CN103383548B - 用于微波能量平台的外围开关装置 - Google Patents

Abstract

提供了一种电外科系统，且其包括能量源、微波施加器、开关机构和控制器。能量源配置为生成微波能量。微波施加器配置为将微波能量从能量源输送至组织。开关机构包括外壳，具有输入端口和输出端口。输入端口可连接至能量源，以及输出端口可连接至微波施加器。外壳配置为在其中容纳一个或多个开关。控制器可操作地与开关机构通信以触发开关从第一状态转换至第二状态，在第一状态中，所述至少一个开关将由能量源生成的微波能量引导至微波施加器，在第二状态中，所述至少一个开关将微波能量引导至可操作地耦接至开关机构的电阻负载。

Description

用于微波能量平台的外围开关装置

技术领域

本发明涉及外围开关装置，以及更特别地，涉及一种配置为控制从微波发生器至微波施加器的功率输出的内嵌开关机构。

背景技术

利用微波发生器结合微波施加器以治疗组织如消融组织的电外科系统在本领域中是公知的。传统的微波发生器配置为以特定的时帧如工作周期提供微波能量至微波施加器。然而，在某些情形中，证实了在工作周期终止之前关闭能量源是必须的(或有利的)。例如，可能需要将微波施加器移动到正在治疗组织上的不同区域或移动到患者的不同位置。通常，激活微波发生器上的一个或多个“发生器上”的控制器来终止或中断工作周期。例如在某些情形中，为终止或中断工作周期，可以按压微波发生器上的开/关和/或复位开关。通常，是由外科助手而不是外科医生来按压这些开关。虽然在一些手术方案下该方法控制微波发生器是有效的，而手动脚踏开关来控制微波发生器可证实是有利的。例如，手动/脚踏开关性能允许外科医生直接控制微波发生器，而不需要依赖于外科助手。

发明内容

鉴于上述内容，在医疗领域中配置为控制从微波发生器至微波施加器功率输出的内嵌开关机构证实是有用的。

参照附图详细描述本发明系统的各方面，其中相似附图标记标识相似或相同的元件。如本文所使用的且如传统的，术语“远侧”指代距离使用者最远的部分，以及术语“近侧”指代最接近使用者的微波天线部分。另外，术语诸如“上”、“下”、“前”、“后”等指代附图的方向或部件的方向，且仅仅是用于方便描述。

本发明的一个方面提供了一种电外科系统，包括能量源、微波施加器、开关机构和控制器。能量源配置为生成微波能量。微波施加器配置为将微波能量从能量源输送至组织。开关机构包括具有输入端口和输出端口的外壳。输入端口可连接至能量源，以及输出端口可连接至微波施加器。外壳配置为在其中容纳一个或多个开关。控制器可操作地与开关机构通信以触发开关从第一状态转换至第二状态，在第一状态中，所述开关将由能量源生成的微波能量引导至微波施加器，在第二状态中，所述开关将微波能量引导至可操作地耦接至开关机构的电阻负载。

电阻负载可操作地布置在开关机构的外壳内，并可操作地与开关通信。

开关可以是可变衰减器、单刀双掷开关等。在某些情形中，可变衰减器可以是吸收/反射PIN二极管衰减器或数字可编程步进衰减器。

控制器可以是可操作地布置在微波施加器上的手指开关。或在某些情形中，控制器可以是脚踏开关。在这种情形中，开关机构还可以包括可通过缆线连接至脚踏开关的第三端口。

在某些情形中，开关机构可包括与控制器通信以控制开关的一个或多个微处理器。

在某些情形中，开关机构可进一步包括无线连接电子装置，以使得控制器和微处理器彼此无线通信。

能量源可以是微波发生器，以及微波施加器可以是微波天线。

本发明的另一个方面提供了一种配置为提供微波发生器和微波天线之间的通信的内嵌开关机构。内嵌开关元件包括具有输入端口和输出端口的外壳。输入端口可连接至微波发生器，以及输出端口可连接至微波天线。外壳配置为在其中容纳一个或多个开关以及一个或多个微处理器。微处理器配置为从控制器接收启动信号，所述控制器可操作地与微波天线通信。在接收到启动信号后，微处理器触发至少一个开关从第一状态转换至第二状态，在第一状态中，所述至少一个开关将由微波发生器生成的微波能量引导至微波天线，在第二状态中，所述至少一个开关将微波能量引导至可操作地耦接至内嵌开关机构的电阻负载。

