(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基端部、末端部および冷媒搬送内腔を備え、長手方向に延びるカテーテル軸芯を有するカテーテルと、
前記末端部に設けられるとともにバルーン内部を形成する内面を有するバルーンと、
前記末端部に連結されるとともに前記冷媒搬送内腔が開口する隔室、前記バルーン内部に流体連結される冷媒搬送開口部、および、前記隔室と前記冷媒搬送開口部に流体連結される流通路を有する冷媒搬送装置と、を備えた食道の対象組織を治療する医療装置であって、
冷媒が、前記冷媒搬送内腔から前記隔室内へ入り、前記流通路、前記冷媒搬送開口部を介して前記バルーン内部に搬送可能であり、前記バルーンを拡張した冷却状態にして、このバルーンが食道の対象組織に押し付けられて、これを冷却するようになっており、
前記流通路が前記カテーテル軸芯にほぼ平行でこれを外囲する長さを有する環状流路を備え、
前記冷媒搬送装置が、搬送アダプターチューブと当該搬送アダプターチューブを外囲するスリーブとを有し、
前記隔室の一部が前記搬送アダプターチューブによって形成され、
前記環状流路が前記スリーブおよび前記搬送アダプターチューブによって形成されている医療装置。
【請求項２】
前記カテーテルが、カテーテル内部および前記バルーン内部と前記カテーテル内部に流体連結した排出ポートを有し、
排出気体流が、前記バルーンから前記排出ポート及び前記カテーテル内部を介して、前記カテーテルの基端部の方へ流れる請求項１に記載の医療装置。
【請求項３】
前記バルーンが、少なくとも前記冷媒搬送開口部を有する前記冷媒搬送装置の部分を外囲する請求項１または２に記載の医療装置。
【請求項４】
前記冷媒搬送開口部が、冷媒をほぼ３６０°放射分布パターンで前記バルーン内部に送る請求項３に記載の医療装置。
【請求項５】
前記冷媒搬送開口部が、冷媒を選択された放射分布パターンで前記バルーン内部に送る請求項３に記載の医療装置。
【請求項６】
前記冷媒搬送開口部が、１８０°以下の放射分布パターンで冷媒を前記バルーン内部に送る請求項３に記載の医療装置。
【請求項７】
前記バルーンにおける漏出を検出する手段を備えた請求項１〜６の何れか一項に記載の医療装置。
【請求項８】
前記バルーンと前記カテーテルの基端部との間に延びる圧力検出内腔を備え、前記バルーンの外圧における漏出を指示する変化が、前記圧力検出内腔における対応する圧力変化によって検出される請求項１〜６の何れか一項に記載の医療装置。
【請求項９】
前記圧力検出内腔が前記バルーンの外側領域に開口している請求項８に記載の医療装置。
【請求項１０】
前記バルーンが、間に接合部を形成する前記カテーテルと前記冷媒搬送装置のいずれか一方に固定される取付け部を有し、前記圧力検出内腔が前記接合部に延出しており、前記接合部の欠陥が感知されるようになっている請求項８に記載の医療装置。
【請求項１１】
前記カテーテル内部で前記排出気体流と接触する流量検出器を備え、前記排出気体流における漏出を指示する流量の変化を検出することができる請求項２に記載の医療装置。
【請求項１２】
前記冷媒搬送開口部が前記隔室の末端に位置することにより、冷媒が、末端方向で前記環状流路に沿って流れる請求項１に記載の医療装置。
【請求項１３】
前記流通路が前記搬送アダプターチューブを貫通して形成される孔を有する請求項１に記載の医療装置。
【請求項１４】
前記冷媒搬送開口部が前記スリーブの基端部と末端部に位置する開口部を有する請求項１３に記載の医療装置。
【請求項１５】
冷媒が、基端方向および末端方向の両方において、前記環状流路を介して流れるように前記孔が位置している請求項１４に記載の医療装置。
【請求項１６】
前記冷媒搬送装置が、前記搬送アダプターチューブに設けられた偏流器を有しており、前記冷媒搬送開口部が前記スリーブと前記偏流器との間に形成されるとともに、前記偏流器が、前記環状流路に沿って流れる冷媒を、前記冷媒搬送開口部から径方向外側に向けるように位置するとともに構成されている請求項１３に記載の医療装置。
【請求項１７】
前記搬送アダプターチューブが軸芯を形成し、前記冷媒搬送開口部が、前記軸芯の全周にわたって延びている請求項１６に記載の医療装置。
【請求項１８】
前記冷媒搬送開口部が、前記軸芯に鋭角で前記軸芯に沿って延びる楕円経路を形成する請求項１７に記載の医療装置。
【請求項１９】
前記冷媒搬送開口部が、前記軸芯に対して異なる鋭角で前記軸芯に沿って延びる一連のほぼ直線のセグメントを持つ経路を形成しており、隣接する前記セグメントが反対の軸芯方向に延びている請求項１７に記載の医療装置。
【請求項２０】
前記冷媒搬送開口部が軸芯に沿って延びる経路を形成しており、この経路が少なくとも１つのほぼＳ字形の曲線セグメントを有している請求項１７に記載の医療装置。
【請求項２１】
前記冷媒搬送開口部が前記カテーテル軸芯の全周にわたって延びており、前記スリーブが前記搬送アダプターチューブを浮遊外囲するよう、前記搬送アダプターチューブに対して完全に固定されていない請求項１３に記載の医療装置。
【請求項２２】
前記冷媒搬送開口部が、変化する回転方向及び軸方向位置を有する経路に沿って延びている請求項２１に記載の医療装置。
【請求項２３】
前記冷媒搬送開口部が、前記カテーテル軸芯の少なくとも半分にわたって延びている請求項１〜２２の何れか一項に記載の医療装置。
【請求項２４】
前記冷媒搬送装置が、前記冷媒搬送開口部が形成される偏流器スリーブと、当該偏流器スリーブを少なくとも部分的に外囲する軸方向に位置決め可能な導流スリーブとを有し、（１）前記冷媒搬送開口部と（２）前記導流スリーブの少なくとも一方が、前記カテーテル軸芯の周囲に少なくとも部分的に伸びて、変化する回転方向及び軸方向位置をもつ経路に沿う縁部を備えており、
前記偏流器スリーブが、冷媒の搬送を前記バルーン内部に振り分けるべく、前記冷媒搬送開口部の全部あるいは一部を覆うように位置している請求項１〜２３の何れか一項に記載の医療装置。
【請求項２５】
前記縁部が変化する回転方向及び軸方向位置をもつ経路に沿うように、前記冷媒搬送開口部が変化する回転方向及び軸方向位置をもつ経路に沿って延びている請求項２４に記載の医療装置。
【請求項２６】
前記縁部がほぼ一定の軸方向位置をもつ経路に沿うように、前記冷媒搬送開口部がほぼ一定の軸方向位置をもつ経路に沿って延びている請求項２４に記載の医療装置。
【請求項２７】
開放した内部、末端部、排出内腔及び冷媒搬送内腔を有する本体シャフトを備え、前記末端部の外径が前記本体シャフトよりも小さいカテーテルと、
大径の本体部およびその基端部に小径の軸部を有するとともに、前記小径の軸部が前記カテーテルの末端部に設けられており、バルーン内部を形成する内面を有しているバルーンと、
前記末端部に連結されるとともに、前記冷媒搬送内腔が開口する隔室、および、当該隔室に流体連結されバルーン内部に開口する冷媒搬送開口部、および、前記隔室と前記冷媒搬送開口部に流体連結される流通路を備えた冷媒搬送装置と、を備えた食道の対象組織を治療する医療装置であって、
冷媒が、前記冷媒搬送内腔から前記隔室内へ入り、前記冷媒搬送開口部を介して前記バルーン内部に搬送可能であり、前記バルーンを拡張した冷却状態にして、このバルーンが食道の対象組織に押し付けられて、これを冷却するようになっており、
