BR112020001150A2 - dispositivo de isolamento para aparelhos eletrocirúrgicos - Google Patents

Abstract

Um dispositivo isolador-diplexador combinado para fornecer energia de radiofrequência (RF) e energia de micro-ondas obtida de fontes separadas para uma sonda por uma via de sinal comum. A invenção combina em uma única unidade todos os componentes necessários para isolar um canal de micro-ondas de um canal de RF enquanto fornece uma alta tensão suportável (por exemplo, superior a 10 kV). O dispositivo compreende um isolador de guia de ondas para isolar o canal de micro-ondas tendo um par de barreiras de isolamento CC dispostas no mesmo para fornecer um par de estruturas capacitivas conectadas em série entre um condutor de proteção em uma saída do circuito de combinação e uma seção de entrada condutora do isolador de guia de ondas.

Description

DISPOSITIVO DE ISOLAMENTO PARA APARELHOS ELETROCIRÚRGICOS CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A invenção refere-se a um aparelho eletrocirúrgico no qual a energia de radiofrequência é utilizada para o tratamento de tecidos biológicos. Em particular, a invenção refere-se a um aparelho cirúrgico capaz de gerar energia de radiofrequência (RF) para corte de tecidos. Ela pode ser usada como parte de um aparelho cirúrgico que também distribui energia de frequência de micro-ondas para fins de hemostase (isto é, vedação de vasos sanguíneos rompidos pela promoção da coagulação sanguínea).

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[002] A ressecção cirúrgica é um meio de remoção de seções dos órgãos de dentro do corpo humano ou animal. Tais órgãos podem ser altamente vascularizados. Quando o tecido é cortado (dividido ou seccionado), pequenos vasos sanguíneos chamados arteríolas são danificados ou rompidos. O sangramento inicial é seguido de uma cascata de coagulação em que o sangue é transformado em um coágulo numa tentativa de tampar o ponto de sangramento. Durante uma operação, é desejável que um paciente perca a menor quantidade de sangue possível, de modo que vários dispositivos foram desenvolvidos na tentativa de proporcionar um corte sem sangramento. Para procedimentos endoscópicos, é também indesejável que ocorra sangramento e que este não seja resolvido o quanto antes, ou de uma forma diligente, já que o fluxo de sangue pode atrapalhar a visão do operador, o que pode levar à necessidade de o procedimento ser encerrado e outro método usado em seu lugar, por exemplo, cirurgia aberta.

[003] Os geradores eletrocirúrgicos são difundidos em todas as salas cirúrgicas de hospitais para uso em procedimentos abertos e laparoscópicos e também estão crescentemente presentes em suítes de endoscopia. Em procedimentos endoscópicos, o acessório eletrocirúrgico é tipicamente inserido através de um lúmen dentro de um endoscópio. Em comparação ao canal de acesso equivalente para cirurgia laparoscópica, tal lúmen é comparativamente estreito quanto ao orifício e maior em comprimento. No caso de um paciente bariátrico, o acessório cirúrgico pode ter um comprimento de 300 mm do cabo à ponta de RF, enquanto a distância equivalente em um caso laparoscópico pode estar em um excesso de 2500 mm.

[004] Em vez de uma lâmina afiada, é conhecida a utilização de energia de radiofrequência (RF) para cortar tecido biológico. O método de corte que usa energia de RF opera utilizando o princípio de que enquanto uma corrente elétrica percorre uma matriz de tecido (ajudada pelos conteúdos iônicos das células e pelos eletrólitos intercelulares), a impedância ao fluxo de elétrons através do tecido gera calor. Quando uma tensão de RF é aplicada à matriz do tecido, um calor suficiente é gerado nas células para vaporizar o teor de água do tecido. Como resultado dessa dessecação crescente, particularmente adjacente à região emissora de RF do instrumento (referida neste documento como lâmina de RF) que possui a maior densidade de corrente de todo o caminho da corrente através do tecido, o tecido adjacente ao polo de corte da lâmina de RF perde contato direto com a lâmina. A tensão aplicada é então aplicada quase totalmente através desse vazio que ioniza, como resultado, formando um plasma, que tem uma resistividade de volume muito elevada em comparação ao tecido. Essa diferenciação é importante, na medida em que se concentra na energia aplicada ao plasma que completou o circuito elétrico entre o polo de corte da lâmina de RF e o tecido. Qualquer material volátil que ingressa no plasma lentamente o bastante é vaporizado e a percepção é, portando, a de um plasma de dissecação do tecido.

[005] GB 2 486 343 divulga um sistema de controle para um instrumento eletrocirúrgico que distribui a RF e a energia de micro-ondas para tratar o tecido biológico. O perfil de distribuição de energia da energia de RF e da energia de micro-ondas distribuída para uma sonda é estabelecido com base nas informações de tensão e corrente recolhidas da energia de RF transportada até a sonda e informações de potência direta e refletida recolhidas para a energia de micro-ondas transportada para e a partir da sonda.

[006] GB 2 522 533 divulga um circuito de isolamento para o gerador eletrocirúrgico disposto para produzir energia de radiofrequência (RF) e energia de micro-ondas para o tratamento de tecido biológico. O circuito de isolamento compreende um isolador de guia de ondas regulável em uma junção entre o canal de micro-ondas e o combinador de sinal e pode incluir uma estrutura capacitiva entre um condutor de proteção do combinador de sinal e uma seção de entrada condutora do isolador de guia de ondas para inibir o acoplamento da energia de RF e a fuga da energia de micro-ondas.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[007] Na sua forma mais geral, a presente invenção fornece um dispositivo isolador-diplexador combinado para fornecer energia eletromagnética (EM) por radiofrequência (RF) e energia EM de micro-ondas obtida de fonte separada a uma sonda por uma via de sinal comum. A invenção combina num único aparelho todos os componentes necessários para isolar os canais de micro-ondas e de RF um do outro fornecendo ao mesmo tempo uma tensão de resistência elevada (por exemplo, maior do que 10 kV).

[008] A invenção melhora a estrutura divulgada em GB 2 522 533, fornecendo o isolamento necessário com uma pluralidade de estruturas capacitivas conectadas em série integralmente formadas com um isolador de guia de ondas que auxilia na redução do acoplamento capacitivo através da barreira de isolamento.

[009] De acordo com a invenção, é fornecido um dispositivo isolador- diplexador combinado compreendendo: um circuito de combinação com uma primeira entrada conectável para receber radiação eletromagnética (EM) de radiofrequência (RF) com uma primeira frequência de um canal de RF, uma segunda entrada conectável para receber radiação EM de micro-ondas com uma segunda frequência que é maior que a primeira frequência de um canal de micro- ondas e uma saída em comunicação com a primeira e a segunda entradas para transmitir a radiação EM de RF e a radiação EM de micro-ondas para uma via de sinal comum e um isolador de guia de ondas conectado para isolar o canal de micro- ondas da radiação EM de RF, em que o isolador de guia de ondas compreende: uma seção de entrada condutora, uma seção de saída condutora, uma seção intermediária condutora, a seção intermediária tendo uma primeira extremidade que se encaixa na seção de entrada e um segunda extremidade que encaixa com a seção de saída, uma primeira barreira de isolamento CC disposta entre a seção de entrada e a seção intermediária e uma segunda barreira de isolamento CC disposta entre a seção intermediária e a seção de saída, em que a seção de entrada, a seção intermediária e a seção de saída juntas incluem uma cavidade de guia de ondas, em que a saída do circuito de combinação inclui um condutor de sinal e um condutor de proteção e em que a primeira barreira de isolamento CC e a segunda barreira de isolamento CC fornecem um par de estruturas capacitivas conectadas em série entre o condutor de proteção da saída do circuito de combinação e a seção de entrada condutora do isolador de guia de ondas, a estrutura capacitiva sendo disposta para inibir o acoplamento da energia EM de RF e vazamento da energia EM de micro-ondas.

