BR112020002309A2

BR112020002309A2 - aplicador difusivo para sistema de plasma atmosférico frio

Info

Publication number: BR112020002309A2
Application number: BR112020002309-4A
Authority: BR
Inventors: Jerome Canady; Alexey Shashurin; Taisen ZHUANG; Feng Yan
Original assignee: U.S. Patent Innovations Llc
Priority date: 2017-08-04
Filing date: 2018-08-06
Publication date: 2020-08-04
Also published as: EP3661443A1; WO2019028466A1; CN111050678B; US20200261135A1; AU2018312113B2; RU2749804C1; CN111050678A; AU2018312113A1; JP2020529257A; CA3071020A1; EP3661443A4; US10912598B2

Abstract

É fornecido um aparelho ou dispositivo para realizar procedimentos de plasma atmosférico frio. O dispositivo ou aparelho tem um alojamento, uma câmara dentro do alojamento, uma porta de entrada para a câmara, uma pluralidade de portas de saída da câmara, e uma pluralidade de eletrodos montados no alojamento, sendo que cada eletrodo dentre a pluralidade de eletrodos tem uma extremidade distal adjacente a uma porta dentre a pluralidade de portas de saída. A porta de entrada, a câmara, as portas de saída e a pluralidade de eletrodos são configuradas para fornecer um gás inerte que flui na porta de entrada e através da câmara para a porta de saída para se tornar plasmatizado pela energia elétrica aplicada à pluralidade de eletrodos para formar um plasma frio que flui das portas de saída.

Description

“APLICADOR DIFUSIVO PARA SISTEMA DE PLASMA ATMOSFÉRICO FRIO” REFERÊNCIA REMISSIVA A PEDIDOS RELACIONADOS

[0001] O presente pedido reivindica o benefício da data de depósito do Pedido de Patente Provisório nº de série US 62/541.225 depositado pelos presentes inventores em 4 de agosto de 2017.

[0002] O pedido de patente provisório mencionado acima é incorporado por referência na sua totalidade.

DECLARAÇÃO RELATIVA À PESQUISA OU DESENVOLVIMENTO PATROCINADO PELO GOVERNO FEDERAL

[0003] Nenhum.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO Campo da Invenção

[0004] A presente invenção se refere a sistemas e métodos para realizar procedimentos de plasma atmosférico frio. Breve Descrição da Técnica Relacionada

[0005] Um novo campo emergente da medicina de plasma foi desencadeado pelo desenvolvimento intensivo e vasto potencial de plasmas frios para aplicações biomédicas. Os plasmas frios eram tradicionalmente utilizados para esterilização e desinfecção. G. E. Morfill e J.L. Zimmermann “Plasma Health Care - Old Problems, New Solutions” Contrib. Plasma Phys. 52, 655 (2012); A. Fridman, “Plasma Chemistry” Cambridge University Press,

2008. Além disso, as aplicações de plasma frio incluem tratamento de câncer, de pele, odontologia, administração de fármacos, dermatologia, cosméticos, cicatrização de feridas, modificações celulares, etc. M. Keidar, R. Walk, A. Shashurin, P. Srinivasan, A. Sandler, S. Dasgupta, R. Ravi, R. Guerrero-Preston e B. Trink, “Cold plasma selectivity and the possibility of a paradigm shift in cancer therapy” British Journal of Cancer 105, 1295 (2011); A. Shashurin, M.Keidar, S. Bronnikov, R.A. Jurjus, M.A. Stepp, “Living tissue under treatment of cold plasma atmospheric jet” Appl.Phys.Let. 92, 181501 (2008). Em contraste com os plasmas térmicos, os plasmas frios não causam queimadura de tecido e podem oferecer técnica cirúrgica mínima invasiva. Os plasmas frios operam abaixo do limiar do dano térmico do tecido e induzem respostas químicas específicas no nível celular.

[0006] As propriedades químicas e físicas únicas dos plasmas atmosféricos frios permitem inúmeras aplicações recentes em biomedicina, incluindo esterilização, preparação de materiais poliméricos para procedimentos médicos, cicatrização de feridas, remoção de tecidos ou células e brocas dentárias. A. Fridman, Plasma Chemistry (Cambridge University Press, 2008); G. Fridman, G. Friedman, A. Gutsol, A. B. Shekhter, V. N. Vasilets, and A. Fridman “Applied Plasma Medicine”, Plasma Processes Polym. 5, 503 (2008); E. Stoffels, Y. Sakiyama, and D.B. Graves “Cold Atmospheric Plasma: Charged Species and Their Interactions With Cells and Tissues” IEEE Trans. Plasma Sci. 36, 1441 (2008); X. Lu, Y. Cao, P. Yang, Q. Xiong, Z. Xiong, Y. Xian e Y. Pan “An RC Plasma Device for Sterilization of Root Canal of Teeth” IEEE Trans. Plasma Sci. 37, 668 (2009).

[0007] A terapia com óxido de nitrogênio (NO) à base de plasma demonstrou um enorme potencial para estimulação de processos regenerativos e cicatrização de feridas. O trabalho que descobriu a função do óxido de nitrogênio como uma molécula sinal foi concedido pelo Prêmio Nobel de Medicina e Biologia em 1999. A terapia com NO demonstrou tremendo efeito de aceleração da cicatrização de úlceras, queimaduras e feridas graves. Outras evidências experimentais sustentam a eficiência de plasmas frios produzidos por descarga dielétrica de barreira para apoptose de linhagens celulares de câncer de melanoma, tratamento de leishmaniose cutânea, feridas ulcerosas nas pálpebras, infecções da córnea, esterilização de cáries dentárias, regeneração da pele, etc.

