JP2018509254A - 寒冷麻酔及び鎮痛剤用のアプリケーター - Google Patents

Abstract

長尺体と、長尺体内に設置される熱電冷却システムとを有する、皮膚膜、粘膜又は皮膚粘膜領域の組織上の標的範囲を冷却する、手持ちの寒冷麻酔装置又は鎮痛剤装置。熱電冷却システムは、皮膚膜、粘膜又は皮膚粘膜領域の組織の標的範囲と物理的に接触し熱的に結合して、寒冷麻酔又は鎮痛剤を誘導する。熱電冷却システムは、熱伝導性の低温ティップと、低温ティップに熱的に結合する熱伝導性の冷却力集中器と、冷却力集中器に熱的に結合する少なくとも１つのペルティエユニットモジュールと、少なくとも１つのペルティエユニットモジュールに熱的に結合するヒートシンクと、電源と、少なくとも１つの熱センサーと、ペルティエユニットモジュールに制御信号を操作可能に出力して所定温度を維持する制御部とを含む。

Description

関連出願の相互参照
本願は、２０１５年１０月６日に出願された米国仮出願第６２／２３７，７９３号及び２０１５年３月２６日に出願された米国仮出願第６２／１３８，４４４号の利益を主張する。これらの出願の開示の全体が参照によって本明細書に組み込まれる。

本開示は、皮膚膜、粘膜又は皮膚粘膜領域の組織といった生物組織の冷却を通して急速麻酔又は鎮痛剤を送達する装置に関する。幾つかの例示的な実施例では、寒冷麻酔装置によって、注射部位における眼球の表面又は他の生物組織に急速麻酔を送達することができ、薬剤を、硝子体内注射治療（ＩＶＴ）、球後注射治療、テノン嚢下注射治療、結膜下注射治療及び前房内注射治療等を介して眼球内へとより快適に直接送達することが可能になる。

この章では、本開示に関する背景情報を提供するが、これは先行技術とは限らない。この章では本開示の概要を提供するが、本開示の全範囲又はその特徴の全てを包括するものではない。

痛みは、入院患者や外来医療環境で行われる多くの一般的な手技によく見られる制限要因である。これには、極めて簡潔な一覧ではあるが、皮膚生検、微細針吸引生検、ＩＶ挿入、予防接種、注射（麻酔剤の注射を含む）、採血、中心静脈確保、及び血液分析（グルコース測定）のための指先・かかと穿刺が含まれる。痛みを軽減する方法として主流なのは薬理麻酔だが、局所薬理麻酔の送達には、大抵、痛みを伴う注射が必要となる。麻酔を施す他の方法には、氷、液体蒸発又は低温物質による低温付加が含まれる。これらの麻酔処置の方法は、温度調節の欠如、及び麻酔を受ける組織範囲にしっかりと照準を合わせられないことによって幾分制限される。本装置は、麻酔又は鎮痛剤を必要としている組織の局所冷却をしっかりと制御することで患者の快適性を向上させる。

眼表面は本装置をあてがうことができる組織表面だが、これに限定されない。硝子体内注射治療（ＩＶＴ）を介して薬剤を眼球内へと直接送達できる機能は、黄斑変性症及び糖尿病性網膜症を含むこれまでの多くの失明病の治療状況に変化をもたらしてきた。失明を防止するこれらの治療の成功によって、硝子体内注射の件数は激増し、行われた注射の件数は、２０１３年において米国だけでも約４１００万件となった。ＩＶＴが必要な件数は拡大し続けており、この治療の利用は毎年著しく増加している。ＩＶＴの主な欠点には、患者の不快感、眼表面の出血及びこの治療を必要とする膨大な数の患者を治療するための時間的制約がある。これらの難点は、新生血管が多い眼表面に眼球麻酔を送達するのが困難となることに関係する。

眼球注射を打つにあたって、医師はまず麻酔剤の局所点眼、リドカインの結膜下注射、リドカインに浸したコットン先端アプリケーターを計画した注射部位の真上にあてがうこと、局所麻酔ジェルを塗布すること又はこれらの組み合わせを含む多くの方法のいずれかによって眼表面麻酔を施す。眼球麻酔の後、医師又は助手は眼周囲領域をベタダイン（登録商標）又は同様の殺菌消毒剤でコーティングして消毒する。その後開瞼器があてがわれ、医師は針の位置付けを案内するキャリパーを用いて注射位置をマークする。医師は眼表面を再び消毒し、注射を打つ。

現在の局所麻酔の方法には、患者が眼内注射の間及びその後に不快感をもつことが多いという独特の難点がある。ＩＶＴが必要な件数は拡大し続けており、この治療の利用は毎年著しく増加している。こうした需要を考慮し、私達は注射部位の組織表面の冷却を通して急速麻酔及び血管収縮を送達する装置を設計した。これについては本明細書に更に詳細に記載される。

ＩＶＴを受ける患者の多くが毎年複数の注射を受ける。フリードマン（Ｆｒｉｅｄｍａｎ）と同僚とが２０００年の米国勢調査に提出したＡＭＤの年齢、民族性及び性別別率によって、２００４年には１億７５００万人の米国人が滲出型黄斑変性症であることが推定された。人口に基づく推定によれば、この数字は２０２０年までに２億９５００万人以上にまで増加すると考えられる。これらの同じ原理を用いて、西欧では２００４年には３３００万人を超える滲出型黄斑変性症患者がいることが推定された。これらの数字は実際の罹患率を下回っている可能性が高い。また、これらの患者の大多数は毎年複数回のＩＶＴを片眼又は両眼に受けている。昨今の研究では、ＩＶＴは、糖尿病性網膜症及び網膜静脈閉塞の患者の失明の虞がある網膜疾患に対して、少なくともレーザー治療と同じくらいに有効であると証明されている。そのため、ＩＶＴはこれらの患者に対して広く採用されてきている。治療可能な網膜疾患の患者の数は着実に増加しており、後の数十年にわたって増え続けることが考えられる。こうした中、ＩＶＴは時間を要する手技であることから、診療所の業務流れが著しく滞ってしまっていた。繁忙な診療所では、硝子体網膜外科医がこれらの注射によって毎日６０〜７０人の患者を頻繁に治療している。これらの注射は痛みを伴うことから、眼科医は、通常、ＩＶＴ用の２種類の麻酔から１つを選択する。最も一般的なのは、２つの方法の内の１つによって最大量の麻酔を施して、患者の準備時間を数倍伸ばすことである。第２の選択肢は、局所点眼を介して最小量の麻酔を施すことで、これは時間効率は良いが患者の痛みが強い。どちらの方法でも各患者の準備に技術者が必要とされる。眼表面に急速麻酔を施す装置が開発することで、患者の快適性及び医師の効率性が向上すると考えられる。

