JP6054748B2 - Medical heating device with self-regulating electric heating element - Google Patents

Medical heating device with self-regulating electric heating element Download PDF

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Description

本願は、出願第12/652,626号(2010年1月5日出願、代理人事件番号028486−000100US)および、出願第12/783,714号(2010年5月20日出願、代理人事件番号078486−000200US)の一部継続出願であり、これらの出願の全開示は、参照により本明細書に援用される。   Application No. 12 / 652,626 (filed on Jan. 5, 2010, agent case number 028486-000100 US) and application No. 12 / 783,714 (filed on May 20, 2010, agent case) No. 078486-000200 US), the entire disclosures of which are hereby incorporated by reference.

(発明の分野)
本発明は、概して、医療用デバイスおよび方法に関し、より具体的には、組織切除、組織切断、または組織収縮のために、標的組織の加熱を生じさせる、プローブを備える、医療用加熱デバイス、ならびにそのようなデバイスの励起および制御に関する。
(Field of Invention)
The present invention relates generally to medical devices and methods, and more specifically, medical heating devices comprising probes that cause heating of a target tissue for tissue excision, tissue cutting, or tissue contraction, and It relates to the excitation and control of such devices.

医療用加熱デバイスは、現在、いくつかの治療計画において、組織治療および切除のために使用されている。典型的には、熱は、2つの点間の無線周波数誘発アーク放電を使用して、または身体を通した接地デバイスへの電流伝導によって、発生される。そのようなプローブは、組織を切除、切断、または収縮するのに伴って、組織を焼灼し得る。焼灼は、電流によって加熱された金属プローブからの熱伝導を使用して、組織を封止するプロセスであって、加熱は、軟組織内の血管からの出血を停止させる。着目関連特許および刊行物として、特許文献1、米国特許第4,411,266号、第5,190,517号、第5,345,305号、第5,554,679号、第6,039,734号、第6,132,426号、第6,139,545号、第6,312,392号、第6,451,011号、第6,770,072号、第7,220,951号、第7,309,849号、第7,476,242号、および第7,483,738号、米国出願公開第2007/0167943号、PCT出願公開第WO2006/009705号および第WO2008/014465号、ならびにRamsayら(1985)Urol Res13:99−102、Hernandez−Zendejasら(1994)Aesth Plas Surg18:41−48、Utleyら(1999)Arch Facial Plast Surg1:46−48、およびNewman(2009)“Radiofrequency Energy for Denervation of Selected Facial Muscles:Clinical Experiencesat Six Months”The Internet Journal of Plastic Surgery,Volume 5,Number 2が挙げられる。   Medical heating devices are currently used for tissue treatment and ablation in several treatment plans. Typically, heat is generated using radio frequency induced arcing between two points or by current conduction through the body to a grounding device. Such a probe can cauterize tissue as it is excised, cut or contracted. Cauterization is the process of sealing tissue using heat conduction from a metal probe heated by an electric current, which stops bleeding from blood vessels in soft tissue. As related patents and publications of interest, Patent Document 1, US Pat. Nos. 4,411,266, 5,190,517, 5,345,305, 5,554,679, 6,039 , 734, 6,132,426, 6,139,545, 6,312,392, 6,451,011, 6,770,072, 7,220,951 No. 7,309,849, 7,476,242, and 7,483,738, US Application Publication No. 2007/0167943, PCT Application Publication Nos. WO2006 / 009705 and WO2008 / 014465. And Ramsay et al. (1985) Urol Res 13: 99-102, Hernandez-Zendejas et al. (1994) Aesth Plus Surg. 8: 41-48, Utley et al. (1999) Arch Facial Plast Surg1: 46-48, and Newman (2009) "Radiofrequency Energy for Denervation of Selected Facial Muscles: Clinical Experiencesat Six Months" The Internet Journal of Plastic Surgery, Volume 5, Number 2 is mentioned.

電気外科手術は、組織を切断、凝固、乾燥、または放電治療するための手段として、高周波数、通常、無線周波数である、電流を組織に印加するものである。その効果は、血液損失が制限された状態において、精密な切断を行う能力を含む。電気外科手術はまた、外科手術手技を含み、組織の1つ以上の局所部分が、標的組織近傍の他の種類の組織を加熱することなく、熱を発生させるために、高周波交流電流を使用して、切除される。電気外科手術デバイスは、プローブ状構造を使用して、標的組織に物理的に接触し、そのような構造は、電流を組織に通過させるように作用する電極の種類であり得る。電気外科手術デバイスは、典型的には、実質的に、組織に物理的損傷を生じさせない。   Electrosurgery is the application of high frequency, usually radio frequency, electrical current to tissue as a means to cut, coagulate, dry, or discharge treat tissue. The effect includes the ability to make precise cuts in a state where blood loss is limited. Electrosurgery also includes a surgical procedure in which one or more local portions of tissue use high frequency alternating current to generate heat without heating other types of tissue near the target tissue. And excised. An electrosurgical device uses a probe-like structure to physically contact a target tissue, and such a structure can be a type of electrode that acts to pass current through the tissue. Electrosurgical devices typically do not substantially cause physical damage to tissue.

電気外科手術(アーク系)加熱デバイスに関わる問題の1つは、医療実践、手術室、または病院において生じ得る、電気火災の危険である。電流伝導デバイスは、源から接地へと、組織を通って、電流が辿る経路の十分な制御が欠けている。生じる組織加熱の量もまた、制御が困難であって、潜在的に、治療の副作用として、不必要な傷害をもたらす。   One problem with electrosurgical (arc-based) heating devices is the risk of electrical fires that can occur in medical practice, operating rooms, or hospitals. Current conducting devices lack sufficient control of the path the current follows through the tissue, from source to ground. The amount of tissue heating that occurs is also difficult to control and potentially results in unnecessary injury as a side effect of treatment.

他の種類の医療用加熱デバイスは、スイッチまたは熱電対によって、サーモスタットで制御される、抵抗電気加熱要素を使用する。これらのデバイスは、本質的に、電気加熱要素を完全にオンまたは完全にオフに切り替えることによって、熱産生およびプローブ温度を制御し、組織切除または組織切断目的のために最適以上である、医療用デバイスの切除または切断プローブの温度変動をもたらす。   Another type of medical heating device uses a resistive electrical heating element that is thermostatically controlled by a switch or thermocouple. These devices are essentially medical applications that control heat production and probe temperature by switching electrical heating elements completely on or completely off, and are more than optimal for tissue ablation or tissue cutting purposes Device ablation or cutting probe temperature variation.

神経は、比較的に大きい細胞である。各神経細胞は、細胞体、複数の樹状突起、軸索線維、および複数の軸索末端を含む。細胞体は、細胞の核を含む、神経の中心部分である。細胞体は、直径4から100マイクロメートルに及び得る。軸索および樹状突起は、細胞体から外側に延在する、線維である。多くの樹状突起は、典型的には、細胞体を囲み、そこから分岐し、最大数百ミクロンの長さを有する。軸索は、細胞体から外側に延在する、単一のケーブル状突起であって、細胞体の直径の100倍にわたって延在し得る。軸索は、細胞体から電気化学神経信号を伝達し、効果的に1つ以上の筋肉を制御する。軸索末端は、軸索の細胞体端と反対に位置する。典型的には、軸索末端は、化学物質を放出し、1つ以上の筋肉または他の組織あるいは1つ以上の筋肉または他の組織につながる、神経細胞の鎖内の別の神経細胞からの他の樹状突起または細胞体と通信する、シナプスの分岐網で終端する。   A nerve is a relatively large cell. Each neuron includes a cell body, multiple dendrites, axon fibers, and multiple axon ends. The cell body is the central part of the nerve, including the cell nucleus. Cell bodies can range from 4 to 100 micrometers in diameter. Axons and dendrites are fibers that extend outward from the cell body. Many dendrites typically surround and branch from the cell body and have a length of up to several hundred microns. An axon is a single cable-like protrusion that extends outward from the cell body and can extend over 100 times the diameter of the cell body. Axons transmit electrochemical nerve signals from the cell body and effectively control one or more muscles. The axon end is located opposite the cell body end of the axon. Typically, axon ends release chemicals from one or more muscles or other tissues or from another nerve cell in the chain of nerve cells that leads to one or more muscles or other tissues. Terminate at a branch network of synapses that communicates with other dendrites or cell bodies.

典型的には、多くの細胞からの多数の軸索が、他の入れ子状導管をその内側に伴う神経上膜と呼ばれる大きな導管内にともに束にされる。これらの導管の生理学的構造を分析するにあたって、我々は、各軸索を直接囲む神経内膜と呼ばれる内側導管または鞘から開始する。複数の軸索は、典型的には、小束にともに群化され、さらに、神経周膜と呼ばれる中間レベルの鞘によって保護される。さらに、軸索の複数の神経周膜束が、典型的には、神経上膜と呼ばれる外側鞘内に入れ子にされる。したがって、各軸索は、少なくとも3つの鞘層、すなわち、最外側から最内側層へと、神経上膜、神経周膜、および神経内膜によって保護される。各大きな導管または神経上膜は、神経内膜導管の多くの束を含み、したがって、いくつかの神経細胞の軸索を完全に分断する一方、他の神経細胞の完全な神経内膜を無傷で残すことが可能であろうことに留意されたい。   Typically, a large number of axons from many cells are bundled together in a large conduit called the supraneuronal membrane with other nested conduits inside. In analyzing the physiological structure of these conduits, we begin with an inner conduit or sheath called the intima that directly surrounds each axon. Multiple axons are typically grouped together in small bundles and further protected by an intermediate level sheath called the perineurium. In addition, a plurality of perineural bundles of axons are typically nested within an outer sheath called the epithelial membrane. Thus, each axon is protected by the epithelial membrane, perineurium, and endoneurium from at least three sheath layers, the outermost to the innermost layer. Each large conduit or supraneuronal membrane contains many bundles of endometrial conduits, and thus completely disrupts the axons of some nerve cells, while intact the complete inner membrane of other neurons Note that it may be possible to leave.

Seddonシステムは、神経傷害を説明するために使用される、基本的分類システムであって、傷害の3つのカテゴリとして、神経振盪症、軸索断裂症、および神経断裂症がある。神経振盪症の場合、軸索の完全性が保存され、したがって、神経内膜、神経周膜、および神経上膜はすべて、無傷であるが、軸索へと伝わる電気化学インパルスの伝導に妨害がある。これは、最も軽度な形態の神経傷害である。神経振盪症は、典型的には、細胞への振盪傷害によって生じる、生化学的障害である。機能の一時的損失があり、これは、傷害から数時間から数ヶ月(平均6−8週間)以内で回復可能である。   The Seddon system is a basic classification system used to describe nerve injury, and there are three categories of injury: neuralgia, axotomy, and nerve rupture. In the case of concussion, the integrity of the axon is preserved, so the intima, perineurium, and epithelium are all intact, but interfere with the conduction of electrochemical impulses that travel to the axon. is there. This is the mildest form of nerve injury. Neuritus is a biochemical disorder typically caused by shaking injury to cells. There is a temporary loss of function, which can be recovered within hours to months (average 6-8 weeks) of the injury.

軸索断裂症の場合、軸索の完全性が妨害されるが、神経内膜、神経周膜、および神経上膜は、破壊または著しく変形されない。その結果、典型的には、運動および感覚機能の両方が損失されるが、軸索の再生を通して、回復するが、そのプロセスは、1日あたり一定の速度で生じ、典型的には、回復のために、神経振盪症より時間がかかる。神経振盪症および軸索断裂症の場合、無傷の神経内膜は、軸索再生のための誘導を提供し、神経は、神経内膜管に沿って、再生する。   In the case of axonal rupture, the integrity of the axon is disturbed, but the intima, perineurium, and epithelium are not destroyed or significantly deformed. As a result, both motor and sensory functions are typically lost, but recovered through axonal regeneration, but the process occurs at a constant rate per day, typically Because of this, it takes more time than neuritus. In the case of neuritus and axotomy, the intact inner lining provides guidance for axonal regeneration, and the nerve regenerates along the inner lining tube.

反対に、神経断裂症の場合、支持構造の完全性は、断裂または破壊され、軸索再成長および再移植を妨害する。典型的には、傷害は、細胞の重度の挫傷、伸展、または裂傷、あるいは神経内膜、神経周膜、または神経上膜の摂動を伴うほど十分な細胞構造の他の内部断裂から生じる。その結果、典型的には、運動、感覚、および自律神経機能が完全に損失される。したがって、電気化学信号は、筋肉または標的組織への接続を完了しない。神経断裂症傷害は、典型的には、永久的である。   Conversely, in the case of nerve rupture, the integrity of the support structure is ruptured or destroyed, preventing axonal regrowth and reimplantation. Typically, the injury results from severe contusion, stretch, or laceration of the cell, or other internal ruptures of cellular structures sufficient to involve perturbation of the intima, perineurium, or epithelium. As a result, typically motor, sensory, and autonomic functions are completely lost. Thus, the electrochemical signal does not complete the connection to muscle or target tissue. Nerve rupture injury is typically permanent.

比較的に一時的である種類の神経断裂症は、典型的には、神経細胞内またはその近傍に注入される、局所麻酔によって生じる神経毒性からもたらされる。麻酔もまた、筋肉に送信される電気化学信号を妨害し、それによって、運動、感覚、および自律神経機能の損失をもたらす。皺のための人気の美容手技と併用される、ボツリヌス毒素またはBotox(登録商標)は、神経筋接合部に作用し、神経と筋肉との間の伝達を遮断し、筋肉の麻痺をもたらし、皺を軽減させる、神経修飾物質として、使用される。   A type of neuroleptic disease that is relatively transient typically results from neurotoxicity caused by local anesthesia injected into or near nerve cells. Anesthesia also interferes with the electrochemical signals transmitted to the muscle, thereby resulting in loss of movement, sensation, and autonomic function. Botulinum toxin or Botox®, used in conjunction with popular cosmetic procedures for hemorrhoids, acts on the neuromuscular junction, blocking transmission between nerves and muscles, resulting in muscle paralysis, Used as a neuromodulator to reduce

これらの理由から、組織加熱の場所および量にわたって、制御を改善し、患者およびオペレータの両方に、安全性の改善をもたらす、自己制御式医療用加熱デバイスを提供することが望ましいであろう。さらに、電流加熱手段を通して、最小レベルの神経振盪症から完全神経断裂症まで、広範囲の細胞傷害に影響を及ぼす一方、標的領域内の他の組織への同時物理損傷を最小限にする能力を提供することが望ましいであろう。さらになお、表面組織に美容上の欠陥を伴うことなく、患者に一時的効果または持続的緩和を提供することが望ましいであろう。これらの目的のうちの少なくともいくつかは、後述される本発明によって充足されるであろう。   For these reasons, it would be desirable to provide a self-controlling medical heating device that improves control over the location and amount of tissue heating and provides improved safety for both patients and operators. In addition, through current heating means, it provides the ability to affect a wide range of cell damage, from minimal levels of concussion to complete nerve rupture, while minimizing simultaneous physical damage to other tissues in the target area It would be desirable to do. Furthermore, it would be desirable to provide the patient with a temporary effect or sustained relief without cosmetic defects in the surface tissue. At least some of these objectives will be met by the present invention described below.

