KR102414547B1 - 다중 처리 모드들을 가진 전기외과적 기구 - Google Patents

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Abstract

혈관을 압박하여 의사가 혈액을 제어할 수 있도록(i) 표면 응고를 위한 플라즈마- 발생 모드,(ii) 예를 들어, 마이크로파 에너지를 이용하여 더 깊은 응고를 위한 비이온화 방사 모드, 및(iii) 치료 위치로 액체를 전달하기 위한 액체 투여 모드 중 어느 하나에 따라 선택적 수술을 할 수 있는 전기외과적 기구를 제공한다. 상기 수술 모드는 조직에 압력을 가하기 위해 예를 들어, 출혈을 막기 위해 탐포네이드로서 작용하도록 물리적으로 구성된 전기외과적 기구내에 제공될 수 있다.

Description

다중 처리 모드들을 가진 전기외과적 기구
본 발명은 수술 과정에서 출혈을 막기 위한 전기외과적 기구에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 수술의사가 기구 변경 없이 주어진 계획에 응답하여 모드를 선택할 수 있도록 복수의 서로 다른 모드들에서 작동할 수 있는 전기외과적 기구에 관한 것이다.
아르곤 플라즈마 응고(APC)법은 플라즈마를 전달하는 외과 프로브 및 병변사이에서 물리적 접촉을 요구하지 않도록 표면 출혈을 제어하기 위한 공지된 외과술이다. APC는 모든 형태의 수술 과정 예를 들어, 개복 수술 또는 복강경술에서 이용될 수 있다. 또한, APC는 내시경술에서 시행될 수 있고, 아르곤 가스 젯의 방향이 내시경을 통과하는 프로브를 통해 정해진다. 아르곤 가스가 방출됨에 따라 아르곤 가스의 이온화는 응고를 형성하는 플라즈마를 형성한다.
또한, 마이크로파 에너지가 더 깊게 놓인 조직에서 응고를 수행하기 위해 이용될 수 있다.
또한, 심한 출혈과정 동안 혈관을 압박하기 위해 출혈 위치로 아드레날린과 같은 액체 약물을 투여하는 것이 공지되어 있다.
발명의 요약
가장 일반적으로 본 발명은 예를 들어, 혈관을 압박하여 의사가 혈액을 제어할 수 있도록(i) 표면 응고를 위한 플라즈마- 발생 모드,(ii) 예를 들어, 마이크로파 에너지를 이용하여 더 깊은 응고를 위한 비이온화 방사 모드, 및(iii) 치료 위치로 액체를 전달하기 위한 액체 투여 모드 중 어느 하나에 따라 선택적 수술을 할 수 있는 전기외과적 기구를 제공한다. 상기 수술 모드는 조직에 압력을 가하기 위해 예를 들어, 출혈을 막기 위해 탐포네이드로서 작용하도록 물리적으로 구성된 전기외과적 기구내에 제공될 수 있다.
본 발명의 전기외과적 기구는 예를 들어,(간 절제술과 같은) 개복 수술, 복강경 수술 등의 모든 형태의 과정에서 이용하기 적합할 수 있다. 예를 들어, 기구는 예를 들어, 내시경, 복강경 등의 외과적 스코핑 장치의 기구 채널내에 조립되도록 치수를 가질 수 있다.
이것은 광범위하게 가스 유동이 존재할 때 이들사이에서 플라즈마 발생 전기장을 지속시킬 수 있는 제1 전극과 제2 전극, 프로브 팁과 유체 소통하는 액체 채널을 가지는 것에 의해 달성된다. 좀 더 구체적으로, 상기 세 가지 수술 모드를 제공하기 위해 본 발명의 제1 양상은 기다란 프로브를 가진 전기외과적 기구를 제공하고: 라디오주파수(RF) 및/또는 마이크로파 전자기(EM) 방사를 전달하기 위한 동축 전송 라인; 상기 RF 및/또는 마이크로파 에너지를 수용하기 위한 동축 전송 라인의 원위 단부에 프로브 팁; 프로브 팁으로 액체를 전달하기 위한 액체 채널; 및 프로브 팁으로 가스를 전달하기 위한 가스 채널을 포함하고; 동축 전송 라인은 내부 전도체, 외부 전도체 및 내부 전도체를 외부 전도체로부터 분리하기 위한 제1 유전 재료를 포함하며, 프로브 팁은 통과하는 프로브 팁 채널을 가진 제2 유전 재료를 포함하고, 프로브 팁 채널은 액체 채널과 유체 소통하고 원위 단부에서 구멍을 가지며 끝나며, 프로브 팁은 동축 전송 라인의 내부 전도체에 연결된 제1 전극 및 동축 전송 라인의 외부 전도체에 연결된 제2 전극을 포함하고, 제1 전극과 제2 전극은 플라즈마 발생 모드 또는 비 이온화 방사 모드에서 선택적으로 작동할 수 있고, 플라즈마 발생 모드에서 제1 전극과 제2 전극은 가스 채널로부터 가스의 유동 경로 주위에 배열되며, 동축 전송 라인으로부터 RF 및/또는 마이크로파 EM 에너지는 유동 경로를 따라 전달된 가스내에서 열적 또는 비 열 플라즈마를 타격하고 지속시키기 위해 전달될 수 있고, 및 비 이온화 방사 모드에서 제1 전극과 제2 전극 중 적어도 한 개는 프로브 팁으로부터 외부를 향해 마이크로파 EM 장을 방출하기 위한 방사 안테나 구조로서 구성된다.
이용시 기구는 상기 세 가지 수술 모드 중 하나로 이용될 수 있다. 플라즈마 발생 모드에서, 가스는 가스 채널을 통해 전달되고 RF 및 마이크로파 에너지가 가스속의 플라즈마를 타격하고 지속하기 위해 이용된다. RF 에너지는 플라즈마를 타격하기 위해 초기 임펄스로서 전달되는 반면에, 마이크로파 에너지는 플라즈마를 지속하기 위해 초기 임펄스 이후에 전달될 수 있다. 비이온화 방사 모드에서, 마이크로파 에너지는 가스의 부재시 프로브 팁으로 전달될 수 있다. 이 모드에서, 방사 안테나 구조체가 마이크로파 EM 장을 방출한다. 액체 투여 모드에서, 액체는 액체 채널을 따라 구멍을 통해 치료 위치로 전달된다. 이것은 선호적으로 가스 및 RF/마이크로파 에너지의 부재시 수행된다.
기구는 RF 에너지가 제1 전극 및 제2 전극사이에서 장치로부터 연결되는 RF 전달 모드에서 선택적으로 작동할 수 있다. RF 에너지는 예를 들어, 장치가 비이온화 방사 모드에 있을 때 마이크로파 EM 에너지와 동시에 또는 분리되어 전달될 수 있다.
제1 전극과 제2 전극은 서로에 대해 이동하여 플라즈마 발생 모드 및 비이온화 방사 모드 각각에 대해 서로 다른 구조를 채택할 수 있다. 예를 들어, 예를 들어, 제1 전극은 비이온화 모드에서 작동할 때 제2 전극의 원위 단부를 지나 돌출하도록 기다란 프로브의 종 방향 축을 따라 이동할 수 있다. 전극들의 상대운동은 사용자에 의해 주어진 수술 모드를 선택할 때 자동으로 발생할 수 있다.
가스 채널 및 액체 채널은 바람직하게는 분리된 경로이고, 즉, 이들은 기구의 원위 단부에 도달하기 전에 서로 유체 연통하지 않는다. 액체 채널 및 가스 채널 중 하나 또는 둘 다는 동축 전송 라인 내부, 즉 외부 전도체의 외경 내에 있는 통로로서 위치할 수 있다. 예를 들어, 액체 채널 및/또는 가스 채널은 제1 유전체를 통과하는 길이 방향 통로에 의해 형성될 수 있다. 다른 예에서, 내부 전도체는 중공구조를 가질 수 있고, 즉 내부 전도체가 관통하는 하나 이상의 길이 방향 통로를 가질 수 있다. 따라서, 액체 채널 및/또는 가스 채널은 동축 전송 라인의 내부 전도체의 내부에 위치할 수 있다. 이러한 배치는 더욱 소형화된 장치를 가능하게 할 수 있다.
본 명세서에서, "마이크로파"는 400MHz 내지 100GHz, 바람직하게는 1GHz 내지 60GHz의 주파수 범위를 나타내기 위해 광범위하게 사용될 수 있다. 고려된 특정 주파수는 915MHz, 2.45GHz, 3.3GHz, 5.8GHz, 10GHz, 14.5GHz 및 24GHz이다. 대조적으로, 본 명세서는 최소 3자리 더 낮은 예를 들어, 300MHz, 바람직하게는 10kHz 내지 1MHz의 주파수 범위를 나타내기 위해 "라디오주파수(radiofrequency)" 또는 "RF"를 사용한다.
파괴 없이 RF 에너지를 전달하기 위해, 동축 전송 라인의 내부 및 외부 전도체를 분리하는 유전체 물질은, 오직 마이크로파 에너지가 동축(coaxial) 전송 라인을 따라 운반되는 경우에 필요한 것보다 높은 유전 강도(즉, 더 높은 항복 전계)를 가질 수 있다. 이것은 RF 및 마이크로파 에너지 모두에 사용하기에 적합한 유전 강도를 갖는 단일 층의 유전체 물질, 예컨대 폴리이미드(예를 들어, Kapton®) 또는 1MHz에서 3.0보다 큰 유전 상수를 갖는 적절한 세라믹을 사용하여 수행될 수 있다. 다른 실시 예에서, 제1 유전체 재료는 제1 유전 강도를 갖는 유전체 재료로 형성된 제1층 및 제2 유전 강도를 갖는 유전체 재료로 형성된 제2층을 포함하는 다층 유전체 구조를 포함할 수 있으며, 상기 제2 유전 강도는 제1 유전 강도보다 낮다. 제2층의 유전체 재료는 마이크로파 에너지에 대해 낮은 손실을 나타내도록 선택될 수 있는데, 즉, 마이크로파 EM 에너지의 주파수에서 2.1 미만의 유전 상수 및 0.0003 미만(바람직하게는 0.0001 이하)의 손실 탄젠트를 갖는다. 제1층은 제2층보다 얇을 수 있다. 제1층은 RF 에너지를 전달할 때 파손을 방지하도록 작동할 수 있다. 제1층의 두께는 바람직하게 유전 손실의 무시해도 될 정도의 증가를 보장하도록 선택된다. 다층 구조는 제2 유전 강도보다 높고 제1 유전 강도와 동일한 제3 유전 강도를 갖는 유전 재료로 형성된 제3 층을 포함할 수 있다. 제3 층은 제1층으로부터 제2층의 반대측에 위치할 수 있다. 하나의 예에서, 다층 구조는 팽창된 PTFE의 층을 샌드위치 구조로 만드는 한 쌍의 Kapton®층을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 다층 구조는 폴리에틸렌 발포체 층(예를 들어, eccostock® PP)을 샌드위치 구조로 만드는 한 쌍의 플루오르화 에틸렌 프로필렌(FEP)을 포함 할 수 있다.
동축 전송 라인의 외경은 10mm 이하, 보다 바람직하게는 5mm 이하일 수 있다. 가장 바람직하게는, 동축 전송 라인은 내시경의 채널 내부에 기다란 프로브가 위치될 수 있도록 2.5mm 이하의 외경을 가질 수 있다. 내부 전도체와 외부 전도체를 분리하는 유전체 재료는 두께가 1mm 이하, 보다 바람직하게는 두께가 0.5 mm 이하일 수 있다. 유전체 재료의 유전 상수는 5 이하, 보다 바람직하게는 3 이하, 가장 바람직하게는 2.5 이하일 수 있다. 유전체 재료는 폴리테트라 플루오로 에틸렌(PTFE) 일 수 있다. 내부 전도체 또는 외부 전도체 중 적어도 하나는 은으로 제조될 수 있다. 내부 및 외부 전도체의 두께는 50미크론 이하, 바람직하게는 25미크론 이하, 가장 바람직하게는 10미크론 이하일 수 있다. 이러한 두께는 동축 전송 라인을 따라 RF 및 마이크로파 EM 에너지의 전송에 충분하지만 내부 전도체가 그를 통해 형성된 하나 이상의 통로를 가질 수 있도록 충분히 작다.
프로브 팁은 치료 중 출혈 부위에 압력을 가하기에 적합하도록 물리적으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 프로브 팁은 동축 전송 라인의 원위 단부에 연결된 근위 단부 및 목표영역에 압력 스폿을 가하기에 적합하도록 매끄러운 윤곽이 형성되는 근위 단부와 마주보는 원위 단부를 가질 수 있다. 프로브 팁 채널은 근위 단부와 원위 단부를 연결한다. 구멍은 프로브 팁 채널의 원위 단부에 위치한다.
프로브 팁은 임의의 적절한 방식으로 예를 들어, 크림핑, 납땜, 접착제 등으로 동축 전송 라인에 연결될 수 있다.
상기 방사 안테나 구조물은 상기 제1 전극에 의해 형성되는 단극 구조일 수도 있고, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 의해 형성되는 쌍극 안테나 일 수도 있다. 방사 안테나 구조물은 제1 전극, 제2 전극, 또는 제1 전극과 제2 전극의 조합에 의해 형성된 전기 전도성 구조물을 포함할 수 있다. 전도성 구조물은 프로브 팁의 표면상에 위치될 수 있으며, 또한 물질 내에 적어도 부분적으로 박힐 수 있다.
