JP2011511538A - チョークされた誘電体装荷先端ダイポールマイクロ波アンテナ - Google Patents

Abstract

マイクロ波アンテナ・アセンブリを開示する。アンテナ・アセンブリは、内側導体、外側導体、およびその間に配置される内側絶縁体を有する供給線を備える。また、異なる長さからできた近位部分および遠位部分を備える不平衡のダイポールアンテナを有する放射部分も備えられている。近位部分が内側導体および内側絶縁体の少なくとも一部分を備え、遠位部分が導電性部材を備える。

Description

本出願は、Ｊｏｓｅｐｈ Ｄ． Ｂｒａｎｎａｎにより２００８年１月２３日に出願された「チョークされた誘電体装荷先端ダイポールマイクロ波アンテナ」と題する米国仮出願番号第６１／０２３，０３１号の優先権を主張し、これは本明細書に参照により組み込まれる。

本開示は、概ね、組織切除の処置で使用するマイクロ波アプリケータに関する。より詳細には、本開示は、液体または固体のいずれかを装荷した先端ダイポールアンテナを有するマイクロ波アプリケータに関する。

ある疾患の治療には、悪性の組織の増殖物（例えば腫瘍）を破壊する必要がある。周囲の健常な細胞を傷つける温度よりもわずかに低い高温で腫瘍細胞が変性することが知られている。それゆえ、公知の治療方法では、温熱療法のように、不可逆的な細胞の損傷を避けるために、近傍の健常な細胞を低い温度で維持しながら、４１℃を超える温度まで腫瘍細胞を加熱する。そのような方法は、組織を加熱するために電磁放射線を適用することを伴い、また組織の切除および凝固を含む。特に、癌性細胞を変性または死滅させるために、細胞を凝固し、且つ／または切除するマイクロ波エネルギーが使用される。

マイクロ波エネルギーは、組織を貫通して腫瘍に到達するマイクロ波切除アンテナを介して加えられる。モノポールおよびダイポールのように、数種類のマイクロ波アンテナがある。モノポールおよびダイポールのアンテナでは、マイクロ波エネルギーは、導体の軸から垂直に放射する。モノポールアンテナは、単一の拡張したマイクロ波の導体を備える。ダイポールアンテナは、誘電部分により分離された内側導体および外側導体を備える同軸構造を有することができる。より詳細には、ダイポールマイクロ波アンテナは、アンテナの縦軸に沿って伸長し、外側導体に取り囲まれる、長くて薄い内側導体を有することができる。ある変形では、外側導体部の一部または複数の部分は、より効果的に外側にエネルギーの放射を提供するため、選択的に取り除くことができる。この種類のマイクロ波アンテナの構造は、一般的に「漏洩導波管」アンテナまたは「漏洩同軸」アンテナと呼ばれる。

従来のマイクロ波アンテナは、最適な操作効率が実現される狭い操作バンド幅、波長域を有し、従ってマイクロ波伝達システム（例えば生成器、ケーブルなど）とマイクロ波アンテナを囲む組織との間に所定のインピーダンス整合を維持できない。より詳細には、マイクロ波エネルギーが組織に加えられると、組織が加熱されるにつれ、マイクロ波アンテナにすぐに接して取り囲む組織の誘電率が低下する。低下により、組織に加えられるマイクロ波エネルギーの波長がアンテナのバンド幅を超えて高くなってしまう。結果として、従来のマイクロ波アンテナのバンド幅と加えられるマイクロ波エネルギーとの間に不整合が生じる。従って、狭いバンドのマイクロ波アンテナは、効果的なエネルギー伝達および分散を妨げることを低性能化（ｄｅｔｕｎｅ）し得る。

米国仮出願第６１／０２３，０３１号

本開示の一態様によるマイクロ波アンテナ・アセンブリを開示する。アンテナ・アセンブリは、不平衡のダイポールアンテナ、導体層を越えて伸長する誘電層を有する短絡させたチョーク、およびアンテナ・アセンブリを通って誘電冷却液を循環させるための冷却システムに連結された接続ハブを備える。

本開示の別の態様によるマイクロ波アンテナ・アセンブリを開示する。アンテナ・アセンブリは、内側導体、外側導体、およびその間に配置された内側絶縁体を有する供給線を備えている。放射部分が備えられ、それは、近位部分、および近位部分よりも長い遠位部分を有する不平衡のダイポールアンテナを有する。近位部分は内側導体および内側絶縁体の少なくとも一部分を備え、遠位部分は導電性部材を備える。アンテナ・アセンブリはまた、供給線の少なくとも一部分の周囲に配置されたチョークを備える。チョークは内側の誘電層および外側の導電層を備え、ここで、外側の導電層が、供給線の外側導体に短絡され、内側の誘電層が外側の導電層を越えて伸長している。アセンブリはさらに、供給線および放射部分を覆って配置されたシースを備え、シースは供給線および放射部分の周囲のチャンバを画定し、チャンバはそれを通して誘電冷却液を循環させるように導入されている。

