复的二极管。优选地，使用承受至少300伏特并且更加优选至少1000伏特电压的二极管。
DC阻挡元件15可以与会要通过手柄27中的一个或多个开关与ESU1之间的控制信号的通道相干涉。图5示出了在电源传导元件7中不包括DC阻挡元件的更加优选的实施例。示出控制信号传导元件17和控制开关28从而显示了控制开关28可以设置在任何位置。优选地，其在手柄27内。
在没有无源电极的构造中，电极可以是构成适用于特殊应用的构造和组成的任何形状、尺寸或设置。例如，浸没在导电液体中使用的关节内窥镜切除器械可以构造为具有适合形状的多个有源和返回电极，诸如直线或弯曲边缘或针状形式，在杆的端部靠在一起。所有的电极将由导电液体包围，并且由此与液体电性连通。在另一种设置中，形成双极对的分裂环可以具有嵌入其中的无源电极。
存在所示优选实施例的替代物。例如，图4或5的实施例将倾向于防止焦痂积累在有源电极3上但不提供对返回电极5的相同水平的保护。可以包括具有独立DC电源的无源电极，其将使得DC电流通过无源电极与返回电极之间或者减少或防止焦痂在返回电极5上积累。
ESU1可以具有多个RF电源，其经多个电源和返回传导元件连接至未电性连接的多个有源和返回电极，并由此彼此基本独立地工作从而提供相位角、频率和电压可以彼此不同的多种电压波形。DC电源10可以具有多个直流电源，其经多个无源电源传导元件连接至多个无源电极或连接至从DC电流源彼此隔离开的多个有源或返回电极。
无源电极需要足够靠近双极电极，从而允许DC电流在无源电极与双极电极之间流动。无源电极优选在双极电极六英尺内接触患者组织，并且更加优选地在六英寸内接触患者组织，并且在更加优选地在双极电极的一英寸内。对于多种刀，诸如用于切除的，优选无源电极在双极电极的0.5英寸内，并且更加优选的在0.1英寸内，并且在更加优选地在0.010英寸内。无源电极与双极电极之间更加接近的距离减小了器械的整体尺寸并且减小了DC电流通过的组织的量。
图6示出了刀29连接于杆30的电外科器械构造。杆30通常连接于手柄(未出示)并且通常提供了一个或多个导体形式的用来将电能传送至刀29的装置。刀29包括功能部分，或接触面26(即，切割边缘)，用来接触患者的组织。图7、8、9和11为通过截面AA观察时图6中刀29的截面图。
图7、8、9、10和11示出了多电极刀的优选构造。为了降低DC电流，优选实施例通过在电极除功能表面以外的所有内表面上延展内绝缘层6限制了暴露的电极表面积的量。为了进一步降低DC电流，优选实施例采用外绝缘层25限制刀外侧上暴露的电极表面积。这些构造示出无源电极4在有源电极3与返回电极5之间。如前面所述，此设置不是必需的。然而，使用时，特别优选的是对有源电极3和返回电极5的非功能表面进行绝缘。如果，例如，有源电极在无源和返回电极之间，无源电极的外表面在仅有源和返回电极功能表面已经限制过暴露表面积时无需进行绝缘来降低DC电流。
图7示出了一种构造，其中电极朝向细小的边缘逐渐缩小，并且刀成形为仅在电极通过内绝缘层6和外绝缘层25的表面暴露的电极的尖锐边缘处存在基本平坦的接触面26。图7示出了仅有一个有源电极3和一个返回电极5，然而多个有源和返回电极可以按照交替排列伸展出。这种设置将增大电极通过其暴露的平坦接触面26的尺寸。这些多电极设置优选用于要对较大表面积进行电外科处理的应用，诸如在关节内窥镜组织切除过程。对于这些应用，更加优选的实施例是使电极从表面暴露出，从而形成随着其穿透组织而机械摩擦组织表面的粗糙表面。对于这些应用，优选电极突出0.0001至0.5英寸，并且更加优选地是突出0.001至0.1英寸。对于该应用，优选使用单个无源电极，并且更加优选地无源电极位于离开有源和返回电极所处的位置，从而使由有源和返回电极在给定表面积内产生的外科效果最大化。无源电极优选在有源和返回电极位置0.5英寸内连接于器械的杆，并且没有对于杆上无源电极与发生外科作用的工作表面上有源或返回电极之间的最小间隔的限制。
