(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
人間および動物の生体組織内の出血をプラズマジェット手段によって停止し痂皮を形成するための装置であり、ペンシル状の外形を有し所要のプラズマジェット断面を形成するための先端部（７）とともに形成された電気的に伝導性の本体（６）からなるプラズマジェット発生手段を備え、前記本体（６）は正の電位を有するガス出力源の正極に接続され、本体（６）はプラズマ生成ガスを加熱するための円筒状チャネル（17）を備え、前記チャネルは複数のセクション（8,9,10）からなり、これらのそれぞれが電気的に絶縁性のブッシュ（11）を介して本体（６）に接続され、このブッシュはセクション（8,9,10）と同心状であり、複数のセクション（8,9,10）は縦方向に分離され、互いに電気的に絶縁され、電気的に絶縁性のブッシュ（11）は冷却液をガス加熱チャネル（17）へおよびこれから誘導するために設けられたチャネル（12）とともに形成され、前記セクション（8,9,10）はチャネル長さlnを有し、ｎはカソード（13,14）から数えたセクションの数であり、セクションの総数は少なくとも３であり、前記セクション（8,9,10）は、最も外側のセクション（10）を除いて、等しいチャネル直径dcを有し、これに加えてカソード（13）から離延して後続する各セクション（8,9,10）の長さがln＝ｎ・dcである装置。
【請求項２】
最も外側のセクション（10）が本体（６）の先端部分（７）に接続されるとともに２つの円筒状の空洞（17,18）として構成され、その入り口部分（17）の直径が先行する全てのセクション（8,9）の直径dcに等しいとともにその出口孔（18）の直径dfが0.4−0.6mmでありさらにその長さｌは（1.5−2.0）×dfに等しい請求項１記載の装置。
【請求項３】
最も内側のセクション（８）が空洞状の円筒形電極の形で構成され、これは電気的に絶縁性のブッシュ（11）を介して本体（６）に接続され、さらに電気的に絶縁性のシーリング・ガスケット（15）を介してセクション（８）に接続されたカソード（13,14）を備える請求項１又は２記載の装置。
【請求項４】
カソード（13,14）が電気的に伝導性のチューブ（14）であり、その一端部に高溶融性金属電極（13）が接合され、前記電極はプラズマを加熱して十分高温にするために放電電流の動作領域内における熱電放射のために必要とされる電流レベルを提供しており、さらに前記チューブ（14）の反対側の端部はガス伝送ならびに基礎エネルギー源およびマイクロプラズマトロンのトリガシステムの負極のための接続要素として作用し、また電気的に伝導性のチューブ（14）は孔（16）とともに形成され前記マイクロプラズマトロンの流動チャンバ内へプラズマ生成ガスを伝送し均等に分散させる請求項１、２又は３記載の装置。
【請求項５】
カソード（13,14）の電極（13）がウォルフラムまたはその合金からなることを特徴とする請求項３又は４記載の装置。
【請求項６】
プラズマ生成ガスとして空気を使用する場合、カソード（13,14）の電極（13）がジルコニウムまたはハフニウムからなる請求項３又は４記載の装置。
【請求項７】
プラズマ生成ガスとして水蒸気を使用する場合、外側から二番目および最も外側のセクション（9,10）がそれらの前部および後部がチャネル（19）に接して形成され、これがプラズマ生成ガスを加熱するためのチャネル（12）に接続されるとともに、熱遮断された円筒形ブッシュ（21）内に配置された多孔性挿入部材の手段によってチャネル（12）が冷却水から隔離され、さらに前記多孔性の挿入部材が外側から二番目および最も外側のセクション（9,10）の少なくとも半分を被覆する請求項１乃至６のいずれかに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
