JP5804414B2 - Cryosurgical apparatus and temperature control method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、凍結手術装置およびその温度制御方法に関し、詳しくは、皮膚のシミや皺、初期乳がん、右心房の洞房結節周囲などの微小領域の治療に適した凍結手術装置およびその温度制御方法に関する。   The present invention relates to a cryosurgical apparatus and a temperature control method thereof, and more particularly, to a cryosurgical apparatus suitable for treatment of a minute region such as a skin spot or wrinkle, early breast cancer, or around the right atrial sinoatrial node, and a temperature control method thereof. .

現在、腫瘍や機能不全に陥った患部を切除せず、クライオプローブと呼ばれる凍結手術用プローブを用いて患部を−20℃程度の低温まで冷却し凍結させて壊死させるという凍結手術が行われている。凍結手術は、患部のみの局所的な治療を行うことができ、出血や炎症反応、痛みが少なく、回復に要する期間が短いといった様々な利点が指摘されている。   At present, cryosurgery is performed in which the affected part that has fallen into a tumor or dysfunction is not excised, and the affected part is cooled to a low temperature of about −20 ° C. using a cryosurgical probe called cryoprobe and frozen to cause necrosis. . The cryosurgery is capable of performing local treatment only on the affected area, and has various advantages such as less bleeding, inflammatory reaction, and pain, and a short period of time for recovery.

凍結手術装置の冷却方法としては、クライオプローブ内に液体窒素を流して先端部で気化させることで冷却を行う相変化の利用や、アルゴンガスや二酸化炭素のような高圧ガスを用いてジュールトムソン冷却を行う等エンタルピー膨張の利用がある。クライオプローブの一般的な大きさは外径が2mmから8mm程度である。   The cryosurgical device can be cooled by using a phase change that cools by flowing liquid nitrogen through the cryoprobe and evaporating at the tip, or by Joule-Thompson cooling using a high-pressure gas such as argon gas or carbon dioxide There is use of enthalpy expansion such as The general size of the cryoprobe has an outer diameter of about 2 mm to 8 mm.

しかしながら、このような装置では、顔面などに存在するシミや皺、初期乳がん、右心房の洞房結節周囲などの一般的なクライオプローブの外径よりも微小な領域を局所的に治療することが困難であること、また、内視鏡やカテーテルなどを利用して体内の患部を冷凍する場合、患部に達するまで極低温となるパイプを断熱する必要があるという問題がある。さらに、高い冷却能力を確保するために冷媒を大流量で流し、かつ大気中へ放出するため、大型のリザーバーやボンベが必要であるという問題もある。   However, with such a device, it is difficult to locally treat a region smaller than the outer diameter of a general cryoprobe, such as spots and wrinkles present on the face, early breast cancer, and around the sinoatrial node of the right atrium. In addition, when the affected part in the body is frozen using an endoscope, a catheter, or the like, there is a problem that it is necessary to insulate a pipe that is extremely cold until reaching the affected part. In addition, there is a problem that a large reservoir or cylinder is required to flow the refrigerant at a large flow rate to ensure a high cooling capacity and to discharge it into the atmosphere.

一方、体内で利用することを目的とした凍結手術装置として、特開2006−130024号公報には、ペルチェ素子を利用することでプローブでの温度制御を容易にできること、及びプローブへ冷媒を送るための可撓性の管を多重管構造とし、常温で液体の冷媒を外側の管に流すことで、管の断熱を不要にすることが記載されている。しかしながら、プローブからの冷媒は大気に放出しており、上記の問題は解決されていない。   On the other hand, as a cryosurgical device intended to be used in the body, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-130024 discloses that a Peltier element can be used to facilitate temperature control with a probe and to send a refrigerant to the probe. It is described that this flexible tube has a multiple tube structure, and a liquid refrigerant is allowed to flow through the outer tube at room temperature, thereby eliminating the need for heat insulation of the tube. However, the refrigerant from the probe is released to the atmosphere, and the above problem has not been solved.

特開2006−130024号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2006-130024

そこで本発明は、上記の問題点に鑑み、プローブの冷却面を微小な面積にすることができ、よって微小領域の凍結治療が可能であり、また、冷媒を患部に供給する管を断熱する必要がなく、且つ大気中に冷媒を放出せずに冷媒を再利用することが可能な凍結手術装置およびその温度制御方法を提供することを目的とする。   Therefore, in view of the above problems, the present invention can reduce the cooling surface of the probe to a very small area, thus enabling cryotherapy of a minute region, and it is necessary to insulate the pipe that supplies the refrigerant to the affected area. It is an object of the present invention to provide a cryosurgical apparatus and a temperature control method thereof that can reuse the refrigerant without releasing the refrigerant into the atmosphere.

上記の目的を達成するために、本発明に係る凍結手術装置は、患部を凍結するためのプローブと、このプローブで用いる冷媒を加圧条件下で液体状態に保持する容器と、気体状態の前記冷媒を冷却して凝縮する凝縮器と、前記容器から前記液体状態の冷媒を前記プローブへ送る第一の管と、前記プローブから前記気体状態の冷媒を前記凝縮器へ送る第二の管とを備えており、更に前記プローブは、内管および外管を備える二重管構造を有しており、前記内管は、前記第一の管からの前記液体状態の冷媒を減圧し、前記外管は、その外面が患部と接触するとともに、その内部に前記減圧した冷媒が流れ、前記患部からの熱を奪って前記冷媒を気化するものである。   In order to achieve the above object, a cryosurgical apparatus according to the present invention comprises a probe for freezing an affected part, a container for holding a refrigerant used in the probe in a liquid state under a pressurized condition, and the gas state A condenser that cools and condenses the refrigerant; a first pipe that sends the liquid refrigerant from the container to the probe; and a second pipe that sends the gaseous refrigerant from the probe to the condenser. And the probe has a double tube structure including an inner tube and an outer tube, and the inner tube depressurizes the liquid refrigerant from the first tube, and the outer tube. The outer surface of the affected part comes into contact with the affected part, and the decompressed refrigerant flows into the affected part, and the heat from the affected part is removed to vaporize the refrigerant.

