CN107569281A - 具有微型珀尔帖冷却部件的导管 - Google Patents

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Abstract

本发明题为具有微型珀尔帖冷却部件的导管。本发明公开了一种具有冷却远侧节段的导管，其用一个或多个微型反向热电或珀尔帖元件(本文也称为微型珀尔帖冷却(MPC)单元或电极)将组织冷冻至零度以下的温度。MPC单元可位于可充胀或球囊构件或末端电极壳体壁的外表面上，其中所述壳体壁具有用作散热器的含有流体的内部腔体。每个MPC单元具有温度由散热器调节的热接合点和冷接合点以及施加至MPC单元的电压/电流。可在热接合点和冷接合点之间实现约70摄氏度的温差，以用于极端冷却，特别是在MPC单元包括具有高珀尔帖系数的半导体材料的情况下。导热但电绝缘的材料的外涂层密封MPC单元，以防止通过MPC单元的非预期的电流路径。

Description

具有微型珀尔帖冷却部件的导管
技术领域
本发明涉及电生理(EP)导管，具体涉及用于心脏中标测和/或消融的EP 导管。
背景技术
许多医学规程优选使用微创外科手术技术执行，其中一个或多个细长 器具通过一个或多个小切口插入患者体内。关于消融，外科器具可包括刚 性或柔性结构，其具有位于其远端处或在其远端附近的消融装置，该消融 装置被放置成邻近待消融的组织。消融装置可提供射频能量、微波能量、 激光能量、高温和极端寒冷以破坏组织。
关于心脏规程，可通过心脏组织的选择性消融以消除心律失常的来源 来治疗心律失常。流行的微创规程、射频(RF)导管消融包括常规标测的 初步步骤，随后使用RF能量在心脏组织中产生一个或多个经消融的区域 (消融灶)。经常需要多个消融灶。通常，在获得成功的结果之前，可能 需要五个消融灶，有时可需要多达二十个消融灶。有时这些消融灶中只有 一个是实际有效的。
已经通过低温标测和消融在一定程度上克服了射频消融装置和技术的 缺陷。此类低温标测技术在美国专利NO.5,423,807；NO.5,281,213和NO. 5,281,215中。然而，即使组合的低温标测和消融装置通常比RF装置和技 术允许更大的确定性和更少的组织损伤，但是低温消融装置和RF消融装置 两者通常被配置用于点消融或圆形组织消融。
点组织消融对于某些规程是可接受的。然而，如果多个点消融灶同时 产生，诸如在管状区域和/或其口中的周边图案中，则其它规程在治疗上更 有效。在这方面，具有可充胀组件或球囊的导管是已知的。此类球囊可包 括定位于球囊的外表面上的用于消融组织的电极，并且通常用加压流体源 充胀。通过冷冻消融，组织的可逆冷冻发生在约-10℃(约+14F)的温度 下，并且永久性组织消融发生在约-73℃(约-99.4F)的温度下。然而，当 冷却流体在患者体内通过低温导管时，使用亚冷冻冷却剂可能不理想。
因此，存在对具有可充胀构件或球囊的冷冻消融导管的需要，其具有 显著地改善的冷却效率，同时降低对患者和暴露于或接触亚冷冻冷却剂的 主治医师和助理的健康危害的风险。
发明内容
本发明的特征包括具有冷却远侧节段的导管，其用一个或多个微型反 向热电或珀尔帖(Peltier)元件(本文也称为微型珀尔帖冷却(MPC)单元 或电极)将心脏组织冷冻至零度以下的温度。MPC单元可以设置在导管的 远侧节段构件(诸如可充胀或球囊构件或壳体壁，其可以有利地提供可以 容纳流体的内部腔体，以便用作MPC单元的散热器)的外表面上。每个 MPC单元具有温度由散热器调节的热侧面/接合点和冷侧面/接合点以及施 加至一个或多个MPC单元的电压/电流。通过与一个或多个MPC单元的冷 侧面接触或暴露于一个或多个MPC单元的冷侧面，特别是在MPC单元包 括具有高珀尔帖系数的半导体材料的情况下，可在热侧面和冷侧面/接合点 之间实现约70摄氏度的温差，以用于组织的极端冷却。可以多种图案将 MPC单元布置在接触表面上。导热但电绝缘的材料的外涂层将一个或多个MPC单元密封，以免暴露于血液和其它导电组织或流体，该暴露可导致通 过MPC单元的非预期电流路径。
