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JP2003526403A - 低強度超音波によるキャビテーション誘発組織治療の方法およびキット - Google Patents

低強度超音波によるキャビテーション誘発組織治療の方法およびキット

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JP2003526403A
JP2003526403A JP2001502751A JP2001502751A JP2003526403A JP 2003526403 A JP2003526403 A JP 2003526403A JP 2001502751 A JP2001502751 A JP 2001502751A JP 2001502751 A JP2001502751 A JP 2001502751A JP 2003526403 A JP2003526403 A JP 2003526403A
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JP
Japan
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ultrasonic
ultrasound
contrast agent
patient
kit
Prior art date
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Pending
Application number
JP2001502751A
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English (en)
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ワインダ，アラン，エイ．
タリッシュ，ロジャー，ジェイ．
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Exogen Inc
Original Assignee
Exogen Inc
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Publication date
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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N7/00—Ultrasound therapy

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
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  • General Health & Medical Sciences (AREA)
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  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
  • Media Introduction/Drainage Providing Device (AREA)

Abstract

(57)【要約】 超音波を使用して、骨や組織の損傷部の治療処置を行う方法とキット。その方法は、超音波造影剤を、患者の好ましくは血液流中に導入し、次いで超音波を損傷部の近くに当てる過程を含んでなる方法である。超音波造影剤は、キャビテーションしきい値、すなわちキャビテーションを起こすのに必要なエネルギーを、超音波で達成できるレベルまで下げやすくして、細胞内音響微小流を誘発し、治癒過程を加速する。この方法は、さらに、超音波造影剤の微小バブルの共振バブル周波数を０．５ＭＨｚ〜１０ＭＨｚに維持し、超音波の音響伝送周波数を１０ｋＨｚ〜１０ＭＨｚに維持し、そして超音波の音響空間平均−時間平均（ＳＡＴＡ）強度を５〜５００ｍＷ／ｃｍ2に維持する過程を含んでいる。本発明のキットは、少なくとも一つの人間工学的につくられた超音波変換器（１６）を有し、その変換器（１６）は、損傷部の近くに取り付けるための取付けモジュール（１４）、および患者が着用するパウチ（１８）内にはめ込むように作られた、携帯式の人間工学的につくられた主操作ユニット（１２）と協働するように配置構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （優先権） 本願は、Winderらが１９９９年６月１４日付けで出願した米国仮特許願第６０
