具有自限流电外科回流电极特性 和任选升温/降温能力的褥疮垫 背景技术技术领域
本发明涉及电外科和压痛垫。更具体地说，本发明涉及适于患者身体以将褥疮溃疡或褥疮的发生率降低到最低、同时可以用于有效、安全电外科能量恢复而无需导电凝胶或介质凝胶的褥疮垫。相关技术
在医学领域，众所周知，在身体长期不能翻动期间，患者会产生褥疮溃疡，也称为褥疮。通常，在卧床或被限制移动的老年患者中会产生褥疮。在患者身体上其组织承受长期压力的区域、通常在骨头突出的位置会承受褥疮。长期受压会因为把血压保持高于32mmHg的正常毛细管血压而导致局部缺血损伤和组织坏死。尽管褥疮通常出现在长期保持一个体位的患者身上，但是在进行各种手术过程中，对局部区域施加约2个小时的短期高强压力，也会产生褥疮。
通常，为了防止出现褥疮，要频繁改变患者的体位从而使患者的组织得到放松。此外，患者还可以在诸如海绵垫、羊皮垫、充气床垫、充水床垫等的各种床垫或垫之一上休息，这样可以减小对患者身体的敏感部位，例如骨头突出部位的组织的压力。尽管优选每2个小时改变一次患者的位置，但是无论患者是否躺在压力减缓床垫或垫上，在进行各种手术期间，例如在进行电外科过程中，这通常难以实现。
在进行电外科过程中，采用射频(RF)功率来切除组织并在手术期间进行凝血。为了从历史的观点详细了解这种技术，请参考授予D’Amelio等人的、题目为“Eletrosurgical Probe Apparatus”的第4,936,842号美国专利，本文引用该专利供参考。
医学领域的熟练技术人员众所周知，电外科广泛采用，并且电外科提供了许多优势，包括对于切除和凝血仅使用一个手术刀。然而，每个单极电外科发生器系统必须具有外科医生将其插入患者身体上的手术部位以进行手术的作用电极(active electrode)和从患者回流发生器的回流通路。位于与患者接触点的作用电极的尺寸必须足够小以产生高电流密度从而实现切除组织和使组织凝血的效果。与作用电极携带同样电流的回流电极在与患者相连的点地有效表面积必须足够大，以致从患者流到回流电极的电流的电流密度低。如果在回流电极产生较高电流密度，此部位的患者皮肤和组织的温度会升高，甚至会导致不希望的患者烧伤。根据著名的医学检验机构“急救研究所(EmergencyCare Research Institute)”的研究，在电流密度超过每平方厘米100毫安时，身体组织被加热开始坏死。此外，Association for the Advancementof Medical Instrumentation(“AAMI”)出版的标准要求患者的靠近电外科回流电极的表面组织最高温度在上述条件下应该不上升6度(6°)以上。
在过去的20年中，根据医学界对安全回流电极的需要，产业界利用两种方法开发产品。首先，由放置在患者臀部、大腿、肩部或利用重力可以确保足够接触面积积的任何位置、喷涂了导电凝胶的约12×7英寸的小尺寸、不锈钢平板发展到挠性电极。对通常与不锈钢平板大致具有同样尺寸的这些挠性电极喷涂导电聚合物或介质聚合物，并且它们具有胶合界面，因此它们可以与患者身体保持接触，而无需借助重力。完成电外科过程后，取下这些平板挠性电极。在二十世纪80年代初期，美国的大多数医院都改用这种类型的回流电极了。这种回流电极是老式钢电极的改进，较少引起患者回流电极烧伤，但是每年在美国增加的手术成本达几千万美元。即使采用这种改进型的回流电极，医院里仍出现因为在手术期间电极与患者偶然分离或部分分离引起的一些患者烧伤。
因此，建议了另一种改进，即：电极接触质量监测系统，该电极接触质量监测系统对与患者接触的电极接触区进行监测并且每当接触区不足时均断开电外科发生器。例如，在授予Newton的、题目为“SafetyMonitoring Circuit for Electrosurgical Unit”的第4,231,372号美国专利对这种电路进行了披露，本文引用该专利供参考。该系统除了可以降低患者回流电极烧伤外，还需要专用一次性电极和在发生器内附加电路，这样就使得每次手术的成本更高。因为该系统的成本高，所以在最初引入此系统之后的15年中，在美国完成的外科手术中只有不到40％的外科手术采用此系统。
尽管对电外科技术做了各种改进，但是如上所述，在电外科以及其它手术过程中，仍存在防止产生褥疮的问题。
如上所述，在外科手术过程中，为了减少或大致消除作用在组织覆盖骨头突出部位的身体敏感部位上的力，患者通常位于压力减缓床垫或垫上。在进行手术时，用于防止褥疮的一种设备是高度接近3-4英寸的海绵垫，将它放置在手术台与患者之间。尽管海绵垫具有许多优势，例如：价格低廉、重量轻，但是它们对患者痛苦很少减轻，它们会聚集身体热量，这样会导致产生褥疮。此外，通过聚集热量，海绵垫会提高患者的组织温度，因此在电外科过程中，组织温度会超过AAMI升高6摄氏度(6°)的要求。此外，通常在进行手术时不使用海绵垫，因为它们难以被消毒和清洗。不仅如此，在发生火灾被燃烧时，制造海绵垫的材料会释放出致命烟气。
另一种压力减缓床垫或垫是放置在手术台上的一层羊皮。不幸的是，羊皮不能充分保护患者，而且不能将患者压力有效分布到患者躺在的整个表面上。与利用上述海绵垫相同，在进行手术之后，也难以对羊皮进行消毒和清洗。
又一种压力减缓设备是充气床垫，它包括充气达到要求压力的乙烯塑料套筒。不幸的是，必须显著提高充气床垫的压力以防止患者接触放置该床垫的下表面。如果患者接触下表面，就有机会产生褥疮。此外，为了保持要求的压力，通常将泵连接在床垫上以监测床垫内的空气压力，并在需要时，将空气泵入床垫内。由于患者位于可移动充气床垫上，充气床垫又位于手术台之上，所以患者躺在两个可活动面上。因此，在手术过程中，患者处于不稳定、不安全的位置。此外，维持充气床垫的费用高，因为需要泵保持要求的空气压力。不仅如此，充气床垫容易被穿孔，以致泄漏空气并使得充气床垫不能有效保持患者离开放置充气床垫的表面。
与充气床垫类似的压力减缓设备是充水床垫。充水床垫的形式与充气床垫的形式类似，不同之处是充水，而非充气。不幸的是，充水床垫具有充气床垫的许多局限性。此外，如果充水床垫漏水，则会有大量水会流到患者周围的地板上，所以在人员靠近患者走步或工作时都非常危险。
尽管在医院里的一般使用过程中，消除了许多上述局限性，但是在电外科过程中，对于其用途，上述每种褥疮防治装置分别具有各种缺陷。例如，如果在电外科过程中使用海绵床垫，则存在海绵垫发生燃烧的可能，从而烧伤患者，而且还会在手术室内释放致命烟气。
对于充气床垫和充水床垫，长期保持要求压力所需的泵增加了需要放置在手术室内的设备数量。这样，由于在有限空间内需要更多的设备，所以减少了外科医生移动的空间。如果充水床垫漏水，则在手术室内存在电死患者和/或医生以及护士的可能性，并且存在短路电外科回流电极的可能性。
因此，提供一种可以实现自限流，同时可以减少产生褥疮的电外科电极，就是当前电外科技术的一种进步。发明内容
通过提供可以消除患者烧伤的回流电极，并通过提供可以将电外科过程中的患者的褥疮发生率降低到最低的褥疮垫，本发明克服了现有技术存在的问题。既不需要昂贵的一次性电极，也不需要特殊的射频发生器中的监测电路。
