SE529058C2 - Plasmaalstrande anordning, plasmakirurgisk anordning, användning av en plasmakirurgisk anordning och förfarande för att bilda ett plasma - Google Patents

Description

30 35 529 058 2 annat reducering av blödningar i levande vävnad med hjälp av ett gasplasma. Denna anordning innefattar ett plasma- alstringssystem med en anod, en katod samt en gastillförselkanal för tillförsel av gas till plasma-alstringssystemet. Vidare innefattar plasma-alstringssystemet åtminstone en elektrod som är anordnade mellan nämnda katod och anod. Ett hölje av elektriskt ledande material som är kopplat till anoden omger plasma-alstringssystemet och bildar gastillförselkanalen.

Vidare är det önskvärt att tillhandahålla en plasmaalstrande anordning enligt ovan med förmåga att, utöver koagulering av blödningar i levande vävnad, även kunna skära i vävnad.

Med anordningen som beskrivs i WO 2004/030551 krävs det vanligen en relativt hög gasflödeshastighet hos en plasmaalstrande gas för att alstra ett plasma för skärande bearbetning. För att upprätta ett plasma med lämplig temperatur vid sådana gasflödehastigheter är det ofta nödvändigt att tillföra anordningen en relativt hög elektrisk driftsström.

Det finns idag önskemål om att driva plasmaalstrande anordningar vid låga elektriska driftströmmar. Detta då höga elektriska driftströmmar ofta är svåra att tillhandahålla i vissa miljöer, såsom medicinska miljöer.

Höga elektriska driftströmmar medför vanligen också kraftiga kablage som kan vara otympliga att hantera vid precisionskrävande arbete, exempelvis vid titthålskirurgi.

Alternativt kan anordningen enligt WO 2004/030551 utformas med en väsentligen lång plasmakanal för att upprätta ett plasma med lämplig temperatur vid erforderliga gasflödeshastigheter. En lång plasmakanal kan dock medföra att den plasmaalstrande anordningen blir stor och otymplig att hantera i vissa tillämpningar, exempelvis medicinska tillämpningar och i synnerhet för titthàlskirurgiska tillämpningar. 10 15 20 25 30 35 529 058 3 Plasmat som alstras bör inom många tillämpningsområden även vara rent och uppvisa en låg grad av föroreningar. Det är även önskvärt att det alstrade plasmat som förs ut från den plasmaalstrande anordningen har ett tryck och ett gasvolymflöde sam inte är skadligt för exempelvis en patient som behandlas.

Enligt vad som beskrivs ovan finns det således ett behov av förbättrade plasmaalstrande anordningar som kan användas för att exempelvis skära i biologisk vävnad.

Således finns det ett behov av förbättrade plasmaalstrade anordningar som kan åstadkomma ett rent plasma vid lägre driftströmmar och vid lägre gasvolymflöden.

Sammanfattning av uppfinningen Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en förbättrad plasmaalstrande anordning enligt ingressen till patentkravet 1.

Ett annat ändamål är att tillhandahålla en plasmakirurgisk anordning och användning av en sådan plasmakirurgisk anordning inom kirurgiomràdet.

Ytterligare ett ändamål är att tillhandahålla ett förfarande för att bilda ett plasma och användning av ett sådant plasma för att skära i biologisk vävnad.

Enligt en aspekt av uppfinningen åstadkoms en katod och en långsträckt plasmakanal som huvudsakligen löper i plasmaalstrande anordning innefattande en anod, en riktning från nämnda katod mot nämnda anod, vilken plasmakanal har ett strypningsparti som är anordnat i nämnda plasmakanal mellan nämnda katod och en utloppsmynning anordnad i nämnda anod. Den plasmaalstrande anordningens nämnda strypningsparti indelar nämnda plasmakanal i en högtryckskammare, vilken är belägen på en sida av strypningspartiet som är närmast katoden och har en första maxtvärsnittsyta tvärs plasmakanalens längdriktning, och en lågtryckskammare som mynnar i nämnda anod och har en andra maxtvärsnittsyta tvärs plasmakanalens längdriktning, nämnda 10 15 20 25 30 35 529 058 4 strypningsparti har en tredje tvärsnittsyta tvärs plasmakanalens längdriktning som är mindre än nämnda första maxtvärsnittsyta och nämnda andra maxtvärsnittsyta, varvid åtminstone en mellanelektrod är anordnad mellan nämnda katod och nämnda strypningsparti.

Företrädesvis kan mellanelektroden anordnas inuti högtryckskammaren eller bilda en del av denna.

Genom denna konstruktion av en plasmaalstrande anordningen medges att plasma som tillhandahålls i plasmakanalen kan värmas till en hög temperatur vid en låg driftström som tillförs den plasmaalstrande anordningen. Med hög temperatur hos plasmat avses i denna ansökan en temperatur som överstiger ll000° C, företrädesvis över 130000 C. Lämpligen värms det tillhandahållna plasmat till en temperatur mellan 11000 och 20000°C i högtryckskammaren. Enligt en alternativ utföringsform värms plasmat till mellan 13000 och l8000°C. Enligt ytterligare ett alternativt utförande värms plasmat till mellan 14000 och l6000°C. Vidare avses med låg driftström en strömnivå under 10 Ampere.

Lämpligen är den till anordningen tillförda driftströmmen mellan 4 till 8 Ampere. Vid dessa driftströmmar är en tillförd spänningsnivå lämpligen mellan 50-150 Volt.

Låga driftströmmar är ofta en fördel i exempelvis kirurgiska miljöer där det kan vara svårt att tillhandahålla erforderlig försörjning av högre strömnivåer. Höga driftströmnivåer medför vanligtvis otympliga kablage som kan vara svåra att hantera vid precisionskrävande manövrar, såsom kirurgi och i synnerhet titthålskirurgi. Höga driftsströmmar kan även utgöra en säkerhetsrisk för en operatör och/eller patient i vissa miljöer och tillämpningar.

Till grund för uppfinningen ligger bland annat en insikt om att ett plasma som är lämpligt för exempelvis skärande verkan i biologisk vävnad kan uppnås genom att utforma plasmakanalen på lämpligt vis. En fördel med föreliggande uppfinning är utnyttjandet av en 10 15 20 25 30 35 529 058 5 högtryckskammare och ett strypningsparti som medger uppvärmning av plasmat till önskvärda temperaturer vid föredragna driftströmmar. Genom trycksättning av plasmat uppströms strypningspartiet är det möjligt att öka energitätheten hos plasmat i högtryckskammaren. Med ökad energitäthet avses att plasmats energivärde per volymenhet ökas. En förhöjd energitäthet hos plasmat i högtryckskammaren medger i sin tur att plasmat kan ges en hög temperatur vid uppvärmning med hjälp av en elbåge som sträcker sig i plasmakanalens riktning mellan katoden och anoden. Det förhöjda trycket i högtryckskammaren har även visat sig lämpligt för att driva den plasmaalstrande anordningen vid lägre driftströmmar. Vidare har det förhöjda trycket av plasmat i högtryckskammaren även visat sig lämpligt för att driva den plasmaalstrande anordningen vid lägre gasvolymflöden av en tillförd plasmaalstrande gas. Försök har exempelvis visat att en trycksättning av plasmat i högtryckskammaren till omkring 6 bar åtminstone kan medge en förbättrad effektivitet med 30% hos den plasmaalstrande anordningen jämfört med den kända tekniken där plasmakanalen är anordnad utan någon högtryckskammare och utan något strypningsparti.

Vidare har det visat sig att effektförluster i anoden kan reduceras, jämfört med kända plasmaalstrande anordningar, genom trycksättning av plasmat i en högtryckskammare.

Vidare kan det vara önskvärt att föra ut plasmat med ett lägre tryck än vad som råder i högtryckskammaren.

Exempelvis kan det förhöjda trycket i högtryckskammaren vara skadligt för en patient vid exempelvis kirurgiska ingrepp medelst en plasmaalstrande anordningen enligt uppfinningen. Emellertid har det visat sig att en lågtryckskammare som är anordnad nedströms strypningspartiet reducerar det förhöjda trycket hos plasmat i högtryckskammaren då plasmat passerar strypningspartiet vid strömning från högtryckskammaren till lågtryckkammaren. Vid passage av strömningspartiet 10 15 20 25 30 35 529 058 6 omvandlas delar av plasmats förhöjda tryck i högtryckkammaren till kinetisk rörelseenergi och plasmats strömningshastighet accelereras således i lågtryckskammaren i förhållande till strömningshastigheten i högtryckskammaren.

Ytterligare en fördel med den plasmaalstrande anordningen enligt uppfinningen är således att plasmat som förs ut genom ett utlopp av plasmakanalen har en högre kinetisk rörelseenergi än plasmat i högtryckskammaren. En plasmastråle med sådana egenskaper har visat sig göra det möjligt att nyttja det alstrade plasmat för exempelvis skärande verkan i levande biologisk vävnad. Den kinetiska rörelseenergin är exempelvis lämplig för att medge en plasmastråle att tränga in i ett av denna påverkat objekt och således generera ett snitt.