この発明は、プラズマジェット方式によって人間および動物の生体組織内の出血を止め、痂皮を形成するための装置に関する。この発明はプラズマ手術に関し、より具体的には凝固および止血効果を達成するための新型および改良型のプラズマ手術方法に関し、すなわち組織層への微弱なプラズマジェット出力の付加ならびに生体組織内の液体要素への強力なプラズマジェット出力の付加により乾燥および凝固を達成するものである。
本発明の目的は、所定の熱力学特性を有するプラズマジェットを直接的に付加する手段によって、手術個所をプラズマ力学によって乾燥し、また前記個所の一部分に中程度または重度の出血の速度を超える速度をもって熱的壊死を発生させることである。
プラズマ流、レーザ照射ならびに電気的手術は、手術の際の精密な切開、切開および止血作用の結合、ならびに手術切創の止血の達成の目的で使用される。
組織への強力なエネルギー照射によって引き起こされる主要な反応は、実質的に生体のエネルギー吸収に起因する熱化学的なものである。このエネルギーの大部分は熱に転換される。
強力なエネルギー流の付加の熱効果は、この付加の最中ならびにその後において組織内に生じる生理反応の特性に相応する。
組織上における凝集されたプラズマ流の照射の生理的作用および止血作用の解析により、幾つかのゾーンからなる熱変化部分（ATC）の形成が確認された。組織表面への強力な出力の付加の結果として組織表面がが乾燥し、この組織表面上にスポンジ状の乾燥した壊死層が形成される。スポンジ層の表面は炭化し、炭化スポンジ層（CSL）となる。熱伝達の誘導性により気密壊死層（CNL）が形成される。この層はスポンジ層と影響を受けていない生きた組織との間に形成される。この気密壊死層の発生は、56℃以上への熱上昇において生じる蛋白質の熱変成の結果によるものである。
医療生理学的視点から出血の停止はATCの形成によって達成され、止血の信頼性のレベルはATCのサイズならびにその形成速度に依存する。特に、異なった付加方法（レーザ照射、プラズマジェットおよび電気施術）の先行した適用によって、ATCの平均の厚さを約1.0mmとすると治療プロセス中における適正な止血および危険の回避がなされることが示された。
本発明の開発作業において、従来の方式を使用する際に発生する熱変化領域内の異なる層の特性が慎重に検査された。
熱変化の領域に複数の異なった壊死層が形成された際の出血速度について検討することにより、種々の熱付加方法について根本的な難点が発見された。その結果、相当に出血している臓器の手術において高い効果を得るために新しい方式を開発する必要が認識された。異なるATCのゾーンの特性を生成するための種々の方法について以下に記述する。
従来の技術による作業においては、その方法を急速に出血している臓器に適用する際に決定的な要素として出血速度に重点が置かれていた。組織内の血液流が多量であり、手術切開部からの出血が多大である場合、液体要素の蒸発速度が切開部に向かって移動する血液の流速より速くなることを保持するするために、ATCを形成することが必要になる。このことは、外部からの付加によって生じる組織の単位容積あたりの熱エネルギーが、切開部に向かって流れる単位容積の血液の蒸発のために消費される総出力を超越する必要があることを示している。
組織表面上にスポンジ状乾燥層を形成するために、この層の昇華の境界を液体用の蒸発の境界から間隔を開けて分離する必要がある。この場合、境界が血液流と等しい速度で付加部分に向かって移動し、スポンジ状壊死層の形成を阻止する。
組織に付加されるエネルギー技術に応じて異なった付加方法が可能であり、その中には組織表面に熱源を伝送する方法が含まれており、この組織表面において組織が加熱され熱伝導性を使用してATC内の壊死ゾーンの形成がなされる。CO2レーザならびにプラズマジェットを使用する方法はこの分野に属する。この場合、乾燥を行いスポンジ状乾燥層を形成するために、熱伝導手段によって液体要素の蒸発境界に熱が誘導される。組織の乾燥の間にその熱伝導性は乾燥されない組織のものと比べて４ないし６倍程、すなわち0.62W/m.℃削減されるため、蒸発境界の移動速度は液体要素の減少に相関するものとなり、このことはATC形成速度の相当な低下を意味する。
