(57)【要約】      （修正有）【課題】組織にエネルギーを提供するための装置および方法に関し、マイクロ波エネルギーが周辺組織に放射する程度を評価するのが難しい場合があり、焼灼される周辺組織の面積もしくは体積の判断を容易にするためのデバイスおよび電磁放射線送達手順ならびに、組織への電磁放射線の送達の制御方法を提供する。【解決手段】マイクロ波焼灼システムは、マイクロ波エネルギーを発生するようになっているエネルギー供給源と、エネルギー供給源に接続するようになっている入力部と複数の出力部とを有する電力分岐装置２３０とを備える。複数の出力部は、対応する複数のエネルギー送達デバイス２５０Ａ，２５０Ｂ，２５０Ｃに連結されるように構成されている。電力分岐装置は、エネルギー供給源から提供されたエネルギーを複数のエネルギー装置間に選択的に分割するように構成されている。【選択図】図２
2011062520.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波エネルギーを発生するようになっているエネルギー供給源と、
前記エネルギー供給源に接続するようになっている入力部と、対応する複数のエネルギー送達デバイスに連結されるように構成されている複数の出力部とを有し、なおかつ、前記エネルギー供給源から提供されたエネルギーを前記複数のエネルギー装置間に選択的に分割するように構成されている電力分岐装置と、
を備えるマイクロ波焼灼システム。
【請求項２】
エネルギーが、選択的に、前記複数のエネルギー装置間に均等に分割される請求項１に記載のマイクロ波焼灼システム。
【請求項３】
エネルギーが、選択的に、前記複数のエネルギー装置間に不均等に分割される請求項１に記載のマイクロ波焼灼システム。
【請求項４】
エネルギーが、少なくとも１つの所定の時間間隔に基づいて、前記複数のエネルギー装置間に選択的に分割される請求項１に記載のマイクロ波焼灼システム。
【請求項５】
エネルギーが、所望の焼灼形状に基づいて、前記複数のエネルギー装置間に選択的に分割される請求項１に記載のマイクロ波焼灼システム。
【請求項６】
エネルギー供給源からのエネルギーが、対応する伝送線路を介して前記複数のエネルギー送達デバイスに提供される請求項１に記載のマイクロ波焼灼システム。
【請求項７】
各伝送線路が、実質的に等しい長さを有する請求項６に記載のマイクロ波焼灼システム。
【請求項８】
各伝送線路が、１／４波長の長さを有する請求項６に記載のマイクロ波焼灼システム。
【請求項９】
前記電力分岐装置が、多く（Ｎ個）の出力器を備え、ここで、Ｎは１よりも大きな整数であり、前記Ｎ個の出力器は、前記エネルギー供給源から多く（Ｎ個）のエネルギー送達デバイスの少なくとも１つにエネルギーを選択的に提供するように構成されている請求項１に記載のマイクロ波焼灼システム。
【請求項１０】
前記電力分岐装置が、前記Ｎ個のエネルギー送達デバイスを前記電力分岐装置の前記Ｎ個の出力器に電気的に連結するように構成されているＮ個の伝送線路をさらに備える請求項９に記載のマイクロ波焼灼システム。
【請求項１１】
前記電力分岐装置が、少なくとも１つの切換装置と、少なくとも１つの電力分割器とをさらに備え、前記少なくとも１つの切換装置は、前記エネルギー供給源から前記少なくとも１つの電力分割器および少なくとも１つの前記複数の出力部にエネルギーを選択的に送達するように構成されている請求項１に記載のマイクロ波焼灼システム。
【請求項１２】
前記電力分岐装置が、前記エネルギー供給源に対して固定負荷を提供するように構成されている少なくとも１つのアイソレータをさらに備える請求項１１に記載のマイクロ波焼灼システム。
【請求項１３】
前記電力分岐装置が、前記入力部で電力を測定するように構成されている少なくとも１つの方向性結合器と、前記複数の出力部で電力を測定するように構成されている少なくとも１つの他の方向性結合器とをさらに備える請求項１１に記載のマイクロ波焼灼システム。
【請求項１４】
前記切換装置が、単極双投スイッチおよび単極三投スイッチの１つである請求項１１に記載のマイクロ波焼灼システム。
【請求項１５】
マイクロ波エネルギーを発生するようになっているエネルギー供給源と、
前記エネルギー供給源に接続するようになっている入力部と、対応する伝送線路を介して対応する複数のエネルギー送達デバイスに連結されるように構成されている複数の出力部とを有し、なおかつ、前記エネルギー供給源から提供されたエネルギーを前記複数のエネルギー装置間に選択的に分割するように構成されている電力分岐装置と、
を備えるマイクロ波焼灼システムであって、