Det har även visat sig lämpligt att tillföra den plasmaalstrande anordningen låga gasvolymflöden vid kirurgiska tillämpningar, då höga gasvolymflöden kan vara skadliga för en patient som behandlas medelst det alstrade plasmat. Vid låga gasvolymflöden hos den till den plasmaalstrande anordningen tillförda plasmaalstrande gasen har det visat sig föreligga risk för att det bildas en eller flera elbàgar mellan katoden och högtryckskammaren, så kallade kaskadelbågar.

Det har även visat sig att risken för uppkomsten av sådana kaskadelbågar ökar vid minskat tvärsnitt hos plasmakanalen. Sådana kaskadelbågar medför att plasmaanordningens funktion kan påverkas negativt och att högtryckskammaren kan skadas och/eller brytas ned tillföljd av påverkan från elbågen. Det finns dessutom en risk för att frigjorda ämnen från högtryckskammaren kan kontaminera plasmat, vilket exempelvis kan vara skadligt för en patient då plasmat som alstras i den plasmaalstrande anordningen används för kirurgiska tillämpningar. Försök har visat att ovanstående problem exempelvis kan uppkomma vid ett gasvolymflöde som är 10 15 20 25 30 35 529 058 7 mindre än 1,5 liter/minut och ett tvärsnitt hos plasmakanalen som är mindre än 1 mmz.

Till grund för uppfinningen ligger således även en insikt om att det visat sig vara lämpligt att anordna åtminstone en mellanelektrod i högtryckskammaren för att reducera risken för att sådana kaskadelbågar uppkommer.

Följaktligen är en fördel med den plasmaalstrande anordningen enligt uppfinningen att nämnda åtminstone en mellanelektrod medger att högtryckskammarens tvärsnitt kan anordnas på sådant sätt att en önskvärd temperatur hos elbàgen, och därmed en önskvärd temperatur hos det tillhandahållna plasmat, kan uppnås vid påförda angivna driftströmnivåer enligt ovan. På fördelaktigt vis har det även visat sig att anordnandet av en mellanelektrod i högtryckskammaren ger en minskad risk för att plasmat förorenas. En i högtryckkammaren anordnad mellanelektrod bidrar även till att det alstrade plasmat kan värmas på ett mera effektivt sätt. Med mellanelektrod avses i denna ansökan en eller flera elektroder som är anordnande mellan katoden och anoden. Det skall även inses att det anbringas en elektrisk spänning över varje mellanelektrod vid drift av den plasmaalstrande anordningen.

Således tillhandahåller föreliggande uppfinning, genom kombinationen av åtminstone en mellanelektrod anordnad uppströms strypningspartiet och ett mindre tvärsnitt av högtryckskammaren, en plasmaalstrande anordning som kan användas för att alstra ett plasma med oväntat låga föroreningsnivåer och övriga goda egenskaper för kirurgisk bearbetning, vilket exempelvis är användbart vid skärande verkan i biologisk vävnad. Det skall dock noteras att den plasmaalstrande anordningen även kan användas för andra kirurgiska tillämpningar.

Exempelvis är det möjligt att genom variationer av exempelvis driftström och/eller gasflöde alstra ett plasma som är användbart för exempelvis vaporisering eller koagulering av biologisk vävnad. Även kombinationer 10 l5 20 25 30 35 529 058 8 av dessa användningsområden är möjliga och ofta fördelaktiga inom många tillämpningsområden.

Det har även visat sig att den enligt uppfinningen tillhandahållna plasmaalstrande anordningen på ett önskvärt vis medger kontrollerade variationer av ett förhållande mellan termisk energi och kinetisk rörelseenergi hos det alstrade plasmat. Det har visat sig lämpligt att kunna nyttja ett plasma med olika förhållande mellan termisk energi och kinetisk rörelseenergi vid behandling av olika typer av objekt, såsom exempelvis mjuk och hård biologisk vävnad. Det har även visat sig lämpligt att kunna variera förhållandet mellan termisk energi och kinetik rörelseenergi beroende på blodintensiteten i en biologisk vävnad som skall behandlas. Exempelvis har det visat sig att det i vissa fall är lämpligt att använda ett plasma med högre andel termisk energi vid högre blodintensitet i vävnaden och ett plasma med lägre termisk energi vid lägre blodintensitet i vävanden. Förhållandet mellan termisk energi och kinetisk rörelseenergi hos det alstrade plasmat kan exempelvis regleras med hjälp av den upprättade trycknivån i högtryckskammaren, varvid ett högre tryck i högtryckskammare kan ge plasmat en ökad kinetisk rörelseenergi vid utförsel från den plasmaalstrande anordningen. Följaktligen medger sådana variationer av förhållandet mellan termisk energi och kinetisk rörelseenergi hos det alstrade plasmat att exempelvis en kombination av skärande verkan och koagulerande verkan vid kirurgiska tillämpningar kan anpassas på lämpligt vis för behandling av olika typer av biologisk vävnad.

Lämpligen bildas nämnda högtryckskammare huvudsakligen av nämnda åtminstone en mellanelektrod.

Genom att låta högtryckskammaren utgöras helt eller delvis av nämnda åtminstone en mellanelektrod erhålls en högtryckskammare som effektivt värmer det genomströmmande plasmat. Ytterligare en fördel som kan uppnås genom att 10 15 20 25 30 35 529 058 9 anordna mellanelektroden som en del av högtryckskammaren är att högtryckskammaren kan anordnas med en lämplig längd utan att exempelvis så kallade kaskadelbågar bildas mellan katoden och högtryckskammarens inre mantelyta. En elbåge som bildas mellan katoden och högtryckskammarens inre mantelyta kan skada och/eller bryta ned högtryckskammaren enligt vad som har beskrivits tidigare.

Enligt ett utförande av den plasmaalstrande anordningen utgör högtryckskammaren lämpligen ett multielektrodkanalparti innefattande två eller flera mellanelektroder. Genom att anordna högtryckskammaren som ett multielektrodkanalparti kan högtryckskammaren ges en ökad längd för att medge att det tillförda plasmat värms till omkring den elektriska bågens temperatur. Ju mindre tvärsnitt högtryckskammaren har, desto längre kanal har visat sig erforderligt för att värma plasmat till omkring den elektriska bàgens temperatur. Försök har gjorts där flera mellanelektroder utnyttjats för att hålla nere varje elektrods utbredning i plasmakanalens längdriktning. Utnyttjande av flera mellanelektroder har visat sig möjliggöra att den anbringade elektriska spänningen över varje mellanelektrod kan reduceras.

Vidare har det visat sig lämpligt att anordna ett större antal mellanelektroder mellan strypningspartiet och katoden vid ökad trycksättning av plasmat i högtryckskammaren. Det har dessutom visat sig att det genom nyttjande av ett större antal mellanelektroder vid ökad trycksättning av plasmat i högtryckskammaren är möjligt att bibehålla väsentligen samma spänningsnivå per mellanelektrod, vilket minskar risken för uppkomsten av så kallade kaskadelbågar vid trycksättning av plasmat i högtryckskammaren.

Vid nyttjande av en högtryckskammare med en relativt stor längd har det visat sig föreligga en risk för att den elektriska bâgen inte upprättas mellan katoden och anoden om varje enskild elektrod görs för lång. I stället kan det bildas kortare elbågar mellan katoden och l0 15 20 25 30 35 529 058 10 mellanelektroderna och/eller mellan till varandra angränsade mellanelektroder. Således har det visat sig vara fördelaktigt att anordna flera mellanelektroder i högtryckskammaren och därigenom minska den påförda spänningen på vardera mellanelektrod. Utnyttjande av flera mellanelektroder är följaktligen en fördel vid anordnade av en lång högtryckskammare och särskilt då högtryckskammaren har en liten tvärsnittsyta. Vid försök har det visat sig lämpligt att tillföra vardera av mellanelektroderna en spänning som är lägre än 22 volt.

Vid föredragna driftströmnivåer enligt ovan har det visat sig att spänningsnivàn över elektroderna lämpligen är mellan l5-22 volt/mm.

Enligt ett utförande anordnas nämnda högtryckskammare som ett multielektrodkanalparti innefattande tre eller flera mellanelektroder.

Enligt en utföringsform av den plasmaalstrande anordningen är den andra maxtvärsnittsytan lika med eller mindre än 0,65mm2. Enligt ett utförande kan den andra maxtvärsnittsytan anordnas med ett tvärsnitt som har en utbredning mellan 0,05 till 0,44 m2. Enligt ett alternativt utförande av de plasmaalstrande anordningen kan tvärsnittet anordnas med en yta mellan 0,13 till 0,28 mmz. Genom att anordna lågtryckskammarens kanalparti med en sådan tvärsnittsyta har det visat sig möjligt att föra ut en plasmastråle med hög energikoncentration vid ett utlopp av den plasmaalstrande anordningens plasmakanal.

