ES2241787T3 - Rejuvenecimiento de tejidos. - Google Patents

Abstract

Un sistema de rejuvenecimiento de tejidos que comprende: un instrumento quirúrgico que tiene un primer y un segundo electrodo separados entre sí, y, conectado con los electrodos, un conducto del gas para llevar gas a los electrodos para permitir de ese modo que el gas pase entre los electrodos, estando situado el primer electrodo dentro del conducto del gas, y terminando el conducto del gas en una boquilla de salida de plasma, y un generador de potencia de radio frecuencia conectado a los electrodos del instrumento y dispuesto para suministrar potencia de radio frecuencia a los electrodos en un pulso de tratamiento aislado o por series para crear un plasma entre los electrodos a partir del gas suministrado a través del conducto, teniendo los pulsos una duración en el intervalo de 2 ms a 100 ms.

Description

Rejuvenecimiento de tejidos.

Esta invención se refiere al rejuvenecimiento de tejidos, por ejemplo, rejuvenecimiento cutáneo, o el rejuvenecimiento o eliminación de tejido situado dentro de, por ejemplo, el canal alimentario, tracto respiratorio, vasos sanguíneos, útero o uretra.

La piel humana tiene dos capas principales: la epidermis, que es la capa exterior y tiene típicamente un grosor de aproximadamente 120 \mu en la zona del rostro; y la dermis, que es típicamente de 20 a 30 veces más gruesa que la epidermis, y contiene folículos pilosos, glándulas sebáceas, terminaciones nerviosas y capilares sanguíneos delgados. En volumen, la dermis está formada predominantemente por colágeno de proteína.

Un objetivo común de muchos procedimientos quirúrgicos cosméticos es mejorar el aspecto de la piel de un paciente. Por ejemplo, un efecto clínico deseable en el campo de la cirugía cosmética es proporcionar una mejora en la textura de la piel envejecida y otorgarle un aspecto más juvenil. Estos efectos pueden lograrse mediante la eliminación de una parte de la epidermis o de su totalidad, y en ocasiones de parte de la dermis, lo que provoca el crecimiento de una nueva epidermis que tiene las propiedades deseadas. Además, con frecuencia la piel contiene tejido cicatricial, cuyo aspecto es considerado por algunas personas como perjudicial para su atractivo. La estructura cutánea que origina el tejido cicatricial se forma típicamente en la dermis. Eliminando la epidermis en una zona seleccionada y remodelando el tejido cicatricial en la dermis resulta posible mejorar el aspecto de ciertos tipos de cicatrices como, por ejemplo, las cicatrices dejadas por el acné. El procedimiento de eliminación de tejido epidérmico, y posiblemente dérmico, es conocido como rejuvenecimiento cutáneo o dermoabrasión.

Una técnica conocida para lograr el rejuvenecimiento cutáneo incluye la eliminación mecánica de tejido por medio de, por ejemplo, un disco abrasivo. Otra técnica es conocida como exfoliación química, y conlleva la aplicación de un producto químico corrosivo en la superficie de la epidermis, para eliminar células epidérmicas, y posiblemente dérmicas. Otra técnica más es el rejuvenecimiento cutáneo por láser. Se emplean láseres para emitir una cantidad controlada de energía a la epidermis. Esta energía es absorbida por la epidermis, lo que provoca la necrosis de las células epidérmicas. La necrosis puede darse a consecuencia de la absorción de energía que provoca un aumento de la temperatura del agua de las células hasta un nivel al cual las células mueren, o bien, dependiendo de la frecuencia de la luz láser empleada, la energía puede ser absorbida por moléculas del interior de las células de la epidermis en una forma en la que se ocasiona su disociación. Esta disociación molecular mata las células, y como efecto secundario origina además un aumento en la temperatura de la piel.

Típicamente, durante el rejuvenecimiento por láser se dirige un haz láser a un área dada de tratamiento de la piel durante un breve periodo de tiempo (típicamente menos de un milisegundo). Esto puede lograrse, bien emitiendo pulsos de láser, o bien moviendo el láser de forma continua y lo bastante rápida como para que el haz láser incida únicamente en un área dada de la piel durante un periodo de tiempo predeterminado. Se pueden efectuar varias pasadas sobre la superficie de la piel, y normalmente los restos de piel muerta se quitan de la piel entre las pasadas. Entre los láseres usados actualmente para la dermoabrasión se incluyen el láser de CO_{2} y el láser Erbio-YAG. Los mecanismos mediante los que el tejido absorbe energía, provocando su muerte, y los efectos clínicos resultantes obtenidos, tales como la profundidad de la necrosis del tejido y la magnitud del margen térmico (es decir, la región que rodea el área tratada que experimenta una modificación del tejido a consecuencia de la absorción de calor) varían entre un tipo de láser y otro. No obstante, básicamente los diversos tratamientos que proporcionan estos láseres pueden considerarse como un único tipo de procedimiento terapéutico en el que se usa un láser para comunicar energía para matar algo o parte de la epidermis (y, dependiendo del objetivo del tratamiento, posiblemente parte de la dermis), con el objetivo de originar el crecimiento de una nueva epidermis que tenga un aspecto mejorado, y además, posiblemente, la estimulación de un nuevo crecimiento de colágeno en la dermis.

Entre otras referencias de la técnica anterior de interés para la presente invención, a modo de antecedentes, se incluyen los documentos US 3.699.967 (Anderson), US 3.903.891 (Brayshaw), US 4.040.426 (Morrison), US 5.669.904, WO 95/0759, WO 95/26686 y WO 98/35618.

La presente invención proporciona una solución diferente a las técnicas de rejuvenecimiento cutáneo conocidas.

Según un primer aspecto de la presente invención, un sistema de rejuvenecimiento de tejidos comprende: un instrumento quirúrgico que tiene un primer y un segundo electrodo separados entre sí, y, conectado con los electrodos, un conducto de gas para llevar gas a los electrodos para permitir de ese modo que el gas pase entre los electrodos, estando el primer electrodo situado en el interior del conducto de gas, y terminando el conducto de gas en una boquilla de salida de plasma; y un generador de potencia de radio frecuencia conectado a los electrodos del instrumento y dispuesto para suministrar potencia de radio frecuencia a los electrodos en pulsos de tratamiento aislados o por series para crear un plasma entre los electrodos a partir del gas suministrado a través del conducto, teniendo los pulsos unas duraciones en el intervalo de 2 ms a 100 ms.

La aplicación de un campo eléctrico al gas para crear el plasma puede tener lugar a cualquier frecuencia adecuada, incluida la aplicación de frecuencias electroquirúrgicas estándar en la región de 500 kHz o el uso de frecuencias de microondas en la región de 2450 MHz, teniendo ésta la ventaja de que los voltajes adecuados para obtener el plasma se obtienen con más facilidad en una estructura completa. El plasma puede iniciarse o "encenderse" a una frecuencia, después de lo cual la óptima transferencia de potencia al plasma puede tener lugar a una frecuencia diferente.

En una forma de realización se aplica al electrodo un voltaje oscilatorio de radio frecuencia para crear un campo eléctrico que oscile en la misma medida, y la potencia transferida al plasma se controla detectando la potencia reflejada desde los electrodos (lo que proporciona una indicación de la fracción de la potencia de salida desde el dispositivo de salida de potencia que se ha transferido al plasma), y ajustando la frecuencia del voltaje oscilatorio en la misma medida. A medida que la frecuencia de la salida oscilatoria del generador se aproxima a la frecuencia de resonancia del conjunto que contiene los electrodos (que se ve afectado por la presencia del plasma), la potencia transferida al plasma aumenta, y viceversa.

Preferentemente, en esta forma de realización, se aplica al gas un campo eléctrico dipolar entre un par de electrodos del instrumento que están conectados a unos terminales de salida opuestos del dispositivo de salida de potencia.

El gas empleado es preferentemente no tóxico, y más preferentemente, fácilmente biocompatible para permitir su secreción o expulsión natural del cuerpo del paciente. El dióxido de carbono es uno de los gases preferidos, ya que el cuerpo humano elimina automáticamente dióxido de carbono del torrente sanguíneo durante la respiración. Además, un plasma creado a partir de dióxido de carbono es más caliente (aunque más difícil de crear) que un plasma de, por ejemplo, argón, y en la mayoría de los quirófanos el dióxido de carbono se encuentra fácilmente disponible. También se puede usar nitrógeno o incluso aire.

En una forma de realización particularmente preferida, el conducto del gas es un conducto alargado que se extiende desde una entrada de gas hasta una boquilla de salida y que tiene una pared dieléctrica resistente al calor, el segundo electrodo está situado sobre una superficie exterior de la pared dieléctrica, o adyacente a ésta, alineado con el primer electrodo, y un elemento conductor eléctrico concentrador del campo eléctrico situado dentro del conducto y entre el primer y el segundo electrodo.

En tal instrumento, la presión del gas en el interior del conducto puede forzar la salida del plasma por la boquilla en una primera dirección, y los electrodos pueden estar separados al menos en la primera dirección.

En las reivindicaciones dependientes que se adjuntan se exponen otras características preferidas. El sistema que se describe a continuación tiene la ventaja de ser capaz de producir un tratamiento rápido en la superficie del tejido al tiempo que minimiza los efectos no deseados, por ejemplo los efectos térmicos, a una profundidad mayor de la requerida.

La invención permite el rejuvenecimiento cutáneo de al menos la epidermis de un paciente usando un sistema quirúrgico que comprende un instrumento que tiene un electrodo conectado a un dispositivo de salida de potencia, comprendiendo el procedimiento las etapas de: hacer funcionar el dispositivo de salida de potencia para crear un campo eléctrico en la zona del electrodo; dirigir un flujo de gas a través del campo eléctrico, y generar, en virtud de la interacción del campo eléctrico con el gas, un plasma; controlar la potencia transferida al plasma desde el campo eléctrico; dirigir el plasma sobre el tejido durante un periodo de tiempo predeterminado, y vaporizar al menos una parte de la epidermis a consecuencia del calor suministrado a la epidermis desde el plasma.

La invención también proporciona un sistema de rejuvenecimiento de tejidos en el que el generador incluye un controlador que funciona para controlar el ancho de los pulsos del tratamiento para que tengan un ancho predeterminado. El controlador está dispuesto preferentemente para ajustar el ancho del pulso del tratamiento generando pulsos de control correspondientes que se suministran a una etapa de potencia de radio frecuencia del generador para alterar el nivel de salida de la etapa de potencia desde un nivel sustancialmente estable hasta un nivel de salida de potencia predeterminado, preferentemente constante, durante periodos de tiempo iguales cada uno a un ancho de pulso demandado, por lo que se produce un plasma gaseoso durante tales periodos de tiempo. El controlador puede ajustar los periodos de tiempo y/o el nivel de potencia para producir pulsos regulados de tratamiento para el instrumento teniendo cada uno un contenido total de energía predeterminado.

Es posible, dentro del alcance de la invención, modular la salida de potencia de radio frecuencia (modulación de 100% o menos) dentro de cada pulso de tratamiento.

Se contemplan anchos del pulso de tratamiento de 2 ms a 100 ms, y están preferentemente dentro del intervalo de 3 ms a 50 ms, y más preferentemente de 4 ms a 30 ms. En el caso de que se suministren por series, los pulsos de tratamiento pueden tener una frecuencia de repetición de 0,5 Hz a 10 Hz o 15 Hz, preferentemente de 1 Hz a 6 Hz.

En el instrumento preferido hay una pared dieléctrica sólida entre los electrodos, formada a partir de un material que tiene una constante dieléctrica relativa mayor que la unidad (preferentemente del orden de 5 o superior). Ventajosamente, el conducto del gas está formado al menos en parte como un tubo dieléctrico de tal material, comprendiendo el electrodo un electrodo interno dentro del tubo y un electrodo externo coaxial rodeando el tubo.

El sistema preferido es un sistema quirúrgico que comprende un dispositivo de salida de potencia que genera una señal de salida en un terminal de salida, un controlador capaz de recibir señales de entrada procedentes de un usuario y de controlar el dispositivo de salida de potencia en consecuencia, un instrumento que tiene al menos un electrodo conectado al terminal de salida del generador a través de una estructura de alimentación, un suministro de gas y otra estructura de alimentación más para llevar el gas desde el suministro hasta el instrumento. El funcionamiento comprende las etapas de: recibir señales de entrada procedentes de un usuario, y hacer funcionar el controlador para determinar, a partir de las señales de entrada del usuario, el modo en que se debe controlar el dispositivo de salida de potencia; hacer funcionar el dispositivo de salida de potencia para suministrar un voltaje al, al menos un, electrodo, para crear de ese modo un campo eléctrico en la zona del electrodo; hacer pasar gas a través del campo eléctrico, y crear un plasma a partir del gas, en virtud de la intensidad del campo eléctrico; y controlar el dispositivo de salida de potencia, de acuerdo con las señales de entrada del usuario al controlador, para controlar la potencia suministrada al plasma. El controlador puede funcionar para controlar el dispositivo de salida de potencia para que suministre al plasma un nivel de energía predeterminado, y el controlador puede controlar además la velocidad de flujo del gas a través del campo eléctrico.

El gas comprende preferentemente moléculas que tienen al menos dos átomos.

También se describe un sistema quirúrgico para su uso en el rejuvenecimiento de tejido que comprende: una interfaz de usuario que recibe señales de entrada procedentes de un usuario, relativas al funcionamiento deseado del sistema; un dispositivo de salida de potencia que genera una señal de voltaje de salida en un terminal de salida; un suministro de gas; un instrumento que tiene un electrodo conectado al terminal de salida del dispositivo de salida de potencia para permitir de ese modo la generación de un campo eléctrico en la zona del electrodo cuando se hace funcionar el dispositivo de salida de potencia para producir un voltaje de salida en el terminal de salida, estando el instrumento conectado también con el suministro de gas y comprendiendo además un conducto para hacer pasar el gas desde el suministro a través del campo eléctrico en la zona del electrodo para crear un plasma; y un controlador que está conectado con la interfaz de usuario y el dispositivo de salida de potencia, estando el controlador adaptado para recibir y procesar señales procedentes de la interfaz del usuario y para controlar, basándose en las señales de la interfaz del usuario, el suministro de energía desde el dispositivo de salida de potencia al plasma. El controlador puede estar además adaptado para controlar el periodo de tiempo a lo largo del cual se suministra potencia al plasma.

