JP2020519328A - 外科用スコープ装置の器具チャネルを滅菌する装置 - Google Patents
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Abstract
Description
直視下手術及び鍵穴(腹腔鏡)手術、ならびに器具チャネル滅菌での使用に適した単一体(すなわち、金属被覆した誘電体材料(例えば、セラミックなど)の単一片);ならびに
実質的に平面状の導電体材料の本体と、平面要素の第1表面上の第1導電層である第1電極と、第1表面と反対側にあり、平面要素の第2表面上の第2導電層である第2電極と、を有する、平行平板構造(すなわち、平面伝送線路素子);のいずれか1つを有し得る。
(i)第1の誘電体材料は、幅1.5mm〜2mm、長さ6mm〜12mmのブロックを含む。
Lは長さ(m)であり、nは整数であり、λは目的の周波数の波長(m)であり、そうして、以下の式
そこで、ZOは、同軸線の特性インピーダンス(Ω)であり、ZLは、部分の遠位端で見られる負荷インピーダンス(Ω)であり、ZSは、部分の近位端で見られる電源インピーダンス(Ω)である。この式の代数操作により、負荷インピーダンスは、
したがって、変成器部分の特性インピーダンスが高く、電源インピーダンスが低い場合、次に負荷インピーダンスは、非常に高い値まで変えることができる。アンテナのジェネレーター端の出力レベルが、理論的には負荷端と同じでなければならないので、以下は、
それは、遠位端の電圧が、
ここで、εrは、充填材材料の比誘電率であり、ZOは第1部分の特性インピーダンスであり、ZSは電源インピーダンス(または、ジェネレーターインピーダンス)である。第2部分は、第1の4分の1波インピーダンス変成器311であり、その特性インピーダンスZ01は第1部分より高く、
そこで、cは外側導体312の内径である。第2部分が空気(または、少なくともガス供給部470からのガス)で満たされるので、比誘電率εrは1に等しく、そうして、二乗根の項は、同軸伝送線路のインピーダンスを説明する式から消える。第2部分のインピーダンスの実際の例は、b=1.63mm及びc=13.4mmでもよい。このような寸法で、Z01は126.258Ωである。
そこで、dは内側導体の外径である。中心導体の入力端及び出力端を先細にして、高インピーダンス状態から低インピーダンス状態へ工程をより段階的にして、2つのインピーダンスの間の接合で生じるミスマッチを最小限に抑えることが、望ましい。先細部分の好適な角度は、45度である。第3部分のインピーダンスの実際の例は、d=7.89mm及びc=13.4mmでもよい。このような寸法で、Z02は31.744Ωである。
そこで、eは内側導体の外径である。内側導体の遠位端が鋭く、この点で作成される電界の大きさを最大化するために先細りにされることが、望ましい。第4部分のインピーダンスの実際の例は、e=1.06mm及びc=13.4mmでもよい。このような寸法で、Z03は152.048Ωである。
3つの変成器について、上で計算した特性インピーダンスの値を使用すると、ZLは、7,314.5Ωである。そうして、入力電力が300Wである場合、出力の電圧は
そこで、
ここでδは表皮深さとして知られており、場が界面で有する値の1/e(約37%)に減少する材料内の距離に等しく、σは材料の導電率であり、μは材料の透磁率であり、ωはラジアン周波数または2πf(fは周波数)である。これから、表皮深さはマイクロ波エネルギーの周波数が増加する場合に減少することがわかり、これはこの周波数の平方根に反比例するからである。更に、導電率が増加すると、それは減少する。すなわち、表皮深さは良好な導体内で、別の導電性の低い材料よりも小さい。
Claims (26)
