KR20190128148A - 전기 수술 기기 - Google Patents

전기 수술 기기 Download PDF

Info

Publication number
KR20190128148A
KR20190128148A KR1020197007834A KR20197007834A KR20190128148A KR 20190128148 A KR20190128148 A KR 20190128148A KR 1020197007834 A KR1020197007834 A KR 1020197007834A KR 20197007834 A KR20197007834 A KR 20197007834A KR 20190128148 A KR20190128148 A KR 20190128148A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
energy
frequency
tip portion
microwave
coaxial cable
Prior art date
Application number
KR1020197007834A
Other languages
English (en)
Inventor
크리스토퍼 폴 핸콕
패트릭 번
말콤 화이트
Original Assignee
크리오 메디컬 리미티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 크리오 메디컬 리미티드 filed Critical 크리오 메디컬 리미티드
Publication of KR20190128148A publication Critical patent/KR20190128148A/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/18—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves
    • A61B18/1815—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using microwaves
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00315—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body for treatment of particular body parts
    • A61B2018/00541—Lung or bronchi
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00571—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body for achieving a particular surgical effect
    • A61B2018/00577—Ablation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00636—Sensing and controlling the application of energy
    • A61B2018/00642—Sensing and controlling the application of energy with feedback, i.e. closed loop control
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00636—Sensing and controlling the application of energy
    • A61B2018/00696—Controlled or regulated parameters
    • A61B2018/00732—Frequency
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00636—Sensing and controlling the application of energy
    • A61B2018/00773—Sensed parameters
    • A61B2018/00779—Power or energy
    • A61B2018/00785—Reflected power
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/18—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves
    • A61B18/1815—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using microwaves
    • A61B2018/1823—Generators therefor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/18—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves
    • A61B18/1815—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using microwaves
    • A61B2018/1861—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using microwaves with an instrument inserted into a body lumen or cavity, e.g. a catheter
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/18—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves
    • A61B18/1815—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using microwaves
    • A61B2018/1876—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using microwaves with multiple frequencies

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Otolaryngology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Surgical Instruments (AREA)

Abstract

2개 이상의 선택 주파수로 공급되는 마이크로파 EM 에너지의 생물학적 조직으로 효과적으로 전달할 수 있게 하는 방사 팁 부분을 위한 전기적 길이를 제공하도록 선택되는 상대 투자율 및/또는 상대 유전율을 갖는 방사 팁 부분을 갖는 전기 수술 기기. 상기 기기는 동축 케이블로부터 마이크로파 EM 에너지를 수신하도록 배치된 방사 팁 부분을 갖고, 상기 방사 팁 부분은 제1 주파수에서 제1 유효 상대 투자율을 갖고 제2 주파수에서 제2 유효 상대 투자율을 갖는다.

