(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
刺激反応材料を通じて切除エネルギーを物質へ供給する供給ユニットと、前記刺激反応材料を有する容器とを有し、前記刺激反応材料は、前記物質の温度が前記切除エネルギーのために上限温度を超えて増大する場合、その光学特性を第１の状態の透明から第２の状態の散乱及び／又は吸収へ変化して、供給ユニットにより供給される切除エネルギーが前記刺激反応材料を通ることにより前記物質に到達するエネルギーが減少して、前記物質の温度が温度限界を超えないようにし、
前記刺激反応材料は、前記物質の温度が下限温度を下回って減少する場合、第２の状態から第１の状態へその状態を戻すように変化する、装置。
【請求項２】
前記刺激反応材料は、温度感応ゲルである、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記装置を冷却するための冷却システムを有し、前記刺激反応材料は、前記冷却システムを制御するために、その幾何的特性を変化する、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記冷却システムは、少なくとも一つの流入パイプ及び少なくとも一つの流出パイプを有し、前記容器は、前記物質の温度が前記上限温度以下である場合、前記少なくとも一つの流入パイプと前記少なくとも一つの流出パイプとの間の接続を少なくとも部分的に不能にし、前記物質の前記温度が前記上限温度を超えて増大する場合、前記接続を可能にする、少なくとも一つのフレキシブル部分を有する、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記冷却システムは、前記供給ユニットの周りに延在する少なくとも一部分を有する、請求項３に記載の装置。
【請求項６】
前記供給ユニットはファイバであり、前記切除エネルギーはレーザーエネルギーである、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
流体を供給する及び／又は流すための洗浄システムを有し、前記刺激反応材料は、前記洗浄システムを制御するためその幾何特性を変化する、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記物質を照明するための少なくとも一つの照明ユニットと、前記物質の状態についての情報を得るために、反射光を受けるための少なくとも一つの受光ユニットとを有する、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記少なくとも一つの受光ユニットの第１の受光ユニットが前記刺激反応材料を通る反射光を受け、前記少なくとも一つの受光ユニットの第２の受光ユニットが前記刺激反応材料を通らない反射光を受ける、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記少なくとも一つの照明ユニットが前記刺激反応材料を通じて前記物質を照明する、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
カテーテル又は針である、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
請求項８に記載の装置と、前記切除エネルギーを前記装置へ供給する少なくとも一つのエネルギー源と、前記得られた情報に基づいて、前記少なくとも一つのエネルギー源を調整するための制御ユニットとを有する、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物質を熱的に処理することにより物質の安全な切除を可能にする装置及び方法に概して関係する。
【背景技術】
【０００２】
温熱治療は、様々な疾患を処置するために使用されてきた。例えば、不整脈（例えば、心房細動（ＡＦ））及び他の疾患の最小の侵襲性処置のような介在処置が可能である。斯様な処置では、心臓組織は温熱療法により変性される。心臓組織の加熱された筋細胞が変性され、生体機能を失い、このことは組織インピーダンスの増大により測定できる。更にまた、腫瘍学では、癌細胞は、これら癌細胞の生体機能を破壊するために加熱される。治療アプリケーションのためだけでなく他の目的のためにも、種々異なる種類の組織及び他の物質もまた熱的に加熱される。
【０００３】
不整脈及び他の疾患の最小の侵襲性処置において、切除カテーテルは、最も一般的に使用される治療ツールである。しかしながら、カテーテル切除処置は依然重大な欠点を持ち、研究及び開発が、この分野で続いている。一つの主要な欠点は、処理中に切除設定を制御することである。現行では、治療者は、パワー、温度及び期間のような切除のための最適パラメータを推測するように彼ら自身の経験に頼っている。これらの設定は、例えば、局部的心壁、かん流、血圧、血流速度及び心拍等のかなりの（内部）患者の違いのために、大きく変動する。
【０００４】
温熱療法は、無線周波数（ＲＦ）カテーテル（心臓組織切除において）を使用することにより主に実施されるが、レーザー光及び高強度焦点超音波（ＨＩＦＵ）が代替エネルギー源として使用されている。レーザー光を使用する主な利点は、レーザーエネルギーが非常に薄いファイバを通じて転送できるので、高いレベルの小型化である。更にまた、ファイバは磁気共鳴（ＭＲ）に対して安全及び互換性があるので、斯様な治療介入が、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）との組み合わせで何らかの適合を施すことなしに、実施できる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、レーザー源が温熱療法のために使用されるとき、過熱が生じやすく、熱処理の制御のためには限定的な可能性となってしまう。カテーテル療法に関係する主要な危険性は、切除部分の過熱に起因する。過熱の場合には、切除又は処置部分での組織の破裂（潜在的に生命脅迫粒子を血流に解放してしまう）、又は隣接する組織及び器官に対する損傷が与えられる。他の器官が影響を受ける場合、瘻孔が発達する。斯様な瘻孔は、しばしば生命脅迫となる。例えば、食道内での瘻孔は、死亡率約７５％を持つ。
【０００６】
過熱は、レーザーエネルギーが組織に蓄積されるポイントで起こる。斯様な過熱を防止するために、洗浄が実施され、又は組織の温度が測定される。しかしながら、洗浄が実施される場合、少なくとも一つの洗浄チューブがレーザーエネルギーを転送するファイバに加えられる必要がある。更にまた、外部の浄水が実施される場合、温熱療法の間、追加的液体が治療される患者に注入されて、このことは処置の時間を制限し、また幾つかの合併症及び副作用を生じる。他方では、温度は、過熱が最初に起こるポイントで測定できない。何らかのセンサがそのポイントに配置されている場合、レーザー光がセンサを直接加熱してしまう。従って、センサはセンサの光吸収のための温度を主に測定するが、加熱された組織の温度を測定すべきである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記欠点の少なくとも幾つかを緩和することが、本発明の目的である。
【０００８】
この目的は、請求項１に記載の装置及び請求項１５に記載の方法により達成できる。
【０００９】
従って、本発明の第１の態様による装置が提示される。当該装置は、切除エネルギーを物質へ供給する供給ユニットと、刺激反応材料を有する容器とを有し、前記刺激反応材料は、前記物質の温度が前記切断エネルギーのために上限温度を超えて増大する場合、第１の状態から第２の状態へその状態を変化し、前記物質の前記温度が温度限界を超えないようにする。これは、切除部分での自律的温度相関エネルギー投与のために、偶発的過熱の危険性の排除を可能にする。温熱処理の温度の範囲は、特定の閾値に制限される。このようにして、治療される物質が極端に高いエネルギー量まで曝されないことが保証される。よって、例えば横にある器官の炭化又は損傷（例えば、心房細動処置での食道）が防止される。従って、安全な切除が実施できる。
【００１０】
本発明の第２の態様では、刺激反応材料は、前記物質の前記温度が下限温度を下回って減少する場合、第２の状態から第１の状態へその状態を戻すように変化する。よって、状態の逆変化が可能である。これは、物質の温度が制限され戻される状態までの繰り返される変化を可能にする。
【００１１】
本発明の第３の態様では、刺激反応材料は、温度感応ゲルである。このように、物質の過熱を防止するために、物質の温度に依存して、その特性を変化させ得る。
【００１２】
