JP2014529315A - 選択的脳冷却のための非侵襲的なシステム、機器、および方法 - Google Patents

Abstract

患者の選択的および非選択的冷却および加温を提供するための方法、システム、および機器を開示する。有意な組織損傷が起こる前に速やかに低体温処置を開始することができるように、病院内環境または現場のいずれかにおいて治療的低体温の速やかな誘導および維持を実施するための機器の複数の態様を開示する。また、上気道、気道消化管を灌注することによって脳冷却を標的とする方法、ならびに／または食道および／もしくは胃を灌注することによってより全身的な冷却を標的とする方法も開示する。

Description

本出願は、参照によりその全部が本明細書に組み入れられる、2011年7月25日に提出された米国特許仮出願第61/511,409号の恩典を主張する。

1. 発明の分野
対象の脳および／または身体の温度を制御および／または調整するための機器、システム、および方法が開示される。

2. 関連技術の説明
脳損傷は一般的であり、破壊的であり、かつ多くの場合、処置が非常に高額となる。低体温の誘導または発熱の積極的処置のいずれかによる患者体温の管理は、American Heart Association（AHA）により、心停止の標準的ケアとして推奨されている。脳温度管理はまた、出生に関連する脳ダメージの処置にも用いられており、心臓手術および神経手術中の療法としてもFDA認可されている。脳卒中、機械的な脳外傷、および脊髄損傷など、さまざまな中枢神経系の状態について、温度管理が研究されている。治療的な臓器冷却、特に治療的な脳冷却について、さまざまな機器が提唱されている。概して、そのような機器は、全身用機器および選択的機器という2つの大きなカテゴリーのうちの1つに入る。

現在、全身用機器が広く用いられているが、選択的機器は強力な利点を提供する。選択的冷却は、脳と身体核心部との間に温度勾配を作り出すことを可能にし、これにより身体核心部の冷却に関連する合併症を低減でき、その結果、患者の安全性が向上するとともに、脳組織を深く冷却して神経保護を達成することが可能となる。

一般的に、温度管理の選択性が高いことは、高度でありかつ一般に望ましくない侵襲性を必要とする。血管内機器などの外科侵襲的機器は、多くの場合、標的エリアへの血液供給を冷却し、かつ戻ってくる血液供給を加温して身体核心部の冷却を防ぐことに焦点を当てている。しかし、血管内システムおよび同様に侵襲的な他の機器は、外科医による介入を必要とするため、迅速な配備には適さない可能性がある。カテーテル式機器のさらなる制限は、主要血管への外科侵襲を必要とすることであり、これは感染、出血、血栓、血管断裂、および血管壁解離のリスク、ならびに血管内にデブリを導入するかまたは血管内のデブリを移動させるリスクをもたらす。冷却臓器から戻ってくる血流を再加温するために加温用の血管内カテーテルが導入される場合は、これらのリスクが倍増する。

脳に焦点を当てた、他の選択的かつ非侵襲的な冷却機器は、身体からの熱伝達率を最大にするため、相変化（蒸発）を起こす霧状の流体を必要とする。この方法の例は、例えばBarbutらの米国特許第7,837,722号（特許文献1）に説明されている。このアプローチの欠点としては、患者がフルオロカーボンの冷媒（易流動性の液体として用いられる場合）に曝露されること、付添者がフルオロカーボンの冷媒に曝露されること、および冷媒が患者から出る際に、回収が困難なエントレインド・デブリ（entrained debris）が形成されることなどがある。このアプローチはまた、冷却速度がヒトによる試験で1時間当たり約2℃と比較的遅いようであり、また本発明者らが知る限り、脳温度の定常低下が＜4℃と、平均冷却深度が浅い。

Lunderqvistらの米国特許第7,189,253号（特許文献2）に別の選択的機器が説明されている。Lunderqvistらの機器では、流体を満たしたバルーンを鼻腔に導入し、冷たい流体を再循環させることによって鼻腔を冷却する。これらの機器は、鼓膜温の測定に基づいて冷却用流体の温度を調節することによって脳温度を制御する。このアプローチの欠点としては、利用される表面積が小さくなること（例えば、副鼻腔の表面積が除外され、かつ副鼻腔内の空気が熱伝達に対するバリアとして作用する）、およびバルーン自体の熱伝達抵抗によって、熱伝達率が低下することがある。加えて、バルーンから出てくる流体流を制限してバルーン内の流体圧を高めることによって、鼻腔内でバルーンが拡張されるが、この際に鼻腔の外傷が生じる可能性がある。

これらのアプローチは、鼻腔のみを利用するという点で限定されており、その結果、例えば咽頭の残りの部分および食道などを含むアプローチより熱伝達率が低くなる。例えば、咽頭および食道が含まれる場合は、熱伝達に用いられる表面積がより大きくなる。別の例として、血管周囲組織を通る熱伝達速度は、頚動脈および椎骨動脈内を上昇する血液の流速に対して遅い。つまり、能動的な温度操作の際、胸部、頚部、および頭部の大きな動脈内を流れる血液は、血流が重度に減少している場合を除いて、動脈周囲の組織と熱平衡にならない。食道、咽頭、および鼻腔を組み合わせたアプローチにおいてコールドゾーンが長いことは、血液のコールドゾーン滞留時間が長くなることを意味し、ゆえに熱平衡および冷却の程度がより大きくなることを意味する。

他の従来アプローチは、例えばTakedaにより米国特許出願公開第2008/0086186号（特許文献3）および米国特許出願公開第2009/0177258号（特許文献4）に開示されているものなどのように、バルーン式機器を利用している。流体のそのような抑制された使用は、例えば、気道または胃の組織との良好な表面接触などを提供せず、熱伝達を低減させる。加えて、そのような方法は、呼吸を促進するためおよび／または液体もしくは気体を通過させるための身体の隣接エリアへのアクセス提供を、困難にする可能性がある。

脳-身体間温度勾配を作り出すために加温と冷却とが一緒に用いられるのであれば、何らかのタイプの制御システムを用いて加温動作と冷却動作とを連係させることが有益となり得る。例えばLennoxにより米国特許出願公開第2003/0130651号（特許文献5）に開示されているような、患者の部分を別々に冷却および加温するための温度制御を提供するための従来システムは、統合された制御システムを有さず、その結果、患者の温度測定結果を介する以外には、いずれの温度制御も他方の動作を認識しない。したがって、各制御が統合されておらず、かつそれぞれが脳温度および体温の一点測定に頼っている、そのようなシステムは、脳冷却システムの動作と体温の反応との間のタイムラグに最適に対応することなどができない。

米国特許第7,837,722号 米国特許第7,189,253号 米国特許出願公開第2008/0086186号 米国特許出願公開第2009/0177258号 米国特許出願公開第2003/0130651号

概要
従来の治療的低体温機器および方法における、例えば冷却速度の遅さまたは初期処置時の遅延などは、低酸素症後に組織機能（例えば神経系機能など）を保護するか、心筋梗塞、脳卒中後に心筋機能を保護するか、および／または炎症もしくは損傷後に他のタイプの機能を保護するうえで、これらシステムの有効性を制限する可能性がある。従来システムはまた、身体の他の部分に冷却関連合併症を起こすことなく、冷却を望ましい標的臓器に集中させることに困難を抱えている。これら欠点の少なくともいくつかが、本明細書に開示するシステムおよび方法により対処され、その結果、より迅速かつ／またはより深い選択的な治療的低体温などを可能にするシステムおよび方法が達成される。

1つの態様において、脳を選択的かつ非侵襲的に冷却するための方法は、患者の気道消化管に灌注流体を導入する段階；患者身体の第一の温度をモニターする段階；第一の温度と異なる目標温度を設定する段階；および第一の温度を目標温度に近づけるように灌注流体の流量を変更する段階を含む。この方法は、第一の温度と目標温度との間の差に対応して、必要に応じ、患者の気道消化管への灌注流体の流量を変更する（例えば、流れを間欠的に開始および停止させるなど）段階を含んでいてもよい。

開示されるいくつかの態様において、冷却は、（例えば、脳卒中、脳損傷、心筋梗塞、もしくは心停止エピソード後に神経系機能を保護するために）脳を標的としてもよく、または（例えば、脊髄および／もしくは心筋など脳以外の構造に対する広汎性の炎症または損傷を制御するために）より広く全身を標的としてもよい。

開示される他の態様において、迅速な低体温を誘導するための改良されたシステムは、迅速な選択的脳冷却のために気道消化管の領域を冷却することを含む。この迅速冷却は、不可逆的な組織ダメージが完了する前に有効な冷却が誘導され得るよう、緊急の状況において本発明の方法をより有効に用いることを可能にし得る。本発明の方法は、冷却の誘導後、最大の治療的利益を提供するため、持続的な期間にわたって冷却を有効に維持することもできる。本発明の方法のバリエーションは、臨床条件による要件にしたがって、脳の標的冷却もしくは選択的冷却を達成してもよく、または脳および身体の両方に対するより選択的でない冷却を達成してもよい。

他の態様において、脳を選択的かつ非侵襲的に冷却するための装置が提供される。同装置は、少なくとも1つの経鼻カテーテル（例えば、患者の鼻孔を通して導入されるようにサイズ決定されたもの）、少なくとも1つの食道カテーテル（例えば、患者の食道に挿入されるようにサイズ決定されたマルチルーメン食道カテーテル）、および少なくとも1つの気管カテーテル（例えば、患者の気管に挿入されるようにサイズ決定された、少なくとも1つのマルチルーメン気管カテーテル）を含んでいてもよい。食道カテーテルは遠位端と近位端とを有していてもよく、遠位端は、食道カテーテルが患者の食道の中に配置されたときに患者の大動脈弓を越えて延在するように構成される。食道カテーテルは、第一のルーメン、第二のルーメン、および／または第三のルーメン（ならびに後述するように、いくつかの態様において第四のルーメン）を含んでいてもよく、食道カテーテルの第一のルーメンは、例えば食道カテーテルが患者の食道の中に配置されたときに胃へのアクセスを提供するために近位端から遠位端まで延在し、食道カテーテルの第二のルーメンは、例えば近位端から延在しかつ食道カテーテルの遠位端の近くの第一の食道用可膨張性部材の内部で終端し、かつ食道カテーテルの第三のルーメンは、例えば近位端から、第一の食道用可膨張性部材よりも近位側に位置する少なくとも1つのポート（例えば1つまたは複数のポート）まで延在する。気管カテーテルは、第一のルーメン、第二のルーメン、および／または第三のルーメン（ならびに後述するように、いくつかの態様において第四のルーメン）を含んでいてもよく、気管カテーテルの第一のルーメンは、例えば気管カテーテルが患者の気管の中に配置されたときに肺に出入りする空気の通過を許容するように肺へのアクセスを提供するために近位端から遠位端まで延在し、気管カテーテルの第二のルーメンは、例えば近位端から延在しかつ気管カテーテルの遠位端の近くの第一の気管用可膨張性部材の内部で終端し、かつ気管カテーテルの第三のルーメンは、例えば近位端から、第一の気管用可膨張性部材よりも近位側に位置する少なくとも1つのポート（例えば1つまたは複数のポート）まで延在する。いくつかの態様において、後述するように、気管および／または食道用可膨張性部材は、流体および／または気体で膨らませてもよい。いくつかの態様において、気管および／または食道用可膨張性部材は、可膨張性部材内の圧力および可膨張性部材によって組織にかかる圧力のうちの少なくとも1つを検出するように構成された少なくとも1つの圧力センサを含んでいてもよい。いくつかの態様において、本発明の装置は、気管カテーテルおよび食道カテーテルのうちの少なくとも1つに連結されており、かつ可膨張性部材内の圧力を調整するように構成されている、ベースユニットをさらに含む。いくつかの態様において、ベースユニットは、（例えば可膨張性部材内において、および／または周囲組織によって）圧力が閾値に達したかまたはこれを超えたときにユーザに警告するように構成されていてもよい。本発明のカテーテルは、円形または非円形の断面を含んでいてもよい。

他の態様において、本発明の装置は、脳および脊柱のうちの少なくとも1つを冷却するための装置であって、易流動性の流体（例えば非霧状の流体）を患者の気道消化管の中へと送り、該流体を患者の気道消化管から取り出し、かつ、脳と身体核心部との目標温度勾配（例えば、少なくとも3℃、4℃、5℃、6℃、7℃、8℃、9℃、10℃、11℃、12℃、13℃、または例えば3℃〜25℃、4℃〜12℃、10〜12℃など）および脊柱と身体核心部との目標温度勾配（例えば、少なくとも3℃、4℃、5℃、6℃、7℃、8℃、9℃、10℃、11℃、12℃、13℃、または例えば3℃〜25℃、4℃〜12℃、10〜12℃など）のうちの少なくとも1つに達するまで、該流体を気道消化管の中へと再循環させるように構成された装置を含む。

別の態様において、脳を選択的かつ非侵襲的に冷却するための方法が提供される。同方法は、易流動性の流体（例えば非霧状の流体）が複数のカテーテルを通して患者の鼻、口、および／または食道に導入されるように、該流体を患者の鼻咽頭、中咽頭、下咽頭、および／または食道の中へと送る段階を含んでいてもよい。流体は、該複数のカテーテルのうちの1つまたは複数を通して、患者の鼻咽頭、中咽頭、下咽頭、および食道から外へと送ってもよい。流体は、再循環され、そして患者の鼻咽頭、中咽頭、下咽頭、および食道の中へと送り直して戻されてもよい。冷却の深度、持続期間、パワー、および／または流入流体の温度のうちの1つまたは複数が、患者の脳以外の患者の身体からの温度入力から得られる測定結果に基づいて制御されてもよい。

別の態様において、人工呼吸器関連肺炎を予防するための方法が提供される。同方法は、（a）気管用可膨張性カフを遠位端に有する気管カテーテルを患者の中に置く段階；（b）食道用可膨張性カフを遠位端に有する食道カテーテルを患者の中に置く段階；（c）易流動性で非霧状の冷たい非毒性灌注液が気道消化管を実質的に満たしかつ気道消化管の壁と直接接触するように、該冷たい灌注液を気道消化管に導入する段階；ならびに（d）脳の選択的な標的冷却を達成するために、患者の中の液体の流れを気管および胃のレベルよりも上に制限するように気管用可膨張性カフおよび食道用可膨張性カフを（例えば気体または液体で）膨らませる段階を含んでいてもよい。

開示されるいくつかの態様において、冷たい灌注液が気道消化管を実質的に満たしかつその壁と直接接触して、液体が接触する大きく不規則な気道消化管表面上で迅速かつ有効な熱交換が得られるように、非霧状で冷たくかつ生体適合性である灌注液の流れを、対象の気道消化管に導入するが、ただし肺には導入しないことによって、臓器の低体温が誘導される。冷たい灌注液は、例えば-30℃〜20℃などの温度に保たれてもよい。液体は、気道消化管を通り、かつ気道消化管の露出した不規則表面に沿って、コヒーレントな大容積の塊として流される。いくつかの態様において、液体の流れはまた、冷却をさらに加速させるため、体外から対象の頭部（顔および／または頭皮など）に対しても送られる。対象の頭部は、対流熱伝達のための流れを適用する撹拌される冷たい液体に、少なくとも部分的に浸されてもよい。別の例として、対象の頭部が冷たい液に浸されていない場合であっても、液体流チューブから頭部に向けて冷液の流れが送られてもよい。

本発明の方法の1つの態様において、灌注液は、マルチルーメンカテーテルを気道消化管内に置き、そしてそのカテーテルを通して液体を気道消化管内に流すことによって、気道消化管内に導入される。いくつかの実施例において、カテーテルは、脳に血液を供給する血管と接触しておりかつ脳に近い構造を主に冷却することによって脳の選択的な標的冷却を達成するため、気管および食道のレベルより上だけに液体を導入するように気道消化管内に置かれる。

他の実施例において、カテーテルは、静脈血が心臓に戻るときに通る縦隔の隔離構造に液体を接触させることによって非選択的な臓器冷却を達成するため、液体を食道内および／または胃内に導入するように置かれる。縦隔によって提供される、隔離された解剖学的チャンバは、高流量の冷却液との組み合わせにより、循環している血液との優れた熱交換を可能にし、これにより、脳特異性がより低い様式で、望ましい迅速冷却効果を達成する。食道および胃内にカテーテルを置くことに加えて、追加のまたは最大の冷却を提供するため、1つまたは複数のカテーテルを置いて、食道のレベルより上の上部気道消化管構造内に液体の流れを導入してもよい。例えば、カテーテルは、導入用ポートまたは先端が鼻腔、口腔、および／または下咽頭（好ましくは3つすべて）の中になるように置かれてもよい。他の態様において、カテーテルの長さに沿った複数のポイントで冷却液を導入して、治療的低体温の迅速かつ保護的な誘導に有効であることが見出されているカテーテル外側の流体流を増大させるため、カテーテルは複数のルーメンおよび／または複数のポートを有する。

対象にはまた、カフを（例えば気体、液体などで）膨らませて灌注液が肺に入ることを防ぐように、チューブ上にカフを有する気管内チューブが挿管されてもよい。加えて、可膨張性バルーンを備えたチューブが食道内に置かれてもよく、そして、バルーンを（例えば気体、液体などで）膨らませて、液体流が上気道から出て下部食道および胃に入ることを実質的に防いでもよい。胃腸管（下部食道を含む（例えば、実質的に大動脈弓より下））を、上気道内の冷たい液体の流れから隔離することは、上気道、および冷たい液体と熱伝達するだけの近接状態にある構造（血管を含む）に、冷却効果を向けることに役立つ。

望ましい解剖学的構造の迅速かつ有効な冷却を達成および維持することを助けるため、体内から気道消化管内におよび／または体外から頭部に導入するためのあらかじめ冷却された液体について、十分な貯蔵器を提供することが有用である可能性がある。十分量の冷液を選択された流量で供給する、灌注液の外部貯蔵器が提供される。いくつかの態様において、貯蔵器はまた、その中に頭部が完全にまたは部分的に浸される容器でもある。あるいは、貯蔵器は、その中に頭部が置かれるレセプタクルを部分的または完全に囲み、そしてレセプタクルは、気道消化管内で灌注カテーテルの外側を循環した後に口および／または鼻から流出してくる冷却液を回収する。他の態様において、貯蔵器は、背部にも接触する背部支持体内に置かれ、そして任意で、身体、および脊髄など背部の構造を冷却する。搬送中の患者に低体温療法を行えるよう、これらおよび他の態様は、ストレッチャーに取り付けられているかまたは取り付け可能である（またはストレッチャーと縦一列にして動かすことができる）機器に組み込まれていてもよい。

気道消化管に導入される液体は、対象の口および／または鼻から流出することによって気道消化管を出て、そして外部貯蔵器に戻ってもよい。戻ってくる冷液が、少なくとも上気道の長さに沿って、または気道消化管全体に沿って流れて、その管の不規則表面全体と密接に接触するように、液体の戻りは受動的であってもよく、かつ、吸引チューブ内に含有されていなくてもよい。いくつかの態様において、肺以外の気道消化管は、冷却液で実質的に満たされる。液体の受動的な戻りは、戻りルーメンのような取り出し用回路を通る流れを必要とするシステムにおいて戻りルーメンが詰まった場合に生じ得る、気道消化管への外傷的ダメージを避けるのに役立つ可能性がある。対象の口および鼻から流出する液体は、受動的に貯蔵器まで戻してもよく、そして冷却するか、または冷却のため貯蔵器の外部を循環させてもよい。他の態様において、外部貯蔵器は、頭部の少なくとも一部がその中に含有されるかまたは頭部がその上に位置決めされる容器であり、対象の口および／または鼻から流出した液体を、重力の助けによる液体流によって回収する。しかし他の態様において、本出願全体で詳しく説明されるように、（例えば、複数のカテーテルのうちの少なくとも1つを通る吸引機器によって）流体が気道消化管から能動的に取り出されてもよい。

本発明の方法のいくつかの態様において、液体貯蔵器は、対象の気道保護を助け、かつ気道消化管を通る（そして肺は通らない）液体の流れを促すため、対象の頚部が後方に傾いた（伸展した）状態でその上に位置決めされる、頚部支持体である。頚部が伸展される態様において、頭部を冷たい液体に部分的、実質的、または完全に浸すため、頭部は冷液の容器内に入るよう後方に傾けられてもよい。あるいは、液体貯蔵器は、（例えば脊椎損傷の可能性があるケースにおいて）脊椎の安定化を助ける、背部および頚部支持体である。支持体それ自体が中空であり冷たい液体の貯蔵器を含有していてもよく、または支持体は冷水槽の上に懸架された身体支持用プラットフォームであってもよい。例えば、槽は、その上に懸架された身体を受け入れるだけ十分に大きくてもよく、そして、冷却液の供給とともに氷または他の冷たいものが中に置かれてもよい。他の実施例において、貯蔵器は、1〜50リットルの冷液または冷却対象の液体をその中に有する。貯蔵器内の冷液の体積は、臨床状況に応じてさまざまであってもよい。例えば、入院治療以外の状況（例えば救急車内）では小さい体積（1〜20 L）が好ましい可能性があるが、入院治療の状況には大きな体積（例えば20、30、または40 Lより大きい体積）が用いられてもよい。

いくつかの態様において、方法は、易流動性の流体（例えば非霧状の流体）を（例えば複数のカテーテルを通して）患者の気道消化管の中へと送る段階；該流体を（例えば複数のカテーテルのうちの少なくとも1つを通して）患者の気道消化管から取り出す段階；ならびに脳と身体核心部との目標温度勾配（例えば、少なくとも3℃、4℃、5℃、6℃、7℃、8℃、9℃、10℃、11℃、12℃、13℃、もしくは例えば3℃〜25℃、4℃〜12℃、10〜12℃など）および／または脊柱と身体核心部との目標温度勾配（例えば、少なくとも3℃、4℃、5℃、6℃、7℃、8℃、9℃、10℃、11℃、12℃、13℃、もしくは例えば3℃〜25℃、4℃〜12℃、10〜12℃など）に達するまで、該流体を（例えば複数のカテーテルを通して）気道消化管の中へと再循環させる段階を含んでいてもよい。いくつかの態様において、同方法は、脳と身体核心部との目標温度勾配および／または脊柱と身体核心部との目標温度勾配を、少なくとも1時間、少なくとも4時間、少なくとも12時間、少なくとも24時間、および／または1〜12時間にわたって実質的に一定の勾配に保つように構成される。他の態様において、流体は、例えば電解質、抗菌剤、プロピレングリコール、粘膜保護剤など、種々の添加物、および／または流体を高張性にするための添加物などを含んでいてもよい。いくつかの態様において、冷却手技は患者の頭部の外側に対して行われない。

いくつかの態様において、方法は、患者の少なくとも一部を加温するために加温機器を作動させる段階；易流動性の流体（例えば非霧状の流体）を（例えば複数のカテーテルを通して）患者の気道消化管の中へと送る段階；該流体を（例えば複数のカテーテルのうちの少なくとも1つを通して）患者の気道消化管から取り出す段階；ならびに該流体を（例えば複数のカテーテルを通して）患者の気道消化管の中へと再循環させる段階をさらに含んでいてもよい。そのような態様において、加温機器は、例えば加温ブランケット、熱風ブランケット、ウォーターブランケット、および／または加温バルブなどを含んでいてもよい。いくつかの態様において、加温機器は、患者の頭部と接触するか、患者の手のひらと接触するか、患者の足の裏と接触するか、および／または患者の静脈の少なくとも1つに近接するなどのように配置されてもよい。さらに、加温された空気が（例えば複数のカテーテルのうちの少なくとも1つを通して）患者の肺の中へと通されてもよい。

他の態様において、本発明の方法は、患者の脳への血流を減らす段階；易流動性の流体（例えば非霧状の流体）を（例えば複数のカテーテルを通して）患者の気道消化管の中へと送る段階；該流体を（例えば複数のカテーテルのうちの少なくとも1つを通して）患者の気道消化管から取り出す段階；ならびに該流体を（例えば複数のカテーテルを通して）患者の気道消化管の中へと再循環させる段階を含んでいてもよい。患者の脳への血流を減らす段階は、例えば、患者を鎮静させること；患者の血圧を下げること；患者にバルビツレート（例えば、チオペンタール、フェノバルビタール、ペントバルビタール、メトヘキシタールなど）を投与すること；患者にプロポフォールを投与すること；患者にベンゾジアゼピンを投与すること；患者にリドカインを投与すること；患者にエトミデートを投与すること；患者にカフェインを投与すること；患者にアルコールを投与すること；患者に麻薬を投与すること；患者にコカインを投与すること；患者にベータ遮断薬（例えばラベタロール）を投与すること；患者に抗片頭痛薬（例えばトリプタン、エルゴタミンなど）を投与すること、患者にクロニジンを投与すること；および／または患者に血管収縮薬（例えばフェニレフリン）を投与することを含んでいてもよい。他の態様において、患者の脳への血流を減らす段階は、患者の頭部の外側を加温すること；患者の皮膚を加温すること；脳の代謝を減らすこと；血液を脳から離して身体核心部へと迂回させること；頚静脈圧を高めること；および／または一時的な過換気を誘発させることを含んでいてもよい。

いくつかの態様において、本発明の方法は、易流動性の流体（例えば非霧状の流体）を（例えば複数のカテーテルを通して）患者の気道消化管の中へと送る段階；該流体を（例えば複数のカテーテルのうちの少なくとも1つを通して）患者の気道消化管から取り出す段階；患者の脳および患者の身体核心部のうちの少なくとも1つにおける温度をモニターする段階；ならびに目標温度に達するまで、該流体を（例えば複数のカテーテルを通して）患者の気道消化管の中へと再循環させる段階を含む。いくつかの態様において、患者の脳の温度をモニターする段階は、温度センサを含むボルトを患者の脳の中に配置すること；患者に磁気共鳴映像法を実施すること；および／または頚静脈内に温度センサを挿入し、かつ温度センサを脳の近くに位置決めすることを含んでいてもよい。

本明細書はまた、対象の臓器冷却を誘導する方法を行うための複数の機器も開示する。1つの実施例において、冷液中に少なくとも部分的に浸されるように対象の頭部を受け入れかつ保つように頭部レセプタクルが適合され、そして、対象の頭部が後方に傾いて液体容器内に入る状態で対象の頚部を支持するように頚部支持体が適合される。容器は、レセプタクル外部の、冷えた冷却液の液体貯蔵器を含んでいてもよく、またはレセプタクル自体が貯蔵器として機能してもよい。同機器は、貯蔵器から冷たい液体を送達するための流出ポートをさらに含み、この流出ポートには、対象の気道消化管内に置くための1つまたは複数の流出ライン（カテーテルなど）が接続される。液体を、カテーテルを通して気道消化管内へと移動させるため、1つまたは複数のポンプが液体を貯蔵器から引き出してもよい。いくつかの実施例において、1つまたは複数のポンプは、0.1〜10 L/分の冷却液を対象の気道消化管に送達できる。

機器の1つの態様において、液体貯蔵器は少なくとも部分的に頭部レセプタクルと境を接する区画であり、そして、液体を頭部レセプタクルから液体貯蔵器に戻すため、頭部レセプタクルと液体貯蔵器との間でドレーンが連通している。液体貯蔵器は、対象の背部を支持するための、少なくとも部分的に中空な背板であってもよく、そして、背板上に置かれた対象の背部を背板内の冷液が冷却するよう、冷却液を含有する背板は熱伝導性であってもよい。背板は、上部の身体支持表面と、頭部レセプタクル内へと傾斜して頭部レセプタクルの上で身体を支持する、傾斜した頚部傾き誘導表面とを含んでいてもよい。背板の上面は、足に対して胸郭を持ち上げるように上向きに傾斜していてもよく、かつまた、頚部が伸展した状態で頭部がその上に乗るような下向きのスロープ表面を提供するため下向きに傾斜していてもよい。背板の上面は、対象の頚椎のレベルに置かれる頚部支持体をさらに含んでいてもよい。頚部支持体は高さが調節可能であってもよいおよび／またはパッドが当てられてもよい。

本明細書に開示される方法および機器の1つの利点は、例えば救急車内または移動中のストレッチャー上など、病院の外部または病院への搬送中での使用に好適であることである。例えば、車輪付きのストレッチャーは、その上に背板が置かれる身体支持表面、背部支持板から液体用貯蔵器の中へと傾斜する頚部支持板、および頚部支持板によって支えられる頭部支持部材を有する。頭部を貯蔵器内の望ましい高さ（または深さ）に調節するため、頭部支持部材の位置は頚部支持部材に沿って調節可能である。いくつかの態様において、ストレッチャーと縦一列にして貯蔵器を車輪移動できるよう、貯蔵器の下に車輪付き支持体が提供される。

機器のいくつかの態様において、頭部レセプタクルは、底部支持表面、背壁、側壁、および前壁を含み、前壁は対象の頚部を支持するため背壁および側壁より短い。前壁は、対象の頚部を異なる高さで支持するため高さが調節可能であり、かつ、患者保護のためパッドが当てられてもよい。頭部レセプタクルは、貯蔵器として機能する容器によって囲まれる。

本発明のシステムは、対象の気道消化管内に置くためのカテーテル、およびレセプタクルから気道消化管の中へと液体を循環させるためのポンプをさらに含む。

開示される他の態様において、脳は、頭部を体外から直接冷却すること、および脳に送達される血液を冷却することによって冷却される。頭部は、脳を体外から冷却する、循環する冷たい液体の貯蔵器を保持する容器内に置かれてもよい。脳および脳幹の下面を直接冷却し、かつ、頚動脈および椎骨動脈を通過する血液を冷却することによって脳の他のエリアを間接的に冷却するため、鼻腔、口腔、および／または上胸部内に置かれたカテーテルを通して、冷たい液体が上気道内に注入されてもよい。流体が、上気道を冷液で実質的に満たし、次に冷液が鼻および口から流出して、容器内の頭部の周りを循環している冷液の貯蔵器に入るように、十分な体積の冷液が上気道に送達されてもよい。

開示されるいくつかの態様において、上気道を液体で完全に満たすことを助けるため、容器内の頭部は冷液内に完全に沈められ、液体が鼻および口を覆う。

脳を冷却する方法を行うためのいくつかの機器またはシステムは、冷液中に少なくとも部分的に浸されるように対象の頭部を受け入れかつ保つための液体容器、および熱を吸収して脳低温を誘導するための冷液供給源を含む。対象の気道消化管内に挿入してこれらの部位に冷液を直接送達するため、複数の液体送達用カテーテルが、冷液供給源に接続される。液体循環用チューブもまた冷液供給源に接続され、そして、容器内の対象の頭部の周りで冷液を循環させるため容器内に置かれる。容器から液体送達用カテーテルを通して患者内に液体を移動させるため、ポンプが作動可能な様式で機器と関連付けられる。本発明のシステムは、例えば、頭蓋を通して脳の外面を冷却し、鼻咽頭内に送達される冷液を通して脳および脳幹の下面を冷却し、かつ、咽頭および／または食道内に送達される液体を通して、縦隔および頚部の動脈（内頚動脈、椎骨動脈、大脳動脈の近位下方部分、脳の下面の穿通動脈の近位部分など）から脳を灌流する血液を冷却する。

低体温を迅速に誘導できる十分な量および十分な率で脳から熱を伝達させるため、冷液は例えば-30℃〜20℃の温度に保たれてもよい。この目的に好適な液体としては、例えば、パーフルオロカーボン、油、ならびに／または塩、単糖、有機化合物（プロピレングリコールなど）、抗菌剤、粘膜保護剤（例えば抗酸化物、フリーラジカルスカベンジャーなど）、および／もしくは（例えば、特に流体が対象に再灌注されない場合に、カリウム、カルシウムなどが流体浴槽中へと失われることを防ぐために）電解質添加物を含有する、水混合物などがある。

冷液供給源は、好ましくは、上気道（鼻咽頭、中咽頭、下咽頭、および近位気管を含む）を冷液で実質的に満たせるだけの十分な液体を提供する。他の態様において、液体供給源はまた、上部食道、食道全体、および／または胃を実質的に満たすのにも十分である。

本発明の以上および他の目的、特徴、および利点は、添付の図面を参照しながらなされる以下の詳細な説明からさらに明らかになるであろう。

本発明の任意の機器、システム、および方法の任意の態様は、本明細書に説明される任意の要素および／または特徴を、含む（comprise）／含む（include）／含有する／有するのではなく、それらからなるかまたは本質的にそれらからなるのであってもよい。ゆえに、所与の請求項の範囲を、オープンエンドの連結動詞を用いた場合の範囲から変更するため、任意の特許請求項において、「〜からなる」または「本質的に〜からなる」という用語が、前述したオープンエンドの連結動詞の代わりに用いられてもよい。

1つの態様の1つまたは複数の特徴は、本開示または態様の性質によって明白に禁じられるのでない限り、説明または図示されていなくても他の態様に適用され得る。

添付の図面は、限定ではなく例として図示したものである。簡潔さおよび明瞭さのため、所与の構造のすべての特徴が、その構造が描かれているすべての図において常にラベル付けされるとは限らない。同一の参照番号が必ずしも同一の構造を示すわけではない。むしろ、同じ参照番号は、類似の特徴または類似の機能性を備えた特徴を示すために用いられることがあり、同一でない参照番号もこれと同様である。図面は、当業者に理解されるであろう図記号を用いて、本明細書に説明される要素を図示する。図面に示される、本発明の機器（およびそれらの構成要素）、システム、ならびに方法の態様は、少なくともその示される態様について、一律の縮尺で描かれる。

上部気道消化管を通して冷却液を流すために挿入される経鼻カテーテルおよび経口カテーテルの1つの構成を図示した、ヒトの頭部および上部胸郭の断面略側面図である。膨らんだカフを備えた気管内チューブの態様が、近位気管に挿入された状態で示されている。頭部に対して体外から液体流を適用するように構成された、任意の体外カテーテルもまた図示されている。 図1Aと同様の、ヒトの頭部および上部胸郭の断面略側面図であるが、経鼻カテーテルおよび経口カテーテルの別の構成（例えば、カテーテルが食道内への流れを妨げている）を図示している。 経口灌注チューブおよび経鼻灌注チューブ、ならびに冷却液を顔および頭部に向けるように構成された任意の体外灌注チューブの、別の構成を図示した、上部胸郭および頭部の図である。この構成において、灌注チューブは、（頭部および脳のより選択的な冷却を伴わずに）身体の低体温を誘導するため、食道および胃に冷却液を送達するように構成されている。 本明細書に開示される方法、システム、および機器によって誘導される縦隔冷却の維持に役立つ断熱された区画を形成する、縦隔の構造を示している。 冷液容器内に置かれた、仰臥位の対象の頭部を、液体注入および別のチューブ構成（例えば、鼻、口、および上部食道に挿入された再循環用チューブ、ならびに気管に挿入された気管内チューブ）とともに示した部分略側面図である。 対象の頭部、頚部、および胸部の略側面図であり、脳の選択的冷却の際に気道消化管を通した冷液の循環によって冷却され得る血管のいくつかおよび上気道を図示している。 周囲の冷却液貯蔵器を備えた頭部レセプタクルの上面図であり、対象の頭部がレセプタクル内に置かれている。 図5Aの側面図であり、対象の頚部の伸展を図示している。 使用中の機器を示しており、冷却液がレセプタクルを満たしている。 対象の頚部を異なる伸展度で支持するために前壁が調節可能な高さを有する、機器の代替バージョンを示している。 頭部レセプタクルが少なくとも部分的に冷却液で満たされている図5Dの機器を示している。 メッシュネットが、冷却液貯蔵器の上で頭部を支持するレセプタクルを形成し、かつ、液体がそれを通ってレセプタクルから貯蔵器に戻るような浸透性バリアを形成する、頭部レセプタクルのまた別の態様である。 背部支持体および頭部レセプタクルの断面を示した側面図であり、この図において背部支持体は冷却液の貯蔵器として機能している。 図6Aと同様の図であるが、上部胸郭を腰より上に持ち上げるように上向きの傾斜表面を有する背部支持体を示している。 平らな身体支持用プラットフォームが、大きな冷却水槽の中、上、またはやや上方に固定されており、槽中の水を冷却するためその中に氷が浮いている、本発明の機器の別の態様の図である。 ストレッチャーで搬送されている患者を、冷却液貯蔵器としても機能しかつストレッチャーとともに動く頭部レセプタクルとともに示した側面図である。 脳冷却と身体加温とを同時に提供できるシステムについて、脳および身体核心部の温度に影響を及ぼす熱流を示した、ブロック図の1例である。 脳および身体核心部の温度に影響を及ぼす熱流を示した、ブロック図の別の例である。 患者の冷却を達成するために用いられる流体システムを示した、ブロック図の例である。 冷却システムのブロック図の別の例である。 冷却システムのブロック図のまた別の例である。 「ロングカラム（long column）」冷却戦略の1つの構成、およびそれによる流体の流れ場を示した図である。ロングカラム冷却方法は、例えば、より速くかつ／またはより深い冷却を可能にし得る。別の例として、ロングカラム冷却方法は、脳温度と体温との間の定常勾配を他の方法より大きくできかつそれを維持できる可能性がある。詳しく後述するように、いくつかの態様において、カラムの物理的な長さは、手技中に投与される薬剤、麻酔薬、および／または作用物質の所与の投与法に応じて、長くまたは短くされてもよい（例えば、集中的な麻酔薬の投与法が用いられる場合に、カラムの物理的な長さが短くされてもよい）。 患者の温度および灌注の流量などを操作するために用いられる制御システムのブロック図の例である。破線は、情報または電気信号を介したインタラクションを表し、実線は温度および流体のインタラクションを表す。 統合された加温機器が用いられる場合の、患者温度制御システムのブロック図の別の例である。破線は、情報または電気信号を介したインタラクションを表し、実線は温度および流体のインタラクションを表す。 別の患者温度制御システムのブロック図の、また別の例である。 冷却システムの1つの態様を示したブロック図の例である。 （例えば使い捨ての）熱交換器と温度連通状態にある冷却ユニットを示した、ブロック図の例である。 機器と皮膚との境界面の温度に基づいて表面加温機器を制御するように設計された単純なフィードバック制御ループを示した、ブロック図の例である。 図18A〜Cは、本明細書に説明する冷却および温度管理システムとともに使用するための多機能食道カテーテルの1態様の代表的スケッチ、ならびに図18Aの線A-Aに沿った例示的な断面図である。 図19A〜Dは、本明細書に説明する冷却および温度管理システムの特定の態様において用いられる、「ダブルセクション（double section）」バルーン食道カテーテルの1態様の代表的スケッチ、ならびに図19Aの線A-Aに沿った例示的な断面図である。 図20A〜Cは、本明細書に説明する冷却および温度管理システムとともに使用するためのマルチルーメン気管カテーテルの1態様の代表的スケッチ、ならびに図20Aの線A-Aに沿った例示的な断面図である。 図21A〜Dは、本明細書に説明する冷却および温度管理システムの特定の態様において用いられる、「ダブルセクション」バルーン気管カテーテルの1態様の代表的スケッチ、ならびに図21Aの線A-Aに沿った例示的な断面図である。 図22A〜Bは、多機能気管チューブを用いたフラッシング概念の1例、および図22Aの線A-Aに沿った例示的な断面図を示した図である。 再循環式冷却器を備えた1回使い切りの流体路システムの1態様を示した図である。 図23Aのシステムの態様の電気接続図である。 図23Aのシステムを用いた経時的な温度測定の様々なグラフ図である。 図23Aのシステムを用いた経時的な温度測定の様々なグラフ図である。 図24Aは、2つの再循環式冷却器および流量計を含む、本発明のシステムの別の態様を示した図である。図24Bは、図24Aのシステムを用いた経時的な温度測定のグラフ図である。 図25A〜25Bは、別々の流体戻り貯蔵器および流体供給貯蔵器を備えた、本発明のシステムの他の態様を示した図である。

