SE529053C2 - Plasmaalstrande anordning, plasmakirurgisk anordning och användning av en plasmakirurgisk anordning - Google Patents

Description

30 35 529 053 2 Dagens utveckling inom kirurgi innebär större användning av så kallad laparoskopisk (titthåls-) kirurgi. Detta medför bland annat större behov av anordningar med små dimensioner för att medge àtkomlighet utan allt för omfattande ingrepp. Mindre utrustningar är även fördelaktiga i samband med kirurgiska ingrepp för att erhålla en god precision.

Det är även önskvärt att kunna förbättra precisionen av plasmastrålen på ett sådant sätt att exempelvis mindre områden kan värmepåverkas. Det är även önskvärt att kunna erhålla en plasmaalstrande anordning som ger begränsad värmepàverkan runt omkring det område som avses att behandlas.

Således finns det ett behov av förbättrade plasmaanordningar och i synnerhet plasmaanordningar med små dimensioner, hög precision och som kan åstadkomma ett plasma med hög temperatur.

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

Ytterligare ändamål med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en plasmakirurgisk anordning och användning av en sådan plasmakirurgisk anordning inom kirurgiområdet.

Enligt en aspekt av uppfinningen åstadkoms en plasmaalstrande anordning, innefattande en anod, en katod och åtminstone en mellanelektrod, varvid nämnda mellanelektrod åtminstone delvis är anordnad mellan nämnda anod och nämnda katod, och nämnda anod bildar åtminstone en del av en och nämnda mellanelektrod plasmakanal som har en mynning i nämnda anod. Enligt uppfinningen innefattar den plasmaalstrande anordningen åtminstone en kylfluidkanal som är anordnad med åtminstone en utloppsmynning som är belägen bortanför, i riktning från katoden mot anoden, nämnda åtminstone en 10 15 20 25 30 35 529 053 3 mellanelektrod och nämnda kylfluidkanals kanalriktning närmast nämnda utloppsmynning har en riktningskomposant som är gemensam med plasmakanalens kanalriktning närmast dess mynning.

Genom denna konstruktion av den plasmaalstrande anordningen medges att en kylfluid, vilken är avsedd att strömma i kylfluidkanalen, tillåts strömma ut vid den plasmaalstrande anordningens ände i närheten av plasmakanalens mynning. En fördel som uppnås genom detta anordnande är att en kylfluid som strömmar ut genom ett utlopp av kylfluidkanalen kan nyttjas för att avskärma och begränsa en plasmastråle som förs ut genom plasmakanalens utlopp som mynnar i anoden. Avskärmning och begränsning av plasmastrålen medger bland annat fördelar vid behandling av framförallt mindre områden då den plasmaalstrande strålens verksamma utbredning kan begränsas.

Vidare är det möjligt att nyttja den utströmmande kylfluiden för att kyla ett med plasmastrålen påverkat objekt. Kylning av objektet som skall behandlas kan exempelvis vara lämpligt för att skydda omgivande regioner till behandlingsområdet.

Exempelvis kan plasmastrålen avskärmas i sin längdriktning så att väsentligen låg värme råder på ena sidan av avskärmningen och väsentligen hög värme råder på Pâ detta vis erhålls ett väsentligen distinkt läge hos plasmastrålen, i plasmastràlens strömningsriktning, där objektet som skall andra sidan av avskärmningen. behandlas påverkas, vilket kan ge ökad precision vid manövrering av den plasmaalstrande anordningen.

På liknande vis kan den utströmmande fluiden medge avskärmning av plasmastrålen i radiell led i förhållande till plasmastràlens strömningsriktning. Avskärmning i radiell led på detta vis medger att en relativt liten yta kan värmepåverkas vid behandling. En avskärmning i sidled, i förhållande till plasmats strömningsriktning, kan även medge att områden runt den behandlade regionen 10 15 20 25 30 35 529 053 4 samtidigt kan kylas av den utströmmande kylfluiden och därmed påverkas relativt lite av plasmastrålens värme.

Dagens kända plasmaalstrande anordningar har vanligtvis ett slutet fluidsystem för kylning av den plasmaalstrande anordningen under drift. Ett sådant slutet fluidsystem anordnas ofta genom att kylfluiden strömmar in en väg i den plasmaalstrande anordningen och återförs en annan väg. Detta ger ofta upphov till relativt långa strömningsvägar. En nackdel med långa strömningsvägar är att strömningskanaler för kylfluiden ofta måste göras relativt stora för att undvika allt för omfattande tryckfall. strömningskanalerna upptar utrymme som påverkar den Detta medför i sin tur att plasmaalstrande anordningens utvändiga dimensioner.

Ytterligare en fördel med uppfinningen är att tryckfall i kylfluidkanalen kan reduceras jämfört med exempelvis slutna och cirkulerande kylfluidsystem.

