JP2018503434A - Pulsed electromagnetic therapy and ultrasound therapy for stimulating targeted heat shock proteins and promoting protein repair - Google Patents

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Abstract

細胞および組織を損傷させることなく、増加した熱ショックタンパク質の活性化または生成およびタンパク質修復の促進の治療的および回復性の性質を活用するために、細胞および組織において熱ショックタンパク質の活性化を刺激し、タンパク質修復を促進するためのシステムおよび方法が示される。これは、処置された組織を損傷または破壊しないように十分速く温度を下降させながら、熱ショックタンパク質の生成または活性化を刺激し、タンパク質修復を促進するように、必要な温度上昇を達成する又は細胞および組織に十分にストレスをかけるために、パルス状にされる及び1つ以上の小さな領域に適用されるか又は集束される、超音波的または電磁的放射線のソースで、指定された標的領域を処置することによって達成される。【選択図】図2Stimulates heat shock protein activation in cells and tissues to take advantage of the therapeutic and restorative nature of increased heat shock protein activation or production and protein repair without damaging cells and tissues And systems and methods for promoting protein repair are presented. This achieves the necessary temperature increase to stimulate heat shock protein production or activation and promote protein repair while lowering the temperature fast enough so as not to damage or destroy the treated tissue, or Designated target area with a source of ultrasonic or electromagnetic radiation that is pulsed and applied or focused on one or more small areas to fully stress cells and tissues Is achieved by treating. [Selection] Figure 2

Description

本発明は、一般に熱ショックタンパク質の活性化およびタンパク質修復の促進に関する。より具体的には、本発明は、拍動性の電磁源または超音波のエネルギー源を利用して、標的とされた熱ショックタンパク質の活性化または生成を選択的に刺激する及びタンパク質修復を促進するためのシステムおよび方法に関する。   The present invention relates generally to the activation of heat shock proteins and the promotion of protein repair. More specifically, the present invention utilizes a pulsatile electromagnetic source or ultrasonic energy source to selectively stimulate activation and production of targeted heat shock proteins and promote protein repair. The present invention relates to a system and method.

熱ショックタンパク質(HSP)は、ストレスの多い症状への暴露に応じて細胞によって生成されるタンパク質のファミリーである。高レベルの熱ショックタンパク質の生成は、感染、炎症、運動、毒素への細胞の暴露、飢餓、低酸素、または水分欠乏などの、異なる種類の環境ストレス条件への暴露によって引き起こされ得る。   Heat shock proteins (HSPs) are a family of proteins that are produced by cells in response to exposure to stressful symptoms. Production of high levels of heat shock proteins can be caused by exposure to different types of environmental stress conditions such as infection, inflammation, exercise, exposure of cells to toxins, starvation, hypoxia, or water deficiency.

熱ショックタンパク質が、ウイルス感染、炎症、悪性化、酸化剤への暴露、細胞毒、および酸素欠乏を含む、体内組織中の多数の異常状態に反応する際に役割を果たすことが知られている。いくつかの熱ショックタンパク質は、他のタンパク質のための細胞内シャペロンとして機能し、HSPファミリーのメンバーは、タンパク質維持における及びストレスが多くない症状下でさえ細胞のタンパク質を単純にモニタリングすることにおけるそれらの不可欠な役割のために、低から中程度のレベルで発現または活性化される。これらの活性は、細胞自身の修復システムの一部であり、細胞のストレス応答または熱ショック応答と呼ばれる。   Heat shock proteins are known to play a role in responding to a number of abnormal conditions in body tissues, including viral infections, inflammation, malignancy, oxidant exposure, cytotoxins, and hypoxia . Some heat shock proteins function as intracellular chaperones for other proteins, and members of the HSP family are those in simple protein monitoring in protein maintenance and even under stress-free conditions It is expressed or activated at low to moderate levels because of its essential role. These activities are part of the cell's own repair system and are referred to as the cell's stress response or heat shock response.

熱ショックタンパク質は、それらの分子量に従って典型的に命名される。例えば、Hsp60、Hsp70およびHsp80は、それぞれ、サイズがおよそ60、70および80キロダルトンの熱ショックタンパク質のファミリーを指す。それらは多くの異なる方法で作用する。例えば、Hsp70は、アンフォールド且つ集合可能な状態(assembly−competent states)でタンパク質構造を安定させる、ペプチド結合ドメインおよびATPaseドメインを有する。ミトコンドリアHsp60sは、天然状態へのタンパク質の集合を促進するリング状構造を形成する。Hsp90は、細胞チロシンキナーゼ、転写因子、およびグルココルチコイド受容体と結合することによって、抑制因子の調節的役割(suppressor regulatory role)を果たす。Hsp27はタンパク質凝集を抑制する。   Heat shock proteins are typically named according to their molecular weight. For example, Hsp60, Hsp70, and Hsp80 refer to a family of heat shock proteins that are approximately 60, 70, and 80 kilodaltons in size, respectively. They act in many different ways. For example, Hsp70 has a peptide binding domain and an ATPase domain that stabilizes the protein structure in an unfolded and competent state. Mitochondrial Hsp60s forms a ring-like structure that facilitates protein assembly into the natural state. Hsp90 plays a suppressor regulatory role by binding to cellular tyrosine kinases, transcription factors, and glucocorticoid receptors. Hsp27 suppresses protein aggregation.

Hsp70熱ショックタンパク質は、抗原の結合およびそれらの免疫系への提示に関係する、細胞外および膜結合の熱ショックタンパク質のメンバーである。Hsp70は、インフルエンザA型ウイルスのリボ核タンパク質の活性を阻害すること及びウイルスの複製を阻止することが分かった。腫瘍由来の熱ショックタンパク質は、特定の防御免疫を誘発する。実験的および臨床的な観察は、熱ショックタンパク質が、自己免疫性関節炎、1型真性糖尿病、動脈硬化症、多発性硬化症、および他の自己免疫反応の調節に関係することを示した。   Hsp70 heat shock proteins are members of extracellular and membrane-bound heat shock proteins involved in antigen binding and presentation to the immune system. Hsp70 was found to inhibit the activity of the influenza A virus ribonucleoprotein and prevent viral replication. Tumor-derived heat shock proteins elicit specific protective immunity. Experimental and clinical observations have shown that heat shock proteins are involved in the regulation of autoimmune arthritis, type 1 diabetes mellitus, arteriosclerosis, multiple sclerosis, and other autoimmune responses.

したがって、感染または他の異常に応じた体内組織中の熱ショックタンパク質の数または活性を増加させるために、熱ショック応答を選択的に誘導することができることに利点があると考えられている。しかしながら、これは、処置されている身体の組織または領域を損傷または破壊しないように制御された方法で行われなければならない。本発明は、これらの必要性を満たし、他の関連する利点も提供する。   Thus, it is believed that it would be advantageous to be able to selectively induce a heat shock response to increase the number or activity of heat shock proteins in body tissues in response to infection or other abnormalities. However, this must be done in a controlled manner so as not to damage or destroy the body tissue or area being treated. The present invention fulfills these needs and provides other related advantages.

本発明は、標的組織を損傷させることなく、組織において熱ショックタンパク質の活性化を刺激する方法に関する。該方法は、パルス状超音波的または電磁的エネルギーのソースを提供する工程を含む。電磁的エネルギーは、予め決められた波長で、紫外線、マイクロ波、無線周波またはレーザー光を含み得る。レーザー光は、530nmから1300nmの間の波長、10%未満のデューティーサイクルおよび500ミリ秒以下のパルス長を有し得る。   The present invention relates to a method of stimulating the activation of heat shock proteins in tissue without damaging the target tissue. The method includes providing a source of pulsed ultrasonic or electromagnetic energy. The electromagnetic energy may include ultraviolet light, microwaves, radio frequency or laser light at a predetermined wavelength. The laser light may have a wavelength between 530 nm and 1300 nm, a duty cycle of less than 10%, and a pulse length of 500 milliseconds or less.

パルス状超音波的または電磁的放射エネルギーは、標的組織を損傷させることなく熱ショックタンパク質を活性化するように標的組織の細胞を刺激する熱的な時間経過をもたらすために、標的組織に適用される。これは、標的組織の温度を、数分間にわたっては1℃以下だけであるが、一時的に少なくとも10℃上げることを含む。   Pulsed ultrasonic or electromagnetic radiant energy is applied to the target tissue to provide a thermal time course that stimulates the cells of the target tissue to activate the heat shock protein without damaging the target tissue. The This involves raising the temperature of the target tissue only by 1 ° C. or less over a few minutes, but temporarily at least 10 ° C.

一実施形態では、複数のレーザー光スポットは、標的組織に同時に適用される。別の実施形態では、複数の超音波ビームは標的組織に集束される。   In one embodiment, multiple laser light spots are applied to the target tissue simultaneously. In another embodiment, the multiple ultrasound beams are focused on the target tissue.

組織にパルス状超音波的または電磁的放射エネルギーを適用するために、装置が体腔に挿入されてもよい。装置は内視鏡を含んでもよい。   A device may be inserted into the body cavity to apply pulsed ultrasonic or electromagnetic radiant energy to the tissue. The device may include an endoscope.