本发明的实施方案包括在患者的脉管系统中使用的电生理导管，其包 括细长导管主体和具有微型珀尔帖冷却(MPC)单元的远侧节段。MPC单 元具有热接合点和冷接合点；将冷接合点密封以免暴露于脉管系统中的血 液的在冷接合点上的导热且非导电的层；以及支撑MPC单元的导热且非导 电的基板，其中热接合点更靠近基板并且冷接合点更靠近层。远侧节段还 具有被配置成接收具有预定温度的流体的内部腔体，其中腔体被配置成将流体定位成用于流体和热接合点之间的跨基板的热传导。导管被配置用于 电流流过MPC单元的冷接合点和热接合点。
在一些详细的实施方案中，电流从第一N型半导体流向最后的P型半 导体。
在一些详细的实施方案中，远侧节段包括具有限定内部腔体的膜的可 充胀球囊构件，其中膜的至少一部分形成基板。
在一些详细的实施方案中，远侧节段包括具有限定内部腔体的壳体壁 的远侧末端壳体，其中壳体壁的至少一部分形成基板。
在一些详细的实施方案中，冷接合点包括串联连接的导电材料、在导 电材料前面的N型半导体材料，以及在导电材料后面的P型半导体材料。
在一些实施方案中，热接合点包括串联连接的导电材料、在导电材料 前面的P型半导体材料，以及在导电材料后面的N型半导体材料。
在一些实施方案中，P型半导体材料包括碲化铋、硅-锗和/或铋-锑。
在一些实施方案中，N型半导体材料包括碲化铋、硅-锗和/或铋-锑。
在一些实施方案中，流体的温度在约10摄氏度和-10摄氏度之间的范 围内。
在一些实施方案中，导管还包括控制手柄，并且提供电流的电压/电流 源被容纳在控制手柄中。
本发明的其它实施方案包括用于插入患者的脉管系统中的电生理导 管，其包括：细长导管主体；在导管主体远侧的远侧节段，该远侧节段具 有被配置用于与组织接触的外表面层，该接触表面层为导热且非导电的； 在导管主体近侧的控制手柄；以及微型珀尔帖冷却(MPC)单元。MPC单 元具有：第一材料的第一导线，该第一导线在远侧节段中具有远端，并且 具有在远侧节段近侧的近端；以及第二材料的第二导线，该第二导线在远 侧节段中具有远端，并且具有在远侧节段近侧的近端。MPC单元还具有： 包括第一导线和第二导线的远端的导电连接的冷接合点，其中冷接合点被 定位在远侧节段中并且热耦合到外表面层；以及包括第一导线和第二导线 的近端的导电连接的热接合点，其中热接合点被定位为靠近冷接合点。 MPC单元还具有热耦合到热接合点的散热器，其中散热器具有预定的温 度，其中导管被配置用于电流通过MPC单元。
在一些详细的实施方案中，远侧节段包括热耦合到冷接合点的远侧 针，并且远侧针的外表面层提供外表面层。
在一些详细的实施方案中，热接合点在控制手柄的近侧。
在一些详细的实施方案中，散热器包括流体贮存器。
在一些详细的实施方案中，散热器的预定温度在约10摄氏度和-10摄 氏度之间的范围内。
在一些详细的实施方案中，第一材料包括N型半导体材料，该N型半 导体材料包括碲化铋、硅-锗和/或铋-锑。
在一些详细的实施方案中，第一材料包括P型半导体材料，该P型半 导体材料包括碲化铋、硅-锗和/或铋-锑。
本发明的另外的实施方案包括用于插入患者的脉管系统中的电生理导 管，其包括细长导管主体以及在导管主体远侧的远侧节段，其中远侧节段 具有远侧探头部分，远侧探头部分具有被配置用于组织接触的外表面层， 并且外表面层是导热且非导电的。导管也包括在导管主体近侧的控制手 柄、和微型珀尔帖冷却(MPC)单元。MPC单元具有：第一材料的第一导 线，该第一导线在远侧节段中具有远端，并且具有在远侧节段近侧的近 端；以及第二材料的第二导线，该第二导线在远侧节段中具有远端，并且 具有在远侧节段近侧的近端。MPC单元还具有冷接合点和热接合点。冷接 合点包括形成远侧探头部分的呈管状构型的导电材料，该导电材料耦合第 一导线和第二导线的远端，并且冷接合点热耦合到外表面层。热接合点包 括第一导线和第二导线的近端的导电连接，其中热接合点被定位为靠近冷接合点。MPC单元也包括热耦合到热接合点的散热器，其中散热器具有预 定温度。
