组织焊接的装置的制作方法

专利名称:组织焊接的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用等离子体头的组织焊接的装置和方法。
背景技术：
封闭组织伤口或切口的传统方法包括使用胶、缝线、夹子、或切段纤维(staples)。虽然这些技术在封闭组织伤口或切口通常是足够的，但是它们有限制它们使用的相关问题。例如，常常导致疤痕形成、感染和多种多样的免疫应答。与缝线、夹子、或切段纤维的组织不相容性可以引起瘘、肉芽肿、和神经瘤，它们可能是疼痛和难以治疗的。缝线、夹子、或切段纤维也可能倾向于刺穿弱薄壁的或者不佳血管化的组织。另外，缝线留下可以允许流体渗漏以及可以提供各种生物体方便进入点的管道。
密封组织伤口或切口的传统方法的成功也是非常依赖于执行这些方法的从业者的技能，特别是当执行显微手术时。
替代封闭组织伤口或切口的传统方法是使用适合于组织焊接的组合物。通过“组织焊接”，其指能源用于激发组合物，这导致了组织伤口或切口的密封或闭合。典型地，组织焊接组合物将施加于需要密封的组织的区域。当通过能源激发时，组合物熔合到组织，且在组合物和组织之间的粘合使得组织的数个部分彼此接近的，与当使用缝线、切段纤维、或夹子时以非常相同地方式。这种组织焊接组合物在数周内是可吸收的，因此不会导致组织疤痕形成。
凝结、密封、连接或切割组织的多种工具是已知的。一些这些设备可以与组织接触的加热元件一起操作、与使用组织的摩擦加热超声加热器一起操作、或与单极性或双极性电极加热系统一起操作，所述电极加热系统通电流通过组织，使得组织依靠其自身电阻被加热。
一些设备加热组织到一定稳定，使得组织被“切割”或被“封闭”，如下。当组织加热超过100°C时，组织将破坏，因此被“切割”。但是，当组织加热到50°C到90°C之间的温度时，组织将反而将“封闭”或“焊接”到邻近组织。可以使用多种设备连接或“焊接”邻近组织以产生组织的连接或者管组织的接合，所述设备应用热和压力的组合的控制应用的相同的基本原理。
单极和双极探针、钳或剪刀使用高频率电流，所述电流通过被凝结的组织。通过组织的电流使得组织被加热，导致组织蛋白质凝结。在单极性的各种这些工具中，电流离开电极，并且在通过组织后，通过“接地板”的方法返回到发生器，所述“接地板”附属于或连接到患者的身体的远离部分。在这种电手术工具的双极形式中，电流在两个电极之间通过，组织被放置或保留在两个电极之间。
现在有商业可得的这种单极性和双极性工具的多种实例，来自包括ValleyLab、Cabot、Meditron、Wolf、Storz 和其它全球的公司。
在超声组织加热器中，非常高频率(超声)振动元件或杆保持与组织接触。快速振动产生弓I起组织中蛋白质变为凝结的热。[0010]施加电生成的等离子体到医学上的应用在本领域是已知的。
例如，电手术外科学在本领域是已知的，并且通过电学的方法执行。其发展已经被在手术期间控制流血的临床需求所驱动。虽然在医学上使用热控制流血已经有数千年，但是使用电在组织中产生热仅从二十世纪二十年代中期被普遍地使用，而从二十世纪七十年代在可曲式内镜检查中被应用。电手术相对于机械切割和热施加提供了至少一种独特的优势:同时切割和凝结组织的能力。这种优势使得它成为胃肠病学家理想的工具。
电手术发生器提供进行电手术所需要的高频电能，且这些中的一些装备了使用氩气气体增强的电手术的可供选择的部件。氩气气体增强的或氩气等离子体凝固术(APC)在手术室环境中已经长期使用，并且间歇地使用，常常用于实质性器官手术。
氩气等离子体装备的电手术系统为能够在内脏和肺的能屈的内镜程序中使用而特别改装。
光发射光谱学在现有技术中是已知的，并且常常用于确定化学组合物和在混合物中的化学物种的丰度。等离子体可以激发混合物，并且收集发射的荧光，和在光谱计中分析该荧光。
大量的研究致力于激光组织焊接。公司诸如激光组织焊接公司(LaserTissueffelding Inc.) (Texas,USA)已经在2009年开始临床试验。该公司猫准内脏器官封闭。Seraffix，使用机器人C02激光设备的以色列新建公司，在2009年开始临床试验。激光焊接使用IR激光(波长> lum)，大部分C02源，其热激活白蛋白，白蛋白在激活之前施力口。激光比较大的优势是其空间精确性，其可以得到微米分辨率。但是，对于焊机应用，空间精确性是次要的。
激光的主要缺点是其热激活线性地依赖于其“击中”目标区域的时间；这意味着如果激光束在相同点上停留太长，其烧伤白蛋白和邻近的组织，表现不良的粘连和组织坏死。
Alfano, R.等人的标题为"Gelatin based on Power-gel as solders forCr4+lasertissue welding and sealing of lung air leak and fistulas in organs"的美国专利7033348，公开了焊接组织的方法，包括组织伤口和照射伤口的缝合边，用选自Cr4+激光器、半导体激光器和纤维激光器，其中焊接强度遵循水的吸收光谱。使用明胶和酯化明胶作为焊料连同激光感应的组织焊接给予比白蛋白焊料强得多的拉伸强度和扭矩强度。以上激光的选择的NIR波长可以改善焊接和避免对组织的热伤害，当单独使用或者与明胶和酯化明胶焊料一起使用时。这些发现可以用于增强组织的激光组织焊接，所述组织诸如皮肤、粘膜、骨骼、血管、神经、脑、肝、胰、脾、肾、肺、支气管、呼吸道、泌尿道、消化道、或妇科道，以及作为肺气漏和瘘的密封剂，所述瘘诸如肠瘘、直肠瘘和尿道瘘。
Lau, Liming 等人的标题为"Tissue welding and cutting apparatus andmethod"的美国专利申请20060217706公开了切断和焊接组织的手术装置和方法。该装置包括在其远端具有一对相对活动的钳夹的细长轴。在钳夹中的一个上的第一加热元件适合于加热至第一温度和形成组织内的焊接区，在钳夹中的一个上的第二加热元件适合于加热至第二温度和作为在焊接区内的组织。
Truckai, Csaba 等人标题为"Electrosurgical instrument and method ofuse"的美国专利7112201，公开了在接合组织中产生热焊接的电手术医疗设备和方法。在一个实施方式中，该工具的至少一个钳夹限定组织接合平面，该平面具有导电掺杂的非导电弹性体的导电抗性基质。因此，接合表面部分可以描述为正温度系数材料，所述材料在目标处理范围中在每个选择增加的其温度具有独特的选择减小的电导率。所述导电抗性基质可以加工置于目标热处理范围，例如约60°C -80°C，在该范围可以完成组织焊接。在操作的一个模式中，根据接合平面的RF能量施加整个微米尺寸部分，接合平面将自动调整和空间定位接合组织内的欧姆加热。在操作的另一种模式中，导电抗性基质可以感应RF能量密度的“波”以席卷组织，由此焊接组织。
标题为 〃 Surgical system for applying ultrasonic energy to tissue"的美国专利申请20030055417公开密封和焊接血组织的超声手术工具，具有相对于导引器的波导移动和耦合到细长钳夹的超声源，所述钳夹移动到选择的大致位置。
Lauto, Antonio 和 Poppas, Dix P 的标题为"Composition for tissue weldingandmethod ofuse"的美国专利6323037,公开了用于组织焊接的组合物。组合物包括活性化合物、溶剂和能量转换物，其在生理性流体是不溶的。也提供焊接组织的方法。所述方法包括使组织与上述组合物接触和激发组合物，使得组织变为焊接的。
Fujimoto, Kotaro 和 Shimada, Takeshi 的标题为"Plasma etching method"的美国专利7，186，659，公开了蚀刻半导体设备的蚀刻方法，包括在蚀刻槽中引入蚀刻气体，和激发蚀刻气体到等离子体态以蚀刻材料。
Farin, Gunter 和 Grund, Karl Ernst 的标题为"Electrosurgical instrument"的美国专利6，197，026，公开生物组织的等离子体凝固的电手术工具，例如，用于治疗血块、止血、热失活或病理组织的破坏。
Morris,Marcia等人的标题为"Compact electrosurgery apparatuses "的美国申请20080119843，公开了在电手术诸如可曲式内镜检查中使用的紧凑电手术装置。
