專利名稱：改進(jìn)了的電外科儀器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及向組織部位施加電外科信號(hào)，以達(dá)到預(yù)定的外科效果的外科方法和裝置，更具體地說，本發(fā)明涉及一種可得到在手術(shù)部位(surgicalsite)附帶產(chǎn)生的煙減小的這種效果的改進(jìn)了的電外科裝置和方法。
背景技術(shù)：
在外科過程(surgical procedure)中使用電能的潛在應(yīng)用和公認(rèn)的優(yōu)點(diǎn)日益增加。特別是，例如，相對(duì)于傳統(tǒng)的外科方法而言，目前在切開和腹腔鏡檢查應(yīng)用中，已經(jīng)廣泛應(yīng)用電外科技術(shù)來得到重要的局部外科優(yōu)點(diǎn)。
電外科技術(shù)一般需要使用能將射頻(RF)電能傳遞到組織部位的手持式儀器或筆(pencil)、射頻(RF)電能源以及電返回通路裝置，電返回通路裝置的形式通常為放置在病人下面的返回電極極板(即單極系統(tǒng)配置)或可安置成與身體接觸或與手術(shù)部位接觸或緊鄰手術(shù)部位的較小的返回電極(即雙極系統(tǒng)配置)。RF源產(chǎn)生的波形可產(chǎn)生預(yù)定的電外科效果，即組織切除或凝固。
盡管其在本領(lǐng)域中具有眾多優(yōu)點(diǎn)，然而現(xiàn)在使用的電外科技術(shù)經(jīng)常在手術(shù)部位產(chǎn)生大量的煙。這種煙是由于組織加熱以及連帶產(chǎn)生的熱氣/蒸汽從組織部位釋放出來(例如，呈現(xiàn)為上升的羽煙的形式)而產(chǎn)生的?？梢岳斫猓谕饪七^程中，任何煙的產(chǎn)生都會(huì)妨礙對(duì)手術(shù)部位的觀察。另外，煙的產(chǎn)生會(huì)導(dǎo)致手術(shù)現(xiàn)場的空氣的污染。無疑，這種環(huán)境影響會(huì)不利地降低醫(yī)務(wù)人員的表現(xiàn)。此外，越來越多地受到關(guān)注的是這種煙有可能是將病原體，包括病毒，如HIV，從手術(shù)部位傳播出去的媒介。由于這種關(guān)注，手術(shù)人員使用了防護(hù)面罩和口罩(mask)。
迄今為止，已實(shí)施的處理煙的方法集中在利用這種裝置上，該裝置或者通過將煙抽吸到過濾系統(tǒng)中而將其抽空或者僅僅利用加壓氣流將煙從手術(shù)部位吹開。煙抽空裝置通常需要大量空氣的流動(dòng)以保持其有效。因而，抽空裝置往往不僅噪音大而且所占空間也大。將煙從手術(shù)部位吹開的方法由于并未將煙真正從手術(shù)環(huán)境中除去而沒能解決上述關(guān)注的許多問題。并且，上述兩種方法都必須使用附加元件，因此增加了電外科系統(tǒng)的成本和復(fù)雜性。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種用在電外科上的裝置和方法，其可減少手術(shù)部位產(chǎn)生的煙。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種用在電外科上的裝置和方法，其使得在所使用的電外科設(shè)備上的焦痂累積更少。
本發(fā)明附加的目的在于提供一種用在電外科上的裝置和方法，其可減少沿著電外科切口的焦化。
本發(fā)明的又一個(gè)目的在于以這樣一種方式來實(shí)現(xiàn)前述一個(gè)或多個(gè)目的，該方式對(duì)空間或成本的需求影響不大，并且可保持并有可能提高電外科過程的有效性。
在提出這些目的時(shí)，本發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到使用已知的電外科裝置所產(chǎn)生的大部分煙是由從已知電外科儀器的對(duì)于獲得所需的電外科效果(例如切開或凝固)實(shí)際上并不打算起作用的區(qū)域到組織部位的電外科能量的傳遞引起的。即，盡管已知的電外科儀器包括設(shè)計(jì)成有選擇地定位以便將電外科信號(hào)引向預(yù)定的手術(shù)部位(例如，沿著所需的切開線)的“功能”部分，然而能量的釋放并未有效地限制在功能部分。
在這點(diǎn)上，一般地說，由電外科儀器釋放的能量可以是電能和/或熱能的形式。每當(dāng)電外科儀器和組織之間的區(qū)域的電阻被電外科信號(hào)的電壓擊穿的時(shí)候，電能就得到了傳遞。當(dāng)累積在電外科儀器中的熱能克服了該儀器和組織之間的熱阻時(shí)(即，由于二者之間的溫差)，熱能得到了傳遞。