Följaktligen kan kylfluidkanalens tvärsnitt hållas relativt litet vilket innebär att även den plasmaalstrande anordningens utvändiga dimensioner kan reduceras. Minskade dimensioner hos den plasmaalstrande anordningen är ofta önskvärt i samband med exempelvis användning i utrymmesbegränsade regioner eller vid manövrering som kräver hög precision. Lämpligen har änden närmast anoden av den plasmaalstrande anordningen en utvändig dimension som är mindre än 10 mm, företrädesvis mindre än 5 mm. Enligt en alternativ utföringsform är den plasmaalstrande anordningens utvändiga dimension lika med eller mindre än 3 mm. Den plasmaalstrande anordningens ände närmast anoden har företrädesvis en cirkulär utvändig geometri.

Således medger uppfinningen att kylfluiden som är avsedd att strömma genom kylfluidkanalen kan användas för att kyla den plasmaalstrande anordningen under drift, avskärma och begränsa plasmastràlens utbredning och kyla omgivande regioner till det av plasmastrålen påverkade området. Det skall dock inses att det beroende på 10 15 20 25 30 35 529 053 5 tillämpning är möjligt att nyttja enstaka eller flera av dessa användningsområden.

För att medge att fluiden i fluidkanalen strömmar ut i närheten av plasmastràlen är det fördelaktigt att anordna nämna kylfluidkanals utloppsmynning bredvid och distanserad från plasmakanalens mynning. Enligt en utföringsform är fluidkanalens mynning anordnad i anoden.

Genom att anordna kylfluidkanalens utloppsmynning och plasmakanalens mynning i närheten av varandra uppvisar den plasmaalstrande anordningens ände i närheten av anoden ett munstycke med åtminstone två utlopp för utförsel av kylfluid respektive plasma. Det är lämpligt att låta kylfluidkanalen sträcka sig utmed hela eller delar av anoden för att även medge kylning av anoden under drift. Enligt en utföringsform är kylfluidkanalens utlopp anordnat i höjd med eller framför, i riktning från katoden mot anoden, plasmakanalens utlopp i anoden.

Lämpligen är kylfluidkanalens huvudsakliga utsträckning väsentligen parallell med nämnda plasmakanal. Genom att anordna fluidkanalen parallellt med plasmakanalen kan exempelvis en kompakt och smal plasmaalstrande anordningen åstadkommas. Kylfluidkanalen utgör lämpligen en genomloppskanal vars huvudsakliga utsträckning är anordnad i plasmakanalens längdriktning.

Genom en sådan utformning kan kylfluiden exempelvis införas vid en ände av den plasmaalstrande anordningen för att strömma ut vid den motstående änden närmast anoden.

Beroende på önskvärda egenskaper hos den plasmaalstrande anordningen kan ett utloppsparti av fluidkanalen riktas och vinklas på olika lämpliga sätt.

Enligt en utföringsform av den plasmaalstrande anordningen kan kylfluidkanalens kanalriktning närmast utloppsmynningen utsträcka sig, i riktning från katoden mot anoden, med en vinkel mellan +30 till -30 grader i förhållande till nämnda plasmakanals kanalriktning närmast dess mynning. Olika val av vinklar för olika lO 15 20 25 30 35 529 055 6 plasmaalstrande anordningar medger på så sätt att plasmastrålen kan avskärmas och begränsas på olika sätt både i dess längdriktning och tvärs dess längdriktning.

De ovan angivna lämpliga variationerna av kylfluidkanalens kanalriktning i förhållande till plasmamakalens kanalriktning är sådana att en vinkel på O grader motsvarar att de båda kanalernas kanalriktningar är parallella.

I det fall att avgränsning önskas i sidled, radiellt tvärs plasmakanalens längdriktning, av plasmastrålen kan kylfluidkanalens kanalriktning närmast nämnda utloppsmynning utsträcka sig, i riktning från katoden mot anoden, väsentligen parallellt med nämnda plasmakanals kanalriktning närmast dess mynning.

Enligt en annan utföringsform kan mindre radiell avgränsning tvärs plasmakanalens längdriktning vara önskvärd. För en alternativ utföringsform kan exempelvis kylfluidkanalens kanalriktning närmast nämnda utloppsmynning utsträcka sig, i en riktning från katoden mot anoden, vinklat bort från nämnda plasmakanals kanalriktning närmast dess mynning.

Enligt ytterligare en alternativ utföringsform kan kylfluidkanalens kanalriktning närmast nämnda utloppsmynning utsträcka sig, i en riktning från katoden mot anoden, vinklat mot nämnda plasmakanals kanalriktning närmast dess mynning. Denna utföringsform medger exempelvis att plasmastrålen med hjälp av den utströmmande kylfluiden både kan avgränsas i sidled av plasmastràlens strömningsriktning och i längdled av plasmastràlens strömningsriktning.

