(57)【要約】  本明細書では、冷凍アブレーション・バルーン・カテーテル及び方法が説明される。冷凍アブレーション・バルーン・カテーテルは、遠位端部と、遠位端部に沿って配置される、目標組織に接触するための膨張可能なバルーン部材とを備える。バルーン部材は、熱伝導性の液体によって膨張させることができる。１つ又は複数の冷却微細管がバルーン内に配置され、単一相冷却液が液体源から微細管を通って遠位部に輸送され、液溜めに戻される。低温エネルギーは、微細管から、バルーンを満たす熱伝導性液体を通り、バルーンの壁を通って組織に運ばれる。冷凍アブレーション・バルーン・カテーテルでは、複数の可撓性微細管が、拡張可能なバルーンの表面に付着される。微細管からの低温エネルギーは、組織に直接運ばれる。
2013539387.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標組織にエネルギーを供給するための冷凍アブレーション・バルーン・カテーテルであって、
遠位部及び遠位先端を有し、前記遠位部が低温エネルギー供給コアを備える、細長いシャフトと、
前記遠位部内に位置し、前記低温エネルギー供給コアの周囲に配置される第１のバルーンであって、前記第１のバルーンが、減少した直径を有する第１の状態、及び直径が拡大した形状を有し、少なくとも部分的に熱伝導性液体で満たされている第２の状態を備えており、前記バルーンが前記第２の状態であって、前記低温エネルギー供給コアが活性化されている場合、冷たさが、前記低温エネルギー供給コアから、前記熱伝導性液体を通って、前記バルーンの第１の壁を通って、前記組織に熱伝導されるようになっている、第１のバルーンと
を備える、冷凍アブレーション・バルーン・カテーテル。
【請求項２】
前記第１のバルーンを取り囲む第２のバルーンをさらに備える、請求項１に記載の冷凍アブレーション・バルーン・カテーテル。
【請求項３】
前記低温エネルギー供給コアが、複数の活性微細管及び戻り微細管を備える、請求項１に記載の冷凍アブレーション・バルーン・カテーテル。
【請求項４】
前記熱伝導性液体が、水及び非毒性塩類溶液から成る群から選択される液体である、請求項１に記載の冷凍アブレーション・バルーン・カテーテル。
【請求項５】
前記熱伝導性液体が、２０℃未満の融解温度を有する液体金属合金である、請求項１に記載の冷凍アブレーション・バルーン・カテーテル。
【請求項６】
前記金属合金が、ガリウム及びインジウムの共晶溶液である、請求項５に記載の冷凍アブレーション・バルーン・カテーテル。
【請求項７】
前記金属合金が、ガリウム、インジウム及びスズを含む、請求項５に記載の冷凍アブレーション・バルーン・カテーテル。
【請求項８】
前記第１のバルーンを少なくとも３．４４７ＭＰａ（５０ｐｓｉ）の圧力に膨張させることを含む、請求項１に記載の冷凍アブレーション・バルーン・カテーテル。
【請求項９】
前記第１のバルーンを膨張させるために前記熱伝導性液体を前記遠位部に供給するポンプをさらに備える、請求項８に記載の冷凍アブレーション・バルーン・カテーテル。
【請求項１０】
前記バルーンが非伸長性バルーンである、請求項１に記載の冷凍アブレーション・バルーン・カテーテル。
【請求項１１】
エネルギーを目標組織に供給する冷凍アブレーション・バルーン・カテーテルであって、
遠位部及び遠位先端を有する細長いシャフトと、
前記遠位部内に位置する拡張可能な第１のバルーンと、
前記第１のバルーンの表面に沿って長手方向に延在し、前記組織にエネルギーを供給するための複数の可撓性供給管と、
前記遠位部を通って延在し、前記複数の供給管に流体結合される少なくとも１つの戻り管であって、冷却液が前記供給管を通って流れ、前記組織から熱を抽出し、前記少なくとも１つの戻り管を通って戻り、液体流路を完成するように、前記複数の供給管が前記少なくとも１つの戻り管に流体結合される、少なくとも１つの戻り管と
を備える、冷凍アブレーション・バルーン・カテーテル。
【請求項１２】
前記複数の供給管が、前記第１のバルーンの内側表面に付着する、請求項１１に記載の冷凍アブレーション・バルーン・カテーテル。
【請求項１３】
前記複数の供給管が、前記第１のバルーンの外側表面に沿って延在する、請求項１１に記載の冷凍アブレーション・バルーン・カテーテル。
【請求項１４】
前記第１のバルーンを取り囲む第２のバルーンをさらに備え、このことによってこれらのバルーン間に隙間を形成する、請求項１１に記載の冷凍アブレーション・バルーン・カテーテル。
【請求項１５】
前記隙間内に配置される熱伝導性媒体をさらに備える、請求項１４に記載の冷凍アブレーション・バルーン・カテーテル。
【請求項１６】
前記複数の供給管が、前記第１のバルーンと前記第２のバルーンとの間の前記隙間の中に位置する、請求項１４に記載の冷凍アブレーション・バルーン・カテーテル。
【請求項１７】
前記熱伝導性媒体が、液体金属である、請求項１５に記載の冷凍アブレーション・バルーン・カテーテル。
【請求項１８】
前記第１のバルーンが、非伸長性材料を含む、請求項１１に記載の冷凍アブレーション・バルーン・カテーテル。
【請求項１９】
前記バルーンが前記バルーン表面に沿って円周方向に配置される複数のバルーン領域を備え、前記複数の可撓性供給管が供給管の複数の組を備え、前記供給管の１つ又は複数の組を、領域固有の冷却を引き起こすように活性化できるように、前記供給管の１つの組が前記バルーン領域の１つに対応する、請求項１１に記載の冷凍アブレーション・バルーン・カテーテル。
【請求項２０】
前記細長いシャフトが硬い、請求項１１に記載の冷凍アブレーション・バルーン・カテーテル。
【請求項２１】
低温エネルギーを目標に供給するための方法であって、
バルーン・カテーテルの遠位部を、内腔を通して目標部位まで前進させる工程であって、前記遠位部が膨張可能な第１のバルーンを備える、工程と、
前記第１のバルーンを流体で膨張させる工程と、
前記目標から熱を抽出するために、単一相の冷却液を、流路に沿って前記バルーン・カテーテルを通して前記バルーンまで送る工程とを含む、方法。
【請求項２２】
前記膨張させる工程が、前記第１のバルーンを熱伝導性液体で膨張させることによって行われる、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記流路が、前記バルーンの表面に沿って延在する複数の微細管を備える、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記微細管が、前記第１のバルーンの内側表面に沿って延在する、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
組織を治療するための閉ループ単一相液体冷媒冷凍アブレーション・バルーン・カテーテルシステムであって、
前記液体冷媒を初期圧力及び初期温度で保持する第１の容器と、
前記液体冷媒の圧力を所定の圧力まで上昇させ、このことによって加圧液体冷媒を形成するように動作可能な液体ポンプと、
前記第１の容器に結合される冷凍アブレーション・バルーン・カテーテルであって、前記バルーン・カテーテルが、細長いシャフト、バルーン部材を備える遠位部、並びに前記細長いシャフトを通り前記バルーン部材まで延在する流体供給内腔及び流体戻り内腔を備えており、前記バルーン部材が前記液体冷媒と流体連通し、液体冷媒が前記バルーン部材中に送られると前記バルーン部材が膨張され、液体冷媒が前記バルーン部材から引き出されると前記バルーン部材のサイズが縮小されるようになっており、前記液体冷媒が、気化することなく、前記供給内腔から前記バルーン内へ、且つ前記戻り内腔を通って輸送される、冷凍アブレーション・バルーン・カテーテルと
を備える、システム。
【請求項２６】
前記バルーン・カテーテルと前記第１の容器の間に流体結合される冷却器をさらに備える、請求項２５に記載のシステム。
【請求項２７】
