[发明专利]具有集成微波源的电外科装置

说明书

一种电外科器械，其中用于获得微波功率的放大器位于与在所述器械的远侧部分中的用于递送所述功率的辐射结构相同的区域中。所述器械可以插入穿过外科观测装置，例如内窥镜的器械通道。整个微波发生队列可以结合到所述器械中，使得仅需要DC输入功率。因此可以避免已知装置中存在的微波功率损耗和相关联的缺点。所述放大器可以使用宽带隙半导体材料，诸如GaN和GaN基合金来制作，所述宽带隙半导体材料提供制作在RF和微波频率下工作的装置的能力。

发明领域

本发明涉及用于用微波能量处理生物组织的电外科装置。特别地，本发明涉及能够生成足够的功率来消融生物组织的电外科装置。本发明可以特别用于使用外科观测装置，例如内窥镜、胃镜、支气管镜等等的手术中，但是原理同样适用于腹腔镜和开放式手术中使用的装置。

发明背景

微波能量在处理生物组织中的使用是众所周知的。然而，以严密受控的方式递送微波能量仍然构成挑战，这主要归因于在微波源与同组织接触的施加器结构之间的损耗效应。这些效应在使用外科观测装置进行的微创手术中尤其成问题。在这类布置中，发生器通常位于患者体外，这意味着在高功率处理信号可以用于处理区域之前需要沿着器械用软线的长度传送所述高功率处理信号。器械用软线中的损耗会导致不希望的腔内加热以及因此对处理区域处可用的功率的限制，这进而会导致更长的处理时间。

US 9,023,025公开了一种电外科系统，其中微波放大器可移除地安装在电外科器械的手柄中。

发明内容

最一般地，本发明设想至少将微波信号发生队列的输出级集成到电外科器械的远侧部分中。换句话说，本发明提供了一种电外科器械，其中用于获得微波功率的主放大器位于与用于递送所述功率的辐射结构相同的区域中。

本发明基本上可基于宽带隙半导体材料，诸如GaN和GaN基合金的开发，所述宽带隙半导体材料提供制作在RF和微波频率下工作的装置的能力。特别地，已发现AlGaN/GaN功率高电子迁移率晶体管(HEMT)具有显着提高的可以用于电外科手术的输出功率性能。

GaN HEMT具有较大的材料带隙-这允许它们在高漏极电压和高功率密度，即10W/mm³或更多下操作。这使得较小的装置能够被用于实现给定功率密度并且被集成到包括用于ESD/EMR手术的辐射用刮刀形状结构的一系列辐射结构中，或集成到可以经由自然腔道吞咽或插入的微型相机中。

在一些实施方案中，整个微波发生队列可以结合到器械中，这意味着仅需要引入DC电力。因此可以避免已知装置中存在的微波功率损耗和相关联的缺点。

根据本发明，可以提供一种用于消融生物组织的电外科器械，所述电外科器械包括组织处理部分，所述组织处理部分用于接触待处理的生物组织，组织处理部分具有：包括功率放大器的微波功率源，所述微波功率源被布置成生成适合于消融生物组织的微波能量；以及辐射结构，所述辐射结构连接到微波功率源并且被配置成将微波能量递送到生物组织中。用于生成用于处理的微波功率的装置因此与辐射结构定位在一起，这可以使高功率信号在其被递送到生物组织中之前需要输送的距离最小化。

组织处理部分可以是较大器械的一部分。例如，器械可以包括用于固持器械和/或控制所述器械的操作的手柄。手柄可以通过一根或多根电缆连接到组织处理部分，例如以传递控制信号或传递机械力以用于如下所述操纵或调谐所述器械。在一些情况下，这些电缆例如在器械要与外科观测装置一起使用时可能会很长。通过在组织处理部分中提供功率放大器，本发明确保不需要在手柄与辐射结构之间输送高功率微波信号。

功率放大器可以包括宽带隙半导体晶体管，诸如GaN基HEMT。为了确保在输入信号与输出微波能量之间的有效的功率传递，功率放大器可以具有F类设计。

组织处理部分中的微波功率源可以包括用于驱动功率放大器的发生器电路。虽然原则上这种电路可以位于其他位置，例如位于手柄中，但是希望将所述电路提供在组织处理部分中以使功率转换效率最大化。