- 外科用スコープ装置の器具チャネルを滅菌するための滅菌装置であって、前記装置が、
外科用スコープ装置の器具チャネルを通って挿入されるように構成される、滅菌器具であって、前記滅菌器具が、
高周波(RF)電磁(EM)エネルギー及び/またはマイクロ波EMエネルギーを伝送するための同軸ケーブルを含む、細長いプローブと、前記RF及び/または前記マイクロ波エネルギーを受信するための前記同軸ケーブルの遠位端に接続される、プローブ先端部と、を備え、
そこで、前記同軸ケーブルが、内側導体、外側導体及び前記外側導体から前記内側導体を分離する誘電体材料を含み、
前記プローブ先端部が、前記同軸ケーブルの前記内側導体に接続している第1電極、及び前記同軸ケーブルの前記外側導体に接続している第2電極を備え、
前記第1電極及び前記第2電極が、受信した前記RF及び/または前記マイクロ波周波数EMエネルギーから電界を作成するように構成される、前記滅菌器具と;
所定の速度で、前記器具チャネルから前記滅菌器具を引き抜くための回収装置と;を含む、前記滅菌装置。 - 前記滅菌器具が、前記器具チャネルから延在可能で、前記器具チャネルの遠位端に位置する生体組織内に前記RF EMエネルギー及び/または前記マイクロ波EMエネルギーを送達するように更に構成される、請求項1に記載の滅菌装置。
- 前記滅菌器具が、前記プローブ先端部にガスを供給するためのガス管を更に含み、
そこで、前記第1電極及び前記第2電極が、前記ガス管から受けたガスの流路全体に、受信した前記RF及び/または前記マイクロ波周波数EMエネルギーからの電場を作成するように構成されて、熱プラズマまたは非熱プラズマを生成する、請求項1または2に記載の滅菌装置。 - 前記同軸ケーブルが、前記ケーブルの近位端から遠位端まで延在する管腔を有し、そこで、前記管腔が、前記細長いプローブを通って前記プローブ先端部にガスを供給するための前記ガス管を形成する、請求項3に記載の滅菌装置。
- 前記ガス管が、前記プローブ先端部を通って通過する、請求項3または4に記載の滅菌装置。
- 前記プローブ先端部が、囲われたプラズマ生成領域と、前記器具チャネルの内側表面に向かって前記プラズマ生成領域から出たプラズマを導くための放出口と、を有する、プラズマアプリケータである、請求項3〜5のいずれか一項に記載の滅菌装置。
- 前記同軸ケーブルが、
最も内側の絶縁層と;
前記最も内側の絶縁層上に形成される、内側導電層と;
前記内側導電層と同軸で形成される、外側導電層と;
前記内側導電層と前記外側導電層を分離する誘電体層と;を備える、層状構造を含み、
そこで、前記内側導電層、前記外側導電層及び前記誘電体層が、RF及び/またはマイクロ波周波数エネルギーを伝えるための伝送線路を形成し、前記最も内側の絶縁層が中空であり、それによって前記同軸ケーブル内に長手方向チャネルを提供する、請求項3〜6のいずれか一項に記載の滅菌装置。 - 前記同軸ケーブルが、
前記内側導電層に電気的に接続して、前記最も内側の絶縁層を通って前記チャネル内まで延在する、第1終端部と;
前記外側導電層に電気的に接続して、前記誘電体層と前記最も内側の絶縁層を通って前記チャネル内まで延在する、第2終端部と;を更に含み、
前記第1終端部及び前記第2終端部が、前記プローブ先端部上の前記第1電極及び前記第2電極との電気接続を形成するように構成されることができ、
前記プローブ先端部が、前記長手方向チャネルに、またはそれを通って挿入可能である、請求項7に記載の滅菌装置。 - 前記プローブ先端部が、
前記同軸ケーブルの前記最も内側の絶縁層の延在部と;
前記同軸ケーブルの前記内側導電層の前記延在部を含む、前記第1電極と;
前記内側導電層上に配置される、誘電体シリンダーと;
