(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下を含む、患者の標的組織を処置するための極低温冷却システム：
近位端と、組織貫通用の遠位端と、それらの間の管腔と、該管腔内のポートまで遠位方向に伸びる冷却流体供給用管腔とを持つ、２０ゲージまたはそれ未満の針サイズの第一の交換可能な針；
近位端と、組織貫通用の遠位端と、それらの間の管腔と、該管腔内のポートまで遠位方向に伸びる冷却流体供給用管腔とを持つ、２０ゲージまたはそれ未満の針サイズの第二の交換可能な針；ならびに
冷却流体源と該第一および該第二の針を逐次的に受け入れるための針インターフェースとを支持するハンドルを持つ、プローブボディであって、該針が該組織に挿入されたときに、該組織が、受け入れられた該針の該管腔内の冷却流体の気化によって冷却されるように、冷却流体源から流体供給路を通して、受け入れられた針の冷却流体供給用管腔のポートへ冷却流体を導入するように構成されている、プローブボディ；ならびに
冷却流体供給弁の開放が、針の管腔内の冷却流体の蒸発による冷却を誘発し、かつ、該供給弁とポートとの間の冷却流体供給路の体積が約０．０５インチ３未満であり、かつ供給路の体積内に残った冷却流体によって冷却が続くことを避けるために該供給弁が閉じているときに該供給路からの排出が行われる、冷却流体源と受け入れられた針の冷却流体供給用管腔との間の該冷却流体供給路に沿って配置された、冷却流体供給弁。
【請求項２】
一人の患者の処置後にプローブボディが廃棄可能であるように、冷却流体源が、該プローブボディ内に配置されたカートリッジを含む、請求項１記載のシステム。
【請求項３】
第二の針が、第一の針とほぼ同じサイズおよび冷却特性を持つ、請求項１記載のシステム。
【請求項４】
第二の針が、第一の針と異なるサイズおよび／または冷却特性を持つ、請求項１記載のシステム。
【請求項５】
第一の針が、単一の針を持つ第一の針アセンブリに含まれ、
第二の針が、複数の針を持つ第二の針アセンブリに含まれ、かつ、
標的組織への該複数の針の同時挿入のために、該第二の針アセンブリの針が構成されている、
請求項１記載のシステム。
【請求項６】
第二の針アセンブリの冷却流体供給用管腔が、針インターフェースの共通冷却流体供給源と流体連絡し、かつ、
該第二の針アセンブリの複数の針の管腔からの気化した冷却流体の気体が、プローブボディの圧力制御された共通排出路に流れる、
請求項５記載のシステム。
【請求項７】
第二の針アセンブリの複数の針の間隔をおいた分離が、連続的な処置ゾーン全体の組織をリモデリングするような分離である、請求項５記載のシステム。
【請求項８】
針の遠位端が標的組織内に挿入された場合に、受け入れられた針の管腔の遠位部が該標的組織に隣接し、受け入れられた針の管腔の近位部が側副性組織に隣接し；そして
蒸発によって該標的組織が処置のために十分に冷却されるよう、および該側副性組織の冷却を防ぐために、該管腔の該近位部を冷却流体が通過する場合に液体が十分に枯渇しているよう、
冷却流体が、冷却流体源から挿入された針の該管腔内へ流れるとき及び挿入された該針の該管腔に沿って近位方向に流れるときに、該冷却流体の液体を該管腔の該遠位部内で気体へ蒸発させるように、前記冷却流体源が構成されている、請求項１記載のシステム。
【請求項９】
冷却流体が管腔に流れる場合に、該管腔の遠位部に沿った標的組織が、第一の温度範囲内の処置温度まで冷却され、かつ、
該管腔の近位部に沿った側副性組織が、該第一の温度範囲より高い第二の温度範囲内の側副性組織温度まで冷却される、
請求項８記載のシステム。
【請求項１０】
前記第一および第二の針がそれぞれ、管腔の遠位部に沿った第一の断面と該管腔の近位部に沿った第二の断面とを持ち、
該第一および該第二の断面が同等である、
請求項９記載のシステム。
【請求項１１】
以下をさらに含む、請求項８記載のシステム：
対応する異なる液体枯渇特性を持つ異なる冷却流体供給流れを導入するために、異なる冷却流体供給路を含み、
所望の針アセンブリを選択しかつ該所望の針アセンブリをプローブボディに取り付けることによって遠位部の長さを選択できるように、付属の複数の代替の遠位部の長さを持つ、
複数の代替の針アセンブリ。
【請求項１２】
前記第一および第二の交換可能な針が、第一および第二の異なる遠位部の長さを持ち、かつ、
該第二の針の長さおよび断面サイズが該第一の針と同じである、
請求項１１記載のシステム。
【請求項１３】
以下をさらに含む、請求項１記載の極低温冷却システム：
領域が凍結状態でありながら該標的組織から前記第一および第二の針を除去することを容易にするために、該第一および第二の針の一部分を覆って処理された、滑らかなコーティング。
【請求項１４】
前記第一および第二の針が、２０ゲージまたはそれ未満の針の断面サイズを含む、請求項１３記載のシステム。
【請求項１５】
前記第一および第二の針が、該第一および第二の針の蒸発チャンバーと滑らかなコーティングとの間に伝導性のある厚さを持つ熱伝導性のプローブ材料を含み、かつ、
該滑らかなコーティングが、該プローブ材料より低い熱伝導率と、該プローブ材料と標的組織との間に該伝導性のある厚さより小さいコーティングの厚さとを持つ、
請求項１３記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
適用なし
【０００２】
連邦政府助成による研究および開発のもとになされた発明の権利に関する申し立て
適用なし
【０００３】
コンパクトディスクで提出された「配列表」、表、またはコンピュータプログラムリストの付録への参照
適用なし
【０００４】
本発明は、全体として、冷却により誘発される組織のリモデリングを特に目的とした医療装置、システム、および方法に関する。本発明の態様には、皮膚の露出表面に沿うかつ／またはその下にある1つまたは複数の標的組織を選択的にリモデリングするよう皮膚組織に極低温冷却を適用するための装置、システム、および方法が含まれる。皮膚または他の周囲組織に対する望ましくないかつ／または見た目のよくない影響（線、皺、またはセルライトによるくぼみなど）を任意で抑制することにより、本発明の態様を種々の美容的状態に用いてもよい。他の態様により、幅広い医療適用のための使用が見出されている。標的組織のリモデリングにより、その挙動または組成物に所望の変化を実現する可能性がある。
【背景技術】
【０００５】
発明の背景
変形部を修正するかまたは単に外見を良くするための人体の種々の特徴を作り直したいという望みは、一般的である。このことは、年間に実施される美容外科手術の件数増加により裏付けられている。
【０００６】
多くの手術は、線および皺を減らすことにより皮膚の表面の外見を変化させることを意図している。これらの手術の中には充填物の注入またはコラーゲン産生の促進を伴うものもある。より近年では、皺の軽減および他の美容用途を目的とした、薬理学的療法の人気が高まっている。
【０００７】
ボツリヌス毒素A型（BOTOX（登録商標））は、美容用途に使われる薬理学的療法の1例である。これは典型的に顔面筋に注入されて筋肉の収縮をブロックし、その結果、筋肉に一時的な衰弱または麻痺が生じる。筋肉が無能化されると、望ましくない皺の形成に寄与する運動が一時的になくなる。薬学的な美容処置の別の例としてメソセラピーがある。これは、ホメオパシー薬、ビタミン、および／または他の適応で認可された薬のカクテルを皮膚に注入して身体の特定エリアに治癒的または修正的な処置を送達するものである。種々のカクテルが、脂肪組織の溶解による身体整形およびセルライト減少、またはコラーゲン増強を介した皮膚の表面再仕上げをもたらすことを意図している。非薬理学的な美容処置の開発も続いている。例えばエンデルモロジー（endermology）は、真空吸引を用いてセルライトのくぼんだ外見に関係があるとされる線維性結合組織を引き伸ばすかまたは緩める機械的な療法である。
【０００８】
BOTOX（登録商標）および／またはメソセラピーは、一時的に線および皺を減らし、脂肪を減らし、または他の美容的恩恵を提供する可能性がある一方、欠点もないわけではなく、特に、公知の有毒物質を患者に注入することに関連する危険性、ならびに、未知および／または未試験のカクテルを注入することの潜在的な危険性などの欠点がある。加えて、エンデルモロジーの作用に潜在的な危険性があるとは知られていないものの、作用は短期的で軽いものにすぎない。
【０００９】
以上に照らして、特に皺、脂肪、セルライト、および他の美容的欠陥を処置するための、改善された医療装置、システム、および方法を提供することが望ましいと考えられる。これらの新しい技術が、公知の生体活性的および他の美容療法を置換および／または補完できる代替的な外見改善メカニズムを提供し、理想的には、毒素および有害なカクテルの注入を減らすかまたはなくすことを可能にし同時に同程度かまたはより向上した美容的結果を提供する場合には、特に望ましいと考えられる。そのような技術が、局所麻酔薬のみを用いてまたは麻酔薬なしで経皮的に実施され、皮膚の切開が最小限であるかまたは該切開がなく、縫合法または他の閉口法の必要がなく、広範な包帯がなく、かつ回復または患者の「ダウンタイム（down time）」の長期化に寄与する傷ができることまたは他の要因が限定的かまたはない場合には、それも望ましいと考えられる。他の美容的および／または皮膚科学的な状態（かつ可能性として他の標的組織）を処置するための新しい装置、システム、および方法を提供することは、正確性および制御性がより高く、側副性組織（collateral tissue）の損傷および／または疼痛がより少なく、かつより使いやすい状態で処置が提供される場合は特に、さらに望ましいと考えられる。
