JP5254988B2 - 凍結治療装置 - Google Patents

Description

本発明は、深部腫瘍性病変等が生じた部位を凍結治療するための凍結治療装置及び凍結治療用プローブに関する。

近年、アルゴンガスによるジュール・トムソン効果を利用した凍結治療用プローブが開発され、ＭＲＩガイド下において深部腫瘍性病変が生じた部位を正確に凍結治療することができるようになっている（例えば、非特許文献１参照）。また、従来のサーモサイフォンは加熱用に汎用されており、低温冷却利用される例は少なく、深部凍結治療用として−２０℃以下の冷凍を実現させた例はない。更に、深部凍結治療において、冷凍と解凍とをサイクル制御するサーモサイフォンは、これまでに全くない。特に、深部腫瘍凍結治療では、体外からサーモサイフォンを体内深部患部に到達させて患部に対して限定集中的に冷凍と解凍とを繰り返すことが治療効果向上に重要であるが、従来のサーモサイフォンでは、治療患部をサイクル制御的に冷凍−解凍処置することは不可能であった。
原田潤太 他、「４．ＭＲＩによる凍結治療の新しい展開」、月刊インナービジョン ２００３年５月号，６月号、ｐ．１２−１４

しかしながら、ジュール・トムソン効果を利用した凍結治療装置には、装置が大型であり且つ高価であるという問題が存在する。更に、３００気圧といった高圧ガスボンベが用いられることから特殊な部屋が必要となったり、凍結治療用プローブだけでなく高圧ガスも使用のたびに新たに準備することが必要となったりするなど、装置の取扱いが煩雑であるという問題も存在する。本発明の付加的な重要解決課題は、深部凍結治療に極めて有効な冷凍と解凍とを治療患部に対して限定集中的にサイクル制御可能な状態を形成・提示することである。

そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、取扱いの簡便化、小型化及び低廉化を図ることができる凍結治療装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る凍結治療装置は、体内における所定の部位を凍結治療するための凍結治療装置であって、スターリング冷凍機と、このスターリング冷凍機の吸熱部に取り付けられた凍結治療用プローブと、を備え、この凍結治療用プローブは、氷点下で動作する冷媒が封入されると共に基端部が前記吸熱部に接続された内管と、真空引きされる隙間が形成されるように内管を覆う外管と、前記内管の先端部に設けられた熱交換部と、を有し、熱交換部には、熱交換部よりも熱伝導率が高い材料からなる芯材が埋設されており、芯材が、内管の先端部内に延在しており、内管の先端部に延在する芯材の延在部には、複数の突条が形成されていることを特徴とする。

この凍結治療装置では、一般的に通常電源によって駆動され、比較的小型であり且つ安価であるスターリング冷凍機（例えば、フリーピストン型スターリング冷凍機）が用いられている。そして、このスターリング冷凍機の吸熱部に、前記冷媒が封入された前記内管の基端部が接続されている。これにより、前記内管の先端部に設けられた前記熱交換部を体内における所定の部位に位置させた状態で前記スターリング冷凍機を駆動させると、前記凍結治療用プローブの熱交換部から前記スターリング冷凍機の吸熱部に前記冷媒を介して熱が移動することになる。このとき、真空引きされる隙間が形成されるように前記外管が前記内管を覆っているため、この内管に封入された前記冷媒が外部と断熱されることになる。従って、前記熱交換部が位置させられた所定の部位にアイスボールを効率良く形成することができ、その所定の部位を凍結治療することが可能となる。以上により、この凍結治療装置によれば、取扱いの簡便化、小型化及び低廉化を図ることができる。

本発明に係る凍結治療装置は、前記熱交換部又は前記吸熱部を加熱するヒーターを備えることや、前記熱交換部又は前記吸熱部の温度を検出する温度センサーを備えることが好ましく、前記スターリング冷凍機は、フリーピストン型スターリング冷凍機であり、前記温度センサーによって検出された温度に基づいて、前記フリーピストン型スターリング冷凍機の駆動と前記ヒーターの駆動とを切り替える制御部を備えることがより好ましい。この場合、体内における所定の部位に対して冷凍と解凍とを繰り返すことができ、その所定の部位をより確実に凍結治療することが可能となる。

本発明に係る凍結治療装置においては、前記熱交換部は、前記内管に対して着脱自在となっていることが好ましい。この場合、凍結治療の対象となる所定の部位の状態に応じて、様々な種類の前記熱交換部を使用することが可能となる。