実例的態様の説明
以下の説明は例示的な性質のものであり、いかなる様式においても本発明の範囲、適用性または構成を限定する意図はない。本発明の範囲から逸脱することなく、本明細書に説明される要素の機能およびアレンジメントについて、本明細書に説明される態様に対するさまざまな変更が可能である。

開示される方法の例示的態様の動作は、簡便な提示のため特定の逐次的順序で説明されることがあるが、開示される態様は、開示される特定の逐次的順序以外の動作順序も包含し得ることが理解されるべきである。例えば、逐次的に説明される動作が、一部の場合において再アレンジされるかまたは同時に行われてもよい。さらに、特定の1つの態様または実施例に関連して提供される説明および開示は、その態様または実施例に限定されるわけではなく、その全部または一部が、本明細書に開示される任意の態様または実施例に適用され得る。

本出願および特許請求の範囲において、「1つの（a）」、「1つの（an）」、および「その（the）」という用語は、文脈に別段の明示がない限り、それらが参照する要素の単数形および複数形の両方を含む。

「気道消化管」という用語は、全体で上気道および消化管上部の組織および臓器を構成する、臓器の複合物を指す。本明細書において、気道消化管は、唇および口、舌、鼻、喉、声帯、食道、胃、ならびに／または気管を含み得る。気道消化管は肺を含まない。「気道消化管に液体を導入する」という句は、鼻腔；上気道（鼻腔と口腔および咽頭）；鼻腔、上気道、および食道；もしくは鼻腔、上気道、食道、および胃；またはそれらの任意の組み合わせもしくは副次的組み合わせなど、気道消化管の任意の部分に液体を導入することを含む。

「連結された」という用語は、接続された状態と定義されるが、必ずしも直接的でなくてもよく、かつ、必ずしも機械的でなくてもよい（例えば、電気的、電磁的、物理的、化学的など）。2つのアイテムは、互いに連結され得るのであれば「連結可能」である。文脈に別段の明示的要求がない限り、連結可能なアイテムはまた分断可能でもあり、逆もまたそうである。第一の構造が第二の構造に連結可能である、非限定的な1つの様式は、第二の構造に連結されるように第一の構造が構成されていることである。

「実質的に」という用語は、当業者に理解されるように、大部分は明示されたとおりであるか必ずしも完全にそうではなくてもよい（そして、明示された内容を含む；例えば、実質的に90度は90度を含み、実質的に平行は平行を含む）と定義される。開示される任意の態様において、「実質的に」、「約（approximately）」、および「約（about）」という用語は、明示された内容の「［パーセンテージ］内の」で置換されてもよく、このパーセンテージには、0.1、1、5、および10パーセントが含まれる。

「含む（comprise）」（および「含む（comprises）」、「含む（comprising）」など、その任意の語形）、「有する（have）」（および「有する（has）」、「有する（having）」など、その任意の語形）「含む（include）」（および「含む（includes）」、「含む（including）」など、その任意の語形）、ならびに「含有する（contain）」（および「含有する（contains）」、「含有する（containing）」など、その任意の語形）という用語は、オープンエンドの連結動詞である。したがって、1つまたは複数の要素または特徴を「含む（comprise）」、「有する」、「含む（include）」、または「含有する」機器またはシステムは、それら1つまたは複数の要素または特徴を備えるが、それら要素または特徴のみを備えることに限定されるわけではない。同様に、1つまたは複数の段階を「含む（comprise）」、「有する」、「含む（include）」、または「含有する」方法は、それら1つまたは複数の段階を含むが、それら1つまたは複数の段階のみを含むことに限定されるわけではない。

「第一の」および「第二の」などの用語は、構造または特徴を区別するためのみに用いられるのであり、異なる構造または特徴を特定の順序または量に限定するわけではない。

頚部の「伸展」は、頭部を後方に動かすように頚部を曲げることを指す。

「咽頭」は、口および鼻腔のすぐ後方にあるが、食道、喉頭、および気管より上にある、頚部および喉の部分を指す。咽頭は、解剖学的に、鼻咽頭（鼻腔の後方）、中咽頭（口腔の後方）、および下咽頭または咽頭喉頭部（中咽頭と食道との間）に分けられる。

「低体温」は、身体または臓器の温度が、通常の生理学的な温度より低い状態を指す。「治療的低体温」は、対象に医学的利益をもたらそうとして誘導される低体温を指す。「選択的低体温」の誘導とは、絶対的な選択性を必要とするわけではなく、標的臓器またはエリアの冷却について相対的な選択性が生じてもよい。ゆえに、「選択的低体温」の誘導とは、1つまたは複数の標的臓器において、標的でない臓器より程度が大きいかまたは実質的に程度が大きい低体温を誘導することを指す。例えば、対象の脳または頭部における選択的低体温が、その臓器を灌流する血管の選択的冷却によって誘導されてもよく、かつまた、その臓器に隣接する解剖学的構造の選択的冷却によって誘導されてもよい。選択的低体温は、絶対的に選択性でなくてもよく、他の臓器（または全身）にいくらかの冷却が生じてもよい。特定の実施例において、選択的低体温は、標的臓器（脳など）の温度を、全体的な核心体温の低下より少なくとも10%、25%、50%、または75%多く低下させてもよい。「非選択的低体温」の誘導とは、特定の臓器（脳など）を具体的に標的としない、身体の全体的な冷却を指す。しかし、「非選択的な」冷却の場合でも、特定の臓器にいくらか優先的な冷却が生じてもよい。

「非霧状の」液体は、細かいスプレーにされていない、または霧化されていない液体である。したがって、非霧状の液体は、不連続な液滴ではなく、連続的な液体の流れとして現れる。連続的またはコヒーレントな液体流は、より大きな流量を提供し（その結果として冷却率も大きく）、それは、非霧状であるが場合によっては間欠的な冷却液の導入を気道消化管内に用いることによって達成され得る。

液体の「乱流」は、厳密な層流ではない、撹拌された流れである。乱流は、液体バリアの破壊を助け、層流と比べて熱伝達を増大させる。

「強制流」は、例えば圧力水頭、ポンプ、または残留運動エネルギーによって駆動されて動いている液体など、停滞していないあらゆる流れを意味する。その流れは層流または乱流のいずれかであってもよい。

「上部気道消化管」は、気道消化管の、食道より上の部分を指す。「上気道」は、気管より上の、空気の通路を指し、鼻腔および口腔、ならびに咽頭を含む。

「カテーテルを導入する」ことへの参照は、1つまたは複数のカテーテルを導入することへの参照として理解される。例えば、鼻腔にカテーテルを導入することは、各々の鼻孔にカテーテルを導入し、したがって鼻腔内に2つのカテーテルが存在することを参照する可能性がある。別の例として、鼻腔にカテーテルを導入することは、2つの鼻孔のうちの1つにカテーテルを導入し、したがって鼻腔内に1つのカテーテルが存在することを参照する可能性がある。カテーテルは、器具類、測定用機器、液体流、および／または気体流の通過を可能にするため、複数のルーメンを有していてもよい。

「カテーテル」は、流体および／または気体の通過を可能にするため体腔、管、または脈管内に挿入されるように構成された、中空のチューブを指す。カテーテルは、器具類、測定用機器、液体流、および／または気体流の通過を可能にするため、複数のルーメンを有していてもよいが、必ずしも有していなくてもよい。本出願全体を通して、カテーテルという用語の使用は、シングルルーメンおよびマルチルーメンの両方のカテーテルを含むよう十分に広く解釈されるべきである。

「チューブ」は、概ね中空の円柱を指し、特に、通路として流体を運ぶものを指す。チューブは、カテーテルと同様に、複数のルーメンを有していてもよいが、必ずしも有していなくてもよい。「ライン」は、「チューブ」のように概ね円柱形であってもよいが、必ずしもそうでなくてもよい「チューブ」である。

「ルーメン」は、カテーテル、チューブ、または他のそのような部材の、内部のオープンな空間を指す。

本明細書において、「温度管理キット」は、ベースユニットと、インタフェースキットと、本明細書に説明するような様式で患者の温度を制御するように機能できる任意の関連ソフトウェアとを含むシステムを指す。

「ユーザ」または「ケア提供者」は、患者のケアにあたる人、または本明細書に開示する機器、システム、および／もしくは方法を設定、操作、もしくはその他使用する人を指す。

「再使用可能なベースユニット」は、1人より多い患者で用いられるように意図された、システムの部分を指す。

「インタフェースキット」は、（例えば、患者の身体または体液と接触するという理由などから）1度だけ使用されるように意図された、システムの部分を指す。

「制御ユニット」または「制御システム」は、例えば、望ましい出力を保つこと、患者から測定データを受け取りかつ処理すること、それをユーザのコマンドと比較すること、ならびに目的の温度および／または圧力に達しかつこれを維持するため必要に応じてパワーおよび／または流量を調節することなどのために用いられる、機械的、光学的、または電子的なシステムを指す。例として、制御ユニットまたは制御システムは、ベースユニットの一部であってもよく、かつ、本明細書に説明する手順の一部または全部の実行を担うソフトウェアを含んでいてもよい。

「再使用可能な冷却システム」という用語は、1回使い切りの熱交換器との間でエネルギーを行き来させる構成要素（例えばベースユニットの一部）を指す。再使用可能な冷却システムは、例えば、熱電機器および関連する電子冷却システム、ならびに／または他のヒートポンプ、もしくは冷たい冷却表面を作るための他の手段（吸熱化学反応など）を含んでいてもよい。

「冷却表面」は、1回使い切りの熱交換器と熱的に接触した状態にある、冷却システムの部分を指す。

「連続的な」または「コヒーレントな」と説明される液体流は、密度が典型的なバルク液体の90%以上であることにより、非霧状の流れと区別される。しかし、その流れは、約10秒より大きい時間スケールにおいて間欠的であってもよい。

一般的に、温度管理による神経保護の利益は、特に脳の冷却から生じると考えられているが、一方で、観察される合併症は身体核心部の冷却から生じる。したがって、脳選択的な機器は、一般に、全身用のシステムより好まれる。全身用の非侵襲的な機器は、時に、患者の全身を冷却するのに用いられ、このことは最終的に脳の冷却につながる。しかし、身体の冷却は、肺炎、震え、心拍出量低下、および不整脈など、脳組織冷却による神経保護の利益と相克する合併症をもたらし得ることが一般に認識されている。加えて、全身冷却は、身体の熱質量、固有の代謝熱産生、および防御機構（血管収縮および震えなど）に対処する必要があるため、非常に遅いのが典型的である。全身冷却の冷却速度は、療法の有効性を妨げうるほど遅いことも多い。

本明細書に開示されるのは、組織にダメージを与える可能性がある事象の後に、対象の脳、脊髄、およびより一般的に全身を、組織機能（脳機能など）の温存に役立つ臨床的に有益な温度まで冷却するための、治療用の機器、システム、および方法であり、そのような事象としては、例えば、低酸素症（心停止もしくは呼吸不全の後に生じ得るものなど）、神経血管イベント（脳卒中など）、直接的外傷（閉鎖性頭部損傷もしくは脊髄挫傷）、または周産期損傷（分娩困難など）がある。しかし、本発明の処置は、外傷または他の医学的事象による組織損傷または炎症ダメージのリスクがある、あらゆる人に用いられてもよい。本発明の治療方法は、医療機関への到着前に開始することができるが、病院内での使用にもまた好適である。

本発明の治療方法は、臨床的な必要性に応じて何時間かまたは何日間かにわたって続けられてもよく、かつ、脳または身体を冷却する他の方法とともに用いられてもよい。本発明の治療方法はまた、（脳卒中を処置するための）血栓溶解術または血栓摘除術、および（心停止を処置するための）心肺バイパスなど、同時的治療へのブリッジとして用いられてもよい。心停止の事象において、脳冷却は、自発循環が再確立される前または後に開始されてもよく、さらには、医療機関への到着前に自発循環が再確立されえない場合に開始されてもよい。

本発明の新しい方法のいくつかの態様において、脳は、頭部の直接冷却および脳に送達される血液の冷却という2つの機能的メカニズムによって（別々に、またはこれらとの組み合わせにおいて）冷却されるが、必ずしもそうでなくてもよい。頭部は、その中を冷たい液体が循環する容器内に頭部を完全にまたは部分的に浸すことによって、体外から直接冷却されてもよい。別の例として、頭部は、よく混合された冷たい液体の流れを体外から頭部に適用することによって冷却されてもよい。脳および脳幹の下面の直接冷却は、上気道内（例えば、鼻腔、鼻咽頭、口腔、中咽頭、および／または下咽頭の中）に置かれたカテーテルを用いて上部気道消化管に冷たい液体を注入することによって達成されてもよい。非霧状の冷たい液体を間欠的または連続的に灌注させることにより、鼻咽頭腔、上気道、または気道消化管の有効かつ迅速な内部冷却が生じる。

上部気道消化管および／または頭皮を冷却することにより、脳に送達される血液が、頚部および頭部の動脈を通って流れる際に冷却される。口を通して挿入されそして先端が食道内、例えば食道中央部（またはその近く）に位置決めされたカテーテルを介して、食道内に冷たい液体を送達することによって、任意の追加の冷却が達成される。あるいは、（単一または複数のカテーテルからの）複数のアウトレットポートにより、さらに多くの冷却液を食道内に送達してもよい。食道カテーテルのアウトレットポートは、食道の近位部および／もしくは中央部および／もしくは遠位部、ならびに／または胃に、冷たい液体を送達してもよい。

いくつかの態様において、食道および上気道／気道消化管から循環した冷液は、例えば液体送達用カテーテル（鼻、口、および食道内のカテーテルなど）を通るなどして、口から出て、頭皮の周りの液体と混合し、そして容器から引かれ、任意で冷却されそして任意で容器に戻される。冷却された液体は、頭部レセプタクルの外部の貯蔵器内で冷却および／または保管されてもよい。より詳しく後述する、さらに他の図示された態様において、液体に氷または他の冷たいものを加えることにより、頭部レセプタクルから液体を引かずに、レセプタクル内で液体が冷却されてもよい（例えばレセプタクルが貯蔵器であるなど）。液体が口および鼻から受動的に流出するさらに他の態様において、冷液は、例えば、頭部を支持する液体浸透性ネットを通過するか、または貯蔵器につながったレセプタクル内に流れ込むなど、重力の作用によって冷却用貯蔵器に戻されてもよい。

いくつかの態様において、本発明のシステム、方法、および機器は、対象の頭部を少なくとも部分的に囲む、体外の冷却用貯蔵器、ボックス、および／またはレセプタクルとともに用いられることが有利である可能性があるが、これは必ずしも必要ではない。他の態様において、（例えば、対象の頭部にアクセスしやすくするなどなどのため、）本発明のシステム、方法、および機器を、対象の頭部を少なくとも部分的に囲む貯蔵器、ボックス、および／またはレセプタクルなしで用いることが有利になる可能性もある。同様に、いくつかの態様において、前述のように、手技中に気道消化管内を循環した冷却液が対象の鼻および／または口から受動的に出てくることを許容することが有利である可能性があるが、これも必ずしも必要ではない。詳しくは後述するが、他の態様において、（例えば、本発明のカテーテルのうちの少なくとも1つに連結された陰圧機器（例えば吸引機器）を、そのカテーテルが対象の気道消化管内に配置されている間に用いるなどして、）流体を気道消化管から能動的に取り出すことが有利になる可能性もある。

冷却に用いられる液体の初期温度は、さまざまな温度範囲を含んでいてもよい。例えば、液体の初期温度は-30〜30℃の範囲（例えば-30〜10℃、-20〜10℃など）であってもよい。最適な温度は、身体サイズ、手技のタイプ、および脳／身体核心部の望ましい温度勾配など、さまざまな要因に応じて異なり得る。例えば、冷却に用いられる液体は、30℃未満、10℃未満、および-10℃未満（約-17℃など）などの温度（実質的に固定された温度など）に保たれてもよい。液体は、「流体単回通過」の構成において望ましい温度で熱交換器と熱平衡させるか、レセプタクル／貯蔵器と別個の熱交換器冷却ユニットとの間で液体を循環させ必要に応じて追加の冷液を追加するか、または冷たい物体を液体貯蔵器に追加することによって、実質的に一定な任意の温度（例えば±2℃の範囲内）に保たれてもよい。あるいは、氷（ドライアイスを含む）かまたは望ましい温度の他の冷たい物体を加えることによって、液体の温度が保たれてもよい。

頭皮が冷却液にさらされる態様において、頭皮の表面上で液体の強制流が達成され、これは例えば、冷却対象の液体を常に引き、そして冷却された液体を圧力下で頭部レセプタクル内に（例えば頭部に向けられたチューブなどを通して）再導入することなどによって行われる。しかし、頭部レセプタクル内で液体を撹拌する他の手段もまた用いられてもよい。身体の内部表面上および／または外部表面上の強制流は、不動性の冷液の境界層の深さを減じることによって、熱伝達を向上させる。毛髪は、有効かつ迅速な熱交換を妨げる断熱効果を有するのであれば、除去されてもよい。

冷却方法の1つの構成が図1Aに図示されている。同図は、対象14の身体全体に低体温を広く誘導するのではなく、対象14の頭部12内の脳10を実質的に選択的に冷却する構造に冷却液の流れを送達する灌注カテーテルの留置を略図的に示している。この断面図は（身体の前方から後方に見ていくと）、鼻腔18（図には1つのみが示されている）および鼻咽頭20を含む鼻16を示している。鼻腔18の底壁は口蓋によって規定され、口蓋は、前方の硬口蓋22と後方の軟口蓋24とに分けられる。口26は口腔28の入り口を規定し、口腔28は後方の中咽頭30に続く。中咽頭30の下方には、前方の境界が喉頭蓋34により規定された下咽頭32があり、下咽頭32の下方は、前方の気管36および後方の食道38へと続く。

図示されている態様において、脳の標的冷却は、例えば、上気道（例えば気管および食道のレベルより上）を通って循環し、かつ、鼻腔18、口腔28、鼻咽頭20、中咽頭30、および下咽頭32を含む、連続的またはコヒーレントな液体流を導入することなどによって達成される。図1Aは、経鼻カテーテル40を対象14の鼻腔に、そして経口カテーテル42を口腔に導入することによって、この連続的な流れをどのように提供するかという実施例を示している。第一および第二の経鼻カテーテル40（図1Aには1つのみが示されている）は、鼻16の各鼻孔に挿入され、そして、遠位の送達用開口先端44が硬口蓋22の上の鼻腔内に位置決めされるまで進められる（あるいは、送達用開口先端44は、硬口蓋22、軟口蓋24、または鼻咽頭20の上に位置決めされてもよい）。経口カテーテル42も同様に口腔24に挿入され、送達用開口先端46は、例えば、軟口蓋24をわずかに越えかつその下に来るまで進められ、そして中咽頭32内（またはその近く）に位置決めされる。しかし、他の態様において、経口カテーテル42は軟口蓋24より前に（例えば、送達用開口先端46が中咽頭32に向けられるなどのように）位置決めされてもよい。肺を上気道および気道消化管から隔離するのを助けるため、口26および下咽頭32を通して気管36に挿入された気管内チューブ48が図示されている。任意の可膨張性の末端カフ50が、気管36の管腔を塞いだ拡張状態で図示されている。

食道用であれ、気管用であれ、または他のものであれ、可膨張性カフ（バルーン）を気体（例えば空気）および／または液体（例えば水）で膨らませてもよい。いくつかの態様において、その気体および／または液体は、可膨張性カフが接触している組織の冷却を補助するため（例えば、脳に流れる血液を冷却するなどのため）、望ましい温度まで冷やされてもよい。他の態様において、その気体および／または液体は、例えば周囲組織との接触／インタフェースを向上させるなどのため、望ましい温度まで（例えば灌注流体に対して）加温されてもよい。流体によるカフの膨張は、対象の上気道内の冷却用流体とカフとをあらかじめ熱平衡させる（例えば、カフの収縮を防ぐおよび／またはなくす）という追加の利点を有する可能性がある。

可膨張性カフは、十分な外向きの力に応答して伸びるように構成された任意の生体適合性材料を含んでいてもよい。そのような材料は、（例えば、カテーテルを通って口および／または鼻に入る水がカフを越えて移動することを実質的に防ぐように）実質的に流体タイトなシールを気道消化管とともに形成することによって、気道消化管の一部（例えば気管組織／食道組織）からの十分な内向きの力の印加にカフが応答するように、さらに構成されていてもよい。可膨張性カフの作成に用いられる材料の厚さは、多数の要因に応じて異なっていてもよく、そのような要因としては例えば、カフが伸びる望ましい力の大きさ、気道消化管組織と接触しているときのカフの順応性、カフの望ましい強度、所与の手技、および気道消化管内のカフの望ましい位置などがある。

さらに、可膨張性カフは、第一のバルーンの内部の第一の開口室と、第一のバルーンの外面および第二のバルーンの内面により規定される第二の開口室とを有する、ダブルバルーン構造を含んでいてもよい。ダブルバルーン構造の第一のおよび第二の開口室は、同じ物質または異なる物質で満たされてもよい。

可膨張性カフはまた、カフに関する情報（例えば圧力、温度、体積など）、および／またはカフが接触している組織に関する情報（例えば温度）を測定するように構成された、さまざまな測定用機器（詳しくは後述）も含んでいてよい。

図示されているカテーテル40、42、48は、シングルルーメンまたはマルチルーメンのカテーテルであってもよい。カテーテル40および42の口径は、連続的またはコヒーレントな冷却液カラムの流れがカテーテルを通りそしてそれぞれ開口先端44および46から出て、上気道を実質的に満たすコヒーレントな液体流を確立することを許容するような、十分なサイズである。図1Aには、任意の1つまたは複数の前頭-側頭-頭頂用カテーテル52が、冷却液の強制流を頭部12の前部、例えば頭部の前頭-頭頂部（例えば額または側頭部）に向けるように位置決めされた状態で、略図的に示されている。任意の1つまたは複数の後頭用カテーテル54もまた、冷却液の強制流を頭部12の後部、例えば頭部12の後頭部に向けるように置かれていてもよい。カテーテル52の開口先端56は、頭部表面の1〜5 cm以内に配向され、カテーテル54の開口先端58も同様に、頭部表面の1〜5 cm以内に置かれる。

図1Aの略図には示されていないが、カテーテルの各々は、カテーテルを通した液体導入のため、作動可能な状態で液体供給源に接続できるように適合される。カテーテル40、42、52、54は、脳を目標温度（例えば33℃以下）まで下げるか、または設定された時間内に温度を目標分の変化だけ下げる（例えば30分以内に5℃下げる）のに十分な温度の冷却液の、十分な供給源に接続できるように適合される。気管内チューブ48は、ベンチレータ、または肺の機械換気のため圧力下で導入できる呼吸用気体の他の供給源（図には示していない）に、作動可能な状態で接続できるように適合される。図のカテーテルは、カテーテルから気道消化管内に液体を排出するために開口端を有するものとして示されているが、液体が先端から排出されるのではなく（または先端からの排出に加えて）カテーテルの側方から排出されるように、カテーテルの遠位5〜10 cmに複数の横穴が設けられていてもよい。側方からの排出は、気道消化管内に、よく混合された流れを作り出すのに役立つ可能性がある。

図1Aに矢印で示されているように、冷却液は、チューブ40、42、52、54のそれぞれ先端44、46、56、58を通って導入される。冷却液は、上気道／気道消化管（例えば、食道および気管のレベルより上）を通って循環して、上気道を少なくとも部分的に冷却液で満たし、そして、冷却液と、上部気道消化管／気道の露出表面との間に実質的な接触を生じさせる。いくつかの態様において、上気道および上部気道消化管は冷却液で実質的に満たされる。

上部気道消化管の表面の多くは不規則であり（例えば、血管が豊富な鼻甲介部など）、気道の不規則表面に沿って移動する液体流は、気道を冷却するためのすぐれた熱交換を提供する可能性がある。上部気道消化管の限られた空間内に導入され、そしてカテーテルまたはチューブの外側で気道を通って戻ってくる大きな液体流によってもたらされる混合は、それ自体が、循環する液体が口および鼻に向かって移動する際に、断熱エリアをさらに壊す。いくつかの態様において、液体の冷却効果を連続的に補充するため、新しい冷却液が上気道内へと移動する際に、液体は受動的に口および鼻から出てくる。

図1Bに、図1Aに図示したシステムおよび方法の別の構成を示す。似た部品には図1Aと似た参照番号が付されているが、これは簡潔にするためのものであり、限定的なものではない。図1Bに示した態様において、口26を通り食道38内へと食道チューブ60が追加的に挿入されてもよい。食道チューブ60は遠位バルーン62を有し、バルーン62は、流体がバルーン62を越えて移動することを実質的に防ぐため、食道38の近位部または中央部において膨らませた状態で示されている。加えて、食道チューブ60は、食道チューブ60のルーメンを通して液体の流れを導入するため、冷却液の供給源（図には示していない）に作動可能な状態で接続されていてもよく、この液体流れが側方ポート64を通って出ることにより、上気道を通って循環する冷却液の追加の供給源として機能する。

図1Aおよび図1Bについて説明した冷却の方法は、頭部および脳の冷却が身体の他の部分の冷却より速く進むという点において、これら構造の「選択的な」冷却の例である。ただし、特定の量の非選択的冷却もまた生じてもよい。

図2Aは、脳を特に標的にはせずに対象の身体を全体的に冷却することによって、対象70において非選択的低体温を誘導するための、比較的非選択的な冷却方法の実施例を図示している。図2Aは、対象の頭部74内の脳72を略図的に示している。2つの肺のうちの1つ76が対象70の胸部内に図示されており、心臓78の位置も示されている。対象の鼻腔80および口腔82は、食道84および胃86、ならびに肺76と連通する気管87と連通している。この図に示す態様において、鼻腔80にはチューブが置かれていないが、気管内チューブ88が気管87内に位置決めされており、任意の膨らんだカフ90が、上部気道消化管内の冷却液流から肺を隔離している。しかし、他の態様において、チューブが鼻腔80内にのみ、または口腔82内に置かれた1つまたは複数のチューブと組み合わせて置かれてもよく、例えば、1つまたは複数のチューブが、（例えばより大きな冷却効果を達成するなどのために）口腔、食道、および／または気管内に配置されてもよい。この図に示す態様において、食道および胃は3つの食道チューブ、すなわち、単一のアウトレット（例えば開口端）が上部食道内に位置決めされた上部食道冷却用チューブ92、単一のアウトレット（例えば開口端）が食道中央部に位置決めされた食道中央部冷却用チューブ94、および胃を冷却するため単一のアウトレット（例えば開口端）が胃内に位置決めされた胃チューブ96によって冷却される。この実施例において3つのチューブが図示されているが、代替として、複数のアウトレットポートを備えた単一のマルチルーメンチューブが用いられてもよい。前述したように、流れの混合を増大させるため、開口端の代わりに側方ポートもまた用いられてもよい。

冷液が胃および食道から戻る際に、主として食道および胃に冷却を提供するため、冷却液は、3つすべてのチューブを通して導入され、そして消化管の異なるレベルに送達されてもよい。胃内の冷液は胃粘膜ひだに接触し、このことは、血液との熱交換が生じ得る表面積を大きく増大させる。食道および胃内の冷却液はまた、下大静脈98、上大静脈（図には示していない）、下行大動脈100、および大動脈弓102と解剖学的に非常に接近し、これにより、血液が身体を通って移動する際、特に縦隔の構造を通って移動する際に、これら血管内の血液を冷却する。

図2Aは食道および胃に挿入されたチューブのみを示しているが、側方ポートによって、または気道消化管を通って口および鼻に行く冷液の逆流によって、気道消化管全体の冷却が生じ得ることが理解されるであろう。加えて、気道消化管を通る冷却液流をさらに増大させるため、図1Aのように、口および鼻に灌注カテーテルが挿入されてもよい。

液体の強制流を対象の頭部に体外から適用するため、任意で、体外液体適用チューブ104および106が位置決めされてもよい。チューブ104は、頭部の前頭エリア（例えば額）に対して液体を流すように位置決めされ、チューブ106は、後頭部に対して液体を流すように位置決めされる。

図2Bは、縦隔が、いくらか隔離された解剖学的な区画であり、したがって食道チューブを通して導入された液体の冷却効果を保持できることを図示している。縦隔は、心臓、心臓の大血管、食道、および気管を含有しており、かつ、側方は空気で満たされた肺によって、下方は胃によって、隔離されている。

心拍出量の全量が縦隔の静脈を通過する。体内からの縦隔冷却は、外鼻孔から幽門まで（肺を除く）、気道消化管の実質的にすべてを冷却することによって達成され得る。縦隔は、肺、喉頭、および胃によって、身体の残りの部分からの熱と隔離されている。縦隔の側面は、質量が小さくかつ通常の換気機能によって冷たく保たれている肺と境界を接している。縦隔の下面は、胃の冷却によって冷却され得る。縦隔の上面、例えば頚部は、上気道の冷却によって冷却され得る。縦隔が隔離されていることにより、腹部内で大静脈を同様に冷却する場合と比べて、より効率的に大静脈内の静脈血を冷却することが可能になる。腹部内で大静脈の冷却を試みた場合は、周囲組織からの熱もまた大静脈に送達され、これが冷却を大きく妨げる可能性がある。

図3に、選択的冷却方法を行うための別の脳冷却機器110の実施例を示す。この実施例において、容器112は、仰臥位にある（顔が上を向いている）対象116の頭部114を少なくとも部分的に囲っている。頭部114は部分的にまたは完全に冷液118に浸されていてもよいが、図の態様では、頭部および顔が完全に浸されている。この図に示す態様において、容器112は、中実で平らな底壁120、中実で直立した3つの側壁122（図1には1つのみが示されている）、および開口上面124を有する、長方形または正方形のボックスである。側壁122は、液密なシールによって底壁120に接続されている。側壁122の各々はまた、隣接する側壁122とも、液密なシールによって接続されている。側壁122の1つ（例えば側壁126）は、対象の頭部および／または頚部を受け入れるように構成されていてもよい。底壁120ならびに側壁122および126は、シームレスな単一ピースの成形プラスチックなどのように、例えば連続的な材料から作られていてもよい。開口上面124は、顔全体へのアクセスを提供できる十分な大きさの正方形または長方形の開口部を規定する。直立した側壁126は、頭部および／または頚部を受け入れる開口部を規定し、この開口部は、容器112からの液体の流出を防ぐための（かつ例えば、調節可能な様式で対象の頚部を収容するようにサイズ決定された）、輪状の可撓性シール128を含有する。例えば再循環ポンプによって液体を容器に再循環できるように（再循環用の管材料は図には示されていない）、シールを通ってあふれた液体を回収するため、側壁126の底縁に沿って越流トラフ130が延在してもよい。例えば、容器の寸法は、成人用のボックスについて長さ、幅、および高さが約25〜50 cm、乳児用のボックスについてすべての辺が10〜25 cmであってもよい。

冷液118の貯蔵器は容器112を実質的に満たしてもよい。ボックス内の液体は上面液位132を有し、図示した態様において、この液位132は、頭部114が液位132より下の液体中に完全に浸るように、ボックスの上縁から2〜10 cm以内にある。液体がこの液位にあると、対象116の鼻134および口136は両方とも液体で完全に覆われ、後述するように、上気道は、気道の中へとポンプ送りされる液体によって能動的に満たされるのに加えて、容器からの液体によって受動的にも満たされ得る。したがって、頭部周囲および上気道内のエリアは、実質的にとぎれない冷却液の連続体となることができ、これにより、液体の連続体と接触する解剖学的構造との熱交換を確立できる。他の態様において、前述したように、上面液位132は、口136および／または鼻134が冷液118中に完全には浸らないような液位を含んでいてもよい。そのような態様においても、頭部114が冷液118によって受動的に冷却されてもよく、そして、後述するように、上気道は気道の中へとポンプ送りされる液体によって能動的に満たされてもよい。

図3に示す態様において、機器110は、容器112内の液体の温度を制御するように構成されていてもよい。機器110は、容器内の液体の温度の制御を可能にするさまざまな様式に構成されていてもよく、例えば、容器112を冷蔵ユニットと同様に構成するか、冷たい物体（氷など）を液体に加えるか、および／または吸熱化学反応（硝酸アンモニウムを水に溶解するなど）を容器の壁の中で用いて壁を冷却するなどしてもよい。この図に示す態様において、容器112内の液体は、容器から熱交換器144へと液体をポンプ送りすることによって、容器の外部で熱交換器144において冷却され、そしてポンプ送りによって容器に戻される。熱交換器は、円筒多管式熱交換器、プレート式熱交換器、再生式熱交換器、断熱ホイール式熱交換器、流体式熱交換器、または動的スクレープドサーフェイス熱交換器など、任意のタイプのものであってよい。そのような機器に関する追加の情報は、例えば、Sadik Kakac and Hongtan Liu Heat Exchangers: Selection, Rating and Thermal Design, 2nd Edition, CRC Press (2002) (ISBN 0849309026) などにおいて容易に入手可能である。

図3は、容器112から液体ポンプ142まで延在する取込みコンジット140もさらに示している。ポンプ142は熱交換器144に連結される。熱交換器144からアウトレットコンジット146が延在し、複数のカテーテル接続用アウトレットを提供する細長の分配コンジット148と連通する。図示した態様は単一のポンプを示しているが、1つより多いポンプが用いられてもよい。ポンプはまた、手動で作動させてもよく（例えば、ポンプハンドルを手動で回転または往復運動させるなど）、または非手動で作動させてもよい（例えば、電気作動式のポンプを作動させるなど）。

さまざまな長さの液体循環用コンジットが分配コンジット148上のアウトレットに接続され、そして容器112の開口上面124を通って延在する。そのうち4つは、頭皮および顔に液体流を送達してもよい、液体循環用チューブ150、152、154、156である。チューブ150および156は、液体を深く再循環させるため、実質的に容器112の底まで延在する。チューブ152および154は、容器内の液体のさらなる再循環を提供するため、容器112の上部まで延在する。別の液体循環用コンジットは、対象の鼻腔160に冷液を送達するための、第一の液体送達用カテーテル158である。第一の液体送達用カテーテル158は、分配コンジット148から鼻腔160内の約3〜6 cmの距離まで延在し、そしてカテーテル158のアウトレットが鼻咽頭161に（またはその近くに）向けられるような十分な長さであれば、任意の長さであってよい。別のコンジットは、対象の口腔164に冷液を送達するための、第二の液体送達用カテーテル162である。カテーテル162は、口腔164内の約6〜12 cmの距離まで延在し、そしてカテーテル162のアウトレットが中咽頭168に（またはその近くに）向けられるような十分な長さであれば、任意の長さであってよい。

この図に示す態様において、機器110は、経鼻胃チューブと同様に構成された第三の液体送達用カテーテル166をさらに含む。カテーテル166は分配コンジット148から延在し、そして、口腔164、中咽頭168、下咽頭170を通って食道172内まで延在するのに十分な任意の長さ（例えば、口136から25〜30 cm）を含んでいてよい。カテーテル166は、選択的に膨張可能なバルーン先端174を備えたマルチルーメンカテーテルであってもよく、膨張は例えば、ルーメンの1つを通してバルーン先端174に空気を導入する加圧空気供給源（例えばシリンジなど（図には示していない））を用いて行われてもよい。カテーテル166の別のルーメンには、（例えば、側方ポート176が食道近位部内に冷液を送達できるようにするため、）分配コンジット148と流体連通状態にある側方ポート176が開いている。バルーン先端174を膨らませたとき、食道172に送達される液体がバルーン先端174を越えて胃腸管遠位部（胃など）に流入せず、代わりに、上気道を通る近位方向に移動できるように、側方ポート176はバルーン先端174よりも近位側にある。

機器110はまた、換気の供給源（図には示していない）に連結できるように構成された従来式の連結用カラー182を有する、マルチルーメン気管内チューブ180も含んでいてよい。好適な換気供給源としては、酸素を含んだ非毒性の流体（気体など）を導入できるように構成された任意の機器などがある。そのような供給源の例としては、チューブ180の一次ルーメンと連通した、手動式の換気用バッグまたは機械式のベンチレータなどがある。チューブ180の一次ルーメンは下気道および肺と流体連通状態にある。気管内チューブ180は、チューブを気管186内の所定の位置に固定し、チューブ180と気管壁との間に有効なシールを提供し（これにより例えば換気の効率を向上させ）、かつ、上気道から下気道および肺に液体が入ることを実質的に防ぐため、チューブ180の二次ルーメンを通して流体（例えば、シリンジからの気体などの加圧気体）を導入することによって（例えば挿入後に）選択的に膨張できる、従来式の遠位カフ184を含む。

図3に示されている気管内チューブ180の態様はカフ184を含んでいるが、気道を実質的にシールするためにカフは必ずしも必要ではない。例えば、小柄なまたは小児の対象において、気管内チューブ自体が、チューブ180と気管186の壁との間の液体の通過を有効に妨げるのに十分な大きさである可能性がある。さらに他の態様において、気管内チューブ180は、患者の舌が冷却手技に干渉するのを防ぐように構成されていてもよい。図示した態様において（図3）、カフ184よりも近位側のチューブ180の側方に吸引ポート188が置かれている。ポート188は、チューブ180の三次ルーメンと連通し、かつ気管から液体を引くように構成された陰圧源（図には示していない）に連結される（例えば接続される）。取り出された液体は、容器112内の、液体118の貯蔵器内に再循環されてもよい。

使用において、脳冷却を必要とする対象116の頭部114は、可撓性シール128を通して頭部114を挿入することによって、容器112内に置かれる。耐液性シールを増強するため、頚部周囲の連続リングとなるように、濃い耐液性の乳濁液またはゲル（ワセリンなど）が体外に塗布されてもよい。耐液性の柔らかい発泡ストリップもまた頚部周囲に置かれてもよく、そして望ましい厚さになるように重ねられてもよい。可撓性シール128は、頚部を通る動脈または静脈の血流を妨げずに、実質的に液密なシールを提供するように構成されていてもよい。いくつかの態様において、容器112からの液体の損失に対する追加のバリアを提供するため、容器112内の頭部114の周りにプラスチック製ライナー（図には示していない）もまた置かれてもよい。