【発明の概要】
【００１０】
発明の簡単な概要
本発明は、全体として、改善された医療装置、システム、および方法を提供する。態様は、皮膚科学的および／または美容的な欠陥の処置に特に好適であることができ、かつ代替の態様は、広範な標的組織の処置のために構成されることができる。本発明のいくつかの態様では、少なくとも1つの小さな組織貫通プローブによる冷却を適用し、このプローブは多くの場合、目に見える瘢痕を残すことなく患者の皮膚の露出表面を介して挿入するのに好適なサイズを持つ針を含む。冷却は、標的組織の組成物に所望の変化をもたらすようかつ／またはその挙動に変化をもたらすよう1つまたは複数の標的組織をリモデリングしてもよい。過去の大型の極低温冷却システムと異なり、小さな極低温冷却針プローブは、挿入によって鈍くなるかまたは損傷する可能性がある。例示的な態様は、プローブボディハンドルにより支持された交換可能な針プローブを用い、小さな針プローブは多くの場合、一人の患者の処置中に交換される。針プローブに導入される極低温冷却流体を注意深く制御することによって、蒸発する極低温冷却液体の枯渇を通じて能動的冷却の長さを制御することが可能になる。したがって、同じような外部構造を持つ針であっても、針の軸に沿った有効リモデリングの長さに差異を提供できる。驚くべきことに、滑らかなコーティングを持つ小さな極低温冷却針および／または他の極低温冷却プローブは、組織の少なくとも一部が凍結状態でありながらプローブを処置領域から安全に除去することを可能し、これにより、挿入／凍結／除去のサイクルを多数回伴う手術について全体的な時間を大幅に短縮する。
【００１１】
第一の局面において、本発明は患者の組織を処置するための方法を提供する。同方法は、ハンドルを操作することによって、第一の挿入点を通して組織の第一の標的領域に第一の針を挿入する段階を含む。ハンドルは、針インターフェースにより第一の針を支持する。第一の標的領域は第一の針で冷却され、かつ第一の針は患者から除去される。第一の針は針インターフェースにおいて第二の針と交換される。ハンドルを操作することによって、第二の挿入点を通して組織の第二の標的領域に第二の針を挿入する。第二の標的領域は第二の針で冷却される。
【００１２】
第二の針は、任意で第一の針とほぼ同じのサイズおよび／または冷却特性を持っていてもよい。そのような針の交換は、患者への限られた回数の挿入後に鈍くなる可能性がある小さな針を使う場合に特に有用である場合がある。他の態様において、第二の針は、長さ、針のゲージサイズもしくは直径、または能動的冷却の長さが異なるなど、第一の針と異なるサイズおよび／または冷却特性を持っていてもよい。いくつかの態様において、第一の針は、単一の針のみを持つ第一の針アセンブリに含まれていてもよく、一方、第二の針は、複数の針を持つ針アセンブリに含まれていてもよい。第二の針アセンブリの複数の針は、同時に標的組織に挿入されてもよく、多くの場合これらの針は実質的に平行である。冷却流体供給管（およびその付随する管腔）が針インターフェースの共通冷却流体供給源から伸びていてもよく、かつ各針の冷却流体気化管腔は、多くの場合針インターフェースを経由してもまた、圧力制御された共通排出路に流れていてもよい。多くの態様において、冷却される組織が連続的な処置ゾーンにわたってリモデリングされるように、第二の針アセンブリの複数の針によって冷却されてもよい。他の態様において、針の間隔などは、複数の不連続なリモデリングされたゾーンをもたらしてもよい。
【００１３】
典型的に、第一および第二の針の各々は、鋭利な遠位端と20ゲージまたはそれ未満の針サイズとを持つ。鈍い針を患者に挿入することを避けるため針は使用後に廃棄されてもよく、針は任意で、患者の皮膚を介して単回挿入されるかまたは複数回（たいていは10回未満、かつ多くの場合は5回未満）挿入される。システムのハンドルは、プローブボディに含まれていてもよく、流体供給源カートリッジおよび電池がプローブボディによって支持および／または収容されていてもよい。これら構成品の1つまたは全部が一人の患者のみの処置に使用されるようプローブボディが廃棄されてもよい。そのような構造はまた、手持ち式プローブの操作および使用を妨げる可能性のあるつなぎ紐、電源ポート、または可撓性供給ラインなどの必要性を回避するのにも役立つ。冷却は多くの場合、冷却流体源と管腔との間の冷却流体供給路に沿って配置された冷却流体遮断弁を閉じることによって停止される。液体の冷却流体が針の管腔内で蒸発することによって、冷却するので、処置時間のより正確な制御を可能にするために、弁と管腔との間の供給路の体積は好ましくは非常に小さい（典型的には.05立方インチ未満、任意で0.005立方インチ未満）。この体積内に残った極低温液体によって冷却が続くことを避けるため、弁と針管腔との間の供給路は、好ましくは弁が閉じている場合に吐き出される。
【００１４】
別の局面において、本発明は患者の標的組織を処置するための方法を提供する。同方法は、冷却プローブを、側副性組織を介して標的組織へ遠位方向に挿入する段階を含む。冷却プローブは、標的組織に隣接する遠位部と側副性組織に隣接する近位部とを有する管腔を持つ。冷却流体が管腔の遠位部に導入され、かつ冷却流体が管腔の遠位部内を近位方向に流れる際に、冷却流体の液体から気体への蒸発が生じる。この蒸発は、蒸発によって標的組織が所望のリモデリング処置のために十分に冷却されるように生じる。加えて、この蒸発は、側副性組織の冷却を防ぐために、管腔の近位部を気体が通過する場合に冷却流体から液体が十分に枯渇しているように生じる。
【００１５】
管腔の遠位部に沿った標的組織を第一の温度範囲内の処置温度まで冷却してもよい。管腔の近位部に沿った側副性組織は、典型的に、第一の温度範囲より高い第二の温度範囲内の側副性組織温度まで冷却してもよい。管腔の遠位部と近位部との間の冷却効果の差は、近位部および遠位部に沿って実質的に均一でかつ／または一貫した断面を持つ針の構造にかかわらず生じてもよいことに注意されたい。有利な点として、プローブボディに取り付けるプローブを選択することによって、遠位の組織リモデリング部の長さを複数の代替の長さの中から選択してもよい。代替のプローブは、対応する異なる液体枯渇特性を持つ異なる冷却流体供給流れを導入するために、異なる冷却流体供給路を含んでいてもよい。より具体的には、異なる内径および／または異なる長さを有する異なる冷却流体供給管を持ちそのほかは同じようなプローブ構造を使うことによって、リモデリングされる組織の軸方向長さを効果的に変化させてもよく、これは、冷却流体流れの計量分のかなりの部分が冷却流体供給用管腔の流れ抵抗によって行われる場合に特にあてはまる。有利な点として、冷却液と蒸発した気体との十分な混合物が冷却流体流れ中に存在しつづける限り、遠位部に沿った処置温度は実質的に均一なままでありうる。冷却流体の液体がその流れから枯渇すると、流れの温度が上昇する可能性および／または周囲のプローブ構造（および組織）からの熱伝達が大幅に低下する可能性があり、これに伴い、比較的短くかつ予想可能なプローブの軸方向長さの間の冷却が変化する。
【００１６】
別の局面において、本発明は、患者の標的組織をリモデリングするための方法を提供する。同方法は、標的組織へ冷却プローブを遠位方向に挿入する段階を含む。標的組織は、標的組織の領域を凍結させるために十分に冷却される。領域が凍結状態でありながら、冷却プローブが標的組織から除去される。
【００１７】
多くの態様において、冷却プローブは冷却停止後15秒未満で除去されてもよく、典型的には冷却後10秒未満（または、さらには冷却後5秒未満）でプローブが除去される。まだ凍結している処置領域から極低温冷却プローブを、このように経験にそぐうことなく除去することは、例えば、20ゲージまたはそれ未満の針の断面サイズを持つ冷却プローブを使って冷却する場合などに安全に実施することができ、該針は、多くの場合25ゲージまたはそれ未満であり、かつ理想的には30ゲージである。領域が凍結状態であるにもかかわらず、そのようなプローブと周囲の凍結組織との間には融解ゾーンが比較的速やかに形成される可能性があり、これによりプローブを安全に除去することを容易にする。したがって、多くの態様において凍結された組織の大部分は凍結状態であってもよいが、最初に凍結された組織の全部が除去時に凍結状態でなくてもよい。
【００１８】
本発明の多くの態様は、プローブの滑らかなコーティングにより標的組織を冷却することによって、まだ凍結している組織領域からの極低温処置プローブの除去を容易にしてもよい。この滑らかなコーティングは多くの場合、その下のプローブ材料より大幅に低い熱伝導率を持つが（プローブ材料は典型的に小さな針プローブ用のステンレス鋼ハイポチューブなどを含む）、厚さがプローブ材料より大幅に小さい滑らかなコーティングを使うことによって、標的組織からの総熱伝導を促すことができる。加えて、滑らかなコーティングの断熱にかかわらず所望の冷却特性をもたらすために、極低温流体の気化用チャンバーまたは管腔の内部温度を選択してもよい。それでも、多数回の挿入／冷却／除去サイクルを用いる場合および／または凍結組織の総解凍時間と比較して総冷却時間が比較的短い場合は特に、全体的な処置時間が大幅に短くなる。
