JP2001517475A - 凍結手術システム及び方法 - Google Patents

凍結手術システム及び方法

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Abstract

(57)【要約】 冷凍手術システムは、コンプレッサユニット１４とプローブアセンブリ１２とを有する。コンプレッサユニット１４からの第２の冷媒流れは動作のスタンバイモードにおいてプローブアセンブリ１２の内側にある熱交換器２６を予冷却する。熱交換器２６が予冷却された後、第１の冷媒流は、冷却された熱交換器２６を通過することが可能であり、その後プローブアセンブリ１２の組織接触部分３２の内部で膨張して非常に低い温度、通常マイナス１００℃以下が達成される。冷却後、冷媒流は、膨張無しあるいは部分的な膨張を伴って、プローブアセンブリ１２を通過してプローブの組織接触面３２を温めるものであってもよい。滅菌するためにプローブシース４０を使用することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、一般に凍結手術を行うためのシステム及び方法に関する。特に、
この発明は効率的かつ迅速的に外科用プローブを極低温に冷却する閉鎖型冷却シ
ステム（closed refrigeration system)の使用に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
凍結手術は、数年にわたって様々な治療目的での組織の処置及び切除に利用さ
れている。例えば、凍結手術用プローブは、出血及び他の疾患を治療するために
子宮の子宮内膜裏層切除に使用されてきた。ほとんどの凍結手術システムは、冷
却剤媒体として液体窒素または亜酸化窒素のいずれか一方に依存している。液体
窒素は、非常に低い温度を達成することが可能であることから有利である。しか
し、液体窒素を患部に導入する一方で患者と医師とを液体窒素から守るために広
範囲にわたって断熱する必要がある。さらに、液体窒素は蒸発して大気中に放出
されるので、液体窒素源を絶え間なく補充する必要がある。亜酸化窒素は、室温
で送達可能で、断熱の必要性が少なくなく、またジュール−トムソン膨張によっ
て患部を冷却することができることから有利である。しかし、亜酸化窒素の膨張
（expansion)によって達成される温度は、液体窒素で達成される温度ほど低くは
ならず、また亜酸化窒素の使用もまた絶え間ない補充の必要性を避けることはで
きない。
【０００３】 液体窒素及び亜酸化窒素の使用法に関しての改善は、Dobak III の米国特許第
５，２７５，５９５号に提案されている。特に凍結手術装置のプローブで対向流
式熱交換器とともに閉鎖型冷却システムを用いることが提案されている。この特
許は、特定の冷媒ガス混合物を使用することで凍結外科学の多くの形態に適した
極低温を達成することができると主張している。
【０００４】 しかし、Dobak III のシステムは、多くの不利益を受ける。特に、その特許に
示される対向流式熱交換器はシステム最低温度が達成される前にシステム平衡状
態が確立されることを要求する。したがって、システムは実用温度に達するまで
のしばらくの間可動していなければならない。第２に、Dobak III のシステムは
、冷却された後にプローブを暖める手段については何ら提供されていない。凍結
外科学の多くの形態は、加熱・融解（heat/thaw）サイクルの繰り返しによる恩 恵を得るもので、連続的な冷却サイクルの間でプローブを加熱する能力が望まれ
る。さらに、Dobak III は真空断熱材を外面に持つプローブを提案している。し
かし、真空断熱材はプローブの上にのみあることが示されており、そのため全体
の容積が比較的小さい。すなわち、その容積はプローブを構成する同軸部材間の
円環状の空間に限定される。このシステム及び他のシステムにあって、容積の小
さい真空断熱部材は、断熱能を減らすか破壊する過度のガス放出(out-gassing）
（なぜならガスが発生する内面領域はガスを収容することに利用可能な容積に比
較して大きい）を受ける。最後に、Dobak III は、プローブシステムを滅菌する
手段について何ら提案していない。Dobak III のプローブ及びコンプレッサは、
おそらく閉じられ、かつ密閉されたシステムである。そのようなシステムでのプ
ローブの滅菌が問題となる。
【０００５】 これらの理由から、凍結外科学を実施するための改良閉鎖型冷凍システムを提
供することが望まれる。特に、使用に先立つスタンバイモードで予冷却可能な凍
結外科用冷凍システムを提供することが望まれる。スタンバイモードからのプロ
ーブ完全冷却は、好ましくは熱負荷のもとで数分以内に達成されよう。さらに、