[010] Ao fornecer uma pluralidade (de preferência um par) de elementos capacitivos conectados em série dentro da estrutura do próprio isolador de guia de ondas, a capacitância geral pode ser reduzida sem atrapalhar a transmissão de micro-ondas para a saída ou permitir um nível inaceitável de radiação de micro- ondas ou vazamento.

[011] A seção de entrada, seção intermediária e seção de saída podem ser dispostas em sequência ao longo de uma direção longitudinal, em que a seção intermediária se sobrepõe à seção de entrada na direção longitudinal na primeira barreira de isolamento CC e em que a seção intermediária se sobrepõe à com a seção de saída na direção longitudinal na segunda barreira de isolamento CC. Essas regiões de sobreposição fornecem duas seções capacitivas. A seção intermediária é disposta para garantir que as duas seções capacitivas sejam afastadas por uma distância igual ou próxima a um múltiplo de metade do comprimento de onda guiada a uma frequência de micro-ondas na seção intermediária, de modo que a reflexão da energia de micro-ondas devido à mudança de diâmetro nas articulações entre seções seja cancelada. A extensão da sobreposição longitudinal entre a seção intermediária e as seções de entrada e saída, respectivamente, pode ser restringida por um par de elementos espaçadores. Pode haver um primeiro elemento espaçador montado entre a seção intermediária e a seção de entrada e um segundo elemento espaçador montado entre a seção intermediária e a seção de saída. Os espaçadores podem ser montados dentro de recessos formados na seção de entrada e na seção de saída, de modo que encostem na borda da seção intermediária. O elemento espaçador pode ser formado a partir de um plástico isolante, tais como Delrin® ou cloreto de polivinil (PVC). Se o guia de ondas for cilíndrico, o elemento espaçador poderá compreender uma luva anular montada sobre a extremidade distal de uma das seções de entrada ou de saída do isolador de guia de ondas. A superfície exterior das luvas pode estar nivelada com a superfície exterior das seções de entrada e de saída.

[012] O comprimento longitudinal da sobreposição entre a seção interna e a seção externa e as respectivas porções da seção intermediária é preferencialmente igual ou próximo a um número ímpar de quartos de comprimento de onda (geralmente um quarto de comprimento de onda) na frequência de micro-ondas.

[013] Uma camada isolante pode ser disposta em cada região sobreposta, isto é, entre a seção de entrada e a seção intermediária na primeira barreira de isolamento CC e entre a seção de saída e a seção intermediária na segunda barreira de isolamento CC. Uma camada isolante comum pode ser fornecida, isto é, uma camada isolante pode se estender entre as regiões sobrepostas, por exemplo, sob ou através da seção intermediária.

[014] A camada isolante pode ter uma espessura (por exemplo, espessura radial, se o guia de ondas for cilíndrico) que seja selecionada para ser o mais fina possível para minimizar o vazamento de micro-ondas. Ao fornecer um par de estruturas capacitivas, essa camada pode ser mais fina sem aumentar a capacitância para níveis indesejados.

[015] A saída conectada à via de sinal comum pode incluir uma sonda de saída montada na seção de saída do isolador de guia de ondas. A sonda de saída pode ter um primeiro condutor de acoplamento que se estende para o isolador de guia de ondas para acoplar a energia EM de micro-ondas da mesma. Da mesma forma, a segunda entrada pode incluir uma sonda de entrada montada na seção de entrada do isolador de guia de ondas. A sonda de entrada pode ter um segundo condutor de acoplamento que se estende para o isolador de guia de ondas para acoplar a energia EM de micro-ondas na cavidade. O primeiro condutor de acoplamento e o segundo condutor de acoplamento podem se estender em uma direção que é ortogonal à direção longitudinal. Em um exemplo, o primeiro condutor de acoplamento e o segundo condutor de acoplamento podem se estender para dentro da cavidade do guia de ondas a partir de direções opostas.

[016] A primeira entrada pode incluir um conector de RF montado no isolador de guia de ondas. O conector de RF pode ter um condutor de sinal que se estende para dentro da cavidade do guia de ondas para entrar em contato eletricamente com o condutor de acoplamento da sonda de saída. O condutor de sinal pode se estender na direção longitudinal e pode ser posicionado para se alinhar substancialmente com um equipotencial da energia EM de micro-ondas dentro do isolador de guia de ondas. Alinhar o condutor de sinal desta forma faz com que a quantidade de energia EM de micro-ondas que pode vazar para o conector RF seja mínima.

[017] No entanto, como uma barreira adicional ao vazamento, o conector de RF pode compreender um filtro coaxial conectado à seção de saída e configurado para inibir a energia EM de micro-ondas de vazar do isolador de guia de ondas através do condutor de sinal do conector de RF. O filtro coaxial pode compreender um filtro coaxial reentrante de duas seções.

[018] O isolador de guia de ondas pode compreender uma impedância ajustável. Por exemplo, pode compreender uma pluralidade de pontas de afinação que podem ser inseridas de forma ajustável na cavidade do guia de ondas ao longo da direção longitudinal. A pluralidade de stubs de ajuste pode compreender um primeiro stub de ajuste inserível através de uma face de extremidade da seção de entrada e um segundo stub de ajuste inserível através de uma face de extremidade da seção de saída. Se a cavidade do guia de ondas for cilíndrica, as pontas de ajuste podem ficar no eixo do cilindro.

[019] Em outro aspecto, a invenção pode fornecer um aparelho eletrocirúrgico para ressecção de tecido biológico, o aparelho compreendendo: um gerador de sinal de radiofrequência (RF) para gerar radiação eletromagnética (EM) de RF com uma primeira frequência; um gerador de sinal de micro-ondas para gerar radiação EM de micro-ondas com uma segunda frequência que é maior que a primeira frequência; uma sonda disposta para distribuir a radiação EM de RF e a radiação EM de micro-ondas separadamente ou simultaneamente a partir de uma extremidade distal da mesma; e uma estrutura de alimentação para transportar a radiação EM de RF e a radiação EM de micro-ondas para a sonda, a estrutura de alimentação compreendendo um canal de RF para conectar a sonda ao gerador de sinal de RF e um canal de micro-ondas para conectar a sonda ao gerador de sinal de micro-ondas, em que o canal de RF e o canal de micro-ondas compreendem vias de sinal fisicamente separadas do gerador de sinal de RF e gerador de sinal de micro-ondas, respectivamente, em que a estrutura de alimentação inclui um dispositivo isolador-diplexador compreendendo: um circuito de combinação com uma primeira entrada conectada para receber a radiação EM de RF de o canal de

RF, uma segunda entrada conectada para receber a radiação EM de micro-ondas do canal de micro-ondas e uma saída em comunicação com a primeira e a segunda entradas para transmitir a radiação EM de RF e a radiação EM de micro-ondas para a sonda ao longo de uma via de sinal comum, e um isolador de guia de ondas conectado para isolar o canal de micro-ondas da radiação EM de RF, em que o isolador de guia de ondas compreende: uma seção de entrada condutora, uma seção de saída condutora, uma seção intermediária condutora, a seção intermediária tendo uma primeira extremidade que se encaixa na seção de entrada e uma segunda extremidade que se encaixa na seção de saída, uma primeira barreira de isolamento CC disposta entre a seção de entrada e a seção intermediária e uma segunda barreira de isolamento CC disposta entre a seção intermediária e a seção de saída, em que a seção de entrada, a seção intermediária e a seção de saída juntas incluem uma cavidade de guia de ondas, em que a saída do circuito de combinação inclui um condutor de sinal e um condutor de proteção, e em que a primeira barreira de isolamento CC e a segunda barreira de isolamento CC fornecem um par de estruturas capacitivas conectadas em série entre o condutor de proteção da saída do circuito de combinação e a seção de entrada condutora do isolador de guia de ondas, a estrutura capacitiva sendo disposta para inibir o acoplamento da energia EM de RF e o vazamento da energia EM de micro- ondas.