パルス状超音波的または電磁的放射エネルギーは、身体の外部領域に適用され得、該身体の外部領域は、標的組織に隣接しているか、または身体の外部領域の表面近くに血液供給を有する。例えば、身体領域は耳たぶを含み得、パルス電磁的放射エネルギーは耳たぶを通って流れる血液に適用される。   Pulsed ultrasonic or electromagnetic radiant energy can be applied to an external region of the body, the external region of the body being adjacent to the target tissue or having a blood supply near the surface of the external region of the body. For example, the body region may include an earlobe, and pulsed electromagnetic radiant energy is applied to blood flowing through the earlobe.

本発明の他の特徴および利点は、一例として本発明の原理を例証する、添付図面と関連付けられた、以下のより詳細な説明から明白になる。   Other features and advantages of the present invention will become apparent from the following more detailed description, taken in conjunction with the accompanying drawings, illustrating by way of example the principles of the invention.

添付図面は本発明を例証している。   The accompanying drawings illustrate the invention.

図1は、本発明に従う、時系列のパルスを生成する光発生ユニットの概略図であり、該光発生ユニットは、そこから伸長する光パイプを有する。FIG. 1 is a schematic diagram of a light generation unit for generating time-series pulses according to the present invention, the light generation unit having a light pipe extending therefrom. 図2は、本発明に従う、標的組織に電磁的エネルギーを送達する光刺激送達装置の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of a photostimulation delivery device for delivering electromagnetic energy to a target tissue according to the present invention. 図3は、本発明に従う、レーザー光線を生成するために使用されるシステムを例証する概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a system used to generate a laser beam in accordance with the present invention. 図4は、本発明に従う、レーザー光の幾何パターンを生成するために使用される光学素子の概略図である。FIG. 4 is a schematic view of an optical element used to generate a geometric pattern of laser light according to the present invention. 図5は、本発明に従う、標的組織のためのレーザー光線を生成するために使用されるシステムの代替的な実施形態を例証する概略図である。FIG. 5 is a schematic diagram illustrating an alternative embodiment of a system used to generate a laser beam for a target tissue according to the present invention. 図6は、本発明に従う、組織を処置するためのレーザー光線を生成するために使用されるシステムのさらに別の実施形態を例証する概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram illustrating yet another embodiment of a system used to generate a laser beam for treating tissue in accordance with the present invention. 図7は、本発明に従う、鼻腔に挿入されて、組織を処置する内視鏡の端部の横断概略図である。FIG. 7 is a cross-sectional schematic view of the end of an endoscope inserted into the nasal cavity and treating tissue in accordance with the present invention. 図8は、本発明に従う、気管を通って肺の気管支へと伸長し、そこに処置を提供する気管支鏡の概略で部分断面図である。FIG. 8 is a schematic, partial cross-sectional view of a bronchoscope that extends through the trachea to the bronchi of the lung and provides treatment there, according to the present invention. 図9は、本発明に従う、身体の腸または結腸領域に光刺激を提供する大腸内視鏡の概略図である。FIG. 9 is a schematic view of a colonoscope providing light stimulation to the intestinal or colonic region of the body according to the present invention. 図10は、本発明に従う、胃に挿入されて、そこに処置を提供する内視鏡の概略図である。FIG. 10 is a schematic view of an endoscope inserted into the stomach and providing treatment thereto according to the present invention. 図11は、本発明に従って使用されるカプセル内視鏡の部分断面斜視図である。FIG. 11 is a partial cross-sectional perspective view of a capsule endoscope used in accordance with the present invention. 図12は、本発明に従う、身体内の組織を処置するためのパルス状高密度焦点式超音波の概略図である。FIG. 12 is a schematic diagram of pulsed high intensity focused ultrasound for treating tissue in the body according to the present invention. 図13は、本発明に従う、耳たぶを介した、患者の血流への送達治療に関する概略図である。FIG. 13 is a schematic diagram of a delivery treatment to a patient's bloodstream via an earlobe according to the present invention. 図14は、本発明に従う、耳たぶを介した、血液への光刺激の送達に使用される本発明の刺激を提供する治療装置の断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view of a treatment device that provides the stimulation of the present invention used to deliver light stimulation to blood via the earlobe according to the present invention.

添付図面に示されるように、およびより十分に本明細書に記載されるように、本発明は、損傷も引き起こすことなく、熱ショックタンパク質の活性化または生成を刺激し、タンパク質修復を促進する、組織においてパルス状の熱的な時間経過を引き起こすための、レーザー、超音波、紫外線無線周波数、マイクロ波無線周波などの、エネルギー源を送達するシステムおよび方法に関する。   As shown in the accompanying drawings and as described more fully herein, the present invention stimulates heat shock protein activation or production and promotes protein repair without causing damage, The present invention relates to systems and methods for delivering energy sources, such as lasers, ultrasound, ultraviolet radio frequency, microwave radio frequency, etc. to cause a pulsed thermal time course in tissue.

本発明の発明者は、網膜組織を破壊または損傷させない方法で、電磁的放射をレーザー光の様々な波長の形態で網膜組織に適用することによって、眼疾患に対する有益な効果が達成されたことを発見した。これは、少なくとも部分的に、熱ショックタンパク質の刺激および活性化、並びに網膜組織中のタンパク質修復の促進が要因であり得ると考えられている。これは、2015年1月28日に出願の米国特許第14/607,959号、2013年3月13日に出願の第13/798,523号、および2012年5月25日に出願の第13/481,124号に開示され、それらの内容はその全体が引用によって本明細書に組み込まれる。   The inventors of the present invention have shown that beneficial effects on eye diseases have been achieved by applying electromagnetic radiation to retinal tissue in the form of various wavelengths of laser light in a manner that does not destroy or damage retinal tissue. discovered. It is believed that this may be due, at least in part, to the stimulation and activation of heat shock proteins and the promotion of protein repair in retinal tissue. No. 14 / 607,959, filed Jan. 28, 2015, No. 13 / 798,523, filed Mar. 13, 2013, and filed on May 25, 2012. 13 / 481,124, the contents of which are hereby incorporated by reference in their entirety.

本発明者は、治療上のものであるが、網膜組織細胞に対して致死量以下であり、それ故、眼の網膜組織の予防的および保護的な処置を提供する網膜組織中の光凝固の損傷を回避する、レーザー光線を生成することができることが分かった。本発明者は、予め決められた強度またはパワーおよび予め決められたパルス長または曝露時間で、532nmを超える波長および10%未満のデューティーサイクルを有する、閾値以下で致死量以下のマイクロパルスレーザー光線を生成することによって、目に見える火傷領域または組織破壊のない望ましい網膜の光刺激がもたらされることを発見した。より具体的には、550nm−1300nmの間、および特に好ましい実施形態で810nmの波長、およそ5%以下のデューティーサイクルおよび予め決められた強度またはパワー(網膜での1平方センチメートル当たり100−590ワットまたは網膜での各処置スポットに対して1レーザースポット当たりおよそ1ワットなど)および予め決められたパルス長または曝露時間(500ミリ秒以下など)を有しているレーザー光線は、レーザー照射に曝露された網膜色素上皮のすべての領域が、保護されており、治療上寄与することが可能である、致死量以下で「真の閾値以下」の網膜光凝固をもたらす。言いかえれば、本発明者は、網膜組織を少なくとも治療上のレベルまでではあるが、細胞または組織の致死レベルより下のレベルまで上昇させることによって、網膜組織を破壊する、焼く、またはそうでなければ損傷させることなく、先行技術の方法のハロー効果の恩恵が再びもたらされることが分かった。これは、閾値以下のダイオードマイクロパルスレーザー治療(SDM)として本明細書で言及される。   The inventor is therapeutic but sublethal to retinal tissue cells and thus provides a prophylactic and protective treatment of ocular retinal tissue for photocoagulation in retinal tissue. It has been found that a laser beam can be generated that avoids damage. The inventor produces subthreshold and sublethal micropulse laser beams with a wavelength greater than 532 nm and a duty cycle of less than 10% with a predetermined intensity or power and a predetermined pulse length or exposure time. Has been found to result in desirable retinal light stimulation without visible burn areas or tissue destruction. More specifically, between 550 nm and 1300 nm, and in particularly preferred embodiments, a wavelength of 810 nm, a duty cycle of approximately 5% or less and a predetermined intensity or power (100-590 watts per square centimeter in the retina or retina A laser beam having a predetermined pulse length or exposure time (such as 500 milliseconds or less) and a retinal pigment that has been exposed to laser irradiation. All areas of the epithelium are protected and provide sub-lethal "sub-true threshold" retinal photocoagulation that can be therapeutically contributed. In other words, the inventor must destroy, burn or otherwise retinal tissue by raising it to a level at least to a therapeutic level, but below the lethal level of the cell or tissue. It has been found that the benefits of the halo effect of the prior art method are again brought about without damage. This is referred to herein as subthreshold diode micropulse laser therapy (SDM).