前記流通路が前記カテーテル軸芯にほぼ平行でこれを外囲する長さを有する環状流路を備え、
前記冷媒搬送装置が、搬送アダプターチューブと当該搬送アダプターチューブを外囲するスリーブとを有し、
前記隔室の一部が前記搬送アダプターチューブによって形成され、
前記環状流路が前記スリーブおよび前記搬送アダプターチューブによって形成されている医療装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、食道の対象組織を治療する医療装置および当該医療装置を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
人体には、食道や結腸などの内腔が存在しており、これらは、異形成性や腫瘍性となる可能性がある成分を持つことがある。しばしば、これらの好ましくない組織は除去または破壊することが望ましい。組織の除去及び／または切除が望ましい場合の１つにバレット食道があり、これは、しばしば胃食道逆流症（ＧＥＲＤ）を伴う食道の前ガン性状態である。ＧＥＲＤは内科的に抑制できるが、バレット食道は、いったんＧＥＲＤが緩和されると自発的に消滅はしない。しかしながら、バレット食道が切除されると、正常な食道ライニングを回復させることができるため、食道ガンを発症するリスクが低くなる。
【０００３】
この状態の切除のために、様々な技術の評価が行われてきた。これらの技術には、光線力学治療、食道のライニングの内視鏡切除や、アルゴンプラズマ凝固法（ＡＰＣ）、高周波（ＲＦ）及び液体窒素の直接噴霧による低温法などの種々のエネルギー源を利用した切除がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
バレット食道の切除のための上に挙げたすべての技術には、「利便性」において欠点がある。光線力学治療は、治療後数ヶ月間、患者を日光に対して過敏にさせ、手続き的合併症の確率が高い。機械的な切除法は、熟練を要し、状態を１００％除去することはできない可能性がある。ＡＰＣなどの切除技術は、一度に小さい領域しか治療できず、切除深さの制御が難しい。現在のＲＦ切除技術では、治療用カテーテルの正確なサイズ合わせが必要であり、施術する医師用に別のコンソールが必要になる。液体窒素の直接噴霧は、熟練を要し、施術者に依存するところが非常に大きい。このシステムもまた、別のコンソールが必要であり、液体窒素の一定供給が必要である。
【０００５】
本発明は、現在のテクノロジーの多くの限界と取り組むものである。本発明は、バレット食道の治療に特に有益であるが、主に非定型組織の低温切除によって、他の食道組織の治療にも有効となる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
食道の対象組織を治療する医療装置の一例は、カテーテル、バルーン及び冷媒搬送装置を備える。カテーテルは、基端部、末端部、及び冷媒搬送内腔を有する。カテーテルはまた、長手方向に延びるカテーテル軸芯を形成する。バルーンは、末端部に設けられている。バルーンはまた、バルーン内部を形成するバルーン内面を備えている。冷媒搬送装置は、末端部に連結される。冷媒搬送装置は、冷媒搬送内腔が開口する隔室と、バルーン内部に流体連結された冷媒搬送開口部と、隔室と冷媒搬送開口部に流体連結された流通路とを有する。冷媒は、冷媒搬送内腔から隔室内へ入り、流通路から、冷媒搬送開口部を通って、バルーン内部に搬送され、バルーンを拡張した冷却状態にして、このバルーンが食道の対象組織に押し付けられて、これを冷却するようになっている。
【０００７】
流通路は、カテーテル軸芯とほぼ平行で、これを外囲する長さを有する環状流路を備える。冷媒搬送装置は、搬送アダプターチューブと当該搬送アダプターチューブを外囲するスリーブとを有し、隔室の一部が搬送アダプターチューブによって形成され、環状流路はスリーブおよび搬送アダプターチューブによって形成されている。
いくつかの例では、バルーンは、少なくとも冷媒搬送開口部を有する冷媒搬送装置の部分を外囲している。また、医療装置が、バルーンの漏出を検出する手段を備えている例もある。
【０００８】
いくつかの例では、冷媒搬送装置は、冷媒搬送開口部が形成される偏流器スリーブと、この偏流器スリーブを少なくとも部分的に外囲する軸方向に位置決め可能な導流スリーブを有している。（１）冷媒搬送開口部と（２）導流スリーブの少なくとも一方は、カテーテル軸芯の周囲に少なくとも部分的に伸びて、変化する回転方向及び軸方向位置をもつ経路に沿う縁部を備えている。偏流器スリーブは、冷媒の搬送をバルーン内部に振り分けるべく、冷媒搬送開口部の全部あるいは一部を覆うように位置している。
【０００９】
食道の対象組織を治療する医療装置の別の例は、カテーテルと、バルーンと、冷媒搬送装置とを備える。カテーテルは、開放した内部、末端部、排出内腔、及び冷媒搬送内腔を備えた本体シャフトを有している。末端部の外径は、本体シャフトよりも小さい。バルーンは、大径の本体部と、その基端部に小径の軸部を有している。小径の軸部は、カテーテルの末端部に設けられている。バルーンは、バルーン内部を形成する内面を有している。冷媒搬送装置は末端部に連結されている。冷媒搬送装置は、冷媒搬送内腔が開口する隔室と、この隔室に流体連結され、バルーン内部に開口する冷媒搬送開口部を有している。冷媒は、冷媒搬送内腔から隔室内へ入り、冷媒搬送開口部を通って、バルーン内部に搬送され、バルーンを拡張した冷却状態にして、このバルーンが食道の対象組織に押し付けられて、これを冷却するようになっている。
【００１０】
対象組織治療温度内で食道の対象組織を低温治療する医療装置を製造する方法の一例は以下の通りである。対象組織を低温切除するために、対象組織治療温度が決定される。バルーンの材料が選択される。このバルーンの材料は、ガラス転移温度が対象組織治療温度範囲を上回り、弾性特性がガラス転移温度を上回り、伸張抵抗がガラス転移温度を下回る。選択されたバルーン材料で製造されたバルーンは、カテーテルアセンブリの末端部に設けられる。バルーンは、バルーン内部を形成する内面を有している。カテーテルアセンブリは、バルーン内部と流体連結する冷媒搬送内腔を備えるカテーテルを有している。冷媒は、冷媒搬送内腔を通ってバルーン内部に搬送され、バルーンを、バルーンの温度がガラス転移温度よりも低い、拡張した冷却状態にすることによって、バルーンが食道の対象組織を冷却する間、バルーンがさらに拡張するのを実質的に防ぐ。
【００１１】
身体の切開領域内に配置可能なバルーンに用い、そのバルーンが内部を有し、膨張状態と収縮状態になる制御バルーン拡張アセンブリの一例は、排出流路装置と安全バルブアセンブリとを有している。排出流路装置は、バルーン内部と連結可能な排出流路を形成している。安全バルブアセンブリは、安全バルブと、加圧装置と、弁体とを備える。安全バルブは、排出流路に流体連結された入り口と、排出気体排気領域に流体連結された出口とを有する隔室と、入り口と出口との間に設けられた感圧密封部材とを有している。密閉部材は、この密閉部材に付与される圧力のレベルによって、入り口と出口との間を密閉する。弁体は、加圧装置を密閉部材及び排出流路に選択的に流体連結するとともに、加圧装置を密閉部材及び排出流路から流体分離する。いくつかの例では、弁体は、次の状態に配置可能な制御バルブである。第１状態は、加圧装置、感圧密閉部材、排出流路を互いに流体連結する。第２状態は、加圧装置、感圧密閉部材、排出流路を互いから流体分離する。第３状態は、加圧装置を排出流路に流体連結する。第４状態は、加圧装置を感圧密閉部材に流体連結する。