本発明に係る凍結治療装置においては、前記凍結治療用プローブは、前記吸熱部に対して着脱自在となっていることが好ましい。この場合、使用のたびに前記凍結治療用プローブを新たなものに交換したり、前記凍結治療用プローブを消毒したりすることが可能となる。

本発明に係る凍結治療装置においては、前記外管及び前記熱交換部は、ステンレス鋼又はチタンからなることが好ましい。この場合、体内に挿入され且つ外部に露出する前記外管及び前記熱交換部の防錆性能を向上させることが可能となる。

本発明に係る凍結治療装置においては、前記スターリング冷凍機は、フリーアーム式支持機構によって支持されていることが好ましい。この場合、安定した状態で前記凍結治療装置をより簡便に取り扱うことが可能となる。

本発明に係る凍結治療装置においては、前記吸熱部は、真空引きされるチャンバー内に収容されており、前記外管は、前記内管の基端部が前記吸熱部に接続された状態で、前記チャンバーに気密に接続され、このチャンバー内に開放されていることが好ましく、また、本発明に係る凍結治療装置は、前記チャンバーに接続され、このチャンバー内、及び前記内管と外管との隙間を真空引きする真空ポンプを備えることが好ましい。この場合、前記チャンバー内、及び前記内管と外管との隙間を効率良く真空引きすることができると共に、前記吸熱部、及び前記内管に封入された冷媒を外部と確実に断熱することができる。

本発明に係る凍結治療装置においては、前記熱交換部には、この熱交換部よりも熱伝導率が高い材料からなる芯材が埋設されており、この芯材は、前記内管の先端部内に延在している。このため、体内における所定の部位に対応させるべく前記熱交換部を細くしても、前記冷媒が封入された前記内管の先端部内に延在する前記芯材を介して、前記熱交換部において確実な熱の授受を実現することができる。

本発明によれば、取扱いの簡便化、小型化及び低廉化を図ることができる。取扱いの容易性が向上すると、手術時間の短縮化、及び手術における患者の負担の軽減化を実現することが可能となる。

本発明に係る凍結治療装置の第１の実施形態の構成図である。 図１の凍結治療装置の凍結治療用プローブにおけるＦＰＳＣ側部分の断面図である。 図１の凍結治療装置の凍結治療用プローブにおけるＦＰＳＣと反対側部分の断面図である。 図１の凍結治療装置の制御部のブロック図である。 図１の凍結治療装置の制御部のタイミングチャートである。 本発明に係る凍結治療装置の第２の実施形態の構成図である。 図６の凍結治療装置の凍結治療用プローブにおけるＦＰＳＣ側部分の断面図である。 図６の凍結治療装置の凍結治療用プローブにおけるＦＰＳＣと反対側部分の断面図である。 図６の凍結治療装置の制御部のブロック図である。 本発明に係る凍結治療装置の他の実施形態の凍結治療用プローブにおけるＦＰＳＣと反対側部分の断面図である。

符号の説明

１…凍結治療装置、２…ＦＰＳＣ、２ａ…吸熱部、３…凍結治療用プローブ、４…支持機構、６…内管、６ａ…基端部、６ｂ…先端部、７…外管、８…熱交換部、１２…ヒーター、１４…温度センサー、２０…制御部、３１…真空ポンプ、３２…芯材、３４…チャンバー。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
［第１の実施形態］

図１は、本発明に係る凍結治療装置の第１の実施形態の構成図である。図１に示されるように、凍結治療装置１は、フリーピストン型スターリング冷凍機（以下、「ＦＰＳＣ」という）２と、このＦＰＳＣ２の吸熱部に取り付けられた凍結治療用プローブ（サーモサイフォンとしての管状体）３と、前記ＦＰＳＣ２を回転自在に支持するフリーアーム式支持機構４と、パーソナルコンピュータ等の制御部２０と、を備えている。前記凍結治療装置１は、ＭＲＩ、ＣＴや超音波診断装置等を用いたイメージガイド下において深部腫瘍性病変が生じた部位を凍結治療するための装置である。なお、前記ＦＰＳＣ２としては、周知の構成を有するものが使用される（例えば、特開２００５−３３７５５１号公報参照）。