Truckai, Csaba 和 Shadduck 等人的标题为"Electrical discharge devicesandtechniques for medical procedures"的美国专利 6，890，332,公开了引入气体的源的医疗设备，以在设备的工作表面的微槽结构中可控地形成和捕获瞬态气体体积，所述工作表面与目标组织部位顺利地相互作用。工作表面的每个微槽特征具有连接到电源的电极元件。在操作的两种模式的任一个当中，能量可以被施加到目标部位，部分地取决于电压和能量递送重复频率。在能量施加的一种模式中，选择电位以引起整个瞬态电离气体体积中的增强电弧，使得能量-组织相互作用以组织汽化为特征。在能量递送的另一个优选模式中，系统通过在设备工作表面高能等离子体施加选择水平的能量到目标部位，引起表面大分子的分子挥发、因此导致物质去除的方法。两种操作模式都限制对于邻近目标部位的组织体积的间接热损伤。
Wells, Gregory 和 Bolton, Barbara 的标题为"Spectroscopic plasma torchformicrowave induced plasmas"的美国专利5，083，004,公开了适合于在大气压使用的
光谱等离子体炬。

实用新型内容

本发明涉及使用等离子体头的组织焊接应用的装置和方法。
在本申请的情况下，术语“组织焊接”指使其它方式分离的组织被密封、凝固、熔合、焊接或其它方式接合在一起的步骤。[0029]讨稈控制系统:
等离子体焊接过程优选地进行控制，使得变性发生在令人满意范围内，没有伤害周围组织。因此，局部温度不应该超过预定值(例如70°C)，且在一个位置中的过程的持续时间可以被限制于最佳活化时间段。
进行等离子体的变性的光谱学，和所述光谱学被评估作为过程控制方法。可选地，使用IR温度测量。
控制器:
控制器可以接受以下一个或几个的读数:RF信号测量(传输功率和任选地反射功率)，以及气流控制器和温度传感器。控制器处理其接受的输入，且相应地调节RF信号功率和气流。
控制器可以是标准STD OEM部件或专用电子件。
等离子体过程的白蛋白活化基于热传导和电能。以上建议该过程最大温度限制于等离子体温度，即，如果等离子体温度维持在70°C附近、以下或更低，扩散到处理区域的温度不可能超过70°C。等离子体的温度控制是非常精确的，并且可以根据特定应用容易地调节。但是，通过增加RF功率/频率和减少气流速率，等离子体温度可以升到非常高的值。这种条件可以用于组织的消融或凝固。
使用等离子体用于组织焊接的优点是等离子体的抗菌性能。
等离子体放电在整个波长光谱范围中发出光。白蛋白可以以一定方式加工，其活化将被等离子体光所增强。而且，等离子发出的光可以通过过程控制使用的标准已知光谱学方法进行分析。
等离子体种类:
等离子体可以以各种方式调节以具有不同特征:
“电弧等离子体”，例如病人身体作为接地电极，感应在处理表面上的直接RF功率和进行浅层活化。在电弧等离子体中，高电位“中断”和消融组织。
“非电弧”等离子体进行热活化，多于电活化(电位仍然存在、但是以较小范围)。
提议的设备和方法克服现有缺点，且可以:减少发病率和死亡率；减少外部感染；使得组织中空隙减少，所述空隙可以变为感染/脓肿；减少手术时间；实现流血的控制；提供等离子体凝固；缩短医院停留；降低康复成本；和通过降低输血需求保存血液产品。
在一些实施方式中，根据对于组织的作用和/或粘合材料诸如加入的白蛋白溶液调节等离子体参数。
例如，而没有限制，使用高离子轰击可以实现浅层作用，所述轰击通过相较于接地组织(所谓DC-偏压，如在半导体工业中使用)正电压施加等离子体。高“等离子体温度”，其中等离子体气体自身到高温度，可以用于缩短清洁和消毒组织表面持续时间，在焊接引起浅层作用之前或之后，所述浅层作用实现表面的浅层碳化，没有深的热作用。
例如，而没有限制，等离子体参数可以是低气流(0.1-2升/分钟)、高压、低频率(500KHz-2MHz)、脉冲等离子体(250ms打开，500ms关闭)，使用氩气作为轰击气体，和CCP激发结构(电容耦合等离子体-在电极与气体之间直接接触)。
本发明的一方面提供组织焊接的医疗方法，包括:施加应答等离子体施加能够固化的生物相容液体到被焊接的组织；和施加等离子体到所述生物相容液体，其中所述等离子体的温度是低于70°C，权利要求
1所述的医疗方法，其中所述生物相容液体是白蛋白溶液。
在一些实施方式中，在所述生物相容液体中的白蛋白的浓度至少为40%。
在一些实施方式中，等离子体包括He气体。
在一些实施方式中，等离子体基本上包括He气体。
在一些实施方式中，等离子体包括气体诸如氩气；氦气；氧气和SF6。
在一些实施方式中，等离子体包括电离气体和化学活性气体，其中所述化学活性气体能够形成与所述生物相容液体的化学反应，其中所述反应有助于固化所述生物相容液体固化。
在一些实施方式中，所述化学反应气体是聚合气体。
在一些实施方式中，化学反应气体包括物质诸如CHF3或CH3F。
在一些实施方式中，所述等离子体的温度使用反馈机制维持。
在一些实施方式中，所述反馈机制包括测量RF功率。
在一些实施方式中,所述反馈机制包括测量RF阻抗。
在一些实施方式中，所述反馈机制包括测量从等离子体发出的光谱。
在一些实施方式中，等离子体由双极电极结构激发。
在一些实施方式中，等离子体由单极电极结构激发。
在一些实施方式中，等离子体由结合双极和单级电极的电极结构激发。
在一些实施方式中，电极由感应线圈激发。
本发明的另一方面提供组织焊接的手持式医疗设备:由单人手能够手持和操纵的主体，所述主体包括提供电力的电池；气体处理子系统，所述子系统包括在高压下贮存等离子体气体的气罐，气压降低和流量控制机构；RF电路，其包括RF生成器，RF放大器，和RF阻抗匹配电路；以及尖端，其包括具有近端开口和远端开口的等离子体管，从所述气体处理子系统通过其近端开口接受气体和通过其远端开口提供等离子体，和等离子体激发器，激发所述等离子体管中的气体到等离子体。
在一些实施方式中，手持式医疗设备进一步包括生物相容液体注射器，其包括:生物相容液体贮液器；液体输送子系统，将所述生物相容液体从所述贮液器输送到喷嘴；和液体喷嘴，位于所述等离子体管的所述远端开口附近，其中应答等离子体的施加，所述生物相容液体能够固化。
在一些实施方式中，所述尖端能够与所述手持医疗设备的所述主体分离。
在一些实施方式中，所述可分离的尖端是一次性使用的尖端。
在一些实施方式中，所述可分离的尖端可以用含有加长的单极等离子体电极的消融尖端替代。
在一些实施方式中，等离子体激发器包括双极电极。
在一些实施方式中，所述手持医疗设备进一步包括接地电极，相对于RF电路，电接地被焊接的组织。
在一些实施方式中，所述等离子体激发器包括感应线圈。
在一些实施方式中，所述等离子体的温度低于70°C。
在一些实施方式中，所述生物相容液体是白蛋白溶液。[0072]在一些实施方式中，所述管的远端开口在基本上不同于所述等离子体管的长轴方向上瞄准。
在本发明的还另一方面提供组织焊接的紧凑型医疗设备，包括:供应和控制单元，包括提供电力的电池，气体处理子系统，包括在高压下贮存等离子体气体的气罐，气压降低和流量控制机构；RF回路，包括RF发生器，RF放大器，和RF阻抗匹配电路；软管，从所述气体处理子系统转移气体和从所述RF回路转移RF信号到手持式等离子体头；以及等离子体头，能够由单人手手持和操纵，所述等离子体头包括，尖端，其包括具有远端开口和近端开口的等离子体管，通过其近端开口接受气体和通过其远端开口提供等离子体；和等离子体激发器，激发所述等离子体中所述气体到至等离子体。
在一些实施方式中，所述紧凑型医疗设备进一步包括生物相容液体注射器，其包括:生物相容液体贮液器；液体输送子系统，将所述生物相容液体从所述贮液器输送到喷嘴；和液体喷嘴，位于所述等离子体管的所述远端开口附近，其中应答等离子体的施加，所述生物相容液体能够固化。
在一些实施方式中，所述尖端能够与所述手持医疗设备的所述主体分离。
在一些实施方式中，所述可分离的尖端是一次性使用的尖端。
权利要求
30的紧凑型医疗设备，其中所述可分离的尖端可以用含有加长的单极等离子体电极的消融尖端替代。
在一些实施方式中，等离子体激发器包括双极电极。
在一些实施方式中，所述紧凑型医疗设备进一步包括接地电极，相对于RF电路，电接地被焊接的组织。
在一些实施方式中，所述等离子体激发器包括感应线圈。
在一些实施方式中，所述等离子体的温度低于70°C。
在一些实施方式中，所述生物相容液体是白蛋白溶液。