感圧密閉部材は膨張可能な浮袋である。
また、安全バルブアセンブリが、弁体と排出流路との間に設けられた流量制限装置を有しており、加圧装置が、感圧密閉部材および排出流路の両方に流体連結されると、膨張可能な浮袋がバルーンよりも早い速度で膨張する。
【００１２】
本発明の他の特徴、局面、利点は、以下の図面の説明、詳細な説明及び請求の範囲からわかるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明によって製造された医療装置の一例の簡素化した全体図であり、他の例の部材を点線で示している。
【図２】図１の医療装置の第１例の末端部の簡素化した拡大断面図である。
【図３】バルーン内への低速の冷媒流の効果を簡素化して表した図である。
【図４】バルーン内への高速の冷媒流の効果を簡素化して表した図である。
【図５】図１の医療装置の他の例の図２に類似した図である。
【図６】図１の医療装置のさらに別の例の図２に類似した図である。
【図６Ａ】図６の対応する線に沿った断面図である。
【図６Ｂ】図６の対応する線に沿った断面図である。
【図６Ｃ】図６の対応する線に沿った断面図である。
【図６Ｄ】図６の一部の拡大図である。
【図７】冷媒排出噴射口の別形状を示す図６Ｄに類似した図である。
【図８】冷媒搬送開口部の３つの異なる形状のうちの１つを示す側面図である。
【図９】冷媒搬送開口部の３つの異なる形状のうちの１つを示す側面図である。
【図１０】冷媒搬送開口部の３つの異なる形状のうちの１つを示す側面図である。
【図１１】対象組織が、切除凍結温度に続く非切除凍結温度まで予冷される処置の間の一般的な温度曲線を示している。
【図１２】２つの異なる冷媒シリンダを冷媒搬送チューブに選択的に接続する装置を示している。
【図１３】冷媒シリンダを示し、このシリンダ内には、分割部材／破断ディスクによって分離される２つの異なる冷媒が含まれる。
【図１４】冷媒をバルーン内面に接着させるために、バルーンの内面が、バルーンを変形させることによってどのように不均一になるかを示す簡素化した図である。
【図１５】冷媒をバルーンの内面に対して集めるために、バルーンの内面に吸収性材料の薄膜を追加したことを示している。
【図１６】冷媒が充填される間隙空間を形成する内側及び外側バルーンを示している。
【図１７】バルーンに、容器の壁に対して過剰な力を作用させないよう補助する装置を示している。
【図１７Ａ】図１７の制御バルブの４つの異なる位置のうちの１つを示している。
【図１７Ｂ】図１７の制御バルブの４つの異なる位置のうちの１つを示している。
【図１７Ｃ】図１７の制御バルブの４つの異なる位置のうちの１つを示している。
【図１７Ｄ】図１７の制御バルブの４つの異なる位置のうちの１つを示している。
【図１７Ｅ】図５に類似した装置を示しているが、排出気体の流量を制限するための排出スリーブはないものである。
【図１７Ｆ】出口ポートにおいてより低い圧力を作り出すことによってバルーン圧力を下げるための別の技術を示している。
【図１８】過剰な径方向への拡張を制限すべくバルーンに封じ込めケージを作るために長手方向に伸びるフィラメントが用いられるバルーンの一例の断面図である。
【図１９】過剰な径方向への拡張を制限すべくバルーンに封じ込めケージを作るために長手方向に伸びるフィラメントが用いられるバルーンの一例の端面図である。
【図２０】補強のためにバルーンに接合された撓み性のない細片またはワイヤの使用を示す簡素化した側面図である。
【図２１】補強のためにバルーンに接合された撓み性のない細片またはワイヤの使用を示す簡素化した端面図である。
【図２２】バルーンに強力な接着剤を直接使用することにより補強されたバルーンの図である。
【図２３】収縮状態で壁厚が可変の補強バルーンの簡素化された断面図である。
【図２４】拡張状態で壁厚が可変の補強バルーンの簡素化された断面図である。
【図２５】図６に類似の構造を示しているが、漏出の検出を可能にすべく、バルーンの末端部の中空本体構造内の圧力を監視するために、先端部に開口部を有する圧力検出内腔も備えている。
【図２６】図２５に類似の構造を示し、流量検出内腔が、バルーンの末端部と支持構造との間の接合部に形成された交差孔で終端となっており、接合部に欠陥があると内腔内の圧力が急激に変化するようになっている。
【図２７】流量の低下を監視することにより漏出が検出されるよう、排出気体流に沿って設けられた熱抵抗性部材を備えた配置カテーテルの一部の側部断面図である。
【図２８】流量の低下を監視することにより漏出が検出されるよう、排出気体流に沿って設けられた熱抵抗性部材を備えた配置カテーテルの一部の端部断面図である。
【図２９】図５に類似の構造の側部断面図であり、冷媒搬送ノズルが、冷媒をバルーンの約１８０°にわたって噴霧する形状になっている。
【図３０】図２９の３０−３０線に沿った断面図である。
【図３１】図２９に類似の構造の簡素化した断面図であり、冷媒搬送ノズルが全周にわたって延びており、図８のように、軸芯に対して角度をもって方向づけられており、周辺への冷媒噴射の程度を選択的に変えることができるように、軸方向に位置決め可能な導流スリーブを備えた構造を示している。
【図３２】図３１の構造が、どのように、０°〜３６０°の間で変わる周辺への冷媒噴射の程度をもつことができるかを示した簡素化した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、主に具体的な構造の実施例及び方法に関して、本発明を記載する。本発明は、具体的に開示した実施例及び方法に限定されるものではく、他の特徴、要件、方法及び実施例を用いて実施することができる。好適な実施例は、本発明を説明するために記載するが、請求項によって規定される範囲を限定するためのものではない。当業者は、以下の記載内容における種々の同等の改変例を認めるであろう。
【００１５】
本発明の実施例によると、図１及び図２にあるように、医療装置１０は、カテーテルアセンブリ１２と冷媒供給器１４とを備える。カテーテルアセンブリ１２は、配置カテーテルまたはシャフト１８に設けられた、好ましくはポリウレタンやシリコーンなどのエラストマー材料のバルーン１６を有している。ある実施例では、バルーン１６は、直径を１５〜４５ｍｍに膨張させることができる。別の実施例では、食道の大きさの望ましい範囲をカバーするために、複数のバルーンサイズが必要となる。この実施例では、それぞれが少なくとも２ｍｍずつ変更可能なバルーン径を有していることが望ましい。例えば、１５〜４５ｍｍの全範囲をカバーするために６つの異なるサイズを展開することができ、この場合、それぞれのサイズは５ｍｍの範囲をカバーする。バルーン長さは１０〜１００ｍｍである。シャフト１８は、バルーンが適切にシャフトに接合されるように、ポリウレタンなどの樹脂製であってもよい。ＰＥＢＡＸ及びポリエチレンなどの他の適切な生体適合性を持つ材料を用いることもできる。シャフト１８は、従来の診断用内視鏡と適合させるなら、一般的には８−Ｆｒ未満であり、これは、一般的に２．８ｍｍの付属品用チャネルサイズを有している。しかし、従来の治療用内視鏡用に設計されたカテーテルに、例えば、１１−Ｆｒまでの大きなシャフトサイズを用いることもできる。シャフト１８は、別途図示はしていないが、冷媒の搬送に用いることができる別体の冷媒搬送チューブ２２内に形成された冷媒搬送内腔を有していてもよい。搬送チューブ２２は、シャフト１８と同心で、これを貫通するよう図示されており、例えば０．００４〜０．０２５インチ（０．１０〜０．７１ｍｍ）の内径を有している。いくつかの実施例では、搬送チューブ２２の全部または一部が、シャフト１８の外側を通っていてもよい。この搬送チューブ２２はポリイミドなどの強化樹脂材料でできていてもよい。あるいは、搬送チューブ２２は、金属製ハイポチューブであってもよい。ハイポチューブの一般的な金属は、ステンレス鋼及びニチノールである。他の実施例では、配置シャフト１８そのものが、冷媒搬送内腔の少なくとも一部を形成する。