Det skall inses att ett utloppsparti av kylfluidkanalen kan anordnas på en rad olika sätt beroende på vilka egenskaper och prestanda som önskas hos den plasmaalstrande anordningen. Det skall även inses att den plasmaalstrande anordningen kan förses med flera sådana utloppspartier. Flera sådana utloppspartier kan vara riktade och vinklade på liknande sätt. Det är dock 10 15 20 25 30 35 529 053 7 även möjligt att anordna flera olika utloppspartier med olika riktning och vinkel i förhållande till plasmakanalens kanalriktning närmast dess mynning.

Den plasmaalstrande anordningen kan även förses med en eller flera kylfluidkanaler. Vidare kan vardera sådan kylfluidkanal vara försedd med ett eller flera utloppspartier.

Företrädesvis genomströmmas kylfluidkanalen vid användning av en kylfluid som strömmar i riktning från katoden mot anoden. Som kylfluid används företrädesvis vatten, även om andra typer av fluider är möjliga.

Utnyttjande av en lämplig kylfluid medger att värme som avges från den plasmaalstrande anordningen under drift kan upptas och bortföras.

För att åstadkomma en effektiv kylning av den plasmaalstrande anordningen kan det vara fördelaktigt att en del av nämnda kylfluidkanal sträcker sig utmed nämnda åtminstone en mellanelektrod. Genom att fluiden i fluidkanalen tillåts strömma i direkt anslutning till mellanelektroden erhålls följaktligen en god värmeövergång mellan mellanelektroden och kylfluiden. För att erhålla lämplig kylning av stora delar av mellanelektroden kan en del av nämnda kylfluidkanal sträcka sig omkring nämnda åtminstone en mellanelektrods yttre periferi. Exempelvis omgärdar kylfluidkanalen nämnda åtminstone en mellanelektrods yttre periferi.

Enligt en utföringsform utgör en ändhylsa av den plasmaalstrande anordningen, vilken ändhylsa företrädesvis är sammankopplad med anoden, del av en radiellt yttre belägen bergänsningsyta av kylfluidkanalen. Enligt ytterligare en alternativ utföringsform utgör nämnda åtminstone en mellanelektrod del av en radiellt inre belägen begräsningsyta av kylfluidkanalen. Genom att utnyttja dessa delar av den plasmaalstrande anordningens struktur som en del av kylfluidkanalens begränsningsytor kan en god värmeöverföring erhållas mellan kylfluiden och 10 15 20 25 30 35 529 053 8 angränsande delar som uppvärms vid drift. Vidare kan den plasmaalstrande anordningens dimensioner reduceras genom att användning av separata kylfluidkanalpartier reduceras.

Det är fördelaktigt att anordna kylfluidkanalen så att den vid användning genomströmmas av en fluidmängd mellan 1 till 5 milliliter per sekund. Sådana flöden är särskilt fördelaktiga vid kirurgiska tillämningar där större flöden kan vara skadliga för patienten.

För att medge att fluiden fördelas runt om plasmstrålen kan det vara fördelaktigt att åtminstone en kylfluidkanal är försedd med åtminstone två utlopp, företrädesvis åtminstone fyra utlopp. Vidare kan den plasmaalstrande anordningen lämpligen vara försedd med flera kylfluidkanaler. Antalet kylfluidkanaler och antalet utlopp kan varieras valfritt beroende på tillämningsområde och önskade egenskaper hos den plasmaalstrande anordningen.

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

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; 10 15 20 25 30 35 529 053 9 Figur lb visar en delförstoring av utföringsformen enligt figur la; Figur 2a visar i genomskärning en alternativ utföringsform av en plasmaalstrande anordningen; Figur 2b visar en planvy framifrån av den plasmaalstrande anordningen enligt figur 2a: Figur 2c visar en planvy framifrån av en alternativ utforingsform av den plasmaalstrande anordningen enligt figur 2a; och Figur 3 visar i genomskärning ytterligare en alternativ utföringsform av en plasmaalstrande anordning.

Beskrivning av föredragna utföringsformer Figur la visar i genomskärning en utföringsform av en plasmaalstrande anordning 1 enligt uppfinningen.

Tvärsnittet i figur la är taget genom centrum av den plasmaalstrande anordningen 1 i dess längdriktning.

Anordningen innefattar en lângsträckt 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 1 enligt figur la innefattar en katod 5, en anod 7 och ett antal mellan anoden och katoden anordnade elektroder 9', 9", 9"', i denna ansökan benämnda som mellanelektroder.