連続した冷却サイクルの間に組織接触プローブを加熱することが可能な凍結外科
用冷凍システムを提供することが望まれる。さらに好ましくは、プローブを加熱
する能力は、すでに入手可能な冷凍システムの部品を用いて達成されよう。さら
に、そのようなシステムのプローブ部品の滅菌が促進されるか、あるいはプロー
ブを滅菌する必要性が取り除かれる閉鎖型凍結外科用冷凍システムを提供するこ
とが望まれる。さらに、ガス放出及び真空断熱の損失に陥ることが少ない真空断
熱型凍結外科用プローブを提供することが望まれる。少なくともこれらの目的の
いくつかは、本発明の種々の局面によって満たされるであろう。
【０００６】 米国特許第５，２７５，５９５号は、冷凍システムによって冷却される凍結外
科用プローブを記述している。米国特許第５，６４４，５０２号及び同第５，６
１７，７３９号は、本発明のシステムの一部として使用することが可能と思われ
るタイプの冷媒及び冷凍システムを記述している。子宮の子宮内膜及びしばしば
他の組織の凍結外科治療は、いくつかの特許及び医学出版物に記述されており、
例えば米国特許第５，６４７，８６８号、同第５，５２０，６８２号、同第５，
５０１，６８１号、同第５，４０３，３０９号、同第５，４００，６０２号、同
第５，４９４，０３９号、同第５，２０７，６７４号、同第５，１３９，４９６
号、同第３，９２４，６２８号、及び同第３，８８９，６８０号が挙げられる。
他の冷却された医療用プローブは米国特許第４，８４４，０７３号、ＰＣＴ国際
公開第ＷＯ ９３／０６９８５号、同第ＷＯ ９３／０８９５１号、及び同第Ｗ
Ｏ ８３／０３９６１号に記述されている。熱伝導材料として微品質物質、例え
ば、フルオロカーボンまたはパラフィン中に懸濁されたダイアモンドの使用が米
国特許第４，７６４，８４５号に記述されている。
【０００７】 多成分ガス混合物をコンプレッサシステムで使用することは、Kleemenko （１
９５９年） Proc. 10th Intl. Congress of Refrigeration, Copenhagen 1:第３
４頁乃至第３９頁, Pergamon Press，ロンドン; Little （１９９０年） Adv. C
ry.Engineering 35:第１３０５頁乃至第１３１４頁及び第１３２５頁乃至第１３
３３頁に記載されている。
【０００８】
【課題を解決するための手段および発明の実施の形態】
本発明にもとづくシステムは、再循環する冷媒の流れを生じさせるコンプレッ
サを有する。コンプレッサは現行システムのいずれかから構成されるものであっ
てもよいが、好ましくは米国特許第５，６４４，５０２号及び同第５，６１７，
７３９号の教示にもとづくシステムから構成されるもので、参照によってこれら
の特許の開示全体が本明細書に取り込まれる。そのようなコンプレッサに加えて
、本発明のシステムは組織接触面（tissue-contacting surface）及び第１の膨 張オリフィス（primary expansion orifice)を持つプローブアセンブリを有する
。プローブはコンプレッサに接続されており、高圧冷媒を受け取り、さらに第１
の膨張オリフィスに高圧冷媒を通す。そのような膨張によって組織接触面の冷却
がなされ、その結果としてコンプレッサに戻される低圧冷却冷媒が生ずる。
【０００９】 第１の態様では、本発明のシステムは、温かい流体、一般的には冷媒をコンプ
レッサからプローブを通して選択的に循環させることで、通常は連続する冷却サ
イクルの間、組織接触面を温める手段を有する。温かい流体を循環させる手段は
、組織接触面を通り過ぎた膨張していない、あるいはただ部分的にのみ膨張した
再循環している温かい冷媒を送るためにコンプレッサからプローブへの導管を一
般に有する。温かい冷媒は、室温よりもわずかに高いか、あるいはわずかに下回
るかもしれないが、好ましくは冷凍外科用プローブの典型的な動作温度よりも十
分上であろう。通常、温かい冷媒は０℃を上回る温度、好ましくは１０℃を上回
る温度であって、大抵の場合、２０℃を上回るか、あるいはさらに高い温度であ
る。通常、本発明のシステムは、能動的な冷却を止めさせるためにコンプレッサ
から第１の冷媒へ高圧冷媒の流れを導き、続いてプローブの組織接触面を温める
ことが開始されるように温かい冷媒の流れを起こすための制御装置を有する。
【００１０】 第２の態様では、本発明のシステムは、組織接触面を冷却及び膨張のためにプ
ローブに導かれる再循環冷媒の第１の流れの少なくとも一部を予冷却するように
配置された熱交換器を有する。さらに、第１のプローブ冷媒流が通過するのに先
立って熱交換器を予冷却する手段が設けられる。実施形態例では、予冷却手段は
、コンプレッサから熱交換器の第２膨張オリフィスを通る分離冷媒ループを有す
