KR102584105B1 - 조직 표면의 어블레이션을 위한 장치, 및 관련 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 명세서에는 어블레이션 챔버 및 인슐레이션 챔버를 구비한 어블레이션 컴포넌트를 갖는 어블레이션 시스템이 제공되며, 어블레이션 챔버는 거기에 규정된 복수의 채널을 포함한다. 다른 실시형태는 기재 소스, 냉각 컴포넌트 및 어블레이션 컴포넌트를 갖는 어블레이션 시스템을 포함한다. 특정 시스템은 냉각 기재를 재사용하는 폐쇄형 루프 시스템이다.

Description

조직 표면의 어블레이션을 위한 장치, 및 관련 시스템 및 방법

(관련 출원의 상호 참조)

본 출원은 35 U.S.C. §119(e) 하에서 2017년 1월 17일자로 제출되고 발명의 명칭이 "Device for Ablation of Flat Tissue Surfaces and Related Systems and Methods"인 미국 가출원 제62/446,976호; 2017년 2월 22일자로 제출되고 발명의 명칭이 "Device for Ablation of Flat Tissue Surfaces and Related Systems and Methods"인 미국 가출원 제62/461,930호; 및 2017년 12월 8일자로 제출되고 발명의 명칭이 "Device for Ablation of Flat Tissue Surfaces and Related Systems and Methods"인 미국 가출원 제62/596,239호에 대한 이익을 청구하며, 본원에 그 전체를 참고자료로서 포함한다.

본 명세서의 다양한 실시형태는 어블레이션 장치에 관한 것이며, 보다 상세하게는 예를 들면, 환자의 심장의 외벽을 포함하는 큰 및/또는 실질적으로 편평한 조직 표면과 같은 조직 표면을 어블레이팅하는 한편, 어블레이션으로부터 인접한 조직을 인슐레이팅 또는 보호할 수 있는 어블레이션 장치에 관한 것이다.

심장 리듬 장애는 좌심방 심실 내에서 발생되는 경우가 있고, 좌심방이 고혈압이 진행되어 확대되면 더 많이 발생되며, 이는 노화의 일반적인 결과이거나 심장판막증, 본태성 고혈압, 수면 무호흡증 등을 포함하는 기타 상태의 부작용 중 어느 하나로서 서양 사회에서 일반적이다. 심방 세동이라고 불리는 일반적인 좌심방 리듬 장애는 폐정맥과 좌심방 심실의 접합부 내에서 발생하는 비정상적인 전기에 의해 발생된다. 만성 심방 세동은 조기 사망, 뇌졸중, 심부전, 치매 및 저에너지 및 운동 불내성의 증상과 관련이 있다. 이는 사람들의 삶의 질을 떨어뜨리고, 전세계적으로 건강 관리 비용을 실질적으로 증가시키는 건강상의 재앙이다.

이들 위치에서의 전기적 활동은 초기 단계의 심방 세동 시나리오에서 신뢰할만한 정도의 성공과 함께 경피 카테터 기반의 도구를 사용하여 비교적 쉽게 어블레이팅될 수 있다. 예를 들면, 일부 공지된 장치에 있어서, 전달 챔버는 전형적으로 냉각 가스로 가압되어 충분한 기간 동안 목표 조직에 대해 유지되어 조직 어블레이션을 일으킴으로써 정맥 내 또는 장기(장기의 내부) 어블레이션을 위해 사용되는 선형의 금속 냉동 프로브이다. 다른 공지된 장치는 매우 높은 압력을 견딜 수 있는 의학용 플라스틱으로 이루어지는 벌룬 내에 벌룬으로 이루어지는 전달 챔버를 갖는다. 압력이 가해지면, 이 2층의 장치는 정맥 내 접근을 통해 큰 (폐)정맥과 같은 관상 구조의 내부 어블레이션을 위한 구 형상의 구성을 취한다.

불행히도, 임상 실무에서 보인 대부분의 심방 세동의 경우는 진행 단계에 있으며, 비정상적인 전기는 폐 정맥-좌심방 접합부 내뿐만 아니라, 좌심방 심실의 '후면' 또는 '후부' 벽을 포함하는 정맥들 사이의 심방 조직의 넓은 영역에도 위치된다. 좌심방의 이 부분이 경시적으로 확대됨으로써, 전기 도전성 조직의 증가된 질량과 산재한 흉터 형성의 조합은 연속적 또는 만성적 심방 세동이라고 불리는 상태를 촉발하며, 이는 경피 카테터 어블레이션에 의해 성공적인 치료를 이룰 수 없다. 또한, 우심방의 "자유" 벽은 만성 심방 세동이 매우 전진된 경우에 비정상적인 전기 활동의 원천이 될 수 있다. 이 경우에 카테터 치료가 실패한 이유는 실제로 다소 단순하다: 우심방의 후방 좌심방 및 "자유" 벽은 각각 소형 카테터 기반의 도구로 충분히 잘 어블레이팅하기에 단순히 지나치게 확장되어 있고 어려운 큰 표면 영역(인간의 손바닥의 면적과 비슷함)을 포함한다.

일반적으로 조직의 넓은 표면 영역을 어블레이팅하고자 할 때에 몇 가지 문제가 있다. 예를 들면, 심장 내부에 위치된 정맥 카테터 및 확장 가능한 장치는 일반적으로 목표 조직을 직접 시각화하지 않고, 단편적인 방식으로 조직의 큰 영역을 어블레이팅해야 하며, 이는 중요한 조직 갭이 치료되지 않은 상태로 남을 수 있어 잠재적으로 실패로 이어지는 내재된 위험을 발생시킨다. 또한, 심장의 외부('심외막' 위치)로부터 더 큰 조직 영역을 어블레이팅하고자 할 때에는 두 가지의 주요한 문제가 존재한다. 첫번째는 어블레이션을 위해 열에너지 또는 냉에너지 중 어느 것을 사용하는 경우라도, 심실에서 흐르는 혈액이 그 반대편으로부터의 목표 조직의 어블레이션을 방해하기 위해 끊임없이 작용한다는 것이다. 예를 들면, 섭씨 37도(℃)에서는 약 5L/분의 속도로 혈액이 좌심방 심실 내로 유동하기 때문에 조직을 가열하여 파괴하는 외부 어블레이션 소스(즉, 고주파, 레이저)는 37℃의 혈액의 연속 유동으로 인해 덜 효과적이다. 즉, 혈액의 연속적인 흐름은 냉각 효과를 극복하기 어렵도록 -대류와 전도에 의해- 가열된 조직을 효과적으로 냉각시킨다. 마찬가지로, 냉동(냉동 어블레이션 과정)시켜 심방 조직의 넓은 영역을 어블레이팅하려는 시도는 냉각되는 매우 동일한 조직을 가온하는 37℃의 유동하는 혈액에 의해 방해받게 될 수도 있다. 심장 외부로부터 큰 면적의 조직을 어블레이팅할 때의 두번째로 큰 문제는 어블레이션 장치의 극한의 온도(고온 또는 저온)가 부주의로 인접한 비목표 조직을 가열 또는 냉각시켜 의도하지 않은 손상을 일으킬 수 있다는 것이다.

더 나은 해결책을 필요로 하는 또 다른 중요한 심장 리듬 장애는 심실 빈맥이며, 이는 (심방 세동과 비교하여) 조직의 더 작은 영역 내이지만, 표준 카테터 기반 기술을 사용하여 어블레이팅하는 것이 매우 어려운 조직의 밀도 및 훨씬 두꺼운 영역에서 발생되는 전기적 문제이다. 이들 심실 근육의 작은 세그먼트는 심실의 혈액을 유동시키는 것뿐만 아니라 근육을 통해 영양을 공급하고 또한 가온되는 크고 작은 혈관의 풍부한 네트워크에 의해 활발히 가온된다.

본 발명의 기술분야에 있어서, 예를 들면 환자의 심장의 외벽과 같은 크고, 실질적으로 편평한 조직 표면을 포함하는 조직 표면을 어블레이팅하기 위한 개선된 방법, 시스템, 및 장치가 요구된다.

본원에서는 이러한 시스템과 함께 사용되는 다양한 어블레이션 시스템 및 어블레이션 컴포넌트가 논의된다.

실시예 1에 있어서, 어블레이션 컴포넌트를 포함하는 조직의 대체로 평탄한 표면을 어블레이팅하기 위한 시스템은 어블레이션 컴포넌트에 규정된 제 1 챔버 및 어블레이션 컴포넌트에 규정된 팽창 가능한 제 2 챔버를 포함하고, 상기 제 2 챔버는 저열전도성 챔버이다. 상기 제 1 챔버는, 상기 제 1 챔버 내의 외벽을 따라 규정되고, 상기 제 1 챔버 내에서 유체 경로를 규정하는 복수의 채널, 상기 제 1 챔버에 작동 가능하게 결합되고, 상기 복수의 채널과 유체 연통하는 유입구, 상기 제 1 챔버에 작동 가능하게 결합되고, 상기 복수의 채널과 유체 연통하는 유출구를 포함하고, 상기 제 1 챔버의 외벽은 실질적으로 편평하다.

실시예 2는 실시예 1에 따른 시스템에 관한 것으로, 열전도체에 의해 제 1 챔버에 인접한 목표 조직을 어블레이팅하기에 충분히 냉각 또는 가열된 유체의 연속 유동을 수용하도록 구성되고 배열된다.

실시예 3은 실시예 2에 따른 시스템에 관한 것으로, 상기 유체는 목표 조직을 어블레이팅하기에 충분히 냉각된 헬륨 가스이다.

실시예 4는 실시예 1에 따른 시스템에 관한 것으로, 상기 제 2 챔버는 어블레이션 과정 동안에 목표 조직에 인접한 조직을 인슐레이팅할 수 있도록 구성된다.

실시예 5는 실시예 1에 따른 시스템에 관한 것으로, 상기 복수의 채널은 제 1 챔버 내의 채널벽에 의해 규정된다.

실시예 6은 실시예 1에 따른 시스템에 관한 것으로, 상기 복수의 채널이 상기 제 1 챔버 내의 미로형 패턴을 형성한다.

실시예 7은 실시예 1에 따른 시스템에 관한 것으로, 상기 제 1 챔버는 먼저 복수의 채널 중 적어도 하나 내에 규정된 적어도 하나의 배플벽을 포함한다.

실시예 8은 실시예 1에 따른 시스템에 관한 것으로, 상기 유체 경로는 유입구로부터 출구 포트로 규정된 실질적으로 단방향 경로이다.

실시예 9는 실시예 1에 따른 시스템에 관한 것으로, 상기 유체 경로의 길이는 제 1 챔버의 길이 또는 폭보다 크다.

실시예 10은 실시예 1에 따른 시스템에 관한 것으로, 유체 소스 및 냉각기를 더 포함하고, 냉각기는 유체 소스의 하류 및 어블레이션 컴포넌트의 상류에 배치된다.

실시예 11은 실시예 10에 따른 시스템에 관한 것으로, 상기 냉각기의 상류에 배치된 예냉기를 더 포함하고, 상기 예냉기는 레큐퍼레이터이다.

실시예 12는 실시예 1에 따른 시스템에 관한 것으로, 상기 어블레이션 컴포넌트는 접이식 구성 및 확장식 구성을 포함한다.

실시예 13은 실시예 1에 따른 시스템에 관한 것으로, 상기 제 2 챔버는 대체로 순응형의 팽창 가능한 쿠션을 포함한다.

실시예 14는 실시예 13에 따른 시스템에 관한 것으로, 제 2 챔버는 그 내부에 규정된 적어도 하나의 배플벽을 포함하고, 상기 적어도 하나의 배플벽은 팽창될 때에 상기 제 2 챔버가 구 형상을 형성하는 것을 방지하고, 그 둘레를 따라 상기 쿠션의 높이를 대체로 균일하게 팽창시키도록 구성된다.

실시예 15는 실시예 1에 따른 시스템에 관한 것으로, 실질적으로 편평한 외벽이 임의의 목표 조직과 접촉하지 않을 때에 실질적으로 편평하다.

실시예 16은 실시예 1에 따른 시스템에 관한 것으로, 상기 제 1 챔버는 상기 외벽을 따라 배치된 복수의 센서를 포함한다.

실시예 17은 실시예 1에 따른 시스템에 관한 것으로, 상기 유입구를 통해 전달되는 유체의 압력은 약 40psi 이하인 압력을 갖는다.

실시예 18은 실시예 1에 따른 시스템에 관한 것으로, 상기 제 2 챔버는 저열전도성 설계를 포함한다.

실시예 19는 실시예 1에 따른 시스템에 관한 것으로, 상기 제 2 챔버는 저열전도성 재료를 포함한다.

실시예 20은 실시예 1에 따른 시스템에 관한 것으로, 복수의 채널이 소정의 유속으로 냉각 기재의 연속 유동을 수용하도록 구성되고 배치된다.

실시예 21에 있어서, 조직의 대체로 편평한 표면을 어블레이팅하는 방법은, 어블레이션 장치를 목표 조직의 편평한 표면에 인접한 접이식 구성에 위치시키는 단계, 어블레이션 챔버가 목표 조직의 편평한 표면과 접촉하도록 접이식 구성을 확장식 구성으로 작동시키는 단계, 냉각 기재가 냉각되도록 냉각기에서 냉각 기재를 냉각시키는 단계, 냉각된 냉각 기재를 어블레이션 챔버 내로 전달하는 단계, 상기 어블레이션 챔버에 형성된 경로를 통해 연속 유동으로 상기 냉각된 냉각 기재를 전진시킴으로써 상기 목표 조직을 어블레이팅하는 단계로서, 이것에 의해 상기 경로를 통해 전진되는 냉각된 냉각 기재는 상기 어블레이션 챔버의 외벽을 따라 실질적으로 균일한 온도를 생성하며, 상기 냉각된 냉각 기재는 상기 냉각된 기재가 상기 경로를 통해 진행할수록 가온되는 단계, 가온된 냉각 기재를 상기 어블레이션 챔버 밖으로 전진시키는 단계, 및 상기 목표 조직에 인접한 인슐레이션 조직을 인슐레이션 챔버로 어블레이팅하고, 상기 인슐레이션 챔버는 저열전도성 챔버인 단계를 포함한다.

실시예 22는 실시예 21에 따른 방법에 관한 것으로, 상기 냉각 기재를 냉각시키기 전에 상기 냉각 기재가 예냉되도록 예냉기에서 냉각 기재를 예냉하는 단계를 더 포함한다.

실시예 23은 실시예 22에 따른 방법에 관한 것으로, 상기 예냉기는 레큐퍼레이터이고, 상기 냉각 기재를 예냉하는 단계는 상기 가온 냉각 기재가 상기 냉각 기재를 냉각하기 전에 상기 냉각 기재를 예냉하는데 사용되도록 상기 가온 냉각 기재를 상기 어블레이션 챔버로부터 상기 레큐퍼레이터로 전진시키는 단계를 더 포함한다.

실시예 24는 실시예 23에 따른 방법에 관한 것으로, 상기 가온 냉각 기재를 상기 레큐퍼레이터로부터 상기 콤프레서를 통해 상기 레큐퍼레이터로 전진시키고, 상기 레큐퍼레이터 내의 상기 냉각 기재를 예냉하는 단계를 더 포함한다.

실시예 25는 실시예 23에 따른 방법에 관한 것으로, 상기 예냉된 냉각 기재를 상기 냉각기를 향해 전진시키고, 냉각, 전달 및 어블레이팅하는 단계를 반복하는 단계를 더 포함한다.

실시예 26은 실시예 21에 따른 방법에 관한 것으로, 상기 냉각 기재는 헬륨 가스이다.

실시예 27은 실시예 21에 따른 방법에 관한 것으로, 상기 어블레이션 챔버에 형성된 경로를 통해 가온 기재를 전진시킴으로써 후속적으로 상기 어블레이션 챔버를 가온하는 단계를 더 포함한다.

실시예 28은 실시예 26에 따른 방법에 관한 것으로, 상기 가온 기재를 어블레이션 챔버에 형성된 경로를 통해 전진시키기 전에 먼저 가온하는 단계를 더 포함한다.

실시예 29에 있어서, 조직 표면을 어블레이팅하기 위한 폐쇄형 루프 시스템은, 냉각 기재를 포함하고, 상기 냉각 기재는 기재 소스, 상기 기재 소스의 하류에 배치된 예냉기, 상기 예냉기의 하류에 배치된 냉각기, 상기 냉각기의 하류에 배치된 어블레이션 컴포넌트, 및 상기 예냉기의 하류 및 상기 예냉기의 상류에 배치된 콤프레서를 포함한다. 상기 어블레이션 컴포넌트는 상기 어블레이션 컴포넌트에 규정된 어블레이션 챔버 및 상기 어블레이션 컴포넌트에 규정된 팽창 가능한 인슐레이션 챔버를 포함한다. 상기 어블레이션 챔버는 상기 냉각기와 유체 연통하는 유입구, 상기 제 1 챔버에 규정되고, 상기 유입구와 유체 연통하고, 상기 어블레이션 챔버 내의 단방향 유체 경로를 규정하는 적어도 하나의 채널, 및 상기 적어도 하나의 채널과 유체 연통하고, 상기 예냉기가 상기 유출구의 하류에 위치하도록 상기 예냉기와 유체 연통하는 유출구를 포함한다.

실시예 30은 실시예 29에 따른 폐쇄형 루프 시스템에 관한 것으로, 상기 어블레이션 챔버의 외벽은 실질적으로 편평하다.

실시예 31은 실시예 29에 따른 폐쇄형 루프 시스템에 관한 것으로, 상기 냉각기는 액체 질소를 포함하는 냉각기 챔버, 및 상기 냉각기 챔버 내에 배치된 도관을 포함하고, 상기 도관은 예냉기 및 유입구와 유체 연통하고, 나선형 길이를 포함한다.