Mellanelektroderna 9', 9", 9"' är ringformade och bildar del av en plasmakanal 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', 10 15 20 25 30 35 529 053 10 13", l3"'. Mellanelektrodernas 9', 9", 9"' plasmakanalens 11 dimensioner kan anpassas efter önskat ändamål. Antalet mellanelektroder 9', 9", 9"' varieras valfritt. Den enligt figur la visade form och kan också 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 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 Ddp Palsmakammaren 17 och plasmakanalen ll är väsentligen koncetriskt anordnade i förhållande till varandra.

Katoden 5 sträcker sig in i plasmakammaren 17 över ungefär halva dess längd Lm och katoden 5 är anordnad väsentligen koncentriskt med plasmakammaren 17. 10 15 20 25 30 35 529 053 11 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 làngsträckt cylindrisk hylsa och katoden 5 är delvis belägen i ett cirkulärt hål som sträcker sig genom det 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, temperaturtàligt 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 som tillförs den plasmaalstrande anordningen 1 består med (visas inte i figur la). Gasen 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 10 15 20 25 30 35 529 053 12 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 mynnar i den långsträckta ändhylsan 3. Delvis är dessa kylfludikanaler 23 lämpligen utformade i ett stycke med ett hölje (visas inte) som är sammankopplat med ändhylsan 3. Ändhylsan 3 och höljet kan exempelvis sammankopplas 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 och i synnerhet mellan 3 mm till 5 mm. Åtminstone ett närmast ändhylsan beläget parti av höljet har lämpligen en utvändig form och dimension som väsentligen överensstämmer med ändhylsans utvändiga dimension. Enligt den i figur la visade utföringsformen av den plasmaalstrande anordningen har ändhylsan ett cirkulärt tvärsnitt tvärs dess längdriktning.

Kylfluidkanalerna 23 utgör lämpligen genomströmningskanaler som sträcker sig genom anordningen och mynnar i eller i närheten av anoden 7. Vidare kan delar av sådana kylfluidkanaler 23 exempelvis framställas genom extrudering av höljet eller mekanisk bearbetning av höljet. Det skall dock inses att delar av dessa kylfluidkanaler 23 även kan upprättas medelst en eller flera från höljet skilda delar som anbringas inuti höljet.

Den plasmaalstrande anordningen l kan vara försedd med en kylfluidkanal 23 som är försedd med en eller flera utloppsmynningar 25. Alternativt kan den plasmaalstrande anordningen 1 vara försedd med flera kylfluidkanaler 23, vilka var och en kan vara försedda med en eller flera utloppsmynningar 25. Värdera kylfluidkanal 23 kan även vara uppdelad i flera kanalpartier som sammanförs i ett lO 15 20 25 30 35 529 053 13 gemensamt kanalparti, vilket gemensamma kanalparti kan vara försett med en eller flera utloppsmynningar 25.

Vidare är det även möjligt att nyttja alla eller vissa av kanalerna 23 för andra ändamål. Exempelvis kan tre kanaler 23 anordnas, där två används för genomströmning av kylfluid och en för uppsugning av vätskor, eller liknande, från ett operationsområde etc.

Enligt utföringsformen som visas i figur la sträcker sig en del av kylfluidkanalen 23 genom ändhylsan 3 och 9"'. Kylfluidkanalen 23 enligt figur la är försett med flera utloppsmynningar 25. runtom mellanelektroderna 9', 9", Vidare är kylfluidkanalens 23 utloppsmynningar 25 anordnade bortanför, i riktning från katoden 5 mot anoden 7, mellanelektroderna 9', 9", 9"'. la visade utföringsformen sträcker sig kylfluidkanalen 23 genom ändhylsan 3 och anoden 7. Vidare har Enligt den i figur kylfluidkanalens 23 kanalriktning närmast utloppsmynningarna 25 en riktningskomposant som är gemensam med plasmakanalens ll kanalriktning närmast dess mynning. Enligt figur la visas två stycken sådana utloppsmynningar 25. Företrädesvis är den plasmaalstrande anordningen l försedd med fyra eller fler utloppsmynningar 25.

Kylfluidkanaler 23 kan delvis användas för att kyla den plasmaalstrande anordningen l under drift. Som kylmedium används företrädesvis vatten, även om andra typer av fluider är möjliga. För att åstadkomma kylning är ett parti av kylfluidkanalen 23 anordnat så att kylmediet tillförs ändhylsan 3 och strömmar mellan mellanelektroderna 9', 9", 9"' och ändhylsans 3 innervägg. Vid drift av anordningen är det föredraget att låta en flödesmängd på l till 5 ml/sekund strömma genom den plasmaalstrande anordningen l. Flödesmängden av kylfluid kan dock varieras valfritt beroende pà faktorer som driftstemperatur, önskade driftsegenskaper, tillämpningsområde etc. Vid kirurgiska tillämpningar är 10 15 20 25 30 35 529 053 14 kylfluidflödet typiskt mellan 1 och 3 ml/sekund och temperaturen hos kylfluiden som strömmar ut genom utloppsmynningarna 25 typiskt mellan 25 till 40°C.

