Die Anwendung der Koagulation zum Stoppen von Blutun- gen, beispielsweise im chirurgischen Einsatz, ist ei- ne gängige Methode. Herkömmlicherweise wird die Koa- gulation zum Stoppen von Blutungen an offenen Wunden mit Hilfe einer Zange, einer Pinzette, einem Draht oder einer Klinge bewirkt, mit der das blutende Gefäß im Falle einer Zange beispielsweise zusammengedrückt und dann ein Hochfrequenzstrom durch die Zangenspitze

geführt wird. Der Hochfrequenzstrom kann auch über eine Klinge in das umgebende Gewebe eingeleitet wer- den. Der elektrische Widerstand des Gewebes verur- sacht dann eine Umsetzung der elektrischen Energie in thermische Energie und damit die Aufheizung und Koa- gulation des Gewebes.

Alternativ kann auch eine Klinge verwendet werden, die direkt beheizt wird und so die thermische Lei- stung in der Klinge erzeugt und über die Klinge in das Gewebe eingebracht wird.

Allen diesen Koagulationsmethoden ist jedoch gemein- sam, daß die Dosierung der thermischen Leistung pro- blematisch ist, da die Proteindenaturierung (Koagula- tion) im wesentlichen von der erreichten Temperatur im Gewebe und somit von der dort umgesetzten Leistung abhängt. Gewebe kann jedoch stark unterschiedliche thermische und elektrische Eigenschaften haben, die in hohem Maße die Temperaturverteilung und damit den Koagulationsbereich und Koagulationsgrad beeinflus- sen. Vor allem treten Inhomogenitäten aufgrund der temperaturbedingten Blutflußänderung während der Ap- plikation auf.

Weitere Koagulationstechniken aus dem Stand der Tech- nik sind die Elektro-oder Hochfrequenzkoagulation mit einem hochfrequenten Strom von 100 kHz bis 2 MHz und Leistungen bis 400 W. Außerdem werden die Mikro- wellenkoagulation, die Elektro-Hydro-Thermisation, die Fotokoagulation, beispielsweise mittels eines Nd : YAG-, Excimer-oder Argonlasers sowie die Induk- tions-Thermokoagulation oder auch die Ultraschallkoa- gulation mit Schallwellen im Bereich zwischen 4 und 9 MHz eingesetzt.

Die US 5,792,137 zeigt eine mit einer Schneide verse- hene Koagulationszange, die zur Koagulation beheizbar ist. Diese Zange besteht im wesentlichen aus einem Silizium-Substrat, das an seiner Oberfläche so do- tiert ist, daß es einen hohen Widerstand aufweist.

Innerhalb des Siliziumsubstrats befinden sich Silizi- umelektroden als elektrische Funktionselemente zwi- schen denen ein Strom fließen kann, so daß das Sub- strat aufgeheizt wird. Da diese Zange in der Tiefe des Substrats beheizt wird, kann keine ausreichende und rasche Wärmeversorgung der Oberfläche der Zangen- schneide bewirkt werden ; es werden beispielsweise lo- kale Hot-Spots erzeugt.

Weiterhin ergeben sich bei diesen Zangen aufgrund der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der lei- tenden Silizium-Elektroden und den nichtleitenden Si- liziumdioxid-oder Siliziumnitrid-Bereichen (Si02, Si3N4) Verspannungen und Beschädigungen innerhalb der Zangenschneide während des Aufwärmen bzw. Abkühlens.

Demgegenüber gehen die Druckschriften US 4,485,810 und 4,069,336 einen anderen Weg zur Aufheizung einer Klinge. In beiden Druckschriften ist eine Klinge of- fenbart, die beispielsweise aus Silizium oder Silizi- umkarbid besteht und auf ihrer Oberfläche elektrische Heizleiter als elektrische Funktionselemente trägt.