近年の事例報告及び私達自身の診療所での経験から、眼表面に氷をあてがうことで極めて良い麻酔処置が可能であることが示されている。この治療はリドカインアレルギーの患者に用いられてきたが、ＩＶＴを受ける全ての患者にも幅広く対応する。また、網膜腫瘍の治療のための凍結治療の研究による組織病理学的安全性データでは、本装置の操作可能温度では眼球組織に損傷を与えることはないことが示されている。このため、本装置は、患者の快適性を向上しながら同時に医師のＩＶＴを送達する効率性も上げることができる。

熱電冷却では、直接的な電気的フィードバックによる確実な冷却及び正確な温度調節が可能である。これは液体蒸発、ジュールトムソン冷却、熱力学サイクル（例えばスターリング冷却器又は蒸気圧縮冷凍サイクル）、吸熱反応又は低温物質（例えば液体窒素）といった他に考えられる冷却技術では実現が困難である。しかし、電流熱電（ペルティエ）モジュールは成績係数（ＣＯＰ）が低いため、単一ユニットの冷却面を組織に接触させた場合に、組織を麻酔に適した温度（例えば−５℃）に維持するのに十分な冷却力流束を提供することができない。本教示に明記されるように、本装置は、複数（又は単一）のペルティエモジュールの冷却力を収集して、この冷却を狭い範囲に集中させることで、組織を急速且つ持続的に低温冷却するのに十分な冷却力流束を生成する、全く新しい冷却力集中器を採用する。また、この冷却力集中器は、複数のペルティエモジュールを広い範囲に分配させることで、ペルティエモジュールからヒートシンクへと排出される熱流束を最小限に抑えることから、ヒートシンクの放熱要求が緩和される。

本教示の原理によれば、寒冷麻酔装置又は鎮痛剤装置及びそれを眼球治療で使用する方法が提供され、例えば硝子体内注射の投与のための、例えば眼球への急速麻酔投与が可能となる。幾つかの実施例では、注射部位における結膜及び強膜を冷却することで患者の不快感が最小限に抑えられる。

幾つかの実施例では、本教示の寒冷麻酔装置は、熱電（ペルティエ）装置、液体蒸発、ジュールトムソン冷却、熱力学サイクル（例えばスターリング冷却器又は蒸気圧縮冷凍サイクル）、吸熱反応及び低温物質（例えば液体窒素）等の手段によって素早く低温化を実現できるように設計される。寒冷麻酔装置は手で持つのに十分な大きさであってもよいし、より大きなユニットの一部であってもよく、眼球又は他の生物組織の損傷を防止するために冷却の既定温度、最大熱流束又は時間を制限する安全機構を含んでもよい。幾つかの実施例では、本教示の寒冷麻酔装置はより大きな冷却ユニットに取り付けられるアプリケーターを備えることができる。寒冷麻酔装置は独立した手持ちユニットであってもよい。本教示の寒冷麻酔装置を使用することで麻酔処置が向上し、患者及び医師の注射前の準備時間が短縮される。

しかし、本教示の寒冷麻酔装置は、限定はされないが、皮膚膜、粘膜又は皮膚粘膜領域の組織を含む任意の身体部位における痛みを軽減するために使用できることが理解されよう。

本明細書の記載から、適用性の更なる範囲が明らかとなろう。この要約における説明及び具体例は例示のみを目的とするようになっており、本開示の範囲を限定しようとするものではない。

本明細書で説明される図面は、考えられる全ての実現例ではなく選択された実施例を例示することのみを目的とし、本開示の範囲を限定しようとするものではない。

本教示の原理に係る寒冷麻酔装置を示す斜視図である。 本教示の幾つかの実施例に係る熱電冷却システムを示す部分断面図である。 本教示の幾つかの実施例に係る寒冷麻酔装置の低温ティップの拡大斜視図である。 本教示の幾つかの実施例に係る空気循環システムの拡大斜視図である。 図５Ｂのグラフと同時に測定されたティップの温度のグラフである。 図５Ａのグラフと同時に測定された電力対時間及び電圧対時間のグラフである。 本教示の幾つかの実施例に係る、分かりやすいように一部が取り除かれた、ＩＶＴ針を有する寒冷麻酔装置の一連の斜視図の１つである。 本教示の幾つかの実施例に係る、分かりやすいように一部が取り除かれた、ＩＶＴ針を有する寒冷麻酔装置の一連の斜視図の１つである。 本教示の幾つかの実施例に係る、分かりやすいように一部が取り除かれた、ＩＶＴ針を有する寒冷麻酔装置の一連の斜視図の１つである。 本教示の幾つかの実施例に係る、分かりやすいように一部が取り除かれた、ＩＶＴ針を有する寒冷麻酔装置の一連の斜視図の１つである。 本教示の幾つかの実施例に係る、分かりやすいように一部が取り除かれた、ＩＶＴ針を有する寒冷麻酔装置の一連の斜視図の１つである。