在一些详细的实施方案中，第一材料包括N型半导体材料，该N型半 导体材料包含碲化铋、硅-锗和/或铋-锑。
在一些详细的实施方案中，第一材料包括P型半导体材料，该P型半 导体材料包含碲化铋、硅-锗和/或铋-锑。
附图说明
通过参考以下结合附图考虑的具体实施方案，将更好地理解本发明的 这些和其它特征结构以及优点，其中：
图1为根据实施方案的具有可充胀冷冻消融组件的本发明的导管的俯 视平面图。
图2为图1的电极组件的示意图，其被充胀并且定位在肺静脉的口中 或附近。
图3为根据本发明的实施方案的导管主体12的端部剖视图。
图4为根据本发明的实施方案的中间偏转节段的端部剖视图。
图5为图1的可充胀冷冻消融组件的详细透视图，其具有一个或多个微型珀尔帖冷却（“MPC”）模块。
图6为根据本发明的实施方案的MPC模块的侧视剖视图。
图7为根据本发明的实施方案的用于可充胀冷冻消融组件的电路的框 图。
图8为根据本发明的另一个实施方案的用于可充胀冷冻消融组件的电 路的框图。
图9为根据本发明的实施方案的病灶性冷冻消融导管(focal cryoablationcatheter)的远端的透视图。
图10为根据本发明的另一个实施方案的病灶性冷冻消融导管的远端的 透视图。
图11为根据本发明的另一个实施方案的病灶性冷冻消融导管的远端的 透视图。
图12为根据本发明的实施方案的病灶性冷冻消融导管的远端的侧视剖 视图。
图13为根据本发明的实施方案的具有一个MPC单元的病灶性冷冻消 融导管的远端的透视图。
图14A为图13的远端的侧视剖视图。
图14B为根据本发明的实施方案的图13的MPC单元的电路的示意 图。
图14C为根据另一个实施方案的病灶性冷冻消融导管的远端的侧视剖 视图。
图15A为具有分层构造的“冷”接合点的透视图。
图15B是图15A的分层构造卷成圆柱体的透视图。
图16是包括图15B的“冷”接合点圆柱体的导管的远侧末端的侧视剖 视图。
具体实施方式
如图1所示，导管10包括：细长导管主体12；具有可充胀的冷冻消融 组件13的远侧节段，其中在可充胀的冷冻消融组件13的外表面中和/或上 具有球囊构件24和一个或多个微型珀尔帖冷却模块15；以及附接到导管主 体12的近端的偏转控制手柄16。导管10可与更远侧的电极组件(例如套 索电极组件17)组合发挥作用，因此当使用套索电极组件17时，诸如如图 2所示当插入左心房的肺静脉PV中时，可充胀组件13可以用作锚定件和/ 或稳定器。
如图3所示，导管主体12包括具有单个轴向管腔或中心管腔18的细 长管状构造。导管主体12是柔性的，即能够弯曲的，但是沿其长度方向基 本上不可压缩。导管主体12可以具有任何合适的构造并且可以由任何合适 的材料制成。目前优选的构造包括由聚氨酯或PEBAX制成的外壁22。外 壁22包括由高强度钢、不锈钢等制成的嵌入式编织网，以增加导管主体12 的抗扭刚度，使得当旋转控制手柄16时，导管10的末端节段14将以对应 的方式旋转。
导管主体12的外径并非决定性因素，但优选地为不大于约8F(弗伦 奇)，更优选地不大于约7F。同样，外壁22的厚度并非关键因素，但是足 够薄以使得中心管腔18可以容纳部件，该部件包括例如一条或多条牵拉 线、电极引线、冲洗管、以及任何其它导线和/或缆线。外壁22的内表面衬 有刚性管20，其可以由任何合适的材料诸如聚酰亚胺或尼龙制成。刚性管 20连同编织的外壁22提供改善的扭转稳定性，同时使导管的壁厚最小化， 因而使中心管腔18的直径最大化。刚性管20的外径与外壁22的内径相比 大致相同或略小。聚酰亚胺管目前优选用于刚性管20，因为其壁可非常 薄，同时仍然提供极好的刚度。这使中心管腔18的直径最大化而不牺牲强 度和刚度。如本领域的技术人员将会认识到的，导管主体构造可以根据需 要修改。例如，可以去除刚性管。
中间偏转节段包括管19的较短节段，该较短节段如图4所示具有多个 管腔，例如偏轴管腔31、32、33和34。在一些实施方案中，管19由合适 的非毒性材料制成，所述材料比导管主体12更具柔性。用于管19的合适 材料为编织聚氨酯，即具有编织的高强度钢、不锈钢等的嵌入网的聚氨 酯。偏转节段14的外径类似于导管主体12的外径。管腔的尺寸不是关键 因素，并且可以根据具体应用而变化。