米国特許第4,026,300号明細書US Pat. No. 4,026,300

本発明は、例えば、以下を提供する:
(項目1)
医療用加熱デバイスであって、
携帯式封入体と、
前記封入体内の電源と、
前記封入体の端部から延在する熱伝導性プローブであって、組織接触遠位端を有するプローブと、
20から約80の範囲内の温度変化に応答して、2から4のオーダーの範囲内の抵抗変化を有する小型加熱器を形成する温度変化係数(TCC)要素と
を備え、
前記熱伝導性プローブは、前記TCC要素に連結され、前記TCC要素から前記組織接触遠位端に熱を伝達する、医療用加熱デバイス。
(項目2)
前記TCC要素は、温度上昇に応答して、抵抗が変化するPTCまたはNTC/ZTC要素を含み、前記PTCまたはNTC/ZTC要素は、
サーミスタ加熱器材料からなり、該サーミスタ加熱器材料は、5%から40%の伝導性ドーパント材料を伴うポリマー系材料と、ドーパント材料を伴わないセラミック材料中に5%から40%の伝導性ドーパント材料を伴うセラミック系材料とを含み、該サーミスタ加熱器材料は、温度に伴って変動する電気抵抗によって特徴付けられ、前記変動は、前記要素からの熱産生の変動を生じさせる、項目1に記載の医療用加熱デバイス。
(項目3)
前記電源は、直流電流バッテリである、項目1に記載の医療用加熱デバイス。
(項目4)
前記封入体は、断熱外被を備えている、項目1に記載の医療用加熱デバイス。
(項目5)
前記TCC要素は、コア電気スペーサの周囲に巻かれている少なくとも1つのコイルの物理的形態を有し、前記コア電気スペーサは、いくつかの領域を電気的に分離するが、前記TCC要素の他の領域を前記電源に電気的に接続し、前記少なくとも1つのコイルの長さを通して電流経路をもたらすように機能する、項目1に記載の医療用加熱デバイス。
(項目6)
前記TCC要素は、コア電気スペーサの周囲に巻かれているシートの物理的形態を有し、前記シートの両端は、前記電源に接続され、前記シート全体を通して電流経路を提供する、項目1に記載の医療用加熱デバイス。
(項目7)
前記TCC要素は、細長いコア上において前記TCC要素を通して走る縦方向チャネルを有する物理的形態を有し、前記細長いコアは、前記TCC要素を前記電源および前記熱伝導性プローブに電気的に連結し、前記細長いコアを通して電流経路を提供する手段を格納し、前記プローブは、前記TCC要素に隣接する前記プローブの領域を被覆する電気絶縁シースを有している、項目1に記載の医療用加熱デバイス。
(項目8)
前記熱伝導性プローブは、1つ以上の針形状のプローブを備えている、項目1に記載の医療用加熱デバイス。
(項目9)
前記熱伝導性プローブは、標的組織から、材料を送達または除去するために適応された少なくとも1つの中空チューブを備えている、項目9に記載の医療用加熱デバイス。
(項目10)
前記熱伝導性プローブは、円形、楕円形、正方形、長方形、または長円形である断面形状を有する、項目9に記載の医療用加熱デバイス。
(項目11)
前記熱伝導性プローブは、円唇、回転ボール状、穿刺、先鋭、または鈍頭である遠位端を有する、項目9に記載の医療用加熱デバイス。
(項目12)
組織場所に熱を送達する方法であって、
項目1に記載の医療用加熱デバイスを提供することと、
前記要素TCC要素が加熱するように、電源から、前記TCCを通して電流を通すことと、
前記熱伝導性プローブの組織接触遠位端を前記組織場所に対して係合させることと
を含み、
熱が前記組織に送達され、前記プローブを冷却させ、それが、前記TCC要素を冷却させ、温度変化を生じさせ、それが、前記抵抗を変化させ、前記TCC要素の温度を制御点に復帰させる、方法。
(項目13)
高周波医療用加熱デバイスであって、
携帯式封入体と、
前記封入体内の電源と、
前記電源から電流を引き込み、無線周波数電流を発生させる、電場発生器と、
少なくとも1つの組織プローブと、
1つ以上の組織プローブ上の少なくとも2つの伝導性区分と、
20から約80の範囲内の温度変化に応答して、2から4のオーダーの大きさの範囲内の抵抗変化を有する、温度変化係数(TCC)要素と
を備え、
前記TCC要素は、前記電場発生器と前記少なくとも2つの伝導性区分との間で直列である、高周波医療用加熱デバイス。
(項目14)
前記TCC要素は、温度上昇に応答して、抵抗が変化するPTCまたはNTC/ZTC要素を含み、前記PTCまたはNTC/ZTC要素は、
サーミスタ加熱器材料からなり、該サーミスタ加熱器材料は、5%から40%の伝導性ドーパント材料を伴うポリマー系材料、セラミック材料中に5%から40%の伝導性ドーパント材料を伴うセラミック系材料、またはドーパント材料を伴わないセラミック材料を含み、該サーミスタ加熱器材料は、温度に伴って変動する電気抵抗によって特徴付けられ、前記変動は、前記要素からの熱産生の変動を生じさせる、項目13に記載の医療用加熱デバイス。
(項目15)
前記電源は、直流電流バッテリである、項目13に記載の医療用加熱デバイス。
(項目16)
前記封入体は、断熱外被を備えている、項目13に記載の医療用加熱デバイス。
(項目17)
2つの組織プローブおよび2つの伝導性区分を伴い、各プローブは、その上に位置する1つの伝導性区分を有している、項目13に記載の高周波交流電流医療用デバイス。
(項目18)
3つの組織プローブおよび3つの伝導性区分を伴い、各プローブは、その上に位置する1つの伝導性区分を有している、項目13に記載の高周波交流電流医療用デバイス。
(項目19)
前記少なくとも1つの組織プローブおよびその上に位置する少なくとも2つの伝導性区分は、前記封入体に可撤性に取り付け可能である、項目13に記載の高周波交流電流医療用デバイス。
(項目20)
少なくとも2つの交換可能組織プローブアセンブリを備えている、項目13に記載の医療用加熱デバイス。
(項目21)
1つ以上の組織貫通組織プローブを伴う第1の組織プローブアセンブリと、1つ以上の表面係合組織プローブを伴う第2の組織プローブアセンブリとを備えている、項目20に記載の医療用加熱デバイス。
(項目22)
前記電場発生器は、神経を刺激して位置を特定することができる直流電流を選択的に産生することと、高周波電流を産生し、前記直流電流によって位置を特定された神経を治療することとを行うように適合されている、項目13に記載の医療用加熱デバイス。
(項目23)
組織を加熱する方法であって、
項目13に記載の高周波医療用加熱デバイスを提供することと、
前記電場発生器から前記組織プローブに無線周波数電流を通すことと、
前記2つの伝導性区分を組織に対して係合させ、前記組織をオーム加熱することと
を含み、
前記TCC要素は、前記2つの伝導性区分への電流を制御し、前記電流を所望の範囲内に維持する、方法。
(項目24)
無線周波数電流によって、神経組織を治療する方法であって、
項目22に記載の高周波医療用加熱デバイスを提供することと、
前記電場発生器から前記組織プローブに直流電流を通すことと、
前記2つの伝導性区分を組織に対して係合させ、標的神経を刺激することと、
前記神経が刺激される場所を観察することと、
前記プローブが、前記観察された場所にある間、前記電場発生器から前記組織プローブに、無線周波数電流を通すことと
を含み、
前記TCC要素は、前記2つの伝導性区分への電流を制御し、前記電流を所望の範囲内に維持する、方法。
本発明の第1の側面では、医療用加熱デバイスは、自己制御式伝導性材料から形成される電気抵抗加熱器要素を具備する。自己制御式伝導性材料は、材料を通る電流からの熱産生が、自動的に、温度に伴って変動し、好ましくは、標的制御値またはその近傍に温度を制御するように、温度に伴って変動する電気抵抗によって特徴付けられる伝導性ポリマーまたは伝導性セラミック材料であり得る。封入体は、典型的には、断熱外被であって、通常、同様に、封入体内にある、電源に、例えば、配線によって、連結することができる、加熱器要素の少なくとも一部を含む。熱伝導性プローブは、外被または他の封入体から外側に延在し、電気加熱器要素に熱的に連結される。医療用加熱デバイスは、組織の熱切除、除神経、切断、または収縮のいずれかのために、あるいはプローブが中空チューブである場合、加熱される材料を標的組織に適用するために、プローブの端部または他の露出表面が、標的組織に接触される方法において使用され得る。プローブの温度は、加熱器要素のために使用される伝導性材料の温度依存抵抗によって、自己制御式であるため、デバイスは、「自己制御された」動作温度を有し、標的組織の過熱および/または加熱不足は、低減または回避される。
The present invention provides, for example:
(Item 1)
A medical heating device,
A portable enclosure;
A power source in the enclosure;
A thermally conductive probe extending from an end of the inclusion body having a tissue contacting distal end;
A temperature coefficient of change (TCC) element that forms a miniature heater having a resistance change in the order of 2 to 4 in response to a temperature change in the range of 20 ° C to about 80 ° C ;
The medical heating device, wherein the thermally conductive probe is coupled to the TCC element and transfers heat from the TCC element to the tissue contacting distal end.
(Item 2)
The TCC element includes a PTC or NTC / ZTC element whose resistance changes in response to a temperature increase, and the PTC or NTC / ZTC element includes:
Comprising a thermistor heater material, the thermistor heater material comprising a polymer-based material with 5-40% conductive dopant material and 5-40% conductive dopant material in a ceramic material without dopant material The thermistor heater material is characterized by an electrical resistance that varies with temperature, the variation causing variations in heat production from the element. Medical heating device.
(Item 3)
Item 2. The medical heating device according to Item 1, wherein the power source is a direct current battery.
(Item 4)
Item 2. The medical heating device according to Item 1, wherein the enclosure includes a heat insulating jacket.
(Item 5)
The TCC element has a physical form of at least one coil wound around a core electrical spacer, the core electrical spacer electrically separating several regions, but other than the TCC element The medical heating device of item 1, wherein the medical heating device is operative to electrically connect a region of the power source to the power source and to provide a current path through the length of the at least one coil.
(Item 6)
Item 2. The TCC element has a physical form of a sheet wound around a core electrical spacer, and both ends of the sheet are connected to the power source to provide a current path through the sheet. Medical heating device.
(Item 7)
The TCC element has a physical form having a longitudinal channel running through the TCC element on an elongated core, the elongated core electrically coupling the TCC element to the power source and the thermally conductive probe; Item 2. The medical heating device of item 1, storing means for providing a current path through the elongated core, the probe having an electrically insulating sheath covering a region of the probe adjacent to the TCC element.
(Item 8)
Item 2. The medical heating device according to Item 1, wherein the thermally conductive probe comprises one or more needle-shaped probes.
(Item 9)
10. The medical heating device of item 9, wherein the thermally conductive probe comprises at least one hollow tube adapted for delivering or removing material from a target tissue.
(Item 10)
Item 10. The medical heating device of item 9, wherein the thermally conductive probe has a cross-sectional shape that is circular, elliptical, square, rectangular, or oval.
(Item 11)
Item 10. The medical heating device of item 9, wherein the thermally conductive probe has a distal end that is a round lip, a rotating ball, a puncture, a sharp, or a blunt.
(Item 12)
A method of delivering heat to a tissue location,
Providing a medical heating device according to item 1;
Passing a current through the TCC from a power source so that the element TCC element heats;
Engaging a tissue contacting distal end of the thermally conductive probe with respect to the tissue location;
Heat is delivered to the tissue, causing the probe to cool, which causes the TCC element to cool, causing a temperature change that changes the resistance and returns the temperature of the TCC element to a control point. ,Method.
(Item 13)
A high-frequency medical heating device,
A portable enclosure;
A power source in the enclosure;
An electric field generator that draws current from the power source and generates radio frequency current;
At least one tissue probe;
At least two conductive sections on one or more tissue probes;
A temperature coefficient of change (TCC) element having a resistance change in the range of magnitude on the order of 2 to 4 in response to a temperature change in the range of 20 ° C to about 80 ° C ;
The high frequency medical heating device, wherein the TCC element is in series between the electric field generator and the at least two conductive sections.
(Item 14)
The TCC element includes a PTC or NTC / ZTC element whose resistance changes in response to a temperature increase, and the PTC or NTC / ZTC element includes:
Consisting of a thermistor heater material, the thermistor heater material being a polymer based material with 5% to 40% conductive dopant material, a ceramic based material with 5% to 40% conductive dopant material in the ceramic material, Or a ceramic material without dopant material, wherein the thermistor heater material is characterized by an electrical resistance that varies with temperature, said variation causing variations in heat production from said element, The medical heating device as described.
(Item 15)
Item 14. The medical heating device according to Item 13, wherein the power source is a direct current battery.
(Item 16)
Item 14. The medical heating device according to Item 13, wherein the enclosure includes a heat insulating jacket.
(Item 17)
14. The high frequency alternating current medical device of item 13, with two tissue probes and two conductive sections, each probe having one conductive section located thereon.
(Item 18)
14. A high frequency alternating current medical device according to item 13, comprising three tissue probes and three conductive sections, each probe having one conductive section located thereon.
(Item 19)
14. The high frequency alternating current medical device of item 13, wherein the at least one tissue probe and at least two conductive sections located thereon are removably attachable to the enclosure.
(Item 20)
14. The medical heating device of item 13, comprising at least two replaceable tissue probe assemblies.
(Item 21)
21. The medical heating device of item 20, comprising a first tissue probe assembly with one or more tissue penetrating tissue probes and a second tissue probe assembly with one or more surface engaging tissue probes. .
(Item 22)
The electric field generator selectively produces a direct current capable of stimulating a nerve to identify a position, producing a high frequency current and treating the nerve located by the direct current; 14. The medical heating device of item 13, wherein the medical heating device is adapted to perform.
(Item 23)
A method of heating tissue,
Providing a high-frequency medical heating device according to item 13,
Passing a radio frequency current from the electric field generator to the tissue probe;
Engaging the two conductive sections to tissue and ohmically heating the tissue;
The TCC element controls current to the two conductive sections and maintains the current within a desired range.
(Item 24)
A method of treating neural tissue with a radio frequency current comprising:
Providing a high-frequency medical heating device according to item 22,
Passing a direct current from the electric field generator to the tissue probe;
Engaging the two conductive sections to tissue and stimulating a target nerve;
Observing where the nerve is stimulated;
Passing a radio frequency current from the electric field generator to the tissue probe while the probe is at the observed location;
The TCC element controls current to the two conductive sections and maintains the current within a desired range.
In a first aspect of the invention, a medical heating device comprises an electrical resistance heater element formed from a self-controlling conductive material. Self-regulating conductive materials are preferably associated with temperature so that heat production from the current through the material automatically varies with temperature and preferably controls the temperature at or near the target control value. It can be a conductive polymer or a conductive ceramic material characterized by a variable electrical resistance. The enclosure is typically a thermally insulated jacket and typically includes at least a portion of a heater element that can also be connected to a power source, eg, by wiring, which is also within the enclosure. A thermally conductive probe extends outwardly from a jacket or other enclosure and is thermally coupled to an electrical heater element. A medical heating device is used to either end the probe for thermal excision, denervation, cutting, or contraction of the tissue, or to apply the heated material to the target tissue if the probe is a hollow tube. A section or other exposed surface can be used in a method in which the target tissue is contacted. Since the temperature of the probe is self-regulating, due to the temperature-dependent resistance of the conductive material used for the heater element, the device has an “self-controlled” operating temperature, and overheating of the target tissue and Insufficient heating is reduced or avoided.

本発明の第2の側面では、無線周波数または他の高周波電場が、標的組織にわたって印加され、電流を標的組織にわたって「伝導」させる。熱は、オームまたはジュール加熱によって、本電流から産生され、そのように産生された熱は、本電流の量の二乗に比例する。「病変部位」は、組織が常温を上回って加熱される場所に生成される。加熱は、病変部位の温度が、最大温度を超えて上昇しないように、非常に制御された方法で生じる。注意深く制御された加熱は、所望の精密な細胞傷害を生じさせる機会を提供する。病変部位における熱発生は、標的組織内の電流と電気的直列接続にある、自己制御式伝導性材料電気構成要素によって、制御される。自己制御式伝導性材料電気構成要素は、標的組織にわたって流動する電流を精密に制御する。   In a second aspect of the invention, a radio frequency or other high frequency electric field is applied across the target tissue to “conduct” the current across the target tissue. Heat is generated from this current by ohmic or joule heating, and the heat so generated is proportional to the square of the amount of this current. A “lesion site” is generated where the tissue is heated above ambient temperature. Heating occurs in a very controlled manner so that the temperature of the lesion site does not rise above the maximum temperature. Carefully controlled heating provides the opportunity to produce the desired precise cell injury. Heat generation at the lesion site is controlled by a self-regulating conductive material electrical component in electrical series with the current in the target tissue. Self-regulating conductive material electrical components precisely control the current flowing across the target tissue.

組織内の熱産生および温度上昇は、組織を通過する高周波電流の量に正比例し、直接、上昇した温度の持続時間および程度は、病変部位の場所およびサイズとともに、主に、細胞損傷の種類および程度を決定し、順に、所望の精密な細胞傷害が達成されるかどうかを決定する。したがって、本発明は、精密な高周波電流制御を使用して、本レベルを超えることなく、患者に所望の結果を生じさせるために必要とされる精密な最小レベルの細胞傷害をもたらし、それによって、不必要な細胞傷害を伴うことなく、結果を生じさせる。   Thermogenesis and temperature rise in the tissue is directly proportional to the amount of high-frequency current that passes through the tissue, and the duration and extent of the elevated temperature directly, along with the location and size of the lesion site, mainly the type of cell damage and Determine the extent and, in turn, determine whether the desired precise cell injury is achieved. Thus, the present invention uses precise high frequency current control to provide the precise minimum level of cytotoxicity required to produce the desired result in the patient without exceeding this level, thereby It produces results without unnecessary cell damage.

本発明は、医療、歯科、または獣医学用途において使用され得る。本発明の例示的実施形態は、皺の治療および皮下組織の再形成を含む、美容用途を有する。例示的実施形態はまた、筋肉痙攣および慢性疼痛の治療および他の標的組織の1つ以上の筋肉の制御を含む、治療用途のためにも使用される。例示的実施形態は、所望の細胞傷害が、神経/筋肉収縮性機能を生じさせる、神経と筋肉との間において、一時的または持続的に、神経を「死滅」させる、あるいは電気化学接続を分断するように、神経組織に特定の影響を及ぼすように設計される。しかしながら、製造技術は、特定の着目細胞のサイズと比較して、経時的に変化するため(細胞は、ヒトまたはその他の任意の周知の種類であり得る)、本発明は、本発明装置上のプローブ/針の相対的サイズの制限内においてのみ、所望の精密な細胞傷害を体内の任意の種類の細胞または器官に生じさせるために使用され得る。他の特定の使用として、焼灼、すなわち、熱の印加によって、出血を停止させるもの、三叉神経を死滅させることによる片頭痛の治療が挙げられる。   The present invention may be used in medical, dental, or veterinary applications. Exemplary embodiments of the present invention have cosmetic applications, including hemorrhoid treatment and subcutaneous tissue remodeling. Exemplary embodiments are also used for therapeutic applications, including treatment of muscle spasms and chronic pain and control of one or more muscles of other target tissues. Exemplary embodiments provide that the desired cytotoxicity causes nerve / muscle contractile function, temporarily or persistently “kills” the nerve between muscles, or breaks the electrochemical connection. Designed to have a specific effect on neural tissue. However, since the manufacturing technique changes over time compared to the size of the particular cell of interest (cells can be human or any other known type), the present invention is on the device of the present invention. Only within the limits of the relative probe / needle size can be used to cause the desired precise cellular injury to any type of cell or organ in the body. Other specific uses include cauterization, i.e., stopping bleeding by applying heat, treating migraine by killing the trigeminal nerve.

したがって、本発明は、高周波交流電流医療用デバイスおよびそれを使用する方法を提供する。医療用デバイスは、高周波交流電流および直流電流送達を、自己制御式伝導性材料によって制御される電流と組み合わせることができる、携帯式バッテリ作動型低電力小型電気発生器であり得る。本発明による、高周波交流電流医療用デバイスは、電源、電場発生器と、自己制御式伝導性材料電気構成要素と、少なくとも1つのプローブまたは針型突起と、少なくとも1つのプローブまたは針型突起上に位置する、少なくとも2つの伝導性区分とを備える。少なくとも2つの伝導性区分は、電場が、伝導性区分間に生成され、双極式に動作するように、電場発生器に電気的に接続される。電場発生器は、標的組織内に、交流電流性質の電流を誘導、または発生させ、神経組織等のある標的組織内に熱を発生させ、ある所望の精密な細胞傷害を生じさせる。電場発生器はまた、治療処置に先立って、神経に筋肉を収縮させること、または別の観察可能応答を示すように誘発することによって、神経細胞を検出するために使用される、非治療パルスを産生し得る。所望の精密な細胞傷害は、神経振盪症から完全神経断裂症であり得、それによって、神経/筋肉収縮性機能を生じさせる、神経と筋肉との間において、一時的または持続的に、電気化学接続を分断する。自己制御式伝導性電気構成要素は、標的組織内の電流を制御し、標的組織の過熱を防止するように作用し、その温度に伴って、その電気伝導性を変動させる、自己制御式伝導性材料の固有の特性を通して、それを行うため、自己制御式伝導性材料電気構成要素は、標的組織を通過する電流との電気的直列接続におけるその定置によって、そのような精密な細胞傷害を可能にする。自己制御式伝導性材料電気構成要素は、サーミスタ、熱電対、またはスイッチのように、電気的に挙動する。自己制御式伝導性材料は、正の温度係数(PTC)材料、負の温度係数(NTC)材料、ゼロ温度係数(ZTC)材料、またはそれらの組み合わせであり得る。高周波交流電流医療用デバイスは、携帯式であるために十分に小型であり得る。電源、電場発生器、自己制御式伝導性材料電気構成要素、少なくとも1つのプローブまたは針型突起、および少なくとも2つの伝導性区分は、外科手術を行う外科医によって、快適に保持され、非常に効果的に取り扱われるように十分に小型かつ軽量である、1つのデバイスに組み込まれ得る。   Accordingly, the present invention provides a high frequency alternating current medical device and a method of using the same. The medical device can be a portable battery-operated low power miniature electricity generator that can combine high frequency alternating current and direct current delivery with current controlled by self-regulating conductive materials. A high frequency alternating current medical device according to the present invention comprises a power source, an electric field generator, a self-controlling conductive material electrical component, at least one probe or needle projection, and at least one probe or needle projection. At least two conductive sections located. The at least two conductive sections are electrically connected to an electric field generator so that an electric field is generated between the conductive sections and operates in a bipolar manner. The electric field generator induces or generates an electric current having an alternating current property in the target tissue, and generates heat in a target tissue such as nerve tissue, thereby causing certain desired precise cell injury. The electric field generator also generates a non-therapeutic pulse that is used to detect nerve cells by constricting the muscles to the nerve prior to the therapeutic treatment or by inducing another observable response. Can be produced. The desired precise cell injury can be from neurochumbria to complete nerve rupture, thereby producing a nerve / muscle contractile function, either transiently or persistently between the nerves and muscles. Disconnect the connection. Self-controlled conductive electrical components control the current in the target tissue, act to prevent overheating of the target tissue, and vary in its electrical conductivity with its temperature To do that through the intrinsic properties of the material, the self-regulating conductive material electrical component allows such precise cell injury by its placement in electrical series connection with current passing through the target tissue To do. Self-controlling conductive material electrical components behave electrically like a thermistor, thermocouple, or switch. The self-regulating conductive material can be a positive temperature coefficient (PTC) material, a negative temperature coefficient (NTC) material, a zero temperature coefficient (ZTC) material, or a combination thereof. The high frequency alternating current medical device can be small enough to be portable. The power source, electric field generator, self-controlling conductive material electrical component, at least one probe or needle projection, and at least two conductive sections are comfortably held and very effective by the surgeon performing the surgery Can be integrated into a single device that is small and lightweight enough to be handled.

したがって、本発明の具体的側面では、医療用加熱デバイスは、電源と、封入体の端部、典型的には、遠位端から延在し、組織接触遠位先端を有する、熱伝導性プローブの一部と、抵抗変化を提供し、通常、PTCを採用すると、20から約100、典型的には、30から約80の範囲内の温度変化(より大きな温度変化が、いくつかの用途では、採用することができる)に応答して、2から4のオーダーの大きさの範囲内で上昇する、温度変化係数(TCC)要素、典型的には、正の温度係数(PTC)要素または負の温度係数(NTC)とゼロ温度係数(ZTC)要素の組み合わせとを格納する、内部を画定する、携帯式封入体を備える。すなわち、オーム単位で測定される抵抗値は、通常、TTC材料の温度が、これらの温度範囲内の規模で変化すると、2から4のオーダーの大きさ分、増加(または、他の場合、減少)するであろう。TTC要素に電流を通過させることによって、材料の温度を上昇させ、熱伝導性プローブは、TTC要素に連結され、TTC要素から熱伝導性プローブの組織接触遠位端に熱を伝導させる。このように、プローブの遠位先端は、組織に対して接触され、TTC要素内で発生された熱を伝導することができる。熱が、プローブに伝導されるのに伴って、TTC材料の温度は、冷却され、したがって、PTC材料内の抵抗の降下をもたらすであろう。抵抗が降下すると、PTCを通る電流が増加し、したがって、本願に後述されるように、PTC曲線(図8)内の変動点に向かって、温度を回復させるであろう。 Thus, in a specific aspect of the present invention, a medical heating device includes a power source and an end of an enclosure, typically a distal end, and a thermally conductive probe having a tissue contacting distal tip. And a change in resistance, usually with PTC, a temperature change in the range of 20 ° C. to about 100 ° C. , typically 30 ° C. to about 80 ° C. In some applications, a temperature coefficient of variation (TCC) element, typically a positive temperature coefficient (PTC), that rises in the range of magnitude on the order of 2 to 4 in response to ) Comprising a portable enclosure defining an interior for storing elements or a combination of negative temperature coefficient (NTC) and zero temperature coefficient (ZTC) elements. That is, the resistance value measured in ohms typically increases (or otherwise decreases) by a magnitude on the order of 2 to 4 when the temperature of the TTC material changes in magnitude within these temperature ranges. ) Will do. By passing a current through the TTC element, the temperature of the material is increased and the thermally conductive probe is coupled to the TTC element and conducts heat from the TTC element to the tissue contacting distal end of the thermally conductive probe. In this way, the distal tip of the probe can contact the tissue and conduct heat generated within the TTC element. As heat is conducted to the probe, the temperature of the TTC material will cool, thus resulting in a drop in resistance within the PTC material. As the resistance falls, the current through the PTC will increase, thus restoring temperature to the point of variation in the PTC curve (FIG. 8), as described later in this application.