由已知電外科儀器的非功能區(qū)域釋放的電能和熱能導(dǎo)致了在組織部位的對(duì)組織的不必要的加熱。在釋放電能的情況下，由于組織電阻而產(chǎn)生了熱能。隨著組織部位的熱能量的增加，手術(shù)部位的電阻也增加了，由此導(dǎo)致熱能的進(jìn)一步產(chǎn)生。這種增強(qiáng)了的加熱又導(dǎo)致組織的燒焦以及組織物質(zhì)飛濺到所使用的電外科儀器上。該飛濺的組織物質(zhì)作為焦痂累積在電外科儀器上，并帶給手術(shù)部位又一個(gè)電阻/熱源。電外科儀器上的焦痂累積還要求醫(yī)務(wù)人員定期地中止進(jìn)程以便將焦痂從電外科儀器上清除掉?？梢岳斫?，這種干擾不利地影響了電外科過程。
簡而言之，本發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到由電外科儀器的非功能部分到手術(shù)部位的任何不希望的和不必要的電外科信號(hào)的釋放都會(huì)有不必要的熱量產(chǎn)生和因此而產(chǎn)生的煙的產(chǎn)生、焦痂在電外科儀器上的累積以及不必要的組織燒焦這種負(fù)面的、級(jí)聯(lián)的影響。在新近的考慮中，人們相信組織燒焦對(duì)愈合會(huì)產(chǎn)生不利的影響。
結(jié)合上面提及的認(rèn)識(shí)，本發(fā)明提供一種用來減少電外科過程中不必要/不希望的電和/或熱的釋放的裝置和方法。這種減少可通過提高傳遞到組織部位的電能和熱能傳遞的定位來達(dá)到。更具體地，通過使非功能區(qū)域絕緣和/或通過使熱量可從電外科儀器功能部分得到有效水平的排除和/或通過其它提高電外科信號(hào)到組織部位的定位傳輸，本發(fā)明顯著地減小了由電外科儀器的非功能區(qū)域釋放的電/熱。
在這點(diǎn)上，本發(fā)明包括一種電外科儀器，該電外科儀器包括用來傳送電外科信號(hào)的金屬本體以及設(shè)于金屬本體的至少一部分(即，非功能部分)上的絕緣外層。金屬本體包括主體部和圍緣部，圍緣部起到將電外科信號(hào)傳送至組織部位的功能。
在本發(fā)明的一個(gè)方面，可將絕緣外層有利地設(shè)置成最大熱導(dǎo)(thermalconductance)在300°K附近測量時(shí)為約1.2W/cm2-°K，更為優(yōu)選地，在300°K附近測量時(shí)為約0.12W/cm2-°K或更小，最為優(yōu)選地，在300°K附近測量時(shí)為約0.03W/cm2-°K。為達(dá)本發(fā)明的目的，熱導(dǎo)是用來作為穿過任一給定橫截面(例如，絕緣層的)的總的傳熱的量度，其考慮了組成這個(gè)層的材料的導(dǎo)熱系數(shù)以及該層的厚度(即，層熱導(dǎo)＝構(gòu)成該層的材料的導(dǎo)熱系數(shù)(W/cm°K)/該層的厚度(cm))。對(duì)于前述的方面，絕緣層應(yīng)該還表現(xiàn)出至少為外科過程中電外科儀器所經(jīng)歷的峰間電壓的介電體耐壓。峰值電壓取決于所使用的RF源的設(shè)置，它可由臨床醫(yī)生針對(duì)具體的外科過程來選定。對(duì)于本發(fā)明來說，絕緣層應(yīng)表現(xiàn)出至少約50伏，更為優(yōu)選地至少約150伏，的介電體耐壓。正如此處所使用的，術(shù)語介電體耐壓是指避免電擊穿(例如，通過絕緣層放電)的能力。
在一個(gè)實(shí)施例中，絕緣外層有利地包括聚合物。更具體地說，這種聚合物包括至少約10％(以重量計(jì))，最為優(yōu)選地至少約20％(以重量計(jì))，的從由硅和碳組成的組中選取的組分。在這點(diǎn)上，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)以硅為基底的聚合物絕緣層特別有利。這種以硅為基底的聚合物層在300°K附近測量時(shí)的導(dǎo)熱系數(shù)為約0.003W/cm°K或更小。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這種以硅為基底的聚合物層在厚度為約0.25mm或更大時(shí)是有效的。另外，這種以硅為基底的聚合物層的絕緣強(qiáng)度為至少約12Kv/mm。在相關(guān)的實(shí)施例中，絕緣層可包括聚四氟乙烯。
