JP5662163B2 - マイクロ波照射装置 - Google Patents

Description

本発明は医療用途のマイクロ波照射装置に関する。

周囲組織を加熱および破壊するマイクロ波照射装置を使用して身体組織を切除することは良く知られている。このような照射装置の使用には肝臓などの身体内蔵内のガンの非侵襲的治療がある。ＧＢ２４１５６３０は患者に挿入できる細長軸（シャフト）を有するプローブを含んだ前述のタイプの照射装置を開示している。プローブの基端部は細長のフレキシブルなケーブルによって外部のマイクロ波発生器に接続されたハンドルを含んでいる。薄い細長のマイクロ波伝送ラインはプローブ内で、ハンドルからプローブの先端またはこの付近に配置された放射チップへ延びている。使用時にチップから放出されるマイクロ波が局在領域の周囲組織を加熱および切除する。

前述の照射装置の欠点のひとつはプローブが様々な理由で過熱することである。先ず、プローブからチップへと延びる伝送ラインにパワーロス（電力損失）が発生し、このパワーロスが伝送ラインとプローブの周囲部分を過熱する。次に放出マイクロ波エネルギーがプローブを加熱する。さらに切除の際の熱がプローブを伝導して戻る。このようなプローブの熱は不都合である。なぜならプローブの入口箇所にて患者の皮膚を焼くか、またはプローブのシャフト付近の患者の身体の他の部分を焼く可能性があるからである。英国政府規則は医療機器の外部温度は４８℃を超えてはならないとしている。

前述の問題を克服するため、プローブを冷却するための生理食塩水などの液体をプローブに通過させる方法がよく知られている。使用時に、液体がプローブ先端の開口部から体腔周囲内へと通流する。この構造の欠点は液体が傷部を満たし、身体外へ流出するか、または身体内へ流入することである。さらに放射されるマイクロ波エネルギーが体腔内の液体を加熱する。

前述の問題を克服するため、ＷＯ２００５/０１１０４９、ＤＥ２４０７５５９およびＵＳ４３７５２２０はそれぞれ、冷却液を流通路を介してプローブ先端へ送り、別の流通路を介して戻すというマイクロ波の照射装置を開示している。

これを達成するため、前述の照射装置のそれぞれは送り通路と戻り通路を提供するプローブ内の冷却パイプまたは前記複雑な構造を含んでいる。可能な限り非侵襲的に使用するにはマイクロ波照射装置プローブが細いことが有利なあることは理解できよう。しかしながら前述の照射装置で使用されるパイプと複雑な構造の欠点は、所望の流量を達成するためには送り通路と戻り通路がかなり太いことが必要であり、それに応じてプローブの全径が増加することが理解できよう。さらに、パイプまたは複雑な構造の挿入を実現するためにもプローブもまたかなり大きな径を有することが必要である。

イギリス特許第２４１５６３０号 国際公開番号 ＷＯ２００５/０１１０４９ ドイツ特許第２４０７５５９号 米国特許第４３７５２２０号

本発明は、前述の問題を軽減するマイクロ波照射装置を考案した。

本発明によれば、１本の細長シャフトを有するマイクロ波照射装置が提供される。このシャフトは筒状外周壁、シャフト先端に配置されたマイクロ波放射部、および筒状外周壁の内部で放射部へ延びる伝送ラインを含んでおり、細長の分流手段が筒状外周壁に沿って内部で延びており、分流手段の外周上の分離した２つの別々の位置にて筒状外周壁の内面に封止式に接触しており、分流手段の周囲は、冷却液を搬送するためにシャフトの縦方向に延びる第１および第２流通路を提供するためにそれら２つの別々の位置間で筒状壁とは非接触状態である。

使用時、冷却液はプローブを冷却するために第１通路を通過でき、冷却液はその後第２通路を通って戻る。分流手段と筒状外周壁は共同で流通路を提供しているため、複雑なパイプや複雑な構造の必要性がなく、プローブの径を最小化させることができる。後述するが、プローブ内へ挿入するために分流手段もまた比較的に直線的で単純な構造である。

１実施形態では分流手段は、筒状外周壁の内部断面形状とは異なる外部断面形状を有する１体の分流部材を含んでいる。例えば分流手段の外部断面形状は円形でよく、筒状壁の内部断面形状は長円形でよい。この逆も可能である。