为了进行切除，优选刀与组织接触的宽度要小从而减小拖拽。为了进行切除，更加优选功能区域具有较小的表面积并且有源和返回电极附近的非功能区域也具有较小的表面积，从而降低电外科作用发生的总的暴露表面积。较小的表面积减小了组织暴露于产生ETDP的条件的时间，并且还减小了在靠近有源和返回电极的高温区域ETDP的滞留时间。较长的滞留时间易于促进组织分解和烟、焦痂、以及间接组织损伤的相继形成。优选的发生电外科作用的较小暴露表面积减小了烟、焦痂、以及组织损伤的形成。对于用于切除的刀的优选实施例是通过如图7所示地逐渐缩小至少外侧绝缘层25来逐渐缩小刀的一部分，使得刀的最窄部分为与有源电极3和返回电极5暴露的相同区域的功能区域所处的接触面26。图8示出了更加优选的实施例，其中电极3、4和5，以及绝缘层6和25成形为在功能接触面26处形成固定弯曲严格凸起表面。优选严格凸起是因为其减小了烟、焦痂、以及组织损伤发生区域中的材料滞留时间。图8还示出了优选实施例，其中电极成形为进一步使刀逐渐变窄从而减小滞留时间。电极暴露的功能区域中的严格凸起形状可以在不改变刀的形状而加重锥度来实现。
对于刀朝向接触面26逐渐缩窄的刀的渐缩部分更加优选地在保持电极暴露的接触面26严格凸起的同时形成凹陷。图11示出了在刀逐渐缩变窄处具有凹陷表面并且在电极暴露处凸起的实施例。严格凸起的接触面26在电极接触组织和电极之间处是最优选的。刀在电极外侧的部分最优选逐渐变窄，使得其平坦或凹陷，如图11所示。
对于用来形成切口的刀，优选刀比约0.5英寸更窄，并且更加优选地刀比约0.05更窄。在刀过厚时，其阻碍了切割过程且通过组织产生拖拽。用于制造具有期望厚度的刀的金属电极应优选比约0.2英寸更薄，并且更加优选地比约0.1英寸更薄，并且再更加优选地比约0.02英寸更薄。用于制造具有期望厚度的刀的双极电极外侧的绝缘层厚度和双极电极间的总绝缘层厚度应优选比约0.2英寸更薄，并且更加优选地比约0.1英寸更薄，并且再更加优选地比约0.02英寸更薄。优选电极间的间隔在约0.001至0.2英寸之间，并且更加优选地在约0.002至0.100英寸之间，并且最优选地在约0.005至0.015英寸之间。
图9和10示出了其中电极金属通过绝缘层暴露的比恰好是在边缘更多的刀。图10示出了一种拉长的刀，其中有源电极3、无源电极4和返回电极5沿着一个尺度延伸从而形成近似共面表面，并且因此具有长充分大于宽的切割边缘形式的接触面26。该构造优选用于用来形成切口的刀。所示为一种其中接触面26的切割边缘近似为直线的构造。切割边缘可以具有其它形状，例如具有一个或多个部分，其形状近似为椭圆或圆的一部分，而非近似为直线。
若边缘的一部分在绝缘层之后或由其覆盖，则电外科能量传输受到抑制，并且完成对应的所需预定电外科效果受到阻碍。为了提供合理的制造公差，并且不使部分电极边缘暴露的比需要暴露的精细边缘更多。优选地，超过百分之90的有源和返回电极的边缘沿功能表面要暴露，更加优选地超过95的有源和返回电极的边缘沿功能表面要暴露，再更加优选地超过99的有源和返回电极的边缘沿功能表面要暴露。另外，优选限制DC电流和组织在产生烟、焦痂、以及组织损伤条件下的滞留时间。优选地，有源和返回电极边缘的最小尺寸(宽度)小于约0.020英寸，并且更加优选地有源和返回电极边缘的宽度小于约0.005英寸，并且再更加优选地有源和返回电极边缘的宽度小于约0.001英寸，并且再更加优选地有源和返回电极边缘的宽度在0.00001至0.001英寸之间。
图10示出了有源电极3、无源电极4和返回电极5从刀的绝缘层凸出。其中电极具有至少一个暴露而没有绝缘层的区域的此设置对于连接刀至手柄或使刀连接至将成为最终装置的一部分的诸如杆的其它部件是优选实施例。电极的暴露区域可以改变，刀的长度可以成梯状或者也可以形成唯一的从而便于制造电接触表面。
从整个系统的视点出发，DC电源可以是ESU的一部分，或者可以在ESU外。在ESU外时，DC电源可以是连接至外科器械与其连接的ESU的适配器或者DC电源可以是外科器械的一部分。DC电源可以是自身包括的，诸如电池，可以从外部电源获得电能，诸如AC墙插，或者可以从通过ESU供给给器械的RF源获得其电源。在从通过ESU供给的RF电源获得电源时，将使用诸如二极管的一个或多个整流部件。通常，诸如电容器的一个或多个电器部件将用于从附加到供给给器械的RF电源同时仍允许RF电源传输给器械的DC电源隔离开ESU。
