JP2005520574A - 創傷治療用超音波方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】創傷治療の改良された方法を提供する。
【解決手段】超音波を典型例とする波を発生する変換器のチップの遠位端（放射表面）と接触させて噴霧状にした液体粒子スプレーを少なくとも１インチ離した創傷に向ける。このスプレーは洗浄、液体賦活及び殺菌効果をもつ。

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は創傷治療に超音波を用いる方法に関する。特に、本発明は薬剤の移送、殺菌、表面の洗浄及び健康な組織細胞の刺激のために超音波を用いて創傷表面をスプレー処理する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超音波は多くの工業用途と同様診断や治療を含む医療用途にも用いられている。超音波を用いる診断の典型例は対象物又は人の組織中の内部構造の検知に超音波を用いるものである。この場合超音波変換器（トランスデューサ）をカップリング媒体を介して対象物又は人の組織と接触させ、高周波数（１〜１０ＭＨｚ）の超音波を組織に向ける。種々の内部構造と接触すると波が反射して変換器に隣接するレシーバにもどされる。送った超音波と受けとった反射超音波の信号を比較して、内部構造の像を生成させることができる。この手段は組織の成分間の境界の同定に特に有効であり、不規則な塊、腫瘍等の検知に用いることができる。
【０００３】
超音波の二つの治療用途としてエーロゾルミスト生成と接触物理療法がある。エーロゾルミスト生成は湿潤環境をつくるために噴霧器（ｎｅｂｕｌｉｚｅｒ又はｉｎｈａｌｅｒ）を使ってエーロゾルミストを生成させて薬剤を肺に送るものである。超音波噴霧器は液体を通るに十分な強度の超音波を液体下又は液体内の１点の液体の空気−液体界面に向ける。液体粒子をこの液体の表面から周辺空気中に射出し次いで超音波によって毛管波を分解させる。この手段は非常に細かく濃厚な霧又はミストを生成しうる。超音波で生成したエーロゾルミストは、他の方法で生成させたエーロゾルミストより粒子サイズが小さい点で好ましい。これらの噴霧器の大きな欠点はエーロゾルミストを空気流なしには放射領域に向けることができないことであり、空気流は超音波の効率を低下させる。
【０００４】
Ｓｏｎｉｃ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｉｎｃ．、Ｍａｓｏｎｉｃ Ｉｎｃ．及びＳｏｎｏ−Ｔｅｋ Ｉｎｃ．から市販されているような超音波噴霧器（ｓｐｒａｙｅｒ）（たとえば特許文献１、特許文献２及び特許文献３参照）は、液体を超音波機器チップの中央口金を液体を通過させることによって機能する。これらの噴霧器の大きな欠点として不均一な粒子サイズ、液流の加熱、チップの末端形状が原因する超音波の低効率があげられる。
【０００５】
【特許文献１】 米国特許第４，１５３，２０１号
【特許文献２】 米国特許第４，１５３，２０１号
【特許文献３】 米国特許第５，５１６，０４３号
【０００６】
接触物理療法は超音波を直接組織に付与して組織に物理的変化を生じさせようとするものである。従来の超音波物理療法では超音波はカップリング媒体を介して組織と接触する。変換器によって生じた超音波はカップリング媒体を通って組織内に至る。カップリング媒体の典型例は液体浴、被処理体表面に塗布したゼリー又は水充填バルーンである。（従来法では約０．８〜３ＭＨｚの周波数で約０．２５〜３ｗ／ｃｍ^２の強度をもつ超音波をもたらす。カップリング媒体は超音波変換器によって生じたエネルギーの一部を失わせる冷却作用をもたらす。
【０００７】
より重要なことは、周辺空気が超音波の伝達にとって相対的に劣る媒体であることから、カップリング媒体又は組織と超音波間の直接接触が皮膚表面への超音波の移送に必要であるということである。
【０００８】
