JP2002542841A - Method and apparatus for producing a homogeneous cavity that facilitates transdermal movement - Google Patents

Method and apparatus for producing a homogeneous cavity that facilitates transdermal movement

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JP2002542841A
JP2002542841A JP2000587673A JP2000587673A JP2002542841A JP 2002542841 A JP2002542841 A JP 2002542841A JP 2000587673 A JP2000587673 A JP 2000587673A JP 2000587673 A JP2000587673 A JP 2000587673A JP 2002542841 A JP2002542841 A JP 2002542841A
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ミトラゴトリ,サミア・エス
コスト,ジョセフ
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ソントラ・メディカル・インコーポレーテッド
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、均一な空洞化を形成するための装置及び方法に関する。軸線(5)と、同軸線に沿った断面と、を有する超音波伝達部材(20)を含んでいる超音波発生源が開示されている。この超音波伝達部材はまた、第1の軸線方向の端部(1)と、超音波を発生するように作動する第2の軸線方向の端部(2)、をも有している。前記断面は、第1の軸線方向端部に最大値を有し、第2の軸線方向端部に最小値を有する面積を有している。皮膚の領域に均一な空洞化を形成するための方法は、前記皮膚の領域に隣接して、均一に分散した濃度の空洞化の核を有する多量の流体を形成することを含んでいる。次いで、超音波が、前記多量の流体に当てられ、空洞化の核に空洞化を生じさせる。 (57) Summary The present invention relates to an apparatus and a method for forming uniform cavitation. An ultrasonic source is disclosed that includes an ultrasonic transmission member (20) having an axis (5) and a cross-section along a coaxial line. The ultrasonic transmission member also has a first axial end (1) and a second axial end (2) that operates to generate ultrasonic waves. The cross section has an area having a maximum value at a first axial end and a minimum value at a second axial end. A method for forming a uniform cavitation in an area of skin includes forming a volume of fluid having a uniformly dispersed concentration of cavitation nuclei adjacent the area of skin. Ultrasound is then applied to the volume of fluid, causing cavitation in the cavitation nucleus.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 (発明の分野) 本発明は、経皮的分子移動に関する。より特別には、本発明は、経皮的移動装
置内に均一な空洞を形成するための方法及び装置に関する。 (発明の背景) 薬剤は、日常的には、経口的に又は注射によって投与される。殆どの薬剤の効
果は、血液流内のある濃度の確立に依存している。いくつかの薬剤は、投与形態
において排除することができない本質的に備わっている副作用を有しているけれ
ども、多くの薬剤は、特に特定の投与経路に関係する不所望な振る舞いを呈する
。例えば、薬剤は、胃の低いpH値、局部的な酵素又は胃の中の食物若しくは飲
料物との反応によって、G1管内で劣化するかもしれない。薬剤又は分解自体は
、嘔吐又は下痢により薬剤の吸収を未然に防止するか又は弱めるかもしれない。
薬剤がG1管内での移動の後にも存在し続ける場合には、この薬剤は、肝臓、第
1通過による作用(first−pass effect)による、急速な代謝
を受けて薬理学的に不活性な形態となるかもしれない。薬剤自体は、ときどき、
短い半減期、高い効能又は治療効果のある狭い血中濃度範囲、のような本来備わ
っている不所望な傾向を有することがある。
[0001] The present invention relates to transdermal molecular transfer. More particularly, the present invention relates to a method and apparatus for forming a uniform cavity in a transcutaneous transfer device. BACKGROUND OF THE INVENTION Drugs are routinely administered orally or by injection. The effectiveness of most drugs depends on establishing a certain concentration in the blood stream. Although some drugs have inherent side effects that cannot be ruled out in the dosage form, many drugs exhibit undesirable behavior, particularly related to the particular route of administration. For example, a drug may degrade in the G1 tract due to low gastric pH, local enzymes or reactions with food or beverages in the stomach. The drug or the degradation itself may obviate or reduce the absorption of the drug by vomiting or diarrhea.
If the drug remains present after translocation in the G1 tract, the drug will undergo rapid metabolism and a pharmacologically inactive form due to the liver, first-pass effect. Might be. Sometimes the drug itself,
It may have inherent undesirable tendencies such as a short half-life, a narrow blood concentration range with high efficacy or therapeutic effect.

【0002】 最近は、伝統的な投与形態の問題のうちのいくつかを排除することを狙った努
力としては、薬剤の経皮的な投与(TDD)がある。この方法は、極めて長期間
に亘って主として局所的な皮膚の疾患の治療に使用されて来た。しかしながら、
局部治療は、全身に亘る蓄積物が殆ど無いか又は全く無い状態で疾患状態を治療
するために、薬剤が皮膚の外層を透過することのみを必要とする。経皮投与装置
は、とりわけ、全身の血中濃度を得るために設計されている。この用途のために
は、「経皮的」という用語は、皮膚への及び皮膚を透過する物質の通過に付いて
記載するための一般的な用語として使用されている。
[0002] Recently, efforts to eliminate some of the problems of traditional dosage forms include transdermal drug delivery (TDD). This method has been used for a very long time mainly for the treatment of local skin diseases. However,
Topical treatment requires only that the drug penetrate the outer layers of the skin to treat the disease state with little or no systemic accumulation. Transdermal administration devices are designed, inter alia, to obtain systemic blood levels. For this use, the term "transdermal" is used as a general term to describe the passage of substances into and through the skin.

【0003】 TDDは、注射及び経口投与を含む伝統的な投与方法より優れたいくつかの利
点を提供する。経口投与と比較したときに、TDDは、Percutaneou
s Absorption:Mechanism−Methodology−D
rug Delivery、Bronaugh,R.L.Maibach,H.
1(Ed),第1ないし12頁,Marcel Dekker,NewYork
,1989においてEliasによって報告されているように、胃腸による薬剤
の代謝を避け、第1通過による作用を減らし、数日間まで薬剤の持続的放出を提
供する。
[0003] TDD offers several advantages over traditional methods of administration, including injection and oral administration. When compared to oral administration, TDD is less than Percutaneu.
s Absorption: Mechanism-Methodology-D
rug Delivery, Bronough, R.A. L. Maibach, H .;
1 (Ed), pp. 1-12, Marcel Dekker, New York
, 1989, avoids gastrointestinal metabolism of the drug, reduces the effects of first pass, and provides sustained release of the drug for up to several days.

【0004】 皮膚を介する薬剤の移動は、多くのファクタがそれらの透過に影響を及ぼすの
で、複雑である。これらのファクタとしては、皮膚構造及び皮膚の特性、透過す
る分子及び皮膚に対するその物理−化学的関係及び給送マトリクス並びに皮膚浸
透物及び全体としての給送装置の組み合わせがある。特に、皮膚は複雑な構造で
ある。皮膚には少なくとも4つの別個の層がある。すなわち、解質層(stra
tum corneum,SC)、生きている表皮、生きている真皮、皮下結合
組織がある。これらの層内には、皮膚の循環組織、動脈叢及び毛包、皮脂腺及び
汗腺を含む付属物が配置されている。真皮及び真皮下組織には、循環組織がある
。毛細血管は、実際には、表皮組織内に入らないが、皮膚の表面の150ないし
200ミクロン内に届く。
[0004] The movement of drugs through the skin is complicated because many factors affect their penetration. These factors include the skin structure and properties of the skin, the molecules that penetrate and its physico-chemical relationship to the skin and the delivery matrix, as well as the combination of skin permeate and delivery device as a whole. In particular, the skin is a complex structure. There are at least four distinct layers on the skin. That is, the degraded layer (stra
tun corneum, SC), living epidermis, living dermis, subcutaneous connective tissue. Within these layers are located appendages including circulatory tissue of the skin, arterial plexus and hair follicles, sebaceous glands and sweat glands. The dermis and subcutaneous tissue include circulating tissue. The capillaries do not actually enter the epidermal tissue, but reach within 150 to 200 microns of the surface of the skin.

【0005】 注射と比較して、TDDは、付随する痛み及び感染の可能性を減じるか又は除
去することができる。理論的には、薬剤投与の経皮経路は、プロテインを含む多
くの薬剤は、胃腸の衰えを受けやすく且つ胃腸による低い摂取を呈し、インター
フェロンのようなプロテインが血液から迅速に取り除かれ且つこれらの血中濃度
を高い値に維持するために、持続する速度で投与される必要があり、経皮装置は
注射よりも使用し易いからである。
[0005] Compared to injection, TDD can reduce or eliminate the associated pain and potential for infection. In theory, the transdermal route of drug administration is that many drugs, including proteins, are susceptible to gastrointestinal weakness and exhibit low gastrointestinal uptake, proteins such as interferons are rapidly cleared from the blood and In order to maintain high blood levels, the drug must be administered at a sustained rate, and transdermal devices are easier to use than injections.

【0006】 これらの利点に拘わらず、薬剤に対する皮膚透過性が低いので、最近では、殆
どの薬剤及びプロテイン又はペプチドは全く、医療用途のために経皮的には投与
されない。この低い透過性は、SC、脂質二層によって包囲されているリン脂質
二層(ケラチン生成細胞)が満たされた平らな死亡細胞からなる最外皮層のため
である。リン脂質二層の高度に整えられた構造は、SC(Flynn,G.L.
,in Percutaneous Absorption:Mechanis
m−Methology−Drug Delivery:Bronaugh,R
.L.,MaibachH.I.(Ed)第27ないし53頁,Marcel
Dekker, New York 1989)に対して不浸透性を付与する。
いくつかの方法が、皮膚構造を変えるため又は経皮経路における薬剤の濃度を増
すための化学的促進剤の使用すなわち化学薬品の使用を含む経皮的薬剤の移動を
促進すること(Developmental Issues and Rese
arch Initiatives; Handgraft J., Guy,
R.H.,Eds.,Marcel Dekker:1989;第247ないし
288頁におけるBurnette,R.R.;Drug Permeatio
n Enhancement;Hsieh,D.S.,Eds第59ないし90
頁;Marcel Dekker, Inc. New YorkにおけるJu
ngingerら;)及び一時的な移送経路[electroporation
]を形成するか又は皮膚を介して投与された薬剤の移動を増すこと(イオン導入
法)(Prausnitz Proc. Nail Acad. Sci. U
SA90,10504−10508(1993);Transdermal D
rug Delivery: Developmental Issues and Research I
nitiatives,Ed. Hadgraft J., Guy, R.
H., Marcel Dekker,1989におけるWalters, K
.A.,)が提案されて来た。探求されたもう一つの方法は、超音波の適用であ
る。
[0006] Despite these advantages, recently, most drugs and proteins or peptides are not administered at all transdermally for medical use because of their low skin permeability to drugs. This low permeability is due to SC, the outermost layer of flat dead cells filled with a phospholipid bilayer (keratinocytes) surrounded by a lipid bilayer. The highly ordered structure of the phospholipid bilayer is described by SC (Flynn, GL.
, In Percutaneous Absorption: Mechanis
m-METHOLOGY-Drug Delivery: Bronaugh, R
. L. , Maibach H .; I. (Ed) pp. 27-53, Marcel
Dekker, New York 1989).
Some methods include the use of chemical enhancers to alter the skin structure or increase the concentration of the drug in the transdermal route, i.e., enhance transdermal drug transport, including the use of chemicals (Developmental Issues and Rese
arch Initiatives; Handgraft J .; , Guy,
R. H. , Eds. , Marcel Dekker: 1989; Burnette, R. C., pp. 247-288. R. Drug Permeatio
n Enhancement; Hsieh, D .; S. , Eds 59-90
Page; Marcel Dekker, Inc. Ju at New York
nginger et al.) and a temporary transfer route [electroporation].
Or increasing the transfer of an administered drug through the skin (iontophoresis) (Prausnitz Proc. Nail Acad. Sci. U
SA90, 10504-10508 (1993); Transdermal D
Rug Delivery: Developmental Issues and Research I
nitiatives, Ed. Hadgraft J.S. Guy, R .;
H. Walters, K., Marcel Dekker, 1989.
. A. ,) Has been proposed. Another method explored is the application of ultrasound.