図２は、図１の凍結治療装置１の凍結治療用プローブ３における前記ＦＰＳＣ２側部分の断面図であり、図３は、図１の凍結治療装置１の凍結治療用プローブ３における前記ＦＰＳＣ２と反対側部分の断面図である。図２，３に示されるように、前記凍結治療用プローブ３は、基端部６ａが前記ＦＰＳＣ２の吸熱部２ａに接続された内管６と、隙間Ｓが形成されるように前記内管６の先端部６ｂ及び中間部６ｃ（前記内管６における基端部６ａと先端部６ｂとの間の部分）を覆う外管７と、前記内管６の先端部６ｂに設けられた熱交換部８と、を有している。前記凍結治療用プローブ３は、前記基端部６ａが前記吸熱部２ａに挿入されることで、この吸熱部２ａに取り付けられている。すなわち、前記凍結治療用プローブ３は、前記吸熱部２ａに対して着脱自在となっている。なお、前記吸熱部２ａ及び前記内管６の基端部６ａは、断熱材２ｂによって覆われている。また、前記内管６の先端部６ｂの端部は、前記外管７によって覆われていなくてもよい。

前記内管６において、前記先端部６ｂ及び中間部６ｃは、ステンレス鋼（例えば、ＳＵＳ３０４）からなる円筒状パイプであり、前記基端部６ａは、銅からなる円筒状パイプである。前記先端部６ｂと中間部６ｃとは、一体的に形成されており、前記基端部６ａと中間部６ｃとは、ロウ付け等の溶接によって気密に接合されている。前記内管６の先端部６ｂには、ステンレス鋼（例えば、ＳＵＳ３０４）からなる取付部９がロウ付け等の溶接によって気密に接合されている。

前記内管６には、二酸化炭素、フロンガス又はナフタレン等の冷媒が１０気圧〜５０気圧程度の圧力で封入されている。この冷媒の封入は、前記内管６内に冷媒を注入した後、前記基端部６ａをピンチで潰し、その潰した部分をロウ付け等の溶接によって気密に接合することで行われる。なお、前記基端部６ａが銅からなるため、ピンチやロウ付け等の溶接を容易に行うことができると共に、前記ＦＰＳＣ２の吸熱部２ａと前記内管６内の冷媒との熱交換の効率を向上させることができる。なお、熱伝導が若干犠牲になるが、前記内管６全体をステンレス鋼管で一体に加工することも可能である。

前記内管６と外管７との間に形成された隙間Ｓは、真空引きされている。この真空引きは、真空チャンバー内において、前記取付部９が接合された前記内管６を前記外管７内に配置し、前記取付部９が接合された前記内管６と外管７の両端部との間に、シリコーン樹脂や発泡ゴム等からなる断熱部材１１を接着剤によって気密に接合することで行われる。

前記熱交換部８は、円板状の本体部８ａと、この本体部８ａから先端側に延在する円柱状の突起部８ｂと、前記本体部８ａから基端側に延在するネジ部８ｃと、を有している。前記本体部８ａと、突起部８ｂと、ネジ部８ｃとは、ステンレス鋼（例えば、ＳＵＳ３０４）からなり、一体的に形成されている。前記熱交換部８には、前記ネジ部８ｃの基端側から前記本体部８ａを通って前記突起部８ｂの先端部に到る細孔８ｄが形成されている。前記熱交換部８は、前記取付部９の先端側に形成されたネジ穴９ａに前記ネジ部８ｃが螺合されることで、前記内管６の先端部６ｂに設けられている。すなわち、前記熱交換部８は、前記内管６に対して着脱自在となっている。なお、前記取付部９の後端側に複数のフィン９ｂが形成されているため、前記内管６内の冷媒と前記熱交換部８との熱交換の効率を向上させることができる。

前記取付部９には、前記熱交換部８の本体部８ａと接触するように、セラミックヒーターやＰＴＣヒーター等であるヒーター１２が取り付けられている。このヒーター１２として、ニクロム線等を前記取付部９の周囲に巻いてもよい。つまり、前記ヒーター１２は、前記熱交換部８を加熱するためのものである。そして、前記ヒーター１２は、隙間Ｓを通ってその後端側から引き出された配線１３を介して、前記制御部２０と接続されている。前記熱交換部８の細孔８ｄ内には、その底部と接触するように、サーミスター等である温度センサー１４が取り付けられている。つまり、この温度センサー１４は、前記熱交換部８の突起部８ｂの先端部の温度を検出するためのものである。そして、前記温度センサー１４は、隙間Ｓを通ってその後端側から引き出された配線１５を介して、前記制御部２０と接続されている。なお、前記熱交換部８において前記突起部８ｂの先端部を除いた部分及び前記ヒーター１２は、シリコーン樹脂や発泡ゴム等からなる断熱部材１６によって覆われている。