SDMは、レーザーで誘起された網膜損傷(光凝固)をもたらさず、既知の有害な処置効果を有さず、(糖尿病黄斑浮腫(DME)、増殖性糖尿病性網膜症(PDR)、網膜静脈分枝閉塞症(BRVO)が原因の黄斑浮腫、中心性漿液性脈絡網膜症(CSR)、薬物耐性の逆転を含む)多くの網膜障害において有効な処置であり、萎縮型加齢黄斑変性症、シュタルガルト病、錐体ジストロフィー、および色素性網膜炎などの進行性の変性網膜症の予防的処置であると報告されている。SDMの安全性は、それが、初期の中心窩に関係するDMEが原因の視力喪失のリスクを減少させるために、20/20の視力の眼内で中心窩にわたって使用され得るような安全性である。   SDM does not cause laser-induced retinal damage (photocoagulation) and has no known adverse treatment effects (diabetic macular edema (DME), proliferative diabetic retinopathy (PDR), retinal vein) It is an effective treatment in many retinal disorders (including macular edema caused by branch blockage (BRVO), central serous chorioretinopathy (CSR), reversal of drug resistance), atrophic age-related macular degeneration, Stargardt It has been reported to be a prophylactic treatment for progressive degenerative retinopathy such as disease, cone dystrophy, and retinitis pigmentosa. The safety of SDM is such that it can be used across the fovea in an eye with 20/20 vision to reduce the risk of vision loss due to DME associated with the early fovea. is there.

SDMが作用するかもしれない機構は、熱ショックタンパク質(HSP)の生成または活性化である。ほぼ無限の様々な細胞異常が考えられるのにもかかわらず、すべてのタイプの細胞が、共通の及び高度に保存された修復の機構を共有する:熱ショックタンパク質(HSP)。HSPは、ほぼすべてのタイプの細胞のストレスまたは損傷によって、数秒から数分で、ほぼすぐに誘発される。致死的な細胞損傷がない状態で、HSPは、生細胞をより正常な機能的状態へと修復および回復させることに極端に有効である。HSPは、一時的なものであり、一般に数時間でピークに達し、数日間持続するが、それらの効果は長く続き得る。HSPは、多くの障害における共通因子である炎症を減少させる。   The mechanism by which SDM may act is the production or activation of heat shock proteins (HSPs). Despite the almost unlimited variety of cellular abnormalities, all types of cells share a common and highly conserved repair mechanism: heat shock protein (HSP). HSP is triggered almost immediately in seconds to minutes by stress or damage to almost any type of cell. In the absence of lethal cell damage, HSP is extremely effective in restoring and restoring live cells to a more normal functional state. HSPs are temporary and generally peak in a few hours and last for a few days, but their effects can last long. HSP reduces inflammation, a common factor in many disorders.

レーザー療法は、HSP生成または活性化を誘発し、サイトカイン発現を変更することができる。致命的でない細胞ストレス(レーザー照射など)がより突発的且つ重度なものであればあるほど、HSP活性化はより迅速且つ強固なものとなる。したがって、各SDM曝露によってもたらされた非常に急激な変化率(各々が100μsのマイクロパルスである〜7℃の上昇、または70,000℃/sec)での爆発的な(a burst of)繰り返しの低温の熱スパイクは、特に、低い平均組織温度上昇のみを繰り返す(duplicate)ことができる、連続波レーザーによる閾値以下の処置への致命的でない曝露と比較して、HSPの活性化を刺激することに特に有効である。   Laser therapy can induce HSP generation or activation and alter cytokine expression. The more sudden and severe the non-fatal cell stress (such as laser irradiation), the faster and stronger the HSP activation. Thus, a burst of repetition at the very rapid rate of change (each with a 100 μs micropulse up to 7 ° C. or 70,000 ° C./sec) caused by each SDM exposure The low-temperature heat spikes of Stim stimulate HSP activation, especially compared to non-fatal exposure to sub-threshold treatment with a continuous wave laser, which can only duplicate a low average tissue temperature rise It is particularly effective.

550nm未満のレーザー波長は、細胞毒性の光化学効果を漸増的にもたらす。810nmでは、SDMは、光化学的な細胞ストレスよりもむしろ、光熱をもたらす。したがって、SDMは、組織を損傷させることなく組織に影響することができる。したがって、SDMの臨床的有用性は、サブ病的な(sub−morbid)光熱細胞HSP活性化によってもたらされる。機能障害の細胞において、SDMによるHSP刺激は、結果としてサイトカイン発現を正常化させ、最終的に構造および機能を改善する。その後、この「低強度」のレーザー/組織相互作用の治療効果は、「高密度」のレーザー適用によって増幅され、病状のすべての領域を含む、大きな組織領域を密に/集密的に処置することによって標的とされた組織領域に機能障害の細胞をすべて動員し、それによって処置効果を最大限にする。これらの原理は、本明細書に記載されるSDMの処置戦略を定義する。   Laser wavelengths below 550 nm result in increasing photochemical effects of cytotoxicity. At 810 nm, SDM provides photothermal rather than photochemical cellular stress. Thus, SDM can affect tissue without damaging the tissue. Thus, the clinical utility of SDM is brought about by sub-morbid photothermal cellular HSP activation. In dysfunctional cells, HSP stimulation with SDM results in normalization of cytokine expression and ultimately improved structure and function. The therapeutic effect of this “low intensity” laser / tissue interaction is then amplified by the application of “high density” laser to densely / consolidate large tissue areas, including all areas of the disease state Thereby mobilizing all dysfunctional cells to the targeted tissue region, thereby maximizing the treatment effect. These principles define the treatment strategies for SDM described herein.

正常に機能する細胞が修復を必要としないため、正常細胞中のHSP刺激は、顕著な臨床効果を有さない傾向がある。様々な細胞タイプに対する、病的細胞に影響するが正常細胞に影響しない、SDMなどの近赤外レーザー効果の「病原性−選択性(patho−selectivity)」は、SDMの臨床観察と一致している。SDMは、American National Standards Institute”Maximum Permissible Exposure”の予測と一致している、網膜のレーザー法の中でも独特な、臨床的に広い治療域を有すると報告された。SDMは、エントロピー(entropic)タンパク質のアンフォールディングおよび脱凝集などの直接的な光熱効果を引き起こし得るが、HSP媒介性の修復の臨床的に安全且つ有効な刺激のために最適化されているように見える。   Because normally functioning cells do not require repair, HSP stimulation in normal cells tends to have no significant clinical effect. The “patho-selectivity” of near-infrared laser effects such as SDM that affect pathological cells but not normal cells for various cell types is consistent with clinical observations of SDM. Yes. SDM has been reported to have a unique and clinically broad therapeutic range of retinal laser methods, consistent with the predictions of the American National Standards Institute “Maximum Permissible Exposure”. SDM can cause direct photothermal effects such as unfolding and disaggregation of entropic proteins, but appears to be optimized for clinically safe and effective stimulation of HSP-mediated repair appear.

上に留意されるように、HSPのSDM刺激が、疾患プロセスに関して非特異的である一方で、HSP媒介性の修復の結果は、その性質により、機能不全の状態に特異的である。HSPは、間違っていれば何であれ修復する傾向がある。したがって、網膜症状において観察されたSDMの有効性は、BRVO、DME、PDR、CSR、加齢および遺伝性の網膜症、および薬物耐性のNAMDとは広く異なる。概念的に、この能力は、SDM作用の「デフォルトへのリセット(Reset to Default)」のモードの一種であると考えられ得る。細胞機能が重大である広範囲の網膜障害に関して、SDMは、HSP媒介性の細胞修復によって(「工場出荷時の設定」への)「リセット」を引き起こすことによって細胞機能を正常化する。   As noted above, the SDM stimulation of HSP is non-specific with respect to the disease process, while the consequences of HSP-mediated repair are specific to the dysfunctional state by nature. HSPs tend to repair anything that is wrong. Thus, the effectiveness of SDM observed in retinal symptoms is widely different from BRVO, DME, PDR, CSR, aging and hereditary retinopathy, and drug-resistant NAMD. Conceptually, this capability can be thought of as a type of “Reset to Default” mode of SDM action. For a wide range of retinal disorders where cell function is critical, SDM normalizes cell function by causing a “reset” (to “factory settings”) by HSP-mediated cell repair.

本発明者は、加齢黄斑変性症(AMD)を患う患者のSDM治療が、AMDの進行を遅らせる又は止めることもできることを発見した。患者のほとんどは、SDM治療後に動的な機能的logMAR薄明視力および薄明対比視力の著しい改善が見られた。SDMは、網膜色素上皮(RPE)を標的とし、保護し、およびその機能を「正常化する」(正常へと近づける)ことによって作用すると考えられる。   The inventors have discovered that SDM treatment of patients with age-related macular degeneration (AMD) can also slow or stop the progression of AMD. Most of the patients showed significant improvement in dynamic functional logMAR twilight and tactile contrast after SDM treatment. SDM is thought to act by targeting and protecting the retinal pigment epithelium (RPE) and “normalizing” (closer to normal) its function.