医療用加熱デバイスは、好ましくは、本明細書に後述されるように、特定の組成物を有する、PTC要素を備えるであろう。例示的電源は、直流電流バッテリであって、例示的封入体は、断熱外被を備えるであろう。PTC要素は、種々の形態をとり得る。例えば、PTC要素は、コア電気スペーサの周囲に巻かれる、少なくとも1つのコイルの形態であり得、電気コアスペーサは、PTC要素のいくつかの領域を電気的に分離するように機能する一方、PTC要素の他の領域を電源に電気的に接続し、コイルの長さを通して、電流経路をもたらす。代替として、PTC要素は、コア電気スペーサの周囲に巻かれる、シートの形態であり得、シートの両端は、電源に接続され、シート全体を通して、電流経路を提供する。第3に、PTC要素は、それを通して、またはそれにわたって、延設される縦方向チャネルを伴う、細長いコイルの形態であり得、PTC要素を電源に接続する。熱伝導性プローブは、種々の形態をとり得、典型的には、針形状のプローブ、随意に、種々の円形形状のうちの任意の1つを有する、中空チューブである。代替として、プローブは、円唇、回転ボール状、鈍頭等である、非外傷性遠位先端を有し得る。   The medical heating device will preferably comprise a PTC element having a specific composition, as described later herein. An exemplary power source is a direct current battery, and the exemplary enclosure will include a thermal jacket. The PTC element can take a variety of forms. For example, the PTC element may be in the form of at least one coil wound around the core electrical spacer, the electrical core spacer functioning to electrically isolate several regions of the PTC element while the PTC element The other areas of the element are electrically connected to the power source and provide a current path through the length of the coil. Alternatively, the PTC element can be in the form of a sheet wound around the core electrical spacer, with both ends of the sheet connected to a power source and providing a current path through the entire sheet. Thirdly, the PTC element may be in the form of an elongated coil with or without a longitudinal channel extending therethrough, connecting the PTC element to a power source. The thermally conductive probe can take a variety of forms, typically a needle-shaped probe, optionally a hollow tube having any one of a variety of circular shapes. Alternatively, the probe may have an atraumatic distal tip that is a lip, a rotating ball, a blunt, etc.

前述の医療用加熱デバイスは、組織場所に熱を送達するために使用され得る。電流は、TTCまたはPTC要素が加熱するように、TCCまたはPTC要素を通して、電源から通過される。熱伝導性プローブの組織接触遠位端は、標的組織場所に対して係合され、熱が、組織に送達される。前述のように、熱の送達は、プローブを冷却させ、順に、PTC要素を冷却させ、その抵抗を降下させる。抵抗が降下するのに伴って、電流は、増加し、したがって、より多くの熱を発生させ、PTC要素を変曲点に回復させるであろう。   The medical heating device described above can be used to deliver heat to a tissue location. Current is passed from the power source through the TCC or PTC element such that the TTC or PTC element heats up. The tissue contacting distal end of the thermally conductive probe is engaged against the target tissue location and heat is delivered to the tissue. As described above, the delivery of heat causes the probe to cool, which in turn causes the PTC element to cool and lower its resistance. As the resistance falls, the current will increase, thus generating more heat and restoring the PTC element to the inflection point.

本発明のさらなる側面では、高周波医療用加熱デバイスは、種々のデバイス構成要素を保持するための好適な内部空洞を有する、携帯式封入体を備える。電源および電場発生器は両方とも、封入体内に格納される。電場発生器は、電源、典型的には、バッテリから、電流を引き込み、無線周波数(RF)または他の高周波電流を発生させる。少なくとも1つの組織プローブは、携帯式封入体に連結され、その上に2つの伝導性区分(または、随意に、2つ以上の組織プローブ上の1つの伝導性区分)を有し、伝導性区分は、組織に係合し、RFエネルギーを送達するように適応される。温度変化係数(TCC)材料、好ましくは、前述のものに類似する、正の温度係数(PTC)要素もまた、携帯式封入体内に配置され、電場発生器と電源との間に接続される。電場発生器が、より多くのエネルギーを伝導性区分に送達するのに伴って、PTC要素を通る電流は、増加し、したがって、加熱させ、温度を上昇させるであろう。温度上昇は、電場発生器に送達される電流を低減させ、電流量を低減し、電流を所望の標的レベルに制御するであろう。   In a further aspect of the present invention, the high frequency medical heating device comprises a portable enclosure having a suitable internal cavity for holding various device components. Both the power source and the electric field generator are stored in the enclosure. An electric field generator draws current from a power source, typically a battery, and generates radio frequency (RF) or other high frequency current. At least one tissue probe is coupled to the portable enclosure and has two conductive sections (or optionally, one conductive section on two or more tissue probes) thereon, the conductive section Is adapted to engage tissue and deliver RF energy. A temperature coefficient of change (TCC) material, preferably a positive temperature coefficient (PTC) element, similar to that described above, is also disposed within the portable enclosure and connected between the electric field generator and the power source. As the electric field generator delivers more energy to the conductive section, the current through the PTC element will increase, thus heating and raising the temperature. The temperature increase will reduce the current delivered to the electric field generator, reduce the amount of current, and control the current to the desired target level.

本実施形態の好ましい側面では、組織プローブは、異なる組織プローブが、封入体に交換可能に取り付けられ得るように、封入体に可撤式または脱着式に接続される、アセンブリ上に提供され得る。例えば、単一組織プローブ、一対の組織プローブ、または3つの組織プローブを有する、組織プローブアセンブリが、携帯式封入体に交換可能に接続され得るように、提供され得る。ある場合には、組織プローブは、治療のために、組織貫通式であり得る。他の場合には、組織プローブは、特に、携帯式デバイスが、神経刺激のために使用される場合、非組織貫通式であり得る。そのような場合、電場発生器は、選択的に、無線周波数エネルギーを送達する、または組織プローブが、患者の皮膚に対して係合されると、神経を刺激するであろう、ある種類および規模の直流電流エネルギー、典型的には、直流電流を送達するように、適応されるであろう。これは、特に、プローブアセンブリが、組織貫通プローブアセンブリと交換された後、次いで、RFエネルギーで治療され得る、神経を特定するために、有利である。   In a preferred aspect of this embodiment, the tissue probe can be provided on an assembly that is removably or detachably connected to the enclosure so that different tissue probes can be interchangeably attached to the enclosure. For example, a tissue probe assembly having a single tissue probe, a pair of tissue probes, or three tissue probes can be provided such that it can be interchangeably connected to a portable enclosure. In some cases, the tissue probe may be tissue penetrating for treatment. In other cases, the tissue probe may be non-tissue penetrating, particularly when the portable device is used for neural stimulation. In such cases, the electric field generator will selectively deliver radio frequency energy, or a type and scale that will stimulate the nerve when the tissue probe is engaged against the patient's skin. Will be adapted to deliver direct current energy, typically direct current. This is particularly advantageous for identifying nerves that can then be treated with RF energy after the probe assembly has been replaced with a tissue penetrating probe assembly.

図1Aは、自己制御式電気加熱要素と、絶縁外被と、切断プローブと、電源への回路接続とを含む、例示的ハンドピースの斜視図である。FIG. 1A is a perspective view of an exemplary handpiece that includes a self-controlling electrical heating element, an insulation jacket, a cutting probe, and a circuit connection to a power source. 図1Bおよび1Cは、本発明による、代替形態のハンドピースの斜視図である。1B and 1C are perspective views of alternative handpieces in accordance with the present invention. 図1Bおよび1Cは、本発明による、代替形態のハンドピースの斜視図である。1B and 1C are perspective views of alternative handpieces in accordance with the present invention. 図2Aおよび3Aは、それぞれ、医療用加熱デバイスの第1および第2の実施形態のプローブ遠位端の部分的に切断された斜視図であって、2つの異なる加熱要素配置を例証する。2A and 3A are partially cutaway perspective views of the probe distal end of the first and second embodiments of a medical heating device, respectively, illustrating two different heating element arrangements. 図2Bおよび3Bは、図2Aおよび3Aの断面図である。2B and 3B are cross-sectional views of FIGS. 2A and 3A. 図2Aおよび3Aは、それぞれ、医療用加熱デバイスの第1および第2の実施形態のプローブ遠位端の部分的に切断された斜視図であって、2つの異なる加熱要素配置を例証する。2A and 3A are partially cutaway perspective views of the probe distal end of the first and second embodiments of a medical heating device, respectively, illustrating two different heating element arrangements. 図2Bおよび3Bは、図2Aおよび3Aの断面図である。2B and 3B are cross-sectional views of FIGS. 2A and 3A. 図4および5は、それぞれ、医療用加熱デバイスの第3および第4の実施形態のプローブ遠位端の部分的に切断された斜視図であって、図4では、交換可能プローブモジュール、図5では、随意のセンサを例証する。4 and 5 are partially cutaway perspective views of the probe distal end of the third and fourth embodiments of the medical heating device, respectively, in FIG. Now, an optional sensor is illustrated. 図4および5は、それぞれ、医療用加熱デバイスの第3および第4の実施形態のプローブ遠位端の部分的に切断された斜視図であって、図4では、交換可能プローブモジュール、図5では、随意のセンサを例証する。4 and 5 are partially cutaway perspective views of the probe distal end of the third and fourth embodiments of the medical heating device, respectively, in FIG. Now, an optional sensor is illustrated. 図5Aは、図5の断面図である。FIG. 5A is a cross-sectional view of FIG. 図6は、医療用加熱デバイスの回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram of the medical heating device. 図7は、好ましいPTC自己制御式電気加熱要素の電気抵抗(オーム)対温度(C)の対数グラフである。FIG. 7 is a logarithmic graph of electrical resistance (ohms) versus temperature (C) for a preferred PTC self-regulating electric heating element. 図8は、オン/オフスイッチのものと比較した、自己制御式電気加熱要素の電気抵抗(オーム)対温度(C)の対数グラフである。FIG. 8 is a logarithmic graph of electrical resistance (ohms) versus temperature (C) of a self-controlling electrical heating element compared to that of an on / off switch. 図9A、9B、9Cおよび9Dは、NTC、ZTC、NTC/ZTC混合材料およびPTC/ZTC混合材料の電気抵抗(オーム)対温度(C)の対数グラフを描写する。9A, 9B, 9C, and 9D depict logarithmic graphs of electrical resistance (ohms) versus temperature (C) for NTC, ZTC, NTC / ZTC mixed materials and PTC / ZTC mixed materials. 図9A、9B、9Cおよび9Dは、NTC、ZTC、NTC/ZTC混合材料およびPTC/ZTC混合材料の電気抵抗(オーム)対温度(C)の対数グラフを描写する。9A, 9B, 9C, and 9D depict logarithmic graphs of electrical resistance (ohms) versus temperature (C) for NTC, ZTC, NTC / ZTC mixed materials and PTC / ZTC mixed materials. 図9A、9B、9Cおよび9Dは、NTC、ZTC、NTC/ZTC混合材料およびPTC/ZTC混合材料の電気抵抗(オーム)対温度(C)の対数グラフを描写する。9A, 9B, 9C, and 9D depict logarithmic graphs of electrical resistance (ohms) versus temperature (C) for NTC, ZTC, NTC / ZTC mixed materials and PTC / ZTC mixed materials. 図9A、9B、9Cおよび9Dは、NTC、ZTC、NTC/ZTC混合材料およびPTC/ZTC混合材料の電気抵抗(オーム)対温度(C)の対数グラフを描写する。9A, 9B, 9C, and 9D depict logarithmic graphs of electrical resistance (ohms) versus temperature (C) for NTC, ZTC, NTC / ZTC mixed materials and PTC / ZTC mixed materials. 図10は、指定された組織切除または組織切断用途のために、適切な伝導性ポリマー材料を選択する際に使用するための異なるポリマー軟化点を伴う、種々の伝導性ポリマー系材料のための電気抵抗(25°Cにおける抵抗に対する)対温度(C)の対数グラフである。FIG. 10 illustrates electrical for various conductive polymer-based materials with different polymer softening points for use in selecting an appropriate conductive polymer material for a specified tissue ablation or tissue cutting application. FIG. 5 is a logarithmic graph of resistance (for resistance at 25 ° C.) versus temperature (C). 図11は、2つのプローブまたは針型突起を伴う、医療用デバイスの基本モードの回路図である。FIG. 11 is a circuit diagram of the basic mode of a medical device with two probes or needle projections. 図11Aは、1つのプローブまたは針型突起を伴う、医療用デバイスの基本モードの回路図である。FIG. 11A is a circuit diagram of the basic mode of the medical device with one probe or needle projection. 図12は、本発明の原理に従って構築された、例示的医療用デバイスの回路図である。FIG. 12 is a circuit diagram of an exemplary medical device constructed in accordance with the principles of the present invention. 図13は、それぞれ、拡大図を伴う、交換可能先端が取り付けおよび除去された、例示的医療用デバイスの斜視図を示す。FIG. 13 shows a perspective view of an exemplary medical device with a replaceable tip attached and removed, each with an enlarged view. 図13Aは、皮膚の表面における神経刺激に意図された、非貫通電極を伴う、代替交換可能先端を示す。FIG. 13A shows an alternative replaceable tip with a non-penetrating electrode intended for nerve stimulation at the surface of the skin. 図14Aは、医療用デバイスの断面である。図14A。FIG. 14A is a cross section of a medical device. FIG. 14A. 図14Bは、医療用デバイスの上部平面図である。図14Bはまた、断面平面14Aを規定する。FIG. 14B is a top plan view of the medical device. FIG. 14B also defines a cross-sectional plane 14A. 図14Cは、図14Bの切断図である。FIG. 14C is a cutaway view of FIG. 14B. 図15は、医療用デバイスの遠位端の側部立面図の拡大図である。FIG. 15 is an enlarged view of a side elevational view of the distal end of the medical device. 図16は、医療用デバイスの遠位端の上部平面図の拡大図である。FIG. 16 is an enlarged top plan view of the distal end of the medical device.

本発明は、医療用デバイスおよびそれを使用する方法を提供する。本発明による、医療用デバイスは、その遠位端における少なくとも1つのプローブまたは針型突起と、少なくとも1つのプローブまたは針型突起上に位置する、少なくとも2つの伝導性区分とを備える。少なくとも1つのプローブまたは針型突起は、身体空洞または身体組織内に挿入可能であって、また、その地点において、少なくとも2つの伝導性区分間に電流を伝導させることが可能である。「1つのプローブまたは針型突起」モードでは、少なくとも2つの伝導性区分は、1つのみのプローブまたは針型突起上に位置する。「2つのプローブまたは針型突起」モードでは、少なくとも2つの伝導性区分のうちの1つが、典型的には、2つのプローブまたは針型突起の各々に位置する。プローブまたは針型突起は、典型的には、組織、または標的細胞を含む身体空洞、あるいはその近傍に挿入される。次いで、電流が、区分間に伝導され、所望の精密な細胞傷害を生じさせる。プローブまたは針型突起は、電流が、皮下で生じるように、組織内に挿入され得る。本様式では、熱画定された病変部位は、全体的に皮下であって、組織の表面上の外観に最小変化をもたらす。医療用デバイスはさらに、標的組織内に適切な電流を発生させるために、少なくとも2つの伝導性区分にわたって、治療的または診断的に効果的な電場を印加可能な電源を備える。電源は、交流電流および/または直流電流であり得る。   The present invention provides medical devices and methods of using the same. A medical device according to the present invention comprises at least one probe or needle projection at its distal end and at least two conductive sections located on the at least one probe or needle projection. At least one probe or needle projection can be inserted into the body cavity or body tissue, and at that point can conduct current between at least two conductive sections. In the “one probe or needle projection” mode, at least two conductive sections are located on only one probe or needle projection. In the “two probe or needle projection” mode, one of the at least two conductive sections is typically located on each of the two probes or needle projections. Probes or needle-shaped protrusions are typically inserted into or near tissue, or a body cavity containing target cells. A current is then conducted between the sections, causing the desired precise cell injury. The probe or needle projection can be inserted into the tissue so that the current is generated subcutaneously. In this manner, the heat-defined lesion site is entirely subcutaneous, resulting in minimal changes in the appearance on the surface of the tissue. The medical device further includes a power source capable of applying a therapeutically or diagnostically effective electric field across the at least two conductive sections to generate an appropriate current in the target tissue. The power source can be an alternating current and / or a direct current.

特定の実施形態では、医療用デバイスはさらに、電源によって給電され、少なくとも2つの伝導性区分にわたって、1つ以上の電場を発生させることが可能な電場発生器を備える。好ましくは、電場発生器は、微小かつ小型である。電場は、所望の加熱をもたらし、所望の精密な細胞傷害を生じさせるために、正弦、三角、または方形波、あるいは類似の連続波形において、かつ種々の周波数、強度、および分極において、発生され得る。代替として、電場は、直流電流パルス性質、ならびに、正弦、三角、または方形波、あるいは類似のパルス形状等を有し得る。電場発生器は、同時に、いくつかの異なる形状のパルスおよび連続波形を放出し得る。例示的電場発生器は、携帯式であるために十分に小型であり得るが、また、携帯式直流電流バッテリ電源を使用して、460KHzにおいて、3ワット電場を150オームに供給可能であるが、より多いまたはより少ない電力が、バッテリ強度および他の条件に応じて、送達され得る。   In certain embodiments, the medical device further comprises an electric field generator that is powered by a power source and capable of generating one or more electric fields across at least two conductive sections. Preferably, the electric field generator is small and small. The electric field can be generated in a sinusoidal, triangular, or square wave, or similar continuous waveform, and at various frequencies, intensities, and polarizations to provide the desired heating and produce the desired precision cell injury . Alternatively, the electric field may have a direct current pulse nature, as well as a sinusoidal, triangular, or square wave, or similar pulse shape. The electric field generator can emit several differently shaped pulses and continuous waveforms simultaneously. An exemplary electric field generator can be small enough to be portable, but can also supply a 3 watt electric field at 150 ohms at 460 KHz using a portable direct current battery power supply, More or less power can be delivered depending on battery strength and other conditions.

本発明の医療用デバイスはさらに、標的組織を通過する電流と電気的直列接続にある、自己制御式伝導性材料電気構成要素を備える。「自己制御式伝導性材料」は、その電気抵抗特性が、その温度に伴って、変動する、材料として定義される。自己制御式伝導性材料電気構成要素は、標的組織の電気加熱回路内のサーミスタ、熱電対、またはスイッチのように、電気的に機能する。自己制御式導体材料電気構成要素は、事実上、標的組織を通過する電流を制御し、したがって、標的組織および標的組織を囲む組織の温度を制御する。特に、後述のように、有利には、本発明のデバイス内で使用される、サーミスタの温度応答曲線を有する、好ましい自己制御式伝導性材料が提供される。   The medical device of the present invention further comprises a self-regulating conductive material electrical component in electrical series connection with a current passing through the target tissue. A “self-regulating conductive material” is defined as a material whose electrical resistance characteristics vary with temperature. Self-regulating conductive material electrical components function electrically like a thermistor, thermocouple, or switch in the electrical heating circuit of the target tissue. The self-controlling conductor material electrical component effectively controls the current passing through the target tissue and thus controls the temperature of the target tissue and the tissue surrounding the target tissue. In particular, as described below, a preferred self-regulating conductive material is advantageously provided that has a thermistor temperature response curve for use in the device of the present invention.

医療用デバイス全体が、携帯式であるために十分に小型であり得る。電源、電場発生器、自己制御式伝導性材料電気構成要素、少なくとも1つのプローブまたは針型突起、および少なくとも2つの伝導性区分は、外科手術を行う外科医によって、快適に保持され、非常に効果的に取り扱われるために十分に小型かつ軽量である、1つのデバイス(共通封入体内)に組み込まれ得る。   The entire medical device can be small enough to be portable. The power source, electric field generator, self-controlling conductive material electrical component, at least one probe or needle projection, and at least two conductive sections are comfortably held and very effective by the surgeon performing the surgery Can be integrated into a single device (common enclosure) that is small and lightweight enough to be handled.

医療用加熱デバイス10(図1−5)は、電気ワイヤ回路接続40によって、電源30(図6)に電気的に連結される、自己制御式電気加熱要素20を備える。医療用加熱デバイス10はさらに、後述のように、断熱外被50と、熱伝導性プローブ60と、コア電気スペーサ70とを備える。   The medical heating device 10 (FIGS. 1-5) includes a self-controlling electrical heating element 20 that is electrically coupled to a power source 30 (FIG. 6) by an electrical wire circuit connection 40. As will be described later, the medical heating device 10 further includes a heat insulating jacket 50, a thermally conductive probe 60, and a core electrical spacer 70.

自己制御式電気加熱要素20は、サーミスタと直列接続する標準的電気加熱要素のように、電気的に挙動する。したがって、図6では、自己制御式電気加熱要素20は、サーミスタ記号23と直列接続する電気加熱要素記号26によって、表される。サーミスタ特性は、事実上、電気加熱要素特性を通る電流を調整する。実際、自己制御式電気加熱要素20は、本質的に、以下に詳述されるように、基材および導体ドーパントを含む、異なる材料の均質混合から成る、1つの電気構成要素である。   The self-regulating electric heating element 20 behaves electrically like a standard electric heating element connected in series with a thermistor. Accordingly, in FIG. 6, the self-controlling electric heating element 20 is represented by an electric heating element symbol 26 connected in series with a thermistor symbol 23. The thermistor characteristic effectively regulates the current through the electrical heating element characteristic. Indeed, the self-controlling electrical heating element 20 is essentially one electrical component consisting of a homogeneous mixture of different materials, including a substrate and a conductor dopant, as detailed below.

それが産生する熱は、主に、加熱要素の内側で生じる、電子、イオン、または他の帯電粒子衝突から生じるため、自己制御式電気加熱要素20は、電気加熱要素26のように挙動する。そのような熱を生じさせる衝突は、電圧Vおよび電流Iによって、電気ワイヤ回路接続40から、加熱要素を通して、電源30に生じる、加熱要素にわたる電場によって誘発される。図6を参照されたい。本現象は、オーム加熱、ジュール加熱、または抵抗加熱として、知られている。オーム加熱と同様に、本発明から産生される熱Qの量は、自己制御式電気加熱要素20を通過する電流の二乗に比例する、すなわち、Q∝Iとなる。 The self-regulating electric heating element 20 behaves like the electric heating element 26 because the heat it produces arises primarily from electron, ion, or other charged particle collisions that occur inside the heating element. Such heat-generating collisions are induced by an electric field across the heating element that is generated by the voltage V and current I from the electrical wire circuit connection 40 through the heating element to the power supply 30. See FIG. This phenomenon is known as ohmic heating, joule heating, or resistance heating. As with ohmic heating, the amount of heat Q produced from the present invention is proportional to the square of the current passing through the self-regulating electric heating element 20, ie, Q∝I 2 .