[0008] O progresso recente em plasmas atmosféricos levou à criação de plasmas frios com temperaturas de íons próximas à temperatura ambiente. Os plasmas atmosféricos não térmicos frios podem ter enormes aplicações na tecnologia biomédica. K.H. Becker, K.H. Shoenbach e J.G. Eden, “Microplasma and applications,” J. Phys. D.:Appl.Phys. 39, R55-R70 (2006). Em particular, o tratamento com plasma pode potencialmente oferecer uma cirurgia minimamente invasiva que permita a remoção específica de células sem influenciar todo o tecido. A cirurgia a laser convencional é baseada na interação térmica e leva à morte celular acidental, ou seja, necrose e pode causar danos permanentes aos tecidos. Por outro lado, a interação não térmica do plasma com o tecido pode permitir a remoção específica de células sem necrose. Em particular, essas interações incluem o descolamento celular sem afetar a viabilidade celular, a morte celular controlável etc. Elas também podem ser usadas para métodos cosméticos de regeneração da arquitetura reticular da derme. O objetivo da interação do plasma com o tecido não é desnaturar o tecido, mas sim operar abaixo do limiar de dano térmico e para induzir resposta ou modificação quimicamente específica. Em particular, a presença do plasma pode promover uma reação química que teria o efeito desejado. A reação química pode ser promovida ajustando a pressão, a composição do gás e a energia. Assim, as questões importantes são encontrar condições que produzam efeito no tecido sem tratamento térmico. O tratamento geral com plasma oferece a vantagem de que nunca se pode pensar na cirurgia a laser mais avançada. E. Stoffels, I.E Kieft, R.E.J Sladek, L. J.M van den Bedem, E.P van der Laan, M. Steinbuch “Plasma needle for in vivo medical treatment: recent developments and perspectives” Plasma Sources Sci. Technol. 15, S169- S180 (2006).

[0009] Nos últimos anos, a interação do plasma frio com os tecidos tem se tornado um tópico de pesquisa muito ativo devido ao potencial mencionado. Experimentos preliminares demonstraram efeitos potentes do tratamento com plasma frio no tecido canceroso, tanto in vitro como in vivo e sugerem o importante papel das espécies reativas de oxigênio (ROS) no tratamento seletivo do câncer. A eficiência in vivo de plasmas frios para a ablação de tumores de câncer de bexiga subcutâneo de tamanho médio em camundongos foi demonstrada. M. Keidar, A. Shashurin, R. Ravi, R. Guerrero-Preston e B. Trink, British Journal of Cancer 105, 1295 (2011). Além disso, a seletividade de plasmas para a morte de células cancerosas, mantendo as células saudáveis intactas foi demonstrada in vitro para várias linhagens de células. Os efeitos no nível celular incluem descolamento de células da matriz extracelular e diminuição da velocidade de migração das células, enquanto o efeito no nível subcelular é a redução da expressão da integrina da superfície celular (receptores responsáveis pela adesão e migração celular). A. Shashurin, M.Keidar, S. Bronnikov, R.A. Jurjus, M.A. Stepp, Appl. Phys. Let. 92, 181501 (2008). A. Shashurin, M.A. Stepp, T.S. Hawley, S. Pal-Ghosh, L. Brieda, S. Bronnikov, R.A. Jurjus, M. Keidar, Influence of cold plasma atmospheric jet on integrin activity of living cells Plasma Process. Polym. 7 294 (2010). Além disso, verificou-se que as células normais e cancerosas respondem ao CAP (plasma atmosférico frio) de maneira diferente, dependendo de onde estão, em termos do ciclo celular, através de suas várias funções vitais. A migração de células normais foi reduzida em 30 % (p<0,001), no entanto, as células cancerosas reagem de maneira diferente: as células de carcinoma mais agressivas mostraram mais resposta na diminuição das taxas de migração (~20 % com p<0,001) do que as células de papiloma menos agressivas (p>0,05). Verificou-se também que o CAP induz uma parada G2/M transitória de 2 vezes nas células de papiloma e de carcinoma; as células epiteliais normais não mostraram nenhuma alteração na progressão do ciclo celular. O. Volotskova, T. S. Hawley, M. A. Stepp & M. Keidar, “Targeting the cancer cell cycle by cold atmospheric plasma,” Scientific Reports, 2:636, 6 de setembro de 2012

[0010] Diante desses achados, o plasma frio representa um novo complemento promissor para a terapia do câncer,

oferecendo a capacidade de direcionar diretamente e matar seletivamente as células cancerosas. O CAP pode levar a um novo paradigma na terapia do câncer, oferecendo uma técnica cirúrgica minimamente invasiva que permite a remoção específica de células sem afetar todo o tecido. O CAP demonstrou um potencial altamente seletivo in vitro e in vivo em relação ao número de linhagens de células de câncer (pulmão, bexiga, cabeça e pescoço, pele etc.) e, como tal, tem potencial para abordar as limitações que as atuais abordagens quimioterápicas clínicas contêm em relação a ablação tumoral não seletiva e incompleta. Além disso, a ação do CAP leva à diminuição seletiva da migração de células cancerosas, portanto, tem potencial para mitigar as metástases e pode levar ao desenvolvimento de uma nova abordagem terapêutica para as metástases.