简而言之，根据本发明优选实施例的改进型回流电极的有效表面积大于其它已经披露的或者说当前在手术中使用的回流电极的有效表面积。该回流电极如此大，并且如此适于相对于患者身体定位此回流电极，以致不需要导电凝胶或介质凝胶。此外，暴露表面是易清洗、易杀菌和/或易消毒的材料，因此便于方便快速地为重复使用准备条件。它采用这样的几何形状和材料，以致在典型使用的电外科频率，其具有这样的阻抗特性，即在电极工作面积的有效面积降低到低于要求程度时，它可以将电流密度(以及相应的温度升高)自限流到安全阈值。因此，不再需要特殊RF发生器中的上述昂贵监测电路。不仅如此，此改进型回流电极引入了一种可以防止产生褥疮、同时有助于在患者与回流电极之间传导电流的褥疮垫。附图说明
为了更好地理解本发明的上述以及其它优势和特征，下面参照附图所示的本发明特定实施例更详细说明上述简要说明的本发明。显然，这些附图仅示出本发明的典型实施例，因此它们对本发明范围没有限制意义，以下将利用附图，对本发明做更详细、具体描述和解释，附图包括：
图1是说明在手术过程中有效地包含在出现在电外科发生器的射频电流流过的工作通路中的典型阻抗的简化电原理图；
图2A是说明本发明原理的广域分布的电外科回流电极的俯视图；
图2B是图2A所示的一段电外科回流电极的放大图；
图2C是说明2B区段具有的等效电路阻抗的、沿图2B所示截线2C-2C的剖视图；
图3是以曲线图方式说明回流电极的有效表面积与该电极内产生的有效射频电流密度之间的关系的曲线图；
图4是示出在其上表面设置了根据本发明的电外科回流电极的手术台的透视图；
图5是示出在其座部表面设置了根据本发明的电外科回流电极的外科手术椅的正视图；
图6是根据本发明的电外科回流电极的俯视图；
图7是沿图6所示线7-7的剖视图；
图8是与图7所示剖视图类似的剖视图，但是还示出了患者手术罩衣具有的电容；
图9是适于将图6至图8所示的实施例之任一放置在其内的护套的透视图；
图10是说明将图6至图8所示的实施例之一放置在图9所示的护套内的示意图；
图11是说明在与患者的有效接触面积大致小于物理电极尺寸时模拟条件的根据本发明电极的透视图；
图12是说明在患者有效接触面积远小于总电极面积时电流密度的示意图；
图13是曲线图，对于不同电外科发生器频率，示出电阻层的体电阻率作为电极厚度的函数；
图14是曲线图，在各种电外科频率下，示出体电阻率是面积除以根据本发明的电外科回流电极的厚度；
图15是透视图，为了分析问题，示出在手术过程中与根据本发明的电极的纯电阻区和电容区相关的患者的等效电路；
图16是等效于图15的简单电子原理电路图；
图17是示出对于不同电外科工作频率，随电阻层体电阻率的变化而变化的容性电导率的曲线图；
图18是用于说明本发明原理、包括自限流电外科回流电极在内的褥疮/溃疡垫的透视图；
图19是沿图18所示线19-19侧透视图；
图20是与图19所示剖视图类似的剖视图，但还示出了患者手术罩衣具有的电容；
图21是用于说明本发明原理、包括自限流电外科回流电极在内的褥疮/溃疡垫的变通实施例的透视图；
图22是用于说明本发明原理、包括自限流电外科回流电极在内的褥疮/溃疡垫的另一个变通实施例的透视图；
图23是用于说明本发明原理、包括自限流电外科回流电极在内的褥疮/溃疡垫的又一个变通实施例的透视图。具体实施方式
为了有助于理解本发明的各个方面以及说明性实施例和特征，首先对或者单独使用或者与褥疮垫组合使用的自限流电外科电极的新颖结构和特征进行说明。此说明之后，将详细说明根据本发明的新颖褥疮垫的各种说明性实施例。在其内整体地成型了电外科电极的褥疮垫可以使一个设备能够同时包括电外科过程所需的两种自限流特性，同时体现在各种外科手术过程中防止产生褥疮的褥疮垫压力减缓特性，这包括但并不局限于电外科过程中。这样，在电外科过程中，根据本发明的新颖电外科电极可以防止患者被烧伤并阻止了褥疮的发生。
现在，参考附图，更具体地说是参考图1，图1是说明在手术过程中有效地包含在出现在电外科发生器的射频电流流过的工作通路中的典型阻抗的简化电原理图。从图中可以看到传统射频发生器10，例如但并不局限于：恒功率发生器、恒发生器、恒电流发生器和/或可变功率发生器、可变电压发生器和/或可变电流发生器。与发生器10相连的是传统电导体11和12，它们分别将发生器10连接到用阻抗Z1表示的外科医生的手术器械和用阻抗Z3表示的电外科回流电极。阻抗Z2表示位于手术部位与回流电极之间的患者组织的阻抗。电导体11和12是一种可以将用于进行电连接的装置连接到该电路的代表性结构。然而，本领域内的一般技术人员明白，各种其它结构也可以实现该要求功能。
尽管图1所示的图是简化图，并且通常根据包括手术仪器、患者身体以及回流电极产生的电抗分量在内的特征阻抗来研究电路元件，从而清楚明了地说明本发明原理，显然，实际上，还会遇到某些其它参数，为了清楚地说明本发明原理，因为诸如分布电感和分布电容的参数相对较小，所以在此说明中不考虑。然而，如下所述，在一个实施例中，将绝缘套管插入电极与患者身体之间时，在Z3阻抗内可包括显著的容抗因素。还应该注意，为了清晰说明本发明原理，有意简化了图1至图10，而结合图11至图17，对本发明原理做了更精确、完整的说明。
本发明的初始实施例是以组合电阻和/或电容方式工作的电极。因此，如果忽略较小的杂散容抗和杂散感抗，则该电路的总等效阻抗等于各阻抗Z1、Z2和Z3之和，并且由于实际上流过这3个阻抗的电流相同，所以RF发生器10产生的电压以与其相应阻抗值成正比方式分布在阻抗Z1、Z2和Z3上。因此，这些部件释放的能量与其阻抗值成正比。
由于要求使产生的能量集中在外科医生手术器械接触患者组织的区域，所以Z1表示的阻抗的电阻分量最好相当大，并且流过它的电流(以及随之产生的能量释放)最好集中在非常小的区域内。通过使在手术部位与患者的接触区域非常小，可以实现使流过其的电流集中在非常小的区域里。
众所周知，与上述串行电路相反，在并联相连时，阻性电抗和容抗的组合分量即下式给出的总等效阻抗：Zeff=11z1+1z2+1z3+1z4+1z5+1z6···(1)]]>
因此，如果每个分别为100欧姆的100个相似阻抗并联，则等效阻抗等于1欧姆。如果将一半这种阻抗有效断开，则剩余等效阻抗为2欧姆，并且如果在电路内只有一个阻抗有效，则剩余等效阻抗为100欧姆。通过对图2A、2B、2C以及3所示的元件进行说明，这些研究以及采用它们使其电极自限流并安全的重要性将变得更加明显。
现在，参考图2A，图2A示出说明本发明原理的广域分布电外科回流电极20的示意俯视图。在该图的右侧，示出电连接端22，电连接端22连接到电回流导体，例如图1所示的导体12。
回流电极20的表面20a优先是平滑、均匀的，并且包括薄膜电阻层和/或介电层21a(参考图2C)。另一方面，根据回流电极20的特殊工作，回流电极20的表面20a还可以包括电容和/或电感层。为了解释此说明并有助于建立回流电极20的数学模型，认为电极20包括多个由区域21、21a、21b、21c...、21n所示的大小均匀的区域和区段。然而，本技术领域内的熟练技术人员明白，回流电极可以包括也可以不包括断续区域或区段，电极20优选地具有连续区段。