本開示のさらなる態様によるマイクロ波アンテナ・アセンブリを開示する。アンテナ・アセンブリは、内側導体、外側導体、およびその間に配置された内側絶縁体を有する供給線、並びに異なる長さでできた近位部分および遠位部分を有する不平衡のダイポールアンテナを備える放射部分を備えている。近位部分は内側導体および内側絶縁体の少なくとも一部分を備え、遠位部分は導電性部材を備える。アンテナ・アセンブリはまた、供給線の少なくとも一部分の周囲に配置されたチョークを備えている。チョークは内側の誘電層および外側の導電層を備え、ここで、外側の導電層が供給線の外側導体に短絡され、内側の誘電層が外側の導電層を越えて伸長している。アンテナ・アセンブリはさらに、供給線の周囲の近位のチャンバを画定する供給線を覆って配置された冷却ジャケットを備え、チャンバがそれを通して誘電冷却液を循環させるように導入され、中実の誘電体装荷が放射部分の周囲に適合するように導入された、その中に画定された中心空洞を有しており、中実の誘電体装荷が冷却ジャケットから延伸している。

添付の図面を併せて用いると、本開示の上述のことおよび別の態様、特徴、および長所は、以下の詳細な説明を踏まえてより明らかになるであろう。

本開示の実施形態によるマイクロ波の切除システムの概略図である。 本開示によるマイクロ波アンテナ・アセンブリの透視断面図である。 図２のマイクロ波アンテナ・アセンブリの一部分の拡大断面図である。 図２のマイクロ波アンテナ・アセンブリの一部分の拡大断面図である。 図２のマイクロ波アンテナ・アセンブリの供給線の遠位部分の側面図である。 本開示の実施形態による平衡のダイポールアンテナの概略図である。 本開示の実施形態による不平衡のダイポールアンテナの概略図である。 図２のマイクロ波アンテナ・アセンブリの不平衡のダイポールアンテナの側面図である。 図２のマイクロ波アンテナ・アセンブリの遠位端の拡大断面図である。 図２のマイクロ波アンテナ・アセンブリの放射部分の側面図である。 図２のマイクロ波アンテナ・アセンブリの先端およびシースの側面図である。 図２のマイクロ波アンテナ・アセンブリの供給線の近位端の側面図である。 図２のマイクロ波アンテナ・アセンブリの接続ハブおよび近位端の断面図である。 図２のマイクロ波アンテナ・アセンブリの流入管の概略図である。 本開示の一実施形態によるマイクロ波アンテナ・アセンブリの側面図である。 図１５のマイクロ波アンテナの透視断面図である。 図１５のマイクロ波アンテナの透視断面図である。 図１５のマイクロ波アンテナの断面の拡大透視図である。

本開示の特定の実施形態を添付の図面を参照して本明細書に以下に記載する。以下の説明では、周知の機能または構造は、不必要な詳細で本開示を不明瞭にさせないよう、詳細には記載しない。

図１は、可撓性の同軸ケーブル１６を介してマイクロ波生成器１４に連結された、マイクロ波アンテナ・アセンブリ１２を備えるマイクロ波切除システム１０を示している。生成器１４は、操作周波数が約５００ＭＨｚから約５０００ＭＨｚのマイクロ波エネルギーを与えるように構成されている。

アンテナ・アセンブリ１２は、通常、放射部分１８を含み、供給線２０（またはシャフト）によりケーブル１６に接続されてもよい。より具体的には、アンテナ・アセンブリ１２は、接続ハブ２２を通ってケーブル１６に連結される。接続ハブ２２はまた、シース３８と液体連通する流出用液体ポート３０および流入用液体ポート３２を備えている。シース３８は、流入出用ポート３０および３２からの冷却液が、アンテナ・アセンブリ１２の周囲に供給されまた循環されるように、放射部分１８および供給線２０を囲んでいる。流入出用ポート３０および３２はまた、供給ポンプ３４に連結され、すなわち、同様に供給タンク３６に連結される。供給タンク３６は冷却液を貯蔵し、液体を所定の温度に維持する。一実施形態では、供給タンク３６は、アンテナ・アセンブリ１２から戻ってくる液体を冷却する冷却装置を備えてもよい。別の実施形態では、冷却液は、ガス、並びに／または液体およびガスの混合物でもよい。

アセンブリ１２はまた、一実施形態では、放射部分１８の遠位端において最小抵抗で組織に挿入できるように、とがった端部２６に終結する、先細の端部２４を有する先端４８を備えている。放射部分１８が既存の開口部に挿入される場合は、先端４８は円形または平面でもよい。

図２は、不平衡のダイポールアンテナ４０を有するアンテナ・アセンブリ１２の放射部分１８を示している。ダイポールアンテナ４０は、アンテナ・アセンブリ１２を生成器１４に電気的に接続させる供給線２０に連結されている。図３および図４に示されるように、供給線２０は、内側絶縁体５２に囲まれ、次いで外側導体５６（例えば円筒状の導電シース）に囲まれる内側導体５０（例えばワイヤ）を備えている。内側および外側の導体は、銅、金、ステンレス鋼、または同様の導電率の値を有する別の導電性金属で構成されてもよい。金属は、その特性を改善する（例えば、導電率を高めるまたはエネルギーの損失を低減させる等）ために、別の材料、例えば別の導電性材料でめっきされてもよい。一実施形態では、供給線２０は、定格５０オームで外径０．０４７インチのワイヤを有する同軸の半剛性または可撓性のケーブルから形成してもよい。