【0007】 超音波は、皮膚を横切る低分子量の薬剤(500未満の分子量)の経皮的移動
である音波導入法(sonophoresis)と称される現象を高めるために
示されて来た(“Topical drug Bioavailability
, Bioequivalence, and Penetration”,第
91ないし103頁,Shah V. P., Maibach H.I.,
Eds. (Plenum:New York,1993)におけるLevy,
J. Chim Invest);“Interferons:A Prim
er”,Academic Press, New York, 1993にお
けるFrideman, R.M.)。例えば、Fahimに付与された米国特
許第4,309,989号及びKostらに付与された米国特許第4,767,
402号は、両方とも、経皮的な薬剤投与と組み合わせた超音波の使用を記載し
ている。米国特許第4,309,989号は、オイルのような結合剤を備えた超
音波を使用する薬剤の用途を開示している。少なくとも1000kHzの周波数
と、1ないし3W/cm2の出力の超音波を使用して、ヘルペス単純疱疹ウィル
スの治療のための亜鉛を含む化合物の選択的な局所化された細胞内濃度を生じさ
せた。
[0007] Ultrasound has been shown to enhance a phenomenon called sonophoresis, which is the transdermal movement of low molecular weight drugs (molecular weight less than 500) across the skin ("Topical"). drug Bioavailability
, Bioequivalence, and Penetration ", pp. 91-103, Shah VP, Maibach HI,
Eds. Levy, (Plenum: New York, 1993).
J. Chim Invest); "Interferons: A Prime
er ", Frideman, RM in Academic Press, New York, 1993. For example, U.S. Patent No. 4,309,989 to Fahim and U.S. Patent No. 4,767, to Kost et al.
No. 402 both describe the use of ultrasound in combination with transdermal drug administration. U.S. Pat. No. 4,309,989 discloses the use of drugs using ultrasound with a binder such as oil. Ultrasound at a frequency of at least 1000 kHz and a power of 1 to 3 W / cm 2 was used to produce selective localized intracellular concentrations of zinc-containing compounds for the treatment of herpes simplex virus. .

【0008】 米国特許第4,309,989号(この開示は、特に、参照番号を記すことに
よって本明細書に組み入れられている)は、薬剤、抗原、ビタミン、無機及び有
機化合物並びにこれらの物質の種々の組み合わせを含む分子の、皮膚を介する循
環組織内への経皮的な浸透を促進し且つ制御するための超音波の使用を開示して
いる。約20kHzと30MHzとの間の周波数を有し且つ約0と3W/cm2
との間の強度を有する超音波が、皮膚及び循環組織内へ分子を駆動するために基
本的に使用される。この装置に対する重要な欠陥は、超音波が皮膚に適用されつ
つある間にのみ結果的な高い浸透性が起こるということである。
[0008] US Pat. No. 4,309,989, the disclosure of which is specifically incorporated herein by reference, describes drugs, antigens, vitamins, inorganic and organic compounds, and materials thereof. Discloses the use of ultrasound to promote and control the percutaneous penetration of molecules, including various combinations of, into the circulating tissue through the skin. Having a frequency between about 20 kHz and 30 MHz and about 0 and 3 W / cm 2
Ultrasound with an intensity between and is basically used to drive molecules into the skin and circulating tissue. An important deficiency for this device is that the resulting high permeability only occurs while ultrasound is being applied to the skin.

【0009】 音波導入法のためには、種々の超音波条件が使用されるけれども、一般的に使
用される条件の殆どは、治療用超音波に対応する(1MHzと3MHzとの間の
範囲の周波数及び約0と2W/cm2との間の範囲の強度)(Kostらの特許
に記載されているようなもの)。治療用超音波によって誘起される典型的な促進
が10倍未満であるというのが一般的な観察である。多くの場合に、経皮的な薬
剤の移動の促進は、超音波を適用する際には観察されなかった。従って、超音波
技術のより良い選択が、音波導入法による、より高い経皮的薬剤移動の促進を惹
き起こすために必要とされる。
[0009] Although various ultrasound conditions are used for acoustic wave induction, most of the commonly used conditions correspond to therapeutic ultrasound (ranges between 1 MHz and 3 MHz). Frequency and intensity ranging between about 0 and 2 W / cm 2 ) (as described in Kost et al.). It is a general observation that the typical enhancement induced by therapeutic ultrasound is less than 10-fold. In many cases, no enhancement of transdermal drug transfer was observed when ultrasound was applied. Therefore, a better choice of ultrasound technology is needed to provoke greater transdermal drug transport through sonication.

【0010】 低周波数(約20と200kHzとの間)の超音波の適用は、マサチューセッ
ツ工科大学によるPCT/US96/12244に記載されているように、薬剤
の経皮的な移動を劇的に高めることができる。低周波数の超音波によって惹き起
されるものよりも1000倍程度高いことが分かった。低周波数音波導入法の治
療用超音波と比較した別の利点は、前者が、皮膚を横切って浸透しない薬剤の経
皮的移動を惹き起こすことができるということである。
[0010] The application of low frequency (between about 20 and 200 kHz) ultrasound dramatically enhances the transdermal movement of drugs, as described in PCT / US96 / 12244 by the Massachusetts Institute of Technology. be able to. It was found to be about 1000 times higher than that caused by low frequency ultrasound. Another advantage of low frequency sonophoresis over therapeutic ultrasound is that the former can cause transdermal movement of non-penetrating drugs across the skin.

【0011】 皮膚を介する薬剤の投与の必要性に加えて、皮膚を介して分析物を抜き取ると
いう重要な医学的必要性がある。例えば、インシュリンの取り扱いを理想化し、
それによって病気の厳しい長期間に亘る合併症を減じるために、糖尿病患者が一
日に数回血液中のブドウ糖分を測定することが望ましい。最近では、糖尿病患者
は、皮膚に孔を開けるためにランセットによって、血管がたくさん通っている指
の先端を突き刺し、次いで、手で押して皮膚から血液を搾り出して血液の液滴を
形成させ、使い捨ての診断ストリップと、このストリップを嵌めるメーターと、
を使用してブドウ糖を分析することによって、これを行う。このブドウ糖測定方
法は、痛みが伴い、従って、糖尿病患者が医学上指示されている程度に頻繁には
ブドウ糖測定をしたがらないという重要な欠点がある。
[0011] In addition to the need to administer drugs through the skin, there is an important medical need to withdraw analytes through the skin. For example, idealize the handling of insulin,
It is desirable for diabetics to measure glucose in the blood several times a day, thereby reducing the severe long-term complications of the disease. More recently, diabetics have used a lancet to pierce the tip of a finger that has many blood vessels through it to pierce the skin, and then push it by hand to squeeze out blood from the skin to form blood droplets, which are disposable. A diagnostic strip and a meter to which this strip fits,
Do this by analyzing glucose using. This method of measuring glucose is painful and therefore has the important disadvantage that diabetic patients do not want to measure glucose as frequently as medically indicated.

【0012】 従って、多くのグループが、直径が極めて小さく、極めて鋭利で、(表皮の血
管に対してではなく)細胞間に対してのみを突き通す、マイクロランセットのよ
うな非侵襲性か侵襲性の少ないブドウ糖を測定する手段を製作しつつある。ブド
ウ糖の測定のために、細胞間流体の微小なサンプル(約0.1ないし2μl)が
毛細管作用によって得られる。他のグループは、解質層の完全な状態を裂き、そ
れによって、血液又は細胞間流体がこのような孔から散るか又は空気圧力(吸引
)若しくはその他の技術を使用する孔のようなものを介して得られるのを可能に
するために、レーザーを使用して来た。レーザーに基づくサンプリング装置のよ
うな例が、Tankovichに付与された米国特許第5,165,418号及
びBudnikによる(Venisect,Inc.に譲渡された)WPI A
CC No.94−167045/20に開示されている。
[0012] Thus, many groups are non-invasive or invasive, such as micro-lancets, that are very small in diameter, extremely sharp, and penetrate only between cells (not into epidermal blood vessels). We are making means to measure low glucose. For glucose measurement, a small sample (about 0.1 to 2 μl) of the intercellular fluid is obtained by capillary action. Another group tears the integrity of the delaminating layer so that blood or intercellular fluids can scatter through such holes or create holes or the like using air pressure (suction) or other techniques. Lasers have been used to allow them to be obtained through. Examples of such laser-based sampling devices are U.S. Pat. No. 5,165,418 to Tankovich and WPI A by Budnik (assigned to Venisect, Inc.).
CC No. 94-167045 / 20.

【0013】 細胞間流体を得るために皮膚を穿刺する方法が有する問題点は、細胞間流体は
殆ど自由な流体がないゲルの形態で体内に存在し、実際には、得られる自由な細
胞間流体の量を制限する負圧であることである。細胞間流体が得られるような深
さまで突き通した極めて小さい孔が皮膚に形成されるとき、ブドウ糖メーターに
おいて使用される血液の量を得るためには、大きな機械的な力(搾取、真空又は
その他の力)が必要である。
The problem with the method of puncturing the skin to obtain the intercellular fluid is that the intercellular fluid exists in the body in the form of a gel with almost no free fluid, and in fact, the free intercellular fluid that is obtained It is a negative pressure that limits the amount of fluid. When very small holes are formed in the skin that penetrate to a depth such that intercellular fluids are obtained, large mechanical forces (such as withdrawal, vacuum or other) must be used to obtain the amount of blood used in the glucose meter. Power) is required.

