JPH07501240A - 通気穴を備えた冷凍手術用器械及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 通気穴を備えた冷凍手術用器械及び方法発明の分野 本発明は、固形悪性又は良性腫瘍の如く、生体組織を破壊する際に使用されるた めに適する冷凍手術器械に関する。さらに詳細には、発明は、非常に低い温度を 急速に生成し、組織によって包囲された時の如く、熱状態下でも非常に低い温度 を維持することができ、特に腫瘍を破壊する際にいろいろな疾病の手術処置にお いて高度に有効な手術用凍結探針に関する。さらに具体的には、発明は、組織の 融点（−０，５７℃）よりも低い温度を探針先端において急速に生成し、冷媒と して、液体窒素の如く液体凍結剤を使用して、非常に低い温度を維持するための 手段を備え、この冷媒温度は液体凍結剤の標準沸点よりも低い、手術用凍結探針 に関する。発明は、具体的に、ガスが凍結探針先端に達する前に、排出管におい て流れる凍結剤の温度よりも低い温度において、排出管への液体凍結剤送り出し 管において形成されたガスを通気するように戦略的に位置付けられた、液体凍結 剤送り出し管における換気穴を有する凍結探針器械に関する。

先行技術の議論 冷凍手術用探針は、白内障の除去、剥離網膜の修復、子宮頚炎の処置、頚部びら ん、嚢胞の除去、等を含む非常に多様な手術手順において使用される。つい最近 まで、冷凍手術は、主に身体の外面に適用された。しかし、冷凍手術における最 近の進歩は、身体の内奥の望ましくない組織の除去への適用を可能にした。これ らの進歩は、冷凍手術による超音波又は磁気共鳴結像の如く、結像技術の結合を 含み、そのため、腫瘍の程度並びに凍結組織の程度は、容易に確認される。さら に、ＲｕｂｉｎｓｋｙとＰｅｇｇ、Ｐｒｏｃ、Ｒ，Ｓｏｃ、Ｌｏｎｄ、Ｂ５２４ ．３４３−３５８　（１９８８）は、組織の凍結と凍結組織の究極的な破壊のプ ロセスが組織を包囲する血管網の破壊によって先行されることを示した。

こうして、凍結組織の破壊は、解凍後の凍結組織への血液供給の欠如によって促 進される。結果的に、解凍組織は、虚血壊死によって破壊される、これらの著者 はまた、凍結領域の外縁における組織が、最も容易に破壊されることを示した。

最も従来の凍結探針器械は、冷却媒体として、液体窒素（ＬＮｚ）又は他の液化 ガスで動作する。ＬＮ２は、３つの同心管の通常最内管である送り又は送り出し 管を通して探針の凍結ゾーンに導入される。送り出し管は、閉探針先端部におけ る膨張室内に達するが、先端からある距離で終端する。ＬＮ２は、急速に蒸発し 、大気圧において容積において数百倍（例えば、６００〜７００Ｘ）に膨張する 。液体が蒸発する時、それは探針先端から熱を吸収し、その温度を理論的にＬＮ 、の標準沸点（ｌ　ａ　Ｌｍにおいて約−１９６°Ｃ）に低下させる。しかし、 凍結探針が腫瘍組織と接触される時、窒素ガスポケットが、不可避的に、先端の 内面の近くに形成され、液体流を遅らせ、結果的に、熱伝達効率を低下させる。

復帰する窒素ガスは、さらに、供給管における液体窒素を暖め、探針先端におい て低温を達成することをさらに困難にする。この段階的な閉塞を避け、先端への ＬＮ、の定常流を維持するために、従来の凍結探針は、急速に通気されなければ ならず、大きな戻り空間と、このため、大きな探針全径を必要とする。

さらに、凍結探針先端を疾患組織に据えた手術手順の開始において、探針におけ る熱負荷は特に高く、長い時間期間が探針先端を最下動作温度まで冷却するため に必要とされる。実際に、従来の凍結探針では、低温冷媒として液体窒素を使用 して、最下先端温度は、めったに−１６０００よりも下がらない。

しかし、より低い温度は、より早く凍結し、同一探針先端サイズ又は表面積でよ り大きな領域を凍結することにより、組織破壊の効率を高めることができる。使 用者に正確さと制御を与えるために探針先端の直径をできる限り小さく保つこと が望ましいが、これはＬＮ２の自由流を有する必要性によって複雑にされる。

冷却を達成するために探針先端部においてＬＮ２の蒸発を使用するために、液体 窒素は、今まで、大形凍結探針、例えば、約４ｍｍよりも大きな外径の探針先端 を有する凍結探針に対してのみ適切であると考えられてきた。微小凍結探針に対 して、冷窒素又はヘリウムガスが、しばしば、液体窒素の代わりに使用される。

この妥協は、ガスと組織と接触した探針先端の間の熱伝達効率が、非常に低く、 結果的に、先端において生成された水球が、十分に大きくなく、そして温度は、 一般臨床応用に対して十分に低くない。さらに、そのような探針に対して使用さ れた圧力は、しばしば、５００又は６００１）Ｓ　ｉを超過し、潜在的危害を防 止するための特殊な防護措置を必要とする。

探針先端につながる供給管内のＬ　Ｎ　２の蒸発は、これまで、大及び小凍結探 針に対して考慮すべき問題を引き起こした。供給管内のＬ　Ｎ　２の蒸発は、多 分、先端から復帰する周囲排出窒素ガスによる液体窒素の暖化による。すなわち 、排出ガスは供給管におけるＬＮ２よりも暖かいために、逆流熱交換があり、供 給管におけるＬＮ、の温度は増大し、供給ＬＮｔにおいてガス形成がさらに行わ れる。供給管内の液体窒素のこの暖化は、ＬＮ、を蒸発させ、先端へのＬＮ、の 流れを妨げる窒素ガス泡を形成する。

ある程度、これらの問題は、Ｂ、Ｒｕｂｉｎｓｋｙ池の名前において１９９０年 ９月２６日に提出された、一般譲渡された同時係属米国特許出願第０７１５８８ ．３２９号において開示された冷凍手術用探針及びシステムにおいて解決された 。この先行出願において開示された他の好都合な特徴の中で、凍結ゾーンにおい て探針先端を冷却し、これにより、−１９６℃以下の低い先端温度を達成するこ とができ、閉探針先端部の「膨張」室において蒸発冷却を必要としない適冷液体 窒素を使用する冷凍手術用探針が設計された。結果的に、排出管における戻り窒 素凍結剤は、蒸発冷却原理において動作する従来の凍結探針よりも低温において 維持される。しかし、実際に、長い初期開始時間が、先端において非常に低い動 作温度を達するために必要とされた。例えば、適冷ＬＮ２の高流量率でさえも、 探針先端温度が通常−１９６℃よりも高い最小動作温度に達するためには２０分 以上もかかる。言うまでもなく、これらの長い開始期間は、手術中かなり不便で ある。

本発明者達は、（大気圧においてＬＮＩを使用する時）凍結ゾーンにおける探針 先端温度を一１９６°Ｃ以下に低下するために必要な時間を２０秒以内に著しく 低下させるこの問題への解法を発見した。さらに、この結果は、３ミリメートル 以下の直径を有する探針先端で達成され、結果は従来の凍結探針では今まで達成 されなかった。

従って、この発明の目的は、探針先端と冷媒戻り管路において冷媒の蒸発を縮小 する条件下で、探針先端へ液体低温冷媒（冷却剤）を指し向けることにより、微 小探針において高熱伝達効率を達成する冷凍手術探針装置を設けることである。

　この発明の別の目的は、ガスが探針供給管に流入する前に、輸送ホースにおい てガス状冷却剤の通気を設置す、こうして、探針供給管を通して液体窒素の高流 量率を維持する冷凍手術探針装置を設けることである。