【００１９】
別の局面において、本発明は患者の組織を処置するためのシステムを提供する。同システムは、近位端と、組織貫通用の遠位端と、それらの間の管腔と、針管腔内のポートまで遠位方向に伸びる冷却流体供給用管腔とを持つ第一の針を含む。針は、20ゲージまたはそれ未満の針サイズである。第二の針は、近位端と、組織貫通用の遠位端と、それらの間の管腔とを持つ。冷却流体供給用管腔が第二の針の管腔内のポートまで遠位方向に伸び、該針も20ゲージまたはそれ未満の針サイズである。プローブボディは、冷却流体源と第一および第二の針を逐次的に受け入れるための針インターフェースとを支持するハンドルを持つ。針が組織に挿入されかつ冷却流体が冷却流体供給源からポートを介して導入された場合、受け入れられた針の管腔内の気化によって組織が冷却される。
【００２０】
別の局面において、本発明は患者の標的組織を処置するためのシステムを提供する。患者は標的組織に隣接する側副性組織を持ち、システムは近位端と遠位端とを持つプローブを含む。遠位端は、側副性組織を介して標的組織へ挿入可能である。遠位端が挿入された場合に、挿入されたプローブは、標的組織に隣接する近位部と側副性組織に隣接する遠位部とを有する管腔を持つ。冷却流体源は、管腔の遠位部と流体連絡している。冷却流体が流体源から挿入されたプローブの管腔へ（かつ管腔に沿って近位方向に）流れる場合に、蒸発により標的組織が処置のために十分に冷却されるよう冷却流体の液体を管腔の遠位部内で気体へ蒸発させるように、流体源は構成される。加えて、側副性組織の冷却を防ぐために、液体は、冷却流体が管腔の近位部を通過する場合に十分に枯渇している。
【００２１】
さらに別の局面において、本発明は、患者の標的組織をリモデリングするためのシステムを提供する。同システムは、標的組織へ遠位方向に挿入可能な冷却プローブを含む。冷却プローブは、標的組織の領域を凍結させるために十分に標的組織を冷却するための冷却表面を持つ。領域が凍結状態でありながら標的組織から冷却プローブを除去することを容易にするために、プローブの冷却表面を覆って滑らかなコーティングが処理される。
【００２２】
例示的な滑らかなおよび／または疎水性のコーティングにはPTFE Teflon（商標）ポリマーまたはシリコーンなどのポリマーが含まれる。コーティングの典型的な厚さは約0.00005インチ〜約0.001インチであってもよく、例示的なPTFEポリマーコーティングの厚さは約0.0005インチであり、例示的なシリコーンコーティングはそれより薄い。いくつかの態様において、コーティングのない領域を電極などとして使うことを可能にするため、プローブの一部（遠位端または遠位端付近の小領域など）が、コーティングのない状態であってもよい。
[請求項101]
以下の段階を含む、患者の組織を処置するための方法:
第一の針を針インターフェースにより支持するハンドルを操作することによって、第一の挿入点を通して該組織の第一の標的領域に該第一の針を挿入する段階;
該第一の針で該第一の標的領域を冷却し、かつ該第一の針を該患者から除去する段階;
該針インターフェースにおいて該第一の針を第二の針と交換する段階;
該ハンドルを操作することによって、第二の挿入点を通して該組織の第二の標的領域に該第二の針を挿入する段階;ならびに
該第二の針で該第二の標的領域を冷却する段階。
[請求項102]
第二の針が、第一の針とほぼ同じサイズおよび冷却特性を持つ、請求項101記載の方法。
[請求項103]
第二の針が、第一の針と異なるサイズおよび/または冷却特性を持つ、請求項101記載の方法。
[請求項104]
第一の針が、単一の針を持つ第一の針アセンブリに含まれ、
第二の針が、第二の針アセンブリに含まれ、かつ、
該第二の針アセンブリの複数の針を標的組織へ同時挿入している間に、該第二の針が挿入される、
請求項101記載の方法。
[請求項105]
第二の針アセンブリの複数の針の各々が、針インターフェースの冷却流体供給源と流体連絡している冷却流体供給用管腔と、気化冷却用管腔とを含み、
各針の該供給用管腔から該気化管腔に冷却流体を導入している間、第二の針によって前記冷却が行われ、かつ、
該気化管腔からの気体が、圧力制御された共通排出路に流れる、
請求項104記載の方法。
[請求項106]
連続的な処置ゾーン全体の組織をリモデリングするように、第二の針アセンブリの複数の針によって該組織を冷却する、請求項104記載の方法。
[請求項107]
第一および第二の針の各々が、鋭利な遠位端と、20ゲージまたはそれ未満の針サイズとを持ち、かつ、
鈍い針の挿入を防ぐために該第一および該第二の針を廃棄する段階をさらに含む、
請求項101記載の方法。
[請求項108]
前記ハンドルを、流体供給源カートリッジと電池とを収容するプローブボディに含み、かつ、
該プローブボディおよび該カートリッジが前記患者のみの処置に使用されるように該プローブボディを廃棄する段階をさらに含む、
請求項107記載の方法。
[請求項109]
以下の段階をさらに含む、請求項107記載の方法:
該針の該管腔内で冷却流体を蒸発させることによって、前記冷却が行われ、かつ、
該弁と該管腔との間の該供給路の体積が約0.05 インチ3未満であり、かつ該弁が閉じている場合に、該体積が吐き出される、
冷却流体源と針の管腔との間の冷却流体供給路に沿って配置される該冷却流体遮断弁を閉じることによって、該冷却を停止する段階。
[請求項110]
第二の標的領域が、冷却によって組織の連続領域をリモデリングするために、第一の標的領域の十分近くに位置している、請求項101記載の方法。
[請求項111]
第一および第二の標的領域が、それぞれ第一および第二の病変部を含み、かつ、
該第一および該第二の病変部が、未処置の側副性組織(collateral tissue)によって隔てられている、
請求項101記載の方法。
[請求項112]
以下の段階を含む、患者の標的組織を処置するための方法:
挿入される冷却プローブが、標的組織に隣接する遠位部と側副性組織に隣接する近位部とを有する管腔を持つ、
該側副性組織を介して該標的組織へ該冷却プローブを遠位方向に挿入する段階;
該管腔の該遠位部に冷却流体を導入する段階;ならびに
蒸発によって該標的組織が処置のために十分に冷却されるように、および
該側副性組織に対する冷却を抑制するために、該管腔の該近位部を気体が通過する場合に液体が十分に枯渇しているように、
該冷却流体が該管腔の該遠位部内を近位方向に流れる際に、該冷却流体の液体を気体へ蒸発させる段階。
[請求項113]
管腔の遠位部に沿った標的組織が、第一の温度範囲内の処置温度まで冷却され、かつ、
該管腔の近位部に沿った側副性組織が、該第一の温度範囲より高い第二の温度範囲内の側副性組織温度まで冷却される、
請求項112記載の方法。
[請求項114]
前記冷却プローブが、管腔の遠位部に沿った第一の断面と該管腔の近位部に沿った第二の断面とを持ち、
該第一および該第二の断面が同等である、
請求項113記載の方法。
[請求項115]
以下の段階をさらに含む、請求項112記載の方法:
代替のプローブが、対応する異なる液体枯渇特性を持つ異なる冷却流体供給流れを導入するために、異なる冷却流体供給路を含む、
複数の該代替のプローブの中からプローブを選択することによって複数の代替の遠位部の長さから選択し、かつ該プローブをプローブボディに取り付ける段階。
[請求項116]
第二の針の長さおよび断面サイズが、第一の針と同じである、請求項115記載の方法。
[請求項117]
以下の段階を含む、患者の標的組織をリモデリングするための方法:
冷却プローブを該標的組織へ遠位方向に挿入する段階;
該標的組織の領域を凍結させるために十分に該標的組織を冷却する段階;ならびに
該領域が凍結状態でありながら、該冷却プローブを該標的組織から除去する段階。
[請求項118]
前記冷却プローブが、冷却後10秒未満で除去される、請求項117記載の方法。
[請求項119]
前記冷却プローブが、20ゲージまたはそれ未満の針の断面サイズを含む、請求項118記載の方法。
[請求項120]
前記領域が凍結状態でありながら、プローブと凍結した標的組織との間の融解ゾーンによって該プローブの除去を容易にする、請求項119記載の方法。
[請求項121]
前記冷却が、前記プローブと凍結した標的組織との間の静止摩擦を抑制する、該プローブを覆う滑らかなコーティングによって行われる、請求項113記載の方法。
[請求項122]
前記プローブが、該プローブの蒸発チャンバーと滑らかなコーティングとの間に伝導性のある厚さを持つ熱伝導性プローブ材料を含み、かつ、
該滑らかなコーティングが、該プローブ材料より低い熱伝導率と、該プローブ材料と標的組織との間に該伝導性のある厚さより小さいコーティングの厚さとを持つ、
請求項121記載の方法。
[請求項123]
以下を含む、患者の組織を処置するためのシステム:
近位端と、組織貫通用の遠位端と、それらの間の管腔と、該管腔内のポートまで遠位方向に伸びる冷却流体供給用管腔とを持つ、20ゲージまたはそれ未満の針サイズの第一の針;
近位端と、組織貫通用の遠位端と、それらの間の管腔と、該管腔内のポートまで遠位方向に伸びる冷却流体供給用管腔とを持つ、20ゲージまたはそれ未満の針サイズの第二の針;ならびに
該針が該組織に挿入される場合および冷却流体が流体供給源から該ポートを介して導入された場合に、該組織が、受け入れられた該針の該管腔内の気化によって冷却される、