その電気抵抗Rは、温度Tの関数として変動する(サーミスタの定義である)ため、自己制御式電気加熱要素20は、サーミスタ23のように挙動する。本関係は、典型的には、非線形であるため、我々は、その温度との関係(図7−10)を例証するために使用される、抵抗率の対数尺度を使用する。温度上昇に伴って、抵抗が増加する場合、デバイスは、正の温度係数(PTC)サーミスタまたはポジスタと呼ばれる。温度上昇に伴って、抵抗が減少する場合、デバイスは、負の温度係数(NTC)サーミスタと呼ばれる。抵抗器は、広温度範囲にわって、一定の抵抗を有するように設計され、時として、別のサーミスタのサブセットであり得る、ゼロ温度係数(ZTC)材料と呼ばれる。集合的に、PTC、NTC、およびZTC材料は、本明細書では、温度変化係数(TCC)材料と称される。   Since its electrical resistance R varies as a function of temperature T (which is a thermistor definition), the self-controlling electrical heating element 20 behaves like a thermistor 23. Since this relationship is typically non-linear, we use a logarithmic measure of resistivity that is used to illustrate its relationship with temperature (FIGS. 7-10). If the resistance increases with increasing temperature, the device is called a positive temperature coefficient (PTC) thermistor or posistor. If the resistance decreases with increasing temperature, the device is called a negative temperature coefficient (NTC) thermistor. Resistors are called zero temperature coefficient (ZTC) materials, which are designed to have a constant resistance over a wide temperature range and are sometimes a subset of another thermistor. Collectively, PTC, NTC, and ZTC materials are referred to herein as temperature coefficient of change (TCC) materials.

オーム加熱および温度応答抵抗の特性はともに、自己制御式電気加熱要素20の温度を調整する。デバイスを使用することによって生じる、医療用切断デバイスの温度変化は、抵抗変化を生じさせる。抵抗は、電流に反比例し、すなわち、R∝I−1となる。前述のように、産生された熱は、Iに比例し、したがって、Q∝1/R−2となる。したがって、抵抗の小変化は、自己制御式電気加熱要素20から、比較的に大きな熱産生変化をもたらす。しかしながら、抵抗が大きくなり過ぎると、電源と加熱器要素20との間の電気回路接続を不可能にする、最大Rが存在する。本温度を上回ると、加熱器は、遮断され、急冷却をもたらす。 Both the ohmic heating and temperature response resistance characteristics regulate the temperature of the self-controlling electric heating element 20. The temperature change of the medical cutting device caused by using the device causes a resistance change. The resistance is inversely proportional to the current, i.e., R∝I- 1 . As mentioned above, the heat produced is proportional to I 2 and is therefore Q∝1 / R −2 . Thus, a small change in resistance results in a relatively large heat production change from the self-regulating electric heating element 20. However, if the resistance becomes too large, there is a maximum R that makes electrical circuit connection between the power source and the heater element 20 impossible. Above this temperature, the heater is shut off, resulting in rapid cooling.

具体的かつ好ましい実施形態では、自己制御式電気加熱要素20は、PTC材料から成る。図7は、本発明において使用するために好適なPTC加熱器材料の電気抵抗率対温度のグラフである。好適な方法は、グラフの中間レベルの正の傾斜特性(TとTとの間)によって分かるように、温度に伴って、徐々に増加する、抵抗率を有する。さらに、Tにおいて、グラフ内に変曲点が存在する。温度が、Tを上回って上昇するのに伴って、抵抗率は、温度に伴って、減速しながら上昇する。したがって、温度が、Tを上回って上昇するのに伴って、減速しながらのゆるやかな熱産生低下が存在する。温度が、Tを下回って降下するのに伴って、抵抗率は、温度に伴って、減速しながら低下する。したがって、温度が、Tを下回って降下するのに伴って、減速しながらの熱産生にゆるやかな増加が存在する。図7を参照すると、TからTへと、抵抗率は、徐々に増加し、それによって、熱産生が減少し、それによって、加熱器要素をTまで冷却する。同様に、TからTへと、抵抗率は、徐々に減少し、それによって、熱産生を増加させ、それによって、加熱器要素をTまで加熱する。Tでは、別様に、変曲点として知られる、数学的に安定した温度点が存在する。本変曲点関係を伴う材料は、デバイスをTに安定して設定されるように維持する、最適安定性を有する、本発明の最適な特性をもたらす。したがって、PTC加熱器は、熱産生電流を誘発するために十分に強力な電場内に定置されると、「自動温度制御」または本質的に安定した温度Tを可能にする。さらに、安定状態の温度は、広範囲かつ直流電流または交流電流電源30からの電圧の変動にわたって、Tに留まる。 In a specific and preferred embodiment, the self-controlling electric heating element 20 is made of a PTC material. FIG. 7 is a graph of electrical resistivity versus temperature for a PTC heater material suitable for use in the present invention. The preferred method has a resistivity that gradually increases with temperature, as seen by the positive slope characteristic (between T L and T H ) of the intermediate level of the graph. Furthermore, in the T 0, an inflection point exists in the graph. As the temperature rises above T 0 , the resistivity rises while decelerating with temperature. Therefore, the temperature is, as the increase above the T 0, moderate heat production decreased while decelerating exists. As the temperature falls below T 0 , the resistivity decreases with deceleration, decelerating. Therefore, the temperature is, as the drops below the T 0, a gradual increase is present in heat production while decelerating. Referring to FIG. 7, from T 0 to T H , the resistivity gradually increases, thereby reducing heat production, thereby cooling the heater element to T 0 . Similarly, from T 0 to T L , the resistivity gradually decreases, thereby increasing heat production, thereby heating the heater element to T 0 . At T 0 there is another mathematically stable temperature point, otherwise known as an inflection point. Materials with the inflection point relationship maintains the device to be stably set to T 0, has optimal stability, resulting in optimum properties of the present invention. Thus, PTC heaters allow “automatic temperature control” or an essentially stable temperature T 0 when placed in a sufficiently strong electric field to induce a heat producing current. In addition, the steady state temperature remains at T 0 over a wide range and over a variation in voltage from the DC or AC current source 30.

「サーモスタットスイッチ」または熱電対と組み合わせられた任意の標準的電気加熱要素は、Tを中心とする温度振動に伴って、「オン−オフ」制御を提供することができる。しかしながら、そのようなオン−オフ制御は、オンとオフ温度、TとTとの間に、オフセット「ヒステリシス」を必要とし、Tを中心とする著しい温度変動をもたらす。対照的に、自己制御式電気加熱要素20は、変動の少ない、より安定した制御を提供する。図8を参照すると、Tは、75°Cである。スイッチの場合、加熱器は、完全にオンまたは完全にオフのいずれかである。その結果、加熱器は、標的温度Tを目標としながら、極端に高い熱産生からゼロ熱産生に、連続的に循環する。一方、本発明の場合、電気抵抗は、温度に伴って、徐々にのみ変化し、それによって、標的温度Tを中心に振動を最小限にしながら、徐々にのみ、熱産生を変化させる。 Any standard electrical heating element combined with a “thermostat switch” or thermocouple can provide “on-off” control with temperature oscillations centered on T 0 . However, such on-off control requires an offset “hysteresis” between the on and off temperatures, T L and T H , resulting in significant temperature fluctuations centered on T 0 . In contrast, the self-controlled electric heating element 20 provides more stable control with less variation. Referring to FIG. 8, T 0 is 75 ° C. In the case of a switch, the heater is either completely on or completely off. As a result, the heater circulates continuously from extremely high heat production to zero heat production, targeting the target temperature T 0 . On the other hand, in the present invention, electrical resistance with temperature, gradually changes observed, whereby while minimizing vibration about the target temperature T 0, gradually only, changing the heat production.

遷移温度Tを下回ると、スイッチのために使用される組成物は、約10オーム以下の非常に低い抵抗を有する。したがって、オン−オフスイッチは、Tを下回ってすぐの温度において、加熱器を完全にオンにする。一方、本発明の例示的自己制御式電気加熱要素20は、約1000オームまでしか降下せず、それによって、同一温度において、熱産生の若干の増加のみ生じさせる。遷移温度を上回ると、スイッチは、約10オーム以上の非常に高い抵抗を有するであろう。したがって、スイッチは、加熱器を完全にオフにする。対照的に、本発明の自己制御式電気加熱要素組成物は、本温度において、若干高い抵抗を有するのみであり、したがって、熱出力は、若干低下するのみである。さらに、医療用加熱デバイスの場合、デバイスが、組織と完全接触している間、一瞬で大幅な吸熱を被り、一瞬の後、空気とのみ接触する静止時のデバイスでは、吸熱を被らないため、本温度変動は、悪化される。したがって本発明のサーミスタ型加熱要素20は、切断の組織切除と関連付けられた吸熱活動の急速変動を可能にしながら、オン−オフ温度スイッチによって制御される従来技術の医療用加熱デバイスと比較して、遥かに一定の標的温度を伴う医療用加熱デバイスをもたらす。 Below the transition temperature T 0 , the composition used for the switch has a very low resistance of about 10 ohms or less. Therefore, the on - off switch, at just the temperature below the T 0, fully turn on the heater. On the other hand, the exemplary self-regulating electric heating element 20 of the present invention drops only to about 1000 ohms, thereby causing only a slight increase in heat production at the same temperature. Above the transition temperature, the switch will have a very high resistance of about 10 9 ohms or greater. The switch therefore turns off the heater completely. In contrast, the self-regulating electric heating element composition of the present invention has only a slightly higher resistance at this temperature, and therefore the heat output is only slightly reduced. Furthermore, in the case of a medical heating device, the device will receive a significant endotherm while it is in full contact with the tissue, and a stationary device that will only contact air after a moment will not receive any endotherm. This temperature fluctuation is exacerbated. Thus, the thermistor-type heating element 20 of the present invention, compared to prior art medical heating devices controlled by an on-off temperature switch, while allowing rapid variation in endothermic activity associated with tissue resection of the cut, A medical heating device with a much constant target temperature is provided.

PTC材料の抵抗率と温度との間の変曲点関係は、Tの周囲において、数度のみ、例えば、3−10℃の比較的に小さい温度偏差を伴う、自己制御式電気加熱要素20をもたらすため、さらに好ましい。したがって、TおよびTが、医療用途に曝される場合、加熱器システムのそれぞれの最大ならびに最小温度である場合、制御範囲(T−T)は、スイッチ作動式医療用加熱デバイス要素と比較して、自己制御式電気加熱要素の場合、遥かに小さいであろう。例示的加熱要素20は、典型的には、医療用加熱デバイス内のサーミスタとして使用される、約3°Cから5°C温度制御範囲の材料を提供するであろう。 The inflection point relationship between the resistivity and the temperature of the PTC material is a self-regulating electric heating element 20 with a relatively small temperature deviation around T 0 only a few degrees, eg 3-10 ° C. Is more preferable. Thus, when T H and T L are exposed to medical applications, respectively, the control range (T H -T L ) is the switch-actuated medical heating device element when it is the respective maximum and minimum temperature of the heater system. In comparison with the self-regulating electric heating element, it will be much smaller. The exemplary heating element 20 will typically provide a material with a temperature control range of about 3 ° C to 5 ° C that is used as a thermistor in a medical heating device.

異なる組織切除または切断手技は、異なる最適温度動作範囲を必要とし得る。例えば、異なる手技は、異なる形状およびサイズの切断プローブを必要とし、それによって、吸熱要件を変化させ、それによって、医療用加熱デバイスの熱産生および温度範囲を変化させ得る。異なる標的組織は、各手技に対して、医療用加熱デバイスの異なる最適切断温度範囲を必要とし得る、異なる手技において切除される。したがって、ある組織切除または切断手技は、異なる動作範囲TからTに伴って、異なる標的温度Tを必要とし得る。これらの基準は、最良の抵抗温度グラフを伴う、自己制御式電気加熱要素20のためのPTC、NTC、またはZTC加熱器材料を注意深く選択することによって、調節され得る。さらに、種々のドーパントおよびドーパントの種々の濃度を使用して、特性を変動させ、異なる抵抗温度グラフをもたらし得る。PTC、NTC、およびZTC材料のさらなる組み合わせを使用して、異なる抵抗温度グラフをもたらし得る。これらの材料の多くは、現在、市販されている。 Different tissue excision or cutting procedures may require different optimum temperature operating ranges. For example, different procedures may require different shapes and sizes of cutting probes, thereby changing the endothermic requirements, thereby changing the heat production and temperature range of the medical heating device. Different target tissues are excised in different procedures, which may require different optimal cutting temperature ranges for the medical heating device for each procedure. Thus, certain tissue excision or cutting procedures may require different target temperatures T 0 with different operating ranges T H to T L. These criteria can be adjusted by carefully selecting the PTC, NTC, or ZTC heater material for the self-controlling electric heating element 20 with the best resistance temperature graph. In addition, different dopants and different concentrations of dopants can be used to vary the properties and produce different resistance temperature graphs. Additional combinations of PTC, NTC, and ZTC materials can be used to provide different resistance temperature graphs. Many of these materials are currently commercially available.

図9Aは、NTC材料の抵抗温度関係を含む。本配置は、そのような温度では、鋭利な切断を伴う、動作温度Tを生成するように使用され得る。図9Bは、ZTC材料の抵抗温度関係を含む。本配置は、温度TからTの広範囲にわたって、あるレベルにおいて、一定の熱出力を生成するために使用され得る。図9Cは、NTC/ZTC混合材料の抵抗温度関係を含む。本配置は、あるレベルにおいて、一定の熱出力を伴うが、温度Tにおいて、鋭利な切断を伴う、TからTの広動作温度範囲を生成するために使用され得る。図9Dは、PTC/ZTC混合材料の抵抗温度関係を含む。本配置は、あるレベルにおいて、一定の熱出力を伴うが、温度Tにおいて、熱産生の急増加を伴う、TからTの広動作温度範囲を生成するために使用され、それによって、プローブ温度が、Tをさらに下回るのを防止し得る。 FIG. 9A includes the resistance temperature relationship of the NTC material. This arrangement can be used to produce an operating temperature T 0 at such temperatures with a sharp cut. FIG. 9B includes the resistance temperature relationship of the ZTC material. This arrangement can be used to produce a constant heat output at a certain level over a wide range of temperatures TH to TL . FIG. 9C includes the resistance temperature relationship of the NTC / ZTC blend material. This arrangement, in one level, accompanied by a constant heat output at a temperature T L, accompanied by sharp cutting can be used to produce a wide operating temperature range T L from T H. FIG. 9D includes the resistance temperature relationship of the PTC / ZTC blend material. This arrangement, in one level, accompanied by a constant heat output at a temperature T L, accompanied by rapid increase in heat production, it is used to generate a wide operating temperature range T L from T H, whereby, The probe temperature can be prevented from further below TL .

PTC、NTC、およびZTC材料は、ある伝導性「ドーピング」材料が添加された、結晶または半結晶ポリマー系材料から成ることができる。ポリマー系サーミスタの場合、遷移温度は、ポリマー分子の溶融または凍結から生じる。結晶または半結晶ポリマーの場合、分子構造は、固相では、緊密に充填され、液相では、低密度に充填される。ポリマー分子は、概して、非伝導性であって、したがって、材料を伝導性にするために、伝導性ドーパントが添加されなければならない。Tを下回る温度では、ほとんどのポリマー分子は、固相にあって、したがって、密に充填され、したがって、その最も伝導性状態またはレベルにある。Tを上回る温度では、ほとんどのポリマー分子は、液相にあって、したがって、低密度に充填され、したがって、その最も伝導性ではない状態またはレベルにある。マトリクスポリマーの同じ選択肢の場合、遷移温度Tは、概して、選択されたマトリクスポリマーのポリマー軟化点と一致する。図6では、両スイッチおよび加熱器は、同一種類のポリマー材料から成り、したがって、同一遷移温度Tを有する。 PTC, NTC, and ZTC materials can consist of crystalline or semi-crystalline polymer-based materials with the addition of certain conductive “doping” materials. For polymer-based thermistors, the transition temperature results from the melting or freezing of the polymer molecules. In the case of crystalline or semi-crystalline polymers, the molecular structure is tightly packed in the solid phase and low density in the liquid phase. Polymer molecules are generally non-conductive, and therefore a conductive dopant must be added to make the material conductive. At temperatures below T 0 , most polymer molecules are in the solid phase and are therefore tightly packed and therefore in their most conductive state or level. At temperatures above T 0 , most polymer molecules are in the liquid phase and are therefore packed to a low density and are therefore in their least conductive state or level. For the same choice of matrix polymer, the transition temperature T 0 is generally consistent with the polymer softening point of the selected matrix polymer. In FIG. 6, both switches and heaters are made of the same type of polymer material and therefore have the same transition temperature T 0 .

ある範囲の遷移温度Tを伴う、これらの特性を有する材料は、周知であって、市販されている。図10は、伝導性ポリマー組成物のためのいくつかの可能性として考えられるポリマーマトリクスの異なる遷移温度を例証する。したがって、連続的に上昇する遷移温度が、ポリステアリン酸ビニル、ポリカプロラクトン(PCL)、エチレンエチルアクリレート(EEA)、低密度ポリエチレン(LDPE)、高密度ポリエチレン(HDPE)、ポリプロピレン(PP)、ポリフッ化ビニリデン(PVF2)、ポリフッ化ビニル(PVF)、4フッ化エチレン−エチレン共重合体(ETFE)、パーフルオロアルコキシエチレン共重合体(PFA)、テトラフルオロエチレン/ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)等のマトリクスを使用して生成される、伝導性ポリマーの場合に見られる。表Iは、いくつかのポリマーの結晶融点を示す。本発明と併用可能な伝導性ポリマー組成物は、これらのポリマーならびに米国特許第4,514,620号および第5,554,679号(その完全開示は、参照することによって本明細書に組み込まれる)に説明されるもののうちのいずれかを含み得る。PTC、NTC、およびZTC材料はまた、2つ以上の伝導性ポリマーの混合から生成することができる。 Materials having these properties with a range of transition temperatures T 0 are well known and commercially available. FIG. 10 illustrates the different transition temperatures of a possible polymer matrix for a conductive polymer composition. Therefore, the continuously rising transition temperatures are: polyvinyl stearate, polycaprolactone (PCL), ethylene ethyl acrylate (EEA), low density polyethylene (LDPE), high density polyethylene (HDPE), polypropylene (PP), polyfluorinated Vinylidene (PVF2), polyvinyl fluoride (PVF), tetrafluoroethylene-ethylene copolymer (ETFE), perfluoroalkoxyethylene copolymer (PFA), tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer (FEP), etc. Found in the case of conductive polymers produced using the matrix of Table I shows the crystalline melting points of some polymers. Conductive polymer compositions that can be used in conjunction with the present invention include these polymers as well as US Pat. Nos. 4,514,620 and 5,554,679, the full disclosures of which are hereby incorporated by reference. ) May be included. PTC, NTC, and ZTC materials can also be produced from a mixture of two or more conductive polymers.

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ドーパント材料は、材料が加熱要素のように機能可能にするように、伝導性にするために、基材に添加される。また、ドーパントは、抵抗変化を減速させるか、または前述グラフを拡大するために添加される。ドーパントは、カーボンブラック、金属酸化物、半導体材料、それらの混合物、または伝導性であって、小粒子内に産生可能な他の材料等、伝導性材料である。PTC、NTC、およびZTC材料の特定の抵抗温度関係は、ドーパントの種類および濃度を変動させることによって、達成される。例えば、図8におけるスイッチは、自己制御式電気加熱要素と同一種類のドーパントを有するが、自己制御式加熱要素は、遥かに小さく、均一に分散されたドーパントの濃度を有する。したがって、ポリマー系組成物における伝導性粒子の濃度または密度を低下させることは、自己制御式加熱器要素のための所望の漸次的抵抗変化を得るための方法の1つである。概して、50%を上回るドーパントレベルは、スイッチ型材料をもたらし、15−40%のドーパントレベルは、サーミスタ材料をもたらし、および10%のドーパントレベルは、電磁気干渉または静電放電をもたらす。また、伝導性ドーパントの気孔率、表面積、粒子サイズ、および酸素含有量は、種々の特性を産生するように変動され得る。また、2つ以上の種類のドーパントが、基材に添加され得る。基材分子またはドーパント材料粒子のいずれかが、実際に、オーム加熱を生じさせ得る。したがって、ドーパントは、電子移動、または振動加熱、あるいは両方を産生するように機能し得る。これらの要因はすべて、種々のカーボンブラック装填レベルおよびその他とともに、基材の種類とともに、ドーパントの種類と量との間の略無限の量の組み合わせをもたらし、略無限の量の特定の抵抗温度関係をもたらす。   The dopant material is added to the substrate to make it conductive so that the material can function like a heating element. The dopant is also added to slow down the resistance change or to enlarge the graph. The dopant is a conductive material such as carbon black, metal oxides, semiconductor materials, mixtures thereof, or other materials that are conductive and can be produced in small particles. Specific resistance-temperature relationships for PTC, NTC, and ZTC materials are achieved by varying the dopant type and concentration. For example, the switch in FIG. 8 has the same type of dopant as the self-controlling electrical heating element, but the self-controlling heating element is much smaller and has a uniformly distributed concentration of dopant. Thus, reducing the concentration or density of conductive particles in a polymer-based composition is one way to obtain the desired gradual resistance change for a self-regulating heater element. In general, a dopant level above 50% results in a switched material, a dopant level of 15-40% results in a thermistor material, and a dopant level of 10% results in electromagnetic interference or electrostatic discharge. Also, the porosity, surface area, particle size, and oxygen content of the conductive dopant can be varied to produce various properties. Also, more than one type of dopant can be added to the substrate. Either the substrate molecule or the dopant material particles can actually cause ohmic heating. Thus, the dopant can function to produce electron transfer, or vibrational heating, or both. All of these factors, along with various carbon black loading levels and others, along with the substrate type, result in an almost infinite amount of combinations between dopant type and amount, and an almost infinite amount of specific resistance temperature relationship Bring.

