特許 7612233 複数の浸漬ポンプを備える低温システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-27

(45)【発行日】2025-01-14

(54)【発明の名称】複数の浸漬ポンプを備える低温システム

(51)【国際特許分類】

   A61B 18/02 20060101AFI20250106BHJP

【ＦＩ】

A61B18/02

【請求項の数】 8

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2023088275

(22)【出願日】2023-05-30

(65)【公開番号】P2023177307

(43)【公開日】2023-12-13

【審査請求日】2023-07-25

(31)【優先権主張番号】17/828,128

(32)【優先日】2022-05-31

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】521043951

【氏名又は名称】アイスキュア メディカル リミテッド

【氏名又は名称原語表記】ＩｃｅＣｕｒｅ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｌｔｄ．

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(74)【代理人】

【識別番号】100135079

【弁理士】

【氏名又は名称】宮崎 修

(72)【発明者】

【氏名】ロン ヒレリ

(72)【発明者】

【氏名】シャイ カウフマン

(72)【発明者】

【氏名】ナウム ムシュニク

(72)【発明者】

【氏名】ドリ ブルドナー

(72)【発明者】

【氏名】リオール ラスカー

【審査官】北村 龍平

(56)【参考文献】

【文献】特表平０６－５００９４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－１２６５１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０１２６９８７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００５／０２６１６７１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２０００－５１３９６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１０／０２５６６４２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２０２０－５１８３０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０５８６０９７１（ＵＳ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００８／０１１４３４４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ １８／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

装置であって、
クライオゲンを収容するように構成された単一の断熱容器と、
第１ポンプ及び第２ポンプであって、両方が前記単一の断熱容器内に配置されており、前記クライオゲンに浸漬されている間、前記クライオゲンを前記単一の断熱容器からポンピングするように構成されている、第１ポンプ及び第２ポンプと、
第１近位端及び第１遠位端を有し、前記第１ポンプに結合されている第１プローブ、及び、第２近位端及び第２遠位端を有し、前記第２ポンプに結合されている第２プローブであって、
前記第１近位端及び前記第２近位端は、前記第１ポンプによって前記第１プローブにポンピングされる前記クライオゲンと、前記第２ポンプによって前記第２プローブにポンピングされる前記クライオゲンと、を同時に受け取るように、前記第１ポンプ及び前記第２ポンプにそれぞれ結合されており、
前記第１遠位端は前記第１近位端を介して受け取られる前記クライオゲンによって、前記第２遠位端は前記第２近位端を介して受け取られる前記クライオゲンによって、それぞれ冷却されて、前記第１遠位端及び前記第２遠位端はそれぞれ生きた対象のボディに挿入されるように構成されている、第１プローブ及び第２プローブと、
を備えており、
前記第１ポンプ及び前記第２ポンプは、互いに物理的に独立しており、前記第１ポンプ及び前記第２ポンプ及びそれらの関連するプローブは共通の要素を有しておらず、
前記第１ポンプによってポンピングされる前記クライオゲンは第１流量であり、
前記第２ポンプによってポンピングされる前記クライオゲンは第２流量であり、
前記第１及び第２流量は互いに独立している、
装置。

【請求項2】

前記第１ポンプ及び前記第２ポンプは、それぞれ、ベローズポンプ、プランジャポンプ、及びピストンポンプを含む群から選択される、
請求項１記載の装置。

【請求項3】

前記第１遠位端は第１温度センサを備え、前記第２遠位端は第２温度センサを備え、
前記第１流量は、前記第１温度センサによって測定された第１温度に応答し、前記第２流量は、前記第２温度センサによって測定された第２温度に応答する、
請求項１記載の装置。

【請求項4】

前記第１ポンプ及び前記第２ポンプを動作させるように構成されたプロセッサを備える、
請求項１記載の装置。

【請求項5】

クライオゲンを収容するように構成された単一の断熱容器を提供するステップと、
前記単一の断熱容器内に第１ポンプ及び第２ポンプを配置するステップと、
前記クライオゲンに浸漬されている間に前記単一の断熱容器から前記クライオゲンをポンピングするように前記第１ポンプ及び前記第２ポンプを構成するステップと、
第１プローブを前記第１ポンプに結合し、第２プローブを前記第２ポンプに結合するステップであって、前記第１プローブは第１近位端及び第１遠位端を有し前記第２プローブは第２近位端及び第２遠位端を有し、前記第１近位端及び前記第２近位端は、前記第１ポンプによって前記第１プローブにポンピングされるクライオゲンと、前記第２ポンプによって前記第２プローブにポンピングされる前記クライオゲンと、を同時に受け取るように、前記第１ポンプ及び前記第２ポンプにそれぞれ結合されており、前記第１近位端及び前記第２近位端を介して受け取られる前記クライオゲンによって冷却されて、生きた対象のボディに挿入されるように構成されたそれぞれの第１遠位端及び第２遠位端を有する、ステップと、
を含み、
前記第１ポンプ及び前記第２ポンプは、互いに物理的に独立しており、前記第１ポンプ及び前記第２ポンプ及びそれらの関連するプローブは共通の要素を有しておらず、
前記第１ポンプによってポンピングされる前記クライオゲンは第１流量であり、
前記第２ポンプによってポンピングされる前記クライオゲンは第２流量であり、
前記第１及び第２流量は互いに独立している、
方法。