실시예 32는 실시예 31에 따른 폐쇄형 루프 시스템에 관한 것으로, 상기 냉각기 챔버와 유체 연통하는 냉각제 컨테이너를 더 포함하고, 상기 냉각제 컨테이너는 액체 질소를 상기 냉각기 챔버로 전달하여 상기 도관이 상기 액체 질소 내에서 폐기 가능하도록 구성된다.

실시예 33은 실시예 29에 따른 폐쇄형 루프 시스템에 관한 것으로, 상기 콤프레서는 헬륨에 연속적으로 힘을 가하여 소정의 속도로 연속 유동하여 유체 경로를 통과하도록 구성되고 배열된다.

실시예 34는 실시예 29에 따른 폐쇄형 루프 시스템에 관한 것으로, 상기 유체 경로는 상기 어블레이션 챔버의 둘레보다 큰 길이를 포함한다.

실시예 35는 실시예 29에 따른 폐쇄형 루프 시스템에 관한 것으로, 상기 인슐레이션 챔버는 대체로 순응형인 팽창 가능한 쿠션을 포함하고, 상기 팽창 가능한 쿠션은 아르곤 가스로 팽창 가능하다.

다수의 실시형태가 개시되었지만, 본 발명의 또 다른 실시형태는 본 발명의 예시적인 실시형태를 도시하고 설명하는 다음의 상세한 설명으로부터 당업자에게 명백해질 것이다. 이해될 수 있는 바와 같이, 본 발명은 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양한 명백한 양태들에서 수정될 수 있다. 따라서, 도면 및 상세한 설명은 본질적으로 예시적인 것이며 제한적이지 않은 것으로 간주되어야 한다.

도 1은 일 실시형태에 따른 어블레이션 시스템의 개략도이다.
도 2a는 일 실시형태에 따른 어블레이션 패드의 어블레이션 챔버의 상부 단면도이다.
도 2b는 일 실시형태에 따른 어블레이션 패드의 측부 단면도이다.
도 3a는 일 실시형태에 따른 패드 표면 상의 다수의 센서를 나타내는 패드의 어블레이션 표면의 또 다른 조감도이다.
도 3b는 일 실시형태에 따른 모니터링 정보(온도, 전압), 안전 제어 및 시스템 제어를 디스플레이하는 그래픽 유저 인터페이스를 나타낸다.
도 4a는 일 실시형태에 따른 접이식 상태 또는 폴딩 상태의 장치를 도시한다.
도 4b는 인슐레이션 챔버가 일부 팽창됨에 따라 확장되는 도 4a의 장치를 도시한다.
도 5a는 일 실시형태에 따른 팽창되지 않은 인슐레이션 챔버를 구비한 패드의 사시도를 나타낸다.
도 5b는 일 실시형태에 따른 팽창된 인슐레이션 챔버를 구비한 도 5a의 패드의 사시도를 도시한다.
도 5c는 일 실시형태에 따른 도 5a의 패드의 하측 또는 인슐레이션 챔버측의 사시도를 도시하며, 챔버가 구 형상을 취하는 것을 방지하는 용접 또는 결합된 배플을 도시한다.
도 6은 일 실시형태에 따른 리스트릭터 어레이의 측부 단면도이다.
도 7a는 일 실시형태에 따른 과정 동안에 어블레이션 패드를 확장시키기 위해 사용될 수 있는 시스의 사시도이다.
도 7b는 일 실시형태에 따른 어블레이션 패드가 시스의 원위 단부의 원위 방향으로 가압된 도 7a의 시스의 사시도이다.
도 7c는 일 실시형태에 따른 어블레이션 패드가 배치된 도 7a의 시스의 사시도이다.
도 7d는 일 실시형태에 따른 도 7c의 시스 및 어블레이션 패드의 측면도이다.
도 7e는 일 실시형태에 따른 도 7c의 시스 및 어블레이션 패드의 평면도이다.
도 8은 일 실시형태에 따른 어블레이션 과정을 위해 그 내부에 삽입된 액세스 튜브를 구비한 환자의 흉부 공동의 일부의 단면도이다.
도 9는 일 실시형태에 따른 도 8의 흉부 공동의 단면도이며, 액세스 튜브가 심장의 좌심방의 "아래"에 위치된다.
도 10은 일 실시형태에 따른 도 8의 흉부 공동의 단면도이며, 시스가 액세스 튜브의 근위 단부를 통해 삽입된다.
도 11은 일 실시형태에 따른 도 8의 흉부 공동의 일부의 확대 단면도이며, 시스가 엑세스 튜브의 원위 단부 밖으로 연장된다.
도 12는 일 실시형태에 따른 도 8의 흉부 공동의 일부의 확대 단면도이며, 어블레이션 패드가 시스의 원위 단부 밖으로 연장된다.
도 13은 일 실시형태에 따른 도 8의 흉부 공동의 일부의 확대 단면도이며, 어블레이션 패드가 확장된다.
도 14a는 일 실시형태에 따른 환자의 심장에 대해 배치된 어블레이션 패드의 확대 정면도이다.
도 14b는 일 실시형태에 따른 그 일부의 어블레이션 후의 환자 심장의 확대 정면도이다.
도 15는 일 실시형태에 따른 카테터 어블레이션 장치가 그 내부에 배치된 환자의 심장의 내부의 확대 단면도이다.
도 16a는 일 실시형태에 따른 환자의 심장의 또 다른 부분에 대해 위치된 어블레이션 패드의 확대 정면도이다.
도 16b는 일 실시형태에 따른 심장의 일부 어블레이션 후의 환자의 심장의 확대 정면도이다.
도 17은 일 실시형태에 따른 도 8의 흉부 공동의 일부의 확대 단면도이며, 어블레이션 패드가 신축을 위해 준비된다.
도 18은 일 실시형태에 따른 도 8의 흉부 공동의 일부의 확대 단면도이며, 어블레이션 패드가 그 신축된 형상으로 이동된다.
도 19는 일 실시형태에 따른 도 8의 흉부 공동의 일부의 확대 단면도이며, 어블레이션 패드가 시스 내로 신축된다.
도 20은 일 실시형태에 따른 도 8의 흉부 공동의 일부의 단면도이며, 어블레이션 패드가 시스 내로 신축된다.
도 21은 일 실시형태에 따른 도 8의 흉부 공동의 일부의 단면도이며, 시스가 엑세스 튜브로부터 신축된다.
도 22는 일 실시형태에 따른 도 8의 흉부 공동의 일부의 단면도이며, 액세스 튜브가 환자로부터 신축된다.
도 23은 일 실시형태에 따른 어블레이션 시스템의 개략도이다.
도 24는 또 다른 실시형태에 따른 또 다른 어블레이션 시스템의 개략도이다.
도 25는 일 실시형태에 따른 환자의 심장에 대해 위치된 도 24의 어블레이션 패드의 사시도이다.
도 26은 일 실시형태에 따른 환자의 심장에 대해 위치된 도 25의 어블레이션 패드의 측면도이다.
도 27은 공지된 어블레이션 패드 또는 벌룬의 측면도이다.
도 28a는 일 실시형태에 따른 어블레이션 장치의 단면 사시도이다.
도 28b는 일 실시형태에 따른 구성 동안의 도 28a의 어블레이션 장치의 측부 단면도이다.
도 28c는 일 실시형태에 따른 도 28a의 어블레이션 장치의 채널의 사시도이다.
도 29는 또 다른 실시형태에 따른 또 다른 어블레이션 시스템의 개략도이다.
도 30은 일 실시형태에 따른 인슐레이션 튜브의 사시도이다.
도 31은 다른 실시형태에 따른 인슐레이션 튜브 세트의 사시도이다

본원에서는, 예를 들면 큰 및/또는 대체로 편평한 조직 표면을 포함하는 조직 표면을 어블레이팅하기 위한 다양한 어블레이션 장치 및 관련 시스템 및 방법이 논의된다. 특정 실시형태는 환자의 심장의 외벽의 전체 또는 대부분(예를 들면, 좌심방의 후방벽 또는 우심방의 자유벽의 노출된 부분)을 안전하고, 신속하고, 또한 효과적으로 어블레이팅할 수 있는 시스템 및 장치에 관한 것이다. 또한, 특정 구현예에 있어서, 상기 장치는 냉동 어블레이션을 이용한다. 또한, 특정 실시형태에 따르면, 목표 조직 표면은 내부 유동 혈액의 형태의 상당한 히트 싱크에 의해 활발히 그리고 자연적으로 가온되며, 본원의 다양한 어블레이션 장치는 그 히트 싱크를 극복하도록 구성된다.

본원에서 더욱 상세히 설명된 특정 실시형태는 목표 조직의 어블레이션을 위한 냉동 기기를 갖는 냉동 어블레이션 시스템 및/또는 장치이다. 이러한 시스템은 매우 냉각된 가스를 갖고 있어 어블레이션 구성에 전달되어 생체 조직과 접촉하여 열이 조직으로부터 추출되어 조직의 세포 내부에서 아이스를 형성시키고, 세포 사멸을 유도한다. 도 1에 나타낸 바와 같은 하나의 특정 예시적인 실시형태에 있어서, 냉동 어블레이션 시스템(100)은 어블레이션 및 인슐레이션 패드(1)(본 명세서에서는 단지 "어블레이션 패드" 또는 "패드"라고 지칭됨)를 가져, 상기 시스템(100)은 타겟 조직의 어블레이션을 위한 패드(1)에 초냉각 가스의 형태로 냉각제("냉각 기재"이라고도 지칭됨)를 전달한다. 도시된 바와 같은 시스템(100)은 냉각 기재를 제공하는 2개의 가압 가스 실린더(2)를 갖는다. 일 실시형태에 있어서, 냉각제 가스는 아르곤, 산화질소 또는 헬륨이다. 또한, 가스 실린더(2)는 이하에서 추가로 기술되는 바와 같이, 냉각 가스의 적용 후에 패드(1)에 공급되는 다른 가스 형태의 가온 기재를 제공할 수 있다. 예를 들면, 가온 기재는 헬륨일 수 있다. 대안적으로, 시스템(100)은 단지 하나의 실린더(2)를 가질 수 있다. 또 다른 대안에 있어서, 시스템(100)은 3개 이상의 실린더를 가질 수 있다. 시스템(100)에 있어서, 가스는 일반적으로 화살표(8)로 표시된 방향으로 유동한다.

일 실시형태에 있어서, 체크 밸브(3)를 구비한 표준 매니폴드가 실린더(2)에 결합되고, 안전 및 격납 목적으로 사용된다. 밸브(3)가 열리면, 냉각제가 압력 조절기(4)를 통과하고, 이어서 고압 밸브(5)를 통과하게 된다. 특정 실시형태에 따르면, 온도 센서 또는 모니터(6)가 고압 밸브(5)의 하류에 배치되어 이를 통해 유동하는 냉각제의 온도를 모니터링한다. 냉각 기재는 전형적으로 시스템(100)에 있어서의 이 지점에서 약 실온(약 20℃)이다.

도 1을 계속하면, 온도 센서(6)의 하류에는 시스템(100)의 이 지점에서 냉각 기재의 유동 속도를 측정하는 유량계(7)가 존재한다. 전형적으로, 특정 실시형태에 따르면, 냉각 기재의 유속은 시스템(100)에 있어서의 이 지점에서 1g/초이다. 일 실시형태에 따르면, 기재는 유량계(7)로부터 기재 냉각기("냉각기" 또는 "예냉기"라고도 지칭됨)(12)로 유동한다. 일 실시형태에 있어서, 기재 냉각기(12)는 침지 냉각기(12)이다. 보다 구체적인 실시형태에 있어서, 침지 냉각기(12)는 그 내부에 배치된 침지 프로브(10)를 구비한 다량의 열전달 유체(13)를 포함하는 베큠 듀어(12)이다. 일 실시예에 있어서, 열전달 유체(13)는 3M으로부터 시판되는 Novec 7000™이다. 도 1에 나타낸 바와 같은 이 구현예에 있어서, 침지 프로브(10)는 프로브(10)에 연결된 시판의 전기적으로 구동되는 침지 프로브 냉각기(9)에 의해 전력을 공급받는다. 일 실시형태에 있어서, 프로브 냉각기(9)는 Polyscience로부터 입수 가능한 IP-100 저온 Cooler™이다. 대안적으로, 프로브 냉각기(9)는 임의의 공지된 냉각기일 수 있다. 냉각 기재는 냉각기(12) 내로 연장되는 배관(11)을 통해 유동하고, 침지 프로브(10) 주위에 코일링된다. 프로브(1O) 주위의 배관(11)을 위치시킴으로써 프로브(1O)가 배관(11) 내의 냉각제 가스의 온도를 강하시키고, 이것에 의해 냉각 기재를 실질적으로 냉각시킨다. 일 실시형태에 있어서, 프로브(10)는 -100℃의 온도에 도달한다. 대안적으로, 임의의 공지된 가스 냉각 또는 냉각 장치가 기재 냉각기(12)로서 사용될 수 있다.

코일링된 구성의 하류에서, 배관(11)은 침지 냉각기(12) 외부로 연장된다. 소정의 구현예에 있어서, 온도 센서(6)는 냉각기(12)를 통해 유동함에 따른 냉각제 가스의 온도 강하를 모니터링하기 위해 냉각기(12)의 하류의 배관(11)을 따라 배치된다. 일 실시형태에 있어서, 냉각 기재의 온도는 가스 냉각기(12)를 통과한 후에 약 -63℃이다. 일부 구현예에 따라, 압력 게이지(14)가 냉각기(12)의 하류의 배관(11)을 따라 더 배치된다. 일 실시형태에 따르면, 냉각 기재는 약 100atm의 압력을 가질 것으로 예상된다.

예냉기(12)(및 임의의 선택적 온도 센서(6) 및/또는 압력 게이지(14))의 하류에는 리스트릭터 어레이(15)가 존재한다. 본 명세서의 다른 곳에서 논의된 바와 같은 특정 실시형태에 따르면, 리스트릭터 어레이(15)는 Joule-Thomson 효과를 이용하여 냉각 기재를 더 냉각시키면서 그 압력도 강하시키는 Joule-Thomson 리스트릭터 어레이(15)이다. 일 구현예에 있어서, 냉각제 가스가 어레이(15)로 진입했을 때보다 냉각제 가스가 어레이(15)로부터 진출할 때에 가스는 실질적으로 더 낮은 압력 및 실질적으로 낮은 온도를 갖는다. 특정 실시형태에 따르면, 어레이(15)를 진출하는 냉각 기재는 약 1.5atm의 압력 및 약 -140℃의 온도를 갖는다.

도 6에 도시된 바와 같은 하나의 특정 실시형태에 있어서, 리스트릭터 어레이(15)는 5개의 리스트릭터(32, 42, 52, 62, 72)의 작은(본 명세서에서는 "소형"이라고도 지칭됨) 어레이이다. 각각의 리스트릭터(32, 42, 52, 62, 72)는 챔버(36, 46, 56, 66, 76)를 규정하는 리스트릭터 보디(34, 44, 54, 64, 74)를 갖는다. 각각의 리스트릭터 보디(34, 44, 54, 64, 74)는 시스템(100)에 있어서의 배관 라인의 내부 직경보다 약간 작은 외경을 갖는다. 각 보디(34, 44, 54, 64, 74)의 원위 단부는 챔버(36, 46, 56, 66, 76)와 유체 연통하는 그 내부에 규정된 작은 개구(40, 50, 60, 70, 80)를 갖는 원위 벽(38, 48, 58, 68, 78)을 갖는다. 어레이(15)는 냉각 기재가 각각의 리스트릭터(32, 42, 52, 62, 72)를 연속적으로 통과함으로써 전체 어레이(15)를 통과하도록 구성된다. 일 실시형태에 있어서, 각각의 개구(40, 50, 60, 70, 80)는 그 근위의 각 개구보다 연속적으로 더 큰 직경을 갖는다. 즉, 이 특정 구현예에 있어서, 리스트릭터(42)에 있어서의 개구(50)는 리스트릭터(32)에 있어서의 개구(40)보다 큰 직경을 갖는다. 또한, 리스트릭터(52)에 있어서의 개구(60)는 개구(40)보다 큰 직경을 갖고, 개구(70)는 개구(60)보다 큰 직경을 가지며, 개구(80)는 개구(70)보다 큰 직경을 갖는다.

하나의 특정 실시형태에 따르면, 각각의 리스트릭터 보디(34, 44, 54, 64, 74)의 축 방향 길이는 0.25인치보다 작고, 도시된 바와 같이 결합된 5개의 보디를 모두 갖는 리스트릭터의 전체 축 방향 길이는 약 1인치이다. 또한, 각 보디(34, 44, 54, 64, 74)의 외경은 약 0.25인치이다. 이 실시형태에 있어서, 보디(34)에 있어서의 개구(40)는 약 0.007인치의 직경을 갖고, 개구(50)는 약 0.011인치의 직경을 갖고, 개구(60)는 약 0.017인치의 직경을 갖고, 개구(70)는 약 0.025인치의 직경을 가지며, 개구(80)는 약 0.037인치의 직경을 갖는다. 이 실시형태에 있어서, 가스가 예냉되고, 210K의 온도 및 100atm의 압력으로 어레이(15)에 전달되면, 가스는 개구(40)를 통해 챔버(46) 내로 통과될 때에 176K의 온도 및 42atm의 압력으로 강하될 수 있다. 또한, 가스가 개구(50)를 통과할 때, 155K의 온도 및 18atm의 압력으로 강하될 수 있다. 그리고, 가스가 개구(60)를 통과할 때, 143K의 온도 및 8atm의 분위기로 강하될 수 있다. 또한, 가스가 개구(70)를 통과할 때, 온도는 136K 및 3.6atm으로 강하될 수 있다. 마지막으로, 가스가 개구(80)를 통과할 때, 온도는 134K 및 1.5atm으로 강하될 수 있다.