[0011] Uma variedade de diferentes geradores eletrocirúrgicos é conhecida. A Patente US n° 4.429.694 de McGreevy revelou um sistema de plasma e argônio e gerador eletrocirúrgico e uma variedade de diferentes efeitos eletrocirúrgicos que podem ser alcançados dependendo principalmente das características da energia elétrica fornecida pelo gerador eletrocirúrgico. Os efeitos eletrocirúrgicos incluíram efeito de corte puro, um efeito de corte e hemostasia combinados, um efeito de fulguração e um efeito de dissecação. A fulguração e a dissecação, algumas vezes, são chamadas coletivamente de coagulação.

[0012] Outro método de eletrocirurgia monopolar através de tecnologia de plasma de argônio foi descrita por Morrison na Patente US nº 4.040.426 em 1977 e McGreevy na Patente US nº 4.781.175. Esse método, chamado de coagulação de plasma de argônio (APC) ou coagulação de feixe de argônio é um método termoablativo monopolar sem contato de eletrocoagulação que foi amplamente usado em cirurgia pelos últimos vinte anos. Em geral, APC envolve suprir um gás ionizável como argônio após o eletrodo ativo para tecido- alvo e conduzir energia elétrica para o tecido-alvo em trajetórias ionizadas como corrente difusa sem arco. Canady descreveu na Patente US nº 5.207.675 o desenvolvimento de APC através de um cateter flexível que permitiu o uso de APC em endoscopia. Esses novos métodos permitiram que o cirurgião, endoscopista combinasse eletrocauterização monopolar padrão com um gás de plasma para coagulação de tecido.

[0013] Ainda outro sistema é revelado no documento WO 2012/061535 A2, que revelou um sistema para cortar e coagular tecidos simultaneamente.

[0014] Na patente US n° 9.999.462, foi revelado um sistema e método para uma unidade de conversão para o uso de um gerador eletrocirúrgico de alta frequência para realizar procedimentos de plasma atmosférico frio. No Pedido de Patente PCT número de série PCT/US2018/026894, é revelado um gerador eletrocirúrgico aprimorado a gás para a execução de vários tipos de eletrocirurgia e eletrocirurgia aprimorada por gás.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0015] Em uma modalidade preferida, a presente invenção é um aparelho para a realização de procedimentos de plasma atmosférico frio. O aparelho tem um alojamento, uma câmara dentro do alojamento, uma porta de entrada para a câmara, uma pluralidade de portas de saída da câmara, e uma pluralidade de eletrodos montados no alojamento, sendo que cada eletrodo dentre a pluralidade de eletrodos tem uma extremidade distal alinhada com uma porta de saída dentre a pluralidade de portas de saída. A porta de entrada, a câmara, as portas de saída e a pluralidade de eletrodos são configuradas para fornecer um gás inerte que flui na porta de entrada e através da câmara para a porta de saída para se tornar plasmatizado pela energia elétrica aplicada à pluralidade de eletrodos para formar um plasma frio que flui das portas de saída.

[0016] Cada porta de saída dentre a pluralidade de portas de saída pode compreender um canal de saída com uma abertura de extremidade proximal para a câmara e uma abertura de extremidade distal configurada para permitir que o gás que flui através do canal saia do alojamento, em que uma extremidade distal de um eletrodo dentre a pluralidade de eletrodos se estende em cada canal de saída. O aparelho pode compreender ainda todo ou parte de um membro de suporte dentro de cada canal de saída para suportar uma porção de um eletrodo dentro do canal, um conector elétrico para conectar cada eletrodo dentre a pluralidade de eletrodos a uma fonte de energia eletrocirúrgica e um conector para gás para conectar a porta de entrada à câmara para uma fonte de gás inerte. Além disso, o aparelho pode compreender um gerador eletrocirúrgico assistido por gás, em que o conector elétrico e o conector para gás estão conectados ao gerador eletrocirúrgico assistido por gás.

[0017] Em outra modalidade preferida, a presente invenção é um aparelho de plasma atmosférico frio. O aparelho tem um conjunto de aplicador difusivo que tem um alojamento de plástico biocompatível e uma pluralidade de eletrodos. O alojamento tem uma peça de extremidade distal e uma peça de extremidade proximal conectadas uma à outra. A peça de extremidade distal compreende uma parede lateral, uma face de extremidade distal, uma pluralidade de canais de saída que se estendem através da face de extremidade distal e um membro de suporte de eletrodo dentro de cada canal de saída. A peça de extremidade proximal tem um canal de entrada que se estende através da peça de extremidade proximal e uma pluralidade de canais de eletrodo que se estendem através da peça de extremidade proximal. A peça de extremidade distal e a peça de extremidade proximal formam uma câmara dentro do alojamento biocompatível. O aparelho tem ainda uma pluralidade de eletrodos, sendo que cada eletrodo se estende através de um canal de eletrodo dentre a pluralidade de canais de eletrodo para a câmara e cada eletrodo se estende ainda através da câmara para um canal de saída dentre a pluralidade de canais de saída, em que cada eletrodo é suportado por um canal de eletrodo dentre os canais de eletrodo e um membro de suporte de eletrodo em um canal de saída dentre os canais de saída.

[0018] O aparelho pode ter ainda um conector para conectar a porta de entrada a uma fonte de gás inerte e conectar a pluralidade de eletrodos a uma fonte de energia eletrocirúrgica. Além disso, o aparelho pode ter uma peça de mão conectada ao alojamento biocompatível ou ao conector. O aparelho pode compreender ainda um atuador de braço conectado ao alojamento biocompatível. O aparelho adicional pode compreender um gerador eletrocirúrgico a gás, em que a pluralidade de eletrodos e o canal de entrada estão conectados ao gerador eletrocirúrgico a gás.

