JP2009165499A - Probe for generating ultrasonic wave - Google Patents

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Tetsuya Kodama
哲也 小玉
Shiro Mori
士朗 森
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Nippon Sozai KK
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    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M37/00Other apparatus for introducing media into the body; Percutany, i.e. introducing medicines into the body by diffusion through the skin
    • A61M37/0092Other apparatus for introducing media into the body; Percutany, i.e. introducing medicines into the body by diffusion through the skin using ultrasonic, sonic or infrasonic vibrations, e.g. phonophoresis

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To introduce exogenous molecules to a predetermined location by oscillating a high-frequency wave generation plate and generating a large number of needlelike ultrasonic waves containing high-frequency components over the substantially entire surface of the high-frequency wave generation plate, thereby breaking countless hollow microspherical bodies efficiently over the substantially entire surface of the high-frequency wave generation plate. <P>SOLUTION: The probe for generating ultrasonic wave is characterized by comprising (a) a probe body (1) having an opening (9) for fixing the high-frequency wave generation plate, and (b) a high-frequency wave generation plate (2) having outer edge (2G) bonded to the opening (9) for fixing the high-frequency wave generation plate and generating two or more high-frequency waves from different positions through application of a voltage. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、高周波発生板の2以上の異なる位置から高周波を発生させ、高周波発生板のほぼ全面にわたって音響性を有する中空微小球体を破壊することが出来る、換言すれば超音波で効率よく破泡させる事が出来る医療用の超音波発生用プローブに関するもので、医療分野以外では洗浄、殺菌にも応用が可能であり、たとえば湖水、海水、ダムの浄化や、食品(牡蠣、海苔)の滅菌にも利用可能な超音波発生用プローブに係るものである。   The present invention can generate a high frequency from two or more different positions of the high-frequency generating plate, and can destroy the hollow microspheres having acoustic properties over almost the entire surface of the high-frequency generating plate. It can be applied to medical ultrasonic probes and can be applied to cleaning and sterilization outside the medical field. For example, for purification of lake water, seawater, dams, and sterilization of food (oysters, laver) Also relates to an ultrasonic probe that can be used.

超音波分子導入法は、超音波の特性を利用するもので、プローブから発生した超音波により、(1)経皮吸収の増大、(2)中空微小球体(音響性のナノバブル或いは/及びマイクロバブル)と外因性分子とを含む組成物乃至混合物を利用した細胞内への生理活性物質の導入、(3)生体内における薬物効果の増強などが報告されており、操作方法も簡便で装置も安価であり、非侵襲的に外因性分子を患部に導入することができる処から現在では心臓を始めとする循環器疾患、消化器疾患或いは悪性腫瘍の治療において重要な役割を果たしている。   The ultrasonic molecule introduction method uses the characteristics of ultrasonic waves, and the ultrasonic waves generated from the probe (1) increase percutaneous absorption, (2) hollow microspheres (acoustic nanobubbles and / or microbubbles) ) And exogenous molecules are used to introduce bioactive substances into cells using a composition or mixture, and (3) enhancement of drug effects in vivo has been reported. Since it can introduce exogenous molecules into the affected area non-invasively, it currently plays an important role in the treatment of cardiovascular diseases such as the heart, gastrointestinal diseases or malignant tumors.

この従来型の超音波発生用プローブ(B)は、図3に示すようなもので、概略、円筒状のプローブ本体(1’)と、プローブ本体(1’)の先端開口に装着された金属板(6’)と、金属板(6’)の内面側に直接全面接着させて配置された圧電素子(2’)並びに圧電素子(2’)に設けられた電極に接続された給電コード(4’)(5’)とで構成されている。このような構造のプローブ(B)では、比較的厚い金属板(6’)に圧電素子(2’)の下面全面を、接着層(K’)を介して接着して外端縁全周を非接着[両者の間隙を(L’)で示す。]としているために、圧電素子(2’)に交流電圧又はパルス電圧を印加した場合、皮膚等への接触面となる金属面(6a’)からはひとつのガウシアン分布の形状=正規分布の超音波(PG)のみが発生する[図3(b)参照]。前記正規分布波形の超音波(PG)の後述する微小中空球体の破泡有効範囲を(YG)で示す。そしてこの一つの正規分布波形の超音波(PG)を利用して下記のような外因性分子(薬剤や遺伝子)の生体の所定場所への分子導入が行われていた。   The conventional ultrasonic wave generation probe (B) is as shown in FIG. 3, and is roughly a cylindrical probe body (1 ′) and a metal mounted on the tip opening of the probe body (1 ′). The plate (6 ′), the piezoelectric element (2 ′) disposed by being directly adhered to the inner surface side of the metal plate (6 ′), and the feeding cord connected to the electrode provided on the piezoelectric element (2 ′) ( 4 ') and (5'). In the probe (B) having such a structure, the entire lower surface of the piezoelectric element (2 ′) is bonded to the relatively thick metal plate (6 ′) via the adhesive layer (K ′) to the entire outer edge. Non-adhesive [The gap between the two is indicated by (L '). Therefore, when an AC voltage or pulse voltage is applied to the piezoelectric element (2 ′), the shape of one Gaussian distribution is greater than the normal distribution from the metal surface (6a ′) that is the contact surface to the skin or the like. Only sound waves (PG) are generated [see FIG. 3 (b)]. The effective bubble breaking range of the micro hollow sphere described later of the ultrasonic wave (PG) having the normal distribution waveform is indicated by (YG). In addition, the following exogenous molecules (drugs and genes) have been introduced into a predetermined place in the living body by using the ultrasonic wave (PG) having this normal distribution waveform.

特許文献1は、生体の特定部位に外因性分子である生物学的活性薬剤を送達するための組成物、即ち、微小中空球体を含有する生物学的活性薬剤導入組成物を超音波に曝露することで、微小中空球体を特定部位で破泡させ、破泡時の衝撃圧で前記生物学的活性薬剤(この場合は遺伝子)が特定部位に取り込まれるようにするものである。   Patent Document 1 exposes a composition for delivering a biologically active agent that is an exogenous molecule to a specific part of a living body, that is, a biologically active agent introduction composition containing a micro hollow sphere, to ultrasound. Thus, the micro hollow sphere is broken at a specific site, and the biologically active agent (in this case, a gene) is incorporated into the specific site by the impact pressure at the time of the bubble break.

更に詳述すれば、特許文献1は、内部ガスとしてパーフルオロカーボンを含有したアルブミン由来の音響性中空微小球体(ナノ又はミクロンバブル)を使用し、これに中空微小球体の共振周波数に近い周波数であり、中空微小球体をより低い音圧で確実に破泡させることができる1MHzの高周波数超音波を作用させて破泡させ、その衝撃圧で生体内に生物学的活性薬剤の導入を図る方法が開示されている。この方法は生体の特定領域、たとえば脳、消化管、血管、筋肉、特に癌組織などの生体の特定部位への生物学的活性薬剤導入を目指すものであるが、プローブの超音波発生面[図3の従来例では金属板(6')の外面(6a')]からは面央部分(YG)が最も音圧が高く、外に向かうほど立体的に音圧が漸減する正規分布状の固定周波数での超音波が発生するものを使用している。この場合、超音波発生面の狭い中央部分(YG)[前述のように図3(b)で破泡可能な有効範囲を(YG)として模式的に示す。]のみが中空微小球体を振動・破泡させる有効領域となり、大部分を占める周辺部分は破泡には殆ど働かず、生物学的活性薬剤の特定部位への導入量が非常に少ないという問題があった。   More specifically, Patent Document 1 uses an albumin-derived acoustic hollow microsphere (nano or micron bubble) containing perfluorocarbon as an internal gas, and has a frequency close to the resonance frequency of the hollow microsphere. A method of introducing a biologically active agent into a living body by using a 1 MHz high-frequency ultrasonic wave that can surely break the hollow microsphere with a lower sound pressure is used to break the bubble. It is disclosed. This method aims to introduce biologically active agents into specific areas of the living body, such as brain, digestive tract, blood vessels, muscles, especially cancer tissues, and other parts of the body. In the conventional example of 3, the outer surface (6a ') of the metal plate (6') is fixed in a normal distribution shape in which the sound pressure is highest in the central part (YG) and gradually decreases in three dimensions toward the outside. A device that generates ultrasonic waves at a frequency is used. In this case, the narrow central portion (YG) of the ultrasonic wave generation surface [As shown above, the effective range in which bubbles can be broken in FIG. 3 (b) is schematically shown as (YG). ] Is an effective region that vibrates and breaks the hollow microspheres, and the peripheral portion that occupies the majority hardly affects the bubble breakage, and the amount of biologically active agent introduced into a specific site is very small. there were.

引用文献2は、内蔵ガスがパーフルオロカーボンである中空微小球体(音響性のナノバブル或いは/及びマイクロバブル)を含み、治療用遺伝子を含有する急性心筋梗塞治療のための「遺伝子導入剤」に関する発明で、遺伝子導入剤を血中に注入することにより、心筋に導入された遺伝子導入剤中の中空微小球体を超音波照射下にて破泡させ、その衝撃によるHGF遺伝子(=治療用遺伝子)の心筋への導入を可能としたものである。使用超音波周波数は、中空微小球体破泡のためにやはり超音波発生用プローブの超音波発生面からは面央が最も高い前記正規分布状の固定周波数の超音波が発生するものを使用しており、前述同様有効範囲が狭く生物学的活性薬剤の特定部位への導入量が非常に少ないという問題があった。   Citation 2 is an invention relating to a “gene transfer agent” for treating acute myocardial infarction containing hollow microspheres (acoustic nanobubbles and / or microbubbles) whose internal gas is perfluorocarbon and containing a therapeutic gene. , By injecting the gene introduction agent into the blood, the hollow microspheres in the gene introduction agent introduced into the myocardium are bubbled under ultrasonic irradiation, and the myocardium of the HGF gene (= therapeutic gene) by the impact It is possible to introduce to. The ultrasonic frequency used is the one that generates ultrasonic waves with the fixed frequency of the normal distribution with the highest center from the ultrasonic generation surface of the probe for generating ultrasonic waves due to the breakage of the hollow microspheres. As described above, there is a problem that the effective range is narrow and the amount of biologically active agent introduced into a specific site is very small.

