JP2014525332A - ハイパーサーミアを誘発するための凍結ミストの胃、皮膚、および腹膜送達 - Google Patents

Abstract

腹膜熱交換は、心臓および脳等の患者の標的器官の超急速冷却ならびに治療上有効な温度への全体的患者体温の低下促進の利点を提供する。本発明の熱交換媒体は、凍結氷粒の冷却ガス状流体懸濁液である。患者を冷却するための方法であって、凍結固体粒子を取り込んだ流動ガス流を発生させることと、前記流動ガス流を前記患者の呼吸系の一部ではない体表にわたって通過させることであって、前記固体粒子は、体熱を吸収し、前記患者の体温を低下させるために融解する、ことと、を含む、方法。

Description

（相互参照）
本願は、２０１１年９月５日に出願された、米国仮出願第６１／５３１，０５２号の利益を主張するものであり、該米国仮出願の全チアは、参照により本明細書中に援用される。

（発明の分野）
本発明は、概して、患者の体温の選択的修正および制御のための装置および方法に関する。より具体的には、患者の腹膜内の熱交換によって患者の体温を低下させる、比較的に非侵襲的かつ現場で動作可能なシステムおよび方法に関する。腹膜熱交換は、心臓および脳等の患者の標的器官の超急速冷却ならびに治療上有効な温度への全体的患者体温の低下促進の利点を提供する。本発明の熱交換媒体は、凍結氷粒の冷却ガス状流体懸濁液である。

（発明の背景）
ヒトは、熱帯性動物であると考えられる。ヒト動物の正常な機能は、体温約３７℃（９８．６゜Ｆ）を必要とする。身体は、温度の小さな上下変動に対しては、組み込まれた温度調節系（皮膚内の温度センサによって制御される）を活性化することにより自己補償することができる。体温の上変動に対する応答は、発汗の開始である。これにより、水分が、体組織から体表面へ移動する。水分が表面に達すると、それは、蒸発し、多量の熱を運び出す。ヒトが高温環境にある期間にわたり暴露された際に喉が渇くことに対する説明として、発汗によって失われた流体を補充しなければならないことが挙げられる。体温の下変動に対する応答は、震えである。これは、熱を発生させるための身体の試行である。震えは、大規模に生じる筋肉組織の自発的でない伸縮である。この筋肉活動は、摩擦によって熱を生じる。

低体温は、３５℃未満の核心温度として定義される。低体温はまた、身体が機能を効果的に維持するのに十分な熱を発生することができない場合の正常より低い温度の臨床状態と考えられる。多くの変数が、低体温の発現に寄与する。年齢、健康、栄養、身体サイズ、疲労、曝露、曝露時間、風、温度、湿度、投薬、および麻酔物は、熱の生産を減少させるか、熱損失を増大させるか、または熱安定性を損なわせる場合がある。伝熱、対流、放射、蒸発、および呼吸による熱損失に対する健康な個体の補償応答は、曝露によって打ち消される場合がある。投薬は、温度調節を損なう場合がある。急性または慢性の中枢神経系プロセスは、温度調節の効果を減少する場合がある。
軽度の低体温は、核心温度が３４〜３５℃である場合である。患者は、依然として、警戒状態にあり、かつ自助可能であり、さらに激しい震えが始まる。患者の動作は、しかし、ややぎこちなくなり、寒さは、いくらかの痛みおよび不快感をもたらす。

中度の低体温は、患者の核心温度が３１〜３３℃である場合である。震えは、緩まるか、または停止し、筋肉は硬化し始め、さらに精神錯乱および無気力が始まる。言語は、ゆっくりとなり、あいまいとなり、かつろれつが回らなくなり、呼吸は、ゆっくりとなり、かつ浅くなり、場合によっては、眠気および奇態が生じ得る。

重度の低体温は、核心温度が３１℃未満に低下した場合である。皮膚は冷え、場合によっては、色が青みを帯びた灰色であり、眼は、見開かれ得る。患者は、非常に衰弱し、顕著なぎこちなさを見せ、言語があいまいになり、消耗して見え、場合によっては、酔って見え、問題があることを認めず、場合によっては、助けを拒絶し得る。意識を除々に失う。明らかな呼吸が、殆どまたは全くない場合がある。患者は、顕著に硬直し、意識不明となり、場合によっては死んだように見え得る。