PTC、NTC、およびZTC材料はまた、セラミック材料または伝導性ドーパントが添加されたセラミック系材料から成ることができる。セラミック材料は、相に応じて、伝導性または非伝導性であることができる。セラミック材料は、特定の温度Tにおいて、固体から液体または液体から固体に、相を変化するように設計することができる。典型的には、セラミック系材料は、チタン酸バリウムおよび/または関連する二価のチタン酸およびジルコン酸である。典型的ドーパントとして、鉛、ストロンチウム、希土類金属、アンチモン、ビスマス、または類似物が挙げられる。ドーパントは、基材の例外範囲を増減し、またはさらに、抵抗温度関係の傾斜を調節するように添加される。異なる温度抵抗率関係を伴う、種々のセラミックサーミスタ加熱器が、市販されている。また、セラミックサーミスタ加熱器材料製造業者は、所望の特性を特別に送達するような特殊開発プログラムの着手を試み得る。 PTC, NTC, and ZTC materials can also consist of ceramic materials or ceramic-based materials with added conductive dopants. The ceramic material can be conductive or non-conductive, depending on the phase. Ceramic materials can be designed to change phase from solid to liquid or from liquid to solid at a particular temperature T 0 . Typically, the ceramic-based material is barium titanate and / or related divalent titanate and zirconate. Typical dopants include lead, strontium, rare earth metals, antimony, bismuth, or the like. Dopants are added to increase or decrease the substrate's exceptional range, or to further adjust the resistance temperature related slope. Various ceramic thermistor heaters are commercially available with different temperature resistivity relationships. Also, ceramic thermistor heater material manufacturers may attempt to launch special development programs that specifically deliver the desired properties.

典型的には、特定の自己制御式電気加熱要素20は、医療手技の要件、特に、行われる特定の組織切除のための所望の動作温度範囲に基づいて、選択される。好適な自己制御式電気加熱要素材料が、PTC、NTC、ZTC、またはそれらの組み合わせに関わらず、この温度範囲をもたらすように選択することができる。プローブおよび絶縁材料の両方のサイズ、形状、および伝導性、ならびに他の要因は、プローブおよび加熱器の動作温度範囲に影響を及ぼすことに留意されたい。影響するすべての側面が、所望の抵抗温度グラフをもたらすために行われる計算に考慮される。次いで、所望の特定の医療手技に適合するように、最良の抵抗温度グラフを伴う、最良の市販のサーミスタ材料が、選択される。   Typically, the particular self-controlling electrical heating element 20 is selected based on the requirements of the medical procedure, particularly the desired operating temperature range for the particular tissue ablation to be performed. Suitable self-regulating electric heating element materials can be selected to provide this temperature range regardless of PTC, NTC, ZTC, or combinations thereof. Note that the size, shape, and conductivity of both the probe and the insulating material, as well as other factors, affect the operating temperature range of the probe and heater. All affected aspects are taken into account in the calculations performed to produce the desired resistance temperature graph. The best commercially available thermistor material with the best resistance temperature graph is then selected to suit the specific medical procedure desired.

好適な自己制御式電気加熱要素20の物理的形態は、コア電気スペーサ70の周囲に巻かれるPTC/NTC/ZTC材料の1つ以上のリングまたはループ22を備えるか、またはそれらから成り得る。図2Aを参照されたい。コア電気スペーサ70は、短絡を防止するために、一対の回路接続ワイヤ40を離間された状態に維持する。加熱要素20の個々のループ22は、電気ワイヤ回路接続ワイヤ40と並列に接続され、ループ22を通して、一式の電流経路を提供することができる。代替として、加熱要素20の2つの端ループ22が、ワイヤ40に接続され、加熱器20の全長に沿って、電流経路をもたらし得る。   The physical form of a suitable self-controlling electrical heating element 20 may comprise or consist of one or more rings or loops 22 of PTC / NTC / ZTC material wound around a core electrical spacer 70. See FIG. 2A. The core electrical spacer 70 maintains the pair of circuit connection wires 40 in a separated state in order to prevent a short circuit. The individual loops 22 of the heating element 20 are connected in parallel with the electrical wire circuit connection wires 40 and can provide a set of current paths through the loops 22. Alternatively, the two end loops 22 of the heating element 20 may be connected to the wire 40 and provide a current path along the entire length of the heater 20.

図2Bに見られるように、コア電気スペーサ70は、ワイヤ40の縦方向通路ならびに1つ以上の熱伝導性プローブ60、または可能性として、また、センサ(ここでは図示せず)を収容する、溝またはチャネルを伴う、断面を有する。特に、コア電気スペーサ70は、その中に受容される、それぞれのワイヤ40、プローブ60、またはセンサ構成要素に密接に嵌合する、形状を有する、一式の縦方向湾入73を有し得る。   As seen in FIG. 2B, the core electrical spacer 70 houses the longitudinal passage of the wire 40 as well as one or more thermally conductive probes 60, or possibly a sensor (not shown here). It has a cross section with grooves or channels. In particular, the core electrical spacer 70 may have a set of longitudinal bays 73 having a shape that closely fits the respective wire 40, probe 60, or sensor component received therein.

自己制御式電気加熱要素20は、代替として、コア電気スペーサ70の周囲に、ブラケットとして巻かれる、PTC/NTC/ZTC材料のシート形態24から成り得る(図3Aおよび3B)。シート24は、シート24全体を通して、並列電流経路を提供するように、ワイヤ電極40の長さに沿って、接続される。別の可能性として考えられる配置は、単に、1つのワイヤ40を、遠位端において、シート24に接触させ、他のワイヤ40を、近位端において、シートに接着させるものとなるであろう。   The self-controlling electrical heating element 20 may alternatively consist of a sheet form 24 of PTC / NTC / ZTC material wound as a bracket around the core electrical spacer 70 (FIGS. 3A and 3B). Sheets 24 are connected along the length of wire electrode 40 to provide parallel current paths throughout sheet 24. Another possible arrangement would simply be to have one wire 40 contact the sheet 24 at the distal end and another wire 40 adhered to the sheet at the proximal end. .

さらに別の代替は、それ自体が、自己制御式伝導性PTC/NTC/ZTC材料から成る、コア電気スペーサ70を採用するものであろう。ワイヤ40は、コアスペーサ70の全長を通して延在するため、電流は、スペーサ材料のバルクを通して、並列に流動し、熱を産生するであろう。貯蔵タンク加熱器、地面加熱器として、パイプ凍結保護、または家庭用給湯システムの温度維持のための使用のために市販されているいくつかの市販の自己制御式加熱器ケーブルは、そのRaychemという商標名において、Tyco Thermal Controls,LLCから製造されているような構造を有し得る。そのような構造では、プローブ60は、例えば、絶縁クラッドを有することによって、伝導性スペーサ材料70から絶縁される必要があるであろう。   Yet another alternative would be to employ a core electrical spacer 70, which itself consists of a self-controlled conducting PTC / NTC / ZTC material. Since the wire 40 extends through the entire length of the core spacer 70, current will flow in parallel through the bulk of the spacer material and produce heat. Some commercially available self-regulating heater cables that are marketed for use as storage tank heaters, ground heaters, pipe freeze protection, or temperature maintenance for domestic hot water systems are the Raychem trademark. In its name, it may have a structure as manufactured from Tyco Thermal Controls, LLC. In such a structure, the probe 60 would need to be insulated from the conductive spacer material 70, for example by having an insulating cladding.

コア電気スペーサ70に加え、図2A/Bおよび3A/Bの実施形態では、リム電気スペーサ75と呼ばれる、別の電気スペーサが存在し得る。リムスペーサ75は、いくつかの領域内では、電気絶縁体であって、他の領域内では、熱伝導性である。電気絶縁材料は、伝導性が所望されない、自己制御式加熱器20および回路接続ワイヤ40の全部分間に、必要とされるであろう。本パターンは、並列加熱器接続と比較して、直列加熱器接続の場合、異なるであろう。例えば、図3Aでは、リムスペーサ75の全長にわたって、縦方向細隙が存在し、前述の並列ループ接続を提供するであろう。また、リム電気スペーサ75は、熱が、リムスペーサ75間の加熱器20からプローブ60に自由に伝達し得るように、他の領域、例えば、プローブ近傍では、熱伝導性であることが必要であるであろう。   In addition to the core electrical spacer 70, in the embodiment of FIGS. 2A / B and 3A / B, there may be another electrical spacer, referred to as a rim electrical spacer 75. The rim spacer 75 is an electrical insulator in some areas and is thermally conductive in other areas. An electrically insulating material would be required during the entire self-regulating heater 20 and circuit connection wire 40 where conductivity is not desired. This pattern will be different for a series heater connection compared to a parallel heater connection. For example, in FIG. 3A, longitudinal slits will exist over the entire length of the rim spacer 75, providing the aforementioned parallel loop connection. Further, the rim electrical spacer 75 needs to be thermally conductive in other regions, for example, in the vicinity of the probe, so that heat can be freely transferred from the heater 20 between the rim spacers 75 to the probe 60. Will.

断熱外被50(図2A/Bおよび3A/B)は、ハンドピースまたはハンドルの外部表面の少なくとも一部を提供することができる。外被50は、加熱要素20によって産生された熱を断熱し、デバイス内に熱を維持し、ユーザが、組織切除デバイスを容易に制御するために、非加熱ハンドルを提供するように機能する。図面には描写されないが、外被50は、通常、コア電気スペーサ70を被覆するように、全体的に延在する。図1Aでは、断熱外被50は、ペンに類似する外部形状を有する。本形状は、外科用メス型デバイスとして、デバイスの優れた制御および感触を送達すると考えられる。図1Bは、ねじ回しに見られるハンドルのように、より厚いハンドルを有する、外被50を例証する。外被50は、ユーザにとって、最も望ましいことが証明されている、いずれかの外部形態をとり得る。   The thermal jacket 50 (FIGS. 2A / B and 3A / B) can provide at least a portion of the outer surface of the handpiece or handle. The jacket 50 functions to insulate the heat generated by the heating element 20, maintain the heat within the device, and provide a non-heated handle for the user to easily control the tissue ablation device. Although not depicted in the drawings, the jacket 50 typically extends generally to cover the core electrical spacer 70. In FIG. 1A, the insulation jacket 50 has an external shape similar to a pen. This shape is believed to deliver superior control and feel of the device as a surgical female device. FIG. 1B illustrates a jacket 50 having a thicker handle, such as the handle found in a screwdriver. The jacket 50 may take any external form that has proven most desirable to the user.

断熱外被50は、通常、ハンドピース内の電子回路すべを被覆するであろう。外被50は、好ましくは、回路によって生成される電場を含むために、電気抵抗率が約log1010ohm−cm以上を伴う高抵抗材料から成る。したがって、医療用デバイス10は、好ましくは、いかなる電磁気干渉または静電放電も産生しないであろう。 The insulation jacket 50 will typically cover all electronic circuitry in the handpiece. The jacket 50 is preferably made of a high resistance material with an electrical resistivity of about log 10 10 ohm-cm or higher to contain the electric field generated by the circuit. Accordingly, the medical device 10 will preferably not produce any electromagnetic interference or electrostatic discharge.

熱伝導性プローブ60(図2A/Bおよび3A/B)は、断熱外被50から外側に延在し、自己制御式電気加熱要素20に熱的に連結される。プローブ60は、円形断面62、正方形断面64、長円形、長方形または他の楕円形断面、円唇先端66、または可能性として、回転ボール先端、鈍頭先端、先鋭、または他の穿刺先端68を伴うものを含むいくつかの形状のうちのいずれかを有し得、さらに、標的組織上への印加またはその中への注入のために、デバイスによって加熱された流体を供給するように適応された中空チューブを形成し得る。プローブはまた、2つ以上の針を有するか、またはフォーク状プローブとして複数に分かれ得る。同様に、プローブは、切断、縫合、またはステープリング能力を随伴するか、またはそれらを含み得、したがって、関節鏡視下手術において使用されるもの等、いくつかの周知の操作可能医療ツールのうちのいくつかを形成し得るが、但し、デバイスの加熱器要素から熱を受容および伝送するために、熱伝導性であることを条件とする。例えば、プローブ先端は、予熱された生体分解性ステープルまたは他の材料を標的組織に送達するためのツールを含み得る。そのようなツールによって送達される、予熱された材料は、血管を焼灼するため、あるいは神経または他の組織を切除するために使用され得る。   A thermally conductive probe 60 (FIGS. 2A / B and 3A / B) extends outwardly from the insulating jacket 50 and is thermally coupled to the self-controlling electrical heating element 20. The probe 60 has a circular cross-section 62, a square cross-section 64, an oval, a rectangular or other elliptical cross-section, a lip tip 66, or possibly a rotating ball tip, blunt tip, sharp or other piercing tip 68. May have any of several shapes, including those further adapted to supply heated fluid by the device for application on or injection into the target tissue A hollow tube can be formed. The probe can also have more than one needle or can be divided into multiple as forked probes. Similarly, the probe may accompany or include cutting, suturing, or stapling capabilities, and thus among several well-known operable medical tools, such as those used in arthroscopic surgery Can be formed provided that they are thermally conductive in order to receive and transfer heat from the heater elements of the device. For example, the probe tip may include a tool for delivering preheated biodegradable staples or other materials to the target tissue. The preheated material delivered by such a tool can be used to cauterize blood vessels or to ablate nerves or other tissues.

プローブ60は、ピン、ネジ、ラチェット、バネ止め、磁石、コネクタ、または他の取り付け手段によって、自己制御式電気加熱要素20、断熱外被50、または電気スペーサ70に取り付けられるプローブ支持部61(図4)とともに、交換可能モジュールの一部であり得る。図4は、コア70に取り付け可能なピン63を描写する。いずれの場合も、プローブ支持部61は、医療用加熱デバイスに可逆的に接続し、種々のプローブの種類も、同じ支持部61を用いて嵌められる。支持部61は、医療手技をより効果的に行うために、異なるプローブを迅速にスナップ嵌め、および解除する能力を提供する。プローブの交換可能性は、特定の加熱デバイスの有用性において、優れた柔軟性をもたらす。加熱要件が類似することを前提として、単に、1つのプローブモジュールを別のものと交換することによって、異なる医療用途が、同一ツールを使用して、行われることができる。   Probe 60 is attached to self-controlling electric heating element 20, insulation jacket 50, or electric spacer 70 by pins, screws, ratchets, spring clamps, magnets, connectors, or other attachment means (see FIG. 1). 4) can be part of a replaceable module. FIG. 4 depicts a pin 63 that can be attached to the core 70. In any case, the probe support 61 is reversibly connected to the medical heating device, and various types of probes can be fitted using the same support 61. The support 61 provides the ability to quickly snap and release different probes to perform medical procedures more effectively. Probe interchangeability provides great flexibility in the usefulness of certain heating devices. Given the similar heating requirements, different medical applications can be performed using the same tool, simply by exchanging one probe module for another.

プローブ60は、プローブ60に対して位置付けられ、ユーザが、プローブを標的場所に方向づける際、補助するように、プラグアセンブリを通して、好適なディスプレイに連結することができる、光ファイバ撮像機等の撮像デバイスであり得る、少なくとも1つのセンサ66を含むか、またはそれを支持し得る。任意のそのような撮像センサまたはスコープは、かぶり防止デバイスまたは剤を具備し得る。自己制御式電気加熱要素20からの熱は、そのようなかぶり防止デバイスまたは剤と併用され得る。センサ66はまた、神経検出器であり得る。そのような神経検出器は、周知であって、他のプローブ状医療ツールにおいて使用される。撮像機同様に、それらも、好適には、プローブ60の近傍に位置することができ、またはさらに、位置決めのより微妙な制御のために、加熱されるプローブ自体に統合され得る。   The probe 60 is positioned relative to the probe 60 and can be coupled to a suitable display through a plug assembly to assist the user in directing the probe to the target location, such as a fiber optic imager. It may include or support at least one sensor 66. Any such imaging sensor or scope may comprise an antifogging device or agent. The heat from the self-controlling electric heating element 20 can be used in combination with such antifogging devices or agents. The sensor 66 can also be a nerve detector. Such neural detectors are well known and are used in other probe-like medical tools. As with the imager, they can preferably be located in the vicinity of the probe 60, or even integrated into the heated probe itself for more fine control of positioning.

電気ワイヤ回路接続40は、自己制御式電気加熱要素20と電源30との間に回路接続を生成し得る。電気は、標準的110VAC、ACバッテリ、DCバッテリ、太陽電池、またはそれ自体が、前述のいずれかによって給電される、カスタム電源モジュールであり得る。例示的電源30(図1A)は、典型的には、他の電力のRFをデバイス10に送達し、センサ66から信号を受信する回路を含む。電源30は、ケーブル40および可撤性プラグ45によって、接続される。図1Cでは、電源および電気ワイヤ回路接続は、完全に、断熱外被50の内側に含まれる。したがって、医療用加熱デバイス10は、図1Cに描写されるように、「無線モード」を有する(すなわち、外部有線コネクタが無い)。   The electrical wire circuit connection 40 may create a circuit connection between the self-controlling electrical heating element 20 and the power supply 30. The electricity can be a standard 110 VAC, AC battery, DC battery, solar cell, or a custom power module, itself powered by any of the foregoing. The exemplary power supply 30 (FIG. 1A) typically includes circuitry that delivers other powers of RF to the device 10 and receives signals from the sensor 66. The power supply 30 is connected by a cable 40 and a removable plug 45. In FIG. 1C, the power source and electrical wire circuit connections are completely contained inside the insulation jacket 50. Accordingly, the medical heating device 10 has a “wireless mode” (ie, no external wired connector), as depicted in FIG. 1C.

医療用加熱デバイス10はさらに、デバイスが動作時、ユーザの手に近接する、断熱外被50上に位置し得る、オン/オフスイッチ80を備え得る(図1A−1C)。オン/オフスイッチは、電源30からの電気回路接続40をオンおよびオフに切り替え、それによって、自己制御式加熱器20への電力を遮断する。   The medical heating device 10 may further include an on / off switch 80 that may be located on the thermal jacket 50, close to the user's hand when the device is in operation (FIGS. 1A-1C). The on / off switch switches the electrical circuit connection 40 from the power supply 30 on and off, thereby cutting off power to the self-controlled heater 20.

医療用加熱デバイス10は、超音波、単極電気外科手術、双極電気外科手術、吸引、膨張、吸入、マイクロ電子チップ、光ファイバ、無線周波数、マイクロ波、赤外線、X線、レーザ、発光ダイオード、抵抗またはワイヤ加熱、あるいはプローブ60上またはその近傍に設置可能な他の標準的医療用デバイス等、他の医療用デバイスと併用され得る。電気外科手術は、組織を切断、凝固、乾燥、または放電治療するための手段として、高周波数電流を生物学的組織に印加するものである。電気外科手術手技では、組織は、それ自体を通る電流によって、加熱される。その効果は、血液損失が制限された、精密な切断を行う能力を含む。電気外科手術デバイスは、多くの場合、外科手術の間、病院内の手術室または外来手技において、血液損失を防止する際に使用される。   The medical heating device 10 includes ultrasonic, monopolar electrosurgery, bipolar electrosurgery, aspiration, expansion, inhalation, microelectronic chip, optical fiber, radio frequency, microwave, infrared, X-ray, laser, light emitting diode, It can be used in conjunction with other medical devices, such as resistance or wire heating, or other standard medical devices that can be placed on or near the probe 60. Electrosurgery is the application of high frequency current to biological tissue as a means to cut, coagulate, dry, or discharge treat tissue. In an electrosurgical procedure, tissue is heated by an electric current passing through itself. The effect includes the ability to make precision cuts with limited blood loss. Electrosurgical devices are often used during surgery to prevent blood loss in a hospital operating room or outpatient procedure.

本発明に従って構築された医療用加熱デバイス10は、患者の皮膚表面上、皮下、または深部に関わらず、プローブ60の遠位端(例えば、センサ66)を標的組織に接触させることによって、使用され得る。標的組織が、皮膚である場合、デバイスの維持温度は、45°C(113°F)を超えないように選択され得る。そのような中程度の温度では、プローブから皮膚への熱伝達は、真皮再生および美容用途の場合、皮膚の引き締め、皮膚の表面再構成、およびコラーゲン再形成を産生することができる。これはまた、皮膚表面細胞の機械的切除によっても、達成することができる。代替として、より高い温度は、皮膚を切断する一方、同時に、いかなる出血も焼灼するために、使用され得る。   The medical heating device 10 constructed in accordance with the present invention is used by contacting the distal end (eg, sensor 66) of the probe 60 to the target tissue, whether on the patient's skin surface, subcutaneously, or deep. obtain. If the target tissue is skin, the maintenance temperature of the device may be selected such that it does not exceed 45 ° C (113 ° F). At such moderate temperatures, heat transfer from the probe to the skin can produce skin tightening, skin surface reconstruction, and collagen remodeling for dermal regeneration and cosmetic applications. This can also be achieved by mechanical excision of skin surface cells. Alternatively, higher temperatures can be used to cut the skin while simultaneously cauterizing any bleeding.