対応する参照符号が、複数の図面を通して対応する部分を示す。

添付の図面を参照して例示の実施例をより完全に説明する。

本開示が当業者に対して徹底的且つ完全に範囲を伝えることができるように例示の実施例が提供される。具体的な構成要素、装置及び方法の例といった数多くの具体的な詳細が、本開示の実施例の徹底的な理解を促すために明記される。当業者に対しては、具体的な詳細が採用される必要はないこと、そして例示の実施例は幾つかの異なる形態で実施されてもよく、本開示の範囲を限定すると解釈されるべきではないということが明らかとなろう。幾つかの例示の実施例では、周知のプロセス、周知の装置構造及び周知の技術については詳述されない。

本明細書で用いられる専門用語は特定の例示の実施例を説明するためだけのものであり、限定しようとするものではない。本明細書で用いられるように、単数形「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、文脈によって明確に示されていない限りは複数形も含むようになっていてもよい。「備える」、「備えている」、「含む」及び「有する」の用語は包含的であるため、記載される特徴、整数、工程、動作、要素及び／又は構成要素の存在を特定するが、他の１つ以上の特徴、整数、工程、動作、要素、構成要素及び／又はそれらの群の存在又は追加を除外するものではない。本明細書に記載される方法の工程、プロセス及び動作は、実行の順番として具体的に特定されていない限りは、記載される又は例示される特定の順番で必ず実行されなければならないと考えられることはない。また、追加又は代わりの工程を採用してもよいことも理解されよう。

要素又は層が他の要素又は層「上」、「に係合」、「に接続」又は「に結合」していると称されている場合、他の要素又は層に対して直接的に上にあったり係合、接続又は結合したりしてもよいし、介在する要素又は層が存在してもよい。一方、要素が他の要素又は層「上に直接的に」、「に直接的に係合」、「に直接的に接続」又は「に直接的に結合」していると称されている場合、介在する要素又は層は存在しなくてもよい。要素同士の関係性を説明するのに用いられる他の単語（例えば「間」対「直接的に間に」、「隣接する」対「直接的に隣接する」等）も同様に解釈される。本明細書で用いられているように、用語「及び／又は」は、対応する一覧の１つ以上の項目の任意且つ全ての組み合わせを含む。

本明細書で様々な要素、構成要素、領域、層及び／又は部分を説明するのに第１、第２、第３等の用語が用いられることがあるが、これらの要素、構成要素、領域、層及び／又は部分はこれらの用語によって限定されるべきではない。これらの用語は１つの要素、構成要素、領域、層又は部分を他の領域、層又は部分から区別するためだけに用いてもよい。「第１」、「第２」及び他の数字用語といった用語は、本明細書で用いられる場合、文脈によって明確に示されない限りは、順序又は順番を意味するものではない。そのため、以下に記載される第１要素、構成要素、領域、層又は部分は、例示の実施例の教示から逸脱することなく第２要素、構成要素、領域、層又は部分と称されてもよい。

「内側」、「外側」、「真下」、「下」、「下方」、「真上」及び「上方」等といった空間関係用語を、図に示す１つの要素や特徴と他の１つ又は複数の要素や１つ又は複数の特徴との関係を説明し易くするように本明細書で用いてもよい。空間関係用語は、図に示す位置関係に加えて、使用中又は動作中の寒冷麻酔装置の異なる位置関係を包含するようになっていてもよい。例えば、図の寒冷麻酔装置が反転し、他の要素又は特徴の「下」又は「真下」と説明されていた要素が他の要素又は特徴の「真上」に置かれることがある。そのため、例示の用語「下」は真上及び下の両方を包含できる。寒冷麻酔装置は異なる状態（９０度回転又は他の位置関係）に置かれてもよく、これに応じて本明細書で用いられる空間関係の説明用語が解釈される。

本教示は眼に関連して記載されることが理解されよう。しかし、本教示の原理は、肌、臓器、膜組織及び鼻粘膜等を含む他の生物組織への使用にも同様に適用可能である。つまり、本開示は、請求項において限定されない限りは、眼に限定するものとみなされるべきではなく、全ての生物組織を含んでもよい。

本発明の原理によれば、有利な構造と使用方法とを有する寒冷麻酔装置が提供される。幾つかの実施例では、寒冷麻酔装置は、硝子体内注射の投与又は他の医療手技を補助するように、眼表面に急速麻酔を施すように構成される。眼表面は、通常、外部環境に露出する眼球の一部としてみなされる。しかし、幾つかの実施例では、眼表面は、角膜とその主要な補助組織である結膜とを含むことができる。より広い解剖学的、発生学的及び更に機能的観点では、眼球粘膜付属器（すなわち涙腺及び涙道系）を眼表面の一部とすることができる。本教示の寒冷麻酔装置は、熱電冷却、熱力学サイクルの利用、吸熱反応の利用又は液体窒素といった低温物質の使用等による、局所的に麻酔を施すための局所的な冷却を通じて、急速に低温化を実現することができる。こうした寒冷麻酔は、結膜（眼球の最外層）内及び強膜（眼球の白い部分）内の痛覚線維の伝導を遅らせる。

本教示は、眼瞼生検、眼窩周囲への薬学麻酔注射、及び眼瞼病変切除のみを含む、硝子体内注射、微細針吸引生検、涙腺・鼻涙系生検、そして広く様々な眼球周囲への手技の直前に行われる急速且つ完璧な眼球麻酔に適用されてもよい。そのため、本教示は、限定はされないが、現在の方法よりも短い時間で眼球麻酔を達成できること、硝子体内注射による痛みが軽減することでより完璧な眼球麻酔となること、眼表面の出血が減少すること、そして局所的な注射による麻酔治療の副作用を防止することを含む、数多くの利点を提供する。

本教示は、皮膚膜、粘膜又は皮膚粘膜領域の組織の急速麻酔で適用される。神経伝導の冷却によって、限定はされないが、グルコース測定前の指先穿刺を含む、注射、ＩＶ確保、切開・切除生検、微細針吸引生検及び様々な他の手技を行う前の痛みの軽減を促進することができる。

