JP2016514550A - ステップダウン同軸マイクロ波アブレーションアプリケータ及び同を製造するための方法 - Google Patents

Abstract

マイクロ波アブレーションアプリケータ、及びマイクロ波アブレーションアプリケータを製造するための方法が開示される。マイクロ波アブレーションアプリケータは、フィードラインセグメント、ステップダウンセグメント、及び放射体ベースセグメントを含む。フィードラインセグメントは、第１の内側導体、第１の内側導体に配置される第１の誘電体、及び第１の誘電体に配置される第１の外側導体を含む。ステップダウンセグメントは、第２の内側導体、第２の内側導体に配置される第２の誘電体、及び第２の誘電体に配置される第２の外側導体を含む。放射体ベースセグメントは、第３の内側導体に配置される第３の内側導体、放射体ベースセグメントの遠位末端でフィードギャップを形成するために第３の誘電体の近接端部に配置される第３の外側導体、第３の外側導体に配置されるバラン誘電体、及びバラン誘電体に配置されるバラン外側導体を含む。【選択図】図１

Description

本開示は、概してマイクロ波アブレーションアプリケータに関し、さらに詳細には縮小サイズのマイクロ波アブレーションアプリケータ、及び同を製造するための方法に関する。

電磁場は腫瘍細胞を加熱し、破壊するために使用できる。治療は、がん性腫瘍が識別された組織の中にアブレーションプローブを挿入することを含んでよい。いったん切除プローブが適切に位置決めされると、アブレーションプローブは、アブレーションプローブを取り囲む組織の中で電磁場を誘導する。

がん等の病気の治療では、特定のタイプの腫瘍細胞が、正常な細胞にとっては通常有害である温度よりもわずかに低い昇温で変性することが判明している。温熱治療等の既知の治療法は、隣接する正常細胞を不可逆的細胞破壊が発生する温度以下に維持する一方、４１℃を超える温度まで異常細胞を加熱する。これらの方法は、組織を加熱する又は切除するために電磁場を印加することを含む。

電磁場を活用する装置がさまざまな使用及び用途のために開発されてきた。通常、切除処置で使用するための機器は、例えば、エネルギー源として機能するマイクロ波発振器等の発電源、及び標的組織にエネルギーを導くための手術器具（例えば、アンテナアセンブリを有するマイクロ波アブレーションプローブ）を含む。発振器及び手術器具は、通常、発振器から器具にエネルギーを伝達するため、及び器具と発振器との間で制御信号、フィードバック信号、及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なように結合される。

組織切除用途に使用され得る、単極、双極、及びらせん等の、使用されているいくつかのタイプのマイクロ波プローブがある。単極アンテナアセンブリ及び双極アンテナアセンブリでは、マイクロ波エネルギーは、導体の軸から離れて概して垂直に放射する。単極アンテナアセンブリは、通常、単一の細長い導体を含む。典型的な双極アンテナアセンブリは、線状に配列され、その間に電気絶縁体が置かれた状態で互いに対して端と端を接続して位置決めされる２つの細長い導体を含む。らせんアンテナアセンブリは、例えば直径及び長さ等の多様な寸法のらせん形状の導体構成を含む。らせんアンテナアセンブリの主要な動作モードは、らせんによって放射される場がらせん軸に対して垂直平面で最大である正常モード（ブロードサイド）、及び最大放射がらせん軸に沿っている軸流モード（エンドファイア）である。

熱アブレーションのための組織の加熱は、適用される表面又は要素からの熱の伝導、電極から接地パッドに流れる電流によるイオン性攪拌、光学波長吸収、又はマイクロ波アブレーションの場合、アンテナ電磁場内部での水分子の誘電緩和によるを含んださまざまな手法によって達成される。アブレーションゾーンは、能動アブレーションゾーン及び受動アブレーションゾーンの２つの構成要素に分類することができる。

能動アブレーションゾーンは切除装置に最も近くにあり、大きな血管又は気道の回り及び中等の、非常に急速に流れる流体の領域を除くすべてにおいて所与の適用時間での熱組織破壊を保証するほど十分に高いエネルギー吸収にさらされる組織の体積を包囲する。能動アブレーションゾーンのサイズ及び形状は、切除装置の設計によって決定される。したがって、能動アブレーションゾーンは組織の所与の形状及び体積に対する予測可能な切除効果を生じさせるために使用できる。

受動アブレーションゾーンは能動ゾーンを取り囲み、より低い強度のエネルギー吸収を経験する組織の体積を包囲する。受動アブレーションゾーン内部の組織は所与の適用時に組織破壊を経験することもあれば、経験しないこともある。生理的冷却は、より低レベルのエネルギー吸収からの加熱を無効にし、したがって組織を殺すために十分な加熱が受動ゾーン内部で発生するのを可能にしないことがある。受動ゾーン内部の罹患組織又は十分に灌流されていない組織は、他の組織よりもより加熱されやすく、アブレーションゾーン内部のより熱い領域からの熱伝導の影響をより受けやすいこともある。これらの場合の受動ゾーンは予想外に大きなアブレーションゾーンを生じさせることがある。標的とされた生理機能の中の空間に渡って変化するこれらの展開のため、熱アブレーションを実行するために受動ゾーンに依存することは、予測できない結果を伴い、困難である。

電磁場はマイクロ波プローブによって距離をおいて誘導できるので、マイクロ波アブレーションには、その形状を設計により決定し、一定に維持できる大きな能動ゾーンを生じさせる可能性がある。さらに、形状及びサイズは特定の医療用途に適合するための設計により決定できる。予測可能なアブレーションゾーンを生じさせるために所定の能動ゾーンを活用し、確定できない受動アブレーションゾーンに依存しないことによって、マイクロ波アブレーションは他の切除技法では可能ではない予測可能性及び処置妥当性のレベルを提供できる。

アンテナの回りの能動ゾーンの形状は、動作周波数、アンテナの幾何学的形状、アンテナの材料、及びアンテナを取り囲む媒体によって決定される。例えば、加熱組織等の動的に変化する電気的性質の媒体でアンテナを操作することは、電磁場の形状の変化、したがって能動ゾーンの形状の変化につながる。マイクロ波アンテナの回りの能動ゾーンの形状を維持するため、取り囲む媒体の電気的性質が電磁場に与える影響の程度が削減される。

アンテナの回りの能動ゾーンのサイズは、マイクロ波発振器からアンテナに送達できるエネルギーの量によって決定される。アンテナに送達されるエネルギーが多いほど、より大きな能動ゾーンを生成できる。マイクロ波発振器から導波管を通してマイクロ波アンテナへのエネルギー伝達を最大限にするには、各システム構成要素が同じインピーダンスを有する、つまりインピーダンス整合されることが必要になる。発振器及び導波管のインピーダンスは通常一定であるのに対し、マイクロ波アンテナのインピーダンスは動作周波数、アンテナの幾何学的形状、アンテナの材料、及びアンテナを取り囲む媒体によって決定される。例えば加熱組織の中等、動的に変化する電気的性質の媒体の中でアンテナを操作することは、アンテナインピーダンスの変化、及びアンテナに対する変化にとんだエネルギー送達、並びに結果として能動ゾーンのサイズの変化につながる。マイクロ波アンテナの回りの能動ゾーンのサイズを維持するために、取り囲む媒体の電気的性質がアンテナインピーダンスに与える影響の程度が削減されなければならない。

熱アブレーションでは、能動ゾーンのサイズ及び形状の変化の主要な原因は、電磁波の伸びである。波長の伸びは、組織の脱水に起因して加熱組織で発生する。脱水は誘電率を削減し、マイクロ波場の波長を長くする。波長の伸びは、マイクロ波装置が、組織タイプ間の変化する誘電率のために、多様な組織タイプに渡って使用されるときにも遭遇される。例えば、電磁波は肝組織においてよりも肺組織においてかなり長くなる。

波長の伸びは、標的組織に対するマイクロ波エネルギーの集中を含む。大きな体積の切除では、概して球形の組織標的にエネルギーを集中させるために、概して球形の能動ゾーンが好ましい。波長の伸びは、電磁場を、発振器に向かって装置の長さに沿って下方に引き伸ばさせ、概して彗星、つまり「ホットドッグ」形状の能動ゾーンを生じさせる。

波長の伸びは、アンテナ幾何学的形状を、そのそれぞれの開示が参照することにより本明細書に組み込まれる米国出願第１３／８３５，２８５号及び第１３／８３６，５１９号に説明される不変の誘電率を有する材料で誘電的に緩衝することによって医療マイクロ波アンテナで大幅に削減できる。不変誘電率の材料はアンテナを取り囲み、組織の電気的性質のアンテナ波長に対する影響を削減する。誘電緩衝によって波長の伸びを制御することによって、アンテナインピーダンス整合及び場の形状を維持することができ、所定の堅牢な形状の大きな能動アブレーションゾーンを可能にする。

生理食塩水又は水を用いて等、循環される流体を誘電緩衝に提供することによって、これらの物質の高い誘電率をアンテナ幾何学的形状設計に利用でき、さらに循環される流体は同軸フィードライン及びアンテナを含むマイクロ波構成部品を同時に冷却するために使用できる。また、マイクロ波構成部品の冷却は、より多くのエネルギーをアンテナに送達してより大きな能動ゾーンを生じさせるために使用できる構成要素のより高い電力操作も可能にする。