ダイポールアンテナ４０は、供給点４６で誘電体スペーサにより相互接続された近位部分４２および遠位部分４４を備えている。遠位部分４４および近位部分４２は、ダイポールアンテナ４０が不平衡になるように、異なる、同等ではない長さであり、一実施形態では図７で示されるように、遠位部分４４は近位部分４２よりも長くてもよい。近位部分４２は、図４で最もよく示されるように、外側導体５６の外側に伸長する内側導体５０および内側絶縁体５２から形成される。供給線２０が同軸ケーブルから形成される一実施形態では、外側導体５６および内側絶縁体５２は、図５で示されるように内側導体５０を露呈させるようにそぎ落とされてもよい。

遠位部分４４は、金属（例えば銅、ステンレス鋼、スズ、および種々のそれらの合金）のように、任意の種類の導電性材料から形成される導電性部材４５を備えている。遠位部分４４は中実の構造を有してもよく、中実のワイヤ（例えば１０ＡＷＧ）から形成されてもよい。別の実施形態では、遠位部分４４は、同軸ケーブルの外側導体の中空スリーブまたは円筒状の導体から形成されてもよい。円筒状の導体は、次いで円筒を中実のシャフトに加工するため、はんだで満たされてもよい。より具体的には、はんだは、円筒状の導体内ではんだを十分に液化させる温度（例えば華氏５００°Ｆ）に過熱され、それにより中実のシャフトを作り出してもよい。

別の実施形態では、近位部分４２は、はんだで満たされた中実のワイヤまたは円筒状の導体から形成されてもよい。近位部分４２はその後、図４で示されるように、内側導体５０に連結される。これは、近位部分４２のはんだを融解し、内側導体５０をそこに挿入するように、内側導体５０の遠位端に近位部分４２をはんだ付けすることにより達成されてもよい。

いくつかの実施形態では、不平衡のダイポールアンテナ４０は、切除の間、優れたインピーダンス整合を提供する。切除の間、組織特性の変化は、マイクロ波切除アンテナの実部分のインピーダンス整合を複雑にする。切除の過程を通して、ダイポールに与えられた位置は、結果として生じる力学的な電流および電圧の関係により、実インピーダンスにおいて変化する。図６は、同じ長さの２つの部分を備える半波長のダイポールアンテナを使用して実部分のインピーダンスを整合させることの困難性を示しており、ダイポールの中央で電圧が最小化し、電流が最大化する。しかし、実部分のインピーダンスは近位部分４２および遠位部分４４の端部で最小化し最大する。一方、本開示の不平衡のダイポールアンテナ４０は、供給点の実部分のインピーダンスとケーブル１６のインピーダンスとの間の、異なる切除時間にわたる統合性を最小化する。図７で示されるように、不平衡の半波長のダイポールは、ダイポールアンテナ４０の中央から離れて近位部分４２と遠位部分４４との間に隙間を設けることにより、最初のインピーダンスの優れた整合を実部分のインピーダンスに与える。一実施形態では、遠位部分４０の長さはアセンブリ１２の戻りの損失を最小化するように、約４０ｍｍである。

図８は、近位部分４２に取り付けられた遠位部分４４を示している。遠位部分４４は、間に電気機械的な接触を確立するため、近位部分４２の内側導体５０にはんだ付けされてもよい。一実施形態では、遠位部分４４がはんだ材料で満たされた中空の円筒状の導体から形成される場合、遠位部分４４は遠位部分４４のはんだを液化し、内側導体５０の遠位端を挿入することにより近位部分４２に取り付けられてもよい。内側導体５０の遠位端の一部分は、ダイポールの供給の隙間「Ｇ」が供給点４６で近位部分４２と遠位部分４４との間に残るように遠位部分４４内に挿入される。隙間「Ｇ」は、約１ｍｍから約３ｍｍでもよい。アンテナのダイポールの供給の隙間は、自由空間への転送において、同軸磁場モードが出会う第一の構造である。それゆえ隙間は、戻りの損失またはシステムとアンテナのインピーダンス整合において重要な役割を果たす。一実施形態では、隙間「Ｇ」は、その後供給点４６で誘電体スペーサを形成するように誘電体の材料で満たされる。別の実施形態では、内側絶縁体５２は、供給点４６内に伸長される。誘電体の材料は、Ｗｉｌｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥのＤｕＰｏｎｔのもと販売されるＴｅｆｌｏｎ（登録商標）のように、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）でもよい。別の実施形態では、図４で示されるように、隙間「Ｇ」は以下にさらに詳細に論じるように、誘電シールのコーティングを介してめっきされてもよい。

図２および図９で示されるように、遠位部分４４は先端４８に連結され、組織を貫通するのに適した、金属（例えばステンレス鋼）、およびポリエーテルイミド、ポリアミド熱可塑性樹脂、一例としてはＦａｉｒｆｉｅｌｄ，ＣＴのＧｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ社のもと販売されるＵｌｔｅｍ（登録商標）のようなさまざまな熱可塑性プラスチック材料等、種々の熱抵抗性材料から形成されてもよい。先端４８は所望の形状が得られるようにさまざまな在庫ロッドで機械加工されてもよい。先端４８はエポキシシール４９のようなさまざまな接着剤を使用して遠位部分４４に取り付けられてもよい。先端４８が金属の場合、先端４８は遠位部分４４にはんだ付けされてもよい。