この発明のさらに別の目的は、凍結剤供給管の逆流熱交換の程度力く供給管に沿 って設けた穴を通して液体窒素の小容積（例えば、小滴）を通気させることによ り減少される冷凍手術用探針装置を設けることである。

関連した特定の目的は、凍結剤供給管における通気六に液体凍結ｍｊの小容積（ 例えば、小滴）を通過させ、凍結剤戻り管におし）で蒸発させ、戻り管において 液相からガス相転移を生せしめ、凍結剤供給管を通って流れる液体凍結剤のＪｏ ｕｌｅ−Ｔｈｏｍｓｏｎ冷却を生じさせる冷凍手術用探針器械を設けることであ る。　発明のさらに別の目的ｉｔ、現在利用される凍結探針よりも、所与の探針 先端直径ζこ対して、より大きく、より効率的な凍結を達成することができる、 小形、軽量、力１つ比較的安価な凍結探針を設けることである。

この発明の一層の主な目的は、探針先端を所望の低温まで冷却するための時間期 間を短縮させた冷凍手術用探針装置を設けることである。

発明のさらに別の目的は、−１９６℃よりも低い温度を達成し維持することがで きる冷凍手術用探針装置を設けることである。

さらに、本発明の一層の目的は、同様の直径の従来の冷凍手術用探針と同様の動 作条件下よりも、より大きな水球を生成すること力（できる冷凍手術用探針装置 を設けることである。

別の関連目的は、冷凍手術用手順を効果的に行うために必要なすべての構成要素 がコンパクト可動ユニット内に包含された、冷凍手術用探針器械及びシステムを 設けることである。

発明のさらに別の目的は、低圧力において動作することができる冷凍手術用シス テムを設けることである。

発明の要約 次の詳細な説明と添付の図面からさらに明らかになる発明の上記と他の目的は、 生体組織を凍結するための凍結ゾーンを形成する閉端部を有する中空探針先端を 具える冷凍手術用器械によって部分的に設けられ、器械は、低温液体冷媒を収容 するための第１人口と低温冷媒を除去するための第１出口と、第１人口から探針 先端に低温液体冷媒を輸送するための冷媒供給導管と、凍結ゾーンから第１出口 に冷媒を輸送するための排出流路とを含み、この場合供給導管と排出流路は、同 心の内側及び外側通路として配置され、供給導管は、内側通路を形成し凍結ゾー ンにおいて外側通路を越えていて、供給導管からの液体冷媒の自由流を防止しな がら供給導管に存在するガスを排出流路へ通気するための手段を含み、そして熱 絶縁室が、同心の供給導管と排出通路を包囲し凍結ゾーンにまで達する。通気手 段は、供給導管において形成又は存在するガスを排出通路に通気させ、高流量率 の冷媒を供給導管に維持する。通気手段はまた、液体冷媒を排出流路に通気させ ることにより、供給ＬＮ２と戻り冷却剤の間の逆流熱交換の程度を減少させ、こ れにより、供給導管と周囲排出通路の間の温度差を縮小するために機能する。排 出通路における冷媒の低下温度の結果として、排出通路において形成された蒸気 は、凝縮又は少なくとも部分的に凝縮され、そして排出流の蒸気阻害をさらに防 止するために大きさが縮小される。さらに、冷凍手術用探針の好ましＬ）動作モ ードにより、閉探針先端部と凍結ゾーン及び排出通Ｖ各にお番する冷媒の冷却程 度は、液体冷媒の実質的に核沸騰のみ力（探針先端の内壁↓こおいて発生する如 くである。このため、冷却（凍結）される対象（ｆｌｌえ（ｆ、組織、腫瘍、等 ）と液体低温冷媒の間の実質的にすべての熱伝達；ま、膜沸騰又は対流熱伝達よ りもむしろ、核沸騰を介する。

発明の冷凍手術用探針装置の好ましい構成におし）で、特１こ、６ミ盲Ｊメート ルよりも小さく、とりわけ、４ミリメートルよりも小さＬＮ／ｈＮ／針径対して 、スペーサ一手段が、絶縁室から換気手段の最下流限界を越えた点まで探針先端 の内壁に沿って設けられる。スペーサ一手段（ま、こうして、低温液体への熱伝 達にさらされる探針先端の表面積を縮１１１シ、こうして、発生する沸騰の量を 縮小し、例え看ｆ、冷却される女４象４こお１′ｊる氷球の形成のサイズ、形状 と率により、測定された全効率をさらｌ二増大させる。

好ましくは、排出通路は、排出冷媒の非阻止流を促進するために、（閉探針先端 部における凍結ゾーンから上流の取手部分に対応する）探針の近位端部において 拡大される。供給導管は、好ましく１ヨ、υト出通ン谷の拡大領域によって包囲 された供給導管の部位１こおＬｌて位置する通気手段の最上流限界を有し、付加 的な通気手段が、閉探針先端部の近傍（こおＬＮで供給導管の出口端の方に達し ている。供給導管の通気手段（′！、好ましくは、拡大領域における第１換気口 から縦方向下流Ｉこ位置する′４夏数の換気口を含み、下流開口は、好ましくは 、第１換気穴よりも／］Ｘ径であり、最下流換気口は、最も好ましくは、供給導 管の出口端力）ら禽佳間され、熱絶縁室によって包囲された部位内に位置する。

好ましい実施態様において、供給導管は、（少なくとも凍結ゾーンを含む）上流 部位と、探針先端の遠位又は閉端部に関して（少なくとも取手部分に対応する） 下流部位とを有する管の形態である、下流部位は、上流部位よりも大直径を有し 、これにより、凍結ゾーンへの供給冷却剤の急速な非阻止流をさらに促進し、手 術のために実際に必要とされる探針部位（例えば、探針シャフトと先端）におい て小外径を許容する。

さらに別の実施態様において、排出流路は、同様に、（少なくとも凍結ゾーンと 、好ましくは探針シャフトを含む）上流部位と、探針取手に一般に位置し、上流 部位よりも大直径を有する第１下流部位と、第１下流部位よりも大きな外径を有 する拡大室を形成する排出出口における第２下流部位とを有する。好ましい実施 態様において、探針シャフトにおける排出流路の上流領域は、排出管の壁と外側 探針シェルの間の接触を防止するための手段を含み、これにより、上流部位領域 における氷結晶の形成が抑えられる。

好ましい実施態様において、熱絶縁室は、内面に付着される複数のガス吸収又は 吸着粒子を有する閉真空室であり、低真空をさらに縮小かつ維持する。

図面の簡単な説明 第１図は、本発明の一実施態様の断面側面図である。

第２図は、可動真空室と調整可能な凍結ゾーンを含む冷凍手術用探針先端の部分 の代替態様の断面側面図である。

第３図と第６図は、発明による通気供給管の代替態様の側面図である。

第４図、第５図と第７図は、発明による通気供給管の他の代替態様の断面側面図 である。

第８ａ図と第８ｂ図は、発明による通気供給管のさらに別の実施態様の端面及び 部分側面図である。

第９図は、発明による冷凍手術用探針の修正態様の概略側面図である。

第１０図は、本発明で使用される適冷システムの部分的に断面の概略側面図であ る。

発明の詳細な説明 本発明の冷凍手術用器械が、固形良性又は悪性腫瘍の如く生体組織を処置するた めに使用された形式の、比較的小径の冷凍手術用探針である。

冷凍手術用器械又は凍結探針は、同一の一般構造であり、その開示がここに参照 として採り入れられた、前述のＲｕｂｉｎｓｋｙ他の米国出願第０７１５８８． ３２９号において開示された特徴の任意又はすべてを組み込む。冷凍手術用器械 は、液体窒素の如く液体冷媒によって冷却されるが、氷点下温度、特に−６０℃ よりも低い温度を発生させることができる他の液体冷媒も探針を冷却するために 使用される。そのような低温液体の例としては、例えば、フレオン１４、フレオ ン２２、フレオン１３、液化空気と標準ガス炭化水素がある。