／１３９，１２４号の優先権を主張するものであり、この出願の内容は本願に援
用するものである。
【０００２】 （技術分野） 本発明は、低強度の超音波を使用して細胞内音響微小流（acoustic intracell
ular microstreaming）を誘発することによって、損傷部の治療処置を行うため
の方法とキットに関する。さらに詳しくは、本発明は、超音波造影剤(ultrasoun
d contrast agent)、および外傷部位に音響キャビテーションを起こさせること
によって損傷部を治療処置するため、損傷部の近くに取り付ける人間工学的に製
作された超音波変換器を利用する方法とキットに関する。この超音波造影剤は、
患者に、好ましくは患者の血液流に、外傷部位に対して超音波を放射する前に導
入されて、キャビテーションしきい値、すなわち前記キャビテーションを起こす
のに必要なエネルギーを、低強度の超音波で達成できるレベルまで下げる。
【０００３】 （背景技術） 超音波または音響エネルギーを利用して、骨や組織の損傷部を治療処置して評
価することは知られている。適当なパラメータ、例えば周波数、パルス繰返し数
および振幅を有する超音波パルスと、適切な期間、骨または組織の損傷部に隣接
する適正な外側位置に当てると、例えば骨の破損および骨折の自然治癒を促進す
ることが確認されている。
【０００４】 Duarteの米国特許第４，５３０，３６０号には、骨損傷部に隣接する位置にあ
る皮膚の上に配置された操作面から超音波パルスを加える基本的な非侵襲的方法
と装置が記載されている。このDuarteの特許に記載されているアプリケータは、
オペレータのグリップの働きをするプラスチック製チューブ、ＲＦ源に接続する
ため前記プラスチック製チューブに取り付けられたＲＦプラグ、および超音波変
換器に接続される内部ケーブリングを備えている。オペレータは、治療中、超音
波パルスを当てるため、治療が完了するまで、アプリケータを適正位置に手で保
持しなければならない。その結果、患者は、治療中、実質的に移動不可にされる
。治療期間が長くなればなるほど、患者は肢体が一層不自由になる。前記Duarte
の特許とWinderらの米国特許第５，５２０，６１２号には、超音波を生成するＲ
Ｆ信号の範囲、超音波のパワーデンシティレベル（ultrasound power density l
evel）、各超音波のパルス幅の範囲、および超音波のパルス周波数の範囲が記載
されている。
【０００５】 Talishらの米国特許第５，００３，９６５号は、被覆された光ファイバーライ
ンによって遠隔制御ユニットに接続された身体−アプリケータを備えた超音波身
体治療システムに関する特許である。超音波のパルス幅とパルス繰返し周波数を
制御する信号は、身体−アプリケータユニットから離れたところで発せられる。
また、Talishらは、操作面がその皮膚位置に隣接するように、身体−アプリケー
タユニットを患者に取り付けるための取付け具を述べている。
【０００６】 化学変化を起こすことができる音響エネルギーの成分は、事実上、熱的成分、
機械的成分（撹拌成分）およびキャビテーションの成分である。最大の非熱的作
用は、安定なキャビテーションと物質移動に寄与する作用である。一方、これら
の成分は、音響微小流を誘発し、細胞壁と境界層上および細胞質ゾル内に剪断応
力を生成することができる。後者の作用は、細胞内の微小流の作用であるから、
細胞の代謝機能を増大することができる。
【０００７】 １９６０年代初期以来、低強度超音波の治療効力を支える特異的な物理学的お
よび生物学的機序が広く研究されている。０．１〜０．５Ｗ／ｃｍ2の空間平均
−時間平均（spatial average-temporal average）（ＳＡＴＡ）強度の場合、音
響流と音響キャビテーションの非熱的高応力の機構を生成することが可能である
。分離した繊維芽細胞の生体外試験は、細胞に対する超音波の作用が感圧性であ
ることを示しており、これは、微小バブルの迅速な膨張と崩壊によって起こる（
安定な）キャビテーション機構を示唆している。生成したバブル振動は、恐らく
音響微小流を含有しているが、細胞膜に高い剪断応力を生成し、これは細胞のナ
トリウムおよびカルシウムのイオンに対する透過性に影響する。細胞の透過性が
増大すると、カルシウム摂取が増大し、組織芽細胞内でのタンパク質とＤＮＡの
合成が増大して、マクロファージの観察される活性化の原因になっている。繊維
芽細胞とマクロファージが産生することは、正常な骨折修復過程の特徴である。
【０００８】 キャビテーションしきい値、すなわちキャビテーションを起こすのに必要なエ
ネルギーは、水性媒体内では約０．１Ｗ／ｃｍ2であり、生体内では約０．２Ｗ
／ｃｍ2である。シミュレートされた細胞膜を利用して行った生体内の一つの試
