(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
凍結療法によるプラーク安定化のためのカテーテルであって：
冷却材の流れを受けるための第１端、および前記冷却材の前記流れを冷却要素へ供給するための第２端を持つ第１のチューブと、
第１端および第２端を持つ第２のチューブであって、前記第２のチューブの前記第２端は、前記第２のチューブが、前記第２のチューブの前記第２端から前記第２のチューブの第１端への前記冷却材の流路を提供するように、前記冷却要素から前記冷却材の流れを受ける、第２のチューブと、
前記カテーテルの外面上の膨張式フレキシブル熱交換素子であって、前記冷却要素は、前記膨張式フレキシブル熱交換素子によって包含される、膨張式フレキシブル熱交換素子と、
前記フレキシブル熱交換素子を膨張させるための膨張流体を供給するための導管であって、前記フレキシブル熱交換素子が前記膨張流体によって膨張される場合、前記冷却要素は、前記膨張流体内にあることにより、前記膨張流体と直接的に熱伝導している、導管と、を備え、
前記冷却要素は、細長い冷却チャンバを中で定める細長い管状壁を含み、前記冷却チャンバは、前記第２のチューブの前記第２端と流体連通している第１端を含み、前記冷却チャンバは、閉じられている第２端を含み、
前記冷却チャンバは、前記冷却材が前記第１のチューブの前記第１端に液体として供給されると、前記冷却材の少なくともいくらかは、前記冷却チャンバにおいて相変化を経て、前記第２のチューブをガスとして通って帰還するように構成されている、カテーテル。
【請求項２】
前記第１のチューブおよび前記第２のチューブは、前記第１のチューブおよび前記第２のチューブの同軸配置の断面において、前記第１のチューブが前記第２のチューブによって包囲されるように、互いに同軸に配置されている、請求項１に記載のカテーテル。
【請求項３】
前記冷却要素は、前記第２のチューブの前記第２端と同一線上に配置されている、請求項１または２に記載のカテーテル。
【請求項４】
前記導管は更に、前記フレキシブル熱交換素子の前記膨張流体の返流を提供する、請求項１から３のうちいずれか１項に記載のカテーテル。
【請求項５】
前記導管は、前記フレキシブル熱交換素子の前記膨張流体の供給流および返流のうち少なくとも１つを提供するための第３のチューブを有し、
前記導管は、前記フレキシブル熱交換素子の前記膨張流体の供給流および返流のうち少なくとも１つを提供するための第４のチューブを有する、
請求項１から４のうちいずれか１項に記載のカテーテル。
【請求項６】
前記第１のチューブの前記第２端と流体連通している第１端と、前記冷却材の前記冷却チャンバへの流入を提供するための第２端とを持つ制限管を更に備える、請求項１から５のうちいずれか１項に記載のカテーテル。
【請求項７】
前記制限管は、前記第１のチューブより狭い内径を有する、請求項６に記載のカテーテル。
【請求項８】
前記冷却要素の一部分または全ては金属であり、該金属は、銅、銀または金である、請求項１から７のうちいずれか１項に記載のカテーテル。
【請求項９】
前記カテーテルの断面において、前記フレキシブル熱交換素子は、前記カテーテルの前記外面全体を提供する、請求項１から８のうちいずれか１項に記載のカテーテル。
【請求項１０】
前記フレキシブル熱交換素子はバルーンである、請求項１から９のうちいずれか１項に記載のカテーテル。
【請求項１１】
前記カテーテルが体に挿入され、前記フレキシブル熱交換素子が膨張される場合、血液が、前記フレキシブル熱交換素子を通って流れ得るように、前記カテーテルの断面において、前記フレキシブル熱交換素子が、前記カテーテルの前記外面の全てではないが一部分を提供する、請求項１から８のうちいずれか１項に記載のカテーテル。
【請求項１２】
前記フレキシブル熱交換素子は、かん流バルーンである、請求項１１に記載のカテーテル。
【請求項１３】
ガイドワイヤルーメンを更に備える、請求項１から１２のうちいずれか１項に記載のカテーテル。
【請求項１４】
前記冷却要素は、前記ガイドワイヤルーメンの端に取り付けられていない、請求項１３に記載のカテーテル。
【請求項１５】
前記冷却要素は使用中に、前記冷却材の前記流れが、前記冷却要素を振動させるよう構成されている、請求項１４に記載のカテーテル。
【請求項１６】
凍結療法によるプラーク安定化のためのカテーテルであって：
冷却材の流れを受けるための第１端、および前記冷却材の前記流れを冷却要素へ供給するための第２端を持つ第１のチューブと、
第１端および第２端を持つ第２のチューブであって、前記第２のチューブの前記第２端は、前記第２のチューブが、前記第２のチューブの前記第２端から前記第２のチューブの第１端への前記冷却材の流路を提供するように、前記冷却要素から前記冷却材の流れを受ける、第２のチューブと、
前記カテーテルの外面上の膨張式フレキシブル熱交換素子と、
前記フレキシブル熱交換素子を膨張させるための膨張流体を供給するための導管と、を備え、
前記フレキシブル熱交換素子が前記膨張流体によって膨張される場合、前記冷却要素は、前記フレキシブル熱交換素子内にあり、前記膨張流体と熱伝導しており、
前記冷却要素は、細長い冷却チャンバを中で定める細長い管状壁を含み、前記冷却チャンバは、前記第２のチューブの前記第２端と流体連通している第１端を含み、前記冷却チャンバは、閉じられている第２端を含み、
ガイドワイヤルーメンを更に備え、
前記冷却要素は、前記ガイドワイヤルーメンの端に取り付けられておらず、
前記冷却要素は使用中に、前記冷却材の前記流れが、前記冷却要素を振動させるよう構成されている、カテーテル。
【請求項１７】
前記冷却材は亜酸化窒素である、請求項１から１６のうちいずれか１項に記載のカテーテル。
【請求項１８】
前記カテーテルは、複数の前記チューブおよび前記カテーテルの導管を収容するためのシャフトを備える、請求項１から１７のうちいずれか１項に記載のカテーテル。
【請求項１９】
前記シャフトは、０．０５３"（１．３４６２ｍｍ）から０．０５８"（１．４７３２ｍｍ）までの範囲にある外径を有する、請求項１８に記載のカテーテル。
【請求項２０】
前記フレキシブル熱交換素子が膨張していない場合、前記フレキシブル熱交換素子を備える前記カテーテルの一部の外径は、前記カテーテルの前記シャフトの前記外径と実質的に同じである、請求項１８または１９に記載のカテーテル。
【請求項２１】
前記第２のチューブは、前記冷却要素と同じ外径を有する、請求項１から２０のうちいずれか１項に記載のカテーテル。
【請求項２２】
前記膨張流体は、水、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、アンモニア、エタノール、プロピレングリコール、エチレングリコール、プロパノンおよびブタノンのうち１または複数を有する溶液である、請求項１から２１のうちいずれか１項に記載のカテーテル。
【請求項２３】
前記フレキシブル熱交換素子は、単一壁の外側膜を有する、請求項１から２２のうちいずれか１項に記載のカテーテル。
【請求項２４】
前記フレキシブル熱交換素子の前記膨張流体または固化した膨張流体を加熱するための手段を更に備える、請求項１から２３のうちいずれか１項に記載のカテーテル。
【請求項２５】
前記加熱するための手段は、前記フレキシブル熱交換素子の内部であるが、前記冷却要素の外側に位置付けられた抵抗であって、該抵抗は、前記冷却要素の外面にプリントされた薄膜抵抗器、または前記フレキシブル熱交換素子の内部に位置付けられた個別抵抗である、請求項２４に記載のカテーテル。
【請求項２６】
前記加熱するための手段は、前記膨張流体に直接電流を加える複数の電極を有する、請求項２４に記載のカテーテル。
【請求項２７】
凍結療法によるプラーク安定化のためのシステムであって、
請求項１から２６のうちいずれか１項に記載のカテーテルと、
前記フレキシブル熱交換素子を膨張させるべく、前記導管へ膨張流体を供給する膨張デバイスと、
冷却材を前記第１のチューブの前記第１端へ供給する冷却材源と、
前記第２のチューブにおける圧力を低減する真空ポンプと、を備える、システム。
【請求項２８】