頭部114から周囲の冷液118への体外的な熱損失の伝導性を向上させるため、任意で、例えば毛髪を切るかまたは頭部を剃るなどによって毛髪を除去することにより、脳冷却手技のために対象116を準備してもよい。対象に意識がある場合は、意識レベルを下げるおよび／または一過性の記憶消失を誘導するため、鎮静もまた行われてもよい（例えばベンゾジアゼピンまたは麻薬を静脈内投与するなど）。対象の頭部114が容器112内に位置決めされた後は、容器112の開口上面124が容器内部へのアクセスを提供する。深部循環用のチューブ150および156が、そのアウトレットが底壁120の近くになるように、頭部114の周りに位置決めされてもよい。表面循環用のチューブ152および154が、チューブ152および154のアウトレットが対象116に（例えば顔および頭皮に）向けられるように、頭部114の上に位置決めされてもよい。カテーテル158は、従来の様式で潤滑剤が適用されてもよく、そして、カテーテル158のアウトレットが鼻咽頭161（またはその近く）に向けられるように、鼻孔を通して鼻腔160内に（例えば、3〜6 cm、またはカテーテル158の先端が、鼻甲介粘膜の血管性表面に隣接し（またはこれの近くになり）、かつ、大脳皮質の下面を支持する篩骨篩板の近くになるように）挿入されてもよい。食道カテーテル166が、口を通して食道172の近位部内に（例えば25〜30 cm）挿入される。食道カテーテル166が適切に位置決めされた後に、カフ174を膨らませてもよい。さらに、気管内チューブ180が気管186内に挿入されてもよく、そしてカフ184を膨らませてもよい。気管186から流体を取り出すことができるように、気管内チューブ180の三次ルーメンが陰圧源（例えば吸引機器）に接続される。

望ましい温度まであらかじめ冷却された液体が、液位132が望ましいレベルに達するまで（例えば取込みコンジット140の取込みレベルより上など）、容器112内に導入される。ポンプ142を作動させることによって液体が循環されてもよい。ポンプ142は、容器112からコンジット140を通り熱交換器144内へと液体を取り出すように構成される。ポンプ142は、液体を、圧力下（例えば20〜60 cm H₂O）で熱交換器144に渡してもよい。液体は次に、熱交換器144を出て、アウトレットコンジット146を通り、そして分配コンジット148に入る。液体は次に、アウトレット、および容器112につながった各コンジットの間で分配される。循環用チューブ150、152、154、および156を通して冷液を導入することによって、容器112内の頭部の周りに強制流が誘導されてもよい。この流れは、頭部および／または顔の表面からの熱伝達を強める可能性がある。

ポンプ142はまた、冷液を、チューブ158を通って鼻腔内に、チューブ162を通って口腔内に、そしてチューブ166を通りポート176を出て食道近位部にも循環させる。チューブを通って導入された液体は、容器112から受動的に入った冷液と混ざり、これにより、頭部114周囲の冷液貯蔵器とともに実質的にとぎれない液体連続体となった冷液で、上気道を実質的に満たす。上気道から頭部周囲の液体貯蔵器へ、そしてまた上気道内へと、液体の連続的な再循環が生じる。液体はまた、脳を望ましい治療温度まで迅速に冷却できる望ましい温度を保つように、連続的に冷却されてもよい。

先に言及したように、対象の頚部は、容器の1つの壁の開口部内に置かれる。この開口部には、液密シールの増強を助けるため、頚部を外接して囲む円周形の可撓性シーリング材料などの、シーリング手段が提供される。頚部周囲の液密シールは、頚部周囲の連続リングとなるように皮膚に塗布される、濃い耐液性の乳濁液またはゲル（ワセリンなど）を含んでいてもよい。耐液性の柔らかい発泡ストリップが頚部の全周の周りに（例えばゲルの上に）置かれてもよく、そして望ましい厚さになるように重ねられてもよい。最後に、頚部の動脈または静脈の血流を妨げずに、実質的に液密なシールを提供できる十分な圧力まで、頚部の周りで可撓性シーリング材料が締められてもよい。

1つの態様において、頚部を受け入れる開口部は、容器112の側壁126における「U」字型の開口部であり、「U」の幅は頚部より広い。開口部の内縁には、耐液性の可撓性材料（ゴムまたはビニールなど）が取り付けられる。この欠損部の下面から少なくとも2インチの自由材料が延在し、そして、この欠損部の各側面から、開口部のもう一方の側まで実質的に延在するだけの十分な材料が延在する。頚部周囲のシールを仕上げるため、頚部前面の上の余った材料が、締め付け機器（クリップなど）によって一緒に保持されてもよい。両側からの余った材料は（もしあれば）、一時的に一緒に締め付けられる（例えばクリップ留めされる）前に、互いの周囲に巻きつけられてもよい。

図4は、本発明において、本明細書の説明のように冷液で満たされ得る上気道に対応するエリアを、斜線で示している。上気道は、鼻腔、鼻咽頭、口腔、中咽頭、および下咽頭を含む。上気道は咽頭の壁によって規定され、咽頭の壁は、いずれの側においても、その側面が、脳を灌流する主要血管と密接に関連している。図4に示すように、これらの血管は、前大脳動脈（図には示していない）および中大脳動脈206に血液を供給する、総頚動脈202および内頚動脈204を含む。上気道と解剖学的に密接に関連している別の血管として、鎖骨下動脈の分枝であり、椎骨脳底系に血液を供給する脳底動脈210を形成する、椎骨動脈208もある。頚部の動脈を通って流れる血液は、上気道を満たした冷液との密接な関連によって、熱伝達によって冷却することができ、そして、この冷却された血液は、脳を灌流する際に脳の温度を迅速に下げることができる。

食道近位部では、冷液が、総頚動脈202を含む、縦隔および頚部下部の構造とより密接に接触するので、食道近位部に冷液を導入することによって、脳を灌流する血液をさらに冷却することができる。

この新規の療法において、冷たい液体の流れが食道内にあり、かつ、循環する冷たい液体で満たされた上気道と近接している総頚動脈および内頚動脈の長さ全体にわたって連続しているのであれば、血液の冷却は大動脈弓で始まる可能性がある。後方の循環（椎骨動脈および脳底動脈）もまた冷却される可能性がある。冷却は、軟部組織および骨の薄い層によって上気道から分けられているウィリス輪中でも、それ自体で続く可能性がある。多くのケースにおいて、頚動脈の総血流は約0.8 L/分である。この血液は、食道および上気道を満たせる十分な冷たい液体を送達して、動脈周囲組織の温度を十分に大きくかつ／または迅速に低下させることによって、冷却される。血液は心臓から脳まで非常に迅速に移動し、周囲組織と接触している時間は多くない。鼻をベースとする選択的冷却戦略は、血液が心臓から脳まで通過する際に周囲の冷たい組織と熱平衡できるだけの十分な時間を提供しない。鼻、咽頭、および食道を灌注することにより、血液が熱平衡できる、冷たい組織の長い冷却カラムが作られ、これにより、動脈血の熱平衡および冷却の程度がより大きくなる。頭皮および上気道の直接冷却は、血行性の冷却を補足できるが、脳の表面温度が脳深部の温度より低いという脳内の温度勾配ももたらす。この温度勾配は、流れる血液によって相殺される。なぜならば、大脳動脈は、冷えた血液を脳深部の構造に送達する前に、比較的冷えている脳の表面に沿って長い距離を走行するからである。

本明細書に開示される方法を用いることにより、全身または身体の大きな部分を冷却することによる有害な生理学的および医学的結果、または技術的困難を伴わずに、頭部および／または脳の集中的または隔離的な冷却が達成される。脳冷却は、脳へのダメージを回避するための十分な時間にわたって、連続的または間欠的に適用されてもよく、そしてこの時間は、分単位、時間単位、日単位、または週単位にわたっていてもよい。いくつかの態様において、冷却は、 少なくとも3時間、少なくとも4時間、少なくとも8時間、少なくとも12時間、少なくとも24時間、少なくとも48時間、少なくとも1週間、またはそれ以上長く続く。冷却が続けられる持続時間は、患者の状態および医療従事者の臨床判断によって決定される。冷液の温度は、治療上の必要に応じて、経時的に変更されてもよい。例えば、迅速な脳冷却を誘導し、かつ、脳浮腫の進展、有害な代謝変化、または再灌流傷害を防ぐため、液体は当初、10℃以下（例えば0℃未満）まで冷却されてもよい。最初の数時間または数日間の使用後に、軟部組織への低体温ダメージのリスクが少ない脳冷却を行うため、液体の温度が例えば20〜30℃まで上昇されてもよい。

他の多くの先行技術の低体温処置によるヒトの実験では、3〜5時間で脳冷却が生じることが示されているのに対し、この方法では、例えば、推定5〜15分で脳冷却が生じる。処置開始を速め、かつ、病態発生後に目的温度に達するまでの経過時間を短縮するため、治療は現場で（病院内環境以外で）開始されてもよい。本発明の機器、システム、および方法は、カテーテル留置および気管内チューブ挿管の能力など、基本的な救急医療スキルのみを有する人にも使用できる。本発明の方法が簡潔であることは、広範な臨床状況において処置を迅速に適用することも可能にする。冷液は、必ずしも必要ではないが、従来のヒト研究および大多数の動物研究で用いられている氷水より大幅に冷たくてもよく、このことは、より深くかつより迅速な脳冷却を促す大きな温度勾配を提供する。

頭皮、上気道、および脳の血液冷却を組み合わせることにより、迅速かつ有効な脳冷却がもたらされる。本発明の方法が特に有効である理由は、任意で、循環する冷たい液体の共通プールを用いてこれら構造のすべてを冷却してもよいからである。血液が循環しているほうが冷却がさらに速くなると考えられるが、積極的に局所を冷却するというこの方法は、たとえ自発循環がない場合でも、脳を迅速に冷却するのに有効であると考えられる。本明細書に開示する方法はまた、より深いレベルの低体温の達成も可能にし、このことは、「仮死状態」により得られうる利益の達成を助ける可能性がある。この処置はまた、現場で自発循環の再開が得られない症例においてさえも、生命および神経系機能を救助できる可能性を残す。適切な設備を備えた医療機関への到着後は、心肺バイパスを用いて全身および脳の血流を再開でき、一方で、自発循環を再開および維持させるための、より積極的かつ時間を要する試みも行える。脳が冷却されていれば、循環の再開が大幅に遅れた場合であっても、より大きな神経学的回復を達成できる可能性がある。

必ずしも必要ではないものの、頭部周囲の冷液循環もまた有効となり得る。局所低体温処置から頭皮を機能的に隔離する要因としては、頭髪、境界層効果、ならびに冷却ヘルメットと頭皮との間の物質および空気の層などがある。頭皮構造と循環する液体との直接接触は、これらの問題の回避に役立つ。

脳の下面の直接冷却は、骨および軟部組織による保護層がより薄いことから、頭皮の冷却より迅速に生じると考えられる。上気道と脳との間の骨は、厚さが頭皮の骨の約半分であり、軟部組織層は厚さが頭皮の1/4である。

選択的冷却または非選択的冷却で用いるのに好適な機器のさらなる実施例を図5A〜5Cに示す。同機器は、長方形のベース222、長方形の後壁224、対向する2つの側壁226、および前壁228を有する、頭部冷却用ボックス220である。壁224および226の各々は、図5A〜5Cのように対象の頭部が伸展して傾いている場合でも、ボックス内の頭部230より上まで延在するよう、十分に高い。しかし、前壁228は、対象の頚部を受け入れるための切欠き支持部232（図5A）を有する。

ボックス220の外壁から離れた位置に、かつ外壁と平行して、頭部レセプタクル234を形成する1セットの内壁があり、頭部レセプタクル234は、 図5A〜5Cに示されているように、対象の頚部が支持部232に乗った状態で、頭部230を受け入れられるだけ十分に大きい。対象を通して循環させかつ体外から頭皮に適用できるだけの十分量の冷液を保管するため、頭部レセプタクルとボックスの外壁との間に、レセプタクル234を部分的または完全に囲む貯蔵器238が形成される。貯蔵器238は、レセプタクル234の後方および下方に延在し、そして、ドレーン240、242、および244を形成する1つまたは複数の開口部を介して、レセプタクル234と連通する。図示されている態様において、ドレーン240はレセプタクル234の後壁に、ドレーン242は底壁に、そしてドレーン244は前壁にある。上部ポート246がボックス220の最上部近くで後壁224を通って延在し、下部ポート248がボックス220のベース222近くで後壁224を通って延在する。

使用において、処置を要する対象の頭部230は、頚部が切欠き部232内にあり、かつ頭部が後方に傾いて伸展した状態で、ボックス220内に置かれてもよい。大量の冷液を提供するように冷液が貯蔵器238内に導入され、その冷液は次に、前述のように、灌注カテーテル（図には示していない）を通して対象の気道消化管の中へと循環されてもよい。冷液はまず上部ポート246を通して貯蔵器238内に送達され、続いて、下部ポート248を通して引かれ、そして、対象と接触した後、ドレーン240および／または242および／または244を通って戻される。気道消化管内に導入された液体は、カテーテルまたは他の管材料を通して吸引または取り出されることなく、最終的に対象の口および鼻から受動的に出るまで、気道消化管に流入しかつこれを通って流れる。口および鼻から出た液体は、頭部230周囲のレセプタクル234内に集まって、脳温度を下げるため体外から頭部をさらに冷却し、そして、ドレーン240〜244を介して貯蔵器238内にドレーンする。液体が、ドレーンのうちの1つまたは複数を通って、レセプタクル234から貯蔵器238まで戻れる速度は、ドレーンが開けられる程度、ならびに開いたドレーンの位置および数によって調節される。図5Cに示した態様において、矢印250で示されているように、レセプタクル234内の液体が重力の影響下で貯蔵器の基礎部分へと受動的に流入するように、底部ドレーン242は開いており、一方、側方ドレーン240および244は閉じている。液体がレセプタクル234からドレーンする速度を、液体がレセプタクルに入る速度に対して調節することによって、レセプタクル234内の液体のレベルが決定される。

図5Cに示した態様において、周囲の貯蔵器230内の液位は、底部ドレーン240のレベルより低く、これによって底部ドレーン242を通るドレナージが許容される。しかし、より大量の冷液が周囲の貯蔵器238内に提供される場合でも、液体は、開いた側方ドレーン240および244より下のレベルに保たれる（一方、底部ドレーン242は閉じられる）。

図5Dおよび5Eに代替的態様を示す。ここで、図5A〜5Cと対応する部品には同様の参照番号が付されているが、これは簡潔にするためのものであり、限定的なものではない。しかしこの態様は、前壁228にフィットし、かつ、対象の頚部用の支持体の高さを調節するためにベース222に対し遠近方向に動かせる高さ調節部材252を、前壁228が有するという点において、前述のバージョンと異なる。対象の頚部を保護しかつさまざまな量の頚部伸展に対応するため、調節部材252にはクッション254がかぶせられる。貯蔵器238の最上部もまた、ヒンジ258を軸に回転して貯蔵器238を開閉する蓋256で覆われる。貯蔵器は、例えば、中の液体を冷却することが望ましい場合に氷または他の冷たい物体を貯蔵器238に加えるなどのために、開けられてもよい。

ボックスのまた別の態様を図5Fに示す。この態様においても、ボックス220は冷たい液体を保持するための貯蔵器を形成し、ボックスの前壁は、高さ調節部材252のクッション254上で頚部を支持した状態で頭部を受け入れるため、高さが低くなっているかまたは切欠き部を有する。しかし頭部レセプタクルは、低体温処置中に対象の頭部を保持するためにレセプタクル238を覆っている液体浸透性ネット260で形成される。ネット260は、1つの縁部に沿って、パディング254のレベルより下で前壁228に固定され、かつ反対側の縁部に沿って、ボックス220の最上部で後壁224に固定される。したがってネット260は、対象の頭部のための液体浸透性の支持スリングを形成し、これにより、気道消化管を通りそして流出してきた液体は、ネット260の上にこぼれ、そしてネット260を通って、下の貯蔵器238に戻される。

図6Aの態様において、冷却機器は、頭部レセプタクル272と冷液の供給を保持するための貯蔵器274とを両方とも含有する、背板270の形態である。前述の態様において貯蔵器がレセプタクルを囲んでいたのと異なり、レセプタクル272および貯蔵器274は互いに横に並んだ関係にある。背板270は、例えば腰または胸郭中央部から頭部最上部までなど、身体の上部を収容できるだけ十分に大きい、平らな長方形のベース276を有する。背板270の上面は、対向する側壁271（1つのみが透視図として示されている）と、直立した底壁280と、レセプタクル272から貯蔵器274を分離する、傾斜した上壁282とによって、ベース276から離されかつこれと平行に保持された、平らな身体支持体278によって形成される。側壁271は、レセプタクル272の最上部と同じ高さであり、これによって、レセプタクル272の側壁もまた形成する。

傾斜壁282は、身体支持表面278からレセプタクル272の底面280までスロープになっている。図6Aにおいてドレーン284を通る矢印で示されているように、レセプタクル272内の液体のレベルが貯蔵器274内の液体のレベルより上まで上昇したときに、液体をレセプタクル272から貯蔵器274にドレーンして戻すため、傾斜壁282と支持表面278との接続部の近くに、壁282を通るドレーン284が設けられる。背板270上に乗せられた対象の頚部を保護しかつその伸展を補助するため、傾斜壁282の近くの身体支持体278上に、クッションが当てられた頚部支持体286が位置決めされる。

使用において、対象は、顔を上にし、頚部が伸展され、そして頭部がレセプタクル272に入る状態で背板270上に乗せられてもよい。望ましい灌注カテーテルが対象の気道消化管内に挿入され（図には示していない）、そして患者を冷却するため、液体が、貯蔵器274からカテーテルを通して気道消化管の中へとポンプ送りされる。灌注液は次に、対象の鼻および口から流出し、そして貯蔵器272内に集まって、ドレーン284を通って貯蔵器274に戻される。背板内の冷液も対象の身体を直接冷却するよう、背板支持体278は、好ましくは熱伝導性である（例えば金属で作られる）。脊髄損傷が生じている可能性がある患者では、脊椎を冷却して炎症および腫脹を軽減することが利益となる可能性があり、対象の背部のこの直接冷却は、そのような脊椎冷却を提供するのに特に有利である。

背板式冷却機器の別の態様を図6Bに示す。この態様は、対象の肩および頚部を持ち上げるように身体支持表面278'が上向きに傾斜していること以外は、図6Aの態様と同様である。体幹上部をこのように持ち上げることは、気道を保護し、かつ液体が体幹に入るのを防ぐのに役立つ。これにより、灌注カテーテルを気道消化管内に挿管および導入するための患者頭部の適切な位置決めもなされる。図6Bの背板式冷却機器はまた、病院内または途上（例えば救急車内または病院への搬送中）のいずれにおいても本発明の冷却方法を対象に行えるよう、ストレッチャー288上に顔を上にして横たわっている患者の背部の下に置かれたものとして示されている。

図7の態様は、脊椎損傷をこうむっている可能性があり、脊髄へのダメージなど追加の損傷を防ぐために脊椎の安定化を必要とする対象の処置に好適な、冷却機器の態様を示している。この態様は、槽290の上または中に懸架される平らな身体支持板292より長くかつ幅が広い、大きな長方形の槽290を含む。支持板292は、右腕支持部材294および左腕支持部材296を形成する側方の延長部、ならびに頭部支持体298を形成する上方の延長部を有する。いくつかの態様において、槽290は、液体300を望ましい温度まで冷却できる十分な氷302を含有した液体300で満たされる。他の態様において、槽290は、冷却ユニットからの冷えた流体で満たされ、そして、循環する冷液によって連続的に補給されてもよい。したがって槽290は、支持板292上に乗せられた対象の気道消化管内に灌注チューブ（図には示していない）を通して導入するための冷液の、下層部の大きな貯蔵器を提供する。いくつかの態様において、体内を循環した液体（および／または頭部にスプレーされた液体）が受動的に槽290に戻り、そこで冷却されて患者に再循環され得るように、患者（図には示していない）は、頭部を側方に向けた状態で、仰臥位で支持板292上に位置決めされてもよい。他の態様において、詳しく後述するように、液体は患者から（例えば少なくとも1つのカテーテルを通して吸引されるなど）能動的に取り出されてもよい。

図8は、対象を上に乗せて搬送するため車輪306によって支持されたストレッチャー304の上に、対象302が仰臥位で横たわっている、本発明の冷却機器の移動式バージョンを図示している。別個の貯蔵器308が、高さが調節可能であり、かつストレッチャーとともに移動できるように車輪312上に支持されている、カート310上に支持されている。貯蔵器308は、切欠きまたは高さが低い部分311を有する、大容量のタンクであり、患者の頭部316が後方に傾いて貯蔵器308内に入るように、患者の頚部314がこの切欠きに置かれる。患者の背部および頭部を支持するため背部の下に背板が置かれる。背板は、ストレッチャー304上に水平に置くための平らな背部支持体318；貯蔵器の頚部受け入れ部を通って貯蔵器308内にフィットする、傾斜した頚部支持体320；ならびに頚部支持体320に固定され、かつ、背部支持体318と実質的に平行である、平らな頭部支持体322という、複数のセクションを含む、角度のついた部材である。頭部支持体322と背部支持体318との間の実質的に平行な関係を保ちながら、頚部支持体320に沿って頭部支持体322の位置を調節できるよう、頭部支持体322は、頚部支持体320上の一連のラチェットまたは支持溝324と嵌め合いになる。

使用において、対象302は、背部支持体318が対象の背部の下になり；頚部が切欠き部311内に位置決めされ；かつ、頭部316がストレッチャー304の上縁の上で後方に傾いて、頭部を保持するためのレセプタクルとしても機能する貯蔵器308内に入る状態で、ストレッチャー304上に仰臥位で乗せられてもよい。頭部316の頂部を貯蔵器308内の望ましい深さで支持するため、頭部支持体322の位置が調節される。体外からの頭部冷却を提供するため、貯蔵器308は、頭部316の頂部を覆うレベルまで（または頭皮の冷却が望ましくないのであれば、頭部より下まで）冷液326を含有する。他の態様に関連して説明したように、灌注カテーテル（図には示していない）が対象302に挿入され、そして、望ましい速度および程度の冷却を達成するため、貯蔵器308から対象の気道消化管の中へと冷却液326がポンプ送りされる。貯蔵器およびストレッチャーは両方とも車輪上にあるので、これらは、搬送中の対象に低体温療法を行うために縦一列にして運ばれる。

開示される方法、システム、および機器に関するさらなる詳細を、以下のセクションに提供する。

液体の温度
永久的な脳損傷は死亡および障害の主因の1つであるため、より効果的な脳冷却の方法は、たとえ他の組織層に一過性のダメージを与えるリスクがあっても、対象の全体的な医学的回復にとって利益となると考えられる。0℃未満の温度では時として凍傷が生じ得るが、本明細書において用いられる温度のパーフルオロカーボン（PFC）および他の液体は、この方法において有害性より有益性のほうが大きいと考えられる。例えば、家庭用の冷凍庫は内容物を-17℃に保っており、食品（アイスクリームなど）はこの温度で摂取されるが、口または食道へのダメージはない。同様に、冷凍庫から出された冷たい物は、腫脹を軽減するため、ダメージを受けた皮膚上に置かれることがあるが（外傷エリアへのアイスパック）、受容されないほどの組織壊死リスクはない。

食道および上気道は、胃酸逆流、毒性物質の注射、放射線、および化学療法など、ダメージを与える様々な刺激に対する回復力に富む。冷水中の溺水では、肺、上気道、および皮膚が0〜4℃の水／生理食塩水にさらされ、大きな後遺症がなかった例がある。十分に大量の4℃のPFCが肺に注入され、大きな有害作用がなかった例もあり、したがって、冷たい生体適合性の液体は、偶然に肺に入る場合もあり得るが、有害でない可能性が高い。

脳冷却による有益な結果は、例えば、約33℃の脳冷却においてみられている。しかし、脳はそれよりはるかに低い温度に耐えられる。動物では、脳が10〜26℃まで冷却され、その後、大きな神経学的ダメージなく回復した例がある。ヒトでは、26℃から、大きな神経学的ダメージなく回復した例が知られている。この情報に基づくと、本開示による低体温処置は、冷液が約30℃未満または32℃未満、かつ-20℃より上の任意の温度、例えば、-10℃、0℃、10℃、または20℃より上の温度であれば、受容される治療リスクで使用可能であると考えられる。皮膚および上気道を温度-30〜-20℃の液体に短時間さらすこともまた、軟部組織損傷のリスクは受容される程度である可能性がある。軟部組織の寒冷ダメージという治療リスクは、より低い温度で低体温冷却を導入し、次に、軟部組織ダメージのリスク上昇および永久的脳ダメージのリスク低下に伴って温度を徐々に上げることによっても、軽減できる可能性がある。

脳の予冷
本開示による脳冷却の方法は、ここまで、心停止、脳卒中、脳損傷、および他の状態の処置との関連において説明してきた。しかし、本発明の方法は、例えば、患者が心肺バイパス装置につながれる手術である心臓血管手術に向けて患者を準備するなどのために、予防的に用いられてもよい。先行研究では、氷浴で体外から25℃まで冷却したヒトの心臓手術について、良好なアウトカムが示されている。そのような患者では、心肺バイパスまたは他の手段によるサポートがなく、30〜77分間持続した循環停止の後に、有望なアウトカムが得られている。有害な神経学的アウトカムがみられたのは生存患者の3.8%のみであり、それは主として、停止時間が30分を超えていた患者であった。本明細書に説明する脳冷却の方法は、そのような手技の際に、氷浴による体外冷却の代わりに用いられてもよい。

低体温による保護効果の一部は、脳代謝の「一時停止」で説明できる可能性があるが、脳血流が再開されるときの脳の温度も重要な変数である可能性がある。この仮説は再灌流傷害の理論と一致する。脳冷却の前ではなく、脳冷却の後に灌流が回復した患者のほうが、神経系機能が良好である可能性がある。

臨床適応
本明細書に開示する方法、システム、および機器により、さまざまな臨床状態を処置できる。いくつかの態様において、本発明の方法には、本発明の冷却方法による処置が利益となるような状態を対象が有しているかを決定する段階、および次に、対象がその状態を有していると決定されたら本発明の方法で対象を処置する段階が関与する。加えて、本発明の方法は、その状態には比較的選択的な脳の冷却または非選択的冷却のいずれが利益となるかを決定する段階、およびそのタイプの冷却（またはそれらの組み合わせ）を行う段階を含む。そのような状態の例、およびその状態の発見に応じて開始されてもよい処置を、以下の表1に示す。

（表１）冷却の臨床適応および冷却の種類

脳卒中の処置：
脳冷却により、脳卒中後の神経系機能改善および梗塞体積の減少が得られることが、多くの動物研究で示されている。脳冷却は、脳卒中発生から数時間後に開始された場合でさえも有益であるようであるが、本明細書に開示する方法に基づいて、治療的に有効な低体温がただちに導入されそして維持されれば、より大きな利益が得られる。脳冷却は、脳卒中の主な治療として用いられてもよく、かつまた、脳血行再建を試みる前のブリッジ療法として用いられてもよい。

脳血行再建は、塞栓性脳卒中に対する標準的な処置として行われる。初期症状から3時間以内に医療機関に到着した患者では、血栓溶解剤が塞栓性脳卒中の処置にルーチンに用いられている。脳血管塞栓の機械的除去（塞栓摘出術）は、血行再建が脳卒中発生から最大8時間後まで遅れた場合であっても、脳卒中後のヒトの神経系機能を改善させることが示されている。タイムリーな血行再建はまた、脳冷却を迅速に誘導するという本開示の方法と組み合わされることによっても、脳卒中後の神経学的アウトカムを大幅に向上させる。

発熱：
高熱は、感染、脳卒中、痙攣発作、外傷、および薬物有害反応においてよくみられる。発熱は、非常に悪い神経学的アウトカムと関連性がある。現在の冷却方法は、集中治療環境で患者が念入りにモニターされている場合でさえも、発熱を防止または軽減できないことが多い。発熱は急速に生じることも多く（スパイク熱）、そして1〜2時間しか続かないことも多く、現在の冷却方法は、脳が正常温度であり発熱中の脳冷却はさらに長い時間がかかると予想される場合であっても、この短い時間内に温度を大幅に下げることができない。本明細書に開示する方法は、発熱が生じた場合であっても5〜15分で脳温度を＜33℃まで下げることができ、これにより、発熱を迅速に軽減して、脳、肺、および腎臓など脆弱な臓器へのダメージを減らすことができる。スパイク熱を迅速に止めることは、敗血症性ショックおよび急性肺損傷といった全身性の炎症状態においてもアウトカムを向上させると考えられる。

外科手技：
脳ダメージは、神経外科手技、心臓血管外科手技、および他の外科手技に関連するリスクでもある。CABG（冠動脈バイパス手術）後には認知および行動の変化がよくみられる。そのような高リスクの外科手技では、エピソード性の低血圧および低酸素症が生じることも多い。脳動脈瘤修復およびCEA（頚動脈内膜切除術）では、脳血流の外科的中断も必要となるが、これは一過性または永久的な神経学的ダメージをもたらす可能性がある。脳低温は、術中の低血圧、低酸素症、脳血流の中断（塞栓、血管クランプ）、または炎症による、手術関連の脳ダメージによる影響を減らすと考えられる。損傷前の脳冷却は、損傷後に脳冷却が開始された場合よりアウトカムが良好になる。したがって、手術関連の脳損傷を防止するかまたは最小にするには、例えば麻酔誘導から手術開始までの間など、手術開始より前に冷却が完了することが好ましい。手術中および回復期の間、冷却が維持されてもよい。

心筋梗塞および心筋虚血：
本開示による治療的低体温の誘導は、心筋梗塞（MI）をきたした対象においても、病変エリアへの血流が再確立されているか否かにかかわらず、有利であると考えられる。灌流が再確立されていない場合、冷却は、側副循環および部分的灌流があるエリアを救うことによって、死滅組織の体積を制限すると考えられる。灌流が再確立される前に心臓および全身の動脈血を冷却することは、MI後の永久的な心筋ダメージの主因となり得る再灌流傷害を減らすと考えられる。したがって、本発明の方法のいくつかの態様において、冷却は血行再建前に開始され、そして、冠動脈への器具使用または血栓溶解術の手技中および手技後に続けられてもよい。迅速に誘導される低体温が、再灌流に向けた努力が行われている間に、臨床的に望ましい時間内で心臓を冷却する。冷却された血液が心臓の4つの部屋すべてを占め、冷却された全身の動脈血が心筋に供給され、かつ、食道および／または胃内の冷たい液体によって心臓の外面が直接冷却されるので、迅速な心筋冷却が生じる。

本開示の冷却方法は、急性MIの処置中に使用するのに安全である。MI後には不整脈がよくみられ、全身の低体温はリスクを上昇させる。したがって、そのような心拍異常を打ち消すために電気的除細動が必要になる可能性があるが、胸部および体幹は乾いており、機器は電気的に絶縁されているので、電気的除細動を安全に行える。

炎症を軽減するための脊髄または身体の冷却：
本開示の方法は、脳以外の臓器の非特異的な冷却にも使用できる。例えば、頚部または背部の損傷がある外傷患者において、中咽頭腔および食道を冷水で灌注することにより、脊椎および脊髄など（頚椎など）、頚部全体または背部全体および隣接構造を冷却してもよい。そのような冷却により、残った有害な神経学的続発症が減少する。脊髄は脳より薄いが、より断熱性が高い組織および骨に囲まれている。しかし、これらの断熱性の特徴は、脊髄およびその周囲構造を灌流している血液を冷却することによって克服できる。本開示の方法の領域選択的な特徴を用いて、特定のタイプの損傷の処置を増強するか、または特異的な損傷エリアの冷却を最大にすることができる。

脳の迅速かつ大幅な冷却は、脊髄周囲を循環する脳脊髄液（CSF）の温度を下げ、これにより、脊髄の全体的な冷却が達成される。チューブを通して口および食道に冷液を導入すると、脳幹に非常に近い組織に流れが接触する際に、熱対流による高率の熱伝達がもたらされ、このことは、脳底動脈卒中または脳幹の他の損傷の症例においても役立つ可能性がある。加えて、頭部から（例えば頚静脈を介して）戻ってくる血液の冷却によって、心臓内の血液が冷却され、次にこの血液は、大動脈を通って、脊髄を灌流する椎骨動脈へと駆出される。食道および胃内への冷液導入による縦隔の冷却は、上大静脈および下大静脈を介して心臓に戻ってくる血液を冷却する。この冷却された血液は、次に脊髄へと駆出される。ニューロンへのダメージから、永続的な神経学的ダメージが神経細胞体に生じることがあるが、大動脈血の温度を下げることによって達成される全体的な体温低下は、この神経学的ダメージを最小にすることおよび炎症反応を軽減することにも役立つ。

上部気道消化管の領域選択的な冷却では、頚椎が冷却の直接的な標的となるが、脳または脳以外の構造への外傷（脊髄損傷、または多発性骨折など他のタイプの外傷など）による全身的な炎症作用を最小にするために、より全体的な冷却が用いられてもよい。頭部を冷液中に完全に浸すとともに、気道消化管全体（ただし肺は含まない）を冷却灌注することより、全身の冷却を最大にでき、かつ、炎症反応を最小にするための保護的冷却の誘導を速めることができる。例えば、鼻咽頭、中咽頭、および食道（および任意で胃）の中に灌注チューブを置くことにより、広範な身体冷却が迅速に誘導される。

脊椎損傷の可能性があるケースでは、無論、脳および／または身体の迅速な冷却を誘導する際に、脊椎を安定化するよう注意が払われなければならない。そのような状況においては、頚部の伸展を避ける機器および方法が好ましい。

脊髄は細くかつ質量が小さいため、本開示の方法は、脊髄を、すべてのレベルにおいて比較的迅速に冷却する。脊髄上部は、頭蓋からの冷たい脳脊髄液（CSF）および上気道からの直接冷却を受けるため、冷却が増強される。頚椎の冷却では、冷却開始から15〜30分または15〜20分以内に33℃に達することが目標となる。

肺の冷却：
成人呼吸窮迫症候群（ARDS）など、肺損傷に関連する炎症は、予防および処置がきわめて困難である。ステロイドによる広範な炎症調節は、結果にばらつきがあり、初期のARDSには推奨されていない。市販に至った、敗血症を標的とした唯一の抗炎症治療薬は、毒性が強く、孤立性のARDSで他の臓器不全がない患者には禁忌である。この薬剤に関連する合併症発生率および死亡率はARDSのみの場合より高い。対照的に、全身の低体温は、毒性がより少なく、かつ、広範な抗炎症特性が示されている。先行研究が示すところによれば、ARDS症例における冷却は、非冷却処置に反応しない重度のARDSにおいて、体温を33℃まで下げた場合に、予想死亡率を33%低下させた。

本明細書に開示する非選択的な冷却方法が用いられた場合、肺は、他のほとんどの臓器（脳を含む）より速く冷える。肺は体内で血流と臓器質量との比が最も大きく、かつ、心拍出量の全量が肺を通って流れる。肺はまた、肺の体積の大部分を構成する気腔内の空気によって断熱されており、代謝率も低い。

院内肺炎の回避：
院内肺炎、特に機械換気を受けている患者の院内肺炎は、細菌が上気道から肺に移動することによって起こる。現在、人工呼吸器関連肺炎の予防は、抗菌剤による1日2回の洗口を頻繁な口腔ケアと組み合わせることによって上気道を消毒する試みに頼っている。しかし、本開示の冷却は、上気道を通過する大量の冷却液で細菌を洗い流すことによって上気道内の生菌数を減らすことにより、人工呼吸器関連肺炎の発生率を低下させると考えられる。冷却液の温度が細菌を不活化するうえ、多くの細菌種を殺せる可能性すらある。加えて、プロピレングリコールは広範な抗菌特性を有するため、プロピレングリコールを含有する冷却液は生菌数をさらに減らす。

肺への冷液流入の防止
肺を冷却液がない状態に保つことは、上気道からの液体損失を回避するとともに、より有効な肺内のガス輸送を保つのに役立つ。冷液が肺に入ることを防ぐための手段として、さまざまな技法を開示する。

例えば、禁忌（例えば頚椎ダメージが疑われる場合など）でない限り、対象の頭部および頚部が伸展されてもよい。頭部および頚部の伸展は、気管の入口（喉頭）のレベルを液体のレベルより高くすることによって、冷たい液体が肺に入るリスクを低下させる。

あるいは、対象は、頭部が胸部より低いトレンデレンブルク体位にされてもよい。この体位は、気管および肺全体のレベルを液体のレベルより高くすることによって、冷たい流体が肺に入るリスクを低下させる。

別の可能性は、厚さ約10〜30 cmの固い（可能性として、パッドが当てられた）板の上で対象の胸部を持ち上げることである。胸部挙上により、気管および肺全体のレベルが液体のレベルより高くなる。いくつかの態様において、板は、頚部が板に衝突せずに過伸展できるよう、頭部の正中線上に凹みを有する。板はまた、2〜6 cmの厚さで頭部の下に延在し、ボックスを支持するためボックスの下に位置決めされていてもよい。板はCPRを支持できるだけ十分に固くてもよい。

本発明の詳しい態様に示すように、可膨張性バルーンカフを備えた（または乳児用ではカフなしの可能性もある）マルチルーメン気管内チューブもまた、冷たい液体が肺に入るのを防ぐように機能してもよい。気管内チューブはまた、可膨張性バルーンカフのすぐ近位（上方）に遠位開口部を備え、かつ近位端が吸引に接続されている、第三のルーメンを含有していてもよい。この第三のルーメンは、バルーンカフよりも近位側の液体を取り出し、バルーンカフによって阻止される必要がある液体の量を減らすことを補助してもよい。

液体の流れおよび温度
冷液貯蔵器（使われる場合）内に導入される液体の総量は、患者の必要性に応じて異なり得る。すでに言及したように、冷液は、頭部および顔全体を覆う深さまで導入されてもよい。別の選択肢は、気管内バルーンのレベルより低く液位を保つことである。（1つまたは複数のポンプからの）ポンプ流は、全体的な液体流を、0.2〜10 L/分の範囲で体内カテーテルに提供するように調節されてもよい（頭皮、または口もしくは鼻へのカテーテル挿入を伴わない他の構造に対して冷却液の流れを向けるために提供されるカテーテルは含まない）。特定の実施例において、この流れは少なくとも10 L/分であり、そして特定の実施例において、合計の流れは、約または最大、20または30 L/分である。合計の流れは典型的に、1〜6つ（2〜6つなど）またはそれ以上のカテーテルを通して送達される。頭皮上および上気道内の液体流を提供または維持するため、必要であれば、流入カテーテルおよび流出カテーテルの位置が経時的に変更されてもよい。