为了与区域/区段21所具有的电阻性阻抗z3’的比例相似，所以图2B所示的区域/区段21较大。现在，我们明白，对应于区段21、...、21n的、电极20的每个区段本身有能力具有与阻抗z3’的阻抗类似的阻抗。然而，在电路中等效并联起作用的这种区段的数量是位于电极上的患者表面积的直接函数。因此，对于其身体有效接触50％电极上表面的高大仰卧患者，区段21至21n中50％区段有效并联在电路中以形成图1所示阻抗z3表示的阻抗，因此，如果电极20含有100个每个分别为100欧姆的区段，则在使用过程中，50％有效电极元件具有的等效阻抗为2欧姆。由于与元件z1和z2’具有的阻抗相比，2欧姆非常小，所以在患者与电极的接触区域内，能量损失非常小，并且还因为该电极具有较大的有效工作面积，所以电流密度和温度升高保持低于上述危险阈值。
现在，如果因为任何原因，使得患者与电极之间的有效接触面积降低到只有区段21至21n之一的表面，则等效阻抗(在所研究的例子中为组合容抗和电阻)会升高到100欧姆，并且在降低接触面积的某个点，等效阻抗会相对于电外科仪器所在位置具有的阻抗升高到某个程度，从而影响了手术仪器的电外科效果，或者妨碍外科医生使用该仪器，这等于告诉外科医生应该改变患者的位置了以表示与回流电极具有更大的表面积。与此同时，会提高总电路阻抗，以致如果外科医生试图在不改变患者位置的情况下使用其仪器，则流过的总电流值会降低到低于导致不希望出现的患者创伤的电流值。因此，提供了一种无需上述单独电路监测与控制电路就可以加强使用过程中的安全性的自限流特征。
图2C是说明图2B所示区段21代表的等效电路阻抗z3’、沿图2B所示截线2C-2C的剖视图。在图2C中，示出小区段21，小区段21具有：患者上接触表面24，电学中由终端23表示；下表面25，由电气终端22a表示。为了说明问题(并且为了清楚说明此实施例的内在原理)，可以认为阻抗z3’存在于终端23与终端22a之间。当然，领域内的一般技术人员明白，在沿电极20的下表面包括薄而高电导率的层的实施例中，剩余区段具有的每个阻抗在其末端与端子22并联，因此，如果没有这种高电导率层，则除了位于每个区段的上部区域与下部区域之间的材料具有的阻抗外，还有电流为了到达终端22而必须通过电极横向或侧向流过的材料所代表的附加阻抗(未示出)。
现在，应该明白，如果通过提供上述薄膜导电层来使侧向阻抗降低到最低，或者说如果区域21材料下部的等效电导率反而升高，则回流电极表现的等效阻抗会与和患者接触的电极的有效上表面成反比。
图3是以曲线图方式说明回流电极的有效表面积与该电极内产生的有效射频电流密度之间的关系的曲线图。然而，在研究此曲线图之前，应该注意，该曲线图是为了说明本发明的内在原理简化的曲线图，而不代表差异非常大的实际数据。在图3中，示出射频电流密度随电极有效表面积变化的曲线图，电极有效表面积(对于领域内的一般技术人员是显而易见的)是与患者身体有效接触的回流电极的部分表面的表面积。根据上述讨论可以预计，在有效面积大时，外科医生手术器械上的电流会高(虚线30)，而通过回流电极的相应电流密度也非常低(实线31)。当然，这就是进行外科手术要求的条件。然而，如果我们假定通过该电路的是恒定电流，则在有效表面积减小时，通过回流电极的电流密度(实线31)会升高，同时外科医生手术器械上的电流(虚线30)的相应降低。在有效表面积下降到某个预定值时，在手术器械上保持的电流不足以有效进行手术。
领域内的一般技术人员明白，电流密度和外科医生可用电流的变化可以与有效表面积的变化同步，也可以不与有效表面积的变化同步。在本发明的许多实施例中，电流密度与可用电流大致同步变化，而本发明的其它实施例则在其间包括滞后期。
用于选择材料和电极尺寸的参数要选择得：使靠近回流电极的电流密度和相应组织的温度升高不超过本发明前序部分所述的极限。既然通过适当选择这种参数使回流电极自限流，就不再需要前文参照引述的附加监测电路了。
为了便于说明本发明的内在原理，以上根据其主要成分是电阻和容抗的阻抗进行了说明。然而，本发明原理还可以应用于阻抗包括电阻、容抗和/或感抗的任何组合的其它实施例。
现在，结合电极上表面上的物理介电层、患者穿的手术罩衣、介于患者与回流电极之间的床单或其它手术室织品、设置在回流电极上的保护套管材料、或者它们的任何组合所代表的等效介电层的应用，对本发明进行说明。
现在，参考图4，图4示出在其上表面设置了根据本发明的电外科回流电极41手术台40的透视图，利用标号42表示电外科回流电极41的边缘。所示手术台具有传统的腿44a至44d，如图所示，可以在这些腿上设置轮子或滚轮。手术台40是一种在治疗期间可以实现用于支持患者的支持装置功能的结构。然而，领域内的一般技术人员明白，还可以采用能够实现要求功能的其它构形的支持装置。例如，支持装置可以包括但并不局限于：椅子、平板、床、手推车等。
尽管在图4中示出了被回流电极41覆盖的、手术台的整个上表面，但是，显然，要实现本发明原理并不需要全部覆盖。因此，在与传统电外科发生器一起使用时，回流电极仅需要表现足以提供在通常采用的射频频率下的足够电阻耦合、电容耦合或电感耦合的有效工作表面积，使之不影响外科医生进行手术的能力，同时可以避免所不希望的组织损伤。已经发现，在传统电外科频率下，仅要求并不大于躺在手术台上的成年患者的一半躯干的投影轮廓有效工作表面积，或者坐在如图5所示椅子内的患者的半边臀部的投影轮廓的有效工作面积。然而，在将各层手术室织品放置在电极上的情况下，在某些几何形状构形中，有效工作表面积根据所使用的材料发生变化。可以成功利用此原理，并且在这种情况下，根据日常经验确定回流电极的有效工作表面积。在一定情况下，有效工作表面积可以小至约为7平方英寸(或者约45平方厘米)。
此外，尽管图6至图8所示的回流电极10为长方形，但是，显然，它们可以是椭圆形或者根据躯干或患者身体其它主要部分的轮廓成型。根据上述说明显而易见，重要的是以这样的方式构形电极：即在使用电极时：(1)患者的表面回流电流密度足够低；(2)电极与患者之间的阻抗足够低，以致在电回流通路的任何位置，电能不集中得足以使患者皮肤的温度上升超过6摄氏度(6°)；以及(3)材料特性和几何形状特性为：当电极的有效面积降低到低于选择的阈值时，外科医生手术器械上耗散的能量不足以使他继续以电外科方式使用该手术器械。
领域内的一般技术人员明白，根据上述描述，通常不必在患者皮肤与回流电极之间有直接的欧姆接触，因为尽管在有诸如手术罩衣的东西将它们分离时，会引入容抗(患者身体与电极之间的距离产生的)，这种容抗可以改变而不是消除z3表示的阻抗。
本技术领域内的熟练技术人员众所周知，在交流电路中(例如：电外科使用的电流电路)，阻抗中的容抗是电容量和表现到阻抗中的交流电信号频率两者的函数。在此，容抗(欧姆)的公式为：XC=12πfc----(2)]]>
其中XC是容抗(欧姆)，(π)为3.14159，f是频率(赫兹)，C是电容(法)。
平行板电容器的电容公式为：C=kϵ0At----(3)]]>
其中C是电容(法)，k是位于电容器等效极板之间的材料的相对介电系数，A是电容器的最小等效极板的面积(平方米)，t是等效极板的表面之间的间隔(米)，ε0是空气的介电常数(法/米)。因此，显然，在电极电路电容相当大的实施例中，要满足最大允许温度升高标准，需要根据发生器电源的频率、患者身体与电极之间的间距以及位于电极有效导电区域与相邻身体表面之间的材料具有不同的电极最小尺寸。因此，尽管本发明原理可以应用于电外科能量的广域频率范围内，但是在此对最小尺寸回流电极所做的研究尤其考虑到了传统电外科发生器通常采用的频率。
