冷冻治疗计划装置和冷冻治疗装置

摘要

本发明提供一种在冷冻疗法中使用的治疗装置及其治疗计划装置，冷冻治疗装置包括：气体进排气系统(100)、其控制系统(200)以及冷冻探针系统(300)。气体进排气系统(100)向冷冻探针系统(300)的探针(60)输入冷冻气体、解冻气体，利用焦耳-汤姆孙效应对探针(60)前端周围的治疗部位进行冷冻或解冻。控制系统(200)进行气体进排气系统(100)的控制，并且生成用于进行该控制的治疗计划数据。在治疗计划数据中具有确定冷冻期间和解冻期间的冷冻解冻时序。在控制系统(200)内的计算机中进行该时序的确定。进而，该时序基于组织的冷冻解冻特性，按照病灶治疗尺寸来进行确定。根据本发明，能够依照治疗部位尺寸来设定冷冻期间、解冻期间。

说明书

技术领域

本发明涉及进行超低温治疗的冷冻治疗计划装置和使用该冷冻治疗计划装置的冷冻治疗装置。

技术背景

近年来，利用超低温对患者的患部进行治疗的冷冻疗法受到人们关注。

在该冷冻疗法中，在将前端尖锐的双重管(同心针)抵于患者身体表面的状态下，沿双重管的中心轴插入细长的引导针，在将引导针穿刺至患部之后，使双重管沿引导针前进至患部，进而贯穿患部。另外，有时也使同心针直接贯穿。

然后，拔出引导针，代之将冷冻端子(探针)沿双重管内的空心轴插通并填充，供给冷冻用气体(有气体、液体两者)和解冻用气体(有气体、液体两者)，通过在短时间内对患部反复进行冷冻和解冻(溶解)，从而使患部坏死来进行治疗。

本发明的申请人进行了关于冷冻疗法的各种专利申请，目前已被公开。

专利文献1：日本特开2007-167100

专利文献2：日本特开2007-167101

专利文献3：日本特开2007-295953

发明内容

以往的冷冻治疗装置，由于技术的原因还不能算作实用的装置。例如，凭经验来设定冷冻温度和其冷冻时间长度、解冻温度和其解冻时间长度。期望今后开发出具有实用性、可靠性且安全性高的装置。

本发明的目的在于提供一种能够根据在病灶组织的冷冻解冻原理的分析结果来进行适当的冷冻治疗的冷冻治疗计划装置和冷冻治疗装置。

进而，本发明的具体目的在于提供能够一种冷冻治疗计划装置和冷冻治疗装置，其能够明确病灶组织上的冷冻解冻特性，使其变为函数，定量地求出冷冻温度、冷冻时间长度和解冻温度·解冻时间长度，将其应用于冷冻气体、解冻气体的控制中。

进而，本发明的其他目的在于提供一种在将超低温液化气体用作冷冻气体的气化冷冻法中的、能够安全地清除该冷冻气体的冷冻治疗计划装置和冷冻治疗装置。

本发明公开一种冷冻治疗计划装置，其在能通过预定截面尺寸的冷冻探针在对治疗部位进行冷冻的冷冻期间和使该治疗部位解冻的解冻期间进行冷冻和解冻的冷冻治疗装置中，根据治疗部位的组织和病灶治疗尺寸来设定上述冷冻期间和解冻期间。

进而，本发明公开的冷冻治疗计划装置，其在能通过冷冻探针在对治疗部位进行冷冻的冷冻期间和进行其解冻的解冻期间进行冷冻和解冻的冷冻治疗装置中，根据冷冻探针的截面尺寸、治疗部位的组织以及病灶治疗尺寸来设定上述冷冻期间和解冻期间。

进而，本发明公开的冷冻治疗计划装置，根据冷冻探针的径向尺寸和基于其所确定的冷冻极限尺寸，将冷冻探针的直径种类与病灶治疗尺寸的关系作为数据来预先储存，使用该数据来确定要使用的冷冻探针和病灶治疗尺寸。

进而，本发明公开的冷冻治疗计划装置，将冷冻探针的径向尺寸与基于该径向尺寸来确定的冷冻极限尺寸和接近冷冻极限尺寸的时间长度的关系作为数据来预先储存，并使用该数据来确定要使用的冷冻探针、病灶治疗尺寸以及冷冻时间。

进而，本发明公开的冷冻治疗计划装置，将冷冻探针的径向尺寸与基于该径向尺寸来确定的冷冻极限尺寸和接近冷冻极限尺寸的时间长度的关系作为数据来预先储存，并使用该数据来确定要使用的冷冻探针、病灶治疗尺寸、冷冻时间、解冻期间、和/或该冷冻和解冻的重复周期。

进而，本发明公开的冷冻治疗计划装置，在将y设为冷冻尺寸，将c设为冷冻极限尺寸时，根据冷冻探针的直径所确定的方程式

y＝a exp(bt)+c

来制约，其中，exp为指数函数，系数a、b、c是根据治疗部位和探针的直径所确定的系数，a＜0、b＜0、c＞0。

进而，本发明公开的冷冻治疗装置，包括：冷冻探针和气体控制机构，该气体控制机构在冷冻期间向该冷冻探针输送用于对治疗部位进行冷冻的冷冻气体，在解冻期间输送用于对该治疗部位进行解冻的解冻气体，所述冷冻治疗装置的特征在于，包括：设定机构，将冷冻探针的径向尺寸与基于该径向尺寸来确定的冷冻极限尺寸和接近冷冻极限尺寸的时间长度的关系作为数据来预先储存，并使用该数据来确定要使用的冷冻探针、病灶治疗尺寸、冷冻时间T₁以及解冻时间T₂；和

指令机构，为了以该设定的冷冻时间T₁进行冷冻，且以解冻时间T₂进行解冻而向上述气体控制机构发出控制指令。

本发明公开的冷冻治疗装置，在将y设为冷冻尺寸，将c设为冷冻极限尺寸时，根据冷冻探针的直径所确定的方程式y＝a exp(bt)+c来制约，其中，exp为指数函数，系数a、b、c是根据治疗部位和探针的直径所确定的系数，a＜0、b＜0、c＞0。