特定の態様において、流れは、成人については上気道内で0.2〜10 L/分、頭皮上で1〜20 L/分となり、小児および乳児についてはこれより少なくなるように調節されてもよい。特定の貯蔵器（頭部がその中に部分的または完全に浸されるボックスなど）は、ボックスのすべての辺が約35 cmである場合、総容積が約40リットルである。そのような特定の態様において、総量1〜15または20リットル、例えば約10リットルの冷たい流体が貯蔵器内に存在する。頭部冷却を強める望ましい程度の対流を達成するため、貯蔵器の内容は、1分間に2回またはそれ以上循環されてもよい。低温での非常に高流量の冷却を保つため、望ましい温度（例えば、5℃、0℃、もしくは-5℃未満、またはそれ未満）の冷却液を20リットル以上（例えば, 少なくとも30または40リットル）収容する貯蔵器など、冷液のさらに大きな貯蔵器が利用されてもよい。

最適な冷却を達成するため、本発明の方法で用いられる異なるカテーテルを通して、異なる流量の冷却液が導入されてもよい。

容器が用いられる場合、容器内の液体の温度は、様々な冷却手段によって経時的に調節されてもよい。流量と同様に、異なるカテーテルを通して異なる温度の冷却用流体が導入されてもよい。例えば、温度を調節するため、以下の方法の任意の1つまたは組み合わせが用いられてもよい。
- 貯蔵器に冷たい液体を追加してボックス内の液体の体積を増やす。
- より温かい液体の分取量を取り出し、それをより冷たい液体で置換する。
- 不活性な冷たい物体を貯蔵器内に置く。
- 凍った水（氷）またはCO2（ドライアイス）を貯蔵器内に置く（本明細書において、「氷」は、室温で液体または気体である非金属物質の固相を総称的に参照する）。
- 貯蔵器およびポンプと直列に熱交換器を置く。

バルーン内の空気が冷却される際のバルーンの体積損失を補償するため、気管内チューブおよび食道カテーテルのバルーンに追加の空気が加えられてもよい。

液体の初期温度は-30〜+30℃の範囲内である。最適な温度は処置中に変動する可能性もあるが、-20〜+10℃の範囲内であると考えられる。

理想的な冷却液は、生体適合性（例えば非毒性）であり、かつ、融点が-50〜+10℃の範囲内で、沸点は50℃を上回る。これらを満たす液体の例を実施例12に列挙する。液体は組み合わされてもよく、または処置中に直列的に用いられてもよい。

マルチステージ冷却（誘導および維持）
本明細書に開示する冷却方法は、例えば誘導および維持の療法を用いるなどして、マルチステージ式の処置に用いられてもよい。特定の実施例において、誘導ステージは15分〜1時間を要してもよく、次に、維持フェーズが12時間より長く、例えば12〜48時間、例えば最長1週間またはそれ以上などにわたって、続いてもよい。処置の誘導フェーズと維持フェーズとで異なる液体および温度を用いることが望ましい可能性もある。例えば、誘導フェーズでは、より迅速な冷却を達成するために、より低い液体温度が用いられ、一方、維持フェーズではより高い液体温度が用いられもよい。1つの実施例において、誘導フェーズ中の冷却液の温度は-30〜5℃であり、一方、維持フェーズ中の液体温度は5〜30℃である。液体の流量もまた、処置のステージに応じて変えられてもよい。

1つの実施例において、より迅速な冷却を達成するために、0℃未満の液体温度が誘導フェーズに用いられる（例えば、冷却の最初の30分〜1時間の間など）。0℃未満の温度は、氷で冷却したプロピレングリコールなどの液体で達成できる。冷却誘導後、より高い温度（0℃より上）が維持に用いられる。そのような温度は冷水で容易に達成できる。

本発明の手技による最大の利益を達成するために対象を迅速に冷却するという緊急性を鑑みると、例えば、対象が病院に運ばれる前の現場（救急車内など）において、迅速な誘導中に、より制御されていない状態が用いられてもよい。ゆえに、本発明の処置が利益となり得る患者について、患者収容のために送られた救急医療技師によって、対象の頭部が、氷水の容器内に部分的または完全に浸されてもよい。容器内の液体はまた、より制御された入院環境（集中治療室など）で達成される温度よりも制御されていない温度で、気道消化管に灌注流体を供給するために用いられてもよい。

処置の異なるステージにおいて、異なる身体領域が冷却されてもよい。冷たい液体の強制流による灌注に好適な、頭部および気道消化管の部分としては、頭皮および顔などの外部構造、ならびに鼻咽頭（鼻チューブを通して）、口腔下咽喉（口チューブを通して）、食道（1つまたは複数の食道チューブを通して）、および胃（胃チューブを通して）など、気道消化管の内部構造などがある。脳および／または身体の迅速冷却が望ましい、誘導の間は、別段の禁忌がない限り、すべての領域が冷却に用いられてもよい。あるいは、誘導中、胃を除くこれらすべての位置にカテーテルが置かれてもよい。維持処置の間は、外部構造および内部構造の任意の組み合わせを用いて、望ましい程度に標的化した冷却または標的化していない冷却を達成してもよい。

選択的および非選択的な冷却
本開示の方法および機器を用いて、脳を優先的もしくは選択的に冷却してもよく（「選択モード」）、または全身を冷却してもよい（「非選択モード」）。

選択モードにおいて、冷却液の適用によって冷却される気道消化管領域は、鼻咽頭および中咽頭のみである。いくつかの態様において、冷却液は上部食道内にも導入される。任意で、下部食道を塞ぐ食道バルーンを置くことによって、液体が下部食道および胃に入ることが妨げられてもよい。しかし、選択的冷却のいくつかの態様において、食道は機械的に塞がれない。

非選択モードでは以下の領域が冷却される：頭皮、顔、鼻咽頭、中咽頭、ならびに上部食道、下部食道、および胃のうちの1つもしくは複数または全部など、胃腸管の部分。

選択的冷却では、身体核心部の冷却がより少なく、したがって全身毒性がより少ない状態で、脳の温度をより低い温度にすることが可能である。動物モデルにおいて、15℃の脳温度は、非常に良好に耐容されかつ治療的であることが示されており、一方、＜30℃の核心体温は、不整脈、肺炎、および電解質シフトのリスク上昇と関連付けられている。しかし、25℃、さらには20℃という低い温度に達する非常に深い冷却でも、脳における有害作用はないようである。冷却は細胞の代謝率を低下させ、それは組織中の酸素需要および熱産生を両方とも減少させ、腫脹を軽減するとともに、再灌流傷害に関連する他の生化学反応の反応速度を低下させるので、冷却による利益は、冷却深度の非線形関数である可能性が高い。

非選択的冷却は、全身における炎症および虚血の影響を軽減するのに用いられる。臓器虚血後の再灌流傷害、敗血症性ショック、外傷、およびアレルギー反応など、多くの疾患または状態が炎症によって促進される。冷却は、強力かつ広範な、非選択的な抗炎症作用を有し、現在、これら状態のいくつかの処置法として研究が行われている。

頭蓋の外側の冷却は、対象となる臓器もしくは構造、または広く身体に供給されている動脈血を冷却する冷却することによって達成される。本開示の機器および方法を用いた実験データ示すところによれば、下部食道または胃の冷却がなくても、脳の場合と概ね同じ速度および深度で大動脈血が大幅に冷却された。（大動脈内で測定された）動脈血温度は、頭部および頚部から心臓に戻る血液を大幅に冷却することによって、低下した。顔および頭皮の冷却は、外頚動脈を介して頭部の頭蓋外構造に送達される血液を冷却する。加えて、上部気道消化管（食道より上）を囲む組織の冷却もまた、戻ってくる頚静脈血を冷却する。頭部の可能な表面すべておよび上気道全体を冷却することは、有効な非選択的冷却を提供する。

下部食道および胃など、上部気道消化管より下の構造を冷却すると、全身の動脈血の冷却率が上昇する。縦隔全体の冷却は、食道の全長および胃を冷却することによって達成できる。食道が上大静脈、右心房、および下大静脈と近接していることにより、身体の全エリアから来る血液の冷却が可能である。したがって、食道全体および胃の冷却は、心臓に戻ってくるすべての静脈血を冷却することによって、全身の動脈血のより迅速な冷却を可能にする。

現在利用可能ないくつかの低体温機器は非選択的冷却に基づいているが、それらは、治療的に有益な速度で非選択的冷却を提供することができない。本明細書に開示する方法および機器は、脳内の治療的目標温度を5〜10分以内に最適に達成できるが、脳でない臓器のほとんどについては、最適な冷却に、より時間を要することが予想される。臓器の冷却の速度および深度は、その臓器を灌流する血液の温度に加えて、臓器の質量、代謝活性、血流量、および冷却により誘導される血管収縮など、複数の要因によって異なる。それでも、この必要時間は、3〜6時間を要する最新式の機器の必要時間よりはるかに短い。

本明細書に開示する方法および機器はまた、処置過程の早期において、損傷を受けた組織（脳など）に迅速な低体温の「バースト」を送達することもできる。低体温の迅速な誘導は、炎症カスケードの開始期においてより確実な炎症軽減を可能にし、このことは、処置の有効性を大幅に高めると考えられる。全身で長時間維持された場合には有毒と考えられ得る温度よりはるかに低い温度が、標的組織において早期に短時間得られてもよい。そのような迅速冷却は、あらかじめ決定された温度の冷却用流体を短時間導入して、従来の機器よりはるかに短い時間（例えば、6時間、5時間、4時間、3時間、2時間、1時間、またはそれ未満）で望ましい処置効果を達成する段階を含んでいてもよい。

全身冷却の「オーバーシュート」があった場合も、それを迅速に補正できる。冷却を続けるには機器の連続使用が必要であるため、処置を中断または減少するだけで体温の上昇がもたらされる。この迅速な可逆性は、核心体温が望ましくないレベルまで低下した場合に身体の全質量の加温が必要となる他の最新式機器と対照的である。身体の全質量の加温は、低速のプロセスである。さらに迅速な加温が望ましい場合は、体外からの加温が適用されてもよい。

本発明の方法の特定の態様において、治療的低体温（例えば、約33℃以下の範囲の核心体温など）が非選択的に導入され、それに続いて、選択的冷却（例えば、脳の非常に迅速な冷却をもたらす脳の選択的冷却など）が行われる。頚動脈および椎骨動脈を介した、身体からの温かい血液の送達は、通常、脳冷却を打ち消す。しかし、非選択的冷却は全身の動脈血温度の迅速な低下をもたらし、その結果、より冷たい血液が上胸部における頚動脈および椎骨動脈の循環に入ることになり、そして、より低い温度の血液が脳に入ることが可能になる。非選択的冷却はまた、脳で達成される最低プラトー温度も低下させる。脳の最低温度は、身体から頭部に送達される熱の量と、本発明の機器により送達される冷却の量との間のバランスである。非選択的冷却は全身の動脈血温度を低下させるため、頭部に送達される熱が少なくなって、より低い脳温度が可能となり、かつ、それがより迅速に達成される。

脳の温度が目的温度に到達（直接測定されるかまたは非侵襲的な測定によって予想される）した後に、冷却が、非選択的冷却から選択的な脳冷却に切り替えられてもよい。この変更は、身体核心部の低体温による有害反応の回避に役立つ。選択的冷却が開始された後、身体核心部の温度低下を遅くするかまたは反転させるため、身体の加温が開始されてもよい。加温はまた、脳をより低い温度にするために冷却が用いられている間に、身体を1つの温度に保持するために適用されてもよい。

迅速誘導による緊急冷却
本開示の方法および機器の1つの利点は、脳および／または他の臓器および／または全身の迅速冷却を誘導できることである。そのような迅速冷却は、永久的な組織ダメージの回避、および完全な機能回復の促進において、特に有益であることが見いだされている。したがって、開示される特定の態様は、例えば、患者を病院に搬送している救急車内で救急医療技師（EMT）が用いるなど、現場のEMTとの関連において有用である可能性がある。

救急車内に冷却ユニット（小さな冷凍庫など）が置かれてもよく、そしてこのユニットは5〜50リットルの冷却液（プロピレングリコールの20%水溶液など）を含有する。脳または身体を冷却する（本明細書の他のセクションに詳述するように）ことが利益となり得る状態の対象を技師が発見した場合は、患者の頭部をただちに冷却液に浸すことによって、現場における迅速な脳冷却または身体冷却の誘導を達成できる。現場における機器の使用を単純化するため、角氷を液体中に置いて液体を望ましい温度に維持してもよい。頭部がその中に浸されている、氷が入った液体は、流れとして体外から頭部に向けられてもよく、かつ／または気道消化管内に導入される灌注流体として用いられてもよい、冷却液の貯蔵器としても機能する。本発明の機器のこの単純バージョンは、電気的な冷却機器を必要とせず、患者を病院に搬送するまでの間、氷で冷却された液体のみで冷却を維持することができる。

現場で使用される際は、迅速誘導の技法を単純化しかつ搬送を容易にするためにも、頭部を部分的または完全に浸すことによって生じるような、頭部への体外からの冷却液適用を伴わずに、気道消化管の冷却が行われてもよい。しかし、治療的低体温の誘導の迅速性をさらに高めるため、任意で、冷却液が体外から頭部に適用されてもよい。

ポンプの態様
本発明のシステムに複数のポンプが組み込まれていてもよい。例えば、第一のポンプが、容器112内の貯蔵器から第一のインレットコンジットを通して第一のポンプに液体118を引き、そして、その液体を第一のリターンコンジットを通して容器112内にポンプ送りして、体外から頭部の上に戻してもよい。第二のポンプが、同じ貯蔵器から第二のインレットコンジットを通して第二のポンプに液体を引き、そして、その液体を第二のリターンコンジットを通して上気道カテーテルにポンプ送りして戻してもよい。ポンプが別であることの1つの利点は、頭部周囲への体外からの送達および上気道内への体内からの送達が望ましい場合に、液体の流れを別々に調整できることである。このことは、上気道カテーテルの口径が、液体の体外送達用のコンジットと異なり、そして体外および体内の送達系の内部抵抗が異なる場合に、特に利点となる。

複数のカテーテルを用いる、本発明の方法の他の態様において、各カテーテルが別個のポンプと関連していてもよい。あるいは、例えば、すべての体外カテーテル、すべての体内カテーテル、上気道内のすべてのカテーテル、胃腸管（食道および／または胃）内のすべてのカテーテルなど、特定の解剖学的領域におけるすべてのカテーテルへの液体流を、別個のポンプが提供してもよい。

例えば、蠕動ポンプ（例えば、流体と接触しない流体のポンプ送りを可能にするために使用）、膜ポンプ（例えば、使い捨てのヘッドとともに使用）、および／または歯車ポンプ（例えば、使い捨てのヘッドとともに使用）など、さまざまなタイプのポンプが本発明とともに用いられてよい。

ポンプは、手動で作動してもよく、または例えば電気など、非手動式にパワー供給されてもよい。電源が容易に利用できない可能性がある、病院または救急車の外部における現場活動において、足または手でパワー供給するポンプが用いられてもよい。患者が救急車内または病院に搬送されたら、ポンプが電源に接続されてもよく、そして、自動ポンプ送りが開始されかつ持続的な時間にわたって続けられてもよい。

現場活動においてポンプにパワーを供給するため、電池も用いられてもよい。

食道チューブ
食道の灌注を利用する態様において、高流量の冷却液を気道消化管に送達するため、さまざまな専用のシングルルーメンまたはマルチルーメンの食道チューブが提供されてもよい。例えば、単一、2重、3重、および／または4重のルーメンがあるカテーテルが利用されてもよい。

3重ルーメンカテーテルにおいて、例えば、内寄りのルーメンが、胃へのアクセスを提供するために最も長くてもよい。いくつかの場合において、このルーメンは、例えば、望ましいのであれば冷却液または他の液体を胃から取り出すなどのために、吸引に接続された経鼻胃チューブとして作用する。あるいは、この長い内寄りルーメンは、胃に冷却液を送達するために用いられてもよい。中央のルーメンは、例えば、冷却液を送達してもよく、かつ、複数の異なる方向および食道の異なるレベルにおいて冷却液を全方向性に送達するため、複数の側方ポートを有していてもよい。他の態様において、中央ルーメンは、可膨張性部材（例えばカフ）の膨張を可能にするため、空気および／または液体が可膨張性部材まで通過できるように構成されていてもよい。外寄りのルーメンは、望ましいのであれば、（例えば、外寄りのルーメンと流体連通状態にある陰圧機器を介して）食道から冷却液を選択的に取り出してもよい。他の態様において、上述の中央ルーメンと同様に、外寄りルーメンは、可膨張性部材（例えばカフ）の膨張を可能にするため、空気および／または液体が可膨張性部材まで通過できるように構成されていてもよい。しかし、口に向かって食道の壁に沿って移動する、戻ってくる液体の流れは、液体への熱伝達を達成するのに役立ち、ゆえに、戻ってくる液体を吸引することは、特別な事情がないときには、通常は用いられない。

あるいは、長さの異なる複数の平行チューブが、食道内への流れの導入に用いられてもよい。最も長いチューブは、その先端が胃の中（または近く）になるように位置決めされてもよく、かつ、冷却液を胃に導入し、冷却液を胃から吸引し、かつ／または胃からの圧力除去を提供するように機能してもよい。このチューブは、チューブの周り（例えばチューブの遠位端から約10 cm）に可膨張性バルーンを有していてもよい。冷却液がより選択的に食道に送られるように、食道内の液体流から胃を隔離することが望ましいのであれば、下部食道内でバルーンを選択的に膨らませてもよい。中間の長さのチューブは、その先端が可膨張性バルーンの近く（例えば、第一のチューブ上のバルーンから約3 cm）になるように位置決めされるだけの十分な長さであってもよい。いくつかの態様において、中間の長さのチューブは、（例えば態様に応じて）冷却液を送達するおよび／または冷却液を吸引するための、1つまたは複数の側方ポートを含んでいてもよい。短いチューブは、その先端が下咽頭内になるように位置決めされてもよく、かつ、中間の長さのチューブと同様に、下咽頭内に冷却液を送達するおよび／または下咽頭内の冷却液を取り出すため、その長さに沿って1つまたは複数の側方ポートを有していてもよい。気管内カテーテルは、患者の気管内に配置されるように構成されるが、上述の食道カテーテルと同様の特徴を含んでいてもよい。

口および／または鼻のドレナージ
本発明の機器および方法の特定の態様の1つの利点は、吸引を適用しなくても、冷却液が口および／または鼻を通って受動的にドレーンされ得ることである。口および／または鼻を通した液体の取り出しでは、気道消化管内に置かれた吸引チューブを通した取り出しが回避され、したがって、戻ってくる冷たい液体の流れが気道消化管組織の大きな表面積の上に提供されて、組織と液体との間の熱交換が最大になる。口および／または鼻を通る液体のドレナージは、頭部全体が冷却液に浸されていても、部分的に浸されていても、またはまったく浸されていなくても、達成されてよい。

図示したいくつかの態様において、口から出てドレーンした液体は、頭部周囲の貯蔵器内に集まる。しかし、ドレーンした液体はまた、頭部の下または横の貯蔵器内に集まってもよい。例えば、開口部を有する浸透性の支持表面によって頭部が支持されていてもよく、液体はこの開口部を通って貯蔵器に戻る。ドレーンした液体は次に、冷却されて、組織の連続的冷却のために気道消化管に戻されてもよい。

1つの実施例において、液体が口の1つの側から流れ出るよう、頭部が側方に向けられてもよく、このことは、冷液と顔との接触を避けるのに役立つとともに、上気道内の液体のレベルを下げることによって液体を肺に入れないようにするのにも役立つ。頭部は、横向きに保つために、ゆるやかに拘束されてもよく、かつ、口からの液体の排出を促すため、口角が引き下げられてもよい。いくつかの態様において、口内の液体のレベルをさらに下げるため、ドレナージ用チューブが口の中に置かれてもよい。または、液体は、（例えば、1つまたは複数の気管内チューブおよび／もしくは食道チューブを通り、陰圧機器を介して）主に吸引によって引かれてもよく、この場合、開いた口および鼻は、圧力上昇を防ぐ「安全アウトレット」として機能する。

冷却液
さまざまな生体適合性の冷却液が、単独で、または組み合わせて、本開示の方法および機器に用いられてもよい。生体適合性の液体は、非毒性であるか、または処置している問題に照らして許容可能な毒性レベルである液体である。一部の毒性は軽いものであり（グリセロールにより生じ得る皮膚刺激など）、他の毒性はより重大であるが（電解質異常を引き起こすなど）、医学的に管理可能である。液体が用いられる臨床状況において、その液体の使用が呈する毒性が許容可能なものである限り、その液体は生体適合性であるとみなされる。重度の永久的な損傷を引き起こすか、または生命に不適合である液体は、生体適合性とはみなされない。高濃度では生体適合性でない液体が、一部の場合において、希釈液（水など）を加えることによって生体適合性となる可能性もある。

生体適合性の液体の例を表2に列挙する。

本明細書に開示する方法において特に有用な冷却液は、高い熱容量および熱伝導率を有する。気体は、本開示の方法が想定する速度で熱を伝えないため、この目的に好適ではない。特定の液体の最適温度は、多くの場合、凍らず、かつ許容される程度の粘稠度で達成できる、最も低い温度である。

より冷たい冷却液は、脳および／または身体の冷却率を高めるが、冷却率は、冷たい液体によって生じ得る組織ダメージ作用とのバランスが取られる。しかし、動物（ヒトを含む）の組織は、少なくとも限られた時間の間は、驚くほど低い温度に耐えられる。外傷後に腫脹を軽減するため、食品用冷凍庫（-17℃）から出された物が皮膚の上に置かれることはよくあり、このことは、皮膚がそのような低温に耐えられることを示している。食品用冷凍庫（-17℃）から出された食品が日常的に食されているという事実が示しているように、粘膜（気道消化管の粘膜など）もまた、低温に耐えられる。

液体の混合物は、本開示の方法において特に有用であると考えられる。例えば、水との相互作用の利点を生かした混合液が用いられてもよい。水／プロピレングリコールの混合液は、0℃未満の温度まで冷却できるため、誘導に好ましい液体である。水／生理食塩水の冷却液は、毒性が低いことから、0℃より高い温度を12〜48時間にわたって保つための維持用液体として用いられる可能性が高い。生理食塩水は凝固点がより低く、患者、スタッフ、および装置からの洗い流しも容易である。

冷却液の例としては、表2に示すものなどがある。

（表２）冷却液

デブリおよび体液（血液、粘液、毛、汗）を可溶化し、かつ、ポンプ／管材料の詰まりを防ぐために、ラウリル硫酸ナトリウム、ラウレス硫酸ナトリウムなど、微量の洗浄剤が冷却液に加えられてもよい。

先に言及したように、誘導フェーズに特に好ましい冷却液は、プロピレングリコール（PG）およびPGと水の混合液である。PGは-10〜-20 ℃まで冷却されて、誘導中に30〜60分間用いられる。PGの40%水溶液は凝固点が-22℃であるため、この温度が達成できる。PGのFDA分類は「一般に安全と考えられる」であり、摂取毒性が非常に低い。例えば、食品および化粧品において高濃度のPGがみられ、米国の平均的な成人は食品中のPGを2.5グラム／日、摂取している。PGは洗口剤の一般的な成分であり、多くの経口薬および静脈内投与薬の主成分でもある。PGは皮膚および眼への刺激が非常に少なく、多くの局所用薬剤およびパーソナルケア製品に用いられている。PGは、慢性肺疾患の処置のため、霧状にされかつ吸入されている。PGは、水または生理食塩水によって粘膜および皮膚から容易に洗い流され、したがって、この誘導用液体は、処置の次のフェーズである維持フェーズで用いられる、生理食塩水、水、または他の液体で洗い流すことにより、容易に取り出すことができる。

冷却液として非常に好適である、PGの他の特徴は、比熱が高いこと（水に近く、エチレングリコールより良好）、粘稠度が水よりわずかに高いだけであること、表面張力が水より低いこと（水と混合した場合）、多くのタイプの可撓性管材料およびポンプと適合性があること、引火性が非常に低いこと、および廃棄上の特別な必要性がないことである。

低体温の維持に特に好適な冷却液の1つは、0.9%生理食塩水などの生理食塩水である。維持用液体の最適な温度範囲は+5〜+20℃であり、維持時間の1例は12〜48時間である。生理食塩水は「生理学的な」流体であるとみなされているため、この持続時間にわたって生理食塩水の維持溶液を用いることは、特に好適である。維持療法中の生理食塩水はまた、長期使用中にプロピレングリコールが皮膚吸収および腸内吸収されることも防ぐ。生理食塩水は、気道消化管を囲む組織と浸透圧が中立になるように調節されてもよい。

グリセロールは、水に加えられたときに低い表面張力を有するため、特に有用な冷却液成分となり得る。塩の水溶液（生理食塩水）は粘稠度に対する影響がなく、表面張力を低下させない。糖の溶液は液体の粘稠度を高め、一方、エタノールは表面張力を低下させる（しかし、引火性があるため注意して取り扱わなければならない）。塩化カルシウムは溶液の粘稠度をわずかに高め、非常に高い濃度では刺激性となる可能性があるため、低濃度で用いられる。

比較データ
Brown et al., Profound Selective Cerebral Hypothermia in Dogs by Naso-Oral Perfusion and Head Immersion, Surgical Forum 15:413-415, 1964に説明されている方法によって誘導した冷却（トライアル1）；0℃の液体、ならびに頭皮、鼻、口、および上部食道の冷却による、改善された冷却（トライアル2）；-15℃の冷却液による、頭皮、鼻、および口の冷却（トライアル3）を比較するため、比較試験を行った。

動物の外科的準備
98 kgの成体ヒツジを、安楽死させるまで、外科手術に適した麻酔状態に保った。ヒツジに脳低温の3つの方法を行い、脳の皮質表層および全身の動脈血の冷却の速度および規模によってアウトカムを測定した。大脳皮質表層、腹部大動脈の動脈血、頚部の頚動脈周囲組織、直腸（核心体温）、および機器の貯蔵器において、温度を毎分記録した。連続的なECG、連続的なパルスオキシメトリー、連続的な動脈血圧測定、および連続的な呼吸終期CO2測定によってモニタリングを行った。

手術準備の際、ヒツジは、標準的なカフ付き気管内チューブ（ETT）により経口挿管され、そして、100%酸素、および呼吸終期CO2が35 Torrとなるように調節された分時換気量により、機械的に換気された。気管切開術が行われ、カフ付きチューブが、先端が気管下部内になるように置かれた。食道造瘻術が行われ、カフ付きチューブが、先端が食道中央部になりかつ近位端が重力に従うように置かれた。動脈カテーテルおよび静脈カテーテルが右鼠径部内に置かれた。

頚部中央部左側が切開され、頚動脈の側方に温度プローブが置かれ、そして、切開部が筋膜および皮膚のレベルで閉じられた。頭頂骨左上の領域において頭皮が切開され、そして22 mmの頭蓋を通して、10 mmの穿頭孔が作製された。硬膜および脳表層が切開され、そして、温度プローブが、先端が大脳皮質の表面より7 mm下になるように置かれた。穿頭孔は歯科用セメントでシールされた。切開部が筋膜および皮膚のレベルで閉じられ、そしてワセリンでカバーされた。

以下の実施例で使用するためにカテーテルが入手された。カテーテルの内径（ID）および外径（OD）は以下の通りであった：
取込みチューブ - 貯蔵器から3つの各ポンプまで
ID = 1/2インチ
OD = 3/4インチ
頭皮チューブ
ID = 1/2インチ
OD = 3/4インチ
鼻、口、および食道チューブ
ID = 5/16インチ
OD = 7/16インチ

トライアル1 - 鼻孔のみに挿入されたカテーテルからの低流量の冷却液による選択的冷却（Brownらの方法）
チューブの先端を、各外鼻孔を5 cm超えて挿入することにより、各鼻腔にチューブが置かれた。

最上部が開いたボックスが冷却液用の貯蔵器として作用した。貯蔵器は、0℃の氷水で満たされた。ポンプは、1.8 L/分の流量で貯蔵器から液体を引き、チューブを通して鼻腔内に導入した。液体は鼻および口を介して受動的に貯蔵器に戻った。冷却開始時、頭部が下になるように手術台を傾け、手術台からヘッドレストを除去して頚部を伸展させることによって、頭部が貯蔵器内に沈められた。同時に、鼻チューブが、ポンプの流出チューブに接続された。30分後に冷却が中止され、ポンプが停止され、頭部が貯蔵器から出され、そしてヒツジは、温かい生理食塩水の静脈内投与および体外からの体幹加温によって、再加温された。鼻チューブは所定の位置に残され、そしてポンプとの接続が外された。

冷却は31分間行われ、それから再加温が開始された。得られたデータを表3に示す。

（表３）鼻咽頭内のみへの低流量の冷却液による選択的冷却

トライアル2 - 選択的脳冷却
トライアル1において説明したトライアルから動物を再加温した後、口チューブが、先端が舌基部にくるように置かれ、食道チューブが、先端が上部食道内になるように置かれた。2つの追加チューブが液体貯蔵器内に置かれた。頭部が貯蔵器内に沈められたとき、これらチューブの先端は、頭頂部左右の頭皮から4 cm離れており、かつその頭皮に向けられていた。最上部が開いたボックスが冷却液用の貯蔵器として作用した。貯蔵器は、0℃の氷水で満たされた。冷却開始時、頭部が下になるように手術台を傾け、手術台からヘッドレストを除去して頚部を伸展させることによって、頭部が沈められた。3つのポンプ（1、2、および3）が用いられた。2つの鼻チューブがポンプ1の流出チューブに、口チューブがポンプ2に、食道チューブがポンプ2に、そして2つの頭皮チューブがポンプ3に接続された。ポンプ1は6 L/分、そしてポンプ2およびポンプ3はそれぞれ12 L/分の流量で、貯蔵器から冷液を引いた。21分後に冷却が中止され、ポンプが停止され、頭部が貯蔵器から出され、そしてヒツジは、温かい生理食塩水の静脈内投与および体外からの体幹加温によって、再加温された。

この方法により得られたデータを表4に示す。

（表４）選択的脳冷却

トライアル3 - 冷却液としてのプロピレングリコール（トライアル3）、動物安楽死後の継続冷却（トライアル4）
トライアル2から動物を再加温した後、食道チューブが引き出されて第二の口チューブで置換され、これにより口チューブが2つとなり、両方ともその先端が舌基部に位置決めされた。鼻チューブおよび両方の頭皮チューブはいずれも所定の位置に保たれた。最上部が開いたボックスが冷却液用の貯蔵器として作用した。貯蔵器は、-15℃の、プロピレングリコールと水との1:1混合液で満たされた。ポンプは、ポンプ1が1 L/分、ポンプ2が3 L/分、そしてポンプ3が5 L/分、合計9 L/分の流量で、貯蔵器から流体を引き、体内に置かれたカテーテルに通した。冷却開始時、頭部が下になるように手術台を傾け、手術台からヘッドレストを除去して頚部を伸展させることによって、頭部が沈められた。同時に、鼻チューブがポンプ1の流出チューブに、口チューブがポンプ2に、そして頭皮チューブがポンプ3に接続された。ポンプは、ポンプ1が1 L/分、ポンプ2が3 L/分、そしてポンプ3が5 L/分の流量で、貯蔵器から液体を引き、合計4 L/分は体内に置かれたカテーテルに通され、そして5 L/分の液体は頭皮に向けられた。

14分後にヒツジを安楽死させ、そして冷却をさらに22分間続けた。

プロピレングリコールによる冷却の結果を表5に示す。死後の測定結果は太字の斜体で示されている。

（表５）冷却液としてのプロピレングリコール、および動物死後の継続冷却

鼻冷却を用いた大動脈血冷却と気道消化管冷却を用いた大動脈血冷却との比較
以下の表における大動脈血温度のデータは、気道消化管に沿った複数部位および頭皮に高流量の液体を導入することによって、すぐれた冷却率の全身血液冷却が達成されることを示している。下部食道および胃のカテーテルが追加され、冷却液がそれらを通しても気道消化管内に導入されれば、冷却がさらに加速される。冷却は、0℃より冷たい冷却液を用いることによっても加速される。

（表６）大動脈血の温度

トライアル1〜3に関して、冷却液として純水を用いた場合、鼻の灌注に、食道および口の灌注、ならびに頭皮の流れを追加すると、脳温度が5℃低下するまでの時間が30分から13分になり、脳温度の低下速度が2倍以上になった。13分で5℃という温度低下は、すばらしい冷却率である。頭部冷却は、脈拍がない場合でさえも効果がある。動物の死後、核心体温および大動脈温度は上昇したが、脳温度は低下しつづけた。ゆえに、冷却液は、脳を灌流する血管内の血液を冷却する効果に加えて、脳に対する直接的な影響を有する。

トライアル3では、最適な作動条件から2つの逸脱があったにもかかわらず、やはり脳温度が大幅に低下した。第一の逸脱として、トライアル3において、食道チューブは、先端が中咽頭内に残り、第二の口チューブとして機能したため、置かれかたが最適ではなかった。第二の逸脱として、プロピレングリコールの50%水溶液という冷却液は粘稠度が高かったため、気道消化管に入る液体の流量が低下した。PGが20%で浴槽温度が-10℃であれば、粘稠度がより低くなり、気道消化管内の液体の流量が大きくなるため、より深くかつより迅速な温度低下が生じると予想される。

それにもかかわらず、頭皮冷却に気道消化管冷却を追加することによって達成される血液温度は、鼻腔および頭皮のみを冷却する場合より、実質的に低い。鼻＋頭皮の冷却は34℃の最低温度に達したのみで平衡状態になり、一方、気道消化管の冷却を追加すると、血液温度が30℃に達し、かつ、実験終了時もまだ低下しつづけていた。これは大きな差異である。気道消化管の冷却がない場合、温度低下は合計4.7℃で、一方、気道消化管の冷却があった場合、温度は、より短時間でさらに3.4℃低くなり、かつ、まだ熱平衡していなかった。

プロピレングリコールを用いたトライアル3において、32分間という冷却時間の約半分は実験動物が死亡していたにもかかわらず、その間に脳温度は約28℃に達した。先に発表されている報告では、温度は30分間で約33.4℃に達したにすぎない。ゆえに、本発明の気道消化管冷却の方法は、治療的低体温が開始される時間である、重要な最初の30分間において、約2倍の速さで冷却を行うことができる。

食道流の追加は、冷却の速度および深さを増すのに役立った。食道内に置かれたチューブから胃内への冷却液の著明な損失はないようであった。食道の流量をさらに高めることによって食道をさらに拡張させると、食道の表面積が大きくなり、熱伝達が生じる食道表面積がより大きくなると考えられる。

ヒツジ（98 kg）は典型的なヒト成人（60〜70 kg）より大きく、頭蓋がヒトの頭蓋よりはるかに厚く、かつ、念入りな剪毛を行っても毛による有効な境界を有していたため、頭皮冷却によって提供される直接的な脳冷却の速度および深さは、ヒトではより大きくなると予想される。しかし、本発明者らは、鼻腔冷却のみではなく気道消化管冷却を用いることによって、それよりはるかに速い冷却速度が可能であることを示している。

より局所的な低体温（例えば脳の選択的冷却など）が望ましい、本発明の方法のいくつかの態様において、例えば体幹および四肢を加温ブランケットで包むなどにより、身体が加温されてもよい。本明細書に開示する冷却方法は、表面の組み合わせを冷却すること、および／または非常に高流量の冷却液を用いることによって、先行する方法よりはるかに迅速かつ深い冷却を行う。本発明の方法はまた、病院内環境内もしくは病院内環境から遠い場所、またはそれらの間の搬送中のいずれにおいても、脳のみの実質的に特異的な冷却に用いるか、または脳および他の臓器のそれほど特異的でない冷却に用いることができるという点において、用途が広い。本発明の方法はまた、心臓の血流の約15%（頭部への血流）を深く冷却することができ、液体が気道消化管内に導入されるのみであるという範囲において非侵襲的であり、かつ、体内および体外からの冷却を組み合わせることもできる。

冷却されるすべての領域は、身体から戻ってくるすべての液体を組み合わせ、混合し、そして身体に再送達することによって、統合される。実験において、身体からの冷却液の戻りは受動的であり、これにより、鼻および口から出てくる冷却液の流量をはるかに大きくすることが可能となり、これはより迅速な冷却を提供する。本発明の方法を行うための装置が単純であることは、迅速な実施および幅広い適用性を可能にし、したがって、より多くの人が、本発明のアプローチの洗練された単純さの利益を得ることができる。臓器（脳など）にカテーテルを挿入せずに本発明の方法を行えるという、設計の単純さにより、重要臓器をインタクトなまま残すことができ、かつ、より多くの人が、使用による利益を得ることができる。本発明の方法および機器は、医療施設の内部または外部で用いられてよく、したがって患者は、処置を受けるのに、救急治療室に到達するまで待たなくてもよい。本発明の方法は、外科医が到着して侵襲的な外科的操作（脳または血管内への冷却用カテーテルの挿入など）を行うのを待つ必要がなく、それほど訓練を受けていない医療従事者（EMTなど）が用いるのに好適である。

脳はまた、選択的冷却の際に、身体の他の部分より大幅に冷たく保たれてもよく、このことは脳の利益を最大にするとともに、身体の副作用を最小にする。先行技術の方法を用いた、従来の治療的低体温の誘導より、はるかに速く迅速冷却が導入されてもよく、かつ、はるかに低い脳温度が得られてもよい。いくつかの実施例において、大脳皮質の温度は、5〜15分で33℃まで、10〜20分で28℃まで、または15〜30分で25℃まで下げられる。他の実施例において、全身動脈血の温度は、5〜15分で33℃まで、15〜30分で28℃まで、または20〜40分で25℃まで下げられる。

さまざまな異なるカテーテル／チューブが本発明の機器に用いられてよい。非限定的な、特定のカテーテルサイズの具体例は、トライアル1〜3に関連して前述されている。カテーテルサイズの範囲の例は、頭皮チューブではIDが5/16〜1/2インチ、食道および胃のチューブでは3/16〜6/16インチ、口チューブでは3/16〜1/2インチ、そして鼻チューブでは2/16〜6/16インチである。

本発明の方法はまた、緊急使用に利用可能な、氷水かまたはあらかじめ冷却された液体の形態で、誘導フェーズ用に「冷たく保管された」液体を用いることによって、例えば冷却の最初の30分間などに、冷却を迅速に誘導することもできる。冷却液の温度も非常に低く、そして、ゼロ度以下で利用可能な冷却液を用いることは、冷却の速度および深さを高める。貯蔵器内の、利用可能な冷液の体積は、高流量の冷却液を連続的に供給するための十分な供給源を保つのに役立つ。

臓器は、その臓器を供給する血液を冷却することによって冷却され、したがって本開示の方法は、全身の冷却が有効であることを必要とせず、さらには、領域的な冷却でさえも有効であることを必要としない。例えば、頚髄の冷却が望ましいのであれば、この小さな領域は、はるかに大きい腹部の内容物が冷却されるのを待たなくても、迅速に冷却される。