次の説明は、低温冷媒として液体窒素（ＬＮｚ）を言及するが、同様の考察と利 点が、低又は高沸点の他の低温液体を使用して達成されることが理解される。こ のため、外科医により必要とされる凍結の程度と率により、ＬＮ２又は他の低温 冷媒が、発明の冷凍手術用探針で使用される。

本発明の手術用凍結探針の完全な利点を達成するために、液体窒素冷媒は、標準 沸点（−１９５，８℃、ｌａｔｍ）よりも低（、一般に標準凝固点（−２１０° Ｃ）よりも高い温度に過給される。一般に、適冷冷媒は、過給が行われる冷凍シ ステムにおいて、約−１９８℃〜−２１０’Ｃ１好ましくは、約−２００℃〜− ２０８℃、特に、約−２０８℃の温度に冷却される。このため、適切な流量率と 十分な熱絶縁を維持することにより、適冷液体窒素は、液体窒素（ＬＮｉ）の標 準沸点−１９６℃よりも低い動作温度、特に、約−２０６℃の温度において、探 針先端の閉端部に送り出される。さらに、過給ＬＮ、を送り出すために発明の凍 結探針を使用して、非常に短い期間内に、好ましくは、冷凍システムがらの過給 ＬＮ２の送り出しの開始後の１分内、特に、３０秒以内に、低温探針先端の温度 を少なくとも一１９６℃、特に−２０６℃に低下させること力呵能ニする。ＬＮ 、は、２０〜１００ｐｓｉ、好マシ（ハ、４０〜９０ｐｓ　ｉ、例えば、６０〜 ８０ｐｓｉの如く、比較的低圧下で供給される。良い結果が、例えば、７０ｐｓ 　ｉにおいて獲得された。

標準沸点よりも低い温度において（すなわち、大気圧で）過給ＬＮ。

又は他の液体凍結剤を使用することが好ましいが、より高い圧力において、沸点 は上昇され、このため、そのような上昇圧力における適冷凍結剤は、標準沸点温 度よりも高い温度を有するが、なお液体状態において維持されることが理解され る。これらの高温における適冷凍結剤はまた、この発明の冷凍手術用探針におい て使用される。

標準沸点よりも低い温度において（すなわち、大気圧で）過給ＬＮ２又は他の液 体凍結剤を使用することが好ましいが、より高い圧力において、沸点は上昇され 、このため、そのような上昇圧力における適冷凍結剤は、標準沸点温度よりも高 い温度を有するが、なお液体状態において維持されることが理解される。これら の高温における適冷凍結剤はまた、この発明の冷凍手術用探針において使用され る。

移動式多岐管ユニット又は移動式カート保管及び供給ユニットにおいて都合良く 収納される適冷低温冷媒を発生させる一つのシステムは、その開示が参照として ここに全体として採り入れられた、前述の出願第０７１５８８．３２９号におい て記載される。

移動式カートは、凍結探針のための低温液体冷媒として使用され、凍結システム のための冷媒として使用される液体窒素のための一つ以上の檜を含む。

この発明の好ましい実施態様により、そのような保管槽、例えば、デユア−びん は、相互に関して垂直に配置され、一つのデユア−びんを手術手順中凍結探針か ら回復されたＬＮ、を収集するためのＬＮ２回収槽として作用させるような方法 で一連の弁を通して連結される。垂直配置は、前述の出願における如く、回収タ ンクから供給タンクへＬＮ２を移送するために高圧ツＪを使用する必要性を除去 する点において、本発明の別の利点である。代わりに、本配置において、重力流 は、回収タンクからＬＮ２供給タンクへの回復ＬＮ２の移送を容易にするために 使用される。そのような配置は、ＬＮ２を移送するために低圧力の使用を許容す る。

垂直配置デユア−びんの少なくとも一つ、好ましくは、上方デユア−びんは、標 準沸点よりも低い温度、例えば、液体及び固体窒素が平衡状呼にあり、液体及び 固体窒素が共存する「窒素スラッシュ」として公知な濃化混合物を形成する三重 点近傍の温度まで液体凍結剤を過給するためのスラッシュ室を含む。例えば、上 方ＬＮ２供給デユア−びんは、スラッジ、室を含む。それから、下方デユア−び んは、システムを駆動するために加圧デユア−ぴんとして機能する。下方デユア −びんは、初期的に、病院又は手術室において利用される大形供給タンク又は現 存するＬＮ、供給管路からのＬＮ２で充填される。動作圧力、例えば、６０〜８ Ｑｐｓｉへの低加圧デユア−びんの充填を容易にするために、技術において公知 な如く、槽への入口において拡散器を設けることが都合が良く、拡散器は、ＬＮ ｔを放出するＬＮ、射流形成を防止又は最小にする。そのような配置は、凍結探 針器械での使用のための液体凍結剤を過給するためのよりコンパクトなシステム を設ける。液体凍結剤、特に、液体窒素を過給するための他の凍結ユニットは、 技術において公知であり、その開示が参照としてここに採り入れられた、例えば 、米国特許第３．４５５．１１７号、第４．６２０．９６２号、第４．２９６． ６１０号、第４．７１５．１８７号と第４．７１６．７３８号に対して、この発 明において使用される。いずれにせよ、どの凍結システムが使用されても、この 発明の凍結探針の卓越した利点の一つは、低温冷媒のより効果的な使用と動作温 度を達するために必要な非常に実質的に縮小された時間により、ＬＮ２保管デユ ア−びんの容積は、所与の動作に対して実質的に縮小され、これにより、全体シ ステムをよりコンパクトかつ安価にする。

探針冷媒として過給ＬＮ２の使用により可能にされた非常に低い探針先端温度の 重要な利点は、高凍結容量を維持しながら、探針先端の直径を縮小する能力であ る。例えば、本発明により、約１．５〜３ミリメートルの小さな探針先端外径が 、同−又は大直径の従来の凍結探針よりも、組織のずっと大きな領域を凍結する ために有効に使用される。もちろん、例えば、約１０ミリメートルまでの大きな 探針先端も使用される。しかし、一般に、実際的な理由のために、最小探針先端 外径は、約２．５ｍｍであり、そして多くの目的に対して、３ｍｍである。約１ ０ｍｍよりも大きな探針先端直径は、一般に、大サイズの腫瘍に対してさえも、 凍結の必要な程度と範囲を達成するために必要とされず、このため、通常使用さ れない。

さらに、この発明の凍結探針器械の別の重要かつ明確な利点は、小探針先端直径 、例えば、３ｍｍの高度に有効な使用により、外科医は、全器官又は腫瘍を凍結 する際の効率を最大にするために、欠陥のある器官又は腫瘍において戦略的に位 置する多重の、例えば、３．４又は５つの探針を使用する。

本発明の凍結探針は、本体又は取手部分と、動作部分である探針シャフトとを含 み、探針シャフトは処置される組織と接触する凍結ゾーンと閉端探針先端を含む 。本体部分と探針シャフトの各々は、中空管から形成した外側シェル又はケーシ ングを有する（凍結探針において使用されたすべての管は一般に、そして好まし くは円筒断面である）。外側シェルは、前述のＲｕｂｉｎｓｋｙ他の出願の探針 と他の従来の凍結探針における如く、一定直径の単一片であり、そして同様に、 本体部分と探針シャフトを通過する冷媒供給導管と冷媒排出通路が、全長で一定 直径の同心管から形成される。