进而，本发明公开的冷冻治疗期间计划装置，用于求出用冷冻探针对治疗部位进行冷冻的冷冻期间T₁和使该治疗部位解冻的解冻期间T₂，其特征在于，用冷冻气体对冷冻探针周围的治疗部位进行冷冻的冷冻期间T₁根据求解在将A、B设为根据治疗部位的组织所确定的常数、将y设为病灶治疗尺寸时的方程式y＝Al_n(t)+B(其中，l_n为自然对数)而得到的时间t来设定，

解冻期间T₂根据在将Z设为解冻尺寸、将C、D设为根据治疗部位的组织所确定的常数时的方程式Z＝C-Dl_n(t)而得到的时间t来设定。

进而，本发明公开的冷冻治疗期间计划装置，设定将上述冷冻期间和解冻期间作为1个周期的重复周期数。

进而，本发明公开的冷冻治疗期间计划装置，在上述冷冻期间追加冷冻气体清除用的清除期间。

进而，本发明公开的冷冻治疗装置，包括冷冻探针和气体控制机构，该气体控制机构在冷冻期间向该冷冻探针输送用于对治疗部位进行冷冻的冷冻气体，在解冻期间输送用于对其进行解冻的解冻气体，所述冷冻治疗装置的特征在于，包括：

设定机构，设定冷冻期间T₁和解冻期间T₂，

其中冷冻期间T₁根据基于治疗部位的组织所确定的常数A、B，和病灶治疗尺寸y，求解方程式y＝Al_n(t)+B(l_n为自然对数)而得到的时间t来确定，

解冻期间T₂根据基于解冻尺寸Z、治疗部位的组织所确定的常数C、D求解方程式Z＝C-Dl_n(t)(l_n为自然对数)而得到的时间t来确定；以及

指令机构，其为了以该设定的冷冻期间T₁进行冷冻，且以解冻期间T₂进行解冻，向上述气体控制机构发出控制指令。

进而，本发明公开的冷冻治疗装置，上述设定机构进一步设定将冷冻期间和解冻期间作为1个周期的重复周期数，上述指令机构按照该周期向上述气体控制机构发出用于冷冻和解冻的控制指令。

进而，本发明公开的冷冻治疗装置，上述设定机构在上述冷冻期间追加使用了液态冷冻气体时的冷冻气体清除用的清除期间，上述指令机构按照该期间发出用于冷冻、解冻以及清除的控制指令。

进而，本发明公开的冷冻治疗装置，在上述清除期间的清除气体使用在上述液态冷冻气体源内产生的气化气体。

根据本发明，能够根据治疗部位的组织和病灶治疗尺寸来确定冷冻期间和解冻期间，实现适当时间、适当治疗。

附图说明

图1是本发明的冷冻治疗装置的整体实施例图。

图2是动物实验数据例。

图3是动物实验数据例。

图4是动物实验数据的函数关系式例图。

图5是本发明的冷冻解冻的时序例图。

图6是本发明的处理流程图。

图7是具有本发明实施方式的冷冻医疗器械的冷冻治疗装置的机械系统的概略结构图。

图8是构成本发明实施方式的冷冻治疗装置的冷冻气体存储机构的放大剖视图。

图9是连接本发明实施方式的冷冻治疗器具和冷冻治疗装置的气体进排气管的放大立体图。

图10是本发明实施方式的冷冻治疗器具的放大剖视图。

图11是本发明实施方式的冷冻治疗器具的变形例的放大剖视图。

图12是本发明的排气系统的实施例图。

图13是动物实验数据例。

图14是动物实验数据例。

图15是基于在本发明的治疗部位的多个圆周直径上的时间经过的冷冻和解冻所引起的温度变化例图。

标号说明

1探针

1a探针主体

1c气化室

1d气化机构

2气体切换机构

6控制机构

8冷冻气体存储机构

9加压机构

10解冻气体供给机构

11气体进排气管

100气体进排气系统

200控制系统

300探针系统

具体实施方式

冷冻和解冻取决于致冷和致热。冷冻和解冻有利用焦耳-汤姆孙效应的实例和基于低温液化气体的气化的实例。

焦耳-汤姆孙效应是指在使常温等恒温的气体的压力从预定压力开始急速下降时的热现象，根据气体的种类有致冷的实例和致热的实例，将该焦耳-汤姆孙效应用于冷冻和解冻。例如，通过预先做成将30MP的高压常温氩气(Ar气)和氦气(He气)引导至探针前端，在探针前端使之急速膨胀这样的探针结构来实现，用Ar气得到-125℃的冷冻温度，用He气得到+20℃的解冻温度。

在液化气体的气化中使用低温液化气体。例如，通过以70MP的高压冷却来液化氮(N₂)气，其液体温度为-195℃左右。其进行气化时从周围吸收大量的热量，从而进行冷冻。解冻通过输出高温溶解气体(或液体)来实现。

在此，首先明确病灶治疗部位和病灶治疗尺寸的定义。

将在1次或多次周期中由1个冷冻探针进行治疗的部位称为病灶治疗部位，将该病灶治疗部位的尺寸称为病灶治疗尺寸。病灶治疗部位存在以下情形。

(1)如点这样的小尺寸病灶或它们分散有多个的实例。这种情况下，点这种尺寸的病灶本身成为病灶治疗部位。并且各病灶的尺寸成为病灶治疗尺寸。

(2)大体积或大面积尺寸的病灶的第一实例。这种情况下，存在使用大径向尺寸的探针进行治疗的方法，此时该病灶整体为病灶治疗部位，其大小成为病灶治疗尺寸。

(3)大体积或大面积尺寸的病灶的第二实例。这种情况下，存在将该病灶划分成连续的分区，按各分区使用小径向尺寸的探针进行治疗的方法，此时，各分区为病灶治疗部位，其大小成为病灶治疗尺寸。

本申请的发明人发现了冷冻温度和其冷冻尺寸之间的关系。以下说明该关系。

在对某个病灶治疗部位进行冷冻时，在某个冷冻温度下，施加一定的时间来进行冷冻。然而，若冷冻温度确定，则最大冷冻尺寸会根据该冷冻温度来确定，不论怎样施加冷冻时间，也无法扩大成大小在其以上的冷冻尺寸。并且，冷冻尺寸与达到该最大冷冻尺寸的过程中的冷冻时间具有某种函数关系而加以确定。