冷却流体源と該第一および該第二の針を逐次的に受け入れるための針インターフェースとを支持するハンドルを持つ、プローブボディ。
[請求項124]
一人の患者の処置後にプローブボディが廃棄可能であるように、冷却流体源が、該プローブボディ内に配置されたカートリッジを含む、請求項123記載のシステム。
[請求項125]
第二の針が、第一の針とほぼ同じサイズおよび冷却特性を持つ、請求項123記載のシステム。
[請求項126]
第二の針が、第一の針と異なるサイズおよび/または冷却特性を持つ、請求項123記載のシステム。
[請求項127]
第一の針が、単一の針を持つ第一の針アセンブリに含まれ、
第二の針が、複数の針を持つ第二の針アセンブリに含まれ、かつ、
標的組織への該複数の針の同時挿入のために、該第二の針アセンブリの針が構成されている、
請求項123記載のシステム。
[請求項128]
第二の針アセンブリの冷却流体供給用管腔が、針インターフェースの共通冷却流体供給源と流体連絡し、かつ、
該第二の針アセンブリの複数の針の管腔からの気化した冷却流体の気体が、プローブボディの圧力制御された共通排出路に流れる、
請求項127記載のシステム。
[請求項129]
第二の針アセンブリの複数の針の間隔をおいた分離が、連続的な処置ゾーン全体の組織をリモデリングするような分離である、請求項127記載のシステム。
[請求項130]
以下をさらに含む、請求項123記載のシステム:
冷却流体遮断弁の開放が、針の管腔内の冷却流体の蒸発による冷却を誘発し、かつ、
該弁とポートとの間の冷却流体供給路の体積が約0.05 インチ3未満であり、かつ該弁が閉じている場合に該体積が吐き出される、
冷却流体源と該針の該管腔との間の該冷却流体供給路に沿って配置された、冷却流体遮断弁。
[請求項131]
以下を含む、標的組織に隣接する側副性組織を持つ患者の標的組織を処置するためのシステム:
遠位端が挿入された場合に、挿入されたプローブが、該標的組織に隣接する近位部と該側副性組織に隣接する遠位部とを有する管腔を持ち、
該遠位端が、側副性組織を介して標的組織に挿入可能である、
近位端と該遠位端とを持つ該プローブ;
該冷却流体が、流体源から挿入された該プローブの該管腔へ流れる場合および挿入された該プローブの該管腔に沿って近位方向に流れる場合に、
蒸発によって該標的組織が処置のために十分に冷却されるよう、および該側副性組織の冷却を防ぐために、該管腔の該近位部を冷却流体が通過する場合に液体が十分に枯渇しているよう、該冷却流体の液体を該管腔の該遠位部内で気体へ蒸発させるように、構成される、
該管腔の該遠位部と流体連絡している冷却流体源。
[請求項132]
冷却流体が管腔に流れる場合に、該管腔の遠位部に沿った標的組織が、第一の温度範囲内の処置温度まで冷却され、かつ、
該管腔の近位部に沿った側副性組織が、該第一の温度範囲より高い第二の温度範囲内の側副性組織温度まで冷却される、
請求項131記載のシステム。
[請求項133]
前記冷却プローブが、管腔の遠位部に沿った第一の断面と該管腔の近位部に沿った第二の断面とを持ち、
該第一および該第二の断面が同等である、
請求項132記載のシステム。
[請求項134]
以下をさらに含む、請求項131記載のシステム:
対応する異なる液体枯渇特性を持つ異なる冷却流体供給流れを導入するために、異なる冷却流体供給路を含み、
シャフトを選択しかつ該シャフトをプローブボディに取り付けることによって遠位部の長さを選択できるように、付属の複数の代替の遠位部の長さを持つ、
複数の代替のプローブ。
[請求項135]
第一および第二の代替のプローブが、第一および第二の異なる遠位部の長さを持つ第一および第二の針を含み、かつ、
該第二の針の長さおよび断面サイズが該第一の針と同じである、
請求項134記載のシステム。
[請求項136]
以下を含む、患者の標的組織をリモデリングするためのシステム:
該標的組織の領域を凍結させるために十分に該標的組織を冷却するための冷却表面を持つ、該標的組織へ遠位方向に挿入可能な冷却プローブ;ならびに
該領域が凍結状態でありながら該標的組織から該冷却プローブを除去することを容易にするために、該プローブの該冷却表面を覆って処理された、滑らかなコーティング。
[請求項137]
前記冷却プローブが、20ゲージまたはそれ未満の針の断面サイズを含む、請求項136記載のシステム。
[請求項138]
前記プローブが、該プローブの蒸発チャンバーと滑らかなコーティングとの間に伝導性のある厚さを持つ熱伝導性のプローブ材料を含み、かつ、
該滑らかなコーティングが、該プローブ材料より低い熱伝導率と、該プローブ材料と標的組織との間に該伝導性のある厚さより小さいコーティングの厚さとを持つ、
請求項136記載のシステム。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図1Aは、本発明の1つの態様に基づく、自己充足式の皮下用極低温リモデリングプローブおよびシステムの斜視図である。図1Bは、図1Aの自己充足式プローブの部分透視斜視図であり、極低温リモデリングシステムの内部構成品を示すとともに、使い捨てプローブとともに使うための交換用処置針を概略的に図示している。
【図２】処置システムに含まれていてもよい構成品を概略的に示した図である。
【図３】図1Bのプローブおよびシステムの遠位部分の一態様の略断面図であり、交換可能な針および排出体積が制限された圧力逃がし弁を示している。
【図３Ａ】図3の交換可能な針内で使用するための例示的な融解石英流体供給管を示した図である。
【図４】図1Aおよび1Bのシステム内で使用するための交換可能な針アセンブリのより詳細な図である。
【図５】図5A〜5Cは、図1Aおよび1Bのプローブおよびシステム内で使用するための例示的な供給弁を示した図である。
【図６】針の有効挿入可能長さを選択的に制限する皮膚係合表面、痛みを和らげる圧力を印加する皮膚係合表面、標的組織の処置前および／または処置後に炎症抑制冷却を皮膚に適用する皮膚係合表面をそれぞれ示した図である。
【図７】針の有効挿入可能長さを選択的に制限する皮膚係合表面、痛みを和らげる圧力を印加する皮膚係合表面、標的組織の処置前および／または処置後に炎症抑制冷却を皮膚に適用する皮膚係合表面をそれぞれ示した図である。
【図８】針の有効挿入可能長さを選択的に制限する皮膚係合表面、痛みを和らげる圧力を印加する皮膚係合表面、標的組織の処置前および／または処置後に炎症抑制冷却を皮膚に適用する皮膚係合表面をそれぞれ示した図である。
【図９】処置される組織の体積を増すための細長断面を持つ針を概略的に示した図である。
【図９Ａ】処置される組織の体積を増すための細長断面を持つ針を概略的に示した図である。
【図９Ｂ】処置される組織の体積を増すための細長断面を持つ針を概略的に示した図である。
【図１０】極低温マイクロプローブ針の温度モデルを概略的に示した図である。
【図１０Ａ】本明細書に説明するマイクロプローブ針において亜酸化窒素を使った極低温冷却の局面をグラフで示した図である。
【図１０Ｂ】本明細書に説明するマイクロプローブ針において亜酸化窒素を使った極低温冷却の局面をグラフで示した図である。
【図１０Ｃ】本明細書に説明するマイクロプローブ針において亜酸化窒素を使った極低温冷却の局面をグラフで示した図である。
【図１１】図11Aおよび11Bは、単針システムおよび多針システムによる冷却の断面図を概略的に示した図である。
【図１２】小型の極低温針プローブ内の蒸発空間が不十分であることから生じうる不均一な冷却をグラフで示した図である。
【図１３Ａ】排出体積の変化が小型の極低温針プローブによる冷却応答に与える影響をグラフで示した図である。
【図１３Ｂ】排出体積の変化が小型の極低温針プローブによる冷却応答に与える影響をグラフで示した図である。
【図１３Ｃ】排出体積の変化が小型の極低温針プローブによる冷却応答に与える影響をグラフで示した図である。
【図１３Ｄ】排出体積の変化が小型の極低温針プローブによる冷却応答に与える影響をグラフで示した図である。
【図１４】皮膚科学的処置に使われる極低温マイクロプローブ針システムを概略的に示した図である。
【図１５】図1Bの使い捨て極低温プローブおよびシステムを使った処置の方法を概略的に示したフローチャートである。
【図１６】代替の例示的な針インターフェースを、針アセンブリおよびプローブボディの隣接構造とともに示した略断面図である。
【図１７】図17Aおよび17Bは、組織の少なくとも一部が凍結状態でありながら極低温冷却プローブ針を除去することを略図的に示した部分断面図である。
【図１８】図18Aおよび18Bは、極低温プローブの一部上で有効処置長さを制限するため、気化する極低温冷却流体からの液体の枯渇をどのように用いることができるかを略図的に示した、部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
発明の詳細な説明
本発明は、改善された医療装置、システム、および方法を提供する。本発明の態様は、皮膚部の組織およびその下の組織のリモデリングを促進し、これにより任意で、美容的欠陥、病変、病的状態を処置するかつ／またはその上に横たわる皮膚表面の形状を変更する。
【００２５】