SDMは、全身性糖尿病の持続性にもかかわらず、処置関連の損傷または副作用なしで、糖尿病性網膜症の疾患状態の発現を停止または逆転させることができると示された。これに基づくと、SDMは、工場出荷時の設定を回復させるために電子装置の「リセット」ボタンを押すことに類似して、糖尿病の影響を受けたRPE細胞においてより正常な細胞機能およびサイトカイン発現へと戻ることを誘発することによって作用すると仮定される。上記の情報および研究に基づくと、SDM治療は、標的組織において熱ショックタンパク質(HSP)活性化によってサイトカイン発現に直接影響し得る。   SDM has been shown to be able to stop or reverse the onset of the disease state of diabetic retinopathy without treatment-related damage or side effects despite the persistence of systemic diabetes. Based on this, SDM is more like normal cell function and cytokine expression in RPE cells affected by diabetes, similar to pressing the “reset” button on the electronic device to restore factory settings. It is assumed to work by inducing back to back. Based on the above information and studies, SDM treatment can directly affect cytokine expression by heat shock protein (HSP) activation in target tissues.

熱ショックタンパク質が、眼組織以外の体内組織において多数の異常状態に反応する際に役割を果たすため、類似したシステムおよび方法論が、そのような異常状態、感染などの処置に好都合に使用することができると考えられている。そのため、本発明は、に内視鏡または表面プローブのファイバーオプティクスの他に、集束電磁波/音波によって利用可能である、炎症、自己免疫症状、および癌を含む、異常状態を処置するための超音波的または電磁的放射の制御された適用に関する。例えば、転移の最大の脅威を有する前立腺の表面上の癌は、直腸鏡におけるファイバーオプティクスによってアクセス可能である。結腸腫瘍は、大腸内視鏡検査で使用されるものなどの、光ファイバーシステムによって可能である。   Since heat shock proteins play a role in responding to a number of abnormal conditions in body tissues other than ocular tissues, similar systems and methodologies may be advantageously used to treat such abnormal conditions, infections, etc. It is considered possible. As such, the present invention provides ultrasound for treating abnormal conditions, including inflammation, autoimmune symptoms, and cancer, which can be utilized by focused electromagnetic waves / sonic waves in addition to endoscopic or surface probe fiber optics. Relates to controlled application of electromagnetic or electromagnetic radiation. For example, cancer on the surface of the prostate with the greatest threat of metastasis can be accessed by fiber optics in a rectoscope. Colon tumors are possible with fiber optic systems, such as those used in colonoscopy.

上に示されるように、閾値以下のダイオードマイクロパルスレーザー(SDM)の光刺激は、眼組織においてわずかにミスフォールドされたタンパク質の直接の修復を刺激することに有効である。HSP活性化に加えて、別の方法でこれは生じ得、なぜなら、熱的な時間経過の形態でのマイクロパルスによって引き起こされた温度のスパイクが、タンパク質内の水の拡散を可能にし、これによって、タンパク質がその天然状態に戻るのを防ぐペプチド−ペプチド水素結合の切断が可能になるからである。タンパク質への水の拡散は、結果として、抑制する(restraining)水素結合の数のおよそ1000倍の増加をもたらす。したがって、このプロセスが、他の疾患にも同様に好都合に適用され得ると考えられている。   As shown above, sub-threshold diode micropulse laser (SDM) light stimulation is effective in stimulating the direct repair of slightly misfolded proteins in ocular tissue. In addition to HSP activation, this can occur in another way because the temperature spikes caused by micropulses in the form of a thermal time course allow the diffusion of water within the protein, thereby This is because the peptide-peptide hydrogen bond can be broken to prevent the protein from returning to its natural state. The diffusion of water into the protein results in an approximately 1000-fold increase in the number of restraining hydrogen bonds. Thus, it is believed that this process can be applied to other diseases as well.

本発明による光刺激は、気管支鏡、直腸鏡、大腸内視鏡などの、内視鏡を利用して、身体の内部表面領域または組織に有効に送達され得る。これら各々は可撓管から本質的に成り、それ自体は1本以上の内管を含む。典型的に、内管の1つは、対象の領域を照射し、照射された端部にあるものを医師が見ることができるように鏡(scope)を下って光を導く、光パイプまたは多モード光ファイバーを含む。別の内管は、医師が照射された組織を焼灼することを可能にするように電流を運ぶワイヤーから成り得る。さらに別の内管は、医師が照射された組織のいずれかを切り取り、保持することができる、生検ツールから成るかもしれない。   The light stimulus according to the present invention can be effectively delivered to an internal surface region or tissue of the body using an endoscope, such as a bronchoscope, a rectoscope, a colonoscope and the like. Each of these consists essentially of a flexible tube, which itself includes one or more inner tubes. Typically, one of the inner tubes is a light pipe or multiple that illuminates the area of interest and directs the light down the scope so that the physician can see what is at the illuminated end. Includes mode fiber optics. Another inner tube may consist of a wire that carries current to allow the physician to cauterize the irradiated tissue. Yet another inner tube may consist of a biopsy tool that allows the physician to cut and hold any of the irradiated tissue.

本発明において、これらの内管の1つは、多モード光ファイバーなどの電磁的放射パイプとして使用されて、SDMまたは他の電磁的放射パルスが送達され、医師が保持する端部で鏡に供給される。ここで図1を参照すると、望ましい波長及び/又は周波数を有するレーザーなどの、光発生ユニット10は、身体へと挿入される、図2に例証される、鏡14の遠位端部へと光チューブまたは光パイプ12を通って送達される、制御された、パルス状の方法で、レーザー光線などの電磁的放射線を生成するために使用され、レーザー光または他の放射線16は、処置される標的組織18に送達される。   In the present invention, one of these inner tubes is used as an electromagnetic radiation pipe, such as a multimode optical fiber, to which SDM or other electromagnetic radiation pulses are delivered and fed to the mirror at the end held by the physician. The Referring now to FIG. 1, a light generation unit 10, such as a laser having a desired wavelength and / or frequency, is inserted into the body and lighted to the distal end of a mirror 14, illustrated in FIG. Used to generate electromagnetic radiation, such as a laser beam, in a controlled, pulsed manner delivered through a tube or light pipe 12, the laser light or other radiation 16 being treated target tissue 18 delivered.

ここで図3を参照すると、SDMを含む、レーザー光などの電磁的エネルギー放射線を生成するためのシステムの概略図が示される。参照符号20によって一般に言及されるシステムは、例えば、好ましい実施形態における810nmの近赤外マイクロパルスダイオードレーザーなどの、レーザーコンソール22を含む。レーザーは、光学レンズまたはマスク、または必要に応じて複数の光学レンズまたはマスク24に通されるレーザー光線を生成する。レーザープロジェクター光学素子24は、患者の標的組織上にレーザー光線を投射するために、形成されたビームを内視鏡などの送達装置26に通す。26と標識されたボックスは、レーザー光線プロジェクターまたは送達装置と、内視鏡などの視認システム/カメラの両方を表わすことができるか、使用時に2つの異なるコンポーネントを含むことが理解される。視認システム/カメラ26は、レーザー22、光学素子24、及び/又は投射/視認コンポーネント26を操作するために、必要なコンピューター化されたハードウェア、データ入力部および制御部なども含んでもよい表示モニター28にフィードバックを提供する。   Referring now to FIG. 3, a schematic diagram of a system for generating electromagnetic energy radiation, such as laser light, including SDM is shown. The system generally referred to by reference numeral 20 includes a laser console 22, such as, for example, a 810 nm near infrared micropulse diode laser in the preferred embodiment. The laser produces a laser beam that is passed through an optical lens or mask, or a plurality of optical lenses or masks 24 as required. The laser projector optical element 24 passes the formed beam through a delivery device 26, such as an endoscope, to project a laser beam onto the target tissue of the patient. It is understood that the box labeled 26 can represent both a laser beam projector or delivery device and a viewing system / camera such as an endoscope, or includes two different components in use. The viewing system / camera 26 may also include the necessary computerized hardware, data input and control, etc. for operating the laser 22, optical element 24, and / or projection / viewing component 26. Provide feedback to 28.

ここで図4を参照すると、一実施形態において、レーザー光線30は、コリメータレンズ32に通され、その後マスク34に通され得る。特に好ましい実施形態では、マスク34は回折格子を含む。マスク/回折格子34は、幾何オブジェクト、またはより典型的には同時に生成された複数のレーザースポットの幾何パターン、または他の幾何オブジェクトをもたらす。これは、参照符号36を付けられた複数のレーザー光線によって表わされる。代替的に、複数のレーザースポットは、複数のファイバー光導波路によって生成され得る。レーザースポットを生成する方法はいずれも、非常に広い治療照射野にわたって大多数のレーザースポットを同時に生成することを可能にする。実際に、ひょっとすると何百、何千またはそれ以上もの数の大多数のレーザースポットが、標的組織の与えられた領域、または潜在的に標的組織全体さえカバーするために同時に生成され得る。大きなレーザースポットの適用に関連すると知られる特定の欠点および処置リスクを回避するために、広い一連の同時に適用された小さく分離されたレーザースポットの適用が望ましいかもしれない。   Referring now to FIG. 4, in one embodiment, the laser beam 30 can be passed through a collimator lens 32 and then through a mask 34. In a particularly preferred embodiment, the mask 34 includes a diffraction grating. The mask / diffraction grating 34 provides a geometric object, or more typically a geometric pattern of multiple laser spots generated simultaneously, or other geometric objects. This is represented by a plurality of laser beams labeled 36. Alternatively, multiple laser spots can be generated by multiple fiber light guides. Any method of generating a laser spot allows a large number of laser spots to be generated simultaneously over a very wide therapeutic field. In fact, a large number of laser spots, perhaps hundreds, thousands or more, can be generated simultaneously to cover a given area of the target tissue, or even the entire target tissue. To avoid certain drawbacks and treatment risks known to be associated with the application of large laser spots, it may be desirable to apply a wide series of simultaneously applied small isolated laser spots.