【0014】 従って、超音波の適用及び1997年6月30日に出願された米国特許出願第
08/885,931号(その参照番号を記すことによって本明細書に組み入れ
られている)において開示されているような当技術において公知の技術に依存し
ている分析物の抽出のための方法が記載されて来た。この明細書に記載された方
法は、皮膚の小さな領域に超音波ビームを流し又は集束させる。いくつかの実施
形態においては、そこに開示されているチャンバ及び超音波プローブを利用して
いる方法及び装置は、非侵襲的に分析物を搾取し且つ薬剤(すなわち、広く経皮
的に移動する物質)を投与するために使用することができる。これは、小さい穿
刺又は皮膚組織の局部化された、ただれを、程度のひどい痛みを付随することな
く形成する能力を含む多くの利点を提供する。超音波の適用部位内での痛み受容
器官の数は、適用領域が減るにつれて減少する。このように、極めて小さい領域
への超音波の適用は、より少ない刺激を形成し、超音波及び/又はその局部的な
作用が少ない痛み又は不快感を伴ってより高い強度で投与されるのが可能になる
であろう。幾何学的な超音波の流れは、狭い領域へ超音波を適用するための一つ
の方法である。皮膚の表面の近く又は皮膚の表面と接触する小さい部材の振動は
、狭い領域に超音波を適用するための別の方法である。大きな力が局部的に形成
することができ、それによって、空洞内に皮膚自体内に機械的な振動を生じ且つ
皮膚の表面近くに大きな局部的な剪断力が生じる。この不在はまた、超音波によ
って形成される大きな循環的な流れと称される音響的な流れをも形成することが
できる。これは、穿刺部位を“搾取”する必要なく、血液又は細胞間流体のサン
プルを得る助けとなることは明らかである。超音波トランスジューサーは、皮膚
にダメージを与え得る温度に達する連続的な動作の下で急速に加熱することが知
られている。皮膚に対するダメージは、皮膚から離れて配置されて皮膚の近くで
小さい部材を振動させるトランスジューサーを使用することによって最少化する
ことができる。分析物の搾取の場合に、皮膚の表面及び/又は皮膚上に存在する
化合物は、搾取したサンプルを汚染し得る。汚染の程度は、皮膚の表面積が増す
につれて増加する。表面の汚染は、超音波の適用面積を最小化することによって
最少化することができる。このように、薬剤の投与又は分析物の測定のための皮
膚浸透性は、ここに記載した方法及び装置を使用することにより、局部的に且つ
一時的に増加させることができる。
Thus, the application of ultrasound and disclosed in US patent application Ser. No. 08 / 885,931, filed Jun. 30, 1997, which is incorporated herein by reference. Methods have been described for the extraction of analytes that rely on techniques known in the art as described. The method described in this specification directs or focuses an ultrasonic beam on a small area of the skin. In some embodiments, the methods and devices utilizing the chambers and ultrasound probes disclosed herein non-invasively squeeze the analyte and move the drug (i.e., translocate widely percutaneously). Substance). This offers a number of advantages, including the ability to form small punctures or localized, sores of skin tissue without the accompanying severe pain. The number of pain receiving organs within the ultrasound application site decreases as the area of application decreases. Thus, the application of ultrasound to very small areas produces less stimulation and may be administered at a higher intensity with less pain or discomfort with less ultrasound and / or its local action. Will be possible. Geometric ultrasound flow is one way to apply ultrasound to a small area. Vibration of a small member near or in contact with the skin surface is another method for applying ultrasound to a small area. Large forces can be formed locally, thereby creating mechanical vibrations within the skin itself within the cavity and large local shear forces near the surface of the skin. This absence can also create an acoustic flow referred to as a large circulating flow created by the ultrasound. Obviously, this will help to obtain a sample of blood or intercellular fluid without having to "exploit" the puncture site. Ultrasonic transducers are known to heat rapidly under continuous operation to reach temperatures that can damage the skin. Damage to the skin can be minimized by using a transducer that is placed away from the skin and vibrates a small member near the skin. In the case of analyte exploitation, compounds present on and / or on the skin may contaminate the exploited sample. The degree of contamination increases as the surface area of the skin increases. Surface contamination can be minimized by minimizing the ultrasound application area. Thus, skin penetration for drug administration or analyte measurement can be locally and temporarily increased using the methods and devices described herein.

【0015】 更に、超音波の適用は、各搾取又は投与に先立ってよりもむしろ長い期間に亘
る多数回の投与又は搾取に対して一回必要なだけである。すなわち、特定の周波
数及び特定の強度を有する超音波が適用される場合に、多数回の分析物の搾取又
は薬剤の投与が長期間に亘ってなされる。例えば、20kHzの周波数及び10
W/cm2の強度を有する超音波が適用される場合には、皮膚は、4時間までの
期間に亘って高い浸透性を維持する。このことは、1998年1月8日に出願さ
れた米国仮出願(この開示は、その参照番号を記すことによって本明細書に組み
入れられている)において、より特定して記載されている。
Furthermore, the application of ultrasound is only required once for multiple doses or exploitations over a longer period of time rather than prior to each exploitation or dose. That is, when ultrasonic waves having a specific frequency and a specific intensity are applied, multiple times of analyte exploitation or drug administration is performed over a long period of time. For example, a frequency of 20 kHz and 10
When ultrasound with an intensity of W / cm 2 is applied, the skin remains highly permeable over a period of up to 4 hours. This is more particularly described in the US Provisional Application filed January 8, 1998, the disclosure of which is incorporated herein by reference.

【0016】 それにもかかわらず、この浸透性の促進を達成するのに必要な超音波の量(例
えば、持続期間、強度、デューティサイクル等)は、大きく変化する。皮膚の性
質に対するいくつかのファクタが考慮されなければならない。例えば、物質が通
過せしめられる皮膚のタイプは、種毎に変化し、年に応じて変化し、小児の皮膚
はより年老いた大人よりもより大きい浸透性を有し、局部的な組成に応じて変化
し、傷又は有機溶媒又は表面活性剤のような試薬への露呈の関数として変化し、
乾癬又は擦り傷のようないくつかの疾患の関数として変化する。
Nevertheless, the amount of ultrasound (eg, duration, intensity, duty cycle, etc.) required to achieve this enhanced permeability varies widely. Several factors for the properties of the skin must be considered. For example, the type of skin through which a substance can pass varies from species to species and from year to year, with pediatric skin having greater permeability than older adults and depending on the local composition. And changes as a function of wound or exposure to reagents such as organic solvents or surfactants,
It changes as a function of several diseases such as psoriasis or abrasions.

【0017】 経皮的な移動を高めるために空洞化が依存される場合には、空洞化現象による
熱及び圧力特性の局部的な増加を介して皮膚にダメージを与え得る過剰な空洞化
を避けるために注意が払われなければならない。形成された空洞が突発的なもの
か又は不均一なものである場合には、局部的な熱及び圧力の増加を阻止すること
は極めて困難である。
If cavitation is relied upon to enhance transdermal movement, avoid excessive cavitation that can damage the skin via local increase in heat and pressure properties due to the cavitation phenomenon Care must be taken in order to. If the cavities formed are sudden or non-uniform, it is very difficult to prevent local heat and pressure increases.

【0018】 (発明の概要) 従って、経皮的移動装置において使用するための均質な空洞化を提供する方法
及び装置の必要性が生じてきた。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, a need has arisen for a method and apparatus for providing uniform cavitation for use in transdermal transfer devices.

【0019】 一つの実施形態によれば、本発明は、改良された超音波発生源を含んでいる。
この超音波発生源は、軸線と、同軸線に沿った第一の断面と、を有する超音波伝
達部材を含んでいる。超音波伝達部材はまた、超音波を生成するように作動可能
な第一の軸線方向端部と、第二の軸線方向端部と、を有する。第一の軸線方向端
部は、超音波形成部分のマトリクスを含んでいる。
According to one embodiment, the present invention includes an improved ultrasound source.
The ultrasonic source includes an ultrasonic transmission member having an axis and a first cross section along a coaxial line. The ultrasonic transmission member also has a first axial end operable to generate ultrasonic waves, and a second axial end. The first axial end includes a matrix of ultrasound forming portions.

【0020】 もう一つ別の実施形態によれば、本発明は、超音波発生源を含んでいる。この
超音波発生源は、軸線と、同軸線に沿った断面と、を有する超音波伝達部材を含
んでいる。この超音波伝達部材もまた、第一の軸線方向端部と、超音波を形成す
るように作動可能な第二の軸線方向端部と、を有している。この断面は、第一の
軸線方向端部に最大値を有し且つ第二の軸線方向端部に最小値を有する領域を有
している。
According to another embodiment, the invention includes an ultrasonic source. The ultrasonic source includes an ultrasonic transmission member having an axis and a cross section along a coaxial line. The ultrasonic transmission member also has a first axial end and a second axial end operable to form ultrasonic waves. The cross section has an area having a maximum value at a first axial end and a minimum value at a second axial end.

【0021】 もう一つ別の実施形態によれば、本発明は、皮膚の領域に均質な空洞化を生じ
させるための方法を含んでいる。この方法は、皮膚の領域に隣接した空洞化の核
の均一に分散された濃度を有する大量の流体を形成することを含んでいる。超音
波は、次いで、この大量の流体に適用され、空洞化の核に空洞化を生じさせる。
According to another embodiment, the present invention includes a method for producing uniform cavitation in an area of skin. The method involves forming a volume of fluid having a uniformly dispersed concentration of cavitation nuclei adjacent to an area of skin. Ultrasound is then applied to this volume of fluid, causing cavitation in the cavitation nucleus.

【0022】 もう一つ別の実施形態によれば、本発明は、皮膚の領域に均質な空洞化を形成
するための方法を含んでいる。この方法は、皮膚の領域に隣接して第一の物質の
均一に分散された濃度を有する大量の流体を形成することを含んでいる。この第
一の物質は、空洞化を助長する物質である。超音波は、次いで、空洞化を生じさ
せるために、この大量の流体に適用される。
According to another embodiment, the present invention includes a method for forming a homogeneous cavitation in a region of the skin. The method includes forming a volume of fluid having a uniformly dispersed concentration of a first substance adjacent to an area of skin. This first substance is a substance that promotes cavitation. Ultrasound is then applied to this volume of fluid to cause cavitation.

【0023】 もう一つ別の実施形態によれば、本発明は、皮膚の領域に均質な空洞化を形成
するための方法を含んでいる。皮膚の領域に超音波を適用するために、超音波発
生源が設けられている。多数の開口を有するスクリーンが、皮膚の領域と超音波
発生源との間に位置決めされる。最後に、超音波が、このスクリーンを介して皮
膚の領域に適用される。スクリーン内の開口は、空洞化の核となり且つ形成され
る空洞化気泡の大きさを制御する。
According to another embodiment, the invention includes a method for forming a homogeneous cavitation in a region of the skin. An ultrasound source is provided to apply ultrasound to the area of the skin. A screen with multiple openings is positioned between the area of skin and the source of ultrasound. Finally, ultrasound is applied to the area of the skin through the screen. The openings in the screen nucleate the cavitation and control the size of the cavitation bubbles formed.

【0024】 もう一つ別の実施形態によれば、本発明は、超音波装置を含んでいる。この超
音波装置は、超音波用突起と、同超音波用突起のためのハウジングと、を含んで
いる。ハウジングは、突起の直径と比較して小さい内径を有する部分を備えてい
る。この小さい内径は、超音波エネルギを皮膚の狭い領域に集束させる。
According to another embodiment, the invention includes an ultrasound device. The ultrasonic device includes an ultrasonic projection and a housing for the ultrasonic projection. The housing has a portion having an inner diameter that is smaller than the diameter of the projection. This small inner diameter focuses the ultrasonic energy on a small area of the skin.

