JP5460061B2

JP5460061B2 - マイクロ波アンテナのための熱同調された同軸ケーブル

Info

Publication number: JP5460061B2
Application number: JP2009012392A
Authority: JP
Inventors: ボンケンリン
Original assignee: ビバントメディカル，インコーポレイテッド
Priority date: 2008-01-23
Filing date: 2009-01-22
Publication date: 2014-04-02
Anticipated expiration: 2029-01-22
Also published as: US8969722B2; EP2085978B1; EP2085978A3; EP2085978A2; US20120325516A1; US9305682B2; JP2009176737A; EP3002764A3; US7642451B2; EP3002764A2; US20150129302A1; US20090183895A1; US8258399B2; US20100101825A1

Description

（関連出願に対する相互参照）
本願は、２００８年１月２３日に出願された、ＫＥＮＬＹＮＢＯＮＮによる米国仮特許出願第６１／０２３，０２９号（発明の名称「ＴＨＥＲＭＡＬＬＹＴＵＮＥＤＣＯＡＸＩＡＬＣＡＢＬＥＦＯＲＭＩＣＲＯＷＡＶＥＡＮＴＥＮＮＡＳ」）に対する優先権の利益を主張し、この出願は、本明細書中に参考として援用される。

（技術分野）
本開示は、一般に、マイクロ波アンテナに関する。より具体的には、本開示は、マイクロ波アンテナのための熱同調された同軸ケーブルに関する。

（関連技術の背景）
マイクロ波アンテナは、多くの用途において用いられる。例えば、医療用マイクロ波焼灼アンテナ（ａｂｌａｔｉｏｎａｎｔｅｎｎａ）は、外科医によって使用される。実際、ＤＣショック、ラジオ波（ＲＦ）電流、超音波、マイクロ波、直接加熱またはレーザを利用する焼灼デバイスが、生体組織を焼灼するために、種々の程度で導入および使用されている。焼灼デバイスは、開放外科手術手順において使用され得るか、または、ときおり、腹腔鏡焼灼手順を行うためにカテーテルデバイス内に挿入される。焼灼デバイスを組み込んだカテーテルは、一般に、大静脈もしくは大動脈内に、または、体腔を通して挿入される。これらのカテーテルは、次いで、挿入点または自然の身体の開口部からカテーテルを操作することによって、身体内の標的位置（例えば、臓器）へと進められる。

焼灼中、組織の誘電率は、より多くの水分が蒸発し、そして、組織の脱水が生じるときに変化する。この誘電率の変化の値が、アンテナの元々設計されたインピーダンスを整合させるというアンテナの能力を変化させる。さらに、組織におけるマイクロ波焼灼の間、組織のインピーダンスは、焼灼の過程で変化する。これは、いかに多くのエネルギーが焼灼の間に組織中に蓄積されたかに直接的に対応し、焼灼部位における温度の上昇をもたらす。

同軸ケーブルにおけるインピーダンスは、代表的に、外部導体との関係における内部導体の同軸性に関連する。しかし、焼灼手順において、従来のアンテナの設計は、初期インピーダンスの整合のみを可能にし、そして、焼灼が起こると、アンテナの同調点と焼灼される組織との間のミスマッチの増加が、組織におけるエネルギー蓄積効率を低下させる。

組織を処置するためにエネルギー源に接続するように適合された外部導体および内部導体と、内部導体と外部導体との間に配置される第一および第二の誘電材料とを備え、これらの誘電材料が、内部導体を外部導体に対してほぼ同軸関係に位置決めする同軸ケーブルを提供すること。

本発明は、上記課題を解決するために、以下の項目を提供する。
項目１Ａ．同軸ケーブルであって、
エネルギー源に接続するように適合された外部導体および内部導体と；
該内部導体を該外部導体に対して第一の位置に位置決めする、該内部導体と該外部導体との間に配置される第一および第二の誘電材料であって、該第一の誘電材料は第一の熱膨張係数を有し、該第二の誘電材料は該第一の熱膨張係数とは異なる第二の熱膨張係数を有する、第一および第二の誘電材料と
を備える、同軸ケーブル。
項目２Ａ．前記第一および第二の誘電材料が、前記内部導体を前記外部導体に対して、前記第一の位置から該第一の位置とは異なる第二の位置へと位置決めするために、熱膨張性でありかつ熱収縮性である、項目１Ａに記載の同軸ケーブル。
項目３Ａ．前記第一および第二の誘電材料が、前記内部導体を前記外部導体に対して、前記第一の位置から前記第二の位置へと位置決めするために、熱膨張性および熱収縮性の少なくとも一方であり、該第一の位置において、該内部導体は該外部導体と同軸性に整列され、該第二の位置において、該内部導体は、該外部導体と同軸性には整列されない、項目２Ａに記載の同軸ケーブル。
項目４Ａ．前記第一の誘電材料および前記第二の誘電材料が、ＡＢＳポリマー押出し成形品、ＡＢＳポリマーナイロンブレンド、ＰＥＫＫポリケトン、ＰＥＥＫポリケトン、充填材入りナイロンＰＴＦＥ、ポリカーボネート押出し成形品、ＬＤＰＥ（ポリエチレン）、ポリイミド、ＰＴＦＥ成形品、シリカエアロゲルおよびこれらの組み合わせからなる群より選択される、項目１Ａに記載の同軸ケーブル。
項目５Ａ．前記第一および第二の誘電材料が、該第一の誘電材料と該第二の誘電材料との間に配置される少なくとも１つの空間を規定する、項目１Ａに記載の同軸ケーブル。
項目６Ａ．項目１Ａに記載の同軸ケーブルであって、形状記憶合金および抵抗型発熱体のうち少なくとも一方をさらに備え、該形状記憶合金および該抵抗型発熱体のうち少なくとも一方は、前記第一および第二の誘電材料のうち少なくとも一方の前記熱膨張を調節して、前記内部導体を前記外部導体に対して位置決めするために、該第一および第二の誘電材料のうち少なくとも一方と作動可能に関連付けられている、同軸ケーブル。
項目７Ａ．項目１Ａに記載の同軸ケーブルであって、前記第一の誘電材料と前記第二の誘電材料との間に流体が配置され、該流体の相対温度は、該第一および第二の誘電材料のうち少なくとも一方の熱膨張を調節して、前記内部導体を前記外部導体に対して位置決めするように選択的に制御可能である、同軸ケーブル。
項目８Ａ．項目１Ａに記載の同軸ケーブルであって、前記第一および第二の誘電材料のうち少なくとも一方の内部に少なくとも１つの発熱体が配置され、該発熱体の相対温度は、該第一および第二の誘電材料のうち少なくとも一方の熱膨張を調節して、前記内部導体を前記外部導体に対して位置決めするように選択的に制御可能である、同軸ケーブル。
項目９Ａ．項目１Ａに記載の同軸ケーブルであって、前記第一の誘電材料は、前記内部導体を保持し、そして、前記第二の誘電材料は、該第一の材料を機械的に支持する、同軸ケーブル。
項目１０Ａ．項目１Ａに記載の同軸ケーブルであって、前記エネルギー源はセンサ電気回路を備え、該センサ電気回路は、前記内部導体の前記外部導体に対する位置を決定するために、該内部導体および該外部導体のうち少なくとも一方を監視する、同軸ケーブル。
項目１１Ａ．項目１０Ａに記載の同軸ケーブルであって、前記センサ電気回路は、前記内部導体を前記外部導体に対して位置決めし、該内部導体の前記インピーダンスを変化させるために、前記第一および第二の誘電材料のうち少なくとも一方の熱膨張を調節するための手段に作動可能に接続され、該調節するための手段は、形状記憶合金、抵抗型発熱体および温度制御可能な流体のうち少なくとも１つを含む、同軸ケーブル。