る。熱交換器は上流にあってプローブの組織接触面から隔離されていることから
、熱交換器はプローブの組織接触面の温度に影響を与えることなく冷却されて低
温となることが可能である。以下、より詳細に説明するように、熱交換器は、通
常は熱交換器を断熱する真空エンクロージャ内にあり、さらに組織接触面から隔
離されている。したがって、第２の流れまたは第２の膨張オリフィスを通る再循
環冷媒の一部を膨張させ、結果として生ずる冷却かつ膨張した冷媒を熱交換器に
通すことによって、一般的にマイナス６０℃以下の温度が達成されるまで、熱交
換器を予冷却させることができる。つぎに、第１の冷媒流は熱交換器に導かれ、
組織接触面に隣接するプローブ先端で膨張する前に、目標とする温度、マイナス
１０℃からマイナス１１０℃、一般にマイナス６０℃にまで予冷却される。した
がって、冷媒を予冷却することで、非常に低い温度、通常はマイナス１００℃を
下回る温度がプローブの組織接触面で達成することができる。一つの特徴として
、室温からそのような非常に低い温度まで、非常に早く、すなわち数分でプロー
ブ先端を冷却することができる。
【００１１】 好ましくは、熱交換器及びプローブは共通の手持ち組立体（hand-held assemb
ly)に存在し、フレキシブルなコネクタを介して分離しているコンプレッサユニ ットに接続する。熱交換器は、好ましくは一本以上のコイル状となった内管を持
つコイル状のシェルを有する。高圧冷媒は、プローブの方向に沿って内管を通過
し、さらに膨張した予冷却冷媒流は反対の方向へ内管とシェルとの間の円環状の
空間を通る。コイルの形状は有益である。なぜならそれによって、小さなシリン
ダの中に取り込まれる対向流式熱交換器の長さを相対的に伸ばすことが可能とな
るからである。
【００１２】 別の態様では、本発明のシステムはプローブ上に着脱自在に装着可能なシース
を有する。シースを使い捨てとすることができるので、プローブあるいはコンプ
レッサ／プローブシステムの他の部分の滅菌の必要性がなくなる。低温プローブ
上にシースを配置することは、熱伝導効率が失われるので一般に避けられている
が、本発明の高効率冷媒システムはそのような問題を少なくとも部分的に不要に
する。さらに、熱伝導は、プローブの外面とシースの内面との間に熱伝導性材料
を設けることで本発明のシステムでは改善されている。好ましい熱伝導性材料は
、液体キャリア中に懸濁されたダイアモンドまたは黒鉛粉末等の熱伝導性粉末を
含む。そのような熱伝導性材料を用いることによって、一般にプローブ外面とシ
ース内面との間に最小のクリアランス、通常は０．１５ｍｍ未満で、適当な熱伝
導率が達成される。
【００１３】 さらに別の態様では、本発明のシステムは、組織接触面を除いて、プローブの
外側の部分全体に広がる真空エンクロージャを有する。好ましくは、真空エンク
ロージャはプローブのみを覆うだけではなく、プローブに接続された熱交換器も
覆う。熱交換器は一般にプローブよりも容積が大きいので、プローブ内部の容積
と熱交換器の容積とを組み合わせることでプローブの非常に小さな真空容積のガ
ス放出によって生ずる問題（真空度合いの低下）を減らす。
【００１４】 本発明は、コンプレッサからの冷媒をプローブへ通して再循環させ、冷媒を膨
張させてプローブの表面を冷却することを含む方法をさらに提供する。そしてそ
の冷却された表面を、例えば子宮内膜裏層切除の如き様々な凍結外科的手法のた
めに組織に対して接触させる。
【００１５】 第１の態様では、本発明の方法は、さらにプローブを通してコンプレッサから
温かい液体を循環させて、冷却された後の組織接触面を温めることを含む。好ま
しくは、温かい液体は、膨張することなくプローブを通過した再循環冷媒の一部
を含む。通常は、温かい液体はヒートシンクが温まるのを防ぐために熱交換器を
通過しない。
【００１６】 別の態様では、本発明の方法は第１の冷媒の膨張に先立ってプローブに接続さ
れた熱交換器を予冷却することをさらに含む。続いて、より一層冷却させるため
にプローブでの膨張に先立って、第１の冷媒は予冷却された熱交換器を通る。一
般に、予冷却工程は冷媒の第２の流れを膨張オリフィスに通し、冷却かつ膨張し
た冷媒を熱交換器に通すことを含む。また、好ましくは、熱交換器は、プローブ
冷媒が通過する前に、マイナス３０℃以下、多くの場合マイナス６０℃以下に冷
却される。さらに好ましくは、これらの方法によってマイナス１００℃以下の温
度に冷却されたプローブが得られる。
【００１７】 さらに別の態様では、本発明は、冷却された面を組織に対して接触させる前に
、プローブをシースによって覆うことをさらに含む。好ましくは、熱伝導性材料
はプローブの外面とシースの内面とに置かれて熱伝導を高める。さらに好ましく
は、熱伝導性材料は液体キャリアに懸濁された熱伝導性粉末を含む。任意に、熱