대안적인 실시형태에 있어서, 리스트릭터 어레이(15)는 하나의 리스트릭터에서부터 10개의 리스트릭터 이상까지의 임의의 수의 리스트릭터로 구성될 수 있다. 예를 들면, 어레이(15)는 1개, 2개, 3개 또는 4개의 리스트릭터로 구성될 수 있다. 대안적으로, 어레이(15)는 5개 이상의 리스트릭터로 구성될 수 있다. 또한, 냉각 기재를 어레이(15)에 진입할 때보다 더 낮은 온도 및 더 낮은 압력에서 어레이(15)를 진출하게 하는 한, 어레이(15)에 있어서의 리스트릭터는 임의의 공지된 리스트릭터 특성 및/또는 치수를 가질 수 있다.

도 1로 돌아가면, 특정 구현예에 있어서, 온도 센서(6)는 어레이(15)를 통해 유동함으로써 냉각 기재의 온도 강하를 모니터링하기 위해 어레이(15)의 하류에 배치되고, 압력 게이지(14)가 압력 강하를 모니터링하기 위해 어레이(15)의 하류에 더 배치된다. 또한, 특정 대안적인 실시형태에 따르면, 압력 릴리프 밸브(16)가 어블레이션 패드(1)의 과도한 가압을 회피하기 위한 안전 매커니즘으로서 이 위치 또는 다른 하류 위치에서 시스템(100)에 통합될 수도 있다. 즉, 가스 압력이 리스트릭터 어레이(15)를 통과하여 목표 압력까지 저하되지 않는 경우, 압력 릴리프 밸브(16)는 압력이 패드(1)로 유입되기 전의 허용 가능한 압력으로 강하되도록 보장할 수 있다. 예를 들면, 일 실시형태에 있어서, 압력 릴리프 밸브(16)는 압력이 1.5atm을 초과하지 않도록 보장한다. 대안적으로, 압력 릴리프 밸브(16)는 압력이 임의의 소정의 압력을 초과하지 않도록 보장하는데 사용될 수 있다.

특정 실시형태에 따르면, 본 명세서에 개시되거나 고려된 임의의 시스템에 있어서 임의의 어블레이션 패드로 전달되는 가스의 압력은 낮다. 예를 들면, 특정 구현예에 있어서 임의의 어블레이션 패드로 전달되는 가스의 압력은 패드로 진입할 때 약 1.5atm을 초과하지 않는다. 즉, 특정 실시형태에 있어서, 냉각 기재가 어블레이션 챔버로 진입할 때의 압력은 약 15파운드/평방인치("psi") 이하이다. 대안적으로, 패드로 진입할 때의 냉각 기재의 압력은 약 40psi 이하가 될 수 있다. 이들 구현예에 있어서, 어블레이션 챔버 또는 보디 내의 가스 압력을 가능한 한 낮게 유지하는 것이 바람직할 수 있다. 가스 압력이 너무 높으면 어블레이션 챔버가 파열되고, 냉각 가스가 유출되어 인체 조직과 직접 접촉하여 위험할 수 있다. 대안적으로, 본 명세서의 다양한 패드 실시형태는 보다 높은 압력을 견딜 수 있도록 구성될 수 있다.

일 실시형태에 따르면, 이 시스템(100)(및 여기에 개시되거나 고려된 임의의 다른 시스템 실시형태)은 출력 라인(18)을 통해 어블레이션 패드(1)를 진출하는 냉각 기재가 시스템(100) 내에 유지되고, 콤프레서(미도시)를 이용함으로써 다시 순환되는 폐쇄형 루프 시스템(100)이다. 이 폐쇄 루프 구성은 단지 냉각 기재를 통기하여 추가적인 냉각 기재가 100% 아직 시스템(100)을 통과하지 않은 새로운 기재일 것을 요구하기보다는 재사용을 통해 냉각 기재를 보존한다.

일 실시형태에 따르면, 초냉각 가스는 전용 유입 라인(17)을 통해 어블레이션 장치(1)의 어블레이션 챔버(1A)로 유동한다. 어블레이션 패드(1)는 시스템(100)에 결합될 수 있는 임의의 공지된 어블레이션 패드 또는 장치일 수 있는 것으로 이해된다. 이하에 보다 상세히 논의되고, 도 2a 및 2b에 도시된 특정 구현예에 있어서, 본 명세서의 다른 곳에서 논의되고 도시된 다른 실시형태들과 함께, 패드(1)는 냉각 기재가 유동할 수 있는 어블레이션 챔버(1A)에서 다수의 채널을 가질 수 있다. 이어서, 가스는 전용 유출 또는 배기 라인(18)을 통해 챔버(1A)를 나온다. 특정 실시형태에 있어서, 온도 센서(6)는 챔버(1A)를 통해 유동한 후에 가스의 온도를 모니터링하기 위해 패드(1)의 하류에 배치되고, 압력 게이지(14)가 압력을 모니터링하기 위해 패드(1)의 하류에 더 배치될 수 있다. 다양한 구현예에 따르면, 특정 실시형태에 따라 약 1기압의 압력으로 패드(1)를 통과한 후에 압력이 강하될 것으로 예상된다. 또한, 특정 실시예에 있어서 어블레이션 중에 목표 조직으로부터 에너지를 흡수함으로써 가스의 온도가 상승하여 온도가 약 -60℃가 될 것으로 예상된다. 유량계(7)가 특정 실시형태에 따라 패드(1)의 하류에 더 배치될 수 있다. 유량계는 챔버(1A)를 진출하는 가스의 유량을 측정한다. 특정 구현예에 있어서, 유속은 약 1g/초에서 실질적으로 변경되지 않을 것으로 예상된다. 일 실시형태에 있어서, 유량계(7)는 냉각기(12)의 상류의 제 1 유량계(7)와 패드(1)의 하류의 유량계(7) 사이의 시스템을 통한 가스의 통과 시에 가스의 누설이 발생되지 않음을 확인하는데 사용될 수 있다.

특정 구현예에 따라, 리스트릭터 어레이(15)의 상류의 냉각기(12)에 있어서의 냉각 기재의 냉각(본질적으로는 가스의 예냉)은 가스가 어블레이션 챔버(1A) 내로 전달될 때의 공지된 폐쇄 시스템 냉동 프로브 또는 벌룬과 관련된 보다 높은 대기압과 비교하여 실질적으로 더 낮은 압력에서 소망의 초저온 냉각 기재를 생산할 수 있는 이점을 제공한다. 즉, Joule-Thomson 리스트릭터 어레이(15)에 예냉된 가스를 공급하는 것은 가스가 예냉되지 않은 경우보다 낮은 압력에서 목표 온도를 달성하도록 한다. 따라서, 어레이(15)를 진출하고 챔버(1A)로 진입하는 가스는 시스템(100)이 리스트릭터 어레이(15)의 상류에 기재 냉각기(12)를 갖지 않은 경우보다 낮은 압력에서 목표 냉각 온도를 달성할 수 있다. 다양한 실시형태에 있어서, 더 낮은 압력(예를 들면, 특정 실시형태에 있어서 2기압 미만)은 챔버(1A)가 소망의 형상으로 유지되거나 배치될 수 있는 플라스틱 재료 또는 다른 가요성 재료로 구성되어 바람직하지 않은 구 형상의 구성에 대한 접이식 또는 변형의 위험없이 설계된 실질적으로 편평한 형상과 같은 바람직한 형상으로 유지되거나 확장될 수 있도록 한다.

어블레이션 과정이 완료되면, 특정 실시형태에 있어서, 가온 기재로서 상이한 가스(예를 들면 특정 예시적인 실시형태에 있어서, 헬륨 가스와 같은)를 제공하는 시스템(100)에 상이한 실린더(2)가 결합될 수 있다. 시스템(100)은 가온 기재가 Joule-Thomson 리스트릭터(15)를 직접 통과하는 대신에 냉각기(12)를 우회하도록 재구성될 수 있다. 이 실시형태에 있어서, 어레이(15)를 통과하는 가스는 어레이(15)에 의해 (냉각되기보다는) 가온된다. 이어서, 가온된 가스는 어블레이션 챔버(1A)로 전달되어, 동결-해동 사이클에 의한 어블레이션 손상 및 환자로부터의 패드(1)의 제거를 모두 용이하게 한다. 대안적으로, 시스템(100)(또는 본 명세서의 임의의 시스템)이 폐쇄형 루프 시스템인 실시형태에 있어서, 시스템(100)은 냉각 기재를 상술의 냉각 사이클로부터 멀어지게 전환시키는 밸브를 포함한다. 이어서, 전환된 기재는 기재를 37℃로 가온시키는(예를 들면, 가온 기재가 되도록) 가온기를 통과함으로써 어블레이션 챔버(1A)를 통해 유동하여 패드(1)를 해동시키고 목표 조직으로부터 방출된다.

일 구현예에 따라, 시스템(100)은 시스템(100)의 다양한 컴포넌트에 연통 가능하고 또한 동작 가능하게 결합되도록 구성되는 제어기(27)를 더 가질 수 있다. 즉, 제어기(27)는, 예를 들면 냉각기(12), 패드(1) 및 각종 센서(6, 7, 14) 및 조절기/밸브(3, 4, 5, 16)와 같은 다양한 컴포넌트를 모니터링하도록 구성된다. 또한, 제어기(27)는 이들 컴포넌트를 제어하도록 구성될 수도 있다. 일 실시형태에 있어서, 제어기(27)는 유저가 시스템(100)의 다양한 컴포넌트를 모니터링하고 제어하기 위해 사용할 수 있는 그 내부에 그래픽 유저 인터페이스(GUI)를 갖고, 이는 일부 실시예에 있어서 치료를 안내하고, 후방 벽 표면이 어블레이션 패드의 표면보다 큰 더 큰 좌심방에서 반복적인 또는 인접한 영역 어블레이션이 필요한지 여부를 결정하는데 사용될 수 있는 전압 맵의 생성 및 디스플레이를 포함한다. 일 실시형태에 있어서, 제어기(27)는 본 명세서 설명된 가스 전달, 유동, 압력 및 온도의 안전성 및 품질 양상을 모니터링하는데 사용될 수 있다. GUI를 갖는 제어기(27)가 도 3B에 도시되며 이하에서 논의된다. 다른 실시형태에 있어서, 상술되고 도 1에 도시된 바와 같은 다양한 밸브, 게이지 및 센서는 선택적이다.

이 시스템(100)의 실시형태(및 여기에 개시되거나 고려된 임의의 다른 시스템 실시형태)는 이들 실시형태와 같은 어블레이션 시스템과 관련하여 추적될 수 있는 임의의 다양한 메트릭을 모니터링하기 위한 임의의 공지된 센서를 이용할 수 있는 것으로 이해된다. 예를 들면, 일 실시형태에 있어서, 센서는 접촉력(압전기), 전압, 임피던스 및 온도 센서를 포함 할 수있다. 대안적으로, 본 명세서에 설명되거나 고려되는 센서 중 임의의 것은 의도된 용도의 본 명세서의 시스템 중 임의의 것에 포함될 수 있다.

임의의 어블레이션 시스템과 함께 사용하기 위해 본 명세서에 개시되거나 고려된 다양한 어블레이션 패드의 실시형태는 크고 및/또는 실질적으로 편평한 조직 표면을 포함하는 목표 조직 표면과 접촉할 수 있는 표면 영역을 갖도록 형성될 수 있다. 목표 조직과 관련하여 본 명세서에서 사용되는 용어 "편평한"은 전체적으로 편평하지 않은 약간 둥근 조직 또는 조직을 포함하는 임의의 실질적으로 또는 대체로 편평한 형상을 갖는 임의의 조직을 의미하는 것으로 이해된다. 본질적으로, 용어 "편평한 조직"은 일반적으로 원형 또는 구형이 아닌 임의의 조직을 포함하도록 의도된다. 예를 들면, 하나의 특정 구체예에 있어서, 본 명세서의 다양한 어블레이션 패드는 단일 용도로 후방 좌심방의 대부분 또는 전체 표면에 접촉할 수 있다. 각 패드의 실시형태는 제 1 챔버 및 제 2 챔버를 갖는 보디를 갖는다. 제 1 챔버("제 1 컴포넌트", "상부 챔버", "어블레이션 컴포넌트" 또는 "어블레이션 챔버"라고도 지칭됨)는 일반적으로 편평한 외부 표면을 갖고, 동결 또는 가열 기구에 의해 작동될 때에 접촉하는 조직을 어블레이팅하도록 구성된다. 제 2 챔버(본 명세서에서 "제 2 컴포넌트", "하부 챔버", "인슐레이션 컴포넌트" 또는 "인슐레이션 챔버"라고도 지칭됨)는 가열 또는 냉각으로부터 이들 조직을 인슐레이팅함으로써, 일반적으로 이들 조직과 상부 챔버 또는 보디 사이의 거리를 생성시킴으로써 이들 조직과의 열전도도를 방해함으로써, 또한 이 공간 또는 거리를 공기, 가스 또는 기타 폴리머재와 같은 열악한 열전도체로 충전함으로써, 의도하지 않은 어블레이션(예를 들면, 후방 좌심방 벽과 같은 목표 조직 이외의 조직)를 보호한다. 패드의 챔버와 관련하여 본 명세서에 사용되는 용어 "상부" 및 "하부"는 챔버 또는 패드의 특정 위치를 함축하도록 의도되지 않는 것으로 이해된다.

일 실시형태에 따르면, 도 2a 및 도 2b에 나타낸 바와 같이, 어블레이션 패드(1)는 상술한 바와 같은 어블레이션 챔버(1A) 및 인슐레이션 챔버(24)를 갖는 도시된 바와 같이 실질적으로 편평한 패드(1)이다. 어블레이션 챔버(1A)는 그 내부에 규정된 채널을 가져 챔버(1A) 내에서 정체 영역(냉각 기재가 유동하지 않거나 최소 유동을 갖는 영역)이 없거나 최소인 챔버(1A)를 통한 가스의 유동을 보장한다. 도 2a는 어블레이션 챔버(1A)가 보이는 패드(1)의 측면을 도시하는 패드(1)의 상부 단면도-보다 구체적으로는 어블레이션 챔버(1A)의 단면도-를 도시하고, 반면에 도 2b는 어블레이션 챔버(1A) 및 인슐레이션 챔버(24)를 모두 도시하는 패드(1)의 측면도를 도시한다. 전용 유입 라인(17)은 냉각 유체(예를 들면, 가스와 같은) 또는 가온 유체(예를 들면, 액체와 같은)의 형태로 패드(1)의 어블레이션 챔버(1A)에 유체를 제공한다. 또한, 패드(1)의 어블레이션(상부) 챔버(1A)의 유체적으로 밀봉된 둘레(21)가 도 2a에 나타내어진다.

도 2b에 가장 잘 나타낸 바와 같이, 어블레이션 챔버(1A) 및 인슐레이션 챔버(24)는 패드(1)에서 서로 인접하여 배치됨으로써 2개의 챔버 또는 컴포넌트(1A, 24)를 갖는 패드(1)가 된다. 일 실시형태에 있어서, 2개의 챔버(1A, 24)는 단일의 일체형 패드(1)의 일부이며, 여기서 어블레이션 챔버(1A)는 외벽(본 명세서에서 "외면", "접촉벽", "접촉 표면", "어블레이션벽", 또는 "어블레이션 표면"이라고도 지칭됨)(102)을 갖고, 인슐레이션 챔버(24)는 외벽(본 명세서에서 "외면", "접촉벽", "접촉 표면", "인슐레이션벽", 또는 "인슐레이션 표면"이라고도 칭함)(104)을 갖고, 2개의 챔버(1A, 24)는 2개의 챔버(1A, 24) 사이에 배치된 단일의 내벽(100)을 공유함으로써 2개의 챔버(1A, 24)를 유체적으로 분리시킨다. 대안적으로, 2개의 챔버(1A, 24)는 어블레이션 챔버(1A)의 내벽이 100에서 인슐레이션 챔버(24)의 내벽에 결합되거나 그렇지 않으면 부착되도록 서로 결합되는 별개의 컴포넌트이다.

도 2a로 돌아가면, 어블레이션 컴포넌트(1A)는 유체가 통과하는 챔버(1A)를 통해 배치된 단방향 코스 또는 경로를 생성하는 그 내부에 규정된 일련의 채널(29)을 갖는다. 일 실시형태에 따르면, 채널(29)은 도 2a에 도시된 바와 같이 패드(1)에 배치된 채널벽(19)에 의해 규정된다. 일 실시형태에 따르면, 각각의 채널벽(19)은 어블레이션 챔버(1A)의 외벽(102)에 부착되고, 챔버(1A)의 내벽(100)에 연장되어 부착되어 벽(19)이 챔버(1A)의 외벽(102) 및 내벽(100)에 유체적으로 밀봉된다. 즉, 벽(19)은 유체가 벽(19)을 통과할 수 없도록 부착된다. 이와 같이, 벽(19)은 챔버(1A) 내에 위치되고, 가스가 벽(19)에 의해 생성된 채널(29)을 통과할 수 있어야 한다고 설명된 바와 같이 부착된다. 일 실시형태에 따르면, 벽(19)은 챔버(1A)의 외벽(102) 및 내벽(104)에 용접, 결합, 또는 그렇지 않으면 부착된다. 벽(19)에 의해 생성된 채널(29)은 어블레이션 챔버(1A) 내에서 긴 통로를 형성하여 유체가 전용 유출 라인(18)을 통해 패드(1)를 진출하기 전에 통과할 수 있다. 대안적으로, 채널(29)은 어블레이션 챔버(1A)에 있어서의 임의의 공지된 구조 또는 특징에 의해 생성될 수 있다.