前記エネルギーが、前記複数のエネルギー送達デバイス間に均等または不均等に選択的に分割されるマイクロ波焼灼システム。
【請求項１６】
前記エネルギー送達デバイスが、マイクロ波焼灼アンテナである請求項１５に記載のマイクロ波焼灼システム。
【請求項１７】
前記電力分岐装置が、前記エネルギー供給源に少なくとも部分的に一体化されている請求項１５に記載のマイクロ波焼灼システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、組織にエネルギーを提供するための装置および方法に関し、より詳細には、焼灼プローブを利用するデバイスおよび電磁放射線送達手順ならびに、組織への電磁放射線の送達の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ある種の疾患の治療には、悪性腫瘍の破壊が必要である。腫瘍細胞を加熱し破壊するために電磁放射線を使用することができる。治療は、癌性腫瘍が特定された組織内に焼灼プローブを挿入することを含む。プローブが配置されると、プローブを通して電磁エネルギーを周辺組織に与える。
【０００３】
癌などの疾患の治療において、特定の種類の癌細胞は、健常細胞には通常有害となる温度よりわずかに低い高温で変性することが分かっている。発熱療法等の既知の治療方法は、電磁放射線を使用して、隣接する健康細胞に不可逆的な細胞破壊が生じる温度より下に維持しながら、４１℃を超える温度まで疾患細胞を加熱する。これらの方法は、組織を加熱、焼灼、および／または凝固させるための電磁放射線の印加を含む。これらの方法を行うためにマイクロ波エネルギーが利用される場合もある。電磁放射線を利用して組織を加熱する他の手順もまた、組織の凝固、切断、および／または焼灼を含む。
【０００４】
電磁放射線を利用した電気手術デバイスが、種々の使用および用途のために開発されてきた。種々の組織に対する切断および凝固効果を達成するために高い集中的エネルギーを短期間提供するために使用することができる多くのデバイスが利用可能である。焼灼手順を行うために使用することができる多くの異なる種類の装置がある。通常、焼灼手順における使用のためのマイクロ波装置は、エネルギー供給源として機能するマイクロ波発生器と、エネルギーを標的組織に向けるためのアンテナアセンブリを有するマイクロ波手術器具とを備える。マイクロ波発生器および手術器具は、通常、マイクロ波エネルギーを発生器から器具に伝送するため、ならびに器具と発生器との間の制御、フィードバック、および識別信号の通信のための複数のコンダクターを有するケーブルアセンブリにより、動作可能に連結される。
【０００５】
マイクロ波エネルギーは、通常、組織を貫通できるアンテナアセンブリを経由して印加される。単極および双極アンテナアセンブリなどのいくつかのタイプのアンテナアセンブリが知られている。単極および双極アンテナアセンブリにおいて、マイクロ波エネルギーは、一般に、コンダクターの軸から離れるように垂直に放射する。単極アンテナアセンブリは、マイクロ波エネルギーを伝送する単一の細長いコンダクターを備える。一般的な双極アンテナアセンブリは、２本の細長いコンダクターを有しており、これらは、電気絶縁体をそれらの間に置いた状態で互いに端と端が直線状に配置されて位置合わせされている。各コンダクターは、マイクロ波エネルギーの波長の約１／４の長さであってもよく、２本のコンダクターの総長さは、供給されたマイクロ波エネルギーの波長の約１／２になる。ある手順時に、マイクロ波エネルギーが周辺組織に放射する程度を評価するのが難しい場合があり、焼灼される周辺組織の面積もしくは体積の判断を難しくしている。
【発明の概要】
【０００６】
本発明の実施形態によれば、マイクロ波焼灼システムは、マイクロ波エネルギーを発生するようになっているエネルギー供給源と、エネルギー供給源に接続するようになっている入力部と複数の出力部とを有する電力分岐装置とを備える。複数の出力部は、対応する複数のエネルギー送達デバイスに連結されるように構成されている。電力分岐装置は、エネルギー供給源から提供されたエネルギーを複数のエネルギー装置間に選択的に分割するように構成されている。
【０００７】
本発明の別の実施形態によれば、マイクロ波焼灼システムは、マイクロ波エネルギーを発生するようになっているエネルギー供給源と、エネルギー供給源に接続するようになっている入力部と複数の出力部とを有する電力分岐装置とを備える。複数の出力部は、対応する伝送線路を介して対応する複数のエネルギー送達デバイスに連結されるように構成されている。電力分岐装置は、エネルギー供給源から提供されたエネルギーを複数のエネルギー装置間に均等または不均等に選択的に分割するように構成されている。