伝導性液体、ゲル、または他の材料を、処置している子宮部または他の身体の腔
所（cavity）の少なくとも一部分を被覆、充填、またはさもなければ占有するた
めに使用することができる。好ましくは、材料は予想される処置温度で凍結する
ことなく、またプローブと子宮壁との間で最大の熱伝導が得られるようにそれら
両方に接合する。
【００１８】 図１を参照すると、本発明の原理にもとづいて構成された凍結手術装置１０は
、可撓性を有する臍管（umbilical tube）１６によってコンプレッサ１４に接続
されたプローブアセンブリ１２を有する。コンプレッサ１４は、以下に詳細に説
明るように、冷媒貯留槽と、コンプレッサと、弁装置（valving)と、最大で３通
りの再循環冷媒流を作り出す機械部品を制御するためのデジタル制御回路及びア
ナログ制御回路とを有する。冷媒流は臍管１６の中にある個々の導管を通してコ
ンプレッサ１４からプローブアセンブリ１２に直接誘導される。一般に、臍管１
６を介して流れる全ての流れは、室温もしくは室温近傍で行われるので、管を断
熱させる必要性が最小限となる。以下、冷媒流を詳細に説明する。
【００１９】 図２はプローブアセンブリ１２を最も良く図示しており、近位端２２及び遠位
端２４を持つキャニスタ２０を有する。臍管１６は、キャニスタの近位端２２を
介してキャニスタに入り、図３に関連して以下でより詳細に説明されるように、
螺旋形の熱交換器２６に接続する。熱交換器２６を備え、かつ参照符号３０で示
される管は、遠位方向に進んでキャニスタ２０の遠位端２４を通り抜ける。管３
０は遠位端３２で拡大し、典型的に直径が約３ｍｍ乃至８ｍｍで長さが約２ｃｍ
乃至７ｃｍを有するものとなる。
【００２０】 キャニスタ２０の管状の延長部３６はプローブの延長部分３０の長手方向の主
要部を覆うように延びており、典型的に１５ｃｍ乃至３０ｃｍ覆う。管状の延長
部３６はキャニスタ２０の内側に開口し、好ましくはキャニスタと管状延長部と
の結合内部で真空状態が保持され、かつ密閉されている。そのような真空状態に
よって、熱交換器２６とプローブ３０の組織に接触することを意図していない部
分との両方に対して良好な断熱（insulation）を提供する。さらに、管状延長部
３６の相対的に少ない容積をキャニスタ２０の相対的に大きい容積と結合させる
ことで、ガス放出による真空状態の損失がかなり減少する。
【００２１】 着脱自在のシース４０は、プローブ延長部分３０／３２の外面を覆い、コネク
タ４２を介してキャニスタ２０の近位端に取り付け可能である。好ましくは、熱
伝導性を高めるためにプローブ３０／３２の外側を熱伝導性材料が均一に覆うよ
うにして、熱伝導性材料がシース４０の内側に導入される。好ましくは、熱伝導
性材料は、適当な液体に懸濁された熱伝導性粉末、例えばグリセロールまたは他
の適当なキャリアに存在するダイアモンドまたは黒鉛粉末を含む。
【００２２】 ここで図２乃至図５を参照すると、臍管１６は合計４つの流体伝導性（fluid-
conductive）通路または導管をコンプレッサ１４とプローブアセンブリ１２との
間に設けている。特に、低沸点冷媒ライン５０を設けることで第１の冷媒流をプ
ローブアセンブリ１２の組織接触面に供給する。以下に詳細に説明するように、
第２の冷媒ライン５２は高沸点冷媒を熱交換器２６に供給するために設けられ、
さらに第３のライン５４はプローブを暖める冷媒を供給するために設けられる。
プローブに設けられたライン５０，５２，及び５４の各々からの冷媒は、臍管１
６それ自体の内部を経由してプローブアセンブリ１２からコンプレッサ１４に戻
される。したがって、合計で４つの流動通路が提供される。
【００２３】 熱交換器２６は、ステンレス鋼製の外管またはシェル５６と銅製の内管５８と
を有する。内管５８は同心的にシェル２６の内部に設けられ、銅製の内管５８の
外面に形成された螺旋状の***部６０によって所定の位置に保持される。***部
５８は、以下に説明するように第２の予冷却冷媒流のための流動通路を定める。
シェル５６と内管５８との組み合わせは、図２に最も良好に見られるように上記
螺旋状コイルの中に巻き上げられる。高沸点冷媒ライン５０は、以下に図６に関
連して詳細に説明されるように、内管５８の遠位端に直接開口し、また第２の冷
媒ライン５２は同心的に内管５８の長手方向全体を通してその遠位端に向けて貫
通する。したがって、内管５８の内部は、第１の冷媒が熱交換器２６を通るため
の導管として働く一方で、内管５８の外面とシェル６０の内面との間の円環状の
空間が、熱交換器２６を冷却するための膨張した第２の冷媒を戻すための流動通
路として働く。第３の冷媒ライン５４は、臍管１６からキャニスタ２０の内部へ
送られ、図２に最も良く見られるように、熱交換器２６を迂回する。以下により
