JP2011251116A

JP2011251116A - アンテナ放射部分の大気曝露のためのバラン構造を有する電気外科手術装置およびそれを用いてエネルギーを組織に導く方法

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Publication number: JP2011251116A
Application number: JP2011100326A
Authority: JP
Inventors: Joseph D Brannan; ジョゼフ，ディー．ブラナン; Joseph A Paulus; ジョゼフ，エー．ポーラス
Original assignee: Vivant Medical LLC
Current assignee: Covidien LP
Priority date: 2010-05-11
Filing date: 2011-04-28
Publication date: 2011-12-15
Anticipated expiration: 2031-04-28
Also published as: US20110282336A1; EP2386261B1; EP2386261A2; US20170172656A1; US20150223883A1; US20180193094A1; US9603662B2; US9561076B2; JP2015226791A; JP6093807B2; EP2386261A3; JP5776929B2; US9888963B2; US10966784B2

Abstract

【課題】アンテナ放射部分の大気曝露のためのバラン構造を有する電気外科手術装置および使用方法を提供する。
【解決手段】エネルギーを組織に導くためのエネルギー照射装置１００は、内側導体、外側導体およびその間に配置された誘電体を有する給電路１１０と、給電路に動作可能に接続された放射部分１０５，１４０を有するアンテナアセンブリ１２とを備える。また、エネルギー照射装置は、エネルギー照射装置にエネルギーが供給されていてエネルギー照射装置が組織内に配置されている場合に、エネルギーを放射部分に実質的に限定するように構成された第１のバラン構造１０８と、エネルギー照射装置にエネルギーが供給されているがエネルギー照射装置が組織内に配置されていない場合に、放射部分から放出されるエネルギーが給電路に沿って第２のバラン構造１２９の近位に伝播することを実質的に防止するように構成された第２のバラン構造とを備える。
【選択図】図１

Description

本開示は、組織焼灼用途での使用に適した電気外科手術装置に関し、より詳細には、アンテナ放射部分の大気曝露のためのバラン構造を有する電気外科手術装置およびそれを用いてエネルギーを組織に導く方法に関する。

ある疾患の治療では、悪性の組織増殖（例えば、腫瘍）を破壊する必要がある。腫瘍細胞を加熱および破壊するために電磁放射線を使用することができる。治療では、癌性腫瘍が同定された組織に焼灼プローブを挿入する場合がある。一旦プローブが配置されると、電磁エネルギーは、プローブを通って周囲組織に伝達される。

癌などの疾患の治療では、ある種の腫瘍細胞は、健康な細胞に通常有害である温度よりも僅かに低い温度に高められた温度で変性することが分かっている。温熱療法などの公知の治療は、異常細胞を４１℃超の温度まで加熱しながら、隣接する健康な細胞を不可逆的な細胞破壊が生じる温度よりも低い温度に維持する。このような方法では、組織を加熱、焼灼および／または凝固するために電磁放射線が照射される。このような方法を行うために、時としてマイクロ波エネルギーが利用される。組織を加熱するために電磁放射線を利用する他の処置としては、組織の凝固、切断および／または焼灼も挙げられる。

電磁放射線を利用する電気外科手術装置は、様々な使用および用途のために開発されている。様々な組織に対して切断および凝固作用を達成するために、短時間に高い破裂エネルギーを供給するように使用することができる複数の装置が入手可能である。焼灼処置を行うために使用することができる複数の異なる種類の装置が存在する。典型的には、焼灼処置で使用されるマイクロ波装置は、エネルギー源として機能するマイクロ波発生器および標的組織にエネルギーを導くためのアンテナアセンブリを有するマイクロ波外科手術器具（例えば、マイクロ波焼灼プローブ）を備える。マイクロ波発生器と外科手術器具は通常、マイクロ波エネルギーを発生器から器具に伝送するための、および、器具と発生器との間で制御、フィードバックおよび識別信号を通信するための複数の導体を有するケーブルアセンブリによって動作可能に接続されている。

モノポール、ダイポールおよびヘリカル型などの数種類のマイクロ波プローブが使用されており、それらを組織焼灼用途で使用することができる。モノポールおよびダイポールアンテナアセンブリでは、マイクロ波エネルギーは一般に、導体の軸から離れるように垂直に放射される。モノポールアンテナアセンブリは通常、単一の細長い導体を備える。典型的なダイポールアンテナアセンブリは、２つの細長い導体を備え、それらは直線状に並べられ、かつ電気絶縁体を挟んで互いに対して端と端で配置されている。ヘリカルアンテナアセンブリは、様々な寸法（例えば、直径および長さ）の螺旋状導体構成を含む。ヘリカルアンテナアセンブリの主な動作モードは、螺旋による放射場が螺旋軸に対して垂直な平面において最大となるノーマルモード（ブロードサイド）、および螺旋軸に沿って放射が最大となる軸方向モード（エンドファイア）である。

マイクロ波伝送線路は通常、長く薄い内側導体を備え、内側導体は、伝送線路の長手軸に沿って延在し、かつ誘電体によって取り囲まれており、さらに誘電体の周りの外側導体によって取り囲まれているため、外側導体も伝送線路の軸に沿って延在している。アンテナの変形の１つでは、例えば、伝送線路または同軸ケーブルの長さなどの導波路構造に、エネルギーが「漏洩する」あるいは案内構造から離れるように放射される複数の開口部が設けられている。この種の構造は通常、「漏洩同軸」または「漏れ波」アンテナと呼ばれている。マイクロ波プローブ放射アンテナの設計は、熱分布に影響を与える。

焼灼対象の病変部は、焼灼プローブで穿孔するには小さすぎたり、固すぎたりすることがある。このような場合、医師はプローブをできるだけ病変部に近づけて配置し、焼灼を行う場合がある。無指向性焼灼プローブでは、焼灼によってプローブの両側で放射がなされる場合がある。

ある腫瘍の治療では、例えば、腫瘍がプローブより大きい場合や入手可能なプローブ形状または放射パターンに一致しない形状を有する場合に、焼灼処置中にプローブを再配置することがある。治療の完了前または後に、電力がプローブアンテナに送られている間に、外科医がプローブを組織から取り出す場合があり、エネルギー（例えば、熱および／または電磁放射線などの放射エネルギー）が、外科医の手に向かってプローブのシャフトに沿って伝送される場合がある。

本開示は、内側導体、外側導体およびその間に配置された誘電体を有する給電路ならびに給電路に動作可能に接続された放射部分を有するアンテナアセンブリを備えた、電磁エネルギーを組織に導くためのエネルギー照射装置に関する。また、エネルギー照射装置は、エネルギー照射装置にエネルギーが供給されていてエネルギー照射装置が組織内に配置されている場合に、電磁エネルギーを放射部分に実質的に限定するように構成された第１のバラン構造と、エネルギー照射装置にエネルギーが供給されているがエネルギー照射装置が組織内に配置されていない場合に、放射部分から放出される電磁エネルギーが給電路に沿って第２のバラン構造の近位に伝播することを実質的に防止するように構成された第２のバラン構造とを備える。

本開示は、エネルギー照射装置を用意するステップと、エネルギー照射装置を組織に配置するステップと、エネルギーをエネルギー源から放射部分を通して組織に伝送するステップとを含む、エネルギーを組織に導く方法にも関する。エネルギー照射装置は、給電路と、給電路に動作可能に接続された放射部分を有するアンテナアセンブリと、電磁エネルギーを放射部分に実質的に限定するように構成された第１のバランと、エネルギー照射装置にエネルギーが供給されているがエネルギー照射装置が組織内に挿入されていない場合に、放射部分から放出される電磁エネルギーが給電路に沿って第２のバランの近位に伝播することを実質的に防止するように構成された第２のバランとを備える。

