用于冷却微波天线的流体冷却系统的制作方法

本公开涉及一种冷却系统，并且更具体地涉及一种用于冷却微波天线的流体冷却系统。

背景技术：

目前，存在若干类型用于治疗肿瘤的电外科探针。例如，可以将微波天线插入到患者体内，以通过加热组织足够长的时间以致使关注组织区域中的细胞死亡和坏死来治疗肿瘤。这种微波天线可以例如经腹腔镜或经皮进入患者并进入或邻近待治疗的肿瘤。

在将微波能量传输到组织中时，微波天线的外表面可能升温超过期望的阈值温度。为了防止微波天线过热，通常采用几种不同的冷却方法。例如，一些微波天线利用可围绕天线的选择部分膨胀的球囊来冷却周围组织。其他装置试图通过选择性地阻止由天线产生的微波场的传播来限制加热与天线相邻的组织。这些冷却系统还通过选择性地吸收微波辐射来保护周围的健康组织，并通过吸收热能来最小化对组织造成的热损伤。然而，这些传统冷却方法可能不适用于冷却高功率(例如，150Watt)微波消融系统或小规格微波天线。因此，需要一种冷却系统，该冷却系统有效地从高功率和/或小规格的微波天线转移热量，以将微波天线维持在阈值温度以下。

技术实现要素：

在本公开的一个方面中，提供一种用于冷却微波天线的流体冷却系统。该流体冷却系统包括构造成将微波能量供应到微波天线用于消融组织的能量源、流体源、联接到能量源的离心泵、以及联接到离心泵的冷却构件。流体源构造成将流体输送到微波天线用于冷却微波天线。流体源通过管的第一部分联接到能量源。离心泵经由管的第一部分与流体源流体连通，并且构造成经由管的第二部分将流体泵送到微波天线。管的第一部分和第二部分通过离心泵流体连通。冷却构件构造成接触管以冷却流经管的流体。

在一些实施例中，冷却构件可以限定通道，所述通道构造成将管接收在其中。管可以齐平接收在通道中。通道可以具有波状构造。

在一些实施例中，管的一部分可以由导热材料制成。

在一些实施例中，流体冷却系统还可以包括风扇，所述风扇布置在能量源内并且构造成使空气流过管以冷却流体。

在一些实施例中，冷却构件可以包括构造成被动地冷却流体的导热板。

在一些实施例中，冷却构件可以包括被构造成主动冷却流体的热电冷却件。

在本公开的另一方面中，提供了一种用于冷却微波天线的流体冷却系统。该流体冷却系统包括：能量源，其构造成将微波能量供应到微波天线用于消融组织；流体源，其构造成将流体输送到微波天线以冷却微波天线；以及离心泵，其联接到能量源并且通过管的第一部分与流体源流体连通。流体源通过管联接到微波天线。离心泵构造成通过管的第二部分将流体泵送到微波天线。管的第一和第二部分通过离心泵流体连通。

在一些实施例中，流体冷却系统还可以包括风扇，其布置在能量源内并且构造成使空气流过管的第二部分以冷却流过管的第二部分的流体。

在一些实施例中，管的第二部分可以联接到能量源的壳体中的通风孔。风扇可以构造成通过通风孔吸入空气，以使空气流过管的第二部分。

在本公开的又一方面中，提供一种用于与手术器械一起使用的流体冷却系统。流体冷却系统包括管、泵、以及联接到泵的冷却构件。该管包括第一部分和第二部分。泵构造成经由管的第一部分与流体源流体连通，并且被构造成经由管的第二部分将流体从流体源泵送到手术器械。管的第一部分和第二部分通过泵流体连通。冷却构件布置成与管接触以冷却流过管的流体。