しかし、この発明の凍結探針器械の好ましい実施態様により、探針シャフトのた めの外側ケーシングは、本体部分の外側ケーシングよりも小さな直径を有する。

同様に、同心の凍結剤供給管と排出管は、探針シャフトにおけるよりも本体部分 において大きな直径を有する。従って、大直径区分は、凍結剤供給槽と探針シャ フトにおける縮小直径部分までの凍結剤供給管を通った連結管からの液体凍結剤 の自由流の阻止を低減させ、そして同様に、閉端針先端部から排出経路を通って 凍結探針器械から流出する冷媒の流れと沸騰の機会の阻止を低減させ、大気に通 気させ、又は好ましくは、収集槽に戻させる（リサイクルさせる）。さらに好ま しくは、排出通路は、探針本体／取手部分の近位又は開端部において拡大部分を 含む。

異なる直径の管の区分は、単一片から構成されるが、より一般には、各管区分の 接合部において適切な寸法の環状端部片、例えば座金に流体耐密シールと分離管 区分を溶着して形成される。

外側シェルケーシングと冷媒排出管の間の空間は、技術において非常に公知な如 く、探針シャフトの遠位端部における凍結ゾーンを除いて、シェルが凝固点に達 するのを防止するための熱絶縁材で充填される。熱絶縁材は、空気又は他のガス 、あるいは固形熱絶縁材料により設けられる。しかし、好ましい熱絶縁材は、Ｒ ｕｂｉｎｓｋｙ他の出願における如く活性真空の真空であるが、一般に、一定の 永久真空である。さらに、好ましい実施態様により、例えば、活性木炭又は沸石 の如くガス吸収材が、真空室内に含められ、室が密閉される時、室から排気され ないガス又は真空室に漏れ入るガスを吸収することにより、圧力をさらに低下さ せる。吸収材は、ペレット又は細粒の如く固体粒子の形式において使用され、そ して好ましくは、接着剤、例えば、エポキシ樹脂を使用して、又は融着若しくは 焼結により真空室の内壁に付着される。吸収材粒子を壁に付着させることは、凝 集を避け、これにより、残留ガスを吸着するために利用可能な表面積を最大にす るために都合が良い。大サイズの粒子又は細粒の使用は、利用ガス吸着表面領域 の最小干渉により、管壁への粒子の結合を容易にする。実際に、約１０’ｍｍＨ ｇの低さの真空が形成された。好ましい実施態様において、供給管の大及び小直 径区分は、排出流管の同様に大及び小直径区分並びに外側ケーシングの大及び小 直径区分と一致し、かつ同心に位置する。

容易に認められる如く、特に、非常に小さい探針シャフト直径、例えば、約５ｍ ｍよりも小さく、とりわけ、２．５〜３ｍｍの如＜４ｍｍよりも小さい好ましい 凍結探針器械に対して、冷媒供給管外壁と排出管内壁の間と排出管外壁と真空室 壁又は外側シェルの内壁の間に非常に小さなすき間がある。従って、排出管と外 側シェルの間の接触を防止するために、排出流管の回りに巻かれた、例えばＴｅ ｆｌｏｎテープの如く、保護用絶縁テープを設けることは、発明の範囲内にある 。そのような絶縁材は、ンエルケーシングの４側における氷結晶の形成を防止す るために役立つ。

凍結探針器械の本体部分の開端部は、冷媒供給槽と付随する送り出し管又は導管 に連結され、必要な電気供給線は通常ねじ山の如く適切な結合手段を通して送り 出しコネクタを介して連結される。こうして、冷媒Ｌ　Ｎ　２送り出しコネクタ は、一方の端部において、外部（凍結探針器械に関して）のＬＮ２供給及び戻り 管の一方の端部と電気配線を流体耐密に収容するための手段を含み、そして反対 の端部において、探針本体の開端部又は基部を流体耐密に収容するための手段、 例えば、探針本体の雌ねじに係合する雄ねじ部分を含む。

固形金属電気接点又は雄及び非電気コネクタ又は熱電対ピンはまた、部品が組み 立てられた時、金属電気接点又は雄及び雌コネクタは、探針先端における熱電対 への電気配線回路を完成するために相互に電気接触される如（、送り出しコネク タと探針基部の各相互嵌合端部において設けられる。好ましい実施朝様において 、熱電対接合点がＬＮ２洪給管の端部において形成され、そして熱電対配線がＬ Ｎ２供給管と排出流管の間の空間を通って走っており、熱電対ピンに連結する。

　送り出しコネクタは、Ｔｅｆｌｏｎ又は比較的低い熱伝達係数を有する類似の 自己潤滑性、低摩擦プラスチック又は樹脂材料から成型される。

探針本体がＬＮ２送り出しコネクタに連結される時、探針の内部ＬＮ２供給管は 、送り出しコネクタを通過し、その結果、その入口端部は、Ｉ。

Ｎ２供給と流体流連通において連結される。探針の排出流管は、探針基部の開端 部において終端味かつ、探針先端からの排出冷媒が排出流管と拡大室を通って流 れ、探針の縦軸を通って軸整列において離間された送り出しコネクタに位置する 円筒ボアと流体流連通にある如く、送り出しコネクタの拡大室と連通ずる。第２ 円筒ボアは、送り出しコネクタを貫通し、探針の縦軸と軸整列する。第２円筒ボ アは、ＬＮ２供給管の外径とほぼ同一直径であり、その結果、流体耐密圧縮ばめ が管の周囲と円筒ボアの間に形成される。

本発明の凍結探針器械の最も卓越した顕著な特徴は、供給管を通ったＬＮ、の自 由流を設け、また、排出流管における排出冷媒を従来の凍結探針よりも低温度に おいて維持し、これにより、供給管においてＬＮ２の低温を維持し、究極的に、 例えば、探針先端において一２０６℃の如く、低温度を生じる内部通気システム である。さらに、本発明の内部通気システムは、探針先端がＲｕｂｉｎｓｋｙ他 の出願の改良探針を含む従来の凍結探針よりも相当に高速に低温度に達すること を可能にする。

本発明の内部通気システムは、Ｌ　Ｎ　２供給管に沿って設けられる。一つの実 施態様において、ＬＮ２供給管には一連の小穴を設けてあり、１７Ｎ２供給管路 からのＬＮ２の自由流を防止するためにＬＮ２供給管の内径と比較して十分に小 さいが、ＬＮ２供給管内のガスを周囲の排出流管へ穴より逃れさせるとともに、 排出管へ液体を漏れさせるために十分に大きい。通気穴は、凍結探針器械におい て３つの主要な機能を設ける。すなわち、１）ガスが探針のＬＮ、供給管を通っ てＬ　Ｎ、の自由流を妨げる前に、Ｌ　Ｎ　２供給管において存在又は形成され た窒素又は他のガスを通気することにより、ＬＮ２人口から探針先端へのＬＮ２ の高流量率を維持する。２）排出冷媒と冷供給ＬＮ、の間の逆流熱交換によって 形成されるガスを供給管に沿って通気する。３）核（又は膜）沸騰によって形成 されたガス泡を含む、排出冷媒の戻りパスへの穴を通ってＬＮ２小滴を通気させ 、これにより、排出Ｌ　Ｎ　２において形成されたガス泡を冷却又は再液化させ ることにより、逆流熱交換の程度を減少させる。この機能は、特に、膜沸騰より もむしろ、核沸騰として沸騰熱伝達現象を維持するために役立つ。ここで使用さ れた如（、添付のフレイムにおいて、「核沸騰」は、液体固体界面の核形成点に おける離散泡形成として発生し、単一面積当たりの高熱伝達率（熱束）に関連し た熱伝達形を言及する。

これは、水のなべを沸騰させる時、初期的に観察される沸騰形である。

他方、「膜沸騰」は、蒸気膜が固体表面において形成され、低熱伝達率と縮小熱 束を特徴とする状態を言及するために使用される。さらに、膜沸騰中の大容積の 泡形成は、排出管の閉塞を生じさせる傾向がある。