Las señales de la interfaz de usuario transmitidas desde la interfaz de usuario al controlador pueden estar relacionadas con una cantidad total de energía que se ha de suministrar en el plasma. El sistema puede comprender también un regulador del flujo de gas conectado al controlador, estando el controlador adaptado además para controlar la velocidad de flujo del gas desde el suministro. El controlador puede recibir señales de realimentación indicativas de la potencia suministrada al plasma.

El dispositivo de salida de potencia puede incluir un oscilador sintonizable, y estando el controlador conectado al oscilador para sintonizar el oscilador basándose en señales de realimentación indicativas de la potencia atenuada dentro del instrumento. Típicamente, la frecuencia de salida del oscilador se encuentra dentro de la banda de 2400 a 2500 MHz.

En una forma de realización de la invención, el instrumento quirúrgico tiene un par de electrodos conectados a respectivos terminales de salida del dispositivo de salida de potencia y que forman parte de un primer conjunto resonante que entra en resonancia a una frecuencia predeterminada, y un segundo par de electrodos conectados a respectivos terminales de salida del dispositivo de salida de potencia y que forman parte de un segundo conjunto resonante que también entra en resonancia a la frecuencia predeterminada; un suministro de gas que suministra gas al campo eléctrico oscilatorio situado entre el primer par de electrodos, y al campo eléctrico situado entre el segundo par de electrodos; en el que el primer mecanismo resonante entra en resonancia a la frecuencia predeterminada antes de la formación de un plasma a partir del gas, y el segundo conjunto resonante entra en resonancia a la frecuencia predeterminada tras la generación de un plasma. En tal sistema, el primer par de electrodos puede comprender un electrodo interno y un electrodo externo que se extienda de forma sustancialmente coaxial con, y alrededor del electrodo interno, y el segundo par de electrodos puede comprender otro electrodo interno y dicho electrodo externo. El sistema puede funcionar de tal forma que, durante la resonancia de la primera estructura resonante se cree una diferencia de potencial entre el electrodo interno y el otro electrodo interno, y el plasma se enciende inicialmente entre el electrodo interno y el otro electrodo externo a consecuencia de la diferencia de potencial.

El instrumento puede comprender un mecanismo de transformación de voltaje que proporcione una elevación del voltaje de salida del dispositivo de salida de potencia, y que suministre el voltaje elevado a través de los electrodos para intensificar de ese modo el campo eléctrico situado entre los electrodos. En tal sistema el mecanismo de transformación de voltaje puede comprender una estructura en el interior del instrumento que tenga una frecuencia de resonancia dentro del ancho de banda de la salida oscilatoria de radio frecuencia. La estructura resonante puede comprender al menos un trozo de línea de transmisión que tenga una longitud igual a un cuarto de longitud de onda de la señal de salida oscilatoria del dispositivo de salida de potencia.

El instrumento puede comprender también: un par de electrodos; un conector conectable a una estructura de alimentación, para permitir de ese modo llevar a los electrodos una señal procedente del generador; y al menos un primer tramo de la línea de transmisión conectado eléctricamente a los electrodos y a la estructura de alimentación, teniendo el tramo de la línea de transmisión una longitud eléctrica sustancialmente igual a un cuarto de longitud de onda de una onda electromagnética que tenga una frecuencia en el intervalo de 2400 MHz a 2500 MHz. Este instrumento puede comprender también un segundo tramo de línea de transmisión conectado eléctricamente al conector y al primer tramo de línea de transmisión, teniendo el otro tramo de línea de transmisión una longitud eléctrica sustancialmente igual a la longitud del primer tramo de línea de transmisión, en el que las impedancias características del primer y el segundo tramo de línea de transmisión son diferentes, formando el primer y el segundo tramo de línea de transmisión un conjunto de adaptación de impedancia entre una impedancia característica relativamente baja de una estructura de alimentación que se puede conectar al instrumento a través del conector y una carga eléctrica de impedancia relativamente alta proporcionada por un plasma formado entre los electrodos.

También se proporciona un instrumento quirúrgico que comprende un par de electrodos separados entre sí; un conector para conectar una señal eléctrica transmitida desde una estructura de alimentación hasta los electrodos para permitir de ese modo la creación de un campo eléctrico entre los electrodos; una abertura de admisión de gas; un conducto del gas para llevar gas desde abertura de admisión abertura de admisión a los electrodos para dejar que de ese modo el gas pase entre los electrodos para permitir la creación de un plasma entre los electrodos cuando se aplica un campo eléctrico entre ellos; y una abertura en el instrumento a través de la cual puede expulsarse el plasma bajo la presión del gas que pasa a lo largo del conducto del gas.

En el caso de un instrumento quirúrgico que tenga un primer y un segundo par de electrodos, los electrodos de cada par pueden conectarse a diferentes terminales de salida de un dispositivo de salida de potencia que genera una señal de salida eléctrica oscilatoria. El dispositivo de salida de potencia se hace funcionar para aplicar una señal eléctrica oscilatoria al primer y al segundo par de electrodos, lo que provoca la resonancia de un conjunto resonante, del cual forma al menos una parte el primer par de electrodos; crear, en virtud de la resonancia, una diferencia de potencial y, así, un campo eléctrico entre un electrodo del primer par de electrodos y un electrodo del segundo par de electrodos; hacer pasar un gas a través del campo eléctrico y, en virtud de la interacción entre el campo eléctrico y el gas, formar un plasma. Los electrodos entre los que se crea el campo eléctrico pueden conectarse ambos al mismo terminal de salida del dispositivo de salida de potencia. Generalmente, la formación de un plasma da lugar a un cambio de las características eléctricas del segundo par de electrodos, de tal forma que son al menos una parte de otro conjunto resonante que entra en resonancia a la frecuencia de la señal de salida eléctrica oscilatoria, comprendiendo entonces también el procedimiento la etapa posterior a la formación de un plasma, de provocar la resonancia del otro conjunto resonante para crear un campo eléctrico con la intensidad suficiente entre el segundo par de electrodos para mantener el plasma, y suministrar potencia al plasma a partir de la señal de salida oscilatoria.

El funcionamiento del instrumento puede incluir: hacer funcionar el dispositivo de salida de potencia para aplicar una señal eléctrica oscilatoria al primer par de electrodos; aplicar la señal de salida eléctrica oscilatoria al primer par de electrodos; provocar la resonancia de un primer conjunto resonante del cual forma parte el primer par de electrodos, y crear un campo eléctrico durante la resonancia del primer conjunto resonante; hacer pasar gas a través del campo eléctrico, y formar un plasma en virtud de la interacción entre el campo eléctrico y el gas; posteriormente a la formación de un plasma, aplicar la señal de salida eléctrica oscilatoria al segundo par de electrodos y provocar la resonancia de un segundo conjunto resonante del cual forma parte el segundo par de electrodos, y mantener el plasma suministrando potencia de la señal de salida oscilatoria al plasma a través del segundo par de electrodos. La señal de salida oscilatoria puede permanecer sustancialmente constante. El primer y el segundo par de electrodos pueden ser distintos, o pueden tener un electrodo común a ambos. El campo eléctrico se forma preferentemente entre el primer par de electrodos, pero puede formarse entre un electrodo del primer par de electrodos y un electrodo del segundo par de electrodos, en cuyo caso, el campo eléctrico puede formarse entre dos electrodos, ambos conectados al mismo terminal de salida del dispositivo de salida de potencia.

El plasma producido mediante formas de realización preferidas de la invención se puede usar para provocar la necrosis de células epidérmicas vivas y la vaporización de células epidérmicas muertas, y, si se requiere, para producir efectos en la dermis.

Ahora se describirán formas de realización de la invención a modo de ejemplo y en referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

la figura 1 es un dibujo esquemático que ilustra el principio subyacente a un sistema quirúrgico para el rejuvenecimiento cutáneo según la presente invención;

la figura 2 es una sección longitudinal de un instrumento quirúrgico para su uso en un sistema según la presente invención;

la figura 3 es un detalle de la figura 2;

la figura 4 es una ilustración esquemática de un generador usado junto con el instrumento de las figs. 2 y 3;

la figura 5 es un gráfico que muestra la potencia reflejada en función de la frecuencia de funcionamiento;

la figura 6 es una sección transversal que muestra una modificación de parte del instrumento que se muestra en la figura 3;

la figura 7 es un dibujo esquemático de otro generador, que incluye un magnetrón;

la figura 8 es un diagrama de bloques más detallado de un generador que incluye un magnetrón;

la figura 9 es un diagrama de circuitos de un inversor del generador de la figura 8;

la figura 10 es un gráfico que ilustra las características de encendido del magnetrón en el generador de la figura 8;

la figura 11 es un diagrama de bloques de un bucle de control de potencia externo del generador de la figura 8;

la figura 12 es un diagrama de bloques de los bucles de control de potencia intermedio e interno del generador de la figura 8;

la figura 13 es una sección transversal de un aislante de UHF que forma parte del generador de la figura 8;

la figura 14 es una sección a través de una forma de realización de un instrumento adecuado para su uso con el generador de la figura 7;

la figura 15 es un gráfico de la potencia reflejada frente a la frecuencia para el instrumento de la figura 14 cuando se emplea con el generador de la figura 7;

la figura 16 es una sección a través de otra forma de realización del instrumento;

la figura 17 es un gráfico de potencia reflejada frente a la frecuencia en el instrumento de la figura 16;

la figura 18 es una ilustración esquemática de otra forma de realización del instrumento;

la figura 19 es una vista en perspectiva en corte de otro instrumento; y

la figura 20 es una sección longitudinal de parte del instrumento de la figura 19.

Ahora se describirá el principio del funcionamiento de las formas de realización de la invención, en referencia a la figura 1. Un sistema quirúrgico comprende un generador 4 que incluye una salida de potencia 6, típicamente en forma de un oscilador y un amplificador, o un dispositivo de potencia termoiónica, y una interfaz de usuario 8 y un controlador 10. El generador produce una salida que se conecta con un electrodo 14 de un instrumento 16 a través de una estructura de alimentación que incluye un cable 12. El sistema incluye también un suministro de gas 18, que se suministra al instrumento por medio de un tubo 20. El gas es preferentemente un gas que permita suministrar al tejido una energía relativamente alta por unidad de energía suministrada al gas en el instrumento. El gas debería incluir preferentemente un gas diatómico (o un gas que tenga más de dos átomos), por ejemplo, nitrógeno, dióxido de carbono o aire. En la práctica, el generador funciona para establecer un campo eléctrico en la zona de la punta 22 del electrodo. El gas pasa desde el suministro 18 a través del campo eléctrico. Si el campo es suficientemente fuerte, tendrá el efecto de acelerar electrones libres lo suficiente como para provocar colisiones con las moléculas de gas, cuya consecuencia será la disociación de uno o más electrones de las moléculas de gas para crear iones gaseosos, o la excitación de electrones en las moléculas de gas a estados energéticos más elevados, o la disociación de moléculas en sus átomos constituyentes, o la excitación de los estados vibratorios de las moléculas gaseosas. El resultado en términos macroscópicos es la creación de un plasma 24 que está caliente. Se libera energía del plasma por medio de una recombinación de electrones e iones para formar átomos o moléculas de carga neutra y el relajamiento a estados de energía más bajos desde estados de energía más altos. Tal liberación de energía incluye la emisión de radiación electromagnética, por ejemplo, en forma de luz, con un espectro característico del gas usado. La temperatura del plasma depende de la naturaleza del gas y de la cantidad de potencia suministrada al gas desde el campo eléctrico (es decir, la cantidad de energía transferida a una cantidad dada de gas).

En la forma de realización preferida se forma un plasma de baja temperatura en nitrógeno. Éste es conocido también en la técnica como Lewis-Rayleigh Afterglow y el almacenamiento de energía por parte del plasma está dominado por estados vibratorios de la molécula gaseosa y los estados elevados de electrones aún ligados a las moléculas (conocidos como "estados metaestables" debido a su vida relativamente corta antes de decaer a un estado de energía más bajo).

En este estado, el plasma reaccionará con facilidad, es decir, cederá energía debido a la colisión con otras moléculas. El plasma emite una luz amarilla/naranja característica con una longitud de onda principal de aproximadamente 580 nm.

Los estados relativamente duraderos del plasma son una ventaja, ya que el plasma aún contiene cantidades útiles de energía en el momento en que alcanza el tejido a tratar.

El plasma resultante se dirige hacia fuera desde un extremo abierto del instrumento y hacia el tejido de un paciente, para provocar la modificación o eliminación parcial o total del mismo.

Tras el impacto, el plasma de nitrógeno penetra una corta distancia dentro del tejido y decae rápidamente a un estado de baja energía para alcanzar el equilibrio con su entorno. Se transfiere energía mediante colisiones (calentando así el tejido) y la emisión de energía electromagnética con un espectro que se extiende típicamente desde 250 (luz amarilla) a 2500 nm (luz infrarroja). La energía electromagnética es absorbida por el tejido con el consiguiente calentamiento.

