JP2001506880A - 超音波により物質を投与する方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、細胞、組織または膜を二つの超音波の励振に露出し、この際第１の励振は細胞、組織または膜に一時的な孔を開けるのに使用し、第２の励振は該孔を通して該物質を推進するのに使用することにより細胞、組織または膜の方へまたはそれを通して該物質を投与する方法に関する。

Description

【発明の詳細な説明】 超音波により物質を投与する方法およびその装置 本発明の分野 本発明は超音波により組織および膜を通して物質を投与する方法およびその装 置に関する。 本発明の背景 薬物、栄養剤、ワクチンおよび代謝産物のような物質を、組織を通して、また は生体または人工的な（移植物など）膜を介して投与する場合、異物成分の望ま しくない侵入に対し健康な組織、および生体または人工的な膜が障壁となるため に困難に直面することが多い。現在物質が組織を横切って輸送されるのを容易に する種々の方法が開発されている。このような方法の例としては、投与すべき化 合物に濃度勾配をつける方法；電磁場を使用し、投与される物質の推進力を増加 させ、また組織または膜の中に孔を生成させるイオン導入法；および超音波を用 いる方法がある。 超音波は２０ｋＨｚよりも高い周波数をもつ音波として定義され、多数の医療 および診断処置、例えば内部器官の画像化、滅菌、脱ガス、表面の眼球レンズの 表皮の手術、胆石の破砕および抗ガン処置等に利用されている。 超音波はまた組織、典型的には皮膚を横切る種々の化合物の輸送を容易にする のに使用される（Ｍｉｔｒａｇｏｔｒｉ，Ｍ．等、Ｓｃｉｅｎｃｅ誌２６９巻、 ８５０〜８５３（１９９５年））。 米国特許５，０７６，２０８号には、例えばゴナドトロピン放出ホルモン同族 列（ＧｎＲＨａ）のような分子を音響的媒質の中に入れた水棲 動物に送り込む方法が記載されている。投与される分子を媒質に加え、これに超 音波をかけて動物による該化合物の吸収を増強させる。超音波は通常比較的長い 時間、例えば１０〜１５分間、単一の周波数を用い、強度１．７Ｗ／ｃｍ²でか ける。 化学的な透過増強剤および／またはイオン導入法を併用すると超音波による投 与法は改善される（米国特許５，２３１,９７５号）。他の方法では外傷を起こ すような方法で局所神経を興奮させるのに超音波を使用し、神経の興奮によって 表皮／真皮接合部の膜および毛管の表皮細胞接合部を開かせ、これによって薬物 が皮膚を通り血流の中へと輸送されるのを可能にする（米国特許５，４２１，８ ２６号）。 超音波を利用する従来の投与法は、蛋白質、核酸、および小さい分子の薬物な ど、典型的には液体の媒質に溶解する、即ち可溶性の物質の投与には適している 。 現在では、組織または生体膜を通して大きさが１ｎｍ、または１０〜１００μ 程度の大きな複雑な粒子を投与することが望まれているが、このような複雑な粒 子はそれが運ばれる液体媒質の中では実質的に不活性である。このような複雑な 粒子の例としては、免疫の目的で投与する死んだまたは弱められたビリオン、黴 または寄生体、またはそれらの断片；遺伝子操作の目的で組織または培養細胞に 投与されるプラスミド；施肥の目的で卵母細胞に投与される生殖体の核；治療の 目的で投与される、医薬品を包蔵し低速度でこれを周りの組織に放出する粒子； 酸化の防止、吸湿効果の防止、心臓に対する抵抗の増加を行なうために化合物を 変化させるため、或いは粒子の内容物を生物的効果から（例えば解重合）から保 護するために保護被膜で被覆された粒子；および局所的または全身 的な治療、化粧用または研究の目的で局所的または全身的に投与される粒子、例 えば磁性をもったビーズ、または染料粒子がある。 当業界の現状において超音波を用い容易に投与を行ない得る方法は、このよう な大きな複雑な粒子の投与には適していない。何故なら組織を通して大きさが小 さい分子を推進するのに十分な超音波パルスをかけても、大きな複雑な粒子を組 織または生体膜または人工膜を通して推進するのには不十分だからである。超音 波をかける時間、超音波パルスの周波数または強度を組織または細胞膜を通して 大きな複雑な粒子を推進するのに十分なレベルまで増加させることはこれまで報 告されていない。何故ならその結果組織に不可逆的な損傷を及ぼすか、または大 量の細胞の死を招くからである。超音波の照射強度または照射時間を増加させる と、同様に非生体膜、例えばポリエチレンまたはエラストマー（例えば移植に使 用される膜）にも不可逆的な損傷が起こる。 従って、超音波を使用し、組織または細胞に対する損傷を最低限度に抑制しな がら、組織、細胞または膜（天然の膜および人工膜の両方）に対し物質を投与す る方法が極めて望まれている。さらに比較的大きな大きさをもつ複雑な粒子を超 音波を用いて容易に投与する方法が極めて望ましい。 本発明の概要 本発明によれば、細胞、組織または膜の中に、またはそれを通して物質を導入 する新規方法が提供される。本発明に従えば、この方法は第１の刺激的な励振と 第２の推進的な励振とから成る複雑な超音波励振（ｓｔｉｍｕｌｕｓ）を用いる ことによって達成される。これらの二つの励振を用いることにより、不可逆的な 損傷を生じることなく大きな複雑な 粒子を組織または細胞へ導入し得ることが見出された。本発明方法による細胞、 組織または膜へ物質を投与する方法は下記の工程から成っている。 （ａ）細胞、組織または膜を第１の超音波的励振に露出し、細胞の塊または組 織の大部分の細胞に不可逆的な損傷を与えることなく、或いは膜に不可逆的な損 傷を与えることなく該物質が通過し得るような大きさの孔を該細胞、該組織また は該膜に一時的につくる工程、および （ｂ）該孔の少なくとも一部がまだ開いている時間内に、該細胞、組織または 膜を第２の推進的な超音波的励振に露出し、この際該露出は該細胞、組織または 膜と接触した媒質の中で該物質を含ませて行ない、該第２の超音波励振は、細胞 の塊または組織の大部分の細胞、或いは膜に不可逆的な損傷を与えることなく該 孔を通して該物質の少なくとも一部を推進させるのに有効であるような励振であ るような工程。 本発明方法は投与すべき物質の種類に依存して、治療用または化粧用の目的、 並びに診断用および実験用の目的に使用することができる。 投与すべき物質は例えば治療的な処置のための種々の医薬品のような可溶性物 質、遺伝子操作の目的で使用するＤＮＡ分子のような高分子、細胞内部または組 織の内部を診断する目的の種々の染料等であることができる。 好適具体化例によれば、投与すべき物質は複雑な粒子である。「複雑な粒子」 という言葉は一般に大きさが少なくとも１ｎｍで１０または１００μまでの範囲 にあり、通常は数種の型の分子から構成されているが、時には単一の型の分子か ら成っていることもある粒子を意味する。複雑な粒子はそれが運ばれる媒質に実 質的に不溶である。複雑な粒子の例は 弱められた病原剤またはその一部、例えばワクチンの目的で投与されるバクテリ ア、ビリオン、黴、原生動物、または寄生体；遺伝子操作の目的で組織または培 養細胞に挿入されるＤＮＡを含んだプラスミド；施肥の目的で卵母細胞に投与さ れる生殖体の核；治療の目的で医薬品を包蔵し周りの組織に低速度でそれを放出 し得る粒子；例えば永久的なメーキャップを行なう場合のような入れ墨を目的と した生体適合性をもつ染料を含む粒子；診断用の検出可能なマーカーを含む粒子 等がある。 物質を投与する細胞は典型的には媒質中で培養された任意の真核細胞または原 核細胞であることができる。これらの細胞は単細胞生物から、また多細胞生物の 細胞から得ることができる。 