Description

전기 수술 기기
본 출원은 다수의 주파수의 전자기(EM) 에너지를 생물학적 조직으로 전달하기 위한 전기 수술 기기에 관한 것이다.
EM 에너지를 신체 조직으로 공급하기 위한 전기 수술 기기 및 장치가 알려져 있다.
일반적으로, EM 에너지를 신체 조직으로 전달하기 위한 장치는 조직으로 에너지를 전달하기 위해 EM 에너지의 소스를 포함하는 생성기 및 상기 생성기에 연결된 전기 수술 기기를 포함한다.
EM 에너지 및 특히 마이크로파 및 무선 주파수(RF) 에너지는 신체 조직을 절단, 응고 및 절제하는 능력 때문에 전기 수술에 유용한 것으로 밝혀졌다.
또한, 폐의 다양한 상태를 치료하기 위해 마이크로파 방사 탐침을 사용하는 것이 알려져 있다. 예를 들어, 마이크로파 방사선은 천식을 치료하고 폐의 종양 또는 병변을 절제하는데 사용될 수 있다.
마이크로파 EM 에너지의 다른 주파수는 다른 깊이로 생물학적 조직을 침투한다. 더욱이 더 높은 주파수의 EM 에너지를 생물학적 조직에 인가하면 일반적으로 더 낮은 주파수보다 더 빠르고 더 국부적인 가열을 초래한다. 사실상 치료의 깊이/부피(낮은 마이크로파 주파수에서 개선됨)와 치료 속도(높은 마이크로파 주파수에서 개선됨)는 서로 상충하는 관계에 있다.
마이크로파 주파수의 에너지가 생물학적 조직으로 전달되는 일반적인 메커니즘은 마이크로파 EM 에너지에 의해 조직 내 분자의 진동이 일어나는 유전체 가열이다. 그러나 유전체 가열 구역에 인접한 생물학적 조직이 또한 일반적으로 온도 상승을 경험한다. 이를 위한 메커니즘은 전도 방식인데, 즉 유전체 가열 구역으로부터 외측으로 발산되는 열 에너지이다. 본 발명자들은 2개 이상의 마이크로파 주파수로 이들 2개의 가열 메커니즘을 조합하면 마이크로파 EM 에너지가 통상적으로 마이크로파 에너지의 단일 주파수와 관련된 것보다 더 큰 치료 구역에 급격한 온도 상승을 발생시킬 수 있다는 것을 관찰하였다. 또한, 더 낮은 주파수(즉, 비-마이크로파) EM 에너지가 사용되는 경우에 가능한 것보다 더 짧은 시간 프레임 내에 가열이 달성될 수 있다.
본 발명자들은 또한 2개 이상의 주파수를 사용하면 전기 수술 기기에 의해 전달되는 EM 에너지가 가열에 의해 야기되는 생물학적 조직의 물리적 및 유전체 특성의 변화를 반영하도록 적응될 수 있다는 것을 발견하였다. 특히, 유전체 특성의 변화는 전기 수술 기기와 이 기기가 삽입되는 조직 사이의 상대적인 임피던스 정합에 영향을 미칠 수 있다. 본 발명자들은 더 높은 마이크로파 주파수에서 초기 치료 기간을 제공하고 나서 더 낮은 마이크로파 주파수에서 후속 치료 기간을 제공함으로써 생물학적 조직으로 전달되는 에너지 전달 효율이 최대화될 수 있다는 것을 발견하였다.
2개 이상의 마이크로파 주파수의 에너지를 조직으로 전달할 수 있는 기기를 제공함으로써, 본 발명자들은 다량의 조직을 비교적 신속하게 가열할 수 있었다.
가장 일반적으로, 본 발명은 2개 이상의 선택 주파수로 마이크로파 EM 에너지를 생물학적 조직으로 효과적으로 전달할 수 있는 방사 팁(radiating tip) 부분의 전기적 길이를 제공하도록 선택된 상대 투자율 및/또는 상대 유전율을 갖는 방사 팁 부분을 갖는 전기 수술 기기를 제공한다.
본 명세서에서 상대 투자율이란 상대 자기 투자율(μr), 즉 자유 공간/진공의 자기 투자율(μ0)에 대한 해당 매체의 자기 투자율(μ)의 비율을 의미한다. 그리하여 상대 투자율은 자유 공간에 대한 자기 투자율의 무차원 척도이다.
본 명세서에서 상대 유전율은 상대 전기 유전율(εr), 즉 자유 공간의 전기 유전율(ε0)에 대한 해당 매체의 전기 유전율(ε)의 비율을 의미한다. 그리하여, 상대 유전율은 자유 공간에 대한 전기 유전율의 무차원 척도이다.
본 명세서에서 전기적 길이란 EM 에너지에 의해 "보여지는" 방사 팁의 길이, 즉 EM 에너지가 발진/공진하는 방사 팁의 유효 길이를 의미한다.
제1 양태에서, 본 발명은, 마이크로파 전자기(EM) 에너지를 생물학적 조직으로 전달하기 위한 전기 수술 기기로서, 상기 기기는 제1 주파수 및 상기 제1 주파수보다 더 높은 제2 주파수의 마이크로파 EM 에너지를 운반하기 위한 동축 케이블; 및 상기 동축 케이블의 원위 단부에 배치되고 상기 동축 케이블로부터 마이크로파 EM 에너지를 수신하기 위한 방사 팁 부분으로서, 상기 제1 주파수에서 제1 유효 상대 투자율을 갖고 상기 제2 주파수에서 제2 유효 상대 투자율을 갖는 상기 방사 팁 부분을 포함하고; 상기 제1 유효 상대 투자율 및 상기 제2 유효 상대 투자율은 상기 방사 팁 부분의 전기적 길이가 각각 공진과 상기 제1 주파수 및 상기 제2 주파수를 지원하도록 선택된, 상기 전기 수술 기기를 제공한다.
상기 방사 팁 부분은 자기-감응성 물질을 포함할 수 있는데, 예를 들어, 상기 유효 상대 투자율의 값이 상기 제1 주파수 및 상기 제2 주파수에서 상이한 값을 갖도록 선택된 특성을 갖는 강자성 물질을 포함할 수 있다. 특히, 강자성 물질은 마이크로파 범위(예를 들어, 200㎒ 내지 2㎓ 범위)에 걸쳐 주파수에 따른 상대 투자율의 현저한 변화를 나타내는 것으로 알려져 있다. 예로는 US 2013/0292602 A1에 개시되어 있다. 일반적으로 이러한 변화는 바람직하지 않아서, 이러한 물질의 의도된 동작 주파수를 벗어난다. 그러나, 본 발명에서, 이러한 변화는 동일한 물리적 구조가 상이한 마이크로파 주파수들에서 공진하도록 하는 데 사용된다.
자기 감응성 물질이 원하는 상대 투자율 값을 제공하도록 상기 기기에 외부 바이어스(biasing) 자기장이 인가될 수 있다. 상기 자기장은 상기 방사 팁 부분 내 유도 코일에 의해 제공될 수 있거나, 또는 상기 기기 외부의 별도의 소스로부터 인가될 수 있다. 일부 예에서, 상기 자기 감응성 물질은 자기 자화성 페라이트(self-magnetising ferrite)일 수 있다.
본 명세서에서, "마이크로파"는 400㎒ 내지 100㎓, 바람직하게는 400㎒ 내지 10㎓의 주파수 범위를 나타내기 위해 광범위하게 사용될 수 있다. 고려된 특정 주파수는 433㎒, 915㎒, 2.45㎓, 3.3㎓, 5.8㎓, 10㎓, 14.5㎓ 및 24㎓이다.
본 명세서에서 "전도체" 또는 "전도성" 물질이란 문맥 상 다른 의미가 의도된 것이 명백한 경우가 아니라면 전기 전도성을 의미하는 것으로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 "축방향"이란 상기 동축 케이블의 길이방향 축과 평행한 방향을 말한다.
본 명세서에서 상기 동축 케이블(및 기기의 임의의 다른 구성 부분)의 원위 단부란 EM 에너지를 상기 동축 케이블에 공급하는 개념적인 생성기로부터 원위에 있는, 즉, 생성기로부터 EM 에너지를 수신하도록 구성된 동축 케이블의 단부로부터 원위에 있는 단부를 의미한다.
EM 에너지의 공진이 전기 수술 기기의 방사 팁 부분에서 지원될 때, 상기 방사 팁 부분에 더 많은 에너지가 저장되고, 상기 동축 케이블 아래로 (즉, 방사 팁 부분이 삽입되는 치료 영역으로부터 멀어지는 방향으로) 에너지의 반사가 감소되고, 더 많은 에너지가 상기 방사 팁 부분을 둘러싸는 신체 조직으로 전달된다. 다시 말해, 공진이 상기 방사 팁 부분에서 지원될 때 신체 조직으로 에너지의 효과적인 전달이 실현된다.