図１１は先端４８のさまざまな形状および構造、すなわちステンレス鋼の先端４８ａおよび誘電体の先端４８ｂを示している。先端４８ａおよび４８ｂは、両方ともに先端４８ａおよび４９の直径よりも小さい外径を有し、シース３８に容易に挿入できる挿入基部５１を備えている。またこの構成により、以下にさらに詳細に論じるように、先端４８とシース３８との間で優れたシールが得られる。

図２および図３を参照すると、アンテナ・アセンブリ１２はまた、チョーク６０を備えている。チョーク６０は供給線２０の周囲に配置され、内側の誘電層６２および外側の導電層６４を備えている。一実施形態では、チョーク６０は、近位に位置付けられた４分の１波長の短絡されたチョークである。チョーク６０は、誘電層により分離された供給線２０の外側導体５６の周囲に、外側の導電層６４を使用することにより４分の１波長に短絡されたものとして実施される。チョーク６０は、はんだ付けまたは別の手段によりチョーク６０の近位端で供給線２０の外側導体５６に短絡される。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等のようなフッ素重合体から形成され、０．００５インチの厚さを有する。外側の導電層３４は、導電性が高い金属（例えば銅）のような、いわゆる「完全導体」の材料から形成してもよい。

実施形態では、チョーク６０は、４分の１波長に短絡されたチョーク、半波長の開チョーク、および反転した４分の１波長に短絡されたチョーク、または隙間を取り消したチョークでもよい。チョーク６０は、生成器１４からのマイクロ波エネルギーをアセンブリ１２の放射部分２０に閉じ込めることにより、供給線２０に沿ってマイクロ波エネルギー堆積ゾーンの長さを制限する。チョーク２８により、高いインピーダンスが供給線２０の外側に導電されたマイクロ波エネルギーに得られ、それによりアンテナの端部へのエネルギーの堆積を制限する。

アンテナ・アセンブリ１２にある近位部分４２の高いインピーダンス点に置かれた、短絡された４分の１波のチョークは、アセンブリ１２の放射セクション１８にアンテナの電流を制限し、長さを減少させながら、ほぼ球面の電力消散ゾーンによる切除の断面直径を最大化させる。

誘電層６２の誘電体は、図１０で示されるように、チョークの導体層６４を越えて、アセンブリ１２の遠位端に向かって伸長する。一実施形態では、誘電層６２は、チョークの導体層６４を越えて約６ｍｍ分伸長してもよい。この伸長した誘電体は、ダイポールの近位部分４２とチョークの導体層６４の外面との間に静電容量を置いてチョーク６０の性能を向上させることにより、チョークの導体層６４に電流が飛ぶことを防ぐ。誘電体により形成された静電容量は、そうでなければ、チョークの構造を完全に回避して、近位部分４２から入り口に近いチョーク６０の外面へと飛ぶかもしれないマイクロ波の電流に対する高いインピーダンスのバリアである。代わりにこの電流は、効率性を向上させながら、静電容量により４分の１波長のチョーク６０に向けられる。

先に論じたように、組織の乾燥による波長の増大は、近位部分４２における高いインピーダンス点をアセンブリ１２に沿って近位に移動させてしまう。効果的なチョークはこの可変点で高いインピーダンスを示さなければならない。伸長した誘電体は可変点のチョークとして効果的に機能し、この点が変化する範囲をカバーし、近位部分４２の高いインピーダンス点が伸長した誘電体の境界内にとどまる限りチョークの有効性を維持する。誘電層６２は、チョークの導電層６４と供給点４６との間で任意の長さに伸長されてもよい。

一実施形態では、誘電層６２は、外側導体５６に、５／６４インチの厚さのＰＴＦＥ収縮ラップのような、誘電体の収縮材料を適用することにより形成されてもよい。収縮ラップ材料が外側導体５６の周囲に置かれると、材料は、材料が融解し、外側導体５６の周囲にくっつくように過熱される。加熱は、華氏約７５０度の熱風流を加えることができる熱風送風機で達成されてもよい。多重層のＰＴＦＥ収縮ラップが適用され、所望の厚さの誘電層６２を形成するように連続して過熱されてもよい。一実施形態では、３層以上のＰＴＦＥ収縮ラップが適用されている。

図３および図１０で示されるように、導体層６４は、誘電層６２に１層以上の導電性の金属箔(例えば銅)を適用することにより形成されてもよい。図１２で示されるように、箔は誘電層６２の近位端を越えて伸長してもよい。箔は、さまざまな種類の接着剤（例えば紫外線活性化のり、エポキシ等）を使用して誘電層６２に取り付けてもよい。一実施形態では、図１２に示されるように、箔および供給線２０に良好な電気接続を提供するため、誘電層６２を越えて伸長する箔の近位端は、いわゆる「ワイヤーラップ」技術の手段により供給線２０に取り付けられてもよい。ワイヤは、箔が誘電層６２を越えて先細りになる点で、銅箔の周囲に巻き付けられる。ワイヤが巻き付けられた後、ワイヤは、ワイヤを固定し、ワイヤのラップが解けないようにするため、ラップの長さに沿ってワイヤの全てがはんだ付けされる。別の実施形態では、別の手段が供給線２０に箔を固定するために使用されてもよい。例えば、中空の円筒が、誘電層６２を越えてくびれる（ｎｅｃｋｉｎｇ ｄｏｗｎ）余分な箔の周囲に置かれてもよい。さらなる実施形態では、箔は、箔の近位端を供給線２０に固定するための必要性を除くため、誘電層６２と実質的に同じ長さでもよい。