En plasmastråle med en hög energikoncentration är särskilt användbar vid tillämpningar för skärande verkan i biologisk vävnad. En liten tvärsnittsyta hos den alstrade plasmastrålen är också fördelaktigt vid behandlingar där hög precision önskas. Vidare medger en làgtryckskammare med ett sådant tvärsnitt att plasmat kan accelereras och få en förhöjd kinetisk rörelseenergi och ett reducerat tryck, vilket är lämpligt vid exempelvis nyttjande av plasmat i kirurgiska tillämningar. 10 15 20 25 30 35 529 058 ll Lämpligen ligger strypningspartiets tredje tvärsnittsyta i ett intervall mellan 0,008-0,12 mmz.

Enligt en alternativ utföringsform kan strypningspartiets tredje tvärsnittsyta vara mellan 0,030-0,070 nmf. Genom att anordna strypningspartiet med ett sådant tvärsnitt har det visat sig möjligt att på lämpligt vis upprätta ett förhöjt tryck hos plasmat i högtryckskammaren. Vidare påverkar en trycksättning av plasmat i högtryckskammaren dess energitätheten enligt vad som har beskrivits ovan.

Tryckhöjningen av plasmat i högtryckskammaren medelst strypningspartiet är således fördelaktig för att erhålla önskvärd uppvärmning av plasmat vid lämpliga gasvolymflöden och driftsströmsnivåer.

Det har visat sig att ytterligare en fördel med det valda tvärsnittet av strypningspartiet är att trycket i högtryckskammaren kan höjas till en lämplig nivå där det genom strypningspartiet strömmande plasmat accelereras till en överljudshastighet med ett värde lika med eller större än mach l. Den kritiska trycknivån som krävs i högtryckskammaren för att uppnå en överljudshastighet hos plasmat i lågtryckskammaren har bland annat visat sig bero på strypningspartiets tvärsnittsstorlek och geometriska utformning. Vidare har det visat sig att det kritsiska trycket för erhållande av överljudshastighet även påverkas av vilken sorts plasmaalstrande gas som nyttjas och plasmats temperatur. Det skall noteras att strypningspartiet alltid har en mindre diameter än både den första och den andra maxtvärsnittsytans tvärsnitt i högtryckskammaren respektive lågtryckskammaren.

Lämpligen ligger den första maxtvärsnittsytan av högtryckskammaren i ett intervall mellan 0,03-0,65 mmz.

Ett sådant maxtvärsnitt har visat sig lämpligt för att värma plasmat till önskad temperatur vid lämpliga nivåer för gasvolymflöde och driftströmmar.

Temperaturen hos en elbåge som upprättas mellan katoden och anoden har bland annat visat sig vara beroende av dimensionerna hos ett tvärsnitt av 10 l5 20 25 30 35 529 058 l2 högtryckskammaren. Ett mindre tvärsnitt hos högtryckskammaren ger en ökad energitäthet hos en elbåge som upprättas mellan katoden och anoden. Följaktligen har elbågens temperatur längs plasmakanalens mittaxel en temperatur som är proportionell mot förhållandet mellan en urladdningsström och plasmakanalens tvärsnitt.

Enligt en alternativ utföringsform har hagtryckskammaren ett tvärsnitt mellan 0,05 till 0,33 m2' Enligt ytterligare en alternativ utföringsform har högtryckskammaren ett tvärsnitt mellan 0,07 till 0,20 mmz.

Det kan vara fördelaktigt att anordna strypningspartiet i en mellanelektrod. Genom ett sådant arrangemang har det visat sig att risken minskar för att det uppstår så kallade kaskadelbågar mellan katoden och strypningspartiet. På liknade vis har det även visat sig att risken minskar för att det uppstår kaskadelbàgar mellan strypningspartiet och till detta eventuellt angränsande mellanelektroder.

Det är även lämpligt att lågtryckskammaren innefattar åtminstone en mellanelektrod. Detta medför bland annat att risken för att så kallade kaskadelbågar uppstår mellan katoden och lågtryckskammaren. En eller flera mellanelektroder i lågtryckskammaren medför även att risken minskar för att kaskadelbågar uppstår mellan eventuellt angränsande mellanelektroder.

På fördelaktigt sätt bidrar mellanelektroder i strypningspartiet och làgtryckskammaren till att en elbàge kan upprättas på önskvärt vis mellan katoden och anoden. Vidare kan det för vissa tillämpningar vara lämpligt att anordna strypningspartiet mellan två mellanelektroder. Enligt ett alternativ utförande av den plasmaalstrande anordningen kan strypningspartiet anordnas mellan åtminstone två mellanelektroder som bildar del av högtryckskammaren och åtminstone två mellanelektroder som bildar del av lågtryckskammaren. 10 15 20 25 30 35 529 058 13 Det har visat sig lämpligt att utforma den plasmaalstrande anordningen på så vis att en väsentlig del av plasmakanalen som sträcker sig mellan katoden och anoden bildas av mellanelektroder. En sådan kanal är även lämplig då uppvärmning av plasmat är möjlig utefter väsentligen hela plasmakanalens utsträckning.

Enligt en utföringsform av den plasmaalstrande anordningen innefattar den plasmaalstrande anordningen åtminstone 2 mellanelektroder, företrädesvis åtminstone 3 mellanelektroder. Enligt en alternativ utföringsform innefattar den plasmaalstrande anordningen mellan 2-10 mellanelektroder och enligt ytterligare en alternativ utföringsform mellan 3-10 mellanelektroder. Genom nyttjande av ett sådant antal av mellanelektroder kan en plasmakanal med lämplig längd för att värma ett plasma vid önskvärda nivåer på gasflöde och driftsström erhållas. Vidare är nämnda mellanelektroder lämpligen åtskiljda från varandra medelst isolatordon.

Mellanelektroderna är lämpligen utformade av koppar eller legeringar innehållande koppar.

Enligt en utföringsform har den första maxtvärsnittsytan, den andra maxtvärsnittsyta och den tredje tvärsnittsyta en cirkulär profil i ett tvärsnitt tvärs plasmakanalens längdriktning. Genom att utforma plasmakanalen med cirkulärt tvärsnitt blir bland annat tillverkningen enkel och kostnadseffektiv.

Enligt en alternativ utföringsform av den plasmaalstrande anordning har katoden en i riktning mot anoden avsmalnande katodspets och en del av katodspetsen sträcker sig över en dellängd av en plasmakammare som står i förbindelse med nämnda högtryckskammare. Denna plasmakammare har en fjärde tvärsnittsyta, tvärs nämnda plasmakanals längdriktning, vilken fjärde tvärsnittsyta vid nämnda katodspets ände som är rikta mot anoden är större än nämnda första maximala tvärsnittsyta. Genom att förse den plasmaalstrande anordningen med en sådan plasmakammare medges möjlighet att åstadkomma en lO 15 20 25 30 35 529 058 14 plasmaalstrande anordning med reducerad utvändig dimension. På fördelaktigt vis kan det genom utnyttjande av en plasmakammare åstadkommas ett lämpligt utrymme omkring katoden, och i synnerhet katodens spets närmast anoden. Ett utrymme omkring katodens spets är lämpligt för att minska risken för att katodens höga temperatur vid drift skadar och/eller bryter ned till katoden angränsande material av anordningen. I synnerhet är utnyttjande av en plasmakammaren fördelaktig vid långa kontinuerliga driftstider.

En annan fördel som uppnås genom anordnande av en plasmakammare är att en elbåge som avses upprättas mellan katoden och anoden kan erhållas med god säkerhet. Detta då plasmakammaren medger katodens spets att vara belägen i närheten av plasmakanalens mynning närmast katoden utan att omgivande material skadas och/eller degenereras till följd av katodens höga temperatur. Om katodens spets är belägen på ett för stort avstånd från plasmakanalens mynning upprättas ofta på ofördelaktigt vis en elbåge mellan katoden och omgivande strukturer, vilket kan ge felaktig drift av anordningen och i vissa fall även skada anordningen.

Enligt en andra aspekt av uppfinningen åstadkoms en plasmakirurgisk anordning innefattande en plasmaalstrande anordning enligt vad som har beskrivits ovan. En sådan plasmakirurgisk anordning av det härmed beskrivna slaget kan lämpligen användas för destruktion eller koagulering av biologisk vävnad, i synnerhet för skärande verkan.

Vidare kan en sådan plasmakirurgisk anordning med fördel användas inom hjärt- eller hjärnkirurgi. Alternativt kan en sådan plasmakirurgisk anordning med fördel användas inom lever-, mjält- eller njurkirurgi.

Enligt en tredje aspekt av uppfinningen tillhandahålls ett förfarande för att alstra ett plasma.

