(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波エネルギー生成のためのシステムであって、前記システムは、
第一電力レベルでマイクロ波周波数信号を発生するよう構成されたマイクロ波信号発生器、および
直流電源信号を生成するよう構成された直流電源、
を含むマイクロ波発生器と、
伝達線によってマイクロ波信号発生器へ接続された電力段装置であって、
前記伝達線から前記マイクロ波周波数信号および前記直流電源信号を受信するために形成され、
前記第一電力レベルから少なくとも一つの第二電力レベルへ前記マイクロ波周波数信号を増幅するよう構成された電力段マイクロ波信号増幅器、および
前記マイクロ波周波数信号を伝達するよう構成されたマイクロ波アンテナ
を含む電力段装置と、
を含み、
前記マイクロ波発生器からシステム内の別の部位へマイクロ波信号増幅のタスクの少なくとも一部が分配される、システム。
【請求項２】
前記マイクロ波周波数信号の前記第一電力レベルと前記第二電力レベルとの間の比率が１：１０〜１０：１である、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一電力レベルおよび第二電力レベルを選択的に制御するよう構成された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４】
前記マイクロ波発生器は前記第一電力レベル、前記第二電力レベルおよびそれらの間の前記比率を動的に制御するよう構成された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５】
前記電力段装置は、
前記電力段マイクロ波信号増幅器を収納するよう構成されたハンドルと、
前記電力段マイクロ波信号増幅器から前記マイクロ波アンテナへ前記マイクロ波周波数信号を伝送するよう構成された電力段装置伝達線と、
をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記電力段装置において前記マイクロ波アンテナは、
近位放射部と、
前記近位放射部から遠位に間隔を置いた遠位放射部と、
前記近位および遠位放射部を一致させるよう構成されたアンテナ電力増幅器であって、
前記電力段マイクロ波信号増幅器を収納するよう構成された前記アンテナ電力増幅器と、
をさらに含む請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記電力段装置は前記伝達線から前記アンテナ電力増幅器へ前記マイクロ波周波数信号および前記直流電源信号を伝達するよう構成された装置伝達線をさらに含む、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記装置伝達線は、
少なくとも一つのマイクロ波導波管と、
少なくとも一つの直流電源導体をさらに含み、
前記少なくとも一つのマイクロ波導波管および前記少なくとも一つの直流電源導体は前記装置伝達線を通って長手方向に伸び、前記少なくとも一つのマイクロ波導波管は前記マイクロ波周波数信号を前記アンテナ電力増幅器へ伝送するよう構成され、前記少なくとも一つの直流電源導体は直流電源信号を前記アンテナ電力増幅器へ伝送するよう構成されている、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
アンテナ電力増幅器の少なくとも一部は前記近位放射部と前記遠位放射部の間に位置する、請求項６に記載のシステム。
【請求項１０】
前記アンテナ電力増幅器は前記近位放射部および前記遠位放射部へ接続し、少なくとも一つの第二電力レベルでそこへ前記マイクロ波周波数信号を提供する、請求項６に記載のシステム。
【請求項１１】
マイクロ波エネルギーを生成するためのシステムであって、前記システムは、
マイクロ波周波数信号を生成するよう構成されたマイクロ波信号発生器、
直流電源信号を生成するよう構成された直流電源、および
第一電力レベルへ前記マイクロ波周波数信号を増幅するよう構成されたマイクロ波信号増幅器、
を含むマイクロ波発生器と、
伝達線によって前記マイクロ波発生器へ接続され、前記伝達線から前記マイクロ波周波数信号および直流電源信号を受信するよう構成された電力段装置であって、
前記マイクロ波周波数信号を前記第一電力レベルから少なくとも一つの第二電力レベルへ増幅するよう構成されたマイクロ波信号増幅器、および
前記マイクロ波周波数信号を伝達するよう構成されたマイクロ波アンテナ
を含む電力段装置と、
を含み、
前記マイクロ波発生器からシステム内の別の部位へマイクロ波信号増幅のタスクの少なくとも一部が分配される、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は一般にマイクロ波システムおよび装置に関する。より具体的には、本開示は組織へのマイクロ波およびミリ波の信号伝送、増幅およびエネルギー供給のためのシステムおよび装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
癌などの疾患の治療において、癌細胞の特定の種類は昇温で変性させることが見出されている（健常細胞に通常は有害な温度よりも若干低い）。一般に温熱治療として知られる、これらの治療のタイプは、不可逆の細胞破壊が生じないことを保証するためにより低い温度で隣り合った健常細胞を維持する間、一般的に４１℃を上回る温度へ病気の細胞を加熱ために電磁放射線を活用する。組織を暖めるための電磁放射線を活用する他の手順はまた、組織の切除および凝固を含む。そのような、例えばそれらの月経過多のために実行されるそれらのような、手順は、変性または組織を殺すためにターゲットとなる組織を除去および凝固するために一般的に実行される。電磁放射線治療を活用する多くの手順および装置のタイプは技術的に既知であり、前立腺、心臓、および肝臓のような、組織および臓器の治療において一般的に使用される。
【０００３】
組織の電子加熱は少なくとも二つの方法によって完成されてもよい。電子加熱の第一の方法は組織において電流の製造および誘導を活用することである。電流は二つの電極の間、電極と返還パッドとの間で生成されてもよく、電流は振動電場によって誘導されてもよい。このように、電流で加熱することは伝導性または少なくとも部分的に伝導性のある組織を必要とする。
【０００４】
電場による分子の活動によって熱が生成される双極の回転を活用する、電子加熱の第二の方法は、誘電加熱として知られている。誘導加熱はエネルギーの使用またはマイクロ波周波数を必要とし、伝導性および非伝導性の組織の両方において熱を生成する。
【０００５】
マイクロ波エネルギー伝送システムの基本的構成要素は、従来のマイクロ波切除システムを含む構成要素と類似しており、マイクロ波エネルギーおよび組織へマイクロ波エネルギーを伝送するための電極手段を生成するために電源およびインピーダンス整合回路が含まれる。マイクロ波発生回路は既知の適切な接続によって電極へ接続する。現在のマイクロ波伝送システムは、マイクロ波エネルギー伝送装置、例えば、半剛性の同軸ケーブルを通って貫通する組織またはカテーテル装置へ接続するマイクロ波発生器を含む。
【０００６】