在一些实施方式中，所述管的远端开口在基本上不同于所述等离子体管的长轴方向上瞄准。
在一些实施方式中，等离子体进一步包括至少一种控制所述供应和控制单元的操作的控制输入。
在一些实施方式中，所述供应和控制单元进一步包括控制器，所述控制器能够接受使用者输入和等离子体反馈信号，以调节以下至少一种的操作:气体处理子系统以及应答所述使用者输入和等离子体反馈信号的RF回路。
在一些实施方式中，所述等离子体的温度使用所述反馈机制维持在低于70°C。
在一些实施方式中，生成所述反馈信号包括测量RF功率。
在一些实施方式中，生成所述反馈信包括测量RF阻抗。
在一些实施方式中，辅助供应和控制单元进一步包括等离子体光谱，和其中生成所述反馈信号包括测量所述等离子体的激发光谱。
在一些实施方式中，紧凑型医疗设备进一步包括在其邻近地位于所述等离子体管的远端收集等离子体发射放射并转移所述放射到所述光谱计的光纤。
在一些实施方式中，生成所述反馈信号包括使用IR传感器测量所述组织温度。
相对于患者身体或接地电位，绝缘的RF变压器可以用于浮动RF信号。[0093]另外，可变负载可以用于控制RF电流。
提供配置用于深切口和长切口的等离子体头。
对于长切口，公开具有两个等离子体头的设备。两个等离子体头沿着切口放置和一次凝固细长延伸的切口。
可选地，具有气态漏斗室和有孔的淋浴板的细长等离子体头可以用于引发具有长度大于其宽度的等离子体。可以使用体表电极、体内电极或线圈电极。
对于焊接深切口，可以将针状电极放置在切口里面，以引导等离子体或电流到切口的深处。
在一些实施方式中，紧凑型医疗设备进一步包括插入到被焊接的切口中，且能够引导电流深深地进入焊接组织中的薄膜电极(thin electrode)。
在一些实施方式中，紧凑型医疗设备进一步包括能够产生等离子体和与所述第一等离子体尖端同时工作的第二等离子体头，因此使得比使用单个等离子体尖端，更能够实现较长延伸的组织的治疗。
在一些实施方式中，紧凑型医疗设备具有第二等离子体头，其进一步包括插入到被焊接的切口中，且能够引导电流深深地进入焊接组织中的薄膜电极。
在一些实施方式中，远端等离子体开口具有治疗组织中的细长切口的细长形状。
在一些实施方式中，紧凑型医疗设备进一步具有细长的等离子体开口，开口具有测量大约6至7mm乘以20至80mm的矩形。
在一些实施方式中，紧凑型医疗设备进一步包括有孔的板，在其内气流能够基本上均一地散布等离子体的流。
在一些实施方式中，等离子体被在所述远端等离子体开口周围的环状线圈所激发。
在一些实施方式中，等离子体激发器包括外接到所述等离子体管的环形电极。
在一些实施方式中，等离子体激发起包括外接到所述等离子体管的环状电极和内接到所述等离子体管的电极。
在一些实施方式中，内接到所述等离子体管的电极用电绝缘层覆盖。
在一些实施方式中，内接到等离子体管的电极具有螺旋状。
在一些实施方式中，设置成由手持的主体是人体工程学形状的和以到所述等离子体尖端的角度。
在一些实施方式中等离子体尖端进一步包括至少一个用于确定等离子体和处理组织之间的距离的基准距(Stand-off)。
本发明的另一方面是提供组织焊接的方法:施加白蛋白溶液到组织中的切口 ；和施加等离子体用于固化所述白蛋白溶液，其中所述等离子体的温度低于70°c。
在一些实施方式中，所述方法进一步包括用接触电刷从所述组织拨出过量白蛋白溶液，所述接触电刷包括:柄；和柔性接触电刷片。
在一些实施方式中，接触电刷片进一步包括锯齿状缺口。
在一些实施方式中，所述方法进一步包括通过施加等离子消毒焊接床，然后所述施加白蛋白溶液到切口。在一些实施方式中，在施加白蛋白之前施加的等离子体是以短、高温脉冲形式。[0115]除非另外定义，本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所属技术领域：
的普通技术人员所理解的相同含义。虽然类似于或等同于本发明的方法和材料可以在实施或测试本发明中使用，但是在以下描述合适的方法和材料。在冲突的情况下，书，包括定义，将支配。另外，材料、方法和实施例只是说明性的，而不意欲是限制性的。


本发明仅通过举例方式、参照附图在此描述。现在特定地参照详细的附图，需要强调的是示出的细节是举例和仅用于本发明的优选实施方式的说明性讨论，且为了提供相信是本发明的原理和概念方面的最有用和最容易理解的描述而呈现。在这点上，不试图更详细地显示比基本理解本发明所需要的本发明的结构细节，与附图一起描述使得本领域技术人员显而易见的是本发明的数种形式可以在实践中如何具体化。
本发明能够是其它实施方式或者以各种方式被实践或完成。同样地，应该理解的是在本文使用的措辞和术语是为了描述的目的而不应该认为是限制的。
在本文以下讨论的各种图中，类似数字指类似部件。附图通常不是成比例的。为了清晰，非必须元件从一些附图中省略。一些任选部件使用虚线画出。在附图中:
图1示意地描述根据本发明的示例性实施方式的等离子体焊接系统的方框图；
图2示意地描述根据本发明的示例性实施方式的等离子体焊接的手持式等离子体头。
图3a示意地描述根据本发明的示例性实施方式含有主体和可替换的组织焊接尖端的拆开的等离子体头；
图3b (i)示意地描述根据本发明的示例性实施方式具有分别用于组织焊接和组织消融的可替换尖端的装配的等离子体头；
图3b(ii)示意地描述根据本发明的另一个示例性实施方式具有分别用于组织焊接和组织消融的可替换尖端的装配的等离子体头；
图4a示意地描述根据本发明的示例性实施方式的等离子体焊接尖端的横截面；
图4b(i)示意地描述根据本发明的另一个示例性实施方式、在双极焊接结构中的双用途等离子体焊接和消融尖端的横截面；
图4b (ii)示意地描述根据本发明的另一个示例性实施方式、在单极消融或凝固结构中的双用途等离子体焊接和消融尖端的横截面；
图4c示意地描述根据本发明的还另一个示例性实施方式的等离子体焊接尖端的横截面；
图4d示意地描述根据本发明的还另一个示例性实施方式使用感应激活等离子体的等离子体焊接尖端的横截面；
图4e(i)示意地描述根据本发明的还另一个示例性实施方式不对称等离子体焊接尖端的垂直横截面；
图4e(ii)示意地描述根据本发明的还另一个示例性实施方式、沿着A-A线在图4e(i)中所看见的不对称等离子体焊接尖端的水平横截面；
图4f示意地描述根据本发明的还另一个示例性实施方式、具有弯曲管的不对称等离子体焊接尖端的横截面；[0132]图5a示意地描述根据本发明的示例性实施方式的双极等离子体系统的任选电路的方框图；
图5b示意地描述根据本发明的示例性实施方式的单极等离子体系统的电连接的方框图；
图6示意地描述根据本发明的另一个示例性实施方式的微型等离子体焊接系统；
图7a示意地描述根据本发明的示例性实施方式的驱动双极等离子体头的电路；
图7b示意地描述根据本发明的示例性实施方式的等离子体监测的电路，任选地与驱动根据本发明的示例性实施方式的驱动等离子体头的电路一起使用；
图8a示意地描述根据本发明用于深切口焊接的等离子体焊接机；
图Sb示意地描述根据本发明图8a中所看见的用于深切口焊接的等离子体焊接机的另一个横截面图；
图9a示意地描述根据本发明的示例性实施方式使用两个等离子体头用于焊接长延伸的伤口；
图9b示意地使用两个等离子体头和针用于焊接长和深延伸的伤口，结合图8a、b的深切口焊接与通过使用图9a的两个等离子体头的长焊接能力的优点；
图1Oa示意地显示根据本发明的示例性实施方式用于焊接超长条的伤口的等离子体头的侧截面；
图1Ob示意地显示根据本发明的示例性实施方式的图1Oa中所看见的等离子头的俯视图；
图1Oc示意地描述根据本发明的示例性实施方式用于高效焊接大的切口的“下游等离子体(downstream plasma) ” 图；
图11示意地描述根据本发明的另一个实施方式具有RF线圈的长等离子体头的侧截面；
图12示意地描述根据本发明的示例性实施方式具有体表环状电极和体内绝缘电极的大等离子体头；
图13示意地描述根据本发明的示例性实施方式具有螺旋形中心电极的等离子体头;
图14示意地描述根据本发明的另一个实施方式的人体工程学的等离子体头；
图15示意地描述根据本发明的另一个实施方式用于控制等离子体头到处理组织之间的距离的基准距腿的等离子体头；以及
图16示意地描述根据本发明的另一个实施方式用于在组织上均匀地铺展白蛋白溶液的接触电刷。
具体实施方式
本发明涉及使用等离子体头的组织焊接应用的装置和方法。
在详细地说明本发明的至少一种实施方式之前，应该理解本发明不限于其应用于以下描述中说明或附图中图解的结构的细节和组件的安排。本发明能够是其它实施方式或以各种方式被实施或实现。