在一些实施例中，泵可以是离心泵，并且冷却构件可以包括构造成被动地冷却流体的导热板。

在一些实施例中，冷却构件可以包括构造成主动冷却流体的热电冷却件。

在一些实施例中，流体冷却系统还可以包括构造成可拆卸地联接到冷却构件的板。管可以被布置在冷却构件和板之间并与冷却构件和板接触。

在一些实施例中，冷却构件和板可以各自限定通道。该管可以构造成被接收在每条通道内。

此外，就一致性而言，本文描述的任何方面均可以与本文描述的任何或所有其他方面结合使用。

附图说明

以下参考附图描述本公开的各个方面，所述附图被并入且构成本说明书的一部分，其中：

图1是用于治疗组织的微波消融系统的示意图；

图2是联接到图1的微波消融系统的消融器械的流体冷却系统的实施例的平面图；

图3是图2的流体冷却系统的离心泵的实施例的平面图，其中零件分离；

图4是图3的离心泵的侧视图，所述离心泵与图2的流体冷却系统的冷却构件的实施例相联；

图5是图2的流体冷却系统的冷却构件的另一个实施例的透视图；

图6是示出附接到图1的冷却构件的流体冷却系统的流入管的俯视图；

图7是联接到图1的微波消融系统的消融器械的流体冷却系统的另一实施例的平面图；

图8是图7的流体冷却系统的主动冷却构件的实施例的俯视图；

图9A是示出图7的流体冷却系统的流入管的侧面透视图，所述流入管附接到板；

图9B是示出图9A的附接到板的流入管的侧视图；

图9C是示出联接在图9A的板和图8的主动冷却构件之间的流入管的截面侧视图；

图10A是包括流体冷却系统、发生器和消融器械的手术系统的又一个实施例的透视图；

图10B是图10A的手术系统的发生器的透视图，没有联接到发生器的流体冷却系统；

图10C是流体连接到图10A的流体冷却系统的流入管的离心泵的平面图；

图11A是包括流体冷却系统、发生器和消融器械的手术系统的又一个实施例的透视图；

图11B是图11A的流体冷却系统的冷却构件的实施例、离心泵、以及流入管的透视图；

图12A是包括流体冷却系统、发生器和消融器械的手术系统的又一个实施例的透视图；和

图12B是图12A的流体冷却系统的冷却构件的另一实施例、离心泵以及流入管的透视图。

具体实施方式

参照附图描述了与消融系统一起使用的所公开的流体冷却系统和使用方法的实施例。贯穿附图的描述，相同的附图标记可指代相似或相同的元件。如附图中所示以及如在本说明书中所使用，术语“近侧”指的是所描述的部件中距离用户更近的部分，而“远侧”指的是所描述的部件中更加远离用户的部分。

如在本说明书中使用的那样，“微波”通常是指在300兆赫兹(MHz)(3×10⁸周期/秒)至300千兆赫兹(GHz)(3×10¹¹周期/秒)的频率范围内的电磁波。如在本说明书中使用的那样，“消融手术”通常指任何消融手术，例如，微波消融、射频(RF)消融或冷冻消融。如在本说明书中使用的那样，“流体”通常指液体、气体或液体和气体。术语“冷却剂”可以与术语“流体”互换使用。

现在将详细参照本公开的实施例。虽然将描述本公开的某些示例性实施例，但将理解的是，其不旨在将本公开的实施例限制为所描述的实施例。相反，对本公开的实施例的引用旨在涵盖可包括在由所附权利要求限定的本公开的实施例的范围内的替代方案、修改方案和等效方案。

本公开整体涉及在使用期间冷却手术器械(例如，消融探针)的冷却系统。例如，在一个实施例中，本公开提供了一种流体冷却系统，该流体冷却系统包括：将流体传递到消融探针和/或从消融探针传递流体的管、传送流体通过管的离心泵、以及从离心泵和/或管内的流体吸取热量的冷却构件。

参照图1，提供了用于治疗组织的手术系统10。手术系统10通常包括微波消融探针12、微波发生器14和流体冷却系统100。发生器14构造成提供约500MHz至约5000MHz范围的工作频率下的微波能量，但是也可以设想其他适当的频率。在一些实施例中，发生器14可以产生任何适当类型的能量，例如RF能量或超声能量。

探针12和发生器14通过连接器组件16和线缆组件20彼此相联。连接器组件16是适于将线缆组件20可操作地连接到发生器14的线缆连接器。连接器组件16可容纳存储器(例如，EEPROM)，该存储器存储关于系统10各种部件的各种信息。例如，存储器可以存储可由发生器14用来确定连接到发生器14的探针的标识的识别信息。基于所确定的探针标识，发生器14可以向探针提供能量或不可以向探针提供能量。例如，如果存储在存储器中的识别信息与探针提供的识别信息(例如，通过探针上的RFID标签)不匹配，则发生器14将不向所连接的探针提供能量。