哪个电极是有源、返回和无源的可以固定并且不能改变或者电极的极型可以在使用期间改变。在使用期间改变极性通过降低移动刀通过组织所需的力的大小会有利于诸如形成切口的一系列步骤。开关将用于改变电极至有源、返回和DC电源极的连接。通常该开关将使用一个或多个电子半导体部件，诸如双极晶体管、场效应晶体管、或绝缘栅极双极晶体管。通过在施加于刀的RF电压充分小于由ESU施加的峰值电压的时间期间定时从一个极性设置过渡至另一个可以便于切换。该低电压切换将包括在诸如电压接近于零的时间期间切换，该时间诸如随着ESU输出的波峰因数大于约1.5出现，并且通常大于2，或者在ESU输出具有小于100％的占空因数并且通常小于75％时出现。
间隔紧密的电极可以通过将能粘结在电极材料上的绝缘材料薄层放置在各个电极元件上并且随后在绝缘粘结材料上放置另一个电极元件来制得。粘结材料需要产生具有适用于承受电极之间电压差的介电强度的表面。适合的材料包括聚二有机硅氧烷、硅树脂弹性体、氟硅氧烷、以及聚四氟乙烯。其它方法包括在电极元件之间层压固体聚合物片并插入粘结层。额外的方法包括使用陶瓷材料粘结电极，包括利用颗粒或纤维配制陶瓷使其具有将电极隔开从而便于保持期望的电极间隔和极性的尺寸。优选的方法是使用陶瓷材料粘结电极，使得粘结材料延伸在电极之间至电极的暴露表面。优选的用于粘结的陶瓷材料是下述外绝缘材料中之一。更加优选的是使用下述一种或多种的可水解硅烷，包括那些具有卤素的绝缘材料中之一，并且更加优选的是使用下述包括一种或多种含氟可水解硅烷的绝缘材料中之一。
优选地，使用在电极之间的粘结材料已经对其添加了不导电的颗粒，其将在把电极压在一起或其他方法固定在一起时隔开电极。这种颗粒的示例为玻璃珠或纤维，陶瓷珠或纤维，或聚合物珠或纤维。优选地，这种颗粒通常是刚性的并且能够承受高于200的温度而不在负荷下变形，诸如玻璃或陶瓷珠或纤维。更加优选地，这种间隔颗粒单个具有近似相同的尺寸，诸如球形。间隔颗粒可以包括一定范围的尺寸，但通常最大尺寸的颗粒将是在将电极压在或其他方法固定在一起时保持电极分开的那些。最大颗粒的最大直径，或确定电极间隔的等效尺寸，优选在约0.001至0.2英寸之间，更加优选地在约0.002至0.100英寸之间，最优选地在约0.005至0.015英寸之间。
电极可以通过用绝缘层部分地包围刀而部分地从与组织或与同组织相接触的导电物质接触隔离开。绝缘层可以用于减少来自刀的电和热能两者的传输。通常，仅有刀的产生预定外科效果、称作功能表面的表面保持未绝缘。所有的非功能性的表面都称作非功能性。例如，刀中电极用于切割的前边缘是功能性表面并且其将保持暴露，而电极的侧面和后面因为是非功能性的而将绝缘。绝缘非功能性表面降低了所需提供的DC电源的量从而降低或消除了ETDP的沉淀，以及降低了实现预定的外科效果所需提供的RF电源的量。
在本发明的一个方面，可以使外绝缘层有利地具有在约300°K测量时约1.2W/cm2-°K的最大热导率，更加优选地在约300°K测量时约0.12W/cm2-°K的最大热导率，最优选地在约300°K测量时约0.03W/cm2-°K的最大热导率。对于此处的用途，热导率应是对任何给定截面(即，绝缘层)上的整体热传输的测量，考虑了构成该层的材料的热导率和该层厚度两者(即，该层的热导率＝构成该层的材料的热导率(W/cm-°K)/该层的厚度(cm))。与前面的方面相关联地看，绝缘层还应表现对于在外科处理期间电外科器械会经历的至少峰值对峰值电压的介电耐受电压。峰值电压将依赖于所用RF源的设置，并且可以由用于特定外科处理的临床医师来选择。对于本发明的用途，绝缘层应表现出至少约50伏特的介电耐受电压，更加优选地至少约150伏特。此处，术语介电耐受电压表示避免电击穿(例如，电荷通过绝缘层)的能力。