各种部件延伸穿过导管10。在一些实施方案中，如图3和图4所示， 部件包括用于每个微型珀尔帖冷却模块15的一对引线28和29。部件还包 括：用于使偏转节段14偏转的一个或多个牵拉线26和27；用于容纳在导 管的远侧部分的合适位置处的电磁位置传感器46(未示出)的缆线44。部 件还包括：用于使流体沿导管朝远侧流动并且进入球囊构件24以用于充胀 和冷却的进料流体管38；用于使流体从球囊构件沿导管朝近侧流动的返回 流体管39；以及导丝管45。这些部件穿过导管主体12的中心管腔18，如 图3所示。
应当理解，返回流体管是任选的，其中在较短持续时间(例如，约10 分钟或更短)的规程期间，流体用于球囊构件膨胀的目的。对于较长持续 时间的规程，进料流体管38和返回流体管39使得球囊构件内的流体能够 循环，以保持微型珀尔帖模块的低温冷却的功效。
在偏转节段14中，不同部件穿过管19的不同管腔，如图4所示。在 一些实施方案中，用于电磁位置传感器46的引线28和29以及缆线44穿过 第一管腔31。第一牵拉线26穿过第二管腔32。进料流体管38穿过第三管 腔33。返回流体管39穿过第四管腔34。第二牵拉线27穿过第五管腔35。 导丝管45穿过第六管腔43。第二管腔32和第五管腔35彼此沿直径相对， 以提供中间偏转节段14的双向偏转。
牵拉线26和27的远端可以在其远端处或附近附接到管19的侧壁，例 如，如本领域已知的使用T形杆。此设计在美国专利No.9,101,733中有所 描述，该专利的全部公开内容以引用方式并入本文。牵拉线26和27各自 在其近端锚定在控制手柄16中。在一些实施方案中，牵拉线由任何合适的 金属(诸如不锈钢或镍钛诺)制成，并且优选地用Teflon.RTM.等材料涂 覆。涂层赋予牵拉线润滑性。
压缩线圈36以围绕每根牵拉线26和27的关系位于导管主体12内， 如图3所示。压缩线圈36从导管主体12的近端延伸至偏转节段14的近端 或靠近偏转节段14的近端。压缩线圈36由任何合适的金属制成，优选为 不锈钢。每个压缩线圈紧紧地缠绕在其自身上以提供柔性(即弯曲性)但 抗压缩。压缩线圈的内径优选稍大于牵拉线的直径。每根牵拉线上的Teflon.RTM.涂层允许其在压缩线圈内自由滑动。如果需要，具体地讲，如 果引线28和引线29不被护套包围，则压缩线圈36的外表面可以由例如由 聚酰亚胺管制成的柔性非导电外皮(未示出)覆盖，以阻止压缩线圈36和 导管主体12内的任何其它导线之间的接触。
牵拉线26延伸穿过管19的第二管腔32，并且牵拉线27延伸穿过管 19的第五管腔32。在这些管腔中，每根牵拉线延伸穿过相应的塑料(优选 为Teflon.RTM.)外皮37(如图4所示)，塑料外皮37可防止牵拉线在偏 转节段14偏转时切入管19的壁中。
引起末端节段14的偏转的牵拉线26和27相对于导管主体12的纵向 运动通过控制手柄16的适当操纵来完成。与本发明一起使用的合适的控制 手柄设计在美国专利No.8,287,532中有所描述，其全部内容通过引用并入 本文。如果需要，导管可以为单向偏转的，即仅具有一根牵拉线。
如图5A详细所示，偏转节段14的远侧是可充胀冷冻消融组件13，其 包括可用作上面设置有一个或多个微型珀尔帖模块15的基板的球囊构件 24。球囊构件24具有膜40，该膜是柔性的，并且在合适或期望的情况下， 该膜是弹性的。
固定地附接至球囊膜40的外表面的是一个或多个微型珀尔帖冷却 (“MPC”)模块15。如图5A所示，MPC模块15a至15i中的每个包括 一个或多个MPC单元50a至50n。如图6所示，每个单元50i具有N型半 导体N和P型半导体P，这两个半导体通过导热层或表面41和42彼此热 并联地配置，并且在接合点X和Y处电串联，其中接合点X和Y在它们的 相对端处分别由第一导电构件51和第二导电构件52限定。
