(57)【要約】      （修正有）【課題】組織切除用途における使用に適したアンテナアセンブリを有する電気外科デバイスを提供する。【解決手段】モノポールアンテナアセンブリ１５００は、誘電材料１５２０によって囲まれ、接地平面１５３０によって裏打ちされるモノポールアンテナ要素１５１０を含むモノポール放射区間１５５０と、先端１５０５と、モノポールアンテナ要素１５１０および伝送線１５４０に電気的に結合されるコネクタ１５４５とを含む。接地平面１５３０は、例えばマイクロ波放射などの電磁放射を標的とする組織の中に向けるように構成される。【選択図】図１５
2010088899.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
標的組織にエネルギを向けるデバイスであって、
誘電材料によって囲まれるモノポールアンテナ要素を有するモノモールアンテナ放射区間と、該モノポールアンテナ放射区間の近位端に配置される接地平面とを含むモノポールアンテナアセンブリを備え、
該接地平面は該標的組織の中にエネルギを向けるように構成される、デバイス。
【請求項２】
前記誘電材料は、前記モノポール放射区間の動作波長を減少させる、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記誘電材料は、組織の電気的特性動力学から動作波長を保護する、請求項２に記載のデバイス。
【請求項４】
近位端および遠位端を有し、マイクロ波エネルギの伝送に適した伝送線であって、該伝送線の該近位端はマイクロ波エネルギ供給源に結合され、該伝送線の該遠位端は、前記モノポールアンテナアセンブリの近位端と動作可能に連絡する、伝送線をさらに備えている、請求項１に記載のデバイス。
【請求項５】
標的組織にエネルギを向けるデバイスであって、
接地平面と、
複数のモノポールアンテナアセンブリであって、各モノポールアンテナアセンブリは、誘電材料によって囲まれるモノポールアンテナ要素を有するモノポールアンテナ放射区間を含み、各モノポールアンテナ放射区間の近位端は該接地平面に電気的に結合される、モノポールアンテナアセンブリと、
該複数のモノポールアンテナアセンブリの各々の中にエネルギを駆動する電力分割器であって、該電力分割器は、各モノポールアンテナ要素に電気的に結合される、電力分割器と
を備えている、デバイス。
【請求項６】
前記接地平面は、前記標的組織の中にエネルギを向けるように構成される、請求項５に記載のデバイス。
【請求項７】
電力分割器は、前記複数のモノポールアンテナアセンブリに実質的に等しい電力分割を提供するマルチウェイ電力分割器である、請求項５に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（１．技術分野）
本開示は、アンテナに関し、より詳細には、組織切除用途の使用に適した、アンテナアセンブリ付き電気外科デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
（２．関連技術の考察）
特定の疾患の治療は、悪性腫瘍の破壊を必要とする。電磁放射は、腫瘍細胞を加熱および破壊するために用いられ得る。治療は、切除プローブを癌性腫瘍が識別された組織の中に挿入することを伴い得る。プローブが一旦位置を決められると、電磁エネルギはプローブを通過して周囲の組織に入る。
【０００３】
癌などの疾患の治療において、特定のタイプの癌細胞は、通常健康な細胞に有害な温度よりもわずかに低い上昇した温度で変性することが見出されている。高体温療法などの公知の治療方法は、回復不能の細胞破壊が起る温度より低く隣接する健康な細胞を維持しながら、電磁放射を用い、４１℃より高い温度に罹病細胞を加熱する。これらの方法は、電磁放射を与え、組織を加熱し、切除しかつ／または凝固させることを伴う。マイクロ波エネルギは、これらの方法を実行するために、時折用いられる。電磁放射を利用し、組織を加熱する他の処置もまた、組織の凝固、切断および／または切除を含む。
【０００４】
電磁放射を利用する電気外科デバイスは、様々な使用法および用途のために開発された。短期間に高集中のエネルギを提供し、様々な組織に切断および凝固の効果を達成するために用いられ得る多数のデバイスが利用可能である。切除処置を実行するために用いられ得る多数の異なるタイプの装置がある。典型的には、切除処置における使用のためのマイクロ波装置は、エネルギ供給源として機能を果たすマイクロ波発電機と、標的組織にエネルギを向けるためのアンテナアセンブリを有するマイクロ波外科手術器械とを含む。マイクロ波発電機および外科手術器械は、典型的にはケーブルアセンブリによって動作可能に結合され、該ケーブルアセンブリは、マイクロ波エネルギを発電機から器械に伝送し、器械と発電機との間に制御信号、フィードバック信号および識別信号を通信するための複数の導体を有する。
【０００５】