本発明は、上記課題を解決するために、さらに以下の項目を提供する。
項目１．同軸ケーブルであって、
エネルギー源に接続するように適合された外部導体および内部導体と；
該内部導体を該外部導体に対して第一の位置に位置決めする、該内部導体と該外部導体との間に配置される第一および第二の誘電材料であって、該第一の誘電材料は第一の熱膨張係数を有し、該第二の誘電材料は該第一の熱膨張係数とは異なる第二の熱膨張係数を有する、第一および第二の誘電材料と
を備える、同軸ケーブル。
項目２．前記第一および第二の誘電材料が、前記内部導体を前記外部導体に対して、前記第一の位置から該第一の位置とは異なる第二の位置へと位置決めするために、熱膨張性でありかつ熱収縮性である、項目１に記載の同軸ケーブル。
項目３．前記第一および第二の誘電材料が、前記内部導体を前記外部導体に対して、前記第一の位置から第二の位置へと位置決めするために、熱膨張性および熱収縮性の少なくとも一方であり、該第一の位置において、該内部導体は該外部導体と同軸性に整列され、該第二の位置において、該内部導体は、該外部導体と同軸性には整列されない、項目１に記載の同軸ケーブル。
項目４．前記第一の誘電材料が、ＡＢＳポリマー押出し成形品、ＡＢＳポリマーナイロンブレンド、ＰＥＫＫポリケトン、ＰＥＥＫポリケトン、充填材入りナイロンＰＴＦＥ、ポリカーボネート押出し成形品、ＬＤＰＥ（ポリエチレン）、ポリイミド、ＰＴＦＥ成形品、シリカエアロゲルおよびこれらの組み合わせからなる群より選択される、項目１に記載の同軸ケーブル。
項目５．前記第二の誘電材料が、ＡＢＳポリマー押出し成形品、ＡＢＳポリマーナイロンブレンド、ＰＥＫＫポリケトン、ＰＥＥＫポリケトン、充填材入りナイロンＰＴＦＥ、ポリカーボネート押出し成形品、ＬＤＰＥ（ポリエチレン）、ポリイミド、ＰＴＦＥ成形品、シリカエアロゲルおよびこれらの組み合わせからなる群より選択される、項目１に記載の同軸ケーブル。
項目６．前記第一および第二の誘電材料が、該第一の誘電材料と該第二の誘電材料との間に配置される少なくとも１つの空間を規定する、項目１に記載の同軸ケーブル。
項目７．項目１に記載の同軸ケーブルであって、形状記憶合金および抵抗型発熱体のうち少なくとも一方をさらに備え、該形状記憶合金および該抵抗型発熱体のうち少なくとも一方は、前記第一および第二の誘電材料のうち少なくとも一方の前記熱膨張を調節して、前記内部導体を前記外部導体に対して位置決めするために、該第一および第二の誘電材料のうち少なくとも一方と作動可能に関連付けられている、同軸ケーブル。
項目８．項目１に記載の同軸ケーブルであって、前記第一の誘電材料と前記第二の誘電材料との間に流体が配置され、該流体の相対温度は、該第一および第二の誘電材料のうち少なくとも一方の熱膨張を調節して、前記内部導体を前記外部導体に対して位置決めするように選択的に制御可能である、同軸ケーブル。
項目９．項目１に記載の同軸ケーブルであって、前記第一および第二の誘電材料のうち少なくとも一方の内部に少なくとも１つの発熱体が配置され、該発熱体の相対温度は、該第一および第二の誘電材料のうち少なくとも一方の熱膨張を調節して、前記内部導体を前記外部導体に対して位置決めするように選択的に制御可能である、同軸ケーブル。
項目１０．項目１に記載の同軸ケーブルであって、前記第一の誘電材料は、前記内部導体を保持し、そして、前記第二の誘電材料は、該第一の材料を機械的に支持する、同軸ケーブル。
項目１１．項目１に記載の同軸ケーブルであって、前記エネルギー源はセンサ電気回路を備え、該センサ電気回路は、前記内部導体の前記外部導体に対する位置を決定するために、該内部導体および該外部導体のうち少なくとも一方を監視する、同軸ケーブル。
項目１２．項目１１に記載の同軸ケーブルであって、前記センサ電気回路は、前記内部導体を前記外部導体に対して位置決めし、該内部導体の前記インピーダンスを変化させるために、前記第一および第二の誘電材料のうち少なくとも一方の熱膨張を調節するための手段に作動可能に接続され、該調節するための手段は、形状記憶合金、抵抗型発熱体および温度制御可能な流体のうち少なくとも１つを含む、同軸ケーブル。
項目１３．同軸ケーブルであって、
エネルギー源に接続するように適合された外部導体および内部導体と；
該外部導体と該内部導体との間に配置された少なくとも１つの誘電スペーサーであって、該誘電スペーサーは、該内部導体を該外部導体に対して第一の位置に位置決めする、該内部導体と該外部導体との間に配置される第一および第二の誘電材料を備え、該第一の誘電材料は第一の熱膨張係数を有し、該第二の誘電材料は該第一の熱膨張係数とは異なる第二の熱膨張係数を有する、誘電スペーサーと；
を備える、同軸ケーブル。
項目１４．項目１３に記載の同軸ケーブルであって、該ケーブルの長さに沿って、互いに対して間隔を空けた複数の誘電スペーサーをさらに備える、同軸ケーブル。
項目１５．同軸ケーブルであって、
エネルギー源に接続するように適合された外部導体および内部導体と；
該外部導体と該内部導体との間に配置される少なくとも１つの誘電材料であって、該誘電材料は、該内部導体を該外部導体に対して、第一の位置から第二の位置へと位置決めするために熱膨張性であり、該第一の位置において、該内部導体は該外部導体と同軸性には整列されず、該第二の位置において、該内部導体は、該外部導体とより同軸性に整列される、誘電材料と；
該誘電材料内に配置される少なくとも１つの発熱体であって、該発熱体は、該発熱体の温度を制御するためにエネルギー源に接続するように適合される、発熱体と；
を備える、同軸ケーブル。
項目１６．項目１５に記載の同軸ケーブルであって、前記誘電材料内に配置される複数の発熱体をさらに備え、該複数の発熱体の各々の温度は、前記内部導体を前記外部導体に対して位置決めするように選択的に制御可能である、同軸ケーブル。
項目１７．項目１６に記載の同軸ケーブルであって、前記複数の発熱体が、前記内部導体に対して同軸性の配置で配置される、同軸ケーブル。
項目１８．項目１５に記載の同軸ケーブルであって、前記発電機がさらに、該同軸ケーブル内の前記内部導体の位置を監視するセンサ電気回路を備える、同軸ケーブル。
項目１９．同軸ケーブルのインピーダンスを制御するための方法であって、該方法は：
以下：
外部導体および内部導体と；
該内部導体と該外部導体との間に配置される第一および第二の誘電材料であって、該第一の誘電材料は第一の熱膨張係数を有し、該第二の誘電材料は該第一の熱膨張係数とは異なる第二の熱膨張係数を有する、第一および第二の誘電材料と；
を提供する工程と；
該ケーブルに電圧を加える工程と；
該内部導体のインピーダンスを決定する工程と；
該第一および第二の誘電材料のうち少なくとも一方を熱膨張または熱収縮させて、該内部導体を該外部導体に対して移動させ、該同軸ケーブルの該インピーダンスを変化させる工程
を包含する、方法。
項目２０．項目１９に記載の方法であって、前記同軸ケーブルの前記インピーダンスは、実質的に、マイクロ波発電機およびマイクロ波プローブのうち少なくとも一方のインピーダンスに対して整合される、方法。