多くの進歩が電気外科マイクロ波切除の分野において作られてきたが、従来の電気外科マイクロ波システムは、まだ、マイクロ波信号生成、マイクロ波信号伝達およびマイクロ波エネルギー伝送（例えば、発生器、同軸ケーブルおよび伝送装置）のための別々の構成要素を含んでいる。
【発明の概要】
【０００７】
本開示は別々に実行する個々の構成要素および独特の機能を提供する従来技術のシステムから離れて動作する。マイクロ波信号増幅のタスクはマイクロ波発生器と電力段装置との間で分配され、従って、高電力マイクロ波エネルギー信号を伝達するエネルギー伝達装置のための必要性を除去する。
【０００８】
本開示は電気外科エネルギーの生成および伝送のシステムに関する。システムはマイクロ波発生器および電力段装置を含む。マイクロ波発生器は、第一電力レベルでマイクロ波周波数信号を生成するよう構成されたマイクロ波信号発生器、および直流電源信号を生成するよう構成された直流電源をさらに含む。電力段装置は伝送線路によってマイクロ波信号発生器へ接続し、伝送線路からマイクロ波周波数信号および直流電源信号を受信するよう構成されている。電力段装置は第一電力レベルから一つまたはそれ以上の追加電力レベルへマイクロ波周波数信号を増幅するよう構成された電力段マイクロ波信号増幅器およびマイクロ波周波数信号を伝達するよう構成されたマイクロ波アンテナをさらに含む。
【０００９】
一つの実施形態において、マイクロ波周波数信号の第一電力レベルと追加の電力レベル（例えば、第二電力レベル）との間の比率は約１：１０〜１０：１の間である。マイクロ波発生器は第一電力レベルおよび追加の電力レベルを選択的に制御するよう構成されたプロセッサを含んでもよい。プロセッサは第一電力レベル、追加の電力レベルおよびそれらの間の比率を動的に制御してもよい。
【００１０】
さらなる実施形態において、システムは電力段マイクロ波信号増幅器からマイクロ波アンテナへマイクロ波周波数信号を伝送するよう構成された電力段マイクロ波信号増幅器および電力段装置伝達線を収納するよう構成されたハンドルを含む。
【００１１】
別の実施形態において、電力段装置にあるマイクロ波アンテナは近位放射部、遠位放射部（近位放射部から遠位に間隔をあけている）および近位および遠位放射部を一致させるよう構成されたアンテナ電力増幅器を含む。アンテナ電力増幅器は電力段マイクロ波信号増幅器を収納する。
【００１２】
電力段装置は伝達線からアンテナ電力増幅器へマイクロ波周波数信号および直流電源信号を伝達するよう構成された装置伝達線をさらに含んでもよい。装置伝達線はマイクロ波導波管および直流電源導体を含む。マイクロ波導波管および直流電源導体は装置伝達線を通って縦方向に伸びる。マイクロ波導波管はアンテナ電力増幅器へマイクロ波周波数信号を伝送し、直流電源導体は直流電源信号をアンテナ電力増幅器へ伝送する。
【００１３】
別の実施形態において、アンテナ電力増幅器は近位放射部と遠位放射部との間に位置し、近位放射部を遠位放射部へ接続する。アンテナ電力増幅器は第二電力レベルでマイクロ波周波数信号をアンテナの近位および遠位放射部へ提供する。
【００１４】
マイクロ波エネルギーを生成するためのシステムはまた開示され、マイクロ波発生器および電力段装置を含む。マイクロ波発生器はマイクロ波周波数信号を生成するよう構成されたマイクロ波信号発生器、直流電源信号を生成するよう構成された直流電源、およびマイクロ波周波数信号を第一電力レベルへ増幅するよう構成されたマイクロ波信号増幅器を含む。電力段装置は伝達線によってマイクロ波発生器を接続し、マイクロ波周波数信号および直流電源信号を伝達線から受信するよう構成された。電力段装置はマイクロ波周波数信号を第一電力レベルから第二電力レベルへ増幅するよう構成されたマイクロ波信号増幅器およびマイクロ波周波数信号を伝達するよう構成されたマイクロ波アンテナを含む。
【００１５】
本開示はまたマイクロ波エネルギーを適用させるためのマイクロ波アンテナアセンブリに関する。アセンブリは内部導体、外部導体、それを通してそれぞれ伸びる直流電源および直流ニュートラル、遠位放射部および近位放射部を有するアンテナおよび接合部材を有する近位部を含む。接合部材は長手方向の厚さを有し、近位放射部と遠位放射部との間に配置される。接合部は直流電源および直流ニュートラルから内部および外部導体および直流電源信号から第一電力レベルでマイクロ波信号を受信するよう構成されたマイクロ波信号増幅器さらに含む。マイクロ波信号増幅器は第一電力レベルから第一電力レベルよりも大きい追加の電力レベル（例えば、第二電力レベルへ）へマイクロ波信号を増幅する。
【００１６】
マイクロ波アンテナアセンブリの近位部はアンテナアセンブリを通って伝達可能な放射線の四分の一の波長の距離に相当する長さを有してもよく、近位部は放射線の伝達上の長さを通って放射するように構成される。
【００１７】
別の実施形態において、接合部材はマイクロ波信号増幅器を形成してもよい。接合部材は接合部材の放射の中心の近位にある内部導体を受信し、外部導体が第一ステップで接合部材を接続し、直流電源および直流ニュートラルが異なる放射の厚さで接合部と接続するような、放射の外側表面を踏む。接合部材は遠位放射部および近位放射部を受信するよう、および加えてマイクロ波信号を供給するようにさらに構成される。
【００１８】
マイクロ波アンテナアセンブリの遠位部はテーパの遠位端を含んでもよい。遠位放射部は接合部材の実際の距離および厚さの累積距離がアンテナアセンブリを通って伝達可能な放射線の四分の一の波長の距離に相当するような遠位放射部の外面に沿って定義される実際の長さを有する。
【００１９】
マイクロ波アンテナアセンブリの遠位部は金属から作られてもよく、アンテナアセンブリの少なくとも一部に配置される誘電体コーティングを含んでもよい。
【００２０】
別の実施形態において、マイクロ波アンテナアセンブリは内部導体、外部導体、それを通してそれぞれ伸びる直流電源および直流ニュートラルを有する近位放射部を含む。内部導体は外部導体の中に配置され、直流電源および直流ニュートラルは外部導体から放射状に外側へ位置する。遠位放射部は近位放射部および接合部材の遠位に配置される。接合部材は長手方向の厚さを含み、近位放射部と遠位放射部との間に配置される部分を有する。接合部材は第一電力レベルで内部導体および外部導体からマイクロ波信号を、および、直流電源および直流ニュートラルから直流電源信号を受信するよう構成されたマイクロ波信号増幅器をさらに含む。マイクロ波信号増幅器は第一電力レベルから第二電力レベルへマイクロ波信号を増幅し、第二電力レベルは第一電力レベルよりも大きい。接合部材はまた遠位放射部および近位放射部へ第二電力レベルでマイクロ波信号を提供する。
【００２１】
さらに別の実施形態において、アセンブリは近位放射部、近位放射部から遠位の遠位放射部および接合部材を含む。近位放射部は内部導体、外部導体、それを通してそれぞれ伸びる、直流電源導体および直流ニュートラル導体、を含む。内部導体は外部導体の中に配置され、直流電源および直流ニュートラル導体は外部導体から放射状に外側へ配置される。接合部材は近位放射部および遠位放射部が機械的係合ジョイントによって別のものに関係して固定されて位置するような遠位放射部および近位放射部を一致させる。接合部材は内部導体および外部導体から第一エネルギーレベルでマイクロ波信号を受信するよう構成され、直流電源導体および直流ニュートラル導体から直流電源信号を受信するよう構成されたマイクロ波信号増幅器をさらに含む。マイクロ波信号増幅器は第一エネルギーレベルから追加のレベル（例えば、第二エネルギーレベル）へマイクロ波信号を増幅し、追加のエネルギーレベルは第一エネルギーレベルよりも大きい。接合部材は追加のエネルギーレベルで近位放射部および遠位放射部へマイクロ波信号を提供するようにさらに構成される。
