凍結治療計画装置及び凍結治療装置
【課題】本発明は、凍結治療法で使用される治療装置、及びその治療計画装置に関し、治療部位サイズに従っての凍結期間・解凍期間を設定することを目的にする。
【解決手段】凍結治療装置は、ガス給排気系１００、その制御系２００、凍結プローブ系３００、より成る。ガス給排気系１００は、凍結プローブ系３００のプローブ６０への凍結ガス、解凍ガスを送り、ジュール・トムソン効果によりプローブ６０の先端周囲の治療部位の凍結・解凍を行わせる。制御系２００は、ガス給排気系１００の制御を行うと共に、この制御のための治療計画データを作成する。治療計画データの中に凍結期間と解凍期間とを定める凍結・解凍シーケンスがを持つ。このシーケンスの決定を制御系２００内の計算機で行う。更に、このシーケンスは、組織の凍結・解凍特性に基づいて病巣治療サイズに応じて決定する。
【解決手段】凍結治療装置は、ガス給排気系１００、その制御系２００、凍結プローブ系３００、より成る。ガス給排気系１００は、凍結プローブ系３００のプローブ６０への凍結ガス、解凍ガスを送り、ジュール・トムソン効果によりプローブ６０の先端周囲の治療部位の凍結・解凍を行わせる。制御系２００は、ガス給排気系１００の制御を行うと共に、この制御のための治療計画データを作成する。治療計画データの中に凍結期間と解凍期間とを定める凍結・解凍シーケンスがを持つ。このシーケンスの決定を制御系２００内の計算機で行う。更に、このシーケンスは、組織の凍結・解凍特性に基づいて病巣治療サイズに応じて決定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、極低温治療を行う凍結治療計画装置及びそれを使用した凍結治療装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、極低温を利用して患者の患部を治療する凍結療法が着目されている。
この凍結療法は、先端が鋭利な二重管（コアキシャルニードル）を患者の体表面に当てた状態で、二重管の中心軸に沿って長く細い誘導針を挿入し、誘導針を患部まで穿刺したら、誘導針に沿って二重管を患部まで進行させ、さらに患部に貫通させる。また、コアキシャルニードルを直接貫通させることもある。
その後誘導針を抜いて、代りに凍結端子（プローブ）を二重管内の中空軸に沿って挿通装填、凍結用ガス（気体、液体両者ある）と解凍用ガス（気体、液体両者ある）とを供給して、短時間で患部の凍結と解凍（融解）を繰り返すことにより、患部を壊死させて治療を行う方法である。
【０００３】
本件出願人は、凍結療法に係わる各種の特許の出願を行い、既に公開に到っている。
【特許文献１】特開２００７−１６７１００
【特許文献２】特開２００７−１６７１０１
【特許文献３】特開２００７−２９５９５３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の凍結治療装置は、技術的に未だ実用的な装置が得られていない。例えば凍結温度とその凍結時間幅、解凍温度とその解凍時間幅は、経験的に設定している。今後、実用的で信頼性があり、且つ高い安全性の装置の開発が望まれている。
【０００５】
本発明の目的は、病巣組織での凍結・解凍のメカニズムの解析結果に基づく、適正な凍結治療を可能にする凍結治療計画装置、及び凍結治療装置を提供するものである。
【０００６】
更に具体的な本発明の目的は、病巣組織上の凍結・解凍の特性を明確にし、それを関数化して定量的に凍結温度・凍結時間幅、解凍温度・解凍時間幅を求め、これを凍結ガス、解凍ガスの制御に利用可能とする凍結治療計画装置、及び凍結治療装置を提供するものである。
【０００７】
更に本発明の他の目的は、極低温液化ガスを凍結ガスとして利用する気化凍結法での、当該凍結ガスのパージを安全に可能にする凍結治療計画装置、及び凍結治療装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、所定断面サイズの凍結プローブにより、治療部の凍結を行わせる凍結期間とその解凍を行わせる解凍期間とで、凍結と解凍とを行わせることを可能にする凍結治療装置において、上記凍結期間及び解凍期間は、治療部位の組織と病巣治療サイズとに基づいて設定するものとした凍結治療計画装置を開示する。
更に本発明は、凍結プローブにより、治療部の凍結を行わせる凍結期間とその解凍を行わせる解凍期間とで、凍結と解凍とを行わせることを可能にする凍結治療装置において、上記凍結期間及び解凍期間は、凍結プローブの断面サイズと治療部位の組織と病巣治療サイズとに基づいて設定するものとした凍結治療計画装置を開示する。
更に本発明は、凍結プローブの径サイズとそれに基づいて定まる凍結限界サイズとから、凍結プローブの径の種類と病巣治療サイズとの関係をデータとして、記憶しておき、このデータを用いて使用する凍結プローブと病巣治療サイズとを決定するものとした凍結治療計画装置を開示する。
更に本発明は、凍結プローブの径サイズとそれに基づいて定まる凍結限界サイズ並びに凍結限界サイズに近づく時間幅との関係をデータとして記憶しておき、このデータを用いて使用する凍結プローブと病巣治療サイズと凍結時間とを決定するものとした凍結治療計画装置を開示する。
更に本発明は、凍結プローブの径サイズとそれに基づいて定まる凍結限界サイズ並びに凍結限界サイズに近づく時間幅との関係をデータとして記憶しておき、このデータを用いて使用する凍結プローブと病巣治療サイズと凍結時間と解凍期間と及び又はその凍結と解凍との繰り返しサイクルを決定するものとした凍結治療計画装置を開示する。
更に本発明は、ｙを凍結サイズ、ｃを凍結限界サイズとするとき、凍結プローブの径によって定まる方程式、
ｙ＝ａ ｅｘｐ（ｂｔ）＋ｃ
但し、ｅｘｐは指数関数、係数のａ、ｂ、ｃは治療部位とプローブの径によって定まる係数であってａ＜０、ｂ＜０、ｃ＞０であってｃが凍結限界サイズとする、
によって律せられるものとした凍結治療計画装置を開示する。
更に本発明は、凍結プローブと、凍結期間中、この凍結プローブへ治療部位の凍結用の凍結ガスを送り、解凍期間中その解凍用の解凍ガスを送るガス制御手段と、を有する凍結治療装置であって、凍結プローブの径サイズとそれに基づいて定まる凍結限界サイズ並びに凍結限界サイズに近づく時間幅との関係をデータとして記憶しておき、このデータを用いて使用する凍結プローブと病巣治療サイズと凍結時間Ｔ１と解凍時間Ｔ２と、を設定する設定手段と、
この設定された凍結時間Ｔ１で凍結を行わせるべく、且つ解凍時間Ｔ２で解凍を行わせるべく、上記ガス制御手段へ制御指令を与える指令手段と、
を備えた凍結治療装置を開示する。
本発明は、ｙを凍結サイズ、ｃを凍結限界サイズとするとき、凍結プローブの径によって定まる方程式、
ｙ＝ａ ｅｘｐ（ｂｔ）＋ｃ
但し、ｅｘｐは指数関数、係数ａ、ｂ、ｃは治療部位とプローブの径によって定まる係数であってａ＜０、ｂ＜０、ｃ＞０であってｃが凍結限界サイズとする、
によって律せられるものとした凍結治療装置を開示する。
【０００９】
更に本発明は、凍結プローブにより治療部位の凍結を行わせる凍結期間Ｔ１とその解凍とを行わせる解凍期間Ｔ２とを求める凍結治療期間計画装置において、
凍結ガスにより凍結プローブ周囲の治療部位の凍結を行わせる凍結期間Ｔ１は、Ａ、Ｂを治療部位の組織によって定まる定数、ｙを病巣治療サイズとしたとき方程式
ｙ＝Ａｌｎ（ｔ）＋Ｂ（但し、ｌｎは自然対数）
を解いて得られる時間ｔに基づいて設定し、解凍期間Ｔ２は、Ｚを解凍サイズ、Ｃ、Ｄを治療部位の組織によって定まる定数としたとき方程式
Ｚ＝Ｃ−Ｄｌｎ（ｔ）
を解いて得られる時間ｔに基づいて設定するとした凍結治療期間計画装置を開示する。
【００１０】
更に本発明は、前記凍結期間と解凍期間とを１サイクルとしての繰り返しサイクル数を設定するものとした凍結治療期間計画装置を開示する。
【００１１】
更に本発明は、前記凍結期間に凍結ガスパージ用のパージ期間を付加するものとした凍結治療期間計画装置を開示する。
【００１２】
更に本発明は、凍結プローブと、凍結期間中、この凍結プローブへ治療部位の凍結用の凍結ガスを送り、解凍期間中その解凍用の解凍ガスを送るガス制御手段と、を有する凍結治療装置であって、
治療部位の組織によって定まる定数Ａ、Ｂ、病巣治療サイズｙをもとに、方程式
ｙ＝Ａｌｎ（ｔ）＋Ｂ（ｌｎは自然対数）
を解いて得られる時間ｔに基づいて定めた凍結期間Ｔ１と、解凍サイズＺ、治療部位の組織によって定まる定数Ｃ、Ｄをもとに、方程式
Ｚ＝Ｃ−Ｄｌｎ（ｔ）（ｌｎは自然対数）
を解いて得られる時間ｔに基づいて定めた解凍期間Ｔ２と、を設定する設定手段と、
この設定された凍結期間Ｔ１で凍結を行わせるべく、且つ解凍期間Ｔ２で解凍を行わせるべく、上記ガス制御手段へ制御指令を与える指令手段と、
を備えた凍結治療装置を開示する。
【００１３】
更に本発明は、前記設定手段は、更に、凍結期間と解凍期間とを１サイクルとしての繰り返しサイクル数を設定するものとし、上記指令手段は、このサイクルに合わせて、上記ガス制御手段に凍結と解凍のための制御指令を与えるものとした凍結治療装置を開示する。
【００１４】
更に本発明は、前記設定手段は、上記凍結期間に、液体凍結ガスを使用した場合での凍結ガスパージ用のパージ期間を付加するものとし、上記指令手段は、この期間に合わせて凍結と解凍とパージのための制御指令を与えるものとした凍結治療装置を開示する。
【００１５】
更に本発明は、前記パージ期間でのパージガスは、上記液体凍結ガス源内で発生する気化ガスを用いるものとした凍結治療装置を開示する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、凍結期間及び解凍期間とを、治療部位の組織と病巣治療サイズに基づいて決定でき、適正時間、適正治療の実現をはかれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
凍結と解凍とは低温化と高温化とによる。凍結と解凍は、ジュールトムソン効果を利用する事例と、低温液化ガスの気化による事例とがある。
ジュールトムソン効果は、常温等の一定温度の気体を所定の圧力から急激に圧力を低下させたときの熱現象を指し、気体の種類によって、低温化する事例と高温化する事例とがあり、それを凍結と解凍とに利用する。例えば、３０ＭＰの高圧常温アルゴンガス（Ａｒガス）とヘリウム（Ｈｅガス）とをプローブの先端に導き、プローブの先端で急激に膨張させるようなプローブ構造としておくことで実現する。Ａｒガスでは−１２５℃の凍結温度が得られ、Ｈｅガスでは＋２０℃の解凍温度が得られる。
【００１８】
液化ガスの気化では、低温液化ガスを用いる。例えば窒素（Ｎ２）ガスでは、７０ＭＰの高圧で冷却することで液化し、この液体温度は−１９５℃程度である。これが気化する時に多くの熱量を周囲から奪い、凍結を行わせる。解凍は、高温融解ガス（又は液体）を送出することで実現する。
【００１９】
ここで、病巣治療部位及び病巣治療サイズの定義を明確にしておく。
１回ないし複数回のサイクルで、１つの凍結プローブにて治療を行う部位を、病巣治療部位と呼び、この病巣治療部位のサイズを病巣治療サイズと呼ぶことにする。病巣治療部位には以下の如きものがある。
（１）スポット的な小さなサイズの病巣又はそれらが分散的に複数個発生している事例。この場合は、スポット的なサイズの病巣そのものが病巣治療部位となる。そして各病巣のサイズが病巣治療サイズとなる。
（２）大きな体積や面積サイズの病巣である第１の事例。この場合は、大径サイズのプローブを使って治療を行うやり方があり、そのときにはこの病巣全体が病巣治療部位であり、その大きさが病巣治療サイズとなる。
（３）大きな体積や面積サイズの病巣である第２の事例。この場合、この病巣を連続する区分化して、各区分毎に小径サイズのプローブを使って治療を行うやり方があり、そのときには、各区分が病巣治療部位であり、その大きさが病巣治療サイズとなる。
【００２０】
本件発明者は、凍結温度とその凍結サイズとの関係を発見した。以下説明する。
ある病巣治療部位を凍結する場合、ある凍結温度で、ある時間をかけて、凍結を行う。然るに、凍結温度が定まると最大凍結サイズは、この凍結温度によって定まり、どんなに凍結時間をかけても、それ以上の大きさの凍結サイズに拡大しない。且つその最大凍結サイズに達するまでの途中の凍結時間にあっては、その凍結時間とある関数関係をもって凍結サイズが定まる。
これをスポット的凍結源に適用する。スポット的凍結源とは、凍結源がスポット的な大きさの凍結源のことであり、本件に関しては、凍結プローブの先端が、このスポット的凍結源となる。このスポット的凍結源の径サイズが微少で無視できる程の大きさとすると、凍結サイズδは、
〔数１〕 δ≦δｍａｘ
となる。ここで、凍結サイズδは、凍結時間の大きさによって定まる。
凍結プローブの径サイズｒ０ を考慮する場合は、
〔数２〕 δ−ｒ０≦δｍａｘ
となる。
【００２１】
治療すべき病巣治療サイズと凍結プローブの凍結温度との関係は、その凍結温度で定まる最大凍結サイズδｍａｘより同等か小さい病巣治療サイズであることが必要である。この最大凍結サイズδｍａｘとは後述の数４で定まる定数ｃである。
【００２２】
解凍は凍結の逆であり、基本的に凍結と同様な考え方が適用できる。
【００２３】
図１は、ジュールトムソン効果を利用した本発明の凍結治療装置の全体の実施例図を示す。この治療装置は、ガス給排気系１００、制御系２００、凍結プローブ系３００、より成る。
【００２４】
ガス給排気系１００は、常温高圧ガス（例えばアルゴンガス）源５１と、常温高圧ガス（例えばヘリウムガス）源５２と、ガス安定器５３、５４と、ガス切換・圧力計器部５５と、分配・切換部５６と、排気制御部５７と、より成る。
高圧ガス源５１は、ジュールトムソン効果に基づく極低温化（アルゴンでは−１２５℃程度）凍結のためのガス源として機能し、高圧ガス源５２は、ジュールトムソン効果に基づく凍結状態からの高温化（ヘリウムでは＋２５℃程度）解凍のためのガス源として機能する。
ガス安定器５３、５４は、ガス源５１、５２からの高圧ガスのガス圧一定化をはかるものである。
ガス切換・圧力計器部５５は、ガス源５１、５２からのガス流路切換及びそのための切替手段としての電磁弁や分岐パイプ、これらの切り換えのための各種の監視計器類を含む部位である。
分配・切替部５６は、プローブ類６０が複数プローブを有することから、使用するプローブの選択、それへの供給ガスの選択のためのガス分配と切替えの手段である。
ガス排気制御部５７は、プローブ類６０からの使用済みガスの排気手段であり、これは後述する液体ガスを凍結用に使用した気化現象を利用した治療装置でのパージ手段を含む。
【００２５】