（概要）
組織を処置するためにエネルギー源に接続するように適合された外部導体および内部導体と、この内部導体と外部導体との間に配置された第一および第二の誘電材料とを備える同軸ケーブル。この第一および第二の誘電材料は、内部導体を外部導体に対してほぼ同軸関係に位置決めする。第一の誘電材料は第一の熱膨張係数を有し、そして、第二の誘電材料は、第一の熱膨張係数とは異なる第二の熱膨張係数を有する。

（要旨）
本開示は、同軸ケーブルに関する。同軸ケーブルは、組織を処置するためにエネルギー源に接続するように適合された外部導体および内部導体と、内部導体と外部導体との間に配置される第一および第二の誘電材料とを備え、これらの誘電材料は、内部導体を外部導体に対してほぼ同軸関係に位置決めする。第一の誘電材料は第一の熱膨張係数を有し、第二の誘電材料は、第一の熱膨張係数とは異なる第二の熱膨張係数を有する。

別の実施形態では、同軸ケーブルはまた、内部導体と外部導体との間に配置された１以上の誘電スペーサーを備える。誘電スペーサーは、内部導体と外部導体との間に配置された第一および第二の誘電材料を含み、そして、内部導体を外部導体に対してほぼ同軸関係に位置決めする。第一の誘電材料は第一の熱膨張係数を有し、第二の誘電材料は、第一の熱膨張係数とは異なる第二の熱膨張係数を有する。

例示的な実施形態では、発熱体が誘電材料内に配置され、そして、この発熱体は、その温度を制御するためにエネルギー源に接続するように適合される。発熱体は、誘電材料を加熱して、誘電材料の熱膨張を引き起こす。

本開示はまた、組織を処置するために使用される同軸ケーブルのインピーダンスを制御する方法に関し、この方法は、以下の工程を包含する：組織を処置するためにエネルギー源に接続するように適合された外部導体と内部導体とを提供する工程。第一および第二の誘電材料がこの内部導体と外部導体との間に配置され、そして、内部導体を外部導体に対してほぼ同軸関係に位置決めする。第一の誘電材料は第一の熱膨張係数を有し、第二の誘電材料は、第一の熱膨張係数とは異なる第二の熱膨張係数を有する。この方法はまた、ケーブルに電圧を加えて、内部導体のインピーダンスを決定する工程と、第一および第二の誘電材料のうち少なくとも一方を選択的に加熱して、その熱膨張を引き起こすことによって内部導体のインピーダンス変化を調節して、内部導体を外部導体に対して移動させ、同軸ケーブルのインピーダンスを変化させる工程とを包含する。

