用于电外科装置的微波能量转移部件制造方法及图纸

一种微带阻抗变换器，所述微带阻抗变换器允许微波馈送线(例如常规的50Ω同轴电缆)与器械电缆的有效(即低损耗)耦合，其中所述器械电缆具有较低阻抗(例如，在12至14Ω的范围内)并且包括内部通道。所述微带阻抗变换器被构造成以不会不利地影响内部通道内的单独馈送(例如用于传送流体)的方式执行微波馈送线与器械电缆之间的阻抗匹配。

Microwave Energy Transfer Unit for Electrosurgical Devices

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于电外科装置的微波能量转移部件
本申请专利技术涉及电外科装置，所述电外科装置包括用于非侵入性或经皮插入治疗部位以使电磁辐射能够传送到生物组织的电外科器械。具体地，本申请涉及用于在电外科发生器与电外科器械之间有效地耦合能量的构件。
技术介绍
电外科器械用于向生物组织传送电磁(EM)能量(特别是微波和射频能量)，用于诸如切割和/或烧灼生物组织的目的。通常，用于将EM能量传送到身体组织的装置包括：包含EM能量源的发生器，以及用于将能量传送到生物组织的连接到发生器的电外科器械。EM能量通常使用从发生器铺设到器械的电缆从EM发生器供应给电外科器械。用于此目的的常规电缆具有同轴传输线结构，其包括实心圆柱形内导体、围绕内导体的管状介电材料层以及围绕介电材料的管状外导体。此类同轴传输线具有标称特征阻抗(Zo)，通常为50Ω或75Ω。电外科器械可包括辐射部分，例如位于远侧尖端的辐射部分。EM能量沿同轴电缆传输并从辐射部分发射。从辐射部分发射的能量被传送到治疗部位的生物组织，例如，以引起局部加热、组织切割或烧灼/凝结。在EM能量横穿电外科器械装置时，所述EM能量经历阻抗，即对能量流的反对或阻力。阻抗的变化可导致功率损耗和装置内的多次反射。此类反射可能会导致装置的不当加热。为了使功率损耗、反射和加热效果最小化，理想的是沿着装置内的能量传送路径匹配阻抗。在一个实例中，可以通过在能量传送路径内引入阻抗变换器结构来实现阻抗匹配。US6,190,382公开了一种用于消融患者心脏心房内的生物组织的电外科器械。所述器械包括可展开的单轨导轨，所述导轨精确地将射频发射天线引导至正确的治疗部位。微带区段被包括在将射频输送到天线的两根同轴电缆之间。
技术实现思路
在普遍的情况下，本专利技术提供了一种微带阻抗变换器，所述微带阻抗变换器允许微波馈送线(例如常规的50Ω同轴电缆)与器械电缆的有效(即低损耗)耦合，其中所述器械电缆具有较低阻抗(例如，在12至14Ω的范围内)并且可包括内部通道。微带阻抗变换器被构造成以不会不利地影响内部通道内的单独馈送的方式执行微波馈送线与器械电缆之间的阻抗匹配。根据本专利技术，可提供一种电外科装置，所述电外科装置包括：微波馈送线，所述微波馈送线用于承载来自电外科发生器的具有一定频率的微波电磁(EM)能量；器械电缆，所述器械电缆用于插入患者体内的治疗部位，所述器械电缆包括：同轴传输线，所述同轴传输线用于输送微波EM能量，以及内部通道，所述内部通道用于提供进入治疗部位；和接合部，所述接合部被布置成在微波馈送线的远侧端部与器械电缆的近侧端部之间转移微波EM能量，其中所述微波馈送线在微波EM能量的频率下具有第一阻抗，其中所述器械电缆在微波EM能量的频率下具有第二阻抗，第二阻抗低于第一阻抗，并且其中所述接合部包括：微带阻抗变换器，所述微带阻抗变换器被布置成匹配第一阻抗和第二阻抗，以及中空导管，所述中空导管与所述内部通道流体连通。微带阻抗变换器可例如，通过采用下文列出的构型，布置成确保微波EM能量不会在接合部处耦合到中空导管中。除非上下文另外指明，否则术语“导电”在本文中用于意指可传导电的。