将其应用于点这样的冷冻源。点这样的冷冻源是指冷冻源为点这种大小的冷冻源，关于本发明，冷冻探针的前端为该点那样的冷冻源。若该点那样的冷冻源的径向尺寸为细小到可忽视程度的大小，则冷冻尺寸δ为

(公式1)δ≤δ_max

在此，冷冻尺寸δ根据冷冻时间的大小来确定。

若考虑到冷冻探针的径向尺寸r₀，则为

(公式2)δ-r₀≤δ_max

要进行治疗的病灶治疗尺寸与冷冻探针的冷冻温度之间的关系是需要与由该冷冻温度确定的最大冷冻尺寸δ_max相比相等或者更小的病灶治疗尺寸。该最大冷冻尺寸δ_max是由后述的公式4确定的常数c。

解冻与冷冻相反，能够对解冻应用基本上与冷冻相同的考虑方法。

图1表示利用了焦耳-汤姆孙效应的本发明的冷冻治疗装置整体的实施例图。该治疗装置由气体进排气系统100、控制系统200以及冷冻探针系统300构成。

气体进排气系统100包括：常温高压气体(例如氩气)源51、常温高压气体(例如氦气)源52、气体稳定器53、54、气体切换和压力计量仪部55、分配切换部56以及排气控制部57。

高压气体源51作为用于进行基于焦耳-汤姆孙效应的超致冷(氩气为-125℃左右)冷冻的气体源而发挥作用，高压气体源52作为用于从基于焦耳-汤姆孙效应的冷冻状态进行致热(氦气为+25℃左右)解冻的气体源而发挥作用。

气体稳定器53、54是谋求使从气体源51、52输出的高压气体的气体压力稳定的仪器。

气体切换和压力计量仪部55是包括作为对从气体源51、52输出气体的气体流路进行切换和用于这种切换的切换机构的电磁阀、分支管，以及用于进行这些切换的各种监视计量仪器类的部件。

分配切换部56是用于从探针系统60所具有的多个探针中选择要使用的探针，并选择向其供给的气体的气体分配和切换的机构。

气体排气控制部57是从探针系统60排出使用结束的气体的排气机构，其包括在利用了将后述的液化气体用于冷冻的气化现象的治疗装置中的清除机构。

控制系统200由控制测量部58和控制用计算机59构成。

控制用计算机59具有各种数据和治疗程序，指示和监视治疗的执行。治疗的执行通过进行气体切换和压力计量仪部55的控制、气体分配切换部56的控制以及排气部57的控制来实现。完成这些控制所需的控制指令由控制用计算机59生成并发送到控制测量部58。

控制·测量部58根据来自控制用计算机59的控制指令，对各部分55、56、57产生控制信号并对治疗机构进行具体的控制。进而，控制测量部58输入各部分55、56、57的各种计量仪器类数据和状态数据的测量信号，进行控制监视和工作监视。例如，监视数据由安装在探针内的热电偶等传感器通过分配切换部而被发送，从而计算机59读入该数据。

除此之外，控制用计算机59具有的各种数据还包括：患者的ID信息、治疗履历、病名、包括器官名的治疗部位和其位置以及病灶尺寸、血压和血糖值等生理数据、患部的摄影图像数据等。

治疗程序是包括冷冻治疗的执行程序的软件，使用治疗计划和上述各种数据而形成。

冷冻探针系统300具有多个探针(#1～#n)60。各探针60可以为相同形式，也可以为不同形式，有使用1个的情况，也有同时使用多个(2个、3个等)的例子。使该数量和使用方法预先包含在治疗程序中。在此，所谓形式是指径向尺寸的大小、探针的长度、气体量等各种内容。此外，热电偶被安装在探针管壁上，将探针的温度发送到控制测量部。

治疗程序具有包括如下内容的处理内容，即：治疗顺序；冷冻解冻时序(将冷冻和解冻作为1个周期的周期数n、1个周期的时间长度T)；治疗的风险管理；包含用于进行治疗执行和监视的X线CT装置、心电图装置、血压计等各种生物体监视计量仪器、装置这一类设备的显示器管理等。

对关于排气的负压系统进行说明。

高压气体通过分配切换机构被送入探针系统300、探针系统60中，并基于焦耳-汤姆孙效应在探针内膨胀，通过负压的排气系统被排出。在该排气系统中由被设置在排气控制系统57内的负压发生机构保持负压，进行迅速的排出。在负压发生机构的内部具有负压监视传感器，该传感器的输出被送入计算机59。计算机59监视负压。若负压变正则探针充满输出高压气体，为极度危险的状态。在判断为该负压转变为正压或高正压时计算机59进行控制系统57的紧急停止。

在图12中表示相关实施例。该排气系统包括：排气清除槽70、负压发生机构71以及负压传感器72。探针排路的排出气体进入排气清除槽70内。排气清除槽70被负压发生机构71保持为负压。负压传感器72检测探针回路排气系统是否被保持负压且是否处于吸引状态。传感器输出始终被输入计算机59且被监视是否为正常，在成为违反正常的状态时直接进行控制系统57的停止，停止高压气体输出。

在治疗程序中尤其与本发明相关的内容为冷冻解冻时序。在冷冻解冻时序中周期数n为1以上的值，能够进行例如n＝2、n＝3等各种变更。周期的时间长度T也能够进行各种变更。1个周期的时间长度T是冷冻时间长度(冷冻期间)T₁与解冻时间长度(解冻期间)T₂的合计值，长度T₂与对长度为T₁的冷冻进行解冻所需的时间长度相对应。

周期数n和1个周期的时间长度T根据冷冻对象的病灶治疗尺寸(直径、体积或者截面面积)来确定。若病灶治疗尺寸大，则将n和T中至少一个设定成较大值。例如取n＝3，用T调整，或者固定T，与尺寸对应地使n变大或变小。也有同时变更n和T的例子。