上述されたように、アンテナの回りの能動ゾーンの形状は、部分的にアンテナの幾何学的形状によって決定される。通常の切除アンテナは、マイクロ波場形状を効果的に制御するために波長緩衝と組み合わせてアンテナ幾何学的形状を活用しない。これらのアンテナは球形の能動ゾーン形状を生じさせず、能動ゾーンも組織タイプに渡って又は組織加熱中、堅牢且つ不変ではない。これらのアンテナは、マイクロ波エネルギーが、装置先端から発振器に向かって装置の外部導体に沿って拡散できるようにする。マイクロ波エネルギーのシャフトに沿った拡散は、彗星つまり「ホットドック」形状の能動ゾーンを生じさせる。

マイクロ波アンテナは、チョーク又はバラン、つまりインピーダンス整合を改善し、マイクロ波エネルギーを所定の形状の中に集中させるのに役立つことがあるアンテナ幾何学的形状の構成部品を装備することがある。波長緩衝と組み合されると、バラン又はチョークは、多様な組織タイプに渡って、及び組織加熱中に発振器に向かう外部導体に沿った電磁波の後方伝搬を効果的に遮り、エネルギーを堅牢な球形の能動ゾーンの中に集中させることができる。

バランの１つの実装は、同軸ケーブルの外側導体に配置されるバラン誘電体、及びバラン誘電体に配置される外側バラン導体を含む。バランは、同軸ケーブルの外側導体がバランの内側導体である、内側同軸ケーブルの回りに配設される同軸導波管の短い区間を生じさせる。バランはアンテナのフィードの近くの同軸ケーブルの回りに配置され、１つの実装では、λ／４の長さを有し、λはバラン内部の電磁波の波長である。バラン外側導体及び内側導体は近接端部でともに短絡されて、λ／４短絡バランを生じさせる。

λ／４短絡バランの関数を記述する１つの方法は以下の通りである。電磁波はアンテナの放射区間に沿って近位に伝搬し、バランに進入し、バランの短絡近接端部から反射し、バランの遠位末端に対し前方に伝搬し、バランを出てアンテナ放射区間上に戻る。バラン長のこの配設により、電磁波がバランの遠位末端に達し、アンテナ放射区間の上に移動して戻ると、電磁波は相変化の完全なλを蓄積している。これは、バランの中で前方に移動したλ／４の距離、つまりバラン内部で後方に移動したλ／４の距離、及びバランの短絡近接端部からの反射とともに発生するλ／２相変化に起因する。結果は、発振器に向かってケーブルの外面に沿って伝搬するよりむしろ、アンテナ放射区間上の他の波とのコヒーレント相でアンテナの末端先端に向かって方向を変えて戻される波である電磁波である。

ただし、バランは、マイクロ波アンテナが通過するニードルだけではなく、マイクロ波アンテナの直径も大幅に拡大する。ニードルのサイズは、特に繰り返される治療があるときに、低侵襲的処置でのマイクロ波アンテナのための使用を制限することがある。

一態様では、本開示はマイクロ波アブレーションアプリケータを製造する方法を特徴とする。方法は、（ａ）第１の誘電体が第１の内側導体の長手方向軸に垂直な平面に第１の面を有するように、第１の誘電体を第１の内側導体の外側表面に配置すること、及び（ｂ）第１の誘電体の外側表面に外側導体を配置することによってフィードラインセグメントを形成することを含む。また、方法は、（ａ）第２の内側導体の外側表面に、第１の誘電体の直径未満の直径を有する第２の誘電体を配置すること、及び（ｂ）第２の誘電体の外側表面に第２の外側導体を配置することによってステップダウンセグメントを形成することも含む。また、方法は、（ａ）第３の内側導体の外側表面に、第１の誘電体の直径未満の直径を有する第３の誘電体を配置すること、（ｂ）第３の誘電体の遠位末端にフィードギャップを形成するために第３の誘電体の近接端部の外側表面に第３の外側導体を配置すること、（ｃ）第３の外側導体の外側表面にバラン誘電体を配置すること、及び（ｄ）バラン誘電体の外側表面にバラン外側導体を配置することによって放射体ベースセグメントを形成することも含む。

別の態様では、本開示は、マイクロ波アブレーションアプリケータを製造する方法を特徴とする。方法は、内側導体の第１の部分の外側表面に第１の誘電体を配置することと、第１の誘電体の外側表面に第１の外側導体を配置することと、内側導体の第１の部分に遠位で隣接する内側導体の第２の部分の外側表面に、第１の誘電体の直径未満の直径を有する第２の誘電体を配置することと、第２の誘電体の外側表面に第２の外側導体を配置することと、内側導体の第３の部分の外側表面に第１の誘電体の直径未満の直径を有する第３の誘電体を配置することと、第３の誘電体の遠位末端にフィードギャップを形成するために第３の誘電体の近接端部の外側表面に第３の外側導体を配置することと、第３の外側導体の外側表面にバラン誘電体を配置することと、及びバラン誘電体の近接端部の外側表面にバラン外側導体を配置することとを含む。

第１の誘電体、第２の誘電体、及び第３の誘電体は、同じ誘電材料から作られてよい。

導体の部分に誘電体を配置することは、導体の部分に誘電体を摺動させることと、導体の部分の上に誘電体を熱収縮することと、導体の部分の回りに誘電体を巻き付けることとの内の少なくとも１つを含んでよい。誘電体に外側導体を配置することは、誘電体に編組を置くことを含んでよい。第３の外側導体を配置することは、第３の誘電体に編組を置くことと、フィードギャップを形成するために放射体ベースセグメントの末端部から編組を剥離することを含んでよい。

さらに別の態様では、本開示は、マイクロ波アブレーションアプリケータを製造する方法を特徴とする。方法は、ロッドの中央部分が中央部分に隣接するロッドの近端部の直径未満の直径を有するように、内側導体を取り囲む誘電体を含むロッドの中央部分から誘電材料を取り除くことを含む。また、方法は、ロッドの末端部がロッドの中央部分の直径未満の直径を有するように、ロッドの中央部分に隣接するロッドの末端部から誘電材料を取り除くことも含む。また、方法は、ロッドの近端部の外側表面に第１の外側導体を配置することと、ロッドの中央部分の外側表面に第２の外側導体を配置することと、ロッドの末端部の遠位末端にフィードギャップを形成するためにロッドの末端部の近接端部の外側表面に第３の外側導体を配置することと、第３の外側導体の外側表面にバラン誘電体を配置することと、バラン誘電体の近接端部の外側表面にバラン外側導体を配置することとも含む。

方法は、ロッドを形成するために内側導体の外側表面に誘電体を配置することをさらに含んでよい。誘電体材料は、中央部分の直径が中央部分の近接端部での第１の直径から中央部分の遠位末端での第２の直径に先細るようにロッドの中央部分から取り除かれてよく、第１の直径は第２の直径よりも大きい。誘電材料は、ロッドの近端部の直径未満の異なる直径を有する複数の段を形成するためにロッドの中央部分から取り除かれてよい。

方法は、段の間の遷移を円滑にするために段の間にフェルールを配置することをさらに含んでよい。フェルールは、段の間の遷移を円滑にするために段の面に配置されてよい。

ロッドを形成するために内側導体の外側表面に誘電体を配置することは、内側導体の外側表面の回りに誘電性テープを巻き付けることを含んでよい。誘電材料を取り除くことは、誘電性テープの部分を剥がすことを含んでよい。

方法は、放射体ベースセグメントの内側導体の上に放射区間を取り付けることをさらに含んでよい。放射体ベースセグメントの内側導体の上に放射区間を取り付けることは、クリンピング、はんだ付け、又は溶接を含んでよい。

誘電材料は、バラン外側導体の外径が第１の外側導体の外径の直径未満となるようにロッドの末端部から取り除かれてよい。

別の態様では、本開示は、マイクロ波アブレーションアプリケータを特徴とする。マイクロ波アブレーションアプリケータは、フィードラインセグメント、ステップダウンセグメント、及び放射体ベースセグメントを含む。フィードラインセグメントは、第１の内側導体、第１の内側導体の外側表面に配置され、第１の内側導体の長手方向軸に垂直な平面に第１の面を有する第１の誘電体、及び第１の誘電体の外側表面に配置される第１の外側導体を含む。ステップダウンセグメントは、第２の内側導体、第１の誘電体の直径未満の直径を有し、第２の内側導体の外側表面に配置される第２の誘電体、及び第２の誘電体の外側表面に配置される第２の外側導体を含む。

放射体ベースセグメントは、第３の内側導体、第１の誘電体の直径未満の直径を有し、第３の内側導体の外側表面に配置される第３の誘電体、放射体ベースセグメントの遠位末端にフィードギャップを形成するために第３の誘電体の近接端部の外側表面に配置される第３の外側導体、第３の外側導体の外側表面に配置されるバラン誘電体、及びバラン誘電体の外側表面に配置されるバラン外側導体を含む。第３の外側導体は、フィードギャップを離れるために第３の誘電体の長さ未満である長さを有する。