【０００８】
本発明の別の実施形態によれば、標的組織にエネルギーを提供する方法は、複数のエネルギー送達デバイスを標的組織の一部に位置合わせする工程と、複数のチャネル上のエネルギーを少なくとも１つのエネルギー送達デバイスに選択的に分割する工程とを含む。本方法は、１つ以上のエネルギー送達デバイスからのエネルギーを標的組織に印加する工程も含む。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態による、組織を治療するための電気手術システムの概略図である。
【００１０】
【図２】本発明の一実施形態による、組織を治療するための電気手術システムの概略図である。
【００１１】
【図３】本発明の別の実施形態による、組織を治療するための電気手術システムの概略図である。
【００１２】
【図４】本発明の別の実施形態による、組織を治療するための電気手術システムの概略図である。
【００１３】
【図５】本発明の実施形態による、組織を治療するための方法を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
ここに開示した組織焼灼システムの実施形態について添付図面を参照しながら以下に説明する。図面の説明全体にわたって、同様の参照符号は同様または同一の要素のことを言う。本明細書で使用する「マイクロ波」という用語は、一般に、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）の周波数範囲における電磁波のことを言う。本明細書で使用する「伝送線路」という字句は、一般に、ある点から別の点に信号を伝播するのに用いることが可能な任意の伝送媒体（限定的ではないが、同軸ケーブル、導波路などを含む）のことを言う。
【００１５】
本発明の種々の実施形態は、組織を治療するための電気手術システムと、組織への電磁放射線の送達の制御方法とを提供する。マイクロ波周波数または他の周波数での電磁放射線を用いて実施形態を実施することができる。本発明の種々の実施形態による組織を治療するための電気手術システムは、マイクロ波電力を複数の電気手術デバイスに送達する。本発明の実施形態を実施するための焼灼プローブなどの電気手術デバイスは、組織に直接挿入してもよいし、管腔（静脈、ニードル、またはカテーテルなど）に挿通してもよいし、臨床医によって手術中に体内に配置してもよいし、あるいは、当該技術分野では既知の他の適当な方法によって体内もしくは体上に配置してもよい。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態による、組織を治療するための電気手術システムの概略図である。図１を参照すると、電気手術システム１００は、出力信号を生成するための電気手術用発生器１２０と、電気手術用発生器１２０に連結された電力分割器１５０と、電力分割器１５０に連結された電気手術器具またはデバイス１３０とを備える。電力分割器１５０は、電力分割器１５０を電気手術用発生器１２０上の出力器１２４に電気的に接続する伝送線路１０７に連結されている。デバイス１３０は、アンテナアセンブリ１３２を電力分割器１５０に電気的に接続する伝送線路１０４に連結された、電磁放射線を送達するためのアンテナアセンブリ１３２を備える。図１などには示していないが、デバイス１３０は、複数のアンテナアセンブリを備えてもよい。
【００１７】
電気手術用発生器１２０は、制御、表示、および／または操作のための、ノブ、ダイアル、スイッチ、ボタン、グラフィカルユーザインターフェース、ディスプレイなどの他の入力または出力デバイスを備えてもよい。電気手術用発生器１２０は、電力分割器１５０に入力される種々の周波数の出力信号を複数生成できてもよい。一実施形態において、電気手術用発生器１２０は、実質的に同一の周波数で複数のマイクロ波信号を生成する。電気手術用発生器１２０は、臨床医によって選択されていてもよい電気手術用発生器１２０の動作（動作時間、電力出力、および／または電気外科手術モードなど）を制御する制御ユニット（図示せず）を備えてもよい。
【００１８】
電気手術システム１００は、電気手術用発生器１２０に連結されたフットスイッチ（図示せず）を備えてもよい。駆動されると、フットスイッチにより、電気手術用発生器１２０にマイクロ波エネルギーが生成する。デバイス１３０は、電気手術用発生器１２０と通信してエネルギーを送達するための多くの設定オプションを調整したり、あるいは、該オプションから選択するためのノブ、ダイアル、スイッチ、ボタンなど（図示せず）を備えてもよい。デバイス１３０上のノブ、ダイアル、スイッチ、またはボタン、および／または、フットスイッチを利用することで、臨床医は、電気手術用発生器１２０の配置に関わらず患者Ｐの近くにいたままで、電気手術用発生器１２０を起動してデバイス１３０に電力供給することができる。