【００１６】
医療装置１０はまた、シャフト１８の末端部３８に冷媒搬送装置２０を有している。図２において矢印２４によって示されている亜酸化窒素またはハイドロフルオロカーボンなどの流体飽和液体／気体冷媒２４が、冷媒供給器１４から、シャフト１８の基端部２８にあるマニホルド２６、搬送チューブ２２内に形成される冷媒搬送内腔を通り、冷媒搬送装置２０を介して、バルーン１６の内部３０に供給される。図１に示すように、医療装置１０の冷媒供給器１４の一例は、使い捨ての冷媒用シリンダ３４に接続された携帯可能な流量制御装置３２を有している。シリンダ３４のサイズは、例えば、容量が１０〜５０立方センチメートルの間である。冷媒供給器１４は、カテーテルアセンブリ１２と一体になっていてもよいし、独立していてもよい。冷媒２４は、一般的には、搬送チューブ２２内で、内腔を介して、室温またはそれより高温で連続的に注入され、いくつかの実施例では、バルーン１６の内部３０内へ送られる。その後、冷媒は、液体から気体へ相変化するとともに、同時にバルーンを拡張させ、周囲の食道組織からエネルギーを迅速に引き出して、組織を冷却する。その後、気体は、シャフト１８から排出され、排出ポート２７からマニホルド２６を出る。他の実施例では、冷媒供給は、望ましい搬送圧を維持するため、外部加熱を必要とする。その後、バルーン１６は、図９に示すように、食道３６の組織に接触するまで拡張する。
【００１７】
治療対象箇所におけるバルーン１６の配置及びバルーンの拡張は、直接的な内視鏡視認など、従来の技術によって監視することが好ましい。蛍光、ラマン、光散乱などの他の内視鏡分光技術も、非定型食道組織の特定に有益である。食道を傷つけるリスクを低くするために、バルーン圧は、食道にかかる有効圧が１０−ｐｓｉｇ以下となるよう、最小にすべきである。バルーン圧は、主に冷媒流量に左右されるが、シャフト１８の内部４６、及び／または搬送チューブ２２の内腔の大きさを操作することによって制御することができる。圧力はまた、図１に破線で示すように、ポート２７に取り付けられた背圧レギュレータ２９によっても制御することができる。バルーン１６の拡張を制御する技術を以下に記載する。
【００１８】
食道、特に非定型食道組織の冷却は、バルーン１６における液体冷媒の蒸発によって行われるのが一般的であり、これにより、治療対象箇所において食道組織から熱を奪う。非定型組織を切除または変更するために、この組織を、凍結するまで冷却することが望ましい。一般的に、非定型組織を実質的に壊死させるためには、細胞内氷生成が必要となる。非定型食道組織において十分な細胞内氷生成を達成するための目標温度は、−２５〜−１００℃の間である。壊死が粘膜より深く生じた場合、食道穿孔や狭窄などの低温切除治療の望ましくない副作用が生じるため、切除深さは、食道に冷却が施される時間を規制することによって制御すればよい。一般的な粘膜深さである０．５〜２ｍｍに基づくと、切除に要する時間は６０秒以下である。
【００１９】
図２は、冷媒搬送装置２０を示すカテーテルアセンブリ１２の第１例の末端部の断面図である。シャフト１８の末端部３８は、シャフト１８の本体部４０よりも小径である。よって、バルーン１６の基端部４２が末端部３８の外表面に固定されて収縮状態にあるとき、シャフト１８の末端部３８を包囲するバルーン１６の全体径は、大径の本体部４０にバルーンを設けるときと較べて小さくすることができる。
【００２０】
冷媒搬送装置２０は、一般的には接着剤または埋め込み化合物４８で、基端部がシャフト１８の内部４６内に固定された支持ワイヤ４４を有している。支持ワイヤ４４は、シャフト１８の先端部５０からバルーン１６の内部３０を通っている。支持ワイヤ４４の先端部５２は、スリーブ５６を介して、バルーン１６の末端部５４に接着あるいは他の方法で固定されている。
【００２１】
冷媒チューブ２２は、埋め込み化合物４８を貫通して、チューブ２２の先端が末端シャフト部３８によって形成される隔室５８内に開口し、一端が埋め込み化合物４８に、他端が筒状案内スリーブ６０に位置している。案内スリーブ６０を貫通する中央開口部は、支持ワイヤ４４に対してサイズが大きくなっており、冷媒２４が、隔室５８から、支持ワイヤ４４と案内スリーブ６０との間の流通路５９を通り、バルーン１６の内部３０内へ入ることができるようになっている。
【００２２】
切除深さ制御に加えて、治療対象箇所全面にわたって均一な表面切除も必要となる。これを達成するため、拡張したバルーン１６の全外表面が治療対象箇所と接触するよう使用される場合、液体冷媒は、バルーン１６の全内面６１に均一に施さなければならない。全体放射分布の方法の１つを図２に示している。スリーブ状の偏流器６２が、一般的には接着剤によって、先端部５０から距離６４で、支持ワイヤ４４に固定されている。偏流器６２と先端部５０との間の間隙が、ノズルまたは噴出口６５タイプの搬送開口部を形成しており、そこを通って、冷媒２４がバルーン１６の内面の方へ流れる。距離６４は、０．０２５ｍｍ〜０．５１ｍｍ（０．００１インチ〜０．０２０インチ）であるのが一般的である。これによって、冷媒２４が、３６０°にわたって放射状に偏向され、バルーン１６の全周面が冷媒２４によって冷却されるようになっている。冷媒２４は、シャフト１８の末端部３８に形成された排出孔またはポート６６を介してバルーン１６の内部３０から出て、排出内腔として機能するシャフト１８の内部４６に入る。この実施例では、冷媒搬送装置２０は、埋め込み化合物４８、案内スリーブ６０、偏流器６２、及び支持ワイヤ４４を有していることが一般的である。
【００２３】
支持ワイヤ４４と案内スリーブ６０との間の間隙の断面領域を増減することによって、また、距離６４を調節することによって、冷媒の速度を必要に応じて増減することができ、冷媒を、バルーンの内面に達するよう送り込む。一般的に、支持ワイヤ４４とスリーブ６０との間の間隙は、０．１２７ｍｍ（０．００５インチ）以下になるであろう。この特徴は、冷媒２４がバルーンの内面６１に達するまでさらに流れる必要があり、主要な２つの力、つまり、図３及び４の矢印Ｇで示される重力、及び矢印ＥＧＦで示される排出気体の流れに伴う力から受ける影響が大きくなるためにバルーン１６の直径が大きくなるので、非常に重要である。図３に示すように、液体冷媒の速度が遅すぎる場合、冷媒は、バルーン１６の底面に冷媒２４のプール６７を形成する傾向がある。さらに、排出気体冷媒２４は、液体冷媒２４Ａの流れを排出ポート６６の方へ押す傾向がある。しかし、図４に示すように、冷媒２４が高速で送られる場合は、高速冷媒２４が重力と排出気体の力の両方を克服することができ、液体冷媒２４Ｂで、バルーン１６の内面６１を完全に被覆する。偏流器６２の偏向面６３の形状は、噴霧形態を変えるべく調整可能である。