フィードラインセグメント、ステップダウンセグメント、及び放射体ベースセグメントの内の１つ又は複数は、剛性、半剛性、又は可撓性であってよい。第２の内側導体及び第３の内側導体の直径は、第１の内側導体の直径に等しくてよい。第２の内側導体及び第３の内側導体は第１の内側導体の伸長部であってよい。バラン導体の外径は、フィードラインセグメントの第１の外側導体の外径に等しくてよい。

ステップダウンセグメントは、ステップダウンセグメントの近接端部での第１の直径から、ステップダウンセグメントの遠位末端での第２のより小さい直径に先細ってよい。ステップダウンセグメントは複数の段を含んでよい。フェルールはステップダウンセグメントの段のそれぞれに配置されてよい。ステップダウンセグメントの長さは第２の誘電体の誘電率によってスケールを変更されてよい。

フィードラインセグメント、ステップダウンセグメント、及び放射体ベースセグメントは、内側導体及び内側導体の回りに配置される誘電絶縁体を含むことがある同軸フィードラインコアから機械加工される。

第１の誘電体、第２の誘電体、第３の誘電体、及びバラン誘電体の内の少なくとも１つは誘電性テープであってよい。第２の誘電体は発泡ＰＴＦＥ、低密度ＰＴＦＥ（ＬＤＰＴＦＥ）、微孔性ＰＴＦＥ、テープを巻き付けられたＰＴＦＥ、テープを巻き付けられ、焼結されたＰＴＦＥ、またはＰＦＡであってよい。第２の外側導体は銀メッキ銅フラットワイヤ編組、引き抜き銅管、導電性インク被覆ＰＥＴ熱収縮、銀メッキＰＥＴ熱収縮、又は銀メッキ銅被覆鋼編組であってよい。

別の態様では、本開示はマイクロ波アブレーションアプリケータを特徴とする。マイクロ波アブレーションアプリケータは、同軸フィードラインセグメント、インピーダンスステップダウンセグメント、放射体ベースセグメント、及び放射体ベースセグメントに配置される同軸バランを含む。また、マイクロ波アブレーションアプリケータは、放射体ベースセグメントの遠位末端に取り付けられた放射区間、並びに同軸フィードラインセグメント、インピーダンスステップダウンセグメント、放射体ベースセグメント、及び放射区間を受け入れるように構成される誘電体緩衝冷却セグメントも含む。

フィードラインセグメント、ステップダウンセグメント、及び放射体ベースセグメントの内の１つ又は複数は剛性、半剛性、又は可撓性であってよい。同軸バランの外径は同軸フィードラインセグメントの外径に等しい、又はほぼ等しくてよい。

誘電緩衝冷却セグメントは、第１の管、及び第１の管の中に配置される第２の管を含んでよい。第２の管は、第１の管の内側表面と第２の管の外側表面との間に流出導管を画定し、第２の管の内側表面と同軸ケーブル及び取り付けられた放射区間の外側表面との間に流入導管を画定する。誘電緩衝冷却セグメントは、冷却流体を運ぶための流入導管及び流出導管を画定する第１の管を含んでよい。

流体冷却式プローブアセンブリ、及び同を含むシステムを備えた本開示のエネルギー送達装置の目的及び特徴は、その多様な実施形態の説明が添付図面を参照して読み取られるときに当業者に明らかになるだろう。

本開示の態様に係るマイクロ波アブレーションシステムのブロック図である。 本開示の態様に係る図１のマイクロ波アブレーションシステムのマイクロ波アプリケータの斜視図である。 図２Ａのマイクロ波アプリケータの長手方向断面図である。 本開示の態様に係る図２Ａのマイクロ波アプリケータの横断方向断面図である。 本開示の別の態様に係る図２Ａのマイクロ波アプリケータの横断方向断面図である。 本開示の態様に係る図２Ａから図２Ｄのマイクロ波アプリケータを製造する方法のステップを実行後の同軸ケーブルアセンブリの斜視図である。 図３Ａの同軸ケーブルアセンブリの長手方向断面図である。 図２Ａから図２Ｄのマイクロ波アプリケータを製造する方法の別のステップの実行後の同軸ケーブルアセンブリの斜視図である。 図４Ａの同軸ケーブルアセンブリの長手方向断面図である。 図２Ａから図２Ｄのマイクロ波アプリケータを製造する方法のさらに別のステップの実行後の同軸ケーブルアセンブリの斜視図である。 図５Ａの同軸ケーブルアセンブリの長手方向断面図である。 図２Ａから図２Ｄのマイクロ波アプリケータを製造する方法のさらに別のステップの実行後の同軸ケーブルの斜視図である。 図６Ａの同軸ケーブルアセンブリの長手方向断面図である。 図２Ａから図２Ｄのマイクロ波アプリケータを製造する方法のさらに別のステップの実行後の同軸ケーブルアセンブリの斜視図である。 図７Ａの同軸ケーブルアセンブリの長手方向断面図である。 図２Ａから図２Ｄのマイクロ波アプリケータを製造する方法のさらに別の方法の実行後の同軸ケーブルの斜視図である。 図８Ａの同軸ケーブルアセンブリの長手方向断面図である。 図２Ａから図２Ｄのマイクロ波アプリケータを製造する方法のさらに別の方法の実行後の同軸ケーブルの斜視図である。 図９Ａの同軸ケーブルアセンブリの長手方向断面図である。 図２Ａから図２Ｄのマイクロ波アプリケータを製造する方法のさらに別の方法の実行後の同軸ケーブルの斜視図である。 図１０Ａの同軸ケーブルアセンブリの長手方向断面図である。 本開示の他の態様に従って図７Ａ及び図７Ｂの部分的に完成した同軸ケーブルアセンブリの方法のステップの実行後の部分的に完成した同軸ケーブルアセンブリの斜視図である。 図７Ａ及び図７Ｂの部分的に完成した同軸ケーブルアセンブリを製造する方法の別のステップの実行後の部分的に完成した同軸ケーブルアセンブリの斜視図である。 図７Ａ及び図７Ｂの部分的に完成した同軸ケーブルアセンブリを製造する方法のさらに別のステップの実行後の部分的に完成した同軸ケーブルアセンブリの斜視図である。 本開示のさらに他の態様に係る部分的に完成した同軸ケーブルアセンブリの斜視図である。 本開示のさらに他の態様に従って部分的に完成した同軸ケーブルアセンブリを製造する方法のステップの実行後の部分的に完成した同軸ケーブルアセンブリの側面図である。 図１３Ａの部分的に完成した同軸ケーブルアセンブリを製造する方法の別のステップの実行後の部分的に完成した同軸ケーブルアセンブリの側面図である。 本開示に従ってマイクロ波アブレーションアプリケータを製造する方法のフローチャートである。 本開示の別の態様に従ってマイクロ波アブレーションアプリケータを製造する方法のフローチャートである。

バランは、マイクロ波アプリケータの長さに沿って最大の半径方向寸法を有する。本開示は、概してマイクロ波アブレーションアプリケータ、及び小さな半径方向寸法を有するマイクロ波アブレーションアプリケータを製造する方法を対象とする。これは、バランが構築されるランディングの半径方向寸法を削減することによって達成される。

本開示に従って、アンテナ幾何学的形状の直径は、同軸フィードラインの直径以下又は直径にほぼ等しくなるように削減されてよい。アンテナ幾何学的形状の縮小化は、少なくとも以下の優位点を提供する。つまり、（１）縮小化は、アブレーション性能又は装置強度を著しく損なうことなくマイクロ波アプリケータの全体的な半径方向サイズを削減する、（２）縮小化は、より大きな同軸ケーブルフィードラインの使用を可能にし、このことが同軸ケーブルフィードラインのエネルギー損失を削減し、したがって放射体へのエネルギー送達を増加する。（３）縮小化は、流体流路、強度部材、及びセンタリング特徴又はセンサ等のマイクロ波アプリケータの多様な構造及び特徴のための全体的な半径サイズを拡大することなく、マイクロ波アプリケータ内部に追加の空間を提供する、及び（４）縮小化は、マイクロ波同軸ケーブルとアンテナとの間の半径方向寸法に一貫性がないためにそうでなければ可能にはならないだろう、完全に組み立てられたマイクロ波構成部品を一方の端部からマルチルーメンカテーテルの中に摺動すること等の多様な製造技法を可能にする。

気管支内の切除に関して、マイクロ波アプリケータの縮小化は、２．８ｍｍの気管支鏡チャネルサイズでの生理食塩水又は水で誘電緩衝され、（バランを介して）電気的にチョークされるマイクロ波放射体の技術的な実現可能性（例えば、必要とされる組織の効果及び冷却の適切さ）を可能にする。これは、さらに最大３．２ｍｍの気管支鏡チャネルサイズ装置まで大きくされた同じ用途の組織の効果及び冷却性能を改善する。カテーテルサイズ（フランスのサイジング）が臨床上重要である他の血管内の適用、経皮適用、外科適用、及び腹腔鏡適用も同様に利益を得ると想定されている。これは、また、そのそれぞれの開示が参照することにより本明細書に組み込まれる米国出願第１３／８３６，５１９号及び第１３／９２４，２７７号に説明される熱電対温度センサ用のマイクロ波アプリケータアセンブリの内部にも空間を提供してよい。さらに、フィードライン同軸セグメントの直径と、（バランを含む）アンテナ幾何学的形状の直径との間にライン間寸法を維持することによって、マイクロ波アプリケータアセンブリは、近接端部から閉めきられた（先端が付けられた）ルーメンの中に摺動され、このようにして製造プロセスを簡略化してよい。本開示の製造方法は、アブレーションニードルの縮小化及び強化で使用されてよい。