在另一個(gè)實(shí)施例中，絕緣層可包括陶瓷材料(例如，通過浸漬、噴涂等等涂在金屬本體上，然后通過干燥、烘烤等等而固化)。優(yōu)選地，陶瓷絕緣層應(yīng)該能夠承受至少約2000的溫度。陶瓷絕緣層可包括各種金屬/非金屬的結(jié)合，包括，例如，含有下列物質(zhì)的組分氧化鋁(例如礬土和Al2O3)、氧化鋯(例如Zr2O3)、氮化鋯(例如ZrN)、碳化鋯(例如ZrC)、碳化硼(例如B4C)、氧化硅(例如SiO2)、云母、鎂—鋯氧化物(例如(Mg-Zr)O3)、鋯—硅氧化物(例如(Zr-Si)O2)、氧化鈦(例如TiO2)、氧化鉭(例如Ta2O5)、一氮化鉭(例如TaN)、碳化鉭(例如TaC)、氮化硅(例如Si3N4)、碳化硅(例如SiC)、碳化鎢(例如WC)、一氮化鈦(例如TiN)、碳化鈦(例如TiC)、氮化鈮(例如NbN)、碳化鈮(例如NbC)、氮化釩(例如VN)、碳化釩(例如VC)、以及羥磷灰石(例如含有諸如3Ca3(PO4)2Ca(OH)2Ca10(PO4)6(OH)2Ca5(OH)(PO4)3和Ca10H2O26P6這樣的化合物)?？梢允褂靡粚踊蚨鄬犹沾蓪?，其中一層或多層可以是多孔的，如充滿一種或多種氣體或蒸汽的孔。這種多孔組分通常具有比無孔材料低的導(dǎo)熱系數(shù)。這種材料的一個(gè)例子是泡沫，例如一種開口碳化硅泡沫。
可以理解的是，在其它實(shí)施例中，絕緣層可以由如上所述的至少一層含有陶瓷材料的內(nèi)層(例如毗鄰金屬本體)以及至少一層包括聚合物的外層形成?？捎欣厥褂眠@種內(nèi)、外層來得到在300°K下測量時(shí)約0.006W/cm-°K或更低的平均最大導(dǎo)熱系數(shù)。內(nèi)層和外層優(yōu)選每層厚度在約0.001至0.2英寸之間，最為優(yōu)選地在約0.005至0.100英寸之間。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面，發(fā)明的電外科儀器的金屬本體可設(shè)置成具有在300°K附近測量時(shí)至少約0.35W/cm°K的導(dǎo)熱系數(shù)。作為主要例子，金屬本體可有利地包括從由銀、銅、鋁、金、鎢、鉭、鈳(即鈮)和鉬組成的組中選取的至少一種金屬?？梢允褂冒ㄖ辽偌s50％(以重量計(jì))，更為優(yōu)選地至少約90％(以重量計(jì))，上述金屬的合金。在上述合金中可使用的其他附加的金屬包括鋅。
在本發(fā)明的又一個(gè)方面，金屬本體的至少一部分圍緣部沒有絕緣(即沒有用絕緣外層覆蓋)。與此相關(guān)，當(dāng)外部圍緣部包括銅時(shí)，該部分可用生物相容性金屬涂覆(例如約10微米或更小)。作為例子，這種生物相容性金屬可從由鎳、銀、金、鉻、鈦、鎢、鉭、鈳(即鈮)和鉬組成的組中選取。
在本發(fā)明的其他方面，已經(jīng)確定最大截面厚度為主體部最大截面厚度的約1/10的橫向呈錐形、或變尖削的非絕緣圍緣部對(duì)于實(shí)現(xiàn)將電外科信號(hào)定位傳送到組織部位特別有效。在后面的考慮中，也已經(jīng)確定優(yōu)選的是金屬本體圍緣部的外部末端的厚度為約0.001英寸或更小。
在本發(fā)明的其他有關(guān)方面，金屬本體可以包括兩層或多層不同的材料。更具體地說，可以設(shè)置至少一層第一金屬層來形成金屬本體的外露圍緣部，其功能為以如上所述的方式將電外科信號(hào)傳送至組織部位。優(yōu)選地，上述第一金屬層可包括熔化溫度高于約2600、更為優(yōu)選地高于約3000、更加優(yōu)選地高于約4000的金屬，由此提高使用中所需圍緣厚度的維持時(shí)間(例如，上面所述的外部末端邊緣)。另外，第一金屬層優(yōu)選具有在300°K下測量時(shí)至少0.35W/cm°K的導(dǎo)熱系數(shù)。
對(duì)于在活的人/動(dòng)物上的應(yīng)用，第一金屬層可包括一種從由鎢、鉭、鈳(即鈮)和鉬組成的組中選取的第一材料。所有這些金屬在300°K下測量時(shí)導(dǎo)熱系數(shù)在約0.5至1.65W/cm°K范圍內(nèi)。優(yōu)選地，也可使用包括以重量計(jì)至少約50％，更加優(yōu)選地，以重量計(jì)至少約90％的至少一種上述第一材料的合金。
除第一金屬層以外，金屬本體還可包括在第一金屬層的頂部和/或底部上的至少一層第二金屬層。優(yōu)選地，如上所述的第一金屬層以層狀布置設(shè)置在頂部和底部第二金屬層之間。為了實(shí)現(xiàn)熱量的快速排除，第二金屬層優(yōu)選具有至少約2W/cm°K的導(dǎo)熱系數(shù)。作為主要例子，第二層可有利地包括一種從由銅、金、銀和鋁組成的組中選取的第二材料。優(yōu)選地，以重量計(jì)，可使用包括至少約50％，更加優(yōu)選地至少約90％的上述材料的合金。另外，優(yōu)選地，將第一金屬層和每層第二金屬層(例如對(duì)于頂層和底層的每一層)的厚度限定在約0.001至0.25英寸之間，更為優(yōu)選地，在約0.005至0.1英寸之間。