本発明の最も直接的な用途の中でも、本発明は、線および皺の改善、特に、患者の外見を向上させるためこれらの美容的欠陥に関連する筋収縮を抑制することによる改善であると考えられる。薬理学的な毒素などに完全に頼って筋肉を無能化しこれにより一時的な麻痺を誘発するのではなく、本発明の多くの態様は、少なくとも部分的に冷却を用いて筋肉を不動化する。有利な点として、10℃〜-5℃という穏やかな低温を使うことにより、組織構造の永久的な無能化を伴わずに、神経、筋肉、および関連組織を一時的に不動化しうる。心房細動に関連する構造の同定に用いられるのと同じようなアプローチを使い、針プローブまたは他の処置装置をこれら穏やかな温度を伴う診断用モードで使って標的組織を同定してもよく、かつ、同じプローブ（または異なるプローブ）を使ってより長期的または永久的な処置を提供してもよく、これは任意で、約-5℃〜約-50℃の温度で標的組織ゾーンをアブレーションすることかつ／またはアポトーシスを誘発することによって行ってもよい。いくつかの態様において、約-1℃〜約-15℃または約-1℃〜約-19℃の処置温度を使ってアポトーシスを誘発してもよく、これにより任意で、炎症および骨格筋の衛星修復細胞の可動化を制限または回避する永久的な処置を提供してもよい。したがって、そのような皮下極低温処置の処置効力の持続期間を選択および制御することができ、温度がより低いこと、処置時間がより長いこと、および／または、標的組織の体積がより大きいこともしくは選択パターンによって、処置の寿命が決定される。美容的および他の欠陥を処置するための極低温冷却のさらなる説明は、その全開示内容が参照により本明細書に組み入れられる2005年12月5日に提出された同時係属中の米国特許出願第11/295,204号「Subdermal Cryogenic Remodeling of Muscle, Nerves, Connective Tissue, and/or Adipose Tissue (Fat)」に記載されている。
【００２６】
線および皺などの美容的処置に加えて、本発明の態様は、皮下の脂肪組織、良性病変、前癌性病変、悪性病変、にきび、および広範な他の皮膚科学的状態（極低温処置が提唱されている皮膚科学的状態およびその他の皮膚科学的状態を含む）などにも用途を見出しうる。本発明の態様はまた、筋肉痙攣に関連するものも含めた疼痛の緩和にも用途を見出しうる。したがって種々の態様が提供されうる。
【００２７】
図1Aおよび図1Bを参照すると、この極低温リモデリング用のシステムは、概して近位端12および遠位端14を持つ、自己充足式のプローブハンドピースを含む。ハンドピースボディまたはハウジング16は外科医または他のシステム操作者の手の中で支持するのに好適なサイズおよび形状を持つ。図1Bに最も明確に見られるように、ハウジング16内部には、極低温冷却流体供給源18および電源20、ならびに、自己充足式システム10により適用される冷却を入力24の作動に応答して制御するためのプロセッサを持つ回路22が見られる。いくつかの態様は、プロセッサおよび電源などがなくてもよいように、手動の供給弁および／または同様のものを使うなどにより少なくとも部分的に手動で作動されてもよい。
【００２８】
ハウジング16の遠位端14から遠位方向に組織貫通式の極低温冷却プローブ26が伸びている。プローブ26は冷却流体源18から伸びている冷却流体路に熱的に結合され、例示的なプローブは、冷却流体源からの冷却流体の少なくとも一部をその中に受け入れる管状ボディを含む。例示的なプローブ26は、軸方向にシールされた鋭利な遠位端を持つ30g針を含む。プローブ26は、ハウジング16の遠位端14と針の遠位端との間の軸方向長さが約1/2 mm〜5 cmであってもよく、好ましくは長さが約1 cm〜約3 cmである。そのような針は内径が約0.006インチで外径が約0.12インチのステンレス鋼管を含んでいてもよく、一方、代替のプローブは、外径（または他の横方向断面寸法）が約0.006インチ〜約0.100インチである構造を含んでいてもよい。概して針プローブ26は16gまたはそれより小さなサイズの針を含み、多くの場合は20gまたはそれより小さい針を含み、典型的には25gまたはそれより小さい針を含む。
【００２９】
ハウジング16内の構成品のいくつかを取り上げると、例示的な冷却流体供給源18は、圧力下の液体を収容するカートリッジを含み、この液体は好ましくは沸点が37℃未満である。流体が組織貫通プローブ26に熱的に結合され、かつ、プローブの外面が標的組織に隣接するようにプローブが患者体内に位置決めされた場合、標的組織からの熱が液体の少なくとも一部を蒸発させ、かつ気化エンタルピーが標的組織を冷却する。温度、時間、温度変化の速度、または他の冷却特性を制限するために、カートリッジ18とプローブ26との間の冷却流体流路に沿って、またはプローブの後の冷却流体路に沿って、弁（図には示していない）が配置されていてもよい。多くの場合、弁は電源20を介しプロセッサ22の指示によって電気的にパワー供給されるが、少なくとも部分的に手動でパワー供給されてもよい。例示的な電源20は再充電可能かまたは単回使用の電池を含む。
【００３０】
例示的な冷却流体供給源18は、単回使用のカートリッジを含む。有利な点として、カートリッジおよびその中の冷却流体は、室温（またはさらにはそれ以上）で保管および／または使用されてもよい。カートリッジはもろいシールを持っていてもまたは再充填可能であってもよく、例示的なカートリッジは液体のN2Oを収容する。種々の代替の冷却流体もまた使用でき、例示的な冷却流体にはフルオロカーボン冷媒および／または二酸化炭素が含まれる。カートリッジ18に収容される冷却流体の量は、典型的には少なくとも患者のかなりの領域を処置するのに十分な量であるが、多くの場合、2名またはそれ以上の患者を処置するのに十分な量よりは少ない。例示的な液体N2Oカートリッジは、例えば約7g〜約30gの範囲の量の液体を収容してもよい。
【００３１】
プロセッサ22は典型的に、本明細書に説明する1つまたは複数の処置方法を実施するための機械読取り可能なコンピュータコードまたはプログラミング命令を具現化するプログラム可能な電子マイクロプロセッサを含む。マイクロプロセッサは典型的に、そこで使用されるコンピュータコードおよびデータを保存するメモリ（不揮発性メモリ、フラッシュメモリ、読出し専用メモリ（「ROM」）、またはランダムアクセスメモリ（「RAM」）など）を含むかもしくはこれに連結され、かつ／または、記録媒体（ハードディスクもしくはフロッピーディスクなどの磁気記録媒体；またはCDもしくはDVDなどの光学記録媒体を含む）が提供されていてもよい。好適なインターフェース装置（デジタル/アナログ変換またはアナログ/デジタル変換など）および入力/出力装置（USBもしくはシリアルI/Oポート、ワイヤレス通信カード、およびグラフィカルディスプレイカードなど）もまた提供されていてよい。広範な種々の市販または専用のプロセッサ構造が異なる態様で使用されてもよく、かつ、好適なプロセッサがハードウェアおよび／またはハードウェア／ソフトウェア組合せの広範な種々の組合せを用いてもよい。例えば、プロセッサ22は、単一プロセッサボード上に統合されかつ単一のプログラムを実行してもよく、または、広範な種々の代替の分散データ処理もしくはコードアーキテクチャにおいて、複数の異なるプログラムモジュールを実行する複数のボードを用いてもよい。
【００３２】
図2を参照すると、流体供給源18からの極低温冷却流体の流れは供給弁32により制御される。供給弁は、コントローラ22からの制御信号に応答して動作する、電気的に作動されるソレノイド弁かもしくは同様のものを含んでいてもよく、かつ／または手動弁を含んでいてもよい。例示的な供給弁は、オン（on）／オフ（off）の弁動作に好適な構造を含んでいてもよく、かつ、冷却流れが停止した場合に残った極低温流体の気化および冷却を制限するために弁の冷却流体路のダウンストリームの吐き出しを提供してもよい。他の態様において、より複雑な流れ調節用弁構造もまた用いられてよい。
【００３３】
弁32からの冷却流体は冷却流体供給管36の管腔34を通って流れる。供給管36は、少なくとも部分的に、針26の管腔38の中に配置され、供給管は針の近位端40から遠位端42に向かって遠位方向に伸びる。例示的な供給管36は、ポリマーコーティング36bを持つ融解石英の管状構造36を含み（図3Aを参照）、かつ片持ち梁となって針管腔38に及ぶ。供給管36は有効内径36cが約200μm未満である内腔を持ち、この内径は多くの場合約100μm未満、かつ典型的には約40μm未満である。供給管36の例示的な態様は内腔が約30μmなど、約15〜50μmである。供給管36の外径または外寸36dは典型的に約1000μm未満、多くの場合は約800μm未満であり、例示的な態様では約90μmまたは105μmなど、約60〜150μmである。直径の小さい供給管が針26への冷却流体流れの計量分の大部分を（または実質的にその全部さえも）提供する可能性があるので、供給チュービング36の内腔径の公差は好ましくは比較的少なく、典型的には約+/-10μmまたはそれ以下、多くの場合は+/-5μmまたはそれ以下、および理想的には+/-3μmまたはそれ以下である。
【００３４】
