KR20220092512A - 전기 수술 기구용 도입기 - Google Patents

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Abstract

다양한 실시예는 전기 수술 기구를 환자의 신체로 도입하기 위한 도입기를 제공한다. 도입기는 전기 수술 기구가 삽입될 수 있는 루멘을 규정하는 튜브형 부재; 및 튜브형 부재로부터 열을 제거하도록 구성된 냉각 어셈블리를 포함한다. 다른 실시예는 전기 수술 기구 및 도입기를 포함하는 전기 수술 시스템을 제공한다.

Description

전기 수술 기구용 도입기
본 발명은 전기 수술 기구를 환자의 신체로 도입하기 위한 도입기에 관한 것이다. 도입기는 경피적 전기 수술 절차뿐만 아니라 수술 스코핑(scoping) 디바이스를 포함하는 전기 수술 절차를 수행하는 데 사용될 수 있다.
전자기(EM: electromagnetic) 에너지, 특히 마이크로파 및 무선 주파수(RF: radiofrequency) 에너지는 신체 조직을 절단, 응고 및 절제하는 능력으로 인해 전기 수술 동작에서 유용한 것으로 밝혀졌다. 통상적으로, 신체 조직에 EM 에너지를 전달하기 위한 장치는 EM 에너지의 소스를 포함하는 발전기, 및 조직에 에너지를 전달하기 위해 발전기에 연결된 전기 수술 기구를 포함한다. 통상의 전기 수술 기구는 종종 환자의 신체에 경피적으로 삽입되도록 설계된다. 그러나, 예를 들어, 타깃 부위가 움직이는 폐 또는 위장(GI: gastrointestinal) 관의 얇은 벽 섹션에 있는 경우, 신체에서 경피적으로 기구를 위치시키는 것이 어려울 수 있다. 다른 전기 수술 기구는 기도 또는 식도 또는 결장의 루멘(lumen)과 같은 신체의 채널을 통해 이어질 수 있는 수술 스코핑 디바이스(예를 들어, 내시경)에 의해 타깃 부위로 전달될 수 있다. 이것은 환자의 사망률을 줄이고 수술 중 및 수술 후 합병증 비율을 줄일 수 있는 최소 침습적 치료를 허용한다.
마이크로파 EM 에너지를 사용한 조직 절제는 생체 조직이 주로 물로 구성되어 있다는 사실에 기초한다. 인간의 연부 기관 조직은 통상적으로 70% 내지 80%의 수분 함량을 가지고 있다. 물 분자는 영구적인 전기 쌍극자 모멘트를 가지며, 이는 분자에 걸쳐 전하 불균형이 존재함을 의미한다. 이러한 전하 불균형은 분자가 인가된 필드의 극성과 전기 쌍극자 모멘트를 정렬하기 위해 회전할 때 시변 전기장의 인가에 의해 생성된 힘에 응답하여 분자를 움직이게 한다. 마이크로파 주파수에서, 빠른 분자 진동은 마찰 가열 및 열 형태의 필드 에너지의 결과적인 소산으로 귀결된다. 이는 유전체 가열로 알려져 있다. 물(혈액의 주요 성분)은 지방 조직보다 훨씬 더 높은 쌍극자 모멘트를 가지므로, 동일한 전기장에 대해 혈액 내 물 분자의 가열은 지방 분자의 가열보다 더 빠르게 발생한다.
이 원리는 타깃 조직의 물 분자가 마이크로파 주파수에서 국부적인 전자기장의 인가에 의해 빠르게 가열되어 조직 응고 및 세포 사멸로 귀결되는 마이크로파 절제 요법에 활용된다. 폐 및 기타 기관의 다양한 상태를 치료하기 위해 마이크로파 방출 프로브를 사용하는 것이 알려져 있다. 예를 들어, 폐에서, 마이크로파 방사가 천식을 치료하고 종양이나 병변을 절제하는 데 사용될 수 있다.
RF EM 에너지는 생체 조직의 절단 및/또는 응고에 사용될 수 있다. RF 에너지를 사용하여 절단하는 방법은 전류가 조직 기질을 통과할 때 (세포의 이온 함량의 도움으로) 조직을 가로지르는 전자 흐름에 대한 임피던스가 열을 생성한다는 원리에 기초하여 동작한다. 순수한 사인파가 조직 기질에 인가되면, 조직의 수분 함량을 증발시키기에 충분한 열이 세포 내에서 생성된다. 따라서, 세포막에 의해 제어될 수 없는 세포의 내부 압력이 크게 상승하여 세포 파열을 초래한다. 이것이 넓은 영역에 걸쳐 발생하면 조직이 절단되었음을 알 수 있다.
마이크로파 및/또는 RF 에너지를 신체 내에 위치된 치료 부위로 전달하는 데 직면한 하나의 문제는 마이크로파 에너지를 치료 부위로 전달하는 케이블로부터의 손실로 인한 원하지 않는 영향을 어떻게 방지하는지에 대한 것이다. 이러한 손실은 종종 케이블의 가열로 나타나며, 이는 결국 주변의 생체 조직을 가열하고 잠재적으로 손상시킬 수 있다.
가장 일반적으로, 본 발명은 전기 수술 기구를 환자의 신체로 도입하기 위한 도입기를 제공하며, 여기서 도입기는 도입기로부터의 열을 제거하도록 구성된 냉각 어셈블리를 포함한다. 전기 수술 기구의 동작 동안, 전기 수술 기구는 예를 들어, 마이크로파 및/또는 RF 에너지를 기구의 방사 팁으로 전달하는 데 사용되는 기구의 전송 라인(또는 케이블)의 손실로 인해 가열될 수 있다. 전기 수술 기구가 본 발명의 도입기를 통해 환자의 신체로 도입될 때, 냉각 어셈블리는 전기 수술 기구에 의해 생성된 열을 효과적으로 제거하는 데 사용될 수 있다. 도입기는 또한 전기 수술 기구와 환자 사이의 저온 장벽으로서 작용할 수 있어, 도입기는 전기 수술 기구로부터 환자로의 열 전달을 감소시키는 역할을 할 수 있다. 이러한 방식으로, 전기 수술 기구의 길이를 따라 조직을 가열하는 것을 방지하여 타깃 치료 영역 외부의 조직 손상을 회피하는 것이 가능할 수 있다.
본 발명의 제1 양태에 따르면, 환자의 신체로 전기 수술 기구를 도입하기 위한 도입기가 제공되며, 도입기는 전기 수술 기구가 삽입될 수 있는 루멘(lumen)을 규정하는 튜브형 부재; 및 튜브형 부재로부터 열을 제거하도록 구성된 냉각 어셈블리를 포함한다.
튜브형 부재는 전기 수술 기구를 수용하기 위한 루멘을 규정하는 임의의 적절한 중공형(hollow) 부재일 수 있다. 튜브형 부재는 예를 들어, 실질적으로 원통 형상을 가질 수 있다. 루멘은 전기 수술 기구를 수용하도록 치수가 정해진 튜브형 부재의 길이를 따라 튜브형 부재 내에 규정된 채널일 수 있다.
루멘은 전기 수술 기구가 루멘을 통해 삽입될 때 전기 수술 기구의 외부 표면이 튜브형 부재의 내부 표면과 접촉하도록 치수가 정해질 수 있다. 예를 들어, 루멘의 단면적은 전기 수술 기구의 단면적과 실질적으로 매칭되도록 배열될 수 있다. 이는 전기 수술 기구가 루멘에 삽입될 때 전기 수술 기구에 의해 생성된 열이 튜브형 부재로 전달될 수 있음을 보장할 수 있다. 일부 경우에, 루멘은 전기 수술 기구가 루멘으로 삽입될 때 전기 수술 기구와 억지 끼워맞춤(interference fit)을 형성하도록 치수가 정해질 수 있다.
사용 시, 전기 수술 기구는 도입기를 통해 환자의 신체로 도입될 수 있다. 전기 수술 기구는 전기 수술 기구의 방사 팁이 튜브형 부재의 원위 단부를 넘어 돌출되어 타깃 치료 부위에 도달할 때까지 튜브형 부재의 루멘을 통해 삽입될 수 있다.
튜브형 부재는 환자의 신체에 경피적으로 삽입되도록 구성될 수 있다. 이러한 경우에, 도입기는 먼저 환자의 신체로 경피적으로 삽입될 수 있다. 그 다음, 전기 수술 기구의 방사 팁이 환자 내의 타깃 치료 부위에 도달할 때까지 전기 수술 기구는 튜브형 부재의 루멘을 통해 삽입될 수 있다.
일부 경우에, 튜브형 부재는 복강경(laparoscope)과 같은 스코핑(scoping) 디바이스를 통해 환자의 신체로 삽입되도록 구성될 수 있다. 이러한 경우에, 튜브형 부재는 스코핑 디바이스의 작업 채널 내에 맞도록 치수가 정해질 수 있다. 그 다음, 튜브형 부재가 스코핑 디바이스로 삽입된 후, 전기 수술 기구의 방사 팁이 환자 내의 타깃 치료 부위에 도달할 때까지 전기 수술 기구가 튜브형 부재의 루멘을 통해 삽입될 수 있다.
튜브형 부재는 열 전도성 재료를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 튜브형 부재는 열 전도성 재료에 의해 적어도 부분적으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 튜브형 부재는 금속(예를 들어, 알루미늄, 구리, 황동, 금, 다이아몬드) 또는 다른 열 전도성 재료로 형성될 수 있다. 일부 경우에, 튜브형 부재는 열 전도성 재료로 이루어진 중공형 원통 튜브에 의해 형성될 수 있다.
일부 예에서, 튜브형 부재는 열 전도성 유전체(예를 들어, 비금속) 재료를 포함할 수 있다. 이는 전기 수술 기구의 방사 팁에 의해 방사되는 마이크로파 에너지와 튜브형 부재의 간섭을 최소화할 수 있고, 튜브형 부재의 길이를 따른 마이크로파 에너지의 역전파를 방지할 수 있다. 예를 들어, 튜브형 부재는 열 전도성 유전체 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 알루미나(또는 산화알루미늄)가 적절한 열 전도성 유전체 재료일 수 있다.