Cuando el sistema se emplea con el objeto de efectuar un rejuvenecimiento cutáneo, existen diversos efectos de rejuvenecimiento cutáneo que pueden lograrse mediante la aplicación de un plasma a la piel, y se logran diferentes efectos suministrando diferentes cantidades de energía a la piel durante diferentes periodos de tiempo. El sistema funciona generando un plasma en pulsos cortos. Las diversas combinaciones de estos parámetros dan lugar a diferentes efectos de rejuvenecimiento cutáneo. Por ejemplo, aplicando una potencia relativamente alta en pulsos extremadamente cortos (es decir, durante un periodo de tiempo extremadamente corto) se obtendrá la virtual vaporización instantánea de una capa superior de la epidermis (es decir, la disociación en minúsculos fragmentos, que en esta situación quedan normalmente suspendidos en el aire). El suministro de alta potencia da lugar a la vaporización del tejido, mientras que el corto periodo de tiempo durante el que se suministra la energía evita una penetración más profunda del daño a los tejidos inducido térmicamente. Para suministrar altos niveles de potencia al tejido, se requiere un plasma de alta temperatura, y éste puede obtenerse suministrando energía a un alto nivel a una cantidad dada de gas (es decir, alta energía durante un corto periodo de tiempo, o alta potencia) desde el campo eléctrico. Debería observarse que la temperatura del plasma disminuye con el aumento de la distancia desde la punta del electrodo, lo que significa que la distancia de separación del instrumento desde la superficie de la piel afectará a la temperatura del plasma que incide sobre la piel y, por lo tanto, a la energía suministrada a la piel durante un periodo de tiempo dado. Este es un tratamiento de rejuvenecimiento cutáneo relativamente superficial, pero tiene la ventaja de tener unos tiempos de curación extremadamente cortos.

Suministrando a la piel niveles de potencia más bajos pero durante periodos de tiempo más largos se puede obtener un efecto más profundo, provocado por la modificación térmica y la final eliminación de un mayor espesor de tejido. Con un nivel de potencia más bajo y, así, un menor índice de suministro de energía se evita sustancialmente la vaporización instantánea del tejido, pero el periodo de tiempo más largo durante el que se suministra potencia da lugar a un mayor suministro de energía neto al tejido y a efectos térmicos más profundos sobre el tejido. La resultante formación de ampollas en la piel y la posterior necrosis tienen lugar durante un periodo de tiempo sustancialmente más largo que en el caso de un tratamiento superficial. El rejuvenecimiento cutáneo que penetra a mayor profundidad, que puede conllevar un procedimiento por etapas mediante el que se efectúan varias "pasadas" sobre el tejido a fin de exponer al plasma un área de piel dada en dos ocasiones o más, puede penetrar a una profundidad suficiente como para provocar la desnaturalización del colágeno de la dermis. Esto puede tener aplicación en la eliminación o remodelación de tejido cicatricial (tal como el originado por el acné, por ejemplo), y en la reducción de arrugas. También puede lograrse la depilación de la superficie de piel.

Los sistemas y procedimientos de la presente invención pueden usarse también para desbridar heridas o úlceras, o en el tratamiento de diversos trastornos cutáneos o dermatológicos, entre los que se incluyen: tumores malignos (con una influencia sobre la piel tanto primaria como secundaria); manchas de vino de Oporto; telangiectasia; granulomas; adenomas; hemangioma; lesiones pigmentadas; nevi; pápulas fibrosas hiperplásicas, proliferativas e inflamatorias; rinofima; queratosis seborréica; linfocitoma; angiofibromas; verrugas; neurofibromas; condilomas; queloides o tejido cicatricial hipertrófico.

El sistema y los procedimientos de la presente invención tienen también aplicación en muchos otros trastornos, y a este respecto, la capacidad de variar la profundidad del efecto sobre el tejido de forma muy controlada resulta particularmente ventajosa. Por ejemplo, en un modo de tratamiento superficial, pueden tratarse superficies de otros tejidos corporales distintos de la piel, incluido el revestimiento de la orofaringe, tractos respiratorio y gastrointestinal en los que resulta deseable eliminar lesiones superficiales tales como la leucoplasia (una lesión superficial precancerosa que se encuentra a menudo en la orofaringe), al tiempo que se minimiza el daño a las estructuras subyacentes. Además, la superficie peritoneal de los órganos y estructuras del interior del abdomen puede constituir un sitio para la implantación anormal de tejido endométrico derivado del útero. Éste está a menudo constituido por placas superficiales que también pueden ser tratadas usando el aparato de la invención en un modo de tratamiento superficial. Si tales lesiones afectan a capas de tejido, éstas pueden ser tratadas mediante aplicaciones múltiples que usen la invención o en las que la profundidad del efecto sobre el tejido pueda ajustarse usando los elementos de control incluidos dentro de la invención y que se describen más detalladamente en el presente documento.

Empleando un sistema o procedimiento de acuerdo con la invención con una configuración diseñada para lograr un efecto más profundo, se pueden tratar o modificar las estructuras del tejido situadas por debajo de la capa superficial. Tal modificación puede incluir la contracción del tejido que contiene colágeno que se encuentra a menudo en capas del tejido situadas por debajo de la capa superficial. El control de profundidad del sistema permite tratar las estructuras vitales sin, por ejemplo, provocar la perforación de la estructura. Tales estructuras pueden incluir partes del intestino cuyo su volumen se desee reducir como, por ejemplo, en una gastropexia (reducción del volumen del estómago), o en casos en los que el intestino incluye herniaciones anormales o diverticulares. Entre tales estructuras se pueden incluir también vasos sanguíneos que se hayan distendido anormalmente por un aneurisma o varicosidades, siendo los sitios comunes la arteria aorta, los vasos del cerebro o las venas superficiales de la pierna. Aparte de estas estructuras vitales, también se pueden modificar estructuras músculo-esqueléticas que se hayan tensado o relajado. Una hernia de hiato ocurre cuando una parte del estómago pasa a través de la crura del diafragma, que, por ejemplo, podría modificarse usando el instrumento de tal forma que la abertura a través de la cual tiene que pasar el estómago se estreche hasta un punto en el que esto no suceda mediante la contracción la crura. Las hernias de otras zonas del cuerpo pueden tratarse de forma similar, incluso modificando estructuras que contienen colágeno y que rodean la debilidad a través de la que tiene lugar la herniación. Tales hernias incluyen hernias inguinales y otras hernias abdominales, pero no se limitan a las mismas.

Ahora se describirán más detalladamente diversas formas de realización del sistema para el rejuvenecimiento de tejido. En referencia a las figuras 2 y 3, un instrumento de rejuvenecimiento cutáneo 16 tiene un eje externo 30 que tiene un conector 26 en su extremo proximal, por medio del cual puede conectarse el instrumento a los terminales de salida de un generador (descrito más detalladamente en referencia a la figura 4), normalmente a través de un cable flexible, tal como se muestra en la figura 1. El instrumento también recibe un suministro de nitrógeno en la abertura de admisión 32, que se suministra inicialmente a lo largo de un conducto anular 34 formado entre el eje 30 y un trozo de cable coaxial de alimentación 40, y posteriormente, a través de las aberturas 36 a lo largo de otros tramos del conducto anular 38A y 38B. Los tramos 38A, 38B del conducto anular están formados entre un manguito conductor 50, que está conectado al conductor externo 44 del cable coaxial de alimentación, y elementos conductores 52 y 54 respectivamente que están conectados al conductor interno 42 del cable coaxial de alimentación 40. En el extremo distal del conducto anular 38B el gas se convierte en un plasma bajo la influencia de un campo eléctrico oscilatorio de alta intensidad E entre un electrodo interior en forma de aguja 60 proporcionado por el extremo distal del elemento conductor 54, y un segundo electrodo externo 70 proporcionado por una parte del manguito 50 que es adyacente y coextensiva con el electrodo de aguja 60. El plasma resultante 72 sale por una abertura 80 formada en un disco cerámico 82 en el extremo distal del instrumento, en gran medida bajo la influencia de la presión del suministro de nitrógeno; sirviendo la naturaleza aislante del disco 82 para reducir o evitar un arco preferente entre los electrodos 60 y 70.

El electrodo interno 60 está conectado a uno de los terminales de salida del generador a través de los elementos conductores 52, 54 y el conductor interno 42 de la estructura de alimentación coaxial, y el electrodo externo 70 está conectado al otro terminal de salida del generador a través del manguito conductor 50 y el conductor externo 44 de la estructura de alimentación coaxial 40. (También se pueden usar guías de ondas como estructura de alimentación). La intensidad del campo eléctrico entre ellos oscila por tanto a la frecuencia de salida del generador, que en esta forma de realización se encuentra en la región de 2450 MHz. Para generar un plasma a partir del gas nitrógeno, se requiere un campo eléctrico de alta intensidad. A este respecto, la configuración relativamente puntiaguda del electrodo de aguja 60 ayuda en la creación de tal campo, debido a que en la zona de la punta se acumula una carga, que tiene el efecto de aumentar la intensidad del campo en esa zona. Sin embargo, la creación de un campo eléctrico de alta intensidad requiere una gran diferencia de potencial entre el electrodo interno 60 y el externo 70 y, en términos generales, la magnitud de la diferencia de potencial necesaria para crear tal campo aumenta con el aumento de la separación de los electrodos. La intensidad del campo eléctrico necesaria para encender un plasma a partir del nitrógeno (y crear así un plasma) se encuentra en la región de 3 MNewton por culombio de carga, lo que traducido a una diferencia de potencial uniforme, equivale aproximadamente a una diferencia de potencial de 3 kV entre unos conductores separados una distancia de 1 mm. En el instrumento que se ilustra en la figura 2, la separación entre el electrodo interno 60 y el externo 70 es de aproximadamente 3 mm, de manera que si el campo fuera uniforme, el voltaje necesario para lograr la intensidad de campo necesaria sería aproximadamente de 10 kV. Sin embargo, la geometría del electrodo 60 es de tal forma que concentra carga en zonas del conductor que tienen una pequeña curvatura que intensifica de ese modo las zonas del campo eléctrico adyacentes a tales conductores y reduce la magnitud de la diferencia de potencial que debe suministrarse a los electrodos para crear un campo con la fuerza necesaria. No obstante, en la práctica no es necesariamente deseable suministrar a los electrodos 60, 70 una diferencia de potencial con la suficiente magnitud directamente desde el generador, debido a que el aislante de la estructura de alimentación usada para conectar la salida del generador a los electrodos 60, 70 puede ser propenso a sufrir descargas eléctricas a través del aislamiento.

En la forma de realización descrita anteriormente en referencia a las figuras 1 a 3, el voltaje de salida del generador es preferentemente del orden de 100V. Para obtener un voltaje lo suficientemente alto a través de los electrodos 60, 70 para encender un plasma, es necesario por lo tanto proporcionar una transformación elevadora o ascendente del voltaje suministrado por el generador. Un modo de lograrlo consiste en crear una estructura resonante que incorpore los electrodos 60, 70. Si se suministra una señal de salida desde el generador a la estructura resonante (y, por tanto, a los electrodos) a una frecuencia que sea igual o similar a su frecuencia de resonancia, la resonancia resultante proporciona una multiplicación del voltaje de la señal de salida del generador a través de los electrodos 60, 70 cuya magnitud está determinada por la geometría de la estructura, los materiales usados en la estructura (por ejemplo, los materiales dieléctricos), y la impedancia de una carga. En este instrumento, la estructura resonante está provista de una combinación de dos conjuntos de adaptación de impedancia 92, 94 cuya función y funcionamiento se describirá con más detalle posteriormente.

El uso de una estructura resonante constituye un modo de proporcionar un voltaje suficientemente alto a través de los electrodos 60, 70 para encender un plasma. Sin embargo, para que el instrumento sea eficaz, es necesario que el generador suministre al plasma un nivel de potencia predeterminado y controlable, ya que esto afecta a la medida en que el nitrógeno se convierte en plasma, que a su vez afecta a la energía que puede suministrarse al tejido en forma de calor. Además, resulta deseable tener una transmisión eficiente de la potencia desde el generador hasta la carga proporcionada por el plasma. Como se menciona anteriormente, la frecuencia de salida del generador en el presente ejemplo se encuentra en la banda de frecuencias de las ondas decimétricas (UHF), y se halla en la región de 2450 MHz, siendo ésta una frecuencia cuyo uso está permitido para fines quirúrgicos por la legislación ISM. A frecuencias de esta magnitud, resulta apropiado considerar la transmisión de señales eléctricas como la transmisión de ondas electromagnéticas en el contexto de tal sistema quirúrgico, y las estructuras de alimentación para su eficaz propagación adoptan la forma de líneas de transmisión coaxiales o de guía de ondas.

En el instrumento de la figura 2, el cable coaxial 40 proporciona la estructura de alimentación de la línea de transmisión desde el generador 4 hasta el instrumento 16. Los conductores interno y externo 42, 44 de la estructura de alimentación coaxial 40 están espaciados entre sí por un elemento dieléctrico anular 46. Para proporcionar una transmisión de potencia eficiente desde la salida del generador usando una línea de transmisión, la impedancia interna del generador es idealmente igual a la impedancia característica de la línea de transmisión. En el presente ejemplo, la impedancia interna del generador es 50\Omega, y la impedancia característica del cable coaxial 40 es también 50\Omega. La carga proporcionada al generador antes de encender el plasma es del orden de 5K\Omega. Debido a esta gran diferencia de impedancia entre la impedancia del generador y la estructura de alimentación por una parte, y de la carga por la otra, el suministro de potencia a la carga directamente desde la estructura de alimentación dará lugar a pérdidas considerables de potencia (es decir, salida de potencia desde el generador que no se suministra a la carga) debido a las reflexiones de las ondas electromagnéticas en la interconexión entre la estructura de alimentación y la carga. Así, no es preferible conectar simplemente los conductores interno y externo 42, 44 del cable coaxial 40 a los electrodos 60, 70 debido a las pérdidas resultantes. Para compensar estas pérdidas es necesario adaptar la relativamente baja impedancia característica del cable 40 y la relativamente alta impedancia de carga, y en la presente forma de realización esto se logra conectando la carga a la estructura de alimentación (cuya impedancia característica es igual a la impedancia del generador) a través de un transformador de impedancia proporcionado por dos tramos 92, 94 de línea de transmisión que tienen diferentes impedancias características para proporcionar una transición entre la baja impedancia característica de la estructura de alimentación coaxial y la elevada impedancia de carga. La estructura de adaptación 92 tiene un conductor interno proporcionado por el elemento conductor 52, que tiene un diámetro relativamente grande, y está separado de un conductor externo proporcionado por el manguito conductor 50 por medio de dos separadores dieléctricos 56. Como puede observarse a partir de la figura 2, la separación entre los conductores interno y externo 52, 50 es relativamente pequeña, a consecuencia de lo cual la estructura de adaptación 92 tiene una impedancia característica relativamente baja (en la región de 8\Omega en esta forma de realización). La estructura de adaptación 94 tiene un conductor interno proporcionado por el elemento conducto 54, y un conductor externo proporcionado por el manguito 50. El conductor interno proporcionado por el elemento conductor 54 tiene un diámetro considerablemente menor que el elemento conductor 52, y el hueco relativamente grande formado entre los conductores interno y externo 50, 54 da lugar a una impedancia característica de la estructura de adaptación 94 relativamente alta (80\Omega).

