(57)【要約】  組織を通るエネルギーの作用を低減することによって比較的に少ない付随的な損傷しか惹起しない電気外科装置は、高誘電性材料と、該高誘電性材料によってターゲット組織にエネルギーを送出するための手段とを備えて成っている。該エネルギーを送出するための手段は、使用中に高誘電性材料が当該導体とターゲット組織との間に配置されるように高誘電性材料に対して配置された導体を有していてよい。第２の導体が高誘電性材料に対して、使用中に高誘電性材料が当該第２の導体とターゲット組織との間に配置されるように配置されていてよい。各導体は、例えば櫛歯状に又は同心円として交互配置された、複数の導電性フィンガを有していてよい。電気外科手術を実施するための方法は、エネルギーをターゲット組織に高誘電性材料によって送出するステップを有する。電気外科手術は、例えば切除、凝固、又は皮膚病変部の治療を含む。
2007516788.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気外科装置であって、高誘電性材料と、該高誘電性材料によってターゲット組織にエネルギーを送出するための手段とを備えて成っていることを特徴とする電気外科装置。
【請求項２】
誘電性材料が少なくとも１０の誘電定数を有している、請求項１記載の電気外科装置。
【請求項３】
誘電定数が１００〜１０００である、請求項１又は２記載の電気外科装置。
【請求項４】
高誘電性材料がセラミック材料を備えて成っている、請求項１から３までのいずれか１項記載の電気外科装置。
【請求項５】
高誘電性材料が、高い電気絶縁性を有する材料を備えて成っている、請求項１から４までのいずれか１項記載の電気外科装置。
【請求項６】
エネルギーを送出するための手段が、高誘電性材料に対して配置された第１の導体であって、使用中に高誘電性材料が当該第１の導体とターゲット組織との間に配置されるように高誘電性材料に対して配置された第１の導体を備えて成っている、請求項１から５までのいずれか１項記載の電気外科装置。
【請求項７】
さらに、高誘電性材料に対して配置された第２の導体であって、使用中に高誘電性材料が当該第２の導体とターゲット組織との間に配置されるように高誘電性材料に対して配置された第２の導体を備えて成っている、請求項６記載の電気外科装置。
【請求項８】
前記少なくとも１つの導体が、第１の複数の導電性フィンガを備えて成っており、第２の導体が、第２の複数の導電性フィンガを備えて成っており、かつ第１の複数のフィンガが第２の複数のフィンガに交互配置されている、請求項６又は７記載の電気外科装置。
【請求項９】
第１の複数のフィンガと第２の複数のフィンガとが櫛歯状に交互配置されている、請求項８記載の電気外科装置。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの導体と第２の導体とがそれぞれ、同心円のセットを備えて成っており、該同心円同士が交互に配置されている、請求項６又は７記載の電気外科装置。
【請求項１１】
さらに、前記少なくとも１つの導体に接続されたＲＦ発生器を備えて成っている、請求項６から１０までのいずれか１項記載の電気外科装置。
【請求項１２】
ＲＦ発生器が、高誘電性材料の表面に形成される誘電体放電バリヤプラズマを生ぜしめるほどに十分な電圧及び周波数を有するＲＦ電力を供給するよう構成されている、請求項１１記載の電気外科装置。
【請求項１３】
ＲＦ発生器が、約２０ＭＨｚまでの周波数でＲＦ電力を供給するよう構成されている、請求項１１又は１２記載の電気外科装置。
【請求項１４】
ＲＦ発生器が、約１５００Ｖｒｍｓまでの電圧でＲＦ電力を供給するよう構成されている、請求項１１から１３までのいずれか１項記載の電気外科装置。
【請求項１５】
ＲＦ発生器が、約０．２Ａ／ｍｍ２よりも大きい電流密度を有するＲＦ電界を高誘電性材料の表面に生ぜしめるほどに十分な電圧及び周波数を有するＲＦ電圧を供給するよう構成されている、請求項１１から１４までのいずれか１項記載の電気外科装置。
【請求項１６】
ＲＦ発生器が、約１．０Ａ／ｍｍ２までの電流密度を有するＲＦ電界を高誘電性材料の表面に生ぜしめるほどに十分な電圧及び周波数を有するＲＦ電力を供給するよう構成されている、請求項１１から１５までのいずれか１項記載の電気外科装置。
【請求項１７】
ＲＦ発生器が、高誘電性材料の表面に形成される高密度ＲＦ電流を生ぜしめるほどに十分なＲＦ電力を供給するよう構成されている、請求項１１から１６までのいずれか１項記載の電気外科装置。
【請求項１８】
ＲＦ発生器が、高誘電性材料の表面に形成される高強度ＲＦ電流を生ぜしめるほどに十分なＲＦ電力を供給するよう構成されている、請求項１１から１７までのいずれか１項記載の電気外科装置。
【請求項１９】
さらに、前記少なくとも１つの導体に接続されたＲＦ発生器と、第１及び第２の複数のフィンガをＲＦ電力発生器に連結する切換えネットワークとを備えて成っている、請求項８又は９記載の電気外科装置。
【請求項２０】
切換えネットワークは、ＲＦ電界が高誘電性材料の組織治療表面から第１の距離まで延在する第１の状態と、ＲＦ電界が組織治療表面から第２の距離まで延在する第２の状態とを有しており、第２の距離が第１の距離よりも長い、請求項１９記載の電気外科装置。
【請求項２１】