【００２４】
図５は、シャフト１８の末端部３８が図２の実施例より短い別実施例を示している。冷媒搬送装置は、スリーブ状の偏流器６２Ａと、支持ワイヤ４４に固定された偏流器スリーブ６２Ｂとを備えており、これらは分離されて、その間に噴出口６５を設けている。冷媒搬送チューブ２２の末端部は、偏流器スリーブ６２Ｂの内部内に固定されており、隔室５８内に開口している。隔室５８は偏流器スリーブ６２Ｂ内に形成されている。本実施例では、冷媒２４は、隔室５８から噴出口６５まで直接通過する。縮径排出スリーブ６８が、末端部３８から延出しており、そこに１つまたは複数の排出孔６６を備えており、そこを介して、排出気体１２４が流れることができる。本実施例では、偏流器６２Ａ及び偏流器スリーブ６２Ｂの外径は、バルーン１６の基端部４２が固定されているシャフト１８の末端部３８の内部に対して、小さくすることができる。これにより、収縮状態または褶曲状態のときのバルーン１６の断面を小さくすることができる。いくつかの例では、排出気体１２４がシャフト１８の内部４６に流入できるよう、末端部３８を先端部５０で十分に開口させたまま、支持ワイヤ４４が末端部３８に直接固定されているなら、排出スリーブ６８を省略することができる。
【００２５】
図６及び７は、第３実施例を示しており、冷媒２４をより均一に軸方向に分布するために、複数の噴出口６５が用いられている。これは、長いバルーンには特に有用である。図６の実施例は、図２のそれと、別の面において異なる。搬送用アダプターチューブ７０が、一般的には接着剤または埋め込み化合物７２を用いて、シャフト１８の末端部３８内に固定されている。チューブ７０の末端部は、埋め込み化合物７１または他の栓構造で充填されている。搬送用アダプターチューブ７０、埋め込み化合物７１、及び冷媒搬送チューブ２２を包囲する埋め込み化合物４８が隔室５８を形成している。１つまたは複数の孔７４が搬送用アダプターチューブ７０に形成されている。冷媒２４が孔７４を通って、搬送用アダプターチューブ７０と偏流器スリーブ６２Ｃの間に形成された流通路５９内に流れる。その後、冷媒２４は、噴出口６５を介して、バルーン１６の内部３０内を通る。図２及び６の実施例において、隔室５８と噴出口６５との間で流通路５９を用いることは、噴出口６５への冷媒２４の適切な分布、一般的には実質的に均一の分布を確実にするために有用である。従って、流通路５９は、冷媒２４の適切な分布のための簡単なマニホルドとして機能する。
【００２６】
図６の実施例は、シャフト１８の末端部３８とは別体の部材である偏流器６２Ａと偏流器スリーブ６２Ｃとを用いている。これにより、噴出口６５が完全な３６０°噴霧を行うことができる。偏流器スリーブ６２Ｃは、例えば、周方向に間隔を空けた３つに位置で、アダプターチューブ７０に取り付けることができるが、実施例によっては、冷媒２４の圧力によって、偏流器スリーブ６２Ｃがアダプターチューブ７０にセンタリングされるように、チューブ７０上で自由浮遊していてもよい。他の例では、偏流器６２Ａ及び偏流器スリーブ６２Ｃは、シャフト１８の末端部３８の延長部であってもよい。
【００２７】
別の実施例では、偏流器スリーブ６２Ｃは、隔室５８の周囲を回るよう設計されていてもよい。この特徴は、冷媒噴霧の均一性を改善するために用いることができる。別の実施例では、冷媒の集中噴霧が、バルーンの内面周囲を回転する。これは、連続噴霧に較べて、治療の平均温度を上げるのに有効である。これは、大気圧で約マイナス９０℃で蒸発する亜酸化窒素などの比較的「冷たい」冷媒に、大気圧で約マイナス５０℃で蒸発するＲ−４１０ａなどの「暖かい」冷媒の効果を模倣させるために用いることができる。
【００２８】
冷媒２４を完全な３６０°放射分布パターンのために、冷媒搬送開口部、つまり噴出口６５を形成する間隙は連続していなくてもよい。また、噴出口６５を形成する間隙の長手方向及び軸方向の位置は一定である必要もない。例えば、図７は、噴出口６５の全長にわたって変更可能な幅を示しており、また図８〜１０は、ある程度の長手方向の噴霧を冷媒２４に付与するために用いることができる噴出口６５の３つの異なる周方向形状を示している。特に、図８の冷媒搬送開口部６５は、軸芯に対して鋭角で、チューブ７０の軸芯に沿って延びる楕円経路を形成している。図９では、冷媒搬送開口部６５は、軸芯に対して異なる鋭角で軸芯に沿って延びる一連のほぼ直線のセグメントを持つ経路を形成しており、隣接するセグメントは反対の軸芯方向に延びている。図１０は、冷媒搬送開口部６５が軸芯に沿って延びる経路を形成しており、その経路が少なくとも１つ、好ましくは少なくとも２つのほぼＳ字形の曲線セグメントを有している例を示している。
【００２９】
間隙形成噴出口６５として、連続した環状孔及び／または楕円形長孔などのさらに他の形状や構造を用いることもできる。多くの例をここに示しているが、本発明はこれらの限定されるものではない。
【００３０】
これまで記載した例は、すべてほぼ３６０°にわたってカバーするものである。間隙形成噴出口６５の範囲をより限定することにより、全周の約半分または約４分の１などの一部のみの切除が可能になる。この場合、食道のこれらの部分のみを切除することが望ましいであろう。そうするための本発明の一実施例を図２９及び３０に示す。この装置では、冷媒流は、冷媒搬送ノズル１２８を介してバルーン１６の全周のどこかの部分に送られる。前述したように、大きな熱伝導は、液体冷媒がバルーン１６の内面６１で蒸発する場合のみに可能である。例えば、図２９及び３０に示すように、システムを、バルーンの内部の全周の約２分の１にのみ冷媒を噴霧するものに構成することによって、全周の約２分の１を治療するシステムを構成することができる。全周治療が望ましい場合は、ユーザは、治療を行ったあと、カテーテルを１８０℃回転させればよい。あるいは、ユーザは、食道の未治療部分を、後日、例えば３０日後などに治療することも選択できる。これにより、食道狭窄などの望ましくない合併症を起こす可能性を低くすることができる。冷媒搬送ノズル１２８は、より広いまたはより狭い範囲をカバーするよう形成することができる。また、冷媒搬送ノズル１２８は、連続したものでなくてもよく、２つ以上のノズル部分であってもよい。さらに、２つ以上の冷媒搬送ノズル１２８が、軸方向に間隔を空けた位置に設けられてもよい。
【００３１】