特許文献3は、腫瘍内またはその表面に中空微小球体を導入し或いは付着させ、当該中空微小球体を超音波で破泡させることにより、前記腫瘍を構成する腫瘍細胞の少なくとも一部を死滅させる腫瘍治療装置で、該腫瘍治療装置は生体内に投与された前記中空微小球体の存在を確認するための第1の超音波を発振する第1の超音波振動子と、前記中空微小球体を破泡させるための第2の超音波を発振する第2の超音波振動子とを具備し、腫瘍治療装置内の超音波制御手段によって前記第1の超音波の反射波から得られる情報に基づいて、前記第2の超音波の発振を制御するようになっており、第1の超音波と第2の超音波(周波数=100kHz〜10MHz、超音波の出力=0.1〜30W/cm)とは、それらの出力及び/又は周波数が異なるように制御されている。この場合もやはり超音波発生用プローブの超音波発生面からは面央が最も高い正規分布状の固定周波数の超音波が発生するものを使用している。この場合も前述同様超音波の有効領域が非常に狭く超音波振動子全面積のうちの僅かな面積内に位置する中空微小球体しか破裂させることができず、治療に時間が掛かり過ぎるという問題があった。 Patent Document 3 discloses a tumor in which at least a part of tumor cells constituting the tumor is killed by introducing or attaching hollow microspheres into or on the surface of the tumor and breaking the hollow microspheres with ultrasonic waves. In the treatment apparatus, the tumor treatment apparatus breaks the hollow microsphere by a first ultrasonic transducer that oscillates a first ultrasonic wave for confirming the presence of the hollow microsphere administered to the living body. Based on information obtained from the reflected wave of the first ultrasonic wave by the ultrasonic control means in the tumor treatment apparatus, The oscillation of the second ultrasonic wave is controlled, and the first ultrasonic wave and the second ultrasonic wave (frequency = 100 kHz to 10 MHz, ultrasonic output = 0.1 to 30 W / cm 2 ) Are their power and / or frequency Are controlled differently. Also in this case, the ultrasonic wave generating probe generates ultrasonic waves with a fixed frequency having a normal distribution with the highest center from the ultrasonic wave generating surface. Also in this case, as described above, the effective area of the ultrasonic wave is very narrow, and only the hollow microspheres located within a small area of the total area of the ultrasonic transducer can be ruptured. there were.

以上のように音響性を有する中空微小球体、即ちナノバブル或いはマイクロバブルを利用したこの種の装置では、いずれも超音波発生用プローブの超音波発生面からは面央部分(YG)が最も音圧が高く、外に向かうほど立体的に音圧が漸減する正規分布状の固定周波数の超音波が発生するものを使用しており、いずれも超音波発生用プローブの超音波発生面全体に対して、中空微小球体破泡のための有効面が中央部分のごく僅かな領域(YG)に限定されてしまい、広い周辺部分での破泡が出来ず薬剤などの導入量がわずかであるという欠点を克服することができなかった(特許文献1‐3)。   As described above, in this type of device using hollow microspheres having acoustic properties, that is, nanobubbles or microbubbles, the central portion (YG) is the most acoustic pressure from the ultrasonic generation surface of the ultrasonic generation probe. Is used, which generates ultrasonic waves of a fixed frequency with a normal distribution in which the sound pressure gradually decreases as it goes outwards. The effective surface for foam breakage of the hollow microspheres is limited to a very small area (YG) in the central part, and there is a disadvantage that foam cannot be broken in a wide peripheral part and the introduction amount of the drug is small. It could not be overcome (Patent Documents 1-3).

特開2002−145784JP2002-145784 特開2004−210774JP2004-210774 特開2004−223175JP 2004-223175 A

上記のように従来の技術・手法では、或る固定周波数でガウシアン分布形状の単一超音波を発するプローブを使用して音響性を有する中空微小球体を使って生体の所定場所に外因性分子を分子導入することを基本概念としてきた。
これに対して本発明は、
1)圧電素子単独で構成された高周波発生板或いは薄い金属板に圧電セラミックス薄板を貼り付けた高周波発生板を高次に振動させて、高周波成分を含む数多くの針状の超音波を高周波発生板のほぼ全面で発生させ、或いは、
2)薄い金属板に複数の圧電セラミックス薄板を張り付けた高周波発生板を使用することで、数多くの針状の超音波を各圧電セラミックス薄板に対応部位に発生させ、結果として高周波発生面のほぼ全面でその数倍の針状の超音波を発生させ、又は、
3)高周波発生板にメッシュ状の絶縁板を接着させることで、メッシュで囲まれた領域をそれぞれ独立した領域とし、各領域から針状の超音波を数多く発生させるもので、これにより、無数の中空微小球体を高周波発生板のほぼ全面において効率的に破泡させ、無数の中空微小球体崩壊で発生する無数のキャビテーション気泡の衝撃圧を効果的に利用して生体の所定場所に外因性分子を分子導入すること或いは前記キャビテーション気泡の衝撃圧を生体の所定場所に作用させることを可能にする、特に医療用として特に有効なプローブを基本概念とする。なお、医療分野の他には洗浄、殺菌にも応用が可能で、たとえば湖水、海水、ダムの浄化や、食品(牡蠣、海苔)の滅菌にも利用可能である。以下、特に医療用を代表例として説明する。
As described above, in the conventional techniques and methods, an exogenous molecule is placed at a predetermined position of a living body using a hollow microsphere having acoustic properties using a probe that emits a single ultrasonic wave having a Gaussian distribution shape at a certain fixed frequency. The basic concept has been to introduce molecules.
In contrast, the present invention
1) A high frequency generating plate composed of a piezoelectric element alone or a high frequency generating plate in which a piezoelectric ceramic thin plate is bonded to a thin metal plate is vibrated in a high order to generate a large number of needle-like ultrasonic waves including high frequency components. In almost the entire surface, or
2) By using a high frequency generator plate in which a plurality of piezoelectric ceramic thin plates are attached to a thin metal plate, a large number of needle-like ultrasonic waves are generated in the corresponding parts of each piezoelectric ceramic thin plate, resulting in almost the entire high frequency generating surface. To generate several times the acicular ultrasonic wave, or
3) By attaching a mesh-like insulating plate to the high-frequency generating plate, each region surrounded by the mesh is made an independent region, and many needle-like ultrasonic waves are generated from each region. Efficiently breaks the hollow microspheres on almost the entire surface of the high-frequency generator plate, and effectively utilizes the impact pressure of the countless cavitation bubbles generated by the countless collapse of the hollow microspheres. The basic concept is a probe that is particularly effective for medical use, which makes it possible to introduce molecules or to apply the impact pressure of the cavitation bubbles to a predetermined place of a living body. In addition to the medical field, the present invention can also be applied to cleaning and sterilization. For example, it can be used to purify lake water, seawater, dams, and sterilize food (oysters, seaweed). In the following, medical applications will be described as typical examples.

本発明において、高周波発生板(2)は、
(イ)1枚の圧電素子単独で構成された高周波発生板(2)の場合(請求項1)、
(ロ)1乃至複数の圧電素子(2a)と金属板(2M)で形成された場合(請求項2又は3)、とがあり、
(ロ-1)この場合、圧電素子(2a)が1枚の場合にはその外端縁(2G)の全周或いはその一部が固着されている場合と(請求項2)、
(ロ-2)圧電素子(2a)が複数で、その外端縁(2G)が固着されている場合と離間して間隙(L)が設けられている場合(請求項3)がある。
なお、高周波発生板取付開口(9)の形状は、円形の場合、楕円形の場合或いは四辺形(長方形や正方形)の場合など必要に応じた形状を取ることが出来るし、これに合わせて高周波発生板(2)或いは圧電素子(2a)の形状も円形の場合、楕円形の場合或いは四辺形(長方形や正方形)とすることができる。
In the present invention, the high frequency generating plate (2) is
(A) In the case of a high frequency generating plate (2) composed of a single piezoelectric element (Claim 1),
(B) when formed from one or more piezoelectric elements (2a) and a metal plate (2M) (claim 2 or 3),
(B-1) In this case, when the number of the piezoelectric elements (2a) is one, the entire circumference or a part of the outer edge (2G) is fixed (Claim 2),
(B-2) There are a plurality of piezoelectric elements (2a) and the outer end edges (2G) are fixed, and there are cases where gaps (L) are provided apart from each other (Claim 3).
In addition, the shape of the high frequency generating plate mounting opening (9) can take a shape as necessary, such as a circular shape, an elliptical shape, or a quadrilateral shape (rectangular shape or square shape). The shape of the generator plate (2) or the piezoelectric element (2a) can be circular, oval or quadrilateral (rectangular or square).

請求項1のプローブ(A)は図1に示されているように1枚の圧電素子単独で構成された高周波発生板(2)を使用したもので、高周波発生板(2)はその外周全周が固着されている場合或いは四辺形の場合には全周は勿論、その対辺が固着されている場合とがある。前述のようにプローブ本体(1)としてはその高周波発生板取付開口(9)が円形の場合、楕円形の場合或いは四辺形の場合など必要に応じた形状を取ることが出来る。この点は請求項2,3の場合も同様である。
(a) 高周波発生板取付開口(9)を有するプローブ本体(1)と、
(b) 前記高周波発生板取付開口(9)にその外端縁(2G)が固着されて設けられ、電圧印加によって異なる位置から2以上の高周波を発生させる高周波発生板(2)とで構成されている事を特徴とする。
The probe (A) of claim 1 uses a high frequency generating plate (2) constituted by a single piezoelectric element as shown in FIG. 1, and the high frequency generating plate (2) In the case where the circumference is fixed or in the case of a quadrilateral, not only the entire circumference but also the opposite side may be fixed. As described above, the probe main body (1) can have a shape as required, such as when the high frequency generating plate mounting opening (9) is circular, elliptical or quadrilateral. This also applies to the second and third aspects.
(a) a probe body (1) having a high frequency generator plate mounting opening (9);
(b) The high frequency generating plate mounting opening (9) is provided with an outer edge (2G) fixed thereto, and is configured by a high frequency generating plate (2) that generates two or more high frequencies from different positions by applying a voltage. It is characterized by having.

請求項2のプローブ(A)は[1乃至複数の金属板(2M)の外端縁(2G)が固着されている]場合で、図4及び図2又は図5(b)に示されている。即ち、
(a) 高周波発生板取付開口(9)を有するプローブ本体(1)と、
(b) 前記高周波発生板取付開口(9)にその外端縁(2MG)が固着された振動用の薄板(2M)と、
(c) その外端縁(2G)が前記高周波発生板取付開口(9)に固着され且つ前記薄板(2M)に貼着されている1乃至複数の圧電セラミックス薄板(2a)又は(2a1)…とで構成されている事を特徴とする。この場合も前述のように高周波発生板取付開口(9)が円形の場合、楕円形の場合或いは四辺形の場合など必要に応じた形状を取ることが出来る。なお、圧電セラミックス薄板が1枚の単体で構成されている場合には(2a)で示し、複数の場合には(2a1)…(2an)で示す。
The probe (A) of claim 2 is a case where the outer edge (2G) of one or more metal plates (2M) is fixed, and is shown in FIG. 4 and FIG. 2 or FIG. 5 (b). Yes. That is,
(a) a probe body (1) having a high frequency generator plate mounting opening (9);
(b) a vibration thin plate (2M) having an outer edge (2MG) fixed to the high frequency generating plate mounting opening (9);
(c) One or more piezoelectric ceramic thin plates (2a) or (2a1) whose outer edge (2G) is fixed to the high frequency generating plate mounting opening (9) and attached to the thin plate (2M). It is composed of and. Also in this case, as described above, when the high frequency generating plate mounting opening (9) is circular, oval or quadrilateral, the shape can be taken as required. When the piezoelectric ceramic thin plate is constituted by a single piece, it is indicated by (2a), and when it is plural, it is indicated by (2a1)... (2an).