ＲＦ発生器が、高誘電性材料の表面に形成される誘電体放電バリヤプラズマを生ぜしめるほどに十分な電圧及び周波数を有するＲＦ電力を供給するよう構成されている、請求項１９又は２０記載の電気外科装置。
【請求項２２】
ＲＦ発生器が、約２０ＭＨｚまでの周波数でＲＦ電力を供給するよう構成されている、請求項１９から２１までのいずれか１項記載の電気外科装置。
【請求項２３】
ＲＦ発生器が、約１５００Ｖｒｍｓまでの電圧でＲＦ電力を供給するよう構成されている、請求項１９から２２までのいずれか１項記載の電気外科装置。
【請求項２４】
ＲＦ発生器が、約０．２Ａ／ｍｍ２よりも大きい電流密度を有するＲＦ電界を高誘電性材料の表面に生ぜしめるほどに十分な電圧及び周波数を有するＲＦ電力を供給するよう構成されている、請求項１９から２３までのいずれか１項記載の電気外科装置。
【請求項２５】
ＲＦ発生器が、約１．０Ａ／ｍｍ２までの電流密度を有するＲＦ電界を高誘電性材料の表面に生ぜしめるほどに十分な十分な電圧及び周波数を有するＲＦ電力を供給するよう構成されている、請求項１９から２４までのいずれか１項記載の電気外科装置。
【請求項２６】
ＲＦ発生器が、高誘電性材料の表面に形成される高密度ＲＦ電流を生ぜしめるほどに十分なＲＦ電力を供給するよう構成されている、請求項１９から２５までのいずれか１項記載の電気外科装置。
【請求項２７】
ＲＦ発生器が、高誘電性材料の表面に形成される高強度ＲＦ電界を生ぜしめるほどに十分なＲＦ電力を供給するよう構成されている、請求項１９から２６までのいずれか１項記載の電気外科装置。
【請求項２８】
電気外科手術を実施するための方法であって、当該方法が、高誘電性材料によってターゲット組織にエネルギーを送出するステップを備えて成っていることを特徴とする、電気外科手術を実施するための方法。
【請求項２９】
さらに、ＲＦエネルギーを導体でターゲット組織に適用するステップであって、ＲＦエネルギーが、導体とターゲット組織との間又は導体とターゲット組織の周囲の導電性媒体との間の電気化学的な接触接続を伴うことなく適用される、ＲＦエネルギーを導体でターゲット組織に適用するステップを含む、請求項２８記載の方法。
【請求項３０】
電気外科手術がターゲット組織を切除するステップを含む、請求項２８又は２９記載の方法。
【請求項３１】
エネルギーを送出するステップが、さらに、高誘電性材料の表面に誘電体バリヤ放電プラズマを形成するステップを含む、請求項２８又は２９記載の方法。
【請求項３２】
エネルギーを送出するステップが、約２０ＭＨｚまでの周波数を有するエネルギーを送出することから成っている、請求項３１記載の方法。
【請求項３３】
エネルギーを送出するステップが、約５０Ｗ／ｍｍ２までのＲＦ電力密度を有するエネルギーを送出するステップを含む、請求項３１記載の方法。
【請求項３４】
電気外科手術がターゲット組織を切除するステップを含む、請求項３１記載の方法。
【請求項３５】
エネルギーを送出するステップが、さらに、高誘電性材料の表面に高密度ＲＦ電流を生ぜしめるステップを含む、請求項２８又は２９記載の方法。
【請求項３６】
エネルギーを送出するステップが、さらに、高誘電性材料の表面に高強度ＲＦ電界を形成するステップを含む、請求項２８又は２９記載の方法。
【請求項３７】
電気外科手術がターゲット組織を凝固させるステップを含む、請求項２８又は２９記載の方法。
【請求項３８】
電気外科手術が、皮膚病変部を治療するステップを含む、請求項２８又は２９記載の方法。
【請求項３９】
ターゲット組織を非導電性の環境内とするステップを含む、請求項２８又は２９記載の方法。
【請求項４０】
ターゲット組織を導電性の環境内とするステップを含む、請求項２８又は２９記載の方法。
【請求項４１】
ターゲット組織が軟骨である、請求項２８又は２９記載の方法。
【請求項４２】
高誘電性材料が、少なくとも１０の誘電定数を有している、請求項２８又は２９記載の方法。
【請求項４３】
高誘電性材料が、約１００〜１０００の誘電定数を有している、請求項４２記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は外科装置に関するものであり、さらに、熱エネルギー及び／又は電気エネルギーを生物学的組織のような有機材料に治療目的で組織の特性を変性させるために適用するための方法に関するものである。さらに具体的には、本明細書は、医学的処置の間に組織を切開、凝固、切除、又は別の方式で治療するために高周波（ＲＦ）エネルギーを使用する電気外科装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
治療のためにＲＦエネルギーを用いる外科器具が、様々な外科処置において使用されている。このような器具は、一般に、電気外科的処置によって影響を与えるべき生体の部分にＲＦエネルギーを送出するＲＦプローブを有している。
【０００３】