標的組織が、皮下脂質(脂肪)組織である場合、皮膚内に挿入された穿刺プローブを通した熱伝達を使用して、プローブ端に近接する脂肪細胞に、選択的損傷を生じさせることができる。標的組織が、神経組織である場合、プローブからの熱伝達を使用して、顔の皺眉筋および鼻根筋に神経支配を供給する、顔面神経または角神経の側頭枝の分岐である、三叉神経(例えば、偏頭痛の治療の場合)等の選択された神経を切除することができる。これは、眉間の皺線の除去を補助することができる。   If the target tissue is subcutaneous lipid (adipose) tissue, heat transfer through a puncture probe inserted into the skin can be used to cause selective damage to fat cells proximate to the probe end. . If the target tissue is nerve tissue, a trigeminal branch that is a branch of the facial or horn nerve temporal branch that uses heat transfer from the probe to provide innervation to the facial eyebrows and nasal root muscles Selected nerves such as nerves (eg, for the treatment of migraine) can be excised. This can assist in the removal of the lashes between the eyebrows.

標的組織は、多汗症を治療する皮膚の汗腺、または扁桃腺全摘または部分摘出術を行う際の口腔内の扁桃腺におけるような腺であり得る。   The target tissue can be a gland sweat gland that treats hyperhidrosis, or a gland such as in the oral tonsils when performing a tonsillectomy or partial excision.

標的組織は、血管(静脈、動脈、毛細血管、血液)であり得、プローブを通した熱伝達は、局所血液凝固および血管組織の焼灼を産生するために使用することができる。または、より低い温度(約37°Cの体温)において、中空プローブは、例えば、局所薬物送達のために、標的動脈または静脈内に予熱された流体を注入することができる。   The target tissue can be a blood vessel (vein, artery, capillary, blood) and heat transfer through the probe can be used to produce local blood clotting and cauterization of the vascular tissue. Alternatively, at lower temperatures (body temperature of about 37 ° C.), the hollow probe can inject preheated fluid into the target artery or vein, for example, for local drug delivery.

標的組織は、静脈洞または口腔等のいくつかの異常成長、ポリープ、または腫瘍であり得る。ここでは、プローブを通した熱伝達は、その組織を切除することができる。実施例として、バレット食道において見られる粘膜病変、または鼻甲介肥大由来組織成長、あるいは結腸または直腸ポリープの除去が挙げられる。   The target tissue can be some abnormal growth, polyp, or tumor, such as the sinus or oral cavity. Here, heat transfer through the probe can ablate the tissue. Examples include mucosal lesions found in Barrett's esophagus, or nasal hypertrophy-derived tissue growth, or removal of colon or rectal polyps.

加熱される医療用デバイスはまた、選択された神経または筋肉組織に熱を印加し、例えば、感覚神経を切除すること、または筋肉痛における血流を刺激することによって、疼痛管理または治療プロトコルの一部として、使用され得る。   A heated medical device also applies heat to selected nerves or muscle tissue, for example by excising sensory nerves or stimulating blood flow in muscle pain, thereby providing a part of a pain management or treatment protocol. As part, it can be used.

本発明による、自己制御式電気加熱器要素を用いて構築される医療用デバイスは、類似目的のために使用される、現在の電気アーク系デバイスの代用とすることができる。選択された標的組織への制御された熱送達を必要とする、任意の医療用途が、優れた制御および安全性を伴って、本発明を採用することができる。本発明は、医療、歯科、および獣医学手技において、使用され得る。   A medical device constructed with self-controlling electric heater elements according to the present invention can be a replacement for current electric arc-based devices used for similar purposes. Any medical application that requires controlled heat delivery to a selected target tissue can employ the present invention with excellent control and safety. The present invention can be used in medical, dental, and veterinary procedures.

現在、自己制御式電気加熱器のための好ましい材料は、図9Cに示されるものに類似する、抵抗対温度応答曲線を伴う、1つ以上のNTC材料と1つ以上のZTC材料の組み合わせである。好適な材料として、Cantherm(Montreal、Canada)から市販のNTCサーミスタ3、MF51、MF52、およびCWF、ならびにGeneral Electric(Fairfield、Connecticut、USA)から市販の種々の材料が挙げられる。   Currently, the preferred material for a self-regulating electric heater is a combination of one or more NTC materials and one or more ZTC materials with a resistance versus temperature response curve similar to that shown in FIG. 9C. . Suitable materials include NTC thermistor 3, MF51, MF52, and CWF commercially available from Cantherm (Montreal, Canada), and various materials commercially available from General Electric (Fairfield, Connecticut, USA).

図11−18を参照すると、一式の少なくとも2つの伝導性区分(伝導性区分)225間に電場を発生させる、電源97がある。電源97は、伝導性区分225間に電場を直接発生させ、または代替として、電場発生器100に間接的に給電し、順に、伝導性区分225間に電場を発生させ得る。電源97は、直流電流または交流電流電源であり得る。直流電流電源97の場合、電場発生器100は、標的組織250内に交流電流または交互極性電場を産生する必要があるであろう。サイズが小さいが、また、所望の精密な細胞傷害をもたらす、適切な電場を産生可能な特殊電場発生器デバイスに給電可能である、そのようなバッテリの多くの標準的サイズが存在するため、例示的電源97は、直流電流バッテリである。   Referring to FIGS. 11-18, there is a power source 97 that generates an electric field between at least two conductive sections (conductive sections) 225 of the set. The power source 97 may generate an electric field directly between the conductive sections 225, or alternatively, indirectly power the electric field generator 100 and, in turn, generate an electric field between the conductive sections 225. The power source 97 can be a direct current or an alternating current power source. In the case of a direct current power source 97, the electric field generator 100 will need to produce an alternating current or alternating polarity electric field in the target tissue 250. Illustrated because there are many standard sizes of such batteries that are small in size but also capable of powering a special electric field generator device capable of producing a suitable electric field that results in the desired precise cell injury The general power source 97 is a direct current battery.

直流電流とは対照的に、本状況において、直流電流より多くのampあたりの熱を産生することができるため、交流電流が好ましい。熱産生が、特定の種類の標的組織250にわたって流れる交流電流から、最大限にされる、特定の共鳴周波数またはスパイク周波数が存在すると考えられる。本周波数では、電流は、最も少ない抵抗で、標的組織250を通過する。したがって、特定の標的細胞の特定の共鳴周波数では、その細胞内に同等以上の熱を産生するために、より少ない電力が必要とされる。したがって、交流電流は、デバイスの電力要件を低減させ、それによって、デバイスを携帯式にするために十分に小型にすることが可能となるため、好ましい。神経細胞およびその周囲組織の共鳴周波数は、460KHzであって、したがって、好ましい周波数である。本周波数は、神経組織だけではなく、多くの種類の組織の共鳴周波数でもあると考えられるため、電気外科手術デバイスは、一般に、本周波数で動作する。   In contrast to direct current, alternating current is preferred in this situation because it can produce more heat per amp than direct current. It is believed that there is a specific resonance or spike frequency at which heat production is maximized from the alternating current that flows across the specific type of target tissue 250. At this frequency, current passes through the target tissue 250 with the least resistance. Thus, at a particular resonance frequency of a particular target cell, less power is required to produce equivalent or better heat within that cell. Thus, alternating current is preferred because it reduces the power requirements of the device, thereby enabling it to be small enough to make the device portable. The resonance frequency of the nerve cell and its surrounding tissue is 460 KHz and is therefore a preferred frequency. Electrosurgical devices generally operate at this frequency because this frequency is considered to be the resonant frequency of many types of tissue as well as neural tissue.

電場発生器100は、抵抗器、コンデンサ、ダイオード、およびスイッチを含む、共通回路基板構成要素に電気的に接続される、パルス幅変調電源を備える。電場発生器100はさらに、変圧器175(図12)を備えてもよく、パルス幅変調電源からの出力信号は、変換器との一次接続である。電場発生器100は、典型的には、特定の所望の精密な細胞傷害をもたらすための要件に従って、デバイス91の特定のプローブ/拡張部200と適切に機能するために、特定の周波数および電力とともに、特定の交互極性場を発生させるように、カスタム設計される。例示的電場発生器100は、3本の針プローブ200を使用して、神経細胞のために適切な出力を産生し、ここでは、発生器は同様に、超小型サイズに設計された。電場発生器100は、カスタム回路基板上に組み立てられたパルス幅変調電源および回路基板構成要素を含み、図14−16に描写されるように、典型的ペンの形状およびサイズの封入体の内側に適合可能である、長方形等の全体的に長くかつ狭小形状を有する。代替として、電場発生器100は、種々の異なる形状の封入体の内側に適合するために、弛緩ワイヤによって、電気的に接続される、多くの電気回路基板から成り得る。電場発生器100は、変圧器175のドーナッツ孔の内側の遠位端でカスタム回路基板の遠位端に電気的に接続された、ドーナッツ形状の変圧器175を含み、変圧器175からの補助電圧および電流が、標的組織250に通過される。   The electric field generator 100 comprises a pulse width modulated power supply that is electrically connected to common circuit board components, including resistors, capacitors, diodes, and switches. The electric field generator 100 may further comprise a transformer 175 (FIG. 12), and the output signal from the pulse width modulated power supply is the primary connection with the converter. The electric field generator 100 typically has a specific frequency and power in order to function properly with a specific probe / expansion 200 of the device 91 according to the requirements for providing a specific desired precision cell injury. Custom designed to generate a specific alternating polarity field. The exemplary electric field generator 100 uses three needle probes 200 to produce a suitable output for nerve cells, where the generator was similarly designed to be very small. The electric field generator 100 includes a pulse width modulated power supply and circuit board components assembled on a custom circuit board, and inside a typical pen shape and size enclosure, as depicted in FIGS. 14-16. It has a generally long and narrow shape, such as a rectangle, that can be adapted. Alternatively, the electric field generator 100 may consist of a number of electrical circuit boards that are electrically connected by relaxation wires to fit inside a variety of differently shaped enclosures. The electric field generator 100 includes a donut-shaped transformer 175 electrically connected to the distal end of the custom circuit board at the distal end inside the donut hole of the transformer 175, and the auxiliary voltage from the transformer 175 And current is passed through the target tissue 250.

モードパルス幅変調電源は、少なくとも6つの電気接続、すなわち、正および負の電力接続101ならびに103から成る、2つの電力入力接続と、2つの信号出力接続105および107と、2つのトリマー入力接続109および111とを備える。出力信号105および107は、標的組織内に交流電流を発生または誘発させるために、交互極性を迅速に変化させる際、伝導性区分225間に位置する標的組織内に電場を生成する。組織は、水および他の伝導性分子を含み、電場に応答して、電流を生じさせるため、電流が発生または誘発される。出力信号105および107は、伝導性区分225と電気的に接続する前に、カスタム回路基板を通して、電気的に処理される。電場の交互極性の周波数は、それによって生成された交流電流の周波数のものと略一致する。代替として、出力105および107は、変圧器175上の一次入力に電気的に接続され得、その場合、変圧器175の二次出力は、105aおよび107aである。変圧器175は、標的組織に関する共鳴周波数を安定化し、発生器100から切替雑音をフィルタリングし、かつ神経組織に関わる共鳴460KHzより効率的周波数において、発生器100を動作させることによって、デバイス91のバッテリ寿命を延長するのを支援するために使用することができる。さらに、105、105a、107、または107aから電気的に処理された信号は、後述のように、制御ユニット125にループバックされ得、そこで信号は、さらに処理され、電場発生器100上の入力109および111に返される。   The mode pulse width modulated power supply comprises at least six electrical connections, namely two power input connections consisting of positive and negative power connections 101 and 103, two signal output connections 105 and 107, and two trimmer input connections 109. And 111. The output signals 105 and 107 generate an electric field in the target tissue located between the conductive sections 225 when the alternating polarity is rapidly changed to generate or induce an alternating current in the target tissue. Tissue contains water and other conductive molecules and generates an electric current in response to an electric field, causing an electric current to be generated or induced. Output signals 105 and 107 are electrically processed through a custom circuit board prior to being electrically connected to conductive section 225. The frequency of the alternating polarity of the electric field substantially matches that of the alternating current generated thereby. Alternatively, outputs 105 and 107 can be electrically connected to a primary input on transformer 175, in which case the secondary outputs of transformer 175 are 105a and 107a. The transformer 175 stabilizes the resonant frequency for the target tissue, filters the switching noise from the generator 100, and operates the generator 100 at a more efficient frequency than the resonant 460 KHz for neural tissue, thereby allowing the battery of device 91 to operate. Can be used to help extend lifespan. Further, the electrically processed signal from 105, 105a, 107, or 107a may be looped back to the control unit 125, as described below, where the signal is further processed and input 109 on the electric field generator 100. And returned to 111.

電場発生器100は、好ましくは、熱産生に先立って、標的神経を検出し、高周波交流電流医療用デバイスの精密な場所を提供するために、信号出力105または107から、標的組織250内に、1つ以上の直流電流パルスを放出可能である。外科医が、標的組織250を加熱する、交流電場を送達する前に、外科医は、1つ以上の直流電流パルスを使用して、精密な標的神経細胞またはその構成要素の位置を特定することができる。直流電流パルスは、種々の振幅および波形から成り得、随意に、複数の形状のパルスが、同時に、電場発生器100から放出され得る。標的細胞の領域上またはその中に、少なくとも2つの伝導性区分を位置付けることによって、伝導性区分から放出されるパルスが、神経が駆動させる筋肉を刺激し、それによって、筋肉を痙攣または何らかの方法で動かす。したがって、プローブ200および伝導性区分225を移動させることによって、除神経する、治療電流を送達する前に、標的神経の位置を特定することができる。標的とされている筋肉が痙攣する、または別様に、正確な運動が示されるまで、検索が行われ、その時点で、外科医は、正確な神経細胞またはその構成要素が、特定され、少なくとも2つの伝導性区分が、現在、正確な標的組織250上に精密に位置することを把握する。したがって、少なくとも2つの伝導性区分は、神経組織の切除を達成するために、高周波交流電流送達の精密な場所を的確に検出および識別することによって、正確に位置されていることが把握されるため、高周波交流電流医療用デバイス91は、非常に精密かつ正確に位置付けられることができる。次いで、本時点において、外科医は、交流電流電場を作動させ、正確な標的組織加熱を生じさせてもよく、その場合、任意の他の組織に加熱は行われない。   The electric field generator 100 preferably detects the target nerve prior to heat production and from the signal output 105 or 107 into the target tissue 250 to provide a precise location of the high frequency alternating current medical device. One or more direct current pulses can be emitted. Before the surgeon delivers an alternating electric field that heats the target tissue 250, the surgeon can use one or more direct current pulses to locate the precise target nerve cell or component thereof. . The direct current pulses can be of various amplitudes and waveforms, and optionally multiple shaped pulses can be emitted from the electric field generator 100 simultaneously. By positioning at least two conductive segments on or in the area of the target cell, the pulses emitted from the conductive segments stimulate the muscles that the nerve drives, thereby causing the muscles to convulse or in some way move. Accordingly, by moving the probe 200 and the conductive segment 225, the target nerve can be located before delivering the therapeutic current to be denervated. A search is performed until the targeted muscles are convulsed, or otherwise accurate movement is indicated, at which point the surgeon has identified the correct nerve cell or component thereof and has at least 2 One knows that the two conductive segments are now precisely located on the correct target tissue 250. Thus, it is known that at least two conductive sections are accurately located by accurately detecting and identifying the precise location of high frequency alternating current delivery to achieve ablation of neural tissue The high frequency alternating current medical device 91 can be positioned very precisely and accurately. Then, at this point, the surgeon may activate the alternating current field to produce accurate target tissue heating, in which case no other tissue is heated.

電場発生器100は、好ましくは、平均的成人によって、片手で容易に保持され得るように、微小かつ小型である。例えば、標準的9ボルトバッテリが、所望の細胞傷害を達成するために、例示的電場発生器100に給電するために使用され得る。   The electric field generator 100 is preferably small and small so that it can be easily held by an average adult with one hand. For example, a standard 9 volt battery can be used to power the exemplary electric field generator 100 to achieve the desired cytotoxicity.

随意に、高周波交流電流医療用デバイス91は、2つのプローブまたは針型突起200を有し、発生器100によって発生される電場は、単相であるであろう。本モードのためのブロック図は、図11に描写される。1つのプローブまたは針型突起200は、電場発生器100上の接点107に電気的に接続される、1つの伝導性区分225を含み、他のプローブまたは針型突起200は、電場発生器100上の接点105に電気的に接続される、他の区分225を含むであろう。代替として、高周波交流電流医療用デバイス91は、1つのプローブまたは針型突起200を有し、100によって発生される電場は、単相であるであろう。本動作モードのためのブロック図は、図11Aに描写される。単一プローブまたは針型突起200は、両方の区分225を含むであろう。依然として、他の実施形態では、デバイス91は、より多くの突起200を有し、したがって、電場発生器100は、それぞれ、1つのプローブまたは針型突起200に電気的に接続される、多くの突起を利用するために、少なくとも等数の信号出力を有する必要があるであろう。例えば、各突起は、多くの位相信号のうちの1つ、または発生器によって産生された多くの共通信号のうちの1つを放出し得、デバイス91は、非常に特定の所望の精密な細胞傷害をもたらすのを支援するために、複雑な電場の組み合わせを生成するように、多くのプローブまたは針型突起200を有し得る。デバイス91は、代替として、2つのみの信号出力105および107を伴う、多くのプローブまたは針型突起200を有し得、105および107信号は、可能性として、突起200の列またはアークに沿って、交互方式で多くの突起に接続される。電流は、本様式で各突起200間に生成されるため、本様式において、2つのみの信号を交互させることによって、単相交流電場のみからの列またはアークに沿って、大規模病変部位を生成することができる。   Optionally, the high frequency alternating current medical device 91 has two probes or needle projections 200 and the electric field generated by the generator 100 will be single phase. A block diagram for this mode is depicted in FIG. One probe or needle projection 200 includes one conductive section 225 that is electrically connected to a contact 107 on the electric field generator 100, and the other probe or needle projection 200 is on the electric field generator 100. Other sections 225 that are electrically connected to the other contacts 105 will be included. Alternatively, the high frequency alternating current medical device 91 has a single probe or needle projection 200 and the electric field generated by 100 will be single phase. A block diagram for this mode of operation is depicted in FIG. 11A. A single probe or needle projection 200 will include both sections 225. Still, in other embodiments, the device 91 has more protrusions 200, so the electric field generator 100 is more electrically connected to one probe or needle protrusion 200, respectively. In order to take advantage of this, it will be necessary to have at least an equal number of signal outputs. For example, each protrusion may emit one of many phase signals, or one of many common signals produced by the generator, so that device 91 can be a very specific desired precise cell. To assist in causing injury, many probes or needle-shaped protrusions 200 can be provided to generate complex electric field combinations. Device 91 may alternatively have a number of probe or needle projections 200 with only two signal outputs 105 and 107, with the 105 and 107 signals possibly along a row or arc of projections 200. Then, it is connected to many protrusions in an alternating manner. Since current is generated between each protrusion 200 in this manner, in this manner, by alternating only two signals, large lesion sites along a row or arc from only a single-phase alternating electric field are generated. Can be generated.

例示的高周波交流電流医療用デバイス10は、直線に配置される、3つの針型突起を有する。図15および16を参照されたい。中心突起200は、共通信号導線107aによって、電場発生器100に電気的に接続される。2つの外側突起は、単相信号導線105aによって、電場発生器100に並列に、電気的に接続される。図15および16のデバイスのためのブロック図は、図12に描写される。すべての配置およびモードにおいて、位相信号は、標的組織に入射する前に、自己制御式伝導性材料電気構成要素150を通過する。   The exemplary high frequency alternating current medical device 10 has three needle-shaped protrusions arranged in a straight line. See FIGS. 15 and 16. The central protrusion 200 is electrically connected to the electric field generator 100 by a common signal conducting wire 107a. The two outer protrusions are electrically connected in parallel to the electric field generator 100 by a single-phase signal conductor 105a. A block diagram for the devices of FIGS. 15 and 16 is depicted in FIG. In all configurations and modes, the phase signal passes through the self-regulating conductive material electrical component 150 before entering the target tissue.

少なくとも1つのプローブまたは針型突起200は、高周波交流電流医療用デバイス91の回路および構造の残りに可撤性に取り付け可能であり得る。さらに、高周波交流電流医療用デバイスの残りに可撤性に取り付け可能である、多くの異なる種類、サイズ、形状、材料等、広範囲の可撤性に取り付け可能な少なくとも1つ以上の針型突起98、200が存在し得る(図14−16)。したがって、本発明は、一連の可撤性に取り付け可能な先端98を含み、各先端98は、突起200の少なくとも1つの針と、その上に位置する少なくとも2つの伝導性区分225とを備え、それぞれ、医療用デバイス上に取り付けられると、図11−12の回路図に従って、デバイスの残りに電気的に接続される。針は、患者の皮膚表面下に貫通し、皮膚下の神経あるいは他の標的構造にアクセスおよび係合し、したがって、熱、RF、または他のエネルギーをそのような構造に送達するように適応される。   At least one probe or needle projection 200 may be removably attachable to the rest of the circuitry and structure of the high frequency alternating current medical device 91. In addition, at least one or more needle-shaped protrusions 98 that can be removably attached to a wide range of different types, sizes, shapes, materials, etc. that can be removably attached to the rest of the high frequency alternating current medical device. , 200 may be present (FIGS. 14-16). Thus, the present invention includes a series of removably attachable tips 98, each tip 98 comprising at least one needle of the protrusion 200 and at least two conductive sections 225 located thereon, Each mounted on a medical device is electrically connected to the rest of the device according to the circuit diagrams of FIGS. 11-12. The needle penetrates beneath the patient's skin surface, accesses and engages nerves or other target structures under the skin, and is thus adapted to deliver heat, RF, or other energy to such structures. The

そのような可撤性に取り付け可能な先端98’の1つは、その遠位端に、2つの小型の導電性電極またはパッド99を伴う、別の神経探知器であり得る。2つの小型のパッドは、標的組織の表面を電場発生器100に電気的に接触させるために使用される。したがって、「神経探知器」先端98’は、最初に、神経を見つけるために使用され得、次いで、位置が特定されると、別個の治療先端98は、デバイス91に取り付けられ、神経を加熱するであろう。   One such removable attachable tip 98 'can be another neurodetector with two small conductive electrodes or pads 99 at its distal end. Two small pads are used to electrically contact the target tissue surface with the electric field generator 100. Thus, a “neural detector” tip 98 ′ can be used to find the nerve first, and then once the location is specified, a separate treatment tip 98 is attached to the device 91 to heat the nerve. Will.