この方法を使用することにより、スポンジ状壊死層が微弱もしくは穏やかな出血の最中にのみ形成されることを可能にする。このことは以下の例によって理解することができる。血液が2mm/sの速度で逆方向に流れている場合に強力な加熱の最中に組織層を乾燥させるために、組織内の液体要素の蒸発強化における熱流は4.6×106W/m2超とする必要がある。しかしながら、乾燥層の厚さが0.25mmに近い場合、液体要素の蒸発境界における熱流の量は４×105W/m2を越えないものとする。
このことは、乾燥およびチャージされる表面の昇華温度が約700℃であり、液体要素の蒸発温度が約100℃であることによる。これは、組織表面への熱供給を含む方法を使用して重度の出血を削減および停止することの困難性を示している。特に、組織表面に沿ったプラズマジェット流においては重度の出血を停止させることはできない。
別の方式によれば、組織にエネルギーが付加され、その内部に浸透することが可能となる。この方法によれば、可視および近赤外線領域のYAG（Nd−YAG）レーザビームと、これと同様に電気手術法が使用される。一番目のケースにおいて、エネルギーは1.0mmの深さで組織内に吸収される。レーザビームの付加中に組織表面の効果的な乾燥を達成するために、組織の単位容量あたりに浸透する熱エネルギーの総量が組織内の血液流の乾燥に必要とされるエネルギーをわずかに超過する必要があり、また乾燥が達成された瞬間に付加を停止する必要がある。これは実質的に組織表面上の重度の昇華領域を排除するためであり、そうでなければ、乾燥層は非乾燥層よりはるかに高いエネルギー吸収率を有するため、新しく形成された壊死層が破壊されてしまう。スポンジ上層が形成された後も付加を継続すると乾燥された層の強度の昇華が生じる。この特性は、実質的に中程度および重度の出血を停止するために可視および近赤外線領域のレーザ放射を使用する際の最も大きな難点である。
第二のケースにおいては、組織に高周波電流を付加することによって組織へのエネルギー供給が実施される。乾燥が達成されると同時に、そのインピーダンスが大きく上昇し、これが付加の終局と乾燥の達成をもたらす。
最も効果的に重度の出血を停止する方法は、電気手術技術を使用して凝結を得るものであり、これは米国特許第4781175号に記載されている。この公開文書はあらかじめ設定された可イオン化ガスをジェットの形であらかじめ設定された流速をもって組織へと供給することに関しており、このあらかじめ設定された流速は自然体液の組織を除去し、結合性組織（支質）を本質的な程度まで露出させるために充分なものである。電気放射周波エネルギーはガスジェット内のイオン化された伝導経路内を組織まで誘導される。高周波治療を実施するため電気エネルギーがアークの形でイオン化された伝導経路内を誘導される。非接触式の電気手術乾燥を達成するため、電気エネルギーは非アーク拡散電流としてイオン化された伝導経路内を誘導される。
組織体内へのエネルギーの誘導は記述されている方式の利点の一つとして指摘され、重度に出血している手術切開部の表面上に急速に乾燥層を形成することを達成する。
手術部分から血液を除去しまた電気出力を組織内の実質的に一様に分散させるために不活性ガスの直線ジェットを使用することにより、熱乾燥された層が従来の電気手術技術のものと比較して一様な深度を有することが可能になる。
加えて、この方法は付加的中におけるフィードバックを含んでおり、これは組織表面の乾燥の瞬間、すなわちスポンジ状壊死層の最終的な形成の後にエネルギー供給が停止するからである。これがこの方法の有害な作用を全般的に抑制し、確実な出力量およびしたがって重度の出血の確実な停止効果を有するあらかじめ設定された規則性を選択する可能性を提供する。
生体組織への電気手術の適用における主な難点を以下に示す。重度の出血を停止するために、付加するエネルギーの総量を増加させる必要があり、これは組織と手術機器との間のマイクロアーク発生の規則性を使用して実施される。生体組織内へのエネルギーの発散は患者への電流の導通を含んでおり、これが使用を制限する（例えば心臓疾患等の場合）可能性がある。この方法は、レーザビーム方式の特徴とは逆に、組織内における精密な切開は不可能である。