【００２２】
近位放射部および遠位放射部はアンテナアセンブリを通った放射線の伝達上で放射するように構成される。近位放射部および遠位放射部の長さはアンテナアセンブリによって伝達される放射線の効果的な波長に比例している。遠位放射部は金属、誘電体材料またはメタマテリアルを含んでもよい。
【００２３】
マイクロ波アンテナアセンブリはアンテナアセンブリ上の少なくとも一部に配置される誘電体コーティングを含んでもよい。接合部材は遠位放射部および近位放射部を電気的に隔離する。
【００２４】
別の実施形態において、近位放射部はアンテナアセンブリを通って伝達可能な放射線の四分の一の波長の距離に相当する長さを有する。近位放射部は放射線の伝達上の長さに沿って放射する。
【００２５】
さらに別の実施形態において、接合部材は、接合部材が少なくとも二つの異なる放射方向の厚さを含むような第一ステップおよび第二ステップをさらに含む。第一ステップは内部導体、外部導体、直流電源導体および直流ニュートラル導体の一つを受信する。遠位放射部はテーパ状の遠位端を含んでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
本開示の様々な一実施形態は以下の図面を参照して記載される。
【図１】本開示の実施形態に係る電気外科システムの斜視図である。
【図２Ａ】従来のマイクロ波発生器および伝送システムの様々な機能コンポーネントを示すブロック図である。
【図２Ｂ】図２Ａの様々な機能コンポーネントでのマイクロ波信号電力レベルを示す図である。
【図３Ａ】本開示の一実施形態に係る電力段切除システムの様々な機能コンポーネントを示すブロック図である。
【図３Ｂ】図３Ａの様々な機能コンポーネントでのマイクロ波信号電力レベルを示す図である。
【図４】本開示の一実施形態に係る図１の電力段装置の分解図である。
【図５Ａ】本開示の別の実施形態に係るマイクロ波発生器及び伝送システムの様々な機能コンポーネントを示すブロック図である。
【図５Ｂ】図５Ａの様々な機能コンポーネントでのマイクロ波信号電力レベルを示す図である。
【図６】図１の電力段装置のアンテナ部分の詳細領域の断面図である。
【図７】図１の電力段装置のアンテナ部分の分解図である。
【図８Ａ】典型的な平面ｎ型ＦＥＴの断面図である。
【図８Ｂ】本開示の一実施形態に係る円筒形ＦＥＴを示す図である。
【図８Ｃ】本開示のさらに別の実施形態に係る円筒形ＦＥＴを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本開示のマイクロ波アンテナアセンブリの実施形態は、参照数字が同様のおよび同一の要素を識別するように図面に関連して詳細に説明される。本明細書中で使用されるのは従来の場合と同様、用語「遠位」はユーザーから最も遠い部分に関し、用語「近位」はユーザーから最も近い部分に関する。さらに、「上」、「下」、「前」、「後」などのような用語は図面の方向またはコンポーネントの方向に関し、説明の利便性のために簡単に使用される。
【００２８】
患者の組織の病気の範囲の治療中に、マイクロ波アンテナアセンブリのような、組織の病気の範囲に関する電気外科エネルギー伝送装置の差込および配置は治療の成功にとって重要である。一般的に、ここで説明されるマイクロ波アンテナアセンブリは組織への直接差込を許可し、遠位部で半波長双極アンテナを含む。機能が同様のアセンブリは２００５年４月１２日で公開された米国特許Ｎｏ．６，８７８，１４７に記載され、参照として本明細書中に組み込まれる。
【００２９】
本開示はＰｒａｋａｓｈで説明される明確な変更および変化を説明する間、この開示はＰｒａｋａｓｈマイクロ波エネルギー伝送装置を有する差込が制限されることとして解釈されるべきでない。さらに、本開示がマイクロ波エネルギー発生器および伝送の背景において説明される間、本開示は任意の適切な電気外科周波数を組み込んでもよい。他の適切なアプリケーションは、電気通信、センシング、画像処理、殺菌および洗浄として考慮される。
【００３０】
電力段切除システム
図１を参照して、本開示の一実施形態による、マイクロ波切除システム（以下「電力段切除システム」）と一体化される電力段切除アンテナは、システム１０として示される。電力段切除システム１０は、伝達線１２０および、いくつかの実施形態において、冷却液供給部１３１を介して電力段マイクロ波エネルギー伝送装置１１０（以下「電力段装置」）に接続する電力段マイクロ波信号発生器１００（以下「電力段発生器」）を含む。電力段発生器１００はマイクロ波信号回路１５０ａおよび直流電源回路１５０ｂを含む電力発生回路１５０を収納するハウジング１３０を含む。発生器１００において定義される伝送装置ポート１６０は伝達線１２０の一端で装置コネクタ１７０に操作可能に接続する。
【００３１】
電力段装置１１０はハンドル１１２およびそれの遠位端でアンテナ１１６を含む細長いシャフト１１４を含む。アンテナ１１６の遠位部は患者の組織１８０の中へ経皮的な挿入のために尖った先端１１８を形成してもよい。存在する場合、冷却液供給１３１は、それぞれ、ハンドル１１２の近位端へ接続される、供給管および戻り管１３２、１３４を通って電力段装置１１０へ冷却液を供給してもよい。
【００３２】
電力段装置１１０は本開示の電力段切除システム１０および／または従来のシステムにおいて高電力マイクロ波エネルギーを従来のマイクロ波エネルギー伝送装置（例えば、電力段装置は従来のマイクロ波エネルギー伝送装置模倣してよく、従って電力段装置が従来システムまたは電力段切除システムのどちらか一方で活用できるようになる）へ供給するかのどちらか一方での使用を目的としてもよい。
【００３３】
本開示が電力段切除システム１０および経皮タイプ伝送装置を有する使用の方法を説明する間、システムおよび本明細書中で開示される方法は、例えば、開放装置、カテーテル型装置、内視鏡的装置、表面伝送装置および無線周波数エネルギー伝送装置のような、電気外科的エネルギーの伝送ができる電気外科的エネルギー伝送装置の任意の適切なタイプで使用または組み込んでもよい。
【００３４】
従来のマイクロ波切除システム
図２Ａは従来のマイクロ波エネルギー発生器および伝送システム２０の様々な機能コンポーネントを示すブロック図である。従来システム２０はマイクロ波発生器２００、伝達線２２０およびマイクロ波エネルギー伝送装置２１０を含む。マイクロ波発生器２００は信号発生器２０６からマイクロ波信号を、直流電源２０４から直流電源を生成し、提供する電力発生回路２０２を含む。直流電源およびマイクロ波信号はマイクロ波信号を望ましい電力レベルへ増幅する第一増幅器２０８へ供給される。
【００３５】