マイクロ波エネルギは、典型的には、組織を貫通し得るアンテナアセンブリを介して与えられる。モノポール、ダイポールおよびヘリカルなどのいくつかのタイプのアンテナアセンブリが公知である。モノポールアンテナアセンブリおよびダイポールアンテナアセンブリにおいて、マイクロ波エネルギは、概して導体の軸から垂直に離れるように放射する。ヘリカルアンテナアセンブリは、２つの主要な動作モード、すなわち、法線方向モード（横型）および軸方向モード（縦型）を有する。法線方向モードの動作において、へリックスによって放射される場は、ヘリックスの軸に対する垂直面において最大である。軸方向モードにおいて、最大放射はヘリックスの軸方向である。
【０００６】
典型的なヘリカルアンテナは、図１に例示され、コイル巻きされ軸１２０を有するヘリックスを形成し、導体接地平面１１０によって支持される導線１００を含む。ヘリカルアンテナを定義する基本的な幾何学的パラメータは、へリックスの直径Ｄおよび円周Ｃ（ここで、Ｃ＝πＤ）、ヘリックスの巻き数Ｎ、巻き間の中心から中心までの間隔Ｓ、ピッチ角度α（ここで、α＝ａｒｃ  ｔａｎ（Ｓ／πＤ））、へリックスの軸長Ａ（ここで、Ａ＝Ｎ×Ｓ）を含む。ヘリックスの円周が軸長および波長と比較して小さいとき、ヘリカルアンテナは法線方向モードで放射する（ダイポールアンテナ放射と同様に）。ヘリックスの円周が約１波長であるとき、ヘリカルアンテナは軸方向モードで動作する。典型的には、ヘリカルアンテナは、Ｃ＜０．４λ（λは波長）であるとき、法線方向モードで放射し、約０．７５λ＜Ｃ＜１．３λに対して軸方向モードで放射する。
【０００７】
特定の処置中において、マイクロ波エネルギが周囲の組織の中に放射する程度を評価することが困難であり得、このことは、切除される標的組織の面積または体積を決定すること困難にし得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（概要）
本開示は、標的組織にエネルギを向けるデバイスであって、誘電材料によって囲まれるモノポールアンテナ要素を有するモノポールアンテナ放射区間を含むモノポールアンテナアセンブリを含む、デバイスに関する。モノポールアンテナアセンブリはまたモノポールアンテナ放射区間の近位端に配置される接地平面を含み、接地平面は標的組織の中にエネルギを向けるように構成される。
【０００９】
本開示はまた、標的組織にエネルギを向け、接地平面と、若干数のアンテナアセンブリＮであって、ここでＮは１より大きい整数である、アンテナアセンブリとを含むデバイスに関する。各モノポールアンテナアセンブリは誘電材料によって囲まれるモノポールアンテナ要素を有するモノポールアンテナ放射区間を含み、この場合、各モノポールアンテナ放射区間の近位端は接地平面に電気的に結合される。デバイスはまたＮ個のモノポールアンテナアセンブリの各々の中にエネルギを駆動する電力分割器を含み、この場合、電力分割器は各モノポールアンテナ要素に電気的に結合される。
【００１０】
現在開示されるアンテナアセンブリの目的および特徴は、該アンテナアセンブリの実施形態の説明が添付の図面を参照して読まれるとき、当業者にとって容易に明らかとなる。
【００１１】
例えば、本発明は以下のことを提供する。
【００１２】
(項目１）
標的組織にエネルギを向けるデバイスであって、
誘電材料によって囲まれるモノポールアンテナ要素を有するモノモールアンテナ放射区間と、該モノポールアンテナ放射区間の近位端に配置される接地平面とを含むモノポールアンテナアセンブリを備え、
該接地平面は該標的組織の中にエネルギを向けるように構成される、デバイス。
【００１３】
(項目２）
上記誘電材料は、上記モノポール放射区間の動作波長を減少させる、上記項目のいずれか１項に記載のデバイス。
【００１４】
(項目３）
上記誘電材料は、組織の電気的特性動力学から動作波長を保護する、上記項目のいずれか１項に記載のデバイス。
【００１５】
(項目４）
近位端および遠位端を有し、マイクロ波エネルギの伝送に適した伝送線であって、該伝送線の該近位端はマイクロ波エネルギ供給源に結合され、該伝送線の該遠位端は、上記モノポールアンテナアセンブリの近位端と動作可能に連絡する、伝送線をさらに備えている、上記項目のいずれか１項に記載のデバイス。
【００１６】
(項目５）
標的組織にエネルギを向けるデバイスであって、
接地平面と、
複数のモノポールアンテナアセンブリであって、各モノポールアンテナアセンブリは、誘電材料によって囲まれるモノポールアンテナ要素を有するモノポールアンテナ放射区間を含み、各モノポールアンテナ放射区間の近位端は該接地平面に電気的に結合される、モノポールアンテナアセンブリと、
該複数のモノポールアンテナアセンブリの各々の中にエネルギを駆動する電力分割器であって、該電力分割器は、各モノポールアンテナ要素に電気的に結合される、電力分割器と
を備えている、デバイス。
【００１７】
(項目６）
上記接地平面は、上記標的組織の中にエネルギを向けるように構成される、上記項目のいずれか１項に記載のデバイス。
【００１８】
(項目７）
電力分割器は、上記複数のモノポールアンテナアセンブリに実質的に等しい電力分割を提供するマルチウェイ電力分割器である、上記項目のいずれか１項に記載のデバイス。
【００１９】
（摘要）