図面を参照すると、寒冷麻酔及び／又は鎮痛剤を使用するのに有利な構造及び方法を有する装置１０が提供される（装置１０は寒冷麻酔及び鎮痛剤の両方を適用できる実用性を有するが、簡略化のために寒冷麻酔装置１０と称される）。具体的には、図１〜図４に示す幾つかの実施例では、寒冷麻酔装置１０は、基端部１４と先端部１６とを有する長尺体１２を備えることができる。上記の内容から分かるように、寒冷麻酔装置１０は、入院施設及び外来施設の両方における広く様々な医療手技での使用に貢献する手持ちの携帯装置のような大きさ及び形状であってもよい。長尺体１２は、通常、均衡のとれた中間位置及び／又は基端部１４又は先端部１６に隣接する位置に設置される把持部２２を含むように形成されてもよい。例示される実施例では、把持部２２は概して中間位置と先端部１６との間に設置される。

引き続き図１〜図４を参照すると、幾つかの実施例では、長尺体１２は、基部１８と把持部２２との間の遷移を設けるネック２０を備えることができる。幾つかの実施例では、把持部２２は基部１８に対して異なる断面形状（例えばより狭い形状）を画成することができるため、ネック２０がこれらの間に遷移外形を設けることになる。しかし、幾つかの実施例において、把持部２２及び／又は基部１８が使用者による操作を容易にする把持部として機能できることが理解されよう。つまり、基部１８及び把持部２２に対して選択された名称は、請求されない限りは本発明を限定するものとみなされるべきではない。幾つかの実施例では、寒冷麻酔装置１０は長さ約６インチ〜１０インチ（約１５センチメートル〜２５センチメートル）で直径約１インチ〜１．５インチ（約２．５センチメートル〜３．８センチメートル）の手持ち器具である。しかし、代わりの大きさを想定してもよい。

幾つかの実施例では、通常、寒冷麻酔装置１０は、眼表面上の標的範囲を所定の温度（例えば約５℃〜約−１０℃の範囲）に所定の時間（例えば約１秒〜約６０秒の範囲、約１秒〜約１２０秒の範囲又は更に長い時間）だけ冷却することで、硝子体内薬品注射といった眼球手技に必要な寒冷麻酔をかける。本教示には他の温度範囲が含まれ、約５℃〜約−５０℃の範囲及び約５℃〜約−９０℃の範囲の所定の温度を含むことが理解されよう。幾つかの実施例では、寒冷麻酔装置１０は、眼表面内に寒冷麻酔を誘導するように長尺体１２の先端部１６上に設置された低温ティップ２６を低温冷却する、長尺体１２の少なくとも一部内に設置される熱電（ペルティエ）冷却システム２４を備える。幾つかの実施例では、冷却システムは、相変化することもある１つの又は組み合わせられた熱電（ペルティエ）装置、液体蒸発、ジュールトムソン冷却、熱力学サイクル（例えばスターリング冷却器又は蒸気圧縮冷凍サイクル）、吸熱反応又は低温物質（例えば液体窒素）を備えることができることが理解されよう。

幾つかの実施例では、熱電冷却システム２４は低温ティップ２６と、電源２８と、制御部３０と、冷却力集中器３２と、１つ以上のペルティエユニットモジュール３４と、ヒートシンク３６とを備える。幾つかの実施例では、熱電冷却システム２４は、冷却素子と共に動作して所望の温度及び／又は熱流束を正確に維持する加熱素子（不図示）を含んでもよいことが理解されよう。

特に図３を参照すると、幾つかの実施例では、低温ティップ２６は金属等の熱伝導材料製でもよく、概して眼表面又は他の生体表面の標的範囲以下の大きさであってもよい。幾つかの実施例では、眼球上の標的範囲は、角膜縁から縁の後部に任意で２ミリメートル〜８ミリメートル以上延在する領域である。幾つかの実施例では、低温ティップ２６の端部は、冷却される標的範囲に対応しうる断熱外側環状部材６４を含む直径約６ミリメートルの円形状である。断熱外側環状部材６４は、熱伝導性の低温ティップ２６が接触する標的範囲内で冷却される範囲を制限することで、標的範囲外で隣接する細胞の損傷を防止する。幾つかの実施例では、断熱外側環状部材６４は標的範囲を視覚的に案内するが、断熱外側環状部材６４との熱交換を防止するために、眼表面又は他の生体表面には接触しない。幾つかの実施例では、より大きい（又はより小さい）低温ティップを使用して皮膚膜、粘膜又は皮膚粘膜領域の組織に麻酔を施してもよい。例示される実施例では、低温ティップ２６は円筒形状だが、多角形状、楕円形状、三日月形状又は貢献できる任意の他の形状を含む代わりの形状が想定されることが理解されよう。

幾つかの実施例では、電源２８はバッテリー、コンデンサー又は同様の装置といった携帯可能な電源を備える。幾つかの実施例では、電源２８は、寒冷麻酔装置１０を−１０℃で約１時間動作させるのに十分なエネルギーを１回の充電で提供する充電式リチウムイオンバッテリー（２８Ｗｈ）を備えることができる。しかし、幾つかの実施例では、電源２８は携帯不可能な電源を備えることもできる。

制御部３０は、高精度な温度制御及び／又は時間制ロックアウト機構を維持することで過剰な冷却を防止する温度制限フィードバックループを備えることができる。より具体的には、幾つかの実施例では、制御部３０は、熱回路の少なくとも１つの部材と動作可能に結合する温度センサー３８を備えることができ、熱回路は、低温ティップ２６と、冷却力集中器３２と、ペルティエユニットモジュール３４と、ヒートシンク３６と、周囲環境と、患者の眼表面とを備えており、検出された温度に応えて温度信号を出力する。こうして、制御部３０は、温度信号を受信し、制御された電流、制御された電圧及び／又はＤＣバッテリーソースのパルス幅変調（ＰＷＭ）を介してペルティエユニットモジュール３４の動作温度の制御が可能となることから、寒冷麻酔装置１０の動作温度を正確に制御することができる。幾つかの実施例では、温度センサー３８は、限定はされないが、サーミスタ、サーモカップル及び抵抗温度計又は光学温度計といった１つ又は複数の熱センサーを用いて、眼球の眼表面又は熱回路の任意の部分の温度を直接測定できるように配置される。そして、制御部３０は温度及び／又は熱流束を計算することができる。制御部３０は、一定値、或るパルスの振幅及び持続時間、又はより複雑な規定パターンを用いて所定の温度又は温度の幅を維持することができる。幾つかの実施例では、寒冷麻酔装置１０は、ティップの温度が或る温度（例えば−１２℃）を下回った場合、及び／又は、バッテリーの温度が６０℃を超えたりヒートシンクの温度が５０℃を超えたりした場合に自動的に電源が切れるようになっていてもよい。幾つかの実施例では、制御部３０は、適用、測定又は所望される温度ではなく、適用、測定又は所望される熱流束に基づいて動作することができる。