利用されるレーザーの波長と同等の形状サイズを有する光学的特徴を使用して、例えば、回折格子を用いて、非常に大きな標的領域のための大多数のレーザースポットの同時の適用を許可する量子力学的効果を活用することが可能である。そのような回折格子によって生成された個々のスポットはすべて、各スポットに対するパワー変動が最小である、入射ビームに類似した光学的形状である。結果として、十分な放射照度を有する複数のレーザースポットによって、大きな標的領域にわたって同時に、無害である上に有効な治療適用がもたらされる。本発明はまた、回折光学素子によってもたらされた他の幾何オブジェクトおよびパターンの使用を熟考する。   Quantities that allow the simultaneous application of a large number of laser spots for very large target areas, for example using diffraction gratings, using optical features that have a shape size equivalent to the wavelength of the laser utilized It is possible to take advantage of mechanical effects. All of the individual spots generated by such a diffraction grating are optically similar to the incident beam with minimal power variation for each spot. As a result, multiple laser spots with sufficient irradiance provide harmless and effective therapeutic applications simultaneously over a large target area. The present invention also contemplates the use of other geometric objects and patterns provided by diffractive optical elements.

マスク34を通るレーザー光は回折し、図4において36と標識されたレーザー光線によって示された、マスク34とは距離が置かれた周期的パターンがもたらされる。シングルレーザー光線30は、それ故、望ましいスポットのパターンまたは他の幾何オブジェクトを作り出すように、何百または何千もの個々のレーザー光線36へと形作られた。これらのレーザー光線36は、レーザー光線を伝送し、望ましいパターンを形成するために、追加のレンズ、コリメーター38および40などに通され得る。そのような追加のレンズ、コリメーター38および40などはさらに、必要に応じてレーザー光線36を変換する及びその向きを変えることができる。   The laser light that passes through the mask 34 is diffracted, resulting in a periodic pattern that is spaced from the mask 34, as shown by the laser beam labeled 36 in FIG. The single laser beam 30 was therefore shaped into hundreds or thousands of individual laser beams 36 to create a desired spot pattern or other geometric object. These laser beams 36 can be passed through additional lenses, collimators 38 and 40, etc. to transmit the laser beam and form the desired pattern. Such additional lenses, such as collimators 38 and 40, can further convert and redirect the laser beam 36 as needed.

光学マスク34の形状、間隔およびパターンを制御することによって、恣意的パターンを構築することができる。パターンおよび曝露スポットは、光工学分野の専門家による適用要件に従って望まれるように、恣意的に作成且つ変更され得る。フォトリソグラフィー技術、特に半導体製造の分野で開発された技術は、同時の幾何学的なスポットのパターンまたは他のオブジェクトを作成するために使用することができる。   By controlling the shape, spacing, and pattern of the optical mask 34, an arbitrary pattern can be constructed. Patterns and exposure spots can be arbitrarily created and modified as desired according to application requirements by optical engineering experts. Photolithographic techniques, particularly those developed in the field of semiconductor manufacturing, can be used to create simultaneous geometric spot patterns or other objects.

図5は、複数の光源を、上に記載されるパターンを生成する光学サブアセンブリへと連結するシステムを図式で例証する。具体的には、このシステム20’は、上記の図3に記載されたシステム20に類似している。代替的なシステム20’と前に記載されたシステム20の主な違いは、複数のレーザーコンソールを包含することであり、その出力は各々、ファイバカプラ42に供給される。ファイバカプラは、前のシステムに記載されたようなレーザープロジェクター光学素子24へと通される単一出力を生み出す。複数のレーザーコンソール22の単一の光ファイバーへの連結は、当該技術分野で既知であるようにファイバカプラ42を用いて達成される。複数の光源を組み合わせるための他の既知の機構も利用可能であり、本明細書に記載されるファイバカプラと交換するために使用されてもよい。   FIG. 5 schematically illustrates a system for coupling multiple light sources to an optical subassembly that generates the pattern described above. Specifically, this system 20 'is similar to the system 20 described in FIG. 3 above. The main difference between the alternative system 20 ′ and the previously described system 20 is that it includes multiple laser consoles, each of which outputs are fed to a fiber coupler 42. The fiber coupler produces a single output that is passed to the laser projector optics 24 as described in the previous system. The coupling of multiple laser consoles 22 to a single optical fiber is accomplished using a fiber coupler 42 as is known in the art. Other known mechanisms for combining multiple light sources are also available and may be used to replace the fiber couplers described herein.

このシステム20’において、複数の光源22は、前のシステム20に記載されたものと類似した経路に従う、つまり、コリメートされ、回折され、再びコリメートされ、およびプロジェクター装置及び/又は組織へと配向される。この代替的なシステム20’において、回折素子は、通る光の波長に依存して、前に記載されたものとは異なって機能しなければならず、これは、結果としてパターンのわずかな変化につながる。その変化は、回折されている光源の波長と直線状になっている。一般に、回折角の差は、異なる重複パターンが、処置のためにプロジェクター装置26を通って組織に向かう同じ光路に沿って配向され得るのに十分小さな差である。   In this system 20 ′, the plurality of light sources 22 follow a path similar to that described in the previous system 20, ie collimated, diffracted, recollimated, and oriented into the projector device and / or tissue. The In this alternative system 20 ', the diffractive element must function differently than previously described, depending on the wavelength of light passing therethrough, which results in slight variations in the pattern. Connected. The change is linear with the wavelength of the light source being diffracted. In general, the difference in diffraction angles is small enough that different overlapping patterns can be oriented along the same optical path towards the tissue through the projector device 26 for treatment.

結果として生じるパターンが各波長に対してわずかに変化するため、完全な適用範囲を達成するための連続するオフセット(offsetting)は、各波長に対して異なる。連続するオフセットは2つのモードで達成され得る。第1のモードでは、光の波長はすべて、同一の適用範囲なしで同時に適用される。複数の波長の1つに対する完全な適用範囲を達成するためのオフセットのステアリングパターンが使用される。したがって、選択された波長の光は、組織の完全な適用範囲を達成しているが、他の波長の適用は、組織の不完全な適用範囲または重複する適用範囲のいずれかを達成する。第2のモードは、その特定の波長に対する組織の完全な適用範囲を達成するために、適切なステアリングパターンを用いて、変化する波長の各光源を連続して適用する。このモードは、複数の波長を使用する同時の処置の可能性を除外するが、光学的手法によって各波長に対する同一の適用範囲を達成することを可能にする。これは、光学波長のいずれに対する不完全な適用範囲および重複する適用範囲も回避する。   Since the resulting pattern varies slightly for each wavelength, the successive offsets to achieve full coverage are different for each wavelength. Successive offsets can be achieved in two modes. In the first mode, all wavelengths of light are applied simultaneously without the same coverage. An offset steering pattern is used to achieve full coverage for one of the wavelengths. Thus, the selected wavelength of light achieves full coverage of the tissue, while other wavelengths of application achieve either incomplete coverage or overlapping coverage of the tissue. The second mode applies each light source of varying wavelength sequentially with an appropriate steering pattern to achieve full tissue coverage for that particular wavelength. This mode eliminates the possibility of simultaneous treatment using multiple wavelengths, but allows optical approaches to achieve the same coverage for each wavelength. This avoids incomplete and overlapping coverage for any of the optical wavelengths.

これらのモードはまた、組み合わされ、一致されてもよい。例えば、2つの波長が同時に適用されて、1つの波長が完全な適用範囲を達成し、もう1つの波長が不完全な又は重複する適用範囲を達成してもよく、その後、第3の波長が連続して適用されて、完全な適用範囲を達成してもよい。   These modes may also be combined and matched. For example, two wavelengths may be applied simultaneously so that one wavelength achieves full coverage and another wavelength achieves incomplete or overlapping coverage, after which the third wavelength is It can be applied continuously to achieve full coverage.