以下，仅限于在治疗程序的执行中冷冻解冻时序的执行，对本发明的各特征和作用效果进行说明。图1也仅示出了基于这样的要旨的结构。

首先，对在周期数n为n＝3时根据冷冻治疗部位的病灶治疗尺寸的大小确定1个周期时间长度T的确定方法进行说明。

若病灶治疗尺寸大则需要大的冷冻能量。该冷冻能量由1个周期时间T的大小确定。本发明的申请人在使用使冷冻探针的截面尺寸(圆形截面为径向尺寸，另外也包括面积尺寸)固定的探针下的、根据动物实验求出病灶治疗尺寸与冷冻时间之间的关系。图2是在肺囊的冷冻例，图3是在肝脏的冷冻例。横轴是冷冻时间t，纵轴是由冷冻产生的冷冻尺寸(直径)y。冷冻也被称为结冰。冷冻尺寸y与冷冻温度AT(超低温，例如为-125℃左右的值等)对应，因此可以使纵轴对照冷冻温度AT的刻度来表示。例如，冷冻尺寸y为几毫米～几十毫米的值，冷冻时间t为几十秒～几百秒的值。

用最小二乘法对图2、图3的各曲线点进行公式化的近似函数例为以下公式，

(公式3)y＝Al_n(t)+B

在此，A、B表示根据肺和肝脏等脏器部位的种类(组织)、状态以及尺寸，由要使用的冷冻气体等确定的冷冻温度、以及探针直径大致确定的值，l_n表示自然对数。图2、图3中函数上升时的时间φ(＝exp(-B/A))与探针的直径对应。

图13、图14是用其他的刻度表示图2、图3的实例。但是，在图13、图14中省略了实验数据(点)。将图2、图3向左侧偏移并将时间充分变大后的图即为图13、图14，在横轴t＝0时的y轴交点y＝y₀(c₁-|a₁|)、(c₂-|a₂|)表示探针的直径。也就是说，将探针的直径y_o作为冷冻初始值。在此，将时间充分变大是指取冷冻尺寸不能再变大那样的冷冻极限以上的时间轴。

基于图13、图14的最小二乘法而得到的近似函数例为下式。

(公式4)y＝a exp(bt)+c

在此，a、b、c是根据肺和肝脏等脏器部位的种类(组织)、状态以及尺寸、由要使用的冷冻气体等确定的冷冻温度、以及探针的直径所大致确定的值，a＜0、b＜0、c＞0。

也就是说，若病灶部位的种类、状态以及冷冻温度被确定，则可以认为系数A、B、a、b、c是由探针直径的大小所唯一确定的值。

以下为公式3与公式4的区别。

(1)公式4是考虑到了冷冻极限尺寸的公式。冷冻极限尺寸是指使探针穿刺病灶时在其周围产生的最大冷冻区域尺寸。在病灶脏器被确定时，决定冷冻极限尺寸的是探针的直径。直径变大其尺寸也变大，直径变小其尺寸也变小。

在公式4中，t＝∞时的y值为y＝c。所述数值c成为冷冻极限尺寸。实际上，并不是在t＝∞，而是在t为3分钟或7分钟等有限的短时间长度内y大致饱和，达到冷冻极限尺寸c(图13的c1、图14的c2)。因此，不需要长时间的冷冻时间长度。

在公式4中，在t＝0时的y值c+a表示探针的直径。由于a＜0，因此c-|a|成为探针直径。

(2)公式3从公式上看，t＝∞则y＝∞，达不到饱和。因此，不能在达到饱和那样的时间长度的冷冻时间中采用。反之，由于冷冻达不到饱和，因此能够在冷冻时间的确定中使用。

接着，对公式3和公式4各自的意义和使用方法进行说明。

(1)公式3具有对未达到冷冻极限尺寸的冷冻尺寸的、能在冷冻时间的确定中使用的意义。后述说明其使用例。

(2)公式4具有能够在进行接近冷冻极限尺寸的尺寸的冷冻时使用的意义。具体而言为以下观点。

I.具有能够进行适当的治疗的意义。只要使治疗尺寸与冷冻极限尺寸对应即可，能够在不损伤治疗病灶周边的正常组织的情况下，仅对病灶进行适当的治疗。进而，为了达到冷冻极限尺寸用3分钟或5分钟就能大致达到其饱和，因此不需要长时间的冷冻时间，能够进行迅速的治疗。

II.具有能够选择适当的冷冻探针直径的冷冻探针的意义。基本上确定冷冻极限尺寸的是冷冻探针的直径。因此，若治疗尺寸确定，就能够选择与其符合的直径的冷冻探针，能够进行更适当的治疗。例如，探针的径向尺寸有1mm、2mm、3mm、...等各种尺寸。例如，若将上述各径向尺寸的冷冻极限尺寸设为c₁、c₂、c₃...，则若病灶治疗尺寸为c₁就选择1mm的探针，若为c₂就选择2mm的探针。另外，也有不能正确符合的情况。例如若为c₁与c₂中间的尺寸，则采取使一部分区域重复并分2次使用c₁即1mm尺寸的方法即可。

III.也有将冷冻尺寸抑制在冷冻极限尺寸以下的实例。

此时，选择冷冻时间(期间)，以使冷冻极限尺寸为暂时的目标并成为其以下的冷冻尺寸即可。

IV.说明冷冻时间t的确定方法。

在冷冻到接近冷冻极限尺寸c的尺寸时，选择大致达到c值(即达到曲线上的饱和状态)那样的时间长度。在设定为不接近冷冻极限尺寸c的尺寸时，也有与图3同样地求解公式4的方法。

说明公式3、公式4的使用方法。

在公式3中病灶尺寸也为目标冷冻尺寸y₀，因此A、B、y＝y₀为固定值，通过求解公式3来求得时间t。另一方面，在公式4中，预先求出在冷冻到冷冻极限尺寸c时达到饱和那样的实际的时间。该求出的时间t相当于冷冻时间长度T₁。若示意地表示该关系，则成为图4那样。δ_max是公式4的最大极限冷冻尺寸c，是在曲线上达到饱和状态的值。也用同样的观点预先求出解冻时间T₂。

此外，图2、图3、图13、图14的实验数据也根据冷冻气体的种类、冷冻气体的输出速度、探针直径的不同而不同。因此，根据冷冻气体的种类、其输出速度、探针直径、脏器部位预先求出各种A、B，将其预先存储到计算机59的存储器中，治疗时读出对应的符合条件的值A、B，并且输入病灶尺寸y，用公式3求出时间长度t。