【請求項6】

前記第１ポンプ及び前記第２ポンプは、それぞれ、ベローズポンプ、プランジャポンプ、及びピストンポンプを含む群から選択される、
請求項５記載の方法。

【請求項7】

前記第１遠位端は第１温度センサを備え、前記第２遠位端は第２温度センサを備え、
前記第１流量は、前記第１温度センサによって測定された第１温度に応答し、前記第２流量は、前記第２温度センサによって測定された第２温度に応答する、
請求項５記載の方法。

【請求項8】

前記第１ポンプ及び前記第２ポンプを単一のプロセッサによって動作させるステップをさらに含む、
請求項５記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、概して、低温システムに関し、特に、１つ以上のポンプを有するシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

当技術分野では多くの低温システムが知られている。いくつかのシステムの例を以下に説明する。

【0003】

Ｌｉｔｔｒｕｐ他の米国特許第７，０８３，６１２号は、複数のクライオプローブを有する低温セラピーシステムを記載しており、各低温プローブは、体内への挿入に適合された閉鎖遠位端を有するシャフトを備える。

【0004】

Ｂａｕｓｔ他の米国特許第７，１９２，４２６号は、プローブに冷却材（ｃｒｙｏｇｅｎ）を供給するための凍結手術システム（ｃｒｙｏｓｕｒｇｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ）について記載している。このシステムは、冷却材で満たされた容器を含み、この容器は、冷却材内に浸漬されたポンプのベローズを有する。

【0005】

Ｍａｕｒｉｃｅの米国特許第７，４２２，５８３号及び米国特許第２００４／０２１０２１２号は、冷却部分と、冷却部分の領域における導電性の第１部分とを有する低温プローブを含む冷凍手術装置を記載している。低温プローブはまた、取り外し可能なシースを有する。

【0006】

Ｒｏｂｉｌｏｔｔｏ他の米国特許第８，７８４，４０９号は、液体冷却材が供給及び戻りステージの両方に含まれる、閉又は半閉鎖システムであるデバイスを記載する。

【0007】

Ｍａｃｋｅｙの米国特許第９，３１６，２１５号は、流体タンクと、流体タンクに接続された多連ポンプ容器とを含む多連ポンプシステムを記載している。

【0008】

Ｂａｕｓｔ他の米国特許第１１，０２６，７３７号は、生体組織を含む対象を、過冷却された超臨界窒素と熱連通させることによって、物体を凍結温度又は低温に冷却することを記載している。

【0009】

Ｊａｎｋｏｗｓｋｙ他の米国特許第１１，０６０，７７８号は、異なる制御機構を必要とする低温機器を単一の動作プラットフォーム上に統合するためのユニバーサルコントローラを記載している。ユニバーサルコントローラは、異なる電源要件を有する複数の低温装置を同時に駆動するように構成された電源要素を含むことができる。

【0010】

Ｐｅｒｒｏｎの米国特許第１１，２６６，４５８号は、弁入口及び弁出口を有する弁を備える外科的凍結切除システムを記載する。
弁入口は、４０００ｐｓｉを超える圧力の低温流体源に接続可能であり、弁出口は、低温アブレーションプローブに接続可能である。

【0011】

ＤｅＬｏｎｚｏｒ他の米国特許出願第２００７／０２４４４７４号は、低圧液体チッ素供給を用いる冷凍手術システムを記載している。このシステムは、典型的な乳房病変の治療のための適切な冷却力を提供するために、０．５～１５バールの圧力しか必要としないと述べられている。圧力は、デュワー内に軽く加圧された空気を供給することによって、デュワー内の窒素の小部分を加熱することによって、又は小さな低圧ポンプを用いて提供され得る。

【0012】

Ｖａｎｓｅｌｅｔｔｅ他の米国特許出願第２００８／０１２５７６４号は、低温アブレーション手順における処置の柔軟性を高め、シンプルにするために、個々の低温プローブの温度制御を提供する凍結手術システムについて記載する。凍結手術システムは、閉ループ冷却回路における複数のクライオプローブの個々の制御を提供する。個々の制御は、手順において複数のクライオプローブの同時使用を可能にする。

【0013】

Ｓｅｍｅｎｏｖ他の米国特許出願第２０１５／０１２６９８７号は、低温導管を介して低温剤を有するリザーバに低温器具を接続し、低温導管を介してリザーバから低温器具に低温剤を供給することによって、低温剤を低温器具に供給する方法を記載している。