験では、超音波が誘発する細胞膜の特性の変化が測定されたのは、細胞膜の近く
の流体層の運動が起こした拡散速度の変化が原因であるとしている。また、微小
機械的振動の値（０．５Ｈｚ、毎日１７分間）が脛骨の骨折の治療を有意に改善
することも立証されている。一つの研究が、この加速された治癒過程と、骨折の
血行再建との相互関係を明らかにすることができた。しかし、０．１Ｗ／ｃｍ2
より低いＳＡＴＡ強度の場合、安定したキャビテーションと音響微小流は全く起
こりそうもない。他の試験では、生成した低強度の超音波に暴露したところ、治
療の初期段階のラット大腿骨モデルのアグリカンのｍＲＮＡレベルが増大した。
【０００９】 生体内の試験結果は、３０〜５０ｍＷ／ｃｍ2の低ＳＡＴＡ強度が、骨折の修
復を刺激するのに高度に有効であることを示している。これらの試験結果は、超
音波で誘発された機械的振動が細胞の透過性を増大する傾向があるという仮説を
支持している。
【００１０】 他の臨床試験では、予備試験結果が、血管新生すなわち新しい血管の生成が、
骨折治癒過程で起こる事象のカスケードの初期相における重要な要素であること
を示している。その増加した血管分布と微小機械的流体圧が、細胞のカルシウム
摂取を増大してタンパク質の合成を増大させ、その結果、骨折の治癒と組織の修
復を加速するようである。
【００１１】 したがって、先に考察した科学的でかつ解剖学的な観察結果と研究結果を利用
して、骨と組織の治癒を加速する方法とキットが要望されている。すなわちキャ
ビテーションしきい値を低強度の超音波で達成できるレベルまで下げて、細胞内
音響微小流を生成させることによって、骨と組織の治癒を加速する方法とキット
が要望されている。細胞内微小流は代謝機能を増大することができるので、前記
方法とキットは治癒過程を加速することができる。
【００１２】 （発明の開示） 本発明の方法とキットは、骨および組織の損傷部を、低強度超音波を使用して
治療処置するのに使用される。その方法は、超音波造影剤を患者に、好ましくは
患者の血液流中に導入し、次いで超音波を損傷部の近くに当てる過程を含んでな
り、その超音波造影剤が、キャビテーションしきい値、すなわちキャビテーショ
ンを起こすのに必要なエネルギーを、低強度の超音波で達成可能なレベルまで下
げやすくする方法である。その超音波は約０．１〜０．５Ｗ／ｃｍ2の強度を示
し、非熱的で高応力の機構の細胞内音響微小流と音響キャビテーションを生成す
ることが好ましい。
【００１３】 また、本発明は、低強度の超音波を使用して、骨と組織の損傷部を治療処置す
るキットも提供する。そのキットは、少なくとも一つの超音波変換器を有する超
音波変換アセンブリ、患者が着用しかつ前記超音波変換アセンブリを収容するよ
うに配置構成された取付けモジュール、前記超音波変換アセンブリ内に配置され
た内蔵超音波信号発生器、主操作ユニット（ＭＯＵ）または制御器、ＭＯＵを収
容するように製作されているパウチ、および、シリンジまたはカプセルに入れた
、治療時間に対して十分な量の超音波造影剤を含む。
【００１４】 ＭＯＵは、好ましくは、信号発生回路に電力を供給する内部電源、前記信号発
生回路に連結されて治療シーケンスのデータを表示するディスプレイ、および前
記信号発生回路に連結されて使用者の操作および／またはデータの入力を行える
ようにするキーパッドを備えている。さらにＭＯＵは、治療中の患者に高い信頼
性で取り付けられて患者に易動性を与えるパウチ内に装着されている。タイミン
グ制御回路、および超音波変換アセンブリの適正な取付けと操作に対する監視回
路も、ＭＯＵ内に収納されている。本発明で使用するＭＯＵは、Talishらの米国
特許５，５５６，３７２号に記載されている。なおこの特許の内容は本願に援用
するものである。
【００１５】 前記信号発生回路は、プロセッサ、パルス制御信号（pulsed control signal
）を発生する手段、および前記パルス制御信号を制御するプロセッサに取り付け
られたスイッチを備えている。通信インタフェースが、通信ポートと前記プロセ
ッサの間に接続されて、超音波信号発生器と外部のコンピュータもしくはモデム
の間に通信リンクを提供する。前記通信インタフェースは、好ましくは直列の通
信インタフェースであるが、並列インタフェースであってもよい。治療時間が終
了したことを使用者に知らせるため警報装置を設置してもよい。その警報装置は
、超音波治療が完了したときに、プロセッサが警報装置を付勢して超音波の発生
を停止させるように、プロセッサに連結されている。
【００１６】 運転時、ＭＯＵは、超音波変換アセンブリの少なくとも一つの変換器に電気的
に連結されて、前記少なくとも一つの変換器に、その変換器を制御するための信
号を送る。超音波造影剤は、好ましくは血液流に導入されて、細胞内音響微小流