本発明の第４の態様では、供給ユニットが前記刺激反応材料を通じて前記切除エネルギーを供給し、前記刺激反応材料は、前記物質の前記温度が前記上限温度を超えて増大する場合、その光学特性を透明から散乱及び／又は吸収へ変化する。よって、刺激反応材料は、物質の温度が上限温度を超えると、切除エネルギーが物質に到達することを防止する。よって、物質の温度は、物質がもはや加熱されなくなるので減少できる。
【００１３】
本発明の第５の態様では、当該装置は、当該装置を冷却するための冷却システムを有し、前記刺激反応材料は、前記冷却システムを制御するために、その幾何的特性を変化する。冷却システムは、物質の温度が上限温度を超えて増大する場合、活性化され、すなわち開かれる。このようにして、能動的冷却が達成でき、物質の温度が減少される。物質の温度が下限温度より低くまで減少する場合、冷却システムは、不能にされ、すなわち閉じられる。よって、特定の範囲内に物質の温度を保つことが可能である。
【００１４】
本発明の第６の態様では、第５の態様による装置において、冷却システムは、少なくとも一つの流入パイプ及び少なくとも一つの流出パイプを有し、前記容器は、前記物質の前記温度が前記上限温度以下である場合、前記少なくとも一つの流入パイプと前記少なくとも一つの流出パイプとの間の接続を少なくとも部分的に不能にし、前記物質の前記温度が前記上限温度を超えて増大する場合、前記接続を可能にする、少なくとも一つのフレキシブル部分を有する。物質の温度が上限温度以下である場合、少なくとも一つのフレキシブル部分は、流入パイプと流出パイプとの間の接続を少なくとも部分的に不能にするように押される。よって、冷却流体が冷却システムを流れるのを防止するか、又は冷却流体の低減された量だけが流れることを許容される。物質の温度が上限温度を超えて増大する場合、刺激反応材料が収縮する。結果的に、少なくとも一つのフレキシブルな部分は、後戻りし、流入パイプと流出パイプとの間の接続を可能にし、冷却流体が冷却システムを流れるようにさせる。従って、装置の温度、結果的に物質の温度が減少できる。
【００１５】
本発明の第７の態様では、第５の態様による装置において、冷却システムは、前記供給ユニットの周りに延在する少なくとも一部分を有する。このように、冷却流体は、切除エネルギーの経路と交差することなく供給ユニットの周りに流れる。従って、冷却流体が切除エネルギーに対して透過的である必要がない。
【００１６】
本発明の第８の態様では、供給ユニットはファイバであり、切除エネルギーはレーザーエネルギーである。このように、レーザーエネルギーが非常に薄いファイバを通って切除部分へ転送されるので、高レベルの小型化が達成できる。
【００１７】
本発明の第９の態様では、当該装置は、流体を供給する及び／又は流すための洗浄システムを有し、前記刺激反応材料は、前記洗浄システムを制御するためその幾何特性を変化する。洗浄システムは、過熱を防止するため又は他の目的のために洗浄を実施するために使用される。洗浄システムを制御することにより、切除工程中に使用される洗浄流体の量がとても大きくはならない。よって、副作用を起こす洗浄流体過剰が回避できる。
【００１８】
本発明の第１０の態様では、当該装置は、前記物質を照明するための少なくとも一つの照明ユニットと、前記物質の状態についての情報を得るために、反射光を受けるための少なくとも一つの受光ユニットとを有する。よって、切除工程が、得られた情報により制御される。更に、切除工程の治療者又は他のオペレータは、物質の状態についての情報を持つ。
【００１９】
本発明の第１１の態様では、第１０の態様による装置において、少なくとも一つの受光ユニットの第１の受光ユニットは、前記刺激反応材料を通る反射光を受け、前記少なくとも一つの受光ユニットの第２の受光ユニットは、前記刺激反応材料を通らない反射光を受ける。このように、刺激反応材料の振る舞いについての直接的フィードバック及び切除部分の進展が同時に供給される一方、物質が過熱されることが防止される。
【００２０】
本発明の第１２の態様では、第１１の態様による装置において、少なくとも一つの照明ユニットは、前記刺激反応材料を通じて前記物質を照明する。このように、第１の受光ユニットにより受ける反射光だけでなく照明光も刺激反応材料を通過する。従って、刺激反応材料の振る舞いについての改善されたフィードバックが可能である。
【００２１】
本発明の第１３の態様では、当該装置は、カテーテル又は針である。このように、偶発的過熱の危険性の排除、従って安全な切除を可能にするカテーテル又は知性ある針が可能である。
【００２２】
本発明の第１４の態様では、システムが提示される。当該システムは、第１０の態様による装置と、前記切除エネルギーを前記装置へ供給する少なくとも一つのエネルギー源と、前記得られた情報に基づいて、前記少なくとも一つのエネルギー源を調整するための制御ユニットとを有する。このように、装置により処置される物質の状態についての情報（例えば、サイズ、質、病変形成の速度等についての情報）が得られ、供給される切除エネルギーの時間及びパワーを決定するために使用される。
【００２３】
本発明の第１５の態様では、方法が提示される。当該方法は、切除エネルギーを物質に供給するステップと、前記物質の温度が前記切断エネルギーのために上限温度を超えて増大する場合、前記物質の前記温度が温度限界を超えてまで増大しないように、刺激反応材料の状態を第１の状態から第２の状態へ変化させるステップとを有する。切除部分での自律的温度相関エネルギー投与のため、偶発的過熱の危険性の排除を可能にする。温熱処置の温度の範囲は、特定の閾値に制限される。このようにして、処置される物質は、極端に高いエネルギー量に曝されないことが保証される。よって、例えば、巻き添えの器官（例えば、心房細動処置の食道）の炭化又は損傷が防止される。従って、安全な切除が実施できる。
【００２４】
更なる有利な変形例が、従属項で規定される。
【００２５】
本発明のこれら及び他の態様が、添付図面を参照して、例示的にこれ以降説明される実施例により明らかに説明されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、第１の実施例による例示的装置を図示する概略図を示す。
【図２】図２は、例示的刺激反応材料の吸収力対刺激反応材料の様々なｐＨ値に対する温度を例示する概略図を示す。
【図３】図３は、第２の実施例による例示的装置を図示する概略図を示す。
【図４】図４ａ及び図４ｂは、第３の実施例による例示的装置を図示する概略図を示す。
【図５】図５は、例示的刺激反応材料の層の厚さ対第１及び第２の加熱／冷却サイクル中の温度を例示する概略図を示す。
【図６】図６ａ及び図６ｂは、第４の実施例による例示的装置を図示する概略図を示す。
【図７】図７は、第５の実施例による例示的装置を図示する概略図を示す。
【図８】図８は、第６の実施例による例示的装置を図示する概略図を示す。
【図９】図９は、第７の実施例による例示的装置を図示する概略図を示す。
【図１０】図１０は、第５乃至第７の実施例に対する原理証明を実施するために用いられる実験的配置を図示する概略図を示す。
【図１１】図１１は、図１０に示される実験的配置で得られた結果を図示する概略図を示す。
【図１２】図１２は、温度感応ヒドロゲルの透過率対温度感応ヒドロゲルの様々な濃度に対する温度を例示する概略図を示す。
【図１３】図１３ａ及び図１３ｂは、温度感応ヒドロゲルを通る切除の結果とガラスシートのみを通る切除の結果とを比較するために使用される実験的配置を図示する概略図を示す。
【図１４】図１４は、実施例によるシステムを図示する概略図を示す。
【図１５】図１５は、実施例によう例示的方法の基本的ステップを図示するフローチャートを示す。
【図１６】図１６は、実施例のソフトウェアベースの実施の例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
刺激反応材料（例えば、ヒドロゲル）は、例えば温度のような外部刺激に応答して例えば形状、サイズ（ボリューム）又は光学特性を変化できる。以下では、切除又は処置部分での温度相関エネルギー投与を可能にするために、装置の先端に斯様な材料を組み込む様々な例が、提示される。特には、温度変動での光学特性（例えば散乱及び／又は吸収能力）及び／又は幾何的特性（例えばボリューム及び／又は形状）を変化させる刺激反応材料を使用する例が説明される。これらの例は、図示的又は例示的であって限定的ではないと考えられるべきである。
【００２８】
図１は、第１の実施例による例示的装置を図示する概略図を示す。図１は、物質を熱的に処理するために適用されるカテーテルの概略的断面図を表す。更に特定すると、カテーテルの遠位先端端部、すなわちカテーテル先端の断面を表す。
【００２９】
以下では、カテーテルの医療用途が説明される。しかしながら、以下の説明は、図示的又は例示的であって限定的ではないと考えられるべきである。例えば、あるマシンの温度処理又は物質の一部を形成する物質の特定部分を切除するための他のアレンジメントのような他の応用領域が可能である。例えば、金属又は合金で作られ、プラスチックで作られた部分に隣接して位置される部分が、処置され、ここで、プラスチックで作られたより温度感応部分の破壊が、付与されるエネルギー量を制限することにより避けられる。
【００３０】
図１は、カテーテル先端が、丸められている、すなわち表された概略断面において曲線を持つことを示す。しかしながら、他の変形例も可能である。例えば、カテーテル先端は、直線部分及び曲線部分を持つか、又は他の図面に例示されるように直線部分だけを持ってもよい。
【００３１】
カテーテルは、カテーテルハウジング１、例えば（光学）ファイバ又は切除ファイバのような供給ユニット２、供給ユニット２の遠位端部を覆う（光学）素子２’、及び刺激反応物質又は材料３’を有する容器３を有する。これは、ターゲット物質４を熱的に処置するために使用され、この処置は、物質４を切除するために物質４での領域又は部分４’に付与される。この切除又は処置部分４’は、組織を処置する場合、ある種の病変であると考えられる。
【００３２】
一般に、供給ユニット２の遠位端部と処置部分４’との間の全ては、供給ユニット２により供給される切除エネルギーに対して透過的であるべきである。例えば、レーザーエネルギー（光）が供給ユニット２により供給される場合、供給ユニット２の遠位端部と処置部分４’との間の全ては、光学的に透過であるべきなので、レーザーエネルギーは通過できる。
【００３３】
供給ユニット２の遠位端部が処置領域４’からあまりに離れている場合、多くの切除レーザー光が、カテーテルの透明部分に吸収される。これは、カテーテルの先端の温度の増大となり、望ましくない。他方で、供給ユニット２の端部が物質４と接触する場合、処置領域４’の幅は非常に小さい（ファイバのような供給ユニット２のコアの直径の範囲である）。更にまた、多くの光パワーが非常に小さい表面を通じて蓄積される。従って、局所的過熱が起こる。過熱は、物質４に対する局所的損傷となる。例えば、物質４が人又は動物の組織である場合、局所的組織の炭化及び更に蒸発（小さな爆発）さえ短時間で起こる。蒸発及び炭化は望ましくなく、供給ユニット２を損ないさえする。
【００３４】
このように、透明物質への光吸収のための損失が低く、処置領域４’のサイズが充分大きいように、処置領域４’と供給ユニット２の遠位端部との間に光学的距離がある。光学的距離は、それぞれのアプリケーションに依存する。例えば、２、３ミリメートルと数センチメートルとの間で変動する。
【００３５】
供給ユニット２の遠位端部と処置領域４’との間のスペースは、様々な態様で満たされる。図１は、供給ユニット２の遠位端部がｕ字形状の断面を持つ素子２’により覆われる配置を示すが、幾つかの変形例が可能である。例えば、素子２’は、透明物質のスラブでもよいし、又は他の形状を持ってもよい。更に、供給ユニット２は、容器３の境界まで延在できる。その上、容器３は、ある種のくぼみを有し、供給２は斯様なくぼみまで延在できる。供給ユニット２は、刺激反応材料３’まで延在してもよく、実際には閉じた容器３を備えた変形例が好ましい。加えて、冷却目的のために使用される洗浄又は冷却液体で満たされた容器が、処置領域４’と供給ユニット２の遠位端部との間に位置される。よって、これらの素子間のスペースは、冷却のために使用される洗浄又は冷却液体及び／又はカテーテルの構造の一部である付加的透明物質で満たされる内腔（ｌｕｍｅｎ）を有する。
【００３６】
切除は、供給ユニット２により供給され素子２’及び容器３を通る例えばレーザーエネルギーのような切除エネルギーが物質４に蓄積される間に、物質４と接触する又は接触しないカテーテルの先端で実施される。物質４がある種の組織である場合、タンパク質の加熱及び変性が生じる。物質４の温度が特定の（上限）閾温度に到達すると、刺激反応材料３’は、透過から散乱及び／又は吸収へその光学特性を変化できる。故に物質４に到達するエネルギーのレベルが減少する。ターゲット物質４の温度が充分に低くなると、刺激反応材料３’は、散乱及び／又は吸収から透過へその光学特性を変化する。このように、切除プロセスの間、物質４へ蓄積されるエネルギーのレベルが再び増大する。よって、刺激反応材料３’の状態は、可逆的に変化できる。
【００３７】
上述のように、刺激反応材料３’は、物質４の温度が切除エネルギーのため上限温度を超えて変化する場合、第１の状態から第２の状態へ変化するので、物質の温度は、例えば７０度の温度限界を超えて増大せず、過熱による有害な効果が防止される。他方で、刺激反応材料３’は、物質４の温度が上限温度と同一又は異なる下限温度より低く減少する場合、第２の状態から第１の状態へ状態を変化する。よって、物質４の温度は、更なる温度限界より下にまで低減しない。
【００３８】
このように、物質４の温度が、温度閾値又は温度限界を超える危険性なく、特定の範囲内に維持できる。よって、過熱による有害な効果が回避される。例えば、組織の過熱（７０度を超えて７５度まで）のために、生命を脅かす結果を持つ粒子が血流に開放される。このことが、組織へ蓄積されたエネルギーレベルの前述した制限、すなわち付与されるエネルギー量の制限により防止される。
【００３９】
上述のように、刺激反応材料に基づく安全な切除カテーテルが提供される。透明から散乱及び／又は吸収へ光学特性を変化する刺激反応材料は、ターゲット物質へ蓄積されるエネルギーのレベルを調整する。このように、物質の温度は、調整できる。よって、物質の過熱が防止される。
【００４０】
様々な材料が、刺激反応材料３’として使用される。これらの材料の幾つかは、例えば温度のような外部刺激に応じて、光学特性の非常に急激な変化をする。この効果は、低めの臨界溶液温度（ＬＣＳＴ）として知られる。例えば、幾つかのヒドロゲルは、温度を増大させるとき非常にシャープな遷移をし、光学的に透明な物質から散乱物質へ変化する。図２は、温度の閾値が刺激反応材料のｐＨ値を変化させることにより変化できる例を図示する。
【００４１】
図２は、例示的刺激反応材料の吸収性対刺激反応材料の様々なｐＨ値に対する温度を図示する概略図を示す。水平軸上に温度℃が示され、垂直軸上に４５０ｎｍのレーザー光波長でのＰ（ＮＩＰ−ｃｏ−ＡＡｃ−２０）溶液の吸収性がｐＨ値の関数として示される。基準値２１から２６は、それぞれ２．２、３．９、４．２、４．５、６．４、及び９．２のｐＨ値に対する曲線を示す。図２に図示されるように、ｐＨ値が低くなると、それぞれの曲線が早く（すなわち低い温度で）急峻に上がる。例えば、ｐＨ値２．２の曲線２１が、温度が約３０度に近づく場合非常に急峻に増大し、ｐＨ値４．２の曲線２３が、温度が約４０度に近づく場合あまり急には増大せず、ｐＨ値９．２の曲線２６が温度にかかわりなく実質的に増大しない。
【００４２】
図２に示される吸収の図を生じるために用いられる特定の溶液は、レーザー切除プロセスに直接は関連しない刺激反応材料の一例である。しかしながら、切除のために使用される波長（４８８−５３２ｎｍ、８００−１１００ｎｍ）の間隔にある同様の刺激反応材料が存在し、又は開発されている。刺激反応材料の実際的な例は、２５重量−重量パーセント（ｗｔ％）脱イオン化水、２５ｗｔ％メタノール、４８．９ｗｔ％ＮＩＰＡＡｍ＋０．１ｗｔ％ジエチレングリコールジアクリレート＋１ｗｔ％ＩＲＧ２９５９フォト−イニシエータから成る反応混合物を具備する温度感応ヒドロゲルであり、これは、約９０秒間紫外（ＵＶ）放射線（１００ｍＷ／ｃｍ２）を付与することによりポリマー化される。他の例が、以下に説明される。
【００４３】
例えば、フェーズ遷移（溶解、結晶化−アモルファス遷移、ＬＣＳＴ遷移又は他の遷移）をする温度感応物質が、刺激反応材料として用いられてもよい。例えば、ＬＣＳＴを呈する（親水性）ポリマー、共重合体又はヒドロゲルが、刺激反応材料として使用される。これらのポリマー、共重合体又はヒドロゲルが、透明からＬＣＳＴを超えて散乱状態へ切り替わる。温度感応ポリマーの非限定的例は、以下の一つ以上のモノマーに基づくポリマー、共重合体又はヒドロゲルを含む：Ｎ−置換アクリルアミド（例えば、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、ジ（メ）エチルアクリルアミド、カルボキシイソプロピルアクリルアミド、ヒドロキシメチルプロピルメタクリルアミド等のようなＮ−アルキルアクリルアミド）、アクリロイルアルキルピペラジン、及びＮ−ビニルカプロラクタムだけでなく、限定されるわけではないが、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリルアミド、アクリルアミド、ポリエチレングリコール（メタ）アクリレート、Ｎ−ビニルピロリドン、ジメチルアミノプロピルメタクリルアミド、ジメチルアミノエチルアクリレート、Ｎ−ヒドロキシメチルアクリルアミド、若しくはこれらの混合のような親水性モノマーとの共重合、及び／又は限定されるわけではないが、（イソ）ブチル（メタ）アクリレート、メタクリル酸グリシジル若しくはこれらの混合物のような疎水性のモノマーとの共重合。利用可能なポリマーの例は、ポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド）（ＬＣＳＴ＝３２℃）、ポリ（Ｎ、ＮＸ’−ジエチル−アクリルアミド）（ＬＣＳＴ＝２５から３５℃）及びポリ（−Ｎ−アクリロイル−Ｎ’−アルキルピペラジン）（ＬＣＳＴ＝３７℃）である。Ｎ−置換アクリルアミドは、例えばオキシエチレン、トリメチロールプロパンジステアリン酸、ｅ−カプロラクトン及び特にこれらの混合物と共重合化される。当業者は、モノマーの選択及びモノマーの割合について、例えば約３０℃から約７０℃までの範囲内で任意に所望のＬＣＳＴをあつらえることができるモンマー混合物を設計できる。