【0014】

Ｙｕ他の米国特許出願第２０１６／０２４９９７０号は、組織内に細長い長さ方向に連続した損傷を形成する血管内近臨界流体ベースの冷凍アブレーションカテーテルを記載している。カテーテルは、細長いシャフトと、可撓性遠位組織処置セクションと、遠位端とを備える。

【0015】

Ｂａｕｓｔ他の米国特許出願第２０２０／０１２１４９８号は、過冷却された液体冷却材を、損傷した、罹患した、癌化した、又は他の不所望な組織の処置のために設計されたクライオプローブの種々の構成に送達するための低温医療デバイスを記載する。この装置は、液体冷却材が供給段及び戻りステージの両方に収容される閉鎖又は半閉鎖システムである。

【0016】

Ｔｅｇｇ他の米国特許出願第２０２１／０１７７４８２号は、バルーン及び可動マニホールドを備えることができる医療デバイスを記載している。可動マニホールドは、複数の第１開口を備え、バルーンの内側にあり、バルーン内に流体を分配するように構成される。

【0017】

Ｈｉｌｌｅｌｉ他の米国特許出願第２０２１／０２４４４５７号は、管腔（ａ ｌｕｍｅｎ）を含み、生きた対象（ａ ｌｉｖｉｎｇ ｓｕｂｊｅｃｔ）の組織に接触するように構成された遠位端を有するプローブを記載している。温度センサは遠位端に配置されており、ポンプモータを有するポンプは管腔を通してプローブの遠位端に低温流体を送達し、プローブから戻る低温流体を受け取るように結合される。

【発明の概要】

【0018】

本発明の一実施形態によれば、冷却材を収容するように構成された単一の断熱容器と、第１ポンプ及び第２ポンプであって、両方は単一の断熱容器内に配置されており、冷却材に浸漬されている間、冷却材を単一の断熱容器からポンピングするように構成されている、第１ポンプ及び第２ポンプと、第１プローブ及び第２プローブであって、第１ポンプ及び第２ポンプによってそれぞれポンピングされる冷却材を同時に受け取るように結合されたそれぞれの第１近位端及び第２近位端を有し、第１近位端及び第２近位端を介して受け取られる冷却材によって冷却されて、生きた対象のボディに挿入されるように構成されたそれぞれの第１遠位端及び第２遠位端を有する、第１プローブ及び第２プローブと、を備える装置を提供する。

【0019】

概して、第１ポンプ及び第２ポンプは、それぞれ、ベローズポンプ、プランジャポンプ、及びピストンポンプを含む群から選択される。

【0020】

開示された実施形態では、第１ポンプ及び第２ポンプは接続されていない。

【0021】

さらなる開示された実施形態では、第１ポンプによってポンピングされる冷却材は第１流量であり、第２ポンプによってポンピングされる冷却材は第２流量であり、第１及び第２流量は互いに独立している。

【0022】

概して、
第１遠位端は第１温度センサを備え、第２遠位端は第２温度センサを備え、第１流量は、第１温度センサによって測定された第１温度に応答し、第２流量は、第２温度センサによって測定された第２温度に応答する。

【0023】

さらに他の開示された実施形態では、装置は、第１ポンプ及び第２ポンプを動作させるように構成されたプロセッサを備える。

【0024】

本発明の一実施形態によれば：冷却材を収容するように構成された単一の断熱容器を提供するステップと、単一の断熱容器内に第１ポンプ及び第２ポンプを配置するステップと、冷却材に浸漬されている間に単一の断熱容器から冷却材をポンピングするようにポンプを構成するステップと、第１プローブ及び第２プローブをそれぞれ第１ポンプ及び前記第２ポンプに結合するステップであって、第１プローブ及び第２プローブは、第１ポンプ及び第２ポンプによってそれぞれポンピングされる冷却材を同時に受け取るように結合されたそれぞれの第１近位端及び第２近位端を有し、第１近位端及び第２近位端を介して受け取られる冷却材によって冷却されて、生きた対象のボディに挿入されるように構成されたそれぞれの第１遠位端及び第２遠位端を有する、ステップと、
を含む方法が提供される。

【0025】

本開示は、図面と併せて、以下のその実施形態の詳細な説明からより完全に理解されるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】図１は、本発明の一実施形態による、マルチプローブ低温手順に使用されている装置の概略図である。

【図2A】図２Ａは、本発明の実施形態による、コンソールの構造及び動作を示す概略図である。

【図2B】図２Ｂは、本発明の実施形態による、コンソール内で動作する２つのピストンポンプの概略図である。

【図3】図３は、本発明の一実施形態による、プロセッサがポンプの流量をどのように制御するかを示す概略ブロック図である。

【図4】図４は、本発明の一実施形態による、図１の手順中にポンプを動作させるアルゴリズムを実行する際にプロセッサによって取られる動作のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0027】