Eléctricamente, y cuando está operativo, el instrumento puede concebirse como si estuviera formado por cuatro secciones de diferentes impedancias conectadas en serie; la impedancia Z_{F} de la estructura de alimentación proporcionada por el cable coaxial 40, la impedancia de la estructura de transición proporcionada por las dos estructuras de adaptación 92, 94 de la línea de transmisión conectadas en serie, que tienen impedancias Z_{92} y Z_{94}, respectivamente, y la impedancia Z_{L} de la carga proporcionada por el plasma que se forma en la zona del electrodo de aguja 60. Donde cada una de las secciones 92, 94 de la estructura de adaptación tenga una longitud igual a un cuarto de longitud de onda a 2450 MHz, se aplica la siguiente relación entre impedancias cuando la impedancia de la carga y la de la estructura de alimentación se adapta:

Z_{L}/Z_{F} = Z_{94}{}^{2}/Z_{92}{}^{2}

La impedancia Z_{L} de la carga proporcionada al generador por el plasma está en la región de 5k\Omega; la impedancia característica Z_{F} del cable coaxial 40 es 50\Omega, lo que significa que la relación Z_{94}^{2}/Z_{92}^{2} = 100 y así Z_{94}/Z_{92} = 10. Se ha descubierto que los valores prácticos son 80\Omega para Z_{94}, la impedancia de la parte 94 de la estructura de adaptación, y 8\Omega para Z_{92}, la impedancia de la parte 92 de la estructura de adaptación.

El requisito de que cada una de las estructuras de adaptación 92, 94 tengan una longitud de un cuarto de longitud de onda constituye una parte inherente al procedimiento de adaptación. Su importancia reside en que en cada una de las interconexiones entre las diferentes impedancias características existirán reflexiones de las ondas electromagnéticas. Haciendo que la longitud de las secciones 92, 94 sea un cuarto de longitud de onda, las reflexiones en, por ejemplo, la interconexión entre la estructura de alimentación coaxial 40 y la parte 92 estará en contrafase con las reflexiones en la interconexión entre la parte 92 y la parte 94, y por tanto se interferirán destructivamente; lo mismo se aplica a las reflexiones en la interconexión entre las secciones 92 y 94, por una parte, y a las reflexiones en la interconexión entre la parte 94 y la carga, por otra. La interferencia destructiva tiene el efecto de minimizar las pérdidas de potencia debidas a las ondas reflejadas en las interconexiones entre distintas impedancias, siempre que las reflexiones netas de las ondas electromagnéticas que tienen un ángulo de fase nominal de 0 radianes tengan la misma intensidad que las reflexiones netas que tienen un ángulo de fase nominal de \pi radianes (condición que se satisface seleccionando valores de impedancia adecuados para las diferentes secciones 92, 94).

En referencia ahora a la figura 4, una forma de realización de un generador usado junto con la forma de realización del instrumento que se describe anteriormente comprende una fuente de suministro de potencia 100, que recibe una entrada de red de corriente alterna y produce un voltaje CC constante a través de un par de terminales de salida 102, que están conectados a un amplificador de potencia de estado sólido y ganancia fija 104. El amplificador de potencia 104 recibe una señal de entrada desde un oscilador sintonizable 106 a través de un atenuador variable 108. El amplificador de potencia 104, el oscilador sintonizable 106, y el atenuador variable 108 pueden concebirse como un dispositivo de salida de potencia de CA. El control de la frecuencia de oscilación del oscilador, y del atenuador 108 se realiza por medio de voltajes de salida V_{sintonización} y V_{ganancia} procedentes de un controlador 110 (cuyo funcionamiento se describirá posteriormente con más detalle) dependientes de señales de realimentación, y señales de entrada procedentes de una interfaz de usuario 112. La salida del amplificador 104 pasa a través de un circulador 114, y después ordenadamente a través de acopladores direccionales de salida y retorno 116, 118 que, junto con los detectores 120, 122, proporcionan una indicación de la potencia de salida P_{salida} del generador y de la potencia reflejada P_{ref} de nuevo hacia el generador, respectivamente. La potencia reflejada de nuevo hacia el generador pasa a través del circulador 114 que dirige la potencia reflejada hacia una resistencia de atenuación 124, cuya impedancia se escoge de manera que proporcione una buen adaptación a la estructura de alimentación 40 (es decir, 50\Omega). La resistencia de atenuación tiene la función de disipar la potencia reflejada, y lo hace convirtiendo la potencia reflejada en calor.

El controlador 110 recibe señales de entrada I_{usuario}, P_{salida}, P_{ref}, G_{flujo} desde la interfaz de usuario, los detectores de potencia de salida y reflejada 120, 122 y un regulador del flujo de gas 130, respectivamente, controlando éste último la tasa de suministro de nitrógeno. Cada una de las señales de entrada pasa a través de un convertidor analógico a digital 132 y se dirige hacia un microprocesador 134. El microprocesador 134 funciona, a través de un convertidor analógico a digital 136 para controlar el valor de tres parámetros de control de salida: V_{sintonización}, que controla la frecuencia de salida de sintonización del oscilador 106; V_{ganancia}, que controla el grado de atenuación dentro del atenuador variable 108 y por lo tanto, realmente, la ganancia del amplificador 104; y G_{flujo}, la velocidad de flujo del gas a través del instrumento, con el objetivo de optimizar el funcionamiento del sistema. Esta optimización incluye la sintonización de la salida del oscilador 106 a la frecuencia de funcionamiento más eficaz, es decir, la frecuencia a la que se transfiere más potencia al plasma. El oscilador 106 puede generar señales de salida a lo largo de todo el ancho de banda ISM de 2400 a 2500 MHz. Para lograr la optimización de la frecuencia de funcionamiento, tras el encendido del sistema, el microprocesador 134 ajusta la salida V_{ganancia} para hacer que el atenuador reduzca la potencia de salida del generador hasta un nivel extremadamente bajo, y efectúa un barrido del voltaje de salida de ajuste de frecuencia V_{sintonización} desde su nivel más bajo al más alto, haciendo que el oscilador efectúe en consecuencia un barrido a través de su ancho de banda de salida de 100 MHz. El microprocesador 134 registra los valores de potencia reflejada P_{ref} a lo largo de todo el ancho de banda del oscilador, y la figura 5 ilustra una relación típica entre la frecuencia de salida del generador y la potencia reflejada P_{ref}. A partir de la figura 5, puede observarse que el nivel más bajo de potencia reflejada se da a una frecuencia f_{res}, que corresponde con la frecuencia de resonancia de la estructura resonante que se halla dentro del instrumento 16. Una vez determinado el valor de la frecuencia más eficiente a la que se puede suministrar la potencia al electrodo, a partir de un barrido inicial de frecuencias bajas de potencia, el microprocesador sintoniza entonces la frecuencia de salida del oscilador a la frecuencia f_{res}. En una modificación, el controlador se puede poner en funcionamiento a través de una señal de demanda procedente de la interfaz de usuario (siendo la señal de demanda emitida por un usuario a través de la interfaz de usuario) para realizar un barrido inicial de frecuencias anterior a la conexión del instrumento 16 al generador. Esto permite al controlador establecer una correspondencia de la estructura de alimentación entre el dispositivo de salida de potencia y el instrumento para tener en cuenta el efecto de cualquier discrepancia entre secciones discretas de la estructura de alimentación, etc., que tienen un efecto sobre la atenuación de potencia a diversas frecuencias. El controlador 110 puede usar después esta correspondencia de frecuencias para asegurar que sólo tenga en cuenta las variaciones en la atenuación de potencia con la frecuencia que no estén presentes endémicamente a consecuencia de los componentes del generador y/o la estructura de alimentación entre el generador y el instrumento.

La potencia de salida operativa del dispositivo de salida de potencia se configura de acuerdo con la señal de entrada I_{usuario} dirigida al controlador y procedente de la interfaz de usuario 112, y que representa un nivel de potencia demandada configurado por un operario en la interfaz de usuario 112. Los diversos modos de control posibles del generador dependen de la interfaz de usuario 112, y más particularmente las opciones que la interfaz de usuario tiene programado dar a un usuario. Por ejemplo, tal como se menciona anteriormente, existen varios parámetros que pueden ajustarse para lograr diferentes efectos sobre el tejido, tales como el nivel de potencia, la velocidad de flujo del gas, la duración del periodo de tiempo (el ancho del pulso de tratamiento) para la que el instrumento puede funcionar para generar un plasma sobre una zona particular de la piel, y la distancia de separación entre la abertura en el extremo distal del instrumento 16 y el tejido. La interfaz de usuario 112 ofrece al usuario varios modos de control distintos, cada uno de los cuales permitirá al usuario controlar el sistema de acuerdo con diversos criterios de demanda. Por ejemplo, un modo preferido de funcionamiento es uno que imita el control operativo del aparato de rejuvenecimiento por láser, ya que éste tiene la ventaja de ser entendido fácilmente por aquellos que actualmente desempeñan su labor en el campo del rejuvenecimiento cutáneo. En el modo de funcionamiento de rejuvenecimiento por láser, la interfaz de usuario solicita al usuario que seleccione un nivel de suministro de energía por área de la superficie (conocido en la técnica como "fluencia") por pulso del instrumento. Cuando funciona en este modo, el microprocesador configura V_{ganancia} de manera que el dispositivo de salida de potencia tenga una salida de potencia constante preestablecida, típicamente en la región de 160 W, y la señal de entrada del usuario, procedente de I_{usuario}, se convierte en un periodo de tiempo demandado representado por el ancho del pulso, calculado a partir de la energía requerida por pulso de tratamiento y el nivel constante de potencia de salida. Sin embargo, la señal de voltaje V_{ganancia} se usa también para conectar y desconectar la salida del generador de acuerdo con las señales de entrada I_{usuario} procedentes de la interfaz de usuario. Así, por ejemplo, cuando el usuario pulsa un botón en el mando del instrumento (que no se muestra), la interfaz de usuario 112 envía una señal al microprocesador 134, que después funciona para producir un pulso de un ancho predeterminado (por ejemplo, 20 ms) alterando V_{ganancia} desde su configuración de reposo, al que la salida del atenuador es tal que virtualmente no hay señal que pueda amplificar el amplificador 104, y la salida del generador es insignificante, hasta un valor que corresponde a la potencia de salida constante preestablecida durante un periodo de tiempo igual al ancho de pulso demandado. Esto tendrá el efecto de alterar la salida del amplificador desde su nivel de reposo hasta el nivel de potencia de salida constante preestablecida durante un periodo de tiempo igual al ancho de pulso demandado, y finalmente, de crear un plasma durante tal periodo de tiempo. Alterando el ancho del pulso según una entrada de usuario, se pueden suministrar pulsos de energías seleccionadas, típicamente, en el intervalo de 6 ms hasta 20 ms. Estos pulsos pueden suministrarse en una única aplicación o como un tren continuo de pulsos a una frecuencia de pulso predeterminada.

El área de la superficie sobre la que se suministra la energía será típicamente una función de la geometría del instrumento, y ésta puede introducirse en la interfaz de usuario de diversas maneras. En una forma de realización, la interfaz de usuario almacena datos del área de la superficie para cada geometría distinta de instrumento que pueda usarse con el generador, y el instrumento en funcionamiento es identificado manualmente por el usuario como respuesta a una indicación de la interfaz de usuario 112, o se identifica automáticamente en virtud de un artefacto de identificación del instrumento que es detectable por el controlador (lo que puede requerir una conexión entre el controlador y el instrumento). Además, el área de la superficie será también una función de la distancia de separación de la abertura 82 del instrumento y el tejido, ya que cuanta mayor separación más frío estará el plasma en el momento de alcanzar la superficie, y también, dependiendo de la geometría del instrumento, el instrumento puede producir un haz divergente. Los instrumentos pueden funcionar con una distancia de separación fija, por ejemplo en virtud de un separador conectado al extremo distal del instrumento, en cuyo caso, los datos del área de la superficie conservados en la interfaz de usuario tendrán en cuenta automáticamente la distancia de separación. Otra posibilidad consiste en que los instrumentos funcionen con una distancia de separación variable, en cuyo caso, la distancia de separación debe medirse, y realimentar el controlador para permitirle tener en cuenta el cálculo del área de la superficie.

Otro parámetro que puede afectar a la energía por unidad de área es la velocidad de flujo del gas, y en una forma de realización preferida el controlador contiene preferentemente una tabla de consulta 140 de la velocidad de flujo G_{flujo} frente a la potencia de salida del generador P_{salida} para diversos niveles de potencia de salida constante, y en consecuencia, se ajusta la velocidad de flujo para un nivel de potencia de salida dado. En otra modificación se puede ajustar dinámicamente la velocidad de flujo del gas para tener en cuenta las variaciones en la distancia de separación, por ejemplo, y preferentemente se desconecta entre pulsos.

Tal como se describe anteriormente, para una óptima facilidad de uso en el modo de rejuvenecimiento, el dispositivo de salida de potencia suministrará idealmente una potencia de salida constante a lo largo de toda la duración de una salida, ya que esto facilita un sencillo control de la potencia de salida total en un pulso dado. Con una potencia de salida constante, el controlador es capaz de controlar la energía total suministrada por pulso simplemente conectando el dispositivo de salida de potencia (por medio de la señal V_{ganancia}) durante un periodo de tiempo predeterminado, calculado sobre la base del nivel de potencia de salida. Sin embargo, en la práctica puede darse el caso de que la potencia de salida varíe en un grado considerable con respecto a la precisión con la que se requiere determinar la energía total suministrada por pulso de salida. En este caso el microprocesador está programado para detectar la potencia de salida integrando P_{salida} (desde el detector 120) con respecto al tiempo, y desconectando el dispositivo de salida de potencia, alterando V_{ganancia} para devolver el atenuador variable 108 a su ajuste de reposo.