通気穴の第２効果は、供給管におけるＬＮ２が排出流管への小通気穴により通気 される時発生するＪ　ｏｕ　Ｉ　ｅ　ｓ−Ｔｈｏｍｐ　ｓ　ｏｎ現象による付加 的な冷却である。排出冷媒の生ずる低温度は、こうして、供給管におけるカスの 形成を減少させるために役立つ。

供給管の長さに沿った単純ドリル穴が良好な成果により使用されるが、他の形態 の通気手段も使用される。例えば、通気手段は、供給管において形成されたガス を排出管へ通気させ、そしてまた、少量の液体を排出管に流させるが、供給管を 通ったＬＮ２の自由流に干渉することがない任意の形式を取る。

供給管から通気穴による排出管への液体ＬＮ、の流れが離散小滴の形態であるか 、又は多分、微細液体流としてであるかは、いまだ確証されていない。さらに、 通気穴を通って排出管に流れる供給ＬＮ２の正確な量もまた、いまだ確証されて いない。それにも拘わらず、通気穴の数、サイズと位置と動作圧力により、ＬＮ ２供給管に侵入するＬＮ、の５ｏパーセントが通気穴により排出管に流入するこ とが考えられる。理想的には、凍結探針は、供給管と排出管におけるＬＮ２の温 度差を最小にし、かつ、凍結ゾーンと探針先端の閉端部において核沸騰と最小（ 最冷）温度を維持しながら、所与の動作に対してＬＮ２の全使用容積を最小にす る条件下で設計動作される。所望の結果を達成するために供給管と通気穴を通っ たＬＮ２の適切な流量が、通気穴（又は他の通気口）の最適位置、数とサイズの 如く、定型的な実験を通して決定される。例えば、特別な設計に対する動作効率 は、凍結探針が、水球形成のために必要な時間量とＬＮ２の使用量（例えば、容 積）とともに、所与の温度（例えば、室温又は９８．６℃、等）において水槽に おいて挿入された時形成される水球のサイズと形状に基づいて決定される。

探針の縦軸と一致する直線に沿ってあけられた一連の垂直穴のほかに、穴が、縦 軸に関しである角度においてあけられ、あるいは開口が穿孔され、又は開口の前 縁において屈曲又は変位させることによる如く、カバー又は側板を設けられる。

代替的に、離散穴又は他の孔の代わりに、供給管は、供給管の部分にわたって直 線又は渦巻線に沿って一つ又は複数の薄スリットを設けられる。離散孔又はスリ ットのさらに別の代替物として、供給管が、管の全長又は管の一つ以上の部分に わたってガス／液体浸透性多孔構造を設ける、焼結金属粒子から形成される。

本発明の内部通気システムは、排出流管と連通した探針基部において拡大室を含 む。この拡大室は、戻り排出冷媒の流れを容易にする。最も好ましい実施態様に おいて、穴は、探針基部と送り出しコネクタの拡大室によって包囲された部位に おける供給管において設けられる。この穴は、一般に、下流通気穴よりも大きく 、例えば、約０．０４０〜０．０８０インチの範囲の内径を有する供給管に対し て、約ｏ、ｏｏｓ〜０゜０５０インチ、好ましくは、約０．０１〜０．０４０イ ンチ、例えば、０．０２０．０．０２５．００３０．０．０３５、又は００３８ インチである。この最後方穴の効果は、システムが最高の熱負荷を有する時、探 針の動作の開始時に冷媒送り出し管とＬＮ２供給管に存在する又は形成されたガ スを急速に通気させることにより、探針先端を冷却するために必要な時間を短縮 するものである。

発明の低温探針はまた、−上流部位、すなわち、探針シャフトよりも探針先端に 関して器械本体の下流部位において大直径供給及び排出流管を有するように都合 良く設計される。排出流とＬＮ２供給管のこの拡幅は、ＬＮ２の流れ抵抗と戻り ガスを減少させる。小直径管は、探針先端と探針シャフトの残部を構成する探針 先端から上流部位の如く、手術のために実際に必要とされる器械の遠位部分にお いて使用される。

下流換気穴のサイズはまた、内部通気システムにおける重要な特徴である。穴の 直径は、穴の位置とともにＬＮ２９（給管の外径により変化するが、すべての場 合に、通気穴は、ＬＮ２供給管の内径よりも小さい。

例えば、供給管に沿って位置する換気穴は、探針先端部における供給管の内径の 約１／１０〜８／１０の外径を有する。発明の最も好ましい実施態様により、換 気穴は、約０．００５〜約０．０４０インチ、好ましくは、鉤　００８〜０．０ ３０インチの範囲において直径を有する。

排出流管の上流端部における拡大室によって包囲された供給管の最後方換気穴は 、好ましくは、供給管に沿って縦に位置する下流換気穴よりも大きな直径を有し 、例えば、２倍の直径の如く、約１．５〜２．５倍大きい直径を有する。

供給管に沿った相互に関する換気穴の位置は、ガス換気及び排出ガス冷却の効率 において効果を奏する。発明の好ましい実施態様において、穴は、相互に等離間 されるが、等間隔は本質的ではない。穴が、供給管の任意の部位において形成さ れ、すなわち、大直径の供給管の第１下流部位と送り出しコネクタ／排出流管の 拡大室によって包囲された供給管の近位下流部位において、探針シャフト内に位 置する最狭直径部位において形成される。好ましくは、拡大室と連通ずる大穴の ほかに、一つ、二つ又はそれ以上の通気穴が、ＬＮ２供給管の小径及び大径区分 の各々において包含される。好ましい実施態様において、約１５〜２８ミル（０ ，０１５〜００２８インチ）の直径を有する単−穴が、供給管の近位部位におい て位置し、そして約５〜約１４ミルの範囲において直径を有する２〜５又は６つ の小穴が、最狭直径区分と近位端部と最狭直径区分の中間の大直径区分の各々に おいて位置する。通気穴の数は、凍結探針器械の長さにより変化するが、一般に 、総数２〜１５、好ましくは、総数８．９又は１０の如く８〜１２の通気穴で十 分である。探針先端の閉端部の近傍において供給管の出口に関する最前穴は、好 ましくは、凍結ゾーンの外側、すなわち、熱絶縁室によって包囲された供給管の 部位において位置する。例えば、約０．５インチの凍結ゾーン長を有する３ｍｍ 外径探針シャフトに対して、最前穴は、供給管の出口端から約１インチにある。

最前穴が凍結ゾーン内に達し、すなわち、絶縁室の最前端部を越えることが可能 である。しかし、この場合、絶縁室の最前端部に対して一方（上流）の端部を突 き合わせて位置付け、他方（下流）の端部において、最前換気穴をある距離越え て探針先端の閉端部の方に達し、１．Ｎ２供給管の出口端部又はすぐ直前で、す なわち、上流で終端する、例えば、固形環状円板であるスペーサーを設けること が好ましい。スペーサー円板の外径は、流体耐密ばめを形成するために探針シャ フトにおける探針ケーシングの内径と同一である。スペーサーの環状開口の直径 は、排出流管への冷媒流を阻止又は妨害しないように、排出流管の入口開口の直 径（例えば、絶縁室の内径）よりも小さい。スペーサーは、小直径探針、例えば 、４ｍｍ以下、特に、３ｍｍ以下、の探針において特に使用され、そして熱伝達 の利用表面領域を縮小することにより見かけ上機能する。

スペーサーは、低熱伝導性材料から作製され、この場合凍結ゾーンの長さは有効 に縮小され、又はそれは、液体冷媒の沸点を低下させながら、凍結ゾーンにおけ る探針シャフトの冷却を許容する中ないし高熱伝導性材料から作製される。