標的組織にエネルギを向けるデバイスは、誘電材料によって囲まれるモノポールアンテナ要素を有するモノモールアンテナ放射区間を含むモノポールアンテナアセンブリを含む。モノポールアンテナアセンブリはまた、モノポールアンテナ放射区間の近位端に配置される接地平面を含み、この場合、接地平面は、標的組織の中にエネルギを向けるように構成される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、ヘリカルアンテナの基本的な形状を示す概略図である。
【図２】図２は、本開示の実施形態に従うヘリカルアンテナアセンブリの概略図である。
【図３】図３は、図２に例示されるヘリカルアンテナアセンブリの斜視図であり、軸方向モードにおける伝送パターンを示す。
【図４】図４は、本開示の実施形態に従うヘリカルアンテナアセンブリの概略図である。
【図５】図５は、本開示の実施形態に従う、３つのヘリカルアンテナアセンブリを含む電気外科デバイスの概略図である。
【図６Ａ】図６Ａは、本開示に従う、ヘリカルアンテナアセンブリの別の実施形態の概略図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、線ＩＩ−ＩＩに沿って取られた図６Ａに示されるヘリカルアンテナアセンブリの一部分の斜視図である。
【図７】図７は、図６Ｂのヘリカルアンテナアセンブリの断面図である。
【図８】図８は、本開示の実施形態に従う、ヘリカルアンテナ要素の内部に位置を定められる誘電材料と共に示される図６Ｂのヘリカルアンテナアセンブリの断面図である。
【図９Ａ】図９Ａは、本開示に従う、ヘリカルアンテナアセンブリの別の実施形態の概略図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、図９Ａに示されるヘリカルアンテナアセンブリの一部分の斜視図である。
【図１０】図１０は、本開示の実施形態に従う、循環する流体と共に示される図９Ｂのヘリカルアンテナアセンブリの斜視図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、本開示に従う、ヘリカルアンテナアセンブリのさらに別の実施形態の概略図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、図１１Ａに示されるヘリカルアンテナアセンブリの一部分の斜視図である。
【図１２】図１２は、本開示の実施形態に従う、標的組織にエネルギを向ける方法を例示するフローチャートである。
【図１３Ａ】図１３Ａおよび図１３Ｂは、本開示の実施形態に従う、可動シェルを含むヘリカルアンテナアセンブリの概略図である。
【図１３Ｂ】図１３Ａおよび図１３Ｂは、本開示の実施形態に従う、可動シェルを含むヘリカルアンテナアセンブリの概略図である。
【図１４】図１４は、ヘリカルアンテナアセンブリの動作の前に、標的組織の表面に位置を決められる、本開示の実施形態に従うヘリカルアンテナアセンブリの斜視図である。
【図１５】図１５は、本開示の実施形態に従うモノポールアンテナアセンブリの概略図である。
【図１６】図１６は、図１５のモノポールアンテナアセンブリの斜視図であり、伝送パターンを示す。
【図１７】図１７は、標的外科手術部位に位置を決められ、生物学的組織の一部分の中に放射されるマイクロ波の熱効果を概略的に例示する、図１５および図１６のモノポールアンテナアセンブリの概略図である。
【図１８Ａ】図１８Ａおよび図１８Ｂは、本開示の実施形態に従う、複数のモノポールアンテナアセンブリを含む電気外科デバイスの概略図である。
【図１８Ｂ】図１８Ａおよび図１８Ｂは、本開示の実施形態に従う、複数のモノポールアンテナアセンブリを含む電気外科デバイスの概略図である。
【図１９】図１９は、標的外科手術部位に位置を決められ、生物学的組織の一部分の中に放射されるマイクロ波エネルギの熱効果を概略的に例示する、本開示の実施形態に従う、複数のモノポールアンテナアセンブリを含む電気外科デバイスの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（詳細な説明）
現在開示されるアンテナアセンブリの実施形態が以下に、添付の図面を参照して説明される。同様の参照数字は、図の説明全体を通して類似または同一の要素を表し得る。
【００２２】
本明細書において用いられるように、フレーズ「切除処置」は、概してマイクロ波切除またはマイクロ波切除支援の切除などの任意の切除処置をいう。本明細書において用いられるように、用語「マイクロ波」は、概して、３００メガヘルツ（ＭＨｚ）（３×１０８サイクル／秒）〜３００ギガヘルツ（ＧＨｚ）（３×１０１１サイクル／秒）の周波数範囲の電磁波をいう。本明細書において用いられるように、フレーズ「伝送線」は、概して１つの地点から別の地点への信号の伝搬のために用いられ得る任意の伝送媒体をいう。
【００２３】
本開示の様々な実施形態は、組織を治療するための電気外科デバイスと、標的組織に電磁放射を向ける方法とを提供する。実施形態は、マイクロ波周波数または他の周波数で電磁放射を用いて実装され得る。様々な実施形態に従って、ヘリカルアンテナアセンブリは、切除処置などの処置の経過中の種々の段階において軸方向モードおよび法線方向モードで放射する能力がある。組織は、ヘリカルアンテナアセンブリを再位置決めすることなく、アンテナの放射区間の周りおよび放射区間の遠位において切除され得る。多数のヘリカルアンテナアセンブリが、様々に配置された構成で用いられ得る。例えば、多数のヘリカルアンテナアセンブリは、標的組織を実質的に同時に切除するために、互いに平行に配置され得る。