Kylfluiden som är avsedd att strömma genom kylfluidkanalerna 25 kan även användas för att avskärma och räckviddsbegränsa plasmastràlen som förs ut genom plasmakanalens ll utlopp i anoden 7. Kylfluiden kan även nyttjas för att kyla angränsande områden till en med plasmastràlen påverkad region hos ett objekt.

Enligt den i figur la visade utföringsformen är kylfluidkanalens 23 kanalriktning närmast utloppsmynningarna 25 riktade med en vinkel d in mot centrum av plasmakanalens ll längdriktning. De riktade utloppspartierna medger att den vid drift alstrade plasmastràlen kan avskärmas i sin längdriktning medelst kylfluiden som strömmar genom kylfluidkanalens 23 utloppsmynningar 25. Detta medför att en operatör som manövrerar anordningen kan erhålla ett väsentligen distinkt läge där plasmastràlen blir verksam. Lämpligen finns det framför detta läge en liten påverkan från plasmastràlen. Följaktligen ger detta möjlighet till god precision vid exempelvis kirurgi och andra precisionskrävande användningsområden. Samtidigt kan kylfluiden som matas ut genom en kylfluidkanals 23 utloppsmynning 25 ge en avskärmande effekt i sidled radiellt utanför plasmastrålens centrum. En sådan avskärmning gör att en begränsad yta kan värmepåverkas lokalt och kylda områden av det behandlade objektet, utanför det av plasmat värmepåverkade området, påverkas relativt lite av plasmastràlen.

Figurerna 2a till 3 visar alternativa utföringsformer av en plasmaalstrande anordning 1.

Väsentliga skillnader mellan dessa utföringsformer och utföringsformen enligt figur la kommer att beskrivas nedan.

I den enligt figur 2a visade utföringsformen är kylfluidkanalens 123 kanalriktning närmast 10 15 20 25 30 35 529 053 15 utloppsmynningarna 125 anordnad väsentligen parallellt I detta fall erhålls främst en avskärmning av plasmastràlen i radiell med plasmakanalens lll längdriktning. led i förhållande till plasmakanalens lll centrumlinje.

Figur 3 visar ytterligare en alternativ utföringsform av en plasmaalstrande anordning 201. I den enligt figur 3 visade utföringsformen är fluidkanalens 223 kanalriktning närmast utloppsmynningarna 225 riktade med en vinkel ß ut från centrum av plasmakanalens 211 längdriktning. I detta fall erhålls en avskärmning som ökar i avstånd, i förhållande till plasmakanalens 211 centrumlinje, med ökat avstånd från anoden 207 och därmed plasmakanalens 211 utlopp.

Det skall inses att utföringsformerna enligt figurerna l till 3 kan kombineras för att bilda ytterligare utföringsformer. Exempelvis kan olika utlopp riktas och vinklas olika i förhållande till plasmakanalens 23; 123; 223 längdriktning. Det är till exempel möjligt att förse en plasmaalstrande anordning 1; 101; 201 med två utloppspartier som är riktade parallellt med plasmakanalen 11; 111; 211 och två utloppspartier som är riktade in mot centrum av plasmakanalens ll; 111; 211 längdriktning. Dessa variationer, med avseende på vinkel och riktning av kylfluidkanalens 23; 123; 223 kanalriktning närmast utloppsmynningarna 25; 125; 225, kan kombineras valfritt beroende på önskade egenskaper hos den plasmaalstrande anordningen 1; 101; 201.

Det är även möjligt att variera vinkeln av kanalriktningen närmast utloppspartierna 25; 125; 225 i förhållande till plasmakanalens ll; 111; 211 längdriktning. Företrädesvis är utloppspartierna anordnade med en vinkel a, B mellan i30 grader i förhållande till plasmakanalens 11; 111; 211 längdriktning. I den enligt figur la visade utföringsformen är utloppspartierna anordnade med en vinkel a av +10 grader i förhållande till plasmakanalens 11; 111; 211 längdriktning. För den plasmaalstrande 10 15 20 25 30 35 529 053 16 anordningen som visas i figur la medför en vinkel a på 10° att kylfluid som strömmar ut genom kylfluidkanalens mynning kommer att skära centrum av plasmakanalens längdriktning omkring 8-10 mm framför plasmakanalens utlopp i anoden.

I den enligt figur 3 visade utföringsformen är utloppspartierna anordnade med en vinkel ß av -10 grader i förhållande till plasmakanalens 11; 111; 211 längdriktning.