制御部３０は、上述のように、内蔵されたタイマーを介して冷却の持続時間を監視及び制御する時間制ロックアウト機構を更に備えてもよい。こうして、制御部３０は、眼表面上の標的範囲の十分な冷却及びその冷却が過剰となることの防止を監視し実現することが可能である。幾つかの実施例では、この時間制の冷却ロックアウトは約３秒〜約６０秒の所定の時間に設定されるが、本教示によれば追加の持続時間も予定される。時間制ロックアウト機構は、動的な監視と測定温度及び測定時間の両方の制御とに対する温度制御フィードバックループと組み合わせて用いてもよいことが理解されよう。

幾つかの実施例では、冷却力集中器３２は、通常、限定はされないが金属といった熱伝導材料製の、限定はされないが長尺の集中器である。冷却力集中器３２は長尺体１２の中心縦軸線に沿って設置されてもよく、複数のペルティエユニット又はその内の単一ペルティエユニットから冷却力を収集する。幾つかの実施例では、冷却力集中器３２は多面体形状であってもよく、１つ又は複数のペルティエユニットと接触する１つ又は複数の面から収集された冷却力は、収集が行われる１つ又は複数のペルティエユニット冷却面よりも小さな集中範囲をもった１つ以上の面へと集中する。しかし、冷却力集中器３２は、円筒形状、円錐形状、円錐円筒形状、球体形状、半球体形状又は冷却力を収集して集中させる任意の他の形状を含む他の形状を有してもよいことが理解されよう。こうした実施例では、ペルティエユニットモジュール３４は、ペルティエユニットモジュール３４と冷却力集中器３２との間の表面範囲の接触を向上させて熱電冷却を促進する補完面を画成できる形状であってもよい。

幾つかの実施例では、冷却力集中器３２は、使用前に低温ティップ２６を交換してその無菌状態を維持するのに使用できる圧縮性ティップ４２で終端する形状であってもよい。圧縮性ティップ４２は、冷却力集中器３２の本体４６から径方向に延在する複数のテーパードフランジ部材４４を備えることができる。複数のテーパードフランジ部材４４は、低温ティップ２６を受けられる大きさの中心孔を集合的に形成し、これにより、部材間に機械的且つ熱的な結合が設けられる。複数のテーパードフランジ部材４４は独立した可撓性を提供できる大きさ及び形状をもち、複数のテーパードフランジ部材４４の外面上に設置されるスレッドに対応して螺合する圧縮リング４８を介して発揮される圧縮に応えて低温ティップ２６との機械結合を実現する。こうして、複数のテーパードフランジ部材４４の周囲に圧縮リング４８が螺合することで、複数のテーパードフランジ部材４４はよりきつく狭い入れ子関係へと促されるため、低温ティップ２６に対して圧縮性の保持力を発揮することができる。従って、複数のテーパードフランジ部材４４を取り囲んだ圧縮リング４８のねじ操作によって、低温ティップ２６と冷却力集中器３２との選択的な結合及び分離ができる。しかし、機械ラッチ、磁気結合、ボルト又は接着といった他の固定機構を低温ティップの固定に用いてもよいことが理解されよう。これは無菌性及び／又は動作上の懸念を理由に低温ティップ２６を選択的に交換することに繋がる。従って、低温ティップ２６は、寒冷麻酔装置１０の接触冷却領域を画成し、組織接触に対して消毒面を提供する交換可能なティップであることが理解されよう。また、交換可能又は消毒可能なティップコーティング７０が、組織接触に対して消毒面を提供するように低温ティップ２６と一体化してもよい。

幾つかの実施例では、１つ以上のペルティエユニットモジュール３４が冷却力集中器３２の少なくとも一部に沿って配列するように設置され、冷却力集中器３２及び、すなわち低温ティップ２６を熱電冷却する。ペルティエユニットモジュール３４は単一の冷却素子又は複数の冷却素子として構成できることが理解されよう。しかし、複数のペルティエユニットモジュール３４を採用することには、限定はされないが、動作の冗長性及び、既存の業界からすぐに利用可能なユニットを調達できる潜在力といった特定の利益があることが理解されよう。幾つかの実施例では、ペルティエユニットモジュール３４の高温面は、低温ティップ２６の中央冷却部６２に対して鉛直になるように構成される。しかし、ペルティエユニットモジュール３４の高温面は、ペルティエユニットモジュール３４からの所望の排熱方向に応じて、低温ティップ２６の中央冷却部６２に対して平行又は任意の角度であってもよいことが理解されよう。幾つかの実施例では、複数のペルティエユニットモジュール３４は、電気的な平行動作が可能となるように電源２８と制御部３０とに動作可能に結合される。これにより、寒冷麻酔装置１０は、１つ以上のペルティエユニットモジュール３４に不良が生じた場合でも動作を継続することができる。こうした場合、制御部３０及びその関連するフィードバックループ制御システムによって動作可能なペルティエユニットモジュール３４の冷却出力を増加させることができ、所望の冷却性能及び／又は持続時間性能を実現することができる。

