(57)【要約】【課題】低温範囲において可変温度エレメントの速やかな温度変化を可能にする方法及び装置を提供する。【解決手段】オリフィス３の開口につながる熱交換器２を、加熱及び冷却される表面と連絡し、この表面と接触する流体を入れることのできるリザーバーを形成するジャケット４の中に入れ、おのおのが熱交換器２に独立につながれ、一方は上記のオリフィス３を通って膨張すると液化する第一のガスを供給し、他方は第一のガスの液化により得られる温度よりも低い反転温度を有する第二のガスを供給する二つのガス源５、６を備え、ジャケット４から流れ出てくる排ガスに熱交換器２を流れさせて流入してくるガスを予熱又は予冷し、第一及び第二のガスに上記の熱交換器２とオリフィス３を交互に流れさせて上記の表面を冷却又は加熱する。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
オリフィス開口につながる熱交換器を加熱及び冷却されるべき表面と連絡するジャケットの中に入れ、このジャケットは加熱及び冷却されるべき表面と接触する流体を入れることのできるリザーバーを形成しており、そしておのおのが上記の熱交換器に独立につながれるガス源であって、一方のガス源は上記のオリフィスを通って膨張すると液化する第一のガスを供給するものであり、他方のガス源は第一のガスの液化により得られる温度よりも低い反転温度を有する第二のガスを供給するものである二つのガス源を用意し、上記のジャケットから流れ出てくる排ガスに上記の熱交換器を流れさせて流入してくるガスを場合に応じて予熱又は予冷し、そして更に、上記の第一及び第二のガスに上記の熱交換器及びオリフィスを交互に流れさせて上記の表面を冷却又は加熱し、各ガスを上記のオリフィスを通って流れさせるため及びその流れを止めるための手段を設けることを含む、急速に温度変化する表面を作る方法。
【請求項２】
急速な温度変化が周期的である、請求項１記載の方法。
【請求項３】
急速な温度変化が操作者によって制御され、そして選ばれた時点において果たされる、請求項１記載の方法。
【請求項４】
第一のガスが、アルゴン、窒素、空気、クリプトン、ＣＦ４　、キセノン及びＮ２　Ｏから本質的になる群から選ばれ、そして第二のガスがヘリウムである、請求項１から３までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項５】
下記の１）〜４）のものを含んでなる、表面を冷却及び加熱するための装置。
１）ジャケット内に開口しているオリフィスにつながる熱交換器
２）加熱及び冷却されるべき表面と連絡しており、加熱及び冷却されるべき表面と接触する流体を入れることができるリザーバーを形成しているジャケット
３）上記の熱交換器におのおのが独立に接続されている二つのガス源
４）各ガスを上記のオリフィスを通って流れさせるため及びその流れを止めるための手段
【請求項６】
前記ガス源が加圧ガスを入れたガスリザーバーである、請求項５記載の装置。
【請求項７】
前記ガス源が、所望の圧力よりも低い圧力のガスが入ったリザーバーからガスを引き出す１又は２台以上の圧縮機を含む、請求項５記載の装置。
【請求項８】
前記熱交換器が細管又は多孔質マトリックス熱交換器である、請求項５記載の装置。
【請求項９】
前記冷却が低温冷却（ｃｒｙｏｃｏｏｌｉｎｇ）　である、請求項５記載の装置。
【請求項１０】
下記の１）及び２）のものを含んでなる、表面を冷却及び加熱するためのプローブ。
１）ジャケット内に開口しているオリフィスにつながる熱交換器
２）加熱及び冷却されるべき表面と連絡しており、加熱及び冷却されるべき表面と接触する流体を入れることができるリザーバーを形成しているジャケット
【請求項１１】
加熱及び冷却されるべき表面が変更可能なものである、請求項１０記載のプローブ。
【請求項１２】
前記冷却が低温冷却である、請求項１０記載のプローブ。
【請求項１３】
入ってくるガスが排ガスと熱を交換する熱交換器を含んでなるジュール−トムソン液化装置にガスをかわるがわる供給して表面を連続的に冷却／加熱することを含む、温度の急速な周期的変化を生じさせるための方法。
【請求項１４】
温度変化の頻度をそれほど極端でない温度を使用して増大させる、請求項１３記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可変温度エレメントの温度の速やかな変化を得るための方法及び装置に関し、またこのような方法及び装置を使用することに関する。より詳しく言えば、本発明は、低温範囲（ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ　ｒａｎｇｅ）　において所定領域を非常に短い時間で冷却し、そして同じ領域を相対的に高い温度に非常に短い時間で加熱するのを可能にし、またその逆も同様に可能にする方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
所望の表面且つ所望の箇所において、温度を急速に変化させること、特に非常に低い温度と室温あるいはもっと高い温度との間で急速に変化させることができることは、多くの用途において実際的に重要なことである。速やかな温度変化は、例えば、シールする又は硬化させる（ｃｕｒｉｎｇ）等の目的で種々の材料を処理する際に活用することができる。
【０００３】