物質を投与する組織は典型的には上皮組織であり、これは人工的に湿らせたケ ラチン化した上皮組織、例えば皮膚、または湿らせた非ケラチン化した組織、例 えば眼、消化器官、呼吸器官、または再生システムを覆っている上皮である。こ れらの組織はまた種々の生育段階にある魚、甲殻類または軟体動物のような水棲 動物を覆う湿った上皮組織であることができる。 膜は天然の膜または人工的な膜、例えば移植部材の一部を構成するポリエチレ ンまたはエラストマーの膜であることができる。 本明細書で使用する「孔」という言葉は、細胞に関連して用いれる場合、細胞 膜の中につくられる孔を意味する。本明細書において組織に関連して使用される 「孔」と言う言葉は、組織を覆う基底層の中につくられる孔、または組織の細胞 間接合部の開口部、および／または組織から若干の細胞が取り去られたり、或い は組織の共鳴周波数またはその近くで振動することにより生じる細胞間隙の増大 部を意味する。膜（天然の 膜および人工膜の両方）と関連して使用される「孔」は天然または人工の膜の間 隙、即ち不連続的な空間を意味する。 場合によって細胞、組織または膜を液体媒質の内部に入れるかまたはそれと接 触させ、二つの種類の超音波の励振をかける。組織がケラチン化された皮膚であ る場合、液体媒質は超音波を露出させるのに適したゲルであることができる。液 体媒質は水、または特定の細胞、組織または膜を維持するために必要な添加剤を 加えた水である。 投与する物質は前以て、即ち第１の励振の間に液体媒質の中に存在させること ができる。或いは別法として、第２の推進用の励振をかける直前に液体媒質に物 質を加えるか、或いは第１の励振をかけ終った後に組織または細胞を物質を含む 媒質の中へ移動させることにより、第２の励振を加えている間だけ物質を存在さ せることができる。この二つの励振を同時にかける場合には、物質は前以て媒質 中に存在させなければならない。物質は手で媒質に加えることができる。別法と して、ベンチュリー管をつくり、超音波自身によってつくられる吸い上げ効果を 利用し、特別につくられた貯蔵器中に存在する物質を特殊な要求に従う速度で媒 質に移すことができる。 細胞または組織中の細胞の中に一時的な孔をつくることができる第１の刺激用 の励振、および該孔を通して投与する物質を細胞または組織の孔へと推進するこ とができる第２の推進用の励振の特定のパラメータは、細胞および組織の正確な 性質および投与する物質の性質に依存して実験的に決定しなければならない。 第１の刺激用励振のパラメータを決定するためには、物質を投与すべき細胞、 組織または膜の第１の組の試料を、強度、周波数、パルス・モ ードおよび照射時間を種々変化させた種々の超音波パルスに露出させ、それと同 時に或いは励振を加えた直後に、固定を行なって電子顕微鏡下で検査しなければ ならない。好ましくは、対応する一組の励振を第２の組の試料にも加え、回復の 程度を決定するために励振後数時間して試料を固定し電子顕微鏡で検査する。選 ばなければならないパラメータは、第２の組の試料によって決定されるように、 好ましくは細胞の塊または組織に対して不可逆的な損傷を与えることなく、第１ の組の試料で決定されるような所望の大きさをもった孔をつくり得るパラメータ でなければならない。 第２の推進用の励振は、孔がなお開いている間にかけなければならない。この 期間は通常第１の刺激用の励振を加えた後数秒〜数分の範囲である。第１の励振 によって生じる孔がなお開いている正確な時間間隔は、第１の励振を加えた後種 々の時間において孔の数および大きさを調べることによっても実験的に決定する ことができる。別法として二つの励振を同時に加えることができる。 第２の推進用の励振の正確なパラメータもまた、例えば投与する物質とほぼ同 じ大きさをもった電子密度の大きな粒子（即ちトレーサー）を用い、細胞の塊ま たは組織に実質的な損傷を与えることなく、第１の刺激用の励振によってつくら れた孔にトレーサーをうまく推進して通すのに必要な超音波の正確なパラメータ はどれかを決定することにより実験的に決定しなければならない。魚の皮膚に関 しては、不可逆的な損傷を与えないと考えるべき全体的な効果は、照射した区域 における表面の単層偏平細胞の損失を伴う壊死を起こす効果、即ち超音波照射区 域において皮膚層の約１／１２の皮膚が剥離するような効果を越えない効果であ る。さらに一つの層だけ深い場所で細胞膜の遠い方の（外側に向って）部分に孔 の生成が観測されても、それは許容できる変化てある。それよりも深い所にある すべての細胞は影響を受けずに残っていなければならない。即ち超微細構造的に も生理的にも実質的に変化しないままでなければならない。最も外側の３〜４層 の表皮層の細胞間隙が２倍に拡大するのは許容できる。これらの現象の実質的な 回復、即ち再表皮化は約１０分いないに観測されなければならない。 一般的に述べれば、第１の刺激用の励振は下記のパラメータをもっている。 周波数：２０ｋＨｚ〜３ＭＨｚ、好ましくは１００ｋＨｚ〜１．５ＭＨｚ、最 も好ましくは１ＭＨｚ以下。 照射時間：０．０１秒〜２０分、好ましくは０．１秒〜３０秒、最も好ましく は１秒以下であるが、１秒に近い方が良い。 強度：０．１〜５００Ｗ／ｃｍ²、好ましくは０．１〜１００Ｗ／ｃｍ²、最も 好ましくは３〜５０Ｗ／ｃｍ²。 第２の推進用励振のパラメータは次の通り。 周波数：２０ｋＨｚ〜５０ＭＨｚ、好ましくは２ＭＨｚ〜１５ＭＨｚ、最も好 ましくは３〜５ＭＨｚ。 照射時間：０．０１秒〜２０分、好ましくは０．１秒〜５分、最も好ましくは １〜１０秒。 強度：０．１〜５０Ｗ／ｃｍ²、好ましくは０．１〜１０Ｗ／ｃｍ²、最も好ま しくは０．５〜５Ｗ／ｃｍ²。 強度と照射時間との間には逆比例関係が存在することを認めなければならない 。例えば音響レンズのような焦点合わせシステムを使用するこ とにより強度を増加させた場合には、照射時間を減少させなければならない。さ らに試験管内に存在する細胞は生体中に存在する細胞に比べ低い強度、短い照射 時間で処理しなければならない。試験管内の条件下にある細胞は、超音波をかけ る前に特定のシートに付着させ、特定の細胞に対する流れ効果を減少させるため に照射を制御し得るようにしなければならないことが多い。 好ましくは第２の推進用励振の照射時間および周波数は第１の刺激用の励振の 場合に比べ長くまた高くしなければならないし、強度は低くしなければならない 。 本発明の第２の態様に従えば、光、超音波または他のエネルギー源によって賦 活できる照射賦活性化合物を照射することにより細胞または組織を破壊する方法 が提供される。これらの化合物は本発明の投与法によって投与される。照射賦活 性化合物は、照射によって賦活されて遊離基を放出するとして知られれている数 種の化合物である。従ってこれらの化合物は医薬品の中において周囲の組織を損 傷させるのに使用される。いくつかの物質は光照射治療法において光によって賦 活して目標となる組織、典型的には腫瘍の組織を選択的に破壊するのに使用する ことができる（Ｏｒｅｎｓｔｅｉｎ等、Ｂｒ．Ｊ．Ｃａｎｃｅｒ誌、７３巻、９ ３７〜９４４頁（１９９６年））。光によって賦活されるものとして以前に報告 された若干の化合物を明らかに賦活し得るような光増感剤および超音波の効果を 組み合わせて癌を治療する方法も報告されている（Ｍｉｙｏｓｈｉ等、Ｒａｄｉ ａｔ．Ｒｅｓ．誌、１４３巻、１９４〜２０２頁（１９９５年））。 しかし従来法の方法には、局所的な照射を行なった場合、照射して賦 活された可溶なまたは粒状の化合物をどのようにして目標の区域に到達させるか についての記載がない。これは本発明方法によって達成される。これらの化合物 が所望の区域、例えば表皮層から数層深い層に到達すると賦活用のエネルギーを 照射する。