低体温を治療するための簡単な方法は、非常に早い時期から知られている。これらの方法には、患者を毛布に包む方法、暖かい流体を経口投与する方法、および患者を温水浴中に浸す方法が含まれる。これらの簡単な方法でさえ、低体温が非常に重度でない場合には、効果的であることがある。しかし、これらの簡単な方法では、効果が限定される。患者を毛布に包む方法は、結局は、患者自身の熱生産によって、その身体を復温する。低体温の中度の場合においてさえ、もしくは疾病または傷害患者の場合においては、患者は、単に、非常に衰弱しているか、または疲労しているので、十分な熱を生産できない場合がある。暖かい流体の経口投与は、患者が流体を飲込む意識があり、かつそれを飲込むことができることを必要とする。意識の喪失は、低体温の早期に起こることから、この方法はまた、中度の場合に限定される。患者を温水浴中に浸す方法は、簡単に実行できないことが多い。例えば、手術を受ける患者を浸すことは、明らかに、望ましくないであろう。さらに、浸漬技術は、時間がかかり、それは、暖の効果が実現される前に、暖を患者の皮膚表面から身体の芯中に移動させることを必要とする点で効果的でない場合がある。他の装置は、患者の血液を直接温めることができる。これらの方法は、血液を患者から取出し、血液を外部の加温装置中で暖め、そして血液を患者中に戻して供給することを含む。これらの方法は、上述した簡単な方法のどれよりもずっと効果的であるものの、それらには、他の理由で欠点がある。先ず、関連装置は、非常に扱い難い。第２に、一時的であっても、既に衰弱した患者から相当量の血液を取り出すことにはいくらかの危険が含まれる。事実、血液が、先ず、外部装置中で暖めるために取り出される際に、体温のさらなる低下が経験されることが多い。最後に、特殊なカテーテルが、患者の血液を直接温めるのに用いられる。しかし、それらのカテーテルは、訓練されたスタッフが、装置を患者の中枢血管に挿入することを必要とする。それらの医師は、特定設備においてのみ有効であり、救急時には有効でないか、または救急室において必ずしも有効であるとは限らない。それらの機器はまた、非常に高価であり、したがって、全ての介護者にとって有効でない。

最近の医学報告には、心筋梗塞および虚血性脳卒中の転帰として（それぞれ）生じる灌流低減の間、心筋および脳などの組織の酸素消費を低減するための手段として、制御された低体温を用いることが示されており、これにより、梗塞領域の損傷を低減し、それを減少させる。医学報告にはまた、心臓手術または介入心臓学法の間、処置中およびその後の心臓および脳における虚血および／または塞栓からの損傷を低減するために、制御された低体温を予防的に使用することが示されている。

患者の心筋梗塞および脳卒中を治療しながら、心臓または脳組織への長期損傷を防止または大幅に低減させる能力は、制御された効果的様式において、意図的に治療的低体温を導入する方法およびシステムの切実な必要性を提供する。そのようなシステムは、理想的には、携帯式であって、かつ救命救急士によって、現場で展開可能であって、生命に関する心臓および脳組織を急冷し、可能な限り損傷を防止可能でなければならない。まだ今のところ、低体温を非侵襲的かつ救命救急病院環境外で迅速に導入するための理想的システムまたは方法は、存在しない。冷却用毛布は、患者を冷却する、携帯式の容易に展開可能な手段をもたらすが、身体の独自の体温調節機構が、血管収縮を通して、そのような毛布の冷却機構に対抗する。その結果、冷却毛布は、臨床的関連時間間隔内に、患者内に低体温を誘発することが不可能である。氷浴は、冷却媒体の大きな熱勾配および大きな比熱容量のため、患者体温を急速に低下させることが可能である。しかしながら、氷浴は、携帯式ではなく、バルーン血管形成術等のＭＩおよび脳卒中の治療のために要求される、必要な同時介入と互換性がない。熱交換器を具備する腹膜カテーテルは、患者の急冷が可能であるが、そのようなカテーテルが要求するサイズは、その展開を侵襲的なものにする。加えて、そのようなカテーテル留置は、熟練の技術者を要求し、病院で行なわれなければならない。患者が病院に到達するまでに、多くの重要な時間が失われる。身体自体の肺を熱交換器として使用することによって動作し、凍結粒子のガス状流体懸濁液を対流冷却媒体として使用する、現場で展開可能な呼吸冷却システムは、臨床的関連時間間隔内に低体温を導入可能である。しかしながら、多くの場合、脳卒中またはＭＩ等の救命救急では、患者は、呼吸不良または低下を呈する。加えて、呼吸冷却機構は、まだ、腹膜冷却の冷却速度に匹敵していない。

以下の特許および特許出願には、患者の体温に影響を及ぼすための装置および方法が記載されている。本明細書に参照されるこれらおよび全ての他の特許および特許出願は、参照することによって、その全体として本明細書に組み込まれる。

（背景技術）
本願の譲受人に譲渡された特許文献１および特許文献２は、呼吸ガス中において、凍結ミストを患者に送達し、低体温を達成するための方法およびシステムを説明する。これらの特許文献の全開示は、参照することによって本明細書に組み込まれる。

第Ｗ００３０５９４２５号（噴霧ミストを用いて、患者の体温を変えるための方法）−本体温低下法は、噴霧ミストを、患者の体温が低下されるまで、患者の体温未満の温度で投与することを含む。

第ＵＳ２００３０１３６４０２号（噴霧ミストを用いて、患者の体温を変えるための方法）−本体温低下法は、噴霧ミストを、患者の体温が低下されるまで、患者の体温未満の温度で投与することを含む。

米国特許第６，３０３，１５６号（患者の体温を上昇または低下させるための非歓血法）−例えば、出血性ショックを治療するために体温を上昇または低下させる方法は、酸素および六フッ化硫黄ガス混合物を、過呼吸によって投与することを含む。

第ＥＰ１０８９７４３号（患者の体温を上昇または低下させるための六フッ化硫黄および酸素を含む組成物）−例えば、出血性ショックを治療するために体温を上昇または低下させる方法は、酸素および六フッ化硫黄ガス混合物を、過呼吸によって投与することを含む。

第Ｗ０９９６６９３８号（患者の体温を上昇または低下させるための六フッ化硫黄および酸素を含む組成物）−例えば、出血性ショックを治療するために体温を上昇または低下させる方法は、酸素および六フッ化硫黄ガス混合物を、過呼吸によって投与することを含む。