図４は、図１の凍結治療装置１の制御部のブロック図である。図４に示されるように、前記制御部２０は、前記温度センサー１４によって検出された温度を示す温度信号を取得する温度検出回路２１と、前記ＦＰＳＣ２に対して駆動信号を送信するＦＰＳＣ駆動回路２２と、前記ヒーター１２に対して駆動信号を送信するヒーター駆動回路２３と、前記温度検出回路２１によって取得された温度信号に基づき前記ＦＰＳＣ駆動回路２２又はヒーター駆動回路２３に対して駆動信号の送信を指示する制御回路２４と、を有している。前記制御部２０は、通常電源２５に接続されており、前記温度センサー１４によって検出された温度に基づいて、前記ＦＰＳＣ２の駆動と前記ヒーター１２の駆動とを切り替える。

以上のように構成された凍結治療装置１の使用例について説明する。図５は、図１の凍結治療装置１の制御部のタイミングチャートである。

まず、前記支持機構４によって前記ＦＰＳＣ２が支持された状態で前記凍結治療用プローブ３が体内に挿入され、ＭＲＩ、ＣＴや超音波診断装置等を用いたイメージガイド下において深部腫瘍性病変が生じた部位に前記熱交換部８の突起部８ｂの先端部が位置させられる。このとき、図１に示されるように、水平線ＨＬに対して前記凍結治療用プローブ３が先端下がりとなるように（具体的には、水平線ＨＬと前記凍結治療用プローブ３の中心線ＣＬとの成す角度Ａが１５°〜９０°、好ましくは２０°以上、より好ましくは５０°前後となるように）、前記ＦＰＳＣ２が回転させられて前記支持機構４によって支持される。これは、前記凍結治療用プローブ３の冷却効果をより高く発揮させるためである。

続いて、図５に示されるように、前記温度センサー１４によって検出された温度に基づいて（温度モニター）、前記ＦＰＳＣ２の駆動（冷却駆動）と前記ヒーター１２の駆動（加熱駆動）とが前記制御部２０によって切り替えられる。これにより、深部腫瘍性病変が生じた部位の冷凍と解凍とが繰り返され（冷凍・解凍シーケンス）、その結果、腫瘍が壊死し、深部腫瘍性病変が生じた部位が凍結治療される。一例として、腫瘍が癌細胞からなる場合には、−２０℃〜−４０℃程度に冷凍し、所定の大きさ（直径５ｃｍ程度）のアイスボールを形成する。そして、約１０分間の冷凍と約１０分間の解凍とを１サイクルとして、この１サイクルを２回行う。

なお、前記ＦＰＳＣ２による温度の過下降及び前記ヒーター１２による温度の過上昇を防止して安全性を確保するために、温度モニターにおいて上限閾値ＨＴ及び下限閾値ＬＴを設定しておき、温度が上限閾値ＨＴを上回った場合には（図５のタイミングＴ４参照）、加熱駆動を停止し、一方、温度が下限閾値ＬＴを下回った場合には、冷却駆動を停止する。

以上説明したように、凍結治療装置１においては、通常電源によって駆動され、比較的小型であり且つ安価であるＦＰＳＣ２が用いられている。そして、このＦＰＳＣ２の吸熱部２ａに、冷媒が封入された内管６の基端部６ａが接続されている。これにより、前記内管６の先端部６ｂに設けられた熱交換部８を体内における所定の部位に位置させた状態で前記ＦＰＳＣ２を駆動させると、凍結治療用プローブ３の熱交換部８から前記ＦＰＳＣ２の吸熱部２ａに前記冷媒を介して熱が移動することになる。このとき、前記内管６が前記外管７によって覆われることで真空引きされた隙間Ｓが形成されているため、前記内管６に封入された冷媒が外部と断熱されることになる。従って、前記熱交換部８が位置させられた所定の部位にアイスボールを効率良く形成することができる。一方、前記凍結治療用プローブ３には、前記熱交換部８を加熱するヒーター１２が設けられている。これにより、前記熱交換部８を体内における所定の部位に位置させた状態で前記ヒーター１２を駆動させると、前記凍結治療用プローブ３の熱交換部８から体内における所定の部位に熱が移動することになる。従って、前記熱交換部８が位置させられた所定の部位に形成されたアイスボールを効率良く溶解させることができる。以上により、前記凍結治療装置１によれば、取扱いの簡便化、小型化及び低廉化を図りつつ、体内における所定の部位に対して冷凍と解凍とを繰り返すことができ、その所定の部位をより確実に凍結治療することが可能となる。

また、前記凍結治療装置１においては、前記熱交換部８が前記内管６に対して着脱自在となっている。これにより、凍結治療の対象となる所定の部位の状態に応じて、様々な種類の前記熱交換部８を使用することが可能となる。