概要
患者の腫瘍を処置するための典型的な低温医療手順（ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ ｍｅｄｉｃａｌ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ）は、プローブの遠位端を腫瘍に挿入することを含む。プローブの近位端は、患者の外部の冷却材ポンプシステムに接続され、次いで、システムは、冷却材をプローブの遠位端の中にポンピングし、腫瘍を凍結させ、したがって死滅させる。単一プローブからの凍結は、腫瘍を包含するプローブ遠位端の周囲にほぼ球状のアイスボールを生成する。

【0028】

球状アイスボールによって包含されない腫瘍について、又はアイスボールが非腫瘍性組織（例えば、細長い腫瘍）を包含する場合、１つ以上のさらなるプローブを使用し、独立して操作することが必要であり得る。そのようなさらなるプローブは、アイスボールが腫瘍の形状に従って成形されることを可能にする。

【0029】

しかしながら、さらなるプローブの各々は、それぞれの外部冷却材ポンピングシステムを必要とし、医療手順中に複数の外部冷却材ポンピングシステムを提供することは、わずらわしく、費用がかかる。

【0030】

本発明の実施形態は、複数のポンプを備える単一のシステムを提供することによって複数のポンピングシステムの問題に対処し、ポンプの各々は、それぞれのプローブの近位端に接続されることができる。プローブの遠位端は、腫瘍内に独立して挿入され得、一旦挿入されると、遠位端は独立して冷却され得る。上記で参照する従来技術の冷却材ポンピングシステムとは対照的に、各ポンプシステムはそれ自身の断熱容器内に保持されるが、本発明の単一システムは唯一の断熱容器を使用する。１つの断熱容器、概してデュワーは、２つ以上の低温ポンプシステムを保持するように構成される。しかしながら、従来技術のシステムのように、本発明のポンプシステムの各々は、互いに独立して動作することができる。

【0031】

複数のポンプシステムに対してただ１つの断熱容器を有することは、システムからの冷却材の充填及び排出に費やされる必要がある時間を減少させる。加えて、別々の断熱容器内の複数のポンプシステムの場合、処置中に容器の１つが他の容器より先に空になる可能性があるという問題がある。これは、断熱容器が１つしかない場合には問題ではない。

【0032】

詳細な説明
以下の説明では、図面中の同様の要素は同様の符号によって識別され、必要に応じて符号に文字を付加することによって区別される。

【0033】

ここで図１を参照すると、図１は、本発明の一実施形態による、マルチプローブ低温手順に使用されている装置２０の概略図である。例として、以下の説明で想定される手順は、乳房腫瘍に対するものであるが、装置２０は、前立腺腫瘍又は腎臓腫瘍などの他の手順に使用されることができ、そのような手順はすべて、本発明の範囲内に含まれると考えられることが理解されよう。

【0034】

手順は、患者（ｐａｔｉｅｎｔ）２８に対して医師（ｐｈｙｓｉｃｉａｎ）２４によって行われ、医師は、装置２０に含まれるディスプレイ３２上で手順の結果を観察することができる。医師は、キーパッド又はポインティングデバイス３４を介して装置２０の要素と相互作用することもできる。（概して、乳房腫瘍に対する手順は、患者２８の乳房の超音波、ＣＴ（コンピュータ断層撮影）、又はＭＲＩ（磁気共鳴撮像）スキャンなどのスキャンを実行することと、スキャンの結果をディスプレイ３２上に提示することとを含む。スキャンは通常、医師２４以外の専門家によって実行される。スキャンの詳細は本開示に関連せず、簡単にするために専門家は図１に示されていない。）

【0035】

装置２０は、以下でより詳細に説明するコンソール４２を備え、装置は、装置の動作のためのソフトウェア４４が記憶されているメモリ４０に結合されたプロセッサ３６によって制御される。プロセッサ３６及びメモリ４０は、概して、コンソール４２にインストールされる。メモリ４０内のソフトウェア４４は、例えば、ネットワークを介して電子形式でプロセッサにダウンロードされ得る。代替的又は付加的に、ソフトウェアは、光学的、磁気的、又は電子的記憶媒体などの非一時的有形媒体上に提供され得る。

【0036】

コンソール４２は、外部ケーシング６４内に、複数の実質的に同様の浸漬低温ポンプ（ｓｕｂｍｅｒｇｅｄ ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ ｐｕｍｐｓ）５０を収容し、各々がコンソール内のそれぞれのコネクタ５４によってそれぞれの低温プローブ５８に結合可能である。本明細書では、コンソール４２は、コネクタ５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃ、５４Ｄにそれぞれ取り付けられた４つのポンプ５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄを収容すると想定される。しかしながら、他の実施形態では、それぞれが少なくとも２つある限り、他の数のポンプ及びコネクタがあってもよいことが理解されよう。図１に示すように、医師２４は、プローブ５８と総称される３つのプローブ５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃをコネクタ５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃに結合すると仮定され、第４コネクタ５４Ｄにはプローブが結合されず、したがってプラグ５９が第４コネクタに挿入されて、その接続ポンプを大気から隔離する。

