(57)【要約】【解決手段】動脈中の不安定プラークを検出及び隔離するための温度検出カテーテル（１１４）である。カテーテルの遠位端に配置された拡張可能な押出要素（１１０）には、好ましくはマイクロサーミスタの形態である、小型温度センサ（１０６）が埋設されている。次に、センサ（１０６）を冠状動脈や他の血管の内壁の複数の部位の表面温度を測定すべく配備して、不安定プラークの指標となる昇温部位を特定する。ポリマー又は金属からなる検出要素（１０８）の側部には、複数の温度センサ（１０６）を埋設していて、この検出要素をカテーテル（１１４）の中心軸線から血管内壁へ向けて拡張させる。
2005515795.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動脈壁又は他の血管の温度を検出するための装置であって、この装置が、
温度検出先端部を備えてなる遠位端と、手動操作拡張制御部を含んでなる近位端と、を有しているような細長いカテーテルと、
温度検出先端部は１又は複数の押出要素を含んでいて、この押出要素のそれぞれが温度センサを支持しているような上記温度検出先端部と、
押出要素は手動操作拡張制御部に物理的に結合されていて、制御部の操作によって、温度検出先端部を測定すべき血管部分に配置できるようにする収縮状態と、センサが血管壁と接触ないし近接する拡張状態との間にて、押出要素と温度センサとが動くような上記押出要素と、
温度センサからの信号を受けて、センサが検出した血管壁の温度の情報指標を表示するようなデータユニットと、
を備えていることを特徴とする装置。
【請求項２】
温度センサはサーミスタであることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
押出要素は断熱性になっていて、センサを血流や他の周辺条件の影響から隔離していることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
押出要素は、横断面を有し、この横断面に対して非対称にセンサが配置されていて、センサを血流や他の温度勾配の影響から隔離していることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】
押出要素が拡張状態にあるとき、押出要素のまわりを血液が流れ続けるように、押出要素が構成されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】
押出要素は手動操作拡張制御部に応答して外方へ拡張するような指部であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
指部は片持ち式になっていて、血管壁に対して比較的一定で均一な力を提供することを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
指部は、手動操作拡張制御部に結合されてなる中央プランジャを取囲んでいて、プランジャを引っ張ることによって指部が外方へ拡張することを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項９】
プランジャが指部を拡張させる領域において、プランジャは円錐形になっていることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
指部はプランジャと係合すべく構成されてなる内側縁部を含んでいて、指部が過剰に拡張することを防止していることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１１】
温度検出先端部は長手方向に複数に分割されていて、押出装置は手動操作拡張制御部に応答して拡張するようなバスケット状の構造になっていることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１２】
壁以外の温度を測定するための少なくともひとつの温度センサをさらに含んでいることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
押出要素は外側の長手方向に溝を含んでいて、この溝の中に温度センサが埋設されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
温度センサはデータユニットに結線されていて、配線を受入れるためにカテーテルの長さにわたって溝が延在していることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
カテーテルが使い捨てになっていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的には医療用の器械及び機器に関し、特に温度検出カテーテルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
動脈硬化は、先進国において、成人の死亡率及び死因の主要な要因である。この症状は、冠状動脈血栓や、心筋虚血、不安定狭心症、心筋梗塞、及び、ステントやバイパス移植片の再狭窄を含むような、数多くの余病につながる。アテローム病巣のタイプを分類することは、臨床的に余病を予測するうえで価値あることであって、プラークのタイプは血管造影のデータに比べてより良好に心臓血管の状態を予想できる可能性がある。