なお、図4は請求項2と3を同時に示したもので、請求項2の場合は、1乃至複数の圧電セラミックス薄板(2a)又は(2a1)…(2an)の外端縁(2G)[圧電セラミックス薄板(2a)が長方形で複数の場合、外端縁(2G)は短辺側で、長辺側はフリーとする。]が高周波発生板取付開口(9)に接着されている。
次の請求項3(この場合は1枚の場合はない。)は、複数の圧電セラミックス薄板(2a1)…の外端縁(2G)には間隙(L)が設けられている。
FIG. 4 shows claims 2 and 3 simultaneously. In the case of claim 2, the outer edge (2G) of one or more piezoelectric ceramic thin plates (2a) or (2a1). When the piezoelectric ceramic thin plate (2a) is rectangular and has a plurality, the outer edge (2G) is on the short side and the long side is free. ] Is bonded to the high frequency generating plate mounting opening (9).
According to the third aspect of the present invention (in this case, there is no single sheet), a gap (L) is provided on the outer edge (2G) of the plurality of piezoelectric ceramic thin plates (2a1).

請求項3のプローブ(A)は(前述したように請求項2と共に図4及び図5(a)に示されている。)複数の圧電セラミックス薄板(2a1)…(2an)がプローブ本体(1)の内周面から離間[この部分を間隙(L)で示す。]しているもので、
(a) 高周波発生板取付開口(9)を有するプローブ本体(1)と、
(b) 前記高周波発生板取付開口(9)にその外端縁(2MG)が固着された振動用の薄板(2M)と、
(c) プローブ本体(1)の内周面から間隙(L)を設けて前記薄板(2M)に貼着されている複数の圧電セラミックス薄板(2a1)…(2an)とで構成されている事を特徴とする。
The probe (A) of claim 3 is shown in FIGS. 4 and 5 (a) together with claim 2 as described above. A plurality of piezoelectric ceramic thin plates (2a1). ) Separated from the inner circumferential surface [this portion is indicated by a gap (L). ]
(a) a probe body (1) having a high frequency generator plate mounting opening (9);
(b) a vibration thin plate (2M) having an outer edge (2MG) fixed to the high frequency generating plate mounting opening (9);
(c) It is composed of a plurality of piezoelectric ceramic thin plates (2a1) (2an) that are attached to the thin plate (2M) with a gap (L) from the inner peripheral surface of the probe body (1). It is characterized by.

請求項4は、「請求項1〜3に記載のいずれかのプローブ(A)において、生成された高周波が針状を呈している」事を特徴とする。   A fourth aspect is characterized in that "in the probe (A) according to any one of the first to third aspects, the generated high frequency has a needle shape".

請求項5のプローブ(A)は図7に示されているように、「複数の圧電セラミックス薄板(2a1)…(2an)が用いられている請求項1〜3に記載のいずれかのプローブ(A)であって、
(a) 圧電セラミックス薄板(2a1)の1がガウシアン分布波形の超音波(PG)を形成し、
(b) 他が針状波形の超音波(P)を形成する」事を特徴とする。
The probe (A) according to claim 5 is, as shown in FIG. 7, “a plurality of piezoelectric ceramic thin plates (2a1)... (2an) are used. A)
(a) One of the piezoelectric ceramic thin plates (2a1) forms an ultrasonic wave (PG) with a Gaussian distribution waveform,
(b) Others form a needle-shaped ultrasonic wave (P) ”.

請求項6のプローブ(A)は図6に示されているように、「請求項1〜5に記載のいずれかのプローブ(A)であって、薄板(2M)或いは高周波発生板(2)の外面に網板(2e)が更に貼着されている」事を特徴とする。   As shown in FIG. 6, the probe (A) according to claim 6 is a probe (A) according to any one of claims 1 to 5, comprising a thin plate (2M) or a high-frequency generator plate (2). Further, a net plate (2e) is further adhered to the outer surface.

本発明プローブによれば、高周波発生板は高次の波(2つ以上の波)を発生させて振動するものであるから、電圧印加により高周波発生板を振動させれば高周波発生板の表面のほぼ全面には振動の腹の部分が多数形成され、この部分から針状の超音波が多数発生する。換言すれば、高周波発生板のほぼ全面にわたって針状の超音波が多数発生し、これによってプローブの高周波発生板を、外因性分子及び中空微小球体を担持する皮膚被着ゲルシート或いはクリーム(又はジェル)に圧着又は接触させるだけで高周波発生板のほぼ全面にわたって無数の中空微小球体が断続的且つ継続的に破泡され、この破泡時の無数の衝撃圧によって外因性分子が高周波発生板のほぼ全面にわたって短時間で効率よく必要箇所に断続的且つ継続的に打ち込まれることになる。これによりこれまで以上に高い薬理効果を得られるようになった。   According to the probe of the present invention, the high-frequency generating plate vibrates by generating higher-order waves (two or more waves). Therefore, if the high-frequency generating plate is vibrated by voltage application, A large number of anti-vibration portions are formed on almost the entire surface, and many needle-like ultrasonic waves are generated from these portions. In other words, a large number of needle-like ultrasonic waves are generated over almost the entire surface of the high-frequency generator plate, whereby the high-frequency generator plate of the probe is applied to the skin-attached gel sheet or cream (or gel) carrying exogenous molecules and hollow microspheres. The infinite number of hollow microspheres are intermittently and continuously bubbled over almost the entire surface of the high-frequency generating plate simply by being crimped or brought into contact with each other. In other words, it is intermittently and continuously driven at a necessary place efficiently in a short time. Thereby, higher pharmacological effects can be obtained than ever.

その他、複数の圧電セラミックス薄板が用いられているプローブで、圧電セラミックス薄板の1がガウシアン分布波形の超音波(PG)を形成し、他が針状波形の超音波(P)を形成する場合(図7)、ガウシアン分布波形の超音波(PG)によって、患部のような特定部位を探査特定し、続いて針状波形超音波(P)によって当該特定部位に集中している中空微小球体を前述のように破裂させ、その衝撃圧で、その周囲の外因性分子を周辺細胞あるいは周辺の血管に効率よく打ち込む。この場合、ガウシアン分布波形の超音波(PG)を中心にその周囲に針状波形超音波(P)を生成させるようにしておけば、単に超音波(PG)から針状波形超音波(P)に切り替えるだけで探索した患部をその時点で叩く事が出来、治療作業をより効率的に行うことができるようになる。   In addition, in a probe using a plurality of piezoelectric ceramic thin plates, one of the piezoelectric ceramic thin plates forms an ultrasonic wave (PG) having a Gaussian distribution waveform, and the other forms an ultrasonic wave (P) having a needle-like waveform ( FIG. 7), a specific part such as an affected part is probed and identified by ultrasonic waves (PG) of a Gaussian distribution waveform, and then hollow microspheres concentrated on the specific part by needle-like waveform ultrasonic waves (P) are described above. It is ruptured like this, and the surrounding exogenous molecule is efficiently driven into the surrounding cells or the surrounding blood vessels by the impact pressure. In this case, if the ultrasonic wave (P) is generated around the ultrasonic wave (PG) of the Gaussian distribution waveform, the ultrasonic wave (P) is simply converted from the ultrasonic wave (PG). By simply switching to, it is possible to strike the affected area at that time, and the treatment work can be performed more efficiently.

以下、本発明を図示実施例に従って順次説明する。本発明に使用する「音響性を有する微小球体(10)」とは殻をもつ中空微小球体(ナノバブル=ナノミクロンレベルの微小泡又はマイクロバブル=ミクロンレベルの微小泡)で、その内部に、生体に投与されたとき、生体の温度(37℃付近)においてガス状(気体状)となる物質が封入されている。このような物質(封入ガス)としては、例えば、空気、窒素、酸素、二酸化炭素、水素、ヘリウム、アルゴン、キセノン、クリプトンのような不活性ガス、六フッ化硫黄、十フッ化二硫黄、トリフルオロメチル硫黄ペンタフルオリドのようなフッ化硫黄、メタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、シクロプロパン、シクロブタン、シクロペンタン、エチレン、プロピレン、プロパジエン、ブテン、アセチレン、プロピンのような低分子量炭化水素類またはこれらのハロゲン化物、C38のような高分子ガスであるパーフルオロカーボン(なお、好ましい具体例の1つは1,1,1,2,2,3,3,3-オクタフルオロプロパン)、ジメチルエーテルのようなエーテル類、ケトン類、エステル類等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができるが、特に、六フッ化硫黄、パーフルオロプロパン、パーフルオロブタン、パーフルオロペンタンが好適である。かかる中空微小球体(10)は、生体中での高い安定性を発揮する。 Hereinafter, the present invention will be described in order according to the illustrated embodiments. “Acoustic microsphere (10)” used in the present invention is a hollow microsphere having a shell (nanobubble = nanomicron level microbubble or microbubble = micron level microbubble). When administered, a substance that becomes gaseous (gaseous) at the temperature of the living body (around 37 ° C.) is enclosed. Examples of such substances (encapsulated gas) include air, nitrogen, oxygen, carbon dioxide, hydrogen, helium, argon, xenon, krypton, inert gas, sulfur hexafluoride, disulfur decafluoride, Low molecular weight hydrocarbons such as sulfur fluoride such as fluoromethyl sulfur pentafluoride, methane, ethane, propane, butane, pentane, cyclopropane, cyclobutane, cyclopentane, ethylene, propylene, propadiene, butene, acetylene, propyne Alternatively, perfluorocarbon which is a polymer gas such as these halides and C 3 F 8 (one of preferred examples is 1,1,1,2,2,3,3,3-octafluoropropane) , Ethers such as dimethyl ether, ketones, esters and the like, and one or more of these are combined Can be used, in particular, sulfur hexafluoride, perfluoropropane, perfluorobutane, perfluoropentane are preferred. Such hollow microspheres (10) exhibit high stability in the living body.

また、中空微小球体の膜(外殻(11))を構成する材料としては、例えば、アルブミンのようなタンパク質、ポリカチオン性脂質、ホスファチジルコリン、ホスファチジルセリン、ホスファチジルエタノールアミン、ホスファチダルエタノールアミンのようなリン脂質のような各種の脂質、パルミチン酸、ステアリン酸のような高級脂肪酸、ガラクトースのような糖類、コレステロール、シトステロールのようなステロール類、界面活性剤、天然または合成分子等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。   The material constituting the hollow microsphere membrane (outer shell (11)) includes, for example, proteins such as albumin, polycationic lipids, phosphatidylcholine, phosphatidylserine, phosphatidylethanolamine, and phosphatidylethanolamine. Various lipids such as phospholipids, higher fatty acids such as palmitic acid and stearic acid, sugars such as galactose, sterols such as cholesterol and sitosterol, surfactants, natural or synthetic molecules, etc. 1 type or 2 types or more can be used in combination.