Figurerna 2b-2c visar vyer framifrån av olika utföringsformer av den plasmaalstrande anordningen 101 enligt figur 2a. Figur 2b visar en utformning där utloppspartiernas utloppsmynningar 125 är belägna bredvid och distanserat från plasmakanalens 111 utlopp i anoden.

Enligt den i figur 2b visade utföringsformen är utloppsmynningarna 125 utformade som åtta stycken cirkulära genomföringar som står i förbindelse med kylfluidkanalen 123. Det är möjligt att valfritt anordna fler eller färre än åtta cirkulära genomföringar beroende på önskvärda egenskaper och prestanda hos den plasmaalstrande anordningen 101. Det är även möjligt att variera storleken på de cirkulära genomföringarna.

Figur 2c visar en alternativ utformning av kylfluidkanalens 123 utloppsmynningar 125. Figur 2c visar en vy framifrån av den plasmaalstrande anordningen 101 enligt figur 2a. Enligt den i figur 2c visade utföringsformen är utloppsmynningarna 125 utformade som fyra stycken bâgformade genomföringar som står i förbindelse med kylfluidkanalen 123.

Det skall inses att kylfluidkanalens 123 utloppsmynningar 125 valfritt kan utformas med en rad alternativa geometrier och storlekar. Tvärsnittsytan hos utloppsmynningarna kan typiskt vara mellan 0,50 till 2,0 mmz, företrädesvis 1 till 1,5 mmå Det är uppenbart att dessa olika utformningar av utloppsmynningarna 25; 125; 225 även är möjliga att 10 15 20 25 30 35 529 053 17 utnyttja för utföringsformerna av den plasmaalstrande anordningen som visas i figurerna la-lb och 3.

Nedanstående beskrivning hänvisar till figur la-lb.

De angivna förhållandena och dimensionerna är dock även relevanta som exemplifierande utföringsformer av de enligt figurerna 2a-3 visade utföringsformerna av den plasmaalstrande anordningen.

De enligt figur la visade mellanelektroderna 9', 9", 9"' är anordnade inuti den plasmaalstrande anordningens 1 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 9', 9", 9"' ytteryta och ändhylsans 3 innervägg. Det är i detta utrymme mellan mellanelektroderna 9', 9", 9"' och ändhylsan 3 som kylfluiden strömmar för att vidare föras ut vid kylfluidkanalens 23 utloppsmynningar 25.

I den enligt figur la visade utföringsformen är tre mellanelektroder 9',9",9"', skilda åt av isolatordon l3',l3",l3"', anordnade mellan katoden 5 och anoden 7.

Den första mellanelektroden 9', den första isolatorn 13' och den andra mellanelektroden 9" är lämpligen På liknande sätt är den andra mellanelektroden 9", den andra isolatorn l3" tredje mellanelektroden 9"' lämpligen presspassade Det skall dock inses att antalet mellanelektroder 9',9",9"' på önskat ändamål.

Den mellanelektrod 9"' som är belägen längst bort från katoden 5, är i kontakt med ett ringformat isolatordon l3"' presspassade tillsammans. och den tillsammans. kan väljas valfritt beroende 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 10 15 20 25 30 35 529 053 18 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 ástadkoms mellan de båda.

Nedan kommer lämpliga geometriska förhållanden 101, 201 ingående delar att beskrivas med hänvisning till mellan den plasmaalstrande anordningens 1, figurerna la~1b. 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 2a-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 isolatorelementets 19 inre diameter dilämpligen lika med eller större än ett minsta tvärsnitt hos plasmakanalen 11. Ett sådant tvärsnitt hos plasmakanalen 11 kan vara beläget någon stans utmed plasmakanalens 11 utsträckning.

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, 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 10 15 20 25 30 35 529 053 19 omkring 1,5-3 gånger katodens 5 diameter dc vid katodspetsens 15 basyta. Enligt utföringsformen som visas i figurer lb motsvarar katodspetsens l5 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 motstående 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 Dd,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 Ddïsom motsvarar ungefär 2 gånger katodens 5 diameter dc.

Plasmakammarens 17 utsträckning Ldxi 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 Ddp Enligt en utföringsform sträcker sig katodens 5 spets 15 över mer än eller lika med halva plasmakammarens 17 längd Ldp Enligt en alternativ utföringsform sträcker sig katodens 5 spets 15 över 1/2 till 2/3 av plasmakammarens 17 längd Lw. Enligt den i figur lb visade utföringsformen sträcker sig katodspetsen 15 över ungefär halva plasmakammarens 17 längd Lay Den in i plasmakammaren 17 sig sträckande katoden 5 är enligt utföringsformen som visas i figur lb belägen pà ett avstånd från plasmakammarens 17 ände närmast anoden 7 lO 15 20 25 30 35 529 053 20 som motsvarar ungefär katodens 5 diameter dc vid dess basyta.