Diese Oberfläche ist abschließend mit einem Kunst- stoffüberzug elektrisch isoliert. Diese Klingen wer- den lediglich für Hautschnitte eingesetzt, nicht je- doch für augenchirurgische Zwecke. Die elektrischen Heizleiter bestehen aus Metall, beispielsweise Kup- fer. Dadurch ist ein ausreichender Wärmeeintrag in die Klinge gewährleistet. Jedoch besitzt der Kunst- stoffüberzug eine geringe Wärmeleitfähigkeit, wodurch sich ein schlechter Wärmeübergang von Klingeninnerem

auf die Oberfläche der Klinge ergibt. Weiterhin ist der Aufbau dieser Klinge sehr komplex, da verschiede- ne Materialien miteinander verbunden werden müssen.

Auch ergibt sich wiederum das Problem der Verspannung oder Beschädigung aufgrund unterschiedlicher Ausdeh- nungskoeffizienten der verwendeten Materialien.

Nachteilig ist weiterhin, daß sämtliche Klingen aus dem Stand der Technik nur schwer oder gar nicht ohne Funktionsverlust der Klinge zu reinigen sind und da- her nur als Einmalskalpell verwendet werden können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Klinge mit einem elektrischen Funktionselement zur Verfügung zu stellen, die die dargelegten prinzipiel- len Beschränkungen aufhebt.

Diese Aufgabe wird durch eine Klinge nach dem Oberbe- griff des Anspruchs 1 in Verbindung mit seinen kenn- zeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbil- dungen der erfindungsgemäßen Klinge finden sich in den abhängigen Ansprüchen.

Erfindungsgemäß weist die Klinge einen Klingenkörper auf, der zumindest teilweise vorteilhafterweise an seiner Oberfläche aus Diamant, monokristallin oder polykristallin, besteht und als elektrisches Funkti- onselement elektrisch leitend dotierte Bereiche, ebenfalls aus Diamant, aufweist. In dieser Konfigura- tion ist eine metallfreie Klingenoberfläche möglich.

Ein Klingenkörper aus Diamant besitzt den Vorteil, daß Diamant chemisch vollkommen inert und somit bio- medizinisch kompatibel ist, so daß er bedenkenlos für medizinische Zwecke, beispielsweise in der Chirurgie, eingesetzt werden kann. Vorteilhaft ist-weiterhin, daß die erfindungsgemäße Klinge mit herkömmlichen

Verfahren der Mikrotechnik und Mikroelektronik herge- stellt werden kann.

Die erfindungsgemäße Klinge findet beispielsweise als Lanzette bei Augenoperationen oder auch als Schneid- klinge im mikro-chirurgischen Bereich Anwendung. Ins- besondere ist aufgrund der chemischen Beständigkeit von Diamant eine sichere und leichte Reinigung der Klinge möglich. Verkrustungen liegen dabei nur ober- flächlich als Matrix auf dem Diamant ohne chemische Bindungen mit dem Untergrund einzugehen und können jederzeit leicht und restlos entfernt werden. Diese Klinge ist daher wiederverwendbar. Die erfindungsge- mäßen Klingen sind aufgrund der chemischen Beständig- keit auch vollständig biokompatibel.

Neben der Inerteigenschaften von Diamant an der Ober- fläche der Klinge ermöglicht die Terminierbarkeit der Oberflächen-Diamantschicht die Einstellung der physi- kalischen und/oder chemischen Eigenschaften der Ober- fläche wie beispielsweise die Hydrophobizität/Hydro- philität der Oberfläche. Durch geeignete Terminie- rung der Oberfläche kann so weiterhin die Anhaftung von Gewebe reduziert oder vermieden werden.

Bei monolithischer Integration der Funktionselemente in die isolierende Diamantschicht ist eine Ablösung der Funktionselemente von der Klinge unmöglich. Da- durch ergibt sich eine erhöhte Sicherheit für den An- wender.