前記プローブの内管は、外径50〜200μmおよび肉厚10〜40μmが好ましく、前記プローブの外管は、外径200〜700μmおよび肉厚10〜180μmが好ましい。また、本発明に係る凍結手術装置は、前記第一の管と前記第二の管とを前記プローブを介さずに接続するバイパス管を更に備え、このバイパス管は開閉可能な弁を備えることが好ましい。   The inner tube of the probe preferably has an outer diameter of 50 to 200 μm and a wall thickness of 10 to 40 μm, and the outer tube of the probe preferably has an outer diameter of 200 to 700 μm and a wall thickness of 10 to 180 μm. The cryosurgical apparatus according to the present invention further includes a bypass pipe that connects the first pipe and the second pipe without using the probe, and the bypass pipe includes a valve that can be opened and closed. preferable.

本発明に係る凍結手術装置の温度制御方法は、患部を凍結するためのプローブと、このプローブで用いる冷媒を加圧条件下で液体状態に保持する容器と、気体状態の前記冷媒を冷却して凝縮する凝縮器と、前記容器から前記液体状態の冷媒を前記プローブへ送る第一の管と、前記プローブから前記気体状態の冷媒を前記凝縮器へ送る第二の管とを備える凍結手術装置において、前記容器を前記第一及び第二の管並びに前記プローブを介して前記凝縮器と連通することによって、前記液体状態の冷媒を前記プローブに送り、冷媒を気化することで前記プローブを冷却する工程と、前記容器を前記プローブと非連通にするとともに前記第一の管を前記プローブを介さずに前記凝縮器と連通することによって、前記プローブの冷却を停止する工程とを含むものである。   A temperature control method for a cryosurgical apparatus according to the present invention includes a probe for freezing an affected part, a container for holding a refrigerant used in the probe in a liquid state under a pressurized condition, and cooling the refrigerant in a gaseous state. In a cryosurgical apparatus comprising: a condenser that condenses; a first pipe that sends the liquid refrigerant from the container to the probe; and a second pipe that sends the gaseous refrigerant from the probe to the condenser. And the step of cooling the probe by communicating the liquid state refrigerant to the probe and evaporating the refrigerant by communicating the container with the condenser via the first and second tubes and the probe. And stopping the cooling of the probe by disabling the container and the probe and communicating the first tube with the condenser without the probe. It is intended to include.

この凍結手術装置の温度制御方法は、前記凝縮器で凝縮した冷媒を加熱することで、当初の加圧条件下で液体状態の冷媒に戻す工程を更に含むことが好ましい。   It is preferable that the temperature control method of the cryosurgical apparatus further includes a step of heating the refrigerant condensed in the condenser to return it to the liquid state refrigerant under the original pressurized condition.

上述したように本発明によれば、プローブを二重管構造とし、内管で液体状態の冷媒を減圧し、外管の外面を患部と接触するように構成するとともに、外管の内部にこの減圧した冷媒を流し、患部からの熱を奪って冷媒を気化するようにしたことで、プローブの冷却面を微小な面積にすることができ、よって、微小な病変部の凍結手術が可能となる。また、冷却面が微小であることから、気化した冷媒は、患部などの周囲の温度まで容易に上昇し、よって冷媒を送る管を断熱する必要がない。さらに、プローブ内を流れる冷媒の流量が小さくなることから、気体状態の冷媒を冷却して凝縮できる凝縮器を設けることが可能となる。冷却による凝縮器を設けることで、負圧が形成され、このような微小な冷却面を有するプローブでも容易に冷媒を流すことができるとともに、冷媒を大気へ放出することなく、冷媒を再利用することができる。   As described above, according to the present invention, the probe has a double tube structure, the refrigerant in the liquid state is decompressed by the inner tube, and the outer surface of the outer tube is brought into contact with the affected part. By flowing the decompressed refrigerant and removing the heat from the affected area to evaporate the refrigerant, the cooling surface of the probe can be made into a minute area, and thus cryosurgery of a minute lesion can be performed. . In addition, since the cooling surface is minute, the vaporized refrigerant easily rises to the ambient temperature such as the affected part, and thus it is not necessary to insulate the pipe that sends the refrigerant. Furthermore, since the flow rate of the refrigerant flowing in the probe is reduced, a condenser capable of cooling and condensing the gaseous refrigerant can be provided. By providing a condenser by cooling, a negative pressure is formed, and even with a probe having such a small cooling surface, the refrigerant can be easily flowed, and the refrigerant is reused without releasing the refrigerant to the atmosphere. be able to.

例えば、プローブの内管は外径50〜200μmおよび肉厚10〜40μmが好ましく、プローブの外管は外径200〜700μmおよび肉厚10〜180μmが好ましい。このようにプローブ内の冷媒の流路を非常に小さくすることで、圧力損失が大きくなり、冷媒の流量を低く抑えることができる。これにより、プローブから凝縮器に流入する気体状態の冷媒の流量が、凝縮器内で冷却により気体から液体へ相変化する冷媒の速度(流量)を超えることを防ぐことができ、よって、凝縮器の冷却性能を維持することができる。   For example, the inner tube of the probe preferably has an outer diameter of 50 to 200 μm and a wall thickness of 10 to 40 μm, and the outer tube of the probe preferably has an outer diameter of 200 to 700 μm and a wall thickness of 10 to 180 μm. Thus, by making the flow path of the refrigerant in the probe very small, the pressure loss increases and the flow rate of the refrigerant can be kept low. Thereby, it is possible to prevent the flow rate of the refrigerant in the gas state flowing from the probe into the condenser from exceeding the speed (flow rate) of the refrigerant that changes in phase from gas to liquid by cooling in the condenser. The cooling performance can be maintained.

本発明に係る凍結手術装置の一実施の形態を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing one embodiment of a cryosurgery device concerning the present invention. 図1に示す凍結手術装置のプローブを示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view which shows the probe of the cryosurgery apparatus shown in FIG. 本発明に係る凍結手術装置のプローブの別の形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows another form of the probe of the cryosurgery apparatus which concerns on this invention. 実施例で用いた凍結手術装置の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the cryosurgery apparatus used in the Example. 実施例におけるプローブの温度変化を示すグラフである。It is a graph which shows the temperature change of the probe in an Example.