詳細に説明するように、プローブアセンブリ１２の組織接触面を暖めるためにラ
イン５４の冷媒が「温かい（warm）」流体であることが望ましい。したがって、
ライン５４の冷却は避けられるはずである。
【００２４】 ここで図６及び図７を参照すると、熱交換器２６はキャニスタ２０の遠位端を
抜け出て再び真っ直ぐな形状となるものと考える。キャニスタ２０の外側のある
点で、温まっているライン５４がプローブの延長部３６に再び入る。内管５８は
遠位端６２で終了し、また第２の冷凍ライン５２はキャピラリ状の延長オリフィ
ス６４で終結する。したがって、ライン５２を流れる冷媒は、熱交換器シェル２
６の内部に流れ込み、内管５８の外面上を近位方向に流れ戻ることで内管５８を
冷却する。内管５８の主管腔（main lumen）内にあった低沸点冷媒は、移行管６
６に流れ込み、続いて図８に最も良く図示されたように、プローブアセンブリ１
２の先端７０に至るまで延びる膨張管（expansion tube）６８に流れ込む。内管
５８の主管腔を通過していた低融点冷媒が、ライン５２から流れる第２の冷媒に
よる管の予冷却の結果として冷却されていることが望ましい。第３の冷媒ライン
５４（熱交換器の主要部を迂回する）もまた、図８に示すように、プローブアセ
ンブリの遠位端７０に向けてシェル５６を通過する。管５４は内管７２と同心管
の対をなす。この内管７２は外管５４に膨張しないか、あるいは微々たる膨張を
伴うガスを吹き込むので、外管５４は結局、冷媒流によって加熱されることにな
る。管５４を通って戻る冷媒流は、最終的に臍管１６の戻り管腔内（return lum
en）で他の冷媒と再び混合される。したがって、プローブアセンブリ１２は、図
８の矢印７４で示されるように、低融点冷媒が膨張ライン５８の遠位方向先端か
ら膨張する第１の冷却モードで動作することができる。または、高融点冷媒の流
れを終わらすことができ、さらに温かい冷媒が内管７２を通してライン５４に送
られることでプローブ先端７０が温暖化（warming)モードで動作するので、冷媒
が膨張せず、プローブを温めるために作用する。
【００２５】 ここで図９を参照すると、本発明のシステム１０内での冷媒の流れが概略記述
されている。コンプレッサ１４は、コンプレッサユニット１００、油分離器１０
２、分離された油をコンプレッサユニット１００に戻す毛細管（capillary）１ ０４、空冷凝縮器１０６、及び二段階分離器１０８を有する。弁１１０，１１２
，及び１１４は、コンプレッサ１４からプローブアセンブリ１２への冷媒の流れ
を制御するために設けられている。二段階分離器１０８は、入り込んでくる冷却
かつ濃縮された冷媒を、ライン１１６に向けて下方向に流れる液相とライン１１
８に向けて上方向に流れる気相とに分離するための下部サイクロンセクションを
有する。しかし、分離器１０８の上部セクションの周りに巻き付けられているラ
イン１１６を経由して冷却された冷媒が戻ることによって、上方向に流れる蒸気
の一部が濃縮される。したがって、ライン１１６を外方向に通過する液体冷媒と
ライン１１８を上方向に通過する蒸気冷媒１１８とが平衡状態になる。このシス
テムの熱力学は、すでに参照によってここに取り込まれている米国特許第５，６
４４，５０２号及び同第５，６１７，７３９号において詳細に論じられている。
液体冷媒は、すでに説明したように、弁１１４及びライン５２を通過して熱交換
器に入り、膨張オリフィス／キャピラリ６４で終点となる。弁１４の制御がプロ
ーブアセンブリ１２に対してこの冷媒流の流れが確立されるかどうかを決定する
。冷媒蒸気１１８は、すでに説明したように弁１１２及びライン５０を通過して
熱交換器に達するか、あるいはすでに説明したように弁１１０及びライン５４を
通過してプローブ加熱セクション７２に達するかのいずれかである。
【００２６】 ここで、スタンバイ（予冷却）及び冷却モードのためのシステム１０の動作を
図１０Ａ乃至図１０Ｄに関連させて説明する。キャニスタ２０の熱交換器が低温
、好ましくはマイナス６０℃以下に維持されるように、空気冷却器１０６に冷媒
を再循環させて分離器１０８に送ることで、システム１０を予冷却する。予冷却
モードでは、冷媒の全ての流れがライン１１６、弁１１４、ライン５２を通過し
、さらに膨張オリフィス６４を通過して熱交換器を冷却するように、架空排出弁
１１０及び１１２の両方が閉じられる。膨張オリフィス６４からの膨張した冷媒
は熱交換器を逆流して管１６をへてコイル１２０を通り、最後に戻りライン１２
２を経由してコンプレッサユニット１００に戻る。システム１０は、望まれる限
り、また定常状態が達成されるまで、スタンバイまたは予冷却モードで動作して
もよく、さらにプローブは治療的冷却のために組織に対して接触される。