当经由形成具有电流/电压源60的电路的第一导电构件51和第二导电 构件52向任何单元50i的N型半导体和P型半导体施加电压时，直流 (DC)电流流过N型半导体和P型半导体的接合点X和Y(如通过箭头A 所示)，导致单元50i的接合点X和Y之间的温度差。通过电流/电压源60 和被配置成使得电流首先流入N型半导体并且然后流出P型半导体的电 路，接合点Y是“热”接合点，其中第一表面41是“热”(或相对较热) 的一侧，并且接合点X使第二表面42是“冷”(或相对较冷)的一侧，其 中“冷/较冷”一侧吸收热，然后热被移动到“热/较热”的一侧所在的单元 50i的另一侧。在MPC单元50被配置成使得冷侧42在球囊构件24的球囊 膜40上面向外的情况下，该冷侧用作适用于组织接触的可充胀组件13的 冷冻消融表面。当热侧41面向内时，其更靠近球囊膜40并且因此适用于 与散热器的热传导(直接或间接)，其中散热器包括经由进料流体管38和 返回流体管39进入和离开球囊构件24的内部腔体25的吸热流体。可以调 节珀尔帖电路的电压/电流源60，以在接合点X和Y之间产生在约50摄氏 度、优选约60摄氏度、更优选约70摄氏度之间的范围内的温度差。流体 可以为任何合适的流体，包括例如水或盐水。在一些实施方案中，可以调 节MPC电路，使得热侧41处于体温，即约37摄氏度，因此在冷侧42上 实现约-33摄氏度的温度。在约0℃的冷水或生理盐水是热侧41的温度时， 冷侧42可以是大约-70℃，这是非常适于冷冻消融的温度。
如图5A和图6所示，一个或多个MPC单元50a至50n被级联在一 起，以用于形成用于较低温度的MPC模块15，其中第一MPC单元50a的 N型半导体连接到一根导热线28，并且最后一个MPC单元50n的P型半导 体连接到中性导线29，以用于形成由电压/电流源60驱动的一个珀尔帖冷 却电路，其电流方向如箭头A所示。如图6所示，MPC模块15的相邻 MPC单元50i和50(i+1)共享共同的“热”接合点Y，使得单元50a至 50n与从下游MPC单元50i的P型半导体流向上游MPC单元50(i+1)的 N型半导体的电流接合。
使用多个(n个)MPC单元50和多个(m个)MPC模块15，可将 “n×m”个MPC单元50的矩阵设置在导管的任何组织接触表面上，如图7 所示。MPC模块15a至15m可以并行连接，均通过单个电压/电流源60经 由一对引线28和29驱动。在其它实施方案中，MPC模块15a至15m中的 每个MPC模块15i可具有其相应的电压/电流源60i以及引线28i和29i，如 图8所示。应当理解，在期望或合适的情况下，导管可具有共享电压/电流 源的MPC模块的任何一个或多个组合。
组件13包括一个或多个进料引线28和返回引线29。它们可沿着球囊 膜40的外表面延伸，附连到其上，以到达每个MPC模块15i的第一MPC 单元50a和最后一个MPC单元50n，如图5A所示。如上所述，引线28和 29在穿过形成于例如管19的远侧节段的壁中的孔(未示出)而露出之前， 延伸穿过导管轴12的中心管腔18和偏转14的管19的第一管腔31。在另 选实施方案中，引线28和29可延伸到球囊构件13的内部腔体25中，并且 穿过形成于球囊膜40中的不透流体的孔(未示出)而露出。
在如图9、图10和图11所示的其它实施方案中，病灶性导管(focal catheter)100具有远侧末端节段113，该远侧末端节段113具有适用于组织 接触的一个或多个端部和/或侧表面110。设置在表面110上的为一个或多 个形成一个或多个MPC模块15的MPC单元50。该一个或多个单元50和 模块15可以任何合适的图案布置，包括例如线性、非线性、圆形、同心、 非同心的图案以及它们的组合。图9示出导管的远端表面上的平行线性图 案的实施方案。图10示出导管的远端和圆周表面上的纵向径向图案的实施 方案。图11示出远侧穹顶形表面上的圆形螺旋图案的实施方案。尽管图 5A的MPC模块15以图5A中的纵向图案布置，但是图5B的MPC模块15 以纬度图案布置，其适于在肺静脉的口中消融环形消融灶。