【００２４】
現在開示されるヘリカルアンテナアセンブリの様々な実施形態は、マイクロ波切除および／またはマイクロ波切除支援の外科手術切除のために組織を事前に凝固させる使用に適している。以下に説明される様々な方法はマイクロ波切除および標的組織の完全な破壊を目標にするが、電磁放射を向ける方法が、例えば心臓組織内の電気的インパルスの伝導を防ぐなどのために標的組織が部分的に破壊または損傷される他の療法と共に用いられ得ることは理解されるべきである。
【００２５】
様々な実施形態に従う、ヘリカルアンテナアセンブリを含む電気外科デバイスは、切除を遠位で行うために最初に軸方向モードで用いられ、アンテナの放射区間の周りの領域において切除を行うためにその後法線方向モードで用いられ得る。あるいは、電気外科デバイスは、アンテナの放射区間の周りの領域において切除を行うために最初に法線方向モードで用いられ、切除を遠位領域において行うために次に軸方向モードで用いられ得る。軸方向モードおよび法線方向モードの動作の継続時間ならびに軸方向モードおよび法線方向モードの動作の順序付けがヘリカルアンテナアセンブリの特定の用途に従って変化されることは理解されるべきである。
【００２６】
図２および図３は、本開示の実施形態に従うヘリカルアンテナアセンブリを示す。図２を参照すると、ヘリカルアンテナアセンブリ２００は、ヘリカルアンテナ要素２１０と、接地平面２２０と、ヘリカルアンテナ要素２１０に結合されるコネクタ２５０と、ハウジング２３０とを含む。ヘリカルアンテナ要素２１０は、鋼、ベリリウム銅または銀メッキ銅などの任意の適切な材料から形成され得る。ヘリカルアンテナ要素２１０の外径Ｄおよびヘリカルアンテナ要素２１０の巻き数は、ヘリカルアンテナアセンブリの特定の用途に従って変化され得る。ハウジング２３０は、非伝導ポリマーなどの誘電非伝導材料または電気的非伝導材料から形成される。ハウジング２３０は、特定の外科手術目的に従ってまたは特定の外科手術ニーズに適応させるために、様々な形状および大きさで構成され得る。図３を参照すると、軸方向モードで動作するヘリカルアンテナアセンブリ２００が示され、この場合、伝送パターン３１０はヘリカルアンテナアセンブリ２００の遠位端から外側に放射する。
【００２７】
図４は、本開示の別の実施形態に従うヘリカルアンテナアセンブリを示す。図４を参照すると、ヘリカルアセンブリ４００は、組織「Ｔ」の標的体積４８０にマイクロ波エネルギなどの電磁エネルギを送達するように位置を決められて示される。ヘリカルアンテナアセンブリ４００が軸方向モードで放射するとき、下向きの矢印によって示されるように、組織「Ｔ」の部分４４３が、ヘリカルアンテナ放射区間の遠位で切除される。ヘリカルアンテナアセンブリ４００が法線方向モードで放射するとき、左右の矢印によって示されるように、組織「Ｔ」の部分４４５が、ヘリカルアンテナ放射区間の周りで切除される。ヘリカルアンテナ放射区間は、図６Ａおよび図６Ｂを参照して、本開示において後に説明される。例えば誘電ゲルなどの誘電材料が、結合を改善するために、ヘリカルアンテナ放射区間と組織「Ｔ」との間に用いられ得る。
【００２８】
図５は、本開示の別の実施形態に従う３つのヘリカルアンテナアセンブリを含む電気外科デバイスを示す。電気外科デバイス５００は、第１のヘリカルアンテナアセンブリ５１０Ａと、第２のヘリカルアンテナアセンブリ５１０Ｂと、第３のヘリカルアンテナアセンブリ５１０Ｃと、伝送線５５０に結合されたハウジング部分５８０とを含む。ハウジング部分５８０は、金属もしくはプラスチックまたはそれらの組み合わせなどの任意の適切な材料から構成され得る。ハウジング部分５８０の形状および大きさは、図５に描かれた構成から変更され得る。
【００２９】
第１、第２および第３のヘリカルアンテナアセンブリ５１０Ａ、５１０Ｂおよび５１０Ｃはそれぞれ、ハウジング部分５８０の遠位端から長手方向に延び、互いに実質的に等しく間隔を空けかつ実質的に互いに平行に配置されているが、ヘリカルアンテナアセンブリの数、形状、大きさおよび相対的な間隔は、図５に描かれた構成から変更され得る。例えば、電気外科デバイスは、より大きい標的組織を実質的に同時に切除するために、２×３マトリックスまたは他の適切なパターンで配置される６個のヘリカルアンテナアセンブリを含み得る。電気外科デバイスは任意の数のヘリカルアンテナアセンブリ（または任意の数の、１つ以上のヘリカルアンテナアセンブリのセット）を利用し得、各ヘリカルアンテナアセンブリ（またはヘリカルアンテナアセンブリのセット）は任意の数の他のヘリカルアンテナアセンブリ（またはヘリカルアンテナアセンブリのセット）に対して、独立してまたは実質的に同時に動作可能であることが本明細書において意図される。
【００３０】