第ＵＳ２００３００６６３０４号（低体温を誘導するための方法）−心拍停止の患者のための低体温誘導治療法は、相変化微粒子スラリーを、低体温状態が患者に誘導されるまで、心拍停止の患者に連続的に投与することを含む。

米国特許第６，５４７，８１１号（低体温を誘導するための方法）−相変化微粒子スラリーを、低体温状態が誘導されるまで、入院前に内部投与することによる心拍停止患者の転帰の向上。

第Ｗ００１０８５９３号（低体温を誘導するための方法）−相変化微粒子スラリーを、低体温状態が誘導されるまで、入院前に内部投与することによる心拍停止患者の転帰の向上。

第ＵＳ２００３０１３１８４４号（ヘリウム−酸素混合物を用いる低体温の誘導および復温）−低体温を誘導することによって虚血事象を治療するために有用な組成物は、正常な人の体温と実質的に異なる温度を有するヘリウムおよび酸素を含むガス混合物を含む。

第Ｗ００３０４７６０３号（体温を変化させるための呼吸ガス混合物）−低体温を誘導することによって虚血事象を治療するために有用な組成物は、正常な人の体温と実質的に異なる温度を有するヘリウムおよび酸素を含むガス混合物を含む。

米国特許第第８，１００１２３号明細書 米国特許出願公開第ＵＳ２０１２／０１６７８７８号明細書

（発明の概要）
本発明は、選択的に、低体温を誘発させる、患者の改善された冷却のための方法およびシステムを提供する。本方法およびシステムは、凍結固体粒子が取り込まれたミストまたは懸濁液を搬送する、流動ガス流の生産に依拠する。流動ガス流は、患者の呼吸系の一部ではない体表を通過され、凍結ミスト粒子の少なくとも一部は、結果として生じる相変化が、大量の体熱を吸収し、したがって、体温を低下させるように融解されるであろう。凍結粒子溶融からの相変化（または、ある場合には、昇華）から生じるエンタルピー熱吸収は、冷却ガス流自体を使用して可能となるであろうものよりはるかに多くの熱吸収を提供する。呼吸系内のもの以外の体表の冷却はまた、多くのそのような表面が、容易にアクセスされることができ、治療時、患者が呼吸している必要がないため、有利である。

本発明の第１の側面では、患者を冷却するための方法は、流動ガス流中に凍結固体粒子のミストを発生させるステップを含む。流動ガス流は、患者の呼吸系の一部ではない標的体表にわたって通過される。固体粒子は、融解または昇華し、体熱を吸収し、患者の体温を低下させる。体表は、多くの場合、体腔の一部であって、典型的には、患者の腹腔または胃内であろう。代替として、体表は、患者の胴体にわたる皮膚等の外部表面であってもよい。

体腔を冷却すると、流動ガス流は、典型的には、腹壁を通して通過され、ガス流（そうでなければ、体腔内に蓄積するであろう）はまた、腹壁を通して除去される。典型的には、入口および出口導管が、腹壁を通して位置付けられ、流動ガス流は、入口導管を通して導入され、出口導管を通して除去される。多くの場合、別個の入口および出口導管が使用され、体腔内のより完全な循環を助長するために、腹壁上の対向場所を通して導入されるであろう。他の場合には、入口および出口導管は、腹壁内の単一穿刺を通して導入される、単一構造内で組み合わせられてもよい。

代替実施形態では、患者の皮膚または胴体が、暴露される。皮膚または胴体は、通常、胴体の少なくとも一部を被覆し、患者の皮膚を効果的に冷却するように、流動ガス流を拘束する、ジャケットまたは類似構造で被覆されるであろう。ジャケットは、「空気袋」または他の密閉システムの形態であってもよく、その場合、流動ガス流は、密閉された外装内で再循環し、ジャケットの壁にわたって、伝達が生じるであろう。他の場合には、ジャケットは、流動ガス流が、より効率的熱伝達のために、直接、皮膚に接触されるように、開放されてもよい。

凍結粒子のミストは、典型的には、原位置で凍結するように、流動ガス流を冷却し、液体液滴を流れの中に注入することによって発生される。ガスの冷却は、多くの場合、断熱冷却を生じさせるために、膨張弁を通した膨張によって、従来の様式でもたらされてもよい。随意に、液滴または液滴に形成される液体はまた、流動ガス流中に注入される前に冷却されてもよい。液体およびガスは、有意なエンタルピー熱吸収を提供する、任意の好適な生体適合性流体を含んでもよく、凍結粒子は、体温で融解または昇華するであろう。最も一般的には、液体は、水であって、ガスは、空気、窒素、ヘリオックス、ＨＦ_６、二酸化炭素、または別の一般的ガスであろう。しかしながら、他の事例では、ガス粒子は、熱を吸収するために、体表に暴露されると、昇華するであろう、凍結二酸化炭素（ドライアイス）であり得る。ドライアイスは、随意に、固体塊として提供され得、塊は、小粒子に粉砕され、流動ガス流中に注入されることができる（したがって、ガス流は、冷却またはそれほど冷却される必要はない）。