分流部材は伝送ラインを通す中空管体を含むことができる。または伝送ライン自体が分流部材を形成できる。

別実施態様では分流部材は伝送ライン、およびシャフトの縦方向に伝送ラインと共に延びる細長分流部材を含んでおり、伝送ラインの側壁と分流部材の側壁は互いに接触し、２つの分離した別々の位置にて筒状外周壁の内面と接触している。

分流部材は比較的に細く、好適にはシャフトの筒状外周壁の内径と伝送ラインの外径との差とほぼ等しいかまたはそれより大きい径を有している。

放射チップで温度などのパラメータを検出できることが望ましい。これを達成するため、分流部材はシャフトの先端へ１本以上のワイヤを送るチューブまたはケーブルを含んでいる。使用時、ワイヤはシャフト先端のセンサからの測定信号を搬送することができる。

伝送ラインは、好適にはセンサに接続され、分流部材のワイヤと信号ペアを形成する導線を含んでいる。

好適には分流部材は熱電対の少なくとも１本のワイヤを通すチューブまたはケーブルを含んでおり、そのワイヤは好適にはコンスタンタンなどの第１金属で形成されている。第１金属のワイヤの先端は好適には伝送ラインの導線の先端に接続されており、導線は銅などの第２金属で形成されている。金属間で確実な接合部分を形成するために第２金属の本体は好適には第１金属のワイヤの先端に配置されている。第２金属の本体は好適にはプローブ内で伝送ラインの導線と電気的に接触している。

流通路は好適にはほぼ等しい断面積を有しており、流通路の断面積の合計は（筒状壁の内部断面積）−（伝送ラインの断面積）−（分割部材の断面積）の値と好適には等しい。

好適には分流手段の先端は流通路間の交差部を形成するため、プローブの放射部分の手前で終結している。

好適にはそれら流通路のうちの少なくとも１本は封止具または他の部材によってプローブの基端部で閉じられている。

好適にはシャフトの基端部は好適にはプローブのハンドルを形成する連結管内に延びている。

好適には連結管は互いに封止的に分離した第１および第２区画を含んでおり、第１および第２流通路は第１および第２区画とそれぞれ通流状態である。

好適には連結管の第１および第２区画はシャフト軸の縦方向でそれぞれ独立した位置に配置されている。

好適にはシャフトの筒状外周壁内の基端部にて開口部が形成されており、開口部は流通路と連結管の区画とを接続している。

好適には連結管の分室の１つは冷却液を運ぶ外部液流ダクトへの接続のためのポートを含んでいる。好適にはこの液流ダクトは冷却液をポンプまたは冷却液の他の加圧源からプローブ内へと運ぶ。

好適には連結管の他の分室は照射装置の細長フレキシブルケーブルの先端に接続するポートを含んでおり、ケーブルはマイクロ波放射源から延びており、ケーブルは冷却液を運ぶための液流ダクトを含んでいる。ケーブルの液流ダクトは好適には冷却液をプローブから廃液管または回収容器へと運ぶ。ケーブルの液流はこのようにしてパワーロスによって過熱する可能性があるケーブルの冷却にさらに貢献する。

好適にはケーブルの基端部はケーブルの液流ダクトの入口または出口として作用するポートを含んでいる。

本発明に従って、マイクロ波照射装置プローブの形成方法が提供される。この方法は、細長チューブの提供ステップと、チューブをその縦軸に対して直交方向で変形させるステップと、細長分流手段を変形チューブ内に挿入するステップと、チューブの形状を回復させるようにチューブを解放するステップとを含んでいる。

チューブの変形は細長分流手段をチューブ内に容易に挿入させる。いったん解放されると、チューブはその形状を回復し、細長分流手段をその周囲の２つの分離した位置の内面で接触する位置に押込む。このように２つの封止的に分離した流通路がチューブに沿って形成される。

好適にはこの方法は細長伝送ラインをチューブ内に挿入するステップを含んでいる。細長伝送ラインは分流手段を単独で形成するか、細長分流部材と共に形成することができる。後者の場合、伝送ラインと分流部材をチューブに同時的にまたは順番に挿入することができる。後者の場合、部材の一つをその変形に先立ってチューブ内に挿入することができる。