Ett sådant förfarande innefattar att vid en arbetsström av 4 till 10 Ampere påföra en plasmaalstrande anordning enligt vad som har beskrivits ovan ett gasvolymflöde av 10 15 20 25 30 35 529 058 15 0,05 till 1,00 1/min av en plasmaalstrande gas. En sådan plasmaalstrande gas utgörs lämpligen av en ädelgas, såsom helium etc. Förfarandet för att argon, neon, xenon, alstra ett plasma på detta vis kan bland annat används för att skära i biologisk vävnad.

Det tillförda flödet av plasmaalstrande gas kan enligt ett alternativt utförande vara mellan 0,10 till 0,80 l/min. Enligt ytterligare en alternativ utföringsform kan det tillförda flödet av plasmaalstrande gas vara mellan 0,15 till 0,50 l/min.

Enligt en fjärde aspekt av uppfinningen tillhandahålls ett förfarande för bildande av ett plasma medelst en plasmaalstrande anordning innefattande en anod, en katod och en plasmakanal som huvudsakligen löper i riktning från nämnda katod mot nämnda anod, vilket förfarande innefattar tillhandahållande av ett i riktning från katoden mot anoden strömmande plasma; ökning av energitäthet hos nämnda plasma genom trycksättning av plasmat i en högtryckskammare som är belägen uppströms ett strypningsparti anordnat i plasmakanalen; uppvärmning av nämnda plasma genom nyttjande av åtminstone en mellanelektrod som är anordnad uppströms strypningspartiet; och dekomprimering och accelerering av nämnda plasma medelst genomströmning av nämnda strypningsparti samt utförsel av nämnda plasma genom en utloppsmynning av plasmakanalen.

Medelst ett sådant förfarande är det möjligt att alstra ett plasma som är väsentligen fritt från föroreningar och som kan värmas till en lämplig temperatur och ges en lämplig kinetisk rörelseenergi vid önskvärda driftsströmmar och gasflödesnivåer enligt vad som har beskrivits ovan.

Lämpligen innefattar trycksättning av plasmat i högtryckskammaren upprättande av ett tryck mellan 3-8 bar, företrädesvis 5-6 bar. Sådana trycknivåer är lämpliga för att ge plasmat en energitäthet som medger uppvärmning till önskvärda temperaturer vid önskvärda 10 15 20 25 30 35 529 058 16 driftströmnivåer. Dessa trycknivåer har även visat sig medge att plasmat i närheten av strypningspartiet kan accelereras till en överljudshastighet.

Lämpligen dekomprimeras plasmat till en trycknivå som överstiger ett rådande atmosfärstrycket utanför plasmakanalens utloppsmynning med mindre än 2 bar, alternativt 0,25-1 bar och enligt ytterligare ett alternativ 0,5-1 bar. Genom att reducera trycket hos plasmat som förs ut genom utloppsmynningen av plasmakanalen till dessa nivåer reduceras risken för att trycket hos plasmat skadar en patient som kirurgiskt behandlas medelst den alstrade plasmastrålen.

Genom det förhöjda trycket hos plasmat i högtryckskammaren har det visat sig att det genom plasmakanalen strömmande plasmat kan accelereras till en överljudshastighet med ett värde lika med eller större än mach 1 i närheten av strypningspartiet. Det tryck som är erforderligt för att uppnå en hastighet större än mach l beror bland annat av plasmats temperatur och typen av tillförd plasmaalstrande gas. Vidare beror det erforderliga trycket i högtryckskammaren av strypningspartiets tvärsnittsyta och geometriska utformning. Lämpligen accelereras plasmat till en flödeshastighet som är 1-3 gånger överljudshastigheten, det vill säga en flödeshastighet mellan mach 1 och mach 3.

Plasmat värms föredraget till en temperatur mellan 11000 1111 20o00°c, företrädesvis 13000 :111 1s000°c och i synnerhet 14000 till l6000°C. Dessa temperaturnivàer är exempelvis lämpliga för att utnyttja det alstrade plasmat för skärande verkan av biologisk vävnad.

För bildande och tillhandahållande av plasmat kan en plasmaalstrande gas lämpligen tillföras den plasmaalstrande anordningen. Det har visat sig lämpligt att tillhandahålla en sådan plasmaalstrande gas med en flödesmängd mellan 0,05-1,00 liter/minut, företrädesvis 0,10-0,80 liter/minut och i synnerhet 0,15-0,50 lO 15 20 25 30 35 529 058 17 liter/minut. Med dessa flödesnivåer av den plasmaalstrande gasen har det visat sig möjligt att det bildade plasmat kan värmas till lämpliga temperatur vid önskvärda driftströmsnivåer. Ovan nämnda flödesnivåer är även lämpliga vid utnyttjande av plasmat i kirurgiska tillämpningar då det medger reducerad risk för skador hos en patient.

Vid utförsel av plasmat genom plasmakanalens utloppsmynning är det lämpligt att föra ut plasmat som en plasmastråle med ett tvärsnitt som är mindre än 0,65 mmz, företrädesvis mellan 0,05-0,44 mmz, och i synnerhet o,l3-o,28 m2. vidare tillförs lämpligen den plasmaalstrande anordningen en arbetsström mellan 4-10 Amper, företrädesvis 4-8 Amper.

Enligt ytterligare en aspekt av uppfinningen kan ovan nämnda förfarande för att bilda ett plasma användas för en metod att skära i biologisk vävnad.

Kort beskrivning av ritningarna Uppfinningen kommer att beskrivas närmare i det följande under hänvisning till bifogade schematiska ritningar som i exemplifierande syfte visar för närvarande föredragna utföringsformer av uppfinningen.

Figur la visar i genomskärning en utföringsform av en plasmaalstrande anordning enligt uppfinningen; Figur lb visar en delförstoring av utföringsformen enligt figur la; Figur lc visar en delförstoring av ett strypningsparti som är anordnat i en plasmakanal av den plasmaalstrande anordningen enligt figur la; Figur 2 visar en alternativ utföringsform av en plasmaalstrande anordning; och Figur 3 visar ytterligare en alternativ utföringsform av en plasmaalstrande anordning.

Figur 4 visar i ett diagram, i exemplifierande syfte, lämpliga effektnivåer för att åstadkomma olika påverkan av en biologisk vävnad; och 10 15 20 25 30 35 529 058 18 Figur 5 visar i ett diagram, vid olika driftseffektnivåer, förhållandet mellan en plasmastràles temperatur och gasvolymflödet av tillhandahållen plasmaalstrande gas för en plasmaalstrande anordning.

Beskrivning av föredragna utföringsformer Figur la visar i genomskärning en utföringsform av en plasmaalstrande anordning l enligt uppfinningen.

Tvärsnittet i figur la är taget genom centrum av den plasmaalstrande anordningen l i dess längdriktning.

Anordningen innefattar en långsträckt ändhylsa 3 som inrymmer ett plasmaalstringssystem för alstrande av plasma vilket ges utlopp vid ändhylsans 3 ände. Det alstrade plasmat kan exempelvis nyttjas för att stoppa blödningar i vävnader, vaporisera vävnader, skära i vävnader etc.

Den plasmaalstrande anordningen l enligt figur la innefattar en katod 5, en anod 7 och ett antal mellan anoden och katoden anordnade elektroder 9,9',9", ansökan benämnda som mellanelektroder. Mellanelektroderna 9,9',9" är ringformade och bildar del av en plasmakanal i denna ll som sträcker sig från ett läge framför katoden 5 och vidare mot och igenom anoden 7. Plasmakanalens ll inloppsände är belägen närmast katoden 5 och plasmakanalen sträcker sig genom anoden 7 där dess utloppsmynning är anordnad. I plasmakanalen ll avses ett plasma att värmas för att slutligen strömma ut genom plasmakanalens mynning i anoden 7. Mellanelektroderna 9,9',9" är isolerade och skiljda från varandra medelst ett ringformigt isolatordon l3,l3',13".

Mellanelektrodernas 9,9',9" dimensioner kan anpassas efter önskat ändamål. Antalet mellanelektroder 9,9',9" form och plasmakanalens ll kan också varieras valfritt.

Den enligt figur la visade utföringsformen är försedd med tre stycken mellanelektroder 9,9',9".

Enligt den i figur la visade utföringsformen är katoden 5 utformad som ett långsträckt cylindriskt 10 15 20 25 30 35 529 058 19 element. Företrädesvis består katoden 5 av volfram med eventuella tillsatser, såsom lantan. Sådana tillsatser kan exempelvis användas för att sänka den vid katodens 5 ände 15 uppkomna temperaturen.

Vidare har katodens 5 ände 15 som är riktad mot anoden 7 ett avsmalnande ändparti. Lämpligen bildar detta avsmalnande parti 15 en vid katodens ände belägen spets enligt vad som visas i figur la. Lämpligen har katodspetsen 15 en konisk form. Katodspetsen 15 kan även utgöras av en del av en kon eller inneha alternativa former med en avsmalnande geometri i riktning mot anoden 7.