従来型のプラズマ方式は、プラズマ流手段によって組織の表面に熱エネルギーを供給することを特徴としており、これが中程度および重度の出血における使用を困難にしている。プラズマ付加の難点はプラズマ流と生体組織との間の熱交換によってのみ防止され得る。
本発明は、従来の種々の方式において検知された難点を防止する方式により、人間および動物の生体組織の出血を停止する装置を提供する。装置の基本的な特徴は併記された請求項１によって示されている。
本発明を添付図面を参照しながら詳細に説明する。ここで、
図１は、本発明に係る装置によって治療された傷の断面図、
図２は、電気手術方式によって治療された組織の断面図、
図3aおよびｂは、これらに対応して組織へのまたは組織からの相互作用的な流れを概略的に示した断面図、
図４および５は、測定された熱エネルギー値をプラズマジェットの関数として示した曲線を有する座標図、
図６は不活性ガスを使用する本発明の一実施例に係るプラズマノズルの縦方向断面図、
図6aは、図６の線Ａ−Ａに沿った断面図、
図７および7aは対応する断面図であるがガスとして空気を使用する別のプラズマノズルの実施例を示し、
図８および8aは、水蒸気を使用するプラズマノズルの第三の実施例を示した対応する断面図である。
図１は組織内の治療された傷の断面図である。参照符号１はスポンジ状乾燥層を示し、部分的な死細胞（壊死）を現している。この層１は炭化層２によって被覆されている。熱変換のためスポンジ状乾燥層１の下側にコンパクトな壊死層３が形成される。この壊死層はスポンジ状層１と作用を受けていない生きた組織４との間に形成される。
図２は電気手術技術を用いて治療された傷を示している。この場合、スポンジ層１が実質的に均一な深度を有する外側の支持組織（網状質）によって被覆されていることを特徴とし、これは光アーク手段によって形成された複数の孔５を備えている。孔５は実質的に同一の断面を有しており、実質的に均一に痂皮面に配分されている。隣接する孔５の間の組織は痂皮の柔軟性を提供して破損を防止している。さらに、全般的に均一な深さで熱乾燥された層３はアーク孔の網状質を作用されていない組織から分離している。
壊死層（以下に記述されるように、約75−85％の組織内液体成分を含んでいる）の高い細孔性は、実施的に新規な方式のプラズマ流を使用して大規模な出血においてこの層を形成することを可能にする。
前述したように、重度の出血を停止する際の困難性は、組織表面の昇華の外部境界を間隔的に分離し、組織の深部において液体成分の蒸発の境界を提供する必要性に関するものである。後者の境界は付加部に向かう血液流の速度と等速で移動し、特に重度の出血の場合において、スポンジ状壊死層の形成を阻止する。
種々の形態のエネルギー源の提供は、プラズマジェットの特徴である。プラズマ流エネルギーは、プラズマエンタルピ、ジェットエネルギーの動的要素およびイオン化ガスの広域放射の形式に凝縮される。プラズマを発生させるガスの消費量、プラズマジェットの断面積およびその温度を変化させることにより、プラズマ流の動的圧力を制御することが可能になる。したがって、プラズマジェットがこの層に完全または部分的に浸透する際に、プラズマジェットとスポンジ状壊死層との間の相互作用を達成することが可能になる。結果として、スポンジ状壊死層を加熱している間にプラズマジェットが部分的に冷却され、プラズマジェット・エネルギーの残りの部分は組織の液体成分の蒸発の境界において吸収される。プラズマジェットの低圧領域によって冷却されたプラズマ生成ガスおよび水蒸気流の濾過が実施される。前述した方式のプラズマジェットと組織表面との間の相互作用は図3a及び3bに概略的に示されている。