Die Oberfläche der erfindungsgemäßen Klinge kann wei- terhin elektrisch passiviert sein, indem der Klingen- körper auf seiner Oberfläche eine nominell undotierte Diamantschicht aufweist, so daß die Funktionselemente sowie die Zuleitungen in dem Klingenkörper vergraben

sind. In diesem Falle treten keine Metalle an der Oberfläche der Klinge zutage, da alle elektrisch lei- tenden Elemente aus Diamant bzw. in Diamant vergraben sind. In diesem Falle kann kein Strom aus der Klinge in das Gewebe übertreten, so daß gesichert keine elektrische Koagulation, sondern ausschließlich eine thermische Koagulation des Gewebes erfolgt, wobei die Isolationsschicht aus Diamant aufgrund ihrer sehr ho- hen Wärmeleitfähigkeit keinen Einfluß auf das intrin- sische Heizverhalten einer derartigen Klinge auf- weist.

Eine derartige elektrische Isolation erlaubt den Ein- satz der Klinge in der Hydrothermisation, d. h. für die Übertragung von Wärme von der Klinge mittels Flüssigkeit auf das Gewebe.

Für die erfindungsgemäße Klinge weist Diamant einige weitere sehr vorteilhafte Eigenschaften auf, insbe- sondere wenn vorteilhafterweise das elektrische Funk- tionselement ein Heizelement ist, so daß die Klinge beheizbar ist. So hat Diamant eine außerordentlich hohe Wärmeleitfähigkeit im Gegensatz zu anderen Iso- latoren, die noch höher ist als die von Kupfer und Silber. So ist beispielsweise bei einkristallinem Diamant eine Wärmeleitfähigkeit von 22 W/ (cm x K) und bei polykristallinem Diamant eine Wärmeleitfähigkeit von 10-20 W/ (cm x K) zu erreichen. Diese Werte lie- gen um das bis zu 22-bzw. 5-fache über den Werten von Silber und Kupfer. Aufgrund dieser extrem hohen Wärmeleitfähigkeit ist beispielsweise bei Verwendung einer erfindungsgemäßen beheizbaren Klinge mit einem Heizleiter als elektrisches Funktionselement ein sehr guter Wärmeausgleich zwischen einzelnen Stellen auf dem Klingenkörper gewährleistet, so daß kein Tempera- turgradient und damit auch keine Hot-Spots auftreten

und außerdem eine Wärmezufuhr zur Klingenoberfläche auch bei sehr hohen Heizleistungen sowie eine geringe Aufheizzeit (bis zu < ls/100 °C) gesichert ist. Die Aufheizphase, beispielsweise die Aufheizzeit und der Verlauf der Aufheizung der Klinge können bei der er- findungsgemäßen Klinge durch die Signalform des den Heizelementen zugeführten Heizstromes geregelt wer- den. Denn aufgrund der hohen Wärmeleitfähigkeit und geringen Wärmekapazität der Klinge folgt die Tempera- tur der Klinge rasch und mit geringer Verzögerung dem Signalverlauf des Heizstromes.

Vorteilhaft ist weiterhin, daß der thermische Ausdeh- nungskoeffizient von Diamant mit aDi = 0,8-1,0 x 10-6 1/K recht niedrig ist. Insbesondere haben lei- tende, beispielsweise Bor-dotierte, und isolierende Diamantschichten ähnliche thermische Ausdehnungs- koeffizienten, so daß keine Verspannungen oder Be- schädigungen bei einer Temperaturänderung der Klinge auftreten.

Silizium, wie es im Stand der Technik für den Klin- genkörper verwendet wird, hat demgegenüber für lei- tende Siliziumschichten einen Ausdehnungskoeffizien- ten von 2,56 x 10-6 1/K und für isolierende Silizium- schichten im Falle von Siliziumdioxid von 0,4 x 10-6 1/K oder im Falle von Siliziumnitrid von 0,8 x 10-6 1/K. Bei Verwendung der Siliziumtechnologie treten daher bei Temperaturwechseln in der Klinge Verspan- nungen auf, so daß Beschädigungen in einer entspre- chenden Klinge wie nach dem Stand der Technik zu er- warten sind.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Klinge ist, daß Diamant als härtestes Material bekannt ist.

