ES2954619T3 - Dispositivo de amplificación de microondas para un instrumento electroquirúrgico - Google Patents

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Abstract

Diversas realizaciones proporcionan un aparato de amplificación de microondas para un instrumento electroquirúrgico. El aparato de amplificación de microondas comprende: un conjunto de cables; una porción de lanzamiento proximal y una porción de amplificación distal. La porción de lanzamiento proximal está conectada a un extremo proximal del conjunto de cables, y la porción de lanzamiento proximal comprende: una fuente de CC configurada para lanzar una señal de CC a lo largo del conjunto de cables, y una fuente de microondas configurada para lanzar una señal de microondas a lo largo del conjunto de cables. . La porción de amplificación distal está conectada a un extremo distal del conjunto de cable, y la porción de amplificación distal comprende: un amplificador de potencia configurado para recibir la señal de microondas como una señal de entrada a amplificar. La porción de amplificación distal está configurada para aplicar la señal de CC como voltaje de drenaje a través del amplificador de potencia. Además, el amplificador de potencia tiene una salida que se puede conectar para entregar una señal de microondas amplificada a una estructura que está configurada para entregar energía de microondas al tejido biológico. Otras realizaciones proporcionan un instrumento electroquirúrgico que comprende el aparato de amplificación de microondas. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo de amplificación de microondas para un instrumento electroquirúrgico
Campo de la invención
La invención se refiere a un dispositivo electroquirúrgico en el que se usa energía de frecuencia de microondas para tratar tejido biológico, por ejemplo, para realizar ablación o hemostasia (es decir, sellar vasos sanguíneos rotos promoviendo la coagulación de la sangre). Puede usarse como parte de un dispositivo quirúrgico que también emite energía de radiofrecuencia, por ejemplo, para cortar tejido.
Antecedentes de la invención
Se ha descubierto que la energía electromagnética (EM) y en particular la energía de microondas y de radiofrecuencia (RF), es útil en operaciones electroquirúrgicas, por su capacidad para cortar, coagular y extirpar tejido corporal. Normalmente, el dispositivo para suministrar energía EM al tejido corporal incluye un generador que comprende una fuente de energía e M y un instrumento electroquirúrgico conectado al generador, para suministrar la energía al tejido. Los instrumentos electroquirúrgicos convencionales a menudo están diseñados para insertarse percutáneamente en el cuerpo del paciente. Sin embargo, puede ser difícil ubicar el instrumento por vía percutánea en el cuerpo, por ejemplo, si el sitio objetivo está en un pulmón en movimiento o en una sección de paredes delgadas del tracto gastrointestinal (GI). Se pueden suministrar otros instrumentos electroquirúrgicos a un sitio objetivo mediante un dispositivo de alcance quirúrgico (por ejemplo, un endoscopio) que se puede pasar a través de canales en el cuerpo, como las vías respiratorias o el lumen del esófago o el colon. Con esto se permiten tratamientos mínimamente invasivos, lo cual puede reducir el índice de mortalidad de los pacientes y reducir los índices de complicaciones intraoperatorias y posoperatorias.
La extirpación de tejido con energía EM de microondas se basa en el hecho de que el tejido biológico está compuesto en gran parte por agua. El tejido de órganos blandos humanos tiene habitualmente entre el 70 % y el 80 % de contenido de agua. Las moléculas de agua tienen un momento dipolar eléctrico permanente, lo que significa que existe un desequilibrio de carga a través de la molécula. Este desequilibrio de carga hace que las moléculas se muevan en respuesta a las fuerzas generadas por la aplicación de un campo eléctrico variable en el tiempo a medida que las moléculas giran para alinear su momento dipolar eléctrico con la polaridad del campo aplicado. A frecuencias de microondas, las oscilaciones moleculares rápidas producen un calentamiento por fricción y la consiguiente disipación de la energía de campo en forma de calor. Esto se conoce como calentamiento dieléctrico.
Este principio se emplea en terapias de extirpación por microondas, donde las moléculas de agua en el tejido objetivo se calientan rápidamente mediante la aplicación de un campo electromagnético localizado a frecuencias de microondas, produciendo coagulación del tejido y muerte celular. Se conoce el uso de sondas emisoras de microondas para tratar diversas afecciones en los pulmones y otros órganos. Por ejemplo, en los pulmones, puede utilizarse radiación de microondas para tratar el asma y extirpar tumores o lesiones.
La resección quirúrgica es un medio para extirpar secciones de órganos del cuerpo humano o animal. Dichos órganos pueden ser altamente vasculares. Cuando se realiza un corte (división o corte transversal) del tejido, se dañan o se rompen pequeños vasos sanguíneos llamados arteriolas. El sangrado inicial es seguido por una cascada de coagulación donde la sangre se convierte en un coágulo en un intento por taponar el punto de sangrado. Durante una operación, es deseable que un paciente pierda la menor cantidad de sangre posible, por lo que se han desarrollado varios dispositivos en un intento por proporcionar un corte sin sangre. Para procedimientos endoscópicos, tampoco es deseable que se produzca una hemorragia y que no se aborde lo antes posible, o de manera conveniente, dado que el flujo sanguíneo puede oscurecer la visión del operador, lo que puede llevar a que el procedimiento deba suspenderse y haya que utilizar otro procedimiento en su lugar, por ejemplo, cirugía abierta.
Los generadores electroquirúrgicos son omnipresentes en los quirófanos de los hospitales, para usar en procedimientos abiertos y laparoscópicos, y también están cada vez más presentes en las salas de endoscopia. En los procedimientos endoscópicos, el accesorio electroquirúrgico normalmente se introduce a través de un lumen dentro de un endoscopio. Considerado frente al canal de acceso equivalente para cirugía laparoscópica, dicho lumen es comparativamente estrecho en diámetro interior y mayor en longitud. En el caso de un paciente bariátrico el accesorio quirúrgico puede tener una longitud de 300 mm desde el mango hasta la punta de RF, mientras que la distancia equivalente en un caso laparoscópico puede superar los 2500 mm.
En lugar de una cuchilla afilada, se conoce el uso de energía de radiofrecuencia (RF) para cortar tejido biológico. El procedimiento de corte utilizando energía de RF funciona utilizando el principio de que a medida que una corriente eléctrica pasa a través de una matriz de tejido (ayudada por el contenido iónico de las células y los electrolitos intercelulares), la impedancia al flujo de electrones a través del tejido genera calor. Cuando se aplica una tensión de RF a la matriz del tejido, se genera suficiente calor dentro de las células para evaporar el contenido acuoso del tejido. Como resultado de esta creciente desecación, particularmente adyacente a la región emisora de RF del instrumento (denominada en el presente documento hoja de RF) que tiene la densidad de corriente más alta de todo el flujo de corriente a través del tejido, el tejido adyacente al polo cortado de la hoja de RF pierde el contacto directo con la hoja. Entonces, la tensión aplicada aparece casi en su totalidad a través de este hueco que, como resultado, se ioniza, formando un plasma, que tiene una resistividad de volumen muy alta en comparación con el tejido. Esta diferenciación es importante, ya que enfoca la energía aplicada al plasma que completó el circuito eléctrico entre el polo de corte de la hoja de RF y el tejido. Cualquier material volátil que entre en el plasma con la suficiente lentitud se evapora y, por lo tanto, la percepción es la de un plasma de disección de tejido.
El documento GB 2 486 343 desvela un sistema de control para un aparato electroquirúrgico que suministra tanto energía de RF como de microondas para tratar tejido biológico. El perfil de administración de energía tanto de la energía de RF como de la energía de microondas suministrada a una sonda se establece en función de la tensión muestreada y de la información actual de la energía de RF transmitida a la sonda e información de potencia directa y reflejada muestreada para la energía de microondas transmitida hacia y desde la sonda.
El documento US 2010/286682 A1 enseña un dispositivo similar al definido en la reivindicación 1, sin embargo, sin un módulo de extracción de voltaje de puerta como se reivindica.
Sumario de la invención
En su forma más general, la presente invención pone a disposición un dispositivo de amplificación de microondas de acuerdo con la reivindicación 1, que puede utilizarse como parte de un instrumento electroquirúrgico ubicado en el extremo distal de un conjunto de cables flexible, por ejemplo, un conjunto de cables adecuado para la inserción a través del cuerpo de un paciente hacia un lugar de tratamiento, posiblemente a través del canal de instrumentos de un dispositivo de alcance quirúrgico, por ejemplo, un endoscopio, broncoscopio o similar. El conjunto de cables puede proporcionar un recorrido común para una señal de microondas de baja potencia y una señal de CC. El dispositivo de amplificación de microondas incluye un amplificador de potencia que está dispuesto para amplificar la entrada de microondas de baja potencia a un nivel de potencia adecuado para el tratamiento. En un ejemplo, el conjunto de cables puede transportar tanto una señal de CC primaria para proporcionar un voltaje de drenaje del amplificador de potencia y una señal de CC secundaria para probar un voltaje de polarización para el amplificador de potencia. En otro ejemplo, el dispositivo de amplificación de microondas incluye circuitos en el extremo distal para derivar un voltaje de drenaje y un voltaje de puerta para el amplificador de potencia a partir de una sola señal de CC.