领域内的一般技术人员知道，利用当前使用的一次性回流电极将电极的有效尺寸降低到约3平方英寸不会将射频电流降低到不妨碍外科医生进行手术的程度而且又不会将电流集中到使患者创伤的程度。然而，在与患者皮肤之间的间隔较小情况下，诸如手术罩衣提供的间隔或者根本不插入手术罩衣情况下，为了在电极与患者身体之间提供一定间隔，根据本发明的回流电极需要约7至约11平方英寸的最小有效面积。如果患者位于其尺寸为患者上半身躯干尺寸或更大的电极上，则很容易获得此有效面积。
本实施例的要求介质特性足以与选择橡胶、塑料以及可以令人满意地用作回流电极材料的其它有关材料的介质特性相比。如上所述，利用这种回流电极，如果患者位于这样的位置，以致不足以使回流电极靠近患者从而产生所需要的低阻抗，结果是从电外科发生器输出的电流会降低到使外科医生难以进行手术的程度。这样，在本实施例中，尽管引入了手术罩衣代表的一定量附加电容，但是上述特征仍会继续存在。
如上所述，图5是示出在其座部表面设置了根据本发明的电外科回流电极51的外科手术椅50的正视图。因此，在患者坐在外科手术椅内时，臀部以及大腿的上部覆盖并充分接近回流电极，因此它们相连具有的阻抗满足上述标准，也就是说，如果电流密度足够低并且如果在回流通路的任何位置，回流阻抗之间产生的电能不足以使患者皮肤温度升高到超过6摄氏度(6°)，则外科手术椅与患者之间的阻抗足够低以致允许外科医生进行手术。
图6是根据本发明的另一种电外科回流电极的俯视图。显然，该电极的上部暴露面或者说工作面也可以扩展以满足上述低阻抗标准。尽管该电极不必覆盖手术台的整个表面或牙科座椅或其它患者座椅的整个座部表面，但是已经发现在许多情况下，提供比患者的臀部或大腿的投影面积更大的表面积是有利的，这样，在手术过程中，在患者移动位置时，患者保持足够的身体部分与电极表面相连，从而把等效阻抗保持得低于上述阻抗值。
此时，对根据本发明的改进型电极的特性做个总结非常有用，这尤其有助于理解本发明特征。首先，如上所述，该电极不需要直接接触患者不论是直接地还是通过插入导电凝胶或非导电凝胶。此外，因为其具有可扩展尺寸，所以不需要为了适合患者的物理轮廓而修整该电极。关于这一点，我们发现，尽管有了选取的材料和几何形状，其工作表面积小至约7平方英寸(或者约45平方厘米)的电极仍可以实现自校正和自限流，电极上部暴露工作表面积的优选范围在约11至1,500平方英寸(或者约70至9,680平方厘米)范围内。通过使该电极的工作表面积大于前面建议的工作表面积的几倍(通常至少大一个数量级)，就不需要直接的物理连接了，不论是连接到患者皮肤还是通过凝胶连接。
如图6所示，根据本发明的电极可以由在将其用在电极内时会使每平方厘米工作面表现的有效直流电阻大于约8000Ω的导电塑料、橡胶或其它挠性材料制成。硅橡胶或丁基橡胶表现出是一种特别具有吸引力的材料，因为它们具有挠性，而且容易清洗和消毒。变通地，回流电极主体可以由固有地具有较高电阻、通过进行处理可以提供所需电导率的挠性材料制成。回流电极主体的优选例是在其内充满了诸如碳纤维的导电纤维，或者是在其内分布大量诸如碳黑其它导电物质、大量金、银、镍、铜、钢、铁、不锈钢、黄铜、铝或其它导体的硅橡胶材料。
进一步参考图6，如图6所示，有一个传统电极连接器54与电极41相连以对电外科射频电源(未示出)提供常规的电流回路。连接器54是可以实现与该电极实现电连接的连接装置功能的另一种结构。连接器54仅说明一种可以实现要求功能的可能结构，领域内的一般技术人员明白各种其它结构也可以实现所要求的功能。
如上所述，图7是沿图6所示线7-7的剖视图。图7示出与图2A至2C所示电极20类似的电极46，不同之处在于电极46包括薄的高电导率底层46c从而有助于将电流向外导通终端54。在一种优选形式中，电极的厚度在约1/32英寸至1/4英寸(约0.08cm至0.64cm)之间，这样，根据材料主体阻抗和上部介电层容抗的上述范围，可以提供所要求的阻抗，同时具有便于使用和处理的所要求的物理挠性。
图8是与图7所示剖视图类似的剖视图，只是图8示出说明根据本发明的患者罩衣表现的间距的多层实施例。图8示出代表绝缘介电层、患者手术罩衣、手术室织品、保护套管或护套或者它们的任意组合的层46a(类似于图7所示的层46)的等效覆盖的电容层47。显然，除了与图6和图7所示的电极结构类似的结构外，图8所示的导电层47a包括金、黄铜、铝、铜、银、镍、钢、不锈钢、导电碳、导电液体、凝胶、盐等的片或板。进一步参考图8，图8示出覆盖层46a的下表面的另一个介电层47b。
图9是适于将图6至图8所示的实施例之任一放置在其内的护套50的透视图。在希望通过利用不透水材料制成的护套防止电极被污染的情况下，可选择把所述回流电极形式的电极置于护套中，从而不需要清洗电极本身，电极在使用后可以从该护套内抽出并抛弃该护套。领域内的一般技术人员明白，可以优选地用多种众所周知的材料，例如乙烯塑料、聚酯或聚乙烯任何之一制造这种护套。
图10是说明将图6至图8所示的实施例之一放置在图9所示的护套内的示意图。可以看到，存在护套50的外表面50a；为了起说明的作用，所示放置在护套50内的是图6所示的电极41。电极接地垫总阻抗和自限流特征
图11示出包括导电金属基底61和半绝缘层62的电外科电极60。电极60，更具体地说是半绝缘层62接触表示患者位于其上的另一个导电层63。因为存在电极60的总阻抗，而无论该阻抗是仅由半绝缘层62产生，还是由半绝缘层62与导电金属基底61和/或导电层63的组合产生，电外科回流电极60的自限流特征(保持电流密度低于阈值)都会升高。此外，总阻抗由导电金属基底61、半绝缘层62和/或导电层63的各种电阻分量、电感分量和/或电容分量产生。
电极60包括体电阻率为ρ、厚度为t的半绝缘层材料62。可以用与电容器(C)并联的电阻器(R)作为导电面与患者之间的面积A的模型。
为了便于解释，在将与电容器并联的电阻器的纯电阻作为电极60的模型情况下，确定电极60用于进行自限流的电阻要求。在计算了纯电阻情况进行自限流的最低要求后，我们将对任何阻抗做概括分析，无论该阻抗是否是由电阻分量、电容分量和/或电感分量产生的。
这样，等效于与电容组合并联的电阻器的结果总阻抗为：Ztot=R||XC=(R)(1jωC)(R)+1(jωC)=R1+jωCR----(4)]]>
其中j是电抗的虚部，ω是角频率，定义为ω＝2πf，其中f是电外科发生器频率。该阻抗的模值为：|Ztot|=R21+ω2C2R2=R11+ω2C2R2----(5)]]>
代入面积A的R和C、厚度t、体电阻率ρ以及材料的介电常数k的关系式：R=ρtA----(6)]]>和C=kϵ0At----(7)]]>其中电容率常数ε0＝8.85×10-12F/m，得出总阻抗的模值为：|Ztot|=ρtA11+ω2(kϵ0At)2(ρtA)2=ρtA11+ω2k2ϵ02ρ2----(8)]]>
根据AAMI标准，在正常情况下，电外科电极的总阻抗应该小于75Ω。因此，优选地：ρtA11+ω2k2ϵ02ρ2≤75Ω----(9)]]>我们定义β为：β=Ztot75Ω----(10)]]>
如果β＜＜1，则与AAMI标准相比，该电极具有非常低的阻抗，并且外科医生不会注意到因为电极引起的电外科切断功率下降。如果β＞＞1，则电外科电极将具有这样一个大阻抗，即外科医生不能再进行电外科。利用上述不等式中的β，表达式变成等式：ρtA11+ω2k2ϵ02ρ2=75β----(11)]]>