本開示のエネルギー照射装置の目的および特徴は、添付の図面を参照しながらその様々な実施形態についての説明を読めば、当業者には明らかになるであろう。

本開示の一実施形態に係る焼灼システムの概略図である。本開示の一実施形態に係るエネルギー照射装置の部分斜視図である。本開示の一実施形態に係る図２のエネルギー照射装置の部分断面図である。本開示の一実施形態に係る図３の細部の指示された領域の拡大図である。本開示に係るエネルギー照射装置の別の実施形態の部分断面図である。本開示に係る焼灼システムの別の実施形態の概略図である。本開示の別の実施形態に係るエネルギー照射装置の一部の斜視図である。本開示の一実施形態に係る図７に示すエネルギー照射装置の一部の分解された部分の斜視図である。本開示の一実施形態に係るエネルギー照射装置の部分斜視図である。本開示に係る焼灼システムのさらに別の実施形態の概略図である。本開示の一実施形態に係るエネルギー照射装置の一部の分解された部分の斜視図である。本開示の一実施形態に係る図１１に示すエネルギー照射装置の一部の斜視組立図である。本開示の一実施形態に係る、そこを貫通する開口部およびエンドキャップを有する細長いシャフトが設けられた図１２のエネルギー照射装置の一部の部分分離斜視図である。本開示の一実施形態に係る図１３の細部の指示された領域の拡大図である。本開示の一実施形態に係る図１３のエネルギー照射装置の部分断面図である。本開示の一実施形態に係る図１３のエネルギー照射装置の一部の斜視組立図である。本開示の一実施形態に係る、細長いシャフト内に開口部を備えた細長いシャフトの一部を取り囲む誘電体スリーブ部材と共に示されている図１６のエネルギー照射装置の部分斜視図である。本開示の一実施形態に係る、誘電体スリーブ部材の部分と、その間に間隙を有する軸方向に位置合わせされた近位および遠位導電性スリーブ部材によって取り囲まれた細長いシャフト（想像線で）内の開口部の部分と共に示されている図１７のエネルギー照射装置の部分斜視図である。本開示の一実施形態に係る図１８のエネルギー照射装置の遠位部分の断面図である。本開示の一実施形態に係る図１８のエネルギー照射装置の別の遠位部分の断面図である。本開示の一実施形態に係る、遠位導電性スリーブ部材の遠位に延在するテーパー部分と共に示される図１８のエネルギー照射装置の部分斜視図である。本開示の一実施形態に係る、放射部分大気曝露バランと共に示されている図２０のエネルギー照射装置の部分斜視図である。本開示の一実施形態に係る、細長いシャフトの長さに沿って配置され、かつ近位および遠位導電性スリーブ部材および放射部分大気曝露バランの上に重なり、かつその間の間隙を埋める層と共に示される図２１のエネルギー照射装置の部分斜視図である。本開示の一実施形態に係る、図１１のエネルギー照射装置のようなエネルギー照射装置によって組織内に送られる電磁エネルギーの放射パターンの概略図である。本開示の別の実施形態に係るエネルギー照射装置の部分斜視図である。本開示の一実施形態に係る、放射部分大気曝露バランと共に示される図２４のエネルギー照射装置の部分斜視図である。本開示の一実施形態に係る図２５のエネルギー照射装置の部分断面図である。本開示の一実施形態に係るエネルギーを組織に導く方法を示すフローチャートである。

以下、放射部分大気曝露バラン構造を有する本開示のエネルギー照射装置の実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。図の説明全体にわたって、同様の符号は、同様または同一の要素を指すものとする。図面に示しかつ本説明で使用され、かつ従来同様に、物体上の相対的な位置づけについて述べる場合、「近位である」という用語は、使用者により近い装置のその部分を指し、「遠位である」という用語は、使用者からより遠い装置のその部分を指す。

本説明は、「一実施形態では」、「実施形態では」、「いくつかの実施形態では」、あるいは、「他の実施形態では」という語句を用いる場合があるが、これらの語句はそれぞれ、本開示に係る同一または異なる実施形態の１つまたは複数を指すものとする。本説明のための「Ａ／Ｂ」という形の語句は、ＡまたはＢを意味する。本説明のための「Ａおよび／またはＢ」という形の語句は、「（Ａ）、（Ｂ）または（ＡおよびＢ）」を意味する。本説明のための「Ａ、ＢまたはＣのうちの少なくとも１つ」という形の語句は、「（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（ＡおよびＢ）、（ＡおよびＣ）、（ＢおよびＣ）または（Ａ、ＢおよびＣ）」を意味する。

電磁エネルギーは一般に、エネルギーの増加または波長の減少によって、電波、マイクロ波、赤外線、可視光線、紫外線、Ｘ線およびガンマ線に分類される。本説明において使用される「マイクロ波」は一般に、３００メガヘルツ（ＭＨｚ）（３×１０^８サイクル／秒）〜３００ギガヘルツ（ＧＨｚ）（３×１０^１１サイクル／秒）の周波数範囲の電磁波を指す。本説明において使用される「焼灼処置」は一般に、任意の焼灼処置、例えば、マイクロ波焼灼、無線周波数（ＲＦ）焼灼またはマイクロ波焼灼を用いる切除を指す。本説明において使用される「伝送線路」は一般に、ある点から別の点までの信号の伝播のために使用することができる任意の伝送媒体を指す。

本説明において使用される「長さ」は、電気的長さまたは物理的長さを指すことができる。一般に、電気的長さは、伝送媒体内を伝播している信号の波長に換算した伝送媒体の長さの表現である。電気的長さは通常、波長、ラジアンまたは度（°）に換算して表される。例えば、電気的長さは、伝送媒体内を伝搬している電磁波または電気信号の波長の倍数または約数として表すことができる。波長は、ラジアン、または度（°）などの理論上の角度単位で表すことができる。伝送媒体の電気的長さは、（ａ）伝送媒体を通る電気もしくは電磁信号の伝播時間の（ｂ）伝送媒体の物理的長さと等しい距離にわたる自由空間における電磁波の伝播時間に対する比を乗じたその物理的長さとして表すことができる。電気的長さは一般に物理的長さとは異なる。適当なリアクタンス素子（容量性または誘導性）の追加によって、電気的長さを、物理的長さよりも著しく短くまたは長くすることができる。

本開示の様々な実施形態は、組織を治療するためのエネルギー照射装置、および電磁放射線を組織に導く方法を提供する。実施形態は、マイクロ波周波数または他の周波数の電磁放射線を用いて実施してもよい。様々な実施形態に係る、放射部分大気曝露バランを有するエネルギー照射装置を備えた電気外科手術システムは、約３００ＭＨｚ〜約１０ＧＨｚで動作するように設計および構成されている。

放射部分大気曝露バラン構造を有する本開示のエネルギー照射装置の様々な実施形態は、マイクロ波焼灼に適しており、マイクロ波焼灼を用いる手術切除のために組織を予め凝固するのに用いられる。以下に説明する様々な方法は、標的組織のマイクロ波焼灼および完全な破壊を目的としているが、電磁放射線を導く方法は、例えば、心臓組織内の電気的刺激の伝導を妨げるために標的組織が部分的に破壊されるか損傷を受ける他の治療法と共に使用できることを理解されたい。さらに、以下の説明はダイポールマイクロ波アンテナの使用について説明しているが、本開示の教示は、モノポール、ヘリカルまたは他の好適な種類のマイクロ波アンテナに応用することができる。

放射部分大気曝露バラン構造を有する本開示のエネルギー照射装置の様々な実施形態は、連続したバラン構造および／または重なり合うバラン構造を含んでいてもよい。連続したバランは、比較的短い長さを有していてもよく、その非導電性層内に高誘電材料を含んでいてもよい。実施形態では、連続したバラン構造および重なり合うバラン構造は、無損失構造であるように設計されていてもよい。

図１は、エネルギー照射装置（本明細書では電磁エネルギー伝達装置とも呼ばれる）またはプローブ１００を備えた本開示の一実施形態に係る電気外科手術システム１０を示す。本開示に係る組織焼灼用途での使用に適した電磁エネルギー伝達装置の一実施形態（例えば、図１のプローブ１００）は、図２〜図４により詳細に示されている。但し、他のプローブの実施形態（例えば、図１０に示す１０３）も使用し得ることが理解されるであろう。

プローブ１００は一般に、給電線１１０（またはシャフト）によって、伝送線路１５を介してコネクタ１６に接続された放射部分（例えば、図２に示す５０）を有するアンテナアセンブリ１２を備え、プローブ１００はさらに、コネクタ１６によって、電力発生源２８（例えば、マイクロ波もしくはＲＦ電気外科手術用発生器）に動作可能に接続されていてもよい。様々な実施形態に係るプローブ１００は、近位端１０６および遠位端１０７を有する第１のバラン構造１０８を備える。アンテナアセンブリ１２および第１のバラン構造１０８の形状および大きさは、図１および図２に示す構成とは異なっていてもよい。動作中、波長ラムダ（λ）を有するマイクロ波エネルギーは、アンテナアセンブリ１２を通って（例えば、放射部分５０に沿って）伝送され、周囲媒体（例えば、組織）に放射される。

第１のバラン構造１０８は、本開示において後でより詳細に説明するが、一般にバラン絶縁体（例えば、図３に示す３４８）と、バラン絶縁体またはその部分の外側周面の周りに配置されたバラン外側導体（例えば、図３に示す３６８）とを備え、かつバラン短絡部（例えば、図３に示す３７８）を備えていてもよい。様々な実施形態に係る第１のバラン構造１０８は、プローブ１００にエネルギーが供給されていてプローブ１００が組織内に配置されている場合に、電磁放射線またはエネルギーを放射部分５０に実質的に限定するように構成されている。図２は、プローブ１００にエネルギーが供給されていてプローブ１００が組織内に配置されている場合の放射部分５０によって放出される電磁エネルギーの放射パターン「Ｒ_１」の概略図であり、エネルギーが第１のバラン構造１０８の遠位端１０７の遠位に放出されることを示す。いくつかの実施形態では、第１のバラン構造１０８は、１／４波長（１／４λ）のスリーブバランまたは３／４λのスリーブバランであってもよい。奇数次高調波（例えば、１／４λ、３／４λなど）によって、バラン入口において電流をゼロにし、それによって所望の放射パターンを維持してもよい。