원통형 등방성 마이크로파 장을 방출할 수 있도록, 전도성 구조체 및/또는 전체 프로브 팁은 원통형 대칭을 가질 수 있다(본 명세서에서, "대칭축"은 다른 언급이 없는 한 원통형 대칭축을 의미한다). 이것은 마이크로파 장의 방향이 프로브 사용 중에 대칭축을 중심으로 프로브 팁의 회전과 독립적인 것을 보장한다. 프로브 팁 채널의 길이 방향 축(즉, 동축 전송 라인의 축과 정렬된 축)은 프로브 팁 자체의 대칭축에 평행한 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 프로브 팁의 대칭축을 따라 볼 때 프로브 팁 채널의 중심에 프로브 팁 채널이 위치하도록 프로브 팁의 대칭축이 프로브 팁 채널의 종축과 동일하다. 프로브 팁은 돔형, 원뿔형, 원추대형 또는 볼 형상일 수 있다. 대안적으로, 프로브 팁은 반구형 원위 단부 섹션과 일체로 형성된 원통형 부분을 포함할 수 있다. 프로브 팁이 동축 전송 라인에 연결될 때, 동축 전송 라인(적어도 원위 단부 근처의 영역에서) 및 프로브 팁 채널은 실질적으로 동일한 장축을 가질 수 있다.
제2 유전체 재료는 바람직하게는 저 손실, 기계적으로 강한 재료이다. 여기에서 "저손실"이란 마이크로파가 에너지를 실질적으로 손실시키지 않고 재료를 통과할 수 있는 재료를 의미한다. 제2 유전체 재료는 프로브 팁의 실질적인 변형을 발생시키지 않고 기구를 사용하여 출혈 부위에 기계적 압력을 가할 수 있도록 충분히 강하다. 제2 유전체 재료는 PEEK 또는 적절한 세라믹, 예를 들면, Macor®일 수 있다. 제2 유전체 재료는 제1 유전체 재료와 연속 일 수 있다.
플라즈마 발생 모드에서 작동하기 위해, 플라즈마를 타격하기 위한 높은 전기장은 프로브 팁에서 RF 에너지 또는 마이크로파 EM 에너지에 대해 높은 임피던스 조건을 생성함으로써 발생될 수 있다. 이는 제1 및 제2 전극에 대한 적절한 기하학적 형상의 선택을 통해 달성될 수 있다. 예를 들어, 석영 또는 다른 유사한 저손실 물질과 같은 절연 유전체 조각이 제1 및 제2 전극 사이에 위치할 수 있다. 절연성 유전체 재료는 프로브 팁을 구성하는 제2 유전체 재료와 동일할 수 있고, 또한 그것과 연속일 수 있다.
플라즈마 발생 모드에서, 프로브 팁에 의해 수신된 RF 에너지는 플라즈마를 타격하기위한 것이고, 고전압 펄스로서 수신될 수 있다. 고전압 펄스는 CW RF 에너지의 미리 결정된 기간 일 수 있으며, 즉 일련의(즉, 복수의) RF 사이클 예를 들어, 100kHz인 사인파의 1ms 버스트(burst)를 포함할 수 있다. 마이크로파 에너지는 플라즈마를 유지하는데 사용되어, 즉 이온화 상태를 유지하기 위해 플라즈마에 전력을 전달할 수 있다. 이것은 펄스로 수신될 수도 있다. 플라즈마는 준 연속적인 플라즈마 빔을 발생하는 방식으로 반복적으로 타격 될 수 있다. RF 에너지만을 사용하는 장치에 비해 이러한 배열의 장점은 용량 성 부하 또는 건조에서 습한 환경으로 변경되기 때문에 플라즈마가 붕괴되지 않는다는 것이다. 플라즈마 발생(및 유지) 모드로부터, 전기외과적 기구는 또한 제1 및/또는 제2 전극에 의해 형성된 전도성 구조가 상기 설명과 같이 방사 마이크로파 안테나 구조체로서 작용할 수 있는, 보다 깊은 응고에 적합한 마이크로파 방출 모드로 스위칭할 수 있다.
가열(바람직하게는 내부 가열) 및 따라서 응고가 프로브 팁의 원위 단부 및 프로브 팁의 측면 주위 모두에서 발생하는 것이 바람직하다. 가장 강한 가열이 근위 단부에 있는 경우, 원위 단부 쪽으로 가열이 감소되어 프로브 팁의 길이를 따라 불균일한 가열이 발생할 수 있기 때문에 가열은 프로브 팁의 원위 단부에서 가장 강해야 한다. 프로브 팁의 원위 단부에서 가장 강한 가열을 얻기 위해, 마이크로파 / RF 에너지는 바람직하게는, 전송 라인 구조를 통해 프로브 팁의 원위 단부에 위치하거나 근접하게 위치하는(제1 및 제2 전극 중 하나 또는 모두에 의해 형성된) 전도 구조체와 접촉하는 생물학적 조직에 의한 마이크로파 / RF 에너지의 흡수로 인해 근위 단부와 원위 단부 사이에서 일부 전력 감쇠가 있을 수 있어서 바람직하지는 않다.
일 실시 예에서, 프로브 팁은 나선형 전기 전도성 구조를 포함 할 수 있다. 나선형 전기 전도성 구조체는 제1 외측 나선 전극 및 제1 외측 나선 전극과 동일한 피치를 가지며 프로브 팁의 근위 단부에 또는 그 근처에 위치한 공급 지점에서 동축 전송 라인에 연결된 내측 나선 전극을 포함할 수 있다. 제1 외측 나선 전극은 프로브 팁의 외측면 상에 배치되고, 내측 나선 전극은 제1 외측 나선 전극으로부터 반경 방향 내측에 배치되고, 적어도 부분적으로 외측 표면에서 프로브 팁의 유전체 재료속에 박힐 수 있다.
도파관 또는 전송선로 구조는 내부 나선 전극과 제1 외부 나선 전극 사이에 형성된다. 따라서, 제1 외측 나선 전극 및 내측 나선 전극은 제1 외측 나선 전극보다 직경이 작고 실질적으로 평행한 경로를 따르는 전도성 물질의 스트립으로 형성될 수 있어서, 제1 외측 나선 전극 및 내측 나선 전극의(내측) 표면 사이에 상당한 중첩을 형성하고 RF 또는 마이크로파 EM 에너지를 전달하는 것을 보장한다. 또한, 내부 나선 전극 및 제1 외부 나선 전극은 나선 마이크로 스트립 전송 라인을 형성할 수 있으며, 상기 나선 마이크로 스트립 전송 라인은 프로브 팁의 근위 단부의 공급 지점으로부터 프로브 팁의 원위 단부로 에너지를 전달하도록 배열된다.
다른 구성에서, 나선형 전기 전도성 구조물은 프로브 팁의 외부 표면 상에 축 방향으로 오프셋되어 형성된 제1 나선 전극 및 제2 나선 전극을 포함한다. 제1 나선 전극과 제2 나선 전극은 전기적으로 절연되어 동축 전송라인을 형성한다.
전술 한 마이크로 스트립 또는 공면 배열에서 두 개의 나선 전극에 의해 형성된 나선형 전기 전도성 구조물의 임피던스는 동축 전송 라인에 정합 될 수 있다. 이는 매칭 변환기를 사용하거나 특성 임피던스가 약 50Ω이 되도록 구조체의 기하학적 구조를 선택하여 수행 할 수 있다.
프로브 팁의 원위 단부에 EM 에너지를 공급하기 위한 마이크로 스트립 전송 라인에 추가하여, 제1 외부 나선 전극과 직경 방향으로 마주보는 제2 외부 나선 전극이 프로브 팁의 외부 표면상에 배치될 수 있다. 외관상, 직경 방향으로 마주보는 제2 외측 나선 전극은 고정된 축 방향 오프셋을 가지며 제1 외측 나선 전극과 평행하게 연장되어, 제1 및 제2 외측 코일은 서로 번갈아 나타난다. 제2 외측 나선 전극은 제1 외측 나선 전극과 동일하거나 실질적으로 동일할 수 있다. 그 원위 단부에서, 제2 외측 나선 전극은 내측 나선 전극에 연결될 수 있어, 마이크로파 또는 RF 에너지가 나선 마이크로 스트립 전송 라인에 의해 프로브 팁의 원위 단부로 전달될 때, 대응하는 마이크로파 또는 RF 신호는 제1 및 제2 외측 나선 전극 사이에서 여기되고 제1 및 제2 외측 나선 전극 사이에서 나선형 공간을 따라 프로브 팁의 근위 단부를 향해 다시 이동한다. 내부 나선형 전극와 제2 외부 나선형 전극의 원위 단부들 사이의 연결부는 프로브 팁상의 구멍을 덮지 않아 폐쇄되지 않는다. 이 경우, 내부 나선 전극은 내부 전도체에 연결되고, 제1 외부 나선 전극은 프로브 팁의 원위 단부에 위치한 공급 위치에서 외부 전도체에 연결된다. 제2 외측 나선 전극의 근위 단부는 전극이 단락되지 않도록 개방되어있다.
아르곤 플라즈마 응고(APC) 등과 같은 과정을 수행할 수 있도록, 가스 채널을 나가는 가스가 고 에너지 전기장이 형성될 수 있는 제1 전극과 제2 전극 사이의 영역을 통과하는 위치에 가스 채널의 출력이 위치하는 것이 필요하다. 따라서, 제1 전극과 제2 전극 사이에 고 에너지 전기장이 발생하면, 상기 전기장을 통과하는 가스가 이온화되어 플라즈마를 발생시킨다. 제1 및 제2 전극의 분리는 전기장의 크기를 결정한다. 상기 나선형 구조에서, 나선형 전극의 분리는 나선을 따라 변화될 수 있어서, 플라즈마 생성이 발생하는 곳, 즉 선호되는 이온화 위치를 생성함으로써 제어될 수 있다.
환형 단면을 갖는 가스 채널은 동축 전송 라인의 외부 표면 외부에 위치된 외부 재킷에 의해 형성될 수 있다. 이 경우 가스 채널은 재킷의 내부 표면과 동축 전송 라인의 외부 표면 사이의 공간에 의해 형성된다. 충분한 양의 가스가 방해받지 않고 통과할 수 있도록 자켓과 동축 전송 라인 사이에 충분한 공간을 보장하기 위해 스페이서가 사용될 수 있다. 대안적으로, 재킷의 내부 표면은 동축 전송 라인의 외부 표면과 접촉하고, 가스 채널은 재킷 자체의 벽을 관통하는 보어로서 형성 될 수 있다.
입력 포트는 가압 가스 캐니스터와 같은 가스 공급원에 연결하기 위해 가스 채널의 근위 단부에 위치할 수 있다. 가스 공급원은 아르곤 소스 또는 임의의 다른 적합한 가스, 예를 들어 이산화탄소, 헬륨, 질소, 이들 가스와 공기 중 어느 하나의 혼합물, 즉 10% 공기 / 90% 헬륨을 포함한다. 가스 채널의 원위 단부에서, 채널의 근위 단부에서 입력 포트로 공급된 가스는 제1 및 제2 외측 나선 전극의 표면 위로 공급되어, 플라즈마는 전극들사이에서 높은 전기장에 의해 타격될 수 있다.
다른 실시 예(본 명세서에서는 "링 구조체"라 설명함)에서, 제1 전극은 프로브 팁 채널의 내부 표면상에 전도성 쉘의 형태 일 수 있으며, 이는 내부 전도체의 종 방향 연장 부로서 형성될 수 있다. 제2 전극은 프로브 팁의 제2 유전체 물질의 외부 표면상에 전도성 링의 형태 일 수 있다. 전도성 링은 외부 전도체, 바람직하게는 제2 유전체 물질의 외부 표면상에 위치한 전도성 물질의 스트립에 의해 전기적으로 연결된다. 제1 및 제2 전극은 그 사이의 단락을 피하기 위해 서로 전기적으로 절연되는 것이 바람직하다.
링 구조체에 있어서, 제1 전극과 제2 전극 사이에 발생하는 높은 전기장이 플라즈마에 충돌하기 위해서는, 예를 들어, 외부 재킷 배열을 사용하여 가스 채널은 제1 전극과 제2 전극의 사이 또는 그 부근에서 가스 채널의 근위 단부를 가져야 한다. 생물학적 조직의 목표 영역에 액체를 투여하기 위해 액체 채널이 프로브 팁 채널과 유체 연통되어야 한다.
따라서, 가스 채널을 액체 채널로부터 분리하기 위한 다른 실시 예에서, 다중 루멘 구조는 동축 전송 라인의 내부 전도체에 의해 형성된 중공 채널 내부에 위치 될 수 있다. 멀티 루멘 구조의 일 실시 예에서, 하나 이상의 격벽에 의해 액체 채널로부터 분리된 하나 이상의 주변 가스 채널에 의해 둘러싸인 중심 액체 채널이 형성될 수 있다. 다중 루멘 구조의 원위 단부는 액체 배출구 및 적어도 하나의 가스 배출구를 가지며, 각각 액체 채널 및 적어도 하나의 가스 채널을 종결시킨다. 다중 루멘 구조의 외경은 동축 전송선의 내부 전도체에 의해 형성된 중공 채널의 직경보다 크지 않다. 다른 실시 예에서, 보호 코팅은 동축 전송 라인의 내부 전도체의 내부 표면상에 위치될 수 있다. 이 경우, 다중 루멘 구조는 내부 코팅의 내부 표면에 의해 형성된 중공 채널 내부에 위치한다. 다중 루멘 구조는 그것이 위치하는 채널로부터 제거될 수 있어서, 상이한 구조가 그 절차의 요건에 따라 상이한 절차를 위해 사용될 수 있다. 다중 - 루멘 구조의 원위 단부 표면은 동축 전송 라인의 원위 단부에 위치할 수 있다. 이 경우, 가스가 가스 채널을 빠져나가 제1 전극과 제2 전극 사이에 위치하는 영역으로 배출하기 위해, 가스 배출 채널이 가스 채널 사이에 제공 될 수 있고, 가스 배출 채널이 외부 전도체의 외부 표면, 또는 프로브 팁의 외부 표면 상에 존재할 수 있다. 가스 배출 채널은 바람직하게 가스 채널에 대해 비스듬히 배향된다. 가스 배출 채널은 내부 전도체, 외부 전도체, 제1 유전체 재료 및 제2 유전체 재료 중 하나 이상을 통과할 수 있다. 복수의 가스 배출 채널이 있을 수 있다.