Katodens 5 andra ände som är riktad bort från anoden 7 är förbunden med en elektrisk ledare för anslutning till en elektrisk energikälla. Ledaren är lämpligen omgiven av en isolator. (Ledaren visas inte i figur la.) I anslutning till plasmakanalens ll inloppsände är en plasmakammare 17 anordnad som har en tvärsnittsyta, tvärs plasmakanalens 11 längdriktning, vilken överstiger plasmakanalens ll tvärsnittsyta vid dess inloppsände.

Plasmakammaren 17 som visas i figur la har ett cirkulärt tvärsnitt, tvärs plasmakanalens 11 längdriktning, och har en utsträckning Ld,i plasmakanalens 11 längdriktning som ungefär motsvarar plasmakammarens 17 diameter Ddv Palsmakammaren 17 och plasmakanalen 11 är väsentligen koncetriskt anordnade i förhållande till varandra.

Katoden 5 sträcker sig in i plasmakammaren 17 över ungefär halva dess längd Ld,och katoden 5 är anordnad väsentligen koncentriskt med plasmakammaren 17.

Plasmakammaren 17 utgörs av ett i den första mellanelektroden 9, vilken är belägen närmast katoden 5, integrerat urtag.

I figur la visas även ett isolatorelement 19 som sträcker sig utmed och omkring delar av katoden 5.

Lämpligen är isolatorelementet 19 utformat som en långsträckt cylindrisk hylsa och katoden 5 är delvis belägen i ett cirkulärt hål som sträcker sig genom det 10 15 20 25 30 35 529 058 20 rörformiga isolatorelementet 19. Katoden 5 är väsentligen centrerat anordnad i isolatorelementets 19 genomgående hål. Vidare är isolatorelementets 19 inre diameter något större än katodens 5 yttre diameter, så att det därigenom bildas ett avstånd mellan katodens 5 yttre mantelyta och isolatorelementets 19 cirkulära håls inre yta.

Företrädesvis består isolatorelementet 19 av ett temperaturtåligt material, såsom keramik, temperaturtåligt plastmaterial eller liknande.

Isolatorelementet 19 avser att skydda till detta kringliggande delar av den plasmaalstrande anordningen från höga temperaturer som bland annat kan uppstå kring katoden 5 och i synnerhet kring katodens spets 15.

Isolatorelementet 19 och katoden 5 är anordnade i förhållande till varandra så att katodens 5 ände 15 som är riktad mot anoden skjuter ut utanför en ändyta 21, vilken är riktad mot anoden 7, av isolatorelementet 19.

Enligt den i figur la visade utföringsformen sträcker ungefär halva katodens 5 avsmalnande spets 15 sig utanför ändytan 21 av isolatorelementet 19.

I anslutning till den plasmaalstrande delen är en gastillförseldel anordnad (visas inte i figur la). Gasen som tillförs den plasmaalstrande anordningen l består med fördel av samma typ av gaser som används som plasmaalstrande gas i dagens kända instrument, till exempel ädelsgaser, såsom argon, neon, xeon, helium etc.

Den plasmaalstrande gasen tillåts att strömma via gastillförseldelen och in i det mellan katoden 5 och isolatorelementet 19 anordnade utrymmet. Följaktligen strömmar den plasmaalstrande gasen utmed katoden 5 inuti isolatorelementet 19 i riktning mot anoden 7. När den plasmaalstrande gasen passerar isolatorelementets 19 ände 21 som är belägen närmast anoden 7 förs gasen vidare in i plasmakammaren 17.

Den plasmaalstrande anordningen 1 innefattar vidare en eller flera kylfluidkanaler 23 som sträcker sig in i den långsträckta ändhylsan 3. Delvis är dessa 10 15 20 25 30 35 529 058 21 kylfludikanaler 23 lämpligen utformade i ett stycke med ett hölje 3. Ändhylsan 3 och höljet kan exempelvis sammankopplas (visas inte) som är sammankopplat med ändhylsan med ett gängingrepp, men även andra sammankopplingsmetoder, såsom svetsning, lödning etc, är möjliga. Vidare har ändhylsan lämpligen en utvändig dimension som är mindre än 10 mm, företrädesvis mindre än 5 mm. Åtminstone ett närmast ändhylsan beläget parti av höljet har lämpligen en utvändig form och dimension som väsentligen överensstämmer med ändhylsans utvändiga form och dimension. Enligt den i figur la visade utföringsformen av den plasmaalstrande anordningen har ändhylsan ett cirkulärt tvärsnitt tvärs plasmakanalens 11 längdriktning.

Enligt en utföringsform innefattar den plasmaalstrande anordningen l två tilläggskanaler 23, varav den ena utgör inloppskanal och den andra utgör utloppskanal för ett kylmedium. Inloppskanalen och utloppskanalen står i förbindelse med varandra för att medge en genomströmning av kylmediet genom den plasmaalstrande anordningens l ändhylsa 3. Det är även möjligt att förse den plasmaalstrande anordningen 1 med fler än två kylkanaler, vilka används för antingen tillförsel eller frånförsel av kylmedium. Som kylmedium används företrädesvis vatten, även om andra typer av fluider är möjliga. Kylkanalerna är anordnade så att kylmediet tillförs ändhylsan 3 och strömmar mellan mellanelektroderna 9,9',9" och ändhylsans 3 innervägg. Ändhylsans 3 inre utgör det område som förbinder de åtminstone två tilläggskanalerna med varandra.

Mellanelektroderna 9,9',9" är anordnade inuti den plasmaalstrande anordningens l ändhylsa 3 och är belägna väsentligen koncentriskt med ändhylsan 3.

Mellanelektroderna 9,9',9" har en yttre diameter som i förhållande till ändhylsans 3 inre diameter bildar ett mellanrum mellan mellanelektrodernas ytteryta och ändhylsans 3 innervägg. Det är i detta mellanrum det från 10 15 20 25 30 35 529 058 22 tilläggskanalerna 23 tillförda kylmediet tillåts strömma mellan mellanelektroderna 9,9',9" och ändhylsan 3.

Tilläggskanalerna 23 kan vara av olika antal, och ges olika tvärsnitt. Det är även möjligt att nyttja alla eller vissa av tilläggskanalerna 23 för andra ändamål.

Exempelvis kan tre tilläggskanaler 23 anordnas, där exempelvis två används för till- och frånförsel av kylmedium och en för uppsugning av vätskor, eller liknande, från ett operationsområde etc.

I den enligt figur la visade utföringsformen är tre mellanelektroder 9,9',9" skilda åt av isolatordon l3,l3',l3" som är anordnade mellan katoden 5 och anoden 7. Det skall dock inses att antalet mellanelektroder 9,9',9" kan väljas valfritt beroende på önskat ändamål.

De till varandra angränsande mellanelektroderna och det mellan dessa anordnade isolatordonet är lämpligen presspassade tillsammans.

Den mellanelektrod 9" från katoden 5, är i kontakt med ett ringformat isolatordon l3" som är belägen längst bort som är anordnat mot anoden 7.

Anoden 7 är sammankopplad med den långssträckta ändhylsan 3. Enligt utföringsformen som visas i figur la är anoden 7 och ändhylsan 3 utformade i ett stycke med varandra. Enligt alternativa utföringsformer kan anoden 7 vara utformad som ett separat element som sammanförs med ändhylsan 3 genom gängning mellan anoden och ändhylsan, genom svetsning eller genom lödning. Sammankopplingen mellan anoden 7 och ändhylsan 3 är lämpligen sådan att elektrisk kontakt àstadkoms mellan de båda.

Den enligt figur la visade plasmaalstrande anordningen 1 uppvisar en plasmakanal ll som innefattar en högtryckskammare 25, ett strypningsparti 27 och en làgtryckskammare 29. Strypningspartiet 27 är beläget mellan högtryckskammaren 25 och làgtryckskammaren 29. Med ”högtryckskammare” 25 avses i denna ansökan således en del av plasmakanalen ll som är belägen uppströms Strypningspartiet 27 i plasmats strömningsriktning från 10 15 20 25 30 35 529 058 23 katoden 5 mot anoden 7. Med "làgtryckskammare” 29 avses den del av plasmakanalen ll som är belägen nedströms strypningspartiet 27.

Strypningspartiet 27 som visas i figur la utgör det minsta tvärsnittet av plasmakanalen ll. Följaktligen är strypningspartiets 27 tvärsnitt mindre än högtryckskammarens 25 maxtvärsnitt och lågtryckskammarens 27 maxtvärsnitt, tvärs plasmakanalens längdriktning.