制御系２００は、制御・計測部５８と、制御用計算機５９と、より成る。
制御用計算機５９は、各種のデータと治療プログラムとを有して、治療実行の指示及び監視を行う。治療実行は、ガス切換及び圧力計類５５の制御、ガス分配・切替部５６の制御、排気部５７の制御、を行うことで達成する。そのためのそれらの制御に必要な制御指令を制御用計算機５９が作り出して制御・計測部５８へ送る。
制御・計測部５８は、制御用計算機５９からの制御指令をもとに各部５５、５６、５７へ制御信号を発生し具体的な治療手段の制御を行う。更に制御・計測部５８は、各部５５、５６、５８の各種計器類データや状態データである計測信号を取り込み、制御監視及び動作監視を行う。例えば、監視データはプローブ内に装着された熱電対等のセンサーより、分配切換部を介して送信され、計算機５９がこれを取り込む。
制御用計算機５９の持つ各種データは、この他に患者のＩＤ情報、治療履歴、病名、臓器名を含む治療個所及びその位置並び病巣サイズ、血圧や血糖値その等の生理データ、患部の撮影画像データ、等を含む。
治療プログラムは、凍結治療の実行プロセスを含むソフトウェアであり、治療計画及び上記各種データを用いて形成される。
【００２６】
凍結プローブ系３００は、複数のプローブ（＃１〜＃ｎ）６０を持つ。各プローブ６０は同一形式のものもあれば、異なる形式のものもあり、１個使用する場合も、複数個（２個とか３個とか）同時並行使用の例もある。この数と使用法は治療プログラムの中に含ませておく。ここで形式とは、径サイズの大小とか、プローブの長さとか、ガス量とか、種々の内容を云う。尚、プローブ管壁には熱電対が装着されており、プローブの温度が制御計測部に送られる。
治療プログラムは、治療手順、凍結・解凍シーケンス（凍結と解凍とを１サイクルとするサイクル数ｎ、１サイクルの時間幅Ｔ）、治療のリスク管理、治療遂行と監視のためのＸ線ＣＴ装置・心電装置・血圧計などを含む各種生体監視計器・装置類等のモニタ管理、等を含む処理内容を持つ。
排気に関する負圧系を説明する。
プローブ系３００、プローブ類６０へは分配切換機構を通して高圧ガスが送られジュールトムソン効果によりプローブ内で拡張し、負圧の排気系を介して排出される。この排気系では排気制御系５７内に設置された負圧発生機構により、負圧が保持され、すみやかな、排出をしている。負圧発生機構の内部には負圧監視センサを具え、このセンサ出力が計算機５９に送られる。計算機５９は負圧を監視する。負圧が正に転ずるとプローブは送出高圧ガスにみたされ、極めて危険な状態にいたる。この負圧が正圧又は高い正圧に転じたと判断したときには計算機５９は、制御系５７の緊急停止を行う。
かかる実施例を図１２に示す。この排気系は、排気サージタンク７０、負圧発生機構７１、負圧センサ７２、とを持つ。プローブ排路の排気ガスは排気サージタンク７０に入る。排気サージタンク７０は負圧発生機構７１により、負圧に保たれる。負圧センサー７２はプローブ帰路排気系が負圧が保たれ吸引状態にあることを検出する。センサー出力は計算機５９に常時入力され正常であることを監視され、それに反する状態となったとき直ちに制御系５７の停止を行い、高圧ガス送出をとめる。
【００２７】
治療プログラムの中で本発明に特に関与するのは、凍結・解凍シーケンスである。凍結・解凍シーケンスの中で、サイクル数ｎは、１以上の値であり、例えばｎ＝２とかｎ＝３とか種々変更可能である。サイクルの時間幅Ｔも、種々変更可能である。１サイクルの時間幅Ｔは、凍結時間幅（凍結期間）Ｔ１と解凍時間幅（解凍期間）Ｔ２との合計値であり、幅Ｔ２は、幅Ｔ１の凍結に対する解凍に要する時間幅に対応する。
【００２８】
サイクル数ｎと１サイクルの時間幅Ｔとは、凍結対象の病巣治療サイズ（径又は体積、又は断面積）によって定める。病巣治療サイズが大きければｎ及び又はＴの少なくともいずれかを大きく設定する。例えばｎ＝３とし、Ｔで調整するとか、Ｔを固定し、ｎをサイズに応じて大小化させる。ｎとＴとを両者変更させる例もある。
以下では、治療プログラムの実行の中で、凍結・解凍シーケンスの実行に限定して本発明の諸特徴並びに作用効果を説明する。図１もこうした趣旨に沿った構成のみを示してある。
【００２９】
先ず、サイクル数ｎがｎ＝３である時の、凍結治療部位である病巣治療サイズの大きさに応じた１サイクル時間幅Ｔの決定法を述べる。
【００３０】
病巣治療サイズが大きければ、大きな凍結エネルギーを要する。この凍結エネルギーは、１サイクル時間Ｔの大小で定まる。本件出願人は、凍結プローブの断面サイズ（円では径サイズ、また面積サイズも含む）を固定させたプローブ使用下での、動物実験によって病巣治療サイズと凍結時間との関係を求めた。図２は肺野での凍結例、図３は肝臓での凍結例である。横軸が凍結時間ｔ、縦軸が凍結によって発生する凍結サイズ（径）ｙである。凍結は氷結とも呼ばれる。凍結サイズｙは、凍結温度ＡＴ（極低温、例えば−１２５℃前後値とか）に対応している故に、縦軸を凍結温度ＡＴのスケールに合わせて表示させてもよい。例えば、凍結サイズｙは数ミリ〜数１０ミリ、凍結時間ｔは数１０秒〜数百秒の値である。
【００３１】
図２、図３の各プロット点を最小自乗法を利用しての近似関数例は次式となる。
〔数３〕 ｙ＝Ａｌｎ（ｔ）＋Ｂ
ここで、Ａ、Ｂは肺や肝臓などの臓器の部位の種類（組織）や状態やサイズ、使用する凍結ガス等で定まる凍結温度、並びにプローブ径によってほぼ定まる値、ｌｎは自然対数、を示す。図２、図３での関数の立上り時の時間φ（＝ｅｘｐ（−Ｂ／Ａ））はプローブの径に対応する。
図１３、図１４は、図２、図３を別スケールで表現した事例である。但し、図１３、図１４では実験データ（ドット）は省略している。図２、図３を左側にシフトすると共に時間を充分に大きくした図が図１３、図１４であり、横軸ｔ＝０でのｙ軸交点ｙ＝ｙ０（ｃ１−｜ａ１｜）、（ｃ２−｜ａ２｜）は、プローブの径を示す。即ち、プローブの径ｙ０を凍結初期値とした。ここで時間を充分に大きくとは、凍結サイズがそれ以上進行できない程の凍結限界以上の時間軸をとったことを指す。
図１３、図１４の最小自乗法に基づく近似関数例は次式となる。
〔数４〕ｙ＝ａ ｅｘｐ（ｂｔ）＋ｃ
ここで、ａ、ｂ、ｃは肺や肝臓などの臓器の部位の種類（組織）や状態やサイズ、使用する凍結ガス等で定まる凍結温度、並びにプローブの径によってほぼ定まる値であり、ａ＜０、ｂ＜０、ｃ＞０である。
即ち、係数Ａ、Ｂ、ａ、ｂ、ｃは、病巣部位の種類や状態、並びに凍結温度が定まると、プローブの径の大きさによって一義的に定まるものと考えられる。
数３と数４との違いは以下となる。
（１）数４は、凍結限界サイズを考慮した式である。凍結限界サイズとは、プローブを病巣に穿刺したときにその周囲に発生する最大凍結領域サイズである。病巣臓器が特定されたときに、凍結限界サイズを決めるのはプローブの径となる。径が大きくなればそのサイズも大きくなり、小さくなればそのサイズも小さくなる。
数４で、ｔ＝∞としたときのｙの値はｙ＝ｃとなる。かかる数値ｃが凍結限界サイズとなる。実際上は、ｔ＝∞ではなく、３分とか７分とかの有限で短い時間幅でｙはほぼ飽和して凍結限界サイズｃ（図１３のｃ１、図１４のｃ２）に達する。それ故に、長時間の凍結時間幅は不要である。
数４で、ｔ＝０でのｙの値ｃ＋ａはプローブの径を示す。ａ＜０である故に、ｃ−｜ａ｜がプローブ径となる。
（２）数３は、数式上、ｔ＝∞でｙ＝∞となり、飽和しない。従って、飽和するような時間幅の凍結時間には採用できない。逆に、凍結が飽和しない、凍結時間の決定に利用する。
次に、数３と数４とのそれぞれの意義及び利用法を説明する。
（１）数３は、凍結限界サイズに達しない凍結サイズへの、凍結時間の決定に利用できるとの意義がある。その利用例は後述する。
（２）数４は、凍結限界サイズに近いサイズの凍結を行うときに利用できるとの意義がある。具体的には以下の如き考え方となる。
ｉ．適正な治療を可能にできるとの意義がある。治療サイズは、凍結限界サイズに対応させればよく、治療病巣周辺の正常な組織を損傷させることなく、病巣のみの適正な治療が可能になる。更に、凍結限界サイズへは３分とか５分とかでほぼその飽和になる故に、長時間の凍結時間が不要となり、迅速な治療が可能になる。
ｉｉ．適正な凍結プローブ径の凍結プローブを選択できるとの意義がある。凍結限界サイズを基本的に決めるのは、凍結プローブの径である。従って、治療サイズが定まれば、それに合致した径の凍結プローブを選択でき、より適切な治療を可能にできる。例えば、プローブの径サイズは、１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、・・とか種々である。例えば、上記各径サイズの凍結限界サイズをｃ１、ｃ２、ｃ３・・・とすれば、病巣治療サイズがｃ１であれば１ｍｍ、ｃ２であれば２ｍｍのプローブを選ぶ。また、正確に一致しない場合もある。例えばｃ１とｃ２との中間のサイズであればｃ１即ち１ｍｍサイズを一部領域を重複させながら２回にわけて使うとかのやり方をとればよい。
ｉｉｉ．凍結限界サイズ以下で凍結サイズを押えたい事例もある。
その時に凍結限界サイズが一応の目安となり、それ以下の凍結サイズになるように凍結時間（期間）を選べばよい。
ｉｖ．凍結時間ｔの決定法を述べる。
凍結限界サイズｃに近いサイズまで凍結させるときには、値ｃに略達する（即ち曲線上の飽和状態に達する）ような時間幅を選ぶ。凍結限界サイズｃに近くないサイズに設定するときには、図３と同様に数４を解くやり方もある。
【００３２】
数３、数４の利用法を説明する。
数３で病巣サイズは目標凍結サイズｙ０でもある故に、Ａ、Ｂ、ｙ＝ｙ０が固定値となり、数３を解くことで時間ｔが求まる。一方、数４で凍結限界サイズｃまで凍結させるときには飽和に達するような実益的な時間を求めておく。この求めた時間ｔが凍結時間幅Ｔ１に相当する。この関係を模擬的に示すと、図４の如くなる。δｍａｘが数４の最大限界凍結サイズｃであり、曲線的には飽和状態の値である。解凍時間Ｔ２も同様な考え方で求めておく。
尚、図２、図３、図１３、図１４の実験データは、凍結ガスの種類、凍結ガスの送出速度、プローブの径によっても異なる。従って、凍結ガスの種類、及びその送出速度、プローブの径、臓器部位によって、種々のＡ、Ｂを求めておき、これを計算機５９のメモリに格納しておき、治療時に、対応する該当値Ａ、Ｂを読み出し、且つ病巣サイズｙを入力し、数３により時間幅ｔを求める。
【００３３】
凍結・解凍シーケンス例を図５に示す。横軸が時間ｔ、縦軸が凍結サイズＺを示す。Ｚ１が最大凍結サイズ（数３使用例では最大限界ではなく、数４使用例では最大限界サイズに近い値である）である。この図の示すシーケンスは以下となる。
０〜ｔ１…第１回凍結区間
ｔ１〜ｔ２…第１回解凍区間
ｔ２〜ｔ３…第２回凍結区間
ｔ３〜ｔ４…第２回解凍区間
ｔ４〜ｔ５…第３回凍結区間
ｔ５〜ｔ６…第３回解凍区間
０〜ｔ２が第１回サイクル、 ｔ２〜ｔ４が第２回サイクル、ｔ４〜ｔ６が第３回サイクルとなる。図ではサイクル幅を、第１回＞第２回＞第３回とした。これは、第１回の凍結・解凍にて凍結効果が発揮され、第２回、第３回ではそれ以下のエネルギーで凍結効果が継続できるためである。勿論、同一時間幅の例もある。
解凍は、数３を利用する例にあっては、数３の逆の関係であって、例えば数５の如き関係式となる。
〔数５〕 Ｚ＝Ｃ−Ｄｌｎ（ｔ）
この解凍数式にあっても、Ｃ、ＤがＡ、Ｂの如く事前に求めた値（通常はＣ＝Ｂ、Ｄ＝Ａ）、Ｚが解凍サイズ（これは凍結サイズでもある）であり、数５を解くことで、時間ｔ、即ち前述のＴ２が求まる。また解凍ガスの流入速度によってもＣ、Ｄが変化する故に、こうした種々のパラメータ（病巣部位、流入速度、解凍ガスの種類）に基づくＣ、Ｄを定め、メモリに格納しておく。治療シーケンスの決定時に、読み出して解凍サイズに応じて、解凍時間幅を定める。
【００３４】
病巣治療部位の壊死は、凍結時間幅Ｔ１とサイクル数ｎ、及び凍結ガス、凍結ガス流入速度によって定まる。特にサイクル数ｎは、凍結・解凍を繰り返す回数であって、１回のサイクルだけでは壊死が困難な例が多く、２サイクル〜５サイクルをかけて完全な壊死に至らしめる事例が多い。サイクル数が多いと治療時間が長くなって患者への負担がかかり、サイクル数が少ないと完全な壊死を得にくく、従って、こうした不足点を互いに補うような適正なサイクル数ｎを選ぶことになる。
【００３５】
ここでサイクル数について更に説明する。
サイクル数ｎは、患者の負担なく治療効果を達成するように選ぶ。患者の負担とは治療時間が長くかかることであり、治療効果とは病巣治療部位を壊死できることである。ｎ＝１以上の数値の中で、ｎ＝２〜５が実用的な値であった。ｎ＝１に比べて治療時間は長くなるが、壊死効果を充分に発揮できた。これは本件出願の発明者岩田完成等の実験によって確認できた。以下ｎ＝２の事例で説明する。
第１回の凍結は、病巣治療部位が生体組織（これは、腫瘍や通常細胞を問わず、また肺であれば気室を取り囲む細胞の集まりとしての生体組織）を対象とし、第２回の凍結は、第１回の解凍結果に対しての処置である。生体組織への凍結を行う第１回凍結では、凍結本体（氷塊）とその周囲の外側の準凍結状態部とが出現する。この準凍結状態部は本体に比して大きな拡大領域である。準凍結状態部の外側は正常な生体状態にある。
かかる凍結に対して解凍を行うと、凍結本体が液状化し、併せて準凍結状態部もそれに準じて液状化する。こうした液状化した所では同時に出血を伴う。
第２回の凍結では、液状化の強い凍結本体が迅速に凍結すると共に、液状化の弱い準凍結状態部も順次凍結する。即ち、第１回の凍結は、凍結本体が主たる凍結であったが、第２回の凍結ではその周囲の拡大された準凍結状態部をも凍結する。かくして、準凍結状態部を含めて生体組織の壊死が行われる。凍結完了後に解凍を行う。
第２回目では、準凍結状態を無視し第１回目と同じ係数の凍結関数を使用することもある。しかし、準凍結状態を考慮する場合には、凍結本体と準凍結状態とへの凍結を考慮して係数を設定しておく。この場合、数３を利用する事例による、治療計画にあっては、ｎ＝２とした場合、係数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを各サイクルに応じて定めるものとし、病巣治療部位も、第１サイクルでの拡大した準凍結状態のサイズと設定することが好ましい。
勿論、ｎ＝１の事例でも壊死効果の発揮する事例がある。また、ｎ＝３〜５は、第３〜５サイクルが更なる壊死効果を発揮させる事例である。