マイクロ波アブレーションシステム及び構成部品の実施形態は、添付図面を参照して説明される。類似する参照番号は、図の説明全体で類似した要素又は同一の要素を参照することがある。図面に示され、本説明で使用されるように、用語「近接」は、ユーザにより近い機器又は機器の構成部品のその部分を指し、用語「遠端」はユーザからより遠い機器又は機器の構成部品のその部分を指す。

本説明は、それぞれが本開示に係る同じ実施形態又は異なる実施形態の内の１つ又は複数を参照することがある言い回し「一実施形態で」、「実施形態で」、「いくつかの実施形態で」、又は「他の実施形態で」を使用することがある。

「マイクロ波」は、この説明で使用されるように、概して３００メガヘルツ（ＭＨｚ）（３ ｘ １０８サイクル／秒）から３００ギガヘルツ（３ ｘ １０１１サイクル／秒）の周波数範囲の電磁波を指す。「切除処置」は、この説明で使用されるように、概して、例えばマイクロ波アブレーション、高周波（ＲＦ）アブレーション、又はマイクロ波アブレーションもしくはＲＦアブレーションにより支援される任意の切除処置を指す。「伝送回線」は、この説明で使用されるように、概してある点から別の点への信号の伝搬に使用できる任意の伝送媒体を指す。「流体」は、この説明で使用されるように、概して液体、気体、または両方を指す。

図１は、本開示の態様に係るマイクロ波組織治療システム１０のブロック図である。マイクロ波組織治療システム１０は、マイクロ波アプリケータ又はフィードライン６０を通してマイクロ波発振器４０に接続されるアンテナアセンブリ１００を有するマイクロ波組織治療装置２０を含む。マイクロ波治療装置２０は、例えば、冷却システム１８０の流入流体導管１８２及び流出流体導管１８４を介してマイクロ波アプリケータ又はアンテナアセンブリ１００を通して冷却用流体又は熱放散流体を循環させるための蠕動ポンプ等の１台又は複数のポンプ８０を含んでよい。システムを通して流体を駆動する上でのポンプの機械的な機能性は、加圧タンク及び調節タンクで流体を駆動することによって置換されてよい。

フィードライン６０は、約７フィートから約１０フィートの長さに及んでよいが、特定の用途で必要とされる場合、実質的により長い又はより短いのどちらかであることがある。フィードライン６０は、マイクロ波エネルギーをマイクロ波組織治療装置２０に伝達する。フィードライン６０は、内側導体、外側導体、及び内側導体と外側導体との間に挟まれた誘電体を有する同軸ケーブルを含む。誘電体は、内側導体を外側導体から分離する、及び／又は隔離する。フィードライン６０は、任意の導電材料又は非導電材料から形成される任意のスリーブ、管、ジャケット等をさらに含んでよい。フィードライン６０は、アンテナアセンブリ１００又はマイクロ波組織治療装置２０から分離可能で、アンテナアセンブリ１００又はマイクロ波組織治療装置２０に接続可能であってよい。

内側導体及び外側導体は、それぞれ、少なくとも部分的に導電材料又はステンレス鋼、銅、もしくは金等の導電金属から形成される。特定の実施形態では、フィードライン６０の内側導体及び外側導体は、適切な導電材料でメッキされる、又は被覆される導電基板又は非導電基板を含んでよい。誘電体は、発泡フォームポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリイミド、二酸化ケイ素、又はフッ素重合体を含むが、これに限定されるものではない、誘電値、及びそれぞれの内側導体及び外側導体を互いから電気的に分離する、及び／又は分離するほど十分な値の接線損失定数を有する材料から形成されてよい。誘電体は、所望されるインピーダンス値、及びそれぞれの内側導体と外側導体との間の電気構成を維持できる任意の非導電材料から形成されてよい。さらに、誘電体は誘電材料の組合せから形成されてよい。

マイクロ波組織治療システム１０のアンテナアセンブリ１００は、同軸フィードラインセグメント１１２、インピーダンスステップダウンセグメント１１４、チョーク又は同軸バラン１１８が配置される放射体ベースセグメント１１６、末端放射区間１２０、及び誘電緩衝冷却構造１２２を含む。

アンテナアセンブリ１００の近端部は、接続ハブ１４０を含んでよい。接続ハブ１４０は、フィードライン６０の遠位末端を受け入れるように構成され、寸法に作られた導管、冷却システム１８０の流入導管１８２及び流出導管１８４を受け入れるように構成され、寸法に作られた追加導管、及びそれぞれ流入導管１８２及び流出導管１８４を受け入れるように構成され、寸法に作られた接続ハブ１６０の内面に形成される１つ又は複数の開口部を画定する。接続ハブ１６０は、ポリマー材料を含むが、これに限定されるものではない任意の適切な材料から形成されてよい。明示的に示されていないが、ハブは熱電対又はインピーダンス監視電極を含むが、これに限定されるものではないセンサを受け入れるように構成され、寸法に作られた導管も含んでよい。

上述されたように、本開示のマイクロ波アブレーションアプリケータは、同軸供給マイクロ波アブレーションアプリケータの半径方向寸法を最小限に抑える。特に、マイクロ波アブレーション放射体に沿って最大の半径方向寸法である、バランの半径方向寸法が最小限に抑えられる。これは、バランが構築されるランディングの寸法を削減することによって達成されてよい。

図１に示されるように、マイクロ波アブレーションアプリケータは、以下の６つのセグメント又は構造を含む。（１）同軸ケーブルの同軸フィードラインセグメント１１２、（２）同軸ケーブルのインピーダンスステップダウンセグメント１１４、（３）同軸ケーブルの放射体ベースセグメント１１６、（４）同軸バラン１１８、（５）末端放射区間１２０、及び（６）少なくとも放射体ベースセグメント１１６及び末端放射区間１２０を誘電的に干渉し、冷却するためにマイクロ波アプリケータを通して誘電緩衝冷却流体を運ぶための導管を含む誘電緩衝冷却構造１２２。

図２Ａから図２Ｄは、誘電緩衝冷却構造１２２の中に挿入されたマイクロ波アプリケータを示す。同軸フィードラインセグメント１１２（図１）は、剛性同軸ケーブル、半剛性同軸ケーブル、または可撓性同軸ケーブルを含む任意の種類の同軸ケーブルから構築されてよい。同軸ケーブルによって形成される導波管のインピーダンスは５０オームであってよいが、２０オームから１５０オームに及んでよい。同軸フィードラインセグメント１１２の内側導体２１２は、同様に（シールドとも呼ばれる）外側導体２１６によって部分的に又は完全に覆われる誘電絶縁体２１４によって取り囲まれる。例えば、１５０ワット、２４５０ＭＨｚ設計の場合、内側導体２１２は０．０２８７０ｃｍの直径を有することがあり、誘電絶縁体２１４は０．０９１４４ｃｍの直径を有することがあり、外側導体２１６は０．１０５４ｃｍの直径を有することがある。

内側導体２１２は、銀メッキされた銅単線であってよい。誘電絶縁体２１４は、押し出されたポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）誘電絶縁体、巻き付けられたＰＴＦＥ、発泡ＰＴＦＥ、又はペルフルオロアルキコシ（ＰＦＡ）であってよい。外側導体２１６は、フラット編組線又は円形編組線から構築される銀メッキされた銅線編組であってよい。環境ロバスト性及び機械的耐久性のためのジャケット（不図示）が、編組シールドの上に付けられてよい、又は編組シールドの中に溶かされてよい。ジャケットは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）又はフッ素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）、又は押出し熱可塑性物質等の熱収縮材料であってよい。

インピーダンスステップダウンセグメント１１４は、同軸フィードラインセグメント１１２の内側導体２１２と同じである内側導体２２２を含んでよい。したがって、内側導体２２２は、マイクロ波アプリケータの製造を簡略化し、電気性能を改善するために同軸フィードラインセグメント１１２とインピーダンスステップダウンセグメント１１４との間で変わりがなく、継ぎ目なしであってよい。言い換えると、内側導体２２２は、内側導体２１２の伸長部であってよい。実施形態では、内側導体２２２の半径方向寸法は削減されてよい。同軸フィードラインセグメント１１２とインピーダンスステップダウンセグメント１１４の相違点は、インピーダンスステップダウンセグメント１１４の外側半径方向寸法が、以下に説明される計算に従って削減されるという点である。

インピーダンスステップダウンセグメント１１４の長さは動作周波数の波長の４分の１での電気性能のために最適化されてよい。インピーダンスステップダウンセグメント１１４の長さは、インピーダンスステップダウンセグメントの誘電絶縁体２２４の誘電率によってスケールを変更されてよい。例えば、インピーダンスステップダウンセグメント１１４の長さは、２４５０ＭＨｚの動作周波数の場合２．１ｃｍであってよい。他の実施形態では、インピーダンスステップダウンセグメント１１４の長さは、１／４波長から逸脱することがある。例えば、インピーダンスステップダウンセグメント１１４の長さは９１５ＭＨｚの動作周波数の場合５．６ｃｍ、及び５８００ＭＨｚの場合、０．９ｃｍであってよい。さらに他の実施形態では、インピーダンスステップダウンセグメント１１４は、（よし詳しく以下に説明される）テーパステップダウン、（やはりより詳しく以下に説明される）複数セグメントステップダウン、又は指数漸減を含むさまざまな手法を使用して逓減されてよい。