Strypningspartiet 27 medför att trycket i högtryckskammaren 25 höjs i förhållande till trycket i lågtryckskammaren 29. När plasmat strömmar igenom strypningspartiet 27 accelereras plasmats flödeshastighet och trycket hos plasmat sjunker. Följaktligen har ett plasma som förs ut genom plasmakanalens ll mynning i anoden 7 en högre kinetisk rörelseenergi och ett lägre tryck än plasmat i högtryckskammaren 25. Enligt den plasmaalstrande anordningen som visas i figur la har plasmakanalens ll mynning i anoden 7 samma tvärsnittsyta som làgtryckskammarens 29 maxtvärsnittsyta.

Plasmakanalen ll enligt utföringsformen som visas i figur la är företrädesvis utformad så att plasmakanalen ll gradvis smalnar av till ett minsta tvärsnitt av strypningspartiet, för att sedan åter gradvis öka i tvärsnitt. Denna form på plasmakanalen ll i närheten av strypningspartiet 27 minskar exempelvis virvelbildning i plasmat. Detta är en fördel då virvelbildning annars kan minska plasmats strömningshastighet.

Enligt delförstoringen som visas i figur lc uppvisar plasmakanalen ll ett konvergerande kanalparti uppströms strypningspartiets 27 minsta tvärsnittsyta, sett i plasmats strömningsriktning. Vidare uppvisar plasmakanalen ll ett divergerande kanalparti nedströms strypningspartiet 27. Enligt utföringsformen som visas i figur lc har den divergerande delen av plasmakanalen ll en kortare utsträckning i plasmakanalens ll längdriktning än den konvergerande delen. 10 15 20 25 30 35 529 058 24 Genom plasmakanalens ll utformning i närheten av strypningspartiets 27, enligt den i figur lc visade utföringsformen av den plasmaalstrande anordningen, har det visat sig möjligt att accelerera plasmat i strypningspartiet 27 till en överljudshastighet med ett värde som är lika med eller större än mach 1.

Den enligt figur la visade plasmakanalen 11 har ett cirkulärt tvärsnitt. Lämpligen har högtryckskammaren en största diameter mellan 0,20-0,90 mm, 0,25-0,65 mm och i synnerhet 0,30-0,50 mm. Vidare har företrädesvis lågtryckskammaren lämpligen en största diameter mellan 0,20-0,90 mm, 0,40-0,60 mm. Strypningspartiet har lämpligen en minsta diameter mellan 0,10-0,40 mm och företrädesvis 0,20-0,30 mm. företrädesvis 0,25-0,75 mm och i synnerhet Den exemplifierande utföringsformen av den plasmaalstrande anordningen 1 som visas i figur la har en högtryckskammare 25 med en diameter på 0,4 mm.

Lågtryckskammaren 29 har en diameter på 0,50 mm och strypningspartiet 27 har en diameter på 0,27 mm enligt utförandet som visas i figur la.

Enligt den i figur 1a visade utföringsformen av den plasmaalstrande anordningen är strypningspartiet 27 beläget väsentligen mitt i plasmakanalens utsträckning i längdriktningen. Det har dock visat sig möjligt att variera förhållandet mellan kinetisk rörelseenergi och termisk energi hos plasmat beroende på strypningspartiets 27 placering i plasmakanalen 11.

Figur 2 visar i genomskärning en alternativ utföringsform av en plasmaalstrade anordningen 101.

Enligt den i figur 2 visade utföringsformen är strypningspartiet 127 beläget i anoden 107 i närheten av plasmakanalens 111 utloppsmynning. Genom att anordna strypningspartiet 127 långt nedströms i plasmakanalens 111 längdriktning, exempelvis i anoden 107 eller i närheten av anoden 107, kan ett plasma erhållas vid plasmakanalens 111 mynning som har en högre andel 10 15 20 25 30 35 529 058 25 kinetisk rörelseenergi jämfört med den i figur la visade plasmaalstrande anordningen 1. Det har visat sig att viss typ av vävnad, exempelvis mjuk vävnad såsom levervävnad, lättare kan skäras med ett plasma som innehåller högre andel kinetisk rörelseenergi. Exempelvis har det visat sig lämpligt att alstra ett plasma som består av ungefär hälften värmeenergi och hälften kinetisk rörelseenergi för sådan skärande verkan.

Vidare innefattar den alternativa utföringsformen av den plasmaalstrande anordningen 101 enligt figur 2 sju stycken mellanelektroder 109. Det skall dock inses att utföringsformen av den plasmaalstrande anordningen 101 enligt figur 2 valfritt kan anordnas med fler eller färre än sju mellanelektroder 109.

Figur 3 visar ytterligare en alternativ utföringsform av den plasmaalstrande anordningen 201.

Enligt den i figur 3 visade utföringsformen är strypningspartiet 227 placerat i den första mellanelektroden 209 närmast katoden 205. Genom att anordna strypningspartiet 227 väsentligen långt uppströms i plasmakanalens 211 utsträckning kan ett plasma erhållas som har en lägre andel kinetisk rörelseenergi vid utförsel genom plasmakanalens 211 utloppsmynning jämfört med utföringsformerna enligt figurerna la och 2. Det har visat sig att exempelvis viss hård vävnad, såsom ben, lättare kan skäras med ett plasma som innehåller större andel termisk energi och lägre andel kinetisk rörelseenergi. Exempelvis har det visat sig lämpligt att alstra ett plasma som består av ungefär 80-90% värmeenergi och 10-20% kinetisk rörelseenergi för sådan skärande verkan.

Vidare innefattar den alternativa utföringsformen av den plasmaalstrande anordningen 201 enligt figur 2 fem stycken mellanelektroder 209. Det skall dock inses att utföringsformen av den plasmaalstrande anordningen 201 enligt figur 2 valfritt kan anordnas med fler eller färre än fem mellanelektroder 209. 10 15 20 25 30 35 529 058 26 227 kan anordnas i valfritt läge i plasmakanalen 11; 111; 211 Det skall inses att strypningspartiet 27; 127; beroende på önskvärda egenskaper hos det alstrade plasmat. Vidare skall det inses att utföringsformerna som visas i figurerna 2-3, utöver de skillnader som redogjorts för ovan, kan anordnas på liknande sätt som har beskrivits för utföringsformen enligt figurerna la-1c.

Figur 4 visar i exemplifierande syfte lämpliga effektnivåer för att åstadkomma olika påverkan av en biologisk vävnad. Figur 4 visar hur dessa effektnivåer förhåller sig till olika diametrar hos en plasmastråle som förs ut genom plasmakanalen 11; lll; 211 av en plasmaalstrande anordning 1; 101; 201 enligt vad som har beskrivits häri. För att åstadkomma olika påverkan, såsom koagulering, vaporisering och skärning, av en levande vävnad är de enligt figur 4 visade effektniváerna lämpliga. Dessa olika sorters påverkan kan uppnås vid olika effekter beroende på plasmastrålens diameter. För att hålla nere erforderliga driftströmmar har det följaktligen visat sig lämpligt att minska diametern hos den plasmaalstrande anordningens plasmakanal ll; 111; 211, och följaktligen en med anordningen alstrad plasmastràle, enligt vad som visas i figur 4.

Figur 5 visar förhållandet mellan en plasmastràles temperatur och volymflödet av tillhandahållen plasmaalstrande gas, exempelvis argon, för en plasmaalstrande anordning 1; 101; 201 enligt vad som har beskrivits häri. För att åstadkomma önskvärd påverkan, såsom koagulering, vaporisering eller skärning, har det visat sig lämpligt med ett visst tillfört gasvolymflöde vid olika driftseffekter enligt vad som visas i figur 5.

För att alstra ett plasma med önskvärd temperatur, enligt vad som har beskrivits tidigare i denna ansökan, vid lämpliga driftseffekter har det visat sig önskvärt att tillhandahålla ett lågt gasvolymflöde av den plasmaalstrande gasen. För att hålla nere erforderliga 10 15 20 25 30 35 529 053 27 driftsströmmar har det följaktligen visat sig lämpligt att minska gasvolymflödet av tillförd plasmaalstrande gas till den plasmaalstrande anordningen 1; 101; 201. Ett högt gasvolymflöde kan även vara skadligt för exempelvis en patient som behandlas och bör följaktligen lämpligen hålls lågt.

Följaktligen har det visat sig att en 101; 201 enligt utföringsformerna som visas i figurerna la-3 medger att plasmaalstrande anordning 1; ett plasma med dessa egenskaper är möjligt att alstra.

Detta har i sin tur visat sig vara fördelaktigt för att åstadkomma en plasmaalstrande anordning 1; 101; 201 som kan nyttjas för skärande verkan i exempelvis levande biologisk vävnad vid lämpliga driftsströmmar och gasvolymflöden.