中空微小球体(10)の平均粒径は、特に限定されず、一般的には約100nm〜10μmであるが、最小直径は小さければ小さいほど望ましく、実際には0.05〜10μm程度であるのが好ましい。毛細血管の内径が7μm程度なので、0.05〜7μm程度であるのがより好ましい。   The average particle diameter of the hollow microsphere (10) is not particularly limited, and is generally about 100 nm to 10 μm, but the smaller the minimum diameter, the more desirable, and actually about 0.05 to 10 μm. Is preferred. Since the inner diameter of the capillary is about 7 μm, it is more preferably about 0.05 to 7 μm.

中空微小球体(10)は、外殻(11)だけで構成されてもよいし(図9)、内部に外因性分子(13)(例えば薬剤)を含む水膜(10a)が形成されていてもよいし(図10)、中空微小球体(10)の殻(11)内或いはその表面に外因性分子(13)を含有(図11は含有の場合)或いは付着(或いは吸着)させるようにしてもよいし、更にこの殻(11)内に外因性分子(13)を含む水膜(10a)を形成するようにしてもよい(図12)。勿論、中空微小球体(10)の中空空間全体に充填するようにしてもよい。その他、外因性分子(13)を球体内のガスに含ませておいてもよい。外因性分子(13)の種類としては、処置対象により適宜のもの、例えば薬剤や遺伝子が採用される。   The hollow microsphere (10) may be composed only of the outer shell (11) (FIG. 9), and a water film (10a) containing an exogenous molecule (13) (for example, a drug) is formed inside. Alternatively, the exogenous molecule (13) is contained in the shell (11) of the hollow microsphere (10) or the surface thereof (if it is contained) or attached (or adsorbed). Alternatively, a water film (10a) containing an exogenous molecule (13) may be formed in the shell (11) (FIG. 12). Of course, the entire hollow space of the hollow microsphere (10) may be filled. In addition, exogenous molecules (13) may be included in the gas in the sphere. As the type of exogenous molecule (13), an appropriate one, for example, a drug or a gene, is used depending on the treatment target.

中空微小球体(10)は、音響性であるから超音波等の外力が加わることで振動し、更には超音波の印加された振動数によっては共振して或いは超音波の強さ(音圧)によって押し潰されて破泡させられる。そして、破裂した場合には、中空微小球体(10)の破片を核として多数のキャビテーション気泡(11a)が発生し、これにより周囲に衝撃圧を発生させる(図15)。そして、この衝撃圧でキャビテーション気泡(11a)近傍の細胞(例えば皮膚(20)や血管又は内臓)の細胞膜の透過性を変化させる。この透過変化を起こした細胞膜からキャビテーション気泡(11a)近傍に存在する外因性分子(13)、例えば薬剤や遺伝子(核酸)が患部の細胞や血管の内部に浸透し、これが血管の場合には外因性分子(13)が全身を循環することになる。この中空微小球体(10)や外因性分子(13)は経皮の場合、後述するゲルシート(12)に塗着された液体媒体(120)或いは皮膚(20)に塗布されたクリーム(121)から供給され、皮下又は内臓の場合には、例えば注射によって患部に供給される。   Since the hollow microsphere (10) is acoustic, it vibrates when an external force such as an ultrasonic wave is applied, and further resonates depending on the applied frequency of the ultrasonic wave or the intensity of the ultrasonic wave (sound pressure). It is crushed by and is broken. When ruptured, a large number of cavitation bubbles (11a) are generated with the fragments of the hollow microspheres (10) as nuclei, thereby generating an impact pressure around them (FIG. 15). The impact pressure changes the permeability of the cell membrane of cells (for example, the skin (20), blood vessels or internal organs) in the vicinity of the cavitation bubbles (11a). Exogenous molecules (13) existing near the cavitation bubbles (11a), such as drugs and genes (nucleic acids), permeate the affected cells and blood vessels from the permeabilized cell membrane. Sex molecules (13) circulate throughout the body. These hollow microspheres (10) and exogenous molecules (13) are transdermal, from the liquid medium (120) applied to the gel sheet (12) described later or the cream (121) applied to the skin (20). In the case of subcutaneous or visceral, it is supplied to the affected area by injection, for example.

ゲルシート(12)は、皮膚(20)からの外因性分子(13)の透過に用いられるもので、生体組織と音響インピーダンスが近似した粘性体であり、例えばシリコンで形成されていて、皮膚(20)への貼着面(12a)に無数の中空微小球体(10)や外因性分子(13)を含む液体媒体(120)の浸漬或いは塗着により付着される。中空微小球体(10)や外因性分子(13)は微細粒子であるから、ゲルシート(12)に付着したものの一部は内部に入り込むことがあるし、ゲルシート(12)は柔らかいものであるから予めゲルシート(12)内に必要中空微小球体(10)や外因性分子(13)を練り込んでおいてもよい。又、図示していないが、ゲルシート(12)に孔を開け、その孔に外因性分子(13)を充填するようにしてもよい。外因性分子(13)が中空微小球体(10)と別個に用意されている場合には前述同様浸漬或いは塗着により別個に付着される。   The gel sheet (12) is used for permeation of exogenous molecules (13) from the skin (20), and is a viscous body having an acoustic impedance approximate to that of a living tissue. ) Is attached to the surface (12a) by immersion or application of a liquid medium (120) containing countless hollow microspheres (10) and exogenous molecules (13). Since hollow microspheres (10) and exogenous molecules (13) are fine particles, some of those attached to the gel sheet (12) may enter the inside, and since the gel sheet (12) is soft, Necessary hollow microspheres (10) and exogenous molecules (13) may be kneaded into the gel sheet (12). Although not shown, a hole may be formed in the gel sheet (12) and the hole may be filled with exogenous molecules (13). When the exogenous molecule (13) is prepared separately from the hollow microsphere (10), it is attached separately by dipping or coating as described above.

図10〜12のように中空微小球体(10)に外因性分子(13)が含まれる場合にはゲルシート(12)の貼着面(12a)に該中空微小球体(10)を含む液体媒体(120)の浸漬或いは塗着により付着させる。外因性分子(13)を含ませず、キャビテーション気泡(11a)の衝撃圧のみを利用したい場合(例えば、キャビテーション気泡(11a)の衝撃圧により、その近傍の細胞にダメージを与えて死滅させる場合)には、中空微小球体(10)のみをゲルシート(12)の貼着面(12a)に付着させて使用する或いは患部に注射することになるし、2以上の外因性分子(13)を導入したい場合には、必要に応じて同種または異なる成分の外因性分子(13)を(特に皮膚(20)に接する貼着面(12a))に付着させる、又は皮下(或いは内臓の所定位置)に注射することも出来る。これらの組み合わせは必要に応じて適宜選択される。また。ゲルシート(12)に替えてクリーム(121)或いはジェルを使用することも可能である。この場合、クリーム(121)或いはジェルに中空微小球体(10)及び/又は外因性分子(13)とが予め必要量練り込まれている。   When the exogenous molecule (13) is contained in the hollow microsphere (10) as shown in FIGS. 10 to 12, the liquid medium containing the hollow microsphere (10) on the sticking surface (12a) of the gel sheet (12) ( It is attached by immersion or coating of 120). When excluding exogenous molecules (13) and wanting to use only the impact pressure of the cavitation bubble (11a) (for example, when the impact pressure of the cavitation bubble (11a) damages and kills nearby cells) In this case, only the hollow microspheres (10) are attached to the adhesive surface (12a) of the gel sheet (12) for use or injected into the affected area, and two or more exogenous molecules (13) are to be introduced. In some cases, exogenous molecules (13) of the same or different components are attached to (especially the affixing surface (12a) in contact with the skin (20)) or injected subcutaneously (or in a predetermined position on the internal organs) as necessary. You can also do it. These combinations are appropriately selected as necessary. Also. It is also possible to use cream (121) or gel instead of the gel sheet (12). In this case, a necessary amount of hollow microspheres (10) and / or exogenous molecules (13) are kneaded in advance in the cream (121) or gel.

本発明に係るプローブ(A)(即ち、複数の高次超音波(P)を断続的に或いは位相差を設けて発生させる装置)の基本型(実施例1)は図1に示すようなもので、以下、本実施例1について説明する。実施例1は、概略、円筒状のプローブ本体(1)と、超音波発生板(2)(本実施例では圧電素子単体で構成されている。)とで構成されている。圧電セラミックス単体で構成された超音波発生板(2)の表裏にそれぞれ設けられた電極(3a)(3b)に給電コード(4)(5)が接続されている。[図の電極位置は概念的なもので、正確な位置を表すものではない。]そして、超音波発生板(2)の外端縁(2G)がプローブ本体(1)の先端円筒部(1a)の内周面又は外端、即ち高周波発生板取付開口(9)に例えば接着により固着されている。なお、先端円筒部(1a)はネジにてプローブ握り部(1b)に脱着可能に螺着されている。なお、プローブ本体(1)は高周波発生板取付開口(9)さえあればよく、筒状である必要はなく、例えば板状のものでもよい。高周波発生板取付開口(9)の形状も特に限定されるものではない。   The basic type (Example 1) of the probe (A) according to the present invention (that is, a device that generates a plurality of high-order ultrasonic waves (P) intermittently or with a phase difference) is as shown in FIG. Hereinafter, the first embodiment will be described. Example 1 is roughly constituted by a cylindrical probe body (1) and an ultrasonic wave generation plate (2) (in this example, it is constituted by a single piezoelectric element). The feeding cords (4) and (5) are connected to the electrodes (3a) and (3b) respectively provided on the front and back of the ultrasonic wave generation plate (2) composed of the piezoelectric ceramic alone. [The electrode positions in the figure are conceptual and do not represent exact positions. Then, the outer edge (2G) of the ultrasonic wave generation plate (2) is bonded, for example, to the inner peripheral surface or outer end of the tip cylindrical portion (1a) of the probe body (1), that is, the high frequency generation plate mounting opening (9). It is fixed by. The tip cylindrical portion (1a) is detachably screwed to the probe grip portion (1b) with a screw. The probe main body (1) only needs to have a high frequency generating plate mounting opening (9), and does not need to be cylindrical, and may be, for example, a plate. The shape of the high frequency generating plate mounting opening (9) is not particularly limited.

円筒状のプローブ(A)の特徴は、圧電セラミックス単体で構成された円板状の超音波発生板(2)の外端縁(2G)全周(場合によっては反対側に位置する円弧又は辺)を先端円筒部(1a)の高周波発生板取付開口(9)に接着により固定している点[接着部位を(K)で示す。]で、或るデューティ比のパルス電圧印加時に超音波発生板(2)[=単体の圧電セラミックス]が同心円状に且つ前記同心円に沿って波状に面振動(高次振動)を起こし、超音波発生面(2S)における面振動の各腹から針状の超音波(P)が多数且つ断続的に発生する点である[図1(b)(c)]。図1(a')は超音波発生面(2S)における面振動を示す。   The characteristic of the cylindrical probe (A) is that the entire circumference of the outer edge (2G) of the disk-shaped ultrasonic wave generation plate (2) composed of piezoelectric ceramic alone (in some cases, an arc or side located on the opposite side) ) Is fixed to the high-frequency generating plate mounting opening (9) of the tip cylindrical portion (1a) by bonding [the bonding site is indicated by (K). ], When a pulse voltage of a certain duty ratio is applied, the ultrasonic wave generation plate (2) [= single piezoelectric ceramic] causes surface vibration (higher order vibration) concentrically and in a wave shape along the concentric circle. This is a point where many needle-like ultrasonic waves (P) are generated intermittently from each antinode of the surface vibration on the generation surface (2S) [FIGS. 1 (b) (c)]. FIG. 1 (a ′) shows surface vibration on the ultrasonic wave generation surface (2S).

