(57)【要約】【課題】エネルギーを送達するシステムを提供すること。【解決手段】遠位端にアンテナが取り付けられているハウジングであって、該アンテナはマイクロ波信号を受信し、少なくとも２つの波長におけるエネルギーを放射するように構成される、ハウジングと、該マイクロ波信号を該アンテナに提供するように動作可能であるマイクロ波発生器とを備え、該マイクロ波発生器は、少なくとも第１および第２の波長を有するマイクロ波エネルギーを含む組み合わせマイクロ波信号を生成するように動作可能であり、該少なくとも第１および第２の波長は、該アンテナにおいて共振を生成することが可能である、エネルギーを送達するためのシステム。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
遠位端にアンテナが取り付けられているハウジングであって、該アンテナはマイクロ波信号を受信し、少なくとも２つの波長におけるエネルギーを放射するように構成される、ハウジングと、
該マイクロ波信号を該アンテナに提供するように動作可能であるマイクロ波発生器と
を備え、該マイクロ波発生器は、少なくとも第１および第２の波長を有するマイクロ波エネルギーを含む組み合わせマイクロ波信号を生成するように動作可能であり、該少なくとも第１および第２の波長は、該アンテナにおいて共振を生成することが可能である、エネルギーを送達するためのシステム。
【請求項２】
前記マイクロ波発生器は、
前記第１の波長において第１のマイクロ波信号を生成するように動作可能である第１のマイクロ波信号発生器と、
前記第２の波長において第２のマイクロ波信号を生成するように動作可能である第２のマイクロ波信号発生器と、
前記組み合わせマイクロ波信号を生成するために、該第１および第２のマイクロ波信号を組み合わせるように動作可能である信号混合器と
をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記マイクロ波発生器は、前記第１および第２のマイクロ波信号のうちの１つの位相を、互に対してシフトするように構成される少なくとも１つの移相器をさらに含む、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記少なくとも１つの移相器は、前記第１と第２のマイクロ波信号との間の位相を約１８０°シフトするように構成される、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記マイクロ波発生器は、前記第１および前記第２のマイクロ波信号のうちの少なくとも１つを所望の混合比まで増幅するように構成される少なくとも１つの増幅器をさらに含む、請求項２に記載のシステム。
【請求項６】
前記混合比は、約１：９９から９９：１の間である、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記第１の波長は、第１の周波数に関連し、前記第２の波長は、該第１の周波数の調波に関連する、請求項２に記載のシステム。
【請求項８】
前記調波は、３分の１の調波および５分の１の調波のうちの１つである、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記第１の周波数は、約９１５ＭＨｚである、請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
前記第１のマイクロ波信号、前記第２のマイクロ波信号、および前記組み合わせ信号のうちの少なくとも１つのパラメータを制御するように構成されるプロセッサをさらに含む、請求項２に記載のシステム。
【請求項１１】
マイクロ波発生器をマイクロ波アンテナに接続するステップと、
少なくとも２つのマイクロ波周波数におけるエネルギーを含むマイクロ波信号を生成するステップと、
該マイクロ波信号を該マイクロ波アンテナに送達するステップであって、該マイクロ波信号は、該少なくとも２つのマイクロ波周波数において該マイクロ波アンテナを共振させるステップと
を含む、マイクロ波エネルギーを送達するための方法。
【請求項１２】
前記生成するステップは、
第１の周波数において第１のマイクロ波信号を生成するステップと、
第２の周波数において第２のマイクロ波信号を生成するステップと、
該第１のマイクロ波信号および該第２のマイクロ波信号を組み合わせるステップと
を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第２の周波数は、前記第１の周波数の共振周波数にほぼ等しい、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１の周波数を、前記第２の周波数に対して約１８０°移相するステップをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１のマイクロ波信号と前記第２のマイクロ波信号との間の混合比を調整するステップをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（技術分野）
本開示は、概して、マイクロ波エネルギーを組織に送達するための医療用／外科用切除システムおよび方法に関する。より具体的には、本開示は、エネルギーの深い侵入を達成するように組織に送達されるエネルギーのスペクトル周波数成分に関する。
【背景技術】
【０００２】
（関連技術の背景）
癌等の疾患の治療では、特定の種類の癌細胞が、温度上昇（正常細胞に通常有害とされる温度よりも若干低い温度）によって変性することが発見されている。一般的に温熱療法として既知であるこれらの種類の治療は、典型的には、電磁放射を利用して、４１℃を上回る温度に異常細胞を加熱するとともに、不可逆的細胞破壊が確実に発生しないように、隣接する正常細胞を低温度に維持する。電磁放射を利用して組織を加熱する他の手順には、組織の切除および凝固が含まれる。例えば、月経過多症のために実行する手順等のこのようなマイクロ波切除手順は、典型的には、標的組織を切除および凝固して、組織を破壊および死滅させる。多くの手順および種類の電磁放射療法を利用する機器が、当技術分野において既知である。このようなマイクロ波療法は、典型的には、前立腺、心臓、および肝臓等の組織および器官の治療に使用される。
【０００３】
低侵襲的な一手順は、概して、マイクロ波エネルギーの使用を介する皮下組織（例えば、腫瘍）の治療を伴う。マイクロ波エネルギーは、皮膚に侵入して下層組織に到達可能であり、侵入深さは、典型的には、組織の物理的特性、切除に使用する切除器具の種類、切除器具が生成する電流密度パターンおよび組織に対するエネルギー送達速度、ならびにエネルギーのスペクトル成分等のいくつかの要因に依存する。
【０００４】
第１の要因である組織の物理的特性は、切除される標的組織（すなわち、癌組織）および標的組織を囲む正常組織によって判断される。当然ながら、臨床医は、標的組織のサイズもしくは形状、または患者の身体における標的組織の位置を制御することができないが、臨床医は、切除器具の種類および数を選択し、送達される力の量を調整し、エネルギー送達の速度を調整し、マイクロ波エネルギーのスペクトル成分を変動させることが可能である。
【０００５】
従来のシステムでは、エネルギーのスペクトル成分は、例えば、９１５ＭＨｚ、２４５０ＭＨｚ、および１０ＧＨｚ等の特定の周波数に固定される。マイクロ波信号のスペクトル成分は、アンテナに沿った電流密度を判断し、周囲媒体に送達されるマイクロ波エネルギーの量は、典型的には、エネルギー侵入の深さと、結果として生じる切除領域の形状とを判断する。例えば、１０ＧＨｚでエネルギーを送達する機器が、数ミリメートルだけ組織に侵入し、一方９１５ＭＨｚでエネルギーを送達する機器が、数センチメートル組織を侵入し得ることは周知である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
単一マイクロ波周波数におけるマイクロ波エネルギーの送達は、特定の利点および不利点を提供する。電気手術システム、機器、および方法を開示して、エネルギー送達および器具の周囲の沈着をさらに制御可能にし得る複数のマイクロ波周波数において、マイクロ波エネルギーを同時送達し、また、異なるスペクトル組み合わせで一致するアンテナを使用することにより切除形状または完全性を潜在的に検知または判断することによって、本開示は、特定の周波数においてエネルギーを送達することに関する不利点を克服する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
エネルギーを送達するためのシステムが開示される。本システムは、その遠位端に取り付けられるアンテナであって、マイクロ波信号を受信し、かつ２つ以上の波長におけるエネルギーを放射するように構成されるアンテナを有するハウジングと、アンテナに恊働し得るように接続するマイクロ波発生器であって、マイクロ波信号をアンテナに提供するマイクロ波発生器とを備える。マイクロ波発生器は、少なくとも第１および第２の波長を有するマイクロ波エネルギーを含む組み合わせマイクロ波信号を生成する。少なくとも第１および第２の波長の両方は、アンテナにおいて共振を生成することが可能である。
【０００８】
本システムは、第１の波長において第１のマイクロ波信号を生成する第１のマイクロ波信号発生器と、第２の波長において第２のマイクロ波信号を生成する第２のマイクロ波信号発生器と、組み合わせマイクロ波信号を生成するために、第１および第２のマイクロ波信号を組み合わせる信号混合器とを含む。第１の波長は、第１の周波数に関連し、第２の波長は、第１の周波数の調波に関連する。調波は、３分の１または５分の１の調波であり得る。第１の周波数は、約９１５ＭＨｚであり得る。また、本システムは、第１および第２のマイクロ波信号のうちの１つの位相を相互にシフトするように構成される移相器も含み得る。移相器は、第１および第２のマイクロ波信号間の位相を約０°から約３６０°の間でシフトし得る。
【０００９】
一実施形態では、本システムは、第１および第２のマイクロ波信号のうちの少なくとも１つを所望の混合比に増幅する増幅器も含み得る。混合比は、約１：９９から９９：１の間であってもよく、増幅器は、組み合わせマイクロ波信号を増幅するように構成され得る。さらに別の実施形態では、本システムは、第１のマイクロ波信号、第２のマイクロ波信号、または組み合わせ信号のパラメータを制御するように構成されるプロセッサをさらに含み得る。
【００１０】
エネルギーを送達するための方法も開示される。本方法は、標的組織に対してマイクロ波アンテナを配置するステップと、マイクロ波発生器をマイクロ波アンテナに接続するステップと、マイクロ波信号を生成するステップと、マイクロ波信号をアンテナに送達するステップとから成る。アンテナは２つ以上のマイクロ波周波数において共振するように構成され、マイクロ波発生器は２つ以上のマイクロ波周波数におけるエネルギーを含むマイクロ波信号を生成するように構成される。マイクロ波信号は、２つ以上のマイクロ波周波数においてマイクロ波アンテナを共振させる。
【００１１】
標的組織へのマイクロ波エネルギーの侵入を増加、修正、または形作るための方法も開示される。本方法は、標的組織に対してマイクロ波アンテナを配置するステップと、マイクロ波発生器をマイクロ波アンテナに接続するステップと、マイクロ波信号をマイクロ波アンテナに送達するステップと、マイクロ波信号のパラメータを修正するステップとを含む。マイクロ波発生器は、２つ以上のマイクロ波周波数において共振するように構成される。マイクロ波発生器は、２つ以上のマイクロ波周波数におけるエネルギーを含むマイクロ波信号を生成するように構成される。パラメータは、信号間の位相角、周波数、および周波数におけるエネルギー間の混合比のうちの１つであり得る。