Nedan kommer lämpliga geometriska förhållanden mellan den plasmaalstrande anordningens 1, 101, 201 ingående delar att beskrivas med hänvisning till figurerna la-lb. Det skall noteras att de angivna dimensionerna nedan enbart utgör exemplifierande utföringsformer av den plasmaalstrande anordningen 1, 101, 201 och kan varieras beroende på användningsområde och önskade egenskaper. Det skall även noteras att de enligt figurerna la-lb beskrivna exemplen även är möjliga att tillämpa för utföringsformerna enligt figurerna 2-3.

Isolatorelementets 19 inre diameter diär endast väsentligen större än katodens 5 yttre diameter dv Enligt en utföringsform är tvärsnittsskillnaden, i ett gemensamt tvärsnitt, mellan katoden 5 och isolatorelementet 19 lämpligen lika med eller större än ett tvärsnitt av plasmakanalens inlopp närmast katoden 5.

Enligt den i figur lb visade utföringsformen är katodens 5 yttre diameter dcomkring 0,50 mm och isolatorelementets 19 inre diameter diomkring 0,80 mm.

Enligt en utföringsform är katoden 5 anordnad så att en dellängd av katodspetsen 15 skjuter utanför en begränsningsyta 21, vilken är belägen närmast anoden 7, 10 15 20 25 30 35 529 058 28 av isolatorelementet 19. Katodens 5 spets 15 är enligt figur lb belägen så att ungefär halva spetsens 15 längd Lc skjuter utanför isolatorelementets 19 begränsningsyta 21 närmast anoden 7. Enligt den i figur lb visade utföringsformen motsvarar detta utstick lcungefär katodens 5 diameter dc.

Katodspetsens 15 totala längd Lc är lämpligen större än 1,5 gånger katodens 5 diameter dc vid katodspetsens 15 basyta. Företrädesvis är katodspetsens 15 totala längd Lc omkring 1,5-3 gånger katodens 5 diameter dc vid katodspetsens 15 basyta. Enligt utföringsformen som visas i figur lb motsvarar katodspetsens 15 längd Lc omkring 2 gånger katodens 5 diameter dc vid katodspetsens 15 basyta.

Katodens 5 diameter dcär enligt en utföringsform omkring 0,3~0,6 mm vid katodspetsens 15 basyta. Enlig den i figurer lb visade utföringsformen är katodens 5 diameter dc omkring 0,50 mm vid katodspetsens 15 basyta.

Företrädesvis har katoden en väsentligen lika diameter dc mellan katodspetsens 15 basyta och den till katodspetsen 15 motstàende änden av katoden 5. Det skall dock inses att det är möjligt att variera denna diameter dclängs katodens 5 utsträckning.

Plasmakammaren 17 har enligt en utföringsform en diameter Dm som motsvarar ungefär 2-2,5 gånger katodens 5 diameter dc vid katodspetsens 15 basyta. Enligt den i figur lb visade utföringsformen har plasmakammaren 17 en diameter Dm som motsvarar ungefär 2 gånger katodens 5 diameter dv Plasmakammarens 17 utsträckning Lm i den plasmaalstrande anordningens 1 längdriktning motsvarar ungefär 2~2,5 gånger katodens 5 diameter dc vid katodspetsens 15 basyta. Enligt utföringsformen som visas i figur lb motsvarar plasmakammarens 17 längd Lw ungefär plasmakammarens 17 diameter Da, Enligt en utföringsform sträcker sig katodens 5 spets 15 över mer än eller lika med halva plasmakammarens 10 15 20 25 30 35 529 058 29 17 längd Lw, Enligt en alternativ utföringsform sträcker sig katodens 5 spets 15 över 1/2 till 2/3 av plasmakammarens 17 längd Law Enligt den i figur lb visade utföringsformen sträcker sig katodspetsen 15 över ungefär halva plasmakammarens 17 längd Law Den in i plasmakammaren 17 sig sträckande katoden 5 är enligt utföringsformen som visas i figur lb belägen på ett avstånd från plasmakammarens 17 ände närmast anoden 7 som motsvarar ungefär katodens 5 diameter dc vid dess basyta.

Enligt den i figur lb visade utföringsformen står plasmakammaren 17 i fluidförbindelse med plasmakanalens ll högtryckskammare 25. Högtryckskammaren 25 har lämpligen en diameter dd,som är ungefär 0,2-0,5 mm.

Enligt den i figur lb visade utföringsformen är högtryckskammarens 25 diameter ddlomkring 0,40 mm. Det skall dock inses att högtryckskammarens 25 diameter dm kan varieras på olika vis längs högtryckskammarens 25 utsträckning för att åstadkomma olika önskvärda egenskaper.

Mellan plasmakammaren 17 och högtryckskammaren 25 är ett övergàngsparti 31 anordnat vilket utgör en avsmalnande övergång, i riktning från katoden 5 mot anoden 7, mellan plasmakammarens 17 diameter Dw och högtryckskammarens 25 diameter dm. Övergàngspartiet 31 kan utformas på en rad alternativa sätt. Enligt den i figur lb visade utföringsformen är övergångspartiet 31 utformat som en fasad kant som bildar en övergång mellan plasmakammarens 17 inre diameter Ddloch högtryckskammarens 25 inre diameter dan Det skall dock noteras att plasmakammaren 17 och högtryckskammaren 25 kan anordnas i direkt förbindelse med varandra utan ett övergångsparti 31 anordnat mellan de båda. Utnyttjande av ett övergàngsparti 31 enligt vad som visas i figur lb medger en fördelaktig värmeavledning för kylning av omgivande strukturer till plasmakammaren 17 och högtryckskammaren 25. 10 15 20 25 30 35 529 058 30 Den plasmaalstrande anordningen 1 kan med fördel tillhandahållas som en del av ett engàngsinstrument.

Exempelvis kan en hel anordning med den plasmaalstrande anordningen 1, yttre skal, slangar, kopplingskontakter etc. försäljas som ett engàngsinstrument. Alternativt kan enbart den plasmaalstrande anordningen 1 vara av engångstyp, och anslutas till flergângsanvändbara anordningar.

Andra utföringsformer och varianter är möjliga inom ramen för föreliggande uppfinning. Till exempel kan elektrodernas 9, 9', 9" antal och utformning varieras allt efter vilken typ av plasmaalstrande gas som används och vilka egenskaper hos det alstrade plasmat som önskas.

Vid användning förs den via gastillförseldelen tillförda plasmaalstrande gasen, såsom argon, in i utrymmet mellan katoden 5 och isolatorelementet 19 enligt Den tillförda plasmaalstrande gasen förs vidare genom plasmakammaren 17 vad som har beskrivits ovan. och plasmakanalen 11 för att utträda vid plasmakanalens 11 mynning i anoden 7. Efter att gastillförseln upprättats kopplas ett spänningssystem på som initierar en urladdningsprocess i plasmakanalen 11 och upprättar en elbåge mellan katoden 5 och anoden 7. Innan elbàgen upprättas är det lämpligt att tillföra kylmedium till den plasmaalstrande anordningen 1 via kylfluidkanalen 23, enligt vad som beskrivits ovan. Efter att elbàgen upprättats bildas ett gasplasma i plasmakammaren 17, vilket under uppvärmning förs vidare genom plasmakanalen 11 mot dess mynning i anoden 7.

Lämplig arbetsström för de plasmaalstrande anordningarna 1, 101, 201 enligt figurerna 1-3 är 4-10 Ampere, företrädesvis 4-8 Ampere. Den plasmaalstrande anordningens 1, 101, 201 arbetsspänning är bland annat beroende av antalet mellanelektroder och mellanelektrodernas längd. En relativt liten diameter hos plasmakanalen möjliggör en relativt liten energiàtgång 10 15 20 529 058 31 och relativt låg arbetsström vid användning av den plasmaalstrande anordningen 1, 101, 201.

I den mellan katoden och anoden upprättade elbågen råder i dess centrum, längs plasmakanalens mittaxel, en temperatur T som är proportionell mot förhållandet mellan urladdningsströmmen I och plasmakanalens diameter dm (T=k*I/dåd. För att vid en relativt låg strömnivå åstadkomma en hög temperatur hos plasmat, exempelvis 11000 till 20000°C, vid plasmakanalens utgång i anoden, bör tvärsnittet hos plasmakanalen och därmed tvärsnittet hos elbågen som värmer gasen vara litet. Vid litet tvärsnitt på elbågen har den elektriska fältstyrkan i kanalen ett högt värde.

De olika utföringsformerna av en plasmaalstrande anordningen enligt figurerna la-3 kan utöver skärande verkan i levande biologisk vävnad utnyttjas för koagulering och/eller vaporisering. Med en enkel handrörelse kan den plasmaalstrande anordningen lämpligen ställas om av en operatör mellan koagulering, vaporisering och koagulering.