可以理解，上述形式的多層金屬本體可以利用多種方法來形成。作為例子，第一和第二材料的板材可以被滾壓粘結(jié)在一起，然后切削成應(yīng)有的尺寸。另外，也可使用利用熱或熱和壓力結(jié)合方法來制得層狀金屬本體。
在本發(fā)明的又一方面，本發(fā)明的電外科儀器還可包括用來從金屬本體上排除熱能的散熱裝置。在這點(diǎn)上，散熱裝置的設(shè)置建立從金屬本體圍緣開始的熱梯度，由此減少了傳到組織部位的不希望的傳熱。更具體地說，優(yōu)選地，散熱裝置工作，使絕緣層外表面的最大溫度維持在約160℃或更低，更優(yōu)選地維持在約80℃或更低，最為優(yōu)選地維持在約60℃或更低。相關(guān)地，優(yōu)選地，散熱裝置工作，使金屬本體的平均溫度維持在約500℃或更低，更優(yōu)選地在約200℃或更低，最為優(yōu)選地在約100℃或更低。
在一種方法中，散熱裝置可包括包含相變材料的容器，相變材料可與金屬本體的一部分(例如支撐軸部分)直接接觸，或者可與設(shè)置在該容器上的金屬界面接觸，該金屬界面又與金屬本體的一部分(例如支撐軸部分)直接接觸。在吸收了來自于金屬本體的熱能時(shí)，上述相變材料從第一狀態(tài)變化到第二狀態(tài)。在這點(diǎn)上，選取的材料的相變溫度優(yōu)選高于手術(shù)環(huán)境下的室溫，并且應(yīng)足夠高以便在使用中不會(huì)由于電外科儀器的加熱而變成其他狀態(tài)。這種相變溫度優(yōu)選高于約30℃，最優(yōu)選地至少約40℃。另外，相變溫度應(yīng)低于約225℃。最為優(yōu)選地，相變溫度應(yīng)低于約85℃。
相變既可以是從固體到液體(即該相變?yōu)槿刍?，也可以是從液體到蒸汽(即該相變是汽化)，還可以是從固體到蒸汽(即該相變是升華)。所用的最切實(shí)可行的相變是熔化和汽化。作為例子，上述相變材料可包括為有機(jī)物(例如，諸如硬脂酸這樣的脂肪酸、諸如石蠟這樣的烴類)或無機(jī)物(例如水和含有鈉的水合物，如，硅酸鈉(2-)-五-水合物(sodiumsilicate(2-)-5-water)、硫酸鈉-十-水合物(sodium sulfate-10-water))的材料。
在另一種方法中，散熱裝置可具有流動(dòng)氣流，該氣流流過并直接接觸金屬本體的至少一部分。上述部分可以是圍緣部和/或設(shè)計(jì)來與用于手持之用的握持器支持性地交界的金屬本體的軸部。可選地，上述部分可以是至少一部分金屬本體的內(nèi)部，如外露圍緣部和/或設(shè)計(jì)來與用于手持之用的握持器支持性地交界的金屬本體的軸部的內(nèi)部。在又一種方法中，散熱裝置可簡單地包括熱質(zhì)量(例如，設(shè)置在握持器內(nèi))。
在本發(fā)明的一種配置中，電外科儀器包括主體部，主體部在第一端具有刀片狀構(gòu)造，在第二端具有整體的圓柱狀軸。如上所述，主體可以包括一種高導(dǎo)熱性的金屬和/或多層金屬層。除了其圍緣部以外，主體的扁平刀片端部的至少一部分涂有以陶瓷為基底的和/或以硅為基底的聚合物絕緣層。主體的圓柱形軸被設(shè)計(jì)成安裝在適于醫(yī)務(wù)人員手持的外部握持器內(nèi)。上述握持器還可包括室，該室包括一種相變材料或如上所述的其他散熱裝置。另外，電按鈕控制器可置入握持器中，用來有選擇地控制一個(gè)或多個(gè)預(yù)定的電外科信號(hào)由RF能源經(jīng)過主體部的軸施加到扁平刀片上的過程。
在后面的考慮中，傳統(tǒng)電外科信號(hào)可與一個(gè)或多個(gè)上述電外科儀器的特征結(jié)合起來而得到有利地應(yīng)用。特別是，當(dāng)使用美國專利No.6,074,387中所描述的電外科信號(hào)及該種型號(hào)的相關(guān)裝置時(shí)，發(fā)明的電外科儀器會(huì)得到特殊的好處，該專利的整體通過引用而成為本發(fā)明的一部分。
在考慮到后面的進(jìn)一步的描述的基礎(chǔ)上，對(duì)本發(fā)明的許多改進(jìn)和補(bǔ)充對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說都是顯而易見的。


圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的電外科儀器的局部剖開的透視圖；圖2是圖1的電外科儀器實(shí)施例的橫截面?zhèn)纫晥D；圖3是本發(fā)明另一個(gè)電外科儀器實(shí)施例的橫截面?zhèn)纫晥D；圖4是本發(fā)明又一個(gè)電外科儀器實(shí)施例的透視圖；圖5是圖4的電外科儀器實(shí)施例的刀片部的橫截面視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1和2圖示出具有刀片狀筆形外形的電外科儀器的一個(gè)實(shí)施例?？梢岳斫獾氖?，本發(fā)明也可容易地具體表現(xiàn)為其它的儀器外形，包括，例如，球電極或鑷子。