Die erfindungsgemäßen Klingen behalten daher über

längeren Gebrauch ihre Schärfe bei. Insbesondere tre- ten aufgrund der hohen Stabilität der Schneide auch geringere Schäden, z. B. bei Funkenschlag, auf. Auch das Elastizitätsmodul von Diamant ist das höchste al- ler bekannten Materialien. Trotz dieser Eigenschaften ist Diamant verhältnismäßig elastisch mit einer hohen Bruchspannung von 10,5 GPa bei einkristallinem und 4,8 GPa bei polykristallinem Diamant.

Wird das elektrische Funktionselement aus sehr hoch- dotiertem Diamant hergestellt, so weist es keine Tem- peraturabhängigkeit seines Widerstandes auf. Es eig- net sich dann zur Herstellung von Widerstand- Heizelementen, Zuleitungen, Elektroden, beispielswei- se elektrische, chemische oder physiologische Elek- troden, oder auch für mono-oder bipolare Koagulati- onselektroden.

Bei mittelstarker Dotierung können Heizelement/Tempe- ratursensor-Kombinationen hergestellt werden.

Schwache Dotierungen eignen sich für Temperatursenso- ren.

Bei verschieden starker Dotierung bzw. unterschiedli- chen Dotierungsmaterialien in verschiedenen Bereichen können auch Hall-Sensoren zur Magnetfeldmessung, z. B. zur Ortung mittels Kernspinresonanztomographie (NMR) oder Röntgen-Computertomographie (CT), chemo-sensi- tive Bauelemente (Ionen-sensititve Feldeffekttransi- storen (FET), pH-Wert-abhängige Widerstände), piezo- resistive Sensoren (Druck, Kraft, Beschleunigung), Strahlungssensoren (UV, Röntgen, Gammastrahlung) oder Flußsensoren hergestellt werden.

Das elektrischen Funktionselement kann als Leiterbahn ausgeführt sein, wobei im Fall von Heizleitern die Heizleiter mit optimiertem, d. h. möglichst großem Querschnitt hergestellt werden, damit der elektrische Widerstand der Heizleiter niedrig ist. Die Versor- gungsspannung kann dann relativ niedrig gehalten wer- den, beispielsweise genügen bei erfindungsgemäßen Klingen Versorgungsspannungen im Bereich zwischen 8 und 13 V, um die Klingen an Luft auf die für die Koa- gulation erforderlichen ca. 100 °C aufzuheizen.

Bei der erfindungsgemäßen Klinge ist die Temperatur an Luft konstant und variiert auf der Oberfläche der Klinge in Abhängigkeit von Eindringtiefe und Gewebe räumlich nur um wenige Grad, wenn die Klinge mit der Spitze in Gewebe eingestochen und in dem Gewebe ge- führt wird. Die Temperatur kann im Falle einer erfin- dungsgemäßen beheizbaren Klinge besonders effizient nachgeregelt werden.

Ein auf der Klingenoberfläche hergestellter oder auch vergrabener Temperatursensor kann aus dotiertem Dia- mant mit temperaturabhängigem Widerstand bestehen.

Diese Temperaturabhängigkeit des Widerstandes kann zur Temperaturmessung verwendet werden.

Um die Temperatur der Oberfläche der Klinge weitge- hend konstant zu halten, kann die Leistungszufuhr ge- regelt werden, indem die Meßwerte des Temperatursen- sors zur Steuerung der Leistungszufuhr verwendet wer- den. Es kann dabei aufgrund der großen thermischen Materialbelastbarkeit eine hohe Leistung zugeführt werden, sofern diese zur Aufrechterhaltung der Tempe- ratur der Oberfläche der Klinge erforderlich ist. Da Diamant einen hohen Wärmeleitkoeffizienten aufweist und nur eine geringe Wärmespeicherkapazität, kann die

Regelung bei Verwendung von Diamant für den Klingen- körper mit minimalen Verzögerungen durchgeführt wer- den. Dieses rasche Ansprechverhalten führt dazu, daß die Temperatur der Klinge schneller geregelt werden kann und insbesondere ein rasches Aufheizen der Klin- ge ohne Überhitzen möglich ist, gegebenenfalls ist auch ein Pulsbetrieb möglich. So kann also eine defi- nierte Temperatur an der jeweiligen Koagulationsstel- le gesichert eingestellt werden.

