JP7664107B2 - 点火挙動が改善されたプラズマプローブ - Google Patents

Description

本発明は、特に生体組織のプラズマ凝固のためのプラズマプローブに関する。さらに、本発明は、特に、内視鏡で使用するためのプラズマプローブに関する。

湾曲可能な材料で作られたチューブからなるプラズマプローブが、独国特許出願公開第６９６３６３９９号明細書から知られている。このチューブは、患者の体内の内視鏡の作業チャネルを通って案内される。チューブは、ＰＴＦＥまたはセラミックなどの耐熱材料で作られたエンドピースを備える。同様に、チューブも、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）からなることもある。チューブおよびエンドピースによって囲まれたチャネル内に電極が配置され、その先端はチューブまたはエンドピースの開口部から突出していない。電極は電圧源に接続されている。不活性ガス、例えばアルゴンが、プローブからプラズマジェットが出力されるように、チューブによって囲まれたチャネルを通って流れる。それにより、調整ユニットは、２つの異なる量のガス流を少なくとも提供することができるガスの体積流量の調整を可能にする。待機動作では、ガス流は少ない。プラズマ点火中、プローブに入った流体がプローブから排出されることを保証するために、ガス流は動作中に増加する。そうすることで、血液残留物がチューブに蓄積し、後の別の患者の手術中に感染の危険性を引き起こすことを回避することができる。

耐熱性の遠位エンドピースを有する細いホースと、ホースの管腔内に配置された電極とからなる別のプラズマプローブが、独国特許出願公開第１００３０１１１号明細書から知られている。電極は、特に、遠位先端を備える板金によって形成され、その長手方向縁部はホースの内側で支持される。

ＰＴＦＥまたは同様の材料で作られたホースを備えたプラズマプローブが、欧州特許第０９５７７９３号明細書から知られている。このホースには、ＰＴＦＥまたはセラミックからなるエンドピースが遠位端に設けられている。電極がホース内に配置され、その周りを希ガスが流れ、希ガスはホースによって導かれ、プラズマジェットを形成する。ここでも、ガス流は、プローブによる体液の進入および他の患者への体液の移動を回避するために、ガス流を待機段階で低減し、作動中に増加させることができる。

さらに、欧州特許第０９５７７９３号明細書は、エンドピースがセラミックからなるプラズマプローブを提案している。管状電極は、セラミックエンドピースの中空シャンクの近位端に直接接続されるため、電極の内径はセラミックエンドピースの内径に対応する。この配置は、より大きな組織領域の凝固に役立つ。

実際の動作では、上述のプローブは、時折、悪い点火挙動を示す。これは、プラズマ放電の形成のために特に高い電圧を使用しなければならないか、またはプローブを治療される組織に接近させなければならないことを意味する。

上述を起点として、本発明の目的は、点火挙動が改善されたプラズマプローブを提供することである。

本目的は、請求項１に記載のプラズマプローブによって解決される。

本発明のプラズマプローブは、例えばＰＴＦＥなどの適切なプラスチック材料または別の適切なプラスチックで作られたホースによって形成することができる可撓性流体ラインを含む。流体ラインは、少なくとも１つのチャネルを制限する。その近位端は、ガス源に接続することができる。ガス源は、規定されたガス流を、流体ラインの遠位端に形成された出口開口部を出るチャネルに供給するのに役立つ。

さらに、プラズマプローブは、電線を介して電源に接続することができる電極を備える。電線は、チャネルを通って延びるワイヤまたはストランドなど、またはホースの壁上またはその内部で案内される導体とすることができる。電源は、そのようなプローブの供給のために医療機器に設けられるので、無線周波数発生器とすることができる。電極は、好ましくは、出口開口部の近傍に配置される。好ましくは尖って形成される電極の端部は、出口開口から突出しないように配置されることが好ましい。そうすることで、電極の機械的影響による生体組織の損傷を回避することができる。代替として、電極は、出口開口部を通って延びることができ、組織の損傷を回避するために好ましくは電気絶縁性である丸い本体を端部に担持することができる。このようなプローブは、全方位横方向プラズマ出力に適している。

本発明によれば、疎水性表面部分が電極上に形成される。好ましくは、疎水性表面部分は、特に、電極の遠位端の近くにあるか、または電極の遠位端に隣接する電極の部分を指す。電極の表面は、全体として疎水性に構成することもできる。