对于病灶性导管100，其外表面支撑MPC模块的远侧末端节段113可 被配置为具有侧壁123和内部腔体125的壳体122，如图12所示，其中作 为内部散热器，腔体125适于容纳穿过进料流体管和返回流体管(未示 出)的循环冷却流体，如上所述。热引线128和中性引线129可延伸穿过 内部腔体125和形成于侧壁123中的孔126，以分别连接到MPC模块15i 的第一MPC单元50a和最后一个MPC单元50n。孔126是密封且不透流体 的。热绝缘且电绝缘的护套130围绕每根导线128和129。
应当理解，对于本发明的导管的任何实施方案，与“冷”侧42相对的 “热”侧41可为在其上支撑MPC单元和模块的表面。例如，球囊构件24 的球囊膜40或远侧末端壳体122的侧壁123(或作为MPC单元的基板)可 为“热”侧41，如果它们由合适的导热但电绝缘的材料构成。
还应当理解，第一构件51和第二构件52由既导电又导热的材料构 成，而“热”层41和“冷”层42由导热但电绝缘的材料构成，使得不存 在通过MPC单元从容纳在内部腔体125中的流体或从MPC单元附近的血 液或其它导电组织或体液开始的预期电流路径。在这方面，层42可共延， 以用于形成在MPC单元和模块上延伸并且跨过MPC单元和模块的大致邻接的层，将它们密封在基板上，并且不使其表面(或至少没有其导电部件 的表面)暴露于非预期的电流路径。在一些实施方案中，膜40由热塑性材 料构成，该热塑性材料具有在约50A和55D之间，并且优选在约80A和50D之间的范围内的低硬度。合适的材料包括Pebax或Pellethane，其为具 有优异弹性、低温特性/低导热率、低导电性(即绝缘介电特性)以及非常 光滑的表面的医用级热塑性聚氨酯弹性体。另一种合适的材料为柔性聚酰 亚胺膜。
用于引线28、29、128和129的合适材料包括具有低电阻率以防止焦 耳(Joule)加热和不期望的冷却效率损失的导电材料，包括例如铜。
N型和P型半导体可包括具有大珀尔帖系数的任何热电材料，包括适 当掺杂的碲化铋、硅-锗和铋-锑。
MPC单元的部件可通过任何合适的方法组装在支撑表面上和/或附连到 支撑表面，其中所述方法包括例如：电化学沉积；包括光刻、掩模、蚀刻 等的MEMS(微电子机械系统)技术。
图13、图14A和图14B示出本发明的病灶性导管200的另一个实施方 案。该导管200具有穹顶形的远侧末端节段213，远侧末端节段213具有 MPC单元250，其中该单元具有N型导线228、P型导线229、导电内凹层 252(使用导线228和229的远端限定远端或第一接合点X)和密封层252 的电绝缘且导热的外凸层242。应当理解，层252是任选的并且通过直接冷却Y接合点来进行。穹顶形远侧末端节段213由电绝缘材料制成，并且该 材料也可为热绝缘的。层252和242嵌入凹陷部260中，凹陷部260可位于 例如节段213的远端处。在所示实施方案中，导线228和229的远端电连 接到层252，并且延伸通过相应的通道271和272，并且穿过在壳体213近 侧的管219中的相应管腔281和282。导线228和229延伸穿过导管轴(未 示出)的中心管腔，并且在控制手柄16的近侧露出，其中两根导线的近侧 或第二接合点Y热耦合到例如浸在浴槽里的外部散热器290。通过电压/电 流源260通电，其中电流经由N型导线228朝向层252流动，接合点X被 配置为“冷/较冷”接合点且接合点Y被配置为“热/较热”接合点。通过调 节电压/电流，接合点X和Y之间的温度差可以在至少约50摄氏度、优选 至少60摄氏度、并且更优选约70摄氏度之间的范围内。因此，当通过容 纳例如液氮或液态二氧化碳的浴槽290将“热/较热”接合点Y的温度调节 在约-196摄氏度的情况下，“冷/较冷”接合点X的温度可以达到约-266摄 氏度。在浴槽290容纳干冰(温度为约-78.5摄氏度)的情况下，接合点X 的温度可以达到约-148.5摄氏度。
应当理解，在其它实施方案中，层252和242可被配置为沿着远侧末 端节段213的纵向轴线延伸的细长体，以类似于并且用作从节段213的远 端朝远侧延伸的针214(在图14A中用虚线示出)。