給電線１１０は、好適なフレキシブル、セミリジッドまたはリジッドなマイクロ波伝導性ケーブルで形成されていてもよく、電気外科手術用電力発生源２８に直接接続していてもよい。あるいは、給電線１１０によって、アンテナアセンブリ１２を伝送線路１５を介して発生器２８に電気的に接続しもよい。給電線１１０は、アンテナアセンブリ１２の近位端から伝送線路１５の遠位端までの長さが約１インチ〜約１２インチの長さ範囲で可変的であってもよい。給電線１１０は、好適な導電性材料（例えば、同様の導電率値を有する銅、金、銀または他の導電性金属あるいは金属合金）で形成されていてもよい。給電線１１０は、一般に組織および／または皮膚を穿孔するために必要とされる強度を与えるステンレス鋼で作られていてもよい。給電線１１０を形成するために使用される導電性材料は、例えば、それらの特性を向上させるため（例えば、導電率を向上させるため）またはエネルギー損失を減少させるために、他の材料（例えば、金または銀などの他の導電性材料）でメッキされていてもよい。いくつかの実施形態では、給電線１１０はステンレス鋼を含み、かつ、その導電率を向上させるために、ステンレス鋼は、銅または金などの導電性材料の層でコーティングされていてもよい。給電線１１０は、内側導体と、内側導体を同軸に取り囲む誘電体と、誘電体を同軸に取り囲む外側導体とを備えていてもよい。アンテナアセンブリ１２は、給電路１１０の遠位でアンテナアセンブリ１２内に延在する内側導体の一部から形成されていてもよい。給電線１１０は、電力処理を向上させるために、流体（例えば、食塩水または水）で冷却してもよく、かつステンレス鋼製カテーテルを備えていてもよい。

いくつかの実施形態では、電力発生源２８は、約３００ＭＨｚ〜約２５００ＭＨｚの動作周波数でマイクロ波エネルギーを供給するように構成されている。他の実施形態では、電力発生源２８は、約３００ＭＨｚ〜約１０ＧＨｚの動作周波数でマイクロ波エネルギーを供給するように構成されている。電力発生源２８は、様々な周波数の電磁エネルギーを供給するように構成されていてもよい。伝送線路１５は、追加として、あるいは、代わりとして、冷却液源１８からプローブ１００に冷却液を供給するように構成された導管（図示せず）を提供してもよい。

アンテナアセンブリ１２は一般に、内側導体２１０および外側導体２６０を備え、かつ、例えば、図３および図４に示すように、内側導体２１０と外側導体２６０を分離させる第１の誘電体２４０を備えていてもよい。いくつかの実施形態では、内側導体２１０は第１の導電性材料（例えば、ステンレス鋼）で形成され、外側導体２６０は第２の導電性材料（例えば、銅）で形成されている。いくつかの実施形態では、外側導体２６０は、アンテナアセンブリ１２の遠位部分に沿って、内側導体２１０を同軸に取り囲んでいる。内側導体２１０および外側導体２６０は、任意の好適な導電性材料で形成されていてもよい。

第１の誘電体２４０は、セラミック、水、マイカ、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）（例えば、テフロン（登録商標）、米国デラウェア州ウィルミントンのE. I. du Pont de Nemours and Company社製）、ガラスまたは金属酸化物などのこれらに限定されない任意の好適な誘電材料で形成されていてもよい。アンテナアセンブリ１２には、外側導体２６０および／またはパック１３０またはその部分を取り囲む第２の誘電体２９が設けられていてもよい。第２の誘電体２９は、任意の好適な誘電材料で形成されていてもよい。いくつかの実施形態では、第２の誘電体２９は、第１の誘電体２４０の誘電率とは異なる誘電率を有する材料で形成されている。

いくつかの実施形態では、アンテナアセンブリ１２は、任意の好適な導電性材料で形成され得る導体端部２８０を備える。いくつかの実施形態では、導体端部２８０は、内側導体２１０に接続されており、内側導体２１０と同じ材料で形成されていてもよい。テーパー領域１２０またはその部分は、導体端部２８０の近位部分を取り囲んでいてもよい。いくつかの実施形態では、導体端部２８０は、ほぼ円筒形であり、ステンレス鋼で形成されていてもよい。導体端部２８０の形状および大きさは、図３に示す構成とは異なっていてもよい。いくつかの実施形態では、導体端部２８０の少なくとも一部は、第２の誘電体２９０によって取り囲まれている。

アンテナアセンブリ１２の遠位端には、エンドキャップまたはテーパー部分１２０が位置づけられており、それは、最小の抵抗で組織内への挿入を可能にするように鋭い先端１２３で終端していてもよい。エネルギー照射装置１００として使用するのに適し得る鋭い先端を有する直線状のプローブの１つの例は、コヴィディエン(Ｃｏｖｉｄｉｅｎ)社によって提供されているＥＶＩＤＥＮＴ（商標）という商標で市販されている。エンドキャップまたはテーパー部分１２０は、例えば、円形、平坦状、四角形、六角形またはシリンドロコニカル形の先端１２３のような他の形状を有していてもよい。先端１２３は、非粘着性材料（例えば、ポリテトラフルオロエチレン（別名、ＰＴＦＥまたはテフロン（登録商標）、米国デラウェア州ウィルミントンのE. I. du Pont de Nemours and Company社製）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）など）でコーティングされていてもよい。

いくつかの変形では、アンテナアセンブリ１２は、遠位放射部分１０５および近位放射部分１４０を備える。いくつかの実施形態では、接合部材１３０（本明細書ではパックとも呼ばれる）は、近位放射部分１４０および遠位放射部分１０５を接続する。いくつかの実施形態では、遠位および近位放射部分１０５、１４０は、誘電材料（例えば、接着剤）で一般に作られている接合部材１３０において位置合わせされ、さらに、遠位放射部分１０５を少なくとも部分的に貫通する内側導体によって支持されている。接合部材１３０またはその部分は、近位放射部分１４０と遠位放射部分１０５との間に配置されていてもよい。接合部材１３０は、任意の好適なプロセスによって、任意の好適なエラストマーまたはセラミック誘電材料で形成されていてもよい。いくつかの実施形態では、接合部材１３０は、オーバーモールドによって形成されており、かつ、熱可塑性エラストマー、例えば、ポリエーテルブロックアミド（例えば、ＰＥＢＡＸ（登録商標）、フランスのコロンブのＡｒｋｅｍａグループ社製）、ポリエーテルイミド（例えば、ＵＬＴＥＭ（登録商標）および／またはＥＸＴＥＭ（登録商標）、サウジアラビアのSABIC Innovative Plastics社製）および／またはポリイミド系ポリマー（例えば、ＶＥＳＰＥＬ（登録商標）、米国デラウェア州ウィルミントンのE. I. du Pont de Nemours and Company社製）を含む。接合部材１３０は、任意の好適な方法によって、任意の好適なオーバーモールド化合物を用いて形成されていてもよく、かつ、セラミック基板の使用を含んでいてもよい。

いくつかの実施形態では、アンテナアセンブリ１２には、冷却液チャンバ（図示せず）が設けられていてもよい。さらに、接合部材１３０は、冷却液チャンバに出入りする冷却液の流れを容易にするように冷却液流入および流出口（図示せず）を備えていてもよい。冷却液チャンバおよび冷却液流入および流出口の実施形態の例は、同一出願人による２００９年３月１０日に出願された「冷却され、誘電的に緩衝されたマイクロ波ダイポールアンテナ(COOLED DIELECTRICALLY BUFFERED MICROWAVE DIPOLE ANTENNA)」という発明の名称の米国特許出願公開第１２／４０１，２６８号および「マイクロ波アンテナを冷却する装置および方法(DEVICES AND METHODS FOR COOLING MICROWAVE ANTENNAS)」という発明の名称の米国特許第７，３１１，７０３号に開示されている。

いくつかの実施形態では、アンテナアセンブリ１２には、遠位放射部分１０５、接合部材１３０および／または近位放射部分１４０の周りに配置された外側ジャケット（図示せず）が設けられていてもよい。外側ジャケットは、例えば、ポリマーまたはセラミック材料などの任意の好適な材料で形成されていてもよい。外側ジャケットは、例えば、熱収縮、オーバーモールド、コーティング、噴霧、浸漬、粉末塗装、焼き付けおよび／または膜蒸着などの任意の好適な方法によって塗布されていてもよい。外側ジャケットは、低導電率を有する材料で形成された水冷カテーテルであってもよい。

例えば、電気外科手術システム１０を用いるマイクロ波焼灼の間、プローブ１００は、組織に挿入されるか組織に隣接して配置され、マイクロ波エネルギーがそこに供給される。超音波またはコンピュータ断層撮影（ＣＴ）誘導を用いて、プローブ１００を治療される組織の領域に正確に誘導してもよい。プローブ１００は、例えば、手術スタッフによる従来の手術技術を用いて、経皮的にあるいは組織上に配置してもよい。臨床医は、マイクロ波エネルギーが照射される時間の長さを予め定めてもよい。照射持続時間は、腫瘍の大きさおよび位置などの多くの要因ならびに腫瘍が続発性または原発性癌であるか否かによって決められてもよい。プローブ１００を用いるマイクロ波エネルギー照射の持続時間は、破壊される組織領域および／または周囲組織における熱分配の進行によって決められてもよい。標的組織領域の癌細胞を破壊するために、単一または複数のプローブ１００によって、短い処置時間（例えば、数秒〜数分）の焼灼を行ってもよい。

ほぼ同時に標的組織領域を焼灼するために、複数のプローブ１００をさまざまな配置構成で配置し、より速い処置を可能にしてもよい。複数のプローブ１００を使用して、相乗効果で大きな焼灼を生成したり、同時に別々の部位を焼灼したりすることができる。組織焼灼の大きさおよび形状は、エネルギー照射装置の設計、同時に使用されるエネルギー照射装置の数、時間およびワット数などの様々な要因の影響を受ける。