電極の表面の疎水性構成により、その発火挙動は、著しく改善される。内視鏡内にプラズマプローブを導入する間、液体、例えばフラッシング液体がプラズマプローブを濡らす場合、そのような液体は、プラズマプローブの開放された出口開口部に進入する傾向がある。そのような液滴は、ガス流に影響を及ぼす可能性があり、ガス流に乱流および非対称性を生じさせる可能性があり、電極の先端での電子放出を妨げる可能性がある。しかし、電極が撥水性（疎水性）である場合、そのような効果は低減または回避される。

電極の疎水性表面部分はまた、生体組織、組織液または生体組織から来る生成物が電極上に蓄積し、プラズマプローブの動作中にその表面導電性を改変することを回避する。そうすることで、放電基点の移動、特に放電基点が電極先端から離れてプローブのチャネル内に移動することも防止される。そうすることで、そうでなければ差し迫ったプローブの熱的過負荷も回避される。このような過度の熱歪みはまた、そうでなければ、流体ラインの変形をもたらす可能性があるため、さらにガス流およびプラズマ流の生成を大幅に妨げる。また、それぞれのプローブ損傷の場合に、電極と組織との間の直接接触が起こり得る。放電基点の移動による結果は、本発明によって大部分または完全に回避される。

加えて、電極の撥水性構成、特に先端付近のその表面部分の撥水性構成は、特に不利な、すなわち特に湿った使用状態において点火の迅速性の向上をもたらす。

本発明のプラズマプローブは、流体ラインを備えることができ、この流体ラインは、それ自体が耐熱材料からなるか、またはその遠位端に耐熱エンドピースが設けられ、このエンドピースを通ってチャネルが延びる。エンドピースは、ホースの内径に対応するか、またはホースの内径よりもわずかに小さい内径を有することができる。好ましくは、電極は、放電基点がエンドピースの内側の出口開口部の直前に配置されるように、少なくとも部分的にエンドピース内に延びる。

電極上に形成された疎水性表面部分に加えて、追加の疎水性表面部分を設けることができる。そうすることで、毛細管効果を回避することができる。これは、一方では、液体をより容易に吹き出すことができ、毛細管効果の減少により液体吸収を低減させることができることを意味する。この目的のために、エンドピースおよび／またはホースは、特にチャネルに隣接する内側に、しかし必要に応じて出口開口の周りに、および／またはエンドピースおよび／またはホースの外側にも疎水性表面部分を含むことができる。これらの手段により、プローブの点火の迅速性および安定性を著しく支援することができる。

加えて、ガスが流れることができるチャネルを電極が含むように、電極を中空に構成することが可能である。この電極は、特にその遠位端の近傍に、または完全にその外側に疎水性表面を設けることができる。電極に囲まれたチャネルに疎水性表面を設けることも可能である。

加えて、チャネル内の電極の支持および／またはガス流に影響を及ぼすための、プラスチックまたはセラミックなどの金属または電気絶縁体で作られた流れ案内要素を提供することが可能であるため、流れ案内要素は、断面の周辺領域と比較して、断面の中心、すなわち電極の近傍のガス流を低減するように構成することができる。また、この手段は、点火の迅速性を向上させるのに役立つ。流れ案内要素もまた、疎水性表面を備えることができ、この目的のために疎水性表面構造またはコーティングを備えることができる。

所望の表面部分を疎水性に構成するために、これらの表面部分に、疎水性コーティング、例えばシリコーン油、フルオロポリマー、例えばポリテトラフルオロエチレン、パリレン、ＰＦＡ（ペルフルオロアルコキシ）、ポリアミド、ポリエチレン、シリコーンエラストマーなどを設けることができる。疎水性コーティングは、例えばＰＶＤまたはＣＶＤプロセスによって適用することができる。加えて、または代替として、表面の微細構造化によってそれぞれの表面部分の撥水性効果を達成することが可能である。このために、それぞれの表面部分には、複数の交差する最も細かい溝を設けることができ、これらの溝は、液体が容易に滴り落ちることができるように、液滴をそれらの面によって溝底部から遠ざける小さな突起のパターンを確保する。