これは光、超音波または他のエネルギー源のいずれであってもよい。 このモードにより、投与した化合物が到達した区域における細胞または組織だけ が破壊され、この区域の外側にある細胞および組織は影響を受けない。 第２のモードにおいては賦活用の照射を第２の推進用の励振と同時に行なう。 この場合も賦活用の照射は光、超音波または他のエネルギー源のいずれでもよい 。これによって照射賦活性物質はその浸透経路において既にその組織破壊効果を 及ぼし、投与した部位（皮膚の外側の層）から物質が到達した区域に至る実質的 にすべての区域が実質的に破壊される。 光で賦活される照射賦活性物質の例は、フォトフリン、フェオフォルバイド（ ｐｈｅｏｐｈｏｒｂｉｄｅ）、ポルフィリン、硼素化したポルフィリン、フタロ シアニン、ヘマトポルフィリンおよびクロリンである。 超音波で賦活される照射賦活性物質の例は、ジメチルフォルムアミド、Ｎ−メ チルフォルムアミド、ジメチルスルフォキシドおよびガリウムポルフィリンであ る。 本発明はまた上記方法において使用されるシステムに関する。 このシステムは一般に多重周波数信号発生器、マッチング・ユニットおよび少 なくとも一つの変換器から成り、これらは所望の部位における強度を増加させる ために焦点合わせシステム（例えば焦点合わせ用レンズ）に取付られていること ができる。このシステムはまた第１または第 ２の変換器に取付られた任意の超音波ポンプに取付られていることができる。 下記実施例により本発明を例示する。これらの実施例は本発明を限定するもの ではない。図面の簡単な説明 図１は１ＭＨｚ、１．５ｗ／ｃｍ²の超音波の連続波を５分間照射した魚の表 皮の電子顕微鏡写真（倍率３，９００）を示す。 図２は１ＭＨｚ、１．５ｗ／ｃｍ²の超音波の連続波を５０秒間照射した魚の 表皮の電子顕微鏡写真（倍率７，５００）を示す。 図３は１ＭＨｚ、３ｗ／ｃｍ²の超音波の連続波を１秒間照射した魚の表皮の 電子顕微鏡写真（倍率１２，４５０）を示す。 図４、５は３ＭＨｚ、１．７ｗ／ｃｍ²の超音波の連続波を５分間照射した魚 の表皮の電子顕微鏡写真（倍率：図４が４，８００、図５が３，９００）を示す 。 図６は３ＭＨｚ、１．７ｗ／ｃｍ²の超音波の連続波を５０秒間照射した魚の 表皮の電子顕微鏡写真（倍率８，７００）を示す。 図７、８は３ＭＨｚ、１．７ｗ／ｃｍ²の超音波の連続波を１０秒間照射した 魚の表皮の電子顕微鏡写真（倍率：図７が１８，０００）図８が１９，４００） を示す。 図９、１０は、トレーサーのランタン（矢印）を存在させ、３ＭＨｚ、１．７ ｗ／ｃｍ²の超音波の連続波を５分間照射した魚の表皮の電子顕微鏡写真（倍率 ：図９が１９，５００、図１０が９，９００）を示す。 図１１、１２および１３は、トレーサーのランタン（矢印）を細胞中および細 胞間隙に存在させ、１ＭＨｚ、１．７ｗ／ｃｍ²の超音波の連 続波を５分間照射した魚の表皮の電子顕微鏡写真（倍率：図１１が１２，９００ 、図１２が１５，０００、図１３が３，０００）を示す。 図１４は図１３の一部の高倍率写真（倍率１９，０００）である。 図１５は１ＭＨｚ、２ｗ／ｃｍ²で１０秒間照射した後、トレーサーを組織の 中に存在させて３ＭＨｚで５０秒間照射し、照射後直ちにサンプリングした魚の 表皮の電子顕微鏡写真（倍率９，９００）を示す。 図１６〜１８は、照射後１０分して上記図１５に示した処理を行なった魚の表 皮の電子顕微鏡写真である。トレーサーは影響を受けない細胞の中に存在する（ 倍率：図１６が２４，０００、図１７が２４，０００、図１８が２７，０００） 。 図１９は本発明の超音波システムの模式図である。 図２０は本発明のシステムに使用されている音響レンズの模式図を示す。 図２１は音響ポンプの模式図を示す。 本発明の詳細な説明 Ｉ．実験方法 Ａ．超音波装置 使用した治療用の超音波装置はＳｏｎｉｃａｔｏｒ ７２０（米国カリフォル ニア州、Ｍｅｔｔｌｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ社）であり、二つの可能な周 波数１．０および３．０ＭＨｚ（±５％）に対するプローブの表面積はそれぞれ ５ｃｍ²および１０ｃｍ²である。出力は最高２．２ｗ／ｃｍ²であり、２０％の 負荷時間率のパルスモードかまたは連続波を使用する。 Ｂ．魚への超音波の付加 重さ４〜１００ｇの魚（テラピアおよび鯉の種類）１２０匹以上の試料を海水 中で超音波で処置した。魚が同じ容器（約３，０００ｍｌ）の中に入れられてい る場合、４〜６匹の魚に対して同時に超音波をかけ、特殊な保持器を用いてそれ ぞれの魚を自分の位置に安定に保持した。図１７の模式図に示されているように 、超音波は上方から照射した。トレーサーを含む他の容器に魚を移した一例を除 いて、他のすべての実験では二つの励振を与える間魚は同じ容器の中に入れたま まにした。ランタンのトレーサーは第２の照射を行なう直前に加えるか、または 第１の照射の前から媒質の中に存在させた。トレーサーを加える時期は結果に著 しい影響を及ぼさない。後で再びこの実験を繰り返した。今回はランタン・トレ ーサーの代わりに細菌ワクチン（ストレプトコッカス（ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃ ｕｓ））を用いたが、これは２回目の照射の際に水に加えた。 Ｃ．電子顕微鏡解析用の組織学的試料の調整 超音波を照射した後異なった時期に皮膚の生検試料（３×３ｍｍ、厚さ０．５ ｍｍ）を採取した。生検試料は軽く麻酔をかけた（ＭＳ２２２）魚の背鰭の部分 から採取し、また魚を殺さずに生検試料を採取した。ナトリウムカコジレート緩 衝液（０．０９Ｍ、ｐＨ７．３）中に３％のグルタルアルデヒドを含む溶液中で 組織を固定し、同じ緩衝液で洗滌し、同じ緩衝液中に四酸化オスミウム（１％） を含む溶液で後固定を行なった。エタノールで脱水した組織をアガー（Ａｇａｒ ）１００樹脂中に埋め込む。薄い区画を３００メッシュの銅の格子の上に集める 。トレーサーを用いないで処理した魚の試料は、酢酸ウラニルおよびクエン酸鉛 を用いてさらにコントラストを付ける。トレーサーの存在下で処理した魚 の試料はこのようなコントラストを付けず、トレーサーにょる視覚化が増強され るようにした。すべての試料はＪｅｏｌの１００ＣＸ透過電子顕微鏡で検査した （Ｉｇｅｒ，Ｙ．およびＷｅｎｄｌａａｒ Ｂｏｎｇａ，Ｓ．Ｅ．，Ｃｅｌｌ Ｔｉｓｓｕｅ Ｒｅｓ．，２７５巻、４８１〜４９２頁、（１９９４年））。 Ｄ．超音波システム 図１９のシステム１は下記の実験を行なうのに使用する概念モデルであり、す べて番号２を付した多重周波数信号発生器、および信号増幅器およびマッチング ・ユニット、並びに変換器３から成っている。図において内部容器５の中に示さ れているように、照射は常に水性媒質、即ちゲルまたは水を介して行なわれる。 変換器６の作動側は水性媒質４の中に入れられている。刺激用の励振を与える変 換器は正常の不活性な音響結合用のゲルを介して焦点合わせ用のレンズ（図示せ ず、強度を増加させるためのもの）に取付ることができる。 実際には、刺激用励振をかけ、その後で或いは同時に、組織または細胞を第２ の推進用の振励に露出させる。次に送り込む物質を、第２の励起に対して露出る 前または後のいずれかにおいて、前以て媒質４の中に導入する。第２の変換器（ 図示せず）をレンズに取り付け、さらに強度を増加させることもできる。魚７は 照射中それを動かないようにするための留め具として作用する特別なスタンド８ によって適切な位置に保持されている。照射される組織の遠い方の部分にゴムの 層を置いてエネルギーを吸収させ、超音波の強度を不必要に増強する結果を招く 定常波の生成を防ぐ。 Ｅ．音響レンズ プレクシガラス（ｐｌｅｘｉｇｌａｓｓ）のシリンダーからプレクシガラスの レンズをつくる。