【００１２】
例えば、本発明は以下の項目を提供する。
（項目１）
遠位端にアンテナが取り付けられているハウジングであって、該アンテナはマイクロ波信号を受信し、少なくとも２つの波長におけるエネルギーを放射するように構成される、ハウジングと、
該マイクロ波信号を該アンテナに提供するように動作可能であるマイクロ波発生器と
を備え、該マイクロ波発生器は、少なくとも第１および第２の波長を有するマイクロ波エネルギーを含む組み合わせマイクロ波信号を生成するように動作可能であり、該少なくとも第１および第２の波長は、該アンテナにおいて共振を生成することが可能である、エネルギーを送達するためのシステム。
（項目２）
上記マイクロ波発生器は、
上記第１の波長において第１のマイクロ波信号を生成するように動作可能である第１のマイクロ波信号発生器と、
上記第２の波長において第２のマイクロ波信号を生成するように動作可能である第２のマイクロ波信号発生器と、
上記組み合わせマイクロ波信号を生成するために、該第１および第２のマイクロ波信号を組み合わせるように動作可能である信号混合器と
をさらに備える、上記項目のいずれかに記載のシステム。
（項目３）
上記マイクロ波発生器は、上記第１および第２のマイクロ波信号のうちの１つの位相を、互に対してシフトするように構成される少なくとも１つの移相器をさらに含む、上記項目のいずれかに記載のシステム。
（項目４）
上記少なくとも１つの移相器は、上記第１と第２のマイクロ波信号との間の位相を約１８０°シフトするように構成される、上記項目のいずれかに記載のシステム。
（項目５）
上記マイクロ波発生器は、上記第１および上記第２のマイクロ波信号のうちの少なくとも１つを所望の混合比まで増幅するように構成される少なくとも１つの増幅器をさらに含む、上記項目のいずれかに記載のシステム。
（項目６）
上記混合比は、約１：９９から９９：１の間である、上記項目のいずれかに記載のシステム。
（項目７）
上記第１の波長は、第１の周波数に関連し、上記第２の波長は、該第１の周波数の調波に関連する、上記項目のいずれかに記載のシステム。
（項目８）
上記調波は、３分の１の調波および５分の１の調波のうちの１つである、上記項目のいずれかに記載のシステム。
（項目９）
上記第１の周波数は、約９１５ＭＨｚである、上記項目のいずれかに記載のシステム。
（項目１０）
上記第１のマイクロ波信号、上記第２のマイクロ波信号、および上記組み合わせ信号のうちの少なくとも１つのパラメータを制御するように構成されるプロセッサをさらに含む、上記項目のいずれかに記載のシステム。
（項目１１）
マイクロ波発生器をマイクロ波アンテナに接続するステップと、
少なくとも２つのマイクロ波周波数におけるエネルギーを含むマイクロ波信号を生成するステップと、
該マイクロ波信号を該マイクロ波アンテナに送達するステップであって、該マイクロ波信号は、該少なくとも２つのマイクロ波周波数において該マイクロ波アンテナを共振させるステップと
を含む、マイクロ波エネルギーを送達するための方法。
（項目１２）
上記生成するステップは、
第１の周波数において第１のマイクロ波信号を生成するステップと、
第２の周波数において第２のマイクロ波信号を生成するステップと、
該第１のマイクロ波信号および該第２のマイクロ波信号を組み合わせるステップと
を含む、上記項目のいずれかに記載の方法。
（項目１３）
上記第２の周波数は、上記第１の周波数の共振周波数にほぼ等しい、上記項目のいずれかに記載の方法。
（項目１４）
上記第１の周波数を、上記第２の周波数に対して約１８０°移相するステップをさらに含む、上記項目のいずれかに記載の方法。
（項目１５）
上記第１のマイクロ波信号と上記第２のマイクロ波信号との間の混合比を調整するステップをさらに含む、上記項目のいずれかに記載の方法。
【００１３】
例えば、本発明は、また、以下の項目も提供する。
（項目１ａ）
遠位端にアンテナが取り付けられているハウジングであって、該アンテナはマイクロ波信号を受信し、少なくとも２つの波長におけるエネルギーを放射するように構成される、ハウジングと、
該マイクロ波信号を該アンテナに提供するように動作可能であるマイクロ波発生器と
を備え、該マイクロ波発生器は、少なくとも第１および第２の波長を有するマイクロ波エネルギーを含む組み合わせマイクロ波信号を生成するように動作可能であり、該少なくとも第１および第２の波長は、該アンテナにおいて共振を生成することが可能である、エネルギーを送達するためのシステム。
（項目２ａ）
上記マイクロ波発生器は、
上記第１の波長において第１のマイクロ波信号を生成するように動作可能である第１のマイクロ波信号発生器と、
上記第２の波長において第２のマイクロ波信号を生成するように動作可能である第２のマイクロ波信号発生器と、
上記組み合わせマイクロ波信号を生成するために、該第１および第２のマイクロ波信号を組み合わせるように動作可能である信号混合器と
をさらに備える、上記項目のいずれかに記載のシステム。
（項目３ａ）
上記マイクロ波発生器は、上記第１および第２のマイクロ波信号のうちの１つの位相を、互に対してシフトするように構成される少なくとも１つの移相器をさらに含む、上記項目のいずれかに記載のシステム。
（項目４ａ）
上記少なくとも１つの移相器は、上記第１と第２のマイクロ波信号との間の位相を約１８０°シフトするように構成される、上記項目のいずれかに記載のシステム。
（項目５ａ）
上記マイクロ波発生器は、上記第１および上記第２のマイクロ波信号のうちの少なくとも１つを所望の混合比まで増幅するように構成される少なくとも１つの増幅器をさらに含む、上記項目のいずれかに記載のシステム。
（項目６ａ）
上記混合比は、約１：９９から９９：１の間である、上記項目のいずれかに記載のシステム。
（項目７ａ）
上記第１の波長は、第１の周波数に関連し、上記第２の波長は、該第１の周波数の調波に関連する、上記項目のいずれかに記載のシステム。
（項目８ａ）
上記調波は、３分の１の調波および５分の１の調波のうちの１つである、上記項目のいずれかに記載のシステム。
（項目９ａ）
上記第１の周波数は、約９１５ＭＨｚである、上記項目のいずれかに記載のシステム。
（項目１０ａ）
上記第１のマイクロ波信号、上記第２のマイクロ波信号、および上記組み合わせ信号のうちの少なくとも１つのパラメータを制御するように構成されるプロセッサをさらに含む、上記項目のいずれかに記載のシステム。
（項目１１ａ）
標的組織に対してマイクロ波アンテナを配置するステップと、
マイクロ波発生器を該マイクロ波アンテナに接続するステップと、
少なくとも２つのマイクロ波周波数におけるエネルギーを含むマイクロ波信号を生成するステップと、
該マイクロ波信号を該マイクロ波アンテナに送達するステップであって、該マイクロ波信号は、該少なくとも２つのマイクロ波周波数において該マイクロ波アンテナを共振させるステップと
を含む、エネルギーを組織に送達するための方法。
（項目１２ａ）
上記生成するステップは、
第１の周波数において第１のマイクロ波信号を生成するステップと、
第２の周波数において第２のマイクロ波信号を生成するステップと、
該第１のマイクロ波信号および該第２のマイクロ波信号を組み合わせるステップと
を含む、上記項目のいずれかに記載の方法。
（項目１３ａ）
上記第２の周波数は、上記第１の周波数の共振周波数にほぼ等しい、上記項目のいずれかに記載の方法。
（項目１４ａ）
上記第１の周波数を、上記第２の周波数に対して約１８０°移相するステップをさらに含む、上記項目のいずれかに記載の方法。
（項目１５ａ）
上記第１のマイクロ波信号および上記第２のマイクロ波信号を組み合わせることは、組織へのエネルギー侵入を増加させる、上記項目のいずれかに記載の方法。
（項目１６ａ）
上記第１のマイクロ波信号と上記第２のマイクロ波信号との間の混合比を調整するステップをさらに含む、上記項目のいずれかに記載の方法。
（項目１７ａ）
標的組織に対してマイクロ波アンテナを配置するステップと、
マイクロ波発生器を該マイクロ波アンテナに接続するステップと、
少なくとも２つのマイクロ波周波数におけるエネルギーを含むマイクロ波信号を、該マイクロ波アンテナに送達するステップと、
位相角、周波数、および該少なくとも２つのマイクロ波周波数における該エネルギーの間の混合比のうちの少なくとも１つを修正するステップと
を含む、標的組織へのマイクロ波エネルギーの侵入を増加させる方法。
（項目１８ａ）
上記位相角は、上記少なくとも２つのマイクロ波周波数の間の位相関係を約１８０°シフトすることによって修正される、上記項目のいずれかに記載の方法。
（項目１９ａ）
上記混合比は、上記少なくとも２つのマイクロ波周波数における上記エネルギーを、約９９：１と１：９９との間の比に修正する、上記項目のいずれかに記載の方法。
（項目２０ａ）
上記少なくとも２つのマイクロ波周波数のうちの少なくとも１つは、上記マイクロ波アンテナによって生成される電流密度パターンを変更するように修正される、上記項目のいずれかに記載の方法。
【００１４】
（摘要）
電気手術エネルギー送達するためのシステムであって、その遠位端に取り付けられるアンテナであって、マイクロ波信号を受信し、かつ少なくとも２つの波長におけるエネルギーを放射するように構成されるアンテナを有するハウジングと、アンテナに恊働し得るように接続するマイクロ波発生器であって、マイクロ波信号をアンテナに提供するマイクロ波発生器とを備えるシステムが提供される。マイクロ波発生器は、少なくとも第１および第２の波長を有するマイクロ波エネルギーを含む組み合わせマイクロ波信号を生成し、少なくとも第１および第２の波長は、アンテナにおいて共振を生成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
本開示の種々の実施形態は、図面を参照して本明細書において説明される。
【図１】図１は、本開示のある実施形態に従う電気手術システムの斜視図である。
【図２】図２は、図１のマイクロ波エネルギー送達機器の遠位端の横断面図である。
【図３】図３は、図２の半波長ダイポールアンテナ部分のグラフであり、波長λを有するマイクロ波信号による駆動時に、アンテナに沿って生成される対応する電流密度を示す。
【図４】図４は、図３の半波長ダイポールアンテナ部分のグラフであり、波長λ、λ３ｒｄ、およびλ５ｔｈを有するマイクロ波信号による駆動時に、アンテナに沿って生成される対応する電流密度を示す。
【図５】図５は、２つ以上の波長を含むマイクロ波信号を生成および組み合わせるための、図１からのマイクロ波エネルギー発生回路のブロック図である。
【図６Ａ】図６Ａは、波形λおよびλ３ｔｈのグラフであり、時間は、λ波形の「位相角」として表され、２つの波形の大きさは正規化される。
【図６Ｂ】図６Ｂは、図６Ａからの波形λおよびλ３ｔｈならびに合成電流密度波形により駆動されるアンテナによって生成される、瞬間時点における電流密度パターンの時系列グラフである。
【図７】図７は、図２の半波長ダイポールアンテナ部分のグラフであり、波長λ、λ３ｒｄ、および合成電流密度波形を有するマイクロ波信号による駆動時に、アンテナに沿って生成される対応する電流密度を示す。