Claims (29)

10 15 20 25 30 35 529 058 32 Patentkrav

1. Plasmaalstrande anordning (1: 101; 201) 107; 207), en katod (5; 105; 205) och en långsträckt plasmakanal (11; 111; 211) som huvudsakligen löper i riktning från nämnda katod (7; 107; innefattande en anod (7; 207) mot nämnda anod (5; 105; 205), k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda plasmakanal (11: 111; 211) har ett strypningsparti (27; 127; 227) som är anordnat i nämnda plasmakanal mellan nämnda katod (5; 105; 205) och en utloppsmynning anordnad i nämnda anod (7; 107; 207), nämnda strypningsparti (27; 127; 227) indelar nämnda plasmakanal (11: 111; 211) i en högtryckskammare (25: 125; 225), vilken är belägen på en sida av strypningspartiet (27; 127; 227) som är närmast katoden (5; 105; 205) tvärs plasmakanalens och har en första maxtvärsnittsyta (11; 111; 211) (29: 129; 229) som mynnar i nämnda anod längdriktning, och en lágtryckskammare (7; 107; 207) plasmakanalens och har en andra maxtvärsnittsyta tvärs (11; lll; 211) längdriktning, nämnda strypningsparti (27; 127; 227) har en tredje tvärsnittsyta tvärs plasmakanalens (11; 111; 211) längdriktning som är mindre än nämnda första maxtvärsnittsyta och nämnda andra maxtvärsnittsyta, varvid åtminstone en mellanelektrod (9; 109; 209) är anordnad mellan nämnda katod (5; 105; 205) och nämnda strypningsparti (27; 127; 227).

2. Plasmaalstrande anordning enligt krav 1, varvid nämnda högtryckskammare (25: 125; 225) huvudsakligen bildas av nämnda åtminstone en mellanelektrod (9; 109; 209).

3. Plasmaalstrande anordning enligt krav 1 eller 2, varvid nämnda högtryckskammare (25: 125; 225) är ett multielektrodkanalparti innefattande två eller flera mellanelektroder (9; 109; 209). 10 15 20 25 30 35 529 058 33

4. Plasmaalstrande anordning enligt något av ovanstående krav, varvid nämnda högtryckskammare (25; 125; 225) är ett multielektrodkanalparti innefattande tre eller flera mellanelektroder (9; 109; 209).

5. Plasmaalstrande anordning enligt något av ovanstående krav, varvid nämnda andra maxtvärsnittsyta är like med eller mindre än o,65mm2.

6. Plasmaalstrande anordning enligt något av ovanstående krav, varvid nämnda tredje tvärsnittsyta ligger i ett intervall mellan 0,008-0,12 mmz.

7. Plasmaalstrande anordning enligt något av ovanstående krav, varvid nämnda första maxtvärsnittsyta ligger i ett intervall mellan o,o3-o,e5mm2.

8. Plasmaalstrande anordning enligt något av ovanstående krav, varvid nämnda strypningsparti (27; 127; 227) är anordnat i en mellanelektrod (9, 209).

9. Plasmaalstrande anordning enligt något av ovanstående krav, varvid nämnda lågtryckskammare (29: 129; 229) 209). innefattar åtminstone en mellanelektrod (9;

10. Plasmaalstrande anordning enligt något av ovanstående krav, varvid nämnda strypningsparti (27; 127; 227) är anordnat mellan två mellanelektroder (9; 109; 209).

11. ll. Plasmaalstrande anordning enligt något av ovanstående krav, varvid nämnda strypningsparti (27; 127; 227) är anordnat mellan åtminstone två mellanelektroder (9) som bildar del av högtryckskammaren (25; l25, 225) 10 15 20 25 30 35 529 058 34 och åtminstone två mellanelektroder (9: 109; 209) bildar del av lågtryckskammaren (29; 129; 229). SOITL

12. Plasmaalstrande anordning enligt något av ovanstående krav, varvid den plasmaalstrande anordningen (1; 101; 201) (9: 109; 209). innefattar åtminstone 2 mellanelektroder

13. Plasmaalstrande anordning enligt krav 12, varvid den plasmaalstrande anordningen (1; 101; 201) innefattar mellan 3-10 mellanelektroder (9: 109; 209).

14. Plasmaalstrande anordning enligt krav 12 eller 13, varvid nämnda mellanelektroder (9; 109; 209) är åtskiljda medelst isolatordon (13: 113; 213).

15. Plasmaalstrande anordning enligt något av ovanstående krav, varvid nämnda första maxtvärsnittsyta, nämnda andra maxtvärsnittsyta och nämnda tredje tvärsnittsyta har en cirkulär profil.

16. Plasmaalstrande anordning enligt något av 105; 107) en i riktning mot anoden (7; 107; 207) avsmalnande (15: 115; 215) sträcker sig över en dellängd av en (17; 117; 217) som står i förbindelse med nämnda högtryckskammare (25: 125; 225), (17: 117; 217) har en fjärde tvärsnittsyta, (11: 111; 211) vilken fjärde tvärsnittsyta vid nämnda katodspets (15: 115; 215) tvärsnittsyta. ovanstående krav, varvid nämnda katod (5: har katodspets 115; 215) plasmakammare och en del av katodspetsen (15; vilken plasmakammare tvärs nämnda plasmakanals längdriktning; är större än nämnda första maximala

17. Plasmakirurgisk anordning innefattande en plasmaalstrande anordning (1; 101; 201) enligt något av föregående krav. 10 15 20 25 30 35 529 058 35

18. Förfarande för att alstra plasma innefattande att vid en arbetsström av 4 till 10 Ampere påföra en plasmaalstrande anordning (1: 101; 201) enligt något av kraven 1 - 16 ett flöde av 0,05 till 1,00 l/min av en plasmaalstrande gas.

19. Förfarande enligt krav 18, varvid nämnda plasmaalstrande gas är en ädelgas, företrädesvis argon.

20. Förfarande för bildande av ett plasma medelst en plasmaalstrande anordning (1; 101; 201) innefattande en 107; 207), en katod (5; 105; 205) plasmakanal (11: 111; 211) som huvudsakligen löper i riktning från nämnda katod (5; 105; 205) (7; 107; 207), tillhandahållande av ett i riktning från katoden 205) 107; ökning av energitäthet hos nämnda plasma genom anod (7; och en mot nämnda anod innefattande: (5; 105; mot anoden (7; 207) strömmande plasma; trycksättning av plasmat i en högtryckskammare (25; 125; 225) belägen uppströms ett strypningsparti (27; 127; 227) anordnat i plasmakanalen (ll: 111; 211); uppvärmning av nämnda plasma genom nyttjande av åtminstone en mellanelektrod (9; 109; 209) som är anordnad uppströms strypningspartiet (27: 127; 227); dekomprimering och accelerering av nämnda plasma som är medelst genomströmning av nämnda strypningsparti (27; 127; 227) utloppsmynning av plasmakanalen (11; 111; 211). samt utförsel av nämnda plasma genom en

21. Förfarande enligt krav 20, varvid ökning av energitäthet hos plasmat vidare innefattar trycksättning av plasmat till ett tryck mellan 3~8 bar, 5-6 bar. företrädesvis

22. Förfarande enligt krav 20 eller 21, varvid dekomprimering av plasmat vidare innefattar 10 15 20 25 30 35 529 058 36 dekomprimering av plasmat till ett tryck som överstiger ett atomsfärstryck utanför plasmaanordningens (li 101; 201) utloppsmynning med mindre än 2 bar, företrädesvis 0,25-1 bar och i synnerhet 0,5-l bar.

23. Förfarande enligt något av kraven 20-22, varvid accelerering av plasmat vidare innefattar accelerering av plasmat i närheten av strypningspartiet (27; 127; 227) till en överljudshastighet med ett värde lika med eller större än mach 1.

24. Förfarande enligt krav 23, varvid plasmat accelereras till en flödeshastighet som är l-3 gånger överljudshastigheten.

25. Förfarande enligt något av kraven 20-24, varvid uppvärmning av plasmat vidare innefattar uppvärmning av plasmat till en temperatur mellan llOOO-20000°C, företrädesvis 13000-1sooo°c eeh 1 eynnerhet 14000-1eooo°c.

26. Förfarande enligt något av kraven 20-25, ytterligare innefattande tillhandahållande av en plasmaalstrande gas för bildande och tillhandahållande av nämnda plasma.

27. Förfarande enligt krav 26, ytterligare innefattande tillhandahållande av en plasmaalstrande gas med en flödesmängd mellan 0,05-1,0 liter/minut, företrädesvis 0,1-0,80 liter/minut och i synnerhet 0,15-0,50 liter/minut.

28. Förfarande enligt något av kraven 20-27, ytterligare innefattande utförsel av nämnda plasma som en plasmastråle med ett tvärsnitt mindre än 0,65mm¶ företrädesvis mellan 0,07-0,50 nmf, och i synnerhet 0,13-0,30 mm2. 529 058 37

29. Förfarande enligt något av kraven 20-28, ytterligare innefattande att tillföra den plasmaalstrande anordningen (l; 101; 201) en arbetsström mellan 4-10 Amper, företrädesvis 4-8 Amper.