現行のＲＦプローブは典型的にはモノポーラ又はバイポーラプローブである。モノポーラプローブは単一のＲＦ電極を有している。モノポーラプローブのＲＦエネルギーは、ＲＦ電極から、治療すべきエリアを通って、次いで、生体、大抵は脚又はさらに離れた所へ取り付けられた戻し電極を通って帰還する。バイポーラプローブは２つの端子、すなわち、能動電極及び戻し電極を有しており、これらは共に患者内に、治療すべきエリアに位置決めされている。多くのＲＦプローブは、エネルギーが直接に組織に適用された場合に惹起される付随的な損傷を最小化するよう構成された形態を有している。このような電気外科装置の例は、特許文献１に示されており、ここでは電圧制御が、電力サージによって惹起される損傷を減少するために使用される。該特許文献には、さらに、導電を介してというよりむしろ電界を介してエネルギーを発生器に戻すために戻し電極の前面に誘電性材料を使用することも開示されている。しかしながら、エネルギーは依然として直接に組織に送出される。これにより、電弧が発生し、ひいては相当な付随的損傷が生じることがあり得る。
【特許文献１】米国特許第６，６９２，４８９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、電気外科装置及び減少した電弧発生しか伴わずにエネルギーを送出する治療方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、電気外科装置であって、以下に規定されるような高誘電性材料と、高誘電性材料によってターゲット組織にエネルギーを送出するための手段とを備えて成っている電気外科装置が提供される。
【０００６】
高誘電性材料はセラミック材料を有していてよい。ここで使用されるように、高誘電性材料は、少なくとも１０の誘電定数、例えば典型的には約１００〜１０００の誘電定数を有する材料である。
【０００７】
一実施態様では、電気外科装置は、高誘電性材料と、該高誘電性材料に対して配置された少なくとも１つの導体であって、使用中に高誘電性材料が当該導体とターゲット組織との間に配置されるように高誘電性材料に対して配置された少なくとも１つの導体とを有している。
【０００８】
本実施態様の構成は、以下の特徴のうちの単数又は複数の特徴を含んでいてよい。第２の導体が、使用中に高誘電性材料が当該第２の導体とターゲット組織との間に配置されるように高誘電性材料に対して配置されている。各導体は複数の導電性フィンガを有している。第１の複数のフィンガは、例えば櫛歯状に、第２の複数のフィンガに交互配置されている。当該装置は、ＲＦ電力発生器と、第１及び第２の複数のフィンガをＲＦ電力発生器に連結するネットワークとを有している。
【０００９】
図示の実施形態では、ＲＦ発生器を導電性フィンガに連結する切換えネットワークが、組織の治療の深さを制御する。当該切換えネットワークは、ＲＦ電界が高誘電性材料の組織治療表面から第１の長さまで延在する第１の状態と、ＲＦ電界が組織治療表面から第２の長さまで延在する第２の状態とを有しており、第２の長さは第１の長さよりも長い。
【００１０】
別の実施形態では、各導体は同心円のセットを有しており、該同心円同士は交互配置されている。
【００１１】
導体に接続されたＲＦ電力発生器は、高誘電性材料の表面に誘電体バリヤ放電プラズマを生ぜしめるほどに十分な電圧及び周波数を有するＲＦ電力を供給するよう構成されている。当該ＲＦ発生器は、約２０ＭＨｚまでの周波数及び約１５００Ｖｒｍｓまでの電圧でＲＦ電力を供給するよう構成されている。当該ＲＦ発生器は、高誘電性材料の表面に平方ミリメートル当たり約０．２アンペアよりも大きい電流密度を生ぜしめるほどに十分な電圧及び周波数を有するＲＦ電力を供給するよう構成されており、前記電流密度は平方ミリメートル当たり約１．０アンペアほどの高さであってよい。
【００１２】
別の実施態様では、電気外科手術を実施するための方法は、高誘電性材料によってターゲット組織にエネルギーを送出するステップを有する。
【００１３】
本実施態様の構成は、以下の特徴のうちの単数又は複数の特徴を有していてよい。電気外科手術は、ターゲット組織の切除又は凝固又は病変部の治療を含むものである。エネルギーを送出するステップは、誘電体バリヤ放電プラズマ、（熱処理のための）高密度ＲＦ電流又は（電圧処理のための）高強度ＲＦ電界を高誘電性材料の表面に形成することを含むものである。エネルギーは、約２０ＭＨｚまでの周波数及び平方ミリメートル当たり約５０ＷまでのＲＦ電力密度で送出される。
【００１４】
ターゲット組織は非導電性又は導電性の環境内にある。当該ターゲット組織は、例えば軟骨、筋肉、脂肪、又は靱帯のような、様々な生物学的組織であってよい。
【００１５】
別の実施態様では、電気外科装置は、高誘電性材料と、使用中にエネルギーが高誘電性材料によってターゲット組織に送出されるように当該高誘電性材料に対して配置された少なくとも１つの導体とを有している。
【００１６】
別の実施態様では、ＲＦエネルギーは、導体とターゲット組織との間又は導体とターゲット組織の周囲の導電性媒体との間の電気化学的な接触接続を伴うことなく、ターゲット組織に適用される。
【００１７】
別の実施態様では、電気外科装置は、電気エネルギーを供給するための手段と、ほぼ均一な電界分布を得るように電気エネルギーを分布させるための手段とを有しており、使用中、前記ほぼ均一な電界分布がターゲット組織に適用されるようになっている。
【００１８】
別の実施態様では、電気外科装置は、電気エネルギーを供給するための手段と、ターゲット組織に直接に隣接した組織を電流が通って流れないように電気エネルギーをターゲット組織に適用するための手段とを有している。
【００１９】