【0037】

各プローブ５８は、近位端６２及び遠位端６６を有する。医師２４は、それぞれのプローブの遠位端６６Ａ、６６Ｂ、及び６６Ｃを挿入し、マニピュレートして、概して上述の走査を使用して、それらが正確に位置決めされるようにする。次いで、医師は、概してデバイス３４を使用して、ポンプ５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃを作動させ（ａｃｔｉｖａｔｅ）て、遠位端６６Ａ、６６Ｂ、及び６６Ｃへの低温流体の移送を開始して、遠位端に近接する組織を冷却することができる。低温流体は、最初は液体の形態でコンソール４２内に貯蔵されるが、手順中に、流体は液体から液体／気体混合物に、又は完全な気体状態にさえ変化し得る。特に明記しない限り、本明細書では、低温流体は、一例として、液体窒素又は気体窒素を含むものとする。しかしながら、低温アルゴンなどの他の低温流体を装置２０において使用することができ、このような低温流体の全てが本発明の範囲内に含まれるものと想定されることが理解されよう。

【0038】

ポンプ５０は、当技術分野で知られている任意の種類の浸漬可能な低温ポンプ、典型的には、ベローズポンプ、プランジャポンプ、又はピストンポンプなどの往復ポンプを含むことができる。以下の説明では、コンソール４２内のポンプ５０は、例として、ピストンポンプであると仮定されるが、説明は、必要な変更を加えて、異なるポンプに対応するように変更されてもよい。

【0039】

上述した低温手順は、概して、２つのフェーズ：プローブ５８の遠位端６６の温度を、典型的には約－１０℃から約－３０℃の間の初期温度まで低下させる第１フェーズと、遠位端温度を初期温度よりも低い後続温度までさらに低下させる第２フェーズとで行われる。一実施形態では、後続温度は約－１６０±１０℃である。以下でさらに説明するように、各ポンプ５０は、各ポンプが手順中の任意の時点で２つの段階のうちの１つにあり得るように、独立して動作し得る。

【0040】

図２Ａは、コンソール４２の構造及び動作を示す概略図であり、図２Ｂは、本発明の実施形態による、コンソール内で動作する２つのピストンポンプの概略図である。明確にするために、図２Ａでは、ポンプ５０は、最小限の詳細を有する長方形として示されており、ポンプ５０の詳細は、図２Ｂのポンプ５０Ａ、５０Ｂの図面に示されている。

【0041】

図２Ａでは、コンソール４２のケーシング６４が長方形として概略的に示されている。図示されるように、ポンプ５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄは、単一の断熱容器７０、典型的には２つの壁の間に真空を有する二重壁デュワー内に配置される、すなわち取り付けられる。容器７０は、容器の下部領域８０内に液体冷却材７４を保持し、ポンプは、冷却材に浸漬されるように取り付けられる。各ポンプは、ポンプ支持体７８に固定されたそれぞれのモータ６８Ａ、６８Ｂ、６８Ｃ、６８Ｄによって駆動される。ポンプ支持体７８はデュワーカバー８２に搭載されており、以下に説明する場合を除いて、容器７０は雰囲気から効果的にシールされている。密封により、容器内の冷却材を大気圧より高い圧力に、一実施形態では大気圧より約０．５気圧高い圧力に維持することが可能になる。冷却材を大気圧より高く維持することは、ポンプ５０が動作するときに液体冷却材が蒸発することを防止する。

【0042】

ポンプ５０は、流出管腔９４によってそれぞれのコネクタ５４に結合され、流出管腔９４は、低温流体をポンプからコネクタに移送する。流体は、その後、プローブ５８内の対応する管腔９８及び遠位端６６に移動する。低温流体は、プローブ５８の流入管腔１０２、コネクタ５４、及びコンソール４２の管腔１０６を介して、遠位端６６から容器７０に戻る。管腔１０６は、概して、液体／気体セパレータ１１８で終端する。管腔は、概して、同心円筒又は管から形成されるが、簡略化のために、図２Ａでは、管腔は、線として示される。各遠位端６６は温度センサ１１０を有し、流出管腔も圧力センサ１１４を有する。センサ１１０によって測定されたそれぞれの温度、及びセンサ１１４によって測定された圧力は、プロセッサ３６に提供される。明確にするために、センサ１１０Ａ及び１１４Ａからプロセッサ３６への接続のみが図２Ａに示されている。