본 출원의 목적을 위해, 공진은 상기 방사 팁 부분에서 반사된 전력(즉, 동축 케이블의 근위 단부에서 측정된 반사 전력(S1,1)이 -10㏈ 이상인 상황으로 정의된다. 바람직하게는, 상기 방사 팁 부분에서 반사된 전력은 -12㏈ 이상이다. 보다 바람직하게는, 상기 방사 팁 부분에서 반사된 전력은 -15㏈ 이상이다.
그리하여 다수의 마이크로파 주파수에서 공진을 지원함으로써 에너지가 조직으로 효과적으로 전달되고 다량의 조직이 비교적 신속히 가열될 수 있다.
폐의 종양은 직경이 수 센티미터까지 성장할 수 있다. ㎓ 미만의 주파수의 마이크로파 EM 에너지(즉, 300㎒ 내지 1㎓의 주파수를 갖는 EM 에너지)가 조직으로 가장 깊게 침투한다는 것을 감안할 때, 이 크기의 종양을 치료하는 하나의 접근법은 이 범위의 주파수를 포함하는 2개 이상의 주파수에서 공진을 지원할 수 있는 방사 팁 부분을 장비에 제공하는 것이다. 이러한 기기를 사용하면 침투 깊이가 깊은 마이크로파 에너지가 이 크기의 종양을 효과적으로 가열하고 절제하는데 사용될 수 있다. 그러나, 아래에서 명백해지는 바와 같이,㎓ 미만의 주파수의 마이크로파 에너지가 공진하는 것을 지원하는데 있어 어려움은 상기 방사 팁 부분이 반드시 축방향으로 더 큰 전기적 길이를 가져야 한다는 것이다. 종래의 배열에서, 이러한 요구 사항은 일반적으로 물리적으로 긴 기기를 초래해서, 신체에서 조종하기가 어려울 수 있으며, 예를 들어, 폐의 개별 종양에서 조직의 특정 영역에서 목표 가열 효과를 어렵게 만들 수 있다.
특히, 상기 방사 팁 부분이 너무 길어지면, 경피적 적용 시 상기 방사 팁 부분을 조종하는 것은 매우 어려워지고, 비-경피적 적용 시 (즉, 폐 종양이 기관지 내시경(bronchoscope)을 사용하여 자연 기도를 통해 접근되어야 하는 곳에서) 상기 방사 팁 부분을 조종하는 것이 불가능해진다.
파가 발진하는 공동(cavity)의 전기적 길이가 공동 내에서 전파하는 파의 파장의 절반의 정수배 또는 1/4 파장의 홀수 배와 대략 같을 때 공진이 발생하고, 이에 의해 변위 노드에서 정재파가 존재하거나 또는 공동의 각 단부에서 최대값이 존재할 수 있다. 기기의 방사 팁 부분이 공진을 지원하기 위해, 방사 팁 부분은 실질적으로 다음 수식을 만족하는 전기적 길이를 가져야 한다:
Figure pct00001
여기서 n은 양의 정수이고, λ는 마이크로파 EM 에너지의 2 이상의 주파수 중 하나의 주파수에서 상기 방사 팁 부분에서 전파하는 마이크로파 EM 에너지의 파장이다. 위의 수식이 만족될 때, 변위 노드가 공동의 각 단부에 수립되고, 그래서 (공진) 정재파가 수립된다. 본 발명에서, 상기 방사 팁 부분은 EM 에너지가 발진하는 공동으로서 고려될 수 있고, 그리하여 상기 방사 팁 부분의 축방향 길이가 상기 수식을 대략 만족할 때 공진이 관찰된다.
실제로, 상기 방사 팁 부분의 길이는 상기 수식에서 한정된 길이와 최대 10%만큼 상이한 길이를 가질 수 있다. 바람직하게는, 상기 길이는 상기 한정된 길이와 최대 5%만큼만 상이하다.
파장(λ)과 주파수(f) 사이의 관계를 인수 분해함으로써,
Figure pct00002
여기서 c0은 진공에서 광의 속도이고, μr은 상대 투자율이고, εr은 상대 유전율이며, 상기 방사 팁 부분의 길이(L)는 다음 수식을 실질적으로 만족시켜야 한다는 것을 알 수 있다:
Figure pct00003
의료 기기의 방사 팁 부분에 일반적으로 유전체 물질을 사용하는 경우, 상대 투자율(μr)은 관련 치료 주파수에서 실질적으로 일정할 수 있다.
방사 팁 부분의 물질의 상대 투자율이 주파수에 따라 변하는 정도에 관한 지식을 이용함으로써, 본 발명은 상기 방사 팁 부분이 상이한 주파수들에서 상이한 전기적 길이를 갖게 할 수 있는 유효 상대 투자율을 갖는 방사 팁을 갖는 기기를 제공한다. 물질을 적절히 선택하면 상기 방사 팁 부분이 상이한 주파수들에서 공진하는 구조인 것을 보장할 수 있다. 이러한 자성 물질을 포함시킴으로써 더 낮은 주파수(예를 들어,㎓ 미만의 주파수)에서의 공진이 물리적으로 더 짧은 방사 팁 부분으로 지원될 수 있다. 따라서, 낮은 주파수(예를 들어,㎓ 미만의 주파수)의 EM 에너지는 신체 내 방사 팁 부분의 조종 가능성을 유지하고 조직의 특정 영역을 타깃으로 할 수 있으면서 신체 조직으로 효과적으로 전달될 수 있다.
본 발명의 원리는 (i) 제1 주파수(f1) 및 제1 유효 상대 투자율(μr1), 및 (ii) 공진이 제2 주파수(f2) 및 제2 유효 상대 투자율(μr2)에서 동일한 전기적 길이로 예를 들어 다음 수식과 같이 달성될 수 있다는 것이다:
Figure pct00004
여기서 εr이 주파수들 간에 변하지 않는다고 가정하면, 이 표현은 다음 수식과 같이 단순화된다:
Figure pct00005
일례에서, 상기 제1 유효 상대 투자율은 500㎒ 이하(예를 들어, 433㎒)인 제1 주파수에 대해 5 이상일 수 있다. 상기 제1 유효 상대 투자율은 10 이상일 수 있다. 상기 제1 유효 상대 투자율은 500㎒ 이하의 주파수에서 20 이상일 수 있다. 상기 제2 유효 상대 투자율은 500㎒보다 더 큰 제2 주파수(예를 들어, 915㎒ 또는 2.45㎓)에 대해 5 미만일 수 있다. 상기 제2 유효 상대 투자율은 2 이하일 수 있다. 상기 제2 유효 상대 투자율은 1.5 이하일 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 상대 투자율의 주파수 의존성은 동일한 차수의 공진(즉, 대응하는 정재파가 동일한 n 값을 갖는 공진)이 EM 에너지의 두 주파수에서 실현되도록 선택된다. 예를 들어, 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 1㎓에서 EM 에너지의 공진을 지원하고 500㎒에서 방사 팁 부분의 상대 투자율이 1㎓에서 상대 투자율의 4배인 방사 팁 부분을 제공함으로써, 동일한 차수의 공진이 (방사 팁 부분의 상대 유전율(εr)의 변화를 무시할 때) 500㎒에서 방사 팁 부분에서도 지원될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
상기 동축 케이블은 내부 전도체, 외부 전도체, 및 상기 내부 전도체와 상기 외부 전도체를 분리하는 제1 유전체 물질을 포함할 수 있다. 상기 방사 팁 부분은 상기 동축 케이블의 상기 제1 유전체 물질과는 다른 제2 유전체 물질을 포함할 수 있다.
상기 제2 유전체 물질은 마이크로파 EM 에너지의 상기 2개 이상의 주파수 각각에서 상기 제1 유전체 물질보다 더 낮은 임피던스를 가질 수 있다. 또한, 상기 제2 유전체 물질은 상기 케이블의 임피던스(일반적으로 50Ω)와 상기 팁이 삽입되는 조직의 임피던스(일반적으로 신체 조직에 대해 50Ω보다 훨씬 더 낮은 임피던스) 사이에 놓이는 임피던스를 가질 수 있다. 특정 길이에서, 상기 방사 팁 부분은 상기 방사 팁 부분으로부터 반사가 일어나는 것을 더 방지하여 조직으로 에너지가 전달되는 것을 더 촉진하기 위해 공진을 지원할 뿐만 아니라 임피던스 변환기로서 작용할 수 있다.