Otra complicación en el control del funcionamiento del sistema surge debido a que la creación de un plasma en la abertura 80 equivale, desde un punto de vista eléctrico simplista, a prolongar la longitud del electrodo de aguja 60, ya que el plasma está compuesto de moléculas ionizadas y por lo tanto es conductor. Esto tiene el efecto de rebajar la frecuencia de resonancia, de manera que la salida óptima del generador a la que se puede suministrar potencia al instrumento con el objeto de encender un plasma sea diferente a la frecuencia óptima a la que se puede suministrar potencia a un plasma existente. Para resolver esta dificultad, el microprocesador 134 está programado de forma continua para sintonizar la salida del oscilador durante el funcionamiento del sistema. En un modo preferido se emplea la técnica de la aplicación de ruido aleatorio, mediante la cual el microprocesador 134 hace que la salida del oscilador genere momentáneamente salidas a frecuencias 4 MHz por debajo y por encima de la frecuencia de salida actual, y después toma muestras, a través del detector de potencia reflejada 122, de la atenuación de potencia en esas frecuencias. En el caso de que se atenúe más potencia en una de esas frecuencias que en la actual frecuencia de funcionamiento, el microprocesador vuelve a sintonizar la salida del oscilador a la frecuencia a la que se dio la mayor atenuación de potencia, y después repite el procedimiento. En otro modo de funcionamiento preferido, el microprocesador 134 registra la magnitud del desplazamiento en la frecuencia de resonancia cuando se enciende un plasma, y en posteriores pulsos, desplaza en consecuencia la frecuencia del oscilador 106 cuando el sistema se desintoniza (es decir, cuando se enciende un plasma), tras lo cual se emplea la técnica de la aplicación de ruido aleatorio. Esto tiene la ventaja de proporcionar una resintonización más rápida del sistema una vez que se enciende un plasma por primera vez.

Tal como se menciona anteriormente, en la forma de realización que se muestra en la figura 4, el amplificador 104 está configurado típicamente para producir aproximadamente 160 W de potencia de salida. Sin embargo, no toda se suministra al plasma. Típicamente, también se pierde potencia a través de la radiación desde el extremo del instrumento en forma de ondas electromagnéticas, de la reflexión en las conexiones de los cables, y en forma de pérdidas dieléctricas y conductivas (es decir, la atenuación de potencia dentro de los elementos dieléctricos que forman parte de la línea de transmisión). En el diseño del instrumento de las figs. 2 y 3, es posible aprovechar la pérdida dieléctrica en virtud de la alimentación del gas a través de los conductos anulares 38A,B de las secciones 92, 94 de la estructura de adaptación de impedancia; de esta forma, las pérdidas dieléctricas de potencia en el gas sirven para calentar el gas, haciéndolo más susceptible de convertirse en un plasma.

En referencia ahora a la figura 6, en una modificación del instrumento 14 que se muestra en las figuras 2 y 3, se añade una tapa terminal 84, hecha de un material conductor, al extremo distal del instrumento 14. La tapa terminal está conectada eléctricamente al manguito 50 y es, por tanto, parte del electrodo 70. La provisión de la tapa terminal 84 tiene varios efectos beneficiosos. En primer lugar, debido a que el campo eléctrico se extiende preferentemente de conductor a conductor, y la tapa terminal 84 acerca realmente el electrodo 70 a la punta del electrodo de aguja 60, se cree que esta geometría sirve para aumentar la intensidad del campo eléctrico en la región a través de la que pasa el plasma a medida que es expulsado del instrumento, acelerando de ese modo los iones dentro del plasma. En segundo lugar el efecto físico de la tapa terminal 84 sobre el plasma es el de dirigir el plasma de un modo más controlado. En tercer lugar, las corrientes de la vaina externa en el instrumento (es decir, la corriente que se desplaza hacia arriba por el exterior del instrumento de vuelta hacia el generador) se reducen considerablemente con la tapa terminal 84, ya que el electrodo 60, se extiende en menor medida más allá del extremo del instrumento, y se reducen así las pérdidas de esta naturaleza.

En otra forma de realización, más sencilla, de un sistema que funciona a una frecuencia de funcionamiento en la región de 2450 MHz, se puede emplear un dispositivo de salida de potencia capaz de suministrar considerablemente más potencia que un amplificador de estado sólido. Con un aumento de la potencia disponible desde el dispositivo de salida de potencia, el incremento de voltaje requerido es menor e igualmente, el papel que desempeñan las estructuras resonantes (por ejemplo) disminuye.

Por consiguiente, y en referencia ahora a la figura 7, otro generador tiene un suministro de alto voltaje de CA rectificado 200 conectado a un dispositivo de potencia de radio frecuencia termoiónica, en este caso a un magnetrón 204. El magnetrón 204 contiene un calentador de filamento (que no se muestra) conectado al cátodo del magnetrón 204C que actúa para liberar electrones del cátodo 204C, y que se controla mediante un suministro de potencia del filamento 206; cuanto mayor sea la potencia suministrada al calentador de filamento, más se calienta el cátodo 204C y, por tanto, mayor es el número de electrones suministrados al interior del magnetrón. El magnetrón puede tener un imán permanente para crear un campo magnético en la cavidad que rodea al cátodo, pero en esta forma de realización tiene un electroimán con varias bobinas (que no se muestran) a las que se les suministra corriente desde una fuente de potencia del electroimán 208. El ánodo del magnetrón 204A tiene una serie de cámaras resonantes 210 dispuestas en un agrupamiento circular alrededor del cátodo 204C y su cavidad anular correspondiente. Los electrones libres procedentes del cátodo 204C se aceleran radialmente hacia el ánodo 204A bajo la influencia del campo eléctrico creado en el cátodo 204C por el suministro de alto voltaje 200. El campo magnético generado por el electroimán (que no se muestra) acelera los electrones en una dirección perpendicular a la del campo eléctrico, a consecuencia de lo cual los electrones recorren una trayectoria curva desde el cátodo 204C hacia el ánodo 204A, donde ceden su energía a una de las cámaras resonantes 210. Mediante una estructura de acoplamiento adecuada, se lleva la potencia desde las cámaras resonantes 210 al terminal de salida. El funcionamiento de los dispositivos de salida de potencia magnetrónica se entiende bien de por sí y no se describe más detenidamente en el presente documento. Como con el generador de la figura 4, se puede proporcionar un circulador (que no se muestra en la figura 7) y acopladores direccionales.

El dispositivo de salida de potencia de tipo magnetrónico es capaz de generar una potencia considerablemente mayor que el dispositivo de salida de potencia de estado sólido de la figura 4, pero es más difícil de controlar. En términos generales, la potencia de salida del magnetrón aumenta: (a) a medida que aumenta el número de electrones que pasan desde el cátodo al ánodo; (b) con un aumento del voltaje de suministro al cátodo (dentro de una banda de voltaje relativamente estrecha); (c) y con un aumento del campo magnético dentro del magnetrón. Por lo tanto, el suministro de alto voltaje 200, el suministro del filamento 206 y el suministro del electroimán 208 se controlan todos desde el controlador de acuerdo con configuraciones de entrada procedentes de la interfaz de usuario, como en el caso del dispositivo de salida de potencia amplificador de estado sólido. Debido a que el magnetrón es más difícil de controlar, resulta menos sencillo obtener una salida de potencia uniforme durante toda la duración de un pulso de tratamiento (pulso de potencia de salida). Por lo tanto, en un procedimiento de control, el controlador funciona integrando la potencia de salida con respecto al tiempo y desconectando el suministro de alto voltaje 200 (apagando así el magnetrón) cuando se haya suministrado el nivel de energía requerido, tal como se describe anteriormente. Otra posibilidad consiste en detectar y controlar la salida del suministro del cátodo para proporcionar el control de la potencia de salida controlando la corriente suministrada, siendo la corriente del cátodo/ánodo proporcional a la potencia de salida.

Ahora se describirá, en referencia a la figura 8, otro generador distinto para su uso en un sistema de acuerdo con la invención, y que emplea un magnetrón como dispositivo de salida de potencia. Como en la forma de realización de la figura 7, la potencia para el magnetrón 204 se suministra de dos maneras, en primer lugar como un alto voltaje de CC 200P para el cátodo y como un suministro del filamento 206P para el calentador del cátodo. Ambas potencias de entrada se derivan, en esta forma de realización, a partir de una fuente de suministro de energía 210 que tiene un voltaje de entrada de red 211. Una primera salida desde la unidad 210 es una salida de CC de nivel intermedio 210P en la región de 200 a 400 V CC (específicamente 350 V CC en este caso) que se suministra a un convertidor de CC en forma de un inversor 200 que multiplica el voltaje intermedio hasta un nivel que exceda de 2 kV CC, en este caso en la región de 4 kV.

El suministro del filamento 206 también se alimenta de la fuente de suministro de potencia 210. Tanto el suministro de alto voltaje representado por el inversor 200 como el suministro del filamento 206 están conectados a un controlador de una CPU 110 para controlar la salida de potencia del magnetrón 204 de la manera que se describirá a continuación.

La interfaz de usuario 112 está conectada al controlador 110 con el objeto de configurar el modo de potencia de salida, entre otras funciones.

El magnetrón funciona en la banda de UHF, típicamente a 2,475 GHz, produciendo una salida en la línea de salida 204L que alimenta una etapa de transición de alimentación 213 convirtiendo la salida de guía de ondas del magnetrón en una línea de alimentación coaxial de 50\Omega, proporcionándose también en esta etapa el aislamiento de CA de baja frecuencia. Después de esto, el circulador 114 proporciona una impedancia de carga constante de 50\Omega para la salida de la etapa de transición de la alimentación 213. Aparte de una primera salida conectada a la etapa de transición 213, el circulador 114 tiene una segunda salida 114A conectada a la etapa de aislamiento de UHF 214 y de ahí al terminal de salida 216 del generador. Una tercera salida 114B del circulador 114 hace pasar la potencia reflejada de vuelta desde la salida del generador 216 a través de la salida 114A hasta una descarga resistiva de potencia reflejada 124. Las conexiones detectoras de potencia directa y reflejada 116 y 118 están, en esta forma de realización, conectadas con la primera y la tercera salida del circulador 114A y 114B respectivamente, para proporcionar señales de detección para el controlador 110.

El controlador 110 aplica también a través de una línea 218 una señal de control para abrir y cerrar una válvula de suministro de gas 220 de manera que se suministre el gas nitrógeno desde la fuente 130 hasta una abertura de salida del suministro de gas 222. Un instrumento quirúrgico (que no se muestra en la figura 8) conectado al generador tiene un cable alimentador coaxial de bajas pérdidas para su conexión a la salida de UHF 216 y un tubo de suministro para su conexión a la abertura de salida de suministro del gas 222.

Es importante que el efecto producido sobre el tejido sea controlable y uniforme, lo que significa que la energía suministrada a la piel debería ser controlable y uniforme durante el tratamiento. Para el tratamiento de la piel u otro tejido superficial es posible que el aparato de acuerdo con la invención permita suministrar una cantidad controlada de energía a una pequeña zona cada vez, típicamente una zona circular con un diámetro de aproximadamente 6 mm. Tal como se menciona anteriormente, para evitar efectos térmicos no deseados hasta una profundidad mayor de la necesaria, se prefiere el uso de un suministro de plasma de potencia relativamente alta, pero pulsado para un tratamiento rápido hasta una profundidad limitada. Una vez tratada una pequeña zona, típicamente con una única ráfaga de energía de radio frecuencia con una duración inferior a 100 ms (un "pulso de tratamiento" aislado), el usuario puede mover el instrumento a la siguiente zona de tratamiento antes de volver a aplicar energía. Otra posibilidad consiste en que los pulsos se suministren con una frecuencia predeterminada. Se puede lograr la predictibilidad y la uniformidad del efecto si la energía suministrada al tejido por pulso es controlada y uniforme para una configuración de control dada en la interfaz de usuario. Por este motivo, el generador preferido produce una potencia de salida conocida y conecta y desconecta la potencia de radio frecuencia de forma precisa. Generalmente, los pulsos de tratamiento son mucho más cortos que 100 ms, por ejemplo, menos de 30 ms de duración, y pueden ser tan cortos como 2 ms. Cuando se repite, la frecuencia de repetición se encuentra típicamente en el intervalo de 0,5 ó 1 a 10 ó 15 Hz.

La principal aplicación para los dispositivos magnetrónicos es la del calentamiento dieléctrico. El control de la potencia tiene lugar mediante promediación temporal y, comúnmente, el dispositivo funciona en modo discontinuo a la frecuencia de la red (50 ó 60 Hz). Se aplica un circuito conmutador de la corriente de red al bobinado principal del transformador elevador, cuyo bobinado secundario se aplica a los terminales del ánodo y el cátodo del magnetrón. Comúnmente, además, el suministro de potencia del filamento se toma desde un bobinado secundario auxiliar del transformador elevador. Esto tiene el inconveniente de que las respuestas transitorias de las cargas del calentador y del ánodo-cátodo son diferentes; el calentador puede tener un tiempo de preparación de diez a treinta segundos mientras que la respuesta ánodo-cátodo es menor de 10 \mus, produciendo niveles de potencia de salida impredecibles tras un corte importante. Debido a la alimentación de potencia discontinua a la frecuencia de red, el máximo suministro de potencia puede ser de tres a seis veces mayor que el suministro de potencia medio, dependiendo de los actuales elementos de filtrado en el suministro de potencia. Se apreciará a partir de las explicaciones dadas anteriormente que tal funcionamiento de un magnetrón resulta inapropiado para el rejuvenecimiento de tejidos. La unidad de suministro de potencia del generador preferido de acuerdo con la presente invención proporciona una alimentación de potencia continua para el dispositivo de potencia de radio frecuencia (es decir, el magnetrón en este caso) que se interrumpe únicamente por las aplicaciones de los pulsos de tratamiento. En la práctica, los pulsos de tratamiento se inyectan en una etapa de suministro de potencia que tiene un suministro continuo de CC de, por ejemplo, al menos 200 V. El circulador de UHF conectado a la salida del magnetrón añade estabilidad proporcionando una carga de impedancia constante.