以下、添付図面を参照して、本発明に係る凍結手術装置およびその温度制御方法の一実施の形態について説明する。図1に示すように、本実施の形態の凍結手術装置は、患部30を凍結するためのプローブ11と、このプローブで用いる冷媒を加圧条件下で液体状態に保持する冷媒保持容器12と、プローブで用いた気体状態の冷媒を冷却して凝縮する凝縮器14と、この凝縮した冷媒を再利用するために加熱する冷媒加熱容器13と、この凍結手術装置内における冷媒の流通などを制御する制御装置18とを主に備える。   Hereinafter, an embodiment of a cryosurgical apparatus and a temperature control method thereof according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. As shown in FIG. 1, the cryosurgical apparatus of the present embodiment includes a probe 11 for freezing the affected part 30, a refrigerant holding container 12 that holds the refrigerant used in the probe in a liquid state under a pressurized condition, A condenser 14 that cools and condenses the gaseous refrigerant used in the probe, a refrigerant heating container 13 that heats the condensed refrigerant to be reused, and a refrigerant flow in the cryosurgical apparatus are controlled. A control device 18 is mainly provided.

本実施の形態の凍結手術装置は、冷媒保持容器12から液体状態の冷媒1をプローブ11へ送る第一の管15aと、プローブ11で気体状態となった冷媒2を凝縮器14へ送る第二の管15bと、これら第一の管と第二の管を繋ぐバイパス管15cとを更に備える。これら管15は、使用用途に合わせて外径が1〜6mm程度で、かつ高圧や低温の冷媒に耐える強度を有していることが好ましい。   In the cryosurgical apparatus of the present embodiment, a first pipe 15 a that sends the refrigerant 1 in the liquid state from the refrigerant holding container 12 to the probe 11, and a second pipe that sends the refrigerant 2 in the gaseous state by the probe 11 to the condenser 14. Tube 15b and a bypass tube 15c connecting the first tube and the second tube. These pipes 15 preferably have an outer diameter of about 1 to 6 mm in accordance with the intended use and have a strength that can withstand a high-pressure or low-temperature refrigerant.

本実施の形態の凍結手術装置は、これら管15a、15b、15cに、それぞれ冷媒の流路を開閉する弁16a、16b、16cを備える。また、凝縮器14と冷媒加熱容器13との間に、冷媒の流路を開閉する弁16dを備え、冷媒加熱容器13と冷媒保持容器12との間に、冷媒の流路を開閉する弁16eを備える。これら弁16a〜16eは開閉を高速かつ容易に行うため、電磁弁であることが好ましい。電磁弁を利用することで、一連の開閉操作を制御装置18によりシーケンス化することができる。   The cryosurgical apparatus according to the present embodiment includes valves 16a, 16b, and 16c that open and close the refrigerant flow paths in the tubes 15a, 15b, and 15c, respectively. Further, a valve 16 d for opening and closing the refrigerant flow path is provided between the condenser 14 and the refrigerant heating container 13, and a valve 16 e for opening and closing the refrigerant flow path between the refrigerant heating container 13 and the refrigerant holding container 12. Is provided. These valves 16a to 16e are preferably solenoid valves in order to open and close at high speed and easily. By using the electromagnetic valve, a series of opening / closing operations can be sequenced by the control device 18.

冷媒保持容器12は、冷媒1を加圧条件下で液体状態に保持する容器である。冷媒保持容器12は、高圧の冷媒に耐えるため、金属製であることが好ましい。また、凍結手術を繰り返し行うためにも、容量は少なくとも100ml程度あることが好ましい。冷媒保持容器12は、冷媒の温度を変化および維持するためのヒーター17aを備える。冷媒としては、取り扱いを容易にするため、常温で加圧して液体状態となり、且つ減圧することでプローブを−20℃以下に冷却できる冷媒であれば特に限定されないが、例えば、代替フロンであるハイドロフルオロカーボンや、自然冷媒であるプロパン、イソブタン、アンモニア、またはこれらの混合物であることが好ましい。   The refrigerant holding container 12 is a container that holds the refrigerant 1 in a liquid state under a pressurized condition. The refrigerant holding container 12 is preferably made of metal in order to withstand a high-pressure refrigerant. In order to repeatedly perform cryosurgery, the volume is preferably at least about 100 ml. The refrigerant holding container 12 includes a heater 17a for changing and maintaining the temperature of the refrigerant. The refrigerant is not particularly limited as long as it is pressurized at room temperature to be in a liquid state and can cool the probe to −20 ° C. or lower by reducing the pressure. Fluorocarbon, natural refrigerants such as propane, isobutane, ammonia, or a mixture thereof are preferable.

凝縮器14は、プローブ11から排出された気体状態の冷媒2を冷却して凝縮するための装置である。凝縮器14は、凝縮器内に導入された冷媒を冷却するための冷却剤4を備える。冷却剤4としては、気体状態の冷媒2を冷却して液化させるための低温が得られるものであれば、任意の熱源が利用できる。また、凝縮器14内の圧力は、冷媒保持容器12内の圧力よりも低い。特に、冷媒が冷媒保持容器12から凝縮器14まで容易に流れるように、その圧力差はできるだけ大きいことが好ましい。例えば、凝縮器14内の圧力を負圧(大気圧以下)にすることが好ましい。このような冷却剤4として具体的には、所定の低温と高い伝熱性能を有する液体窒素が挙げられる。   The condenser 14 is a device for cooling and condensing the gaseous refrigerant 2 discharged from the probe 11. The condenser 14 includes a coolant 4 for cooling the refrigerant introduced into the condenser. As the coolant 4, any heat source can be used as long as a low temperature for cooling and liquefying the gaseous refrigerant 2 can be obtained. Further, the pressure in the condenser 14 is lower than the pressure in the refrigerant holding container 12. In particular, the pressure difference is preferably as large as possible so that the refrigerant easily flows from the refrigerant holding container 12 to the condenser 14. For example, the pressure in the condenser 14 is preferably set to a negative pressure (atmospheric pressure or lower). Specific examples of the coolant 4 include liquid nitrogen having a predetermined low temperature and high heat transfer performance.