【0043】

ポンプ５０Ａ、５０Ｂについて図２Ｂに示すように、各ポンプ５０はピストン７２を備え、ピストン７２は、モータ６８によって作動されると、領域８０から逆止弁７６を介して流出ルーメン９４に低温流体を排出する。

【0044】

ケーシング６４は、管１２６に結合され、管と共に、容器７０に冷却材を充填するため、又は容器から冷却材を除去するために使用されるコネクタ１２２を備える。液体冷却材７４は気化して、容器７０の上部領域８４において気体冷却材１３０を形成し、気体冷却材は、プロセッサ３６によって制御され得る弁コンプレッサアセンブリ１３４によって除去され得るか、又は調整された圧力で保持され得る。アセンブリ１３４は、チューブ１３８によって気体冷却材１３０に接続される。

【0045】

アセンブリ１３４は、概して、気体冷却材１３０の圧力が予め設定された安全限界を超えた場合に、大気に開放するリリーフ弁を備える。アセンブリは、容器から気体冷却材１３０を除去してその圧力を低下させることにより、コネクタ１２２を介して容器７０を冷却材で充填するのを助けるために使用され得る。このアセンブリはまた、気体冷却材１３０の圧力を高めることによって、コネクタ１２２を介して容器７０から液体冷却材を除去するのを助けるために使用されてもよい

【0046】

プロセッサ３６は、温度センサ１１０及び圧力センサ１１４から信号を受信し、これらの信号に応答して、プロセッサは、それぞれのポンプ５０からの冷却材の流量を決定するように、モータ６８のためのそれぞれの制御信号を生成する。 プロセッサは、他のポンプとは独立して各ポンプの流量を決定する、すなわち、ポンプ５０Ａの流量はセンサ１１０Ａ及び１１４Ａからの信号によって決定され、ポンプ５０Ｂの流量はセンサ１１０Ｂ及び１１４Ｂからの信号によって決定され、ポンプ５０Ｃの流量はセンサ１１０Ｃ及び１１４Ｃからの信号によって決定され、（ポンプがプローブに接続されている場合）ポンプ５０Ｄの流量はセンサ１１０Ｄ及び１１４Ｄからの信号によって決定されることが理解されるであろう。

【0047】

容器７０内のポンプは互いに物理的に独立しており、すなわち、ポンプ及びそれらの関連するプローブは共通の要素を有していないことが理解されるであろう。

【0048】

図３は、本発明の一実施形態による、プロセッサ３６がポンプ５０Ａの流量をどのように制御するかを示す概略ブロック図である。この図は、ポンプ５０Ａに関連付けられた要素がどのように互いに接続されるかを示し、要素間での、低温流体の流れ及び信号データの転送を示す。以下の説明はポンプ５０Ａに適用されるが、必要な変更を加えて、実質的に同じ説明が容器７０内の他のポンプに適用されることが理解されるであろう。

【0049】

プロセッサ３６は、ポンプモータ制御信号をモータ６８Ａに提供することによってポンプ５０Ａの動作を制御する。作動時に、モータはポンプ５０Ａを作動させて、低温流体が、モータの回転速度に依存する流量で容器７０から排出されるようにする。
概して、排出される低温流体の流量は、モータの回転速度に正比例し、したがって、大きい回転速度は大きい流量に対応し、小さい回転速度は小さい流量に対応する。流量は、本明細書では送達レート（ｒａｔｅ ｏｆ ｄｅｌｉｖｅｒｙ）とも称される。

【0050】

プロセッサ３６は、圧力センサ１１４Ａ及び温度センサ１１０Ａからの信号を使用して、プロセッサがポンプモータ６８Ａを制御する出力信号を生成することを可能にする、図４に関して以下で説明されるアルゴリズムを動作させる。ポンプモータに転送される出力信号は、モータの回転速度（ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｒａｔｅ）を制御し、したがって容器７０から排出される低温流体の流量を制御する。

【0051】

排出された低温流体は、逆止弁７６Ａ、流出管腔９４Ａ、プローブ５８Ａの管腔９８Ａを介して、プローブの遠位端６６Ａに流れる。低温流体は、遠位端６６Ａから、概して液体／気体混合物として、管腔１０２Ａ、１０６Ａ、及びセパレータ１１８Ａを介して容器７０に戻る。

【0052】

図４は、本発明の一実施形態による、図１の手順の第１フェーズ中にポンプ５０Ａを動作させるアルゴリズムを実行する際にプロセッサ３６によって取られる動作のフローチャートである。上述したように、プロセッサ３６は、任意の所与のポンプ５０を、他のポンプ５０とは独立に、かつ同時に動作させる。したがって、プロセッサ３６は、必要な変更を加えて、図４のフローチャートに従って任意の他のポンプ５０を動作させ得る。代替的に又は付加的に、プロセッサ３６は、遠位端の低温冷却のための当技術分野で知られている任意の方法によって、ポンプ５０のいずれかを動作させて、それぞれのポンプ遠位端に冷却材を供給することができる。さらに代替的又は追加的に、ポンプのいくつかは作動されなくてもよく、すなわち、これらの非作動ポンプからの流れがない。そのような非作動ポンプは、ポンプのそれぞれのプローブが生きた対象（ｌｉｖｉｎｇ ｓｕｂｊｅｃｔ）に挿入されているとき、又は挿入されていないときに存在し得る。