第１、第２および第３のヘリカルアンテナアセンブリ５１０Ａ、５１０Ｂおよび５１０Ｃは、軸方向に硬く、組織の貫通を可能にし得る。例えば、第１、第２および第３のヘリカルアンテナアセンブリ５１０Ａ、５１０Ｂおよび５１０Ｃは、体に対し最小の侵襲性であるほど十分に直径が小さくあり得、このことは、より侵襲的である体の貫通のために必要とされ得る患者の準備時間を減少させ得る。図６Ａに示されるように、ヘリカルアンテナアセンブリ６００は先端６６５を含み、先端６６５は、組織の貫通を容易にするのに好都合に構成される。第１、第２および第３のヘリカルアンテナアセンブリ５１０Ａ、５１０Ｂおよび５１０Ｃもまた、先端部分を含み得る。ヘリカルアンテナアセンブリ５１０Ａ、５１０Ｂおよび５１０Ｃは、組織の中に直接に挿入されるか、例えば静脈、針もしくはカテーテルなどの管腔を通って、外科手術中臨床医によって体内に配置されるか、または他の適切な方法によって体に位置を決められる。電気外科デバイス５００は、ヘリカルアンテナアセンブリ（例えば、５１０Ａ、５１０Ｂおよび５１０Ｃ）および／またはモノポールアンテナアセンブリ（例えば、図１９に示される１９２０）の任意の組み合わせを含み得る。
【００３１】
電気外科デバイス５００は、第１、第２および第３のヘリカルアンテナアセンブリ５１０Ａ、５１０Ｂおよび５１０Ｃの各々の中にエネルギを駆動するために、ハウジング部分５８０内に配置される電力分割器（図示されていない）を含み得る。伝送線５５０は、出力信号を生成するために電気外科発電機（図示されていない）に結合される。第１の周波数ｆ１は、軸方向モード（第１の波長λ１）に用いられ、第２の周波数ｆ２は、法線方向モード（第２の波長λ２）に用いられる。例えば、λ２は、λ１よりも約２〜３倍大きい場合があり、ヘリックスの円周Ｃは、約０．８λ１〜約０．１２λ１の範囲内にあり、かつＣ＜０．４λ２であり得る。
【００３２】
図６Ａに示される実施形態を参照すると、ヘリカルアンテナアセンブリ６００は、ヘリカルアンテナ放射区間６６０と、先端部分６６５とを含む。先端部分６６５は、組織を貫通するのに好都合に構成される。図６Ａに示される先端部分６６５の表面は概して平らであるが、様々な実施形態に従うその先端部分６６５の表面は湾曲させられ得るか、または平らな部分、傾斜させられた部分、もしくは湾曲させられた部分の組み合わせを含み得る。先端部分６６５の形状および大きさは、図６Ａに描かれる構成から変更され得る。ヘリカルアンテナ放射区間６６０は、ヘリカルアンテナ要素６１０と、ヘリカルアンテナ要素６１０と同軸であるヘリカルアンテナ要素６１０の周囲に位置を定められるスリーブ部材と、スリーブ部材６２１の周囲に位置を定められるシェル６３０とを含む。ヘリカルアンテナ要素６１０は、例えば、種々の温度の潅流液によってヘリカルアンテナアセンブリ６００の形状を調整するために、銅−亜鉛−アルミニウム−ニッケル合金、銅−アルミニウム−ニッケル合金および／またはニッケル−チタン（ＮｉＴｉ）合金などの形状記憶材料から形成され得る。
【００３３】
図６Ｂは、図６Ａの線ＩＩ−ＩＩに沿って取られたヘリカルアンテナアセンブリ６００の部分に対応するヘリカルアンテナ放射区間６６０を示す。一実施形態において、スリーブ部材６２１は、誘電材料から形成され、可変誘電率または調整可能誘電率を有する材料を含み得、その結果、有効波長は、軸方向モードの動作と法線方向モードの動作との間で変化する。一実施形態において、ヘリカルアンテナ放射区間６６０はヘリカルアンテナ要素の内部に配置される第２の誘電材料８８０（図８を参照されたい）を含み、スリーブ部材６２１および第２の誘電材料８８０は実質的に類似した誘電特性を有する。スリーブ部材６２１は、膨張性要素、形状記憶合金要素、磁気電気作動要素、または、様々な寸法にヘリカルアンテナ放射区間を拡張させる他の作動可能要素から形成され得る。シェル６３０は、スリーブ部材６２１を囲み、方向性を改善し迷電磁放射を減少させる伝導性材料から形成され得る。一実施形態において、シェル（図１３Ａおよび図１３Ｂに示される１３２０）は、スリーブ部材（図１３Ａおよび図１３Ｂに示される１３６０）の周囲に沿ってスライド可能に可動であるように適合される。
【００３４】
図６Ｂを参照すると、ヘリカルアンテナ放射区間６６０は遠位端６６４を含む。ヘリカルアンテナアセンブリ６００は、標的組織の第１の部分に対して処置を実行するために軸方向モードで動作され得、この場合、組織の第１の部分は、ヘリカルアンテナアセンブリ６００の遠位端６６４の遠位に位置を定められる。ヘリカルアンテナアセンブリ６００は、標的組織の第２の部分に対して第２の処置を実行するために法線方向モードで動作され得、この場合、第２の部分は、ヘリカルアンテナ放射区間６６０に実質的に接して位置を定められる。軸方向モードおよび法線方向モードの動作の様々な順序付けがヘリカルアンテナアセンブリ６００の特定の用途に従って用いられ得ることは理解されるべきである。
【００３５】