【０００３】
不安定プラークは、プラークの破裂とそれに続く血栓反応によって、あるいは、プラークの炎症した表面に発生する血栓によって、急性心筋梗塞の高いリスクを生じさせるということが確立している。不安定プラークの破裂とそれに続く血栓の発生は、致命的な心筋梗塞の６０〜７０％、及び、すべての心筋梗塞の８５％までの原因であると見積られている。
【０００４】
不安定プラークは、脂質核と慢性炎症と繊維質帽と活性化マクロファージとによって特徴付けられる。血管造影法は、破裂後においては破裂したプラークの存在を確認できるけれども、破裂前には通常は確認できない。従って、血管造影法は所定のプラークに関連したリスクを決定することができない。
【０００５】
慢性炎症のために、不安定プラークの温度は代表的に、付近の部位の血管の内腔の温度に比べて高くなる。不安定プラークの昇温を確認すると共に、それを臨床的に確認するための技術を開発すべく、大規模な研究が行なわれた。アテロームプラークの温度と血管破裂の易損性との間には相関関係があることが見い出された。より詳しくは、炎症した不安定な沈着物は代表的に、健康で炎症していない組織に比べて多くの熱を発生することが確認された。このために、血流を閉塞させずに血管壁の温度を監視するための様々な装置及び方法が提案されている。米国特許第５，８７１，４４９号、第５，９２４，９９７号、及び第５，９３５，０７５号は一般的なアプローチについての背景技術を提供している。
【０００６】
プラーク表面の温度測定によって血栓現象を予測できるか否かを判断するために、Ｗｉｌｌｅｒｓｏｎらは、サーミスタを使用して４８人の患者を対象に、生体頚動脈の５０個の試料の２０箇所の部位について、血管内膜の温度を測定して組織学的な研究を行なった。その結果は、３７％のプラーク領域が最大２．２℃の温度の上昇を示している。これらの温度上昇した領域は、目視検査ではより冷たい領域から区別できないけれども、細胞密度と正の相関関係があって、炎症の目印である。
【０００７】
Ｓｔｅｆａｎａｄｉｓらは人体のプラークの生体内測定を行なうために、直径０．４５７mmのサーミスタである、Ｂｅｔａｔｈｅｒｍ Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ ＮＴＣ １００Ｋ６ ＭＣＤ３６８をガイドワイヤの端部に取付けて、これを水中翼によって血管壁に押圧させた。彼らは、正常な冠状動脈と安定した狭心症と不安定な狭心症と急性心筋梗塞とを含む９０人の患者について、プラーク温度の温度異質性を０．０５℃の精度で５００μｍの空間分解能で３００msの時間分解能で繰返して測定した。この研究グループは、正常な患者から安定した狭心症の患者へ、そして不安定な狭心症の患者へと、徐々に動脈壁の温度が高くなることを見い出した。冠状動脈の内腔の温度差の測定は、不安定プラークの部位を確認するのに大いに有望であることを示している。
【０００８】
プラークが安定であるか不安定であるかを分類する研究が行なわれているのは、主として３つの領域、すなわち、温度法と、超高速磁気共鳴映像法（ＭＲＩ）と、血管内超音波法（ＩＶＵＳ）とであるが、他の分野でもいくつかの取組みが行なわれている（例えば、ラマン散光法や光学干渉断層撮影法）。ＭＲＩとＩＶＵＳとは有望な見込みがあるけれども、直接的で安価なプラークの分類方法を提供するのは温度法だけであって、それはハードウェアと使い捨ての必要物とが最小限であるため、迅速かつ安価に実現できる。
【０００９】
ＭＲＩによるプラークの分類には多数の障害が存在する。これには特殊な機械が必要であるという問題点があって、かかる機械は代表的には施設の別の領域に配置されて、プラークの安定性についての疑問が生じたときに特にこの目的だけについて研究室にて利用することはできない。ＭＲＩが人体のアテロームプラークの特徴を示せる能力を調査するために、頚動脈のプラークのＭＲＩ画像と、頚動脈内膜切除術後の標本の組織的な調査とを比較した。この研究によれば、ＭＲＩは脂質核と繊維質帽とが頚動脈中に存在することを識別できることが示されている。人体の拍動中の心臓の冠状動脈のプラークについては、ＭＲＩで組成を特定できることは立証されなかった。たとえ空間的及び時間的な分解能についての技術的課題が解決されたとしても、ＭＲＩを使用した冠状動脈の画像化のコストは高額になると予想される。
【００１０】
ＩＶＵＳは動脈硬化を早期の段階にて正確に特定できるけれども、プラークのタイプの分類についての有効性は、はるかに低い。さらに、ＩＶＵＳは高価で大型の機器を必要とし、これを必要な時に研究室に持込まなければならない。ＩＶＵＳの主たる制約事項は、コストと患者に対するリスクである。ＩＶＵＳは、プラークを分類するための他の競合技術とは異なって、多数の研究室に設置されているけれども、この用途については問題点が多い。ＩＶＵＳは、オペレータによる依存性が大きくて、代表的には、不安定プラークの繊維質帽の厚さについて、３００μｍの分解能を有している。従って、ＩＶＵＳは不安定プラークを特定するために必要とされる分解能を備えていない。ＩＶＵＳを使用した多数の臨床研究が行なわれたけれども、冠状動脈のＩＶＵＳ検査によってプラークの破裂確率を予測できる旨を示唆するような追跡データは極わずかしか存在しない。