[0019] Um aplicador difusivo para realizar procedimentos de plasma atmosférico frio de acordo com uma modalidade preferida da presente invenção é usado com um sistema ou gerador de plasma atmosférico frio, por exemplo, como revelado no Pedido de Patente PCT nº de Série PCT/US2018/026894. O lado proximal do aplicador é conectado através de uma peça de mão ou tubo à saída do sistema ou gerador de plasma atmosférico frio. Um grande volume de plasma frio difusivo (relativo ao volume produzido em aplicadores de plasma atmosférico frio conhecidos) é gerado no aplicador. Esse grande volume de plasma permite o tratamento simultâneo de grandes áreas do tecido (por exemplo, o órgão inteiro do paciente) e referido na descrição a seguir com o termo Plasma frio difuso em larga escala (LSDCP).

[0020] O LSDCP é termicamente inofensivo para o tecido vivo e não pode causar queimaduras. Ao mesmo tempo, o LSDCP é mortal para as células cancerosas, deixando as células normais inalteradas.

[0021] Ainda outros aspectos, recursos e vantagens da presente invenção são prontamente evidentes a partir da descrição detalhada a seguir, simplesmente ilustrando-se implantações e modalidades preferenciais. A presente invenção também tem capacidade para outras modalidades e modalidades diferentes e seus diversos detalhes podem ser modificados em vários aspectos óbvios, todos sem se afastar do espírito e do escopo da presente invenção. Consequentemente, os desenhos e descrições devem estar relacionados como ilustrativos em natureza, e não como restritivos. Objetivos e vantagens adicionais da invenção serão apresentados, em parte, na descrição a seguir e, em parte, serão óbvios a partir da descrição, ou podem ser aprendidos na prática da invenção.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0022] Para um entendimento mais completo da presente invenção e das vantagens da mesma, agora, é feita referência à descrição a seguir e aos desenhos anexos, nos quais:

[0023] A FIG. 1 é uma vista em perspectiva de um aplicador de plasma atmosférico frio difusivo de acordo com uma modalidade preferida da presente invenção.

[0024] A FIG. 2 é uma vista da montagem de um aplicador de plasma atmosférico frio difusivo de acordo com uma modalidade preferida da presente invenção.

[0025] A FIG. 3 é uma vista frontal de um aplicador de plasma atmosférico frio difusivo de acordo com uma modalidade preferida da presente invenção.

[0026] A FIG. 4 é uma vista lateral de um aplicador de plasma atmosférico frio difusivo de acordo com uma modalidade preferida da presente invenção.

[0027] A FIG. 5 é uma vista superior de um aplicador de plasma atmosférico frio difusivo de acordo com uma modalidade preferida da presente invenção.

[0028] A FIG. 6 é uma vista inferior de um aplicador de plasma atmosférico frio difusivo de acordo com uma modalidade preferida da presente invenção.

[0029] A FIG. 7 é uma vista em seção transversal de um aplicador de plasma atmosférico frio difusivo de acordo com uma modalidade preferida da presente invenção.

[0030] A FIG. 8 é uma vista em seção transversal em perspectiva de um aplicador de plasma atmosférico frio difusivo de acordo com uma modalidade preferida da presente invenção.

[0031] A FIG. 9 é um diagrama de um sistema de plasma atmosférico frio que incorpora um aplicador de plasma atmosférico frio difusivo de acordo com uma modalidade preferida da presente invenção.

[0032] A FIG. 10 é um diagrama de uma modalidade alternativa do sistema de plasma atmosférico frio que incorpora um aplicador de plasma atmosférico frio difusivo de acordo com uma modalidade preferida da presente invenção.

[0033] A FIG. 11A é um diagrama de uma primeira modalidade de um sistema para a produção de plasmas frios para uso com um aplicador de acordo com a presente invenção.

[0034] A FIG. 11B é um diagrama de uma segunda modalidade de um sistema para a produção de plasmas frios para uso com um aplicador de acordo com a presente invenção.

[0035] A FIG. 11C é um diagrama de uma terceira modalidade de um sistema para a produção de plasmas frios para uso com um aplicador de acordo com a presente invenção.

[0036] A FIG. 11D é um diagrama de um módulo de baixa frequência (LF) e Sonda de Plasma Atmosférico Frio (CAP) para uso com um aplicador de acordo com uma modalidade preferida da presente invenção.

[0037] A FIG. 12 é um diagrama de blocos de uma modalidade preferida de um gerador eletrocirúrgico aprimorado por gás tendo um sistema de controle de pressão de acordo com a presente invenção configurado para realizar um procedimento de plasma atmosférico frio.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES PREFERIDAS

[0038] Um aplicador de plasma atmosférico frio difusivo de acordo com uma modalidade preferida da presente invenção é descrito com referência às figuras. 1-8. Como mostrado na FIG. 2, o aplicador é um conjunto de três partes diferentes: uma peça de extremidade distal 100, uma peça de extremidade proximal 200 e uma pluralidade de eletrodos

300. A peça de extremidade distal e a peça de extremidade proximal podem ser um plástico biocompatível moldado, como acrilonitrila butadieno estireno (ABS), politetrafluoretileno (PFTE) ou similares. Os eletrodos 300 são um material condutor, como tungstênio, aço inoxidável ou cobre, mas outros materiais condutores conhecidos podem ser usados. A invenção não se limita de maneira alguma a um alojamento que é um conjunto de peças de extremidade proximal e distal, mas sim, pode ser um conjunto ou mais de duas peças ou pode ter um alojamento integral incorporando os recursos de ambas as peças de extremidade proximal e distal descritas no presente documento.