本開示の方法は、熱伝達を最大にする単純だが有効な技法を用いることにより、頭部、頚部、および縦隔を冷却する。選択的冷却は、頚動脈および椎骨動脈を介して脳に送達される動脈血を迅速かつ深く冷却する。非選択的冷却は、心臓に戻る静脈血を冷却でき、したがって全身の動脈血を冷却できる。静脈血は頚部および縦隔という2つの領域において冷却される。頚部から出る血液の温度は非常に低く、やがて、それを水浴させている冷液浴槽の温度に近づく。これは、上気道内の冷たい流体を介して頚静脈内の血液が冷却されることに加えて、頭部および頚部における血液の冷却が、（冷却用流体と直接接触する皮膚および粘膜に近接する組織床において最も深い）毛細血管のレベルで生じるからである。心拍出量の約15%が、この非常に効率的な様式で冷却される。

食道は縦隔全体を通っており、かつ、下大静脈、上大静脈、および心臓とよく近接している。大静脈は、心臓に戻る心拍出量の全量を運ぶ。大静脈は壁が薄く、かつ、食道と非常によく近接しているため、食道との非常に効率的な熱伝達が可能である。胃は、下大静脈、および心臓の下面と、よく近接している。

冷却液と気道消化管との直接接触は（管内の容器に液体を入れるのと異なり）気道消化管のすべての表面積（外鼻孔から幽門まで）が熱交換に用いられることを可能にする。冷却液は、バルーンまたは剛性の機器では到達できない、表面の不規則エリアにも入る。冷却液で水浴される、そのような不規則表面の例としては、鼻小柱（nasal trabeculae）、扁桃、および喉頭などがある。

気道消化管を通る冷液流による対流に加えて、冷却液の強制流（顔および頭皮に対する体外からの流れ、および気道消化管内の体内の流れの両方）も、対流的な熱交換に寄与する。例えば、食道のルーメンの外面に、停滞した液体の厚い層があると、冷液の流れは中央の核心部しか流れない可能性があり、これは熱交換を減少させる。混合は、複数の液体送達ポイントを有すること（複数のカテーテルがあってもよく、そして各カテーテルが横穴を有していてもよい）；流量が大きいこと；液体流が交差流となること（液体が身体内に押し入れられ、そして概ね足の方に向けて送られるものの、方向が変化し、そして口および鼻から排出される）；気道消化管内の不規則表面に遭遇すること（バッグまたはバルーンによって平滑にされないこと）；および液体流出路に沿って複数の送達用チューブが存在することによって増大されてもよい。

本発明の方法の別の利点は、身体の他の部分（胸部、四肢など、またはいくつかの態様において頭部さえも）を冷却液に浸さずに、気道消化管への冷液の体内送達を提供できることである。ゆえに、他のタイプの誘導低体温では行えない他の介入を患者に行うことが可能である。そのような介入の例としては、電気的除細動（調律を変化または開始させるために心臓に電気エネルギーを印加する）、心電図記録（胸郭を含む身体に体外式の電極をつけることにより、心臓から診断的信号を取得する）、または心臓手術もしくは神経血管手術（血管形成術またはステント留置術など）の実施などがある。

より迅速な冷却、より脳選択的な冷却、ならびに脳温度および体温の独立操作を達成するために、温度管理用の機器および方法が提供されてもよい。本明細書に説明する温度管理用の機器および方法は、脳選択的、全身的、および脳選択的と全身的とを組み合わせた温度管理（例えば、冷却および加温）を誘導および維持する方法を含む。

本明細書に記載されるシステムおよび方法は、概して、以下の活動の1つまたは複数に関連して使用することができる。

1. 核心部温度を制御することなく脳温度を急速に低下させること
これの可能な臨床用途としては、例えば、心停止、MI、術中臓器保護、頭部外傷、脳卒中、出血性ショック、発熱の処置を挙げる。

2. 核心部温度を正常近くに維持しながらも脳温度を核心部温度未満に維持すること
これの可能な臨床用途としては、例えば、心停止、MI、術中臓器保護、頭部外傷、脳卒中および出血性ショックの処置を挙げることができる。

3. 核心部温度を正常未満に維持しながらも脳温度を核心部温度未満に維持すること
これの可能な臨床用途としては、例えば、心停止、MI、術中臓器保護、頭部外傷、脳卒中および出血性ショックの処置を挙げる。この構成は、身体核心部を、合併症が出現し始めるおおむね33〜34℃の温度よりもほんの少し高く維持しながらも脳を非常に深く冷却するために使用することもできる。循環する冷たい流体によって冷却されるネックラップを適用して冷却を深めることもできる。身体核心部もしくは四肢における加熱ブランケットによる、または頭皮もしくは顔の表面加温によるカウンタ加温（以下に詳述する）を適用して、気道消化管の中または周囲に生じるコールドゾーンによる静脈血の冷却である「溢出」冷却を相殺することもできる。頚動脈に最近接する区域を避けるよう注意を払うならば、首表面の加温を用いることもできる。

4. 脳温度を制御することなく、特に脊髄近くの核心部温度を急速に低下させること
可能な臨床用途としては、例えば、脊髄損傷、MI、術中臓器保護、発熱の処置を挙げることができる。

5. 脳温度を制御することなく核心部温度を急速に上昇させること
これの可能な臨床用途としては、例えば、偶発性低体温／曝露の処置を挙げる。

6. 核心部温度を制御するとともに脳温度を制御しながら上昇させること
これの可能な臨床用途としては、例えば、人工低体温法後の再加温を挙げることができる。

7. 核心部温度を制御しない、制御された脳温度の上昇
これの可能な臨床用途としては、例えば、人工低体温法後の再加温を挙げることができる。

本明細書に記載される開示されたシステムおよび方法の少なくともいくつかは、場合によっては体温を約32℃〜38℃付近に維持しながらも、有意に低下した脳温度（例えば35℃、30℃、25℃または20℃）の速やかな達成および維持を可能にする。この能力は、例えば、心停止、脳卒中、外傷性脳損傷および他のそのようなイベントを処置するとき役立つことができる。この能力はまた、動脈瘤クリッピングおよびコイリングならびに冠動脈バイパス術（CABG）のような手技中、術中神経保護を提供するのに役立つことができる。また、この能力は、患者の核心部温度の乱れを最小化しながら一般に脳損傷に伴う一時的な発熱に対処するのに十分に適し得る。本明細書に記載されるシステムおよび方法はまた、少なくともいくつかの例において、（1）脳損傷後の頭蓋内圧を下げる、（2）一般に冷却療法に伴う肺炎の危険を減らす、および／または（3）脳集中的冷却を減らす、または脳集中的および／または体集中的加温を使用することによって脳が体と平衡を保った状態に戻される制御された再加温のための手段を提供することができる。

いくつかの例においては、機器の選択性をさらに改善するために加温機能を提供することができる。システムはまた、患者と接触するインタフェースキットおよび患者または患者に入る、もしくは患者から出る流体と接触しないベースユニットを含み得る。ベースユニットは、概して患者から切り離された状態に維持されるため、再使用可能であり得る。いくつかの例において、本明細書に詳述されるシステムおよび方法はまた、再使用可能なベースユニットとインタフェースさせることができる1回使い切りの熱交換器を含み得る。

インタフェースシステム（またはキット）は、流体路および望むならば、関連する保護装備を含み得る。流体路は、1回使い切りのために構成され得る。したがって、いくつかの例において、流体路は1回使い切りの流体路と呼ばれる。しかし、流体路は、代わりに、再使用に備えて滅菌されるように構成され得ることが理解されよう。

以下さらに詳述するように、インタフェースシステムは、以下の構成要素の1つまたは複数を含み得る：経鼻カテーテル、食道カテーテル、気管カテーテル、経口カテーテル、戻りマニホルド、切り換え弁またはクランプ、フィルタモジュール、廃棄物貯蔵器、接続ライン、再循環貯蔵器、貯蔵器のためのベント、熱交換器、熱交換器と対応するマニホルドならびに所望によりシステムのカテーテルの1つまたは複数の固定するためのストラップおよび／または接着剤。当業者によって理解されるように、開示された態様にしたがって新規なインタフェースシステムを提供することに関連して、本明細書に記載されるこれらおよび他の特徴の様々な組み合わせが可能である。

関連する保護装備としては、例えば、患者と接触する温度プローブまたは使い捨ての温度プローブのための使い捨てカバーを挙げることができる。

1回使い切りの流体路は、1つまたは複数の経鼻、食道、気管および経口カテーテルを含み得る。例えば、2つの単またはマルチルーメン経鼻カテーテルが、患者の鼻孔に導入されるように構成され得る。各カテーテルの先端を外鼻孔から1〜15cmの深さまで挿入することができる。カテーテルのルーメンが、鼻咽腔と、例えば-20℃〜37℃であり得る流体供給源との流体連通を可能にする。クランプ、ストラップ、接着剤、またはカテーテルを患者に固着する他の手段を含めることができる。これらのカテーテルは、鼻咽腔に導入された流体が鼻から外に漏れ出すことを防ぐための発泡体または他のそのような流れ制限部材を含み得る。他の態様において、装置は、鼻を包囲するように構成され得る。これらのカテーテルはまた、流体流を咽頭内の主要構造、例えば鼻洞の鼻甲介または小孔に向けて送るための複数のポートを含み得る。望むならば、これらのカテーテルは、挿入の深さを示すために、刻み目を入れられている、マーキングされている、または色分けされていることもできる。また、クランプまたは弁を使用してカテーテル中の流量を調節することもできる。

また、食道カテーテルをインタフェースシステムに含めることもできる。食道カテーテルはマルチルーメンカテーテルを含み得る。カテーテルの先端を、遠位先端が食道内に位置するように挿入することができる。一次ルーメン（好ましくは、1つまたは複数の二次ルーメンよりも大きい）がカテーテルの近位端から遠位端まで延在して、胃へのアクセスおよび／または嘔吐物が胃から出るための手段を提供することができる。二次ルーメンが近位端から延在し、かつ遠位端の近くに位置する可撓性バルーンの内部で終端することができる。バルーンを膨らませると、食道から胃への流体の流入を減らす、または防ぐことができる。別の（例えば第三の）ルーメンが近位端から、バルーンよりも近位側のポートまで延在して、ポートと流体（例えば、-20℃〜37℃の流体）の供給源または陰圧の供給源との間の流体連通を提供することができる。この第三のルーメンを使用して、食道を冷たい流体で灌注する、またはバルーンよりも近位側の食道から流体を取り出すことができる。さらなるルーメンを提供して、上記または他の目的を容易にする、例えばさらなるバルーン、食道の近位部分と身体環境の外側との間のさらなる流体連通、光ファイバ機器および／または圧力計測もしくは温度計測プローブを提供することができる。

図18A〜Cおよび19A〜Dは、本明細書に記載される冷却および温度管理システムと関連して使用することができる様々な食道カテーテルを示す。図18A〜Cは様々な多機能食道カテーテルを示すが、例えば、さらなる器具のアクセスのために追加されるルーメン、追加される灌注ルーメンなどにより、多くの他の態様が可能である。一例は、食道バルーンの上下の食道温度を計測するための熱電対または光学温度センサを収容するためのルーメンを追加することであろう。「ドライ」および「ウェット」食道温度の比較が、冷却速度に関する情報を提供し、かつ巨視的漏れ検出器として働くことができる。また、チューブを合わせた束または1つまたは複数のチューブを標準的食道カテーテルの外側に固着することにより、同様な機能性を創出することもできる。多機能食道カテーテルはまた、冷却流体の均等な流れを促進するために、または熱伝達に好都合なやり方で食道を広げる（例えば表面積を増す、または主要な動脈までの距離を減らす）ために、溝、フィンまたはサイド（非環状）バルーンを含んでもよい。本発明のカテーテルはまた、非円形流路を含むこともできる（例えば、システム（例えばカテーテルまたはカフ）内の所望の圧力、カテーテルの所望の可撓性などに依存して）。また、流体を患者から取り出すことが望まれる場合、ルーメン中の流れを逆転させることもできる。

図19A〜Dは、本明細書に開示される冷却および温度管理システムの態様において使用することができる「ダブルセクション」バルーン食道カテーテルを示す。吸引ルーメンがバルーンとバルーンとの間に配置されて、吸引されたとき小さな低圧ゾーンを創出して、胃への流体の流入を統制する「下寄り」カフを越える流体移動を防ぐことができる。代替構成は、バルーンが別々に膨らむことを可能にする、任意の第二のバルーンラインを含む。これは、食道の圧縮区域をときどき変更することができるという追加的利点を有する。

また、気管カテーテルをインタフェースシステムに含めることもできる。気管カテーテルはマルチルーメンカテーテルを含み得る。カテーテルの先端を、遠位先端が気管内に位置するように挿入することができる。一次ルーメン（好ましくは他よりも大きい）が近位端から遠位端まで延在して、空気、呼吸気、薬剤および／または器具を通すための、肺の大きな気道へのアクセスを提供することができる。第二のルーメンが近位端から延在し、かつ遠位端の近くに位置する可撓性バルーンで（例えばその内部で）終端することができる。バルーンを膨らませると、バルーンよりも近位側の気管（声門下空間）から肺の中への流体の流入を減らす、または防ぐことができる。第三のルーメンが提供されて、近位端から、遠位端に近いがバルーンよりも近位側の1つまたは複数のポートまで延在して、ポートと流体または真空の供給源との間の流体連通を提供することができる。第三のルーメンは、声門下空間から流体を取り出すまたは声門下空間へと流体を送達することを可能にするために使用することができる。

図20A〜Cは、本明細書に開示される冷却および温度管理システムで使用するためのマルチルーメン気管カテーテルの例示的態様を示す。さらなる器具のアクセスのための追加されるルーメン、追加される灌注ルーメンなどを含む、多くの他の態様が可能である。また、チューブを合わせた束または1つまたは複数のチューブを標準的気管内チューブの外側に固着することにより、同様な機能性を創出することができる。流体を患者から取り出すことが望まれる場合、ルーメン中の流れを逆転させることもできる。バルーンを膨らませると、気管中の流体から肺を防護することができる。

図21A〜Dは、本明細書に開示される冷却および温度管理システムの態様において使用することができる「ダブルセクション」バルーン気管カテーテルの例示的態様を示す。吸引ルーメンがバルーンとバルーンとの間に配置されて、吸引されたとき小さな低圧ゾーンを創出する。これが、気管下部への流体の流入を制御する「下寄り」カフを越える流体移動を防ぐ。バルーンを膨らませると、気管中の流体から肺を防護することができる。防護効果は、肺アクセスルーメンを人工呼吸器に接続し、わずかな正圧を肺に加えることによって増すことができる。この防護効果は、バルーンとバルーンとの間の低圧ゾーンによって創出される効果と相乗的である。代替構成は、バルーンが別々に膨らむことを可能にする、任意の第二のバルーンラインを含む。これは、気管の圧縮区域をときどき変更することができるという追加的利点を有する。

また、1つまたは複数の経口カテーテルをインタフェースシステムに含めることもできる。経口カテーテルは、灌注流体を患者から取り出す、および／または灌注流体を咽頭に送達するために、口の奥に挿入することができる。カテーテルは、戻りマニホルドおよび／または送達マニホルドと流体連通し得る。経口カテーテル中の流体は、ポンプまたは真空によって動かすことができる。いくつかの場合、経口カテーテルは、気管チューブおよび／または食道チューブのルーメンであることもできるし、あるいは経口カテーテルは、口区域から液体を吸引する専用のラインであることもできる。吸引された流体は、捨てることもできるし、またはろ過したのち、再循環させることもできる。要点は、経口カテーテルに入る流量を流体送達速度から独立して調節することができ、それにより、患者の口の中の液レベルの制御が可能になることである。例えば、経口カテーテルは、咽頭内の流体柱の高さを変えるために手動で調節することができる。経口カテーテルは、咽頭内の流体柱の高さを調節するために使用することができる1つまたは複数のポートをカテーテル壁中に含み得る。経口カテーテルポートはまた、吸引が動作状態であるときカテーテルが粘膜に付着することを防ぐメッシュまたはフィルタの中に包まれ得る。

上記のように、経口カテーテル中の流体を捨てる、または再循環させることを可能にするために、戻りマニホルドを経口カテーテルと流体連通した状態で提供することができる。また、切り換え弁またはクランプを提供して、ユーザが、患者から出る流体を再循環貯蔵器または廃棄物貯蔵器に回すことを可能にすることもできる。弁は、使い捨てであり得、かつ外部自動化とインタフェースさせることができる。または、弁は手動式であることもできる。

また、フィルタモジュールを提供することができる。フィルタは、再循環させる流体を受容するように構成され得る。フィルタは、0.1ミクロンよりも大きい、または0.5ミクロンよりも大きい、または1ミクロンよりも大きい、または5ミクロンよりも大きい、または10ミクロンよりも大きいサイズの細菌および粒子を除去する。また、異なるサイズの一連のフィルタを利用することもできる。

捨てられる流体を受け入れるための廃棄物貯蔵器を提供することができる。廃棄物貯蔵器は、約1〜20リットルの容量を有することができる。貯蔵器は、少なくとも1つのインレットを有することができ、望むならば、廃棄物除去を容易にするために、大気圧または大気圧未満であり得る。廃棄物貯蔵器および再循環貯蔵器は、流体を保持するように構成され、かつ手技の終了時に取り外され、および交換されるように構成されたスリーブおよび／またはバッグを含み得る。

さらなる特徴には、廃棄物貯蔵器を真空源に接続するためのラインおよび廃棄物貯蔵器のためのベントが含まれ得る。ベントは、所望により開閉することができるように構成され得る。

また、いくつかの例においては、再循環貯蔵器を提供することもできる。再循環貯蔵器は、再循環のための流体を受け入れ、かつ保持することができる。流体をろ過しなければならないならば、流体は、再循環貯蔵器に入る前または再循環貯蔵器から出た後でろ過することができる。再循環貯蔵器はまた、初期流体充填量を受容することができる。再循環貯蔵器は大気圧または大気圧未満であり得る。貯蔵器は、約1〜20リットルの容量を有することができる。いくつかの場合、貯蔵器は熱交換器に組み込まれてもよく、その場合、熱交換器の「ホールドアップ」容積が貯蔵器容積のすべてまたは一部に代わる。冷却開始時、貯蔵器を、例えば0.9M生理食塩水約2Lであってもよい初期充填量の冷却流体で充填することができる。しかし、本明細書に開示されるように、流体の他の濃度および調合が使用されてもよい。貯蔵器はまた、治療中、意図的な廃棄、漏れ、こぼれなどによって失われた任意の流体を補うために、さらなる流体量を受容することもできる。

再循環貯蔵器を真空源に接続するためのラインを提供することができる。1つまたは複数のベントが再循環貯蔵器と対応することができ、およびベントは、開位置と閉位置との間で手動または自動で操作可能であり得る。

本発明のシステムは1つまたは複数の熱交換器（例えば板形熱交換器、シェル形熱交換器、管形熱交換器など）を含み得る。いくつかの例において、熱交換器は、再循環貯蔵器と流体連通している1回使い切りの熱交換器を含む。熱交換器は、再使用可能な冷却ユニットとの間で熱エネルギーを交換するように構成され得る。熱交換器は、いくつかの例において、冷却ユニットと熱的に接触し得るが、流体的には接触し得ない。他の態様において、熱交換器は、冷却ユニットと流体的に接触し得るが、2つ以上の別々の流体路を提供し得る。熱交換器は、例えば銅、アルミニウムおよび／または鋼を含む様々な金属のような相対的に高い伝導率の材料でできていてよい。熱交換器は、いくつかの例において、100〜2000ワットの熱交換を許容するように構成され得、かつ例えば毎分0.2〜5Lの流量を収容するように構成され得る（例えば、15PSI未満の圧力降下を有する）。熱交換器は、以下さらに詳細に説明するように、1m²までの高い表面積を有する流体路を提供し、かつベースユニットとインタフェースするように構成され得る。特に興味深いものは、熱交換器中の流体路が「非常に長い」ため、冷却流体の温度が熱交換器壁の温度とほぼ完全に平衡化する場合である。長方形の流路形状の場合、この平衡は、流路の無次元長さが約1.2よりも大きい（2.0を超える値が特に望ましい）場合に起こる（Middleman, S An Introduction to Heat and Mass Transfer, p458を参照すること）。したがって、患者に入る冷却流体の温度は、熱交換器および／またはベースユニット熱盤の温度から容易に推測され、ひいては制御される。ベースユニットの冷却要素と直接的には物理接触していない熱交換器の部分は、周囲空気との熱交換を減らすために、断熱され得る。断熱側でさえいくらかの凝縮が起こり、この理由のため、側面は、凝縮物をドレーンまたは廃棄物容器の中に送るように成形されていることが理解されよう。

また、熱交換器と流体連通しているマニホルドを提供することもできる。マニホルドは、冷たい流体の流れを、所望により、食道カテーテルと経鼻カテーテルとに分割することができる。

また、カテーテルの1つまたは複数を所望の位置に保持または維持するために、様々なストラップおよび／または接着剤を提供することもできる。

いくつかの例においては、インタフェースキットの1つまたは複数の構成要素の実現の前に、気管チューブを患者の中に配置することができる。そのような場合、気道を妨げるより、むしろ既存の気管チューブをその場に残すことが好ましいといえる。したがって、本明細書に記載されるような新たなまたはさらなる気管チューブを挿入することは、そうすることが安全であるまで、望ましくないかもしれない。それにもかかわらず、気管吸引なしでも冷却を達成することもできる。

また、任意の加温機能が含まれてもよい。加温機器は、冷却された脳から気道消化管に沿って冷却ゾーンを通って戻る静脈血によって生じる核心部の冷却を相殺するための温暖を身体核心部に提供することができる。加温は、血行性および／または表面加温戦略によって提供することができる。例えば、加温機器は、患者の上または周囲に配置することができる1つまたは複数の加熱ブランケットまたはパッドを含み得る。頭皮または顔の加温は、可能な別の戦略である。

再循環する温かい流体、強制温風または直接抵抗加熱によって熱エネルギーを1つまたは複数の加温機器に供給することができる。いくつかの態様において、熱電冷却機器のアレイが使用される場合、さらなる「ホットサイド」熱交換器を提供して、熱電機器のホット側またはヒートシンクから熱を除去することができる。これは、冷却ファンの必要性を回避しながらも熱電機器の効率を改善する利点を有する。さらなる利点は、この回復された熱の使用が、より小さく、より潜在的に安全な加熱システムを可能にするということである。

1つまたは複数の温度プローブを提供して、加温機器の温度および／または患者の皮膚温度をモニターすることができる。この計測は、例えば、加温機器をモニターして、加温機器が皮膚を熱くしすぎ（例えば約42℃超）、それによって多すぎる熱を患者に送達し、おそらくは患者の皮膚を損傷する危険を減らすために使用することができる。

加温機器に供給されるパワーは、エネルギー除去速度、患者温度、特に直腸温、膀胱温、脳温度、静脈血温の計測および／または冷却機器によって患者から除去される全エネルギーの関数として変調させることができる。加温機器は、体を、直腸または他の温度プローブによって計測されて37℃の正常温近くに維持しながらも脳をより低い温度に維持するために使用することができる。このようにして、脳を冷却することによる神経保護の利点を達成することができ、ならびに体を冷却することに伴う合併症の発生を減らす、および／または実質的になくすことができる。

加温機器はまた、体を、直腸、膀胱または他の温度プローブによって計測されて約32℃〜36℃の低めの温度設定値の近くに維持しながらも脳をさらに低い温度に維持するために使用することもできる。このようにして、脳を深冷却することによる神経保護の利点を達成することができ、および体を冷却することに伴う合併症の発生を、制御された許容可能なレベルに保持することができる。

使用される温度プローブが全体として使い捨てでないならば、患者および患者と接触する流体との接触のための使い捨てカバーを提供することができる。いくつかの例において、カバーは薄い伝導性プラスチックおよび／またはゴムである。

本明細書に記載される患者インタフェースシステム／キットとインタフェースするためのベースユニットを提供することができる。ベースユニットは、以下の構成要素の1つまたは複数を含み得る：再使用可能および／または使い捨ての温度プローブ、流体温度計測機器、プロセッサおよび／またはデータ取得システム、再使用可能な冷却ユニット、熱除去機器、ポンプ、ポンプ制御ユニットおよび／または冷却ユニット。当業者によって理解されるように、開示された態様にしたがって新規なインタフェースシステムを提供することに関連して、本明細書に記載されるこれらおよび他の特徴の様々な組み合わせが可能である。

いくつかの例において、ベースユニットは、ユーザが患者からのデータを計測することを可能にするように構成され得る。例えば、ベースユニットは、患者の特定部位（例えば脳、直腸、鼓膜、腋窩、皮膚、中心静脈、側頭筋、食道および／または気管用カフよりも遠位側、食道および／または気管用カフよりも近位側、外耳、足指、指、呼気など）の温度を受け取る、取得する、および／または表示するように構成され得る（例えば温度センサの配置によって）。すべての可能な計測部位を取得する必要はない。いくつかの例においては、簡単な直腸温計測で十分である。しかし、脳温度がきわめて重要であり得る。例えば、いくつかの態様において、温度センサを入口カテーテル（冷却流体が気道消化管に入るとき通過することができるカテーテル）および出口カテーテル（例えば、冷却流体を気道消化管から能動的に取り出すときに通過することができるカテーテル）の外側または内側に配置することができる。これらの温度センサは、ベースユニットに連結され、かつベースユニットが温度差を計測することができるように構成され得る（例えば、脳温度に関する少なくともいくらかの情報をユーザに提供するために）。

脳温度を正確に測定することに役立てるために、他の温度モニタリング法および／または機器を使用することができる。例えば、ある侵襲的方法は、対象の脳にボルトを配置することを含み得る（例えば、頭蓋圧を解放すべきである場合および／または正確な温度読みを得るべきである場合）。別の例として、温度センサをラインに連結し、かつ静脈（例えば頚静脈）内に挿入し、かつ脳の近くに配置することができる。さらに別の例として、ある非侵襲的方法は、1つまたは複数の温度読みを取得するための手技中、対象をMRIに暴露することを含み得る。

ベースユニットはまた、例えば患者の気管、食道および／または頭蓋内区域の圧力を含む患者中の圧力の計測を受け取る、取得する、および／または表示するように構成され得る。例えば、食道および／または気管内カフは、圧力（例えばカフ内側の圧力）を検出および／または計測するように構成される（例えば圧力センサを用いて）ことができる。ベースユニットを圧力センサに連結して（例えば、カテーテル内に延在する電気接続を介して）、ベースユニットが圧力センサからの検出および／または計測を受け取る、および／または取得することができるようにすることができる。ベースユニットはさらに、圧力が閾値に達したかまたは超えたときに警報（例えば聴覚的、視覚的など）が出るように構成され得る。いくつかの態様において、圧力の閾値は、ユーザによって調節することができる。圧力の閾値はまた、事前に決定することができる（例えば、カフの解剖学的展開、カフ材料などに基づいて）。他の態様において、カフ内の圧力が、圧力センサからの検出および／または計測、所望の圧力、カフの解剖学的展開、破裂圧などに基づいて自動的に調節可能であり得る。

他の態様において、ベースユニットはさらに、冷却液の流量を計測するように構成され得る。対象に入り、かつ対象から出る（例えば、液体の能動的な取り出しの場合）冷却流体の流量を計測することができるよう、流量センサを配置することができる（例えば、ベースユニット内、1つまたは複数のカテーテルの長手に沿って（例えば内部または外部）、カフ内などに）。

他のセンサおよび／または計測機器が、ベースユニットが情報を受け取ることができるようにベースユニットとインタフェースするように構成され得る（例えば、IVユニットが、IVユニットによって対象に送達される流体に関する情報を送ることができる、および／またはベースユニットがその情報を取得することを許容することができる）。

いくつかの例において、ベースユニットは、流体を患者の中または患者から外に移動させるための原動力を提供する、患者に入る流体に熱を加える、もしくは患者に入る流体から熱を除去する、および／または患者の状態に関する特定のデータ（例えば、上記温度および／または圧力読みを含む）を表示するように構成され得る。ベースユニットは、1つの温度の簡単な閉ループフィードバック制御を提供することもできるし、またはより洗練された態様において、ユーザが患者温度のための特定の時間経過をプログラムする、例えば指定された速度で所与の温度設定値に近づき、指定された期間、指定された温度の近くに患者を保持し、および指定された速度で患者を再加温することを許容することもできる。

ベースユニットは、温度ディスプレイと連絡しながら患者温度をモニターすることに使用するための再使用可能または使い捨ての温度プローブを含み得る。また、1つより多い温度プローブが使用されてもよい。いくつかの例において、少なくとも、患者の直腸温の計測があり得る。任意の温度プローブを使用して、患者に入る液体および患者から戻る液体の温度を計測することができる。いくつかの例において、温度プローブは、使い捨てかつ高熱伝導性の材料、例えば薄いアルミニウムまたはプラスチックスリーブによって流体から隔離することができる。いくつかの例において、熱伝導性のグリースまたはゲルを使用して、プローブ送り要素とスリーブとの間の熱接触を増強することができる。プロセッサおよび／またはデータ取得システムが提供され、温度プローブと通信する、および／または温度プローブから情報を受信するように構成され得る。1つまたは複数の温度プローブから受信される情報を表示するために表示スクリーンまたは他のそのような機器を提供することができる。

再使用可能な冷却ユニットが提供され、熱交換器を受容するように構成され得る。いくつかの例において、熱交換器は、長方形の「箱」形状を有する1つまたは複数のカートリッジを含む。カートリッジは、取り外し可能および／または使い捨てであり得るが、そうである必要はない。カートリッジは、カートリッジの同じ側または異なる側にインレットポートおよびアウトレットポートを含み得る。冷却ユニットは、カートリッジの片側または両側を冷却要素と熱的に接触させるために閉じるように構成され得る。このようにして、冷却要素がカートリッジと流体的に接触することなく、熱を伝導によって伝達することができる。カートリッジとの接触は、熱伝導材料、例えばアルミニウム、鋼または銅で構成された1つまたは2つの平滑な伝導面および／または形体を有する伝導面によって確立することができる。いくつかの例において、伝導面はまた、表面から熱を汲み出してその温度を下げる熱電冷却機器（以下さらに詳細に説明する）のアレイと接触していることもできる。

いくつかの例においては、熱電機器の「ホット」側から熱を除去するための1つまたは複数の機器を提供することができる。熱の除去は、自由対流によるものであることもできるし、あるいはフィン、ファンの使用によって、または「ヒートパイプ」（ヒートパイプとは、熱電機器からの廃熱によって加温または煮沸される流体の貯蔵器である）を取り付けることによって増強することができる。加温された流体は毛管作用または重力によって移動することができる。重力駆動の場合、流体蒸気が、周囲環境と熱的に接触する貯蔵器の別の部分まで上昇し、そこで凝縮して熱を環境に放散することができる。その後、流体は、凝縮ののち、落下して貯蔵器の中に戻ることができる。または、流体は、貯蔵器の冷たい部分または冷却コイルにポンプ送りすることもできる。

いくつかの例においては、少なくとも1つのポンプを熱交換器の前または後に配置して流体を患者の中へと推進させることができる。ポンプは、ポンプ送り機能との流体接触を防ぐために蠕動ポンプであり得る。しかし、いくつかの例においては、膜ポンプおよび他のタイプのポンプ、例えば回転ポンプが適当であり得る。望むならば、使い捨ての流体接触セクションが膜ポンプまたは回転ポンプを備えることができる。

ポンプは、最大0.2L/分で、0.2〜2L/分で、最大2L/分で、0.5〜10L/分で、10〜20L/分で、またはいくつかの例においては、最大20L/分で送達することができる。所望の始動速度に依存して、間欠的なポンプタイミングおよび予冷された液体を考慮することができる。いくつかの例において、流体を患者の中へと推進させるために、2つの蠕動ポンプ、1つのポンプは1つまたは複数の食道カテーテルの中への流量を統制するもの、他方は1つまたは複数の経鼻カテーテルの中への流量を統制するものを提供することができる。ユーザがポンプ送りの速度を制御する、および／またはポンプをオンまたはオフに切り換えることを可能にするための制御ユニットを提供することができる。

熱交換器、ユーザインタフェースおよび／またはデータ取得システムとインタフェースするために、1つまたは複数の冷却ユニットを提供することができる。冷却ユニットは、1つまたは複数の熱電機器を使用することができる（例えば、冷却出力の変調を可能にするために）。また、他の態様においては、氷浴または従来の冷蔵ユニットのような他のタイプの冷却を使用することもできる。他の態様において、再循環冷却機（例えば熱電または従来の冷蔵）を使用して、冷却された流体が熱交換器の一方の側に入ることを許容することができ、熱交換器のもう一方の側は、患者に導入される流体を含む。再循環冷却機は、冷却された流体の変調を可能にするために調節することができる。再循環冷却機は、0℃で1000〜2000ワットの冷却能力を含み得る。

データ取得システムは、制御ユニットおよび患者と接触する温度プローブとインタフェースするように構成され得る。データ取得システムに関連するモジュールが、患者に入り、かつ患者から戻る液流の温度に関するデータを取得するように構成され得る。いくつかの場合において、モジュールは頭蓋内圧（ICP）データを取得してもよい。

いくつかの例において、冷却ユニットは、熱交換器とのドライインタフェースを有するシステムを含み得る。したがって、熱交換器は、インタフェースと熱的に接触することはできるが、ベースユニットの冷却／加熱要素と流体的には接触することはできない。いくつかの例において、インタフェースは、作用流体の最大限の冷却を最小限の滞留時間で可能にする両面インタフェースであり得る。

熱電機器の「ホット」側からできるだけ速やかに熱を放散するために、多様なヒートシンク戦略を使用することができる。例えば、ファンを使用して、フィン付き熱交換の上に空気を強制的に送ることができる。または、多くの場合に好ましくは、熱電機器のホット側を循環液と接触させることができ、その液体を使用して、単に廃熱を捨てることもできるし、または患者を加温することさえできる。可能な別のヒートシンク戦略は、有意なヘッドスペースが熱交換器のホット側と熱的に接触している1つまたは複数の液体貯蔵器を用いる。熱電機器が患者を冷却しているとき、熱電機器は同時に貯蔵器中の液体を沸騰させ、液体は貯蔵器の内面上で凝縮し、その結果、熱は環境へと伝導される。いくつかの例においては、熱電要素を使用して、例えば環境からの熱を熱電機器の「寒冷」側に伝導することにより、患者の中に入る流体を加温することができる。この構成は、強制空冷／加温に比較して低減した複雑さの利点を有する。この概念は環流凝縮器の概念に似ている。

本明細書の中で使用される語「ヒートシンク」はまたヒートパイプも含む。例えば水、エタノール、メタノール、フルオロカーボン、およびこれらの任意の混合物を含む様々な作動流体をそのようなヒートパイプの中で利用することができる。パイプが作動する温度は貯蔵器内の圧力によって決まる。一例において、ヒートパイプ作動の温度は、概して、触れると温かいが火傷の危険はない45℃〜55℃であり得る。

いくつかの例において、ヒートパイプは重力ヒートパイプであり得る。他の例においては、ヒートパイプは、高性能コンピュータにおいて従来的に使用されるように、毛管作用を使用して動作可能であり得る。ヒートパイプは、熱を放散させるための従来のファンおよびフィンシステムの使用に比べていくつかの利点を提供することができる。例えば、ファンおよびフィンシステムは、より清浄しにくいものであり得る。他の態様においては、上記のように、熱交換器（例えば板形熱交換器）が、冷却ユニット（例えば、直接または熱交換器を介して間接的に患者に入る流体を冷却するように構成されている）と流体連通していてもよい。

所与の患者の温度の管理は3つの基本フェーズを含み得る。初期冷却または「誘導」フェーズは、患者を低体温または正常温状態にするために実施することができる。このフェーズに続き、患者の脳および体温が、数時間〜数日の範囲の一定の期間、医師によって決定されるそれぞれの目的温度に維持される「維持」フェーズであり得る。最後に、脳および体を制御されたやり方で常温に戻す「再加温」フェーズを提供することができる。

図11は、例示的な「ロングカラム」冷却戦略を示し、かつ結果的な流体流れ場を説明するために使用することができる。ロングカラム法は、「鼻のみ」の戦略よりも長い冷却ゾーンを提供することにより、より速く、より深い冷却を可能にする。加えて、ロングカラム法は、脳温度と体温との間により大きな定常勾配を達成し、かつ維持することを可能にする。

図11に示すように、経鼻カテーテル401およびマルチルーメン食道カテーテル402を通して冷たい流体を供給することができる。流体は、ポート403を通って食道の中に出ることができ、胃への流体の損失はバルーン404によって防がれる。バルーン404はまた、胃内容物の吸引を調節することができる。大型ルーメンカテーテル405が、胃アクセスを保持することができ、かつ嘔吐物および腸内ガスの出口経路を提供することにより、食道下部または胃の中の圧力増を防ぐ。

バルーン408によって気管下部406への流体流入を減らす、または防ぐことができ、ポート409が、気管中の流体の取り出しを可能にして、流体停滞を減らす、および／または防ぐのに役立つことができる。人工呼吸器を使用して肺の中にわずかな正圧を発生させることにより、気管下部への流体流入をさらに減らしてもよい。多機能気管内（気管）チューブ407の主ルーメンが呼吸を許容することができる。主出口ライン410は、ろ過および再循環または廃棄のために流体を回収するように構成され得る。流体の取り出しを支援するために、患者を水平に、またはトレンデレンブルグ体位に配してもよい。