効率的な放射のためのアンテナの長さは、内部に放射されている媒体の誘電性に依存する実効波長（λ_ｅｆｆ）によって決められてもよい。マイクロ波エネルギーを波長（λ）で内部に伝送させるアンテナアセンブリ１２は、周囲媒体によって（例えば肝臓組織は、例えば乳房組織とは対照的である）異なる実効波長（λ_ｅｆｆ）を有するかもしれない。

プローブ１００のいくつかの実施形態では、第１のバラン構造１０８は、給電路１１０の遠位部分の周りに同軸に配置されたほぼ円筒形の誘電体スリーブの形態のバラン絶縁体３４８と、バラン絶縁体３４８の外側周面の周りに配置されたほぼ円筒形の導電性スリーブの形態のバラン外側導体３６８とを備える。バラン絶縁体３４８は、任意の非導電性絶縁体、例えば、テフロン（登録商標）のスリーブで形成されていてもよい。バラン絶縁体３４８は、ポリマーコーティングを塗布することおよび／または熱収縮可能な管（例えば、ポリオレフィン）を配置しかつ同軸給電路１１０への熱収縮管に適合させるようにその温度を上昇させることを含むがこれらに限定されない任意の好適な方法によって塗布してもよい。バラン外側導体３６８は、任意の好適なプロセスによって、任意の好適な導電性材料（例えば、ステンレス鋼、チタンなどの金属）で形成されていてもよい。

図３に示す実施形態に係る第１のバラン構造１０８は、バラン絶縁体３４８の近位端１０６ａに配置されたバラン短絡部３７８を備える。バラン短絡部３７８は、任意の好適な導電性材料（例えば、銅、金、銀または他の導電性金属あるいは金属合金）で形成されていてもよい。いくつかの実施形態では、バラン短絡部３７８は、ほぼリング状または切頭管状の形状を有する。バラン短絡部３７８は、任意の好適な電気的接続方法（例えば、半田付け、溶接またはレーザ溶接）によって、給電路１１０の外側導体２６０に電気的に接続されている。バラン短絡部３７８は、任意の好適な電気的接続方法によって、バラン外側導体３６８に電気的に接続されている。

いくつかの実施形態では、バラン外側導体３６８は、バラン短絡部３７８の遠位端に当接するその近位端１０６ａを有し、かつバラン短絡部３７８から遠位に延在するほぼ管状の形状を有する。図３に示す実施形態に係るバラン外側導体３６８の遠位端１０７ｂは、バラン絶縁体３４８の遠位端１０７ａにほぼ隣接して配置されている。バラン絶縁体３４８は、例えば、プローブ１００のマイクロ波性能を強化しかつ／または所望の焼灼パターンを得るために、バラン外側導体３６８の遠位端１０７ｂを越えて遠位に延在していてもよい。

本開示の実施形態に係るプローブ１００は、第２のバラン構造１２９（本明細書ではアンテナ放射部分大気曝露バランとも呼ばれる）を備える。第２のバラン構造１２９は、近位端１２７および遠位端１２８を有する。本開示の第２のバラン構造１２９は、プローブ１００にエネルギーが供給されているがプローブ１００が組織に挿入されていない場合に、アンテナアセンブリ１２から近位に（例えば、給電路１１０に沿って）放出される電磁放射線またはエネルギーの伝播を実質的に防止するように構成されている。図２は、プローブ１００にエネルギーが供給されているがプローブ１００が組織に挿入されていない場合の放射部分５０によって放出される電磁エネルギーの放射パターン「Ｒ_０」の概略図であり、放出されるエネルギーが、第２のバラン構造１２９の遠位端１０７の近位に位置する給電路１１０に沿って伝播しないことを示す。

第２のバラン構造１２９は、給電路１１０の周りに同軸に配置され、かつバラン絶縁体３４９によってバラン外側導体３６９の長さに沿ってそこから絶縁されるバラン外側導体３６９を備えていてもよい。アンテナ放射部分大気曝露バラン１２９は、第１のバラン構造１０８に類似するか異なるように形成されていてもよい。第１のバラン構造１０８および第２のバラン構造１２９の形状および大きさは、図３に示す構成とは異なっていてもよい。

図２に示すように、第１のバラン構造１０８は、アンテナアセンブリ１２の遠位端から距離「Ｌ１」を隔てて配置され得る遠位端１０７を有し、第２のバラン構造１２９は、アンテナアセンブリ１２の遠位端から距離「Ｌ２」を隔てて配置され得る遠位端１２８を有する。いくつかの実施形態では、距離「Ｌ１」は、組織内で約１／２波長（１／２λ）であり、距離「Ｌ２」は、空気中で約１／２波長（１／２λ）であってもよい。

図５は、導体端部２８０、給電路５１０、第１のバラン構造「Ｂ１」および第１のバラン「Ｂ１」の近位に配置された第２のバラン構造「Ｂ２」（本明細書ではアンテナ放射部分大気曝露バランとも呼ばれる）を備えた、本開示の一実施形態に係る電磁エネルギー伝達装置またはプローブ１０１を示す。給電路５１０は、図１の給電路１１０に類似しており、そのさらなる説明は簡潔のために省略する。導体端部２８０は、任意の好適な導電性材料で形成されていてもよい。いくつかの実施形態では、導体端部２８０は、内側導体２１０に接続されており、内側導体２１０と同じ材料で形成されていてもよい。以下に説明する第１のバラン構造「Ｂ１」および第２のバラン構造「Ｂ２」の形状、大きさおよび相対位置は、図５に示す構成とは異なっていてもよい。いくつかの実施形態では、外側導体２６０の遠位端は、その間に給電点を画定するために、導体端部２８０の近位端から間隙「Ｇ」によって離間していてもよい。

第１のバラン構造「Ｂ１」は一般に、第１のバラン部分５１９、第２のバラン部分５２９および第３のバラン部分５３９を備える。第２のバラン部分５２９は、第１のバラン部分５１９に少なくとも部分的に重なるように配置されていてもよく、第３のバラン部分５３９は、第２のバラン部分５２９に少なくとも部分的に重なるように配置されていてもよい。

第１のバラン構造５１９は、外側導体２６０の遠位部分５０７の周りに同軸に配置されたほぼ円筒形の誘電体スリーブの形態のバラン絶縁体５４８と、バラン絶縁体５４８またはその部分の外側周面の周りに配置されたほぼ円筒形の導電性スリーブの形態のバラン外側導体５６８とを備える。バラン外側導体５６８は、例えば、半田または他の好適な電気的接続によって、バラン外側導体５６８の近位端５７８において外側導体２６０に電気的に接続されている。バラン絶縁体５４８は、セラミック、水、マイカ、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）（例えば、テフロン（登録商標）、米国デラウェア州ウィルミントンのE. I. du Pont de Nemours and Company社製）、ガラス、金属酸化物または他の好適な絶縁体などのこれらに限定されない任意の好適な誘電材料で形成されていてもよく、任意の好適な方法で形成されていてもよい。バラン外側導体５６８は、任意の好適な導電性材料（例えば、銅、金、銀または他の導電性金属あるいは金属合金）で形成されていてもよい。

第２のバラン部分５２９は、バラン絶縁体５４９と、バラン絶縁体５４９またはその部分の外側周面の周りに配置されたバラン外側導体５６９とを備える。バラン絶縁体５４９は、外側導体２６０の遠位部分５０８の周りに配置されており、第１のバラン部分５１９の少なくとも近位部分に重なっていてもよい。バラン外側導体５６９は、任意の好適な電気的接続を用いて外側導体２６０に電気的に接続されている。いくつかの実施形態では、バラン外側導体５６９の近位端５７９は、例えば、外側導体２６０に電気的かつ機械的に接続可能なように構成されていてもよい。

第３のバラン部分５３９は、バラン絶縁体５５０と、バラン絶縁体５５０またはその一部の外側周面の周りに配置されたバラン外側導体５７０とを備える。バラン絶縁体５５０は、外側導体２６０の遠位部分５０９の周りに配置されており、第２のバラン部分５２９の少なくとも近位部分に重なっていてもよい。バラン外側導体５７０は、任意の好適な電気的接続を用いて外側導体２６０に電気的に接続されている。いくつかの実施形態では、バラン外側導体５７０の近位端５８０は、例えば、外側導体２６０に電気的かつ機械的に接続可能なように構成されていてもよい。第１のバラン部分１１９、第２のバラン部分１２９および第３のバラン部分１３９の形状、大きさ、間隔および相対位置は、図５に示す構成とは異なっていてもよい。

アンテナ放射部分大気曝露バラン「Ｂ２」は、入れ子状または重なり合うバラン（例えば、図５に示す第１のバラン構造「Ｂ１」に類似している）として形成されていてもよい。いくつかの実施形態では、アンテナ放射部分大気曝露バラン「Ｂ２」は、バラン絶縁体５４７と、バラン絶縁体５４７またはその部分の外側周面の周りに配置されたバラン外側導体５６７とを備えたスリーブバランである。バラン外側導体５６７は、任意の好適な導電性材料（例えば、銅、金、銀または他の導電性金属あるいは金属合金）で形成されていてもよい。バラン絶縁体５４７は、任意の好適な非導電性絶縁体、例えば、テフロン（登録商標）のスリーブで形成されていてもよい。バラン外側導体５６７は、半田付けまたは他の手段によって、バラン外側導体５６７の近位端５７７において外側導体２６０に電気的に接続されている。