여기서, 열 전도성 재료는 적어도 10 W.m-1.K-1 이상의 열 전도율을 갖는 재료일 수 있다. 따라서, 튜브형 부재는 적어도 10 W.m-1.K-1의 열 전도율을 갖는 재료를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 열 전도성 재료의 열 전도율은 적어도 20 W.m-1.K-1, 40 W.m-1.K-1, 60 W.m-1.K-1, 80 W.m-1.K-1, 100 W.m-1.K-1, 120 W.m-1.K-1, 140 W.m-1.K-1, 160 W.m-1.K-1, 180 W.m-1.K-1 또는 200 W.m-1.K-1일 수 있다. 더 높은 열 전도율은 튜브형 부재의 루멘 내부의 전기 수술 기구로부터의 더 효율적인 열의 제거를 가능하게 할 수 있다. 적절한 열 전도성 재료의 예는 구리(열 전도율
Figure pct00001
398 W.m-1.K-1), 알루미늄(열 전도율
Figure pct00002
237 W.m-1.K-1), 황동(열 전도율
Figure pct00003
109 W.m-1.K-1), 금(열 전도율
Figure pct00004
315 W.m-1.K-1), 다이아몬드(열 전도율
Figure pct00005
1000 내지 2200 W.m-1.K-1), 알루미나(열 전도율
Figure pct00006
30 W.m-1.K-1)를 포함한다. 다른 열 전도성 재료도 사용될 수 있다.
튜브형 부재를 통한 열 전달 속도는 튜브형 부재의 벽 두께에 의존할 수 있다. 따라서, 튜브형 부재를 통한 원하는 열 전달 속도를 달성하기 위해 튜브형 부재의 벽 두께가 조정될 수 있다.
냉각 어셈블리는 튜브형 부재로부터 열을 제거하도록 구성된 임의의 적절한 능동 및/또는 수동 컴포넌트를 포함할 수 있다. 이는 주변 조직에 손상을 야기할 수 있는, 튜브형 부재의 온도가 너무 상승하지 않도록 보장하는 역할을 할 수 있다. 이는 또한 사용 동안 전기 수술 기구를 수용 가능한 온도로 유지하기 위해, 전기 수술 기구로부터 열을 제거하는 역할을 할 수 있다. 전기 수술 기구로부터 열을 제거하면 전기 수술 기구의 성능을 개선하고 과도한 가열로 인한 전기 수술 기구의 손상을 회피할 수 있다. 이는 또한 전기 수술 기구가 방사 팁을 통해 더 높은 전력 레벨을 전달하는 것을 가능하게 할 수 있으며, 이는 예를 들어, 더 큰 타깃 영역이 치료될 수 있게 할 수 있다.
냉각 어셈블리는 튜브형 부재에 열적으로 결합된 히트 싱크를 포함할 수 있다. 따라서, 히트 싱크는 튜브형 부재의 온도를 감소시키기 위해 튜브형 부재로부터 열을 끌어내는 역할을 할 수 있다. 히트 싱크는 예를 들어, 구리, 알루미늄 또는 황동과 같은 금속의 열 전도성 재료로 형성될 수 있다. 히트 싱크는 튜브형 부재에 열적으로 결합된 열 전도성 재료의 블록의 형태일 수 있다. 일부 경우에, 히트 싱크는 하나 이상의 핀(fin)을 포함할 수 있다. 하나 이상의 핀은 히트 싱크의 표면적을 증가시키는 역할을 할 수 있으며, 이는 예를 들어, 히트 싱크가 팬 및/또는 냉각제로 냉각될 때, 히트 싱크의 냉각을 용이하게 할 수 있다.
히트 싱크는 튜브형 부재로부터 히트 싱크로 열이 전달될 수 있게 하는 임의의 적절한 링크를 통해 튜브형 부재에 열적으로 결합될 수 있다. 예를 들어, 히트 싱크는 열 전도성 재료(예를 들어, 금속)로 이루어진 와이어 또는 케이블을 통해 튜브형 부재에 열적으로 결합될 수 있다. 일부 경우에, 히트 싱크는 튜브형 부재에 예를 들어, 접촉하여 직접 연결될 수 있다.
히트 싱크는 튜브형 부재보다 더 큰 열 용량을 가질 수 있다. 이는 튜브형 부재로부터 히트 싱크로 열이 흐르게 하여, 튜브형 부재로부터 효율적으로 열이 제거되게 할 수 있다.
히트 싱크는 튜브형 부재의 근위 단부에 또는 그 부근에 배치될 수 있다. 사용 시, 튜브형 부재의 근위 단부는 환자 외부에 위치할 수 있는 반면, 튜브형 부재의 원위 단부는 환자의 신체 내부에 위치될 수 있다. 따라서, 튜브형 부재의 근위 단부에 또는 그 부근에 히트 싱크를 배치하면 튜브형 요소로부터 환자의 신체 외부에 있는 위치로 열이 제거되는 것뿐만 아니라 히트 싱크 냉각을 용이하게 하는 것을 보장할 수 있다.
히트 싱크는 튜브형 부재의 핸들에 배치될 수 있다. 이는 히트 싱크를 도입기에 통합하는 것을 용이하게 할 수 있고, 튜브형 부재의 취급 및 조작성을 개선할 수 있다. 핸들은 튜브형 부재의 근위 단부에 배치될 수 있다. 따라서, 사용 시에, 사용자는 핸들에 의해 튜브형 부재를 잡아서 튜브형 부재를 환자에게 위치시키고 삽입하는 것을 용이하게 할 수 있다. 핸들은 히트 싱크에 의해 형성될 수 있다. 대안적으로, 히트 싱크는 핸들 내에 포함될 수 있다.
히트 싱크는 열 파이프를 통해 튜브형 부재에 열적으로 결합될 수 있다. 이는 튜브형 부재로부터 열을 효율적으로 제거할 수 있도록 튜브형 부재와 히트 싱크 사이에 강한 열적 연결을 제공할 수 있다. 열 파이프는 튜브형 부재로부터 히트 싱크로 열을 전달하도록 구성된 통상의 열 파이프일 수 있다. 열 파이프의 제1 단부는 튜브형 부재에 연결될 수 있는 반면, 열 파이프의 제2 단부는 히트 싱크에 연결될 수 있다. 일부 경우에, 열 파이프의 제2 단부가 히트 싱크를 구성할 수 있다.
냉각 어셈블리는 히트 싱크를 능동적으로 냉각하도록 구성될 수 있다. 히트 싱크를 능동적으로 냉각하면 히트 싱크로부터 열이 더 효율적으로 제거될 수 있게 할 수 있으며, 이는 결국 튜브형 부재(및 내부에 포함된 임의의 전기 수술 기구)로부터 더 많은 열이 제거될 수 있게 할 수 있다. 능동 냉각은 전력을 필요로 하는 냉각 유형을 지칭할 수 있다. 능동 냉각은 히트 싱크로부터 열을 제거하기 위해 유체 흐름을 히트 싱크와 접촉시키는 것을 포함할 수 있다.
냉각 어셈블리는 히트 싱크를 능동적으로 냉각하도록 구성된 팬(fan)을 포함할 수 있다. 팬은 히트 싱크로 지향되는 공기 흐름을 생성하도록 배열될 수 있어, 히트 싱크가 공기 흐름에 의해 냉각된다. 이는 히트 싱크로부터 열이 효율적으로 제거되게 할 수 있다.
냉각 어셈블리는 냉각 유체로 히트 싱크를 능동적으로 냉각하도록 구성될 수 있다. 냉각 어셈블리는 냉각 유체의 흐름이 히트 싱크로부터 열을 제거하게 하도록 구성될 수 있다. 따라서, 히트 싱크는 튜브형 부재와 냉각 유체 사이의 열 교환기로서의 역할을 할 수 있다. 일부 경우에, 냉각 유체는 예를 들어, 히트 싱크 위에 흐르고/흐르거나 이를 통해 흘러 직접 접촉할 수 있다. 다른 경우에, 냉각 유체는 히트 싱크와 직접 접촉하지 않을 수 있지만, 히트 싱크와 열 접촉하는 튜브 또는 도관을 통해 흐를 수 있다.
냉각 유체는 액체 또는 기체일 수 있다. 예를 들어, 적절한 냉각 유체는 물, 액체 또는 기체 질소, 및 액체 또는 기체 헬륨을 포함할 수 있다.
냉각 어셈블리는 냉각 유체의 흐름을 생성하도록 배열된 냉각 유체 소스를 포함할 수 있다. 냉각제 소스는 냉각 유체가 냉각 유체 소스로부터 히트 싱크로 흐를 수 있도록 하나 이상의 도관을 통해 히트 싱크에 연결될 수 있다. 예를 들어, 냉각 유체 소스는 냉각 유체를 수용하는 가압 컨테이너의 형태일 수 있다. 다른 예로서, 냉각 유체 소스는 냉각 유체가 히트 싱크로 흐르게 하기 위한 펌프 또는 다른 적절한 메커니즘을 갖는 냉각 유체 컨테이너의 형태일 수 있다.
히트 싱크는 냉각 유체가 흐를 수 있는 내부에 형성된 하나 이상의 채널을 포함할 수 있다. 이는 냉각 유체와 히트 싱크 사이의 열 교환을 촉진할 수 있다.
냉각 어셈블리는 히트 싱크를 능동적으로 냉각하도록 구성된 열 교환기를 포함할 수 있다. 히트 싱크는 열이 열 교환기에 의해 히트 싱크로부터 제거되도록 열 교환기에 열적으로 결합될 수 있다. 예를 들어, 열 교환기는 고온 단부 및 저온 단부를 포함할 수 있으며, 히트 싱크는 열 교환기의 저온 단부에 열적으로 결합된다.
대안적으로, 히트 싱크는 수동적으로 냉각될 수 있다. 예를 들어, 히트 싱크는 공기에 의해 냉각되도록 공기 중에 있을 수 있다. 일부 경우에, 히트 싱크는 냉각제와 접촉할 수 있으며, 예를 들어, 히트 싱크는 냉각제를 수용하는 용기에 배치될 수 있다. 적절한 냉각제는 예를 들어, 물, 액체 질소 또는 액체 헬륨을 포함할 수 있다.
냉각 어셈블리는 튜브형 부재로부터 열을 제거하도록 구성된 열 펌프를 포함할 수 있다. 예를 들어, 열 펌프는 펠티에(Peltier) 냉각기와 같은 열전(thermoelectric) 열 펌프일 수 있다. 열 펌프는 예를 들어, 튜브형 부재의 근위 단부 부근에서 튜브형 부재의 표면 상에 직접 장착될 수 있다. 냉각 어셈블리가 히트 싱크를 포함하는 경우, 히트 싱크로부터 열을 제거하도록 열 펌프가 구성될 수 있으며, 예를 들어, 열 펌프는 히트 싱크의 표면 상에 장착될 수 있다.
튜브형 부재는 튜브형 부재의 측벽 상에 또는 측벽 내에 규정된 하나 이상의 채널을 포함할 수 있고, 냉각 어셈블리는 튜브형 부재로부터 열을 제거하도록 하나 이상의 채널을 통해 냉각 유체를 순환시키도록 구성될 수 있다. 냉각 유체를 하나 이상의 채널을 통해 순환시킴으로써, 열이 튜브형 부재로부터 제거될 수 있다. 하나 이상의 채널은 튜브형 부재의 길이를 따라 연장될 수 있다. 이는 튜브형 부재의 길이를 따라 열이 제거되게 할 수 있고, 이는 튜브형 부재의 길이를 따라 실질적으로 균일한 온도를 초래할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 채널이 튜브형 부재의 근위 단부로부터 튜브형 부재의 원위 단부 또는 그 부근의 위치까지 연장될 수 있다.