【0025】 (好ましい実施形態の詳細な説明) 経皮的な移動を助長するために超音波を使用することは知られている。経皮的
な移動を助長するために超音波が使用される機構は違って来た。経皮的な投与装
置の状況においては、超音波は、最初は、基本的には、皮膚を介して循環組織内
へ薬剤を押し込む駆動力として使用されていた。超音波はまた、皮膚の浸透性を
増すためにも使用される。すなわち、特定の周波数を有する超音波の適用は、皮
膚内のリン脂質二層の組織を破壊し、従って、皮膚の浸透性を増加させるであろ
う。この状態においては、どの薬剤も皮膚を介して投与することができ、又は皮
膚を介して体内から分析物を搾取することができる。あるタイプの駆動力が依然
として必要とされているが、駆動力の必要な強度は減じられる。例えば、濃度の
傾きは、超音波を使用して浸透性が高められた皮膚を介する経皮的な移動のため
にはほぼ十分な駆動力である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS It is known to use ultrasound to facilitate transcutaneous movement. The mechanism by which ultrasound is used to facilitate percutaneous movement has been different. In the context of transdermal delivery devices, ultrasound was initially used essentially as a driving force to push the drug through the skin and into the circulating tissue. Ultrasound is also used to increase skin permeability. That is, the application of ultrasound having a particular frequency will destroy the phospholipid bilayer tissue in the skin and thus increase the permeability of the skin. In this condition, any drug can be administered through the skin, or the analyte can be squeezed from the body through the skin. Although certain types of driving force are still required, the required strength of the driving force is reduced. For example, the concentration gradient is almost enough driving force for transcutaneous movement through skin that has been penetrated using ultrasound.

【0026】 超音波の適用によってもたらされる浸透性の増大は、少なくとも部分的には、
超音波によって惹き起こされる空洞化に起因する。本発明と組み合わせて使用さ
れる結合媒体のような液状媒体を照射するために使用される場合に、ある種の超
音波の場は、液体内に空洞化を惹き起こすであろう。広く定義すると、空洞化と
は、機械的な力を受けた場合に液体内に蒸気又はガスが充満したキャビティの形
成を言う。皮膚の浸透性を高めるために空洞化を有効に使用することができる際
の一つの問題点は、空洞化が容易に予測可能でなく又は制御可能でないという点
である。経皮的な投与装置においては、調和しておらず且つ均一に分散していな
い空洞化は、皮膚の浸透性を高めることに対して、調和しており且つ均一に分散
している空洞化ほど有効ではない。更に、極度に局部化された空洞化は、皮膚の
ダメージを惹き起こすかもしれない。この出願は、発明者が調和しており且つ均
一に分散された空洞化を形成することを発見した種々の装置及び方法を記載して
いる。
The increase in permeability caused by the application of ultrasound is at least partially due to
Due to cavitation caused by ultrasound. Certain ultrasonic fields, when used to irradiate a liquid medium, such as a binding medium used in conjunction with the present invention, will cause cavitation within the liquid. Broadly defined, cavitation refers to the formation of a vapor or gas filled cavity in a liquid when subjected to mechanical forces. One problem when cavitation can be used effectively to increase skin permeability is that cavitation is not easily predictable or controllable. In transdermal delivery devices, the non-coordinated and non-uniformly dispersed cavitation is more consistent with the co-ordinated and uniformly dispersed cavitation with respect to enhancing skin permeability. Not valid. In addition, extremely localized cavitation may cause skin damage. This application describes various devices and methods that the inventors have discovered to form harmonized and uniformly distributed cavitations.

【0027】 超音波は、トランスデューサーと突起との組み合わせを使用して形成され且つ
伝達される。トランスデューサーは、電気的なインパルスを機械的な振動に変え
、突起は、この機械的な振動を媒体に伝える。突起の形状は、媒体に伝達されつ
つある超音波のパターンを決定する。更に、超音波の波形は、少なくとも部分的
には、空洞化に対して応答可能である。従って、突起の形状は、超音波によって
惹き起こされる空洞化の量及び分散に直接影響を及ぼす。本発明者は、均一に分
散し且つ調和した空洞化を惹き起こす波形を形成するたくさんの突起形状を発見
した。
Ultrasound is formed and transmitted using a combination of transducers and protrusions. The transducer converts the electrical impulse into mechanical vibration, and the protrusion transmits this mechanical vibration to the medium. The shape of the protrusion determines the pattern of the ultrasonic wave being transmitted to the medium. Further, the ultrasound waveform is at least partially responsive to cavitation. Thus, the shape of the protrusions directly affects the amount and dispersion of cavitation caused by ultrasound. The inventor has discovered a number of protrusion shapes that form a waveform that is uniformly dispersed and causes harmonized cavitation.

【0028】 一つの形態によれば、本発明は、多数の超音波形成部分、すなわち均一に分散
した空洞化を形成する“指部”を含んでいる超音波用突起形状を含んでいる。図
1に示されているように、軸線5を有する円筒形の超音波用突起10は、第1の
軸線方向端部1、第2の軸線方向端部2及び複数の超音波形成部分3を含んでい
る。超音波用突起10は、概して、第1の軸線方向端部1においてトランスデュ
ーサーに結合される。このトランスデューサーは、突起10に振動を伝え、この
振動は、次いで、突起10の第12の軸線方向端部2において流体媒体に伝達さ
れる。
According to one aspect, the present invention includes an ultrasound projection shape that includes a number of ultrasound-forming portions, ie, “fingers” that form a uniformly dispersed cavitation. As shown in FIG. 1, a cylindrical ultrasonic projection 10 having an axis 5 includes a first axial end 1, a second axial end 2, and a plurality of ultrasonic forming portions 3. Contains. The ultrasound projection 10 is generally coupled to the transducer at a first axial end 1. The transducer transmits a vibration to the projection 10, which is then transmitted to the fluid medium at the twelfth axial end 2 of the projection 10.

【0029】 突起10の第2の軸線方向端部2は、複数の超音波生成部分すなわち指部3を
含むような形状とされている。各超音波生成部分3は、別個の超音波を生成し、
従って、個々の空洞化発生源を形成する。更に、動作中は、各指部3によって生
成される超音波は、その隣接する指部によって生成される超音波と位相が合って
おり且つこの超音波に重なる。この重なりによって、より均一に分散された超音
波が生じ、この超音波は、次いで、より均一に分散された空洞化へとつながる。
The second axial end 2 of the projection 10 is shaped to include a plurality of ultrasound generating parts, ie, fingers 3. Each ultrasound generating part 3 generates a separate ultrasound,
Therefore, individual cavitation sources are formed. Further, during operation, the ultrasound generated by each finger 3 is in phase with and overlaps the ultrasound generated by its adjacent finger. This overlap produces more uniformly dispersed ultrasound, which in turn leads to more uniformly dispersed cavitation.

【0030】 皮膚の浸透性を高めるために使用される装置においては、超音波用突起10は
、より均一に分布せしめられた空洞化が皮膚の表面又は近くにおいて起こるよう
な形状にされるのが好ましい。これは、各指部の幅WF、指部間の隙間WG及び
突起の第2の軸線方向端部と皮膚表面4との間の距離Dを制御することによって
達成される。
In devices used to enhance skin permeability, the ultrasound projection 10 may be shaped such that a more evenly distributed cavitation occurs at or near the skin. preferable. This is achieved by controlling the width WF of each finger, the gap WG between the fingers and the distance D between the second axial end of the projection and the skin surface 4.

【0031】 超音波生成部分3は、突起10に対して使用される材料に応じたたくさんの方
法で、突起10の端部に作ることが出来る。例えば、突起10が金属で作られて
いる場合には、指部3は、軸線5と平行に突起10を貫通したたくさんの切り欠
き部を作ることによって、突起10の第2の軸線方向端部上に形成してもよい。
これらの切り欠き部は、例えば、電気放電製造方法によって作ることができる。
これは、図1に示されているような超音波生成部分のマトリクスを形成するため
に使用することができる。他の実施形態においては、超音波生成部分3は、例え
ば、指を突起10の端部内へと圧入することによって、突起10の第2の軸線方
向端部2に固定される。指部は、チタン及びカーバイド鋼のような硬く且つ耐久
性のある材料によって作られるのが好ましい。ステンレス鋼、アルミニウム、セ
ラミック及びガラスのような他の材料を使用することができる。
The ultrasound generating part 3 can be made at the end of the projection 10 in many ways, depending on the material used for the projection 10. For example, if the projection 10 is made of metal, the finger 3 may be provided with a number of cutouts extending through the projection 10 parallel to the axis 5 so that the second axial end of the projection 10 It may be formed on top.
These notches can be made, for example, by an electric discharge manufacturing method.
This can be used to form a matrix of ultrasound generating parts as shown in FIG. In another embodiment, the ultrasound generating part 3 is fixed to the second axial end 2 of the projection 10, for example by pressing a finger into the end of the projection 10. The fingers are preferably made of a hard and durable material such as titanium and carbide steel. Other materials such as stainless steel, aluminum, ceramic and glass can be used.

【0032】 突起10は、突起の軸線に沿った矩形断面を有する超音波生成部分を有する円
筒形の突起として示されている。しかしながら、突起及び超音波生成部分は、多
くの異なる形状及び多くの異なる形状の組み合わせを有することができる。例え
ば、突起は、矩形断面を有する棒形状の突起とすることができ、指部は、円形断
面を有する円筒形とすることができる。更に、突起の端部上に形成された指部の
数は、変えることができる。指部の数は、必要な寸法WG及びWFを決定するで
あろう。
The protrusion 10 is shown as a cylindrical protrusion having an ultrasound generating portion having a rectangular cross section along the axis of the protrusion. However, the protrusions and ultrasound generating portions can have many different shapes and combinations of many different shapes. For example, the protrusion may be a rod-shaped protrusion having a rectangular cross section, and the finger portion may be a cylindrical shape having a circular cross section. Further, the number of fingers formed on the ends of the protrusions can vary. The number of fingers will determine the required dimensions WG and WF.

【0033】 もう一つ別の実施形態によれば、本発明は、皮膚24の表面上に広がる空洞化
作用を生成する“弾丸”形状を有する超音波用突起を含んでいる。図2に示され
ているように、軸線25を有する弾丸形状の超音波用突起20は、第1の軸線方
向端部21と、傾斜が付けられるか又は弾丸形状の第2の軸線方向端部22と、
を含んでいる。超音波用突起20は、概して、その第1の軸性方向端部21にお
いてトランスジューサーに結合されている。トランスジューサーは、振動を突起
20に伝達し、この振動は、次いで、突起20の第2の軸線方向端部22におい
て流体媒体に伝達される。
According to another embodiment, the present invention includes an ultrasonic projection having a “bullet” shape that creates a cavitation effect that spreads over the surface of the skin 24. As shown in FIG. 2, a bullet-shaped ultrasound projection 20 having an axis 25 has a first axial end 21 and a beveled or bullet-shaped second axial end. 22 and
Contains. The ultrasonic projection 20 is generally coupled to the transducer at a first axial end 21 thereof. The transducer transmits vibration to the projection 20, which in turn is transmitted to the fluid medium at a second axial end 22 of the projection 20.