接触物理療法のいくつかの利点が報告されている。たとえば、血液循環の局所的改善、組織の加熱、酵素活性の増大、筋肉の弛緩、痛みの低下、自然治ゆプロセスの強化がそれである。このような利点にもかかわらず超音波を用いる現状の物理療法は、変換器から組織への超音波の効果的な移送を維持するために、超音波変換器と組織の間に直接接触界面をもたらす必要性によって制限されている。
【０００９】
現在の方法はカップリング媒体を伴うものも伴なわないものも直接接触が必要という点で望ましいものとはいえない。組織の状態によっては超音波機器との直接接触も可能だが、接触下の超音波治療は実用的とはいえない。たとえば、外傷、火傷、手術等に伴なう新しい傷は傷の構造的特性や痛み等から直接接触超音波治療に適しているとはいえない。また従来の接触超音波は既に損傷をうけた組織表面の近くに超音波変換器の振動する先端があることから、上記の種類の新しい傷にとっては悪影響を伴う危険がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の１の目的は創傷治療の改良された方法と装置を提供することにある。
本発明の更なる目的は超音波を用いる創傷治療の方法と装置を提供することにある。
本発明の更なる目的は薬剤の移送、殺菌、表面の洗浄又は健康な組織細胞の刺激のための方法と装置を提供することにある。
本発明の更なる目的は超音波によって生じたエーロゾルミストを創傷の表面にスプレーして創傷を治療することにある。
本発明のこれらの目的及び他の目的は以下の記載からより明らかになろう。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は超音波変換器先端の非接触適用によって創傷表面にスプレーして薬剤の移送、殺菌又は表面の洗浄を行う方法と装置に関する。この方法では超音波変換器と被処理創傷間の直接又は間接（従来からのカップリング媒体を介する）接触の必要なしに、創傷に超音波を適用する。
【００１２】
本発明の方法は液体を超音波変換器の自由端表面と接触させて液体粒子のスプレーを生成させることを含む。超音波は超音波変換器の遠位端表面からスプレーを外側に射出し、そして粒子スプレーを創傷に向かわせる。スプレーの粒子は遠位端表面から放射する超音波の伝達の媒体をもたらす。本発明の方法によれば、低周波数の超音波によって生じた粒子スプレーが創傷に薬剤を移送し、創傷の殺菌を行い、血流を増大させ、そしてその表面からごみやよごれを物理的に洗浄する。
【００１３】
この薬剤移送方法は、薬剤の局所投与が望ましいが組織との直接は避けるべきであるような組織上に対し特に有効である。また、この方法で用いる低周波数超音波は薬剤を賦活し、組織表面下への薬剤の浸透を促す。さらにこの殺菌法はスプレーした液体が薬剤（防腐剤、殺菌剤、抗生物質）、油、生理食塩水、蒸溜水等である場合に有効である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
スプレーを生成する本発明の装置は自由端表面に隣接する超音波変換器先端（チップ）の側面に液体を最初に移送する手段をもち、ここで変換器先端の自由端表面上の超音波によって生じた真空（陰圧）によって液体が自由端に向けて引っ張られる。これは超音波機器と平面との間の角度を９０°以下でかえることになされうる。放射側面から液体を自由端に移送するこの音波作用は本発明が見出したものであり、「ババエブ（Ｂａｂａｅｖ）」作用と称する。）この作用は液体を頂部、側部、底部等の周辺３６０°から変換器先端の放射表面に移送するときに起こる。
【００１５】
上記の目的のためこの装置はいわゆるノズルをもつ必要があり、これは異なるバルブデザインをもつスチール（非ディスポーザブル）又はプラスチック（ディスポーザブル）のいづれからつくられていてもよい。このノズルは液体を超音波変換器先端の側部表面に移送するか又は超音波変換器の遠位側面（放射表面）に直接移送して噴霧器として機能することを可能にする。
【００１６】
本発明の大きな利点の１つは生成させたスプレー粒子の均一性にある。液体を固体放射表面から噴霧するので、粒子サイズが実質的に均一であり、通常約９０％以上、好ましくは約９０〜９６％が均一である。
【００１７】