냉각 어셈블리는 하나 이상의 채널을 통해 냉각 유체를 순환시키도록 구성된 냉각 유체 소스를 포함할 수 있다. 냉각 유체는 액체 또는 기체일 수 있다. 예를 들어, 적절한 냉각 유체는 물, 액체 또는 기체 질소, 및 액체 또는 기체 헬륨을 포함할 수 있다.
하나 이상의 채널은 냉각 유체가 튜브형 부재로 도입될 수 있는 제1 채널("입구 채널") 및 냉각 유체가 튜브형 부재로부터 흐를 수 있는 제2 채널("출구 채널")을 포함할 수 있다. 제1 채널과 제2 채널은 예를 들어, 튜브형 부재의 원위 단부 부근에 위치된 연결 채널을 통해 연결될 수 있다. 제1 채널의 입구는 냉각 유체 소스로부터 냉각 유체를 수용하기 위해 그 근위 단부에서 냉각 유체 소스에 연결될 수 있다. 제2 채널의 출구는 제2 채널로부터 흐르는 배출 냉각 유체를 수집하거나 재순환시키기 위해 적절하게 연결될 수 있다.
튜브형 부재는 루멘 내에 배치되고 전기 수술 기구가 루멘을 통해 삽입될 때 전기 수술 기구의 외부 표면에 대해 가압하도록 배열된 하나 이상의 콘택(contact) 요소를 포함할 수 있다. 하나 이상의 콘택 요소는 루멘에 수용될 때 전기 수술 기구와 튜브형 부재 사이에 열적 연결을 제공하는 역할을 할 수 있다. 하나 이상의 콘택 요소는 열 전도성 재료, 예를 들어, 금속으로 이루어질 수 있다.
하나 이상의 콘택 요소는 탄성 재료를 포함할 수 있다. 이는 루멘을 통한 전기 수술 기구의 삽입을 용이하게 하면서 전기 수술 기구와의 접촉이 유지되는 것을 보장하는 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 콘택 요소 각각은 전기 수술 기구가 루멘을 통해 삽입될 때 전기 수술 요소의 외부 표면에 대해 콘택 요소를 가압하도록 구성된 스프링 또는 스프링 유사 요소를 포함할 수 있다.
튜브형 부재는 유전체 재료로 형성된 원위 단부를 포함할 수 있다. 이는 전기 수술 기구의 방사 팁에 의해 방사되는 마이크로파 에너지와 튜브형 부재의 원위 단부의 간섭을 최소화할 수 있고, 튜브형 부재의 길이를 따른 마이크로파 에너지의 역전파를 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 튜브형 부재의 원위 단부는 세라믹 재료(예를 들어, 지르코니아) 또는 폴리머 재료(예를 들어, 폴리에테르 에테르 케톤 또는 PEEK)로 이루어질 수 있다.
튜브형 부재는 뾰족한 원위 단부를 포함할 수 있다. 뾰족한 원위 단부는 튜브형 부재가 피부를 관통할 수 있게 하여 튜브형 부재를 환자에게 경피적으로 삽입하는 것을 용이하게 할 수 있다. 이러한 방식으로, 튜브형 부재는 환자의 피부를 관통하고, 전기 수술 기구를 환자에게 경피적으로 도입하는 데 사용될 수 있다. 튜브형 부재가 유전체 재료로 형성된 원위 단부를 포함하는 경우, 뾰족한 원위 단부는 유전체 재료에 의해 형성될 수 있다.
뾰족한 원위 단부는 튜브형 부재의 나머지 부분과 일체로 형성될 수 있으며, 여기서 원위 단부는 튜브형 부재의 나머지와 동일한 재료로 형성된다. 대안적으로, 원위 단부가 튜브형 부재의 나머지와 비교하여 상이한 재료로 형성되는 경우, 원위 단부는 임의의 적절한 수단을 통해(예를 들어, 접착제 또는 기계적 고정 메커니즘을 통해) 튜브형 부재의 원위 단부에 고정될 수 있다.
튜브형 부재는 생체 적합 재료로 형성된 외층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 튜브형 부재는 생체 적합 재료로 코팅되거나 이에 의해 덮인 열 전도성 재료로 형성된 내층을 포함할 수 있다. 열 전도성 재료는 금속(예를 들어, 알루미늄, 구리, 황동)일 수 있다. 생체 적합 재료는 금속(예를 들어, 금 또는 은)일 수 있거나, 생체 적합 재료는 폴리머 재료(예를 들어, 폴리테트라플루오로에틸렌 - PTFE)일 수 있다. 생체 적합 재료는 튜브형 부재를 보호하는 역할을 할 수 있다. 일부 경우에, 생체 적합 재료는 환자에게 튜브형 부재의 삽입을 용이하게 하기 위해 비점착성 재료(예를 들어, PTFE)일 수 있다.
튜브형 부재는 열 전도성 재료로 형성된 내층과 단열 재료로 형성된 외층을 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 열 전도성 내층은 전기 수술 기구가 루멘에 수용될 때 전기 수술 기구로부터 열을 흡수하고 전도할 수 있다. 단열 외층은 주변 조직의 가열을 최소화하기 위해 전기 수술 기구에 의해 생성된 열에 대한 열 장벽으로서의 역할을 할 수 있다. 내층과 외층은 함께 고정되는 상이한 재료로 형성될 수 있다.
열 전도성 재료의 열 전도율은 단열 재료의 열 전도율보다 클 수 있다. 위에서 논의된 열 전도성 재료 중 임의의 것이 내층에 대한 열 전도성 재료(예를 들어, 구리, 황동, 알루미늄 등)로 사용될 수 있다. 적절한 단열 재료의 예는 폴리스티렌(열 전도율
Figure pct00007
0.0081 내지 0.026 W.m-1.K-1), 폴리우레탄(열 전도율
Figure pct00008
0.032 내지 0.05 W.m-1.K-1), 유리(열 전도율
Figure pct00009
0.18 내지 0.96 W.m-1.K-1), 운모(열 전도율
Figure pct00010
0.71 W.m-1.K-1), PTFE(열 전도율
Figure pct00011
0.25 W.m-1.K-1)를 포함한다. 그러나, 다른 단열 재료도 사용될 수 있다. 일반적으로, 단열 재료는 10 W.m-1.K-1 미만의 열 전도율을 갖는 재료를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 단열 재료는 1 W.m-1.K-1 미만의 열 전도율을 갖는 재료를 포함할 수 있다.
내층 및 외층은 동심(concentric) 튜브로 형성될 수 있다. 동심 튜브는 예를 들어, 적절한 접착제 또는 에폭시를 통해 함께 고정될 수 있다.
일부 경우에, 내층은 외층의 내부 표면 상에 코팅으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 외층은 단열 재료(예를 들어, 운모)의 중공형(hollow) 튜브로 형성될 수 있다. 그 후, 내층은 열 전도성 재료(예를 들어, 금)로 중공형 튜브의 내부 표면을 코팅하여 형성될 수 있다.
외층의 두께는 내층의 두께보다 클 수 있다. 이는 전기 수술 기구로부터 주변 조직으로의 열 누출을 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 내층의 두께는 외층의 두께의 15% 내지 25%일 수 있다.
튜브형 부재가 생체 적합 재료로 형성된 외층을 포함하는 경우, 생체 적합 외층은 단열 재료로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 외층은 PTFE로 형성될 수 있다.
튜브형 부재가 위에 언급한 내층 및 외층을 포함하는 경우, 냉각 어셈블리는 튜브형 부재의 내층 및 외층 중 하나 또는 둘 모두로부터 열을 제거하도록 구성될 수 있다. 일부 경우에, 냉각 어셈블리는 내층으로부터 더 효율적으로 열을 제거하기 위해 내층에 직접 결합될 수 있다. 예를 들어, 외층은 냉각 어셈블리가 내층에 열적으로 결합되는 하나 이상의 구멍을 포함할 수 있다.
튜브형 부재가 위에 언급한 내층 및 외층을 포함하고, 튜브형 부재가 상술한 바와 같이 하나 이상의 채널을 포함하는 경우, 하나 이상의 채널은 튜브형 부재의 내층 및/또는 외층에 규정될 수 있다. 일 예에서, 하나 이상의 채널은 냉각 유체가 튜브형 부재로 도입되는 제1 채널("입구 채널")을 포함할 수 있으며, 제1 채널은 튜브형 부재의 내층에 형성된다. 하나 이상의 채널은 또한 냉각 유체가 튜브형 부재로부터 흐를 수 있는 제2 채널("출구 채널")을 포함할 수 있으며, 제2 채널은 튜브형 부재의 외층에 형성된다. 이러한 방식으로, 냉각 유체는 우선 내층을 통과한 다음 외층을 통과하여, 열이 내층으로부터 보다 효율적으로 제거될 수 있다.
일부 실시예에서, 튜브형 부재의 근위 부분은 가요성일 수 있고, 튜브형 부재의 원위 부분은 강성일 수 있다. 튜브형 부재의 원위 부분의 강도는 튜브형 부재의 근위 부분의 강도보다 클 수 있다. 사용 시, 튜브형 부재의 강성 원위 단부는 환자에게 삽입될 수 있는 반면, 튜브형 부재의 가요성 근위부는 환자 외부에 배치될 수 있다. 튜브형 부재의 원위 부분을 강성으로 만드는 것은 원위 부분의 환자로의 삽입을 용이하게 할 수 있다. 근위 부분을 유연하게 만드는 것은 도입기의 취급을 용이하게 할 수 있다. 특히, 튜브형 부재의 가요성 부분은 전기 수술 기구가 긴 케이블 또는 전송 라인을 포함하는 경우에 유리할 수 있는데, 이는 튜브형 부재의 가요성 부분이 전기 수술 기구의 케이블을 구부리거나 휘게 할 수 있으며, 이는 전기 수술 기구를 전기 수술 발전기에 연결하는 것을 용이하게 할 수 있기 때문이다. 근위 부분의 길이는 예를 들어, 근위 부분에서 전기 수술 기구의 케이블을 수용하는 것을 용이하게 하기 위해 원위 부분의 길이보다 클 수 있다.
튜브형 부재의 원위 단부는 강성의(또는 단단한) 열 전도성 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 튜브형 부재의 원위 부분은 강성 금속 튜브를 포함할 수 있다.