[0039] A peça de extremidade distal 100 tem uma superfície externa com contorno 102, 104, 106, uma face interna cilíndrica 109, uma face de extremidade 110 e uma crista ou aba 120. Embora a superfície externa seja contornada na modalidade revelada, a invenção não se limita a um projeto particular da superfície externa do alojamento. A peça de extremidade distal tem ainda uma pluralidade de canais ou portas de saída 630 que se estendem através da face de extremidade 110. Dentro de cada canal 630, há um membro de suporte de eletrodo 140 para suportar a extremidade distal de um eletrodo 300. O membro de suporte 140 pode assumir uma variedade de formas, incluindo mas não se limitando a uma pluralidade de nervuras ou flanges. No interior da peça de extremidade distal, há um ombro 107.

[0040] A peça de extremidade proximal 200 tem uma porção de base 202 e uma porção cilíndrica 220 configurada para inserir na peça de extremidade distal 100. A peça de extremidade proximal 200 tem um canal central ou porta de entrada 610 que se conecta a uma fonte de gás inerte. A peça de extremidade distal tem ainda uma pluralidade de canais 201 para receber e suportar eletrodos. Cada canal de eletrodo 201 na peça de extremidade proximal 200 corresponde a um canal 630 na peça de extremidade distal. A peça de extremidade distal 100 e a peça de extremidade proximal 200 podem ser unidas em conjunto por qualquer meio, como soldagem, um ou mais mecanismos de travamento ou rosca.

[0041] Quando a peça de extremidade distal e a peça de extremidade proximal são montadas em conjunto, elas formam uma câmara dentro do aplicador. Na FIG. 7, a câmara pode ser considerada como todas as áreas 610, 620, 630 como uma câmara única, como uma pluralidade de câmaras de tamanhos diferentes ou como uma câmara 620, um canal de entrada 610 e uma pluralidade de canais de saída 630. A nomenclatura usada, no entanto, é insignificante. Deve haver uma porta de acesso através da qual um gás inerte pode entrar na câmara 620 e uma pluralidade de portas de saída através das quais o plasma atmosférico frio pode sair da câmara 620. Na modalidade mostrada nas figuras, o canal ou câmara de entrada 610 é menor que a câmara principal 620 e cada canal ou câmara de saída 630 é menor que a câmara principal 620.

[0042] O aplicador, acessório ou bico da presente invenção tem ainda uma pluralidade de eletrodos 300 cujas extremidades proximais finalmente se conectam a uma fonte de energia elétrica. A pluralidade de eletrodos pode se conectar um ao outro e, em seguida, ter um conector único para um gerador ou pode ter conectores separados. Cada eletrodo 300 se estende através de um canal de suporte de eletrodo 201 na peça de extremidade proximal 200 do alojamento, através da câmara principal 620 e em um canal ou câmara 630 para se posicionar perto da saída do respectivo canal ou câmara 630. De preferência, a extremidade distal de cada eletrodo 300 está dentro de cerca de 1 mm de uma saída de um canal ou câmara 630. Em uma modalidade alternativa, por exemplo, um único eletrodo pode se estender através de um único canal de suporte de eletrodo na peça de extremidade proximal e, em seguida, esse eletrodo pode se dividir em uma pluralidade de eletrodos dentro da câmara 620 ou ser conectado a uma pluralidade de eletrodos na câmara 620.

[0043] A presente invenção é um sistema que integra um dispositivo de plasma frio difusivo em larga escala com um sistema eletrocirúrgico. O dispositivo ou aplicador de plasma frio difusivo de tamanho grande permite o tratamento simultâneo de grandes áreas do tecido (por exemplo, o órgão inteiro do paciente). É termicamente inofensivo para o tecido biológico e não pode causar queimaduras. O plasma frio produzido pelo sistema inventado é mortal para as células cancerosas, deixando as células normais inalteradas.

[0044] O acessório, aplicador ou bico da presente invenção pode ser usado em uma variedade de disposições diferentes. Como mostrado na FIG. 9, o dispositivo 970 da presente invenção pode ser usado em um sistema de plasma atmosférico frio (CAP) com um gerador de CAP 910 com uma unidade eletrocirúrgica 912 e um conversor de plasma frio 914 e uma fonte de gás 920. O aplicador é montado na extremidade de um braço ajustável 930 que tem uma linha elétrica 940 que se conecta aos eletrodos 300 e uma linha de gás 950 que se conecta à porta de entrada 910 dentro dos mesmos. A linha elétrica se conecta ao gerador eletrocirúrgico em uma extremidade e aos eletrodos 300 do aplicador na outra extremidade. A linha de gás 950 se conecta a uma fonte de gás (através de um controlador de gás). O braço 930 pode ter um cabo ou mecanismo manipulador 960 próximo ao aplicador 970 para manobrar o aplicador para uma posição desejada.

[0045] Na modalidade da FIG. 9, o gerador e o conversor de plasma frio podem ser um sistema como qualquer um dos revelados no Pedido de Patente US nº de série 15/991.609 ou pode ser uma unidade eletrocirúrgica integrada a gás, tal como é revelada no documento PCT/US2018/026894. Ambos os pedidos anteriores são incorporados no presente documento por referência na sua totalidade.