Ambas disposiciones pueden contrastarse con estructuras convencionales en las que la energía de microondas a un nivel de potencia adecuado para permitir el tratamiento se genera en un lado proximal y posteriormente se transporta por parte del conjunto de cables. La presente disposición puede evitar las pérdidas de cable indeseables que pueden ocurrir en la disposición anterior. Esto se puede ilustrar con un ejemplo. Si se desean 10 W de potencia en el instrumento y el cable presenta una pérdida de 10 dB a lo largo de su longitud, un sistema convencional requiere una potencia de entrada de 100 W. En un sistema de estas características, se pierden 90 W de potencia a lo largo del cable y el amplificador proximal debe ser capaz de alcanzar una potencia de salida de 100 W o más. Por el contrario, mediante el uso de un amplificador con una ganancia de 10 dB en el extremo distal, el dispositivo de la invención puede alcanzar una salida de 10 W siempre que la señal de microondas recibida en la parte distal tenga una potencia de 1 W. Con una pérdida de cable de 10 dB, esto requiere que la señal de microondas tenga una potencia de 10 W en el extremo proximal. La pérdida a lo largo del cable (9 W) en este escenario está, por tanto, en un orden de magnitud inferior a las disposiciones convencionales.
De acuerdo con la invención, se pone a disposición un dispositivo de amplificación de microondas para un instrumento electroquirúrgico, comprendiendo el dispositivo de amplificación de microondas: un conjunto de cables; una parte de envío proximal conectada a un extremo proximal del conjunto de cables, comprendiendo la parte de envío proximal: una fuente de CC configurada para enviar una señal de CC a lo largo del conjunto de cables; y una fuente de microondas configurada para enviar una señal de microondas a lo largo del conjunto de cables; y una parte de amplificación distal conectada a un extremo distal del conjunto de cables, comprendiendo la parte de amplificación distal: un amplificador de potencia configurado para recibir la señal de microondas como una señal de entrada a ser amplificada, estando configurada la parte de amplificación distal para aplicar la señal de CC como un voltaje de drenaje a través del amplificador de potencia, y presentando el amplificador de potencia una salida que se puede conectar para suministrar una señal de microondas amplificada a una estructura que está configurada para suministrar energía de microondas al tejido biológico. En este dispositivo, la señal de CC se manipula para permitir el funcionamiento de un amplificador de potencia en el extremo distal del conjunto de cables. Por tanto, el dispositivo funciona sin transmitir señales de microondas de alta potencia a lo largo de un conjunto de cables.
El dispositivo puede incluir un módulo de extracción de voltaje de puerta configurado para extraer un voltaje de polarización de la señal de CC y aplicarlo a una puerta del amplificador de potencia. El módulo de extracción de voltaje de puerta puede estar en la parte de amplificación distal o en la parte de introducción proximal. Cuando está en la parte de introducción proximal, la señal de CC puede comprender dos componentes separados: una señal de CC primaria correspondiente a un voltaje de drenaje del amplificador de potencia y una señal de CC secundaria correspondiente al voltaje de polarización del amplificador de potencia. Los componentes separados pueden ser transportados por líneas de transmisión independientes en el conjunto de cables.
El conjunto de cables puede comprender una línea de transmisión coaxial que comprende un conductor interior separado de un conductor exterior por un material dieléctrico. La señal de microondas puede ser transportada por la línea de transmisión coaxial. Ventajosamente, la señal de CC puede ser transportada a lo largo del conductor interior, por lo que se utiliza una estructura de línea de transmisión común para transmitir tanto la señal de microondas como la señal de CC. En otros ejemplos, la señal de CC puede ser transportada por una línea de transmisión independiente en el conjunto de cables. Cuando la señal de CC tiene dos componentes, un componente (por ejemplo, la señal de CC secundaria) puede transmitirse en el conductor interior de la línea de transmisión coaxial, mientras que el otro se transmite en una línea de transmisión separada.
La señal de microondas puede acoplarse a la línea de transmisión coaxial a través de un condensador. Esto evita que la señal de CC se filtre de vuelta hacia la fuente de microondas. La fuente de CC puede incluir un filtro de paso bajo para evitar que la señal de microondas se filtre.
La salida del amplificador de potencia puede incluir un condensador configurado para acoplar la señal de microondas amplificada a la estructura. El condensador actúa como un aislador de CC para evitar que la señal de CC viaje a la estructura para suministrar la energía de microondas al tejido biológico. El condensador puede así proteger a un paciente de la señal de CC.
El módulo de extracción de voltaje de puerta puede comprender un convertidor de CC-CC configurado para reducir la conversión de un voltaje de la señal de CC para generar el voltaje de polarización. Por ejemplo, el convertidor CC-CC puede comprender un convertidor reductor.
En una realización, el módulo de extracción de voltaje de puerta puede estar configurado para extraer un par de voltajes de polarización de la señal de CC. El par de voltajes de polarización puede comprender un primer voltaje de polarización correspondiente a un estado no conductor del amplificador de potencia y un segundo voltaje de polarización correspondiente a un estado conductor del amplificador de potencia. Por ejemplo, el módulo de extracción de voltaje de puerta puede comprender un par de convertidores reductores conectados en paralelo, comprendiendo el par de convertidores reductores un primer convertidor reductor para generar el primer voltaje de polarización y un segundo convertidor reductor para generar el segundo voltaje de polarización. El dispositivo puede comprender además un módulo de control de puerta configurado para aplicar selectivamente el primer voltaje de polarización o el segundo voltaje de polarización a la puerta del amplificador de potencia. Por ejemplo, el módulo de control de puerta puede estar configurado para aplicar el primer voltaje de polarización (para garantizar que el amplificador de potencia no sea conductor y, por lo tanto, no proporcione ninguna ganancia a una señal de entrada) como condición predeterminada, que se puede anular para aplicar el segundo voltaje de polarización en ciertas circunstancias (es decir, cuando se desea un tratamiento de tejido). Por ejemplo, el módulo de control de puerta puede comprender un interruptor configurado para aplicar selectivamente el primer voltaje de polarización o el segundo voltaje de polarización a la puerta del amplificador de potencia. La parte de amplificación distal puede comprender un riel de voltaje dispuesto para adoptar un voltaje operativo proporcionado por la señal de CC. El interruptor puede estar configurado para seleccionar el segundo voltaje de polarización tras la aplicación del voltaje operativo al riel de voltaje. En otras palabras, el interruptor está operativamente conectado al riel de voltaje, siendo la actuación del interruptor dependiente del voltaje en el riel de voltaje. Cuando el voltaje en el riel de voltaje está por debajo de un umbral (por ejemplo, indicando la ausencia de la señal de CC), el interruptor adopta la posición predeterminada y el amplificador de potencia se encuentra en un estado no conductor.
El módulo de control de puerta puede comprender además un circuito de retardo dispuesto para introducir un retardo de tiempo entre la aplicación del voltaje operativo al riel de voltaje y la actuación del interruptor para seleccionar el segundo voltaje de polarización.
El módulo de voltaje de extracción de puerta puede estar configurado para hacer que el primer voltaje de polarización y el segundo voltaje de polarización tengan ambos una polaridad opuesta al voltaje de drenaje. En un ejemplo, el voltaje de drenaje es de 28 V, el primer voltaje de polarización es -6 V y el segundo voltaje de polarización es -2 V. En este ejemplo, el segundo voltaje de polarización se selecciona para estar cerca de la transición a un estado conductor en la característica del amplificador de potencia.
La señal de microondas puede tener una potencia igual o inferior a 1 W en el extremo proximal del conjunto de cables. Sin embargo, la señal de microondas amplificada puede tener una potencia igual o superior a 5 W, por ejemplo, igual o superior a 10 W.
El módulo de amplificación distal puede incluir una estructura de aislamiento para proteger el componente que maneja la señal de CC de la señal de microondas. Por ejemplo, el módulo de amplificación distal puede incluir un filtro de paso bajo conectado entre el módulo de extracción de voltaje de puerta y la puerta del amplificador de potencia. El filtro de paso bajo puede estar fabricado en una línea de transmisión de microcinta. El filtro de paso bajo puede comprender (2n -i)A
un par de adaptadores de cuarto de onda, cada uno de los cuales tiene una longitud de 4 , en el que el par de nX adaptadores de cuarto de onda comprende un primer adaptador de cuarto de onda ubicado a una distancia 2 de la puerta del amplificador de potencia y un segundo adaptador de cuarto de onda separado del primer adaptador de
cuarto de onda por una distancia
Figure imgf000005_0001
siendo A la longitud de onda de la señal de microondas y n un número entero igual a 1 o más.