スプレー生成工程には更に約１８ｋＨｚ〜１０，０００ＭＨｚの周波数をもつ超音波を発生するように変換器を操作することが含まれる。１８ｋＨｚ以下、即ち約１〜１８ｋＨｚ、の周波数も同様に用いうるが、この範囲の音波は患者と操作者に（耳保護部材等なしでは）不快感をもたらしうることから好ましい範囲とはいえない。約３０−１００ｋＨｚ、特に約４０ｋＨｚの周波数が好ましい。
【００１８】
変換器の自由端表面とスプレーされる表面又は対象物の間の分離距離は少なくとも約０．１インチ（２．５ｍｍ）の「非接触」距離であるべきである。好ましい分離距離は約０．１インチ（２．５ｍｍ）−２０インチ（５１ｃｍ）、より好ましくは約０．１インチ（２．５ｍｍ）−５インチ（１２．７ｃｍ）である。スプレーされる液体は水（一般水又は蒸溜水）、生理食塩水、又は植物油、ピーナツ油、カノラ油等の組織に塗布される油等の適宜のキャリアでありうるし、また所望により可溶性薬剤（たとえば抗生物質）、防腐剤、コンディショナー、界面活性剤、保湿剤、又は他の活性成分等も含有しうる。薬剤等は可溶性であるに足る低濃度での使用意図にとって有効な濃度で存在させることが好ましい。
【００１９】
スプレーする液体は２以上の非相溶性液体の混合物又は溶液と微小粒子との不均一混合物でもよく、これらもを発明の範囲に包含される。
【００２０】
本発明に従って生成させたスプレーをスプレーすべき対象物、表面又は組織にそれぞれの目的又は治療を行うに必要な時間と頻度で付与する。少なくとも１秒のスプレー時間が必要といえるが、スプレー時間は約１秒から１分以上、場合によっては３０分以上にも及びうる。スプレー面積（たとえば創傷の大きさ）、生成したスプレーの容積割合、活性成分の濃度等の多くの因子がスプレーの時間や頻度に影響する。スプレーは通常１日に１回以上から１週間もしくは１ヶ月に２、３回といった少ない頻度で行いうる。
【００２１】
本発明によれば、超音波は、超音波変換器と創傷の間に、直接又は間接に、接触を行うことなく、創傷に適用される。たとえば、本発明の方法での治療に特に適する人体の表面としては開いた創傷中の感染性又は炎症性の状況があり、具体的には外傷又は銃弾傷、火傷及び化学的熱傷等がある。
【００２２】
また、本発明の方法は治療するのが困難なオリフィスその他の人体の間隙溝にスプレーするのに特に適している。
【００２３】
本発明の創傷治療にはいくつかの利点がある。第１に、感染性や炎症性や痛みのある組織と機器との接触の必要なしに、液体抗生物質等の薬剤を創傷に局所付与することができる。第２に、本発明の方法を用いて創傷表面にスプレーすると顕著な殺菌効果が得られる。
【００２４】
さらに、殺菌効果及び非接触治療の利点以外に、本発明の方法は、創傷治療の従来法に比し用いる液体薬剤の使用量を顕著に減少しうる。同様に、スプレー液の正確な投与量制御が可能であり、医師を含む使用者が所望量の液体を所望の割合と時間で投与することを容易にする。
【００２５】
本発明の方法は従来法に比し、炎症性及び化膿した感染創傷の癒合時間を約１．５〜３倍早めることが判明した。この効果は超音波による超音波エネルギーをもつ噴霧化したスプレー粒子の殺菌作用、血流増加作用及び機械的洗浄作用によるものである。このスプレーは組織の表面を機械的にこすって組織表面の汚れや死んだ組織や化膿した盛り上り部を除去する。上記の癒合効果はまた超音波の作用のもと抗生物質がエネルギー付与され高度に活性化し薬剤が組織表面の０．５ｍｍの深さまで浸透することにもよる。
【００２６】
また低周波数超音波と噴霧化した薬剤（超音波エネルギーにより高度に活性化されている）の組合せが表面細菌を破壊して、通常の手段で付与した液体に比し、噴霧化した液体の消毒効果を高める。本発明の方法はまた上記スプレーが健康な細胞の成長を刺激して癒合した組織の顆粒化及び上皮化を促進する。
【００２７】
本発明はまた非医療用途、たとえば食品面他の対象物の洗浄、殺菌及び表面被覆等の用途にも用いうる。
【００２８】