第一増幅器２０８は単一発生器２０６によって生成されるマイクロ波信号を望ましいエネルギーレベルへ増幅する一つまたはそれ以上の電力増幅器または他の適切な手段を含んでもよい。
【００３６】
第一増幅器２０８からのマイクロ波信号は発生器コネクタ２０９へ接続される伝達線２２０の第一端部に供給される。伝達線２２０の第二端部はマイクロ波エネルギー伝送装置２１０の伝送装置コネクタ２１２へ接続する。マイクロ波信号はマイクロ波エネルギー伝送装置２１０の遠位部でアンテナ２１６へ装置伝達線２１４を通って通過する。
【００３７】
図２Ｂは図２Ａの従来のマイクロ波エネルギー発生器および伝送システム２０の様々な機能コンポーネントでのマイクロ波信号電力レベルを示す図である。アンテナ２１６へ伝送されるエネルギーの望ましい量は１００％電力レベルとしてグラフで示され、ＥＴＡＲＧＥＴとして示される。図２Ｂは図２Ａの従来システム２０のそれぞれのコンポーネントでマイクロ波信号の信号強度をさらに示す。
【００３８】
図２Ａおよび２Ｂを続けて参照すると、信号発生器２０６でのマイクロ波信号強度は図の第一ブロックでＥＳＧとして示される。マイクロ波信号は、第二ブロックで示される適切なマイクロ波信号強度ＥＦＡへ、所望の増幅ゲインに基づいて、第一増幅器２０８によって増幅される。従来システム２０において、信号増幅はマイクロ波発生器２００で実行されるだけであり、従って、第一増幅器２０８は第一増幅器２０８とアンテナ２１６との間の電力損失を乗り越えるために適切なマイクロ波電力強度へマイクロ波信号を増幅しなければならない（例えば、ＥＦＡは第一増幅器２０８とアンテナ２１６との間のシステム損失を補うためにＥＴＡＲＧＥＴよりも大きい）。
【００３９】
図２Ａの従来システム２０において第一増幅器２０８とアンテナ２１６との間のコンポーネントはマイクロ波信号強度の少なくとも一部が損失する結果となってもよい。例えば、図２Ａおよび図２Ｂにおいて信号損失は発生器コネクタ２０９、伝達線２２０、伝送装置コネクタ／ハンドル２１２および装置伝達線２１４のいずれか一つで発生してもよい。エネルギー損失のタイプは信号発生器２０６、コンポーネントの熱エネルギーの発生またはマイクロ波エネルギーの故意でない伝達（例えば、アンテナとして活動するおよびマイクロ波エネルギーを放出するコンポーネント）の後側へのエネルギー反射が原因であってもよい。
【００４０】
より具体的には、第一増幅器２０８でマイクロ波信号強度ＥＦＡは発生器コネクタ２０９でのＥＧＣ、伝達線２２０でＥＴＬ、伝送装置コネクタ／ハンドル２１２でＥＤＤおよびアンテナ２１６でＥＴＡＲＧＥＴを減少される。実際のシステムにおいて信号損失は第一増幅器２０８とアンテナ２１６との間のコンポーネントの数およびコンポーネントのタイプに依存するだろう。（図２Ａおよび２Ｂで提供されるシステムコンポーネントは一例として供給され、実際のシステムの増幅器とアンテナとの間の全てのコンポーネントを含まない。）
【００４１】
従来のマイクロ波切除システム損失において、図２Ｂで示したように、高電力マイクロ波信号ＥＦＡからである。このように、それぞれのコンポーネントでのエネルギー損失は高電力マイクロ波信号ＥＦＡの割合である。従来のシステムにおいて、高電力マイクロ波子号損失が重要であり、潜在的に患者および／または臨床医へ危険である。例えば、伝達線２２０における損失は内部熱、マイクロ波信号の伝達および／またはコネクタのそれまたはマイクロ波エネルギー伝送装置によって反射されるエネルギーに依存してもよく、または熱は故意でないエネルギー伝達から発生してもよい（例えば、アンテナとして活動し、基本周波数またはその調和周波数でエネルギーを伝達する伝達線の少なくとも一部）。エネルギーの伝達線熱および故意でない伝達は患者または臨床医が火傷する、および／またはエネルギー伝達がＦＣＣ規制および／または電磁両立性（ＥＭＣ）の基準において提供される一つまたはそれ以上の制限を越える、結果となってもよい。
【００４２】
従来システム２０のエネルギー損失は従来システム２０が高電力マイクロ波信号で動作するため悪化する。例えば、低電力マイクロ波信号伝達で一般的にとても効果的である、半剛性同軸ケーブルは、高電力マイクロ波信号を伝達する時は非効果的である。さらに、高電力レベルで動作する時、伝達線はアンテナとして動作してもよく、マイクロ波エネルギーを放射してもよく、従って、患者、臨床医へ、またはＦＣＣ規制の違反で潜在的に障害を引き起こる。
【００４３】
使用において、信号発生器２０６は低電力信号、第一増幅器２０８へ供給される、ＥＳＧを発生する。アンテナ２１６へ伝送される電力は電力レベルスケールでほぼ１００％であり、「ターゲット電力伝送」と分類され、図２ＢでＥＴＡＲＧＥＴとして示される。システム２０でエネルギー損失を補うために、第一増幅器２０８はＥＦＡの電力レベルへマイクロ波信号を増幅しなければならず、ＥＦＡはターゲット電力伝送ＥＴＡＲＧＥＴよりはるかに大きい（例えば、ＥＦＡはＥＴＡＲＧＥＴのおよそ１４０％である）。システム２０の損失は発生器コネクタ２０９での損失、伝達線２２０での損失、伝送装置コネクタおよびハンドル２１２での損失および装置伝達線２１４での損失を含んでもよい。
【００４４】
その結果、アンテナ２１６へ供給されるエネルギーの大部分は組織の中に伝達され、双極回転を通って熱を発生する。組織へ伝送されるエネルギーの一部は局所的な電流を含んでもよく、最終的にエネルギーの一部はアンテナ部を加熱する結果となってもよい（理想的でない、実際のアンテナの熱は耐えられる、周辺の組織へ伝導するであろう熱）。
【００４５】
本開示の電力段切除システムはマイクロ波発生器から別のシステムの一部へ電力増幅の少なくとも一部を分配し、従って、伝達線によって伝達されるマイクロ波信号においてエネルギーを減少する。このように、電力段切除システムのエネルギー損失は従来のマイクロ波切除システムのエネルギー損失よりも大きさがはるかに小さい。
【００４６】
電力段切除システム
図３Ａは図１の電力段切除システムの一実施形態の様々な機能コンポーネントを示すブロック図であり、電力段切除システム３０として示される。電力段切除システム３０は電力段発生器３００、伝達線３２０および電力段装置３１０を含む。電力段発生器３００は直流電源３０４から直流電源と、信号発生器３０６およびプロセッサ３０７からマイクロ波信号と、を生成する少なくとも電力発生回路３０２を含む。直流電源およびマイクロ波信号は電力段発生器コネクタ３０９へ供給される。信号発生器３０６は適切な電力レベルへ信号を増幅する一つまたはそれ以上の増幅器を含んでもよい。技術的に知られる従来のマイクロ波発生器の他の様々なコンポーネントは本開示において説明されていない。
【００４７】
伝達線３２０は直流電源信号および電力段装置３１０のハンドル３１２へ電力段発生器コネクタ３０９からマイクロ波信号を伝達する。電力段装置３１０は伝送装置ハンドル３１２、装置伝達線３１４およびアンテナ３１６を含み、伝送装置ハンドル３１２はハンドル電力増幅器３１２ａを含む。ハンドル電力増幅器３１２ａは直流電源信号および電力発生回路３０２からマイクロ波エネルギー信号を受信し、マイクロ波信号を望ましいまたは目的のエネルギーレベルへ増幅する。ハンドル電力増幅器３１２ａの様々な実施形態は後述で説明される。
【００４８】