在一个实施例中，绝缘层可以由多孔陶瓷材料构成，其至少表面上的孔已经密封从而防止或阻止生物材料穿透进入孔中。所述陶瓷可以通过浸、喷等，随后经干燥、灼烧等固化而施加电极。优选地，陶瓷绝缘层应能够承受至少约2000的温度。陶瓷绝缘层可以由各种金属/非金属组合构成，包括例如以下材料构成的成分铝氧化物(例如，氧化铝和Al2O3)、锆氧化物(例如，Zr2O3)、锆氮化物(例如，ZrN)、锆碳化物(例如，ZrC)、硼碳化物(例如，B4C)、硅氧化物(例如，SiO2)、云母、镁-锆氧化物(例如，(Mg-Zr)O3)、锆-硅氧化物(例如，(Zr-Si)O2)、钛氧化物(例如，TiO2)、钽氧化物(例如，Ta2O5)、钽氮化物(例如，TaN)、钽碳化物(例如，TaC)、硅氮化物(例如，Si3N4)、硅碳化物(例如，SiC)、钨碳化物(例如，WC)、钛氮化物(例如，TiN)、钛碳化物(例如，TiC)、铌氮化物(例如，NbN)、铌碳化物(例如，NbC)、钒氮化物(例如，VN)、钒碳化物(例如，VC)、以及羟磷灰石(例如，包括诸如3Ca3(PO4)、Ca(OH)2、Ca10(PO4)6(OH)2、Ca5(OH)(PO4)3、以及Ca10H2O26P6的化合物的物质)。可以采用一种或多种陶瓷材料，其中一层或多层可以是多孔的，诸如以一种或多种气体或蒸汽填充的孔。该多孔成分将通常具有比非多孔材料更低的导热率。这种材料的示例为泡沫，例如开孔泡沫碳化硅。这种多孔材料具有这样的缺点，即其允许流体、蒸汽、或固体进入孔中，从而使其暴露于延长的与高温接触的时间进而会导致热分解或氧化并产生烟或其它有害或可能造成损害的材料。密封该陶瓷的表面防止了这种侵入，同时基本保持了孔的有利的较低热导率。
陶瓷涂层或电极粘结材料还可以整体或部分地从在加热时形成能够在暴露于超过1200温度时抵抗分解的含Si-O粘结剂的陶瓷先驱体聚合物形成，包括使用一种或多种以下材料作为陶瓷先驱体聚合物的成分硅氮烷、聚硅氮烷、聚烷氧基硅烷、聚脲硅氮烷、二有机硅烷(diorganosilanes)、聚二有机硅烷、硅烷、聚硅烷、硅烷醇、硅氧烷、聚硅氧烷、倍半硅氧烷、聚甲基倍半硅氧烷、聚苯基-丙基倍半硅氧烷、聚苯基倍半硅氧烷、聚苯基-乙烯基倍半硅氧烷。陶瓷先驱体聚合物可以用于由其自身或添加诸如包括含氧化硅、氧化铝、氧化镁、氧化钛、氧化铬、氧化钙、或氧化锆的粘土或纤维的无机纤维形成陶瓷涂层。
陶瓷涂层还可以通过混和一种或多种胶态硅酸盐溶液与一种或多种填充材料，诸如一种或多种纤维或粘土。优选地，填充材料含有一种或多种其重量的至少30％为Al2O3或SiO2的材料，或者是单独或者与其它元素组合，诸如在高岭土或滑石中发生的。胶态硅酸盐和填充混和物可以选择性地包括其它物质，从而改善对于电极表面的黏着性或者促进产生密封或疏水表面。胶态硅酸盐溶液的代表示例为碱金属硅酸盐，包括聚锂硅酸盐、钠硅酸盐和钾硅酸盐，以及胶态硅酸盐。纤维包括那些部分或全部含有氧化铝或硅石或钙硅酸盐，以及钙硅石。粘土包括那些作为页硅酸盐矿物的蒙脱石族成员的物质。粘土材料的典型示例包括斑脱土、滑石、高岭土(高岭石)、云母、粘土、绢云母、锂蒙脱石、蒙脱石和蒙皂石。在本发明中，优选使用高岭土、滑石和蒙脱石中的至少一种。这些粘土材料可以单独或结合使用。优选地，至少一种填充材料的至少一个尺度，诸如直径或颗粒尺寸，具有小于200微米的平均值并且更加优选具有小于50微米的平均值并且又更加优选具有小于10微米的平均值并且再更加优选具有小于5微米的平均值。可以添加从而促进密封或疏水表面的附着或生产的物质包括那些增加混合物的pH的材料，包括氢氧化钠或氢氧化钾，以及缩合从而形成一个或多个交联的硅酮-氧-硅结构的可水解硅烷。
密封多孔绝缘体不是通过在已经用PTFE、硅树脂聚合物和其它这种材料涂覆电外科零件的情况下涂覆陶瓷来完成的。最好的外科性能在零件较薄由此孔最好由穿透多孔材料的表面并且密封住孔的材料填充时出现。某些残余材料可以保留在表面上，但该材料是伴随密封过程偶尔出现的。