この分析は、イオン化ガス流のプラズマ力学作用の使用によって組織にエネルギーを誘導する新しい原理の可能性を示している。あらかじめ設定されたプラズマ流内の熱力学および気体力学パラメータによって達成されたスポンジ状壊死層の高い細孔性は、この層3b内におけるプラズマジェットの気体力学的および熱的浸透をもたらす。この場合、組織へのエネルギーの誘導において、スポンジ状壊死層への大出力の伝送とスポンジ状層内での組織の液体成分の表面加熱を組み合わせた特性を実現することが可能になる。
スポンジ層の多孔性の研究により、典型的な柔軟性組織の臓器における細孔直径ｄおよび多孔度Ｐは；肺においてｄ＝0.06−0.09mm,P＝0.9−0.95、脾臓においてｄ＝0.04−0.07mm,P＝0.85−0.9、肝臓においてｄ＝0.035−0.06mm,P＝0.75−0.8、腎臓においてｄ＝0.02−0.04mm,P＝0.65−0.7となることが示された。結果として、スポンジ状壊死層内においてプラズマ流が0.25mmの深度まで浸透することを実現するプラズマジェットの最大断面は、肺においては約3.5mm、脾臓においては約3.0mm、肝臓においては約2.5mm、腎臓においては約1.5mmとなる。
これらのデータはアルゴンプラズマジェットに適用することができる。より軽いガス（ネオン、空気およびヘリウム）の使用は許容可能な面積の縮小をもたらす。
重度の出血の停止効果にプラズマ生成ガスのパラメータの作用を与えるために、実験対象物（53頭の犬において500回以上の実験）における出血停止の調査が行われた。犬は麻酔をかけられ部分的な切開が行われた。傷面積は３ないし14cm2とされた。傷面の凝結が開始する前に、傷の出血の値が固定的な時間ならびに傷面積において測定され、その結果から傷からの出血の平均流速を計算し出血の程度を定義することが可能となった。
肝臓の傷における面積の範囲内からの平均的な出血速度は0.6−1.8mm/s、脾臓の傷からは0.8−2.5mm/sとなった。重度の出血は平均出血速度Ｕ＞1.0mm/sに相当することを指摘する必要がある。
これにしたがって、1.5−2.0mm/sの出血速度の処理により、種々の動作源が互いに比較された。ヘリウム、ネオン、アルゴン、窒素および空気上で作動するマイクロプラズマトロンを使用した検査において、このマイクロプラズマトロンは手術用プラズマ発生器について要求される幾つかの制限、特に以下のもの：小さな寸法、操作および取り扱いの容易性、安定性および信頼性、頻繁なオーバーホール、電極上における最小の腐食生成量、ガス塞栓症を防止するために制限されたガス消費量またはその他の制限を考慮に入れずに製造されていることから、プラズマ流のパラメータは広範囲の領域において変化させることができた。
これらの実験の結果は図４および図５に示されている。黒点は重度の出血の確実な停止を達成する熱出力およびプラズマジェット温度に相当する。線I,II,IIIは、それ以下においては出力を止めることが不可能になるプラズマジェットの限界を示している。
ヘリウムを使用した際、出血速度がＵ≦1.0mm/sである場合にのみ確実な出血停止の達成が可能であった。
これらの結果は、プラズマ生成ガスおよびプラズマの熱物理特性の基本的な効果の実証を提供する。特にヘリウムプラズマは全ての領域において重度の出血の停止に失敗している。アルゴン、ネオンおよび空気を使用することにより重度の出血を停止することができるが、これらの使用においては、プラズマ流の熱物理的パラメータ、プラズマ生成ガスの消費量の範囲、およびプラズマジェットの断面積の制限が含まれている。
これらの制限の特性を解析するために、プラズマ流と生きた組織との間に相互作用の数値モデルが開発された。このモデルは：
−組織内の液体成分の比率
−傷からの出血速度
−組織内の血液流の容積密度
−相構造的変化およびATCの形成に基づいた組織の熱物理的な各特性の差別化
−組織の液体要素の蒸発温度と炭化スポンジ層の昇華温度との差別化
−プラズマジェットおよびスポンジ状壊死層内の水蒸気流の気体力学特性を含んでいる。
実験データの解析および数値モデルの実現によって、重度の出血を確実に停止するプラズマ流パラメータに関する各制限の存在が、以下のプラズマジェットおよび生きた組織との間の相互作用の原理的な特性によって決定されることが示されている。