ポリイミド（または他の好適なポリマー材料）の外側ジャケットを持つ供給管36は周囲の針管腔38の中で曲がってもよいが、供給管は、つぶれることまたは針への冷却流体の注入中の過剰な逆流を回避するための十分な強度を持つべきである。ポリイミドコーティングはまた、組み付け中および使用中の耐久性を提供してもよく、かつ融解石英／ポリマー構造は最大100 kpsiの圧力を扱えてもよい。好ましい供給管の管壁が比較的薄くかつ外寸が小さいことにより、供給管36と周囲の針管腔38との間の環状空間内で亜酸化窒素または他の冷却流体が気化するための十分な空間がもたらされる。気化するための空間が不十分であると、その環状空間に液体が蓄積しかつ図12に示すような温度の一貫性のなさが生じる可能性がある。供給管36として使用できる例示的な構造に含まれうるのはアリゾナ州PhoenixのPolymicro Technologies, LLCからTSP、TSG、およびTSUの型名で市販されている可撓性の融解石英毛管チュービングであり、任意で型名TSP020090、TSP040105、および／またはその他も含まれうる。
【００３５】
図2および図3を参照すると、針26の管腔38に注入される冷却流体は典型的に液体を含むが、いくらかの気体もまた注入されてもよい。液体の少なくとも一部は針26の中で気化し、かつ気化エンタルピーが針に係合した組織を冷却する。針26の中の気体／液体混合物の圧力を制御することによって、管腔38内の温度、それゆえに組織の処置温度範囲が実質的に制御される。比較的単純な機械的な圧力逃がし弁46を使って針の管腔内の圧力を制御してもよく、例示的な弁は、バイアスばね52により弁座50に押し付けられる弁ボディ48（この図においてボールベアリングの形態である）を含む。
【００３６】
冷却サイクルの開始中、供給管の出口と圧力逃がし弁46の出口との間の冷却流体経路に沿った体積が大きいと過剰な過渡状態を引き起こす可能性がある。具体的には、このエリアの体積が大きいと、その結果として、図13Dに見られるように初期温度が、標的温度および／または定常状態温度より大幅に低くなる可能性がある。このことは、アポトーシスなどによるリモデリングを行い、一方で壊死を抑制しようとする場合など、（例えば）望ましくない作用を誘発する温度より標的温度がわずかに高いだけの場合は特に、問題となりうる。そのような過渡状態を制限するために、弁のばね52が弁座の外に位置する（それゆえに圧力制御が圧力逃がし弁46から脱する）状態で、針26を支持するハウジング54に圧力逃がし弁46が統合されていてもよい。加えて、針26が交換可能な針アセンブリ26Aに含まれている場合、圧力逃がし弁46はまた針アセンブリとプローブハンドピースハウジング54との間のインターフェースに隣接して位置していてもよい。針アセンブリを解放可能な状態で所定の位置に保持するために、ばねで支持されたキャッチが移動止め56に係合していてもよく、かつ針アセンブリ26Aの構成品（黄銅または他の金属性ハウジング、ポリイミドチュービング58、および針26など）は接着剤を使って一緒に固定されていてもよい。あるいは、図1Bおよび図4に示すように、針アセンブリおよびハンドピースハウジングは、針アセンブリを取り付けおよび交換するための対応するねじ山を持っていてもよい。Oリング60が冷却流体経路をシールしてもよい。
【００３７】
排出体積が冷却過渡状態に及ぼす影響のさらなる詳細を図13A〜13Cに示す。各ケースとも、標的温度を約-12℃としたインビボの30g冷却針の外部温度について、時間に対する温度のグラフが示されている。装置は異なる排出体積で構築され、図13Aの態様では排出体積が約0.009 インチ3より大きかった。図13Bおよび図13Cの態様では排出体積がそれぞれ約0.009 インチ3および約0.0025 インチ3であった。データ収集レートは図13Aの態様において約0.7秒であり、一方、図13Bおよび図13Cの態様ではデータ収集レートが約0.1秒であったため、図13Aの態様の実際の最下点は図に示されているより大幅に低かった可能性もある。いずれにしても、排出体積は好ましくは約0.05 インチ3未満、典型的には0.01 インチ3および／または0.009 インチ3未満、および理想的には0.005 インチ3未満である。
【００３８】
冷却サイクルの最初に過渡状態温度が過剰に低くなることを阻止するための代替の方法を、排出体積の制限の代わりにまたはこれとともに用いてもよい。例えば、気化した気体だけが針管腔に到達するよう（または針管腔温度の過剰な急低下を回避するために、液体の量が十分に制限されるよう）、典型的にはコントローラ22によって、冷却流体の流れを制限するようなタイミングシーケンスで供給弁をオンとオフのサイクルにしてもよい。このサイクルは、定常状態の流れの間冷却温度が望ましい限度内になるよう排出体積圧力が十分になった場合に停止してもよい。
【００３９】
例示的な供給弁32の追加の局面は、図2、図3、および図5A〜5Cを参照して理解されるであろう。図3において、弁は「オン」の構成で示されており、Oリング60が冷却流体流路のいずれかの側面をシールしており、かつ冷却流体は可動の弁部材の周囲を流れている。図5A〜5Cにおいて、弁が（図5Bのように）オンの構成にある場合、冷却流体は代替の弁ボディである弁ボディ32'に沿って軸方向に伸びる通路64を通って流れ、弁ボディがその軸周囲の回転方向のいかなる配向にあっても弁が動作できるよう、Oリングは可動の弁ボディのくぼみの間に配置されている。両態様において、弁が「オフ」の構成にある場合、弁の冷却流体流路ダウンストリーム（downstream）は（図3の態様ではチャネル66によって、かつ図5A〜5Cの態様では、可動の弁ボディ内の冷却流体を残しておくために、弁ボディと隣接するハウジング54との間の環状空間を通って流れる冷却流体の気化によって）吐き出される。
【００４０】
冷却流体流れが供給弁32、32'によって停止されている場合に冷却流体供給管36からの冷却流体を吐き出すことは、針26の冷却に迅速な停止を提供するのに有利である。例えば、外部温度-15℃まで冷却された長さ2.5 cmの30g針は、システムが定常状態に近づくかまたは到達した後（例えば冷却開始から10秒後）、亜酸化窒素を約0.003 g/秒しか使用しない可能性がある。供給弁から供給管36の遠位端または放出ポートまでの冷却流体路に沿った全体積が約0.1 ccである場合、供給管を通して気化するすべての液体を流すための最短時間は以下のように計算されうる。
0.1cc * (0.7g/cc) = 液体亜酸化窒素0.07g,
0.07g / (.003g/秒) = 23秒。
この計算は、流体供給の圧力が約900 psiである場合に亜酸化窒素の最小流れを許容するよう融解石英供給管がサイズ決定されていることを前提としている。供給弁が閉じられている場合、供給弁の針側の圧力は衰え、これにより実際の残りランタイムが長くなり、これとともに針16の遠位先端付近で部分的な冷却だけが生じる。いずれにしても、単純な使い捨ての冷却流体供給源カートリッジ18の使用を容易にするために、それに対してまたはそれの付近で針の中に流れかつ針の中で気化する冷却流体の流れを制限することは望ましい。これらの冷却流れを導出するのに使用できる解析モデルとしては図10に示すものがあり、これを、冷却流体の特性（図10Aに示す亜酸化窒素の圧力／エンタルピー線図など）および表1に示す組織の温度特性と組み合わせて、冷却流体の理論的最小流量（図10Bを参照）および冷却流体の理論的最少量（図10Cを参照）などを決定してもよい。
【００４１】
【表１】
0005427611.tif 000002
【００４２】
図3および図4を参照すると、広範な種々の代替の態様および改良点が提供されうる。（ハウジング54に連結された、ねじ山のついたカートリッジ支持体を締めることなどによって）穿孔点70でカートリッジのもろいシールを貫通することによって、最初に流体供給源18を使用のため開けてもよく、亜酸化窒素は冷却流体路に沿ってさらに送られる前にフィルター72によって濾過される。好適なフィルターは孔径が約6〜約25μmであってもよく、ジョージア州のPorex（または種々の代替の供給業者）から市販されているものであってもよく、または、目の細かいステンレス鋼スクリーン（0.0009"ワイヤによる635のメッシュサイズを持ちワイヤ縁間の間隔が約0.0006"であるものなど）もしくは同様のものなどを含んでいてもよい。広範な種々のエポキシまたは他の接着剤74が使用されていてもよく、交換可能な針ハウジング24Aおよび他の構造的構成品は黄銅などを含む広範な種々の金属またはポリマーを含んでいてもよい。針26の挿入可能長さより近位部分を通過する過剰な冷却液の気化を助けるためフィン76が含まれていてもよい。
【００４３】
皮膚の表面部および／またはその下に冷却を送達するため典型的に非常に細い針が使われる。これらの針は、骨に当たると比較的容易に損傷しやすく、または使用前もしくは使用中にその他損傷もしくは変形する可能性がある。細い針は挿入中の皮膚の損傷を抑制するのに役立つが、特定の患者の多数の処置部位もしくは病変を処置するための、または患者の大きなエリアを連続的に処置するための繰返し挿入には好適でない可能性がある。したがって、図1B、図3、および図4に示す構造では、連続的に交換可能な複数の針を有するプローブボディ16、54の使用が可能である。Oリング60は、（圧力が最大約900 psiとなりうる）冷却流体供給源流れを、（所望の温度に応じて約50〜400 psiの範囲内の制御された圧力でありうる）排気から隔離することを助ける。例示的なOリングは水素添加されたBuna-N Oリングまたは同様のものを含んでいてもよい。
【００４４】