図７は、図６Ｂのヘリカルアンテナアセンブリの断面図である。図７は、第１の誘電材料６２１および第１の誘電材料６２１の長さを囲むシェル６３０によって囲まれるヘリカルアンテナ要素６１０を含むヘリカルアンテナアセンブリ６００を示す。第１の誘電材料６２１は、強誘電性材料を含み得、該強誘電材料は、印加されるＤＣ電圧によって、電力堆積パターンの深度および広がりの制御を可能にし得る。シェル６３０は、例えば金属などの導電性材料から形成され得、ＤＣ場を生成する電荷蓄積導体として用いられ得る。ヘリカルアンテナ要素６１０の内部に位置を定められるのは、空洞６８０である。以下に説明されるように、内部空洞６８０は、その中に配置される誘電材料を含み得る。
【００３６】
図８は、本開示の実施形態に従う、ヘリカルアンテナ要素の内部に配置される誘電材料と共に示される図６Ｂのヘリカルアンテナアセンブリの断面図である。図８のアンテナアセンブリ８００は、ヘリカルアンテナアセンブリ８００が、ヘリカルアンテナ要素６１０の内部に、すなわち内部空洞６８０の代わりに配置される第２の誘電材料８８０を含むこと以外は、図７に示されるヘリカルアンテナアセンブリ６００と類似する。ヘリカルアンテナアセンブリ８００の一実施形態において、第１の誘電材料６２１および第２の誘電材料８８０は、実質的に類似した誘電特性を有する。他の実施形態において、これらの誘電特性は、実質的により高いかまたはより低い場合があり、εｒ’、εｒ”である。第２の誘電材料８８０は、強誘電性材料を含み得る。導電性シェル６３０によって、ヘリカルアンテナ要素６１０、および例えば第１および第２の誘電材料６２１および８８０などの誘電負荷を囲むことは、ヘリカルアンテナアセンブリ８００の方向性を援助し得る。シェル６３０は、例えば強誘電性操作によるビームステアリングのために、長手方向に複数の電極に分割され、誘電材料が該電極間に配置され得る。
【００３７】
図９Ａおよび図９Ｂは、本開示の別の実施形態に従うヘリカルアンテナアセンブリを示し、この場合、ヘリカルアンテナアセンブリ９００は、ヘリカルアンテナ要素９１０と、流体９２２と、外部シェル９３０と、先端９６５とを含む。先端９６５は、組織の貫通を容易にするのに好都合に構成される。ヘリカルアンテナアセンブリ９００はまた、ヘリカルアンテナ要素９１０の周囲に位置を定められ、ヘリカルアンテナ要素９１０の長さを囲む内部シェルと、外部シェル９３０とヘリカルアンテナ要素９１０の周囲との間の空間に第１のチャネル９１５および第２のチャネル９２５を形成する２つの長手方向に形成されるパーティションとを含む。第１および第２のチャネル９１５、９２５の各々は、流体９２２を保持するために利用される。一実施形態において、長手方向に形成されるパーティションの各々は、流体の連絡をするように第１および第２のチャネル９１５、９２５を配置するために、該パーティションに形成される多数の開口部を含む。図９Ｂに例示される実施形態において、第１および第２のチャネル９１５および９２５は、実質的に等しい寸法を有する。図９Ｂに２つのチャネルが示されるが、ヘリカルアンテナアセンブリ９００は、単一のチャネルまたは多数のチャネルを含み得る。
【００３８】
図１０は、本開示のさらに別の実施形態に従うヘリカルアンテナアセンブリを示し、この場合、ヘリカルアンテナアセンブリ１０００は、ヘリカルアンテナ要素１０１０と、外部シェル１０３０とを含む。ヘリカルアンテナアセンブリ１０００はまた、第１のチャネル１０１５と、第２のチャネル１０２５とを含み、該第１および第２のチャネル１０１５、１０２５は、該第１および第２のチャネル１０１５、１０２５の遠位端部分が右矢印および左矢印によって示されるように、反対の方向への流体の循環を可能にするように適合されること以外は、図９Ｂに示される第１および第２のチャネル９１５、９２５に類似している。種々の誘電率εを有する流体はヘリカルアンテナ放射区間の周りに循環され、有効波長は流体誘電特性に従って変化する。ヘリカルアンテナ要素１０１０の円周Ｃと有効波長λとの関係は、式、Ｉ＝Ｃ／（ｆ×ｓｑｒｔ（ε））によって表され得、ここで、周波数ｆ＝１／λである。例えば、第１の流体の誘電率ε１が第２の流体の誘電率ε２の約３〜９倍の範囲内にある場合、０．８λ１＜Ｃ＜０．１２λ１およびＣ＜０．４λ２である。流体がヘリカルアンテナ放射区間の周りに循環され、ヘリカルアンテナ要素１０１０が形状記憶合金から形成される一実施形態において、流体温度は、変化させられ、ヘリカルアンテナアセンブリ１１００の形状を変更し、例えば、法線方向モード対縦型モードを変更することを支援する。
【００３９】
図１１Ａおよび図１１Ｂは、ハウジング１１６５と、ハウジング１１６５と共に配置され、伝導性接地平面１１２０によって支持されるヘリカルアンテナ要素と、ヘリカルアンテナ要素に結合されるコネクタ１１５０とを含むヘリカルアンテナアセンブリ１１００を示す。軸方向モードで動作するヘリカルアンテナアセンブリ１１００が示され、この場合、伝送パターン１１４３は、ヘリカルアンテナアセンブリ１１００の遠位端から外側に延びる。図１１Ｂを参照すると、ヘリカルアンテナアセンブリ１１００はまた、誘電要素１１８０と、ハウジング１１６５の外部シェル１１６５と誘電要素１１８０の周囲との間に画定される空洞１１７０とを含む。空洞１１７０は、例えば、図９Ｂに示されるように、流体９２２を保持する第１および第２のチャネル９１５および９２５などの、流体を保持するチャネルを含む。
【００４０】