线缆组件20将连接器组件16和探针12互连，以允许将能量从发生器14传递到探针12。线缆组件20可以是任何适当的柔性传输线，例如同轴线缆，该同轴线缆包括内导体、同轴围绕内导体的介电材料、以及同轴围绕介电材料的外导体。线缆组件20可以设有在外导体周围的外部涂层或套管。该套筒可以由任何适当绝缘材料形成，并且可以通过任何适当的方法(例如，热收缩、包覆成型、涂覆、喷涂、浸渍、粉末涂覆和/或膜沉积)来施加。

探针12包括辐射部分18，该辐射部分辐射由发生器14提供的能量。辐射部分18通过手柄组件22联接到线缆组件20。手柄组件22具有与限定在探针12内部的内部室(未示出)流体连通的流体进入口30和流体排出口32。手柄组件22的流体进入口30和流体排出口32分别通过流体冷却系统100的流入管和流出管104、106联接到流体冷却系统100的供应罐102(图2)。因此，由流体冷却系统100供应并循环的冷却剂流体“F”可以从流体进入口30围绕探针12的内室循环，以在使用期间冷却探针12，然后从流体排出口32流出。

为了更详细地描述示例性微波消融系统的各种部件，可以参照2013年3月15日提交的美国专利申请公报No.2014/0276033，其全部内容在此通过引用并入本申请。

参照图2，将描述手术系统10的流体冷却系统100的实施例的细节。流体冷却系统100构造成冷却流体并使流体循环通过探针12，以将探针12保持在等于或低于阈值温度的温度条件下。流体冷却系统100通常包括供应罐102、流入管和流出管104、106、供应泵120、和用于被动和/或主动冷却流体“F”的冷却构件140。供应罐102存储流体，并且在一个实施例中可以将流体保持在预定温度条件下。在实施例中，供应罐102可以是包含盐溶液或任何其它适当流体的IV袋，

流体冷却系统100的流入管和流出管104、106中的每一根分别具有第一端104a、106a和第二端104b，106b。流入管和流出管104、106中的每一根的第一端104a、106a分别流体联接到供应罐102。在一些实施例中，流入管和流出管104、106中的每一个的第一端104a，106a可以经由滴注室108流体联接到供应罐102。流入管104的第二端104b流体联接到手柄组件22的流体进入口30，以便帮助从供应罐102输送流体进入到探针12中。流出管106的第二端106b流体联接到手柄组件22的流体排出口32，以便帮助将流体从探针22输送到供应罐102。

流体冷却系统100的流入管104包括通过供应泵120流体互连的两个部分112、114。流入管104的第一部分112将供应罐102和供应泵120的入口128互连，并且流入管104的第二部分114将供应泵120的出口和探针12互连。

参照图2和图3，流体冷却系统100的供应泵120负责将流体从供应罐102经由流入管104连续输送到探针12、并且经由流出管106返回到供应罐102。特别地，供应泵120是离心泵，该离心泵包括壳体122和布置在壳体122内的马达驱动的叶轮124。壳体122具有由高导热率材料(例如不锈钢)制成的基部126。基部126可以是平面的(如图3所示的实施例所示)或任何其他适当构造。壳体122限定供应泵120的入口128和出口130。在一些实施例中，入口128和出口130可以相对于彼此以垂直角度取向。叶轮124与驱动叶轮124旋转的马达132直接接触。在实施例中，马达132可以是旋转马达或磁性马达。

由于马达132的致动，叶轮124的旋转在入口128处产生吸力，从而将流体从流入管104的第一部分112引入到离心泵120的入口128，该离心泵120将流体通过离心泵120的出口130推出离心泵120并且进入流入管104的第二部分114。在本公开的流体冷却系统100中实施离心泵可以产生比常规泵相对更高和更恒定的流速，这使冷却流体更高效地冷却。在实施例中，离心泵120可以联接到流出管106而不是流入管104。