本発明のさらなる側面では、患者を冷却するためのシステムは、流動ガス流中に凍結粒子のミストを生産する、発生器を備える。システムはさらに、流動ガス流を患者の呼吸系の一部ではない体表に指向するための機構を備える。随意に、凍結ミスト発生器は、冷却ガス流中の液体を凍結せずに生成されてもよい。むしろ、凍結粒子ミストは、噴霧器または氷霧機等の別個の生産装置内で生成される。氷霧機は、典型的には、水の氷点を下回って、高い湿度を伴う空気の溶液を冷却可能である。小さい氷の結晶が核を成し、小さい氷粒の凍結粒子ミストの懸濁液を形成する。凍結粒子ミストは、次いで、冷却ガス状流体流および非冷却ガス状流体流とさらに混合されてもよく、またはそれ自体で使用されてもよい。

発生器は、ガスを冷却するための冷却器と、流動ガス流を生産するためのポンプと、液体を冷却された流動ガス流中に注入するためのノズルとを備えてもよい。指向手段は、腹壁を穿刺し、流動ガス流を腹腔または胃に導入するための管状部材を備える。代替として、第１および第２の管状要素が、ガス流の導入およびガス流の空洞からの除去の両方のために採用されるであろう。代替として、指向手段は、患者にわたって載置し、患者の胴体にわたって流動を指向するためのジャケットを備えることができる。

（参照による引用）
本明細書に記載される全ての刊行物および特許出願は、各個別刊行物および特許出願が、あたかも参照によって具体的かつ個別に組み込まれているかのように、参照することによって組み込まれる。

本発明の新規特徴は、添付の請求項における特異性とともに記載される。本発明の特徴および利点のさらなる理解は、本発明の原理が利用される、例証的実施形態を記載する、以下の発明を実施するための形態と、付随の図面とを参照することによって得られるであろう。
図１は、流体噴霧注入を通して、冷温ガス流中に凍結ミストを生成する、システムを示す。 図２は、２つのチャネルを有する、ガスチューブのシステムを示す。１つ目は、流入を可能にし、２つ目は、流出を可能にする。 図３は、少なくとも２つの針を伴う、腹膜ミスト送達システムを示す。 図４は、少なくとも２つのカテーテルを伴う、腹膜ミスト送達システムを示す。 図５は、腹膜内に所望の風冷効果を生成し得る、乱流を示す。 図６は、スーツ下の皮膚に送達される凍結ミスト（乱流の有無にかかわらず）のための空間を伴う、皮膚を被覆する、スーツを図示する。

（発明の詳細な説明）
以下の実施形態に説明される本発明の動作の基本は、腹腔全体を通した冷却ガス状流体の循環であって、冷却流体は、凍結粒子の懸濁液またはミストを有する。典型的には、冷却ガス状流体は、ガスを圧縮状態および／または冷却状態に貯蔵する容器を備え得る、冷却流体源を使用して生産される。ガスの断熱膨張は、さらなる冷却ガスの移動流をもたらす。ガスは、典型的には、空気、ヘリオックス（２０％Ｏ_２および８０％Ｈｅ_２の混合物）、または六フッ化硫黄（ＨＦ_６）を含むが、さらに、冷却動作のために十分な比熱容量を伴う、任意の生体適合性ガスを含んでもよい。冷却ガス状流体は、代替として、電気駆動式冷却装置、ガスまたはプロパン駆動式冷却装置、あるいは当技術分野において公知の任意の好適なガス冷却システム等、好適な冷却システムによって生産されてもよい。凍結粒子は、典型的には、氷を含み、典型的には、流体源から冷却ガス流中への液体水である、第２の流体の噴霧の導入によって生産される。水の凍結温度を下回って冷却されている冷却ガスは、水液滴を凍結させる。粒子は、典型的には、氷を含むが、適切な氷点、熱容量、および融解エンタルピーを伴う、任意の生体適合性流体が、液体水の代わりに使用されてもよいことを理解されたい。凍結粒子の懸濁液（ミスト）は、ガス／氷混合物の冷却特性を倍増させるように作用する。氷粒を融解させるための融解エンタルピーを克服するために要求される潜熱は、冷却媒体温度が、０°Ｃに近いままであることと、組織媒体界面にわたる熱勾配の保存を保証する。患者からの急速な熱の除去は、冷却されている組織と冷却媒体との間に大きな温度勾配を維持することを要求する。加えて、凍結粒子ミストを融解させるために要求される相変化は、冷却流体およびミスト混合物が、患者から除去することができる、エネルギーの総量を増加させる。システムから除去される総電力は、以下に示される表１における計算によって示されるように、氷粒の添加速度に比例する。