可撤性に取り付け可能な先端98は、典型的には、円錐の広端に開口部を伴う、略円錐形状またはカップ形状を有し、円錐の狭端で平坦となり、略カップ形状を形成し、少なくとも1つの針型突起200は、円錐の狭端の外部表面またはカップの底面に取り付けられる。先端98が除去された、高周波交流電流医療用デバイス91の遠位端もまた、略円錐形状またはカップ形状を有し得、デバイス円錐は、先端円錐より若干小さい。したがって、先端98の凹面先細区画が、次いで、デバイス円錐の凸面先細区画上に摺動され、先端98が、デバイス円錐上にぴったりと適合する。さらに、随意に、外科手術が、外科医によって行うことができるように、非常に安定かつ安全なように、デバイス円錐上に先端98を保持するために、留具手段、スナップ嵌め手段、係止手段、または類似締結具等、固定機構が存在し得る。固定機構はまた、可撤性に取り付け可能な先端98が、除去され得るように、解放手段を有するであろう。したがって、留具手段、スナップ嵌め手段、係止手段、または類似物は、先端98を除去するための手段を解放する能力を有するであろう。例えば、スナップ嵌め手段の場合、先端円錐は、先端円錐に変形を生じさせ、それによって、先端円錐とデバイス円錐との間の1つ以上のスナップ嵌め点を解放するために、指による圧搾を可能にする、可撓性性質から成り得る。先端98がデバイス91上の定位置にスナップ嵌めされると、少なくとも2つの伝導性区分225と発生器信号105または105aおよび107または107aとの間に、電気接続が生じる。可撤性に取り付け可能な先端98は、滅菌状態で供給され、次いで、使用後、廃棄され得る。   The removably attachable tip 98 typically has a generally conical or cup shape with an opening at the wide end of the cone and is flat at the narrow end of the cone to form a generally cup shape. The at least one needle-shaped protrusion 200 is attached to the outer surface of the narrow end of the cone or the bottom surface of the cup. The distal end of the high frequency alternating current medical device 91 with the tip 98 removed may also have a generally conical or cup shape, the device cone being slightly smaller than the tip cone. Accordingly, the concave tapered section of the tip 98 is then slid over the convex tapered section of the device cone so that the tip 98 fits snugly over the device cone. Further, optionally, a clasp means, a snap-fit means, a locking means to hold the tip 98 on the device cone so that the surgery is very stable and safe so that it can be performed by a surgeon. There may be a locking mechanism, such as, or similar fasteners. The securing mechanism will also have release means so that the removably attachable tip 98 can be removed. Thus, the fastener means, snap-fit means, locking means, or the like will have the ability to release the means for removing the tip 98. For example, in the case of a snap-fit means, the tip cone can be squeezed with a finger to cause the tip cone to deform, thereby releasing one or more snap-fit points between the tip cone and the device cone. It can be made of a flexible property. When the tip 98 is snapped into place on the device 91, an electrical connection is made between the at least two conductive sections 225 and the generator signals 105 or 105a and 107 or 107a. The removable attachable tip 98 can be supplied in a sterilized state and then discarded after use.

パルス幅変調の動作周波数は、トリマー入力接続109または111のいずれかを使用して、約5%以内において、電場発生器100(図12)によって提供される。トリマー入力接続109および111は、バッテリ97によって給電され、電場発生器100に電気的に接続される、制御モジュール125に電気的に接続される。制御モジュール125は、1つ以上のトリマー抵抗器、または周波数変調制御スイッチ127に電気的に接続される、同様に機能する電子構成要素を含み、周波数変調制御スイッチ127は、信号105の周波数を手動で調節するために使用される制御ユニット125上の設定スイッチである。   The operating frequency of the pulse width modulation is provided by the electric field generator 100 (FIG. 12) to within about 5% using either the trimmer input connection 109 or 111. Trimmer input connections 109 and 111 are electrically connected to a control module 125 that is powered by battery 97 and electrically connected to electric field generator 100. The control module 125 includes one or more trimmer resistors or similarly functioning electronic components that are electrically connected to a frequency modulation control switch 127, which manually adjusts the frequency of the signal 105. It is a setting switch on the control unit 125 that is used to adjust in.

制御モジュール125はまた、信号105をサンプリングし、それを電気的に処理し、周波数が最適であるかどうかを決定することによって、100によって発生される信号の周波数を自動的に調節し、安定化するように構成され得る。105からの信号および電流は、電気的にフィルタリング、処理、および分析され、その結果は、トリマー入力109または111を調節するための信号入力をもたらす。したがって、制御モジュール125は、信号出力105からトリマー入力109にフィードバック回路を生成し、出力の自動微調整および安定化をもたらす。2つ以上の出力位相信号の場合、フィードバック回路は、すべての位相の周波数を自動的に調節および安定化するために、各出力位相に対して、生成される必要があり得る。制御ユニット125は、随意に、また、標的組織を通る電流が、ある最大プリセット限界を上回るかどうか決定し、電流が本限界を超える場合、その電場発生を遮断する。これは、外科医または技術者が、最大電流レベルを設定し得る、電流遮断設定129であって、デバイス10は、本レベルを超えると、その電場発生を遮断する。   The control module 125 also automatically adjusts and stabilizes the frequency of the signal generated by 100 by sampling the signal 105 and electrically processing it to determine if the frequency is optimal. Can be configured to. The signal and current from 105 are electrically filtered, processed, and analyzed, and the result provides a signal input for adjusting the trimmer input 109 or 111. Thus, the control module 125 generates a feedback circuit from the signal output 105 to the trimmer input 109, providing automatic fine tuning and stabilization of the output. For more than one output phase signal, a feedback circuit may need to be generated for each output phase to automatically adjust and stabilize the frequency of all phases. The control unit 125 optionally and also determines whether the current through the target tissue exceeds a certain maximum preset limit, and if the current exceeds this limit, interrupts the electric field generation. This is a current interrupt setting 129 that allows the surgeon or technician to set the maximum current level, and when the device 10 exceeds this level, it interrupts its electric field generation.

少なくとも2つの電気出力、すなわち、位相信号105および共通信号107が、外科手術を行うために使用される。出力は、標準的回路基板構成要素を通して、フィルタリング、変換、および別様に電気的に処理され、所望の精密な細胞傷害をもたらし得る。位相信号105は、自己制御式伝導性材料電気構成要素150を通して、標的組織250上へと通過する。次いで、標的組織250を通して、進行し、共通信号107を通して、電場発生器100へと戻る。   At least two electrical outputs are used to perform the surgery, namely phase signal 105 and common signal 107. The output can be filtered, converted, and otherwise electrically processed through standard circuit board components, resulting in the desired precision cell injury. The phase signal 105 passes through the self-controlled conductive material electrical component 150 and onto the target tissue 250. It then proceeds through the target tissue 250 and returns to the electric field generator 100 through the common signal 107.

自己制御式伝導性材料電気構成要素150は、標的組織250を通して、電流を調整する。第1の実施形態に関連して前述のように、自己制御式伝導性材料電気構成要素150は、サーミスタ、熱電対、またはスイッチのように、電気的に機能する。   Self-regulating conductive material electrical component 150 regulates the current through target tissue 250. As described above in connection with the first embodiment, the self-regulating conductive material electrical component 150 functions electrically, such as a thermistor, thermocouple, or switch.

自己制御式伝導性材料電気構成要素150の好ましい例が、スイッチである場合、標的組織が、十分に冷却されるまでの短い時間の間、標的組織内の交流電流は、150によって、完全に遮断され、それによって、不必要な細胞損傷を回避し、次いで、スイッチ150は、標的組織内の交流電流を再び切り替え、それによって、短時間の間、再び加熱し、結局、再びにオフにし、プロセスを反復することになるであろう。本プロセスは、本質的に、毎秒数回反復し、標的組織内の全体的安定状態温度をもたらす。   If the preferred example of self-regulating conductive material electrical component 150 is a switch, the alternating current in the target tissue is completely blocked by 150 for a short time until the target tissue is sufficiently cooled. Thereby avoiding unnecessary cell damage, and then the switch 150 switches the alternating current in the target tissue again, thereby heating it again for a short time, eventually turning it off again, Will be repeated. This process essentially repeats several times per second, resulting in an overall steady state temperature in the target tissue.

自己制御式伝導性材料電気構成要素150の例が、サーミスタまたは熱電対のように作用する場合、150の温度変化によって、標的組織内の交流電流の突然のオフ/オン切替につながることはないが、標的組織および周囲組織の温度を制御するために、後述のように、漸次的熱増加または減少をもたらす。サーミスタは、最も漸次的交流電流の変動を有する。   If an example of a self-regulating conductive material electrical component 150 acts like a thermistor or thermocouple, a temperature change of 150 will not lead to a sudden off / on switching of alternating current in the target tissue. In order to control the temperature of the target tissue and surrounding tissue, a gradual heat increase or decrease is provided, as described below. The thermistor has the most gradual AC current variation.

自己制御式伝導性材料電気構成要素150は、本質的に基材および導体ドーパントを含む、異なる材料の均質混合から成る。自己制御式伝導性材料電気構成要素150は、その温度に伴って、自己制御式伝導性材料電気構成要素の抵抗を変動させる、基材とドーパントの特殊な組み合わせを有する。電流が、自己制御式伝導性材料電気構成要素150を通過するのに伴って、交流電流が、標的組織250を通過する結果、150の内側で生じる、電子、イオン、または他の帯電粒子の衝突から、熱が、自己制御式伝導性材料電気構成要素150内に産生される。したがって、標的組織250を通る電流の増加は、自己制御式伝導性材料電気構成要素150内に熱産生の増加をもたらす。本熱は、材料の均質混合の分子内に構造的変化を生じさせ、順に、自己制御式伝導性材料電気構成要素の伝導性の変化を生じさせる。例えば、いくつかの自己制御式伝導性材料またはサーミスタの場合、熱は、基材を拡張させ、これは、その中に懸濁される伝導性ドーパントを分離させ、それによって、そこを通過する電流を低減させ、最終的に遮断する。他の自己制御式伝導性材料またはサーミスタでは、温度変化は、基材またはドーパント材料の相変化を生じさせ、これは、分子レベルでの構造変化を生じさせ、伝導性から非伝導性またはその逆に切り替える効果をもたらす。   Self-controlling conductive material electrical component 150 consists essentially of a homogeneous mixture of different materials, including substrate and conductor dopants. The self-controlled conductive material electrical component 150 has a special combination of substrate and dopant that varies with its temperature, the resistance of the self-controlled conductive material electrical component. Impact of electrons, ions, or other charged particles that occur inside 150 as a result of alternating current passing through target tissue 250 as current passes through self-controlling conductive material electrical component 150 Heat is generated in the self-controlling conductive material electrical component 150. Thus, the increase in current through the target tissue 250 results in increased heat production within the self-regulating conductive material electrical component 150. This heat causes structural changes in the intimately mixed molecules of the material and, in turn, changes in the conductivity of the self-controlled conducting material electrical component. For example, in the case of some self-regulating conductive materials or thermistors, heat expands the substrate, which causes the conductive dopant suspended therein to be separated, thereby causing the current passing therethrough. Reduce and eventually block. In other self-regulating conductive materials or thermistors, temperature changes cause a phase change in the substrate or dopant material, which causes a structural change at the molecular level, from conductive to non-conductive or vice versa. The effect of switching to.

いずれにしても、温度と抵抗との間の最良の数学的特性をもたらし、最良の外科手術性能、すなわち、所望の精密な細胞傷害を生じさせるために必要とされる温度範囲をもたらすために、最良の自己制御式伝導性材料電気構成要素150を選択/設計するように、特に配慮されなければならない。自己制御式伝導性材料電気構成要素の温度と伝導性との間の関係は、典型的には、非線形であって、したがって、我々は、サーミスタ特性を説明するために、対数尺度を使用する。伝導性は、典型的には、抵抗率である、その逆数によって測定される。   In any case, to provide the best mathematical properties between temperature and resistance, and to provide the best surgical performance, i.e., the temperature range required to produce the desired precise cell injury, Special care must be taken to select / design the best self-controlling conductive material electrical component 150. The relationship between the temperature and conductivity of self-controlling conductive material electrical components is typically non-linear, so we use a logarithmic scale to describe the thermistor characteristics. Conductivity is typically measured by its reciprocal, which is resistivity.

好ましい実施形態では、自己制御式伝導性材料電気構成要素150は、PTC材料から成る。図7は、我々の目的のために好適なPTC加熱器材料の電気抵抗率対温度のグラフである。典型的手技のための好適性は、グラフの中間レベルの正の傾斜特性によって分かるように、温度に伴って、徐々に増加する、抵抗率を必要とする。さらに、Tでは、グラフ中に変曲点が存在する。温度が、Tを上回って上昇するのに伴って、抵抗率は、温度に伴って、減速しながら増加する。したがって、温度が、Tを上回って上昇するのに伴って、標的組織を通過する電流の減速しながらの緩やかな減少が存在する。温度が、Tを下回って降下するのに伴って、抵抗率は、温度に伴って、減速しながら減少する。したがって、温度が、Tを下回って降下するのに伴って、標的組織を通過する電流の減速しながらの緩やかな増加が存在する。図7を参照すると、TからTへと、抵抗率は、徐々に増加し、それによって、標的組織内の熱産生を減少させる。同様に、TからTへと、抵抗率は、徐々に減少し、それによって、標的組織内の熱産生を増加させる。Tでは、別様に、変曲点として知られる、数学的に安定した温度点が存在する。本変曲点関係を伴う材料は、Tにおいて、最適安定性または自己制御式伝導性材料電気構成要素を提供し、それによって、標的領域内に安定した交流電流を産生するため、好ましい。 In a preferred embodiment, the self-controlled conductive material electrical component 150 is made of a PTC material. FIG. 7 is a graph of electrical resistivity versus temperature for a PTC heater material suitable for our purposes. The suitability for a typical procedure requires a resistivity that gradually increases with temperature, as seen by the positive slope characteristic of the intermediate level of the graph. Furthermore, at T 0 there is an inflection point in the graph. As the temperature rises above T 0 , the resistivity increases at a slower rate with temperature. Thus, as the temperature rises above T 0 , there is a gradual decrease while the current passing through the target tissue is decelerating. As the temperature drops below T 0 , the resistivity decreases with deceleration with decreasing temperature. Therefore, the temperature is, as the drops below the T 0, there is a gradual increase while decelerating the current passing through the target tissue. Referring to FIG. 7, from T 0 to T H, the resistivity gradually increased, thereby reducing the heat production in the target tissue. Similarly, from T 0 to T L , the resistivity gradually decreases, thereby increasing heat production in the target tissue. At T 0 there is another mathematically stable temperature point, otherwise known as an inflection point. Materials with this inflection point relationship are preferred because they provide optimal stability or self-controlled conducting material electrical components at T 0 , thereby producing a stable alternating current in the target region.

自己制御式伝導性材料電気構成要素150の温度は、標的領域を通過する電流を決定する。したがって、高周波交流電流医療用デバイス91の重要な設計基準は、所望の精密な細胞傷害を産生するために必要な最小電流、次いで、どの自己制御式伝導性材料電気構成要素が、その数学的平衡において、本量の電流を提供するかを決定し、それによって、高周波交流電流医療用デバイスの用途のための最良の自己制御式伝導性材料電気構成要素を決定することである。   The temperature of the self-controlled conductive material electrical component 150 determines the current passing through the target area. Thus, an important design criterion for the high frequency alternating current medical device 91 is that the minimum current required to produce the desired precise cell injury, then which self-regulating conductive material electrical component is mathematically balanced. Determining the best self-regulating conductive material electrical component for high frequency alternating current medical device applications.

異なる精密な細胞傷害手技は、異なる細胞加熱または電流動作範囲を必要とし得る。例えば、異なる手技は、針型突起200の異なる形状およびサイズのプローブ必要とし、それによって、電流要件を変化させ、それによって、高周波交流電流医療用デバイス91の自己制御式伝導性材料電気構成要素要件を変化させ得る。異なる標的組織は、異なる電流または加熱を必要とし、それによって、それを行い得る。したがって、ある手技は、異なる動作範囲TからTに伴って、異なる標的温度Tを伴う、異なる自己制御式伝導性材料電気構成要素を必要とし得る。これらの基準は、高周波交流電流医療用デバイス91のために、PTC、NTC、またはZTCサーミスタ材料を注意深く選択することによって、調節され得る。さらに、種々のドーパントおよびドーパントの種々の濃度を使用して、特性を変動させ、異なる抵抗温度グラフをもたらし得る。PTC、NTC、およびZTC材料のさらなる組み合わせを使用して、異なる抵抗温度グラフをもたらし得る。 Different precise cytotoxic procedures may require different cell heating or current operating ranges. For example, different procedures require different shaped and sized probes of the needle projection 200, thereby changing the current requirements, and thereby the self-regulating conductive material electrical component requirements of the high frequency alternating current medical device 91. Can be changed. Different target tissues require different currents or heating, and can thereby do so. Thus, certain procedures may require different self-regulating conductive material electrical components with different target temperatures T 0 with different operating ranges T H to T L. These criteria can be adjusted by carefully selecting PTC, NTC, or ZTC thermistor materials for the high frequency alternating current medical device 91. In addition, different dopants and different concentrations of dopants can be used to vary the properties and produce different resistance temperature graphs. Additional combinations of PTC, NTC, and ZTC materials can be used to provide different resistance temperature graphs.

図9Aは、NTC材料の抵抗温度関係を含む。本配置は、それを上回る電流における急遮断に伴う、温度Tによって決定される、最大動作電流を生成するために使用され得る。図9Bは、ZTC材料の抵抗温度関係を含む。本配置は、温度TからTの広範囲にわたるあるレベルにおいて、標的領域にわたって、一定電流を生成するために使用され得る。図9Cは、NTC/ZTC材料の抵抗温度関係を含む。本配置は、温度Tにおける急遮断を伴うあるレベルにおける一定電流とTからTのものと相関される、広動作電流範囲を生成するために使用され得る。図9Dは、PTC/ZTC材料の抵抗温度関係を含む。本配置は、温度Tにおける電流の急増に伴うあるレベルにおける一定電流とTからTのものと相関される、広動作電流範囲を生成するために使用され、それによって、ある温度において、標的組織を防止し得る。 FIG. 9A includes the resistance temperature relationship of the NTC material. This arrangement can be used to produce a maximum operating current, determined by temperature T 0 , with a sudden break in current above it. FIG. 9B includes the resistance temperature relationship of the ZTC material. This arrangement can be used to generate a constant current over the target area at a certain level ranging from temperatures TH to TL . FIG. 9C includes the resistance temperature relationship of NTC / ZTC material. This arrangement can be used to produce a wide operating current range that is correlated with a constant current at a certain level with a sudden cut-off at temperature T L and that from T H to T L. FIG. 9D includes the resistance temperature relationship of the PTC / ZTC material. This arrangement is correlated with that of T L from a constant current and T H in a certain level due to the rapid increase in current at the temperature T L, it is used to produce a wide range of operating current, thereby at a certain temperature, Target tissue may be prevented.

PTC、NTC、およびZTC材料は、ある伝導性「ドーピング」材料が添加された、結晶または半結晶ポリマー系材料から成ることができる。ポリマー系サーミスタの場合、遷移温度は、ポリマー分子の溶融または凍結から生じる。結晶または半結晶ポリマーの場合、分子構造は、固相では、より緊密に充填され、非晶相またはエラストマー相では、あまり緊密に充填されない。ポリマー分子は、概して、非伝導性であって、したがって、材料を伝導性にするために、伝導性ドーパントが添加されなければならない。Tを下回る温度では、ほとんどのポリマー分子は、固相にあって、したがって、密に充填され、したがって、その最も伝導性状態またはレベルにある。Tを上回る温度では、ほとんどのポリマー分子は、非晶相またはエラストマー相にあって、したがって、あまり密に充填されず、したがって、その最も伝導性ではない状態またはレベルにある。マトリクスポリマーの同一選択肢の場合、遷移温度Tは、概して、選択されたマトリクスポリマーのポリマー軟化点と一致する。 PTC, NTC, and ZTC materials can consist of crystalline or semi-crystalline polymer-based materials with the addition of certain conductive “doping” materials. For polymer-based thermistors, the transition temperature results from the melting or freezing of the polymer molecules. In the case of crystalline or semi-crystalline polymers, the molecular structure is packed more tightly in the solid phase and less tightly packed in the amorphous or elastomeric phase. Polymer molecules are generally non-conductive, and therefore a conductive dopant must be added to make the material conductive. At temperatures below T 0 , most polymer molecules are in the solid phase and are therefore tightly packed and therefore in their most conductive state or level. At temperatures above T 0 , most polymer molecules are in the amorphous or elastomeric phase and are therefore less densely packed and therefore in their least conductive state or level. For the same choice of matrix polymer, the transition temperature T 0 is generally consistent with the polymer softening point of the selected matrix polymer.