En el generador que se ilustra en la figura 8 se logra la deseada controlabilidad y uniformidad del efecto, en primer lugar, mediante el uso de un suministro del filamento independiente. Se hace funcionar el controlador 110 para excitar el calentador del magnetrón al que después se le permite alcanzar un estado estable antes de la actuación del suministro de alto voltaje en el cátodo del magnetrón.

En segundo lugar, la cadena de suministro de potencia de alto voltaje evita depender de un filtrado intenso y forma parte de un bucle de control de un magnetrón que tiene una respuesta mucho más rápida que los circuitos de control que usan grandes capacidades de filtro en derivación. En particular, la cadena de suministro de potencia incluye, como se explica anteriormente en referencia a la figura 8, un inversor que proporciona una fuente de corriente controlable y continua aplicada a un alto voltaje a los terminales del ánodo y el cátodo del magnetrón. Para una máxima eficacia, la fuente de corriente la proporciona un suministro de potencia en modo conmutado que funciona en un modo de corriente continua. Una inductancia en serie de filtrado de corriente en el suministro de corriente recibe alimentación de un dispositivo regulador reductor. En referencia a la figura 9, que es un diagrama de circuitos simplificado, el regulador reductor comprende un MOSFET 230, el inductor de filtro de corriente 232 (aquí en la región de 500 \muH), y un diodo 234. El regulador reductor, tal como se muestra, está conectado entre el carril de 350 VCC de la salida de la fuente de suministro de potencia 210P (véase la figura 8) y una configuración en puente de cuatro MOSFET de conmutación 236 a 239, formando una etapa inversora. Estos transistores 236 a 239 están conectados en un puente en H y funcionan en contrafase con unos tiempos de conexión ligeramente superiores a 50% para asegurar una corriente de suministro continuo al bobinado principal 240P del transformador elevador 240. Un rectificador en puente 242 conectado a través del bobinado secundario 240F y un condensador de filtrado relativamente pequeño 244, que tiene un valor menor o igual a 220 \muS producen el suministro de alto voltaje 200P requerido para el magnetrón.

Pulsando el transistor reductor 230 como un dispositivo de conmutación a una frecuencia considerablemente mayor que la frecuencia de repetición de los pulsos de tratamiento, que es típicamente de entre 1 y 10 Hz o 15 Hz, y debido al efecto del inductor 232, puede proporcionarse el suministro continuo de corriente a un nivel de potencia que exceda de 1 kW para el magnetrón dentro de cada pulso de tratamiento. El nivel de corriente se controla ajustando la relación trabajo-reposo de los pulsos excitadores aplicada a la puerta del transistor reductor 230. Se usa el mismo terminal de puerta, en este caso en combinación con un apagado de los pulsos excitadores en los transistores de la etapa inversora, para desactivar el magnetrón entre pulsos de tratamiento.

El experto en la técnica apreciará que los componentes individuales a los que se ha aludido en la presente descripción, por ejemplo los transistores, inductores y condensadores individuales pueden sustituirse por múltiples componentes de este tipo, según los requisitos de manejo de potencia, y así sucesivamente- También se pueden usar otras estructuras equivalentes.

La frecuencia de pulsado de los pulsos excitadores del transistor reductor es preferentemente mayor de 16 kHz para su inaudibilidad (así como para una respuesta del bucle de control y un mínimo rizado de corriente) y es preferentemente entre 40 kHz y 150 kHz. Ventajosamente, los transistores del inversor 236 a 239 son pulsados dentro los mismos intervalos de frecuencia, preferentemente a la mitad de la frecuencia de la uniformidad del transistor reductor entre sucesivos medios ciclos aplicados al transformador elevador 240.

El transformador 240 tiene preferentemente un núcleo de ferrita, y tiene una relación de transformación de 2:15.

Como se observará a partir de la figura 10, que muestra el voltaje de salida en la salida 200P y la potencia de salida del magnetrón al comienzo de un pulso de tratamiento, se puede lograr la puesta en marcha en un tiempo relativamente corto, típicamente menos de 300 \mus, dependiendo del valor del condensador 244. El tiempo de desconexión es por lo general considerablemente más corto. Esto produce la ventaja de que la longitud del pulso de tratamiento, y en consecuencia, la energía suministrada por pulso de tratamiento (típicamente de 2 a 6 julios), no se ve prácticamente afectada por las limitaciones en el suministro de potencia para el magnetrón. Se puede lograr una alta eficacia (típicamente 80%) para la conversión de un voltaje de suministro de cientos de voltios (en carriles de suministro 228 y 229) a la salida de alto voltaje 200P (véase la figura 9).

Ahora se puede lograr el control uniforme del nivel de potencia de salida del magnetrón, con una respuesta rápida a las condiciones cambiantes de carga, usando el control de realimentación de la relación trabajo-reposo de los pulsos excitadores al transistor reductor 230. Debido a que la potencia de salida del magnetrón depende principalmente de la corriente del ánodo al cátodo, los servomecanismos de control del suministro de potencia se basan en la corriente. Estos incluyen un bucle de control que genera un voltaje de error a partir de una diferencia de ganancia multiplicada entre la corriente medida de ánodo a cátodo y una demanda de corriente dependiente de la potencia de salida preestablecida. El error de voltaje se compensa para la corriente del inductor de almacenamiento y la diferencia de ganancia multiplicada determina la relación trabajo-reposo de los pulsos excitadores suministrados al transistor reductor 230, tal como se muestra en los diagramas de bucle de control de las figuras 11 y 12.

También se prefiere una acción servo operada basada en la corriente para permitir la compensación para el envejecimiento del magnetrón que da lugar a un aumento de la impedancia de ánodo a cátodo. Por consiguiente, se mantienen los niveles de suministro de potencia requeridos hasta que el magnetrón se averíe.

En referencia a las figuras 8 a 11, las variaciones en la potencia de salida del magnetrón con respecto a la corriente ánodo/cátodo, por ejemplo debidas al envejecimiento del magnetrón, se compensan en el controlador 110 comparando una muestra de potencia directa 250 (obtenida en la línea 116 en la figura 8) con una señal de referencia de potencia 252 en el comparador 254. La salida del comparador se usa como señal de referencia 256 para configurar la corriente del ánodo del magnetrón, aplicándose esta señal de referencia 256 a elementos del controlador 110 que configuran el ciclo de trabajo de los pulsos excitadores al transistor reductor 230 (figura 9), representado generalmente como el bloque del "suministro de potencia principal del magnetrón" 258 en la figura 11.

En referencia a la figura 12, ese bloque principal del suministro de potencia 258 tiene unos bucles de control exterior e interior 260, 262. La señal de referencia de la corriente del ánodo 256 se compara en el comparador 264 con una medida efectiva 266 de la corriente suministrada al ánodo del magnetrón para producir un voltaje de error V_{error}. Este voltaje de error se hace pasar a través de una etapa de ganancia 268 en el controlador 110 y produce una señal de referencia de modulación del ancho de pulso (PWM) a una entrada 270, a otro comparador 272, donde se compara con una representación 274 de la corriente efectiva en el bobinado principal del transformador elevador (véase la figura 9). Esto produce una señal de control (PWM) en línea 276 que se suministra a la puerta del transistor reductor 230 que se observa en la figura 9, regulando de ese modo la corriente principal del transformador a través del funcionamiento de la etapa reductora 278.

El bucle interno 262 tiene una respuesta muy rápida, y controla la corriente principal del transformador dentro de cada ciclo de la forma de onda del pulso excitador de 40 kHz suministrado al terminal de la puerta 276 del transistor reductor 230. El bucle externo 260 funciona con una constante de tiempo más larga durante cada pulso de tratamiento para controlar el nivel de la corriente del ánodo/cátodo del magnetrón. Se observará que el efecto combinado de los tres bucles de control que aparecen en las figuras 11 y 12 constituye el control uniforme y preciso de la corriente y la potencia de salida del ánodo a lo largo de un intervalo completo de periodos de tiempo, es decir, se logra la regulación de la potencia de salida a corto plazo y a largo plazo.

La configuración de potencia efectiva aplicada a la entrada de demanda de UHF 252 del bucle de control más externo, como se muestra en la figura 11, depende de la selección por parte del usuario de la intensidad de tratamiento requerida. La profundidad del efecto puede controlarse ajustando la duración de los pulsos de tratamiento, siendo un intervalo típico de 6 a 20 ms.

La conexión de control entre el controlador 110 y el suministro de potencia de alto voltaje aparece en la figura 8 como un canal de control y realimentación 280.

También es posible controlar la corriente del calentador mediante una línea de demanda/realimentación 282, por ejemplo para obtener la temperatura preferida del calentador de régimen permanente.

En el caso de que el magnetrón tenga un electroimán, la variación de la fuerza del campo magnético aplicada a la cavidad del magnetrón proporciona otra variable de control (tal como se muestra en la figura 8), por ejemplo si fueran necesarios niveles de potencia continua más bajos.

La pérdida de retorno detectada por la línea 116 en la figura 8 es una medida de cuánta energía refleja la carga de vuelta al generador. En una adaptación perfecta del generador y la carga, la pérdida de retorno es infinita, mientras que una carga de circuito abierto o cortocircuito produce una pérdida de retorno cero. Por lo tanto, el controlador puede emplear una salida de detección de pérdida de retorno en la línea 116 como medio para determinar la adaptación de la carga, y en particular como medio para identificar una avería del instrumento o el cable. La detección de tal avería puede usarse para apagar el dispositivo de salida de potencia, en el caso del magnetrón 204.

En la figura 13 se ilustra más detalladamente la etapa de aislamiento de UHF 214 que se muestra en la figura 8. Como aspecto particular de la invención, esta etapa de aislamiento, que es aplicable a dispositivos electroquirúrgicos (es decir, incluidos los de rejuvenecimiento de tejidos) que funcionan a frecuencias en la gama de UHF y superiores, tiene una parte de guía de ondas 286 y, dentro de la parte de guía de ondas, sondas receptora y emisora espaciadas y separadas óhmicamente 288, 290 para su conexión al dispositivo de potencia de radio frecuencia (en este caso un magnetrón) y una salida, específicamente el conector de salida 216 que se muestra en la figura 8 en el presente caso. En el presente ejemplo, la parte de guía de ondas es cilíndrica y tiene tapas terminales 292 en cada extremo. El aislamiento de CC se proporciona formando la parte de guía de ondas 286 como dos partes que encajan entre sí 286A, 286B, estando una parte encajada dentro de la otra parte, superpuesta sobre aquella con una capa aislante dieléctrica 294 entre las dos partes en la zona de superposición. En la pared de la guía de ondas se montan conectores adecuados, aquí conectores coaxiales 296, para suministrar energía de radio frecuencia a y desde la sonda 288, 290.

Otra posibilidad consiste en que la guía de ondas tenga una sección transversal rectangular o puede tener otra sección transversal regular.

Cada sonda 288, 290, es una sonda de campo E colocada en el interior de la cavidad de la guía de ondas como una prolongación de su respectivo conductor interno del conector coaxial, manteniendo el conductor externo la continuidad eléctrica con la pared de la guía de ondas. En la presente forma de realización, que puede funcionar en la región de 2,45 GHz, el diámetro de la parte de guía de ondas está en la región de 70 a 100 mm, específicamente de 86 mm en el presente caso. Se puede cambiar la escala de estas y otras dimensiones según la frecuencia de funcionamiento.

La longitud de la cavidad interior de la parte de guía de ondas entre la sonda 288, 290 es preferentemente un múltiplo de \lambda_{g}/2 donde \lambda_{g} es la longitud de onda de la guía dentro de la cavidad. La distancia entre cada sonda y su tapa terminal más próxima está en la región de un múltiplo impar de \lambda_{g}/4 (en el presente caso 32 mm), y el grado de superposición axial entre las dos partes de la guía de ondas 286A, 286B debería ser al menos \lambda_{g}/4. La cinta de poliimida constituye un típico material de descarga a través del material aislante de alto voltaje y bajas pérdidas para la capa dieléctrica 294.

Se apreciará que la etapa de aislamiento proporciona un grado de filtrado de paso de banda al imponer el diámetro de la parte de guía de ondas un límite de frecuencia más baja por debajo del cual no se pueden aceptar las ondas estacionarias, mientras que el filtrado de paso alto se proporciona mediante el aumento de las pérdidas con la frecuencia. Los espaciados relativos de la sonda y las tapas terminales proporcionan otras características de filtrado de paso de banda. Obsérvese que la longitud preferida de la parte de guía de ondas entre las tapas terminales 292 es aproximadamente \lambda_{g}. Se pueden introducir otras estructuras en la parte de guía de ondas para proporcional la atenuación preferente de las señales no deseadas.

La etapa de aislamiento forma una barrera de aislamiento a frecuencias CC y CA mucho más bajas que la frecuencia de funcionamiento del generador y puede soportar, típicamente, un voltaje de 5 kV CC aplicado entre las dos partes de la guía de ondas 286A, 286B.

A bajas frecuencias, la etapa de aislamiento representa un condensador en serie con un valor menor de 1 \muF, lo que evita la corriente termoiónica o las corrientes de fallo simple que pueden provocar una estimulación nerviosa no deseada. Se pueden obtener valores más bajos de capacidad reduciendo el grado de superposición entre las partes de la parte de guía de ondas 286A, 286B, o aumentando la separación entre ellas allí donde se superponen.

Se pueden lograr importantes reducciones en el tamaño de la etapa de aislamiento llenando la cavidad interna con un material dieléctrico que tenga una constante dieléctrica mayor que la unidad.

Otra solución distinta a las sondas de campo E 288, 290 que se ilustran en la figura 13 consiste en la posibilidad de emitir y recibir ondas usando elementos de campo H en forma de bucles orientados a inducir un campo magnético.