前記バルーン部材が、ポリイミド（カプトン（登録商標））、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン又はテフロン（登録商標））、及びＰＥＴ（ポリエチレン・テレフタレート）から成る群から選択される材料で形成されている、請求項２５に記載のシステム。
【請求項２８】
前記第１の容器が、ハンド・ヘルド型である、請求項２５に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、「Ａｎ  Ｉｍｐｒｏｖｅｄ  Ｃｒｙｏａｂｌａｔｉｏｎ  Ｂａｌｌｏｏｎ  Ｃａｔｈｅｔｅｒ  ｗｉｔｈ  Ｓｉｎｇｌｅ  Ｐｈａｓｅ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｏｏｌａｎｔｓ  ｆｏｒ  Ｉｎｔｒａｖａｓｃｕｌａｒ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」と題された、２０１０年８月２６日に出願された仮特許出願第６１／３７７，１９０号の利益を主張するものである。
【０００２】
本発明は、生体組織を治療するための冷凍アブレーション・システムに関し、より具体的には、冷媒を液体状態で使用する冷凍アブレーション・バルーン・カテーテルに関する。
【背景技術】
【０００３】
冷凍アブレーション療法は、治療すべき目標生体組織を適切に凍結させるために、非常に低い温度及び複雑な冷却システムの適用を必要とする。これらのシステムの多くは、隣接する健康な組織又は臓器のいずれにも望ましくない影響を与えることなく、組織の選択された部分に接触するよう設計された、特定の形状及び寸法を有する冷凍プローブ又はカテーテルを使用する。極度の凍結が、冷凍プローブの遠位端を通って導入されるいくつかの形式の冷媒によって生成される。冷凍プローブのこの部分は、治療すべき目標生体組織と直接熱接触しなければならない。
【０００４】
例えば、液体窒素及び亜酸化窒素型のシステムを含む種々の既知の冷凍アブレーション・システムが存在する。液体窒素は約−２００℃のきわめて望ましい低温を有するが、周囲の温かい生体組織と熱接触する冷凍プローブの遠位凍結区域に液体窒素が導入されると、窒素の温度は沸点（−１９６℃）より高くなり、大気圧では窒素が気化して数百倍の体積に膨張し、冷凍プローブの遠位端から急激に熱を吸収する。この体積の莫大な増加によって、冷凍プローブの内部空間が気体窒素によって「詰まる」場合、結果として「ベーパ・ロック」効果を生じる。冷凍プローブ内の関連する熱交換器システムも、直径を３ｍｍ未満にする必要がある所望のミニチュアサイズのプローブ先端とは互換性がない。加えて、これらのシステムでは、気体窒素は、使用中、単純に大気に直接捨てられ、これは、手術室内の大気中の水分に暴露されると凝縮物の雲を生成し、液体窒素貯蔵タンクの頻繁な補充又は交換を必要とする。
【０００５】
亜酸化窒素及びアルゴンのシステムは、典型的に、冷凍プローブの先端に配置される小さい開口部、絞り、又は他の形式の流れ狭窄部のようなジュール・トムソン膨張要素を用いる加圧ガスの膨張によって冷却を実現する。例えば、典型的な亜酸化窒素システムは、約０．１ＭＰａの出口圧力で約−８５℃〜−６５℃以上の温度に到達するために、気体を約５から５．５ＭＰａに加圧する。アルゴンに関して、同じ０．１ＭＰａの圧力で約−１６０℃の温度は、約２１ＭＰａの初期圧力によって達成される。亜酸化窒素冷却システムは、液体窒素システムによって提供される温度及び冷却力を達成することができない。高圧ガスがプローブ先端のジュール・トムソン（ＪＴ）絞り構成要素又は他の膨張装置に達する場合、室温の高圧ガスの入口は、その入口構成要素を断熱する必要がなくなるので、亜酸化窒素及びアルゴン・ベースの冷却システムはいくつかの利点を有する。しかしながら、不十分に低い動作温度とあいまって初期圧力が比較的高いため、冷凍手術用途は厳しく制限される。加えて、ジュール・トムソン・システムは、典型的に、入ってくる高圧ガスを冷却するために熱交換器を使用し、圧縮ガスを膨張させることによって必要な温度の低下を達成するために、出て行く膨張ガスを使用する。アクティブな先端部分から冷凍プローブのコースに沿った非目標組織の凍結を避けるために、戻ってくる冷たいガスも断熱を必要とする。アルゴン・システムは望ましい冷凍アブレーション温度を達成することができるが、アルゴン・システムは、十分な冷却力を提供せず、非常に高いガス圧力を必要とする。対応するプローブ直径は、ＪＴ冷却のための十分な大容量のガスの流れを可能にするために、現在、多くの用途に必要とされるものよりも大きい約１．５ｍｍＯＤに制限されているため、これらの制限は非常に望ましくない。
【０００６】
他の冷凍アブレーション・システムは、近臨界又は超臨界状態の流体を使用する。このような冷凍アブレーション・システムは、米国特許第７，０８３，６１２号及び第７，２７３，４７９号に記載されている。これらのシステムは、従来のシステムを上回るいくつかの利点を有する。利点は、ガスのような粘度を有する流体から生じる。窒素の臨界点近くに動作条件があることは、システムが、良好な熱容量を依然として提供しながら、上述した望ましくないベーパ・ロックを回避することを可能にする。加えて、このような冷凍システムは、小さいチャネルのプローブを使用することができる。
【０００７】
しかしながら、冷凍アブレーション・システムでの近臨界冷却剤の使用から課題が生じる。特に、近臨界冷却剤は、その臨界点を超えると、依然として窒素の大幅な密度変化がおこる（約８倍）ため、結果として器具の長い予冷時間が必要となる。熱容量は臨界点の近くでのみ高く、システムは、長い予冷時間を必要とするより高い温度では非常に非効率的である。加えて、システムは冷凍プローブを効率的に温めない（又は解凍しない）。加えて、近臨界冷却剤システムは、作成及び点検がより困難な特注の低温ポンプを必要とする。
【０００８】
さらに他の形式の冷凍システムが特許文献に記載されている。米国特許第５，９５７，９６３号、第６，１６１，５４３号、第６，２４１，７２２号、第６，７６７，３４６号、第６，９３６，０４５号と、２００８年１１月１９日に出願された国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０８４００４号とは、展性且つ可撓性の冷凍プローブを記載している。ジュール・トムソン効果と組み合わせて、液体窒素、亜酸化窒素、アルゴン、クリプトン、及び他の冷却剤、又はそれらの様々な組み合わせを供給するための冷凍アブレーション・システムを記載する特許の例としては、米国特許第５，５２０，６８２号、第５，７８７，７１５号、第５，９５６，９５８号、第６，０７４，５７２号、第６，５３０，２３４号及び第６，９８１，３８２号が挙げられる。
【０００９】
種々の低温エネルギーを供給するバルーン・カテーテルが特許文献に記載されている。例えば、特許第６，７３６，８０９号は、動脈瘤の目標組織領域を、予め選択された期間中の温度未満の温度に冷却することによって動脈瘤を治療するための方法に関するものである。方法は、低温に冷却された装置によって血管壁を冷却することによって、血管壁を厚くする、強化する、又はその密度を増すことを伴う。具体的には、熱伝導冷却室を有する装置が動脈瘤の部位に近接して配置され、低温冷却液が、動脈瘤に対して吸熱性冷却を形成するように冷却室の内部に流れるように導かれる。
【００１０】