図３Ｂは図３Ａの電力段切除システム３０の様々な機能コンポーネントでマイクロ波信号強度を説明する図である。アンテナ３１６へ伝送される望ましいエネルギー量は１００％電力レベルとしてグラフで示され、ＥＴＡＲＧＥＴとして示される。図３Ｂは電力段切除システム３０においてコンポーネントでの信号強度をさらに示し、二つの隣接した棒の違いはそれぞれのコンポーネントで発生するエネルギー損失と同等である。図３Ａおよび図３Ｂで含まれるコンポーネントは説明するためのものであり、システム３０の実際のコンポーネントの全てを反映するものではない。
【００４９】
図３Ａおよび図３Ｂを続けて参照すると、信号発生器３０６はＥＳＧのエネルギーレベルでマイクロ波エネルギー信号を発生する。マイクロ波信号は直流電源３０４から直流電源信号で、発生器コネクタ３０９へ供給され、伝達線３２０を通って電力段装置３１０へ伝達される。
【００５０】
従来のマイクロ波切除システムと違って、図２Ａおよび図２Ｂで前述され、示されている、電力段切除システム３０は電力段切除システム３０において様々なコンポーネントの間のマイクロ波信号を増幅するタスクを分配する。電力増幅機能の分配は伝達線３２０によって伝達される信号のエネルギーおよびシステムの他のコンポーネントを減少する。
【００５１】
電力段増幅システム３０において、発生器コネクタ３０９、伝達線３２０および伝送装置ハンドル、ＥＧＣ、ＥＴＬおよびＥＤＤ規制へ提供されるマイクロ波信号のエネルギーは、図２Ａの従来システムでそれぞれのコンポーネントでのエネルギーよりも小さい。
【００５２】
伝達線３２０および伝送装置ハンドル３１２はハンドル電力増幅器３１２ａへＥＤＤおよび直流電源信号と同等のマイクロ波信号強度で、マイクロ波信号を通過する。図３Ｂで示すように、ハンドル電力増幅器３１２ａ、ＥＤＤでのエネルギーレベルはＥＴＡＲＧＥＴよりも大いに小さい。ハンドル電力増幅器３１２ａはより大きなＥＨＰＡと同等のエネルギーレベルへ信号を増幅する。ＥＨＰＡは装置伝達線３１４で発生するエネルギー損失とほぼ同等のＥＨＰＡとＥＴＡＲＧＥＴとの間の違いで、ＥＴＡＲＧＥＴよりもわずかに大きい。
【００５３】
本実施形態において、マイクロ波信号の増幅は電力段発生器３００の信号発生器３０６と電力段装置３１０のハンドル３１２のハンドル電力増幅器３１２ａとの間で釣り合いが取れている。信号発生器３０６とハンドル電力増幅器３１２ａとの間の増幅比率は、マイクロ波信号増幅の大部分がハンドルで実行される、１：１０、全ての増幅が信号発生器で実行される１００：０との間の範囲であってもよい（従って従来システムを模倣する）。
【００５４】
後述で説明される本実施形態および他の様々な実施形態は信号増幅機能を分配するシステムの例である。信号の増幅は二つまたはそれ以上の場所の間、例えば、少なくとも二つの信号発生器、電力段装置ハンドルおよび電力段装置アンテナの間で分配されてもよい。具体的な実施形態は他の様々な実施形態を制限することを考慮されるべきではなく、場所は信号増幅機能を分配するために使用されてもよく、従って本開示の精神の中である。
【００５５】
分配された信号増幅は一つまたはそれ以上の電力増幅、例えば、ＦＥＴ電力増幅器によって実行されてもよい。「ＦＥＴ」はマイクロ波信号を増幅するよう構成された任意の適切な電力増幅システム装置または回路を含むために一般的に使用される。ＦＥＴの例はＭＯＳＦＥＴ（金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ）、ＪＦＥＴ（接合型電界効果トランジスタ）、ＭＥＳＦＥＴ（金属半導体電界効果トランジスタ）、ＭＯＤＦＥＴ（変調ドープ電界効果トランジスタ）、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）、ＨＥＭＴ（ＡｌＧａＮ／ＧａＮ系で形成された高電子移動度トランジスタ）およびＧａＮ  ＨＦＥＲＴ（窒化ガリウムヘテロ接合電界効果トランジスタ）を含む。様々なＦＥＴは後述で示されるであろう。信号発生器３０６、ハンドル電力増幅器３１２ａまたは他の分配された信号増幅は一つまたはそれ以上の適切なＦＥＴ装置または任意の結合またはそれと同等なものをそれぞれ含んでもよい。
【００５６】
図４は、それぞれ、本開示の実施形態による、図１および図３Ａの電力段装置１１０、３１０のハンドル４１２の断面図である。ハンドル４１２は直流電源およびマイクロ波信号を伝達線４２０からハンドル４１２の近位部４１２ｂで収納されるコネクタ４１５ａ、４１５ｂを通って受信する。直流電源伝達線４２０ａは直流電源を直流コネクタ４１５ａを通ってハンドル電力増幅器４３０の直流正４２１ａおよび直流負４１２ｂ端子へ供給する。マイクロ波電力伝達線４２０ｂはマイクロ波信号をマイクロ波コネクタ４１５ｂへ提供し、ハンドル伝達線４２０ｃはマイクロ波電力伝達線４２０ｂをハンドル電力増幅器４３０へ接続する。
【００５７】
ハンドル電力増幅器４３０はハンドル４１２に取り付けられ、一つまたはそれ以上の増幅器サポート部４３２によって支持されてもよい。増幅器サポート部４３２はハンドル４１２の一部として形成されてもよく、または別々のコンポーネントであってもよい。増幅器サポート部４３２は能動的または受動的冷却をハンドル電力増幅器４３０を冷やすために含んでもよい。一実施形態において、ハンドル４１２は、例えば、増幅器サポート部４３２が、図１で示される通り、冷却液供給部から冷却液を受け取り、能動的にハンドル電力増幅器４３０を冷やす、能動的冷却を含む。別の実施形態において、ハンドル４１２は、例えば、増幅器サポート部４３２がハンドル電力増幅器４３０から離れて熱エネルギーを伝導するよう構成された受動的冷却を含む。増幅器サポート部４３２はハンドル４１２へ組み込まれ、従ってハンドル４１２の本体を通って放熱できる。
【００５８】
ハンドル電力増幅器４３０はマイクロ波信号を望ましいエネルギーレベルへ（例えば、組織切除または望まれた外科手術を実行するために適切な高電力マイクロ波信号レベルへ）増幅し、高電力マイクロ波信号を装置伝達線４１４へ、および図１で示された、装置伝達線１１４の遠位端へ接続されるアンテナ１１６へ供給する。
【００５９】
いくつかの切除手順において、装置伝達線４１４の熱を望んでもよい。例えば、電力段装置が経皮的に患者の組織へ挿入される時、尖った先端によって患者の組織で生成される挿入トラックの少なくとも一部を切除することを望んでもよい。一実施形態において、装置伝達線４１４はヒートシンクとしてハンドル電力増幅器４３０のために構成され、ハンドル電力増幅器４３０によって組織へ発生される少なくともいくつかの熱エネルギーを発散してもよい。
【００６０】
図３Ａを参照して、電力段発生器３００は電力段増幅システム３０において信号発生器と追加の増幅器とのあいだのマイクロ波信号増幅器分配を制御するよう構成されてもよい。電力段発生器３００のプロセッサ３０７は電力段増幅システム３０において一つまたはそれ以上の増幅器の増幅を制御してもよい。例えば、信号発生器３０６によるマイクロ波信号の増幅は固定エネルギーレベルで伝達線へマイクロ波信号を供給するために固定されてもよい。マイクロ波信号は、また本明細書に記載の第二増幅器によって目的のエネルギーレベルへ可変的に増幅される。別の実施形態において、信号発生器のゲインおよび、本明細書で記載の、第二増幅器のゲインは、増幅器の結合したゲインがマイクロ波信号を目的のエネルギーレベルへ増幅するように選択的に制御される。二つの増幅器の間のゲインの比率は信号発生器（電力段増幅システムが従来のシステムを模倣する）でゲインの１００％から、および信号発生器で１０％のゲインおよび第二増幅器でゲインの９０％の割合であってもよく、本明細書で記載されている。