本発明は、従来の汎用の抗生物質類のより優れた使用方法及び必要によっては抗生物質なしに細菌を攻撃する優れた方法を提供する。本発明の方法により抗生物質類を高度に活性化して用いうるための抗生物質に対し抵抗性をもつようになった細菌に対しても汎用の構成物資類を用いることが可能となる。また上記の効果とは別に、本発明の方法で付与する低周波超音波は細菌を物理的に破壊する効果も示す。本発明の方法において高度に活性化した抗生物質類と低周波数超音波とを組合せることにより、単純な局所付与や経口投与した抗生物質類ではみられない高い殺菌効果が得られる。この組合せ効果は化膿性感染性創傷の治癒を顕著に促進する。
【００２９】
本発明はまた圧縮噴霧システムの使用なしの非接触薬剤デリバリシステムを提供する。これは非接触薬剤デリバリ噴霧器のデザインを簡略化し噴霧器の重量を減少する。より重要なことは、微小粒子の移動に圧縮を用いないことからスプレー粒子によって運ばれる超音波エネルギーを防ぐことである。
【００３０】
この超音波エネルギーはその作用によりまた組織に付与した高度に活性化した抗生物質類により細菌を破壊することが証明された。
【００３１】
本発明は圧縮のない非接触薬剤デリバリ方法を提供する。
【００３２】
次に本発明を図面を参照して説明する。
図１において、超音波治療システム２はケーブル８によって超音波変換器６に接続している超音波発生器４をもつ。超音波発生器４は一般的なものであり、前面パネル１０をもち、ここには電源ボタン１２、タイマー１４、制御ボタン１６、１以上のディスプレー１８及び１以上のジャック２０（たとえばフットスイッチ（図示せず）用）がある。弁２６を備えた液体受器２４をもつノズル２４が変換器６の遠い方の位置に取りつけられている。矢印２８は生成したスプレーの方向を示す。
【００３３】
図２は本発明で用いる超音波機器とスプレーを単純化して示した図である。変換器６は遠位の変換器先端３０をもつ。液体受器３２からの液体が弁３４を通過して先端３０の遠位放射表面３６に隣接する位置に至る。変換器６はケーブル８を介して超音波源に取りつけられている。液体ミストは標的の組織又は表面４０に矢印３８の方向に向けられる。
【００３４】
図３は図１の一部の拡大部分断面図であり、本発明の方法による装置でつくられたスプレーを示す。この装置は特許文献４に記載されている装置を改善したものである。図３から明らかなように、ノズル２２が超音波変換器の先端３０を囲んでいる。また、液体受器３２は受器３２と超音波変換器の先端３０の遠位表面３６の間に位置する弁３４をもっている。液滴４２の円錐形のスプレーが標的となる表面又は組織４４に向けて噴射される。この配置構成は液体を、たとえば創傷表面のような、表面上にスプレーしまた超音波をその表面に運ぶのに効果的である。
【００３５】
【特許文献４】 米国特許第５，０７６，２６６号
【００３６】
弁３４は空隙４６を通して液体を遠位先端３６に液滴又は連続流として流すことを可能にする。弁３４の位置は受器３２と先端３０の間を含め特に制限されない。先端３０のＸ−Ｘ方向の機械的な運動が液体を遠位先端又は放射表面３６に流させる。
【００３７】
図４のａは液体４８を遠位先端（放射表面）３６に向けてスプレーするために本発明の方法で用いる超音波噴霧器の概略図である。
【００３８】
図４のｂはババエブ作用に基づく先端の側（放射）面からの基本的なスプレー法を示す概略図である。この場合超音波変換器先端３０の放射表面３６に向けられた液体又は薬剤は、超音波とスプレーによって生じた陰圧（真空）によって前方に引かれた後、音波化（超音波的にエネルギー化）する。
【００３９】
図５に示すように、液体は頂部、側部、底部等のその外辺部に沿って３６０°から変換器先端３０の側部又は放射表面３６に運ばれる。
【００４０】
図６に示す本発明の態様では変換器先端３０の一部が水平から９０°まで上昇する。ババエブ作用により、液体４８は依然放射表面３６に移動する。
【００４１】
超音波変換器先端は円形、卵形、四角形、楕円形、階段状又はそれらの組合せを含む規則的又は不規則的な横断面をもちうる。たとえば図７のａ〜ｇはそれぞれ変換器先端の断面を示すものである。また変換器先端の長さ方向の断面の遠位端の形も変えることができ、その例としては四角形、楕円形、卵形、円形、円錐形、曲線形、階段形、さらには面取りしたもの等がある。