ドーパント材料は、材料を加熱要素のように機能させるように、伝導性にするために、基材に添加される。また、ドーパントは、抵抗変化を減速させるため、または前述のグラフを拡大するために添加される。ドーパントは、カーボンブラック、金属酸化物、半導体材料、それらの混合物、または伝導性であって、小粒子内に産生可能な他の材料等の伝導性材料である。PTC、NTC、およびZTC材料の特定の抵抗温度関係は、ドーパントの種類および濃度を変動させることによって、達成される。したがって、ポリマー系組成物内の伝導性粒子の濃度または密度を低下させることは、自己制御式加熱器要素のための所望の漸次的抵抗変化を得るための方法の1つである。概して、50%を上回るドーパントレベルは、スイッチ型材料をもたらし、15−40%のドーパントレベルは、サーミスタ材料をもたらし、10%のドーパントレベルは、電磁気干渉および/または静電放電をもたらす。また、伝導性ドーパントの気孔率、表面積、粒子サイズ、および酸素含有量も、種々の特性を産生するために変動され得る。また、2つ以上の種類のドーパントが、基材に添加され得る。基材分子またはドーパント材料粒子のいずれかが、実際に、サーミスタ内に加熱を生じさせ得る。したがって、ドーパントは、電子伝達、または振動加熱、あるいは両方を産生するように機能し得る。これらの要因はすべて、種々のカーボンブラック装填レベルおよびその他とともに、基材の種類とともに、ドーパンスの種類と量との間の略無限の組み合わせをもたらし、略無限の特定の抵抗温度関係をもたたらす。   The dopant material is added to the substrate to make it conductive so that it functions like a heating element. The dopant is also added to slow down the resistance change or to enlarge the above graph. The dopant is a conductive material such as carbon black, metal oxide, semiconductor material, mixtures thereof, or other material that is conductive and can be produced in small particles. Specific resistance-temperature relationships for PTC, NTC, and ZTC materials are achieved by varying the dopant type and concentration. Thus, reducing the concentration or density of conductive particles within a polymer-based composition is one way to obtain the desired gradual resistance change for a self-regulating heater element. In general, a dopant level above 50% results in a switched material, a 15-40% dopant level results in a thermistor material, and a 10% dopant level results in electromagnetic interference and / or electrostatic discharge. Also, the porosity, surface area, particle size, and oxygen content of the conductive dopant can be varied to produce various properties. Also, more than one type of dopant can be added to the substrate. Either the substrate molecule or the dopant material particles can actually cause heating in the thermistor. Thus, the dopant can function to produce electron transfer, or vibrational heating, or both. All of these factors, along with various carbon black loading levels and others, along with the type of substrate, result in a nearly infinite combination between the type and amount of dose, resulting in a nearly infinite specific resistance temperature relationship. .

PTC、NTC、およびZTC材料はまた、セラミック材料または伝導性ドーパントが添加されたセラミック系材料から成ることができる。セラミック材料は、伝導性位相または構造に応じて、伝導性または非伝導性であることができる。セラミック材料は、特定の温度Tにおいて、固体からエラストマーまたはエラストマーから固体に相を変化させるように設計することができる。典型的には、セラミック系材料は、チタン酸バリウムおよび/または関連する二価チタン酸およびジルコン酸である。典型的ドーパントとして、鉛、ストロンチウム、希土類金属、アンチモン、ビスマス、または類似物が挙げられる。ドーパントは、基材の例外範囲を増減し、またはさらに、抵抗温度関係の傾斜を調節するように添加される。異なる温度抵抗率関係を伴う、種々のセラミックサーミスタ加熱器が、市販されている。また、セラミックサーミスタ加熱器材料製造業者は、所望の特性を特別に送達するような特殊開発プログラムの着手を試み得る。 PTC, NTC, and ZTC materials can also consist of ceramic materials or ceramic-based materials with added conductive dopants. The ceramic material can be conductive or non-conductive depending on the conductive phase or structure. The ceramic material can be designed to change phase from solid to elastomer or from elastomer to solid at a particular temperature T 0 . Typically, the ceramic-based material is barium titanate and / or related divalent titanate and zirconate. Typical dopants include lead, strontium, rare earth metals, antimony, bismuth, or the like. Dopants are added to increase or decrease the substrate's exceptional range, or to further adjust the resistance temperature related slope. Various ceramic thermistor heaters are commercially available with different temperature resistivity relationships. Also, ceramic thermistor heater material manufacturers may attempt to launch special development programs that specifically deliver the desired properties.

いくつかのモードでは、従来のスイッチが、組織加熱回路または複数の回路に追加される、あるいは従来の熱電対が、伝導性区分225の近傍に定置されるか、もしくは両方が行われ、標的組織250の温度制御をさらに向上させ、あるいは電場発生モードまたは外科手術モードの間、安全電流遮断制御または類似物の付加的層を追加する。   In some modes, a conventional switch is added to the tissue heating circuit or circuits, or a conventional thermocouple is placed in the vicinity of the conductive section 225, or both are performed to target tissue The 250 temperature control is further improved, or an additional layer of safe current interrupt control or the like is added during the electric field generation mode or surgical mode.

高周波交流電流医療用デバイス91(図13)は、典型的には、主電力オン/オフスイッチ93と、電場オン/オフスイッチ94と、主電力表示灯95と、電場表示灯96とを備える、ユーザインターフェース92を含む。ユーザインターフェース92は、制御モジュール125(図12)に電気的に接続され、そこから信号を送信し、受信し、制御モジュール125電気接続を通して、バッテリ97によって、間接的に給電される。主電力スイッチ93は、電力を電場発生器入力および制御モジュール125に係合する。スイッチ93がオンになると、電力表示灯95が照明される。外科手術は、電場オン/オフスイッチ94によって制御される電場が発生されると行われ得る。スイッチ94が作動されると、電場が、少なくとも1つのプローブまたは針型突起200間に係合される。電場表示灯96は、電場オン/オフスイッチ94が係合されている場合、照明する。   The high-frequency alternating current medical device 91 (FIG. 13) typically includes a main power on / off switch 93, an electric field on / off switch 94, a main power indicator lamp 95, and an electric field indicator lamp 96. A user interface 92 is included. The user interface 92 is electrically connected to the control module 125 (FIG. 12), sends and receives signals therefrom, and is indirectly powered by the battery 97 through the control module 125 electrical connection. The main power switch 93 engages power to the electric field generator input and control module 125. When the switch 93 is turned on, the power indicator lamp 95 is illuminated. Surgery can be performed when an electric field controlled by an electric field on / off switch 94 is generated. When switch 94 is activated, an electric field is engaged between at least one probe or needle projection 200. The electric field indicator 96 illuminates when the electric field on / off switch 94 is engaged.

前述のように、高周波交流電流医療用デバイス91は、好ましくは、携帯式バッテリによって給電される単一デバイスである。これを促進するために、すべての構成要素は、1つの小型回路基板上に組み立てられる。本構成では、スイッチ93および94は、高周波交流電流医療用デバイス91の外部であって、かつ高周波交流電流医療用デバイス91を保持する外科医の人指し指に近接する場所に位置し得る。灯95および96もまた、高周波交流電流医療用デバイス91の外部に位置し得る。周波数変調設定111および遮断設定(図12)は、典型的には、ある手技のために異なって設定され、手技の間、調節される必要がないため、デバイス91の内部に位置し得る。   As mentioned above, the high frequency alternating current medical device 91 is preferably a single device powered by a portable battery. To facilitate this, all components are assembled on one small circuit board. In this configuration, the switches 93 and 94 may be located outside the high frequency alternating current medical device 91 and in proximity to the surgeon's index finger holding the high frequency alternating current medical device 91. The lamps 95 and 96 may also be located outside the high frequency alternating current medical device 91. The frequency modulation setting 111 and the cutoff setting (FIG. 12) are typically set differently for a procedure and need not be adjusted during the procedure, and thus may be located inside the device 91.

外科医にとって、最も快適かつ論理的器具をもたらすために、高周波交流電流医療用デバイス91は、好ましくは、ペンのように成形される。所望の精密な細胞傷害を産生するという精巧な性質は、非常に小さな印刷物に筆記することに類似する、微妙な手の動きを必要とする。したがって、ペンによる筆記が快適である外科医は、高周波交流電流医療用デバイス91の使用もまた快適であって、所望の精密な細胞傷害をもたらす。   In order to provide the most comfortable and logical instrument for the surgeon, the high frequency alternating current medical device 91 is preferably shaped like a pen. The elaborate nature of producing the desired precise cell injury requires subtle hand movements similar to writing on very small prints. Thus, a surgeon who is comfortable writing with a pen is also comfortable using the high frequency alternating current medical device 91, resulting in the desired precision cell injury.

少なくとも1つのプローブまたは針型突起200は、典型的には、外径として、直径0.5から0.7ミリメートル、および組織穿刺遠位端まで長さ5ミリメートルを有する。少なくとも1つのプローブまたは針型突起200の表面は、非伝導性表面であって、したがって、プローブまたは針型突起200のある区分225を除き、電場を放出しない。区分225においてのみ、そこから電場が放出されるであろう。   The at least one probe or needle projection 200 typically has an outer diameter of 0.5 to 0.7 millimeters and a length of 5 millimeters to the tissue puncture distal end. The surface of the at least one probe or needle projection 200 is a non-conductive surface and therefore does not emit an electric field except for the section 225 with the probe or needle projection 200. Only in section 225 will an electric field be emitted therefrom.

前述のように、少なくとも2つの伝導性区分225が、標的組織内に電流を発生させるために必要とされる。高周波交流電流医療用デバイス91の2つの実施形態では、少なくとも2つの伝導性区分225は両方とも、1つのプローブまたは針型突起200上に位置する、または1つの区分225が、2つの針型突起200のそれぞれ上に位置する。伝導性区分225は、層またはコーティングを有し得、あるいは代替として、区分225を伝導性にする、層またはコーティングを有していなくてもよい。例えば、針は、非伝導性材料から成り得、その場合、伝導性区分は、その上の1つ以上の伝導性コーティングによって、形成される。針は、伝導性区分225を除き、表面上に非伝導性コーティングを伴う、伝導性材料から成り得る。伝導性および非伝導性材料の任意のアセンブリを使用して、効果的伝導性区分225を伴う、針/プローブをもたらし得る。区分225は、信号105または107に電気的に接続される。区分225が、プローブまたは針型突起200の遠位端に位置する時、熱は、組織の表面下のみに産生され、それによって、また、組織の表面を損傷することなく、所望の精密な細胞傷害を生じさせる遥かに多い機会を提供する。区分225は、好ましくは、針型突起200の遠位端に位置し、長さ約1−4ミリメートルである。   As previously mentioned, at least two conductive sections 225 are required to generate a current in the target tissue. In two embodiments of the high frequency alternating current medical device 91, at least two conductive sections 225 are both located on one probe or needle projection 200, or one section 225 has two needle protrusions. Located on each of the 200. Conductive section 225 may have a layer or coating, or alternatively may not have a layer or coating that makes section 225 conductive. For example, the needle can be made of a non-conductive material, in which case the conductive section is formed by one or more conductive coatings thereon. The needle can be made of a conductive material with a non-conductive coating on the surface, except for the conductive section 225. Any assembly of conductive and non-conductive materials can be used to provide a needle / probe with an effective conductive section 225. Section 225 is electrically connected to signal 105 or 107. When section 225 is located at the distal end of probe or needle projection 200, heat is produced only below the surface of the tissue, thereby also preventing the desired precise cell without damaging the surface of the tissue. Provides far more opportunities to cause injury. Section 225 is preferably located at the distal end of needle projection 200 and is approximately 1-4 millimeters in length.

高周波交流電流医療用デバイス91を使用する方法は高周波交流電流医療用デバイス91を取り上げるステップと、高周波交流電流医療用デバイスをオンにするステップと、少なくとも1つのプローブまたは針型突起200を標的組織250の表面に接触させるステップと、少なくとも1つのプローブまたは針型突起200を標的組織250の表面下に挿入するステップ、または少なくとも1つのプローブまたは針型突起200を身体空洞250内に挿入するステップと、電場発生器100を励起し、それによって、標的組織250内に電気交流電流を誘発または発生させるステップと、電場発生器100を解除するステップと、標的組織250から、少なくとも1つのプローブまたは針型突起200を除去するステップと、所望のある所望の精密な細胞傷害を生じさせるために、必要に応じて、上のステップを反復するステップとを含む。随意に、低電力dc電流を使用して、代替電流の送達に先立って、着目神経を特定することができる。   The method of using the high frequency alternating current medical device 91 includes the steps of picking up the high frequency alternating current medical device 91, turning on the high frequency alternating current medical device, and placing at least one probe or needle-shaped protrusion 200 on the target tissue 250. Contacting at least one probe or needle projection 200 below the surface of the target tissue 250, or inserting at least one probe or needle projection 200 into the body cavity 250; Exciting the electric field generator 100 thereby inducing or generating an electrical alternating current in the target tissue 250; releasing the electric field generator 100; and at least one probe or needle projection from the target tissue 250. Removing 200 and any desired desired To generate accurate cytotoxicity, if necessary, and a step of repeating the steps above. Optionally, the low power dc current can be used to identify the nerve of interest prior to delivery of the alternative current.

本発明に従って構築された高周波交流電流医療用デバイスは、患者の皮膚表面、皮下、またはより深部かに関わらず、少なくとも1つのプローブまたは針型突起200を標的組織250に接触させることによって、使用され得る。標的組織が、皮膚または皮下組織である場合、特定の種類のプローブおよび温度が、皮膚の引き締め、皮膚の表面再構成、およびコラーゲン再形成を達成するように選択され得る。デバイスの維持温度は、41°C(106°F)を超えないように選択され得る。そのような中程度の温度では、200は、真皮再生および美容用途のために、皮膚の引き締め、皮膚の表面再構成、およびコラーゲン再形成を産生することができる。これはまた、皮膚表面細胞の機械的切除によっても、達成することができる。代替として、より高い温度は、皮膚を切断する一方、同時に、いかなる出血も焼灼するために、使用され得る。   A high frequency alternating current medical device constructed in accordance with the present invention is used by contacting at least one probe or needle projection 200 to a target tissue 250, whether on the skin surface, subcutaneous, or deeper of a patient. obtain. When the target tissue is skin or subcutaneous tissue, a particular type of probe and temperature can be selected to achieve skin tightening, skin surface reconstitution, and collagen remodeling. The maintenance temperature of the device may be selected such that it does not exceed 41 ° C. (106 ° F.). At such moderate temperatures, 200 can produce skin tightening, skin surface reconstitution, and collagen remodeling for dermal regeneration and cosmetic applications. This can also be achieved by mechanical excision of skin surface cells. Alternatively, higher temperatures can be used to cut the skin while simultaneously cauterizing any bleeding.

標的組織が、皮下脂質(脂肪)組織である場合、少なくとも1つのプローブ200は、皮膚に経皮的に挿入され、200の端部に近接する脂肪細胞に選択的損傷を生じさせるように、組織穿刺構造を有していなければならない。   If the target tissue is subcutaneous lipid (adipose) tissue, the tissue is such that at least one probe 200 is inserted percutaneously into the skin and causes selective damage to adipocytes proximate the ends of the 200. It must have a puncture structure.

標的組織は、第1の実施形態に関連して前述の組織のいずれかであり得る。第2の実施形態は、特に、神経を特定し、治療するために好適である。   The target tissue can be any of the aforementioned tissues in connection with the first embodiment. The second embodiment is particularly suitable for identifying and treating nerves.

標的組織は、心臓、肺、脳、眼、腎臓、肝臓、卵巣、甲状腺、膀胱、子宮、胃、腸、盲腸、胆嚢、または類似物等、体内の任意の器官系であり得る。   The target tissue can be any organ system in the body, such as heart, lung, brain, eye, kidney, liver, ovary, thyroid, bladder, uterus, stomach, intestine, cecum, gallbladder, or the like.

Claims (9)

医療用加熱デバイスであって、
携帯式封入体と、
前記封入体内の電源と、
前記封入体の端部から延在する熱伝導性プローブであって、組織接触遠位端および近位端を有するプローブと、
20℃から80℃の範囲内の温度変化に応答して、2から4のオーダーの範囲内の抵抗変化を有する加熱器を形成するPTC要素を含む温度変化係数(TCC)要素であって、前記TCC要素は、前記封入体内に位置し、前記電源は、前記TCC要素に電力を供給する、TCC要素と
を備え、
前記熱伝導性プローブは、前記TCC要素に連結され、前記TCC要素から前記組織接触遠位端に熱を伝達し、
前記近位端は、前記TCC要素に接続されており、
前記TCC要素は、コア電気スペーサの周囲に巻かれている少なくとも1つのコイルの物理的形態を有し、前記コア電気スペーサは、いくつかの領域を電気的に分離するが、前記TCC要素の他の領域を前記電源に電気的に接続し、前記少なくとも1つのコイルの長さを通して電流経路をもたらすように機能する、医療用加熱デバイス。
A medical heating device,
A portable enclosure;
A power source in the enclosure;
A thermally conductive probe extending from an end of the enclosure, the probe having a tissue contacting distal end and a proximal end;
A temperature coefficient of change (TCC) element comprising a PTC element that forms a heater having a resistance change in the range of 2 to 4 in response to a temperature change in the range of 20 ° C. to 80 ° C. A TCC element is located within the enclosure, and the power source comprises a TCC element that provides power to the TCC element;
The thermally conductive probe is coupled to the TCC element and transfers heat from the TCC element to the tissue contacting distal end;
The proximal end is connected to the TCC element;
The TCC element has a physical form of at least one coil wound around a core electrical spacer, the core electrical spacer electrically separating several regions, but other than the TCC element A medical heating device that functions to electrically connect a region of the power source to the power source and to provide a current path through the length of the at least one coil.
温度上昇に応答して抵抗が変化する前記PTC要素は、
サーミスタ加熱器材料からなり、該サーミスタ加熱器材料は、5%から40%の伝導性ドーパント材料を伴うポリマー系材料と、ドーパント材料を伴わないセラミック材料中に5%から40%の伝導性ドーパント材料を伴うセラミック系材料とを含み、該サーミスタ加熱器材料は、温度に伴って変動する電気抵抗によって特徴付けられ、前記変動は、前記要素からの熱産生の変動を生じさせ、前記TCC要素はさらに、NTC要素またはZTC要素を含む、請求項1に記載の医療用加熱デバイス。
The PTC element whose resistance changes in response to a temperature rise is:
Comprising a thermistor heater material, the thermistor heater material comprising a polymer-based material with 5-40% conductive dopant material and 5-40% conductive dopant material in a ceramic material without dopant material Wherein the thermistor heater material is characterized by an electrical resistance that varies with temperature, wherein the variation causes a variation in heat production from the element, the TCC element further comprising: The medical heating device of claim 1 comprising an NTC element or a ZTC element.
前記電源は、直流電流バッテリである、請求項1に記載の医療用加熱デバイス。   The medical heating device according to claim 1, wherein the power source is a direct current battery. 前記封入体は、断熱外被を備えている、請求項1に記載の医療用加熱デバイス。   The medical heating device according to claim 1, wherein the enclosure includes a heat insulating jacket. 前記熱伝導性プローブは、1つ以上の針形状のプローブを備えている、請求項1に記載の医療用加熱デバイス。   The medical heating device according to claim 1, wherein the thermally conductive probe comprises one or more needle-shaped probes. 前記熱伝導性プローブは、標的組織から、材料を送達または除去するために適応された少なくとも1つの中空チューブを備えている、請求項1に記載の医療用加熱デバイス。   The medical heating device of claim 1, wherein the thermally conductive probe comprises at least one hollow tube adapted to deliver or remove material from a target tissue. 前記熱伝導性プローブは、円形、楕円形、正方形、または長方形である断面形状を有する、請求項に記載の医療用加熱デバイス。 The medical heating device of claim 6 , wherein the thermally conductive probe has a cross-sectional shape that is circular, elliptical, square, or rectangular. 前記熱伝導性プローブは、円唇、回転ボール状、穿刺、先鋭、または鈍頭である遠位端を有する、請求項に記載の医療用加熱デバイス。 The medical heating device of claim 6 , wherein the thermally conductive probe has a distal end that is a lip, rotating ball, puncture, sharp, or blunt. 請求項1に記載の医療用加熱デバイスであって、
前記医療用加熱デバイスは、組織場所に熱を送達し、
前記電源は、前記TCC要素が加熱するように、前記電源から、前記TCC要素を通されるように構成された電流を生成し、
前記熱伝導性プローブの組織接触遠位端は、前記組織場所に対して係合されるように構成され、
熱が前記組織に送達され、前記プローブを冷却させ、それが、前記TCC要素を冷却させ、温度変化を生じさせ、それが、前記抵抗を変化させ、前記TCC要素の温度を制御点に復帰させる、医療用加熱デバイス。
The medical heating device according to claim 1,
The medical heating device delivers heat to a tissue location;
The power source generates a current configured to be passed through the TCC element from the power source such that the TCC element heats;
A tissue contacting distal end of the thermally conductive probe is configured to be engaged against the tissue location;
Heat is delivered to the tissue, causing the probe to cool, which causes the TCC element to cool, causing a temperature change that changes the resistance and returns the temperature of the TCC element to a control point. Medical heating device.
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