図６は、エネルギー照射装置またはプローブ１０２を備えた本開示の一実施形態に係る電気外科手術システム１０００を示す。プローブ１０２は一般に、給電路２６（またはシャフト）によって、伝送線路１５を介してコネクタ１６に接続された放射部分７３０を有するアンテナアセンブリ２１２を備え、プローブ１０２はさらに、コネクタ１６によって、電力発生源２８（例えば、マイクロ波またはＲＦ電気外科手術用発生器）に動作可能に接続されていてもよい。伝送線路１５は、冷却液源１８からプローブ１０２に冷却液を供給するように構成された導管（図示せず）を提供してもよい。給電路２６は一般に、内側導体２１０と、外側導体２６０と、内側導体２１０と外側導体２６０を分離させる誘電体２４０とを備える。給電路２６は、図１の給電路１１０に類似しており、そのさらなる詳細は簡潔のために省略する。

いくつかの実施形態では、プローブ１０２は、放射部分７３０の遠位端において先端３８で終端するテーパー状端部３６を備える。テーパー状端部３６は、最小の抵抗でプローブ１０２の組織内への挿入を可能にする。放射部分７３０が既存の開口部に挿入される場合、先端３８は円形または平坦状であってもよい。

図６〜図９に示す実施形態では、プローブ１０２は、給電路２６の周りに配置された第１のバラン構造６０８と、第１のバラン構造６２９の近位に位置する給電路２６の周りに配置された第２のバラン構造６２９と、第２のバラン構造６２９の近位に位置する給電路２６の周りに配置された第３のバラン構造６３９とを備える。図９に示すように、第１のバラン構造６０８は、遠位端６０７および近位端６０６を有する。マイクロ波焼灼の間、プローブ１０２が組織に挿入されている場合、第１のバラン構造６０８は、発生器２８からのマイクロ波エネルギーをプローブ１０２の放射部分７３０に実質的に限定する。図７に示すように、第１のバラン構造６０８は、内側誘電層３２および外側導電層３４を含んでいてもよい。

第１のバラン構造６０８には、誘電層３２によって分離された給電路２６の外側導体２６０の周りの外側導電層３４を用いて、１／４波長の短絡部が実装されていてもよい。第１のバラン構造６０８は、半田付けまたは他の手段によって、第１のバラン構造６０８の近位端において給電路２６の外側導体２６０に短絡する。実施形態では、第１のバラン構造６０８の長さは、１／４波長〜完全波長であってもよい。一実施形態では、誘電層３２は、テトラフルオロエチレン、ペルフルオロプロピレンなどのフルオロポリマーで形成されており、約０．００５インチの厚さを有していてもよい。外側導電層３４は、高導電性金属（例えば、銅）で形成されていてもよい。第１のバラン構造６０８の形状および大きさは、図６に示す構成とは異なっていてもよい。

給電路２６の内側導体２１０は、第１のバラン構造６０８の遠位端６０７の遠位に延在し、誘電体２４０および外側導体２６０は、放射部分７３０の近位端（例えば、図８および図９に示す２４１）で終端している。内側導体２１０は、給電路２６から押出成形されており、内側導体２１０が中央に配置されている放射部分７３０内に延在している。内側導体２１０の押出成形された部分２１１は、その上に同軸に配置された１つまたは複数の導電性ディスク（例えば、第１の導電性ディスク４０ａおよび第２の導電性ディスク４０ｂ）を備えていてもよい。第１および第２の導電性ディスク４０ａおよび４０ｂは、内側導体２１０によって画定された長手軸に対してほぼ垂直に配置されていてもよい。

いくつかの実施形態では、第１および第２の導電性ディスク４０ａおよび４０ｂは、約０．０１インチ〜約０．０２インチの厚さを有し、約０．０４インチ〜ほぼ給電路２６の厚さ（一実施形態では、約０．０８５インチである）までの直径を有していてもよい。第１および第２の導電性ディスク４０ａおよび４０ｂは、異なる大きさ、直径および厚さを有していてもよい。所望の帯域幅が得られるように、本開示の実施形態に係る導電性ディスク４０は、内側導体２１０上で離間している。導電性ディスク４０は、放射部分７３０を複数の空間４２に分割する。導電性ディスクによって空間に分割された放射部分の実施形態の例は、同一出願人による２００８年１１月５日に出願された「組織焼灼のための動的に整合するマイクロ波アンテナ(DYNAMICALLY MATCHED MICROWAVE ANTENNA FOR TISSUE ABLATION）」という発明の名称の米国特許出願公開第１２／２６５，０２４号および２００７年６月２８日に出願された「広帯域マイクロ波照射装置(BROADBAND MICROWAVE APPLICATOR)」という発明の名称の米国特許出願公開第１１／８２３，６３９号に開示されている。いくつかの実施形態では、例えば、プローブ１０２と電力発生源２８とのインピーダンス整合を向上させるために、空間４２には、誘電体４４が装荷されている。いくつかの実施形態では、誘電体４４は、約２．５〜約３０の誘電率を有し、かつアルミナセラミックなどのセラミック材料またはプラスチックポリアミドなどのプラスチック材料（例えば、米国デラウェア州ウィルミントンのE. I. du Pont de Nemours and Company社から入手可能なＶＥＳＰＥＬ（登録商標））で作られていてもよい。

図９に示すように、第２のバラン構造６２９は、遠位端６２８および近位端６２７を有し、第３のバラン構造６３９は、遠位端６３８および近位端６３７を有する。いくつかの実施形態では、図９に示すように、第２のバラン構造６２９の遠位端６２８は、第２の導電性ディスク４０ｂから距離「Ｌ１」を隔てて配置され、第３のバラン構造６３９は、第２の導電性ディスク４０ｂから距離「Ｌ２」を隔てて配置されている。距離「Ｌ１」および「Ｌ２」は、任意の好適な長さであってもよく、かつ波長の分数で測定してもよい。いくつかの実施形態では、距離「Ｌ１」は、空気中で測定された波長の約１／２であり、距離「Ｌ２」は、空気中で測定された波長の約１である。

いくつかの実施形態では、第２のバラン構造６２９の遠位端６２８および／または第３のバラン構造６３９の遠位端６３８は、第１の導電性ディスク４０ａから、波長（例えば、空気中で測定）の分数である距離を隔てて配置されていてもよい。いくつかの実施形態では、第２のバラン構造６２９の遠位端６２８および／または第３のバラン構造６３９の遠位端６３８は、放射部分７３０の近位端２４１から、波長（例えば、空気中で測定）の分数である距離を隔てて配置されていてもよい。

本開示に係る第２のバラン構造６２９および／または第３のバラン構造６３９の実施形態は、給電路２６に沿った位置範囲でのその選択可能な位置づけを可能にする手動または自動的に移動可能な構造であってもよい。実施形態に係るプローブ１０２は、プローブ１０２上の好適な基準位置に対する様々な位置において、第２のバラン構造６２９および／または第３のバラン構造６３９の自動的に調整可能な位置づけを提供するように構成されていてもよい。好適となり得る基準位置の例としては、第１の導電性ディスク４０ａの位置、第２の導電性ディスク４０ｂの位置、放射部分７３０の遠位端および放射部分７３０の近位端２４１が挙げられる。

図１０は、指向性放射パターン（例えば、図２３に示す「Ｒ」）を有するエネルギー照射装置またはプローブ１０３を備えた本開示の一実施形態に係る電気外科手術システム１１００を示す。プローブ１０３は一般に、給電路１１０（またはシャフト）によって、伝送線路１５を介してコネクタ１６に接続された放射部分３０を有するアンテナアセンブリ３１２を備え、プローブ１０４はさらに、コネクタ１６によって、電力発生源２８（例えば、マイクロ波またはＲＦ電気外科手術用発生器）に動作可能に接続されていてもよい。アンテナアセンブリ３１２の遠位端には、エンドキャップまたはテーパー部分１２０が位置づけられており、それは、最小の抵抗で組織内への挿入を可能にするように鋭い先端１２３で終端していてもよい。本開示に係る組織焼灼用途での使用に適した指向性放射パターンを有するエネルギー照射装置の一実施形態（例えば図１０のプローブ１０３）は、図１１〜図２２により詳細に示されている。

図１１〜図２２は、本開示に係る遠位に配置された共振構造（例えば、図１８に示す９０９）と共に誘電体が装荷された同軸開口部（例えば、図２２に示す「Ｗ」）を有するエネルギー照射装置またはプローブ１０３を形成する構成要素の順次に示される組み立てを示す。図２１〜図２３に示すように、本開示に係る指向性放射パターンを有するエネルギー照射装置の実施形態は、放射部分大気曝露バラン８３９を備えていてもよい。