特許第６，２８３，９５９号も、低温エネルギー供給装置に関するものである。９５９号の特許に記載されている装置は、二酸化炭素（ＣＯ２）を使用し、より高い熱伝導率のために様々なパターンを有する金属バルーン表面を有する。９５９号の特許は、バルーンが破裂した場合にバルーンを満たすためにＣＯ２又は亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）のような非毒性流体を使用することを記載している。９５９号特許は、また、圧力下で優勢な液体混合物を注入し、気化及びガス膨張を可能にすることによって、気化性及びＪＴ冷却の態様を使用することを記載している。加えて、これらのガスは、一般的に、３．４４７ＭＰａ（５００ｐｓｉ）未満の圧力の多くのバルーン及びカテーテルの工学的制約内で機能する。しかしながら、−７８．５℃及び−８８．５℃のそれぞれの沸点を有するＣＯ２及びＮ２Ｏによって、血管内の血管壁と接触するバルーンの表面温度が、約−１０℃より低いいずれかの温度に達することができるかは疑わしい。したがって、動脈を、動脈のバルーンが拡張する程度に開いた状態に保つために必要ななんらかの望ましい「確実な再構築（ｐｏｓｉｔｉｖｅ  ｒｅｍｏｄｅｌｉｎｇ）」が可能であるかは、このステントのような効果を得るために必要な温度は−４０℃未満であることが必要なため、不確実であるか、或いは見込みがない。
【００１１】
加えて、腎動脈に隣接する腎臓神経を切除することによって高血圧症を治療するために神経切除が望まれる場合、神経の再成長の長期間の予防と、血圧に対する永続的な影響とのために、−６０℃未満の温度が必要であるかもしれない。したがって、気化性又はＪＴベースの冷凍システムに必要な物理的限界のため、上記の低温バルーンが生体系内で所望の温度を達成することができるかは、ありそうもなくはないが、不確かである。
【００１２】
上記の８０９号及び９５９号特許は、所望の低温生理的な反応を得るために十分に低い温度を発生するための設計を記載していない。低温の発生が不十分であることは、上記の特許で提案される物理工学的な限界だけでなく冷却機構の物理的限界からも生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】米国特許第７，０８３，６１２号
【特許文献２】米国特許第７，２７３，４７９号
【特許文献３】米国特許第５，９５７，９６３号
【特許文献４】米国特許第６，１６１，５４３号
【特許文献５】米国特許第６，７６７，３４６号
【特許文献６】米国特許第６，２４１，７２２号
【特許文献７】米国特許第６，９３６，０４５号
【特許文献８】国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０８４００４号
【特許文献９】米国特許第５，５２０，６８２号
【特許文献１０】米国特許第５，７８７，７１５号
【特許文献１１】米国特許第５，９５６，９５８号
【特許文献１２】米国特許第６，０７４，５７２号
【特許文献１３】米国特許第６，５３０，２３４号
【特許文献１４】米国特許第６，９８１，３８２号
【特許文献１５】米国特許第６，７３６，８０９号
【特許文献１６】米国特許第６，２８３，９５９号
【特許文献１７】米国特許出願第１２／４２５，９３８号
【特許文献１８】米国特許出願第１２／７７０，５７２号
【特許文献１９】米国特許出願第１２／７５４，４５７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
したがって、上記の欠点を克服する改良された冷凍アブレーション・バルーン・カテーテルが望まれる。
【００１５】
確実な再構築から所望の血管効果を達成するために、隣接する組織又は血管壁中に入るバルーンの表面が数ミリメートル内で−４０℃未満の最小限の温度を達成する改良された冷凍アブレーション・バルーン・カテーテルが望ましい。これは、例えば、動脈瘤の治療上で、そして、腎臓神経切除によって高血圧症を治療するために望ましい。したがって、工学的及び解剖学的制約の範囲内で必要な治療温度を達成する冷凍アブレーション・バルーン・カテーテルの設計が望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
エネルギーを目標組織に供給するための冷凍アブレーション・バルーン・カテーテルは、遠位部を有する細長いシャフトを備える。遠位部は、低温エネルギー供給コアと、エネルギー供給コアの周囲に配置される第１のバルーンとを備える。バルーンは、熱伝導性液体によって膨張され、その結果、バルーンが膨張し、低温エネルギー供給コアが活性化されると、低温エネルギーが、低温エネルギー供給コアから、熱伝導性液体を通って、バルーンの第１の壁を通って、組織に伝導される。
【００１７】
他の実施形態では、低温エネルギー供給コア又はプローブは、複数の微細管を備える。熱伝導性液体は、水、又は、２０℃未満の融解温度を有する液体金属合金であってもよい。他の実施形態では、伝導性液体は金属合金であり、金属合金は、ガリウム及びイリジウムの共晶溶液、或いは、ガリウム、インジウム及びスズの組み合わせの共晶溶液である。
【００１８】
他の実施形態では、バルーンを少なくとも０．６８９５ＭＰａ（１００ｐｓｉ）の圧力に膨張させるために、ポンプが設けられる。第１のバルーンを膨張させるように熱伝導性液体を遠位部に供給するために、ポンプ又は注射器がカテーテルに接続される。
【００１９】
他の実施形態では、バルーンは、好適には非伸長性バルーンである。バルーンに適した材料の例は、ポリイミド材料である。一実施形態では、バルーンは収縮した状態で折り畳まれる。
【００２０】
他の実施形態では、エネルギーを目標組織に供給するための冷凍アブレーション・バルーン・カテーテルは、遠位部を有する細長いシャフトと、遠位部に配置される第１のバルーンとを備える。複数の可撓性供給管が、第１のバルーンの表面に沿って長さ方向に延在する。管は、エネルギーを組織に供給するためのものである。少なくとも１つの戻り管が、遠位部を通って延在し、複数の供給管に流体結合する。複数の供給管は、好適には、冷却液が供給管を通って流れ、組織から熱を抽出し、少なくとも１つの戻り管を通って戻り、流体流路を完成するように、少なくとも１つの戻り管に流体結合される。
【００２１】
他の実施形態では、複数の供給管は、第１のバルーンの内側表面に付着する。他の実施形態では、複数の供給管は、第１のバルーンの外側表面に沿って延在する。
【００２２】
他の実施形態では、冷凍アブレーション・バルーン・カテーテルは、バルーン表面の周囲に円周方向に配置される複数のバルーン領域を備える。複数の可撓性供給管は、供給管の複数の組を備え、供給管の各組は、供給管の１つ又は複数の組が領域固有の冷却を引き起こすように活性化することができるように、バルーン領域のいずれかに対応してもよい。領域は、半球状、四半分、８分の１、或いは他の分数型切片又は部分として形成されてもよい。
【００２３】
本発明の他の実施形態では、第２のバルーンが第１のバルーンを、これらの間に隙間を形成して取り囲む又は包む。複数の供給管は、第１のバルーンと第２のバルーンとの間の隙間内に配置されてもよい。そして、間隙の空間又は隙間は、熱伝導性液体で満たされる。
【００２４】
低温エネルギーを供給する方法は、バルーン・カテーテルの遠位部を、内腔を通して目標の場所に前進させる工程と、バルーンを膨張させる工程と、単一相冷却液を、流路に沿ってバルーン・カテーテルを通してバルーンに送り、組織から熱を抽出する工程とを備える。一実施形態では、膨張させる工程は、熱伝導性液体をバルーンの内部に送ることによって行われる。流路は、バルーンの表面に沿って延在する複数の微細管で構成されてもよい。微細管は、一実施形態ではバルーンの内側表面に沿って延在し、他の実施形態ではバルーンの外側表面に沿って延在する。
【００２５】
本発明の他の実施形態では、組織を治療するための、閉ループ単一相液体冷媒冷凍アブレーション・バルーン・カテーテル・システムは、液体冷媒を初期圧力及び初期温度で保持する容器と、液体ポンプと、容器に結合する冷凍アブレーション・バルーン・カテーテルとを含む。バルーン・カテーテルは、バルーン部材と、バルーン部材が液体冷媒と流体連通するように細長いシャフトを通ってバルーン部材まで延在する流体供給内腔及び流体戻り内腔とを含む。バルーン・カテーテルは、液体冷媒がバルーン部材内に送られると膨張し、液体冷媒がバルーン部材から取り出されるとサイズが縮小するように構成される。好適には、戻り内腔は、第２の容器に流体結合され、これによって、冷媒が輸送されるときに液体冷媒が気化することがない液体冷媒のループを完成する。他の実施形態では、容器はハンド・ヘルド型又は携帯型である。