図１５は、凍結本体とその周囲の準凍結状態との説明図である。この図は、３サイクルの事例での、凍結中心からの同心円上の各部位位置ｄでの温度ＴＭと時間ｔとの実験確認例図である。各部位位置ｄとは、ｄ１＜ｄ２＜ｄ３＜ｄ４なる関係の４つの同心円上の径を示し、例えばｄ１＝４ｍｍ、ｄ２＝６ｍｍ、ｄ３＝８ｍｍ、ｄ４＝１０ｍｍである。かかる４つの同心円上の各点での温度ＴＭを３サイクルの行程で実測して示したのが図１５である。例えば、温度ＴＭ１＝２０℃、ＴＭ２＝４０℃、−ＴＭ１＝−２０℃、−ＴＭ２＝−４０℃、−ＴＭ３＝−６０℃、−ＴＭ４＝−８０℃としたが、径及び温度はあくまで一例である。
図１５からわかる点を列挙する。
（１）０℃より若干低い温度−ＴＭ０を永結温度とみたこと。
（２）第１サイクルに比べて、第２サイクルの区間は長いこと。
（３）小さい径ｄ１ほど迅速に凍結し、第１サイクルで温度−ＴＭ２に達する。大きい径ｄ４ほど凍結は遅れ、第１サイクルでは凍結せず、第２サイクルで初めて凍結する。第３サイクルでは更に凍結温度が低くなる。径ｄ２、ｄ３はその中間的な動きをしている。
（４）かくして、図１５から凍結中心に近い程、凍結は迅速に進み、遠い程凍結に時間のかかることがわかる。第１サイクルで凍結する部位が前述した凍結本体であり、その周囲に存在する未凍結部位が準凍結状態となる。尚、第１サイクルに比べて第２サイクルでの凍結塊は大きく、場合によっては２倍以上になることもある。
（５）尚、治療部位は基本的には、通常、患者の体温（３６℃とか種々）維持されているが、動脈に近い部位では比較的高いとか、身体の部位によって種々通常温度が異なる。従って、こうした部位に応じて凍結及び解凍状態が変り、それ故に、凍結関数、解凍関数の各係数も種々の値をとる。
【００３６】
図１の実施例の動作を説明する。
（１）治療シーケンス（凍結・解凍シーケンス）を含む治療計画データの生成。
図６が数３を利用しての治療計画データの生成フローを示す。フローＦ１では、肺や肝臓などの臓器、プローブの径、ガスの種類等対応に、数３の方程式、及び定数Ａ、Ｂ（Ｃ、Ｄも含む）を求めて、これを計算機５９のメモリに格納する。フローＦ２では、患者の診断データ（病巣臓器、病巣位置、病巣サイズ、病巣の種別等）を入力する。
フローＦ３では、使用する凍結ガス、解凍ガスの種類、各入力流量、プローブの口径等の治療用の各機械系の物理的データを入力する。フローＦ４では、フローＦ２、Ｆ３のデータを用いてメモリからＡ、Ｂ、方程式などを読出し、治療シーケンスを含む治療計画データを生成する。この治療シーケンスとは、狭義には、凍結・解凍を１サイクルとする凍結・解凍シーケンスであり、そのサイクル回数ｎ、凍結時間幅Ｔ１、解凍時間幅Ｔ２ より成り、Ｔ１とＴ２とは数３、数５により求める。回数ｎは、経験値、又はＴ１、Ｔ２ に関連して定める。広義には、凍結・解凍シーケンスの前後の治療工程を含む。例えば、凍結・解凍シーケンスに入る前の、各種の監視機器（ディスプレイ、心電計、Ｘ線装置等）の初期化や取付などの各作業を含む。
他の治療計画データとしては、治療開始から終了までの治療手順データ、治療での注意事項データ（例えば近くに他の臓器があるとか）、その一部である凍結・解凍のためのガス供給系（５１〜５６）と排気系（５７）との操作手順データを含む。
（２）治療の実行
上記生成した治療計画データをもとに、治療を実行する。治療全体の流れは省略するが、本発明に係わるものは凍結・解凍シーケンスの実行である。
計算機５９からの凍結・解凍シーケンスへの移行に従って、制御部５８を介して、凍結であれば５１→５３→５５→５６→６０（その中の１つ又は２つ以上）の凍結ガスの流入を行って凍結治療をする。解凍であれば制御部５８を介して、５２→５４→５５→５６→６０（１つ又は２つ以上）の解凍ガスの流入を行って解凍を行う。
治療の実行に際しての各種のやり方を示す。
（１）プローブにマニプレータをつけておき、ほぼ完全自動化で行うやり方がある。
（２）プローブにマニプレータをつけておき、画面に治療シーケンスによって表示される手順に従って、術者がマニプレータを介してプローブの操作、ガス流入・流出の制御を行う。このやり方は、治療シーケンスは治療作業のために必要な操作データを画面に表示させるだけであり、術者がその操作データに従って治療を行うことになる。
（３）上記（１）と（２）との中間的なやり方、即ち、一部自動化、一部手動化のやり方もある。
（４）数４による事例を説明する。
数４による事例では、治療部位が定まり、治療サイズが定まると、その治療サイズに相当する凍結限界サイズのプローブを選ぶ。勿論、使用するガスの種類も定まることが前提となる。凍結サイクルに関しては、治療効果を加味して設定する。その他は、数３と同様である。
【００３７】
他の実施例を説明する。
液化ガス、例えば液体窒素ガス（例えば−１９５℃）を流入させて凍結を行う凍結治療装置では、解凍時に凍結用の液化ガスがプローブ内に残ることがある。この状態で解凍ガス（液体含む）を流入すると一気に気化し爆発する恐れがあるため、液化ガスを流入させての凍結治療装置の実現は難しかった。そこで、こうした問題を解決する実施例を以下に示す。この実施例は凍結期間に、液化ガスをバージするパージ期間を付加させると共に、パージには当該液化ガスの気化ガスを使用するとしたものである。
以下、かかる観点の実施例を説明する。
【００３８】
図７は凍結治療装置の機械系、即ちガス給排気系１００とプローブ系３００（１つのプローブの事例）との構成例図、図８は液化ガス貯蔵手段の拡大断面図、図９は凍結治療装置とプローブを接続するガス給排管の斜視図、図１０はプローブの拡大断面図である。
図７に示す凍結治療装置は、凍結治療器具を構成するプローブ１と、治療時プローブ１に凍結ガスと解凍ガスを交互に供給するガス切り換え手段２及びガス切り換え手段２や、複数の開閉弁３、４、５を制御する制御手段６とからなるガス切り換え制御手段７と、ガス切り換え制御手段７に接続された凍結ガス供給源となる凍結ガス貯蔵手段８と、凍結ガス貯蔵手段８内を所定圧に加圧する加圧手段９と、ガス切り換え制御手段７の第１切り換え弁３に接続された解凍ガス供給手段１０とから構成されており、ガス切り換え制御手段７とプローブ１の間は、可撓性を有するガス給排気管１１により接続されている。
この凍結治療装置は機械系であり、図示していないが図１で示したコンピュータ等の制御部５８により制御されるようになっている。
また制御は作業者（術者）の指示に従って、画面を通じての対話式のマンマシン方式の制御によって実現可能であり、制御の主要なものは治療処理である凍結・解凍シーケンスであり後述する。
【００３９】
凍結治療器具を構成するプローブ１は、図８に示すようにプローブ本体１ａと、プローブ１の先端部を形成する穿刺部１ｂとからなる。
プローブ本体１ａは、外径が例えば２ｍｍ〜３ｍｍのステンレス管により形成されていて、プローブ本体１ａ内には、先端側に気化チャンバ１ｃが設けられており、この気化チャンバ１ｃの中心部に、液化凍結ガスを気化させる気化手段１ｄが設けられている。
気化手段１ｄは、例えば外径が０．６ｍｍ程度のステンレス細管の周面に、液化凍結ガスをチャンバ１ｃ内に噴出する多数の小孔が穿設された多孔管により形成されていて、プローブ本体１ａの軸線と平行するようチャンバ１ｃの中心部に設けられており、一端側はプローブ本体１ａの穿刺部１ｂに達していると共に、他端側はプローブ本体１ａの基端側に設けられたガス往路１ｅの一端側に接続されている。
【００４０】
ガス往路１ｅは気化手段１ｄと同様に、例えば外径が０．６ｍｍ程度のステンレス細管を、プローブ本体１ａの中心部に軸線と平行するよう設けたもので、凍結ガスや解凍ガスを多孔管１ｄへ供給できるようになっており、ガス往路１ｅの外周面とプローブ本体１ａの内周面の間には、気化手段１ｄより気化チャンバ１ｃ内に噴出されたガスを排出するガス復路１ｆが形成されている。
【００４１】
またガス往路１ｅとガス復路１ｆの他端側は、プローブ本体１ａの基端部側に接続されたガス給排気管１１のガス往路１１ａとガス復路１１ｂの一端側にそれぞれ接続されている。
ガス給排気管１１は、プローブ１を患部へ穿刺する作業の妨げとならないように、チューブのような軟質の可撓管よりなる内管１１ｃと外管１１ｄとより図９に示すような２重管構造となっている。
そして内管１１ｃの内部がガス往路１１ａに、内管１１ｃと外管１１ｄの管がガス復路１ｂとなっており、ガス給排気管６の他端側は、ガス切り換え制御手段７に設けられたガス切り換え手段２に接続されている。
【００４２】
ガス切り換え制御手段７は、図７に示すように複数の電磁弁よりなる第１、第２、第３開閉弁３、４、５と、これら第１、第２、第３開閉弁３、４、５より選択的に供給されるガスを、ガス給排気管１１を介してプローブ本体１ａへ供給する多方弁よりなるガス切り換え手段２と、第１、第２、第３開閉弁３、４、５及びガス切り換え手段２を切り換え制御する制御手段６からなる。
第１、第２、第３開閉弁３、４、５及びガス切り換え手段２は、予め制御手段６にプログラムされた開閉動作タイミングにより開閉制御されるようになっており、ガス切り換え制御手段７の第１切り換え弁３には、例えばヘリウムガスのような解凍ガスを供給する解凍ガス供給手段１０が解凍ガス供給管１２を介して接続されている。
【００４３】
一方第２切り換え弁４及び第３切り換え弁５には、凍結ガス貯蔵手段８が接続されている。
凍結ガス貯蔵手段８は、図８に示すように箱状のケース８ａ内に凍結ガス（例えばＣＯ２液化ガス）を貯蔵する密閉構造の貯蔵タンク８ｂが収容されており、ケース８ａと貯蔵タンク８ｂの間には断熱材８ｃが充填されていて、貯蔵タンク８ｂ内が常に所定温度に維持されている。
貯蔵タンク８ｂ内には、液化された凍結ガスが下部側に全容量のほぼ１／２程度充填されており、貯蔵タンク８ｂの上部側には、気化した凍結ガスが全容量のほぼ１／２程度溜められている。
【００４４】
貯蔵タンク８ｂの上部に溜まった凍結ガスの気体は、液化された凍結ガスとほぼ同温度となっており、この気化した凍結ガス（以下パージガスという）をプローブ本体１ａ内に滞留する凍結ガスや解凍ガスを排出するパージガスとして使用するようになっている。
貯蔵タンク８ｂの上部には、凍結ガス供給管１３とパージガス供給管１４が設けられている。
凍結ガス供給管１３の下端側は、貯蔵タンク８ｂの底部付近に達して凍結ガスの液化部分に浸漬されていて、液化された解凍ガスのみが供給できるようになっており、パージガス供給管１４の下端は、貯蔵タンク８ｂの上面に開口された開口部８ｅに接続されていて、パージガスのみが供給できるようになっている。
【００４５】
また貯蔵タンク８ｂには加圧手段９が接続されていて、貯蔵タンク８ｂ内が常時所定圧に加圧されるようになっている。
加圧手段９は例えばポンプより構成されていて、貯蔵タンク８ｂの下部に溜まった凍結ガスを吸入する吸入管１６により貯蔵タンク８ｂの下部と加圧手段９が接続されており、加圧手段９により所定圧に加圧された凍結ガスは、吐出管１５により貯蔵タンク８ｂの上部に溜められたパージガス内へ吐出されるようになっている。
パージガス供給管１４には、貯蔵タンク８ｂ内の圧力が予め設定された上限圧力に達した際、貯蔵タンク８ｂ内のパージガスが排気管１７より大気へ放出されて、貯蔵タンク８ｂ内が上限圧力より高くなるのを防止する安全弁１８が設けられている。
なお図７中２０は、凍結ガスや解凍ガス、パージガスを大気に排出する排気弁よりなる排気手段で、ガス切り換え手段２に接続されている。
【００４６】
次に図７〜図１０の実施例での凍結治療装置を使用して例えば悪性腫瘍を治療する場合の具体的な方法を説明する。
まず凍結治療器具であるプローブ１の先端が悪性腫瘍組織に達するようにプローブ１を患者の体内へ穿刺し、プローブ１の先端部を患者の患部へ貫通させる。
次にガス切り換え制御手段７を凍結治療モードに切り換えて凍結治療を開始すると、制御手段６に予めプログラムされた動作タイミングにより第１開閉弁３が閉、第２開閉弁４が開、第３開閉弁５が閉にされた後、ガス切り換え手段２が第２開閉弁４とプローブ１を連通する方向へ切り換えられるため、加圧手段９により例えば最大で１５０Ｋｇ／ｃｍ２に加圧された状態で貯蔵タンク８ｂの上部に溜められたパージガスが、ガス給排気管１１のガス往路１１ａを通ってプローブ１へ供給されて、パージ工程が実施される。
【００４７】
プローブ１へ供給されたパージガスは、プローブ本体１ａ内のガス往路１ｅを通って多孔管１ｄに達し、多孔管１ｄの周面に穿設された小孔より気化チャンバ１ｃ内へ放出され、さらにプローブ本体１ａ内のガス復路１ｆ及びガス給排気管１１のガス復路１１ｂを通ってガス切り換え手段２に達し、ガス切り換え手段２に接続された排気手段２０より大気へ放出される。
これによってガス給排気管１１やプローブ１内に溜まっていた空気がパージされ、空気のパージ工程が終了する。
【００４８】
次に制御手段６により第１、第２開閉弁３、４が閉、第３開閉弁５が開にされた後、ガス切り換え手段２が第３開閉弁５とプローブ１を連通する方向へ切り換えられるため、加圧手段９により例えば最大で１５０Ｋｇ／ｃｍ２に加圧された状態で貯蔵タンク８ｂの下部に溜められた液化凍結ガスが、ガス給排気管１１のガス往路１１ａを通ってプローブ１へ供給され、凍結工程が実施される。
プローブ１へ供給された凍結ガスは、プローブ本体１ａ内のガス往路１ｅを通って多孔管よりなる気化手段１ｄに達し、気化手段１ｄの周面に穿設された小孔より気化チャンバ１ｃ内へ霧状に噴出されて、気化チャンバ１ｃ内で気化されるため、このときの気化熱により周囲の熱が奪われてプローブ１ｄが冷却され、患部の凍結が開始される。
【００４９】
気化チャンバ１ｃ内で気化された凍結ガスは、プローブ本体１ａ内のガス復路１ｆ及びガス給排気管１１のガス復路１１ｂを通ってガス切り換え手段２に達し、ガス切り換え手段２より排気手段２０を経て大気へ放出される。
その後予めプログラムされた時間が経過して凍結工程が終了すると、凍結工程から解凍工程に切り換えられるが、凍結工程から解凍工程へ移行する間に凍結ガスのパージ工程が実施される。
即ち患部の凍結工程が終了すると、制御手段６は第１開閉弁３を閉、第２開閉弁４を開、第３開閉弁５を閉にした後、ガス切り換え手段２を第２開閉弁４とプローブ１が連通するよう方向を切り換える。
【００５０】
これによって貯蔵タンク８ｂの上部に溜められたパージガスが、ガス給排気管１１のガス往路１１ａを通ってプローブ１へ供給され、プローブ１へ供給されたパージガスは、プローブ本体１ａ内のガス往路１ｅを通って気化手段１ｄに達し、気化手段１ｄの周面に穿設された小孔より気化チャンバ１ｃ内へ放出さる。
さらにプローブ本体１ａ内のガス復路１ｆ及びガス給排気管１１のガス復路１１ｂを通ってガス切り換え手段２に達し、ガス切り換え手段２より排気手段２０を経て大気へ放出されるため、プローブ１の多孔管１ｄ内に気化されずに残留する液化凍結ガスや、気化チャンバ１ｃ内に残留する気化凍結ガスがパージガスとともに排気手段２０より大気へ放出されるため、プローブ１内に残留する凍結ガスは全て排出される。
【００５１】
またプローブ１内に残留する液化凍結ガスを排出するパージガスは、貯蔵タンク８ｂ内で気化された凍結ガスを使用するため、液化凍結ガスとほぼ同温度となっており、これによってプローブ１内の温度を変化させることなく、プローブ１内に残留する凍結ガスを排出することができるようになる。
プローブ１内に残留する凍結ガスの排出が排出されてパージ工程が終了すると、解凍工程に移行して制御手段６により第１開閉弁３が開、第２、第３開閉弁４、５が閉にされた後、ガス切り換え手段２が第１開閉弁３とプローブ１を連通する方向へ切り換えられるため、第１開閉弁３に接続された解凍ガス供給手段１０よりヘリウムのような解凍ガスがガス給排気管１１のガス往路１１ａを通ってプローブ１へ供給され、解凍工程が実施される。
【００５２】
プローブ１へ供給された解凍ガスは、プローブ本体１ａ内のガス往路１ｅを通って多孔管１ｄに達し、気化手段１ｄの周面に穿設された小孔より気化チャンバ１ｃ内へ霧状に噴出されて気化チャンバ１ｃ内で気化され、凍結ガスにより凍結された患部の解凍が開始される。
気化チャンバ１ｃ内で気化された解凍ガスは、プローブ本体１ａ内のガス復路１ｆ及びガス給排気管１１のガス復路１１ｂを通ってガス切り換え手段２に達し、ガス切り換え手段２より排気手段２０を経て大気へ放出される。
凍結ガスにより患部に加えられた入熱量は、理論式により算出することができ、凍結された患部を解凍ガスにより解凍するためには、解凍ガスにより凍結時と同等の熱量を患部に加えることになるが、理論式については、ここでは省略する。
【００５３】
その後予めプログラムされた解凍工程が終了すると、解凍工程からパージ工程に移行して、再びパージ工程が実施される。
以下凍結ガスとパージガス及び解凍ガスの供給を交互に繰り返して、凍結工程と解凍工程を繰り返すことにより、患部の悪性腫瘍組織が壊死し、凍結療法による治療効果が得られるようになる。
また凍結工程と解凍工程の間にパージ工程を入れることにより、患部の凍結と解凍が短時間で効率よく行えるようになるため、治療時間の短縮と患者への負担を軽減することができる。
【００５４】
なお前記実施の形態では、プローブ本体１ａの前部に多孔管よりなる気化手段１ｄを設けて、この多孔管の周面に穿設された小孔より気化チャンバ１ｃ内に凍結ガスを霧状に噴射することにより液状凍結ガスを気化させ、このとき発生する気化熱で患部を凍結させるようにしたが、図１１に示すようにプローブ本体１ａの前部にノズルよりなる気化手段１ｇを設けて、この気化手段１ｇより気化チャンバ１ｃ内に凍結ガスを霧状に噴射して液状凍結ガスを気化させ、このとき発生する気化熱で患部を凍結させるようにしてもよい。
また用済みとなった凍結ガスや、パージガス、解凍ガスを排気手段２０から大気へ排出するようにしたが、凍結ガス及びパージガスを貯蔵タンク８ｂへ、そして解凍ガスを解凍ガス供給手段１０へ戻すようにしてもよい。
【００５５】
さらに凍結治療に当って、プローブ１を患者の患部へ直接穿刺するようにしたが、予め患部へ誘導針を穿刺し、その後この誘導針をガイドにしてプローブ１を患部へ穿刺するようにするか、誘導針をガイドにして外套管を患者の体内へ穿刺し、外套管の先端が患部を貫通したら、外套管内より誘導針を引き抜き、この状態で外套管内にプローブ１を挿入してプローブ１を患部に穿刺し、その後外套管を抜き出してプローブ１による患部の凍結と解凍を行うようにしてもよい。
またプローブを悪性腫瘍の凍結療法に適用した例について説明したが、凍結療法が有効な疾患に使用する凍結治療装置全般に適用できるものである。
【００５６】
パージ期間は、凍結時間幅及び解凍時間幅に比べて短時間である。それ故、凍結及び解凍に影響を与えることは少ない。しかし、パージ期間を考慮する場合には、例えば凍結ガスのパージ期間にあってどの程度凍結に影響を与えているか、解凍ガスのパージ期間にあってどの程度凍結に影響を与えているかを考慮する必要がある。その影響度は、経験的に定めた値、パージでの凍結エネルギー及び解凍エネルギーを考慮して設定した値等、種々設定可能である。
例えば以下の如きやり方をとる。
【００５７】
先ず前記構成された凍結治療装置を使用して患部の治療を行う凍結療法を説明するに当って、まず治療シーケンスについて説明する。
治療処理シーケンスは、凍結処理時間Ｔ１と解凍処理時間Ｔ２とを１サイクルとして、複数サイクル（２回とか５回とか）繰り返す処理である。Ｔ１＝Ｔ２、Ｔ１≠Ｔ２のいずれもある。各サイクル毎に、Ｔ１とＴ２とが変わることもある。例えば第１サイクルでのＴ１、Ｔ２に比して、第２、第３サイクルはそれよりも小さくする。これは第１サイクルで凍結と解凍とが行われ、第２サイクル以降では、より少ない凍結エネルギー並びにそれに伴うより少ない解凍エネルギーでよいためである。
【００５８】
凍結処理時間Ｔ１は、凍結を行うための時間幅を指し、具体的には、第３開閉弁５が開されてプローブ１内先端に凍結ガスが送り込まれ、凍結を実際に行う期間（実凍結期間）Ｔ１１と、凍結ガスをプローブ１内から外部へ強制的にパージするパージ期間Ｔ１２、との合計値である。
解凍処理時間Ｔ２は、パージ終了とともに開始し、第１開閉弁３を開にして解凍ガスがプローブ１の先端に解凍ガスが送り込まれ、解凍を実際に行う期間（実解凍期間）Ｔ２１、解凍ガスをプローブ１内から外部へ強制的にパージするパージ期間Ｔ２２、との合計値である。
凍結処理時間Ｔ１での凍結は、基本的には、実凍結期間Ｔ１１によって定まるが、その他にパージ期間Ｔ１２にあっても、凍結ガスが一気にパージしにくいため、パージ途中の残凍結ガスが影響し、これにより凍結が継続する。
【００５９】
従って、凍結効果を発揮させるには、期間Ｔ１１、Ｔ１２を通して考慮する必要がある。そこで前述の数３を利用する。
【００６０】
一方、パージ期間にあっては、パージによって徐々に凍結ガスが減少してゆき、凍結能力も小さくなる。従って、減少する凍結能力を考慮してパージ期間での氷結サイズへの影響度を考慮すればよく、下記の如き考え方がある。
（１）パージ速度や凍結ガスの総量から定まるパージ期間Ｔ１２を定めておくと共に、その期間Ｔ１２で成長する氷結サイズｙ０を経験的に又は理論的に求めておき、数２に加算するやり方。即ち、
〔数６〕 ｙ＝Ａｌｎ（ｔ）−Ｂ＋ｙ０
この式でｙを治療対象の病巣サイズＳ０と置換してｔを求める。この求めたｔが期間Ｔ１１である。
（２）プローブに滞留する凍結ガスの量をＣとし、単位時間に送出するパージガスの量をＤとし、数６に加算するやり方。即ち、ｙ＝Ｓ０として
〔数７〕 ｙ＝Ａｌｎ（ｔ）−Ｂ＋（Ｃ／Ｄ）・ｔ
から時間幅ｔを求めるやり方である。
【００６１】
この時間幅ｔが（Ｔ１１＋Ｔ１２）である。Ｔ１１とＴ１２との割り振りは、｛Ａｌｎ（ｔ）−Ｂ｝と（Ｃ／Ｄ）・ｔとの比例配分で定める。
（３）実際の治療では、ｙ＝Ｓ０でない例もあり、その場合は、ｙとＳ０との関係を事前に求めておき、その関係下にあるＳ０をｙに置換して解く。また、氷結サイズｙよりも大きめにＳ０を設定、例えばＳ０＝ｋｙ（但し、ｋ＞１）の如くして解くやり方もある。また、実際の病巣サイズよりもＳ０を大きく設定して、病巣の周囲近傍での疑わしい部分を含めてＳ０を設定する例もある。
（４）数４の事例でも同様である。
【００６２】
数３、数５は自然対数関数の近似、数４は指数関数の近似であったが、統計学的回帰分析を行い、自然対数関数よりも回帰分析度が高い関数である場合は、自然対数関数にこだわらない。一定時間変数で近似度の高い関数表現もあり、これも妨げない。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の凍結治療装置の全体実施例図である。
【図２】動物実験データ例である。
【図３】動物実験データ例である。
【図４】動物実験データの関数式例図である。
【図５】本発明の凍結・解凍シーケンス例図である。
【図６】本発明の処理フローチャート図である。
【図７】本発明の実施の形態になる凍結医療機器を備えた凍結治療装置の機械系の概略構成図である。
【図８】本発明の実施の形態になる凍結治療装置を構成する凍結ガス貯蔵手段の拡大断面図である。
【図９】本発明の実施の形態になる凍結治療器具と凍結治療装置を接続するガス給排気管の拡大斜視図である。
【図１０】本発明の実施の形態になる凍結治療器具の拡大断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態になる凍結治療器具の変形例を示す拡大断面図である。
【図１２】本発明の排気系の実施例図である。
【図１３】動物実験データ例である。
【図１４】動物事件データ例である。
【図１５】本発明の治療部位の複数円周径上での時間経過による凍結と解凍とによる温度変化例図である。
【符号の説明】
【００６４】
１ プローブ
１ａ プローブ本体
１ｃ 気化チャンバ
１ｄ 気化手段
２ ガス切り換え手段
６ 制御手段
８ 凍結ガス貯蔵手段
９ 加圧手段
１０ 解凍ガス供給手段
１１ ガス給排気管
１００ ガス給排気系
２００ 制御系
３００ プローブ系
【技術分野】
【０００１】
本発明は、極低温治療を行う凍結治療計画装置及びそれを使用した凍結治療装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、極低温を利用して患者の患部を治療する凍結療法が着目されている。
この凍結療法は、先端が鋭利な二重管（コアキシャルニードル）を患者の体表面に当てた状態で、二重管の中心軸に沿って長く細い誘導針を挿入し、誘導針を患部まで穿刺したら、誘導針に沿って二重管を患部まで進行させ、さらに患部に貫通させる。また、コアキシャルニードルを直接貫通させることもある。
その後誘導針を抜いて、代りに凍結端子（プローブ）を二重管内の中空軸に沿って挿通装填、凍結用ガス（気体、液体両者ある）と解凍用ガス（気体、液体両者ある）とを供給して、短時間で患部の凍結と解凍（融解）を繰り返すことにより、患部を壊死させて治療を行う方法である。
【０００３】
本件出願人は、凍結療法に係わる各種の特許の出願を行い、既に公開に到っている。
【特許文献１】特開２００７−１６７１００
【特許文献２】特開２００７−１６７１０１
【特許文献３】特開２００７−２９５９５３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の凍結治療装置は、技術的に未だ実用的な装置が得られていない。例えば凍結温度とその凍結時間幅、解凍温度とその解凍時間幅は、経験的に設定している。今後、実用的で信頼性があり、且つ高い安全性の装置の開発が望まれている。
【０００５】
本発明の目的は、病巣組織での凍結・解凍のメカニズムの解析結果に基づく、適正な凍結治療を可能にする凍結治療計画装置、及び凍結治療装置を提供するものである。
【０００６】
更に具体的な本発明の目的は、病巣組織上の凍結・解凍の特性を明確にし、それを関数化して定量的に凍結温度・凍結時間幅、解凍温度・解凍時間幅を求め、これを凍結ガス、解凍ガスの制御に利用可能とする凍結治療計画装置、及び凍結治療装置を提供するものである。
【０００７】
更に本発明の他の目的は、極低温液化ガスを凍結ガスとして利用する気化凍結法での、当該凍結ガスのパージを安全に可能にする凍結治療計画装置、及び凍結治療装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、所定断面サイズの凍結プローブにより、治療部の凍結を行わせる凍結期間とその解凍を行わせる解凍期間とで、凍結と解凍とを行わせることを可能にする凍結治療装置において、上記凍結期間及び解凍期間は、治療部位の組織と病巣治療サイズとに基づいて設定するものとした凍結治療計画装置を開示する。
更に本発明は、凍結プローブにより、治療部の凍結を行わせる凍結期間とその解凍を行わせる解凍期間とで、凍結と解凍とを行わせることを可能にする凍結治療装置において、上記凍結期間及び解凍期間は、凍結プローブの断面サイズと治療部位の組織と病巣治療サイズとに基づいて設定するものとした凍結治療計画装置を開示する。
更に本発明は、凍結プローブの径サイズとそれに基づいて定まる凍結限界サイズとから、凍結プローブの径の種類と病巣治療サイズとの関係をデータとして、記憶しておき、このデータを用いて使用する凍結プローブと病巣治療サイズとを決定するものとした凍結治療計画装置を開示する。
更に本発明は、凍結プローブの径サイズとそれに基づいて定まる凍結限界サイズ並びに凍結限界サイズに近づく時間幅との関係をデータとして記憶しておき、このデータを用いて使用する凍結プローブと病巣治療サイズと凍結時間とを決定するものとした凍結治療計画装置を開示する。
更に本発明は、凍結プローブの径サイズとそれに基づいて定まる凍結限界サイズ並びに凍結限界サイズに近づく時間幅との関係をデータとして記憶しておき、このデータを用いて使用する凍結プローブと病巣治療サイズと凍結時間と解凍期間と及び又はその凍結と解凍との繰り返しサイクルを決定するものとした凍結治療計画装置を開示する。
更に本発明は、ｙを凍結サイズ、ｃを凍結限界サイズとするとき、凍結プローブの径によって定まる方程式、
ｙ＝ａ ｅｘｐ（ｂｔ）＋ｃ
但し、ｅｘｐは指数関数、係数のａ、ｂ、ｃは治療部位とプローブの径によって定まる係数であってａ＜０、ｂ＜０、ｃ＞０であってｃが凍結限界サイズとする、
によって律せられるものとした凍結治療計画装置を開示する。
更に本発明は、凍結プローブと、凍結期間中、この凍結プローブへ治療部位の凍結用の凍結ガスを送り、解凍期間中その解凍用の解凍ガスを送るガス制御手段と、を有する凍結治療装置であって、凍結プローブの径サイズとそれに基づいて定まる凍結限界サイズ並びに凍結限界サイズに近づく時間幅との関係をデータとして記憶しておき、このデータを用いて使用する凍結プローブと病巣治療サイズと凍結時間Ｔ１と解凍時間Ｔ２と、を設定する設定手段と、
この設定された凍結時間Ｔ１で凍結を行わせるべく、且つ解凍時間Ｔ２で解凍を行わせるべく、上記ガス制御手段へ制御指令を与える指令手段と、
を備えた凍結治療装置を開示する。
本発明は、ｙを凍結サイズ、ｃを凍結限界サイズとするとき、凍結プローブの径によって定まる方程式、
ｙ＝ａ ｅｘｐ（ｂｔ）＋ｃ
但し、ｅｘｐは指数関数、係数ａ、ｂ、ｃは治療部位とプローブの径によって定まる係数であってａ＜０、ｂ＜０、ｃ＞０であってｃが凍結限界サイズとする、
によって律せられるものとした凍結治療装置を開示する。
【０００９】
更に本発明は、凍結プローブにより治療部位の凍結を行わせる凍結期間Ｔ１とその解凍とを行わせる解凍期間Ｔ２とを求める凍結治療期間計画装置において、
凍結ガスにより凍結プローブ周囲の治療部位の凍結を行わせる凍結期間Ｔ１は、Ａ、Ｂを治療部位の組織によって定まる定数、ｙを病巣治療サイズとしたとき方程式
ｙ＝Ａｌｎ（ｔ）＋Ｂ（但し、ｌｎは自然対数）
を解いて得られる時間ｔに基づいて設定し、解凍期間Ｔ２は、Ｚを解凍サイズ、Ｃ、Ｄを治療部位の組織によって定まる定数としたとき方程式
Ｚ＝Ｃ−Ｄｌｎ（ｔ）
を解いて得られる時間ｔに基づいて設定するとした凍結治療期間計画装置を開示する。
【００１０】
更に本発明は、前記凍結期間と解凍期間とを１サイクルとしての繰り返しサイクル数を設定するものとした凍結治療期間計画装置を開示する。
【００１１】
更に本発明は、前記凍結期間に凍結ガスパージ用のパージ期間を付加するものとした凍結治療期間計画装置を開示する。
【００１２】
更に本発明は、凍結プローブと、凍結期間中、この凍結プローブへ治療部位の凍結用の凍結ガスを送り、解凍期間中その解凍用の解凍ガスを送るガス制御手段と、を有する凍結治療装置であって、
治療部位の組織によって定まる定数Ａ、Ｂ、病巣治療サイズｙをもとに、方程式
ｙ＝Ａｌｎ（ｔ）＋Ｂ（ｌｎは自然対数）
を解いて得られる時間ｔに基づいて定めた凍結期間Ｔ１と、解凍サイズＺ、治療部位の組織によって定まる定数Ｃ、Ｄをもとに、方程式
Ｚ＝Ｃ−Ｄｌｎ（ｔ）（ｌｎは自然対数）
を解いて得られる時間ｔに基づいて定めた解凍期間Ｔ２と、を設定する設定手段と、
この設定された凍結期間Ｔ１で凍結を行わせるべく、且つ解凍期間Ｔ２で解凍を行わせるべく、上記ガス制御手段へ制御指令を与える指令手段と、
を備えた凍結治療装置を開示する。
【００１３】
更に本発明は、前記設定手段は、更に、凍結期間と解凍期間とを１サイクルとしての繰り返しサイクル数を設定するものとし、上記指令手段は、このサイクルに合わせて、上記ガス制御手段に凍結と解凍のための制御指令を与えるものとした凍結治療装置を開示する。
【００１４】
更に本発明は、前記設定手段は、上記凍結期間に、液体凍結ガスを使用した場合での凍結ガスパージ用のパージ期間を付加するものとし、上記指令手段は、この期間に合わせて凍結と解凍とパージのための制御指令を与えるものとした凍結治療装置を開示する。
【００１５】
更に本発明は、前記パージ期間でのパージガスは、上記液体凍結ガス源内で発生する気化ガスを用いるものとした凍結治療装置を開示する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、凍結期間及び解凍期間とを、治療部位の組織と病巣治療サイズに基づいて決定でき、適正時間、適正治療の実現をはかれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
凍結と解凍とは低温化と高温化とによる。凍結と解凍は、ジュールトムソン効果を利用する事例と、低温液化ガスの気化による事例とがある。
ジュールトムソン効果は、常温等の一定温度の気体を所定の圧力から急激に圧力を低下させたときの熱現象を指し、気体の種類によって、低温化する事例と高温化する事例とがあり、それを凍結と解凍とに利用する。例えば、３０ＭＰの高圧常温アルゴンガス（Ａｒガス）とヘリウム（Ｈｅガス）とをプローブの先端に導き、プローブの先端で急激に膨張させるようなプローブ構造としておくことで実現する。Ａｒガスでは−１２５℃の凍結温度が得られ、Ｈｅガスでは＋２０℃の解凍温度が得られる。
【００１８】
液化ガスの気化では、低温液化ガスを用いる。例えば窒素（Ｎ２）ガスでは、７０ＭＰの高圧で冷却することで液化し、この液体温度は−１９５℃程度である。これが気化する時に多くの熱量を周囲から奪い、凍結を行わせる。解凍は、高温融解ガス（又は液体）を送出することで実現する。
【００１９】
ここで、病巣治療部位及び病巣治療サイズの定義を明確にしておく。
１回ないし複数回のサイクルで、１つの凍結プローブにて治療を行う部位を、病巣治療部位と呼び、この病巣治療部位のサイズを病巣治療サイズと呼ぶことにする。病巣治療部位には以下の如きものがある。
（１）スポット的な小さなサイズの病巣又はそれらが分散的に複数個発生している事例。この場合は、スポット的なサイズの病巣そのものが病巣治療部位となる。そして各病巣のサイズが病巣治療サイズとなる。
（２）大きな体積や面積サイズの病巣である第１の事例。この場合は、大径サイズのプローブを使って治療を行うやり方があり、そのときにはこの病巣全体が病巣治療部位であり、その大きさが病巣治療サイズとなる。
（３）大きな体積や面積サイズの病巣である第２の事例。この場合、この病巣を連続する区分化して、各区分毎に小径サイズのプローブを使って治療を行うやり方があり、そのときには、各区分が病巣治療部位であり、その大きさが病巣治療サイズとなる。
【００２０】
本件発明者は、凍結温度とその凍結サイズとの関係を発見した。以下説明する。
ある病巣治療部位を凍結する場合、ある凍結温度で、ある時間をかけて、凍結を行う。然るに、凍結温度が定まると最大凍結サイズは、この凍結温度によって定まり、どんなに凍結時間をかけても、それ以上の大きさの凍結サイズに拡大しない。且つその最大凍結サイズに達するまでの途中の凍結時間にあっては、その凍結時間とある関数関係をもって凍結サイズが定まる。
これをスポット的凍結源に適用する。スポット的凍結源とは、凍結源がスポット的な大きさの凍結源のことであり、本件に関しては、凍結プローブの先端が、このスポット的凍結源となる。このスポット的凍結源の径サイズが微少で無視できる程の大きさとすると、凍結サイズδは、
〔数１〕 δ≦δｍａｘ
となる。ここで、凍結サイズδは、凍結時間の大きさによって定まる。
凍結プローブの径サイズｒ０ を考慮する場合は、
〔数２〕 δ−ｒ０≦δｍａｘ
となる。
【００２１】
治療すべき病巣治療サイズと凍結プローブの凍結温度との関係は、その凍結温度で定まる最大凍結サイズδｍａｘより同等か小さい病巣治療サイズであることが必要である。この最大凍結サイズδｍａｘとは後述の数４で定まる定数ｃである。
【００２２】
解凍は凍結の逆であり、基本的に凍結と同様な考え方が適用できる。
【００２３】
図１は、ジュールトムソン効果を利用した本発明の凍結治療装置の全体の実施例図を示す。この治療装置は、ガス給排気系１００、制御系２００、凍結プローブ系３００、より成る。
【００２４】
ガス給排気系１００は、常温高圧ガス（例えばアルゴンガス）源５１と、常温高圧ガス（例えばヘリウムガス）源５２と、ガス安定器５３、５４と、ガス切換・圧力計器部５５と、分配・切換部５６と、排気制御部５７と、より成る。
高圧ガス源５１は、ジュールトムソン効果に基づく極低温化（アルゴンでは−１２５℃程度）凍結のためのガス源として機能し、高圧ガス源５２は、ジュールトムソン効果に基づく凍結状態からの高温化（ヘリウムでは＋２５℃程度）解凍のためのガス源として機能する。
ガス安定器５３、５４は、ガス源５１、５２からの高圧ガスのガス圧一定化をはかるものである。
ガス切換・圧力計器部５５は、ガス源５１、５２からのガス流路切換及びそのための切替手段としての電磁弁や分岐パイプ、これらの切り換えのための各種の監視計器類を含む部位である。
分配・切替部５６は、プローブ類６０が複数プローブを有することから、使用するプローブの選択、それへの供給ガスの選択のためのガス分配と切替えの手段である。
ガス排気制御部５７は、プローブ類６０からの使用済みガスの排気手段であり、これは後述する液体ガスを凍結用に使用した気化現象を利用した治療装置でのパージ手段を含む。
【００２５】
制御系２００は、制御・計測部５８と、制御用計算機５９と、より成る。
制御用計算機５９は、各種のデータと治療プログラムとを有して、治療実行の指示及び監視を行う。治療実行は、ガス切換及び圧力計類５５の制御、ガス分配・切替部５６の制御、排気部５７の制御、を行うことで達成する。そのためのそれらの制御に必要な制御指令を制御用計算機５９が作り出して制御・計測部５８へ送る。
制御・計測部５８は、制御用計算機５９からの制御指令をもとに各部５５、５６、５７へ制御信号を発生し具体的な治療手段の制御を行う。更に制御・計測部５８は、各部５５、５６、５８の各種計器類データや状態データである計測信号を取り込み、制御監視及び動作監視を行う。例えば、監視データはプローブ内に装着された熱電対等のセンサーより、分配切換部を介して送信され、計算機５９がこれを取り込む。
制御用計算機５９の持つ各種データは、この他に患者のＩＤ情報、治療履歴、病名、臓器名を含む治療個所及びその位置並び病巣サイズ、血圧や血糖値その等の生理データ、患部の撮影画像データ、等を含む。
治療プログラムは、凍結治療の実行プロセスを含むソフトウェアであり、治療計画及び上記各種データを用いて形成される。
【００２６】
凍結プローブ系３００は、複数のプローブ（＃１〜＃ｎ）６０を持つ。各プローブ６０は同一形式のものもあれば、異なる形式のものもあり、１個使用する場合も、複数個（２個とか３個とか）同時並行使用の例もある。この数と使用法は治療プログラムの中に含ませておく。ここで形式とは、径サイズの大小とか、プローブの長さとか、ガス量とか、種々の内容を云う。尚、プローブ管壁には熱電対が装着されており、プローブの温度が制御計測部に送られる。
治療プログラムは、治療手順、凍結・解凍シーケンス（凍結と解凍とを１サイクルとするサイクル数ｎ、１サイクルの時間幅Ｔ）、治療のリスク管理、治療遂行と監視のためのＸ線ＣＴ装置・心電装置・血圧計などを含む各種生体監視計器・装置類等のモニタ管理、等を含む処理内容を持つ。
排気に関する負圧系を説明する。
プローブ系３００、プローブ類６０へは分配切換機構を通して高圧ガスが送られジュールトムソン効果によりプローブ内で拡張し、負圧の排気系を介して排出される。この排気系では排気制御系５７内に設置された負圧発生機構により、負圧が保持され、すみやかな、排出をしている。負圧発生機構の内部には負圧監視センサを具え、このセンサ出力が計算機５９に送られる。計算機５９は負圧を監視する。負圧が正に転ずるとプローブは送出高圧ガスにみたされ、極めて危険な状態にいたる。この負圧が正圧又は高い正圧に転じたと判断したときには計算機５９は、制御系５７の緊急停止を行う。
かかる実施例を図１２に示す。この排気系は、排気サージタンク７０、負圧発生機構７１、負圧センサ７２、とを持つ。プローブ排路の排気ガスは排気サージタンク７０に入る。排気サージタンク７０は負圧発生機構７１により、負圧に保たれる。負圧センサー７２はプローブ帰路排気系が負圧が保たれ吸引状態にあることを検出する。センサー出力は計算機５９に常時入力され正常であることを監視され、それに反する状態となったとき直ちに制御系５７の停止を行い、高圧ガス送出をとめる。
【００２７】
治療プログラムの中で本発明に特に関与するのは、凍結・解凍シーケンスである。凍結・解凍シーケンスの中で、サイクル数ｎは、１以上の値であり、例えばｎ＝２とかｎ＝３とか種々変更可能である。サイクルの時間幅Ｔも、種々変更可能である。１サイクルの時間幅Ｔは、凍結時間幅（凍結期間）Ｔ１と解凍時間幅（解凍期間）Ｔ２との合計値であり、幅Ｔ２は、幅Ｔ１の凍結に対する解凍に要する時間幅に対応する。
【００２８】
サイクル数ｎと１サイクルの時間幅Ｔとは、凍結対象の病巣治療サイズ（径又は体積、又は断面積）によって定める。病巣治療サイズが大きければｎ及び又はＴの少なくともいずれかを大きく設定する。例えばｎ＝３とし、Ｔで調整するとか、Ｔを固定し、ｎをサイズに応じて大小化させる。ｎとＴとを両者変更させる例もある。
以下では、治療プログラムの実行の中で、凍結・解凍シーケンスの実行に限定して本発明の諸特徴並びに作用効果を説明する。図１もこうした趣旨に沿った構成のみを示してある。
【００２９】
先ず、サイクル数ｎがｎ＝３である時の、凍結治療部位である病巣治療サイズの大きさに応じた１サイクル時間幅Ｔの決定法を述べる。
【００３０】
病巣治療サイズが大きければ、大きな凍結エネルギーを要する。この凍結エネルギーは、１サイクル時間Ｔの大小で定まる。本件出願人は、凍結プローブの断面サイズ（円では径サイズ、また面積サイズも含む）を固定させたプローブ使用下での、動物実験によって病巣治療サイズと凍結時間との関係を求めた。図２は肺野での凍結例、図３は肝臓での凍結例である。横軸が凍結時間ｔ、縦軸が凍結によって発生する凍結サイズ（径）ｙである。凍結は氷結とも呼ばれる。凍結サイズｙは、凍結温度ＡＴ（極低温、例えば−１２５℃前後値とか）に対応している故に、縦軸を凍結温度ＡＴのスケールに合わせて表示させてもよい。例えば、凍結サイズｙは数ミリ〜数１０ミリ、凍結時間ｔは数１０秒〜数百秒の値である。
【００３１】
図２、図３の各プロット点を最小自乗法を利用しての近似関数例は次式となる。
〔数３〕 ｙ＝Ａｌｎ（ｔ）＋Ｂ
ここで、Ａ、Ｂは肺や肝臓などの臓器の部位の種類（組織）や状態やサイズ、使用する凍結ガス等で定まる凍結温度、並びにプローブ径によってほぼ定まる値、ｌｎは自然対数、を示す。図２、図３での関数の立上り時の時間φ（＝ｅｘｐ（−Ｂ／Ａ））はプローブの径に対応する。
図１３、図１４は、図２、図３を別スケールで表現した事例である。但し、図１３、図１４では実験データ（ドット）は省略している。図２、図３を左側にシフトすると共に時間を充分に大きくした図が図１３、図１４であり、横軸ｔ＝０でのｙ軸交点ｙ＝ｙ０（ｃ１−｜ａ１｜）、（ｃ２−｜ａ２｜）は、プローブの径を示す。即ち、プローブの径ｙ０を凍結初期値とした。ここで時間を充分に大きくとは、凍結サイズがそれ以上進行できない程の凍結限界以上の時間軸をとったことを指す。
図１３、図１４の最小自乗法に基づく近似関数例は次式となる。
〔数４〕ｙ＝ａ ｅｘｐ（ｂｔ）＋ｃ
ここで、ａ、ｂ、ｃは肺や肝臓などの臓器の部位の種類（組織）や状態やサイズ、使用する凍結ガス等で定まる凍結温度、並びにプローブの径によってほぼ定まる値であり、ａ＜０、ｂ＜０、ｃ＞０である。
即ち、係数Ａ、Ｂ、ａ、ｂ、ｃは、病巣部位の種類や状態、並びに凍結温度が定まると、プローブの径の大きさによって一義的に定まるものと考えられる。
数３と数４との違いは以下となる。
（１）数４は、凍結限界サイズを考慮した式である。凍結限界サイズとは、プローブを病巣に穿刺したときにその周囲に発生する最大凍結領域サイズである。病巣臓器が特定されたときに、凍結限界サイズを決めるのはプローブの径となる。径が大きくなればそのサイズも大きくなり、小さくなればそのサイズも小さくなる。
数４で、ｔ＝∞としたときのｙの値はｙ＝ｃとなる。かかる数値ｃが凍結限界サイズとなる。実際上は、ｔ＝∞ではなく、３分とか７分とかの有限で短い時間幅でｙはほぼ飽和して凍結限界サイズｃ（図１３のｃ１、図１４のｃ２）に達する。それ故に、長時間の凍結時間幅は不要である。