超音波(P)の振動数は、超音波発生板(2)の固有振動数fと同じで面振動の各腹から針状の超音波(P)が多数発生する。主たる周波数は前述のように超音波発生板(2)の固有振動数fと同じであるが、2f, 3f, 4f….の高調波成分も含む(即ち、固有振動数fに高調波成分2f, 3f, 4f….が重畳される。)。節直径の数、節円の数は、円板状の超音波発生板(2)の周囲固定条件[=接着部位(K)に於ける接着に状態]で決定される。図1(c)は円板状の超音波発生板(2)から針状の超音波(P)が多数且つ断続的に発している状態を示す想像図である。上記のプローブ(A)は円筒状の場合を示したが、勿論、後に示す角筒型、或いは図示しないが楕円面型その他最適形状とすることも可能である。   The frequency of the ultrasonic wave (P) is the same as the natural frequency f of the ultrasonic wave generating plate (2), and many needle-like ultrasonic waves (P) are generated from each antinode of the surface vibration. As described above, the main frequency is the same as the natural frequency f of the ultrasonic wave generation plate (2), but includes harmonic components 2f, 3f, 4f,... (That is, the natural frequency f includes the harmonic component 2f). , 3f, 4f ... are superimposed.) The number of nodal diameters and the number of nodal circles are determined by the peripheral fixing condition of the disc-shaped ultrasonic wave generation plate (2) [= the state of adhesion at the adhesion site (K)]. FIG. 1 (c) is an imaginary view showing a state where a large number of needle-like ultrasonic waves (P) are intermittently emitted from the disk-like ultrasonic wave generation plate (2). The above-described probe (A) has been shown to be cylindrical, but of course, it is possible to use a rectangular tube type shown later, or an elliptical type or other optimal shape (not shown).

図2は図1の他の例(実施例2)で、超音波発生板(2)が圧電セラミックス薄板(2a)と薄板(2M)とで形成されている場合で、薄板(2M)は金属又は樹脂で形成されている。金属板の場合はアルミニウムが好ましい。その理由は、(a)音響インピーダンスが水の音響インピーダンスに近いこと、(b)軽いことの2点で、アルマイト処理をすることで水による腐食を防止できるからである。圧電セラミックス薄板(2a)は薄板(2M)に張り合わされており、圧電セラミックス薄板(2a)の表裏或いは圧電セラミックス薄板(2a)と薄板(2M)にそれぞれ設けられた電極(3a)(3b)に給電コード(4)(5)が接続されている。そして、薄板(2M)及び圧電セラミックス薄板(2a)の外周がプローブ本体(1)の高周波発生板取付開口(9)に例えば接着により固着されている。それ以外の点は図1と同じである。   FIG. 2 is another example (Example 2) of FIG. 1, in which the ultrasonic wave generation plate (2) is formed of a piezoelectric ceramic thin plate (2a) and a thin plate (2M), and the thin plate (2M) is a metal. Or it is formed with resin. In the case of a metal plate, aluminum is preferable. The reason for this is that corrosion by water can be prevented by anodizing at two points: (a) the acoustic impedance is close to the acoustic impedance of water, and (b) it is light. The piezoelectric ceramic thin plate (2a) is bonded to the thin plate (2M), and is attached to the front and back of the piezoelectric ceramic thin plate (2a) or the electrodes (3a) (3b) provided on the piezoelectric ceramic thin plate (2a) and the thin plate (2M), respectively. The power feeding cords (4) and (5) are connected. The outer peripheries of the thin plate (2M) and the piezoelectric ceramic thin plate (2a) are fixed to the high frequency generating plate mounting opening (9) of the probe body (1) by, for example, adhesion. The other points are the same as in FIG.

実施例3[図4及び図5(a)とその変形である図5(b)参照]は超音波発生面(2S)が四角(正方形又は長方形で、以下、一方の辺に対して他方の辺が僅かに長い長方形の場合を代表例とする。)のプローブ(A)で、上記円板の固定条件で制限された節の数を変更(更に増加)するために、互いに独立した圧電セラミックス薄片(2a1)(2a2)…を複数使用している。即ち、外端縁(2G)の全周或いはその反対側の2辺が接着[接着層を(K)で示す。]された薄板(2M)に長方形の圧電セラミックス薄片(2a1)(2a2)…を並列して貼り付けた(本実施例では8枚である。1枚ものについてはその変形例として後述する。)。実施例3[図5(a)]の場合では、短冊状の圧電セラミックス薄片(2a1)(2a2)…は互いに離間しており、且つ、その短辺(2G)も高周波発生板取付開口(9)から離間しており、当該部位に隙間(L)が形成されている。一方、その変形[図5(b)]は圧電セラミックス薄片(2a1)(2a2)…の短辺(2G)は高周波発生板取付開口(9)に接着されている。接着層を(K)で示す。   In Example 3 [see FIG. 4 and FIG. 5 (a) and its modification FIG. 5 (b)], the ultrasonic wave generation surface (2S) is a square (square or rectangular). In order to change (further increase) the number of nodes limited by the above-mentioned disk fixing conditions, the piezoelectric ceramics independent of each other can be used. A plurality of slices (2a1) (2a2) are used. That is, the entire circumference of the outer edge (2G) or two opposite sides are bonded [the adhesive layer is indicated by (K). The rectangular piezoelectric ceramic thin pieces (2a1), (2a2),... Are attached in parallel to the thin plate (2M) (in this embodiment, there are eight pieces, one of which will be described later as a modification thereof). . In the case of Example 3 [FIG. 5 (a)], the strip-shaped piezoelectric ceramic thin pieces (2a1), (2a2)... Are separated from each other, and the short side (2G) also has a high frequency generating plate mounting opening (9 ), And a gap (L) is formed in the part. On the other hand, in the deformation [FIG. 5 (b)], the short sides (2G) of the piezoelectric ceramic flakes (2a1), (2a2)... Are bonded to the high frequency generating plate mounting opening (9). The adhesive layer is indicated by (K).

いずれの場合も超音波発生状況は若干異なるが圧電セラミックス薄片(2a1)(2a2)…の長辺側から見ると各圧電セラミックス薄片(2a1)(2a2)…には複数の腹と節が形成され、複数の針状超音波(P)を形成する。一方、圧電セラミックス薄片(2a1)(2a2)…の短辺(2G)側から見ると各圧電セラミックス薄片(2a1)(2a2)…はそれぞれ1の針状超音波しか形成されないので、圧電セラミックス薄片(2a1)(2a2)…の本数に応じた針状超音波(P)が並んで形成されることになる。図の実施例では、いずれも複数(この場合は8枚)の圧電セラミックス薄片(2a1)(2a2)…のそれぞれの電極(3a1)(3a2)…(3b)から給電線(41)(42)…(5)が延びており、各給電線(41)(42)…(5)は一本に纏められており、超音波発生用入力信号は同時に或いは位相差を以って間欠的或いは連続的に入力されるようになっている。このようにすることで、後述のように各圧電セラミックス薄片(2a1)(2a2)…は入力信号と共に同時に或いは位相差を以って間欠的或いは連続的に複数の針状の超音波(P)を対象物の接触面[例えば皮膚]である超音波発生面(2s)のほぼ全面に発生させることになる。このように圧電セラミックス(2a)を、(2a1)(2a2)…というように分割すると圧電セラミックス薄片(2a1)(2a2)…の数だけ超音波を倍加させ、連続的又は間欠的或いは位相差を設けて発生させることができるという利点がある。   In either case, the ultrasonic wave generation situation is slightly different, but when viewed from the long side of the piezoelectric ceramic flakes (2a1) (2a2) ..., each of the piezoelectric ceramic flakes (2a1) (2a2) ... A plurality of needle-like ultrasonic waves (P) are formed. On the other hand, when viewed from the short side (2G) side of the piezoelectric ceramic flakes (2a1) (2a2)..., Each piezoelectric ceramic flake (2a1) (2a2). Needle-shaped ultrasonic waves (P) corresponding to the number of 2a1) (2a2)... Are formed side by side. In the embodiment shown in the figure, each of the electrodes (3a1), (3a2),... (3b) of a plurality (eight in this case) of piezoelectric ceramic flakes (2a1), (2a2). ... (5) is extended, and each feed line (41) (42) ... (5) is combined into one, and the input signals for ultrasonic generation are intermittent or continuous at the same time or with a phase difference. Input. In this way, as will be described later, each piezoelectric ceramic flake (2a1) (2a2)... Is formed with a plurality of needle-like ultrasonic waves (P) simultaneously with the input signal or intermittently or continuously with a phase difference. Is generated on almost the entire ultrasonic wave generation surface (2s) which is the contact surface [for example, skin] of the object. Thus, when the piezoelectric ceramic (2a) is divided as (2a1) (2a2) ..., the ultrasonic waves are doubled by the number of piezoelectric ceramic flakes (2a1) (2a2) ... There is an advantage that it can be generated.

実施例3の変形例である圧電セラミックス薄片(2a)が1枚ものの場合は、その外端縁(2G)の全周が接着層(K)によって固着されている例で、この場合は前述した図2と同じである。   In the case of a single piezoelectric ceramic flake (2a) as a modification of Example 3, the entire outer edge (2G) of the piezoelectric ceramic flake (2G) is fixed by the adhesive layer (K). It is the same as FIG.

図6は前記プローブ(A)の超音波発生板(2)又は薄板(2M)の表面に網状の絶縁部材(2e)を貼着した例で、このようにすることにより、絶縁部材(2e)の格子内の領域(2z)がそれぞれ振動し、格子内の領域(2z)ごとに針状の超音波(P)が発生することになる。それ以外の点は上述した実施例1と同様である。   FIG. 6 shows an example in which a net-like insulating member (2e) is attached to the surface of the ultrasonic wave generating plate (2) or thin plate (2M) of the probe (A). By doing so, the insulating member (2e) Each region (2z) in the lattice vibrates, and a needle-like ultrasonic wave (P) is generated for each region (2z) in the lattice. The other points are the same as in the first embodiment.

なお、図示しないが、前記円筒プローブ(A)でも圧電セラミックス(2a)を分割して圧電セラミックス薄片の数だけ超音波を発生させることもできる。分割の方法は限定しないが一例を示すと、ミカンを輪切りにしたように、中心から放射状に略二等辺三角形状の圧電セラミックス薄片を配置するようにしてもよい。   Although not shown, the cylindrical probe (A) can also generate ultrasonic waves by dividing the piezoelectric ceramic (2a) by the number of piezoelectric ceramic flakes. Although the method of division is not limited, for example, piezoelectric ceramic flakes having a substantially isosceles triangle shape may be arranged radially from the center as if the mandarin orange was cut.