を誘発し、キャビテーションしきい値を、少なくとも一つの変換器が発する超音
波で達成できるレベルまで下げる。次に、前記少なくとも一つの変換器を励起（
excite）させて、超音波を、予め定められた期間、外傷部位に対して当てる。
【００１７】 超音波は、外傷部位から離れたところから放出させて、外傷部位に向かって、
骨または移植された無機材料、例えば金属板によって反射させてもよい。これに
より、細胞内音響微小流が細胞の代謝機能を増大させて、治癒過程を加速するこ
とが立証されている。
【００１８】 （発明の実施の形態） 本発明の好ましい実施態様を、添付図面を参照して以下に説明する。 本発明の超音波治療法とキットは、低強度の音響エネルギーを外科的方法で非
侵襲的に利用して、骨や組織の損傷部を治療する治癒過程を加速するのに使用さ
れる。本発明は、安定したキャビテーションと微小流の機構が低強度の超音波の
領域内で誘発された場合、骨折および創傷の治癒過程が一層促進され加速される
という概念を利用している。これにはいくつもの重要な生物学的作用がある。す
なわち（１）その機構は、細胞壁の膜の透過性を一層増大し、カルシウム摂取と
タンパク質合成のための拡散過程を促進し、（２）ヘモグロビンの放出量を増や
し、（３）超音波を当てた組織（insonated tissue）内で遺伝子を発現させ、お
よび（４）外傷部位から破片を除くのを助ける。
【００１９】 治療および診断用の超音波に一般に利用される周波数、すなわち０．１ＭＨｚ
から１０ＭＨｚにおいて、キャビテーションしきい値、すなわちキャビテーショ
ンを起こすのに必要なエネルギーは、５ＭＰａを超える圧力レベルで生じる。し
かし、好ましくは半径が０．４〜１．０μｍの気体が充満した微小バブルを有す
る超音波造影剤は、キャビテーションしきい値を０．２ＭＰａ未満まで下げるが
、音響エネルギーの標的とされると、すなわちそのエネルギーを当てられると２
５倍以上になることが観察されている。
【００２０】 超音波造影剤は非毒性であり、通常、静脈に注射され、肺、心臓および毛細血
管の循環系を通過することができ、後方散乱のみを増大して組織のコントラスト
を高くし、医療検査中、これらの系を再循環する。大部分の超音波造影剤は、バ
ブルの共振周波数が０．５〜１０ＭＨｚの範囲内である気体充満微小バブルで構
成され、その周波数の範囲は、超音波の治療および診断の大部分の医療用途の周
波数の範囲である。幸いなことに、これらのことは、７．０ミクロンより小さい
バブルの大きさに対応し、この大きさは肺、心臓および毛細血管の循環系を通過
するのに十分に小さい。前記後方散乱のエネルギーは、造影剤の濃度を高くする
か、または遊離空気バブルを流体中で共振させて、その幾何学的断面積の数倍も
の散乱断面積を生成させることによって増大することができる。
【００２１】 臨床的には、超音波造影剤は、小さい悪性胸部腫瘍中や、腹中の細い深部血管
中の血液流の検出を有意に高め、腫瘍と正常な組織の血管分布を識別するのを助
け、虚血または閉塞の検出を助けて、血管の狭窄の視覚化を改善することができ
る。超音波造影剤の例は、Definity（商標）（Dupont Pharmaceuticals，米国，
マサチューセッツ州，ベレリカ）、Sonazoid（商標）（Nycomed-Amersham，ノル
ウェー，オスロ）、Optison（商標）（Molecular Biosystems, Inc.,米国，カリ
フォルニア州，サンディエゴ）、Imagent（商標）（Alliance Pharmaceutical C
orp.,米国，カリフォルニア州，サンディエゴ）およびSonoRX（商標）（Bracco
Diagnostics、米国，ニュージャージィ州，プリンストン）である。
【００２２】 気体が充満した半径が０．４〜１．０μｍの微小バブルを有する超音波造影剤
を使用することによって、キャビテーションしきい値が下がる圧力レベルは、米
国，ニュージャージ州，ピスカタウェイ所在のExogen, Inc.が製造しているSoni
c Accelerated Fracture Healing（SAFHS（商標））超音波変換器に対する空間
ピーク時間平均（spatial peak temporal average）（SPTA）音響強度によって
定義されている圧力レベルとほとんど等しい。１９９５年から１９９９年にかけ
て、米国，ペンシルベニア，ハットボロ所在のSonic Technologiesが、周波数が
１．５ＭＨｚのＳＡＦＨＳ変換器で一組２１回の測定を行ったところ、試料の平
均（far-field）ＳＰＴＡは１１０．３４ｍＷ／ｃｍ2であり、無作為試料の標準
偏差は４．０２ｍＷ／ｃｍ2であった。
【００２３】 音場内の与えられた平面において、ＳＰＴＡ音響強度Ｉは、下記のように表さ