利点は、以下の記載のうちの単数又は複数の利点を有していてよい。例えば、当該装置及び方法は、ターゲットとされた組織の周囲の組織内に存在するＲＦ戻し電流及び高電界を排除又は低減するものであり、これにより、付随的損傷が低減又は排除される。当該装置の構成は、組織への装置の近接に拘わらず点弧させられ得るようになっていて、かつ組織への装置の近接に依存しない性質を備えている、安定した放電領域を準備するものである。ＲＦエネルギーは、セラミックのインピーダンスのために均等に分布させられる。ＲＦエネルギーは、セラミックの表面に極めて薄い層になるように集中される。組織内にＲＦ電流の戻し経路は存在しない。セラミックは、治療されるエリアの小さい領域へのＲＦエネルギーの集中を防止する。
【００２０】
当該装置及び方法は、広範囲の異なる生体組織において極めて多様な医学的処置に適用可能である。当該装置は、食塩水環境における又はグリシン又は空気中での電気外科手術で使用され得、例えば軟骨軟化を治療するためにかつ前方十字靱帯における外科手術のために使用され得る。
【００２１】
単数又は複数の実施態様の詳細は、添付の図面及び以下の説明に示されている。他の特徴、対象、及び利点は、明細書及び図面並びに特許請求の範囲から明白になるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１を参照すれば、電気外科装置１００は、細長いシャフト１１０と電力ケーブル１２０とに結合されたハンドル１０５を有している。電力ケーブル１２０は、ＲＦ電力発生器（図示せず）のような電気エネルギーの電源に接続するための電力コネクタ１２５を有している。シャフト１１０は中空であり、例えば、テフロン（登録商標）、ポリエチレン、ポリスチレン又は他の熱成形プラスチックのような絶縁性プラスチックから形成されているか又は金属管から製作されている。シャフト１１０は遠位部分１１５を有しており、該遠位部分はディスク２１０で終端する絶縁された領域２０５を有している。ディスク２１０は例えば約５ｍｍの直径を有していて、０．６２５〜１．５ｍｍ（２５〜６０ｍｉｌ）の全厚を有している。ディスク２１０は組織治療表面２２５を有していて、高誘電性材料、すなわち、約１０、好ましくは１００〜１０００よりも大きい誘電定数を有している材料から形成されている。
【００２３】
図２Ａ〜図２Ｃを参照すれば、ディスク２１０内にはＲＦアンテナ２００が埋設されている。該ＲＦアンテナ２００は、第１の複数の導電性フィンガ２１５ａから構成されており、該フィンガには櫛歯状に第２の複数の導電性フィンガ２１５ｂが、各フィンガ２１５ａごとに１つのフィンガ２１５ｂが隣り合うように交互配置されている。フィンガ２１５ａ，２１５ｂはディスク２１０内に埋設されていて、図２Ａには破線で示されている。しかしながら、図２Ｃでは、フィンガ２１５ａ，２１５ｂは明確さのために実線で示されている。隣り合ったフィンガ同士は、さらに以下に説明されるように、間隔ｄによって均等に分離されている。
【００２４】
さらに、ディスク２１０の材料は好ましくは高い電気絶縁性を有しており、これにより、隣り合った導体同士の間の電圧破壊が制限される。この材料は好ましくは、ＲＦプラズマの高温及び攻撃的な化学的環境に対して耐性である。セラミックは、高誘電性であって良好な電気絶縁性を有している材料の一例である。使用に適したセラミックの幾つかの例は、American Technical Ceramics (One Norden Lane, Huntington Station, NY 11746)によって製造された、ＣＣ、ＥＡ、又はＧＡの誘電体呼称を伴うセラミックである。
【００２５】
図２Ａに示されているように、フィンガ２１５ａは第１のリード２２０ａに接続されており、該リードはフィンガ２１５ａをＲＦ電力発生器の第１の端子に電力ケーブル１２０及びコネクタ１２５によって接続している。同様に、フィンガ２１５ｂは第２のリード２２０ｂに接続されており、該リードは導体２１５ｂをＲＦ電力発生器の第２の端子に電力ケーブル１２０及びコネクタ１２５によって接続している。したがって、フィンガ２１５ａがＲＦ電圧の１つの極性を受容するのに対して、フィンガ２１５ｂはそれとは逆の極性を受容する。リード２２０ａ，２２０ｂはシャフト１１０の中空部分を通過して電力ケーブル１２０に至る。
【００２６】
図２Ｄを参照すれば、ディスク２１０は例えば誘電性材料２１０ａの第１のセクションと誘電性材料２１０ｂの第２のセクションとから形成されている。第１のセクション２１０ａは例えば０．１２５〜０．２５ｍｍ（５〜１０ｍｉｌ）の厚さを有しており、第２のセクション２１０ｂは例えば０．５〜１．２５ｍｍ（２０〜５０ｍｉｌ）の厚さを有している。セクション２１０ａ，２１０ｂは同じか又は異なる誘電定数を有していてよい。
【００２７】
第１のセクション２１０ａは、組織治療表面２２５及び該組織治療表面２２５とは反対の側に位置する第２の表面２３５を有している。該第２の表面２３５に配置されているのが導電性フィンガ２１５ａ，２１５ｂである。これら導電性フィンガ２１５ａ，２１５ｂは、例えば標準的な金属析出及びエッチング技術を使用して、表面２３５に配置されている。
【００２８】