図6は、本発明のシステム20’’のさらに別の代替的な実施形態を図式で例証している。このシステム20’’は、図3に描写されたシステム20と略同じように構成されている。主な違いは、光源の特定の波長に合わせられた複数のパターンを生成するサブアセンブリチャネルを包含することである。複数のレーザーコンソール22が平行に配され、その各1つは、それ自体のレーザープロジェクター光学素子24へと直接つながっている。各チャネル44a、44b、44cのレーザープロジェクター光学素子は、図4に関連して上に記載されるように、コリメーター32、マスクまたは回折格子34、およびリコリメーター(recollimators)38、40を含み、光学素子の全セットは、対応するレーザーコンソール22によって生成された特定の波長に合わせられる。その後、光学素子24の各セットからの出力は、他の波長との組み合わせのためにビームスプリッター46に向けられる。逆に使用されるビームスプリッターが複数の光線を単一出力へと組み合わせるために用いられ得ることは、当業者に知られている。   FIG. 6 schematically illustrates yet another alternative embodiment of the system 20 ″ of the present invention. This system 20 '' is constructed in substantially the same way as the system 20 depicted in FIG. The main difference is that it includes subassembly channels that generate multiple patterns tailored to specific wavelengths of the light source. A plurality of laser consoles 22 are arranged in parallel, each one directly connected to its own laser projector optical element 24. The laser projector optics of each channel 44a, 44b, 44c includes a collimator 32, a mask or diffraction grating 34, and recollimators 38, 40, as described above in connection with FIG. The entire set of elements is tuned to a specific wavelength generated by the corresponding laser console 22. The output from each set of optical elements 24 is then directed to a beam splitter 46 for combination with other wavelengths. It is known to those skilled in the art that the reversely used beam splitter can be used to combine multiple rays into a single output.

その後、最終的なビームスプリッター46cからの組み合わせたチャネル出力は、プロジェクター装置26を通って配向される。   The combined channel output from the final beam splitter 46 c is then directed through the projector device 26.

このシステム20’’において、各チャネルに対する光学素子は、そのチャネルの波長に対する正確な指定されたパターンを生成するように調整される。結果的に、チャネルがすべて組み合わせられ、適切に整列されると、単一のステアリングパターンが使用されて、すべての波長に対する組織の完全な適用範囲が達成され得る。   In this system 20 '', the optical elements for each channel are adjusted to produce an exact specified pattern for the wavelength of that channel. As a result, once all channels are combined and properly aligned, a single steering pattern can be used to achieve full coverage of the tissue for all wavelengths.

システム20’’は、処置に使用されている光の波長と同じくらい多くのチャネル44a、44b、44cなど及びビームスプリッター46a、46b、46cなどを使用し得る。   System 20 '' may use as many channels 44a, 44b, 44c, etc. and beam splitters 46a, 46b, 46c, etc. as the wavelength of light being used in the procedure.

システム20’’の実施には、アラインメント制約の数を減少させるために異なる対称性が活用され得る。例えば、提案されたグリッドパターンは、二次元において周期的であり、完全な適用範囲を達成するために二次元で操作される。結果として、各チャネルに対するパターンが指定されたパターンと同一である場合、各チャネルの実際のパターンは、すべての波長に対する完全な適用範囲を達成するために同じステアリングパターンに対して整列させる必要はないだろう。各チャネルは、効率的な組み合わせを達成するために光学的に整列させる必要があるだけである。   Different symmetries can be exploited in the implementation of the system 20 "to reduce the number of alignment constraints. For example, the proposed grid pattern is periodic in two dimensions and is manipulated in two dimensions to achieve full coverage. As a result, if the pattern for each channel is identical to the specified pattern, the actual pattern of each channel need not be aligned with the same steering pattern to achieve full coverage for all wavelengths. right. Each channel only needs to be optically aligned to achieve an efficient combination.

システム20’’において、各チャネルは光源22とともに開始し、これは、パターンを生成するサブアセンブリの他の実施形態などにおける光ファイバーからのものであり得る。この光源22は、コリメーション、回折、リコリメーション、およびチャネルを主出力と組み合わせるビームスプリッターへの配向のために、光学アセンブリ24に配向される。   In the system 20 ", each channel starts with a light source 22, which can be from an optical fiber, such as in other embodiments of the subassembly that generates the pattern. This light source 22 is oriented to the optical assembly 24 for collimation, diffraction, recollimation, and orientation to a beam splitter that combines the channel with the main output.

図3−6に例証されるレーザー光を生成するシステムが典型的なものであることが理解される。典型的に光パイプなどを有する内視鏡の形態で、プロジェクター装置に動作自在に通され得るSDMレーザー光のソースを生成するために、他の装置およびシステムを利用することができる。予め決められた波長で、紫外波、マイクロ波、他の無線周波数波、およびレーザー光を含む、電磁的放射線の他の形態も生成され、使用されてもよい。さらに、標的組織自体を損傷させることなく標的組織の細胞において熱ショックタンパク質を活性化または生成するのに十分な標的組織における熱的な時間経過の温度スパイクをもたらすために、超音波も生成され、使用されてもよい。そのために、典型的に、超音波的または電磁的放射エネルギーのパルス状のソースが提供され、標的組織の温度を、数分間にわたって、2分以上にわたってなど、長期間の間、1℃以下だけであるが、一時的に少なくとも10℃上げる方法で標的組織に適用される。   It will be appreciated that the system for generating laser light illustrated in FIGS. 3-6 is typical. Other devices and systems can be utilized to generate a source of SDM laser light that can be operatively passed through a projector device, typically in the form of an endoscope having a light pipe or the like. Other forms of electromagnetic radiation may be generated and used at predetermined wavelengths, including ultraviolet, microwave, other radio frequency waves, and laser light. In addition, ultrasound is also generated to provide a thermal time course temperature spike in the target tissue sufficient to activate or generate heat shock proteins in the target tissue cells without damaging the target tissue itself, May be used. To that end, typically a pulsed source of ultrasonic or electromagnetic radiant energy is provided, and the temperature of the target tissue is kept at 1 ° C. or less for extended periods of time, such as over 2 minutes over a few minutes. Yes, it is applied to the target tissue in a way that temporarily raises at least 10 ° C.

内部開口部に近くにはない深部組織に関して、光パイプは、パルス状エネルギーを送達する有効な手段ではない。その場合、標的組織において一連の温度スパイクを引き起こすために、パルス状低周波電磁的エネルギーまたは好ましくはパルス状超音波が使用され得る。   For deep tissue that is not near the internal opening, the light pipe is not an effective means of delivering pulsed energy. In that case, pulsed low frequency electromagnetic energy or preferably pulsed ultrasound may be used to cause a series of temperature spikes in the target tissue.

したがって、本発明に従って、HSP生成または活性化を刺激し、生きている動物組織においてタンパク質修復を促進するために、パルス状超音波的または電磁的放射線のソースが標的組織に適用される。一般に、電磁放射線は、予め決められた波長などでの、紫外波、マイクロ波、他の無線周波数波、レーザー光であり得る。一方、電磁的エネルギーが、天然開口部から離れた深部組織の標的に使用される場合、吸収長は、標的組織の深度に依存して、波長をマイクロ波または無線周波数波の波長に制限する。しかしながら、後に説明されるように、超音波は、天然開口部から離れた深部組織の標的に対して長波長の電磁的放射よりも好まれる。   Thus, in accordance with the present invention, a source of pulsed ultrasonic or electromagnetic radiation is applied to the target tissue to stimulate HSP generation or activation and promote protein repair in living animal tissue. In general, the electromagnetic radiation can be ultraviolet, microwave, other radio frequency waves, laser light, such as at a predetermined wavelength. On the other hand, when electromagnetic energy is used for a deep tissue target away from the natural opening, the absorption length limits the wavelength to the wavelength of a microwave or radio frequency wave, depending on the depth of the target tissue. However, as will be explained later, ultrasound is preferred over long wavelength electromagnetic radiation for deep tissue targets remote from the natural opening.

超音波的または電磁的放射線は、組織において熱的な時間経過をもたらし、処置されている細胞および組織に対する損傷を引き起こすことなく、HSP生成または活性化を刺激し、タンパク質修復を促進するようにパルス状にされる。処置された組織の領域及び/又は体積も、長期的な温度上昇をFDAが定めた1℃の限界未満に維持しながら、温度スパイクが数程度、例えばおよそ10℃となるように、制御され、最小限にされる。処置される組織の領域または体積が大きすぎる場合、上昇した組織の温度は、FDA要件を満たすほど十分には速く拡散され得ないことが分かった。しかしながら、処置された組織の領域及び/又は体積を制限することに加えて、パルス状のエネルギー源を作り出すことによって、処置された細胞および組織が生成される余剰熱を許容限界内で逃がすことを可能にしながら、細胞および組織を加熱するまたはそうでなければストレスをかけることにより、HSP活性化または生成を刺激する本発明の目的が達成される。   Ultrasound or electromagnetic radiation causes a thermal time course in the tissue and pulses to stimulate HSP generation or activation and promote protein repair without causing damage to the cells and tissues being treated. To be shaped. The area and / or volume of the treated tissue is also controlled so that the temperature spike is on the order of a few, for example around 10 ° C., while maintaining the long-term temperature rise below the 1 ° C limit set by the FDA, Be minimized. It has been found that if the tissue area or volume to be treated is too large, the elevated tissue temperature cannot be diffused fast enough to meet FDA requirements. However, in addition to limiting the area and / or volume of the treated tissue, by creating a pulsed energy source, the surplus heat generated by the treated cells and tissue can be released within acceptable limits. While enabling, the object of the present invention to stimulate HSP activation or production is achieved by heating or otherwise stressing cells and tissues.