채널(29)의 특정 구조에 관계없이, 채널은 기재가 어블레이션 챔버(1A)의 외벽(102)과 평행한 경로에서 챔버를 통해 이동, 전진 또는 유동하는 챔버(1A) 내의 기재 경로를 규정하도록 서로 유체 연통된다. 대조적으로, 특정 실시형태에 있어서, 미로형 채널(29)을 통한 기재의 단방향 유동은 경로를 통해 챔버(1A) 내에서의 방향을 변화시키는 기재의 유동을 초래한다. 도시된 바와 같은 일 실시형태에 있어서, 모든 채널(29)이 서로 실질적으로 평행하고, 각 채널(29)의 단부에서 하나의 인접한 채널(29)과 유체 연통하도록 채널(29)이 서로 인접하게 배치됨으로써(그리고 유체 연통함으로써) 하나의 단방향 경로가 생성된다. 또한, 본 명세서의 다른 곳에서 논의된 바와 같이, 외벽(102)이 각각의 채널(29)의 하나의 벽 또는 경계를 구성하도록 채널(29)의 위치를 설정하는 것은 기재가 챔버(1A)를 유동하거나 통과할 때에 기재가 외벽(102)과 연속적으로 접촉되도록 보장한다. 즉, 챔버(1A) 내에서 기재의 유동이 낭비되는 일은 없다. 채널(29)은 각각 상부 표면 또는 벽(외벽(102)), 바닥 표면 또는 벽(내벽(100)), 및 2개의 측벽(2개의 채널벽(19) 또는 하나의 채널벽(19)과 둘레벽(21)일 수 있음)에 의해 규정되고, 따라서 기재의 유동은 챔버(1A) 전체에 걸쳐 일정한 유동이며, 외벽(102) 상의 냉각 에너지의 분포에 영향을 미치는 데드존 또는 와류를 갖지 않는다. 이들 특징은 본 명세서에 개시되거나 고려된 모든 패드의 실시형태에 적용될 수 있다.

특정 실시형태에 있어서, 어블레이션 챔버(1A)는 패드(1)가 결합되는 어블레이션 시스템(및 본 명세서에 개시되거나 고려된 임의의 어블레이션 패드 및/또는 어블레이션 시스템의 실시형태)과 결합하여 채널(29)을 통한 냉각 기재의 연속 유동을 제공한다. 이하게 추가로 논의되는 바와 같이, 기재의 연속 유동은 패드(1)의 어블레이션 에너지를 강화시킴으로써 보다 효과적인 어블레이션으로 이어진다. 또한, 유속이 클수록 어블레이션 에너지가 커진다. 특정 실시형태에 있어서, 본 명세서의 임의의 어블레이션 챔버의 실시형태는 본 명세서의 임의의 어블레이션 시스템과 조합하여 채널(채널(29)과 같은)을 통해 적어도 80L/분의 속도로 유동하는 냉각 기재를 제공한다. 대안적으로, 유속은 약 40L/분∼약 120L/분의 범위일 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 유속은 냉각 기재가 어블레이션 챔버(1A)를 통해 이동하는 것을 유지하는 임의의 유속일 수 있다. 또한, 이 연속 유동 특징 및 이들 유속은 본 명세서에 개시되거나 고려된 임의의 어블레이션 챔버의 실시형태에도 적용되는 것으로 이해된다.

채널(29)은 어블레이션 챔버(1A)를 통과하는 소정의 경로를 구성하거나 생성하는 것으로 이해된다. 특정 구현예에 있어서, 냉각 기재의 연속 유동에 대한 경로는 "미로형"일 수 있다. 일 실시형태에 있어서, 경로는 챔버(1A) 내의 통로, 채널 또는 다른 소정의 구조를 갖지 않는 챔버(1A)와 비교하여 어블레이션 챔버(1A)를 통한 가스의 보다 느린 전달을 허용한다.

또한, 특정 실시형태에 있어서, 경로는 구조가 없는 챔버 또는 개방된 챔버에서 달성될 수 없는 방식으로 챔버(1A)를 통해 대칭적이고 실질적으로 균일한 가스의 분포(및 따라서 온도)를 더 제공할 수 있다. 즉, 소정의 경로는 챔버(1A)를 통해 고르게, 균일하게 또는 분산되는 방식으로 가스의 연속 유동을 제공함으로써 가온된 가스(목표 조직으로부터의 에너지의 전달의 결과로서)를 시스템(100)에 의해 챔버(1A)로 공급되는 냉각 가스로 연속적으로 교체되게 하여 챔버(1A)의 외부 표면을 따라 상당히 일정한 어블레이션력을 보장한다. 즉, 본 명세서에 개시된 특정 구현예에 따르면, 어블레이션 챔버(챔버(1A)와 같은) 내의 외부 표면(표면(102)과 같은)을 따른 소정의 경로를 통한 냉각 기재의 연속적인 단방향 유동은 대체로 균일한 방식으로 냉각되어 냉동 어블레이팅되는 어블레이션 표면을 야기한다. 또한, 특정 실시형태에 따르면, 소정의 경로를 통한 냉각 기재의 단방향 유동은 조직을 통해 유동하는 가온된 액체의 형태로 강력한 반대의 가온 작용을 갖는 조직임에도 불구하고, 특정 조직을 냉동 어블레이팅할 수 있는 본 명세서의 다양한 패드 실시형태의 능력에 대하여 본 명세서의 다른 곳에 설명된 바와 같은 실질적으로 강한 냉동 어블레이션도 제공할 수 있다. 외부 표면(102) 상의 이 상당히 균일한 어블레이션 온도는 어블레이션 표면(패드, 챔버, 보디)의 일부가 매우 냉각되지만 어블레이션 패드의 다른 부분은 접촉된 조직의 어블레이션을 일으킬만큼 충분히 냉각되지 않는 이러한 소정 경로(벌룬 또는 블래더)를 갖지 않는 어블레이션 장치의 불균형을 회피한다. 즉, 어블레이션 장치가 규정된 경로를 생성하기 위한 내부 구조 또는 피쳐가 없는 단일의 팽창 가능한 챔버를 갖는 유연한 폴리머로 구성된 단순한 팽창 가능한 쿠션이라면, 일반적으로 둥근 형상으로 인해 구형의 다양한 외부 영역이 조직과 접촉되지 않기 때문에 접촉되는 조직 표면이 감소되는 가능한 영향과 함께 냉각 가스를 가압함에 따라 일반적으로 둥글게 된다(벌룬과 같이). 또한, 가스가 이러한 단순한 팽창 가능한 쿠션을 통해 연속적으로 유동하게 되면, 유입 및 유출의 저항이 가장 적은 경로를 따라 매우 냉각된 영역이 존재할 수 있으며, 정체된 가스 유동으로 인해 동일한 저온 또는 어블레이션력을 달성하지 못할 수 있어 이러한 영역 부근의 조직의 어블레이션에 덜 효과적일 수 있다.

물론, 냉각 기재는 어블레이션 동안에 목표 조직으로부터 에너지를 흡수하며, 따라서 경로를 통해 이동함에 따라 온도가 상승하기 때문에 어블레이션 챔버(챔버(1A)와 같은)의 외부 표면(표면(102)과 같은)의 온도는 사용 동안에 채널(채널(29)와 같은) 내의 가스 경로의 시작으로부터 종료까지 전체 표면에 걸쳐 완전히 균일하지는 않다. 이와 같이, 본원에 개시되거나 고려된 다양한 어블레이션 패드 실시형태에 있어서 챔버의 표면에 걸쳐 약간의 온도 차이가 있지만, 어블레이션 챔버의 각 실시형태의 전체 표면 온도는 목표 조직을 성공적으로 어블레이팅하기 위해 전체 표면에 걸쳐 충분히 냉각된다. 또한, 냉간 냉각 기재의 연속 유동은 온도 차이를 최소화한다.

또한, 어블레이션 챔버(1A)의 실질적으로 편평한 또는 약간 볼록한 외부 표면(102)은 일반적으로 편평한(챔버(1A)로부터 가장 멀리 연장되는 둥근 표면의 부분을 따라서만 접촉을 초래하는 둥근 표면과 대조적으로) 목표 조직과 균일한 접촉을 초래한다. 또한, 특정 실시형태에 있어서, 채널(들)(29)을 규정하는 벽(19)은 챔버(1A)의 대향 벽(100, 102)의 팽창 또는 분리를 최소화 또는 방지함으로써 챔버(1A) 내의 냉각 가스와 목표 조직 사이의 접촉을 최대화하는(및 이에 따라 실질적으로 편평한 외부 표면(102)과 접촉하는) 벽(19)으로 인해 (표면이 편평하지 않거나 그러한 벽을 갖지 않는 챔버와 비교하여) 보다 작은 깊이를 갖는 챔버(1A)를 제공할 수 있다. 즉, 채널벽(19) 자체는 어블레이션 챔버(1A)의 대향하는 외벽(100, 102)에 부착됨으로써 챔버(1A)가 팽창될 때에 대향하는 외벽(100, 102)의 분리를 최소화 또는 방지함으로써, 가스에 의해 가압될 때에 어블레이션 패드(1)를 대체로 편평하게 하도록 작동할 수 있다. 또한, 챔버(1A)에 하나의 전용 유입구(17) 및 하나의 전용 유출구(18)를 갖는 전체 어블레이션 챔버(1A)에 걸쳐지는 채널(채널(29)과 같은)의 형성은 채널(29) 내의 압력뿐만 아니라 유입구(17)로부터 유출구(18)로의 가스 유동 속도를 제어하는 이 단방향 경로를 따른 가스 유동에 대한 어느 정도의 저항을 유발하고, 이는 접촉된 목표 조직으로부터 실질적인 열을 인출하기 위해 어블레이션 챔버 '미로(채널 경로)' 내의 냉각 기재의 충분한 '드웰-타임'을 허용하고, 동시에 전용 유출구 또는 배기 라인(18)을 통해 챔버(1A) 밖으로 열 전달함으로써 가온된 "소비된" 기재를 배기시킨다. 소량의 가스 교환에 의한 단순한 챔버 압력/체적 유지 또는 정지 체류('폐쇄형' 냉동 프로브 또는 냉동 벌룬과 같이)와 대조적으로, 상술한 바와 같은 소정의 속도로 연속적으로 챔버(1A)를 통해 소정 경로를 유동하는 냉각 가스를 갖는 이러한 능력은 간헐적으로 비교적 짧은 기간에 조직 동결의 효능 측면에서 열적 이점을 창출한다. 즉, 어블레이션 챔버(1A) 내의 매우 냉각된 기재가 접촉된 조직으로부터 에너지를 흡수함에 따라, 가온되어 효력을 상실하게 되지만, 이 가온된 가스는 챔버(1A) 및 배기 라인(18)을 통과하고, 이에 따라 어블레이팅 처리함으로써 아직 열을 흡수하지 않은 매우 차가운 가스를 소정의 유속으로 연속적으로 새롭게 공급하여 대체된다. 또한, 일 실시형태에 있어서, 가압 채널(29)의 구성은 유동하는 냉각 가스의 대부분이 실제 어블레이션 표면(102)으로부터 너무 멀리 떨어져 있어 '폐기'되지 않도록 채널 높이를 충분히 낮게 유지하도록 설계된다. 특정 구현예에 있어서, 채널 높이는 본 명세서의 다른 곳에서 더 상세히 설명된 바와 같이, 어블레이션 챔버 내의 채널벽 및/또는 배플벽을 통해 낮게 유지된다.

선택적으로(또는 추가적으로), 어블레이션 챔버(1A)는 냉각 기재에 의해 팽창되거나 가압될 때에 대체로 편평한 형상을 유지하는 폴리머 또는 플라스틱과 같은- 재료로 구성될 수 있다.

일 실시형태에 있어서, 채널벽(19)을 생성하는 방법은 규정된 패턴을 갖는 혼 및 앤빌로 구성된 초음파 용접 유닛에서 생성된 소정의 패턴의 사용을 포함한다. 단방향 경로를 생성하는 채널벽(19) 패턴이 먼저 생성되고, 이어서 그 소정 패턴을 복제하는 프레스 플레이트가 생성된다. 일 실시형태에 있어서, 가압 플레이트는 채널벽(19)의 각 부분에 대해 플레이트로부터 연장되는 돌출부 또는 리지를 갖는다. 가압 플레이트가 조작되어 용접 유닛에 배치되면, 어블레이션 챔버(1A)에 대해 소망의 재료의 2개의 분리된 시트가 유닛 내에 적절하게 위치되고, 2개의 시트가 편평한 플레이트와 돌출부/리지를 갖는 프레스 플레이트 사이에 위치되도록 유닛이 가까워진다. 2개의 플레이트가 함께 가압됨에 따라, 2개의 시트는 돌출부에서 함께 초음파 용접되고, 그에 의해 채널벽(19)을 생성한다. 대안적으로, 상기 장치는 2개의 시트를 융합, 용접 또는 그렇지 않으면 부착하거나, 얻어진 챔버를 통과하는 소정의 유동 경로를 초래하는 소정의 패턴을 형성하기 위해, 열, 압력, 초음파 또는 임의의 다른 공지된 매체와 같은 매체를 사용하는 임의의 공지된 용접 또는 가압 또는 다른 유형의 장치일 수 있다.

또한, 특정 구체예에 있어서, 도 2a에도 도시된 바와 같이, 어블레이션 챔버(1A)는 어블레이션 챔버(1A)에 규정된 채널(29)의 높이를 감소시키거나 유지시키기 위해 챔버(1A) 내에 배치된 복수의 배플벽(20)을 더 가질 수 있다. 벽(19)과 마찬가지로, 배플벽(20)은 어블레이션 챔버(1A)의 외벽(102)에 부착되고, 가압되는 벽(100, 102)이 챔버(1A)의 내벽(100)과 외벽(102) 사이의 소정 거리를 초과할 수 없도록 챔버(1A)의 내벽(100)에 연장되어 부착된다. 배플(20)은 챔버(1A)를 통해 채널(29)을 유체적으로 규정하지 않지만, 대신에 도시된 바와 같이 채널(29) 내에 차단되거나 불연속적인 벽(20)이 존재한다. 배플(20)은 챔버(1A)의 외벽(102) 및 내벽(100)에 용접, 결합 또는 그렇지 않으면 부착된다. 이러한 배플은 채널(29)에 의해 생성된 단방향 채널 경로를 통한 유동의 저항에 기여하거나 증가시키지 않지만, 오히려 가스 또는 액체로 가압될 때에 소정의 높이에서 외벽(102)과 내벽(100) 사이의 채널(29)을 고정 또는 유지함으로써 가스가 챔버(1A) 내로 가압될 때에 2개의 벽(100, 102)이 서로 분리되거나 또는 거리가 멀어지는 것을 방지한다. 외벽(102)과 내벽(100) 사이의 챔버(1A)의 최대 높이를 제한함으로써, 목표 조직과 패드(1)를 통해 유동하는 가스 사이에서 증가할 수 없는 소정의 거리가 유지되고, 이에 의해 챔버(1A)를 통해 유동하는 가스의 최대 영향을 보장하고, 챔버(1A)를 통과하는 대부분의 또는 모든 가스가 목표 조직과 비교적 밀접하게 접촉하여 에너지를 흡수하는 능력을 갖도록 보장한다. 즉, 채널벽(19) 및 배플(20)을 통해 챔버(1A) 내의 외벽(102)과 내벽(100) 사이의 공간의 양을 유지 또는 감소시키는 것은 그렇지 않으면 어블레이션 챔버(1A)의 접촉 표면(102)으로부터 보다 멀리 떨어진 소정 위치에서 유동하거나 정체할 수 있는 임의의 "폐기" 가스를 감소시키거나 제거한다.

도 3a는 패드(1)의 어블레이션 챔버(1A)의 또 다른 조감도이다. 이 실시형태에 있어서, 어블레이션 챔버(1A)는 접촉 표면(102) 상에 복수의 센서(22)를 포함한다. 다양한 센서(22)는 특정 구현예에 따라 패드(1)의 어블레이션 챔버(1A) 내의 다양한 상이한 파라미터를 모니터링하도록 구성된 상이한 센서(22)일 수 있다. 일 실시형태에 있어서, 센서(22)는 도시된 바와 같이 패드(1)의 접촉 표면(102)의 외부 표면 상에 위치될 수 있으며, 과정을 용이하게 하기 위해 온도 및 전압과 같은 메트릭을 모니터링하는데 사용될 수 있다. 대안적으로, 센서(22)(또는 다른 센서들)는 패드(1)의 접촉 표면(102)의 내부 표면 상에 위치될 수 있고, 챔버(1A) 내의 메트릭을 모니터링하는데 사용될 수 있다. 다른 구현예에 있어서, 유사한 센서 어레이(미도시)가 인슐레이션 챔버(24)의 외벽(104)의 외부 표면(또는 내부 표면) 상에 위치될 수 있다.

어블레이션 챔버(1A)의 접촉 표면(102) 상의 전압 센서는 장치의 어블레이션 부분이 목표 조직과 적절하게 접촉하고 있는지를 확인하는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 일 구체예에 있어서, 어블레이션 패드(1)가 특정 영역에서 부정확하게 위치되면, 제로 전압이 감지될 수 있다. 그러한 구현예에 있어서, 접촉력(압전) 센서가 이하에 더 상세히 설명되는 바와 같이 사용될 수 있다. 또한, 온도 센서는 조직이 접촉되는 패드의 표면 상에서 소망의 목표(매우 낮은) 온도가 달성되는지를 확인하는데 사용될 수있다.

어블레이션 패드(본 명세서에 개시되거나 고려된 패드(1) 또는 임의의 다른 패드 실시형태와 같은)는 폴리우레탄, 폴리테트라플루오로에틸렌("PTFE")(예를 들면, Teflon® 등과 같은), 폴리이미드(예를 들면, Kapton®과 같은), 또는 유연한 의료용 폴리머 또는 플라스틱으로 구성되어 접히거나 팽창되지 않는 구성을 확장되거나 팽창된 구성으로 확장시킬 수 있는 것으로 이해된다.