【0034】 突起20の第2の軸線方向端部22は、弾丸形状を含むような形状とされてい
る。すなわち、突起20の軸線25に沿った断面は、第1の軸線方向端部と第2
の軸線方向端部22との間で大きさが変化する。より特別には、軸線方向断面は
、第1の軸線方向端部21における最大値と、第2の軸線方向端部22における
最小値と、を有する領域を有している。特に、図2b,2c及び2dを参照する
と、突起20の種々の断面が示されている。容易に明らかであるように、面積A
は面積A1よりも大きく、面積A1は面積A2よりも大きい。ここで、A2は、
突起20の第2の軸線方向端部に最も近い断面積であり、Aは、突起20の第1
の軸線方向端部に最も近い断面積である。作動中は、この弾丸形状によって形成
された超音波は、第2の軸線方向端部22からの距離が増加するにつれて次第に
広がり、皮膚の表面24の上に広がる空洞化につながる。
The second axial end 22 of the projection 20 is shaped to include a bullet shape. That is, the cross section of the projection 20 along the axis 25 is formed by the first axial end and the
The size changes with the end portion 22 in the axial direction. More specifically, the axial section has an area with a maximum value at the first axial end 21 and a minimum value at the second axial end 22. With particular reference to FIGS. 2b, 2c and 2d, various cross sections of the protrusion 20 are shown. As is readily apparent, the area A
Is larger than the area A1, and the area A1 is larger than the area A2. Here, A2 is
The cross-sectional area closest to the second axial end of the projection 20, wherein A is the first area of the projection 20.
Is the cross-sectional area closest to the axial end. In operation, the ultrasound waves created by this bullet shape gradually spread as the distance from the second axial end 22 increased, leading to cavitation extending over the skin surface 24.

【0035】 この広がり作用の程度は、突起20の断面積の減少率を制御することによって
幾分理想化することができる。一般に、面積の減少率が増加、すなわち突起20
がより傾斜が付けられるにつれて、広がり作用は、第2の軸線方向端部22が球
形形状を有する位置までより大きくなる。
The extent of this spreading action can be somewhat idealized by controlling the rate of reduction of the cross-sectional area of the projection 20. Generally, the area reduction rate increases, ie, the protrusion 20
As is more inclined, the spreading effect becomes greater to the point where the second axial end 22 has a spherical shape.

【0036】 突起20は、あらゆる適切な材料によって作ることができる。この弾丸形状は
、あらゆる適切な機械加工方法を使用して突起20の第2の軸線方向端部に形成
することができる。例えば、第2の軸線方向端部22は、旋盤上で回転させて弾
丸形状にすることができる。
[0036] The protrusions 20 can be made of any suitable material. This bullet shape can be formed at the second axial end of the projection 20 using any suitable machining method. For example, the second axial end 22 can be rotated on a lathe into a bullet shape.

【0037】 突起20は、円筒形の突起として示されている。さもなければ、あらゆる突起
の第2の軸線方向端部において弾丸形状を加工することによって、良く似た広が
り作用を得ることが出来る。例えば、突起の軸線に沿って矩形断面を有する棒状
の突起は、弾丸形状端部の形状とすることができる。
The protrusion 20 is shown as a cylindrical protrusion. Otherwise, a similar spreading action can be obtained by machining the bullet shape at the second axial end of any projection. For example, a rod-shaped projection having a rectangular cross section along the axis of the projection can be in the shape of a bullet end.

【0038】 もう一つ別の実施形態によれば、本発明は、図1及び2に関連して記載された
指状突起と弾丸状突起との有益な特徴を組み合わせた超音波用突起を含んでいる
。図3に示されているように、軸線35を有する超音波用突起30は、第1の軸
線方向端部31、第2の軸線方向端部32及び複数の超音波生成部分33を含ん
でいる。超音波用突起30は、概して、その第1の軸線方向端部31においてト
ランスデューサーに結合されている。トランスデューサーは、振動を突起30に
伝達し、次いで、この振動は、突起30の第2の軸線方向端部32において流体
媒体に伝達される。
According to another embodiment, the present invention includes an ultrasound projection that combines the beneficial features of finger and bullet projections described in connection with FIGS. 1 and 2. In. As shown in FIG. 3, the ultrasonic projection 30 having the axis 35 includes a first axial end 31, a second axial end 32, and a plurality of ultrasonic generating portions 33. . The ultrasound projection 30 is generally coupled to the transducer at a first axial end 31 thereof. The transducer transmits the vibration to the projection 30, which in turn is transmitted to the fluid medium at the second axial end 32 of the projection 30.

【0039】 突起30の第2の軸線方向端部32は、複数の超音波生成部すなわち指部33
を含む形状とされている。各超音波生成部分33は、傾斜が付けられた又は 弾丸形状を有しており、皮膚34の表面上に広がる空洞化作用を形成する個々の
超音波を発生する。作動中は、各指部33によって生成された超音波は、その隣
接する指部によって生成される超音波と同期しており且つ重なる。この重なりは
、より均一に分布された超音波を生じ、この超音波は、次いで、より均一に分布
された空洞化へとつながる。
The second axial end 32 of the projection 30 is connected to a plurality of ultrasonic generators or fingers 33.
Is included. Each ultrasound generating portion 33 has a beveled or bullet-like shape and generates individual ultrasound waves that form a cavitation effect that spreads over the surface of the skin 34. In operation, the ultrasound generated by each finger 33 is synchronized and overlaps with the ultrasound generated by its adjacent finger. This overlap results in more evenly distributed ultrasound, which in turn leads to more uniformly distributed cavitation.

【0040】 各弾丸形状の指部33は、軸線335と、第1の軸線方向端部331と第2の
独占方向端部332との間で大きさが変わる断面と、を有する。より特別には、
軸線方向断面は、第1の軸線方向端部331において最大値を有し、第2の軸線
方向端部332において最小値を有する領域を有している。突起30は、図示の
容易さのためにのみ18個の指部を有しているものとして図示されている。好ま
しい実施形態においては、突起30は、所望の空洞化パターンを形成するために
必要なたくさんの指部を有している。一つの実施形態によれば、突起30は、約
60個の指部を有する形状とされている。
Each bullet-shaped finger 33 has an axis 335 and a cross-section that varies in size between a first axial end 331 and a second monopoly end 332. More specifically,
The axial section has an area with a maximum value at a first axial end 331 and a minimum value at a second axial end 332. The protrusion 30 is illustrated as having eighteen fingers for ease of illustration only. In a preferred embodiment, projections 30 have as many fingers as necessary to form the desired cavitation pattern. According to one embodiment, the protrusion 30 is shaped with about 60 fingers.

【0041】 皮膚の浸透性を高めるために使用された装置の環境においては、超音波用突起
30は、より均一に分布せしめられた空洞化が皮膚の表面又は表面の近くで起こ
るような形状とされるのが好ましい。これは、各指部の幅WF、指部同士の間の
隙間WG及び突起の第2の軸線方向端部と皮膚表面34との間の距離Dを制御す
ることによって、達成される。
In the environment of the device used to enhance skin penetration, the ultrasound projections 30 are shaped and shaped such that more evenly distributed cavitation occurs at or near the surface of the skin. Preferably. This is achieved by controlling the width WF of each finger, the gap WG between the fingers, and the distance D between the second axial end of the protrusion and the skin surface 34.

【0042】 突起30は円筒形突起として図示されている。そうでない場合には、突起30
は、多くの異なる形状を有しても良い。例えば、弾丸形状の指部は、矩形断面を
有する棒形状の指部を、矩形断面を有する棒形状の突起に組み込むことができる
。更に、突起30の端部上に形成される指部の数は、変えることができる。指部
の数は、必要な寸法、WG及びWFを決定するであろう。
The protrusion 30 is shown as a cylindrical protrusion. Otherwise, the projection 30
May have many different shapes. For example, a bullet-shaped finger can incorporate a rod-shaped finger having a rectangular cross-section into a rod-shaped protrusion having a rectangular cross-section. Further, the number of fingers formed on the ends of the protrusions 30 can vary. The number of fingers will determine the required dimensions, WG and WF.

【0043】 超音波トランスデューサーは、通常動作において応力に耐える。例えば、空洞
化は、局所化された熱い箇所と高い圧力勾配とを生じさせ得る。超音波及び空洞
化に長く晒されると超音波による凹みが生じ得る。超音波用突起による凹みは、
急速に加速された崩壊へとつながる。なぜならば、突起内の不均一性は、空洞化
の核として作用し、従って、突起の表面で起こる空洞化につながる。更に、突起
の表面で空洞化が起こるとき、それは、超音波の更なる伝達を妨害し、従って、
他の場所で起こる空洞化の量を減少させる。皮膚の浸透性を高めるための装置の
場合には、これは、超音波の効果を減じるので不利である。浸透性を高めるため
には、露出回数を増す必要、従って、超音波に晒す機会を増す必要がある。
Ultrasonic transducers withstand stress in normal operation. For example, cavitation can cause localized hot spots and high pressure gradients. Prolonged exposure to ultrasonic waves and cavitation can cause ultrasonic dents. The depression due to the ultrasonic projection is
This leads to a rapidly accelerated collapse. Because, the inhomogeneities within the protrusions act as nuclei for cavitation and thus lead to cavitation occurring at the surface of the protrusion. Furthermore, when cavitation occurs at the surface of the protrusion, it hinders further transmission of the ultrasound, and thus
Reduces the amount of cavitation that occurs elsewhere. In the case of devices for increasing the penetration of the skin, this is disadvantageous as it reduces the effect of the ultrasound. In order to increase the permeability, it is necessary to increase the number of exposures, and therefore, to increase the exposure to ultrasonic waves.

【0044】 従って、もう一つ別の実施形態によれば、本発明は、耐久性の高い超音波用突
起を含んでいる。一つの実施形態によれば、本発明は、カーバイド鋼片よりなる
超音波用突起を含んでいる。もう一つ別の実施形態においては、本発明は、陽極
処理した硬いコーティングを有する超音波用突起を含んでいる。カーバイド鋼の
使用は、損失を最少化するために、突起の先端に限られている。陽極処理された
コーティングは、突起全体か又は単に超音波放射部分に使用することができる。
本発明のこの実施形態の教示は、図1ないし4に図示され且つ記載された突起の
いずれかを含んでいる超音波用突起のあらゆる形状にも適用することができる。
例えば、図1においては、改良された超音波用突起10が、カーバイド鋼によっ
て超音波放射部3を製造することによって形成される。もう一つ別の例によれば
、改良された超音波用突起10が、前記突起を製造後に陽極処理することによっ
て形成される。陽極処理されたコーティング又はカーバイド鋼の使用によって、
耐久性が高く且つ凹みに対する耐性を有する超音波用突起を提供する。
Thus, according to another embodiment, the present invention includes a durable ultrasonic projection. According to one embodiment, the present invention includes an ultrasonic projection comprising a carbide billet. In another embodiment, the invention includes an ultrasonic projection having an anodized hard coating. The use of carbide steel is limited to the tip of the projection to minimize losses. The anodized coating can be used on the entire protrusion or just on the ultrasound emitting part.
The teachings of this embodiment of the present invention can be applied to any shape of ultrasonic projection including any of the projections shown and described in FIGS.
For example, in FIG. 1, an improved ultrasonic projection 10 is formed by manufacturing the ultrasonic radiating section 3 from carbide steel. According to another example, an improved ultrasonic projection 10 is formed by anodizing the projection after manufacture. By the use of anodized coatings or carbide steel
Provided is an ultrasonic projection having high durability and resistance to dents.

【0045】 同様に、もう一つ別の実施形態によれば、本発明は、高度に研磨された超音波
用突起を含んでいる。上記した理由により、高度に研磨された超音波用突起は、
より安定しており且つ均一な空洞化を形成する。超音波用突起を研磨することに
よって、不均一さが突起の表面から除去される。これは、次いで、突起表面にお
ける空洞化の散在的に起こる機会を制限する。
Similarly, in accordance with another embodiment, the present invention includes a highly polished ultrasonic projection. For the reasons mentioned above, the highly polished ultrasonic projections
Form more stable and uniform cavitation. By polishing the ultrasonic projection, non-uniformities are removed from the surface of the projection. This, in turn, limits the sporadic opportunity for cavitation at the projection surface.

【0046】 もう一つ別の実施形態によれば、本発明は、空洞化スクリーンを使用した安定
しており且つ均一に分散した空洞化を形成する方法を含んでいる。構造的には、
空洞化スクリーンは、その用語が一般的に使用されるようなスクリーンである。
すなわち、本発明の実施形態による空洞化スクリーンは、開口部のマトリクスを
内部に有する平らで平面状のものである。空洞化スクリーンは、金属のような耐
久性があり且つ非腐食性の物質によって作られるのが好ましい。空洞化スクリー
ンはまた、超音波の作用に対して更に高い耐性を有するように処理されるか又は
耐久性のある被覆でコーティングされてもよい。例えば、スクリーンは、陽極処
理されてもよい。
According to another embodiment, the invention includes a method of forming a stable and uniformly distributed cavitation using a cavitation screen. Structurally,
Hollowing screen is a screen whose term is commonly used.
That is, the hollowing screen according to the embodiment of the present invention is a flat and planar shape having a matrix of openings therein. The hollow screen is preferably made of a durable and non-corrosive material such as metal. Hollowing screens may also be treated to have greater resistance to the effects of ultrasound or coated with a durable coating. For example, the screen may be anodized.

【0047】 作動的には、空洞化スクリーンは、超音波用突起と、超音波が適用される対象
物との間に配置される。空洞化スクリーンは、安定した気泡の伝達及び成長を可
能にする。スクリーンの開口部は、空洞化の核となり且つ空洞化によって形成さ
れた気泡を濾過する。すなわち、空洞化気泡は、依然として流体内に作られるか
も知れないが、スクリーンは、スクリーン内の開口部の大きさよりも大きい気泡
を破壊するように作用する。開口部の大きさは、所望の空洞化を形成するように
調整することができる。更に、皮膚の浸透性を高めるための装置の場合には、ス
クリーンは、突起と皮膚との間のどこに配置してもよい。スクリーンが突起に近
接して配置されている場合には、空洞化は、皮膚表面から幾分分離され且つ効果
がより少ない。スクリーンが皮膚の近くまで移動されると、空洞化もまた、皮膚
のより近くで起こり、従って、皮膚の浸透性に対してより顕著な効果を有する。
[0047] Operatively, the hollowing screen is positioned between the ultrasound projection and the object to which the ultrasound is to be applied. Hollowing screens allow for stable air bubble transmission and growth. The openings in the screen serve as nuclei for cavitation and filter the air bubbles formed by the cavitation. That is, cavitation bubbles may still be created in the fluid, but the screen acts to break bubbles that are larger than the size of the openings in the screen. The size of the opening can be adjusted to form the desired cavitation. Further, in the case of a device for increasing skin permeability, the screen may be located anywhere between the projection and the skin. If the screen is located close to the projections, cavitation is somewhat separated from the skin surface and less effective. As the screen is moved closer to the skin, cavitation also occurs closer to the skin, and thus has a more pronounced effect on skin permeability.

【0048】 もう一つ別の実施形態によれば、本発明は、結合媒体に空洞化の核を“分散”
させることによって、安定しており且つ均一に分散した空洞化を形成する方法を
含んでいる。更に、特別には、皮膚の浸透性を高めるための装置内で使用される
結合媒体に粒子を付加することは、より安定した空洞化につながることが発見さ
れた。結合媒体内に分散される各粒子は、空洞化の核として作用する。従って、
粒子が結合媒体全体に均一に分散されている場合には、より安定しており且つ均
一に分散した空洞化が生じる。粒子は、セラミック、ポリスチレン、二酸化チタ
ン又はその他のあらゆる金属若しくはポリマーによって作ることができる。粒子
は、結合媒体内への分散のための適当な大きさとされている。一つの実施形態に
おいては、粒子は、直径が1ないし20μmである。より小さいサイズ又はより
おおきなサイズが可能である。使用される粒子の濃度は、結合媒体内に分散する
のに適したものでなければならない。一つの実施形態においては、5ないし10
mg/mlの粒子が使用される。使用される粒子の濃度は、使用される粒子の種
類及び結合媒体の種類に応じて変化する。
According to another embodiment, the present invention provides a method for “dispersing” cavitation nuclei in a binding medium.
And thereby forming a stable and uniformly dispersed cavitation. Furthermore, it has been discovered that, in particular, the addition of particles to the binding medium used in the device for increasing skin permeability leads to more stable cavitation. Each particle dispersed in the binding medium acts as a core for cavitation. Therefore,
If the particles are uniformly dispersed throughout the binding medium, more stable and evenly dispersed cavitation occurs. The particles can be made of ceramic, polystyrene, titanium dioxide or any other metal or polymer. The particles are appropriately sized for dispersion in the binding medium. In one embodiment, the particles are between 1 and 20 μm in diameter. Smaller or larger sizes are possible. The concentration of particles used must be suitable for dispersion in the binding medium. In one embodiment, 5 to 10
mg / ml particles are used. The concentration of the particles used will vary depending on the type of particles used and the type of binding medium.

【0049】 関係のある実施形態においては、O2のような分解されたガスは、空洞化を“
分散”させるために結合媒体内で使用される。分解されたガスが気泡の形態であ
る場合には、これらの気泡は空洞化の核として作用する。分解されたガスが分子
レベルで存在する場合には、このガスは、空洞化気泡内へ分散し、成長を促進す
る。空洞化の増大は、媒体内の分解されたガスの量に直接比例する。従って、媒
体内の分解されたガスの濃度を制御することによって、超音波によって形成され
る空洞化の量を制御することができる。空洞化を高めるためには、あらゆる適切
なガスを使用することができる。適切なガスには、例えば、酸素、zenon、
ネオン、アルゴン、クリプトン及びヘリウムが含まれる。ガスとして酸素が使用
される場合には、結合媒体内に約5mg/mlの濃度が提供される。他の濃度も
可能であり、それは本発明の範囲に含まれる。
In a related embodiment, the decomposed gas, such as O 2 , causes cavitation to “
Used in the binding medium to "disperse". When the decomposed gases are in the form of bubbles, these bubbles act as nuclei for cavitation. When the decomposed gas is present at the molecular level In the meantime, this gas disperses into the cavitation bubbles and promotes the growth.The increase in cavitation is directly proportional to the amount of decomposed gas in the medium, so that By controlling the concentration, the amount of cavitation formed by the ultrasound can be controlled.To enhance cavitation, any suitable gas can be used, such as, for example, , Oxygen, Zenon,
Includes neon, argon, krypton and helium. If oxygen is used as the gas, a concentration of about 5 mg / ml is provided in the binding medium. Other concentrations are possible and are within the scope of the present invention.

【0050】 もう一つ別の実施形態においては、本発明は、結合媒体内の化学物質を分解す
ることによって、安定しており且つ均一に分散された空洞化を形成するための方
法を含んでいる。ある種の化学物質は、安定した空洞化を形成する助けとなる特
性を有している。一つの実施形態においては、一つの試みにおいて、より安定し
た空洞化を形成するために、フルオロカーボンが結合媒体内に付加される。フル
オロカーボンは、沸点が極めて低い。従って、フルオロカーボンが超音波に晒さ
れると、これらは気化する傾向がある。この気化は、結合媒体内に気泡を生じさ
せる。これらの気泡は、次いで、空洞化の核として作用して安定した空洞化を形
成する。結合媒体に付加されたフルオロカーボンの量は、空洞化の所望の量に基
づいて調節することができる。適切なフルオロカーボンには、例えば、パーフル
オロペンタン、パーフルオロヘキサン及びこれらに似た分子が含まれる。一つの
実施形態においては、5ないし10mg/mlの濃度でフルオロカーボンが使用
される。他の濃度も可能であり、それも本発明の範囲に含まれる。
In another embodiment, the present invention includes a method for forming stable and uniformly dispersed cavitations by decomposing chemicals in a binding medium. I have. Certain chemicals have properties that help create stable cavitation. In one embodiment, in one attempt, a fluorocarbon is added into the binding medium to form a more stable cavitation. Fluorocarbons have very low boiling points. Thus, when fluorocarbons are exposed to ultrasound, they tend to vaporize. This vaporization creates bubbles in the binding medium. These bubbles then act as nucleation nuclei to form stable cavitation. The amount of fluorocarbon added to the binding medium can be adjusted based on the desired amount of cavitation. Suitable fluorocarbons include, for example, perfluoropentane, perfluorohexane, and similar molecules. In one embodiment, the fluorocarbon is used at a concentration of 5 to 10 mg / ml. Other concentrations are possible and are within the scope of the present invention.

【0051】 同様に、異なる機構によって、より安定した空洞化を形成するために、界面活
性剤を結合媒体に付加することができる。結合媒体内に界面活性剤を使用するこ
とは、上記の方法がなされるときに空洞化を“分散”させない。むしろ、結合媒
体に界面活性剤を付加することによって、結合媒体の表面張力が減少する。媒体
内に気泡を形成することをより容易にすることによって、この減少した表面張力
は、空洞化をより起こし易くなる。適切な界面活性剤としては、ラウリル硫酸ナ
トリウム及び脂肪アルコール、例えば、ドデカノールが含まれる。
Similarly, surfactants can be added to the binding medium by different mechanisms to form more stable cavitation. The use of a surfactant in the binding medium does not "disperse" the cavitation when the above method is performed. Rather, adding a surfactant to the binding medium reduces the surface tension of the binding medium. By making it easier to form bubbles in the medium, this reduced surface tension is more likely to cause cavitation. Suitable surfactants include sodium lauryl sulfate and fatty alcohols, such as dodecanol.