본 발명의 다른 양태에서, 동일한 효과는 방사 팁 구획의 유효 상대 유전율의 변화를 통해 달성될 수 있다. 이 양태에 따르면, 마이크로파 전자기(EM) 에너지를 생물학적 조직으로 전달하기 위한 전기 수술 기기로서, 상기 기기는 제1 주파수 및 상기 제1 주파수보다 더 큰 제2 주파수의 마이크로파 EM 에너지를 운반하기 위한 동축 케이블; 및 상기 동축 케이블의 원위 단부에 배치되고 상기 동축 케이블로부터 마이크로파 EM 에너지를 수신하기 위한 방사 팁 부분으로서, 상기 제1 주파수에서 제1 유효 상대 유전율을 갖고 상기 제2 주파수에서 제2 유효 상대 유전율을 갖는, 상기 방사 팁 부분을 포함하고; 상기 제1 유효 상대 유전율 및 상기 제2 유효 상대 유전율은 상기 방사 팁 부분의 전기적 길이가 공진과 상기 제1 주파수 및 상기 제2 주파수를 각각 지원하도록 선택된, 상기 전기 수술 기기가 제공될 수 있다. 다른 예에서, 상대 투자율 및 상대 유전율의 변화를 조합한 것이 본 발명의 장점을 제공하기 위해 사용될 수 있다.
상대 투자율에서와 같이, 상기 방사 팁 부분의 상대 유전율은 상기 방사 팁 부분의 길이를 감소시키는 것을 돕기 위해 선택될 수 있다.
상기 상대 유전율은 상기 2개 이상의 주파수 각각에서 5 이상일 수 있다. 바람직하게는, 상기 상대 유전율은 상기 2개 이상의 주파수 각각에서 10 이상이다. 보다 바람직하게는, 상기 상대 유전율은 상기 2개 이상의 주파수 각각에서 20 이상이다. 예를 들어, 상기 제2 유전체 물질은 마이크로파 주파수에서 최대 30의 상대 유전율을 갖는 에코스탁(Eccostock)
Figure pct00006
HiK500F일 수 있다.
상기 2개 이상의 주파수 중 하나의 주파수는 800㎒ 이하일 수 있다. 바람직하게는, 상기 2개 이상의 주파수 중 하나의 주파수는 500㎒ 이하일 수 있다. 예를 들어, 상기 2개 이상의 주파수는 433㎒와 915㎒ 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. EM 에너지의 이러한 주파수는 특히 바람직한 가열 효과를 발생시키는 것으로 알려져 있으며, 특히 종양을 절제하는 데에 유용하다.
(㎓ 미만 주파수에 의해 제공되는 심부 조직 가열에 더하여) 높은 마이크로파 주파수에 의해 제공되는 빠른 조직 가열 효과로부터 더 이익을 얻기 위해, 상기 2개 이상의 주파수는 1㎓ 이상의 주파수를 더 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 2개 이상의 주파수는 2.45㎓, 5.8㎓ 및 14.5㎓ 중 하나 이상을 더 포함한다. 이러한 주파수에서의 EM 에너지는 특히 바람직한 가열 효과를 발생시키는 것으로 알려져 있으며, 특히 종양을 절제하는 데에 유용하다.
바람직하게는, 본 발명의 방사 팁 부분은 침투 깊이를 최대화하고 치료 시간을 최소화하기 위해 최대 가능한 주파수 범위에 걸쳐 공진을 지원한다. 500㎒ 이하 내지 1㎓ 이상에 이르는 범위의 2개 이상의 주파수에서 공진을 지원하도록 방사 팁 부분을 설계함으로써, 특히 대형 종양, 예를 들어, 직경이 최대 수 cm인 종양의 신속한 치료가 달성될 수 있다는 것이 밝혀졌다.
본 발명자들은 또한 상기 언급된 주파수들은 (종양에 더하여) 치질 및/또는 누관을 치료하는 데 효과적인 가열 효과를 제공하기 위하여 조합될 수 있다는 것을 발견하였으며, 따라서 본 발명은 또한 큰 크기로 성장할 수 있는 치질 및 누관을 치료하는 데에도 더 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, 공진이 지원되는 상기 2개 이상의 주파수는 방사 팁 부분의 상대 투자율의 제어에 의해 동적으로 조절될 수 있다.
상기 방사 팁 부분의 상대 투자율은 자성 물질의 자화(및/또는 자화 소거)에 의해 제어될 수 있다. 특히, 자성 물질의 자화(그리하여 비율 B/H)를 변경함으로써 상대 투자율이 변경된다:
Figure pct00007
여기서, B는 자속 밀도이고, H는 자기장의 강도이다.
자성 물질은 방사 팁 부분에서 전자기 코일/솔레노이드에 의해 자화(및/또는 자화 소거)될 수 있다.
상기 방사 팁 부분은 상기 동축 케이블로부터 멀어지는 원위 방향으로 연장되는 세장형 탐침을 포함할 수 있고, 상기 세장형 탐침은 상기 동축 케이블의 직경과 동일하거나 더 작은 직경을 갖는 원통형 형상을 갖는다.
상기 방사 팁 부분의 외부 직경은 상기 동축 케이블의 외부 직경과 실질적으로 동일할 수 있다.
상기 방사 팁 부분의 원위 단부는 신체 조직으로 경피적 접근을 돕기 위해 한 점으로 테이퍼(tapered)질 수 있다. 또한, 상기 원위 단부는 날카로운 점으로 테이퍼질 수 있다. 날카로운/테이퍼진 단부는 또한 신체로 경피적 삽입을 돕는다.
대안적으로, 상기 동축 케이블 및 상기 방사 팁 부분은, 예를 들어, 환자의 신체의 자연 구멍/통로를 통해 신체 조직으로 비경피적으로 접근할 수 있도록 치수가 정해질 수 있다. 상기 기기가 비경피적으로 사용되는 실시예에서, 상기 방사 팁 부분의 원위 단부는, 상기 기기가 통과해야 하는 신체 내 기도 또는 다른 자연 통로를 관통하는 것을 방지하기 위해 둥글게 될 수 있다.
상기 동축 케이블 및 방사 팁 부분은 기관지 내시경(bronchoscope) 또는 내시경(endoscope)의 기기 채널 아래로 삽입 가능하도록 구성될 수 있다. 특히, 상기 동축 케이블은 예를 들어, 기도로의 삽입을 돕기 위해 이러한 실시예에서 바람직하게는 가요성일 수 있다.
상기 방사 팁 부분의 외부 직경은 상기 동축 케이블의 외부 직경과 실질적으로 동일할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 동축 케이블은 상기 동축 케이블을 통과하는, 즉 상기 동축 케이블의 길이방향 축과 평행한 중공 루멘(hollow lumen)을 가질 수 있다. 이러한 중공 루멘은 상기 방사 팁 부분을 둘러싸는 공간으로부터 유체를 전달 및/또는 제거하는데 사용될 수 있다.
또 다른 양태에서, 마이크로파 전자기(EM) 에너지를 생물학적 조직으로 전달하기 위한 전기 수술 장치로서, 상기 장치는, 2개 이상의 상이한 주파수의 마이크로파 EM 에너지를 생성하도록 배열된 생성기; 및 상기 제시된 전기 수술 기기를 포함하고, 상기 동축 케이블은 상기 생성기로부터 마이크로파 EM 에너지를 수신하도록 상기 생성기에 연결된 근위 단부를 갖는, 상기 전기 수술 장치가 제공된다.
상기 생성기는 상기 2개 이상의 상이한 주파수 각각에서 마이크로파 EM 에너지를 생성하기 위한 2개 이상의 별개의 마이크로파 소스를 포함할 수 있다. 상기 생성기는 각 신호를 상기 동축 케이블에 연결된 공통 신호 경로로 운반하도록 배열된 신호 결합기를 더 포함할 수 있다. 상기 신호 결합기는 멀티플렉서일 수 있다. 상기 멀티플렉서는 상기 공통 신호 경로 상에 운반될 신호를 선택하기 위한 스위칭 유닛으로서 동작할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 상기 멀티플렉서는 동시 또는 준-동시 방식으로 상기 공통 신호 경로 상에 2개 이상의 신호를 운반하도록 동작할 수 있다. 예를 들어, 상기 멀티플렉서는 시간 영역 멀티플렉서 또는 필터 멀티플렉서일 수 있다.
상기 장치는 치료 부위로 비-침습적 삽입을 위해 가요성 기기 코드(cord)를 갖는 수술 내시경 디바이스(예를 들어, 기관지 내시경 등)를 포함할 수 있으며, 상기 기기 코드는 기기 채널을 포함하고, 상기 전기 수술 기기는 상기 기기 채널 내에 삽입될 수 있는 치수로 되어 있다.
상기 생성기는 미리 결정된 에너지 전달 프로파일에 따라 상기 2개 이상의 상이한 주파수의 마이크로파 EM 에너지를 전달하도록 동작할 수 있다. 상기 에너지 전달 프로파일은 원하는 절제 깊이 및/또는 원하는 절제 구역 형상에 따라 선택될 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 에너지 전달 프로파일은 상기 방사 팁 부분으로부터 반사된 에너지의 측정된 특성에 기초하여 선택될 수 있다.