실시형태에 있어서, 어블레이션 패드(1)(또는 본 명세서의 임의의 다른 패드 실시형태)는 직사각형의 형상을 취하는 외면(102)의 전체 풋프린트(또는 "패드 프린트")를 갖는다. 하나의 특정 실시예에 있어서, 외부 표면(102)은 길이가 약 6.5cm이고, 폭이 약 2.5cm이며, 둥근 에지를 갖는다. 대안적으로, 외부 표면(102)은 임의의 공지된 치수 및 어블레이션 과정에서 사용하기 위한 임의의 알려진 형상을 가질 수 있다.

본 명세서의 다른 곳에서 논의된 바와 같이, 외부 표면(102)(또는 본 명세서의 임의의 패드 실시형태의 임의의 외부 표면)은 실질적으로 편평하거나 볼록한 것으로 더 잘 이해된다. 즉, 외부 표면(102)은 편평할뿐만 아니라 패드(패드(1)와 같은)가 임의의 목표 조직 또는 주변 조직으로부터의 어떠한 외부 힘도 가해지지 않고 확장되거나 팽창되는 구성이면 약간 둥글게 될 수 있다.

도 3b는 일 실시예에 따라 GUI를 구비한 제어기(27)를 도시한다. 상술한 바와 같이, 패드(1)의 외벽(102)의 외부 표면 상에 포함되는 제어기(27)는 시스템을 제어하고, 시스템(100) 전체에 걸친 온도 및 전압을 모니터링한다. 또한, 제어기는 필요에 따라 안전 및 품질 제어 모니터링 기능을 더 가질 수 있다.

특정 실시형태에 있어서, 상술한 바와 같이, 냉각 기재는 헬륨 또는 수소이고, 본 명세서에 개시되거나 고려된 임의의 시스템 및/또는 어블레이션 패드의 실시형태에 사용될 수 있다. 통상의 공지된 냉동 어블레이션 시스템에 대한 하나의 주요한 장애물은 심장 내부의 혈액을 유동시킴으로써 활발하게 가온되는 심장 조직을 어블레이팅하는 특수한 열적 문제이다. 공지된 장치는 일반적으로 활발하게 가온되는 성공적인 어블레이션 조직이 아닌 유동하는 혈액에 의해 활발하게 가온되지 않는 정지 조직을 어블레이션데 적절한 열전도성(특정 가스의 에너지(열) 흡수 용량으로 대략적으로 변환됨)을 갖는 고도로 가압된 가스(통상, 아르곤 또는 아산화질소)이다. 또한, 이러한 어려움(활발하게 가온된 조직에 관한)은 어블레이팅되는 조직 영역의 크기가 증가함에 따라 더욱 문제가 된다. 대조적으로, 헬륨 및 수소는, 예를 들면 아르곤 및 아산화질소의 열전도율의 10배보다 큰 범위의 열전도율을 갖는다. 이와 같이, 냉각 기재로서의 헬륨 또는 수소는 활발하게 가온되는 조직의 냉각 및 어블레이션에 매우 효과적이다. 헬륨은, 예를 들면 일반적으로 안전하고, 불연성이고, 비반응성이며, 무독성인 효과적인 냉각 기재이다.

특정 구현예에 있어서, 이 패드(1) 또는 본 명세서의 임의의 다른 패드 실시형태에 있어서, 온도 및 가스 유량 센서(미도시)는 유입구(17) 및 유출구(18) 가스 경로에 있어서의 하나 이상의 위치에 더 배치될 수 있다. 목표 조직으로부터 실제로 인출된 와트수는 유입구(17) 센서로부터 유출구(18) 센서까지의 경시에 따른 가스 유속 및 온도 강하를 산출하는 제어기(상기 제어기(27)와 같은)를 가짐으로써 이들 센서(미도시)를 사용하여 간접적으로 측정될 수 있다. 이러한 방식으로, 심방 벽 두께 및 지방 조직 범위가 다를 수 있기 때문에, 어블레이션 시간의 동적 적응은 개별 환자에 대해 맞춰질 수 있다. 즉, 조직으로부터 취한 와트수는 상술한 바와 같은 온도 강하 및 유속을 추적하여 산출될 수 있다. 와트수는 다양한 요인에 따라 환자마다 다를 수 있는 어블레이션 성공에 대한 정보를 제공할 수 있다. 따라서, 와트수 정보는 어블레이션 시간 또는 다른 조정가능한 변수를 조정하여 특정 환자에 대한 치료를 맞춤화하는데 사용될 수 있다.

다른 구현예에 있어서, 본 명세서에 제공되는 장치는 어블레이션 및 인슐레이션 장치라기 보다는(또는 그것에 추가하여) 맵핑 및 인슐레이션 장치이다. 즉, 어블레이션 대신에(또는 부가하여), 상기 장치는 인슐레이션 챔버(본 명세서의 인슐레이션 챔버 실시형태와 실질적으로 유사함) 및 표면 매핑을 위해 사용될 수 있는 상술한 바와 같은 각종 센서를 갖는 실질적으로 편평한 패드이다. 일 실시형태에 있어서, 맵핑 패드는 환자의 심장의 외부 심방 벽(심장 주위의 맵핑 표면과 다른 조직 사이에 인슐레이션 챔버가 위치됨)과 접촉하여 위치될 수 있어 심장 내부에서 어블레이션 과정이 행해지는 동안에 심장의 표면이 모니터링될 수 있다. 맵핑 패드는 심장 조직의 전기적으로 활성인 부분을 식별하고, 이에 따라 심장의 내부 챔버에서 사용하기 위한 표준 어블레이션 도구를 사용하여 어블레이팅되는 조직의 목표 부분을 식별하는데 사용될 수 있다. 일 구현예에 있어서, 본원에 개시되거나 고려된 임의의 실시형태에 따른 어블레이션 패드는 심장의 목표 외부 표면을 어블레이팅하기 위해 사용될 수 있으며, 이어서 내부 어블레이션이 사용될 수 있는 성공적으로 어블레이션되지 않은 조직의 임의의 부분을 식별하는데 사용될 수 있다. 또한, 특정 실시형태에 따르면, 인슐레이션 챔버가 심장 주위의 임의의 다른 조직 또는 장기에 대한 보호를 제공할 수 있기 때문에, 인슐레이션 챔버를 구비한 맵핑 패드는 내부 어블레이션을 보다 능동적으로 행하게 한다. 대안적으로, 그러한 맵핑 장치는 임의의 목표 조직을 맵핑 및/또는 어블레이팅하기 위해 사용될 수 있다.

도 4a는 목표 조직으로의 최소 침습적 전달을 위해 어블레이션/인슐레이션 장치(1)의 감긴 형태 또는 접힌 형태인 어블레이션 패드(1)의 일 실시형태를 나타낸다. 이 실시예에 있어서, 어블레이션 챔버(1A)의 표면은 접힘에 의해 이 도시에 있어서 대부분 가려져 있다. 유입구(17) 및 유출구(18) 라인은 가스 교환을 위해 상술한 바와 같이 어블레이션 챔버(1A)에 결합된다. 또한, 어블레이션 챔버(1A)에 바로 인접하거나 "아래에" 위치하는 확장되지 않는 인슐레이션 챔버(24)가 도시되어 있다.

도 4b는 부분적으로 확장된 어블레이션 장치(1)를 나타내며, 마주하는 표면 상의 상부 어블레이션 패드(1A)는 화살표(26)로 도시된 바와 같이 좌우로 접혀지거나 확장된다. 또한, 여기에 팽창 라인(25)을 통해 공기 또는 다른 가스(예를 들면, 아르곤과 같은)로 충전되는 부분적으로 팽창된 인슐레이션 챔버(24)가 도시되어 있다. 일 실시형태에 따르면, 인슐레이션 챔버(24)는 소정의 충전 압력으로 충전된다. 배리어 또는 벽(23)은 상부 어블레이션 패드(1A)와 하부 인슐레이션 챔버(24)를 분리시키는 벽이다. 이 실시예에 있어서, 어블레이션 패드(1A)가 펼쳐지거나 확장되는 인슐레이션 챔버(24)의 팽창에 의해, 패드(1)가 어블레이션을 위한 목표의 편평한 조직 표면과 접촉하여 위치될 수 있다(미도시).

일 실시형태에 따르면, 어블레이션 패드(1)가 도 5a∼5c에 도시되어 있다. 도 5a는 상부(최상부) 챔버(1A)로서 도시된 어블레이션 챔버(1A) 및 그 하부에 비팽창된 인슐레이션 챔버(24)를 갖는 장치(1)의 최상부/우측 사시도를 나타낸다. 또한, 상부(어블레이션) 패드(1A)에 결합된 전용 유입구(17) 및 유출구(18) 유체 라인 및 인슐레이션 챔버(24)에 결합된 인슐레이션 챔버 팽창 라인(25)이 도시되어 있다.

도 5b는 도 5a에 도시된 패드(1)의 동일한 사시도를 도시하며, 도 5c는 패드(1)의 하부 또는 인슐레이션 챔버(24)측의 사시도이다. 인슐레이션 챔버(24)는 그것에 연결된 팽창 라인(25)을 통해 팽창되고, 이 특정 실시예에 있어서, 챔버(24)는 도 2b에 도시되고 잘 상술되어 있는 바와 같이 내부 챔버(100)와 인슐레이션 챔버(24)의 외부벽(104) 사이의 거리인 소정의 구조화된 높이를 갖는다. 즉, 인슐레이션 챔버(24)의 높이는 실질적으로 대칭이고 일정하며, 특히 패드(1)의 주변부를 따라 존재하며, 현저한 굴곡이나 커브없이 어블레이션 패드(1)에 대해 실질적으로 편평한 구조를 생성한다. 특정 실시형태에 따르면, 인슐레이션 챔버(24)의 제어되거나 구조화된 편평한 구성은 챔버(24) 내에 형성된 배플벽(28)에 의해 달성된다. 대안적으로, 배플벽이 없는 구현예에 있어서, 챔버(챔버(24)와 같은)의 제어되거나 구조화된 편평한 구성은 본 명세서의 다른 곳에서 설명된 바와 같이 채널벽에 의해 달성된다). 다른 실시형태에 있어서, 배플벽(28)과 채널벽은 함께 동작하여 제어되거나 구조화된 편평한 구성을 유지하도록 돕는다. 배플벽(28)은 도 5b 및 5c에서 볼 수 있으며, 인슐레이션 챔버(24)의 외벽(104) 상에 홈 또는 오목부를 형성한다. 도 5c에 있어서, 배플벽(28)은 챔버(24)의 외벽(104)에 오목부로서 나타내어지고, 여기서 챔버(24)의 외벽(104)은 챔버(24)의 내벽(100)에 용접, 결합 또는 다른 방식으로 부착되어 도시된 바와 같이 홈 또는 오목부로 나타내어지는 배플벽(28)을 형성한다. 벽(28)은 인슐레이션 챔버(24) 내의 공기의 보다 대칭적인 분포를 생성하고, 이에 의해 그 둘레를 포함하는 챔버(24)의 길이 및 폭에 걸쳐 챔버(24)의 보다 일관된 높이를 생성한다. 몇몇 실시형태에 있어서, 팽창될 때의 인슐레이션 챔버(24)의 높이는 어블레이션 챔버(1A)의 높이의 배수이다. 예를 들면, 일 구현예에 있어서, 팽창된 인슐레이션 챔버(24)의 높이는 적어도 1인치이다. 특정 실시형태에 따르면, 외벽(104)은 이중층 벽(104)일 수 있다.

본 명세서에 개시되거나 고려된 다양한 어블레이션 패드 실시형태에 있어서, 인슐레이션 챔버(상술한 챔버(24)와 같은)는 어블레이션을 목표로 하지 않는 부근의 다른 조직(목표 조직을 제외한 모든 것)을 보호해야 하는 것으로 이해된다. 이는 목표 조직을 인접한 비목표 조직으로부터 변위시키거나 그렇지 않으면 이동시키는 것뿐만 아니라 열 도전성이 열악한 이 챔버 내 또는 이 챔버를 통해 인슐레이션 구성을 생성시킴으로써 달성된다. 열악한 열 전도성은 챔버(챔버(24)와 같은) 내의 에어 또는 실온 아르곤과 같은 열악한 열전도체를 제공함으로써 특정 예시적인 실시예에서 달성될 수 있다. 특정 실시형태에 따르면, 이 인슐레이션 챔버의 또 다른 양태는 도 5a∼5c와 관련하여 상술한 바와 같이, 어블레이션 패드의 변위가 대체로 대칭적(예를 들면, 구 형상이 아닌)일 수 있다는 것이다. 이러한 제한을 극복하기 위해, 본 명세서의 다양한 실시형태(도 5a∼5c의 챔버(24)와 같은)는 보다 대칭적인 변위를 생성한다. 다른 실시형태는 변위가 평면 어블레이션 패드 아래에서 대칭적으로 발생하도록 보장하기 위해, 폰툰 스타일의 다중 팽창 쿠션 또는 벌룬으로 제조된 인슐레이션 챔버를 사용한다.

본 명세서에서 고려되는 시스템에서 사용하기 위한 패드(200)의 또 다른 예시적인 구현예가 도 7a∼7e에 도시되어 있으며, 패드(200)가 시스(202) 밖으로 확장될 수 있음을 나타낸다. 보다 구체적으로, 도 7a는 그 내부에 배치된 패드(200)(도면에는 보이지 않음)를 구비한 시스(202)를 도시한다. 이어서, 패드(200)는 패드(200)가 도 7c에 나타낸 바와 같이 확장된 구성으로 확장될 때까지 도 7b에 도시된 바와 같이 시스(202)의 원위 개구의 원위 방향으로 가압된다. 도 7d의 측면도에 가장 잘 도시된 바와 같이, 패드(200)는 도시된 바와 같은 어블레이션 표면(204) 및 인슐레이션 표면(206)을 갖는다.

본 출원의 다양한 개선 및 추가적인 특징이 부가될 수 있는 어블레이션 시스템의 또 다른 예는 2015년 9월 3일자로 제출되고 발명의 명칭이 "Action/Counteraction Superimposed Double Chamber Broad Area Tissue Ablation Device"인 미국 특허 출원 제14/772,654호에 제공되며, 그 전체가 본원에 참고자료로서 포함된다.

사용 동안에, 패드(200)(또는 패드(1) 또는 본 명세서에 고려된 바와 같은 기타 어블레이션 컴포넌트 실시형태)는, 패드(200)(또는 패드(1) 또는 본 명세서에 고려된 바와 같은 기타 어블레이션 컴포넌트 실시형태)가 심장의 외측(심외막) 표면으로 전달되고, 후방 좌심방의 심외막 표면, 우심방 자유벽, 또는 심실 중 하나의 일부와 같은 심외막 표면과 접촉하도록 접이식 구성으로부터 확장되는 최소 침습의 비혈관내 과정에서 사용될 수 있다. 대안적으로, 장치는 유사한 방식으로 임의의 목표 조직 또는 장기에 전달될 수 있다. 다른 대안에 있어서, 장치는 임의의 공지된 접근법 또는 과정을 통해 전달될 수 있다.

하나의 특정 구현예에 따르면, 예를 들면 어블레이션 과정은 도 8~22에 도시된 바와 같이 다음의 방식으로 패드(200)(또는 패드(1) 또는 임의의 다른 패드 실시형태)를 사용하여 행해질 수 있다. 먼저, 작은 어블레이션이 환자의 흉골 바로 아래에 형성되고, 심장을 둘러싼 공간은 도 8에 도시된 바와 같이 비디오 가디언스를 이용하여 액세스 튜브(220)로 진입한다. 액세스 튜브(220)의 원위 단부는 도 9에 나타낸 바와 같이 심장(222)의 좌심방 아래에 위치된다. 이어서, 패드(200)를 포함하는 시스(224)는 도 10에 나타낸 바와 같이 액세스 튜브(22)를 통해 삽입되고, 도 10에 나타낸 바와 같이 튜브(222)의 원위 단부 밖으로 연장된다. 시스(224)가 소망한 바와 같이 위치되면, 패드(220)는 시스(224)의 원위 단부로부터 원위 밖으로 가압되고(또는 패드(220)가 제자리에 고정되는 동안에 시스(224)가 수축됨), 이에 의해 패드(220)는 도 12에 나타낸 바와 같이 그 확장되지 않은 구성으로 심장(222)의 좌심방에 대하여 위치된다. 이어서, 패드(200)는 도 13에 나타낸 바와 같이 통상적으로 팽창에 의해 확장된 구성으로 확장된다. 팽창은 어블레이션 표면(204)이 심장(222)의 좌심방의 후방벽과 접촉하도록 가압하면서 동시에 식도(226)와 같은 인접 구성에 대한 손상을 방지하는 인슐레이션 쿠션을 생성한다.

심장(222)의 좌심방에 대해 위치된 패드(200)의 다른 관점이 도 14a에 도시된다. 이 시점에서, 이 실시형태의 어블레이션 표면(204) 상의 센서(미도시)는 어블레이션 프로세스를 안내하는 상세한 전압 맵을 생성하는데 사용될 수 있다. 맵이 생성되면, 초냉각 가스(냉각 기재)는 패드(200)의 어블레이션 챔버(미도시)의 채널(미도시)을 통해 순환되고, 독점적인 플로우-스루 설계에 의해 연속적으로 보충되고, 견고한 어블레이션력을 초래한다. 채널 및 어블레이션 챔버는 본원에 개시되거나 고려된 임의의 채널 또는 어블레이션 챔버 실시형태일 수 있는 것으로 이해된다. 특정 구현예에 따르면, 패드(200) 내의 통합된 온도 센서(미도시)는 또한 동결 시에 패드(200)가 심장(222)의 심방에 접착됨으로써 균일한 냉각을 확인할 수 있다. 따라서, 특정 실시형태에 따르면, 센서 분석은 조직 어블레이션을 용이하게 할 수 있고, 또한 특정 경우에는 적절한 조직 어블레이션을 보장할 수 있는 것으로 이해된다. 어블레이팅하는 좌심방의 외부 표면의 영역은 도 14b에 도시된다.