【００１９】
図１には示していないが、電気手術システム１００は、複数の電気手術デバイスによって画定される複数のチャネルと、電気手術デバイスを電力分割器１５０に電気的に接続する複数の伝送線路とを備えてもよい。実施形態において、電力分割器１５０は、各チャネルの位相を監視し、他のチャネル（単数または複数）に対する各チャネルの信号の位相を所定の位相関係に調整することができる。電力分割器１５０は、信号間の一連の位相関係で、複数の信号をデバイス１３０に提供する。電力分割器１５０はスタンドアロンモジュールとして図１で図示しているが、電力分割器１５０は、電気手術用発生器１２０、デバイス１３０、および／または他のデバイスに完全にもしくは部分的に一体化していてもよいことを理解されたい。さらに、電気手術用発生器１２０、出力器１２４、伝送線路１０７および１０４、ならびに電力分割器１５０をデバイス１３０に組み込むことで、別個の素子を不要にすることができることも理解されたい。
【００２０】
アンテナアセンブリ１３２は、複数のアンテナ、および／または複数のアンテナ素子を備え、各々は、電力分割器１５０の出力信号によって駆動される。アンテナアセンブリ１３２は、複数のアンテナ回路も備えてよく、各々は、電力分割器１５０の出力信号によって駆動される。
【００２１】
実施形態において、アンテナアセンブリ１３２は、患者Ｐの組織に直接挿入または貫入できるように構成されたマイクロ波アンテナである。アンテナアセンブリ１３２は、組織貫入できるように軸方向に剛性であってもよい。アンテナアセンブリ１３２は、身体への侵襲を最小限にするために直径が十分に小さい。これにより、身体へのより侵襲性のある貫入を要するような場合の患者の準備を軽減し得る。アンテナアセンブリ１３２は、組織に直接挿入される、管腔（静脈、ニードル、またはカテーテルなど）に挿通される、臨床医によって手術中に体内に配置される、あるいは、他の適当な方法によって体内に配置される。
【００２２】
図２は、本発明の別の実施形態による、組織を治療するための電気手術システムの概略図である。図２を参照すると、電気手術システム２００は、マイクロ波周波数出力信号をマイクロ波増幅ユニット２２０に提供するためのマイクロ波信号源２１０と、マイクロ波増幅ユニット２２０に連結されたマイクロ波電力分割器２３０と、各々がマイクロ波電力分割器２３０に連結された第１、第２、および第３のマイクロ波焼灼アンテナアセンブリ２７０Ａ、２７０Ｂ、および２７０Ｃとを備える。マイクロ波信号源２１０は、マイクロ波増幅ユニット２２０に入力される種々の周波数の出力信号を複数生成することができる。マイクロ波増幅ユニット２２０は、任意の適当な入力電力および出力電力を有してもよい。
【００２３】
電気手術システム２００において、第１の伝送線路２５０Ａは、第１のアンテナアセンブリ２７０Ａをマイクロ波電力分割器２３０に電気的に接続して、第１のチャネルを画定し；第２の伝送線路２５０Ｂは、第２のアンテナアセンブリ２７０Ｂをマイクロ波電力分割器２３０に電気的に接続して、第２のチャネルを画定し；第３の伝送線路２５０Ｃは、第３のアンテナアセンブリ２７０Ｃをマイクロ波電力分割器２３０に電気的に接続して、第３のチャネルを画定する。第１、第２、および第３の伝送線路２５０Ａ、２５０Ｂ、および２５０Ｃは、それぞれ、導電性ワイヤなどの１つ以上の導電性素子を含んでもよい。
【００２４】
実施形態において、第１、第２、および第３の伝送線路２５０Ａ、２５０Ｂ、および２５０Ｃは、それぞれ、実質的に同一の長さを有し、電気手術システム２００の各チャネルにおける電気信号間の位相関係を保つ。「長さ」とは、電気的な長さもしくは物理的な長さのことを言うことを理解されたい。一般に、電気的な長さは、伝送媒体内を伝播する信号の波長に関する伝送媒体の長さの表現である。電気的な長さは、通常、波長、半径、または度で表される。例えば、電気的な長さは、伝送媒体内を伝播する電磁波または電気信号の倍数または約数として表される。波長は、角度（例：度）のラジアンまたは人工単位で表してもよい。マイクロ波電力分割器２３０は、位相と振幅とのバランスを実質的に維持しながらマイクロ波電力分割器２３０の出力ポートで均等または不均等に電力分割をもたらす任意の適当な電力分割器によって実施されてもよい。例えば、マイクロ波電力分割器２３０は、＜＋／−４５度の位相バランスを維持しながら出力ポートで均等または不均等に電力分割をもたらす３方向電力分割器を用いて実施されてもよい。