La parte de amplificación distal puede comprender un riel de voltaje dispuesto para adoptar un voltaje operativo proporcionado por la señal de c C, estando conectado el riel de voltaje a un extremo distal del conjunto de cables a través de una primera línea de conexión para recibir la señal de CC, estando conectado el riel de voltaje a un drenaje del amplificador de potencia mediante una segunda línea de conexión para proporcionar el voltaje de drenaje. El riel de voltaje puede estar protegido de la señal de microondas de manera similar al módulo de extracción de voltaje de puerta, a través de colocación adecuada de filtros de paso bajo. Por ejemplo, puede haber un filtro de paso bajo proximal en la primera línea de conexión y un filtro de paso bajo distal en la segunda línea de conexión. El filtro de paso bajo proximal comprende un par de adaptadores de cuarto de onda, cada uno de los cuales tiene una longitud
de
Figure imgf000005_0002
, comprendiendo el par de adaptadores de cuarto de onda un primer adaptador de cuarto de onda ubicado
a una distancia
Figure imgf000005_0003
de un punto de conexión entre la primera línea de conexión y el conjunto de cables, y un segundo
adaptador de cuarto de onda separado del primer adaptador de cuarto de onda por una distancia
Figure imgf000005_0004
siendo A la longitud de onda de la señal de microondas y n un número entero igual a 1 o más. El filtro de paso bajo comprende
un par de adaptadores de cuarto de onda, cada uno de los cuales tiene una longitud de
Figure imgf000005_0005
comprendiendo el
par de adaptadores de cuarto de onda un primer adaptador de cuarto de onda ubicado a una distancia
Figure imgf000005_0006
del drenaje del amplificador de potencia y un segundo adaptador de cuarto de onda separado del primer adaptador de cuarto de
onda por una distancia
Figure imgf000005_0007
siendo A la longitud de onda de la señal de microondas y n un número entero igual a 1 o más.
En otro aspecto, se proporciona un instrumento electroquirúrgico comprendiendo: un dispositivo de amplificación de microondas como se ha expuesto anteriormente; y una punta radiante conectada a la salida del amplificador de potencia, comprendiendo la punta radiante una antena configurada para irradiar la señal de microondas amplificada al tejido biológico. Puede usarse cualquier antena adecuada. Por ejemplo, la punta radiante puede tener una estructura coaxial, en la que un conductor interior se extiende más allá de un extremo distal de un conductor exterior para formar la antena. Como alternativa, la punta radiante puede tener una estructura plana, comprendiendo una pieza plana de dieléctrico aislante que tiene capas de metalización en superficies opuestas. Las capas de metalización pueden configurarse para funcionar como una antena.
El dispositivo de amplificación de microondas y la punta radiante pueden estar dimensionados para poder insertarse en un canal de instrumento de un dispositivo de exploración quirúrgica.
La punta radiante puede estar configurada para recibir entradas adicionales, por ejemplo, energía de radiofrecuencia. La punta radiante puede incluir un medio (por ejemplo, una aguja o similar) para administrar fluido a un lugar de tratamiento.
En el presente documento, el término "interior" significa radialmente más cerca del centro (por ejemplo, eje) del canal de instrumento y/o del cable coaxial. El término "exterior" significa radialmente más alejado del centro (eje) del canal de instrumento y/o del cable coaxial.
En el presente documento, el término "conductor" se usa con el significado conductor de la electricidad, a menos que el contexto indique otra cosa.
En el presente documento, los términos "proximal" y "distal" se refieren a los extremos del instrumento alargado. En uso, el extremo proximal está más cerca de un generador para proporcionar la energía de RF y/o de microondas, mientras que el extremo distal está más alejado del generador.
En la presente memoria descriptiva, "microondas" puede utilizarse ampliamente para indicar un intervalo de frecuencia de 400 MHz a 100 GHz, aunque preferentemente el intervalo de 1 GHz a 60 GHz. Las frecuencias puntuales preferentes para la energía EM de microondas incluyen: 915 MHz, 2,45 GHz, 3,3 GHz, 5,8 GHz, 10 GHz, 14,5 GHz y 24 GHz. Pueden ser preferentes 5,8 GHz. El dispositivo puede suministrar energía en más de una de estas frecuencias de microondas.
El término "radiofrecuencia" o "RF" se puede utilizar para indicar una frecuencia de entre 300 kHz y 400 MHz.
Breve descripción de los dibujos
Las realizaciones de la invención se describen con detalle a continuación con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
la Fig. 1 es un diagrama esquemático general del sistema de un dispositivo electroquirúrgico que ayuda a comprender la presente invención;
la Fig. 2 es una vista despiezada de un extremo distal de un instrumento electroquirúrgico en el que se puede utilizar la presente invención;
la Fig. 3 es un diagrama esquemático de un módulo de generación de microondas basado en un instrumento distal que es una realización de la invención;
la Fig. 4 es un diagrama esquemático de componentes para introducir energía de CC y energía de microondas de baja potencia en un extremo proximal de una línea de transmisión coaxial;
la Fig. 5 es un diagrama de circuito esquemático que muestra un módulo de amplificación de microondas distal para una realización de la invención; y
la Fig. 6 es un diagrama esquemático de un módulo de generación de microondas basado en un instrumento distal que es otra realización de la invención.
Descripción detallada; opciones y preferencias adicionales
Antecedentes - dispositivo electroquirúrgico
La Fig. 1 muestra un diagrama esquemático de un aparato electroquirúrgico 400 tal como el desvelado en el documento GB 2486343 que es útil para comprender la invención. El aparato comprende un canal de RF y un canal de microondas. El canal de RF contiene componentes para generar y controlar una señal electromagnética de frecuencia de RF a un nivel de potencia adecuado para tratar (por ejemplo, cortar o desecar) tejido biológico. El canal de microondas contiene componentes para generar y controlar una señal electromagnética de frecuencia de microondas a un nivel de potencia adecuado para tratar (por ejemplo, coagular o extirpar) tejido biológico. Como se explica con más detalle más adelante, la presente invención proporciona un medio para suministrar energía de microondas que puede reemplazar el canal de microondas en este dispositivo.
El canal de microondas tiene una fuente de frecuencia de microondas 402 seguida de un divisor de potencia 424 (por ejemplo, un divisor de potencia de 3 dB), que divide la señal de la fuente 402 en dos ramas. Una rama del divisor de potencia 424 forma un canal de microondas, que tiene un módulo de control de potencia que comprende un atenuador variable 404 controlado por un controlador 406 a través de la señal de control V10 y un modulador de señales 408 controlado por el controlador 406 a través de la señal de control V11, y un módulo amplificador comprendiendo amplificador impulsor 410 y amplificador de potencia 412 para generar radiación EM de microondas directa para suministrar desde una sonda 420 a un nivel de potencia adecuado para el tratamiento. Después del módulo amplificador, el canal de microondas continúa con un módulo de acoplamiento de señales de microondas (que forma parte de un detector de señales de microondas) que comprende un circulador 416 conectado para suministrar energía EM de microondas desde la fuente hasta la sonda a lo largo de una trayectoria entre su primer y segundo acceso, un acoplador directo 414 en el primer acceso del circulador 416 y un acoplador reflejado 418 en el tercer acceso del circulador 416. Después de pasar a través del acoplador reflejado, la energía EM de microondas del tercer puerto se absorbe en una carga de descarga de potencia 422. El módulo de acoplamiento de señal de microondas incluye también un conmutador 415, operado por el controlador 406 a través de una señal de control V12, para conectar ya sea la señal acoplada directa o la señal acoplada reflejada a un receptor heterodino para su detección.
La otra rama del divisor de potencia 424 forma un canal de medición. El canal de medición elude la agrupación de amplificación en el canal de microondas y, por lo tanto, está dispuesto para suministrar una señal de baja potencia desde la sonda. Un conmutador de selección de canal primario 426 controlado por el controlador 406 a través de la señal de control V13 puede operarse para seleccionar una señal ya sea del canal de microondas o del canal de medición para suministrar a la sonda. Un filtro de paso de banda alta 427 está conectado entre el conmutador de selección de canal primario 426 y la sonda 420 para proteger el generador de señales de microondas de las señales de RF de baja frecuencia.
El canal de medición incluye componentes dispuestos para detectar la fase y la magnitud de la potencia reflejada por la sonda, lo que puede proporcionar información sobre el material, por ejemplo, el tejido biológico presente en el extremo distal de la sonda. El canal de medición comprende un circulador 428 conectado para suministrar energía EM de microondas desde la fuente 402 hasta la sonda a lo largo de una trayectoria entre sus puertos primero y segundo. Una señal reflejada devuelta desde la sonda se dirige al tercer puerto del circulador 428. El circulador 428 se utiliza para proporcionar aislamiento entre la señal directa y la señal reflejada para facilitar una medición precisa. Sin embargo, como el circulador no proporciona un aislamiento completo entre su primer y tercer acceso, es decir, parte de la señal directa puede penetrar en el tercer acceso e interferir con la señal reflejada, puede usarse un circuito de cancelación de corrientes portadoras que inyecta una parte de la señal directa (desde el acoplador directo 430) de vuelta a la señal que sale del tercer acceso (a través del acoplador de inyección 432). El circuito de cancelación de corrientes portadoras incluye un ajustador de fase 434 para garantizar que la parte inyectada esté desfasada 180° con cualquier señal que penetre en el tercer acceso desde el primer acceso para cancelarla. El circuito de cancelación de corrientes portadoras también incluye un atenuador de señales 436 para garantizar que la magnitud de la parte inyectada sea la misma que cualquier señal penetrante.
Para compensar cualquier desviación en la señal directa, se proporciona un acoplador directo 438 en el canal de medición. La salida acoplada del acoplador directo 438 y la señal reflejada desde el tercer puerto del circulador 428 están conectadas al terminal de entrada respectivo de un conmutador 440, que se opera mediante el controlador 406 a través de la señal de control V14 para conectar ya sea la señal directa acoplada o la señal reflejada a un receptor heterodino para su detección.