単一の処置サイクルで処置される組織の体積を増やすことは有利である可能性がある。多くの場合は針サイズを過剰に大きくするのを避けることが望ましいので、異なる長さの針を選択するとともに、針アレイ中に異なる数の針を有する針アセンブリを選択しかつプローブボディに取り付けてもよい。他の態様では、プローブボディに固定的に取り付けられた単一の針アレイ、またはすべて同数の針を含む複数の交換可能な針アセンブリを用いてもよい。いずれにしても、例えば、複数の融解石英供給管を針アセンブリ内の0.010ポリイミドチュービング58またはヘッダーに挿入および結合し、かつ各供給管の遠位端を付属の針26の管腔内に進めることによって、複数の針に冷却流体流れを提供してもよい。針は、本明細書に示す単針設計と同じような様式で、ポリイミドチュービング58の同軸状周囲の共通排気空間に吐き出し口を向けてもよい。それぞれ図11Aおよび図11Bに示されている、-15℃のプローブ表面を持つ1本および2本の針への15秒間の理論的曝露の比較から見て取れるように、これによって針の隣および／または間で処置される組織の量を増やすことができる。
【００４５】
図6を参照すると、処置深度を選択すること、かつ／または、皮膚表面を針26に沿ったその下の標的組織とほぼ同じ温度まで処置することをシステムのユーザーが選択できるようにすることが望ましい可能性がある。針の近位端の隣かつ／またはその周囲のプローブボディ54によって支持された、遠位方向に配向した表面82が、表面82が皮膚に係合しかつ冷却流体が針に流れ込むよう針26が挿入された場合に、皮膚へのまたは皮膚からの熱伝達を制限するように構成されていてもよい。例示的な熱伝達制限表面は、例えば、小さく剛性の発泡パッドまたはボディ84から形成されてもよい。独立気泡ポリエチレン発泡体またはStyrofoam（商標）発泡ボディを使用してもよい。図6に示すように、代替的に選択可能なボディのセットもまた、プローブボディの遠位部分に係合する表面86と皮膚係合表面82との間の厚さが異なってもよい。するとユーザーは、適切なプローブボディ84、84a、84bを選択しかつ選択したプローブボディを針に取り付けることによって、針の挿入可能長さを選択できる。ボディ84、84a、および84bの皮膚係合表面82（または針の遠位端に隣接する他の何らかの皮膚係合表面）を使って、処置中に皮膚、病変、および／または標的組織に圧力を印加してもよい。挿入可能な長さが様々である代替のアレンジメントもまた提供されてよく、これには、隣接するプローブボディ54などに対して皮膚係合表面82を支持するねじ山構造または他の関節接合可能な構造を持つものが含まれる。
【００４６】
図7を参照すると、冷却前、冷却中、および／または冷却後に圧力を印加することは、鋭い痛みを鈍らせるかまたはそうでなければ鋭い痛みを抑制するのに役立つ可能性がある。そうしないと、皮膚の貫通、冷却、または標的組織および／もしくは側副性組織の解凍からそのような痛みが生じる可能性がある。冷却針を患者の視野から覆い隠すこと、ならびに／または、針刺し外傷および疾患の伝染の可能性を抑制するために使用中でない場合に針をカバーすることもまた、有益である可能性がある。この目的のために、第一の構成（図7に実線で示す）および第二の構成（図7に破線で示す）を持つ関節接合可能な支持体構造で皮膚係合表面82を支持してもよい。挿入前および冷却中に皮膚係合表面82と患者との間に所望の接触力を印加するために、単純なばね機構を使ってもよい。十分な圧力が患者に印加された後、適切な回数、針を皮膚係合表面に対して遠位方向にかつ次に近位方向に駆動するなど、より洗練されたアレンジメントもまた使用可能である。
【００４７】
図8を参照すると、さらなる代替の態様が提供されうる。この場合は、患者に異なる冷却温度を適用するかつ／または針26に隣接する皮膚表面および標的組織に冷却を適用することが目的である。例えば、にきびの場合、炎症を抑制するために皮膚表面を冷却すること（約-10℃までなど）と、（図14を参照）脂腺および大きくなった毛嚢開口部内の細菌を殺すために十分に針26周囲の標的組織TT円柱を冷却すること（約-20℃までなど）とを伴う、2つの異なる冷却標的温度を持つことが望ましい可能性がある。この二重温度処置は、嚢胞または結節を伴う重度な形態のにきびに対して特に有益である可能性がある。表面82に係合する組織の冷却を提供するために、その表面はチャンバー88に熱的に結合されていてもよい。冷却流体は冷却流体供給管36のポートによってチャンバー88内に伝えられてもよく、かつチャンバー88の圧力（それゆえにチャンバー内の温度）は任意で追加の専用圧力逃がし弁46aによって制御されてもよい。チャンバー88内の圧力は針内の圧力と異なりうるので、異なる処置温度が提供されうる。本明細書に説明する構造はまた、例えば、図1B、図3、および／または図4の交換可能な針システムと適合性がある図8の皮膚表面／針の二重温度処置構造と組み合わせてもよい。皮膚表面／針の二重処置システムおよび方法はまた、可撓性の流体供給管などを使って針挿入前および／または針挿入中に冷却圧力を皮膚に適用するために、例えば、図7の関節接合可能な皮膚表面支持体と適合性があってもよい。
【００４８】
高速の冷却を生成して悪性病変などの壊死を促すシステムを含む、さらなる代替物もまた提供されうる。冷却速度が速いと標的組織中の浸透作用が制限される。遅い冷却は、浸透作用のために、細胞内より細胞間の氷形成を促進しやすい可能性がある。壊死が望ましくない場合はそのような遅い冷却が（流れを調節するための比例供給弁を使う、またはプロセッサで生成したオン／オフサイクルを初期冷却中に使うなどにより）提供されてもよいが、一方、本明細書に説明する針プローブは、標的組織にきわめて近い温度および空間で冷却流体を気化させることによって標的組織の急速な冷却速度を引き起こすのにも好適である場合が多い。したがって、細胞内氷形成による細胞の壊死が望ましい場合は、約25℃/秒またはそれ以上、または約50℃/秒またはそれ以上の冷却速度さえ提供されてもよい。
【００４９】
図9、図9A、および図9Bを参照すると、多くの場合は円形の断面形状を持つ針が使用できるが、針の断面積に対して望ましい表面積が必ずしも提供できない可能性がある。表面積を増やすと、組織の体積を標的範囲の温度まで冷却するための針の挿入時間が短くなる可能性がある。したがって、楕円形の針90など、外断面が細長である針が望ましい可能性がある。遠位先端における遠位の切れ刃92により挿入を容易にしてもよく、かつ、皮膚に隣接する冷却を近位端付近の円形の断面94により制限し、一方でそれらの間の標的組織の冷却を楕円形断面96により強化してもよい。
【００５０】
図15を参照すると、方法100は、図1Bのものなどの自己充足式使い捨てハンドピースと交換可能な針とを持つ極低温冷却システムを使って患者の処置を容易にする。方法100は概して、顔の特定の美容的な皺の緩和、特定の部位の疼痛の抑制、または見た目のよくない皮膚病変もしくは顔領域の美容的欠陥の緩和など、所望の組織リモデリングおよび結果を決定する段階110から始まる。処置対象の適切な標的組織が同定され112（皺を誘発する皮下の筋肉、疼痛信号を伝える組織、または病変を誘発する感染組織など）、これにより、標的処置深度または標的処置温度プロフィールなどを決定する114ことが可能になる。次に、適切な針アセンブリがハンドピースに取り付けられてもよく116、この針アセンブリは任意で、標的組織の処置に好適な針の長さ、皮膚表面冷却チャンバー、針アレイ、および／または他の構成品を持っていてもよい。より単純なシステムは、単針タイプ、および／またはハンドピースに取り付けられた第一の針アセンブリのみを含んでいてもよい。
【００５１】
前述のように、挿入120ならびに針および関連標的組織の極低温冷却122の前、最中、および／または後に、針挿入部位に隣接する皮膚表面に圧力、冷却、またはその両方を適用118してもよい。次に針を標的組織から引っ込め124てもよい。処置が完了しておらず126、かつ針がまだ鈍くなっていない128場合は、次の針挿入場所に圧力および／または冷却を適用118してもよく、かつ追加の標的組織を処置してもよい。しかし、小さいゲージの針は皮膚に数回挿入しただけで鈍くなる可能性があるため、処置中に鈍くなった針（または、そうでなければ、それが1回の挿入後もしくは5回の挿入後などであるかに関わらず、交換を正当化するために十分に使用されたと判断された針）は、圧力／冷却の次の適用118および／または針挿入120などの前に新しい針と交換116されてもよい。標的組織が完全に処置されるか、または自己充足式ハンドピースに含まれる冷却供給カートリッジが枯渇したら、使用したハンドピースおよび針を廃棄130してもよい。
【００５２】
所望のリモデリングを実現するために、異なる組織に対して種々の標的処置温度、時間、およびサイクルを適用してもよい。例えば、（先に参照により本明細書に組み入れられた米国特許出願第11/295204号により詳しく説明されているように）筋肉を一時的および／または永久的に無能化しかつ組織周囲の皮膚を保護するための望ましい温度範囲は、以下のように表2に示されうる。
【００５３】
【表２】
0005427611.tif 000003
【００５４】
所望のまたは選択された効力持続期間を伴う組織リモデリングを提供するために、以下の表3による組織処置温度を用いてもよい。
【００５５】
【表３】