誘電性材料２１０ｂの第２のセクション２１０ｂは、溝掘り部又は空隙を備えた表面２４５を有しており、前記溝掘り部又は空隙は、導電性フィンガ２１５ａ，２１５ｂがカプセル封入されるように当該導電性フィンガ２１５ａ，２１５ｂを収容するよう構成されている。表面２３５，２４５同士を接合するためにかつフィンガ２１５ａ，２１５ｂを溝掘り部２４０に接合するために、ボンディング技術が使用され、これにより、フィンガ２１５ａ，２１５ｂが中に埋設された単一のディスク２１０が形成される。第２のセクション２１０ｂはディスク２１０に機械的強度を提供し、導電性フィンガ２１５ａ，２１５ｂ間の電気絶縁性を提供するものである。第２のセクション２１０ｂは、表面２２５からの熱を分布させるよう作用することもできる。
【００２９】
図３を参照すれば、フィンガ２１５ａはＲＦ電力発生器３０５の第１の端子３１５にリード２２０ａによって接続されている。同様に、フィンガ２１５ｂはＲＦ電力発生器３０５の第２の端子３１０に第２のリード２２０ｂによって接続されている。
【００３０】
ＲＦ電力発生器３０５に接続されている状態で、フィンガ２１５ａ，２１５ｂは、電界の等電位線を表す破線３２０と電界のＲＦベクトルを表す実線３２５とによって示されているように、ＲＦエネルギーを放射する。ディスク２１０の容量インピーダンスは、ＲＦエネルギーを表面２２５にわたって殆ど均等に分布させる。この電気インピーダンスは、ＲＦ電力発生器３０５、リード２２０ａ，２２０ｂ、ディスク２１０及び導体２１５ａ，２１５ｂによって形成されるＲＦ電気回路内の主要な構成要素である。このように、ディスク２１０の表面は、ＲＦエネルギー分布構成要素として働く。結果として、ＲＦエネルギー密度は表面２２５にわたってほぼ均一に拡散され、周囲組織への不均等な近接によって深刻な程度まで影響されることはない。
【００３１】
ＲＦエネルギーは、主として、表面２２５の前面におけるエリアに閉じ込められる。したがって、表面２２５が、治療すべき組織に適用されるか又は該組織の近傍に適用される場合、ＲＦエネルギーは、主として、治療すべき組織に適用され、該ＲＦエネルギーは例えば付随的な損傷を減少させ得るか又は排除し得る。
【００３２】
ＲＦエネルギーの異なる送出率が、様々な治療のために使用され得る。例えば、さらに以下に説明されるように、高いＲＦエネルギー密度が、組織の切除時又は切開時に使用するためのプラズマ放電を点弧させるために使用され得る。他方、凝固のような処置では、ＲＦエネルギー密度は、プラズマ放電の点弧を防止するほどに十分に低く保たれる。凝固は、例えば約０．８Ａ／ｍｍ２までのＲＦ電流密度による熱処理を使用して遂行される。同様に、低い電力密度を有する電界が、治療エリアにおける細胞を殺すために使用され得る。このことは、例えば、低い周波数又はパルス発生する高い周波数、電圧源、例えば高密度のパルス化された電界、例えば、約１μｓ〜１００μｓの持続時間、約１０ｋＨｚ〜１Ｈｚからの反復率、及び約２００Ｖ／ｍｉｌ（これは７．９ｋＶ／ｍｍに等しい）までの電圧範囲を伴うパルス発生する電界にプローブを接続することによって、達成される。
【００３３】
図４Ａ及び図４Ｂを参照すれば、有限要素解析ソフトウェアを使用するシミュレーションが、電界が主として誘電性材料の治療表面に位置付けられることを実証するために行われた。シミュレーションのために、１メートル当たり５．８ｅ＋０７ジーメンスの導電率を有する銅がフィンガ４１５ａ，４１５ｂのために使用され、かつ６５０の誘電定数を有するセラミックが高誘電性材料４１０のために使用された。当該シミュレーションは、２．０８ｍｍ（０．０６５インチ）の高さ及び１１．５２ｍｍ（０．３６インチ）の幅のセラミック材料２１０を用いた二次元シミュレーションであった。表面４２５から導体４１５ａ，４１５ｂまでの間隔は０．１６ｍｍ（０．００５インチ）であった。導体４１５ａ，４１５ｂの厚さは０．１６ｍｍ（０．００５インチ）であり、導体４１５ａ，４１５ｂの幅は０．５６ｍｍ（０．０７１５インチ）であった。導体４１５ａ，４１５ｂ間の間隔は０．４８ｍｍ（０．０１５インチ）であった。当該シミュレーションは、８１の誘電定数及び１メートル当たり４ジーメンスの導電率を有する塩水を周囲媒体として使用して、食塩水環境のために実施された。±１５０Ｖの電圧振幅及び１３ＭＨｚの周波数を有するＲＦ電源が導体４１５ａ，４１５ｂに適用され、この際、導体４１５ａが１つの極性を受容し、それとは逆の極性を導体４１５ｂが受容した。理解され得るように、電界４００及び電流密度４０５は、表面４２５から外向きに約０．２５ｍｍ（１０ｍｉｌ）の距離まで放射し、主として、表面４２５の前面におけるエリアに閉じ込められた。
【００３４】
シミュレーションでは２端フィンガが、電界及び電流密度の分布をより均一にするための試みにおいて、それぞれ隣り合ったフィンガからさらに離隔するように離間配置された。
等しく離間配置されたフィンガ４１５ａ，４１５ｂに関する、材料４１０のエッジにおける境界条件ゆえに、電界及び電流密度の分布は、材料のエッジにおいては中央部分における分布とは異なる。各エッジにおけるフィンガ同士の間の間隔を調節することによって、表面４２５に対して横方向のＲＦ電流及び電界の、より均一な分布が達成され得る。
【００３５】