1.境界線Ｉはプラズマ流が多孔性の乾燥組織層内へ0.2−0.25mm、すなわち典型的な孔の直径ｄを３−５倍上回る深度で気体力学的に浸透するための条件を定義している。境界Ｉの位置は組織の特性によって決定され、またプラズマジェットの断面積に依存する。
2.境界線IIは組織の液体要素が出血の速度を超えて蒸発する条件を定義する。境界IIはスポンジ状壊死層の部内におけるプラズマジェットの冷却の進展によって定義され、またパラメータ
（λｆ・Ｐ）／（Cpf・μｆ・ｄ）
すなわちプラズマ生成ガスの種類によって定義される。
ガスが流れる細孔システム内における熱伝導プロセスの調査の解析よって孔内における熱伝導の強度が
λf/（Cpf・μｆ）＜2.0
によって決定されることが示された。
したがって、このことはスポンジ状の乾燥層の形成が実験中に得られたプラズマ流の熱物理的特性に依存することを示している。
3.境界線IIIは組織の昇華の境界が液体成分の境界と等速に進行する際の炭化スポンジ層の高い昇華の条件を定義している。前述した制限の他に、プラズマ生成ガスの消費量の大きな増加がガス塞栓症の原因となり得ることを計算に入れる必要がある。実験により、ガス塞栓症の発生を防止するために、アルゴンおよび空気の消費の数値が2.0l/minを越えてはならないことが判明した。アルゴンプラズマジェットの温度を10500゜K超に上昇させるために放電電流を30A超に上昇させる必要があり、これは電極の腐食を誘起し、また作用部分の腐食の発生を誘起する。これらの要素を考慮すると、プラズマジェット手段による重度の出血の停止に最も適したパラメータはマークされた領域内のものとなる。
実験の結果は、プラズマ付加の結果としての重度の出血の停止はプラズマジェットの熱物理特性および気体力学パラメータの限られた領域内において達成されることを証明している。加えて、高い熱伝導性、低熱容量、および低い粘性を有するプラズマ生成ガスが使用される場合、重度の出血の確実な停止は達成されない。
最も広範囲のプラズマ・パラメータの変化領域を備え重度の出血を停止するガスはアルゴンである。プラズマ生成ガスとして空気を使用しても重度の出血の停止が可能であるが、これはアルゴンと比べてはるかに狭いプラズマ・パラメータの変化領域を備えている。前述したパラメータを有するプラズマ流を発生させるためには、プラズマ手術機器に関する幾つかの制限を考慮する必要がある。特に、手術用マイクロプラズマトロンは比較的高い数値（アルゴンで7500−10500゜K、空気で4500−5000゜K）を必要とする特定のガス（アルゴンまたは空気）に対して有効な平均質量温度を有するプラズマ流を発生させ、プラズマ生成ガスの消費の変化時のおいてごく僅か（1.0−2.0l/minの制限の間）にのみ変化させるプラズマ流を発生させる必要がある。さらに、マイクロプラズマトロンの電極の腐食を防止するために、前述したプラズマ流のパラメータを約30Aのレベルの放電電流値の制限とともに達成する必要がある。
出血の程度が大きく変化している間に傷表面において確実な止血作用を得るために、プラズマ手術機器が安定かつ比較的高レベルの温度においてプラズマジェットを発生させる必要がある。プラズマ生成ガスの調節の間においてジェットの温度が大きく変化することは許容されない。高レベルのプラズマ流温度を達成するために、ガスを加熱する電気アークの断面サイズを縮小する必要がある。このことは、電気アーク手段によってプラズマ生成ガスを加熱するためのチャンバ・チャネルが縮小された断面サイズを有する必要があることを意味する。
要求されるレベルのガス消費（1.0−2.0lmin）に起因して、また加熱の間の熱封止の除去を考慮に入れて、プラズマ生成ガスを加熱するためチャンバ・チャネルの最低断面直径は0.5mmであり、実験によればその最適なサイズは空気の場合で0.7−1.0mm、アルゴンの場合には1.0−1.5mmの範囲となる。