튜브형 부재의 근위 부분은 가요성의 열 전도성 재료를 포함할 수 있다. 여기서 가요성 재료는 휘어질 수 있거나 유연한 재료를 지칭할 수 있다. 예를 들어, 튜브형 부재의 근위 부분은 근위 부분에 가요성을 제공하기 위해 편조(braided) 재료, 예를 들어, 금속 편조로 이루어질 수 있다.
튜브형 부재의 길이는 30 cm 이상일 수 있다. 이러한 길이는 환자의 신체에 튜브를 경피적으로 삽입하는 것을 용이하게 할 뿐만 아니라, 환자의 신체가 전기 수술 기구에 의해 생성된 열로부터 적절하게 차폐되도록 보장할 수 있다.
본 발명의 제1 양태의 도입기는 전기 수술 시스템의 일부를 형성할 수 있다. 따라서, 본 발명의 제2 양태에 따르면, 전기 수술 시스템이 제공되며, 전기 수술 시스템은: 전기 수술 기구로서, 전기 수술 기구는: 마이크로파 및/또는 무선 주파수 전자기(EM: electromagnetic) 에너지를 전달하기 위한 전송 라인; 및 마이크로파 및/또는 무선 주파수 EM 에너지를 수신하여 생체 조직에 전달하도록 구성된 전송 라인의 원위 단부에 장착된 방사 팁(radiating tip)을 포함하는, 전기 수술 기구; 및 본 발명의 제1 양태에 따른 도입기를 포함하고, 전기 수술 기구는 튜브형 부재의 루멘을 통해 삽입될 수 있다. 본 발명의 제1 양태와 관련하여 위에서 논의된 도입기의 임의의 특징은 본 발명의 제2 양태와 공유될 수 있다.
전기 수술 기구는 마이크로파 및/또는 무선 주파수 EM 에너지를 생체 조직에 전달하도록 구성될 수 있다. 마이크로파 및/또는 무선 주파수 EM 에너지는 EM 에너지를 생체 조직에 전달하도록 구성된 방사 팁으로 전송 라인을 따라 전달될 수 있다. 방사 팁은 EM 에너지를 생체 조직에 전달하도록 배열된 하나 이상의 전극을 포함할 수 있다.
전송 라인은 마이크로파 및/또는 무선 주파수 EM 에너지를 전달하기 위한 임의의 적절한 케이블일 수 있다. 예를 들어, 전송 라인은 가요성의 동축 케이블일 수 있다. 전송 라인의 원위 단부는 방사 팁에 전기적으로 연결되어, 전송 라인으로부터 방사 팁으로 EM 에너지를 전달할 수 있다.
전기 수술 기구는 튜브형 부재의 루멘을 통해 삽입될 수 있도록 치수가 정해질 수 있다. 예를 들어, 전기 수술 기구의 외경은 튜브형 부재의 루멘의 직경보다 작거나 같을 수 있다. 사용 시, 전송 라인의 일부는 튜브형 부재의 루멘에 수용될 수 있는 반면, 방사 팁은 튜브형 부재의 원위 단부로부터 돌출될 수 있다. 이러한 방식으로, 방사 팁은 타깃 조직에 EM 에너지를 전달할 수 있는 반면, 튜브형 부재는 전송 라인에서 생성된 열로부터 환자의 신체를 보호하는 역할을 할 수 있다.
시스템은 마이크로파 및/또는 무선 주파수 EM 에너지를 생성하도록 구성된 전기 수술 발전기를 추가로 포함할 수 있다. 전기 수술 발전기는 EM 에너지를 전송 라인에 전달하기 위해 전송 라인의 근위 단부에 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 제3 양태에 따르면, 환자의 신체로 전기 수술 기구를 도입하는 방법이 제공되며, 본 방법은: 도입기의 튜브형 부재를 환자의 신체로 삽입하는 단계; 전기 수술 기구의 방사 팁이 튜브형 부재의 원위 단부를 넘어 돌출하도록 튜브형 부재의 루멘을 통해 전기 수술 기구를 삽입하는 단계; 및 도입기의 냉각 어셈블리를 사용하여 튜브형 부재로부터 열을 제거하는 단계를 포함한다.
도입기는 본 발명의 제1 양태에 따른 도입기일 수 있다. 도입기 및 전기 수술 기구는 본 발명의 제2 양태에 따른 전기 수술 시스템의 일부일 수 있다.
튜브형 부재는 환자의 신체에 경피적으로 삽입될 수 있다. 대안적으로, 튜브형 부재는 수술 스코핑(scoping) 디바이스를 통해, 예를 들어, 복강경을 통해 환자의 신체에 삽입될 수 있다.
전기 수술 기구는 전기 수술 기구의 방사 팁이 튜브형 부재의 원위 단부를 넘어 돌출될 때까지 튜브형 부재의 루멘을 통해 삽입될 수 있다. 이러한 방식으로, 방사 팁이 노출되어, 타깃 조직에 접촉될 수 있다.
그 후, 열은 도입기의 냉각 어셈블리를 사용하여 튜브형 부재로부터 제거될 수 있다. 이는 사용되는 냉각 어셈블리의 구성에 따라, 튜브형 부재로부터 열을 수동적으로 및/또는 능동적으로 제거하는 것을 포함할 수 있다. 냉각 어셈블리가 능동 컴포넌트(예를 들어, 팬)를 포함하는 경우, 튜브형 어셈블리로부터 열을 제거하는 것은 냉각 어셈블리의 능동 컴포넌트를 활성화하는 것을 포함할 수 있다.
여기서, "내부"라는 용어는 튜브형 부재 및/또는 전기 수술 기구의 중심(예를 들어, 축)에 반경 방향으로 더 가까운 위치를 지칭할 수 있다. "외부"라는 용어는 튜브형 부재 및/또는 전기 수술 기구의 중심(축)으로부터 반경 방향으로 더 먼 위치를 지칭할 수 있다.
"전도성"이라는 용어는 문맥에서 달리 지시하지 않는 한, 전기 전도성을 의미하는 것으로 본원에서 사용된다.
여기서, "근위" 및 "원위"라는 용어는 튜브형 부재 또는 전기 수술 기구의 단부를 지칭한다. 사용 시, 근위 단부는 RF 및/또는 마이크로파 에너지를 제공하기 위한 발전기에 더 가까우며, 반면에 원위 단부는 발전기로부터 더 멀다. 특히, 튜브형 부재 및 전기 수술 기구의 근위 단부는 환자의 신체 외부에 배치될 수 있는 반면, 튜브형 부재 및 전기 수술 기구의 원위 단부는 환자의 신체 내부에, 예를 들어, 타깃 조직 부근에 배치될 수 있다.
본 명세서에서 "마이크로파"는 400 MHz 내지 100 GHz의 주파수 범위를 나타내는 것으로 광범위하게 사용될 수 있지만, 바람직하게는 1 GHz 내지 60 GHz 범위이다. 마이크로파 EM 에너지에 대한 바람직한 스폿(spot) 주파수는 915 MHz, 2.45 GHz, 3.3 GHz, 5.8 GHz, 10 GHz, 14.5 GHz 및 24 GHz를 포함한다. 5.8 GHz가 바람직할 수 있다. 디바이스는 이러한 마이크로파 주파수 중 하나 초과에서 에너지를 전달할 수 있다.
"무선 주파수" 또는 "RF"라는 용어는 300 kHz 내지 400 MHz의 주파수를 나타내는 데 사용될 수 있다.
본 발명의 예는 첨부 도면을 참조하여 아래에서 논의되며, 여기서:
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 도입기의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도입기의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도입기의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 도입기의 일부를 형성할 수 있는 튜브형 부재의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 도입기의 일부를 형성할 수 있는 튜브형 부재의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 도입기의 개략도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 도입기의 개략도이다.
상세한 설명; 추가적인 선택적 특징
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 도입기(100)의 개략도를 도시한다. 도입기(100)는 전기 수술 기구(106)가 삽입될 수 있는 루멘(104)을 규정하는 튜브형 부재(102)를 포함한다.
튜브형 부재(102)는 열 전도성 재료의 중공형 원통 튜브에 의해 형성된다. 예를 들어, 튜브형 부재는 구리, 알루미늄 또는 황동으로 이루어질 수 있다. 튜브형 부재는 또한 환자의 신체로 튜브형 부재의 경피적 삽입을 용이하게 하기 위해, PTFE와 같은 비점착성 생체 적합 재료로 코팅될 수 있다.
튜브형 부재(102)의 루멘(104)은 전기 수술 기구(106)를 수용하도록 치수가 정해진다. 특히, 루멘(104)은 전기 수술 기구(106)가 루멘(104)을 통해 삽입될 때, 전기 수술 기구(106)의 외부 표면이 루멘(104)의 벽과 접촉하도록 치수가 정해진다. 예를 들어, 루멘(104)의 단면 영역은 전기 수술 기구(106)의 단면 영역과 실질적으로 매칭될 수 있다. 이러한 방식으로, 전기 수술 기구(106)는 튜브형 부재(102)에 열적으로 결합될 수 있어, 전기 수술 기구(106)로부터 튜브형 부재(102)로 열이 흐를 수 있다. 루멘(104) 및 전기 수술 기구(106)는 실질적으로 원형의 단면 영역을 가질 수 있다.
튜브형 부재(102)는 유전체 재료, 예를 들어, PEEK로 형성된 뾰족한 원위 단부(108)를 포함한다. 뾰족한 원위 단부(108)는 적절한 접착제를 통해 튜브형 부재(102)의 나머지에 고정될 수 있다. 뾰족한 원위 단부(108)는 환자의 피부의 관통을 용이하게 하여, 튜브형 부재가 환자에게 경피적으로 삽입될 수 있게 할 수 있다.
튜브형 부재(102)는 튜브형 부재(102)의 근위 단부에 부착된 히트 싱크(110)를 추가로 포함한다. 히트 싱크(110)는 튜브형 부재(102)에 열적으로 결합되어, 열이 튜브형 부재(102)로부터 히트 싱크(110)로 흐를 수 있다. 히트 싱크(110)는 열 전도성 재료(예를 들어, 구리, 알루미늄, 황동)의 블록의 형태이다. 히트 싱크(110)는 튜브형 부재(102)보다 큰 열 용량을 갖도록 배열되어, 열이 튜브형 부재(102)로부터 히트 싱크(110)로 우선하여 흐를 수 있다. 이러한 방식으로, 히트 싱크(110)는 튜브형 부재(102)로부터 효율적으로 열을 제거할 수 있다.
히트 싱크(110)가 튜브형 부재(102)의 근위 단부에 부착됨에 따라, 튜브형 부재(102)에 대한 핸들 역할도 할 수 있다. 따라서, 사용자는 히트 싱크(110)를 통해 튜브형 부재를 잡을 수 있고, 이는 튜브형 부재(102)의 조작을 용이하게 할 수 있다. 히트 싱크(110)는 인체 공학적으로 형상화되어 히트 싱크(110)를 잡는 것을 용이하게 할 수 있다. 또한, 히트 싱크(110)는 고무 등과 같은 그립(grip)(예를 들어, 미끄럼 방지) 재료로 덮일 수 있어, 히트 싱크(110)를 잡는 것을 용이하게 할 수 있다.