Enligt den i figur lb visade utföringsformen står plasmakammaren 17 i fluidförbindelse med plasmakanalen ll. Plasmakanalen ll har lämpligen en diameter dm som är ungefär 0,2-0,5 mm. Enligt den i figur lb visade utföringsformen är plasmakanalens ll diameter ddlomkring 0,40 mm. Det skall dock inses att plasmakanalens ll diameter dm kan varieras på olika vis längs plasmakanalens ll utsträckning för att åstadkomma olika önskvärda egenskaper.

Mellan plasmakammaren l7 och plasmakanalen ll är ett övergångsparti 27 anordnat vilket utgör en avsmalnande övergång, i riktning från katoden 5 mot anoden 7, mellan plasmakammarens 17 diameter Dm och plasmakanalens ll diameter dw. Övergàngspartiet 27 kan utformas på en rad alternativa sätt. Enligt den i figur lb visade utföringsformen är Övergàngspartiet 27 utformat som en fasad kant som bildar en övergång mellan plasmakammarens l7 inre diameter Dd,och plasmakanalens ll inre diameter dm. Det skall dock noteras att plasmakammaren 17 och plasmakanalen ll kan anordnas i direkt förbindelse med varandra utan ett övergångsparti 27 anordnat mellan de båda. Utnyttjande av ett övergàngsparti 27 enligt vad som visas i figur lb medger en fördelaktig värmeavledning för kylning av omgivande strukturer till plasmakammaren l7 och plasmakanalen ll.

Plasmakanalen ll bildas av anoden 7 och de mellan katoden 5 och anoden 7 anordnade mellanelektroderna 9', 9", 9"'. mynning närmast katoden och fram till anoden motsvarar Plasmakanalens ll längd mellan plasmakanalens lämpligen omkring 4-lO gånger plasmakanalens ll diameter dan I den enligt figur la visade utföringsformen är plasmakanalens ll längd mellan plasmakanalens mynning närmast katoden och anoden omkring 1,6 mm. Den del av plasmakanalen som sträcker sig genom anoden är ungefär 3-4 gånger plasmakanalens ll diameter da. För den i figur 10 15 20 25 30 35 529 053 21 la visade utföringsformen har den del av plasmakanalen som sträcker sig genom anoden en längd av omkring 2 mm.

Den plasmaalstrande anordningen 1 kan med fördel tillhandahållas som en del av ett engångsinstrument.

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 flergångsanvändbara anordningar.

Andra utföringsformer och varianter är möjliga inom ramen för föreliggande uppfinning. Till exempel kan elektrodernas 9', 9", 9"' allt efter vilken typ av plasmaalstrande gas som används antal och utformning varieras 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 och plasmakanalen 11 för att utträda vid plasmakanalens 11 mynning i anoden 7. Efter att gastillförseln vad som har beskrivits ovan. upprättats kopplas ett spänningssystem pà som initierar en urladdningsprocess i plasmakanalen 11 och upprättar en elbàge 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 elbågen upprättats bildas ett gasplasma i plasmakammaren 17, vilket under uppvärmning förs vidare genom plasmakanalen ll mot dess mynning i anoden 7.

Lämplig arbetsström för de plasmaalstrande 101, Ampere, företrädesvis 4-6 Ampere. Den plasmaalstrande anordningens 1, anordningarna 1, 201 enligt figurerna 1-3 är 4-10 101, 201 arbetsspänning är bland annat beroende av antalet mellanelektroder och deras längd. En relativt liten diameter hos plasmakanalen möjliggör en 10 529 053 22 relativt liten energiåtgàng 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/daü. åstadkomma en hög temperatur hos plasmat, exempelvis För att vid en relativt låg strömnivà 10000 till l5000°C, vid plasmakanalens utgång i anoden, bör tvärsnittet hos plasmakanalen och därmed tvärsnittet hos elbágen som värmer gasen vara litet, exempelvis 0,2-0,5 mm. Vid litet tvärsnitt på elbågen har den elektriska fältstyrkan i kanalen ett högt värde.