【００２７】 プローブを冷却するために、熱交換器２６の予冷却が達成された後に、弁１１
２を図１０Ｂに示すように開いてもよい。弁１１２の開放によって第１の低融点
冷媒流がライン５０及び膨張オリフィス６８を通過してプローブ先端７０に達す
ることが可能となる。プローブ先端での冷媒の膨張は、急激な冷却を生じさせる
もので、通常短時間、すなわち通常数分でマイナス１００℃以下となる。続いて
冷却かつ膨張した冷媒は、弁１１４及びライン５２からの第２の冷媒とともに、
戻りライン１６を経由してコンプレッサユニット１００に戻る。
【００２８】 別の冷却モードでは、プローブ先端７０を冷やすために弁１１２が開いたまま
であってもよいが、図１０Ｃに示すように、弁１１４を閉じることによって予冷
却は終了する。
【００２９】 冷却の一サイクルが完了した後、しばしばプローブ先端を温めることが好まし
い。プローブ先端を温めることは、図１０Ｄに示すように、架空ライン１１８か
らの冷媒を使用することによって達成可能である。このことは、図示したように
、弁１１０を開き、弁１１２及び１１４を閉じることによってなされる。架空ラ
イン１１８からの冷媒は概ね室温であり、またほとんどの目的に対してプローブ
７０を十分に温める。もし、より一層温めることが必要ならば、コンプレッサユ
ニット１００での圧縮によって加熱された後、及びコンデンサ１０６で冷却され
る前に、熱冷媒にアクセスすることが可能であろう。この代わりの流動通路は図
１０Ｄにおいて破線によって示される。いずれの場合も、所望の温かさを提供す
るために温かい冷媒または熱い冷媒がライン５４を通過してプローブ先端７０の
セクション７２に達する。冷媒は、全ての他の冷媒と同じように、導管１６を経
由してコンプレッサ１４の再循環冷凍システムにもどる。
【００３０】 以下の実験例は例証のためのものであって制限条件を目的としたものではない
。 実験例 図１１，図１１Ａ，及び図１２に示すように、各々が外径１．０２ｍｍ及び内
径０．５１ｍｍを有する６本の銅製の増設キャピラリ管２０２によって囲まれた
外径１．５７ｍｍ及び内径１．１７ｍｍの銅製キャピラリ管２００を有する７つ
の熱交換器を構成した。キャピラリ管アセンブリを、外径６．３５ｍｍ及び内径
５．９４ｍｍのステンレス鋼製の外管２０４の中に封入した。図１２に示すよう
に、アセンブリ全体を螺旋コイル状に巻き上げて、内側のキャピラリ管２００が
液体蒸気分離器（上述のごとく）から液体を供給し、温かい終端（warm end）か
ら２０３．２ｃｍのところで末端をなす。このことは、図９のオリフィス６４と
等しい流動制流子（flow restrictor)を規定する。膨張後キャピラリ２００の終
了点からの低圧液体及び蒸気は、７本のキャピラリ管からなるアセンブリの外面
とステンレス鋼管２０４の内壁との間の円環状の空間を通ってコンプレッサに戻
る。
【００３１】 以下のガス混合物を使用して熱交換器を試験した。 成分 重量比 トリフルオロエタン ０．２１１ テトラフルオロメタン ０．３２０ ＨＣＦＣｌ２３ ０．１８０ アルゴン ０．１５０ ＣＨＣＦ５ ０．１２６ＣＦ３ＣＨ２Ｆ ０．０１３ １．０００
【００３２】 ９．０５ｃｍ３排気量（displacement）を持つDanfloss FF10GXコンプレッサ によって、熱交換器に対して約３１０ｃｍ３／秒の流れを与えた。２回の冷凍と
１回の解凍サイクルの結果を以下に示す。 モード 冷凍１ 冷凍２ 解凍 低圧， Psig １９ １２ １８ 高圧， Psig ３００ ３００ ３９０ 熱交換器温度，Ｃ −１００ −１４１ −１３０ 冷プローブ温度，Ｃ −１２７ −１２７ ３７ コンプレッサ温度，Ｃ ６７ ６７ ７０ 室温，Ｃ ２２ ２２ ２２
【００３３】 上記は本発明の好ましい実施形態例の完全な説明であるが、様々な変更、修飾
、及び同等物が用いられてもよい。したがって、上記の説明は特許請求の範囲に
よって定められる本発明の範囲を限定するものとしてとられるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の原理にもとづいて構成されたシステムを示す構成図である。
【図２】 図１のシステムの凍結外科用プローブの分画組立図である。
【図３】 図２のプローブに組み込まれた熱交換器の近位端部の詳細な断面図である。
【図４】 図３の４−４線に沿う断面図である。
【図５】 図３の５−５線に沿う断面図である。
【図６】 図２のプローブの熱交換器の遠位端部の詳細な断面図である。
【図７】 図６の７−７線に沿う断面図である。
【図８】 図２のプローブの遠位端部の詳細な断面図である。
【図９】 図１のプローブとコンプレッサとの間の冷媒流の模式図である。
【図１０Ａ】 図１のシステムの様々な動作モードを示す模式図である。