インピーダンスステップダウンセグメント１１４は、同軸フィードラインセグメント１１２と同じ材料から構築されてよい、又はインピーダンスステップダウンセグメント１１４は同軸フィードラインセグメント１１２とは異なる材料の組合せを使用してよい。誘電絶縁体２２４は、低密度ＰＴＦＥ（ＬＤＰＴＦＥ）又は微孔性ＰＴＦＥ、テープを巻き付けられたＰＴＦＥ、テープを巻き付けられ、焼結されたＰＴＦＥ、又はＰＦＡ等の発泡ＰＴＦＥであってよい。外側導体２２６は、銀メッキ銅フラット編組線、引き抜き銅管、導電性インクで被覆されたＰＥＴ熱収縮（例えば、銀インク被覆ＰＥＴ熱収縮）、又は銀メッキ銅被覆鋼編組であってよい。

放射体ベースセグメント１１６は、変化せず、インピーダンスステップダウンセグメント１１４の内側導体２２２及び同軸フィードラインセグメント１１２の内側導体２１２との継ぎ目のない内側導体２３２を含んでよく、このことが放射体ベースセグメント１１６の製造を簡略化し、電気性能を改善するだろう。放射体ベースセグメント１１６の内側導体２３２が放射体ベースセグメント１１６とともに変化するのであれば、その半径方向寸法は削減されることがある。放射体ベースセグメント１１６とインピーダンスステップダウンセグメント１１４との相違点は、放射体ベースセグメントの誘電絶縁体２３４の半径方向寸法が以下に説明される計算に従って削減される点である。

放射体ベースセグメント１１６の外側導体又はシールド２３６の遠い遠位末端は、フィードギャップ２３８を生じさせるために取り除かれ、このことがマイクロ波場を同軸導波管から末端放射区間１２０の上に伝搬できるようにする。放射体ベースセグメント１１６の長さは同軸バラン１１８、フィードギャップ２３８、及び同軸バラン１１８とフィードギャップ２３８との間の長さである近端放射アームの長さの総計にほぼ等しい。例えば、２４５０ＭＨｚの動作周波数の場合、同軸バラン１１８は２ｃｍの長さを有してよく、近端放射アームは１ｃｍの長さを有してよく、フィードギャップ２３８は０．３ｃｍの長さを有してよい。

放射体ベースセグメント１１６は、同軸フィードラインセグメント１１２及び／又はインピーダンスステップダウンセグメント１１４と同じ材料、又は同軸フィードラインセグメント１１２及び／又はインピーダンスステップダウンセグメント１１４とは異なる材料から構築されてよい。放射体ベースセグメント１１６の誘電絶縁体２３４は、低密度ＰＴＦＥ（例えば、発泡ＰＴＦＥ）、テープを巻き付けられたＰＴＦＥ、テープを巻き付けられ、焼結されたＰＴＦＥ、又はＰＦＡであってよい。外側導体２３６は、銀メッキ銅フラット編組線、引き抜き銅管、銀インク被覆ＰＥＴ熱収縮、又は銀メッキ銅被覆鋼編組であってよい。

同軸バラン１１８は、図２Ｂから図２Ｄに示されるように放射体ベースセグメントの上部で組み付けられる。同軸バラン１１８は、バラン誘電絶縁体２４４及び（バランシールドとも呼ばれる）バラン外側導体２４６から構成される。

同軸バラン１１８の全体的な外径は、装置の最大総半径方向寸法が同軸バラン１１８によって拡大されないように、同軸フィードラインセグメント１１２の総外径に等しく、又はほぼ等しく設定されてよい。例えば、同軸バラン１１８の総外径は０．１０５ｃｍであってよい。この等値性は、以下に説明する設計計算の初期条件を設定する。同軸バラン１１８の長さは、バラン誘電絶縁体２４４の誘電率によってスケールを変更される動作周波数の波長の４分の１に等しい。例えば、同軸バラン１１８の長さは、２４５０ＭＨｚでの動作の場合長さ２．０ｃｍであってよい。バラン誘電絶縁体２４４は、図２Ｂに示されるように、同軸バラン外側導体又はシールド２４６の遠位末端を越えて伸長してよく（絶縁体伸長部２４８）、このことがさまざまな生理条件に渡って同軸バラン１１８の効果を強化する。例えば、拡張されたバラン誘電絶縁体２４４の長さは０．３ｃｍであってよい。

同軸バラン１１８は、同軸フィードラインセグメント１１２と同じ材料から構築されてよい、又は同軸フィードラインセグメント１１２の特定の材料から変化してよい。例えば、同軸誘電絶縁体２４４は発泡ＰＴＦＥ（ＬＤＰＴＦＥ）、テープを巻き付けられたＰＴＦＥ、テープを巻き付けられ、焼結されたＰＴＦＥ、又はＰＦＡであってよい。バラン外側導体２４６は、銀メッキ銅フラット編組線、引き抜き銅管、銀インク被覆ＰＥＴ熱収縮、又は銀メッキ銅被覆鋼編組であってよい。

末端放射区間１２０は、放射体ベースセグメント１１６の内側導体２３２の遠位末端の上にはんだ付けされる、クリンプされる、又は溶接される細長い導体である。末端放射区間１２０の形状は円筒形であってよい。代わりに、末端放射区間１２０は、例えばベースが広げられたバーベル又はピン等の、直径が変化するいくつかの円筒から構成されてよい。バー及びフィン等の追加のヒートシンク特徴は、マイクロ波アプリケータの放射効果を拡大するために末端放射区間１２０に追加されてよい。上述されたバーベル等のこれらの特徴は、誘電緩衝冷却構造１２２の中で放射体を中心に置くのに役立つことがある。

末端放射区間１２０の長さは、動作周波数でのほぼ１／４波長のために設計されてよい。例えば、末端放射区間１２０の長さは、２４５０ＭＨｚの動作周波数の場合約１ｃｍであってよい。代わりに、末端放射区間１２０は、放射体ベースセグメント１１６のラインインピーダンスを全体的なアンテナインピーダンスに一致させるために削減されてよい、又は伸ばされてよい。末端放射区間１２０の長さを増減することは、近端放射アームの長さを比例的に削減する、又は拡大し、動作周波数での１／２波長共振でアンテナの総長を維持する。例えば、フィードギャップ２３８を含む末端放射区間１２０の総長は、２４５０ＭＨｚの動作の場合、約２．３ｃｍであってよい。

末端放射区間１２０は、金メッキ真鍮、銀メッキ銅、又は導電性コーティング付きのポリマーロッド等の高い表面導電率を有する材料の任意の他の複合物であってよい。また、末端放射区間１２０は、放射体ベースセグメントの誘電絶縁体２３４及び内側導体２３２を適切な長さ伸長し、電気メッキ、導電性インク、包装箔、又は編組線等の導電面で被覆することによって作成されてもよい。

誘電緩衝冷却構造１２２は、装置のための機械的なサポート、気体もしくは液体等の循環される冷却流体、及びそれぞれ流体経路２０８及び２０６を形成する同心の流入管及び流出管２０２及び２０３等の流体の循環を可能にするためのチャンバ、又は例えばルーメン２０４から２０７等のマルチルーメン熱可塑性押出しを含む。取り囲む組織環境からのアンテナの誘電緩衝は、放射区間の長さに渡って広がる循環液体によって提供される。代わりに、冷却ルーメン及び流体は、末端放射区間１２０に近位で終了してよく、高誘電固形物はアンテナを誘電的に緩衝し、機械的剛性を提供するためにマイクロ波アプリケータの放射区間上で遠位に配置されてよい。

誘電緩衝冷却構造１２２は、多様な熱可塑性物質から構成されてよく、マルチルーメン押出し手法に従って製造されてよい。誘電緩衝冷却構造１２２は、繊維ガラスから構成される流出管２０３、及びポリイミドもしくはＰＥＴ押出しから構成される流入管２０２を含んでよく、材料が互いの上に層化される同心手法に従って製造されてよい。流入管２０２及び流出管２０３は、代わりにケブラー編組熱可塑性複合物から構成されてよい。冷却流体は、水、生理食塩水、又は任意の共通した水性の液体であってよい。高誘電性固形物は、イットリア正方晶ジルコニア多結晶（ＹＴＺＰ）等のセラミック材料であってよい。

実施形態では、マイクロ波アブレーションアプリケータは、最初にステップダウン誘電設計を最適化することによって設計されてよい。マイクロ波アブレーションアプリケータのフィードラインセグメント、ステップダウンセグメント、及び放射体ベースセグメントの寸法を決定する１つの例の手法は、マイクロ波アブレーションアプリケータアセンブリの外径がフィードラインの外径より大きくならないように、フィードラインの外径にバランの外径を制約することである。各セグメントの長さ及び直径は、動作周波数でアンテナフィードギャップを通して低挿入損失を達成するように設計されてもよい。動作周波数は、２４００ＭＨｚから２５００ＭＨｚ等の動作の帯域幅であってよい。マイクロ波アブレーションアプリケータのセグメントの寸法を決定した後に、末端放射区間、バラン、及び誘電緩衝冷却構造が設計に追加され、次いでセグメントの寸法は制御されたエネルギーパターン及び高エネルギー対組織効率を達成するためにさらに最適化される。