【図８Ａ】図８Ａは、波形λおよびλ３ｔｈのグラフであり、時間は、λ波形の「位相角」として表され、２つの波形は、λ波形に対して３０°だけ移相され、２つの波形の大きさは正規化される。
【図８Ｂ】図８Ｂは、図８Ａからの波形λおよびλ３ｔｈならびに合成電流密度波形により駆動されるアンテナによって生成される、瞬間時点における電流密度パターンの時系列グラフである。
【図９Ａ】図９Ａは、波形λおよびλ３ｔｈのグラフであり、時間は、λ波形の「位相角」として表され、２つの波形は、λ波形に対して６０°だけ移相され、２つの波形の大きさは正規化される。
【図９Ｂ】図９Ｂは、図９Ａからの波形λおよびλ３ｔｈならびに合成電流密度波形により駆動されるアンテナによって生成される、瞬間時点における電流密度パターンの時系列グラフである。
【図１０】図１０は、図２の半波長ダイポールアンテナ部分のグラフであり、波長λ、λ５ｔｈ、および合成電流密度波形を有するマイクロ波信号による駆動時に、アンテナに沿って生成される対応する電流密度を示す。
【図１１】図１１は、図２の半波長ダイポールアンテナ部分のグラフであり、１８０°移相された波長λ、λ３ｒｄ、および合成電流密度波形を有するマイクロ波信号による駆動時に、アンテナに沿って生成される対応する電流密度を示す。
【図１２】図１２は、図２の半波長ダイポールアンテナ部分のグラフであり、１８０°移相された波長λ３ｒｄ、λ５ｔｈ、および合成電流密度波形を有するマイクロ波信号による駆動時に、アンテナに沿って生成される対応する電流密度を示す。
【図１３】図１３は、図２の半波長ダイポールアンテナ部分のグラフであり、波長λ３ｒｄ、λ５ｔｈ、および合成電流密度波形を有するマイクロ波信号であって、波形λ３ｒｄおよびλ５ｔｈが３：１の強度レベルであるマイクロ波信号による駆動時に、アンテナに沿って生成される対応する電流密度を示す。
【図１４】図１４は、図２の半波長ダイポールアンテナ部分のグラフであり、１８０°移相された波長λ３ｒｄ、λ５ｔｈ、および合成電流密度波形を有するマイクロ波信号による駆動時に、アンテナに沿って生成される対応する電流密度を示す。
【図１５】図１５は、図２の半波長ダイポールアンテナ部分のグラフであり、１８０°移相された波長λ３ｒｄ、λ５ｔｈ、および合成電流密度波形を有するマイクロ波信号であって、波形λ３ｒｄおよびλ５ｔｈが３：１の強度レベルであるマイクロ波信号による駆動時に、アンテナに沿って生成される対応する電流密度を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
ここで開示されるマイクロ波アンテナ組立体に関する実施形態について、図面を参照して詳述し、本図面において、同様の参照数字は、類似または同一の要素を識別する。本明細書において使用する際、また、従来的に用語の「遠位」は、ユーザから最も遠い部分を言及し、用語の「近位」は、ユーザに最も近い部分を言及する。加えて、「上」、「下」、「前方」、「後方」等の用語は、図面の配向または構成要素の方向を言及し、単に、説明の便宜上使用されるだけである。
【００１７】
患者における組織の罹患部位の治療中、組織の罹患部位に対して、マイクロ波アンテナ組立体等のマイクロ波エネルギー送達機器を挿入および配置することが、治療を成功させるために好ましい。概して、本明細書に説明するマイクロ波アンテナ組立体は、組織への直接挿入を可能にし、また、遠位端において半波長ダイポールアンテナを含む。組織への経皮的挿入のためのマイクロ波組立体については、２００５年４月１２日に発行されたＰｒａｋａｓｈに対する米国特許第６，８７８，１４７号に説明されており、これは、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【００１８】
マイクロ波エネルギー送達機器の配置に関する重要な側面の１つは、機器によりもたらされる切除範囲のサイズおよび形状を判断し、この切除範囲内に標的組織が含まれることを確実にすることである。
【００１９】
（マイクロ波エネルギー切除システム）
図１を参照すると、本開示のある実施形態に従う組み合わせ周波数マイクロ波切除システム（以下「マイクロ波切除システム」）がシステム１０として示される。マイクロ波切除システム１０は、伝送線１２０を介してマイクロ波エネルギー送達機器１１０に接続される組み合わせ周波数マイクロ波発生器１００（以下、「マイクロ波発生器」）を含み、いくつかの実施形態では、冷却液供給部１３０を含む。マイクロ波発生器１００は、マイクロ波エネルギー発生回路１５０を収容するハウジング１３０と、伝送線１２０の機器コネクタ１７０に接続する送達機器ポート１６０とを含む。
【００２０】
マイクロ波エネルギー送達機器１１０は、ハンドル１１２と、遠位端にアンテナ１１６を含む細長いシャフト１１４とを含む。アンテナ１１６の遠位部分は、患者組織１８０への経皮的挿入のために鋭利な先端１１８を形成し得る。存在する場合、冷却液供給部１３０は、ハンドル１１２の近位端にそれぞれ接続される供給管１３２および返送管１３４を介して、冷却液をマイクロ波エネルギー送達機器１１０に供給する。
【００２１】
マイクロ波エネルギー送達機器１１０は、単一のマイクロ波周波数でマイクロ波エネルギーを供給する従来のシステムと使用するように設計および意図され得るか、またはマイクロ波エネルギー送達機器は、具体的には、組み合わせ周波数マイクロ波発生器１００と使用するように設計および意図され得る。本開示は、組み合わせ周波数マイクロ波切除システム１０と、経皮型マイクロ波エネルギー送達機器と使用する方法とについて説明するが、本明細書に開示されるシステムおよび方法は、例えば、カテーテル型機器、内視鏡機器、および表面送達機器（図示せず）等のマイクロ波エネルギーを送達可能な任意の適切なマイクロ波エネルギー送達機器１１０と使用され得る。
【００２２】
図２は、図１の機器に類似するマイクロ波エネルギー送達機器１１０の遠位端の横断面図である。アンテナ２１６は、従来の半波長ダイポールマイクロ波アンテナである。アンテナ２１６は、その近位端において供給線２２０に接続される近位放射部分２１６ａと、遠位放射部分２１６ｂとを含む。鋭利な先端２１８は、遠位放射部分２１６ｂの一部であってもよく、または鋭利な先端２１８は、遠位放射部分２１６ｂに連結し、エネルギーを放射しないように構成される。アンテナ２１６は、近位放射部分２１６ａおよび遠位放射部分２１６ｂを含む。近位放射部分２１６ａは、典型的には、外側導体２２２および内側導体２２４を有してもよく、その各々は、長手方向軸に沿って延在する。外側導体２２２と内側導体２２４との間には、典型的には、導体２２２、２２４間に長手方向に配置される誘電材料２２６が存在し、その間の電気的遮蔽を提供する。誘電材料２２６は、空気を含む任意の数の適切な材料を構成し得る。近位および遠位放射部分２１６ａ、２１６ｂは、典型的には誘電材料から形成される接合部２１６ｃにおいて整合する。接合部２１６ｃは、接合部２１６ｃを貫通し、かつ遠位放射部分２１６ｂに少なくとも部分的に延出する内側導体２２４によって支持され得る。
【００２３】
使用中、従来のシステムは、波長λを有するマイクロ波エネルギー信号を生成し、伝送線２２０を介してアンテナ２１６に信号を伝送する。アンテナ２１６は、近位および遠位放射部分２１６ａ、２１６ｂからエネルギーを伝送する。放射部分は、周囲媒体において電場（以下、「Ｅ場」）をもたらし、これによって、Ｈ２０分子（および他の極性分子）が撹拌および／または回転し、熱が生じる。
【００２４】
一般に、時間変動磁場により生成されるＥ場は、電荷を帯びた他の物体に力を及ぼす。「Ｅ場」および「磁場」は、同一ではないが、これらは完全に分離できない。ゆえに、明確にするために、用語の「電磁場」は、Ｅ場、磁場、またはＥ場もしくは磁場のいずれかによって生成される組み合わせ力を説明するために使用される。電磁場は、Ｈ２０分子の局所的運動、すなわち振動運動および／または回転運動をもたらし得るか、または電磁場は、極めて短い距離において電流を誘発し得る。この撹拌、摩擦、および／または分子間で誘発された電流によって、周囲媒体に熱が生じる。所定の点におけるＥ場の強度は、任意のその所定の点において電荷に及ぼされ得る力として定義され、Ｅ場の方向は、その力の方向によって求められる。
【００２５】
電磁場の強度は、周囲組織における電流密度（すなわち、保存電荷の密度の測定値）によって表され得る。電流密度は、典型的には、電流に関連するが、本開示では、電流密度は、概して、マイクロ波信号のアンテナへの適用時に生成される電磁場の大きさおよび相対的強度を表す。
【００２６】
マイクロ波エネルギーの効率的な放射のためのアンテナ２１６の物理的長さは、いくつかの要因に依存し得る。１つの要因は、有効波長λｅｆｆであり、これは、周囲媒体の誘電特性に依存する。波長λでマイクロ波エネルギーが伝送されるアンテナ２１６は、異なる有効波長λｅｆｆを有してもよく、周囲媒体、例えば乳房組織とは対照的に、例えば肝臓組織に依存する。また、アンテナ２１６上に配置され得る塗膜は、有効波長λｅｆｆに影響を及ぼす。
【００２７】
簡潔にするために、本開示では、マイクロ波発生器により生成され、かつアンテナ２１６に供給される信号の波長を、概してλとして参照し、アンテナ２１６の物理的長さは、マイクロ波信号のほぼ約半分の波長、つまりλ／２であり、また、それぞれの媒体におけるアンテナの「有効な」λである。
【００２８】
図３は、図２の半波長ダイポールアンテナ２１６であり、波長λにおけるマイクロ波信号の供給時にアンテナ２１６に沿って対応する瞬間電流密度３００に関するグラフである。アンテナ２１６は、アンテナ２１６を横切る正弦波電流分布を有する近位および遠位放射部分２１６ａ、２１６ｂを含む。最大電流は、ダイポールの中心にあり、ゼロ電流密度は各端部にある。電流密度３００は、周囲組織に放射される電磁場パターン／波に関連する周囲媒体における瞬間相対エネルギー侵入を表す。
【００２９】
図３に示すアンテナ２１６は、近位および遠位放射部分２１６ａ、２１６ｂが実質的に等しい平衡型ダイポールアンテナであるが、本明細書に説明する実施形態は、例えば、単極アンテナ、３極アンテナ、または不平衡型ダイポールアンテナ（近位および遠位放射部分２１６ａ、２１６ｂは等しくない）等の任意の適切なアンテナで実装され得る。
【００３０】
また、アンテナ２１６は、追加の波長を含む信号による駆動時に、共振して、エネルギーを周囲媒体に送達してもよく、この場合、波長は、λの奇数倍数調波である。図４に示すように、λ／２にほぼ同等である物理的長さを含む半波長ダイポールアンテナは、λ、λ３ｒｄ３１０、λ５ｔｈ３２０の波長でも共振し、λ３ｒｄ３１０およびλ５ｔｈ３２０は、それぞれλの３分の１および５分の１の調波である。アンテナの物理的長さは、波長λ３００ではλ／２に等しく、波長λ３ｒｄ３１０では３λ３ｒｄ／２に等しく、波長λ５ｔｈ３２０では５λ５ｔｈ／２に等しい。λ３００、λ３ｒｄ３１０、およびλ５ｔｈ３２０の電流密度は、正弦波形状であり、λ３００は、単一の正弦波ノードを有し、λ３ｒｄは、３つの正弦波ノードを有し、λ５ｔｈ３２０は、５つの正弦波ノードを有する。
【００３１】
例えば、λ、λ３ｒｄ、またはλ５ｔｈ等の単一の波長でエネルギーをアンテナ２１６に供給する場合、周囲媒体の加熱は、電流密度に依存し、電流密度は、波形３００、３１０、３２０の絶対値に類似の形状である。
【００３２】
図３に示すように、波長λおよび周波数９１５ＭＨｚのマイクロ波信号を、物理的長さ約λ／２のアンテナ２１６に提供することによって、正弦波分布の電流３００が生成される。電流３００は、電磁場に関連し、周囲媒体の加熱をもたらす。結果として生じる切除範囲は、電流３００の大きさに関連することから、円形切除領域が形成される。切除領域は、ドーナツ状またはトーラス状領域として説明され得る。