图1示意地描述根据本发明的示例性实施方式的等离子体焊接系统的方框图。[0153]根据本发明的示例性实施方式，等离子体焊接系统100包括经过柔性软管122连接到手持式等离子体焊头102的控制和供应单元101。控制和供应单元101经过柔性软管122供应至少以下到手持式等离子体头102:气体，其用于等离子体生成，和射频(RF)能量，用于激发所述气体和产生等离子体116。
柔性软管122可以任选地返回控制和供应单元101表明焊接过程参数的信号，例如:等离子体发射光谱，等离子体温度，组织温度，RF电流，RF阻抗等等。另外，软管122可以进一步包括从等离子体上的指令开关传输指令到控制和供应单元101的电缆。
应该清楚的是柔性软管122可以包括多个软管和可以包括另外的管子、电缆、光缆、光纤等等。类似地，应该清楚的是控制和供应单元101可以保留在一个或多个外壳中，例如，电和气处理亚单元可以分开地保留。优选地，紧凑型和便携式等离子体焊接系统可以包括单个、紧凑型控制和供应单元。
气体供应子系统
等离子体焊接系统100的气体供应子系统包括至少一个保持加压气体的气罐131。在图1中图解的示例性实施方式中，罐131看见位于控制和供应单元101的内部；但是，罐131可以放置在控制和供应系统101的外面。
优选地，优选地使用氦气(He)气体，由于其低的击穿电压。因此，需要低RF功率产生等离子体。低RF功率减小RF生成器的大小和成本，且使用电池电源能够运转系统，例如使用任选可充电电池165。使用低击穿电压的气体实现低等离子体温度工作，如焊接过程所要求的。但是，可以使用其它 气体或气体混合物。例如，可以使用氩气(Ar)气体。具体地，可以使用其它气体用于不同的应用。例如，低等离子体温度对于等离子体焊接步骤可能是有利的，虽然其它气体可以用于消融组织、切割组织或凝固。在一些实施方式中，使用多种气罐用于保留不同气体或气体混合物。
气体的击穿电压由以下等式描述的帕邢定律给出:
Γ r/ a(pd)
V =-
/n(pd) + h
其中V是以伏特的击穿电压，P是压力和d是间隙距离。常数a和b取决于气体的组成。可以看出当在大气压工作时，击穿电压取决于气体性质和放电间隙。为了减低击穿电压，选择的优选气体是He和在RF电极(或RF电极和接地电极)之间的间隙最小化。
在一些实施方式中，使用化学活性气体，或者加入一种或多种化学活性成分到气体。例如，可以加入聚合气体到载气以增强切口侧壁的粘连。这种气体的实例是高聚合气体诸如CHF3或CH3F，当在等离子体中分离时，其增强C和F聚合物链。任选地，使用活性气体诸如02。
气罐131可以是可替代或一次性罐，或就地重新充满。优选地，气罐131装备阀和接头配件132，且连接到减压调节器133。调节器133降低罐中的高气压到低压，例如20到30psi ο
优选地，使用任选的气流控制器(MFC) 134以保证稳定和已知的气流。MFC134可以是机械的或者电子的，并且任选地通过供应和控制单元101中的控制器161进行控制。
任选地通过控制器161控制的电磁控制阀135打开以使气体从气体子系统、通过气体导管到柔性软管122。[0166]任选地，柔性软管通过一个连接器或多个连接器104可去除地连接至供应和控制单元101，使得数种、或数种类型的手持式等离子体头102可以与相同的供应和控制单元一起使用。
应该需要说明的是，气体供应子系统的元件可以是人工控制，而不是通过控制器161电控制。
试验发现在latm、l升每分钟、或者甚至大量地更小的气体流速对于维持等离子体是足够的。因此，加压至200atm、150cc体积的气罐将持续30分钟的连续操作。这种气罐足够的小(例如，2cm内径和12cm内长的圆柱体)，能够安装在紧凑型便携式单元中，所述单元可以在野外进行实施和使用。可选地，大的气罐可以在固定单元中使用或者在安装在大车上的单元中使用。
根据本发明的优选的实施方式，系统100可以保留在具有大约40x40x20cm尺寸的箱中，其中等离子体头是手持笔状施加器，用I至2m长的软管连接。
RF子系统
供应和控制单元101进一步包括提供引发和维持等离子体的射频(RF)电源的RF子系统。
RF子系统优选地包括RF生成器141，接着是振幅调制器142。任选地，RF生成器141的频率和调制参数通过控制器161控制，所述调制参数诸如调制深度、振幅调制器142的形状和频率。应该需要说明的是现代的RF生成器可以同时进行RF生成和调制。RF信号然后通过RF放大器143进行放大，所述放大器也可以通过控制器161进行控制。可选地，可以使用脉冲DC电源。
电源优选地通过任选的阻抗匹配电路144连接到RF输入线147。优选地，RF输入线147是同轴电缆。在一些实施方式中，等离子体是以“双极”模式产生，其中RF电路通过在等离子体102的尖端的两个相邻间隔的电极之间产生的等离子体完成。
优选地，连接的接地电极145连接到患者的皮肤，例如到他/她的手，或邻近地连接到等离子体处理区。接地电极145经过电缆146连接至RF子系统。使患者接地是安全的测量和其允许在“单极”模式中使用等离子体头，其中RF电路通过患者的组织、接地电极145和电缆146完成。
根据本发明的示例性实施方式，使用高于IOOKHz频率，例如I至20MHz。优选地，使用大约4MHz的频率，但是可以使用较低或较高的频率。根据本发明的示例性实施方式，使用0.5至15瓦特的RF功率。该功率水平允许组织焊接和组织蚀刻都以I至50mm/min的速度，但是可以使用较高或较低水平和消融速度用于较高或较低速度。
优选地，RF信号进行调制用于增强等离子体引发和维持效率，同时保持载波的等离子体特征。例如，等离子体用4MHz的载波频率和1000Hz的99%调制生成。因此产生的等离子体是“非电弧”等离子体，如根据4MHz所期望的，但是通过显著低于没有调制所需要的RF功率引发和维持。但是，可以选择不同的调制深度、或调整频率和调制包线形状(modulation envelope shape)。
等离子体控制
阻抗匹配电路144匹配电路的动态阻抗，其根据等离子体阻抗改变(其根据等离子体条件变化)。另外，RF功率可以控制，例如通过以下:改变放大器143的增益，通过使用调制器142作为衰减器；或者改变通过生成器141生成的RF功率。任选地，应答改变的等离子体性质、组织或焊接化合物的应答、医疗步骤等等，可以改变调制参数和RF频率。
任选地，从电缆169提取的信号可以用于控制等离子体，如在稍后说明。
类似地，从阻抗匹配电路144提取的信号，经过电连接148，也可以用于控制等离子体。任选地，在一些实施方式中，处理器161接受表明等离子体过程的信号，例如，通过监测等离子体电流或者等离子体电阻，例如经过监测线148。在一些实施方式中，阻抗匹配电路144包括电阻，且在所述电阻上形成的电压表明等离子体电流。在一些实施方式中，所述电阻位于等离子体头内。在一些实施方式中，紧挨着等离子体电极。
任选地，控制和供应单元101进一步包括光学光谱仪151。经过光纤152，光谱仪151接受等离子体116生成的光。任选的光纤152传递由等离子体116生成的和表明等离子体的强度和其稳定性的光信号，以及所述等离子体的消融/焊接产物到任选的光学光谱仪151。报告光谱仪151的电信号到控制器单元161，和所述电信号用于分析等离子体焊接或消融的进展。任选地，光谱仪151包括一个或多个滤光器和光传感器。
例如，光学光谱仪151可以检测活细胞中的磷(P)的丰度，其在脂肪组织中不存在，例如，通过监测磷波长中的一个，例如在253nm。
另外或可选地，其它光学传感器(在该图中看不见)可以在等离子体102中安装和用于监测焊接或消融进展。通过电缆169，所述传感器接受功率和报告它们的读数到控制器 161。
控制器
控制器单元161可以是计算机，诸如PC或者便携式计算机。然而，控制器161可以是DSP或其它数据处理设备。控制器161接受用户输入和显示用户输出，通过外围单元162，其可以包括以下当中的一些:键盘、鼠标、脚踏板、和/或其他输入设备、显示器、打印机、扬声器和/或其他输出设备，以及任选地外围储存设备和LAN或互联网通信。另外，控制器161可以从位于等离子体头102上的任选的用户输入设备113经过电缆169接受指令。
但是，应该需要说明的是，RF子系统的组件可以人工控制，而不是通过控制器161进行电控制。在此种实施方式中，控制器161可以具有有界功能或者缺失。