[0046] Em outras modalidades, o aplicador pode ser disposto como mostrado na FIG. 10. Especificamente, o aplicador 1010 é conectado à fonte de energia elétrica e gás através de um conector 1020 à linha elétrica 1030 e à linha de gás 1040. O conector 1020 pode ser um conector simples, uma peça de mão ou em uma modalidade microinvasiva, tal como para uso em um laparoscópio ou endoscópio, um tubo.

[0047] O sistema de plasma atmosférico frio (CAP) usado com um aplicador da presente invenção pode ser usado com uma variedade de modalidades para gerar plasma atmosférico frio. Por exemplo, o sistema de CAP pode assumir a forma de qualquer um dos seguintes.

[0048] Uma primeira modalidade de um sistema para a produção de plasmas frios é mostrada na FIG. 11A. O sistema tem um gerador eletrocirúrgico de alta frequência (HF) ou ESU 1110a, um conversor de baixa frequência (LF) 1140a, uma unidade de gás 1120, um suprimento de gás 1130 e uma sonda de plasma atmosférico frio (CAP) 1150. A sonda de CAP 1150 está conectada a uma saída do conversor de potência de LF 1140a e a unidade de gás 1120. O suprimento de gás 1130 é uma fonte de um gás inerte, como o hélio. A unidade de gás 1120 controla o fluxo do gás inerte para a sonda de CAP

1150. O gerador eletrocirúrgico de HF 1110a fornece energia de alta frequência (HF) para realizar procedimentos eletrocirúrgicos, como eletrocauterização, coagulação por plasma de argônio e outros. A energia de HF, por exemplo, pode ter uma frequência de 400 kHz, o que significa que o gerador gera energia em uma faixa de frequências centralizadas em 400 kHz. Se o gerador estiver configurado, por exemplo, com uma potência de 100W, a potência de 100W na frequência central de 400 kHz dominará o sinal. Os níveis de energia nas frequências em torno dessa frequência central serão mais baixos quanto mais distantes as frequências circundantes estiverem da frequência central. Os geradores eletrocirúrgicos convencionais operam dessa maneira e são conhecidos dos versados na técnica. Nos geradores eletrocirúrgicos convencionais, a frequência central dominante normalmente está na faixa de 300 kHz a 600 kHz. Essa frequência central dominante às vezes pode ser chamada de "frequência nominal".

[0049] É possível uma variedade de configurações diferentes do sistema. Na FIG. 11A, o sistema é configurado com o ESU 1110a, o conversor de LF 1140a e a unidade de gás 1120 como unidades separadas. Com tal arranjo, pode-se usar um gerador eletrocirúrgico convencional e uma unidade de gás convencional no sistema com uma unidade conversora de acordo com a presente invenção para produzir plasma atmosférico frio. Na FIG. 1A, a sonda de CAP tem um conector para gás para conectar à unidade de gás e um conector elétrico para conectar à unidade conversora.

[0050] Outra modalidade de um sistema para realizar CAP de acordo com a presente invenção é mostrada na FIG. 11B. Nesta modalidade, um gerador eletrocirúrgico 1100b tem um módulo de HF 1110b para produzir energia de alta frequência e um módulo de potência de LF 1140b conectado ao módulo de HF 1110b para converter a potência de HF em potência de LF para uso em CAP. Em tal modalidade, o gerador eletrocirúrgico pode ter duas portas de saída elétrica, uma para CAP e outra para eletrocirurgia de HF. A sonda de CAP pode ter um conector elétrico para conectar à porta de LF e o conector para gás para conectar à unidade de gás.

[0051] Em ainda outra modalidade mostrada na FIG. 11C, uma unidade eletrocirúrgica integrada aprimorada por gás 1100c tem um módulo de potência de HF 1110c, um módulo de potência de LF 1140c e um módulo de gás 1220c. A unidade eletrocirúrgica integrada 1100c tem uma pluralidade de portas de conector, por exemplo, uma porta 1102 para conectar uma sonda de plasma de argônio a um suprimento de gás do módulo de gás 1120c e potência do módulo de potência de HF 1110c e uma porta 1104 para conectar uma sonda de CAP a um suprimento de gás da unidade de gás 1120c e um fonte de alimentação de LF do módulo de LF 1140c.

[0052] O conversor de LF 1140a, 1140b, 1140c utiliza um transformador de alta tensão 1142 conectado a uma saída de ESU 1110a, 1110b, 1110c, como mostrado na FIG. 11D. O transformador é um transformador sintonizado e é sintonizado para uma frequência mais baixa do que a saída de frequência central de ESU. Em outras palavras, o transformador opera como um transformador ressonante com uma frequência ressonante menor que a frequência de saída de ESU. Por exemplo, se a ESU emitir energia centrada em 500 kHz, o transformador poderá ter uma frequência ressonante menor que 300 kHz.

[0053] Em uma modalidade preferida, o transformador utiliza uma bobina primária 1145 com N1= 60-70 voltas e uma bobina secundária 1147 com cerca de N2 = 300 voltas. As bobinas são enroladas em um núcleo de ferrita. O número específico de voltas utilizado no transformador é fornecido apenas para fins ilustrativos e pode variar em uma faixa muito ampla. O número N2 deve ser maior que N1 para produzir uma conversão incremental da tensão.