膨張した前記フレキシブル熱交換素子の内部の圧力を監視するための手段と、
監視される前記圧力に応じて、前記カテーテルからの前記膨張流体の漏出があったかを決定するための手段と、を更に備える、請求項２７に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
１９７０年代後半から、凍結療法は、心臓血管系において使用されてきており、例えば、それは心不整脈を外科的に治療するために使用された１９７７年から始まっている。続く長年にわたって、凍結療法は特に、心臓における作業に有利であることが広く認識されるようになった。その安全性および有効性は、外科医が、房室結節、肺静脈、および微細な結節周囲の心房組織等の微細な心臓構造を、血栓症、穿孔または他の複数の有害事象について懸念することなく切除することが可能であったことから、卓越していた。
【０００２】
より最近になって、研究者たちは、血管系において凍結療法を石灰化プラークを治療する方法として使用することを調査し始めている。Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｅｎｄｏｖａｓｃｕｌａｒ  Ｔｈｅｒａｐｙ誌の"Ｃｒｙｏｐｌａｓｔｙ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｆｅｍｏｒｏｐｏｐｌｉｔｅａｌ  Ａｒｔｅｒｉａｌ  Ｄｉｓｅａｓｅ：  Ｅｘｔｅｎｄｅｄ  Ｆｏｌｌｏｗ−ｕｐ  Ｒｅｓｕｌｔｓ"（Ｊ  ＥＮＤＯＶＡＳＣ  ＴＨＥ  ２００６年；  １３  （Ｓｕｐｐｌ  ＩＩ）：  ＩＩ−５２‐ＩＩ−５９）においてＬａｉｒｄ他によって公開された臨床データは、凍結療法が、末梢血管系の非常に狭窄した複数の血管において使用された場合に良好な臨床結果を実現することを示してきた。
【０００３】
この以前の業績の多くは、石灰化し非常に狭窄した血管（＞狭窄７０％）を持つ複数の患者において石灰化プラークを、医薬品、バルーン血管形成、ステントまたは他の複数の従来使用された療法の代替えとして治療することに関してきた。
【０００４】
凍結療法は、通常、バルーンを広げて標的に接触させるために冷媒が使用されるバルーンベースのカテーテルを使用し、血管に冷却を加える段階を含む。そのような石灰化した非常に狭窄した血管の治療に使用される温度は、−１０℃から−２０℃（２６３Ｋから２５３Ｋ）に及び、それは、冷媒温度が一般的に−７０℃（２０３Ｋ）よりも冷たいであろうアブレーションフィールドにおいて使用されるもの（不整脈または癌腫瘍アブレーションの治療に使用されるもの等）より一般的に暖かい。通常、バルーンにおける圧力は、療法の目標が危篤状態の狭窄石灰化血管を強引に切開することであることから、５気圧（ＡＴＭ）、５０７ｋＰａを超えるであろう。
【０００５】
米国特許第６，６７３，０６６号、第６，６０２，２４６号および第６，９５５，１７４号において例示されているように、いわゆる不安定または安定していないプラークに典型的な、非危篤状態の狭窄プラークにおいて凍結療法を使用することへの興味もいくらか存在している。不安定プラークまたは安定していないプラークは、薄いキャップ線維アテローマを持つ脂質の豊かな流れを限定しないプラークとして定義されてよい。本文献の目的で、不安定および安定していないプラークという用語は、区別せずに使用される。
【０００６】
これらのプラークが断裂する場合、血栓が形成し、心臓発作を起こす。これらの種類のプラークの考察、説明および複数の特徴は、サイエンティフィックアメリカンに掲載のＬｉｂｂｙ,"Ａｔｈｅｒｏｓｃｌｅｒｏｓｉｓ：  Ｔｈｅ  Ｎｅｗ  Ｖｉｅｗ"２００２年５月、第４７ページにおいて検討されている。幾分か初期の研究においては、生物学的効果は、あまり理解されておらず、例えば、凍結療法治療が「保持された流体の血管へのリリースを抑制する」と記載されている米国特許第６,９５５,１７４号において不適切に記載されている。現在、このメカニズムは、不正確であって、断裂したプラークは、複数の物質を血流へとリリースしないが断裂の部位において血栓を形成させると考えられている。このメカニズムは、Ｍｕｌｌｅｒによる"Ｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ  ａｔ  Ｃａｒｄｉｏｖａｓｃｕｌａｒ  Ｒｅｖａｓｃｕｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｔｈｅｒａｐｉｅｓ"、２００５年３月２８-３１日、Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ  ＤＣおよびＦｕｓｔｅｒ他による"Ａｔｈｅｒｏｔｈｒｏｍｂｏｓｉｓ  ａｎｄ  Ｈｉｇｈ  Ｒｉｓｋ  Ｐｌａｑｕｅ"，  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｃｏｌｌｅｇｅ  ｏｆ  Ｃａｒｄｉｏｌｏｇｙ，  ２００５年、第４６巻、第６号、第９３７−５４ページにおいて記載されている。
【０００７】
既知の冷凍カテーテルの多くは、安全性の限度を有する。通常、カテーテルは、液体冷媒がカテーテルバルーンを膨張させるガスへと変換する相変化ジュールトムソン冷媒系を使用するであろう。このシステムは、塞栓に起因する深刻な害または死をもたらすガス漏れ固有のリスクを持ち運ぶ。そのような固有のリスクを持つ典型的なデバイスは、米国特許第６,９０８,４６２号において記載されている。
【０００８】
さらに、多くのデバイスにおけるカテーテルは、複数のより小型の設計に比べて、体積および直径の増加をもたらすダブルバルーン構造を採用する。ダブルバルーン構造は、米国特許第６,５１４,２５５号に記載されているように、正しい標的温度を実現するべく、バルーン間において絶縁体を配置するために使用される。ダブルバルーン構造は、また、上記のもの等、ガス漏れから引き起こされる複数の安全上の懸念を軽減するために使用してもよい。体積および直径においての増加により、ダブルバルーン型設計が、カテーテルを巧みに操作することが困難であろう冠状動脈またはより小さい末梢血管系等、小径の動脈のための臨床的に容認できる設計を開発することがより困難になる。
【０００９】
上記のように、心臓血管の疾患のための従来の低温治療は、凍結形成、血管の再狭窄の防止または心房性細動の治療を目標としてきた。これらの方法は、通常、普通は標的血管を広げるべく高圧における二重壁のバルーン、または局在的な冷凍切断を起こすべく固い冷却されたプローブ先端のいずれかを使用する。
【００１０】
断裂する可能性のある、または断裂した安定していないプラークを治療するために有効な冷却を提供するべく、複数の既知のカテーテル設計を改善する必要がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の態様に従って、凍結療法によるプラーク安定化のためのカテーテルが提供される。当該カテーテルは、冷却材の流れを受けるための第１端および冷却材の冷却要素への流れを供給するための第２端を持つ第１のチューブと、第１端および第２端を持つ第２のチューブであって、第２のチューブの第２端から第２のチューブの第１端への冷却材の流路を第２のチューブが提供するように、第２のチューブの第２端が冷却要素からの冷却材の流れを受けるように構成されている、第２のチューブと、カテーテルの外面における膨張式フレキシブル熱交換素子と、フレキシブル熱交換素子を膨張させるための膨張流体を供給するための導管とを備え、フレキシブル熱交換素子が膨張流体によって膨張される場合、冷却要素は、バルーンの内部にあり、膨張流体と熱伝導するように構成され、冷却要素は、その中に細長い冷却チャンバを定める細長い管状壁を有し、冷却チャンバは第２のチューブの第２端と流体連通している第１端を有し、冷却チャンバは閉じられた第２端を有する。
【００１２】
好ましくは、第１および第２のチューブは、第１および第２のチューブの同軸配置の断面において、第１のチューブが第２のチューブによって包囲されるように互いに同軸で配置されている。好ましくは、冷却要素は、第２のチューブの第２端と同一線上に配置されている。 