优选在电极与患者接触的电极面积大时(参考图15)出现自限流，然而，还必须在患者仅与小部分总电极面积(参考图11)接触时实现自限流。为了实现自限流从而正常工作，电流密度(I/A)(其中I是通过电外科回流电极的接触面积A的总电流)一定不能超过标准值(IA)≤(IA)critical=100mA/cm2----(11)]]>
AAMI标准指出正常电外科电流在500至700mA数量级。如果对于所希望的上述手术平均功率，我们设1000mA＝Imax为安全上限，则为了使回流电极的电流不超过Icritical，传统电外科回流电极的接触面积Acontact(min)应当有尺寸下限：Acontact(min)≥Imax(IA)critical=100mA100mA/cm2=10cm2----(13)]]>
显然，Imax会根据不同的患者而发生变化，因为电极接触患者的时间、患者皮肤的电特性(即：电阻率等)、患者产生的热量、患者的初始皮肤温度等发生了变化。利用根据现有技术设计的电外科回流电极，如果与患者的接触面积降低到低于Acontact(min)，而保持Imax，则会因为(I/A)critical＞100mA/cm2而导致烧伤，这里100mA/cm2是烧伤阈值。相反，本发明限制了因为接触面积低于Acontact(min)而导致的烧伤可能性，同时还在接触面积显著降低时阻止进行电外科。因此，通过正确选择的电极60的阻抗，可以在A＜Acontact(min)时，使电流I始终低于Imax。
这样，面积为Acontact(min)的小电极与大金属箔之间的电抗不是简单的R=ρtAcontact(min)----(14)]]>
因为电流流过的面积不会正好低于患者接触面积Acontact(min)(如图12所示)。如果绝缘层的总面积为Acontact(min)，则流过患者接触面积Acontact的电流比所希望流过的电流多约10-20％。同样，如果不存在导致附加电流的这些边缘效应，则电极的等效阻抗低于正常希望值的10-20％。
如上所述，图12示出在与患者的上接触面积远小于总电极表面积时，通过电极半绝缘部分的电流分布。如图所示，电流流过位于接触区附近的并联通路会降低对电流的总电抗，从而将有效面积提高约10-20％。在该图中，暗阴影区或重阴影区表示较强电流，浅阴影区或轻阴影区表示较弱电流。
为了使电极自限流，并且具有AAMI标准定义的效果，对于100mA至约2,000mA之间的电外科电流，Acontact(min)优选具有约7cm2至约22cm2的值，并且更优选具有约10cm2的值。同样，β值的范围优选在约10至约50之间，更优选为约10的值。利用Acontact(min)和β的各种值，优选在不同电外科发生器频率ω下，对作为体电阻率ρ的函数的厚度t的求解等式11，同时把上述边缘效应考虑在内引入因数1.2。在在此讨论的特定说明性实施例中，因数1.2包括在该等式的电阻率项和电抗项内了，然而，领域内的一般技术人员明白，因数1.2在电阻项和电抗方面与几何条件相关的并可以改变。此外，值1.2是基于现在描述的自限流电极的说明性几何形状，可以随电极几何形状的变化而变化，以考虑不同边缘效应。
结果等式(用于确定并定义影响自限流的各参数之间的相互关系)为：t=1.2A(75β)1+ω2ρ2κ2ϵ02ρ----(15)]]>
利用等式15，图13示出要求k＝5随电极厚度变化的最小体电阻率。可以设想使用的最大电极厚度在约0.5至约4英寸(约1.3cm至约10.2)范围内，并且更优选为约1英寸(约2.5cm)。如果高于所述厚度，这种电极就便于使用，并且患者会感到不舒服。因此为达到自动限流，该原度电极的最低低电阻率约为4000Ω·cm。
上述等式和讨论代表自限流电极60(参考图11)要求的体电阻率。然而，显然，可以重复进行上述分析以获得利用主要电容分量或电感分量、或电阻分量、电容分量和/或电感分量的组合建立模型的电极的必要自限流阻抗。因此，以下将讨论电极60的体电阻率自限流要求，而无论该阻抗是否由阻抗的电阻分量、电容分量和/或电感分量产生。
根据本发明的电外科电极的自限流行为是因为存在足够回流阻抗从而使得在患者与电外科回流电极之间的接触面积显著降低时，不可能出现电极部位烧伤实现的。如上所述，最大电外科电流1000mA与电流密度保持低于100mA/cm2的要求相结合产生的最小安全接触面积为10cm2。
总之，只要在接触面积降低到10cm2时，等效电路的总阻抗约为75β或者更大，用各种构形互相连在一起的任意数量的电气部件，包括串联和并联的电容、电阻甚至电感器，都可以满足此要求。
将电外科发生器与患者之间的电路总阻抗定义为ZTOT。此阻抗是由插入患者与回流电极之间的材料的电容特性、电阻特性以及电感特性产生的。我们将随频率变化的、材料的体积无关阻抗测量值，即材料的“体阻抗”η定义为：n=(A)(ZTOT)t----(16)]]>
其中A是材料的面积，t是厚度。这与体积相关欧姆电阻R与被称为上述描述的“体电阻率”ρ的电阻材料的有关体积相关特性之间的关系类似。
一种说自限流要求的方式是用η表示的：|ZTOT|=t|η|A>75β----(17)]]>或者因此|η|>(75β)At----(18)]]>
对于上述情况(最小体电阻率规范)，我们采用A＝Acontact(min)＝10cm2，(约1.55平方英寸)，β＝10，t＝tmax＝1英寸(约2.5cm)以及和计算纯电阻性高频电刀电极时考虑边缘效率所用的因数1.2，得出|η|＞4000Ω·cm (19)
因此，在纯电阻情况下，确定体阻抗(η)为电极中导电材料的体电阻率(ρ)。然而，等式19的结果概括了包括电阻分量、电容分量以及电感分量和它们的组合的所有材料和电气部件。只要电外科电极的体阻抗大于4000Ω·cm，则该电极是自限流的，而与自限流行为是否由电阻性阻抗、电容性阻抗、电感性阻抗或这些阻抗的任意组合实现无关。
作为变通的说明性的例子，还可以构造采用喷涂了绝缘材料的导电/电阻回流板的自限流电外科电极，或者构造由介电材料制成并使用了金属或电阻性回流电极的患者罩衣。这些装置的总体作用是建立与容性阻抗串联的电阻性阻抗。
对于上述描述的、根据电阻性阻抗和容性阻抗建立回流电极模型的说明性例子，电外科电极的总阻抗是电阻性阻抗和电容性阻抗之和：ZTOT=R+1jωC----(20)]]>
根据材料体电阻率，介电常数、面积以及厚度，总阻抗为：ZTOT=ρtA+tjωκϵ0A----(21)]]>
通过将等式的两侧分别乘以面积A，并除以厚度t，我们可以得到体阻抗η：η=ρ+1jωκϵ0----(22)]]>
该体阻抗的模值为：|η|=ρ2+1(ωκϵ0)2----(23)]]>
如果我们要求|η|>(75β)(1.2A)t----(24)]]>则At<|η|1.2(75β)=ρ2+1(ωκϵ0)21.2(75β)----(25)]]>
这样，边缘效应就将电极的体阻抗降低了约10-20％，从而导致自限流电极的有效面积相应增加约10-20％，并减少了出现不希望的电外科烧伤的可能性。
图14示出对于各种电外科频率，A/t与体阻抗η之间的关系曲线图。Y轴具有A/t的最小比例从而使自限流行为成为体阻抗的函数。请注意，我们要求体阻抗始终大于4000Ω·cm。在该曲线图的右侧，所有曲线合并为一条线。在此范围内，电路的总阻抗主要是电阻性分量，因此，与频率无关。在左侧，电路阻抗主要由电容性电流导通确定。要求面积与厚度的比在几百至约10,000之间，以在此区域内提供具有低欧姆电阻的足够总阻抗。