在图5中表示冷冻·解冻时序的例子。横轴表示时间t，纵轴表示冷冻尺寸Z。Z₁为最大冷冻尺寸(在公式3的使用例中不是最大极限，在公式4的使用例中为接近最大极限尺寸的值)。以下为该图表示的时序。

0～t₁...第一次冷冻区间

t₁～t₂...第一次解冻区间

t₂～t₃...第二次冷冻区间

t₃～t₄...第二次解冻区间

t₄～t₅...第三次冷冻区间

t₅～t₆...第三次解冻区间

0～t₂为第一次周期，t₂～t₄为第二次周期，t₄～t₆为第三次周期。将图中的周期长度设为第一次＞第二次＞第三次。这是因为通过第一次的冷冻解冻发挥冷冻效果，在第二次、第三次中冷冻效果能够以其以下的能量持续。当然，也有相同时间长度的例子。

解冻在使用公式3的例子中具有与公式3相反的关系，例如为公式5那样的关系式。

(公式5)Z＝C-Dl_n(t)

该解冻公式中，如A、B那样C、D也为预先求出的值(通常为C＝B、D＝A)，Z为解冻尺寸(其也为冷冻尺寸)，通过求解公式5来求出时间t即上述T2。另外，C、D也根据解冻气体的流入速度而变化，因此确定基于这样的各种参数(病灶部位、流入速度、解冻气体的种类)而变化的C、D，预先存储到存储器中。在确定治疗时序时，读出C、D并按照解冻尺寸来确定解冻时间长度。

病灶治疗部位的坏死根据冷冻时间长度T₁、周期数n、冷冻气体以及冷冻气体流入速度来确定。尤其是周期数n是反复进行冷冻、解冻的次数，仅进行1次周期难以使其坏死的例子较多，进行2个周期～5个周期使其达到完全坏死的实例较多。周期数多则治疗时间变长，使患者的负担增加，周期数少则难以得到完全的坏死，因此需要选择相互弥补这样的不足点的适当的周期数n。

在此进一步说明周期数。

以不增加患者的负担且达到治疗效果的方式选择周期数n。患者的负担是指花费长的治疗时间，治疗效果是指能够使病灶治疗部位坏死。在n＝1以上的数值中，n＝2～5是实用的值。与n＝1相比治疗时间变长，但能够充分发挥坏死效果。这能够由本申请的发明人岩田完成等进行的实验来确认。以下以n＝2的实例进行说明。

第一次冷冻的病灶治疗部位以生物体组织(不论肿瘤或正常细胞，另外，若为肺则为作为包围气腔的细胞的集合的生物体组织)为对象，第二次冷冻为对第一次解冻结果的处理。在对生物体组织进行冷冻的第一次冷冻中，出现冷冻主体(冰块)和其周围外侧的待冷冻状态部。该待冷冻状态部是比主体大的扩大区域。待冷冻状态部的外侧是正常的生物体状态。

若对所述冷冻进行解冻，则冷冻主体成为液体状，并且待冷冻状态部也随其成为液体状。在这样的成为液体状的部位同时伴随着出血。

在第二次冷冻中，成为液体状强的冷冻主体迅速地冷冻，并且成为液体状弱的待冷冻状态部也依次冷冻。也就是说，第一次冷冻是以冷冻主体为主的冷冻，但在第二次冷冻中冷冻主体周围扩大的待冷冻状态部也进行冷冻。这样，进行包含待冷冻状态部的生物体组织的坏死。在冷冻完成后进行解冻。

在第二次冷冻中，有时也忽视待冷冻状态，使用与第一次相同的系数的冷冻函数。但是，在考虑到待冷冻状态的情况下，考虑对冷冻主体和待冷冻状态的冷冻来预先设定系数。这种情况下，在根据使用公式3的实例的治疗计划中在n＝2的情况下优选按照各周期确定系数A、B、C、D，病灶治疗部位也优选设定为在第一周期中扩大的待冷冻状态的尺寸。

当然，也有在n＝1的实例中发挥坏死效果的实例。另外，n＝3～5是第3～5周期进一步发挥坏死效果的实例。

图15是冷冻主体和其周围的待冷冻状态的说明图。该图为在3个周期的实例中的、通过实验确认从冷冻中心的同心圆上的各部位位置d上的温度TM和时间t的例图。各部位位置d表示d₁＜d₂＜d₃＜d₄的关系的4个同心圆上的直径，例如d₁＝4mm，d₂＝6mm，d₃＝8mm，d₄＝10mm。图15表示以3个周期的行程实际测量所述4个同心圆上的各点的温度TM。例如，设温度TM₁＝20℃，TM₂＝40℃，-TM₁＝-20℃，-TM₂＝-40℃，-TM₃＝-60℃，-TM₄＝-80℃，但直径和温度只不过是一例。

列举可以从图15得知的内容点。

(1)将比0℃稍低的温度-TM₀视为结冰温度。

(2)与第一周期相比，第二周期的区间长。

(3)直径小的d₁迅速地冷冻，在第一周期达到温度-TM₂。直径大的d₄冷冻较慢，在第一周期未冷冻，在第二周期开始冷冻。在第三周期冷冻温度进一步变低。直径d₂、d₃为其中间的变化。

(4)这样，从图15可知越接近冷冻中心，冷冻进行得越迅速，越远则冷冻越花费时间。在第一周期冷冻的部位是上述的冷冻主体，位于其周围的未冷冻部位成为待冷冻状态。另外，与第一周期相比，在第二周期的冷冻块大，有时为2倍以上。

(5)另外，治疗部位基本上被维持在患者的正常体温(36℃等各种)，但各种正常温度根据身体的部位的不同而不同，例如在靠近动脉的部位较高。因此，冷冻和解冻状态根据这样的部位而变化，因此冷冻函数、解冻函数的各系数也为各种值。

说明图1的实施例的工作。

(1)生成包含治疗时序(冷冻解冻时序)的治疗计划数据。

图6表示使用公式3的治疗计划数据的生成流程。在流程F₁，与肺、肝脏等脏器、探针直径、气体的种类等对应地求出公式3的方程式和常数A、B(也包括C、D)，将其存储到计算机59的存储器中。在流程F₂，输入患者的诊断数据(病灶脏器、病灶位置、病灶尺寸、病灶的类别等)。