일 실시형태에 따르면, 카테터 어블레이션 장치(230)를 사용하는 별도의 카테터 어블레이션 단계는 도 15에 도시된 바와 같이 좌심방 내부로 카테터 어블레이션 장치(230)를 위치시킴으로써 동시에 또는 함께 행해질 수 있다.

이어서, 일 실시형태에 따라, 비교적 가온된 가스(가온 기재)는 어블레이션 챔버(도시되지 않음)를 통해 순환되어, 패드(200)가 신속하게 해동되게 함으로써 심장 (222)의 조직으로부터 분리되게 하고, 이어서 도 16a에 도시된 바와 같이 심장(222)의 외부 표면 상의 다른 목표 어블레이션 영역으로 안전하게 재위치될 수 있게 한다. 이어서, 상기 단계는 도 16b에 도시된 바와 같이 새로운 목표 어블레이션 영역을 어블레이팅하기 위해 반복될 수 있다.

본원에 개시되거나 고려된 임의의 다양한 어블레이션 시스템 또는 프로세스의 임의의 대안적인 실시형태에 따르면, 냉각 기재(예를 들면, 헬륨을 포함하는 냉각 가스와 같은)를 통한 어블레이션 후에 가온된 기재(예를 들면, 실온 가스를 포함하는 보다 가온된 가스와 같은)가 적용될 수 있는 것으로 이해된다. 즉, 어블레이션 사이클이 완료된 것으로 간주되면, 냉각 기재(헬륨과 같은)의 유동이 종료되어 헬륨 가스와 같은 가온 기재가 제공된다. 특정 구현예에 있어서, 해동 가스는, 예를 들면 Joule-Thomson 장치와 같은 가온기 또는 또는 가온 장치를 통과한다. 대안적으로, 가스를 가온시키기 위한 임의의 공지된 가온 장치가 사용될 수 있다. 해동 기재는 어블레이션 패드를 가온하기 위한 것이며, 이는 격한 어블레이션(급속 냉각 후 가열)의 이중 효과를 가지며, 또한 어블레이션 패드의 냉동 부착의 가역을 허용하고, 아르곤 유동이 종료된 후에 통상적으로 목표 심방 벽에 단단히 부착된 채로 잘 유지될 수 있다. 이는 다음 어블레이션을 위해 장치를 재배치하거나 과정이 종료될 때에 장치를 회수하는 것을 더 용이하고 신속하게 할 수 있다.

어블레이션 프로세스가 완료되면, 도 17에 도시된 바와 같은 패드(200)는 후퇴를 위해 준비될 수 있다. 먼저, 패드(200)는 도 18에 도시된 바와 같이 확장되지 않거나 후퇴된 구성으로 이동하게 된다. 이어서, 패드(200)는 도 20에 도시된 바와 같이 시스(202) 내로 후퇴된다. 이어서, 시스(202)(패드(200)를 포함함)는 도 21에 도시된 바와 같이 액세스 튜브(220)로부터 후퇴된다. 그리고 나서, 도 22에 도시된 바와 같이 환자로부터 엑세스 튜브(220)가 제거된다.

본 명세서에 개시되거나 고려된 패드(200) 또는 임의의 다른 패드 실시형태를 이용하여 장기의 외부 표면을 어블레이팅하는 다른 방법이 이용될 수 있는 것으로 이해된다.

본원에 개시되거나 고려된 특정 시스템 및 장치 실시형태는 냉동 어블레이션 적용에 있어서의 냉각 기재로서 헬륨을 포함한다. 이들 구현예에 있어서, 시스템은 헬륨을 냉각시키기 위해 Joule-Thomson 오리피스 이외의 매커니즘을 이용하며, 이는 본 명세서에서 보다 상세히 설명될 것이다. 예로서, 특정 실시형태에 있어서, 헬륨은 대략 1.5의 표준 기압("atm")의 유입구 압력 및 -180∼-190℃에 가까운 온도에서 어블레이션 패드의 어블레이션 챔버로 진입한다. 어블레이션 기재(본 명세서에서 "냉각제 기재" 또는 "냉각 기재"라고도 지칭됨)이 헬륨인 본원에 개시되거나 고려된 다양한 시스템 및 장치 실시형태에 있어서, 시스템 또는 장치는 헬륨을 약 -200℃∼약 -150℃의 범위 내의 온도로 냉각시킨다. 대안적으로, 헬륨은 약 -175℃∼약 -195℃의 범위 내의 온도로 냉각된다. 상기 언급된 다른 대안에 있어서, 온도는 약 -180℃∼-190℃의 범위 내이다. 특정 실시형태에 있어서, 냉각 기재-헬륨과 같은-은 약 40psi 이하의 유입구 압력에서 어블레이션 챔버로 진입할 수 있다. 대안적으로, 냉각 기재는 약 15psi 이하의 유입구 압력으로 진입할 수 있다.

다른 어블레이션 시스템(300)이 도 23에 있어서의 다른 실시예에 따라 도시된다. 이러한 예시적인 시스템(300)은 어블레이션 패드(302), 가스의 2개의 가압된 실린더(304, 306), 냉각(또는 "칠링") 장치(308) 및 제어기(310)를 갖는다. 또한, 시스템(300)은 시스템(300)의 다양한 컴포넌트 사이에서 연장되는 유체 라인(또는 "기재 라인" 또는 "가스 라인")(312)을 갖고, 이는 이하에 더욱 상세하게 논의될 것이며, 유체는 통상적으로 화살표(314)로 표시된 방향의 라인(312) 내로 이동한다. 특정 유체 라인(312)은 이하에 더 상세히 논의될 것이다.

일 구현예에 있어서, 표준 체크 밸브(316, 318)는 실린더(304, 306)에 결합되고, 안전 및 격납 목적으로 사용된다. 개방 시, 밸브(316, 318)는 기재가 압력 조절기(320)를 통해 유동하게 한다. 가스(304)의 가압된 실린더 중 하나는 어블레이션 패드(200)에 있어서의 인슐레이션 챔버 (도시되지 않음)에 인슐레이션 기재(예를 들면, 공기 또는 아르곤과 같은)를 제공한다. 또한, 다른 실린더(306)는 가스 형태의 냉각 기재를 제공한다. 하나의 특정 실시형태에 있어서, 가스는 헬륨이다. 대안적으로, 가스는 수소, 아르곤, 질소 또는 냉각 기재로서 사용될 수 있는 임의의 다른 공지된 가스일 수 있다. 또한, 가스 실린더(304, 306) 중 하나 또는 양쪽은 냉각 가스의 적용 후에 패드(302)에 공급되는 상이한 가스 형태의 가온 기재를 더 제공할 수 있다. 예를 들면, 가온 기재는 헬륨일 수 있고, 또한 가압된 실린더(306)로부터 유래될 수 있거나 대안적으로 임의의 다른 공지된 가온 기재일 수도 있다. 대안적으로, 시스템(300)은 단지 하나의 실린더를 가질 수 있다. 다른 대안에 있어서, 시스템(300)은 3개 이상의 실린더를 가질 수 있다.

도 23에 도시된 특정 구현예에 있어서, 시스템(300)은 아르곤(또는 임의의 다른 공지된 인슐레이션 기재)을 함유하는 제 1 실린더(304) 및 헬륨(또는 임의의 다른 공지된 냉각 기재)을 함유하는 제 2 실린더(306)를 갖는다. 이 실시형태에 있어서, 밸브(316)는 아르곤이 실린더(304)로부터 압력 조절기(320)를 통해 인슐레이션 기재 전달 라인(312F)을 따라 어블레이션 패드(302)의 인슐레이션 챔버(도시되지 않음)로 유동하게 한다. 특정 실시형태에 있어서, 실린더(304) 내의 아르곤은 실온이다. 밸브(318)는 헬륨이 실린더 (306)로부터 압력 조절기(322)를 통해 냉각 기재 전달 라인(312a)을 따라 유동하게 한다. 하나의 특정 실시형태에 있어서, 헬륨은 유량계(324), 바이패스 밸브(326) 및 냉각 챔버 흡기 라인(312B)을 통해 냉각 챔버(308)로 유동한다.

하나의 특정 실시형태에 있어서, 냉각 챔버(308)는 헬륨이 코일형 튜브(328)를 통해 유동하도록 챔버(308) 내의 냉각제 내에 배치된 코일형 튜브(328)를 갖는다. 이러한 특정 구현예에 있어서, 냉각제는 인슐레이션 용기(또는 "듀어")(330)로부터 밸브(332)를 통해 냉각제 전달 라인(334)을 따라 챔버(308)로 유동하는 액체 질소이다. 이와 같이, 코일형 튜브(328)를 통해 유동하는 헬륨은 액체 질소를 통해 유동하고, 그 결과 냉각된다. 즉, 액체 질소의 매우 차가운 온도는 헬륨의 온도를 강하시켜 헬륨의 실질적인 냉각을 초래한다. 하나의 특정 실시형태에 있어서, 액체 질소는 약 -196℃∼약 -210℃의 범위 내의 온도에서 인슐레이션 저장 용기(330)에 유지되고, 냉각 챔버(308) 내의 액체 질소의 온도 강하(실온 부근에서 코일(328)을 통과하는 헬륨으로부터 흡수된 열로 인해)를 얻기 위해 일정한 유속에서 그 온도의 냉각 챔버(308)로 전달된다. 따라서, 헬륨은 약 실온에서 코일형 튜브(328)로 진입하고, 액체 질소의 온도와 실질적으로 동일한 온도에서 냉각 챔버(308)를 진출한다. 대안적으로, 냉각 챔버(308)는 절열 용기(330)에 결합될 필요는 없고, 대신에 단순히 적절한 온도에서 충분한 양의 액체 질소를 함유하여 하나의 어블레이션 과정에 사용되는 냉각 기재의 양이 적절한 온도로 냉각될 수 있음을 보장한다.

대안적으로, 냉각 챔버(308)는 임의의 공지된 냉각 장치일 수 있다.

이어서, 냉각된 헬륨은 냉각 챔버 출력 라인(312D), 바이패스 밸브(336), 어블레이션 패드 흡입 라인(312E)을 통해 어블레이션 패드(302)의 어블레이션 챔버(도시되지 않음)로 통과한다. 본 명세서의 다른 곳에서 논의된 바와 같이 헬륨이 소정 속도의 연속 유동으로 어블레이션 챔버 내의 채널을 통과한 후에, 헬륨은 어블레이션 패드 출력 라인(312G)을 통해 어블레이션 챔버로부터 유출된다. 어블레이션 패드(302)는 본원에 개시되거나 고려된 어블레이션 패드 실시형태의 임의의 구조, 피쳐 또는 특성을 가질 수 있는 것으로 이해된다.

시스템(300)은 가온 헬륨 바이패스 라인(312C)을 더 갖는다. 즉, 상술한 바와 같이 제공된 냉각된 헬륨을 사용하여 어블레이팅하는 과정이 완료되면, 가온 헬륨은 시스템-실린더(306)로부터 진출할 수도 있음-을 통과하고, 가온 헬륨이 냉각 챔버(308)를 통과하지 않도록 바이패스 밸브(326)에서 가온 헬륨 바이패스 라인(312C)으로 향한다. 가온 헬륨은 바이패스 밸브(336)를 통해 어블레이션 패드 흡기 라인(312E) 내로 통과되고, 이어서 패드(302) 내로 통과된다. 대안적으로, 특정 구현예에 있어서, 시스템(300)은 헬륨이 더한 가온을 위해 리스트릭터(도시되지 않음)를 통과하도록 가온 헬륨 바이패스 라인(312C)을 따라 배치된 Joule Thomson 리스트릭터(미도시)를 더 가질 수 있다. 일 실시형태에 따르면, 가온 헬륨은 패드(302)를 통과하여 어블레이션 패드(302)의 어블레이션 챔버를 해동하는데 도움을 주며, 따라서 어블레이션 패드(302)가 가온 헬륨을 통해 냉동 부착을 역전시킴으로써 목표 조직으로부터 제거될 수 있게 한다.

어블레이션 패드(302)는 시스템(300)에 결합될 수 있는 임의의 공지된 어블레이션 패드 또는 장치일 수 있는 것으로 이해된다. 본 명세서의 다른 곳에서 더욱 상세하게 논의된 특정 구현예에 있어서, 패드(302)는 소정 실시형태에 따라 연속적으로 유동하는 것을 포함하는 가스를 유동시킬 수 있는 어블레이션 챔버(도시되지 않음)에 있어서 다수의 채널을 가질 수 있다.

이 시스템(300)에 있어서의 냉각 기재는 헬륨 이외의 다른 공지된 기재일 수 있는 것으로 더 이해된다. 예를 들면, 일 실시형태에 있어서, 기재는 수소이다.

일 구현예에 따라, 제어기(310)는 시스템(300)의 다양한 컴포넌트에 통신 가능하게 그리고 동작 가능하게 결합되도록 구성된다. 즉, 제어기(310)는, 예를 들면 냉각 챔버(308), 패드(302) 및 다양한 밸브(316, 318, 326, 336) 등과 같은 다양한 컴포넌트를 모니터링하도록 구성된다. 또한, 제어기(310)는 이들 컴포넌트를 제어하도록 구성될 수도 있다. 일 실시형태에 있어서, 제어기(310)는 유저가 시스템(300)의 다양한 컴포넌트를 모니터링하고 제어하기 위해 사용될 수 있는 그래픽 유저 인터페이스(GUI)를 내장하고 있으며, 일부 예에 있어서 전압 맵 및/ 치료를 안내하는데 사용될 수 있는 센서 데이터(도시되지 않음)를 포함한다.

어블레이션 시스템(350)의 다른 실시형태가 도 24∼26에 도시된다. 도 23과 관련하여 상술한 시스템(300)과 마찬가지로, 이 시스템(350)의 특정 버전은 냉각 기재로서 헬륨을 사용한다. 특정 구현예에 있어서, 헬륨은 아르곤, 아산화질소 또는 질소와 같은 다른 공지된 냉동 어블레이션 가스와 비교하여 그 향상된 열전도성 때문에 사용된다. 시스템(350)은 어블레이션 패드(352), 가스의 가압 실린더(354), 냉각(또는 "칠링") 장치(356) 및 제어기(358)를 갖는다. 또한, 도 24∼26에 도시되어 있지 않지만, 시스템(350)은 본 명세서의 다른 곳에서 논의된 다른 시스템 실시형태와 관련하여 추가로 상세히 기술된 바와 같이 공지된 체크 밸브, 센서 및 다른 적절한 표준 컴포넌트를 가질 수 있는 것으로 이해된다.

가스의 가압 실린더(354)는 냉각 기재를 가스의 형태로 제공한다. 상술한 바와 같이, 하나의 특정 실시형태에 있어서, 가스는 헬륨이다. 대안적으로, 가스는 아르곤, 질소 또는 냉각 기재로서 사용될 수 있는 임의의 다른 공지된 가스일 수 있다. 또한, 가스 실린더(354)는 냉각 가스의 적용 후에 패드(352)에 공급되는 상이한 가스 형태의 가온 기재를 제공할 수 있다. 예를 들면, 가온 기재는 헬륨 또는 임의의 다른 공지된 가온 기재일 수 있다. 대안적으로, 시스템(350)은 2개 이상의 실린더를 가질 수 있다.

도 24에 도시된 특정 구현예에 있어서, 실린더(354)는 헬륨(또는 임의의 다른 공지된 냉각 기재)을 함유한다. 이러한 실시형태에 있어서, 헬륨은 실린더(354)로부터 냉각 기재 전달 라인(360)을 통해 냉각 챔버(356)로 유동한다. 이러한 실시형태에 있어서, 냉각 챔버(356)는 헬륨이 코일형 튜브(362)를 통해 유동하도록 챔버(356) 내의 냉각제 내에 배치된 코일형 튜브(362)를 갖는다. 즉, 전달 라인(360)은 코일형 튜브(362)(또는 코일형 튜브(362)가 전달 라인(360)의 연장부 또는 일체형 부품임)와 유체 결합되어 헬륨이 전달 라인(360)을 따라 냉각 챔버(356) 내의 코일형 튜브(362)로 유동한다. 코일형 튜브(362)라고 지칭되는 튜브(362)는 전체 길이를 따라 챔버(365) 내로 코일링되지 않는 것이 이해된다. 대신에, 튜브(362) 길이의 적어도 일부분은 도시된 바와 같이 챔버(365) 내에 코일링되어 있고, 길이 방향의 코일링되지 않은 부분은 전달 라인(360)으로부터 냉각 챔버 출력 라인(368)을 향해 연장된다. 이러한 특정 구현예에 있어서, 냉각제는 인슐레이션 용기(364)로부터 냉각제 전달 라인(366)을 통해 챔버(356) 내로 유동하는 액체 질소이다. 이와 같이, 코일형 튜브(362)를 통해 유동하는 헬륨은 액체 질소를 통해 유동하여 결과적으로 냉각된다. 즉, 액체 질소의 온도는 헬륨의 온도를 강하시켜 헬륨의 실질적인 냉각을 초래한다. 하나의 특정 실시형태에 있어서, 액체 질소는 약 -196℃∼약 -210℃의 온도 범위에서 인슐레이션 저장 컨테이너(364)에 유지되고, 냉각 챔버(356) 내의 액체 질소의 임의의 온도 강하를 얻기 위해 그 온도에서 일정한 유속으로 냉각 챔버(356)로 전달된다. 따라서, 헬륨은 약 실온에서 코일형 튜브(362)로 진입하고, 액체 질소의 온도와 실질적으로 동일한 일부 실시형태에 따라 극한의 냉각 온도에서 냉각 챔버(356)를 진출한다.