【００４４】
温度感応ポリマーヒドロゲルは、例えば一つ以上の上記に挙げられたモノマーを、溶媒（例えば、水又は水／メタノール混合物）に存在する適当な量の一つ以上の既知の架橋剤と混合し、できた混合物を、部分的又は完全な重合化及び架橋が起こる温度範囲まで持っていくことにより作られる。当業者に知られているように、モノマー、架橋剤のタイプ及び量、並びに／又は重合化条件（温度及び時間）の適当な選択により、できたポリマーヒドロゲルの粘度及びＬＣＳＴが任意にあつらえることができる。適当ではあるが非限定的例のモノマー混合物は、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド−ポリエチレングリコールモノアクリレート混合物を有し、ここでポリエチレングリコールモノアクリレートはモノマー混合物の約２％モルから約２０％モルまでの範囲の量である。限定的ではないが、他の適当なコモノマーは、ジメチルアミノプロピルメタアクリルアミド、Ｎ−ヒドロキシメチルアクリルアミド、グリシジルメタアクリルアミド等を含む。Ｎ−置換アクリルアミドの水相（共）重合化のための架橋剤の適当な例は、限定されるわけではないが、Ｎ−メチル−ビスアクリルアミド、ジエチレングリコールジアクリレート等を含む。モノマーと架橋剤との比率は、適切には１：２５と１：１０００との間の範囲内にある。更にまた、イニシエータ（光イニシエータ又は熱イニシエータの何れか）は、モノマーに関して例えば１重量％比率から５重量％比率内で、重合化を開始するために加えられる。一つ以上のモノマーは、水性溶媒（Ｈ２Ｏ又はＨ２Ｏ／メタノール混合物）と、典型的には重量で全混合物の約５０％と約９０％との間の量で混合され、次に混合物は、ヒドロゲルが形成されるまで（共）重合化できる。使用されるヒドロゲル物質は、重量で５０％以上、例えば７０％以上又は９０％の水及び／又は溶媒を有し、ここで溶媒は、有機溶媒、例えば極性有機溶媒、並びにエタノール、メタノール及び／又は（イソ）プロパノールのようなアルカノールを含む。
【００４５】
ヒドロゲル物質は、ポリ（メタ）アクリル物質、シリカゲル物質、置換ビニル物質又はこれらの混合物を有するグループから選択される物質を有する。更に、ヒドロゲル物質は、少なくとも一つの（メタ）アクリルモノマーと少なくとも一つの多官能性の（メタ）アクリルモノマーとの重合化から得られるポリ（メタ）アクリル物質を有する。（メタ）アクリルモノマーは、（メタ）アクリルアミド、（メタ）アクリルアミド、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、エトキシエチル（メタ）アクリレート又はとりわけこれらの混合物からなるグループから選択できる。多官能性（メタ）アクリルモノマーは、ビス−（メタ）アクリル、トリ−（メタ）アクリル、テトラ−（メタ）アクリル及び／又はペンタ−（メタ）アクリルモノマーである。多官能性（メタ）アクリルモノマーは、ビス（メタ）アクリルアミド、トリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ペンタエリトリトールトリ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、エトキシ化ビスフェノール−Ａ−ジ（メタ）アクリレート、ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、とりわけ適当な比率でこれらの混合物から成るグループから選択できる。
【００４６】
ヒドロゲル物質は、例えば、（メタ）アクリルアミド、アリルスルホン酸、特にスチレンスルホン酸、イタコン酸、クロトン酸、スルホンアミド、若しくはこれらの混合物から成るグループから選択されるアニオン性ポリ（メタ）アクリル物質、及び／又は例えばビニルピリジン、ビニルイミダゾール、アミノエチル（メタ）アクリレート若しくはこれらの混合物から成るグループから選択されるカチオン性ポリ（メタ）アクリル物質を、ビニルアセテート、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート（メタ）アクリルアミド、エトキシエチル（メタ）アクリレート又はこれらの混合物から成るグループから例えば選択される中性のモノマーのグループから選択される少なくとも一つのモノマーとで、とりわけ適当な比率で共重合化される。
【００４７】
ヒドロゲル物質は、シリカゲル物質を有し得る。更に、ヒドロゲル物質は、置換ビニル物質、例えばビニルカプロラクタム及び／又は置換ビニルカプロラクタムを有する。
【００４８】
刺激反応材料は、Ｎ−イソプロピルアミド、ジエチルアクリルアミド、カルボキシイソプロピルアクリルアミド、ヒドロキシメチルプロピルメタアクリルアミド、アクリロイルアルキルピペラジンから成るグループから選択されるモノマー、及び親水性モノマーのグループから選択されるモノマーとこれらの共ポリマーであって、このグループはヒドロオキシエチル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリルアミド、アクリルアミド、ポリエチレングリコール（メタ）アクリレート若しくはこれらの混合物を有し、並びに／又は（イソ）ブチル（メタ）アクリレート、メチルメタクリレート、イソボルニル（メタ）アクリレート若しくはこれらの混合物を有する親水性のモノマーから選択されるモノマーと適当な比率で共重合化されるモノマーに基づく一つ以上の熱感応ヒドロゲル物質を有する。これらのコポリマーが、熱感応性であることは知られている。従って、これらは、刺激反応材料として使用される。
【００４９】
図３は、第２の実施例による例示的装置を図示する概略図を示す。図３は、物質を熱的に処理するために適用される針の概略的断面を表す。更に特には、図３は、針の遠位端部、すなわち針の先端の断面を表す。
【００５０】
針は、針ハウジング１、例えば（光）ファイバ又は切除ファイバのような供給ユニット２、供給ユニット２の遠位端部を覆う（光）素子２’、及び刺激反応物質又は材料３’を有する容器３を有し、ここで、素子２’は図３に示されていない。物質４での領域又は部分４’及びターゲット物質４だけでなくこれらのコンポーネントは、図１に示され第１の実施例と関連して説明されたのと同じ参照符号により示された素子と同一又は類似である。従って、これらは詳細に再び説明されない。
【００５１】
第２の実施例による針は、図３に示されるような物質４を穿刺するのに適当な開口先端を持つ。針は、物質を熱的に処理するために使用される一方、その先端は物質４に挿入され、すなわち、物質４の穿刺が実施される。処置が、物質４を切除するために物質４の場所４’に付与される。図３に示されるように、この場合、切除又は処置部分４’は、物質４の表面に配されているのではなく、むしろ物質４の内部に配される。
【００５２】
第２の実施例による針は、第１の実施例に関連して説明されたのと同じ態様で、切除を実施可能にする。よって、物質４に蓄積されるエネルギーのレベルが調整できる。このようにして、物質４の過熱及び斯様な過熱による有害な効果が回避される。従って、刺激反応材料に基づく安全な切除針が提供できる。針は、知性的針と呼ばれる。
【００５３】
図３は、供給ユニット２により供給される例えばレーザーエネルギー（光）のような切除エネルギーが刺激反応材料３’を有する容器３だけを通る設定を示すが、第１の実施例と関連して説明されたような他の変形例が可能である。例えば、図３には素子２’は全く示されていないが、斯様な素子があってもよい。更に、処置領域４’と供給ユニット２の遠位端部との間の距離に関して、第１の実施例と同じ考え方が適用できる。図４ａ及び図４ｂは、第３の実施例による例示的装置を図示する概略図を示す。これらの図は、物質を熱的に処置するために適用されるカテーテルの概略断面を表す。更に特には、これらの図は、カテーテルの遠位端部、すなわちカテーテル先端の断面を表す。
【００５４】
カテーテルは、カテーテルハウジング１、例えば（光）ファイバ又は切除ファイバのような供給ユニット２、供給ユニット２の遠位端部を覆う（光）素子２’、及び刺激反応物質又は材料３’を有する容器３を有する。物質４での領域又は部分４’及びターゲット物質４だけでなくこれらのコンポーネントは、刺激反応材料３’を除いて、図１に示され第１の実施例と関連して説明されたのと同じ参照符号により示された素子と同一又は類似である。従って、これらは詳細に再び説明されない。
【００５５】
上記部分に加えて、第３の実施例によるカテーテルは、カテーテルの先端及び次に物質４を冷却するための冷却システムを形成する少なくとも一つのツアー又は流入パイプ５’及び少なくとも一つのリターン又は流出パイプ５’’を有する。更に、容器３は、例えば可撓性壁のような少なくとも一つのフレキシブル部分６を有する。これらの付加的部品は、以下に詳細に説明されるように刺激反応材料３’によりカテーテルの先端のアクティブ冷却制御を可能にする。
【００５６】
外部の刺激に応じて幾何的特性（例えば、ボリューム及び／又は形状）を変化できる刺激反応材料が、第３の実施例によるカテーテル内で利用される。例えば、温度に依存して膨らむ／縮む温度感応ヒドロゲル物質（例えば、ポリ（Ｎ−イソプロピルアクリラミド）（ＰＮｉＰＡＡｍ））が、刺激反応材料３’として使用される。斯様な物質は、温度が増大する場合に縮む。この効果は、容器３の少なくとも一つのフレキシブル部分６のような機械的部分を活性化させるために利用できる。
【００５７】
第３の実施例によるカテーテルは、第１の実施例と関連して説明されたのと同じ態様で、切除を実施可能にする。物質４の温度が特定の（上の）限界温度より低いとき、刺激反応材料３’は、より大きなボリュームを占める。よって、刺激反応材料３’は、容器３の少なくとも一つのフレキシブル部分６を押して、冷却システム内の冷却流体の流れを結果的に妨害する又は部分的に妨害する。すなわち、少なくとも一つのフレキシブル部分６は、物質４の温度が上限温度以下である限り、少なくとも一つの流入パイプ５’と少なくとも一つの流出パイプ５’’との間の接続を少なくとも部分的にできないようにするために押される。よって、冷却流体が冷却システムを流れることを防止でき、又は減少した量の冷却流体だけが流れることを許容される。図４ａは、物質４の温度が限界温度より低い状態、従って冷却システムが閉じた又は少なくとも部分的に閉じた状態を例示する。
【００５８】
物質４の温度が限界温度を超えて増大すると、刺激反応材料３’は、縮む。結果として、少なくとも一つのフレキシブル部分６は、押されず後退され、冷却流体すなわち増大した量の冷却流体が冷却システムを流れるようにする。すなわち、物質４の温度が上限温度を超えて増大する場合、少なくとも一つの流入パイプ５’と少なくとも一つの流出パイプ５’’との間の接続が可能となる。結果として、カテーテルの先端の温度、結果的に物質４の温度が低減される。図４ｂは、物質４の温度が上限温度を超える状態、従って冷却システムが開いている状態を例示する。
【００５９】
上述のように、刺激反応材料３’は、物質４の温度が切除エネルギーのために上限温度を超えて増大する場合、第１の状態から第２の状態へ状態を変化させるので、物質４の温度が例えば７０度の温度限界を超えて増大せず、過熱による有害な効果が防止される。他方、刺激反応材料３’は、物質４の温度が上限温度と同一又は異なる下限温度より低く減少する場合、第２の状態から第１の状態へ状態を戻すように変化させる。よって、物質４の温度が他の温度限界より低くは減少しない。
【００６０】
この態様で、物質４の温度が、温度閾値又は限界を超えるリスクなしに、特定の間隔内に保持できる。よって、過熱による有害な効果が回避される。
【００６１】
第３の実施例によると、供給ユニット２の遠位端部から切除又は処置部分４’までの経路は、冷却システムと交差する。更に、この経路は、刺激反応材料３’と交差する。この経路は切除エネルギーに対してフリーなので、切除エネルギーは処置部分４’に到達できる。例えばレーザーエネルギー（光）が供給ユニット２により供給される場合、経路は光学経路である。この場合、冷却流体及び刺激反応材料３’は光学的に透明であるので、レーザーエネルギーは透過できる。
【００６２】
単一の流入パイプ５’及び単一の流出パイプ５’’だけが図４ａ及び図４ｂに示されているが、複数の流入パイプ及び／又は流出パイプがあってもよい。更に、幾何学的特性を変化できる刺激反応材料３’及び当該刺激反応材料３’により押される少なくとも一つのフレキシブル部分６をそれぞれ有する複数の容器３があってもよい。
【００６３】
図４ａ及び図４ｂは特別な設定を示しているが、例えば第１の実施例と関連して説明されるような他の変形例も可能である。更に、処置領域４’と供給ユニット２の遠位端部との間の距離に関して、第１の実施例と同じ考え方が適用できる。
【００６４】
上述のように、カテーテルの先端の冷却システムに基づく安全な切除カテーテルが提供できる。刺激反応材料３’は、冷却システムを制御するために、その幾何的特性を変化する。このようにして、物質４の温度が冷却システムにより冷却されるカテーテルの先端で物質４を冷却することにより調整される。よって、物質４の過熱及び斯様な過熱による有害な効果が防止される。
【００６５】
図５は、第１及び第２の加熱／冷却サイクルの間、の例示的刺激反応材料の層の厚さ対温度を図示する概略図を示す。水平軸上には温度Ｔが℃で示され、垂直軸上には層厚ｄがｎｍで示される。示されている曲線が、ＰＮｉＰＡＡｍフィルム又は層に対して得られた。参照値５１−５４は、第１の加熱サイクル、第１の冷却サイクル、第２の加熱サイクル及び第２の冷却サイクルそれぞれに対する曲線を示す。参照値５５は、膨らむ前の状態を示す。図５に図示されるように、層厚は第１の加熱サイクルで２５０ｎｍより上から３０ｎｍより下まで減少し、次に第１の冷却サイクルで９０ｎｍより上まで増大する。それから、層厚は第２の加熱サイクルで９０ｎｍより上から３０ｎｍより下まで減少し、次にまた第２の冷却サイクルで９０ｎｍより上まで増大する。温度を増大すると、各縮みが観察できる。層厚が、第１の加熱サイクルの後、２０ｎｍと１００ｎｍとの間の範囲で変化する。よって、冷却システムは、例えば温度のような外部刺激に応じて、幾何特性を変化できるＰＮｉＰＡＡｍ又は他の刺激反応材料でできた層により連続して制御できる。
【００６６】
図６ａ及び図６ｂは、第４の実施例による例示的装置を図示する概略図を示す。これらの図は、物質を熱的に処置するために付与されるカテーテルの概略的断面を表す。更に特には、これらの図は、カテーテルの遠位端部、すなわちカテーテルの先端の断面を表す。
【００６７】
カテーテルは、カテーテルハウジング１、例えば（光）ファイバ又は切除ファイバのような供給ユニット２、供給ユニット２の遠位端部を覆う（光）素子２’、及び刺激反応物質又は材料３’を有する容器３を有する。物質４での領域又は部分４’及びターゲット物質４だけでなくこれらコンポーネントは、刺激反応材料３’を除いて、図１に示され第１の実施例と関連して説明されたのと同じ参照符号により示された素子と同一又は類似である。刺激反応材料３’は、第３の実施例と関連して説明された刺激反応材料３’と同一又は類似である。従って、これらは詳細に再び説明されない。
【００６８】
第４の実施例によるカテーテルは、第３の実施例によるカテーテルに基づく。すなわち、カテーテルは、上記部品に加えて、少なくとも一つのツアー又は流入パイプ５’及び少なくとも一つのリターン又は流出パイプ５’’を有する。更に、容器３は、例えばフレキシブル壁のような少なくとも一つのフレキシブル部分６を有する。これらのコンポーネントは、図４ａ及び図４ｂに示されるのと同じ参照符号により示され、第３の実施例と関連して説明される素子と同一又は類似である。従って、これらは詳細に再び説明されない。
【００６９】
第４の実施例によるカテーテルは、供給ユニット２及び／又は素子２’の周りに延在する少なくとも一つの部分５”’を追加的に有する。少なくとも一つの部分５”’は、少なくとも一つの流入パイプ５’及び少なくとも一つの流出パイプ５“を相互接続させる冷却システムを形成する。少なくとも一つの部分５”’は、ｃ字形状、円環であるか、又は幾らか他の形状を持つ。冷却システムは、カテーテルの先端を冷却し、物質４を冷却するために使用される。当該冷却システムは、第３の実施例の冷却システムと同様に制御できる。
【００７０】
第４の実施例によるカテーテルは、第１の実施例と関連して説明されたのと同じ態様で切除を実施可能にする。物質４の温度が特定の（上限）限界温度より下にあるとき、容器３の少なくとも一つのフレキシブル部分６は、冷却システム内の冷却流体を妨害する、又は部分的に妨害するため刺激反応材料３’により押される。更に特に、少なくとも一つの部分５”’内の冷却流体の流れは、容器３の押された少なくとも一つのフレキシブル部分６により妨害できるか又は部分的に妨害できる。よって、冷却流体が冷却システムを通じて流れることが防止されるか、又は低減した量の冷却流体だけが流れ得る。図６ａは、物質４の温度が上限温度より低い、従って冷却システムが閉じた、又は少なくとも部分的に閉じた状態を例示する。
【００７１】
物質４の温度が上限温度を超えて増大すると、少なくとも一つのフレキシブル部分６が押されず、後退し、冷却流体又は増大した量の冷却流体が冷却システム、すなわち少なくとも一つの部分５”’を通じて流れる。結果として、カテーテルの先端の温度、結果的に物質４の温度が低減できる。図６ｂは、物質４の温度が上限温度を超える、従って冷却システムが開いている状態を図示する。
【００７２】
上述のように、刺激反応材料３’は、物質４の温度が切除エネルギーのため上限温度を超えて増大する場合、第１の状態から第２の状態へその状態を変化するので、物質４の温度が、例えば７０℃の温度限界を超えて増大せず、過熱による有害な効果が防止される。他方、刺激反応材料３’は、物質４の温度が上限温度と同一又は異なる下限温度より低く減少する場合、第２の状態から第１の状態へその状態を変化する。よって、物質４の温度は、他の温度限界より低く減少しない。
【００７３】
このようにして、物質４の温度が、温度閾値又は限界を超える危険性なしに、特定の間隔内に保持できる。よって、過熱による有害な効果が回避される。
【００７４】
第４の実施例によるカテーテルでは、冷却システム及び供給ユニット２及び／又は素子２’が軸上に位置される。供給ユニット２の遠位端部から切除又は処置部分４’までの経路が、冷却システム及び／又は刺激反応材料３’と交差しない。冷却流体は、切除エネルギーの経路と交差することなく、供給ユニット２及び／又は素子２’の周りを流れる。従って、冷却流体及び刺激反応材料３’が、切除エネルギーに対して透明であったり、例えば、レーザーエネルギー（光）を使用する場合には光学的に透明である必要はない。
【００７５】
単一の流入パイプ５’及び単一の流出パイプ５”だけが図６ａ及び図６ｂに示されているが、複数の流入パイプ及び／又は複数の流出パイプがあってもよい。更に、容器３は、円環形状を持ち、図６ａ及び図６ｂに図示されるように供給ユニット２及び素子２’の周りに延在する。しかしながら、供給ユニット２及び素子２’の周りで、例えば互いから等距離に位置される複数の容器３があり、その幾何的特性を変化できる刺激反応材料３’及び刺激反応材料３’により押される少なくとも一つのフレキシブル部分６をそれぞれ有してもよい。その上、刺激反応材料３’及び当該刺激反応材料３’により押される少なくとも一つのフレキシブル部分６をそれぞれ有する対応する容器３だけでなく、供給ユニット２及び／又は素子２’の周りに延在する複数の部分５”’が可能である。
【００７６】
図６ａ及び図６ｂが特定の設定を示しているが、例えば第１及び第３の実施例と関連して説明されたような他の変形例も可能である。更に、供給ユニット２の遠位端部と処置領域４’との間の距離に関して第１の実施例と同じ考えが適用される。
【００７７】
上述のように、カテーテルの先端の冷却システムに基づいて安全な切除カテーテルが提供できる。刺激反応材料３’は、冷却システムを制御するために、その幾何特性を変化する。このようにして、物質４の温度が、冷却システムにより冷却されるカテーテルの先端で物質を冷却することにより調整される。よって、物質４の過熱及び斯様な過熱による有害な効果が防止される。
【００７８】
図７は、第５の実施例による例示的装置を図示する概略図を示す。この図は、物質を熱的に処置するために付与されるカテーテルの概略的断面を表す。更に特には、この図は、カテーテルの遠位端部、すなわちカテーテルの先端の断面を表す。
【００７９】
カテーテルは、カテーテルハウジング１、例えば（光）ファイバ又は切除ファイバのような供給ユニット２、供給ユニット２の遠位端部を覆う（光）素子２’、及び刺激反応物質又は材料３’を有する容器３を有する。物質４での領域又は部分４’及びターゲット物質４だけでなくこれらのコンポーネントは、図１に示され第１の実施例と関連して説明されたのと同じ参照符号により示された素子と同一又は類似である。刺激反応材料３’は、第３の実施例と関連して説明された刺激反応材料３’と同一又は類似である。従って、これらは詳細に再び説明されない。
【００８０】
上記コンポーネントに加えて、第５の実施例によるカテーテルは、例えば、（光学）ファイバのような少なくとも一つの照明ユニット７及び例えば（光学）ファイバのような少なくとも一つの収集又は受光ユニット８ａ、８ｂを有する。これらの付加的なコンポーネントは、以下に詳細に説明されるような物質４の状態についての情報を得ることを可能にする。これらのコンポーネントは、物質４と接触できる。このようにして、できるだけ多くの反射光（すなわち、できるだけ多くの後方反射光子）が収集される。
【００８１】
上述のように、供給ユニット２は、レーザーエネルギーを処置部分４’へ供給できる。すなわち、供給ユニット２は、レーザー源から物質４へレーザー光を転送するために使用される。物質４を過熱から防止するために、例えば温度感応ゲルのような刺激反応材料３’は、供給ユニット２の遠位端部と物質４との間に位置づけられる。
【００８２】
少なくとも一つの照明ユニット７及び少なくとも一つの受光ユニット８ａ、８ｂは、反射光を測定するための測定システムを形成する。これらは、組織を処置する場合、ある種の病変であると考えられる処置部分４’のサイズ、量及び成長度をフォローするために使用される。少なくとも一つの照明ユニット７を通じて、物質４は、照明光により照射される。照明光のパワーは、全く小さい。特に、パワーは、切除レーザー光よりずっと小さい。反射又は後方散乱光が、少なくとも一つの受光ユニット８ａ、８ｂにより収集され、又は受光される。少なくとも一つの受光ユニット８ａ、８ｂにより得られる情報が、限定されるわけではないが、処置される物質の状態（例えば、サイズ、質等）についての情報を含む。斯様な情報は、供給ユニット２を通じて供給される切除エネルギーのパワー及び時間を決定するために使用される。斯様な情報は、切除エネルギーの源を制御するための例えば電子部品のような制御ユニットへフィードバックされてもよい。結果的に、例えば、病変形成のパラメータ（例えば、病変形成のサイズ、質、速度等）が制御できる。
【００８３】
測定システムにより実施される測定を使用することにより、物質４に吸収される光及び温度のような温熱プロセスのパラメータが、決定される。斯様な見積もりに基づいて、切除エネルギーのパワーが、温熱処置の効果を最適化するために、実時間で採用される。
【００８４】
単一の照明ユニット７及び２つの受光ユニット８ａ、８ｂだけが図７に示されているが、複数の照明ユニット及び／又は２つより多くの受光ユニットがあってもよい。例えば、少なくとも一つの照明ユニット７に対して異なる距離に位置される様々な受光ユニットが、異なる深さに位置される物質４の異なる層を測定するために使用されてもよい。
【００８５】
図７は、特定の設定を示しているが、第１の実施例と関連して説明されたような他の変形例も可能である。更に、供給ユニット２の遠位端部と処置領域４’との間の距離に関して第１の実施例と同じ考えが適用される。
【００８６】
上述のように、刺激反応材料及び測定システムに基づいて安全な切除カテーテルが提供できる。刺激反応材料に蓄積されるエネルギーのレベルは、刺激反応材料により調整される。カテーテルにより実施される切除処置は、測定システムにより得られる情報により実時間で制御される。よって、物質の過熱及び斯様な過熱による有害な効果が防止され、切除処置は、実時間で制御される。更に、切除処置の治療者及び他のオペレータが前記情報を供給される。
【００８７】
図８は、第６の実施例による例示的装置を図示する概略図を示す。図８は、熱的に物質を処置するために付与される針の概略的断面を表す。更に特には、この図は、針の遠位端部、すなわち針の先端の断面を表す。
【００８８】
針は、針ハウジング１、例えば（光）ファイバ又は切除ファイバのような供給ユニット２、供給ユニット２の遠位端部を覆う（光）素子２’、及び刺激反応物質又は材料３’を有する容器３を有し、ここで素子２’は図８に示されていない。物質４での領域又は部分４’及びターゲット物質４だけでなくこれらのコンポーネントは、図１に示され第１の実施例と関連して説明されたのと同じ参照符号により示された素子と同一又は類似である。従って、これらは詳細に再び説明されない。
【００８９】
第６の実施例による針は、第５の実施例によるカテーテルに基づく。上記コンポーネントに加えて、針は、例えば、（光学）ファイバのような少なくとも一つの照明ユニット７及び例えば（光学）ファイバのような少なくとも一つの受光ユニット８ａ、８ｂを有する。これらの付加的なコンポーネントは、図７に示され第５の実施例と関連して説明されたのと同じ参照符号により示された素子と同一又は類似である。従って、これらは詳細に再び説明されない。
【００９０】
第６の実施例による針は、物質４の表面に位置されるというよりはむしろ第２の実施例と関連して説明されるように物質４の内部に位置される切除又は処置部分４’を除いて、第１及び第５の実施例と関連して説明されたのと同じ態様で切除を実施可能にする。物質４に蓄積されるエネルギーのレベルは、刺激反応材料３’により調整される。切除エネルギーのパワーは、温熱処置の効果を最適にするために実時間で採用される。
【００９１】
図８は、特定の設定を示しているが、例えば第１、第２及び第５の実施例と関連して説明されたような他の変形例も可能である。更に、供給ユニット２の遠位端部と処置領域４’との間の距離に関して第１の実施例と同じ考えが適用される。
【００９２】
上述のように、刺激反応材料及び測定システムに基づいて安全な切除針が提供できる。当該針は、知性的針と呼ばれる。刺激反応材料に蓄積されるエネルギーのレベルは、刺激反応材料により調整される。針により実施される切除処置は、測定システムにより得られる情報により実時間で制御される。よって、物質の過熱及び斯様な過熱による有害な効果が防止され、切除処置は、実時間で制御される。更に、切除処置の治療者及び他のオペレータが前記情報を供給される。
【００９３】
図９は、第７の実施例による例示的装置を図示する概略図を示す。図９は、熱的に物質を処置するために付与されるカテーテルの概略的断面を表す。更に特には、この図は、カテーテルの遠位端部、すなわちカテーテルの先端の断面を表す。
【００９４】
カテーテルは、カテーテルハウジング１、例えば（光）ファイバ又は切除ファイバのような供給ユニット２、供給ユニット２の遠位端部を覆う（光）素子２’、及び刺激反応物質又は材料３’を有する容器３を有する。物質４での領域又は部分４’及びターゲット物質４だけでなくこれらのコンポーネントは、図１に示され第１の実施例と関連して説明されたのと同じ参照符号により示された素子と同一又は類似である。従って、これらは詳細に再び説明されない。
【００９５】
第７の実施例によるカテーテルは、第５の実施例によるカテーテルに基づく。カテーテルは、第５の実施例とは、少なくとも一つの照明ユニット７及び少なくとも一つの受光ユニット８ａ、８ｂの少なくとも一つ（例えば、図９に示されるような受光ユニット８ａ）が、刺激反応材料３’を有する容器３と接触できるか、又は刺激反応材料３’自身とさえ接触できる点で異なる。
【００９６】
物質４の温度が上昇するとき、刺激反応材料の温度も上昇する。結果として、刺激反応材料３’の光学特性が変化する。結果的に、反射光又は後方散乱光の強度も変化する。この変化は、少なくとも一つの照明ユニット７及び少なくとも一つの受光ユニット８ａ、８ｂを使用することにより測定できる。第１の受光ユニット８ａは、刺激反応材料３’を通過する反射光を受光し、第２の受光ユニット８ｂは、刺激反応材料３’を通過しない反射光を受光する。よって、温度感応物質のような刺激反応材料３’の振る舞い及び同時に病変のような処置部分４’の進展についての直接フィードバックがあるので、物質４が過熱から防止できる。
【００９７】
第７の実施例によるカテーテルは、第１及び第５の実施例と関連して説明されたのと同様に、切除を実施可能にする。物質４に蓄積されるエネルギーのレベルは、刺激反応材料３’により調整される。切除エネルギーのパワーは、温熱処置の効果を最適化するためにリアルタイムで採用される。加えて、刺激反応材料３’の振る舞い及び処置部分４’の進展についての直接のフィードバックが、同時に提供される。
【００９８】
図９は、特定の設定を示しているが、例えば第１及び第５の実施例と関連して説明されたような他の変形例も可能である。更に、供給ユニット２の遠位端部と処置領域４’との間の距離に関して第１の実施例と同じ考えが適用される。
【００９９】
上述のように、刺激反応材料及び測定システムに基づいて安全な切除カテーテルが提供できる。刺激反応材料に蓄積されるエネルギーのレベルは、刺激反応材料により調整される。カテーテルにより実施される切除処置は、測定システムにより得られる情報により実時間で制御される。加えて、刺激反応材料の振る舞い及び物質での処置部分の進展についての直接フィードバックが同時に提供される。よって、物質の過熱及び斯様な過熱による有害な効果が防止でき、リアルタイムでの切除処置の改善された制御が可能である。更に、切除処置の治療者及び他のオペレータが前記情報を供給される。従って、安全で制御可能な切除カテーテルが提供される。
【０１００】
図１０は、第５乃至第７の実施例のための原理の証明を実施するために使用される実験的設定を図示する概略図を示す。この設定は、照明ファイバ１０１、受光ファイバ１０２、例えば温度感応ヒドロゲルのような刺激反応材料１０３、例えば組織のような物質１０４及び水１０５を有する。
【０１０１】
実験として、温度感応ヒドロゲルが、刺激反応材料１０３として使用された。約９０秒間紫外線（ＵＶ）（１００ｍＷ／ｃｍ２）を付与することによりポリマー化された、２５ｗｔ％の脱イオン化水、２５ｗｔ％のメタノール、４８．９ｗｔ％のＮＩＰＡＡｍ＋０．１ｗｔ％のジエチレングリコールジアクリレート＋１ｗｔ％ＩＲＧ２９５９フォトイニシエータからなる反応混合物が利用された。照明ファイバ１０１と受光ファイバ１０２との間の距離は、１．５ｍｍであった。
【０１０２】
実験の間、物質１０４は、照明ファイバ１０１により供給される光により照明され、反射された光又は後方散乱された光が、反射光の強度を測定するために受光ファイバ１０２により受光された。刺激反応材料１０３を通過する反射光のスペクトルが、刺激反応材料１０３の様々な温度で測定された。
【０１０３】
図１１は、図１０に表された実験的設定で得られた結果を図示する概略図を示す。水平軸では、照明ファイバ１０２により受光される照明光の波長がｎｍで示され、垂直軸では、基準に対して受光ファイバ１０２により受光される反射光の強度が、刺激反応材料１０３の温度の関数として示される。基準値１１１乃至１１４は、それぞれ２２℃、３０℃、３７℃及び４３℃の温度に対する曲線を示す。図１１に図示されるように、温度が高くなると、それぞれの強度が一般に高くなる。例えば、温度４３℃に対する曲線１１４の経路は、温度３７℃に対する曲線１１３の経路より高いレベルにある。
【０１０４】
図１２は、温度感応ヒドロゲルの透明度対温度感応ヒドロゲルの様々な濃度に対する温度を図示する概略図を示す。水平軸では、ヒドロゲルの温度が℃で示され、垂直軸では、ヒドロゲルの透明度（透過率）が、ヒドロゲルのモル比の関数として示される。基準値１２１乃至１２６は、ヒドロゲルのＮ−イソプロピルアクリルアミド（ＮＩＰＡ）に対するポリエチレングリコールジアクリレート（ＰＥＧＡ）（コモノマー）のそれぞれ２％、３％、５％、６％、８％及び９％のモル比に対する曲線を示す。図示されるように、ＬＣＳＴは、ＰＥＧＡの比率を増大させることにより、３６℃と４７℃との間で変化できる。
【０１０５】
温度感応ヒドロゲルのサンプルの光学的遷移が図１２に図示され、図１０に示された実験的設定で実施されたような原理の証明で使用されるものが参照符号１２４により示される。図１１に提示された分光測定は、図１２に示されるヒドロゲルのサンプルの光学的遷移特性と十分一致している。
【０１０６】
図１３ａ及び図１３ｂは、温度感応ヒドロゲルを通る切除及びガラスシートだけを通る切除の結果を比較するために使用される実験的設定を図示する概略図を示す。当該設定は、切除のための光ファイバ１３１、ガラスシート１３２、ヒドロゲル１３３及び物質１３４をそれぞれ有する。
【０１０７】
実施された実験に対して、ヒドロゲル１３３の厚さは０．５ｍｍであり、物質１３４は豚の心臓組織であった。ガラスシート１３２及びヒドロゲル１３３両方を通る切除対ガラスシート１３２だけを通る切除の結果が、同一の切除パラメータ、同一の組織、組織からの同一の距離、及びバスの同一の温度に対して比較された。切除部分は、数ミリメートルだけ実際には、ずらされた。図１３ａは、ヒドロゲル１３３を通じて切除するときの状況を図示する。図１３ｂは、ガラスシート１３４だけを通じて切除するときの状況を図示する。豚の心臓組織が、同一のガラスシートの下に置かれた。従って、これらの影響は、切除による病変を比較するとき、無視できた。
【０１０８】