【００２６】
本発明の説明、目的及び利点は、添付図面と共に以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】冷凍アブレーション・システムで使用される液体冷媒の冷却サイクルに対応する状態図である。
【図２】圧力の関数としての液体窒素の沸点の図である。
【図３Ａ】冷凍アブレーション・システムの一形式の概略図である。
【図３Ｂ】冷凍アブレーション・システムの一形式の概略図である。
【図３Ｃ】冷凍アブレーション・システムの一形式の概略図である。
【図４Ａ】冷凍プローブの遠位部の断面図である。
【図４Ｂ】図４ａに示す遠位先端の拡大図である。
【図４Ｃ】図４ａに示す冷凍プローブの移行部の拡大図である。
【図４Ｄ】図４ａに示す冷凍プローブの端面図である。
【図４Ｅ】冷凍プローブの遠位先端との間で液体冷媒を輸送するための複数の微細管を図示する、線４ｅ−４ｅに沿って取った断面図である。
【図５Ａ】内腔内部の冷凍アブレーション・バルーン・カテーテルの図である。
【図５Ｂ】図５Ａに示すカテーテルの膨張したバルーンの面５Ｂ−５Ｂに対応する断面図である。
【図５Ｃ】図５Ａに示すカテーテルの膨張したバルーンの面５Ｃ−５Ｃに対応する断面図である。
【図５Ｄ】５Ｂ−５Ｂに沿って取った代わりのバルーン・カテーテル設計の断面図である。
【図６Ａ】血管内への挿入のために折り畳まれる収縮したバルーン２０１の図である。
【図６Ｂ】内部に熱伝導性液体２０３を有する膨張したバルーン２０２の図である。
【図７Ａ】表面に複数の微細管が付着した膨張したバルーンの図である。
【図７Ｂ】図７Ａのバルーンの断面図であり、ＳＰＬＣの入ってくる流れを通す管３０１がバルーン３０２の内側表面に配置され、ＳＰＬＣの戻る流れはバルーンの中央部分３０３を通って行く。
【図７Ｃ】バルーンの断面図であり、ＳＰＬＣの入ってくる流れを通す管３０１がバルーン３０２の外側表面に配置され、ＳＰＬＣの戻る流れはバルーンの中央部分３０３を通って行く。
【図８Ａ】内側バルーンの内部に多管冷却部を有する二重バルーン冷凍アブレーション・バルーン・カテーテルの図である。
【図８Ｂ】バルーンの内部でＳＰＬＣ４０２を循環させることによって直接冷却される二重バルーン冷凍アブレーション・バルーン・カテーテルの図である。
【図９Ａ】冷却ラインがある構成でバルーン壁に付着されている二重バルーン冷凍アブレーション・バルーン・カテーテルの図である。
【図９Ｂ】冷却ラインがある構成でバルーン壁に付着されている二重バルーン冷凍アブレーション・バルーン・カテーテルの図である。
【図９Ｃ】冷却ラインがある構成でバルーン壁に付着されている二重バルーン冷凍アブレーション・バルーン・カテーテルの図である。
【図９Ｄ】冷却ラインがある構成でバルーン壁に付着されている二重バルーン冷凍アブレーション・バルーン・カテーテルの図である。
【図１０】膨張媒体のためにＳＰＬＣ媒体を使用するバルーン・カテーテル膨張システムの図である。
【図１１Ａ】バルーンの外側に温度を測定するための熱電対を有する冷凍アブレーション・バルーン・カテーテルの断面図である。
【図１１Ｂ】種々の熱伝導媒体に関する図１１Ａに示すバルーン・カテーテルの時間に対する温度を示すプロットである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明を詳細に説明する前に、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、説明する本発明には種々の変更及び修正を行うことができ、同等物は置換されてもよいため、本発明は、本明細書に記載された特定の変形例に限定されないことを理解すべきである。本開示を読めば当業者には明らかなように、本明細書で説明し例示する個々の実施形態は、本発明の範囲又は趣旨から逸脱することなく、他のいくつかの実施形態の任意のものの特徴から容易に分離してもよく、或いはそれらの特徴と結合してもよい個別の構成要素と特徴を有する。加えて、本発明の目的、趣旨又は範囲に、特定の状況、材料、物質の組成、プロセス、プロセス行為、又は工程を適合させるために、多くの修正を行うことができる。すべてのこのような修正は、本明細書の特許請求の範囲内にあるものとする。
【００２９】
本明細書に記載の方法は、記載されたイベントの順序だけでなく、記載されたイベントの論理的に可能な任意の順序で実行されてもよい。さらに、値の範囲が与えられる場合、その範囲の上限及び下限の間のすべての間にある値と、その記載された範囲内の任意の他の記載された値又は間にある値とが、本発明に包含されることを理解されたい。また、記載された本発明の変形例の任意の最適な特徴は、独立して、又は、本明細書に記載された任意の１つ又は複数の特徴と組み合わせて記載され、請求されてもよいと考えられる。
【００３０】
本明細書に記載されるすべての既存の主題（例えば、文献、特許、特許出願及びハードウェア）は、主題が本発明の主題と対立する可能性がある場合（その場合、本明細書にあるものが優先されることになる）を除いて、参照によりその全体が本明細書に含まれる。参照される項目は、本出願の出願日前のそれらの開示のためにのみ用意される。本明細書中の何も、本発明が先行発明のためにそのような材料に先行する権利がないことの承認として解釈すべできはない。
【００３１】
単数の項目への参照は、複数の同じ項目が存在する可能性を含む。より具体的には、本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される単数形「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、「前記（ｓａｉｄ）」及び「その（ｔｈｅ）」は、文脈が明確に指示しない限り複数の指示物を含む。さらに、特許請求の範囲は、任意の要素を除外するように書かれるかもしれないことに留意されたい。このように、この記述は、請求項の要素の詳述に関連して、「単に」、「のみ」等のような排他的な用語の使用、又は、「否定的な」制限の使用に先立つ基準として機能することを意図している。また、特に定めない限り、本明細書で使用されるすべての技術用語及び科学用語は、本発明が属する技術の当業者によって通常理解されるのと同じ意味を有することを理解されたい。
【００３２】
冷凍アブレーション治療のための冷却システムは、例えば、冷凍アブレーション・バルーン・カテーテル又は冷凍プローブのような冷凍装置の遠位端の確実な冷却を提供するために、低圧且つ極低温の液体冷媒を使用する。冷凍装置の多管遠位端と組み合わせる冷却手段としての液体冷媒の使用は、冷媒気化の必要性を取り除き、冷凍アブレーション手順を大幅に簡素化する。
【００３３】
低圧且つ極低温の冷媒の使用の一実例を図１Ａに示す。具体的には、約−１５０℃の融解温度を有するＲ２１８冷媒（オクタフルオロプロパン）の状態図を示す。図１Ａの図の軸は、Ｒ２１８冷媒の圧力Ｐ及び温度Ｔに対応し、固体状態、液体状態及び気体状態が共存する点（Ｐ，Ｔ）の軌跡を描く相線１１及び１２を含む。Ｒ２１８を本実施形態に関連して示すが、本発明は他の液体冷媒の使用を含んでもよい。
【００３４】