発明による冷凍手術用器械の実施例が第１図に示される。発明は、実施例の正確 な実施態様に限定されるものではなく、発明の多数の変形が行われる。

第１図を参照して、凍結探針器械の実施態様が記載される。凍結探針器械は、一 般に■において示され、そしてＬＮ２送り出しコネクタは一般にＨにおいて示さ れる。

探針の外側シェル又はケーシングは、一般に１０で示され、そしてステンレス鋼 座金６３を介して探針シャフト１３に流体耐密に溶着された、中間部分１２にス テンレス鋼座金６１を介して、例えば、溶着により、流体耐密に連結された、大 直径上流本体部分１１を含む。探針シャツ；・１３は、真空絶縁室３ｏの上流に 位置する凍結ゾーン１５を含む閉端部又は先端２０を含む。第１図に示された実 施態様において、凍結ゾーンは、一定の所定長であり、真空室３ｏの端壁３１は 、探針シャフト１３の内壁と緊密に溶着される。端壁３１は、端部管３４におい てフランジ又はフレアとして形成され、あるいは分離ステンレス鋼座金である。

しかし、第２図に示された如く、凍結ゾーンの長さしを調整するために可動真空 室３０１を設けることは、発明の範囲内にある。例えば、第１図の実施態様にお いて、わずかに３つの同心管が使用され、真空室、ＬＮ２供給管と冷媒排１１」 経路を設けるが、外側ケーシング１．　ＯＯとすべり接触において第４同心管３ ４０を設けることができ、第４管の端部３４２が緊密に溶着された冷媒ｕト出経 路２４０の外壁を形成する中間同心管３４１とともに、熱真空絶縁室３０１を形 成する。それから、真空室の端部に関してケーシング１００を移動させ、ケーシ ングと真空室の間に流体耐密シールを形成することにより、凍結ゾーンの長さし は、例えば、処置される固形腫瘍のサイズと深さにより、増減される。流体耐密 シールは、例えば、真空室の端部の近くのケーシングをクリンピングさせるか、 又は外側ケーシングと真空室の１接触」壁の間に設けた適切な低温シーラントに より、形成される。

凍結探針が第１図の如く一定長凍結ゾーン又は第２図の如く調整可能な長さの凍 結ゾーンで構成されても、凍結探針は、例えば、約１／２〜１センチメートル（ 又は約１／４〜１／２インチ）ないし約６又は７センチメードル（約２〜３イン チ）の凍結ゾーン長の広範囲を設けるように設計されるが、特殊な場合に、より 短い又は長い凍結ゾーンが使用される。

供給通路２２゛　を設けるＬＮ２供給管２２は、大直径」１流区分２５と、中間 本体区分１２の下流端部の近くに位置して示された座金２６を介して溶着された 縮小直径区分２８とを含む。縮小直径区分２８は、排出冷媒流経路又は通路の入 口２７と同価である真空室の端部３１を越えている探針シャフト１３の大部分を 通過する。供給管区分２８の出口端２３は、探針先端の閉端部と凍結ゾーンへの ＬＮ２の流れを容易にするために、（第２図に示された如く）溝穴にされる。

凍結ゾーンから使用しＮ２を除去するための排出流路又は経路２４は、一方にお いて、供給管区分２８と２５の外面により規定され、他方において、小直径排出 流管３４と大直径排出流管区分３２の内面により規定され、探針の開端部におけ る拡大中空室１７に続いている。管３２と３４は、ＬＮ２供給管区分２５と２８ と同心であり、そして探針ケーシング管１１．１２と１３及び端壁１８の内面と ともに、壁区分１．４と後壁１９（室１７を規定する）は、真空絶縁室３０を規 定する。端壁１８と１９はまた、各々、ステンレス鋼座金から成るが、壁区分１ ４は、ねじ付きＬＮ２送り出しコネクタ■と密封嵌合するように設計されたねじ 付きブツシュである。沸石粉末の如く固体吸収材粒子３７は、真空室においてガ ス量の低減に役立つために、本体部分１］と中間部分１２における真空室の壁の 内面に付着される。また、Ｔｅｆｌｏｎ絶縁テープ３８は、排出流管区分３４の 外面の回りに巻かれて示される。テープ３８は、管区分３４と同心探針シャフト １３の間の点接触を防止するために役立ち、このため、使用中、探針シャフトの 外面において氷結晶の形成を抑制する。管３４の近位又は」１流端部のみに示さ れるが、保護絶縁テープ３８が管３４のほぼ全長に設けられる。

ＬＮ２供給管２２は、最後方通気穴２９、中間区分通気穴２９ａ、２９ｂと前方 通気穴２９ｃと２９６を含む５つの通気穴を具えて示される。

通気穴２９は、通気穴２９ａ−ｄよりも大直径を形成され、そして供給管２２が 第１図に示された如く探針に完全に挿入された時、通気穴２９は拡大室１７に位 置する。より多数又は少数の通気穴と種々の位置の通気穴がまた使用される。例 えば、通気穴のすべてが、探釧の縦軸と一致する直線において形成されて示され るが、穴は、第３図に示された如く、供給管区分の周囲に交互交替又は渦巻状に される。一般に、そして好ましくは、穴は周囲の回りでただ一つの壁を貫通する が、穴はまた、例えば、１８０°離隔した両周壁にあけられる。

第１図、第２図と第３図における如く直通穴よりもむしろ、穴は、第４図に示さ れた如く角度を付けられる。また、第５ａ図と第５ｂ図に示された如く被覆又は 前方側板開口を設けることは、発明の範囲内にある。

第６図は、離散穴又は孔よりもむしろ、このスロット開口が換気手段を設ける発 明の実施態様を示す。これらのスロット開口は、２９０で示された如く直線であ るか、又は２９２で示された如く渦巻状である。

さらに別の実施態様により、換気口は、第７図に概略的に示された如く、焼結金 属管において細孔として形成される。

第８ａ図と第８ｂ図に示された実施態様において、通気供給管は、６管の出口端 が探針の縦長に沿ってずらされる如く、種々の長さの複数の個別供給管を束ねて 形成される。

実際に、探針は、真空室３０が排気された後、その端部３１が探針シャフトの内 面に溶着された排出流管区分３４の端部３１への接近を設けるための開端管とし て探針シャフト１３を設けることにより組み立てられる。代替的に、真空室３０ は、端壁１８を通して、又は技術において非常に公知な技術を使用して中間位置 において排気される。例えば、第９図に示された実施態様において、鋼管６０は 、孔６６を通して真空室３０と流れ連通にある壁の後端の近くに設けられる。管 ６０は、室３０を排気するための排気ボートを設け、そして所望の低圧力まで排 気した後、管３０は、プラグを使用して、又は管を差し挟むことにより、あるい はその両方により、若しくは他の適切な技術により、緊密に密封される。

管３０は、代替的に、管５０に類似して端壁９０において位置する。室３０が排 気される前に、排出管端部３１は、探針シャフト管１３に流体耐密に溶着され、 そして開先端部２０は、探針シャツ］・管１３に溶着され、そして溶着は、なめ らかな外面を設けるために適切に研磨される。

第２図に示された前述の代替態様において、真空室を探針シャフト管とすべり接 触させて４つの同心管を使用すると、真空室の端部は、第１図と第９図に示され た実施態様における如く、探針シャフトの内面に溶着されないことが注目される 。

第１図を再び参照すると、液体窒素送り出しコネクタ■が、Ｔｅｆｌｏｎの如く 、低摩擦、低絶縁温度、低膨張係数材料から形成された円筒本体４０として示さ れる。拡大直径区分４１は、本体区分１１よりもわずかに大きな直径を有する。