대안적으로, 냉각 챔버(356)는 임의의 공지된 냉각 장치일 수 있다.

냉각 챔버(356)로부터 진출할 때에, 냉각된 헬륨은 냉각 챔버 출력 라인(368)을 따라 어블레이션 패드(352)의 어블레이션 챔버(도시 생략) 내로 통과된다. 헬륨이 본 명세서의 다른 곳에서 논의된 바와 같이 어블레이션 챔버 내의 채널(370)을 통과한 후에, 헬륨은 어블레이션 패드 출력 라인(372)을 통해 어블레이션 챔버로부터 유출된다.

어블레이션 패드(352)는 시스템(350)에 결합될 수 있는 임의의 공지된 어블레이션 패드 또는 장치일 수 있는 것으로 이해된다. 본 명세서의 다른 곳에서 더욱 상세하게 논의된 특정 구현예에 있어서, 패드(352)는 어블레이션 챔버(도시 생략) 내에 다수의 채널을 가질 수 있고, 이를 통해 냉각 가스가 어블레이션을 위한 단방향 경로로 연속적으로 유동할 수 있다.

일 구현예에 따라, 제어기(358)는 시스템(350)의 다양한 컴포넌트에 통신 가능하게 그리고 동작 가능하게 결합되도록 구성된다. 즉, 제어기(358)는, 예를 들면 냉각 챔버(356), 패드(352) 등과 같은 다양한 컴포넌트를 모니터링하도록 구성된다. 또한, 제어기(358)는 이들 컴포넌트를 제어하도록 구성될 수 있다. 일 실시형태에 있어서, 제어기(358)는 시스템(350)의 다양한 컴포넌트를 모니터링하고 제어하기 위해 유저에 의해 사용될 수 있는 내장된 그래픽 유저 인터페이스("GUI")를 갖고, 일부 실시예에 있어서 치료를 안내하는데 사용될 수 있는 전압 맵의 생성 및 디스플레이를 포함한다.

도 25는 환자의 심장(400)의 좌심방 심실(402)의 외벽(404)에 대향하여 위치되는 도 24의 어블레이션 패드(352)를 도시한다. 좌심방(402)은 환자의 신체의 나머지를 횡단하고, 폐정맥(406)을 통해 좌심방(402)으로 진입하는 혈액을 수용한다. 또한, 혈액은 좌심방(402)에 진입할 때에 체온인 것으로 이해된다: 약 37℃. 심장(400)이 박동함에 따라, 이러한 혈액의 유동은 좌심방(402), 승모판 오리피스(408)를 통해 좌심실(도시되지 않음)로 연속 유동한다. 이러한 혈액 유동의 방향은 도시된 바와 같이 화살표(A)로 표시된다. 환자의 신체로부터의 온혈의 지속적인 유동은 벽(404)을 따뜻하게 유지하도록 작용한다.

도 25에 도시된 바와 같이, 패드(352)는 패드(352) 내에 규정된 단방향 채널 또는 경로(370)를 가져, 초냉각 헬륨 가스가 냉각 챔버 출력 라인(368)을 통해 패드(352) 내의 채널(370) 내로 소정의 유속으로 연속적으로 전달되어 패드(352)와 벽(404) 사이의 직접적인 접촉을 통해 외부 근육벽(404)을 어블레이팅할 수 있다. 일 실시형태에 있어서, 가스는 채널(370)을 거쳐 어블레이션 패드 출력 라인(372)을 통해 패드(352) 밖으로 연속적으로 유동한다. 가스가 어블레이션 패드(352)를 통해 유동함에 따라, 심방 근육 벽(404)으로부터 열을 인출하고, 이에 의해 가스가 패드 (352)에 진입했을 때보다 높은 온도에서 출력 라인(372)을 통해 어블레이션 패드(352)를 진출하도록 가스를 가온한다.

일 구현예에 있어서, 패드(352)는 도시된 바와 같이 인슐레이션 챔버(410)를 더 갖는다. 패드(352)는 본 명세서의 다른 곳에서 설명된 임의의 실시형태에 따른 임의의 패드일 수 있는 것으로 이해된다.

일 실시형태에 따르면, 어블레이션 패드(352) 및 그 내부의 냉각제에 의해 야기되는(및 심장 근육 벽(400)의 어블레이션으로 인한) 열 전달은 도 26의 측부 단면도를 통해 보다 상세하게 도시된다. 보다 구체적으로, 도 26은 환자의 심장(400)의 근육 벽(404)과 접촉하는 어블레이션 패드(352)의 채널(370)의 측부 단면도를 도시한다. 유동 방향 화살표(A)에 의해 표시된 바와 같이, 가온된 유동 혈액이 좌심방(402)을 통해 연속적으로 유동하고, 이에 의해 근육 벽(404)을 포함하는 좌심방(402)을 가온하고, 약 37℃의 평형 온도를 유지하도록 작용한다. 동시에, 어블레이션 패드(352)에 있어서의 단방향 채널(370)은 화살표(C)로 도시된 방향으로 채널(370)을 통해 소정의 속도로 초냉각 냉각제 가스의 연속적인 흐름을 가능하게 하여 근육 벽(404)을 냉각시킨다. 일 실시형태에 있어서, 냉각제 가스는 헬륨이다. 즉, 패드(352)가 벽(404)과 직접 접촉하는 동안에 냉각제 가스가 채널(370)을 통과함에 따라, 화살표(B)로 나타내어진 바와 같이 벽(404)으로부터 냉각제 가스로 열이 전달되어 냉각제 가스가 채널(370)을 따라 통과하면서 가온된다. 도시된 바와 같은 하나의 예시적인 실시형태에 따라, 헬륨은 약 -190℃에서 어블레이션 패드(352)로 전달되고, 가스가 채널(370)을 따라 유동함에 따라 도면에 도시된 변화하는 온도로 나타낸 바와 같이 열 전달(화살표(B)로 나타냄)을 통해 서서히 가온되어 가스가 채널(370)을 진출할 때에 가스가 약 -90℃이다. 이를 통과하는 냉각제 기체의 이러한 연속 유동은 심장 벽(404)을 냉각시키기 위해 좌심방 심실(402) 내의 가온된 유동 혈액의 연속적인 가열 작용을 극복해야 한다. 일 실시형태에 있어서, 열전도성 냉각 가스로의 열전달(화살표(B)로 나타낸 바와 같은)은 근육 벽(404)으로부터 열을 인출하고, 이에 의해 가온된 혈액의 가열 작용을 극복하고, 근육 벽(404)을 냉각시킨다. 일 실시형태에 있어서, 본 명세서에 기재된 열전달을 통한 어블레이션 패드(352)를 통한 어블레이션은 근육 벽(404)을 약 +37℃로부터 약 -25℃ 이하로 냉각시킨다. 대안적으로, 벽(404)은 약 -20℃∼약 -45℃의 범위의 임의의 온도로 냉각될 수 있다.

따라서, 본 명세서의 다양한 실시형태는 (1) 심실을 통해 유동하는 가온된 혈액의 가열 작용, (2) 심장 외벽의 다양한 부분을 덮는 지방 조직의 인슐레이션 효과, 및 (3) 심장 근육 조직 자체 내의 혈관을 통해 유동하는 혈액의 가온 효과를 모두 극복할 수 있는 어블레이션 패드를 갖는 어블레이션 시스템에 관한 것이다. 또한, 본 명세서에 개시되거나 고려된 실시형태 중 임의의 것은 좌심방의 후방벽, 우심방의 자유벽, 또는 심실의 세그먼트를 포함하는 임의의 장기의 임의의 외벽을 어블레이션데 사용될 수 있는 것이 이해된다. 특정 구현예에 있어서, 어블레이션 패드는 조직 또는 장기(예를 들면, 심실과 같은)의 외부 표면의 전체 세그먼트를 하나의 적용에 의해 어블레이팅하기에 충분히 크다.

특정 실시형태에 있어서, 여기에 개시되거나 고려된 임의의 어블레이션 패드 실시형태는 채널/채널의 전체 길이가 패드의 길이, 폭 또는 원주를 초과하도록 다른 곳에서 설명된 바와 같이 그 내부에 규정된 하나 이상의 채널을 가질 수 있다. 또한, 하나 이상의 채널은 개별 채널(들)의 폭보다 실질적으로 큰 표면적을 갖는 패드 내에 배치될 수 있다. 특정 구현예에 따르면, 채널 벽은 어블레이션 챔버의 마주하는 벽에 부착되고, 그에 의해 그 높이를 제한하여, 일반적으로 편평하거나 약간 오목한 외부 어블레이션 챔버 표면을 초래할 수 있는 것이 이해된다.

상술한 바와 같이, 도 27에 있어서 공지된 어블레이션 장치(352)와 같은 대부분의 공지된 어블레이션 장치는 냉각 가스로 가압될 때에 어블레이션 챔버의 높이(h)가 실질적으로 증가하는 구 형상 또는 쌍오목형이 되는 팽창 가능한 벌룬을 갖는다. 이러한 구성은 어블레이션 챔버 내에서 순환하는 임의의 냉각 가스의 열흡수력을 감소시키며, 어블레이션 '동력'은 냉각 가스의 낭비 또는 풀링으로 인해 챔버 높이(h)에 반비례할 수 있다.

대조적으로, 본원에 개시되거나 고려된 어블레이션 챔버 구현예는 소망의 속도로 챔버를 통한 가스 유동을 여전히 허용하면서 챔버 높이(h)를 최소화함으로써 효율을 최대화한다. 예를 들면, 도 28a~28c는 일 실시형태에 따른 어블레이션 장치(352)의 단면 사시도를 도시한다. 도 28a는 어블레이션 챔버의 상부 및 하부층을 채널(370) 밀봉 라인을 따라 서로 실질적으로 밀봉하여 실질적으로 높이(h)를 최소화하고, 이에 의해 이 초과 높이를 제거하는 어블레이션 패드(370) 내의 일련의 채널(370)을 구비한 전체 장치(352)를 도시한다. 장치(352)의 구성이 패드(370)의 높이(h)를 최소화하는 방법을 더 설명하기 위해, 도 28b는 일 실시형태에 따른 부분적으로 구성된 장치(352)를 도시한다. 이 도 28b는 챔버 높이(h)가 챔버(352)의 상부층과 하부층 사이의 용접 라인(405)에 의해 형성되는 채널(370)의 생성에 의해 실질적으로 감소되는 방법을 도시한다. 도 28c는 장치(352)의 또 다른 도시를 제공하고, 보다 상세하게는 냉각 헬륨 유입구 라인(368)으로부터 어블레이션 패드 유출구 라인(372)으로의 단방향 유동 경로(화살표로 나타낸 바와 같이)를 갖는 최소화된 높이의 일련의 파형 채널(370)을 도시한다. 물론, 단방향 유동 경로를 갖는 다른 패드 및 어블레이션 챔버 실시형태도 본 명세서에서 고려된다.

다른 어블레이션 시스템(420) 구현예는 도 29에 도시된다. 이전의 시스템 실시형태와 마찬가지로, 이 시스템(420)은 어블레이션 패드(422), 가스의 가압 실린더(424), 냉각(또는 "칠링") 장치(426) 및 제어기(428)를 갖는다. 이들 컴포넌트는 각각 본원에 개시되거나 고려된 다른 시스템 실시형태에서 임의의 등가의 컴포넌트의 특징, 컴포넌트 및/또는 기능을 가질 수 있는 것으로 이해된다. 또한, 시스템(420)은 여기에 개시되거나 고려된 임의의 다른 시스템 실시형태와 동일한 방식으로 동작할 수 있다. 또한, 이들은 도 29에 도시되지 않지만, 시스템(420)은 본 명세서의 다른 곳에서 논의된 다른 시스템 실시형태와 관련하여 추가로 상세히 기술된 바와 같이 공지된 체크 밸브, 센서 및 다른 적절한 표준 컴포넌트를 더 가질 수 있는 것이 이해된다. 특정 실시형태에 있어서, 이 시스템(420)에 있어서의 냉각 기재는 헬륨이다. 대안적으로, 그것은 수소와 같은 다른 공지된 기재이다.

도시된 실시형태에 따른 시스템(420)은 냉각 기재의 재순환에 전력을 공급하는 콤프레서("리서큘레이터"라고도 지칭됨)(430) 및 기재가 냉각 장치(426)를 통해 이송되기 전에 냉각 기재를 예냉시키는 예냉기("환열기" 또는 "예냉 장치")(432)를 갖는 폐쇄형 루프 시스템(420)이다. 사용 동안에, 신선한 냉각 기재는 가스 실린더(424)를 진출하고, 콤프레서(430)에 의해 예냉 장치(432)를 통해 냉각 장치(426) 내로 가압된다. 일 실시형태에 있어서, 예냉 장치(432)는 냉각 기재를 실온으로부터 약 -60℃∼약 -100℃의 범위의 예냉 온도까지 냉각한다. 대안적으로, 냉각 기재는 약 -90℃의 예냉 온도를 달성한다. 이어서, -예냉 온도에서- 예냉된 기재는 냉각 장치(426)를 통과하고, 어블레이션 패드(422)로 이송되기 전에 더 냉각된다. 어블레이션 패드(422)의 어블레이션 챔버(미도시)를 통해 압박된 후, 냉각 기재는 출력 라인(434)을 통해 패드(422)를 진출하여 예냉 장치(432)를 통해 가압된다. 즉, -냉각 챔버(426)에 진입하기 전에 냉각 기재과 비교하여 여전히 매우 냉각된- 패드(422)로부터의 "소비된" 가온된 냉각 기재는 상술한 바와 같이 냉각 장치(426)에 진입하기 전에 예냉기(432)를 통과하는 냉각 기재를 예냉하도록 예냉 장치(432)에서 예냉 냉각제로서 사용된다. 일 실시형태에 있어서, 소비된 냉각 기재는 약 -60℃∼약 -100℃의 범위의 온도를 가지며, 냉각 장치(426)에 진입하기 전에 예냉된 기재의 얻어진 최종 온도를 설명한다. 이어서, 소비된 냉각 기재는 예냉기(432)로부터 콤프레서/재순환기(430)로 이송되며, 이는 냉각 기재가 프로세스의 개시로 다시 순환하도록 촉구한다. 즉, 압축기(430)는 냉각 장치(426)에 진입하기 전에 예냉된 예냉기(432)를 통해 냉각 기재를 가압하고, 이어서 패드(422)의 어블레이션 챔버(도시되지 않음)를 통해 다시 가압된다. 상술한 바와 같이, 이 시스템(420)의 폐쇄형 루프 구성은 단순히 냉각 기재를 배기시키고 추가의 냉각 기재의 100%가 아직 시스템(422)을 통과하지 않은 새로운 기재일 것을 요구하기보다는 재사용을 통해 냉각 기재를 보존한다.

다양한 실시형태에 따른 예냉기(432)는 냉각 기재가 냉각기(426)를 향해 전진하고, 소비된 냉각 기재가 어블레이션 패드(422)로부터 진출함으로써 냉각 기재로부터 "소비된" 또는 가온된 냉각 기재로 열이 전달되도록 하는 열교환 장치이다. 보다 상세하게는, 예냉기(432)는 제 1 도관("신선한 기재 도관" 또는 "냉각 기재 도관"이라고도 지칭됨)(미도시) 및 제 2 도관("소비된 기재 도관" 또는 "가온된 냉각 기재 도관"(미도시)을 갖고, 이는 예냉기(432) 내에서 서로 근접하게 통과한다. 패드(422)로부터의 소비된 기재가 냉각기(426)를 향해 전진되는 "신선한" 기재보다 여전히 더 차갑기 때문에, "가온된 기재"라는 언어는 오해의 소지가 있는 것으로 이해된다. 그럼에도 불구하고, 냉각 기재가 냉각 기재 도관을 통과하고, 소비된 기재가 소비된 기재 도관을 통과함에 따라, 냉각 기재는 상술한 바와 같이 약 -60℃∼약 -100℃의 범위의 온도로 냉각된다. 본 명세서에서는 유사한 환경에서 하나의 유체로부터 다른 유체로 열을 전달할 수 있는 임의의 공지된 열교환 장치가 사용될 수 있는 것으로 이해된다.

일 실시형태에 있어서, 압축기(430)는 California Compressor로부터 시판되는 모델 CAT-4620 AC 콤프레서이다. 대안적으로, 유사한 어블레이션 또는 의료 장치 시스템에 사용하기 위한 임의의 공지된 콤프레서가 사용될 수 있다. 다른 대안에 있어서, 콤프레서(430)는 시스템을 통해 유체를 구동시키는 이러한 시스템에 사용될 수 있는 임의의 유형의 펌프 또는 유체 구동기일 수 있다.