エッチングしたレンズの曲率半径は２８ｍｍである。即ち物理 的な焦点はｒ−２８ｍｍの所にある。Ｆ（音響的な焦点）はＦ−４０ｍｍであっ た。このレンズの模式図を図２０に示す。ここでＦは音響的な焦点、ｒはレンズ の曲率を示す。区域１０はプレクシガラスからつくられ、区域１１は水からつく られている。レンズのパラメータの計算はＧｏｅｄｏｎ，Ｓ．Ｋ．，Ａｃｏｕｓ ｔｉｃ ｗａｖｅｓ，ｄｅｖｉｃｅｓ，ｉｍａｇｉｎｇ ａｎｄ ａｎａｌｏｇ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，米国ニュージャージー州、Ｅｎｇｌｅ ｗｏｏｄ Ｃｌｉｆｆｓ、Ｐｒｅｎｔｉｃｅ Ｈａｌｌ Ｉｎｃ．発行、６５２ 頁参照のこと。 Ｆの計算は次のようにして行なう。 ここでｒ＝レンズの曲率半径、 Ｃｐ＝マトリックス中の音速(プレクシガラス中では毎時２．７ｋｍ)、 Ｃｗ＝２０℃における水中での音速（毎時１．４８ｋｍ）である。 Ｆはまた実験的にも決定することができる。正確な焦点の所では強度がもっと も強く、影響を受ける面積が最少であるから、露出された材料には最少の時間で 最少の標識を付けることができる。較正には薄いプラスティックスの可動円板を 使用した。次いでプラスティックスの上に超音波が所望の最少の「傷痕」を残す 距離を選ぶ。Ｆ．超音波ポンプ 超音波の力は、媒質の流れを生じ、投与部位に送ろうとする物質を送り込むの に使用することができる。 媒質の流れは「ベンチュリー管」として知られている効果に基づき周辺部にお いて吸引作用を生じ、この吸引作用を使用して所望の要素を媒質の中に導入する ことができる。このようなことは、中空の形、例えば円筒の中に音波が閉じ込め られている場合に起こるであろう。 図２１は、投与システム２０を示す。このシステムは平らな円板２２によって 一端が閉じられ、超音波変換器２４に取付られた音響レンズ２３によって他端が 閉じられた中空のシリンダー２１を含んでいる。シリンダー２１はほぼ中央の区 域に３個の孔２５（図には一つだけしか示されていない）を有し、このシリンダ ーが入れられたタンク３０から曲った矢印の示す方向にシリンダー２１の中へと 媒質２９が流れ得るようになっている。円板２２は孔２６を有し、これによって 液はシリンダーから直線の矢印の方向へ外側に流れ出すことができる。円板２２ の頂部には２本の端が開いた管があり、これはそれぞれその一端が投与すべき物 質を含む貯蔵器２８へ取付られ、孔２６または円板２２の近傍には端が開いた他 の管が存在している。 超音波がかけられると、タンク３０の中に存在している媒質２９は孔２５を通 ってシリンダー２１の中に流れ込み、次いで矢印の方向に向って孔２６を通りシ リンダーから出て行く。孔２６を通る際、開始された吸引作用によって貯蔵器２ ８の中に存在する物質が管２７を通って引き出される。次いで物質は媒質２９の 中へ放出される。貯蔵器から管を通って放出される物質の速度は特に孔２５の面 積とシリンダー２１の直径と の間の関係に比例するであろう。吸引および放出の強さは必要に応じて調節する ことができる。 実施例 １．超音波をかける場合の形態的効果 体重４〜１００ｇの魚（テラピアおよび鯉の種類）の試料１２０匹以上を超音 波で処理した。すべての魚は超音波照射中およびなお監視を続けた全時間（３０ 〜５０日）に亙り生存していた。巨視的に云えば、１ＭＨｚの超音波をかけた魚 （通常の生きた状態または麻酔をかけた状態）はキャビテーションによって生じ る泡に覆われたが、３ＭＨｚの超音波をかけた魚は（１０ｇ以下の場合）音波の 圧力により僅かに下方へ圧し下げられた。 他の超音波のパラメータのを使用した場合、表皮の細胞の接合部が破け始め、 その後で（巨視的には）表皮の痴皮化が起こった。強い強度で長時間照射した場 合には、血管拡張および皮膚の出血が始まった。 実施例２．超音波照射の超音波効果 種々のパラメータの超音波相の効果およびその結果を図１〜８に示す。 強度１．５ｗ／ｃｍ２で５分間１ＭＨｚの超音波をかけると、局所的な変性効 果が得られる（図１）。図の上部のところで示される最も外側の細胞は著しい損 傷を受け、多数の膜の孔が見られる。それよりも深い所にある細胞はあまり影響 を受けておらず、内側の細胞層は正常のように見える（図１の下部）。１．５ｗ ／ｃｍ²で５０秒間照射した場合（図２）では、表面の細胞は壊死している。残 りの外側の細胞は見ることができ、深い所にある細胞は正常なように見える。３ ０ｗ／ｃｍ²の超音波を音響レンズを用いて３０秒間かけた場合（図３）には、 細胞の変性が起こり、核の異質染色質の膠着と細胞膜の断裂が認められる。 ３ＭＨｚの超音波を強度１．７ｗ／ｃｍ²で５分間かけた場合（図４および５ ）には、表面から４〜５枚の表皮層の所にある細胞に断裂と融合が認められるが 、外側の細胞は影響を受けない。超音波をかけ始めてから５〜１５分後に外側の 層の皮膚の剥離が起こる。 ３ＭＨｚの超音波を強度１．７ｗ／ｃｍ²で５０秒間かけた場合（図６）には 、超音波をあてた所で細胞の離脱が生じる。この離脱面に対し外側にある細胞は 緻密な層として表皮から剥脱する。裂けた細胞膜の残りの部分を観測することが できる。 ３ＭＨｚの超音波を強度１．７ｗ／ｃｍ²で１０秒間かけた場合（図７および ８）には、膜によって切り離された小胞の生成が見られる。これは恐らく表皮細 胞の中のキャビテーションによる泡であろう。 １ＭＨｚの超音波をかけると、表皮を取囲む粘液による以前の擾乱されない微 気候（ｍｉｃｒｏｃｌｉｍａｔｅ）状態を破壊し棄却することができる。表皮の 最も外側の２〜３層は、最大の場合壊死を生じるような細胞膜における孔の生成 および細胞膜の破断が生じた（２分間より長く照射すると、照射後最も外側の２ ０〜３０層で影響を受けた表皮組織の脱落が起こる）。このような強度の超音波 を２分間以内かけた場合には、多くの細胞を回復させ、表皮組織の一体となった 部分を残すことができる。それよりも深い所にある細胞は、少なくとも見かけ上 は影響を受けない。外部表皮層の内側の細胞間隙は僅かに増加する。 実験の部Ｄで説明した特殊な焦点合わせ用のレンズを使用すると、魚に超音波 をあてる時間を１〜２秒短縮し、しかも上記と同じ効果を得ることができる。 実施例３．音響泳動法 大きさ約６０〜９０ｎｍの水酸化ランタン（ＬＨ）をコロイド・トレーサーと して使用した。０．１％ｗ／ｗの濃度でＬＨを含む浴に魚を浸漬し、水を加えた 後直ちに第２の超音波励振を行なう。超音波を用いないでＬＨに露出させた対照 の魚の生検試料においては、皮膚の表面にトレーサーは稀にしか観測されなかっ た。ＬＨを存在させ３ＭＨｚで照射後直ちにサンプリングした魚では、ＬＨが著 しく表皮表面に付着していた（図９〜１０）が、トレーサーは細胞の中には侵入 していなかった。１ＭＨｚで照射後直ちにサンプリングした魚では、十分に断裂 した膜をもつ細胞の中、およびそれよりも深い所にある細胞と１層または２層深 い所にある影響を受けていない細胞との間の空間にもトレーサーが侵入していた （図１１〜１４）。 トレーサーを存在させ、魚に１ＭＨｚの超音波をあてた後、３ＭＨｚの超音波 をあてた。直後にサンプリングした魚では（図１５）、トレーサーは表面から最 大５〜６層の深くまで侵入し、また１ＭＨｚを１回かけた場合に得られる量より も多量に表皮の細胞間隙の中に侵入した。照射後１０分してサンプリングした魚 では（図１６〜１８）、細胞間隙ばかりでなく、一層深い表皮区域の基底層近く にある影響を受けていない細胞の細胞質の中にもトレーサーの粒子が観測された 。このような粒子が細胞の中に侵入するのは、恐らく食菌作用によって行なわれ るのであろう。