【００４２】
図８のａ〜ｃ’に本発明の方法に用いる噴霧器の先端の種々の変形の断面の拡大図の例を示す。好ましい形は超音波変換器先端表面からの放射ビームを標的（創傷）に十分に向けられる点で四角形である。球形、楕円形及び卵形（図８のｅ）をもつ放射ビームは焦点に焦点合せされる。他の形の放射ビームは拡がって標的に部分的に到達する。
【００４３】
図９のａ〜ｃはそれぞれ放射表面に向けられる液体用の空隙（溝）１９又はスレッド２０であるチップの遠位端の放射状側面を示す。
【００４４】
以上、本発明を具体例で示したが、本発明の技術思想と請求項の範囲内で他の態様も用いうることは当然である。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明に従って用いる超音波創傷治療システムの概略説明図。
【図２】
本発明で用いるに適する超音波噴霧器の横概略図。
【図３】
本発明で用いるに適する超音波噴霧器の部分断面図。
【図４】
図３の噴霧器の部分説明図。
【図５】
液体を超音波変換器チップの遠位端の放射表面に３６０°から運ぶときの超音波変換器の遠位端の断面図。
【図６】
図４のｂの角度を０〜９０°かえたことによるスプレー効果を示す説明図。
【図７】
有用な超音波変換器チップの断面図。
【図８】
本発明で用いる超音波噴霧器のチップ端形状の変形例を示す拡大図。
【図９】
空隙、溝又はスレッドをもつ超音波噴霧器頂部の断面、末端及び側面図。

Claims (25)

1. （ａ）治療すべき創傷の表面から離れた位置に放射表面をもつ変換器を用意し、（ｂ）液体は又は粉末を該放射表面に隣接する領域に運んで該変換器からの波をもつスプレーを生じさせ、そして（ｃ）該スプレーを創傷表面に向けることを特徴とする創傷治療方法。
2. 変換器が超音波変換器である請求項１の方法。
3. 変換器の操作周波数が約１０ｋＨｚ〜１０^３ＭＨｚである請求項２の方法。
4. 放射表面が創傷表面から少なくとも０．１インチ（２．５４ｍｍ）離れた位置にある請求項１の方法。
5. 放射表面が創傷表面から約０．１〜２０インチ（２．５ｍｍ〜５１ｃｍ）離れた位置にある請求項４の方法。
6. 放射表面が創傷表面から約０．１〜５インチ（２．５ｍｍ〜１２．７ｃｍ）離れた位置にある請求項５の方法。
7. 液体を放射表面と接触させて液流又は液滴からスプレーを生成させる請求項１の方法。
8. 液体を放射表面に隣接する放射状表面と接触させて液流又は液滴からスプレーを生成させる請求項１の方法。
9. 粉末を放射表面と接触させて粉末からスプレーを生成させる請求項１の方法。
10. 工程（ａ）において液体をその液滴が賦活される別の位置で供給する請求項１の方法。
11. 超音波を液体又は粉末スプレーを通して創傷に向ける請求項１の方法。
12. 創傷表面に向けたスプレーが洗浄作用を示す請求項１の方法。
13. 液体が抗生物質、防腐剤、生理食塩水、油及び水から選ばれる１以上の成分をもつ請求項１の方法。
14. 変換器の放射表面が液体スプレーを生成する一定周波数で駆動される請求項１の方法。
15. 変換器の放射表面がスプレーを生成する変調した周波数で駆動される請求項１の方法。
16. 変換器の放射表面が正弦超音波で駆動される請求項１５の方法。
17. 波形が方形である請求項１６の方法。
18. 波形が台形である請求項１６の方法。
19. 波系が三角形である請求項１６の方法。
20. 変換器がスプレーを生成するパルス周波数で駆動される請求項１の方法。
21. 不規則な放射末端をもつ液体又は粉末スプレー生成用変換器。
22. 放射末端表面がスロット又は溝をもつ請求項２１の変換器。
23. 表面がスレッドをもつ請求項２１の変換器。
24. 放射末端の横断面が円形、卵形、楕円形、方形、台形又はそれらの２以上の組合せである請求項２１の変換器。
25. 縦断面が方形、楕円形、卵形、円形、円錐形、曲線、階段状又は面取り状又はそれらの２以上の組合せである請求項２１の方法。

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