在本文中，术语“近侧”和“远侧”分别指离治疗部位更远和更近的位置。因此，在使用中，近侧端部更靠近用于提供微波EM能量的发生器，而远侧端部更靠近治疗部位，即患者。电外科器械可以是在外科手术期间使用的并且在治疗期间利用微波EM能量的任何器械或工具。在本文中，微波EM能量可意指具有300MHz至100GHz范围内的稳定固定频率的电磁能量。微波能量的优选的标定频率包括915MHz、2.45GHz、5.8GHz、14.5GHz、24GHz和31GHz。高于1GHz的频率是优选的。5.8GHz可能是最优选的频率。微带阻抗变换器可包括平面介电基板，所述平面介电基板在其相对侧面上具有上表面和下表面，在下表面上具有接地导体层，而在上表面上具有微带导体层。介电基板可由任何合适的低损耗材料制成。具有高介电常数(例如大于5)的材料可能是优选的，以便使接合部能够紧凑。微带导体层可从介电基板的上表面的外围向后设置，以将微波EM场基本上限制在由上表面限定的区域内。微带导体层可包括具有第一宽度(W1)的近侧微带轨道部分和具有第二宽度(W2)的远侧微带轨道部分，其中第二宽度大于第一宽度(W2>W1)。远侧微带轨道部分可被布置成用作四分之一波阻抗变换器，并且可直接与器械电缆耦合。远侧微带轨道部分的电长度可是由四分之一波微带阻抗变换器输送的微波EM能量的四分之一波长的奇数倍。此区段的物理长度可取决于有效介电常数以及场在介电基板和空气内的伸展。第二宽度可被选择成使远侧微带轨道部分的特征阻抗Z0满足等式：其中Zin是远侧微带轨道部分的阻抗，并且ZL是器械电缆在微波EM能量的频率下的阻抗。对于近侧微带轨道部分和远侧微带轨道部分，介电基板和接地导体层的尺寸可以是相同的。微带导体层不必限于仅两个微带轨道部分。近侧微带轨道部分可被构造成与微波馈送线有效地耦合。因此，第一宽度可被选择成使远侧微带轨道部分的特征阻抗基本上等于微波馈送线在微波EM能量的频率下的阻抗。器械电缆中的同轴传输线可包括内导体、外导体和介电材料，所述介电材料将所述内导体与所述外导体分开。在同轴传输线的近侧端部，内导体可从介电材料和外导体向近侧延伸，以覆盖(并且优选地物理上接触)远侧微带轨道部分，以便与远侧微带轨道部分电连接。介电材料可从外导体的近侧端部向近侧延伸，以覆盖微带导体层与平面介电基板的远侧边缘之间的间隙。优选地，介电材料在此区域中与介电基板物理上接触，以防止在此区域中产生显著的微波EM场。外导体可与接地导体层电连接。类似地，微波馈送线可包括同轴电缆，所述同轴电缆具有与近侧微带轨道部分电连接的主内导体和与接地导体层电连接的主外导体。这些连接可通过合适的连接器(例如，SMA连接器等)进行。中空导管可安装在微带导体层上。例如，中空导管可以是在其远离器械电缆延伸时远离平面介电基板弯曲的管。当内部通道在同轴传输线的内导体内形成时，这种构型特别有用，因此在能量也与同轴传输线耦合或由同轴传输线输送的区域中时，固有地进入内部通道。微波馈送线和器械电缆可在接合部处固定到平面介电基板。例如，微波馈送线和器械电缆可通过导电附接元件固定到平面介电基板，所述导电附接元件提供与接地导体层的电连接。在一个实例中，接合部可包括围绕四分之一波微带阻抗变换器的导电护罩外壳。护罩外壳可以是包围接合部的盒子或网状物。护罩外壳可接地，例如，与微带阻抗变换器的接地层电连接。微波馈送线和器械电缆可通过护罩外壳固定到四分之一波微带阻抗变换器。中空导管可延伸穿过护罩外壳中的孔，以进入内部通道。围绕变换器的护罩对于此结构可能是特别有利的，因为场线(E和H)将从所述结构辐射(由于结构是不对称的事实，因此场线将耦合到自由空间中)。护罩可作为法拉第笼工作，以防止这些场耦合到其他物体中或者对手术室或其他地方的其他设备造成干扰。