マイクロ波アブレーションプローブのセグメントの寸法は、同軸フィードラインセグメント１１２の半径方向寸法にほぼ等しくなる、又は同軸フィードラインセグメント１１２の半径方向寸法より小さくなるように選ばれてよい、ターゲットバラン半径寸法で開始することによって決定されてよい。次に、放射体ベースセグメント１１６の寸法が決定され、次いでステップダウンセグメント１１４の寸法は四分の１波長の整合方程式を使用して決定される。四分の１波長の整合方程式は、より大きな同軸フィードラインセグメント１１２とより小さい放射体ベースセグメント１１６の間のインピーダンス変化に一致する。マイクロ波アブレーションプローブのセグメントの寸法を決定するこの方法は、以下の例によって示される。

第１に、同軸フィードラインセグメント１１２の寸法が計算される。同軸フィードラインセグメント１１２の内側導体２１２（ＩＣ_Ｉ）の直径は、以下のように計算され、

上式では、Ｚ_ｆｅｅｄは同軸フィードラインセグメント１１２のインピーダンスであり、ε _rl は同軸フィードラインセグメント１１２の誘電絶縁体２１４の誘電率であり、ε₀ は自由空間又は真空の誘電率であり、μ₀は真空の透磁率であり、OD_dielectricl は誘電絶縁体２１４の外径である。方程式（１）は、同軸ケーブルのインピーダンスのための方程式から引き出される。同軸フィードラインセグメント１１２（OD_cable1）の合計又は外径は以下の通りに計算され、

上式では、 ODadd_braid1は外側導体２０６の直径追加であり、ODadd _jacket1 は同軸フィードラインセグメント１１２のジャケットからの直径追加である。

同軸バラン１１８の寸法は、バラン構造つまりチョーク（OD_choke）の外径を、以下の方程式

で表されてよい同軸フィードラインセグメント１１２（OD_cable1）の外径に等しく設定することによって計算されてよい。
他の実施形態では、チョークの外径（OD_choke）は、同軸フィードラインセグメント１１２（OD_cable1 ）の外径未満に設定されてよい。チョークの誘電絶縁体２４４の外径（OD_{choke dielectric} ）は、したがって以下の方程式から決定される。

上式では、 OD _{choke jacket} はチョークのジャケットからの直径追加であり、ODadd _{choke braid}はチョーク又は同軸バラン１１８の外側導体２４６〜の直径追加である。バラン絶縁体２４４の内径（ID_{choke dielectric} ）は、次いで以下の方程式から決定される。

次に、放射体ベースセグメント１１６の寸法が計算される。最初に、放射体ベースセグメント１１６（ＩＣ_３）の内側導体２３２の直径は、同軸フィードラインセグメント１１２（ＩＣ_Ｉ）の内側導体２１２（ＩＣ_Ｉ）の直径に等しく設定される。すなわち

放射体ベースセグメントの絶縁体２３４の外径（ OD_dielectriC3）は、次いで以下のように計算され、

上式では、ODadd_braid3 はチョーク又は同軸バラン１１８の外側導体２４６からの直径追加であり、 ODadd _jacket3 はチョークのジャケットからの直径追加である。

次いで、放射体ベースセグメントの絶縁体２３４の内径（ID_dielectriC3 ）は、放射体ベースセグメント１１６（ＩＣ_３）の内側導体２３２の直径に等しく設定される。すなわち、

放射体ベースセグメント２３４のケーブルの外径（OD_cable3 ）は、次いで以下の方程式に従って計算される。

次に、ステップダウンインピーダンスは、フィードラインセグメントインピーダンス及び放射体ベースセグメントインピーダンスを計算することによって計算される。同軸フィードラインセグメント１１２のインピーダンスは、以下の方程式によって示される。

放射体ベースセグメント１１６のインピーダンスは、以下の方程式によって示され、

上式では、e_r3は放射体ベースセグメント１１６の誘電絶縁体２３４の誘電率である。

ステップダウンセグメント１１４のインピーダンスは、以下の方程式に示されるように、同軸フィードラインセグメント１１２（９）及び放射体ベースセグメント１１６（１０）のインピーダンスの積の平方根をとることによって四分の一波インピーダンス変成器手法を使用して計算されてよい。

ステップダウンセグメント１１４の寸法は、次いで以下の通り計算されてよい。ステップダウンセグメント１１４の内側導体２２２の直径は、同軸フィードラインセグメント１１２の内側導体２１２の直径に等しく設定される。すなわち、

次いで、ステップダウンセグメントの絶縁体２２４の外径（ OD_dielectriC2 ）は、以下の方程式を使用して計算され、

上式では、 ε _r2はステップダウンセグメント１１４の誘電絶縁体２２４の誘電率である。方程式（１４）は同軸ケーブル方程式のインピーダンスから引き出される。

ステップダウンセグメントの絶縁体２２４の内径は、以下の方程式によって示される。

次いで、ステップダウンセグメント１１４の総外径は、以下の方程式に従って計算される。

上述されたマイクロ波アブレーションアプリケータの設計から計算される寸法を使用して、マイクロ波アブレーションアプリケータは、例が以下に説明されるさまざまな方法に従って製造され得る。例えば、図３Ａから図１０Ｂは、誘電シリンダを積み重ねることによってマイクロ波アプリケータを製造するための方法を示す。図３Ａ及び図３Ｂに示されるように、製造方法は、第１の内側導体２１２、第１の絶縁体２１４、及び外側導体２１６を有する同軸フィードラインセグメント、第２の内側導体２２２を有するインピーダンスステップダウンセグメント１１４、並びに第３の内側導体を有する放射体ベースセグメント２３２で開始する。この構成は、絶縁体及び外側導体を同軸ケーブルの末端部から剥がすことによって形成されてよい。

次に、図４Ａ及び図４Ｂに示されるように、第１の絶縁体２１４の直径未満の直径を有する第２の絶縁体２２４がインピーダンスステップダウンセグメント１１４の第２の内側導体２２２の回りに配置される。これは、第２の内側導体２２２の上に円筒形の絶縁体を摺動することによって達成されてよい。次に、図５Ａ及び図５Ｂに示されるように、外側導体２２６がインピーダンスステップダウンセグメント１１４の第２の絶縁体２２４の表面に配置される。

製造方法の次のステップでは、第１の絶縁体２１４及び第２の絶縁体２２４の直径未満の直径を有する第３の絶縁体２３４が、図６Ａ及び図６Ｂに示されるように、放射体ベースセグメント１１６の第３の内側導体２３２の回りに配置される。また、これは第３の内側導体２３２の上に円筒形の絶縁体を摺動することによっても達成されてよい。次に、図７Ａ及び図７Ｂに示されるように、外側導体２３６は、フィードギャップ２３８を形成するために曝露される第３の絶縁体２１４の末端部を離れる放射体ベースセグメント１１６の第３の絶縁体２３４の近端部の表面に配置される。

次に、バラン絶縁体２４４は、図８Ａ及び図８Ｂに示されるように、放射体ベースセグメント１１６の第３の外側導体２３６の近接端部の回りに配置される。これは、第３の外側導体２３６の近接端部の上に円筒形のバラン絶縁体を摺動することによって達成されてよい。次に、バラン外側導体２４６は、図９Ａ及び図９Ｂに示されるように、フィードギャップ２３８を形成するために曝露されたバラン絶縁体２４４の末端部を離れるバラン絶縁体２４４の近端部の表面に配置される。最後に、末端放射区間１２０は、図１０Ａ及び図１０Ｂに示されるように、第３の内側導体２３２の遠位末端に取り付けられる。図に示されるように、同軸セグメント間の遷移でのように、外側導体２１６、２２６、及び２３６が互いに近接して存在する多様な外側導体２１６、２２６、及び２３６の間で電気接続が行われる。また、バラン外側導体２４６は同軸外側導体２２６及び２３６にその近接端部で電気的に接続される。

積み重ね手法に従ってマイクロ波アプリケータを製造する方法の別の実施形態は、内側導体（例えば、内側導体１１０２）及び絶縁体（例えば、絶縁体１１０４）を含むフィードラインコア（例えば、図１１Ａのフィードラインコア）で開始する。絶縁体は、ステップダウンセグメント及び放射体ベースセグメントの長さに等しいフィードラインコアの末端長さから剥がされる。ステップダウンセグメントの絶縁体シリンダは、それが剥がされたフィードライン絶縁体面と同一平面となるように内側導体の上に摺動される。次に、放射体ベースセグメントの絶縁体シリンダは、それがステップダウン絶縁体末端面と同一平面になるように内側導体の上に摺動される。親水性のゲル、グリース、又は流体が、摺動アセンブリを支援し、高度に加圧された冷却流体のこれらの空間の中への侵入を阻止するために誘電体の面の間で、及び内側導体の上に塗布されてよい。