【００１３】
好ましくは、導管は、フレキシブル熱交換素子の膨張流体の返流を提供するように更に構成されている。
【００１４】
好ましくは、導管は、フレキシブル熱交換素子の膨張流体の供給および／または返流を提供するための第３の管を備え、導管は、フレキシブル熱交換素子の膨張流体の供給および／または返流を提供するための第４のチューブを備える。
【００１５】
好ましくは、カテーテルは、第１のチューブの第２端と流体連通にある第１端および冷却材の冷却チャンバへの流入を提供するための第２端を持つ制限管を更に備える。好ましくは、制限管は、第１のチューブより狭い内径を有する。 好ましくは、冷却要素の一部分または全ては、銅、銀または金等の金属である。 
【００１６】
好ましくは、カテーテルの断面において、フレキシブル熱交換素子は、カテーテルの外面全体を提供する。好ましくは、フレキシブル熱交換素子はバルーンである。 
【００１７】
好ましくは、カテーテルの断面において、フレキシブル熱交換素子は、カテーテルが体内に挿入され、フレキシブル熱交換素子が膨張させられる場合、血液がフレキシブル熱交換素子を過ぎて通って流れることができるように、カテーテルの外面の全てではないがその一部分を提供する。好ましくは、フレキシブル熱交換素子は、かん流バルーンである。 好ましくは、カテーテルは、ガイドワイヤルーメンを更に含む。 好ましくは、冷却要素は、ガイドワイヤルーメンの端に取り付けられていない。 
【００１８】
好ましくは、冷却要素は、使用中に冷却材の流れが冷却要素を振動させるように構成されている。
【００１９】
好ましくは、制限管および冷却チャンバは、冷却材が第１のチューブの第１端に液体として供給される場合、冷却材の少なくともいくらかは、制限管および／または冷却チャンバにおいて相変化を経て、第２のチューブを通じてガスとして戻るように構成されている。好ましくは、冷却材は亜酸化窒素である。好ましくは、カテーテルは、複数の管を収容するためのシャフトおよびカテーテルの導管を含む。 好ましくは、シャフトは、０．０５３"（１．３４６２ｍｍ）から０．０５８"（１．４７３２ｍｍ）までの範囲の外径を有する。
【００２０】
好ましくは、フレキシブル熱交換素子が膨張していない場合、フレキシブル熱交換素子を含むカテーテルの一部の外径は、カテーテルのシャフトの外径と実質的に同じである。好ましくは、第２のチューブは、冷却要素と同じ外径を有する。
【００２１】
好ましくは、膨張流体は、以下の構成要素、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、アンモニア、エタノール、プロピレングリコール、エチレングリコール、プロパノンおよびブタノンのうち１または複数の混合物を有する水溶液である。好ましくは、フレキシブル熱交換素子は、単一壁の外側膜を有する。 
【００２２】
好ましくは、カテーテルは、フレキシブル熱交換素子の膨張流体または固化した膨張流体を加熱するための手段を更に含む。
【００２３】
好ましくは、加熱するための手段は、冷却要素の外面においてプリントされた薄膜抵抗器またはバルーン内部に位置付けられた個別抵抗等、フレキシブル熱交換素子の内部だが冷却要素の外側に位置付けられている抵抗である。
【００２４】
好ましくは、加熱するための手段は、膨張流体に直接電流を加える電極を含む。
【００２５】
本発明の第２の態様に従って、凍結療法によるプラーク安定化のためのシステムが提供される。当該システムは、本発明の第１の態様に従ってカテーテルと、フレキシブル熱交換素子を膨張させるべく膨張流体を導管へ供給するように構成された膨張デバイスと、第１のチューブの第１端に冷却材を供給するように構成された冷却材と、第２のチューブにおける圧力を低減するように構成された真空ポンプとを備える。
【００２６】
好ましくは、システムは、膨張したフレキシブル熱交換素子の内部の圧力を監視するための手段と、監視される圧力に依存してカテーテルからの膨張流体のいくらかの漏出があるか決定するための手段とを更に備える。
【００２７】
本発明の第３の態様に従って、凍結療法によるプラーク安定化のための方法が提供される。当該方法は、カテーテルのフレキシブル熱交換素子を膨張させるべく、本発明の第１の態様に従ってカテーテルへ膨張流体を供給する段階と、カテーテルの第１のチューブの第１端へ冷却材を供給する段階と、カテーテルの第２のチューブにおける圧力を低減する段階とを備える。
【００２８】
好ましくは、当該方法は、膨張したフレキシブル熱交換素子の内部の圧力を監視する段階と、監視される圧力に依存してカテーテルから膨張流体の漏出がいくらかでもあったか決定する段階とを更に備える。
【００２９】
本発明の第４の態様に従って、凍結療法によるプラーク安定化のためのカテーテルが提供される。当該カテーテルは、冷却液を受けるための近位端および閉じられた遠位端を有する細長い冷却チャンバと、冷却液を冷却チャンバへ供給するための冷却チャンバに結合された冷却材供給ルーメンと、冷却チャンバを包囲する拡張可能部材と、拡張可能部材を膨張させるための膨張流体を供給するための膨張ルーメンとを備え、使用中において、膨張流体は、拡張可能な膜の表面と冷却チャンバとの間に熱を伝導させる熱的経路を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
ここで、本発明の複数の実施形態は、添付の複数の図面を参照して詳細に説明されるであろう。
【図１】実施形態に従ってカテーテルの冷却要素の断面を示す図である。
【図２】実施形態に従ってカテーテルの冷却要素を示す図である。
【図３】実施形態に従ってカテーテルの冷却要素の断面を示す図である。
【図４】実施形態に従ってカテーテルのシャフトの切り取り描写を示す図である。
【図５】実施形態に従ってカテーテルのシャフトの断面を示す図である。
【図６】実施形態に従ってカテーテルの端を示す図である。
【図７】実施形態に従ってカテーテルのシャフトの断面を示す図である。
【図８】実施形態に従ってカテーテルの端を示す図である。
【図９】実施形態に従ってカテーテルの断面を示す図である。
【図１０】実施形態に従ってカテーテルを操作するためのシステムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明の複数の実施形態は、改善されたカテーテルデバイスおよびシステムを提供する。複数の実施形態は、プラーク構造を変更するべく血管の表面において断裂した、または断裂する可能性のある不安定プラークを冷却することを可能にする。すなわち、プラーク形態は、回復が援助され、血栓形成の関連するリスクが最小化されるかまたは解消されるように、不安定な状態からより安定した状態に変化するであろう。カテーテル設計の短い説明が、一実施形態に従って以下に提供される。 
【００３２】
カテーテルは、バルーンと、バルーンに膨張流体の供給および帰還を提供するための１または複数のルーメンと、膨張流体を冷却するための冷却要素を有する。冷却要素は、中に円筒冷却チャンバを持つ管状壁を含む。ルーメンの同軸配置は、冷却チャンバへのおよび冷却チャンバからの冷却材の供給路および帰還路を提供する。冷却要素は、細長く、線形であり、冷却材用のルーメンの外面と同一線上にあり、それと同様の直径を持つ。冷却チャンバは、冷却材用の供給および帰還ルーメンへの接続への遠位端において、これらのルーメンが冷却チャンバからの流入および流出だけを提供するように、完全に閉じられている。冷却要素の冷却は、相変化が起こっている冷却材の少なくともいくらかによって実行される。バルーンを膨張させるための液体の供給流および返流を提供する１または複数のルーメンは、冷却材を供給するために使用されるルーメンとは完全に別個のものである。バルーンの膨張および冷却要素の冷却は、複数の別個の機構によって実行され、これらの動作は制御され互いに独立して操作され得る。
【００３３】