【００３３】
図４に示すように、長さがλ／２であるアンテナ２１６は、λの３分の１の調波λ３ｒｄ３１０およびλの５分の１の調波λ５ｔｈ３２０が供給されると、共振して、エネルギーを周囲媒体に送達する。例えば、約９１５ＭＨｚまたはλ３００で共振するアンテナは、約２．５２５ＧＨｚまたはλ３ｒｄにおいて、および４．２０９ＧＨｚまたはλ５ｔｈにおいても共振する。例示目的のために、正弦波および本明細書において説明される他の波形は、時間の特定の時点での、ある方向における電流密度に関連し、ダイポールの上の波形の一部は、右に移動する電流の大きさを提供し、ダイポールの下の波形の一部は、左に移動する電流の大きさを提供する。
【００３４】
λ３ｒｄおよびλ５ｔｈの波長において、アンテナ２１６に沿った電流３１０、３２０それぞれの大きさは、λ３００における電流の大きさとは異なり、それによって、周囲媒体へのエネルギーの異なる侵入パターンがもたらされる。各切除領域の実際の形状およびサイズは、例えば、周囲媒体の物理的特性および各波長または調波において供給されるエネルギー量等の要素にも依存し得る。
【００３５】
マイクロ波周波数が低い程、典型的には、周囲媒体へのエネルギーの侵入が深くなり、高マイクロ波周波数のマイクロ波に比べて、媒体への損傷の即時性および集中度が低くなる。これに対して、より高い周波数におけるエネルギー送達は、組織特性およびアンテナ共振シフトにおける変化の影響を受けにくく、概して、より局所的なエネルギーを送達する。本開示の一実施形態では、図１のマイクロ波発生器１００は、２つ以上の周波数におけるマイクロ波エネルギーをマイクロ波エネルギー送達機器１１０に供給してもよく、この場合、２つ以上の周波数は、アンテナ１１６の共振周波数である。例えば、マイクロ波発生器は、例えばλ等の第１の波長ならびにλ３ｒｄおよびλ５ｔｈの片方または両方等の第２の波長によってエネルギーを送達し得る。マイクロ波発生器１００は、２つ以上の周波数を切り替え、第１の周波数でエネルギーを送達し、その後、第２の周波数でエネルギーを送達し得る。周波数は、選択された周波数のうちの１つ以上において一致する好ましい共振を提供するように選択され得る。
【００３６】
特定の一実施形態では、切除手順は、第１の時間帯に、対応する波長λを有する、例えば９１５ＭＨｚ等の第１の周波数においてエネルギーを供給し、第２の時間帯に、対応する波長λ３ｒｄを有する、例えば２．４５０ＧＨｚ等の第２の周波数に切り替え、そして、第３の時間帯に、第１の周波数に戻すためのマイクロ波発生器１００を含む。マイクロ波発生器１００は、２つの周波数、周波数の組み合わせ、および／または各送達時間の持続時間の間の最善の関係（すなわち、例えば、Ｓ１１等のＳパラメータ関係、または各周波数に対する入力ポート電圧反射係数）を判断してもよい。
【００３７】
別の実施形態では、切除手順は、第１の時間帯に第１の周波数において、第２の時間帯に第２の周波数において、および第３の時間帯に第３の周波数においてエネルギーを供給するマイクロ波発生器１００を含む。
【００３８】
測定されたパラメータは、送達された周波数のうちの１つ以上を判断するために使用され得る。
【００３９】
（組み合わせ周波数マイクロ波切除システム）
本開示は、マイクロ波エネルギーのより深い侵入または可変的標的を達成するために、切除中に同時に共振周波数を組み合わせるためのシステム、機器、および方法にも関する。当業者は、本明細書に説明するシステム、機器、および方法が、他のエネルギー源に適応し得ることを理解するであろう。例えば、マイクロ波エネルギー源は、ＲＦエネルギー源、光エネルギー源、超音波エネルギー源、または共振波形の組み合わせ時にエネルギーが相乗効果をもたらす任意の他の適切なエネルギー源と置換されてもよい。
【００４０】
引き続き図４を参照すると、波長λにおいて、アンテナ２１６により生成される電流の方向が同一方向にあることが理解可能である。波長λ３ｒｄおよびλ５ｔｈでは、アンテナ２１６により生成された電流の方向は、波形の半周期毎に変化する。より具体的には、波長λ３ｒｄでは、電流の方向は、３１０ａおよび３１０ｂにおいて変化し、また、波長λ５ｔｈでは、電流の方向は、３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｃ、および３２０ｄにおいて変化する。
【００４１】
以下により詳細に論じるように、波長λ、λ３ｒｄ、およびλ５ｔｈを有するマイクロ波波形を組み合わせることによって、新しい波形、ならびに合成電磁場および電流密度がもたらされる。新しい波形は、２つの波形が付加的である範囲を含み、それによって、相乗効果がもたらされ、結果的に、電流密度が高くなり、かつ組織侵入が増加する。また、新しい波形は、一方の波形が第２の波形の少なくとも一部分を相殺する範囲も含み、それによって、エネルギー送達が減少する範囲が生成される。
【００４２】
例えば、近位放射部分２１６ｂの近位端と、アンテナ２１６上の位置３２０ａとの間に、λ３００、λ３ｒｄ３１０、およびλ５ｔｈ３２０の３つの波形によって生成される電力は、同一方向にあるため、アンテナ２１６のこの部分における波形のいずれかを組み合わせることによって、付加的効果がもたらされる。位置３２０ａと位置３１０ａとの間では、λおよびλ３ｒｄの波形は、相互に付加的であり、波形λ５ｔｈの方向とは反対である。ゆえに、位置３２０ａと位置３１０ａとの間では、波形λおよびλ３ｒｄは、組み合わせる場合に付加的であり、波形λ５ｔｈの方向とは反対であるため、相殺効果を有し得る。位置３１０ａと位置３２０ｂとの間では、λ３ｒｄおよびλ５ｔｈの波形は、相互に付加的であり、波形λの方向とは反対である。位置３１０ａと位置３２０ｂとの間では、波形λ３ｒｄおよびλ５ｔｈは、組み合わせる場合に付加的であり、波形λの方向に反対である。
【００４３】
共振波形λ、λ３ｒｄ、またはλ５ｔｈによる駆動時に、アンテナ２１６は、対応する電流密度３００、３１０、および３２０をもたらす「遠距離場」エネルギーを含む電磁場を生成し、この場合、電流密度形状は、エネルギー分布を示す。切除領域は、エネルギー分布の形状に関連するが、「遠距離場」領域により定義される範囲に到達する前の周囲媒体へのエネルギー消散により、エネルギー分布の形状に類似し得ない。「遠距離場」は、切除領域の外側数センチメートルに対応し得る。
【００４４】
「遠距離場」領域および結果として生じる切除領域の形状は、切除手順中に電磁場を変化させることによって変動し得る。例えば、λ、λ３ｒｄ、またはλ５ｔｈ間の波形の変化は、電磁場および結果として生じる切除領域の形状を変化させる。
【００４５】
本開示の一実施形態では、図１のマイクロ波発生器１００は、２つの異なる波長におけるマイクロ波エネルギーを、マイクロ波エネルギー送達機器１１０に同時に送達する。マイクロ波発生器１００は、マイクロ波エネルギー送達機器１１０に送達される波長、２つの周波数間の混合比（例えば、各周波数において供給されるエネルギーの比率）、および１つ以上の信号間の位相関係または位相角のうちのいずれか１つを選択し得る。
【００４６】
波長は、所望の合成電流密度パターン、所望の切除パターン、および／または所望の切除領域もしくは形状を生成するように選択され得る。合成電流密度パターンは、周囲媒体へのエネルギーの深い侵入をもたらし得るか、または所望の形状もしくは体積を有する切除領域をもたらし得る。
【００４７】
以下に詳述するように、異なる波長を有するマイクロ波信号を組み合わせることによって、可変の電流密度およびパターンが生成される。例えば、波長λおよびλ３ｒｄを組み合わせることによって、アンテナ２１６の近位端および遠位端において周囲媒体へのエネルギーの深い侵入をもたらす電気密度パターンがもたらされ、また、波長λおよびλ５ｔｈを組み合わせることによって、アンテナ２１６の中間点および終点においてノードへのエネルギー送達をもたらす電気密度パターンがもたらされ得る。臨床医は、標的領域または範囲に対応する電流密度パターンを生成する波長を選択することができる。
【００４８】
別の実施形態では、マイクロ波信号の少なくとも１つの特性は、所望の電流密度パターンおよび／または結果として生じる切除領域を生成するように選択される。特性は、２つのマイクロ波信号間の位相角、２つの信号間の強度比、周囲媒体に送達されるエネルギー、または任意の他の適切な特性であり得る。例えば、波長λおよびλ３ｒｄを有するマイクロ波信号を同相で組み合わせることによって生成される電流密度パターンは、アンテナ２１６の近位端および遠位端において電流の集中を提供する電流密度パターンをもたらし、一方、波長λおよびλ３ｒｄ有するマイクロ波信号を１８０°位相を異にして組み合わせることによって、中間点において電流の集中がもたらされ、アンテナ２１６の近位端および遠位端におけるノードがより小さくなる。
【００４９】
本開示のさらに別の実施形態では、マイクロ波信号の少なくとも１つの特性は、マイクロ波信号を組み合わせることによって生成される電流密度パターンの形状を変化させるように調整される。例えば、電流密度パターンは、２つの信号間の位相関係を同相から１８０°異相にシフトすることによって、またはその間の関係を同相から−１８０°異相にシフトすることによって変化され得る。２つの信号間の位相関係は、電流密度パターンを調整するため、切除領域の形状を増加させるため、または切除領域の形状を調整するために、まず所望の電流密度パターンを生成するように選択されて、切除手順中またはエネルギー送達中に変更され得る。
【００５０】
本開示のさらに別の実施形態では、特性は、２つのマイクロ波信号間の混合比に関連し得る。第１および第２のマイクロ波信号間の混合比は、まず、９９：１から１：９９の範囲に設定され得る。代替として、混合比は、電流密度パターンを変化させるため、または切除領域の全体の形状および／または体積を変化させるために、マイクロ波エネルギーの送達中に調整され得る。例えば、切除中、混合比は、周囲媒体の物理的特性における変化を受けにくい波長において送達されるエネルギーを増加させるように調整され得る。
【００５１】
図５は、２つの異なる波長におけるマイクロ波エネルギーを生成および組み合わせるための、図１のマイクロ波エネルギー発生回路１５０のブロック図である。マイクロ波エネルギー発生回路１５０は、第１および第２のマイクロ波信号発生器１５２ａ、１５２ｂ、第１および第２の移相器１５４ａ、１５４ｂ、第１および第２の信号増幅器１５６ａ、１５６ｂ、信号混合器１５８、および混合信号増幅器回路１５９を含む。マイクロ波エネルギー発生器およびマイクロ波発生回路は、概して、当技術分野において既知であるため、本開示に特有のマイクロ波エネルギー発生回路１５０の要素についてのみ詳述する。
【００５２】
第１および第２のマイクロ波信号発生器１５２ａ、１５２ｂは、２つの波長においてマイクロ波信号を生成する。例えば、第１のマイクロ波信号発生器１５２ａは、波長λを有する信号を生成し、第２のマイクロ波信号発生器１５２ｂは、λに等しくないかまたは同等である波長を有する信号を生成し得る。別の実施形態では、第１のマイクロ波信号発生器１５２ａは、アンテナの共振周波数において信号を生成し、第２のマイクロ波信号発生器１５２ｂは、共振周波数の調波において信号を生成し得る。
【００５３】