本実施の形態では、凝縮器14内は、このような冷却剤4によって低温で負圧状態を保っている。気体状態の冷媒2を効率良く液化するため、冷却剤4との熱交換を容易に行うことが好ましい。具体的には、冷却剤4が収容され、冷媒2と熱交換を行う伝熱部14aを熱伝導率の高い金属製とすることや、伝熱部14aにフィンなどの拡大伝熱面を取り付けることが挙げられる。   In the present embodiment, the inside of the condenser 14 maintains a negative pressure state at a low temperature by such a coolant 4. In order to efficiently liquefy the refrigerant 2 in the gaseous state, it is preferable to easily exchange heat with the coolant 4. Specifically, the coolant 4 is accommodated and the heat transfer part 14a that exchanges heat with the refrigerant 2 is made of a metal having high thermal conductivity, or an enlarged heat transfer surface such as a fin is attached to the heat transfer part 14a. Can be mentioned.

冷媒加熱容器13は、凝縮器14で凝縮した液体状態の冷媒3を、冷媒保持容器12で再利用するために加熱する装置である。冷媒加熱容器13は、容器内に導入された液体状態の冷媒3を加熱するためのヒーター17bを備える。低温負圧の冷媒3を加熱すると、冷媒3は高圧になるため、冷媒加熱容器13は、低温および高圧に耐えられる強度を持つものが好ましい。なお、凝縮器14および冷媒加熱容器13は、冷媒を低温で保持するため、これらの周囲に断熱材19を設ける。   The refrigerant heating container 13 is an apparatus that heats the liquid refrigerant 3 condensed by the condenser 14 in order to be reused by the refrigerant holding container 12. The refrigerant heating container 13 includes a heater 17b for heating the liquid refrigerant 3 introduced into the container. When the low-temperature negative pressure refrigerant 3 is heated, the refrigerant 3 becomes high pressure. Therefore, it is preferable that the refrigerant heating container 13 has strength capable of withstanding low temperature and high pressure. The condenser 14 and the refrigerant heating container 13 are provided with a heat insulating material 19 around them in order to keep the refrigerant at a low temperature.

制御装置18は、上記の各弁16の開閉を制御するように構成されており、また、冷媒保持容器12および冷媒加熱容器13の各ヒーター17の起動停止を制御するように構成されている。   The control device 18 is configured to control the opening and closing of each valve 16 described above, and is configured to control the start and stop of each heater 17 of the refrigerant holding container 12 and the refrigerant heating container 13.

プローブ11は、図1に示すように、患部に直接刺して用いることができる形状となっている。プローブ11については、図2を用いてさらに詳細に説明する。   As shown in FIG. 1, the probe 11 has a shape that can be used by piercing the affected part directly. The probe 11 will be described in more detail with reference to FIG.

図2に示すように、プローブ11は、二重管構造を有しており、オリフィス管として作用する内管21と、患部と直接的に接触するプローブ本体22としての外管とを備える。内管21の両端は開口しており、両端の一方は、冷媒の圧力に耐えるための耐圧接合部23aを介して第一の管15aと接続し、他方は、外管22の閉じた先端付近に位置する。外管22の反対端は開口しており、内管と同様に耐圧接合部23bを介して第二の管15bと接続する。耐圧接合部23の材料としては、例えばエポキシ系接着剤やメタルガスケットが挙げられる。外管22は患部に直接刺入するため、強度に加えて生体に対して毒性がないことが求められる。具体的には注射針に用いられるステンレス管が好ましい。   As shown in FIG. 2, the probe 11 has a double tube structure, and includes an inner tube 21 that acts as an orifice tube and an outer tube that serves as a probe body 22 that directly contacts the affected area. Both ends of the inner tube 21 are open, and one end of each of the inner tubes 21 is connected to the first tube 15a via a pressure-resistant joint 23a for withstanding the pressure of the refrigerant, and the other is near the closed tip of the outer tube 22. Located in. The opposite end of the outer tube 22 is open, and is connected to the second tube 15b via the pressure-resistant joint 23b in the same manner as the inner tube. As a material of the pressure | voltage resistant junction part 23, an epoxy-type adhesive agent and a metal gasket are mentioned, for example. Since the outer tube 22 is directly inserted into the affected area, in addition to strength, the outer tube 22 is required not to be toxic to the living body. Specifically, a stainless steel tube used for an injection needle is preferable.

内管21内の冷媒流路の断面積、内管21の長さ、並びに内管21内および外管22内の冷媒の流路の断面積比により、冷媒の流量や減圧量、乾き度が変化することから、凝縮器14の凝縮性能および外管22の最低到達温度や冷却能力を適宜設計することができる。内管21は、加圧条件下で液体状態の冷媒1を大気圧程度まで減圧できる程度の細さおよび長さを有することが好ましい。具体的には内管21は、外径50〜200μm、肉厚10〜40μm、長さ100〜500mmが好ましい。特に外径100〜150μmがより好ましい。外管22も、このように内管21内で冷媒を大気圧程度まで減圧させる程度の大きさを有することが好ましい。特に、内管21を出た冷媒2は、図2に示すように、内管21の外壁と外管22の内壁の間にできた環状の流路を流れるため、この環状流路の等価直径が、内管21の内径よりも大きくなければならない。具体的には外管22は、外径450〜700μm、内径250〜350μmが好ましい。特に外径450〜600μmがより好ましい。外管22の肉厚は50〜180μmであるのが好ましい。また、外管22の長さは100〜200mmであるのが好ましい。なお、図2に示すように、本明細書において二重管構造とは、内管21の一部が外管22内に挿入されていればよい。   Depending on the cross-sectional area of the refrigerant flow path in the inner pipe 21, the length of the inner pipe 21, and the cross-sectional area ratios of the flow paths of the refrigerant in the inner pipe 21 and the outer pipe 22, the refrigerant flow rate, reduced pressure amount, and dryness Since it changes, the condensing performance of the condenser 14 and the minimum temperature and cooling capacity of the outer tube 22 can be appropriately designed. The inner pipe 21 preferably has such a thinness and length that the pressure of the refrigerant 1 in a liquid state can be reduced to about atmospheric pressure. Specifically, the inner tube 21 preferably has an outer diameter of 50 to 200 μm, a wall thickness of 10 to 40 μm, and a length of 100 to 500 mm. In particular, an outer diameter of 100 to 150 μm is more preferable. It is preferable that the outer tube 22 has such a size that the refrigerant is reduced to about atmospheric pressure in the inner tube 21 as described above. In particular, as shown in FIG. 2, the refrigerant 2 exiting the inner tube 21 flows through an annular channel formed between the outer wall of the inner tube 21 and the inner wall of the outer tube 22, so that the equivalent diameter of the annular channel is obtained. However, it must be larger than the inner diameter of the inner tube 21. Specifically, the outer tube 22 preferably has an outer diameter of 450 to 700 μm and an inner diameter of 250 to 350 μm. In particular, an outer diameter of 450 to 600 μm is more preferable. The thickness of the outer tube 22 is preferably 50 to 180 μm. The length of the outer tube 22 is preferably 100 to 200 mm. As shown in FIG. 2, in the present specification, the double tube structure is sufficient if a part of the inner tube 21 is inserted into the outer tube 22.

以上の構成によれば、図1に示すように、先ず、冷媒保持容器12内に常温高圧で液体状態の冷媒1を供給する。また、凝縮器14には冷却剤4を導入し、凝縮器14内を低温負圧状態に維持する。この時、第二の管15bの弁16bは開けておき、その他の弁16a、16c、16d、16eは全て閉じておく。   According to the above configuration, as shown in FIG. 1, first, the refrigerant 1 in a liquid state is supplied into the refrigerant holding container 12 at room temperature and high pressure. Further, the coolant 4 is introduced into the condenser 14 and the inside of the condenser 14 is maintained in a low-temperature negative pressure state. At this time, the valve 16b of the second pipe 15b is kept open, and the other valves 16a, 16c, 16d, and 16e are all closed.

そして、プローブ11の冷却を開始するため、第一の管15aの弁16aを開ける。これによって液体状態の冷媒1が冷媒保持容器12からプローブ11へと流れる。図2に示すように、プローブ11では、液体状態の冷媒1が内管21に流入し、オリフィス作用により減圧、膨張され、二相流へと変化する。そして、内管21から外管22に流出すると、プローブ本体である外管22からの熱を奪って気化し、低温で気体状態の冷媒2となる。この気体状態の冷媒2は、内管21と外管21との間の環状流路を流れた後、第二の管15bを介して凝縮器14へと流れる。凝縮器14では、気体状態の冷媒2が冷却材4で冷却されて凝縮し、凝縮器14の底部に液体状態の冷媒3となって貯留する。   And in order to start cooling of the probe 11, the valve 16a of the 1st pipe | tube 15a is opened. As a result, the liquid state refrigerant 1 flows from the refrigerant holding container 12 to the probe 11. As shown in FIG. 2, in the probe 11, the liquid state refrigerant 1 flows into the inner tube 21, is decompressed and expanded by the orifice action, and changes to a two-phase flow. And when it flows out from the inner tube 21 to the outer tube 22, it takes the heat from the outer tube 22 which is the probe body and vaporizes it, and becomes a refrigerant 2 in a gaseous state at a low temperature. The refrigerant 2 in the gaseous state flows through the annular flow path between the inner tube 21 and the outer tube 21, and then flows to the condenser 14 through the second tube 15b. In the condenser 14, the refrigerant 2 in the gas state is cooled and condensed by the coolant 4, and is stored as a refrigerant 3 in the liquid state at the bottom of the condenser 14.

このように、常温高圧で液体状態の冷媒1を、プローブ11の内管21内を経てから外管22内に放出することによって、冷媒1が減圧、低温化し、プローブ本体である外管22を−20℃以下に冷却することができ、よって、凍結手術が可能となる。また、冷媒1はプローブ11の内管21に流入するまで常温であることから、冷媒保持容器12からプローブ11まで冷媒が流れる第一の管15aを断熱する必要はない。また、外管22に放出された低温で気体の冷媒は、その熱容量が小さいため、即時に周囲の温度と同じ温度になり、よって、プローブ11から凝縮器14まで冷媒が流れる第二の管15bを断熱する必要はない。よって、患部に達するまでの冷媒用の管15を断熱する必要がないことから、体内での凍結手術が容易になる。   In this way, the refrigerant 1 in a liquid state at normal temperature and pressure is discharged into the outer tube 22 after passing through the inner tube 21 of the probe 11, whereby the refrigerant 1 is depressurized and lowered in temperature, and the outer tube 22, which is the probe body, is removed. It can be cooled to −20 ° C. or lower, and thus cryosurgery is possible. Further, since the refrigerant 1 is at a normal temperature until it flows into the inner tube 21 of the probe 11, it is not necessary to insulate the first tube 15 a through which the refrigerant flows from the refrigerant holding container 12 to the probe 11. Further, since the low-temperature gaseous refrigerant discharged to the outer tube 22 has a small heat capacity, it immediately becomes the same temperature as the ambient temperature, and therefore the second tube 15b in which the refrigerant flows from the probe 11 to the condenser 14. There is no need to insulate. Therefore, it is not necessary to insulate the refrigerant tube 15 until it reaches the affected area, so that cryosurgery in the body is facilitated.

次に、プローブ11の冷却を停止するため、第一の管15aの弁16aを閉じるとともに、バイパス管15cの弁16cを開ける。この弁16cを開けることにより、バイパス管15cを介して第一の管15a内の冷媒1が強制的に凝縮器14に流入する。これによりプローブ11内への冷媒1の流入が直ちに止まり、プローブ11の温度も−20℃以下から急速に生体組織の主成分である水の凝固点(すなわち0℃)程度まで上昇する。その後、プローブ11の温度は周囲の生体組織の自己発熱機構により常温まで次第に上昇する。このように各弁16の操作を行うことで、プローブ11の温度の低下および上昇を迅速に制御することができる。よって、この操作を繰り返すことにより、患部を繰り返し冷却することができ、細胞の壊死率を向上することができる。   Next, in order to stop the cooling of the probe 11, the valve 16a of the first pipe 15a is closed and the valve 16c of the bypass pipe 15c is opened. By opening the valve 16c, the refrigerant 1 in the first pipe 15a is forced to flow into the condenser 14 via the bypass pipe 15c. As a result, the flow of the refrigerant 1 into the probe 11 immediately stops, and the temperature of the probe 11 also rapidly rises from −20 ° C. or lower to the freezing point of water that is the main component of the living tissue (ie, 0 ° C.). Thereafter, the temperature of the probe 11 gradually rises to room temperature by the self-heating mechanism of the surrounding living tissue. By operating each valve 16 in this way, the temperature drop and rise of the probe 11 can be quickly controlled. Therefore, by repeating this operation, the affected part can be repeatedly cooled, and the cell necrosis rate can be improved.

上記の冷却および冷却停止の操作は、冷媒保持容器12に蓄えた冷媒1が無くなるまで繰り返し継続して行うことができる。冷媒保持容器12内に冷媒1が無くなった後は、凝縮器14内に貯留する冷媒3を再利用する操作を行う。   The above cooling and cooling stop operations can be continuously repeated until the refrigerant 1 stored in the refrigerant holding container 12 runs out. After the refrigerant 1 is exhausted in the refrigerant holding container 12, an operation of reusing the refrigerant 3 stored in the condenser 14 is performed.

冷媒を再利用する操作は、先ず、第一及び第二の管15a、15bの弁16a、16bを開き、冷媒保持容器12内に残っている冷媒1を凝縮器14へ流し、冷媒保持容器12内を凝縮器14と同じ圧力にする。その後、上記の弁16a、16bを閉め、凝縮器14と冷媒加熱容器13の間の弁16dを開く。そして、凝縮器14内の液体状態の冷媒3を冷媒加熱容器13内に導入した後、弁16dを閉じ、ヒーター17bを用いて冷媒の加熱を行う。冷媒の加熱は、当初の冷媒保持容器12における冷媒の温度、例えば常温まで行う。これによって低温負圧で液体の冷媒3が、常温高圧で液体の冷媒1に変化する。   In the operation of reusing the refrigerant, first, the valves 16a and 16b of the first and second pipes 15a and 15b are opened, the refrigerant 1 remaining in the refrigerant holding container 12 is caused to flow to the condenser 14, and the refrigerant holding container 12 is used. The inside is made the same pressure as the condenser 14. Thereafter, the valves 16a and 16b are closed, and the valve 16d between the condenser 14 and the refrigerant heating container 13 is opened. And after introduce | transducing the refrigerant | coolant 3 of the liquid state in the condenser 14 in the refrigerant | coolant heating container 13, the valve 16d is closed and a refrigerant | coolant is heated using the heater 17b. The refrigerant is heated to the temperature of the refrigerant in the original refrigerant holding container 12, for example, room temperature. As a result, the low-pressure negative pressure liquid refrigerant 3 changes to a normal temperature high pressure liquid refrigerant 1.

次に、冷媒加熱容器13と冷媒保持容器12の間の弁16eを開き、冷媒加熱容器13内の常温高圧で液体状態の冷媒1を冷媒保持容器12内に供給する。そして、上記の弁16eを閉じることで、初めの状態に戻り、再び、プローブ11の冷却操作が可能となる。このように冷媒を再利用することで、冷媒を大気へ排出することなく、冷媒を半永久的に使用することができる。また、冷媒を再利用する過程で圧縮機を用いないため、装置全体を小型化することができる。   Next, the valve 16 e between the refrigerant heating container 13 and the refrigerant holding container 12 is opened, and the refrigerant 1 in a liquid state at normal temperature and high pressure in the refrigerant heating container 13 is supplied into the refrigerant holding container 12. Then, by closing the valve 16e, the initial state is restored, and the probe 11 can be cooled again. By reusing the refrigerant in this way, the refrigerant can be used semipermanently without discharging the refrigerant to the atmosphere. In addition, since the compressor is not used in the process of reusing the refrigerant, the entire apparatus can be reduced in size.

図1及び図2に示す実施の形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、プローブ11は、図2に示す形状の他、例えば、図3に示すように、外管32を円形などに湾曲した形状にすることもできる。この実施の形態の場合、外管32の両端は開口しており、一方は、耐圧接合部33を介して内管31と接続し、他方は、第二の管15bと接続する。内管31の両端も開口しており、一方は、耐圧接合部33および外管32の端部を介して第一の管15aと接続し、他方は、外管32の中間部分に位置する。内管31の外径、内径、長さは、図2の構成と同様である。一方、外管32は、内管31から出た冷媒2が外管32内を通過することから、内管31の内径よりも外管32の内径が大きければよい。具体的には外管32は外径200〜500μm、肉厚10〜180μm、長さ100mm〜500mmが好ましい。   Although the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 has been described, the present invention is not limited to this. For example, in addition to the shape shown in FIG. 2, the probe 11 may have a shape in which the outer tube 32 is curved into a circular shape as shown in FIG. 3, for example. In the case of this embodiment, both ends of the outer tube 32 are open, one is connected to the inner tube 31 via the pressure-bonding portion 33, and the other is connected to the second tube 15b. Both ends of the inner tube 31 are also open. One is connected to the first tube 15 a via the pressure-bonding portion 33 and the end of the outer tube 32, and the other is located in the middle portion of the outer tube 32. The outer diameter, inner diameter, and length of the inner tube 31 are the same as in the configuration of FIG. On the other hand, the outer tube 32 only needs to have an inner diameter of the outer tube 32 larger than the inner diameter of the inner tube 31 because the refrigerant 2 coming out of the inner tube 31 passes through the outer tube 32. Specifically, the outer tube 32 preferably has an outer diameter of 200 to 500 μm, a wall thickness of 10 to 180 μm, and a length of 100 mm to 500 mm.

このように外管32の形状は任意に変形させることで、特定の部位を線状に凍結させることが可能となる。また、外管32を可撓性にすることもできる。この場合、外管32の材料は、低温における強度と柔軟性、そして生体適合性を有するものであれば特に限定されないが、例えばシリコンチューブなどが挙げられる。   As described above, by arbitrarily deforming the shape of the outer tube 32, it is possible to freeze a specific part in a linear shape. Further, the outer tube 32 can be made flexible. In this case, the material of the outer tube 32 is not particularly limited as long as it has strength and flexibility at low temperatures, and biocompatibility, and examples thereof include a silicon tube.