在便携式设备的情况下，使用固态器件产生RF和控制该过程，使RF系统小型化。对于5W的平均RF功率，放大器33.3 %的能量转换效率，控制器、生成器和传感器的低能量消耗，例如，标准锂9V电池165，具有1200mAh的平均电容，应该持续30分钟。因此，电池大小与紧凑便携式单元是相容的。在一些实施方式中，电池165是可充电的电池，而在其它实施方式中，电池165是可更换的，还在其它实施方式中，电力供应通过插电源插座供应。
等离子体头
根据本发明的示例性实施方式，等离子体焊接单元包括连接到控制和供应单元101的等离子头102，所述单元101经过柔性软管122连接至手持式等离子体头102。笔状等离子体头102的一般尺寸可以是大约15cm的长度和I至2cm的直径。
在一些实施方式中，软管122永久地连接至控制和供应单元101，然而，在其它实施方式中，软管122可以在软管连接器104与控制和供应单元101分离。应该需要说明的是，连接104可以包括用于以下的多个连接器:气体供应管，RF线，电缆，和光纤。优选地，连接器104是快卸式连接器，能够快速地替换软管和等离子体头。替换等离子体头对于改变头的类型是有用的，并且在每个步骤之前用新消过毒的头替代所述头是有用的。任选地，软管和头是一次性的。可选地，软管和头是可消毒的。在一些实施方式中，软管使用连接器连接至头，使得仅有头是可替换的。在还其它实施方式中，仅有等离子体头的尖端组件是可替代的。
等离子体头102包括主体112，其适合于手持。任选地，头102包括一个或多个控制开关111，其由操作者使用用于控制系统100的操作，例如，通过打开或关闭、或调节气流，打开或关闭、或调节RF功率，提供用于组织焊接的组合物，等等。另外，头102任选地包括一个或多个指示器113，例如指示系统100的状态的LEDs，例如，气流、RF功率等等。
另外，等离子体头102可以包括用于注射组织焊接的组合物250的注射器118，例如，可以注射入组织270中的间隙、切口或离断260中和用作为焊剂的消融溶液，当通过等离子体活化和固化时。注射器118优选地通过喷嘴119注射组织焊接组合物，所述喷嘴119优选地在等离子体管115的远端附近终止。任选地，注射器位于等离子体102的主体112外面，且喷嘴119连接至通向注射器的管。在一些实施方式中，注射器位于供应和控制单元101内部，和任选地使用开关111中的一个就行激活。
图2示意地描述根据本发明的示例性实施方式的等离子体焊接的手持式等离子体头的一些细节。
在该图中，软管122的组件，即气线路137、光纤152、RF电缆147和电缆169，分开地看见，但是，应该说明的是，优选地所有这些组件保留在共同柔性套内。
在描述的实施方式中，注射器118连接至头102的主体112、或者保留在头102的主体112内部。例如，注射器118可以是具有弹簧加荷的活塞230的白蛋白溶液的注射器。注射器118经过由机械或电动阀211中断的焊剂管219连接至喷嘴119，使得打开阀211能够经过喷嘴19施加组织焊接化合物到被焊接的组织。
可选地，注射器118可以进行机械或电动地激活以提供预定量的焊接化合物，当其被激活时。任选地，注射器118可以包括电激活泵，所述泵设置成当被激活石，以预定速度提供焊接化合物。
在本发明的优选的实施方式中，用于组织焊接的组合物250是白蛋白溶液。优选地，需要闻浓度白蛋白。白蛋白可以从白蛋白供应商以粉末状态购买，例如，从Sigma-Aldrich或Equitech-Bio。白蛋白与无菌水混合到需要的浓度,例如50% w/v。
仅需要小量的白蛋白，例如，5cm切口可能需要5克的白蛋白，以每克$0.5至2.5的成本，取决于购买的量。
使用白蛋白作为“生物胶”基于其被活化时变为变性的且“粘”至在表面附件。关于使用白蛋白作为“胶”的大部分数据在关于使用激光的组织焊接的15年研究期间进行了收集。
白蛋白通常指具有水溶性的任何蛋白质，其在浓盐溶液中是适度可溶的，且经历热凝固(蛋白质变性)。最熟知类型的白蛋白是血液中的血清白蛋白。血清白蛋白是最丰富的血浆蛋白质和在肝中产生，和占所有血清蛋白质的大的比例。人的形式是人血清白蛋白，且其通常占约60 %的人血清蛋白质。
焊接应用(激光)的最常用的白蛋白是牛血清白蛋白-BSA(牛)和人白蛋白。在变性之前的白蛋白主要形成α-螺旋结构。假定化学结构主要基于电键(氢键)，其给出由等离子体使用作为重要角色的电位。
任选地，“定制的”白蛋白可以形成和适合于等离子体方法特征。
光纤152优选地在位于等离子体管115的远端附近的远端252终止，使得由等离子体116生成的光进入光纤152的远端252。任选地,光纤152的远端252包括用于增强光收集效率和增加光谱仪151的信号的光收集光学(在图中不是清楚地可见)。在组织焊接期间遇到的一个问题是过热的，甚至烧焦焊接区域。使用光谱仪151用于监测焊接过程可以保证温度保持在安全限内。
图3a示意地描述根据本发明的示例性实施方式的分解的等离子体头102，包括主体112和可替换的组织焊接尖端300W。
在该示例性实施方式中，可替换尖端300W包括连接器314W和等离子体焊接管315W。连接器314W连接主体112中的气导管和RF电缆到在等离子体焊接管315W中的气体通道和RF电极。优选地，连接是快卸式类型。为了简化，在图中看不见光纤连接。但是，任选的光纤152可以简单地从主体112延伸，例如，通过连接器314W中的槽。可选地，光连接器可以与光纤的短部分一起使用。可选地，等离子体焊接管315W是由透明材料诸如玻璃、石英、兰宝石等等制成，且用于光收集，而不是光纤152的最后部分。在这种情况下，收集的光通过全内反射可以被限制在透明管中，当在无包层光纤中时，或者光反射层可以加入到管的侧面，例如金属或者介质反射涂层。由此收集的光传输到主体112中的光纤。为了简化，在该图中看不见喷嘴119。
应该需要说明的是，分别在主体和尖端上的匹配界面398和399可以包括电连接，诸如在主体和尖端之间传输电信号的触头或插头，气连接，其可以包"O"环或其它括其它气封，和固定器，以连接两部分。
图3b (i)和3b (ii)示意地描述根据本发明的示例性实施方式具有分别用于组织焊接和组织消融的可替换尖端300W和300A的组装的等离子体头。
在用于组织焊接的尖端300W中，等离子体116使用管315W内的双极电极产生。
相比之下，组织消融的尖端300A优选地装备针状、单极消融电极315A。可选地，单极消融电极315A可以是解剖刀形状的或具有其它形状。等离子体116由消融电极315A到组织270的RF电流流产生，所述组织270经过接地板145和接地电缆146接地。在这种实施方式中，等离子体管是缺失的。当进行消融时，等离子体不是必须存在。消融通常在没有气流情况下进行，且RF仅通过过高热消融组织。可选地，在消融期间大气可以电离为等离子体。
在该实施方式中，光纤152的最后部分也可以是缺失的。
在一些实施方式中，喷嘴119是可移动和可去除的，任选地与注射器118、焊料管219和阀211 —起，当改变消融结构时。可选地，注射器118、焊料管219和阀211保留在主体112上，而仅去除喷嘴。还可选地，喷嘴119是焊接尖端300W的一部分，经过管接头连接至焊料219，且当改变结构时与管接头一起去除。
任选地或可选地，系统100包括连接至一个供应和控制单元101的多个软管和等离子体头。例如，可以提供消融头和焊接头，使得用户可以使用一个或其它，在没有不得不改装头的情况下。
图4a示意地描述根据本发明的示例性实施方式的等离子体焊接尖端的横截面。[0214]为了简化，在该图中没有描述不是必要的细节(一些已经在其它图中描述)。
尖端400包括基底401，能够连接至等离子体的主体112。优选地，使用快卸型连接器，优选地具有固定器(在该图中看不见)，以保持尖端在适当的位置。尖端400经过触点412和411从主体112中的RF(任选地为同轴的)电缆接受RF功率。优选地，触点412连接至RF电缆的中心导体，而触点411连接至所述同轴电缆的外导体。另外,尖端400接受等离子体头的主体112中的气管的气流406，经过中心气管416的开口 405。
中心气管416优选地为薄金属管，其也作为双极性等离子体产生的中心电极。优选地，中心管削尖，和在其远端417任选地为锯齿状的，以增加等离子体产生和减少电离所需要的电压。使用取间隔的装置418使中心管416位于外部管409中心。外部管407优选地为由非导性材料诸如玻璃、陶瓷、塑料或石英制成的薄壁管。透明外部管实现等离子体引发的容易的视觉确认。环形RF接地电极414经过返回线路413和触点411连接至主体112中的RF电缆。应该说明的是，虽然在该图中看见返回线路在外部管404的外部上，它可以位于所述外部管的内部，只要其与内部管416适当地绝缘。