計算は、氷が、大気圧で混合されると仮定する。空気と氷の混合物は、最初は、−３０℃であって、容積流量は、２０リットル／分である。

本発明の一例示的実施形態は、図１に示される。主導管１１０は、冷却ガスおよび凍結ミストの混合物を腹腔中に分布させるために、患者の腹壁ＡＷを穿刺するように、患者内に示される。主導管１１０の遠位端１１２は、腹膜Ｐ内に位置する。冷却流体源１０１は、主導管１１０の主内腔１１３に接続される。流体ポート１１４は、第２の流体源１０２からの液体の導入を可能にする。流体ポート１１４は、腹壁の近位に示される。しかしながら、流体ポート１１４は、腹壁の遠位に位置してもよいことを理解されたい。流体注入ポート１１４は、流体が冷却ガス流中に導入されるにつれて、小液体液滴のミストが形成されるように、液体を噴霧するように適合されてもよい。小液滴は、熱エネルギーを冷却ガス状流体流１０３と交換し、凍結粒子懸濁液（ミスト）１０４を形成するにつれて凍結する。冷却ガス状流体１０３および凍結粒子ミスト１０４の混合物１０５は、主導管１１０から腹腔中に流出し、その中の組織を冷却する。センサパッケージ１０６は、以下のうちの少なくとも１つを監視するために使用されてもよい：患者体温、腹腔体温、標的器官温度、冷却ガス状流体流速、または液体流体導入速度。センサパッケージ１０６によって測定されるデータは、プロセッサ／コントローラ１０７によって使用され、標的治療範囲内の患者の体温を制御するために、混合物１０５の生産および流速、ガス状流体流１０３の流量および温度を修正してもよい。流体流１０３および混合物１０５は、常時、連続方式で患者の腹腔内に導入されなくてもよいことを理解されたい。プロセッサ／コントローラ１０７が、センサパッケージ１０６から、患者の組織の温度が、指定される治療範囲を下回り、潜在的に、有害な範囲にあることを示すデータを受信する場合、プロセッサ／コントローラは、ガス状流体流１０３または混合物１０５の特性を変更する、あるいはガス状流体流および／または混合物１０５のいずれかの流動を停止または遅延させてもよい。

本発明の別の実施形態は、図２に示される。主導管２１０は、患者の腹壁ＡＷを穿刺し、患者の腹膜Ｐ内に留置されるように、患者内に示される。主導管２１０は、流入内腔２１１および流出内腔２１２を備える。流入内腔２１１は、冷却ガス状流体源２０１に接続される。冷却ガス状流体流２０３は、流入内腔２１１を通して流動し、流体注入ポート２１４において、液体源２０２によって導入される、液体の噴霧、典型的には、水と衝突する。液体の噴霧は、小凍結粒子（典型的には、氷）のミスト２０４中への冷却ガス状流体流によって凍結される。冷却ガス状流体２０３およびミスト２０４の混合物２０５は、流入内腔２１１から、患者の腹腔内に進み、患者を冷却する。熱エネルギーは、混合物２０５が加熱され、ミスト２０４の凍結粒子が融解するにつれて、患者から除去される。さらなる冷却を促進するために、混合物２０５は、随意に、真空源２０８に接続される、流出内腔２１２を通して、腹腔から抽出されてもよい。混合物２０５の腹腔からの排出は、真空源２０８を介して、または腹腔内に生成される陽圧に依拠する受動的手段を介して、達成されてもよい。腹腔からの混合物２０５の抽出は、混合物２０５の多くが、流入内腔２１１を通して流動し続けることが可能であって、混合物２０５が、患者の連続的急冷を確実にするために、患者に対して十分に冷たいままであることを保証する。流入導管２１１および流出導管２１２はそれぞれ、それぞれ、独立弁２２１および２２２を有する。これは、混合物２０５の導入および混合物２０５の抽出が、独立して、または同時に、生じることを可能にする。流入内腔２１１および流出内腔２１２は、混合物２０５が、混合物２０５が腹腔から除去される場所と異なる場所において、腹部内に導入されるように、異なる長さを有してもよい。これは、分流を防止し、腹腔全体を通した混合物２０５をより分布させる努力において行なわれてもよい。センサパッケージ２０６は、以下のうちの少なくとも１つを監視するために使用されてもよい：患者体温、腹腔体温、標的器官温度、冷却ガス状流体流速、または液体流体導入速度。プロセッサ／コントローラ２０７は、冷却ガス状流体源２０１、液体源２０２、およびセンサパッケージ２０６、および真空源２０８に接続され、これらの要素のいずれかの機能を制御可能である。センサパッケージ２０６によって測定されるデータは、患者の温度を標的治療範囲内に制御するために、プロセッサ／コントローラ２０７によって使用され、混合物２０５の生産および流速、混合物２０５内の凍結粒子ミストの量、および腹腔からのミスト２０５の抽出速度、ならびに弁類２２１および２２２の作動を修正してもよい。プロセッサ／コントローラ２０７は、独立して、冷却ガス状流体２０２の流速、ミスト２０４発生の速度、および混合物２０５の流速、ならびに腹腔からの混合物２０５の抽出速度を修正可能であることを理解されたい。任意の時点において、冷却ガス状流体２０２の流動、ミスト２０４の発生、および腹腔内への混合物２０５の流動、ならびに腹腔からの混合物２０５の抽出は、独立して、プロセッサ／コントローラ２０７によって停止されてもよい。