히트 싱크(110)는 히트 싱크(110)로부터 열을 제거하기 위해, 냉각 유체가 흐를 수 있는 내부에 규정된 통로(미도시)를 포함한다. 히트 싱크(110)에 규정된 통로는 히트 싱크(110)의 입구(112)와 출구(114) 사이에 연장된다. 히트 싱크(110)의 통로는 통로를 통해 흐르는 냉각 유체에 의해 히트 싱크(110)로부터의 열 제거를 최대화하기 위해 나선형 경로를 규정할 수 있다.
도입기(100)는 냉각 유체가 히트 싱크(110)의 통로를 통해 흐르게 하도록 구성된 냉각 유체 소스(116)를 추가로 포함한다. 냉각 유체 소스(116)는 제1 도관(118)(또는 튜브)을 통해 히트 싱크(110)의 입구(112)에 결합되어, 냉각 유체가 냉각 유체 소스(116)로부터 히트 싱크(110)의 입구(112)로 흐를 수 있다. 제2 도관(120)은 히트 싱크(110)의 출구(114)에 연결되어, 냉각 유체가 화살표(122)로 나타낸 바와 같이, 제2 도관(120)을 통해 히트 싱크(110)로부터 흐를 수 있다. 제2 도관(120)을 통해 빠져나가는 냉각 유체는 예를 들어, 배출 냉각 유체를 위한 저장소에 포획될 수 있다. 다른 예로서, 제2 도관(120)을 통해 빠져나가는 냉각 유체는 재사용될 수 있도록 냉각 유체 소스(116)로 재순환될 수 있다.
냉각 유체 소스(116)는 냉각 유체를 포함하는 저장소(또는 탱크)를 포함한다. 냉각 유체는 기체 또는 액체를 포함할 수 있다. 적절한 냉각 유체는 예를 들어, 물, 액체 또는 기체 질소, 액체 또는 기체 헬륨을 포함할 수 있다. 냉각 유체 소스(116)는 저장소에 수용된 냉각 유체가 히트 싱크(110)의 통로를 통해 흐르게 하도록 구성된다. 예를 들어, 저장소 내의 냉각 유체는 가압될 수 있고, 냉각 유체 소스(116)는 저장소로부터 그리고 제1 도관(118)으로의 냉각 유체의 흐름을 제어하기 위한 밸브를 포함할 수 있다. 다른 예로서, 냉각 유체 소스(116)는 냉각 유체가 저장소로부터 제1 도관(118)으로 흐르게 하기 위한 펌프 또는 다른 메커니즘을 포함할 수 있다. 히트 싱크(110), 냉각 유체 소스(116) 및 도관(118, 120)은 함께 도입기(100)의 냉각 어셈블리를 형성할 수 있다.
사용 시, 튜브형 부재(102)는 초기에 환자의 신체로 삽입될 수 있다. 뾰족한 원위 단부(108)는 환자의 피부를 관통시키는 데 사용될 수 있다. 튜브형 부재(102)는 원하는 깊이로 삽입될 수 있어, 튜브형 부재(102)의 뾰족한 원위 단부(108)가 환자의 타깃 생체 조직 부근에 있다. 그 후, 전기 수술 기구(106)는 튜브형 부재(102)의 루멘(104)을 통해 삽입될 수 있다.
전기 수술 기구(106)는 RF 및/또는 마이크로파 에너지를 생체 조직으로 전달하도록 구성된다. 전기 수술 기구는 전송 라인(124), 및 전송 라인(124)의 원위 단부에 배치된 방사 팁(126)을 포함한다. 전송 라인(124)은 전송 라인(124)의 근위 단부에 연결된 전기 수술 발전기로부터 RF 및/또는 마이크로파 에너지를 전달하도록 구성되며; 예를 들어, 전송 라인(124)은 적절한 동축 케이블일 수 있다. 방사 팁(126)은 RF 및/또는 마이크로파 에너지를 수신하고, RF 및/또는 마이크로파 에너지를 타깃 조직에 전달하기 위해 전송 라인(124)에 전기적으로 연결된다. 방사 팁은 RF 및/또는 마이크로파 에너지를 생체 조직에 전달하기 위한 하나 이상의 전극(미도시)을 포함할 수 있다. 하나 이상의 전극은 전달될 에너지의 유형 및 수행될 전기 수술의 유형에 따라 배열될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 방사 팁(126)이 튜브형 부재(102)의 뾰족한 원위 단부(108)를 넘어 돌출될 때까지 전기 수술 기구(106)는 튜브형 부재(102)의 루멘(104)을 통해 삽입될 수 있다. 이러한 방식으로, 방사 팁(126)은 RF 및/또는 마이크로파를 타깃 조직에 전달할 수 있도록 노출될 수 있다. 이러한 구성에서, 전송 라인(124)의 일부는 튜브형 부재(102)의 루멘(104) 내에 수용된다. 루멘(104)의 전송 라인(124)의 일부는 튜브형 부재(102)와 직접 접촉하여, 서로 열 접촉한다.
도입기(100)의 냉각 어셈블리는 예를 들어, 냉각 유체가 히트 싱크(110)의 통로를 통해 흐르게 되도록 냉각 유체 소스(116)를 활성화하여 활성화될 수 있다. 이는 히트 싱크(110)로부터 열을 제거하는 역할을 한다.
RF 및/또는 마이크로파 에너지가 전송 라인(124)을 따라 전달되고 방사 팁(126)을 통해 타깃 조직에 전달됨에 따라, 전기 수술 기구(106)는 예를 들어, 전송 라인(124)에서의 손실로 인해 가열될 수 있다. 그 결과, 전기 수술 기구(106)로부터 튜브형 부재(102)로 열이 흐를 수 있고, 이는 튜브형 부재(102)가 가열되게 할 수 있다. 그 후, 열은 튜브형 부재(102)로부터 히트 싱크(110)로 흐를 수 있다. 냉각 유체 소스(116)는 히트 싱크(110)로부터 열을 제거하기 위해, 냉각 유체가 히트 싱크(110)의 통로를 통해 흐르게 하기 위해 활성화될 수 있다. 냉각 유체가 히트 싱크(110)의 통로를 통해 흐름에 따라, 히트 싱크(110)로부터 열을 흡수할 수 있다. 이러한 방식으로, 히트 싱크(110)는 효과적으로 냉각될 수 있어, 튜브형 부재(102)로부터 열을 계속 흡수할 수 있다. 그 결과, 튜브형 부재(102)는 상대적으로 낮은 온도에서 유지될 수 있고, 이는 주변 조직에 대한 손상을 피할 수 있다. 또한, 전기 수술 기구(106)에 의해 생성된 열은 튜브형 부재(102) 및 히트 싱크(110)를 통해 효과적으로 제거될 수 있으며, 이는 전기 수술 기구(106)를 적절한 작동 온도로 유지하는 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 히트 싱크(110)의 냉각을 제어하기 위해, 히트 싱크(110)의 통로를 통한 냉각 유체의 유속이 (예를 들어, 냉각 유체 소스(116)를 제어함으로써) 제어될 수 있어, 히트 싱크(110)(그에 따라 또한 튜브형 부재(102))가 원하는 온도에서 유지될 수 있다.
전기 수술 기구(106) 및 도입기(100)는 함께 본 발명의 일 실시예인 전기 수술 시스템의 일부를 형성할 수 있다. 이러한 전기 수술 시스템은 전송 라인(124)의 근위 단부에 연결(또는 연결 가능)되고 RF 및/또는 마이크로파 에너지를 전송 라인(124)에 전달하도록 구성된 전기 수술 발전기를 추가로 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도입기(200)의 개략도를 도시한다. 도입기(200)는 전기 수술 기구(206)가 삽입될 수 있는 루멘(204)을 규정하는 튜브형 부재(202)를 포함한다. 전기 수술 기구(206)는 전송 라인(224) 및 방사 팁(226)을 포함하고, 위에서 논의된 전기 수술 기구(106)와 구성이 유사하다.
위에서 논의된 튜브형 부재(102)와 유사하게, 튜브형 부재(202)는 비점착성 생체 적합 재료로 코팅될 수 있는 열 전도성 재료의 중공형 원통 튜브에 의해 형성된다. 유전체 재료(예를 들어, PEEK)로 이루어진 뾰족한 원위 단부(208)는 튜브형 부재(202)의 원위 단부에 배치된다.
루멘(204)은 전기 수술 기구(206)를 수용하도록 치수가 정해진다. 예를 들어, 루멘(204)의 단면적은 전기 수술 기구(206)의 단면적보다 약간 더 클 수 있다. 전기 수술 기구(206)가 루멘(204)을 통해 삽입될 때, 복수의 콘택 요소(210)가 루멘(204)의 벽 상에 배치되고 전기 수술 기구(206)의 외부 표면에 대해 가압되도록 배열된다. 콘택 요소(210)는 열 전도성 재료로 이루어지며, 전기 수술 기구(206)와 튜브형 부재(202) 사이의 열 연결을 제공하는 역할을 한다. 콘택 요소(210)는 탄성(예를 들어, 가요성) 재료로 이루어질 수 있다. 이는 전기 수술 기구(206)를 루멘(204)으로 삽입하는 것을 용이하게 하는 한편, 전기 수술 기구(206)와 튜브형 부재(202) 사이에 열 접촉이 유지되는 것을 보장할 수 있다. 도 1, 도 3, 도 4a, 도 4b 및 도 5에 도시된 각각의 실시예는 튜브형 부재의 루멘에 콘택 요소(210)와 유사한 콘택 요소를 포함하도록 수정될 수 있다.
도입기(200)는 히트 싱크(212)를 추가로 포함한다. 히트 싱크(212)는 열 파이프(214) 형태의 열 링크를 통해 튜브형 부재(202)에 열적으로 결합된다. 히트 싱크(212)는 열 전도성 재료(예를 들어, 구리, 알루미늄, 황동)의 블록의 형태이고, 튜브형 부재(202)의 열 용량보다 큰 열 용량을 갖는다. 히트 싱크(212)는 히트 싱크(212)의 표면적을 증가시키기 위해 표면 상에 배열된 일련의 핀(미도시)을 포함한다. 열 파이프(214)는 임의의 적절한 통상적인 열 파이프일 수 있고, 튜브형 부재(202)로부터 히트 싱크(212)로 열을 전도하도록 작용한다. 열 파이프(214)는 튜브형 부재(202) 근위단부 부근에서 튜브형 부재(202)에 연결된다.