【００６１】
本明細書で記載されている、第二増幅器のゲインは直流電源信号の電圧を変化させることによって制御されてもよい。制御はオープンループであってよく、電力段発生器３００のプロセッサ３０７はマイクロ波信号を目的のエネルギーレベルへ増幅するために第二増幅器から必要とされるゲインを発生するために必要とされる直流電源信号の電圧を推定する。別の実施形態において、電力段増幅システムはクローズドループ制御を含んでもよく、第二増幅器の出力またはアンテナへ提供されるマイクロ波信号の寸法はプロセッサ３０７へフィードバックとしてクローズドループ制御システムへ提供される。マイクロ波信号の寸法は、例えば、双方向の結合器から前方へおよび／または反射される電力のような任意の適切なマイクロ波信号寸法であってもよい。
【００６２】
増幅器ゲインはプロセッサまたは臨床医によって選択的に制御されてもよい。本明細書に記載の、第二増幅器は、もしアンテナへの選択出力が以下の出力閾値であるなら、信号増幅を提供されなくてよい。例えば、低電力出力で、信号発生器３０６は必要とされる増幅（例えば、従来システムと同様に動作する）の約１００％を提供してもよい。電力出力が選択的に増加されると、マイクロ波信号増幅は電力段装置において信号発生器３０６と第二増幅器との間で分配される。電力出力は臨床医による電力段発生器３００への手動入力によって選択的に増加されてもよく、または、選択的に増加されてもよく、および／またはプロセッサ３０７によって実行される出力アルゴリズムによって動的に変化される。
【００６３】
図５Ａは図１の電力段切除システムの別の実施形態の様々な機能コンポーネントを示すブロック図であり、５０として示される。電力段切除システム５０は電力段発生器５００、伝達線５２０および電力段装置５１０を含む。電力段発生器５００は直流電源５０４から直流電源を、信号発生器５０６およびプロセッサ５０７からマイクロ波信号を発生する電力発生回路５０２を含む。直流電源およびマイクロ波信号は電力段発生器コネクタ５０９へ供給される。信号発生器５０６は所望の電力レベルのマイクロ波信号を増幅するために一つまたはそれ以上の増幅器を含んでもよい。
【００６４】
伝達線５２０は電力段装置５１０のハンドル５１２へ電力段発生器コネクタ５０９から直流電源信号およびマイクロ波信号を伝達する。電力段装置５１０は伝送装置ハンドル５１２、装置伝達線５１４および電力段アンテナ５１６を含み、電力段アンテナ５１６は望ましい電力レベルへ信号発生器５０６によって発生されるマイクロ波信号を増幅するよう構成されたアンテナ電力増幅器５３０を含む。アンテナ電力増幅器５３０は電力段発生回路５０２から直流電源信号およびマイクロ波エネルギー信号を受信し、望ましいまたは目的のエネルギーレベルへマイクロ波信号を増幅する。アンテナ電力増幅器５３０の様々な実施形態は後述で詳細に説明される。
【００６５】
図５Ｂは図５Ａの様々な機能コンポーネントでのマイクロ波信号電力レベルを示す図である。アンテナ５１６へ伝送される目的のエネルギーは１００％電力レベルとしてグラフで示され、ＥＴＡＲＧＥＴとして示される。それぞれの棒は電力段切除システム５０におけるコンポーネントでのエネルギーレベルを示し、二つの隣接した棒の間の違いはそれぞれのコンポーネントでのエネルギー損失と同等である。図５Ａおよび図５Ｂにおいて含まれるコンポーネントは説明のためであり、図１で記載の機能的な電力段切除システム１０で含んでもよい全てのコンポーネントを反映していない。
【００６６】
図５Ａおよび図５Ｂを続けて参照すると、信号発生器５０６はＥＳＧのエネルギーレベルでマイクロ波信号を生成する。マイクロ波信号は直流電源５０４から直流電源信号を通って、発生器コネクタ５０９へ供給され、マイクロ波信号および直流電源信号は伝達線５２０を通って電力段装置５１０へ伝達される。
【００６７】
信号発生器５０６と発生器コネクタ５０９との間の損失は図５Ｂで記載のＥＳＧからＥＧＣへマイクロ波信号電力レベルを減少する。伝達線における損失はマイクロ波信号電力レベルをＥＴＬへさらに減少し、伝送装置ハンドルおよび伝送伝達線に置ける損失はマイクロ波信号電力レベルをＥＤＤおよびＥＤＴＬのそれぞれへさらに減少する。装置伝達線５１４によってアンテナ５１６へ伝送されるマイクロ波信号はアンテナ電力増幅器５１６によってＥＴＡＲＧＥＴの望ましいまたは目的のマイクロ波信号電力レベルへ増幅される。
【００６８】
従来システムにおけるマイクロ波信号の伝達と電力段切除システム５０の本実施形態におけるマイクロ波信号の伝達との間の意味のある違いは、伝達経路においてマイクロ波信号のエネルギーレベルである。従来システム２０において、伝達経路におけるマイクロ波信号のエネルギーレベルは図２Ａおよび図２Ｂにおいて記載の、伝達経路における損失と釣り合うための目的の電力レベルより大きい。電力段切除システム５０において、伝達経路におけるマイクロ波信号のエネルギーレベルは図５Ａおよび図５Ｂで示される目的の電力レベルの機能である。このように、電力段切除システム５０の伝達経路におけるエネルギー損失は従来システムの伝達経路におけるエネルギー損失よりもはるかに小さい。伝達経路におけるマイクロ波信号エネルギーレベルの減少はまたそこから排出される故意でないマイクロ波エネルギーの可能性を減少する。
【００６９】
本実施形態において、マイクロ波信号の増幅は電力段発生器５００の信号発生器５０６の間で、および電力段装置５１０のアンテナ５１６のアンテナ電力増幅器５３０によって分配される。信号発生器５０６はＥＳＧのエネルギーレベルでマイクロ波信号を発生する。信号発生器５０６、ＥＳＧからのマイクロ波信号電力レベルは信号発生器５０６とアンテナ電力増幅器５３０との間の伝達経路において損失を乗り越えるための十分なエネルギーを有する。アンテナ電力増幅器５３０はＥＤＴＬのマイクロ波信号電力レベルでマイクロ波信号を受信し、ＥＴＡＲＧＥＴのマイクロ波信号電力レベルへマイクロ波信号を増幅する。アンテナ電力増幅器５３０は一つまたはそれ以上の増幅段を必要とし、および／または含んでよく、一つまたはそれ以上のＦＥＴを含んでもよい。
【００７０】
伝達線５２０は低電力マイクロ波信号および直流電源信号を通過するよう構成されている。伝達線５２０はマイクロ波信号および直流電源を電力段装置５１２へ提供するマルチ導体ケーブルとして構成されてもよい。例えば、第一導体は標準的な同軸ケーブルとして構成されてもよく、第二導体は適切な直流電源伝達導体として構成されてもよい。直流電源伝達導体は技術的に知られている同軸ケーブルを「抱き合わせ」てもよい。代替的に、装置伝達線５１４はマイクロ波信号および直流電源信号を伝達するための二つまたはそれ以上の伝達線を含んでもよい。
【００７１】