【００２５】
アンテナアセンブリ２７０Ａ、２７０Ｂ、および２７０Ｃの各々は、通常、剛性または折曲げ可能のニードル、もしくはニードル様構造を備える。アンテナアセンブリ２７０Ａ、２７０Ｂ、および２７０Ｃは、例えば、約５ミリメートル（ｍｍ）の間隔を置いて互いに略平行に位置しており、臨床医による手術中に組織に直接挿入または体の中に配置したり、あるいは、他の適当な方法によって体の中に配置する。電気手術システム２００は３つのマイクロ波焼灼アンテナアセンブリ２７０Ａ、２７０Ｂ、および２７０Ｃを備えると図２に示しているが、任意の数である「Ｎ」個のアンテナアセンブリを利用してもよく、なおかつ、マイクロ波電力分割器２３０は、マイクロ波入力信号を「Ｎ」個の均等または不均等の電力の出力信号に分割または分配する任意の適当な電力分割器によって実施されてもよいことを理解されたい。
【００２６】
電気手術システム２００は、マイクロ波電力を３チャネルシステムの１つ以上のアンテナアセンブリ２７０Ａ、２７０Ｂ、および２７０Ｃに送達する。電気手術システム２００は、実質的に同相のマイクロ波電力をアンテナアセンブリ２７０Ａ、２７０Ｂ、および２７０Ｃの各々に送達してもよい。本発明の実施形態による、互いに対する焼灼プローブの位相を制御することで、プローブ間の組織に所望の効果がもたらされる。本発明の種々の実施形態による、同相プローブを用いた焼灼手順では、位相がずれたプローブの表面に向かってアンテナシャフト間を移動するエネルギーを減少させる場合がある。
【００２７】
実施形態において、電気手術システム２００は、焼灼手順および／または他の手順を行うのに有用であり得る約３００ＭＨｚ〜約５ＧＨｚの範囲の動作周波数で実施される。電気手術システム２００は、任意の適当な範囲の動作周波数で実施されてもよいことを理解されたい。
【００２８】
別の実施形態において、電気手術システム２００は、特定のチャネルに個別に、あるいは、１つ以上のチャネルの任意の組合せに均等または不均等にマイクロ波電力を送達する。マイクロ波信号源２１０および／またはアンテナアセンブリ２７０Ａ、２７０Ｂ、および２７０Ｃは、特定のチャネルまたはチャネルの組合せへのエネルギー送達の選択的作動を容易にするための入力または出力デバイス（例：ノブ、ダイアル、スイッチ、ボタン、グラフィカルユーザインターフェース、ディスプレイなど）を備えてもよい。例えば、ユーザは、エネルギーが送達されるチャネルを選択してもよい。このシナリオにおいて、第２および第３のチャネルが選択された場合、エネルギー送達は、第２および第３のチャネル間に同等（例：Ｐ／２）に送達してもよい。これにより、このシナリオにおいて第１のチャネルにエネルギーは送達されないため、第１のチャネルと第２および第３のチャネル間は不均等になる。さらに、このシナリオにおいて、エネルギーが送達されるチャネルを動的に変化させることによって、選択された時間間隔に従って個々のチャネルにエネルギーを送達してもよい。例えば、第１のチャネルに時間間隔ｔ１でエネルギーを送達してもよい。次の時間間隔ｔ２で、第１のチャネルおよび第３のチャネルにエネルギーを送達する。次の時間間隔ｔ３で、第１のチャネルへのエネルギー送達を停止し、第３のチャネルへのエネルギー送達を継続する。次の時間間隔ｔ４で、全てのチャネルへのエネルギー送達を停止する。
【００２９】
別の実施形態において、マイクロ波電力分割器２３０は、アンテナアセンブリ２７０Ａ、２７０Ｂ、および２７０Ｃ間のエネルギーを分割して、焼灼病変の寸法と形状を調整する。この目的を考慮に入れて、電気手術システム２００は、マイクロ波信号源２１０に組み込まれた適当な記憶デバイス（図示せず）と、マイクロ波電力分割器２３０と、あるいは、特定の焼灼形状（例：焼灼画像、アンテナ先端形状、電力分割設定、電力振幅設定など）に対応する設定またはデータを保存するように構成されているスタンドアロンデバイスとを備えてもよい。保存された設定またはデータに基づいて、マイクロ波信号源２１０は、マイクロ波電力分割器２３０へのマイクロ波電力の送達を変え、および／または、マイクロ波電力分割器２３０は、所望の焼灼形状を達成するためにチャネル間のマイクロ波電力の分割を変える。
【００３０】