일례에서, 상기 생성기는, 상기 미리 결정된 에너지 전달 프로파일 하에서, 제1 절제 기간 동안 제1 신호를 전달하고, 제2 절제 기간 동안 제2 신호를 전달하도록 동작 가능할 수 있고; 상기 제1 신호는 주로 제1 주파수를 갖는 마이크로파 EM 에너지를 포함하고, 상기 제2 신호는 상기 제1 주파수보다 더 작은 제2 주파수를 주로 갖는 마이크로파 EM 에너지를 포함한다. 상기 생성기는 3개의 기간 간을 스위칭하거나 교번할 수 있다. 특히 에너지는 3개의 주파수 간에 (신속하게) 교번될 수 있다. 대안적으로, 에너지는 3개의 주파수에서 동시에 공급될 수 있다. 상기 생성기가 3개의 기간 간을 스위칭하는 경우, 제2 기간은 제1 기간을 따를 수 있다.
제1 주파수는 2.45㎓, 5.8㎓ 또는 14.5㎓일 수 있다. 제2 주파수는 433㎒ 또는 915㎒일 수 있다.
상기 생성기는 추가적인 절제 기간을 더 포함할 수 있으며, 예를 들어, 제1 기간 또는 제2 기간에 사용되지 않고 위에 나열된 주파수를 갖는 제3 신호를 전달하기 위한 제3 절제 기간을 더 포함할 수 있다.
위에서 약술된 상기 전달 프로파일들 중 하나의 프로파일을 사용하여 EM 에너지를 공급함으로써 다량의 조직을 비교적 신속히 가열할 수 있다.
상기 생성기는 환자의 호흡 사이클에 맞춰 마이크로파 에너지의 펄스를 전달하도록 구성될 수 있다. 그리하여 상기 동축 케이블, 방사 팁 부분 및 조직 사이에 더 나은 상대적인 임피던스 정합을 제공하기 위해 폐가 수축될 때 에너지가 공급될 수 있다.
상기 생성기는 상기 동축 케이블로부터 수신된 반사 전력을 검출하도록 배열된 검출기를 포함할 수 있으며, 검출된 반사 전력에 기초하여 하나의 절제 기간으로부터 다음 절제 기간으로 스위칭하도록 배열될 수 있다.
본 발명의 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 아래에서 상세하게 논의된다:
도 1은 본 발명의 일 실시예인 전기 수술 장치의 개략도; 및
도 2는 본 발명의 일 실시예인 전기 수술 기기의 개략적인 단면도.
도 1은 본 발명의 일 실시예인 전기 수술 장치(100)의 개략도이다. 장치(100)는 국부적인 방식으로 치료 부위의 생물학적 조직으로 복수의 주파수를 갖는 EM 에너지를 선택적으로 공급하도록 동작 가능하다. 장치(100)는 복수의 주파수를 갖는 EM 에너지를 생성하는 생성기(102)를 포함한다. 생성기(102)는 동축 케이블(104)에 연결된 출력 포트(120)를 갖는다. 동축 케이블(104)은 생성기(102)로부터 전기 수술 기기(118)를 향해 EM 에너지를 운반한다. 이 실시예에서, 동축 케이블(104)은 기관지 내시경(114)의 삽입 케이블(106) 내 기기 채널을 통해 삽입된다. 삽입 케이블(106)은 환자의 폐에 비-침습적으로 삽입될 수 있는 가요성 있고 조향 가능한 샤프트이다. 그리하여 이 실시예는 기기(118)를 비-경피적으로 삽입할 수 있게 한다. 그러나, 다른 실시예에서, 기기(118)는 경피적으로 삽입하도록, 즉 환자의 신체에 형성된 절개부를 통해 폐 조직에 접근하도록 구성된 원위 팁을 가질 수 있다. 이러한 예에서, 기기는 조직 내로 직접 삽입되거나 또는 적절한 카테터를 통해 삽입될 수 있다.
생성기(102)는 3개의 별개의 마이크로파 소스(122a, 122b, 122c)를 포함한다. 별개의 마이크로파 소스(122a, 122b, 122c) 각각은 다른 주파수를 갖는 신호를 생성한다. 이 예에서, 주파수는 433㎒, 915㎒ 및 5.8㎓이다. 별개의 마이크로파 소스(122a, 122b, 122c) 각각은 각각의 신호를 사용에 적합한 전력 레벨로 증폭하기 위해 대응하는 전력 증폭기를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 3개의 소스는 예를 들어, GaN 전력 디바이스와 같은 단일 부품으로 통합될 수 있다. GaN 고전자 이동성 트랜지스터(High Electron Mobility Transistor: HEMT) 기반 디바이스와 같은 GaN 전력 디바이스를 사용하면 생성기 설치를 소형화할 수 있다. 한편, 별개의 소스를 사용하면 생성기의 비용을 최소로 유지할 수 있다. 따라서, 별개의 소스를 사용할지 또는 GaN 전력 디바이스를 사용할지는 응용에 따라 선택될 수 있다.
생성기(102)는 별개의 마이크로파 소스(122a, 122b, 122c) 각각으로부터의 출력 신호를 수신하도록 연결된 멀티플렉서(124)를 포함한다. 멀티플렉서(124)는 별개의 신호를 출력 포트(120)에 연결된 공통 출력 경로(125) 상으로 전송하도록 동작한다. 멀티플렉서(124)는 별개의 마이크로파 소스(122a, 122b, 122c)의 출력들 간에 스위칭할 수 있거나 또는 2개 이상의 출력을 동시에 전송하기 위해 2개 이상의 출력을 결합시킬 수 있다. 멀티플렉서(124)는 스위치 및 신호 결합기로서 동작할 수 있다.
생성기(102)는 별개의 마이크로파 소스(122a, 122b, 122c) 각각 및 멀티플렉서(124)에 동작 가능하게 연결된 제어기(126)를 포함한다. 제어기(126)는 원하는 신호를 출력하기 위해 생성기(102)의 동작을 제어할 수 있다. 후술하는 바와 같이, 원하는 출력 신호는, 예를 들어, 치료 부위의 특성(형상 또는 크기)에 따라 미리 결정된 포맷 또는 프로파일을 가질 수 있다. 제어기(126)는 하나 이상의 전달 프로파일에 따라 EM 에너지를 전달하도록 동작할 수 있다. 사용자는, 예를 들어, 생성기(102)와 연관된 사용자 인터페이스(128)를 통해 복수의 저장된 프로파일로부터 원하는 프로파일을 선택할 수 있다. 예를 들어, 생성기는, 설정되고 나서 피드백 정보에 기초하여 자동적으로 제어될 수 있는 에너지 전달 프로파일에 따라 RF 및 마이크로파 에너지를 동일한 기기를 따라 조직으로 전달하는 전기 수술 장치를 개시하는 WO2012/076844와 유사한 방식으로 구성될 수 있다.
사용자 인터페이스(128)는 선택된 프로파일 및/또는 치료되는 조직의 단계 또는 치료 또는 특성을 보여주는 디스플레이(130)를 포함할 수 있다.
멀티플렉서(124)가 스위치 유닛으로서 동작하는 경우, 생성기(102)는 원하는 에너지 전달 프로파일에 따라 3개의 주파수 간에 기기에 공급되는 에너지를 스위칭할 수 있다. 예를 들어, 스위치는 먼저 2.45㎓ 소스를 선택하여 2.45㎓에서 에너지를 전달한 나서 915㎒ 소스로 스위칭하여 915㎒에서 에너지를 전달한 다음 5.8㎓ 소스로 스위칭하여 5.8㎓에서 에너지를 전달할 수 있다.
멀티플렉서(124)는 시간 영역 멀티플렉서일 수 있다. 이 경우, 멀티플렉서는 원하는 에너지 전달 프로파일에 따라 3개의 주파수 간에 기기에 공급되는 에너지를 신속하게 교번할 수 있다. 대안적으로, 멀티플렉서(124)는 필터 멀티플렉서일 수 있고, 이에 의해 3개의 주파수를 동시에, 즉 원하는 혼합비를 갖는 에너지 전달 프로파일에 따라 기기에 공급할 수 있다.
그리하여, 에너지를 전달하는 에너지 전달 프로파일은 멀티플렉서(124)의 동작 상태 및 별개의 마이크로파 소스(122a, 122b, 122c)의 출력을 제어하는 조합에 의해 제어될 수 있다.