使用中、図11（および該当する他の図）に示すシステムは、以下の例示的方法に記載されるように実現することができる。
1.誘導フェーズ（脳損傷患者にとって冷却が適切であると判断された場合）
a. まだ挿管されていないならば、カフ付きETT（さらなるポートおよびルーメンを有する、または有しない）を挿入して肺を保護する。ETTは、さらなるルーメンおよびポートを有してもよい。20〜50cmH₂Oの圧力までカフを膨らませる。ダブルバルーンまたはカフETTまたはカテーテルが使用されるならば、その第二のバルーンを膨らませることができる。
b. 食道チューブを食道に挿入し、20〜60cmH₂Oまでそのカフを膨らませて胃を保護する。
c. 経鼻カテーテルを鼻孔に挿入する。
d. 経口カテーテルを口に入れる。
e. 液体輸送チューブラインをそれぞれのマニホルド（鼻、気管、食道および戻り）に取り付ける。
f. 戻りラインを貯蔵器に接続する。
g. 1回使い切りの熱交換器（1つまたは複数）を冷却ユニットおよびおそらくは加温ユニット中に配置することによって流体路を完成させる。
h. 貯蔵器を冷却流体で充填する。
i. 冷却ユニットを動作状態にする。
j. ポンプを動作状態にする。
k. 今や流体流が確立され、かつ回路中を移動することができる（例えば図10A、10Bおよび10Cを参照）。
l. 患者内の流れ場（例えば図11を参照）。
m. 気道消化管が感染性物質、例えば胃内容物または咽頭流体を含むおそれがあるならば、患者から出る流体の最初の1リットルほどを捨て、再循環させなくてもよい。ダブルバルーン気管カテーテルが使用されるならば、フラッシュ洗浄またはわずかな吸引を気管中のバルーンとバルーンとの間またはカフとカフとの間の空間に適用して、感染性流体の流入から肺を防護してもよい。加えて、人工呼吸器を使用して肺の中の圧力をわずかに高めて、肺への流体流入をさらに防いでもよい。
n. 計測機器（熱電対またはサーミスタベースの機器）を直腸または腋窩に導入する。中心静脈ラインおよび／または「ボルト」が存在するならば、これらの温度を取得することができる。また、可能ならば、頭蓋内圧データを取得してもよい。
o. 冷たい流体回路が確立されたのち、脳温度は急速に低下するが、体温は脳温度よりもゆっくりと低下する。誘導中、加温機能を使用しないことが可能である。
p. 患者の身体核心部温度は、常温に近いままに残すことができる。しかし、他の場合、身体核心部温度が36℃未満、35℃未満、34℃未満、33℃未満、32℃未満またはより低く、いくつかの場合には、26℃、25℃、24℃またはより低くなるまで、患者を冷却することができる。脳が核心部温度よりも冷たくなることが望まれる。核心部温度がその設定値に近づくとき、加温ユニットが作動し、最終的に、冷却ユニットによって抽出される熱は加温ユニットによって患者に供給される熱と平衡する定常状態に達する。
q.脳温度計測が可能であり、かつ脳温度が制御ループの制御変量である場合、脳温度がモニターされ、脳温度がその設定値に近づくとき、冷却が中止され、および／または加温ユニットが作動し、最終的に、冷却ユニットによって抽出される熱は加温ユニットによって患者に供給される熱と平衡する定常状態に達する。

2. 維持フェーズ
a. ひとたび患者が目的温度に達したならば、患者を目的温度の付近に維持するために、必要に応じて制御措置が講じられる。PID法、マルチ入力シングル出力制御（MISO）およびマルチ入力マルチ出力制御（MIMO）を含む多くの制御法が当技術分野において記載されている。また、内部モード制御（IMC）を使用することもできる。
b. 他の処置に加えて、気道消化管の間欠的フラッシュ洗浄を実施して、この「維持フェーズ」中の流体の停滞（特に気管中の）を防いでもよい。
c. 加えて、間欠的吸引を気管ポート上に配置して、肺を保護するカフよりも「上」の流体の停滞を防いでもよい。これに関連して、「上」とは、カフの、肺に最も近い側ではなく、口に最も近い側をいう。
d. 維持フェーズ中、冷却および加温の両方を増大させて、脳温度と体温との間により大きな勾配を許容してもよい。これは、患者を灌注するために使用される冷却流体の温度の低下またはシステムのデューティサイクル（例えば、経過時間1時間あたり動作状態の灌注の分数）の増大と一致してもよい。
e. 維持フェーズ中、灌注流体の温度を変調させて、冷却速度を増減させてもよい。また、気道消化管の全部または一部の灌注を間欠的に止めることを含め、灌注流体の流量を変化させてもよい。

3. 再加温フェーズ
a. 再加温中、加温機器が存在しないならば、冷却システムパワーまたはデューティサイクルを低下させ、患者を再加温させる。加温ブランケットが存在するならば、冷却を減らすと同時にさらなるエネルギーを患者に適用してもよい。
b. 患者が目的温度に近づくにつれ、加温機器へのパワーを減らす、または加温機器をオフにする。
c. 必要ならば流体を患者から回収し、適切ならばカテーテルを取り出す。

上述したように、機械的人工呼吸に頼る患者は、口および咽頭に存在する細菌が肺に入るため、特に肺炎に感染しやすいといえる。しかし、気道上部および食道を冷却流体でフラッシュ洗浄すると、いくつかの機構によってこの危険を軽減することができる。第一に、フラッシュ洗浄は、唾液、粘液および咽頭流体を運び去り、関連する細菌を掃去する。したがって、細菌は、気道消化管中で増殖し、かつ蓄積することを阻止される。第二に、フラッシュ洗浄は、細菌増殖に必要な栄養分を希釈して、掃去されなかった細菌の増殖速度を低下させる。これは、患者が直前に嘔吐してしまった、または胃の内容物を吸引してしまう危険がある場合に特に重要である。第三に、フラッシュ洗浄流体は非常に冷たいため、気道消化管の表面温度がかなり低下し、細菌増殖速度をさらに抑制する。これらの効果の正味の結果は、肺に入る任意の液体が、フラッシュ洗浄されない患者の肺に入る液体に比べ、感染を引き起こす可能性がずっと低いということである。また、灌注流体に抗菌剤および界面活性剤を加えることも可能である。

神経保護のために冷却を受ける患者は、多くの場合、患者核心部温度の低下に伴う免疫系抑制のせいで、特に肺炎に罹患しやすい。選択的冷却システムは、主として、核心部の冷却を回避し、かつ患者自身の免疫系を、より強く感染と戦うことができる状態に残す。この利益は、表面加温を独立的に、または統合された加温機器によって適用することができるという事実によってさらに増強される。

フラッシュ洗浄は、図11などを参照して上述したように、流体が出で、かつ循環することを許容することによって実施することができる。加えて、フラッシュ洗浄の例示的方法は、以下のように実施することもできる。
1.少なくとも気管カテーテルを患者に導入し、さらに、経鼻または食道カテーテルおよび戻りラインのいずれかまたはすべてを患者に導入する。
2.経鼻カテーテルおよび／または食道カテーテルを使用して流体を患者に導入する。気管カテーテルそのもののルーメンを使用することさえできる。
3.気管チューブの吸引ポートに吸引を間欠的に適用する。

フラッシュ洗浄は、冷却プロセスの一部であることもできるし、またはそれは、患者の核心部温度に近い流体を用いて実施することができるという点で冷却とは別ものであることもできる。

図22Aおよび22Bは、多機能気管チューブを介して流体が流される簡易化フラッシュ洗浄システムを示す。図22Aおよび22Bに示すように、流体は、多機能気管カテーテル501を介して導入することができ、ポート502から気管に入る。バルーン503が、気管下部への流体流入を制限および／または阻止することができ、一次ルーメン（図示せず）が呼吸気の出入りを許容する。フラッシュ洗浄流体は、胃の中にあふれさせることもできるし、またはポート502と流体連通しているルーメンまたはポート502の付近にある別のポートと連通している隣接ルーメンへの吸引の適用によって回収することもできる。

使用中、体または機器の中、上および／または近くの様々な部位からの温度を使用して機器の機能を調節することができる。また、これらの計測を使用して、直接的には計測されない性質、例えば深部組織温度（脳）、心拍出量、核心部発熱、脳発熱および脳への血流を推定することもできる。温度計測の潜在的部位としては、例えば脳、直腸、食道、膀胱、鼓膜、胃、肺動脈、大静脈、大動脈、呼気、気管壁、眼、皮膚、腹膜、腋窩および鼠径部が挙げられる。

例示的な冷却システムおよび関連する分析を以下に記す。患者の身体における巨視的熱収支は以下の式1に示される。

式の左辺は、患者の身体の熱含量の全変化率を、密度ρ（x、y、z）と、熱容量C_p（x、y、z）と、体全体で平均された空間平均によって表される温度Tの時導関数（x、y、z）との積として示す。体の熱含量は、複数の熱流の結果として、時間とともに変化する（単位時間あたりのジュール、すなわちワットとして計測）。式1の右辺の第一項は、通常の状況において体そのものによって発される熱q_metであり、これが、約37℃の平衡温度で第二の項q_envによって表される体の環境との熱交換によって平衡化される。脳損傷患者が冷却されるとき、冷却機器によってさらなる熱が抽出され、q_coolerによって表されるこの熱流が、代謝加熱が環境および機器駆動冷却によって平衡化される新たな平衡が確立されるまで、患者の全体平均温度を低下させる。

加熱ブランケット、コンタクトパッドまたはラップのような加温機器の使用による熱エネルギーの追加が、冷却機器によって抽出されるエネルギーをおおよそ相殺し、かつ患者温度におけるこの全体的低下を減らすことができる。加温装備によって加えられるエネルギーq_warmerは、多くの場合、概して、冷却エネルギーq_coolerにおおよそ等しくなる（ただし、必ずしも正確に等しいわけではない）。しかし、いくつかの場合、患者脳温度の急速な低下が求められる治療的低体温の誘導中などには、2つのエネルギー流は非常に異なるであろう。

このシステムの利点は、いくつかの例において、ケア提供者が脳を1つの温度に選択的に駆動すると同時に、体を別の温度に駆動することを許容することができることである。多くの場合、脳に最適な治療温度は体に最適な温度とは異なるため、これは役立つことができる。例えば、これは、心停止の結果として脳損傷が生じる場合に当てはまることができる。この利点は、図9Aおよび9Bに示すように、頭部と体を、2つの別々の、かつ相互作用するシステムと想定することによって強調され得る。

図9Aは、脳および身体核心部の温度に影響を与える主要な熱流を示すブロック図である。図9Aに示す構造は、脳の冷却と体の加温とを同時に提供する。図9Bは、脳および身体核心部の温度に影響を与える主要な熱流のより詳細なブロック図である。この図においては、動脈血による冷却が完全には脳に関して選択的でないことを強調するために、第三の「頭部」区画が加えられている。しかし、内部頚動脈および脊椎動脈中の流れが主として脳温度に影響を及ぼし、他の流れは、体を冷却したのち間接的に脳に影響を及ぼしている。

このモデルにおいて、「頭部」は、首の端部にある平面制御面によって身体から切り離されていると考える。当然、鼻腔と脳区画との間に有意な伝導性熱交換がある。この分析の場合、簡潔に示すために、それは、血行性冷却と一緒にひとまとめにされ、「q a cooler」の一部として扱われ、別々には示されない。

頭部の熱収支は式2で求められる。式中、上付き文字「h」で印される量は、頭部に入り、かつ頭部から出る全流速である。頭部の温度プロファイルが不均一であると認識すると、これは、全身冷却機器の場合に実施されるように、身体核心部から離れる血液のエネルギー含量q_arteryを変化させることによって頭部の平均温度を操作することができるということを主張する。しかし、この場合、血液エネルギー量は、冷却ユニットからの冷たい流体による気道消化管の灌注によって動脈から抽出された熱q^a _coolerによっておおよそ制御される。脳温度は、他方で、既存の静脈血の温度、ひいては脳区域から離れて体に向かうエネルギー束q_veinに影響する。

身体核心部の熱収支は式3で求められる。式中、上付き文字「c」で印される量は、身体核心部に入る全流速である。身体核心部の温度プロファイルが不均一であると認識すると、身体核心部の平均温度は、頭部から離れる静脈血のエネルギー流q_veinによって影響され、それは他方で、気道消化管との隣接のせいで静脈から抽出される熱q^v _coolerによって影響される。身体核心部の平均温度はまた、外部加温機器の使用を通して操作することもでき、この熱流束q^c _warmerは、戻って来る冷たい静脈血を加温するために必要なエネルギーに対する相殺を提供することができる。

身体核心部および頭部の代謝性発熱を合計すると、体の全発熱量が求められる。

同じ論理により、

となる。そして、最後に、同じ論理を使用して体全体の熱含量を表すと、式7が得られる。

これらの定義を代入し、式2と式3とを合わせると、式1における最初のエネルギー収支が回収される。そして、定常熱収支が達成されてもよい方法を示す。式2に戻り、頭部および身体核心部から離れる血流を記述する項をグループ分けするように頭部の熱収支を整理し直す。

括弧内の式に関して体の式を解き、そして脳の式に代入する。

これは、頭部温度の変化を体温の変化に関連させる複合式を作り出す。頭部の質量が体の質量よりもずっと小さい、すなわち、送達される所与のエネルギー量に関して、頭部温度の変化は体温の変化よりもずっと大きくなるということに留意すること。

概して、代謝および環境流束は可変性であり、したがって、これらは、予測不可能な「負荷」変量として理解される。しかし、比較的冷たいおよび比較的温かい関連の流束は、ユーザが自動化制御システムを介して容易に操作することができる。

この分析は、脳および体の温度を独立的に操作することができることを示し、その場合、q_coolerは、頭部に入る血液の温度を制御するために使用され、q_warmerは、本質的に、戻って来る血液の温度（およびひいてはエネルギー含量）に生じる低下を補償し、ひいては、患者の核心部温度に生じる低下を減らすために使用される。本発明者らは、ここに提示されるモデルが、制御面を通過する伝導を無視したことにおいて簡素化されているが、しかしそれを加えたとしても、結果に有意な変化はない、すなわち、気道消化管の冷却が全身冷却戦略よりも大きな程度に脳温度に影響を及ぼすこと、および体温に生じる乱れを全身加温によって相殺することができること、および患者を環境と熱的に平衡した状態に維持することができることを認識する。

図9Aおよび9Bは関連する熱流束を示し、上記式ならびに図9Aおよび9B中のパラメータを以下の表7に記載する。

（表７）図9Aおよび9Bならびに式1〜11の熱収支における変量のまとめ

図10Aおよび10Bは、システム中の例示的な流体（液体、気体、および混在）流を示す。食道および経鼻カテーテルは、図示されるやり方で冷たい流体を供給される。流体は、ポンプによって貯蔵器から引き込まれ、かつ冷却ユニットと熱的に接触している熱交換器によって冷却される。流体は、真空によって患者から取り出されるが、ポンプによって出されてもよい。流体流はまた、患者の気道消化管を空にするためにいつでも逆転させることもできる。

さらなる変形は、気管および食道カテーテルのいずれかもしくは両方のルーメンを使用することにより、または経鼻カテーテルの1つを中咽頭まで延在させ、それを戻りラインとして用いることにより、別個の経口戻りラインをなくすことを特徴とすることもできる。そのような場合、他方の経鼻カテーテルは、なおも鼻腔の灌注のために使用することができる。

使用中、初期流体充填量を貯蔵器に供給することができる。貯蔵器は、約2〜20Lの容積を有し、かつ病院で使用されている典型的な真空下に維持される。真空は、ユニットに含まれる真空ポンプによって発生させることもできるし、または外部から供給される真空、例えば施設内真空ラインに取り付けることによって発生させることもできる。流体は、経鼻ポンプおよび食道ポンプによって貯蔵器から使い捨ての熱交換器を通して引き込むことができる。ポンプは蠕動ポンプであり得、かつ鼻区域および食道それぞれに向けて流体を動かすように構成され得る。ラインは内側の流体の結果として冷たくなることができるため、望むならば、患者の外側にあるラインを断熱して凝縮を減らすことができる。

図10Aに示す例において、鼻ポンプからの流れはマニホルドによって分割（例えばほぼ均等に）され、かつそれぞれが患者の鼻孔の1つに挿入される2つのカテーテルに供給される。この流体が鼻腔を灌注する。しかし、他の例において、灌注流体は、経鼻カテーテルの1つだけによって送達することができ、他方のカテーテルは、例えば真空へと回され、戻りラインとして使用され得る。図10Aに示す食道ポンプは、多機能食道カテーテルのルーメンを介して流体を体の中に移動させるように構成されている。患者の口およびおそらくは鼻腔が大気に通じているため、患者中の流体はおおよそ大気圧にあるということが留意されよう。したがって、この冷却システムは、冷却流体が非常に高い圧力にある血管内システムに比べて実質的な安全性を享受する。患者中の流体は大気圧に非常に近いため、貯蔵器または廃棄物ライン／容器の真空は、流体を患者から取り出すのに十分である。

この例示的態様において、患者に導入される流体は、主に経口戻りラインによって回収することができる。図10Aに示すように、経口戻りラインは、いくつかの態様においては手動で操作することができ、および他の態様においては自動的に作動させることができる切り換え弁を含み得る。切り換え弁は、例えば、三方弁、使い捨ての止め栓もしくはボール弁または一対のピンチ弁であり得る。一例において、弁（1つまたは複数）は使い捨てである。

流体を捨てないならば、それを、再循環に備えて貯蔵器に戻す前に、フィルタまたは一連のフィルタ（フィルタモジュール）によってろ過することができる。こぼれ、廃棄などによる損失に取って代わるために、いつでもさらなる流体を貯蔵器に加えてもよい。流体は、多機能気管カテーテルに通して吸引することにより、患者から回収することができる。この流体は、再循環させてもよいし、または廃棄物に回すこともできる。

流体はまた、食道および経鼻チューブを真空ラインに接続することにより、食道または鼻ポンプのいずれかもしくは両方を逆転させることによって患者から回収することができる。

必要に応じて、流体をこのシステムを通して循環させて、患者温度を変調させることができる。冷却が必要なくなったとき、システムを停止させることができる。概して、流量および温度は灌注流体のために選択され、冷却の量は、ポンプがオンまたはオフである時間の割合（すなわちデューティサイクル）によって決まる。しかし、流量および／または温度の他の変調を使用して、患者に提供される冷却の量を制御することもできる。

望ましくは、患者組織に対する吸引による外傷を避けるための注意が払われ、そして吸引ルーメンは一般に、一列に並んだ（ホイッスルカテーテルのように）、またはすべてが同時に目詰まりしないよう、多機能カテーテルの周囲の異なる地点に分散した複数の穴を有する。より均等な循環のために、複数の孔またはルーメンが食道または経鼻カテーテルに加えられてもよい。

上記のように、図11は、使用中の患者内の流体の流れ場を示す。温度変調流体は、経鼻カテーテル401およびマルチルーメン食道カテーテル402に通して供給される。食道流体はポート403を通って食道の中に出るが、一方、胃はバルーン404によって保護されている。バルーン404はまた、胃の内容物の吸引を防ぐ。大型ルーメンカテーテル405が、胃アクセスを保持し、嘔吐物のための出口経路を提供する。遠位気管406はバルーン408によって保護され、ポート409が流体の取り出しを可能にして停滞を防ぐ。経口カテーテルは主出口ライン410として機能し、かつ、ろ過および再循環または廃棄に備えて流体を回収する。望むならば、気管吸引ポート409（409は実際には複数のポートであってもよいことに留意）を通した吸引を使用して気管から流体を抜き取る。これは、気管をフラッシュ洗浄し、かつ肺を保護するカフよりも上での流体の「滞留時間」を減らすことによって細菌増殖の可能性を減らす有益な効果を有する。または、冷却なしでフラッシュ洗浄が望まれるならば、熱電機器の極性を逆にして、それらを冷却器ではなく加温器として機能させることにより、流体を正常温度にすることができる。

図12は、直腸または他の温度計測から推測される、患者の身体核心部に望まれる設定値、および／または頭蓋貫通ボルトを介する直接計測から、もしくは脳を侵襲しない1つまたは複数の計測によって知らされるモデルによって推測される、脳に望まれる設定値の自動的維持を可能にするために使用することができる例示的な制御システムを示す。制御システムはまた、「過冷却」を最小化しながら所与の設定値への患者の冷却を可能にし、かつ制御された再加温を可能にすることができる。これは、経験的に得られる、患者の計測によって得られる、または数学モデルによって得られるパラメータを用いるPID制御によって達成することができる。

制御システムは、以下の1つまたは複数を含み得る：温度計測プローブ、温度データを制御ユニットに送信するための手段、ユーザ入力を受容するための手段、制御ユニット、および制御ユニット出力を最終制御要素（例えばアクチュエータ）に送信するための手段。

一例においては、患者の核心部温度を一定の最低値（例えば下方管理限界LCL）よりも上に維持しながらも脳を冷却するために、簡単なオン・オフフィードバック制御スキームが提供される。計測され、かつ制御される変量は、例えば、患者の直腸温であり得る。冷却ユニットは、-20℃〜37℃の付近のプログラムされた温度の流体を提供するようにユーザによって設定され得る。ポンプは、動作状態の時、例えば0.2〜10L/分の流量を提供するようにユーザによって設定され得る。ひとたびこれらのパラメータが固定されたならば、気道消化管のすべてまたは一部の灌注の流量の操作（オン／オフ）によって患者温度を変調させることができる。第二の制御ループを使用して、灌注流体が所望の流量および温度で提供されるように熱電冷却機器の動作を制御してもよい。冷却器（例えば熱電式または他の）へのパワーを変調させて、灌注流体を冷たく、ただし凍結させずに、例えば約2〜4℃に維持することができる。この第二の制御ループは旧来のPID制御器であり得る。灌注流体のための所望の設定値は、使用される流体および具体的な状況に依存して-20℃〜37℃であり得るが、しかし流体温度設定値は、概して、患者温度を制御するために操作されるのではなく、治療の開始時に選択され、かつ制御下に維持される。この手法は、ポンプにおけるデューティサイクルを最小化し、かつ患者の気管消化管が灌注される時間の量を最小化する。患者核心部温度が下方管理限界LCLに達すると、ポンプはオフに切り換えられ、患者温度が上方管理限界、すなわちUCLよりも上昇し、冷却が再開されるまでオフに維持される。いくつかの場合、冷却動作の最後に、ポンプを逆転させ、そして任意の回収可能な流体を患者の気道消化管から取り出すことが望ましいであろう。

別の例において、制御スキームは、患者温度のためのPID制御器を用いることもできる。このシステムは、患者の核心部温度をユーザがプログラムした設定値の付近に維持するように構成され得る。設定値は、ユーザ（すなわちケア提供者）によっていつでも変更されてもよい。ユーザはまた、設定値を徐々に変更することもでき（ランプレート）、これは、冷却または再加温の速度を制御するのに役立つことができる。患者温度は、気道消化管の全部または一部の灌注の流量の操作（オン／オフ）によって変調することができ、患者自身の代謝が相殺性の加温力を提供する。ポンプに必要な灌注時間は、PID制御によって計算することができる。図12のブロック図が、このシステムを実現する例示的方法を示す。

図12は、フィードバック制御を可能にするための構成要素間の相互作用を示す。ユーザは、患者のための設定値およびランプレート温度（T_{set point}と示す）を命令しながら、ユーザインタフェースと対話することができる。ユーザは灌注流体の温度を指定することができ、その温度が、熱交換器から離れる流体の計測温度T_fluidと比較される。熱交換器をはさんで温度プロファイルに関するより多くの情報を提供するために、計測は、熱交換器沿いのいくつかの地点で実施されてもよい。冷却器制御器が、I、V（電流および電圧）によって表される冷却システムへのパワーを操作し、かつフィードバック制御器として働きながら、冷却システムから離れる流体の温度を所望の温度に維持する。そして、エラー信号Eによって表される患者温度と設定値との差によって示されたとき、患者制御器が作用して、灌注ポンプをオンおよびオフに切り換えることにより、患者温度T_measuredを所望の温度まで所望の速度で駆動する。

異なるポンプ速度が望まれるならば、ポンプV1およびV2への信号を変化させることができる。または、V1およびV2は簡単な「オン／オフ」信号であってもよい。切り換え弁を使用して、患者から出る流体を捨てることもできるし、または再循環させることもできる。ポンプは、はじめに患者を冷却するためだけでなく、患者に対する外乱または負荷（qdと示す）として作用する、環境および代謝性発熱にもかかわらず、患者を所望の温度に維持するためにもオンに切り換えられることが予想される。TMおよびFMは、それぞれ、任意の温度計測機器および流量計測機器であることに留意すること。多様な温度および流量計測機器が使用されてもよいが、しかし前記のように熱交換器が十分な無次元長さを有するならば、患者に入る流体の温度は容易に推測されてもよい。熱電ユニットおよび加温ユニット（使用されるならば）によって供給されるパワーの考察を、患者への／からのエネルギー束の推定の基礎として使用することができる。

同時の冷却およびカウンタ加温は有意な利点を提供することができる。これらの利点を説明するために、気道消化管中の流れ場を特性決定し、結果的な、冷たい流体中への熱伝達の速度を推定することができる。まず、流れを層流または乱流として特性決定することができる。水の物性に当てはめると約200のレイノルズ数が得られ、この流れは層流である。水のプラントル数を13とすると、約15のヌセルト数を計算することができ、これは、「板状物」の場合で約440w/m2Kの対流性熱伝達係数を暗示する。より円柱形の形状を仮定すると、わずかに異なる解答、すなわち約350のReおよび約15のヌセルト数が得られ、約300W/m2Kの対流性熱伝達係数が導かれる。2つの場合の間の中間範囲値をとると、400W/m2kの対流性hが得られる。この対流性伝達は、気道を対象の動脈から分ける血管周囲組織の熱伝達抵抗と連続している。この区域における組織の平均距離を約1.5cmと仮定すると、次式により、約35w/m2Kの全熱伝達係数が得られる。

参考までに、組織側を通過する熱伝達が無限に速いならば、熱伝達は約10×速くなるであろう。したがって、組織を通過する熱伝達抵抗は流体充填気道内の抵抗よりもずっと大きいため、ひとたび約1〜10L/分の一定の最低流量に達したならば、上記式中の、熱交換に使用される表面積Aを最大化すること、および温度勾配ΔTが、冷却流体の流量を最大化するよりも大きな効果を提供する。また、対流性熱伝達ではなく伝導性熱伝達が起こる長さスケールlを減らすことが有意であり得る。これを考慮すると、US2009/0177258およびUS7,189,253のような、再循環する冷たい流体でバルーンを使用する機器は、冷却流体がバルーンによって束縛され、本明細書に開示される易流動性流体手法で可能であるのと同じように咽頭または食道の不規則形状の形体と密接することができないため、不利である場合がある。バルーンの熱抵抗を増し、および対流が熱境界層を掃去することができない「デッドスポット」を創出することにより、これは、熱交換に利用可能な面積Aを減少させ、かつ、lを決定的に増大させる。この「デッドスポット」中の空気が、その低い熱伝導率のせいで、熱交換をさらに遅らせることができる。

大部分の場合、流れが層流であると考えられる食道に関しても同様な分析を実施することができる。ここでもまた、組織側抵抗は流体側の熱伝達抵抗よりも大きい。食道および咽頭下部と頚動脈との近接を考慮すると、食道と上咽頭とをいっしょに利用することが、脊椎動脈と頚動脈とが交差する体の領域において熱交換に利用可能な表面積および柱長を増す。

血管周囲組織と動脈、特別な対象である頚動脈および脊椎動脈との間の熱交換を検査すると、鼻集中的冷却戦略との差別化のさらなるポイントが明らかになる。ほぼ円形の動脈断面および約4mmの半径を仮定すると、約400のレイノルズ数が計算される。血液を表すために約20のプラントル数を使用すると、以下の解析によって約10のヌセルト数を計算することができる。

そして、大動脈弓から頚動脈に入る温かい血液が、脳のウィリス動脈輪に達するまでに、それを包囲する冷たい組織と平衡する程度を決定することが可能である。平衡度を求める式は以下のように提示することができる。

上記代表的数値を式の中で使用すると、頚動脈中を20cm移動した後でさえ動脈血が不完全にしか平衡していないことが明らかになる。この結果は、血管周囲組織の「コールドゾーン」の長さを最大化することが有意であり得ること、および食道を上咽頭とともに利用することが、咽頭上部のみを冷却する、ひいては頚動脈および脊椎動脈のより短い区分を冷却する「鼻のみ」戦略で可能であるよりも徹底的に血液を冷却することを可能にすることを示す。

図13および14は、脳の冷却を核心部の加温と組み合わせる方法を示す。多くの場合、冷却された脳から戻る冷たい静脈血または頚静脈を通過する間に気道消化管との熱交換によって冷却された血液が身体核心部に対して及ぼす効果を相殺するために、患者の身体の全部または一部を加温することが望まれる。このカウンタ加温を適用して、患者に入り、かつ患者から出る熱流の収支を維持することができる。カウンタ加温はさらに、より大きな脳-身体核心部間温度勾配を許容する。そのような効果は、脳温度の代謝を下げるように作用して、脳による熱産生の減少を導くことができる。

本開示は様々なカウンタ加温方法および機器を含む。例えば、いくつかの態様において、システムは、手および足それぞれのための手のひらおよび／または足の裏カウンタ加温機器を含むように構成され得る。手のひらおよび足の裏は熱交換に積極的に参与する。そのような手のひらおよび／または足の裏カウンタ加温機器は、他の加温機器（例えば熱風ブランケット、ウォーターブランケットなど）に加えて、またはそれらから独立的に使用することができる。手のひらおよび／または足の裏カウンタ加温機器は、例えば、冷却手技中に患者への最大アクセスを許容することを含む数多くの利益を有することができる（例えば、熱風ブランケットが手のひらおよび／または足の裏カウンタ加温機器とともに使用されない場合）。さらなる有益な効果には、さらなる核心部加温を招くことができる、首後部を加温したときの手のひらおよび／または足の裏の血管拡張が含まれ得る。

他の態様において、機器および方法は、患者を加温するように構成されたウォーターブランケット（例えば断熱ウォーターブランケット）を含み得る。ウォーターブランケットは、他の加温機器（例えば手のひらおよび／または足の裏加温機器）とともに、またはそれらから独立的に使用することができる。ウォーターブランケットは、その加温能力に加えて、例えば、ブランケットに入り、ブランケットから出る流体温度を計測して対象の核心部温度（例えば、または少なくとも、ウォーターブランケットと接触している対象の部分の温度）を計ることにより、または既定のパワーおよび温度の抵抗加熱を使用することにより、システムのためのデータ収集をさらに支援することができる。脳冷却手技中に対象の身体核心部温度の維持および／または上昇を支援するための他のブランケットは、例えばフォイルブランケット（例えばスペースブランケット）である。さらには、強制空気機器を使用することもできる（例えば「Bair Hugger」セラピーブランケットなど）。

他の態様は、体の他の区域のために構成された加温機器を含み得る。例えば、一部のカウンタ加温機器は、加温された空気を肺の中に通す（例えば上述の気管チューブに通して）ことを含む。さらに、静脈加温機器（例えば頚静脈バルブ）を使用して静脈を加温することができる（例えば、所与の手技、手技中の所与の点、所望の脳-身体核心部間勾配などに依存して）。

本開示に詳述されるカウンタ加温機器およびシステムの1つまたは複数を使用してカウンタ加温法を実施することができる。加温機器、加温機器の組み合わせおよび／または加温の場所は、核心部温度計測、所与の手技、手技中の所与の点、所望の脳-身体核心部間温度勾配などに依存して、手技中に変えることができる。

冷却サイクルの最後に、制御されたやり方で患者を再加温することができる。一例として、加温は、患者の身体核心部温度を所望のレベル（例えば33℃〜40℃）よりも高く維持するように調節することができる。患者は、任意の所望の速度で加温され得る。例えば、ユーザは、ある期間（例えば12時間）冷却流体を減らすことができ（例えば100％から0％に）、カウンタ加温はこの期間中にも調節することができる。

これらの「定常勾配」法はさらなる利点を提供することができる。例えば、患者における全熱収支を考慮し、および熱を患者の核心部に戻すことにより、身体冷却に関連する合併症を減らす、および／または回避することができる一方で、脳の冷却によって神経保護を達成することができる。この勾配は、治療的に有益である限り維持されてもよい。咽頭および食道の利用は、他の手法では不可能である程度に脳と体との間の温度勾配を可能にする長い冷却ゾーンを動脈の周囲に創出するためである。

脳温度と体温との間の勾配を創出するためには、身体核心部または四肢における外部加温機器、例えば加温ヘルメット、パッドまたは加温ブランケットによって体を加温する間、気道消化管を灌注によって冷却することができる。またヒートランプまたは加温されたIV流体を使用することもできる。患者が火傷を負う危険を減らすために、加温機器は、皮膚の温度を約42℃よりも高く上昇させるべきではない。一例において、加温機器は、患者の大きな表面積上で非常に穏やかな温度勾配（身体核心部よりも約2〜7℃高い）を提供するように構成され得る。

脳温度と体温との間の安定な差が望まれるならば、加温機器の温度を、皮膚損傷を生じさせる可能性のある温度範囲（約42℃）よりも低く厳格に維持しながらも、気道消化管の灌注によって除去された熱を補うように加温機器のデューティサイクルを調節することにより、定常状態を達成することができる。

図13は、患者に入る流体の流量および温度の計測を患者から出る流体の流量および温度と比較して、システムによって抽出されている全熱量を推測する、この目的を達成するための例示的構成を示す。この計測は、単独で使用することもできるし、または冷却機器に送達されるパワーの計測と組み合わせて使用することもできる。図13は、統合された加温機器が使用されているときの患者温度制御システムの代表的なブロック図である。この態様においては、患者から除去される熱に基づいて、加温機器に送られるエネルギーを変調させることができるが、しかし制御はまた、温度変化の速度、患者の体格もしくは体重または数学モデルによって情報を与えられてもよい。加温の熱は、心臓に戻る冷たい静脈血を加温することにより、身体核心部の冷却の多くを相殺することができる。加温システムは、約40〜42℃に設定され得るが、しかし皮膚に対する損傷を避けるためにそれよりも高く設定されることはできない内部加温制御器を有する。図13には1つの加温機器しか示されていないが、望むならば、1つより多い加温機器を使用することもできる。加温の量は、「デューティサイクル」を調節することによって（例えば、簡単なオン／オフ信号または可変電圧によって毎時加温量を調節することによって）変調することができる。

図14は別の例示的な統合制御戦略を示す。図14は、患者から除去される熱および患者の核心部温度に基づいて、加温機器に送られるエネルギーを変調させることができる態様の代表的なブロック図である。制御スキームは、例えば冷却ユニットへのパワー、患者温度変化の速度、患者体格もしくは体重または数学モデルを含む他の要因を含み得る。

図14に示すこの構成において、流入および流出流体の温度および流量計測は任意である。灌注を開始してベース「冷却負荷」を提供し、直腸温をモニターする。直腸温が所与の閾値を下回ると、加温機器は付勢され、かつ所望の患者核心部温度よりも数℃（例えば2〜7℃）高い目標「皮膚温度」まで上昇させることができる。加温機器は、安全な設定値皮膚温度を保持するようにPID制御器によって制御され得、その後、患者核心部温度を所望の範囲内または所望の設定値の付近に維持するために必要に応じてオン／オフに切り換えられ得る。このようにして、身体核心部を実質的に正常温状態に保持することができる間、冷却された血液で脳を連続的に灌流することができる。場合によっては、分岐して外側頚動脈に入る冷たい血液を加温ヘルメットによって直接再加温することもでき、その間、頚静脈中に戻る冷たい血液を、加温ブランケットのような全身加温手段で中和して、顔、頭皮、首後部または人工呼吸器を介して肺の中に送られる加温ガスのいずれかまたはすべてを加温することができる。

冷却ポンプの灌注時間（デューティサイクル）および加温ブランケットの動作状態加温時間（デューティサイクル）が、核心体温を所望の正常状態設定値の近くに維持するために変調されるパラメータである、身体核心部温度のPID制御ループを想定することができる。同じ制御システムが、核心部温度設定値に対していくつかの小さな段階的変更を加えることにより、身体核心部を所与のランプレートで加温または冷却することもできる。

このシステムはまた、「最大勾配」モードで使用することもできる。脳温度と身体核心部温度との間で最大勾配を確立し、かつ維持するためのそのような方法は、以下のステップの1つまたは複数を含み得る。

1. 本明細書に記載される装置によって患者の気道消化管の冷却を開始すること。気道消化管全体を利用することは、血液が身体核心部を表す温度で大動脈弓から離れるとき、全身加温と合わせて特に役立つことができる。したがって、脳冷却の究極の深度は、大動脈弓からウィリス動脈輪まで移動中の血液から抽出することができる熱の量によっておおよそ決まることができる。「コールドゾーン」の長さが最大化されないならば（「鼻のみ」冷却戦略の場合のように）、冷却ゾーン中の血液の滞留時間は減り、血液が身体核心部に戻り、かつ再加温される前に、脳はより浅くしか冷却されない。
2. 灌注流体の温度を、気道消化管を損傷しない最低温度（例えば約-20℃〜20℃）に制御すること。
3. 全熱伝達速度が流量変化に相対的に感応しないような十分な流量の液体を連続的またはほぼ連続的に気道消化管に提供すること。熱伝達に対する制御抵抗が患者と灌注流体との間の対流性交換ではないような十分な流量（例えば約0.2〜10L/分）を提供すること。
4.約40〜42℃を超えないように表面加温機器の温度を制御すること。
5. 加温機器を患者に適用して患者の表面（皮膚）を加温すること。加温機器は、例えば、加温ブランケット、加温ヘルメット、顔または首後部の加温（脳と体との間の最大勾配が望まれる場合には最大表面積が好ましい）の1つまたは複数を含み得る。
6. 直腸および／または他の計測によって測定される患者の核心部温度がおおよそ正常温（例えば約37℃、またはもっとも深い脳冷却の場合、少なくとも、全身冷却による合併症が生じ始める温度（例えば約32℃）よりも高い温度）に維持されるのに十分な頻度で加温システムを動作状態にすることによって患者核心部温度を制御すること。
7. 例えば、冷たい流体による気道消化管の連続的またはほぼ連続的な灌注を維持することによって冷却ポンプのデューティサイクルを最大化すること。

ポンプのデューティサイクル（例えば、1日あたりの灌注時間）を減らすことは、脳冷却の深度、ひいては必要なカウンタ加温の量を低下させることになろう。このようにして、定常勾配を最大ケースと非冷却ケースとの間の任意の値に設定することができる。

他の制御システムを提供することができる。身体核心部温度は気道消化管の灌注に応答するのにいくらかの時間を要するため、加温機能は、多くの場合、冷却機能よりも遅れる。加温は、例えば、除去された熱に基づいて加温機能が動作状態にされ、したがって、患者の核心部温度が認めうるほど低下する前に身体核心部を加温するフィードフォワード制御の要素を含み得る。加温の開始は、流入および流出の灌注流体温度の計測から測定される、患者から抽出された熱に基づくこともできる。この量を独立的に、または温度計測データと組み合わせて使用して、図13に示すようなやり方で正しい制御動作を決定することもできる。

このシステムはまた、全身冷却に対する脳冷却の比率が最大化される「最大選択比」モードで使用することもできる。本明細書に使用される語「最大化」とは、最大値またはその近くにある点までの比率の増大をいう。この語は、全身冷却が実際の最大比未満である比率を含むものと理解されるべきである。この方法は、最小限のパワー支出で脳温度と身体核心部温度との間の有意な勾配を確立し、かつ維持するために使用することができる。このような方法はまた、限られた冷却力または冷却流体しか利用できない場合（例えば野戦病院において）または食道へのアクセスが困難である、または他のやり方で制限される場合にも使用することもできる。方法はまた、カウンタ加温の必要性を減らすことができる。1つの態様において、方法は、以下のステップの1つまたは複数を含み得る。