また、前記凍結治療装置１においては、前記凍結治療用プローブ３が前記ＦＰＳＣ２の吸熱部２ａに対して着脱自在となっている。これにより、使用のたびに前記凍結治療用プローブ３を新たなものに交換したり、前記凍結治療用プローブ３を消毒したりすることが可能となる。

また、前記凍結治療装置１においては、前記外管７及び前記熱交換部８がステンレス鋼からなっている。これにより、体内に挿入され且つ外部に露出する前記外管７及び前記熱交換部８の防錆性能を向上させることが可能となる。それに加え、前記内管６の先端部６ｂ及び中間部６ｃもステンレス鋼からなっているため、耐圧性能をも向上させることが可能となる。なお、前記熱交換部８は、チタンやジュラルミンからなっていてもよい。

更に、前記凍結治療装置１においては、前記ＦＰＳＣ２が支持機構４によって回転自在に支持されている。これにより、冷却効果をより高く発揮させ得るように前記凍結治療用プローブ３の角度を調整することができ、安定した状態で前記凍結治療装置１をより簡便に取り扱うことが可能となる。
［第２の実施形態］

図６は、本発明に係る凍結治療装置の第２の実施形態の構成図である。図６に示されるように、凍結治療装置１は、ＦＰＳＣ２と、このＦＰＳＣ２の吸熱部に取り付けられた凍結治療用プローブ３と、前記ＦＰＳＣ２を回転自在及び移動自在に支持するフリーアーム式支持機構４と、前記ＦＰＳＣ２において吸熱部が収容されるチャンバー内を真空引きする真空ポンプ３１と、パーソナルコンピュータ等の制御部２０と、を備えている。前記凍結治療装置１は、前記凍結治療用プローブ３を人体ＨＢに挿入し、臓器ＩＯ内において深部腫瘍性病変が生じた部位ＮＧに前記凍結治療用プローブ３の先端部を位置させて、その部位ＮＧの冷凍（アイスボールＩＢの形成）と解凍とを繰り返し、腫瘍を壊死させて、深部腫瘍性病変が生じた部位ＮＧを凍結治療する装置である。

図７は、図６の凍結治療装置１の前記凍結治療用プローブ３における前記ＦＰＳＣ２側部分の断面図であり、図８は、図６の凍結治療装置１の前記凍結治療用プローブ３における前記ＦＰＳＣ２と反対側部分の断面図である。図７，８に示されるように、前記凍結治療用プローブ３は、基端部６ａが前記ＦＰＳＣ２の吸熱部２ａに接続された内管６と、隙間Ｓが形成されるように前記内管６の先端部６ｂ及び中間部６ｃを覆う外管７と、前記内管６の先端部６ｂに設けられた熱交換部８と、を有している。

前記内管６は、銅からなる外径６ｍｍ〜８ｍｍの円筒状パイプであり、前記内管６の先端部６ｂには、前記熱交換部８がロウ付け等の溶接によって接合されている。前記内管６には、５０気圧程度の圧力で冷媒が封入されている。この冷媒の封入は、前記先端部６ｂが閉じられた円筒状パイプ内に前記冷媒を注入した後、前記基端部６ａをピンチで潰し、その潰した部分をロウ付け等の溶接によって気密に接合することで行われる。

なお、前記冷媒としては、気相と液相との混在状態で、二酸化炭素や代替フロン等が用いられる。−５０℃までの凍結温度で十分であれば二酸化炭素が用いられ、−８０℃までの凍結温度が必要であれば代替フロンが用いられる。更に、−１００℃までの凍結温度というようにそれ以下の凍結温度が必要であれば、エチレンガスやブタンガス等の天然ガスが用いられる。

前記外管７は、ステンレス鋼（例えば、ＳＵＳ３０４）からなる外径９ｍｍ〜１０ｍｍの円筒状パイプである。前記外管７の基端部７ａは、隙間Ｓを維持した状態で開放されている。一方、前記外管７の先端部７ｂは、縮径されて前記熱交換部８の側面にロウ付け等の溶接によって気密に接合されている。

図８に示されるように、前記熱交換部８は、ステンレス鋼（例えば、ＳＵＳ３０４）からなる外径２ｍｍ〜３ｍｍ、長さ２０ｍｍ〜３０ｍｍの円柱状部材であり、前記熱交換部８の外径は、前記内管６の外径よりも細くされている。前記熱交換部８には、その中心線に沿って、銅からなる棒状の芯材３２が埋設されている。この芯材３２の先端部は、前記熱交換部８の先端部まで延在しており、半球状に形成されている。一方、前記芯材３２の後端部は、前記内管６の先端部６ｂ内に延在しており、その延在部３２ａには、表面積を増加させて熱交換性を向上させるために複数の突条が形成されている。