本開示の一実施形態によれば、エネルギー照射装置セグメントまたはプローブ（一般に図１２および図１３では２００で示されている）には、エネルギー照射装置セグメント２００の長手軸「Ａ」に沿って延在する内側導体２２０と、内側導体２２０の周りに同軸に配置された外側導体２２４と、その間に配置された誘電体２２２を有する同軸給電路２２６とが設けられている。いくつかの実施形態では、内側導体２２０は直径「Ｄ１」を有し、誘電体２２２は外径「Ｄ２」を有する。

給電路２２６の遠位端において、誘電体２２２の一部は、外側導体２２４を越えて延在していてもよい。追加として、あるいは、代わりとして、内側導体２２０の一部（例えば、図１１に示す２２）は、誘電体２２２および外側導体２２４を越えて延在していてもよい。いくつかの実施形態では、アンテナアセンブリ１２またはその部分は、内側導体部分２２に接続されていてもよい。あるいは、アンテナアセンブリ１２またはその部分は、細長い導体（例えば、内側導体部分２２に類似している）に接続されていてもよく、そこで、細長い導体は、給電路２２６の内側導体２２０に電気的に接続されている。

図１１および図１２に示すように、近位円筒形誘電体スリーブ２４４は、同軸給電路２２６の遠位端において、内側導体２２０に接続されていてもよい。追加として、あるいは、代わりとして、第１の誘電体セグメント２８４および第２の誘電体セグメント２７４は、内側導体２２０に接続されていてもよい。追加として、あるいは、代わりとして、遠位円筒形誘電体スリーブ２６４は、内側導体２２０に接続されていてもよい。

近位円筒形誘電体スリーブ２４４、第１の誘電体セグメント２８４および第２の誘電体セグメント２７４は、同軸給電路２２６からのインピーダンス整合を行う誘電材料で形成されていてもよい。第１の誘電体セグメント２８４は、例えば、周囲媒体（例えば、組織）内に放射されるエネルギーを最大にするために、第２の誘電体セグメント２７４の誘電率よりも高い誘電率を有する材料で形成されていてもよい。

いくつかの実施形態では、直径「Ｄ２」を有する近位円筒形誘電体スリーブ２４４は、内側導体２２０に接続されている。近位円筒形誘電体スリーブ２４４は、内側導体２２０を収容するためにそこを長手方向に貫通する中央チャネル２４５と共に構成されていてもよい。近位円筒形誘電体スリーブ２４４は、任意の好適な誘電材料で形成されていてもよい。いくつかの実施形態では、近位円筒形誘電体スリーブ２４４は、約２〜約１０の誘電率を有する材料で形成されている。

いくつかの実施形態では、直径「Ｄ２」を有する遠位円筒形誘電体スリーブ２６４は、内側導体２２０に接続されている。遠位円筒形誘電体スリーブ２６４は、任意の好適な誘電材料で形成されていてもよい。遠位円筒形誘電体スリーブ２６４は、近位円筒形誘電体スリーブ２４４の遠位に配置されていてもよく、かつ内側導体２２０を収容するためにそこを長手方向に貫通する中央チャネル２６５と共に構成されていてもよい。いくつかの実施形態では、遠位円筒形誘電体スリーブ２６４は、近位円筒形誘電体スリーブ２４４の誘電率とは異なる誘電率を有する材料で形成されている。遠位円筒形誘電体スリーブ２６４は、エネルギーの実効波長（λ_ｅｆｆ）を短くするために、高誘電材料（例えば、約３〜約５０の誘電率を有する材料）であってもよい。

遠位円筒形誘電体スリーブ２６４の長さは、遠位短絡部（例えば、図１３および図１５に示す「Ｐ」）から１／４波長（または１／２波長など）に放射開口部（例えば、図２２および図２３に示す「Ｗ」）の位置づけを可能にするように、選択された材料の誘電率に応じて異なってもよい。例えば、遠位短絡部から選択された波長に開口部の位置づけを可能にするように、選択された誘電率に対する遠位円筒形誘電体スリーブ２６４の物理的な長さは、方程式１を用いて算出してもよい。

ここで、ｃは光速であり、ｆは周波数であり、εｒは誘電率である。例えば、誘電体スリーブが誘電率εｒを有すると仮定し、開口部が１／４波長に配置される場合、方程式１を用いて、誘電体スリーブの長さｌは、以下のように算出される：

いくつかの実施形態では、第１の誘電体セグメント２８４および第２の誘電体セグメント２７４は、内側導体２２０に接続されている。図１１および図１２に示すように、第１および第２の誘電体セグメント２８４、２７４は、近位円筒形誘電体スリーブ２４４と遠位円筒形誘電体スリーブ２６４との間に配置されていてもよい。第１および第２の誘電体セグメント２８４、２７４は一般に、１つまたは複数の平らな平面および部分的な円筒面を備える。第１および第２の誘電体セグメント２８４、２７４の形状および大きさは、図１１〜図１３に示す構成とは異なっていてもよい。いくつかの実施形態では、第１の誘電体セグメント２８４は、約２〜約３０の誘電率を有する材料で形成されている。いくつかの実施形態では、第２の誘電体セグメント２７４は、約２〜約３０の誘電率を有する材料で形成されている。

いくつかの実施形態では、第１の誘電体セグメント２８４は、直径「Ｄ３」を有するほぼ半円筒形状を有し、かつ平らな平面全体を長手方向に延在する溝２８７の形態の凹部と共に構成された平らな平面を備える。いくつかの実施形態では、第２の誘電体セグメント２７４は、直径Ｄ２を有するほぼ半円筒形状を有し、かつ平らな平面全体を長手方向に延在する溝２７７の形態の凹部と共に構成された平らな平面を備える。溝２８７および２７７は、内側導体２２０の一部を収容するように構成されていてもよい。いくつかの実施形態では、第１および第２の誘電体セグメント２８４、２７４が内側導体２２０に接続されている場合、第１および第２の誘電体セグメント２８４、２７４のそれぞれの平らな平面は互いに接触する。溝２８７および２７７の形状および大きさは、図１１に示す構成とは異なっていてもよい。

図１３〜図１６は、そこを貫通する開口部４４０を有する細長いシャフト４８０（図１３では太線で輪郭が描かれている）および細長いシャフト４８０の遠位端の遠位に配置されたエンドキャップ「Ｐ」以外は、図１１のエネルギー照射装置セグメント２０に類似する本開示の一実施形態に係るエネルギー照射装置セグメント３０を示す。いくつかの実施形態では、細長いシャフト４８０は、内径「Ｄ２」および外径「Ｄ３」を有する。図１３に示すように、エンドキャップ「Ｐ」は、ディスク状またはプレート状の形状を有していてもよい。エンドキャップ「Ｐ」は、任意の好適な導電性材料、例えば、ステンレス鋼、チタンなどの金属で形成されていてもよい。図１５に示すように、エンドキャップ「Ｐ」の近位表面「Ｓ」は、内側導体２２０の遠位端および細長いシャフト４８０の遠位端に接触し、それによって、遠位短絡部を形成する。エンドキャップ「Ｐ」の形状および大きさは、図１３および１５に示す構成とは異なっていてもよい。

図１６に示すように、細長いシャフト４８０の開口部４４０は、第１の誘電体セグメント２８４と位置合わせされていてもよい。いくつかの実施形態では、第１の誘電体セグメント２８４および細長いシャフト４８０は、エネルギー照射装置の長手軸（例えば、図１１に示す「Ａ−Ａ」）とほぼ同心円であってもよい。細長いシャフト４８０は、同軸給電路２２６の外側導体２２４に電気的に接続されていてもよい。

開口部４４０は、遠位短絡部から後方に最適化された長さで細長いシャフト４８０の放射状部分を除去することによって作製されている。いくつかの実施形態では、開口部４４０は、組織内へのマイクロ波エネルギーの指向性および結合を最大にするように配置されており、例えば、開口部４４０は、短絡された同軸遠位端によって生成される定常波のうち電圧が最大となる点に配置されていてもよい。開口部４４０は、自由空間結合および放射指向性に対する所望の同軸ケーブル量を達成するために、任意の長さおよび半径方向の角度を有していてもよい。

開口部４４０の片側（近位または遠位）の誘電体の誘電率は、インピーダンス整合ならびに組織への最適なエネルギー伝達および指向性を達成するために、開口部４４０からの距離によって異なっていてもよい。開口部４４０の部位における同軸構造に装荷される誘電体の誘電率は、最適なアンテナ指向性および組織へのエネルギー伝達を達成するために、シェルまたはより複雑な誘電体の積層によって異なっていてもよい。

いくつかの実施形態では、第１の誘電体セグメント２８４は直径「Ｄ２」を有し、細長いシャフト４８０は外径Ｄ３を有し、ここで、「Ｄ３」は「Ｄ２」よりも大きい。そのような場合、開口部４４０には、非導電性無線周波数透過性材料（例えば、ガラス繊維エポキシ複合材またはポリイミド）が装荷されていてもよい。これは、オーバーモールド法で達成してもよい。また、アンテナアセンブリ全体に沿って熱収縮性またはリジッドな複合体スリーブを配置することによって、窓が作製されていてもよい。エネルギー照射装置の窓または開口部の部位における誘電体構成の例は、同一出願人による２００９年８月５日に出願された「遠位に配置された共振構造と共に誘電体が装荷された同軸開口部を有する電気外科手術装置およびその製造方法(ELECTROSURGICAL DEVICES HAVING DIELECTRIC LOADED COAXIAL APERTURE
WITH DISTALLY POSITIONED RESONANT STRUCTURE AND METHOD OF MANUFACTURING SAME)」という発明の名称の米国特許出願公開第１２／５３５，８５１号に開示されている。