La salida del conmutador 440 (es decir, la salida del canal de medición) y la salida del conmutador 415 (es decir, la salida del canal de microondas) están conectadas a un terminal de entrada respectivo de un conmutador de selección de canal secundario 442, que puede operarse mediante el controlador 406 a través de la señal de control V15 junto con el conmutador de selección de canal primario para garantizar que la salida del canal de medición se conecte al receptor heterodino cuando el canal de medición esté suministrando energía a la sonda y que la salida del canal de microondas se conecte al receptor heterodino cuando el canal de microondas esté suministrando energía a la sonda.
El receptor heterodino se utiliza para extraer la información de fase y magnitud de la salida de señales mediante el conmutador de selección de canal secundario 442. Se muestra un único receptor heterodino en este sistema, pero si fuera necesario podría usarse un receptor heterodino doble (que contiene dos osciladores locales y mezcladores) para mezclar la frecuencia de fuente dos veces antes de que la señal entre en el controlador. El receptor heterodino comprende un oscilador local 444 y un mezclador 448 para mezclar la salida de señales mediante el conmutador de selección de canal secundario 442. La frecuencia de la señal de oscilador local se selecciona de manera que la salida del mezclador 448 esté en una frecuencia intermedia adecuada para recibirse en el controlador 406. Se proporcionan filtros de paso de banda 446, 450 para proteger el oscilador local 444 y el controlador 406 de las señales de microondas de alta frecuencia.
El controlador 406 recibe la salida del receptor heterodino y determina (por ejemplo, extrae) a partir del mismo, información indicativa de la fase y magnitud de las señales directas y/o reflejadas en el canal de microondas o de medición. Esta información se puede utilizar para controlar el suministro de radiación EM de microondas de alta potencia en el canal de microondas o radiación EM de RF de alta potencia en el canal de RF. Un usuario puede interactuar con el controlador 406 a través de una interfaz de usuario 452.
El canal de RF mostrado en la Fig. 1 comprende una fuente de frecuencia de RF 454 conectada a un impulsor de puerta 456 que se controla mediante el controlador 406 a través de la señal de control V16. El impulsor de puerta 456 suministra una señal de operación para un amplificador de RF 458, que es una disposición de medio puente. La tensión de consumo de la disposición de medio puente puede controlarse a través de una alimentación en corriente continua variable 460. Un transformador de salida 462 transfiere la señal de RF generada a una línea para suministrar a la sonda 420. Un filtro 464 de paso bajo, de paso de banda de parada de banda o de muesca está conectado en esa línea para proteger el generador de señales de RF de las señales de microondas de alta frecuencia.
Un transformador de corriente 466 se conecta en el canal de RF para medir la corriente suministrada a la carga de tejido. Se utiliza un divisor de potencial 468 (que puede extraerse del transformador de salida) para medir la tensión. Las señales de salida del divisor de potencial 468 y el transformador de corriente 466 (es decir, salidas de tensión indicativas de la tensión y la corriente) se conectan directamente al controlador 406 después del acondicionamiento mediante los respectivos amplificadores de amortiguación 470, 472 y diodos Zener de mantenimiento de tensión 474, 476, 478, 480 (mostrados como señales B y C en la Fig. 1).
Para obtener información de fase, las señales de tensión y corriente (B y C) también se conectan a un comparador de fase 482 (por ejemplo, una puerta EXOR) cuya tensión de salida está integrada por el circuito RC 484 para producir una salida de tensión (mostrada como A en la Fig. 1) que sea proporcional a la diferencia de fase entre las formas de onda de tensión y corriente. Esta salida de tensión (señal A) se conecta directamente al controlador 406.
El canal de microondas/medición y el canal de RF se conectan a un combinador de señales 114, que transmite ambos tipos de señales por separado o simultáneamente a lo largo del ensamblaje de cables 116 hasta la sonda 420, desde la que se suministra (por ejemplo, se irradia) al tejido biológico de un paciente. El conjunto de cables 116 se puede insertar a lo largo de todo un canal de instrumento (de trabajo) de un dispositivo de exploración quirúrgica (no mostrado). La sonda 420 se puede moldear para pasar a través del canal de instrumento del dispositivo de alcance quirúrgico y sobresalir (por ejemplo, dentro del paciente) por el extremo distal del tubo de endoscopio. La punta 420 puede incluir una punta activa para suministrar energía EM de RF y/o energía EM de microondas en el tejido biológico y una aguja hipodérmica retráctil para suministrar fluido. Estas tecnologías combinadas brindan una solución única para cortar y destruir tejido no deseado y la capacidad de sellar vasos sanguíneos alrededor del área objetivo.
Puede proporcionarse un aislante de guía de ondas (no mostrado) en la unión entre el canal de microondas y el combinador de señales 114. El aislante de guía de ondas puede configurarse para realizar tres funciones: (i) permitir el paso de una potencia de microondas muy alta (por ejemplo, superior a 10 W); (ii) bloquear el paso de la potencia de RF; y (iii) proporcionar un alta tensión soportada (por ejemplo, superior a 10 kV). También se puede proporcionar una estructura capacitiva (también conocida como ruptura de CC) en el (por ejemplo, dentro del) o junto al aislante de guía de ondas. El fin de la estructura capacitiva es reducir el acoplamiento capacitivo a través de la barrera de aislamiento.
Antecedentes - instrumento electroquirúrgico
La Fig. 2 muestra una vista despiezada de una sonda de ejemplo 214 (a veces denominada conjunto de extremo distal o punta de instrumento), que es un instrumento electroquirúrgico al que se puede aplicar la presente invención. La sonda 214 está montada en el extremo distal de un tubo de cánula exterior 216 de un eje flexible, por ejemplo, que se corresponde con el conjunto de cables 116 analizado anteriormente con referencia a la Fig. 1. El tubo de cánula 216 forma un manguito flexible que define un lumen para transportar fluido a la punta del instrumento, estando asegurada la punta del instrumento en su extremo distal. Para proporcionar una función de transferencia del par, el tubo de cánula exterior 216 está formado por un tubo trenzado, por ejemplo, que comprende una envoltura de alambre trenzado (por ejemplo, acero inoxidable) montada entre una capa de polímero radialmente interior y una capa de polímero radialmente exterior, en donde el polímero puede ser, por ejemplo, Pebax®.
El tubo de cánula exterior 216 está conectado por su extremo distal a una parte tubular no trenzada 218, que puede ser un conducto flexible. La parte tubular 218 puede estar formada por cualquier material polimérico adecuado, por ejemplo, Pebax® o similares. La parte tubular 218 puede tener una longitud axial (es decir, una longitud en línea con el eje del eje igual o superior a 1 mm). Esto puede garantizar que se introduzca una distancia segura entre el extremo del trenzado y el borde proximal del conjunto del extremo distal 214 para evitar cualquier riesgo de calentamiento de la trenza como resultado de la conductancia capacitiva durante el uso de energía de microondas. Esta disposición puede evitar también que las dos placas de la línea de transmisión plana o los dos conductores de la línea de transmisión coaxial cortocircuiten o conecten entre sí.
La parte tubular 218 puede denominarse "punta blanda" 218. La punta blanda 218 puede ser, en algunos ejemplos, una longitud adicional de tubo de polímero que se une al extremo distal del manguito o tubo de cánula 216. La unión puede utilizar cualquier adhesivo adecuado, por ejemplo, epoxi o similar. Se puede montar un tubo de soporte 217 sobre la unión entre la parte tubular 218 y el tubo de cánula 216 para reforzar la unión proporcionando resistencia mecánica adicional. El tubo de soporte 217 puede ser una sección corta de un tubo de polímero dentro del que se fijan tanto la parte tubular 218 como el tubo de cánula 216, por ejemplo, mediante unión. El tubo de soporte 217 puede ser flexible y/o puede tener una longitud seleccionada para garantizar que no afecte negativamente a la flexibilidad del eje.
La unión de la parte tubular 218, del tubo de cánula 216 y del tubo de soporte 217 se puede capturar también dentro de un manguito termorretráctil (no mostrado) para proporcionar mayor resistencia estructural en el extremo distal del eje.
El trenzado dentro del tubo de cánula 216 permite que el par aplicado al extremo proximal del eje se transforme en movimiento giratorio de la punta del instrumento.
Un extremo distal de la parte tubular 218 se dispone para encajar sobre una parte proximal correspondiente 220 de un casco protector 222. El casco protector 222 está formado por un material rígido que tiene poca fricción con el tejido biológico, por ejemplo, acero inoxidable. El casco 222 se forma preferentemente de un material metálico, pero puede estar formado a partir de materiales no metálicos, por ejemplo, de cerámica. El casco está conformado para realizar una serie de funciones:
- fijar el conjunto de extremo distal 214 al tubo de cánula 216,
- proporcionar una superficie inferior protectora para una estructura de punta activa que proporciona energía al tejido biológico circundante,
- proporcionar un alojamiento protector y marco de soporte para una aguja retráctil, y
- localizar la estructura de punta activa en relación con el cable coaxial durante el montaje y uso posterior.
Las partes de la estructura del casco 222 que realizan estas funciones se analizan con más detalle a continuación.