因此，结果最低可能体阻抗大于授予Twentier的第4,088,133号美国专利预期的最低可能体阻抗，因此，根据本发明的自限流电极与现有技术教授和建议的电极不同。通过简单测试与电极面积或电极厚度无关的体阻抗，例如绝缘材料的体电阻率，很容易将根据本发明的产品与现有技术区别开。几何形状材料与电源的相互关系
如上所述，图11至图17确定为了获得上述自限流作用所采用材料的几何形状和特性。以下讨论将提供与用于电外科过程、采用容性导电而仍保持自限流的电极有关的说明性信息和例子。领域内一般技术人员周知，尽管在此对在容性导电情况下起作用的电外科电极进行了说明，但是还可以对电阻性导通和电感性导通提供类似的说明性信息和例子。
图15示出包括由体电阻率ρ、厚度t、面积A材料制成的导电金属基底61和半绝缘层62的电外科电极60。该电极与所示患者在其上的另一个导电层63接触。该电路的模型为与电容器C并联的电阻器R(参考图16)。如下公式表示电阻R与体电阻率ρ、面积A以及厚度t之间的关系：R=ρtA----(26)]]>
电容C与面积A、厚度t、电容率常数ε0＝8.85×10-12F/m以及材料的介电常数k具有类似关系：C=κϵ0At----(27)]]>
电容性阻抗的模值为：XC=1ωC=tωκϵ0A----(28)]]>
电容通路的电流与电阻通路的电流的比值Y为：Y=1XC1R=ωκϵ0AtAρt=ωκϵ0ρ----(29)]]>
比值Y与电极面积和厚度无关，而仅随k和ρ发生变化。对于理论上的电容性耦合，Y＞＞1，而对于理论上的电阻性电流，Y＜＜1，电容性电流与电阻性电流之间的边界为Y＝1。
1＝2πfκε0ρ (30)
如果假定标称值为k，ω＝2πf，其中f是电外科发生器频率，我们就可以利用该等式以及ε0值来对容性导电计算必要ρ值。ρ=12πfκϵ0----(31)]]>
对于大多数绝缘材料，k在3至5之间。当前市售的电外科发生器的工作频率在200kHz至4MHz之间。如果k＝5和f＝4MHz，对于通过电容性耦合将大部分电流回流的电外科电极，优选地ρ≥1×105Ω·cm。如果k＝3，f＝200kHz，则要求ρ≥3×10Ω·cm。
下式给出通过电容性耦合获得的总电流百分比：pct=1|XC|21|R|2+1|XC|2=|R|2|R|2+|XC|2=(ρtA)2(ρt)2A+(tAϵ0κω)2----(32)]]>=ρ2ρ2+(1ϵ0κω)2=(ϵ0κωρ)2(ϵ0κωρ)2+1]]>
图17示出各种频率电外科发生器的电容性耦合百分比(％)。在极限(4MHz)情况下，为了使大部分电流通过电容性耦合，要求最小体阻抗为105Ω·cm。具有压力减缓能力的电极
现在，参考图18至23，它们示出本发明的各种其它变通的实施例。图18至23所示的电外科电极是自限流的，以防止在电外科过程中烧伤患者，并且该电外科电极包括有助于减少褥疮或褥疮发生概率的垫，长期手术过程会产生褥疮。通过将自限流特性与褥疮减少特性组合在一起，根据本发明的电外科电极可以防止患者在所有种类的外科手术过程中产生褥疮，同时提供本发明所述的优良自限流电外科电极。根据本发明的电外科电极可以选择性地包括升温和/或降温能力或特性，这样在手术过程中，电外科电极可以使患者升温和/或降温。可以任选将这种升温和/或降温特性与长时间手术过程中限制产生褥疮的电外科电极和/或垫组合在一起。
具体参考图18和19，图18和19示出电外科电极80。在一个实施例中，电外科电极80包括导电元件或电极82和垫84。在一个实施例中，电极82由在将其用作导电元件时会使电外科电极80每平方厘米工作表面(与患者接触或靠近患者的表面)表现出的等效直流电阻大于约8000欧姆的，或者说提供大于4000Ω·cm的体阻抗的导电塑料、橡胶或其它挠性材料制成。各种材料均可能适于给出要求阻抗。例如，对于电极82，硅橡胶或丁基橡胶表现出是一种特别具有吸引力的材料，因为它们具有挠性，而且容易清洗、杀菌和消毒。变通地，在另一个实施例中，电极82可以由固有地具有较高电阻、通过进行处理可以提供所需电导率的挠性材料制成。电极82的一个例子是在其内充满了诸如碳黑的导电纤维，大量金、银、镍、铜、钢、铁、不锈钢、黄铜、铝或其它导体的硅橡胶材料。
在又一个变通的构形中，电极82可以由对一个或多个波长的电磁辐射大致透明的材料制成，例如但并不局限于：微波辐射、红外线(IF)辐射、紫外线(UV)辐射、X射线辐射、射频等。在利用特定波长电磁辐射进行某种治疗过程期间，这样在电外科电极80的其它部件对一个或多个电磁辐射透明时这使得电极82和电外科电极80就能够被保持在位。
领域内的一般技术人员明白，电极82还可以具有各种其它构形，只要电极82可以实现电极功能即可，即只要可以传导电流即可。例如，在另一个实施例中，电极82包括便于将电外科电极80连接到电外科射频电源(未示出)的薄的高电导率底层。在另一种变通的实施例中，利用多层导体构成电极82。在又一个实施例中，与手术电外科电极类似，电极82包括大致围绕内部导电层的外部介电层。
再参考图18，与电极82相连的是垫84。如图19所示，垫84具有在其间确定内腔92的上表面86和下表面88。上表面86构型得对着患者表面(从而作为电外科电极80的工作面)，而下表面88与电极82相连。这样，垫84支持并在整个垫上分布位于垫84上的患者的重力和下垂力，以降低发生褥疮的概率。变通地，下表面88还适于放置在患者或患者所躺的诸如手术台、椅子等的结构上。同样，上表面86可构成得与电极82相连。
填充在垫84的内腔92内的是材料94。材料94使垫94具有压力减缓特性。更具体地说，由于在内腔92内保留预定体积的材料94，所以在一个人躺在垫84上时，材料94使患者的下垂力在全部材料94上分布，从而减少了对骨骼突出部分的患者身体解剖部位施加的点力。这样，垫84减缓了对患者施加的压力，从而限制了褥疮的产生。也可以不是只采用提供压力减缓特性的材料94，而选择性地采用材料94、构成垫84的材料和/或构成电极82的材料的组合来实现根据本发明的压力减缓特性。
根据本发明的另一个方面，材料94作为介电层以降低流过垫84的电流。变通地，材料94可以取导电材料的形式，以有助于通过其输送电流。另一方面，材料94还可以提供用于在电外科过程中分布热量的吸热物质。如上所述，AAMI要求在电外科过程中，患者组织的温度升高应保持低于6摄氏度(6℃)。材料94提供的吸热物质有助于通过患者身体分布热量，并结合电外科电极80的自限流特性，大致消除可能烧伤患者的潜在热点。因此，在电外科过程中，用于材料94的物质可以实现多个功能。
总之，取决于电外科电极80的压力减缓特性、介质特性和/或导电特性，材料94可以取固体、液体、气体或它们的组合中的一种或多种形式。例如，在一个说明性实施例中，材料94是低硬度弹性凝胶，例如山梨乙烷。除了山梨乙烷之外，还可以使用各种其它弹性凝胶，例如但并不局限于：基于尿烷、硅酮、亲水性弹性体或水凝胶、乙烯树脂、乙烯醇或其它类似材料的聚合物化学和技术的弹性凝胶。此外，材料94可以取水、盐、水基的材料、导电油等形式。
领域内的一般技术人员明白，可以实现要求功能的垫84还有各种其它构形。例如，在另一个实施例中，垫84没有材料94，并且由固体成型而非利用挠性泡沫型材料成型。因此，垫84作为一个整体可以实现压力减缓特性。