なお、前記芯材３２の材料は、前記熱交換部８よりも熱伝導率が高い材料であれば、銅に限定されない。例えば、前記熱交換部８の材料がステンレス鋼やチタン等の医療用金属である場合には、前記芯材３２の材料としては、銅、アルミニウム、銀、それらの合金、カーボン等が用いられる。また、前記熱交換部８においてアイスボールＩＢが形成されると想定される部分を除く部分、前記外管７の先端部７ｂと前記熱交換部８の側面との接合部分、及び前記外管７の先端部７ｂにおいて前記芯材３２の後端部に対応する部分には、前記外管７の基端部７ａからの熱の流入を防止してアイスボールＩＢの形成効率を向上させるために、テフロン（登録商標）やシリコーンゴム等からなる断熱コート４４が施されている。

図７に示されるように、前記ＦＰＳＣ２において、前記吸熱部２ａは、真空フランジ３３上に気密に構成されたチャンバー３４内に収容されている。このチャンバー３４の天壁３４ａは、ヒンジ３５を介して開閉自在となっており、前記チャンバー３４の側壁３４ｂには、前記凍結治療用プローブ３の外管７を前記チャンバー３４の側壁３４ｂに気密に接続するための真空継手３６が取り付けられている。

前記真空継手３６は、前記チャンバー３４の側壁３４ｂに一体的に形成された円筒状の挿通部３７と、この挿通部３７に対向する円環状の押圧部材３８と、前記外管７の側面、前記挿通部３７のテーパー面、前記押圧部材３８のテーパー面に当接するＯリング３９と、前記押圧部材３８及びＯリング３９を覆って前記挿通部３７に螺合される袋ナット４１と、を有している。前記凍結治療用プローブ３の外管７は、前記袋ナット４１を前記挿通部３７に締め付けて前記押圧部材３８を介して前記Ｏリング３９を前記外管７の側面に押し付けることで、前記チャンバー３４の側壁３４ｂに気密に接続される。

前記凍結治療用プローブ３は、次のように、前記ＦＰＳＣ２の吸熱部２ａに取り付けられている。すなわち、前記内管６の基端部６ａは、前記吸熱部２ａに挟まれるようにして接続されており、その状態で、前記外管７の基端部７ａは、前記チャンバー３４内に開放されるように、前記真空継手３６によって前記チャンバー３４の側壁３４ｂに気密に接続されている。なお、前記チャンバー３４の天壁３４ａを開放して、前記吸熱部２ａによる前記内管６の基端部６ａの固定を解除すると共に、前記真空継手３６による前記外管７の基端部７ａの固定を解除することで、前記凍結治療用プローブ３を前記吸熱部２ａから取り外すことができる。

前記吸熱部２ａには、この吸熱部２ａを加熱するヒーター１２、及び前記吸熱部２ａの温度を検出する温度センサー１４が埋設されている。前記ヒーター１２は、前記チャンバー３４の側壁３４ｂから気密に引き出された配線１３を介して前記制御部２０と接続されており、前記温度センサー１４は、前記チャンバー３４の側壁３４ｂから気密に引き出された配線１５を介して前記制御部２０と接続されている。

また、前記チャンバー３４の側壁３４ｂには、前記真空ポンプ３１に連通する配管４２が接続されている。前記真空ポンプ３１は、前記チャンバー３４内を真空引きする。このとき、前記外管７の基端部７ａが前記チャンバー３４内に開放されているため、前記内管６と外管７との隙間Ｓも同時に真空引きされる。