1. 他の態様において本明細書に記載される装置によって患者の上気道の冷却を開始すること。食道チューブは使用されず、食道は、冷却のために積極的には利用されない。喉頭マスク、延長した経口カテーテルまたはトレンデンブルク体位を使用して、食道への流体流入を減らすことができる。「コールドゾーン」の長さが最大化されないため、冷却ゾーン中の血液の滞留時間は減り、血液が身体核心部に戻り、かつ再加温される前に、脳はより浅くしか冷却されない。しかし、パワーおよび流体の所要量は減り、選択的冷却はなおも達成される。
2. 灌注流体の温度を、気道消化管を損傷しない最低温度（例えば約-20℃〜20℃）に制御すること。
3. 経口カテーテル／戻りライン中の流量のときおりの調節によって患者の口の中の流体のレベルを制御すること。これは、最大流体回収率を可能にし、咽頭の不完全な湿潤により、冷却速度／選択比の調節をも可能にする。
4. 熱伝達に対する制御抵抗が患者と灌注流体との間で対流性交換ではないような十分な冷却流体を上気道に間欠的に提供すること（例えば約0.2〜5L/分）。
5. 加温機器が使用されるならば（低い冷却力のため、任意）、約40〜42℃を超えないように表面加温機器の温度を制御すること。
6.場合によっては、加温機器を患者に適用して患者の表面（皮膚）を加温する。加温機器は、例えば、加温ブランケット、加温ヘルメット、顔または首後部の加温（脳と体との間の最大勾配が望まれる場合には最大表面積が好ましい）の1つまたは複数を含み得る。

「最大選択比」法は、対象の頭部を浸漬しないという点で、Whiteらによって記載されている、イヌにおける鼻口灌流および頭部浸漬を使用する急速脳冷却法（「Rapid Selective Brain-Cooling using Head Immersion and Naso-Oral Perfusion in Dogs, Resuscitation 10:189-191, 1983）から区別される。頭部浸漬を避けることが、改善された冷却選択比を提供することができる。脳が顔および頭皮の表面冷却から対流的に防護されるため、選択比は改善されるが、これらの区域への大きな血流量は、多量の冷却された血液が核心部に戻り、全身冷却を生じさせることを暗示する。頭部浸漬を避けることはまた、液体使用量および所要冷却力を減らすのに役立つ。氷水への頭部浸漬を避けることはまた、顔、首および頭皮への潜在的な表面効果を回避させる。加えて、記載されるシステムは、氷ではなく使い捨ての熱交換器、衛生的な使い捨ての流体路、ベースユニット電熱システムに流体を戻すための経口カテーテルならびに少なくとも患者核心部温度に基づく冷却および加温のフィードバック制御を用いる。

図15は、ベースユニットの一部であり、かつ使い捨ての熱交換器から熱を除去するために使用することができる再使用可能な冷却システムを示す。図15は、冷却システム（冷却器）そのものの1つの態様を示す代表的なブロック図である。冷却器は、使い捨ての熱交換器と熱的に接触していてもよい。フィードバック制御システムは、システムから離れる流体の温度に基づいて熱電システムへのパワーが変調されるように構成され得る。

任意のバイパス弁構造が図15に示されている。バイパス弁は、流体が、患者に導入される前に、再循環させることを可能にすることができる。バイパス弁構造はまた、流体回路の他の部分、例えば熱交換器の出口ラインと戻りラインとの接続部に配置され得る。熱電システムは、使い捨ての熱交換器とインタフェースするように設計された熱伝導性要素（熱盤）と熱的に接触した状態でアレイに配設された1つまたは複数の個々の熱電要素を含み得る。熱盤および熱交換器は、物理的に接触し、かつ熱的にも良好に接触し得るが、それらは望ましくは、流体連通していない。ヒートシンクは、熱電システムのホット側と熱的に接触し、かつ熱電システムが、熱交換器から除去された熱の蓄積およびパワーが印加されたとき内部発熱のせいで過熱することを防ぐことができる。多様なヒートシンクが使用されてもよい。

上述したように、流体のための2つ以上の別々の経路を提供するために、多様な熱交換器（例えば板形、シェル形、管形など）を使用することができる。冷却システムおよび熱交換器は、熱的に接触し、かつ物理的にも接触し得るが、しかし流体連通し得ない。したがって、患者と接触する流体による冷却ユニットの汚染を回避しながらも熱交換を達成することができる。

一例において、熱交換器は、「サンドイッチ様」配置で冷却システムの熱電アレイの交換面と接触することができる。ロック機構または位置決めピン／基準を提供して冷却ユニット内の熱交換器の正しい位置を確認することができ、そしてライトを提供して正しい配置または「作動可能」状態を指示することもできる。給電されると、熱電アレイは、交換面から熱を除去し、それをヒートシンクに向けて「ポンプ送り」して、ヒートシンクを温め、流体を冷ます。熱電アレイに送られるパワーは、流体が、概して0〜10℃であるが、場合によってはさらに低くてもよい温度まで冷却されるように選択することができる。「サンドイッチ」形状の特徴の代替態様は、例えば、片側熱電接触または連携した2つの小さめの熱交換器を含み得る。2つの熱交換器の場合、一方は、鼻区域に作用するように構成され得、そしてもう一方は食道区域に作用するように構成され得る。これらの熱交換器は、別々の冷却ユニットとインタフェースすることもできるし、または1つの冷却ユニット中に別々のスロットを有することもできる。図16は例示的な冷却システムを示す。図16は、「ファンレス」ヒートシンクと熱的に連通した熱電アレイを示すが、他のヒートシンク、例えばフィン付き区域および／またはファンを利用するヒートシンクを使用することもできる。

図17は、機器と皮膚との間の界面の温度に基づいて表面加温機器を制御するように設計された簡単なフィードバック制御ループを示すブロック図を示す。加温機器への電流および電圧（I、V）は、患者の皮膚における機器の温度と制御器に提供される設定値との間の差に基づいて変調させることができる。当然、望むならば、1つより多い場所における計測を使用してもよい。

ヒートシンクは、ファンを使用して空気をホット面の上に押しやり、フィンの追加によって交換のための面積を増大させる、熱電機器に典型的なフィン付きおよびファン付きのヒートシンクを含み得る。または、熱は、ファンレスヒートシンクを使用して、図15の構成に類似した構成を用いることによって除去することができる。熱電アレイからの熱が、十分なヘッドスペースのある密封区画に収容された流体の貯蔵器を加温することができる。30〜60℃の範囲の沸点を有する流体が選択されるならば、熱電アレイの電流および電圧は、この範囲の「ホット側」温度を提供するように選択することができる。1回使い切りの熱交換器に接触する側が冷却されている間により多くの熱がヒートシンク貯蔵器側に加えられるため、これは液体沸騰を生じさせる。ヒートシンク貯蔵区画中に得られる蒸気がヘッドスペースを通って上昇してヒートシンクの凝縮セクションに入ることができ、その中で、それはより冷たい温度と遭遇するときに凝縮する。ヒートシンク流体は、ヒートシンク区画中で環流し続け、したがって、熱電機器からの熱を環境中に放散することができる。

そのようなヒートシンクは、汚染（例えばこぼれによる）の場合、フィン付きおよびファン付きヒートシンクよりも清浄するのが有意に容易であり得る。また、通常の作動中、システムは、望ましくは、ファン付きシステムよりも少ないほこりおよび汚れしか蓄積せず、かつ拡散させない。病院環境におけるファンレス構造のさらなる利点としては、信頼性の改善およびノイズの減少がある。また、さらに、凝縮セクションは、ユニットのための取っ手として働くように配置され得る。

本明細書に記載されるヒートシンクの壁は、好ましくは、一般的な化学滅菌溶液（例えば水中エタノール、アンモニウム塩など）に耐性である高熱伝導性材料（例えば金属）でできている。例えば、ステンレス鋼または他の金属を保護コーティング有りまたは無しで使用することができる。

他の態様においては、熱電アレイに基づかない冷却技術、例えば従来の冷却システム、氷浴または吸熱化学反応を使用することができる。

冷却システムとインタフェースする熱交換器は、患者インタフェースキットの一部であり、かつ使い捨てであることを意図したものである。熱交換器は、毎分約0.2〜10リットルの流量で約5〜最大300Wまでの熱交換を提供するようにサイズ決定される。実際の熱交換量は、流入する流体の温度に依存する。熱交換器は、大部分の熱交換器設計に典型的であるように、流体が冷却されるための曲がりくねった流路を提供する。熱交換器は、好ましくは、金属のような高熱伝導性材料で構成されており、アルミニウム、ステンレス鋼または銅が適切な選択である。長方形断面の内部流路を有する箱形の形状が考えられる。流体路の直径または水力直径は約0.2〜6cmであり得、流体路の長さは、100〜300Wの熱交換能力を提供するように選択される。熱交換器全体の典型的な寸法は、幅約20〜40cm、高さ10〜30cm、厚さ約2〜8cmであってもよい。これらの値は、簡単な曲がりくねった流体路に基づき、流体路がより曲がりくねるにつれ、よりコンパクトな構成が可能である。

使い捨ての熱交換器は、貯蔵器からの流体を受容するための1つのインレットおよび流体が出るための1つまたは複数のアウトレットを有することができる。一例においては、鼻ポンプのために1つのアウトレットが提供され、食道ポンプのために1つのアウトレットが提供される。インレット端およびアウトレット端の近くの熱交換器の部分は、流入および流出ラインのためのフィッティングおよびコネクタを収容するためにわずかに拡大していてもよい。また、機器が待機モードにある間に熱交換器中の流体の再循環を許容するためにバイパスラインが使い捨ての熱交換器に含まれてもよい。この特徴は任意である。いくつかの態様において、冷却ユニットの冷却要素と接触しない熱交換器の壁は、凝縮および環境への冷たさの損失を減らすために断熱される。

上述したように、様々な冷却流体を気道消化管に導入することができる。最大限の冷却速度および抗菌性が望まれる場合、上記に開示された流体調合物が望ましいといえる。長い灌注期間が望まれる場合、水が不必要に患者から除去されたり、または患者に加えられたりすることがないよう、気道消化管を包囲する組織のモル浸透圧濃度に概ね等しいモル浸透圧濃度を有する灌注流体を選択することが有利であり得る。浸透圧平衡を達成するためには、例えば、咽頭および食道の壁をライニングする細胞が通常に遭遇する流体調合物に類似した流体調合物が望ましいといえる。

一例において、調合物は、以下のカチオン：ナトリウム約1〜40mmol/l、カリウム約5〜60mmol/l、カルシウム約0.5〜5mmol/l、マグネシウム1mmol/l未満および以下のアニオン：塩化物1〜200mmol/l、重炭酸1〜100mmol/l、リン酸50mmol/l未満およびヨウ素10mmol/l未満のいくつかまたはすべてを含む、通常の唾液の電解質組成に類似した電解質組成を有する調合物であり得る。この混合物は、気道消化管と境界を接する細胞と灌注流体との間の大きなモル浸透圧濃度または濃度勾配を回避することにより、体と灌注流体との間の化学交換を最小化することができる。しかし、再循環される流体は患者と平衡を保つため、組み合わせは正確でなくてもよいことが留意されよう。

また、わずかに低張性の調合物が、流体回路中の全量をおおよそ一定に維持するため、役立つことができる。より洗練された調合物においては、灌注流体を使用して、気道消化管中に見られる流体、例えば飲み込まれた唾液の機械的および免疫学的機能のいくらかに取って代わらせてもよく、および唾液中に一般に見られるタンパク質、例えばムチン、アミラーゼなどを加えることによって他の調合物を創製することもできる。抜管を容易にするために、抜管の直前に、特別な量のムチン様流体を加えることもできる。

以下の表8は、本明細書および図面に使用される記号を識別する。

（表８）

必要とされる加温の量は、以下の1つまたは複数によって決定することができる：患者の核心部温度をモニタリングすること、流入および流出流体における熱収支によって決定される、患者から除去される熱の量を考慮すること、熱電冷却ユニットにおけるエネルギー収支、複数の患者温度計測の間の経験的または半経験的関係および／または数学モデル。他の箇所に記載されるように、加温の場所は異なることができ、かつ例えば、頭皮、腕、脚または他の体表を挙げることができる。加温手段としては、循環液ブランケット、循環液とのハイドロゲルパッド、強制空気、ヒートランプ、電気ブランケットまたは他の適当な発熱機器を挙げることができる。加温機器が循環液を用いる場合、患者に送達される加温力は、他の熱損失を考慮したのち加温流体の流入および戻り温度をモニターすることによって推定することができる。

別の態様において、ハイブリッド冷却システムを提供することができる。ハイブリッド冷却システムは、（a）本明細書に記載されるように、鼻腔を冷却するための易流動性流体、および（b）食道または食道の少なくとも一部分を冷却するために循環させることができる、バルーンに収容された流体を、送達するように構成された冷却システムを含み得る。

バルーンは、カテーテルの周囲に環状または部分的に環状の様式で配設され得る。環状のバルーンは、本明細書の他の箇所に記載されるように嘔吐物をカテーテルの大きなルーメンに閉じ込めるように機能することができる。または、バルーンは、動脈と熱的に良好に接触する細長いサイドバルーンの場合のように、非環状に形成することもできる。食道カテーテルの中央ルーメンはさらに、胃へのアクセスを提供するように機能することができ、カフを提供して食道への嘔吐物の侵入を制限することができる。カフチューブが肺を保護することができ、他の態様においてさらに詳細に説明するように、カフのすぐ上で吸引を加えて停滞を防ぐことができる。

所望により、食道を洗浄し、良好な熱的接触を成すために、さらなる流体を加えることもできる。流体は、口から出すこともできるし、または胃の中に「落とす」こともできる。さらなる流体を加える代わりに、流体を、鼻区域から食道または食道の一部分に滴下させることを許可することもできる。

バルーン中の流体は、食道を冷却状態に維持するために使用することもできるし、または必要に応じて患者を再加温するために使用することもできる。

別の態様において、鼻の中の再循環する冷たい流体および食道中の易流動性流体を有するバルーンを有するシステムを提供することができる。鼻腔を洗浄し、かつ良好な熱的接触を成すために、さらなる流体を末端ルーメンに通して加えることができる（例えば、「熱グリース」のような）。易流動性流体は、食道中で積み重なることができ、かつ例えば経口戻りラインを通して取り出すことができる。他の態様におけるように、カフ付きチューブで肺を保護することができ、カフのすぐ上での吸引が停滞を減らす／防ぐことができる。

別の態様において、鼻の中および食道の中に別々のバルーンを冷却のための再循環液とともに提供することができる。伝導性／フラッシュ洗浄のためのさらなる流体を提供することができる。ここでもまた、他の態様におけるように、カフ付きチューブで肺を保護することができ、カフのすぐ上での吸引が停滞を減らす／防ぐことができる。

方法および機器がそれらの特定の動作理論に関連して説明されたが、本発明はそのような理論に限定されない。記載された構造および方法に関して本発明を理解することができる程度に、特許請求の範囲は、特許請求の範囲が別段明確に示さない限り、動作理論を組み入れない。

脳-身体核心部間温度勾配を達成および／または維持することに役立てるために他のシステムおよび方法を使用することができる。そのような方法を前記機器、システムおよび方法とともに使用することができる。例えば、本発明の機器、システムおよび方法は、脳血流を減らす（例えば、ベースラインよりも0〜50％少なく）ための方法とともに使用することができる。脳血流を減らすことは、いくつかの利点、例えば、血液が本方法、システムおよび機器によって冷却される解剖学的領域と接触している時間を増し（例えば、脳に入る血液の温度を下げる）、および脳と身体核心部との間の熱的相互依存性を減らす（例えば、冷却された血液が脳の中にある時間の量を増すこと、および所与の期間に脳に入る血液の量を減らすこと、それにより、全心拍力量に対して核心部に戻される冷却された血液の量を減らすことにより）利点を有することができる。

脳血流を減らすための様々な方法を本発明とともに使用することができる。例えば、脳を選択的に冷却することは、それ自体、脳血流の減少を生じさせることができる。しかし、選択的脳冷却が脳血流を増す場合、他の措置（例えば以下に記す）を講じて脳血流を減らすことができる。さらには、脳の下側の直接的な伝導性冷却を最大化すること（例えば、界面活性剤を冷却流体に加えること、および／または血脈洞中の冷却流体滞留時間を減らすことにより）および／または総頚動脈および脊椎動脈の冷却を最大化することが脳血流を減らすことができる。ヒトの脳および体の誘導全身冷却もまた、脳血流を減らすことができる。

別の例として、様々な鎮静法を使用して血流量を減らすことができる。さらに、脳血流を減らすための方法は、例えば血圧（収縮期および拡張期）を下げること、血液を身体核心部へと迂回させること（例えば脳および髄膜動脈から離す）および／または頭皮を加温することにより、脳灌流圧を下げることを含み得る。加えて、短期間の全身冷却のバーストまたはエピソードが脳への血流量を減らすことができる（例えば、脳代謝を下げることにより）。脳への血流量を減らすさらに別の例は、脳灌流を減らす、脳動脈を狭める、脳血流に対する抵抗を増す、および／または脳血液量を減らすように働く、低炭酸症または過換気を誘発させる（例えば、動脈CO2の減少により）ことであり得る。

他の態様において、薬物および／または薬剤を患者に投与することによって患者の脳血流を減らすことができる。例えば、バルビツレート（例えば、チオペンタール点滴、フェノバルビタール、ペントバルビタール、メトヘキシタールなど）、ベンゾジアゼピン（例えば、ベルセド、アチバン、バリウム）、プロポフォール、クロニジン、リドカイン、エトミデート、カフェイン、アルコール（例えばエタノール）、コカイン、β遮断薬（例えばラベタロール）、抗片頭痛薬（例えばトリプタン、エルゴタミンなど）、吸入ガス（例えばイソフルオラン）、麻薬、全身血管収縮剤（例えばフェニレフリン）および他の選択された薬物および／または薬剤を対象に投与することができる。そのような薬剤は、脳動脈の狭小化、脳血量の減少および／または脳血流に対する抵抗を招くことができる。そのような薬物および／または薬剤の適切な用量は当業者によって理解されるであろう。

いくつかの場合において、冷却療法によって誘発された低い圧力レベルから頭蓋内圧を高めること（例えば、対象の頭部および体を水平にねかせることにより、人工呼吸器を使用して呼吸端陽気道圧を高めることにより）もまた、脳血流を減らすことを支援することができる。脳血流量を減らす他の方法は、心拍数を減らすこと、および脳血管抵抗に対して全身血管抵抗を減らすことを含み得る（例えば、血管拡張薬を用いて、および／または皮膚を加温することによって）。また、これらの方法のいくつかは、脳の代謝要求量を減らし、それがさらに脳血流の減少を招くことができる。

以下は、本機器、システムおよび方法の使用の2つの例ならびに本方法および装置の様々な態様に含めることができる特徴の様々な例を含む。実施例1および2は、流体を冷却するための再循環冷却ユニットおよび板形熱交換器（例えば、図23A、23B、24Aおよび25Aに示すような）を含む。蠕動ポンプ（Cole-Parmerコンピュータ制御デジスタルチック（digistaltic）ポンプドライブ）を使用して、10L流体供給貯蔵器から流体を抽出した。流体をポンプ送りして2つの熱交換器に通したのち、複数のカテーテルに通過させた。熱交換器を冷却するために、熱交換器を1つまたは複数の再循環冷却ユニット（例えばPolyscienceベンチトップ冷却機）に連結した。患者から流体を流体供給貯蔵器と流体連通した経口および／または気管戻りルーメンに通して回収した（例えば真空吸引によって）。

各実施例において、以下の手順を使用した。
1. 機械的人工呼吸
a. 容量制御：Vt＝8ml/kg、速度＝10/分、PEEP＝5、FiO2＝30％
b. ETCO2：30〜35Torr
c. pH：7.35〜7.45
d. O2飽和度：実験を通して＞96％
2. カテーテル
a. 食道カテーテル：3重ルーメンカテーテル
i. ガスおよび流体が胃から逃げることを許容するために胃へのアクセスを提供した。
ii. 冷却流体が胃に入ることを防ぐために食道内でバルーンを膨らませる能力を提供した。
iii. 冷却された液体を食道下部に提供した。
b. 気管内カテーテル：3重ルーメンカテーテル
i. 空気が肺に出入りすることを許容するために肺へのアクセスを提供した。
ii. 冷却流体が肺に入ることを防ぐために気管内でバルーンを膨らませる能力を提供した。
iii. 冷却液を気管から取り出す能力を提供した。
c. 2つの経鼻カテーテル：冷却流体を気道消化管の中に提供した。
d. 経口カテーテル：口の中に蓄積する流体を取り出す能力を提供した。
3. 制御システム
a. システムオン／オフ
b. 身体設定値
c. ポンプ1速度
d.ポンプ2速度
e.ポンプ使用可能オン／オフ

実施例1
76kgのブタを仰向けにし、小さなGaymar循環水ブランケットおよび強制熱風を使用して全身的に加温した。

4つの温度プローブが動作状態であった。ニードルプローブをブタの脳に挿入した。2つのカテーテルプローブをそれぞれ大動脈および下大静脈に挿入した。また、直腸温プローブを使用して核心部温度をモニターした。LabViewを使用して温度プローブを制御し、ポンプを手動で制御した（すなわち、システムを「オープンループ」モードで稼働させた）。使用したシステムの流体概略図が図23Aに示されており、電気概略図が図23Bに示されている。一連のセットアップ試験ののち、ブタを再加温し、冷却流体を補充した。ポンプを300RPMに設定し、冷たい流体をカテーテルに通して約120分間ポンプ送りした。ブタの初期温度は、脳38.0℃、大動脈38.3℃、大静脈38.4℃および直腸38.3℃であった。結果のグラフ表示が図23Cに示され、表9がこのトライアルに関するパラメータを示す。

（表９）

ブタを再加温し、冷却流体を補充した。ポンプを600RPMに設定し、冷たい流体をカテーテルに通して約32.45分間ポンプ送りした。ブタの初期温度は、脳38.1℃、大動脈38.3℃、大静脈38.5℃および直腸38.1℃であった。約32.45分の時点までの結果のグラフ表示が図23Dに示され、表10がこのトライアルに関するパラメータを示す。

（表１０）

サイクル中、約32.45分の時点にポンプ速度を600RPMから300RPMに下げ、冷たい流体をカテーテルに通して約30分間さらにポンプ送りした。約32.45分から始まる結果のグラフ表示が図23Dに示され、表11がこのトライアルに関するパラメータを示す。

（表１１）

これらの試験は、多様な流量を使用して冷却を達成することができること、冷却が急速であること、冷却が選択的であること、ひとたび冷却が終われば脳がその以前の状態に戻ること、および結果が再現可能であることを実証する。

実施例2
実施例2においては、同様なサイズのブタを使用した。冷却装置は、先の例に使用した装置に類似したものであったが、流量計および真空調節器を含めた。実施例2の流体システムの概略表示が図24Aに示されている。電気システムは実施例1のシステムから異ならなかった。実施例2の結果のグラフ表示が図24Bに示されている。

図24Bの120〜180分に示すように、カウンタ加温機器によって身体核心部温度は実質的に維持された、および／または上昇したが、その間、脳温度は低下した（例えば、脳-身体核心部間温度勾配が増した）。約10.8℃の最大脳-身体核心部間温度勾配が達成された。麻酔薬としてのプロポフォールの追加が、例えば脳への血流を減らす、および／または首の大きな動脈中で血液のより深い平衡を許容することにより、脳温度の低下を支援した（例えば、流量および速度を減らし、ならびに滞留時間を増すことにより）。しかし、上記のように、多数の他の麻酔薬を使用することもできる。

開示された発明の原理が適用されてもよい多くの可能な態様を考慮すると、例示された態様が本発明の好ましい例にすぎず、本発明の範囲を限定するものと見なされるべきではないことが理解されよう。むしろ、本発明の範囲は以下の特許請求の範囲によって画定される。したがって、本発明者らは、特許の請求の範囲の範囲および真意に入るすべてを本発明者らの発明として主張する。

上記詳細な説明および実施例が例示的な態様の構造および使用の完全な説明を提供する。ある程度の具体性をもって、または1つまたは複数の個々の態様を参照しながら特定の態様が上記で説明されたが、当業者は、本発明の範囲を逸脱することなく、開示された態様に対して数多くの変更を加えることもできる。そのようなものとして、本機器の様々な例示的態様は、開示された特定の形態に限定されるとは解釈されない。むしろ、特許請求の範囲に入るすべての変形および代替を含み、示されたもの以外の態様が、示された態様の特徴のいくつかまたはすべてを含んでもよい。例えば、構成要素が一体構造として組み合わされてもよいし、および／または接続が置き換えられてもよい。さらに、適切ならば、上記実施例のいずれかの局面を、記載された他の実施例のいずれかの局面と組み合わせて、匹敵しうる、または異なる性質を有し、かつ同じまたは異なる問題に対応するさらなる例を形成してもよい。同様に、上記利益および利点は、1つの態様に関してもよいし、またはいくつかの態様に関してもよいことが理解されよう。

Claims (312)