図１７は、細長いシャフト４８０の一部の周りに同軸に配置された誘電体スリーブ部材７４０（本明細書ではバラン絶縁体とも呼ばれる）以外は、図１６のエネルギー照射装置セグメント３０に類似する本開示の一実施形態に係るエネルギー照射装置セグメント４０を示す。バラン絶縁体７４０は、任意の非導電性絶縁体、例えば、テフロン（登録商標）のスリーブで形成されていてもよい。バラン絶縁体７４０は、細長いシャフトの開口部４４０を完全にまたは部分的に覆って延在していてもよい。いくつかの実施形態では、バラン絶縁体７４０は開口部４４０およびその中に配置された半円筒形誘電体部材２８４を完全に覆って延在している。誘電性バラン絶縁体７４０の形状、大きさおよび配置（例えば、開口部４４０および／またはエンドキャップ「Ｐ」に対するその位置）は、図１７に示す構成とは異なっていてもよい。バラン絶縁体７４０は、バランの有効性を強化するために、バラン構造（例えば、図１８に示す９０９）の１つまたは複数の導電性スリーブ部材（例えば、図１８に示す８７０）の開口端を越えて延在していてもよい。

図１８は、その間の間隙９４０に軸方向に位置合わせされた第１の導電性スリーブ部材８７１および第２の導電性スリーブ部材８７２（本明細書ではバラン外側導体とも呼ばれる）以外は、図１７のエネルギー照射装置セグメント４０に類似する本開示の一実施形態に係るエネルギー照射装置セグメント５０を示す。第１の導電性スリーブ部材８７１の近位端部分は、細長いシャフト４８０の近位部分に接続されていてもよい。例えば、図１９Ａに示すように、第２の導電性スリーブ部材８７２の遠位端部分は、細長いシャフト４８０の遠位部分に接続されていてもよい。第１および第２の導電性スリーブ部材８７１、８７２は、任意の好適な導電性材料（例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、チタン、銅などの金属）で形成されていてもよい。

第１および第２の導電性スリーブ部材８７１、８７２は、細長いシャフト４８０の窓４４０の部分に重なっていてもよい。図１８に示すように、第１の導電性スリーブ部材８７１は、長さ「Ｌ１」を有する窓４４０の近位部分４０１に重なっていてもよく、第２の導電性スリーブ部材８７２は、長さ「Ｌ２」を有する窓４４０の遠位部分４０２に重なっていてもよく、それによって、長さ「Ｌ３」を有する間隙９４０がその間に形成されている。いくつかの実施形態では、第１の導電性スリーブ部材８７１は、１／４波長または１／２波長であってもよい長さ「Ｌ４」を有する。いくつかの実施形態では、第２の導電性スリーブ部材８７２は、１／４波長または半波長であってもよい長さ「Ｌ５」を有する。第１および第２の導電性スリーブ部材８７１、８７２は、任意の好適な長さを有していてもよい。

図２０は、遠位エンドキャップ「Ｐ」から遠位に延在するテーパー部分９２０以外は、図１８のエネルギー照射装置セグメント５０に類似する本開示の一実施形態に係るエネルギー照射装置セグメント６０を示す。テーパー部分９２０は、最小の抵抗で組織への挿入を可能にするように鋭い先端９２３で終端していてもよい。エネルギー照射装置セグメント６０が既存の開口部に挿入される場合は、先端９２３は、円形または平坦状であってもよい。テーパー部分９２０の形状および大きさは、図２０に示す構成とは異なっていてもよい。

図２１は、遠位に配置された共振構造（例えば、図１８に示す９０９）の第１および第２の導電性スリーブ部材８７１、８７２の近位に配置された放射部分大気曝露バラン以外は、図２０のエネルギー照射装置セグメント６０に類似する本開示の一実施形態に係るエネルギー照射装置セグメント７０を示す。

図２２は、本開示に係るエネルギー照射装置１０３の一実施形態を示す。図２２に示すように、外側ジャケット１０２０が、図２１のエネルギー照射装置セグメント７０に設けられていてもよい。いくつかの実施形態では、外側ジャケット１０２０は、例えば、ポリイミドまたは類似の誘電材料などの絶縁材料で作られている。外側ジャケット１０２０は、低導電率を有する材料で形成された水冷カテーテルであってもよい。外側ジャケット１０２０の外面は、組織内での外側ジャケット１０２０の移動を支援し、かつ組織がそこに付着するのを防止するのを支援するために、テフロン（登録商標）などの好適な潤滑性(lubricious)物質でコーティングされていてもよい。

図２３は、本開示に係る伝送線路１５に接続されたエネルギー照射装置の一実施形態（例えば、図２２に示す１０３）を示す。伝送線路１５によって、エネルギー照射装置８００が電力発生源（例えば、マイクロ波またはＲＦ電気外科手術用発生器）に接続されていてもよい。処置（例えば、焼灼処置）の間、エネルギー照射装置８００は、組織「Ｔ」に挿入されるかそこに隣接して配置され、エネルギーがそこに供給される。エネルギー照射装置１０３は、経皮的にあるいは組織上に配置してもよい。超音波またはコンピュータ断層撮影（ＣＴ）誘導を用いて、エネルギー照射装置８００を治療される組織「Ｔ」の領域に正確に誘導してもよい。

エネルギー照射装置１０３は、指向性放射パターン「Ｒ」がそれと共に回転するように、長手軸「Ａ−Ａ」（図１１に示す）の周りを回転可能であってもよい。任意の細長い放射ローブがそれと共に回転するように軸「Ａ−Ａ」の周りを回転可能なアンテナアセンブリの例は、同一出願人による２００８年８月２５日に出願された「誘電材料からなる放射状隔壁を有する誘電体部分を有するマイクロ波アンテナアセンブリ(MICROWAVE ANTENNA ASSEMBLY HAVING A DIELECTRIC BODY PORTION WITH
RADIAL PARTITIONS OF DIELECTRIC MATERIAL)」という発明の名称の米国特許出願公開第１２／１９７，４０５号に開示されている。

エネルギー照射装置１０３は、（例えば、インディシア位置合わせマークと一致するようにエネルギーの流れ方向の方向付けを可能にするように外科医に視覚的な手がかりを提供するための）着色したストリップなどのインディシア位置合わせマーク（図示せず）および／または挿入深さの参照のための（例えば、組織「Ｔ」の表面に対する開口部「Ｗ」の位置を示すための）インディシア目盛り線（図示せず）を含んでいてもよい。インディシア位置合わせマークおよびインディシア目盛り線の実施形態の例は、同一出願人による２００９年６月２日に出願された「指向性放射パターンを有する電気外科手術装置(ELECTROSURGICAL DEVICES WITH DIRECTIONAL RADIATION PATTERN)」という発明の名称の米国特許出願公開第１２／４７６，９６０号に開示されている。

図２４および図２５は、重なり合うバラン構造「Ｂ」を備えた本開示の一実施形態に係るエネルギー照射装置またはプローブ１０４を形成する構成要素の順次に示される組み立てを示す。図２６は、本開示の一実施形態に係るバラン構造「Ｂ」を備えたプローブ１０４の断面図を示す。

プローブ１０４は一般に、内側導体２１０、外側導体２６０およびその間に配置された誘電体２４０を有する給電路２４２６と、給電路２４２６に動作可能に接続された放射部分２４０５とを備える。いくつかの実施形態では、プローブ１０４は、放射部分２４０５の遠位端において先端２４３８で終端するテーパー状端部２４３６を備える。テーパー状端部２４３６は、最小の抵抗でプローブ１０４の組織内への挿入を可能にする。放射部分２４０５が既存の開口部に挿入される場合、先端２４３８は円形または平坦状であってもよい。

図２６に示すように、プローブ１０４の放射部分２４０５は、任意の好適な導電性材料で形成された導体端部２８０を備える。導体端部２８０は、内側導体２１０に電気的に接続されており、任意の好適な長さを有していてもよい。プローブ１０４は、遠位放射部分１０５および近位放射部分１４０を備えていてもよい。いくつかの実施形態では、接合部材１３０は、近位放射部分１４０および遠位放射部分１０５を接続する。図２６に示す導体端部２８０および接合部材１３０は、図３の同様の番号が付された導体端部および接合部材に類似しており、そのさらなる説明は簡潔のために省略する。

バラン構造「Ｂ」は一般に、放射部分２４０５の近位に配置された第１のバラン構造２４０８と、第１のバラン構造２４０８の近位部分２４１０に重なる第２のバラン構造２４１９（本明細書ではアンテナ放射部分大気曝露バランとも呼ばれる）とを備える。本開示のバラン構造「Ｂ」は、プローブ１０４にエネルギーが供給されているがプローブ１０４が組織内に配置されていない場合に、プローブ１０４の放射部分２４０５から近位に（例えば、給電路２４２６に沿って）放出されるエネルギーの伝播を実質的に防止するように構成されている。