图4b(i)示意地描述根据本发明的另一个示例性实施方式、在双极焊接结构中的双用途等离子体焊接和消融尖端420的横截面。
为了简化，在该图中没有描述不是必要的细节(一些已经在其它图中描述)。为了简化，一些已经说明的部件在该图中不进行标记。
尖端420包括基底401 (在该图中没有标记)，能够连接到等离子体头的主体112。优选地，使用快卸式连接器，其优选地具有固定器(在该图中看不见)以保持该尖端在正确位置。经过触点422和421，尖端420从主体112中的RF(任选地为同轴)电缆接受RF功率。优选地，触点422连接至RF电缆的中心导体，而触点411连接至所述同轴电缆的外部导体。另外，通过过对于外部管431的腔开放的气体输入开口 425，尖端420接受来自等离子体头的主体112中的气管的气流406。
与尖端400相比，尖端420包括中心电极426，而不是中心气管416。中心电极426优选地为薄的金属杆，作为双极等离子体产生的中心电极。优选地，中心电极在其远端427削尖，以增加等离子体产生和减少电离所需要的电压。使用具有取间隔的装置428使中心电极426位于外部管431中心，所述取间隔的装置428具有开口 429以允许气流430。外部管431优选地为由非导性材料诸如玻璃、陶瓷、塑料或石英制成的薄壁管。透明外部管实现等离子体引发的容易的视觉确认。类似于尖端400，环形RF接地电极经过返回线路和RF连接器触点421连接至主体中的RF电缆。应该说明的是，虽然在该图中看见返回线路在外部管404的外部上，它可以位于所述外部管的内部，只要其与内部管416适当地绝缘。
图4b (ii)示意地描述根据本发明的另一个示例性实施方式、在单极消融或凝固结构中的双用途等离子体焊接和消融尖端420的横截面。
为了简化，在该图中没有描述不是必要的细节(一些已经在其它图中描述)。为了简化，一些已经说明的部件在该图中不进行标记。
如在图中描述，推进中心电极426，使用机械杠杆或者电螺旋管，任选地位于等离子体的主体112内(在该图中没有看见)，直到其远端427是在外部管431的外部。在该结构中，RF电路经过接地板145完成。优选地，到环形接地电极434的RF功率被关闭。但是，中心电极426沿着其长度是绝缘的和仅在其尖端427暴露。在这种情况下，大部分电流将通过接地板145流动，即使环形电极434连接至RF电路。
图4c示意地描述根据本发明的还另一个示例性实施方式的等离子体焊接尖端440的横截面。
为了简化，在该图中没有描述不是必要的细节(一些已经在其它图中描述)。为了简化，一些已经说明的部件在该图中不进行标记。
与图4a的尖端400相比，气流442在中心管444之间产生的腔中流动，其也可以用作为中心电极和外部管446。通过具有气流442的开口 449的间隔的装置448，使中心管444保持在外部管446的中心。
任选地，环形接地电极是宽的，以产生与中心管444的远端452大的重叠部分。
图4d示意地描述根据本发明的还另一个示例性实施方式使用感应激活等离子体的等离子体焊接尖端460的横截面。
为了简化，在该图中没有描述不是必要的细节(一些已经在其它图中描述)。为了简化，一些已经说明的部件在该图中不进行标记。
与尖端400、420和440相比，RF功率经过触点462和463提供尖端460，和经过线路465和466到缠绕在外部管469周围的线圈467。线圈469优选地为部分的已调谐振电路，所述已调谐振电路可以是阻抗匹配电路的一部分。可选地，线圈469作为RF天线，在其远端不连接。线圈467中的RF电流激发外部管469中的气流470，因此产生等离子体。在一些实施方式中，线圈469中的绕线的数量是有限的，例如仅数个绕线，且任选地为少至
1、1.5或2个绕线。
在该结构中，在外部管469中的气流470是连续的，因此可以实现较大的气流，或者可以使用较细的管。虽然线路465和466以及线圈467在外部管469的外侧上看见，应该需要说明的是，它们中的任一个可以放置在所述管的前面上。
图4e(i)示意地描述根据本发明的还另一个示例性实施方式不对称等离子体焊接尖端480的横截面。
为了简化，在该图中没有描述不是必要的细节(一些已经在其它图中描述)。为了简化，一些已经说明的部件在该图中不进行标记。
不对称等离子体焊接尖端480在示例性实施方式中示出，具有等离子体激发电极结构，类似于在图4b(i)中看见的尖端420。但是，其它等离子体激发结构，可以使用其它等离子体激发结构，例如，尖端400、440、或480的等离子体激发结构。
与尖端400、420、440和460相比，外部管482在其远端484是封闭的，且具有侧开口 486，通过其等离子体488逸出，当其被气流490推进时。可选地，等离子体可以在电极426和组织之间的以单极方式生成，但是向侧面地通过开口 486。
优选地，外部管482的横截面是椭圆，在等离子体488逸出外部管482中的开口486的方向上具有其长轴，如在图4e(ii)中可以看见，该图显示沿着图4e(i)的平面A-A的横切面。
在操作的优选模式中，尖端480在方向492上移动，与在被焊接的窄间隙内的等离子体逸出开口 486相反，同时等离子体焊接在尖端之后的间隙。
也应说明的是血清白蛋白溶液或其它生物胶通过尖端400、420、440、460或480中的任一腔可以提供到组织中的间隙。在一些实施方式中，气压用于向组织推进胶，且可能在等离子体引发之前用于清除腔。
图4f示意地描述根据本发明的还另一个示例性实施方式、具有弯曲管的不对称等离子体焊接尖端490的横截面。
具有弯曲外部管495的不对称等离子体焊接尖端490类似于任一先前描述的尖端，但是外部尖端是弯曲494，使得开口 497与等离子体头的长轴、尖端或外部管不一致。在描述的实施方式中，描述为90度弯曲495，但是，小的弯曲是可能的，例如20至80度。任选地，直径或横截面可以不同于管的长度。使用弯曲尖端对于到达难以接近组织、或者当在切口内操作时可以是有利的。
电极组件可以是位于外部管的弯曲部分496内，或在其开口 497附近。应该需要说明的是，在图4f中看见的双极等等离子体产生组件是示例性的，且不对称等离子体焊接尖端490可以包括其它等离子体产生结构，例如在本申请中描述或现有技术已知的其它类型。
图5a示意地描述根据本发明的示例性实施方式的双极等离子体系统的任选电路的方框图。
该结构可以主要地与组织焊接等离子体头诸如组织焊接尖端300W —起使用。
任选可变阻抗511放置在RF电路返回线路中。当可变阻抗511的阻抗是低的时候，电返回电流主要从中心电极530通过接地电极525进行流动。因此，该设备主要作为双极。
相比之下，当可变阻抗511的阻抗是高时，电返回电流主要从中心电极530流动到患者的身体270，且经过由接地电缆146电连接的接地电极板145返回。因此，该设备主要作为单极。当可变阻抗511的阻抗是中间的时候，该设备作为双极和单极的组合。
通过标准设备(双定向耦合器)可以进行RF正向和反向功率测量，所述标准设备在这里假定是阻抗匹配电路144的一部分。监测正向功率和传递信号到生成器功率控制。当正向功率超过一定功率(例如10W)时，生成器减小功率和如预置地维持最大功率。
当患者身体，电接地电接地板，比较接近于等离子体尖端时，等离子体阻抗是较低的，且等离子体吸收的功率是较高的，因此正向功率显示较高读数，(或被监测的阻抗变为较低)这可以反馈到控制器以调节功率到预置的较低功率。可选的可能控制方法，试验证明，是“等离子体电流测量”，其中在等离子体周围线圈读出通过等离子体中的电荷和指出等离子体密度和等离子体功率。
图5b示意地描述根据本发明的示例性实施方式的单极等离子体系统的电连接。
该结构可以主要与组织消融等离子头头诸如组织消融尖端300A —起使用。
电返回电流从消融电极530流到患者组织270和通过电连接到患者的身体的接地板145返回。因此，该设备作为单极。然后单极等离子体116消融组织270，产生切口 560。[0251 ] 应该需要说明的是，双极尖端和电路可以作为单级尖端和电路，通过改变可变阻抗511的特征，通过接地板145强制RF电路关闭。任选地，然而，消融可以用到组织的电极530的触点进行。