また、図1に示す実施の形態では、冷媒加熱容器13を設けたが、本発明は特にこれに限定されるものではない。例えば、冷媒の加熱は常温でよい場合もあることから、ヒーターを用いずに、例えば、冷媒を大気または空気と熱交換することで、凝縮器14の低温負圧の冷媒3を、当初の常温高圧の冷媒1に戻すことができる。このように加熱には任意の熱源を用いることができる。また、凝縮器14内で低温負圧の冷媒3を加熱してもよい。例えば、凝縮器14から冷却剤4を取り出し、任意の熱源により冷媒3を加熱するようにしてもよい。常温高圧の冷媒1となったら、凝縮器14から直接この冷媒1を冷媒保持容器12に供給してもよい。   In the embodiment shown in FIG. 1, the refrigerant heating container 13 is provided, but the present invention is not particularly limited to this. For example, since the refrigerant may be heated at room temperature, without using a heater, for example, by exchanging heat between the refrigerant and the atmosphere or air, the low-temperature negative pressure refrigerant 3 in the condenser 14 is changed to the original normal temperature. The refrigerant can be returned to the high-pressure refrigerant 1. Thus, an arbitrary heat source can be used for heating. Further, the low-temperature negative pressure refrigerant 3 may be heated in the condenser 14. For example, the coolant 4 may be taken out from the condenser 14 and the refrigerant 3 may be heated by an arbitrary heat source. When the refrigerant 1 at room temperature and high pressure is obtained, the refrigerant 1 may be supplied directly from the condenser 14 to the refrigerant holding container 12.

図4に示す構成の凍結手術装置で、プローブの冷却および冷却を停止する操作の試験を行った。なお、プローブは図2に示す構成のものを用いた。二重管構造のプローブの内管と外管として、外径および内径がそれぞれ150μmおよび70μmと550μmおよび300μmの2種類のステンレスチューブを用いた。冷媒には、オゾン破壊係数(ODP)が0である代替フロンの一つであるHFC−23(大気圧下の沸点:−82.1℃)を用いた。凝縮器14の冷却剤4には液体窒素(大気圧下の沸点:−196℃)を用いた。   With the cryosurgical apparatus having the configuration shown in FIG. 4, a test for cooling the probe and an operation for stopping the cooling was performed. The probe having the configuration shown in FIG. 2 was used. Two types of stainless steel tubes having outer and inner diameters of 150 μm, 70 μm, 550 μm, and 300 μm were used as the inner tube and the outer tube of the double tube structure probe, respectively. As the refrigerant, HFC-23 (boiling point under atmospheric pressure: −82.1 ° C.), which is one of alternative chlorofluorocarbons having an ozone depletion potential (ODP) of 0, was used. Liquid nitrogen (boiling point under atmospheric pressure: −196 ° C.) was used for the coolant 4 of the condenser 14.

この試験では、先ず、冷媒保持容器12内に約42気圧で液体の冷媒を溜め、第一の管15aの弁16a、バイパス管15cの弁16c、冷媒保持容器12と凝縮器14の間の弁16dを閉じておき、第二の管15bの弁16bを開けておいた。また、凝縮器14内の圧力は、HFC−23の液体窒素温度における飽和圧力となり、約0気圧となった。また、プローブ11は約37℃の寒天に挿入した。これは生体組織を模擬するためである。   In this test, first, a liquid refrigerant is stored in the refrigerant holding container 12 at about 42 atm. The valve 16a of the first pipe 15a, the valve 16c of the bypass pipe 15c, and the valve between the refrigerant holding container 12 and the condenser 14 are stored. 16d was closed and the valve 16b of the second pipe 15b was opened. Moreover, the pressure in the condenser 14 became a saturation pressure at the liquid nitrogen temperature of HFC-23, and was about 0 atm. The probe 11 was inserted into agar at about 37 ° C. This is for simulating a living tissue.

そして、プローブ11の冷却を開始する操作として、第一の管15aの弁16aを開け、液体状態の冷媒1をプローブ11に流入させた。プローブ11の温度の時間履歴を図5に示す。液体状態の冷媒1が内管21を通る間に減圧され、二相流へと変化し、外管22内で寒天の熱を奪い気化した。プローブ11の表面が、冷却開始操作から10秒で約−25℃に達しているのが図5によりわかる。実際、プローブ11の周囲に凍結領域が確認された。   Then, as an operation for starting the cooling of the probe 11, the valve 16 a of the first pipe 15 a was opened, and the liquid state refrigerant 1 was caused to flow into the probe 11. The time history of the temperature of the probe 11 is shown in FIG. The refrigerant 1 in the liquid state was depressurized while passing through the inner tube 21, changed to a two-phase flow, and took the heat of the agar in the outer tube 22 and vaporized. It can be seen from FIG. 5 that the surface of the probe 11 has reached about −25 ° C. in 10 seconds from the cooling start operation. Actually, a frozen region was confirmed around the probe 11.

次に、冷却開始20秒後に冷却停止操作を行った。先ず、第一の管15aの弁16aを閉じ、バイパス管15cの弁16cを開けた。この弁16cを開けることにより、第一の管15aおよびプローブ11内を流れていた冷媒1が同時かつ急速に凝縮器14に流入した。図5に示すように、冷却停止操作後、すぐにプローブ11の表面温度が0℃まで上昇した。しばらく0℃で温度が維持された後、冷却停止操作から約30秒後に凍結領域が完全に消滅し、プローブ11の温度が上昇した。   Next, a cooling stop operation was performed 20 seconds after the start of cooling. First, the valve 16a of the first pipe 15a was closed, and the valve 16c of the bypass pipe 15c was opened. By opening the valve 16c, the refrigerant 1 flowing in the first pipe 15a and the probe 11 flowed into the condenser 14 simultaneously and rapidly. As shown in FIG. 5, the surface temperature of the probe 11 rose to 0 ° C. immediately after the cooling stop operation. After maintaining the temperature at 0 ° C. for a while, the frozen region disappeared completely about 30 seconds after the cooling stop operation, and the temperature of the probe 11 increased.