【0053】

フローチャートの説明において、プロセッサ３６は、式（１）によって与えられる出力を有するＰＩＤ（比例－積分－微分）コントローラを含むと仮定する：

【数1】

ｕ（ｔ）は、時間ｔにおいてプロセッサによって出力された制御信号であり、Ｋ_ｃ、ｔ_ｉ、ｔ_ｄはそれぞれ比例項、積分項、微分項の係数である。

【0054】

当業者は、過度の実験（ｕｎｄｕｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ）を行うことなく、必要な変更を加えて、ＰＩＤコントローラ以外のプロセッサにフローチャートの記述を適合させることが可能である。

【0055】

第１ステップ２５０において、ここでは上述したように、ＰＩＤコントローラを含むと仮定されるプロセッサ３６のパラメータが、プロセッサに入力される。以下の説明では、ＰＩＤコントローラは、Ｋ_ｃ＝０．１、ｔ_ｉ＝０．０５、及びｔ_ｄ＝０の係数値を有すると仮定される。すなわち、プロセッサ３６はＰＩコントローラとして動作し、当業者であれば、過度の実験なしで、この説明をＫ_ｃ、ｔ_ｉ、ｔ_ｄの他の値に適応させることができるであろう。

【0056】

ステップ２５０において、プロセッサ３６は、遠位端６６Ａが冷却される公称温度である目標温度Ｔ_ｔを提供される。温度Ｔ_ｔは、概して－１０℃から－５０℃の範囲であるが、いくつかの実施形態では、Ｔ_ｔはこの範囲外である。プロセッサ３６にはまた、Ｔ_ｔよりも低い温度である保護温度（ｇｕａｒｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）Ｔ_ｇが提供され、この保護温度Ｔ_ｇは、遠位端に対する公称温度限界（ｎｏｍｉｎａｌ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｌｉｍｉｔ）として作用する。一実施形態では、Ｔ_ｔ＝－２０℃である場合、Ｔ_ｇ＝－２３℃である。

【0057】

プロセッサはまた、プロセッサがポンプモータ６８Ａに適用する最小スピードに対応する最小流量Ｍ_ｍを設定する。一実施形態では、最小モータ速度は２２４ｒｐｍに設定される。

【0058】

初期ステップ２５０において、プロセッサは、ポンプモータに適用されるべき最大速度に対応する最大流量Ｍ_ｕを計算するためにプロセッサが使用する関数ｆ（Ｐ）も提供され、すなわち
Ｍ_ｕ＝ｆ（Ｐ） （２）
ここで、ｆは、圧力センサ１１４Ａによって測定された圧力Ｐの関数である。

【0059】

本発明の一実施形態では、ｆ（Ｐ）は、Ｐが増加すると最大流量Ｍ_ｕが低下し、Ｐが減少するとＭ_ｕが増加するように構成される。実施形態では、両方の導関数ｄＭ_ｕ／ｄＰ及びｄＰ／ｄｔは負である。

【0060】

開示された実施形態では、式（２）は式（３）のように設定される：
Ｍ_ｕ＝Ｋ_１・（１－Ｐ／Ｐ_ａｒｂ） （３）
ここで、Ｐ_ａｒｂは、装置２０によって使用されている低温流体の臨界圧力よりも大きくなるように設定された固定値を有するパラメトリック圧力である。Ｋ_１は、式（３）の右辺の式をＭ_ｕの単位に変換するための比例定数である。

【0061】

式（３）から、式の一次導関数に対応する勾配（ｄＭ_ｕ）／ｄＰは式（３ａ）によって得られる：
ｄＭ_ｕ／ｄＰ＝－Ｋ_１／Ｐ_ａｒｂ （３ａ）

【0062】

手順初期化ステップ２５４において、医師２４は、プローブ５８Ａを患者２８に挿入し、ポンプ５０Ａを作動させて、低温流体をプローブに注入する。

【0063】

第１決定ステップ２５８において、プロセッサは、以下の式を評価することによって、センサ１１０Ａによって測定された温度Ｔを保護温度Ｔ_ｇと比較する。
Ｔ＜Ｔ_ｇ （４）

【0064】

式（４）が正を返す場合、すなわち、温度Ｔが保護温度Ｔ_ｇ未満である場合、プロセッサは、第１流量設定ステップ２６２に進み、プロセッサは、流量を最小流量Ｍ_ｍに設定する。次に、制御は決定ステップ２５８に戻る。