図１Ａの点Ａでは、冷媒は、貯蔵タンク又は容器内で「気液」平衡状態にある。それは、約０．４ＭＰａの初期圧力Ｐ０で、環境の又はそれよりわずかに低いＴ０の温度を有する。閉ループ・サイクル又は冷媒流路は、液体冷媒が容器又は貯蔵タンクを出る点から始まる。冷却サイクル全体を通じて冷媒を液体状態のままにし、冷却剤を冷凍プローブ又はカテーテルを通して流すために必要な圧力を提供するために、約０．７から１．０ＭＰａまでの範囲（本実例では約０．９ＭＰａ）で、わずかに高い圧力に維持される。これは、図１Ａの点Ｂに対応する。点Ｂは、Ｒ２１８冷媒の液体領域にある。さらに、液体は、（それに限定されないが冷却器（Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｏｒ）のような）冷却装置によって、点Ｂから点Ｃへ温度Ｔｍｉｎに冷却され、それは、図１Ａにおいて経路１３によって示されている。この温度は、高い圧力において、その凍結温度より幾分高く（暖かく）なる。
【００３５】
点Ｃの冷たい液体冷媒は冷凍アブレーション治療のために使用され、治療すべき生体組織と熱接触している冷凍装置の遠位端に導かれる。この熱接触は、点Ｃから点Ｄへ、圧力低下と同時に、液体冷媒の温度上昇を結果として生じ、それは、冷凍プローブのマイクロチャネル遠位端の流体力学的抵抗（インピーダンス）によって引き起こされる。戻る液体の温度は、その環境に起因して上昇する。具体的には、周囲の環境との熱伝達に起因して、且つ、装置、例えば、逆止弁によって維持されるわずかに上昇した圧力（点Ａ＊）によって、温度が上昇する。約６ｋＰＡの小さい圧力低下が、液体冷媒を貯蔵タンクに戻す戻りラインで液相状態を維持するために望ましい。最後に、サイクル又は流路は、液体冷却剤が貯蔵タンクに入る点で完了する。液体冷媒の再入は、再び図１Ａの点Ａに対応する容器のポート又は入口穴を介してもよい。上記の冷却サイクルは、必要に応じて連続的に繰り返されてもよい。
【００３６】
液体を冷却するために、例えば、温度調節装置を有するパルス管冷却器（ＰＴＲ）のような冷却器を使用することができる。
【００３７】
いくつかの実例では、冷却装置又は冷却器は、加圧された液体窒素（その圧力に応じて所定の温度Ｔｍｉｎを有する）の中に沈められた熱交換器であってもよい。圧力は、約１．０から３．０ＭＰａの範囲であってもよい。液体窒素を、液体アルゴン又はクリプトンで置き換えることができる。これらの場合では、所定の温度Ｔｍｉｎは、約０．１から０．７ＭＰａと同程度の低さの圧力で得られることとなる。液体窒素の「圧力Ｐ−温度Ｔ」図の実例が、図２に示されており、図２は、液体冷媒の必要な所定の温度Ｔｍｉｎと、対応する圧力とを画定する。
【００３８】
冷凍アブレーション治療用の冷却システムを図３Ａに模式的に示し、容器３０内の初期圧力Ｐ０の液体冷媒は、環境の温度Ｔ０の下で液体ポンプ３１によって圧縮される。冷媒を気化さることに続いて蒸気を高圧縮することによって冷却が達成される典型的な閉じた冷却サイクルとは対照的に、このポンプは、非圧縮性液体を駆動するため、サイズをきわめて小さくすることができる。
【００３９】
さらに、液体冷媒は、コイル部３３を通して冷却器３２内に輸送され、コイル部３３は、ボイル・オフ（ｂｏｉｌ  ｏｆｆ）冷却剤３４、３５内に沈められており、ボイル・オフ冷却剤３４、３５は、輸送ライン３６によって供給され、逆止弁３７によって所定の圧力下で維持される。
【００４０】
ボイル・オフ冷却剤は、所定の温度Ｔｍｉｎを有する。冷却器３２のコイル部３３が、可撓性遠位端３１１の多管入口流体輸送微細管に流体接続されており、最も低い動作温度Ｔｍｉｎを有する冷たい液体冷媒が、真空空間３１０を形成する真空シェル３９によってカプセル化された低温入力ライン３８を通って、冷凍プローブの遠位端３１１の中へ流れるようになっている。流体輸送微細管の端部に配置されたエンド・キャップ３１２は、入口流体輸送微細管から出口流体輸送微細管への流体輸送を可能にし、出口流体輸送微細管は、戻る液体冷媒を含む。戻る液体冷媒は、その後、逆止弁３１３を通過し、逆止弁３１３は、戻る冷媒の圧力を、初期圧力Ｐ０よりわずか上に低下させることを目的とする。最後に、冷媒は、ポート又は開口部３１５を通って容器３０に再び入り、液体冷媒の流路を完成する。システムは、冷媒の連続した流れを提供し、図３Ａの経路Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ａ＊−Ａは、図１Ａに示す相の物理的位置に対応する。冷媒は、冷媒が開口部３１７を通って容器から離れる点から、冷媒が開口部３１５を通って貯蔵タンク又は容器に戻る点までの流路又はサイクル全体に沿って、その液体状態を維持する。
【００４１】
液体冷媒を使用する閉ループ冷凍プローブの一例は、２００９年４月１７日に出願され、「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｃｒｙｏａｂｌａｔｉｏｎ  Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ」と題された特許出願第１２／４２５，９３８号に記載されている。
【００４２】
好適には、説明したプロセスの最小限達成可能な温度Ｔｍｉｎは、使用すべき液体冷媒の凍結温度より低くすべきではない。冷凍手術での多くの実際的な用途では、冷凍プローブの遠位端の温度は、冷凍アブレーション手順を効果的に行うために、少なくとも−１００℃以下でなければならず、より好適には−１４０℃以下でなければならない。本発明で使用するための非毒性液体冷媒の非限定的な例を、以下の表１に記載する。これらは、約−１５０℃以下の通常の凍結温度を有する。
【００４３】
【表１】
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【００４４】
極低温輸送容器は、図３Ｂ〜３Ｃに示すような保護絶縁シェルを有するハンド・ヘルド小型容器として設計されてもよい。極低温容器は、いくつかのカートリッジとして配置されてもよい。例えば、図３Ｂを参照して、低温液体冷媒１２をドッキング・ステーション内に配置された断熱極低温容器１３ｂ、１３ｃに供給してもよく、ドッキング・ステーションは、チャンバ１４の形態であってもよい。容器は、冷却器ライン１１４を介して冷却器に流体接続される。容器１３の各々は、冷却器ライン１１４に着脱可能に流体接続するためのコネクタ１２０を有する。いくつかの実例でのライン１１４は、新しい冷却された液体を供給し、温かい液体を除去するために、２つ以上の内腔を含んでもよい。ラインは、容器に接続される。コネクタの例は、液密ねじ式ニップルである。しかしながら、コネクタの他の手段を用いてもよい。
【００４５】
図３Ｂは、冷凍プローブ２１０と流体連通して取り付けられる容器１３ａ、１３ｄも示す。具体的には、冷凍プローブの入口ライン１６が容器１３ａに流体結合される。液体冷媒を加圧し、液体冷媒を容器１３ａから冷凍プローブ先端部１５に動かすために、液体ポンプ１７が冷媒流路に沿って配置される。他の実施形態では、ポンプは、２１０システム内の他の場所に配置されてもよい。戻りライン１９は、液体冷媒を、遠位部１５からプローブの近位端に向けて、最終的には受け取り容器１３ｄに輸送する。
【００４６】
図３Ｂは、断熱材１８を有する冷凍プローブも示す。断熱材１８は、入口ライン１６及び戻りライン１９を取り囲み、これらが周囲の健康な組織に熱的損傷を引き起こすことから熱的に遮断する。断熱材１８は、真空シェル、又は、低い熱伝導率係数を有するコーティングのような他の形式の断熱材の形態であってもよい。
【００４７】
空になった極低温容器１３ａは、図３Ｂに示す入口ライン１６から分離され、図３Ｃに示す冷凍プローブ２１０の戻りライン１９に接続される。冷凍プローブから放出された温かい液体冷媒で満たされている容器１３ｄは、チャンバ１４内に配置又はドッキングされる。新たに装填された極低温容器１３ｂは、次に入口ライン１６に接続され、図３Ｃに示すような極低温供給容器になる。
【００４８】
このように、容器１３ａ、ｂ、ｃ、ｄの各々は、便利な交換可能な方法で、装填され、消耗され（使用され）、補充され、ドッキング・ステーションに戻される。この実施形態で示す容器は、形状及び寸法が同一である。