したがって、多様な熱膨張値の導電性コアを用いることによって、同軸ケーブルの内部導体の偏心を、強制的に軸上（ｏｎ−ｌｉｎｅ）または軸外（ｏｆｆ−ｌｉｎｅ）にし、同軸ケーブルのインピーダンス値を効率的に変化させることが可能である。

本開示の種々の実施形態は、本明細書中で、図面を参照して説明される。
図１Ａは、本開示の一実施形態による、内部導体が異なる熱膨張係数値を有する２つの材料によって保持されている、中心に配置された同軸ケーブルの正面から見た斜視図である。図１Ｂは、本開示の別の実施形態による、内部導体が異なる熱膨張係数値を有する２つの材料によって保持されている、中心からずれた同軸ケーブルの正面から見た斜視図である。図１Ｃは、図１Ａの同軸ケーブルの模式的に描かれた断面図である。図１Ｄは、図１Ｂの同軸ケーブルの模式的に描かれた断面図である。図２Ａは、本開示の別の実施形態による、内部導体が異なる熱膨張係数値を有する２つの材料によって保持されている、中心からずれた同軸ケーブルの正面から見た斜視図である。図２Ｂは、本開示の別の実施形態による、内部導体が異なる熱膨張係数値を有する２つの材料によって保持されている、中心に配置された同軸ケーブルの正面から見た斜視図である。図２Ｃは、図２Ｂの同軸ケーブルの模式的に描かれた断面図である。図２Ｄは、図２Ａの同軸ケーブルの模式的に描かれた断面図である。図３は、本開示の別の実施形態による、内部導体が異なる熱膨張係数値を有する１以上の材料から構成される１以上のスペーサーによって保持されている、同軸ケーブルの模式的に描かれた断面図である。図４Ａは、本開示の別の実施形態による、異なる熱膨張係数値を有する２以上の材料の各々の中に内部導体と複数の抵抗型発熱体とを有する、中心からずれた同軸ケーブルの正面から見た斜視図である。図４Ｂは、本開示の別の実施形態による、異なる熱膨張係数値を有する２以上の材料の各々の中に内部導体と複数の抵抗型発熱体とを有する、中心に配置された同軸ケーブルの正面から見た斜視図である。図５Ａは、本開示の別の実施形態による、１つの熱膨張係数値を有する１つの材料の中に内部導体と複数の抵抗型発熱体とを有する、中心からずれた同軸ケーブルの模式的に描かれた断面図である。図５Ｂは、本開示の別の実施形態による、１つの熱膨張係数を有する１つの材料の中に内部導体と複数の抵抗型発熱体とを有する、中心に配置された同軸ケーブルの正面から見た斜視図である。図６は、本開示の別の実施形態による、形状記憶合金を備える内部導体を有する同軸ケーブルの正面から見た斜視図である。図７は、本開示の別の実施形態による、内部導体が異なる熱膨張係数値を有する２つの材料によって保持されており、２つの材料の熱膨張を調節するために内部導体を通して流体が循環されている、中心に配置された同軸ケーブルの正面から見た斜視図である。

（詳細な説明）
本開示の上記および他の目的を達成するために、マイクロ波アンテナに関連する方法およびデバイスが開示される。一般に、本開示は、同軸ケーブルアセンブリに関連し、一実施形態では、同軸ケーブルアセンブリを備える外科用デバイスに関連する。外科用デバイスは一般に、焼灼用エネルギー源と、この焼灼用エネルギー源に接続された焼灼用エネルギー送達デバイスとを備える。焼灼用エネルギー送達デバイスは、組織の焼灼をもたらすのに足りる十分な強い焼灼用エネルギーを送達するように構成される。多くの実施形態において、焼灼用エネルギーは、マイクロ波周波数範囲の電磁エネルギーから構成される。マイクロ波アンテナが利用される電気通信用途または他の適切な用途のような他の用途が本開示によって企図される。

本開示の特定の実施形態は、本明細書において、以下に、添付の図面を参照して説明される。以下の説明において、不必要な細部を示すことで本開示が曖昧になることを避けるために、周知の機能または構造は詳細には説明されない。当業者は、本開示が、内視鏡機器または開放性手術のための機器のいずれかと共に使用するために適合され得ることを理解する。

本開示は、多くの異なる形態で実施可能であるが、これらは、図面に示され、そして、本明細書において、本開示の１以上の実施形態が詳細に説明される。しかし、本開示は、本開示の原理を例示するものとみなされるべきであり、そして、例示される実施形態は、本開示および／または添付の特許請求の範囲の趣旨および範囲を限定することは意図されない。

図面を参照すると、本開示の特定の実施形態の同軸ケーブルが示される。ケーブルは、任意の適切な長さのものであり得、そして、図面は、ケーブルの長さを、示される特定の長さにも、任意の特定の長さにも限定することは意図されない。むしろ、ケーブルの代表的な部分またはセクションのみが例示される。

図１Ａおよび１Ｂの実施形態を参照すると、同軸ケーブル１０は、外部導体１２、内部導体１４、第一の材料１６、第二の材料１８、第一のエアギャップ２０および第二のエアギャップ２２を備える。内部導体１４は、外部電源３００に接続される。

同軸ケーブル１０は、剛性であっても、剛性であるが成形可能であっても、可撓性であってもよい。同軸ケーブル１０は、市販の標準的なものから選択され得、そして、一般に、５０Ωの固有インピーダンスを持つように設計される。さらに、同軸ケーブル１０の片側は、電源３００に接続され得る。また、同軸ケーブル１０のもう片側は、任意の適切な様式でアンテナ（図示されず）に接続され得る。

外部導体１２は、内部導体１４に対してほぼ同軸性に配置される。しかし、この同軸関係は、以下により詳細に説明するような特定の目的を満たすように構成され得る。内部導体１４は、信号を伝達するために使用される中心の導体であり、そして、代表的には、第一の材料１６および第二の材料１８によって、外部導体１２に対して保持される。一実施形態では、第一の材料１６は内部導体１４を保持するが、第二の材料１８は、内部導体１４と接することなく、第一の材料１６を支持する。換言すると、一方の材料のみが内部導体１４と接する。