En una realización de la invención, el casco protector 222 está configurado además para alojar componentes distales del circuito de generación de microondas (también denominado en el presente documento módulo de generación de microondas distal), tal como se comenta con más detalle con respecto a las Figs. 3 a 5.
El conjunto de extremo distal 214 incluye una punta activa 224, que es una pieza plana de material dieléctrico 221 (por ejemplo, alúmina) que tiene capas conductoras (por ejemplo, capas de metalización) en sus superficies superior e inferior. Cada una de las capas conductoras está conectada eléctricamente a un conductor interior 228 y un conductor exterior 226 respectivos de un cable coaxial 142 que es transportado por el tubo de cánula 216. En un extremo distal del cable coaxial 142, su cubierta exterior se retira para exponer una longitud del conductor exterior 226. El conductor interior 228 del cable coaxial se extiende más allá del extremo distal del conductor exterior 226. El cable coaxial 142 y la punta activa 224 están montados uno respecto al otro de forma que la parte sobresaliente del conductor interior 228 descansa sobre una primera capa conductora de la punta activa, mientras que el conductor exterior 226 se pone en conexión eléctrica con una segunda capa conductora a través del casco protector 222, como se expone más adelante. La primera capa conductora está aislada del conductor exterior 226 y la segunda capa conductora está aislada del conductor interior 228.
Las capas conductoras pueden estar formadas por conductores de alto punto de fusión, por ejemplo, W o Ti. Sin embargo, en un ejemplo, para facilitar el uso de soldadura en la conexión eléctrica entre los conductores interior y exterior del cable coaxial 142 y la punta activa 224, los conductores de punto de fusión más bajo pueden depositarse en las regiones próximas sobre las capas conductoras donde se realizan las conexiones eléctricas. Los conductores de punto de fusión más bajo pueden ser de plata (Ag) o de oro (Au).
El extremo distal de la punta activa 224 está curvado para evitar que presente esquinas afiladas dentro del paciente.
El conductor exterior 226 está eléctricamente conectado a una capa conductora inferior en el lado inferior de la punta activa 224 a través del casco protector 222. Un extremo proximal del casco protector 222 está formado con un canal en forma de U 248 para recibir y soportar un extremo distal del cable de alimentación coaxial 142. El conjunto de extremo distal está configurado para que la parte expuesta del conductor exterior 226 se asiente en el canal en forma de U 248. Un elemento eléctricamente conductor 230, tal como un manguito o collarín, se utiliza para engarzar la parte expuesta del conductor exterior 226. La compresión provocada por el engarzado hace que el cable coaxial se deforme en la región donde es recibido por el casco protector 222. Por ejemplo, la parte del cable coaxial donde se expone el conductor exterior 226 puede tener una sección transversal ovalada, por lo que se apoya y forma un contacto eléctrico robusto con los lados del canal en forma de U 248. El conductor exterior ondulado 226 puede por tanto ser retenido por el casco a través de un ajuste de interferencia.
Para completar la conexión eléctrica entre el conductor exterior 226 y la capa conductora inferior 229 en la punta activa 224, el casco protector 222 está acoplado eléctricamente a la capa conductora inferior, por ejemplo, mediante soldadura (véase, por ejemplo, la Fig. 5). En esta realización, se proporciona una preforma de soldadura 231 para este fin. La preforma de soldadura 231 está formada para ser recibida dentro de un rebaje 249 formado en una superficie superior del casco protector 222. En este ejemplo, el rebaje 49 es rectangular y la preforma de soldadura 231 tiene una forma correspondiente, pero se puede usar cualquier forma adecuada. El rebaje 249 está retraído desde los bordes del casco protector de una forma que asegura que la soldadura solo esté presente entre la superficie inferior de la punta activa 224 y el casco protector 222, es decir, no fluye hacia los bordes laterales de la punta activa 224. Cuando está montada, la preforma de soldadura 231 puede alinearse con una región en la superficie inferior de la punta activa 224 que está revestida de un conductor de punto de fusión más bajo como se ha analizado anteriormente (por ejemplo, oro). Se puede proporcionar un flex adecuado (no mostrado) con la preforma de soldadura cuando se montan los componentes para facilitar el proceso de soldadura. El propio proceso de soldadura puede ser soldadura por inducción. El efecto de soldadura por inducción puede limitarse a una región de la punta activa 224 y el casco protector 222 en la preforma de soldadura 231.
La configuración anterior es ventajosa porque el casco protector 222 retiene todo (i) la punta activa 224, (ii) la preforma de soldadura 231 y (iii) el cable coaxial 142 en una relación espacial fija que asegura un conjunto preciso y repetible.
En una realización de la invención, la conexión entre una parte distal del cable coaxial 142 y la punta activa 224 puede realizarse a través de un módulo de generación de microondas distal, como se expone con más detalle a continuación.
El conjunto de extremo distal comprende además una guía de aguja 232 que se retiene dentro de un rebaje formado en la superficie inferior del casco protector 222. La guía de aguja 232 es un tubo hueco (por ejemplo, una férula), por ejemplo, hecho de poliimida, dentro del que se monta de forma deslizante una aguja hipodérmica 234. La aguja 234 está en comunicación fluida con el volumen interior del tubo de cánula 216 para recibir el líquido presente en su interior para su suministro al lugar de tratamiento.
Tras el montaje del conjunto de extremo distal 214, se puede asegurar dentro del extremo distal de la parte tubular 218 mediante un ajuste de interferencia y un adhesivo (por ejemplo, epoxi). El adhesivo puede formar también un tapón para el extremo distal de la parte tubular 218 para proporcionar un sello estanco a los fluidos, lo que significa que la única salida para el fluido introducido en la junta de interfaz es a través de la aguja 234. De forma similar, la junta (por ejemplo, junta soldada) entre el conductor interior 228 y la capa conductora superior 227 puede tener una cubierta protectora 251 (véase la Fig. 5) que puede estar formada por un adhesivo adecuado (por ejemplo, epoxi). La cubierta protectora 251 puede fortalecer la conexión entre el casco protector 222 y la punta activa 224, mientras que también forma un tapón de extremo para la parte tubular 218, es decir, un sello estanco a los fluidos que significa que la única salida para el fluido introducido en la junta de interfaz es a través de la aguja.
Durante su uso, la punta activa 224 hace un contacto íntimo con el paciente. La aguja 234 puede extenderse más allá del extremo distal de la punta activa 224 y retraerse a una posición dentro del tubo de guía 232 mediante el control del mecanismo deslizante en la junta de interfaz que actúa sobre un cable de control 235 para extender y retraer la aguja 234. En su posición extendida, la aguja se usa para inyectar fluido con el fin de distender localmente y/o marcar tejido. Las capas conductoras en la punta activa 224 forman electrodos bipolares para suministrar energía electromagnética de RF y/o de microondas.
La guía de aguja 232 se extiende hacia atrás hacia el interior y proximal al conjunto distal para proporcionar un espacio de fuga extendido para garantizar que la activación de RHmicroondas solo se produzca en la región de la punta distal de la punta activa 224.
Amplificación de microondas basada en instrumento
La Fig. 3 muestra un dispositivo de generación de microondas 300 que es una realización de la invención. El dispositivo de generación de microondas 300 tiene una parte de envío proximal 302 y una parte de amplificación distal 304 separadas por un conjunto de cables flexible 306. El conjunto de cables 306 puede corresponderse con el conjunto de cables 116 analizado anteriormente con respecto a la Fig. 1.
La parte de envío proximal 302 funciona para enviar tanto energía de CC como una señal de microondas 310 al conjunto de cables 306. El conjunto de cables 306 comprende una línea de transmisión coaxial para transportar la señal de microondas 310 a la parte de amplificación distal 304. El conjunto de cables 306 puede incluir un conductor alargado independiente (por ejemplo, un cable) para transportar la potencia de CC a la parte de amplificación distal 304. Sin embargo, ventajosamente, la potencia de CC puede enviarse por un conductor interior de la línea de transmisión coaxial que transporta la señal de microondas 310.
La parte de envío proximal 302 comprende un generador de potencia de CC 316 para generar la potencia de CC. El generador de potencia de CC 316 puede generar una señal de CC que tiene un voltaje Vdd de 28 V, por ejemplo.
La parte de envío proximal 302 comprende un generador de señales de microondas 314 dispuesto para producir la señal de microondas 310. El generador de señales de microondas 314 se describe a continuación con referencia a la Fig. 4. La señal de microondas 310 del generador de señal de microondas 314 se acopla a la línea de transmisión coaxial a través de un condensador 312, que actúa como una barrera de aislamiento de CC para evitar que la señal de CC del generador de potencia de CC 316 se filtre al generador de señal de microondas 314.
La señal de microondas 310 procedente del generador de microondas 314 puede tener un nivel de potencia inferior al necesario para tratar (por ejemplo, extirpar o coagular) tejido biológico. Por ejemplo, la señal de microondas 310 que sale del generador de microondas 314 puede tener un nivel de potencia igual o inferior a 10 W. Si el conjunto de cables presenta una pérdida de 10 dB a lo largo de su longitud, esto significa que la potencia de la señal de microondas 322 en el extremo distal es de 1 W. Si el amplificador de potencia 320 presenta una ganancia de 10 dB, la potencia disponible para el tratamiento es por lo tanto de 10 W.