如图14C所示，示出包括具有MPC单元350和内部散热器的远侧节段 313的病灶性导管300的另一个实施方案。该内部散热器包括内部腔体 325，其中循环有预定温度的流体，该预定温度的流体经由进料流体管338 和返回流体管339进入和离开内部腔体325。
MPC单元350具有N型半导体N和P型半导体P，这两个半导体通过 导热、电绝缘的近侧层和远侧层或表面341和342彼此热并联配置，并且 在冷接合点X和热接合点Y处电串联，其中冷接合点X和热接合点Y在它 们的相对端处分别由第一导电构件351和第二导电构件352限定。导管的 组织接触表面包括远侧层或表面342。
热引线328电连接到N型半导体N，中性引线329电连接到P型半导 体P，使得第一构件351为MPC单元350的热侧或热接合点，第二构件 352为MPC单元350的冷侧或冷接合点。导热、电绝缘的层341和342防 止通过MPC单元的从容纳在内部腔体325中的流体或从MPC单元附近的 血液或其它导电组织或体液开始的任何非预期的电流路径。
第一构件351或热侧更靠近作为散热器的内部腔体325，使得其温度 经由跨过层341的热传导而被容纳在内部腔体325中的流体调节。因此， 呈现冷侧的第二构件352更靠近被配置用于组织接触的远侧层342。
应当理解，导管313可包括将内部腔体325和流体共享作为其共同的 散热器的任何数量的MPC单元350，其中单元350的相应第二构件352被 呈现为组织接触的冷侧。
在其它实施方案中，层252和242可电化学沉积在柔性聚酰亚胺膜280 上，如图15A所示，该柔性聚酰亚胺膜280被卷成圆柱体291，其中层252 面向外并且膜280面向内，如图15B所示，并且被组装为沿末端节段213 纵向地且朝远侧延伸的末端节段213的部件，如图16所示。圆柱体291的 远端可用密封剂295(例如聚氨酯或环氧树脂)封盖和密封。
作为MPC电路的部分，导线228和229由电导体构成。在一些实施方 案中，这些导线中的一根或两根可由拖曳和适当掺杂的碲化铋、硅-锗和铋- 锑构成，例如用于N型导线228的N掺杂的碲化铋和用于P型导线229的 P掺杂的碲化铋。
应当理解，本发明包括在需要或合适的情况下，电压/电流源和MPC 部件和/或电路被配置成使得电流方向处于相反方向的实施方案，其中热侧 面向外或是外部接触表面，并且冷侧面向内或是导管的远侧部分的内表 面。
已经参考本发明的当前所公开的实施方案呈现以上描述。本发明所属 技术领域内的技术人员将会知道，在不有意背离本发明的原则、实质和范 围的前提下，可对所述结构作出更改和修改。如本领域的普通技术人员所 理解的那样，附图未必按比例绘制，并且根据需要，任何一个实施方案中 所描述的任何特征或特征的组合可并入任何其它实施方案中，或者与其它 实施方案的任何其它一个或多个特征组合。因此，上述描述不应视为仅与 附图中描述和例示的精确结构有关，而应视为符合以下具有最全面和合理 范围的权利要求书并且作为权利要求书的支持。

Claims (20)

1.一种在患者的脉管系统中使用的电生理导管，所述电生理导管包括：
细长导管主体；
远侧节段，所述远侧节段具有：
微型珀尔帖冷却单元，所述单元具有：
热接合点和冷接合点；
所述冷接合点上的导热且非导电层，其密封所述冷接合点以免暴露于所述脉管系统中的血液；
支撑所述单元的导热且非导电基板，所述热接合点更靠近所述基板，并且所述冷接合点更靠近所述层；以及
被配置成接收具有预定温度的流体的内部腔体，所述腔体被配置成将所述流体定位成用于所述流体与所述热接合点之间的跨所述基板的热传导，
其中所述导管被配置用于电流流过所述单元的所述冷接合点和所述热接合点。
2.根据权利要求1所述的导管，其特征在于，所述电流从第一N型半导体流向最后的P型半导体。
3.根据权利要求1所述的导管，其特征在于，所述远侧节段包括具有限定所述内部腔体的膜的可充胀球囊构件，所述膜的至少一部分形成所述基板。