この電気アークの断面はチャネル内の電界の強さが高い数値である際に生じ、2.0l/minの消費速度の際にアルゴンの加熱に必要とされるチャネルの長さは電気放電距離の強度を提供する。この場合において、電気アークのプラズマ内における電圧降下は15V−16V超に増加し、その結果一つの長いアークの代わりに二つの連続するアークが発生し、これは低い電圧で発生すするとともに高温へのガスの加熱を提供する。
プラズマ生成ガスを加熱するために設けられたチャネル内での電気破壊を防止するために、このチャネルは電気絶縁セクションとして設計されている。その数は３未満とすることはできない。最も高い電界強度はカソード付近の最初の電気アーク界によって生成され、ここでは冷却されたガスがアークに向かって進入する。チャネル・セクションの長さは電界の強度が減少するためにカソードからの距離によって増加する必要がある。最も好適なチャネルの形状は、そのカソード付近の第一のセクションの長さが横断直径に等しくなり（l1＝dc）、後続する各セクションの長さはln＝ｎ・dcとなり、ここでｎはセクションの番号を示している。各セクションは非電気的に伝導性のガスケットを介して互いに接続されている。第一のチャネル・セクションはパルス周期エネルギー緩衝器の正の電極および高電圧スパーク間隙（手術用マイクロプラズマトロンのシステムをトリガする）に接続される。
最後のセクションは、手術用マイクロプラズマトロンの主出力源の正の電極に接続される。このセクションの好適な長さはチャネルの直径ｄの２ないし３倍となる。最後のものを除いた全てのチャネル・セクションは、等しい断面の寸法を有する。最後のセクションは、組織を最適な動作モードにおいて切開するため、0.4ないし0.6mmのチャネル幅を有する。その設計はこの目的に使用される際にはプラズマ生成ガスの種類には依存しない。
しかしながら、傷表面からの出血を停止するためにマイクロプラズマトロンが使用される際、最後のチャネル・セクションのサイズは組織の特性およびプラズマ生成ガスの種類の両方に依存する。
肺、脾臓および肝臓上の手術切開部からの出血を停止するためにアルゴンガスが使用される場合、最後のチャネル・セクションの断面の寸法は2.5mm,腎臓の場合は1.5mmとするべきである。
図7aにはプラズマ手術装置の基本的な実施例が示されており、所要の断面を有するプラズマジェットを形成するための先端部７を有するペンシル形状の電導性本体６を備えており、これがガス出力源の正の電位を有する正電極に接続されている。本体６はプラズマ生成ガスを加熱するための円筒状のチャネルを備えており、これはチャネル・セクション8,9,10から構成され、これらは互いに電気的に接続されるとともに電気的に絶縁された同心のブッシュ11を介して本体６に接続されており、このブッシュ11は冷却液をガス加熱チャネルへとまたガスチャネルから伝送するためのチャネル12を備えている。セクション8,9,10は非電気的に伝導性であるスリーブ22の手段によって相互結合されている。
セクション8,9及び10はそれぞれチャネル長lnを有しているが、ここでｎはカソード13から数えたセクションの数であり、図７にそれぞれl1、l2及びl3として示されている。セクション８及び９は等しい直径dcを有している。最後のセクション10は、プラズマジェットを形成するために設計されており、先端部７と接続され、そして前述した全てのセクションの直径dcと等しい直径を有する入り口を有する二つの同軸円筒状孔17及び18と、直径df＝0.4−0.6mmおよび長さｌ＝（1.5−2.0）・dfを有する出口孔18として構成されている。出口孔18におけるチャネル横断面dfは大きな手術切創からの出血を停止する。チャネル断面はプラズマ生成ガスの種類および生体組織の特性に依存する。セクション8,9及び10の総数は３未満とすることはできず、またカソードから離延する連続した各セクションの長さはln＝n.dc.でなくてはならい。
第一のセクション８は空洞型の円筒状電極として形成されており、これは電気的に絶縁されたブッシュ11を介して本体６に、電気的に絶縁されたシーリング・ブッシュ15を介してカソード13,14と接続されている。各セクションは電気的に絶縁されたガスケット22を介して相互に結合されている。