他の実施例では、本装置は、可変周囲を選択的に治療することができる。一実施例においては、図３１〜３１Ｂに示すように、冷媒搬送ノズル１２８は全周ノズルであるが、図８及び３１Ａに示すように、シャフト１８の軸芯に対して角度を有するよう形成されている。導流スリーブ１３０の軸方向位置が、ノズル１２８をどの程度露出させるかを決定する。図３１Ａでは、ノズル１２８全体が露出しているが、図３１Ｂでは、ノズルの約半分がスリーブ１３０によって覆われている。これにより、ユーザは、３６０°からほぼ噴霧なしの状態までの噴霧角度で、噴霧の程度を調整することができる。導流スリーブ１３０はシャフト１８を貫通するワイヤに接続されており、ユーザが軸方向位置を制御できるようになっている。別の構造では、図３２〜３２Ｃに示すように、冷媒搬送ノズル１２８は、シャフト１８に直角の全周ノズルである。導流スリーブ１３０Ａは、その端部に、接合部１３６でスリーブ１３２の残り部分に接続されている安定リング１３４を残した切り欠き領域１３２を有している。切り欠き領域１３２はまた、その軸芯に対して４５℃などの角度で、端面縁１３８を形成している。導流スリーブ１３２の軸方向位置は、ノズル１２８をどの程度露出させるかを決定する。図３２及び３２Ａにおいては、ほぼ全ノズル１２８が露出しており、冷媒をほぼ全３６０°パターンで搬送することができる。図３２Ｂでは、ノズル１２８のほとんどは、スリーブ１３０Ａに覆われており、そのことによって、全周の約８分の１にわたって冷媒を搬送する。
【００３２】
一般的に、治療時間が増えると、切除の均一性も増す。治療時間が長くなると、治療される内腔の熱伝導性のために、より均一な表面冷却が可能になり、さらに、治療時間を長くすると、バルーン内のややランダムな冷媒噴霧の性質（製造偏差や２相の冷媒流に伴う不確実性などのため）をより緩和しやすくなる。一方、治療時間が増すと、一般的に所望よりも深い効果が得られる。従って、治療時間を長くする場合、熱傷害から深層組織を保護することが望ましい。例えば、治療時間を増やすひとつの方法は、治療対象組織において細胞外水を、非致命的な温度（一般的には〜−１０〜−２℃）まで予冷または予冷凍して、その後すぐに温度を落として、治療対象組織において細胞内氷形成（〜＜−１５℃）を誘発することである。図１１は、この予冷治療の代表的な温度曲線を示している。実線８５は、最急冷時のバルーン温度であり、点線８７は、バルーンの最緩冷却率を示している。治療の第一段階の間に、全治療対象組織が、非切除凍結温度まで冷却される。この第一段階の持続時間は、最緩冷却のバルーン領域に接触している組織が凍結するようなものとなっている。この持続時間は一般的には「能動的に」制御されることはなく、むしろ、広範囲のカテーテルをテストし、理想的な持続時間を統計的に決定することにより、経験的に決定される。治療の第二段階の間に、バルーン温度は急激に下がり、治療対象組織に壊死を引き起こす。組織の大部分がすでに凍結しているために、壊死誘発温度に達するエネルギー要件が非常に低くなるため、この段階の間に、組織を極端に急激に冷却することができる。さらに、凍結した組織の特定熱容量（Ｃｐ）は、通常の組織のＣｐよりも低い。また、凍結組織の熱伝導率は通常組織のそれよりもかなり高いため、組織はより均一に冷却される。第三段階は、組織の自然解凍であるのが一般的である。
【００３３】
このタイプの温度勾配を誘引するために、種々の手段を用いることができる。異なる治療対象深さを治療するためには、複数の温度プロフィールのアルゴリズムを展開することが望ましい。
【００３４】
ある実施例においては、温度低下が必要なときに、バルーン圧を下げることができる。冷媒の蒸発温度はバルーン温度に直接関係しているため、この圧力低下によって、バルーン内の温度が下がる。理想的には、さらにバルーン径を限定する特徴が採用されていないなら、バルーンを１気圧以下の圧力で操作することが望ましいため、選択された冷媒は、圧力に対してかなり大きな温度変化を持つ。
【００３５】
別の実施例では、様々な治療効果を生むために、複数の冷媒を用いることができる。図１２の例では、２つの冷媒シリンダ３４Ａ、３４Ｂが、バルブ３５Ａ、３５Ｂによって冷媒搬送チューブに選択的に連結される。作動中、まず、シリンダ３４Ａの冷媒Ａ（一般的にはＲ１３４ａ、Ｒ４２２ｂ、あるいはそれに類似するもの）が、暖かい細胞外冷却／冷凍温度のために用いられる。次に、シリンダ３４Ｂの冷媒Ｂ（一般的にはＲ４０４、Ｒ４１０ａ、あるいは亜酸化窒素）が、組織に望ましい損傷を与えるべく、細胞内氷形成を誘発するために用いられる。
【００３６】
他の実施例では、２つの冷媒を１つのシリンダに入れることができる。これを行う方法の１つを図１３に示す。この構造では、低温冷媒である冷媒Ｂが、分割部材／破断ディスク８２の後ろ側のシリンダ３４Ｃに入れられる。密封状態にするために、分割部材／破断ディスク８２が圧入されていてもよいし、シリンダがスエージ加工されていてもよい。その後、シリンダは、破断ディスクが壊れるのを防止すべく十分な低温に維持される。次に、高温冷媒である冷媒Ａが、シリンダ３４Ｃに入れられ、貫入可能なシール８６を備えた端部キャップ８４が、シリンダの端部に圧入されているかスエージ加工されている。冷媒Ａの圧力が、破断ディスク８２の反対側にかかっているため、ディスクは壊れない。作動中、シリンダ３４Ｃのシール８６に穴が開けられて、冷媒Ａによって初期冷却が行われる。冷媒Ａが完全に消費されると、隔室のその部分の圧力が下がり、破断ディスク８２が壊れる。破断ディスク８２が壊れると冷媒Ｂがバルーン１６に搬送され、治療が完了する。
【００３７】
また、２つの冷媒が互いに不溶性であり、冷媒Ａの液相が、冷媒Ｂの液相より高い濃度を有していてもよい。この場合、２つの冷媒は、分割部材／破断ディスク８２なしで、シリンダに入れることができる。
【００３８】
バルーン表面温度分布を改善する別の技術は、冷媒に熱伝導媒体を追加することである。これは、システムの絶対冷却力を減少させるという究極の効果を有しているが、バルーンの熱伝導係数を機能的に増加させる。例えば、シリコーンやミネラル・オイルなどの材料を、ボトル詰めの際に冷媒内に溶解させることができる。一般的に、オイルの（容量）パーセンテージは、１〜１０％である。通常作動状態では（つまり、熱伝導媒体が追加されない）、冷媒は、搬送シリンダ温度とほぼ同等の温度で、搬送側からバルーン内へ出る。冷媒が搬送側を出ると、冷媒の圧力は急激に下がり、蒸発と、残りの液体冷媒の過冷却を引き起こす。過冷却された液体は、次にバルーン壁に当たって蒸発し、液体冷媒とバルーン壁との間に気体バリアを形成する。従って、液体冷媒に不揮発性要素を加えることによって、液体冷媒もまた、バルーン表面に付着しやすい熱伝導媒体を冷却するため、熱伝導性が向上するのである。
【００３９】
さらに、冷媒の表面張力効果を軽減することによって、冷媒分布が助長され、冷媒がバルーンの内部でシートとして流れるようにすることができる。冷媒の表面張力は、ラウリル硫酸ナトリウムやポリエチレングリコールなどの界面活性剤を冷媒に添加することによって軽減することができる。場合によっては、界面活性剤を、バルーンの内面に塗布することもできる。
【００４０】
表面張力効果を軽減する別の技術は、バルーン１６の内面６１を均一表面にならないように変更することである。図１４に示す方法は、バルーン表面６１を単に凸凹にするものである。こうすることによって、図１４に示すように、全壁厚を変形させる。凸凹の内面６１は、バルーン１６の内面６１のみを化学的にあるいは他の方法で処理することによって実現することができる。別の方法は、図１５に示すように、内部のバルーン表面６１に、吸収材８８の薄膜を追加することである。つまり、吸収材８８は、冷媒を吸収しやすく、冷媒をバルーン内面近傍に保持するのを助けるのである。
【００４１】