例示される実施形態では、第一の材料１６および第二の材料１８は、外部導体１２の内面と内部導体１４の外面との間に第一および第二のエアギャップ２０、２２を規定する。第一のエアギャップ２０は、第一の材料１６の第一の部分と、第二の材料１８の第一の部分とを隔てる。第二のエアギャップ２２は、第一の材料１６の第二の部分と、第二の材料１８の第二の部分とを隔てる。

内部導体１４は、同軸ケーブル１０の特性（例えば、ケーブル１０のインピーダンスおよび減衰特性）に対して有意な影響を持つ。同軸ケーブル１０上のインピーダンスは、外部導体１２にとの関係における内部導体１４の同軸性に関連する。第一の実施形態では、同軸ケーブル１０に対する熱の増加は、組織のインピーダンス変化に対してより良好に整合する様式で内部導体１４の整列の同軸性を変化させるために使用される。アンテナ（図示されず）内の同軸ケーブル１０は、初期インピーダンスを、導波管の界面（アンテナの長さに沿って次第に漸減する）に対して整合させることから開始し、熱を増減しながら、所望のインピーダンスに向けて整合させる。テーパー（ｔａｐｅｒ）は、冷却ジャケットまたは冷却チャネルのような追加の特徴によって熱的に制御され得る。

図１Ａおよび１Ｃは、同軸ケーブル１０内で中央の位置にある内部導体１４を示す。熱が加えられると、内部導体１４は、図１Ｂおよび１Ｄに示されるように、材料１８の熱膨張によって、中心からずれた位置に移動される。組織のインピーダンスが変化すると、ケーブル１０のインピーダンスが組織のインピーダンスに対してより良好に整合するように、ケーブル１０の整列の感度が、選択的に（例えば、自動的にまたは手動で）変更され得る。異なる熱膨張係数を有する１以上の材料が利用され得、これらの材料は、所望の設定（例えば、オーム数の設定）にしたがって、内部導体１４を同調させるために互いに協働する。

図２Ａおよび２Ｄは、中心からずれた同軸ケーブル１１０を示し、そして、図２Ｂおよび２Ｃは、中心に配置された同軸ケーブル１１０を示し、これらの同軸ケーブル１１０では、内部導体が異なる熱膨張係数値を有する２つの材料によって保持されている。同軸ケーブル１１０は、外部導体１１２、内部導体１１４、第一の材料１１６および第二の材料１１８を備える。内部導体１１４は、外部電源３００に接続される。

第一の材料１１６は第一の熱膨張係数値を有し、第二の材料１１８は第二の熱膨張係数値を有し、第一および第二の熱膨張係数値は異なる。熱移動の間、原子間の分子間結合に蓄えられるエネルギーが変化する。蓄えられたエネルギーが増加すると、分子結合の長さも増す。結果として、材料は、代表的には、加熱に応答して膨張し、そして、冷却に応答して収縮する。この温度変化に対する応答は、材料の熱膨張係数として表される。熱膨張係数は、２つの方法で用いられる：（１）容積による熱膨張係数および（２）長さによる熱膨張係数。

したがって、同軸ケーブル１１０に加えられる温度が変化するとき、第一の材料１１６は、第一の速度／容積で膨張し、そして、第二の材料１１８は、第二の速度／容積で膨張する。同軸ケーブルにおいて使用される代表的な材料としては、ＰＴＦＥ、ポリエチレン（ＰＥ）ブレンドおよび二酸化ケイ素のバリエーションが挙げられるが、低い誘電率を持つほぼ全ての熱硬化性物質または熱可塑性物質が、異なる熱膨張係数を有する、同様の誘電率の別の材料と組み合わせて使用され得る。代表的には、異なるポリマーのグレードまたはブレンドは多様な材料の性質をもたらすので、材料の所望の組の決定は、調和した混合物（ｍａｔｃｈｉｎｇｍｉｘｔｕｒｅ）を見出した結果である。ケーブル内の誘電材料における損失により生じる熱もまた、種々の材料間で熱膨張の差を生成するに足りるように材料を加熱するために利用され得る。異なる熱膨張係数値を有する種々の異なる材料（例えば、ＡＢＳポリマー押出し成形品（Ｅｘｔｒｕｄｅｄ）、ＡＢＳポリマーナイロンブレンド、ＰＥＥＫポリケトン、ＰＥＫＫポリケトン、充填材入りナイロンＰＴＦＥ（ＮｙｌｏｎＰＴＦＥＦｉｌｌｅｄ）、ポリカーボネート押出し成形品、ＬＤＰＥ（ポリエチレン）、ポリイミド、ＰＴＦＥ成形品（Ｍｏｌｄｅｄ）、シリカエアロゲルおよびこれらの組み合わせ）が利用され得る。

第一の材料１１６が温度の増加に起因して膨張する場合、第二の材料１１８は、２つの材料１１６、１１８の異なる熱膨張係数値に起因して収縮する。結果として、焼灼ゾーンが加熱されると、２つの材料１１６、１１８間の膨張における差が、内部導体１１４の外部導体１１２との整列を変化させる（例えば、図２Ｂおよび２Ｃに例示されるような中心の位置に向けて動かされる）。

理解され得るように、材料１１６、１１８は、同調およびインピーダンス整合の目的のために、内部導体１１４を外部導体１１２に対して選択的に（例えば、自動または手動のいずれか）整列または脱整列させるように設計され得る。この実施形態では、図１Ａおよび１Ｂに見られるように、設計は、内部導体１１４が、外部導体１１２に対して同軸性に中心に配置された状態から開始し、次いで、温度が変化すると、中心からずれて動くように作製され得る。図２Ａおよび２Ｂに示されるように、内部導体１１４は、通常は外部導体１１２に対して中心からずれて存在し得、そして、温度が上昇するにつれ、内部導体１１４は、材料１１６、１１８のうちの一方が加熱されるときに、同軸ケーブル１１０の同心に向かって移動する。