Claims (15)

10 15 20 25 30 35 529 053 23 PATENTKRAV

1. Plasmaalstrande anordning (1, 101, 201), innefattande en anod (7), en katod (5) och åtminstone en (9', 9", 9"'), (9', 9", 9"') anordnad mellan nämnda anod (7) och nämnda katod nämnda mellanelektrod (9', 9", 9"') bildar åtminstone en del av en plasmakanal (11) som har mellanelektrod varvid nämnda åtminstone delvis är (5), och nämnda anod (7) mellanelektrod och en mynning i nämnda anod (7), k ä n n e t e c k n a d a v att den plasmaalstrande anordningen (1) (23, 123, utloppsmynning (25, 125, 225) som är belägen bortanför, i riktning från katoden (5) mot anoden (7), nämnda åtminstone en mellanelektrod (9', 9", 9"') OCh att nämnda kylfluidkanals (23, 123, 223) kanalriktning närmast nämnda utloppsmynning (25, 125, 225) har en innefattar åtminstone en kylfluidkanal 223) som är anordnad med åtminstone en riktningskomposant som är gemensam med plasmakanalens (ll) kanalriktning närmast dess mynning, och att nämnda kylfluidkanals (23, 123, 223) utloppsmynning (25, 125, 225) plasmakanalens (11) mynning. är anordnad bredvid och distanserad från

2. Plasmaalstrande anordning enligt krav 1, i vilken nämnda kylfluidkanals (23, 125, 225) är anordnad i anoden (7). 123, 223) utloppsmynning (25,

3. Plasmaalstrande anordning enligt något av kraven 1-2, i vilken nämnda kylfluidkanals (23, 123, 223) huvudsakliga utsträckning är väsentligen parallell med nämnda plasmakanal (11).

4. Plasmaalstrande anordning enligt något av kraven 1-3, i vilken kylfluidkanalens (23, 123, 223) kanalriktning närmast nämnda utloppsmynning (25, 125, 10 15 20 25 30 35 529 053 24 225) utsträcker sig, i riktning från katoden (5) mot anoden (7), med en vinkel (a, ß) mellan +30 till -30 grader i förhållande till nämnda plasmakanals (11) kanalriktning närmast dess mynning.

5. Plasmaalstrande anordning enligt något av kraven 1-4, (23, 123, 223) kanalriktning närmast nämnda utloppsmynning (25, 125, 225) utsträcker sig, i en riktning från katoden (5) mot i vilken kylfluidkanalens anoden (7), väsentligen parallellt med nämnda plasmakanals (11) kanalriktning närmast dess mynning.

6. Plasmaalstrande anordning enligt något av kraven 1-4, (23, 123, 223) kanalriktning närmast nämnda utloppsmynning (25, 125, 225) utsträcker sig, i en riktning från katoden (5) mot anoden (ll) i vilken kylfluidkanalens (7), vinklat bort från nämnda plasmakanals kanalriktning närmast dess mynning.

7. Plasmaalstrande anordning enligt något av kraven 1~4, i vilken kylfluidkanalens (23, 123, 223) kanalriktning närmast nämnda utloppsmynning (25, 125, 225) anoden (7), vinklat mot nämnda plasmakanals utsträcker sig, i en riktning från katoden (5) mot (ll) kanalriktning närmast dess mynning.

8. Plasmaalstrande anordning enligt något av kraven 1-7, i vilken nämnda kylfluidkanal (23, 123, 223) vid användning genomströmmas av en kylfluid som strömmar i riktning från katoden (5) mot anoden (7).

9. Plasmaalstrande anordning enligt något av kraven 1-8, i vilken en del av nämnda kylfluidkanal (23, 123, 223) sträcker sig utmed nämnda åtminstone en mellanelektrod (9', 9", 9"'). 10 15 20 25 30 529 053 25

10. Plasmaalstrande anordning enligt något av kraven 1-9, i vilken en del av nämnda kylfluidkanal (23, 123, 223) mellanelektrods sträcker sig omkring nämnda åtminstone en (9', 9", 9"') yttre periferi.

11. Plasmaalstrande anordning enligt något av kraven 1-10, i vilken en ändhylsa (3) av den plasmaalstrande 101, 201), vilken ändhylsa (3) företrädesvis är sammankopplad med anoden (7), utgör del anordningen (1, av en radiellt yttre belägen begränsningsyta av kylfluidkanalen (23, 123, 223).

12. Plasmaalstrande anordning enligt något av kraven 1-11, i vilken nämnda åtminstone en mellanelektrod (9', 9", 9"') begränsningsyta av kylfluidkanalen (23, 123, 223). utgör del av en radiellt inre belägen

13. Plasmaalstrande anordning enligt något av kraven 1-12, i vilken nämnda kylfluidkanal (23, 123, 223) är anordnad att vid användning genomströmmas av en fluidmängd mellan 1 till 5 milliliter per sekund.

14. Plasmaalstrande anordning enligt något av kraven l-13, i vilken nämnda åtminstone en kylfluidkanal (23, 123, 223) är försedd med åtminstone två utloppsmynningar (25, 125, 225), företrädesvis åtminstone fyra utloppsmynningar (25, 125, 225).

15.Plasmakirurgisk anordning innefattande en plasmaalstrande anordning (1, 101, 201) enligt något av föregående krav.