縮小直径区分４３は、壁区分１４における雌ねじ溝１６とねじ密封係合する雄ね じ山４２を含む。Ｏリング（不図示）の如く付加的な密封手段がまた、コネクタ と探針の間に流体耐密シールを保証するために設けられる。

コネクタ４０には、一般円筒通りボアを設けである。ボア４４は、探針の縦軸に おいて位置し、そしてＬＮ２供給管区分２５を流体耐密に収容するために、ＬＮ ２供給管区分２５の外径とほぼ同−又はわずかに小さな直径である。第１図に示 された如く、ＬＮ、供給管２２の入口端部は、Ｌ　Ｎ　２送り出し管路（不図示 ）への装着のために送り出しコネクタを越えており、そして出口端部２３は、開 先端部２０から離間されるが極めて近接した凍結ゾーン１５内に達する。コネク タ本体４０はまた、室１７をさらに規定するために、薄い環状区分４８を含む。

第２円筒通りボア４５は、ボア４４に平行に、軸方向に離間して設けである。鋼 管５０は、ボア４５において緊密に嵌合わされ、拡大室１７と排出流経路２４と 連通した排出冷媒流路の一部を形成する。管５０は、使用冷媒を回収槽又は大気 に戻すために適切な管系に連結される。適切なコネクタと管５０、管２２と熱電 対ピンに連結する管／ホースは、例えば、前述のＲｕｂｉｎｓｋｙ他の出願にお いて示される。第３通りボア４６は、例えば、ＬＮ２供給管の出口２３及び／又 は凍結ゾーン区分１５における探針シャフト壁において、位置する第２熱電対（ 不図示）に関連して、先端温度の監視を補助する熱電対ピン５２を収容する。

凍結探針器械は、第１図において示された如く準備された。外側シェル」０は、 本体部分１］のための３．２５インチ（８２，５５ｍｍ）長、１インチ（２５， ４？ｎｍ）径（０，Ｄ、　）標準壁ステンレス鋼管、中間区分１２のための５／ ８インチ（１５，９ｍｍ）　（０，Ｄ、　）　、２．　２５インチ（５７，２ｍ ｍ）長標準壁ステンレス鋼管、及び探針シャフト１３のための７２５インチ（１ ８４ｍｍ長）、３ミリメートル０、Ｄ。

薄壁ステンレス鋼管を使用して形成された。排出流管区分３２は、薄壁ステンレ ス鋼管１０ＴＷ（０，１８フインチＯ，Ｄ）から形成され、そして小直径管３４ は、０．０８２インチの外径と０．００８インチの壁厚のステンレス鋼管から形 成された。ＬＮ２供給管２２は、１２ｆｗ（０，Ｄ、＝０．１０８−０．１１０ インチ、壁厚＝０．００９インチ）ステンレス鋼管から形成した大直径区分２５ と１９ＸＴＷ　（０，Ｄ、＝０．０４１５−０．０４２５インチ、壁厚＝０．０ ０３５インチ）ステンレス鋼管から形成した縮小直径区分２８を含む。通気穴２ ９（ま、真空室１７に位置する０、０２０インチ（０，５０８ｍｍ）の直径１こ 単一フィラメントワイヤドリルによりあけられる。穴２９ａ−ｄは、０．０１０ インチ（０，２５４ｍｍ）の直径にあけられる。中空室１７は、５／８インチね じ付き（Ｎ　Ｐ　Ｔ）キヤンプから形成される。真空室３０（よ、沸石粒子３７ の補助により、１．０−７ｍｍＨｇに排気される。Ｔｅｆｌｏｎテープが、管３ ４の回りに巻かれた。

上記の構造を使用して、約−２００℃における適冷液体窒素力（、毎分的０．２ ５リツトルの流量率においてＬＮ２供給管２２の入口１こ４０〜６０ｐｓｉの圧 力において供給され、探針先端における温度（ま、約−２００℃に縮小維持され る。さらに、−２０６℃の温度は、３０秒におｌ、Ａて達せられる。比較として 、３又は４ｍｍの探針先端直径を有するが、通気穴のない従来の凍結探針は、− １９６°Ｃの低温度を達成すること力（できない。

第９図は、発明による通気冷凍手術用探針の修正態様を示す。第９図に示された 如く、排出流経路の大直径区分３２は、大直径区分２５をさらに越えて延びてお り、そして挿入要素３５．３６は、排出流経路の小直径区分３４内の供給管の小 直径区分２８を中心に据え、探針が患者に挿入された際に屈曲される時も、供給 管と排出管の壁が相互に接触する可能性を縮小するために役立つ。

第９図において、中空室１７は、円筒側壁部分７２と底壁部分７４を含むカップ 部材７０によって形成される。底壁部分７４は、管３２を流体耐密に収容するた めに、管３２と同−又はわずかに小直径の中央孔７６を含む。探針壁端片又はカ バー８０は、例えば、溶着により、探針本体部分１１と側壁部分７２の頂縁に固 定される。カバー８０は、供給管区分２５の人口端部が収容され、外部ＬＮ２冷 媒供給管路（不図示）が連結されたＴｅｆｌｏｎ管コネクタ８６を流体耐密に収 容するための中央孔８２を含む。カバー８０における第２孔８４は、Ｔｅｆｌｏ ｎ管コネクタ８８の一方の端部を流体耐密に収容し、管８８の反対端部は外部冷 媒戻り管（不図示）に連結される。

前述の如く、銅管６０は、真空室３０を排気するために使用され、それから、仮 線で概略的に示された如く、ケーシング１１の近くで管の側部を挟むことにより 密封される。

この構成において、室１７における最後方換気穴２９は、約１　Ｏ２５インチの 直径を有し、そして７つの小換気穴２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄ、２９ｅ、 ２９ｆと２９ｇが、排出管区分２５と２９の長さに沿ってほぼ等しく離間されて 示される。例えば、１４インチ長の凍結探針供給管１４は、約６〜フインイ長の 探針シャフトを備え、小穴は、約Ｏ９０１０〜０．０１４インチ直径であり、約 １．５インチ離間される。

各８０リツトル容量の２つの垂直配置デユア−びんを使用する適冷システムが、 第１０図に概略的に示される。上方デユア−びん９０は、スラッシュ室９２を含 むが、下方室１１０は、システムを駆動するための加圧ＬＮ２を収容するととも に、戻り冷媒（通常液体／ガス混合物）を収容するための供給及び回収槽である 。　デユア−びん９０の主要室９４におけるＬＮ、は、排液管路１０５を介して デユア−びん１１０に流れる。下方デユア−びん１１０の室１１５において発生 された窒素ガス蒸気は、排出管路９６を介して上方デユア−びん室９４に侵入す る。スラッシュ室９２の動作は、その開示が参照としてここに採り入れられた、 前述のＲｕｂｉｎｓｋｙ他の出願において実質的に記載された。

室１１５に存在するＬＮ２の量は、ＬＮ２センサー１２０によって測定され、そ して安全弁１２５によって調整される圧力は、例えば、８０ｐｓｉ以下に圧力を 維持するように設計される。

上方デユア−びん９０には、スラッシュ電槽９３の底部に達する５つのＬＮ２探 針供給管路９１を示される。加熱器ブロック９５は、例えば、凍結組織からの探 針の除去を許容するために、凍結サイクルの終結において、探針に流れるＬＮ２ を暖めるために設けられる。

上記の構造は、２０分内の動作で４０ｍｍ径の水球を形成することができる。さ らに、同一寸法の凍結剤供給管と凍結剤戻り管を具えるが、６ミリメードルの探 針シャフト径の冷凍手術用探針に対して、７０〜７５ミリメートル（約３インチ ）大の水球が獲得される。現在利用できる凍結探針により、少なくとも９ミリメ ートルの探針シャフト直径が、これらの寸法に近い水球を獲得するために必要と される。水球の長さは探針先端の長さにより変化する。