护罩可被构造成确保接合部的场不受影响，即，不建立不当模式，诸如“盒子模式”。附图说明下文将参照附图详细论述本专利技术的实例，在附图中：图1是本专利技术的一个实施方案的电外科装置的示意图；图2A是适用于本专利技术的微带阻抗变换器结构的示意性侧视图；图2B是图2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电外科装置，所述电外科装置包括：微波馈送线，所述微波馈送线用于承载来自电外科发生器的具有一定频率的微波电磁(EM)能量；器械电缆，所述器械电缆用于插入患者体内的治疗部位，所述器械电缆包括：同轴传输线，所述同轴传输线用于输送所述微波EM能量，和内部通道，所述内部通道用于进入所述治疗部位；和接合部，所述接合部被布置成在所述微波馈送线的远侧端部与所述器械电缆的近侧端部之间转移所述微波EM能量，其中所述微波馈送线在所述微波EM能量的所述频率下具有第一阻抗，其中所述器械电缆在所述微波EM能量的所述频率下具有第二阻抗，所述第二阻抗低于所述第一阻抗，并且其中所述接合部包括：微带阻抗变换器，所述微带阻抗变换器被布置成匹配所述第一阻抗和所述第二阻抗，以及中空导管，所述中空导管与所述内部通道流体连通。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.02.13 GB 1702305.21.一种电外科装置，所述电外科装置包括：微波馈送线，所述微波馈送线用于承载来自电外科发生器的具有一定频率的微波电磁(EM)能量；器械电缆，所述器械电缆用于插入患者体内的治疗部位，所述器械电缆包括：同轴传输线，所述同轴传输线用于输送所述微波EM能量，和内部通道，所述内部通道用于进入所述治疗部位；和接合部，所述接合部被布置成在所述微波馈送线的远侧端部与所述器械电缆的近侧端部之间转移所述微波EM能量，其中所述微波馈送线在所述微波EM能量的所述频率下具有第一阻抗，其中所述器械电缆在所述微波EM能量的所述频率下具有第二阻抗，所述第二阻抗低于所述第一阻抗，并且其中所述接合部包括：微带阻抗变换器，所述微带阻抗变换器被布置成匹配所述第一阻抗和所述第二阻抗，以及中空导管，所述中空导管与所述内部通道流体连通。2.根据权利要求1所述的电外科装置，其中所述微带阻抗变换器包括：平面介电基板，所述平面介电基板在其相对侧面上具有上表面和下表面，在所述下表面上的接地导体层；以及在所述上表面上的微带导体层，其中所述微带导体层从所述上表面的外围向后设置。3.根据权利要求2所述的电外科装置，其中所述微带导体层包括具有第一宽度(W1)的近侧微带轨道部分和具有第二宽度(W2)的远侧微带轨道部分，其中所述第二宽度大于所述第一宽度(W2>W1)。4.根据权利要求3所述的电外科装置，其中所述远侧微带轨道部分的电长度是由四分之一波微带阻抗变换器输送的所述微波EM能量的四分之一波长的奇数倍。5.根据权利要求3或4所述的电外科装置，其中所述第二宽度被选择成使所述远侧微带轨道部分的特征阻抗Z0满足等式：其中Zin是远侧微带轨道部分的阻抗，并且ZL是所述器械电缆在所述微波EM能量的所述频率下的阻抗。6.根据权利要求3至5中任一项所述的电外科装置，其中所述第一宽度被选择成使所述远侧微带轨道部分的特征阻抗基本上等于所述微波馈送线在所述微波EM能量的所述频率下的阻抗。7.根据权利要求3至6中任一项所述的电外科装置，其中所述同轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·P·汉考克，M·怀特，S·普雷斯顿，
申请(专利权)人：科瑞欧医疗有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB