(57)【要約】任意で皮膚科学的および／もしくは美容的な欠陥、ならびに／または広範なさらなる標的組織を処置する、医療装置、システム、および方法を提供する。態様は、少なくとも1つの小さな組織貫通プローブによる冷却を適用し、このプローブは多くの場合、目に見える瘢痕を残すことなく患者の皮膚の露出表面を通して挿入するのに好適なサイズを持つ針を含む。細長の針の挿入可能な長さのほとんどまたは全部に沿って、任意で、供給チューブの管腔がしばしば冷却流体を計量する融解石英流体供給チューブの公差の少ない小さな管腔を通して針管腔に極低温冷却流体を導入することによって、処置は適用されてもよい。制限された総排出体積空間を介して針管腔に連結された単純な圧力逃がし弁を使って、処置温度および／または時間の制御を高めてもよい。2010514466.tif 000006
2010514466.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
近位端と遠位端とそれらの間の管腔とを持ち、16ゲージまたはそれより小さい針サイズを含む、針；
該針の中を遠位方向に伸びる冷却流体供給用管腔；
該針が標的組織に及ぶ場合に、冷却流れからの液体が該標的組織内で気化するよう該針管腔に該冷却流れを差し向けるために、該供給用管腔に連結可能な冷却流体源
を含む、患者の標的組織を処置するためのシステム。
【請求項２】
針が、25ゲージまたはそれより小さい針サイズを含み、かつ、皮膚表面を貫通するのに好適な先端を持つ、請求項1記載のシステム。
【請求項３】
供給用管腔が、融解石英を含む供給チューブにより規定される、請求項2記載のシステム。
【請求項４】
供給チューブが融解石英上にポリマーをさらに有し、かつ、
該ポリマーの外径が800μm未満である、
請求項3記載のシステム。
【請求項５】
供給チューブが片持ち梁となって遠位方向で針管腔内に及び、かつ、
該供給チューブが、該針管腔内での該供給チューブの流れ誘発性の座屈を阻止するための十分な剛性を持つ、
請求項3記載のシステム。
【請求項６】
供給用管腔が100μm未満の内径を有する、請求項2記載のシステム。
【請求項７】
針の外寸に対する該針の挿入可能長さにより規定される縦横比が20より大きい、請求項2記載のシステム。
【請求項８】
処置中の手動操作のために針と供給用管腔と流体源とを支持するハンドルをさらに含む、請求項2記載のシステム。
【請求項９】
標的組織の温度が所望の処置温度範囲内となるよう針内で気化する冷却流れの圧力を制御するために、針管腔と流体連絡している圧力逃がし弁をさらに含む、請求項2記載のシステム。
【請求項１０】
流れが、主として供給用管腔の流れ抵抗によって計量され、かつ、
計量された該流れが、針管腔内の液体／気体混合物を保つことによって温度変動を抑制する、
請求項9記載のシステム。
【請求項１１】
流れが、冷却中に流体源と針管腔との間で能動的に調節されず；
該針管腔内の圧力を所望の圧力範囲内に保つために、圧力逃がし弁が、弁部材を弁座に機械的に押し付けるバイアスばねを含み；かつ、
該バイアスばねが、供給用管腔から該弁座まで伸びる排出体積の外に配置されている、
請求項10記載のシステム。
【請求項１２】
供給用管腔と圧力逃がし弁との間の装置の排出体積が約0.05 インチ3未満である、請求項9記載のシステム。
【請求項１３】
供給用管腔と流体源との間に配置された該供給弁がさらに含まれ、
該弁が第一の構成および第二の構成を持ち；
第一の構成にある該弁が、該流体源と該流体源および該供給体積との間の流体連絡を提供し；
該弁が該第一の構成から該第二の構成へ動いた後に、第二の構成にある該弁が、該針管腔内での冷却流体の気化を制限するために、冷却流れを抑制しかつ該供給体積を吐き出す、
針管腔と供給弁との間に冷却流体の供給体積を持つ請求項2記載のシステム。
【請求項１４】
針を支持するハンドピースボディと；
標的組織の冷却前、冷却中、および／または冷却後に皮膚表面と係合するよう該ハンドピースボディにより支持された、遠位方向に配向した少なくとも1つの皮膚係合表面と
をさらに含む、請求項1記載のシステム。
【請求項１５】
皮膚係合表面が、それにより係合された皮膚表面へのまたは該皮膚表面からの熱伝達を抑制する、請求項14記載のシステム。
【請求項１６】
針の遠位端と少なくとも1つの皮膚係合表面との間の針の挿入可能長さが、選択的に変更可能であり；
該少なくとも1つの皮膚係合表面が、付属の代替のスペーサーボディ上に配置された複数の代替の皮膚係合表面を含み；
ユーザーが該スペーサーボディの中からの選択によって該針の挿入可能長さを変更できるよう、該スペーサーボディにおける皮膚係合表面と反対側のハンドピース係合表面との間の厚さが異なる、
請求項14記載のシステム。
【請求項１７】
第一の構成において皮膚係合表面が、標的組織の貫通前に皮膚と係合するよう針より遠位側に配置され；
第二の構成において該針が該皮膚係合表面より遠位側に伸びる、
該第一の構成および該第二の構成を持つ請求項14記載のシステム。
【請求項１８】
針による皮膚の貫通前、貫通時、および／または貫通後に皮膚係合表面が疼痛抑制圧力を皮膚に印加するよう、該皮膚係合表面を該針に連結する関節接合可能な支持体
をさらに含む、請求項17記載のシステム。
【請求項１９】
皮膚係合表面が冷却される組織係合表面を含む、請求項15記載のシステム。
【請求項２０】
皮膚係合表面が、皮膚冷却チャンバーに熱的に結合され、かつ
皮膚冷却ポートが、流体源からの冷却流体を針管腔より高い動作圧力を有する該皮膚冷却チャンバーに差し向けられる、
請求項19記載のシステム。
【請求項２１】
皮膚係合表面が、皮膚を冷却して炎症を抑制するよう構成され、かつ、
針が、標的組織を0℃未満まで冷却して壊死を誘発するよう構成されている、
請求項1記載のシステム。
【請求項２２】
流れが開始された場合、標的組織に係合する針の外面が、該標的組織の細胞内氷形成および壊死を促すよう約25℃/秒を上回る速度で冷却する、請求項1記載のシステム。
【請求項２３】
流れが開始された場合、各針が、針間の標的組織の細胞内氷形成および壊死を促すよう約25℃/秒を上回る速度で冷却する外面を持つ、
流体源に連結された針のアレイをさらに含む請求項22記載のシステム。
【請求項２４】
コントローラが弁により針管腔に連結され；
該コントローラが、初期冷却状態を提供するための第一の構成と、該管腔内で標的処置圧力を確立することにより標的範囲内の処置温度を提供するための第二の構成とを持ち；
浸透作用が組織の細胞内氷形成および壊死を抑制することを可能にするために、該初期冷却状態が、標的処置圧力より高い針管腔内の中間処置圧力を使って針の漸進的な冷却を誘導するように構成されている、
請求項1記載のシステム。
【請求項２５】
針の外面が細長断面を持つ、請求項1記載のシステム。
【請求項２６】
針の近位断面が、皮膚に隣接した冷却を制限するために円形であり、
細長断面が、標的組織に沿った加温を強めるために楕円形断面を含み、かつ
該針の遠位端が鋭利な切れ刃を持つ、
請求項25記載のシステム。
【請求項２７】
皮膚表面にまで及ぶ標的組織が処置されうるよう、冷却流体が、針管腔内で気化する場合、遠位端と近位端との間の針の挿入可能長さ全体にわたって該針の外面を処置温度範囲内の温度まで冷却する、請求項1記載のシステム。
【請求項２８】
供給用管腔が、非金属の管状供給チューブによって規定される、請求項1記載のシステム。
【請求項２９】
管腔を持ちかつ針サイズが16ゲージ未満である針を、遠位方向に進めて標的組織内に貫通させる段階；
該針内の供給用管腔を通して該標的組織内で遠位方向に冷却流体流れを差し向ける段階；
該冷却流れからの液体を該針管腔内で気化させることによって、該標的組織を冷却する段階
を含む、患者の標的組織を処置するための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本PCT特許出願は、その開示内容が参照により本明細書に組み入れられる、2006年12月21日に提出された米国特許出願第11/614,887号による優先権を主張する。
【０００２】
連邦政府助成による研究または開発のもとになされた発明の権利に関する申し立て
適用なし
【０００３】
コンパクトディスクで提出された「配列リスト」、表、またはコンピュータプログラムリストの付録への参照
適用なし
【背景技術】
【０００４】
発明の背景
本発明は、全体として、冷却により誘発される組織のリモデリングを特に目的とした医療装置、システム、および方法に関する。本発明の態様には、皮膚の露出表面に沿うかつ／またはその下にある1つまたは複数の標的組織を選択的にリモデリングするよう皮膚組織に極低温冷却を適用するための装置、システム、および方法が含まれる。皮膚または他の周囲組織に対する望ましくないかつ／または見た目のよくない影響（線、皺、またはセルライトによるくぼみなど）を任意で抑制することにより、本発明の態様を種々の美容的状態に用いてもよい。標的組織のリモデリングにより、その挙動または組成物に所望の変化を実現してもよい。
【０００５】
変形部を修正するかまたは単に外見を良くするため人体の種々の特徴を作り直したいという望みは一般的である。このことは、年間に実施される美容外科手術の件数増加により裏付けられている。
【０００６】
多くの手術は、線および皺を減らすことにより皮膚の表面の外見を変化させることを意図している。これら手術の中には充填物の注入またはコラーゲン産生の促進を伴うものもある。より近年では、皺の軽減および他の美容用途を目的とした、薬理学的療法の人気が高まっている。
【０００７】
ボツリヌス毒素A型（BOTOX（登録商標））は美容用途に使われる薬理学的療法の1例である。これは典型的に顔面筋に注入されて筋肉の収縮をブロックし、その結果、筋肉に一時的な神経支配または麻痺が生じる。筋肉が無能化されると、望ましくない皺の形成に寄与する運動が一時的になくなる。薬学的な美容処置の別の例としてメソセラピーがある。これは、ホメオパシー薬、ビタミン、および／または他の適応で認可された薬のカクテルを皮膚に注入して身体の特定エリアに治癒的または修正的な処置を送達するものである。種々のカクテルが、脂肪組織の溶解による身体整形およびセルライト減少、またはコラーゲン増強を介した皮膚の表面再仕上げをもたらすことを意図している。非薬理学的な美容処置の開発も続いている。例えばエンデルモロジー（endermology）は、真空吸引を利用してセルライトのくぼんだ外見に関係があるとされる線維性結合組織を引き伸ばすかまたは緩める機械的な療法である。
【０００８】
BOTOX（登録商標）および／またはメソセラピーは、一時的に線および皺を減らし、脂肪を減らし、または他の美容的恩典を提供する可能性がある一方、欠点もないわけではなく、特に、公知の有毒物質を患者に注入することに関連する危険性、ならびに、未知および／または未試験のカクテルを注入することの潜在的な危険性などの欠点がある。加えて、エンデルモロジーの作用に潜在的な危険性があるとは知られていないものの、作用は短期的で軽いものにすぎない。
【０００９】
以上に照らして、特に皺、脂肪、セルライト、および他の美容的欠陥を処置するための、改善された医療装置、システム、および方法を提供することが望ましいと考えられる。これらの新しい技術が、公知の生体活性的および他の美容療法を置換および／または補完できる代替的な外見改善メカニズムを提供し、理想的には、毒素および有害なカクテルの注入を減らすかまたはなくすことを可能にし同時に同程度かまたはより向上した美容的結果を提供するのであれば、特に望ましいと考えられる。そのような技術が、局所麻酔薬のみを使うかまたは麻酔薬なしで経皮的に実施され、皮膚の切開が最小限かまたはなく、縫合または他の閉創方法の必要がなく、広範な包帯がなく、かつ回復または患者の「ダウンタイム（down time）」の長期化に寄与する打撲または他の要因が限定的かまたはないならば、それも望ましいと考えられる。他の美容的および／または皮膚科学的な状態（かつ可能性として他の標的組織）を処置するための新しい装置、システム、および方法を提供することは、正確性および制御性がより高く、付帯組織の損傷および／または疼痛がより少なく、かつより使いやすい状態で処置が提供される場合は特に、さらに望ましいと考えられる。
【発明の概要】
【００１０】
発明の簡単な概要
本発明は、全体として、改善された医療装置、システム、および方法を提供する。態様は皮膚科学的および／または美容的な欠陥の処置に特に好適であることができ、かつ代替の態様は広範な標的組織の処置のために構成されることができる。本発明のいくつかの態様では、少なくとも1つの小さな組織貫通プローブによる冷却を適用し、このプローブは多くの場合、目に見える瘢痕を残すことなく患者の皮膚の露出表面を通して挿入するのに好適なサイズを持つ針を含む。冷却は、標的組織の組成物に所望の変化をもたらすようかつ／またはその挙動に変化をもたらすよう1つまたは複数の標的組織をリモデリングしてもよい。細長の針の挿入可能な長さのほとんどまたは全部に沿って、任意で、供給チューブの管腔がしばしば冷却流体を計量する融解石英流体供給チューブの公差が少ない小さな管腔を通して針管腔に極低温冷却流体を導入することによって、処置は適用されてもよい。制限された総排出体積空間で針管腔に連結された単純な圧力逃がし弁を使って、処置温度および／または時間の制御を高めてもよい。
【００１１】
第一の局面において、本発明は、患者の標的組織を処置するためのシステムを提供する。システムは、近位端と遠位端とそれらの間の管腔とを持ち針サイズが16ゲージまたはそれ以下である針を含む。冷却流体供給用管腔が針の中を遠位方向に伸び、かつ、針が標的組織に及ぶ場合に冷却流れ由来の液体が標的組織内で気化するよう、冷却流体流れを針管腔に差し向けるために、供給用管腔に冷却流体源が連結可能である。
【００１２】
多くの場合、針は、針サイズが25ゲージまたはそれ以下でありかつ皮膚表面を貫通するための先端を持つ。例示的な態様は30ゲージまたはそれ以下の針を含み、針は多くの場合、ステンレス鋼のハイポチューブを典型的に含む金属構造を含む。供給用管腔は非金属の供給チューブの中にあってもよく、例示的な供給チューブは融解石英を含む。融解石英上にポリマーが配置されていてもよく、ポリマーの外径は好ましくは800μm未満、理想的には200μm未満である。針管腔内での供給チューブの流れ誘発性の座屈を阻止するために融解石英または十分な剛性のある他の材料の供給チューブを利用することが有利となるよう、供給チューブは概ね片持ち梁となって遠位方向で針管腔に及んでもよい。例示的な融解石英の供給チューブは、針の外径に対する挿入可能長さの比が20を超えるものなど縦横比の大きい針の内部での使用に特に好適であり、この縦横比は少なくとも100であってもよいが、より短い針もまた使用してよい。多くの態様において、供給用管腔は、100μm未満である内径を有し、多くの場合は50μm未満、および好ましくは35μm未満である内径を有し、かつ例示的な非金属の供給チューブは、サイズが非常に小さいにもかかわらず、針内部の厳しい極低温環境において良好なシステム耐久性を提供する。
【００１３】
処置中にシステムを手動で操作および位置決めするために、ハンドルが、針と供給用管腔と流体源とを支持していてもよい。針内で気化する冷却流れの圧力を制御するために、多くの場合、圧力逃がし弁が針管腔と流体連絡している。これにより、所望の処置温度範囲内で標的組織を処置温度まで有効に冷却することを提供できる。例示的な態様において、亜酸化窒素の冷却液が使用前は密閉キャニスター内で室温に保たれ、キャニスターが穿刺されると針管腔内に冷却流れが起こる。気化した液体によって冷却流体が供給チューブの中を通されて針に入り、これにより針管腔は液体と気体との混合物を含む。この流れは、例示的な管腔径の小さい融解石英の供給チューブ（これらは非常に均一な管腔径を持ちうる）を使用している場合は特に、主として流れ抵抗によって計量されうる。いくつかの態様において、この流れは冷却中に流体源と針管腔との間で能動的に調節されなくてもよい。
【００１４】
処置温度および時間の制御を向上させるために、冷却流体排出経路のサイズを制限することが有利となることが多い。いくつかの態様において、針管腔の圧力を所望の圧力範囲内に保つために、圧力逃がし弁は弁部材を弁座に機械的に押し付けるバイアスばねを含む。供給用管腔と弁座との間の冷却流体路に沿って排出体積が規定されていてもよく、排出体積のサイズを最小にするためバイアスばねは典型的に排出体積の外に配置される。排出体積は好ましくは約0.05 インチ3未満、典型的には0.01 インチ3未満、理想的には0.005 インチ3未満である。
【００１５】
弁が閉じられている場合に、取入れ経路に沿って配置された液体の冷却流体の作用を制限することも有益であると考えられる。全体として、供給用管腔と流体源との間に供給弁が配置される。針管腔と供給弁との間の冷却流体路に沿った冷却流体の供給体積を供給弁により吐き出してもよい。より具体的には、弁は第一の構成および第二の構成を持っていてもよく、第一の構成にある弁は流体源と供給体積との間の流体連絡を提供し、弁が第一の構成から第二の構成へ動いた後に、第二の構成にある弁は、針管腔内での冷却流体の気化を制限するために、冷却流れを抑制しかつ供給体積を吐き出す。
【００１６】
多くの場合、遠位方向に配向した少なくとも1つの皮膚係合表面が提供される。例えば、ハンドピースボディが針を支持してもよく、かつ、標的組織の冷却前および／または冷却中に皮膚表面と係合するよう、少なくとも1つの皮膚係合表面がハンドピースボディにより支持されてもよい。いくつかの態様において、例えば厚さが異なる複数のスペーサーボディを提供するなどによって、針の遠位端と少なくとも1つの皮膚係合表面との間の針の挿入可能長さが選択的に変更可能であってもよい。ユーザーは適切なスペーサーをハンドピースおよび／または針に取り付けることによって針の有効長さを選択できる。任意で、意図されない針刺しを避けるために、針挿入場所に隣接する皮膚に冷却を適用するために、または針挿入の疼痛を和らげるための圧力を印加するために、皮膚係合表面は針を超えて遠位方向に伸長可能であってもよい。したがって、針による皮膚の貫通前および／または貫通時に皮膚係合表面が、痛みを和らげる圧力を印加するよう、関節接合可能な支持体が皮膚係合表面を針に連結してもよい。皮膚係合表面を冷却するために、関節接合可能な支持体が皮膚冷却チャンバーに熱的に結合されてもよく、皮膚冷却ポートが流体源からの冷却流体を皮膚冷却チャンバーに差し向ける。針に係合した標的組織より穏やかな温度まで皮膚表面が冷却される場合、皮膚冷却チャンバーは針管腔より高い動作圧力を有してもよい。例えば、炎症を抑制するために、より穏やかで安全な温度（多くの場合は-15℃を上回り、任意で-10℃を上回り、一部の場合において0℃を上回る温度）まで皮膚を冷却するよう皮膚係合表面が構成されていてもよく、一方、針は、壊死を誘発するために、より大幅に標的組織を冷却するよう構成される（典型的には0℃を大幅に下回り、多くの場合において-15℃を下回る）。
【００１７】
所望の治療的結果を促すために、冷却速度を広い範囲内で適応させてもよい。例えば、流れが開始された場合、標的組織の細胞内氷形成および壊死を促すよう、標的組織に係合する針の外面が約25℃/秒を上回る（任意で約40℃/秒を上回る）速度で冷却してもよい。そのような態様において、流体源に連結された針のアレイが、針間の標的組織の細胞内氷形成および壊死を促すよう、同様の冷却速度を持っていてもよい。あるいは、細胞内氷形成および付随の壊死を抑制する浸透作用を促すことを助けるために、より遅い、係合組織の冷却速度を使ってもよい。より洗練された種々の態様では、弁を介して針管腔と連結されたコントローラを提供するなどによって複数の冷却状態を利用してもよい。コントローラは、例えば、初期冷却状態を提供するための第一の構成、および標的範囲内の処置温度を提供するための第二の構成を持っていてもよい。処置温度は管腔内で標的処置圧力を生成することによって確立してもよく、一方、初期冷却状態は、標的処置圧力より高い針管腔内の中間処置圧力を使って針の漸進的な冷却を誘導するよう（例えば）構成されていてもよい。
【００１８】
システムの効率および／または有効性を高めるため種々の改良点を含めてもよい。例えば、多くの態様が円形断面を持つ針を利用してもよい一方、より大きな体積の標的組織の冷却を促すため針の外面は任意で細長断面を持っていてもよい。いくつかの態様において、針の近位断面は皮膚に隣接した冷却を制限するために円形で、細長断面は標的組織に沿った冷却を強めるために楕円形断面を含んでいてもよい。そのような針の遠位端は鋭利な切れ刃を持っていてもよい。皮膚表面にまで及ぶ標的組織が処置されうるよう、冷却流体は、針管腔内で気化する場合、針の遠位端から針の近位端まで伸びる針の挿入可能長さ全体に実質的にわたって針の外面を処置温度範囲内の温度まで冷却してもよい。
【００１９】
別の局面において、本発明は患者の標的組織を処置するための方法を提供する。該方法は、管腔を持ちかつ針サイズが16ゲージ未満である針を遠位方向に進めて標的組織内に貫通させる段階を含む。針内の供給用管腔を通して標的組織内で遠位方向に冷却流体流れが差し向けられる。冷却流れからの液体が針管腔内で気化することによって標的組織が冷却される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図1Aは、本発明の1つの態様に基づく、自己充足式の皮下用極低温リモデリングプローブおよびシステムの斜視図である。図1Bは、図1Aの自己充足式プローブの部分透視斜視図であり、極低温リモデリングシステムの内部構成品を示すとともに、使い捨てプローブとともに使うための交換用処置針を概略的に図示している。
【図２】処置システムに含まれていてもよい構成品を概略的に示した図である。
【図３】図1Bのプローブおよびシステムの遠位部分の一態様の略断面図であり、交換可能針および排出体積が制限された圧力逃がし弁を示している。
【図３Ａ】図3の交換可能針内で使用するための例示的な融解石英流体供給チューブを示した図である。
【図４】図1Aおよび1Bのシステム内で使用するための交換可能針アセンブリのより詳細な図である。
【図５】図5A〜5Cは、図1Aおよび1Bのプローブおよびシステム内で使用するための例示的な供給弁を示した図である。
【図６】針の有効挿入可能長さを選択的に制限する皮膚係合表面、痛みを和らげる圧力を印加する皮膚係合表面、標的組織の処置前および／または処置後に炎症抑制冷却を皮膚に適用する皮膚係合表面をそれぞれ示した図である。
【図７】針の有効挿入可能長さを選択的に制限する皮膚係合表面、痛みを和らげる圧力を印加する皮膚係合表面、標的組織の処置前および／または処置後に炎症抑制冷却を皮膚に適用する皮膚係合表面をそれぞれ示した図である。
【図８】針の有効挿入可能長さを選択的に制限する皮膚係合表面、痛みを和らげる圧力を印加する皮膚係合表面、標的組織の処置前および／または処置後に炎症抑制冷却を皮膚に適用する皮膚係合表面をそれぞれ示した図である。
【図９】処置される組織の体積を増すための細長断面を持つ針を概略的に示した図である。
【図９Ａ】処置される組織の体積を増すための細長断面を持つ針を概略的に示した図である。
【図９Ｂ】処置される組織の体積を増すための細長断面を持つ針を概略的に示した図である。
【図１０】極低温マイクロプローブ針の温度モデルを概略的に示した図である。
【図１０Ａ】本明細書に説明するマイクロプローブ針において亜酸化窒素を使った極低温冷却の局面をグラフで示した図である。
【図１０Ｂ】本明細書に説明するマイクロプローブ針において亜酸化窒素を使った極低温冷却の局面をグラフで示した図である。
【図１０Ｃ】本明細書に説明するマイクロプローブ針において亜酸化窒素を使った極低温冷却の局面をグラフで示した図である。
【図１１】図11Aおよび11Bは、単針システムおよび多針システムによる冷却の断面図を概略的に示した図である。
【図１２】小型の極低温針プローブ内の蒸発空間が不十分であることから生じうる不均一な冷却をグラフで示した図である。
【図１３Ａ】排出体積の変化が小型の極低温針プローブによる冷却応答に与える影響をグラフで示した図である。
【図１３Ｂ】排出体積の変化が小型の極低温針プローブによる冷却応答に与える影響をグラフで示した図である。
【図１３Ｃ】排出体積の変化が小型の極低温針プローブによる冷却応答に与える影響をグラフで示した図である。
【図１３Ｄ】排出体積の変化が小型の極低温針プローブによる冷却応答に与える影響をグラフで示した図である。
【図１４】皮膚科学的処置に使われる極低温マイクロプローブ針システムを概略的に示した図である。
【図１５】図1Bの使い捨て極低温プローブおよびシステムを使った処置の方法を概略的に示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
発明の詳細な説明
本発明は、改善された医療装置、システム、および方法を提供する。本発明の態様は、皮膚部の組織およびその下の組織のリモデリングを促進し、これにより任意で、美容的欠陥、病変、病的状態を処置するかつ／またはその上に横たわる皮膚表面の形状を変更する。
【００２２】
本発明の最も直接的な用途の中でも、本発明は、線および皺の改善、特に、患者の外見を向上させるためこれらの美容的欠陥に関連する筋収縮を抑制することによる改善であると考えられる。薬理学的な毒素などに完全に頼って筋肉を無能化しこれにより一時的な麻痺を誘発するのではなく、本発明の多くの態様は、少なくとも部分的に冷却を利用して筋肉を不動化する。有利な点として、10℃〜-5℃という穏やかな低温を使うことにより、組織構造の永久的な無能化を伴わずに、神経、筋肉、および関連組織を一時的に不動化しうる。心房細動に関連する構造の同定に利用されるのと同様のアプローチを使い、針プローブまたは他の処置装置をこれら穏やかな温度を伴う診断用モードで使って標的組織を同定してもよく、かつ、同じプローブ（または異なるプローブ）を使ってより長期的または永久的な処置を提供してもよく、これは任意で、約-5℃〜約-50℃の温度で標的組織ゾーンをアブレーションすることかつ／またはアポトーシスを誘発することによって行ってもよい。いくつかの態様において、約-1℃〜約-15℃の処置温度を使ってアポトーシスを誘発してもよく、これにより任意で、炎症および骨格筋の衛星修復細胞の可動化を制限または回避する永久的な処置を提供してもよい。したがって、そのような皮下極低温処置の処置効力の持続期間を選択および制御することができ、温度がより低いこと、処置時間がより長いこと、および／または、標的組織の体積がより大きいこともしくは選択パターンによって、処置の寿命が決定される。美容的および他の欠陥を処置するための極低温冷却のさらなる説明は、その全開示内容が参照により本明細書に組み入れられる2005年12月5日に提出された同時係属中の米国特許出願第11/295,204号「Subdermal Cryogenic Remodeling of Muscle, Nerves, Connective Tissue, and/or Adipose Tissue (Fat)」に記載されている。
【００２３】
線および皺などの美容的処置に加えて、本発明の態様は、皮下の脂肪組織、良性病変、前癌性病変、悪性病変、にきび、および広範な他の皮膚科学的状態（極低温処置が提唱されている皮膚科学的状態およびその他の皮膚科学的状態を含む）などにも用途を見出しうる。本発明の態様はまた、筋肉痙攣に関連するものも含めた疼痛の緩和にも用途を見出しうる。したがって種々の態様が提供されうる。
【００２４】
図1Aおよび図1Bを参照すると、この極低温リモデリング用のシステムは、概して近位端12および遠位端14を持つ、自己充足式のプローブハンドピースを含む。ハンドピースボディまたはハウジング16は外科医または他のシステム操作者の手の中で支持するのに好適なサイズおよび形状を持つ。図1Bに最も明確に見られるように、ハウジング16内部には、極低温冷却流体供給源18および電源20、ならびに、自己充足式システム10により適用される冷却を入力24の作動に応答して制御するためのプロセッサを持つ回路22が見られる。いくつかの態様は、プロセッサおよび電源などがなくてもよいよう、手動の供給弁および／または同様のものを使うなどにより少なくとも部分的に手動で作動されてもよい。
【００２５】
ハウジング16の遠位端14から遠位方向に組織貫通式の極低温冷却プローブ26が伸びている。プローブ26は冷却流体源18から伸びている冷却流体路に熱的に結合され、例示的なプローブは、冷却流体源からの冷却流体の少なくとも一部をその中に受ける管状ボディを含む。例示的なプローブ26は、軸方向にシールされた鋭利な遠位端を持つ30g針を含む。プローブ26はハウジング16の遠位端14と針の遠位部との間の軸方向長さが約1/2 mm〜5 cmであってもよく、好ましくは長さが約1 cm〜約3 cmである。そのような針は内径が約0.006インチで外径が約0.12インチのステンレス鋼チューブを含んでいてもよく、一方、代替のプローブは、外径（または他の横方向断面寸法）が約0.006インチ〜約0.100インチである構造を含んでいてもよい。概して針プローブ26は16gまたはそれより小さなサイズの針を含み、典型的には25gまたはそれより小さい針を含む。
【００２６】
ハウジング16内の構成品のいくつかを取り上げると、例示的な冷却流体供給源18は圧力下の液体を収容するカートリッジを含み、この液体は好ましくは沸点が37℃未満である。流体が組織貫通プローブ26に熱的に結合され、かつ、プローブの外面が標的組織に隣接するようにプローブが患者体内に位置決めされた場合、標的組織からの熱が液体の少なくとも一部を蒸発させ、かつ気化エンタルピーが標的組織を冷却する。温度、時間、温度変化の速度、または他の冷却特性を制限するために、カートリッジ18とプローブ26との間の冷却流体流路に沿って、またはプローブの後の冷却流体路に沿って、弁（図には示していない）が配置されていてもよい。多くの場合、弁は電源20を介しプロセッサ22の指示によって電気的にパワー供給されるが、少なくとも部分的に手動でパワー供給されてもよい。例示的な電源20は再充電可能かまたは単回使用の電池を含む。
【００２７】
例示的な冷却流体供給源18は単回使用のカートリッジを含む。有利な点として、カートリッジおよびその中の冷却流体は、室温（またはさらにはそれ以上）で保管および／または使用されてもよい。カートリッジはもろいシールを持っていてもまたは再充填可能であってもよく、例示的なカートリッジは液体のN2Oを収容する。種々の代替の冷却流体もまた使用でき、例示的な冷却流体にはフルオロカーボン冷媒および／または二酸化炭素が含まれる。カートリッジ18に収容される冷却流体の量は、典型的には少なくとも患者のかなりの領域を処置するのに十分な量であるが、多くの場合、2名またはそれ以上の患者を処置するのに十分な量よりは少ない。例示的な液体N2Oカートリッジは、例えば約7g〜約30gの範囲の量の液体を収容してもよい。
【００２８】
プロセッサ22は典型的に、本明細書に説明する1つまたは複数の処置方法を実施するための機械読取り可能なコンピュータコードまたはプログラミング命令を具現化するプログラム可能な電子マイクロプロセッサを含む。マイクロプロセッサは典型的に、そこで使用されるコンピュータコードおよびデータを保存するメモリ（不揮発性メモリ、フラッシュメモリ、読出し専用メモリ（「ROM」）、またはランダムアクセスメモリ（「RAM」）など）を含むかもしくはこれに連結され、かつ／または、記録媒体（ハードディスクもしくはフロッピーディスクなどの磁気記録媒体；またはCDもしくはDVDなどの光学記録媒体を含む）が提供されていてもよい。好適なインターフェース装置（USBもしくはシリアルI/Oポート、ワイヤレス通信カード、およびグラフィカルディスプレイカードなど）もまた提供されていてよい。広範な種々の市販または専用のプロセッサ構造が異なる態様で使用されてもよく、かつ、好適なプロセッサがハードウェアおよび／またはハードウェア／ソフトウェア組合せの広範な種々の組合せを利用してもよい。例えば、プロセッサ22は単一プロセッサボード上に統合されかつ単一のプログラムを実行してもよく、または、広範な種々の代替の分散データ処理もしくはコードアーキテクチャにおいて複数の異なるプログラムモジュールを実行する複数のボードを利用してもよい。
【００２９】
図2を参照すると、液体供給源18からの極低温冷却流体の流れは供給弁32により制御される。供給弁は、コントローラ22からの制御信号に応答して動作する、電気的に作動されるソレノイド弁かもしくは同様のものを含んでいてもよく、かつ／または手動弁を含んでいてもよい。例示的な供給弁は、オン（on）／オフ（off）の弁動作に好適な構造を含んでいてもよく、かつ、冷却流れが停止した場合に残った極低温流体の気化および冷却を制限するために弁の冷却流体路のダウンストリームの吐き出しを提供してもよい。他の態様において、より複雑な流れ調節用弁構造もまた用いられてよい。
【００３０】
弁32からの冷却流体は冷却流体供給チューブ36の管腔34を通って流れる。供給チューブ36は、少なくとも部分的に、針26の管腔38の中に配置され、供給チューブは針の近位端40から遠位端42に向かって遠位方向に伸びる。例示的な供給チューブ36は、ポリマーコーティング36bを持つ融解石英の管状構造36を含み（図3Aを参照）、かつ片持ち梁となって針管腔38に及ぶ。供給チューブ36は有効内径36cが約200μm未満である内腔を持ち、この内径は多くの場合約100μm未満、かつ典型的には約40μm未満である。供給チューブ36の例示的な態様は内腔が約30μmなど、約15〜50μmである。供給チューブ36の外径または外寸36dは典型的に約1000μm未満、多くの場合は約800μm未満であり、例示的な態様では約90μmまたは105μmなど、約60〜150μmである。直径の小さい供給チューブが針26への冷却流体流れの計量分の大部分を（または実質的にその全部さえも）提供する可能性があるので、供給チュービング36の内腔径の公差は好ましくは比較的少なく、典型的には約+/-10μmまたはそれ以下、多くの場合は+/-5μmまたはそれ以下、および理想的には+/-3μmまたはそれ以下である。
【００３１】
ポリイミド（または他の好適なポリマー材料）の外側ジャケットを持つ供給チューブ36は周囲の針管腔38の中で曲がってもよいが、供給チューブは、つぶれることまたは針への冷却流体の注入中の過剰な逆流を回避するための十分な強度を持つべきである。ポリイミドコーティングはまた組み付け中および使用中の耐久性を提供してもよく、かつ融解石英／ポリマー構造は最大100 kpsiの圧力を扱えてもよい。好ましい供給チューブの管壁が比較的薄くかつ外寸が小さいことにより、供給チューブ36と周囲の針管腔38との間の環状空間内で亜酸化窒素または他の冷却流体が気化するための十分な空間がもたらされる。気化するための空間が不十分であると、その環状空間に液体が蓄積しかつ図12に示すような温度の一貫性のなさが生じる可能性がある。供給チューブ36として使用できる例示的な構造に含まれうるのはアリゾナ州PhoenixのPolymicro Technologies, LLCからTSP、TSG、およびTSUの型名で市販されている可撓性の融解石英毛管チュービングであり、任意で型名TSP020090、TSP040105、および／またはその他も含まれうる。
【００３２】
図2および図3を参照すると、針26の管腔38に注入される冷却流体は典型的に液体を含むが、いくらかの気体もまた注入されてもよい。液体の少なくとも一部は針26の中で気化し、かつ気化エンタルピーが針に係合した組織を冷却する。針26の中の気体／液体混合物の圧力を制御することによって、管腔38内の温度、それゆえに組織の処置温度範囲が実質的に制御される。比較的単純な機械的な圧力逃がし弁46を使って針の管腔内の圧力を制御してもよく、例示的な弁は、バイアスばね52により弁座50に押し付けられる弁ボディ48（この図においてボールベアリングの形態である）を含む。
【００３３】
冷却サイクルの開始中、供給チューブの出口と圧力逃がし弁46の出口との間の冷却流体経路に沿った体積が大きいと過剰な過渡状態を引き起こす可能性がある。具体的には、このエリアの体積が大きいと、その結果として、図13Dに見られるように初期温度が標的温度および／または定常状態温度より大幅に低くなる可能性がある。このことは、アポトーシスなどによるリモデリングを行い一方で壊死を抑制しようとする場合など、（例えば）望ましくない作用を誘発する温度より標的温度がわずかに高いだけの場合は特に、問題となりうる。そのような過渡状態を制限するために、弁のばね52が弁座の外に位置する（したがって圧力制御が圧力逃がし弁46から生じる）状態で、針26を支持するハウジング54に圧力逃がし弁46が統合されていてもよい。加えて、針26が交換可能針アセンブリ26Aに含まれている場合、圧力逃がし弁46はまた針アセンブリとプローブハンドピースハウジング54との間のインターフェースに隣接して位置していてもよい。針アセンブリを解放可能な状態で所定の位置に保持するために、ばねで支持されたキャッチが移動止め56に係合していてもよく、かつ針アセンブリ26Aの構成品（黄銅または他の金属性ハウジング、ポリイミドチュービング58、および針26など）は接着剤を使って一緒に固定されていてもよい。あるいは、図1Bおよび図4に示すように、針アセンブリおよびハンドピースハウジングは、針アセンブリを取り付けおよび交換するための対応するねじ山を持っていてもよい。Oリング60が冷却流体経路をシールしてもよい。
【００３４】
排出体積が冷却過渡状態に及ぼす影響のさらなる詳細を図13A〜13Cに示す。各ケースとも、標的温度を約-12℃としたインビボの30g冷却針の外部温度について、時間に対する温度のグラフが示されている。装置は異なる排出体積で構築され、図13Aの態様では排出体積が約0.009 インチ3より大きかった。図13Bおよび図13Cの態様では排出体積がそれぞれ約0.009 インチ3および約0.0025 インチ3であった。データ収集レートは図13Aの態様において約0.7秒であり、一方、図13Bおよび図13Cの態様ではデータ収集レートが約0.1秒であったため、図13Aの態様の実際の最下点は図に示されているより大幅に低かった可能性もある。いずれにしても、排出体積は好ましくは約0.05 インチ3未満、典型的には0.01 インチ3および／または0.009 インチ3未満、および理想的には0.005 インチ3未満である。
【００３５】
冷却サイクルの最初に過渡状態温度が過剰に低くなることを阻止するための代替の方法を、排出体積の制限の代わりにまたはこれとともに利用してもよい。例えば、気化した気体だけが針管腔に到達するよう（または針管腔温度の過剰な急低下を回避するために、液体の量が十分に制限されるよう）、典型的にはコントローラ232によって、冷却流体の流れを制限するようなタイミングシーケンスで供給弁をオンとオフのサイクルにしてもよい。このサイクルは、定常状態の流れの間冷却温度が望ましい限度内になるよう排出体積圧力が十分になった場合に停止してもよい。
【００３６】
例示的な供給弁32の追加の局面は、図2、図3、および図5A〜5Cを参照して理解されるであろう。図3において、弁は「オン」の構成で示されており、Oリング60が冷却流体流路のいずれかの側面をスケーリングしており、かつ冷却流体は可動の弁部材の周囲を流れている。図5A〜5Cにおいて、弁が（図5Bのように）オンの構成にある場合、冷却流体は代替の弁ボディである弁ボディ32'に沿って軸方向に伸びる通路64を通って流れ、弁ボディがその軸周囲の回転方向のいかなる配向にあっても弁が動作できるよう、Oリングは可動の弁ボディのくぼみの間に配置されている。両態様において、弁が「オフ」の構成にある場合、弁の冷却流体流路ダウンストリーム（downstream）は（図3の態様ではチャネル66によって、かつ図5A〜5Cの態様では、可動の弁ボディ内の冷却流体を残しておくために、弁ボディと隣接するハウジング54との間の環状空間を通って流れる冷却流体の気化によって）吐き出される。
【００３７】
冷却流体流れが供給弁32、32'によって停止されている場合に冷却流体供給チューブ36からの冷却流体を吐き出すことは、針26の冷却に迅速な停止を提供するのに有利である。例えば、外部温度-15℃まで冷却された長さ2.5 cmの30g針は、システムが定常状態に近づくかまたは到達した後（例えば冷却開始から10秒後）、亜酸化窒素を約0.003 g/秒しか使用しない可能性がある。供給弁から供給チューブ36の遠位端または放出ポートまでの冷却流体路に沿った全体積が約0.1 ccである場合、供給チューブを通して気化するすべての液体を流すための最短時間は以下のように計算されうる。
0.1cc * (0.7g/cc) = 液体亜酸化窒素0.07g,
0.07g / (.003g/秒) = 23秒。
この計算は、流体供給の圧力が約900 psiである場合に亜酸化窒素の最小流れを許容するよう融解石英供給チューブがサイズ決定されていることを前提としている。供給弁が閉じられている場合、供給弁の針側の圧力は衰え、これにより実際の残りランタイムが長くなり、これとともに針16の遠位先端付近で部分的な冷却だけが生じる。いずれにしても、単純な使い捨ての冷却流体供給源カートリッジ18の使用を容易にするために、それに対してまたはそれの付近で針の中に流れかつ針の中で気化する冷却流体の流れを制限することは望ましい。これらの冷却流れを導出するのに使用できる解析モデルとしては図10に示すものがあり、これを、冷却流体の特性（図10Aに示す亜酸化窒素の圧力／エンタルピー線図など）および表1に示す組織の温度特性と組み合わせて、冷却流体の理論的最小流量（図10Bを参照）および冷却流体の理論的最少量（図10Cを参照）などを決定してもよい。
【００３８】
【表１】
2010514466.tif 000003
【００３９】
図3および図4を参照すると、広範な種々の代替の態様および改良点が提供されうる。（ハウジング54に連結された、ねじ山のついたカートリッジ支持体を締めることなどによって）穿孔点70でカートリッジのもろいシールを貫通することによって、最初に流体供給源18を使用のため開けてもよく、亜酸化窒素は冷却流体路に沿ってさらに送られる前にフィルター72によって濾過される。好適なフィルターは孔径が約6〜約25μmであってもよく、ジョージア州のPorex（または種々の代替の供給業者）から市販されているものであってもよく、または、目の細かいステンレス鋼スクリーン（0.0009"ワイヤによる635のメッシュサイズを持ちワイヤ縁間の間隔が約0.0006"であるものなど）もしくは同様のものなどを含んでいてもよい。広範な種々のエポキシまたは他の接着剤74が使用されていてもよく、交換可能針ハウジング24Aおよび他の構造的構成品は黄銅などを含む広範な種々の金属またはポリマーを含んでいてもよく、かつ、針26の挿入可能長さより近位部分を通過する過剰な冷却液の気化を助けるためフィン76が含まれていてもよい。
【００４０】
皮膚の表面部および／またはその下に冷却を送達するため典型的に非常に細い針が使われる。これらの針は骨に当たると比較的容易に損傷しやすく、または使用前もしくは使用中にその他損傷もしくは変形する可能性がある。細い針は挿入中の皮膚の損傷を抑制するのに役立つが、特定の患者の多数の処置部位もしくは病変を処置するための、または患者の大きなエリアを連続的に処置するための繰返し挿入には好適でない可能性がある。したがって、図1B、図3、および図4に示す構造では、連続的に交換可能な複数の針を伴うプローブボディ16、54の使用が可能である。Oリング60は、（圧力が最大約900 psiとなりうる）冷却流体供給源流れを、（所望の温度に応じて約50〜400 psiの範囲内の制御された圧力でありうる）排気から隔離することを助ける。例示的なOリングは水素添加されたBuna-N Oリングまたは同様のものを含んでいてもよい。
【００４１】
単一の処置サイクルで処置される組織の体積を増やすことは有利である可能性がある。多くの場合は針サイズを過剰に大きくするのを避けることが望ましいので、異なる長さの針を選択するとともに、針アレイ中に異なる数の針を有する針アセンブリを選択しかつプローブボディに取り付けてもよい。他の態様では、プローブボディに固定的に取り付けられた単一の針アレイ、またはすべて同数の針を含む複数の交換可能針アセンブリを利用してもよい。いずれにしても、例えば、複数の融解石英供給チューブを針アセンブリ内の0.010ポリイミドチュービング58またはヘッダーに挿入および結合し、かつ各供給チューブの遠位端を付属の針26の管腔内に進めることによって、複数の針に冷却流体流れを提供してもよい。針は、本明細書に示す単針設計と同様の様式で、ポリイミドチュービング58の同軸状周囲の共通排気空間に吐き出し口を向けてもよい。それぞれ図11Aおよび図11Bに示されている、-15℃のプローブ表面を持つ1本および2本の針への15秒間の理論的曝露の比較から見て取れるように、これによって針の隣および／または間で処置される組織の量を増やすことができる。
【００４２】
図6を参照すると、処置深度を選択すること、かつ／または、皮膚表面を針26に沿ったその下の標的組織と同様の温度まで処置することをシステムのユーザーが選択できるようにすることが望ましい可能性がある。針の近位端の隣かつ／またはその周囲のプローブボディ54によって支持された、遠位方向に配向した表面82が、表面82が皮膚に係合しかつ冷却流体が針に流れ込むよう針26が挿入された場合に、皮膚へのまたは皮膚からの熱伝達を制限するように構成されていてもよい。例示的な熱伝達制限表面は、例えば、小さく剛性の発泡パッドまたはボディ84から形成されてもよい。独立気泡ポリエチレン発泡体またはStyrofoam（商標）発泡ボディを使用してもよい。図6に示すように、代替的に選択可能なボディのセットもまた、プローブボディの遠位部分に係合する表面86と皮膚係合表面82との間の厚さが異なってもよい。するとユーザーは、適切なプローブボディ84、84a、84bを選択しかつ選択したプローブボディを針に取り付けることによって、針の挿入可能長さを選択できる。ボディ84、84a、および84bの皮膚係合表面82（または針の遠位端に隣接する他の何らかの皮膚係合表面）を使って、処置中に皮膚、病変、および／または標的組織に圧力を印加してもよい。挿入可能な長さが様々である代替のアレンジメントもまた提供されてよく、これには、隣接するプローブボディ54などに対して皮膚係合表面82を支持するねじ山構造または他の関節接合可能な構造を持つものが含まれる。
【００４３】
図7を参照すると、冷却前、冷却中、および／または冷却後に圧力を印加することは、鋭い痛みを鈍らせるかまたはそうでなければ鋭い痛みを抑制するのに役立つ可能性がある。そうしないと、皮膚の貫通、冷却、または標的組織および／もしくは付帯組織の解凍からそのような痛みが生じる可能性がある。冷却針を患者の視野から覆い隠すこと、ならびに／または、針刺し外傷および疾患の伝染の可能性を抑制するため使用中でない場合に針をカバーすることもまた、有益である可能性がある。この目的のために、第一の構成（図7に実線で示す）および第二の構成（図7に破線で示す）を持つ関節接合可能な支持体構造で皮膚係合表面82を支持してもよい。挿入前および冷却中に皮膚係合表面82と患者との間に所望の接触力を印加するために、単純なばね機構を使ってもよい。十分な圧力が患者に印加された後、適切な回数、針を皮膚係合表面に対して遠位方向にかつ次に近位方向に駆動するなど、より洗練されたアレンジメントもまた利用可能である。
【００４４】
図8を参照すると、さらなる代替の態様が提供されうる。この場合は、患者に異なる冷却温度を適用するかつ／または針26に隣接する皮膚表面および標的組織に冷却を適用することが目的である。例えば、にきびの場合、炎症を抑制するため皮膚表面を冷却すること（約-10℃など）と、（図14を参照）脂腺および大きくなった毛嚢開口部内の細菌を殺すのに十分なだけ針26周囲の標的組織TT円柱を冷却すること（約-20℃など）とを伴う、2つの異なる冷却標的温度を持つことが望ましい可能性がある。この二重温度処置は、嚢胞または結節を伴う重度な形態のにきびに対して特に有益である可能性がある。表面82に係合する組織の冷却を提供するために、その表面はチャンバー88に熱的に結合されていてもよい。冷却流体は冷却流体供給チューブ36のポートによってチャンバー88内に伝えられてもよく、かつチャンバー88の圧力（それゆえにチャンバー内の温度）は任意で追加の専用圧力逃がし弁46aによって制御されてもよい。チャンバー88内の圧力は針内の圧力と異なりうるので、異なる処置温度が提供されうる。本明細書に説明する構造はまた、例えば、図1B、図3、および／または図4の交換可能針システムと適合性がある図8の皮膚表面／針の二重温度処置構造と組み合わせてもよい。皮膚表面／針の二重処置システムおよび方法はまた、可撓性の流体供給チューブなどを使って針挿入前および／または針挿入中に冷却圧力を皮膚に適用するために、例えば、図7の関節接合可能な皮膚表面支持体と適合性があってもよい。
【００４５】
高速の冷却を生成して悪性病変などの壊死を促すシステムを含む、さらなる代替物もまた提供されうる。冷却速度が速いと標的組織中の浸透作用が制限される。遅い冷却は、浸透作用のために、細胞内より細胞間の氷形成を促進しやすい可能性がある。壊死が望ましくない場合はそのような遅い冷却が（流れを調節するための比例供給弁を使う、またはプロセッサで生成したオン／オフサイクルを初期冷却中に使うなどにより）提供されてもよいが、一方、本明細書に説明する針プローブは、標的組織にきわめて近い温度および空間で冷却流体を気化させることによって標的組織の急速な冷却速度を引き起こすのにも好適である場合が多い。したがって、細胞内氷形成による細胞の壊死が望ましい場合は、約25℃/秒またはそれ以上、または約50℃/秒またはそれ以上の冷却速度さえ提供されてもよい。
【００４６】
図9、図9A、および図9Bを参照すると、多くの場合は円形の断面形状を持つ針が使用できるが、針の断面積に対して望ましい表面積が必ずしも提供できない可能性がある。表面積を増やすと、組織の体積を標的範囲の温度まで冷却するための針の挿入時間が短くなる可能性がある。したがって、楕円形の針90など、外断面が細長である針が望ましい可能性がある。遠位先端における遠位の切れ刃92により挿入を容易にしてもよく、かつ、皮膚に隣接する冷却を近位端付近の円形の断面94により制限し、一方でそれらの間の標的組織の冷却を楕円形断面96により強化してもよい。
【００４７】
図15を参照すると、方法100は、図1Bのものなどの自己充足式使い捨てハンドピースと交換可能針とを持つ極低温冷却システムを使って患者の処置を容易にする。方法100は概して、顔の特定の美容的な皺の緩和、特定の部位の疼痛の抑制、または見た目のよくない皮膚病変もしくは顔領域の美容的欠陥の緩和など、所望の組織リモデリングおよび結果を決定する段階110から始まる。処置対象の適切な標的組織が同定され112（皺を誘発する皮下の筋肉、疼痛信号を伝える組織、または病変を誘発する感染組織など）、これにより、標的処置深度または標的処置温度プロフィールなどを決定する114ことが可能になる。次に、適切な針アセンブリがハンドピースに取り付けられてもよく116、この針アセンブリは任意で、標的組織の処置に好適な針の長さ、皮膚表面冷却チャンバー、針アレイ、および／または他の構成品を持っていてもよい。より単純なシステムは、単針タイプ、および／またはハンドピースに取り付けられた第一の針アセンブリのみを含んでいてもよい。
【００４８】
前述のように、挿入120ならびに針および関連標的組織の極低温冷却122の前、最中、および／または後に、針挿入部位に隣接する皮膚表面に圧力、冷却、またはその両方を適用118してもよい。次に針を標的組織から引っ込め124てもよい。処置が完了しておらず126、かつ針がまだ鈍くなっていない128場合は、次の針挿入場所に圧力および／または冷却を適用118してもよく、かつ追加の標的組織を処置してもよい。しかし、小ゲージの針は皮膚に数回挿入しただけで鈍くなる可能性があるため、処置中に鈍くなった針（または、1回の挿入後もしくは5回の挿入後などにそれが何であれ交換を正当化するだけ十分に使用されたとその他判断された針）は、圧力／冷却の次の適用118および／または針挿入120などの前に新しい針と交換116されてもよい。標的組織が完全に処置されるか、または自己充足式ハンドピースに含まれる冷却供給カートリッジが枯渇したら、使用したハンドピースおよび針を廃棄130してもよい。
【００４９】
所望のリモデリングを実現するために、異なる組織に対して種々の標的処置温度、時間、およびサイクルを適用してもよい。例えば、（先に参照により本明細書に組み入れられた米国特許出願第11/295204号により詳しく説明されているように）筋肉を一時的および／または永久的に無能化しかつ組織周囲の皮膚を保護するための望ましい温度範囲は、以下のように表2に示されうる。
【００５０】
【表２】
2010514466.tif 000004
【００５１】
所望のまたは選択された効力持続期間を伴う組織リモデリングを提供するために、以下の表3による組織処置温度を利用してもよい。
【００５２】
【表３】
2010514466.tif 000005
【００５３】
アポトーシスが誘発されうる温度ウィンドウが存在する。アポトーシス効果は、一時的、長期的（少なくとも数週間、数か月間、もしくは数年間続く）、または永久的でさえもありうる。壊死効果は長期的または永久的でさえもありうるが、一方、アポトーシスは実際のところ壊死より長期的に続く美容的恩典を提供しうる。アポトーシスは非炎症細胞の死を示しうる。炎症がないと、正常な筋肉治癒過程が抑制される可能性がある。多くの筋肉外傷（壊死を伴う多くの外傷を含む）に続いて、骨格筋の衛星細胞が炎症により可動化される可能性がある。炎症がないとそのような可動化が限定または回避される可能性がある。アポトーシス細胞死は筋肉量を減らす可能性があり、かつ／またはコラーゲンおよびエラスチンの結合鎖を遮る可能性がある。これらアポトーシスと壊死との混合を生成する温度範囲もまた、長期的または永久的な恩典を提供する可能性がある。脂肪組織の減少については永久的な効果が有利である可能性がある。驚くべきことに、脂肪組織の再生は筋肉細胞と異なるため、アポトーシスおよび壊死のいずれも脂肪組織に長期的な結果または永久的な結果さえももたらす可能性がある。
【００５４】
以上、例示的な態様を、理解を明確にするためいくらか詳しく、かつ実施例により説明したが、多数の修正、変更、および適合が実施可能でありかつ／または当業者に明らかであろう。例えば、1つまたは複数の温度フィードバックループを使って処置を制御してもよく、これは、針の外側の冷却される皮膚係合表面に隣接して配置された温度センサを持つ温度検出針を使って組織温度を得ることを任意で伴ってもよい。したがって、本発明の範囲は独立の特許請求の範囲によってのみ限定される。
【図１】
2010514466.tif 000007
【図２】
2010514466.tif 000008
【図３】
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【図３Ａ】
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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】
2010514466.tif 000016
【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
2010514466.tif 000025
【図１３Ｂ】
2010514466.tif 000026
【図１３Ｃ】
2010514466.tif 000027
【図１３Ｄ】
2010514466.tif 000028
【図１４】
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【図１５】
2010514466.tif 000030
【手続補正書】
【提出日】平成21年9月16日(2009.9.16)
【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】
近位端と遠位端とそれらの間の管腔とを持ち、16ゲージまたはそれより小さい針サイズを含む、針；
該針の中を遠位方向に伸びる冷却流体供給用管腔；
該針が標的組織に及ぶ場合に、冷却流れからの液体が該標的組織内で気化するよう該針管腔に該冷却流れを差し向けるために、該供給用管腔に連結可能な冷却流体源
を含む、患者の標的組織を処置するためのシステム。
【請求項２】
針が、25ゲージまたはそれより小さい針サイズを含み、かつ、皮膚表面を貫通するのに好適な先端を持つ、請求項1記載のシステム。
【請求項３】
供給用管腔が、融解石英を含む供給チューブにより規定される、請求項2記載のシステム。
【請求項４】
供給チューブが融解石英上にポリマーをさらに有し、かつ、
該ポリマーの外径が800μm未満である、
請求項3記載のシステム。
【請求項５】
供給チューブが片持ち梁となって遠位方向で針管腔内に及び、
該供給チューブが、該針管腔内での該供給チューブの流れ誘発性の座屈を阻止するための十分な剛性を持ち、かつ、
針の外寸に対する該針の挿入可能長さにより規定される縦横比が20より大きい、
請求項3記載のシステム。
【請求項６】
供給用管腔が100μm未満の内径を有する、請求項2記載のシステム。
【請求項７】
標的組織の温度が所望の処置温度範囲内となるよう針内で気化する冷却流れの圧力を制御するために、針管腔と流体連絡している圧力逃がし弁がさらに含まれ、
該流れが、主として供給用管腔の流れ抵抗によって計量され、かつ、計量された該流れが、針管腔内の液体／気体混合物を保つことによって温度変動を抑制する、
請求項2記載のシステム。
【請求項８】
流れが、冷却中に流体源と針管腔との間で能動的に調節されず；
該針管腔内の圧力を所望の圧力範囲内に保つために、圧力逃がし弁が、弁部材を弁座に機械的に押し付けるバイアスばねを含み；かつ、
該バイアスばねが、供給用管腔から該弁座まで伸びる排出体積の外に配置されている、
請求項7記載のシステム。
【請求項９】
供給用管腔と圧力逃がし弁との間の装置の排出体積が約0.05 インチ3未満である、請求項7記載のシステム。
【請求項１０】
供給用管腔と流体源との間に配置された該供給弁がさらに含まれ、
該弁が第一の構成および第二の構成を持ち；
第一の構成にある該弁が、該流体源と該流体源および該供給体積との間の流体連絡を提供し；
該弁が該第一の構成から該第二の構成へ動いた後に、第二の構成にある該弁が、該針管腔内での冷却流体の気化を制限するために、冷却流れを抑制しかつ該供給体積を吐き出す、
針管腔と供給弁との間に冷却流体の供給体積を持つ請求項2記載のシステム。
【請求項１１】
針を支持するハンドピースボディと；
標的組織の冷却前、冷却中、および／または冷却後に皮膚表面と係合するよう該ハンドピースボディにより支持された、遠位方向に配向した少なくとも1つの皮膚係合表面と
をさらに含む、請求項1記載のシステム。
【請求項１２】
皮膚係合表面が、それにより係合された皮膚表面へのまたは該皮膚表面からの熱伝達を抑制し、かつ
針の遠位端と少なくとも1つの該皮膚係合表面との間の針の挿入可能長さが、選択的に変更可能であり、
少なくとも1つの該皮膚係合表面が、付属の代替のスペーサーボディ上に配置された複数の代替の皮膚係合表面を含み、
ユーザーが該スペーサーボディの中からの選択によって該針の挿入可能長さを変更できるよう、該スペーサーボディにおける皮膚係合表面と反対側のハンドピース係合表面との間の厚さが異なる、
請求項11記載のシステム。
【請求項１３】
第一の構成において皮膚係合表面が、標的組織の貫通前に皮膚と係合するよう針より遠位側に配置され；
第二の構成において該針が該皮膚係合表面より遠位側に伸び、
該針による皮膚の貫通前、貫通時、および／または貫通後に該皮膚係合表面が疼痛抑制圧力を該皮膚に印加するよう、該皮膚係合表面を該針に連結する関節接合可能な支持体がさらに含まれ、
該皮膚係合表面が、冷却される組織係合表面を含み、かつ
該皮膚係合表面が、皮膚冷却チャンバーに熱的に結合され、かつ
皮膚冷却ポートが、流体源からの冷却流体を、針管腔より高い動作圧力を有する該皮膚冷却チャンバーに差し向ける、
該第一の構成および該第二の構成を持つ請求項11記載のシステム。
【請求項１４】
皮膚係合表面が、皮膚を冷却して炎症を抑制するよう構成され、かつ、
針が、標的組織を0℃未満まで冷却して壊死を誘発するよう構成されている、
請求項11記載のシステム。
【請求項１５】
流れが開始された場合、標的組織に係合する針の外面が、該標的組織の細胞内氷形成および壊死を促すよう約25℃/秒を上回る速度で冷却し、かつ
該流れが開始された場合、各針が、針間の該標的組織の細胞内氷形成および壊死を促すよう約25℃/秒を上回る速度で冷却する外面を持つ、流体源に連結された針のアレイがさらに含まれる、
請求項1記載のシステム。
【請求項１６】
コントローラが弁により針管腔に連結され；
該コントローラが、初期冷却状態を提供するための第一の構成と、該管腔内で標的処置圧力を確立することにより標的範囲内の処置温度を提供するための第二の構成とを持ち；
浸透作用が組織の細胞内氷形成および壊死を抑制することを可能にするために、該初期冷却状態が、標的処置圧力より高い針管腔内の中間処置圧力を使って針の漸進的な冷却を誘導するように構成されている、
請求項1記載のシステム。
【請求項１７】
針の外面が細長断面を持ち、かつ
該針の近位断面が、皮膚に隣接した冷却を制限するために円形であり、細長断面が、標的組織に沿った加温を強めるために楕円形断面を含み、かつ
該針の遠位端が鋭利な切れ刃を持つ、
請求項1記載のシステム。
【請求項１８】
皮膚表面にまで及ぶ標的組織が処置されうるよう、冷却流体が、針管腔内で気化する場合、遠位端と近位端との間の針の挿入可能長さ全体にわたって該針の外面を処置温度範囲内の温度まで冷却する、請求項1記載のシステム。
【請求項１９】
供給用管腔が、非金属の管状供給チューブによって規定される、請求項1記載のシステム。
【手続補正２】
【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】
別の局面において、本発明は患者の標的組織を処置するための方法を提供する。該方法は、管腔を持ちかつ針サイズが16ゲージ未満である針を遠位方向に進めて標的組織内に貫通させる段階を含む。針内の供給用管腔を通して標的組織内で遠位方向に冷却流体流れが差し向けられる。冷却流れからの液体が針管腔内で気化することによって標的組織が冷却される。
[請求項101]
近位端と遠位端とそれらの間の管腔とを持ち、16ゲージまたはそれより小さい針サイズを含む、針;
該針の中を遠位方向に伸びる冷却流体供給用管腔;
該針が標的組織に及ぶ場合に、冷却流れからの液体が該標的組織内で気化するよう該針管腔に該冷却流れを差し向けるために、該供給用管腔に連結可能な冷却流体源
を含む、患者の標的組織を処置するためのシステム。
[請求項102]
針が、25ゲージまたはそれより小さい針サイズを含み、かつ、皮膚表面を貫通するのに好適な先端を持つ、請求項101記載のシステム。
[請求項103]
供給用管腔が、融解石英を含む供給チューブにより規定される、請求項102記載のシステム。
[請求項104]
供給チューブが融解石英上にポリマーをさらに有し、かつ、
該ポリマーの外径が800μm未満である、
請求項103記載のシステム。
[請求項105]
供給チューブが片持ち梁となって遠位方向で針管腔内に及び、かつ、
該供給チューブが、該針管腔内での該供給チューブの流れ誘発性の座屈を阻止するための十分な剛性を持つ、
請求項103記載のシステム。
[請求項106]
供給用管腔が100μm未満の内径を有する、請求項102記載のシステム。
[請求項107]
針の外寸に対する該針の挿入可能長さにより規定される縦横比が20より大きい、請求項102記載のシステム。
[請求項108]
処置中の手動操作のために針と供給用管腔と流体源とを支持するハンドルをさらに含む、請求項102記載のシステム。
[請求項109]
標的組織の温度が所望の処置温度範囲内となるよう針内で気化する冷却流れの圧力を制御するために、針管腔と流体連絡している圧力逃がし弁をさらに含む、請求項102記載のシステム。
[請求項110]
流れが、主として供給用管腔の流れ抵抗によって計量され、かつ、
計量された該流れが、針管腔内の液体/気体混合物を保つことによって温度変動を抑制する、
請求項109記載のシステム。
[請求項111]
流れが、冷却中に流体源と針管腔との間で能動的に調節されず;
該針管腔内の圧力を所望の圧力範囲内に保つために、圧力逃がし弁が、弁部材を弁座に機械的に押し付けるバイアスばねを含み;かつ、
該バイアスばねが、供給用管腔から該弁座まで伸びる排出体積の外に配置されている、
請求項110記載のシステム。
[請求項112]
供給用管腔と圧力逃がし弁との間の装置の排出体積が約0.05 インチ3未満である、請求項109記載のシステム。
[請求項113]
供給用管腔と流体源との間に配置された該供給弁がさらに含まれ、
該弁が第一の構成および第二の構成を持ち;
第一の構成にある該弁が、該流体源と該流体源および該供給体積との間の流体連絡を提供し;
該弁が該第一の構成から該第二の構成へ動いた後に、第二の構成にある該弁が、該針管腔内での冷却流体の気化を制限するために、冷却流れを抑制しかつ該供給体積を吐き出す、
針管腔と供給弁との間に冷却流体の供給体積を持つ請求項102記載のシステム。
[請求項114]
針を支持するハンドピースボディと;
標的組織の冷却前、冷却中、および/または冷却後に皮膚表面と係合するよう該ハンドピースボディにより支持された、遠位方向に配向した少なくとも1つの皮膚係合表面と
をさらに含む、請求項101記載のシステム。
[請求項115]
皮膚係合表面が、それにより係合された皮膚表面へのまたは該皮膚表面からの熱伝達を抑制する、請求項114記載のシステム。
[請求項116]
針の遠位端と少なくとも1つの皮膚係合表面との間の針の挿入可能長さが、選択的に変更可能であり;
該少なくとも1つの皮膚係合表面が、付属の代替のスペーサーボディ上に配置された複数の代替の皮膚係合表面を含み;
ユーザーが該スペーサーボディの中からの選択によって該針の挿入可能長さを変更できるよう、該スペーサーボディにおける皮膚係合表面と反対側のハンドピース係合表面との間の厚さが異なる、
請求項114記載のシステム。
[請求項117]
第一の構成において皮膚係合表面が、標的組織の貫通前に皮膚と係合するよう針より遠位側に配置され;
第二の構成において該針が該皮膚係合表面より遠位側に伸びる、
該第一の構成および該第二の構成を持つ請求項114記載のシステム。
[請求項118]
針による皮膚の貫通前、貫通時、および/または貫通後に皮膚係合表面が疼痛抑制圧力を皮膚に印加するよう、該皮膚係合表面を該針に連結する関節接合可能な支持体
をさらに含む、請求項117記載のシステム。
[請求項119]
皮膚係合表面が冷却される組織係合表面を含む、請求項115記載のシステム。
[請求項120]
皮膚係合表面が、皮膚冷却チャンバーに熱的に結合され、かつ
皮膚冷却ポートが、流体源からの冷却流体を針管腔より高い動作圧力を有する該皮膚冷却チャンバーに差し向けられる、
請求項119記載のシステム。
[請求項121]
皮膚係合表面が、皮膚を冷却して炎症を抑制するよう構成され、かつ、
針が、標的組織を0℃未満まで冷却して壊死を誘発するよう構成されている、
請求項101記載のシステム。
[請求項122]
流れが開始された場合、標的組織に係合する針の外面が、該標的組織の細胞内氷形成および壊死を促すよう約25℃/秒を上回る速度で冷却する、請求項101記載のシステム。
[請求項123]
流れが開始された場合、各針が、針間の標的組織の細胞内氷形成および壊死を促すよう約25℃/秒を上回る速度で冷却する外面を持つ、
流体源に連結された針のアレイをさらに含む請求項122記載のシステム。
[請求項124]
コントローラが弁により針管腔に連結され;
該コントローラが、初期冷却状態を提供するための第一の構成と、該管腔内で標的処置圧力を確立することにより標的範囲内の処置温度を提供するための第二の構成とを持ち;
浸透作用が組織の細胞内氷形成および壊死を抑制することを可能にするために、該初期冷却状態が、標的処置圧力より高い針管腔内の中間処置圧力を使って針の漸進的な冷却を誘導するように構成されている、
請求項101記載のシステム。
[請求項125]
針の外面が細長断面を持つ、請求項101記載のシステム。
[請求項126]
針の近位断面が、皮膚に隣接した冷却を制限するために円形であり、
細長断面が、標的組織に沿った加温を強めるために楕円形断面を含み、かつ
該針の遠位端が鋭利な切れ刃を持つ、
請求項125記載のシステム。
[請求項127]
皮膚表面にまで及ぶ標的組織が処置されうるよう、冷却流体が、針管腔内で気化する場合、遠位端と近位端との間の針の挿入可能長さ全体にわたって該針の外面を処置温度範囲内の温度まで冷却する、請求項101記載のシステム。
[請求項128]
供給用管腔が、非金属の管状供給チューブによって規定される、請求項101記載のシステム。
[請求項129]
管腔を持ちかつ針サイズが16ゲージ未満である針を、遠位方向に進めて標的組織内に貫通させる段階;
該針内の供給用管腔を通して該標的組織内で遠位方向に冷却流体流れを差し向ける段階;
該冷却流れからの液体を該針管腔内で気化させることによって、該標的組織を冷却する段階
を含む、患者の標的組織を処置するための方法。
【国際調査報告】
2010514466.tif 000031
2010514466.tif 000032