本発明の別の実施形態は、図３に示される。２つの針が、患者内に示される（流入針３１１および流出針３１２）。流入針３１１および流出針３１２は、患者の腹壁ＡＷを穿刺し、その個別の端部が腹膜Ｐ内にあるように、患者の腹腔内に挿入されて示される。典型的には、流入針３１１および流出針３１２は、内部器官ＩＯを損傷せずに、腹膜に到達するように設計される、ベレシュ針である。しかしながら、当技術分野で公知のそのような使用に好適な任意の安全針または外科用アクセス針が、使用されてもよい。流入針は、冷却ガス流３０３を生産する、冷却ガス状流体源３０１に接続される。流入針３１１内の流体注入ポート３１４は、流入針３１１を液体流体源３０２に接続し、凍結粒子のミスト３０４中に凍結する液体の噴霧を生産し、冷却ガス状流体および凍結粒子ミストの混合物３０５を生産する。混合物３０５は、次いで、流入針から、腹腔、典型的には、腹膜Ｐ内に流出する。混合物３０５は、内部器官ＩＯにわたって流動し、該内部器官ＩＯから熱３５０を抽出するように示されるが、熱はまた、混合物３０５と接触する、腹腔内の全組織から抽出されることを理解されたい。熱を患者の内部器官から除去するプロセスでは、混合物３０５は、加熱され、ミスト３０４内の凍結粒子は、溶解するであろう。患者からの継続的高速熱抽出を保証するために、混合物３０５は、腹腔から、随意に、真空源３０８に接続される、流出針３１２を通して抽出される。真空源３０８は、混合物３０５の抽出を補助するために使用され得るが、代替として、腹腔内の部分的陽圧に依拠する受動的抽出が、代わりに使用されてもよい。流入針３１ｌおよび流出針３１２はそれぞれ、独立弁３２１および３２２を具備し、それぞれ、混合物３０５の流速および抽出速度の制御を補助する。センサパッケージ３０６は、以下のうちの少なくとも１つを監視するために使用されてもよい：患者体温、腹腔体温、標的器官温度、冷却ガス状流体流速、または液体流体導入速度。プロセッサ／コントローラ３０７は、冷却ガス状流体源３０１、液体源３０２、およびセンサパッケージ３０６、および真空源３０８に接続され、これらの要素のいずれかの機能を制御可能である。センサパッケージ３０６によって測定されるデータは、患者の温度を標的治療範囲内に制御するために、プロセッサ／コントローラ３０７によって使用され、混合物３０５の生産および流速、混合物３０５内の凍結粒子ミストの量、および腹腔からのミスト３０５の抽出速度、ならびに弁類３２１および３２２の作動を修正してもよい。プロセッサ／コントローラ３０７は、独立して、冷却ガス状流体３０２の流速、ミスト３０４発生の速度、および混合物３０５の流速、ならびに腹腔からの混合物３０５の抽出速度を修正可能であることを理解されたい。任意の時点において、冷却ガス状流体３０２の流動、ミスト３０４の発生、および腹腔内への混合物３０５の流動、ならびに腹腔からの混合物３０５の抽出は、独立して、プロセッサ／コントローラ３０７によって、停止または再開されてもよい。

本発明の別の実施形態は、図４に示される。２つのカテーテルが、患者の腹腔内に示される（流入カテーテル４１１および流出カテーテル４１２）。流入カテーテル４１１および流出カテーテル４１２は、腹壁ＡＷを穿刺し、その個別の端部が腹膜Ｐ内にあるように、腹腔内に挿入されて示される。流入カテーテルおよび流出カテーテルは、随意に、ベレシュ針にわたって挿入されてもよい。流入針は、冷却ガス流４０３を生産する、冷却ガス状流体源４０１に接続される。流入カテーテル４１１内の流体注入ポート４１４は、流入カテーテル４１１を液体流体源４０２に接続し、凍結粒子のミスト４０４中に凍結する液体の噴霧を生産し、冷却ガス状流体および凍結粒子ミストの混合物４０５を生産する。混合物４０５は、次いで、流入カテーテルから、腹腔、典型的には、腹膜Ｐ内に流出する。混合物４０５は、内部器官ＩＯにわたって流動され、該内部器官ＩＯから熱４５０を抽出するように示されるが、熱はまた、混合物４０５と接触する腹腔内の全組織から抽出されることを理解されたい。熱を患者の内部器官から除去するプロセスでは、混合物４０５は、加熱され、ミスト４０４内の凍結粒子が融解するであろう。患者からの継続的高速熱抽出を保証するために、混合物４０５は、腹腔から、随意に、真空源４０８に接続される、流出カテーテル４１２を通して抽出される。真空源４０８は、混合物４０５の抽出を補助するために使用され得るが、代替として、腹腔内の部分的陽圧に依拠する受動的抽出が、代わりに使用されてもよい。流入カテーテル４１ｌおよび流出カテーテル４１２はそれぞれ、独立弁４２１および４２２を具備し、それぞれ、混合物４０５の流速および抽出速度の制御を補助する。センサパッケージ４０６は、以下のうちの少なくとも１つを監視するために使用されてもよい：患者体温、腹腔体温、標的器官温度、冷却ガス状流体流速、または液体流体導入速度。プロセッサ／コントローラ４０７は、冷却ガス状流体源４０１、液体源４０２、およびセンサパッケージ４０６、および真空源４０８に接続され、これらの要素のいずれかの機能を制御可能である。センサパッケージ４０６によって測定されるデータは、患者の温度を標的治療範囲内に制御するために、プロセッサ／コントローラ４０７によって使用され、混合物４０５の生産および流速、混合物４０５内の凍結粒子ミストの量、および腹腔からのミスト４０５の抽出速度、ならびに弁４２１および４２２の作動を修正してもよい。プロセッサ／コントローラ４０７は、独立して、冷却ガス状流体４０２の流速、ミスト４０４発生の速度、混合物４０５の流速、ならびに腹腔からの混合物３０５の抽出速度を修正可能であることを理解されたい。任意の時点において、冷却ガス状流体４０２の流動、ミスト３０４の発生、および腹腔内への混合物４０５の流動、ならびに腹腔からの混合物４０５の抽出は、独立して、プロセッサ／コントローラ４０７によって、停止または再開されてもよい。