가스가 장비에 전달되는 방식에 따라, 가스가 효과적이기 위해 가스를 적절한 흐름으로 안내해야 할 수도 있다. 이것은 가스 출구 구멍(들)의 주변 가스 채널을 형성하여 가스를 원하는 위치, 예를 들어 두 개의 전극들이 근접한 영역(즉, 상기 선호적인 이온화 영역)을 향하게 한다. 가스의 유속은 가스 채널의 단면적(바람직하게 각 가스 채널의 단면적이 그 길이의 대부분을 따라 일정함) 및 가스 출구 구멍의 단면적 특히 가스 채널(들)의 단면적에 대한 가스 출구 구멍의 단면적의 크기를 조정함으로써 변경될 수 있다. 예를 들어, 가스 출구 구멍에서 유속을 증가시키기 위해, 가스 출구 구멍의 단면적은 그것이 종결되는 가스 채널의 단면적보다 작을 수 있다.
다른 실시 예에서, 제1 전극 및 제2 전극은 프로브 팁의 외부 표면 상에 제1 전도성 스트립 및 제2 전도성 스트립의 형태 일 수 있다. 제1 및 제2 전도성 스트립은 바람직하게는 구멍의 대향 측면 상에 위치된다. 스트립은 프로브 팁 채널의 장축을 보았을 때 두 개의 스트립들이 실질적으로 직선 및/또는 실질적으로 평행하게 나타나도록 배열될 수 있다. 제1 전도성 스트립은 내부 전도체에 연결되고 제2 전도성 스트립은 외부 전도체에 연결된다. 제1 전도성 스트립과 제2 전도성 스트립은 이들 사이에 단락이 발생하는 것을 피하기 위해 서로 전기적으로 절연되는 것이 바람직하다. 이러한 배열에서, 가스 채널은 전술한 바와 같이 다중 루멘 구조의 일부로서 또는 외부 전도체로부터 이격된 외부 재킷에 의해 제공될 수 있다. 전도성 스트립들사이의 거리는 원위 팁에서 선호적인 이온화를 생성하기 위해 장치의 원위 단부에 접근함에 따라 감소할 수 있다.
다른 실시 예에서, 제1 전극은 제2 유전체 재료의 외부 표면상의 제1 전도성 스트립의 형태 일 수 있으며, 제1 전도성 스트립은 제2 유전 재료의 외부 표면의 대향 측면들 상에 배치되고 상기 프로브 팁의 말단부에서 만나는 제1 림(limb) 및 제2 림을 포함한다. 제1 전도성 스트립은 전도성 물질의 스트립을 프로브 팁 둘레로 감싸서 형성될 수 있다. 제1 전도성 스트립은 바람직하게는 프로브 팁의 원위 단부에서 동축 전송 라인의 내부 전도체에 연결된다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 동축 전송선의 내부 전도체, 바람직하게는 동축 전송선의 전체가 프로브 팁의 원위 단부까지 연장되는 것이 바람직하다. 전도성 연결 구조는 내부 전도체를 제1 전도성 스트립과 연결하기 위해 프로브 팁의 원위 단부에 위치될 수 있다. 이 실시 예에서, 제2 전극은 제2 유전체 재료의 외부 표면상에 위치한 제2 전도성 스트립의 형태 일 수 있다. 제2 전도성 스트립은 프로브 팁의 외부 표면에서 제1 전도성 스트립의 제1 림과 제2 림사이의 대략 중간에 위치하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게, 제2 전도성 스트립은 제1 전도성 스트립의 제1 림과 제2 림 각각으로 부터 90도 제거된다. 제2 전극은 또한 제2 전도성 스트립에 대향하는 위치에서 프로브 팁의 외부 표면상에 배치된 제 3 전도성 스트립을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 제3 전도성 스트립은 제2 전도성 스트립에 대향하는 제1 전도성 스트립의 제1 림과 제2 림 사이의 대략 중간 위치에 위치한다. 제2 전도성 스트립과 마찬가지로, 제3 전도성 스트립은 바람직하게는 제1 전도성 스트립의 제1 림 및 제2 림 각각으로부터 90도만큼 제거된다. 제2 및 제3 전도 스트립은 바람직하게는 그 근위 단부들에서 동축 전송 라인의 외부 전도체에 연결된다. 바람직하게는, 동축 전송 라인의 외부 전도체는 프로브 팁의 근위 단부 또는 근위 단부 근처의 위치에서 직경 방향으로 서로 마주보는 제1 및 제2 전도성 돌출부를 갖는다. 그 다음, 제2 및 제 3 전도성 스트립 각각의 근위 단부는 제1 및 제2 전도성 돌출부의 외부 단부에 연결되어 이들을 동축 전송 라인의 외부 전도체에 전기적으로 연결시킨다. 상기 실시 예에서, 프로브 팁의 외부 표면은 제1, 제2 및 제 3 전도성 스트립 중 두 개에 의해 경계가 정해진 네 개의 대략 동일한 영역으로 분할된다. 그 다음, 사용시에, 전기장이 인접한 쌍의 전도성 스트립들 사이에서 생성되어, 플라즈마 생성 모드에서, 플라즈마가 프로브 팁의 외부 표면 주위의 모든 방향으로 형성될 수 있다. 다른 실시 예에서, 액체 채널 및 가스 채널은 동일한 채널 일 수 있다.
액체는 제1 단부 및 제2 단부를 갖는 중공 바늘, 예를 들어 피하 주사 바늘에 의해 프로브 팁으로부터 전달될 수 있으며, 바늘은 프로브 팁 채널의 원위 단부에서 구멍을 통과한다. 바늘의 제1 단부는 액체 채널과 유체 연통 될 수 있으므로, 액체 채널 내의 액체는 바늘로 들어갈 수 있고 바늘의 제2 단부는 프로브 팁 채널 외부에 위치한 목표 영역으로 액체를 전달하도록 배열될 수 있다. 바늘을 사용하면 목표 영역에 액체의 정상적 유동을 제어할 수 있다. 바늘은 액체 채널의 전체 길이에 대해 연장될 수 있다.
또한, 바늘은 수축된 위치와 노출된 위치 사이에서 조정 가능할 수 있으며, 바늘이 노출된 위치에 있을 때, 바늘의 제2 단부는 프로브 팁의 외부에 위치하고, 즉, 목표 영역과 접촉하거나 근접하게 위치하며, 상기 바늘이 상기 수축된 위치에있을 때, 상기 바늘의 제2 단부는 상기 프로브 팁 내부에 남아있다. 대안적으로, 바늘이 수축된 위치에 있을 때, 바늘의 제2 단부는 프로브 팁이 연결되는 동축 전송 라인 또는 액체 채널 내에서 뒤쪽으로 수축될 수 있다. 노출된 위치와 수축된 위치 사이에서 바늘의 조정을 수행하기 위해, 전기외과적 기구는 바늘 - 조정 수단이 제공될 수 있는데, 예를 들어 바늘의 제1 단부 또는 그 부근에 가이드 와이어가 부착 될 수 있으며, 가이드 와이어는 액체 채널을 따라 통과하여 액체 채널의 근위 단부로부터 바늘의 조절을 제어할 수 있다. 이렇게 하면 장치를 사용하는 동안 바늘을 조정할 수 있다. 또한, 바늘 공급 튜브가 바늘의 제1 단부에 부착되어 바늘에 대해 목표 영역에 투여할 액체를 공급할 수 있다. 이런 식으로 액체의 전달은 더 조심스럽게 제어될 수 있으며, 액체를 투여하기 위해 전체 채널이 액체로 넘칠 필요가 없어서 액체를 보다 경제적으로 사용할 수 있다.
바늘의 적어도 일부는 프로브 팁 채널 내에 위치할 수 있으며 안정성을 높이기 위해 프로브 팁 채널의 벽에 부착될 수 있다. 바늘은 노출된 위치와 수축된 위치 사이에서 조정하는 동안 바늘의 장축이 프로브 팁 채널의 장축에 대해 그 방향을 변화시키지 않도록 프로브 팁 채널의 벽의 바늘 안내 구조에 위치할 수 있다. 이는 바늘을 조정하는 동안보다 큰 제어를 가능하게 하며, 예를 들어, 기구가 사용되는 동안 조정 중에 바늘이 생물학적 조직을 가로 질러 측면으로 긁히지 않도록 할 수 있다. 프로브 팁 채널의 내부 표면이 전도성 물질을 포함할 때, 바늘은 바람직하게는 전도성 쉘의 전체 내부 표면을 덮거나 또는 대안적으로, 바늘이 상기 내면과 접촉하는 부분만을 덮을 수 있는 절연 물질(예를 들어, Kapton® 또는 PFTE)의 층에 의해 상기 전도성 물질로부터 절연된다. 제1 및 제2 전극이 프로브 팁 채널의 내부 표면보다는 동축 플라즈마 발생 장치에 있는 경우에, 제2 전극의 내부 표면은 본 단락의 목적을 위한 관련 표면이다.
바늘의 가장 큰 직경은 구멍 또는 프로브 팁 채널의 최소 직경보다 작을 수 있다. 이 경우, 바늘과 프로브 팁 채널의 벽 사이에 유체 기밀 밀봉을 형성하기 위해 플러그가 제공될 수 있다. 상기 밀봉은 액체가 노출된 위치에 있을 때 바늘로부터 목표 영역으로 액체를 주입할 수 있지만, 바늘이 수축된 위치에 있을 때 프로브 팁 내부로 혈액 및 다른 체액이 역류하는 것을 방지하고 즉, 밀봉은 일 방향 밸브를 포함한다. 플러그는 구멍을 막는 비 강성 또는 탄성 변형 가능한 재료로 형성될 수 있어서, 바늘이 노출된 위치에 있을 때 플러그가 바늘의 외부 표면에 내향 압력을 가하여 유체 기밀 밀봉을 형성하고, 바늘이 수축된 위치에 있을 때, 플러그의 탄성 변형 가능한 특성은 플러그를 통해 존재하는 구멍이 없고 즉, 밀봉은 바늘이 통과할 수 있는 구멍을 막는다. 플러그의 최 외측 단부는 프로브 팁의 표면과 동일 평면에 있을 수 있고, 연속적인 표면을 형성하도록 구성될 수 있다. 대안적으로, 플러그는 프로브 팁 채널 내부에 위치할 수 있으며, 그 최 외측 단부는 구멍으로부터 이격될 수 있다. 플러그는 임의의 적절하게 내구성있는 재료 예를 들어, 실리콘, PEEK 또는 PTFE일 수 있다.
기구의 크기를 선택할 때, 동축 전송 라인을 구성하는 층의 두께 및 시스템의 에너지 손실을 최소화하면서 가스 및 액체 전달을 위한 적절한 유속을 제공하는 내부 전도체의 내부표면에 의해 형성되는 중공구조의 직경 사이의 균형이 형성된다.
동축 전송 라인의 외경은 10mm 이하, 보다 바람직하게는 5mm 이하일 수 있다. 가장 바람직하게는, 동축 전송 라인의 외경은 2.5mm 이하일 수 있다. 따라서, 긴 프로브는 내시경, 복강경 등과 같은 외과용 스코핑 장치의 기구 채널 내부에 끼워질 수 있는 크기를 가질 수 있다. 내부 전도체와 외부 전도체를 분리하는 제1 유전체 재료는 두께가 1mm 이하, 보다 바람직하게는 두께가 0.5mm 이하일 수 있다. 제1 유전체 재료의 유전 상수는 5 이하, 보다 바람직하게는 3 이하, 가장 바람직하게는 2.5 이하일 수 있다. 제1 유전체 재료는 팽창되거나 저밀도의 폴리테트라플루오로 에틸렌(PTFE), 예를 들어, Plastolon®과 같은 공기 포켓을 포함하는 PTFE 매트릭스를 갖는 재료 일 수 있다. 나일론 또는 폴리우레탄과 같은 다른 재료도 사용될 수 있다.
특성, 예를 들어, 제1 유전체 재료의 두께 및 유전 상수는 적어도 400V, 바람직하게는 800V의 RF 피크 전압을 견딜 수 있도록 선택될 수 있다. 이러한 파괴 보호 정도는 제1 유전체 재료만으로 제공될 수 있다. 그러나, 일부 예에서, 보다 높은 유전 강도 재료(예를 들어, Kapton®)의 추가 층이 제공될 수 있다.
프로브 팁은 동축 전송 라인의 외경과 같거나 작은 최대 직경을 가질 수 있다. 특히 외과용 스코핑 장치의 기구 채널을 통해 삽입되는 예에서, 기구를 쉽게 조작할 수 있도록, 프로브 팁의 축 방향 길이는 바람직하게는 10mm이하이다.
방사 안테나 구조를 형성하는 전기 전도성 구조는 가요성을 가질 수 있으며, 즉, 기구가 제 위치로 움직일 때 구부러질 수 있다. 이 구조체가 가요성을 가지면 구성에 대한 제약이 적다. 전기 전도성 구조는 1/2 파장 공진기 또는 1/4 파장 공진기로서 구성될 수 있다.
내부 전도체 또는 외부 전도체 중 적어도 하나는 은으로 제조될 수 있다. 내부 및 외부 전도체의 두께는 50미크론 이하, 바람직하게는 25미크론 이하, 가장 바람직하게는 10미크론 이하일 수 있다. 이러한 두께는 동축 전송라인을 따라 마이크로파 에너지를 전송하기에 충분하지만 중공 내부 전도체의 내부 표면에 의해 형성되는 중공의 크기를 최대화하기 위해 가능한 한 작다.