さらに別の実施形態では、プロセッサ１５１は、第１および第２の信号発生器１５２ａ、１５２ｂによりもたらされた信号の波長を監視および／または制御し得る。プロセッサ１５１は、第１の波長λ等の１つ以上のパラメータを、第１の信号発生器１５２ａに提供し、第２の波長等のパラメータを第２の信号発生器１５２ｂに提供し得る。１つ以上の波長は、プロセッサ１５１によって計算され、臨床医によって入力または選択され、実行する切除手順の種類によって判断され、マイクロ波エネルギー送達機器のパラメータによって判断され得るか、またはそれらの任意の組み合わせによる。
【００５４】
第２の波長は、例えば、３分の１の調波λ３ｒｄまたは５分の１の調波λ５ｔｈ等の第１の波長の調波であり得る。プロセッサ１５１は、臨床医から第１の波長を受信してもよく、および／またはそれからλ３ｒｄまたはλ５ｔｈを計算してもよい。
【００５５】
さらに別の実施形態では、プロセッサ１５１は、第１および／または第２の信号発生器１５２ａ、１５２ｂによって生成された波長を計算または調整するアルゴリズムを含み得る。一実施形態では、混合信号増幅器回路１５９は、フィードバック（すなわち、順方向電力および／または反射電力）をプロセッサ１５１に提供し、プロセッサ１５１は、生成された信号の１つ以上の特性を計算または調整する。例えば、プロセッサ１５１は、第１のマイクロ波信号発生器１５２によって生成された波長λを変動させることによって、第１の共振周波数を判断し得る。第２のマイクロ波信号発生器１５３ｂの波長は、類似のアルゴリズムによって判断され得るか、または例えばλ３ｒｄおよびλ５ｔｈ等の第１の波長の調波として計算され得る。
【００５６】
第１および第２のマイクロ波信号発生器１５２ａ、１５２ｂからの信号は、相互に同相でシフトされ得る。一実施形態では、マイクロ波エネルギー発生回路１５０は、少なくとも１つの信号を遅延させることによって、第１および第２のマイクロ波信号発生器１５２ａ、１５２ｂからの信号間の位相角を変更させる、すなわち信号を移相するための第１および第２の移相器１５４ａ、１５４ｂを含む。第１および第２のマイクロ波信号発生器１５２ａ、１５２ｂからの信号間の移相の大きさは、例えば、１８０°離隔等に固定され得るか、または、プロセッサ１５１は、信号間の移相の量を動的に調整し得る。移相は、後述するように電流密度を変動させるように、またはアンテナとの共振を維持するように（明示せず）調整され得る。
【００５７】
理想的には、第１および第２の移相器１５４ａ、１５４ｂは、低い挿入損失、高い出力処理、および瞬間相変化応答を提供する。第１および第２の移相器１５４ａ、１５４ｂによる信号損失は、第１または第２の信号増幅器１５６ａ、１５６ｂの信号増幅量によって克服され得る。第１および第２の移相器１５４ａ、１５４ｂは、線路切替型移相器、負荷線路型移相器、強誘電体移相器、反射移相器、または第２のマイクロ波信号に対して第１のマイクロ波信号の位相をシフトする任意の他の適切な機器であり得る。
【００５８】
第１および第２の移相器１５４ａ、１５４ｂは、アナログまたはデジタルであってもよく、電気的、磁気的、または機械的に制御されてもよい。アナログ移相器は、例えば、ハードウェアを介して調整され得るまたは電気的に制御され得る可変電圧等の可変移相を提供し得る。代替として、アナログ移相器１５４ａ、１５４ｂは、例えば、チタン酸バリウムストロンチウム等の非線形誘電体または強誘電材料等のキャパシタンスによって制御され得る。
【００５９】
一実施形態では、１つ以上の移相器１５４ａ、１５４ｂは、機械的に制御されたアナログ移相器であって、機械的に延長された伝送経路を選択することによって構成されるアナログ位相器であり得る。移相器１５４ａ、１５４ｂは、伝送経路を延長するように構成され得るか、または可変長さの複数の伝送経路を提供し、所望の移相を提供する複数の伝送経路のうちの１つを選択するように構成され得る。
【００６０】
本開示のさらに別の実施形態では、第１のマイクロ波信号発生器１５２ａは、信号を生成し、第１の信号増幅器１５６ａに直接供給することによって、第１の移相器１５４ａを回避および排除し得る。第２のマイクロ波信号発生器１５２ｂからの信号は、第１のマイクロ波信号発生器１５２ａからの信号に対して、第２の移相器１５４ｂによって移相され得る。第２の信号増幅器１５６ｂは、第２の移相器１５４ｂにおける任意の信号損失を担うように、第２の移相器１５４ｂからの信号を増幅し得る。
【００６１】
第１および第２の信号増幅器１５６ａ、１５６ｂは、第１および第２のマイクロ波信号発生器１５２ａ、１５２ｂのそれぞれから生成された信号を増幅する。第１および第２の信号増幅器１５６ａ、１５６ｂによる信号増幅は、後述するように、２つの信号間の適切な混合比を提供するための信号混合器１５８による２つの信号の混合または組み合わせ前に実行され得る。
【００６２】
プロセッサ１５１は、２つの信号間の混合比を調整して、所望の電流密度パターンを提供し得る。例えば、プロセッサ１５１は、まず、第１の波長λにおいて送達されたエネルギーと、第２の波長λ３ｒｄにおいて送達されたエネルギーとの３：１の混合比を提供し得る。媒体が加熱され、媒体のインピーダンスが増加すると、混合比は、例えば、混合比１：１、１：３、または１：９９等の第２の混合比に調整され得る。混合比の調整は、段階的または連続的に変化し得る。
【００６３】
混合比は、プロセッサによって動的に変化させられ得るか、または変化は、マイクロ波発生回路１５０からのフィードバックに基づいて変化させられ得る。別の実施形態では、混合比の変化は、配線回路（図示せず）によって自動的に実行され得る。代替として、変化は、臨床医によって起動または選択され得る。
【００６４】
第１および第２の信号発生器１５２ａ、１５２ｂから生成された信号は、信号混合器１５８によって混合され、混合信号増幅器回路１５９によって増幅される。信号混合器１５８は、第１のマイクロ波信号発生器１５２ａによって生成された第１の信号をポートＡにおいて受信し、第２のマイクロ波信号発生器１５２ｂによって生成された第２の信号をポートＢにおいて受信する。信号混合器１５８は、ポートＡおよびポートＢにおいて受信した信号を組み合わせて、組み合わせた信号をポートＣを介して混合信号増幅器回路１５９に供給する。信号混合器１５８は、ポートＡとポートＢとの間の適切な絶縁を提供し得るとともに、信号をポートＡおよびポートＢからの信号を同相（０°の差異）に維持し得る。ポートＡ、ポートＢ、および／またはポートＣは、５０オームの公称インピーダンスまたは任意の他の適切なもしくは所望のインピーダンスを提供し得る。
【００６５】
信号混合器１５８のポートＣから提供された混合信号の増幅は、混合信号増幅器回路１５８によって実行される。増幅の量、または送達機器ポート１６０に送達される信号の電力レベルは、プロセッサ１５１によって判断されるか、または図１のマイクロ波発生器の前部パネル１０５を介して臨床医によって選択もしくは入力される。代替として、送達機器ポート１６０に送達される信号の電力レベルは、エネルギー送達パラメータまたは実行される手順に基づいて、マイクロ波発生器によって判断、計算、または選択され得る。
【００６６】
混合信号増幅器回路１５０は、典型的には、電力増幅器を含む１つ以上の増幅器、循環器もしくは他の適切な信号絶縁手段、双方向結合器もしくは順電力および／または反射電力を測定する他の手段、あるいは任意の他の適切な信号測定機器を含む。
【００６７】
本明細書で論じるシステムおよび方法は、他の組織効果ならびに超音波、レーザ、ＲＦ、およびマイクロ波組織治療を含むエネルギーベースの物理療法に拡張され得る。
【００６８】
本明細書に開示するシステムおよび方法は、例えば、組織インピーダンス測定、組織温度測定、電流、電圧、電力、およびエネルギー測定、ならびに電圧および電力の位相測定等の、他の組織またはエネルギー測定システムおよび技法と併用して使用され得る。
【００６９】
本明細書に開示する方法は、電気手術システムに組み込まれるフィードバックシステムを使用して実行され得るか、またはスタンドアロン型のモジュール実施形態（例えば、電気手術システムの発生器等の種々の構成要素に電気的に結合されるように構成される可撤性モジュール回路）であり得る。
【００７０】
（組み合わせ周波数波形および電流密度パターン）
アンテナが種々の共振周波数の調波によって駆動されるときに、アンテナによってもたらされる電流密度パターンは、アンテナの長さに沿ったエネルギー沈着の異なるパターンを形成する。アンテナは、単一周波数のエネルギーによって駆動されるとき、アンテナに沿った１つ以上の点において、または「ホットスポット」の位置が相対的に最大もしくは最大の電流密度と関連する周囲媒体において、「ホットスポット」を形成する。「ホットスポット」の位置は、アンテナが、１次、３次、または５次の調波によってアンテナが駆動されるか否かに依存し、概して適所に固定され、適切なコンピュータシミュレーションモデルにより予測可能および／または計算され得る。
【００７１】
２つ以上の波形の組み合わせによって形成される合成電流密度波形は、過渡的な合成電流密度波形の電流密度パターン（すなわち、任意の時点における２つ以上の波形の間の関係に基づく電流密度変化）をもたらす。したがって、最大電流密度の位置および最大電流密度に関連する「ホットスポット」の位置は一定ではなく、２つ以上の波のこの関係に基づいて変化し得る。加えて、合成電流密度波形および関連の電流密度パターンは、複数の相対的な最大電流密度最大値について非単調であることから、複数の「ホットスポット」がもたらされ、その各々は、相対的に最大または最大の電流密度に関連する。
【００７２】
図６Ａ−図６Ｂは、合成電流密度波形３３０ａ−ｌの電流密度パターンの変化をさらに示す。図６Ａは、２つの波形λ３００およびλ３ｔｈ３１０のプロットであり、ここで、λ３ｔｈ３１０は、λ３００の３分の１の調波であり、λ３００およびλ３ｔｈ３１０は、相互に「同相」である。プロットにおいて、時間は、λ３００波形の「位相角」において表され、大きさは正規化されている。
【００７３】
図６は、複数の瞬間時点における図６Ａからの２つの波形λ３００およびλ３ｔｈ３１０と、合成電流密度波形３３０ａ−ｌの電流密度パターンとを示す。時間間隔は、３０°単位でシフトされ、それによって、２つの波形３００ａ−ｌ、３１０ａ−ｌ、および合成電流密度波形３３０ａ−ｌの瞬間電流密度パターンの変化を示す。図６Ｂにおけるプロット毎に、アンテナ「給電点」は、ｘ＝１．５にあると想定することができる。プロットは、アンテナの「端部」が０および３にあるように、共振周波数に正規化される。アンテナ「端部」における電流は、ゼロの大きさによって理想化される。本実施形態は、平衡型ダイポールアンテナを示すが、本明細書において示す実施形態は、例えば、不平衡型ダイポールアンテナおよび単極アンテナ等の、他の型のアンテナと使用してもよい。
【００７４】
０°（位相０）では、波形λ３００ａおよびλ３ｔｈ３１０ａの両方は、アンテナに沿って「ゼロ」電流を呈し、結果的に、合成電流密度波形３３０ａも、アンテナに沿って「ゼロ」の電力を呈する。
【００７５】
３０°（位相３０）では、λ３００ｂおよびλ３ｔｈ３１０ｂから生成された合成電流密度波形３３０ｂは、３つの相対的な電流密度最大値をもたらす。波形λ３ｔｈ３１０ｂは、そのピーク（給電点）にあり、波形λ３００ｂは、そのピークの半分であり、電流はダイポール長さに沿って分布している。
【００７６】
６０°（位相６０）では、波形λ３ｔｈ３１０ｃは、アンテナに沿って「ゼロ」電流を呈し、合成電流密度波形３３０ｃは、波形λ３００ｃに等しい。