Als Temperatursensor eignet sich insbesondere p- dotierter Diamant. Als Heizelemente eignet sich p+- dotierter Diamant, beispielsweise mit einem spezifi- schen Widerstand größer etwa 6,3 mQcm. Die Dotierung kann dabei mit Bor und/oder Lithium, im Falle einer n-Dotierung auch mit Stickstoff, Phosphor und/oder Schwefel erfolgen.

Sowohl der Temperatursensor als auch das Heizelement werden über Zuleitungen und/oder Metallisierungen als Kontaktelemente mit elektrischer Spannung von einer Spannungsversorgung versorgt. Die Spannungsversorgung kann beispielsweise extern über Kabel oder durch im Griff der Klinge integrierte Batterien erfolgen. Die Steuerung der Leistungseinspeisung erfolgt beispiels- weise über eine Regelschaltung, die in dem Griff der Klinge oder auch in der Klinge selbst angeordnet sein kann.

Der Griff der Klinge sollte dabei von der Klinge thermisch isoliert sein, um Wärmeverluste aus der Klinge in den Griff zu vermeiden bzw. zu minimieren.

Als Material für den Griff eignen sich dabei Edel- stahl oder Kunststoff, wobei bei der Verwendung eines Edelstahlgriffes eine gesonderte thermische Isolie- rung vorgesehen sein muß, während sich dies bei Ver-

wendung geeigneter Kunststoffe erübrigt.

Im folgenden werden einige Beispiele erfindungsgemä- ßer Klingen beschrieben werden.

Es zeigen : Figur 1 eine beheizbare Klinge mit monolithisch in- tegriertem Temperatursensor ; Figur 2 einen Querschnitt der beheizbaren Klinge aus Figur 1 längs der Linie A-A' ; Figur 3 einen Querschnitt durch die beheizbare Klinge gemäß Figur 1 längs der Linien B-B'; sowie Figur 4 eine weitere beheizbare Klinge.

Figur 1 zeigt eine beheizbare Klinge 1, mit einem Klingenkörper 8 aus Diamant, der eine gebogene Schneidkante 6 aufweist. Auf der Oberfläche des Klin- genkörpers 8 befinden sich Heizleiter 2 aus hochdo- tierten Diamantbereichen, beispielsweise dotiert mit Bor. Diese Heizleiter sind mit Metallisierungen 5 an einem Ende des Klingenkörpers 8 verbunden, über die eine elektrische Spannung an die Heizleiter 2 ange- legt werden kann. Die Heizleiter 2 sparen dabei auf der Klingenoberfläche einen Bereich aus, in dem ein Temperatursensor 3 mit Zuleitungen 4 angeordnet ist.

Auch die Zuleitungen 4 sind mit Metallisierungen 5 verbunden, um an diese eine elektrische Spannung an- zulegen. Der Temperatursensor 3 besteht dabei aus p-- dotiertem Diamant. Die jeweiligen Dotierungen können

bereits während des Fertigungsprozesses in herkömmli- cher Weise in den Klingenkörper 8 eingebracht werden.

Es ist auch möglich, den Klingenkörper 8, beispiels- weise durch CVD-Verfahren auf einem Substrat aufwach- sen zu lassen und während des Wachstumsprozesses be- reits die Dotierung in den Diamant des Klingenkörpers miteinzubauen.