別の実施例では、図１６に示すように、内側バルーン及び外側バルーン１６Ａ、１６Ｂを利用して形成される隙間空間９０内に、冷媒が注入される。この空間９０の容量は比較的小さいため、全容積が液体冷媒で安全に充填されることにより、均一の表面温度を作り出す。内側バルーン１６Ａの内部８９は、低い特定の熱容量及び熱伝導率を有する空気などの流体で充填されるのが一般的である。
【００４２】
治療対象箇所に沿って一定の切除を行いながら食道の元の形状を維持しつつ、過度の力が食道にかからないようバルーンの拡張を制御することが望ましい。このような場合、弾性バルーンの圧力と直径の関係を利用することが有用である。ある実施例では、図１７に示すように、制御バルーン拡張アセンブリ９１は、安全バルブアセンブリ９３とシャフト１８とを有する。シャフト１８はバルーン１６の内部３０に流体連結されている。安全バルブアセンブリ９３は、シャフト１８の内部４６に流体連結された隔室９２を有している。安全バルブアセンブリ９３はまた、シリンジ９６または他のユーザー制御の加圧装置、及び制御バルブ９８などのバルブ装置を備えている。隔室９２の内部には、シリンジ９６と流体連結した浮袋９４がある。制御バルブ９８は、シリンジ９６から浮袋９４およびシャフト１８の両方への流量を制御する。冷媒搬送チューブ２２はシャフト１８内に設けられている。冷媒搬送チューブ２２は、バルーン１６まで、シャフト１８と別経路をたどってもよい。例えば、チューブ２２の先端は、シャフト１８がバルーンに入る箇所とは反対側のバルーン１６の端部から入ってもよい。シリンジ９６は、空気などの気体で充填するのが一般的である。
【００４３】
制御バルブ９８は、図１７及び１７Ａの第１位置に設けられており、浮袋９４とバルーン１６は、シリンジ９６からの気体で加圧される。流量制限装置１００が、制御バルブ９８とシャフト１８との間に設けられており、浮袋９４がバルーン１６よりも早い速度で膨張して、シリンジ９６からの気体が隔室９２の開口部１０１から逃げて大気環境または他の排出気体圧縮領域に入ることを防止するようになっている。直接視認下において、バルーン１６は、所望の直径まで膨張される。所望の直径になると、制御バルブ９８は図１７Ｂに示す第２位置になり、バルブ９８から流体が流れないようになる。搬送チューブ２２から冷媒が流れ始め、バルーン１６内を通った後、バルーンから出て、シャフト１８の内部４６に戻り、そこから隔室９２内に入る。隔室９２内の圧力が浮袋９４の圧力を超えると、浮袋が十分に変形して、排出冷媒気体１２４が、浮袋を通って、隔室９２の開口部１０１から大気中に出て、そのことにより、バルーン圧力（従ってバルーン径）を、浮袋内の圧力よりわずかに大きい圧力に規制する。治療が完了すると、制御バルブは、図１７Ｃに示す第３位置になって、バルーン１６の真空及び収縮が可能になり、排出気体１２４がシリンジ９６内を通る。浮袋９４は膨張したままであるため、バルーンは真空状態を維持することができ、シリンジ９６を利用することによって完全に収縮する。これにより、内視鏡（図外）や他の配置装置からのバルーンの抜き取りが容易になる。他のタイプの加圧装置ではなく、シリンジ９６を用いることの利点は、１つの装置を用いて、浮袋９４を加圧することと、バルーン１６の収縮を助長する吸引力を生むことの両方を行うことができるということである。別の治療が必要な場合は、制御バルブを図１７Ａに示す第１位置にして、再度、工程を開始することができる。望ましい場合、浮袋９４は、バルブ９８を図１７Ｄに示す第４位置にすることによって、独立して膨張及び収縮させることができる。
【００４４】
いくつかの例では、バルブ９８は２つのバルブであってもよく、それぞれがシリンジ９６に連結され、一般的には流量制限装置１００を介して、一方のバルブが浮袋９４に、他方のバルブがシャフト１８の内部４６に連結される。また、浮袋９４は、異なる他のタイプの感圧密封部材であってもよい。例えば、浮袋９４は、制御バルブ９８に流体連結されたピストン・シリンダ構造であってもよく、隔室９２内のフラッパーバルブを作動させるのに用いることができる。つまり、シャフト１８の内部４６内で十分な圧力が得られると、その圧力によってフラッパーバルブが十分に開き、冷媒２４がフラッパーバルブを通過して、開口部１０１から排出される。
【００４５】
撓み性が高いバルーンを備えた実施例においては、バルーンの圧力は、１０−ｐｓｉｇよりかなり低いことが必要になる。これらの場合では、排出内腔のサイズを最大にすることが必要である。
最小の圧力径（hydraulic diameter）は、バルーン１６の基端部４２の領域にあるのが一般的である。図１７Ｅに示すように、この径は、単に冷媒搬送チューブ２２をこの領域を通すだけで最大にすることができる。内視鏡を通るために必要な長手方向の剛性を得るために、冷媒搬送チューブ２２は、一般的に、ステンレス製ハイポチューブで構成されている。あるいは、搬送チューブはポリイミドなどの樹脂であってもよいし、金属支持ワイヤはカテーテルの全長を通るものであってもよい。硬質の冷媒搬送チューブ２２もまた、バルーン１６の長手方向の剛性を与えるものである。
【００４６】
他の場合では、バルーン圧を、シャフト１８の基端部２８を、手術室の吸引源に接続することによって下げることができる。あるいは、図１７Ｆに示すように、ヴェントゥーリ真空発生装置１３８を装置に一体化することによって真空状態を作り出すこともできる。発生装置１３８は、冷媒搬送チューブ２２に接続されたノズル１４０を有する。高圧の冷媒がノズル１４０から絞り出口ポート２７ａを流れ出る。これにより、出口ポート２７ａで低圧力が作り出され、排気流１２４がシャフト１８から引かれて、出口ポート２７ａからシャフトを出るのを促す。
【００４７】
さらに、バルーン材料のガラス転移温度（Ｔｇ）を利用することも、食道の過拡張を防止するのに有益である。例えば、バルーンが所望のサイズまで静かに膨張した後、冷媒が流れ始める。バルーンの熱質量が低いため、実質的な瞬間冷却が達成され、材料の転移温度が冷媒の蒸発温度よりも高いため、バルーンの係数が劇的に増加し、バルーンに伸張抵抗を持たせる。その結果、バルーンがさらに拡張するのを防止する。従って、通常の体温（〜３７℃）で伸びやすいように低い係数のポリマーを、また、時として対象組織治療温度範囲（一般的に−１５〜−９０℃の範囲内）と呼ばれる目標治療切除温度で伸張抵抗を持つよう係数の高いポリマーを選択することが望ましい。この目的に合致する材料は多くあり、理想的なガラス転移温度を達成するために混合することができる。例えば、ポリウレタンのＴｇは、硬度（硬度計の率）によって、一般的に−１０〜−５０℃の範囲であり、混合物を、ＨＦＣタイプ冷媒と適合性のあるものにできる。他の可能な材料としては、低硬度ＰＥＢＡＸ（Ｔｇ〜−６０℃）、低硬度ポリエチレン（〜−１００℃）、及びシリコーン（〜−１３０℃）がある。例えば、特定の処置に適切な対象組織治療温度は、−５０℃のガラス転移温度をもつ材料が適切な選択となるよう、−３０〜−６０℃であってもよい。
【００４８】
患者が負傷するような欠陥態様の可能性もあるので、なんらかの方法で、このようなリスクを軽減する必要があるだろう。懸念されることのひとつは漏出である。直接視認で処置が行われるため、バルーンの破裂は非常に容易に検知される可能性が高い。しかし、膨張したバルーンの末端で生じる漏出は、食道の膨張や拡張を引き起こし、その結果、漏出が発見される前に孔が空いてしまう可能性がある。このタイプの漏出の一因は、バルーン１６の末端５４での末端バルーン接合の欠陥である。その結果、このような不首尾なケースの防止及び軽減が有益となる。