[020] Este aspecto da invenção pode ser combinado com qualquer ou todos os componentes (individualmente ou em qualquer combinação) descritos abaixo com referência ao aparelho eletrocirúrgico 400 da Fig. 1. Por exemplo, o canal de RF e micro-ondas pode incluir qualquer um ou todos os componentes do canal de RF e do canal de micro-ondas, respectivamente, descritos acima. Como mencionado acima, o canal de micro-ondas pode incluir um circulador para separar um sinal refletido no canal de micro-ondas de um sinal direto. Numa modalidade alternativa, um acoplador direcional pode ser usado para o mesmo fim. Na prática, o circulador ou acoplador direcional exibirão isolamento imperfeito, que por sua vez afeta o sinal refletido que é efetivamente recebido no detector. O dispositivo isolador-diplexador pode compreender uma impedância ajustável capaz de compensar esse isolamento imperfeito, além de otimizar a perda de retorno e a transmissão no isolador de guia de ondas.

[021] O sistema pode ser configurado para fornecer energia para o corte e coagulação de tecido ao mesmo tempo (por exemplo, um modo misto ou misturado) ou pode ser operado de forma independente, de modo que a energia de RF e de micro-ondas seja distribuída para a sonda sob controle manual do usuário (por exemplo, com base na operação de um pedal) ou automaticamente com base em informações de grandeza e/ou fase medidas a partir do canal de RF e/ou de micro- ondas. O sistema pode ser usado para executar a ablação e o corte do tecido. No caso da energia de micro-ondas e de RF serem fornecidas simultaneamente, apenas uma ou ambas as energias de RF e micro-ondas refletidas de volta para os respectivos geradores podem ser utilizadas a uma potência elevada ou baixa para controlar o perfil de distribuição de energia. Neste caso, pode ser desejável fazer medições durante o período de DESLIGAMENTO quando o formato de distribuição de energia for pulsado.

[022] A extremidade distal da sonda pode compreender uma estrutura de emissão bipolar compreendendo um primeiro condutor espacialmente separado de um segundo condutor, sendo o primeiro e o segundo condutores dispostos para agir: como eletrodos ativos e de retorno, respectivamente, para transmitir a radiação EM de RF por condução e como uma antena ou transformador para facilitar a irradiação da energia EM de micro-ondas. Assim, o sistema pode ser disposto para proporcionar uma via de retorno local para a energia de RF. Por exemplo, a energia de RF pode passar por condução através do tecido que separa os condutores, ou um plasma pode ser gerado nas proximidades dos condutores para proporcionar a via de retorno local. O corte de tecido por RF pode ser produzido por um material dielétrico fixo que separa os primeiro e segundo condutores, em que a espessura do material dielétrico é pequena, isto é, inferior a 1 mm e a constante dielétrica é elevada, ou seja, maior do que a do ar.

[023] A invenção pode ser particularmente adequada em procedimentos do trato gastrointestinal (GI), por exemplo, para remover pólipos no intestino, ou seja, para a ressecção endoscópica submucosa. A invenção também pode prestar-se a procedimentos endoscópicos de precisão, isto é, a ressecção endoscópica de precisão, e pode ser usada em procedimentos no ouvido, nariz e garganta e de ressecção hepática.

[024] Neste documento, o termo "condutor" é usado para significar eletricamente condutor, a menos que o contexto indique o contrário.

[025] A primeira frequência pode ser uma frequência fixa estável na faixa de 10 kHz a 300 MHz e a segunda frequência pode ser uma frequência fixa estável na faixa de 300 MHz e 100 GHz. A primeira frequência deve ser suficientemente elevada para evitar que a energia cause estimulação nervosa e suficientemente baixa para evitar que a energia cause branqueamento de tecidos ou margem térmica desnecessária ou danos à estrutura do tecido. Frequências únicas preferenciais para a energia de RF incluem qualquer uma ou mais dentre: 100 kHz, a 250 kHz, 400kHz, 500 kHz, 1 MHz, 5 MHz. Frequências únicas preferenciais para a segunda frequência incluem 915 MHz, 2,45 GHz, 5,8 GHz, 14,5 GHz, 24 GHz. Preferencialmente, a segunda frequência é pelo menos uma ordem de grandeza (isto é, pelo menos, 10 vezes) maior do que a primeira frequência.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[026] As modalidades da invenção são descritas em detalhe a seguir com referência às figuras anexas, nas quais:

[027] A Fig. 1 é um diagrama geral do sistema esquemático de um aparelho eletrocirúrgico no qual pode ser utilizada a presente invenção;

[028] A Fig. 2 é um diagrama esquemático de um exemplo conhecido de um circuito de isolamento que pode ser usado em um aparelho eletrocirúrgico;

[029] A Fig. 3 é uma ilustração esquemática em corte dos componentes condutores de um isolador-diplexador combinado que é uma modalidade da invenção;

[030] A Fig. 4 é uma ilustração esquemática em corte dos componentes isolantes no isolador-diplexador combinado que é uma modalidade da invenção;

[031] A Fig. 5 é uma ilustração esquemática em corte de uma configuração de diplexador de RF para o isolador-diplexador combinado que é uma modalidade da invenção;

[032] A Fig. 6 é um diagrama em corte de um modelo de simulação do isolador-diplexador combinado que é uma modalidade da invenção;

[033] A Fig. 7 é um gráfico que mostra os parâmetros de transmissão e reflexão previstos obtidos usando o modelo de simulação do isolador-diplexador combinado que é uma modalidade da invenção;

[034] A Fig. 8 é uma seção em corte de um modelo de simulação de um filtro de micro-ondas montado em uma porta de RF do isolador-diplexador combinado que é uma modalidade da invenção; e

[035] A Fig. 9 é um gráfico que mostra os parâmetros de transmissão e reflexão previstos para o filtro de micro-ondas obtidos usando o modelo de simulação da Fig. 8. DESCRIÇÃO DETALHADA; OPÇÕES ADICIONAIS E PREFERÊNCIAS

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[036] A Fig. 1 mostra um diagrama esquemático de um aparelho eletrocirúrgico 400, tal como o divulgado em GB 2 486 343, que é útil para a compreensão da invenção. O aparelho compreende um canal de RF e um canal de micro-ondas. O canal de RF contém componentes de geração e controle de um sinal eletromagnético de frequência de RF num nível de potência adequado para o tratamento de (por exemplo, por corte ou dessecação) tecido biológico. O canal de micro-ondas contém componentes de geração e controle de um sinal eletromagnético de frequência de micro-ondas a um nível de potência adequado para o tratamento de (por exemplo, por coagulação ou ablação) tecido biológico.

[037] O canal de micro-ondas tem uma fonte de frequência de micro-ondas 402 seguida por um divisor de potência 424 (por exemplo, um divisor de potência de 3 dB), o qual divide o sinal da fonte 402 em duas ramificações. Uma ramificação do divisor de potência 424 forma um canal de micro-ondas, que tem um módulo de controle de potência que compreende um atenuador variável 404 controlado pelo controlador 406 através do sinal de controle V10 e um modulador de sinal 408 controlado pelo controlador 406 através do sinal de controle V 11 e um módulo amplificador compreendendo o amplificador de unidade 410 e o amplificador de potência 412 para gerar a radiação EM de micro-ondas direta para distribuição a partir de uma sonda 420 a um nível de potência adequado para o tratamento. Após o módulo amplificador, o canal de micro-ondas continua com um módulo de acoplamento de sinal de micro-ondas (que faz parte de um detector de sinal de micro-ondas) que compreende um circulador 416 conectado para fornecer energia EM de micro-ondas a partir da fonte para a sonda ao longo de uma via entre a primeira e a segunda porta, um acoplador de sinal direto 414 na primeira porta do circulador 416, e um acoplador de sinal refletido 418 na terceira porta do circulador

416. Depois de passar através do acoplador de sinal refletido, a energia EM de micro-ondas a partir da terceira porta é absorvida por um armazenador de energia

422. O módulo de acoplamento de sinal de micro-ondas também inclui um interruptor 415 operado pelo controlador 406 através do sinal de controle V 12 para ligar, quer o sinal acoplado direto ou o sinal acoplado refletido a um receptor heteródino para detecção.