低温及び高温の表面は医療用途にも利用される。例えば、悪性の組織を破壊するため、あるいは形成外科のために、低温技術が使用される。そのような用途の一例がＳＵ　７７４，５４９号明細書に提示されており、これは冷凍外科プローブに熱キャリヤーを通して生物学的組織を熱処理することに関するものである。この方法は、人間の脳の冷凍外科に有効であると言われている。しかしながら、この方法は、外科用プローブに熱キャリヤーを通し、後にそれを加熱し、そして繰返してプローブを通過させることを必要とする。アセトン又はアルコールが熱キャリヤーとして使用される。プローブを通過する前に、熱キャリヤーは　−７０〜−７５　℃に冷却されるか、あるいは　＋７０〜９０℃に加熱される。
このタイプの装置は、温度変化の遅れが長く、プローブ外部の扱いにくい加熱冷却装置を必要とし、そして複雑であって使用するのに経費がかかるため、重大な欠点を有する。
【０００４】
低温冷却する能力と加熱する能力の両方をもつ冷凍外科設備も当該技術分野において知られている。一つのそのような装置とそれを医療用に使用することが、Ａｎｄｒｅｗ　Ａ．　Ｇａｇｅ，　”Ｃｕｒｒｅｎｔ　Ｉｓｓｕｅｓ　ｉｎ　Ｃｒｙｏｓｕｒｇｅｒｙ”，　Ｃｒｙｏｂｉｏｌｏｇｙ　１９，　２１９−２２２（１９８２）の　２２０〜２２１　ページに記載されている。これに記載されている装置は、止血を行うために、液体窒素で冷却され、そして電気で加熱される。しかしながら、電気加熱は本質的に比較的ゆっくりしたものである。
【０００５】
ＳＵ　１，２１７，３７７号明細書には、オリフィスを通してガスが膨張するのを利用する別の装置が記載されている。しかしながら、オリフィスを通しての単純なガスの膨張では、得られる温度変化は比較的ゆっくりであって、温度の変化は比較的穏やかである。従って、例えば、ＳＵ　１，２１７，３７７号明細書の装置では窒素を液化することは不可能である。その上、この従来技術の装置は、室温でヘリウムを使用し、これは約　３００気圧の圧力から膨張して、単に約３０℃ほどの加熱を達成する。いずれにせよ、この参考文献に記載された単流（単一パス）の膨張では窒素を液化することができない。とは言え、ヘリウムは約４５Ｋの反転温度を有し、そしてこの参考文献で行われているように、ネオン又は水素を第二のガスとして使用するのを可能にする。一番高いネオンの反転温度は約　２００Ｋであり、水素の反転温度は約　１８０Ｋである。従って、これらのガスは、液体窒素の温度が８０Ｋであるため第一のガスとして窒素を使用しながら使用することができず、ネオンと水素で得ることができる加熱は少ない。更に、ネオンと水素はそれらの最高温度より低い反転温度にあって、そのため加熱が得られないことがある。ネオンは高価であり、水素は危険であって、得ることができる温度は多くの用途にとって満足のいかないものであり、このことが上述の装置が成功しないことの原因となる。
【０００６】
これまで、従来技術の装置と方法は、産業や医学において低温技術の可能性を活用するために使用することができる、簡単で且つ効果的な素早い温度変化手段を提供することができなかった。従って、可能な限りたくさんの用途においてそのような方法を活用することができることが大変に望ましいということは明らかである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、簡単で且つ効果的なやり方でもって、低温範囲（ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ　ｒａｎｇｅ）　まででさえも、表面温度の急速で周期的な変化を、所望の箇所において生じさせる方法を提供することである。
本発明のもう一つの目的は、簡単であって且つ製作するのと操作するのに費用がかからず、そして従来技術の装置の欠点を克服する、上記の方法を活用する装置（簡潔のために、以下においては「プローブ」と呼ぶ）を提供することである。
本発明のこのほかの目的は、以下の説明の進行につれて明らかとなろう。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明による、急速に温度変化する表面を作る方法は、オリフィス開口につながる熱交換器を加熱及び冷却されるべき表面と連絡するジャケットの中に入れ、このジャケットは加熱及び冷却されるべき表面と接触する流体を入れることができるリザーバーを形成しており、そしておのおのが上記の熱交換器に独立につながれるガス源であって、一方のガス源は上記のオリフィスを通って膨張すると液化する第一のガスを供給するものであり、他方のガス源は第一のガスの液化により得られる温度よりも低い反転温度を有する第二のガスを供給するものである二つのガス源を用意し、上記のジャケットから流れ出てくる排ガスに上記の熱交換器を流れさせて流入してくるガスを場合に応じて予熱又は予冷し、そして更に、上記の第一及び第二のガスに上記の熱交換器及びオリフィスを交互に流れさせて上記の表面を冷却又は加熱し、各ガスを上記のオリフィスを通って流れさせるため及びその流れを止めるための手段を設けることを含む方法である。
【０００９】
本発明に従って使用されるべき適当なガスの選択は重要である。例えば、ヘリウムの最高の反転温度は４３Ｋである。従って、７７．３Ｋで沸騰する窒素によりいくらか予冷される場合でも、なおもそれはジュール−トムソン膨張をすると温まる。更に、流入するガスを予熱又は予冷することはただの効率又は節約の問題ではなく、本発明の本質的な部分である。と言うのは、適当な熱交換器による熱の交換を利用しないで単流（単一パス）の加熱又は冷却を使用するプロセスや装置は、十分に低いあるいは十分に高い温度をもたらさず、そして温度変化を甚だゆっくりしたものにするからである。先に述べたように、一方の終端の（ｅｘｔｒｅｍｅ）　温度から他方へと急速に変わることが本発明の本質的な特徴である。
【００１０】
熱交換器はどのようなタイプのものでもよく、例えば、フィンチューブ熱交換器又は多孔質マトリックス熱交換器、例えば英国特許第１４２２４４５号明細書に記載されているタイプのものでよい。この英国特許明細書に記載されている装置は、プローブの低温冷却（ｃｒｙｏｃｏｏｌｉｎｇ）　をするだけのものであって、目的はプローブの温度を　−８０℃未満に維持して、プローブを加熱する必要を完全に回避することである。この特許明細書の教示に従えば、プローブが組織にくっつくのを防ぐ目的で　−８０℃より高い温度で操作する場合には加熱が必要であった、ということに言及すべきである。しかしながら、本発明に従って、素早い冷却−加熱サイクルで操作する場合には、熱交換器を加熱のためにも利用することができる。
【００１１】
本発明の一つの好ましい態様では、急速な温度変化は周期的なものである。本発明のもう一つの好ましい態様では、急速な温度変化は操作者により制御されて、選ばれた時点において果たされる。
本発明の好ましい態様によれば、第一のガスは、アルゴン、窒素、空気、クリプトン、ＣＦ４　、キセノン及びＮ２　Ｏから本質的になる群から選ばれ、そして第二のガスはヘリウムである。
低温液化は、冷却された金属表面のもとで、下記においてもっとよく説明されるように本発明に従って運転する装置の低温終端部の先端で起こる。　Ｌｉｎｄｅ−Ｈａｍｐｓｏｎ法を応用し、液化のため冷却するのにジュール−トムソン効果を利用する。
【００１２】
本発明はまた、
１）ジャケットの中に開口しているオリフィスにつながる熱交換器、
２）加熱及び冷却されるべき表面と連絡し、加熱及び冷却されるべき表面と接触する流体を入れることができるリザーバーを形成しているジャケット、
３）上記の熱交換器におのおのが独立に接続されている二つの加圧ガス源、
４）各ガスを上記のオリフィスを通って流れさせるため及びその流れを止めるための手段、
を含む、表面を低温冷却及び加熱するための装置を包含するものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の一つの態様によれば、加圧ガス源は圧力をかけてガスを入れたガスリザーバーである。本発明のもう一つの態様によれば、ガス源は、所望の圧力よりも低い圧力のガスが入ったリザーバーからガスを引き出す１又は２以上の圧縮機を含む。
加熱及び冷却される表面は、所望のどのような形状のものでもよい。一つの好ましい態様によれば、ジャケットに取付けられ、プローブを使用しようとする用途に応じていろいろな形状を有する、交換可能なエレメントが用意される。
【００１４】
更に、用途によっては、温度変化を高い頻度で行うことが重要である一方で、極端の（ｅｘｔｒｅｍｅ）　温度に到達することはそれほど重要ではない、ということを理解すべきである。従って、例えば、所定の用途にとって、　−５０℃の温度と＋１００℃の温度の間だけを変動することが望まれることがある。当業者により理解されるように、所望の温度の上限及び／又は下限を制限することはそれらの間をはるかにより速く変動することを可能にし、そして本発明も、極端でなく且つ低温でない温度についてそのように速く変化することを含むものである。もちろんながら、熟練した技術者は、使用しようとする温度に応じて、所定の用途に使用すべき適切なガスを選ぶことができよう。
【００１５】
本発明はまた、破壊すべき生体細胞が位置している表面に本発明によるプローブを接触させ、そしてその接触表面で終端温度の変化を起こさせることを含む、生体の複数の細胞を選択的に破壊する方法を提供する。焼灼を行うため又はプローブが細胞にくっつくのを避けるために加熱を電気的手段により行う従来技術の方法と違って、本発明によれば、加熱における変化は本発明の方法の本質的な部分であって、そしてこの変化は、上述の利点とは別に、冷たい前方部分が貫入する深さを制御するのと、細胞に温度衝撃を与えるのを可能にする、ということに注目すべきである。
【００１６】
本発明の好ましい態様によれば、処理される表面は表皮である。本発明のもう一つの好ましい態様によれば、処理される表面は人間の脳又は眼である。
本発明はまた、ジュール−トムソン液化装置にガスをかわるがわる供給して表面を連続的に冷却／加熱することを含む、温度の急速な周期的変化を生じさせるための方法をも包含するものである。
【００１７】
【実施例】
次に、本発明の好ましい態様を詳しく説明する。
図１を参照すると、１は、ジュール−トムソン装置を全体として構成する、熱交換器２、オリフィス３、及び絶縁されたジャケット４を含んでなるプローブを一般的に示している。約４０ＭＰａ　の圧力でガスを入れた二つのガスリザーバー５と６は、逆止弁８及び９、オンオフ弁１０及び１１を通り、管路７を経て、上記の熱交換器２に接続される。あるいはまた、リザーバー５と６のガスを圧縮するため２台の圧縮機を用意することができる。