电阻负载可操作地布置在开关机构的外壳内，并可操作地与开关通信。

开关可以是可变衰减器、单刀双掷开关等。在某些情形中，可变衰减器可以是吸收/反射PIN二极管衰减器或数字可编程步进衰减器。

控制器可以是可操作地布置在微波施加器上的手指开关。或在某些情形中，控制器可以是脚踏开关。在这种情形中，开关机构还可以包括可通过缆线连接至脚踏开关的第三端口。

在某些情形中，开关机构还可包括无线连接电子装置，以使得控制器和微处理器彼此无线通信。

在本发明的又一个方面提供了一种电外科系统，包括微波发生器、微波天线、开关机构和控制器。微波天线配置为将微波能量从能量源输送至组织。开关机构包括具有多个端口的外壳，端口包括可连接至微波发生器的第一端口以及可连接至微波天线的第二端口。外壳配置为在其中容纳一个或多个开关、微处理器、和能量源。控制器可操作地与微处理器通信并提供命令信号至微处理器。在接收到命令信号后，微处理器触发开关从第一状态转换至第二状态，在第一状态中，所述开关将开关引导微波能量至微波天线，在第二状态中，所述开关将开关引导微波能量至可操作地耦接至开关机构的电阻负载。

开关可以是可变衰减器、单刀双掷开关等。在某些情形中，可变衰减器可以是吸收/反射PIN二极管衰减器或数字可编程步进衰减器。

控制器可以是可操作地布置在微波施加器上的手指开关。或在某些情形中，控制器可以是脚踏开关。在这种情形中，开关机构还可以包括可通过缆线连接至脚踏开关的第三端口。

附图说明

在结合附图时，本发明的上面和其他的方面、特征、及优点将根据下文详细描述而变得更加明显，其中：

图1是根据本发明的微波消融系统的示意框图；

图2是图1所描述的微波消融系统的透视图；以及

图3A-3B是示意图1-2所描述的微波消融系统可利用的两种开关机构的示意框图。

具体实施方式

如上所指出的，在医疗领域中，配置为控制从微波发生器至微波施加器的功率输出的内嵌开关机构证实是有用的。为此，提供了一种利用开关机构的电外科系统，所述开关机构可连接至能量源和微波施加器。所述开关机构包括一个或多个开关，并且可操作地与控制器通信以触发开关在第一和第二状态之间转换。具体而言，在所述第一状态，开关将能量源生成的微波能量引导至微波施加器。以及，在所述第二状态，开关将微波能量引导至可操作地耦接至开关机构的电阻负载。根据本发明，使用者能够直接控制微波能量输送而无需依赖助手来控制微波能量输送。

图1示意了根据本发明实施方式的电外科系统2的示意框图。系统10包括能量源4、微波施加器6、开关机构8和控制器10。

能量源4选择性地且可拆卸地经由缆线12(图1和2)耦接至开关机构8。缆线12连接布置在能量源4上的输出端口14并连接至开关机构8上的输入端口34。能量源4配置为提供电外科能量如微波能量至微波施加器6。在所示意实施方式中，能量源4是发生器18并可包括电源(未明确示出)及微波输出级(未明确示出)。在各实施方式中，发生器18还可以配置为提供RF能量。电源提供直流电至微波输出级，其然后将直流电转换至微波能量并将该微波能量输送至微波施加器6(图1和2)。发生器18包括控制器22(图1)，其可包括模拟和/或逻辑电路，用于处理由与发生器18关联的一个或多个模块所提供的感测值。在微波施加器6辐射能量时，控制器22(或可操作地与其关联的组件)接收与微波施加器6关联的一个或多个测量信号。

参照图2，微波施加器6包括外壳21、细长轴杆20、手柄24、及电外科能量连接器26。连接器26设置在外壳21的近端并配置为连接微波施加器6至开关机构8(图2)。连接器26还配置为提供电外科能量至传导尖端28，其可操作地布置在细长轴杆20的远端(图2)。特别地，传导尖端28和细长轴杆20通过内部同轴电缆(未详细示出)与连接器26电气通信，所述内部同轴电缆从微波施加器6的近端延伸并可操作地耦接至辐射段(未详细示出)，所述辐射段可操作地布置在轴杆20内并毗邻传导(辐射)尖端28。如本领域常用的，内部同轴电缆可包括介电材料和外部导体，所述外部导体包绕每个内导体和介电材料中。

如本领域常用的，辐射段，其借助传导尖端28(或在某些情形中不用传导尖端28)，配置为输送微波能量至靶标组织部位。为此，细长传导尖端28(和/或轴杆20)可由合适的导电材料形成，包括但不限于铜、不锈钢或其他导电金属。在某些情形中，传导尖端28(和/或轴杆20)可电镀以其他金属如金或银以改进某些性能，例如改进导电性、减少能量损失等。微波施加器6可以利用的一种类型的传导尖端在2009年1月8日提交的、由Brannan共同拥有的美国专利申请号12/350,292中描述。