【００４９】
ドッキング・ステーション及び携帯用容器を使用するＳＰＬＣシステムのさらなる詳細は、２０１０年４月２９日に出願された米国特許出願第１２／７７０，５７２号に記載されている。
【００５０】
図４ａを参照すると、冷凍プローブの遠位部４００が示されている。遠位部４００は、複数の管４４０、４４２で構成された低温エネルギー供給コア部を含む。
【００５１】
図４ｃ及び図４ｅに関連して、遠位部４００は、２組の管、入口流体輸送微細管４４０及び出口流体輸送微細管４４２を含む。入口流体輸送管４４０は、液体冷媒を冷凍プローブの遠位部に導き、プローブの近傍の組織を治療するための低温エネルギー供給領域（又はコア）を形成する。これらの冷却（又は活性）微細管は、環状構成で示されている。出口流体輸送（又は戻り）微細管４４２は、液体冷媒を目標部位から離れる方向に導く。
【００５２】
図４ｂは、図４ａに示すエネルギー供給部の遠位端４００の拡大図である。エンド・キャップ４４３が、入口微細管４４０の端部と出口微細管４４２の端部とに配置され、流体遷移室４４４を画定する。遷移室４４４は、入口流体輸送微細管と出口流体輸送微細管との間の流体密接続を提供する。エンド・キャップは、粘着剤又は接着剤によって固定され、流体密化される。一実施形態では、プラグ４４８を遠位部に取り付けるためにブッシング４４６が使用される。他の製造技術が、構成要素を形成し、これらを相互接続するために用いられてもよく、依然として本発明の範囲内であることが意図される。
【００５３】
図４ｃは、遷移領域４５０の拡大図を示し、遷移領域４５０では、複数の冷却微細管４４０が１つ又は複数のより大きい入口通路４６０に流体結合され、戻り微細管が１つ又は複数のより大きい戻り通路４５２に流体結合される。戻りラインは、最終的に、液体冷媒を、例えば図３Ａで上述した容器３０のような冷却剤源又は容器に戻すように導き、したがって、冷却剤を気化させる又は逃がすことなしに、液体冷却剤の流路又はループを完了する。
【００５４】
入口ライン４６０は断熱されてもよい。断熱は、コーティング、及び断熱材で形成された層で行ってもよい。好適な断熱構成は、入口ラインを取り囲む真空の空間、すなわち真空層を設けることを含む。
【００５５】
流体輸送微細管は、種々の材料で形成することができる。強固な微細管に適した材料は、焼き戻されたステンレス鋼を含む。可撓性微細管に適した材料は、ポリイミド（例えば、デュポン社のカプトン（登録商標）ポリイミド）を含むが、これに限定されない。本明細書で使用される可撓性とは、過剰な力を加えることなく、且つ、破砕する又は重大な性能低下を結果として生じることなく、冷凍プローブの多管遠位端をユーザが望む方向に曲げることができるということを指すことが意図される。これは、湾曲した組織構造に対して冷凍プローブの遠位部を操作するのに役立つ。
【００５６】
可撓性微細管は、−２００℃から周囲温度までの温度の全範囲で可撓性を維持する材料で形成することができる。−２００℃から１００℃までの温度の範囲内で可撓性を維持する材料を選択することができる。このような材料の一例は、ポリイミドである。
【００５７】
流体輸送微細管の寸法は変化してもよい。流体輸送微細管の各々は、好適には約０．０５ｍｍと２．０ｍｍとの間、より好適には約０．１ｍｍと１ｍｍとの間、最も好適には約０．２ｍｍと０．５ｍｍとの間の範囲内の内径を有する。各々の流体輸送微細管は、好適には約０．０１ｍｍと０．３ｍｍとの間、より好適には約０．０２ｍｍと０．１ｍｍとの間の範囲内の壁厚を有する。
【００５８】
氷形（ｉｃｅ  ｓｈａｐｅ）が、冷凍プローブの多管遠位端の周囲に形成される。例えば、曲線、円弧、又は完全なループを含む所望の向きに遠位端を曲げることによって、氷形を所望の形状に形成することができる。可撓性多管プローブは、複雑なループが形成されることを含む複雑な曲げ動作を可能にする。冷凍アブレーション多管プローブのさらなる詳細は、２０１０年４月４日に出願された米国特許出願第１２／７５４，４５７号に記載されている。
【００５９】
図５Ａに関連して、冷凍アブレーション・バルーン・カテーテルが、血管、気道、又は他の管状器官のような内腔１０１内に示されている。カテーテルは、当業者には知られているように、カテーテルの近位端を操作することによって、内腔に沿って特定の場所に前進させることができる。一実施形態では、図５Ａに示すように、カテーテル１００はガイドワイヤ１０５を覆って配置される。ガイドワイヤ内腔１０８は、図５Ｃに示すように、ガイドワイヤを摺動可能に受け入れるような大きさである。しかしながら、本発明は、特許請求の範囲に明示的に記載されている場合を除いて、ガイドワイヤを必要とするようには限定されないことを理解すべきである。
【００６０】
図５Ａに示すように、カテーテルの遠位部はバルーン１０２を備える。バルーン１０２は、１つ又は複数の冷凍管１０４を包む又は取り囲む。好適には、バルーン・カテーテル１００は、複数の供給管１０６及び戻り管１０７を、図５Ｂ、５Ｃに示すように同心配置で含む。供給管１０６は、戻り管１０７を同心円状に取り囲む束１０４の外側周囲に示されている。微細管は特定の配置で示されているが、それらの順序又は配置は変化してもよい。例えば、微細管は、織り、組物、又は撚った束に配置してもよい。
【００６１】
図５Ｄは、他のバルーン・カテーテル設計を示し、具体的には、低温エネルギー・コアは、冷却剤を先端に供給するための唯一の内腔と、冷却剤を戻すための１つの戻り内腔とを有する。バルーン・カテーテルは、図示されていないが、図５Ｃに示したのと同様のガイド・ワイヤ・チャネル１０８を有してもよい。
【００６２】
バルーンを、接着剤、熱、又は他の技術を使用してカテーテルの遠位部に取り付けることができる。一実施形態では、バルーンを遠位部に取り付けるために、ブッシングが使用される。他の製造技術が、構成要素を形成し、これらを相互接続するために用いられてもよく、依然として本発明の範囲内であることが意図される。
【００６３】
バルーン又はシース１０２を、バルーン・カテーテルの圧力上限を超えない熱伝導性液体、ゲル、超流体、ガス、又は金属のような流体１０９によって膨張させることができる。熱伝導する液体の例は、水と、例えば、０．９％塩化ナトリウムの食塩水のような無毒の塩類溶液とを含むが、これらに限定されない。
【００６４】
カテーテルを通って延在する流体膨張内腔は、バルーンと流体連通する少なくとも１つの遠位ポートを含む。流体膨張内腔は、流体を受け入れるための近位ポートも含む。例えば、流体膨張内腔の近位ポートは、ルアー・ロックを介して注射器、ポンプ、又は他の流体源（図示せず）に接続され、熱伝導性液体で、バルーン又はシースを収縮させ（縮小させ）、および、膨張させる（拡大させる）ことが可能である。
【００６５】
バルーン・カテーテルが例えば図５Ａ及び６Ｂに示すように完全に膨張すると、ＳＰＬＣは、多管１０４を通して冷媒を流すことができる。ＳＰＬＣを、その初期温度を−９０℃未満として、バルーンを満たす熱伝導性液体１０９、２０３と良好に熱接触する多管部１０４を通して循環させることによって、冷却が達成される。理論に束縛されるものではないが、冷凍アブレーション・バルーン・カテーテルは、図４に関連して上述した冷凍プローブと異なって、熱を伝達することに注意されたい。具体的には、図４に示す冷凍プローブに関連して上述したように組織から熱を直接抽出する代わりに、図５の冷凍アブレーション・バルーン・カテーテルは、カテーテルのバルーン部分を膨張させるために使用される媒体１０９から熱を伝達又は抽出する。この媒体から熱を抽出することによって、バルーン・カテーテルの表面全体が、組織から熱を抽出するように作用する。特定の用途で、これは有利である。
【００６６】