アセンブリ１２はまた、図１３でより詳細に示されるように、接続ハブ２２を備えている。接続ハブ２２は、ケーブルコネクタ７９、並びに液体ポート３０および３２を備えている。接続ハブ２２は、ケーブルコネクタ７０を収容するために使用される中指部７４、並びに出口用液体ポート３０および入り口用液体ポート３２をそれぞれ収容する左指部７６および右指部７８を備えた、ルアー型の３つの分岐コネクタ７２を備えてもよい。接続ハブ２２はまた、中指部７４の遠位端に配置された基部８１を備えてもよい。

アセンブリ１２はまた、図１、図１３、および図１４で示されるように、アクティブな冷却システムを備えている。より具体的には、アセンブリ１２は供給線２０、先端４８から基部８１までの放射部分１８を包囲するシース３８を備えている。冷却は、ポンプ３４で供給され、放射部分１８、供給線２０、およびシース３８の間の空間で循環される。放射部分１８および供給線２０は冷却液と直接接触するため、アセンブリ１２のこれらの構成材は、少しも液体が浸水しないように、密封されるべきである。これは、従来の射出成形およびスクリュー押し出し技術を使用する、任意の種類の融解可能ポリマーを適用することにより達成されてもよい。一実施形態では、図１で示されるように、アセンブリ１２全体、すなわち供給線２０および放射部分１８に、フッ素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）収縮ラップのスリーブが適用されてもよい。ＦＥＰスリーブは次いで供給線２０および放射部分１８を密封するために過熱される。ＦＥＰのシールが結果として少しも冷却液をアセンブリ１２内に浸透させないようにする。ＦＥＰスリーブは、外側の導電層６４を適用する前か後のいずれかで適用されてもよい。さらにＦＥＰはまた、図４で示されるように、内側導体５０および内側絶縁体５２が外側導体５６を越えて伸長する点に適用することにより真空部５３を作り出してもよい。

シース３８は、ポリイミドおよび別の種類のポリマーで製造されたカテーテルのように、任意の種類の剛性管でもよい。シース３８は、まず先端４８をシース３８の遠位端に固定し、次いでアセンブリ１２に組み合わせたシースおよび先端のアセンブリを挿入することにより組み立てられてもよい。シース３８はまた、シース３８が接続ハブ２２と流体連通し、基部８１と先端４８との間のチャンバ８９を画定するように、接続ハブ２２の基部８１および先端４８に固定される。

流入管８６は、１つ以上の流入管８６ａおよび８６ｂを備えてもよい。流入管８６ａおよび８６ｂは、供給線２０とシース３８との間のチャンバ８９（図４および図９）の内側に適合する十分な外径を有する、任意の種類の可撓性の管でよい。流入管８６ａおよび８６ｂは、出口用液体ポート３０を通って挿入される。より詳細には、図１４で示されるように、流入管８６ａは遠位部分４４の遠位端までほぼ挿入され、流入管８６ｂはおおよそ供給点４６まで挿入される。流入管８６ａおよび８６ｂは、次いで放射部分１８に(例えばエポキシ、のり等を使用して)固定される。流入管８６ａおよび８６ｂは、シース３８を通して最適な冷却の流れを設けるためにこの構成で位置付けされている。流入管８６aからの液体の流れは、先端４８に押し出され、近位方向に反映される。流入管８６ｂからの液体の流れは、放射部分１８に沿って冷却液を提供する。操作の間、ポンプ３４は流入管８６ａおよび８６ｂを通してアセンブリ１２に液体を供給することにより、接続ハブ２２を備えるアセンブリ１２の長さ全体を通して冷却液を循環させる。液体は、次いで出口用液体ポート３２を通して中指部７４および左指部７６から引き出される。

先に論じた冷却システムは、アンテナ・アセンブリ１２の長さ全体を通して誘電冷却液（例えば生理食塩水、脱イオン水等）の循環を提供する。誘電冷却液は、アセンブリ１２により発生した熱を取り除く。さらに、誘電冷却液は、アセンブリ１２の緩衝材として機能を果たし、アセンブリ１２の近接誘電場の特性が、変化する組織の誘電体特性により変わってしまうことを防ぐ。切除の間マイクロ波エネルギーが加えられるため、放射部分１８の周囲の組織の乾燥は、相当な倍数（例えば１０倍）で組織の複素誘電率が落ちる結果となる。誘電率(ｅｒ’)の低下は、組織のマイクロ波エネルギーの波長を増大し、緩衝されていないマイクロ波アンテナのアセンブリのインピーダンスに著しい影響を与え、それによりシステムのインピーダンス（例えばケーブル１６および生成器１４のインピーダンス）からアンテナのアセンブリに不整合が生じる。波長の増大はまた、断面の直径よりもアセンブリ１２に沿った長さにおいて、さらに長い電力消耗ゾーンとなってしまう。組織の伝導率（ｅｒ”）の低下もまた、アセンブリ１２のインピーダンスの実部分に影響を与える。本開示による液体の誘電体の緩衝はまた、伝達されたエネルギーの波長の増大、および近接場の誘電率の降下を抑え、それによりアセンブリ１２のインピーダンスにおける変化を減少させ、組織の性質に関わらず、さらなる一定なアンテナとシステムのインピーダンス整合および球面の電力消耗ゾーンを可能にすることができる。