【図１０Ｂ】 図１のシステムの様々な動作モードを示す模式図である。
【図１０Ｃ】 図１のシステムの様々な動作モードを示す模式図である。
【図１０Ｄ】 図１のシステムの様々な動作モードを示す模式図である。
【図１１】 実験例に動作が記載された試験システムを示す模式図である。
【図１１Ａ】 実験例に動作が記載された試験システムを示す模式図である。
【図１２】 実験例に動作が記載された試験システムを示す模式図である。
【符号の説明】
１０ 凍結手術装置 １２ プローブアセンブリ １４ コンプレッサ １６ 管（臍管） ２０ キャニスタ ２２ 近位端 ２４ 遠位端 ２６ 熱交換器 ３０ 管（プローブの延長部分） ３２ 遠位端 ３６ 延長部 ４０ シース ４２ コネクタ ５０ 低沸点冷媒ライン ５２ 第２の冷媒ライン ５４ 第３のライン ５６ 外管（shell) ５８ 内管 ６０ ***部 ６２ 遠位端 ６４ 延長オリフィス ６６ 移行管 ６８ 延長管 ７０ 先端（遠位端） ７２ 内管 ７４ 矢印 １００ コンプレッサユニット １０２ 油分離器 １０４ 毛細管 １０６ 空冷凝縮器 １０８ 二段階分離器 １１０，１１２，１１４ 弁 １１６，１１８ ライン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＪＰ (72)発明者 サポツニコフ・アイガー アメリカ合衆国、95129 カリフォルニア 州、サン・ホセ、レインボー・ドライブ・ ナンバー11 7100 (72)発明者 トンプソン・トッド アメリカ合衆国、94588 カリフォルニア 州、プレザントン、モラー・ランチ・ドラ イブ 8172 (72)発明者 サベイジ・ジョージ・エム アメリカ合衆国、94028 カリフォルニア 州、ポートラ・バレー、ウェストリッジ・ ドライブ 1180 Ｆターム(参考） 4C060 JJ04

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 組織を処置するための改良点を持つシステムであって、 再循環する冷媒の流れを生じさせるコンプレッサと、 組織接触面と第１の膨張オリフィスとを持ち、高圧冷媒を受けるために前記コ
    ンプレッサに接続し、前記高圧冷媒を前記第１の膨張オリフィスを通すことで前
    記組織接触面の冷却を行い、結果として生ずる低圧冷媒を前記コンプレッサに戻
    すプローブとを有する形式であり、 前記改良点は、 温かい流体を前記コンプレッサから前記プローブを通して選択的に循環させる
    ことで前記組織接触面を温める手段を有するシステム。
  2. 【請求項２】 前記循環手段は、前記組織接触面を通り過ぎた膨張していな
    い、あるいはただ部分的にのみ膨張した温かい冷媒を送るために前記コンプレッ
    サから前記プローブへの導管を有する請求項１に記載の改良点を持つシステム。
  3. 【請求項３】 前記第１の膨張オリフィスを経由する前記高圧冷媒の通路を
    終了させ、前記プローブ内で前記組織接触面を通り過ぎた前記温かい冷媒の流れ
    を起こす制御装置をさらに有する請求項２に記載の改良点を持つシステム。
  4. 【請求項４】 組織を処置するための改良点を持つシステムであって、 再循環する冷媒の流れを生じさせるコンプレッサと、 組織接触面と第１の膨張オリフィスとを持ち、高圧冷媒を受けるために前記コ
    ンプレッサに接続し、前記高圧冷媒を前記第１の膨張オリフィスを通すことで前
    記組織接触面の冷却を行い、結果として生ずる低圧冷媒を前記コンプレッサに戻
    すプローブとを有する形式であり、 前記改良点は、 前記プローブ内で前記組織接触面へ前記コンプレッサから前記再循環する冷媒
    の流れの少なくとも一部を送るように配置された熱交換器と、 前記再循環する冷媒の流れの一部を前記組織接触面に送る前に前記熱交換器を
    予冷却する手段とを有するシステム。
  5. 【請求項５】 前記予冷却手段は、前記熱交換器内に第２の膨張オリフィス
    と、前記第２の膨張オリフィスへ前記冷媒の流れの一部を送るための導管とを有
    する請求項４に記載の改良点を持つシステム。
  6. 【請求項６】 前記熱交換器及び前記プローブはハンドヘルドアセンブリ内
    に存在する請求項５に記載の改良点を持つシステム。
  7. 【請求項７】 前記熱交換器は、少なくとも１本のコイル状の内管を持つコ
    イル状のシェルを有し、前記高圧冷媒は前記プローブに向けて前記内管を通過し
    、前記膨張した冷媒の流れの部分は反対方向に前記内管と前記シェルとの間の円
    環状の空間を通る請求項６に記載の改良点を持つシステム。
  8. 【請求項８】 組織を処置するための改良点を持つシステムであって、 再循環する冷媒の流れを生じさせるコンプレッサと、 組織接触面と第１の膨張オリフィスとを持ち、高圧冷媒を受けるために前記コ