La transmisión de una señal de microondas de baja potencia desde el generador de señal de microondas significa que se pierde menos potencia durante la transmisión a través del conjunto de cables 306. Esto evita o reduce el calentamiento del conjunto de cables 306 debido a las pérdidas de microondas y, por lo tanto, evita el riesgo de calentamiento accidental del tejido a lo largo del recorrido del conjunto de cables.
La parte de amplificación distal 304 funciona para amplificar la señal de microondas 310 recibida desde el conjunto de cables 306 a un nivel de potencia adecuado para el tratamiento. La señal de microondas amplificada 318 es emitida por la parte de amplificación distal 304, después de lo cual se acopla a través del condensador 319 a una punta de instrumento 308, como la punta activa 224 tratada anteriormente, desde donde se libera (por ejemplo, se irradia o se emite de otro modo) al tejido biológico en un lugar de tratamiento. El condensador 319 funciona como una barrera de CC entre la punta de instrumento 308 y la parte de amplificación distal 304 para evitar que la señal de CC llegue a la punta del instrumento.
La parte de amplificación distal 304 incluye un amplificador de potencia 320, por ejemplo, un MOSFET de potencia o similar. El amplificador de potencia 320 recibe como entrada la señal de microondas 322 que sale de la línea de transmisión coaxial. La entrada al amplificador de potencia 320 está protegida de la señal de CC en el conjunto de cables 306 por un condensador 324.
La parte de amplificación distal 304 está dispuesta para separar la potencia de CC de la señal de microondas y aplicarla a través del amplificador de potencia 320. La parte de amplificación distal 304 puede incluir un riel de voltaje 326 al que se aplica la señal de CC (Vdd). La señal de microondas 322 puede ser bloqueada por el riel de voltaje 326 mediante el filtrado de la disposición 328, que puede comprender un par de adaptadores de cuarto de onda, como se explica con más detalle a continuación. De manera similar, también se puede disponer una disposición de filtrado 330 en la conexión entre el riel de voltaje 326 y el amplificador de potencia 320 para evitar que la energía de microondas se filtre en el riel de voltaje 326 desde el amplificador de potencia 320.
La parte de amplificación distal 304 comprende además un módulo de extracción de voltaje de puerta 332 que opera para derivar de la señal de CC un voltaje de polarización Vgg para ser aplicado a la puerta del amplificador de potencia 320. El módulo de extracción de voltaje de puerta 332 puede incluir un convertidor de CC-CC, que convierte a la baja el voltaje de la señal de CC a un nivel adecuado para el amplificador de potencia 320.
La parte de amplificación distal 304 puede comprender además un módulo de control de puerta 334 para controlar la aplicación del voltaje de puerta al amplificador de potencia 320. Según se analiza con más detalle a continuación, el módulo de control de puerta 334 puede funcionar para cambiar entre dos estados de voltaje de polarización, que se corresponden respectivamente con una condición de ENCENDIDO (conductor) y APAGADO (no conductor) para el amplificador de potencia 320. El módulo de control de puerta 334 puede funcionar para introducir un retardo de tiempo entre la aplicación de la señal de CC a través del amplificador de potencia 320 (es decir, como su voltaje de drenaje) y la aplicación de un voltaje de polarización para encender el amplificador de potencia 320 para garantizar una inicialización suave del proceso de amplificación.
Se puede disponer una disposición de filtrado 336 en la conexión entre el módulo de control de puerta 334 y la puerta del amplificador de potencia 320 para evitar que la energía de microondas se filtre al módulo de control de puerta 334 desde el amplificador de potencia 320.
Las estructuras detalladas para el módulo de extracción de voltaje de puerta 332 y el módulo de control de puerta 334 se tratan a continuación con referencia a la Fig. 5.
En uso, el dispositivo de generación de microondas 300 realiza así la amplificación de una señal de microondas de entrada de baja potencia a un nivel de potencia adecuado para el tratamiento. El nivel de potencia amplificado puede ser uno o más órdenes de magnitud superior al nivel de potencia de entrada, por ejemplo, 10 W o mayor. Con esta disposición, hay una pérdida de energía muy baja a lo largo del conjunto de cables 306, lo que a su vez significa una reducción del riesgo de calentamiento accidental del tejido a lo largo del camino tomado por el conjunto de cables 306.
La parte de amplificación distal 304 puede estar ubicada en el conjunto del extremo distal 214 como se muestra en la Fig. 2. Por ejemplo, la parte de amplificación distal 304 puede estar dispuesta entre un extremo proximal de la punta activa 224 y un extremo distal del cable coaxial 142. El casco protector 222 puede estar o puede estar montado sobre un sustrato (por ejemplo, PCB o similar) para soportar los componentes de la parte de amplificación distal 304.
La Fig. 4 es un diagrama esquemático de un ejemplo de una parte de envío proximal 302, en la que una señal de microondas y una señal de CC se envían a un extremo proximal de una línea de transmisión coaxial 370. Las características en común con la Fig. 3 reciben los mismos números de referencia y no se describen de nuevo. La línea de transmisión coaxial 370 comprende un conductor interior 372 separado de un conductor exterior 376 por un material dieléctrico 374. La línea de transmisión coaxial 370 puede ser un cable Sucoform fabricado por Huber+Suhner, por ejemplo.
La Fig. 4 muestra los componentes del generador de señales de microondas 314. En este ejemplo, el generador de señal de microondas 314 tiene una fuente de frecuencia de microondas 378 seguida de un atenuador variable 380, que puede ser controlada por un controlador (no mostrado) a través de una señal de control de manera similar al sistema que se muestra en la Fig. 1. La salida del atenuador variable 380 se introduce en un modulador de señal 382, que también puede ser controlado por el controlador, por ejemplo, para aplicar una forma de onda pulsada a la señal de microondas. La salida del modulador de señal se introduce en un amplificador de activación 384 para generar la señal de microondas al nivel de potencia deseado para su transmisión a la parte de amplificación distal. La señal de microondas está acoplada a la línea de transmisión coaxial 370 a través de un condensador 312.
El generador de potencia de CC 316 comprende una fuente de voltaje 386 que está conectada para aplicar un voltaje de CC al conductor interior 372 de la línea de transmisión coaxial 370. La fuente de voltaje 386 puede ser una fuente de alimentación de modo conmutado, o para permitir que el dispositivo sea portátil, se puede usar una batería. La conexión puede ser o puede incluir una sección de la línea de transmisión de microcinta 388 en la que se proporciona un filtro de paso bajo 390 para evitar la transmisión de vuelta de la señal de microondas a la fuente de voltaje 386. El filtro de paso bajo 390 comprende un par de adaptadores de cuarto de onda 392, 394 en la línea de transmisión de nX microcinta 388. Un primer adaptador 392 está ubicado a una distancia de media longitud de onda (es decir, 2 ) desde un punto de conexión 396 al conductor interior 372 de la línea de transmisión coaxial 370, siendo A la longitud de onda de la señal de microondas en la línea de transmisión de microondas 388 y siendo n un número entero igual a 1 o más.
(2n -i)A
Esto asegura que la base del primer adaptador de cuarto de onda (es decir, 4 ) 392 esté en una condición de cortocircuito, de modo que el otro extremo del adaptador de cuarto de onda 392 esté en una condición de circuito abierto. Un segundo adaptador de cuarto de onda 394 está separado del primer adaptador por una distancia de media nX
longitud de onda (es decir, 2 ).
El generador de energía de CC 316 comprende además un conjunto de condensadores 387 conectados en derivación a la línea de transmisión que transporta la señal de CC para eliminar cualquier otro elemento de CA no deseado en el recorrido de la señal de CC.
La Fig. 5 es un diagrama de circuito esquemático que muestra un módulo de amplificación de microondas distal 304 para una realización de la invención. Las características en común con los dibujos anteriores reciben los mismos números de referencia y no se describen de nuevo.
En este ejemplo, un extremo distal del conjunto de cables 306 está conectado al módulo de amplificación de microondas distal 304. El conjunto de cables 306 puede incluir la línea de transmisión coaxial 370 tratada anteriormente, que transmite tanto la señal de microondas como la señal de CC. El módulo de amplificación de microondas distal 304 separa la señal de microondas de la señal de CC utilizando filtros. La señal de CC pasa al riel de CC 326 a través de una primera línea de conexión 502, que tiene un filtro de paso bajo que comprende un par de adaptadores de cuarto de onda 328 dispuestos para evitar el paso de la señal de microondas.
El par de adaptadores 328 puede estar fabricado en una línea de transmisión de microcinta. Un primer adaptador está
ubicado a una distancia de media longitud de onda (es decir,
Figure imgf000012_0002
desde un punto de conexión al conductor interior de la línea de transmisión coaxial, siendo A la longitud de onda de la señal de microondas en la línea de transmisión de microondas y siendo n un número entero igual a 1 o más. Esto asegura que la base del primer adaptador de cuarto
de onda (es decir,
Figure imgf000012_0001
esté en una condición de cortocircuito, de modo que el otro extremo del adaptador de cuarto de onda esté en una condición de circuito abierto. Un segundo adaptador de cuarto de onda está separado del
primer adaptador por una distancia de media longitud de onda (es decir,
Figure imgf000012_0003
Mientras tanto, la señal de microondas pasa a un amplificador de potencia 320 a lo largo de la línea de conexión 504, donde se convierte en una señal de entrada para ser amplificada. La línea de conexión 504 puede ser una línea de transmisión de microcinta o similar. La línea de conexión 504 incluye un condensador 324 a través del cual se acopla la señal de microondas, pero que bloquea la señal de CC. Por lo tanto, el condensador 324 aísla el amplificador de potencia 320 de cualquier componente de CC transportado desde la línea de transmisión coaxial 370 en el conjunto de cables 306.