任选地，中心电极(图5a)可以滑向组织(或者管315向等离子体头主体112缩回)，以暴露中心电极530，当需要单极消融或凝固作用时。应该需要说明的是，焊接作用以及消融或凝固可以需要不同RF参数，诸如频率、功率和调制。[0253]图6示意地描述根据本发明的另一个示例性实施方式的微型等离子体焊接系统600。
微型等离子体焊接系统600包括容纳控制和供应单元101的所有必要元件。
主体601至少容纳微型气罐和气体供应子系统。主体601中的气体子系统可以任选地为简化的，例如，其可以包括尚未发展完全的流动控制设备，例如，基于流动限制孔，任选地能够仅提供固定的流。例如，主体601中的尚未发展完全的气流子系统可以仅包括机械元件，或者没有气流传感器进行构建。
主体601包括用于有限时间段中操作RF子系统的电池。主体601中RF子系统是微型化的。类似地，主体601中控制器不存在，或者是尚未发展完全的构建。例如，输入/输出设备限制为很少的输入键和很少的LED指示器和/或小的LCD显示器。
任选地，光谱仪从主体601缺失。
尖端114优选地直接连接到主体601，因此不需要软管122。尖端614可以是任一先前示出的尖端，包括消融型尖端。
任选地，胶供应系统660连接至、或者并入微型等离子体焊接系统600的主体601。
在主体601上的控制612激活气流和RF功率。任选电线666可以连接至任选的接地板145。应该需要说明的是，当微型化等离子体系统是电池操作的时候，接地患者可以不是必须的。但是，接地板145可以用于单极操作和等离子体反馈。
图7a示意地描述根据本发明的示例性实施方式的驱动双极等离子体头的电路700。
双极隔离器701在RF放大器143与RF电缆705和706之间插入，所述RF电缆通向第一和第二电极(例如，图4a的电极417和414)，或通向线圈(例如，图4d中的线圈467)。应该需要说明的是，隔离器700可以替代，或者是阻抗匹配电路144的一部分。
结果，相对于地(患者的身体电位)703，RF电压通过使用变压器704进行浮动，且因此在一个电极与另一个电极之间。这使得等离子体从第一电极指向第二电极，且如在单极结构中，不到地(患者的身体)。
这种任选的实施方式可以能够实现定向的电流流动，而不是通过患者的身体流动到接地电极(如在单极中)，它流动到第二双极电极，所述第二双极电极可以在期望位置插入。
在电源和电极中的一个之间的任选可变负载诸如可变电阻707区分转移至电极的功率，且通过“浪费”在负载上的功率，能够从一个电极比从其它电极转移更多功率。
任选地，等离子体参数监测器709根据RF放大器143的输出701插入。
可选地，隔离器701和/或监测器709在阻抗匹配电路144之后插入或者整合入阻抗匹配电路144，如在图1中所见。
图7b示意地描述监测器709的电路。在该电路简图中，分别显示传输和反射功率的测量仪接受来自传感线圈712的信号。
在本发明的示例性实施方式中，指示传输和/或反射RF功率的信号任选地为数字的和经过线路148传输到处理器161，如在图1所见，且用于等离子体监测和控制。
通过知道传输和反射RF功率，知道等离子体中存放的功率以及推断处理表面的阻抗或到地面的距离是可能的。如果到地面的距离是已知和恒定的，唯一的自由参数是表面电导率，其指示白蛋白变性状态。
例如，阻抗的增加可以指示白蛋白的脱水，在其已经通过等离子体交联后。在这种情况下，等离子体可以关闭以阻止对于组织的热损伤。
图8a示意地描述根据本发明用于深切口诸如切口 722焊接的等离子体焊接系统720。
深切口 722可以比皮肤表面727以下深3mm，渗入到表皮层724以下，并且可以是在皮下结构725之中。这些类型的切口，例如其在手术中是常见的，使用标准单极焊接技术可能是难于或不可能焊接。
在本发明的示例性实施方式中，使用双极等离子体。在第一电极719和第二电极721之间产生双极等离子体。第一电极719优选地在等离子体头中，诸如本文公开的等离子体尖端中的一个，例如尖端300、400、460等等。第二电极721深深地插入切口或切口 722。
如在单极情况中，第一电极719组成等离子体头，其生成等离子体(通过RF能量电离气体)。第二电极在焊接之前埋在切口内部。焊剂(白蛋白)以充满切口地方式注射到第二电极721之上/到第二电极721上。
第二电极721具有针状或电线的窄形状，且可以在焊接过程之后去除。旋转它同时移动可以帮助去除。
当施加等离子体时，电流从等离子体头719流动到第二电极721，而这样做，以它的方式(焦耳热)加热焊料和使其变形。
该实施方式实现多至3_和更深的深切口(这在单极结构中不可以实现)。
当切口是长的时候，等离子体头在焊接期间沿着切口移动。在非常深的切口中，较低部分的切口首先焊接，然后第二电极拔出和插入在焊接部分之上，施加第二层的白蛋白和焊接过程重复，直到切口的全部深度被焊接。
图Sb示意地描述根据本发明实施方式的图8a中所看见的等离子体焊接系统720的侧横截面，优选地是第一电极719和第二电极721的同步运动方向729。
图9a示意地描述根据本发明的示例性实施方式使用两个等离子体头731和732用于焊接长延伸的伤口的焊接系统730。该图示沿着被焊接的切口的长度的横截面。
两个等离子体头731和732，每个可以是本文公开的类型，生成一个到另一个的等离子体116。
当引导两个等离子体源到患者身体或者白蛋白时，等离子体在两个源引发，且RF电流通过患者的身体或白蛋白从一个等离子体源流动到另一个等离子体源。
等离子体源之间的媒介由于电流流动734的焦耳热而被加热。
两个头优选地为足够邻近主体放置，因此RF电压在它们和主体之间足够高。在一些实施方式中，每个等离子体头仅具有一个电极，而在两极结构中两个头在180度相位位移接受RF电压。
当切口是长的时候，等离子体头沿着切口移动。在一些实施方式中，等离子体头719和电极721可以连接在一起和一起移动。
图9b试验地描述根据本发明的示例性实施方式的焊接深长切口的系统740。系统740结合图8a和Sb的深切口焊接与图9a的使用两个等离子体头的长焊接能力的优点。该图是沿着被焊接的切口的长度的横截面，在到图8a中的横截面方向的90度。[0288]每个等离子体头741和742可以是本文公开的类型。在示例性实施方式中，等离子体头741和742中的每一个分别具有单个电极。第三个电极744放置在伤口内。在第三电极744上的电压可以以这种方式设定，使得极性与一个等离子体源相反，或者两个源都能够使电流流向它。在处理时所有源的极性可以转换，因此如期望改变电流流动通过。
任选地，当切口是长的时候，等离子体头741、742和第三电极744沿着方向749中的切口移动。在一些实施方式中，等离子体头741、742和第三电极744可以连接在一起和一起移动。
图1Oa示意地显示根据本发明的示例性实施方式用于焊接长部分伤口的等离子体头750的侧截面。
图1Ob示意地显示图1Oa的等离子体头750的俯视图。
长等离子体头能够立刻实现长延伸的伤口的快速焊接，并且可以诱导高电流流动，其更快和更好地加热白蛋白。
长的等离子体源可以在单极或双极方式使用。
在单极操作中，患者的身体接地和作为第二电极。
当使用双极结构时，第二电极插入到切口中，如在图8a、b和9b中所见。
根据本发明的实施方式，等离子体头750包括接受输入气流752的气体输入管751。漏斗中的气流扩散像上流动腔753 —样。上流动腔753通过有孔的气体簇射板(gasshower plate) 755与长方形底气流腔754分离,所述簇射板755作为第一等离子体电极。等离子体簇射755通过由阻抗匹配144提供的RF功率产生，到第一电极755和通过接地电极145接地的患者。等离子体758逸出底气流腔754，所述底气流腔754在底部开放和加热伤口中的白蛋白。
簇射板具有多个用于气流的小孔759。簇射板中的孔直径根据它们的位置可以改变，以实现沿着焊接区域的气流的良好均一性。
结构材料优选地为耐热绝缘体诸如塑料或玻璃,且簇射板为由导体材料诸如金属制成。优选地是，结构是由透明材料制成，使得伤口、和/或等离子体可以看见。优选地是，材料可以经受多至150°C、或150°C以上的热。
图1Oc示意地描述根据本发明的另一示例性实施方式用于高效焊接或消毒大的切口或伤口的下游等离子体770。
在该实施方式中，气流上腔773至少包括一个用于在上漏斗样气流腔773内产生等离子体776的第一内电极771。等离子体776通过传导簇射板775中的孔逸出778向切口，传导簇射板775作为第二电极。等离子体776穿过低流腔774，所述低流腔在上端和下端都是开放的，且加热切口中的白蛋白或者消毒表面。