また波長の変化を緩衝することにより、より効果的なチョークネットワークが可能となる。チョークは近位部分４２の端部の、低電流点または高インピーダンス点に配置されなければならない。チョークされたしめった先端で波長が緩衝されることで、ダイポールの放射セクションの半波長の電流パターンが維持され、高インピーダンス点の位置の変化を減少させ、それにより、より効果的なチョークネットワークが可能となる。それとともに、ケーブルの冷却および誘電体の緩衝により、組織を標的とした効果的なエネルギーの伝達を行い、近接の球面切除ゾーンおよび迅速な切除時間が可能となる。生理食塩水または脱イオン水のいずれかをアセンブリ１２に使用することができる。

図１５から図１８は、ケーブル１６にアセンブリ１１２を連結する放射部分１１８および供給線１２０を有するマイクロ波アンテナ・アセンブリ１１２の別の実施形態を示している。より具体的には、アンテナ・アセンブリ１１２は、出口用液体ポート１３０および入り口用液体ポート１３２を備える接続ハブ１２２を通してケーブル１６に連結される。

図１６および図１７は、シース３８が金属製の導管（例えば冷却ジャケット２００）および中実の誘電体装荷１９０に置き換えられた不平衡のダイポールアンテナ１４０を有するアンテナ・アセンブリ１１２の放射部分１１８を示している。ダイポールアンテナ１４０が供給線１２０に連結され、アンテナ・アセンブリ１１２を生成器１４に電気的に接続している。図１８に示されるように、供給線２０と類似して、供給線１２０は、内側絶縁体１５２に囲まれ、次いで外側導体１５６（例えば円筒状の導電性シース）に囲まれた、内側導体１５０（例えばワイヤ）を備えている。

ダイポールアンテナ１４０は、供給点１４６で誘電体スペーサにより相互接続された近位部分１４２および遠位部分１４４を備えている。遠位部分１４４は、導電性部材１４５を備えている。遠位部分１４４および近位部分１４２は、ダイポールアンテナ４０が不平衡になるように、異なる、不均等な長さでできている。近位部分１４２は、外側導体１５６の外側に伸長される内側導体１５０および内側絶縁体１５２から形成される。供給線１２０が同軸ケーブルから形成される一実施形態では、図１８で示されるように、外側導体１５６および内側絶縁体１５２は内側導体１５０を露呈するようにそぎ落とされてもよい。

遠位部分１４４は、金属（例えば銅、ステンレス鋼、スズ、およびそれらの種々の合金）のような任意の種類の導電性材料から形成されてもよい。部分１４４は中実の構造を有してもよく、中実のワイヤ（例えば１０ＡＷＧ）、またはアセンブリ１２の部分４４と類似するはんだで満たされた円筒状の導体から形成されてもよい。近位部分１４４は、その後内側導体１５０に連結される。

図１６から図１８を参照すると、アンテナ・アセンブリ１１２はまた、チョーク１６０を備えている。チョーク１６０は供給線１２０の周囲に配置され、内側の誘電層１６２および外側の導電層１６４を備えている。一実施形態では、チョーク１６０は、はんだ付けまたは別の手段により、チョーク１６０の近位端で供給線１２０の外側導体１５６に短絡される近位に位置付けられた４分の１波長の短絡されたチョークである。誘電層１６２の誘電体はチョークの導電層１６４を超えて、アセンブリ１１２の遠位端に向かって伸長している。

図１５で示されるように、アセンブリ１１２はまた、接続ハブ１２２を備えている。接続ハブ１２２は、ケーブルコネクタ１７９、並びに液体ポート１３０および１３２を備えている。接続ハブ１２２は、ケーブルコネクタ１７９を収容するために使用される中指部１７４、出口用液体ポート１３０および入り口用液体ポート１３２をそれぞれ収容する左指部１７６および右指部１７８を備えた、ルアー型の３つに分岐したコネクタ１７２を備えてもよい。ケーブルコネクタ１７９は、供給線１２０の近位端で、外側導体１５６の外側に伸長される内側導体１５２および外側導体１５６に連結されている。接続ハブ１２２はまた、中指部１７４の遠位端に配置された基部１８１を備えている。一実施形態では、アセンブリ１１２は、右指部１７８を通して供給される１つ以上の流入管１８６を備えている。

アセンブリ１１２は、アセンブリ１１２の液体誘電性材料に代わり、ダイポールアンテナ１４０を覆って配置された中実の誘電体装荷１９０を備えている。中実の誘電体装荷１９０は、チョークの導電層１６４の終端点から伸長している。より具体的には、アセンブリ１１２は、チョークの導電層１６４の遠位端を覆う液体シール１９２を備えている。一実施形態では、装荷１９０は、のりおよび別の手段を介してシール１９２に取り付けられてもよい。