数４で、ｔ＝０でのｙの値ｃ＋ａはプローブの径を示す。ａ＜０である故に、ｃ−｜ａ｜がプローブ径となる。
（２）数３は、数式上、ｔ＝∞でｙ＝∞となり、飽和しない。従って、飽和するような時間幅の凍結時間には採用できない。逆に、凍結が飽和しない、凍結時間の決定に利用する。
次に、数３と数４とのそれぞれの意義及び利用法を説明する。
（１）数３は、凍結限界サイズに達しない凍結サイズへの、凍結時間の決定に利用できるとの意義がある。その利用例は後述する。
（２）数４は、凍結限界サイズに近いサイズの凍結を行うときに利用できるとの意義がある。具体的には以下の如き考え方となる。
ｉ．適正な治療を可能にできるとの意義がある。治療サイズは、凍結限界サイズに対応させればよく、治療病巣周辺の正常な組織を損傷させることなく、病巣のみの適正な治療が可能になる。更に、凍結限界サイズへは３分とか５分とかでほぼその飽和になる故に、長時間の凍結時間が不要となり、迅速な治療が可能になる。
ｉｉ．適正な凍結プローブ径の凍結プローブを選択できるとの意義がある。凍結限界サイズを基本的に決めるのは、凍結プローブの径である。従って、治療サイズが定まれば、それに合致した径の凍結プローブを選択でき、より適切な治療を可能にできる。例えば、プローブの径サイズは、１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、・・とか種々である。例えば、上記各径サイズの凍結限界サイズをｃ１、ｃ２、ｃ３・・・とすれば、病巣治療サイズがｃ１であれば１ｍｍ、ｃ２であれば２ｍｍのプローブを選ぶ。また、正確に一致しない場合もある。例えばｃ１とｃ２との中間のサイズであればｃ１即ち１ｍｍサイズを一部領域を重複させながら２回にわけて使うとかのやり方をとればよい。
ｉｉｉ．凍結限界サイズ以下で凍結サイズを押えたい事例もある。
その時に凍結限界サイズが一応の目安となり、それ以下の凍結サイズになるように凍結時間（期間）を選べばよい。
ｉｖ．凍結時間ｔの決定法を述べる。
凍結限界サイズｃに近いサイズまで凍結させるときには、値ｃに略達する（即ち曲線上の飽和状態に達する）ような時間幅を選ぶ。凍結限界サイズｃに近くないサイズに設定するときには、図３と同様に数４を解くやり方もある。
【００３２】
数３、数４の利用法を説明する。
数３で病巣サイズは目標凍結サイズｙ０でもある故に、Ａ、Ｂ、ｙ＝ｙ０が固定値となり、数３を解くことで時間ｔが求まる。一方、数４で凍結限界サイズｃまで凍結させるときには飽和に達するような実益的な時間を求めておく。この求めた時間ｔが凍結時間幅Ｔ１に相当する。この関係を模擬的に示すと、図４の如くなる。δｍａｘが数４の最大限界凍結サイズｃであり、曲線的には飽和状態の値である。解凍時間Ｔ２も同様な考え方で求めておく。
尚、図２、図３、図１３、図１４の実験データは、凍結ガスの種類、凍結ガスの送出速度、プローブの径によっても異なる。従って、凍結ガスの種類、及びその送出速度、プローブの径、臓器部位によって、種々のＡ、Ｂを求めておき、これを計算機５９のメモリに格納しておき、治療時に、対応する該当値Ａ、Ｂを読み出し、且つ病巣サイズｙを入力し、数３により時間幅ｔを求める。
【００３３】
凍結・解凍シーケンス例を図５に示す。横軸が時間ｔ、縦軸が凍結サイズＺを示す。Ｚ１が最大凍結サイズ（数３使用例では最大限界ではなく、数４使用例では最大限界サイズに近い値である）である。この図の示すシーケンスは以下となる。
０〜ｔ１…第１回凍結区間
ｔ１〜ｔ２…第１回解凍区間
ｔ２〜ｔ３…第２回凍結区間
ｔ３〜ｔ４…第２回解凍区間
ｔ４〜ｔ５…第３回凍結区間
ｔ５〜ｔ６…第３回解凍区間
０〜ｔ２が第１回サイクル、 ｔ２〜ｔ４が第２回サイクル、ｔ４〜ｔ６が第３回サイクルとなる。図ではサイクル幅を、第１回＞第２回＞第３回とした。これは、第１回の凍結・解凍にて凍結効果が発揮され、第２回、第３回ではそれ以下のエネルギーで凍結効果が継続できるためである。勿論、同一時間幅の例もある。
解凍は、数３を利用する例にあっては、数３の逆の関係であって、例えば数５の如き関係式となる。
〔数５〕 Ｚ＝Ｃ−Ｄｌｎ（ｔ）
この解凍数式にあっても、Ｃ、ＤがＡ、Ｂの如く事前に求めた値（通常はＣ＝Ｂ、Ｄ＝Ａ）、Ｚが解凍サイズ（これは凍結サイズでもある）であり、数５を解くことで、時間ｔ、即ち前述のＴ２が求まる。また解凍ガスの流入速度によってもＣ、Ｄが変化する故に、こうした種々のパラメータ（病巣部位、流入速度、解凍ガスの種類）に基づくＣ、Ｄを定め、メモリに格納しておく。治療シーケンスの決定時に、読み出して解凍サイズに応じて、解凍時間幅を定める。
【００３４】
病巣治療部位の壊死は、凍結時間幅Ｔ１とサイクル数ｎ、及び凍結ガス、凍結ガス流入速度によって定まる。特にサイクル数ｎは、凍結・解凍を繰り返す回数であって、１回のサイクルだけでは壊死が困難な例が多く、２サイクル〜５サイクルをかけて完全な壊死に至らしめる事例が多い。サイクル数が多いと治療時間が長くなって患者への負担がかかり、サイクル数が少ないと完全な壊死を得にくく、従って、こうした不足点を互いに補うような適正なサイクル数ｎを選ぶことになる。
【００３５】
ここでサイクル数について更に説明する。
サイクル数ｎは、患者の負担なく治療効果を達成するように選ぶ。患者の負担とは治療時間が長くかかることであり、治療効果とは病巣治療部位を壊死できることである。ｎ＝１以上の数値の中で、ｎ＝２〜５が実用的な値であった。ｎ＝１に比べて治療時間は長くなるが、壊死効果を充分に発揮できた。これは本件出願の発明者岩田完成等の実験によって確認できた。以下ｎ＝２の事例で説明する。
第１回の凍結は、病巣治療部位が生体組織（これは、腫瘍や通常細胞を問わず、また肺であれば気室を取り囲む細胞の集まりとしての生体組織）を対象とし、第２回の凍結は、第１回の解凍結果に対しての処置である。生体組織への凍結を行う第１回凍結では、凍結本体（氷塊）とその周囲の外側の準凍結状態部とが出現する。この準凍結状態部は本体に比して大きな拡大領域である。準凍結状態部の外側は正常な生体状態にある。
かかる凍結に対して解凍を行うと、凍結本体が液状化し、併せて準凍結状態部もそれに準じて液状化する。こうした液状化した所では同時に出血を伴う。
第２回の凍結では、液状化の強い凍結本体が迅速に凍結すると共に、液状化の弱い準凍結状態部も順次凍結する。即ち、第１回の凍結は、凍結本体が主たる凍結であったが、第２回の凍結ではその周囲の拡大された準凍結状態部をも凍結する。かくして、準凍結状態部を含めて生体組織の壊死が行われる。凍結完了後に解凍を行う。
第２回目では、準凍結状態を無視し第１回目と同じ係数の凍結関数を使用することもある。しかし、準凍結状態を考慮する場合には、凍結本体と準凍結状態とへの凍結を考慮して係数を設定しておく。この場合、数３を利用する事例による、治療計画にあっては、ｎ＝２とした場合、係数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを各サイクルに応じて定めるものとし、病巣治療部位も、第１サイクルでの拡大した準凍結状態のサイズと設定することが好ましい。
勿論、ｎ＝１の事例でも壊死効果の発揮する事例がある。また、ｎ＝３〜５は、第３〜５サイクルが更なる壊死効果を発揮させる事例である。
図１５は、凍結本体とその周囲の準凍結状態との説明図である。この図は、３サイクルの事例での、凍結中心からの同心円上の各部位位置ｄでの温度ＴＭと時間ｔとの実験確認例図である。各部位位置ｄとは、ｄ１＜ｄ２＜ｄ３＜ｄ４なる関係の４つの同心円上の径を示し、例えばｄ１＝４ｍｍ、ｄ２＝６ｍｍ、ｄ３＝８ｍｍ、ｄ４＝１０ｍｍである。かかる４つの同心円上の各点での温度ＴＭを３サイクルの行程で実測して示したのが図１５である。例えば、温度ＴＭ１＝２０℃、ＴＭ２＝４０℃、−ＴＭ１＝−２０℃、−ＴＭ２＝−４０℃、−ＴＭ３＝−６０℃、−ＴＭ４＝−８０℃としたが、径及び温度はあくまで一例である。
図１５からわかる点を列挙する。
（１）０℃より若干低い温度−ＴＭ０を永結温度とみたこと。
（２）第１サイクルに比べて、第２サイクルの区間は長いこと。
（３）小さい径ｄ１ほど迅速に凍結し、第１サイクルで温度−ＴＭ２に達する。大きい径ｄ４ほど凍結は遅れ、第１サイクルでは凍結せず、第２サイクルで初めて凍結する。第３サイクルでは更に凍結温度が低くなる。径ｄ２、ｄ３はその中間的な動きをしている。
（４）かくして、図１５から凍結中心に近い程、凍結は迅速に進み、遠い程凍結に時間のかかることがわかる。第１サイクルで凍結する部位が前述した凍結本体であり、その周囲に存在する未凍結部位が準凍結状態となる。尚、第１サイクルに比べて第２サイクルでの凍結塊は大きく、場合によっては２倍以上になることもある。
（５）尚、治療部位は基本的には、通常、患者の体温（３６℃とか種々）維持されているが、動脈に近い部位では比較的高いとか、身体の部位によって種々通常温度が異なる。従って、こうした部位に応じて凍結及び解凍状態が変り、それ故に、凍結関数、解凍関数の各係数も種々の値をとる。
【００３６】
図１の実施例の動作を説明する。
（１）治療シーケンス（凍結・解凍シーケンス）を含む治療計画データの生成。
図６が数３を利用しての治療計画データの生成フローを示す。フローＦ１では、肺や肝臓などの臓器、プローブの径、ガスの種類等対応に、数３の方程式、及び定数Ａ、Ｂ（Ｃ、Ｄも含む）を求めて、これを計算機５９のメモリに格納する。フローＦ２では、患者の診断データ（病巣臓器、病巣位置、病巣サイズ、病巣の種別等）を入力する。
フローＦ３では、使用する凍結ガス、解凍ガスの種類、各入力流量、プローブの口径等の治療用の各機械系の物理的データを入力する。フローＦ４では、フローＦ２、Ｆ３のデータを用いてメモリからＡ、Ｂ、方程式などを読出し、治療シーケンスを含む治療計画データを生成する。この治療シーケンスとは、狭義には、凍結・解凍を１サイクルとする凍結・解凍シーケンスであり、そのサイクル回数ｎ、凍結時間幅Ｔ１、解凍時間幅Ｔ２ より成り、Ｔ１とＴ２とは数３、数５により求める。回数ｎは、経験値、又はＴ１、Ｔ２ に関連して定める。広義には、凍結・解凍シーケンスの前後の治療工程を含む。例えば、凍結・解凍シーケンスに入る前の、各種の監視機器（ディスプレイ、心電計、Ｘ線装置等）の初期化や取付などの各作業を含む。
他の治療計画データとしては、治療開始から終了までの治療手順データ、治療での注意事項データ（例えば近くに他の臓器があるとか）、その一部である凍結・解凍のためのガス供給系（５１〜５６）と排気系（５７）との操作手順データを含む。
（２）治療の実行
上記生成した治療計画データをもとに、治療を実行する。治療全体の流れは省略するが、本発明に係わるものは凍結・解凍シーケンスの実行である。
計算機５９からの凍結・解凍シーケンスへの移行に従って、制御部５８を介して、凍結であれば５１→５３→５５→５６→６０（その中の１つ又は２つ以上）の凍結ガスの流入を行って凍結治療をする。解凍であれば制御部５８を介して、５２→５４→５５→５６→６０（１つ又は２つ以上）の解凍ガスの流入を行って解凍を行う。
治療の実行に際しての各種のやり方を示す。
（１）プローブにマニプレータをつけておき、ほぼ完全自動化で行うやり方がある。
（２）プローブにマニプレータをつけておき、画面に治療シーケンスによって表示される手順に従って、術者がマニプレータを介してプローブの操作、ガス流入・流出の制御を行う。このやり方は、治療シーケンスは治療作業のために必要な操作データを画面に表示させるだけであり、術者がその操作データに従って治療を行うことになる。
（３）上記（１）と（２）との中間的なやり方、即ち、一部自動化、一部手動化のやり方もある。
（４）数４による事例を説明する。
数４による事例では、治療部位が定まり、治療サイズが定まると、その治療サイズに相当する凍結限界サイズのプローブを選ぶ。勿論、使用するガスの種類も定まることが前提となる。凍結サイクルに関しては、治療効果を加味して設定する。その他は、数３と同様である。
【００３７】
他の実施例を説明する。
液化ガス、例えば液体窒素ガス（例えば−１９５℃）を流入させて凍結を行う凍結治療装置では、解凍時に凍結用の液化ガスがプローブ内に残ることがある。この状態で解凍ガス（液体含む）を流入すると一気に気化し爆発する恐れがあるため、液化ガスを流入させての凍結治療装置の実現は難しかった。そこで、こうした問題を解決する実施例を以下に示す。この実施例は凍結期間に、液化ガスをバージするパージ期間を付加させると共に、パージには当該液化ガスの気化ガスを使用するとしたものである。
以下、かかる観点の実施例を説明する。
【００３８】
図７は凍結治療装置の機械系、即ちガス給排気系１００とプローブ系３００（１つのプローブの事例）との構成例図、図８は液化ガス貯蔵手段の拡大断面図、図９は凍結治療装置とプローブを接続するガス給排管の斜視図、図１０はプローブの拡大断面図である。
図７に示す凍結治療装置は、凍結治療器具を構成するプローブ１と、治療時プローブ１に凍結ガスと解凍ガスを交互に供給するガス切り換え手段２及びガス切り換え手段２や、複数の開閉弁３、４、５を制御する制御手段６とからなるガス切り換え制御手段７と、ガス切り換え制御手段７に接続された凍結ガス供給源となる凍結ガス貯蔵手段８と、凍結ガス貯蔵手段８内を所定圧に加圧する加圧手段９と、ガス切り換え制御手段７の第１切り換え弁３に接続された解凍ガス供給手段１０とから構成されており、ガス切り換え制御手段７とプローブ１の間は、可撓性を有するガス給排気管１１により接続されている。
この凍結治療装置は機械系であり、図示していないが図１で示したコンピュータ等の制御部５８により制御されるようになっている。
また制御は作業者（術者）の指示に従って、画面を通じての対話式のマンマシン方式の制御によって実現可能であり、制御の主要なものは治療処理である凍結・解凍シーケンスであり後述する。
【００３９】
凍結治療器具を構成するプローブ１は、図８に示すようにプローブ本体１ａと、プローブ１の先端部を形成する穿刺部１ｂとからなる。
プローブ本体１ａは、外径が例えば２ｍｍ〜３ｍｍのステンレス管により形成されていて、プローブ本体１ａ内には、先端側に気化チャンバ１ｃが設けられており、この気化チャンバ１ｃの中心部に、液化凍結ガスを気化させる気化手段１ｄが設けられている。
気化手段１ｄは、例えば外径が０．６ｍｍ程度のステンレス細管の周面に、液化凍結ガスをチャンバ１ｃ内に噴出する多数の小孔が穿設された多孔管により形成されていて、プローブ本体１ａの軸線と平行するようチャンバ１ｃの中心部に設けられており、一端側はプローブ本体１ａの穿刺部１ｂに達していると共に、他端側はプローブ本体１ａの基端側に設けられたガス往路１ｅの一端側に接続されている。