일부 실시예에서, 생성기(102)는 기기(118)의 방사 팁으로부터 수신된 반사 전력을 측정하도록 배열된 하나 이상의 반사 신호 검출기를 포함할 수 있다. 반사 신호를 생성기로부터 방사 팁 부분으로 전달된 신호와 비교함으로써, 생성기는 기기(118)와 접촉하는 물질(예를 들어, 생물학적 조직)의 유전체 특성을 결정할 수 있다. 제어기는 검출된 반사 전력에 기초하여 멀티플렉서(124) 및 별개의 마이크로파 소스(122a, 122b, 122c)의 동작을 조절할 수 있다. 따라서, 생성기(102)는 치료되는 조직의 검출된 유전체 특성에 기초하여 에너지 전달을 동적으로 제어할 수 있다.
상기 기기가 방사 팁 부분을 자화 및/또는 자화 소거하기 위한 솔레노이드를 포함하는 실시예(이하 참조)에서, 제어기는 또한 솔레노이드 전력 소스(132)에 동작 가능하게 연결될 수 있다. 이에 의해 제어기(126)는 솔레노이드 전력 소스(132)의 출력을 제어하여, 원하는 양만큼 솔레노이드에 전력을 공급하여, 즉 원하는 양만큼 자성 물질을 자화 또는 자화 소거하여, 원하는 양만큼 방사 팁 부분의 공진 주파수를 변화시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예인 전기 수술 기기(200)의 원위 단부의 단면도이다. 전기 수술 기기(200)는 마이크로파 에너지를 운반하기 위해 근위 단부에서 전기 수술 생성기(도시되지 않음)에 연결된 동축 케이블(202)을 포함한다. 동축 케이블(202)은 제1 유전체 물질(210)에 의해 외부 전도체(208)로부터 분리된 내부 전도체(206)를 포함한다. 동축 케이블(202)은 마이크로파 에너지에 대해 낮은 손실이 바람직하다. 원위 단부로부터 반사된 마이크로파 에너지의 역 전파를 억제하여 디바이스를 따라 역방향 가열을 제한하기 위해 초크(도시되지 않음)가 동축 케이블 상에 제공될 수 있다.
동축 케이블(202)은 그 원위 단부에서 방사 팁 구획(204)으로 끝난다. 이 실시예에서, 방사 팁 구획(204)은 외부 전도체(208)의 원위 단부(209)를 넘어 연장되는 내부 전도체(206)의 원위 전도성 구획(212)을 포함한다. 원위 전도성 구획(212)은 제1 유전체 물질(210)과는 다른 제2 유전체 물질로 형성된 유전체 팁(214)에 의해 원위 단부가 둘러싸여 있다. 유전체 팁(214)의 길이는 원위 전도성 구획(212)의 길이보다 더 짧다. 중간 유전체 슬리브(216)는 동축 케이블(202)의 원위 단부와 유전체 팁(214)의 근위 단부 사이에서 원위 전도성 구획(212)을 둘러싼다. 중간 유전체 슬리브(216)는 제1 유전체 물질(210)과는 다르지만 제2 유전체 물질(214)과 동일할 수 있는 제3 유전체 물질로 형성된다.
이 실시예에서, 동축 케이블(202) 및 방사 팁 구획(204)은 그 최외측 표면 위에 형성된 외부 시스(outer sheath)(218)를 갖는다. 외부 시스(218)는 생체 적합성 물질로 형성될 수 있다. 외부 시스(218)는 방사 팁 구획(204)에 의해 방사된 마이크로파 에너지(즉, 방사 패턴 및 리턴 손실)를 현저히 간섭하지 않는 것을 보장하기에 충분히 작은 두께를 갖는다. 일 실시예에서, 시스는 PTFE로 제조되지만 다른 물질도 또한 적합하다.
유전체 팁(214)은 방사된 에너지의 형상을 변경시키도록 배열될 수 있다. 제2 유전체 물질은 안테나로부터의 방사선을 감쇠시켜 보다 구형의 방사 패턴을 형성하도록 선택된다. 이를 위해, 제2 유전체 물질은 큰 유전 상수(dielectric constant)(상대 유전율(εr))를 갖는 것이 바람직하다. 제2 유전체 물질의 유전 상수는 마이크로파 에너지가 제2 유전체 물질을 통해 전파될 때 마이크로파 에너지의 파장의 무시할 수 없는 부분을 여전히 구성하면서 유전체 팁(214)의 길이가 최소화될 수 있도록 선택되는 것이 바람직하다. 특히 제2 유전체 물질이 강성인 경우, 유전체 팁은 디바이스에서 가요성을 유지하기 위해 가능한 한 짧아야 하는 것이 바람직하다. 일 실시예에서, 유전체 팁은 2㎜ 이하의 길이를 가질 수 있다. 제2 유전체 물질의 유전 상수는 80보다 더 클 수 있고, 바람직하게는 100 이상이다. 제2 유전체 물질은 TiO2(이산화티타늄)일 수 있다.
물질의 유전 상수가 증가함에 따라 물질의 방사 파장이 더 짧아진다. 그리하여, 더 큰 유전 상수를 갖는 유전체 팁(214)은 방사 패턴에 더 큰 영향을 미친다. 유전 상수가 클수록, 유전체 팁(214)은, 여전히 방사 패턴의 형상에 상당한 영향을 가지면서 작아질 수 있다. 큰 유전 상수를 갖는 유전체 팁(214)을 사용한다는 것은 안테나가 작게 만들어질 수 있어서 기기가 가요성 있게 유지될 수 있다는 것을 의미한다. 예를 들어 TiO2의 유전 상수는 약 100이다. 5.8㎓의 주파수를 갖는 마이크로파 방사선의 파장은 PTFE(이는 제1 유전체 물질 및/또는 제3 유전체 물질에 사용되는 물질일 수 있음)에서는 약 36㎜인 것에 비해 TiO2에서는 약 6㎜이다. 이러한 배열에서는 약 1㎜의 유전체 팁(214)으로 방사 패턴의 형상에 현저한 영향이 생성될 수 있다. 유전체 팁(214)이 짧기 때문에, 이 유전체 팁은 전체적으로 안테나의 가요성을 유지하면서 강성의 물질로 만들어질 수 있다.
유전체 팁(214)은 임의의 적절한 원위 형상을 가질 수 있다. 도 2에서 원위 형상은 유전체 팁은 돔 형상을 갖지만, 이것이 반드시 필수적인 것은 아니다. 예를 들어, 원위 형상은 원통형, 원뿔형 등일 수 있다. 그러나, 작은 채널을 통해 조종될 때 부드러운 돔 형상이 안테나의 이동성을 증가시키기 때문에 이 부드러운 돔 형상이 바람직할 수 있다.
한편, 중간 유전체 슬리브(216)의 특성은 방사 팁 구획(204)이 복수의 (예를 들어, 2개 이상의) 주파수의 마이크로파 EM 에너지를 효율적으로 전달할 수 있도록 선택 가능하다. 특히, 중간 유전체 슬리브(216)는 제1 주파수 및 제2 주파수에서 상이한 상대 투자율(μr) 값을 나타내어 방사 팁 구획(204)의 전기적 길이가 제1 주파수 및 제2 주파수 모두에서 공진 길이가 될 수 있도록 선택된 물질로 제조된다.
이 예에서, 중간 유전체 슬리브(216)는 외부 (바이어스) 자기장의 존재에 의해 상대 투자율(μr)이 영향을 받는 페리 자성(ferrimagnetic) 물질로 제조된다. 이 예에서, 방사 팁 구획(204)은, 예를 들어, 생성기의 솔레노이드로부터 동축 케이블 내의 적절한 급전(도시되지 않음)을 통해 전류를 수신하도록 배열된 전도성 코일(220)을 포함한다. 코일(220) 내의 전류는 중간 유전체 슬리브(216)를 가로지르는 자기장을 유도한다. 이러한 방식으로 바이어스된 페리 자성 물질의 상대 투자율은 주파수에 의존하는 것으로 알려져 있다. 일반적으로 1㎓ 이상인 더 높은 주파수의 경우, 상대 투자율은 1이 되는 경향이 있다. 그러나 더 낮은 주파수의 경우 이것은 더 높을 수 있는데, 예를 들어, 일부 경우에 두 자리수 더 높을 수 있다.
도 2에 도시된 배열에서, 방사 팁 구획(204)의 유효 상대 투자율은 방사 팁 구획(204)의 전기적 길이(L)가 다음의 관계를 만족하도록 제1 주파수(f1)에서 제1 값(μr1) 및 제2 주파수(f2)에서 제2 값(μr2)을 갖도록 제어될 수 있다:
Figure pct00008
또한, 제1 주파수(f1) 및 제2 주파수(f2)가 가변될 수 있도록 코일(220)로부터의 바이어스 장이 제어될 수 있다.