【0052】 もう一つの実施形態においては、本発明は、化学物質すなわち空洞化の核を備
えた皮膚を穿刺することによって、安定しており且つ均一に分散した空洞化を形
成する方法を含んでいる。一つの実施形態においては、超音波を受ける皮膚は、
皮膚表面から不均等性を排除する化学洗浄剤によって拭き取られる。皮膚表面か
らの不均一性の除去は、空洞化の核として作用し且つ皮膚にダメージを与え得る
散在性の局部化された空洞化を生じさせる物質を除去することにより、より安定
した空洞化につながる。エタノール及びイソプロピルアルコールは、皮膚を前も
って処理するために使用するのに適している。
In another embodiment, the invention includes a method of forming a stable and uniformly dispersed cavitation by puncturing a skin with a chemical or cavitation nucleus. I have. In one embodiment, the skin receiving the ultrasound comprises:
Wipe off from the skin surface with a chemical cleaner that eliminates unevenness. The removal of inhomogeneities from the skin surface results in a more stable cavitation by removing substances that act as nucleation nuclei and cause sporadic localized cavitation that can damage the skin. Connect. Ethanol and isopropyl alcohol are suitable for use to pre-treat the skin.

【0053】 もう一つ別の実施形態においては、より安定した空洞化を形成するために、超
音波によって処理されるべき皮膚が、空洞化の核に予め浸される。空洞化の核は
、上記した形態のいずれであってもよい。一つの実施形態によれば、皮膚は、均
一に分散し且つ極めて細かい粒子を有する溶液に予め浸される。粒子は、皮膚の
表面に均一に分布している。このことにより、超音波が当てられたときに、安定
し且つ均一に分散した空洞化がもたらされる。もう一つ別の実施形態においては
、高度に分解されたガス成分を有する液体に予め浸される。上記と同様に、超音
波が当てられると、分解されたガスが、空洞化の核として作用し、安定した空洞
化が形成される。
In another embodiment, to form a more stable cavitation, the skin to be treated by ultrasound is presoaked in the cavitation nucleus. The cavitation nucleus may have any of the forms described above. According to one embodiment, the skin is pre-soaked in a solution that is uniformly dispersed and has very fine particles. The particles are evenly distributed on the surface of the skin. This results in a stable and evenly dispersed cavitation when subjected to ultrasound. In another embodiment, it is pre-soaked in a liquid having a highly decomposed gas component. As described above, when ultrasonic waves are applied, the decomposed gas acts as a nucleus for cavitation, and stable cavitation is formed.

【0054】 図4を参照すると、本発明のもう一つ別の実施形態による超音波形状が提供さ
れている。ハウジング42が皮膚44と接触している場所である突起40に対し
て小さい内径を有するトランスデューサーハウジング42と組み合わせて、超音
波用突起40を使用しても良い。超音波用突起は、結合媒体46を介して皮膚4
4に結合されても良い。小さい直径のハウジング42の壁は、皮膚44の大分部
を覆い、皮膚44の一部分のみを超音波に晒す。
Referring to FIG. 4, an ultrasonic shape according to another embodiment of the present invention is provided. The ultrasonic projection 40 may be used in combination with the transducer housing 42 having a smaller inner diameter than the projection 40 where the housing 42 is in contact with the skin 44. The ultrasonic projection is applied to the skin 4 via the coupling medium 46.
4 may be combined. The small diameter wall of the housing 42 covers most of the skin 44 and exposes only a portion of the skin 44 to ultrasound.

【0055】 皮膚に対する空洞化の作用は、概して、中心部において最も目立つ。従って、
この形状により、達成される浸透性の増大のレベルは、処理される皮膚の中心に
集中する。
The effect of cavitation on the skin is generally most pronounced at the center. Therefore,
With this shape, the level of permeation enhancement achieved is concentrated in the center of the skin to be treated.

【0056】 ピン突起及び音響チャネルリングのような他の方法を、皮膚に対する同様の作
用を形成するために使用してもよい。 上記の実施形態は、安定し且つ均一な空洞化を形成するために使用される方法
及び装置に焦点を合わせている。当業者に明らかであるように、これらの方法は
、相互に矛盾しない。この方法と装置とは、空洞化の均一でより大きな制御を提
供するために結合することができる。例えば、図1ないし4に示された突起のい
ずれもが、結合媒体への空洞化の核の付加と組み合わせて使用することができる
。同様に、化学物質と空洞化の核とは、両方とも、上記の装置及び方法のいずれ
かと関係させて予め処理することができる。
Other methods such as pin projections and acoustic channel rings may be used to create similar effects on the skin. The above embodiments focus on methods and apparatus used to form stable and uniform cavitation. As will be apparent to those skilled in the art, these methods are not mutually exclusive. The method and apparatus can be combined to provide uniform and greater control of cavitation. For example, any of the protrusions shown in FIGS. 1-4 can be used in combination with the addition of a cavitation nucleus to the binding medium. Similarly, both the chemical and the cavitation nucleus can be pre-processed in connection with any of the devices and methods described above.

【0057】 以上、本発明を詳細に説明したが、特許請求の範囲によって規定された範囲か
ら逸脱することなく、種々の変更、置換及び改造を施すことができることは理解
されるべきである。
While the present invention has been described in detail, it should be understood that various changes, substitutions and alterations can be made without departing from the scope defined by the claims.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 図1a及び1bは、本発明の一つの実施形態による超音波用突起形状を示して
いる。
FIGS. 1a and 1b show an ultrasonic projection shape according to one embodiment of the present invention.

【図2】 図2aないし2dは、本発明のもう一つ別の実施形態による超音波用突起形状
を示している。
2a to 2d show an ultrasonic projection shape according to another embodiment of the present invention.

【図3】 図3a及び3bは、本発明のもう一つ別の実施形態による超音波用突起形状を
示している。
3a and 3b show an ultrasonic projection shape according to another embodiment of the present invention.

【図4】 図4は、本発明のもう一つ別の実施形態による超音波用突起形状を示している
FIG. 4 shows an ultrasonic projection shape according to another embodiment of the present invention.

───────────────────────────────────────────────────── 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,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZW ),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU, TJ,TM),AE,AL,AM,AT,AU,AZ, BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,C U,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,GB,GD ,GE,GH,GM,HR,HU,ID,IL,IN, IS,JP,KE,KG,KP,KR,KZ,LC,L K,LR,LS,LT,LU,LV,MD,MG,MK ,MN,MW,MX,NO,NZ,PL,PT,RO, RU,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,T M,TR,TT,UA,UG,US,UZ,VN,YU ,ZA,ZW (72)発明者 コスト,ジョセフ アメリカ合衆国マサチューセッツ州02141, ケンブリッジ,マサチューセッツ・アベニ ュー 931,アパートメント ナンバー303 (72)発明者 ケロッグ,スコット・シー アメリカ合衆国マサチューセッツ州02169, クインシー,ケンドリック・アベニュー 155 (72)発明者 ワーナー,ニック アメリカ合衆国マサチューセッツ州02178, ベルモント,コンコード・アベニュー 296 Fターム(参考) 4C060 JJ23 MM01 4C077 AA08 FF10 KK30 4C167 AA71 BB45 CC01 GG22 GG23 GG26 HH19 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (81) Designated country EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE ), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, KE, LS, MW, SD, SL, SZ, TZ, UG, ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AE, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, CA, CH, CN, CU, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN , IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MD, MG, MK, MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZA, ZW (72) Inventor Cost, Joseph USA Massachusetts State 02141, Cambridge, Mass. Avenue 931, Apartment number 303 (72) Inventor Kellogg, Scott Sea, Massachusetts, USA 02169, Quincy, Kendrick Avenue 155 (72) Inventor Warner, Nick 02178, Massachusetts, Belmont, Belmont , Concord Avenue 296 F term (reference) 4C060 JJ23 MM01 4C077 AA08 FF10 KK30 4C167 AA71 BB 45 CC01 GG22 GG23 GG26 HH19