図７Ａ〜７Ｃは、冷媒（好適にはＳＰＬＣ）が通って流れる微細管３０１、３０３を有する他の冷凍アブレーション・バルーン・カテーテル３００を示す。しかしながら、上記図５〜６に示す実施形態とは異なり、微細管を、バルーン・カテーテル壁３０２の内側（図７Ｂ）又は外側（図７Ｃ）に配列されて（例えば、付着されて）いるということが示されている。
【００６７】
微細管は、好適には、バルーンの周囲又は円周の周りに均等に配置される。バルーンの周囲に配置される微細管の数は、広範に変化させてもよい。一実施形態では、図７Ｃに示すように、１０から２０、より好適には１５から２０の微細管が存在する。他の実施形態では、微細管の数は、連続する管の層がバルーンの外側表面の外側の周りに形成されれば十分である。
【００６８】
図８Ａは、多管内部エネルギー供給コア４０１を有する二重バルーン冷凍アブレーション・カテーテル４００の例示である。エネルギー供給コア４０１は、図５の多管設計に関連して上述したような１つ又は複数の微細管を備える。
【００６９】
図８Ｂは、他の二重バルーン冷凍アブレーション・バルーン・カテーテルの例示である。しかしながら、図８Ａの実施形態、及び、バルーン内の熱伝導性液体を冷却するためにエネルギー供給コアを使用するのとは異なり、バルーンは、単一相の液体冷却剤で直接満たされる。
【００７０】
このようなシステムは、初期圧力及び初期温度で液体冷媒を保持するための容器と、液体ポンプと、容器に結合される冷凍アブレーション二重バルーン・カテーテルとを備えてもよい。
【００７１】
バルーン部材が液体冷媒と流体連通するように、細長いシャフトを通ってバルーン部材まで延在する流体供給内腔及び流体戻り内腔を設けてもよい。
【００７２】
バルーン・カテーテルは、液体冷媒がバルーン部材内に送られると拡大し、液体冷媒がバルーン部材から取り出されるとサイズが減少するように構成される。好適には、戻り内腔は、第２の容器に流体結合され、これによって、冷媒が輸送されるときに液体冷媒が気化することがない液体冷媒のループを完成する。本発明の一実施形態では、容器はハンド・ヘルド型又は携帯型である。他の実施形態では、シャフトは硬い。
【００７３】
二重バルーンは、種々の形状で拡大してもよい。形状の一実例を図８Ｂに示す。
【００７４】
図９Ａ〜９Ｄは、２つ以上のシース層を備える他の冷凍アブレーション・バルーン・カテーテルを示す。熱供給微細管５０１が、第１のバルーンすなわち内側のバルーン５０１の内部に配置されて示されており（図９Ｂ）、或いは、第１のバルーン５０１の壁と第２のバルーン５０２の壁との間に配置されて示されている（図９Ｃ）。熱伝導性液体５０３は、好適にはバルーン層間の隙間内に配置される。加えて、熱供給微細管５０１は、第２のすなわち外側のバルーン部材５０２の外側に配置されてもよい（図９Ｄ）。したがって、バルーン・カテーテルが膨張すると、微細管は組織に直接押し付けられ、または、バルーン・カテーテルの壁のみが直接接触することが妨げられ、これによって冷却効率が向上する。
【００７５】
図１０は、バルーン・カテーテル６０１の膨張システムを示す。バルーンの膨張は、コネクタ６０４内の所定のバルーン膨張ラインに取り付けられた小型液体ポンプ６０３（又は注射器）を使用して、バルーン６０２内部に熱伝導性液体を圧送することによって達成される。熱伝導性液体は、周囲温度及び圧力で容器６０５内部に格納されてもよい。バルーン６０２を収縮させるために、液体ポンプ６０３が逆転される。
【００７６】
ＳＰＬＣは、上述したようにバルーン６０２内で低温エネルギー供給コアに循環する。ＳＰＬＣは、例えば、コネクタ６０４の所定の冷却剤ラインを通して供給され、戻される。
【００７７】
バルーンは、−２００℃から＋１００℃までの温度範囲に耐えることができる材料で形成されてもよい。加えて、バルーンは、３．４４７ＭＰａ（５００ｐｓｉ）までの圧力に耐えることができる材料で形成されてもよい。材料の非限定的な一例は、ポリイミド（デュポンのカプトン（登録商標））である。
【００７８】
また、冷凍アブレーション・バルーン・カテーテル１００の形状を、実質的に細長い又は円筒形、及び先細り形状として示しているが、その寸法及び形状は大きく変化させてもよく、以下にさらに説明するように、特定の用途又は治療のために適合させることができる。
【００７９】
図１１Ａは、種々の熱伝導性液体６４０及び／又は言及した微細管の内部構成をテストするための冷凍アブレーション・バルーン構成を示す。示した構成は、２．２ｍｍの多管冷凍プローブ内部６３０を有する７ｍｍの直径のポリイミド・バルーン６２０を含む。
【００８０】
３つの熱電対６１０が、バルーンの外側表面の温度を時間の関数として測定するために、バルーンの外側表面に取り付けられた。バルーンの内部空間は、熱伝導性液体６４０で満たされた。膨張したバルーンを、次に、室温の超音波ゲル中に沈めた。
【００８１】
水６６０と、室温の液体金属であるガリウム−インジウム共晶合金６５０とによって満たされたときの、バルーンの平均表面温度（３つの熱電対の測定値の平均）を表すプロットを図１１Ｂに示す。５０秒後、ガリウム−インジウム合金は、約−９０℃（水６５０より約２０℃低い）まで温度が低下し続けたため、液体金属はより速く、より迅速な冷却（アブレーション時間）を可能にすることがわかる。
【００８２】
上述した装置は、心臓の外部及び内部の用途、内視鏡用途、外科用器具、導管内用途、皮下及び表面の皮膚科学的用途、放射線学的用途、他を含むがこれらに限定されない多種多様な診断的及び治療的用途を有する。
【００８３】
高血圧症に関して、例えば、冷凍アブレーション・バルーンを、腎動脈を除神経するために使用してもよい。バルーン・カテーテルの遠位部は、鼠径部に始まる大動脈を通って腎動脈内に前進させられる。バルーンは、動脈の壁を通って動脈の壁の中及び／又は周囲の神経を切除する／殺す低温液体によって膨張される。持続性の神経破壊／非機能化を生じさせるために、単一又は複数の凍結／膨張サイクルのいずれでも、−２０℃と−１５０℃との間の低温がカテーテルによって用いられる。
【００８４】
末梢血管疾患又は冠状動脈疾患に関連して、部分的に閉じた動脈をバルーンの拡大によって再び開くために、バルーンを独立した適用で（例えば、ステントなしで）使用してもよい。具体的には、ガイドワイヤを、蛍光透視下で又は他の方法で目標病巣へ誘導する。バルーン・カテーテルは、部位に導かれたワイヤ又は他の手段上を追跡することができる。バルーンの先端は、病巣を通って延びる。バルーンは拡大される。本明細書に記載の冷凍バルーンは、動脈を、単一又は複数の凍結サイクルで、−２０℃から−１５０℃までの範囲で低温に冷却し、再狭窄を結果として生じる細胞性及び生化学的な反応を減少又は除去すると同時に、確実な再構築（すなわち、より大きい中央内腔直径及び実際の動脈全体）をもたらす。加えて、バルーンを、レーザーのような他の技術と組み合わせて使用することができ、レーザーは、上述したバルーンが治療部位を冷却するために使用された後に動脈を開き、再狭窄を防ぐだけでなく、「ステントのような」効果も有する。
【００８５】
喘息に関連して、喘息持ちの個人は、一般に、肺の気道を取り囲む厚い筋肉を有し、その結果、彼らは容易に痙攣／狭窄になると考えられている。上述したバルーンを、肺内の気道又は気管支内に前進させ、痙攣を結果として生じる筋肉自身を減少させる（すなわち、萎縮を引き起こす）ように、肺内の気管支又は気管支層を凍結するために使用してもよい。上述したバルーンは、筋肉の十分な弱体化／萎縮／壊死を結果として生じるのに十分な深い等温線を形成するように作用する。好適には、低温エネルギーを、気道反応性亢進の領域内に周辺を取り巻くように供給する。
【００８６】
睡眠時無呼吸は、睡眠時に呼吸の邪魔になる喉領域の過剰な組織、及び／又は、制限された又は狭い気道によって引き起こされる。過剰な組織は、一般に、冷凍針によって治療されるが、上述したバルーン・カテーテルは、必要に応じて直接的な圧力を軟口蓋に加えることができる（バレットのものとＥＮＴも参照されたい）。本明細書に記載したバルーンによれば、バルーンは、喉領域内に前進し、拡張し、次に、組織を切除するために低温エネルギーが適用される。