オンオフ弁（１０又は１１）を開けると、ガスが管路７を通って熱交換器２へ流入し、オリフィス３から出て、１２で指示される低温液体プールを形成する。プローブ表面１３は、その時に使用されているガスに応じてこのプールにより冷却されるかあるいは加熱され、またそれと接触する、模式的に１４で指示されている対象物の表面を冷却する。
【００１８】
本発明の一態様によるプローブの設計を、図２でもってもっと十分に説明する。絶縁スリーブ１５は、低温冷却器１７を入れる鋼の被包（ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ）　１６を含めて、プローブのいろいろな部品を収容する。高圧ガスは供給管路１８を通して供給され、オリフィス（図示せず）を通って膨張する。高温又は低温のガスは、処理物を冷却及び加熱するために使用される表面である加熱／冷却面２０と接触するプール１９を作る。低温冷却器１７を所定の場所に保持するために別のスリーブ２１が用意され、そして排ガスはその中の空間２２を通ってプローブを出てゆく。
【００１９】
図５は、本発明に関係して使用される熱交換器のフィンチューブ２３の部分を模式的に示している。このチューブに沿ってフィン２４が配列されている。矢印で示すように、高い圧力Ｐ１のガスはチューブ２３内をオリフィス２５に向かって流れ、その一方より低い圧力Ｐ２の排ガスはこのチューブを横切って流れる。
【００２０】
図６に熱交換器を示す。この熱交換器は、内側のマンドレル２６と外側のマンドレル２７の間に入れられた、フィン２４が付いた高圧チューブ２３で製作される。矢印Ｂで指示される、冷却又は加熱される面２０から逆流してくるガスは、熱交換器に流入しそしてフィンチューブ２３の外表面と接触して、その中側を流れるガスと熱を交換する。
【００２１】
既に述べたように、本発明は様々な医療用途に利用することができる。本発明で得られる利点のいくつかを挙げると次のとおりである。
ａ．既に知られている技術によってなされているように、冒されている領域を冷却するだけである低温プローブを使用する場合よりも、温度サイクルを用いて操作する場合には、生体細胞の破壊がより効果的である。
ｂ．温度サイクルを用いるので、従来技術の低温プローブを使用する場合に起こるのと対照的に、低温の前方部分は健康な層に非常に深く貫入することがない。従って、本発明によれば、冒された表面領域をより長く処理することが可能である一方、健康な細胞に対する損傷は減少する。言い換えれば、冷たい前方部分の貫入する深さはサイクルの頻度により制限及び制御され、そして更に、それは接触時間と無関係である。
当業者により認められるように、調和的な表面温度プロファイルによって、得られる貫入の深さは（α・τ）１／２　に比例する。ここで、αは温度拡散率であり、τは時間である。これは、例えばＨ．　Ｓ．　Ｃａｒｓｌａｗ　ａｎｄ　Ｊ．　Ｃ．　Ｊａｅｇｅｒ，　”Ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｈｅａｔ　ｉｎ　Ｓｏｌｉｄｓ”，　Ｃｈａｐｔｅｒ　２．６，　Ｃｌａｖｅｎｄｏｎ　Ｐｒｅｓｓ，　Ｏｘｆｏｒｄ，　１９５９から知られていることである。
ｃ．処理サイクルの最後には、プローブを表皮がプローブ表面に付着しない温度まで加熱することができる。このようにして、皮膚から冷たい低温プローブを取去ろうとする際に起こるのと対照的に、表面の損傷が避けられる。
【００２２】
当業者により認められるように、本発明によるプローブは、いろいろな用途のために、非常に細いプローブから比較的大きな面積のプローブまでの範囲にわたる様々な大きさで作製することができる。と言うのは、例えば電気ヒーターのような場所をとる部品の必要がないので、この加熱／冷却装置は非常に小さな容積でも収容することができるからである。このように、例えば、図７は、例えば表皮の処理のためあるいは非医療用途に適しているような、平らな、面積の大きなプローブを例示している。その一方、図８は、癌の治療のため例えば肝臓に貫入させるのに使用することができるような、細く、尖ったプローブを示している。
【００２３】
図７を参照すると、この図では理解を容易にするため図６と同じ符号を用いており、冷却及び加熱される面２０は、内側のマンドレル２６と外側のマンドレル２７の間にある熱交換器のチューブ２３の近くに位置している。ガスは、外部のシース２８の中にあるガス管を通ってプローブの先端まで流れる。シース２８の中には、所望ならば、２本以上の管を入れることも、電線を入れることもできる。気体についての接続と電気についての接続は、例えばコネクター２９を通して行うことができる（これらの接続は詳しく示されてはいない）。本発明のこの特別の態様によれば、ガスの流量はプローブホルダーにある押ボタン又はスイッチ３０により制御され、そのためプローブの作用は、持ち替える必要なく且つ操作を止めることなく使用者によって容易に制御される。例えば加熱用又は冷却用のガスがいつ流れているか、あるいはプローブの操作がいつ完全に停止されたかを指示するために、管理ライト３１を設けることもできる。
【００２４】
同様に、図８には、接触面２０が平らでなく、尖っている、細いプローブが示されている。プローブが細いために、内側のマンドレルと外側のマンドレルは太さが低下しており、図面をはっきりさせるためこの図面には示されていない。本発明のこの態様におけるプローブホルダー３２は、プローブの尖った先端から離れたところに位置することができ、また図７におけるように、ボタンや指示ライト（図示せず）を備えることもできる。
もちろんのことながら、それらを使用しようとする用途に応じて、多くのいろいろな形状及び大きさのプローブを供給することができ、上記の例は可能な種々のプローブのうちの二つを例示する目的で示したに過ぎない。
【００２５】
次に、以下に掲げる例によって本発明を更に説明する。
例　１
加熱−冷却サイクル
先に説明した装置を使って、加熱−冷却サイクルを生じさせる実験を行い、プローブの表面（１３）で得られた温度を記録した。熱交換器（２）の直径は　５．２ｍｍであった。そしてこの熱交換器を　１００Ｐａを超える減圧下に保持した。オリフィスの直径は０．１２ｍｍであった。
１０，０００ｐｓｉ　（６８０気圧）　のヘリウムを使用した。窒素は６０００ｐｓｉ　（４０８気圧）　であって、その流量は約５０ＧＬＰＭであった。
室温から　１２０℃の温度に達するまで加熱を行い、その後ガスを変更して、プローブを−１９０℃まで冷却した。冷却時間と加熱時間はほとんで同じであり、サイクル全体で約３０秒かかった。当業者により認められるように、これはそのようなサイクルにとっては驚くべきほど短い時間であって、従来技術の装置ではほとんど得ることができない。得られた結果を図３に示す。
【００２６】
例　２
加熱の実験
例１におけるのと同じプローブを急速な加熱について試験した。例１に関連して説明したのとおなじ条件下で、プローブを　１７０℃まで加熱した。結果は図４に示され、これより室温から　１７０℃までの加熱が　６．５秒で達成されたことが分かる。この結果は、反転温度の効果を説明するものであり、ヘリウムを使って加熱を行うことができることを証明するものである。温度の終端を　２０５℃にして同じように実験を繰返し、加熱時間が１２秒という同等の結果が得られた。
【００２７】
上記の説明と例は全て、説明を目的として提示したものであって、本発明をどのようにも限定しようとするものではない。本発明の装置の種々の部品、形状及び構成には多くの改変を施すことができる。同じように、いずれも本発明の範囲をはずれることなしに、いろいろなガスの組み合わせやガス混合物を使用することができ、またいろいろな低温及び高温を利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法を説明するのに使用される、本発明による装置の代表例を模式的に示す図である。
【図２】本発明の一つの好ましい態様によるプローブの代表例を詳しく示す断面図である。
【図３】図２のプローブを用いて行った加熱−冷却実験の結果を示す図である。
【図４】加熱実験の結果を示す図である。
【図５】フィンチューブの部分を模式的に示す図である。
【図６】本発明の一つの好ましい態様による装置の熱交換器を示す模式断面図である。
【図７】本発明の一つの好ましい態様によるプローブを模式的に示す図である。
【図８】本発明のもう一つの好ましい態様によるプローブを模式的に示す図である。
【符号の説明】
１…プローブ
２…熱交換器
３…オリフィス
４…ジャケット
５…ガスリザーバー
６…ガスリザーバー
１２…低温液体プール
１３…プローブ表面
１４…対象物
１５…スリーブ
１７…低温冷却器
１９…プール
２０…加熱／冷却面
２３…フィンチューブ
２４…フィン
２５…オリフィス
【図１】
2004053247.tif 000003
【図２】
2004053247.tif 000004
【図３】
2004053247.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2004053247.tif 000008
【図７】
2004053247.tif 000009
【図８】
2004053247.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成15年7月18日(2003.7.18)
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
破壊すべき冒された細胞近くの表面で行う温度変化の急速サイクルを生じさせる工程を含む、強化した低温破壊効果により生体の冒された細胞を選択的に破壊する方法。
【請求項２】
前記温度変化の急速サイクルの下限が低温範囲の温度である、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記温度変化の急速サイクルを秒のオーダーの間続ける、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記温度変化の急速サイクルの最低温度が−１９０℃ほどであり、最高温度が健康な細胞にとって危険でない、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記最高温度がおよそ４０℃である、請求項４記載の方法。
【請求項６】
生体の組織に近接される表面を有する外科プローブであり、当該表面は冷却及び／又は加熱することができ、且つ急速な温度変化を受けることができ、当該急速に変化する温度は室温より高い温度から約−５０℃より低い温度まで、及びその反対方向に変化し、且つ当該急速に変化する温度は１分未満で約０℃より高い温度からそれより低い温度まで、及びその逆方向に変化する外科プローブであって、