本発明に従うHSP生成の刺激が、広範囲の組織の異常、病気および感染さえをも処置する際に有効に利用され得ると考えられている。例えば、風邪を引き起こすウイルスは、主として、鼻通路および上咽頭における呼吸上皮の小さなポートに影響を及ぼす。網膜と同様に、呼吸上皮は薄く透明な組織である。図7を参照すると、人間の頭48の断面図が、鼻腔50に挿入された内視鏡14と、鼻腔50内で処置される組織18に配向されている、レーザー光などのエネルギー16とともに示されている。処置される組織18は、鼻通路および上咽頭を含む、鼻腔50内にあり得る。   It is believed that the stimulation of HSP generation according to the present invention can be effectively utilized in treating a wide range of tissue abnormalities, diseases and even infections. For example, the cold-causing virus primarily affects small ports of the respiratory epithelium in the nasal passages and nasopharynx. Like the retina, the respiratory epithelium is a thin and transparent tissue. Referring to FIG. 7, a cross-sectional view of a human head 48 is shown with an endoscope 14 inserted into the nasal cavity 50 and energy 16 such as laser light oriented at the tissue 18 to be treated in the nasal cavity 50. Has been. The tissue 18 to be treated can be in the nasal cavity 50, including the nasal passage and nasopharynx.

レーザーエネルギー、または他のエネルギー源の吸収を確かなものとするために、波長が、水の赤外線(IR)吸収ピークに調節され得るか、またはアジュバント色素(adjuvant dye)が光増感剤として機能するために使用され得る。そのような場合、処置は、その後、アジュバントを飲むこと、または局所に適用すること、アジュバントが表面組織に浸透するのを数分待つこと、およびその後に、図7で示されるように内視鏡14中の光ファイバーを介して、数秒間レーザー光または他のエネルギー源16を標的組織18に投与することから成る。患者に快適さを提供するために、内視鏡14は局所麻酔剤の適用後に挿入され得る。必要ならば、上記手順は、一日程度、定期的に繰り返され得る。   The wavelength can be adjusted to the infrared (IR) absorption peak of water to ensure the absorption of the laser energy, or other energy source, or an adjuvant dye functions as a photosensitizer Can be used to In such cases, the treatment can then be taken by drinking or applying the adjuvant locally, waiting a few minutes for the adjuvant to penetrate the surface tissue, and then endoscopy as shown in FIG. 14 consists of administering laser light or other energy source 16 to the target tissue 18 for several seconds via an optical fiber in 14. To provide comfort to the patient, the endoscope 14 can be inserted after application of a local anesthetic. If necessary, the above procedure can be repeated periodically for about a day.

上に議論されるように、処置は、処置されている細胞および組織を損傷させることなく、熱ショックタンパク質の活性化または生成を刺激し、タンパク質修復を促進するだろう。上に議論されるように、特定の熱ショックタンパク質は、免疫反応の他に標的とされた細胞および組織の健康にも重要な役割を果たすことが分かった。エネルギー源は、810nmの波長のレーザー光などの、単色レーザー光であり得、上記参考文献の特許出願に記載された方法に類似した方法で投与され得るが、図7で示されるように、内視鏡などによっても投与され得る。アジュバント色素は、レーザー光吸収を増大させるように選択されるだろう。これは、本発明を実行する特に好ましい方法および実施形態を含むが、本発明に従って同じ目的を達成するために、他のタイプのエネルギーおよび送達手段も使用され得ることが認識される。   As discussed above, treatment will stimulate heat shock protein activation or production and promote protein repair without damaging the cells and tissues being treated. As discussed above, certain heat shock proteins have been found to play an important role in the health of targeted cells and tissues in addition to immune responses. The energy source can be monochromatic laser light, such as laser light at a wavelength of 810 nm, and can be administered in a manner similar to that described in the above referenced patent application, but as shown in FIG. It can also be administered by an endoscope or the like. Adjuvant dyes will be selected to increase laser light absorption. This includes particularly preferred methods and embodiments for practicing the invention, but it will be appreciated that other types of energy and delivery means may be used to accomplish the same purpose in accordance with the invention.

ここで図8を参照すると、インフルエンザウイルスに関して類似した状況が存在し、ここで、主要な標的は、約3.3mmより大きな直径を有するセグメントにおける上部の呼吸樹の上皮、すなわち、上部の呼吸樹の上部の6世代である。粘性の薄層によって、標的とされた上皮細胞を気道内腔と分離し、この層において、抗原と抗体との相互作用が生じて、結果的にウイルスの不活性化がもたらされる。   Referring now to FIG. 8, a similar situation exists for influenza viruses, where the primary target is the epithelium of the upper respiratory tree in the segment having a diameter greater than about 3.3 mm, ie, the upper respiratory tree. The upper six generations. A viscous thin layer separates the targeted epithelial cells from the airway lumen, in which interaction of antigen and antibody occurs resulting in viral inactivation.

図8を続けて参照すると、気管支鏡14の可撓性光チューブ12が、個体の口52から喉および気管54を通って呼吸樹の気管支56へと挿入される。ここで、レーザー光または他のエネルギー源16が、図7に関して上に記載された方法と同じ方法で、組織および領域を処置するために、最上部のセグメントのこの領域における組織に与えられ、送達される。レーザーまたは他のエネルギーの波長が、その付随する恩恵とともに、組織を加熱する及びHSP活性化または生成を刺激し、またタンパク質修復を促進するために、粘液中に存在する水のIR吸収ピークと一致するように選択されることが熟考される。   With continued reference to FIG. 8, the flexible light tube 12 of the bronchoscope 14 is inserted from the individual's mouth 52 through the throat and trachea 54 into the bronchi 56 of the respiratory tree. Here, laser light or other energy source 16 is applied to the tissue in this region of the top segment to treat the tissue and region in the same manner as described above with respect to FIG. Is done. The wavelength of the laser or other energy, along with its attendant benefits, matches the IR absorption peak of water present in the mucus to heat the tissue and stimulate HSP activation or production and promote protein repair It is devised to be selected.

ここで図9を参照すると、例証されるように、大腸内視鏡14は、処置される領域および組織に、選択されたレーザー光または他のエネルギー源16を送達するように、肛門および直腸58へと、および大腸60または小腸62のいずれかへと挿入される可撓性光チューブ12を有し得る。これは、結腸癌の処置の他に他の胃腸の問題を支援するために使用され得る。   Referring now to FIG. 9, as illustrated, the colonoscope 14 is used to deliver the selected laser light or other energy source 16 to the area and tissue to be treated to the anus and rectum 58. The flexible light tube 12 may be inserted into the navel and into either the large intestine 60 or small intestine 62. This can be used to support other gastrointestinal problems besides treating colon cancer.

典型的に、上記手順は大腸内視鏡検査に類似して実行され得、ここで、腸からすべての便を取り除かれ、患者は横向きに寝て、医師は、大腸内視鏡14の長く薄い光チューブ部分12を直腸へと挿入し、それを、処置される領域の結腸、大腸60または小腸64の領域へと移動させる。医師は、モニターを介して、挿入された可撓性部材12の経路を見ることができ、さらに処置される領域を見るために、腸内の大腸内視鏡14の先端部における組織を見ることもできた。他の光ファイバーまたは光チューブの1つを使用して、鏡の先端部64は処置される組織に配向され、レーザー光または他の放射線16のソースは、組織18中においてHSPの活性化または生成を刺激するために、上に記載されるように、処置される組織の領域を処置するべく大腸内視鏡14の光チューブの1つに通して送達される。   Typically, the above procedure may be performed similar to colonoscopy, where all stool is removed from the intestine, the patient lies sideways, and the doctor The light tube portion 12 is inserted into the rectum and moved to the area of the colon, large intestine 60 or small intestine 64 in the area to be treated. The physician can see the path of the inserted flexible member 12 through the monitor and look at the tissue at the distal end of the colonoscope 14 in the intestine to see the area to be treated. I was able to. Using one of the other optical fibers or light tubes, the mirror tip 64 is directed to the tissue to be treated, and the source of laser light or other radiation 16 activates or produces HSP in the tissue 18. For stimulation, it is delivered through one of the light tubes of the colonoscope 14 to treat the area of tissue to be treated, as described above.

ここで図10を参照すると、本発明を好都合に使用することができる別の例は、炎症および他の代謝機能不全によって示される胃腸(GI)管の症状である、「リーキーガット」症候群と頻繁に呼ばれるものである。GI管は、網膜に類似して代謝機能不全に弱いため、本発明の処置によく反応することが予想される。これは、上に議論されるような、閾値以下の、ダイオードマイクロパルスレーザー(SDM)治療、または本明細書で議論されるような及び当該技術分野で既知の他のエネルギー源および手段によって行われ得る。   Referring now to FIG. 10, another example in which the present invention can be advantageously used is the “Lieky gut” syndrome, which is a gastrointestinal (GI) tract symptom manifested by inflammation and other metabolic dysfunctions. It is called. Since the GI tract is vulnerable to metabolic dysfunction similar to the retina, it is expected to respond well to the treatment of the present invention. This is done by a sub-threshold, diode micropulse laser (SDM) therapy, as discussed above, or other energy sources and means as discussed herein and known in the art. obtain.