密封材料需要承受超过400的温度，并且优选地承受超过600的温度。构成硅酸盐和含有或通过固化形成硅酸盐的溶液是优选的材料。其它可以使用的材料包括硅烷和氟硅氧烷。为了密封，该材料需要具有较低的粘性和其它能够穿透到多孔绝缘体表面内的性质。通常，硅烷和氟硅氧烷聚合物形成的化合物不具有这些性质，除非其充分地利用稀释剂稀释，诸如二甲苯或丙酮。
可以有利地利用密封的多孔绝缘层来产生在300°K下测量的约0.006W/cm-°K或更小的平均最大热导率。绝缘层可以优选具有约0.001至0.2英寸之间的厚度，并且最优选地在约0.005至0.100英寸之间，并且最优选地在约0.005至0.050英寸之间。
作为在固化后无需密封的单一材料应用的涂层还可以用于外绝缘层或电极之间的粘结材料。该涂层的示例从使用一种或多种上述胶态硅酸盐和粘土并且还使用一种或多种降低表面的表面自由能的物质混合物形成。该降低表面自由能的物质包括卤化合物，优选地，氟聚合物化合物，诸如PTFE和PFA，包括该化合物的水分散系，有机官能可水解硅烷，包括那些在一个或多个侧碳链上含有一个或多个氟原子的。
最优选的，可水解硅烷是涂层或电极之间的绝缘材料中的一种成分，可水解硅烷具有一种或多种卤素原子并且具有CF3(CF2)m(CH2)nSi(OCH2CH3)3的一般分子式，其中m优选小于约20并且更加优选约5或更小，而其中n优选约2。可使用除了(OCH2CH3)3以外的其它基，诸如可替换的基于乙烷基的，并且在其也可水解时也属于本专利的新技术。诸如氯的其它卤素可以替代氟，尽管这些将通常产生较差的结果。
优选地，涂层表面自由能(也称作表面张力)小于约32千分之一牛顿/米，并且更加优选地小于约25千分之一牛顿/米，并且又更加优选地小于约15千分之一牛顿/米，并且再更加优选地小于约10千分之一牛顿/米。
在本发明的另一方面，本发明电外科器械的电极可以提供具有在约300°K下测量的至少约0.35W/cm°K的热导率。作为主要示例，电极可以有利地包括至少一种从以下材料构成的组中选取的金属银、铜、铝、金、钨、钽、铌、以及钼。可以采用由至少约50％(重量)的该些金属构成的合金，并且更加优选地至少约90％(重量)。其它可以在该合金中采用的其它金属包括锌。
在本发明的再另一方面，电极的外周边缘部分的至少一部分未经绝缘(即，未由外绝缘层覆盖)。在与其的连接中，在外周边缘部分包括铜时，该部分可以涂覆以生物兼容的金属(例如，约10微米或更小)。举例而言，该生物兼容的金属可以从由以下材料构成的组中选取镍、银、金、铬、钛、钨、钽、铌、以及钼。
在本发明的另一方面，还确定了横向缩窄、或消尖的，具有主体部分最大截面厚度的约1/10的最大截面厚度的未绝缘的外周边缘部分对于实现局域化的电外科信号传输至组织点特别有效。在后面的观点中，还确定了优选电极外周边缘部分的最外具有约0.001英寸或更小的厚度。
在本发明的另外相关方面中，电极可以包括不同材料的两个或更多层。更加特别地，可以提供至少第一金属层从而限定电极暴露的外周边缘部分，其功能在于如上所述地传输电外科信号至组织。优选地，该第一金属层可以包括熔点温度高于约2600的金属，更加优选地高于约3000，并且又更加优选地高于约4000，由此增强在使用期间期望外周边缘厚度的维护(例如，上述最外边缘)。另外，第一金属层可以优选具有在约300°K下测量的至少约0.35W/cm°K的热导率。
对于活体的人/动物应用，第一金属层可以包括从由钨、钽、铌、以及钼构成的组中选取得第一材料。所有这些金属具有在300°K测量时在约0.5至1.65W/cm°K范围内的热导率。优选地，可以采用包括至少约50％重量的至少一种所述第一材料的合金，并且更加优选地至少重量的约90％。
除了第一金属层，电极还可以在第一金属层的顶和/或底上包括至少一个第二层。优选地，如上所述的第一金属层按照顶与底部的第二金属层之间的叠层排列来设置。为了提供迅速的热去除，第二金属层优选具有至少约2W/cm°K的热导率。作为主要示例，第二层可以有利地包括从由铜、金、银和铝构成的组中选取的第二材料。优选地，可以采用包括该材料至少约50％的合金，并且更加优选地至少是重量的约90％。还优选的是，第一金属层和每个第二金属层(例如，对于顶和底层的每一个)的厚度限定在约0.001至0.25英寸之间，并且更加优选地在约0.005至0.1英寸之间。