En referencia ahora a la figura 14, un instrumento para su uso con un generador que tiene un dispositivo de salida de potencia magnetrónica comprende, como con el instrumento de las figuras 2, 3 y 6, un eje exterior 30, conector 26, cable coaxial de alimentación 40. Una estructura de adaptación de impedancia transitoria incluye una parte de baja impedancia 92 y una parte de alta impedancia 94, y proporciona una adaptación entre el dispositivo de salida de potencia del generador y la carga proporcionada por el plasma, que se crea en un campo eléctrico entre un electrodo central de disco 160 y un electrodo externo 70 proporcionado por una parte del manguito conductor adyacente al electrodo de disco 160. El gas pasa desde la abertura de admisión 32 y a lo largo de los conductos anulares 38A,B formados entre los conductores interno e externo de las secciones 92, 94 de la estructura de adaptación a través del campo eléctrico creado entre los electrodos 160, 70 y se convierte en un plasma bajo la influencia del campo eléctrico. Situado contra el interior del manguito 50, y por tanto entre los electrodos 160, 70, se halla un inserto tubular de cuarzo 180. El cuarzo es un material dieléctrico de bajas pérdidas, y el inserto tiene el efecto de intensificar el campo eléctrico entre los electrodos, aproximándolos entre sí realmente, al tiempo que evita un arco preferente entre ellos, produciendo de ese modo un haz de plasma más uniforme. En esta forma de realización, el electrodo interno 160 es un disco, y está montado directamente sobre el conductor interno 54 de la parte de adaptación de alta impedancia, teniendo ésta una longitud que desde el punto de vista eléctrico es un cuarto de longitud de onda de la salida del generador. El electrodo de disco 160, debido a su longitud relativamente pequeña, es realmente, cuando se considera en combinación con el electrodo 70, un condensador discreto o "concentrado", que, junto con la inductancia distribuida inherente del conductor interno 54 forma un conjunto eléctrico resonante en serie. La forma del electrodo de disco 160 sirve también para ensanchar el haz de salida del plasma, incrementando de ese modo la "huella" del haz sobre el tejido; esto puede ser deseable en el rejuvenecimiento cutáneo, ya que esto significa que se puede tratar un área dada del tejido con menos "disparos" del instrumento. La elevación de voltaje que tiene lugar en esta estructura resonante es menor en el instrumento de esta forma de realización que con el instrumento de las figuras 2, 3 y 6, y, así, la elevación del voltaje de salida del generador en los electrodos 160, 70 a consecuencia de la resonancia en el interior del conjunto resonante es, en consecuencia, más baja. Una razón para ello es que un dispositivo de salida de potencia magnetrónica produce un nivel de potencia considerablemente más alta y a un voltaje más alto (típicamente 300 Vrms), y por tanto no es necesario proporcionar tal transformación de alta elevación, de ahí el valor de Q más bajo del conjunto resonante.

La sintonización de la frecuencia de salida del dispositivo de salida de potencia magnetrónica resulta complicada. No obstante, la frecuencia de resonancia del instrumento experimenta un desplazamiento una vez que se ha encendido un plasma a consecuencia de una disminución de la impedancia de carga (debida a la mayor conductividad del plasma con respecto al aire), así que continúa existiendo el problema del óptimo suministro de potencia para la ignición del plasma, por una parte, y del mantenimiento del plasma, por otra. En referencia a la figura 15, la potencia reflejada disipada dentro del instrumento antes de la ignición del plasma con frecuencia variable se ilustra mediante la línea 300. Puede observarse que la resonancia dentro del instrumento tiene lugar a una frecuencia f_{res}, representada gráficamente por un pico pronunciado, representativo de un factor de calidad Q relativamente alto para la multiplicación de voltaje, o transformación ascendente que tiene lugar dentro del instrumento durante la resonancia. La curva característica de potencia reflejada frente a la frecuencia para el instrumento una vez que se ha encendido un plasma se ilustra mediante la línea 310, y puede observarse que la frecuencia de resonancia del instrumento una vez que se ha creado un plasma f_{pls} es menor que la de antes de la ignición, y que la curva característica tiene un pico mucho más achatado, representativo de un factor de calidad Q más bajo. Debido a que el dispositivo de salida de potencia magnetrónica es relativamente potente, un modo de funcionamiento preferido conlleva la selección de una frecuencia de resonancia del instrumento tal que la frecuencia de salida del dispositivo de salida de potencia magnetrónica puede funcionar tanto para aprovechar la resonancia de dentro del instrumento para encender un plasma, como también para mantener un plasma.

De nuevo en referencia a la figura 15, el dispositivo de salida de potencia magnetrónica tiene una frecuencia de salida f_{salida} que se encuentra entre las frecuencias de resonancia f_{res} y f_{pls}. La frecuencia f_{salida} se desplaza lo más lejos posible desde la frecuencia de resonancia f_{res} en la dirección de la frecuencia de resonancia f_{pls} en un intento de optimizar el suministro de potencia al plasma, al tiempo que se continúa asegurando que se da la suficiente resonancia dentro del instrumento a f_{salida} para encender un plasma. Este compromiso en la frecuencia de salida del dispositivo de salida de potencia magnetrónica es posible a consecuencia de la potencia de salida disponible relativamente grande, lo que significa que se requiere mucha menos resonancia dentro del instrumento, tanto a fin de encender un plasma como de mantener un plasma posteriormente, de la que se requeriría con dispositivos de salida de potencia más baja.

En otra forma de realización, el instrumento está construido de manera que incorpora dos conjuntos resonantes: uno que entra en resonancia antes de la ignición de un plasma y otro que entra en resonancia después de la ignición, en los que ambos conjuntos resonantes tienen una frecuencia resonante similar o sustancialmente igual. Con un instrumento de este tipo resulta posible optimizar el suministro de potencia para la ignición y el mantenimiento de un plasma a una única frecuencia. En referencia ahora a la figura 16, un instrumento 16 tiene un conector 26 en su extremo distal, una estructura de alimentación coaxial 40 que se extiende desde el conector 26 hasta una estructura de electrodo bipolar que comprende un electrodo interno en forma de varilla 260 y un electrodo externo 70 proporcionado por una parte de manguito 50 del conductor externo adyacente al electrodo de varilla 260. Una tapa terminal conductora 84 define una abertura 80 a través de la que pasa el plasma, y ayuda a intensificar el campo eléctrico a través del que pasa el plasma, aumentando así la facilidad del suministro de potencia al plasma. La impedancia característica del tramo de línea de transmisión formado por la estructura de los electrodos 260, 70 se escoge para proporcionar la adaptación entre el dispositivo de salida de potencia y la carga proporcionada por el plasma. Como se explicará posteriormente, se cree que en esta forma de realización la carga del plasma tiene una impedancia más baja que en formas de realización anteriores, lo cual, por tanto, hace más fácil la adaptación. Además, el instrumento comprende un electrodo auxiliar o de encendido 260S. El electrodo de encender 260S comprende dos elementos: un elemento predominantemente inductivo, proporcionado en este ejemplo por un trozo de cable 272 conectado en su extremo proximal con el extremo proximal del electrodo de varilla, y un elemento predominantemente capacitivo dispuesto en serie con el elemento inductivo, que en este ejemplo lo proporciona un anillo 274 de material conductor conectado al extremo distal del cable 272, y que se extiende de forma sustancialmente coaxial con el electrodo de varilla 260, pero está separado a partir de ese punto.

En referencia ahora a la figura 17, la estructura del electrodo de encendido 260S es tal que la inductancia en forma del cable 272 y la capacidad en forma del anillo 274 forman un conjunto resonante que entra en resonancia a la frecuencia de salida del generador f_{salida}, y la línea 320 ilustra la variación característica de la potencia reflejada con la frecuencia de entrada para el electrodo de encendido 260S. A diferencia de esto, la línea de transmisión formada por la estructura de los electrodos 260, 70 (cuya variación característica de potencia reflejada con la frecuencia de entrada se ilustra en la línea 330), tiene, antes de la ignición de un plasma, una frecuencia resonante f_{res} que es considerablemente más alta que la frecuencia de salida del generador en tal medida que a esa frecuencia habrá poca resonancia o nada. Sin embargo, la estructura de los electrodos 260, 70 está configurada de tal manera que, una vez que se ha formado un plasma (lo que puede concebirse como un trozo de conductor que se extiende desde el electrodo de varilla 260 hacia fuera de la abertura 80), sea un conjunto resonante a la frecuencia de salida del generador, aunque con una resonancia a un valor de Q más bajo. Así, antes de la formación de un plasma, el electrodo de encendido 260 es un conjunto resonante que proporciona una multiplicación de voltaje (también conocida como transformación elevadora) de la señal de salida del generador, mientras que posteriormente a la formación un plasma, la estructura de los electrodos 260, 70 constituye un conjunto resonante que proporcionará una multiplicación de voltaje. Puede concebirse que la estructura de los electrodos 260S, 70 tiene una longitud, desde el punto de vista eléctrico, y una vez que se ha creado un plasma (y por lo tanto, incluida la longitud extra del conductor proporcionada por el plasma), que es igual a un cuarto de longitud de onda, y así, proporciona una buena adaptación de la salida del generador.

Cuando la señal de salida del generador sale de la estructura de alimentación coaxial 40, la señal excita inicialmente el electrodo de encendido 260S haciendo que entre en resonancia debido a que éste es resonante a la frecuencia de salida del generador, pero no excita la estructura de los electrodos 260, 70 debido a que ésta no es resonante a la frecuencia de salida del generador hasta que se haya creado un plasma. El efecto de una resonancia (y por tanto, de una multiplicación de voltaje) en el electrodo de encendido 260S que no tiene lugar en la estructura de los electrodos 260, 70 es el de que haya una diferencia de potencial entre el electrodo de encendido 260S y el electrodo de varilla 260. Si esta diferencia de potencial es lo suficientemente grande como para crear un campo eléctrico con la intensidad requerida entre el electrodo de encendido 260S y el electrodo de varilla 260 (teniendo en cuenta que, debido a la distancia relativamente pequeña entre los electrodos 260S y 260, se requerirá una diferencia de potencial relativamente baja), se crea un plasma entre los electrodos. Una vez que se ha creado el plasma, éste afectará a las características eléctricas de la estructura de los electrodos de tal forma que ésta entra en resonancia a la frecuencia de salida del generador (o frecuencias similares a la misma), aunque esta resonancia no será tan pronunciada debido a que el valor Q del conjunto resonante cuando se ha creado un plasma es menor que el valor Q del electrodo de encendido 260S.

No es imprescindible que el electrodo de encendido 260S y una estructura de los electrodos 260, 70 "encendida" (es decir, la estructura de los electrodos 260, 70 con un plasma creado) tienen idénticas frecuencias de resonancia para aprovechar esta técnica de ignición dual de electrodos, simplemente que cada una sea capaz de interactuar con la salida del generador para encender y después mantener un plasma sin tener que volver sintonizar la salida del generador. Sin embargo, las frecuencias de resonancia deberían ser preferentemente iguales a las de dentro del ancho de banda de las frecuencias de salida del generador. Por ejemplo, si el generador producía una salida de 2450 MHz y esta salida, a esta frecuencia, tenía un ancho de banda inherente de 2 MHz, de tal manera que, en realidad, a esta frecuencia seleccionada la señal de salida del generador se encuentra en el intervalo de frecuencias de 2449 a 2451 MHz, ambas frecuencias resonantes deberían encontrarse en este intervalo para un efecto óptimo.

En referencia ahora a la figura 18, en otra forma de realización que proporciona la ignición independiente del plasma, un instrumento incluye un conjunto de ignición de plasma 470S y una estructura del electrodo 470 que están conectados eléctricamente por separado (y aislados entre sí) a un circulador 414 dentro del instrumento. Las señales de salida procedentes del generador pasan inicialmente dentro del circulador 414. El circulador hace pasar las señales de salida preferentemente hacia el canal de salida que proporciona la mejor adaptación al generador. Como con la forma de realización anterior, antes de la ignición de un plasma, la adaptación a la estructura del electrodo 470 es mala, mientras que el conjunto de ignición está configurado para proporcionar una buena adaptación antes de la ignición, y así, el circulador hace pasar la salida del generador hacia el conjunto de ignición 470S. Debido a que se conecta de forma independiente, cualquier generador de chispas o arcos capaz de producir una chispa o arco con niveles de potencia disponibles para el generador puede proporcionar el conjunto de ignición 470. Por ejemplo, el conjunto de ignición puede incluir un circuito rectificador y un generador de chispas de CC, un conjunto resonante para proporcionar una multiplicación de voltaje como en la forma de realización de la figura 16 o cualquier otro generador de chispas o arcos adecuado. Una vez que ha tenido lugar la ignición del plasma, el cambio resultante en las características eléctricas de la estructura del electrodo provoca la adaptación de la salida del generador hacia la estructura del electrodo, y así, el circulador actúa entonces para desviar la salida del generador hacia la estructura del electrodo para permitir el suministro de potencia al plasma.

En la mayoría de las formas de realización del sistema quirúrgico descrito anteriormente se crea un campo eléctrico oscilatorio entre dos electrodos, ambos sustancialmente aislados eléctricamente con respecto al paciente (inevitablemente, habrá un nivel de radiación de salida extremadamente bajo procedente del instrumento en la dirección del paciente, y posiblemente cierta cantidad apenas detectable de acoplamiento parásito con el paciente), cuya presencia es irrelevante para la formación del plasma. El plasma se enciende entre los electrodos (mediante la aceleración de electrones libres entre los electrodos) y el plasma se expulsa desde una abertura en el instrumento, principalmente bajo la influencia de la presión del gas suministrado al instrumento. En consecuencia, la presencia de la piel de un paciente no tiene ningún efecto sobre la formación del plasma (mientras que en la técnica anterior el plasma se enciende entre un electrodo dentro de un instrumento y la piel del paciente) y el paciente no forma una trayectoria conductora importante para cualquier corriente electroquirúrgica.