可以利用能够进行清洗、消毒、杀菌等的各种材料来制造垫84。因此，可以利用各种类型的材料来制造垫84，例如但并不局限于：乙烯塑料、聚酯、聚乙烯、聚氨酯、挠性片聚合物等。通常，垫84具有约0.5至约3英寸之间的近似厚度。垫84优选具有约0.5至约3英寸之间的厚度。垫84更优选具有约1至约2英寸之间的厚度。
构成电外科电极80、电极82、垫84以及材料94的材料控制电流从电极82流到患者。这样，在一个实施例中，垫84和材料94是绝缘材料，而在变通的构造中，垫84和/或材料94是导电材料并有助于电流流过患者。只要电外科电极80的总阻抗在上述定义的极限内，即每平方厘米工作面大于8000欧姆，或者体阻抗大于4000Ω·cm，则电外科电极80的各元件，即：电极82、垫84以及材料94可以对体阻抗提供一个或多个电阻性分量、电感性分量和/或电容性电感分量。这样，电外科电极80自限流，同时提供压力减缓特性。
领域内的一般技术人员明白，还可以应用各种其它构形的电外科电极80。例如，在另一种构形中，以这样的方式将电外科电极80建立在手术室手术台内，或者手术室手术台的软垫内，使手术台在电外科过程中具有褥疮减少能力和自限流能力。在另一种构形中，电外科电极80不必用于电外科过程，而是仅用作绝缘垫或褥疮垫。通过这样做，构造电外科电极80以及本发明所述的其它有关电极可以减少医学机构购买并储存多种不同褥疮垫和电外科回流电极的需要。此外，电外科电极可以被使用多次，因为它可以被消毒、清洗以及杀菌。在本发明的另一个构形中，尽管其它褥疮防治装置具有上述描述的许多缺陷，但是电外科电极80仍可以用于这些其它褥疮防治装置。
通常，电外科电极80的构形让临床医生既能使患者位于电外科电极80之上也能使患者处于电极80之下。在手术过程中，电外科电极80的重量使电外科电极80保持在适当位置。尽管其它褥疮防治装置具有各种缺陷，但是在将电外科电极80放置在患者身上时，临床医生仍可以将电外科电极80与其它褥疮防治装置组合在一起。通过建立组合褥疮垫与电外科电极，可以确定体阻抗，从而在此电外科电极与具有未知体阻抗的其它褥疮防治装置组合时，消除了电外科电极降低功效的可能性。
现在，参考图20，图20示出电外科电极的变通的构形。上述对本发明所述的其它电外科回流电极讨论的大部分特征仍适用于电外科电极100。电外科电极100包括：垫102，具有内腔104，内腔104内填充有材料106；以及导电元件或电极108。通常构形的垫102与患者配合，而无论患者是否坐在其上、处于仰卧位置或处于某种其它位置。在此实施例中，利用薄膜介电材料构造垫102，例如但并不局限于：聚氨酯、聚乙烯、乙烯或类似材料，在内腔104内含有材料106。
填充内腔104的材料106提供与在手术过程中患者位于电外科电极100上时他或她施加的下垂力相反的上升力，这样，电外科电极100具有压力减缓特性，这样就抑制了患者出现褥疮或褥疮的可能性。材料106、构成垫102的材料和/或构成电极108的材料的组合也可以选择来实现根据本发明的压力减缓特性。
在此构形中，材料106可以用作导体以在各种电外科过程中在患者、有效电极以及电外科单元(未示出)之间传送电流。材料106也可选择类似于材料94和本发明所述的其它材料的构形并且所实现的功能与材料94和本发明所述的其它材料实现的功能类似。
与垫102和材料106相连的是电极108。电极108包括接点110，接点110使电极108，并由此使电外科电极100与电外科射频电源或电外科单元(未示出)实现电耦合。在此实施例中，电极108被设置在垫102的内腔104内。电极108的位置可以对着垫102的内腔104的下表面的位置、以内腔104为中心或在内腔104内自由浮动、对着垫102的内腔104的上表面在内腔104的内表面上形成、或者它们的任意组合。在此实施例中，电极108横穿大部分内腔104。然而，如图中虚线所示，电极108可以部分进入内腔104从而与填充内腔104的材料106实现电连接。因此，电极108可以延伸到内腔104内相当大的距离、部分延伸到内腔104内、与内腔104的内表面相连或者它们的任意组合。
在此说明性实施例中，电极108可以是导电材料薄片，例如但并不局限于：镀铜聚酯纤维材料。另一方面，电极108可以是多种其它材料中的一种，只要能使电极108导通电流并具有要求的挠性即可。因此，电极108可以是导电或浸渍塑料、导电或浸渍橡胶、或其它导电或浸渍挠性材料、金属、复合材料、两种或更多种金属混合物等。在又一个实施例中，电极108包括插在两层聚合物板之间的导电材料，与上述描述的电外科回流电极类似。
现在，参考图21，图21示出另一种变通构形的电外科电极120。上述对本发明所述的其它电外科回流电极讨论的大部分特征仍适用于电外科电极120。因此，如图所示，电外科电极120包括导电元件或电极128和隔板垫124。
在此实施例中，所构形的隔板垫124有助于减少在长期手术过程中出现褥疮或褥疮的概率。如上所述，隔板垫124具有一般长方形主体，但是根据在此讲述的内容，本技术领域内的熟练技术人员明白，隔板垫124还可以具有各种其它构形和剖面形状。
在此构形中，隔板垫124具有：上表面126，所述上表面126构成为与患者接触；以及下表面128，与上表面126分离，所述下表面128构形成接触患者所躺的表面，例如手术台、手推车等。置于上表面126与下表面128之间的是其内填充了材料132的内腔130。在一个实施例中，通过一个或多个大致沿隔板垫124的纵向(或者宽度方向)延伸的隔板136a至136n，将内腔130分割为多个独立但是连接在一起的子腔134a至134n。所构形的每个隔板1136a至136n基本上沿隔板垫124的长度方向(或宽度方向)延伸，同时留有开口138a至138n以允许相邻子腔134a至134n之间互相连通。这样，在患者躺在隔板垫124上时，材料132就可以填充到各子腔134a至134n之间并在它们之间移动。
在一种构形中，可以由被缝制、热接合或其它方法接合在一起或制造的一个或多个材料板制造隔板垫124从而形成套型结构。此外，可以利用多种材料制造隔板垫124和隔板136a至136n，例如但并不局限于：乙烯塑料、聚酯、聚乙烯、聚氨酯或类似材料。显然，制造隔板垫124主体的材料可以与制造隔板136a至136n的材料不同，只要该主体与隔板136a至136n可以接合或焊接在一起，或者配合在一起形成隔板垫124即可。
此外，本技术领域内熟练技术人员众所周知，隔板垫124还可以具有各种其它构形。例如，在变通的构形中，不论是上表面126还是下表面128都可以构形得接触患者或患者所躺的、电外科电极120所在的表面。在另一种构形中，每个子腔134a至134n是单独腔，并且不与其它子腔134a至134n连通，因此要求单独填充材料132。在又一个变换构形中，沿隔板垫124的纵向排列一个或多个子腔134a至134n，同时有一个或多个子腔134a至134n垂直于隔板垫124的纵向排列并与沿隔板垫124的纵向排列的一个或多个子腔134a至134n连通。在根据本发明的另一个构形中，隔板垫124可以包括一个或多个开口，通过该开口，隔板垫124的主体与内腔130或其每个单独子腔134a至134n连通。这样，用户就可以进入内腔130并将所需数量的材料132填充在其内。通常，每个子腔134a至134n的方向和构形可以根据电外科电极120用户的要求变化。