【００１１】
Ｙａｍａｇｉｓｈｉらは、１０６人の患者を対象に１１４個の冠状動脈のプラークについて、ＩＶＵＳ検査を行なった。平均２２ヶ月の追跡期間中に、事前にＩＶＵＳで検査されたプラークに関連した急性の冠状動脈症状を起こした患者は１２人であった。１２個のプラークのうちの１０個は、脂質核と一致するようなエコー透過性の領域を含んでいた。急性症状とは無関係な９０の部位のうちのわずか４つだけがエコー透過性の領域を有していた（ｐ＜０．０５）。
【００１２】
光学干渉断層撮影法（ＯＣＴ）についての問題点は、貫通距離が制限されていることと、生理食塩水を流して血液を領域から除去して光放射を伝達できるようにする必要があるということである。さらに、その動作速度は５フレーム／秒であって、良好な時間分解能は得られない。この技術ならびにパルスレーザ照射やラマン散光分光器を用いるその他の技術においては、信号を伝搬させるために、血管中の血液を透明な生理食塩水で追出すことが必要である。さらに、これらの技術は他の技術に比べてほとんど開発がなされていない。
【００１３】
アテロームプラークの安定性を分類するために、表面温度を測定することは直接的である。慢性炎症のために、不安定プラークの表面温度は代表的に、付近の部位の血管の内腔の温度に比べて高くなる。活性的なプラーク部位について生体内及び生体外の測定を行なったところ、付近の正常な動脈壁との温度差は２〜３℃の範囲に達した。温度測定に関連する機器は小型かつ安価であることから、磁気共鳴映像法（ＭＲＩ）や血管内超音波法（ＩＶＵＳ）とは異なって、別の研究室へ持運びできたり、ひとつの施設のすべての研究室に備えたりすることができる。不安定プラークを確認できるならば、心臓病専門医は１回のカテーテル挿入中に、各部位を基礎とした治療を定めることができるだろう。
【００１４】
これらの不安定病巣に対しては多数の可能性のある治療法が存在しており、それらには、抗炎症治療や、抗菌治療、攻撃性コレステロールを低下させる方法、及び、加熱してアポトーシスを生じさせる方法が含まれる。ステント技術は処置すべきプラークの分類によって影響を受ける。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
現時点では臨床現場においては、プラークが破裂するか、プラークへ出血するか、プラークが侵食するかのいずれかであるかを予想できるような診断ないし画像化の様式は存在しない。高いプラーク温度の測定は、実験室やわずかの臨床研究において行なわれているものの、そうした製品は現在は存在しない。こうした治療の方針を決定するためには、不安定プラークの部位を確認するための、実用的で正確な技術が必要である。プラークの分類が確立すれば、他の治療技術も発達することになる。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、異なる箇所や異なる時刻における読取値と比較したときに変動とゆらぎとを含むような、局所的な温度の測定を行なうための温度検出カテーテル（ＴＳＣ）に関する。装置は、不安定プラークを検出及び隔離する用途に特に有用である。好ましい実施形態においては、マイクロサーミスタの形態である、小型温度センサが、カテーテルの遠位端に配置された拡張可能な押出要素に埋設されている。次に、センサを冠状動脈の内壁の複数の部位の表面温度を測定すべく配備して、不安定プラークの指標となる昇温した部位を特定する。
【００１７】
本発明によれば、押出要素は異なった形態を呈することができ、それには“ハンド型（手の如き形状）”のデザインや、代わりのバスケット型の構造が含まれる。検出ハンド型の構成においては、複数の（好ましくは８個までの）温度センサをポリマー又は金属からなる検出アームの側部に埋設していて、この検出アームをカテーテルの中心軸線から血管内壁へ向けて拡張させる。検出アームの外壁に対して近接するようにセンサを埋設するためには、非対称の封入成形技術を用いるのが好ましくて、断熱性の裏材は保存するようにして、アームの裏側の血液の温度がプラーク温度の測定値に過大に影響することを抑制する。
【００１８】
カテーテル全体は、温度センサ及び押出装置と共に、使い捨てにすることが好ましい。使い捨てのカテーテル組立体は、再使用されるデータボックスに接続して、データボックスは検出要素からの信号を受信する。好ましい実施形態においては、データボックスは電池駆動式の携帯型の装置であって、ポケット電卓程度の大きさのプラスチックハウジングに収容されている。データボックスに備えられたポートには、カテーテル組立体を接続して、個々のセンサのそれぞれの接地及び信号線との電気的結合を行なう。それぞれの検出要素とは直接接続しても良いけれども、変形例の構成としては、多重送信を用いて信号線の数を減らしても良い。
【００１９】