本発明の好ましい実施形態のさらなる詳細は、従属請求項ならびに明細書の図面の主題である。

プラズマプローブが取り付けられた医療機器の概略図である。 図１のプラズマプローブの遠位端部の長手方向断面図である。 図２によるプラズマプローブの電極の一実施形態の遠位端の長手方向断面拡大図である。 図２によるプラズマプローブの電極の別の実施形態の遠位端の長手方向断面拡大図である。 図２によるプラズマプローブの電極の別の実施形態の遠位端の長手方向断面拡大図である。 図２によるプラズマプローブの電極の別の実施形態の遠位端の長手方向断面拡大図である。 本発明のプラズマプローブの改変実施形態の遠位端の長手方向断面図である。 本発明のプラズマプローブの別の実施形態の遠位端の長手方向断面図である。 遠位端で見た図５のプラズマプローブの図である。 本発明のプラズマプローブの追加の実施形態の遠位端の長手方向断面図である。 本発明のプラズマプローブの別の追加の実施形態の遠位端の長手方向断面図である。 流れプロファイルを示す、図８によるプラズマプローブの図である。 本発明のプラズマプローブの一実施形態の遠位端の長手方向断面図である。

図１は、患者にプラズマ処理を実行するための図示しない内視鏡で使用することができるプラズマプローブ１０を示す。このために、プラズマプローブ１０は、供給装置１１に、またはプラズマプローブ１０に電流および不活性ガスを供給するのに役立つ装置構成に接続される。このために、装置は、発電機、例えばプラズマ放電の点火および維持に十分な無線周波数交流電圧を出力するように構成されたＲＦ発電機１２を備える。

適切なガス、例えばアルゴンを供給するガス源１３は、不活性ガスの供給に役立つ。それにより、ガス源１３は、適切な体積のガス流をプラズマプローブ１０に供給するために、投与および制御された方法でガスを供給するように構成される。

プラズマプローブ１０は、例えば適切なコネクタを介して、その近位端でＲＦ発生器１２およびガス源１３と接続される。

プラズマプローブ１０は、例えばプラスチックホースの形態の可撓性流体ライン１４から実質的になる。プラズマプローブは、ＰＴＦＥまたは医療用途に適した別のプラスチックからなることができる。流体ライン１４は、ホース１４の遠位端１５に設けられた出口開口部１６につながるチャネル１４ａを取り囲む。電極１７が、例えば端部が尖った金属ピンまたはワイヤの形態で、遠位端１５に配置される。電極１７の遠位端は、出口開口部１６から突出しないように、好ましくはほぼ中心にチャネル１４ａの内側に配置されるが、電極１７の近位端は、発電機１２につながる適切な電線１８に接続される。

電極１７をチャネル１４ａ内に配置するために、適切な保持装置、例えば、ホース１４の内壁の両方の長手方向縁部で支持されたチャネル１４ａ内に直径方向に配置された板状ホルダ１９を設けることができる。電極１７は、ホルダ１９にクランプ、溶接、または他の方法で接続することができる。電極１７およびホルダ１９を単一の部分、例えば菱形板金部分として構成することも可能であり、その先端は、電極１７の先端２０の位置をとり、その長手方向縁部はホース１４の内側で支持される。

本発明によれば、電極１７は、少なくとも１つの疎水性表面部分２１を含む。疎水性表面部分は、好ましくは、電極１７の少なくとも遠位端を取り囲む。疎水性表面部分２１は、特に、電極１７の円筒状の外周面を覆うことができる。図３Ａは、電極１７の撥水性コーティングによって生成することができる疎水性表面部分２１を示す。例えばタングステンまたは別の金属からなる電極１７には、その外周面に、例えばＰＴＦＥ、シリコーン油などからなる撥水性材料の層が設けられる。しかし、好ましくは、先端２０またはその一部は、何も無いままである、すなわちコーティングされていないので、「先端」という表現は、例えば電極１７の円錐形部分など、全体的に先細になっていることを意味する。