Claims (9)

  1. 마이크로파 전자기(EM) 에너지를 생물학적 조직으로 전달하기 위한 전기 수술 기기로서,
    제1 주파수 및 상기 제1 주파수보다 더 높은 제2 주파수의 마이크로파 EM 에너지를 운반하기 위한 동축 케이블; 및
    상기 동축 케이블의 원위 단부에 배치되고 상기 동축 케이블로부터 마이크로파 EM 에너지를 수신하기 위한 방사 팁 부분으로서, 상기 제1 주파수에서 제1 유효 상대 투자율을 갖고 상기 제2 주파수에서 제2 유효 상대 투자율을 갖는, 상기 방사 팁 부분을 포함하되,
    상기 제1 유효 상대 투자율 및 상기 제2 유효 상대 투자율은 상기 방사 팁 부분의 전기적 길이가 각각 공진과 상기 제1 주파수 및 상기 제2 주파수를 지원하도록 선택되는, 전자 수술 기기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 방사 팁 부분은 상기 동축 케이블의 제1 유전체 물질과는 다른 제2 유전체 물질을 포함하는, 전기 수술 기기.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제2 유전체 물질은 페리 자성(ferrimagnetic)인, 전기 수술 기기.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 방사 팁 부분은 바이어스 자기장을 상기 제2 유전체 물질에 인가하기 위한 자화 요소를 포함하는, 전기 수술 기기.
  5. 제4항에 있어서, 상기 자화 요소는 상기 제2 유전체 물질 주위에 배치된 전자기 코일인, 전기 수술 기기.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 자화 요소는 상기 자기 바이어스 장을 조절하도록 제어 가능한, 전기 수술 기기.
  7. 마이크로파 전자기(EM) 에너지를 생물학적 조직으로 전달하기 위한 전기 수술 기기로서,
    제1 주파수 및 상기 제1 주파수보다 더 높은 제2 주파수의 마이크로파 EM 에너지를 운반하기 위한 동축 케이블; 및
    상기 동축 케이블의 원위 단부에 배치되고 상기 동축 케이블로부터 마이크로파 EM 에너지를 수신하기 위한 방사 팁 부분으로서, 상기 제1 주파수에서 제1 유효 상대 유전율을 갖고 상기 제2 주파수에서 제2 유효 상대 유전율을 갖는, 상기 방사 팁 부분을 포함하되,
    상기 제1 유효 상대 유전율 및 상기 제2 유효 상대 유전율은 상기 방사 팁 부분의 전기적 길이가 각각 공진과 상기 제1 주파수 및 상기 제2 주파수를 지원할 수 있도록 선택되는, 전기 수술 기기.
  8. 마이크로파 전자기(EM) 에너지를 생물학적 조직으로 전달하기 위한 전기 수술 장치로서,
    제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 전기 수술 기기; 및
    상기 제1 주파수 및 상기 제2 주파수의 마이크로파 EM 에너지를 생성하도록 배열된 생성기를 포함하되,
    상기 동축 케이블은 상기 생성기에 연결되고 상기 생성기로부터 마이크로파 EM 에너지를 수신하기 위한 근위 단부를 갖는, 전기 수술 장치.
  9. 제8항에 있어서, 치료 부위에 비-침습적 삽입을 위한 가요성 기기 코드를 갖는 수술 내시경 디바이스를 포함하고, 상기 기기 코드는 기기 채널을 포함하고, 상기 전기 수술 기기는 상기 기기 채널 내에 삽입될 수 있는 치수로 되어 있는, 전기 수술 장치.
KR1020197007834A 2017-03-30 2018-03-29 전기 수술 기기 KR20190128148A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB1705172.3 2017-03-30
GB1705172.3A GB2560973A (en) 2017-03-30 2017-03-30 Electrosurgical instrument
PCT/EP2018/058092 WO2018178244A1 (en) 2017-03-30 2018-03-29 Electrosurgical instrument