在流程F₃，输入要使用的冷冻气体、解冻气体的种类、各输入流量、探针的口径等治疗用各机械系统的物理数据。在流程F₄，使用流程F₂、F₃的数据从存储器中读出A、B、方程式等，生成包含治疗时序的治疗计划数据。狭义上来讲该治疗时序是将冷冻·解冻作为1个周期的冷冻·解冻时序，由其周期次数n、冷冻时间长度T₁、解冻时间长度T₂构成，T₁和T₂由公式3、公式5求出。次数n根据经验值或与T₁、T₂相关地确定。广义上来讲包括冷冻·解冻时序前后的治疗工序。例如，在进入冷冻·解冻时序之前的、各种监视设备(显示器、心电图仪、X线装置等)的初始化和安装等各工作。

作为其他的治疗计划数据，包括：从治疗开始到结束的治疗顺序数据、治疗中的注意事项数据(例如附近有其他脏器等)、用于进行作为其一部分的冷冻解冻的气体供给系统(51～56)和排气系统(57)的操作顺序数据。

(2)治疗的执行

根据上述生成的治疗计划数据执行治疗。省略治疗整体的流程，但本发明涉及的内容是冷冻解冻时序的执行。

根据从计算机59发出的指令移至冷冻解冻时序，若为冷冻则通过控制部58进行51→53→55→56→60(其中的1个或2个以上)的冷冻气体的流入来进行冷冻治疗。若为解冻则通过控制部58进行52→54→55→56→60(1个或2个以上)的解冻气体的流入来进行解冻。

示出执行治疗时的各种方法。

(1)有预先在探针上安装机械手来大致完全自动化进行的方法。

(2)预先在探针上安装机械手，手术医生根据画面中由治疗时序所显示的顺序，通过机械手进行探针的操作、气体流入流出的控制。该方法为治疗时序仅使治疗工作所需的操作数据显示在画面上，手术医生根据该操作数据进行治疗。

(3)也有上述(1)和(2)中间的方法即为一部分自动化，一部分手动化的方法。

(4)说明基于公式4的实例。

在基于公式4的实例中，若治疗部位确定，且治疗尺寸确定，则选择相当于该治疗尺寸的冷冻极限尺寸的探针。当然，以要使用的气体的种类也确定为前提。关于冷冻周期，参考治疗效果来设定。其他与公式3相同。

说明其他的实施例。

在使液化气体，例如液化氮气(例如-195℃)流入进行冷冻的冷冻治疗装置中，有时在解冻时冷冻用的液化气体残留在探针内。在此状态下，若流入解冻气体(包含液体)则恐怕会一下子气化发生爆炸，因此难以实现使液化气体流入的冷冻治疗装置。因此，以下表示解决这样的问题的实施例。该实施例在冷冻期间追加清除液化气体的清除期间，并且在清除中使用该液化气体的气化气体。

以下说明所述观点的实施例。

图7是冷冻治疗装置的机械系统，即气体进排气系统100和探针系统300(1个探针的实例)的结构例图，图8是液化气体存储机构的放大剖视图，图9是连接冷冻治疗装置和探针的气体进排管的立体图，图10是探针的放大剖视图。

图7所示的冷冻治疗装置包括：构成冷冻治疗器具的探针1；气体切换控制机构7，由在治疗时交替向探针1供给冷冻气体和解冻气体的气体切换机构2、以及控制多个开闭阀3、4、5的控制机构6构成；冷冻气体存储机构8，其成为被连接在气体切换控制机构7上的冷冻气体供给源；加压机构9，对冷冻气体存储机构8内加压至预定压力；以及解冻气体供给机构10，其被连接在气体切换控制机构7的第一切换阀3上，气体切换控制机构7与探针1之间由具有挠性的气体进排气管11连接。

该冷冻治疗装置为机械系统，虽未图示，但被图1所示的计算机等控制部58控制。

另外，控制能够根据操作者(手术医生)的指示，通过画面进行对话式的人-机方式控制来实现，控制的主要内容为治疗处理的冷冻解冻时序，在后述进行说明。

如图10所示，构成冷冻治疗器具的探针1由探针主体1a和形成探针1的前端部的穿刺部1b构成。

探针主体1a的外径由例如2mm～3mm的不锈钢管形成，在探针主体1a内的前端侧设置有气化室1c，在该气化室1c的中心部设置有使液化冷冻气体气化的气化机构1d。

气化机构1d由在例如外径为0.6mm左右的不锈钢细管的周面上穿设有向室1c内喷出液化冷冻气体的多个小孔的多孔管形成，与探针主体1a的轴线平行地被设置在室1c的中心部，一端侧到达探针主体1a的穿刺部1b，并且另一端侧被连接在设置于探针主体1a的基端侧的气体去路1e的一端侧上。

气体去路1e与气化机构1d同样地为将例如外径为0.6mm左右的不锈钢细管与轴线平行地设置在探针主体1a的中心部，因此能够向多孔管1d供给冷冻气体和解冻气体，在气体去路1e的外周面与探针主体1a的内周面之间形成有将由气化机构1d向气化室1c内喷出的气体排出的气体回路1f。

此外，气体去路1e与气体回路1f的另一端侧分别被连接在被连接在探针主体1a的基端部侧上的气体进排气管11的气体去路11a和气体回路11b的一端侧上。

气体进排气管11由软管那样的软质挠管构成的内管11c和外管11d形成图9所示那样的双重管构造，以避免妨碍将探针1穿刺患部的工作。

并且，内管11c的内部成为气体去路11a，内管11c与外管11d之间的管成为气体回路1b，气体进排气管6的另一端侧被连接在设置于气体切换控制机构7上的气体切换机构2上。

如图7所示，气体切换控制机构7包括：由多个电磁阀构成的第一开闭阀3、第二开闭阀4、第三开闭阀5；气体切换机构2，其由多路阀构成，用于通过气体进排气管11将由这些第一开闭阀3、第二开闭阀4、第三开闭阀5选择性供给的气体供给到探针主体1a；以及控制机构6，对第一开闭阀3、第二开闭阀4、第三开闭阀5以及气体切换机构2进行切换控制。