    ンプレッサに接続し、前記高圧冷媒を前記第１の膨張オリフィスを通すことで前
    記組織接触面の冷却を行い、結果として生ずる低圧冷媒を前記コンプレッサに戻
    すプローブとを有する形式であり、 前記改良点は、 前記プローブ上に着脱自在に装着するためのシースを有するシステム。
  9. 【請求項９】 前記シースは金属からなる請求項８に記載の改良点を持つシ
    ステム。
  10. 【請求項１０】 前記プローブの外面と前記シースの内面との間に熱伝導性
    金属をさらに有する請求項８に記載の改良点を持つシステム。
  11. 【請求項１１】 前記熱伝導性金属は、液体キャリア中に懸濁された熱伝導
    性粉末を有する請求項１０に記載の改良点を持つシステム。
  12. 【請求項１２】 前記プローブの外面と前記シースの内面との間のクリアラ
    ンスは、０．１５ｍｍ未満である請求項１１に記載の改良点を持つシステム。
  13. 【請求項１３】 組織を処置するための改良点を持つシステムであって、 再循環する冷媒の流れを生じさせるコンプレッサと、 組織接触面と第１の膨張オリフィスとを持ち、高圧冷媒を受けるために前記コ
    ンプレッサに接続し、前記高圧冷媒を前記第１の膨張オリフィスを通すことで前
    記組織接触面の冷却を行い、結果として生ずる低圧冷媒を前記コンプレッサに戻
    すプローブとを有する形式であり、 前記改良点は、 前記組織接触面を除いて、前記プローブの外側の部分全体に広がる真空エンク
    ロージャを有するシステム。
  14. 【請求項１４】 前記組織接触面へ前記コンプレッサから前記再循環する冷
    媒の流れの少なくとも一部を送るように配置された熱交換器をさらに有し、 前記熱交換器は前記真空エンクロージャの中にも配置されている請求項１３に
    記載の改良点を持つシステム。
  15. 【請求項１５】 組織を処理するための改良点を持つ方法であって、 コンプレッサからプローブへ冷媒を再循環させ、前記冷媒が前記プローブ内の
    一つの面を冷却する工程と、 前記冷却された面を組織に対して接触させる工程とを有し、 前記改良点は、 前記プローブを通して前記コンプレッサから温かい流体を循環させて、冷却さ
    れた後の前記組織接触面を温める工程を有する方法。
  16. 【請求項１６】 前記温かい流体は、膨張していない、あるいは部分的に膨
    張して前記プローブを通過した前記再循環する冷媒である請求項１５に記載の改
    良点を持つ方法。
  17. 【請求項１７】 組織を処理するための改良点を持つ方法であって、 コンプレッサからプローブへ冷媒を再循環させ、前記冷媒が前記プローブ内の
    一つの面を冷却する工程と、 前記冷却された面を組織に対して接触させる工程とを有し、 前記改良点は、 前記冷媒を膨張させる前に前記プローブ内の熱交換器を予冷却する工程と、 前記プローブの膨張及び冷却に先立って前記冷媒を冷却するために前記予冷却
    された熱交換器に前記冷媒を通す工程とを有する方法。
  18. 【請求項１８】 前記予冷却工程は、前記冷媒の一部を膨張オリフィスに通
    し、前記冷却かつ膨張した冷媒を前記熱交換器に通すことを有する請求項１７に
    記載の改良点を持つ方法。
  19. 【請求項１９】 前記熱交換器の温度を、前記熱交換器へプローブ冷媒を送
    る前にマイナス３０℃以下に下げる請求項１８に記載の改良点を持つ方法。
  20. 【請求項２０】 前記プローブは、マイナス１００℃以下の温度に冷却され
    る請求項１９に記載の改良点を持つ方法。
  21. 【請求項２１】 組織を処理するための改良点を持つ方法であって、 コンプレッサからプローブへ冷媒を再循環させ、前記冷媒が膨張して前記プロ
    ーブ内の一つの面を冷却する工程と、 前記冷却された面を組織に対して接触させる工程とを有し、 前記改良点は、 前記冷却された面を組織に対して接触させる工程に先だってプローブにシース
    を覆う工程を有する方法。
  22. 【請求項２２】 前記プローブの外面と前記シースの内面との間に熱伝導性
    物質を配置する工程をさらに有する請求項２１に記載の改良点を持つ方法。
  23. 【請求項２３】 前記熱伝導性物質は、液体キャリア中に懸濁された熱伝導
    性粉末を有する請求項２２に記載の改良点を持つ方法。
  24. 【請求項２４】 前記シースの外面と前記組織との間に熱伝導性材料を配置
    する工程をさらに有する請求項２１に記載の改良点を持つ方法。
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