熱電冷却は軽量、小型、固体（つまり液体又は可動部品をもたない）及び電気駆動（つまり温度を容易に制御できる）であるという利点を有するが、注意深く管理しなければならない大量の排熱が生じる。寒冷麻酔装置１０は、効率的に熱を拡散及び消散させる独自の設計を提供する。本明細書に記載されるように、冷却力集中器３２は熱伝導性であり、１つ以上のペルティエユニットモジュール３４によって冷却されて、低温ティップ２６を所定の温度に素早く確実に維持する。ペルティエユニットモジュール３４は、ペルティエユニットモジュール３４からヒートシンク３６に排出される熱を効率よく拡散するように分配されることで、効率的な冷却を促進させる。これにより、ヒートシンク３６が小型化され、低温ティップ２６と使用者の目との間の視界（ｖｉｓｕａｌ ｃｌｅａｒａｎｃｅ）を向上できる。ヒートシンク３６は、ペルティエユニットモジュール３４から排出された熱を効率的に拡散する熱伝導材料製である。幾つかの実施例では、ヒートシンク３６は冷却力集中器３２とペルティエユニットモジュール３４とを取り囲んで径方向に設置される。言い換えれば、ヒートシンク３６は寒冷麻酔装置１０の中央縦軸線から外方に放射状に広がる。しかし、ヒートシンク３６は、低温ティップ２６の中央冷却部６２に対するペルティエユニットモジュール３４の高温面の相対角度に応じて、他の方向に熱を放射できることが理解されよう。幾つかの実施例では、ヒートシンク３６は、通常、長尺体１２の把持部２２及び／又はネック２０内に設置されることで、把持部２２の細長い形状を維持して使用中の視界及び手持ち性能を向上しながら、ペルティエユニットモジュール３４と低温ティップ２６との近くに直接局所的なヒートシンクを行うことができる。

ヒートシンク３６からの放熱を促進するために空気循環システム５０が設けられ、ヒートシンク３６のフィン又は他の特徴を通る空気を循環させる。幾つかの実施例では、電源２８を動力源とするファン５２（図１参照）が、１つ以上の吸気口５４から空気を吸い込むように作動する。幾つかの実施例では、吸気口５４は、熱の伝達を促進するように、ヒートシンク３６内に形成されてヒートシンク３６の表面積を増加するために用いられる複数のフィン流路５６を備える。幾つかの実施例では、ヒートシンク３６の空気と接触する表面積が更に増えるようにヒートシンク３６の表面の凹凸を大きくしてもよい。空気は、ヒートシンク３６内に形成された複数のフィン流路４６に沿って通過し、通常は、限定はされないが、寒冷麻酔装置１０の中央縦軸線に平行な方向に沿って長尺体１２の把持部２２に囲まれ、低温ティップ２６から離間した位置にある１つ以上の排気口５８から排出される。空気循環の方向は、低温ティップ２６の表面に対するペルティエユニットモジュール３４の高温面の相対角度に応じて、寒冷麻酔装置１０の中央縦軸線に対して平行又は他の角度であってもよいことが理解されよう。排気口５８を低温ティップ２６から離間して位置付けることで、低温ティップ２６のティップ表面における対流損失が軽減されるだけでなく、空気流による患者の組織の乾燥も最小限に抑えられる。代わりに、空気は反対の方向に押し流されて低温ティップ２６の近くから排出されてもよい。

幾つかの実施例では、低温ティップ２６は、冷却力集中器３２に熱的に結合された中央冷却部６２と、中央冷却部６２の周囲を囲む断熱環状部材６４とを備える。断熱環状部材６４は、中央冷却部６２が、眼表面の標的範囲に物理的に接触して熱的に結合するように構成された露出した接触ティップを保持できるようにしながら、同時に、角膜幹細胞といった近くの物体の位置に対する、中央冷却部６２が接触する冷却範囲の位置についての視線誘導を提供することで、これらの物体を過剰に冷却することを防止できるように設置される。幾つかの実施例では、断熱環状部材６４は、冷却の拡散による周りの組織への損傷を制限するために、冷却領域に隣接する温度を制御する能動加熱素子を含む。幾つかの実施例では、低温ティップ２６の中央冷却部６２は約１０平方ミリメートル〜約９００平方ミリメートル（例えば３ミリメートル×３ミリメートル〜１０×１０平方ミリメートル）の面積を画成する。

引き続き図３を参照すると、幾つかの実施例では、低温ティップ２６の中央冷却部６２は、その上に形成され、眼表面の標的範囲に接触して、麻酔領域を位置付けるために一時的なマーキングを行うように構成された標的目印６６を備える。例えば、幾つかの実施例では、標的目印６６は低温ティップ２６上に形成されて、寒冷麻酔装置１０を離すと眼表面上に一時的にマーキングする一対の突出した又は窪んだ特徴を備えることができる。その後、これらのマーキングは、ＩＶＴ針をあてがう（例えば角膜縁から３ミリメートル又は４ミリメートルの位置に硝子体内注射針をあてがう）ための麻酔領域を適切に位置付けるのに用いられる。限定はされないが、円形状又は環状の突出、複数の突出又は一時的にマーキングできる任意の他の形状を含む異なる標的目印６６が想定されることが理解されよう。

幾つかの実施例では、寒冷麻酔装置１０は、眼球接触用の消毒面を提供すると共に寒冷麻酔装置１０と患者の眼球との間の凍着の形成を緩和する交換可能／廃棄可能ティップコーティング７０を備えることができる。幾つかの実施例では、ティップコーティング７０は、寒冷麻酔装置と組織との間の凍着を緩和する疎水性ポリマー層を備えることができる。

幾つかの実施例では、第１スイッチ部材８０が寒冷麻酔装置１０の作動のために設けられる。幾つかの実施例では、スイッチ部材９０を、低温ティップの温度及びタイマー持続時間の設定、そしてペルティエモジュールへの電力供給に用いることができる。幾つかの実施例では、第１スイッチ部材８０の操作には以下の内容が含まれる。１）低温ティップの設定温度を上げる時計回りの回転、２）低温ティップの設定温度を下げる反時計回りの回転、３）タイマー持続時間を延長する、第１スイッチ部材８０を押下しながらの時計回りの回転、４）タイマー持続時間を短縮する、第１スイッチ部材８０を押下しながらの反時計回りの回転、及び５）ペルティエモジュールを起動する二度の押下。