「水球」への基準は、生体組織又は腫瘍よりもむしろ、水中における凍結探針先 端の挿入であることが理解される。それにも拘わらず、水において形成された水 球のサイズは、同一探針先端が生体組織を破壊するために手術手順において同一 条件下（例えば、凍結剤温度、流量率と圧力）で使用される時、冷却の程度を指 示する。

第９図に実質的に示された凍結探針器械を使用する原型システムは、１９９１年 １０月以来、１００以上の前立腺癌、２６の肝臓癌、５つの肺癌、２つの脳癌と １つの眼癌における処置において使用された。

先端を通って循環する適冷液体窒素を使用したこの装置は、約１５分で一３００ °Ｆに腫瘍を凍結させた。手順の完了により、装置は回収され、そして身体は時 間とともに死組織を吸収した。外科医は、大きな又は複合的な腫瘍を破壊するた めに最大５つの分離探針を使用した。

発明の特定の実施態様が詳細に記載されたが、本発明は、発明の範囲に反するこ となく変形及び修正されることが理解される。

ＦＩＧＵＲＥ２ ＦＩＧＵＲＥ４ ＦＩＧＵＲＥ　５ ＦＩＧＵＲＥ６ ＦＩＧＵＲＥ１０ 補正書の写しく翻訳文）提出書　（特許法第１８４条の８）平成６年３月７日

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. １．閉端部と開端部を有する探針ケーシングと、開端部から閉端部に液体低温冷 媒を送り出すための低温冷媒供給管と、閉端部から開端部の方に使用冷媒を輸送 するための供給管を包囲する低温冷媒排出経路と、排出経路から開端部までの探 針ケーシングの側壁を絶縁するための熱絶縁材とを含む凍結探針器械において、 改良が、供給管において通気手段を具備し、これにより動作中、供給管において 形成された又は存在するガスを排出経路に通気させることを含む凍結探針器械。
2. ２．通気手段が、供給管に沿って縦に離間された複数の通気穴を具備する請求の 範囲１に記載の改良凍結探針器械。
3. ３．通気穴が、約０．００５〜０．０５０インチの範囲において直径を有する請 求の範囲２に記載の改良凍結探針器械。
4. ４．通気穴が、約０．００８〜０．０２５インチの範囲において直径を有する請 求の範囲２に記載の改良凍結探針器械。
5. ５．約５〜１５の通気穴を具備し、この場合最後方通気穴が、約０．００８〜０ ．０３０インチの直径を有し、そして残りの各通気穴が約０．００４〜０．０１ ５インチの範囲における小直径である請求の範囲４に記載の改良凍結探針器械。
6. ６．探針ケーシングが、閉端部から遠い近位端部において拡大頂径取手部分と、 閉端部を含む小直径シャフト部分とを具備する請求の範囲５に記載の改良凍結探 針器械。
7. ７．シャフト部分が約２．５〜８ミリメートルの直径を有する請求の範囲６に記 載の改良凍結探針器械。
8. ８．排出経路が、ケーシングの開端部において排出室を規定する拡大直径部分と 、シャフト部分における小直径部分と、拡大直径部分を小直径部分に連結する中 間直径部分とを具備する請求の範囲６に記載の改良凍結探針器械。
9. ９．供給管が、ケーシングのシャフト部分における小直径部分と、小直径部分か らケーシングの開端部を越えて延びている大直径部分とを具備し、これにより、 探針シャフト部分よりも取手部分において大きな環状排出流路を設ける請求の範 囲８に記載の改良凍結探針器械。
10. １０．その外壁が探針ケーシングの内壁とすべり接触係合にあり、その内壁が排 出経路の外壁を規定する密封管状真空室をさらに具備し、これにより、探針先端 の閉端部に関する真空室のすべり移動が、凍結探針器械の凍結ゾーンの長さを変 化させる請求の範囲１に記載の改良凍結探針器械。
11. １１．生体組織を凍結するための凍結ゾーンを形成する閉端部を有する中空探針 先端と、低温液体冷媒を収容するための第１入口と低温冷媒を除去するための第 １出口と、第１入口から探針先端に低温液体冷媒を輸送するための冷媒供給管で あり、該供給管は、供給管において存在するガスの換気を許容しながら冷媒の自 由流を防止する換気手段を有する冷媒供給管と、凍結ゾーンから第１出口に冷媒 を輸送するための排出流管であり、この場合供給管と排出流管は同心の内側及び 外側管として配置され、供給管は内側管を形成し、凍結ゾーンにおける外側管を 超えている排出流管と、該同心管を包囲し、凍結ゾーンに達する熱絶縁室とを具 備し、これにより、換気手段は、供給管において形成されたガスの換気を許容し 、供給管による冷媒の高流量率を維持し、液体冷媒を排出流管に排出させること により、供給管と排出流管における低温冷媒の間の逆流熱交換の程度を減少させ 、これにより、排出管を通って流れる低温冷媒を冷却させる冷凍手術用器械。
12. １２．供給管が、探針先端に関して上流領域と下流領域を具備し、この場合該上 流領域が下流領域よりも小さい直径を有する請求の範囲１１に記載の冷凍手術用 器械。
13. １３．排出流管が、上流区分と、上流区分よりも大きな外径を有する第１下流区 分と、探針先端に関する第２下流区分とを具備し、この場合第２下流区分は、第 １下流領域よりも大きな直径の拡大室である請求の範囲１１に記載の冷凍手術用 器械。
14. １４．供給管の第１の少なくとも一つの換気穴が、排出流路の拡大室によって包 囲された供給管の領域において位置する請求の範囲１３に記載の冷凍手術用器械 。
15. １５．探針シャフトにおける排出流管の部分が、保護テープで絶縁され、これに より、排出管は探針シャフトから分離絶縁され、そして氷結晶の形成が防止され る請求の範囲１１に記載の冷凍手術用器械。
16. １６．供給管が、該第１換気穴から縦上流に位置する複数の穴を設けられる請求 の範囲１４に記載の冷凍手術用器械。
17. １７．熱絶縁室が真空室を具備する請求の範囲１１に記載の冷凍手術用器械。
18. １８．真空室が、複数のガス吸収材粒子を吸着させた内面を具備する請求の範囲 １７に記載の冷凍手術用器械。
19. １９．吸収材粒子が沸石粒子を具備する請求の範囲８に記載の冷凍手術用器械。
20. ２０．探針シャフトが、約２．５〜約８ｍｍの範囲において外径を有する請求の 範囲１１に記載の冷凍手術用器械。
21. ２１．少なくとも一つの換気穴が、約０．０１０インチ〜約０．０３５インチの 範囲において直径を有する請求の範囲１４に記載の冷凍手術用器械。
22. ２２．低温液体を絶縁通路を通って通路の端部における閉高伝熱性先端に供給す ることにより、生体組織を破壊するために十分に低い氷点下温度を生成するため の方法において、 加圧低温液体冷媒流を供給から第１流路を通って閉光端から離間されるがその近 傍において終端する出口に設け、該流路は長さに沿って通気手段を含むことと、 該第１流路を包囲する環状第２流路における閉光端から逆流において低温冷媒を 流させることと、第２流路を通って流れる冷媒に対して熱絶縁材を設けることと を含み、これにより、第１流路において初期的に存在するガスが、該通気手段を 通って第２流路に通気され、第１通路を通って流れる気化液体凍結剤が、第２流 路に通気され、該通気手段が、第１流路の出口の直径よりも小さい直径を有する 少なくとも一つの通り開口を具備し、該直径は低温液体の部分を第１通路から該 第２通路に排出させるために十分であり、これにより、液体流を阻止する第１流 路における低温液体の泡立ちが、有効に抑制され、そして第１流路を通って減れ る液体凍結剤と第２流路における逆流冷媒の間の温度差が縮小される方法。