【００８７】
バレット食道は、食道の壁被膜の前癌又は癌腫である。本明細書に記載した冷凍バルーンを、食道の患部に前進させる。バルーンは、望ましくない腫瘍を切除する／殺すために、壁の患部を凍結させるように活性化される。これは、腫瘍を完全に切除するために必要な氷の深さを形成するように作用する。バルーンの半分又は断片のような一切れのパイ状の部分に、円柱又は球の形状の完全な３６０度のバルーンを含む種々の形状のバルーンが届けられてもよい。これは、拡張可能なバルーンを、単にその冷たくなる円周の４分の１のみで押し、したがって、内腔円周の残りの正常な組織を残す上で必要な組織領域のみに接触するようにすることによって、円周の一部（例えば、１２時から３時）のみの治療を可能にする。バルーンは、予め整形された非伸長性の変形形態であってもよい。
【００８８】
前述したバルーン・カテーテルを、喉頭、咽頭、鼻腔、口腔、耳管、及び関連する通路内の耳、鼻及び喉（ＥＮＴ）障害を治療するために使用することもできる。本明細書に記載したバルーンを、壁の組織を切除することによって、腫瘍（良性又は癌）を治療するために使用することもできる。追加の用途は、通路を開くことである。完全、半円筒形／球形、又は分画バルーン構成は、低温エネルギーを特定の領域に適用することを可能にし、依然として、多くのサイズの病巣をカバーするために十分に大きい表面積を有する。
【００８９】
加えて、これら及び他の管腔内のバルーン用途は（上述した血管内とは対照的に）、可撓性カテーテルよりも、硬いシャフト付き装置上で構成されてもよい。このようにして、医師は、これらのバルーンの適用と、内腔の必要な部分内の圧力の関連配置とをより直接的に制御することができる。
【００９０】
上述したバルーン・カテーテルを、肺／気管／気管支／軟骨通路、及び他の肺動脈弁区内の気道の壁に沿った腫瘍／斑（良性又は癌）を治療するような、肺の治療処置に使用することもできる。
【００９１】
膀胱に関連して、膀胱の壁被膜上又は内に腫瘍／斑が存在するかもしれない。本明細書に記載のバルーンを部位に前進させることができ、バルーンは、拡張され、不必要な腫瘍を切除する／殺すために、壁の患部を凍結させるために使用される。上述した低温エネルギーは、腫瘍を完全に切除するのに必要な氷の深さを形成するように作用する。
【００９２】
腸管の壁被膜上又は内に腫瘍／斑が存在するかもしれない。バルーンは、不必要な腫瘍を切除する／殺すために、壁の患部を凍結させるために使用される。この技術は、腫瘍を完全に切除するのに必要な氷の深さを形成することができる。
【００９３】
卵管、子宮頸部、及び子宮の治療を含む女性の健康用途に関連して、バルーンを患部に前進させ、拡張させることができる。バルーンは、場合によって、管又は壁上の組織を切除することによって、斑、腫瘍（良性又は癌）を治療するために使用される。追加の用途は、管を開くことである。
【００９４】
子宮内膜に関連して、本明細書に記載したバルーンを、過度の出血を止めるために、壁の被膜を切除するために使用することができる。これは、子宮摘出に代わるものを表している。
【００９５】
加えて、本明細書に記載のバルーン・カテーテルを、獣医学用途に関連して使用することができる。バルーンを動物の患部又は目標領域に前進させ、バルーンが膨張し、上述したように、目標を切除するために低温エネルギーが適用される。上記手順の多数の変形を、動物の特定の種類に適切であるように行うことができる。
【００９６】
本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなしに、いくつかの変形及び修正を本発明に行うことができることが理解されよう。
【図２】
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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４Ｅ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１】
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【図１１Ｂ】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年3月7日(2013.3.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標組織にエネルギーを供給するための冷凍アブレーション・バルーン・カテーテルであって、
遠位部及び遠位先端を有し、前記遠位部が低温エネルギー供給コアを備える、細長いシャフトと、
前記遠位部内に位置し、前記低温エネルギー供給コアの周囲に配置される第１のバルーンであって、前記第１のバルーンが、減少した直径を有する第１の状態、及び直径が拡大した形状を有し、少なくとも部分的に熱伝導性液体で満たされている第２の状態を備えており、前記バルーンが前記第２の状態であって、前記低温エネルギー供給コアが活性化されている場合、冷たさが、前記低温エネルギー供給コアから、前記熱伝導性液体を通って、前記バルーンの第１の壁を通って、前記組織に熱伝導されるようになっている、第１のバルーンと
を備える、冷凍アブレーション・バルーン・カテーテル。
【請求項２】
エネルギーを目標組織に供給する冷凍アブレーション・バルーン・カテーテルであって、
遠位部及び遠位先端を有する細長いシャフトと、
前記遠位部内に位置する拡張可能な第１のバルーンと、
前記第１のバルーンの表面に沿って長手方向に延在し、前記組織にエネルギーを供給するための複数の可撓性供給管と、
前記遠位部を通って延在し、前記複数の供給管に流体結合される少なくとも１つの戻り管であって、冷却液が前記供給管を通って流れ、前記組織から熱を抽出し、前記少なくとも１つの戻り管を通って戻り、液体流路を完成するように、前記複数の供給管が前記少なくとも１つの戻り管に流体結合される、少なくとも１つの戻り管と
を備える、冷凍アブレーション・バルーン・カテーテル。
【請求項３】
低温エネルギーを目標に供給するための方法であって、
バルーン・カテーテルの遠位部を、内腔を通して目標部位まで前進させる工程であって、前記遠位部が膨張可能な第１のバルーンを備える、工程と、
前記第１のバルーンを流体で膨張させる工程と、
前記目標から熱を抽出するために、単一相の冷却液を、流路に沿って前記バルーン・カテーテルを通して前記バルーンまで送る工程とを含む、方法。
【請求項４】
組織を治療するための閉ループ単一相液体冷媒冷凍アブレーション・バルーン・カテーテルシステムであって、
前記液体冷媒を初期圧力及び初期温度で保持する第１の容器と、
前記液体冷媒の圧力を所定の圧力まで上昇させ、このことによって加圧液体冷媒を形成するように動作可能な液体ポンプと、
前記第１の容器に結合される冷凍アブレーション・バルーン・カテーテルであって、前記バルーン・カテーテルが、細長いシャフト、バルーン部材を備える遠位部、並びに前記細長いシャフトを通り前記バルーン部材まで延在する流体供給内腔及び流体戻り内腔を備えており、前記バルーン部材が前記液体冷媒と流体連通し、液体冷媒が前記バルーン部材中に送られると前記バルーン部材が膨張され、液体冷媒が前記バルーン部材から引き出されると前記バルーン部材のサイズが縮小されるようになっており、前記液体冷媒が、気化することなく、前記供給内腔から前記バルーン内へ、且つ前記戻り内腔を通って輸送される、冷凍アブレーション・バルーン・カテーテルと
を備える、システム。
【国際調査報告】
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