【００４９】
バルーン１６を、スリーブ５６のような支持構造に熱ボンドすることが好ましい。この方法によると、強度が高くなるのが一般的で、接着剤などによるボンド方法に較べると失敗が少ない。また、ポリイミドやＰＥＴなどの撓み性のない材料で接合部を補強することも、接合部の欠陥を大幅に減らすことができる。
【００５０】
さらに、長手方向のコンプライアンス（つまり拡張）を減らすことも、接合部のストレスを軽減する。そうするためのひとつの方法は、図１８及び１９に示すように、バルーン１６に、張力の大きいフィラメントまたは細片１０２を取り付けることである。そうすることによって、スペクトラ（Ｓｐｅｃｔｒａ）やザイロン（Ｚｙｌｏｎ）などの引っ張り強度の高いポリマー繊維糸を用いることにより封じ込めケージが形成される。繊維糸は、バルーン軸補強バンド１０４に機械的に取り付けられる。一般的に３〜８本の繊維糸が必要になる。
【００５１】
別の実施例では、図２０及び２１に示すように、撓み性のない細片またはワイヤ１０６をバルーンに取り付けることによって、バルーンを補強することができる。細片は、ＰＥＴやポリイミドなどの強度の高い薄層フィルムポリマーで構成されていることが好ましい。細片は、エポキシなどの強度の高い接着剤１０８で取り付けることができる。
【００５２】
あるいは、図２２に示すように、バルーン１６は、強度の高い接着剤１１０を塗布することによって補強することができる。この接着剤は、所望の補強を得るために、長手方向と周方向のどのような組合せでも塗布することができる。
【００５３】
別の実施例では、図２３及び２４に示すように、バルーン１６は、壁厚部分１１２を持つように膨らむことができる。壁厚部の位置及び方向は、バルーン１６の拡張がどのように制限されるかによって調整することができる。例えば、壁厚部１１２は、長手方向に伸びる部分、周方向に伸びる部分、螺旋状に延びる部分、あるいはその他の形状で伸びる部分として形成することができる。長手方向に伸びる部分を製造する１つの方法は、図２３に示すバルーンのベースチューブを押出し成形して、型でバルーンを膨らませることである。螺旋状に伸びる部分が望ましい場合は、ベースバルーンチューブを押出し成形器から引き抜きながら捻ればよい。あるいは、バルーンをいくつかの構成部品で製造してもよい。例えば、複数の長手方向の補強部材をベースバルーンチューブから別々に押出し成形して、その後、バルーン膨張行程の間に熱ボンドを行ってもよい。
【００５４】
また、バルーンの端部４２、５４間の距離が、バルーンの実際の長さよりも短くなるように、バルーン１６をシャフト１８に取り付けることによって、長手方向のストレスを軽減することも可能である。
【００５５】
さらに、図１７の例のように、冷媒流の自動停止とは別に、あるいはそれに加えて、接合部の欠陥を検出することは有益である。漏出を検出するひとつの方法は、バルーンの端部の圧力を測定することである。ある実施例では、図２５に示すように、圧力検出内腔１１６が、カテーテルアセンブリ１２の全長にわたって通っており、その先端部１１８で開放している。基端部は密閉されており、変圧器などの図外の感圧装置と流体連通している。食道や胃への損傷を効果的に軽減するためには、１−ｐｓｉｇ未満の圧力変化を検出することが必要である。さらに、低い閾値検出圧力のため、食道の運動性や破裂による偽陽性を減らすために、フィルタリング・アルゴリズムが必要になる場合もある。あるいは、冷媒流を直接止めるために、内腔１１６の圧力を空気アクチュエータに接続することもできる。別の実施例では、図２６に示すように、流量検出内腔１１６が、チューブ７０に形成された交差孔１２０で、バルーン１６の先端部５４で終端となっている。バルーン１６とチューブ７０間の接合の欠陥で、バルーン１６がチューブ７０から外れてしまった場合、気体が交差孔１２０に搬送されて内腔１１６内を通る。内腔１１６内の急な圧力変化は、容易に検出可能である。
【００５６】
漏出を検出する別の技術は、排出気体の流量を測定して、流量の急な低下があった場合には冷媒の流れを止めることである。流量検出の方法のひとつを図２７及び２８に示す。この構造では、低抵抗（＜１０００ｏｈｍｓ、一般的には〜１００ｏｈｍｓ）の熱抵抗部材１２２が排出気体流１２４の中に載置される。熱抵抗部材１２２は、一般的に、図外の一般的な分圧回路の抵抗器と直列で配置される。冷媒流がいったん開始されると、その回路に電圧が付与され（＜１２ＶＤＣ、一般的には５ＶＤＣ）、熱抵抗部材１２２を加熱させる。熱抵抗部材１２２を通過した排出気体流１２４は、流量に比例する割合で部材１２２から熱を除去する。部材１２２の温度は、部材の電圧低下を測定することによって決定することができる。使用中、部材１２２の温度上昇は流量の低下を示すので、漏出の可能性がある。
【００５７】
より高い正確性が要求される場合は、排出気体温度の変化による偽陽性を少なくするために、温度感知部材１２６を回路に追加することができる。排出気体流１２４の一定の長さにわたる圧力低下の測定などの他の流量測定方法も利用することができる。
【００５８】
上述の記載では、上方、下方、頂部、底部、上、下、などの文言が用いられているが、これらの文言は、発明の理解を助けるために、明細書および請求の範囲において用いられるものであり、限定された意味で用いられるものではない。
【００５９】
本発明は、詳細に上述した好適な実施例および例を参照することによって開示されているが、これらの例は、限定的な意味ではなく、説明的な意味において意図されたものであることが理解されるであろう。当業者は、本発明の主旨及び以下の請求の範囲内である改変や組合せが想定するであろう。
【００６０】
上述したすべての特許、特許出願及び公開公報は、引用によって援用される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１７Ｃ】
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【図１７Ｄ】
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【図１７Ｅ】
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【図１７Ｆ】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３１Ａ】
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【図３１Ｂ】
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【図３２】
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【図３２Ａ】
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【図３２Ｂ】
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【図３２Ｃ】
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