如圖1和2所示，電外科儀器10包括具有絕緣外層30的主體20。主體20包括扁平的向前延伸的刀片部22以及向后延伸的圓柱形軸部24。在至少一個(gè)圓形前端的周圍，刀片部22橫向向外逐漸縮小(即，截面厚度)至相對(duì)薄的外部圍緣，以便形成圍緣部26。在圖示的實(shí)施例中，圍緣部26沒有被絕緣層30覆蓋。優(yōu)選地，圍緣部26的外部末端邊緣的厚度t為約0.001英寸或更小。另外，圍緣部26的最大厚度優(yōu)選僅僅為主體20最大厚度T的約1/10。
主體20應(yīng)該包括具有較高導(dǎo)熱系數(shù)(例如，在300°K下測量時(shí)至少為約0.35W/cm°K)的金屬。特別是，主體20可有利地包括一種從由銅、銀、金、鋁、鎢、鉭、鈳和鉬組成的組中選取的金屬。也可使用上述金屬(例如，按重量計(jì)至少約50％)的合金。上述金屬在主體20中的使用不僅可使電外科信號(hào)在其中得到有效地傳送以便使該信號(hào)經(jīng)過圍緣部26傳遞至組織部位，而且在手術(shù)過程中還有利于熱量從圍緣部26向后排除。這種熱量的排除減小了在使用過程中的由電外科儀器10向組織部位的不希望的傳熱。在用銅作圖1實(shí)施例中的主體20的情況下，可在圍緣26上選擇性地涂覆上一層生物相容性鍍層(biocompatible plating)28(例如，鎳、金、銀、鉻或鈦)。
絕緣層30應(yīng)當(dāng)具備熱絕緣和電絕緣性能，以便分別減小使用中電外科儀器10的熱能和電能的釋放。例如，最為優(yōu)選地，絕緣外層30應(yīng)當(dāng)包括一種在300°K附近測量時(shí)導(dǎo)熱系數(shù)為約0.009W/cm-°K或更小的材料。另外，絕緣層應(yīng)當(dāng)表現(xiàn)出的介電體耐壓為至少約50伏電壓，更為優(yōu)選地至少約150伏。作為例子，層30可包括以硅為基底的聚合材料(例如，按重量計(jì)至少約10％的硅)和/或以陶瓷為基底的材料。
盡管可以利用幾種生產(chǎn)工藝來將絕緣層30涂覆在主體20上，已發(fā)現(xiàn)特別有效的一種方法為在涂覆該絕緣層之前，首先用適當(dāng)?shù)牡灼?primer)，如硅烷，處理主體20的金屬表面。這種涂底層(priming)進(jìn)一步提高了以硅為基底的聚合物粘結(jié)到主體20外表面上的能力。由于在使用中，在電外科過程期間醫(yī)務(wù)人員會(huì)將主體20和絕緣層30彎曲或使其形成其它的形狀，因此這種粘附特別有利。作為例子，當(dāng)使用以硅為基底的聚合物，如由General Electric Company(通用電氣公司)提供的RTV160時(shí)，合適的底漆為由General Electric Company(通用電氣公司)提供的Z6020?；蛘撸?dāng)用由NuSil Technology提供的MED4940作為以硅為基底的聚合物時(shí)，合適的底漆為由NuSil Technology提供的CF2-135。
在涂底層以后，可通過涂覆工藝有選擇地將絕緣層30涂覆在主體部20上，以便基本上覆蓋住主體20。優(yōu)選地，有選擇地留出圍緣部26沒有被絕緣涂層30蓋住。有選擇地涂覆可以通過幾種工藝完成，包括，例如，注模工藝的使用，或通過掩模/涂層/掩模去除工藝、或通過用絕緣層30涂覆整個(gè)主體20并有選擇地從圍緣部26上去除絕緣層的方法。
圖2中最佳地顯示出，將主體20的軸部24可支持地裝配到適合于醫(yī)務(wù)人員手持使用和操縱的細(xì)長握持器組件40的前端。這種支持界面可以是永久的(例如，其中在使用完以后，整個(gè)電外科儀器都被丟掉)，或者該界面可以設(shè)計(jì)成可將主體20有選擇地插入/取出握持器組件40(例如，其中握持器組件40可被重復(fù)使用)。在圖1和2的實(shí)施例中，握持器組件40容納了含有相變材料52的容器50。容器50在與用來與主體20的軸部24的端部直接接觸和熱交界的一端設(shè)置有導(dǎo)熱界面，如導(dǎo)熱墊板54，其可以如圖2所示與主體20的軸部24的端部相對(duì)接，或者其可以部分地或全部地圍繞著該軸部。