図１Ａ〜２Ｂに関して記載されるシステムは、組織インピーダンスを継続的に監視し、そして、オフセットインピーダンスを測定する、マイクロプロセッサとセンサ電気回路（図示されず）とを有する電気外科用発電機３００を備え得る。センサ電気回路はまた、同軸ケーブル１１０の内部導体１１４の、所望の同軸位置（例えば、中心位置）に関する位置も継続的に監視し得る。第一および第二の誘電材料１１６、１１８のうち少なくとも１つの熱膨張を調節して、内部導体１１４を外部導体１１２に対して位置決めし、内部導体１１４のインピーダンスを変化させるための機構（形状記憶合金、抵抗型発熱体として以下により詳細に説明される）に、モニターが作動可能に接続され得る。マイクロプロセッサまたは電気回路はまた、所定の中心位置に対して内部導体の位置決めを比較するように構成され得る。内部導体が所定の中心位置の上または下に位置決めされる場合、内部導体を囲む１以上の材料１１６、１１８は、内部導体１１４を所望の位置に復位させるために加熱または移動され、そして、マイクロプロセッサが、このような決定をユーザ制御装置に報告するか、その後の使用のためにこのデータを維持する。

図３は、内部導体２１４が、異なる熱膨張係数値を有する１以上の材料から構成される１以上のスペーサー２３０、２３２、２３４によって保持されている、同軸ケーブル２１０の模式的に描かれた断面図である。図３において、同軸ケーブル２１０は、外部導体２１２、内部導体２１４、第一の材料２１６、第二の材料２１８、第一のスペーサー２３０、第二のスペーサー２３２、および第三のスペーサー２３４を備える。内部導体２１４は、外部電源３００に接続される。

第一、第二および第三のスペーサー２３０、２３２、２３４は、同軸ケーブル２１０の少なくともある部分的な長さにわたって、内部導体２１４にとって所望の位置（例えば、中心位置）を維持する。スペーサー２３０、２３２、２３４の各々は、同じ幅または異なる幅を有し得、そして、各々が、１つの材料から構成されても、２以上の材料から構成されてもよい。または、各スペーサーに使用される材料は異なっていてもよい。例えば、第一のスペーサー２３０は、第一の材料２１６および第二の材料２１８から構成され得るのに対し、第二および第三のスペーサー２３２、２３４は、１つの材料から構成され得る。

図４Ａは、中心からずれた同軸ケーブル３１０の模式的に描かれた断面図であり、そして、図４Ｂは、中心に配置された同軸ケーブル３１０の模式的に描かれた断面図であり、これらの同軸ケーブル３１０は、異なる熱膨張係数値を有する２以上の材料の各々の中に、内部導体と複数の抵抗型発熱体とを有する。図４Ａおよび４Ｂにおいて、同軸ケーブル３１０は、外部導体３１２、内部導体３１４、第一の材料３１６、第二の材料３１８、第一の抵抗型発熱体３４０および第二の抵抗型発熱体３４２を備える。

図４Ａは、同軸ケーブル３１０内で、中心からずれた位置にある内部導体３１４を示す。図４Ｂに示される抵抗型発熱体３４０、３４２を介して熱が加えられると、内部導体３１４は、材料３１８の熱膨張に起因して、中心位置へと移動する。組織インピーダンスが変化すると、ケーブル３１０の整列感度は、ケーブル３１０のインピーダンスが組織インピーダンスとより良好に整合するように、選択的に（例えば、自動的にまたは手動で）変化させられ得る。所望の設定（例えば、オーム数の設定）にしたがって、内部導体３１４を同調させるために、１以上の材料が利用され得る。

複数の第一の抵抗型発熱体３４０が第一の材料３１６内に位置決めされ得、そして、複数の第二の抵抗型発熱体３４２が第二の材料３１８内に位置決めされ得る。第一および第二の抵抗型発熱体３４０、３４２は、電気エネルギーを熱へと変換する。この発熱体を通って流れる電流は、抵抗にぶつかり、したがって、この発熱体の発熱をもたらす。抵抗型発熱体３４０、３４２は、ニクロム（比較的高い抵抗を有し、有効温度範囲において空気中で破壊も酸化もされない）から作製され得る。第一および第二の抵抗型発熱体３４０、３４２はまた、内部導体３１４から種々の長さで、そして、種々の幅で、内部導体３１４に対して平行に位置決めされ得る。複数の発熱体３４０、３４２の各々の温度は、内部導体３１４を外部導体３１２に対して位置決めするように選択的に制御可能であり得、そして、複数の発熱体３４０、３４２は、内部導体３１４に対して同軸性の配置で配置され得る。

図５Ａは、中心からずれた同軸ケーブル４１０の模式的に描かれた断面図であり、図５Ｂは、中心に配置された同軸ケーブル４１０の模式的に描かれた断面図である。図５Ａおよび５Ｂにおいて、同軸ケーブル４１０は、外部導体４１２、内部導体４１４、誘電材料４１６、および１以上の抵抗型発熱体４４０を備える。図４Ａおよび４Ｂとは対照的に、内部導体４１４の全長を囲うために、１つのみの誘電材料４１６が使用される。誘電材料４１６は、ケーブル４１０の長さに沿って、内部導体４１４に対して平行な配置の１以上の抵抗型発熱体４４０を備える。より具体的には、抵抗型発熱体４４０は、内部導体４１４に沿った種々の長さで、そして、種々の幅で、内部導体４１４に対して平行に位置決めされる。

図５Ａは、誘電材料４１６内の、中心からずれた位置にある内部導体４１４を示す。熱が加えられると、内部導体４１４は、誘電材料４１６の熱膨張に起因して、そして、誘電材料４１６を所定の方向に膨張させるために第一の抵抗型発熱体４４０ｂが加熱されることに起因して、所望の位置（例えば、中心位置）へと移動する。発熱体４４０ａ〜４４０ｅの任意のメンバーまたは組み合わせが、同調の目的で内部導体４１４を移動させるために利用され得る。組織インピーダンスが変化すると、ケーブル４１０の整列感度が、ケーブル４１０のインピーダンスが組織インピーダンスとより良好に整合するように、選択的に（例えば、自動的にまたは手動で）変化させられ得る。