図６で示すように、装置伝達線６１４は低電力マイクロ波信号および直流電源信号をアンテナ電力増幅器６３０へ伝達するよう構成されてもよい。装置伝達線６１４は適切な誘電体６１４ｃによって分けられる内部導体６１４ａおよび外部導体６１４ｂを有する同軸配列を含む。直流電源信号は外部導体６１４ｂから外側へ放射状に配置される直流電源層６２１を通って伝達されてもよい。例えば、直流電源層は外部導体６１４ｂの放射状外面から絶縁され、そこで印刷される少なくとも一つの直流正トレース６２１ａおよび少なくとも一つの直流負トレース６２１ｂを含んでもよい。別の実施形態において、直流電源信号は外部導体６１４ｂから放射状に外側へ配置される適切な導体ペアを通って伝達される。
【００７２】
アンテナ電力増幅器はアンテナに隣接して位置してもよい。一実施形態において、アンテナ電力増幅器は装置伝達線の遠位端とアンテナの近位端との間に位置する。別の実施形態において、アンテナ電力増幅器はアンテナの遠位および近位放射部の間に位置してもよい。アンテナ電力増幅器はマイクロ波切除での使用のためのマイクロ波信号の十分な信号増幅を提供することができる後述の円筒形ＦＥＴを含んでもよい。
【００７３】
図６は本開示の一実施形態による図５Ａの電力段装置５１０のアンテナ５１６および図１のアンテナ１１６の断面図である。アンテナ６１６は近位放射部６１６ａ、遠位放射部６１６ｂおよびそれらの間に位置するアンテナ電力増幅器６３０を含む。尖った先端６１８、遠位の遠位放射部６１６ｂは組織への経皮的挿入を容易にするよう構成されている。アンテナ電力増幅器６３０は近位放射部６１６ａおよび遠位放射部６１６ｂを接合する接合部材であってもよい。装置伝達線６１４はアンテナ６１６の少なくとも一部へ接続し、直流電源およびマイクロ波信号をアンテナ電力増幅器６３０へ提供する。
【００７４】
アンテナ電力増幅器６３０は遠位放射部６１６ｂおよび尖った先端６１８をアンテナおよび／または伝達線６１４の近位部へ接続し、支持および剛性をアンテナ６１６へ提供してもよい。アンテナ電力増幅器６３０は、例えば、圧入ジョイント、インタフェースフィットジョイント、ネジインタフェース、ピンジョイントおよび重複ジョイントのような、機械的係合ジョイントで接続してもよい。アンテナ電力増幅器６３０は機械的強度をアンテナへさらに提供する圧力前状態のために適合されてもよい。
【００７５】
アンテナ電力増幅器６３０は装置伝達線６１４の直流正６２１ａおよび直流負６２１ｂから直流電源、および内部および外部導体６１４ａ、６１４ｂそれぞれのマイクロ波電力を受信する。この実施形態において、装置伝達線６１４の内部は直流電源を提供する二つまたはそれ以上の導体６２１によって囲まれる同軸導波管として構成される。二つまたはそれ以上の導体６２１は一つのねじれた組、複数のねじれた組結合、または任意の他の適切な結合として構成されてもよい。
【００７６】
直流電源はアンテナ電力増幅器６３０によって必要とされる電流を分配するために複数の導体または導体組の間で提供されてもよい。例えば、装置伝達線６１４の同軸導波管はアンテナ電力増幅器６３０へ直流電源の約四分の一をそれぞれ提供する四つの２線のねじれた組導体によって少なくとも部分的に囲まれていてもよい。同軸導波管周りの導体の配置はノイズを最小限にするよう、または導体でマイクロ波信号の誘導を防ぐよう構成されてもよい。
【００７７】
前述に記載の、従来のマイクロ波エネルギー伝送システムにおいて、装置伝達線は高電力マイクロ波信号を伝達し、その中で発生される任意の熱は高電力マイクロ波信号からである。本実施形態において、装置伝達線６１４は低電力マイクロ波信号および直流電源信号をマイクロ波信号が望ましい電力レベルへ増幅されるアンテナ電力増幅器６３０へ伝達する。いくつかの熱エネルギーはまだ低電力マイクロ波信号および／または直流電源信号の両方から装置伝達線６１４で発生される。図１に示される、液体冷却システムは冷却液を装置伝達線６１４の任意の部分に提供するために形成されてもよい。
【００７８】
別の実施形態において、直流電源は大量の熱エネルギーを装置伝達線６１４で発生してもよい。このように、冷却システムは直流電源信号を提供する導体へ冷却を提供するために形成されてもよい。
【００７９】
装置伝達線６１４は熱エネルギーを吸収する液体冷却システムを含んでもよい。図１を参照して、冷却液供給１３１からの冷却液は装置伝達線１１４の少なくとも一部を通って循環してもよい。冷却液は装置伝達線（例えば、直流電源、同軸導波管または両方を提供する導体）から熱エネルギーを吸収してもよい。冷却液はマイクロ波エネルギー導波管（すなわち、同軸）および直流電源を提供する導体を分けるために使用されてもよく、従ってマイクロ波エネルギーを伝達する同軸導波管の少なくとも一部と直流電源を提供する導体との間に電磁気シールドを提供する。
【００８０】
図６に示すように、近位および遠位放射部６１６ａ、６１６ｂはアンテナ電力増幅器６３０へ接続する。アンテナ電力増幅器６３０は内部および外部導体から第一電力レベルで、および直流電源および直流ニュートラルから直流電源信号でマイクロ波信号を受信し、マイクロ波信号を第二電力レベルへ増幅する。第二電力レベルでのマイクロ波信号は放射部６１６ａ、６１６ｂへ供給される。アンテナ電力増幅器６３０は信号増幅の間、熱エネルギーを発生してもよい。熱エネルギーは周囲の組織から吸収または周囲の組織へ提供されてもよく、望まれた臨床効果へ寄与してもよい。
【００８１】
図７は図１の電力段装置１１０の一部のアンテナ１１６の分解図である。装置伝達線７１４は近位放射部７１６ａの近位部へ接続し、アンテナ部７１６へ直流電源信号およびマイクロ波信号を供給する。マイクロ波信号は誘電体７１４ｃによって分けられる内部導体７１４ａおよび外部導体７１４ｂを含む同軸導波管を通って提供される。直流電源信号は直流正７２１ａおよび直流負７２１ｂを含む直流導体７２１ａ，７２１ｂの少なくとも一組を通って提供される。直流導体７２１ａおよび７２１ｂは絶縁被覆７５４の内面で形成されてもよい。
【００８２】
アンテナ７１６はアンテナ電力増幅器７３０によって分けられる近位放射部７１６ａおよび遠位放射部７１６ｂを含む。アンテナ電力増幅器７３０は装置伝達線７１４からマイクロ波信号および直流電源を受信し、マイクロ波信号を望ましいエネルギーレベルへ増幅し、増幅されたマイクロ波信号をアンテナ７１６の近位放射部７１６ａおよび遠位放射部７１６ｂへ提供する。尖った先端７１８は遠位放射部７１６ｂの遠位部へ接続し、組織を貫通するよう構成されている。
【００８３】
近位端アンテナ電力増幅器７３０は内部導体７１４a、外部導体７１４ｂ、直流正７２１a、直流負７２１ｂ、および近位放射部７１６aへ接続する。アンテナ電力増幅器７３０の中心部は内部導体７１４aの遠位端を受信し、外部導体７１４ｂはアンテナ電力増幅器７３０の中心から放射状に外側へ受信される。アンテナ電力増幅器７３０は同軸導波管の内側および外側導体の間でマイクロ波信号を受信する。外部導体７１４ｂを受信するアンテナ電力増幅器７３０の表面から放射状の外側へ、アンテナ電力増幅器７３０の表面は直流導体７２１aおよび７２１ｂへ接続し、直流電源信号のそこから受信する。アンテナ７１６の近位放射部７１６aはアンテナ電力増幅器７３０を少なくとも部分的に囲み、増幅されたマイクロ波信号のそれを受信する。近位放射部７１６aはまたアンテナ電力増幅器７３０から離れて熱エネルギーを伝導してもよい。