前記同軸ケーブルの前記外側導電層に電気的に接続している、金属管を備える、前記第2電極と;を備える、請求項7または8に記載の滅菌装置。 - 前記誘電体シリンダーが、シリンダーの壁に多くの孔を含む、請求項9に記載の滅菌装置。
- 前記長手方向チャネルが、前記ガス管を備える、またはそれを含有する、請求項7〜10のいずれか一項に記載の滅菌装置。
- 前記ガス管が剛性管または針で終端する、請求項3〜11のいずれか一項に記載の滅菌装置。
- 前記プローブ先端部が、金属被覆した誘電体材料の単一片を備える、先行請求項のいずれか一項に記載の滅菌装置。
- 前記プローブ先端部が、
実質的に誘電体材料の平面体と;
前記第1電極としての前記平面体の第1表面上の第1導電層と;
前記第2電極としての前記第1表面の反対側にある、前記平面体の第2表面上の第2導電層と;を備える、平行平板構造を有する、先行請求項のいずれか一項に記載の滅菌装置。 - 前記外科用スコープ装置用の滅菌エンクロージャを画定する容器と;前記外科用スコープ装置の外側表面を滅菌するために、前記滅菌エンクロージャ内に非熱プラズマまたは熱プラズマを作成するためのプラズマ発生ユニットと;を更に備える、先行請求項のいずれか一項に記載の滅菌装置。
- 前記容器が、前記外科用スコープ装置の制御ヘッドを収容するためのチャンバを含み、そこで、前記プラズマ発生ユニットが、前記外科用スコープ装置の器具管を取り囲むための環状体を含む、請求項15に記載の滅菌装置。
- 環状体が前記器具管に沿って摺動可能である、請求項16に記載の滅菌装置。
- 前記プローブ先端部が洗浄ブラシを更に含む、先行請求項のいずれか一項に記載の滅菌装置。
- 前記所定の速度が、毎秒10mm未満である、先行請求項のいずれか一項に記載の滅菌装置。
- 前記回収装置が、
その近位端で、前記細長いプローブに操作可能に接続するケーブル結合要素と;
前記細長いプローブと前記器具チャネルの間で長手方向へ相対的な移動が生じるように、前記ケーブル結合素子を駆動するように構成されるモーターと;を備える、先行請求項のいずれか一項に記載の滅菌装置。 - 前記ケーブル結合素子が、前記外科用スコープ装置に対して固定された位置に取り付け可能である、請求項20に記載の滅菌装置。
- 前記ケーブル結合素子が、前記細長いプローブを収容するためにそれらの間の隙間を画定する、複数のローラーを備え、前記ローラーが、前記細長いプローブの外側表面を押さえるように構成されて、それにより、前記ローラーの回転によって、前記細長いプローブの長手方向の移動が生じる、請求項20または21に記載の滅菌装置。
- 前記モーターが、順方向モードと逆方向モードの間をスイッチで切り替え可能であり、そこで、前記順方向モードが、前記器具チャネルを通して前記細長いプローブを挿入するのに適しており、前記逆方向モードが、前記器具チャネルを通して前記細長いプローブを引き抜くのに適している、請求項20〜22のいずれか一項に記載の滅菌装置。
- 前記回収装置が、前記細長いプローブが周囲に巻かれることができる、ドラムを更に備える、請求項20〜23のいずれか一項に記載の滅菌装置。
- 前記モーターが、前記ケーブル結合要素から離脱可能である、請求項20〜24のいずれか一項に記載の滅菌装置。
- 外科用スコープ装置の器具チャネルを通って細長いプローブを移動させるためのプローブ回収装置であって、前記プローブ回収装置が、
その近位端で、前記細長いプローブに操作可能に接続するケーブル結合要素と;
前記細長いプローブと前記器具チャネルの間で長手方向へ所定の速度で相対的な移動が生じるように、前記ケーブル結合素子を駆動するように構成されるモーターと;を備える、前記プローブ回収装置。
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