0005427611.tif 000004
【００５６】
アポトーシスが誘発されうる温度ウィンドウが存在する。アポトーシス効果は、一時的、長期的（少なくとも数週間、数か月間、もしくは数年間続く）、または永久的でさえもありうる。壊死効果は長期的または永久的でさえもありうるが、一方、アポトーシスは実際のところ壊死より長期的に続く美容的恩恵を提供しうる。アポトーシスは非炎症細胞の死を示しうる。炎症がないと、正常な筋肉治癒過程が抑制される可能性がある。多くの筋肉外傷（壊死を伴う多くの外傷を含む）に続いて、骨格筋の衛星細胞が炎症により可動化される可能性がある。炎症がないとそのような可動化が限定または回避される可能性がある。アポトーシス細胞死は筋肉量を減らす可能性があり、かつ／またはコラーゲンおよびエラスチンの結合鎖を遮る可能性がある。これらアポトーシスと壊死との混合を生成する温度範囲もまた、長期的または永久的な恩恵を提供する可能性がある。脂肪組織の減少については永久的な効果が有利である可能性がある。驚くべきことに、脂肪組織の再生は筋肉細胞と異なるため、アポトーシスおよび壊死のいずれも脂肪組織に長期的な結果または永久的な結果さえももたらす可能性がある。
【００５７】
図16を参照すると、極低温冷却針プローブ162と付属のプローブボディ構造164との間の例示的なインターフェース160が、針、弁、およびプローブボディなどの隣接部分とともに示されている。針プローブ162は、融解石英製の冷却流体供給管とそのポリイミドジャケット170との周囲のポリイミド管168を含む管腔とともに針ハブ166を持つ針アセンブリに含まれている。Oリング172が排気路174およびインレット冷却流体路176をシールし、インレット路は、先に概説したように、弁180によって冷却流体供給源が遮断された場合の持続冷却を最小にするための吐き出し口178を持つ。この図において弁はモーター182によって作動され、一方、排気圧は前述のようにバイアスばねおよびボール弁184を使って制御される。中空の止めねじ186を使って圧力逃がし弁を組付けおよび／または調整してもよく、サーミスタ188を使って冷却気体流れを感知してもよい。
【００５８】
図17Aおよび17Bを参照すると、極低温冷却プローブ196、198が標的組織TTに挿入され、かつ先に概説したように極低温冷却流体の流れが針に注入される。標的組織TTの領域200が、凍結しかつ標的組織の少なくとも一部の所望のリモデリングをもたらすよう十分に冷却される。図17Aの態様では、凍結した標的組織が解凍するのを待つのではなく、凍結した標的組織の少なくとも一部が凍結状態でありながら、滑らかなコーティング202が針を除去することを容易にする。滑らかなコーティング202は、その下のプローブ構造204より熱伝導率が大幅に小さい材料を含んでいてもよい。コーティングの総合的な断熱作用が制限されるよう、コーティング202はその下のプローブ構造204より厚さが大幅に小さくてもよく、かつ／または、所望の全体的な冷却処置を提供するために、プローブ196の内部温度が低くされてもよい。断熱性の滑らかなコーティングによって標的組織を冷却することは、経験にそぐわない可能性もあるが、プローブ196を患者からより迅速に除去できることによって、多数回の挿入／冷却／除去サイクルを伴う場合および／または解凍時間が能動的冷却時間の少なくとも半分である場合（多くの場合は能動的冷却時間と同程度かまたはそれより長い）は特に、手術が行われるスピードを大幅に増大させることができる。
【００５９】
プローブ196の小さな表面206は、滑らかなコーティング202がなくてもよいことに注意されたい。下のプローブ構造204がステンレス鋼または何らかの代替金属などの電気導体を含む場合は、被覆されていない表面部分206を、プローブ196の位置決め中などの神経刺激用電極として使ってもよい。
【００６０】
図17Bの態様において、直径の小さい凍結外科用プローブの使用により、領域200の完全解凍を待つ必要性なしにプローブを除去することを容易にしてもよい。この態様において、微小針プローブ198は、20ゲージまたはそれ未満の針の断面サイズを持ち、好ましくは25ゲージまたはそれより小さいゲージの針を含み、理想的には30ゲージの針を含む。直径が小さいこれらの微小針プローブは、熱質量をほとんど持たず、隣接する組織からの伝導および／または中を流れる任意の温かい流体によって比較的速やかに加温できる。その結果、標的組織の大部分208が凍結状態でありながら、まだ凍結している領域とプローブ198との間にある層210によって患者からのプローブ除去を容易にできる。解凍した層210は、解凍した標的組織または解凍した細胞外液などを含んでいてもよい。小さな針はまた、プローブ／組織インターフェースの表面積も小さく、このことはプローブと凍結組織との間の総静止摩擦を制限する可能性がある。いかなる特定の作用機序にもかかわらず、直径の小さな極低温用微小針を使用することにより、形成されたアイスボールの完全解凍に関連する時間より大幅に短い時間内に処置組織からプローブを安全に除去できる可能性がある。滑らかなコーティングおよび／または直径の小さなプローブを使用する例示的な態様は、冷却の約10秒以内のプローブ除去を可能にしてもよく、任意で、冷却の約5秒さらには約3秒以内の安全な除去を可能にしてもよい。
【００６１】
図18Aおよび18Bを参照すると、極低温冷却プローブ220、222への冷却流体の適切な計量分を使って、治療的冷却を適用するプローブの長さを制御してもよい。先に概説したように、プローブ220、222は、針レセプタクルまたはインターフェースを介して、交換可能な状態でプローブボディ224により支持される。各プローブは、遠位ポート230まで伸びる冷却流体供給管228を有する管腔226を含む。冷却流体供給管228の長さおよび／または供給管内の管腔の内径を適切に選択することを通じて、供給管を使用して冷却流体を計量できる。より具体的には、前述のように、プローブ228の遠位部232に沿った標的組織TTは、極低温冷却流体に含まれる液体の蒸発によって冷却される。図18Aに示すように、冷却流体流れがプローブの近位部234に到達するまでに気化する液体が枯渇しているように、流れの量を制御することによって、標的組織TTより近位の側副性組織CTの冷却を制限してもよい。図18Bの態様では、プローブのより長い遠位部232にわたって気化用の液体が残るように、供給管238からポート230を介して管腔226に流れる冷却流体（および液体）の量を比較的多く提供することによって、プローブ222の、より長い長さが冷却される。断面および／または全長がほぼ同じであるプローブ外部構造を用いても冷却部分232の長さの差を提供できることに注意されたい。
【００６２】
プローブ220、222の近位部234も（プローブの遠位部232からの伝導、または冷却流体の気体から気化した気体の通過などによって）いくぶん冷却される可能性があるが、側副性組織CTの温度は、標的組織内の処置ゾーン238のリモデリング処置温度より高い温度に保たれてもよい。したがって、プローブの近位部に追加の断熱が何ら存在していなくても側副性組織の損傷は回避されうる。このことはまた、所望の異なる冷却流体流れ特性を持つ適切な冷却流体供給路を持つ針アセンブリを選択することによって、特定の患者に対して異なる部位で異なる処置ゾーン238を使うことも容易にする。
【００６３】
以上、例示的な態様を、理解を明確にするためいくらか詳しく、かつ実施例により説明したが、多数の修正、変更、および適合が実施可能でありかつ／または当業者に明らかであろう。例えば、1つまたは複数の温度フィードバックループを使って処置を制御してもよく、これは、針の外側の冷却される皮膚係合表面に隣接して配置された温度センサを持つ温度検出針を使って組織温度を得ることを任意で伴ってもよい。したがって、本発明の範囲は独立の特許請求の範囲によってのみ限定される。
【図１】
0005427611.tif 000005
【図２】
0005427611.tif 000006
【図３】
0005427611.tif 000007
【図４】
0005427611.tif 000008
【図５】
0005427611.tif 000009
【図６】
0005427611.tif 000010
【図７】
0005427611.tif 000011
【図８】
0005427611.tif 000012
【図９】
0005427611.tif 000013
【図１０】
0005427611.tif 000014
【図１０Ａ】
0005427611.tif 000015
【図１０Ｂ】
0005427611.tif 000016
【図１０Ｃ】
0005427611.tif 000017
【図１１】
0005427611.tif 000018
【図１２】
0005427611.tif 000019
【図１３Ａ】
0005427611.tif 000020
【図１３Ｂ】
0005427611.tif 000021
【図１３Ｃ】
0005427611.tif 000022
【図１３Ｄ】
0005427611.tif 000023
【図１４】
0005427611.tif 000024
【図１５】
0005427611.tif 000025
【図１６】
0005427611.tif 000026
【図１７】
0005427611.tif 000027
【図１８】
0005427611.tif 000028