[0054] O conversor de LF converte a tensão para cima. Na modalidade preferida, é produzida uma tensão de cerca de 4 kV. Outras modalidades do conversor de LF podem ser usadas para converter a tensão. A tensão de saída do conversor de LF deve estar na faixa de 1,5 a 50 kV.

[0055] O conversor de LF converte para baixo a frequência porque o transformador ressonante amplifica principalmente sua própria frequência ressonante e, portanto, essa frequência ressonante domina a saída. As frequências de saída do CAP devem ser menores que cerca de 300 kHz e podem ser muito menores que 300 kHz, como 30 kHz ou menos.

[0056] Além disso, o conversor de LF converte para baixo a potência devido à potência ser menor na frequência ressonante do transformador e devido à incompatibilidade de carga. Na modalidade preferida, a bobina secundária pode produzir energia < 10 Watt, mesmo quando a ESU estiver configurada com uma potência de 120W. A potência de saída do conversor de LF não deve exceder 20-30 Watt. Com uma unidade de conversão desses tipos, um eletrodo de retorno ou uma placa do paciente não é necessário devido à baixa potência e baixa frequência.

[0057] Um sistema de controle de pressão de gás 1200 para controlar uma pluralidade de módulos de controle de gás 1220, 1230, 1240 dentro de um gerador eletrocirúrgico aprimorado por gás é descrito com referência à FIG. 12. Uma pluralidade de suprimentos de gás 1222, 1232, 1242 é conectada ao sistema de controle de pressão de gás 1200 e, mais especificamente, aos respectivos módulos de controle de gás 1220, 1230, 1240 dentro do sistema de controle de pressão de gás 1200. O sistema de controle de pressão de gás 1200 tem uma fonte de alimentação 1202 para fornecer energia aos vários componentes do sistema. Uma CPU 1210 controla os módulos de controle de pressão de gás 1220, 1230, 1240 de acordo com as configurações ou instruções inseridas no sistema através de uma interface gráfica de usuário no visor. O sistema é mostrado com módulos de controle de gás para CO2, argônio e hélio, mas o sistema não está limitado a esses gases específicos. Na modalidade mostrada na FIG. 12, o CO2 é mostrado como o gás usado para insuflar um abdômen (ou outra área de um paciente). O sistema de controle de pressão de gás 1200 tem uma válvula proporcional de 3 vias conectada ao módulo de controle de gás 1220. Embora a FIG. 12 mostre a válvula proporcional de 3 vias conectada apenas ao módulo de controle de CO2 1220; as válvulas proporcionais de 3 vias podem ser conectadas a um módulo de controle de gás diferente 1230 ou 1240. O sistema de controle de pressão de gás 1200 possui ainda um módulo de potência de HF 1250 para fornecer energia elétrica de alta frequência para vários tipos de procedimentos eletrocirúrgicos. O módulo de potência de HF contém eletrônicos convencionais, tal como são conhecidos por fornecer potência de HF em geradores eletrocirúrgicos. Sistemas exemplificadores incluem, mas não estão limitados a, os revelados na Patente US n° 4.040.426 e Patente US n°

4.781.175. O sistema poderia ainda ter uma unidade conversora para converter a potência de HF em uma frequência mais baixa, tal como pode ser usada para plasma atmosférico frio e é descrita na Publicação de Pedido de

Patente US n° 2015/0342663.

[0058] As portas de saída dos módulos de controle de gás 1230, 1240 são conectadas, cada uma, à tubulação ou outro canal a um conector. Outro conector 2152, 2172 se conecta à tubulação 2150 que passa e se conecta à tubulação 1292. A tubulação 1292 é conectada a uma válvula de controle de pressão ou torneira 1280 e se estende para o trocarte 1290. A válvula de controle de pressão 1280 é usada para controlar a pressão dentro do paciente. O sistema de controle de pressão de gás tem ainda um sensor de pressão 1282 conectado à tubulação 1292 para detectar a pressão na tubulação 1292 e um sensor de pressão 1284 para detectar a pressão na válvula de controle de pressão 1280. A tubulação 292 é na verdade um tubo dentro de um tubo, de modo que o gás fornecido pelo gerador percorre para o trocarte e o paciente através de um tubo e o gás é liberado para fora do paciente através de um segundo tubo.

[0059] Como mostrado na FIG. 12 o conector ao qual o módulo de controle 1240 está conectado tem um instrumento eletrocirúrgico 2170 aprimorado por gás que tem um conector 2172 conectado dentro. Na FIG. 12, o módulo de controle de gás 1240 controla o fluxo de gás de hélio, de modo que o instrumento 2170 é, por exemplo, um acessório de plasma atmosférico frio, como no presente documento revelado.

[0060] O sistema fornece controle da pressão intra- abdominal em um paciente. A válvula de controle de pressão 1280 tem uma câmara dentro dela. A pressão nessa câmara é medida pelo sensor de pressão 1284. O CO2 é fornecido à câmara dentro da válvula de controle de pressão 280 a partir do módulo de controle de gás 1220 por meio da válvula proporcional de 3 vias 1260. A pressão nessa câmara dentro da válvula de controle de pressão 1280 também pode ser liberada por meio da válvula proporcional de 3 vias

1260. Desta maneira, o sistema pode usar o sensor de pressão 1284 e a válvula proporcional de 3 vias para alcançar a pressão desejada (configurada através de uma interface de usuário) na câmara dentro da válvula de controle de pressão 1280. O sensor de pressão 1282 detecta a pressão na tubulação 1294 (e, portanto, a pressão intra- abdominal). A válvula de controle de pressão 1280, em seguida, libera pressão através de seu exaustor para sincronizar a pressão intra-abdominal lida pelo sensor 1282 com a pressão na câmara dentro da válvula de controle de pressão conforme lida pelo sensor de pressão 1284. As leituras dos sensores 1282, 1284 podem ser fornecidas à CPU 1210, que por sua vez pode controlar o fluxo de CO2 e um fluxo de argônio e hélio, dependendo do procedimento que está sendo executado, para atingir uma pressão intra- abdominal desejada estável.