【００４０】
ガス往路１ｅは気化手段１ｄと同様に、例えば外径が０．６ｍｍ程度のステンレス細管を、プローブ本体１ａの中心部に軸線と平行するよう設けたもので、凍結ガスや解凍ガスを多孔管１ｄへ供給できるようになっており、ガス往路１ｅの外周面とプローブ本体１ａの内周面の間には、気化手段１ｄより気化チャンバ１ｃ内に噴出されたガスを排出するガス復路１ｆが形成されている。
【００４１】
またガス往路１ｅとガス復路１ｆの他端側は、プローブ本体１ａの基端部側に接続されたガス給排気管１１のガス往路１１ａとガス復路１１ｂの一端側にそれぞれ接続されている。
ガス給排気管１１は、プローブ１を患部へ穿刺する作業の妨げとならないように、チューブのような軟質の可撓管よりなる内管１１ｃと外管１１ｄとより図９に示すような２重管構造となっている。
そして内管１１ｃの内部がガス往路１１ａに、内管１１ｃと外管１１ｄの管がガス復路１ｂとなっており、ガス給排気管６の他端側は、ガス切り換え制御手段７に設けられたガス切り換え手段２に接続されている。
【００４２】
ガス切り換え制御手段７は、図７に示すように複数の電磁弁よりなる第１、第２、第３開閉弁３、４、５と、これら第１、第２、第３開閉弁３、４、５より選択的に供給されるガスを、ガス給排気管１１を介してプローブ本体１ａへ供給する多方弁よりなるガス切り換え手段２と、第１、第２、第３開閉弁３、４、５及びガス切り換え手段２を切り換え制御する制御手段６からなる。
第１、第２、第３開閉弁３、４、５及びガス切り換え手段２は、予め制御手段６にプログラムされた開閉動作タイミングにより開閉制御されるようになっており、ガス切り換え制御手段７の第１切り換え弁３には、例えばヘリウムガスのような解凍ガスを供給する解凍ガス供給手段１０が解凍ガス供給管１２を介して接続されている。
【００４３】
一方第２切り換え弁４及び第３切り換え弁５には、凍結ガス貯蔵手段８が接続されている。
凍結ガス貯蔵手段８は、図８に示すように箱状のケース８ａ内に凍結ガス（例えばＣＯ２液化ガス）を貯蔵する密閉構造の貯蔵タンク８ｂが収容されており、ケース８ａと貯蔵タンク８ｂの間には断熱材８ｃが充填されていて、貯蔵タンク８ｂ内が常に所定温度に維持されている。
貯蔵タンク８ｂ内には、液化された凍結ガスが下部側に全容量のほぼ１／２程度充填されており、貯蔵タンク８ｂの上部側には、気化した凍結ガスが全容量のほぼ１／２程度溜められている。
【００４４】
貯蔵タンク８ｂの上部に溜まった凍結ガスの気体は、液化された凍結ガスとほぼ同温度となっており、この気化した凍結ガス（以下パージガスという）をプローブ本体１ａ内に滞留する凍結ガスや解凍ガスを排出するパージガスとして使用するようになっている。
貯蔵タンク８ｂの上部には、凍結ガス供給管１３とパージガス供給管１４が設けられている。
凍結ガス供給管１３の下端側は、貯蔵タンク８ｂの底部付近に達して凍結ガスの液化部分に浸漬されていて、液化された解凍ガスのみが供給できるようになっており、パージガス供給管１４の下端は、貯蔵タンク８ｂの上面に開口された開口部８ｅに接続されていて、パージガスのみが供給できるようになっている。
【００４５】
また貯蔵タンク８ｂには加圧手段９が接続されていて、貯蔵タンク８ｂ内が常時所定圧に加圧されるようになっている。
加圧手段９は例えばポンプより構成されていて、貯蔵タンク８ｂの下部に溜まった凍結ガスを吸入する吸入管１６により貯蔵タンク８ｂの下部と加圧手段９が接続されており、加圧手段９により所定圧に加圧された凍結ガスは、吐出管１５により貯蔵タンク８ｂの上部に溜められたパージガス内へ吐出されるようになっている。
パージガス供給管１４には、貯蔵タンク８ｂ内の圧力が予め設定された上限圧力に達した際、貯蔵タンク８ｂ内のパージガスが排気管１７より大気へ放出されて、貯蔵タンク８ｂ内が上限圧力より高くなるのを防止する安全弁１８が設けられている。
なお図７中２０は、凍結ガスや解凍ガス、パージガスを大気に排出する排気弁よりなる排気手段で、ガス切り換え手段２に接続されている。
【００４６】
次に図７〜図１０の実施例での凍結治療装置を使用して例えば悪性腫瘍を治療する場合の具体的な方法を説明する。
まず凍結治療器具であるプローブ１の先端が悪性腫瘍組織に達するようにプローブ１を患者の体内へ穿刺し、プローブ１の先端部を患者の患部へ貫通させる。
次にガス切り換え制御手段７を凍結治療モードに切り換えて凍結治療を開始すると、制御手段６に予めプログラムされた動作タイミングにより第１開閉弁３が閉、第２開閉弁４が開、第３開閉弁５が閉にされた後、ガス切り換え手段２が第２開閉弁４とプローブ１を連通する方向へ切り換えられるため、加圧手段９により例えば最大で１５０Ｋｇ／ｃｍ２に加圧された状態で貯蔵タンク８ｂの上部に溜められたパージガスが、ガス給排気管１１のガス往路１１ａを通ってプローブ１へ供給されて、パージ工程が実施される。
【００４７】
プローブ１へ供給されたパージガスは、プローブ本体１ａ内のガス往路１ｅを通って多孔管１ｄに達し、多孔管１ｄの周面に穿設された小孔より気化チャンバ１ｃ内へ放出され、さらにプローブ本体１ａ内のガス復路１ｆ及びガス給排気管１１のガス復路１１ｂを通ってガス切り換え手段２に達し、ガス切り換え手段２に接続された排気手段２０より大気へ放出される。
これによってガス給排気管１１やプローブ１内に溜まっていた空気がパージされ、空気のパージ工程が終了する。
【００４８】
次に制御手段６により第１、第２開閉弁３、４が閉、第３開閉弁５が開にされた後、ガス切り換え手段２が第３開閉弁５とプローブ１を連通する方向へ切り換えられるため、加圧手段９により例えば最大で１５０Ｋｇ／ｃｍ２に加圧された状態で貯蔵タンク８ｂの下部に溜められた液化凍結ガスが、ガス給排気管１１のガス往路１１ａを通ってプローブ１へ供給され、凍結工程が実施される。
プローブ１へ供給された凍結ガスは、プローブ本体１ａ内のガス往路１ｅを通って多孔管よりなる気化手段１ｄに達し、気化手段１ｄの周面に穿設された小孔より気化チャンバ１ｃ内へ霧状に噴出されて、気化チャンバ１ｃ内で気化されるため、このときの気化熱により周囲の熱が奪われてプローブ１ｄが冷却され、患部の凍結が開始される。
【００４９】
気化チャンバ１ｃ内で気化された凍結ガスは、プローブ本体１ａ内のガス復路１ｆ及びガス給排気管１１のガス復路１１ｂを通ってガス切り換え手段２に達し、ガス切り換え手段２より排気手段２０を経て大気へ放出される。
その後予めプログラムされた時間が経過して凍結工程が終了すると、凍結工程から解凍工程に切り換えられるが、凍結工程から解凍工程へ移行する間に凍結ガスのパージ工程が実施される。
即ち患部の凍結工程が終了すると、制御手段６は第１開閉弁３を閉、第２開閉弁４を開、第３開閉弁５を閉にした後、ガス切り換え手段２を第２開閉弁４とプローブ１が連通するよう方向を切り換える。
【００５０】
これによって貯蔵タンク８ｂの上部に溜められたパージガスが、ガス給排気管１１のガス往路１１ａを通ってプローブ１へ供給され、プローブ１へ供給されたパージガスは、プローブ本体１ａ内のガス往路１ｅを通って気化手段１ｄに達し、気化手段１ｄの周面に穿設された小孔より気化チャンバ１ｃ内へ放出さる。
さらにプローブ本体１ａ内のガス復路１ｆ及びガス給排気管１１のガス復路１１ｂを通ってガス切り換え手段２に達し、ガス切り換え手段２より排気手段２０を経て大気へ放出されるため、プローブ１の多孔管１ｄ内に気化されずに残留する液化凍結ガスや、気化チャンバ１ｃ内に残留する気化凍結ガスがパージガスとともに排気手段２０より大気へ放出されるため、プローブ１内に残留する凍結ガスは全て排出される。
【００５１】
またプローブ１内に残留する液化凍結ガスを排出するパージガスは、貯蔵タンク８ｂ内で気化された凍結ガスを使用するため、液化凍結ガスとほぼ同温度となっており、これによってプローブ１内の温度を変化させることなく、プローブ１内に残留する凍結ガスを排出することができるようになる。
プローブ１内に残留する凍結ガスの排出が排出されてパージ工程が終了すると、解凍工程に移行して制御手段６により第１開閉弁３が開、第２、第３開閉弁４、５が閉にされた後、ガス切り換え手段２が第１開閉弁３とプローブ１を連通する方向へ切り換えられるため、第１開閉弁３に接続された解凍ガス供給手段１０よりヘリウムのような解凍ガスがガス給排気管１１のガス往路１１ａを通ってプローブ１へ供給され、解凍工程が実施される。
【００５２】
プローブ１へ供給された解凍ガスは、プローブ本体１ａ内のガス往路１ｅを通って多孔管１ｄに達し、気化手段１ｄの周面に穿設された小孔より気化チャンバ１ｃ内へ霧状に噴出されて気化チャンバ１ｃ内で気化され、凍結ガスにより凍結された患部の解凍が開始される。
気化チャンバ１ｃ内で気化された解凍ガスは、プローブ本体１ａ内のガス復路１ｆ及びガス給排気管１１のガス復路１１ｂを通ってガス切り換え手段２に達し、ガス切り換え手段２より排気手段２０を経て大気へ放出される。
凍結ガスにより患部に加えられた入熱量は、理論式により算出することができ、凍結された患部を解凍ガスにより解凍するためには、解凍ガスにより凍結時と同等の熱量を患部に加えることになるが、理論式については、ここでは省略する。
【００５３】
その後予めプログラムされた解凍工程が終了すると、解凍工程からパージ工程に移行して、再びパージ工程が実施される。
以下凍結ガスとパージガス及び解凍ガスの供給を交互に繰り返して、凍結工程と解凍工程を繰り返すことにより、患部の悪性腫瘍組織が壊死し、凍結療法による治療効果が得られるようになる。
また凍結工程と解凍工程の間にパージ工程を入れることにより、患部の凍結と解凍が短時間で効率よく行えるようになるため、治療時間の短縮と患者への負担を軽減することができる。
【００５４】
なお前記実施の形態では、プローブ本体１ａの前部に多孔管よりなる気化手段１ｄを設けて、この多孔管の周面に穿設された小孔より気化チャンバ１ｃ内に凍結ガスを霧状に噴射することにより液状凍結ガスを気化させ、このとき発生する気化熱で患部を凍結させるようにしたが、図１１に示すようにプローブ本体１ａの前部にノズルよりなる気化手段１ｇを設けて、この気化手段１ｇより気化チャンバ１ｃ内に凍結ガスを霧状に噴射して液状凍結ガスを気化させ、このとき発生する気化熱で患部を凍結させるようにしてもよい。
また用済みとなった凍結ガスや、パージガス、解凍ガスを排気手段２０から大気へ排出するようにしたが、凍結ガス及びパージガスを貯蔵タンク８ｂへ、そして解凍ガスを解凍ガス供給手段１０へ戻すようにしてもよい。
【００５５】
さらに凍結治療に当って、プローブ１を患者の患部へ直接穿刺するようにしたが、予め患部へ誘導針を穿刺し、その後この誘導針をガイドにしてプローブ１を患部へ穿刺するようにするか、誘導針をガイドにして外套管を患者の体内へ穿刺し、外套管の先端が患部を貫通したら、外套管内より誘導針を引き抜き、この状態で外套管内にプローブ１を挿入してプローブ１を患部に穿刺し、その後外套管を抜き出してプローブ１による患部の凍結と解凍を行うようにしてもよい。
またプローブを悪性腫瘍の凍結療法に適用した例について説明したが、凍結療法が有効な疾患に使用する凍結治療装置全般に適用できるものである。
【００５６】
パージ期間は、凍結時間幅及び解凍時間幅に比べて短時間である。それ故、凍結及び解凍に影響を与えることは少ない。しかし、パージ期間を考慮する場合には、例えば凍結ガスのパージ期間にあってどの程度凍結に影響を与えているか、解凍ガスのパージ期間にあってどの程度凍結に影響を与えているかを考慮する必要がある。その影響度は、経験的に定めた値、パージでの凍結エネルギー及び解凍エネルギーを考慮して設定した値等、種々設定可能である。
例えば以下の如きやり方をとる。
【００５７】
先ず前記構成された凍結治療装置を使用して患部の治療を行う凍結療法を説明するに当って、まず治療シーケンスについて説明する。
治療処理シーケンスは、凍結処理時間Ｔ１と解凍処理時間Ｔ２とを１サイクルとして、複数サイクル（２回とか５回とか）繰り返す処理である。Ｔ１＝Ｔ２、Ｔ１≠Ｔ２のいずれもある。各サイクル毎に、Ｔ１とＴ２とが変わることもある。例えば第１サイクルでのＴ１、Ｔ２に比して、第２、第３サイクルはそれよりも小さくする。これは第１サイクルで凍結と解凍とが行われ、第２サイクル以降では、より少ない凍結エネルギー並びにそれに伴うより少ない解凍エネルギーでよいためである。
【００５８】
凍結処理時間Ｔ１は、凍結を行うための時間幅を指し、具体的には、第３開閉弁５が開されてプローブ１内先端に凍結ガスが送り込まれ、凍結を実際に行う期間（実凍結期間）Ｔ１１と、凍結ガスをプローブ１内から外部へ強制的にパージするパージ期間Ｔ１２、との合計値である。
解凍処理時間Ｔ２は、パージ終了とともに開始し、第１開閉弁３を開にして解凍ガスがプローブ１の先端に解凍ガスが送り込まれ、解凍を実際に行う期間（実解凍期間）Ｔ２１、解凍ガスをプローブ１内から外部へ強制的にパージするパージ期間Ｔ２２、との合計値である。
凍結処理時間Ｔ１での凍結は、基本的には、実凍結期間Ｔ１１によって定まるが、その他にパージ期間Ｔ１２にあっても、凍結ガスが一気にパージしにくいため、パージ途中の残凍結ガスが影響し、これにより凍結が継続する。
【００５９】
従って、凍結効果を発揮させるには、期間Ｔ１１、Ｔ１２を通して考慮する必要がある。そこで前述の数３を利用する。
【００６０】
一方、パージ期間にあっては、パージによって徐々に凍結ガスが減少してゆき、凍結能力も小さくなる。従って、減少する凍結能力を考慮してパージ期間での氷結サイズへの影響度を考慮すればよく、下記の如き考え方がある。
（１）パージ速度や凍結ガスの総量から定まるパージ期間Ｔ１２を定めておくと共に、その期間Ｔ１２で成長する氷結サイズｙ０を経験的に又は理論的に求めておき、数２に加算するやり方。即ち、
〔数６〕 ｙ＝Ａｌｎ（ｔ）−Ｂ＋ｙ０
この式でｙを治療対象の病巣サイズＳ０と置換してｔを求める。この求めたｔが期間Ｔ１１である。
（２）プローブに滞留する凍結ガスの量をＣとし、単位時間に送出するパージガスの量をＤとし、数６に加算するやり方。即ち、ｙ＝Ｓ０として
〔数７〕 ｙ＝Ａｌｎ（ｔ）−Ｂ＋（Ｃ／Ｄ）・ｔ
から時間幅ｔを求めるやり方である。
【００６１】
この時間幅ｔが（Ｔ１１＋Ｔ１２）である。Ｔ１１とＴ１２との割り振りは、｛Ａｌｎ（ｔ）−Ｂ｝と（Ｃ／Ｄ）・ｔとの比例配分で定める。
（３）実際の治療では、ｙ＝Ｓ０でない例もあり、その場合は、ｙとＳ０との関係を事前に求めておき、その関係下にあるＳ０をｙに置換して解く。また、氷結サイズｙよりも大きめにＳ０を設定、例えばＳ０＝ｋｙ（但し、ｋ＞１）の如くして解くやり方もある。また、実際の病巣サイズよりもＳ０を大きく設定して、病巣の周囲近傍での疑わしい部分を含めてＳ０を設定する例もある。