如上所述，可以将材料132填充到每个子腔内。所述材料132构成得提供支持躺在电外科电极100上的患者的下垂力。因此，材料132单独或与构成隔板垫124的材料和/或构成电极122的材料组合在一起实现根据本发明的压力减缓特性。此外，材料132还具有各种构形，包括固体、液体、气体以及它们的组合。因此，材料132可以与本发明所述的其它材料具有类似构形和功能。
在图21所示的说明性构形中，在使用电外科电极120期间，内腔130内填充材料132，这样可以保护患者避免产生褥疮。显然，隔板垫124不要求材料132始终在内腔130内，而在运输和储存隔板垫124期间可以不要求有材料132，而可以随后在其内对所有附加材料132构形一个或多个开口或部件。例如，在一种构形中，材料132是储存在一个或多个子腔134a至134n内的固体材料，在通过一个或多个开口将液体引入固体材料内时，该固体材料转换为液体、流体、气体或白明胶材料。
根据本发明的另一个方面，材料132可以是取决于电极122的构形的绝缘材料或导电材料。因此，材料132可以是进行绝缘或导电的，从而选择性地对电外科电极120提供电阻性阻抗、电感性阻抗和/或电容性阻抗。材料132是低硬度弹性凝胶，例如山梨乙烷，各种其它弹性凝胶，例如但并不局限于：基于尿烷、硅酮、亲水性弹性体或水凝胶、乙烯树脂、乙烯醇或其它类似材料的聚合物化学和技术的弹性凝胶、水、盐、基于水的材料、导电油等。
如图21所示，与隔板垫124相连的是电极122。本技术领域内的熟练技术人员众所周知，电极122可以是本发明所述的上述各种构形中的一种或多种构形。例如，可以将电极122形成在内腔130表面上，从而与电外科单元(未示出)连接。另一方面，电极122可以全部或部分地保留在隔板垫124内，与本发明所述的方式类似。在根据本发明的又一种变换实施例中，电极122可以具有电极82的形式，即电极122可以与隔板垫124的上表面126或下表面128相连。
现在，参考图22，图22示出变通地构形的电外科电极140。上述对本发明所述的其它电外科回流电极讨论的大部分特征仍适用于电外科电极140。在一个实施例中，电外科电极140包括护套142、电极144以及泵装置146。
护套142构形得实现与本发明所述的垫类似的功能，即护套142或者单独或者与电极144和/或护套内的材料组合在一起用于抑制在长期上述过程中可能产生的褥疮或褥疮的发生。此外，护套142表现了一种可以提供升温和降温特性或功能的电外科电极构形，因此可以提供在手术过程中能够使患者升温或降温的电极。
如上所述，护套142包括互相分离并在其间确定内腔152的上表面148和下表面150。在此实施例中，所述上表面148构形得患者可以躺在其上，而所述下表面150构形得放置在诸如手术台的支持平台上，在电外科过程中，将电外科电极140放置在该支持平台上。显然，上表面148和下表面150的功能和构形可以颠倒电外科电极104不是必需只用在手外科手术中，而是可以使用在任何需要，为患者铺垫的时候。
如图22所示，可以将材料156填充在内腔152内。根据在此讲述的内容，本技术领域内的熟练技术人员众所周知，材料156的构形可以与本发明所述的一种或多种其它材料的构形类似。
从护套142伸出的是用于与泵装置146相连的引入连接器158和引出连接器160。引入连接器158与内腔152的第一端162相连，而引出连接器160与蛇形内腔152的第二端相连，这样就可以通过引入连接器158输入材料156，护套142，并通过引出连接器160从护套142引出材料156。
本技术领域内的熟练技术人员明白，引入连接器158和引出连接器160的数量和构形可以按照护套142的特定构形改变。例如，在变通的构形中，护套142可以包括多个蛇形内腔152，并包括一个或多个引入连接器158和一个或多个引出连接器160。在又一种构形中，内腔152仅部分地在护套142的内腔152。
与内腔152电连接的是电极144。本技术领域内的熟练技术人员明白，电极144可以具有本发明所述的上述构形中的一种或多种构形。例如，如图22所示，电极144可以延伸到内腔152内，同时伸过护套142主体从而与电外科单元154相连。在另一种构形中，电极144可以与护套142的上表面148或下表面150之一相连。
在一种构形中，泵装置146包括通过引入管168和引出管170与护套142连通的泵166。泵166可以是水泵、气泵、液泵、流体泵等，它用于使从储存箱(未示出)接收的材料156通过护套142循环。储存在储存箱(未示出)内并通过护套142循环的材料156可以与本发明所述的其它材料具有类似构形和功能。
根据本发明的另一个方面，泵166可以选择性地使材料156在通过泵166时升温和/或降温。因此，在手术过程中，电外科电极140可以选择性地对躺在护套140上的患者进行升温和/或降温。根据在此讲述的内容，本技术领域内的熟练技术人员明白，泵装置146以及电外科电极140的其它元件可以具有本技术领域内的熟练技术人员众所周知的各种其它构形。
如上所述，本发明所述的任何一种电极均可以引入本发明所述的升温和/或降温功能。因此，在手术过程中，这种电外科电极可以使患者升温和/或降温，不管怎样，该电外科电极抑制了褥疮的产生。
现在参考图23，图23示出电外科电极180的变种构形。上述对本发明所述的其它电外科回流电极讨论的大部分特征仍适用于电外科电极180。
在一种构形中，电外科电极180包括电极182和垫184。在一种构形中，电极182可以由每平方厘米工作面表现的等效直流电阻大于约8000Ω的导电塑料、橡胶或其它挠性材料制成。电外科电极180的垫184可以与本发明所述的垫具有相同的构形。例如，垫184包括在其内填充有助于降低产生在长期上述过程中可能产生的褥疮或褥疮概率的材料的内腔。此外，垫184还可以提供升温和降温能力，这样在手术过程中可以使躺在垫184上的患者升温或降温。
此外，在此构形中，电极182和垫184可以在其内具有一个或多个孔186，这样电外科电极180就具有了格构型结构。包括一个或多个孔186提高了电外科电极180的挠性。通过提高挠性，电外科电极180更任意适合患者的身体轮廓以及患者所躺的表面。显然，与电外科电极180有关的功能和结构可以引入本发明所述的其它电外科电极中。此外，可以利用各种方式构形电极182使其具有挠性。例如，可以利用提供所需挠性的网状材料制造电极182。在又一种构形中，电极182可以是导电材料的挠性实心片。
显然，在此对其特征是具有一般电极形状并包括舒服垫的改进型电外科电极进行了说明。具有自限流特性同时可以再使用、容易清洗并不用导电凝胶或辅助电路监测设备，而提供使患者躺在其上可以减少发生褥疮的舒服平台的改进型电外科电极。此外，改进型电外科电极还提供了在手术过程中或在患者康复过程中使患者升温和/或降温的升温和/或降温特性。同样，在患者送进医院治疗等时，在任何手术过程中以及患者手术康复过程中均可以采用根据本发明的电外科电极。
在本发明的实质特征范围内，还可以以其它形式实现本发明。总之，上述实施例仅具有说明性意义，而没有限制性意义。因此，本发明范围由所附权利要求确定，而非由上述说明确定。属于权利要求等效物实质范围的所有变更均属于本发明范围。