[0061] A descrição anterior da modalidade preferida da invenção foi apresentada com propósitos de ilustração e descrição. A mesma não se destina a ser exaustiva ou limitar a invenção à forma precisa revelada, e modificações e variações são possíveis à luz dos ensinamentos acima ou podem ser adquiridas a partir da prática da invenção. A modalidade foi escolhida e descrita com a finalidade de explicar os princípios da invenção e sua aplicação prática para possibilitar que um indivíduo versado na técnica utilize a invenção em diversas modalidades como são adequadas ao uso particular contemplado. Pretende-se que o escopo da invenção seja definido pelas reivindicações anexas à mesma, e seus equivalentes.

A totalidade de cada um dos documentos anteriormente mencionado é incorporada a título de referência no presente documento.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Aparelho para realizar procedimentos de plasma atmosférico frio caracterizado por compreender: um alojamento; uma câmara dentro do dito alojamento; uma porta de entrada para a dita câmara; uma pluralidade de portas de saída da dita câmara; uma pluralidade de eletrodos montados no dito alojamento, sendo que cada eletrodo dentre a dita pluralidade de eletrodos tem uma extremidade distal alinhada com uma porta de saída dentre a dita pluralidade de portas de saída; em que a dita porta de entrada, a dita câmara, as ditas portas de saída e a dita pluralidade de eletrodos são configuradas para fornecer um gás inerte que flui na dita porta de entrada e através da dita câmara para a dita porta de saída para se tornar plasmatizado pela energia elétrica aplicada à dita pluralidade de eletrodos para formar um plasma frio que flui das ditas portas de saída.

2. Aparelho para realizar procedimentos de plasma atmosférico frio, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada porta de saída dentre a dita pluralidade de portas de saída compreende um canal de saída com uma abertura de extremidade proximal à dita câmara e uma abertura de extremidade distal configurada para permitir que o gás que flui através do dito canal saia do alojamento, em que uma extremidade distal de um eletrodo dentre a dita pluralidade de eletrodos se estende para cada canal de saída.

3. Aparelho para realizar procedimentos de plasma atmosférico frio, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender ainda um membro de suporte dentro de cada canal de saída para suportar uma porção de um eletrodo dentro do canal.

4. Aparelho para realizar procedimentos de plasma atmosférico frio, de acordo com as reivindicações 1, 2 ou 3, caracterizado por compreender ainda: um conector elétrico para conectar cada eletrodo dentre a dita pluralidade de eletrodos a uma fonte de energia eletrocirúrgica; e um conector para gás para conectar a dita porta de entrada à dita câmara para uma fonte de gás inerte.

5. Aparelho para realizar procedimentos de plasma atmosférico frio, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por compreender ainda um gerador eletrocirúrgico assistido por gás, em que o dito conector elétrico e o dito conector para gás são conectados ao dito gerador eletrocirúrgico assistido por gás.

6. Aparelho de plasma atmosférico frio caracterizado por compreender: um conjunto de aplicador difusivo, que compreende: um alojamento de plástico biocompatível, que compreende: uma peça de extremidade distal que compreende: uma parede lateral; uma face de extremidade distal; uma pluralidade de canais de saída que se estendem através da dita face de extremidade distal; e um membro de suporte de eletrodo dentro de cada canal de saída; e uma peça de extremidade proximal conectada à dita peça de extremidade distal, sendo que a dita peça de extremidade distal compreende: um canal de entrada que se estende através da dita peça de extremidade proximal; uma pluralidade de canais de eletrodo que se estendem através da dita peça de extremidade proximal; em que a dita peça terminal distal e a dita peça terminal proximal formam uma câmara dentro do dito alojamento biocompatível; e uma pluralidade de eletrodos, sendo que cada eletrodo se estende através de um canal de eletrodo dentre a dita pluralidade de canais de eletrodo para a dita câmara e cada eletrodo se estende ainda através da dita câmara para um canal de saída dentre a dita pluralidade de canais de saída, em que cada dito eletrodo é suportado por um canal de eletrodo dentre os ditos canais de eletrodo e um membro de suporte de eletrodo em um canal de saída dentre os ditos canais de saída.

7. Aparelho de plasma atmosférico frio, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por compreender ainda: um conector para conectar a dita porta de entrada a uma fonte de gás inerte e conectar a dita pluralidade de eletrodos a uma fonte de energia eletrocirúrgica.

8. Aparelho de plasma atmosférico frio, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por compreender ainda uma peça de mão conectada ao dito alojamento biocompatível.

9. Aparelho de plasma atmosférico frio, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por compreender ainda um atuador de braço conectado ao dito alojamento biocompatível.

10. Aparelho de plasma atmosférico frio, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por compreender ainda um gerador eletrocirúrgico assistido por gás, em que a dita pluralidade de eletrodos e o dito canal de entrada estão conectados ao dito gerador eletrocirúrgico assistido por gás.