바늘은 바람직하게는 액체 채널을 통해 끼워 넣고, 또한 바늘을 위한 공간을 최소화하기 위해 1mm 이하, 보다 바람직하게는 0.5mm 이하의 직경을 가진다. 일부 실시예에서, 액체 채널의 직경은 액체 채널과 바늘 사이의 밀착을 달성하기 위해 바늘의 직경과 실질적으로 동일할 수 있다. 액체 채널 및 바늘의 주요 목적은 치료 부위에 액체를 전달하는 것이지만, 액체 채널을 통해 가스가 전달되고 즉 바늘을 세척할 수 있다. 어떤 상황에서는, 가스는 마이크로파 에너지를 가하는 동시에 바늘을 통해 전달될 수 있다. 이 상황에서 마이크로파 에너지가 가스로부터 플라즈마를 타격하는 것이 가능할 수 있다. 이 예는 상기 플라즈마 생성 모드에서 사용되는 것보다 더 집중되는 추가의 플라즈마 소스를 제공할 수 있다.
광범위하게 말하면, 전기 외과적 기구는 3가지 주요 동작 모드를 갖는다:
(i) 액체 채널에서 나온 액체가 프로브 팁의 구멍을 통해 목표 영역에 투여되는 액체 투여 모드.
(ⅱ) 제1 및 제2 전극에 의해 형성된 전도성 구조가 RF 및/또는 마이크로파 EM 에너지를 주위의 생물학적 조직으로 방출하는 방사 안테나 구조로서 작용하는 비 - 이온화 방사 모드.
(iii) 통과하는 가스 내의 플라즈마에 충돌하는 전기장을 생성하는 제1 전극과 제2 전극 사이에서 및/또는 제1 전극과 제2 전극 사이에서 RF 에너지가 이용되고 마이크로파 에너지가 플라즈마를 유지하기 위해 공급되는 플라즈마- 발생모드.
본 발명의 제2 특징에 의하면 응고를 수행하기 위한 전기 외과적 장치로서: 마이크로파 EM 에너지를 발생시키는 마이크로파 신호 발생기; 상기 마이크로파 EM 주파수보다 낮은 주파수를 갖는 RF EM 에너지를 생성하기 위한 라디오주파수(RF) 신호 생성기; 상기 마이크로파 / RF EM 에너지를 수신하도록 연결된 전술한 전기 외과적 기구; 상기 마이크로파 / RF EM 에너지를 상기 프로브로 전달하기 위한 피드 구조로서, 상기 피드 구조는 상기 동축 전송 라인을 상기 마이크로파 신호 발생기에 연결하기 위한 마이크로파 채널 및 상기 동축 전송 라인을 상기 RF 신호 발생기에 연결하기 위한 RF 채널을 포함하고; 상기 전기 외과적 기구에 가스를 공급하도록 연결된 가스 피드를 포함하며, 상기 전기 외과적 기구에 액체를 공급하도록 연결된 액체 피드를 포함하며, 상기 장치는 표면 응고를 위한 플라즈마 생성 모드에서 작동가능하고: 상기 프로브 팁으로 전달된 상기 마이크로파 EM 에너지 및 RF 에너지가 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에서 가스 플라즈마를 타격 및 유지하도록 배치되며; 비 - 이온화 방사 모드에서, 프로브 팁에 전달된 마이크로파 EM 에너지는 조직 응고를 위해 프로브 팁으로부터 외측으로 비 이온화 EM 필드를 방출하도록 배열되며; 액체 투여 모드에서, 액체가 프로브 팁 채널의 원위 단부에서 액체 피드, 액체 채널 및 구멍을 통해 목표 영역으로 공급된다.
바람직한 실시 예에서, 상기 세 개의 동작 모드들 중 오직 하나만이 임의의 주어진 시간에 활성화되는 것을 보장하는 메커니즘이 있다. 또한, 3가지 모드 모두가 용이하게 이용 가능하여 이들 사이의 전환이 신속하게 이루어질 수 있는 것이 바람직하다. 액체를 투여할 필요가 없을 때 수축된 위치에 위치할 수 있도록 조정 가능한 바늘을 구비하여, 기구가 마이크로파 방출 모드 또는 플라즈마 생성 모드에 있을 때 바늘이 노출되지 않도록 할 수 있다. 바람직하게는, 상기 기구는 바늘이 노출된 위치에 있는 동안 마이크로파 방출 모드 또는 플라즈마 발생 모드의 사용을 물리적으로 제한하기 위한 잠금 기구를 포함한다. 이것은 바늘이 수축된 위치에 있을 때에만 마이크로파 방출 또는 플라즈마 생성에 필요한 전기적 연결이 이루어지도록 구성된 스위치 메커니즘을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 바늘이 노출된 위치에있는 동안 프로브 팁에 전력이 전달되지 않는다.
예를 들어, 일 실시 예에서, 바늘이 노출된 위치에 있을 때 마이크로파 장의 방출을 방지하기 위해, 동축 전송 라인의 내부 전도체는 축 방향 갭을 가질 수 있고, 바늘 또는 바늘 조정 수단은 바늘이 수축된 위치에 있을 때 내부 전도체내에서 축 방향 갭을 브릿징하도록 배열된 전도성 링을 포함한다. 바늘이 노출된 위치로 이동하면 전도체 링이 더 이상 내부 전도체내에서 상기 갭을 메우지 않도록 움직이고 따라서 전기 연결이 끊어지므로 프로브 팁에 전원이 전달되지 않아 마이크로파가 방출되지 않는다.
상기 장치는 또한 조직을 응고시키기 위해 RF 에너지가 제1 전극과 제2 전극 사이에 인가되는 RF 응고 모드에서 작동할 수 있다. RF 응고 모드는 비 - 이온화 방사 모드 전에, 즉 조직의 임피던스가 아직 비교적 낮은 레벨에 있는 동안 사용될 수 있다.
RF 에너지는 응고 효과를 증가시키기 위해 비 - 이온화 방사 모드에서 마이크로파 에너지와 함께 공급될 수 있다. 지속적인 RF 전달, 예를 들어, 6.5 초 이상 동안 기구의 팁에서 임피던스가 크게 증가한다. 다음에, 전기외과적 기구는 핫 포커처럼 거동하여 바람직한 깊이가 아닌 팁과 바로 인접한 조직에만 에너지를 전달한다. 이 문제를 해결하기 위해, 비 - 이온화 방사 모드에서 동작할 때, 본 명세서에 기술된 기구는 팁의 임피던스가 200 Ω과 같은 소정의 임계 값에 도달할 때 RF에서 마이크로파 에너지 전달로 전환하도록 작동할 수 있다.
다음과 같이 비 - 이온화 방사 모드에 대한 복수의 선택 가능한 작동방식이 있을 수 있다 :
1) 얕은 응고를 위해 RF 에너지 만 1-2 초 동안 전달될 수 있다. 하부 위장관 수술시 유용할 수 있다.
2) 중간 깊이 응고를 위해, 마이크로파 에너지만 전달될 수 있다(예를 들어, 10W에서 2 내지 6 초).
3) 더 깊은 응고를 위해, 시퀀스 1 및 그 뒤의 시퀀스 2를 사용할 수 있다. 팁에 바로 인접한 조직에 흡수가 적을 때 마이크로파의 효과가 향상되기 때문에 더 깊은 응고가 가능하다. 팁에서 임계 임피던스가 검출될 때 시퀀스 1에서 시퀀스 2로의 변경이 촉진될 수도 있다. 대안적으로, RF 전력이 10W 미만으로 떨어질 때와 같이 RF 에너지보다 마이크로파 에너지를 사용하여 더 많은 전력이 전달될 때를 검출함으로써 변화가 촉진될 수 있다. 상기 시퀀스는 상부 위장관 출혈에 유용 할 수 있다.
예를 들어, 다음과 같이 또 다른, 보다 복잡한 처리 시퀀스를 사용할 수 있다.
시간 슬롯 1: 100% RF 에너지
시간 슬롯 2: 20%의 마이크로파 에너지, 80%의 RF 에너지
시간 슬롯 3: 40%의 마이크로파 에너지, 60%의 RF 에너지
시간 슬롯 4: 80%의 마이크로파 에너지, 20%의 RF 에너지
시간 슬롯 5: 100% 마이크로파 에너지.
RF를 마이크로파 에너지와 결합시키거나 마이크로파 및 RF 에너지를 산재시키면 종양 절제와 같은 다른 절차에 도움이 될 수 있다.
전기 외과적 기구는 최적의 전력 공급을 보장하기 위해 동축 전송 라인과 피드 구조 사이의 임피던스 정합을 보장하기 위해 임피던스 변환기 구조체를 포함할 수 있다.
임피던스 변환기 구조체는: RF / 마이크로파 신호 발생기로부터 신호를 수신하기 위한 신호 발생기 입력 피드; 전기 외과적 기구의 동축 전송 라인에 신호를 전달하도록 배열된 변환기 출력; 및 상기 신호 발생기 입력 피드와 상기 변환기 출력 사이에 배열되며 상기 입력 포트와 상기 출력 포트 사이의 임피던스와 정합하도록 선택된 임피던스 및 치수를 갖는 임피던스 매칭 섹션을 포함할 수 있다. 임피던스 매칭 섹션의 임피던스는 신호 발생기 입력 피드 및 전기 외과적 기구의 동축 전송 라인의 임피던스의 기하 평균을 계산함으로써 선택되며, 바람직하게 신호 발생기 입력 피드에서 수신된 마이크로파 에너지의 파장의 1/4의 홀수 배(예를 들어, 1, 3 또는 5배)의 길이를 가진다(여기에서 "파장"은 문맥이 분명하게 달리 지시하지 않는 한 신호 발생기에 의해 제공된 파장을 나타내기 위해 사용됨).
바람직하게는, 임피던스 변환기 구조는 일 단부에 액체 / 가스 입력 포트를 가지며, 다른 단부에서 임피던스 매칭 섹션과 만나는 중공 채널을 포함하며, 중공 채널은 임피던스 매칭 섹션을 통해 본 발명을 따르는 전기 외과적 기구의 액체 채널 및 가스 채널로 액체와 가스를 전달하도록 구성된다. 임피던스 정합 섹션은 바람직하게는 임피던스 정합 동축 전송 라인의 형태를 가진다.
중공 채널, 임피던스 매칭 섹션 및 신호 발생기 입력 피드는 모두 접합부에서 만날 수 있고, 그렇다면 접합부와 변환기 출력 사이의 거리는 파장의 1/4(또는 그 홀수 배)인 것이 바람직하다.
초크 구조는 마이크로파 에너지가 중공 채널을 따라 통과하지 못하고 보다 구체적으로 임피던스 변환기 구조에 들어가는 마이크로파 에너지가 임피던스 매칭구조체를 따라 전파될 수 있도록 중공 채널 상에 위치할 수 있다 구조. 초크 구조는 개방 회로를 가압하도록 배치된 중공 채널 주위의 원형 공기 갭을 포함할 수 있다. 원형 공기 갭의 평면은 공기 갭의 지점에서 중공 채널의 길이 방향 축에 수직 인 것이 바람직하지만, 기구 외부 직경의 증가를 최소화하기 위해 계단형 또는 지그재그 형 에지를 가질 수 있다. 공기 갭은 4분의 1파장의 홀수와 동일한 길이를 가질 수 있다. 초크 구조는 바람직하게는 접합부로부터 반 파장의 거리에 위치한다. 보다 바람직하게는, 중공 채널은 접합부와 반대 방향으로 제1원형 공기 갭으로부터 반 파장 위치에서 제2 원형 공기 갭을 포함한다.
초크 구조에 의해 기구는 RF 에너지가 전달되는 것을 허용하는 근위 단부의 개방 회로로서 구성될 수 있다.
전기 외과적 기구는 전기 외과적 기구의 사용자에 의해 수동으로 작동되는 핸드 피스를 통해 피드 구조체, 가스 피드 및 액체 피드에 연결될 수 있다. 위에서 언급 한 임피던스 변환기는 필요한 경우 핸드 피스의 일부일 수 있다. 그러나 피드 케이블이 발생기와 동일한 특성 임피던스(예를 들어, 50 Ω)를 가지면 변압기가 필요하지 않다.
상기 장치는 RF EM 에너지의 펄스(또는 펄스들)가 프로브 팁에 전달되어 타격을 위한 가스 유동 경로를 가로 질러 제1 전극과 제2 전극 사이에 높은 전기장을 생성하도록 배치된 타격 신호 발생 회로를 포함할 수 있고, 상기 스트라이크 신호 발생 회로는 상기 마이크로파 채널상의 마이크로파 EM 복사의 펄스의 검출 가능한 특성을 사용하여 상기 RF EM 방사의 펄스의 생성을 촉발하도록 구성된 제어 회로를 포함한다. RF EM 방사는 플라즈마를 타격하는 데 사용되는 반면, 마이크로파 EM 방사는 플라즈마를 유지하는 데 사용된다. 상술 된 바와 같이, RF 타격 펄스의 전달을 마이크로파 EM 복사의 펄스와 조화시킴으로써, 상기 장치는 플라즈마를 보다 확실하게 타격할 수 있다.