第一开闭阀3、第二开闭阀4、第三开闭阀5以及气体切换机构2由预先在控制机构6中被程序化开闭工作时序进行开闭控制，在气体切换控制机构7的第一切换阀3上通过解冻气体供给管12连接有供给例如氦气那样的解冻气体的解冻气体供给机构10。

另一方面，在第二切换阀4和第三切换阀5上连接有冷冻气体存储机构8。

如图8所示，冷冻气体存储机构8在箱状外壳8a内收纳有存储冷冻气体(例如CO₂液化气体)的密闭构造的存储槽8b，在外壳8a与存储槽8b之间填充有绝热材料8c，始终将存储槽8b内维持在预定温度。

在存储槽8b内，在下部侧占全容量大致1/2左右地填充有被液化的冷冻气体，在存储槽8b的上部侧占全容量大致1/2左右地蓄积有气化的冷冻气体。

蓄积在存储槽8b的上部的冷冻气体的气体与被液化的冷冻气体为大致相同的温度，将该气化的冷冻气体(以下称为清除气体)用作排出滞留在探针主体1a内的冷冻气体和解冻气体的清除气体。

在存储槽8b的上部设置有冷冻气体供给管13和清除气体供给管14。

冷冻气体供给管13的下端侧到达存储槽8b的底部附近并浸入到冷冻气体的液化部分，能够仅供给被液化的解冻气体，清除气体供给管14的下端被连接于在存储槽8b的上表面开口的开口部8e上，能够仅供给清除气体。

此外，在存储槽8b上连接有加压机构9，存储槽8b内始终被加压到预定压力。

加压机构9由例如泵构成，存储槽8b的下部和加压机构9被吸入蓄积在存储槽8b的下部的冷冻气体的吸入管16连接在一起，被加压机构9加压至预定压力的冷冻气体通过排出管15向蓄积在存储槽8b的上部的清除气体内排出。

在清除气体供给管14上设置有安全阀18，该安全阀18在存储槽8b内的压力达到预先设定的上限压力时，使存储槽8b内的清除气体通过排气管17向大气排出，防止存储槽8b内的压力变得比上限压力高。

另外，图7中的标号20是由将冷冻气体、解冻气体以及清除气体向大气排出的排气阀构成的排气机构，被连接在气体切换机构2上。

接着，对使用图7～图10的实施例中的冷冻治疗装置治疗例如恶性肿瘤时的具体方法进行说明。

首先，将探针1穿刺到患者的体内，以使冷冻治疗器具的探针1的前端到达恶性肿瘤组织，使探针1的前端部贯穿患者的患部。

接着，在将气体切换控制机构7切换到冷冻治疗模式开始冷冻治疗时，在由预先在控制机构6中被程序化的工作定时使第一开闭阀3关闭、第二开闭阀4打开、第三开闭阀5关闭之后，气体切换机构2切换到连通第二开闭阀4和探针1的方向，因此在由加压机构9加压至例如最大150Kg/cm²的状态下，蓄积在存储槽8b的上部的清除气体通过气体进排气管11的气体去路11a被供给到探针1，实施清除工序。

被供给到探针1的清除气体通过探针主体1a内的气体去路1e到达多孔管1d，通过穿设在多孔管1d的周面上的小孔向气化室1c内放出，进而通过探针主体1a内的气体回路1f和气体进排气管11的气体回路11b到达气体切换机构2，通过被连接在气体切换机构2上的排气机构20向大气排出。

由此，蓄积在气体进排气管11和探针1内的空气被清除，空气的清除工序结束。

接着，通过控制机构6使第一开闭阀3和第二开闭阀4关闭，第三开闭阀5打开之后，气体切换机构2被切换到连通第三开闭阀5和探针1的方向上，因此在由加压机构9加压到例如最大150Kg/cm²的状态下蓄积在存储槽8b的下部的液化冷冻气体通过气体进排气管11的气体去路11a被供给到探针1，实施冷冻工序。

被供给到探针1的冷冻气体通过探针主体1a内的气体去路1e到达由多孔管构成的气化机构1d，通过穿设在气化机构1d的周面上的小孔向气化室1c内呈雾状地喷出，在气化室1c内气化，因此由此时产生的气化热吸收周围的热量，使探针1d冷却，患部的冷冻开始。

在气化室1c内被气化的冷冻气体通过探针主体1a内的气体回路1f和气体进排气管11的气体回路11b到达气体切换机构2，由气体切换机构2通过排气机构20向大气排出。

之后，在经过预先被程序化的时间冷冻工序结束时，从冷冻工序切换至解冻工序，但在从冷冻工序移至解冻工序之间实施冷冻气体的清除工序。

也就是说，患部的冷冻工序结束时，控制机构6使第一开闭阀3闭和第二开闭阀4打开、第三开闭阀5关闭之后，将气体切换机构2切换到连通第二开闭阀4和探针1的方向上。

由此，蓄积在存储槽8b上部的清除气体通过气体进排气管11的气体去路11a被供给到探针1，被供给到探针1的清除气体通过探针主体1a内的气体去路1e到达气化机构1d，通过穿设在气化机构1d的周面上的小孔向气化室1c内放出。

进而，通过探针主体1a内的气体回路1f和气体进排气管11的气体回路11b到达气体切换机构2，由气体切换机构2通过排气机构20向大气排出，因此在探针1的多孔管1d内未被气化而残留的液化冷冻气体和残留在气化室1c内的气化冷冻气体连同清除气体一起通过排气机构20被排出到大气中，因此残留在探针1内的冷冻气体全部被排出。

另外，排出残留在探针1内的液化冷冻气体的清除气体使用在存储槽8b内被气化的冷冻气体，因此成为与液化冷冻气体大致相同的温度，由此，能够在不使探针1内的温度变化的情况下，排出残留在探针1内的冷冻气体。

在残留在探针1内的冷冻气体被排出清除工序结束后，移至解冻工序，由控制机构6使第一开闭阀3打开、第二开闭阀4和第三开闭阀5关闭之后，气体切换机构2被切换到连通第一开闭阀3和探针1的方向上，因此由连接在第一开闭阀3上的解冻气体供给机构10通过气体进排气管11的气体去路11a将氦气那样的解冻气体供给到探针1，实施解冻工序。