さらに、隣り合った導体同士の間で不等な間隔が使用されてもよいので、ＲＦ電界は、表面４２５の異なるエリアでは異なる距離まで外向きに放射するか又は延在し、あるいは換言すれば、表面４２５の異なるエリアでは異なる侵入深さを有するＲＦ電界が生成される。記載のように、ＲＦ電力がフィンガ４１５ａ，４１５ｂに適用される場合、ＲＦ電界の高い集中が表面４２５に生ぜしめられる。該電界の厚さは、逆の極性の隣り合ったフィンガ同士の間の間隔ｄの関数である。逆の極性の導体が離隔すればするほど、電界が表面４２５からさらに遠くまで延在する。したがって、導体同士の間隔は、特別な適用のために最適化され得る。
【００３６】
図４Ｃを参照すれば、電界の異なる侵入深さが隣り合ったフィンガ同士の間の間隔が異なった状態で達成され得ることを実証するシミュレーションが実施された。導体の幅及び厚さはそれぞれ０．１８７５ｍｍ（７．５ｍｉｌ）及び０．１２５ｍｍ（５ｍｉｌ）であった。フィンガ４１５ａ，４１５ｂの第１のセット４３０ａが０．１８７５ｍｍ（７．５ｍｉｌ）離隔するように離間配置されているのに対して、フィンガ４１５ａ，４１５ｂの第２のセット４３０ｂは０．７５ｍｍ（３０ｍｉｌ）離隔するように離間配置されている。他のパラメータは図４Ａ及び図４Ｂに関するものと同じである。理解され得るように、電界４３５はフィンガ４１５ａ，４１５ｂの第１のセット４３０ａの上方に第１のエリア４４０ａを有しており、該エリアは表面４２５から外へ、フィンガ４１５ａ，４１５ｂの第２のセット４３０ｂの上方の電界４３５の第２のエリア４４０ｂよりも短い距離で延在している。第１のエリア４４０ａが約０．２５ｍｍ（１０ｍｉｌ）延在しているのに対して、第２のエリア４４０ｂは約１ｍｍ（４０ｍｉｌ）延在している。
【００３７】
図４Ｄを参照すれば、フィンガ４１５ａ，４１５ｂの形状が当該フィンガ４１５ａ，４１５ｂ間の間隔に加えて侵入深さに影響を与えることを実証するために別のシミュレーションが実施された。パラメータは、フィンガ４１５ａ，４１５ｂの第２のセット４３０ｂの幅及び厚さがそれぞれ０．４３７５ｍｍ（１７．５ｍｉｌ）及び０．１２５（５ｍｉｌ）であることを除けば、図４Ｃに関するものと同じである。図示のように、フィンガの第２のセット４３０ｂの幅の増大は、第１のエリア４４０ａよりも表面４２５からさらに遠くまで延在する、電界４３５の第２のエリア４４０ｂを生ぜしめた。
【００３８】
ＲＦエネルギーが導体２１５ａ，２１５ｂに適用される場合、誘電体バリヤ放電（ＤＢＤ）プラズマが表面２２５に点弧させられ得る。当該放電は、特に、目的が組織の切開又は切除である場合に適用可能である。プラズマは主として表面２２５の上方に薄層を成して存在する。結果として、プラズマによる付随的な損傷が減少又は排除される。
【００３９】
放電プラズマの点弧に必要とされる電流密度は、ディスク２１０の所与の厚さ及び誘電定数に対して適用されるＲＦ電力の電圧又は周波数を調節することによって得られる。例えば、０．２Ａ／ｍｍ２の電流密度が放電を点弧させるために必要とされると仮定すれば、
導体２１５ａ，２１５ｂに適用されるＲＦ電力の電圧及び周波数（それぞれ５７０Ｖ及び５ＭＨｚに等しい）は、０．１２５ｍｍに等しいディスク２１０の厚さ及び２００に等しいディスク２１０の誘電定数のために使用され得る。
【００４０】
このことを達成するために、以下の関係式が使用される。
【００４１】
【数１】
2007516788.tif 000003
【００４２】
ここでは、ＶＲＦはＲＦ電圧であり、ＩＲＦはＲＦ電流であり、該ＲＦ電流は電流密度Ｊ×電流が流れる高誘電性材料の面積Ａに等しく、ωはＲＦ電力の角周波数であり、かつＣｃｅｒは高誘電性材料の静電容量である。
【００４３】
ピコファラドで表される前記静電容量は、以下の式に等しい。
【００４４】
【数２】
2007516788.tif 000004
【００４５】
ここでは、εは材料２１０の誘電定数であり、かつｄはミリメートルで表される材料２１０の厚さであり、かつＡは平方ミリメートルで表される材料２１０の表面面積である。したがって、ＲＦ電圧ＶＲＦは、以下の式で表される。
【００４６】
【数３】
2007516788.tif 000005
【００４７】
０．２Ａ／ｍｍ２の電流密度、２００の誘電定数及び０．１２５ｍｍ（これは５ｍｉｌに相当する）の厚さに関しては、以下の式で表される。
【００４８】
【数４】
2007516788.tif 000006
【００４９】
周波数ｆ＝５ＭＨｚを選択すると電圧ＶＲＦ＝５７０Ｖが生じる。周波数又は電圧は、ディスク２１０の誘電破壊のような他のパラメータに鑑みて選択されるのが好ましい。例えば、もしディスク２１０が１５０Ｖ／ｍｉｌの誘電強度を有しているならば、０．１２５ｍｍ（５ｍｉｌ）の厚さに関しては、誘電材料は７５０Ｖの破壊電圧を有している。したがって、上記パラメータはディスク２１０の破壊電圧を超えることなく使用され得るであろう。所与の環境においてプラズマを点弧させるために要求される特別なパラメータは、通常の実験に関わる事柄として決定されてよい。ＲＦエネルギーの周波数は約２０ＭＨｚまでであってよい。理論上は、２０ＭＨｚよりも高い周波数が使用され得るが、実際には、このように高い周波数は発生させるのが困難であって、他の電気的な装置への干渉のような問題を惹起することがある。一般に、食塩水中のプラズマ点弧は、空気中の点弧のために要求されるＲＦ電界強度の約４分の１で達成される。
【００５０】