図３は、本発明の実施形態による、組織を治療するための電気手術システムの概略図である。図３を参照すると、電気手術システム３００は、マイクロ波周波数出力信号をマイクロ波電力分割器３３０に提供するためのマイクロ波信号源３１０と、各々がマイクロ波電力分割器３３０に連結された第１、第２、第３、および第４のマイクロ波焼灼アンテナアセンブリ３７０Ａ、３７０Ｂ、３７０Ｃ、および３７０Ｄとを備える。マイクロ波信号源３１０は、マイクロ波電力分割器３３０に入力される種々の周波数の出力信号を複数生成することができる。
【００３１】
マイクロ波電力分割器３３０は、第１のアンテナアセンブリ３７０Ａをマイクロ波信号源３１０に電気的に接続して、第１のチャネルを画定する第１の１／４波長伝送線路３５０Ａと；第２のアンテナアセンブリ３７０Ｂをマイクロ波信号源３１０に電気的に接続して、第２のチャネルを画定する第２の１／４波長伝送線路３５０Ｂと；第３のアンテナアセンブリ３７０Ｃをマイクロ波信号源３１０に電気的に接続して、第３のチャネルを画定する第３の１／４波長伝送線路３５０Ｃと；第４のアンテナセンブリ３７０Ｄをマイクロ波信号源３１０に電気的に接続して、第４のチャネルを画定する第４の伝送線路３５０Ｄとを備える。伝送線路３５０Ａ、３５０Ｂ、３５０Ｃ、および３５０Ｄは、それぞれ、導電性ワイヤなどの１つ以上の導電性素子を含む。実施形態において、伝送線路３５０Ａ、３５０Ｂ、３５０Ｃ、および３５０Ｄは、それぞれ、実質的に同一の長さを有し、電気手術システム３００の各チャネルにおける電気信号間の位相関係を保つ。
【００３２】
当該技術分野で既知のように、電力源（例：マイクロ波信号源３１０）と負荷（例：アンテナアセンブリ３７０Ａ、３７０Ｂ、３７０Ｃ、３７０Ｄ）との間の電力伝送を最大にするために、負荷インピーダンスは電源インピーダンスと等しくなければならない。図３の実施形態を参照しながら説明したように、電力源と負荷との間の伝送線路が１／４波長である場合において、マイクロ波信号源３１０のインピーダンスは、下記式（１）を用いて計算される：
【００３３】
（１）Ｚｉｎ＝Ｚｏ２／ＺＬ
【００３４】
式（１）において、Ｚｉｎは、１／４波長伝送線路３５０Ａ、３５０Ｂ、３５０Ｃ、および３５０Ｄへの入力インピーダンス（例：マイクロ波信号発生器３１０でのインピーダンス）であり、Ｚｏは、１／４波長伝送線路３５０Ａ、３５０Ｂ、３５０Ｃ、および３５０Ｄの特性インピーダンス（例：マイクロ波電力分割器３３０でのインピーダンス）であり、ＺＬは、アンテナアセンブリ３７０Ａ、３７０Ｂ、３７０Ｃ、３７０Ｄのインピーダンスである。図３に図示されている実施形態に式（１）を適用することによって、１／４波長伝送線路３５０Ａ、３５０Ｂ、３５０Ｃ、および３５０Ｄへの４つの入力を説明するための下記式（２）が得られる：
【００３５】
（２）４×Ｚｉｎ＝Ｚｏ２／ＺＬ
【００３６】
前述したように、最大電力伝送を達成するためにＺＬはＺｉｎと等しくなければならないため、１／４波長伝送線路の特性インピーダンスＺｏを解くと、下記式（３）が得られる：
【００３７】
（３）Ｚｏ＝２×Ｚｉｎ
【００３８】
例として、ＺＬ＝Ｚｉｎ＝５０オームであるとすると、伝送線路３５０Ａ、３５０Ｂ、３５０Ｃ、および３５０Ｄの特性インピーダンスＺｏは１００オームに等しくなり、伝送線路３５０Ａ、３５０Ｂ、３５０Ｃ、および３５０Ｄの電気的な長さは１／４波長に設定され、電力分割器３３０の入力部でのアンテナアセンブリ３７０Ａ、３７０Ｂ、３７０Ｃ、３７０Ｄの負荷インピーダンスＺＬは、全波長に対応する５０オームから、１／４波長に対応する２００オーム（即ち、５０オーム／０．２５＝２００オーム）に変換される。４つのアンテナアセンブリ３７０Ａ、３７０Ｂ、３７０Ｃ、３７０Ｄはマイクロ波信号発生器３１０と平行であるため、アンテナアセンブリ３７０Ａ、３７０Ｂ、３７０Ｃ、３７０Ｄの等価抵抗ＺＬは、４つのアンテナアセンブリで割った２００オームもしくは５０オームに等しくなる。ＺＩＮ＝５０オーム＝ＺＬであるため、最大電力伝送は、マイクロ波信号発生器３１０と各々のアンテナアセンブリ３７０Ａ、３７０Ｂ、３７０Ｃ、３７０Ｄとの間で起こる。
【００３９】
図３に示した電気手術システム３００は、４つのマイクロ波焼灼アンテナアセンブリ３７０Ａ、３７０Ｂ、３７０Ｃ、および３７０Ｄと、４つの１／４波長伝送線路３５０Ａ、３５０Ｂ、３５０Ｃ、および３５０Ｄとを備えるが、任意のＮ個のアンテナアセンブリおよび任意のＮ個の１／４波長伝送線路を利用してもよいことを理解されたい。
【００４０】
図４は、本発明の別の実施形態による、組織を治療するための電気手術システム４００の概略図である。図４を参照すると、図示した電気手術システム４００は、マイクロ波信号源４１０と、マイクロ波増幅器４２０と、第１、第２、および第３のマイクロ波焼灼アンテナアセンブリ４７０Ａ、４７０Ｂ、および４７０Ｃと、１つの入力部４３２を備える制御器４３０と、第１、第２、および第３の出力部４３４Ａ、４３４Ｂ、および４３４Ｃとを備える３チャネルシステムである。