積み重ねられたアセンブリ上での外側導体の編組は、次いで積み重ねられたアセンブリの全長に沿って実行されるだろう。導電性フェルール又は誘電性フェルールが、図１３Ｂに示されるように、あるセグメントから次のセグメントへの編組の遷移を改善するために絶縁体のステップ面に追加されてよい。編組は、放射体ベースセグメント上にフィードギャップを形成するために剥がされる。バラン絶縁体が、次いで放射体ベースセグメントの上で摺動される、放射体ベースセグメントの上に熱収縮される、又は放射体ベースセグメントの回りに巻き付けられる。編組は、編組の近接端部が放射体ベースセグメントに短絡するようにバラン絶縁体上に置かれる。フェルール（チョーク短絡導体）は、バラン編組の電気的及び機械的な成端を簡略化するためにバラン誘電体の近端面に追加されてよい。バラン編組は、バラン拡張誘電体を曝露するために剥がされる。次いで、末端放射区間１２０は、放射体ベースセグメントの内側導体２３２に取り付けられる。末端放射区間１２０は、放射体ベースセグメントの内側導体２３２にはんだ付け、クリンピング、又は溶接されてよい。アンテナアセンブリは、次いで冷却誘電緩衝構造の中に摺動される。

図１４は、積み重ね手法に従ってマイクロ波アプリケータサブアセンブリを製造する方法を示す。方法はステップ１４０１で開始した後、ステップ１４０２で、第１の誘電体及び第１の外側導電体が同軸ケーブルの末端部から剥がされて、第１の内側導体を曝露する。ステップ１４０４で、第２の誘電体は、第２の誘電体の近端横断面が第１の誘電体の末端横断面に当接するように内側導体の上に摺動される。ステップ１４０６で、第２の外側導体は第２の誘電体の表面に適用される。ステップ１４０８で、第３の誘電体は、第３の誘電体の近端横断面が第２の誘電体の末端横断面に当接するように、内側導体の残りの末端部の上に摺動される。ステップ１４１０で、第３の外側導体は、曝露される第３の誘電体の末端部を離れるように第３の誘電体の表面に適用される。

ステップ１４１２で、バラン誘電体は、曝露される第３の外側導体の末端部を離れるように第３の誘電体の近端部の上に摺動される。ステップ１４１４で、バラン外側導体は、曝露されたバラン誘電体の末端部を離れるためにバラン誘電体の表面に適用される。次いで、方法がステップ１４１７で終了する前に、放射区間はステップ１４１６で内側導体の遠位末端に取り付けられる。

代わりに、マイクロ波アプリケータは、図１１Ａに示される同軸フィードラインコアを機械加工することによって製造されてよい。内側導体１１０２及び絶縁体１１０４を含む同軸フィードラインコアで開始すると、絶縁体１１０４は、図１１Ｂに示されるようにステップダウンセグメント１１４及び放射体ベースセグメント１１６の幾何学的形状と一貫性がある外形まで機械加工される。次いで、図１１Ｃに示されるように、第１の外側導体２１６は、同軸フィードラインセグメントの誘電体の表面に適用され、第２の外側導体２２６はインピーダンスステップダウンセグメントの誘電体の表面に適用され、第３の外側導体２３６はフィードギャップ２３８を形成するために曝露された誘電体の遠位末端を離れるために放射体ベースセグメントの誘電体の近端部の表面に適用される。他の実施形態では、外側導体は機械加工されるコア外形の長さに渡って編組される。編組は、フィードギャップ２３８を形成するために剥がされる。

バラン絶縁体２１４は、次いで放射体ベースセグメント１１６の上に摺動され、放射体ベースセグメント１１６の上で熱収縮され、又は放射体ベースセグメント１１６の上で巻き付けられる。バラン導体２４６は、バラン導体２４６の近接端部が放射体ベースセグメント１１６に電気的に短絡するようにバラン絶縁体２４４の上に編組される。バラン編組は、バラン絶縁体２４４の末端部を曝露するために剥がされる。末端放射区間１２０は、次いで、放射体ベースセグメントの内側導体２３２の上にはんだ付けされる、クリンピングされる、又は溶接される。最後に、アンテナアセンブリは冷却誘電緩衝冷却構造１２２の中に摺動される。

いくつかの実施形態では、図１１Ａの同軸フィードラインコアは、インピーダンスステップダウンセグメント１２１４の直径を先細る、図１２に示される幾何学的形状まで機械加工されてよい。図１２に示されるように、インピーダンスステップダウンセグメント１２１４の直径は、インピーダンスステップダウンセグメント１２１４の近接端部での第１の直径から、インピーダンスステップダウンセグメント１２１４の遠位末端での第２のより小さい直径に先細る。

他の実施形態では、図１１Ａの同軸フィードラインコアは、図１３Ａに示される幾何学的形状まで機械加工されてよい。図示されるように、インピーダンスステップダウンセグメント１３１４は、異なる直径を有する複数の段１３５１、１３５３、及び１３５５を含む。導電性の又は誘電性のフェルール１３６２、１３６４、及び１３６６は、それぞれの段１３５１、１３５３、及び１３５５のそれぞれの段の面１３５２、１３５４、及び１３５６に配置されて、外側導体がマイクロ波アプリケータの長さに容易に適用され得るように段の間での円滑な遷移を実現してよい。

図１５は、機械加工手法に従ってマイクロ波アプリケータサブアセンブリを製造する方法１５００を示す。方法がステップ１５０１で開始した後、誘電材料は、ステップ１５０２でステップダウンセグメントを形成するために同軸フィードラインコアの中央部分から取り除かれる。ステップ１５０４で、誘電材料は、放射体ベースセグメントを形成するために同軸フィードラインコアの末端部から取り除かれる。ステップ１５０６で、外側導体は同軸フィードラインコアの長さの上に適用される。ステップ１５０８で、外側導体は、フィードギャップを形成するために放射体ベースセグメントの遠位末端から取り除かれる。ステップ１５１０で、放射体ベースセグメントの近接部の上へのバラン誘電体。ステップ１５１２で、バラン外側導体がバラン誘電体の表面に適用される。ステップ１５１４で、バラン外側導体がバラン誘電体の末端部から取り除かれる。ステップ１５１６で、放射区間が同軸フィードラインコアの内側導体の遠位末端に溶接される。次いで、ステップ１５１７で、図１５の方法が終了する。

別の代替策として、マイクロ波アプリケータは、テープを巻き付けられた誘電体の選択的な除去によって製造されてよい。テープを巻き付けられた誘電体コアの外形は、テープの１つ又は複数の層をコアの適切な長さに沿って取り除くことによって、説明されているステップダウンセグメント外形に一致するように作られるだろう。残りのプロセスは機械加工手法に一致するだろう。

実施形態は図示及び説明のために添付図面を参照して詳しく説明されてきたが、本発明のプロセス及び機器がそれによって制限されると解釈されるべきではないことが理解されるべきである。上述の実施形態に対する多様な修正が本開示の範囲から逸脱することなく加えられてよいことが当業者に明らかになるだろう。

Claims (35)