도입기(200)는 히트 싱크(212)를 능동적으로 냉각하도록 구성된 팬(216)을 추가로 포함한다. 특히, 팬(216)은 히트 싱크(212)를 냉각시키기 위해, 화살표(218)로 나타낸 바와 같이, 히트 싱크(212) 상으로 공기를 송풍하도록 구성된다. 팬(216)은 임의의 적절한 통상적인 팬, 예를 들어, 전기 팬일 수 있다. 팬(216)은 외부 전원(미도시)에 의해 전력을 공급받을 수 있다. 열 파이프(214), 히트 싱크(212) 및 팬(216)은 함께 도입기(200)의 냉각 어셈블리를 형성할 수 있다.
도 2에 도시된 구성에서, 전기 수술 기구(206)는 튜브형 부재(202)의 루멘(204)에 삽입되어, 전송 라인(224)의 일부가 루멘(204) 내에 배치되고, 방사 팁(226)이 튜브형 부재(202)의 뾰족한 원위 단부(208)를 넘어 돌출된다. 전기 수술 기구(206)의 사용 동안, 전기 수술 기구(206)에 의해 생성된 열은 복수의 콘택 요소(210)를 통해 튜브형 부재(202)로 전달될 수 있다. 그 후, 열은 튜브형 부재(202)로부터 열 파이프(214)를 통해 히트 싱크(212)로 흐를 수 있다. 팬(216)은 히트 싱크(212)로부터 열을 제거하기 위해 히트 싱크(212)를 가로질러 공기를 송풍하기 위해 활성화되어, 히트 싱크가 튜브형 부재(202)로부터 열을 효과적으로 흡수할 수 있다. 이러한 방식으로, 튜브형 부재(202)는 상대적으로 낮은 온도에서 유지될 수 있고, 이는 주변 조직에 대한 손상을 피할 수 있다. 또한, 전기 수술 기구(206)에 의해 생성된 열은 튜브형 부재(202) 및 히트 싱크(212)를 통해 효과적으로 제거될 수 있으며, 이는 전기 수술 기구(206)를 적절한 작동 온도로 유지하는 역할을 할 수 있다.
대안적인 실시예(미도시)에서, 팬(216)으로 히트 싱크를 능동적으로 냉각시키는 대신에, 히트 싱크(212)는 냉각 유체를 사용하여 수동적으로 냉각될 수 있다. 예를 들어, 히트 싱크(212)는 냉각 유체(예를 들어, 물, 액체 질소 또는 액체 헬륨)를 수용하는 용기에 잠길 수 있다. 이러한 방식으로, 냉각 유체는 히트 싱크(212)를 냉각할 수 있어, 튜브형 부재(202)로부터 열을 효율적으로 흡수할 수 있다.
전기 수술 기구(206) 및 도입기(200)는 함께 본 발명의 일 실시예인 전기 수술 시스템의 일부를 형성할 수 있다. 이러한 전기 수술 시스템은 전송 라인(224)의 근위 단부에 연결(또는 연결 가능)되고 RF 및/또는 마이크로파 에너지를 전송 라인(224)에 전달하도록 구성된 전기 수술 발전기를 추가로 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도입기(300)의 개략도를 도시한다. 도입기(300)는 전기 수술 기구(306)가 삽입될 수 있는 루멘(304)을 규정하는 튜브형 부재(302)를 포함한다. 전기 수술 기구(306)는 전송 라인(324) 및 방사 팁(326)을 포함하고, 위에서 논의된 전기 수술 기구(106)와 구성이 유사하다.
위에서 논의된 튜브형 부재(202, 102)와 유사하게, 튜브형 부재(302)는 비점착성 생체 적합 재료로 코팅될 수 있는 열 전도성 재료의 중공형 원통 튜브에 의해 형성된다. 유전체 재료(예를 들어, PEEK)로 이루어진 뾰족한 원위 단부(308)가 튜브형 부재(302)의 원위 단부에 배치된다.
튜브형 부재(302)의 루멘(304)은 전기 수술 기구(306)를 수용하도록 치수가 정해진다. 특히, 루멘(304)은 전기 수술 기구(306)가 루멘(304)을 통해 삽입될 때, 전기 수술 기구(306)의 외부 표면이 루멘(304)의 벽과 접촉하도록 치수가 정해진다. 예를 들어, 루멘(304)의 단면적은 전기 수술 기구(306)의 단면적과 실질적으로 매칭될 수 있다.
튜브형 부재(304)는 튜브형 부재(302)의 측벽에 규정된 제1 채널(310) 및 제2 채널(312)을 포함한다. 제1 채널(310) 및 제2 채널(312)은 튜브형 부재(302)의 근위 단부로부터 튜브형 부재(302)의 원위 단부를 향해 연장된다 제1 채널(310)의 근위 단부는 제1 도관(316)을 통해 냉각 유체 소스(314)에 연결되어, 냉각 유체가 냉각 유체 소스(314)로부터 제1 채널(310)로 흐를 수 있다.
제1 채널(310) 및 제2 채널(312)은 연결 채널(318)(도 3에서 점선으로 도시됨)을 통해 튜브형 부재(302)의 원위 단부 부근에서 함께 연결된다. 연결 채널(318)은 튜브형 부재(302)의 측벽 내에 규정되고, 제1 채널(310)과 제2 채널(312) 사이에서 연장된다. 이러한 방식으로, 냉각 유체는 연결 채널(318)을 통해 제1 채널(310)로부터 제2 채널(312)로 흐를 수 있다. 제2 도관(320)이 제2 채널(312)의 근위 단부에 연결되어, 냉각 유체가 제2 채널로부터 제2 도관(320)으로 흐를 수 있다. 이러한 방식으로, 제1 도관(316), 제1 채널(310), 연결 채널(318), 제2 채널(312) 및 제2 도관(320)은 냉각 유체가 흐를 수 있는 유로를 형성한다.
냉각 유체 소스(314)는 이 유로를 따라 냉각 유체를 순환시키도록 구성되어, 냉각 유체가 튜브형 부재(302)에서 제1 및 제2 채널(310, 312)을 통해 흐른다. 냉각 유체 소스(314)는 상술한 냉각 유체 소스(116)와 유사한 구성을 가질 수 있다. 예를 들어, 냉각 유체 소스(314)는 냉각 유체를 수용하는 저장소를 포함할 수 있고, 이는 냉각 유체가 저장소로부터 제1 도관(316)으로 흐르게 하도록 구성될 수 있다. 이는 저장소를 가압하거나, 밸브를 통해 저장소로부터의 냉각 유체의 흐름을 제어하거나, 냉각 유체가 저장소로부터 흐르도록 펌프 또는 다른 메커니즘을 제공함으로써 달성될 수 있다. 냉각 유체는 기체 또는 액체를 포함할 수 있다. 적절한 냉각 유체는 예를 들어, 물, 액체 또는 기체 질소, 액체 또는 기체 헬륨을 포함할 수 있다.
도 3에 도시된 구성에서, 전기 수술 기구(306)는 튜브형 부재(302)의 루멘(304)에 삽입되어, 전송 라인(324)의 일부가 루멘(304) 내에 배치되고, 방사 팁(326)이 튜브형 부재(302)의 뾰족한 원위 단부(308)를 넘어 돌출된다. 전기 수술 기구(306)의 사용 동안, 전기 수술 기구(306)에 의해 생성된 열은 튜브형 부재(302)로 전달될 수 있다. 냉각 유체 소스(314)가 활성화되어 냉각 유체가 유로를 따라 흐르게 하여, 제1 및 제2 채널(310, 312)을 따라 흐른다. 냉각 유체가 제1 및 제2 채널(310, 312)을 따라 흐를 때, 냉각 유체는 튜브형 부재(302)로부터 열을 흡수하여, 튜브형 부재(302)가 냉각될 수 있다. 이러한 방식으로, 튜브형 부재(302)는 주변 조직에 대한 손상을 피하기 위해 안전한 온도로 유지될 수 있다.
전기 수술 기구(306)의 동작 동안, 냉각 유체 소스(314)는 유로를 따라 냉각 유체를 연속적으로 흐르게 하도록 구성되어, 열이 튜브형 부재(302)로부터 연속적으로 제거될 수 있다. 예를 들어, 튜브형 부재(302)의 냉각을 제어하기 위해 (예를 들어, 냉각 유체 소스(314)를 제어함으로써) 유로를 따른 냉각 유체의 유속이 조정되어, 튜브형 부재(302)가 원하는 온도로 유지될 수 있다.
그 후, 배출 냉각 유체는 화살표(322)로 나타낸 바와 같이 제2 도관(320)을 통해 빠져나갈 수 있다. 제2 도관(320)을 통해 빠져나가는 냉각 유체는 예를 들어, 배출 냉각 유체를 위한 저장소에 포획될 수 있다. 다른 예로서, 제2 도관(320)을 통해 빠져나가는 냉각 유체는 재사용될 수 있도록 냉각 유체 소스(314)로 재순환될 수 있다.
전기 수술 기구(306) 및 도입기(300)는 함께 본 발명의 일 실시예인 전기 수술 시스템의 일부를 형성할 수 있다. 이러한 전기 수술 시스템은 전송 라인(324)의 근위 단부에 연결(또는 연결 가능)되고 RF 및/또는 마이크로파 에너지를 전송 라인(324)에 전달하도록 구성된 전기 수술 발전기를 추가로 포함할 수 있다.
도 4 및 도 5는 냉각 유체를 순환시키기 위해 사용될 수 있는 상이한 구성의 채널을 포함하는 튜브형 부재를 도시한다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 도입기의 일부를 형성할 수 있는 튜브형 부재(402)의 단면도를 도시한다. 튜브형 부재(402)는 열 전도성 재료의 중공형 원통 튜브에 의해 형성된다. 튜브형 부재(402)는 튜브형 부재(402)의 길이를 따라 연장되고 이를 통해 전기 수술 기구가 삽입될 수 있는 루멘(404)을 규정한다. 채널의 제1 쌍(406a, 406b) 및 채널의 제2 쌍(408a, 408b)이 튜브형 부재(402)의 측벽(410)에 규정된다.
위에서 논의된 제1 채널(310) 및 제2 채널(312)과 유사하게, 채널(406a, 406b, 408a 및 408b)은 튜브형 부재(402)의 길이를 따라, 즉, 튜브형 부재(402)의 근위 단부로부터 튜브형 부재(402)의 원위 단부 부근의 위치까지 연장된다. 채널의 제1 쌍(406a, 406b)은 튜브형 부재(402)의 원위 단부 부근의 튜브형 부재(402)의 측벽(410)에 규정된 연결 채널 세트(미도시)를 통해 채널의 제2 쌍(408a, 408b)에 유체 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 연결 채널은 채널(406a)을 채널(408a)에 연결하도록 배열될 수 있고, 제2 연결 채널은 채널(406b)을 채널(408b)에 연결하도록 배열될 수 있다.