【００４１】
電気手術システム４００は、第１のアンテナアセンブリ４７０Ａを第１の出力部４３４Ａに電気的に接続して、第１のチャネルを画定する第１の伝送線路４７５Ａと；第２のアンテナアセンブリ４７０Ｂを第２の出力部４３４Ｂに電気的に接続して、第２のチャネルを画定する第２の伝送線路４７５Ｂと；第３のアンテナアセンブリ４７０Ｃを第３の出力部４３４Ｃに電気的に接続して、第３のチャネルを画定する第３の伝送線路４７５Ｃとを備える。第１の、第２、および第３の伝送線路４７５Ａ、４７５Ｂ、および４７５Ｃは、それぞれ、導電性ワイヤなどの１つ以上の導電性素子を含む。実施形態において、第１の、第２、および第３の伝送線路４７５Ａ、４７５Ｂ、および４７５Ｃは、それぞれ、実質的に同一の長さであり、電気手術システム４００の各チャネルにおける電気信号間の位相関係を保つ。
【００４２】
マイクロ波信号源４１０は、マイクロ波周波数出力信号を増幅器４２０に提供する。マイクロ波増幅器４２０は、制御器４３０の入力部４３２に電気的に連結される出力端子を介して出力信号を提供する。増幅器４２０は、スタンドアロンモジュールとして図４で示されているが、増幅器４２０は、制御器４３０に完全にもしくは部分的に一体化していてもよいことを理解されたい。制御器４３０は、第１の出力側方向性結合器４６５Ａと、第２の出力側方向性結合器４６５Ｂと、第３の出力側方向性結合器４６５Ｃとを備える。出力側方向性結合器４６５Ａ、４６５Ｂ、４６５Ｃは、それぞれ、出力部４３４Ａ、４３４Ｂ、４３４Ｃで電力を測定し、入力として受信したマイクロ波信号をアンテナアセンブリ４７０Ａ、４７０Ｂ、および４７０Ｃに伝送するように構成されている。
【００４３】
制御器４３０は、入力部４３２と入力側方向性結合器４２４の間に電気的に連結された第１のアイソレータ４２２を備える。第１のアイソレータ４２２は、マイクロ波信号源４１０に固定整合負荷として現れるように動作し、例えば、アンテナアセンブリ４７０Ａ、４７０Ｂ、および４７０Ｃ、および／または、伝送線路４７５Ａ、４７５Ｂ、および４７５Ｃによって引き起こされる負荷インピーダンスのバラつきによってマイクロ波信号源４１０が離調することを防ぐ。第１のアイソレータ４２２は、増幅器４２０から入力側方向性結合器４２４にマイクロ波信号を伝送する。入力側方向性結合器４２４は、入力として増幅器４２０から受信したマイクロ波信号を測定し、該結合器４２４に電気的に連結された第１の切換装置４４０にマイクロ波信号を伝送する。第１の切換装置４４０は、１：２電力分割器４５０、１：３電力分割器４５２、および／または第２の切換装置４４２のいずれか１つ以上に、個別あるいはその任意の組合せで、マイクロ波信号を伝送する。
【００４４】
切換装置４４０からマイクロ波信号を受信すると、電力分割器４５０は、第２の切換装置４４２と第３の切換装置４４４の間の出力としてマイクロ波信号を分割する。切換装置４４０からマイクロ波信号を受信すると、電力分割器４５２は、第２の切換装置４４２と、第３の切換装置４４４と、第３の出力側方向性結合器４６５Ｃとの間の出力としてマイクロ波信号を分割する。第３の出力側方向性結合器４６５Ｃは、電力分割器４５２から受信したマイクロ波信号を第３の出力部４３４Ｃに伝送することによって、アンテナアセンブリ４７０Ｃに電力を供給する。
【００４５】
第１の切換装置４４０、電力分割器４５０、および／または電力分割器４５２の任意の組合せからマイクロ波信号を受信すると、第２の切換装置４４２は、マイクロ波信号を第１の出力側方向性結合器４６５Ａに伝送する。第１の出力側方向性結合器４６５Ａは、第２の切換装置４４２から受信したマイクロ波信号を第１の出力部４３４Ａに伝送することによって、アンテナアセンブリ４７０Ａに電力を供給する。
【００４６】
電力分割器４５０および／または４５２の任意の組合せからマイクロ波信号を受信すると、第３の切換装置４４４は、マイクロ波信号を第２の出力側方向性結合器４６５Ｂに伝送する。第２の出力側方向性結合器４６５Ｂは、第３の切換装置４４４から受信したマイクロ波信号を第２の出力部４３４Ｂに伝送することによって、アンテナアセンブリ４７０Ｂに電力を供給する。
【００４７】
切換装置４４０、４４２、および４４４の構成に応じた電気手術システム４００の動作において、所与の電力Ｐに対する３つの出力部４３４Ａ、４３４Ｂ、および４３４Ｃに対応する出力電力値は、Ｐ、０、０；Ｐ／２、Ｐ／２、０；もしくはＰ／３、Ｐ／３、Ｐ／３のいずれかである。
【００４８】