一个或多个电极可以镀覆以金或银或其合金从而为电极暴露于组织或电流或两者的部分提供额外的抗氧化性。这种镀覆可以在组装电极从而形成刀之后或前使用电镀、辊压结合或其它方式施行。优选电镀厚度至少约0.5微米，并且更加优选地至少约1微米。
可以理解的是，上述类型的多层金属体可以使用各种方法形成。举例而言，第一和第二种材料片可以辗轧结合在一起随后切成尺寸。另外，采用热或结合热和压力的过程也可以用于产生叠层电极。
在本发明的另一方面，所发明的电外科器械还可以包括用于从电极去除热量的散热器。就此，设置散热器建立了从电极外周边缘向外的热梯度，由此降低了向组织点的不期望的热传输。更加特别地，优选散热器工作从而保持绝缘层外表面上的最大温度在约160℃或更低，更加优选地在约80℃或更低，最优选地在60℃或更低。相关地，优选散热器工作从而保持平均电极温度约500℃或更低，更加优选地约200℃或更低，最优选约地100℃或更低。
按照一种方式，散热器可以包括含相变材料的容器，或者其直接接触部分电极(例如，支撑杆部分)或者其接触设置在容器上进而直接接触部分电极(例如，支撑杆部分)的金属接触面。该相变材料通过从电极吸收热能从第一相变为第二相。就此来看，该材料的相变温度应优选高于工作环境的室温并且足够高从而除非在使用时由于电外科器械热加热的结果而不会改变。该相变温度应优选高于约30℃，并且最优选地至少约40℃。另外，相变温度应低于约225℃。最优选地，像变温度应低于约85℃。
相变可以使从固体到液体(即，相变是熔化)或者从液体到蒸汽(即，相变是蒸发)或者从固体到蒸汽(即，相变是升华)。所采用的最实际的相变是熔化和蒸发。举例而言，该相变材料可以包括有机物质材料(例如，脂肪酸，诸如硬脂酸，诸如石蜡的碳氢化合物)或无机物质(例如，水和含钠的水化合物，诸如，硅酸钠(2-)-5-水，硫酸钠-10-水)。
在另一种方法中，散热器可以包括通过时直接与至少部分电极接触的气体流。该部分可以是电极的外周边缘部分和/或杆部，这是设计用作与用作手持之用的手柄的支撑连接。或者，该部分可以在电极的至少部分之内，诸如在电极的暴露外周边缘部分和/或杆部之内，所述杆部设计用作与用作手持之用的手柄的支撑连接。在又另一种方式中，散热器可以简单地包括热质量(例如，设置在手柄内)。
在本发明的一种设置中，电外科器械包括在第一端具有刀状构造和在第二端具有整体圆柱杆的主体部分。主体可以包括非常高导电性的金属和/或所述多金属层。主体扁平刀端的至少一部分涂覆有基于陶瓷和/或基于硅的、聚合物绝缘层，除了其外周边缘部分。主体的圆柱杆设计为配合在使用由医疗人员手持使用的外手柄内。该手柄还可以包括容纳相变材料的腔或如上所述的其它散热器。另外，电按钮控制可以结合在手柄内，用于选择性地控制一种或多个来自RF电源经主体部分的杆到扁平的刀的预定的电外科信号。
在后面的观点中，传统的电外科信号可以有利地与一种或多种上述电外科器械部件结合采用。特别地，本发明的电外科器械在与美国专利No.6,074,387中介绍类型的电外科信号和相关设备结合应用时产生特别的益处，由此其整体作为参考引入。
权利要求
1.一种电外科系统，包括AC电源；DC电源；以及彼此电性隔开的至少一个有源电极和至少一个返回电极，其中所述至少一个有源电极和所述至少一个返回电极电性相互连接至所述AC电源的不同极从而限定双极关系，并且其中所述至少一个有源电极和所述至少一个返回电极中的至少一个电性互连于所述DC电源的极。
2.如权利要求1所述的电外科系统，其中所述至少一个有源电极和所述至少一个返回电极电性互连至所述DC电源不同极。
3.如权利要求2所述的电外科系统，其中跨越所述至少一个有源电极与所述至少一个返回电极建立起非零的均方根(RMS)电压。
4.如权利要求3所述的电外科系统，其中所述DC电源包括具有小于AC电源周期的反向恢复时间的整流元件。