図１２は、本開示に従う、標的組織にエネルギを向ける方法を例示するフローチャートである。ステップ１２１０において、例えば４００などのヘリカルアンテナアセンブリは、標的組織へのエネルギの送達のために位置を決められる。ヘリカルアンテナアセンブリ４００は、組織の中に直接に挿入されるか（例えば、図４に示されるように）、例えば静脈、針もしくはカテーテルなどの管腔を通って、外科手術中臨床医によって体内に配置されるか、または他の適切な方法によって体に位置を決められる。
【００４１】
ステップ１２２０において、ヘリカルアンテナアセンブリは、第１のモード（例えば、法線方向モード）の動作で動作され、標的組織の第１の部分に対して第１の処置を実行し、第１の部分は、ヘリカルアンテナアセンブリの長手方向の部分に実質的に隣接して位置を定められる。
【００４２】
ステップ１２３０において、ヘリカルアンテナアセンブリは、第２のモード（例えば、軸方向モード）の動作で動作され、標的組織の第２の部分に対して第２の処置を実行し、第２の部分は、ヘリカルアンテナアセンブリの端部分に対し遠位に位置を定められる。
【００４３】
図１３Ａおよび図１３Ｂは、スリーブ部材１３６０に関して同軸に配置されるスリーブ部材１３６０の周囲に位置を定められる可動シェル１３２０を含むヘリカルアンテナアセンブリ１３００を示す。シェル１３２０は、スリーブ部材１３６０の外径壁がシェル１３２０によって完全に覆われる第１の位置（図１３Ａを参照されたい）と、スリーブ部材１３６０の外径壁の少なくとも一部分が露出される第２の位置（図１３Ｂを参照されたい）との間にスリーブ部材１３６０の周囲に沿ってスライド可能に可動であるように適合される。一実施形態において、ヘリカルアンテナアセンブリ１３００が法線方向モードで動作されるとき、シェル１３２０は第２の位置に位置を決められる。別の実施形態において、ヘリカルアンテナアセンブリ１３００が軸方向モードで動作されるとき、シェル１３２０は、第１の位置または第２の位置のいずれかの位置に位置を決められ得る。図１３Ａおよび図１３Ｂに示されるシェル１３２０は、スリーブ部材１３６０の外径「ＤＯ」よりも大きい内径「ＤＩ」を有する実質的に円筒形の構造である。シェル１３２０は、ヘリカルアンテナアセンブリ１３００のヘリカル放射区間の任意の部分が組織「Ｔ」に放射するために露出され得るように、様々な位置にスライド可能であり得る。
【００４４】
図１４は、ハウジング１４３０と共に配置され、伝導性接地表面１４５０、およびヘリカルアンテナ要素１４４０および伝送線１４１０に電気的に結合されるコネクタ１４２０によって裏打ちされたヘリカルアンテナ要素１４４０を含むヘリカルアンテナアセンブリ１４００を例示する。ヘリカルアンテナ要素１４４０は、誘電負荷型縦型のヘリカルアンテナとして構成され得、誘電負荷型縦型のヘリカルアンテナは、マイクロ波切除および／またはマイクロ波切除支援の外科手術切除のために組織を事前に凝固させる使用に適し得る。ヘリカルアンテナアセンブリ１４００は、図３に示されるヘリカルアンテナアセンブリ２００の縦型放射パターン３１０に類似した縦型放射パターンを有し得る。
【００４５】
ヘリカルアンテナアセンブリ１４００の一実施形態において、実質的に円筒形の誘電材料がハウジング１４３０内に配置される。ハウジング１４３０内の誘電材料は、ヘリカルアンテナアセンブリ１４００によって伝送される例えばマイクロ波放射などの電磁放射の波長がコンパクトな設計を可能にするほど十分に短いように、高い誘電率を有し得る。ヘリカルアンテナアセンブリ１４００は、特定の外科手術目的に従ってまたは特定の外科手術のニーズに適応させるために、様々な形状および大きさで構成され得る。
【００４６】
ヘリカルアンテナアセンブリ１４００の一実施形態において、ヘリカルアンテナ要素１４４０は形状記憶合金から形成され、ヘリカルアンテナ放射区間の周りに循環する流体の温度は変化させられ、ヘリカルアンテナ放射区間の円周を拡張させかつ／またはヘリカルアンテナ放射区間の円周を減少させる。
【００４７】
様々な非侵襲性処置中に、ヘリカルアンテナアセンブリ１４００の遠位端は、標的組織「Ｔ」の表面に接触して配置され得る。この例において、縦型の電力は、ヘリカルアンテナアセンブリ１４００に接触して配置される表面組織「Ｔ」を標的にすることを可能にする。ハウジング１４３０内に配置される実質的に円筒形の誘電材料の周りの様々な金属および／または誘電体の層は、表面組織「Ｔ」への電力送達および方向性を改善し、かつ／または殺菌可能なデバイスを提供するように利用され得る。例えば誘電ゲルなどの誘電材料は、例えば結合を改善するために、ヘリカルアンテナアセンブリ１４００の遠位端と組織「Ｔ」との間に用いられ得る。
【００４８】
図１５は、モノポールアンテナアセンブリ１５００の概略図であり、モノポールアンテナアセンブリ１５００は、誘電材料１５２０によって囲まれ、接地平面１５３０によって裏打ちされるモノポールアンテナ要素１５１０を含むモノポール放射区間１５５０と、先端１５０５と、モノポールアンテナ要素１５１０および伝送線１５４０に電気的に結合されるコネクタ１５４５とを含む。接地平面１５３０は、例えばマイクロ波放射などの電磁放射を標的とする組織の中に向けるように構成され、モノポールアンテナアセンブリ１５００の共鳴振動数を画定する境界を提供し得る。一実施形態において、誘電材料１５２０は、モノポール放射区間１５５０の動作波長を減少させ。組織の電気的特性動力学からマイクロ波長を保護し得る。図１６は、モノポールアンテナアセンブリ１５００の伝送パターンを示す。