可以選擇相變材料52來提供一種用于除去主體20的熱能的有效散熱裝置。更具體地說，相變材料52優(yōu)選地將主體20的平均溫度保持為約500℃或更小，更為優(yōu)選地保持為約200℃或更小，最為優(yōu)選地保持在約100℃或更小。為了這個(gè)目的，相變材料可被設(shè)置來在至少約40℃的預(yù)定溫度下，從第一相變化到第二相(例如從固態(tài)到液態(tài))。另外，對(duì)于圖1的配置，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)將100W信號(hào)施加到主體20上時(shí)，相變材料52應(yīng)該能夠除去至少約8W的熱能。
作為例子，相變材料52可以包括一種可以是有機(jī)物質(zhì)(例如，諸如硬脂酸這樣的脂肪酸，諸如石蠟這樣的烴)或無機(jī)物質(zhì)(例如，水和諸如硅酸鈉(2--)-五水合物、硫酸鈉-十水合物這樣的含有鈉的水合物)的材料。盡管優(yōu)選為熔化和汽化，然而相變材料52可經(jīng)歷的相變有熔化、汽化或升華。最為優(yōu)選的是，相變溫度大于約40℃而小于約85℃。盡管圖1-2示出相變材料52容納在容器50中，然而相變材料52也可以可選地設(shè)置在握持器組件40內(nèi)的密封通路中并在其中循環(huán)。
握持器組件40還可包括一個(gè)或多個(gè)開關(guān)按鈕42a、42b，用來有選擇地將預(yù)定的電外科信號(hào)施加到主體部20上。更具體地，開關(guān)按鈕42a可被按下以便與金屬板60電接觸，其中可將用于組織切割的電外科信號(hào)提供到板60上，然后通過線62又提供給主體20。類似地，開關(guān)按鈕42b可被按下，以便與金屬板60電接觸，其中可將用于組織凝固的電外科信號(hào)提供給板60，然后通過線62又提供給主體20。源信號(hào)線64以及源信號(hào)回線66a和66b都可以傳統(tǒng)方式設(shè)置來接收信號(hào)/將信號(hào)返回至RF電外科信號(hào)發(fā)生器。
在一種配置中，電外科儀器10包括厚度T約0.040英寸(見圖3)、寬度W約0.140英寸、長度L約1英寸的刀片部22。在這種配置中，主體20包括銅(例如，按重量計(jì)為約98％)和厚度約0.010英寸并包括以硅為基底的聚合材料的絕緣層30。另外，相變材料包括約2克硬脂酸。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這種配置對(duì)于減少煙的產(chǎn)生和組織燒焦特別有效。
圖3顯示出電外科儀器110的一個(gè)可選實(shí)施例，并與圖1和2所示的電外科儀器10的構(gòu)造基本上相同。然而，與利用相變材料52來除去主體20的熱能相反，圖3所示的實(shí)施例利用在握持器組件40的內(nèi)部通道70中循環(huán)的冷卻氣流來從主體20的軸部24除去熱能。如圖所示，通道70可通過管線72與氣源互聯(lián)以循環(huán)/冷卻。在圖3所示的實(shí)施例的改進(jìn)型中，通道70可被修改為通過握持器組件70前端的通管74并通過布置在主體20緊周圍的環(huán)形出口76直接傳遞，其中為了排除熱量，穿過其中的冷卻氣體與圍緣部26接觸。在又一個(gè)配置中，使用的散熱裝置可利用液流、液/氣混合流、分開的氣流和液流(例如，熱管)和熱質(zhì)量(例如，銅塊)。圖4和5顯示出電外科儀器210的又一個(gè)可選實(shí)施例。如圖所示，電外科儀器210包括由層狀結(jié)構(gòu)形成的主體20，層狀結(jié)構(gòu)由頂層和底層28a以及夾在其間的中間層28b組成。電外科儀器210還包括一層由內(nèi)頂層/底層32和外頂層/底層34限定的絕緣層30。如圖所示，中間層28b的圍緣部26暴露在外(即，沒有被絕緣層30覆蓋)。優(yōu)選地，這種圍緣部26的外側(cè)末端厚度t為約0.001英寸或更小。另外，在所示的實(shí)施例中，圍緣部26大致以中間層28b的中心面為中心。這個(gè)中心面可進(jìn)一步與電外科儀器210的刀片部22的中心面相重合。
主體20優(yōu)選地包括具有較高導(dǎo)熱系數(shù)(例如，在300°K下測量時(shí)至少約0.35W/cm°K)的金屬。例如，頂層和底層28a優(yōu)選地可包括從由金、銀、鋁和銅組成的組中選取的一種或多種金屬。在300°K下測量時(shí)，這種金屬的導(dǎo)熱系數(shù)至少為約2W/cm°K。另外，主體20的中間層28b優(yōu)選包括熔點(diǎn)至少約2600的金屬。特別地，中間層28b可包括來自于由鎢、鉭、鈳和鉬組成的組中的一種或多種材料。優(yōu)選地，中間層28b和頂層和底層28a每層具有約0.001至0.25英寸之間的厚度。