Una línea de conexión 506 conecta el riel de voltaje 326 al amplificador de potencia 320 para aplicar un voltaje de la señal de CC a través del amplificador de potencia 320 (es decir, como un suministro de drenaje). Para evitar que la energía de microondas se filtre del amplificador de potencia 320 a la línea de conexión 506, un par de adaptadores de cuarto de onda 330 están dispuestos como un filtro de paso bajo. El par de adaptadores 330 puede estar dispuesto de manera similar a los adaptadores 328, aunque con respecto a un punto de conexión, entre la línea de conexión 506 y el amplificador de potencia 320.
La línea de conexión 506 comprende además un conjunto de condensadores 508 conectados en derivación a la línea de conexión que transporta la señal de CC para eliminar cualquier otro elemento de CA no deseado en el recorrido de la señal de CC.
La línea de conexión 506 comprende además un inductor 510 conectado en serie entre el amplificador de potencia 320 y el riel de voltaje 326. La inductancia inhibe además la fuga de señales de CA en el riel de voltaje 326.
Cada una de las líneas de conexión tratadas anteriormente puede implementarse como una línea de transmisión adecuada para transmitir señales de CC o de microondas, según corresponda. Las líneas de microcinta, por ejemplo, sobre un sustrato flexible que se puede envolver en una configuración compacta, son un ejemplo adecuado.
En esta realización, el módulo de amplificación de microondas distal 304 está configurado para extraer un voltaje de polarización Vgg para el amplificador de potencia del riel de voltaje 326. El riel de voltaje 326 puede tener un voltaje relativamente alto, por ejemplo, de 28 V o similar, mientras que el voltaje de polarización para el amplificador de potencia 320 puede necesitar estar en un orden de magnitud menor. Para obtener el voltaje de polarización, el módulo de amplificación de microondas distal 304 incluye un módulo de extracción de voltaje de puerta 332. El módulo de extracción de voltaje de puerta 332 funciona como un convertidor de CC-CC y en esta realización se implementa como un par de convertidores reductores paralelos 512, 514, cada uno de los cuales está configurado para generar un voltaje diferente, de modo que el voltaje de polarización se puede conmutar entre dos estados diferentes.
Cada convertidor reductor 512, 514 está conectado al riel de voltaje 326 para proporcionar un voltaje de entrada. Los valores de la capacitancia e inductancia dentro de cada convertidor reductor 512, 514 se seleccionan para transformar el voltaje de entrada en un voltaje de salida deseado. Los voltajes de salida se pueden seleccionar en función de las características operativas del amplificador de potencia. En este ejemplo, los convertidores reductores 512, 514 están configurados para generar un voltaje de salida negativo usando un diodo para controlar una dirección de flujo de corriente apropiada en cada convertidor. Esto significa que los voltajes de salida (voltajes de polarización) se pueden establecer cerca del punto en su característica donde el amplificador de potencia entra en un estado de conducción.
Por ejemplo, un primer convertidor reductor 512 puede estar configurado para generar un voltaje de polarización que se encuentra en una parte no conductora de la característica del amplificador de potencia, por ejemplo, -6 V. Se puede configurar un segundo convertidor reductor 514 para generar un voltaje de polarización que se encuentra en una parte conductora de la característica del amplificador de potencia, preferentemente un poco más allá de una transición al estado de conducción, por ejemplo, -2 V.
Las salidas del par de convertidores reductores 512, 514 están conectadas a los respectivos polos de entrada de un interruptor 516 que forma parte de un módulo de control de puerta 334. Una salida del interruptor 516 está conectada a una línea de conexión 518 que, a su vez, está conectada a la línea de conexión 504 para proporcionar el voltaje de polarización desde el módulo de extracción de voltaje de puerta 332 a una puerta del amplificador de potencia 320.
Para evitar que la energía de microondas se filtre del amplificador de potencia 320 a la línea de conexión 518, un par de adaptadores de cuarto de onda 336 están dispuestos como un filtro de paso bajo. El par de adaptadores 336 puede estar dispuesto de manera similar a los adaptadores 328, aunque con respecto a un punto de conexión, entre la línea de conexión 518 y el amplificador de potencia 504.
La línea de conexión 518 comprende además un conjunto de condensadores 520 conectados en derivación a la línea de conexión 518 que transporta el voltaje de polarización para eliminar cualquier otro elemento de CA no deseado en el recorrido de la señal de voltaje de polarización.
El módulo de control de puerta 334 funciona para aplicar un voltaje de polarización requerido a la puerta del amplificador de potencia 320. El módulo de control de puerta 334 funciona efectivamente para activar selectivamente el amplificador de potencia 320. En este ejemplo, el módulo de control de puerta 334 funciona para controlar el interruptor 516 que selecciona el convertidor reductor 512, 514 para proporcionar el voltaje de polarización al amplificador de potencia 320. El interruptor 516 puede ser controlado por un inductor 522 que se activa con la aplicación de la señal de CC al riel de voltaje 326. El interruptor 516 puede así adoptar una configuración predeterminada (por ejemplo, APAGADO) cuando el inductor 522 no está activado. En esta configuración, el interruptor 516 conecta el convertidor reductor con el nivel de voltaje no conductor (por ejemplo, -6 V) al amplificador de potencia. Cuando el inductor 522 está activado, el interruptor adopta una configuración activada (por ejemplo, ENCENDIDO), en la cual el convertidor reductor con el nivel de voltaje conductor (por ejemplo, -2 V) está conectado al amplificador de potencia.
En esta realización, el módulo de control de puerta 334 incluye un circuito de "arranque suave" 524 para el amplificador de potencia 320, que actúa para retrasar el cambio de estado del interruptor aumentando suavemente el voltaje aplicado al inductor 522. Una ventaja de esta disposición es que permite que el voltaje de drenaje a través del amplificador de potencia 320 alcance un estado estable antes de que se aplique un voltaje de polarización para activar el amplificador de potencia. El circuito de "arranque suave" 524 se implementa utilizando un comparador 526 que genera una salida al inductor 522 en función de una diferencia entre una primera entrada variable de un circuito RC 528 y una entrada fija de un circuito divisor de voltaje 530.
La Fig. 6 es un diagrama esquemático que muestra otro ejemplo de un dispositivo de amplificación de microondas 550 que es una realización de la invención. Las características en común con la Fig. 3 reciben los mismos números de referencia y no se describen de nuevo.
El dispositivo 550 de la Fig. 6 se diferencia del de la Fig. 3 en que el voltaje de puerta se genera en el extremo proximal y se transfiere como una señal de CC secundaria a través del conjunto de cables 306. De esta manera, el generador de potencia de CC 316 en este ejemplo puede incluir la fuente de CC 386 que emite la señal de CC (que tiene voltaje Vdd) para el transporte a lo largo del conjunto de cables 306. En este ejemplo, el conjunto de cables incluye una línea de transmisión dedicada 371 para la señal de CC. En la parte proximal 304, un extremo distal de la línea de transmisión 371 está acoplado al drenaje del amplificador de potencia 320 a través de un filtro de paso bajo 330 que puede ser del tipo descrito anteriormente. La línea de transmisión dedicada 371 puede estar conectada directamente al drenaje a través del filtro de paso bajo o puede estar conectada a través del riel de voltaje 326 como se muestra en la Fig. 6.
El generador de corriente continua 316 también puede incluir medios para generar el voltaje de polarización para el amplificador de potencia. En algunos ejemplos, el voltaje de polarización se puede generar utilizando una fuente de CC separada, por ejemplo, funcionando a un voltaje más bajo que la fuente de CC 386 para el voltaje de drenaje. En la realización mostrada en la Fig. 6, sin embargo, el voltaje de polarización se obtiene de la misma fuente de CC que el voltaje de drenaje al proporcionar un módulo de extracción de voltaje de puerta 332 en la parte proximal 302. El módulo de extracción de voltaje de puerta 332 puede estar configurado para funcionar de la misma manera que se describió anteriormente. La parte proximal 302 también puede incluir un módulo de control de puerta 334 para controlar el voltaje de polarización que se suministra al conjunto de cables 306.
En este ejemplo, el voltaje de polarización se transmite a la parte distal a lo largo de un conductor interior de una línea de transmisión coaxial 370 en el conjunto de cables 306. La línea de transmisión coaxial 370 también se utiliza para transmitir la señal de microondas 310 desde el generador de señales de microondas 314.
En algunos ejemplos, la línea dedicada 371 para la señal de CC puede ser una capa conductora adicional formada alrededor de un conductor exterior de la línea de transmisión coaxial 370 y separada de ella por una capa aislante, por ejemplo, efectivamente para formar un cable triaxial de señal. En este ejemplo, puede ser deseable incluir un filtro bajo en la parte distal 304 en el punto en el que la señal de CC se separa de la línea de transmisión coaxial 370 para evitar que la señal de microondas se filtre al riel de voltaje 326.