【0065】

式（４）が負を返す場合、すなわち、温度Ｔが保護温度以上である場合、制御は第２決定ステップ２６６に続く。ステップ２６６において、プロセッサは、以下の式を評価することによって温度Ｔを目標温度Ｔｔと比較する。
Ｔ＜Ｔｔ （５）

【0066】

ステップ２６６が正を返す場合、すなわち、温度Ｔが目標温度Ｔ_ｔ未満である場合、流量減少ステップ２６８において、プロセッサは、減少した目標流量Ｍ_Ｔを計算する。

【0067】

ステップ２６６が負を返す場合、すなわち、温度Ｔが目標温度Ｔ_ｔ以上である場合、流量増加ステップ２７０において、プロセッサは、増加した目標流量Ｍ_Ｔを計算する。

【0068】

ステップ２６８及び２７０において、プロセッサは、式（１）に従ってｕ（ｔ）を評価し、式（６）に従って目標流量Ｍ_Ｔを決定する：
Ｍ_Ｔ＝Ｋ_２・ｕ（ｔ） （６）
ここで、Ｋ_２はｕ（ｔ）を流量の単位に変換するために使用される比例定数である。

【0069】

ステップ２６８及び２７０からの制御は、最大流量ステップ２７２に続く。

【0070】

ステップ２７２において、プロセッサは、圧力センサ１１４Ａによって提供される圧力Ｐの値にアクセスし、その値を使用して、式（２）に従って最大流量Ｍ_ｕを計算する。

【0071】

第３決定ステップ２７４において、プロセッサは、以下の式を評価することによって、目標流量と最大流量とを比較する。
Ｍ_Ｔ＜Ｍ_ｕ （７）

【0072】

式（７）が正を返す場合、すなわち、目標流量Ｍ_Ｔが最大流量Ｍ_ｕ未満である場合、プロセッサは、第２流量設定ステップ２７８に進み、プロセッサは、流量を目標流量に設定する。

【0073】

式（７）が負を返す場合、すなわち、流量Ｍ_Ｔが最大流量Ｍ_ｕ以上である場合、プロセッサは第３流量設定ステップ２８２に進み、プロセッサは流量を最大流量に設定する。

【0074】

図４のフローチャートは、流量ステップ２６２、２７８、及び２８２から決定ステップ２５８に戻る制御によって繰り返される。

【0075】

図４のフローチャートの説明は、ポンプ５０Ａについてのものであり、したがって、ステップ２５０で定義されたパラメータ、ならびにステップで定義された温度、流量、及び関数ｆ（Ｐ）は、このポンプを動作させるために適用される。上述したように、この説明は、必要な変更を加えて、容器７０内の他のポンプを動作させるために適用することができ、ポンプは互いに独立して動作するので、ステップ２５０で定義されたパラメータ、温度、流量、及び関数ｆ（Ｐ）のうちの１つ以上は、ポンプごとに異なっていてもよいし、同じであってもよい。

【0076】

例えば、ポンプ５０ＡのＴ_ｔは－２０℃に設定されてもよく、ポンプ５０ＢのＴ_ｔも－２０℃に設定されてもよく、ポンプ５０ＣのＴ_ｔは－２５℃に設定されてもよい

【0077】

上述したように、プロセッサ３６は、容器７０内の全てのポンプを動作させるように構成されており、プロセッサがＰＩＤプロセッサである場合、Ｋ_ｃ、ｔ_ｉ、ｔ_ｄの値は概して同じである。しかしながら、これは必須ではなく、値Ｋ_ｃ、ｔ_ｉ、ｔ_ｄの少なくとも１つが他のポンプの値と異なる場合もあり得る。

【0078】

上述したように、図４のフローチャートは、低温手順の第１フェーズに関するものであり、これは、任意の所与のポンプ５０に適用される。第１フェーズが完了すると、手順の第２フェーズを開始することができる。ポンプ５０は独立して動作されるので、手順中の任意の所与の時間において、任意の所与のポンプ５０が、手順の第１フェーズ又は第２フェーズにあり得ることが理解されるであろう。

【0079】

上記の説明は、プロセッサ３６が概して単一のプロセッサであると仮定しているが、各ポンプがそれ自身のプロセッサを有してもよく、当業者は、必要な変更を加えて、複数のプロセッサに対して説明を適合させることができることが理解されるであろう。

【0080】

上述の実施形態は、例として引用されたものであり、本発明は、上で特に示され説明されたものに限定されないことが理解されるであろう。むしろ、本発明の範囲は、上記で説明した様々な特徴の組合せ及び部分的組合せの両方、ならびに前述の説明を読んだときに当業者に想起され、先行技術に開示されていないそれらの変形形態及び修正形態を含む。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】