【００７７】
９０°（位相９０）では、波形λ３００ｂおよびλ３ｔｈ３１０ｄから生成された合成電流密度波形３３０ｄは、２つの相対的な電流密度最大値をもたらす。両方の相対的な電流密度最大値の電流の方向は、右側である。両方の波形λ３００ｄおよびλ３ｔｈ３１０ｄはピークにあり、１８０°異相であることから、給電点において相殺するが、ダイポールに沿って給電点から離れる方向には相殺しない。
【００７８】
１２０°（位相１２０）では、波形λ３ｔｈ３１０ｅは、アンテナに沿って「ゼロ」電流を呈し、合成電流密度波形３３０ｅは、波形λ３００ｅに等しい。
【００７９】
１５０°（位相１５０）では、λ３００ｆおよびλ３ｔｈ３１０ｆから生成された合成電流密度波形３３０ｆは、３つの相対的な電流密度最大値をもたらす。
【００８０】
１８０°（位相１８０）では、波形λ３００ｇおよびλ３ｔｈ３１０ｇの両方は、アンテナに沿って「ゼロ」電流を呈し、結果的に、合成電流密度波形３３０ｇも、アンテナに沿って「ゼロ」の電力を呈する。
【００８１】
２１０°（位相２１０）では、λ３００ｈおよびλ３ｔｈ３１０ｈから生成された合成電流密度波形３３０ｈは、３つの相対的電流密度最大値をもたらす。
【００８２】
２４０°（位相２４０）では、波形λ３ｔｈ３１０ｉは、アンテナに沿って「ゼロ」電流を呈し、合成電流密度波形３３０ｉは、波形λ３００ｉに等しい。
【００８３】
２７０°（位相２７０）では、波形λ３００ｊおよびλ３ｔｈ３１０ｊから生成された合成電流密度波形３３０ｊは、２つの相対的な電流密度最大値をもたらす。両方の相対的な電流密度最大値の電流の方向は、左側である。
【００８４】
３００°（位相３００）では、波形λ３ｔｈ３１０ｋは、アンテナに沿って「ゼロ」電流を呈し、合成電流密度波形３３０ｋは、波形λ３００ｋに等しい。
【００８５】
３３０°（位相３３０）では、波形λ３ｔｈ３１０ｌは、アンテナに沿って「ゼロ」電流を呈し、合成電流密度波形３３０ｌは、波形λ３００ｌに等しい。
【００８６】
矢印Ａで示すように、サイクルは、繰返しサイクルであり、位相０における電流密度パターンが、図６Ｂに示す位相３３０プロットに続く３６０°位相角プロットと同じものを表す。
【００８７】
３０°間隔の０°から３３０°、つまりそれぞれ位相０から位相３３０のサイクル全体における種々の瞬間時点での電流密度パターンを検証および比較することによって、合成電流密度波形３３０ａ−ｌによる駆動時にアンテナにより生成される電流密度が一時的であることが示される。より具体的には、「ホットスポット」、つまりアンテナの長さに沿って合成電流密度波形３３０ａ−ｌにより生成される最大電流密度位置における集中エネルギーの範囲は、絶え間なく位置を変更する。例えば、プロットの位相３０、位相１５０、位相２１０、および位相３３０では、最大電流密度は、アンテナの給電点に隣接し、相対的な最大電流密度は、アンテナの端部に隣接し、プロット位相９０および位相２７０では、アンテナは、給電点においてゼロ電流を呈する。
【００８８】
加えて、図６Ｂに示すように、種々の３０°間隔において、相対的な最大電流密度領域の数、および関連する「ホットスポット」の数は、一定ではない。例えば、合成電流密度波形３３０ａ−ｌは、プロット位相３０、位相９０、位相１５０、位相２１０、位相２７０、および位相３３０において、３つの相対的または最大電流密度領域を生成する。合成電流密度波形３３０ａ−ｌは、プロット位相６０、位相１２０、位相２４０、および位相３００において１つだけ相対的最大電流密度を生成し、プロット位相０および位相１８０に示すように、合成電流密度波形がアンテナに沿って「ゼロ」電流を呈する場合に電流密度領域を生成しない。
【００８９】
したがって、合成電流密度波形３３０ａ−ｌの電流密度パターンは、合成電流密度波形３３０ａ−ｌを組み合わせおよび形成する２つ以上の波形３００ａ−ｌ、３１０ａ−ｌの関係に基づいて、波形サイクル中に形状および大きさを変更する。絶えず変化する電流密度によって、周囲媒体へのエネルギーの可変の分布および支出がもたらされる。したがって、合成電流密度波形３３０ａ−ｌによって駆動されるアンテナによる周囲媒体において生成される切除領域は、この一時的な電流密度に関連した形状を形成する。切除領域の形状は、上述の最大電流密度領域および相対的な最大電流密度領域からの特徴を呈し得る。
【００９０】
アンテナ領域に沿った最大電流密度のシフト位置の結果、周囲媒体においてアンテナによってもたらされる切除領域は、不規則な形状を呈し得る。切除領域は、図６Ｂに示すプロットのうちの１つ以上からの特徴に類似する特徴を呈し得る。例えば、切除領域は、プロット位相３０、位相９０、位相１５０、位相２１０、位相２７０、および位相３３０に示す相対的電流密度領域によって生成されるアンテナの端部に隣接する１つ以上の特徴を含み得る。切除領域は、アンテナの近位端および遠位端間の１つ以上の特徴ならびにプロット位相３０、位相６０、位相１２０、位相１５０、位相２１０、位相２４０、位相３００、および位相３３０に示すような給電点（アンテナの中心部分）に隣接する相対的電流密度領域間の１つ以上の特徴を含み得る。
【００９１】
本開示の別の実施形態では、合成電流密度波形３３０ａ−ｌにより形成される切除領域の近似は、合成電流密度波形３３０ａ−ｌのいくつかの瞬間時点における周囲媒体へのエネルギー寄与を判断するアルゴリズムによって推定され得る。合成電流密度波形３００ａ−ｌの電流密度の大きさは、位相９０および位相２７０において最大であるため、周囲媒体に寄与するエネルギーは、この時間中に最大値であり得る。これにより、位相９０および位相２７０における電流密度パターンに関連するアルゴリズムによって近似化される切除領域の一般的な全体形状がもたらされ得る。アルゴリズムによって近似化される切除領域は、種々の他の位相角中に生成される追加の特徴を含んでもよく、例えば、給電点（またはアンテナの中心）に隣接する追加の特徴は、異なる位相角において、種々の他の電流密度パターンによって生成され得る。
【００９２】
図７は、図５のマイクロ波エネルギー発生回路１５０によって駆動される図３の半波長ダイポールアンテナ２１６による、図６Ｂからの瞬間電流密度パターンのさらなる図である。半波長ダイポールアンテナ２１６は、物理的長さ約λ／２または共振をもたらす他の適切な長さを有し得る。図７は、波長λ３００を有する図６Ａからのマイクロ波信号、波長λ３ｔｈ３１０を有するマイクロ波信号、ならびに波長λ３００およびλ３ｔｈ３１０を有するマイクロ波信号を組み合わせることによって形成される合成電流密度波形３３０ｄに関する、アンテナ２１６に沿った瞬間最大電流密度のグラフを含む。
【００９３】
電流密度３００ｄは、マイクロ波波形による駆動時にアンテナによって周囲媒体において生成される電流密度であって、図５の信号混合器１５８のポートＡに提供される電流密度を示す。同様に、λ３ｔｈ電流密度３１０ｄは、マイクロ波波形による駆動時にアンテナによって周囲媒体において生成される電流密度であって、図５の信号混合器１５８のポートＢに提供される電流密度を示す。図５の信号混合器１５８のポートＣに提供される合成電流密度波形は、λ３００ｄ波形とλ３ｔｈ３１０ｄ波形との和であり、信号混合器１５８によって生成され、ポートＣに提供される。図７では、種々の波形を有するマイクロ波アンテナの駆動時に生成される最大瞬間電流密度３００ｄ、３１０ｄ、および３３０ｄは概して、マイクロ波波形間の相対的強度レベルを近似化するようにスケールされる。
【００９４】
ポートＡおよびポートＢにおける波形は、同相であり、１：１の強度レベルを有する。ポートＣにおける波形の合成電流密度の大きさは、３３０ｄと示され、以下に等しい。
【００９５】
Ａｂｓ（λ＋λ３ｒｄ）
より具体的には、図７における波形は、波形λ３００および波形λ３ｔｈ３１０が最大値である瞬間時点における各波形の電流密度を示し、図７Ｂからのプロット位相９０の図をさらに示す。合成電流密度波形３００ｄは、近位放射部分２１６ａの中間点に近位の点において、および遠位放射部分２１６ｂの中間点に遠位の点において最大である。電流密度は、アンテナ２１６の遠位端および近位端において、ならびにアンテナ２１６の中間点において最小である。
【００９６】
図７における瞬間合成電流密度波形３３０ｄは、最大値であり得るが、図６Ａ−図６Ｂに示すように、また本明細書において論じられるように、最大合成電流密度は、単一の瞬間時点に生成されるだけであり、合成電流密度波形は、経時的に多数の付加的な形状を呈し、その結果、最大合成電流密度波形３３０ｄに類似し得るが、他の特徴も呈し得る切除領域がもたらされる。したがって、本明細書に示す電流密度および瞬間電流密度は、２つ以上のマイクロ波周波数を組み合わせる相乗効果を論証するように提供される。合成電流密度波形から生成される電流密度は、組織に伝達されるエネルギーの最大時に、可能性のある切除領域の一般的な形状を反映し得る。本明細書に示す電流密度のうちの１つをもたらすアンテナから形成される切除領域の実際のサイズおよび形状は、いくつかの要因に依存し、この要因には、合成電流密度波形の可変電流密度、周囲媒体の特性、媒体へのエネルギー送達速度、および媒体へ送達される総エネルギーが含まれるが、これらに限定されない。加えて、本明細書に含まれる図面は、単一のマイクロ波周波数におけるエネルギーを有する信号によって生成される電流密度と、２つ以上のマイクロ波周波数の組み合わせから生成される合成電流密度波形の電流密度との比較を提供する。
【００９７】
本開示のさらに別の実施形態では、組み合わせマイクロ波信号を生成するように組み合わせられるマイクロ波信号の１つ以上は、相互に移相される。例えば、図８Ａは、２つの波形λ４００およびλ３ｒｄ４１０のプロットであり、ここで、λ３ｒｄ４１０は、λ４００の３分の１の調波であり、λ４００およびλ３ｒｄ４１０は、相互に異相である。波形λ４００は、λ４００の時間スケールに対して３０°だけ波形λ３ｒｄ４１０に先行する（または、λ３ｒｄ４１０の時間スケールに対して９０°遅れる）。プロットにおいて、時間は、λ４００波形の時間スケールまたは「位相角」で表され、波形の大きさは正規化されている。
【００９８】
図８Ｂは、複数の瞬間時点における図８Ａからの２つの波形λ４００およびλ３ｔｈ４１０と、合成電流密度波形４３０ａ−ｌの電流密度パターンとを示す。時間間隔は、３０°単位でシフトされ、それによって、２つの波形４００ａ−ｌ、４１０ａ−ｌ、および合成電流密度パターン波形４３０ａ−ｌの瞬間電流密度パターンの変化を示す。図８Ｂにおけるプロット毎に、アンテナ「給電点」は、ｘ＝１．５にあると想定することが可能である。プロットは、アンテナの「端部」が０および３にあるように、共振周波数に正規化される。アンテナ「端部」における電流は、ゼロの大きさによって理想化される。本実施形態は、平衡型ダイポールアンテナを示すが、本明細書において示す実施形態は、例えば、不平衡型ダイポールアンテナおよび単極アンテナ等の、他の型のアンテナと使用してもよい。
【００９９】
０°（位相０）では、波形λ４００ａは、アンテナに沿って「ゼロ」電流を呈し、波形λ３ｒｄ４１０ａは最大値である。合成電流密度波形４３０ａは、波形λ３ｒｄ４１０ａによって生成される電流密度パターンに等しい。
【０１００】
３０°（位相３０）では、波形λ３ｒｄ４１０ｂは、アンテナに沿って「ゼロ」電流を呈し、波形λ４００ｂは、絶対ピークの約半分に増加している。合成電流密度波形４３０ｂは、ダイポールに沿って正弦波的に分布している。