正如所指出的，絕緣層30可由內(nèi)層32和外層34來限定。作為例子，頂部和底部內(nèi)層32可包括陶瓷材料，并且優(yōu)選地每層厚度在約0.001至0.20英寸之間。頂部和底部外層34可包括硅聚合材料，并且優(yōu)選地每層厚度為約0.001至0.020英寸之間。絕緣層30可通過首先將主體20浸入生的(即未固化的)陶瓷組分中來制取。然后將浸漬過的主體20風(fēng)干(例如，其中使得陶瓷成分的溶液載體得以蒸發(fā))。干燥以后，陶瓷材料從主體20上除去以露出圍緣部26。接著，加熱主體20以使陶瓷材料完全固化成如上所述的形式。此后，將硅聚合物涂層涂遍整個(gè)陶瓷材料。如果需要，在這種涂覆之前可涂覆表面整理劑(例如，硅烷)。然后，可將硅聚合物涂層從圍緣部26上除去。
在一種配置中，電外科儀器210可包括具有中間層28b的主體20，該中間層包括按重量計(jì)含有至少約95％的鉬的合金。在這種配置中，頂層和底層28a可包括以重量計(jì)至少含有約95％的銅的銅合金。中間層28b和頂層和底層28a每層可形成約0.010英寸的厚度。頂/底絕緣層32和頂/底絕緣層34的每層的厚度為約0.005至0.015英寸。盡管沒有顯示出來，所述配置中的軸部24可以與散熱裝置(例如，設(shè)置在手柄部分中的熱質(zhì)量)交界。
許多其他的實(shí)施例和改進(jìn)對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說是顯而易見的，并包含在由后附的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明中。
權(quán)利要求
1.一種電外科儀器，用來將電外科信號(hào)傳送到組織部位以便達(dá)到預(yù)定的電外科效果，所述電外科儀器包括金屬本體，具有在300°K測量時(shí)至少約0.35W/cm°K的導(dǎo)熱系數(shù)，并具有由熔點(diǎn)至少約2600的材料形成的圍緣部；以及絕緣外層，設(shè)置在所述金屬本體的至少一部分上；其中，所述絕緣外層具有至少50伏的介電體耐壓。
2.如權(quán)利要求1所述的電外科儀器，其中，所述圍緣部外露，并且電外科信號(hào)基本上可全部通過所述圍緣部來傳送到組織部位。
3.如權(quán)利要求1所述的電外科儀器，其中，所述金屬本體包括形成所述圍緣部的第一金屬層；以及至少一層毗鄰所述第一金屬層的第二金屬層，所述第一金屬層和所述至少一層第二金屬層包括不同的材料。
4.如權(quán)利要求3所述的電外科儀器，其中，所述第一金屬層包括從由鎢、鉭、鈳、鉬組成的組中選取的第一材料。
5.如權(quán)利要求4所述的電外科儀器，其中，以重量計(jì)，所述第一材料構(gòu)成所述第一金屬層的至少約50％。
6.如權(quán)利要求5所述的電外科儀器，其中，所述第一材料構(gòu)成所述第一金屬層的重量的至少約90％。
7.如權(quán)利要求3所述的電外科儀器，其中，所述至少一層第二金屬層在300°K測量時(shí)，導(dǎo)熱系數(shù)為至少約2W/cm°K。
8.如權(quán)利要求7所述的電外科儀器，其中，所述至少一層第二金屬層包括從由金、銅、鋁、銀組成的組中選取的第二材料。
9.如權(quán)利要求8所述的電外科儀器，其中，所述第二材料構(gòu)成所述至少一層第二金屬層的重量的至少約50％。
10.如權(quán)利要求9所述的電外科儀器，其中，所述第二材料構(gòu)成所述至少一層第二金屬層的重量的至少約90％。
11.如權(quán)利要求3所述的電外科儀器，還包括所述第一金屬層位于其間的至少兩層第二金屬層。
12.如權(quán)利要求11所述的電外科儀器，其中，所述第一金屬層的厚度在0.001至0.25英寸之間，并且所述兩層第二金屬層的每層的厚度在0.001至0.25英寸之間。
13.如權(quán)利要求1所述的電外科儀器，其中，在300°K測量時(shí)，所述絕緣外層的最大熱導(dǎo)為約1.2W/cm2°K。
14.如權(quán)利要求13所述的電外科儀器，其中，所述絕緣外層包括內(nèi)層；以及外層，其中所述第一內(nèi)層和所述第二外層包括不同的材料。
15.如權(quán)利要求14所述的電外科儀器，其中，所述內(nèi)層包括一種陶瓷材料，并且所述外層包括一種以硅為基底的聚合材料。
16.如權(quán)利要求1所述的電外科儀器，其中所述圍緣部的外末端厚度為0.001英寸或更?。灰约八鰢壊勘槐┞?。
17.如權(quán)利要求16所述的電外科儀器，其中，所述金屬本體包括形成所述圍緣部的第一金屬層；以及毗鄰所述第一金屬層的至少一層第二金屬層，所述第一金屬層和所述至少一層第二金屬層包括不同的材料。