1. マイクロ波アブレーションアプリケータを製造するための方法であって、
   （ａ）第１の内側導体の外側表面に第１の誘電体を配置することであって、前記第１の誘電体が前記第１の内側導体の前記長手方向軸に垂直な平面で第１の面を有する、配置すること、及び（ｂ）前記第１の誘電体の前記外側表面に外側導体を配置することによってフィードラインセグメントを形成することと、
   （ａ）前記第２の内側導体の前記外側表面に第２の誘電体を配置することであって、前記第２の誘電体が前記第１の誘電体の前記直径未満の直径を有する、配置すること、及び（ｂ）前記第２の誘電体の前記外側表面に第２の外側導体を配置することによってステップダウンセグメントを形成することと、
   （ａ）前記第３の内側導体の前記外側表面に第３の誘電体を配置することであって、前記第３の誘電体が前記第１の誘電体の前記直径未満の直径を有する、配置すること、（ｂ）前記第３の誘電体の遠位末端にフィードギャップを形成するために前記第３の誘電体の近接端部の前記外側表面に第３の外側導体を配置すること、（ｃ）前記第３の外側導体の前記外側表面にバラン誘電体を配置すること、及び（ｄ）前記バラン誘電体の前記外側表面にバラン外側導体を配置することによって放射体ベースセグメントを形成すること
   を含む方法。
2. マイクロ波アブレーションアプリケータを製造する方法であって、
   内側導体の第１の部分の前記外側表面に第１の誘電体を配置することと、
   前記第１の誘電体の前記外側表面に第１の外側導体を配置することと、
   前記内側導体の前記第１の部分に遠位で隣接する前記内側導体の第２の部分の前記外側表面に第２の誘電体を配置することであって、前記第２の誘電体が前記第１の誘電体の前記直径未満の直径を有する、配置することと、
   前記第２の誘電体の前記外側表面に第２の外側導体を配置することと、
   前記内側導体の第３の部分の前記外側表面に第３の誘電体を配置することであって、前記第３の誘電体が前記第１の誘電体の前記直径未満の直径を有する、配置することと、
   前記第３の誘電体の遠位末端にフィードギャップを形成するために前記第３の誘電体の近接端部の前記外側表面に第３の外側導体を配置することと、
   前記第３の外側導体の前記外側表面にバラン誘電体を配置することと、
   前記バラン誘電体の近接端部の前記外側表面にバラン外側導体を配置することと
   を含む方法。
3. 前記第１の誘電体、前記第２の誘電体、及び前記第３の誘電体が前記同じ誘電材料から作られる、請求項２に記載の方法。
4. 導体の部分に誘電体を配置することが、前記導体の前記部分の上に前記誘電体を摺動すること、前記導体の前記部分の上に前記誘電体を熱収縮すること、及び前記導体の前記部分の回りに前記誘電体を巻き付けることの内の少なくとも１つを含む、請求項２に記載の方法。
5. 誘電体に外側導体を配置することが、前記誘電体に編組を置くことを含む、請求項２に記載の方法。
6. 前記第３の外側導体を配置することが、前記第３の誘電体に編組を置くことと、フィードギャップを形成するために前記放射体ベースセグメントの末端部から前記編組を剥離することとを含む、請求項２に記載の方法。
7. マイクロ波アブレーションアプリケータを製造する方法であって、
   ロッドの中央部分が前記中央部分に隣接する前記ロッドの近端部の前記直径未満の直径を有するように、内側導体を取り囲む誘電体を含んだ前記ロッドの前記中央部分から誘電材料を取り除くことと、
   前記ロッドの末端部が前記ロッドの中央部分の前記直径未満の直径を有するように、前記ロッドの前記中央部分に隣接する前記ロッドの前記末端部から誘電材料を取り除くことと、
   前記ロッドの前記近端部の前記外側表面に第１の外側導体を配置することと、
   前記ロッドの前記中央部分の前記外側表面に第２の外側導体を配置することと、
   前記ロッドの前記末端部の遠位末端にフィードギャップを形成するために前記ロッドの前記末端部の近接端部の前記外側表面に第３の外側導体を配置することと、
   前記第３の外側導体の前記外側表面にバラン誘電体を配置することと、
   前記バラン誘電体の近接端部の前記外側表面にバラン外側導体を配置することと
   を含む、方法。
8. ロッドを形成するために前記内側導体の前記外側表面に前記誘電体を配置することをさらに含む、請求項７に記載の方法。
9. ロッドを形成するために内側導体の前記外側表面に誘電体を配置することは、前記内側導体の前記外側表面の回りに誘電性テープを巻き付けることを含む、請求項８に記載の方法。
10. 誘電材料を取り除くことが、前記誘電性テープの部分をはがすことを含む、請求項９に記載の方法。
11. 前記放射体ベースセグメントの前記内側導体の上に放射区間を取り付けることをさらに含む、請求項７に記載の方法。
12. 前記放射体ベースセグメントの前記内側導体の上に前記放射区間を取り付けることは、クリンピング、はんだ付け、又は溶接を含む、請求項１１に記載の方法。
13. 誘電材料が、前記中央部分の前記直径が前記中央部分の近接端部での第１の直径から前記中央部分の遠位末端での第２の直径に先細るように前記ロッドの前記中央部分から取り除かれ、前記第１の直径が前記第２の直径よりも大きい、請求項７に記載の方法。
14. 誘電材料が、前記ロッドの前記近端部の前記直径未満の異なる直径を有する複数の段を形成するために前記ロッドの前記中央部分から取り除かれる、請求項７に記載の方法。
15. 段の間の前記遷移を円滑にするために段の間にフェルールを配置することをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
16. 前記フェルールは、段の間の前記遷移を円滑にするために前記段の前記面に配置される、請求項１５に記載の方法。
17. 誘電材料が、前記バラン外側導体の前記外径が前記第１の外側導体の前記外径未満となるように前記ロッドの末端部から取り除かれる、請求項７に記載の方法。
18. 第１の内側導体、前記第１内側導体の前記外側表面に配置され、前記第１の内側導体の前記長手方向軸に垂直の平面に第１の面を有する第１の誘電体、及び前記第１の誘電体の前記外側表面に配置される第１の外側導体を含むフィードラインセグメントと、
    第２の内側導体、前記第１の誘電体の前記直径未満の直径を有し、前記第２の内側導体の前記外側表面に配置される第２の誘電体、及び前記第２の誘電体の前記外側表面に配置される第２の外側導体を含むステップダウンセグメントと、
    第３の内側導体と、前記第１の誘電体の前記直径未満の直径を有し、前記第３の内側導体の前記外側表面に配置される第３の誘電体と、放射体ベースセグメントの遠位末端にフィードギャップを形成するために前記第３の誘電体の前記近接端部の前記外側表面に配置される第３の外側導体と、前記第３の外側導体の前記外側表面に配置されるバラン誘電体と、前記バラン誘電体の前記外側表面に配置されるバラン外側導体とを含み、前記第３の外側導体が、フィードギャップを離れるために前記第３の誘電体の前記長さ未満である長さを有する、前記放射体ベースセグメントと
    を備えるマイクロ波アブレーションアプリケータ。
19. 前記フィードラインセグメント、前記ステップダウンセグメント、及び前記放射体ベースセグメントの内の１つ又は複数が剛性、半剛性、又は可撓性である、請求項１８に記載のマイクロ波アブレーションアプリケータ。
20. 前記第２の内側導体及び前記第３の内側導体の前記直径が前記第１の内側導体の前記直径に等しい、請求項１８に記載のマイクロ波アブレーションアプリケータ。
21. 前記第２の内側導体及び前記第３の内側導体が前記第１の内側導体の伸長部である、請求項１８に記載のマイクロ波アブレーションアプリケータ。
22. 前記バラン導体の前記外径は、前記フィードラインセグメントの前記第１の外側導体の前記外径に等しい、又はほぼ等しい、請求項１８に記載のマイクロ波アブレーションアプリケータ。
23. 前記ステップダウンセグメントが、前記ステップダウンセグメントの近接端部での第１の直径から、前記ステップダウンセグメントの遠位末端での第２のより小さい直径に先細る、請求項１８に記載のマイクロ波アブレーションアプリケータ。
24. 前記ステップダウンセグメントが複数の段を含む、請求項１８に記載のマイクロ波アブレーションアプリケータ。
25. フェルールが前記ステップダウンセグメントの前記段のそれぞれに配置される、請求項２４に記載のマイクロ波アブレーションアプリケータ。
26. 前記ステップダウンセグメントの前記長さは、前記第２の誘電体の前記誘電率によってスケールを変更される、請求項１８に記載のマイクロ波アブレーションアプリケータ。
27. 前記フィードラインセグメント、前記ステップダウンセグメント、及び前記放射体ベースセグメントが、内側導体及び前記内側導体の回りに配置される誘電絶縁体を含む同軸フィードラインコアから機械加工される、請求項１８に記載のマイクロ波アブレーションアプリケータ。
28. 前記第１の誘電体、前記第２の誘電体、前記第３の誘電体、及び前記バラン誘電体の内の少なくとも１つが誘電性テープである、請求項１８に記載のマイクロ波アブレーションアプリケータ。
29. 前記第２の誘電体が、発泡ＰＴＦＥ、低密度ＰＴＦＥ（ＬＤＰＴＦＥ）、微孔性ＰＴＦＥ、テープを巻き付けられたＰＴＦＥ、テープを巻き付けられ、焼結されたＰＴＦＥ、またはＰＦＡである、請求項１８に記載のマイクロ波アブレーションアプリケータ。
30. 銭第２の外側導体が、銀メッキ銅フラットワイヤ編組、引き抜き銅管、導電性インク被覆ＰＥＴ熱収縮、銀メッキＰＥＴ熱収縮、又は銀メッキ銅被覆鋼編組である、請求項１８に記載のマイクロ波アブレーションアプリケータ。
31. 同軸フィードラインセグメント、及びインピーダンスステップダウンセグメント、放射体ベースセグメント、並びに前記放射体ベースセグメントに配置される同軸バランを含む同軸ケーブルと、
    前記放射体ベースセグメントの遠位末端に取り付けられる放射体区間と、
    前記同軸ケーブル及び取り付けられた放射体区間を受け入れるように構成される誘電体緩衝冷却セグメントと
    を備えるマイクロ波アブレーションアプリケータ。
32. 前記フィードラインセグメント、前記ステップダウンセグメント、及び前記放射体ベースセグメントの内の１つ又は複数が剛性、半剛性、又は可撓性である、請求項３１に記載のマイクロ波アブレーションアプリケータ。
33. 前記同軸バランの前記外径が、前記同軸フィードラインセグメントの前記外径に等しい、又はほぼ等しい、請求項３１に記載のマイクロ波アブレーションアプリケータ。
34. 前記誘電緩衝冷却セグメントが、第１の管、及び前記第１の管の中に配置される第２の管を含み、前記第２の管は、前記第１の管の前記内側表面と前記第２の管の前記外側表面との間に流出導管を画定し、前記第２の管の前記内側表面と、前記同軸ケーブル及び取り付けられた放射区間の前記外側表面との間に流入導管を画定する、請求項３１に記載のマイクロ波アブレーションアプリケータ。
35. 前記誘電緩衝冷却セグメントが、冷却流体を運ぶための流入導管及び流出導管を画定する第１の管を含む、請求項３１に記載のマイクロ波アブレーションアプリケータ。

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