これらは大部分が食小体（ファゴソーム）によって呑み込まれた ものだからである。１０分後粒子は真皮区域にも見出されるようになる。 ＬＨの代わりに細菌ワクチン（フォルマリンで不活性化したストレプトコッカ ス）を用い、第２の照射を行なう直前に濃度が５×１０⁷細菌ワクチン／ｍｌに なるように水に導入した場合でも同様の結果が得られ た。超音波を照射しなかった場合、細菌ワクチンを含んだ水の中に浸漬した組織 中に細菌ワクチンの粒子は観測されなかった。１ＭＨｚの超音波で照射した後、 ３ＭＨｚの超音波で照射すると、細菌ワクチンの粒子は皮膚に侵入した。これら の粒子は表皮の細胞間隙および表皮細胞の細胞質、並びに深い所にある影響を受 けていない細胞の細胞質の中にも見出された。 上記結果は、本発明の二相移送法を使用すれば、魚の皮膚の表面、細胞および 細胞間のレベルにおける非特異的な障壁を迂回して粒子を表皮細胞およびそれよ りも深い真皮区域まで移送することができることを示している。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１０年１２月１７日（１９９８．１２．１７） 【補正内容】 図９、１０は、トレーサーのランタン（矢印）を存在させ、３ＭＨｚ、１．７ ｗ／ｃｍ²の超音波の連続波を５分間照射した魚の表皮の電子顕微鏡写真（倍率 ：図９が１９，５００、図１０が９，９００）を示す。 図１１、１２および１３は、トレーサーのランタン（矢印）を細胞中および細 胞間隙に存在させ、１ＭＨｚ、１．７ｗ／ｃｍ²の超音波の連続波を５分間照射 した魚の表皮の電子顕微鏡写真（倍率：図１１が１２，９００、図１２が１５， ０００、図１３が３，０００）を示す。 図１４は図１３の一部の高倍率写真（倍率１９，０００）である。 図１５は１ＭＨｚ、２ｗ／ｃｍ²で１０秒間照射した後、トレーサーを組織の 中に存在させて３ＭＨｚで５０秒間照射し、照射後直ちにサンプリングした魚の 表皮の電子顕微鏡写真（倍率９，９００）を示す。 図１６〜１８は、照射後１０分して上記図１５に示した処理を行なった魚の表 皮の電子顕微鏡写真である。トレーサーは影響を受けない細胞の中に存在する（ 倍率：図１６が２４，０００、図１７が２４，０００、図１８が２７，０００） 。 図１９は本発明の超音波システムの模式図である。 図２０は本発明のシステムに使用されている音響レンズの模式図を示す。 図２１は音響ポンプの模式図を示す。 図２２は職業用の経皮的移送システムを示す。 図２３は経皮的移送システムであり、図２３Ａは分解図、図２３Ｂは組立図で ある。 図２４Ａ、２４Ｂおよび２４Ｃは経皮的移送を行なうための個人用の処置シス テムの一部の模式図であり、図２４Ｄは吸引を行う装置を示す。 図２５は個人用の経皮的移送システムを示し、図２５Ａは第１の照射相に使用 される位置を、図２５Ｂは第２の照射相に使用される位置を示す。 図２６は他の個人用の経皮的移送システムを示し、図２６Ａは第１の照射相に 使用される位置を、図２６Ｂは第２の照射相に使用される位置を示す。 図２７はさらに他の個人用の経皮的移送システムを示し、図２７Ａは第１の照 射相に使用される位置を、図２７Ｂは第２の照射相に使用される位置を示す。 本発明の詳細な説明 Ｉ．実験方法 Ａ．超音波装置 使用した処置用の超音波装置はＳｏｎｉｃａｔｏｒ ７２０（米国カリフォル ニア州、Ｍｅｔｔｌｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ社）であり、二つの可能な周 波数１．０および３．０ＭＨｚ（±５％）に対するプローブの表面積はそれぞれ ５ｃｍ²および１０ｃｍ²である。出力は最高２．２ｗ／ｃｍ²であり、２０％の 負荷時間率のパルスモードかまたは連続波を使用する。 サーは表面から最大５〜６層の深くまで侵入し、また１ＭＨｚを１回かけた場合 に得られる量よりも多量に表皮の細胞間隙の中に侵入した。照射後１０分してサ ンプリングした魚では（図１６〜１８）、細胞間隙ばかりでなく、一層深い表皮 区域の基底層近くにある影響を受けていない細胞の細胞質の中にもトレーサーの 粒子が観測された。このような粒子が細胞の中に侵入するのは、恐らく食菌作用 によって行なわれるのであろう。これらは大部分が食小体（ファゴソーム）によ って呑み込まれたものだからである。１０分後粒子は真皮区域にも見出されるよ うになる。 ＬＨの代わりに細菌ワクチン（フォルマリンで不活性化したストレプトコッカ ス）を用い、第２の照射を行なう直前に濃度が５×１０⁷細菌ワクチン／ｍｌに なるように水に導入した場合でも同様の結果が得られた。超音波を照射しなかっ た場合、細菌ワクチンを含んだ水の中に浸漬した組織中に細菌ワクチンの粒子は 観測されなかった。１ＭＨｚの超音波で照射した後、３ＭＨｚの超音波で照射す ると、細菌ワクチンの粒子は皮膚に侵入した。これらの粒子は表皮の細胞間隙お よび表皮細胞の細胞質、並びに深い所にある影響を受けていない細胞の細胞質の 中にも見出された。 上記結果は、本発明の二相移送法を使用すれば、魚の皮膚の表面、細胞および 細胞間のレベルにおける非特異的な障壁を迂回して粒子を表皮細胞およびそれよ りも深い真皮区域まで移送することができることを示している。 次に医院、病院等で職業的に使用される経皮的移送システムを示す図２２を参 照しよう。 このシステム３０は物質を皮膚３１へと送り込むのに有効な処置用シ リンダー３３、および変換器のハウジング３５の内部で動き得る変換器３６を含 んでいる。処置用シリンダーは吸引力によって皮膚３１に固定されている。 このシステムはまた経皮的に投与すべき薬剤を保持する貯蔵器６４、および下 記に説明するように該薬剤の注入を容易にするためのガスを保持する風船形フラ スコ５５を含んでいる。 変換器３６は、信号発生器、増幅器およびマッチング・ユニット（図示せず） から構成された駆動ユニット５１によって動作する。作動ユニット５１は制御ユ ニット５２によって制御され、該制御ユニットは好ましくは計算機化された構成 成分を含む作動ユニットに予備設定された指示を与えることができる。制御ユニ ット５２はまたシステムの種々の構成成分からの入力を受け取り、下記に説明す るようにフィードバック入力を与える。 職業的な目的に対しては、基底ハウジング３２によってこのシステムを皮膚３ １に取付る。底部が固定するまで吸引用の溝３３に真空による力を柔らかくかけ ることにより、基底ハウジングを皮膚３１と接触させる。皮膚への取り付けは当 業界に公知のいくつかの方法により行なうことができる。処置用シリンダー３４ は適当な溝孔によって基底ハウジング３２に固定される。変換器のハウジング３ ６は変換器と共に処置用シリンダー３４に取付られている。処置の照射相が完了 した後、モーター付の駆動装置５９によるかまたは手で下方に動かすことにより 第２の下方の位置へと下げる。この変換器のハウジングの新しい位置は、孔６１ を介し固定用のピン６０を固定用の孔６２から固定用の孔６３または６４へと通 すことにょって固定される。第２の照射相の間ハウジング３５ を孔６３の高さまで下げ、その壁に固定することが好ましい。 貯蔵器３７から処置用シリンダー３４への液流は次のように動作する：水の貯 蔵器の弁３６が開かれると、水は貯蔵器３７からポンプ３８およびパイプ３９を 経て吸い込まれ、入口孔４０および４１を通って処置用シリンダー３４の中に入 る。このシステムに閉じ込められた空気は開口部４２、４３および４４から放出 される。処置用シリンダー３４が水で充たさ、空気の泡がなくなると、変換器の 照射面４５から皮膚３１へと伝達される超音波を用いて超音波処置を開始する。 水の戻りラインの弁４７は超音波の力をかけている間閉じていることができ、 或いはパイプ４８およびフィルター４９を経て水を貯蔵器３７へと循環させて戻 し、再び処置用シリンダー３４へと流すことができる。