18.如權(quán)利要求17所述的電外科儀器，其中，所述第一金屬層在300°K下測量時(shí)，導(dǎo)熱系數(shù)至少為0.35W/cm°K，并且所述第二金屬層在300°K測量時(shí)，導(dǎo)熱系數(shù)至少為2W/cm°K。
19.如權(quán)利要求18所述的電外科儀器，其中，所述第一金屬層包括從由鎢、鉭、鈳和鉬組成的組中選取的一種金屬，所述至少一層第二金屬層包括從由金、銅、鋁和銀組成的組中選取的一種材料。
20.如權(quán)利要求16所述的電外科儀器，其中，所述絕緣外層包括內(nèi)層，包括陶瓷材料；外層，包括以硅為基底的聚合材料。
21.如權(quán)利要求7所述的電外科儀器，其中，所述第一金屬層包括從由鎢、鉭、鈳和鉬組成的組中選取的一種第一材料。
22.如權(quán)利要求8所述的電外科儀器，其中，所述第一金屬層包括從由鎢、鉭、鈳和鉬組成的組中選取的一種第一材料。
23.如權(quán)利要求11所述的電外科儀器，其中，所述至少兩層第二金屬層的每層在300°K測量時(shí)的導(dǎo)熱系數(shù)至少為2W/cm°K。
24.如權(quán)利要求23所述的電外科儀器，其中，所述第一金屬層包括從由鎢、鉭、鈳和鉬組成的組中選取的一種第一材料。
25.如權(quán)利要求24所述的電外科儀器，其中，所述至少兩層第二金屬層每層包括從由金、銅、鋁和銀組成的組中選取的一種第二材料。
26.如權(quán)利要求13所述的電外科儀器，其中，所述金屬本體包括形成所述圍緣部的第一金屬層；以及毗鄰所述第一金屬層的至少一層第二金屬層，所述第一金屬層和所述至少一層第二金屬層包括不同的材料。
27.如權(quán)利要求26所述的電外科儀器，其中，所述至少一層第二金屬層在300°K測量時(shí)，導(dǎo)熱系數(shù)至少為2W/cm°K。
28.如權(quán)利要求27所述的電外科儀器，其中，所述第一金屬層包括從由鎢、鉭、鈳和鉬組成的組中選取的一種第一材料。
29.如權(quán)利要求28所述的電外科儀器，其中，所述至少一層第二金屬層包括從由金、銅、鋁和銀組成的組中選取的一種第二材料。
30.如權(quán)利要求18所述的電外科儀器，其中，所述絕緣外層在300°K測量時(shí)最大熱導(dǎo)為1.2W/cm2°K。
31.如權(quán)利要求30所述的電外科儀器，其中，所述絕緣外層包括內(nèi)層，包括陶瓷材料；外層，包括以硅為基底的聚合材料。
32.如權(quán)利要求31所述的電外科儀器，其中，所述第一金屬層包括從由鎢、鉭、鈳和鉬組成的組中選取的一種金屬，并且所述至少一層第二金屬層包括從由金、銅、鋁和銀組成的組中選取的一種材料。
33.如權(quán)利要求1所述的電外科儀器，其中所述金屬本體包括形成所述圍緣部的第一金屬層；以及毗鄰所述第一金屬層的至少一層第二金屬層，其中所述第一金屬層和所述至少一層第二金屬層包括不同的材料，其中所述至少一層第二金屬層在300°K測量時(shí)，導(dǎo)熱系數(shù)至少約2W/cm°K；以及其中所述絕緣外層在300°K測量時(shí)的最大熱導(dǎo)為1.2W/cm2°K。
34.如權(quán)利要求33所述的電外科儀器，其中，所述第一金屬層包括從由鎢、鉭、鈳和鉬組成的組中選取的一種金屬，所述至少一層第二金屬層包括從由金、銅、鋁和銀組成的組中選取的一種材料。
35.如權(quán)利要求33所述的電外科儀器，還包括所述第一金屬層位于其間的至少兩層第二金屬層。
36.如權(quán)利要求35所述的電外科儀器，其中所述第一金屬層包括從由鎢、鉭、鈳和鉬組成的組中選取的一種金屬，所述至少兩層第二金屬層的每層包括從由金、銅、鋁和銀組成的組中選取的一種材料。
37.如權(quán)利要求33所述的電外科儀器，其中，所述絕緣外層包括內(nèi)層；以及外層，其中所述第一內(nèi)層和所述第二外層包括不同的材料。
38.如權(quán)利要求33所述的電外科儀器，其中，所述內(nèi)層包括陶瓷材料，所述外層包括以硅為基底的聚合材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種改進(jìn)了的電外科儀器及方法，用來減少在手術(shù)部位產(chǎn)生的煙。該電外科儀器包括金屬本體，該金屬本體具有一層絕緣外層，以便減少該儀器非功能部分的放熱/放電。根據(jù)本發(fā)明一方面，使用了熱導(dǎo)約1.2W/cm
文檔編號(hào)A61B18/12GK101069652SQ20071008893
公開日2007年11月14日 申請(qǐng)日期2001年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月29日
發(fā)明者沃倫·P·海姆, 邁克爾·奧利克尼, 詹姆斯·L·布拉塞爾 申請(qǐng)人:蒂姆醫(yī)藥公司