カテーテルは、また、バルーン内部において膨張流体を加熱するための手段を含んでもよい。これは、例えば、膨張流体が治療中に凍結し、膨張流体を速やかに解かす必要がある場合に使用される。そのような素早い解凍を誘導する能力は、カテーテルが、例えば緊急状態等において動脈から迅速に取り出す必要がある場合に特に有益である。熱は、例えば、バルーンの内部だが冷却要素の外側に位置付けられ、複数のワイヤを介してカテーテルシャフトを下方へ流れ落ちる電流によって供給される、抵抗等の小型の電気ヒーター等、いずれかのタイプのヒーターによって提供され得る。加熱要素は、冷却要素の外面にプリントされた薄膜抵抗器、バルーン内部に位置付けられた個別抵抗、または膨張流体自身によって形成され得る。膨張流体が加熱要素を形成する場合、複数のワイヤは、バルーンの近位および遠位端での電極に電気を供給し、膨張流体と接触しそこで終端し、それにより、ＡＣまたはＤＣ電流がバルーン内部の膨張流体を通過して、それを温めさせる。
【００３４】
使用中において、カテーテルは、体へと挿入され、血管において不安定なまたは脆弱なプラークの領域の隣に位置付けられる。カテーテルのバルーンは、液体によって膨張し、バルーンの外面は、プラークと熱的接触する。冷却材は、冷却要素に供給され、冷却要素の温度は減少する。バルーン内の膨張液体は、冷却要素の外面に接触し、それにより冷却し、固化してもよい。バルーンの内面は、それにより、固化していたかもしれないバルーンを膨張させるために使用される液体によって冷却され、バルーンの外面はそれにより冷却される。バルーンは、従って、プラークから熱を除去する。カテーテルは、従って、疑わしい不安定プラーク、または他の非危篤状態である通常７０％未満の狭窄したプラークを有する標的血管を冷却するために使用され得る。血管は、心臓、脳、腎臓、脚、腕または首の複数の血管等、体の任意の部分の動脈または静脈であってよい。
【００３５】
好ましくは、低温治療は、予防対策として不安定プラークの断裂に先立って適用される。代替として、低温治療は、事象の再発のリスクを最小限にするべく、プラークの安定化を援助し、且つ回復を援助するように断裂の後で適用されてよい。プラークの低温治療は、回復が援助され、断裂および血栓の（再）発生リスクが低減されるように、プラーク形態を不安定な状態からより安定している状態に変化させる。
【００３６】
上記のカテーテル設計の有利な態様は、冷却要素の冷却材が、バルーンを膨張させるために使用される流体と同じではないということである。冷却要素は、冷却チャンバが閉じられていることから、冷却材の相変化を安全に支持し得る。膨張流体は液体であることから、二重層のバルーンを有するという必要事項は、冷却材がガスであり得るにしても回避される。単一層のバルーンは、複数の膜を持つバルーンよりも、著しく操作しやすく、能率化されている。さらに、カテーテル設計は、ダブルバルーンシステムを採用している複数の既知の設計よりも簡素であり、これは、コストおよび製造の複雑さを低減する。
【００３７】
加えて、冷却材用の供給および帰還ルーメンの同軸配置、および冷却材用の外側のルーメンの直径と類似の直径を持つ細長い冷却チャンバは、冷却要素およびそれの支持するルーメンが、小さい断面積を保持することを可能にする。これは、二重層のバルーンを必要としないことと共に、カテーテルがより狭い直径を有することを可能にする。カテーテルは、従って、複数の既知のカテーテル設計を挿入および／または操作することが困難である冠状動脈またはより小さい末梢血管系等、小径の動脈においての適用に適している。
【００３８】
加えて、冷却は、それが必要とされる位置において、相変化を介して生じる。これは、カテーテルシステムの効率を改善し、冷却材を運ぶルーメンは、冷却材と周囲の環境との間において高レベルの絶縁を必要としない。さらに、供給および帰還ルーメンの同軸配置は、液体冷却剤が、カテーテルの遠位先端から戻る冷たいガス状冷却材によって冷却が保たれることを意味する。これは、液体冷却剤が、体の内部にある（従って、３７℃にある）カテーテルのその部分へと流入するときに沸騰することを防止する。
【００３９】
複数の実施形態の複数の更なる利点は、以下において提供される実施形態のより詳細な説明において提示される。
【００４０】
図１は、一実施形態による冷却要素１０５の設計の断面を示す。図１の左側に示されるのは、冷却材の管状供給ルーメン１０２および管状帰還ルーメン１０１である。帰還および供給ルーメンは、互いに同軸に配置されており、供給ルーメン１０２は、帰還ルーメン１０１の内部にある。供給ルーメン１０２の端は、制限管１０３に接続されており、それと流体連通している。制限管１０３は、供給ルーメン１０２よりも狭い直径を有する。供給ルーメン１０２に接続されている帰還ルーメン１０１の他方の端は、冷却要素１０５の円筒冷却チャンバ１０４において終わる。本実施形態において、冷却チャンバ１０４は、帰還ルーメン１０１より僅かに大きい直径を有する。冷却要素１０５は、帰還ルーメン１０１に接続している遠位端で閉じられている細長い線形の管である。
【００４１】
使用中において、圧力冷却材の流れは、供給ルーメン１０２に入力される。冷却材は、液体または液体およびガス形態の冷却材の混合物であってよい。供給ルーメン１０２の端における制限管１０３は、供給ルーメン１０２の内部においてほとんど圧力低下がなく、従って加圧された液体冷却剤のほとんどまたは全てが、供給ルーメン１０２において液相に留まることを保証する。制限管１０３の長さに沿って、圧力は、供給ルーメン１０２への接続における最大値から、冷却チャンバ１０４への制限管１０３の出口におけるより低い圧力に低下する。液体冷却剤が制限管１０３へと流入するとき、制限によって引き起こされる圧力降下は、液体の圧力が、その時点での周囲の温度におけるそれの蒸気圧力未満に降下することを意味する。これは、液体冷却剤の少なくともいくらかを蒸発させ、ガスへの相変化を経るようにする。制限管１０３から冷却チャンバ１０４へと流入する液体冷却剤もまた広がり、冷却チャンバ１０４および／または帰還ルーメン１０１の内部で蒸発してもよい。冷却材の拡張および冷却材の相変化は、冷却要素１０５に対して冷却効果を有する。冷却材は、液体および／またはガス形態で、冷却チャンバ１０４から帰還ルーメン１０１を通じて流れる。帰還ルーメン１０１の内部の圧力、およびそれにより冷却チャンバ１０４の内部の圧力は、好ましくは真空ポンプによって低減される。後により詳細に説明される真空ポンプは、冷却要素１０５に接続されている帰還ルーメン１０１の他方の端で動作する。圧力の減少は、拡張に起因する冷却効果および冷却材の相変化の両方を増加させ、冷却チャンバ１０４における冷却材が帰還ルーメン１０１へと流入することを保証する。
【００４２】
図２は、図１の冷却要素１０５の斜視図を示す。供給および帰還ルーメンの同軸配置に起因し、それらの断面積の大きさを定義するのは、帰還ルーメン１０１の外径である。冷却要素１０５は、帰還ルーメン１０１より僅かに大きな直径を有する。僅かにより大きな直径の冷却要素１０５を有することの利点は、冷却チャンバ１０４がより大きいことから、冷却チャンバ１０４においてより多くの冷却材および冷却材の相変化があり、従って、より優れた冷却効果があることである。加えて、冷却要素１０５の外径は、より大きな表面面積を有し、従って、膨張流体を冷却することにおいてより有効である。しかしながら、ある一定の適用において使用するための狭いカテーテル設計を保持することもまた好ましいことから、冷却要素１０５の直径は、小量だけ増加してきている。線形であり細長い冷却要素１０５の利点は、冷却チャンバ１０４の断面積が小さく、冷却チャンバ１０４の比較的大きな体積が提供されることである。冷却チャンバ１０４の体積を増やすことは、冷却材の冷却効果を増やすことができる。図１および２に示される実施形態の寸法は、冷却要素１０５外径＝０．０３２から０．０４１"；０．８１２８から１．０４１４ｍｍ外壁厚さ＝０．０００７５から０．００２"；０．０１９１から０．０５０８ｍｍ長さ＝０．５９１から１．１８"；１５から３０ｍｍ帰還ルーメン１０１外径＝０．０３０"；０．７６２ｍｍ外壁厚さ＝０．０００７５から０．００２"；０．０１９１から０．０５０８ｍｍ長さ＝３９．４から６８．９″；１０００から１７５０ｍｍ供給ルーメン１０２外径＝０．００６から０．００９"；０．１５２から０．２２９ｍｍ外壁厚さ＝０．０００７５から０．００１"；０．０１９１から０．０２５４ｍｍ長さ＝３９．４から６８．９"；１０００から１７５０ｍｍ制限管１０３外径＝０．００３から０．００５５"；０．０７６２から０．１４０ｍｍ外壁厚さ＝０．０００７５から０．００１"；０．０１９１から０．０２５４ｍｍ長さ＝０．５から２．０"；１２．７から５０．８ｍｍ