En un instrumento particularmente preferido, mejor adaptado para un funcionamiento con un generador de alta potencia de salida tal como las formas de realización del generador descritas anteriormente, que tienen un magnetrón como dispositivo de salida de potencia, no se requiere una estructura de adaptación dual tal como las que se incluyen en las formas de realización del instrumento descritas anteriormente en referencia a las figuras 2 y 14. En referencia a las figuras 19 y 20, este instrumento preferido comprende un manguito conductor continuo 50 que tiene su parte del extremo proximal fijada dentro de y conectada a la pantalla externa de un conector coaxial estándar (de tipo N), y un electrodo de aguja interno 54 montado en una prolongación 42 del conductor interno del conector. Encajado en el interior de la parte del extremo distal 70 del conductor externo del manguito 50, se encuentra un tubo dieléctrico resistente al calor 180 hecho de un material dieléctrico de bajas pérdidas tal como el cuarzo. Como se muestra en las figuras 19 y 20, este tubo se prolonga más allá del extremo distal del manguito 50 y, además, se prolonga una distancia de al menos un cuarto de longitud de onda (la longitud de onda de funcionamiento \lambda) en el interior de la parte distal 70. Montado dentro del tubo de cuarzo, donde se halla dentro de la parte del extremo distal 70 del manguito 50, se encuentra un elemento concentrador conductor 480, que puede considerarse como un elemento parásito de antena para crear concentraciones del campo eléctrico entre el electrodo de aguja 54 y la parte del extremo distal 70 del manguito 50.

El manguito 50 tiene una abertura de admisión de gas 32 adyacente al conector 26, y proporciona un conducto del gas anular 38 que se extiende alrededor de la prolongación del conductor interno 42, el electrodo de aguja 38, y distalmente hasta el extremo del tubo de cuarzo 180, formando éste la boquilla del instrumento 180N. Una junta de estanqueidad 482 impide el escape del gas desde el interior del conducto 38 hacia el conector 26.

Cuando se conecta a un alimentador coaxial desde un generador tal como el descrito anteriormente en referencia a la figura 8, la parte proximal del instrumento, que comprende el conector 26 y la prolongación del conductor interno del conector 42, constituye una línea de transmisión que tiene una impedancia característica que, en este caso, es 50\Omega. Un manguito PTFE 26S dentro del conector forma parte de la estructura de 50\Omega.

El electrodo de aguja 54 está hecho de un conductor resistente al calor tal como el tungsteno y tiene un diámetro tal que, en combinación con el manguito externo 50, forma un tramo de la línea de transmisión con una impedancia característica más alta que la del conector 26, típicamente en la región de 90 a 120\Omega. Disponiendo que la longitud del electrodo de aguja, es decir la distancia desde la prolongación del conductor interno del conector 42 hasta su punta 54T (véase la figura 20), esté en la región de \lambda/4, se puede hacer que actúe como un elemento transformador de la impedancia que eleva el voltaje en la punta 54T hasta un nivel considerablemente más alto que el que se observa en el tramo de 50\Omega (prolongación del conductor interno 42). Por consiguiente, se crea un campo E intenso entre la punta 54T del electrodo de aguja interno y la parte adyacente del extremo distal del conductor externo 70. Éste, por sí mismo y dada una potencia de entrada suficiente, puede ser bastante para crear un plasma gaseoso que se extienda hacia abajo desde la punta 54T y a través de la boquilla 180N. Sin embargo, el encendido del plasma más seguro se logra debido a la presencia del elemento concentrador 480.

Este elemento concentrador 480 es un elemento resonante dimensionado para tener una frecuencia de resonancia cuando se encuentre in situ en el tubo de cuarzo, en la región de la frecuencia de funcionamiento del instrumento y su generador relacionado. Tal como se observará a partir de los dibujos, particularmente haciendo referencia a la figura 20, el elemento resonante 480 tiene tres partes, es decir, un primer y un segundo elementos de parche plegados 480C, plegados en anillos irregulares dimensionados para encajar dentro del tubo de cuarzo 180, y una estrecha franja intermedia de interconexión 480L. Estos componentes están formados todos a partir de una única pieza de material conductor, aquí acero inoxidable para muelles, cuya elasticidad provoca que el elemento se apoye contra el tubo 180.

Se apreciará que los anillos 480C, desde el punto de vista eléctrico, son predominantemente capacitivos, mientras que la franja de conexión 480L es predominantemente inductiva. La longitud del componente se aproxima a \lambda/4. Estas propiedades le confieren una frecuencia de resonancia en la región de la frecuencia de funcionamiento y una tendencia a concentrar el campo E en la zona de sus partes extremas 480C.

En otra forma de realización (que no se muestra) el elemento concentrador puede ser una hélice de sección transversal circular o poligonal hecha de, por ejemplo, un material elástico tal como el tungsteno. Se pueden usar otras estructuras.

El elemento concentrador se coloca de manera que quede parcialmente superpuesto al electrodo de aguja 54 en la dirección axial del instrumento y tenga preferentemente una de las zonas donde induce un alto voltaje alineada con la punta del electrodo 54T.

Los expertos en la materia entenderán que en la resonancia, la onda estacionaria del voltaje en el elemento concentrador 480 tiene la mayor magnitud en las zonas capacitivas 480C. La forma irregular, plegada y poligonal de los segmentos capacitivos 480 da lugar a un contacto sustancialmente puntual entre el elemento concentrador y la superficie interna del tubo de cuarzo 180. Esta propiedad, junto con el efecto concentrador del campo E de la estructura del elemento resonador y la presencia próxima del material de alta constante dieléctrica del tubo insertado 180, sirven todos para maximizar la intensidad del campo, para asegurar de ese modo el encendido de un plasma en un gas que fluye a través del conjunto.

En la práctica, el arco producido por el elemento concentrador 480 actúa como iniciador para la formación del plasma en la zona que rodea la punta del electrodo 54T. Una vez que se ha formado un plasma en la punta 54T, éste se propaga a lo largo del tubo, debido principalmente al flujo de gas hacia la boquilla 180N. Una vez que ha ocurrido esto, el instrumento presenta una adaptación de impedancia para el generador, y se transfiere potencia al gas con gran eficacia.

Una ventaja del elemento concentrador es que su frecuencia de resonancia no es especialmente crítica, lo que simplifica, de ese modo, su fabricación.

Tal como se menciona anteriormente, el uso de señales de UHF no es imprescindible para el funcionamiento de la presente invención, y la invención puede tener una forma de realización a una frecuencia cualquiera desde señales de CC hacia arriba. Sin embargo, el uso de señales de UHF tiene la ventaja de que los componentes cuya longitud es un cuarto de longitud de onda pueden incorporarse dentro de instrumentos quirúrgicos compactos para proporcionar la transformación o adaptación de voltaje. Además, se han ilustrado varios instrumentos que tienen conjuntos resonantes con el objetivo de realizar la transformación de elevación de voltaje, pero esto no es imprescindible, y la transformación de elevación de voltaje se puede realizar dentro de un instrumento sin hacer uso de la resonancia.

Si los instrumentos descritos en el presente documento están destinados a un uso clínico, es posible esterilizarlos, y esto puede llevarse a cabo de varias maneras conocidas en la técnica, tales como el uso de radiación gamma, por ejemplo, o haciendo pasar un gas tal como óxido de etileno a través del instrumento (lo que asegurará que se esteriliza el conducto del gas). Los instrumentos esterilizados se envolverán después en un embalaje estéril adecuado que impida el acceso de elementos contagiosos al mismo.

Las diversas modificaciones descritas en el presente documento no se limitan a su relación con las formas de realización respecto a las que se describieron en primer lugar, y pueden ser aplicables a todas las formas de realización descritas en el presente documento.

Aunque la disposición particular de las siguientes reivindicaciones ha sido preparada con el propósito de presentar características fundamentales y preferidas de la invención de un modo lógico y conciso, para cumplir con el artículo 123 EPC incluimos aquí específicamente como parte del contenido de la presente solicitud tal como se presenta originalmente todas las combinaciones posibles de las características individuales contenidas en las reivindicaciones.

Claims (21)

1. Un sistema de rejuvenecimiento de tejidos que comprende:

un instrumento quirúrgico que tiene un primer y un segundo electrodo separados entre sí, y, conectado con los electrodos, un conducto del gas para llevar gas a los electrodos para permitir de ese modo que el gas pase entre los electrodos, estando situado el primer electrodo dentro del conducto del gas, y terminando el conducto del gas en una boquilla de salida de plasma, y

un generador de potencia de radio frecuencia conectado a los electrodos del instrumento y dispuesto para suministrar potencia de radio frecuencia a los electrodos en un pulso de tratamiento aislado o por series para crear un plasma entre los electrodos a partir del gas suministrado a través del conducto, teniendo los pulsos una duración en el intervalo de 2 ms a 100 ms.

2. Un sistema según la reivindicación 1, en el que el generador puede funcionar para suministrar al instrumento una potencia máxima de radio frecuencia que exceda de 400W.

3. Un sistema según la reivindicación 2, en el que el generador puede funcionar para suministrar al instrumento una potencia máxima de radio frecuencia que exceda de 750W.

4. Un sistema según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el generador está dispuesto de tal manera que los pulsos de tratamiento tienen una duración en el intervalo de 5 ms a 20 ms.

5. Un sistema según la reivindicación 4, en el que el generador está dispuesto para suministrar los pulsos de tratamiento repetitivamente con una frecuencia de 0,5 Hz a 15 Hz.

6. Un sistema según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el generador está dispuesto para generar potencia de radio frecuencia a frecuencias que exceden de 300 MHz.

7. Un sistema según la reivindicación 6, en el que el generador incluye un dispositivo termoiónico de potencia de radio frecuencia para generar la potencia de radio frecuencia.

8. Un sistema según la reivindicación 7, en el que el dispositivo de potencia de radio frecuencia es un magnetrón.

9. Un sistema según la reivindicación 7 o la reivindicación 8, en el que el generador incluye un controlador del dispositivo de potencia dispuesto para aplicar una regulación de corriente al dispositivo de potencia de radio frecuencia para controlar el nivel de potencia de radio frecuencia suministrada al instrumento.

10. Un sistema según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, en el que el dispositivo de potencia de radio frecuencia está conectado a un circuito de suministro de potencia dispuesto para suministrar un voltaje de suministro CC al dispositivo de potencia de radio frecuencia que excede de 1 kV durante los pulsos de tratamiento.

11. Un sistema según la reivindicación 10, en el que el circuito de suministro de potencia está dispuesto para suministrar un voltaje de suministro CC al dispositivo de potencia de radio frecuencia que excede de 3 kV durante los pulsos de tratamiento.

12. Un sistema según la reivindicación 10 o la reivindicación 11, en el que el circuito de suministro de potencia comprende una etapa inversora conectada a una corriente de suministro CC intermedio y que tiene dispositivo de conmutación de potencia y un transformador elevador, una etapa rectificadora conectada a un bobinado secundario del transformador para proporcionar el suministro de corriente CC al dispositivo de potencia de radio frecuencia, y una etapa reductora de regulación de corriente conectada en serie entre los dispositivos de conmutación de potencia del inversor y el suministro de corriente CC intermedio.

13. Un sistema según la reivindicación 12, en el que la etapa reductora de regulación comprende la combinación en serie de un dispositivo de potencia semiconductor y un inductor conectado entre los dispositivos de conmutación de potencia del inversor y un carril de suministro del suministro de CC intermedio.

14. Un sistema según la reivindicación 12 o la reivindicación 13, que incluye un circuito de control de potencia que puede funcionar para aplicar una señal de control a la etapa reductora de regulación para controlar la corriente media suministrada por la etapa inversora al dispositivo de potencia de una manera en la que se controla la potencia de radio frecuencia generada por el dispositivo de potencia durante los pulsos de tratamiento.

15. Un sistema según la reivindicación 14, que incluye medios para detectar la potencia de radio frecuencia suministrada al instrumento y un circuito de realimentación dispuesto para determinar un parámetro de la señal de control de una manera en la que la potencia de radio frecuencia máxima suministrada se mantiene sustancialmente a un nivel predeterminado.

16. Un sistema según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 15, en el que la señal de control se pulsa a una frecuencia mucho mayor que la frecuencia de los pulsos de tratamiento, siendo variable la relación trabajo-reposo de los pulsos de la señal de control, para variar la corriente suministrada al dispositivo de potencia de radio frecuencia.

17. Un sistema según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el generador puede funcionar a una frecuencia que excede de 300 MHz y tiene un dispositivo de potencia de radio frecuencia, un conector de salida de radio frecuencia para su conexión al instrumento quirúrgico, y un aislamiento de salida que comprende una parte de guía de ondas y, dentro de la parte de guía de ondas, sondas de entrada y salida espaciadas y separadas óhmicamente, conectadas al dispositivo de potencia y al conector de salida respectivamente, estando dispuestas las sondas para acoplar energía de radio frecuencia dentro y fuera de la parte de guía de ondas.

18. Un sistema según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el generador puede funcionar a una frecuencia que excede de 300 MHz y tiene un dispositivo de potencia de radio frecuencia, un conector de salida de radio frecuencia para su conexión al instrumento quirúrgico, un circulador conectado entre el dispositivo de potencia y la conexión de salida para presentar una impedancia de carga sustancialmente constante al dispositivo de potencia, y una trayectoria de potencia reflejada que incluye un dispositivo de descarga de potencia reflejada conectado al circulador.

19. Un sistema según la reivindicación 18, que incluye un elemento detector conectado con la transmisión de potencia entre el dispositivo de potencia y el conector de salida para generar una señal de detección de potencia, y un circuito de control conectado al circuito detector en un bucle de realimentación para controlar la potencia de salida máxima del dispositivo de potencia de radio frecuencia.

20. Un sistema según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 19, en el que el circuito de suministro de potencia y la potencia de radio frecuencia están dispuestos de tal modo que los tiempos de subida y caída de los pulsos de tratamiento en un terminal de salida de dicho dispositivo de potencia son respectivamente menores o iguales al 10% de la longitud respectiva del pulso de tratamiento.

21. Un sistema según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 19, en el que el circuito de suministro de potencia y la potencia de radio frecuencia están dispuestos de tal modo que los tiempos de subida y caída de los pulsos de tratamiento en un terminal de salida de dicho dispositivo de potencia son respectivamente menores o iguales que 1 ms.