電極１７には、疎水性表面部分２１を形成する先端の領域内に延びるコーティングを設けることもできる。それにより、コーティングは、その端部２１ａまで低減しない厚さで延びることができ、または図３Ｃに示すように、連続的にまたは段階的に厚さを低減するようにその端部２１ａに向かって延びることができる。加えて、上述の電極１７の各々は、図３Ｂによる電極の例として図３Ｄに示すように、電気的に良好な導電層１７ａ、例えば銀の層を支持することができる。この層１７ａは、先端までまたは先端２０の領域内まで疎水性表面部分２１のコーティングによって覆われている。電極１７自体は、ステンレス鋼、鋼、タングステン、硬質金属、または別の耐熱材料からなることができる。

疎水性表面部分２１内の撥水性効果は、好ましくは２０ｍＪ／ｍ^２未満である使用される材料の低い表面エネルギーによって得ることができる。加えて、または代替として、表面部分２１における疎水性効果は、表面の微細構造化によって達成することができる。この目的のために、表面部分２１は、多数の非常に小さいピーク状突起がそこから径方向に突出するように形成される。例えば、この形成は、表面部分２１に最初に螺旋溝が設けられ、続いて例えばレーザによって軸方向溝が設けられることで達成することができる。それにより、残りの突起の長さおよび互いの距離が連携的に調整され、それによって突起の先端に配置された水滴は溝の底部と接触せず、このとき、メニスカスが固有の表面張力により突起間に形成されている。また、ドライエッチングまたはナノ粒子の適用など、微細構造化または表面粗さの影響のための他の方法を適用することができる。

先端２０は、その円錐形表面およびその先端の大きな曲率により、疎水性とすることができる。

加えて、ホルダ１９は、ホルダ１９の表面を完全にまたは部分的に覆う疎水性表面部分２２を有することができる。ここでも、疎水性表面部分２２は、表面の適切な微細構造化によって、または撥水性材料でその表面をコーティングすることによって得ることができる。電極１７および疎水性表面部分２１に関する上記の説明は、表面またはコーティング材料の構造化に適宜に適用される。

加えて、ホース１４は、内側および／または外側で疎水性に構成することができ、それぞれの疎水性表面部分２３、２４を備えることができる。同様に、その面も、疎水性とすることもできる。この疎水性は、例えばホース１４がＰＴＦＥからなるという点で、適切な材料選択によって達成することができる。その表面の疎水性効果は、上記で説明したように微細構造化および／またはコーティングまたは材料選択によって増加させることができる。

ここまで説明したプラズマプローブ１０は、以下のように動作する。

動作中、規定量を有するガス流、例えばアルゴン流がチャネル１４ａを通って流れる。電極１７には、例えば、高周波の交流電圧が印加される。患者は、中性電極に接続される。先端２０から発生して、組織に当たるプラズマ流が形成される。

動作の中断中または動作の開始前に、例えば水、体液、フラッシング液などの液体が出口開口部１６に到達し得る。しかし、疎水性表面部分２１およびさらに２２、２３、２４は、チャネル１４ａ内への液体の進入、または少なくともチャネル１４ａ内および電極１７上への液滴の付着を回避する。したがって、電極１７およびチャネル１４ａを侵入した液体から解放するには、すでに非常に低いガス流で十分である。このようにして乾燥したままの電極１７は、組織までの距離を大きくして容易に発火することができる。それにより、低いまま維持されるガス流は、着火の迅速性を支援する。

処置の開始前に内視鏡を通してプラズマプローブ１０を患者に導入する間も同様である。また、この場合、事前に非常に低いガス流で電極１７からフラッシングできる液体がチャネル１４ａ内に進んでもよい。

これまで全般的に説明されてきた本発明に対して、多数の改変を行うことができる。

図４は、図２によるプラズマプローブ１０と比較して、ホース１４の遠位端１５内にセラミックインサート３０をさらに備える改変されたプラズマプローブ１０を示す。このインサート３０は、ホース１４に挿入される中空に構成された細長いシャンク３１を備える。チャネル１４ａは、ホース１４およびシャンク３１を通って出口開口部１６まで延びる。電極１７の先端２０は、インサート３０の内側、好ましくは出口開口部１６の近傍に配置される。シャンク３１は、熱の分配および放散に役立つ。インサート３０には、その遠位端の範囲内のその外側に疎水性表面部分２５を設けることができる。同様に、インサートも、その壁の内側に疎水性表面部分２６を含むことができる。表面部分２５、２６の撥水性効果は、表面の適切な材料選択および／または構造化により、上述の方法のそれぞれによって達成することができる。これとは別に、図１および図２を参照して提供する説明が適宜に適用される。