【００８４】
アンテナ電力増幅器７３０の遠位端は遠位放射部７１６ｂの近位端へ接続し、増幅されたマイクロ波信号のそれを受信する。遠位放射部７１６ｂはまたアンテナ電力増幅器７３０から離れて熱エネルギーを伝導してもよい。遠位放射部７１６ｂおよび近位放射部７１６aは双極マイクロ波アンテナの二極を形成する。この特定の実施形態において、アンテナ７１６は従来の半波長双極マイクロ波アンテナであり、近位放射部７１６aおよび遠位放射部２１６ｂを含む。ここで記載されるアンテナ電力増幅器は、電気外科手順において組織へマイクロ波エネルギーを放射するよう構成された電気外科アンテナのような、任意の適切なマイクロ波で使用されてもよい。
【００８５】
先端コネクタ７２２は尖った先端７１８を遠位放射部７１６ｂの遠位端へ接続する。尖った先端７１８は遠位放射部７１６ｂの一部であってもよく、または尖った先端７１８は遠位放射部７１６ｂへ接続してもよく、エネルギーを放射しないように構成される。例えば先端コネクタ７２２は尖った先端７１８および遠位放射部７１６ｂを電気的に接続してもよく、または電気的に絶縁してもよい。別の実施形態において、尖った先端７１８は適切な取り付け手段を含んでもよく、従って先端コネクタ７２２を取り除く。
【００８６】
さらに別の実施形態において、アンテナ電力増幅器７３０は近位に近位放射部へ位置され、近位および遠位放射部は技術的に知られる従来のスペーサーによって分けられる。
【００８７】
図８Ａは典型的なｎ型ＦＥＴ８３０ａの断面図である。マイクロ波アプリケーションのために使用される典型的なＦＥＴは能動的エピタキシャル層が半絶縁性基板上に設置される平面位相を使用する。例えば、半絶縁性基板はガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、シリコン、ゲルマニウムまたは半導体素子で一般に使用される任意の他の適切な材料を含んでもよい。ＦＥＴはまた窒化ガリウム（ＧａＮ）を含む。ＧａＮは、より小さい熱を生成する間、より高い温度、より高い電圧および／またはより高い周波数を具体的に適していてもよい。この基板上の導電層はソース、ゲートおよびドレインとして参照される構造を残すために堆積され、フォトエッチングされる。ゲート端子８６４ａはソース８６０ａおよびドレイン８６２ａの間の電子の流れを許可および阻止することによってトランジスタの開閉を制御する。ゲート端子８６２ａはソース８６０ａとドレイン８６２ａとの間の活性層８６６ａでチャネルを作成または削除し、電子流の密度は、印加電圧によって決定される。本体８６８ａは、ゲート８６４ａ、ソース８６０ａおよびドレイン８６２ａが位置する半導体の大部分を含む。図7を参照して、アンテナ電力増幅器７３０は図８Ａに示すように、ｎ型ＦＥＴ８３０ａを収納するよう構成されてもよい。
【００８８】
本開示のさらに別の実施形態において、図７で示されるアンテナ電力増幅器７３０は、図８Ｂおよび８Ｃで示される円筒形ＦＥＴ８３０ｂから形成される。図８Ｂおよび８Ｃにおいて、円筒形ＦＥＴ８３０ｂ、８３０ｃのそれぞれは図１および図７のそれぞれの電力段装置１１０のアンテナ１１６、７１６のアンテナ１１６、７１６において円筒形ＦＥＴ８３０ｂ、８３０ｃの配置を容易にするために円筒形の配置で形成される。円筒形ＦＥＴ８３０ｂの放射中心で開始し、外側へ放射状に動く、レイヤーはソース８６０ｂ,８６０ｃ、第一エピタキシャル層８６８ｂ,８６８ｃのゲート８６４ｂ、８６４ｃ、第二エピタキシャル層８６９ｂ、８６９ｃおよびドレイン８６２ｂ,８６２ｃを含む。ソース８６０ｂ、８６０ｃは第一エピタキシャル層８６８ｂ、８６８ｃが堆積する中心ピン、チューブまたは長細い導電性の構造から形成されてもよい。図８Ｃに示すように、中心の構造の形状は円形である必要はない。中心構造の全ての形状および構造を変化することはソース８６０ｂ、８６０ｃと第一エピタキシャル層８６８ｂ、８６８ｃとの間の表面積を変化させる.第一エピタキシャル層８６８ｂ、８６８ｃ上の金属層はゲート８６４ｂ、８６４ｃとしての役割をはたすように堆積される。ゲート８６４ｂ、８６４ｃは平面ＦＥＴでの使用と同様に電流「ピンチオフ」効果を提供するために第二エピタキシャル層８６９ｂ、８６９ｃでいっぱいの穴を通って有してもよい。代替的に、ゲート８６４ｂ、８６４ｃはいくつかの連続的なストリップまたはストリップへ分配されてもよく、従って、適用されるためおよび電子流を「ピンチオフ」するためおよび円筒形ＦＥＴの電力出力を制御するために電位を変化することで電圧の制御が可能となる。多くの他の構成は、円筒形のＦＥＴのゲート制御を可能にすることが可能であり、形状及び/または材料の選択によって決定される可能性が高い。一実施形態において、ゲート８６４ｂ、８６４ｃを形成する金属は金であってもよい。堆積された第二エピタキシャル層８６９ｂ、８６９ｃはドレイン８６２ｂ、８６２ｃを供給する第二導電層である。一実施形態において、ドレイン８６２ｂ、８６２ｃは外部表面、すなわち、アンテナの放射部として活動する。ドレイン８６４ｂ、８６４ｃおよびは、ゲート８６２ｂ、８６２ｃの側に同軸に配置され、第二エピタキシャル層８６９ｂ、８６９ｃは層を間に挟み込む。
【００８９】
使用において、直流電圧は、ソース全体に適用され、ドレインは、出力段のゲインを決定する。マイクロ波周波数信号はゲートに適用される。このように、電力段装置のゲインは、電力段マイクロ波発生器から提供される信号によって制御される。
【００９０】
図８Ａで示された前述の従来のＦＥＴに類似した操作をするよう構成される間、円筒形ＦＥＴ８３０ｂ、８３０ｃは特にここに記載されたマイクロ波切除装置での使用に適して、技術的に使用されている。
【００９１】
さらに別の実施形態において、円筒形ＦＥＴ８３０ｂ、８３０ｃはＦＥＴ構造でのアンテナ電力増幅器、および/または、遠位または近位放射部の構造メタマテリアルの使用を組み込んでもよい。メタマテリアルは誘電率と材料の透磁率の制御を提供する特定の構造との設計材料である。メタマテリアルでは、むしろ組成よりも構造が、材料の特性を決定する。円筒形のＦＥＴは、メタマテリアルで形成された少なくとも一つの層を含んでもよい。例えば、ドレイン８６２ｂ、８６２ｃはメタマテリアル表面（示されていない）で被覆されてもよく、メタマテリアルが電磁波ステアまたは屈折器、変調器、ろ過器、拡大鏡または結合器として供給するようなメタマテリアルから形成されてもよい。一実施形態において、メタマテリアルはアンテナの周囲に不均一な電磁界を生成する。
【００９２】
本開示のいくつかの実施形態は、図面で示され、および／またはここで記載されてきたが、本開示がそこへ制限されることは意図されたことではなく、本開示は本技術が許可するであろう、対象範囲が広いことおよび本明細書も同じように読まれることを意図する。従って、上記の説明は限定するものとして解釈すべきではなく、単に特定の実施形態の例示したものである。当業者は、添付の特許請求の範囲および精神内に他の変更を想定する。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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