次に、超音波発生板(2)への電圧の印加の方法であるが図16に示すように、1サイクル(T)に対して(t)時間だけパルス電圧[或いは交流電圧]を印加する。この時、強度(パルス高さ)やデューティ比(t/T=100)、印加サイクル数(X)を変えることで、より広範囲な超音波発生条件の設定が可能になり更なる効果がある。これらは対象によって適宜決定されることになる。   Next, a method of applying a voltage to the ultrasonic wave generation plate (2), as shown in FIG. 16, a pulse voltage [or AC voltage] is applied for one cycle (T) for (t) time. . At this time, by changing the intensity (pulse height), the duty ratio (t / T = 100), and the number of applied cycles (X), it is possible to set a wider range of ultrasonic generation conditions, which has a further effect. These are appropriately determined depending on the object.

また、圧電セラミックス単体で構成された円板状の超音波発生板(2)或いは単一の圧電セラミックス薄片(2a)を使用する場合と異なり、複数の圧電セラミックス薄片(2a1)(2a2)…を使用する場合には、入力信号の入力タイミングを変えて位相時間を与えることができ、発生場所を違えて超音波発生板(2)はそれぞれの位相差に従って超音波(P)を発生させることになり、これら位相差を有する複数の超音波(P)が互いに協働して中空微小球体(10)を効果的に破泡することができるようになる。なお、超音波(P)の周波数は、印加される皮膚(20)或いは内臓の組織に影響を与えずしかも中空微小球体(10)を破泡させるため通常1MHz程度である。勿論、上記条件を満足する限り、複数の圧電セラミックス薄片(2a1)(2a2)…を使用する場合には、各圧電セラミックス薄片(2a1)(2a2)…の固有振動数を違えることは可能であるし、入力信号の位相差を変えることで、更により複雑な超音波を発生することが可能である。又、音圧を変更するには印加電圧を変えればよい。   Unlike the case of using a disk-shaped ultrasonic wave generation plate (2) or a single piezoelectric ceramic flake (2a) composed of a single piezoelectric ceramic, a plurality of piezoelectric ceramic flakes (2a1) (2a2) ... When used, the phase timing can be given by changing the input timing of the input signal, and the ultrasonic wave generation plate (2) generates ultrasonic waves (P) according to the respective phase differences at different generation locations. Thus, the plurality of ultrasonic waves (P) having the phase difference can cooperate with each other to effectively break the hollow microsphere (10). The frequency of the ultrasonic wave (P) is usually about 1 MHz in order to cause the hollow microsphere (10) to bubble without affecting the applied skin (20) or internal tissue. Of course, as long as the above conditions are satisfied, when using a plurality of piezoelectric ceramic flakes (2a1) (2a2) ..., it is possible to change the natural frequency of each piezoelectric ceramic flake (2a1) (2a2) ... Further, by changing the phase difference of the input signal, it is possible to generate a more complicated ultrasonic wave. Moreover, what is necessary is just to change an applied voltage in order to change a sound pressure.

図7は第4実施例で、中央の金属板(6’)の周囲に円板状の薄板(2M)が設けられ、中央の金属板(6’)に従来の圧電セラミックス(2')がはりつけてあり、その周囲の薄板(2M)に複数の圧電セラミックス(2a1)(2a2)…(2an)が設けられており、その外端部(2G)の全部又は一部が接着層(K)にて隔壁(17)及び開口部(9)に固着されている例である。中央の圧電セラミックス薄板(2')からはガウシアン分布波形の超音波(PG)が形成され、その周囲の圧電セラミックス(2a1)(2a2)…(2an)が針状波形の超音波(P)を形成する。   FIG. 7 shows a fourth embodiment in which a disk-shaped thin plate (2M) is provided around a central metal plate (6 ′), and a conventional piezoelectric ceramic (2 ′) is formed on the central metal plate (6 ′). A plurality of piezoelectric ceramics (2a1) (2a2) ... (2an) are provided on the thin plate (2M) around it, and all or part of its outer end (2G) is an adhesive layer (K) This is an example of being fixed to the partition wall (17) and the opening (9). An ultrasonic wave (PG) with Gaussian distribution waveform is formed from the piezoelectric ceramic thin plate (2 ') in the center, and the surrounding piezoelectric ceramics (2a1) (2a2) ... (2an) generate ultrasonic waves (P) with a needle-like waveform. Form.

この場合、プローブ(A)を移動させつつガウシアン分布波形の超音波(PG)によって、患部のような特定部位を探査特定し、患部が見つかると続いて針状波形超音波(P)によって当該特定部位に集中している中空微小球体を破裂させ、その衝撃圧で、その周囲の外因性分子を周辺細胞あるいは周辺の血管に効率よく打ち込む。この場合、ガウシアン分布波形の超音波(PG)を中心にその周囲に針状波形超音波(P)を生成させるようにしておけば、単に超音波(PG)から針状波形超音波(P)に切り替えるだけで探索した患部をその時点で叩く事が出来、治療作業をより効率的に行うことができるようになる。   In this case, the probe (A) is moved and the specific part such as the affected part is searched and specified by the ultrasonic wave (PG) of the Gaussian distribution waveform, and when the affected part is found, the specific part is detected by the acicular waveform ultrasonic wave (P). The hollow microspheres concentrated at the site are ruptured, and the surrounding exogenous molecules are efficiently driven into the surrounding cells or the surrounding blood vessels by the impact pressure. In this case, if the ultrasonic wave (P) is generated around the ultrasonic wave (PG) of the Gaussian distribution waveform, the ultrasonic wave (P) is simply converted from the ultrasonic wave (PG). By simply switching to, it is possible to strike the affected area at that time, and the treatment work can be performed more efficiently.

なお、実施例4は、前述のとおりの構造が図7に図示されているが、実施例4の構造は当然これに限られず、実施例1〜3に示された構造すべて適用することができる。例えば、図7では周囲の圧電セラミック板(2a1)〜(2an)は円形でその外周縁(2G)の一部が隔壁(17)や開口(9)の内周面(図示していないが端面でも可)に固着されているが、圧電セラミック板(2a1)〜(2an)を扇形に形成し、その外周縁(2G)全体を固着するようにすることもできるし、薄板(2MG)を排除して直接圧電セラミック板(2a1)〜(2an)を実施例1と同様に直接固着するようにしてもよい。圧電セラミック板はいかなる形状にも成形できるため、図示していないが、リング状に形成し、前記同様リング状に形成された薄板(2MG)と隔壁(17)や開口(9)の内周面に固着してもよいし、リング状の単体圧電セラミック板を薄板(2MG)なしで直接取り付けてもよい。   In addition, although the structure as above-mentioned in Example 4 is illustrated in FIG. 7, the structure of Example 4 is not restricted to this naturally, All the structures shown in Examples 1-3 can be applied. . For example, in FIG. 7, the surrounding piezoelectric ceramic plates (2a1) to (2an) are circular and part of the outer peripheral edge (2G) is the inner peripheral surface of the partition wall (17) or the opening (9) (not shown, but the end surface) However, the piezoelectric ceramic plates (2a1) to (2an) can be formed in a fan shape so that the entire outer periphery (2G) can be fixed, and the thin plate (2MG) can be eliminated. Then, the piezoelectric ceramic plates (2a1) to (2an) may be directly fixed as in the first embodiment. Since the piezoelectric ceramic plate can be formed into any shape, it is not shown in the figure, but it is formed in a ring shape, and the inner surface of the thin plate (2MG) and the partition wall (17) and the opening (9) formed in the ring shape as described above. The ring-shaped single piezoelectric ceramic plate may be directly attached without a thin plate (2MG).

次に、超音波(P)の破泡作用について説明する。超音波(P)は針状のものでもガウシアン波形のものでも図14(a)(b)に示すように中心部分の音圧が高く、周辺に行くに従って次第に音圧が下がる。   Next, the bubble breaking action of ultrasonic waves (P) will be described. As shown in FIGS. 14 (a) and 14 (b), the ultrasonic wave (P) having a needle shape or a Gaussian waveform has a high sound pressure at the central portion, and the sound pressure gradually decreases toward the periphery.

換言すれば、圧力(音圧)は中央から外に向かっている。一方、中空微小球体(10)は超音波発生面(2s)下のゲルシート(12)に塗着された中空微小球体(10)や外因性分子(13)を含む液状媒体(120)或いはクリーム(121)内に無数に存在し、超微粒のため液状媒体(120)或いはクリーム(121)内を泳動している。   In other words, the pressure (sound pressure) is outward from the center. On the other hand, the hollow microsphere (10) is a liquid medium (120) or cream containing a hollow microsphere (10) or an exogenous molecule (13) coated on the gel sheet (12) under the ultrasonic wave generation surface (2s). 121) are innumerable and migrate in the liquid medium (120) or cream (121) due to ultrafine particles.

図14(b)に示すように従来のプローブ(B)にてゲルシート(12)或いはクリーム(121)にガウシアン波形の超音波(PG)を印加すると、前述のように超音波(PG)の音圧は中央部分から周囲に向かって漸減する。中空微小球体の超音波による破泡作用については明確ではないが以下のように推測される。   As shown in Fig. 14 (b), when a Gaussian waveform ultrasonic wave (PG) is applied to the gel sheet (12) or cream (121) with the conventional probe (B), the sound of the ultrasonic wave (PG) as described above. The pressure gradually decreases from the central part toward the periphery. Although it is not clear about the bubble-breaking effect by the ultrasonic wave of a hollow microsphere, it estimates as follows.

従来の超音波プローブ(B)は、前述のように得られる超音波(PG)の圧力分布がなだらかな山形(ガウシアン分布)になるように、に金属板(6)が全面接着している。この場合は、中央部分(YG)が最大で周辺に行くほど低下する。そして、この超音波(PG)は或るデューティ比で印加されて超音波発生板(2)から間欠的に出力されている。   In the conventional ultrasonic probe (B), the metal plate (6) is adhered to the entire surface so that the pressure distribution of the ultrasonic wave (PG) obtained as described above becomes a gentle mountain shape (Gaussian distribution). In this case, the central portion (YG) is maximum and decreases toward the periphery. The ultrasonic wave (PG) is applied at a certain duty ratio and is intermittently output from the ultrasonic wave generation plate (2).

一方、無数の中空微小球体(10)は液状媒体(120)等内を泳動している。従来のガウシアン波形の超音波(PG)が出力されると、この超音波(PG)の中央部分(YG)に位置していた中空微小球体(10)はその強力な音圧によって破裂し、前述のようにその周囲の外因性分子(13)を周辺組織に打ち込むことになる。しかしながら、超音波(PG)の中央部分(YG)の近傍にいる中空微小球体(10)や超音波(PG)に近づこうとしている中空微小球体(10)は中央部分(YG)から周辺方向に漸減する圧力によって中央部分(YG)から遠ざけられる方向に押し出される。従って、従来のガウシアン波形の超音波(PG)の場合には、超音波(PG)が出力されたとき、たまたま中央部分(YG)の範囲内に存在する中空微小球体(10)のみが破裂するのであって破泡効率が悪い。   On the other hand, countless hollow microspheres (10) migrate in the liquid medium (120) and the like. When ultrasonic waves (PG) with a conventional Gaussian waveform are output, the hollow microsphere (10) located in the central part (YG) of this ultrasonic wave (PG) bursts due to its strong sound pressure, Thus, the surrounding exogenous molecule (13) is driven into the surrounding tissue. However, the hollow microsphere (10) in the vicinity of the central part (YG) of the ultrasonic wave (PG) and the hollow microsphere (10) trying to approach the ultrasonic wave (PG) are moved from the central part (YG) to the peripheral direction. It is pushed out in the direction away from the central part (YG) by the gradually decreasing pressure. Therefore, in the case of ultrasonic (PG) with a conventional Gaussian waveform, when the ultrasonic (PG) is output, only the hollow microsphere (10) that happens to be in the range of the central part (YG) bursts. Therefore, the bubble breaking efficiency is poor.