本発明の実施態様を添付の図面と関連させて例示の目的でのみ説明する。

本発明によるマイクロ波照射装置の第１実施例を示す概略図である。 図１の照射装置のプローブの先端を示す概観斜視図である。 図１の照射装置のプローブのシャフトの基端部を示す概観斜視図である。 図１の照射装置のプローブ基端部とマイクロ波供給ケーブルを示す概観斜視図である。 図１の装置のプローブの連結管の一部を示す概観斜視図である。 図１の照射装置の供給ケーブルの出口分室を示す概観斜視図である。 図１の照射装置のプローブのシャフトの製造方法を示す概略斜視図である。 本発明によるマイクロ波照射装置プローブの第２実施例のプローブのシャフトの縦断面図である。 図８の１Ｘ‐１Ｘ線に沿った断面図である。 本発明によるマイクロ波照射装置プローブの第３実施例のプローブのシャフトの横断面図である。

図１は、細長でフレキシブルな供給ケーブル１２を介して照射装置のプローブ１１に接続されたマイクロ波発生器１０を含んだマイクロ波照射装置のプローブを示している。プローブ１１はハンドル部１３とハンドル１３から延びる細長シャフト部１４とを含んでいる。使用時、発生器１０は供給ケーブル１２に沿ってプローブ１１へ伝送されるマイクロ波信号を発生させる。マイクロ波信号はその後プローブのシャフト１４に沿ってその先端の放射チップ１５に伝送される。

図２はステンレス鋼製の細長筒状外周壁１４を含んだシャフト１４を示している。共軸伝送ライン１７は筒状壁１４の内部で延びており、伝送ライン１７はその基端部でマイクロ波供給ケーブル１２と結合し、その先端でプローブ１１のチップ１５内部の放射アンテナ１６と結合している。固形ケーブルまたはワイヤの形状である細長分流部材１９は、共軸伝送ライン１７の大部分と共に延伸しており、部材１９は放射アンテナ１６から少し離れたところで終結している。

シャフト１４の大部分で伝送ライン１７と分流手段が筒状外周壁１８の内面および互い方向に押し付けられるように、伝送ライン１７と分流部材１９の径の合計は筒状外周壁１８の内径よりも少々大きい。伝送ライン１７と分流手段１９はこのようにして、基端部から分流部材１９が終結する箇所へシャフト１４に沿って延びる２つの液流導路２０と２１を共に形成している。２つの液流導路２０と２１は分流部材１９が終結する箇所を越えたところで相互に接続されている。

図３と図４は、導路２０の一つがシャフト１４の基端部にて部材２２によって封止されている様を示している。シャフト１４基端部にて筒状外周壁１８内に複数の開口部２７が形成されている。開口部２７は封止された導路２０と通流している。シャフト１４の基端部はプローブ１１のハンドル１３内に配置された連結管２３内に延びている。連結管２３は一般的に筒状であり、シャフト１４の縦軸に直交して広がる境界壁２６によって縦方向に提供された２つの分室２４と２５に分割されている。開口部２７が連結管２３の先端分室２４内へ開き、シャフト１４の第２（非封止）液流導路２１が連結管２３の基端分室内へ開く（通流する）ようにシャフト１４の基端部は連結管２３内へ入り境界壁２６を通過して延びている。入口ポート２８Aは連結管２３の側壁の外側に延びており、入口ポート２８Aは連結管２３の先端分室２４と通流している。

連結管２３の基端壁１３は供給ケーブル１２に接続されており、供給ケーブル１２は外側チューブ２８とチューブ２８内で圧迫されずに延びる共軸ケーブル２９を含んでいる。共軸ケーブル２９は連結管２３の基端壁３０を通って延びており、分室２５内で共軸連結器３１によって共軸伝送ライン１７に接続されている。チューブ２８の先端は、チューブ２８の内側が連結管２３の基端部分室２５内に開くように、連結管２３の基端壁３０の開口部に封止的に連結されている。

図６は細長筒状出口分室３２に接続された供給ケーブル１２の基端部を示している。供給ケーブル１２のチューブ２８の基端部は、チューブ２８の内部が出口分室３２内に開くように出口分室３２に連結されている。共軸ケーブル２９は出口分室３２を通って分室３２の基端壁外面上の共軸コネクタ３４へ延びている。出口ポート３３は出口分室３２の側壁を外側で延びている。