把持部２２の近くに位置付けられる第２スイッチ部材８２はタイマーの起動（又は停止）に使用できる。タイマーが起動すると、寒冷麻酔装置１０は、低周波数及び高周波数の２つの連続したビープ音、そしてそれに続くタイマー持続時間中の１０秒毎のビープ音、最終的には、タイマー持続時間が終了すると、高周波数及び低周波数の２つの連続した長いビープ音といった可聴式の示唆を行うことができる。幾つかの実施例では、設定された時間がタイマー機能の終了時間に到達する前に第１スイッチ部材８０押下することができる。寒冷麻酔装置１０は、複数の制御入力、目印及び技術のいずれかを備えることができ、これによって、本明細書に記載される入力、目印及び技術は本発明を限定するものとみなされるべきではないことが理解されよう。

使用中、幾つかの実施例では、寒冷麻酔装置１０は、低温ティップ２６（又はティップコーティング）が眼表面の標的範囲に物理的に直接接触するように患者の眼球と接触して位置付けられる。寒冷麻酔装置１０は、患者の眼球と接触してあてがわれる前又は後に、スイッチ８０を介して「ＯＮ」に作動することができる。寒冷麻酔装置１０の作動によって制御部３０、冷却力集中器３２、ペルティエユニットモジュール３４、ヒートシンク３６、及び空気循環システム５０による低温ティップ２６の急速冷却が開始され、この間、同時に、眼球のマーキング及び眼表面の標的範囲の麻酔が行われる。標的範囲の麻酔に続いて、医師又は医療従事者は、ＩＶＴの投与といった追加の手技を行うことができる。幾つかの実施例では、使用者は、低温ティップを所望の温度及びタイマー持続時間に設定し、その後第１スイッチ部材８０を二度押下してペルティエユニットモジュール３４を起動することで、低温ティップ２６を設定温度（例えば−１０℃）にしてもよい。低温ティップ２６は、その後、患者の眼球へと接触させられ、タイマーが作動する。そして、寒冷麻酔装置１０は設定温度を設定された所定の持続時間（例えば１０秒）だけ維持して、その後、限定はされないがビープ音又は振動で示唆する。タイマー持続時間の後、寒冷麻酔装置１０は、組織と低温ティップ２６との間の凍着を最小限に抑えるためにティップの温度をより高い温度（例えば−２℃）に自動的に調節して、その後室温に戻すことができる。図５Ａ及び図５Ｂに示すように、電力データと電圧データとに伴うティップの温度が動作中の時間軸に沿って示される。

幾つかの実施例では、図６Ａ〜図６Ｅに示すように、寒冷麻酔装置は麻酔及び注射（例えば硝子体内注射）の両方を行う。幾つかの実施例では、冷却力集中器９１は消毒され、交換可能である。幾つかの実施例では、まず冷却力集中器９１が寒冷麻酔をティップ９２に誘導し、その後、寒冷麻酔装置が注射（例えば硝子体内注射）を行う。幾つかの実施例では、図６Ｂに示すように、薬品容器９３が冷却力集中器９１内に配置される。幾つかの実施例では、ソレノイド９６又は同様の特徴が薬品容器９３を押してばね９５又は同様の特徴を圧縮し、組織（例えば眼球組織）内に針９４を挿入する。幾つかの実施例では、ソレノイド９６又は同様の特徴は組織内への針の挿入の深さを制御する。幾つかの実施例では、図６Ｄに示すように、ソレノイド９６又は同様の特徴が薬品容器９３を絞って薬品を注入する。幾つかの実施例では、図６Ｅに示すように、針９４は冷却力集中器９７外に配置される。しかし、上記の説明は例示を目的として提供されるものであり、本教示を限定するものではないことが理解されよう。

上述したこれらの実施例は、例示及び説明を目的として提供されている。これによって本開示を網羅したり限定したりするためのものではない。特定の実施例における個別の要素又は特徴は、通常、特定の実施例に限定されることはないが、適用可能な場合には、具体的に示されたり説明されたりしていなくても、選択された実施例において代替可能且つ使用可能である。また、これらは多くの形で多様であってもよい。こうした多様性は本開示から逸脱するものとみなされることはなく、全てのこうした変形例は本開示の範囲内に含まれるようになっている。

Claims (27)