被供给到探针1的解冻气体通过探针主体1a内的气体去路1e到达多孔管1d，通过穿设在气化机构1d的周面上的小孔向气化室1c内呈雾状地喷出，在气化室1c内被气化，开始对被冷冻气体冷冻的患部进行解冻。

在气化室1c内被气化的解冻气体通过探针主体1a内的气体回路1f和气体进排气管11的气体回路11b到达气体切换机构2，由气体切换机构2通过排气机构20向大气排出。

由冷冻气体施加在患部的输入热量能够通过理论式计算，为了用解冻气体对被冷冻的患部进行解冻，用解冻气体对患部施加与冷冻时相等的热量，但对于理论式在此省略。

之后，预先被程序化的解冻工序结束后，从解冻工序移至清除工序，再次实施清除工序。

以下交替反复进行冷冻气体、清除气体以及解冻气体的供给，通过反复进行冷冻工序和解冻工序，能够使患部的恶性肿瘤组织坏死，获得基于冷冻疗法的治疗效果。

另外，通过在冷冻工序与解冻工序之间加入清除工序，能够在短时间内效率良好地进行患部的冷冻和解冻，因此能够缩短治疗时间和减轻患者的负担。

另外，在上述实施方式中，在探针主体1a的前部设置有由多孔管构成的气化机构1d，通过穿设在该多孔管的周面上的小孔向气化室1c内呈雾状地喷射冷冻气体，来使液态冷冻气体气化，以此时产生的气化热使患部冷冻，但如图11所示，也可以在探针主体1a的前部设置由喷嘴构成的气化机构1g，通过该气化机构1g向气化室1c内呈雾状地喷射冷冻气体，来使液态冷冻气体气化，以此时产生的气化热使患部冷冻。

另外，从排气机构20向大气中排出结束使用的冷冻气体、清除气体以及解冻气体，但也可以使冷冻气体和清除气体返回到存储槽8b，并且使解冻气体返回到解冻气体供给机构10。

进而，在冷冻治疗时，将探针1直接穿刺到患者的患部，但也可以预先向患部穿刺引导针，之后，在该引导针的引导下使探针1穿刺患部，或者在引导针的引导下将外管穿刺到患者体内，在外管的前端贯穿患部后，从外管内拔出引导针，在此状态下向外管内插入探针1，并将探针1穿刺到患部，之后拔出外管，进行基于探针1的患部的冷冻和解冻。

另外，对将探针应用于恶性肿瘤的冷冻疗法中的例子进行了说明，但也能够应用于在冷冻疗法有效的疾患中使用的冷冻治疗装置整体中。

与冷冻时间长度和解冻时间长度相比清除期间为短时间。因此，对冷冻和解冻施加的影响较小。但是，在考虑清除期间的情况下，需要考虑例如冷冻气体的清除期间对冷冻所施加影响到何种程度，和解冻气体的清除期间对冷冻所施加影响到何种程度。该影响度是根据经验确定的值，考虑到清除中的冷冻能量和解冻能量而设定的值等，能够进行各种设定。

例如采取以下的方法。

首先，在对使用上述结构的冷冻治疗装置对患部进行治疗的冷冻疗法进行说明时，首先对治疗时序进行说明。

治疗处理时序是将冷冻处理时间T₁和解冻处理时间T₂作为1个周期，反复进行多个周期(2次、5次等)的处理。有T₁＝T₂、T₁≠T₂中的任一情况。也有T₁和T₂按各周期而变化的情况。例如第二周期、第三周期中的T₁、T₂比第一周期中的T₁、T₂小。这是因为在第一周期中进行冷冻和解冻，在第二周期以后，可以用更少的冷冻能量和随之更少的解冻能量来进行。

冷冻处理时间T₁指用于进行冷冻的时间长度，具体而言，是第三开闭阀5被打开，冷冻气体被送入探针1内前端，实际进行冷冻的期间(实际冷冻期间)T₁₁与从探针1内将冷冻气体强制地清除到外部的清除期间T₁₂的合计值。

解冻处理时间T₂是在清除结束的同时开始，打开第一开闭阀3将解冻气体送入到探针1的前端，实际进行解冻的期间(实际解冻期间)T₂₁与从探针1内将解冻气体强制地清除到外部的清除期间T₂₂的合计值。

冷冻处理时间T₁中的冷冻基本上由实际冷冻期间T₁₁确定，但除此之外，在清除期间T₁₂中由于难以一下子清除冷冻气体，因此清除途中的残留冷冻气体产生影响，由此冷冻持续。

因此，为了发挥冷冻效果，需要通过期间T₁₁、T₁₂来考虑。因此，使用上述公式3。

另一方面，在清除期间，由于清除而冷冻气体逐渐减少，冷冻能力也变小。因此，考虑要减小的冷冻能力只要考虑在清除期间对结冰尺寸的影响度即可，有如下观点。

(1)根据清除速度和冷冻气体的总量预先确定清除期间T₁₂，并且根据经验或者理论来预先求出在此期间T₁₂扩大的结冰尺寸y₀，与公式2相加的方法。即，

(公式6)y＝Al_n(t)-B+y₀

该公式中，将y置换为治疗对象的病灶尺寸S₀来求出t。该求出的t为期间T₁₁。

(2)将滞留在探针内的冷冻气体的量设为C，将按单位时间输出的清除气体的量设为D，与公式6相加的方法。即，具有设y＝S₀，根据

(公式7)y＝Al_n(t)-B+(C/D)·t

求出时间长度t的方法。

该时间长度t为(T₁₁+T₁₂)。T₁₁与T₁₂的分配由{Al_n(t)-B}与(C/D)·t的比例分配来确定。

(3)在实际治疗中，也有不满足y＝S₀的例子，这种情况下，预先求出y与S₀的关系，将该关系下的S₀置换y来求解。此外，也有将S₀设定得比结冰尺寸y大，例如S₀＝ky(其中k＞1)来求解的方法。此外，也有将S₀设定得比实际的病灶尺寸大，包含在病灶周围附近的可疑部分来设定S₀的例子。

(4)在公式4的实例中也相同。

公式3、公式5为自然对数函数的近似，公式4为指数函数的近似，但进行统计学的回归分析，在回归分析度比自然对数函数高的函数的情况下，不限于自然对数函数。也可以是采用以恒定时间变量得到近似度高的函数表示法。