继续参照图2，外壳21支撑微波施加器6的一个或多个可操作组件。在所示意实施方式中，外壳21配置为其上支撑控制器10(以及与其关联的可操作组件)。在该实施方式中，与控制器10关联的内部电路(未详细示出)设置在外壳21内并通过缆线30连接至开关机构8，所述缆线30可选择的并可释放地耦接至外壳21上的连接器26。连接至控制器10的一个或多个导线(未示出)与缆线30的导线捆绑在一起，缆线30的导线配置为提供微波能量至微波施加器6的辐射段。控制器10的导线连接至开关机构8的内部电路32。

开关机构8作为内嵌开关机构并包括外壳35，其由一种或多种合适的材料制成，例如塑料、金属、陶瓷等(图1和2)。外壳35分别包括输入端口和输出端口34和36(参见图1和2)。输入端口34可通过缆线12连接至发生器18的输入端口14，以及输出端口36可通过耦接至连接器26(图2)的缆线30连接至微波施加器6。

在所示意的实施方式中，外壳35包括配置为提供电源至开关机构8的内部电路的电源37(图1和2)。可替代地，开关机构8的内部电路可由发生器18(或在某些情形中，通过微波施加器6)供电。

在各实施方式中，外壳35可配置为容纳一个或多个微处理器39，所述处理器与控制器10通信。外壳35还可配置为容纳无线连接电子装置56，其配置为提供控制器10和微处理器39(和/或微处理器39和发生器18)之间的无线连接，从而控制开关机构8、发生器18、和/或微波施加器6的一个或多个功能，如下面所更详细地描述。

外壳35被配置为在其中以容纳一个或多个开关38(图1和2)。开关38可以是任何合适类型的开关。例如，并在所示意实施方式中，开关38可以是电子可变衰减器。合适的电子可变衰减器包括但不限于数字可编程步进衰减器40、吸收/反射PIN二极管衰减器42等(参见图1-3)。可替代的，开关38可以是单刀双掷开关44(图1和2)。不论开关38的配置如何，开关38都可操作地耦接至电阻负载46(参见图1-3)。

在所示意实施方式中，电阻负载46设置在外壳35内并配置为作为“虚拟”负载。特别地，由于控制器10提供控制信号至开关38，电阻负载46配置为通过开关38以吸收被引导至该电阻负载的微波能量。

控制器10可操作地与开关机构8通信并配置为触发开关38从第一状态转换至第二状态，在第一状态中，开关38将来自发生器18的微波能量引导至微波施加器6，在第二状态中，开关38将微波能量引导至电阻负载46。为此，控制器10可以是微波施加器6(如示意实施方式中)上的手指开关48(图2)或脚踏开关50(如图2中虚线所示)。在任一情形中，控制器10传输命令信号至前述开关38中的一个如数字可编程步进衰减器40，以触发开关38在第一和第二状态之间转换。

如图2所示意，手指开关48支撑在微波发生器6的外壳21上。手指开关48可由最终用户按压以使得在其启动时，传输至前述开关38中一个的命令信号触发开关38在第一和第二状态之间转换。

在一个实施方式中，脚踏开关50可配置为类似手指开关48作用，并用于触发开关38在第一和第二状态之间转换。然而与手指开关48不同，脚踏开关50配置为通过可连接至任选的第三端口54的缆线52来与开关机构8通信，第三端口54可布置在外壳35上。

虽然开关机构38旨在本文中已经描述为系统2的部件，然而开关机构38配置为“通用”开关机构也在本发明的范围内，所述“通用”开关机构配置用于各种其他发生器和/或微波施加器。然而控制器10的具体配置将依赖于微波施加器的具体配置，例如包括手指开关48的微波施加器6或包括脚踏开关的微波施加器。在某些实施方式中，脚踏开关50和手指开关48可以彼此组合使用。

在使用中，开关机构38耦接至发生器18和微波施加器6。出于示意性目的，设定微波施加器6装配以手指开关48。打开发生器18，且微波传输至微波施加器6。

在外科医生希望停止输送微波能量至微波施加器6的情形中，外科医生按压手指开关48，其转而传输第一命令信号至前述开关38中的一个。由于接收了命令信号，开关38引导微波能量至电阻负载46。