れる。 Ｉ＝[二乗波形の積分]・ＰＲＦ／Ｋf 2 Ｗ／ｃｍ2 上記式中、括弧内の項は本質的に波形のエネルギーであり、ＰＲＦはパルス繰
返し周波数であり、そしてＫf 2は文献では強度応答係数（intensity response f
actor）と呼ばれることが多い。送られる信号が、方形エンベロープのパルス正
弦波で、式Ｖ（ｔ）＝Ｖoｓｉｎ２πｆcｔで表される（パルス長２Ｔおよび搬送
周波数ｆc）場合、Ｉは下記式で表される。 Ｉ＝Ｐo 2Ｔ（ＰＲＦ）／（１０4ρc） Ｗ／ｃｍ2
【００２４】 上記式中、Ｐoはピーク圧である（単位パスカル）。軟組織とＳＡＦＨＳ（登
録商標）の変換器に対する関連パラメータは次のとおりである。すなわちρ＝１
０００ ｋｇ／ｍ3、ｃ＝１４９６ ｍ／ｓ、ＰＲＦ＝１．０ ｋＨｚ、Ｔ＝１００
マイクロ秒、およびｆc＝１．５０ ＭＨｚであり、組織中のピーク圧（単位ＭＰ
ａ）とＳＰＴＡ強度（単位 ｍＷ／ｃｍ2）の関係式は下記のようになる。 Ｐo＝｛０．０００１５×Ｉ｝1/2 ＭＰａ
【００２５】 デューティサイクルが２０％の場合、３０ｍＷ／ｃｍ2のＳＡＴＡ強度は約９
７．２ｍＷ／ｃｍ2のＳＰＴＡ強度になり、そして順にピーク圧が０．１２ＭＰ
ａになる。したがって、システムに微小バブルを導入することによって、８０〜
１００ｍＷ／ｃｍ2のＳＡＴＡ強度で、キャビテーションしきい値を超えるピー
ク圧レベルを生成することができる。
【００２６】 上記数学関係式と一致して、本発明の原理によって、気体が充満した微小バブ
ルを有する超音波造影剤が患者に投与され、次いで音響エネルギーを、超音波変
換器を使用して送ることによって、細胞内音響微小流が誘発される。したがって
、本発明のキットには、患者身体の損傷部分に取り付けられるストラップなどの
固定手段を備えた人間工学的に製造された取付けモジュールが入っている。導電
性プラスチック材料で一部製造された少なくとも一つの超音波変換アセンブリが
、前記取付けモジュールに取り付けられているか、または該モジュール内にはめ
込まれて、外傷部位の近くに適正に配置されている。
【００２７】 異なるタイプの超音波変換器と信号、例えばWinderらの米国特許第５，５２０
，６１２号に記載され、模式図として画かれているものを設置してもよい。なお
、この特許の内容は本願に援用するものである。詳しく述べると、該変換器と装
置類は、上記特許の図７〜１１に模式図として画かれているが、少なくとも一つ
の変換器が音響エネルギーを損傷部位に加えるために使用されている。また上記
特許のキットも、患者がベルトや肩ストラップを使用して着用するパウチ内には
め込むように作られ、かつ制御信号を超音波変換器に送る、携帯式で人間工学的
に製造された主操作ユニット（ＭＯＵ）を利用している。利用されるＭＯＵは、
好ましくはTalishらの米国特許５，５５６，３７２号に記載のＭＯＵであり、こ
の特許の内容は本願に援用するものである。
【００２８】 図面、特に図１に移ると、本発明の好ましい実施態様の携帯式超音波治療キッ
ト１０が示されている。超音波治療キット１０には、ＭＯＵ１２、取付けモジュ
ール１４、超音波変換アセンブリ１６、ＭＯＵ１２を治療中の患者に高い信頼性
で取り付けて患者を動きやすくするパウチ１８、および気体が充満している微小
バブルを有する超音波造影剤１０２を入れたシリンジ１００が含まれている。シ
リンジ１００は、超音波治療を以下に説明するように実施する前に、造影剤１０
２を、患者の身体内に、好ましくは患者の血液流中に、静脈を通じて導入するの
に使用する。キット１０には、さらに、以下に説明する送達／放出システム１０
６が入っている。
【００２９】 前記微小バブルは、カプセル剤の形で飲み込むことができるようにしてもよい
。そのカプセルは徐放式に設計することができ、そして微小バブルが、制御され
た指定時間に体内に放出される。必要なカプセルの徐放技術は医薬産業界では周
知である（例えば、Andryx Corporation（米国，フロリダ州，フォートローダデ
ール所在）がこのような徐放カプセルを製造している）。
【００３０】 取付けモジュール１４は、取付けバンド２０と取付け支持体２２で構成されて
いる。取付け支持体２２は、超音波変換アセンブリ１６を中に取り付けるように
構成されたポケット２４を備えている。取付け支持体２２はさらに、該支持体２
２を取付けバンド２０に接続するための長穴３０を有する身体支持台２６を備え
ている。スポンジ様材料３４が、患者が快適であるように取付け支持体２２の内
側面に裏打ちされている。その取付け支持体２２は、特定の患者用にオーダーメ
ードで成形された硬質プラスチック製でもよい。
【００３１】 変換アセンブリ１６は、その中の少なくとも一つの変換器を励起するための回
路（図４Ａと図４Ｂで示しかつ以下に説明する）を備え、ＭＯＵにケーブル３６
によって連結されている。ケーブル３６は、ディジタル信号のみならず、比較的
低い周波数のＲＦ信号または光信号を送ることができる多導体ケーブルが好まし
い。このケーブル３６は、同軸ケーブルまたは他のタイプの適切な被覆ケーブル
を含んでいてもよい。あるいは、ケーブル３６は、光信号を送る光ファイバーケ
ーブルを含んでいてもよい。これらの信号は、連続的にまたは一連のパルスとし
て送ることができる。
【００３２】 運転時、取付けモジュール１４は、変換アセンブリ１６が損傷部の上、または
損傷部の近くに置かれるように、図２に示すように患者身体に対して配置され、
取り付けられる。米国特許願第０８／３８９，１４８号に示されているような位
置確認リング（locating ring）を使用して、取付けモジュール１４を患者に取
り付ける前に、骨が損傷している場合に損傷している骨の位置を確認することが
できる。取付けモジュール１４が一旦適正に配置されたなら（または適正に配置
される前に）、気体が充満した微小バブルを含有する超音波造影剤１０２を、シ
リンジ１００を使用して患者の身体に静脈を通じて導入する（図２のステップＩ
で示す）。その微小バブルは、系内に、１分間のような短時間から、少なくとも
２０分間にわたって留まるように設計されている。その微小バブルは、キャビテ
ーションの核として作用して、細胞膜の透過性を増大し、そして組織の治癒過程
での生物学的事象のカスケードの一部分である血管新生の過程を促進する。
【００３３】 変換アセンブリ１６内の変換器が次に、予め定められた期間励起される（図２
にステップIIで示す）。図３に示すように、ゲル様物質３８を、変換アセンブリ
１６と患者身体の損傷部分との間に配置して、変換器から発せられる超音波の、
身体の外側の皮膚軟組織に対する音響カップリングを増大させる。超音波が存在
することによって、微小バブルは、超音波を当てられると音響的に活性の標的に
なって、低い圧力レベルでキャビテーションを起こして、治癒過程を加速する。
【００３４】 本発明のキット１０は、バブルの共振周波数、バブルの半径、ＳＡＴＡ強度お
よび超音波の伝送周波数を制御可能にして、キャビテーションしきい値を、低強
度超音波で生成されるレベルまで有意に下げることができる。例えば、超音波の
伝送周波数については１０ｋＨｚ〜１０ＭＨｚの範囲内に、バブルの半径につい
ては０．１〜１０．０μｍの範囲内に、そしてＳＡＴＡ強度については約５〜５
００ｍＷ／ｃｍ2の範囲内に制御することができる。特定の患者に対するこれら
パラメータの最適値は、予め定めておき、それに応じて治療中に設定して最適の
治癒を達成するようにしてもよい。
【００３５】 図１を見ると、先に指摘したように、キット１０はさらに、送達／放出システ
ム１０６内の別の超音波造影剤１０４を有し、そのシステム１０６は、単一もし
くは複数種の造影剤１０４の、身体内の特定位置に対する“標的指向（targetin
g）”を容易にする。送達／放出のシステムは当該技術分野では知られている。
システム１０６には、単一もしくは複数種の造影剤１０４を外傷部位に正確に送
達して、細胞の代謝作用を起こさせるという利点がある。
【００３６】 最も簡単な形態のカプセル１０８は、センサや関連する回路系なしで存在し、
単一もしくは複数種の造影剤１０４を含有する化学的に制御された徐放システム
として配置構成されている。より複雑な配置構成の送達／放出システム１０６と
しては、音響信号を受信して応答するポリフッ化ビニリデン（PVDF）などの鉛で
ない圧電センサ１１０、および単一もしくは複数種の造影剤１０４用のコンパー
トメント１１２を含むカプセル１０８を有するものがある。
【００３７】 運転中、超音波変換アセンブリ１６は、骨折または組織の創傷の部位またはそ
の部位の近くの身体の皮膚に当てがわれて、付勢され、正常な治療投与量が投与
される。伝送される音響信号は、カプセル１０８内のセンサ１１０によって検出
されて、カプセル１０８のコンパートメント１１２内の予め定められた量の単一
もしくは複数種の造影剤１０４を放出する。カプセル１０８が、化学的手段およ
び／または電磁手段によってプログラムされて、単一もしくは複数種の造影剤１
０４を、身体の異なる位置に、予め定められた量で、予め定められた多様な時間
間隔で放出するプロセッサを備えるようにしてもよい。全造影剤が放出された後
、カプセル１０８の残りの部分は、廃棄物として自然に廃棄される。
【００３８】 図４Ａに超音波アセンブリの回路系の一実施態様のブロック図を示す。その変
換アセンブリの回路系１７は、ＭＯＵ１２内の信号発生器によって、ケーブル３
６を通じて転送される信号を受信するＲＦ発信器５０を備えている。ＲＦ発信器