[038] A outra ramificação do divisor de energia 424 forma um canal de medição. O canal de medição ignora o alinhamento de amplificação no canal de micro-ondas, e, portanto, é organizado para fornecer um sinal de baixa energia a partir da sonda. Nesta modalidade, um comutador de seleção de canal principal 426 controlado pelo controlador 406 através do sinal de controle V 13 pode ser operado para selecionar um sinal a partir do canal de micro-ondas ou do canal de medição para distribuir para a sonda. Um filtro passa-alto 427 é conectado entre o comutador de seleção de canal principal 426 e a sonda 420 para proteger o gerador de sinal de micro-ondas de sinais de RF de baixa frequência.

[039] O canal de medição inclui componentes dispostos para detectar a fase e a magnitude da energia refletida a partir da sonda, o que pode fornecer informação sobre o tecido de material biológico por exemplo, presente na extremidade distal da sonda. O canal de medição compreende um circulador 428 conectado para fornecer energia EM de micro-ondas a partir da fonte 402 para a sonda ao longo de um trajeto entre a primeira e a segunda porta. Um sinal refletido retornado da sonda é direcionado para a terceira porta do circulador 428. O circulador 428 é utilizado para proporcionar isolamento entre o sinal direto e o sinal refletido para facilitar a medição precisa. No entanto, como o circulador não fornece o isolamento completo entre a sua primeira e terceira portas, ou seja, uma parte do sinal direto pode atravessar a terceira porta e interferir com o sinal refletido, um circuito de portadora de cancelamento é utilizado para injetar uma porção do sinal direto (do acoplador de sinal direto 430) de volta para o sinal que sai da terceira porta (através do acoplador de injeção 432). O circuito de portadora de cancelamento inclui um ajustador de fase 434 para garantir que a porção injetada esteja 180° fora de fase com qualquer sinal que atravesse a terceira porta a partir da primeira porta, a fim de anulá-lo. O circuito de portadora de cancelamento também inclui um atenuador de sinal 436 para garantir que a magnitude da porção injetada seja a mesma que qualquer sinal de ruptura.

[040] Para compensar qualquer desvio no sinal direto, um acoplador de sinal direto 438 é proporcionado no canal de medição. A saída acoplada do acoplador de sinal direto 438 e o sinal refletido a partir da terceira porta do circulador 428 estão conectados aos respectivos terminais de entrada de um comutador 440, o qual é operado pelo controlador 406 através do sinal de controle V 14 para conectar o sinal direto acoplado ou o sinal refletido a um receptor heteródino para detecção.

[041] A saída do comutador 440 (ou seja, a saída do canal de medição) e a saída do comutador 415 (ou seja, a saída do canal de micro-ondas) são conectadas a um respectivo terminal de entrada de um comutador de seleção de canal secundário 442, que pode ser operado pelo controlador 406 através do sinal de controle V15 em conjunto com o comutador de seleção de canal principal para garantir que a saída do canal de medição esteja conectada ao receptor heteródino quando o canal de medição estiver fornecendo energia à sonda e que a saída do canal de micro-ondas esteja conectada ao receptor heteródino quando o canal de micro-ondas estiver fornecendo energia à sonda.

[042] O receptor heteródino é utilizado para extrair a informação de fase e magnitude do sinal de saída pelo comutador de seleção de canal secundário 442. Um receptor heteródino único é mostrado neste sistema, mas um receptor heteródino duplo (contendo dois osciladores e misturadores locais) para misturar redutivamente a frequência de fonte duas vezes antes que o sinal entre no controlador pode ser utilizado, se necessário. O receptor heteródino compreende um oscilador local 444 e um misturador 448 para misturar redutivamente a saída de sinal pelo interruptor de seleção de canal secundário 442. A frequência do sinal do oscilador local é selecionada de modo que a saída do misturador 448 esteja em uma frequência intermediária adequada para ser recebida no controlador 406. Os filtros passa-faixa 446, 450 são proporcionados para proteger o oscilador local 444 e o controlador 406 dos sinais de micro-ondas de alta frequência.

[043] O controlador 406 recebe a saída do receptor heteródino e determina (por exemplo, extrai) disso a informação indicativa de fase e magnitude dos sinais diretos e/ou refletidos no canal de micro-ondas ou de medição. Esta informação pode ser usada para controlar a distribuição de radiação EM de micro-ondas de alta potência no canal de micro-ondas ou radiação EM de RF de alta potência no canal de RF. Um utilizador pode interagir com o controlador 406 através de uma interface de usuário 452, como discutido acima.

[044] O canal de RF mostrado na Fig. 1 compreende uma fonte de frequência de RF 454 conectada a um controlador de acesso 456 que é controlado pelo controlador 406 através do sinal de controle V16. O controlador de acesso 456 fornece um sinal de funcionamento de um amplificador de RF 458, que é um arranjo de meia-ponte. A tensão de dreno do arranjo de meia-ponte pode ser controlada através de uma alimentação CC variável 460. Um transformador de saída 462 transfere o sinal de RF gerado para uma linha para distribuição a uma sonda 420. Um filtro passa-baixo, passa-faixa, corta-faixa ou rejeita-faixa 464 é conectado a essa linha para proteger o gerador de sinais de RF de sinais de micro-ondas de alta frequência.

[045] Um transformador de corrente 466 é conectado ao canal de RF para medir a corrente distribuída à carga do tecido. Um divisor de potencial 468 (que pode ser aproveitado fora do transformador de saída) é utilizado para medir a tensão. Os sinais de saída do divisor de potencial 468 e transformador de corrente 466 (ou seja, saídas de tensão indicativo da tensão e corrente) são conectados diretamente ao controlador 406, após condicionamento pelos respectivos amplificadores de tensão 470, 472 e diodos reguladores de tensão Zener 474, 476, 478, 480 (mostrados como sinais B e C na Fig. 1).

[046] Para derivar informação de fase, os sinais de tensão e corrente (B e C) são também conectados a um comparador de fase 482 (por exemplo, uma porta EXOR) cuja tensão de saída é integrada pelo circuito RC 484 para produzir uma saída de tensão (mostrada como A na Fig. 1) que é proporcional à diferença de fase entre as formas de onda de tensão e corrente. Esta saída de tensão (sinal A) está conectada diretamente ao controlador 406.

[047] O canal de micro-ondas/medição e o canal de RF estão conectados a um combinador de sinal 114, o qual transmite os dois tipos de sinal separadamente ou simultaneamente ao longo do conjunto de cabos 116 à sonda 420, a partir da qual é distribuída (por exemplo, irradiada) para o tecido biológico de um paciente.

[048] Um isolador de guia de ondas (não mostrado) pode ser fornecido na junção entre o canal de micro-ondas e combinador de sinal. O isolador de guia de ondas pode ser configurado para executar três funções: (i) permitir a passagem de uma potência de micro-ondas muito alta (por exemplo, superior a 10 W); (ii)

bloquear a passagem da potência de RF; e (iii) fornecer uma tensão de resistência elevada (por exemplo, superior a 10 kV). Uma estrutura capacitiva (também conhecida como uma ruptura de CC) pode também ser fornecida no (por exemplo, dentro) ou adjacente ao isolador de guia de ondas. O objetivo da estrutura capacitiva é reduzir o acoplamento capacitivo através da barreira de isolamento.