Claims (39)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 軸線と、同軸線に沿った第1の断面と、を有する超音波伝達
部材であって、第1の軸線方向端部と第2の軸線方向端部とを有し、同第1の軸
線方向端部は、超音波を発生するように作動可能である、超音波伝達部材、を含
む超音波発生源であって、 前記第1の軸線方向端部は、超音波発生部分のマトリクスを含み、同マトリク
スは前記第1の断面を有する、超音波発生源。
1. An ultrasonic transmission member having an axis and a first cross section along a coaxial line, the member having a first axial end and a second axial end. An ultrasonic transmission member operable to generate ultrasonic waves, wherein the first axial end includes an ultrasonic generating portion. An ultrasonic source, comprising: a matrix having the first cross section.
【請求項2】 請求項1に記載の超音波発生源であって、 前記超音波伝達部材が円筒形突起を含んでおり、前記第1の断面が円形である
、超音波発生源。
2. The ultrasonic source according to claim 1, wherein the ultrasonic transmission member includes a cylindrical projection, and the first cross section is circular.
【請求項3】 請求項1に記載の超音波発生源であって、 前記超音波発生部分が、前記超音波伝達部材内に第1の一連の平行な軸線方向
の切り欠き部を作ることと、前記超音波伝達部材内に第2の一連の平行な軸線方
向の切り欠き部を作ることと、によって形成されている、超音波発生源。
3. The ultrasonic source according to claim 1, wherein the ultrasonic generating portion creates a first series of parallel axial cutouts in the ultrasonic transmission member. Creating a second series of parallel axial cutouts in the ultrasound transmission member.
【請求項4】 請求項1に記載の超音波発生源であって、 前記第1の一連の平行な軸線方向の切り欠き部と、前記第2の一連の平行な軸
線方向の切り欠き部とが、ほぼ直角である、超音波発生源。
4. The ultrasonic source according to claim 1, wherein the first series of parallel axial cutouts and the second series of parallel axial cutouts. But an ultrasound source that is nearly perpendicular.
【請求項5】 請求項1に記載の超音波発生源であって、 前記超音波伝達部材が、平らな突起を含んでおり、前記第1の断面が矩形であ
る、超音波発生源。
5. The ultrasonic source according to claim 1, wherein the ultrasonic transmission member includes a flat protrusion, and the first cross section is rectangular.
【請求項6】 請求項5に記載の超音波発生源であって、 前記超音波発生部分のマトリクスが、超音波発生部分の列を含んでいる、超音
波発生源。
6. The ultrasonic source according to claim 5, wherein the matrix of the ultrasonic generating portions includes a row of the ultrasonic generating portions.
【請求項7】 請求項1に記載の超音波発生源であって、 前記超音波発生部分の各々が、前記超音波伝達部材の基部の第1の端部と、同
超音波伝達部材の末端部の第2の端部と、断面と、を有している、超音波発生源
7. The ultrasonic generating source according to claim 1, wherein each of the ultrasonic generating portions has a first end of a base of the ultrasonic transmitting member and a distal end of the ultrasonic transmitting member. An ultrasonic source having a second end of the portion and a cross section.
【請求項8】 請求項7に記載の超音波発生源であって、 前記超音波発生部分の少なくとも一つが、前記第1の端部に最大値を有し、前
記第2の端部に最小値を有する断面を備えている、超音波発生源。
8. The ultrasound source according to claim 7, wherein at least one of the ultrasound generating portions has a maximum value at the first end and a minimum value at the second end. An ultrasonic source having a cross section having a value.
【請求項9】 請求項8に記載の超音波発生源であって、 前記超音波発生部分の少なくとも一つが、円形の断面を有している、超音波発
生源。
9. The ultrasonic generator according to claim 8, wherein at least one of the ultrasonic generators has a circular cross section.
【請求項10】 請求項1に記載の超音波発生源であって、 前記第1の端部は、皮膚表面に向かって超音波を放射し且つ皮膚の表面か又は
皮膚の近くにおいて、前記結合媒体内に空洞化を惹き起こす、超音波発生源。
10. The ultrasound source according to claim 1, wherein the first end emits ultrasound toward a skin surface and the coupling is at or near the skin. An ultrasonic source that causes cavitation in the medium.
【請求項11】 請求項1に記載の超音波発生源であって、 前記第1の端部が、陽極処理されたコーティングを含んでいる、超音波発生源
11. The ultrasonic source according to claim 1, wherein the first end includes an anodized coating.
【請求項12】 請求項1に記載の超音波発生源であって、 前記第1の端部が、カーバイド鋼からなる、超音波発生源。12. The ultrasonic source according to claim 1, wherein the first end is made of carbide steel. 【請求項13】 請求項12に記載の超音波発生源であって、 前記カーバイド鋼の第1の端部が、前記超音波伝達部材に結合されている、超
音波発生源。
13. The ultrasonic source according to claim 12, wherein a first end of the carbide steel is coupled to the ultrasonic transmission member.
【請求項14】 超音波発生源であって、 軸線と、同軸線に沿った第1の断面と、を有する超音波伝達部材であって、第
1の軸線方向端部と第2の軸線方向端部とを有し、同第2の軸線方向端部は、超
音波を発生するように作動可能である、超音波伝達部材、を含み、 前記断面が、前記第1の端部に最大値を有し、前記第2の端部に最小値を有す
る面積を有している、超音波発生源。
14. An ultrasonic transmission member having an axis and a first cross section along a coaxial line, the ultrasonic transmission member comprising a first axial end and a second axial direction. An ultrasonic transmission member operable to generate ultrasonic waves, the cross-section having a maximum value at the first end. An ultrasonic source having an area having a minimum value at said second end.
【請求項15】 請求項14に記載の超音波発生源であって、 前記断面が、均一な形状と、前記第1の軸線方向端部における最大値から前記
第2の軸線方向端部における最小値まで減る面積と、を有している、超音波発生
源。
15. The ultrasonic source according to claim 14, wherein the cross section has a uniform shape and a minimum value at the second axial end from a maximum value at the first axial end. An ultrasonic source having an area that reduces to a value.
【請求項16】 請求項14に記載の超音波発生源であって、 前記超音波伝達部材が、前記軸線に沿った円形断面を有している、超音波発生
源。
16. The ultrasonic source according to claim 14, wherein the ultrasonic transmission member has a circular cross section along the axis.
【請求項17】 請求項14に記載の超音波発生源であって、 前記超音波伝達部材が、均一に分布せしめられた空洞化を形成する、超音波パ
ターンを形成する、超音波発生源。
17. The ultrasonic source according to claim 14, wherein the ultrasonic transmission member forms an ultrasonic pattern that forms uniformly distributed cavities.
【請求項18】 請求項14に記載の超音波発生源であって、 前記第1の軸線方向端部が、皮膚表面に向かって超音波を放射し且つ皮膚の表
面か又は皮膚の近くにおいて、前記結合媒体内に均一に分布した空洞化を惹き起
こす、超音波発生源。
18. The ultrasound source of claim 14, wherein the first axial end emits ultrasound toward a skin surface and at or near the skin. An ultrasonic source that causes uniformly distributed cavitation in the coupling medium.
【請求項19】 請求項14に記載の超音波発生源であって、 前記第1の端部が、陽極処理されたコーティングを含んでいる、超音波発生源
19. The ultrasonic source according to claim 14, wherein the first end includes an anodized coating.
【請求項20】 請求項14に記載の超音波発生源であって、 前記第1の端部が、カーバイド鋼を含んでいる、超音波発生源。20. The ultrasonic source according to claim 14, wherein said first end comprises carbide steel. 【請求項21】 請求項20に記載の超音波発生源であって、 前記カーバイド鋼の第1の端部が、前記超音波伝達部材に結合されている、超
音波発生源。
21. The ultrasonic source according to claim 20, wherein a first end of the carbide steel is coupled to the ultrasonic transmission member.
【請求項22】 皮膚の領域に均一な空洞化を形成する方法であって、 同皮膚の領域に隣接して、内部に均一に分散した濃度の空洞化の核を有する多
量の流体を形成することと、 この多量の流体に超音波を当てることと、を含み、 同超音波が、同空洞化の場所又はその近辺で空洞化を生じさせるようにした、
方法。
22. A method of forming uniform cavitation in an area of skin, the method comprising forming, adjacent to the area of skin, a volume of fluid having a concentration of cavitation nuclei of evenly distributed concentration therein. And applying ultrasonic waves to the large volume of fluid, wherein the ultrasonic waves cause cavitation at or near the location of the cavitation,
Method.
【請求項23】 請求項22に記載の方法であって、 前記空洞化の核が、ほぼ同じサイズのセラミックの粒子を含んでいる、方法。23. The method of claim 22, wherein the cavitation nuclei comprise approximately the same size ceramic particles. 【請求項24】 請求項22に記載の方法であって、 前記空洞化の核が、ほぼ同じサイズのポリマーの粒子を含んでいる、方法。24. The method of claim 22, wherein the cavitation nuclei comprise particles of approximately the same size polymer. 【請求項25】 請求項22に記載の方法であって、 前記空洞化の核が、ほぼ同じサイズの二酸化チタンの粒子を含んでいる、方法
25. The method of claim 22, wherein the cavitation nuclei comprise titanium dioxide particles of about the same size.
【請求項26】 請求項22に記載の方法であって、 前記空洞化の核がガスの気泡を含んでいる、方法。26. The method according to claim 22, wherein the cavitation nuclei comprise gas bubbles. 【請求項27】 請求項22に記載の方法であって、 前記皮膚の領域を介して物質を投与することを更に含む、方法。27. The method of claim 22, further comprising administering a substance through the area of the skin. 【請求項28】 請求項22に記載の方法であって、 前記皮膚の領域を介して分析物を採取することを更に含む、方法。28. The method of claim 22, further comprising collecting an analyte through the area of skin. 【請求項29】 皮膚の領域に均一な空洞化を形成する方法であって、 同皮膚の領域に隣接して、内部に均一に分散した濃度の、空洞化の形成を助け
る第1の物質を有する多量の流体を形成することと、 この多量の流体に超音波を当てることと、を含み、 同超音波が、前記流体内に空洞化を生じさせるようにした、方法。
29. A method of forming uniform cavitation in an area of skin, comprising: adhering to the area of skin, a first substance that aids in forming cavitation in a concentration uniformly distributed therein. A method, comprising: forming a volume of fluid having; and sonicating the volume of fluid, wherein the ultrasound causes cavitation in the fluid.
【請求項30】 請求項29に記載の方法であって、 前記第1の物質がフルオロカーボンであり、超音波を当てることにより、前記
フルオロカーボンの気化と前記結合媒体内のガス気泡の形成が生じる、方法。
30. The method of claim 29, wherein the first substance is a fluorocarbon, and applying ultrasonic waves results in vaporization of the fluorocarbon and formation of gas bubbles in the coupling medium. Method.
【請求項31】 請求項29に記載の方法であって、 前記第1の物質が、前記結合流体が超音波にさらされたときに、空洞化の発生
を助ける界面活性剤である、方法。
31. The method of claim 29, wherein the first substance is a surfactant that assists in generating cavitation when the bonding fluid is exposed to ultrasound.
【請求項32】 請求項29に記載の方法であって、 前記皮膚の領域を介して物質を投与することを更に含む、方法。32. The method of claim 29, further comprising administering a substance through the area of the skin. 【請求項33】 請求項29に記載の方法であって、 前記皮膚の領域を介して分析物を抽出することを含む、方法。33. The method of claim 29, comprising extracting an analyte through the area of skin. 【請求項34】 皮膚の領域に均一な空洞化を形成する方法であって、 同皮膚の領域に超音波を当てるために超音波発生源を設けることと、 前記皮膚の領域と前記超音波発生源との間に、多数の開口部を有するスクリーン
を位置決めすることと、 前記スクリーンを介して前記皮膚の領域に超音波を当てることと、を含み、 前記スクリーン内の開口部は、空洞化の核となり且つその大きさによって空洞
化の気泡を濾過し、それによって、均一な気泡の群を形成するようにした、方法
34. A method for forming uniform cavitation in a skin area, comprising: providing an ultrasound source for applying ultrasound to the skin area; Positioning a screen with a number of openings between the source and sonicating the area of the skin through the screen, wherein the openings in the screen are hollowed out. A method wherein the cavitation bubbles are filtered by their size and their size, thereby forming a uniform group of bubbles.
【請求項35】 請求項34に記載の方法であって、 前記皮膚の領域を介して、物質を投与することを更に含む、方法。35. The method of claim 34, further comprising administering a substance through the area of the skin. 【請求項36】 請求項34に記載の方法であって、 前記皮膚の領域を介して分析物を抽出することを更に含む、方法。36. The method of claim 34, further comprising extracting an analyte through the area of skin. 【請求項37】 超音波装置であって、 超音波用突起と、 前記超音波用突起のハウジングであって、同ハウジングの一部分が、前記超音
波用突起の直径に対して小さい内径を有している、ハウジングと、を含み、 前記小さい内径が、皮膚の狭い領域上に超音波エネルギを集中させるようにな
された、超音波装置。
37. An ultrasonic device, comprising: an ultrasonic projection; and a housing for the ultrasonic projection, wherein a part of the housing has an inner diameter smaller than a diameter of the ultrasonic projection. An ultrasonic device, wherein the small inner diameter is adapted to focus ultrasonic energy on a narrow area of the skin.
【請求項38】 請求項37に記載の超音波装置であって、 前記小さい内径が前記皮膚の近くに配置されている、超音波装置。38. The ultrasonic device according to claim 37, wherein the small inner diameter is located near the skin. 【請求項39】 請求項37に記載の超音波装置であって、 前記ハウジング内に含まれた結合媒体を更に含んでいる、超音波装置。39. The ultrasonic device according to claim 37, further comprising a coupling medium contained within the housing.
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