水を、特に開口部４０を 経て、定常的に循環させると、変換器の照射面から出る過剰の気泡が除去される 。過剰の空気は適当な抜き取り用の孔を通して抜き取られる。 過剰の水は抜き取り用の孔４２、４３および４４を通して抜き取られる。この 処置装置において所望の物質を経皮的に推進させる第２の照射相を行なう準備が できると、貯蔵器の弁６５を開き、移送すべき化合物を容器６４から管６７を経 て吸い出す。この化合物は、ハウジング３５および変換器３６を新しい低い位置 へと下げた後にも残っている容器３４の空間に圧入される。化合物は入口孔６０ を経てシリンダー３４の空間に入り、孔４４を通って抜き取られる過剰の水を移 動させる。弁６５を閉め、吸引を生じるのに十分な時間の間抜き取り用の弁４７ を開いたままにすることにより、処置を受ける皮膚の区域の上でさらに余分の吸 引を行なうことができる。好適具体化例においては吸引取り付け装置が 用いられる。この取り付け装置は、処置用シリンダーを良好な方法で取り付け得 るようにする部分的な真空をつくる。さらに第１の照射相の間この部分的な真空 を利用することができる。何故ならこれによってキャビテーションの閾値を減少 させ、良好な照射効果を得ることができるからである。第２の照射相の間、部分 的な真空によって移送が改善される。何故なら真空の力により血管が拡張し、超 音波によって移送される化合物を良好に拡散させることができるからである。処 置完了後、過剰の溶液を抜き取り、吸引を緩め、装置を取り出す。 制御ユニット５２は貯蔵器のセンサー５３を介して水貯蔵器の中のガスの濃度 を監視し、必要に応じガスの損失（例えば第１の照射相の間のキャビテーション による）を補償することができる。ガスの風船形のフラスコの弁５４を開き、ガ スを風船形フラスコ５５からパイプ５７を経て貯蔵器３７へと逃がすことにより 補償を行なう。この機構によりシリンダー３４の中の溶解したガスの含量は一定 に保たれる。風船形のフラスコの中の圧力も圧力センサー（図示せず）を使用し てコンピュータにより監視される。コンピュータはポンプの速度を調節してシリ ンダー３４の中で所望の水の圧力を保つ。 図２３は処置システム１００の模式図を示し、図２３Ａではそれを分解した形 を、図２３では組み立てた形を示す。このシステムは、例えば或る種の医薬品を 毎日経皮的に投与することを必要とする患者に対するような、個人用としてつく られたシステムである。このシステムはシリンダーの形をしていることが好まし い。このシステムは変換器ユニット１０１、処置用シリンダー１０２および吸引 カップ１０３から成っている。変換器ユニット１０１はハウジング１０４および 変換器ユニット１ ０５から成っている。変換器ユニット１０５は信号カード、増幅器カードおよび エネルギー電池電源から成る独立した照射装置であり、これらの機素は一緒に連 結されて変換器自身の照射部分の所で所望の周波数と強度をもつ所望の信号系列 を発生させることができる。別法として、変換器ユニット１０５は変換器自身か ら構成され、これが信号発生器、増幅器およびエネルギー源から成る他の外部装 置（図示せず）と電気的に連結されていることができる。治療装置１０２は装置 の壁１０７および突き出した唇状部１０８から構成されている。吸引カップ１０ ３は可撓性の材料、例えばゴムからつくられていることが好ましい。これは特殊 な形をしており、片側には溝１１０を、他の側には吸引トンネル１０９を有して いる。互いに連結した場合（図２３Ｂ）、変換器ユニット１０１’は処置装置１ ０２’に取付られる。装置１０２’は、突き出した唇状部を溝の中に入れること により、さらに吸引カップ１０３’に取付られる。 図２４Ａ、Ｂ、ＣおよびＤは経皮的移送を意図した個人用処置装置の部分の模 式図である。 図２４Ａは、経皮的移送装置、および吸引底部（図示せず）の密封用の溝の中 にはめ込まれる密封材２０２として用いられることを意図した唇状部を有する処 置用シリンダー２０１を模式的に示している。経皮的に移送される化合物を保持 ユニット２０３の中に入れ、シリンダーを吸引カップ（図示せず）に固定し、皮 膚２０８に取り付ける。装置の頂部を通して水を充たし、皮膚２１１に相対する 弁２０９の近傍に上方から変換器ユニット（図示せず）を取り付け、過剰の水を 弁２０９を通して押出す。最初の照射相の間、反射材または吸収材のいずれかの 遮蔽材２ １０を照射源と該化合物との間に置いて化合物２０３を保護し、化合物にキャビ テーションの泡の破壊効果が及ぶのを防ぐ。この位置における皮膚の照射区域は ２１１である。 図２４Ｂは第２の照射相の間のシステムの位置を示す。この時点において遮蔽 材２１０をシリンダーの他の側へ跳ね上げ、化合物２０３を第２の推進用の励振 に露出させる。第２の照射相の間区域２０３は区域２１１’の上に重なっている 。この区域は第１の照射相の間照射される同じ区域に対応している（図２４Ａの 区域２１１）。この位置において照射を行なうと化合物に効果が及ぼされ、最初 の照射区域の中へ運ばれる。このシステムは二つの照射用変換器を有し、その一 つは水および皮膚２１１の上にあり、他の一つは化合物２０３の上にあることが できる。この二つの変換器は同期して動作し、従って遮蔽材は必要ない。 図２４Ｃは、経皮的に投与すべき化合物がシリンダーの側面に取り付けられた 貯蔵器２２０の中に保持されている装置を模式的に示している。この装置を吸引 底部（図示せず）を介して皮膚に取り付けた後、シリンダーに水を充たし、変換 器をＥ１の高さの所に置く。予備処理後、注射器２２１を通して水を除去し、変 換器をＥ２の高さに下げる。投与すべき化合物を貯蔵器２２０から下方の処置線 Ｅ２と皮膚との間の間隙の中に放出させる。注射器を用いて皮膚の上に吸引力を 生じさせる。 図２４Ｄは吸引を生じる他の装置を模式的に示す。この場合はシリンダーの壁 の一部を構成するゴムの密封材２３０を圧して緩めることにより吸引を行なう。 取り付けを行なう前に密封材を圧し、取り付けた後に密封材を離すことにより所 望の吸引を生じる真空が得られる。図２４ＥのＢ−Ｂの断面の２３０にゴムの密 封材がさらに例示されている。 図２５Ａは個人的な経皮的投与システム３００を模式的に示し、このシステム は蝶番３０２に取り付けられた反射材−遮蔽材の扉３０１を有し、この扉は第１ の照射相で使用する場合には開いた位置に置かれている。変換器３０３は治療装 置３０４に取り付けられ、変換器で照射を行なう区域３０５はシリンダーの壁３ １９を経て超音波エネルギーを照射することができる。この処置装置は、突き出 した唇状部３０７が適当な溝の中に入るように吸引ユニット３０６に取り付けら れている。この装置が所望の処置区域を覆い、移送すべき薬剤を保持する処置液 で充たされ、その水面が変換器の面３０５を通過するまで、この装置を皮膚３０ ８に圧し付ける。貯蔵器の蓋３１８を閉じる。最初の照射相（即ち最初のパルス ）の間キャビテーションの泡３１０が生じる。処置を行なう間生じた泡を空気捕 獲器３１２または化合物保持器３１３のき中に集める。この照射相の間、移送す べき化合物３１４は照射されず、唇状部３１５は取り付けないまま残される。 図２５Ｂは第２の照射相の間における図２５Ａと同じ装置を示す。この配置に おいて突き出した唇状部３１５’は吸引用の溝の中に置かれている。化合物３１ ４’（例えばゲルまたはパッチの中にある）を入れ、第１の励振中に照射したの と同じ皮膚３０８’の区域３０９’に取り付ける。蝶番３０２’に連結した反射 材−遮蔽材の扉３０１’を手または重力によって閉め、新しい位置に置く。第２ の照射中変換器ユニットの照射区域３０５’で生じた超音波は反射材３０１’か ら反射され、化合物３１４’を経て皮膚の区域の中に入る。失われた液は、貯蔵 器の蓋３１８を通して加えることにより補給することができる。位置の変化によ り超音波は皮膚に取り付けられた化合物を経て通過し、従って第１の照 射によって皮膚に孔がつくられている区域へと化合物を運んで行く。 図２６Ａは他の個人用処置システム４００を示す。このシステムでは変換器４ ０１は反射壁に面した伝導ユニット４０２に取り付けられている。ユニットに水 を充たし、処置室４０３の上に置く。照射に露出するのに使用される予備処置室 ４０４に水を充たし、移送すべき化合物を保持ユニット４０５の少なくとも一部 の中に入れる。予備処置中予備処置室は区域４０７の上にある皮膚４０６を覆っ ており、影響を受けない化合物保持器は区域４０８を覆っている。超音波をかけ ている間超音波は変換器の照射区域４１０から皮膚に平行になった壁４１１を経 て伝播し、反射壁４１８で皮膚の方へ直角に反射され、壁４０６を通って処置室 ４０４へ入り、キャビテーションの泡４１２を生じ、最後に皮膚に到達する。容 器４０２の中でつくられた泡は区域４１３の中に蓄積する。蓋４１４を開いてバ ランスを採り、過剰の空気をシステムから出すか、またはシステムの中に水を加 えるようにする。装置４０３からの空気の除去またはその中への水の添加は孔４ １５を経て行なわれる。 図２６Ｂにおいては、第２の照射相の際のシステムの成分の位置が示されてい る。処置室４０２’を区域４０４’から化合物保持ユニット４０５’の上のトラ ック（図示せず）を経て滑らせる。今回は、第２の照射の前に、化合物の容器４ ０５’が第１の照射相の間に照射された皮膚の区域４０７’の上に来るように装 置全体を動かす。この相においては移送される化合物を経て皮膚へ至るように超 音波をかける。 図２７は個人処置用の他の移送システムを模式的に示している。図２７Ａにお いては、密封用の環５０３の中にある吸引用の溝５０２によりシステム５００が 皮膚５０１に取り付けられている。このシステムはそ れを安定化するのに使用される他の取り付けゴム材５０４を有している。変換器 ５０５は処置室５０６に取り付けられ、変換器の照射区域５０７は反射壁５０９ に面した壁５０８に連結されている。超音波は変換器の面５０７を出て処置室を 通り、反射壁５０９で反射された後皮膚に達する。移送すべき化合物５１０を保 持器５１１に入れ、止め５１２によって止められるまで保持器を保持トンネルの 中へと押し込む。室に水を充たした後、弁５１３を元に戻す。この弁は装置の全 内容物および取り付けられた皮膚を吸引するのに用いることもできる。最初の照 射相の間は把手の傾斜部５１７は止め５１２から或る距離にある。この第１の照 射または下記に述べる第２の照射はいずれも孔５１３を介して行なわれる他の吸 引作用の下で行なうことができる。この吸引作用はキャビテーションを増加させ るか、血管を拡張させるか、或いはその両方のために使用することができる。 図２７Ｂは経皮的移送が起こる第２の推進用励振における装置を示す。止め５ １２の所に至るまで保持器５１１をトンネルの中に押し込む。傾斜部５１７が止 め５１２に到達し、把手５１１および化合物５１０が全部皮膚５０１に圧し付け られる。この位置において薬品を推進する第２の照射が行なわれる。 各具体化例に使用される第１（皮膚に孔を開ける）および第２（この孔を通し て化合物を移送する）パルスは両方共数個のパルスから成り、これらの多数のパ ルスの各々はそのパルス（即ち第１または第２のパルス）に適した範囲にあるこ とができる。例えば第１のパルスは広帯域変換器を使用し同時に０．５、０．７ 、０．９および１ＭＨｚの周波数をもっていることができる。第２のパルスも同 様な構成であることができる。 請求の範囲 １． （ａ）細胞、組織または膜を第１の超音波的励振に露出し、細胞の塊 または組織の大部分の細胞に不可逆的な損傷を与えることなく、或いは膜に不可 逆的な損傷を与えることなく物質が通過し得るような大きさの孔を、該細胞、該 組織または該膜に一時的につくり、 （ｂ）該孔の少なくとも一部がまだ開いている時間内に、該細胞、組織または 膜を第２の推進的な超音波的励振に露出する工程から成り、該露出は該細胞、組 織または膜と接触した媒質の中で該物質を含ませて行ない、該第２の超音波励振 は、細胞の塊または組織の大部分の細胞、或いは膜に不可逆的な損傷を与えるこ となく該孔を通して該物質の少なくとも一部を推進させるのに有効であるような 励振であることを特徴とする細胞、組織または膜の方へおよび／またはそれを通 して物質を投与する方法。 ２．該第２の励振の周波数および時間はそれぞれ第１の励振の周波数および 時間よりも高く且つ長く、第１の励振の強度は第２の励振の強度よりも大きいこ とを特徴とする請求項１記載の方法。 ３．投与すべき化合物は複雑な粒子であることを特徴とする請求項１記載の 方法。 ４．複雑な粒子は ｉ．バクテリア； ｉｉ．ウイルスまたはビリオン； ｉｉｉ．黴； ｉｖ．原生動物； ｉｖ．寄生体； ｖｉ．（ｉ〜ｖ）の断片； ｖｉｉ．プラスミド； ｖｉｉｉ．細胞核； ｉｘ．医薬品を包蔵した粒子； ｘ．生体適合性をもった染料を含む粒子；および ｘｉ．特性を変化させ得る被膜で被覆された粒子から成る群から選ばれること を特徴とする請求項３記載の方法。 ５．第１およびだ２の励振を同時にかけることを特徴とする請求項１〜４記 載の方法。 ６．第１の励振をかけた後に第２の推進用励振をかけることを特徴とする請 求項１〜４記載の方法。 ７．第１の励振と第２の励振との間の間隔は最高１５分であることを特徴と する請求項６記載の方法。 ８．組織は湿った表皮組織であるか、または人工的に湿らされたケラチン化 した表皮組織であることを特徴とする請求項１記載の方法。 ９．表皮組織は水棲動物の表皮組織であることを特徴とする請求項８記載の 方法。 １０．第１の励振の周波数は２０ｋＨｚ〜３ＭＨｚであることを特徴とする請 求項１記載の方法。 １１．該周波数は約１ＭＨｚであることを特徴とする請求項１０記載の方法。 １２．第２の励振の周波数は２０ｋＨｚ〜５０ＭＨｚであることを特徴とする 請求項１記載の方法。 １３．第２の励振の周波数は３〜５ＭＨｚであることを特徴とする請 求項１２記載の方法。 １４．第１の励振の照射時間は０．０１秒〜２０分であることを特徴とする請 求項１〜１３記載の方法。 １５．第１の励振の照射時間は約１秒であることを特徴とする請求項１４記載 の方法。 １６．第２の励振の照射時間は約０．０１秒〜２０分であることを特徴とする 請求項１〜１５記載の方法。 １７．第２の励振の照射時間は約１〜１０秒であることを特徴とする請求項１ ６記載の方法。 １８．０．１〜４００ｗ／ｃｍ²の強度で第１の超音波の励振をかけることを 特徴とする請求項１〜１７記載の方法。 １９．強度は近区域（ｎｅａｒ−ｚｏｎｅ）の超音波の場において３〜５ｗ／ ｃｍ²であり、焦点合わせシステムを使用する場合には焦点またはその付近にお いて３０〜１００ｗ／ｃｍ²であることを特徴とする請求項１７記載の方法。 ２０．０．１〜５０ｗ／ｃｍ²の強度で第２の超音波の励振をかけることを特 徴とする請求項１〜１９記載の方法。 ２１．該強度は近区域の超音波の場において０．５〜５ｗ／ｃｍ²であり、焦 点合わせシステムを使用する場合には５〜５０ｗ／ｃｍ²であることを特徴とす る請求項２０記載の方法。 ２２．１０％の負荷時間率ないし連続波の間で第１および第２の励振をかける ことを特徴とする請求項１〜２１記載の方法。 ２３．照射賦活性物質により細胞または組織を破壊する方法において、 （ａ）請求項１記載の方法により細胞または組織の方へおよび／また はそれを通して該物質を局所的に投与し、 （ｂ）該物質を賦活し得る強度、周波数および照射時間で細胞または組織に照 射を行なう工程から成ることを特徴とする方法。 ２４．該物質は光を照射することによって賦活され、工程（ｂ）では光を照射 することを特徴とする請求項２３記載の方法。 ２５．該物質は超音波を照射することによって賦活され、工程（ｂ）では超音 波を照射することを特徴とする請求項２３記載の方法。 ２６．該物質はフォトフリン、フェオフォーバイド、ポルフィリン、硼素化し たポルフィリン、フタロシアニン、ヘマトポルフィリン、およびクロリンから成 る群から選ばれることを特徴とする請求項２４記載の方法。 ２７．該物質はジメチルフォルムアミド、Ｎ−メチルフォルムアミド、ジメチ ルスルフォキシド、およびガリウムポルフィリンから成る群から選ばれることを 特徴とする請求項２５記載の方法。 ２８．工程（ａ）および工程（ｂ）を同時に行なうことを特徴とする請求項２ ３記載の方法。 ２９．工程（ａ）の後で工程（ｂ）を行なうことを特徴とする請求項２３記載 の方法。 ３０．請求項１〜２９記載の方法に使用するシステム。 ３１．上記に実質的に記載された請求項１記載の方法。 ３２．上記に実質的に記載された請求項３０記載のシステム。 【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１６】 【図１７】【図１８】 【図１９】【図２０】 【図２１】【図２２】【図２３】【図２４】【図２５】【図２６】【図２７】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，Ｍ Ｗ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，Ｅ Ｓ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ，ＩＤ ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ， ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，Ｍ Ｇ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ， ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，Ｖ Ｎ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． （ａ）細胞、組織または膜を第１の超音波的励振に露出し、細胞の塊 または組織の大部分の細胞に不可逆的な損傷を与えることなく、或いは膜に不可 逆的な損傷を与えることなく該物質が通過し得るような大きさの孔を、該細胞、 該組織または該膜に一時的につくり、 （ｂ）該孔の少なくとも一部がまだ開いている時間内に、該細胞、組織または 膜を第２の推進的な超音波的励振に露出する工程から成り、この際該露出は該細 胞、組織または膜と接触した媒質の中で該物質を含ませて行ない、該第２の超音 波励振は、細胞の塊または組織の大部分の細胞、或いは膜に不可逆的な損傷を与 えることなく該孔を通して該物質の少なくとも一部を推進させるのに有効である ような励振であることを特徴とする細胞、組織または膜の方へおよび／またはそ れを通して物質を投与する方法。 ２．該第２の励振の周波数および時間はそれぞれ第１の励振の周波数および 時間よりも高く且つ長く、第１の励振の強度は第２の励振の強度よりも大きいこ とを特徴とする請求項１記載の方法。 ３．投与すべき化合物は複雑な粒子であることを特徴とする請求項１記載の 方法。 ４．複雑な粒子は ｉ．バクテリア； ｉｉ．ウイルスまたはビリオン； ｉｉｉ．黴； ｉｖ．原生動物； ｉｖ．寄生体； ｖｉ．（ｉ〜ｖ）の断片； ｖｉｉ．プラスミド； ｖｉｉｉ．細胞核； ｉｘ．医薬品を包蔵した粒子； ｘ．生体適合性をもった染料を含む粒子；および ｘｉ．特性を変化させ得る被膜で被覆された粒子から成る群から選ばれること を特徴とする請求項３記載の方法。 ５．第１およびだ２の励振を同時にかけることを特徴とする請求項１〜４記 載の方法。 ６．第１の励振をかけた後に第２の推進用励振をかけることを特徴とする請 求項１〜４記載の方法。 ７．第１の励振と第２の励振との間の間隔は最高１５分であることを特徴と する請求項６記載の方法。 ８．組織は湿った表皮組織であるか、または人工的に湿らされたケラチン化 した表皮組織であることを特徴とする請求項１〜７記載の方法。 ９．表皮組織は水棲動物の表皮組織であることを特徴とする請求項８記載の 方法。 １０．第１の励振の周波数は２０ｋＨｚ〜３ＭＨｚであることを特徴とする請 求項１〜９記載の方法。 １１．該周波数は約１ＭＨｚであることを特徴とする請求項１０記載の方法。 １２．第２の励振の周波数は２０ｋＨｚ〜５０ＭＨｚであることを特徴とする 請求項１〜１１記載の方法。 １３．第２の励振の周波数は３〜５ＭＨｚであることを特徴とする請 求項１２記載の方法。 １４．第１の励振の照射時間は０．０１秒〜２０分であることを特徴とする請 求項１〜１３記載の方法。 １５．第１の励振の照射時間は約１秒であることを特徴とする請求項１４記載 の方法。 １６．第２の励振の照射時間は約０．０１秒〜２０分であることを特徴とする 請求項１〜１５記載の方法。 １７．第２の励振の照射時間は約１〜１０秒であることを特徴とする請求項１ ６記載の方法。 １８．０．１〜４００ｗ／ｃｍ²の強度で第１の超音波の励振をかけることを 特徴とする請求項１〜１７記載の方法。 １９．強度は近区域（ｎｅａｒ−ｚｏｎｅ）の超音波の場において３〜５ｗ／ ｃｍ²であり、焦点合わせシステムを使用する場合には焦点またはその付近にお いて３０〜１００ｗ／ｃｍ²であることを特徴とする請求項１７記載の方法。 ２０．０．１〜５０ｗ／ｃｍ²の強度で第２の超音波の励振をかけることを特 徴とする請求項１〜１９記載の方法。 ２１．該強度は近区域の超音波の場において０．５〜５ｗ／ｃｍ²であり、焦 点合わせシステムを使用する場合には５〜５０ｗ／ｃｍ²であることを特徴とす る請求項２０記載の方法。 ２２．１０％の負荷時間率ないし連続波の間で第１および第２の励振をかける ことを特徴とする請求項１〜２１記載の方法。 ２３．照射賦活性物質により細胞または組織を破壊する方法において、 （ａ ）請求項１記載の方法により細胞または組織の方へおよび／また はそれを通して該物質を局所的に投与し、 （ｂ）該物質を賦活し得る強度、周波数および照射時間で細胞または組織に照 射を行なう工程から成ることを特徴とする方法。 ２４．該物質は光を照射することによって賦活され、工程（ｂ）では光を照射 することを特徴とする請求項２３記載の方法。 ２５．該物質は超音波を照射することによって賦活され、工程（ｂ）では超音 波を照射することを特徴とする請求項２３記載の方法。 ２６．該物質はフォトフリン、フェオフォーバイド、ポルフィリン、硼素化し たポルフィリン、フタロシアニン、ヘマトポルフィリン、およびクロリンから成 る群から選ばれることを特徴とする請求項２４記載の方法。 ２７．該物質はジメチルフォルムアミド、Ｎ−メチルフォルムアミド、ジメチ ルスルフォキシド、およびガリウムポルフィリンから成る群から選ばれることを 特徴とする請求項２５記載の方法。 ２８．工程（ａ）および工程（ｂ）を同時に行なうことを特徴とする請求項２ ３記載の方法。 ２９．工程（ａ）の後で工程（ｂ）を行なうことを特徴とする請求項２３記載 の方法。 ３０．請求項１〜２９記載の方法に使用するシステム。 ３１．上記に実質的に記載された請求項１記載の方法。 ３２．上記に実質的に記載された請求項３０記載のシステム。