図６は、本開示の別の実施形態による、形状記憶合金５５０を備える内部導体を有する同軸ケーブルの模式的に描かれた断面図である。図６において、同軸ケーブル５１０は、外部導体５１２、内部導体５１４、誘電材料５１６および形状記憶合金５５０を備える。

形状記憶合金５５０は、例えば、内部導体５１４に近接して位置決めされる。１以上の形状記憶合金５５０が、同軸ケーブル５１０の長さに沿って、互いに所定の間隔を空けて位置決めされ得る。

形状記憶合金（ＳＭＡ）は、擬人的な記憶と訓練可能性（ｔｒａｉｎａｂｉｌｉｔｙ）の特性を有する合金のファミリーであり、そして、医療用機器と共に使用するのに特によく適している。ＳＭＡは、制御システムのためのアクチュエーター、操縦可能なカテーテルおよびクランプのようなアイテムに対して適用されている。最も一般的なＳＭＡの１つは、ニチノールであり、これは、２つの異なる物理的配置に関する形状記憶を保持し得、そして、温度の関数として形状を変化させる。最近、銅、亜鉛およびアルミニウムをベースとして他のＳＭＡが開発されており、これは、同様の形状記憶保持特性を有する。

ＳＭＡは、温度および／または応力の変化を加えると、結晶相転移を受ける。ＳＭＡの特に有用な特性は、温度／応力によって変形された後、元の温度に戻すと、その元の形状を完全に取り戻し得る点である。形状記憶を持つという合金の能力は、合金が、温度／応力の変化により、オーステナイト状態からマルテンサイト状態への可逆的な変態を受けるという事実の結果である。この変態は、熱弾性マルテンサイト変態と呼ばれる。

通常の条件下では、熱弾性マルテンサイト変態は、ある温度範囲にわたって生じ、この温度範囲は、合金の組成、合金自体および合金が製造される熱機械的加工のタイプにより変動する。換言すれば、ＳＭＡによって形状が「記憶される」温度は、その特定の合金においてマルテンサイト結晶およびオーステナイト結晶が形成する温度の関数である。例えば、ニチノール合金は、形状記憶作用が広範囲の温度（例えば、−２７０℃〜＋１００℃）にわたり生じるように作製され得る。多くのＳＭＡはまた、応力誘起マルテンサイト（ＳＩＭ）を示すことが知られ、このＳＩＭは、合金が応力状態に供されることによって、合金がその元のオーステナイト状態からマルテンサイト状態へと変形されるときに生じる。

結果として、同軸ケーブル５１０に熱が加えられると、内部導体５１４は、同軸ケーブル５１０内のその所望の位置から移動する傾向がある。特定の熱膨張係数を有する材料５１６内に埋め込まれ、そして、内部導体５１４に近接して位置するＳＭＡ５５０は、内部導体５１４を移動させて、同軸ケーブル５１０内のその所望の位置（例えば、中心位置）へと戻し得る。ＳＭＡ５５０は、熱の適用と少量の圧力（ｓｔｒａｉｎ）とに起因して、かなり大きな曲げおよびねじれによる変形から回復し得る。回復可能な範囲の変形が与えられる場合、変形および形状回復のプロセスは、数百万回繰り返され得る。結果として、材料５１６内に位置するＳＭＡ５５０は、何度も、内部導体５１４を移動させて所望の位置（例えば、中心位置）へと戻し得る。さらに、理解され得るように、材料５１６は、同調およびインピーダンス整合の目的で、内部導体５１４を外部導体５１２に対して選択的に（例えば、自動的にまたは手動でのいずれか）整列または脱整列させるように設計され得る。

その結果、本開示の実施形態は、焼灼手順の間に、熱同調された同軸ケーブルを介してマイクロ波アンテナの組織インピーダンスを制御するための、改善されたアンテナインピーダンス整合を可能にする。この実施形態はさらに、マイクロ波アンテナの設計においてより大きな融通性を与えるために、同軸ケーブルのインピーダンスを変化させることを含む。温度の増加／減少と共に変化するように同調されたアンテナにおいて同軸ケーブルのインピーダンスが可変であることによって、組織インピーダンスが変化し、したがって、アンテナが、焼灼手順の全経過にわたってより多い量のエネルギーを蓄積し得る。多様な熱膨張値の導電性コアを用いることによって、同軸ケーブルの内部導体の偏心を、強制的に軸上または軸外にし、同軸ケーブルのインピーダンス値を効率的に変化させることが可能である。

さらに、図１Ａ〜２Ｄは、外部導体１２の内面と内部導体１４の外面との間の空間内にある２つの材料１６、１８を示し、この空間は、２つの空間もしくはエアギャップ２０、２２を備える。しかし、当業者は、外部導体１２の内面と内部導体１４の外面との間の空間内で２以上の材料を、そして、２以上のエアギャップを使用し得る。例えば、当業者は、各々が異なる熱膨張係数値を有する３以上の材料を、３以上のエアギャップが材料を隔てるような三角形の配置で使用する動機を与えられ得る。さらに、当業者は、組織インピーダンスに同調または整合させるために必要に応じて、同軸ケーブル１０の内部導体１４を中心に配置するか、または中心からずらすために、市松模様の（ｃｈｅｃｋｅｒｅｄ）パターン、または、任意の他のタイプの１以上のエアギャップで中断されるパターンの２つの材料を使用する動機を与えられ得る。

さらに、図１Ａ〜６において、内部導体１４を外部導体１２に対して位置決めして、内部導体１４のインピーダンスを変化させるための、第一および第二の誘電材料１６、１８のうち少なくとも一方の熱膨張を調節する１以上の機構が存在し得る。