装荷１９０は、アンテナ１４０を最適に挿入する中心空洞１９８を有する円筒形状でもよい。装荷１９０はまた、とがった先端１９６を備える先細の端部１９４を有してもよく、それにより先端４８の必要性を取り除いている。装荷１９０また、空洞１９８内でアンテナ１４０（例えばアンテナの遠位部分１４４）の遠位端に取り付けられてもよい。空洞１９８は、断面形状により、アンテナ１４０を覆って最適に適合する実質的に円筒状の形状を有してもよい。さらに、空洞１９８は近位部分１９７および遠位部分１９９を備え、近位部分１９７がチョークの誘電層１６２と適応するように遠位部分１９９よりも大きな内径を有する。チョークの層１６２は、チョークの導電層１６４と供給点１４６との間で任意の長さに伸長されてもよい。伸長されたチョークの層１６２と適応させるため、近位部分１９７の奥行きは適宜変化する。

装荷１９０は、供給線１２０の厚さと実質的に同等の外径、およびダイポールアンテナ１４０の直径と実質的に同等の内径を有する。装荷１９０はダイポールアンテナ１４０上に配置され、冷却液が接触するようなことはないため、アンテナ１４０は構成材を密封するために誘電体の収縮ラップでめっきされなくてもよい。

一実施形態では、装荷９０の誘電性材料は、約２．５から１５０の誘電率を有してもよく、アルミナセラミックのようなセラミック材料、またはポリアミドプラスチック（例えばＷｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤｅｌａｗａｒｅのＤｕＰｏｎｔから入手可能なＶＥＳＰＥＬ（登録商標））のようなプラスチック材料から作製されてもよい。装荷１９０は、切除の間、組織の電気的特性が変化するため、アンテナ・アセンブリ１１２には半波長の共鳴、および切除の間中エネルギー伝達システム（例えば生成器１４、ケーブル１６等）に整合したインピーダンスが残るように、放射部分１１８と組織との間で誘電体の緩衝として機能する。

アンテナ・アセンブリ１１２はまた、基部１８１とシール１９２との間に配置された冷却ジャケット２００を備えている。冷却ジャケット２００は、ステンレス鋼または別の最適な医療グレードの金属から形成されてもよい。冷却ジャケット２００は、チョークの導体層１６４と、接続ハブ１２２を通して誘電冷却液が供給される冷却ジャケット２００との間で近位のチャンバ２０１を画定する。より具体的には、管８６ａおよび８６ｂと類似する１つ以上の流入管１８６は、冷却ジャケット２００を通って誘電冷却液を循環させるようにチャンバ２０１内に伸長してもよい。シール１９２は、遠位端で冷却ジャケット２００とチョークの導体層１６４との間に配置される。シール１９２は、装荷１９０からチャンバ２０１を密封するのに最適な、任意の種類の誘電性材料（例えばエラストマー）、および／または導電性材料から形成されてもよい。

記載した本開示の実施形態は、限定的なものではなく例示的であることを目的とし、本開示の全実施形態を示そうとするものではない。以下の特許請求の範囲において、文言通りおよび法で認められる均等物として説明されるように、種々の修正および変更が本開示の精神または範囲から逸脱することなく成し遂げることができる。

Claims (24)