【００４３】
好ましくは、ルーメンおよび冷却要素は、圧力冷却材の圧力に耐えることができるように、複数の適度に強固で硬い材料で作成されている。好ましくは、ルーメン、および幾つかの実施形態において冷却要素は、また、カテーテルが動脈のプロファイルに一致するように変形することができ、カテーテルが良好な「追従性」を有するような程度の柔軟性を有する。
【００４４】
供給ルーメン１０２、帰還ルーメン１０１および制限管１０３は、ナイロン、３層の管、ポリイミド、ＰＥＢＡＸ５５Ｄ等のＰＥＢＡＸ（商標）、または他の適している複数の材料で作成され得る。制限管１０３および供給ルーメン１０２は、それらが互いに一体であるか、またはそれらが別個の構成要素として構成され、次に接着剤で共に接合され得るように、同時に作成され得る。冷却要素１０５は、前述のルーメンと同じ複数の材料で作成され得るが、好ましくは、冷却要素１０５は、冷却要素１０５が良好な熱伝導特性を有するように、全面的にまたは一部分において銅で作成される。
【００４５】
好ましくは、冷却材はＮ２Ｏであり、全ての冷却材が実質的に液相にある状態で制限管１０３に入る。冷却材は、いくらかのＮ２Ｏは液相にあり、いくらかのＮ２Ｏは気相にある状態で制限管１０３から出てもよい。好ましくは、Ｎ２Ｏのほとんどは、液相にある。冷却要素の代替的実施形態が、図３に示される。 
【００４６】
図３に示される実施形態は、帰還ルーメン１０１と同じ内径および外径を有する冷却要素３０２の冷却チャンバ３０１によって、図１において示されるものとは異なる。冷却チャンバ３０１は、未だに、帰還ルーメン１０１に接続されているのとは他方の端で閉じられており、すなわちブロックされている。
【００４７】
帰還ルーメン１０１、供給ルーメン１０２および制限管１０３の寸法および材料は、図１および２に記載された実施形態を参照して上記と同じであってよい。冷却チャンバ３０１の制限管１０３の端から冷却チャンバ３０１の閉じられた端までの長さは、好ましくは１ｍｍから１５ｍｍである。
【００４８】
有利にも、冷却要素３０２は、図１および２に示されているものよりも狭い。冷却要素３０２は、良好な熱伝導性を保証するべく、少なくとも一部分において銅で作成され得る。代替として、冷却要素３０２は、上記のように帰還ルーメン１０１と同じ材料で作成され得る。これは、冷却チャンバ３０１の複数の外壁が、帰還ルーメン１０１の複数の壁と同じであり得ることから、冷却要素３０２を構成することがより容易であるという利点を有する。
【００４９】
図４は、実施形態によるカテーテルのシャフト４０１の複数の構成要素の切り取り描写である。シャフト４０１は、上記の実施形態のルーメンおよび複数の冷却要素のいずれかを支持するために使用され得る。
【００５０】
図４において、シャフト４０１の複数の構成要素を明らかに示すべく、外側スリーブの一部が切り取られており、シャフト４０１内のルーメンの全長は図示されておらず、供給ルーメン１０２は図示されていない。
【００５１】
シャフト４０１は、帰還ルーメン１０１、供給ルーメン１０２（図示せず）、ガイドワイヤルーメン、ＧＷＬ４０４およびルーメン４０２および４０３を、膨張流体の供給流および返流を提供するために含む。スリーブは、全てのルーメンの周りに提供される。好ましくは、スリーブは、編まれた、または編まれていないＰＥＢＡＸ５５Ｄ等のＰＥＢＡＸ（商標）として、ポリエーテルブロックアミドで作成され、熱リフロー処理を使用して形成される。
【００５２】
ルーメン４０２および４０３は、膨張および収縮ルーメンである。膨張および収縮ルーメン４０２、４０３は、両方のルーメンを通って同時に流れる流体がバルーンを膨張させるために使用され、両方のルーメンを通って同時に流れる流体がバルーンを収縮させるために使用されるように、近位端において、すなわち図４に示されているのとは他方の端において、互いに流体連通し得る。
【００５３】
バルーンを膨張させ収縮させるべく２個のルーメンを有することの複数の利点は、膨張流体の供給および帰還がより迅速になり、より良好に制御され、シースの全体的な断面積が、単一のより大きいルーメンが供給することおよび膨張流体の返流を提供することの両方に使用される場合よりも小さくてよいことを含む。
【００５４】
ＧＷＬ４０４は、中央のルーメンおよびカテーテルの先端を定義するガイド部材を通って流れる標準の血管形成ＧＷＬであってよい。既知のカテーテルシステムと同様に、システムは、当該技術分野において既知であるように、「オーバーザワイヤ（ｏｖｅｒ  ｔｈｅ  ｗｉｒｅ）」または「迅速交換（ｒａｐｉｄ  ｅｘｃｈａｎｇｅ）」であってよい。ＧＷＬ４０４は、好ましくは、３層または同種の材料で作成される。図５は、図４のシャフト４０１の断面を示す。帰還ルーメン１０１の内部の供給ルーメン１０２の同軸配置が、明らかに示されている。
【００５５】
供給ルーメン１０２および帰還ルーメン１０１の寸法は、上記の実施形態において提供される通りである。シャフト４０１の複数の他の構成要素の寸法は：膨張および収縮ルーメン４０２、４０３外径＝０．０１０から０．０１６"；０．２５４から０．４０６ｍｍ外壁厚さ＝０．０００７５から０．００２"；０．０１９１から０．０５０８ｍｍ長さ＝３９．４から６８．９"；１０００から１７５０ｍｍＧＷＬ４０４外径＝０．０１９から０．０２２"；０．４８３から０．５５９ｍｍ内径＝０．０１６から０．０１９"；０．４０６から０．４８３ｍｍ長さ＝２５．６"；６５０ｍｍシャフト４０１直径＝０．０５３から０．０５８"；１．３５から１．４７ｍｍシャフト４０１は、複数のカテーテル径に対するフレンチゲージにおいて、４Ｆｒの直径を有する。 図６は、冷却要素１０５を持つカテーテルの端を示す。 
【００５６】
図６に示されるカテーテルの端は、図１および２を参照して記載されるような冷却要素１０５、図４を参照して記載されるようなシャフト４０１、膨張および収縮ルーメン４０２、４０３およびＧＷＬ４０４を含む。
【００５７】
冷却要素１０５は、ＧＷＬ４０４の端に取り付けられておらず、冷却要素１０５は、従って、自由に振動でき、すなわちＧＷＬ４０４の縦軸に関して横方向に動く。図６に示されるようなカテーテルの端は、図３を参照して記載されるように、代替として冷却要素３０２で構成されてきた。冷却要素３０２は、また、冷却要素３０２が振動することが可能であるべく、ＧＷＬ４０４の端に取り付けられていない。
【００５８】
バルーン６０１は、カテーテルの外面において提供される。バルーン６０１は、収縮される場合および膨張される場合の両方（図６に示されるように）においてカテーテルの外面全体の周りに延出し細長く、実質的に円筒形の形態を有する。冷却要素１０５は、バルーン６０１によって包含される。すなわち、冷却要素１０５は、バルーン６０１の膨張流体の内部にあり、膨張流体と冷却要素１０５との間に配置されたバルーン６０１の外側膜は無い。
【００５９】
バルーンは、通常１５ｍｍから３０ｍｍの長さであり、収縮する場合、好ましくは、カテーテルの外径が実質的に４Ｆｒで維持されるように、シャフト４０１の外面と実質的に同一平面上にある。膨張する場合、バルーンの外径は、好ましくは２．５ｍｍから４ｍｍである。
【００６０】