図５を参照すれば、例えば間接軟骨のような治療生体組織５０５への使用時には、表面２２５は組織治療箇所５１０に接触するよう配置されるか、又は電界又はプラズマ放電領域が治療箇所５１０に影響を与えるほどに十分に組織治療箇所５１０の近傍に配置される。外科医がフィンガ２１５ａ，２１５ｂにエネルギーを適用する際、ＲＦエネルギーは外向きに放射され、図４Ａ及び図４Ｂに示されたパターンと相似のパターンで表面２２５に沿って分布させられる。例えば組織治療箇所５１０の切除を含む治療では、導体２１５ａ，２１５ｂに適用されるＲＦ電力は、ＤＢＤプラズマ５１５が表面２５に形成されるような電力である。組織の所定のエリアを除去するために、遠位部分１１５はプラズマ５１５と共に組織の所望の切除エリアに沿って移動させられる。
【００５１】
他の外科的処置（例えば皮膚病変部の凝固又は治療）が、ＤＢＤプラズマを形成することなく実施される。むしろ、表面２２５に対して横方向で分布させられかつ当該表面２２５から延在するＲＦ電界、及び／又は、電界から生じる何らかの熱エネルギーが、組織を治療するために使用される。熱は治療される組織内で散逸させられ、周囲組織に対するいかなる付随的損傷も制限される。
【００５２】
このようにして、使用中、ＲＦエネルギーは、導体とターゲット組織との間又は導体とターゲット組織の周囲の導電性媒体との間の電気化学的な接触接続を伴うことなく（すなわち、直接の電気的な接触接続を伴うことなく）当該ＲＦエネルギーが適用されるように、導体でターゲット組織に適用される。図示の実施形態では、ＲＦエネルギーは導体なしの誘電性材料によって適用されて、組織へ直接に電気的に接触接続しており、その際、導体は、組織の周囲の導電性媒体（例えば食塩水）に直接に電気的に接触接続することはない。
【００５３】
図６を参照すれば、幾つかの電気外科的処置のためには、ＲＦ電界の侵入深さを調節する能力を有していることが望ましい。上述のように、隣り合ったフィンガ同士の間の異なる間隔は、ＲＦ電界の異なる侵入深さを準備するものである。切換えネットワーク６５０が、ＲＦ電界の侵入深さをどのように調節すべきかということの一例である。ＲＦ発生器６０５、ディスク６１０及びフィンガ６１５ａ，６１５ｂは、図１〜図３に記載のものと同じであり、かつフィンガ６１５ａ，６１５ｂは間隔ｄ１によって互いに離間するよう配置されている。フィンガ６１５ａ，６１５ｂは切換えネットワーク６５０及び３つのリード６２０ａ，６２０ｂ，６２０ｃによってＲＦ発生器６０５に接続されている。切換えネットワーク６５０は２つのスイッチ、すなわちスイッチ６３０及びスイッチ６３５を有している。第１及び第２のスイッチ６３０，６３５が高い状態にある場合（図示せず）には、全てのフィンガ６１５ａがＲＦ発生器の第１の端子６４０に両リード６２０ａ，６２０ｂによって接続されているのに対して、全てのフィンガ６１５ｂは第２の端子６４５にリード６２０ｃによって接続されている。本構成では、逆の極性の隣り合った導体同士の間の間隔はｄ１であり、かつ電界は高誘電性材料６１０の表面６２５から第１の長さだけ延在している。
【００５４】
第１及び第２のスイッチ６３０，６３５が低い状態にある場合（図示）には、一つ置きのフィンガ６１５ａがＲＦ発生器６０５の第２の端子６４５にリード６２０ｂによって接続されているのに対して、残りのフィンガ６１５ａは第１の端子６４０に接続されている。導体６１５ｂはＲＦ発生器６０５のどちらの端子にも接続されていない。本構成では、逆の極性の隣り合った導体同士の間の間隔はｄ２であり、該間隔は間隔ｄ１よりも大きい。結果として、電解は表面６２５から、第１の長さよりも遠距離の第２の長さだけ延在する。
【００５５】
多数の実施形態が説明された。それにも拘わらず、様々な修正が行われてよいことが理解されるであろう。例えば、電気外科装置１００の他の構成は、セクション２１０の側面２３０（図２Ａ）を覆う部分２０５の絶縁材料を有しているのに対して、表面２２５は露出された状態に保たれている。さらに、シャフト１１０は他の材料から異なる構成で製作されていてよい。例えば、遠位部分１１５は、表面２２５が側方転回する（side-facing）ように９０°の曲がりを有していてよい。例えば６０度、４５度又は３０度のように、他の曲がり度も可能であるか、又はシャフトは調節可能な角度を備えるように可撓性であってよい。
【００５６】
ディスク２１０の他の寸法及び形状が、治療の適用及び表面面積に依存して使用され得る。さらに、高い電気絶縁性を備えたディスク２１０のための材料を使用することが望ましいことがあるとはいえ、該材料は多少の導電性を有していてよい。例えば、半導体材料が使用され得る。
【００５７】
ディスク２１０の他の構成も使用され得る。例えば、ディスク２１０は長さ及び／又は直径に沿って変化する誘電定数を有している。図７を参照すれば、例えば、導体７１５ａ，７１５ｂがディスク７１０内に埋設されている。該ディスク７１０は３つの別個のセクション７２０，７２５，７３０を有している。各セクション７２０，７２５，７３０は、異なる誘電定数を有する材料から製作されている。離散したセクションというよりはむしろ、他の構成は、長さ又は直径に対して横方向で漸進的に変化する誘電定数を有している。
【００５８】