可以设想的是，本文描述的离心泵120可以以与的Affinity CP离心血泵类似的方式操作。在其他实施例中，供应泵可以是蠕动泵、或被构造成使来自供应罐102的流体循环并进入探针12中的任何其他合适的泵。

参照图2和图4，流体冷却系统100的冷却构件140包括用于被动冷却冷却流体“F”的散热板142。散热板142可以具有平面构造或其他适当构造，并且由高导热率材料(例如铜、铝合金、不锈钢、金属复合材料)或具有足以快速吸走流过流入管104的节段“s”的流体“F”中存在的热量的导热率的任何材料制成。离心泵120的壳体122的基部126直接附接到散热板142的上表面142a，使得由离心泵120产生的热量和/或流过离心泵120的流体中存在的热量直接从离心泵120的壳体122的基部126传递到冷却构件140的散热板142。以这种方式，散热板142被动地冷却流经流体冷却系统100的流体“F”。

散热板142的上表面142a可以具有多个散热阶梯部144，所述散热阶梯部144构造成与从离心泵120的壳体122的基部126延伸的对应的导热表面特征件129(图3)交界。当离心泵120的表面特征件129与散热板142的散热阶梯部144交界或交叉时，增强了从离心泵120到散热板142的热传递。

参照图5和图6，在一个实施例中，冷却构件140的散热板142可以在其上表面142a中限定通道146。冷却构件140可以包括从散热板142的底部表面142b延伸的多个散热特征件148(例如，翅片、褶皱、销)。散热特征件148的目的是增加表面积以有效传递热量。通道146可以沿着散热板142的整个长度或者沿着散热板142的一部分延伸，并且可以呈现波状或曲折的路径。通道146构造成接收流入管104的节段“s”。可以在通道146中齐平地接收流入管104的节段“s”(例如，节段“s”的外表面嵌套在通道146内)，以帮助热量从流经流入管104的节段“s”的流体“F”传递到散热板142。

在实施例中，流入管104的节段“s”可以由具有比流入管104的其余部分更大导热率的材料制成。例如，布置在散热板142的通道146内的流入管104的节段“s”可以由金属管制成，并且流入管104的其余部分可以由PVC管制成。在其他实施例中，流出管106的节段而非流入管104可以容纳在散热板142的通道146中，用于冷却流过流出管104的流体。

参照图7和图8，在一个实施例中，冷却构件140还可以包括热电冷却件150，用于主动冷却穿过流体冷却系统100的流体。热电冷却件150可以附接到散热板142的上表面142a。在实施例中，热电冷却件150可以替代散热板142，并且因此可以作为流体冷却系统100用于主动冷却流体“F”的独立部件，而非热电冷却件150用作散热板142的附加物。热电冷却件150使用例如热电珀耳帖原理主动地降低流体“F”的温度，

更具体地说，流入管104的节段“s”与热电冷却件150直接接触，以帮助来自流经节段“s”的流体“F”的热量传递到热电冷却件150。流入管104的节段“s”可以具有波状或曲折的构造，以增加流入管104的节段“4s”与热电冷却件150的接触量。热电冷却件150可以限定沿其长度延伸的通道152。通道152可以呈现对应于流入管104的节段“s”的构造的波状或曲折构造。通道152构造成用于接收流入管104的节段“s”，使得流入管104的节段“s”的周边表面的大部分与热电冷却件150接触。在一些实施例中，流入管104的节段“s”可以被包封在热电冷却件150内，使得该节段“s”的整个周边表面与热电冷却件150接触。本领域技术人员将认识到的是除热电冷却件外还有多种冷却技术可用于主动冷却流体，包括例如再循环冷冻流体、蒸气压缩元件或相变低温装置。

参照图9A至9C，在一些实施例中，流体冷却系统100可以包括构造成可拆卸地联接到热电冷却件150的管板160。在实施例中，管板160可以被构造成可拆卸地联接到冷却构件140的散热板142(图5和6)而不是热电冷却件150。管板160可以由非金属材料制成，并沿其长度限定通道162。通道162构造成在其中接收流入管104的节段“s”。管板160具有从管板160的相对侧延伸的一对钩164a、164b。钩164a、164b构造成接合从热电冷却件150的相对侧延伸的突片154a、154b，以将管板160可拆卸地联接到热电冷却件150。当管板160经由相应的钩164a、164b和突片154a、154b之间的配合接合而联接到热电冷却件150时，管板160的通道162和热电冷却件150的通道152彼此对准，以协作地形成连续的波状通路，当节段“s”布置在管板160和热电冷却件150之间时该通路至少部分地包围流入管104的节段“s”，以与管板160和热电冷却件150最佳表面接触。