5.如权利要求1所述的电外科系统，还包括从与所述AC电源的直接电性互连隔离开并且电性互连与所述DC电源的极的至少一个无源电极。
6.如权利要求5所述的电外科系统，其中所述至少一个有源电极和所述至少一个返回电极的至少一个与无源电极不同地电性互连至所述DC电源的极。
7.如权利要求6所述的电外科系统，其中所述至少一个有源电极和所述至少一个返回电极电性互连至所述DC电源的相同极。
8.如权利要求7所述的电外科系统，其中所述至少一个无源电极电性互连至DC电源的正极，并且其中所述至少一个有源电极和所述至少一个返回电极都电性互连至所述DC电源的负极。
9.如权利要求7所述的电外科系统，还包括串联插入在所述DC电源与所述至少一个有源电极和所述至少一个返回电极中之一之间的至少一个AC阻挡部件。
10.如权利要求9所述的电外科系统，其中所述至少一个AC阻挡部件包括用于提供与所述AC电源的输出频率范围相关的至少约500欧姆阻抗的电感。
11.如权利要求7所述的电外科系统，还包括串联插入在所述返回电极与所述AC电源之间的至少一个DC阻挡部件。
12.如权利要求7所述的电外科系统，还包括串联插入在所述AC电源与所述有源电极之间的至少一个DC阻挡部件。
13.如权利要求12所述的电外科系统，其中所述至少一个DC阻挡部件包括具有与所述AC电源的输出频率范围相关的小于约500欧姆阻抗的电容器。
14.如权利要求5所述的电外科系统，其中所述DC电源在所述至少一个无源电极与所述至少一个有源电极与所述至少一个返回电极的至少一个之间建立约0.5伏特与100伏特之间的DC电压差。
15.如权利要求1所述的电外科系统，其中所述DC电源从所述AC电源分开。
16.如权利要求15所述的电外科系统，其中所述DC电源包括至少一个电池。
17.如权利要求1所述的电外科系统，其中所述DC电源包括至少一个有源部件，互连于所述AC电源，用于把从所述AC电源来的AC输出转化为DC输出。
18.如权利要求17所述的电外科系统，其中所述至少一个有源部件包括按桥式设置构造的多个整流元件。
19.如权利要求5所述的电外科系统，还包括插在并且互连在所述至少一个有源电极与所述至少一个返回电极之间的电绝缘材料，其中限定了双极、电外科刀。
20.如权利要求19所述的电外科系统，其中所述电绝缘材料具有至少约50伏特的介电耐受强度。
21.如权利要求19所述的电外科系统，其中所述无源电极从所述电外科刀分开。
22.如权利要求5所述的电外科系统，还包括插入在并互连在所述至少一个有源电极、所述至少一个返回电极和所述至少一个无源电极之间的电绝缘材料，其中限定了双极电外科刀。
23.一种电外科器械，包括彼此电性隔离的至少一个有源电极和至少一个返回电极，其中所述至少一个有源电极和所述至少一个返回电极用于电性互连到AC电源的不同极；以及至少一个无源电极，与所述至少一个有源电极和所述至少一个返回电极电性隔开，其中所述至少一个无源电极用于与DC电源的极电性互连。
24.如权利要求23所述的双极电外科器械，还包括插入在并互连在所述至少一个有源电极和所述至少一个返回电极之间的电绝缘材料，其中限定了双极电外科刀。
25.如权利要求24所述的双极电外科器械，其中所述电绝缘材料具有至少约50伏特的介电耐受强度。
26.如权利要求24所述的双极电外科器械，其中所述电绝缘材料包括粘结材料；以及具有最大截面尺寸小于约0.2英寸的颗粒。
27.如权利要求24所述的双极电外科器械，其中所述无源电极从所述电外科刀分开。
28.如权利要求23所述的双极电外科器械，还包括插入在并互连在所述至少一个有源电极、所述至少一个返回电极和所述至少一个无源电极之间的电绝缘材料，其中限定了双极电外科刀。
29.如权利要求28所述的双极电外科器械，其中所述电绝缘材料包括粘结材料；以及具有最大截面尺寸小于约0.2英寸的颗粒。
30.如权利要求28所述的双极电外科器械，还包括包围至少部分的所述有源电极的外绝缘层，所述外绝缘层具有约1.2W/cm2°K的热导率和至少约50伏特的介电耐受强度。