特定の閾温度を超えて切除光を散乱させ、よって組織の更なる加熱をブロックする、切除がヒドロゲル１３３を通じて起こっているとき、病変は、ガラスシート１３４を通じてのみの切除の場合のように褐色を呈さなかった。よって、ヒドロゲル１３３が、温度保護を可能にすることを示すことができた。病変内に到達する最高温度がヒドロゲルにより制御されるので、組織の導電的加熱に属する最初の場合ほど、病変は大きくないことが観察できた。切除は、波長９６７ｎｍで光学パワー３．１Ｗで実施された。
【０１０９】
図１４は、実施例によるシステムを図示する概略図を示す。例えば、切除カテーテルシステムのようなシステムは、例えば、少なくとも一つのレーザー切除エネルギー源のようなエネルギー源１４１ａ、照明光を供給するための照明源１４１ｂ、及びエネルギー源１４１ａを調整するための例えば制御ユニットのような全ての必要とされる電子部品１４１ｃを含むユニット１４１を有する。当該システムは、一つ以上の接続ケーブル１４２、ハンドラ１４３、及び例えばカテーテルの先端のような遠位／処置部分１４５を含む例えばカテーテル１４４のような装置を更に有してもよい。
【０１１０】
エネルギー源１４１ａにより生成される切除エネルギー及び照明源１４１ｂにより生成される照明光は、装置１４４へ送られる。装置１４４の遠位／処置部分１４５で、切除エネルギーが、例えば組織のような物質に供給される。その後、物質は、局部的に加熱され、結局切除処置が実施される。更に、照明光は、測定目的のために使用できる。ハンドラ１４３が、装置１４４で操縦可能である。
【０１１１】
装置１４４は、第１乃至第７の実施例による装置の何れか一つの装置に対応する。装置１４４が第５乃至第７の実施例による装置の一つに対応する場合、装置１４４は少なくとも一つの照明ユニット７及び少なくとも一つの受光ユニット８ａ、８ｂを有する測定システムにより、物質の状態についての情報を得ることができる。この場合、制御ユニット１４１ｃが、得られた情報に基づいてエネルギー源１４１ａを制御又は調整する。
【０１１２】
図１５は、実施例による例示的方法の基本的ステップを図示するフローチャートを示す。この方法は、切除エネルギーを物質へ供給するステップＳ１５１を有する。更に、この方法は、物質の温度が切除エネルギーのために上限温度を超えて増大する場合、第１の状態から第２の状態へ刺激反応材料の状態を変化するステップＳ１５２を有するので、物質の温度は温度限界を超えて増大しない。
【０１１３】
図１６は、実施例のソフトウェアベースの実施例を示す。ここで、装置１６０は、単一のチップ又はチップモジュールに設けられ、メモリ（ＭＥＭ）１６２に格納された制御プログラムのソフトウェアルーチンに基づいて制御を実施する制御ユニットを備えるプロセッサ又はコンピュータ装置である処理ユニット（ＰＵ）１６１を有する。プログラムコード命令が、ＭＥＭ１６２からフェッチされ、図１５と関連して説明されたステップのような処理ステップを実施するためにＰＵ１６１の制御ユニットへロードされる。処理ステップは、入力データＤＩに基づいて実施でき、出力データＤＯを生成する。
【０１１４】
要約すると、本発明は、切除エネルギーを物質４に供給するための供給ユニット２、及び物質４に蓄積される切除エネルギーのレベルを制御するための刺激反応材料３’を有する装置に関係する。当該装置は、物質４の温度を限定可能であるので、あまりに高い温度での切除に関連する危険性が排除できる。当該装置は、物質４を照明するための少なくとも一つの照明ユニット７及び物質４の状態についての情報を得るために反射光を受信するための少なくとも一つの受光ユニット８ａ、８ｂを有する。得られた情報は、供給された切除エネルギーを調整するために使用できる。
【０１１５】
本発明は、前述の説明及び図面で詳細に例示され説明されてきたが、斯様な図示及び説明は、図示的又は例示的であって、限定的ではないと考察されるべきである。本発明は、開示された実施例に限定されない。例えば、第３及び第４の実施例と関連して説明されたような冷却システムを能動的に制御するためのメカニズムが、洗浄システムを制御するためにも使用できる。すなわち、その幾何特性を変化するために構成される刺激反応材料は、斯様な洗浄システムを制御するために利用される。洗浄システムが閉じたシステムである場合、洗浄システムは冷却システムと等価である。洗浄システムが開いた洗浄システムである場合、洗浄流体は、洗浄システムを有するカテーテルの先端で一つ以上の開口部を介して供給でき及び／又は流すことができる。洗浄システムは、過熱を防止するため又は他の目的のために洗浄を実施するために使用される。
【０１１６】
このように、一つ以上の刺激反応材料に基づく同一の調整システムが、洗浄カテーテルに対して適用できるので、切除中に使用される洗浄流体の量は、それ程大きくはならない。洗浄カテーテルは、例えば無線周波数（ＲＦ）又は高強度焦点超音波（ＨＩＦＵ）エネルギー源のような、レーザーエネルギー源以外の代わりのエネルギー源を持ってもよい。
【０１１７】
洗浄流体の過負荷が例えば洗浄カテーテルによる心房細動（ＡＦ）処置の間に起こる場合、呼吸困難、胸部圧迫、喘鳴、肺の異常音、又はこれらの組み合わせのような副作用が生じる。この点では、血流内のカテーテルの先端で開放されるべき洗浄流体の量は、切除部分の温度に強く依存する。刺激反応材料を使用することにより、洗浄流体の開放される量が、適切に調整される。よって、切除中に使用される洗浄流体の量は、それ程大きくはならない。従って、副作用を生じる洗浄流体過負荷が回避できる。
【０１１８】
例示的実施例が説明されてきたが、本発明は、これらの実施例に限定されない。例えば、複数の実施例の特徴が組み合わせられてもよい。例えば、カテーテル又は針は、例えば第１の実施例と関連して説明されたような光学特性を変化できる第１の刺激反応材料を有し、例えば第３及び第４の実施例と関連して説明されたようなその幾何特性を変化できる第２の刺激反応材料及び冷却システムを更に有する。第１の刺激反応材料は、切除処置の間、物質に蓄積されたエネルギーのレベルを調整するために使用され、第２の刺激反応材料は、冷却システムを制御するために使用できる。このようにして、物質の過熱及び過熱による有害な影響を防止するための効率的で豊富なメカニズムが提供される。
【０１１９】
上述の装置及び処置は、温熱処置が使用されるときはいつでも適用できる。例えば、これらは、様々な疾患（例えば、心房細動の処置のための心内膜及び心外膜の温熱治療）に適用できる心臓組織切除、前立腺処置、腫瘍切除、腎臓、膀胱及び他の癌性組織等の処置に利用される。
【０１２０】
開示された実施例に対する変形例は、図面、本開示及び添付の請求項の検討から、本発明を実施する際に当業者により理解され達成できる。
【０１２１】
請求項において、用語「有する」は、他の素子又はステップを排除しないし、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は、複数を除外しない。単一のプロセッサ又は他のユニットは、請求項内に引用される複数のアイテムの機能を満たしてもよい。特定の手段が、相互に異なる従属項に引用されているという単なる事実は、これらの手段が好適に使用できないことを示すものではない。
【０１２２】
請求される特徴を実施するためプロセッサを制御できるコンピュータプログラムが、光蓄積媒体又は他のハードウェアと共に若しくは一部として供給される固体媒体のような適当な媒体に格納／配送できるが、インターネット又は他の有線若しくは無線通信システムのような他の形式で配送してもよい。コンピュータプログラムは、新しいシステムと連動して使用されてもよいが、請求された特徴をシステムが実施できるために、現存のシステムを更新又はアップグレードするとき、適用されてもよい。
【０１２３】
コンピュータのためのコンピュータプログラム製品は、コンピュータで走るとき、図１５と関連して説明されたステップのような例えば処理ステップを実施するためのソフトウェアコード部分を有する。コンピュータプログラム製品は、例えば光蓄積媒体又は固体媒体のようなソフトウェアコード部分が格納されたコンピュータ可読媒体を更に有する。
【０１２４】
請求項内の参照符号は、請求項の範囲を限定するものと考慮されるべきではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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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１３ａ−１３ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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