【０１０１】
６０°（位相６０）では、波形λ３ｔｈ４１０ｃは、最大値であり、波形λ４００ｃは、反対方向における最大値に接近している。波形λ４００ｃおよび波形λ３ｔｈ３１０ｃについて生成される電流密度は、アンテナの端部において付加的であり、給電点近傍で相殺する。したがって、結果として生じる電流密度パターン４３０ｃは、アンテナの端部において大きく、給電点における電流は小さい。
【０１０２】
９０°（位相９０）では、波形λ３ｔｈ４１０ｄは、アンテナに沿って「ゼロ」電流を呈し、合成電流密度波形４３０ｄは、波形λ４００ｄに等しく、これは、最大値であり、ダイポールに沿って正弦波的に分布している。
【０１０３】
１２０°（位相１２０）では、波形λ３ｔｈ４１０ｅは、最大値であり、波形λ４００ｅは、最大値より若干小さい。合成電流密度波形４３０ｅは、給電点において最大値であり、波形λ４００ｅおよびλ３ｔｈ４１０ｅの個々よりも大きい。
【０１０４】
１５０°（位相１５０）では、波形λ３ｔｈ４１０ｆは、アンテナに沿って「ゼロ」電流を呈し、合成電流密度波形４３０ｆは、波形λ４００ｆに等しく、これは、ピークの半分未満に減衰し、ゼロに接近し、およびダイポールに沿って正弦波的に分布している。
【０１０５】
１８０°（位相１８０）では、波形λ４００ｇは、アンテナに沿って「ゼロ」電流を呈し、合成電流密度波形４００ｇは、波形λ３ｔｈ４１０ｇに等しく、これは、最大であることから、給電点ならびにアンテナの遠位端および近位端において電流密度ピークを形成する。
【０１０６】
２１０°（位相２１０）では、波形λ３ｔｈ４１０ｈは、アンテナに沿って「ゼロ」電流を呈し、合成電流密度波形４３０ｈは、波形λ４００ｈに等しく、これは、反対方向における最大値に増加し、ダイポールに沿って正弦波的に分布している。
【０１０７】
２４０°（位相２４０）では、波形λ３ｔｈ４１０ｉは、最大値であり、波形λ４００ｉは、反対方向における最大値に接近している。波形λ４００ｉおよび波形λ３ｔｈ４１０ｉについて生成される電流密度は、アンテナの端部において付加的であり、給電点において反対である。結果として生じる電流密度パターン４３０ｉは、アンテナの端部において大きく、給電点における電流は小さい。
【０１０８】
２７０°（位相２７０）では、波形λ３ｔｈ４１０ｊは、アンテナに沿って「ゼロ」電流を呈し、合成電流密度波形４３０ｊは、波形λ４００ｊに等しく、これは、最大値であり、ダイポールに沿って正弦波的に分布している。
【０１０９】
３００°（位相３００）では、波形λ３ｔｈ４１０ｋは、最大値であり、波形λ４００ｋは、最大値より若干小さい。合成電流密度波形４３０ｋは、給電点において最大値であり、波形λ４００ｋおよびλ３ｔｈ４１０ｋの個々よりも大きい。
【０１１０】
３３０°（位相０）では、波形λ３ｔｈ４１０ｌは、アンテナに沿って「ゼロ」電流を呈し、合成電流密度波形４３０ｌは波形λ４００ｌに等しい。
【０１１１】
矢印Ａで示すように、周期は、繰り返し周期であり、位相０プロットにおける電流密度パターンが、図８Ｂに示す位相３３０プロットに続き得る３６０°位相角プロットと同じものを表す。
【０１１２】
０°から３３０°（それぞれ、位相０から位相３３０）の周期全体における種々の瞬間時点での電流密度パターンを検証および比較することによって、２つのマイクロ波周波数の波形による駆動時に、アンテナによって生成される合成電流密度波形３３０ａ−ｌが一時的であることが示される。より具体的には、合成電流密度波形４３０ａ−ｌにおいて、潜在的「ホットスポット」の位置、つまりアンテナの長さに沿った最大電流密度の位置は、常に変化する位置である。例えば、図８Ｂの位相１２０および位相３００では、最大電流密度は、アンテナの給電点に隣接し、位相６０および位相２４０では、最大電流密度は、アンテナの遠位端および近位端に隣接する。
【０１１３】
加えて、図８Ｂに示すように、種々の３０°間隔において、相対的最大電流密度領域の数、および関連する「ホットスポット」の数は、変化する。例えば、合成電流密度波形４３０ａ−ｌは、０°の位相角（位相０）において、３つの相対的最大電流密度領域を生成し、３０°の位相角（位相３０）において、１つの相対的最大電流密度領域を生成し、６０°の位相角（位相６０）において、２つの相対的最大電流密度領域を生成する。合成電流密度波形４３０ａ−ｌは、３０°、９０°、１５０°、２１０°、２７０°、および３３０°の位相角、それぞれ、位相３０、位相９０、位相１５０、位相２１０、位相３００°におけるプロットにおいて１つの相対的最大電流密度領域を生成する。
【０１１４】
図６Ａおよび８Ａを参照すると、一方の波形の他方の波形に対する移相によって、図６Ｂおよび図８Ｂに示すように、極めて異なる合成電流密度パターンがもたらされる。したがって、合成電流密度波形３３０ａ−ｌ、４３０ａ−ｌは、２つの波形３００および３１０、４００および４１０のそれぞれの特性（すなわち、周波数、大きさ、エネルギー含量）ならびに２つの波形３００および３１０、４００および４１０それぞれの位相関係に依存する。
【０１１５】
図６Ｂの合成電流密度波形３３０ａ−ｌと、図８Ｂの合成電流密度波形４４０ａ−ｌとの比較によって、波形３００、３１０、４００、４１０を相互に移相する効果が示される。例えば、図６Ａおよび図８Ａでは、波形λ３００は、９０°および２７０°において絶対最大値である。図６Ａでは、波形λ３ｔｈ３００相対的最大値は、波形λ３３０の相対的最大値と同相であることから、結果的に、図６Ｂに示すように、独特の組の瞬間電流密度がもたらされる。反対に、図８Ｂでは、波形λ３ｔｈ４００の相対的最大値は、波形λ４３０の相対的最大値と異相であることから、結果的に、図８Ｂに示すように、独特の組の瞬間電流密度がもたらされる。各例において、合成電流密度波形を生成するように組み合わせられる２つの波形３００、３１０および４００、４１０は、周波数の大きさが同一であるが、相互に移相されている。この移相によって、新しくかつ独特の特徴を有する合成電流密度波形３３０ａ−ｌ、４３０ａ−ｌがもたらされ、また、合成電流密度波形３３０ａ−ｌ、４３０ａ−ｌの新しくかつ独特の特徴に関連する切除領域がもたらされ得る（すなわち、合成電流密度波形３３０ａ−ｌ、４３０ａ−ｌにより駆動されるアンテナによって周囲媒体において生成される切除領域は、この一時的な電流密度に関連する形状を形成するため、切除領域の形状は、各電流密度領域からの特徴を呈し得る）。
【０１１６】
アンテナ領域に沿った経時的な最大電流密度のシフト位置の結果、周囲媒体においてアンテナによってもたらされる切除領域は、不規則な形状を有する。切除領域は、図６Ｂに示すプロットのうちの１つ以上からの特徴に類似する特徴を呈し得る。例えば、切除領域は、プロット位相０、位相６０、位相１２０、位相１８０、位相２４０、および位相３００に示す相対的電流密度領域によって生成されるアンテナの端部に隣接する１つ以上の特徴を含み得る。切除領域は、アンテナの近位端および遠位端間の１つ以上の特徴ならびにプロット位相０、位相１２０、位相１８０、および位相３００に示すような給電点に隣接する相対的電流密度領域間の１つ以上の特徴を含み得る。
【０１１７】
代替として、合成電流密度波形４００ａ−ｌによって形成される切除領域の近似は、合成電流密度波形の各相の間のエネルギー寄与によって推定され得る。合成電流密度波形の電流密度の大きさは、位相１２０°および位相３００°（位相１２０、位相３００参照）において最大値であるため、周囲媒体に寄与するエネルギーは、この瞬間時点の間に最大であり得る。これにより、これらの位相角における電流密度パターンによって関連する切除領域の一般的な全体形状がもたらされ得る。切除領域は、上述のように、種々の他の位相角中に生成される追加の特徴を含み得る。
【０１１８】
本開示のさらに別の実施形態では、マイクロ波信号間の移相は、組織へのエネルギーの深い侵入を提供する合成電流密度波形をもたらし得る。例えば、図９Ａは、２つの波形λ５００およびλ３ｔｈ５１０のプロットであり、ここで、λ３ｔｈ５１０は、λ５００の３分の１の調波であり、λ５００およびλ３ｔｈ５１０は、相互に異相である。波形λ５００は、λ５００の時間スケールに対して６０°だけ波形λ３ｔｈ５１０に先行する（または、λ３ｔｈ５１０の時間スケールに対して１８０°遅れる）。プロットにおいて、時間は、波形λ５００の時間スケールまたは「位相角」で表され、波形５００、５１０の大きさは正規化されている。
【０１１９】
図９Ｂは、複数の瞬間時点における図９Ａからの２つの波形λ５００およびλ３ｔｈ５１０と、合成電流密度波形５３０ａ−５３０ｌの電流密度パターンとを示す。時間間隔は、３０°単位でシフトされ、それによって、２つの波形５００ａ−５００ｌ、５１０ａ−５００ｌ、および合成電流密度波形５３０ａ−５００ｌの瞬間電流密度パターンの変化を示す。図９Ｂにおけるプロット毎に、アンテナ「給電点」は、ｘ＝１．５にあると想定することが可能である。プロットは、アンテナの「端部」が０および３にあるように、共振周波数に正規化される。アンテナ「端部」における電流は、ゼロの大きさによって理想化される。本実施形態は、平衡型ダイポールアンテナを示すが、本明細書において示す実施形態は、例えば、不平衡型ダイポールアンテナおよび単極アンテナ等の、他の型のアンテナと使用してもよい。
【０１２０】
０°（位相０）では、波形λ５００ａは、アンテナに沿って「ゼロ」電流を呈し、波形λ３ｔｈ５１０ａは最大値である。合成電流密度波形５３０ａは、波形λ３ｔｈ５１０ａによって生成される電流密度パターンに等しい。
【０１２１】
３０°（位相３０）では、波形λ３ｔｈ５１０ｂは、最大値であり、波形λ５００ｂは、反対方向における絶対ピークの約半分に増加している。合成電流密度波形５３０ｂは、アンテナ給電点に隣接して最大電流密度と、アンテナの端部に隣接して相対的最大電流密度とを含む。
【０１２２】
６０°（位相６０）では、波形λ３ｔｈ５１０ｃは、アンテナに沿って「ゼロ」電流を呈し、合成電流密度波形５３０ｃは、波形λ５００ｃに等しく、これは、最大値に接近している。
【０１２３】
９０°（位相９０）では、波形λ５００ｄおよびλ３ｔｈ５１０ｄは、最大値であり、合成電流密度波形５３０ｄは、給電点において最大電流密度を生成し、波形λ５００ｄおよびλ３ｔｈ５１０ｄの個々の電流密度の約２倍に等しい。
【０１２４】
１２０°（位相１２０）では、波形λ３ｔｈ５１０ｅは、アンテナに沿って「ゼロ」電流を呈し、合成電流密度波形５３０ｅは、波形λ５００ｅに等しく、これは、最大値から減少している。
【０１２５】
１５０°（位相１５０）では、波形λ３ｔｈ５１０ｆは、最大値であり、波形λ５００ｆは、反対方向の絶対ピークの約半分に減少している。合成電流密度波形５３０ｆは、アンテナの各端部に隣接して最大電流密度と、アンテナ給電点において相対的最大電流密度とを含む。
【０１２６】
１８０°（位相１８０）では、波形λ５００ｇは、アンテナに沿って「ゼロ」電流を呈し、波形λ３ｔｈ５１０ｇは、最大値である。合成電流密度波形５３０ｇは、波形λ３ｔｈ５１０ｇによって生成される電流密度パターンに等しい。
【０１２７】
２１０°（位相２１０）では、波形λ３ｔｈ５１０ｈは、最大値であり、波形λ５００ｈは、反対方向の絶対ピークの約半分に減少している。合成電流密度波形５３０ｈは、アンテナの各端部に隣接して最大電流密度と、アンテナ給電点において相対的最大電流密度とを含む。
【０１２８】