[049] A Fig. 2 é um diagrama esquemático de um circuito de isolamento como divulgado em GB 2 522 533, o que também é útil para entender a invenção. O circuito de isolamento faz parte de uma estrutura de alimentação para o transporte de radiação EM de RF a partir de um gerador de sinal de RF 218 e radiação de micro-ondas a partir de um gerador de sinal de micro-ondas 220 a uma sonda. Nesta modalidade, a sonda (não representada) pode ser ligada a uma porta de saída 228 fornecida num compartimento 226. Uma luva de isolamento 229 é fornecida na porta de saída 228 do compartimento para evitar que uma passagem de corrente conecte o invólucro de aterramento do compartimento com os componentes flutuantes conectados à porta de saída 228.

[050] A estrutura de alimentação compreende um canal de RF com uma via de sinal de RF 212, 214 para a transmissão da radiação EM de RF e um canal de micro-ondas com uma via de sinal de micro-ondas 210 para transmitir a radiação EM de micro-ondas. As vias de sinal para a radiação EM de RF e radiação de micro- ondas estão fisicamente separadas uma da outra. O gerador de sinais de RF é ligado à via do sinal de RF 212, 214 através de um transformador de tensão 216. A bobina secundária do transformador 216 (ou seja, do lado da sonda da disposição) é flutuante, portanto, não há via de corrente direta entre o paciente e o gerador de sinal de RF 218. Isso significa que tanto o condutor de sinal 212 quanto o condutor de proteção 214 da via de sinal de RF 212, 214 são flutuantes.

[051] O circuito de isolamento compreende um isolador de guia de ondas 600, cujo espaço isolante está configurado para fornecer o nível necessário de isolamento de corrente contínua DC, além de ter uma reatância capacitiva que seja baixa o suficiente à frequência da energia de micro-ondas para evitar vazamento da energia de micro-ondas no espaço. Os espaços podem ser de 0,6 mm ou mais, por exemplo, 0,75 mm. A energia de RF não é capaz de acoplar-se entre as duas extremidades do isolador porque o diâmetro do tubo cria uma indutância muito grande em série com cada uma das sondas na frequência de RF.

[052] O circuito de isolamento tem um circuito de combinação integrado com o isolador de guia de ondas 600. O condutor de sinal 212 e o condutor de proteção 214 que transportam o sinal de RF são conectados a um conector de RF coaxial 602 (alimentador de RF), o qual introduz o sinal de RF no isolador de guia de onda 600, a partir do qual ele é transmitido da porta de saída 232 até a sonda.

[053] O espaço de isolamento 603 é disposto de modo a evitar que o sinal de RF volte a se acoplar à porta de entrada 230. A energia de micro-ondas é impedida de se acoplar ao conector de RF 602 pelo posicionamento cuidadoso da haste condutora interna no interior do isolador de guia de ondas, conforme explicado abaixo.

[054] Uma unidade de ajuste é incorporada ao isolador de guia de ondas 600 para reduzir a perda de retorno da linha de componentes, como discutido abaixo. Nessa modalidade, a unidade de ajuste compreende três stubs 231 que podem ser inseridos de modo ajustável, por exemplo: aparafusados, no corpo da cavidade.

[055] Além disso, o canal de RF tem uma reatância ajustável 217 que é operável sob o controle do sinal de controle C1 para acomodar (por exemplo, compensar) alterações na capacitância resultante dos diferentes comprimentos de cabos utilizados com o gerador. A reatância ajustável 217 pode compreender um ou mais dos capacitores ou indutores ajustáveis eletronicamente ou comutados conectados em derivação ou em série com o canal de RF. Isolador-diplexador combinado aprimorado

[056] A presente invenção fornece um isolador-diplexador combinado que melhora o circuito de isolamento discutido acima com referência à Fig. 2. Modalidades da invenção podem fornecer um isolador-diplexador combinado adequado para uso com um gerador eletrocirúrgico que gera formas de onda de RF e formas de onda de micro-ondas a frequências muito diferentes, por exemplo, a 5,8 GHz e 400 kHz, para permitir que um instrumento eletrocirúrgico forneça diferentes formas de tratamento usando energia recebida de uma linha de alimentação comum.

[057] Uma modalidade de um isolador-diplexador combinado é descrita abaixo com referência às Figs. 3 a 5. Aspectos de seu desempenho, obtidos por simulação (por exemplo, usando software de simulação CST), são então descritos com referência às Figs. 6 a 9.

[058] O isolador-diplexador combinado opera para impedir que a RF de alta tensão atinja a fonte de micro-ondas, onde pode causar danos, e para impedir que a energia de micro-ondas viaje ao longo do cabo até a fonte de RF, onde irradiaria. Em cada caso, o vazamento também resultaria em desperdício de energia gerada, o que deve ser evitado.

[059] O isolador-diplexador combinado fornece um isolador de guia de ondas com uma ruptura de CC nos condutores interno e externo que conectam a fonte de micro-ondas à sonda. A ruptura de CC opera para impedir que a RF de alta tensão alcance a fonte de micro-ondas, sem perturbar a transmissão de micro- ondas para a sonda ou permitir a radiação de micro-ondas através da ruptura de CC.

[060] Quando apenas um isolador de guia de ondas for usado, uma capacitância da ruptura de CC no condutor externo pode ser muito alta para uma operação eficiente. Esse problema é solucionado através do fornecimento de um isolador coaxial adicional ou integrado ao isolador de guia de ondas para conectar efetivamente uma capacitância em série ao condutor externo sem impedir a transmissão de micro-ondas ou permitir irradiação.

[061] A Fig. 3 é uma vista esquemática em corte de um isolador-diplexador 100 combinado que é uma modalidade da invenção. O isolador-diplexador combinado compreendendo um isolador de guia de ondas cilíndrico ao longo de um eixo longitudinal de

[062] Na Fig. 3, apenas os elementos eletricamente condutores do isolador são representados.

[063] O isolador de guia de ondas cilíndrico do isolador-diplexador combinado 100 é formado a partir de um par de tampas de extremidade 102, 106 separadas pelo colar 104.

[064] O isolador de guia de ondas tem uma extremidade de entrada formada por uma tampa de extremidade de entrada 102 que está disposta para receber uma alimentação de micro-ondas em uma porta de entrada 112. A porta de entrada 112 está disposta em uma parede lateral circunferencial da tampa de extremidade de entrada 102. A porta de entrada 112 está adaptada para receber um cabo coaxial e compreendendo uma passagem através da parede circunferencial da tampa de extremidade para permitir que um condutor interno de um cabo coaxial conectado (não mostrado) se estenda radialmente no espaço cilíndrico definido pelo isolador de guia de ondas. O espaço cilíndrico pode ser preenchido com material dielétrico isolante (por exemplo, ar).

[065] O isolador de guia de ondas tem uma extremidade de saída formada por uma tampa de extremidade de saída 106 que é conectável a uma linha de saída através de uma porta de saída 116. A porta de saída 116 está disposta em uma parede lateral circunferencial da tampa de extremidade de saída 106. A porta de entrada 116 está adaptada para receber um cabo coaxial e compreendendo uma passagem através da parede circunferencial da tampa de extremidade para permitir que um condutor interno de um cabo coaxial conectado (não mostrado) se estenda radialmente no espaço cilíndrico definido pelo isolador de guia de ondas. Como discutido em mais detalhes abaixo, o condutor interno pode fazer parte de uma estrutura de diplexador de RF para transferir um sinal de RF para o cabo coaxial que está conectado à porta de saída 116. Os condutores internos dos cabos coaxiais que se projetam na cavidade do guia de ondas cilíndrico são, portanto, isolados um do outro pelo material dielétrico na cavidade.