Figur 2 stellt einen Schnitt durch eine Klinge gemäß Figur 1 dar, wobei gleiche Bezugszeichen wie in Figur 1 entsprechende Elemente bezeichnen. Es ist zu erken- nen, daß der Klingenkörper 8 eine isolierende Dia- mantschicht 11 aufweist, die auf einem Siliziumsub- strat 10 angeordnet ist. Auf der dem Siliziumsubstrat 10 abgewandten Seite der Diamantschicht 11 befindet sich eine weitere Diamantschicht 12 des Klingenkör- pers 8, als p+-dotierter Heizleiter 2. Diese Diamant- schicht 12 bildet auch die Schneidkante 6 aus.

Längs des Querschnittes ist zu erkennen, daß etwa mittig in der Klinge ein Bereich der Diamantschicht 12 ausgespart ist, in der der Temperatursensor 3 an- geordnet ist. Der Temperatursensor 3 besteht aus do- tiertem Diamant, wobei die Temperaturabhängigkeit des Widerstandswertes über die Höhe der Dotierstoffkon- zentration eingestellt werden kann. Auch der Tempera- tursensor 3 kann bereits während oder unmittelbar im Anschluß an die Herstellung der Diamantschichten 11 und 12 auf dem Substrat 10 durch Dotierung des auf- wachsenden Diamants erzeugt werden, wobei auch ein Ätzprozeß vorgesehen sein kann, um den Temperatursen- sor 3 von den p+-dotierten Heizleitern 2 zu separie- ren.

Figur 3 zeigt einen weiteren Schnitt durch die Klinge gemäß Figur 1 längs der Linie B-B'. Wiederum sind

ähnliche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen be- zeichnet, so daß ihre Beschreibung teilweise wegge- lassen wird. Es ist zu erkennen, daß im mittleren Be- reich der Klinge nunmehr lediglich die Zuleitungen 4 für den Temperatursensor vorhanden sind. Auf der Dia- mantschicht 12 der p+-dotierten Heizleiter 2 ist im Bereich des Schnittes B-B'jeweils zu beiden Seiten der Zuleitungen 4 eine Metallisierung 5 vorgesehen, die in elektrischem Kontakt mit den p+-dotierten Heizleitern 2 steht.

Über diese Metallisierungen 5 kann nunmehr eine Span- nung an die p+-dotierten Bereiche der Heizleiter 2 angelegt werden, um die Klinge aufzuheizen.

Als weitere Variante einer erfindungsgemäßen beheiz- baren Klinge, die hier jedoch nicht im Detail darge- stellt ist, kann die Klinge gemäß den Figuren 1 bis 3 so ausgebildet werden, daß kein Silizium-Substrat 10 vorhanden ist. Alle weiteren Elemente der Klinge sind jedoch so, wie sie aus den Figuren 1 bis 3 hervorge- hen.

Figur 4 zeigt ein weiteres Beispiel einer beheizbaren Klinge, wobei auch hier wiederum mit gleichen Bezugs- zeichen ähnliche Elemente bezeichnet sind und daher ihre Beschreibung zumindest teilweise weggelassen wird.

Bei der Klinge aus Figur 4 handelt es sich um eine Lanzette mit Schneidkanten 6,6', die eine Spitze ausbilden. Die Fläche 7, die zwischen den Schneidkan- ten 6,6'und der in Figur 4 gestrichelt eingezeich- neten Linie ausgebildet ist, bildet dabei abgeschräg- te Schneidflächen.

Auch bei der in Figur 4 dargestellten Lanzette ist ein Temperatursensor 3 mit Zuleitungen 4 vorgesehen, die über Metallisierungen 5'mit Spannung versorgt werden können. In Figur 4 sind die Heizleiter nicht weiter dargestellt, sie sind jedoch in gleicher Weise wie in Figur 1 streifenförmig angeordnet. Diese Heiz- leiter werden über die den Metallisierungen 5 kontak- tiert, wodurch sie mit Spannung versorgt werden kön- nen. Die übrigen Flächen können zur Kontaktierung weiterer Funktionselemente verwendet werden.