상기 기구는 열 플라즈마를 발생시키도록 배열될 수 있지만, 살균을 위한 비 열 플라즈마를 발생시키도록 배열될 수도 있다. 전술한 동축 플라즈마 발생 장치에서, 동축 배열 내에서 제1 전극의 내부 직경이 3mm와 5mm 사이의 직경을 갖고, 석영 튜브는 0.25mm와 1mm 사이인 벽두께를 가지며 내부에 단단히 고정되며, 제2 전극의 외경이 0.75mm 내지 4mm이고(가스가 내부 전도체와 석영 튜브의 내벽 사이의 영역에 흐르는 공간을 허용함), 소독 또는 살균에 적합한 비 열 플라즈마가 40% 미만, 즉 28%의 듀티 사이클을 갖는 펄스 모드에서 발전기를 작동시킴으로써 형성될 수 있다. 일 실시 예에서, 단일 마이크로파 펄스의 실효 전력은 50W이고, 펄스 온 시간은 140ms의 총주기 내에서 40ms이고 즉, 플라즈마에 전달되는 평균 전력은 2.45GHz에서 14.28W이다. RF 타격 펄스가 상기 구성에서 사용될 때, RF 스트라이크 펄스의 지속 시간은 약 1ms이고, 사인파 진동의 주파수는 100kHz이다. 진폭은 약 1 kV 피크(707 Vrms)였다. RF 전력은 마이크로파 전력의 10% 미만이었다. RF 펄스는 마이크로파 버스트 또는 펄스에 동기화되어 마이크로파 버스트 또는 펄스의 상승 에지에서 촉발되었다.
열 플라즈마를 생성하기 위해, 듀티 사이클은 50%까지 증가되고 및/또는 연속파(CW) 및/또는 특정 어플리케이터 기하학적 형태에 대해 75W 또는 100W까지 증가될 수 있다(기하학적 형태가 증가 또는 감소되면 마이크로파 전력 및 RF 타격 펄스의 진폭은 그에 따라 조정될 것이다). RF 대 마이크로파 전력의 비율은 바람직하게는 비 열 및 열 플라즈마에 대해 일정하게, 즉 10% 미만으로, 그리고 가능하게는 1%보다 작거나 같게 유지될 것이다.
기구의 원위 단부에서 살균을 수행하는 능력을 갖는 것은 스코프의 기구 채널을 소독하기 위해 특히 유리할 수 있다. 다시 말해, 기구의 내부 표면을 처리하기 위해 스코프(예를 들어, 내시경 등)로부터 인출될 때 비 열 플라즈마가 방출된다. 비열 플라즈마가 이 공정에 바람직하지만, 비 이온화 마이크로파 또는 RF 방사만을 제공함으로써, 즉 가스가 없는 경우에도 살균을 달성할 수 있다.
비열 플라즈마의 살균 기능은 또한 치료 전후에 체강을 살균하는데 사용될 수 있다. 자치가 기구 예를 들어, 내시경 또는 위 내시경을 세척하거나 살균하는데 사용되는 반면에, 상기 장치는 비 이온화 마이크로파 방사와 비열 플라즈마의 조합을 생성하도록 구성될 수 있다. 상기 장치는 NOTES 절차에 사용되거나 표면 응고, 신체 조직의 살균 및 큰 혈관 또는 출혈의 깊은 응고를 수행할 수 있는 것이 유리한 비 열 플라즈마, 열 플라즈마 및 비 이온화 마이크로파 방사를 생성하도록 구성 될 수도 있다.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대하여 설명한다:
도 1A는 본 발명의 제1 실시 예에 따르고 노출된 위치에서 바늘을 가지는 동축 전송 라인 및 프로브 팁의 일부를 개략적으로 도시한 길이 방향 단면도;
도 1B는 본 발명의 제1 실시 예에 따르고 수축된 위치에서 바늘을 가지는 동축 전송 라인 및 프로브 팁의 일부를 개략적으로 도시한 길이 방향 단면도;
도 2는 본 발명의 제2 실시 예에 따르고 노출된 위치에서 바늘을 가지는 동축 전송 라인 및 프로브 팁의 일부를 개략적으로 도시한 길이 방향 단면도;
도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따르고 노출된 위치에서 바늘을 가지는 동축 전송 라인 및 프로브 팁의 일부를 개략적으로 도시한 길이 방향 단면도;
도 4A 및 도 4B는 본 발명의 모든 실시 예에서 동축 전송 라인에 사용될 수 있은 다중 층 유전체 구조의 개략도;
도 5는 본 발명의 실시 예에 사용될 수 있는 프로브 팁 구조의 프로브 팁 채널을 내려다본 축 방향 도면;
도 6은 본 발명의 실시 예에 사용될 수 있는 프로브 팁 구조의 프로브 팁 채널을 내려다본 축 방향 도면;
도 7A는 본 발명의 실시 예들에서 사용될 수 있는 나선 안테나의 일부의 사시도;
도 7B는 본 발명의 실시 예에 사용될 수 있는 프로브 팁의 사시도;
도 8은 시뮬레이션을 수행하기 위해 사용되고 본 발명의 실시예들에서 사용될 수 있는 간 부하 및 프로브 팁의 구성을 도시한 도면;
도 9A 내지 도 9D는 도 8에 도시된 구성에 기초한 시뮬레이션 결과를 도시한 도면;
도 10은 시뮬레이션을 수행하기 위해 사용되고 본 발명의 또 다른 실시예들에서 사용될 수 있는 간 부하 및 프로브 팁의 구성을 도시한 도면;
도 11A 내지 도 11D는 도 10에 도시된 구성에 기초한 시뮬레이션 결과를 도시한 도면;
도 12A 내지 도 12D는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 프로브 팁의 대안적인 구성 및 그 프로브 팁이 간 부하에 대해 측면에 배치될 때 전력 흡수의 플롯을 도시한 도면.
도 13은 본 발명의 전기 외과적 기구를 포함하는 전기 외과적 기구의 실시 예에 사용될 수 있는 임피던스 변환기 구조의 개략도;
도 14A 및 도 14B는 도 13에 개략적으로 도시된 임피던스 변환기의 사시도;
도 15는 도 13 및 도 14A에 도시된 초크 구조의 절단부를 도시한 사시도; 및
도 16은 도 13 내지 도 15에 도시된 임피던스 변환기 구조의 경계면에서의 반사 /전송을 도시하는 그래프.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 상이한 실시 예의 길이 방향 단면을 도시하며, 가스가 제1 전극과 제2 전극 사이의 영역에 제공될 수 있은 상이한 구성을 나타내며, 높은 전기장이 존재할 때 플라즈마가 전극들사이에서 충돌할 수 있다. 도 5 내지 도 7b는 본 발명의 상이한 실시 예에서 방사 안테나 구조물 및 제1 및 제2 전극을 형성하는 프로브 팁상의 전도성 물질의 다양한 배치를 도시한다. 이들 프로브 팁 배열은 도 1 내지 도 3에 도시된 임의의 가스 전달 구조와 함께 사용될 수 있다.
도 1A는 인터페이스(16)에서 결합된 프로브 팁(4) 및 동축 전송 라인(2)의 일부의 길이 방향 단면을 도시한다. 동축 전송 라인(2)은 화살표로 도시한 것처럼 도면의 좌측으로 (도면에 도시되지 않은) 피드 구조로부터 마이크로파 및/또는 RF 입력을 수용한다. 액체(예를 들어, 아드레날린 또는 염분)도 동축 전송 라인에 동일한 방향으로부터 공급된다. 동축 전송 라인(2)은 외부 전도체(6) 및 중공의 원통형 내부 전도체(8)로 구성되며, 둘 다 은과 같은 전도성 물질로 형성된다. 제1 유전 물질(10)은 공간적 및 전기적으로 외부 전도체(6)를 내부 전도체(8)로부터 분리시킨다. 내부 전도체(8)의 내부 표면은 채널(14)을 형성한다. 외부 전도체(6)의 외부 표면상에는 외부 전도체(6)의 외부 표면으로부터 이격 된 외부 재킷(27)이 있다. 상기 이격 상태는 외부 전도체(6)의 표면 및 자켓(27) 사이에 스페이서를 사용하여 유지될 수 있다. 본 실시 예에서 자켓(27)과 외부 전도체(6)에 의해 형성된 공간은 가스 채널(28)을 형성한다. 가스 채널(28)의 근위 단부에는 아르곤 소스와 같은 가스 소스가 연결되어 가스 채널(28)에 가스를 공급한다. 가스 채널(28)의 원위 단부는 프로브 팁의 인터페이스(16) 및 동축 채널(2)에 위치하거나 근접하게 위치한다. 채널을 빠져나가는 가스는 화살표 G로 도시된 바와 같이 프로브 팁(4)의 외부 표면 위로 흐른다.
단일 재료로 구성되는 대신에, 유전체 재료(10)에 대한 다른 구조가 도 4A 및 도 4B에 도시된다. 도 4A에서, 유전체 재료(10')는 이중 층 구조이다. 층(10a')은 높은 유전 강도(즉, 높은 파괴 전압)를 갖는 유전체 재료의 얇은 층이고, 층(10b')은 낮은 유전 손실을 나타내는(즉, 낮은 tanδ를 갖는)유전체 재료의 더 두꺼운 층이다. 상기 층들의 조합에 의해 저손실을 가지며 마이크로파 EM 에너지를 전파할 수 있고 RF 에너지가 공급될 때 파손을 방지할 수 있다. 도 4B는 유전체 재료에 대한 3 중층 구조를 도시한다. 도 4B에서, 얇은 층(10a'', 10c'')은 높은 유전 강도를 갖는 유전체 재료로 구성되고, 두꺼운 층(10b'')은 낮은 유전 강도 및 보다 낮은 유전 손실 재료로 구성된다. 층(10a'', 10c")은 동일한 유전체 재료로 이루어질 수 있지만, 다른 유전체로 이루어질 수도 있다. 도 4A 및 도 4B에 도시된 구성은, 도면에 도시된 임의의 실시 예의 동축 전송 라인들에서 사용될 수 있다.
프로브 팁(4)은 경계면(16)에서 동축 전송 라인(2)에 연결된다. 프로브 팁(4)은 원통형 대칭 돔 형상으로 형성된 제2 유전체 재료(22)를 가지며, 중심 프로브 팁 채널(18)은 대칭축을 따라 형성된다. 프로브 팁 채널(18)의 우측 단부는 구멍(20)을 형성한다. 내부 전도체(8)는 프로브 팁 채널(18)의 내부 표면상에 전도 쉘의 형태인 제1 전극을 형성하기 위해 프로브 팁 채널 내로 종 방향으로 연장된다. 프로브 팁 채널(18)의 원위 단부에서, 전도성 쉘(25)의 단부 표면은 목표 영역에 노출된다.
피하 주사 바늘(24)은 액체 채널(14) 내부에 위치한다. 바늘(24)은 제1 단부(24a) 및 제2 단부(24b)를 갖는다. 견고한 가이드 와이어(32)가 바늘(24)의 제1 단부(24a)에 부착된다. 가이드 와이어(32)는 도 1A의 도면에서 바늘(24) 좌우로 이동, 즉 액체 채널(14)을 따라 전후로 이동시키기 위해 사용된다. 플러그(33)는 프로브 팁 채널(18)의 구멍(20) 내에 위치한다. 플러그(33)는 탄 성변형 가능하여 전도성 쉘의 내부 표면과 유체 밀봉을 형성할 수 있다. 플러그(33)는 바늘(24)이 통과할 수 있는 구멍을 갖는다. 바늘(24)이 플러그(33)를 통과하고 바늘(24)의 제2 단부(24b)가 플러그(33)로부터 돌출하여 사용시 생물학적 조직의 목표 영역에 노출된다. 바늘(24)은 노출된 위치에 있게 된다. 이 위치에서, 액체가 액체 채널(14)을 통해 바늘(24)의 제1 단부(24a)로 공급될 때, 액체는 바늘의 제2 단부(24b)를 통해 주변 영역으로 빠져나올 수 있다.
가이드 와이어(32)는 도 1A에 도시된 위치로부터 도 1B에 도시된 위치까지 바늘(24)을 끌어당기기 위해 사용될 수 있다. 도 1B에서, 바늘의 제2 단부(24b)가 프로브 팁(18)의 액체 전달 영역(28) 내부에 위치하도록 바늘(24)이 후퇴되어, 따라서 주변 영역으로 더 이상 노출되지 않는다. 이것은 수축된 위치이다. 바늘(24)이 상기 위치에 있을 때, 플러그(33)의 탄성 변형 가능 특성에 의해 플러그는 자신을 밀봉하고 프로브 팁 채널(18) 내부의 액체가 주위로 빠져나가는 것이 방지되고 주변으로부터 액체 또는 다른 물질이 프로브 팁 채널(18)속으로 들어가는 것이 방지되며 내용물의 오염을 방지한다. 플러그는 바늘의 통과를 허용하는 일 방향 밸브를 포함할 수 있다. 바늘은 또한 액체 채널로 역류를 억제하는 일 방향 밸브를 포함할 수 있다. 도 1B에 도시된 바늘(24)의 수축된 위치로부터, 가이드 와이어(32)는 바늘을 플러그(33)를 통해 뒤로 밀어서 도 1A에 도시된 노출된 위치로 되돌리기 위해 사용될 수 있다.
플라즈마 발생 모드에서, 동축 전송 라인(2)으로부터의 RF 에너지는 프로브 팁(4)에서 수신된다. 따라서, 전기장이 전도성 쉘(25)의 노출된 표면과 외부 전도체(6) 사이에서 발생된다. 따라서, 화살표 G로 도시된 바와 같이 가스가 가스 채널(28)을 빠져나갈 때, 제1 전극과 제2 전극을 각각 형성하는 전도체 쉘(25)의 단부 표면과 외부 전도체(6)의 외부 표면 사이에 생성된 전기장이 존재하기 때문에 플라즈마는 프로브 팁(4)의 외부 표면을 가로 질러 타격될 수 있다. 외부 전도체(6)는 유전 물질(22)의 표면의 일부분을 통해 전도 쉘(25)을 향해 연장되는 하나 이상의 원위 방향으로 연장하는 요소 또는 핑거(6a)를 가질 수 있다. 두 개이상의 핑거들이 존재할 수 있고 노출된 유전체 표면의 갭이 인접한 각 쌍의 핑거들 사이에 위치한다. 이러한 특징들은 프로브 팁상의 특정 영역에서 제1 전극과 제2 전극 사이의 갭을 감소시키는 효과를 갖는다. 이것은 선호적인 이온화 영역을 생성하기 위해 이 영역에서 전기장의 강도를 증가시킨다. 이들 영역에서 제1 및 제2 전극 사이의 갭은 0.5 mm 미만일 수 있다. 연장 요소 또는 핑거는 임의의 형상을 가질 수 있다.