図９は、図６の凍結治療装置１の制御部２０のブロック図である。図９に示されるように、前記制御部２０は、前記真空ポンプ３１に対して駆動信号を送信する真空ポンプ駆動回路５２と、前記温度センサー１４によって検出された温度を示す温度信号を取得する温度調節回路５３と、前記ＦＰＳＣ２に対して駆動信号を送信するＦＰＳＣ駆動回路５４と、前記ヒーター１２に対して駆動信号を送信するＳＳＲ駆動電力制御回路５５と、を有している。更に、前記温度調節回路５３は、加熱／冷却自動制御切替回路５１と、取得した温度信号に基づいて前記ＦＰＳＣ駆動回路５４に対して駆動信号の送信を指示する冷却専用ＰＩＤ制御部５６と、取得した温度信号に基づいて前記ＳＳＲ駆動電力制御回路５５に対して駆動信号の送信を指示する加熱専用ＰＩＤ制御部５７と、を含んでいる。前記加熱／冷却自動制御切替回路５１は、入力された凍結時間及び加熱時間に基づいて前記冷却専用ＰＩＤ制御部５６及び前記加熱専用ＰＩＤ制御部５７を制御する。前記制御部２０は、前記ＦＰＳＣ２の冷却性能と前記ヒーター１２の加熱性能とが異なり、それぞれの到達温度も異なることから、独立した専用の温度制御回路を有し、その温度制御において独自のＰＩＤ（比例・積分・微分）の配分を決めて最適な温度制御を行う。

以上のように構成された凍結治療装置１の使用例について、図５を参照して説明する。

まず、前記凍結治療用プローブ３が前記ＦＰＳＣ２の吸熱部２ａに取り付けられると、前記真空ポンプ３１が駆動されて、前記チャンバー３４内、及び前記内管６と外管７との隙間Ｓが真空引きされる。断熱に必要な真空度は、０．１Ｐａ〜０．０１Ｐａ程度であればよく、低真空用から中真空用の前記真空ポンプ３１で真空引きし、所定の真空度に到達したら真空バルブを閉じて前記真空ポンプ３１を停止させる。なお、真空引き後、手術直前に前記チャンバー３４から真空ポンプ３１の配管４２を切り離せば、手術室内で前記凍結治療装置１を移動することが容易となり、この凍結治療装置１を自在な姿勢で使うことが可能となる。

続いて、前記支持機構４によって前記ＦＰＳＣ２が支持された状態で前記凍結治療用プローブ３が体内に挿入され、ＭＲＩ、ＣＴや超音波診断装置等を用いたイメージガイド下において深部腫瘍性病変が生じた部位に前記熱交換部８の先端部が位置させられる。そして、図５に示されるように、前記温度センサー１４によって検出された温度に基づいて（温度モニター）、前記ＦＰＳＣ２の駆動（冷却駆動）と前記ヒーター１２の駆動（加熱駆動）とが前記制御部２０によって切り替えられる。

冷却駆動の際には、外気から真空断熱された状態で、前記内管６に封入された冷媒が前記基端部６ａ内において前記吸熱部２ａによって冷却されて、気体から液体に変化しつつ前記内管６を冷却しながら前記先端部６ｂ側に移動し、液化された冷媒が前記先端部６ｂ内に溜まる。これにより、前記芯材３２を介して前記熱交換部８が冷却され、深部腫瘍性病変が生じた部位に直径４０ｍｍ程度のアイスボールが形成される。

一方、加熱駆動の際には、外気から真空断熱された状態で、前記ヒーター１２によって加熱された前記吸熱部２ａによって前記内管６が加熱される。これにより、前記熱交換部８が加熱され、深部腫瘍性病変が生じた部位に形成されたアイスボールが解凍される。なお、前記ヒーター１２は、その発熱量が５０Ｗ〜１００Ｗ程度あれば、アイスボールの解凍用として十分機能する。

このように、深部腫瘍性病変が生じた部位の冷凍と解凍とが繰り返され（冷凍・解凍シーケンス）、その結果、腫瘍が壊死し、深部腫瘍性病変が生じた部位が凍結治療される。

以上説明したように、凍結治療装置１によれば、第１の実施形態と同様に、取扱いの簡便化、小型化及び低廉化を図りつつ、体内における所定の部位に対して冷凍と解凍とを繰り返すことができ、その所定の部位をより確実に凍結治療することが可能となるばかりか、次のような効果も奏される。

すなわち、前記凍結治療装置１においては、前記凍結治療用プローブ３の内管６の基端部６ａが、真空引きされる前記チャンバー３４内に収容された前記ＦＰＳＣ２の吸熱部２ａに接続され、その状態で、前記凍結治療用プローブ３の外管７の基端部７ａが前記チャンバー３４に気密に接続されてこのチャンバー３４内に開放されている。そして、前記配管４２を介して前記チャンバー３４に接続された前記真空ポンプ３１によって、前記チャンバー３４内、及び前記内管６と外管７との隙間Ｓが真空引きされる。これにより、前記チャンバー３４内、及び前記内管６と外管７との隙間Ｓを効率良く真空引きすることができると共に、前記吸熱部２ａ、及び前記内管６に封入された冷媒を外部と確実に断熱して（結露や結霜の発生が防止される）、前記内管６を介した前記吸熱部２ａと熱交換部８との間の熱交換性能を飛躍的に向上させることができる。