制御器４３０は、第２の切換装置４４２と第１の出力側方向性結合器４６５Ａの間で電気的に連結された第１のアイソレータ４６０Ａと；第３の切換装置４４４と第２の出力側方向性結合器４６５Ｂの間で電気的に連結された第２のアイソレータ４６０Ｂと；電力分割器４５２と第３の出力側方向性結合器４６５Ｃの間で電気的に連結された第３のアイソレータ４６０Ｃとをさらに備える。第１、第２、および第３のアイソレータ４６０Ａ、４６０Ｂ、および４６０Ｃは、マイクロ波信号発生器４１０に固定整合負荷として現れるように構成されており、例えば、アンテナアセンブリ４７０Ａ、４７０Ｂ、および４７０Ｃ、および／または、伝送線路４７５Ａ、４７５Ｂ、および４７５Ｃによって引き起こされる負荷インピーダンスのバラつきによってマイクロ波信号発生器４１０が離調することを防ぐ。
【００４９】
切換装置４４０、４４２、４４４は、例えば、単極双投スイッチ（ＳＰＤＴ）、単極三投スイッチ（ＳＰ３Ｔ）などの２つ以上の入力部に基づいて、それに接続された負荷に電力を出力するように構成された任意の適当な切換装置であってもよい。
【００５０】
実施形態において、アイソレータ４２２およびアイソレータ４６０Ａ、４６０Ｂ、４６０Ｃの任意の１つ以上は、アイソレータ４２２および／またはアイソレータ４６０Ａ、４６０Ｂ、４６０Ｃを参照しながら実質的に上述したように効率的に動作するために３ポートの１つがマイクロ波信号源４１０への固定整合負荷で終端している、当該技術分野では既知の３ポートサーキュレータであってもよい。
【００５１】
制御器４３０は、入力部４３２を通じて入力された電気信号の各位相を比較するための１つ以上の位相検出器（図示せず）を備えてもよい。位相検出器を用いてクロック信号などの基準信号をフィードバック信号と比較することで、入力された電気信号の比較に基づいて位相調整を行い、電気手術システム４００の各チャネルにおける電気信号間の位相関係を設定してもよい。
【００５２】
実施形態において、制御器４４０は、入力部４３２を通じて入力された電気信号の位相に関係なく、出力器４３４Ａ、４３４Ｂ、および４３４Ｃを経由してアンテナアセンブリ４７０Ａ、４７０Ｂ、および４７０Ｃにそれぞれ位相制御されたマイクロ波電力を送達する。
【００５３】
図５は、本発明の実施形態による、標的組織にエネルギーを提供するための方法を示すフローチャート図である。図５を参照すると、工程５１０で、複数のエネルギー送達デバイスを標的組織の部分に配置する。エネルギー送達デバイスは、例えば、図１に基づいて説明した本発明の実施形態によるデバイス１３０などの任意の適当な電気手術器具もしくはデバイスを用いて実施されてもよい。
【００５４】
エネルギー送達デバイスは、組織の標的部位の部分に、あるいは、組織の標的部位の部分に隣接して配置される。エネルギー送達デバイスは、組織に直接挿入される、管腔（静脈、ニードル、またはカテーテルなど）に挿通される、臨床医によって手術中に体内に配置される、あるいは、他の適当な方法によって体内に配置される。エネルギー送達デバイスは、電磁放射線を送達するための任意の適当なアンテナアセンブリを備え、例えば、図２に基づいて説明した本発明の実施形態によるアンテナアセンブリ２７０Ａ、２７０Ｂ、および２７０Ｃである。
【００５５】
工程５２０で、マイクロ波電力は、任意の１つ以上のエネルギー送達デバイスへの複数のチャネルに選択的に伝送される。マイクロ波電力は、図２に基づいて説明した本発明の実施形態によるマイクロ波電力分割器２３０から、図３に基づいて説明した本発明の実施形態によるマイクロ波電力分割器３３０から、もしくは、図４に基づいて説明した本発明の実施形態による制御器４４０からエネルギー送達デバイスに伝送されてもよい。
【００５６】
工程５３０で、任意の１つ以上のエネルギー送達デバイスからのマイクロ波エネルギーを標的組織に印加する。
【００５７】
本開示のいくつかの実施形態が図面に記載されているが、本開示がそれに制限されるものではなく、本開示は、当該技術分野が許容するものと同様に範囲が広く、かつ、本明細書がその様に読まれることを意図するものである。したがって、上記の説明は、制限するものとして解釈されるべきでなく、特定の実施形態の単なる例示として解釈されるべきである。当業者であれば、本明細書に添付された請求項の範囲および精神の範囲内で他の改変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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【外国語明細書】
2011062520000001.pdf