５０は変換器５４を励起する（excite）励振器（driver）５２に接続されている
。
【００３９】 変換アセンブリ回路系１７の別の実施態様を図４Ｂに示す。この実施態様では
、超音波アセンブリ１６は、該変換アセンブリ１６内の構成要素に電力を供給す
る内部電池６０を備えている。例えば、電池６０は信号監視回路６２と信号励振
器６６に電力を供給する。信号監視回路６２は、好ましくは、変換器励振器７０
の出力の波形特性を表すディジタル出力信号６８を提供する。これらの特性は、
ディジタルディスプレイ上に表示することができ、例えば、変換器５４の周波数
、パルス繰返し周波数、パルス幅および平均出力電力を含んでいる。信号監視回
路６２の出力信号６８は、ＭＯＵ１２内の信号発生器に、励振器６６とケーブル
３６を通じて転送される。その信号発生器は、信号の特性を制御するプロセッサ
とスイッチを備えている。ＭＯＵ１２からの制御信号は、ケーブル３６を通じて
受信器７２によって受信される。安全インターロックすなわち固定インターロッ
ク７４は、取付けモジュール１４または変換アセンブリ１６の外面にスイッチを
備えているが、取付けモジュール１４が、変換アセンブリ１６の内部要素に電力
を提供する前に、適正に配置されていることを保証する。すなわち、固定インタ
ーロック７４が、変換アセンブリ１６の不注意による付勢を防止する。
【００４０】 本願に示された本発明の各種の実施態様に、本発明の精神と範囲から逸脱する
ことなく、各種の変更を加えることができることは分かるであろう。例えば、単
一もしくは複数種の超音波造影剤を患者の身体内に導入する各種の方法は、静脈
内注射またはカプセル形態以外のものであってもよい。また、取付けモジュール
の構造上の配置構成および超音波変換器を励起するのに使用する要素の配置構成
にも、各種の変更を加えることができる。したがって、上記説明は本発明を限定
するものではなく、単に本発明の好ましい実施態様を提示するだけである。当該
技術者は、本願の特許請求の範囲に定義される本発明の範囲と精神に含まれる他
の変形をとることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による携帯式超音波治療キットの分離された部品を示す斜視図であり、
主操作ユニットすなわち制御器、取付けモジュール、シリンジ内に入れた超音波
造影剤、および送達／放出システム内に包みこまれた超音波造影剤を示している
。
【図２】 図１に示す携帯式治療装置を着用する患者の斜視図である。
【図３】 超音波造影剤を患者に導入した後、超音波を当てる変換アセンブリを示す図２
における線３−３断面図である。
【図４Ａ】 超音波変換アセンブリの回路系の一実施態様のブロック図である。
【図４Ｂ】 超音波変換アセンブリの回路系の別の実施態様のブロック図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ， ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，Ｋ Ｇ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ， ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，Ｓ Ｅ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ， ＺＷ (71)出願人 ワインダ，アラン，エイ． ＷＩＮＤＥＲ，Ａｌａｎ，Ａ． アメリカ合衆国、コネティカット 06880、 ウエストポート、パトリック ロード 56 56 Ｐａｔｒｉｃｋ Ｒｏａｄ，Ｗｅｓｔ ｐｏｒｔ，ＣＴ 06880，Ｕ．Ｓ．Ａ． (71)出願人 タリッシュ，ロジャー，ジェイ． ＴＡＬＩＳＨ，Ｒｏｇｅｒ，Ｊ． アメリカ合衆国、ニュージャージー 08876、ヒルズボロウ、ハーマン コート ５ ５ Ｈａｒｍａｎ Ｃｏｕｒｔ，Ｈｉｌｌ ｓｂｏｒｏｕｇｈ，ＮＪ 08876，Ｕ．Ｓ． Ａ． (72)発明者 ワインダ，アラン，エイ． アメリカ合衆国、コネティカット 06880、 ウエストポート、パトリック ロード 56 (72)発明者 タリッシュ，ロジャー，ジェイ． アメリカ合衆国、ニュージャージー 08876、ヒルズボロウ、ハーマン コート ５ Ｆターム(参考） 4C060 JJ22 LL18

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 超音波造影剤を患者に導入し、 超音波を損傷部の近くに当てる過程を含み、 超音波造影剤が、キャビテーションしきい値を、該超音波によって達成できる
    レベルまで下げやすくすることからなる、超音波を使用して損傷部を治療処置す
    る方法。