図７は、本開示による別の実施形態を示し、ここでは、同軸ケーブル７００は、信号を伝達するために使用される内部導体７１４に関してほぼ同軸上に配置された外部導体７１２を備える。内部導体７１４は、第一の材料７１６および第二の材料７１８によって外部導体７１２に対して保持され、この第一の材料７１６および第二の材料７１８のうち一方のみが内部導体７１４と接する。第一の材料７１６および第二の材料７１８は、それぞれ、外部導体７１２の内面と内部導体７１４の外面との間に第一および第二のエアギャップ７２０および７２２を規定する。第一および第二の誘電材料７１６、７１８の一方または両方の中には、それぞれ、誘電材料内部に規定される導管７２７および７２９を介して流体７２５が循環されている。この流体７２５の相対温度は、第一および第二の誘電材料７１６、７１８のうち一方または両方の熱膨張を調節して、内部導体７１４を外部導体７１２に対して位置決めし、内部導体７１４のインピーダンスを変化させるように、発電機３００により制御される電気回路を介して選択的に制御可能であり得る。流体７２５は、必要に応じて、または、選択的に、第一の誘電材料７１６と第二の誘電材料７１８との間に配置され、同様の様式で制御されてもよい。

本開示のいくつかの実施形態が、図面において示され、そして／または、本明細書において考察されてきたが、本開示は、当該分野が許容する程度に広い範囲であり、そして、本明細書も同様に解釈されるべきであることが意図されるので、本開示がこのいくつかの実施形態に限定されることは意図されない。したがって、上記の説明は、限定的なものとしてみなされるべきではなく、単なる特定の実施形態の例としてみなされるべきである。当業者は、添付の特許請求の範囲の趣旨および範囲内で、他の改変に想到する。

１０、１１０、２１０、３１０、４１０、５１０、７００：同軸ケーブル
１２、１１２、２１２、３１２、４１２、５１２、７１２：外部導体
１４、１１４、２１４、３１４、４１４、５１４、７１４：内部導体
１６、１１６、２１６、３１６、４１６、５１６、７１６：（第一の）誘電材料
１８、１１８、２１８、３１８、７１８：第二の誘電材料
２０、２２、７２０、７２２：空間、エアギャップ
２３０、２３２、２３４：スペーサー
３００：エネルギー源
３４０、３４２、４４０：抵抗型発熱体
５５０：形状記憶合金

Claims

同軸ケーブルであって、
電気エネルギー源に電気的に接続するように適合された外部導体および内部導体と；
該内部導体を該外部導体に対して第一の位置に位置決めする、該内部導体と該外部導体との間に配置される第一および第二の誘電材料であって、該第一の誘電材料は第一の熱膨張係数を有し、該第二の誘電材料は該第一の熱膨張係数とは異なる第二の熱膨張係数を有する、第一および第二の誘電材料と
を備え、
該第一および第二の誘電材料が、該内部導体を該外部導体に対して、該第一の位置から該第一の位置とは異なる第二の位置へと位置決めするために、加熱に応答して熱膨張性であり、かつ冷却に応答して熱収縮性である、同軸ケーブル。
前記内部導体は前記外部導体と同軸性に整列され、前記第二の位置において、該内部導体は、該外部導体と同軸性には整列されない、請求項１に記載の同軸ケーブル。
前記第一の誘電材料および前記第二の誘電材料が、ＡＢＳポリマー押出し成形品、ＡＢＳポリマーナイロンブレンド、ＰＥＫＫポリケトン、ＰＥＥＫポリケトン、充填材入りナイロンＰＴＦＥ、ポリカーボネート押出し成形品、ＬＤＰＥ（ポリエチレン）、ポリイミド、ＰＴＦＥ成形品、シリカエアロゲルおよびこれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項１に記載の同軸ケーブル。
前記第一および第二の誘電材料が、該第一の誘電材料と該第二の誘電材料との間に配置される少なくとも１つの空間を規定する、請求項１に記載の同軸ケーブル。
請求項１に記載の同軸ケーブルであって、形状記憶合金および抵抗型発熱体のうち少なくとも一方をさらに備え、該形状記憶合金および該抵抗型発熱体のうち少なくとも一方は、前記第一および第二の誘電材料のうち少なくとも一方の前記熱膨張を調節して、前記内部導体を前記外部導体に対して位置決めするために、該第一および第二の誘電材料のうち少なくとも一方と作動可能に関連付けられている、同軸ケーブル。
請求項１に記載の同軸ケーブルであって、前記第一の誘電材料と前記第二の誘電材料との間に流体が配置され、該流体の相対温度は、該第一および第二の誘電材料のうち少なくとも一方の熱膨張を調節して、前記内部導体を前記外部導体に対して位置決めするように選択的に制御可能である、同軸ケーブル。
請求項１に記載の同軸ケーブルであって、前記第一および第二の誘電材料のうち少なくとも一方の内部に少なくとも１つの発熱体が配置され、該発熱体の相対温度は、該第一および第二の誘電材料のうち少なくとも一方の熱膨張を調節して、前記内部導体を前記外部導体に対して位置決めするように選択的に制御可能である、同軸ケーブル。
請求項１に記載の同軸ケーブルであって、前記第一の誘電材料は、前記内部導体を保持し、そして、前記第二の誘電材料は、該第一の材料を機械的に支持する、同軸ケーブル。
請求項１に記載の同軸ケーブルであって、前記エネルギー源はセンサ電気回路を備え、該センサ電気回路は、前記内部導体の前記外部導体に対する位置を決定するために、該内部導体および該外部導体のうち少なくとも一方を監視する、同軸ケーブル。
請求項９に記載の同軸ケーブルであって、前記センサ電気回路は、前記内部導体を前記外部導体に対して位置決めし、該内部導体のインピーダンスを変化させるために、前記第一および第二の誘電材料のうち少なくとも一方の熱膨張を調節するための手段に作動可能に接続され、該調節するための手段は、形状記憶合金、抵抗型発熱体および温度制御可能な流体のうち少なくとも１つを含む、同軸ケーブル。