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20190128148A true KR20190128148A (ko) 2019-11-15

Family

ID=58682545

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020197007834A KR20190128148A (ko) 2017-03-30 2018-03-29 전기 수술 기기

Country Status (14)

Country Link
US (1) US11376068B2 (ko)
EP (1) EP3600105B1 (ko)
JP (1) JP7176758B2 (ko)
KR (1) KR20190128148A (ko)
CN (1) CN109715098B (ko)
AU (1) AU2018246303A1 (ko)
BR (1) BR112019003947A2 (ko)
CA (1) CA3034969A1 (ko)
ES (1) ES2880423T3 (ko)
GB (1) GB2560973A (ko)
IL (1) IL265384B (ko)
PT (1) PT3600105T (ko)
SG (1) SG11201901639RA (ko)
WO (1) WO2018178244A1 (ko)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2594233A (en) * 2019-12-30 2021-10-27 Creo Medical Ltd Electrosurgical generator for delivering microwave energy at multiple frequencies
GB2600114B (en) * 2020-10-20 2023-07-19 Exroid Tech Limited A probe electrode
GB202118160D0 (en) * 2021-12-15 2022-01-26 Creo Medical Ltd Electrosurgical system for identifying and treating biological tissue
GB202213954D0 (en) * 2022-09-23 2022-11-09 Creo Medical Ltd Electrosurgical instrument and electrosurgical apparatus

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
LU65047A1 (ko) * 1972-03-27 1973-10-03
US4945912A (en) * 1988-11-25 1990-08-07 Sensor Electronics, Inc. Catheter with radiofrequency heating applicator
US6409724B1 (en) * 1999-05-28 2002-06-25 Gyrus Medical Limited Electrosurgical instrument
GB2416307A (en) * 2004-07-16 2006-01-25 Microsulis Ltd Microwave applicator head with null forming conductors allowing for sensor placement
US8672932B2 (en) 2006-03-24 2014-03-18 Neuwave Medical, Inc. Center fed dipole for use with tissue ablation systems, devices and methods
GB0620063D0 (en) * 2006-10-10 2006-11-22 Medical Device Innovations Ltd Needle structure and method of performing needle biopsies
US8524190B2 (en) 2008-05-30 2013-09-03 Skyworks Solutions, Inc. Enhanced hexagonal ferrite material and methods of preparation and use thereof
US20100087808A1 (en) 2008-10-03 2010-04-08 Vivant Medical, Inc. Combined Frequency Microwave Ablation System, Devices and Methods of Use
US9113924B2 (en) * 2008-10-17 2015-08-25 Covidien Lp Choked dielectric loaded tip dipole microwave antenna
US8968288B2 (en) * 2010-02-19 2015-03-03 Covidien Lp Ablation devices with dual operating frequencies, systems including same, and methods of adjusting ablation volume using same
GB201021032D0 (en) * 2010-12-10 2011-01-26 Creo Medical Ltd Electrosurgical apparatus
EP2609887A1 (en) * 2011-12-29 2013-07-03 Koninklijke Philips Electronics N.V. Electrosurgical ablation apparatus
GB201321710D0 (en) * 2013-12-09 2014-01-22 Creo Medical Ltd Electrosurgical apparatus
GB2541749B (en) * 2015-08-31 2020-12-09 Emblation Ltd An interference suppression apparatus and method
WO2017158603A1 (en) * 2016-03-15 2017-09-21 Nimd Ltd. Localized hyperthermia/thermal ablation for cancer treatment
US10524821B2 (en) * 2016-09-23 2020-01-07 Lumenis System and method for morcellation of tissue
US11751943B2 (en) * 2017-01-26 2023-09-12 State University Research Method for monitoring bronchoscopic-based microwave ablation and related system

Also Published As

Publication number Publication date
JP2020512022A (ja) 2020-04-23
IL265384B (en) 2022-08-01
US20190201095A1 (en) 2019-07-04
ES2880423T3 (es) 2021-11-24
JP7176758B2 (ja) 2022-11-22
WO2018178244A1 (en) 2018-10-04
EP3600105A1 (en) 2020-02-05
PT3600105T (pt) 2021-07-14
GB2560973A (en) 2018-10-03
CA3034969A1 (en) 2018-10-04
CN109715098A (zh) 2019-05-03
US11376068B2 (en) 2022-07-05
EP3600105B1 (en) 2021-05-26
CN109715098B (zh) 2021-11-05
GB201705172D0 (en) 2017-05-17
IL265384A (en) 2019-05-30
AU2018246303A1 (en) 2019-04-11
SG11201901639RA (en) 2019-03-28
BR112019003947A2 (pt) 2019-05-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11541140B2 (en) Apparatus for sterilising an instrument channel of a surgical scoping device
JP7130254B2 (ja) 電気外科装置及び電気外科器具
JP7176758B2 (ja) 電気外科器具
CN105848601B (zh) 具有将电磁能和/或热等离子体递送到生物组织中的能力的外科圈套器
CN105592886B (zh) 双功能等离子体和非电离微波凝结电外科器械以及整合所述双功能等离子体和非电离微波凝结电外科器械的电外科设备
JP7406811B2 (ja) 電気手術器具

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application