２４０°（位相２４０）では、波形λ３ｔｈ５１０ｉは、アンテナに沿って「ゼロ」電流を呈し、合成電流密度波形５３０ｉは、波形λ５００ｉと同じであり、これは最大値に減少している。
【０１２９】
２７０°（位相２７０）では、波形λ５００ｊおよびλ３ｔｈ５１０ｊは、最大値であり、合成電流密度波形５３０ｄは、給電点において最大電流密度を生成し、波形λ５００およびλ３ｔｈ５１０ｄの個々の電流密度の約２倍に等しい。電流は、大きさにおいて同じであり、プロット位相９０における合成電流密度波形５３０ｄにより生成される電流とは反対である。
【０１３０】
３００°（位相３００）では、波形λ３ｔｈ５１０ｋは、アンテナに沿って「ゼロ」電流を呈し、合成電流密度波形５３０ｋは波形λ５００ｋに等しく、これは、最大値から減少している。
【０１３１】
［００１４］３３０°（位相０）では、波形λ３ｔｈ５１０ｌは、最大値であり、波形λ５００ｌは、反対方向における絶対ピークの約半分に減少している。合成電流密度波形５３０ｌは、アンテナの各端部に隣接して最大電流密度と、アンテナ給電点において相対的最大電流密度とを含む。
【０１３２】
矢印Ａで示すように、サイクルは、繰返しサイクルであり、位相０プロットにおける電流密度パターンが、図９Ｂに示す位相３３０プロットに続く３６０°位相角プロットと同じものを表す。
【０１３３】
図６Ａ、図８Ａ、および図９Ａを参照すると、一方の波形の他方の波形に対する移相によって、組織へのエネルギーへの深い侵入がもたらされ得る。一般に、図６Ａおよび図８Ａにおけるプロットは、アンテナの給電点および端部の両方においてエネルギー侵入を提供し、一方、図９Ａのプロットは、給電点において最大エネルギー侵入を提供する。例えば、図９Ａに示すように、波形λ５００およびλ３ｔｈ５１０の両方は、９０°および２７０°において、同一の方向に最大の大きさにある。９０°および２７０°、位相９０、位相２７０における図９Ｂの電流密度波形プロットは、合成電流密度波形５３０ｄ、５３０ｊが、組織への最大エネルギー侵入を提供することをさらに示す。
【０１３４】
図５のマイクロ波エネルギー発生回路１５０は、種々の周波数および／または位相の組み合わせを有する第１および第２のマイクロ波信号を組み合わせて、上述のような、所望の合成電流密度波形を生成し得る。図１０−図１６は、特定の周波数および位相の組み合わせをさらに示す。図１０−図１６の各々は、結果として生じる波形を生成するように組み合わせられる第１および第２のマイクロ波信号が最大である瞬間電流密度パターンのプロットを含む。また、合成電流密度波形は、瞬間電流密度波形であり、図６Ａおよび図６Ｂ、図８Ａおよび図８Ｂ、ならびに図９Ａおよび図９Ｂに示すように、単に、可変電流密度波形の例示的な例である。
【０１３５】
図１０は、ポートＡに供給される波長λ３００を有するマイクロ波信号と、ポートＢに供給される波長λ５ｔｈ３３２を有するマイクロ波信号と、合成電流密度波形３３２とに関する電流密度プロットを示す。ポートＡおよびポートＢにおける波形は、同相であり、１：１の強度レベルを有する。合成電流密度の大きさは３３６として示され、以下に等しい。
【０１３６】
Ａｂｓ（λ＋λ５ｔｈ）
電流密度は、近位放射部分２１６ａの中間点近傍および遠位放射部分２１６ｂの中間点近傍において最大値である。加えて、第２の相対的電流密度最大値は、アンテナ２１６の遠位端の近位、およびアンテナ２１６の近位端の遠位に位置する。電流密度は、アンテナ２１６の中間点、アンテナ２１６の終点、ならびに遠位および近位放射部分２１６ａ、２１６ｂの両方における最大電流密度と相対最大電流密度とのうちの各々の間のほぼ中間において最低値である。
【０１３７】
波形λ３００と組み合わせたときに、より高い周波数の波形λ５ｔｈ３２０は、近位アンテナ部分２１６ａの近位端に隣接して、および遠位アンテナ部分２１６ｂの遠位端に隣接して相対的最大電流密度部分を提供する。より高い周波数波形λ５ｔｈは、さらにアンテナの端部側に相対的最大電流密度部分を配置する。
【０１３８】
図１１は、ポートＡに供給される波長λ３００を有するマイクロ波信号と、ポートＢに供給される波長λ５ｔｈ３２２を有するマイクロ波信号と、合成電流密度波形３３６とに関する電流密度プロットを示す。波形λ３００は、λ位相角において３６°（λ５ｔｈ位相角において１８０°）だけλ５ｔｈ３２２波形に先行する。ポートＡおよびポートＢは、３６度移相され、１：１の強度レベルを有する。合成電流密度の大きさは、３３６として示され、以下に等しい。
【０１３９】
Ａｂｓ（λ＋λ５ｔｈ＠１８０°）
合成電流密度波形３３６は、中間点において「ゼロ」電流を呈し、最大電流密度部分および相対的最大電流密度部分は、アンテナ２１６の近位端および遠位端２１６ａ、２１６ｂ側にある。
【０１４０】
図１２は、ポートＡに供給される波長λ３ｒｄ３１０を有するマイクロ波信号と、ポートＢに供給される波長λ５ｔｈ３２０を有するマイクロ波信号と、合成電流密度波形３４０とに関する電流密度プロットを示す。ポートＡおよびポートＢにおける波形は、同相であり、１：１の強度レベルを有する。λ３００波形の電流密度は、参照のために提供される。ポートＣにおける波形の合成電流密度３４０の大きさは、以下に等しい。
【０１４１】
Ａｂｓ（λ３ｒｄ＋λ５ｔｈ）
合成電流密度波形３４０は、中間点において「ゼロ」電流を呈し、最大電流密度部分は、アンテナ２１６の近位端および遠位端２１６ａ、２１６ｂに隣接する。２つの相対的電流密度最大値は、給電点と最大電流密度部分との間に位置する。電流密度は、アンテナ２１６の遠位端および近位端、アンテナ２１６の中間点、ならびに遠位および近位放射部分２１６ａ、２１６ｂの中間点近傍において最大値である。一般に、電流密度は、アンテナ２１６の遠位端および近位端側に集中する。
【０１４２】
図１３は、ポートＡに供給される波長λ３ｒｄ３１２を有するマイクロ波信号と、ポートＢに供給される波長λ５ｔｈ３２０を有するマイクロ波信号と、合成電流密度波形３４２とに関する電流密度プロットを示す。ポートＡおよびポートＢにおける波形は、同相であり、３：１の強度レベルを有する。波長λ３００を有するマイクロ波波形は、参照のために提供される。ポートＣにおける波形の合成電流密度の大きさは、３４２と示され、以下に等しい。
【０１４３】
Ａｂｓ［（λ３ｒｄ＊３）＋λ５ｔｈ）］
合成電流密度波形は、アンテナ２１６の近位端および遠位端２１６ａ、２１６ｂ近傍で最大である。また、相対的最大電流密度は、アンテナ２１６の中間点付近に中心がある。電流密度は、アンテナ２１６の近位端および遠位端２１６ａ、２１６ｂにおいて、ならびに給電点と最大電流密度部分との間の中間において最小値である。一般に、電流密度３４２は、アンテナ２１６の遠位端近傍、アンテナ２１６の近位端近傍、およびアンテナ２１６の中間点付近に集中する。
【０１４４】
図１３に示す合成電流密度波形３４２は、マイクロ波加熱および伝導加熱の両方により切除領域を有利に生成する波形に関する例を提供する。マイクロ波加熱は、電流密度パターン３４０を生成し、近位端および遠位端２１６ａ、２１６ｂ側にエネルギー送達が集中する。給電点、つまり最大電流密度領域間の中間における組織部分は、マイクロ波加熱から、ならびに給電点の近位および遠位における最大電流密度領域から伝導されるエネルギーからエネルギーを受ける。
【０１４５】
図１４は、ポートＡに供給される波長λ３ｒｄ３１０を有するマイクロ波信号と、ポートＢに供給される波長λ５ｔｈ３２２を有するマイクロ波信号と、合成電流密度波形３４４とに関する電流密度プロットを示す。ポートＡおよびポートＢにおける波形は、λ５ｔｈのスケールにおいて１８０°移相され、１：１の強度レベルを有する。波長λ３００を有するマイクロ波波形は、参照のために提供される。ポートＣにおける波形の合成電流密度の大きさは、３４４と示され、以下に等しい。
【０１４６】
Ａｂｓ（λ３ｒｄ＋λ５ｔｈ＠１８０°）
電流密度は、アンテナ２１６の中間点において最大であり、λ３ｔｈ３１０波形およびλ５ｔｈ波形３２２の電流密度は、最大値である。第１の対の相対的電流密度最大値は、近位および遠位放射部分２１６ａ、２１６ｂの中間点近傍に位置し、それよりも小さい第２の対の相対的電流密度最大値は、アンテナ２１６の近位端および遠位端付近にある。電流密度は、最大電流密度と第１の対の相対的電流密度最大値との間、ならびに第１の対の相対的電流密度最大値と第２の対の相対的電流密度最大値との間において最小値である。一般に、合成電流密度波形３４４は、λ波形３００の最大電流密度をさらに越える。したがって、λ３ｒｄ３１０＋λ５ｔｈ＠１８０°の波形３４４およびλ波形３００は、サイズおよび形状が類似した切除領域をもたらし得る。
【０１４７】
図１５は、ポートＡに供給される波長λ３ｒｄ３１４を有するマイクロ波信号と、ポートＢに供給される波長λ５ｔｈ３２２を有するマイクロ波信号と、合成電流密度波形３４６とに関する電流密度プロットを示す。ポートＡおよびポートＢにおける波形は、λ５ｔｈのスケールにおいて１８０°移相され、１：１の強度レベルを有する。波長λ３００を有するマイクロ波波形は、参照のために提供される。ポートＣにおける波形の合成電流密度の大きさは、３４６と示され、以下に等しい。
【０１４８】
Ａｂｓ（（λ３ｒｄ＊３）＋λ５ｔｈ＠１８０°）
電流密度は、アンテナの中間点において最大であり、対の相対的電流密度最大値は、近位および遠位放射部分２１６ａ、２１６ｂの中間点近傍に位置する。電流密度は、最大電流密度と相対的電流密度最大値の各々との間において最小値である。一般に、電流密度３４６の大きさは、波長λ３００を有するマイクロ波波形の電流密度にまで拡大し、それを越える。したがって、λ３ｒｄ＊３＋λ５ｔｈ＠１８０°の波形は、波形λ３００よりも大きいサイズでない場合、サイズおよび形状が類似した切除領域をもたらし得る。
【０１４９】
図１０−図１５に示すように、また上述のように、種々の周波数、位相関係、および強度におけるマイクロ波波形を組み合わせることによって、複雑な合成電流密度波形が生成される。したがって、上文に提供される図面および波形は、例証目的であり、限定するものとして解釈されるべきではない。
【０１５０】
本開示のさらに別の実施形態では、他の組織および／またはエネルギー特性も用いて、例えば、組織温度、周囲媒体に供給される電力、および周囲媒体から反射される電力等のマイクロ波信号の特性を判断または選択してもよい。具体的には、マイクロ波発生器は、測定値に基づいて、エネルギー送達の１つ以上の特性を動的に調整し得る。代替として、図５におけるプロセッサ１５１は、複数の過去に入力したエネルギー送達パラメータの組み合わせと、結果として生じる電流密度パターンとを格納してもよく、エネルギー送達パラメータの組み合わせの１つ以上は、切除領域をもたらすように選択され得る。
【０１５１】
本開示のいくつかの実施形態について、図面において図示し、および／または本明細書において説明したが、当技術分野が可能にする幅広い対象範囲において、本開示が解釈されること、ならびに本明細書が同様に解釈されることを意図することから、本開示がその実施形態に限定されることは意図されない。ゆえに、上記説明は、限定するものとして解釈されるべきではなく、単に、特定の実施形態の例示として解釈されるべきである。当業者は、本明細書に添付される請求項の範囲および精神内における他の修正を想定するであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【外国語明細書】
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