これに対して本発明プローブ(A)は、超音波発生板(2)にパルス電圧を印加すると超音波発生板(2)は面振動を起こすが、面振動の節、直径の数、節円の数は、超音波発生板(2)[圧電素子]の半径、板厚、密度、曲げ合成、固有角振動数で決定され、発生する超音波は高次振動モードの腹で発生し、これらが合成(f+f2+f3+…+fm+fn)されてプローブ(A)の超音波発生面(2s)から出力される。この超音波(P)には高調波成分が含まれ且つ互いに並列した針状を呈することになる。そして、そのレベルは場合によっては従来例と同じエネルギを加えた場合、遥かに高いピーク値を示す事がある。   On the other hand, the probe (A) of the present invention, when a pulse voltage is applied to the ultrasonic wave generation plate (2), the ultrasonic wave generation plate (2) causes surface vibration. Are determined by the radius, thickness, density, bending composition, and natural angular frequency of the ultrasonic wave generation plate (2) [piezoelectric element], and the generated ultrasonic waves are generated at the antinodes of the higher-order vibration mode. Are combined (f + f2 + f3 +... + Fm + fn) and output from the ultrasonic wave generation surface (2s) of the probe (A). This ultrasonic wave (P) includes harmonic components and has a needle shape parallel to each other. In some cases, the level may show a much higher peak value when the same energy as in the conventional example is applied.

更に本発明プローブ(A)には、複数(換言すれば、2以上)の超音波(P)が超音波発生面(2S)から発生しているので、一方の超音波(P)の中央部分(Y)の周辺に存在し、破泡せずに当該中央部分(Y)から押し出された中空微小球体(10)はその勢いで隣接して生成されている他の超音波(P)内に押し込まれ、その超音波(P)の中央部分(Y)で破泡されることになる。   Furthermore, in the probe (A) of the present invention, a plurality of (in other words, two or more) ultrasonic waves (P) are generated from the ultrasonic wave generation surface (2S). The hollow microspheres (10) that exist around (Y) and are pushed out from the central part (Y) without breaking are in the other ultrasonic waves (P) that are generated adjacently with that momentum. It is pushed in and bubbles are broken at the central part (Y) of the ultrasonic wave (P).

また、超音波(P)が針状である場合、同じ入力エネルギに対して従来のガウシアン波形の超音波(PG)のピーク値に比べて針状超音波(P)のピーク値(換言すれば、音圧)は高く、超音波(P)内に侵入した中空微小球体(10)の破泡の確率がより高くなると考えられる。加えて、本発明の超音波(P)は複数生成させることができるので、中空微小球体(10)や外因性分子(13)を無数に含有する液状媒体(120)を広い範囲で攪拌することができ、中空微小球体(10)の泳動作用をより活発にして破泡確率を高めることができると考えられる。   In addition, when the ultrasonic wave (P) is needle-shaped, the peak value of the needle-shaped ultrasonic wave (P) compared to the peak value of the ultrasonic wave (PG) of the conventional Gaussian waveform for the same input energy (in other words, , Sound pressure) is high, and it is considered that the probability of bubble breakage of the hollow microsphere (10) that has entered the ultrasonic wave (P) is higher. In addition, since a plurality of ultrasonic waves (P) of the present invention can be generated, the liquid medium (120) containing an infinite number of hollow microspheres (10) and exogenous molecules (13) can be stirred in a wide range. It is considered that the migrating action of the hollow microspheres (10) can be made more active and the bubble breaking probability can be increased.

更に、超音波発生源が複数の圧電セラミック素子(2a1)…(2an)で構成され、それぞれが位相をもってパルス電圧印加されている場合には、前述の攪拌効果が更に増強(換言すれば、一方の超音波(P)から押し出されてその周辺に中空微小球体(10)が散らばり、該周辺部の中空微小球体(10)の密度が上昇した時点でその周辺部に位相差をもって他の超音波(P)が生成されると当然高密度でその周辺部の中空微小球体(10)の破泡が行われること)されると考えられる。   Furthermore, when the ultrasonic wave generation source is composed of a plurality of piezoelectric ceramic elements (2a1) (2an) and each is applied with a pulse voltage with a phase, the above-described stirring effect is further enhanced (in other words, When the density of the hollow microspheres (10) is pushed out from the ultrasonic wave (P) and the hollow microspheres (10) are scattered around the periphery and the density of the hollow microspheres (10) in the peripheral area increases, another ultrasonic wave has a phase difference in the peripheral area. When (P) is produced, it is considered that the hollow microspheres (10) in the periphery thereof are naturally broken at a high density).

次に、本発明プローブ(A)の中空微小球体(10)による経皮導入効果実証用の図面に代わる写真(図17)で、「コントロール写真」は中空微小球体(10)を使用せず、本発明プローブ(A)で外因性分子(13)の経皮導入を図った写真であり、「NB+US」は中空微小球体(10)による経皮導入効果実証写真である。実証方法は次の通りである。孔を明けたゲルシート(12)を皮膚に貼着し、「コントロール」ではこの孔に中空微小球体(10)なしで外因性分子(13)を担持した液体媒体(120)を、「NB+US」では中空微小球体(10)と外因性分子(13)を担持した液体媒体(120)を充填し、この充填部分を図1の本発明プローブ(A)にて高周波(P)にて印加した結果である。「コントロール」と「NB+US」とを比較すると分かるように「NB+US」の方が蛍光分子(TEXAS-RED=外因性分子)で染色された部分が多く、中空微小球体(10)の外因性分子導入効果が明らかであることが分かる。   Next, a photograph (FIG. 17) instead of a drawing for demonstrating the transdermal introduction effect by the hollow microsphere (10) of the probe (A) of the present invention, the `` control photograph '' does not use the hollow microsphere (10), FIG. 5 is a photograph of the probe (A) of the present invention for transdermal introduction of an exogenous molecule (13), and “NB + US” is a photograph for demonstrating the effect of transcutaneous introduction by a hollow microsphere (10). The verification method is as follows. A gel sheet (12) with a hole is affixed to the skin. In “Control”, a liquid medium (120) carrying exogenous molecules (13) without hollow microspheres (10) in this hole is used. In “NB + US”, As a result of filling the liquid medium (120) carrying the hollow microsphere (10) and the exogenous molecule (13), and applying this filled portion at high frequency (P) with the probe (A) of the present invention in FIG. is there. As can be seen by comparing “Control” with “NB + US”, “NB + US” is more stained with fluorescent molecules (TEXAS-RED = exogenous molecules) and introduces exogenous molecules into hollow microspheres (10). It can be seen that the effect is obvious.

なお、中空微小球体(10)と外因性分子(13)を担持した液体媒体(120)の使用方法は同液体媒体(120)をゲルシート(12)の皮膚貼着面(12a)に付着させ、このゲルシート(12)を皮膚表面(20)に貼着し、この状態でパルス電圧を印加して超音波を発生させるようにしてもゲルシート(12)の性質上同様の効果が得られるものと考えられる。また、上述の関係からクリーム(121)或いは図示しないがジェルのようなものに中空微小球体(10)や外因性分子(13)(外因性分子(13)担持中空微小球体(10)も含む。)を分散・含有させてもよい。   The method of using the liquid medium (120) carrying the hollow microsphere (10) and the exogenous molecule (13) is to attach the liquid medium (120) to the skin adhesion surface (12a) of the gel sheet (12), Even if this gel sheet (12) is attached to the skin surface (20) and a pulse voltage is applied in this state to generate ultrasonic waves, the same effect can be obtained on the properties of the gel sheet (12). It is done. Further, from the above-mentioned relationship, the cream (121) or the gel (not shown) includes a hollow microsphere (10) and an exogenous molecule (13) (exogenous molecule (13) -carrying hollow microsphere (10). ) May be dispersed and contained.

図18は図17と異なり、経皮的でなく、マウスの骨格筋にルシフェラーゼプラスミドを注射により外因性分子を導入し、外因性分子注入部位に超音波を印加した後、4日経過後のデータで、試料であるマウスとこれに印加した入力パルス数(横軸)、縦軸は遺伝子発現の値(導入外因性分子の発現量)との関係である。なお、R・L試料であるマウスの左足か右足かを示す符号である。パルス数(Pulse)は10、100、1000、2、20、200、50、500であり、デューティ比は上段の10%、20%、50%で示す。本発明プローブは1〜13、従来プローブは14〜20である。   FIG. 18 differs from FIG. 17 in that it is not transcutaneous, and the exogenous molecule is introduced into the mouse skeletal muscle by injection of luciferase plasmid, and ultrasonic waves are applied to the exogenous molecule injection site, and the data after 4 days have passed. The mouse, which is a sample, the number of input pulses applied thereto (horizontal axis), and the vertical axis are the relationship between the value of gene expression (expression amount of the introduced exogenous molecule). In addition, it is a code | symbol which shows the mouse | mouth left leg | foot which is R * L sample, or a right leg | foot. The number of pulses (Pulse) is 10, 100, 1000, 2, 20, 200, 50, 500, and the duty ratio is indicated by 10%, 20%, 50% in the upper stage. The probe of the present invention is 1 to 13, and the conventional probe is 14 to 20.

図18では、図1に示す本発明プローブでは全体的に傾向として従来プローブの外因性分子導入効果を若干上回っており、マウスNo.11でデューティ比20%―200パルス、マウスNo.12でデューティ比50%―50パルスの場合、高い外因性分子導入効果を示している。外因性分子導入効果にバラツキがあるのは個体差や照射にともなう実験手法のバラツキによるものと考えられる。   In FIG. 18, the probe of the present invention shown in FIG. 1 generally shows a slight increase in the exogenous molecule introduction effect of the conventional probe, with a duty ratio of 20% -200 pulses for mouse No. 11 and duty for mouse No. 12 The ratio of 50% -50 pulses shows a high exogenous molecule introduction effect. The variation in the exogenous molecule introduction effect is thought to be due to individual differences and variations in the experimental technique associated with irradiation.