使用時、共軸コネクタ３４はマイクロ波発生器１０に接続されている。連結管２３の入口ポート２８Aは細長チューブ（図示せず）を介してポンプに接続されている。出口ポート３３は細長チューブ（図示せず）を介して回収容器に接続されている。動力を与えられると、ポンプが入口ポート２８Aを介して冷却液を連結管２３の先端分室２４へと送り込む。冷却液はその後シャフト１４の筒状外周壁１８内の開口部２７を通って液流導路２０へと流れ込む。冷却液はその後シャフト１４方向に流れることでシャフトの外壁１８と伝送ライン１７を冷却する。冷却液はその後液流導路２０からシャフト１４先端の別の液流導路２１へと分流部材１９が終結する箇所を越えて送られる。冷却液はその後冷却導路２１を介してシャフト１４に沿って戻り、そこで連結管２３の基端分室２５へと流入する。冷却液はその後連結管２３から供給ケーブル１２へと流出し、そこで外側チューブ２８と共軸ケーブル２９との間の環状流路内のケーブル１２に沿って流れる。冷却液はその後出口分室３２から出口ポート３３を通って回収容器へと流出する。このようにして冷却液は共軸ケーブル２９も冷却する。

図７は共軸伝送ライン１７と分流部材１９が、筒状外周壁１８をその縦軸を横切る方向に長円形に押し込んで変形させることによってシャフト１４の筒状外周壁１８内に挿入された状態を示す。その後伝送ライン１７と分流部材１９を変形した筒状外周壁１８内へ容易に挿入することができる。挿入されると加えた力は除かれ、共軸伝送ライン１７と分流部材１９が互いに筒状外周壁１８に押し付けられるように筒状外周壁１８の形状を回復させる。

図８と図９は図１から図７のプローブと類似するマイクロ波照射装置の別実施例を示しており、類似部分には同じ番号が付与されている。この実施例では細長分流部材１９は例えば鋼製の細チューブに置き換えられている。コンスタンタン製の細長絶縁ワイヤ３６が計器４３からチューブ３５を通って延びている。絶縁はコンスタンタンワイヤの先端から除去されており、銅材料体３７がコンスタンタンワイヤ３６の露出した導線上に配置されている。伝送ライン１７は外側の銅スリーブ４０を含んでいる。細長中央導線３８は銅スリーブ４０内で延びており、誘電スリーブ３９によって絶縁されている。コンスタンタンワイヤ３６上の銅材料体３７は伝送ライン１７の銅スリーブ４０に接触している。伝送ライン１７の銅スリーブ４０と堅固に接触するように、銅材料体３７はチューブ３５とほぼ同じ径を有している。銅材料体３７の外面を、伝送ライン１７の銅スリーブ４０との確実な接触を提供するように電気メッキしてもよい。銅導線４０の基端部はワイヤ４２を介して計器４３に接続されている。液流が漏れないように、チューブ３５は好適にはコンスタンタンワイヤ３６または他の部材によって封止されている。このようにして復路としてチューブ３５を使用する漏水のリスクを防止している。

熱電対計器４３からの完全回路はこのようにしてコンスタンタンワイヤ３６、銅材料体３７および伝送ライン１７の銅スリーブ４０によって創出されることは理解できよう。銅材料体３７内の銅とコンスタンタンの接合部がプローブ１１のチップ温度の表示を提供するために使用できる熱電対接点を形成している。

計器４３から延びる２本の熱電対ワイヤ３６と４２は、好適には外側チューブ２８と共軸ケーブル２９との間の環状流路内のケーブル１２に沿って出口連結管３２内へと延びている。ワイヤ３６と４２はその後連結管１３を通ってプローブ１１のシャフト１４へ延びている。この構造はワイヤ３６と４２を隠蔽させ、照射装置の全体外観を向上させている。

図１０は図８と図９の実施例と類似するマイクロ波照射装置プローブの別実施例を示しており、類似部分には同じ番号が付与されている。本実施例では別々の分流部材１９が除かれており、代わりに伝送ライン１７は自身で２つの液流導路１２０と１２１を提供している。これはシャフト１４に、通常は断面が長円形である筒状外周壁１１８を提供することで達成できる。伝送ライン１７は、外周壁をその縦方向を横断する方向で形状が円形となるまで変形させることで外周壁１１８に挿入される。これによって伝送ライン１７が対角位置で外周壁１１８と接触状態で伝送ライン１７が挿入されるように変形力が除去できる。