データボックスは、センサからの読取値を較正して提示するための表示装置を含んでいると共に、データを記憶して事後にハウジングに組込まれたポートを介してダウンロードするための記憶装置を含んでいる。データボックスの出力は、好ましくはリアルタイムに同じポートを介してコンピュータへ提供されて、温度データはフル・スクリーン表示される。いずれの動作モードにおいても、処置中のすべての記録は保存されて、事後に分析される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明は、温度検出カテーテル（ＴＳＣ）の構成に関する。追加的な能力や、より高精度の結果、又はこれら双方を提供するような改良デザインを含めて、様々なアプローチを開示する。本発明の基本的なデザインは、心臓動脈用のカテーテルの形態になっていて、“データボックス”に接続されて、信号処理と測定値の記憶とダウンロードとを行なう。カテーテルの遠位端には、複数の温度センサを含んでなる押出装置が備えられており、これらは冠状動脈の内膜（内側の）の表面に接触して温度測定を行なう。カテーテルの検出頭部とは反対側の端部には、制御機構が配置されていて、心臓病専門医は押出装置を介してセンサを拡張させたり収縮させたりできる。温度信号データは、無線式又は細いケーブルを介してカテーテルの制御機構の付近に取付けられているデータボックスによって、誤差を補正されて表示される。
【００２１】
カテーテル自体の寸法は好ましくは、約１３０〜１５０cmの長さで、約１〜２mmの直径である。この直径は、ＩＶＵＳやＤｏｐｐｌｅｒなどの診断カテーテルと同じオーダーの寸法である。開発中の装置と実験的な装置では、３〜６Ｆｒのカテーテルを使用している。このような小さい寸法は、例えばミネソタ州のミネアポリスの Catheters & Disposables Technologies 社を含むような特定の供給元にとって、十分に正確な試作や生産を行なうことの可能な範囲に含まれる。装置が目標とする空間的及び時間的な分解能は、５００μｍと５０ｍＣであって、目標とする応答時間は１００ｍＳである。非商業用の研究室の実験装置の感度は代表的には、５０ｍＣ〜２．５ｍＣであって、空間分解能のオーダーは５００μｍで、応答時間は１０ｍＳ〜３００ｍＳである。
【００２２】
好ましい実施形態においては、本発明で使用した温度センサは超微小チップサーミスタの形態であって、遷移金属酸化物の温度測定媒体を用いて製造されている。使用可能なマイクロサーミスタを入手可能な供給元は、例えば、マサチューセッツのシュローズベリーの Betatherm 社や、ニュージャージーのフェアフィールドの Sensor Scientific 社、または、ペンシルバニアのセントメリーの Keystone Thermometrics 社である。センサの寸法は好ましくは、数百μｍ以下の三次元寸法であって、５０μｍの配線を備えている。しかし、変形例としては、熱電対やその他の装置を使用して温度測定パラメータを補正しても良い。すなわち、“サーミスタ”や“センサ”などの用語は、ここに述べたような他のあらゆる代替的な装置を含むものとして解釈すべきであることを理解されたい。より詳しくは、金属酸化物媒体をベースとするサーミスタは代表的には負の温度係数を有する（ＮＴＣ）けれども、正の温度係数のタイプのセンサ（いわゆるＰＴＣ。温度が上昇すると抵抗値が大きくなる。）を用いても良い。ＰＴＣの装置には、限定はしないが、バリウムとチタン酸ストロンチウムとの混合物をベースとするセンサが含まれる。
【００２３】
また本発明では、代表的にはＰＴＣタイプである金属細線や金属薄膜の形態の金属導体を利用してなる、温度抵抗検出器（ＲＴＤ）を使用することもできる。そうした装置は代表的には、ニッケルや、タングステン、銅、及び、白金などの金属を使用していて、電流経路を長くするためにコイル状に巻かれたワイヤの形態になっているのが通常である。本発明のさらに他の変形例としては、検出領域の温度黒体放射を直接的に検出しても良く、または、検出領域に熱的に接触させて物質を配置して、ＤＣから超高周波までの任意の電磁スペクトルを利用しても良い。任意事項としては、化学的な相変化を光学的に検出しても良く、それには化学水晶温度計の技術が含まれる。さらに別の変形例としては、水銀やアルコールなどの塊状材料の物理的な寸法変化を検出して、温度と相関させても良い。
【００２４】
センサからの信号の処理に関連する回路は、センサの近傍に支持しても良いし、または、例えばデータボックスの内部などの身体の外部に配置しても良い。そうした回路には、チップ上に補償回路を備えたもしくは備えていない、トランジスタや、アンプ、又はダイオードなど、標準的な電気部品を利用することができる。特殊な集積回路を使用することもでき、それには例えば、微小電気機械装置（ＭＥＭＳ）によって温度を検出する装置であって、梁や、櫛、円板その他の構造体などの微小構造物の振動に基づいた発振器や、フィルタ、又は、ミキサによって、在来の微小電子部品の役割を実行させるものがある。
【００２５】
さらに他の任意事項としては、本発明による温度検出要素として液晶の相転移を使用しても良い。そうした材料は、液体の特性を持つ反面、結晶の特性をも呈して、温度に従って色彩や伝達率を変化させることが知られている。変形例としては、温度に従ってスペクトル吸収（色彩）や、極性、又はその他の特性の変化を示すような、他の化学物質を使用しても良い。伝達率や、反射率、極性、又は他の波形変化などの特性を利用する場合には、いずれの構成にあっても、かかる変化を検出するために電磁的な送信器と受信器とが使用される。検出器自体を構成するために使用できる材料のタイプには少なくとも、硫化カドミウム（ＣｄＳ）や、光電子増倍管、ダイオード検出器、温度ボロメータ、が含まれる。さらに、硝酸銀などの電磁放射の化学的な検出を使用しても良く、電磁放射はＤＣから超高周波までの任意の範囲で良い。
【００２６】
センサのタイプの説明を終えると、次に、本発明では、センサを血管壁に接触させないしは熱的に近接させて配置するために“押出装置”を使用している。好ましい実施形態では、押出装置は、ハンド型の構造を形成すべく関節でつながれてなる一組の“検出指部”を含んでいる。それぞれの指部は、カテーテルから血管壁へ当接させるべく、温度センサを放射方向に押出すことができる。変形例の実施形態においては、温度センサは拡張バスケット構造に支持される。ハンド型の構造について最初に説明してから、次にバスケット構造について説明することとする。その後に、データボックスの詳細について説明する。
【００２７】
図１Ａ〜図１Ｄは、本発明によるハンド型の第１の実施形態を示していて、断熱性を高められるような拡張パッドを基礎としている。パッドを使用することによって、温度センサを密着して接触させることができる一方、血液の流れによる熱的影響から断熱することができる。そして、動脈中の血液の流れは制限はされるものの、閉塞されることはない。また、動脈壁に働く応力についても、従来技術の装置の膨張式バルーンが与える応力に比べると、小さくすることができる。
【００２８】
図１Ａは、本実施形態において、パッド指部が拡張した状態を示した図である。パッド１０８は好ましくは、点１１２にてピボットするような、片持ち式のアーム１１０に結合されている。そして、点１１２は中央ガイド１１４に結合されていて、このガイドはセンサ１０６につながる電線１１６を支持している。図１Ｂは、装置の遠位端が収縮した状態を示した図であって、パッド１０８が互いに接近するようにピボットして、装置を圧縮形態に小型化して、検査すべき領域へ挿入できるようにしている。検査すべき領域を見つけたならば、様々な場所においてパッドをゆっくりと拡張させて、図１Ａに示す如く、対面する血管腔の内壁の測定を行なう。
【００２９】
図１Ｃに示すように、本発明のこの実施形態は、一対のパッドにセンサを備えたものに限定されるわけではなく、３つ、４つ、又はそれ以上などの、大小の数のパッドを備えることができる。図１Ｄは、所定のセンサのサイズについて、拡張パッドの外径が大きくなることでその断熱性能が向上する様子を示した図であって、これは、拡張要素の内部に好ましい非対称にセンサが配置されていることによる。より詳しくは、サーミスタの寸法が１５０×２８０μｍのオーダーであるとした場合、１mmの外径のカテーテルの事例では、センサは中央内腔の比較的近くになるけれども、２mmのカテーテルにあっては、利用できる断熱材料はかなりの量になる。このように、検出頭部の外径が大きくなると、温度センサと血流との間の熱抵抗を大きくすることができて、しかも、温度センサと、血管の内壁と接触する箇所である検出アームの外面との間の熱抵抗を一定かつ低く維持することができる。
【００３０】
前述した構造や本願に開示される他の構造を拡張させ及び／又は収縮させるためには、本発明では様々な原理を使用することができて、それには形状記憶合金及び／又はガイドワイヤを引張ったり押込んだりすることが含まれる。形状記憶材料を使用するのであれば、適切な熱機械的材料を使用したアームやその他の要素を拡張及び収縮させるために、装置は温度発生装置を含む。
【００３１】
図２Ａ及び図２Ｂは、本発明による拡張式のバスケット型の実施形態について、収縮した状態と拡張した状態とをそれぞれ示した図である。この構成においては、中央管腔２０２が取囲んでいるフィラメント２０４は同管腔に対して可動に係合していて、フィラメント２０４を引張ることによって、装置の遠位端にあるバスケット状の構造が開かれて、それにより、拡張アームに配置されてなるセンサ２１０は外方向へ動いて血管の内壁の検査中の領域に当接する。バスケットが拡張した状態にあっても、空間２１２のために、血液は器具を通り抜けられることに留意されたい。この実施形態及び本願で開示するすべての実施形態において、符号２２０に示すように非拡張部分に１又は複数のセンサを配置するようにして、血流の温度や他の周辺条件を読取ることができる。
【００３２】
この実施形態及び本願で開示する他の実施形態の利点のひとつは、構造を十分な精度で作製することによって、フィラメント２０４を引張ったときのバスケットの拡張量を相対的に較正することができるので、近位端におけるフィラメントの引張り量からバスケットの拡張量を見積ることができて、これにより、身体の外部から血管の内径を見積ることができることである。より詳しくは、装置に十分な感度の温度センサを用いることで、センサが血流中にある状態から、血管壁に接触し始めた時の、わずかな温度差を認めることができる。この温度差は、拡張アームが血管壁に到達したのは何時であるのかの指標として用いることができるため、とりわけ較正された装置にあっては、表面温度と共に内径の正確な見積りを与えることができる。
【００３３】
図１Ａ〜図１Ｄを参照して説明したパッド構造と同様に、センサ２１０が配置ないし埋設されるバスケットを形成するための材料は、好ましくは十分に断熱されていて、装置を通り抜ける血液の流れによって内壁温度の読取値が乱されないようになっている。この特定の構造の他の利点は、バスケットの拡張状態においてさえも、センサの前後は対称的になっているために、装置を前後に動かすことが可能であって、このことは精密検査のためには特に有益である。
【００３４】
図３Ａ〜図３Ｃは、本発明による第２のハンド型の構造を示していて、外側シース３００の内部に摺動式に配置されてなる指部３０２を使用して、センサ３０４を検査すべき表面に接触させて配置する。図３Ａは、指部３０２とセンサ３０４とが引っ込んで配置された状態を示している。図３Ｂは、シース３００を通して内部構造を押出したときに、指部が拡張して、それにより、血管の内壁に接触すべく、センサ３０４同士が互いに広がった様子を示した図である。このように拡張させるために好ましくは、予め曲げ癖を付けておいたり、形状記憶材料ないし合金を用いたりして、シース３００から装置を押出したときに所定の量だけ自然に拡張するようにする。本願で開示する他の実施形態と同様に、押出要素は好ましくは片持ち式になっていて、完全に拡張した状態においても一定である所定の力を提供して、血管の内壁に対する押圧力は損傷を生じさせる大きさに比べて小さくなっている。
【００３５】
本願で開示する他の実施形態と同様に、本実施形態においてアームを形成している材料３０２は血流の温度変化から断熱されていて、センサ３０４は血流によって悪影響を受けることなく、壁の温度を正確に記録する。また、本実施形態は２本の指部を使用したものに限定されるわけではなく、図３Ｃに示す如く、３本などのより多数の指部を使用しても良い。さらに、本願で開示する他の実施形態と同様に、図３Ａ〜図３Ｃを参照して説明した実施形態は、局所的な温度と共に血管の内径の見積りをユーザに提供できるように較正することができる。
【００３６】
図４Ａ〜図４Ｄは、本発明による好ましいハンド型の実施形態を示している。図４Ａにおいて、検出頭部４０２は１又は複数の片持ち式の検出アーム４０４を含んでいて、これらのそれぞれは温度センサを備えて、中央部材４１０を取囲んでいる。アームと中央部材とは、近位端から中央部材を引張ったときに、図４Ａに示すような収縮状態から、図４Ｂに示すような拡張状態へと、外方へ広がるように構成されている。ここでも、アームは片持ち式になっていて、拡張状態にあるときに、血管壁に対して比較的一定かつ均一な力を提供して、過大な押圧力を与えないようになっている。
【００３７】
図４Ａと図４Ｂにおいて、部材４１０の横断面は不均一になっていて、むしろ、部材の遠位端に沿って円錐形ないし斜面の形状を含んでおり、この部材を近位端から引張ったときには、アームが外方へ広がって、図４Ｂに示すような検出状態になる。図４Ｄは、迅速にかつ制御しつつ拡張アームを膨張できるための内側縁部を組み込んでなる、中央管腔の構成を示した図である。この実施形態においては、プランジャ４４０の近位端にリム４２２の構造が含まれていて、シース本体の対応する凹部４４４に嵌入する。これによって、アームは外方に拡張できると共に、過剰に拡張することが防止される。
【００３８】
図４Ｃは、好ましい実施形態の詳細図であって、中央部材は円錐形のプランジャ４２０の形態になっていて、ケーブル４２２に結合されており、このケーブルは検出頭部の本体（図示せず）の中央の孔を通っている。検出アーム４２４は好ましくは、面取りされた端部４２６を含んでいて、これにより、身体の外部からプランジャ４２０を引張ったときにアームが拡張することを助けている。本願で開示する他の実施形態と同様に、検出アームの外面には溝４２８がモールド成形されていて、ここに温度検出要素を受入れる。この溝はカテーテルの全長にわたっていて、電線のための通路を構成している。センサは好ましくは、溝の遠位端に埋設されていて、本願の別の箇所で述べているように封入される。
【００３９】
センサの押出装置を構成するために好ましくは、フルオロポリマーのモールド型を使用した熱硬化性のポリマー鋳造技術が使用される。その他の鋳造及びモールド成形の材料及び技術を使用しても良く、それには塩化ビニル樹脂やポリエチレンなどの熱可塑性ポリマーが含まれる。そのようなモールド型の製造は、今日では微細機械加工によって行なわれるけれども、モールド型のキャビティの精度を高めるために放電加工機（ＥＤＭ）を使用しても良い。
【００４０】
特殊な包装技術を使用して、カテーテルの中心軸線から血管内壁に向けて外れるようにして、ポリマー又は金属製の検出要素の側部に複数の（好ましくは４〜８個の）センサを埋設する。検出アームの外壁付近にサーミスタが埋設されるように封入技術を使用して、断熱性の裏材を残すようにして、アームの裏側の血液の温度がプラーク温度の測定値に過大に影響することを抑制する。
【００４１】
センサをアームの内部に鋳造するために、モールド型に続いて材料層を形成しても良い。変形例としては、検出アームに鋳造された溝の中にセンサとリード線を配置してから密封するようにしても良い。サーミスタとプラーク表面との間の熱抵抗を小さくすべく、検出アームの縁部の直近にサーミスタを配置することを妨害しないように、支持のための被覆は極めて薄い必要がある。検出アームやその他の拡張要素の製造中にリード線を支持するためには、Ｐａｒａｌｙｅｎｅなどの超薄膜技術や、物理蒸着法、又は他の薄くて強い被膜が探求されるであろう。
【００４２】
検出アームは、エラストマーや、ポリマー、金属、又はその他の材料であって、熱抵抗率が高くて、拡張したアームが血管内壁に小さくて均一な力を加えられるような弾性係数を有しているような材料から構成される。このために、アームをカテーテルと検出頭部との中心軸線から放射方向外方へと延ばして、検出アームの先端部が最初に血管内壁と接触する箇所をさらにいくらか越えた箇所にまで動かす。これによって、アームの先端部は血管の内壁にわずかに予圧され、検出頭部が血管で押戻されることで、血管の内壁との一定の接触を維持する。予圧の大きさは、血管との一定かつおだやかな接触を維持できると共に、動脈の内膜を損傷しない程度にしなければならない。
【００４３】
温度センサは好ましくは、検出アームないし要素における、血管内壁に最も近い表面に沿った外面の、わずかに下方に埋設される。拡張アームないし要素の外面にある、温度センサを被覆する材料は、温度センサと検出アームの外面との間の熱抵抗を最小にするように選択され構成される。このために、材料の厚さを最小にするか、または、低い熱抵抗の材料を選択する。これとは対照的に、拡張要素の母材は好ましくは、高い熱抵抗を有するように選択され、検出アームの外面にて温度センサを被覆する材料の厚さに比べてかなり大きな厚さを有する。
【００４４】
好ましい実施形態においては、検出アームないし要素の本体の全熱抵抗（すなわち、温度センサと検出アームの内壁に接触する血流との間の熱抵抗）は、検出アームの外面にて温度センサを被覆している材料の全熱抵抗に比べてかなり大きくなっている。そして、センサを放射方向外方に動かして血管壁の温度測定を行なうときには、温度センサは、血流との接触に比べて、著しく良好に、血管内壁と熱接触する。
【００４５】
従って、構造と材料の選択によって、血流のために血管壁の温度測定値に持込まれる誤差は最小限になる。このことは検出頭部を適切に動作させるために重要であり、というのは、血液は血管壁の温度に対して約２℃までの温度差を有しているからである。さらに、血液の流れは、検出アームの内面において、大きな温度勾配と、それによる熱流れを生じさせる。
【００４６】
測定を行なうときには、正常な動脈部分に沿って検出頭部を引きずって、基準線を得る。心臓病専門医の管理下で、送出カテーテルによって動脈中の軸線方向にセンサを配置して、それから専門医は、センサを放射方向外方へ押出して管腔壁に当接させる。拡張させたときには、弾性要素によって、内皮壁に対してわずかなバネ力が作用して、接触を確実にする。ペースメーカー／除細動起電装置又は既存のステントなどの心臓以外の熱発生源による温度干渉の可能性は、測定値に著しい誤差を生じさせることはないが、それは、そうした装置は血管造影図に出現するので、それらの付近での温度測定を避けることができるためである。
【００４７】
心臓病専門医の管理下で、カテーテルによって動脈中の軸線方向にセンサを配置して、それから専門医は、センサを放射方向外方へ押出して管腔壁に当接させる。測定を行なうときには、正常な動脈部分に沿って検出頭部を引きずって、基準線を得る。拡張させたときには、片持ち式の弾性アームやバスケット要素によって、内皮壁に対してわずかなバネ力が作用して、接触を確実にする。また、アームは常時その最大限に拡張させておいても良く、その場合には、動脈壁に作用する力は好ましくは、片持ち式の（すなわち弾性的な）アームによって定められる。
【００４８】
図５は、本願の任意の実施形態について適用可能である、機器の全体構成を示した図である。温度センサを備えた検出頭部は、使い捨てのカテーテル５０６に結合されており、このカテーテルは、表示装置５２２とパーソナルコンピュータへのシリアル出力などの出力とを有しているような、データユニット５２０に結合されている。データユニット５２０の接続点５１０との間には好ましくは、手動操作拡張制御部５０８が配置されており、温度測定頭部５０２にあるカテーテルのセンサを手動操作で拡張させることができる。
【００４９】
データボックス５２０は使い捨てではなくて、好ましくは電池駆動式の携帯型の装置であって、ポケット電卓程度の大きさのプラスチックハウジングに収容されている。データボックスはポートを有していて、ここにＴＳＣからの電線を接続して、個々のセンサのそれぞれの接地及び信号線との電気的結合を行なう。カテーテルには信号の多重送信を用いるようにして、データボックスに入る信号線の数を減らすようにしても良い。
【００５０】
ＬＣＤ５２２は、センサからの較正された読取値を提示する。記憶装置を追加することで、データを記憶して事後にハウジングに組込まれたポートを介してダウンロードするようにしても良い。データボックスは好ましくは、その出力を同じポートを介してリアルタイムにＰＣへ供給するように構成されていて、温度データはフル・スクリーン表示される。いずれの動作モードにおいても、処置中のすべての記録は保存されて、事後に分析される。この装置は、滅菌領域の外界に設置されるので、滅菌処理を施す必要はない。
【００５１】
コンピュータモデルを動作させて、検出頭部を用いて血管の内壁の温度を測定したときの、予想される温度測定値の誤差をシミュレートした。モデルでは、測定される温度差は、血流の温度に比べて０〜２℃高くなるように変化させた。検出アームの樹脂の母材の熱伝達率は、温度センサの外側を被覆する材料（血管内壁と直接接触する側部）の熱伝達率に比べて１．５倍の大きさであると仮定した。
【００５２】
図６は、コンピュータモデルの結果を示している。３つの事例について模擬実験を行なった。すなわち、検出頭部の直径が、１mmと、１．５mmと、２mmとの場合である。測定誤差は、１mmの直径の検出頭部における最大値約５００ｍＣ（測定した温度差の約２５％である）から、２mmの直径の検出頭部における約１００ｍＣ（測定した温度差の約５％である）にまで、劇的に減少していることがわかる。
【００５３】
個々の検出アームを作製して、検出アームの温度センサの非対称的な配置によって、温度差の測定値の精度が受ける影響を証明した。これらの試作品は実寸法にて何回も作製して、概念の実用化に迅速に還元できるようにした。
【００５４】
これらの検出アームを使用して実験を行なった。最初に室温（２０℃）にて平衡状態として、それから完全に包まれた昇温媒体（３７℃）によって較正した。次に、冷却表面（０℃）に接触保持させるが、この際には、最初に近位表面（温度センサに最も近い表面）を冷却表面に接触させて、次に、遠位表面（温度センサから最も離れた表面）を冷却表面に接触させた。これに続いて、２回目の較正を行なって、最後に室温にて平衡状態にした。
【００５５】
図７には、これらの実験結果のひとつを示したもので、温度センサと被測定面との間の熱抵抗が小さい箇所である近位側において、検出アームの温度敏感性が増加していることが明瞭に示されている。
【００５６】
本願で説明した装置は、プラークの温度検出カテーテルのデザインのために理想的に適しているけれども、同一の基盤技術を使用して、他の処置中に炎症した又は悪性の細胞を検出しても良く、それには、腹腔鏡や、胃腸管内視鏡、検眼鏡、動脈造影法、及び、経頭蓋撮像などが含まれる。また、この装置によれば、他の心臓血管異常（例えば、心筋炎や、心弁膜炎、大動脈炎）を検出することもできる。さらに、電気信号のエンコードに代わるものとして、広角光ファイバ技術によって、治療カテーテルに組込むことができるような、小型の光ファイバプローブを製造することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】
図１Ａは、本発明の実施形態による拡張パッドが拡張した状態を示した図である。
【図１Ｂ】
図１Ｂは、図１Ａの装置の遠位端が収縮した状態を示した図である。
【図１Ｃ】
図１Ｃは、本発明を一対のパッド以外の複数の拡張パッドに用いるやり方を示した図である。
【図１Ｄ】
図１Ｄは、所定のセンサのサイズについて、拡張パッドの外径が大きくなることでその断熱性能が向上する様子を示した図である。
【図２Ａ】
図２Ａは、本発明によるバスケット型の拡張構造が収縮した状態を示した図である。
【図２Ｂ】
図２Ｂは、図２Ａのバスケット型の構造が拡張した状態を示した図である。
【図３Ａ】
図３Ａは、第２の実施形態によるハンド型の構造を示した図であって、指部とセンサとが引っ込んで配置された状態を示している。
【図３Ｂ】
図３Ｂは、外側シースを通して内部構造を押出したときに、図３Ａの指部が拡張して、それにより、血管の内壁に接触すべく、センサ同士が互いに広がった様子を示した図である。
【図３Ｃ】
図３Ｃは、図３Ａ及び図３Ｂのデザインと関連させて、２つを越える数の拡張指部を用いた様子を示した図である。
【図４Ａ】
図４Ａは、本発明によるハンド型の好ましい実施形態について、その収縮状態を示した図であって、検出頭部は１又は複数の検出アームを含んでいて、各アームに温度センサが備えられ、中央部材を引っ張ることでアームが拡張するものを示している。
【図４Ｂ】
図４Ｂは、図４Ａの実施形態について、その拡張した状態を示した図である。
【図４Ｃ】
図４Ｃは、本発明に適用できる円錐形のプランジャを示した詳細図である。
【図４Ｄ】
図４Ｄは、迅速にかつ制御しつつ拡張アームを膨張できるための内側縁部を組み込んでなる、中央管腔の構成を示した図である。
【図５】
図５は、本願の任意の実施形態について適用可能である、機器の全体構成を示した図である。
【図６】
図６は、温度測定誤差をシミュレートするために使用したコンピュータモデルの結果を示した図である。
【図７】
図７は、検出アームの実験結果を示した図である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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