図19は、図4、図5(a)に示す圧電セラミック素子(2a1)(2ab)…(2a8)が8本のタイプの本発明プローブと従来プローブとの比較で、外因性分子としてルシフェラーゼプラスミドを使用した。細胞はEMT6マウス乳がん細胞およびC26マウス結腸癌細胞を用いた。「特許(高次)」と記されているデータは本発明プローブであり、「平面」と記されているデータは従来プローブである。横軸で「コントロール(=0)、20,50,80」と記載されているのは[デューティ比%]で、左の図19(a)の縦軸は遺伝子発現強さ(外因性分子の発現効果(1MHz))を、右の図19(b)の縦軸は細胞損傷率(1MHz)を示す。本発明プローブのパルス電圧はいずれの圧電セラミック素子(2a1)(2ab)…(2a8)に同じ周波数のパルス電圧を同時に印加した。図4等に示す本発明プローブには、各圧電セラミック素子(2a1)(2a2)…(2a8)のいずれにも複数の針状超音波(P)が発生するので、全針状超音波(P)の発生数は一つの圧電セラミック素子の超音波発生数×圧電セラミックス素子数となり、図4等に示す本発明プローブの針状超音波(P)の数は図1の場合に比べて大幅且つ安定的に増加し、全針状超音波(P)の発生数の増大が外因性分子導入効果の大幅且つ安定的に寄与していると推測される。なお、両プローブ(A)(B)に印加されるパルス電圧は同じである。   FIG. 19 shows that the piezoelectric ceramic elements (2a1), (2ab)... (2a8) shown in FIG. 4 and FIG. It was used. As the cells, EMT6 mouse breast cancer cells and C26 mouse colon cancer cells were used. Data indicated as “patent (higher order)” is the probe of the present invention, and data indicated as “plane” is a conventional probe. In the horizontal axis, “control (= 0), 20, 50, 80” is described as [duty ratio%], and the vertical axis in FIG. 19 (a) on the left indicates gene expression strength (exogenous molecule Expression effect (1 MHz)), and the vertical axis of FIG. 19 (b) on the right shows the cell damage rate (1 MHz). As for the pulse voltage of the probe of the present invention, a pulse voltage having the same frequency was simultaneously applied to any of the piezoelectric ceramic elements (2a1), (2ab), ... (2a8). In the probe of the present invention shown in FIG. 4 and the like, a plurality of acicular ultrasonic waves (P) are generated in each of the piezoelectric ceramic elements (2a1), (2a2)... (2a8). ) Is the number of ultrasonic waves generated by one piezoelectric ceramic element × the number of piezoelectric ceramic elements, and the number of needle-like ultrasonic waves (P) of the probe of the present invention shown in FIG. It is presumed that the increase in the number of all needle-like ultrasonic waves (P) increases stably and contributes greatly and stably to the effect of introducing exogenous molecules. The pulse voltage applied to both probes (A) and (B) is the same.

本発明は複数の針状超音波をプローブの接触面のほぼ全面から連続的に同時生成させ、広範囲且つ大量に中空微小球体を短時間で連続的に破泡させ、その衝撃圧で周囲(或いは内蔵)の外因性分子を従来にない量で周囲の細胞に打ち込むことが出来、従来行われていた超音波外因性分子導入をより効率的にすることが出来た。これによって患者の負担を大幅に軽減することが出来、医療の進歩に貢献することが出来た。   In the present invention, a plurality of needle-shaped ultrasonic waves are continuously generated simultaneously from almost the entire contact surface of the probe, and hollow microspheres are continuously broken in a short time in a wide range and in a large amount. Incorporated exogenous molecules can be injected into surrounding cells in an unprecedented amount, and the introduction of ultrasonic exogenous molecules, which has been conventionally performed, can be made more efficient. This greatly reduced the burden on patients and contributed to medical progress.

…本発明の実施例1の断面図とその超音波発生状況を示す図面... Cross-sectional view of the first embodiment of the present invention and drawings showing the ultrasonic generation state thereof …本発明の実施例2の断面図とその超音波発生状況を示す図面... Cross-sectional view of the second embodiment of the present invention and a drawing showing the state of ultrasonic generation …従来例の断面図とその超音波発生状況を示す図面... Cross sectional view of the conventional example and drawings showing the ultrasonic generation status …本発明の実施例3の断面図とその超音波発生状況を示す図面... Cross-sectional view of the third embodiment of the present invention and the drawing showing the ultrasonic wave generation state …本発明の実施例3とその変形例を示す図面-Drawing which shows Example 3 of the present invention, and its modification …本発明のプローブに網を装着したものの分解斜視図... Disassembled perspective view of the probe of the present invention with a net attached …本発明の実施例4の斜視図とその断面図... Perspective view and sectional view of embodiment 4 of the present invention. …本発明の針状超音波(a)(b)(c)と従来例のガウシアン分布超音波(d)の比較図面... Comparison drawing of acicular ultrasonic wave (a) (b) (c) of the present invention and Gaussian distributed ultrasonic wave (d) of conventional example …本発明に使用する中空微小球体の実施例1の断面図... Cross sectional view of Example 1 of hollow microsphere used in the present invention …本発明に使用する中空微小球体の実施例2の断面図... Sectional view of Example 2 of hollow microsphere used in the present invention …本発明に使用する中空微小球体の実施例3の断面図... Sectional view of Example 3 of hollow microsphere used in the present invention …本発明に使用する中空微小球体の実施例4の断面図... Sectional view of Example 4 of hollow microsphere used in the present invention …本発明プローブによる中空微小球体破泡状態を示す想像図... Imaginary view showing hollow microsphere breakage state by probe of the present invention …本発明の針状超音波と従来例のガウシアン分布超音波による中空微小球体破泡作用を示す想像図... Imaginary diagram showing the bubble breaking action of hollow microspheres by the acicular ultrasonic wave of the present invention and the conventional Gaussian distributed ultrasonic wave …中空微小球体破泡状態と外因性分子の導入作用を示す想像図… Imaginary view showing the state of foam breakage of hollow microspheres and introduction of exogenous molecules …プローブ印加電圧の図... Figure of probe applied voltage …本発明超音波の中空微小球体破泡による外因性分子(蛍光分子)の導入効果を示す図面代用写真... Photos substituted for drawings showing the effect of introduction of exogenous molecules (fluorescent molecules) by the breakage of hollow microspheres of the present invention …本発明プローブと従来プローブの外因性分子導入効果の比較グラフ... Comparison graph of exogenous molecule introduction effect of probe of the present invention and conventional probe …本発明四角のプローブ(図4)と従来型のガウシアン分布超音波プローブによる細胞実験での遺伝子発現(左)と細胞損傷率(右)との比較グラフ... Comparison graph of gene expression (left) and cell damage rate (right) in cell experiments using the square probe of the present invention (FIG. 4) and a conventional Gaussian ultrasonic probe

符号の説明Explanation of symbols

(A) 本発明のプローブ
(B) 従来例のプローブ
(P) 針状超音波
(PG) ガウシアン波形の超音波
(1) プローブ本体
(2) 超音波発生板(単体で超音波発生板となる圧電素子(圧電セラミックス))
(2a) 薄板と共に超音波発生板を形成する単体の圧電素子(圧電セラミックス)
(2a1)〜(2an) 薄板と共に超音波発生板を形成する複数の圧電素子(圧電セラミックス)
(2M) 圧電素子と共に超音波発生板を構成することになる薄板
(3a)(3b) 電極
(4) 給電線
(5) 給電線
(6) 金属板
(10) 中空微小球体
(11) 外殻
(11a) キャビテーション気泡(11a)
(12) ゲルシート
(13) 外因性分子
(A) Probe of the present invention
(B) Conventional probe
(P) acicular ultrasound
(PG) Gaussian waveform ultrasound
(1) Probe body
(2) Ultrasonic wave generation plate (piezoelectric element (piezoelectric ceramics) that becomes a single ultrasonic wave generation plate)
(2a) Single piezoelectric element (piezoelectric ceramics) that forms an ultrasonic wave generating plate with a thin plate
(2a1)-(2an) Multiple piezoelectric elements (piezoelectric ceramics) that form an ultrasonic wave generation plate with a thin plate
(2M) Thin plate that forms an ultrasonic wave generation plate with a piezoelectric element
(3a) (3b) Electrode
(4) Feed line
(5) Feed line
(6) Metal plate
(10) Hollow microsphere
(11) Outer shell
(11a) Cavitation bubbles (11a)
(12) Gel sheet
(13) Exogenous molecules

Claims (6)

(a) 高周波発生板取付開口を有するプローブ本体と、
(b) 前記高周波発生板取付開口にその外端縁が固着されて設けられ、電圧印加によって異なる位置から2以上の高周波を発生させる高周波発生板とで構成されている
事を特徴とするプローブ。
(a) a probe body having a high frequency generator plate mounting opening;
(b) A probe having a high frequency generating plate that is provided with an outer edge fixed to the high frequency generating plate mounting opening and generates two or more high frequencies from different positions by applying a voltage.
(a) 高周波発生板取付開口を有するプローブ本体と、
(b) 前記高周波発生板取付開口にその外端縁が固着された振動用の薄板と、
(c) その外端縁が前記高周波発生板取付開口に固着され且つ前記薄板に貼着されている1乃至複数の圧電セラミックス薄板とで構成されている
事を特徴とするプローブ。
(a) a probe body having a high frequency generator plate mounting opening;
(b) a vibration thin plate having an outer edge fixed to the high frequency generating plate mounting opening;
(c) A probe characterized in that the outer end edge is composed of one or more piezoelectric ceramic thin plates fixed to the high frequency generating plate mounting opening and attached to the thin plate.
(a) 高周波発生板取付開口を有するプローブ本体と、
(b) 前記高周波発生板取付開口にその外端縁が固着された振動用の薄板と、
(c) プローブ本体(1)の内周面から間隙(L)を設けて前記薄板に貼着されている複数の圧電セラミックス薄板とで構成されている
事を特徴とするプローブ。
(a) a probe body having a high frequency generator plate mounting opening;
(b) a vibration thin plate having an outer edge fixed to the high frequency generating plate mounting opening;
(c) A probe comprising a plurality of piezoelectric ceramic thin plates attached to the thin plate with a gap (L) from the inner peripheral surface of the probe body (1).
請求項1〜3に記載のいずれかのプローブにおいて、
生成された高周波が針状を呈している事を特徴とするプローブ。
The probe according to any one of claims 1 to 3,
A probe characterized in that the generated high frequency has a needle shape.
複数の圧電セラミックス薄板が用いられている請求項1〜3に記載のいずれかのプローブにおいて、
(a) 圧電セラミックス薄板の1がガウシアン分布波形の超音波を形成し、
(b) 他が針状波形の超音波を形成する事を特徴とするプローブ。
The probe according to any one of claims 1 to 3, wherein a plurality of piezoelectric ceramic thin plates are used.
(a) One of the piezoelectric ceramic thin plates forms an ultrasonic wave with a Gaussian distribution waveform,
(b) A probe characterized in that the other forms an ultrasonic wave having a needle-like waveform.
請求項1〜5に記載のいずれかのプローブにおいて、
薄板或いは高周波発生板の外面に網板が更に貼着されている事を特徴とするプローブ。
The probe according to any one of claims 1 to 5,
A probe characterized in that a net plate is further adhered to the outer surface of a thin plate or a high frequency generating plate.
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