カソードは電気的に伝導性のチューブ14を備え、その一端部上に高溶融性金属からなる電極13が固定されており、これが放電電流の動作領域内における熱電放射のために必要される電流レベルを提供する。チューブの反対側の端部はガス供給ユニットへの接続部として作用し、基本エネルギー源およびマイクロプラズマトロンのトリガシステムの負の電極と接続されている。電気的に伝導性のチューブ14は、プラズマ生成ガスの入力ならびにマイクロプラズマトロンの放出チャンバへの均一な分配を行うための孔16とともに形成されている。
不活性のプラズマ生成ガス（アルゴン，クリプトン，キセノン）を用いて作動するために、カソード14の電極はウォルフラムまたはその合金（図６）から形成される。プラズマ生成ガスとして空気または水蒸気を使用するために、カソード13の電極はジルコニウムまたはハフニウムから形成される（図7,8）。
プラズマ生成ガスとして水蒸気が使用される場合、最後から二番目および最後の各セクション９および10の開始点および末端がそれぞれチャネル19（図８及び8a参照）と接して配置されており、このチャネル19はプラズマ生成ガスを加熱するチャネルに接続され、また熱遮断された円筒形スリーブ21の内側に位置する細孔とともに形成された挿入部材20の手段によって冷却水から分離された容積を有している。多孔性の挿入部材20は最後から二番目および最後のセクション９および10の外表面の少なくとも半分を被覆している。水分が充満した空洞は、水蒸気の消費量を制御するために、水圧を調節するためのシステムに接続されている。放電電流はプラズマ流に所要の温度を提供し、水蒸気消費の大きさは3.0ないし8.0Aとなる。
本発明にしたがって提供された装置の使用によって形成される痂皮は、0.15−0.25mmの厚さを有する明確に形成されたスポンジ状壊死層を有し、これが３ないし５の典型的な多孔性セクションに相当することが明白である。
本発明にしたがった多孔性の層は下方の組織に向かって明確に形成された境界を有し、これがこの組織内への高度に限定された浸透および組織の液体成分の蒸発の境界の領域内における局在性を提供する。
重度に出血している肝臓および脾臓の切創上にプラズマおよびレーザの照射することにより生じた壊死層（SNL）の厚さを比較すると、前者の場合のSNLは後者の場合に比べて３ないし５倍の厚さを有するものとなる。
プラズマ照射による細孔サイズは、レーザ照射によるものに比べて1/1.5未満となり、細孔の間の組織の厚さは1.3倍となる。このことは、スポンジ状乾燥層の透過性が、組織の液体成分の蒸発温度を僅かに越える温度においてゆっくりと加熱する方法を使用して得られた乾燥組織の透過性にほぼ等しいものとなることを示している。
これらの肝臓、肺および腎臓の組織内における回復プロセスの研究により、アルゴン、ネオンおよびヘリウム・プラズマ流の照射後の加熱が従来の方式によって実現することができ、使用されるガスの種類には依存しないことが判明した。臓器の加熱はその内部の粗傷を整形することなく実行される。
本発明に係る装置は、以上において示された特徴に限定されるものではなく、併記の請求項による本発明の範囲から逸脱することなく種々の設計変更をなし得る。
【図１】
0003565561.tif 000002
【図８ａ】
0003565561.tif 000003
【図２】
0003565561.tif 000004
【図３ａ】
0003565561.tif 000005
【図３ｂ】
0003565561.tif 000006
【図６】
0003565561.tif 000007
【図４】
0003565561.tif 000008
【図５】
0003565561.tif 000009
【図６ａ】
0003565561.tif 000010
【図７ａ】
0003565561.tif 000011
【図７】
0003565561.tif 000012
【図８】
0003565561.tif 000013