도 2는 다른 실시 예를 도시한다. 동축 전송 라인(2) 및 프로브 팁(4)의 구조는 동일하지만, 도 2에 도시된 실시 예에서, 액체 채널(14) 내부에 위치한 다중 루멘 구조(15)가 추가로 존재한다. 다중 루멘 구조(15)는 여러 개의 보어들을 가지며 가요성 재료의 기다란 원통형 부분을 포함한다. 기다란 원통형의 액체 채널(17a)은 다중- 루멘 구조(15)의 중심축을 따라 연장되고, 액체 채널(17a)주위에 고르게 분포되고 각각 동일한(도 5를 참고) 6개의 더 작은 주변 가스 채널(17b)에 의해 둘러싸인다. 사용시, 액체 채널(17a)은 그의 근위 단부에서 아드레날린 소스와 같은 액체 소스에 연결되고, 가스 채널(17b)은 아르곤과 같은 가스 소스에 연결된다. 본 실시 예에서, 다중 루멘 구조체(15)의 외부 표면은 내부 전도체(8)의 내부 표면과 동일 평면에 있다. 내부 전도체(8)의 내부 표면은 또한 보호 코팅을 가질 수도 있지만, 이것은 본 도면에 도시되지 않았다. 다중 루멘 구조(15)의 원위 단부 근처에서 가스 출구 채널(26)이 주요 가스 채널(17b)로부터 비스듬하게 분기하는 분기점(26a)이 있다. 가스 출구 채널(26)은 프로브 팁(4) 내에서 내부 전도체(8), 제1 유전체 재료(10)의 일부 및 제2 유전체 재료(22)를 통과한다. 가스 출구 채널은 유전체(22)상에 존재하는 외부 전도체의 임의의 원위적으로 연장되는 핑거들을 통과할 수 있다.
가스 출구 채널(26)의 폭이 좁기 때문에, 내부 전도체(8)에는 작은 개구 만이 필요하며, 마이크로파 / RF 에너지를 전달하는 능력은 손상되지 않는다. 가스 출구 채널(26)은 프로브 팁(4)의 외부 표면의 가스 출구 구멍(26b)에서 끝난다. 이러한 방식으로, 구멍(20)을 통해 프로브 팁 채널(18)을 나가기보다는 가스는 가스 출구 채널(26)을 통과하고 구멍(26b)을 통해 빠져나와서, 가스의 유동 경로가 외부 전도체(6)와 전도성 쉘(25)의 노출된 표면 사이의 영역에서 상대적으로 중앙에 위치할 수 있다.
플라즈마 발생 모드에서, 동축 전송 라인(2)으로부터의 RF 에너지는 프로브 팁(4)에서 수신된다. 따라서, 전기장이 전도체 쉘(25)의 노출된 표면과 외부 전도체(6)의 외부 표면 사이에서 생성된다. 가스(예를 들어, 아르곤)는 구멍(26b)을 통해 가스 출구 채널(26)을 나오고 높은 전기장 영역으로 빠져나오고, 따라서 플라즈마가 프로브 팁(4)에서 충돌될 수 있다. 마이크로파 EM 에너지는 플라즈마를 유지하기 위해 공급된다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시 예를 나타낸다. 이 실시 예는 가스 채널 / 액체 채널 장치의 구조에서 이전 도면에 도시된 것과 다르다. 도 2의 실시 예와 같이, 상기 실시 예는 또한 내부 전도체(8)의 내부표면에 의해 형성된 채널(14) 내에서 다중 루멘 구조(15)를 포함한다. 도 2에서와 같이, 다중 루멘 구조(15) 복수의 구멍들을 포함하고 중앙 유체 채널(17a) 및 복수의 주변 가스 채널(17b)(도 5 참조)을 포함한다. 이 실시 예에서, 다중 루멘 구조(15)와 내부 전도체(8)는 모두 경계면(16)을 지나서 프로브 팁(4)의 단부까지 연장되고 또한 구멍(20)에서 끝난다. 피하 주사 바늘(24)은 액체 채널(17a)내에 위치하고 제1 단부(24a) 및 제2 단부(24b)를 갖는다. 이전에 설명한 실시 예들과 마찬가지로, 플러그(33)가 액체 채널(17a)에 존재하여 액체가 액체 채널(17a)속으로 역류를 막고 또한 바늘이(도면에 도시되지 않는) 수축된 위치에 있을 때 액체가 목표 영역으로 빠져나가는 것을 막는다. 액체 채널(17a)이 피하 주사 바늘(24)과 실질적으로 동일한 직경을 가지므로 바늘(24)의 외부 표면이 액체 채널(17a)의 내부 표면과 동일 평면에 놓이는 다른 실시 예가 존재한다는 것을 알 수 있다. 이러한 실시 예에서, 바늘(24)과 액체 채널(17a) 사이의 접촉이 방수 밀봉을 형성하기에 충분하기 때문에 플러그가 필요하지 않다.
이전의 실시 예들과 유사하게, 플라즈마 생성 모드에서 작동시, 프로브 팁에서 수신된 RF 에너지는 외부 전도체(6)의 외부 표면과 내부 전도체(8)의 노출된 단부 표면(25)사이에서 높은 전기장을 발생시키고(다중 루멘 구조(15)와 함께) 프로브 팁(4)의 단부까지 연장된다. 따라서, 가스가 구멍(20)의 영역에서 가스 채널(17b)을 빠져나와 프로브 팁(4)의 외부 표면을 가로질러 유동할 때 높은 전기장에 의해 플라즈마가 충돌될 수 있다. 마이크로파 EM 에너지는 플라즈마를 유지하기 위해 공급된다.
전술 한 세 가지 실시 양태 모두는 또한 액체 투여 모드에서 작동할 수 있다. 이 모드에서, 액체는 액체 채널(17a)을 통해 바늘(24)의 제1 단부(24a)에 공급된다. 액체는 바늘(24)의 중공 채널을 통과하여 그 제2 단부(24b)에서 바늘(24)을 빠져나가 목표 영역으로 들어간다. 액체를 전달하기 위해 바늘은 노출된 위치까지 연장될 수 있지만, 바늘이 수축된 위치에 있을 때 액체가 전달(예를 들어, 치료 부위와 동일한 평면에 위치)될 수도 있다.
액체 투여 모드에서, 기구는 동축 전송 라인(2)으로 마이크로파 EM 또는 RF 에너지의 공급을 금지하거나 방지하도록 배열될 수 있다.
비 - 이온화 방사 모드에서,(RF 에너지와 조합되는) 마이크로파 에너지가 동축 전송 라인(2)을 통해 프로브 팁(4)에 전달될 때, 제1 및/또는 제2 전극은 방사 안테나 구조체로서 작용하도록 구성된다. 도 1 내지 도 3에 도시된 실시 예에서, 프로브 팁(4) 내부로 연장되는 내부 전도체(8)의 부분은 제2 유전체 재료(22)를 통해 마이크로파 장을 방출하는 원통형 대칭 단극 안테나로서 작용할 수 있다. 제2 유전체 재료(22)는 마이크로파 EM 에너지를 위한 방사기로서 형성될 수 있다. 일 예시에서, 제2 유전체 재료(22)는 케이블의 특성 임피던스를 조직의 임피던스에 맞추기 위해 1/4 파장 임피던스 변환기로 구성될 수 있다.
도 5 내지 도 7은 제1 전극 및 제2 전극을 형성하는 상기 외부 전도체의 연장 핑거에 대한 대안적인 구성을 형성하는 프로브 팁(4)의 외부 표면상의 전도성 물질의 배열을 도시한다.
도 5에서 프로브 팁 채널(18)의 길이 방향 축을 내려다보는 프로브 팁(4)의 링 형상이 도시되어있다. 다중 루멘 구조(15)의 원위 단부는 중앙 액체 채널(17a) 및 주변 가스 채널(17b)에서 끝나는 구멍을 도시한다. 내부 전도체(8)가 다중 루멘 구조(15)를 둘러싸고 내부 전도체의 노출된 표면(25)이 본 도면에 도시된다. 이것은 제2 유전체 재료(22)와 외부 전도체(6)로 둘러싸여 있다. 제2 유전체 재료(22)의 표면상에 전도체 링(29) 형태의 추가 전도체가 배치된다. 전도체 링(6)은 연결 스트립(29a)에 의해 외부 전도체(8)와 전기적으로 연결된다. 상기 실시 예에서, 내부 전도체(8)의 노출된 표면(25)은 제1 전극에 대응하고 전도 링(26)은 제2 전극에 대응한다.
RF 에너지가 프로브 팁(4)에 전달될 때, 내부 전도체(8)의 노출된 표면(25)과 전도 링(29) 사이에 높은 전기장이 생성된다. 따라서 가스가 가스 채널(17b)을 나와 높은 전기장 영역으로 들어갈 때, 플라스마는 충돌할 수 있다. 링 형상은 도 1A 및 도 1B에 도시된 배열과 동일하게 이용되는 것이 좋고 가스 채널은 동축 전송 라인(2)의 외측에서 자켓(27)에 의해 형성된다.
도 6에 도시된 다른 실시 예는 링 형상이 아닌 것을 제외하면 도 5에 도시된 것과 유사하며, 전도 구조체를 형성하는 제1 및 제2 전극은 각각 제1 전도성 스트립(45) 및 제2 전도성 스트립(46)의 형태로 제공된다. 상기 제1 전도성 스트립(45)은 내부 전도체(8)의 노출된 표면(25)과 전기적으로 연결된다. 제2 전도성 스트립(46)은 외부 전도체(6)에 전기적으로 연결된다. 또한, 제1 전도성 스트립(45)은, 내부 전도체(8)와 외부 전도체(6) 사이의 단락을 방지하기 위해, 외부 전도체(6)로부터 갭에 의해 또는 다르게 전기적으로 절연된다. RF 에너지가 프로브 팁(4)으로 전달될 때, 높은 전기장이 상기 제1 전도성 스트립(45) 및 제2 전도성 스트립(46)사이에서 발생된다. 따라서, 가스가 가스 채널(17b)을 빠져나와 고 전계 영역으로 들어갈 때, 플라즈마가 다시 전이될 때 플라즈마가 타격 될 수 있다 프로브 팁(4)의 외부 표면에 부착 될 수 있다. 이 스트립 구성은 도 1A 및 도 1B에 도시된 구성과 동일하게 잘 사용될 수 있고, 가스 채널은 동축 전송 라인(2)의 외측에서 자켓(27)에 의해 형성된다.
도 5 및 도 6의 예에서, 비 - 이온화 방사 모드에서 사용되는 방사 안테나 구조는 이전의 예와 동일하고 즉, 프로브 팁(4) 내로 연장되는 내부 전도체(8)의 일부분이 원통형 대칭 단극 안테나로서 작용한다.
도 7A는 제1 및 제2 전극을 형성할 수 있는 나선 안테나(100)의 근위 단부 및 본 발명의 전도성 구조를 나타낸 도면이다. 도면에서, 나선 안테나의 근위 단부(100a)로부터 원위 단부(100b)까지의 방향은 도면의 우측 하단에 도시된 바와 같이 z 축과 평행하다.
제1 외측 나선 전극(102)과 내측 나선 전극(104)이 도 6에 도시된다. 내측 나선 전극(104)은 제1 외측 나선 전극(102)과 동일한 피치를 가지며, 보다 작은 직경을 가져서 내측 나선 전극은 그것 바로 아래에서 그것과 평행하게 형성된다. 2 개의 나선 전극(102,104)의 근위 단부는 선 및 원뿔로 도시된 피드 지점(108)에서 동축 전송 라인으로부터 마이크로파 / RF 에너지를 공급받는다. 제1 외측 나선 전극(102)과 내측 나선 전극(104)은 함께(알루미나 유전체의 존재시, 아래 도면의 설명 참조) 50Ω의 임피던스를 가지며 나선 마이크로 스트립 전송 라인을 형성한다.
도 7B는 나선 안테나(100)가 지지된 프로브 팁(111)의 도면이다. 프로브 팁(111)은 도시된 바와 같이 z 방향으로 근위 단부에서 원위 단부로 형성하는 프로브 팁 채널(115)을 형성하며 원통형 보어를 갖고 알루미나인 원통형 유전체 재료(112)로 구성된다. 프로브 팁 채널은 원위 단부에서 구멍(116)으로 끝난다.(도면에 도시되지 않는) 액체 채널 또는 다른 도구가(역시 도면에 도시되지 않는) 목표 영역에서 사용하기 위해 프로브 팁(111)을 통과할 수 있도록 구멍은 방해받지 않는다.
제1 외측 나선 전극(102) 및 내측 나선 전극(104) 이외에, 제2 외측 나선 전극(106)도 유전체 재료(112) 상에 지지된다. 제2 외측 나선 전극(106)은 제1 외측 나선 전극(102)과 직경 방향으로 마주보며 동일한 피치를 가진다. 도 7B에서, 제1 및 제2 외측 나선 전극(102, 106) 및 내측 나선 전극(104)의 피치는 3.3mm이다. 내측 나선형 전극(104)이 제1 외측 나선 전극(102) 바로 아래로 연장되는 유전체 재료(112) 내에 매립되기 때문에, 내측 나선 전극(104b)의 원위 단부 표면만 도 7B에서 볼 수 있다. 유전체 재료(112)의 원위 단부에서, 제2 외측 나선 전극(106)의 원위 단부와 내측 나선 전극(104)의 원위 단부는 연결 부재(117)에 의해 연결된다. 연결 부재(117)는, 구멍(116)과 일치하도록 중심에서 구멍(119)을 가져서 방해받지 않는 상태를 유지하고 예를 들어, 동과 같은 전도성 재료의 디스크 형상부분이다.