任选地，患者使用接地板145接地。在这些情况中，板145可以接地，而RF功率仅在电极771和775之间施加。可选地，板145可以被连接具有与内电极771相同的电位，因此吸引等离子体778向患者。
任选地，电极771是以在管751中的输入气体周围的线圈形式，或者任选地，线圈和内电极的组合。
例如，图1Oc的电极771可以用线圈天线替代，起到引发等离子体作用。线圈可以放置在管中的气体周围，接近气流漏斗的入口。线圈可以放置在外面和在气罐周围、或者在管的内部。可选地，线圈可以是在气流漏斗的内部或外部，接近气管的入口。线圈可以在一侧连接至RF信号，或可以连接至两侧。如果线圈在两侧都连接RF信号，优选地使用RF阻抗匹配电路。
任选地，患者接地，或者连接至RF信号(例如，如在图l、5a、6等中所见)，以引导等离子体流到切口。
任选地，电极放置在深切口中，以引导电流通过通过白蛋白，如在图8a、b和9b中所见。
图11示意地描述根据本发明的另一个实施方式具有RF线圈791的长、感应
激发等离子体790的侧截面。
与图1Oa-C的实施方式相比，类似于图4d的实施方式，RF线圈791绕在低气流腔794周围，接近绝缘气流簇射板795的位置。
在一个实施方式中，线圈791在一端连接至RF信号和作为电极。任选地,线圈可以在两端连接至RF信号，如在图11中所见，和感应激发等离子体798。在这种情况下，优选地使用阻抗匹配电子装置。
簇射板大小适合于安装在底腔中或者在底腔和上腔之间(气漏斗)。
图8-11的等离子体头可以设置成实现作为到主体112的尖端，或者可以以其它方式连接至系统100。
例如，如在图1Oa和IOb中看见的等离子体头750、770和790的以下尺寸应该被视为非限制性实施例。
结构:上和下流腔以及气体输入管由大约Imm厚度的材料制成。
低气腔的外尺寸可以是:大约20-80mm的长度,大约6-7mm的宽度；和大约5mm的高度。
簇射板的厚度大约为Imm和其尺寸是这样的，使得其安装在低气流腔的上部分内。任选地，在腔的壁中的0.5mm凹口保留该板在适当位置。孔是大约Imm的直径和任选地用从一个孔到下一个大约Imm的距离相等地间隔开。
输入气体管的外直径大约为3mm。
上气流腔的基底与下器腔的大小大致相同，和其高度大约为5_。
图12示意地描述根据本发明的示例性实施方式的大等离子体头800。
等离子体头800通过输入气体管801接受气体和通过电线802和803接受RF功率。任选地，电线802和803在连接器中终止，和任选地气管801是可拆的，使得大等离子体头800可以被断开和替代。
等离子体头800包括管805，优选地由薄玻璃制成，和具有6_10mm的直径。管801的气体通过开口 809进入管805和通过远端开口 810逸出，同时等离子体指向处理的组织。中心电极806作为第一等离子体电极，而环形状的电极807作为第二等离子体电极。
优选地，环状电极807放置在管805的外表面上。优选地，中心电极806用电绝缘材料覆盖。发现，绝缘中心电极806改善等离子体焊接过程和均一性。
在类似的实施方式中，中心电极806缺失。任选地，外电极807用感应激发等离子体的线圈替代。
图13示意地描述根据本发明的示例性实施方式的具有螺旋形中心电极850的等尚子体头。
与先前实施方式相比，头850的中心电极806具有螺旋形状。螺旋形状电极在螺旋的中心产生磁场，因此产生感应耦合等离子体(ICP)。
图14示意地描述根据本发明的另一个实施方式的人体工程学的等离子体头880。
人体工程学的等离子体头880以弯曲或分段式管881、在一端具有远等离子体开口 882的、在另一端为符合人体工程学柄883为特征。等离子体头880的符合人体工程学的形状容易操纵等离子头，可以降低操作者的过度紧张和疲劳，并且增加操作的效率和速度。
等离子体产生可以根据本文公开的任一的实施方式。
图15示意地描述具有用于控制等离子体头900到处理组织之间的距离的基准距腿905的等离子体头。
经过在主体902的近端连接至主体902的软管901，等离子体头900接受RF功率和气体供应。主体902形状为手持式和适合于使用者操纵。等离子体头进一步包括在主体902的远端附近的等离子体管904。等离子体在等离子体管904生成和逸出向患者的皮肤906中的切口 260。为了帮助使用者保持等离子体管804开口与皮肤906的正确距离，至少一个，和优选地为两个基准距腿905从头900的主体902突出。通过使腿905相对于皮肤906静止，容易维持合适的距离。
图16示意地描述根据本发明的另一个实施方式用于在组织上均匀地铺展白蛋白溶液的接触电刷950。
电刷950包括柄951，所述柄被构建为手持式和优选为人体工程学形状的，例如，可以是易于操纵的弯曲对抗物，具有手把手，或者用防滑材料覆盖。在远端，连接接触电刷元件952。接触电刷元件952优选地由薄弹性材料诸如硅橡胶或其它软材料制成，并且用于均匀地铺展施加到组织、或组织或皮肤中的切口的白蛋白溶液。
任选地，接触电刷元件952的边缘953中的锯齿状缺口 954帮助保留期望量的白蛋白溶液，同时去除过量白蛋白。例如，和没有限制的，刀片中的锯齿状缺口是06mm深和6mm 宽。
虽然本发明已经连同其特定实施方式进行了描述，清楚的是，多种替代、修改和变化对于本领域技术人员将是显而易见的。因此，其意欲包含落入附加权利要求
的精神和宽范围内的多种替代、修改和变化。在本说明书中提到的所有出版物、专利和专利申请通过引用以其整体并入本说明书，到好像每个单独的出版物、专利或专利申请被特定地和单独地显示通过引用被并入本文地程度。另外，在本申请中的任何文献的引用或证明不应该解释为承认这种文献是作为本发明的现有技术是可得的。
权利要求
1.组织焊接的装置，其特征在于，所述装置包括: 软管，其能够从气体处理子系统转移气体和从RF电路转移RF信号到手持等离子体头；和 等离子体头，其能够由单人手手持和操纵，所述等离子体头包括: 尖立而，包括: 等离子体管，具有远端开口和近端开口，通过其近端开口接受所述气体和通过其远端开口提供等离子体；和 等离子体激发器，激发所述等离子体管中所述气体到等离子体。
2.根据权利要求
1所述的装置，其特征在于，所述尖端是可分离的，和可以用含有加长的单极等离子体电极的消融尖端替代。
3.根据权利要求
1所述的装置，其特征在于，所述设备进一步包括控制器，所述控制器能够接受使用者输入和等离子体反馈信号，以调节以下至少一种的操作:气体处理子系统以及应答所述使用者输入和等离子体反馈信号的RF回路，且所述RF回路进一步包括等离子体光谱，和其中生成所述反馈信号包括测量所述等离子体的发射光谱。
4.根据权利要求
3所述的装置，其特征在于，进一步包括在其邻近地位于所述等离子体管的远端收集等离子体发射放射的光纤，所述光纤转移所述放射到所述光谱计。
5.根据权利要求
3所述的装置，其特征在于，生成所述反馈信号包括使用IR传感器测量所述组织温度。
6.根据权利要求
1所述的装置，其特征在于，进一步包括能够产生等离子体和与所述第一等离子体尖端同时工作的第二等离子体头，因此使得比使用单个等离子体尖端，更能够实现较长延伸的组织的治疗。
7.根据权利要求
1所述的装置，其特征在于，进一步包括有孔的板，在其内气流能够基本上均一地散布等离子体的流。
8.根据权利要求
1所述的装置，其特征在于，等离子体激发器包括外接到所述等离子体管的环状电极和内接到所述等离子体管的电极，且其中内接到所述等离子体管的所述电极用电绝缘层覆盖。
9.根据权利要求
1所述的装置，其特征在于，等离子体激发器包括外接到所述等离子体管的环状电极和内接到所述等离子体管的电极，且其中内接到所述等离子体管的所述电极具有螺旋状。
10.根据权利要求
1所述的装置，其特征在于，所述等离子体尖端进一步包括至少一个用于确定等离子体和处理组织之间的距离的基准距。
专利摘要
提供用于组织焊接的紧凑型医疗设备。手持等离子体头设置成用于深切口和长切口。应答等离子体的施加能够固化的生物相容液体，诸如白蛋白溶液，施加至伤口。由气体诸如氦气产生的等离子体然后施加至所述生物相容液体以固化它和密封伤口。也可以施加另外聚合气体。反馈机制可以维持所述等离子体的温度。也可以提供用于去除过量液体的接触电刷。
文档编号A61B18/12GKCN203001102SQ201090001361
公开日2013年6月19日 申请日期2010年11月8日
发明者阿姆农·拉姆 申请人:艾恩医疗有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan