(57)【要約】体内の選択された領域を冷却するための装置および方法が、本明細書中に記載される。移植可能な冷却システム（１２）を使用して、脳、脊髄、線維性神経体（例えば、迷走神経）などの領域を約３０℃まで冷却し、神経インパルスを減少させ、これは発作または慢性の痛みを制御する。このシステムは、ポンプ輸送機構（４８）および／または種々の制御電子機器を含む移植可能なユニット（１４）を備える。このシステムはまた、上大静脈または下大静脈のような管状体器官に付着可能な熱交換器（２６）を有し、この熱交換器を介して熱が効果的に散逸される。冷却される組織の領域と接触して配置されるよう構成されるＰｅｌｔｉｅｒ連結（４２）のような熱ポンプがまた含まれる。Ｐｅｌｔｉｅｒ連結の加熱された部分は、液体熱移動媒体（５８）により冷却され、この媒体は、連結から熱を吸収し、管状体器官中に散逸させる。
2005527324.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
体内の予め選択された領域を冷却するための装置であって、該装置が、以下：
第１の温度から第２のより低い温度へ該領域を冷却するために該体内の領域に接触するよう適合された冷却要素；
該冷却要素から受ける熱エネルギーを散逸させるために体内の第２の領域に接触するよう適合された熱交換器；および
該冷却要素と該熱交換器との間の熱エネルギーを伝達するために該冷却要素と該熱交換器との間に接続された少なくとも１つのフィードライン、
を備える、装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、該装置が、前記冷却要素と前記熱交換器との間の流体熱伝達媒体を促すための、フィードラインと流体連絡したポンプをさらに含む、装置。
【請求項３】
請求項２に記載の装置であって、前記ポンプが、体内に移植するように適合されている、装置。
【請求項４】
請求項２に記載の装置であって、前記ポンプが、代替の磁石を含むモーターを有する、装置。
【請求項５】
請求項１に記載の装置であって、前記冷却要素が、Ｐｅｌｔｉｅｒ連結を含む、装置。
【請求項６】
請求項５に記載の装置であって、前記Ｐｅｌｔｉｅｒ連結が、電源と電気的に連絡している、装置。
【請求項７】
請求項６に記載の装置であって、前記電源が、体内の第３の領域に位置される、装置。
【請求項８】
請求項７に記載の装置であって、前記体内の第３の領域が、皮膚の表面に隣接している、装置。
【請求項９】
請求項１に記載の装置であって、前記体内の予め選択された領域が、少なくとも１つの迷走神経体を含む、装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の装置であって、前記冷却要素が、熱伝導性のコンプライアンスをもつクランプを備える、装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の装置であって、前記第２のより低い温度が、約３０℃である、装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の装置であって、前記熱交換器が、熱エネルギーが体内の第２の領域中に散逸される、熱伝導性熱伝達要素を備える、装置。
【請求項１３】
請求項１に記載の装置であって、前記体内の第２の領域が、熱エネルギーを散逸させるのに十分な管状器官体を通る血流を有する管状器官体を備える、装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の装置であって、前記管状器官体が、上大静脈器官体または下大静脈器官体を備える、装置。
【請求項１５】
請求項１に記載の装置であって、前記体内の第２の領域が、皮膚の表面に隣接する位置を含む、装置。
【請求項１６】
請求項１に記載の装置であって、該装置が、冷却要素と熱交換器との間に連結されたさらなるフィードラインをさらに含み、該フィードラインが、流体熱移動媒体を介して冷却要素から熱交換器に熱エネルギーを移動し、そしてさらなるフィードラインが、冷却後の流体熱移動媒体を冷却要素に戻す、装置。
【請求項１７】
請求項１に記載の装置であって、該装置が、フィードライン上に少なくとも部分的に配置された熱非伝導性断熱材をさらに備える、装置。
【請求項１８】
請求項１に記載の装置であって、前記フィードラインが、該フィードラインの表面の少なくとも大部分に沿って配置されるリボンをさらに備える、装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の装置であって、前記リボンが、ステンレス鋼およびニッケルチタン合金からなる群から選択される材料を含む、装置。
【請求項２０】
体内の予め選択された領域を冷却するための熱伝達システムであって、該システムが、以下：
潅注チャンバーおよび吸引チャンバーを有する流体交換ユニットであって、該交換ユニットが、体領域内での皮下移植のために適合される、ユニット；および
近位端および遠位端を有し、かつその間を通る少なくとも第１の管腔および第２の管腔を規定するカテーテル；
を備えるシステムであって、該カテーテル遠位端が、交換ユニット中に挿入可能であり、その結果該第１の管腔が、該潅注チャンバーと流体連絡しており、該第２の管腔が、該吸引チャンバーと流体連絡している、システム。
【請求項２１】
請求項２０に記載のシステムであって、該システムが、冷却されるべき体の所定の領域と熱的に連結された熱交換器をさらに備え、該熱交換器が、該潅注チャンバーおよび該吸引チャンバーと流体連絡している、システム。
【請求項２２】
請求項２０に記載のシステムであって、該システムが、前記カテーテルの近位端と流体連絡している流体ポンプをさらに備える、システム。
【請求項２３】
請求項２２に記載のシステムであって、前記流体ポンプが、陽圧ポンプを備える、システム。
【請求項２４】
請求項２２に記載のシステムであって、前記流体ポンプが、シリンジを備える、システム。
【請求項２５】
請求項２０に記載の装置であって、前記カテーテルが、前記第１の管腔を規定する第１の管状部材および前記第２の管腔を規定する第２の管状部材を備え、該第１の管状部材が、該第２の管状部材中に配置される、システム。
【請求項２６】
体内の所定の領域を冷却する方法であって、該方法が、以下：
該体内の第１の領域を冷却要素と接触させる工程；
該冷却要素を介して第１の温度から第２のより低い温度へ第１の領域を冷却する工程；
該冷却要素から該体内の第２の領域へ熱エネルギーを伝達する工程；および
該冷却要素から該体内の該第２の領域へ該熱エネルギーを散逸させる工程
を包含する、方法。
【請求項２７】
請求項２６に記載の方法であって、前記第１の領域が、少なくとも１つの迷走神経体を含む、方法。
【請求項２８】
請求項２６に記載の方法であって、前記冷却要素が、前記第１の領域と接触する密接に接触するよう適合されたＰｅｌｔｉｅｒ連結を備える、方法。
【請求項２９】
請求項２６に記載の方法であって、前記第１の領域が、約３０℃のより低い温度に冷却される、方法。
【請求項３０】
請求項２６に記載の装置であって、前記熱エネルギーを伝達する工程が、体内の第３の領域にて移植されるポンプを介して前記冷却要素から前記第２の領域に流体熱伝達媒体をポンプ輸送する工程を包含する、方法。
【請求項３１】
請求項３０に記載の装置であって、流体熱伝達媒体をポンプ輸送する工程が、前記ポンプを代替電磁場に経皮的に曝して該ポンプを作動させる工程を包含する、方法。
【請求項３２】
請求項２６に記載の方法であって、前記熱エネルギーを散逸させる工程が、熱交換器を介して前記第２の領域中に熱エネルギーを通す工程を包含する、方法。
【請求項３３】
請求項３２に記載の方法であって、前記熱交換器が、前記熱エネルギーを散逸させるために十分な管状器官体を通る血流を有する管状器官中に該熱エネルギーを通す、方法。
【請求項３４】
請求項３３に記載の方法であって、前記管状器官体が、上大静脈器官体または下大静脈器官体を備える、方法。
【請求項３５】
請求項３２に記載の方法であって、前記体内の前記第２の領域が、皮膚の表面に隣接する位置を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（発明の技術分野）
本発明は、痛みを制御する目的のために体内の選択された領域の調節された冷却に関する。本発明は、痛覚を減少または神経を刺激するための移植可能な装置による、迷走神経のような体内の選択された領域の冷却に関する。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
体の損傷した領域を冷却することが代表的に付随する痛みを和らげるのに役立つことが一般的に公知である。例えば、痛む関節、炎症を起こした組織、または皮膚の火傷した領域を冷却することが、痛みおよび炎症を減少させるのに役立ち得る。しかし、この種の処置は一般に、例えば、冷たい湿布または氷を当てることにより、皮膚表面を介して冷却することに限定されており、処置される領域を限定する点において理想的ではない。
【０００３】
痛みの処理の他の方法は、通常、鎮痛薬（ａｎａｌｇｅｓｔｉｃ）または他の鎮痛薬（ａｎｏｄｙｃｅ）の摂取（ｉｎｇｅｓｔｉｏｎ）または摂取（ｉｎｔａｋｅ）を含む。例えば、慢性的な痛みは、代表的に筋痙攣、腱炎、坐骨神経痛などのような症状と関連し、個体に対して非常な痛みであるのみでなく、通常処置するのが非常に難しく、衰弱症状に導き得る。
【０００４】
このような症状（例えば、筋痙攣）は、非常な痛み、激しい苦痛、および不随意のものであり得、人々の大部分が冒される。この種の痛みはまたしばしば、慢性的であり、すなわち、１日以上続く。作用される領域に対する（例えば、筋肉または筋肉を刺激する神経に対するような）他の症状が、体内の損傷または外傷から生じ得る。
【０００５】
他の痛みの症状の例としては、坐骨神経痛および腱炎が挙げられる。坐骨神経痛は、背中の筋肉から臀部へ放出する痛みにより特徴付けられる症状であり、脊髄または坐骨神経に対する外傷の結果であり得る。
【０００６】
慢性的な痛みの衰弱効果は、個人にとっての不安および悩みの源であるだけではなく、社会に対する莫大な損害を意味する。例えば、慢性的な痛みで苦しむ労働者は、しばしば数週間またはさらに長い間、仕事を休む。これは、病床の期間の保険担保および休業給付において雇用者に対してだけでなく、生産性損失において社会に対しても多くの支出を引き起こす。
【０００７】
種々の薬剤が、慢性的な痛みに付随する症状を和らげる試みにおいて使用される。これらは、メトカルバモル、カリソプロドール、メフェネシンのような筋弛緩薬に含まれる。イブプロフェン、アスピリンおよびインドメタシンのような非ステロイド性抗炎症剤がまた、筋痙攣、腱炎および坐骨神経痛を処置するための筋弛緩薬と配合されて使用される。しかし、これらの方法は、せいぜい部分的な軽減を提供するだけで、ほとんどの人々により適切と考えられる種類の軽減を提供しない。従って、慢性的な痛みを効果的に緩和し、個人の通常の毎日の活動に最も影響を与えない様式においてそうする方法についての必要性が存在する。
【０００８】
これらの種類の症状は、脳内の特定の領域、または脳につながる特定の神経線維および脳からの特定の神経線維の刺激により潜在的に処置され得る。１つのこのような神経は、迷走神経であり、これは頚部の側面に位置し、脳へのメッセージおよび脳からのメッセージを伝達するための情報の大通りとして働く。この迷走神経は、脳の多くの領域と繋がり、これは、慢性的な痛み、ならびにパーキンソン病および癲癇と関連付けられる症状のような発作および痙攣を生じる助けになる領域を検出するのに関与する。
【０００９】
軽減をもたらす内部器官および体内領域の処置は、時々、電気的処置または高熱処置に関与する。例えば、処置様式は、通常、例えば悪性腫瘍を加熱するためのＲＦまたは電気的エネルギーの形態において、エネルギーを送達する工程を包含する。しかしこれらの処置の多くは、繰り返し手順を必要とし、所望される効果を達成し得る、侵襲性手術（腹腔鏡手術またはその他）を介して実施される。
【００１０】
癲癇の処置において使用される方法は、迷走神経刺激が挙げられ、ここで迷走神経は、電気的に刺激されて異常な脳活性を崩壊させる。この方法は、迷走神経の部分に電気的に接続される患者内の電気的刺激デバイスを移植する工程を包含する。しかし、この処置の方法は、癲癇に限定され、他の種類の障害の処置においては有効でないかもしれない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
（発明の要旨）
体内の選択された領域を冷却するための種々のデバイスおよび方法が、本明細書中に記載される。例えば、移植可能な冷却システムが、癲癇、パーキンソン病、慢性的な痛みのインパルスなどにおいて関与し得る脳からのインパルスを伝える迷走神経のような脳、脊髄の領域、線維性神経体の領域を冷却するのに使用した。冷却のための体の他の領域としては、同様な組織および線維性物質が挙げられ得る。体内のこれらの特定の領域を約３７℃から約３０℃に冷却することは、これらのインパルスを減少またはマスキングするのに役立ち、発作または慢性痛を制御する。
【００１２】
このような移植可能な冷却システムは、ポンプ輸送機構および／または種々の制御電子機器を含み得る移植可能なユニットを含み得る。このシステムはまた、体内に含まれる熱シンクまたは体の一部であり得る熱シンクに結合した熱交換器を備え得る。このような熱シンクは、上大静脈（ＳＶＣ）または下大静脈（ＩＶＣ）のような管状体器官（この中の比較的高い血流速のためにこれを介して熱が効果的に散逸され得る）を好ましくは備える。
【００１３】
さらに、冷却システムは、種々の冷却デバイスを含み得、しかしこれは好ましくは、熱ポンプとして実質的に機能し得る、電気的に制御可能な熱電モジュールである。このようなモジュールは、代表的にＰｅｌｔｉｅｒ連結として公知であり、一般に少なくとも２つの異なる金属のサンドウィッチから構成される。電流がこのようなモジュールに印加される場合、熱が、モジュールの一つの側から別の側に移動され、これによりＰｅｌｔｉｅｒ効果に起因する「冷却」面を作製し、Ｓｅｅｂｅｃｋ効果に起因する逆の「熱」面を作り出す。電流の可逆な極性および結果として生じる可逆な加熱効果および冷却効果にもかかわらず、簡略の為に、以下の神経体に接触する面は冷却領域と呼び、そして加熱される逆の面は加熱領域と呼ぶ。適切な組織の冷却に影響する体内の種々の領域と密接に接触するよう配置され得るのは、冷却領域である。
【００１４】
加熱領域は、液体熱移動媒体で満たされた熱交換チャンバーと熱的に接触して配置され得る。この液体熱移動媒体は、好ましくは高い特異的な熱容量を有する流体であり、また、生体適合性である。このような流体としては、とりわけ、冷した生理食塩水、フッ化炭化水素（ＦｌｕｏｒｉｎｅｒｔＴＭ）、液体クロロジフルオロメタン、水等が挙げられ得る。熱移動媒体が加熱領域から熱を吸収するために、媒体が、ポンプにより駆りたてられて制御可能な排出口およびフィードラインを介して第２の熱交換器へ通り得、ここで吸収された熱は、ＳＶＣ、ＩＶＣ、または他の体の器官へ排出され得る。
【００１５】
冷却デバイスまたはユニットは、種々の形態を含み得る。１つの形態は、半円形状であり、ここで冷却領域は、加熱領域により円周上を囲まれる。冷却領域および加熱領域の各々は、冷却される迷走神経または他の神経体が通り得る空きを規定し、連結が神経の周りに固定して接触することを可能にし得る。連結と神経体との間のより良い熱移動係数を達成するために、十分な熱伝導性を有する、すなわち、熱移動を妨げない生体適合性粘着物が、２つの間の熱的インターフェースとして使用され得る。他の形態は、クランプ部材を備え得、これは、開くように促されて神経体上の配置を可能にし得、そして外部力により一時的に解かれ得るらせん状バリエーションは、神経体の周りの配置を可能にし得る。外部力を解除する際に、デバイスは、好ましくはそれ自体を再構成してそのらせん状形態を再編成し、神経体の周りを包む。
【００１６】
ポンプは、統合された電源および／または制御電子機器を有する移植可能な従来のポンプであり得る。あるいは、ポンプを作動する電源および冷却ユニットが、移植可能な経皮的充電器により供給され得る。このような充電器は、その電源を外部充電ユニットにより再充電し、このユニットは、充電器に近接して皮膚上に配置され得る。他の型のポンプが、皮下に移植され得、ならびに外部に作動および駆動され得る。このようなポンプは、アクチュエーターに付着した隔壁を有し得、この隔壁は、ポンプ輸送チャンバー中に永久磁石を備え得る。次いで、隔壁およびポンプは、皮膚上に配置される外部代替電磁石により作動され得る。他の型のポンプはまた、皮下に移植され、そしてまた外部に作動される回転ポンプを備え得る。
【００１７】
管状体器官と接触し得る熱交換器が、種々の方法において構成され得る。機能的には、交換器と体器官との間の接触表面領域を最大にする熱交換器が、所望される。また、この交換器はまた好ましくは、組織をいかなる方法においても損傷することなく、管状体器官上に保持されるように構成される。このような形態は、熱交換器要素がループ状の様式または代替の様式に形成され得るカフ型設計を含み、流体媒体がカフを通って移動するような流体媒体により横切られる表面領域を増加し得る。あるいは、このカフは、単一の連続的熱交換器チャンバーを規定し得、このチャンバーを通って、流体媒体は充填され、その後排出口ラインを通って出て、冷却ユニットに戻る。熱交換器カフおよび冷却システムの他の部分は、好ましくは生体適合性金属またはアロイ（例えば、ステンレス鋼、ニッケルチタニウム等）から作製される。
【００１８】
あるいは、組み合わせ移植可能ポンプおよび熱交換デバイスはまた、冷却システム中で使用され得る。このバリエーションは、二重にチャンバーのある本体（例えば、吸入チャンバーおよび潅注チャンバー）を有する注入可能ポンプを備え得る。これらのチャンバーは、複数の管腔を有するカテーテルの挿入により患者の皮膚を介して接近可能であり得、このカテーテルは、吸引チャンバーと流体連絡している少なくとも１つの管腔および潅注チャンバーと流体連絡している少なくとも１つの管腔を有する。冷却システムが作動される場合、カテーテルが、皮膚を介して挿入され得、そして加熱または充填された流体媒体が、吸入チャンバー中および管腔中に汲み出され得、一方冷却された流体媒体は、他の管腔を介して潅注チャンバー中におよびシステム中にポンプ輸送され得、または推進され得る。
【００１９】
冷却システムを介して流体媒体を輸送する流体ラインは、加熱または充填された流体媒体および冷却された流体媒体についての分離ラインを備え得る。あるいは、単一の複数の管腔を有するラインが、その中の分離流体ラインおよびさらなるアクセス管腔を規定し、電気的ライン、制御ラインおよび／または動力ラインを有し、冷却システムのユニット間を通っている分離ラインの数を最小化し得る。これらのラインは、種々の従来の押し出し成形可能または形成可能な材料（例えば、シリコン、ポリエチレン（ＰＥ）、フッ素樹脂（例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、フッ化エチレンポリマー（ＦＥＰ）、ペルフルオロアルコキシ（ＰＦＡ））および熱可塑性ポリマー（例えば、ポリウレタン（ＰＵ））等）から作製され得る。
【００２０】
さらに、体内に移植される場合、流体ラインの任意の捩れまたは所望されない屈曲を防ぐために、ラインは、カテーテル技術で周知のように、種々の金属またはアロイでラインを包み、結び、または囲むことにより補強され得る。これらの金属およびアロイの例としては、ステンレス鋼、超弾性アロイ特性を有するニッケルチタニウム（Ｎｉｔｉｎｏｌ）アロイおよび他の超弾性アロイが挙げられる。さらに、流体ラインはまた、断熱材料により囲まれて、その材料中に含まれる流体媒体からの、またはこの流体媒体への任意の所望されない熱移動を最小化し得る。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
（発明の詳細な説明）
体内の選択された領域の制御された冷却のためのデバイスおよび方法が、本明細書中に記載される。図１は、体内に移植される冷却システム１２のバリエーションを有する患者１０の代表的例示を示す。システム１２の示されるバリエーションは、冷却剤フィードライン１６を介して冷却ユニット２０に熱的に接続される移植可能ユニット１４を備え得、このユニットは、好ましくは迷走神経のような線維性神経体１８と密接に接触される。移植可能ユニット１４は、任意の種々の生体適合性ポリマーでコーティングされ得、またはこれは、ステンレス鋼のような生体適合性金属またはアロイから作製されるハウジングを有し得る。ユニット１４は、以下にさらなる詳細について考察されるように、ポンプ、システム１２を制御するための電子機器、電源装置、および／またはそれらの任意の組み合わせを備え得る。ユニット１４は、心臓２８に対する体内の種々の位置に移植され得、そしてさらに冷却剤フィードライン２２を介して熱交換器２６に熱的に接続される。熱交換器２６は、好ましくは管状体器官と熱的にまたは熱伝導的に接触され、この器官（例えば、図に示されるような上大静脈（ＳＶＣ）２４、下大静脈（ＩＶＣ）３０または他の大きな脈管メンバー）を介して、熱は効果的に散逸され得る。
【００２２】
操作の際に、神経体１８は、冷却ユニット２０によって、通常の体温（約３７℃）から好ましくは約３０℃に冷却され得る。冷却ユニット２０は、種々の冷却デバイスから構成され得、しかし、熱ポンプが機能する方法において大いに、神経体１８およびそれに近い領域から熱を除去するよう機能するのは、好ましくは電気的制御可能な熱電モジュールである。１つのこのようなモジュールは、Ｐｅｌｔｉｅｒ連結、すなわち少なくとも２つの注意深く選択される異なる金属、アロイ、または金属間化合物のサンドイッチから一般に構成されるデバイスである。電流がこのようなモジュールに印加される場合、熱がモジュールの１つの側から他方へと移動され、これによりＰｅｌｔｉｅｒ効果に起因する「冷却」側面およびＳｅｅｂｅｃｋ効果に起因する逆の「熱」側を生じる。電流の極性が逆向きにされる場合に、反対の効果が、モジュールの各々の側に生じる。Ｐｅｌｔｉｅｒ効果を受ける側面（すなわち、「冷却」側面）が、例えば、テルル化ビスマス（Ｂｉ２Ｔｅ３）から作製され得、Ｓｅｅｂｅｃｋ効果を受ける側面（すなわち、「熱」側面）が、テルル化鉛（ＰｂＴｅ）、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）、またはまたＢｉ２Ｔｅ３から作製され得る。移植される場合に生体適合性を確かめるために、冷却ユニット２０の金属またはアロイは、好ましくは生体適合性材料から作製される。熱電モジュールを使用する利点のいくつかとしては、移動部分がないこと、振動および騒音がないこと、小さなサイズおよび変更可能な形状、ならびに長いモジュール寿命および正確な温度制御などが挙げられる。電流の逆転可能な極性およびその結果としての逆転可能な加熱および冷却効果にもかかわらず、簡略の為に、以下の神経体に接触する側面は、冷却領域と呼ばれ、反対に、加熱される側は、加熱領域と呼ばれる。
【００２３】
冷却デバイスのバリエーションの図２に見られる代表的概略図に示されるように、Ｐｅｌｔｉｅｒ連結４２は好ましくは、神経体１８に対してまたはその周りに密接に接着して配置されることにより、冷却領域４６を利用する。冷却領域４６が冷却される場合、加熱領域４４は逆に加熱される。液体熱交換媒体５８で充填されるチャンバーとして形成され得る熱交換器４０が、加熱領域４４と熱的に接触して形成される。液体熱移動媒体５８は、好ましくは、高い特異的熱容量を有する流体であり、また生体適合性である。このような流体としては、とりわけ、冷した生理食塩水、フッ素化炭化水素（ＦｌｕｏｒｉｎｅｒｔＴＭ）、液体クロロフルオロメタン、水等が挙げられ得る。ポンプ４８は、好ましくは、移植可能なユニット１４中に保持され、冷却剤フィードライン５４を介して冷却ユニット２０に流体連絡される。熱移動媒体５８が加熱した領域４４から熱を吸収する場合、媒体５８は、推進されてポンプ４８により制御可能な出口５０を介して、フィードライン５４を介して、移植可能なユニット１４を介して通り得る。次いで、ポンプ４８から、加熱された媒体５８が、フィードライン５４を介して熱交換器２６まで移動し続け得、ここで吸収された熱が、排出され得る。
【００２４】
熱交換器２６は、好ましくは中空の体器官と密接に接触し、この交換器は、熱シンクとして作用し得、そして媒体が熱交換器２６を介して流れる場合、媒体５８から排出され得る熱を吸収し得る。熱交換器２６は、好ましくは生体適合性金属またはアロイ（例えば、ステンレス鋼）から作製され、この金属またはアロイは、媒体５８からの熱が交換器２６を介して交換器が接触している中空の体器官に効果的に移動され得るほど十分な熱伝導値を有する。一般に高い血流速を有し、熱シンクとして機能的に作用し得る中空の体器官は、図に示されるようにＳＶＣ２４を備え得る。熱交換器２６は、熱交換器が実質的に交換器の周囲の周りで（すなわち、ＳＶＣ２４の周囲の少なくとも大部分の周りで）、ＳＶＣ２４の部分を密接に覆うように構成され得、そしてこの交換器は、交換器が中空の器官の周りをしっかりと留めて過剰な移動または脱係留を防ぐように、カットオフ形状の形態で形成され得る。さらに、効果的な熱伝導性を有する生体適合性粘着物が、熱交換器２６とＳＶＣ２４との間で充填され、熱移動およびＳＶＣ２４への接着を最適化するのを補助し得る。
【００２５】
あるいは、熱交換器２６をＳＶＣ２４と接触させるのではなく、その代わりに熱交換器が、皮膚のちょうど下または皮膚に接近する位置で配置され得る。次いで熱交換プロセスの間に、移植された交換器２６を通って流れる流体媒体５８が、氷の包みのような冷却デバイスを移植された交換器２６に隣接する皮膚上に単に配置するような、外部方法により冷却され得る。一旦流体媒体５８がその熱エネルギーを十分に排出した場合、次いでこの流体媒体は、冷却剤戻りライン５６を介して冷却ユニット２０に流れ戻り得、ここで流体媒体５８は、熱交換器４０への必要に応じて制御可能な入口５２を介して熱交換器４０へ通り、プロセスを再び開始し得る。
【００２６】
図３は、移植可能なユニット１４’においてポンプ４８および対応する電子機器を有する冷却デバイス上の別のバリエーションの代表的概略図を示す。ユニット１４’は、必要に応じて同じハウジング中に囲まれる電源および／または制御電子機器６０を有するように構成され得る。このユニット６０は、制御ライン６２を介してポンプ４８に電気的に接続され、電量を供給し得、そして／またはポンプ４８を制御し得る。ユニット６０は、制御ライン６４を介して加熱領域４４および冷却領域４６それぞれに対する冷却ユニット２０に接続される。ユニット６０は、それ自身の電源を備え得、またはこのユニット６０は、電気的接続ライン６８を介して、皮下に移植され得る充電器６６に必要に応じて接続され得る。充電器６６は、好ましくは皮膚７０の上に配置され、その結果、外部充填ユニット（示さず）は、充電器６６に近接して皮膚７０上に配置され得、その結果、ユニット６０は、これにより充電され得る。
【００２７】
移植可能なユニット１４、１４’またはその任意の他のバリエーションは別として、冷却ユニット２０の１つのバリエーションは、図４Ａおよび図４Ｂに示される。図４Ａは、円形連結８０の上面図を示し、ここで円形連結８０は、半円形形態において形作られ、ここで冷却領域８２は、加熱領域８４により周囲を囲まれる。領域８２、８４の両方は、空き８６を規定し得、この空きを介して迷走神経１８または目的の他の神経体が通り、連結８０が神経に固定して接着することを可能にし得る。連結８０は、好ましくは、神経体に密接して接着するよう十分小さく、しかし十分な熱移動を引き起こして神経体温度を数度だけ冷却するほど十分大きい。上で考察されるように、少なくとも十分な熱伝導性を有する（すなわち、実質的に熱移動を妨げないまたは少なくとも断熱材として機能する）生体適合性粘着物が、冷却領域８２と神経体との間の熱的インターフェースとして使用され得る。図４Ｂは、空き８６および領域８２、８４の形態の両方が明瞭に見られ得る連結８０の等角図を示す。熱交換器は、連結８０の周囲に重なるように同様に構成されるが、簡略の為に省略した。
【００２８】
図５は、冷却要素のクランプバリエーション９０の等角図を示す。示されるように、冷却領域９２は、図４Ａおよび４Ｂに示されるバリエーションに類似する様式で加熱領域９４の内部に配置され得る。クランプで留められた連結９０のバリエーションは、お互いに向かって編組されるクランプ部材またはアーム９６を有し得、その結果クランプ部材９６の性質は、空き９８を閉じることである。使用の際に、部材９６は、開くように促されて神経体上の配置を可能にし得る。一旦適切に配置されると、メンバー９６は、解放されて、連結９０が神経体上にしっかりと締めることを可能にし得る。
【００２９】
図６は、冷却要素のらせん状バリエーション１００の側面図を示す。このバリエーションにおいて、冷却領域１０２は、加熱領域１０４の内部に配置されるように見られ得る。熱交換器１０６が、加熱領域１０４を囲んでいることが、冷却領域１０２および加熱領域１０４それぞれを明示するために、部分的に除去されて示される。デバイス１００の第１の末端の最初の末端に導くのは、フィードライン１１０であり、このフィードライン１１０を介して流体媒体５８は、熱交換器１０６に入り得る。戻りライン１１２は、デバイス１００の反対の第２の末端にあり、この戻りライン１１２を介して流体媒体５８は、一旦熱を吸収した熱交換器１０６を出る。熱交換器１０６は、示されるようにらせん状に形成され得、またはこの熱交換器１０６は、重なる層として単純に構成され得、その層の間を通って流体媒体５８が流れ得る。デバイス１００は、好ましくは、デバイス１００が外部の力により一時的にほどかれて神経体の周りの配置を可能にし得るほど、十分に可撓性である。外部力を解放する際に、デバイス１００は、好ましくは、それ自体を再編成して空き１０８を再形成し得、神経体の周りを包み得、そしてらせん状形態を再形成し得る。らせん形状は、神経体からのデバイス１００（２つの組織体の間の表面接触領域を有する）への効率的な熱移動を可能にし得る。
【００３０】
種々の従来のポンプ４８が、冷却システムにおいて使用され、流体熱移動媒体５８をシステムを通って冷却ユニット２０から熱交換器２６へ推進し得る。ポンプは、近くに位置される電源装置により電力を供給され得るが、移植された電源装置は、周期的な充電を必要とし得る。侵襲的にまたは非侵襲的にのいずれかで、電源装置を再充電することへの依存を除去する代替的な１つの方法は、外部で駆動されるポンプ輸送機構を利用することである。このようなポンプ１２０のバリエーションが、図７に示される。外部で制御可能かつ外部で駆動されるポンプ本体１２２の断面図が、流体入り口ライン１２４に接着して見られ得る。流体媒体が、入り口ライン１２４を経て、入り口バルブ１２６を介してそしてポンプ輸送チャンバー１２８中に輸送され得る。ポンプ輸送チャンバー１２８から、流体媒体は、出口バルブ１３２を介して出口ライン１３０中に押し出され得る。入り口バルブ１２６および出口バルブ１３２の両方はそれぞれ、積極的に制御可能であり得、またはこれらは、流体媒体の一方向への流れを保つために構成される従来のバルブであり得る。
【００３１】
ポンプバリエーション１２０が、移植された電源装置を必要としないために、このポンプバリエーションは、皮膚１４０の近くに皮下移植され得る。ポンプ輸送が作動されるとき、外部代替電磁石１４２は、皮膚１４０上に配置されて、アクチュエーター１３４を活性化し得、このアクチュエーター１３４は、永久磁石を備え、ポンプ１２０中のポンプ輸送チャンバーの隣に配置される。アクチュエーター１３４は、好ましくは、隔壁１３６に接着され、そして電磁石１４２がポンプ１２０を作動する場合には、アクチュエーター１３４が矢印１３８の方向で制御可能な振動数で振動して隔壁１３６を駆動し得、この隔壁が、今度は、流体媒体をチャンバー１２８中におよびチャンバー１２８の外へ推進する。代替的な電磁石１４２は、使用中には適所に結び付けられ、不使用の際には除去され得る外部で保持される電磁石のように、種々の形態であり得る。
【００３２】
図８は、回転ポンプ１５０におけるポンプの代替的なバリエーションを示す。回転ポンプ１５０はまた、移植可能であり、回転ポンプ輸送機構を備え得、ここで流体媒体は、入り口１５２を通って入り得、そして出口１５４を通って押し出される。回転ポンプ１５０はまた、皮膚１５６の下に皮下移植され得、その結果、外部に配置される代替電磁石１５８を経るアクセスが、ポンプ輸送機構を作動させるために可能であり得る。回転ポンプ１５０の実施例が、Ｗａｍｐｌｅｒに対する米国特許第５，８４０，０７０号に見られ得、これは、その全体において参考として本明細書中で援用される。
【００３３】
管状体器官と接触し得る熱交換器が、種々の方法において構成され得る。機能的には、交換器と体器官との間の接触表面領域を最大にする熱交換器が、所望される。また、交換器はまた、好ましくは組織をいかなる手段においても損傷することなく、管状体器官上に保持するように構成される。従って、鋭い端および収縮性の設計が、所望されない。
【００３４】
図９および図１０は、２つの代替的な熱交換カフ設計の透明な等角図を示す。熱交換器バリエーション１６０は、入り口ライン１６４を有するカフ１６２を示し、これはポンプから加熱（充填）流体媒体を輸送し得る。このバリエーションにおける熱交換器要素１７０は、ループ状のまたは代替的な様式に構成され、流体がカフ１６２を介して移動する場合、流体により通られる表面積を増大する。次いで、接触領域１６８は、接触領域１６８を通って流体媒体から管状体器官中に移される熱を最適化し得る。流体媒体が、交換要素１７０を介して通った後、続いて出口ライン１６６を介してカフ１６２の外に流路を開かれ、より多くの熱を吸収する神経体に戻される。カフ１６２は、好ましくは、生体適合性金属またはアロイ（例えば、ステンレス鋼、ニッケルチタニウム、金、プラチナなど）から作製され、これらの金属またはアロイは、熱を流体媒体から接触領域１６８を通って移すために十分な熱伝導値を有する。不十分な熱伝導材料である金属またはアロイは、より大きな接触領域を使用することにより、埋め合わせされ得る。
【００３５】
図１０は、入り口ライン１８４および出口ライン１８６にそれぞれ付着したカフ１８２ならびに図９で示されるバリエーション１６０と類似の接触領域１９０を含み得る交換器バリエーション１８０を示す。しかし、バリエーション１８０は、単一の熱交換チャンバー１８８を示し、このチャンバーを通って流体媒体は充填され得、その後出口ライン１８６を通って出る。
【００３６】
あるいは、図１１の注入可能ポンプ２００に示される１つのような、組み合わせポンプおよび熱移動デバイスが、冷却システムにおいて使用され得る。注入可能ポンプ２００は、二重にチャンバーを有する本体２０２のようなバリエーションで示され、その中に吸引チャンバー２０４および潅注チャンバー２０６を有し得る。ポンプ２００は、好ましくは患者の体内に皮下移植され、その結果本体２０２へのアクセスは、複数の管腔を有するカテーテル２０８を皮膚２１８を介して挿入することにより可能である。カテーテル２０８は、好ましくは外部管状構造２１０および内部管状構造２１２を備え、これらの各々は、好ましくはそれを通るアクセス管腔を規定する。冷却システムが作動される場合、カテーテル２１０は、皮膚２１８を介して挿入され得、ここで加熱流体媒体または充填流体媒体が、入り口ライン２１４を経て外部管２１０中へ吸引チャンバー２０４中に引っ張られ得る。その間に、冷却流体媒体は、内部管２１２を経て潅注チャンバー２０６中にそして出口ライン２１６を経てシステム中にポンプ輸送または推進され得る。陽圧ポンプまたは陰圧ポンプは、患者の体の外部でカテーテル２０８に流体接続され、システムを通る流体媒体を推進し得る。あるいは、シリンジが使用されて、システムを通る流体を推進し得る。複数の管腔を有するカテーテル２０８は、記載されるように皮膚２１８を介して別個に挿入可能であり得、あるいは、このカテーテルは本体２０２に永続的に付着可能であり、その結果カテーテル２０８の近位端は、患者の体の外部に保たれ、そして冷却された流体媒体がシステムを介して循環される必要がある場合、すぐにアクセス可能である。
【００３７】
上の多くのバリエーションが、熱シンクと熱交換器との間の流体媒体を輸送するための少なくとも２つの別個のラインを概略的に例示するが、これらのラインは、単一の複数の管腔を有するライン中に含まれ得る。図１２Ａに示されるように、単一の複数の管腔を有するライン２２０が使用されて、熱交換器２６を、冷却ユニット２０と移植可能ユニット１４を介して流体接続され得る。移植可能ユニット１４を冷却ユニット２０と接続する電気的制御ライン２２６がまた、複数の管腔を有するライン２２０中に含まれ得る。図１２Ｂは、図１２Ａからのライン２２０の１２Ｂ−１２Ｂの代表的な断面図である。見られるように、複数の管腔を有するライン２２０は、冷却剤ライン２２２および戻りライン２２４を規定し得、これらのラインを介して流体媒体は、反対の方向に流れ得る。流れている間の２つのライン２２２および２２４の間を移動される熱を最小化するために、これらのラインは、好ましくは断熱されて、ラインの間に生じる任意の熱移動を減ずる。複数の管腔を有するライン２２０が、さらに多くのアクセス管腔２２８を規定し得、この管腔中に、電気的ライン、制御ラインおよび／または動力ライン（例えば、制御ライン２２６）が含まれ、冷却システムのユニットの間を通る別個のラインの数を最小化し得る。
【００３８】
冷却システムの種々のユニットに接続するラインが、移植され、体の種々の部分を通って経路決めされるために、ラインのいくつかは、ラインを通る流体媒体の流れを捻り、および止めさせ得る屈曲力およびストレスを受け得る。これが生じるのを防ぐために、カテーテル技術で周知のように、ラインが、種々の金属またはアロイでラインを包み、または囲むことにより補強され得る。このような金属およびアロイの例としては、ステンレス鋼、超弾性アロイ特性を有するニッケルチタニウム（ｎｉｔｉｎｏｌ）アロイ、および他の超弾性アロイが挙げられる。
【００３９】
図１３は、包まれた流体ライン２３０の代表的な側面図を示す。示されるように、流体ライン２３２は、リボン２３４によりその長さの少なくとも大部分に沿って、らせん状の様式で包まれ得る。リボンが使用されるように示されるが、ワイヤがまた、使用され得る。図１４は、結ばれた流体ライン２４０における別のバリエーションを示す。このバリエーションにおいて、流体ライン２４２は、リボン２４４により結ばれた様式で包まれ得る；ワイヤがまた、ライン２４２を包むために使用され得、またはリボンおよびワイヤの組み合わせがまた、使用され得る。流体ラインのさらなるバリエーションが、図１５で示され得、ここで絶縁された流体ライン２５０は、必要に応じて、外部に配置される管状部材２５６で断熱され得る。断熱された流体ライン２５０が、流体ライン２５２と断熱材２５６との間に配置される編組されたリボン２５４とともに示されるが、編組されたリボン２５４は、断熱材２５６の壁内に統合されて形成され、または流体ライン２５２の壁内にさえ統合されて形成される断熱材２５６の外部に配置され得る。流体ラインは、種々の従来の押し出し成形可能なまたは形成可能な材料（例えば、シリコン、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）のようなフッ素樹脂、フッ素化エチレンポリマー（ＦＥＰ）、ペルフルオロアルコキシ（ＰＦＡ）、およびポリウレタン（ＰＵ）のような熱可塑性ポリマーなど）から作製され得る。
【００４０】
上の考察のほとんどが、迷走神経のような線維性神経体の冷却に関した。しかし、本発明の局面の別の適用がまた、体内の他の領域を冷却するために利用され得る。例えば、図１６は、プローブ２６２が患者の脳２６０中での移植のために使用され得るバリエーションを示す。このバリエーションにおいて、プローブ２６２は、脳２６０内に移植のための細長部材として形成されるよう構成されるＰｅｌｔｉｅｒ連結を利用し得る。次いで、細長プローブ２６２が、本明細書中に記載されるのとほとんど同じ様式で熱交換器と接触され、脳２６０から離れる熱移動を引き起こし得る。さらに、プローブ２６２またはそのバリエーションがまた、脊髄の領域中でまたは脊髄の領域に隣接して移植のために使用され、種々の病気（例えば、慢性的な痛み）の処置のために特定の領域を冷却し得る。
【００４１】
図１７は、脊椎骨２６４の断面部分を示し、この脊椎骨を介して、脊椎骨の一部２７０が、脊柱管２７２中に保持される。脊柱骨２６４は、脊椎２６６および椎間板（ｉｎｔｅｖｅｒｔｅｂｒａｌ  ｄｉｓｋ）２６８から構成される。内部管２７８を有するカテーテル２７６は、外部管２７６中にスライド可能に配置され、脊柱管２７２の下部領域中に挿入され得る。内部管２７８が、脊柱管２７２中を進入され得る一方、患者に対して適所で外部管２７６が保持される。一旦内部管２７８が、脳脊髄液中上流に所望されて配置されると、上に記載されるような、冷却流体が、内部管２７８の遠位端２８２からポンプ輸送され得、その結果、流体は、矢印２８０により示されるように脳脊髄液中下流に流れる一方、流体が流れるにつれて脊椎骨２７０を冷却する。流体が外部管２７６の下流に達する場合、周囲の脳脊髄液および組織により温められた流体は、外部管２７６の管腔２８４中に引っ張られ得る。この使用された流体は、再利用され得、カテーテル２７６を介して再注入され得る。従って、脊柱骨２６４は、体温より低い（少なくとも例えば２〜３度）温度により全長に沿ってまたは部分に沿って冷却され、患者における痛みを緩和し得る。冷却流体は、患者の特定の条件に依存して、例えば５〜１０ｃｃ／分の注入流速で、一回に少なくとも数分〜長い場合数時間にわたって、注入され得る。あるいは、流体を脳脊髄液中に直接注入するのではなく、全長に沿って冷却され得るカテーテルがまた、脊柱管２７２中に挿入され、脊椎骨２７０を冷却し得る。
【００４２】
上で考察される冷却デバイスおよび方法の適用は、線維性神経体、脳内の領域、または脊髄の領域に限定されず、しかしさらなる処置適用の任意の数を含み得る。他の処置部位は、器官体のような体の面積または領域を含み得る。本発明を実行するための上記のアセンブリおよび方法の改変ならびに当業者に明らかである本発明の局面のバリエーションが、添付の特許請求の範囲内であることが、意図される。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】図１は、上大静脈および迷走神経に接着した体内に移植された冷却デバイスの１バリエーションを示す。
【図２】図２は、ポンプを有する冷却デバイス上の１バリエーションの代表的概略図を示す。
【図３】図３は、ポンプおよび対応する電子機器を有する冷却デバイスについての別のバリエーションの代表的概略図を示す。
【図４Ａ】図４Ａは、Ｐｅｌｔｉｅｒ連結を好ましくは含む冷却デバイスについての１バリエーションの上面図を示す。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図４Ａからの冷却要素についてのバリエーションの等角図を示す。
【図５】図５は、冷却デバイスのクランプバリエーションを示す。
【図６】図６は、冷却エレメントのらせん状バリエーションを示す。
【図７】図７は、ポンプについての外部で制御可能なバリエーションを示す。
【図８】図８は、ポンプについての内部回転バリエーションを示す。
【図９】図９は、熱交換器カフにおける１つのバリエーションの透明等角図を示す。
【図１０】図１０は、熱交換器カフにおける別のバリエーションの透明等角図を示す。
【図１１】図１１は、皮膚を介して冷却剤を必要に応じて注入かつ吸引するためのデバイスの等角図を示す。
【図１２Ａ】図１２Ａは、単一の複数の管腔を有する冷却剤チューブを有する冷却デバイスにおける別のバリエーションの代表的概略図を示す。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、複数の管腔を有する冷却剤チューブにおけるバリエーションの図１２Ａからの断面図１２Ｂ−１２Ｂを示す。
【図１３】図１３は、好ましくは超弾性アロイ特性を好ましくは有する金属リボンで必要に応じて包まれる冷却剤チューブの代表的例示を示す。
【図１４】図１４は、超弾性アロイ特性を好ましくは有する金属リボンで必要に応じて結ばれる冷却剤チューブの代表的例示を示す。
【図１５】図１５は、断熱材料で必要に応じて覆われる冷却剤チューブの代表的例示を示す。
【図１６】図１６は、体内に移植され、かつ上大静脈および脳内の領域に接触される冷却デバイスの別のバリエーションの図を示す。
【図１７】図１７は、脊柱の部分を冷却するために脊柱管中に挿入されるカテーテルを有する椎骨の断面部分を示す。
【図１】
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【図２】
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【図５】
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【図６】
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【図３】
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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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【国際調査報告】
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