第１のバラン構造２４０８は、遠位端２４０７および近位端２４０９を備え、アンテナ放射部分大気曝露バラン２４１９は、遠位端２４１８および近位端２４２０を備える。第１のバラン構造２４０８は任意の好適な長さ「Ｌ７」を有していてもよく、アンテナ放射部分大気曝露バラン２４１９は任意の好適な長さ「Ｌ８」を有していてもよい。図２４および図２５に連携させて示すように、アンテナ放射部分大気曝露バラン２４１９は、長さ「Ｌ１０」だけ第１のバラン構造２４０８に重なっている。第１のバラン構造２４０８および第２のバラン構造２４２９の形状、大きさ、間隔および（例えば、放射部分２４０５の遠位端に対する）相対位置は、図２４および図２５に示す構成とは異なっていてもよい。

第１のバラン構造２４０８は、バラン絶縁体２４４８（例えば、図３のバラン絶縁体３４８に類似している）またはその部分の周りに同軸に配置されたバラン外側導体２４６８（例えば、図３の第１のバラン構造１０８のバラン外側導体３６８に類似している）を備えていてもよい。バラン絶縁体２４４８は、例えば、プローブ１０４のマイクロ波性能を強化しかつ／または所望の焼灼パターンを提供するために、バラン外側導体２４６８の遠位端を越えて遠位に延在していてもよい。いくつかの実施形態では、バラン外側導体２４６８は、第１のバラン構造２４０８の近位端２４０９の近位に延在するセグメント２４６８ａを備えていてもよい。本開示の実施形態に係るバラン外側導体セグメント２４６８ａは、アンテナ放射部分大気曝露バラン２４１９のための滑らかな内側導体層を形成する。

図２６に示す実施形態に係る第１のバラン構造２４０８は、バラン絶縁体２４４８の近位端に配置されたバラン短絡部２４７８を備える。バラン短絡部２４７８は、任意の好適な導電性材料（例えば、銅、金、銀または他の導電性金属あるいは金属合金）で形成されていてもよい。いくつかの実施形態では、バラン短絡部２４７８は、ほぼリング状または切頭管状の形状を有する。バラン短絡部２４７８は、任意の好適な電気的接続方法（例えば、半田付け、溶接またはレーザ溶接）によって、給電路２４２６の外側導体２６０に電気的に接続されている。バラン短絡部２４７８は、任意の好適な電気的接続方法によって、バラン外側導体２４６８に電気的に接続されている。

アンテナ放射部分大気曝露バラン２４１９は、第１のバラン構造２４０８の近位部分２４１０の周りに同軸に配置されたバラン絶縁体２４４９を備える。バラン絶縁体２４４９は、バラン外側導体部分２４６８ａの近位端２４６９まで延在していてもよい。バラン絶縁体２４４９は、任意の非導電性絶縁体（例えば、テフロン（登録商標）のスリーブ）で形成されていてもよく、任意の好適な方法によって塗布されていてもよい。バラン外側導体２４６９は、バラン絶縁体２４４９またはその部分の周りに同軸に配置されている。バラン外側導体２４６９は、任意の好適な電気的接続を用いて外側導体２６０に電気的に接続されている。いくつかの実施形態では、バラン外側導体２４６９の近位端は、例えば、電気的かつ機械的に外側導体２６０に接続可能なように構成されていてもよい。

いくつかの実施形態では、プローブ１０４に組織内でエネルギーが供給されている場合は、放射部分２４０５は長さ「Ｌ６」（例えば、１／２λ（組織内））を有し、エネルギー照射装置１０４にエネルギーが供給されているがエネルギー照射装置１０４が組織内に配置されていない場合は、放射部分は長さ「Ｌ９」（例えば、１／２λ（空気中））を有する。

以下、本開示に係るエネルギーを組織に導く方法について、図２７を参照しながら説明する。本明細書で提供される方法のステップは、本開示の範囲から逸脱することなく、組み合わせでも、本明細書に示されているものとは異なる順序でも実施できることを理解されたい。

図２７は、本開示の一実施形態に係るエネルギーを組織に導く方法を示すフローチャートである。ステップ２７１０では、エネルギー照射装置（例えば、図１に示す１００）を用意する。エネルギー照射装置は、内側導体（例えば、図３に示す２１０）、外側導体（例えば、図３に示す２６０）およびその間に配置された誘電体（例えば、図３に示す２４０）を有する給電路（例えば、図１に示す１１０）と、給電路に動作可能に接続された放射部分（例えば、図２に示す５０）を有するアンテナアセンブリ（例えば、図１に示す１２）とを備える。

また、エネルギー照射装置（例えば、図１に示す１００）は、エネルギーを放射部分に実質的に限定するように構成された第１のバラン（例えば、図１に示す１０８）と、エネルギー照射装置にエネルギーが供給されているがエネルギー照射装置が組織に挿入されていない場合に、放射部分から放出されるエネルギーが給電路に沿って第２のバランの近位に伝播することを実質的に防止するように構成された第２のバラン（例えば、図１に示す１２９）とを備える。第１のバラン構造は、１／４波長のスリーブバランであってもよい。

ステップ２７２０では、エネルギー照射装置（例えば、図１に示す１００）を組織内に配置する。エネルギー照射装置は、組織（例えば、図２４に示す「Ｔ」）に直接挿入するか、外科手術中に臨床医によって、体内に配置されたか、あるいは当該技術分野で知られている他の好適な方法によって体内に配置された内腔（例えば、静脈、針、内視鏡またはカテーテル）を介して挿入してもよい。エネルギー照射装置は、指向性放射パターンと共に動作するように構成されていてもよい。

ステップ２７３０では、エネルギーは、エネルギー源（例えば、図１に示す２８）から放射部分（例えば、図２に示す５０）を通って組織まで伝送される。エネルギー源は、出力信号を生成するための任意の好適な電気外科手術用発生器であってもよい。いくつかの実施形態では、エネルギー源は、マイクロ波エネルギー源であり、約３００ＭＨｚ〜約１０ＧＨｚの動作周波数でマイクロ波エネルギーを供給するように構成されていてもよい。

組織を治療するための本開示に係る放射部分大気曝露バランの実施形態を含む上記電気外科手術装置および電磁放射線を組織の標的体積に導く方法によって、例えば、プローブにエネルギーが供給されているがプローブが組織に挿入されていない場合に、使用者の放射線曝露のリスクを制限および／または減少させることによって、使用者を放射線曝露に関連づけられる健康リスクから保護するのを支援してもよい。

例示および説明のために添付の図面を参照しながら実施形態について詳細に説明してきたが、本発明の方法および装置はそれらによって限定されるものとして解釈されるべきでないことを理解されたい。本開示の範囲から逸脱することなく、上記実施形態に対する様々な修正が可能であることは当業者には明らかであろう。

Claims

エネルギーを組織に導くためのエネルギー照射装置であって、
内側導体、前記内側導体の周りに同軸に配置された外側導体およびその間に配置された誘電体を有する給電路と、
前記給電路に動作可能に接続された放射部分を有するアンテナアセンブリと、
前記エネルギー照射装置にエネルギーが供給されていて前記エネルギー照射装置が組織内に配置されている場合に、エネルギーを前記放射部分に実質的に限定するように構成された第１のバラン構造と、
前記エネルギー照射装置にエネルギーが供給されているが前記エネルギー照射装置が組織内に配置されていない場合に、前記放射部分から放出されるエネルギーが前記給電路に沿って前記第２のバラン構造の近位に伝播することを実質的に防止するように構成された第２のバラン構造と、
を備えるエネルギー照射装置。
前記エネルギー照射装置が、前記放射部分を１つまたは複数の空間に分割する１つまたは複数の導電性ディスクを備える、請求項１に記載のエネルギー照射装置。
前記エネルギー照射装置が、第１の導電性ディスクと、前記第１の導電性ディスクの近位に配置された第２の導電性ディスクとを備える、請求項２にエネルギー照射装置。
前記第２のバラン構造が、前記第２の導電性ディスクから空気中で約１／２波長に配置されている、請求項３に記載のエネルギー照射装置。
前記第２の導電性ディスクから空気中で約１波長に配置された第３のバラン構造をさらに備える、請求項４に記載のエネルギー照射装置。
前記第２のバラン構造が、重なり合う構成の複数のスリーブバランを備える、請求項１に記載のエネルギー照射装置。
前記第１のバラン構造が、重なり合う構成の複数のスリーブバランを備える、請求項６に記載のエネルギー照射装置。
前記エネルギー照射装置が、指向性放射パターンと共に動作するように構成されている、請求項１に記載のエネルギー照射装置。
遠位に配置された共振構造と共に誘電体が装荷された同軸開口部をさらに備える、請求項１に記載のエネルギー照射装置。
前記第２のバラン構造が、遠位に配置された共振構造と共に前記誘電体が装荷された同軸開口部の近位に配置されている、請求項９に記載のエネルギー照射装置。
前記給電線の前記内側導体の一部が、前記給電線の遠位端において、前記外側導体および前記誘電体を越えて延在している、請求項１に記載のエネルギー照射装置。
前記第１のバラン構造が１／４波長のスリーブバランである、請求項１に記載のエネルギー照射装置。
前記第２のバラン構造が、重なり合う構成の複数のスリーブバランを備える、請求項１２に記載のエネルギー照射装置。
組織を貫通するように構成された先端を有するテーパー部分をさらに備える、請求項１に記載のエネルギー照射装置。