채널의 제1 쌍(406a, 406b)은 "입구 채널"로 사용될 수 있으며, 이를 통해 냉각 유체가 튜브형 부재(402) 내로 도입되는 반면, 채널의 제2 쌍(408a, 408b)은 "출구 채널"로 사용될 수 있으며, 이를 통해 냉각 유체가 튜브형 부재(402)로부터 흐를 수 있다. 예를 들어, 냉각 유체 소스(예를 들어, 냉각 유체 소스(314)와 유사)는 한 쌍의 도관을 통해 채널의 제1 쌍(406a, 406b)의 근위 단부에 연결되어, 냉각 유체는 냉각 유체 소스로부터 채널의 제1 쌍(406a, 406b)으로 흐를 수 있다. 그 후, 냉각 유체는 채널의 제1 쌍(406a, 406b)을 따라 튜브형 부재(402)의 원위 단부를 향해 흐를 수 있다. 튜브형 부재(402)의 원위 단부에서, 냉각 유체는 연결 채널 세트를 통해 채널의 제2 쌍(408a, 408b)로 전달된 후, 튜브형 부재(402)의 근위 단부를 향해 반대로 흐를 수 있으며, 여기서 냉각 유체는 튜브형 부재(402)를 빠져나갈 수 있다. 제1 및 제2 채널(310, 312)의 위의 논의와 유사하게, 냉각 유체가 채널(406a, 406b, 408a 및 408b)을 통해 흐름에 따라, 열이 튜브형 부재(402)로부터(따라서 루멘(404)에 수용된 전기 수술 기구로부터) 제거될 수 있다.
제1 쌍의 채널(406a, 406b)은 튜브형 부재(402)의 길이 방향 축에 대해 측벽(410)의 직경 방향 반대 위치에 배열된다. 유사하게, 제2 쌍의 채널(408a, 408b)은 튜브형 부재(402)의 길이 방향 축에 대해 측벽(410)의 직경 방향 반대 위치에 배열된다. 이러한 구성은 튜브형 부재의 원주 주위에서 보다 균일한 열 제거를 초래할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 도입기의 일부를 형성할 수 있는 튜브형 부재(502)의 단면도를 도시한다. 튜브형 부재(502)는 열 전도성 재료의 중공형 원통 튜브에 의해 형성된다. 튜브형 부재(502)는 튜브형 부재(502)의 길이를 따라 연장되고 이를 통해 전기 수술 기구가 삽입될 수 있는 루멘(504)을 규정한다.
한 쌍의 동심 채널이 튜브형 부재(502)의 측벽(510) 내에 규정된다. 특히, 튜브형 부재(502)는 루멘(504) 주위에 동심으로 배치된 제1 환형 채널(506), 및 제1 환형 채널(506) 주위에 동심으로 배치된 제2 환형 채널(508)을 포함한다. 제1 환형 채널(506)은 내벽(512)에 의해 루멘(504)으로부터 분리되며, 이는 또한 루멘(504)을 규정하는 역할을 한다. 제1 환형 채널(506)은 분리 벽(514)에 의해 제2 환형 채널(508)로부터 분리된다. 제1 환형 채널(506) 및 제2 환형 채널(508)은 튜브형 부재(502)의 길이를 따라, 즉, 튜브형 부재(502)의 근위 단부로부터 튜브형 부재(502)의 원위 단부 부근의 위치까지 연장된다. 제1 환형 채널(506) 및 제2 환형 채널(508)은 예를 들어, 분리 벽(514)에 형성된 하나 이상의 연결 통로를 통해 튜브형 부재의 원위 단부 부근에서 함께 연결된다. 이러한 방식으로, 제1 환형 채널(506) 및 제2 환형 채널(508)은 냉각 유체가 흐르도록 만들어질 수 있는 유로를 규정한다.
예를 들어, 제1 환형 채널(506)은 튜브형 부재(502)의 근위 단부 부근에 배치된 입구(미도시)를 포함할 수 있다. 냉각 유체 소스(예를 들어, 냉각 유체 소스(314)와 유사)가 제1 환형 채널(506)의 입구에 연결되어, 냉각 유체가 냉각 유체 소스로부터 제1 환형 채널(506)로 흐를 수 있다. 그 후, 냉각 유체는 제1 환형 채널(506)을 따라 튜브형 부재(502)의 원위 단부를 향해 흐를 수 있다. 튜브형 부재(502)의 원위 단부에서, 냉각 유체는 분리 벽(514)의 연결 통로를 통해 제2 환형 채널(508)로 통과할 수 있다. 냉각 유체는 제2 환형 채널(508)을 따라 튜브형 부재(502)의 근위 단부를 향해 반대로 흐를 수 있다. 냉각 유체는 튜브형 부재(502)의 근위 단부 부근에 위치된 제2 환형 채널(508)의 출구를 통해 제2 환형 채널(508)로부터 흐를 수 있다. 냉각 유체가 제1 환형 채널(506) 및 제2 환형 채널(508)을 따라 흐름에 따라, 열이 튜브형 부재(502)로부터(따라서 루멘(504)에 수용된 전기 수술 기구로부터) 제거될 수 있다. 대안적인 구성에서, 제2 환형 채널(508)에 연결된 입구 및 출구가 제1 환형 채널(506)에 연결되어, 냉각 유체가 냉각 유체 소스로부터 제2 환형 채널(508)로 도입될 수 있고, 냉각 유체가 제1 환형 채널(506)을 통해 빠져나갈 수 있다.
제1 및 제2 환형 채널(506, 508)이 루멘(504) 주위에 동심으로 배치됨에 따라, 열은 튜브형 부재(502)의 길이 방향 축에 대해 실질적으로 균일한 방식으로 냉각 유체에 의해 튜브형 부재(502)로부터 제거될 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도입기(600)의 개략도를 도시한다. 도입기(600)는 함께 연결되는 근위 부분(602a) 및 원위 부분(602b)으로 형성된 튜브형 부재(602)를 포함한다. 튜브형 부재(602)는 전기 수술 기구가 삽입될 수 있는 루멘(604)을 규정한다. 예시의 목적을 위해, 도 6에는 전기 수술 기구가 도시되지 않는다.
튜브형 부재(602)의 근위 부분(602a) 및 원위 부분(602b) 모두는 열 전도성 재료로 이루어진다. 튜브형 부재(602)의 근위 부분(602a)은 가요성(예를 들어, 휘어질 수 있고/있거나 유연함)인 반면, 튜브형 부재(602)의 원위 부분(602b)은 강성이다. 특히, 원위 부분(602b)은 근위 부분(602a)보다 더 큰 강도를 갖는 재료로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 원위 부분(602b)은 중공형 원통 금속 튜브(예를 들어, 알루미늄, 구리 또는 황동으로 이루어짐)에 의해 형성될 수 있는 반면, 근위 부분(602a)은 편조 금속 슬리브에 의해 형성될 수 있다. 근위 부분(602a)과 원위 부분(602b) 사이의 연결부는 열을 전도하도록 구성되어, 열이 근위 부분과 원위 부분 사이에서 흐를 수 있다. 예를 들어, 근위 부분(602a) 및 원위 부분(602b)은 함께 용접될 수 있다.
루멘(604)은 튜브형 부재의 근위 및 원위 부분(602a, 602b) 모두를 통해 연장되어, 전기 수술 기구가 튜브형 부재(602)를 통해 삽입될 수 있다. 루멘(604)은 전기 수술 기구가 루멘(604)을 통해 삽입될 때 전기 수술 기구의 외부 표면이 루멘(604)의 벽과 접촉하도록 치수가 정해진다. 이러한 방식으로, 전기 수술 기구는 튜브형 부재(602)에 삽입될 때 튜브형 부재(602)에 열적으로 결합되어, 열이 전기 수술 기구로부터 튜브형 부재(602)로 흐를 수 있다.
뾰족한 원위 단부(608)는 튜브형 부재(602)의 원위 부분(602b)의 원위 단부에 고정된다. 뾰족한 원위 단부(608)는 유전체 재료, 예를 들어, PEEK로 이루어질 수 있다. 강성 원위 부분(602b)은 원위 부분(602b)의 환자로의 경피적 삽입을 용이하게 할 수 있다. 뾰족한 원위 단부(608)는 환자의 피부를 관통하는 역할을 하여 경피적 삽입을 더욱 용이하게 할 수 있다. 다른 한편으로, 가요성 근위 부분(602a)은 전기 수술 기구의 전송 라인이 구부러지는 것을 가능하게 할 수 있고, 이는 전기 수술 기구의 취급을 용이하게 할 수 있다. 예를 들어, 전기 수술 기구의 전송 라인이 튜브형 부재의 근위 부분(602a)에서 구부러지는 것을 가능하게 하는 것은 전송 라인을 전기 수술 발전기에 연결하는 것을 용이하게 할 수 있다.
도입기(600)는 열 파이프(614)를 통해 튜브형 부재(602)의 근위 부분(602a)에 열적으로 결합된 히트 싱크(612)를 추가로 포함한다. 도입기는 또한 히트 싱크(612)를 능동적으로 냉각하기 위해 (화살표(618)로 나타낸 바와 같이) 히트 싱크(612) 상으로 공기를 송풍하도록 구성되는 팬(616)을 포함한다. 열 파이프(614), 히트 싱크(612) 및 팬(616)은 상술한 도입기(200)의 열 파이프(214), 히트 싱크(212) 및 팬(216)과 유사한 방식으로 기능할 수 있다. 이러한 방식으로, 튜브형 부재(602)로부터의 열은 열 파이프(614)를 통해 히트 싱크(612)로 흐를 수 있고, 히트 싱크(612)는 팬(616)에 의해 냉각된다. 튜브형 부재의 원위 부분(602b)으로부터의 열은 근위 부분(602a)으로 흐를 수 있고, 그 후 열 파이프(614)를 통해 제거된다. 결과적으로, 튜브형 부재(602)는 주변 조직에 대한 손상이 회피될 수 있도록 비교적 낮은 온도에서 유지될 수 있다. 이는 또한 루멘(604)에 수용된 전기 수술 기구로부터 열의 효과적인 제거를 가능하게 하여, 전기 수술 기구가 적절한 작동 온도에서 유지될 수 있다.
다른 예에서, 히트 싱크(612)는 근위 부분(602a) 대신에 원위 부분(602b)에 열적으로 결합될 수 있다. 열 파이프(614), 히트 싱크(612) 및 팬(616)은 함께 도입기(600)의 냉각 어셈블리를 형성할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도입기(700)의 개략도를 도시한다. 도입기(700)는 상술한 도입기(200)와 구성이 유사하지만, 도입기(700)의 튜브형 부재(702)는 상이한 재료로 이루어진 복수의 층을 포함한다.