1、2、3 冷媒
4 冷却剤
11 プローブ
12 冷媒保持容器
13 冷媒加熱容器
14 凝縮器
15 管
16 弁
17 ヒーター
18 制御装置
19 断熱材
21、31 内管
22、32 外管
23、33 耐圧接合部
30 患部
1, 2, 3 Refrigerant 4 Coolant 11 Probe 12 Refrigerant holding container 13 Refrigerant heating container 14 Condenser 15 Tube 16 Valve 17 Heater 18 Controller 19 Heat insulating material 21, 31 Inner tube 22, 32 Outer tube 23, 33 Pressure resistant joint 30 affected area

Claims (4)

患部を凍結するためのプローブと、このプローブで用いる冷媒を加圧条件下で液体状態に保持する冷媒保持容器と、気体状態の前記冷媒を冷却して凝縮する凝縮器と、凝縮により液体状態となった冷媒に熱を加えて、前記冷媒保持容器における当初の冷媒の温度にし、前記冷媒保持容器における当初の加圧条件下で液体状態の冷媒に戻す冷媒加熱容器と、前記冷媒保持容器から前記液体状態の冷媒を前記プローブへ送る第一の管と、前記プローブから前記気体状態の冷媒を前記凝縮器へ送る第二の管と、前記凝縮器から前記凝縮した冷媒を前記冷媒加熱容器へ送る第一の流路と、前記冷媒加熱容器から前記加圧条件下で液体状態の冷媒を前記冷媒保持容器へ送る第二の流路とを備える凍結手術装置であって、前記プローブは、内管および外管を備える二重管構造を有しており、前記内管は、前記第一の管からの前記液体状態の冷媒を減圧し、前記外管は、その外面が患部と接触するとともに、その内部に前記減圧した冷媒が流れ、前記患部からの熱を奪って前記冷媒を気化する凍結手術装置。 A probe for freezing the affected area, a refrigerant holding container for holding a refrigerant used in the probe in a liquid state under a pressurized condition, a condenser for cooling and condensing the refrigerant in a gaseous state, and a liquid state by condensation. Heat is applied to the resulting refrigerant to obtain the original refrigerant temperature in the refrigerant holding container, and the refrigerant heating container returns the liquid refrigerant to the liquid state under the original pressurized condition in the refrigerant holding container; A first pipe for sending liquid refrigerant to the probe, a second pipe for sending the gaseous refrigerant from the probe to the condenser, and sending the condensed refrigerant from the condenser to the refrigerant heating container. A cryosurgical apparatus comprising a first flow path and a second flow path for sending a refrigerant in a liquid state from the refrigerant heating container to the refrigerant holding container under the pressurized condition , wherein the probe is an inner tube And outer tube The inner tube depressurizes the liquid refrigerant from the first tube, and the outer tube has an outer surface in contact with the affected area, and the inner tube A cryosurgical apparatus in which a decompressed refrigerant flows and takes heat from the affected area to vaporize the refrigerant. 前記プローブの内管が外径50〜200μmおよび肉厚10〜40μmであり、前記プローブの外管が外径200〜700μmおよび肉厚10〜180μmである請求項1に記載の凍結手術装置。   The cryosurgical apparatus according to claim 1, wherein the inner tube of the probe has an outer diameter of 50 to 200 µm and a wall thickness of 10 to 40 µm, and the outer tube of the probe has an outer diameter of 200 to 700 µm and a wall thickness of 10 to 180 µm. 前記第一の管と前記第二の管とを前記プローブを介さずに接続するバイパス管を更に備え、このバイパス管が開閉可能な弁を備える請求項1又は2に記載の凍結手術装置。   The cryosurgical apparatus according to claim 1 or 2, further comprising a bypass pipe that connects the first pipe and the second pipe without passing through the probe, and the bypass pipe includes a valve that can be opened and closed. 患部を凍結するためのプローブと、このプローブで用いる冷媒を加圧条件下で液体状態に保持する冷媒保持容器と、気体状態の前記冷媒を冷却して凝縮する凝縮器と、凝縮により液体状態となった冷媒に熱を加える冷媒加熱容器と、前記冷媒保持容器から前記液体状態の冷媒を前記プローブへ送る第一の管と、前記プローブから前記気体状態の冷媒を前記凝縮器へ送る第二の管と、前記凝縮器から前記凝縮した冷媒を前記冷媒加熱容器へ送る第一の流路と、前記冷媒加熱容器から前記熱を加えた冷媒を前記冷媒保持容器へ送る第二の流路とを備える凍結手術装置の温度制御方法であって、
前記冷媒保持容器を前記第一及び第二の管並びに前記プローブを介して前記凝縮器と連通することによって、前記液体状態の冷媒を前記プローブに送り、冷媒を気化することで前記プローブを冷却する工程と、前記冷媒保持容器を前記プローブと非連通にするとともに前記第一の管を前記プローブを介さずに前記凝縮器と連通することによって、前記プローブの冷却を停止する工程と、前記冷媒加熱容器で、前記液体状態の冷媒に熱を加えて、前記冷媒保持容器における当初の冷媒の温度にすることで、前記冷媒保持容器における当初の加圧条件下で液体状態の冷媒に戻す工程とを含む凍結手術装置の温度制御方法。
A probe for freezing the affected area, a refrigerant holding container for holding a refrigerant used in the probe in a liquid state under a pressurized condition, a condenser for cooling and condensing the refrigerant in a gaseous state, and a liquid state by condensation. A refrigerant heating container for applying heat to the refrigerant, a first pipe for sending the liquid refrigerant from the refrigerant holding container to the probe, and a second pipe for sending the gas refrigerant from the probe to the condenser A pipe, a first flow path for sending the condensed refrigerant from the condenser to the refrigerant heating container, and a second flow path for sending the heat added from the refrigerant heating container to the refrigerant holding container. A temperature control method for a cryosurgical apparatus comprising:
The refrigerant holding container communicates with the condenser via the first and second pipes and the probe, whereby the liquid refrigerant is sent to the probe and the probe is cooled by vaporizing the refrigerant. A step of stopping cooling of the probe by disabling the refrigerant holding container from the probe and communicating the first tube with the condenser without passing through the probe; and the refrigerant heating A step of applying heat to the liquid refrigerant in the container to bring the temperature of the original refrigerant in the refrigerant holding container back to the liquid refrigerant under the original pressurized condition in the refrigerant holding container; A method for controlling the temperature of a cryosurgical apparatus.
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