また、前記凍結治療装置１においては、内径が縮小化されると、液化された冷媒が先端部に到達し難くなることに鑑み、前記熱交換部８よりも熱伝導率が高い材料からなる芯材３２が前記熱交換部８に埋設されており、前記芯材３２の後端部が前記内管６の先端部６ｂ内に延在している。これにより、体内における所定の部位に対応させるべく前記熱交換部８を細くしても、冷媒が封入された前記内管６の先端部６ｂ内に後端部が延在する前記芯材３２を介して、前記熱交換部８において確実な熱の授受を実現することができる。

更に、前記凍結治療装置１においては、ヒーター１２及び温度センサー１４が前記吸熱部２ａに埋設されているため、前記凍結治療用プローブ３の構成を単純化することができる。

本発明は、上述した第１及び第２の実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、上記各実施形態では、管状体を、液相冷媒を重力で移動させる凍結治療用プローブとしたが、液相冷媒を毛管力で移動させるヒートパイプとしてもよい。そして、このように凍結治療用プローブに代えてヒートパイプを用いることで、管状体の傾斜角度によらず熱交換部を冷却することが可能となる。また、上記各実施形態では、ＦＰＳＣを用いたが、クランク型スターリング冷凍機を用いてもよい。

また、図１０に示されるように、内管６の先端部６ｂに雄ネジ部を設けると共に、外管７の先端部７ｂを前記内管６の先端部６ｂの側面にロウ付け等の溶接によって気密に接合し、前記内管６の先端部６ｂに設けられた前記雄ネジ部に、熱交換部８の後端部に設けられた雌ネジ部を螺合するようにしてもよい。この場合、治療する目的（治療部位のサイズや深さ等）に応じて断熱カバー４３を着脱して前記熱交換部８を交換し、冷凍メスとなる前記熱交換部８の先端形状や長さ等を選択することができる。

本発明によれば、取扱いの簡便化、小型化及び低廉化を図ることができる。取扱いの容易性が向上すると、手術時間の短縮化、及び手術における患者の負担の軽減化を実現することが可能となる。

Claims (10)

1. 体内における所定の部位を凍結治療するための凍結治療装置であって、
   スターリング冷凍機と、
   前記スターリング冷凍機の吸熱部に取り付けられた凍結治療用プローブと、を備え、
   前記凍結治療用プローブは、
   氷点下で動作する冷媒が封入されると共に基端部が前記吸熱部に接続された内管と、
   真空引きされる隙間が形成されるように前記内管を覆う外管と、
   前記内管の先端部に設けられた熱交換部と、を有し、
   前記熱交換部には、前記熱交換部よりも熱伝導率が高い材料からなる芯材が埋設されており、
   前記芯材が、前記内管の前記先端部内に延在しており、
   前記内管の前記先端部内に延在する前記芯材の延在部には、複数の突条が形成されていることを特徴とする凍結治療装置。
2. 前記熱交換部又は前記吸熱部を加熱するヒーターを備えることを特徴とする請求項１記載の凍結治療装置。
3. 前記熱交換部又は前記吸熱部の温度を検出する温度センサーを備えることを特徴とする請求項２記載の凍結治療装置。
4. 前記スターリング冷凍機は、フリーピストン型スターリング冷凍機であり、
   前記温度センサーによって検出された温度に基づいて、前記フリーピストン型スターリング冷凍機の駆動と前記ヒーターの駆動とを切り替える制御部を備えることを特徴とする請求項３記載の凍結治療装置。
5. 前記熱交換部は、前記内管に対して着脱自在となっていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の凍結治療装置。
6. 前記凍結治療用プローブは、前記吸熱部に対して着脱自在となっていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載の凍結治療装置。
7. 前記外管及び前記熱交換部は、ステンレス鋼又はチタンからなることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項記載の凍結治療装置。
8. 前記スターリング冷凍機は、フリーアーム式支持機構によって支持されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項記載の凍結治療装置。
9. 前記吸熱部は、真空引きされるチャンバー内に収容されており、
   前記外管は、前記内管の前記基端部が前記吸熱部に接続された状態で、前記チャンバーに気密に接続され、前記チャンバー内に開放されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項記載の凍結治療装置。
10. 前記チャンバーに接続され、前記チャンバー内、及び前記内管と前記外管との隙間を真空引きする真空ポンプを備えることを特徴とする請求項９記載の凍結治療装置。

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