[066] Neste exemplo, a porta de entrada 112 e a porta de saída 116 estão em lados opostos do cilindro formado pelo guia de ondas. Isso pode ser útil para se ajustar às conexões com outros componentes, mas não é essencial. Nas simulações discutidas abaixo, por exemplo, a porta de entrada e a porta de saída estão no mesmo lado do cilindro.

[067] A tampa da extremidade de entrada 102 e a tampa da extremidade de saída 106 são elementos cilíndricos tendo uma extremidade axial fechada e uma extremidade axial aberta. As tampas de extremidade 102, 106 são dispostas com os eixos alinhados e com as extremidades axiais abertas voltadas uma para a outra. A tampa da extremidade de entrada 102 está configurada para estar em comunicação elétrica com um condutor externo de um cabo coaxial conectado à porta de entrada 112. A tampa da extremidade de saída 106 é configurada para estar em comunicação elétrica com um condutor externo de um cabo coaxial conectado à porta de saída 116. As tampas de extremidade 102, 106 são fisicamente separadas uma da outra ao longo do eixo do cilindro. A separação é mantida por um colar eletricamente condutor 104 e um par de espaçadores isolantes 126, 128 (ver Fig. 4) que estão respectivamente assentados em um recesso circunferencial correspondente 108, 110 formado na extremidade aberta da tampa de extremidade de entrada 102 e da tampa de extremidade de saída 106.

[068] O colar 104 cobre o vão axial entre as extremidades axiais abertas das tampas de extremidade 102, 106 a fim de completar a cavidade do guia de ondas cilíndrico. Para isolar as tampas das extremidades umas das outras (e, portanto, isolar os condutores externos dos cabos coaxiais conectados a elas), uma camada isolante 127 (ver Fig. 4) é disposta em torno das superfícies externas de uma porção distal de ambas as tampas de extremidade, a fim de fornecer uma barreira dielétrica (isolante eletricamente) em um vão circunferencial entre as superfícies externas das tampas de extremidade 102, 106 e a superfície interna do colar 104 em uma região onde elas se sobrepõem.

[069] Com isto feito, o isolador de guia de ondas compreende duas porções isolantes dispostas em série ao longo do eixo do cilindro. Uma primeira porção isolante ocorre na sobreposição entre a tampa da extremidade de entrada 102 e o colar 104. Uma segunda porção isolante ocorre na sobreposição entre a tampa da extremidade de saída 106 e o colar 104. Com essa estrutura, a capacitância entre as duas extremidades pode ser reduzida, de modo que a capacitância da estrutura seja menor do que a observada com apenas uma porção isolante. A redução na capacitância não leva a um aumento significativo no vazamento de micro-ondas, porque a maior parte da energia acoplada a partir da guia é refletida porque os cantos afiados nas extremidades da cavidade criam uma alta impedância à passagem da onda.

[070] A camada isolante 127 pode ser fornecida por qualquer material adequado. Em um exemplo, a camada isolante 127 pode compreender uma pluralidade (por exemplo, 2, 3 ou mais) de voltas de película Kapton®. O material da película pode ter uma constante dielétrica de 3,4 e um fator de dissipação de 0,002. A película pode ter uma espessura de 0,005 mm e uma pluralidade de voltas pode ser usada para fornecer à camada isolante uma espessura apropriada. Em outros exemplos, a camada isolante pode ser um elemento tubular, por exemplo, semelhante a uma arruela, que se assenta entre as tampas de extremidade 102, 106 e o colar 104. Como os dois vãos isolantes são em série, ambos podem suportar a tensão necessária, a presença de um orifício no isolador não causará uma quebra no isolamento. Por esse motivo, o isolador pode ser uma folha dielétrica enrolada (envolvida) com várias camadas ou um tubo com uma camada.

[071] Os espaçadores isolantes 126 e 128 podem compreender anéis isolantes rígidos, por exemplo, feitos de plástico Delrin® ou cloreto de polivinil (PVC). Os espaçadores podem ter um comprimento axial selecionado para definir o comprimento correto para as regiões sobrepostas (cada uma das quais pode ser considerada como um choke separado).

[072] Como mencionado acima, a camada isolante 127 está localizada em um vão circunferencial entre as superfícies externas das tampas de extremidade 102 e 106 e a superfície interna do colar 104 em uma região onde elas se sobrepõem. O vão pode ter um diâmetro médio de 41,05 mm e uma espessura radial de 0,15 mm. A capacitância de cada vão, que pode ser parcial ou completamente preenchida com o material dielétrico da camada isolante 127, pode estar em torno de 110 pF. Isso significa que os dois vãos em série fornecem uma capacitância de cerca de 55 pF.

[073] Cada uma das tampas de extremidade 102 e 106 tem um orifício de passagem formado em sua extremidade axial fechada. Os orifícios de passagem podem ser dispostos simetricamente um com o outro em relação ao eixo do cilindro. Neste exemplo, os orifícios de passagem estão no eixo do cilindro. Assim, a tampa da extremidade de entrada 102 tem um orifício de passagem 114 formado centralmente em sua extremidade axial fechada. A tampa da extremidade de saída 106 tem orifícios de passagem 118 formados centralmente em sua extremidade axial fechada. Os orifícios de passagem 114 e 118 são dispostos para receber elementos de pino ou parafuso eletricamente condutivos, que são inseríveis de forma seletiva e controlável na cavidade para permitir o ajuste, isto é, para permitir a otimização da perda de inserção e a perda de retorno do isolador-diplexador combinado.

[074] No exemplo mostrado na Fig. 3, a tampa da extremidade de saída compreende três orifícios adicionais 120, 122, 124. Esses orifícios estão relacionados à função diplexadora, que é mostrada em mais detalhes na Fig. 5.

[075] A Fig. 5 mostra uma vista em corte da tampa da extremidade de saída

106. Um cabo coaxial 142 é conectado à porta de saída 116 usando um conector adequado 138. Um condutor interno 140 do cabo coaxial 142 se projeta para dentro da cavidade. O condutor interno 140 ainda está rodeado pelo material dielétrico 141 do cabo coaxial por uma porção do comprimento que se estende para dentro da cavidade.

[076] A funcionalidade diplexadora do dispositivo é fornecida através da introdução de um elemento de conexão de RF 132 perpendicularmente através de um orifício 120 na face de extremidade fechada da tampa de extremidade de saída

106. O orifício 120 está diretamente alinhado com o condutor interno 140 do cabo coaxial de saída, de modo que faz contato com o condutor interno 140 em parte do caminho ao longo de seu comprimento. Se o elemento de conexão de RF 132 for inserido de modo a fazer contato na distância certa abaixo do condutor central, nenhuma energia de micro-ondas será acoplada ao elemento de conexão de RF

132. Esta conexão afeta um pouco uma combinação com o conector de micro- ondas, mas uma boa combinação com a energia de micro-ondas pode ser recuperada fazendo alterações no comprimento do condutor interno 140.

[077] A linha de conexão de RF 132 é conectada à tampa da extremidade de saída 106 por um corpo do conector 130, que é fixado à tampa da extremidade de saída 106 por um par de parafusos 134 e 136 que são recebidos respectivamente em um par de orifícios 122 e 124 formados na face de extremidade fechada da tampa da extremidade de saída 106. O corpo do conector 130 compreende um filtro de micro-ondas 131 para bloquear a energia de micro-ondas. Neste exemplo, o filtro de micro-ondas 131 é um filtro coaxial cilíndrico conectado à extremidade da tampa da extremidade de saída. O filtro coaxial cilíndrico pode ser um filtro coaxial reentrante de duas seções, por exemplo, projetado para rejeitar fortemente frequências de e torno de 5,8 GHz. O filtro de micro-ondas 131 é colocado a uma certa distância da parede de extremidade interna da tampa da extremidade de saída 106, de modo que, nas frequências de micro-ondas, o elemento de conexão de RF 132 parece estar em curto-circuito na parede de extremidade, para impedir a saída da energia de micro-ondas através do elemento de conexão de RF 132.