（４）数４の事例でも同様である。
【００６２】
数３、数５は自然対数関数の近似、数４は指数関数の近似であったが、統計学的回帰分析を行い、自然対数関数よりも回帰分析度が高い関数である場合は、自然対数関数にこだわらない。一定時間変数で近似度の高い関数表現もあり、これも妨げない。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の凍結治療装置の全体実施例図である。
【図２】動物実験データ例である。
【図３】動物実験データ例である。
【図４】動物実験データの関数式例図である。
【図５】本発明の凍結・解凍シーケンス例図である。
【図６】本発明の処理フローチャート図である。
【図７】本発明の実施の形態になる凍結医療機器を備えた凍結治療装置の機械系の概略構成図である。
【図８】本発明の実施の形態になる凍結治療装置を構成する凍結ガス貯蔵手段の拡大断面図である。
【図９】本発明の実施の形態になる凍結治療器具と凍結治療装置を接続するガス給排気管の拡大斜視図である。
【図１０】本発明の実施の形態になる凍結治療器具の拡大断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態になる凍結治療器具の変形例を示す拡大断面図である。
【図１２】本発明の排気系の実施例図である。
【図１３】動物実験データ例である。
【図１４】動物事件データ例である。
【図１５】本発明の治療部位の複数円周径上での時間経過による凍結と解凍とによる温度変化例図である。
【符号の説明】
【００６４】
１ プローブ
１ａ プローブ本体
１ｃ 気化チャンバ
１ｄ 気化手段
２ ガス切り換え手段
６ 制御手段
８ 凍結ガス貯蔵手段
９ 加圧手段
１０ 解凍ガス供給手段
１１ ガス給排気管
１００ ガス給排気系
２００ 制御系
３００ プローブ系
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定断面サイズの凍結プローブにより、治療部の凍結を行わせる凍結期間とその解凍を行わせる解凍期間とで、凍結と解凍とを行わせることを可能にする凍結治療装置において、上記凍結期間及び解凍期間は、治療部位の組織と病巣治療サイズとに基づいて設定するものとした凍結治療計画装置。
【請求項２】
凍結プローブにより、治療部の凍結を行わせる凍結期間とその解凍を行わせる解凍期間とで、凍結と解凍とを行わせることを可能にする凍結治療装置において、上記凍結期間及び解凍期間は、凍結プローブの断面サイズと治療部位の組織と病巣治療サイズとに基づいて設定するものとした凍結治療計画装置。
【請求項３】
凍結プローブの径サイズとそれに基づいて定まる凍結限界サイズとから、凍結プローブの径の種類と病巣治療サイズとの関係をデータとして、記憶しておき、このデータを用いて使用する凍結プローブと病巣治療サイズとを決定するものとした凍結治療計画装置。
【請求項４】
凍結プローブの径サイズとそれに基づいて定まる凍結限界サイズ並びに凍結限界サイズに近づく時間幅との関係をデータとして記憶しておき、このデータを用いて使用する凍結プローブと病巣治療サイズと凍結時間とを決定するものとした凍結治療計画装置。
【請求項５】
凍結プローブの径サイズとそれに基づいて定まる凍結限界サイズ並びに凍結限界サイズに近づく時間幅との関係をデータとして記憶しておき、このデータを用いて使用する凍結プローブと病巣治療サイズと凍結時間と解凍期間と及び又はその凍結と解凍との繰り返しサイクルを決定するものとした凍結治療計画装置。
【請求項６】
上記関係は、ｙを凍結サイズ、ｃを凍結限界サイズとするとき、凍結プローブの径によって定まる方程式、
ｙ＝ａ ｅｘｐ（ｂｔ）＋ｃ
但し、ｅｘｐは指数関数、係数のａ、ｂ、ｃは治療部位とプローブの径によって定まる係数であってａ＜０、ｂ＜０、ｃ＞０であってｃが凍結限界サイズとする、
によって律せられるものとした請求項５記載の凍結治療計画装置。
【請求項７】
凍結プローブと、凍結期間中、この凍結プローブへ治療部位の凍結用の凍結ガスを送り、解凍期間中その解凍用の解凍ガスを送るガス制御手段と、を有する凍結治療装置であって、凍結プローブの径サイズとそれに基づいて定まる凍結限界サイズ並びに凍結限界サイズに近づく時間幅との関係をデータとして記憶しておき、このデータを用いて使用する凍結プローブと病巣治療サイズと凍結時間Ｔ１と解凍時間Ｔ２と、を設定する設定手段と、
この設定された凍結時間Ｔ１で凍結を行わせるべく、且つ解凍時間Ｔ２で解凍を行わせるべく、上記ガス制御手段へ制御指令を与える指令手段と、
を備えた凍結治療装置。
【請求項８】
上記関係は、ｙを凍結サイズ、ｃを凍結限界サイズとするとき、凍結プローブの径によって定まる方程式、
ｙ＝ａ ｅｘｐ（ｂｔ）＋ｃ
但し、ｅｘｐは指数関数、係数ａ、ｂ、ｃは治療部位とプローブの径によって定まる係数であってａ＜０、ｂ＜０、ｃ＞０であってｃが凍結限界サイズとする、
によって律せられるものとした請求項７記載の凍結治療装置。
【請求項９】
凍結プローブにより治療部位の凍結を行わせる凍結期間Ｔ１とその解凍とを行わせる解凍期間Ｔ２とを求める凍結治療期間計画装置において、
凍結ガスにより凍結プローブ周囲の治療部位の凍結を行わせる凍結期間Ｔ１は、Ａ、Ｂを治療部位の組織によって定まる定数、ｙを病巣治療サイズとしたとき方程式
ｙ＝Ａｌｎ（ｔ）＋Ｂ（但し、ｌｎは自然対数）
を解いて得られる時間ｔに基づいて設定し、解凍期間Ｔ２は、Ｚを解凍サイズ、Ｃ、Ｄを治療部位の組織によって定まる定数としたとき方程式
Ｚ＝Ｃ−Ｄｌｎ（ｔ）
を解いて得られる時間ｔに基づいて設定するとした凍結治療期間計画装置。
【請求項１０】
上記凍結期間と解凍期間とを１サイクルとしての繰り返しサイクル数を設定するものとした請求項１又は２の凍結治療期間計画装置。
【請求項１１】
上記凍結期間に凍結ガスパージ用のパージ期間とを付加するものとした請求項３〜１０のいずれかに記載の凍結治療期間計画装置。
【請求項１２】
凍結プローブと、凍結期間中、この凍結プローブへ治療部位の凍結用の凍結ガスを送り、解凍期間中その解凍用の解凍ガスを送るガス制御手段と、を有する凍結治療装置であって、
治療部位の組織によって定まる定数Ａ、Ｂ、病巣治療サイズｙをもとに、方程式
ｙ＝Ａｌｎ（ｔ）＋Ｂ（ｌｎは自然対数）
を解いて得られる時間ｔに基づいて定めた凍結期間Ｔ１と、解凍サイズＺ、治療部位の組織によって定まる定数Ｃ、Ｄをもとに、方程式
Ｚ＝Ｃ−Ｄｌｎ（ｔ）（ｌｎは自然対数）
を解いて得られる時間ｔに基づいて定めた解凍期間Ｔ２と、を設定する設定手段と、
この設定された凍結期間Ｔ１で凍結を行わせるべく、且つ解凍期間Ｔ２で解凍を行わせるべく、上記ガス制御手段へ制御指令を与える指令手段と、
を備えた凍結治療装置。
【請求項１３】
上記設定手段は、更に、凍結期間と解凍期間とを１サイクルとしての繰り返しサイクル数を設定するものとし、上記指令手段は、このサイクルに合わせて、上記ガス制御手段に凍結と解凍のための制御指令を与えるものとした請求項７、８、１２のいずれかに記載の凍結治療装置。
【請求項１４】
上記設定手段は、上記凍結期間に液体凍結ガスを使用した場合での液体凍結ガスパージ用のパージ期間を付加するものとし、上記指令手段は、この期間に合わせて凍結と解凍とパージのための制御指令を与えるものとした請求項７、８、１２のいずれかに記載の凍結治療装置。
【請求項１５】
上記パージ期間でのパージガスは、上記液体凍結ガス源内で発生する気化ガスを用いるものとした請求項１４の凍結治療装置。
【請求項１６】
上記ガス制御手段は、ガス排気のための負圧系を有するものとした請求項７、８、１２〜１５のいずれかに記載の凍結治療装置。
【請求項１７】
上記負圧機構に、負圧監視センサーを設け、このセンサが負圧から正圧を検出したとき、ガス制御手段を停止せしめる請求項１５記載の凍結治療装置。
【請求項１】
所定断面サイズの凍結プローブにより、治療部の凍結を行わせる凍結期間とその解凍を行わせる解凍期間とで、凍結と解凍とを行わせることを可能にする凍結治療装置において、上記凍結期間及び解凍期間は、治療部位の組織と病巣治療サイズとに基づいて設定するものとした凍結治療計画装置。
【請求項２】
凍結プローブにより、治療部の凍結を行わせる凍結期間とその解凍を行わせる解凍期間とで、凍結と解凍とを行わせることを可能にする凍結治療装置において、上記凍結期間及び解凍期間は、凍結プローブの断面サイズと治療部位の組織と病巣治療サイズとに基づいて設定するものとした凍結治療計画装置。
【請求項３】
凍結プローブの径サイズとそれに基づいて定まる凍結限界サイズとから、凍結プローブの径の種類と病巣治療サイズとの関係をデータとして、記憶しておき、このデータを用いて使用する凍結プローブと病巣治療サイズとを決定するものとした凍結治療計画装置。
【請求項４】
凍結プローブの径サイズとそれに基づいて定まる凍結限界サイズ並びに凍結限界サイズに近づく時間幅との関係をデータとして記憶しておき、このデータを用いて使用する凍結プローブと病巣治療サイズと凍結時間とを決定するものとした凍結治療計画装置。
【請求項５】
凍結プローブの径サイズとそれに基づいて定まる凍結限界サイズ並びに凍結限界サイズに近づく時間幅との関係をデータとして記憶しておき、このデータを用いて使用する凍結プローブと病巣治療サイズと凍結時間と解凍期間と及び又はその凍結と解凍との繰り返しサイクルを決定するものとした凍結治療計画装置。
【請求項６】
上記関係は、ｙを凍結サイズ、ｃを凍結限界サイズとするとき、凍結プローブの径によって定まる方程式、
ｙ＝ａ ｅｘｐ（ｂｔ）＋ｃ
但し、ｅｘｐは指数関数、係数のａ、ｂ、ｃは治療部位とプローブの径によって定まる係数であってａ＜０、ｂ＜０、ｃ＞０であってｃが凍結限界サイズとする、
によって律せられるものとした請求項５記載の凍結治療計画装置。
【請求項７】
凍結プローブと、凍結期間中、この凍結プローブへ治療部位の凍結用の凍結ガスを送り、解凍期間中その解凍用の解凍ガスを送るガス制御手段と、を有する凍結治療装置であって、凍結プローブの径サイズとそれに基づいて定まる凍結限界サイズ並びに凍結限界サイズに近づく時間幅との関係をデータとして記憶しておき、このデータを用いて使用する凍結プローブと病巣治療サイズと凍結時間Ｔ１と解凍時間Ｔ２と、を設定する設定手段と、
この設定された凍結時間Ｔ１で凍結を行わせるべく、且つ解凍時間Ｔ２で解凍を行わせるべく、上記ガス制御手段へ制御指令を与える指令手段と、
を備えた凍結治療装置。
【請求項８】
上記関係は、ｙを凍結サイズ、ｃを凍結限界サイズとするとき、凍結プローブの径によって定まる方程式、
ｙ＝ａ ｅｘｐ（ｂｔ）＋ｃ
但し、ｅｘｐは指数関数、係数ａ、ｂ、ｃは治療部位とプローブの径によって定まる係数であってａ＜０、ｂ＜０、ｃ＞０であってｃが凍結限界サイズとする、
によって律せられるものとした請求項７記載の凍結治療装置。
【請求項９】
凍結プローブにより治療部位の凍結を行わせる凍結期間Ｔ１とその解凍とを行わせる解凍期間Ｔ２とを求める凍結治療期間計画装置において、
凍結ガスにより凍結プローブ周囲の治療部位の凍結を行わせる凍結期間Ｔ１は、Ａ、Ｂを治療部位の組織によって定まる定数、ｙを病巣治療サイズとしたとき方程式
ｙ＝Ａｌｎ（ｔ）＋Ｂ（但し、ｌｎは自然対数）
を解いて得られる時間ｔに基づいて設定し、解凍期間Ｔ２は、Ｚを解凍サイズ、Ｃ、Ｄを治療部位の組織によって定まる定数としたとき方程式
Ｚ＝Ｃ−Ｄｌｎ（ｔ）
を解いて得られる時間ｔに基づいて設定するとした凍結治療期間計画装置。
【請求項１０】
上記凍結期間と解凍期間とを１サイクルとしての繰り返しサイクル数を設定するものとした請求項１又は２の凍結治療期間計画装置。
【請求項１１】
上記凍結期間に凍結ガスパージ用のパージ期間とを付加するものとした請求項３〜１０のいずれかに記載の凍結治療期間計画装置。
【請求項１２】
凍結プローブと、凍結期間中、この凍結プローブへ治療部位の凍結用の凍結ガスを送り、解凍期間中その解凍用の解凍ガスを送るガス制御手段と、を有する凍結治療装置であって、
治療部位の組織によって定まる定数Ａ、Ｂ、病巣治療サイズｙをもとに、方程式
ｙ＝Ａｌｎ（ｔ）＋Ｂ（ｌｎは自然対数）
を解いて得られる時間ｔに基づいて定めた凍結期間Ｔ１と、解凍サイズＺ、治療部位の組織によって定まる定数Ｃ、Ｄをもとに、方程式
Ｚ＝Ｃ−Ｄｌｎ（ｔ）（ｌｎは自然対数）
を解いて得られる時間ｔに基づいて定めた解凍期間Ｔ２と、を設定する設定手段と、
この設定された凍結期間Ｔ１で凍結を行わせるべく、且つ解凍期間Ｔ２で解凍を行わせるべく、上記ガス制御手段へ制御指令を与える指令手段と、
を備えた凍結治療装置。
【請求項１３】
上記設定手段は、更に、凍結期間と解凍期間とを１サイクルとしての繰り返しサイクル数を設定するものとし、上記指令手段は、このサイクルに合わせて、上記ガス制御手段に凍結と解凍のための制御指令を与えるものとした請求項７、８、１２のいずれかに記載の凍結治療装置。
【請求項１４】
上記設定手段は、上記凍結期間に液体凍結ガスを使用した場合での液体凍結ガスパージ用のパージ期間を付加するものとし、上記指令手段は、この期間に合わせて凍結と解凍とパージのための制御指令を与えるものとした請求項７、８、１２のいずれかに記載の凍結治療装置。
【請求項１５】
上記パージ期間でのパージガスは、上記液体凍結ガス源内で発生する気化ガスを用いるものとした請求項１４の凍結治療装置。
【請求項１６】
上記ガス制御手段は、ガス排気のための負圧系を有するものとした請求項７、８、１２〜１５のいずれかに記載の凍結治療装置。
【請求項１７】
上記負圧機構に、負圧監視センサーを設け、このセンサが負圧から正圧を検出したとき、ガス制御手段を停止せしめる請求項１５記載の凍結治療装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１０−４２２３１（Ｐ２０１０−４２２３１Ａ）
【公開日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２６３８９２（Ｐ２００８−２６３８９２）
【出願日】平成２０年１０月１０日（２００８．１０．１０）
【出願人】（５９５１６７２９２）株式会社デージーエス・コンピュータ (18)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月１０日（２００８．１０．１０）
【出願人】（５９５１６７２９２）株式会社デージーエス・コンピュータ (18)
【Ｆターム（参考）】
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