本発明の別の実施形態は、図５に示される。２つのカテーテルが、示される（流入導管５１１および流出導管５１２）。流入導管４１１および流出導管４１２は、腹壁ＡＷを穿刺し、その個別の端部が腹膜Ｐ内にあるように、患者の腹腔内に挿入されて示される。流入導管５１１および流出導管５１２はそれぞれ、針またはカテーテルであってもよい。流入導管は、冷却ガス流５０３を生産する、冷却ガス状流体源５０１に接続される。流入導管５１１内の流体注入ポート５１４は、流入カテーテル５１１を液体流体源５０２に接続し、凍結粒子のミスト５０４中に凍結する液体の噴霧を生産し、冷却ガス状流体および凍結粒子ミストの混合物５０５を生産する。混合物５０５は、次いで、流入カテーテルから、腹腔、典型的には、腹膜Ｐ内に流出する。混合物５０５は、内部器官ＩＯにわたって流動し、該内部器官ＩＯから熱５５０を抽出するように示されるが、熱はまた、混合物５０５に接触する、腹腔内の全組織から抽出されることを理解されたい。患者の内部器官から熱を除去するプロセスでは、混合物５０５は、加熱され、ミスト５０４内の凍結粒子は、溶解するであろう。患者からの継続的高速熱抽出を保証するために、混合物５０５は、腹腔から、随意に、真空源５０８に接続される、流出カテーテル５１２を通して抽出される。真空源５０８は、混合物５０５の抽出を補助するために使用され得るが、代替として、腹腔内の部分的陽圧に依拠する受動的抽出が、代わりに使用されてもよい。流入導管５１ｌおよび流出導管５１２はそれぞれ、独立弁５２１および５２２を具備し、それぞれ、混合物５０５の流速および抽出速度の制御を補助する。本実施形態では、混合物５０５の乱流５２０が、腹腔内に生成される。乱流は、内部器官ＩＯに接触する混合物５０５の流体層が、腹腔内に存在する混合物５０５の残りとよく混合されることを保証することによって、腹膜内の熱伝達率を向上させる。これは、混合物５０５と内部器官ＩＯとの間の大きな熱勾配を維持し、最大熱流を保証するのに役立つ。乱流は、導管５１１および５１２のための修正された先端、または腹腔内の導管５１１および５１２の物理的配列とともに、それぞれ、導管５１１および５１２を通して腹腔に流入し、そこから流出する、混合物５０５の流速および圧力を制御することによって等、当技術分野において公知の手段によって発生されてもよい。センサパッケージ５０６は、以下のうちの少なくとも１つを監視するために使用されてもよい：患者体温、腹腔体温、標的器官温度、冷却ガス状流体流速、または液体流体導入速度。プロセッサ／コントローラ５０７は、冷却ガス状流体源５０１、液体源５０２、およびセンサパッケージ５０６、および真空源５０８に接続され、これらの要素のいずれかの機能を制御可能である。センサパッケージ５０６によって測定されるデータは、患者の温度を標的治療範囲内に制御するために、プロセッサ／コントローラ５０７によって使用され、混合物５０５の生産および流速、混合物５０５内の凍結粒子ミストの量、および腹腔からのミスト５０５の抽出速度、ならびに弁類５２１／５２２の作動を修正してもよい。プロセッサ／コントローラ５０７は、独立して、冷却ガス状流体５０２の流速、ミスト５０４発生の速度、および混合物５０５の流速、ならびに腹腔からの混合物５０５の抽出速度を修正可能であることを理解されたい。任意の時点において、冷却ガス状流体５０２の流動、ミスト５０４の発生、および腹腔内への混合物５０５の流動、ならびに腹腔からの混合物５０５の抽出は、独立して、プロセッサ／コントローラ５０７によって、停止または再開されてもよい。

図６に描写される代替実施形態では、スーツ６３０が、示される。スーツは、首、腹部、および腕の周囲に締め付けゾーン６３１を有し、患者の胴体の皮膚に対して、実質的密閉を生成する。スーツは、冷却ガス状流体源６０１に接続された少なくとも１つの流入ポート６１１（複数の流入ポートが示される）と、真空源６０８に接続された少なくとも１つの流出ポート６１２（複数の流出ポートが示される）とを有する。流体液体源６０２は、冷却ガス状流体源６０１からの冷却ガス状流体６０３が、冷却ガス状流体６０３および凍結粒子ミスト６０４の混合物６０５を生成する場合、流れ内の凍結粒子ミスト６０４中に凍結する液体流体噴霧を提供する。混合物６０５は、流入ポートを通して、患者胴体の皮膚に指向される。混合物６０５は、次いで、患者胴体、腕、および首の周囲で熱伝達を行ない、皮膚を通して、患者から熱を除去し、低体温状態を誘発する。混合物６０５は、真空源６０８に接続される、流出ポート６１２を介して除去される。センサパッケージ６０６は、以下のうちの少なくとも１つを監視するために使用されてもよい：患者体温、標的器官温度、冷却ガス状流体流速、または液体流体導入速度。センサパッケージ６０６によって測定されるデータは、患者の温度を標的治療範囲内に制御するために、プロセッサ／コントローラ６０７によって使用され、混合物６０５の生産および流速、混合物６０５中の凍結粒子ミストの量、およびスーツからのミスト６０５の抽出速度を修正してもよい。任意の時点において、スーツ内への混合物６０５流動およびスーツからの混合物６０５の抽出は、独立して、プロセッサ／コントローラ６０７によって、停止または再開されてもよい。