さらに、誘電性材料２１０ｂの第２のセクションは省かれ得、かつ他の技術が導電性フィンガ２１５ａ，２１５ｂ間の電気絶縁を保証するために使用され得る。例えば、ガラス又は他の絶縁材料のコーティングが表面２３５及び導体２１５ａ，２１５ｂに施され、これにより、導体２１５ａ，２１５ｂ間の電気絶縁が提供される。あるいは、遠位部分１１５は、誘電性２１０ａの表面２３５に真空が存在するように構成されており、これにより、導体２１５ａ，２１５ｂ間の電気絶縁が提供される。
【００５９】
埋設された導体の他の構成も使用され得る。図８を参照すれば、例えば、導体８１５ａ，８１５ｂが同心円として交互配置されている。フィンガ８１５ａがＲＦ電力発生器の一方の端子に接続されているのに対して、フィンガ８１５ｂは他方の端子に接続されている。
【００６０】
さらに、電気外科装置１００は他の構成を有していてよい。例えば、電気外科装置１００は、内部のＲＦ発生器を備えており、かつ電力ケーブル１２０及びコネクタ１２５が内部のＲＦ発生器を交流又は直流電力に接続している。あるいは、内部のＲＦ発生器のほかに、電気外科装置は、ＲＦ発生器を作動させるための内部のバッテリを有している。本事例では電力ケーブル１２０及びコネクタ１２５は省かれる。電気外科装置は、自己凝固性（self-coagulating）外科用ブレードとして実施されていてよい。この形式で実施されている場合には、誘電性材料２１０ｂは例えば小動脈の即時の凝固のために外科用ブレードの表面に付着されている。
【００６１】
電気外科装置は内視鏡又は関節鏡による外科手術のために寸法設定されたものとして説明されたとはいえ、他の実施形態は、意図された特別な適用に依存して、より大きく又はより小さく寸法設定される。このような適用では、高誘電性材料２１０ａの厚さ及びサイズは相応に調節される。
【００６２】
したがって、他の実施形態は特許請求の範囲内にある。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】電気外科装置の側面図である。
【図２Ａ】電気外科装置の遠位部分の斜視図である。
【図２Ｂ】図２Ａにおける２Ｂ−２Ｂ′線に沿って断面した装置の遠位部分の断面図である。
【図２Ｃ】装置の遠位部分の平面図である。
【図２Ｄ】装置の遠位部分の部材として含まれるディスクのアセンブリを示す平面図である。
【図３】電気外科装置への電気エネルギーの接続を示す概略図である。
【図４Ａ】電界及び電流密度それぞれの、装置の遠位部分の表面における１つのシミュレーションである。
【図４Ｂ】電界及び電流密度それぞれの、装置の遠位部分の表面における別のシミュレーションである。
【図４Ｃ】遠位部分の交互の構成のための電界を示す１つのシミュレーションである。
【図４Ｄ】遠位部分の交互の構成のための電界を示す別のシミュレーションである。
【図５】電気外科装置の使用状態を示す側面図である。
【図６】電気外科装置と共に使用するための切換えネットワークを示す概略図である。
【図７】遠位部分のための交互の構成を示す１つの平面図である。
【図８】遠位部分のための交互の構成を示す別の平面図である。
【符号の説明】
【００６４】
１００  電気外科装置
１０５  ハンドル
１１０  シャフト
１１５  遠位部分
１２０  電力ケーブル
１２５  電力コネクタ
２００  ＲＦアンテナ
２０５  絶縁された領域
２１０  ディスク
２１０ｂ  誘電性材料
２１５ａ  フィンガ
２１５ｂ  フィンガ
２２０ａ  リード
２２０ｂ  リード
２２５  組織治療表面
３０５  ＲＦ電力発生器
３１０  端子
３２０  破線
３２５  実線
４１０  高誘電性材料
４１５ａ  フィンガ
４１５ｂ  フィンガ
４２５  表面
４３０ａ  第１のセット
４３０ｂ  第２のセット
４３５  電界
４４０ａ  第１のエリア
５０５  治療生体組織
５１０  組織治療箇所
５１５  プラズマ
６０５  ＲＦ発生器
６１０  ディスク
６１５ａ  フィンガ
６１５ｂ  フィンガ
６２０ａ  リード
６２０ｂ  リード
６２０ｃ  リード
６２５  表面
６３０  スイッチ
６３５  スイッチ
６４０  端子
６４５  端子
６５０  切換えネットワーク
６５１ａ  フィンガ
６５１ｂ  フィンガ
７１５ａ  導体
７１５ｂ  導体
【図１】
2007516788.tif 000007
【図２Ａ】
2007516788.tif 000008
【図２Ｂ】
2007516788.tif 000009
【図２Ｃ】
2007516788.tif 000010
【図２Ｄ】
2007516788.tif 000011
【図３】
2007516788.tif 000012
【図４Ａ】
2007516788.tif 000013
【図４Ｂ】
2007516788.tif 000014
【図４Ｃ】
2007516788.tif 000015
【図４Ｄ】
2007516788.tif 000016
【図５】
2007516788.tif 000017
【図６】
2007516788.tif 000018
【図７】
2007516788.tif 000019
【図８】
2007516788.tif 000020
【国際調査報告】
2007516788.tif 000021
2007516788.tif 000022
2007516788.tif 000023
2007516788.tif 000024
2007516788.tif 000025
2007516788.tif 000026