现在参照图10A﹣10C，示出了与流体冷却系统100一起使用的发生器214的另一个实施例。发生器200包括壳体202和布置在壳体202内的风扇204。壳体202包括流入通风口206和流出通风口208，使得空气通过由风扇204产生的抽吸被吸入到壳体202中并且流出通风口208从外壳202排出。可以通过附接到发生器200的壳体202的金属基座210限定流入通风口206。

离心泵120的壳体122的基部126和流入管104的节段“s”各自可拆卸地或固定地固定到发生器200的金属基座210。金属基座210用作散热器，并直接从离心泵120和流入管104的节段“s”吸收热量。在实施例中，发生器200可以没有金属基座210，使得离心泵120和流入管104的节段“s”都直接附接到发生器200的壳体202。

在操作中，当风扇204被启动时，风扇204通过流入通风口206吸入空气，使得吸入的空气移动通过离心泵120和流入管104的节段“s”。当吸入的空气移动通过离心泵120和流入管104的节段“s”，空气围绕离心泵120、流入管104的节段“s”和金属基座210流动，从而在流体“F”进入探针12之前通过热对流冷却流体“F”。这也可以通过在流体“F”离开探针12并且再循环回到供应罐102时通过冷却加热的流体“F”由流出管106来完成。

参照图11A和图11B，示出了本公开的流体冷却系统100的另一个实施例。在该实施例中，流体冷却系统100的散热板142直接附接到发生器200的壳体202并邻近流入通风口206。从散热板142的底表面142b延伸的散热器特征件148可以附接到发生器200的壳体202。在实施例中，散热器特征件148是多个金属翅片，该金属翅片构造成延伸穿过流入通风口206，使得金属翅片的至少一部分布置在壳体202内并且朝向风扇204。离心泵120和流入管104的节段“s”附接到散热板142的上表面142a。流入管104的节段“s”被接收在限定于散热板142的上表面142a中的通道146内，以促进将热量从节段“s”传递到散热板142。

在操作中，当风扇204被启动时，风扇204通过流入通风口206吸入空气，使得吸入的空气移动通过散热器特征件148以冷却散热板142。当冷却散热板142时，散热板142从流过离心泵120和流入管104的节段“s”的流体中吸走热量，由此在流体进入探针12之前冷却流体“F”。

参照图12A和图12B，示出了本公开的流体冷却系统100的另一个实施例。在该实施例中，代替流体冷却系统100的散热板142(图5和6)附接到发生器200的壳体202的是，流体冷却系统100的热电冷却件150被附接到发生器200的壳体202。在实施例中，热电冷却件150可以可拆卸地或固定地附接到发生器200的壳体202。离心泵120和流入管104的节段“s”支撑在热电冷却件150的上表面上。在实施例中，流入管104的节段“s”可以接收在限定于热电冷却件150的上表面中的通道152内，以促进从节段“s”到热电冷却件150的热传递。

在操作期间，热电冷却件150主动自行冷却，从而将热量从流过离心泵120和流入管104的节段“s”的流体“F”中吸走。因此，流体“F”在进入探针12之前被主动冷却。

应该理解的是，本文描述的流体冷却系统的各种实施例中的任何一个均可以被构造成可拆卸地或固定地附接到手术系统的发生器或手术系统的推车(未示出)。

尽管在附图中已经示出了本公开的若干实施例，但是本公开不旨在局限于此，因为本公开意图在于本公开的范围如本领域所允许的范围那样宽泛并且同样解读说明书。上述实施例的任何组合也是可预见的并且处于所附权利要求的范围内。因此，上述描述不应该被解释为限制，而仅仅是作为特定实施例的示例。本领域技术人员将设想在所附权利要求范围内的其他修改。