図１−６に示される実施形態では、種々の液体源によって提供される液体は、典型的には、水であって、これらの実施形態に説明されるミストは、典型的には、氷粒の懸濁液である。本発明の範囲は、液体水の使用に限定されないことを理解されたい。冷却目的のために好適な任意の生体適合性凍結ミストが、使用されてもよい。例えば、ドライアイスの凍結ミストが、前述の実施形態に説明される冷却流体凍結ミスト混合物を生産するために、微細に粉砕されたドライアイス粒を冷却ガス流に導入することによって生産されてもよい。

図１−５に示される実施形態では、流動ガス流およびその中に取り込まれた凍結固体粒子を含む、凍結ミストは、安全針（例えば、ベレシュ針）、胃内チューブ、および同等物等の従来の外科用アクセス針またはカテーテルを使用して、患者の腹腔（典型的には、腹膜または胃）内に導入される、および／またはそこから抽出されてもよい。

本発明の好ましい実施形態が、本明細書に図示および説明されたが、そのような実施形態は、一例として、提供されているにすぎないことは、当業者に明白となるであろう。多数の変形例、変更、および代用が、現時点において、本発明から逸脱することなく、当業者に想起されるであろう。本明細書に説明される本発明の実施形態の種々の代替は、本発明を実践する際に採用されてもよいことを理解されたい。以下の請求項は、発明の範囲を定義し、これらの請求項およびその均等物の範囲内にある方法および構造が、それによって網羅されることを意図する。

Claims (21)

1. 患者を冷却するための方法であって、
   凍結固体粒子を取り込んだ流動ガス流を発生させることと、
   前記流動ガス流を前記患者の呼吸系の一部ではない体表にわたって通過させることであって、前記固体粒子は、体熱を吸収し、前記患者の体温を低下させるために融解する、ことと
   を含む、方法。
2. 前記体表は、体腔内である、請求項１に記載の方法。
3. 前記体腔は、腹腔または胃である、請求項２に記載の方法。
4. 通過させることは、前記流動ガス流を腹壁を通して前記体腔内に導入することと、前記流動ガス流を前記腹壁を通して前記体腔から除去することとを含む、請求項３に記載の方法。
5. 導入することおよび除去することは、前記腹壁を通して、入口導管および出口導管を位置付けることを含み、前記流動ガス流は、前記入口導管を通して導入され、前記出口導管を通して流出する、請求項４に記載の方法。
6. 前記入口導管は、前記出口導管と別個であり、前記腹壁上の対向場所を通して導入される、請求項５に記載の方法。
7. 前記入口導管および出口導管は、前記腹壁内の単一穿刺を通して導入される、単一構造内で組み合わせられる、請求項５に記載の方法。
8. 通過させることは、前記流動ガス流を前記患者の皮膚に暴露することを含む、請求項１に記載の方法。
9. 前記皮膚は、前記患者の胴体にわたる皮膚を含む、請求項８に記載の方法。
10. 前記流動ガス流は、前記胴体の少なくとも一部を被覆する、ジャケット構造の真下に指向される、請求項９に記載の方法。
11. ミストを発生させることは、前記流動ガス流を冷却することと、液体液滴を前記流動ガス流中に注入することとを含む、請求項１に記載の方法。
12. 前記ガスを冷却することは、前記ガスを膨張させ、断熱冷却を生じさせることを含む、請求項１１に記載の方法。
13. 前記ミストを発生させることはさらに、後続ガス流中に注入される前、またはそれにつれて、前記液滴を冷却することを含む、請求項１１に記載の方法。
14. 前記液体は、水を含み、前記ガスは、空気または窒素を含む、請求項１１に記載の方法。
15. 前記凍結粒子は、氷であり、前記流動ガス流は、空気または窒素である、請求項１１に記載の方法。
16. 患者を冷却するためのシステムであって、
    凍結固体粒子をその中に取り込む、流動ガス流を生産する、発生器と、
    前記流動ガス流を前記患者の呼吸系の一部ではない体表に指向するための手段と
    を備える、システム。
17. 前記発生器は、前記ガスを冷却するための冷却器と、前記流動ガス流を生産するためのポンプと、液体を前記冷却された流動ガス流中に注入し、前記ガス流内に凍結粒子を生産するためのノズルとを備える、請求項１６に記載のシステム。
18. 前記指向する手段は、腹壁を穿刺し、前記流動ガス流を腹腔または胃に導入するための少なくとも１つの管状要素を備える、請求項１１に記載のシステム。
19. 前記流動ガス流を導入するための第１の管状部材と、前記流動ガス流を除去するための第２の管状部材とを備える、請求項１７に記載のシステム。
20. 前記指向する手段は、前記患者にわたって載置し、前記患者の胴体にわたって流動を指向するためのジャケットを備える、請求項１６に記載のシステム。
21. 前記手段を指向する手段は、安全針を含む、請求項１８に記載のシステム。

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