동작시, 마이크로파 / RF 에너지는 제1 외부 나선 전극(102) 및 내부 나선 전극(104)에 의해 형성된 나선 마이크로 스트립 전송 라인의 근위 단부로 공급된다. 마이크로파 / RF 에너지가 원위 단부에 도달하면, 마이크로파 / RF 신호는 제1 및 제2 외측 나선 전극들 사이에서 여기되고 안테나의 표면을 따라 전파된다. 프로브 팁(111)이 그 주위에 위치하고 예를 들어, 동축 전송 라인으로부터 이격된 자켓내에서 가스 채널(도시되지 않음)을 갖는 동축 전송 라인에 연결될 때, 제1 및 제2 외측 나선 전극(102, 106) 및 그 사이의 갭(110)은 가스 채널을 빠져나가는 가스의 유동 경로에 위치한다. RF 충돌 펄스는, 가스를 이온화하여 플라즈마를 발생시키는 제1 및 제2 외측 나선 전극(102,106)사이에 전기장을 발생시킨다. 마이크로파 EM 에너지는 플라즈마를 유지하기 위해 공급된다.
도 8은, 간 부하(liver load)(120)에 대해 단부 상(end-on) 배열될 때 도 7A 및 도 7B에 도시된 나선 안테나(100)의 효과를 시뮬레이션하기 위해 이용되는 모델을 도시한다. 모델내에서 유전체 재료(112)는 양호한 절연 파괴 특성을 갖고 강한 비 다공성 유전체인 알루미나 세라믹이다. 유전 상수는 9.4이고, 손실 탄젠트는 5.8 GHz에서 0.0004이며, 이는 사용된 마이크로파 주파수에서 매우 낮은 손실 물질을 나타낸다. 구리 나선(helical)(즉, 나선 안테나(helical antenna)(100))는 7.5mm 길이 및 3.3mm 직경의 알루미나 실린더 외부에 모델링되었다. 나선의 피치는 3.3mm이고, 실린더의 축에 평행한 방향으로 측정한 구리의 폭은 0.9mm이다. 도시된 모델의 구리 스트립은 0.1mm 두께이지만 실제로 0.003mm만큼 얇을 수 있다. 제2 구리 나선은 제1 구리 나선으로부터 직경 방향으로 마주보게(즉, 180° 회전) 모델링되었다. 이것은(실린더의 축에 평행한 방향으로) 그 사이에 0.75mm 갭을 갖는 두 개의 상호 권선된 구리 나선을 형성한다. 갭은 이것보다 작고 예를 들어, 0.6 mm 이하 또는 0.5 mm 이하이다. 갭은 선호적인 이온화 영역을 형성하기 위해 안테나의 길이를 따라 변할 수 있다.
알루미나 실린더의 내경 (즉, 프로브 팁 채널의 직경)은 2.5mm이었다. 2.3mm 직경의 내부 알루미나 실린더가 이 내부에 모델링되었으며, 중심에 0.6mm 직경의 구멍이 있다. 중심의 구멍은 바늘(예를 들어, 0.5mm 직경의 강철 바늘) 또는 (예를 들어, 조직을 제거하기 위한) 파이버 스코프 또는 소형 수술 도구를 안내하기 위해 사용될 수 있다. 내부 구리 나선은 축 방향으로 0.35mm의 폭을 가지고 3.3mm의 피치를 가진 내부의 알루미나 실린더에 모델링되었다. 내부 구리 나선은 외부 구리 나선 중 하나의 폭의 중심 바로 아래에 위치한다.
내부 구리 나선의 원위 단부는 그것이 직접 놓여 있지 않은 구리 나선의 원위 단부에 연결되었다.
세 개의 구리 나선에 의해 구성된 나선 안테나는 내측 나선과 제1 구리 나선 사이에서 근위 단부에 50Ω을 공급받고 두 개의 외부 나선의 근위 단부들사이에서 단자를 가진다. 간 부하가 생성되어 공구 주변에서 전력 흡수를 결정하기 위해 사용된다. 간 부하는 정상 작동시 장치가 겪을 수 있는 혈액 부하를 나타내므로 이 시뮬레이션을 통해 도구를 이렇게 사용하여 구해질 수 있는 예상 응고 패턴이 표시된다. 도시된 시뮬레이션에서 프로브 팁의 원위 단부는 간 부하속으로 2mm 삽입된다.
도 9A 내지 도 9C는 도 8에 도시된 프로브 팁의 원위 단부 주변의 간 부하에서 전력 흡수를 프로브 팁의 길이 방향 단면을 취하는 두 개의 방향과 축 방향 단면을 취하는 한 개의 방향을 취하는 세 방향으로 도시하는 플롯들이다. 전반적으로 상기 도면은 마이크로파 전력의 60 내지 70%가 간 부하에 흡수된다는 것을 보여준다. 도 9D는 프로브 팁이 간 부하에 서로 다른 침투 깊이에서 회수 손실을 시뮬레이션한 결과를 도시한다. 5.8 GHz에서, 삽입이 0(선 A)에서 2.5 mm(선 F)로 증가함에 따라 회수 손실이 4에서 5dB로 향상된 것을 알 수 있다.
도 10은 대안적인 시뮬레이션의 설정을 도시하며, 여기서 프로브 팁은 도 8에서와 동일한 간 부하에 측면으로 1mm 삽입된다. 도 11A 내지 도 11C는 프로브 팁이 간 부하에 측면에 배치될 때 프로브 팁 주위에서 간 부하로 전력 흡수에 관한 플롯들이다. 이러한 도면은 나선 안테나가 프로브 팁 주위에 실질적으로 균일한 마이크로파 장을 생성할 수 있음을 보여준다. 도 11D는 간 부하속으로 프로브 팁의 서로 다른 침투 깊이에서의 회수 손실의 시뮬레이션 결과를 도시한다. 5.8 GHz에서(측면) 삽입이 0(선 G)에서 1.5 mm(선 K)로 증가함에 따라 회수 손실이 4에서 7dB로 향상된 것을 알 수 있다.
나선 안테나(100)의 사이드 온 및 엔드 온 배치로부터의 결과에 의하면, 나선 안테나(100)가 제1 및 제2 외측 나선 전극 사이에서 나선 간격내에서 플라즈마를 타격 및 유지할 수 있을 뿐만 아니라 마이크로파 방사 안테나 구조로서 효과적으로 작동할 수 있다.
도 12A는 프로브 팁(200)에 대한 다른 배열을 도시한다. 이 장치의 제1 전극은 제1 림(202a) 및 제2 림(202b)를 포함하는 제1 전도성 스트립(202)을 포함한다. 프로브 팁(200)은 원통형 섹션(212a) 및 반구형 섹션(212b)으로 구성된다. 전도성 스트립(202)은 프로브 팁의 원위 단부를 통해 반구형 섹션(212b) 위에서 원통형 섹션(212a)의 측면을 따라 그 근위 단부(206)로부터 이동하고 다른 측면을 통해 대칭적으로 후방으로 형성되도록 프로브 팁(200) 주위에 감긴다. 프로브 팁(200)의 원위 단부(208)에서, 전도성 스트립은 전도성 구조물(210)을 통해 동축 전송 라인의 외부 전도체에 전기적으로 연결된다. 제2 전도성 스트립(204)은 제2 전극의 일부를 형성한다. 제2 전도성 스트립(204)은 프로브 팁(200)의 원통형 부분(212a)에만 위치한다. 제2 전도성 스트립(204)은 이들사이에 위치한(200)의 외부 표면의 만곡 된 영역을 이등분하기 위해 제1 전도성 스트립(202)의 제1 림(212a) 및 제2 림(202b)으로부터 90도 제거된 위치에 위치한다. 도 12A에서 볼 수는 없지만, 제2 전극은 또한 프로브 팁(200)의 마주보는 측부에서 제1 전도성 스트립(202)의 제1 및 제2 림(202a, 202b) 사이의 영역을 이등분하도록 제2 전도성 스트립(204)과 마주보게 위치한 제3 전도성 스트립을 포함한다. 바늘 채널(203)은 또한 프로브 팁(200)을 따라 종 방향으로 연장한다.
도 12B는 동축 전송 라인(216)의 외부 전도체(214)와 제2(또는 제3) 전도성 스트립(202)의 근위 단부 사이의 연결을 보다 상세히 도시한다. 전도성 돌출부(205)는 외부 전도체(214)로부터 반경 방향으로 연장되고, 제2 유전체 재료의 외부 원통형 표면(213)에서 끝난다. 전도성 돌출부(205)의 노출된 단부 표면은 외부 원통형 표면(213) 상에 위치된 제2 전도성 스트립(202)과 외부 전도체(214)를 전기적으로 연결하기 위한 전기 연결점을 제공한다. 제2 전극의 일부를 형성하는 다른 전도성 스트립과의 연결을 위한 유사한 배치가 도 12B에 도시된 전도성 돌출부(205)와 원주방향으로 마주보게 위치한다. 도 12C 및 도 12D는 도 12A 및 도 12B에 도시된 프로브 팁 구조체가 간 부하에 측면에 배열될 때 전력 흡수를 도시한 도면이다.
도 13은 RF 및 마이크로파 EM 에너지가 외과용 기구, 가스 또는 유체가 치료 부위로 전달되는 하나 이상의 채널을 포함하는 형상으로 도입될 수 있도록 설계된 조립체(50)를 도시한다. 조립체(50)는 신호 발생기(도시되지 않음), 임피던스 변환기 섹션(54) 및 두 개의 초크(62a, 62b)와 연결을 위한 신호 발생기 입력 피드(52)를 포함하여 양호한 매칭 및 본 발명의 전기 외과적 기구의 일부분을 형성하는 동축 전송 라인(2)을 통해 최적의 전력 전달을 보장한다. 가장 왼쪽에서, 포트(53)는 예를 들어, 한 개이상의 통로를 통해 또는 동축 전송 라인(2)과 근접한 위치에서 본 발명의 전기외과용 기구속으로 통과하는 위치로부터 액체 및/또는 가스를 통로(55)속으로 도입하기 위해 액체 소스 및/또는 가스 소스(도시되지 않음)에 연결될 수 있다. 상기 예에서, 동축 전송 라인은 액체를 운반하기 위한 중공 내부 전도체를 포함한다.
임피던스 변환 부(54)는 임피던스가 동축 전송 라인(2)의 임피던스와 신호 발생기의 임피던스가 일치하도록 선택된 기하학적 구조를 가질 수 있다. 상기 임피던스는 하기 식을 사용하여 계산되고, 여기서, Zmatch는 임피던스 변환 부(54)의 임피던스이고, Zcoax는 동축 전송 라인(2)의 임피던스이며, ZSG는 신호 발생기의 임피던스이다:
Figure 112018063075521-pct00001
조립체(50)는 두 개의 초크(62a, 62b)를 포함한다. 초크(62a, 62b)는 조립체(50)의 종축에 대해 수직으로 배향되고, 기구에 공급되어야 하고 5.8 GHz에서 약 12.9 mm인 마이크로파의 사분의 일 파장을 가진 반경을 갖는 공기 충진 링(64)을 포함한다. 상기 구조는 입력 피드(52)에서의 마이크로파가 T- 연결부에서 "분할"되는 것을 방지하여 마이크로파들이 동축 전송 라인(2)으로만 전달되도록 한다. 공기 갭(64)은 그 지점에서 개방 회로를 형성한다. 연결부(66)로부터 반 파장(5.8 ㎓에서 약 25.8㎜)및 연결부(66)로부터의 반 파장 떨어진 두 개의 초크(62a, 62b)가 존재하면, 도 13에 도시된 것처럼 접합부(66)의 좌측으로 전체 구조는 가장 우측에서 포트(53)과 연결될 수 있는 것과 무관하게 개방 회로로서 나타난다. 따라서, 어떠한 마이크로파도 중공 채널(55)을 통과하지 못한다.
신호 발생기 입력 피드(52)는 동축 전송 라인(2)을 가진 연결부(66)로부터 사분의 일 파장 떨어지며 조립체(50)의 길이 방향(이 경우, + z 방향)에 대해 수직을 이루고 동축 전송 라인(2)과 연결되어 동축 전송 라인(2) 및 신호발생기 입력 피드(52)의 임피던스사이에서 사분의 일 파장 일치 부분을 제공한다.
도 14A 및 도 14B는 임피던스 변환기 구조의 사시도이다. 도시된 실시예의 하우징(68)은 황동으로 만들어진다. 황동이 적어도 1 미크론 두께를 가지면, 하우징(68)의 외부 형상은 5.8 ㎓에서 전자기 효과를 갖지 않는다. 하우징에 적합한 다른 재료는 알루미늄, 금, 은 및 구리를 포함한다. 도 15는 하우징(68)내의 초크들 중 하나의 초크(62a)의 절단 사시도이다.
도 16은 각 포트에서의 반사 및 각 포트 쌍 사이의 전송을 도시하는 그래프이다. 포트(1)는 신호 발생기 입력 피드(52)에 대한 연결부이고, 포트(2)는 동축 전송 라인(2)에 대한 연결부이고, 포트(3)는 오른쪽에서 격리된 중공 채널(55)의 단부이다. 선(S21,S12)은 동축 전송 라인(2)으로부터 신호 발생기 입력 피드까지 그리고 반대로 전송을 제공하고 5.8GHz에서 99.3%(-0.03dB) 전송을 나타낸다. 선(S11)은 신호 발생기 입력 피드(52)에서 반사된 전력을 나타내고, 선(S22)은 동축 전송 라인(2)에 의해 반사된 전력을 나타내며, 이들은 모두 0.07%(-32dB)이다. 선(S32,S31)에 의해 도시된 것처럼, 격리된 중공 채널(55)의 단부로부터의 누설 전력은 각각 동축 전송 라인(2) 또는 신호 발생기 입력 피드(52)로부터 0.0016 %(-48dB)보다 작다.