4.根据权利要求1所述的导管，其特征在于，所述远侧节段包括具有限定所述内部腔体的壳体壁的远侧末端壳体，所述壳体壁的至少一部分形成所述基板。
5.根据权利要求1所述的导管，其特征在于，所述冷接合点包括串联连接的导电材料、在所述导电材料前面的N型半导体材料，以及在所述导电材料后面的P型半导体材料。
6.根据权利要求1所述的导管，其特征在于，所述热接合点包括串联连接的导电材料、在所述导电材料前面的P型半导体材料，以及在所述导电材料后面的N型半导体材料。
7.根据权利要求1所述的导管，其特征在于，所述P型半导体材料包括碲化铋、硅-锗和/或铋-锑。
8.根据权利要求1所述的导管，其特征在于，所述N型半导体材料包括碲化铋、硅-锗和/或铋-锑。
9.根据权利要求1所述的导管，其特征在于，所述流体的所述温度在约10摄氏度和-10摄氏度之间的范围内。
10.根据权利要求1所述的导管，其特征在于，所述导管还包括控制手柄和容纳在所述控制手柄中的电压/电流源。
11.一种用于插入患者的脉管系统中的电生理导管，所述电生理导管包括：
细长导管主体；
在所述导管主体远侧的远侧节段，所述远侧节段具有被配置用于与组织接触的外表面层，所述接触表面层为导热且非导电的；
在所述导管主体近侧的控制手柄；
微型珀尔帖冷却单元，所述单元具有：
第一材料的第一导线，所述第一导线在所述远侧节段中具有远端，并且具有在所述远侧节段近侧的近端；
第二材料的第二导线，所述第二导线在所述远侧节段具有远端，并且具有在所述远侧节段近侧的近端；
包括所述第一导线和所述第二导线的所述远端的导电连接的冷接合点，所述冷接合点定位在所述远侧节段中并且热耦合到所述远侧节段的所述外表面层；
包括所述第一导线和所述第二导线的所述近端的导电连接的热接合点，所述热接合点定位为靠近所述冷接合点；
热耦合到所述热接合点的散热器，所述散热器具有预定温度；并且
其中所述导管被配置用于电流流过所述微型珀尔帖冷却单元。
12.根据权利要求11所述的导管，其特征在于，所述远侧节段包括热耦合到所述冷接合点的远侧针，并且所述远侧针的外表面层提供所述外表面层。
13.根据权利要求11所述的导管，其特征在于，所述热接合点在所述控制手柄的近侧。
14.根据权利要求11所述的导管，其特征在于，所述散热器包括流体贮存器。
15.根据权利要求11所述的导管，其特征在于，所述散热器的所述预定温度在约10摄氏度和-10摄氏度之间的范围内。
16.根据权利要求11所述的导管，其特征在于，所述第一材料包括N型半导体材料，所述N型半导体材料包括碲化铋、硅-锗和/或铋-锑。
17.根据权利要求11所述的导管，其特征在于，所述第一材料包括P型半导体材料，所述P型半导体材料包括碲化铋、硅-锗和/或铋-锑。
18.一种用于插入患者的脉管系统中的电生理导管，所述电生理导管包括：
细长导管主体；
位于所述导管主体远侧的远侧节段，所述远侧节段具有远侧探头部分，所述远侧探头部分具有被配置用于组织接触的外表面层，所述外表面层为导热且非导电的；
位于所述导管主体近侧的控制手柄；以及
微型珀尔帖冷却单元，所述单元具有：
第一材料的第一导线，所述第一导线在所述远侧节段中具有远端，并且具有在所述远侧节段近侧的近端；
第二材料的第二导线，所述第二导线在所述远侧节段中具有远端，并且具有在所述远侧节段近侧的近端；
包括形成所述远侧探头部分的呈管状构型的导电材料的冷接合点，所述导电材料耦合所述第一导线和所述第二导线的所述远端，所述冷接合点热耦合到所述外表面层；
包括所述第一导线和所述第二导线的所述近端的导电连接的热接合点，所述热接合点定位为靠近所述冷接合点；以及
热耦合到所述热接合点的散热器，所述散热器具有预定温度。
19.根据权利要求18所述的导管，其特征在于，所述第一材料包括N型半导体材料，所述N型半导体材料包括碲化铋、硅-锗和/或铋-锑。
20.根据权利要求18所述的导管，其特征在于，所述第一材料包括P型半导体材料，所述P型半导体材料包括碲化铋、硅-锗和/或铋-锑。
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