도입기(700)의 튜브형 부재(702)는 외층(706)과 동심인 내층(704)을 포함한다. 내층(704)은 열 전도성 재료로 형성되고, 외층(706)은 단열 재료로 형성된다. 일 예에서, 외층(706)은 운모와 같은 단열 재료의 중공형 원통 튜브에 의해 형성된다. 단열 재료의 튜브는 대략 0.2 mm의 벽 두께를 가질 수 있다. 그 다음, 내층(704)은 중공형 원통 튜브의 내벽 상에 피착된 열 전도성 재료(예를 들어, 금)의 코팅으로서 형성될 수 있다. 열 전도성 재료의 코팅은 대략 0.05 mm의 두께를 가질 수 있어, 튜브형 부재(702)의 전체 벽 두께는 0.25 mm이다. 생체 적합 코팅이 또한 외층(706)의 외부 표면에 도포될 수 있다.
튜브형 부재(702)는 전기 수술 기구(710)가 삽입될 수 있는 루멘(708)을 규정한다. 루멘(708)은 내층(704)의 내부 표면에 의해 규정된다. 루멘(708)은 전기 수술 기구(710)가 루멘(708) 내에 수용될 때, 전기 수술 기구(710)의 외부 표면이 내층(704)의 내부 표면과 접촉하도록 치수가 정해진다. 예를 들어, 루멘(708)의 단면적은 전기 수술 기구(710)의 단면적과 매칭될 수 있다. 이러한 방식으로, 전기 수술 기구(710)는 내층(704)에 열적으로 결합되어, 열이 전기 수술 기구(710)로부터 내층(704)으로 흐를 수 있다. 전기 수술 기구(710)는 전송 라인(712) 및 방사 팁(714)을 포함하고, 위에서 논의된 전기 수술 기구(106)와 구성이 유사하다.
유전체 재료(예를 들어, PEEK)로 이루어진 뾰족한 원위 단부(716)는 튜브형 부재(702)의 원위 단부에 배치된다. 일부 경우에, 뾰족한 원위 단부(716)는 외층(706)과 동일한 재료로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 외층(706) 및 뾰족한 원위 단부(716) 모두는 운모로 이루어질 수 있다. 이러한 예에서, 뾰족한 원위 단부(716)는 외층(706)과 일체로 형성될 수 있다.
도입기(700)는 열 파이프(720)를 통해 튜브형 부재(702)의 근위 단부에 열적으로 결합된 히트 싱크(718)를 추가로 포함한다. 도입기(700)는 또한 히트 싱크(718)를 능동적으로 냉각시키기 위해, (화살표(724)로 나타낸 바와 같이) 히트 싱크(718)로 공기를 송풍하도록 구성된 팬(722)을 추가로 포함한다. 열 파이프(720), 히트 싱크(718) 및 팬(722)은 상술한 도입기(200)의 열 파이프(214), 히트 싱크(212) 및 팬(216)과 유사한 방식으로 기능할 수 있다. 이러한 방식으로, 튜브형 부재(702)로부터의 열은 열 파이프(720)를 통해 히트 싱크(718)로 흐를 수 있고, 히트 싱크(718)는 팬(722)에 의해 냉각된다.
열 파이프(720)는 외층(706)에 형성된 구멍(726)을 통해 튜브형 부재(702)의 내층(704)에 연결(즉, 열적으로 결합)된다. 이러한 방식으로, 열은 열 파이프(720)를 통해 내층(704)으로부터 히트 싱크(718)로 직접 흐를 수 있어, 열이 내층(704)으로부터 효율적으로 제거될 수 있다. 열 파이프(720)는 또한 외층(706)에 연결되어, 내층(704)과 외층(706) 모두로부터의 열이 열 파이프(720)를 통해 히트 싱크(718)로 흐를 수 있다.
내층(704)의 열 전도율이 외층(706)의 열 전도율보다 크기 때문에, 열은 내층(704)을 따라 우선적으로 흐를 수 있다. 이러한 방식으로, 외층(706)은 전기 수술 기구(710)와 주변 조직 사이의 열 장벽으로서 작용할 수 있다. 따라서, 튜브형 부재(702)는 주변 조직의 가열을 최소화하면서 전기 수술 기구(710)로부터의 열이 튜브형 부재(702)의 내층(704)을 통해 효과적으로 제거되도록 할 수 있다. 열 전도성 내층 및 단열성 외층을 갖는 튜브형 부재의 개념은 본원에서 설명되는 임의의 다른 실시예에 적용될 수 있다.
전기 수술 기구(710) 및 도입기(700)는 함께 본 발명의 일 실시예인 전기 수술 시스템의 일부를 형성할 수 있다.
위에서 논의된 실시예에서, 냉각 어셈블리의 다양한 구성이 설명되었다. 추가 실시예에서, 튜브형 부재로부터의 열 제거를 추가로 개선하기 위해, 위에서 논의된 다양한 냉각 어셈블리의 특징이 조합될 수 있다.
위에서 논의된 실시예에서, 도입기는 예를 들어, 도입기의 튜브형 부재가 환자의 신체로 경피적으로 삽입되는 경우, 경피적 절차에 대해 사용될 수 있다. 그러나, 위의 실시예는 복강경과 같은 수술 스코핑 디바이스와 함께 사용하기에 적합하도록 적응될 수 있다. 예를 들어, 위의 실시예에서 도입기의 튜브형 부재는 수술 스코핑 디바이스의 작동 채널에 맞도록 치수가 정해질 수 있다. 또한, 튜브형 부재는 수술 스코핑 디바이스에 대한 손상을 피하기 위해 뾰족한 원위 단부 없이 제공될 수 있다.

Claims (21)

  1. 환자의 신체로 전기 수술 기구를 도입하기 위한 도입기로서,
    상기 전기 수술 기구가 삽입될 수 있는 루멘(lumen)을 규정하는 튜브형 부재; 및
    상기 튜브형 부재로부터 열을 제거하도록 구성된 냉각 어셈블리를 포함하는, 도입기.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 냉각 어셈블리는 상기 튜브형 부재에 열적으로 결합된 히트 싱크(heat sink)를 포함하는, 도입기.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 히트 싱크는 상기 튜브형 부재보다 더 큰 열 용량을 갖는, 도입기.
  4. 청구항 2 또는 3에 있어서, 상기 히트 싱크는 상기 튜브형 부재의 근위 단부에 또는 그 부근에 배치되는, 도입기.
  5. 청구항 2 내지 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 히트 싱크는 상기 튜브형 부재의 핸들(handle)에 배치되는, 도입기.
  6. 청구항 2 내지 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 히트 싱크는 열 파이프(heat pipe)를 통해 상기 튜브형 부재에 열적으로 결합되는, 도입기.
  7. 청구항 2 내지 6 중 어느 한 항에 있어서, 상기 냉각 어셈블리는 상기 히트 싱크를 능동적으로 냉각하도록 구성되는, 도입기.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 냉각 어셈블리는 상기 히트 싱크를 능동적으로 냉각하도록 구성된 팬(fan)을 포함하는, 도입기.
  9. 청구항 7 또는 8에 있어서, 상기 냉각 어셈블리는 냉각 유체로 상기 히트 싱크를 능동적으로 냉각하도록 구성되는, 도입기.
  10. 청구항 7 내지 9 중 어느 한 항에 있어서, 상기 냉각 어셈블리는 상기 히트 싱크를 능동적으로 냉각하도록 구성된 열 교환기를 포함하는, 도입기.
  11. 청구항 1 내지 10 중 어느 한 항에 있어서, 상기 냉각 어셈블리는 상기 튜브형 부재로부터 열을 제거하도록 구성된 열 펌프를 포함하는, 도입기.
  12. 청구항 1 내지 11 중 어느 한 항에 있어서, 상기 튜브형 부재는 상기 튜브형 부재의 측벽 상에 또는 측벽 내에 규정된 하나 이상의 채널을 포함하고, 상기 냉각 어셈블리는 상기 튜브형 부재로부터 열을 제거하기 위해 상기 하나 이상의 채널을 통해 냉각 유체를 순환시키도록 구성되는, 도입기.
  13. 청구항 1 내지 12 중 어느 한 항에 있어서, 상기 튜브형 부재는 상기 루멘 내에 배치되고 상기 전기 수술 기구가 상기 루멘을 통해 삽입될 때 상기 전기 수술 기구의 외부 표면에 대해 가압하도록 배열된 하나 이상의 콘택 요소를 포함하는, 도입기.
  14. 청구항 1 내지 13 중 어느 한 항에 있어서, 상기 튜브형 부재는 유전체 재료로 형성된 원위 단부를 포함하는, 도입기.
  15. 청구항 1 내지 14 중 어느 한 항에 있어서, 상기 튜브형 부재는 뾰족한 원위 단부를 포함하는, 도입기.
  16. 청구항 1 내지 15 중 어느 한 항에 있어서, 상기 튜브형 부재는 생체 적합 재료로 형성된 외층을 포함하는, 도입기.
  17. 청구항 1 내지 16 중 어느 한 항에 있어서, 상기 튜브형 부재는 열 전도성 재료로 형성된 내층과 단열 재료로 형성된 외층을 포함하는, 도입기.
  18. 청구항 1 내지 17 중 어느 한 항에 있어서, 상기 튜브형 부재의 근위 부분은 가요성이고, 상기 튜브형 부재의 원위 부분은 강성인, 도입기.
  19. 청구항 1 내지 18 중 어느 한 항에 있어서, 상기 튜브형 부재의 길이가 30 cm 이상인, 도입기.
  20. 전기 수술 시스템으로서,
    전기 수술 기구로서,
    마이크로파 및/또는 무선 주파수 전자기(electromagnetic; EM) 에너지를 전달하기 위한 전송 라인; 및
    상기 마이크로파 및/또는 무선 주파수 EM 에너지를 수신하여 생체 조직에 전달하도록 구성된 상기 전송 라인의 원위 단부에 장착된 방사 팁(radiating tip)을 포함하는, 상기 전기 수술 기구; 및
    청구항 1 내지 19 중 어느 한 항에 따른 도입기를 포함하며,
    상기 전기 수술 기구는 상기 튜브형 부재의 상기 루멘을 통해 삽입될 수 있는, 전기 수술 시스템.
  21. 환자의 신체로 전기 수술 기구를 도입하는 방법으로서,
    도입기의 튜브형 부재를 상기 환자의 상기 신체로 삽입하는 단계;
    상기 전기 수술 기구의 방사 팁이 상기 튜브형 부재의 원위 단부를 넘어 돌출하도록 상기 튜브형 부재의 루멘을 통해 전기 수술 기구를 삽입하는 단계; 및
    상기 도입기의 냉각 어셈블리를 사용하여 상기 튜브형 부재로부터 열을 제거하는 단계를 포함하는, 방법.
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