따라서, 도시된 바와 같은 임피던스 변환기 구조는 해당 주파수에서 우수한 성능을 나타낸다.

Claims (34)

  1. 기다란 프로브를 가진 전기외과적 기구로서:
    라디오주파수(RF) 에너지 및/또는 마이크로파 전자기(EM) 에너지를 전달하기 위한 동축 전송 라인;
    RF 에너지 및/또는 마이크로파 EM 에너지를 수용하기 위한 동축 전송 라인의 원위 단부에 프로브 팁;
    프로브 팁으로 액체를 전달하기 위한 액체 채널; 및
    프로브 팁으로 가스를 전달하기 위한 가스 채널을 포함하고;
    동축 전송 라인은 내부 전도체, 외부 전도체 및 내부 전도체를 외부 전도체로부터 분리하기 위한 제1 유전 재료를 포함하며,
    프로브 팁은 통과하는 프로브 팁 채널을 가진 강성 제2 유전 재료를 포함하고, 프로브 팁 채널은 액체 채널과 유체 소통하고 원위 단부에서 구멍을 가지며 끝나며,
    프로브 팁은 동축 전송 라인의 내부 전도체에 연결된 제1 전극 및 동축 전송 라인의 외부 전도체에 연결된 제2 전극을 포함하고, 제1 전극과 제2 전극은 각각 프로브 팁의 외부표면에 전도성 구조체를 포함하고 플라즈마 발생 모드 또는 비 이온화 방사 모드에서 선택적으로 작동할 수 있고,
    플라즈마 발생 모드에서 제1 전극과 제2 전극은 프로브 팁의 외부 표면위에서 가스 채널로부터 가스의 유동 경로 주위에 배열되며, 동축 전송 라인으로부터 RF 에너지 및/또는 마이크로파 EM 에너지는 유동 경로를 따라 전달된 가스내에서 열적 또는 비 열 플라즈마를 타격하고 지속시키기 위해 전달될 수 있고, 및
    비 이온화 방사 모드에서 제1 전극과 제2 전극 중 적어도 한 개는 프로브 팁으로부터 외부를 향해 마이크로파 EM 장을 방출하기 위한 방사 안테나 구조로서 구성되는 것을 특징으로 하는 전기외과적 기구.
  2. 제1항에 있어서, 가스 채널과 액체 채널은 서로 유체 소통하지 않는 별도의 통로들을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기외과적 기구.
  3. 제1항에 있어서, 가스 채널과 액체 채널 중 하나 또는 모두가 동축 전송 라인내에 위치하는 것을 특징으로 하는 전기외과적 기구.
  4. 제3항에 있어서, 가스 채널은 제1 유전 재료를 통해 종 방향 통로를 포함하고, 액체 채널은 내부 전도체를 통과하는 종 방향 통로를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기외과적 기구.
  5. 제1항에 있어서, 제1 유전 재료는 RF 에너지를 운반할 때 파손을 방지하기 위해 구성된 제1층 및 마이크로파 EM 에너지의 작은 손실 전파를 지원하도록 구성된 제2층을 가진 다층 유전 구조체를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기외과적 기구.
  6. 제5항에 있어서, 제1층은 800V의 피크 RF 전압을 견딜 수 있고 제2층은 0.0001이하의 손실 탄젠트를 가지는 것을 특징으로 하는 전기외과적 기구.
  7. 제1항에 있어서, 프로브 팁은 동축 전송 라인의 원위 단부에 연결된 근위 단부 및 목표 영역으로 압력 스폿을 가하기에 적합한 매끄러운 윤곽을 가지며 형성된 근위 단부와 마주보는 원위 단부를 가지는 것을 특징으로 하는 전기외과적 기구.
  8. 제1항에 있어서, 방사 안테나 구조체는 제1 전극에 의해 형성된 단극 구조체를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기외과적 기구.
  9. 제1항에 있어서, 방사 안테나 구조체는 원통형 대칭을 가진 전도 구조체를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기외과적 기구.
  10. 제1항에 있어서, 제1 전극은 프로브 팁을 통해 연장되는 내부 전도체의 일부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기외과적 기구.
  11. 제10항에 있어서, 제1 전극의 전도성 구조체는 프로브 팁를 통해 연장되는 내부 전도체의 일부분의 원위 단부에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 전기외과적 기구.
  12. 제10항에 있어서, 제2 전극의 전도 구조체는 외부 전도체와 전기적으로 연결되고 내부 전도체와 전기적으로 격리되는 것을 특징으로 하는 전기외과적 기구.
  13. 제12항에 있어서, 제2 전극은 프로브 팁의 외부 표면에 전도 링을 포함하고 전도 링은 외부 전도체에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 전기외과적 기구.
  14. 제12항에 있어서, 제1 전극은 프로브 팁의 외부 표면에서 제1 전도 스트립을 포함하고, 제2 전극은 프로브 팁의 외부표면에서 제2 전도 스트립을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기외과적 기구.
  15. 제12항에 있어서, 제1 전극은 프로브 팁의 외부 표면에 위치한 제1 전도 스트립을 포함하고, 제1 전도 스트립은 프로브 팁의 마주보는 측부들에 배열된 제1 림(limb) 및 제2 림을 포함하며, 제1 림과 제2 림은 프로브 팁의 원위 단부에서 만나고, 제2 전극은 제1 전도 스트립의 제1 림과 제2 림사이의 위치에서 프로브 팁의 외부 표면에 위치한 제2 전도 스트립을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기외과적 기구.
  16. 제15항에 있어서, 제2 전극은 추가로 제2 전도 스트립에 대해 프로브 팁의 외부표면이 가지는 마주보는 측부에 위치한 제3 전도 스트립을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기외과적 기구.
  17. 제16항에 있어서, 동축 전송 라인의 외부 전도체는 제2 및 제3 전도 스트립의 근위 단부들에 각각 전기적으로 연결하기 위한 원위 단부에서 제1 및 제2 전도 돌출부들을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기외과적 기구.
  18. 제1항에 있어서, 제1 전극 및 제2 전극은 나선형 전기 전도 구조체를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기외과적 기구.
  19. 제18항에 있어서,
    제1 전극은 내부 나선 전극이고,
    제2 전극은 제1 외부 나선 전극이며,
    내부 나선 전극은 제1 외부 나선 전극보다 작은 직경을 가지고,
    내부 나선 전극은 제1 외부 나선 전극과 동일한 경로를 따르며,
    제1 외부 나선 전극과 내부 나선 전극은 프로브 팁의 근위 단부로부터 프로브 팁의 원위 단부로 RF 에너지 및 마이크로파 EM 에너지를 전달하기 위한 전송 라인 구조체를 형성하는 것을 특징으로 하는 전기외과적 기구.
  20. 제19항에 있어서, 제1 외부 나선 전극은 프로브 팁의 외부 표면위에 위치하고, 내부 나선 전극은 제1 외부 나선 전극 바로 아래에 위치하고 프로브 팁내에 적어도 부분적으로 박혀져 있는 것을 특징으로 하는 전기외과적 기구.
  21. 제20항에 있어서, 제1 외부 나선 전극과 직경방향으로 마주보고 동일한 피치를 가지며 프로브 팁의 외부 표면에 위치한 제2 외부 나선 전극을 추가로 포함하고,
    제2 외부 나선 전극은 원위 단부에서 내부 나선 전극과 전기적으로 연결되어 전송 라인 구조체로부터 프로브 팁의 원위 단부에서 수용되는 마이크로파/RF 에너지는 제1 외부 나선 전극 및 제2 외부 나선 전극사이에서 여기되도록 만들어 이들사이에서 전기장을 발생시키는 것을 특징으로 하는 전기외과적 기구.
  22. 제18항에 있어서, 나선 전기 전도 구조체는 프로브 팁의 외부 표면에서 축 방향으로 오프셋되는 관계를 형성하는 제1 나선 전극 및 제2 나선 전극을 포함하고, 제1 나선 전극 및 제2 나선 전극은 공면 전송 라인을 형성하기 위해 서로 전기적으로 격리되는 것을 특징으로 하는 전기외과적 기구.
  23. 제1항에 있어서, 프로브 팁 채널은 중공 바늘을 포함하고 목표 위치로 액체를 분배하기 위해 액체 채널과 유체 소통하는 제1 단부 및 제1 단부와 마주보는 제2 단부를 가지는 것을 특징으로 하는 전기외과적 기구.
  24. 제23항에 있어서, 바늘은:
    바늘의 제2 단부가 프로브 팁 채널 또는 액체 채널내에 위치하는 수축 위치, 및
    바늘의 제2 단부가 원위 단부에서 구멍을 지나 프로브 팁 채널외부에 위치한 노출위치사이에서 조정될 수 있는 것을 특징으로 하는 전기외과적 기구.
  25. 제24항에 있어서, 바늘이 노출위치에 있을 때 프로브 팁으로 마이크로파 에너지 또는 RF 에너지의 공급을 방지하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기외과적 기구.
  26. 제25항에 있어서, 수단은 바늘이 노출위치에 있을 때 프로브 팁과 전기적 연결을 파괴하도록 구성된 스위치 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기외과적 기구.
  27. 제26항에 있어서, 동축 전송 라인의 내부 전도체는 축 방향 간격을 가지고, 바늘이 수축 위치에 있을 때 축 방향 간격에 대해 전기적 연결을 제공하는 연결 위치 및 바늘이 노출위치에 있을 때 축 방향 간격을 노출시키는 격리 위치사이에서 이동할 수 있는 전기 전도 브릿지 요소와 이동하도록 연결되는 것을 특징으로 하는 전기외과적 기구.
  28. 응고를 수행하기 위한 전기외과 장치로서:
    마이크로파 EM 에너지를 발생시키기 위한 마이크로파 신호 발생기;
    마이크로파 EM 주파수보다 작은 주파수를 가진 RF EM 에너지를 발생시키기 위한 라디오주파수(RF) 신호 발생기;
    RF EM 에너지 및 마이크로파 EM 에너지를 수용하기 위해 연결되는 제1항 내지 제27항 중 어느 한 항을 따른 전기외과적 기구;
    RF EM 에너지 및 마이크로파 EM 에너지를 프로브에 전달하기 위한 공급 구조체를 가지고, 상기 공급 구조체는
    마이크로파 신호 발생기에 동축 전송 라인을 연결하기 위한 마이크로파 채널,
    RF 신호 발생기에 동축 전송 라인을 연결하기 위한 RF 채널,
    전기외과적 기구에 가스를 공급하기 위해 연결된 가스 공급부, 및
    전기외과적 기구에 액체를 공급하기 위해 연결된 액체 공급부를 포함하고,
    장치는 선택적으로:
    표면 응고를 위해 플라즈마 발생 모드에서 작동가능하고, 프로브 팁에 전달된 RF 에너지 및 마이크로파 EM 에너지가 제1 및 제2 전극들사이에서 가스 플라즈마를 타격하고 지속하도록 배열되며;
    비이온화 방사 모드에서 작동가능하고, 프로브 팁에 전달된 마이크로파 EM 에너지는 조직 응고를 위해 프로브 팁으로부터 외측을 향해 비이온화 EM 장을 방출하도록 배열되며; 및
    액체 투여 모드에서 작동가능하고, 액체는 프로브 팁 채널의 원위 단부에서 구멍, 액체 채널 및 액체 공급부를 통해 목표 위치로 공급되는 것을 특징으로 하는 전기외과 장치.
  29. 제28항에 있어서, RF 응고 모드에서 추가로 선택적으로 작동가능하고, RF 에너지가 조직을 응고시키기 위해 제1 전극 및 제2 전극사이에 적용되는 것을 특징으로 하는 전기외과 장치.
  30. 제28항에 있어서, 비이온화 방사 모드에서, RF EM 에너지가 마이크로파 에너지에 의해 공급되어 응고 효과를 증가시키는 것을 특징으로 하는 전기외과 장치.
  31. 제28항에 있어서, RF EM 에너지의 펄스가 프로브 팁으로 전달되어 제1 전극과 제2 전극사이에 전기장을 발생시키고 이들사이에서 플라즈마를 타격하도록 배열된 타격 신호 발생 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기외과 장치.
  32. 제28항에 있어서, 전기외과적 기구의 동축 전송 라인 및 공급 구조체사이에서 임피던스를 일치시키기 위한 조립체를 포함하고, 조립체는:
    RF/마이크로파 신호 발생기로부터 신호를 수신하기 위한 신호 발생기 입력 공급;
    전기외과적 기구의 동축 전송 라인으로 신호를 전달하기 위해 배열된 변환기 출력; 및
    신호 발생기 입력 공급 및 변환기 출력사이에 위치하고 신호 발생기 입력 공급 및 동축 전송 라인사이에서 임피던스를 일치시키도록 선택된 임피던스와 치수를 가진 임피던스 일치 섹션,
    조립체는 중공 채널을 포함하고, 한쪽 단부에서 액체/가스 입력 포트를 가지며 다른 한쪽 단부에서 임피던스 일치 섹션과 만나며 중공 채널은 임피던스 일치 섹션을 통해 전기외과적 기구의 액체 채널과 가스 채널로 액체와 가스를 전달하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 전기외과 장치.
  33. 제32항에 있어서, 조립체는 임피던스 일치 섹션에 대한 신호 발생기 입력 공급의 마주보는 측부에서 중공 채널에 위치한 초크 구조체를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기외과 장치.
  34. 제33항에 있어서, 중공 채널과 신호 발생기 입력 공급사이에서 초크 구조체 및 연결부를 분리시키는 거리는 신호 발생기 입력 공급에서 수용된 마이크로파 에너지의 파장의 절반에 해당하는 것을 특징으로 하는 전기외과 장치.
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