【００４９】
図１７は、モノポールアンテナアセンブリ１５００の動作後、標的の外科手術部位に位置を決められる図１５および図１６のモノポールアンテナアセンブリ１５００を示す。図１７は、組織「Ｔ」の中に放射されたマイクロ波エネルギの熱効果を概略的に例示し、この場合、組織「Ｔ」の部分１７７０は、モノポールアンテナアセンブリ１５００の周りで切除される。
【００５０】
図１８Ａおよび図１８Ｂは、多数のモノポールアンテナアセンブリ１８２０を含む電気外科デバイスを例示する。図１８Ａおよび図１８Ｂのモノポールアンテナアセンブリ１８２０の構成要素は、図１５〜図１７に示されるモノポールアンテナアセンブリ１５００の構成要素に類似し得（例えば、モノポールアンテナ要素１５１０と、誘電材料１５２０と、先端１５０５とを含むモノポール放射区間１５５０）、そのさらなる説明は、簡潔さのために省略される。様々な数および構成のモノポールアンテナアセンブリ１８２０は、同じ接地平面を利用し得る。例えば、図１８Ａに示される電気外科デバイス１８０１は、１０個のモノポールアンテナアセンブリ１８２０であって、それらが互いに実質的に平行に配置され、ハウジング１８１０の遠位端から長手方向に延びる、１０個のモノポールアセンブリ１８２０を有するように構成される実質的に円筒形のハウジング１８１０を含む。図１８Ｂを参照すると、電気外科デバイス１８０２は、１６個のモノポールアンテナアセンブリ１８２０であって、それらが互いに実質的に平行にハウジング１８３０の遠位端から長手方向に延びるような方法で配置され、行および列のパターンで整列される、１６個のモノポールアセンブリ１８２０を有するように構成される実質的に長方形のハウジング１８３０を含む。
【００５１】
図１９は、接地平面１９５０によって共通に支持される６個のモノポールアンテナアセンブリ１９２０を含む電気外科デバイス１９００を示す。各モノポールアンテナアセンブリ１９２０は、誘電材料１９４０によって囲まれるモノポールアンテナ要素１９３０を含む。接地平面１９５０は、標的の外科手術部位の中に例えばマイクロ波などの電磁放射を向けるように構成され、それぞれのモノポールアンテナアセンブリ１９２０の共鳴振動数を画定する境界を提供し得る。モノポールアンテナアセンブリ１９２０は、組織の中に直接に挿入されるか、例えば静脈、針もしくはカテーテルなどの管腔を通って、外科手術中臨床医によって体内に配置されるか、または他の適切な方法によって体に位置を決められる。
【００５２】
電気外科デバイス１９００はまた、複数のモノポールアンテナアセンブリ１９２０の各々の中にエネルギを駆動する電力分割器１９５０であって、それぞれのモノポールアンテナ要素１９３０の各々に電気的に結合される、電力分割器１９２０を含む。一実施形態において、電力分割器１９５０はマイクロ波電力分割器１９５０である。
【００５３】
マイクロ波電力分割器１９５０は、すべての出力ポートに実質的に等しい電力分割を提供する任意の適切な電力分割器によって実装され得る。マイクロ波電力分割器１９５０は、位相および振幅のバランスを実質的に維持しながら、すべての出力ポートに実質的に等しい電力分割を提供する任意の適切な電力分割器によって実装され得る。例えば、一例において、マイクロ波電力分割器１９５０は、位相バランス＜＋／−１０度および振幅バランス＜１．５ｄＢを実質的に維持しながら、すべての出力ポートに実質的に等しい電力分割を提供する６ウェイ電力分割器を用いて実装する。
【００５４】
電気外科デバイス１９００はまたコネクタ１９６５を含み、コネクタ１９６５は電力分割器１９５０および伝送線１９６０に電気的に結合される。伝送線１９６０は、近位端および遠位端を含み、マイクロ波エネルギの伝送に適し得る。伝送線１９６０の近位端はマイクロ波エネルギ源（図示されていない）に結合され得、伝送線の遠位端はモノポールアンテナアセンブリ１９００のコネクタ１９６５と連絡する。
【００５５】
実施形態が例示および説明の目的のために添付の図面を参照して詳細に説明されたが、それによって発明のプロセスおよび装置が限定されると解釈されるべきではないことは理解されるべきである。上記の実施形態に対する様々な修正が開示の範囲から逸脱することなくなされ得ることは当業者にとって明らかである。
【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８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９】
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【外国語明細書】
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