1. 皮膚膜、粘膜又は皮膚粘膜領域の組織の標的範囲を冷却する装置であって、
   使用者による手持ち操作を容易にする把持部、並びに基端部及び先端部を有する長尺体と、
   前記長尺体の少なくとも一部内に設置され、寒冷麻酔又は鎮痛剤を誘導するために前記標的範囲に物理的に接触して熱的に結合するように構成された熱電冷却システムとを備えており、前記熱電冷却システムが、
   前記標的範囲と熱的に接触するようになっており、前記長尺体の前記先端部上に設置されている熱伝導性の低温ティップと、
   前記低温ティップに熱的に結合する熱伝導性の冷却力集中器と、
   前記冷却力集中器に熱的に結合し、前記冷却力集中器の冷却を誘導するように機能する少なくとも１つのペルティエユニットモジュールと、
   電源と、
   前記低温ティップ、前記冷却力集中器、前記ペルティエユニットモジュール、周囲環境及び標的範囲の少なくとも１つの温度又は熱流束を検出し、温度信号又は熱流束信号を出力する熱センサーと、
   前記温度信号又は前記熱流束信号、及び所定の温度又は熱流束に応えて、前記ペルティエユニットモジュールに制御信号を操作可能に出力する制御部と、
   前記ペルティエユニットモジュールに熱的に結合するヒートシンクとを有する、装置。
2. 前記少なくとも１つのペルティエユニットモジュールが複数のペルティエユニットモジュールを備える、請求項１に記載の装置。
3. 前記複数のペルティエユニットモジュールが並列配列で電気的に結合する、請求項２に記載の装置。
4. 前記複数のペルティエユニットモジュールが直列配列で電気的に結合する、請求項２に記載の装置。
5. 前記複数のペルティエユニットモジュールが部分的に並列且つ部分的に直列な配列で電気的に結合する、請求項２に記載の装置。
6. 前記冷却力集中器が、断面が概して矩形状の長尺集中器であり、前記長尺集中器の側に前記少なくとも１つのペルティエユニットモジュールが設置されている、請求項１に記載の装置。
7. 前記冷却力集中器が前記長尺体の縦軸線に沿って延在する、請求項１に記載の装置。
8. 前記低温ティップが、その上に、前記標的範囲上に一時的な目印を設けるように構成されて形成された標的目印を備える、請求項１に記載の装置。
9. 前記標的目印が、前記標的範囲上に一時的な圧痕を設けるための一対の突起を備える、請求項８に記載の装置。
10. 前記長尺体内に設置されて前記ヒートシンクを通る空気の通過を促すことで熱伝導を促進するファン部材を有する空気循環システムを更に備える、請求項１に記載の装置。
11. 前記空気循環システムが、
    前記長尺体の前記先端部上の前記低温ティップに隣接して設置される吸気口と、
    前記ヒートシンクから延在する複数のフィン流路と、
    前記吸気口に対して前記長尺体の前記基端部に向かう位置において、前記長尺体を通って延在する排気口とを備える、請求項１０に記載の装置。
12. 前記空気循環システムが、
    前記長尺体の前記先端部上の前記低温ティップに隣接して設置される排気口と、
    前記ヒートシンクから延在する複数のフィン流路と、
    前記排気口に対して前記長尺体の前記基端部に向かう位置において、前記長尺体を通って延在する吸気口とを備える、請求項１０に記載の装置。
13. 前記複数のフィン流路が、前記長尺体の前記把持部によって全体的に囲まれ、前記複数のフィン流路に沿った空気流が、前記長尺体の縦軸線に対して全体的に平行である、請求項１１に記載の装置。
14. 前記複数のフィン流路が前記ヒートシンクから径方向に延在する、請求項１１に記載の装置。
15. 前記冷却力集中器が圧縮性端部を備え、前記圧縮性端部が、そこから延在して前記低温ティップを前記冷却力集中器に機械的、熱的及び取り外し可能に結合できる大きさをもつ複数のフランジ部材を有する、請求項１に記載の装置。
16. 前記圧縮性ティップが、前記複数のフランジ部材を螺合する圧縮リングを備え、前記複数のフランジ部材と前記低温ティップとの係合を促す、請求項１５に記載の装置。
17. 前記低温ティップを取り囲んで設置され、前記低温ティップと前記標的範囲との直接的な物理的接触を防止し且つ前記低温ティップと前記標的範囲との熱的な結合を許容するように前記低温ティップを覆うカバーを更に備える、請求項１に記載の装置。
18. 前記カバーの表面が疎水性である、請求項１７に記載の装置。
19. 前記低温ティップの周辺を全体的に囲むことで、前記標的範囲の外側における隣接する細胞の熱暴露を軽減する断熱リングを更に備える、請求項１に記載の装置。
20. 前記断熱リングが能動加熱素子を備える、請求項１９に記載の装置。
21. 前記電源が携帯可能な電源である、請求項１に記載の装置。
22. 前記長尺体の前記把持部が前記長尺体の基部よりも細長く、前記基部が前記基端部に隣接する、請求項１に記載の装置。
23. 廃棄可能な針と、
    シリンジと、
    前記針を前記標的範囲内へ前進させて前記シリンジから前記標的範囲内へ液体を注入するシリンジプランジャーと、
    注入が完了すると前記針を前記装置へと引き戻す後退要素とを備えている注入機構を含む、請求項１に記載の装置。
24. 注入を作動させるスイッチを含む、請求項１に記載の装置。
25. 前記低温装置ティップが殺菌消毒剤で覆われて消毒されている、請求項１に記載の装置。
26. 前記装置低温ティップが、組織を保持するための湾曲した支持部を有する、請求項１に記載の装置。
27. 皮膚膜、粘膜又は皮膚粘膜領域の組織の標的範囲に寒冷麻酔又は鎮痛剤を施す方法であって、
    使用者による手持ち操作を容易にする把持部、並びに基端部及び先端部を有する長尺体と、
    前記長尺体の少なくとも一部内に設置され、寒冷麻酔又は鎮痛剤を誘導するために前記標的範囲に物理的に接触して熱的に結合するように構成された熱電冷却システムとを備えており、前記熱電冷却システムが、
    前記標的範囲と熱的に接触するようになっており、前記長尺体の前記先端部上に設置されている熱伝導性の低温ティップと、
    前記低温ティップに熱的に結合する熱伝導性の冷却力集中器と、
    前記冷却力集中器に熱的に結合し、前記冷却力集中器の冷却を誘導するように機能する少なくとも１つのペルティエユニットモジュールと、
    電源と、
    前記低温ティップ、前記冷却力集中器、前記ペルティエユニットモジュール、周囲環境及び標的範囲の少なくとも１つの温度又は熱流束を検出し、温度信号又は熱流束信号を出力する熱センサーと、
    前記温度信号又は前記熱流束信号、及び所定の温度又は熱流束に応えて、前記ペルティエユニットモジュールに制御信号を操作可能に出力する制御部と、
    前記ペルティエユニットモジュールに熱的に結合するヒートシンクとを有する、装置を設けることと、
    前記低温ティップを前記標的範囲の上にあてがう前又はそれと同時に前記低温ティップを所定の温度まで冷却することを実現するように前記制御部を動作させることと、
    前記標的範囲を寒冷麻酔又は鎮痛するために前記標的範囲の十分な冷却を実現することとを備えている、方法。