図２によるプラズマプローブ１０を、再び図５および図６に個別に示す。ホルダ１９は、冷却要素として構成することができ、そのホース側縁部に、ホースとの接触面を最小にする１つまたは複数の凹部を有することができる。ホルダ１９は、金属、セラミック材料、またはプラスチック材料、または例えばシリコーンなどのエラストマーで作ることができる。図６に示すように、流れチャネル３３、３４がホルダ１９の両側に設けられており、そこを通ってガス、例えばアルゴンが開放ホース端部に向かって流れることができる。図９は、流出ガス流３５およびその内部に形成されるプラズマを示す。

再び、図５に示すように、電極１７は、好ましくは先端２０からホルダ１９まで延びる疎水性表面部分２１を含むことができる。また、ホルダ１９は、その表面上および／または流れチャネル３３、３４内に疎水性表面部分２７、２８を含むことができる。表面部分２７、２８は、ホルダ１９自体が疎水性材料からなるため、疎水性材料で覆われているため、および／またはその表面が微細構造化されてロータス効果を提供するため、疎水性とすることができる。微細構造化に関して、電極１７との関連で提供される説明が適宜に適用される。これとは別に、図１～図４を参照する上記の説明は、図５および図６による実施形態にも補足的に適用される。

プラズマプローブ１０のさらなる改変実施形態を図７に示す。この実施形態では、まず、図５および図６によるプラズマプローブ１０の説明が適用される。しかし、上記の説明とは異なり、電極１７は中空であり、したがって先端なしで構成される。電極は、狭いチャネル３６を取り囲む。このようにして細いチューブとして構成された電極１７は、ここでもワイヤ１８または別の導体と接続される。電極の遠位端は、出口開口部１６を通って突出していない。電極１７は、その外側に、例えば、ここでも疎水性コーティングを担持する。電極１７自体が疎水性材料からなるため、疎水性材料でコーティングされているため、および／またはその表面が微細構造化されてロータス効果を提供するため、表面部分２１は、疎水性とすることができる。

本発明のプラズマプローブ１０のさらなる改変形態が図８から明らかである。そこに示すプラズマプローブ１０は、ホースの管腔を横切って延びるとともに電極１７の周りで互いに対して回転するように配置することができる、電極１７を支持するための２つのホルダ１９ａ、１９ｂを備える。図示する要素の各々、特に電極１７ならびにホルダ１９ａ、１９ｂの一方またはさらに両方のホルダは、疎水性表面を有することができ、この目的のために、疎水性材料からなることができ、または疎水性材料によるコーティングもしくは表面構造化によって疎水性様式で構成することができる。

電極１７は、必ずしもチャネル１４ａ内の出口開口部１６の背後の後退位置にあることはない。図１０によるプラズマプローブ１０から明らかなように、電極１７を出口開口部１６の外に延ばすことも可能である。この場合、電極１７には、電極１７と周囲の生体組織との間の直接的なガルバニック接触、ならびに電極１７による組織の機械的損傷を回避する、丸い、好ましくは絶縁性の本体３７、例えばセラミックボールが設けられることが好ましい。電極１７は、図１０に示すようにホルダ１９によって、または図８に類似する複数のホルダによって支持することができる。電極１７は、出口開口部１６の正面に配置され、電極１７から径方向に離れて延びる放電基点としての先端３８を有することができる。電極１７は、ここでも疎水性表面部分２１を含むことができる。さらなる疎水性表面部分２９を絶縁体３７上に形成することができ、絶縁体を完全にまたは部分的に覆うことができる。表面部分２９は、絶縁体３７自体が疎水性材料からなるため、疎水性材料でコーティングされているため、および／またはその表面が微細構造化されてロータス効果を提供するため、疎水性とすることができる。これとは別に、上記の説明は、特に疎水性表面部分２１から２７の構成に関して適宜に適用される。