[078] O sinal de RF (por exemplo, das linhas de entrada 212 e 214, como mostrado na Fig. 2) é aplicado entre uma extremidade distal 133 do elemento de conexão de RF 132 e o corpo eletricamente condutor 130 do filtro, que por sua vez é eletricamente conectado à superfície externa da tampa da extremidade de saída

106. A conexão do sinal de RF pode ser feita por um conector coaxial padrão, se conveniente.

[079] O elemento de conexão de RF 132 se estende para tocar o condutor interno 140 do cabo coaxial de saída (que pode assumir a forma de um conector de micro-ondas). O elemento de conexão de RF 132 pode ser soldado ao condutor interno 140.

[080] O elemento de conexão de RF 132 é isolado da seção de saída e das outras partes do filtro condutor por um tubo isolante 146 (ver Fig. 8), por exemplo, feito de PTFE ou semelhante. O elemento de conexão de RF 132 pode ser uma estrutura de pino rígida. Em um exemplo, o elemento de conexão de RF 132 e o tubo isolante 146 podem ser construídos retirando o revestimento de cobre externo de um pequeno comprimento de cabo coaxial semirrígido.

[081] A Fig. 6 é um diagrama em corte de um modelo de simulação do isolador-diplexador combinado que é uma modalidade da invenção. Os recursos já descritos recebem o mesmo número de referência e não são discutidos novamente. Para maior clareza, com exceção dos três pinos de conexão 132, 140 e 154 e dois elementos de ajuste 150 e 152, a Fig. 6 mostra apenas os componentes dielétricos (isto é, isolantes elétricos) do isolador-diplexador combinado. Esses componentes dielétricos incluem o ar 148 dentro da cavidade do guia de ondas e o ar 144 dentro do filtro de micro-ondas. Eles também incluem os espaçadores dielétricos 126 e 128 e a camada isolante 127 discutidos acima. A simulação foi executada com base nos componentes condutores discutidos acima com referência às Figs. 3 e 5 também estavam presentes.

[082] Existem três portas no dispositivo. A porta 1 é a porta de saída combinada de RF/micro-ondas. A porta 2 é a linha de conexão de RF 132, que introduz energia de RF a 400 kHz. A porta 3 é a porta de entrada de micro-ondas, que introduz energia de micro-ondas (por exemplo, a 5,8 GHz no exemplo preferido). A simulação foi realizada com as duas portas de micro-ondas (porta 1 e porta 3) no mesmo lado do cilindro.

[083] A Fig. 7 é um gráfico que mostra os parâmetros de transmissão e reflexão previstos obtidos usando o modelo de simulação do isolador-diplexador combinado da Fig. 6, entre 4,8 GHz e 6,8 GHz. A tabela inserida no gráfico fornece o valor para cada parâmetro em 5,8 GHz.

[084] As linhas 180 e 182 mostram que o acoplamento da porta de entrada e porta de saída à porta de RF (S21, S23) é menor que -60 dB em um intervalo de 5,78 GHz a 5,82 GHz.

[085] A linha 186 mostra que a correspondência na porta de entrada (S33) é próxima de -20 dB a 5,8 GHz.

[086] A linha 188 mostra que a correspondência na porta de saída (S11) também está próxima de -20 dB a 5,8 GHz.

[087] A linha 184 mostra que a perda entre as portas de entrada e saída (S31, S13) é de -0,19 dB a 5,8 GHz.

[088] A Fig. 8 é uma seção em corte de um modelo de simulação do filtro de micro-ondas 131 montado na porta de RF. O filtro tem um formato cilíndrico. O elemento de conexão de RF 132 se estende ao longo de um eixo do cilindro. O elemento de conexão de RF 132 é cercado pela luva isolante 146, por exemplo, feita de PTFE. O filtro 131 compreende um corpo eletricamente condutor 130 (omitido para maior clareza na Fig. 8, mas mostrado na Fig. 3) que define um par de cavidades 144 preenchidas com ar axialmente separadas que atuam como chokes para inibir ou impedir a passagem de energia de micro-ondas. A 5,8 GHz, cada cavidade cheia de ar tem um quarto de onda de comprimento, da linha de transmissão coaxial até a extremidade fechada. Uma cavidade de um quarto de onda apresenta um circuito aberto no condutor externo da linha de transmissão coaxial que impede a passagem do sinal de 5,8 GHz. O espaçamento das cavidades é organizado de modo que cada um reforce o efeito do outro. A 400 kHz, o filtro não tem efeito, portanto a entrada do sinal de RF não é impedida.

[089] A Fig. 9 é um gráfico que mostra os parâmetros de transmissão e reflexão previstos para o filtro de micro-ondas obtidos usando o modelo de simulação da Fig. 8, de 3GHz a 8,5 GHz.

[090] A linha 160 mostra a transmissão através do filtro (S12), enquanto a linha 162 mostra a reflexão do filtro (S22). As linhas para S21 e S11 são idênticas às de S12 e S22.

[091] A 5,8 GHz, a perda de inserção prevista é muito alta (-49,5 dB) e a perda de reflexão muito baixa (-0,0102 dB). Esse desempenho foi com cargas de 50 Ω em cada extremidade. Na prática, pode haver uma carga de impedância mais alta nas duas extremidades, para que o desempenho real seja ligeiramente diferente da simulação. Por exemplo, a forma e a frequência do mergulho podem variar, dependendo da posição exata de ambas as extremidades, e a perda de inserção pode ser maior, devido à incompatibilidade de impedância extra.

[092] A discussão a seguir resume os resultados das medições realizadas em um exemplo real do isolador-diplexador combinado discutido acima.

[093] As medidas foram feitas entre a porta 3 (entrada) e a porta 1 (saída), conforme descrito na Fig. 6, em uma faixa de frequência de 5,6 GHz a 6 GHz. As medidas de interesse foram reflexão (S33), transmissão (S13) e perda a 5,8 GHz (que é a frequência preferida de energia de micro-ondas).

[094] Os cabos coaxiais foram conectados à porta de entrada e saída usando conectores de micro-ondas. Neste exemplo, os conectores foram versões adaptadas do componente Amphenol P/N 172224. Esses conectores foram adaptados cortando o dielétrico, de modo que 1 mm se projetasse na cavidade do guia de ondas e cortando os pinos salientes (os condutores internos mencionados acima), de modo que eles se estendessem a 20 mm do flange do conector. Espera- se que um comprimento preferido dos pinos esteja na região de 17,5 mm; portanto, esta técnica fornece pinos longos que podem ser cortados conforme necessário.

[095] Com essa configuração e ajustando os afinadores de parafuso em cada tampa de extremidade, uma perda de retorno de -34 dB e uma perda de inserção de -0,5 dB podem ser obtidas.

[096] A experiência foi repetida com um dispositivo com portas de micro- ondas em lados opostos do guia de ondas. Verificou-se que o comportamento foi significativamente diferente nesse cenário. Isso implica que os modos de corte de ordem superior desempenham um papel significativo no acoplamento, pois o modo TE01 fundamental que pode se propagar no guia de ondas não deve mostrar diferença no acoplamento entre conectores no mesmo lado do cilindro ou em lados opostos. No entanto, com o arranjo da presente invenção, ainda é possível ajustar o isolador-diplexador combinado para obter um bom desempenho.