Claims (18)

REIVINDICACIONES
1. Dispositivo de amplificación de microondas para un instrumento electroquirúrgico, comprendiendo el dispositivo de amplificación de microondas:
un conjunto de cables;
una parte de envío proximal conectada a un extremo proximal del conjunto de cables, comprendiendo la parte de envío proximal:
una fuente de CC configurada para enviar una señal de CC a lo largo del conjunto de cables; y
una fuente de microondas configurada para enviar una señal de microondas a lo largo del conjunto de cables;
una parte de amplificación distal conectada a un extremo distal del conjunto de cables, comprendiendo la parte de amplificación distal un amplificador de potencia configurado para recibir la señal de microondas como una señal de entrada a ser amplificada, estando configurada la parte de amplificación distal para aplicar la señal de CC como un voltaje de drenaje a través del amplificador de potencia; y
un módulo de extracción de voltaje de puerta configurado para extraer un voltaje de polarización de la señal de CC y aplicarlo a una puerta del amplificador de potencia;
teniendo el amplificador de potencia una salida que se puede conectar para suministrar una señal de microondas amplificada a una estructura que está configurada para suministrar energía de microondas al tejido biológico.
2. El dispositivo de amplificación de microondas de la reivindicación 1, comprendiendo el módulo de extracción de voltaje de puerta un convertidor de CC-CC configurado para convertir a la baja un voltaje de la señal de CC para generar el voltaje de polarización.
3. El dispositivo de amplificación de microondas de la reivindicación 2, comprendiendo el convertidor de CC-CC un convertidor reductor.
4. El dispositivo de amplificación de microondas según cualquier reivindicación anterior, estando configurado el módulo de extracción de voltaje de puerta para extraer un par de voltajes de polarización de la señal de CC, comprendiendo el par de voltajes de polarización un primer voltaje de polarización correspondiente a un estado no conductor del amplificador de potencia y un segundo voltaje de polarización correspondiente a un estado conductor del amplificador de potencia y comprendiendo el módulo de extracción de voltaje de puerta un par de convertidores reductores conectados en paralelo, comprendiendo el par de convertidores reductores un primer convertidor reductor para generar el primer voltaje de polarización y un segundo convertidor reductor para generar el segundo voltaje de polarización.
5. El dispositivo de amplificación de microondas de la reivindicación 4, comprendiendo además un módulo de control de puerta configurado para aplicar selectivamente el primer voltaje de polarización o el segundo voltaje de polarización a la puerta del amplificador de potencia y comprendiendo el módulo de control de puerta un interruptor dispuesto para aplicar selectivamente el primer voltaje de polarización o el segundo voltaje de polarización a la puerta del amplificador de potencia.
6. El dispositivo de amplificación de microondas de la reivindicación 5, comprendiendo la parte de amplificación distal un riel de voltaje dispuesto para adoptar un voltaje operativo proporcionado por la señal de CC y estando configurado el interruptor para seleccionar el segundo voltaje de polarización tras la aplicación del voltaje operativo al riel de voltaje.
7. El dispositivo de amplificación de microondas de las reivindicaciones 5 o 6, comprendiendo el módulo de control de puerta un circuito de retardo dispuesto para introducir un retardo de tiempo entre la aplicación del voltaje operativo al riel de voltaje y la actuación del interruptor para seleccionar el segundo voltaje de polarización.
8. El dispositivo de amplificación de microondas según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 7, presentando el primer voltaje de polarización y el segundo voltaje de polarización ambos una polaridad opuesta al voltaje de drenaje.
9. El dispositivo de amplificación de microondas según cualquier reivindicación anterior, estando el módulo de extracción de tensión de puerta en la parte de amplificación distal y comprendiendo además el dispositivo de amplificación de microondas un filtro de paso bajo conectado entre el módulo de extracción de voltaje de puerta y la puerta del amplificador de potencia.
10. El dispositivo de amplificación de microondas de la reivindicación 9, comprendiendo el filtro de paso bajo un par (2 n - l)A
de adaptadores de cuarto de onda, cada uno de los cuales tiene una longitud de 4 , en el que el par de nX adaptadores de cuarto de onda comprende un primer adaptador de cuarto de onda ubicado a una distancia 2 de la puerta del amplificador de potencia y un segundo adaptador de cuarto de onda separado del primer adaptador de nX
cuarto de onda por una distancia 2 , siendo A la longitud de onda de la señal de microondas y n un número entero igual a 1 o más.
11. El dispositivo de amplificación de microondas según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, estando el módulo de extracción de tensión de puerta en la parte de envío proximal e incluyendo la señal de CC un voltaje de polarización transmitido por el conjunto de cables a la parte de amplificación distal.
12. El dispositivo de amplificación de microondas según cualquier reivindicación anterior, comprendiendo el conjunto de cables una línea de transmisión coaxial que comprende un conductor interior separado de un conductor exterior por un material dieléctrico, siendo transportada la señal de microondas por la línea de transmisión coaxial y siendo transportada la señal de CC a lo largo del conducto interior y estando acoplada la señal de microondas a la línea de transmisión coaxial a través de un condensador.
13. El dispositivo de amplificación de microondas según cualquier reivindicación anterior, incluyendo la salida del amplificador de potencia un condensador configurado para acoplar la señal de microondas amplificada a la estructura.
14. El dispositivo de amplificación de microondas según cualquier reivindicación anterior, teniendo la señal de microondas una potencia igual o inferior a 10 W en el extremo proximal del conjunto de cables.
15. El dispositivo de amplificación de microondas según cualquier reivindicación anterior, comprendiendo la parte de amplificación distal un riel de voltaje dispuesto para adoptar un voltaje operativo proporcionado por la señal de CC, estando conectado el riel de voltaje a un extremo distal del conjunto de cables a través de una primera línea de conexión para recibir la señal de CC, estando conectado el riel de voltaje a un drenaje del amplificador de potencia por una segunda línea de conexión para proporcionar el voltaje de drenaje y comprendiendo el dispositivo de amplificación de microondas además un filtro de paso bajo proximal en la primera línea de conexión y un filtro de paso bajo distal en la segunda línea de conexión.
16. El dispositivo de amplificación de microondas de la reivindicación 15, comprendiendo el filtro de paso bajo proximal
un par de adaptadores de cuarto de onda, cada uno de los cuales tiene una longitud de
Figure imgf000016_0001
comprendiendo el
par de adaptadores de cuarto de onda un primer adaptador de cuarto de onda ubicado a una distancia
Figure imgf000016_0005
de un punto de conexión entre la primera línea de conexión y el conjunto de cables, y un segundo adaptador de cuarto de onda
separado del primer adaptador de cuarto de onda por una distancia
Figure imgf000016_0002
siendo A la longitud de onda de la señal de microondas y siendo n un número entero igual a 1 o más y comprendiendo el filtro de paso bajo distal un par de
adaptadores de cuarto de onda que tienen cada uno una longitud de
Figure imgf000016_0003
comprendiendo el par de adaptadores
de cuarto de onda un primer adaptador de cuarto de onda ubicado a una distancia
Figure imgf000016_0004
del drenaje del amplificador de potencia y un segundo adaptador de cuarto de onda separado del primer adaptador de cuarto de onda por una nX
distancia 2 , siendo A la longitud de onda de la señal de microondas y n un número entero igual a 1 o más.
17. Instrumento electroquirúrgico que comprende:
un dispositivo de amplificación de microondas de acuerdo con cualquier reivindicación anterior; y
una punta radiante conectada a la salida del amplificador de potencia, comprendiendo la punta radiante una antena configurada para irradiar la señal de microondas amplificada al tejido biológico.
18. El instrumento electroquirúrgico de la reivindicación 17, estando dimensionados el dispositivo de amplificación de microondas y la punta radiante para poder insertarse a través de un canal de instrumento de un dispositivo de exploración quirúrgica.
ES20722565T 2019-04-30 2020-04-28 Dispositivo de amplificación de microondas para un instrumento electroquirúrgico Active ES2954619T3 (es)

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Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0624658D0 (en) * 2006-12-11 2007-01-17 Medical Device Innovations Ltd Electrosurgical ablation apparatus and a method of ablating biological tissue
US8353903B2 (en) * 2009-05-06 2013-01-15 Vivant Medical, Inc. Power-stage antenna integrated system
US8463396B2 (en) * 2009-05-06 2013-06-11 Covidien LLP Power-stage antenna integrated system with high-strength shaft
US8216227B2 (en) * 2009-05-06 2012-07-10 Vivant Medical, Inc. Power-stage antenna integrated system with junction member
CN102446498B (zh) * 2010-10-12 2013-08-07 北京京东方光电科技有限公司 液晶显示器的驱动装置和驱动方法
GB201021032D0 (en) 2010-12-10 2011-01-26 Creo Medical Ltd Electrosurgical apparatus
EP2514382A1 (en) * 2011-04-21 2012-10-24 Koninklijke Philips Electronics N.V. MR imaging guided therapy system
GB2545465A (en) * 2015-12-17 2017-06-21 Creo Medical Ltd Electrosurgical probe for delivering microwave energy
GB2551339B (en) * 2016-06-13 2021-12-08 Creo Medical Ltd Electrosurgical device with integrated microwave source

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