図５～図１０によるすべての実施形態では、ホース１４の熱保護のための中空円筒形インサートをホース１４の遠位端１５に挿入することができる。このインサートの内径は、チャネル１４ａの内径に対応することができ、またはその内径よりもわずかに小さくすることもできる。インサートは、特にその内壁および／またはその面の少なくとも１つにおいて疎水性とすることができる。このために、インサート自体は疎水性材料からなることができ、疎水性材料でコーティングすることができ、および／またはロータス効果を提供するために表面上に微細構造化することができる。

本発明によるプラズマプローブ１０は、好ましくはホースとして構成される流体ライン１４と、その内部に配置された電極１７とを備え、電極の先端２０は出口開口部１６の近傍に配置される。電極１７は、疎水性に構成された表面部分２１を含む。任意選択として、特に出口開口部１６の近傍にあるプラズマプローブ１０の追加の要素に疎水性表面を設けることができる。そのようなプローブは、著しく改善された点火の迅速性と、結果として生じる放電基点の耐久性による改善された安定性とを備える。

１０ プラズマプローブ
１１ 装置
１２ ＲＦ発電機
１３ ガス源
１４ 流体ライン（プラスチックホース）
１４ａ チャネル
１５ 流体ラインの遠位端
１６ 出口開口部
１７ 電極
１８ 線
１９ ホルダ
２０ 電極１７の先端
２１－２９ 疎水性表面部分
２１ａ 疎水性表面部分の端部
３０ インサート
３１ シャンク
３２ 凹部
３３ 流れチャネル
３４ａ 流れチャネル
３５ ガス流
３６ チャネル
３７ 絶縁体
３８ 先端

Claims (11)

1. 生体組織のプラズマ凝固のためのプラズマプローブ（１０）であって、
   ガス源（１３）に接続することができる少なくとも１つのチャネル（１４ａ）を制限する流体ライン（１４）を有し、前記チャネル（１４ａ）は、前記流体ライン（１４）の遠位端（１５）まで通じ、前記遠位端（１５）の出口開口部（１６）内で終端し、
   線（１８）を介して電源（１２）に接続される電極（１７）を前記出口開口部（１６）の近傍に有し、
   前記電極（１７）は、ガスが流れる前記チャネル（１４ａ）内に配置され、
   疎水性表面部分（２１）が前記電極（１７）上の前記電極（１７）の遠位端の近く、または前記電極（１７）の遠位端に隣接する部分に形成されることを特徴とする、プラズマプローブ。
2. 前記流体ライン（１４）が電気絶縁材料で作られた可撓性ホースであり、前記流体ライン（１４）の前記遠位端（１５）内には電気絶縁耐熱エンドピース（３０）が保持され、前記エンドピース（３０）を通って前記チャネル（１４ａ）が延びることを特徴とする、請求項１に記載のプラズマプローブ。
3. 前記電極（１７）が、前記エンドピース（３０）の内側に少なくとも部分的に配置されることを特徴とする、請求項２に記載のプラズマプローブ。
4. 疎水性表面部分（２６）が、前記エンドピース（３０）上および／または前記ホース（１４）上にさらに形成されることを特徴とする、請求項２または３のいずれか一項に記載のプラズマプローブ。
5. 前記電極（１７）が中空であり、前記電極（１７）の外側に疎水性表面部分（２１）を含むことを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のプラズマプローブ。
6. ホルダ（１９）が前記遠位端（１５）上またはその内部に配置されることを特徴とし、前記ホルダ（１９）が前記電極（１７）と接続され、前記電極（１７）を前記流体ライン（１４）内に固定する、請求項１から５のいずれか一項に記載のプラズマプローブ。
7. 加えて、疎水性表面部分（２７、２８）が前記ホルダ（１９）上に形成されることを特徴とする、請求項６に記載のプラズマプローブ。
8. 前記疎水性表面部分（２１）が９０°より大きい水との濡れ接触角（α）を画定することを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載のプラズマプローブ。
9. 前記疎水性表面部分（２１）の表面エネルギーが２０ｍＪ／ｍ^２未満であることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載のプラズマプローブ。
10. 前記疎水性表面部分（２１）が疎水性材料によって形成されることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載のプラズマプローブ。
11. 前記ホルダ（１９）が、前記電極（１７）に沿って延びる少なくとも２つのチャネル（３３、３４）を備えることを特徴とする、請求項６に記載のプラズマプローブ。

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