1. マイクロ波アンテナ・アセンブリであって、
   内側導体、外側導体、およびその間に内側絶縁体を備える供給線と、
   異なる長さの近位部分および遠位部分を有する不平衡のダイポールアンテナを備える放射部分とを含有し、ここで前記近位部分が前記内側導体および前記内側絶縁体の少なくとも一部分を備え、前記遠位部分が導電性部材を備える、マイクロ波アンテナ・アセンブリ。
2. 前記供給線の少なくとも一部分の周囲に配置され、内側の誘電層および外側の導電層を備えるチョークをさらに含有する、請求項１に記載のマイクロ波アンテナ・アセンブリ。
3. 前記外側の導電層が、前記供給線の前記外側導体に短絡される、請求項２に記載のマイクロ波アンテナ・アセンブリ。
4. 前記内側の誘電層が、前記外側の導電層を越えて遠位に伸長する、請求項２に記載のマイクロ波アンテナ・アセンブリ。
5. 前記内側の誘電層が、テトラフルオロエチレンおよびペルフルオロプロピレンから成る群から選択される、請求項４に記載のマイクロ波アンテナ・アセンブリ。
6. 前記供給線、流入用液体ポート、および流出用液体ポートに連結されたケーブルコネクタを備える接続ハブをさらに含有する、請求項１に記載のマイクロ波アンテナ・アセンブリ。
7. 挿入基部、先細の端部、およびとがった端部を有し、前記不平衡のダイポールアンテナの前記遠位端に連結された先端と、
   前記接続ハブおよび前記先端に連結され、それにより前記供給線および前記放射部分の周囲にチャンバを画定するシースと、をさらに含有する請求項６に記載のマイクロ波アンテナ・アセンブリ。
8. 前記流入用液体ポートに連結され、誘電冷却液を供給するためチャンバ内に配置された、少なくも１つの流入管と、
   前記流出用液体ポートに連結され、前記誘電冷却液を引き出すために前記チャンバと液体連通する、少なくとも１つの流出管と、をさらに含有する請求項６に記載のマイクロ波アンテナ・アセンブリ。
9. 前記チョークの前記外側の導電層の遠位端の周囲に配置されたシールと、
   前記接続ハブおよび前記シールに連結され、それにより前記供給線の周囲に近位チャンバを画定する冷却ジャケットと、をさらに含有する請求項６に記載のマイクロ波アンテナ・アセンブリ。
10. 前記放射部分の周囲に適合するように導入された、その中に画定された中心空洞を有し、前記シールに連結された中実の誘電体装荷をさらに含有する、請求項９に記載のマイクロ波アンテナ・アセンブリ。
11. 前記中実の誘電体装荷が、約２．５から約１５０の誘電率を有する誘電性材料から形成される、請求項１０に記載のマイクロ波アンテナ・アセンブリ。
12. 前記流入用液体ポートに連結され、誘電冷却液を供給するために前記近位チャンバ内に配置された少なくとも１つの流入管と、
    前記流出用液体ポートに連結され、前記誘電冷却液を引き出すために前記近位チャンバと液体連通する少なくとも１つの流出管と、をさらに含有する請求項９に記載のマイクロ波アンテナ・アセンブリ。
13. マイクロ波アンテナ・アセンブリであって、
    内側導体、外側導体、およびその間に配置された内側絶縁体を備える供給線と、
    異なる長さの近位部分および遠位部分を有する不平衡のダイポールアンテナを備える放射部分であり、ここで前記近位部分が前記内側導体および前記内側絶縁体の少なくとも一部分を備え、前記遠位部分が導電性部材を備える、前記放射部分と、
    前記供給線の少なくとも一部分の周囲に配置され、内側の誘電層および外側の導電層を備えるチョークであり、ここで前記外側の導電層が前記供給線の前記外側導体に短絡され、前記内側の誘電層が前記外側の導電層を越えて遠位に伸長する、前記チョークと、を含有するマイクロ波アンテナ・アセンブリ。
14. 前記供給線、流入用液体ポート、および流出用液体ポートに連結されたケーブルコネクタを備える接続ハブをさらに含有する、請求項１３に記載のマイクロ波アンテナ・アセンブリ。
15. 前記供給線および前記放射部分の周囲にチャンバを画定する前記供給線および前記放射部分を覆って位置されたシースをさらに含有し、ここで前記チャンバが誘電冷却液を循環させるように導入されている、請求項１３に記載のマイクロ波アンテナ・アセンブリ。
16. 前記シースがポリイミド・カテーテルである、請求項１５に記載のマイクロ波アンテナ・アセンブリ。
17. 挿入基部、先細の端部、およびとがった端部を有し、先端が前記不平衡のダイポールアンテナの前記遠位端に連結された前記先端をさらに備える、請求項１５に記載のマイクロ波アンテナ・アセンブリ。
18. 前記シースが、前記接続ハブおよび前記先端に接続される、請求項１７に記載のマイクロ波アンテナ・アセンブリ。
19. 前記流入用液体ポートに連結され、前記誘電冷却液を供給するために前記チャンバ内に配置された少なくとも１つの流入管と、
    前記流出液体ポートに連結され、前記誘電冷却液を引き出すために前記チャンバと液体連通する少なくとも１つの流出管と、をさらに備える請求項１３に記載のマイクロ波アンテナ・アセンブリ。
20. マイクロ波アンテナ・アセンブリであって、
    内側導体、外側導体、およびその間に配置された内側絶縁体を備える供給線と、
    異なる長さでできた近位部分および遠位部分を有する不平衡のダイポールアンテナを備える放射部分であり、ここで前記近位部分が前記内側導体および前記内側絶縁体の少なくとも一部分を備え、前記遠位部分が導電性部材を備える、前記放射部分と、
    前記供給線の少なくとも一部分の周囲に配置され、内側の誘電層および外側の導電層を備えるチョークであり、ここで前記外側の導電層が前記供給線の前記外側導体に短絡され、前記内側の誘電層が前記外側の導電層を越えて遠位に伸長する、前記チョークと、
    前記供給線の周囲に近位チャンバを画定する前記供給線を覆って配置された冷却ジャケットであり、前記チャンバが誘電冷却液を循環させるように導入されている、前記冷却ジャケットと、
    前記放射部分の周囲に適合するように導入された、その中に画定された中心空洞を有し、前記冷却ジャケットから伸長する中実の誘電体装荷と、を含有するマイクロ波アンテナ・アセンブリ。
21. 前記供給線、流入用液体ポート、および流出用液体ポートに連結されたケーブルコネクタを含む接続ハブと、
    前記チョークの前記外側の導電層の遠位端の周囲に配置されたシールであり、前記冷却ジャケットが前記接続ハブおよび前記シールに連結され、それにより前記供給線の周囲に近位チャンバを画定する、前記シールと、をさらに含有する請求項２０記載のマイクロ波アンテナ・アセンブリ。
22. 前記中実の誘電体装荷が、アルミナセラッミックまたはポリアミドプラスチックから成る群から選択され、約２．５から約１５０の誘電率を有する誘電性材料から形成される、請求項２０に記載のマイクロ波アンテナ・アセンブリ。
23. 前記流入用液体ポートに連結され、誘電冷却液を供給するために前記近位チャンバ内に配置された少なくとも１つの流入管と、
    前記流出用液体ポートに連結され、前記誘電冷却液を引き出すために前記近位チャンバと液体連通する、少なくとも１つの流出管と、をさらに含有する請求項２０に記載のマイクロ波アンテナ・アセンブリ。
24. 前記冷却ジャケットが、医療グレードの金属から形成される、請求項２０に記載のマイクロ波アンテナ・アセンブリ。

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