31.如权利要求30所述的双极电外科器械，其中所述外绝缘层包括陶瓷材料；以及用于密封所述陶瓷材料的气孔的密封材料。
32.如权利要求31所述的双极电外科器械，其中所述密封材料包括胶态硅酸盐材料。
33.如权利要求32所述的双极电外科器械，其中所述密封材料还包括可水解硅烷材料。
34.如权利要求33所述的双极电外科器械，其中所述可水解硅烷材料包括氟或氯的一个或多个原子。
35.如权利要求23所述的双极电外科器械，其中所述有源电极包括具有至少约0.35W/cm2°K的热导率的金属。
36.如权利要求34所述的双极电外科器械，其中所述有源电极包括从由以下材料构成的组中选取的金属金、银、铝、铜、钽、钨、铌和钼。
37.如权利要求28所述的双极电外科器械，其中所述电外科刀包括逐渐缩窄的部分。
38.如权利要求36所述的双极电外科器械，其中所述电外科刀还包括邻近所述逐渐缩窄部分的接触面。
39.如权利要求37所述的双极电外科器械，其中所述至少一个有源电极和所述至少一个返回电极在所述接触面延伸通过所述外绝缘层。
40.如权利要求37所述的双极电外科器械，其中所述接触面包括连续凸起的表面。
41.如权利要求39所述的双极电外科器械，其中所述逐渐缩窄的部分连续凹入的表面。
42.一种电外科方法，包括为包括彼此电性隔离的至少一个有源电极和至少一个返回电极的电外科刀提供AC电源；以及在所述提供的步骤的至少一部分期间为所述电外科刀的所述至少一个有源电极和所述至少一个返回电极中的至少一个供给DC电源。
43.如权利要求41所述的电外科方法，其中所述提供的步骤包括电性互连所述电外科刀的所述至少一个有源电极和所述至少一个返回电极至AC电源的不同极。
44.如权利要求42所述的电外科方法，其中所述供电的步骤包括电性互连所述至少一个有源电极和所述至少一个返回电极的至少一个至DC电源的极。
45.如权利要求43所述的电外科方法，其中所述电外科刀的所述至少一个有源电极和所述至少一个返回电极电性互连到所述DC电源的不同的极，并且其中所述提供的步骤和所述供电的步骤跨越所述电外科刀的所述至少一个有源电极和所述至少一个返回电极建立了非零的均方根(RMS)电压。
46.如权利要求43所述的电外科方法，还包括电性互连至少一个无源电极至DC电源的极，其中所述至少一个无源电极从与所述AC电源的直接电性互连隔开。
47.如权利要求45所述的电外科方法，其中所述至少一个有源电极和所述至少一个返回电极的至少一个与所述至少一个无源电极不同地电性互连到所述DC电源的极。
48.如权利要求46所述的电外科方法，其中所述至少一个有源电极和所述至少一个返回电极电性互连到所述DC电源的相同的极。
49.如权利要求47所述的电外科方法，其中所述至少一个无源电极电性互连到所述DC电源的正极，且其中所述至少一个有源电极和所述至少一个返回电极两者都电性连接至DC电源的负极。
50.如权利要求47所述的电外科方法，还包括串联互连AC阻挡部件在所述DC电源与所述至少一个有源电极与所述至少一个返回电极之一之间。
51.如权利要求47所述的电外科方法，还包括串联互连DC阻挡部件在所述返回电极与所述AC电源之间。
52.如权利要求42所述的电外科方法，其中所述DC电源从所述AC电源分开。
53.如权利要求42所述的电外科方法，其中所述供电的步骤包括将来自AC电源的AC输出转化提供所述DC电源。
全文摘要
公开了一种改进的电外科器械和方法，用来使用电外科技术简单地形成切口和其它处理。电外科器械包括一主体，其具有多于两个电极(3，4，5)而至少两个电极具有供电于其的交变电流，使得其包括双极交变电流构造，并且采用电极间隔、成分或外形以外的方法，用来降低或防止否则将形成短路电流通路并且阻碍预定外科效果的获得的焦痂的积累。
文档编号A61B18/14GK101056593SQ200580031688
公开日2007年10月17日 申请日期2005年7月20日 优先权日2004年7月20日
发明者沃伦·P·海姆 申请人:蒂姆医药公司