本発明によるマイクロ波照射装置プローブは簡素で安価に製造できるが、プローブを確実に冷却できる。

Claims (12)

1. プローブを備えたマイクロ波照射装置であって、
   筒状外周壁を有する細長シャフト、前記シャフト先端に配置されたマイクロ波放射部を含んでおり、
   細長の分流手段が前記筒状外周壁に沿って内部で延びており、前記分流手段の外周の空間的に隔てられた２つの位置において、分流手段の全長にわたり、前記筒状外周壁の内面に封止式に接触しており、前記分流手段の周囲は、冷却液を搬送するための前記シャフトの縦方向に延びる第１および第２流通路を提供するために、前記２つの位置の間においては、前記筒状壁と非接触状態であり、
   前記分流手段は放射部へ延びる細長の伝送ラインと、シャフトの縦方向に前記伝送ラインと共に延びる細長の分流部材を含んでおり、前記伝送ラインの側壁と前記分流部材の側壁は互いに接触し、２つの分離した別々の位置にて筒状外周壁の内面と接触しており、
   前記分流部材は筒状外周壁の内径と伝送ラインの外径との差とほぼ等しいかまたはそれより大きい径を有し、
   少なくとも前記分流部材又は前記伝送ラインのいずれかは、前記筒状外周壁が前記分流部材の円形の外部断面とは異なる長円形になるように、前記筒状外周壁の縦軸に対して横方向から圧迫して、前記筒状外周壁の内部に挿入され、
   さらに、少なくとも前記分流部材又は前記伝送ラインのいずれかを挿入した後、
   前記筒状外周壁の形状を回復できるように、前記圧迫する力は取り除かれて、
   前記伝送ラインと前記分流部材が、互いに前記筒状外周壁に対して押しつけられることを特徴とするマイクロ波照射装置。
2. 前記流通路はほぼ等しい断面積を有しており、前記流通路の断面積の合計は（筒状壁の内部断面積）−（伝送ラインの断面積）−（分割部材の断面積）の値と等しいことを特徴とする請求項１記載のマイクロ波照射装置。
3. 前記分流部材はシャフトの先端へ１本以上のワイヤを送るチューブまたはケーブルを含んでおり、前記ワイヤは前記シャフト先端のセンサからの測定信号を搬送することができることを特徴とする請求項１又は２記載のマイクロ波照射装置。
4. 前記分流部材は熱電対の少なくとも１本のワイヤを通すチューブを含んでいることを特徴とする請求項２または３記載のマイクロ波照射装置。
5. 前記伝送ラインは、センサに接続され、ワイヤと信号のペアを形成する導線を含んでいることを特徴とする請求項３または４記載のマイクロ波照射装置。
6. 前記ワイヤは第1金属で形成され、前記ワイヤは前記導線の先端に接続されており、該導線は銅である第２金属で形成されていることを特徴とする請求項５記載のマイクロ波照射装置。
7. 前記分流手段の先端は流通路間の交差部を形成するため、プローブの放射部分の手前で終結していることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のマイクロ波照射装置。
8. 前記シャフトの基端部はプローブのハンドルを形成する連結管内に延びており、前記連結管は照射装置の細長のフレキシブルケーブルの先端に接続するポートを含んでおり、前記ケーブルはマイクロ波放射源から延びる伝送ラインを送り、前記ケーブルは前記伝送ラインを冷却するために、冷却液を運ぶための液流ダクトを含んでいることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のマイクロ波照射装置。
9. 前記連結管は互いに封止的に分離した第１および第２区画を含んでおり、前記第１および第２流通路は前記第１および第２区画とそれぞれ通流状態であることを特徴とする請求項８記載のマイクロ波照射装置。
10. 前記連結管の第１および第２区画はシャフト軸の縦方向でそれぞれ独立した位置に配置されていることを特徴とする請求項９記載のマイクロ波照射装置。
11. 前記シャフトの筒状外周壁内の基端部にて開口部が形成されており、該開口部は流通路と連結管の区画とを接続していることを特徴とする請求項９または１０記載のマイクロ波照射装置。
12. 液体が第１流通路に沿ってシャフトの先端側へ流れ、第２流通路に沿って戻るようにプローブを通る液流を創出する手段を含むことを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載のマイクロ波照射装置。

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