バルーンは、様々な材料で作成されてよく、使用中、不安定プラークへの損傷が最小化されるように、且つ有効な熱交換のために標的面積との良好なフィットおよびプラーク周りのより均一な温度分布を確実にするべく、望ましくは柔軟または半柔軟である。バルーンは、また、もしこれが望ましい適用に適している場合は、非柔軟であってもよい。バルーン設計および構造は、バルーン血管形成の分野において既知であるようになされてよい。しかしながら、複数の実施形態において使用される膨張圧力は、血管形成において使用されるものよりも実質的に低いことから、複数のバルーンは強固である必要はなく、血管形成のために使用されるものほどの厚い膜を持つ必要はない。これは、複数のバルーンは血管を拡大するために必要でないからである。複数の実施形態における複数のバルーンは、血管と良好な熱的接触をするためだけに必要であり、従って、複数のバルーンは、好ましくは血管形成のために使用される複数のバルーンより薄い膜で作成される。複数のバルーンは、コンプライアントの複数のバルーンに対してはシリコンまたはポリウレタン、非コンプライアントの複数のバルーンに対してはナイロンまたはポリエステル等の様々な材料で作成され得る。壁の厚さもまた、実現されるべき複数の特性に応じて変化するであろう。また、それらは、一般的に５から１００ミクロン（０．０００２"から０．００４"）の範囲にある。バルーンは、また、熱伝導が血管の内側表面における組織から最適化されるように、実質的に滑らかな外部表面も有し得る。バルーンの材料および厚さは、バルーンの表面を渡って温度勾配を最小限にするべく、最適化され得る。
【００６１】
使用中において、膨張流体は、バルーンを膨張させるべく、膨張ルーメン４０２に供給される。冷却要素１０５、次に、上記の実施形態において記載されたような冷却材の拡張および／または蒸発によって冷却される。液体および／またはガスであり得る冷却材の制限管１０３から冷却要素１０５の冷却チャンバ１０４への流入は、ＧＷＬ４０４の端に固定されていない冷却要素１０５を振動させる。有利にも、この冷却要素１０５の振動の動きは、冷却要素１０５の上および周りの膨張流体の流量を増加させ、それにより、膨張流体が冷却要素１０５によって冷却される速度および膨張流体の温度均一性の両方を増加させる。膨張流体は、バルーンの内面と接触しており、バルーンは、それにより膨張流体が冷却されると冷却される。バルーンの外面は、従って、冷却要素による膨張流体の冷却に起因して冷却される。オペレータが十分な冷却がカテーテルによって適用されていたと決定する場合、バルーンは、収縮ルーメン４０３を使用して収縮され、カテーテルが次に取り出される。
【００６２】
好ましくは、膨張流体は、固定された体積を有する。これは、膨張流体のカテーテルからの任意の漏出によって引き起こされるいかなる損傷も制限する。膨張流体の任意の漏出はまた、バルーンが膨張している場合に膨張流体の圧力を監視することによって、または手術後の膨張流体の量が、手術の開始時の量と同じであるかを決定することによっても、検出され得る。
【００６３】
膨張流体は、好ましくは、液体である。それにより、たとえカテーテルからの漏出があるとしても、その漏出はガスではなく液体の漏出である。膨張流体は、生理食塩水等の塩化ナトリウムを含む、塩化ナトリウム濃度約０．９％の溶液、またはより高い塩化ナトリウム濃度、好ましくは２５％の塩化ナトリウム濃度の溶液であってよい。膨張流体は、好ましくは、水をベースとし、凝固点を下げるべく、様々な添加剤を含み得る。複数の添加剤は、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、アンモニア、エタノール、プロピレングリコール、エチレングリコール、プロパノンおよびブタノンのうち１または複数を含み得る。他の複数の添加剤もまた、使用され得る。
【００６４】
膨張流体は、好ましくは無菌である。膨張流体が無菌であることを保証するべく、膨張流体は、事前にパックされた袋またはカテーテルに接続されたシリンジ等の別個の容器から提供され得る。
【００６５】
カテーテルは、代替として、ＧＷＬ４０４に固定された冷却要素１０５で実現されてきた。しかしながら、これは、冷却要素１０５が振動することを防止し、膨張流体の冷却がより遅くなったであろう。図７は、更なる実施形態に従って、カテーテルのシャフト７０１の断面を示す。 
【００６６】
シャフト７０１は、膨張流体の供給および返流の両方を提供するための単一のルーメン７０２だけを有することにより、図４および５に示されるものとは異なる。冷却材のための同軸のルーメンおよびＧＷＬ４０４は、上記の実施形態に記載された通りである。
【００６７】
膨張流体をルーメンへと供給するための同じ装置は、それが膨張流体を除去することによってバルーンを収縮させることもまた可能であるように、それの動作を逆にしてもよい。例えば、膨張流体は、シリンジのプランジャを押すオペレータによってルーメン内へと注入されてよい。同じシリンジがまた、プランジャを引き抜くオペレータによって膨張流体を除去するためにも使用され得る。有利には、そのような配置は、オペレータが、バルーンが収縮した後にどのくらいの量の膨張流体がシリンジにあるかチェックすることによって、オペレータが、膨張流体のいくらかでもカテーテルから漏出していたかを容易に決定することを可能にする。
【００６８】
代替として、膨張流体を供給し戻すための別個の装置が提供され得る。
【００６９】
膨張流体を供給し戻すための単一のルーメン７０２だけを有することの更なる利点は、カテーテルの設計がより簡素であり、そのカテーテルをより安く製造できることである。
【００７０】
膨張流体の供給および返流の両方を提供するためのルーメン７０２の寸法は、好ましくは：内径＝０．０１７"（０．４３１８ｍｍ）外径＝０．０２１"（０．５３３４ｍｍ）長さ＝１００ｃｍ−１７５ｃｍ
【００７１】
好ましくは、ルーメン７０２は、図１および２を参照して他のルーメンについて上記に記載されたような複数の材料のいずれかまたは同種の材料で作成される。シャフト７０１の直径およびシースの材料は、図４および５を参照して上記に記載されたものと同じであってよい。図８は、図７に示されるシャフト７０１によって支持されるカテーテルの端を示す。 
【００７２】
膨張流体の供給および帰還の両方を提供するための単一のルーメン７０２だけを有することも、カテーテルの端は、図３を参照して記載されたように冷却要素３０２を有することによって、図６に示されるものとは異なる。ＧＷＬ４０４およびバルーンは、上記の複数の実施形態においての通りである。
【００７３】
カテーテルは、図６を参照して記載されたものと同じやり方において操作され、唯一の違いは、膨張流体を供給し戻すために単一のルーメンを使用することである。好ましくは、冷却要素３０２は、冷却材が冷却要素を振動させるように、ＧＷＬ４０４の端に固定されていない。
【００７４】
図９は、実施形態に従って、別のカテーテルの断面図である。カテーテル設計は、円筒断面を有していない膨張流体を供給するためのルーメンによって、上記の実施形態とは異なる。
【００７５】
上記の実施形態と同様、冷却材の供給ルーメン９０２は、冷却材の帰還ルーメン９０１の内部に同軸に配置され、制限管９０３は、供給ルーメン９０２の端に配置される。ＧＷＬ９０４は、カテーテルシャフト９０５において帰還ルーメン９０１の隣に位置付けられる。
【００７６】
シャフト９０５内にあり、帰還ルーメン９０１およびＧＷＬ９０４の外側にある図９に示される面積は、膨張流体の供給および返流を提供するために使用される。有利にも、膨張流体は、円筒断面を持つルーメンを通じて供給されないことから、シャフト９０５内の空間が、より効率的に使用される。帰還ルーメン９０１およびＧＷＬ９０４の外側のシャフト９０５内の面積はまた、複数のセンサまたはヒーター用の複数のワイヤ等、任意の複数の電気配線用の導管としても使用され得る。
【００７７】
図９においては図示されていないが、カテーテルは、また、本文献において記載された複数の実施形態に従って、他の複数のカテーテルのいずれかについて記載されたように、冷却要素およびバルーンも有するであろう。図９に示されるカテーテルの好ましい寸法は： 帰還ルーメン９０１‐外径＝０．０２９"；０．７４ｍｍ‐外壁厚さ＝０．００１５７"；０．０４ｍｍ‐長さ＝３９．４から６８．９"；１０００から１７５０ｍｍ供給ルーメン９０２‐外径＝０．００８６６"；０．２２ｍｍ‐外壁厚さ＝０．０００７８７"；０．０２ｍｍ‐長さ＝３９．４から６８．９"；１０００から１７５０ｍｍ制限管９０３‐外径＝０．００５１２"；０．１３ｍｍ‐外壁厚さ＝０．０００５９１"，０．０１５ｍｍ‐長さ＝０．５から２．０"；１２．７から５０．８ｍｍＧＷＬ９０４‐外径＝０．０２３"；０．５９ｍｍ‐内径＝０．０１７"；０．４３ｍｍ‐長さ＝２５．６"；６５０ｍｍシャフト９０５‐外径＝０．０５７"；１．４５ｍｍ‐内径＝０．０５１"；１．２９ｍｍ‐外壁厚さ＝０．００３１"；０．０８ｍｍ
【００７８】
代替として、本実施形態の帰還ルーメン９０１、供給ルーメン９０２、制限管９０３およびＧＷＬ９０４は、本文献の全体にわたって記載されている複数の他の実施形態における帰還ルーメン１０１、供給ルーメン１０２、制限管１０３およびＧＷＬ４０４と同じであり得る。
【００７９】
カテーテルの構成要素は、複数の上記の実施形態と同じ複数の材料で作成され得る。
【００８０】
図１０は、血管の標的部分を冷却するべく、本明細書で記載された複数の実施形態に従って、カテーテルを使用するための例示的なシステムの図示である。具体的に記載された構成要素の幾つかは、システムの動作に必須でなくてもよいが、文脈のためだけに記載されていることは理解されるであろう。適切であり、機能的に類似のまたは同等の複数の構成要素が、交互に使用されてもよい。システムは：
‐冷却材シリンダー１００１と、
‐圧力調整器１００２と、
‐トライコネクタ１００４と、
‐真空ポンプ１００５と、
‐膨張デバイス１００３と、
‐カテーテルシャフト１００６と、
を備える。
【００８１】
図１０において図示されていないが、システムは、また、本明細書において記載される複数の実施形態のいずれかに従って、カテーテル端も備える。
【００８２】
冷却材シリンダー１００１は、冷却材の供給を制御するためのディップ管およびスピゴットバルブを有する。フレキシブル場高圧ホースが、冷却材シリンダーを圧力調整器１００２に接続する。圧力調整器からの注入管は、トライコネクタ１００４に接続する。また、トライコネクタに接続されているのは、膨張デバイス１００３に接続された膨張チューブおよび真空ポンプ１００５に接続された真空管である。トライコネクタは、注入管、真空管および膨張チューブを互いに別個であるとして保持する。トライコネクタは、また、カテーテルシャフト１００６に接続し、それにより、カテーテルと、冷却材供給、真空ポンプ、および膨張デバイスとの間の流体連結および／またはガス連結を支持する。
【００８３】
システムは、また、液体冷却剤がカテーテルに入る前にそれを冷却するべく、図１０に図示されていない熱交換器を含み得る。これは、冷却材が患者の体内の温かい環境に入るにつれてそれが沸騰することを防止するであろう。熱は、冷凍回路またはペルチェクーラーを使用することによって、液体冷却剤から除去され得る。
【００８４】
システムは、当該システムがソフトウェア制御され得るようにコンピュータを更に備えてよく、当該コンピュータは、１または複数の制御、および／またはグラフィカルユーザインタフェース等のユーザインタフェースを有する。システムは、また、１または複数のセンサから受信される複数の信号に基づいて、温度および／または圧力の監視のための複数のアセンブリを更に含み得る。
【００８５】
膨張デバイス１００３は、プランジャが押される場合に、膨張流体をカテーテルシャフト１００６へと流入させることによって動作する。膨張デバイスは、また、プランジャが引き抜かれる場合に膨張流体がカテーテルからデバイスへと流れて戻ることから、収縮デバイスでもある。膨張デバイスは、代替として、電気ポンプであってよい。
【００８６】
電気真空ポンプであってもよい真空ポンプ１００５は、冷却材の帰還ルーメン１０１に動作する。真空ポンプ１００５は、有利に、冷却要素１０５、３０２の冷却チャンバ１０４、３０１において圧力を低下させ、それにより、発生する冷却材の相変化の量を増加させる。真空ポンプ１００５は、また、冷却チャンバ１０４、３０１における冷却材が帰還ルーメン１０１へと流れることを保証する。
【００８７】
真空ポンプ１００５を帰還ルーメン１０１に適用することの更なる利点は、帰還ルーメン１０１の圧力が、体内の通常の血圧よりも比較的低いことである。使用中に帰還ルーメン１０１が漏出した場合、これは、冷却材が流れ出るよりもむしろ、血液が帰還ルーメン１０１へと流れる結果をもたらす。真空ポンプ１００５は、それにより、カテーテルの安全性を改善する。
【００８８】
図１０に示されるシステムにおけるカテーテルシャフト１００６は、図４、５、６、７および９を参照して記載されるように、カテーテルシャフト４０１、７０１、９０５のいずれかであってよい。
【００８９】
システムは、また、膨張デバイス１００３と別個に、トライコネクタへの追加の別個の接続を通してカテーテルシャフト１００６と流体連通している収縮デバイスを備えてよい。収縮デバイスは、電気真空ポンプ等の真空ポンプであってよい。
【００９０】
カテーテルの動作に影響を与える複数の変数は、膨張したバルーンの圧力およびバルーンの外面温度である。これらの両方は、図１０のシステムが操作されるような方法によって制御可能である。バルーンの圧力は、膨張デバイス１００３によって膨張流体の量および圧力を制御することによって制御可能である。バルーンの外面の温度は、冷却要素１０５、３０２の温度、および冷却要素１０５、３０２がどのくらいの期間、膨張流体を冷却してきたかの両方に依存する。冷却要素１０５、３０２の温度は、カテーテルへと流れる冷却材の圧力および量を制御することによって、制御可能である。膨張流体が冷却要素１０５、３０２によって冷却される時間の長さは、いつ、システムオペレータがカテーテルへの冷却材の流れを開始し、カテーテルを取り出すかによって容易に制御される。
【００９１】
好ましくは、バルーンの圧力は、５ＡＴＭ（５０７ｋＰａ）より低く維持され、より好ましくは、３ＡＴＭ（３０４ｋＰａ）または１ＡＴＭ（１０１ｋＰａ）まで低くてもよい。再狭窄または閉塞をもたらす血管において起こる反応のリスクを低減するべく、有効な治療のためにバルーン圧は可能な限り低いことが望ましいかもしれない。高圧凍結療法の適用に対する短期的反応は、また、危険な可能性がある大抵滑らかな筋細胞増殖である。組織界面温度は、複数の細胞をかなり切除することなくプラークおよび血管から熱を除去するべく、好ましくは、所望の範囲内において維持される。本文献の全体にわたって、全ての圧力は、ゲージ圧として、つまり気圧を上回る圧力として与えられていることに留意されたい。
【００９２】
バルーンの外面の温度は、好ましくは、＋１５℃（２８８Ｋ）と−３５度（２３８Ｋ）との間で維持され、より好ましくは、０℃と−３０℃との間（２７３Ｋから２４３Ｋ）で維持される。バルーンの種類および熱負荷に応じて、内側バルーン温度と外側バルーン温度との間において、約１０℃から４０℃の温度差があってもよく、これは、システムを制御する場合に補償され得る。
【００９３】
好ましくは、複数のセンサが、フィードバック制御システムにおける温度および圧力を監視し、それにより、制御するべく、バルーンにおいて、または単にバルーンの内部等、カテーテル端においてまたはカテーテル端の近くにおいて内部に提供される。例えば、熱電対が、ＧＷＬ４０４に固定され、バルーン内部の温度を測定してもよい。１または複数の更なる熱電対が、バルーン組織界面温度を測定するべく、バルーンの内面または外面に取り付けられてもよい。加えて、圧力センサがバルーンの内部に配置され、バルーン内の圧力を正確に監視し、それにより制御してもよい。圧力センサは、流れの無い開放された油圧管であってよく、あるいは、空気入れポンプの近くの膨張回路において位置付けられてもよく、そうすることによって管内の流体圧力は、カテーテルの外側で測定される。圧力センサは、また、圧電トランスデューサ、光ファイバートランスデューサまたは他の種類のセンサであってもよい。複数の圧力センサおよび流量計もまた、圧力および冷却材の流れを測定するべく、冷却材回路において位置付けられてもよい。
【００９４】
温度および複数の圧力信号の両方が、バルーン圧および表面温度が所望の範囲内に留まるように、冷媒流を制御するために使用され得る。圧力トランスデューサは、また、複数の異常圧を検知することによって、カテーテル内におけるいかなる漏出も検出するために使用されてもよい。温度センサは、また、バルーンによって血管閉塞を検出するために使用されてもよい
【００９５】
先に記載されたように、カテーテルは、また、バルーン内において、膨張流体または固化した膨張流体を加熱するための手段も含んでよい。有利に、これは、凍結している膨張流体が、必要な場合に迅速に解凍することを可能にする。
【００９６】
複数のセンサ、加熱するための手段およびカテーテルの遠位端における任意の他の複数のデバイスを支持するべく、システムは、電源を提供し、複数の信号を制御し、複数のセンサ信号をデータへと変換するように構成された、１または複数の電源、データインタフェース、または他の複数の信号処理ユニットへの複数のコネクタを更に含んでもよい。複数の電気配線は、ルーメンと一緒に、またはカテーテルシャフトの外側に沿ってカテーテルシャフト４０１、７０１、９０５に収納されてよい。
【００９７】
使用中において、バルーンは、２４０秒未満または１８０秒未満等の限られた期間の間、拡張されてプラークと熱的接触してもよい。血管の閉塞を限定するべく、合計時間は、複数の応用に適用してもよい。一度、望まれる時間が経過すると、冷却は停止される。バルーンは崩壊され、カテーテルは、血管から取り出されてもよい。
【００９８】
実施形態において、カテーテルは、図６を参照して記載された種類のバルーンの代わりに、かん流バルーンを有する。かん流バルーンは、治療中に、血管を通る血流を完全にブロックするようには設計されていない。従って、かん流バルーンは、長期処置を支持するために必要な場合、好ましい。
【００９９】
膨張したバルーンの内部における膨張流体の圧力は、また、膨張流体の漏出がいくらかでもあったかを検出するために使用されてもよい。圧力の低下がいくらかでも生じていたか検出するべく、ある期間にわたって圧力が監視されてもよく、それは、圧力の低下が、膨張流体の漏出があることを示すからである。カテーテルは、また、膨張流体の体への漏出が起こる可能性を更に低減するべく、体内に挿入されるに先立ってこのやり方で圧力テストされてよい。好ましくは、膨張流体の体積は、固定されており、小さい。これは、いかなる漏出によって引き起こされる損傷も最小化する。
【０１００】
バルーンを膨張させるための膨張流体の注入は、例えば、ボタンを押すオペレータによって、自動的に制御され、実行されてもよい。代替として、膨張流体は、手動で注入されてもよい。
【０１０１】
更なる複数の実施形態は、上記のように、複数の実施形態に対して作成され得る多数の修正および変化形を含む。
【０１０２】
特に、複数の図において提供される全ての寸法は、おおよそであって、複数の実施形態は、異なる複数の寸法を持つ複数のカテーテル設計を含む。
【０１０３】
本文献の全体にわたって、様々な特徴が、ルーメンおよび複数の管として記載されている。これらの用語は、区別しないで使用されてもよく、複数の前記特徴は、また、複数の導管として見なされてもよい。
【０１０４】
上記の複数の実施形態において、複数の冷却要素は、好ましくは、完全に、または一部分において銅で作成されているとして記載されている。代替として、冷却要素は、完全にまたは一部分において任意の金属、特に、銀、金または任意の他の良好な熱伝導特性を持つ材料で作成されてもよい。
【０１０５】
上記の複数の実施形態において、冷却材の供給および帰還ルーメン１０１、１０２は、互いに同軸配置されているとして記載されている。これは、好ましい特徴であるが必須ではなく、複数の実施形態は、互いに同軸配置されていない供給および帰還ルーメン１０１、１０２を持つ複数のカテーテル設計を含む。冷却要素１０５、３０２が、帰還ルーメン１０１と同一線上にあることもまた必須ではない。
【０１０６】
図４において、膨張および収縮ルーメン４０２、４０３は、代替として、カテーテルバルーンを膨張させるための流体を供給するだけである一方のルーメンと、バルーンからの膨張流体の帰還路を提供するだけである他方のルーメンとによって、動作してもよい。
【０１０７】
システムは、固定された冷却材の量が、カテーテルに供給されるように構成されてよい。これは、ルーメン１０１および１０２ならびに冷却チャンバ１０４、３０１からの冷却材のいかなる漏出によっても引き起こされるいかなる損傷も限定するであろう。これは、また、冷却材のいかなる漏出も容易に検出されることを可能にしてよい。
【０１０８】
上記の複数の実施形態において、バルーンは、冷却要素１０５、３０２が冷却材によって冷却されることに先立って、膨張されるとして記載されている。しかしながら、冷却要素１０５、３０２は、代替として、バルーンが膨張されると同時に、またはそれに先立って、冷却材によって冷却されたかもしれない。
【０１０９】
本文献の全体にわたって、複数のカテーテルの複数の実施形態が、複数のバルーンを有するとして記載されている。しかしながら、記載された複数のバルーンの機能性は、複数のフレキシブル熱交換素子によってより一般的に提供される。
【０１１０】
図６および８を参照して記載される複数の実施形態は、代替として、上記に記載されたようなかん流バルーン等、複数の異なる種類のバルーンで実現されたかもしれない。
【０１１１】
安定していないプラークは、血管系のいかなる領域にも生じ得、バルーンのサイズ設定は、従って、異なる複数の応用に対して変化し得る。複数の実施形態において、複数のバルーン径は、好ましくは２．０ｍｍから４．０ｍｍの範囲にあるが、しかしながら複数の実施形態は、また、より大きいバルーン径およびより小さいバルーン径を含む。
【０１１２】
既知の複数の技術に従って、カテーテル１１９の１または複数の部分は、Ｘ線不透過性であってよく、および／またはＸ線不透過性マーカを含んでもよい。これは、カテーテルのオペレータを援助する
【０１１３】
上記のシステムの動作において、複数の動作温度および圧力が提供される。しかしながら、複数の実施形態は、これらの動作温度および圧力に決して限定されない。さらに、複数の動作温度および圧力は、応用に応じて変化してもよい。特に、複数の実施形態はカテーテル、およびカテーテルを支持する、ＷＯ２０１２／１４０４３９  Ａ１においての開示に従って操作されるシステムを含み、それの全体のコンテンツが、参照することにより本明細書に取り込まれている。
【０１１４】
本文献の全体にわたって記載された複数の実施形態に従って、カテーテルは、凍結療法によるプラーク安定化のためのカテーテルであって、当該カテーテルは、冷却液を受けるための近位端および閉じられた遠位端を有する細長い冷却チャンバと、冷却液を冷却チャンバへ供給するための冷却チャンバに結合された冷却材供給ルーメンと、冷却チャンバを包囲する拡張可能部材と、拡張可能部材を膨張させるための膨張流体を供給するための膨張ルーメンとを備え、膨張流体は、使用中において、拡張可能な膜の表面と冷却チャンバとの間で熱を伝導させるべく、熱的経路を提供する。
【０１１５】
本発明の複数の他の実施形態は、本明細書を考慮すること、および本明細書で開示された複数の実施形態を実施することによって、当業者にとって明らかになるであろう。本明細書および複数の例は、以下の請求項で示される本発明の真の範囲および主旨を持ち、例示的だけであるとして考慮されることを意図している。加えて、この応用が、特定の順序で方法または処置の複数のステップを列挙してきた箇所において、ある複数の状況において、幾つかのステップが実行される順序を変更することが可能であってよく、または好都合でさえあってよい。また、下記の方法または処置の請求項の複数の特定のステップは、請求項においてそのような順序特定性が明確に述べられていない限り、順序特定的として解釈されることは、意図していない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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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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