Claims (14)

REIVINDICAÇÕES

1. Dispositivo isolador-diplexador combinado, caracterizado pelo fato de que compreende: um circuito de combinação que tem uma primeira entrada conectável para receber de radiação eletromagnética (EM) de radiofrequência (RF) que tem uma primeira frequência de um canal de RF, uma segunda entrada conectável para receber radiação EM de micro-ondas que tem uma segunda frequência que é mais elevada que a primeira frequência de um canal de micro-ondas e uma saída em comunicação com a primeira e a segunda entradas para transmitir a radiação EM de RF e a radiação EM de micro-ondas a uma via de sinalização comum e um isolador de guia de ondas conectado para isolar o canal de micro-ondas da radiação EM de RF, em que o isolador de guia de ondas compreende: uma seção de entrada condutora, uma seção de saída condutora, uma seção intermediária condutora, a seção intermediária tendo uma primeira extremidade que se encaixa na seção de entrada e uma segunda extremidade que se encaixa na seção de saída, uma primeira barreira de isolamento CC disposta entre a seção de entrada e a seção intermediária, e uma segunda barreira de isolamento CC disposta entre a seção intermediária e a seção de saída, em que a seção de entrada, seção intermediária e seção de saída juntas incluem uma cavidade de guia de ondas, em que a saída do circuito de combinação inclui um condutor de sinal e um condutor de terra, e em que a primeira barreira de isolamento CC e a segunda barreira de isolamento CC fornecem um par de estruturas capacitivas conectadas em série entre o condutor de terra da saída do circuito de combinação e a seção de entrada condutora do isolador de guia de ondas, a estrutura capacitiva sendo disposta para inibir o acoplamento da energia RF EM e vazamento da energia EM de micro- ondas.

2. Dispositivo isolador-diplexador de acordo com a reivindicação 1,

caracterizado pelo fato de que a seção de entrada, a seção intermediária e a seção de saída estão dispostas em sequência ao longo de uma direção longitudinal, em que a seção intermediária se sobrepõe à seção de entrada na direção longitudinal na primeira barreira de isolamento CC e em que a seção intermediária se sobrepõe à com a seção de saída na direção longitudinal na segunda barreira de isolamento CC.

3. Dispositivo isolador-diplexador combinado, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que: a saída conectada à via de sinalização comum inclui uma sonda de saída montada na seção de saída do isolador de guia de ondas, a sonda de saída tendo um primeiro condutor de acoplamento que se estende no isolador de guia de ondas para acoplar a energia EM de micro-ondas a partir daí, a segunda entrada inclui uma sonda de entrada montada na seção de entrada do isolador de guia de ondas, a sonda de entrada tendo um segundo condutor de acoplamento se estendendo para o isolador de guia de ondas para acoplar a energia EM de micro-ondas na cavidade, e o primeiro condutor de acoplamento e o segundo condutor de acoplamento se estendem em uma direção que é ortogonal à direção longitudinal.

4. Dispositivo isolador-diplexador combinado, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o primeiro condutor de acoplamento e o segundo condutor de acoplamento se estendem para dentro da cavidade do guia de ondas a partir de direções opostas.

5. Dispositivo isolador-diplexador combinado, de acordo com a reivindicação 3 ou 4, caracterizado pelo fato de que a primeira entrada inclui um conector de RF montado no isolador de guia de ondas, o conector de RF tendo um condutor de sinal que se estende para dentro da cavidade do guia de ondas para entrar em contato eletricamente com o condutor de acoplamento do sonda de saída, em que o condutor de sinal se estende na direção longitudinal e em que o condutor de sinal é posicionado para se alinhar substancialmente com um equipotencial da energia EM de micro-ondas dentro do isolador de guia de ondas.

6. Dispositivo isolador-diplexador combinado, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o conector de RF compreende um filtro coaxial conectado à seção de saída e configurado para inibir a energia EM de micro-ondas de vazar do isolador de guia de ondas através do condutor de sinal do conector de RF.

7. Dispositivo isolador-diplexador combinado, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o filtro coaxial compreende um filtro coaxial reentrante de duas seções.

8. Dispositivo isolador-diplexador combinado, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 7, caracterizado pelo fato de que o isolador de guia de ondas compreende uma pluralidade de pontas de ajuste que podem ser inseridas de forma ajustável na cavidade do guia de ondas ao longo da direção longitudinal.

9. Dispositivo isolador-diplexador combinado, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de pontas de ajuste compreende uma primeira ponta de ajuste inserível através de uma face de extremidade longitudinal da seção de entrada e uma segunda ponta de ajuste inserível através de uma face de extremidade longitudinal da seção de saída.

10. Dispositivo isolador-diplexador combinado, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que inclui uma camada isolante disposta entre a seção de entrada e a seção intermediária na primeira barreira de isolamento CC.

11. Dispositivo isolador-diplexador combinado, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que inclui uma camada isolante disposta entre a seção de saída e a seção intermediária na segunda barreira de isolamento CC.

12. Dispositivo combinado isolador-diplexador, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a cavidade do guia de ondas é cilíndrica.

13. Aparelho eletrocirúrgico de ressecção do tecido biológico caracterizado pelo fato de que o aparelho compreende: um gerador de sinal de radiofrequência (RF) para gerar radiação eletromagnética (EM) de RF com uma primeira frequência; um gerador de sinal de micro-ondas para a geração de radiação EM de micro-ondas tendo uma segunda frequência que é maior do que a primeira frequência; uma sonda disposta de modo a entregar a radiação EM de RF e a radiação

EM de micro-ondas separada ou simultaneamente a partir de uma extremidade distal da mesma; e uma estrutura de alimentação para transportar a radiação EM de RF e a radiação EM de micro-ondas à sonda, em que a estrutura de alimentação compreende um canal de RF para conectar a sonda ao gerador de sinal de RF e um canal de micro-ondas para conectar a sonda ao gerador de sinal de micro- ondas, em que o canal de RF e o canal de micro-ondas compreendem vias de sinalização fisicamente separadas a partir do gerador de sinal de RF e o gerador de sinal de micro-ondas, respectivamente, em que a estrutura de alimentação inclui um dispositivo isolador-diplexador compreendendo: um circuito de combinação tendo uma primeira entrada conectada para receber a radiação EM de RF do canal de RF, uma segunda entrada conectada para receber a radiação EM de micro-ondas do canal de micro-ondas e uma saída em comunicação com as primeira e segunda entradas para transporte do EM de RF radiação e radiação EM de micro-ondas para a sonda ao longo de uma via de sinal comum, e um isolador de guia de ondas conectado para isolar o canal de micro-ondas da radiação EM de RF, em que o isolador de guia de ondas compreende: uma seção de entrada condutora, uma seção de saída condutora, uma seção intermediária condutora, a seção intermediária tendo uma primeira extremidade que se encaixa na seção de entrada e uma segunda extremidade que se encaixa na seção de saída, uma primeira barreira de isolamento CC disposta entre a seção de entrada e a seção intermediária, e uma segunda barreira de isolamento CC disposta entre a seção intermediária e a seção de saída, em que a seção de entrada, seção intermediária e seção de saída juntas incluem uma cavidade de guia de ondas, em que a saída do circuito de combinação inclui um condutor de sinal e um condutor de terra, e em que a primeira barreira de isolamento CC e a segunda barreira de isolamento CC fornecem um par de estruturas capacitivas conectadas em série entre o condutor de terra da saída do circuito de combinação e a seção de entrada condutora do isolador de guia de ondas, a estrutura capacitiva sendo disposta para inibir o acoplamento da energia RF EM e vazamento da energia EM de micro- ondas.

14. Aparelho eletrocirúrgico, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o dispositivo isolador-diplexador é um dispositivo isolador-diplexador combinado de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 12.