ａ）加熱及び冷却すべき外表面を有するジャケットであり当該ジャケットと接触する流体を入れることのできるリザーバーを形成するよう付形されたジャケット内に開口しているオリフィスにつながる熱交換器であって、当該ジャケットが上記組織と熱交換することのできる外表面を有している熱交換器、
ｂ）第一及び第二のガス源であり、各ガス源は独立に上記熱交換器に接続されて、ガスの流れを当該熱交換器を通し続いて上記オリフィスを通して上記ジャケットへ供給することができる第一及び第二のガス源であって、供給された当該ガスは更に続いて当該ジャケットから当該熱交換器を通して排出され、当該第一のガス源は、上記オリフィスを通し上記ジャケット内へと膨張する際に液化する第一のガスを供給することができ、そして当該第二のガス源は、上記第一のガスの液化により得られる温度よりも低い反転温度を持つ第二のガスを供給することができる、第一及び第二のガス源、及び
ｃ）上記オリフィスを通して上記第一のガス及び上記第二のガスを流れさせ及びその流れを止めるための手段であって、当該第一のガスと当該第二のガスとを速やかに交互に流すことができる手段、
を含み、当該プローブは、上記第一のガスを上記熱交換器を通し及び上記オリフィスを通して上記ジャケット内へ流れさせて、それにより上記表面を冷却することができ、且つ当該ジャケットから当該熱交換器を通して排出して、入ってくる第一のガスをそれにより予冷することができ、当該プローブは更に、上記第二のガスを上記熱交換器及び上記オリフィスを通して上記ジャケット内へ流れさせて、それにより上記表面を加熱することができ、且つ当該熱交換器を通して排出して、入ってくる第二のガスをそれにより予熱することができる、外科プローブ。
【請求項７】
加熱及び／又は冷却する前記表面が交換可能である、請求項６記載の外科プローブ。
【請求項８】
前記急速な温度変化が周期的である、請求項６記載の外科プローブ。
【請求項９】
前記急速な温度変化が操作者によって制御され、そして選ばれた時点において果たされる、請求項６記載のプローブ。
【請求項１０】
前記第一のガスが、アルゴン、窒素、空気、クリプトン、ＣＦ４、キセノン及びＮ２Ｏから本質的になる群から選ばれ、そして前記第二のガスがヘリウムである、請求項６記載のプローブ。
【請求項１１】
前記ガス源が昇圧され、この昇圧したガス源が加圧下のガスを収容するガス容器である、請求項６記載のプローブ。
【請求項１２】
前記ガス源のうちの少なくとも一方がガスを圧縮することのできる圧縮機を含む、請求項６記載のプローブ。
【請求項１３】
前記熱交換器がフィンチューブ又は多孔質マトリックス熱交換器である、請求項６記載のプローブ。
【請求項１４】
生体の組織を選択的に破壊する方法であって、
ａ）生体の細胞及び／又は組織に近接される表面を有する外科プローブであり、当該表面は冷却及び／又は加熱することができ、且つ急速な温度変化を受けることができ、当該急速に変化する温度は室温より高い温度から約−５０℃より低い温度まで、及びその反対方向に変化し、且つ当該急速に変化する温度は１分未満で０℃より高い温度からそれより低い温度まで、及びその逆方向に変化する外科プローブであって、
ｉ）加熱及び冷却すべき外表面を有するジャケットであり当該ジャケットと接触する流体を入れることのできるリザーバーを形成するよう付形されたジャケット内に開口しているオリフィスにつながる熱交換器であって、当該ジャケットが上記組織と熱交換することのできる外表面を有している熱交換器、
ｉｉ）第一及び第二のガス源であり、各ガス源は独立に上記熱交換器に接続されて、ガスの流れを当該熱交換器を通し続いて上記オリフィスを通して上記ジャケットへ供給することができる第一及び第二のガス源であって、供給された当該ガスは更に続いて当該ジャケットから当該熱交換器を通して排出され、当該第一のガス源は、上記オリフィスを通し上記ジャケット内へと膨張する際に液化する第一のガスを供給することができ、そして当該第二のガス源は、上記第一のガスの液化により得られる温度よりも低い反転温度を持つ第二のガスを供給することができる、第一及び第二のガス源、及び
ｉｉｉ）上記オリフィスを通して上記第一のガス及び上記第二のガスを流れさせ及びその流れを止めるための手段であって、当該第一のガスと当該第二のガスとを速やかに交互に流すことができる手段、
を含み、当該プローブは、上記第一のガスを上記熱交換器を通し及び上記オリフィスを通して上記ジャケット内へ流れさせて、それにより上記表面を冷却することができ、且つ当該ジャケットから当該熱交換器を通して排出して、入ってくる第一のガスをそれにより予冷することができ、当該プローブは更に、上記第二のガスを上記熱交換器及び上記オリフィスを通して上記ジャケット内へ流れさせて、それにより上記表面を加熱することができ、且つ当該熱交換器を通して排出して、入ってくる第二のガスをそれにより予熱することができる、外科プローブを用意すること、
ｂ）上記プローブの上記表面を破壊すべき上記組織の近くに位置させること、及び
ｃ）上記プローブの上記表面で激しい温度変化を生じさせ、それにより当該表面と接触する又はその近くにある組織を冷却及び／又は加熱して、当該組織を破壊すること、
を含む生体組織の選択的破壊方法。
【請求項１５】
生体の前記組織が表皮である、請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
生体の前記組織が人間の脳である、請求項１４記載の方法。
【請求項１７】
生体の前記組織が人間の眼である、請求項１４記載の方法。
【請求項１８】
生体の組織を選択的に破壊する方法であって、
ａ）生体の前記組織に近接される表面を有する外科装置であり、当該表面は冷却及び／又は加熱することができ、且つ急速な温度変化を受けることができ、当該急速に変化する温度は室温より高い温度から約−５０℃より低い温度まで、及びその反対方向に変化し、且つ当該急速に変化する温度は１分未満で０℃より高い温度からそれより低い温度まで、及びその逆方向に変化する外科装置であって、
ｉ）加熱及び冷却すべき外表面を有するジャケットであり当該ジャケットと接触する流体を入れることのできるリザーバーを形成するよう付形されたジャケット内に開口しているオリフィスにつながる熱交換器であって、当該ジャケットが隣接した細胞又は組織と熱交換することのできる外表面を有している熱交換器、
ｉｉ）第一及び第二のガス源であり、各ガス源は独立に上記熱交換器に接続されて、ガスの流れを当該熱交換器を通し続いて上記オリフィスを通して上記ジャケットへ供給することができる第一及び第二のガス源であって、供給された当該ガスは更に続いて当該ジャケットから当該熱交換器を通して排出され、当該第一のガス源は、上記オリフィスを通し上記ジャケット内へと膨張する際に液化する第一のガスを供給することができ、そして当該第二のガス源は、上記第一のガスの液化により得られる温度よりも低い反転温度を持つ第二のガスを供給することができる、第一及び第二のガス源、及び
ｉｉｉ）上記オリフィスを通して上記第一のガス及び上記第二のガスを流れさせ及びその流れを止めるための手段であって、当該第一のガスと当該第二のガスとを速やかに交互に流すことができる手段、
を含み、当該装置は、上記第一のガスを上記熱交換器を通し及び上記オリフィスを通して上記ジャケット内へ流れさせて、それにより上記表面を冷却することができ、且つ当該ジャケットから当該熱交換器を通して排出して、入ってくる第一のガスをそれにより予冷することができ、当該装置は更に、上記第二のガスを上記熱交換器及び上記オリフィスを通して上記ジャケット内へ流れさせて、それにより上記表面を加熱することができ、且つ当該熱交換器を通して排出して、入ってくる第二のガスをそれにより予熱することができる、外科装置を用意すること、
ｂ）上記表面を破壊すべき組織の近くに位置させること、及び
ｃ）上記表面で激しい温度変化を生じさせ、それにより当該表面の近くにある組織を冷却及び／又は加熱して、当該組織を破壊すること、
を含む生体組織の選択的破壊方法。
【請求項１９】
生体の前記組織が表皮である、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
生体の前記組織が人間の脳である、請求項１８記載の方法。
【請求項２１】
生体の前記組織が人間の眼である、請求項１８記載の方法。
【請求項２２】
人間の組織以外の対象物を冷却及び／又は加熱するための、非医療用途の産業用プローブであり、当該対象物に近接して位置させるプローブ表面を有し、当該プローブ表面は冷却及び／又は加熱することができ、且つ急速な温度変化を受けることができ、当該急速に変化する温度は室温より高い温度から約−５０℃より低い温度まで、及びその反対方向に変化し、且つ当該急速に変化する温度は１分未満で約０℃より高い温度からそれより低い温度まで、及びその逆方向に変化するプローブであって、
ａ）加熱及び冷却すべき外表面を有するジャケットであり当該ジャケットと接触する流体を入れることのできるリザーバーを形成するよう付形されたジャケット内に開口しているオリフィスにつながる熱交換器であって、当該ジャケットが隣接する上記対象物と熱交換することのできる外表面を有している熱交換器、
ｂ）第一及び第二のガス源であり、各ガス源は独立に上記熱交換器に接続されて、ガスの流れを当該熱交換器を通し続いて上記オリフィスを通して上記ジャケットへ供給することができる第一及び第二のガス源であって、供給された当該ガスは更に続いて当該ジャケットから当該熱交換器を通して排出され、当該第一のガス源は、上記オリフィスを通し上記ジャケット内へと膨張する際に液化する第一のガスを供給することができ、そして当該第二のガス源は、上記第一のガスの液化により得られる温度よりも低い反転温度を持つ第二のガスを供給することができる、第一及び第二のガス源、及び
ｃ）上記オリフィスを通して上記第一のガス及び上記第二のガスを流れさせ及びその流れを止めるための手段であって、当該第一のガスと当該第二のガスとを速やかに交互に流すことができる手段、
を含み、当該プローブは、上記第一のガスを上記熱交換器を通し及び上記オリフィスを通して上記ジャケット内へ流れさせて、それにより上記表面を冷却することができ、且つ当該ジャケットから当該熱交換器を通して排出して、入ってくる第一のガスをそれにより予冷することができ、当該プローブは更に、上記第二のガスを上記熱交換器及び上記オリフィスを通して上記ジャケット内へ流れさせて、それにより上記表面を加熱することができ、且つ当該熱交換器を通して排出して、入ってくる第二のガスをそれにより予熱することができる、産業用プローブ。
【請求項２３】
前記急速な温度変化が周期的である、請求項２２記載のプローブ。
【請求項２４】
前記急速な温度変化が操作者によって制御され、そして選ばれた時点において果たされる、請求項２２記載のプローブ。
【請求項２５】
前記第一のガスが、アルゴン、窒素、空気、クリプトン、ＣＦ４、キセノン及びＮ２Ｏから本質的になる群から選ばれ、そして前記第二のガスがヘリウムである、請求項２２記載のプローブ。
【請求項２６】
前記ガス源が昇圧され、この昇圧したガス源が加圧下のガスを収容するガス容器である、請求項２２記載のプローブ。
【請求項２７】
前記ガス源のうちの少なくとも一方が圧縮機を含む、請求項２２記載のプローブ。
【請求項２８】
前記熱交換器がフィンチューブ又は多孔質マトリックス熱交換器である、請求項２２記載のプローブ。
【請求項２９】
加熱及び／又は冷却する前記プローブ表面が交換可能である、請求項２６記載のプローブ。
【請求項３０】
前記プローブの前記表面の温度変化が約２０５℃から約−１９０℃まで変動する、請求項１４記載の方法。
【請求項３１】
前記プローブの前記表面の温度変化が約２０５℃から約−１９０℃まで変動する、請求項１８記載の方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の一つの態様によれば、ガス源は圧力をかけてガスを入れた加圧ガス容器である。本発明のもう一つの態様によれば、ガス源は、所望の圧力よりも低い圧力のガスが入った容器からガスを引き出す１又は２以上の圧縮機を含む。
加熱及び冷却される表面は、所望のどのような形状のものでもよい。一つの好ましい態様によれば、ジャケットに取付けられ、プローブを使用しようとする用途に応じていろいろな形状を有する、交換可能なエレメントが用意される。


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
【実施例】
次に、本発明の好ましい態様を詳しく説明する。
図１を参照すると、１は、ジュール−トムソン装置を全体として構成する、熱交換器２、オリフィス３、及び絶縁されたジャケット４を含んでなるプローブを一般的に示している。約４０ＭＰａ　の圧力でガスを入れた二つのガス容器５と６は、逆止弁８及び９、オンオフ弁１０及び１１を通り、管路７を経て、上記の熱交換器２に接続される。あるいはまた、容器５と６のガスを圧縮するため２台の圧縮機（図示せず）を用意することができる。
後に詳しく説明するように、熱交換器２はコイル状にされたチューブ２ａを含み、その一端には管路７からガスが供給され、そして他端は、図１では模式的に示されているオリフィス３に連結している。
オンオフ弁（１０又は１１）を開けると、ガスが管路７を通って熱交換器２へ流入し、オリフィス３から出て、１２で指示される低温液体プールを形成する。プローブ表面１３は、その時に使用されているガスに応じてこのプールにより冷却されるかあるいは加熱され、またそれと接触する、模式的に１４で指示されている対象物の表面を冷却する。


【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
本発明の一態様によるプローブの設計を、図２でもってもっと十分に説明する。絶縁スリーブ１５は、熱交換器１７を入れる鋼の被包（ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ）　１６を含めて、プローブのいろいろな部品を収容する。高圧ガスは供給管路１８を通して供給され、オリフィス（図示せず）を通って膨張する。高温又は低温のガスは、処理物を冷却及び加熱するために使用される表面である加熱／冷却面２０と接触するプール１９を作る。熱交換器１７を所定の場所に保持するために別のスリーブ２１が用意され、そして排ガスは矢印Ａで示したようにその中の空間２２を通ってプローブを出てゆく。


【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
図５は、本発明に関係して使用される熱交換器のフィンチューブ２３の部分を模式的に示している。このチューブに沿ってフィン２４が配列されている。矢印で示すように、高い圧力Ｐ１のガスはチューブ２３内をオリフィス２５に向かって流れ、その一方より低い圧力Ｐ２の排ガスはこのチューブを横切って流れる。オリフィス２５は、説明のためフィンチューブ２３と離して示されているが、実際にはフィンチューブ２３の先端に連結されている。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】符号の説明
【補正方法】変更
【補正の内容】
【符号の説明】
１…プローブ
２…熱交換器
３…オリフィス
４…ジャケット
５…ガス容器
６…ガス容器
１２…低温液体プール
１３…プローブ表面
１４…対象物
１５…スリーブ
１７…熱交換器
１９…プール
２０…加熱／冷却面
２３…フィンチューブ
２４…フィン
２５…オリフィス


【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2004053247.tif 000011
【手続補正９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2004053247.tif 000012
【手続補正１０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2004053247.tif 000013