1. 易流動性流体を患者の気道消化管の中へと送り、
   該流体を患者の気道消化管から取り出し、かつ
   少なくとも3℃の脳-身体核心部間温度勾配および少なくとも3℃の脊柱-身体核心部間温度勾配のうちの少なくとも1つに達するまで該流体を気道消化管の中へと再循環させる
   ように構成された、装置。
2. 患者の鼻孔に導入されるようにサイズ決定された少なくとも1つの経鼻カテーテルをさらに含む、請求項1記載の装置。
3. 患者の食道に挿入されるようにサイズ決定された少なくとも1つの食道カテーテルをさらに含む、前記請求項のいずれか一項記載の装置。
4. 食道カテーテルが遠位端および近位端を含み、該遠位端が、該食道カテーテルが患者の中に配置されたときに患者の大動脈弓を越えて延在するように構成されており、該食道カテーテルが、第一のルーメン、第二のルーメン、および第三のルーメンを含み、該食道カテーテルの該第一のルーメンが、該食道カテーテルが患者の食道の中に配置されたときに胃へのアクセスを提供するために該近位端から該遠位端まで延在し、該食道カテーテルの該第二のルーメンが、該近位端から延在しかつ該食道カテーテルの該遠位端の近くの第一の食道用可膨張性部材の内部で終端し、かつ該食道カテーテルの該第三のルーメンが、該近位端から、該第一の食道用可膨張性部材よりも近位側に位置するポートまで延在する、前記請求項のいずれか一項記載の装置。
5. 患者の気管に挿入されるようにサイズ決定された少なくとも1つの気管カテーテルをさらに含む、前記請求項のいずれか一項記載の装置。
6. 気管カテーテルが第一のルーメンおよび第二のルーメンを含み、該気管カテーテルの該第一のルーメンが、該気管カテーテルが患者の気管の中に配置されたときに肺に出入りする空気の通過を許容するように肺へのアクセスを提供するために該カテーテルの近位端から遠位端まで延在し、かつ該気管カテーテルの該第二のルーメンが、該カテーテルの該近位端から延在しかつ該カテーテルの該遠位端の近くの第一の気管用可膨張性部材の内部で終端する、前記請求項のいずれか一項記載の装置。
7. 少なくとも気管カテーテルが、該カテーテルの近位端から、第一の気管用可膨張性部材よりも近位側に位置するポートまで延在する第三のルーメンをさらに含む、前記請求項のいずれか一項記載の装置。
8. 食道カテーテルが第四のルーメンをさらに含み、該食道カテーテルの該第四のルーメンが、近位端から延在しかつ該食道カテーテルの遠位端の近くの第二の食道用可膨張性部材の内部で終端する、前記請求項のいずれか一項記載の装置。
9. 食道カテーテルが、第一の食道用可膨張性部材と第二の食道用可膨張性部材との間に位置決めされたポートをさらに含む、前記請求項のいずれか一項記載の装置。
10. 気管カテーテルが第四のルーメンをさらに含み、該気管カテーテルの該第四のルーメンが、近位端から延在しかつ該気管カテーテルの遠位端の近くの第二の気管用可膨張性部材の内部で終端する、前記請求項のいずれか一項記載の装置。
11. 気管カテーテルが、第一の気管用可膨張性部材と第二の気管用可膨張性部材との間に位置決めされたポートをさらに含む、前記請求項のいずれか一項記載の装置。
12. 患者の口腔、中咽頭、または下咽頭の中に受け入れられるようにサイズ決定された少なくとも1つの経口カテーテルをさらに含む、前記請求項のいずれか一項記載の装置。
13. 少なくとも1つの経口カテーテルが、患者への流体の再循環のために流体を患者の口腔、中咽頭、または下咽頭から再循環貯蔵器へと送達するように構成された戻りラインに連結されている、前記請求項のいずれか一項記載の装置。
14. 流体を患者の口腔、中咽頭、または下咽頭から廃棄場所へと送り直すための切り換え弁をさらに含む、前記請求項のいずれか一項記載の装置。
15. 再循環貯蔵器と経口カテーテルとの間に位置決めされたフィルタモジュールをさらに含む、前記請求項のいずれか一項記載の装置。
16. 廃棄場所が廃棄物貯蔵器を含み、該廃棄物貯蔵器が、1〜20リットルの容量を有しかつ大気圧または大気圧未満に維持されている、前記請求項のいずれか一項記載の装置。
17. 廃棄物貯蔵器に連結された真空供給源をさらに含む、前記請求項のいずれか一項記載の装置。
18. 廃棄物貯蔵器が、開位置と閉位置との間で可動となっているベントを含む、前記請求項のいずれか一項記載の装置。
19. 再循環貯蔵器に連結された冷却システムであって、冷却ユニットが、冷却ユニットと少なくとも1つの熱交換器とを含み、該少なくとも1つの熱交換器が、再使用可能な該冷却ユニットとの間で熱エネルギーを交換するように構成されている、該冷却システム
    をさらに含む、前記請求項のいずれか一項記載の装置。
20. 冷却ユニットが再使用可能である、前記請求項のいずれか一項記載の装置。
21. 熱交換器が使い捨てである、前記請求項のいずれか一項記載の装置。
22. 冷却ユニットが、少なくとも1つの熱交換器と熱的に接触しているが、流体的には接触していない、前記請求項のいずれか一項記載の装置。
23. 熱交換器と流体連通している1つまたは複数のマニホルドであって、該マニホルドが、再循環貯蔵器からの流体流を複数の場所に送るように構成されており、該複数の場所が、経鼻カテーテル、食道カテーテル、および気管カテーテルのうちの少なくとも2つを含む、該マニホルド
    をさらに含む、前記請求項のいずれか一項記載の装置。
24. 温度情報を得るように構成された少なくとも1つの温度モニタリング機器および該温度情報を表示するように構成された温度ディスプレイをさらに含む、前記請求項のいずれか一項記載の装置。
25. 流体を患者の中へと送るための、熱交換器と流体連通した少なくとも1つのポンプをさらに含む、前記請求項のいずれか一項記載の装置。
26. 温度モニタリング機器によって受け取られた温度情報に基づいて冷却動作を制御するための制御ユニットをさらに含む、前記請求項のいずれか一項記載の装置。
27. 制御ユニットが、
    目標温度を受け取り、かつ
    該目標温度を考慮しながら、温度モニタリング機器によって得られた温度を調節するために、少なくとも1つのポンプをオンにするか、オフにするか、またはその速度を変化させる
    ように構成されている、前記請求項のいずれか一項記載の装置。
28. 制御ユニットが、目標流量を受け取るように構成されており、かつ1つまたは複数の流量計が、患者に入る経鼻カテーテル、食道カテーテル、および気管カテーテルのうちの1つまたは複数に対して、および／または患者から出る1つまたは複数のカテーテルに対して提供されており、該制御ユニットが、該目標流量と該1つまたは複数の流量計によって得られた情報とに基づいて流量を調節するように構成されている、前記請求項のいずれか一項記載の装置。
29. 少なくとも1つのポンプが、遠心ポンプ、回転ポンプ、膜ポンプ、歯車ポンプ、および蠕動ポンプのうちの少なくとも1つを含む、前記請求項のいずれか一項記載の装置。
30. 少なくとも1つの経鼻カテーテルに向けて送られる流量に対する食道カテーテルに向けて送られる流量の比が、2つの別々のポンプによって制御され、該2つのポンプが、それぞれ該食道カテーテルおよび少なくとも1つの経鼻カテーテルを介して流体を患者の中へと推進させるように構成されている、前記請求項のいずれか一項記載の装置。
31. 患者からの流体を廃棄物貯蔵器または再循環貯蔵器の中へと送り込むためにさらなるポンプが使用される、前記請求項のいずれか一項記載の装置。
32. 冷却キャップを含む、または冷たい液体を頭部に送達するように構成された機器を含む、頭部冷却部材
    をさらに含む、前記請求項のいずれか一項記載の装置。
33. キャップを含む、または熱エネルギーを頭部に送達するように構成された機器を含む、頭部加温部材
    をさらに含む、前記請求項のいずれか一項記載の装置。
34. 頚部および／または頭部の一部分の下に、口または鼻を介して身体から出る流体を捕集するキャッチメントをさらに含む、前記請求項のいずれか一項記載の装置。
35. キャッチメントが再循環貯蔵器または廃棄物貯蔵器と流体連通している、前記請求項のいずれか一項記載の装置。
36. 1つまたは複数の表面加温機器をさらに含む、前記請求項のいずれか一項記載の装置。
37. 加温機器が、温風、温流体、熱放射、および抵抗加熱のうちの1つまたは複数によって加熱されるように構成されている、前記請求項のいずれか一項記載の装置。
38. 加温機器が加温ブランケットを含む、前記請求項のいずれか一項記載の装置。
39. 加温機器が加温ヘルメットを含む、前記請求項のいずれか一項記載の装置。
40. 可膨張性部材が流体によって膨らむように構成されている、前記請求項のいずれか一項記載の装置。
41. 食道カテーテルの可膨張性部材が、該可膨張性部材内の圧力および該可膨張性部材によって組織にかかる圧力のうちの少なくとも1つを検出するように構成された少なくとも1つの圧力センサを含む、前記請求項のいずれか一項記載の装置。
42. 気管カテーテルの可膨張性部材が、該可膨張性部材内の圧力および該可膨張性部材によって組織にかかる圧力のうちの少なくとも1つを検出するように構成された少なくとも1つの圧力センサを含む、前記請求項のいずれか一項記載の装置。
43. 気管カテーテルおよび食道カテーテルに連結されており、可膨張性部材内の圧力を調整するように構成されている、ベースユニット
    をさらに含む、前記請求項のいずれか一項記載の装置。
44. ベースユニットが、圧力が閾値に達したかまたは超えたときにユーザに警告するように構成されている、前記請求項のいずれか一項記載の装置。
45. 気管カテーテルおよび食道カテーテルのうちの少なくとも1つにおける第三のルーメンが複数のポートと流体連通している、前記請求項のいずれか一項記載の装置。
46. 気管カテーテルおよび食道カテーテルのうちの少なくとも1つにおける第一、第二、および第三のルーメンのうちの少なくとも1つが非円形断面を含む、前記請求項のいずれか一項記載の装置。
47. 易流動性流体を患者の気道消化管の中へと送る段階、
    該流体を患者の気道消化管から取り出す段階、および
    少なくとも3℃の脳-身体核心部間温度勾配および少なくとも3℃の脊柱-身体核心部間温度勾配のうちの少なくとも1つに達するまで該流体を気道消化管の中へと再循環させる段階
    を含む、前記請求項のいずれか一項記載の装置を使用して脳および脊柱のうちの少なくとも1つを冷却するための方法。
48. 流体が非霧状である、請求項47記載の方法。
49. 流体が、複数のカテーテルを通して気道消化管の中へと送られ、かつ気道消化管から取り出される、請求項47〜48のいずれか一項記載の方法。
50. 3℃〜25℃の脊柱-身体核心部間温度勾配に達するまで流体を気道消化管の中へと再循環させる段階をさらに含む、請求項47〜49のいずれか一項記載の方法。
51. 4℃〜12℃の脊柱-身体核心部間温度勾配に達するまで流体を気道消化管の中へと再循環させる段階をさらに含む、請求項47〜50のいずれか一項記載の方法。
52. 少なくとも6℃の脊柱-身体核心部間温度勾配に達するまで流体を気道消化管の中へと再循環させる段階をさらに含む、請求項47〜51のいずれか一項記載の方法。
53. 少なくとも8℃の脊柱-身体核心部間温度勾配に達するまで流体を気道消化管の中へと再循環させる段階をさらに含む、請求項47〜52のいずれか一項記載の方法。
54. 10℃〜12℃の脊柱-身体核心部間温度勾配に達するまで流体を気道消化管の中へと再循環させる段階をさらに含む、請求項47〜53のいずれか一項記載の方法。
55. 流体が電解質を含む、請求項47〜54のいずれか一項記載の方法。
56. 流体が抗菌剤を含む、請求項47〜55のいずれか一項記載の方法。
57. 流体がポリプロピレングリコールを含む、請求項47〜56のいずれか一項記載の方法。
58. 流体が高張性である、請求項47〜57のいずれか一項記載の方法。
59. 流体が粘膜保護剤を含む、請求項47〜58のいずれか一項記載の方法。
60. 冷却手技が患者の頭部の外側に対して行われない、請求項47〜59のいずれか一項記載の方法。
61. 脳-身体核心部間温度勾配が少なくとも1時間、実質的に一定のままである、請求項47〜60のいずれか一項記載の方法。
62. 脳-身体核心部間温度勾配が1〜12時間、実質的に一定のままである、請求項47〜61のいずれか一項記載の方法。
63. 脳-身体核心部間温度勾配が少なくとも12時間、実質的に一定のままである、請求項47〜62のいずれか一項記載の方法。
64. 脳-身体核心部間温度勾配が少なくとも24時間、実質的に一定のままである、請求項47〜63のいずれか一項記載の方法。
65. 患者の少なくとも一部分を加温するために加温機器を動作状態にする段階をさらに含む、請求項47〜64のいずれか一項記載の方法。
66. 加温機器が加温ブランケットを含む、請求項47〜65のいずれか一項記載の方法。
67. 加温機器が熱風ブランケットを含む、請求項47〜66のいずれか一項記載の方法。
68. 加温機器がウォーターブランケットを含む、請求項47〜67のいずれか一項記載の方法。
69. 加温機器が少なくとも1つの加温バルブを含む、請求項47〜68のいずれか一項記載の方法。
70. 冷却手技が患者の頭部の外側に対して行われない、請求項47〜69のいずれか一項記載の方法。
71. 加温機器が患者の頭部と接触した状態で配置される、請求項47〜70のいずれか一項記載の方法。
72. 加温機器が患者の手のひらと接触した状態で配置される、請求項47〜71のいずれか一項記載の方法。
73. 加温機器が患者の足の裏と接触した状態で配置される、請求項47〜72のいずれか一項記載の方法。
74. 加温された空気をカテーテルの少なくとも1つに通して患者の肺の中へと通す段階をさらに含む、請求項47〜73のいずれか一項記載の方法。
75. 加温機器が患者の静脈の少なくとも1つに近接した状態で配置される、請求項47〜74のいずれか一項記載の方法。
76. 患者の脳への血流を減らす段階をさらに含む、請求項47〜75のいずれか一項記載の方法。
77. 脳への血流を減らす段階が患者を鎮静させることを含む、請求項47〜76のいずれか一項記載の方法。
78. 脳への血流を減らす段階が血圧を下げることを含む、請求項47〜78のいずれか一項記載の方法。
79. 血流を減らす段階が患者にバルビツレートを投与することを含む、請求項47〜78のいずれか一項記載の方法。
80. バルビツレートがチオペンタールを含む、請求項47〜79のいずれか一項記載の方法。
81. バルビツレートがフェノバルビタールを含む、請求項47〜80のいずれか一項記載の方法。
82. バルビツレートがペントバルビタールを含む、請求項47〜81のいずれか一項記載の方法。
83. バルビツレートがメトヘキシタールを含む、請求項47〜82のいずれか一項記載の方法。
84. 血流を減らす段階が患者にプロポフォールを投与することを含む、請求項47〜83のいずれか一項記載の方法。
85. 血流を減らす段階が患者にベンゾジアゼピンを投与することを含む、請求項47〜84のいずれか一項記載の方法。
86. 血流を減らす段階が患者にリドカインを投与することを含む、請求項47〜85のいずれか一項記載の方法。
87. 血流を減らす段階が患者にエトミデートを投与することを含む、請求項47〜86のいずれか一項記載の方法。
88. 血流を減らす段階が患者にカフェインを投与することを含む、請求項47〜87のいずれか一項記載の方法。
89. 血流を減らす段階が患者にアルコールを投与することを含む、請求項47〜88のいずれか一項記載の方法。
90. 血流を減らす段階が患者に麻薬を投与することを含む、請求項47〜89のいずれか一項記載の方法。
91. 血流を減らす段階が患者にコカインを投与することを含む、請求項47〜90のいずれか一項記載の方法。
92. 血流を減らす段階が患者にβ遮断薬を投与することを含む、請求項47〜91のいずれか一項記載の方法。
93. β遮断薬がラベタロールを含む、請求項47〜92のいずれか一項記載の方法。
94. 血流を減らす段階が患者に抗片頭痛薬を投与することを含む、請求項47〜94のいずれか一項記載の方法。
95. 抗片頭痛薬がトリプタンを含む、請求項47〜94のいずれか一項記載の方法。
96. 抗片頭痛薬がエルゴタミンを含む、請求項47〜95のいずれか一項記載の方法。
97. 血流を減らす段階が患者に血管収縮薬を投与することを含む、請求項47〜96のいずれか一項記載の方法。
98. 血管収縮薬がフェニレフリンを含む、請求項47〜97のいずれか一項記載の方法。
99. 血流を減らす段階が患者にクロニジンを投与することを含む、請求項47〜98のいずれか一項記載の方法。
100. 患者の脳および患者の身体核心部のうちの少なくとも1つにおける温度をモニターする段階をさらに含む、請求項47〜99のいずれか一項記載の方法。
101. 患者の脳の温度をモニターする段階が、温度センサを含むボルトを患者の脳の中に配置することを含む、請求項47〜100のいずれか一項記載の方法。
102. 患者の脳および患者の身体核心部の温度をモニターする段階が磁気共鳴映像法を実施することを含む、請求項47〜101のいずれか一項記載の方法。
103. 患者の脳の温度をモニターする段階が、温度センサを頚静脈内に挿入し、かつ該温度センサを脳の近くに位置決めすることを含む、請求項47〜102のいずれか一項記載の方法。
104. 易流動性の非霧状流体が複数のカテーテルを通して患者の鼻、口、および食道に導入されるように、該流体を患者の上咽頭、中咽頭、下咽頭、および食道の中へと送る段階、
     該流体を該複数のカテーテルの1つまたは複数に通して患者の上咽頭、中咽頭、下咽頭、および食道の外へと送る段階、
     該流体を再循環させ、かつ該流体を患者の上咽頭、中咽頭、下咽頭、および食道の中へと送り直して戻す段階、ならびに
     患者の脳以外の患者の身体からの温度入力から得られる計測に基づいて、冷却の深度、持続期間、パワー、および流入流体の温度のうちの少なくとも1つを制御する段階
     をさらに含む、請求項47〜103のいずれか一項記載の方法。
105. 計測が、患者の身体における、直腸、膀胱、肺動脈、大静脈、食道、胃、筋肉、および体表のうちの1つまたは複数の部位から得られる、請求項47〜104のいずれか一項記載の方法。
106. 計測が、患者の中へと送り直される前の流体から得られる、請求項47〜105のいずれか一項記載の方法。
107. 計測が、身体から出た後の流体から得られる、請求項47〜106のいずれか一項記載の方法。
108. 脳の温度を計測する段階をさらに含む、請求項47〜107のいずれか一項記載の方法。
109. 冷却の深度、持続期間、パワー、または流入流体の温度を制御する段階が、患者の身長、体重、肥満度指数、計算上の表面積、冷却機器によって除去される計算上の熱、加温機器によって送達される熱、呼吸による熱損失、心拍出量、ならびに脳および身体核心部の内因性熱産生のうちの1つまたは複数のパラメータを考慮に入れることを含む、請求項47〜108のいずれか一項記載の方法。
110. 気管用可膨張性カフを遠位端に有する気管カテーテルを患者の中に置く段階、
     食道用可膨張性カフを遠位端に有する食道カテーテルを患者の中に置く段階、
     易流動性で非霧状の冷たい非毒性灌注液が気道消化管を実質的に満たしかつ該気道消化管の壁と直接接触するように、該冷たい灌注液を該気道消化管に導入する段階、ならびに
     脳の選択的な標的冷却を達成するために、患者の中の液体の流れを気管および胃のレベルよりも上に制限するように該気管用可膨張性カフおよび該食道用可膨張性カフを膨らませる段階
     をさらに含む、請求項47〜109のいずれか一項記載の方法。
111. 2つの可膨張性カフが気管カテーテルに含まれ、その両方の気管用可膨張性カフを膨らませる段階をさらに含む、請求項47〜110のいずれか一項記載の方法。
112. 2つの気管用カフの間の液体を取り出すために穏やかな吸引を行う段階をさらに含む、請求項47〜111のいずれか一項記載の方法。
113. 気管用可膨張性カフよりも近位側で、肺気道圧に対して陰圧を提供する段階をさらに含む、請求項47〜112のいずれか一項記載の方法。
114. 生理食塩水、洗浄剤、または防腐剤を含む灌注液を声門下空間に送達する段階をさらに含む、請求項47〜113のいずれか一項記載の方法。
115. 声門下空間中の液体を少なくとも10ml/時で交換して栄養分を希釈しかつ細菌にストレスを与えることによって該声門下空間中の細菌の食物およびエネルギーの蓄積を枯渇させる段階をさらに含む、請求項47〜114のいずれか一項記載の方法。
116. 灌注液が約34℃未満の温度である、請求項47〜115のいずれか一項記載の方法。
117. 灌注液が約25℃未満の温度である、請求項47〜116のいずれか一項記載の方法。
118. 灌注液が約15℃未満の温度である、請求項47〜117のいずれか一項記載の方法。
119. 身体核心部温度を脳温度よりも高く維持するように外部加温機器を患者の身体に対して位置決めする段階をさらに含む、請求項47〜118のいずれか一項記載の方法。
120. 灌注液を気道消化管に導入する間、脳から隔たった体表を加温することによって脳温度と体温との間の勾配を最大化する段階を含む、請求項47〜119のいずれか一項記載の方法。
121. 口および／または鼻の開口を介して大気との流体連通を確保することによって咽頭内の流体圧上昇を阻止する段階をさらに含む、請求項47〜120のいずれか一項記載の方法。
122. 易流動性で非霧状の冷たい非毒性灌注液が患者の鼻腔を実質的に満たしかつ該鼻腔の壁と直接接触するように、該冷たい灌注液を該鼻腔に導入する段階、および
     患者を冷却または加温するために、該灌注液を含むバルーンを食道の一部分の中に提供する段階
     をさらに含む方法であって、
     該バルーンは、カテーテルの周囲に環状または部分的に環状の様式で配設されている、
     請求項47〜121のいずれか一項記載の方法。
123. 灌注流体を患者の気道消化管に導入する段階、
     患者の脳に適用される冷却の量を示す患者の身体の第一の温度をモニターする段階、
     該第一の温度の目標温度を設定する段階、および
     該第一の温度を該目標温度に近づけるように該灌注流体の流量を変化させる段階
     をさらに含む、請求項47〜122のいずれか一項記載の方法。
124. 流量を変化させる段階が、患者の気道消化管への灌注流体の流れを間欠的に開始および停止させることを含む、請求項47〜123のいずれか一項記載の方法。
125. 表面加温機器を提供し、かつ脳から隔たった患者の身体の一部分に該加温機器を適用する段階、
     約42℃を超えないように該加温機器の温度を制御する段階、
     患者の核心部温度を示す患者の身体の第二の温度をモニターする段階、および
     患者の核心部温度を33℃超に維持するように加温システムの温度を調節する段階
     をさらに含む、請求項47〜124のいずれか一項記載の方法。
126. 灌注流体を患者の気道消化管に導入する段階、
     患者の身体の第一の温度をモニターする段階、および
     該第一の温度を目標温度に近づけるように加温機器の温度および灌注流体の流量のうちの少なくとも1つを調節する段階
     をさらに含む、請求項47〜125のいずれか一項記載の方法。
127. 目標温度が少なくとも33℃の身体核心部温度である、請求項47〜126のいずれか一項記載の方法。
128. 流量を調節する段階が、患者の気道消化管への灌注流体の流れを間欠的に開始および停止させることを含む、請求項47〜127のいずれか一項記載の方法。
129. 第一の温度が患者の直腸温である、請求項47〜128のいずれか一項記載の方法。
130. 患者の鼻孔に導入されるようにサイズ決定された少なくとも1つの経鼻カテーテルと、
     患者の食道に挿入されるようにサイズ決定された少なくとも1つのマルチルーメン食道カテーテルであって、該食道カテーテルが遠位端および近位端を有し、該遠位端が、該食道カテーテルが患者の中に配置されたときに患者の大動脈弓を越えて延在するように構成されており、該食道カテーテルが、第一のルーメン、第二のルーメン、および第三のルーメンを含み、該食道カテーテルの該第一のルーメンが、該食道カテーテルが患者の食道の中に配置されたときに胃へのアクセスを提供するために該近位端から該遠位端まで延在し、該食道カテーテルの該第二のルーメンが、該近位端から延在しかつ該食道カテーテルの該遠位端の近くの第一の食道用可膨張性部材の内部で終端し、かつ該食道カテーテルの該第三のルーメンが、該近位端から、該第一の食道用可膨張性部材よりも近位側に位置するポートまで延在する、該食道カテーテルと、
     患者の気管に挿入されるようにサイズ決定された少なくとも1つのマルチルーメン気管カテーテルであって、該気管カテーテルが第一のルーメンおよび第二のルーメンを含み、該気管カテーテルの該第一のルーメンが、該気管カテーテルが患者の気管の中に配置されたときに肺に出入りする空気の通過を許容するように肺へのアクセスを提供するために該カテーテルの近位端から遠位端まで延在し、かつ該気管カテーテルの該第二のルーメンが、該カテーテルの該近位端から延在しかつ該カテーテルの該遠位端の近くの第一の気管用可膨張性部材の内部で終端する、該気管カテーテルと
     を含む、脳を選択的かつ非侵襲的に冷却するための装置。
131. 少なくとも1つのマルチルーメン気管カテーテルが、該カテーテルの近位端から、第一の気管用可膨張性部材よりも近位側に位置するポートまで延在する第三のルーメンをさらに含む、請求項130記載の装置。
132. 食道カテーテルが第四のルーメンをさらに含み、該食道カテーテルの該第四のルーメンが、近位端から延在しかつ該食道カテーテルの遠位端の近くの第二の食道用可膨張性部材の内部で終端する、請求項130記載の装置。
133. 食道カテーテルが、第一の食道用可膨張性部材と第二の食道用可膨張性部材との間に位置決めされたポートをさらに含む、請求項132記載の装置。
134. 気管カテーテルが第四のルーメンをさらに含み、該気管カテーテルの該第四のルーメンが、近位端から延在しかつ該気管カテーテルの遠位端の近くの第二の気管用可膨張性部材の内部で終端する、請求項130記載の装置。
135. 気管カテーテルが、第一の気管用可膨張性部材と第二の気管用可膨張性部材との間に位置決めされたポートをさらに含む、請求項134記載の装置。
136. 患者の口腔、中咽頭、または下咽頭の中に受け入れられるようにサイズ決定された少なくとも1つの経口カテーテルをさらに含む、請求項130記載の装置。
137. 少なくとも1つの経口カテーテルが、患者への流体の再循環のために流体を患者の口腔、中咽頭、または下咽頭から再循環貯蔵器へと送達するように構成された戻りラインに連結されている、請求項136記載の装置。
138. 流体を患者の口腔、中咽頭、または下咽頭から廃棄場所へと送り直すための切り換え弁をさらに含む、請求項137記載の装置。
139. 再循環貯蔵器と経口カテーテルとの間に位置決めされたフィルタモジュールをさらに含む、請求項137記載の装置。
140. 廃棄場所が廃棄物貯蔵器を含み、該廃棄物貯蔵器が、1〜20リットルの容量を有しかつ大気圧または大気圧未満に維持されている、請求項138記載の装置。
141. 廃棄物貯蔵器に連結された真空供給源をさらに含む、請求項140記載の装置。
142. 廃棄物貯蔵器が、開位置と閉位置との間で可動となっているベントを含む、請求項141記載の装置。
143. 再循環貯蔵器に連結された冷却システムであって、冷却ユニットが、冷却ユニットと少なくとも1つの熱交換器とを含み、該少なくとも1つの熱交換器が、再使用可能な該冷却ユニットとの間で熱エネルギーを交換するように構成されている、該冷却システム
     をさらに含む、請求項130記載の装置。
144. 冷却ユニットが再使用可能である、請求項143記載の装置。
145. 熱交換器が使い捨てである、請求項143記載の装置。
146. 冷却ユニットが、少なくとも1つの熱交換器と熱的に接触しているが、流体的には接触していない、請求項143記載の装置。
147. 熱交換器と流体連通している1つまたは複数のマニホルドであって、該マニホルドが、再循環貯蔵器からの流体流を複数の場所に送るように構成されており、該複数の場所が、経鼻カテーテル、食道カテーテル、および気管カテーテルのうちの少なくとも2つを含む、該マニホルド
     をさらに含む、請求項143記載の装置。
148. 温度情報を得るように構成された少なくとも1つの温度モニタリング機器および該温度情報を表示するように構成された温度ディスプレイをさらに含む、請求項143記載の装置。
149. 流体を患者の中へと送るための、熱交換器と流体連通した少なくとも1つのポンプをさらに含む、請求項143記載の装置。
150. 温度モニタリング機器によって受け取られた温度情報に基づいて冷却動作を制御するための制御ユニットをさらに含む、請求項148記載の装置。
151. 制御ユニットが、
     目標温度を受け取り、かつ
     該目標温度を考慮しながら、温度モニタリング機器によって得られた温度を調節するために、少なくとも1つのポンプをオンにするか、オフにするか、またはその速度を変化させる
     ように構成されている、請求項150記載の装置。
152. 制御ユニットが、目標流量を受け取るように構成されており、かつ1つまたは複数の流量計が、患者に入る経鼻カテーテル、食道カテーテル、および気管カテーテルのうちの1つまたは複数に対して、および／または患者から出る1つまたは複数のカテーテルに対して提供されており、該制御ユニットが、該目標流量と該1つまたは複数の流量計によって得られた情報とに基づいて流量を調節するように構成されている、請求項150記載の装置。
153. 少なくとも1つのポンプが、遠心ポンプ、回転ポンプ、膜ポンプ、歯車ポンプ、および蠕動ポンプのうちの少なくとも1つを含む、請求項149記載の装置。
154. 少なくとも1つの経鼻カテーテルに向けて送られる流量に対する食道カテーテルに向けて送られる流量の比が、2つの別々のポンプによって制御され、該2つのポンプが、それぞれ該食道カテーテルおよび少なくとも1つの経鼻カテーテルを介して流体を患者の中へと推進させるように構成されている、請求項130記載の装置。
155. 患者からの流体を廃棄物貯蔵器または再循環貯蔵器の中へと送り込むためにさらなるポンプが使用される、請求項154記載の装置。
156. 冷却キャップを含む、または冷たい液体を頭部に送達するように構成された機器を含む、頭部冷却部材
     をさらに含む、請求項130記載の装置。
157. キャップを含む、または熱エネルギーを頭部に送達するように構成された機器を含む、頭部加温部材
     をさらに含む、請求項130記載の装置。
158. 頚部および／または頭部の一部分の下に、口または鼻を介して身体から出る流体を捕集するキャッチメントをさらに含む、請求項130記載の装置。
159. キャッチメントが再循環貯蔵器または廃棄物貯蔵器と流体連通している、請求項158記載の装置。
160. 1つまたは複数の表面加温機器をさらに含む、請求項130記載の装置。
161. 加温機器が、温風、温流体、熱放射、および抵抗加熱のうちの1つまたは複数によって加熱されるように構成されている、請求項160記載の装置。
162. 加温機器が加温ブランケットを含む、請求項161記載の装置。
163. 加温機器が加温ヘルメットを含む、請求項161記載の装置。
164. 易流動性流体を患者の気道消化管の中へと送り、
     該流体を患者の気道消化管から取り出し、かつ
     少なくとも3℃の脳-身体核心部間温度勾配および少なくとも3℃の脊柱-身体核心部間温度勾配のうちの少なくとも1つに達するまで該流体を気道消化管の中へと再循環させる
     ように構成されている、請求項130記載の装置。
165. 易流動性の非霧状流体が複数のカテーテルを通して患者の鼻、口、および食道に導入されるように、該流体を患者の上咽頭、中咽頭、下咽頭、および食道の中へと送る段階、
     該流体を該複数のカテーテルの1つまたは複数に通して患者の上咽頭、中咽頭、下咽頭、および食道の外へと送る段階、
     該流体を再循環させ、かつ該流体を患者の上咽頭、中咽頭、下咽頭、および食道の中へと送り直して戻す段階、ならびに
     患者の脳以外の患者の身体からの温度入力から得られる計測に基づいて、冷却の深度、持続期間、パワー、および流入流体の温度のうちの少なくとも1つを制御する段階
     を含む、脳を選択的かつ非侵襲的に冷却するための方法。
166. 計測が、患者の身体における、直腸、膀胱、肺動脈、大静脈、食道、胃、筋肉、および体表のうちの1つまたは複数の部位から得られる、請求項165記載の方法。
167. 計測が、患者の中へと送り直される前の流体から得られる、請求項165記載の方法。
168. 計測が、身体から出た後の流体から得られる、請求項165記載の方法。
169. 脳の温度を計測する段階をさらに含む、請求項165記載の方法。
170. 冷却の深度、持続期間、パワー、または流入流体の温度を制御する段階が、患者の身長、体重、肥満度指数、計算上の体表面積、冷却機器によって除去される計算上の熱、加温機器によって送達される熱、呼吸による熱損失、心拍出量、ならびに脳および身体核心部の内因性熱産生のうちの1つまたは複数のパラメータを考慮に入れることを含む、請求項165記載の方法。
171. 気管用可膨張性カフを遠位端に有する気管カテーテルを患者の中に置く段階、
     食道用可膨張性カフを遠位端に有する食道カテーテルを患者の中に置く段階、
     易流動性で非霧状の冷たい非毒性灌注液が気道消化管を実質的に満たしかつ該気道消化管の壁と直接接触するように、該冷たい灌注液を該気道消化管に導入する段階、ならびに
     脳の選択的な標的冷却を達成するために、患者の中の液体の流れを気管および胃のレベルよりも上に制限するように該気管用可膨張性カフおよび該食道用可膨張性カフを膨らませる段階
     を含む、人工呼吸器関連肺炎を予防するための方法。
172. 2つの可膨張性カフが気管カテーテルに含まれ、その両方の気管用可膨張性カフを膨らませる段階をさらに含む、請求項171記載の方法。
173. 2つの気管用カフの間の液体を取り出すために穏やかな吸引を行う段階をさらに含む、請求項172記載の方法。
174. 気管用可膨張性カフよりも近位側で、肺気道圧に対して陰圧を提供する段階をさらに含む、請求項171記載の方法。
175. 生理食塩水、洗浄剤、または防腐剤を含む灌注液を声門下空間に送達する段階をさらに含む、請求項171記載の方法。
176. 声門下空間中の液体を少なくとも10ml/時で交換して栄養分を希釈しかつ細菌にストレスを与えることによって該声門下空間中の細菌の食物およびエネルギーの蓄積を枯渇させる段階をさらに含む、請求項171記載の方法。
177. 灌注液が約34℃未満の温度である、請求項168記載の方法。
178. 灌注液が約25℃未満の温度である、請求項168記載の方法。
179. 灌注液が約15℃未満の温度である、請求項168記載の方法。
180. 身体核心部温度を脳温度よりも高く維持するように外部加温機器を患者の身体に対して位置決めする段階をさらに含む、請求項171記載の方法。
181. 灌注液を気道消化管に導入する間、脳から隔たった体表を加温することによって脳温度と体温との間の勾配を最大化する段階を含む、請求項168記載の方法。
182. 口および／または鼻の開口を介して大気との流体連通を確保することによって咽頭内の流体圧上昇を阻止する段階をさらに含む、請求項181記載の方法。
183. 易流動性で非霧状の冷たい非毒性灌注液が患者の鼻腔を実質的に満たしかつ該鼻腔の壁と直接接触するように、該冷たい灌注液を該鼻腔に導入する段階、および
     患者を冷却または加温するために、該灌注液を含むバルーンを食道の一部分の中に提供する段階
     を含む、患者の脳を冷却するために患者に易流動性液体および含ませる液体を提供する方法であって、
     該バルーンは、カテーテルの周囲に環状または部分的に環状の様式で配設されている、
     方法。
184. 灌注流体を患者の気道消化管に導入する段階、
     患者の脳に適用される冷却の量を示す患者の身体の第一の温度をモニターする段階、
     該第一の温度の目標温度を設定する段階、および
     該第一の温度を該目標温度に近づけるように該灌注流体の流量を変化させる段階
     を含む、脳を選択的かつ非侵襲的に冷却するための方法。
185. 流量を変化させる段階が、患者の気道消化管への灌注流体の流れを間欠的に開始および停止させることを含む、請求項184記載の方法。
186. 表面加温機器を提供し、かつ脳から隔たった患者の身体の一部分に該加温機器を適用する段階、
     約42℃を超えないように該加温機器の温度を制御する段階、
     患者の核心部温度を示す患者の身体の第二の温度をモニターする段階、および
     患者の核心部温度を33℃超に維持するように加温システムの温度を調節する段階
     をさらに含む、請求項184記載の方法。
187. 灌注流体を患者の気道消化管に導入する段階、
     患者の身体の第一の温度をモニターする段階、および
     該第一の温度を目標温度に近づけるように加温機器の温度および灌注流体の流量のうちの少なくとも1つを調節する段階
     を含む、脳を選択的かつ非侵襲的に冷却するための方法。
188. 目標温度が少なくとも33℃の身体核心部温度である、請求項187記載の方法。
189. 流量を調節する段階が、患者の気道消化管への灌注流体の流れを間欠的に開始および停止させることを含む、請求項187記載の方法。
190. 第一の温度が患者の直腸温である、請求項187記載の方法。
191. 易流動性流体を複数のカテーテルに通して患者の気道消化管の中へと送る段階、
     該流体を該複数のカテーテルの少なくとも1つに通して患者の気道消化管から取り出す段階、および
     少なくとも3℃の脳-身体核心部間温度勾配に達するまで該流体を該複数のカテーテルに通して再循環させる段階
     を含む、脳を冷却するための方法。
192. 流体が非霧状である、請求項191記載の方法。
193. 3℃〜25℃の脳-身体核心部間温度勾配に達するまで流体を複数のカテーテルに通して再循環させる段階をさらに含む、請求項191記載の方法。
194. 4℃〜12℃の脳-身体核心部間温度勾配に達するまで流体を複数のカテーテルに通して再循環させる段階をさらに含む、請求項191記載の方法。
195. 少なくとも6℃の脳-身体核心部間温度勾配に達するまで流体を複数のカテーテルに通して再循環させる段階をさらに含む、請求項191記載の方法。
196. 少なくとも8℃の脳-身体核心部間温度勾配に達するまで流体を複数のカテーテルに通して再循環させる段階をさらに含む、請求項191記載の方法。
197. 10℃〜12℃の脳-身体核心部間温度勾配に達するまで流体を複数のカテーテルに通して再循環させる段階をさらに含む、請求項191記載の方法。
198. 流体が電解質を含む、請求項191記載の方法。
199. 流体が抗菌剤を含む、請求項191記載の方法。
200. 流体がポリプロピレングリコールを含む、請求項191記載の方法。
201. 流体が高張性である、請求項191記載の方法。
202. 流体が粘膜保護剤を含む、請求項191記載の方法。
203. 冷却手技が患者の頭部の外側に対して行われない、請求項191記載の方法。
204. 脳-身体核心部間温度勾配が少なくとも1時間、実質的に一定のままである、請求項191記載の方法。
205. 脳-身体核心部間温度勾配が1〜12時間、実質的に一定のままである、請求項191記載の方法。
206. 脳-身体核心部間温度勾配が少なくとも12時間、実質的に一定のままである、請求項191記載の方法。
207. 脳-身体核心部間温度勾配が少なくとも24時間、実質的に一定のままである、請求項191記載の方法。
208. 患者の少なくとも一部分を加温するために加温機器を動作状態にする段階をさらに含む、請求項191記載の方法。
209. 加温機器が加温ブランケットを含む、請求項208記載の方法。
210. 加温機器が熱風ブランケットを含む、請求項208記載の方法。
211. 加温機器がウォーターブランケットを含む、請求項208項記載の方法。
212. 加温機器が少なくとも1つの加温バルブを含む、請求項208記載の方法。
213. 冷却手技が患者の頭部の外側に対して行われない、請求項208記載の方法。
214. 加温機器が患者の頭部と接触した状態で配置される、請求項208記載の方法。
215. 加温機器が患者の手のひらと接触した状態で配置される、請求項208記載の方法。
216. 加温機器が患者の足の裏と接触した状態で配置される、請求項208記載の方法。
217. 加温された空気をカテーテルの少なくとも1つに通して患者の肺の中へと通す段階をさらに含む、請求項208記載の方法。
218. 加温機器が患者の静脈の少なくとも1つに近接した状態で配置される、請求項208記載の方法。
219. 患者の脳への血流を減らす段階をさらに含む、請求項191記載の方法。
220. 脳への血流を減らす段階が患者を鎮静させることを含む、請求項219記載の方法。
221. 脳への血流を減らす段階が血圧を下げることを含む、請求項219記載の方法。
222. 血流を減らす段階が患者にバルビツレートを投与することを含む、請求項219記載の方法。
223. バルビツレートがチオペンタールを含む、請求項222記載の方法。
224. バルビツレートがフェノバルビタールを含む、請求項222記載の方法。
225. バルビツレートがペントバルビタールを含む、請求項222記載の方法。
226. バルビツレートがメトヘキシタールを含む、請求項222記載の方法。
227. 血流を減らす段階が患者にプロポフォールを投与することを含む、請求項219記載の方法。
228. 血流を減らす段階が患者にベンゾジアゼピンを投与することを含む、請求項219記載の方法。
229. 血流を減らす段階が患者にリドカインを投与することを含む、請求項219記載の方法。
230. 血流を減らす段階が患者にエトミデートを投与することを含む、請求項219記載の方法。
231. 血流を減らす段階が患者にカフェインを投与することを含む、請求項219記載の方法。
232. 血流を減らす段階が患者にアルコールを投与することを含む、請求項219記載の方法。
233. 血流を減らす段階が患者に麻薬を投与することを含む、請求項219記載の方法。
234. 血流を減らす段階が患者にコカインを投与することを含む、請求項219記載の方法。
235. 血流を減らす段階が患者にβ遮断薬を投与することを含む、請求項219記載の方法。
236. β遮断薬がラベタロールを含む、請求項235記載の方法。
237. 血流を減らす段階が患者に抗片頭痛薬を投与することを含む、請求項219記載の方法。
238. 抗片頭痛薬がトリプタンを含む、請求項237記載の方法。
239. 抗片頭痛薬がエルゴタミンを含む、請求項237記載の方法。
240. 血流を減らす段階が患者に血管収縮薬を投与することを含む、請求項219記載の方法。
241. 血管収縮薬がフェニレフリンを含む、請求項240記載の方法。
242. 血流を減らす段階が患者にクロニジンを投与することを含む、請求項219記載の方法。
243. 患者の脳および患者の身体核心部のうちの少なくとも1つにおける温度をモニターする段階をさらに含む、請求項191記載の方法。
244. 患者の脳の温度をモニターする段階が、温度センサを含むボルトを患者の脳の中に配置することを含む、請求項243記載の方法。
245. 患者の脳および患者の身体核心部の温度をモニターする段階が磁気共鳴映像法を実施することを含む、請求項243記載の方法。
246. 患者の脳の温度をモニターする段階が、温度センサを頚静脈内に挿入し、かつ該温度センサを脳の近くに位置決めすることを含む、請求項243記載の方法。
247. 患者の少なくとも一部分を加温するために加温機器を動作状態にする段階、
     易流動性流体を複数のカテーテルに通して患者の気道消化管の中へと送る段階、
     該流体を該複数のカテーテルの少なくとも1つに通して患者の気道消化管から取り出す段階、および
     該流体を該複数のカテーテルに通して再循環させる段階
     を含む、脳を冷却するための方法。
248. 流体が非霧状である、請求項247記載の方法。
249. 加温機器が加温ブランケットを含む、請求項247記載の方法。
250. 加温機器が熱風ブランケットを含む、請求項247記載の方法。
251. 加温機器がウォーターブランケットを含む、請求項247記載の方法。
252. 加温機器が少なくとも1つの加温バルブを含む、請求項247記載の方法。
253. 冷却手技が患者の頭部の外側に対して行われない、請求項247記載の方法。
254. 加温機器が患者の頭部と接触した状態で配置される、請求項247記載の方法。
255. 加温機器が患者の手のひらと接触した状態で配置される、請求項247記載の方法。
256. 加温機器が患者の足の裏と接触した状態で配置される、請求項255記載の方法。
257. 加温された空気をカテーテルの少なくとも1つに通して患者の肺の中へと通す段階をさらに含む、請求項247記載の方法。
258. 加温機器が患者の静脈の少なくとも1つに近接した状態で配置される、請求項247記載の方法。
259. 患者の脳への血流を減らす段階、
     易流動性流体を複数のカテーテルに通して患者の気道消化管の中へと送る段階、
     該流体を該複数のカテーテルの少なくとも1つに通して患者の気道消化管から取り出す段階、および
     該流体を該複数のカテーテルに通して再循環させる段階
     を含む、脳を冷却するための方法。
260. 流体が非霧状である、請求項259記載の方法。
261. 脳への血流を減らす段階が患者を鎮静させることを含む、請求項259記載の方法。
262. 脳への血流を減らす段階が血圧を下げることを含む、請求項259記載の方法。
263. 血流を減らす段階が患者にバルビツレートを投与することを含む、請求項259記載の方法。
264. バルビツレートがチオペンタールを含む、請求項263記載の方法。
265. バルビツレートがフェノバルビタールを含む、請求項263記載の方法。
266. バルビツレートがペントバルビタールを含む、請求項263記載の方法。
267. バルビツレートがメトヘキシタールを含む、請求項263記載の方法。
268. 血流を減らす段階が患者にプロポフォールを投与することを含む、請求項259記載の方法。
269. 血流を減らす段階が患者にベンゾジアゼピンを投与することを含む、請求項259記載の方法。
270. 血流を減らす段階が患者にリドカインを投与することを含む、請求項259記載の方法。
271. 血流を減らす段階が患者にエトミデートを投与することを含む、請求項259記載の方法。
272. 血流を減らす段階が患者にカフェインを投与することを含む、請求項259記載の方法。
273. 血流を減らす段階が患者にアルコールを投与することを含む、請求項259記載の方法。
274. 血流を減らす段階が患者に麻薬を投与することを含む、請求項259記載の方法。
275. 血流を減らす段階が患者にコカインを投与することを含む、請求項259記載の方法。
276. 血流を減らす段階が患者にβ遮断薬を投与することを含む、請求項259記載の方法。
277. β遮断薬がラベタロールを含む、請求項276記載の方法。
278. 血流を減らす段階が患者に抗片頭痛薬を投与することを含む、請求項259記載の方法。
279. 抗片頭痛薬がトリプタンを含む、請求項278記載の方法。
280. 抗片頭痛薬がエルゴタミンを含む、請求項278記載の方法。
281. 血流を減らす段階が患者に血管収縮薬を投与することを含む、請求項259記載の方法。
282. 血管収縮薬がフェニレフリンを含む、請求項281記載の方法。
283. 血流を減らす段階が患者にクロニジンを投与することを含む、請求項259記載の方法。
284. 血流を減らす段階が患者の頭部の外側を加温することを含む、請求項259記載の方法。
285. 血流を減らす段階が患者の皮膚を加温することを含む、請求項259記載の方法。
286. 血流を減らす段階が脳の代謝を低下させることを含む、請求項259記載の方法。
287. 血流を減らす段階が血液を脳から離して身体核心部へと迂回させることを含む、請求項259記載の方法。
288. 血流を減らす段階が頚静脈圧を高めることを含む、請求項259記載の方法。
289. 血流を減らす段階が一時的な過換気を誘発させることを含む、請求項259記載の方法。
290. 易流動性流体を複数のカテーテルに通して患者の気道消化管の中へと送る段階、
     該流体を該複数のカテーテルの少なくとも1つに通して患者の気道消化管から取り出す段階、
     患者の脳および患者の身体核心部のうちの少なくとも1つにおける温度をモニターする段階、および
     目標温度に到達するまで該流体を該複数のカテーテルに通して再循環させる段階
     を含む、脳を冷却するための方法。
291. 流体が非霧状である、請求項290記載の方法。
292. 患者の脳の温度をモニターする段階が、温度センサを含むボルトを患者の脳の中に配置することを含む、請求項290記載の方法。
293. 患者の脳および患者の身体核心部の温度をモニターする段階が磁気共鳴映像法を実施することを含む、請求項290記載の方法。
294. 患者の脳の温度をモニターする段階が、温度センサを頚静脈内に挿入し、かつ該温度センサを脳の近くに位置決めすることを含む、請求項290記載の方法。
295. 患者の少なくとも1つの鼻孔の中に配置されるように構成された少なくとも1つの経鼻カテーテル；
     患者の食道の中に配置されるように構成された少なくとも1つのマルチルーメン食道カテーテルであって、
     第一端と、
     第二端と、
     該第二端の近くで該食道カテーテルに連結された可膨張性部材と、
     該食道カテーテルの該第一端から該第二端まで延在して、該食道カテーテルが患者の食道の中に配置されたときに患者の胃と流体連通するようになる第一のルーメンと、
     該食道カテーテルの該第一端から該第二端に向けて延在し、かつ該可膨張性部材内で終端する第二のルーメンと、
     該食道カテーテルの該第一端から該第二端に向けて延在し、ポートと流体連通している第三のルーメンと
     を有する該食道カテーテル；および
     患者の気管の中に配置されるように構成された少なくとも1つのマルチルーメン気管カテーテルであって、
     第一端と、
     第二端と、
     該第二端の近くで該気管カテーテルに連結された可膨張性部材と、
     該気管カテーテルの該第一端から該第二端まで延在して、該気管カテーテルが患者の気管の中に配置されたときに患者の肺と流体連通するようになる第一のルーメンと、
     該気管カテーテルの該第一端から該第二端に向けて延在し、かつ該可膨張性部材内で終端する第二のルーメンと
     を含む該気管カテーテル
     を含む、脳を冷却するための装置。
296. 少なくとも1つのマルチルーメン気管カテーテルが、該気管カテーテルの第一端から第二端に向けて延在しかつポートと流体連通している第三のルーメンをさらに含む、請求項295記載の装置。
297. 可膨張性部材が流体によって膨らむように構成されている、請求項295記載の装置。
298. 食道カテーテルの可膨張性部材が、該可膨張性部材内の圧力および該可膨張性部材によって組織にかかる圧力のうちの少なくとも1つを検出するように構成された少なくとも1つの圧力センサを含む、請求項295記載の装置。
299. 気管カテーテルの可膨張性部材が、該可膨張性部材内の圧力および該可膨張性部材によって組織にかかる圧力のうちの少なくとも1つを検出するように構成された少なくとも1つの圧力センサを含む、請求項295記載の装置。
300. 気管カテーテルおよび食道カテーテルに連結されており、可膨張性部材内の圧力を調整するように構成されている、ベースユニット
     をさらに含む、請求項295記載の装置。
301. ベースユニットが、圧力が閾値に達したかまたは超えたときにユーザに警告するように構成されている、請求項295記載の装置。
302. 気管カテーテルおよび食道カテーテルのうちの少なくとも1つにおける第三のルーメンが複数のポートと流体連通している、請求項295記載の装置。
303. 気管カテーテルおよび食道カテーテルのうちの少なくとも1つにおける第一、第二および第三のルーメンのうちの少なくとも1つが非円形断面を含む、請求項295記載の装置。
304. 易流動性流体を患者の気道消化管の中へと送る段階、
     該流体を患者の気道消化管から取り出す段階、および
     少なくとも3℃の脊柱-身体核心部間温度勾配に達するまで該流体を気道消化管の中へと再循環させる段階
     を含む、脊柱を冷却するための方法。
305. 流体が非霧状である、請求項304記載の方法。
306. 流体が、複数のカテーテルを通して気道消化管の中へと送られ、かつ気道消化管から取り出される、請求項304記載の方法。
307. 3℃〜25℃の脊柱-身体核心部間温度勾配に達するまで流体を気道消化管の中へと再循環させる段階をさらに含む、請求項304記載の方法。
308. 4℃〜12℃の脊柱-身体核心部間温度勾配に達するまで流体を気道消化管の中へと再循環させる段階をさらに含む、請求項304記載の方法。
309. 少なくとも6℃の脊柱-身体核心部間温度勾配に達するまで流体を気道消化管の中へと再循環させる段階をさらに含む、請求項304記載の方法。
310. 少なくとも8℃の脊柱-身体核心部間温度勾配に達するまで流体を気道消化管の中へと再循環させる段階をさらに含む、請求項304記載の方法。
311. 10℃〜12℃の脊柱-身体核心部間温度勾配に達するまで流体を気道消化管の中へと再循環させる段階をさらに含む、請求項304記載の方法。
312. 易流動性流体を患者の気道消化管の中へと送り、
     該流体を患者の気道消化管から取り出し、かつ
     少なくとも3℃の脳-身体核心部間温度勾配および少なくとも3℃の脊柱-身体核心部間温度勾配のうちの少なくとも1つに達するまで該流体を気道消化管の中へと再循環させる
     ように構成された、脳および脊柱のうちの少なくとも1つを冷却するための装置。

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