시스템(420)은 냉각 기재가 시스템으로부터 의도적으로 배출되는 것이 아닌 재사용될 수 있는 폐쇄형 루프 시스템인 것으로 이해된다. 따라서, 시스템(420)의 초기 동작은 탱크(424)로부터 시작하고, 이어서 냉각기(426)를 거쳐 패드(422)로 통과하는 "신선한" 냉각 기재를 포함한다. 예냉기(432)를 통과하는 소비된 냉각 기재가 없기 때문에, 이 시점에서는 예냉 단계가 존재하지 않는다. 따라서, 탱크(424)로부터의 신선한 냉각 기재는 예냉 효과가 일어나지 않는 예냉기(432)를 통과하거나, 새로운 기재가 예냉기(432)를 우회할 수 있다. 냉각 기재가 패드(422)를 통해 전진하고, 본 명세서의 다른 곳에서 상술한 바와 같이 가온되기 시작할 때에, 기재가 패드(422)를 진출하여 예냉기(432)로 전진할 때에 "소비된" 냉각 기재가 된다. 소비된 기재가 소비된 기재 도관을 통과함에 따라, 냉각 기재 도관을 통과하는 새로운 기재를 냉각하기 시작한다. 소비된 냉각 기재는 콤프레서(430)로 전진하여, 냉각 기재를 예냉기(432)를 향해 다시 구동시킨다. 이 시점에서, 냉각 기재는 폐쇄형 루프의 단부에 도달하고, 예냉되고 이어서 본원의 다른 곳에서 설명된 바와 같이 냉각기(426)로 전진될 수 있는 냉각기(432)를 통해 전진될 수 있는 냉각 기재를 구성하도록 다시 처음에 위치된다. 냉각 기재는 예냉기(432)(예냉되는 냉각 기재으로서), 냉각기(426), 어블레이션 패드(422)를 계속 통과하고, 예냉기(432)(제 1 도관을 통과하는 냉각 기재를 예냉하는데 사용되는 소비된 냉각 기재으로서)를 다시 통과하고, 이어서 콤프레서(430)를 통과하고, 이에 의해 루프의 시작점으로 돌아간다. 특정 실시형태에 있어서, 폐쇄 루프가 루프 내에 냉각 기재의 충분한 양을 가지면, 탱크(424)로부터의 새로운 냉각 기재의 유동은 정지되고, 추가의 새로운 기재가 루프 내의 소량의 냉각 기재가 누출 등할 때에만 제공된다.

도 30 및 31에 도시된 다양한 실시형태에 따라, 본 명세서에 개시되거나 고려된 임의의 시스템 실시형태(시스템(100), 시스템(300), 시스템(350) 또는 시스템(420)을 포함함)는 하나 이상의 시스템 기재 라인(또는 튜브들)(446A, 446B) 주위에 배치된 외부 튜브("매립 튜브", "인슐레이션 튜브", "베큠 튜브", "인슐레이션 재킷" 또는 "베큠 재킷"이라고도 지칭됨)(440)를 가질 수 있다. 튜브는 도 30에 가장 잘 도시된 바와 같이, 보디(442)의 각 단부에 유체적으로 밀봉되는 방식으로 결합된 튜브 보디(442) 및 단부 캡(444)을 가져 보디(442)의 내부가 튜브(440) 외부의 대기와 관련하여 유체적으로 밀봉된다. 이와 같이, 보디(442) 및 단부 캡(444)은 유체 밀봉된 튜브(440)의 내부 내에 베큠이 생성되도록 결합된다. 이 구현예에 있어서, 외부 튜브(440)는 본 명세서의 임의의 실시형태에 따른 어블레이션 시스템의 2개의 기재 라인(446A, 446B) 주위에 배치된다. 예를 들면, 라인(446A, 446B)은 기재 유입구 라인(446A) 및 기재 유출구 라인(446B)일 수 있다. 대안적으로, 라인(446A, 446B)은 이러한 어블레이션 시스템에 제공된 임의의 라인일 수 있다. 다른 대안에 있어서, 튜브(440)는 어블레이션 시스템에 있어서 1개 라인, 3개 라인 또는 임의의 수의 라인 주위에 배치될 수 있다. 또한, 일 실시형태에 있어서, 외부 튜브(440)는 하나의 시스템 컴포넌트(예를 들면, 소스 가스 캐니스터와 같은)로부터 다른 것(예를 들면, 어블레이션 패드와 같은)으로 전체 길이를 따라 기재 라인(들)(446A, 446B) 주위에 배치될 수 있다. 대안적으로, 튜브(440)는 이러한 라인(들)(446A, 446B)의 임의의 길이를 따라 배치될 수 있다.

도시된 단부 캡(444)은 라인(446A, 446B)을 수용하고, 그 내부의 베큠을 유지하면서 라인(446A, 446B)이 통과하게 하도록 구성됨으로써 규정된 유체적으로 밀봉 가능한 개구를 갖는다. 또한, 단부캡(444) 중 하나 또는 모두 대신에, 튜브(440)의 보디(442)의 한쪽 또는 양쪽 단부가 대신에 유체 밀봉이 튜브(440)의 내부에 유지되도록 라인(들)(446A, 446B)이 연장되는 시스템(본 명세서의 임의의 시스템 실시형태에 따라) 내의 하나 이상의 컴포넌트와 연결되거나 통합될 수 있다.

도 30을 계속하면, 베큠은 외부 튜브(440) 내에 규정된 공간 또는 내부에 적용된다. 즉, 튜브(440) 내부의 공기압은 튜브(440) 외부의 대기와 비교하여 감소된다. 일 실시형태에 있어서, 펌프(도 30에 미도시)는 튜브(440)에 결합되고, 베큠을 생성하도록 구성된다. 베큠을 생성하는데 사용하기 위한 임의의 공지된 펌프(406)가 사용될 수 있다. 베큠이 생성될 때, 외부 튜브(440) 및 그 내부에 적용된 베큠은 라인(446A, 446B)을 인슐레이팅한다. 즉, 외측 튜브(440) 및 베큠은 본 명세서의 다른 곳에서 기술된 바와 같은 온도를 갖는 초냉각 기재를 통과함으로써 얻어지는 라인(446A, 446B)의 극한 온도를 인슐레이팅하기에 충분히 강한 강력한 인슐레이션체를 제공한다. 일 실시형태에 있어서, 외측 튜브(440)는 라인(446A, 446B)을 인슐레이팅시켜 이 인슐레이션이 기재가 라인(들)(446A, 446B)을 따라 이동할 때에 발생되는 냉각 기재의 가온량을 감소시킨다. 이와 같이, 외부 튜브(440) 및 베큠은 냉각 기재의 가온을 방지하거나 최소화한다. 또한, 튜브(440)의 외부 표면이 32℉ 이상의 온도를 가져 유저가 손상없이 그것을 만질 수 있도록 베큠을 갖는 외부 튜브(440)를 제공하여 외부 튜브(440) 및 베큠이 초냉각 기재 라인(들)(446A, 446B)을 터치함으로써 발생되는 심각한 상해로부터 유저를 보호할 수도 있다.

다른 실시형태에 따르면, 한 세트의 외부 튜브(450)가 도 2에 도시되어 있다. 이 구현예에 있어서, 인슐레이션 튜브 세트(450)는 작은 튜브(452) 및 큰 튜브(454)를 포함하며, 큰 튜브(454)는 작은 튜브(452)보다 큰 직경을 갖는다. 이 실시형태에 있어서, 튜브(452, 454)는 2개의 기재 라인(456A, 456B) 주위에 배치되고, 하나는 기재 유입구 라인(456A)이고, 하나는 기재 유출구 라인(456B)이다. 이들 외부 튜브(452, 454)는 본 명세서에서 달리 설명된 것을 제외하고는 상술한 튜브(440)와 동일한 특징 및 특성을 가질 수 있는 것으로 이해된다. 튜브 세트(450)는 튜브 커플러(458) 및 포트(460)를 더 갖는다. 이 특정 실시형태에 있어서의 튜브 커플러(458)는 더 작은 튜브(452)를 더 큰 튜브(454)에 결합시킨다. 선택적으로, 라인(446A, 446B)이 연장되는 어블레이션 시스템의 컴포넌트에 튜브(튜브(452, 454)와 같은)를 결합시키기 위해 커플러(잠재적으로 커플러(448)와 유사함)가 사용될 수 있다.

일 실시형태에 따르면, 포트(460)는 펌프(도시되지 않음)가 포트(460)에 결합되어 베큠을 튜브(452, 454)의 내부에 적용할 수 있도록 튜브(452, 454)의 내부에 유체 접근을 제공한다.

유사한 커플러(커플러(458)와 유사함) 및 포트(포트(460)와 유사함)는 상술 한 바와 같이 외부 튜브(440)와 함께 사용될 수 있는 것으로도 이해된다.

본 명세서에서 사용되는 외부 튜브(외부 튜브(440, 452 또는 454)와 같은) 및 동등한 용어는 하나 이상의 기재 라인 주위에 배치될 수 있고(또는 그 내부에 하나 이상의 그러한 라인을 수용할 수 있는), 베큠이 유체 밀봉된 튜브(440)의 내부에 생성될 수 있도록 유체적으로 밀봉되는 임의의 매입 구조체를 의미하는 것으로 이해된다.

헬륨은 본 명세서에 개시되거나 고려된 임의의 실시형태에 있어서 냉각제 기재로서 사용될 수 있다. 헬륨은 대부분의 다른 가스보다 더 높은 크기의 열전도율을 갖는다. 이 성질은 헬륨이 아르곤 또는 산화질소와 같은 임상적 어블레이션 장치에서 보다 일반적으로 사용되는 다른 가스보다 훨씬 효율적으로(대략 10배) 열을 흡수하거나 방출할 수 있는 것을 의미한다. 헬륨은 액체 형태로 압축 및 냉각되거나, 액체 질소 또는 기타 매우 차가운 액체에 침지되어 있는 코일을 통해 실온의 헬륨을 가동시켜 액체 질소 또는 질소 슬러시가 충전된 듀어에서 냉각될 수 있다.

특정 대안적인 실시형태에 있어서, 본 명세서에 개시되거나 고려된 임의의 패드의 인슐레이션 챔버는 열악한 열전도성을 갖는 다량의 가스(예를 들면, 아르곤 또는 공기와 같은)를 가질 수 있다.

실시예

상이한 두 가지의 가스가 본원에 기술된 시스템과 유사한 어블레이션 시스템용 냉각제 기재로서 테스트되었다. 보다 구체적으로, 아르곤 및 헬륨은 두 가지 개별 테스트에서 냉각제 기재으로서 테스트되었다. 각 테스트에 있어서, 특정 가스는 약 -150℃∼약 -190℃ 범위의 온도에서 연속 유동에 의해 어블레이션 채널로 전달되었다.

아르곤 냉각제는 어블레이팅되는 표면이 어블레이션 패드와 접촉되는 조직은 -2℃로 냉각시키는 1분당 2L의 가온된 물의 유속으로(심실에서 유동하는 혈액과 유사한 방식으로) 가온되는 어블레이션 시스템에서 테스트되었다. 시뮬레이션된 혈류 속도를 5L/분(인간 심장에서의 실제 유속을 재현함)으로 가정하면, 아르곤 냉각제는 조직을 약 -2℃보다 가온된 온도로만 냉각시킬 것으로 추정된다.

헬륨 냉각제는 어블레이팅되는 표면이 5L/분의 가온된 물의 유속으로 가온되어 조직을 -45℃로 냉각시킨 것과 동일한 어블레이션 시스템에서 시험되었다.

결과는 헬륨이 다른 두 가지 기체와 비교하여 열을 흡수하는 향상된 능력(이에 의해 조직을 냉각시킴)을 가짐을 보여준다.

본 발명이 바람직한 실시형태를 참조하여 설명되었지만, 당업자는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 형태 및 세부사항에서 변경이 이루어질 수 있음을 인식할 것이다.

Claims (21)

1. (a) 어블레이션 컴포넌트에 규정된 제 1 챔버로서,
   (i) 상기 제 1 챔버에 작동 가능하게 결합된 유입구,
   (ii) 상기 제 1 챔버에 작동 가능하게 결합된 유출구,
   (iii) 상기 제 1 챔버의 외벽을 따라 배치되고 상기 유입구와 상기 유출구에 유체 연통하는 채널에 의해 규정되는 단일의 단방향 유체 경로, 및
   (ⅳ) 상기 채널을 규정하는 채널 벽을 포함하는 제 1 챔버;
   (b) 상기 어블레이션 컴포넌트에 규정된 팽창 가능한 제 2 챔버로서, 저열전도성 챔버인 제 2 챔버; 및
   (c) 적어도 분당 약 80 리터의 유속으로 상기 채널을 통해 연속적으로 유동 가능한 어블레이션 유체를 포함하는 어블레이션 컴포넌트를 포함하며,
   상기 채널 벽은 상기 외벽과 내벽에 부착되어, 상기 어블레이션 유체가 적어도 분당 약 80 리터의 유속으로 상기 채널을 통해 흐르는 동안에 상기 채널 벽이 상기 내벽에 대한 상기 외벽의 팽창을 방지하고, 상기 외벽의 팽창 방지는 상기 어블레이션 유체의 에너지 흡수를 최대화하는, 목표 조직의 편평한 표면을 어블레이팅하기 위한 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 어블레이션 유체는 상기 목표 조직을 어블레이팅하기에 충분히 냉각된 헬륨 가스인, 시스템.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 2 챔버는 어블레이션 과정 동안에 상기 목표 조직에 인접한 조직을 인슐레이팅할 수 있도록 구성되는, 시스템.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 채널은 상기 제 1 챔버 내의 미로형 패턴을 형성하는, 시스템.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 챔버는 상기 채널 내에 배치된 적어도 하나의 배플벽을 포함하는, 시스템.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 유체 경로의 길이는 상기 제 1 챔버의 둘레 길이보다 큰, 시스템.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 어블레이션 유체는 약 40psi 이하의 압력을 갖는, 시스템.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 유속은 적어도 분당 약 120 리터인, 시스템.
9. (a) 어블레이션 컴포넌트에 규정된 제 1 챔버로서,
   (i) 상기 제 1 챔버에 작동 가능하게 결합된 유입구,
   (ii) 상기 제 1 챔버에 작동 가능하게 결합된 유출구,
   (iii) 상기 유입구로부터 상기 유출구까지 상기 제 1 챔버에 배치된 단일의 도관을 통해 연장되는 단일의 미리 결정된 단방향 유체 경로, 및
   (ⅳ) 유체가 상기 단일의 도관을 통해 가압될 때, 상기 제 1 챔버의 내벽에 대한 외벽의 팽창을 방지하도록, 상기 제 1 챔버의 상기 외벽 및 상기 내벽에 부착되는 채널 벽을 포함하는 제 1 챔버;
   (b) 상기 어블레이션 컴포넌트에 규정된 팽창 가능한 제 2 챔버로서, 저열전도성 챔버인 제 2 챔버; 및
   (c) 적어도 분당 약 80 리터의 유속으로 상기 도관을 통해 연속적으로 유동 가능한 어블레이션 유체를 포함하는 어블레이션 컴포넌트를 포함하며,
   상기 채널 벽으로 인해, 상기 어블레이션 유체가 적어도 분당 약 80 리터의 유속으로 상기 채널을 통해 흐르는 동안에, 상기 외벽은 편평한, 목표 조직의 편평한 표면을 어블레이팅하기 위한 시스템.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 어블레이션 유체는 상기 유입구에서 약 -150℃ 미만의 온도를 갖는, 시스템.
11. 제 9 항에 있어서,
    상기 어블레이션 유체는 상기 목표 조직을 어블레이팅하기에 충분히 냉각된 헬륨 가스인, 시스템.
12. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 챔버는 어블레이션 과정 동안에 상기 목표 조직에 인접한 조직을 인슐레이팅할 수 있도록 구성되는, 시스템.
13. 제 9 항에 있어서,
    상기 어블레이션 컴포넌트는 접이식 구성 및 확장식 구성을 포함하는, 시스템.
14. 제 9 항에 있어서,
    상기 유속은 적어도 분당 약 120 리터인, 시스템.
15. (a) 어블레이션 컴포넌트에 규정된 제 1 챔버로서,
    (i) 외벽, 내벽, 상기 외벽과 상기 내벽에 부착된 측면, 및 상기 외벽, 상기 내벽 및 상기 측면에 의해 규정된 내부를 포함하는 챔버 보디,
    (ii) 상기 챔버 보디에 작동 가능하게 결합된 유입구,
    (iii) 상기 챔버 보디에 작동 가능하게 결합된 유출구, 및
    (ⅳ) 상기 내부에 배치된 채널 벽으로서, 상기 외벽과 상기 내벽에 부착되어, 상기 내부의 상기 외벽을 따라 배치되며 상기 유입구와 상기 유출구에 연통하는 단일의 단방향 유체 경로에 연통하는 채널을 규정하는 채널 벽;
    (b) 상기 어블레이션 컴포넌트를 규성하는 팽창 가능한 제 2 챔버로서, 저열전도성 챔버인 제 2 챔버; 및
    (c) 적어도 분당 약 80 리터의 유속으로 상기 채널을 통해 연속적으로 유동 가능한 어블레이션 유체를 포함하는 어블레이션 컴포넌트를 포함하며,
    상기 채널 벽은 상기 어블레이션 유체가 적어도 분당 약 80 리터의 유속으로 상기 채널을 통해 흐르는 동안에 상기 내벽에 대한 상기 외벽의 팽창을 방지하고, 상기 외벽의 팽창 방지는 상기 어블레이션 유체의 열 흡수력을 최대화하는, 목표 조직의 편평한 표면을 어블레이팅하기 위한 시스템.
16. 제 15 항에 있어서,
    상기 채널 벽은 상기 어블레이션 유체가 상기 채널을 통해 적어도 분당 약 80리터의 유속으로 흐르는 동안에 상기 외벽에 대한 상기 내벽의 팽창을 더 방지하는, 시스템.
17. 제 15 항에 있어서,
    상기 어블레이션 유체는 상기 유입구에서 약 -150℃미만의 온도를 갖는, 시스템.
18. 제 15 항에 있어서,
    상기 어블레이션 유체는 상기 목표 조직을 어블레이팅하기에 충분히 냉각된 헬륨 가스인, 시스템.
19. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 2 챔버는 어블레이션 과정 동안에 상기 목표 조직에 인접한 조직을 인슐레이팅할 수 있도록 구성되는, 시스템.
20. 제 15 항에 있어서,
    상기 어블레이션 컴포넌트는 접이식 구성 및 확장식 구성을 포함하는, 시스템.
    
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