  2. 【請求項２】 超音波の音響空間平均−時間平均（ＳＡＴＡ）強度を、５〜
    ５００ｍＷ／ｃｍ2に維持する過程をさらに含んでなる請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 超音波造影剤は、半径が０．１〜１０．０μｍの微小バブル
    を含有してなる請求項１記載の方法。
  4. 【請求項４】 微小バブルの共振バブル周波数を０．５ＭＨｚ〜１０ＭＨｚ
    に維持する過程をさらに含んでなる請求項３記載の方法。
  5. 【請求項５】 超音波の音響伝送周波数を、１０ｋＨｚ〜１０ＭＨｚに維持
    する過程をさらに含んでなる請求項１記載の方法。
  6. 【請求項６】 約３０分後に超音波を当てることを停止する過程をさらに含
    んでなる請求項１記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記超音波造影剤を導入する過程が、超音波造影剤を患者内
    に徐放することからなる請求項１記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記超音波造影剤を導入する過程が、シリンジを使用して、
    超音波造影剤を静脈注射で患者に導入することからなる請求項１記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記超音波造影剤を導入する過程が、超音波造影剤を徐放カ
    プセル内に入れ、その徐放カプセルを患者内に入れることからなる請求項１記載
    の方法。
  10. 【請求項１０】 前記超音波造影剤を導入する過程が、センサと超音波造影
    剤を収容しているカプセルを患者内に入れ、前記センサに信号を送って、カプセ
    ルに超音波造影剤を放出するように命令することからなる請求項１記載の方法。
  11. 【請求項１１】 少なくとも一つの超音波変換器を有する超音波変換アセン
    ブリと、 前記超音波変換アセンブリ内に配置された超音波信号発生器と、 前記超音波信号発生器に電気的に連結され、その超音波信号発生器に少なくと
    も一つの信号を送り、前記少なくとも一つの超音波変換器を付勢して超音波を発
    生させる主操作ユニットと、 超音波造影剤とを備えてなる、超音波を使用して損傷部を治療処置するキット
    。
  12. 【請求項１２】 超音波造影剤がシリンジの中に収容されている請求項１１
    記載のキット。
  13. 【請求項１３】 超音波造影剤が徐放カプセル内に収容されている請求項１
    １記載のキット。
  14. 【請求項１４】 超音波造影剤が、超音波に応答する手段を有する送達／放
    出システム内に収容されている請求項１１記載のキット。
  15. 【請求項１５】 超音波造影剤は、半径が０．１〜１０．０μｍの微小バブ
    ルを含んでいる請求項１１記載のキット。
  16. 【請求項１６】 患者が着用するように配置構成された取付けモジュールを
    さらに含み、その取付けモジュールが、着用されるとき、少なくとも一つの超音
    波変換器が損傷部の近くに配置されるように変換アセンブリを収容する配置構成
    である請求項１１記載のキット。
  17. 【請求項１７】 超音波信号発生器が、信号発生回路系およびその信号発生
    回路系に接続された内部電源を備え、その信号発生回路系がプロセッサおよびパ
    ルスＲＦ信号を発生する手段を備えてなる請求項１１記載のキット。
  18. 【請求項１８】 主操作ユニットが、そのユニットを携帯して操作できるよ
    うに患者の着用するパウチ内に配置されてなる請求項１１記載のキット。
  19. 【請求項１９】 少なくとも一つの超音波変換器が発する超音波を、患者の
    身体に音響的にカップリングするゲル様物質をさらに含んでなる請求項１１記載
    のキット。
  20. 【請求項２０】 超音波変換アセンブリに連結された内部電源を有する主操
    作ユニットを備え、その超音波変換アセンブリが、その中に少なくとも一つの超
    音波変換器、超音波信号発生器および信号発生回路を有し、 超音波変換アセンブリを収容し、少なくとも一つの超音波変換器を損傷部の近
    くに配置するように配置構成された取付けモジュールを備え、 超音波造影剤を患者内に導入し、 少なくとも一つの超音波変換器を励起して、超音波を損傷部または損傷部の近
    くに当てて、超音波造影剤が、キャビテーションしきい値を前記超音波で達成で
    きるレベルまで下げるようにする過程とを含んでなる、超音波を使用して損傷部
    を治療処置する方法。
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