随后，外科医生可以再次按压手指开关48，其转而传输第二命令信号至开关38。由于接收了第二命令信号，开关38将微波能量引导回微波施加器6。

包括开关机构8的系统2克服了与利用带有发生器上控制器的微波发生器的传统电外科系统相关联的前述缺陷。特别的，系统2允许外科医生直接控制微波输出至微波施加器6而无需外科助手的帮助。

从前述并参照各个附图，本领域技术人员将意识到的是能够对本发明做出某些修改而不偏离本发明的范围。例如，并如上所提及，开关机构38的外壳35可配置为容纳无线连接电子装置56(图2)。在该情形中，无线连接电子装置56和微处理器39可配置为提共外科医生和开关机构8之间的无线通信。此外，收发器可以提供外科医生和开关机构8之间的通信并可以附接至微波施加器6(或其他合适装置或装饰)的夹子(或其他合适装置)的形式。可替代的，收发器可以拿在外科医生手中、座落在地板上等。

在操作中，外科医生在收发器的附近简单地说话以触发开关机构在第一和第二状态之间转换，从而控制微波能量输出至微波施加器6。

在某些情形中，控制器10可配置为控制发生器18的其他输出特征，例如工作周期、强度等。

虽然本发明的数个实施方式已经在附图示出和/或在本文讨论。本发明不旨在限定于此，目的在于本发明与本领域所允许的范围及从说明书同样读出的范围一样宽泛。因此，上面说明书不应该解释为限制性的，而仅仅是特定实施方式的例证。本领域技术人员将在所附权利要求书的精神和范围内预料到其他修改。

Claims (13)

1.一种电外科系统，包括：

能量源，配置为生成微波能量；

微波施加器，配置为将微波能量从能量源输送至组织；

容纳开关机构的外壳，所述外壳具有输入端口和输出端口以及至少一个开关，所述输入端口能够连接至能量源，以及所述输出端口能够连接至微波施加器；以及

控制器，可操作地与开关机构通信以触发所述至少一个开关从第一状态转换至第二状态，在所述第一状态中，所述至少一个开关将由能量源生成的微波能量引导至微波施加器，在所述第二状态中，所述至少一个开关将微波能量引导至可操作地耦接至开关机构的电阻负载，

其中所述开关是吸收/反射PIN二极管衰减器和数字可编程步进衰减器中的一个。

2.根据权利要求1所述的电外科系统，其中所述电阻负载可操作地布置在开关机构的外壳内，并可操作地与所述至少一个开关通信。

3.根据权利要求1所述的电外科系统，其中所述控制器是手指开关。

4.根据权利要求3所述的电外科系统，其中所述手指开关可操作地布置在微波施加器上。

5.根据权利要求1所述的电外科系统，其中所述控制器是脚踏开关，以及所述开关机构还包括能够通过缆线连接至脚踏开关的第三端口。

6.根据权利要求1所述的电外科系统，其中所述开关机构包括至少一个微处理器，其与控制器通信以控制所述至少一个开关。

7.根据权利要求6所述的电外科系统，其中所述开关机构进一步包括无线连接电子装置，并且其中控制器和微处理器彼此通过无线连接通信。

8.根据权利要求1所述的电外科系统，其中所述能量源是微波发生器，以及微波施加器是微波天线。

9.一种配置为提供微波发生器和微波施加器之间的通信的内嵌开关机构，所述内嵌开关机构包括：

外壳，具有输入端口和输出端口，所述输入端口能够连接至微波发生器，并且所述输出端口能够连接至微波施加器，所述外壳配置为在其中容纳至少一个开关和至少一个微处理器，所述微处理器配置为从可操作地与微波施加器通信的控制器接收启动信号，以触发所述至少一个开关从第一状态转换至第二状态，在所述第一状态中，所述至少一个开关将由微波发生器生成的微波能量引导至微波施加器，在所述第二状态中，所述至少一个开关将微波能量引导至可操作地耦接至内嵌开关机构的电阻负载，其中所述开关是吸收/反射PIN二极管衰减器和数字可编程步进衰减器中的一个。

10.根据权利要求9所述的内嵌开关机构，其中所述电阻负载可操作地布置在所述外壳内，并可操作地与所述开关通信。

11.根据权利要求9所述的内嵌开关机构，其中所述控制器是可操作地布置在微波天线上的手指开关。

12.根据权利要求9所述的内嵌开关机构，其中所述控制器是脚踏开关，以及所述内嵌开关机构还包括能够通过缆线连接至脚踏开关的第三端口。

13.根据权利要求9所述的内嵌开关机构，其中所述内嵌开关机构进一步包括无线连接电子装置，并且其中控制器和微处理器彼此通过无线连接通信。