図10を続けて参照すると、内視鏡などの可撓性光チューブ12は、患者の口52から喉および気管領域54を通って呼吸樹の胃66へと挿入され、ここでその先端部または端部64は、処置される組織18に向けて配向され、レーザー光または他のエネルギー源16は、組織18に配向される。大腸内視鏡も使用されて、直腸58を通って胃66または胃と直腸との間の任意の組織へと挿入され得ることが当業者によって理解される。   With continued reference to FIG. 10, a flexible light tube 12, such as an endoscope, is inserted from the patient's mouth 52 through the throat and tracheal region 54 into the respiratory tree stomach 66, where the tip or The end 64 is oriented toward the tissue 18 to be treated and the laser light or other energy source 16 is oriented at the tissue 18. It will be appreciated by those skilled in the art that a colonoscope can also be used and inserted through the rectum 58 into the stomach 66 or any tissue between the stomach and the rectum.

必要ならば、放射線の吸収を可能にするために、発色団色素が経口でGI組織に送達され得る。例えば、レーザーダイオードまたはLEDからの焦点の合っていない810nmの放射線が使用される場合、色素は810nmの又はその近くの吸収ピークを有する。代替的に、エネルギー源の波長は、水の吸収ピークでわずかに長い波長に調節され得、その結果、発色団を外部から適用する必要はなくなる。   If necessary, the chromophore dye can be delivered orally to the GI tissue to allow absorption of radiation. For example, if unfocused 810 nm radiation from a laser diode or LED is used, the dye has an absorption peak at or near 810 nm. Alternatively, the wavelength of the energy source can be adjusted to a slightly longer wavelength at the water absorption peak so that no external application of the chromophore is required.

図11に示されるものなどの、カプセル内視鏡68が、本発明に従って放射線およびエネルギー源を与えるために使用され得ることが本発明によって熟考される。そのようなカプセル内視鏡は、患者に呑み込まれるように、長さがおよそ1インチなど、サイズが比較的小さい。カプセルまたはピル68が呑み込まれ、胃に入り、GI管を通ると、適切な位置で、カプセルまたはピル68は、レーザーダイオードおよび関連する回路類などの、エネルギー源72を活性化するように、アンテナ70などを介して、電力および信号を受け取ることができ、適切なレンズ74が、放射線用透明カバー76を通って生成されたレーザー光または放射線を処置される組織へと集束する。カプセル内視鏡68の位置が、外部画像診断、信号トラッキングなどの様々な手段によって、またはピルまたはカプセル68が通るGI管の画像を医師が見る、照明を備えた小型カメラによって判定され得ることが理解される。カプセルまたはピル68には、バッテリーによってそれ自体の電力源が供給され得るか、またはアンテナを介して外部から電力を供給され得、その結果、処置される組織および領域を処置するために、レーザーダイオード72または他のエネルギーを生成するソースは、望ましい波長およびパルス状エネルギー源を作り出す。   It is contemplated by the present invention that a capsule endoscope 68, such as that shown in FIG. 11, can be used to provide a radiation and energy source in accordance with the present invention. Such capsule endoscopes are relatively small in size, such as approximately 1 inch in length, so as to be swallowed by the patient. Once the capsule or pill 68 is swallowed, enters the stomach and passes through the GI tract, at an appropriate location, the capsule or pill 68 activates an energy source 72 such as a laser diode and associated circuitry. Power and signals can be received, such as through 70, and a suitable lens 74 focuses the laser light or radiation generated through the radiation transparent cover 76 onto the tissue to be treated. The position of the capsule endoscope 68 can be determined by various means such as external diagnostic imaging, signal tracking, or by a small camera with illumination, where a physician views an image of the GI tract through which the pill or capsule 68 passes. Understood. The capsule or pill 68 can be supplied with its own power source by a battery, or it can be externally powered via an antenna, so that a laser diode is used to treat the tissue and area to be treated. A source that generates 72 or other energy creates the desired wavelength and pulsed energy source.

以前の出願における網膜の処置におけるように、放射線は、マイクロパルスの温度スパイクおよび関連する安全性を活用するためにパルス状にされ、処置が組織に完全に無害であるように、電力が調節され得る。これは、長期的な温度上昇をFDAが定めた1℃の限界未満に維持しながら、およそ10℃のスパイク温度の上昇を与えるために、ピーク電力、パルス時間、および繰返し率を調節することを含み得る。送達のピル形態68が使用される場合、装置は、小型充電式電池または無線の誘導励起などによって電力が供給され得る。加熱した又はストレスをかけた組織は、HSPの活性化または生成を刺激し、タンパク質修復を促進し、その恩恵が付随する。   As in retinal procedures in previous applications, the radiation is pulsed to take advantage of micropulse temperature spikes and associated safety, and the power is adjusted so that the procedure is completely harmless to the tissue. obtain. This adjusts the peak power, pulse time, and repetition rate to give a spike temperature increase of approximately 10 ° C while maintaining the long-term temperature increase below the 1 ° C limit set by the FDA. May be included. If a delivery pill form 68 is used, the device may be powered, such as by a small rechargeable battery or wireless inductive excitation. Heated or stressed tissue stimulates HSP activation or production, promotes protein repair, and is accompanied by its benefits.

先の例から、本発明の技術は、ファイバーオプティクスまたは他の光送達手段によって容易に利用可能である、体表面近く又は内表面における症状の処置に限定される。HSP活性を活性化するためのSDMの適用が、身体の表面近く又は光学的に利用しやすい領域に限定される理由は、身体におけるIRまたは可視光線の吸収長が、非常に短いことにある。しかしながら、本発明から利益を得るのは、組織または身体内の深部の状態である。したがって、本発明は、体内組織で比較的長い吸収長を有する、超音波及び/又は無線周波(RF)およびさらに短い波長の電磁的(EM)放射の使用を熟考している。以下により十分に記載されるように、表面のSDMなどにアクセスできない異常な組織において治療上のHSP活性を活性化するために、パルス状超音波の使用がRF電磁的放射よりも好ましい。パルス状超音波のソースも、表面での又はその近くでの異常に使用され得る。   From the previous example, the technique of the present invention is limited to the treatment of symptoms near or on the body surface that can be readily utilized by fiber optics or other light delivery means. The reason that the application of SDM to activate HSP activity is limited to areas near the body surface or optically accessible is that the absorption length of IR or visible light in the body is very short. However, it is a condition deep within the tissue or body that benefits from the present invention. Accordingly, the present invention contemplates the use of ultrasound and / or radio frequency (RF) and even shorter wavelength electromagnetic (EM) radiation, which has a relatively long absorption length in body tissue. As described more fully below, the use of pulsed ultrasound is preferred over RF electromagnetic radiation to activate therapeutic HSP activity in abnormal tissues that do not have access to surface SDM or the like. Pulsed ultrasound sources can also be used abnormally at or near the surface.

ここで図12を参照すると、超音波を用いることで、身体内の深部の特定領域は、標的部位に各々焦点を当てられる1つ以上のビームを使用することによって具体的に標的とされ得る。その後、パルス状の加熱は、標的とされた領域のみに大部分が適用され、ここにビームが集束され、重複される。   Referring now to FIG. 12, by using ultrasound, specific areas deep within the body can be specifically targeted by using one or more beams, each focused on a target site. Thereafter, pulsed heating is mostly applied only to the targeted area, where the beam is focused and overlapped.

図12に例証されるように、超音波振動子78などは、複数の超音波ビームを生成し、これらは、音響インピーダンス整合のゲルを介して皮膚に連結され、ビーム80の焦点の前で皮膚82および損傷されていない組織を通って、例証された肝臓などの標的臓器84、および具体的には超音波ビーム80が集束している処置される標的組織86へと貫通する。上に言及されるように、パルス状の加熱は、その後、集束ビーム80が重複する、標的とされた集束領域86に適用されるだけである。集束領域86の前および後ろの組織は、認知できるほどには加熱または影響されない。   As illustrated in FIG. 12, an ultrasonic transducer 78 or the like generates a plurality of ultrasonic beams that are coupled to the skin via an acoustic impedance matching gel and in front of the focus of the beam 80. Through 82 and undamaged tissue, it penetrates to the target organ 84, such as the illustrated liver, and specifically to the target tissue 86 to be treated to which the ultrasound beam 80 is focused. As mentioned above, pulsed heating is then only applied to the targeted focusing region 86 where the focused beam 80 overlaps. The tissue in front of and behind the focusing region 86 is not appreciably heated or affected.

1を超える望ましいHSP活性化のアレニウス積分および1未満の損傷のアレニウス積分を与えるパラメーターの例は、5.8−17ワットの合計の超音波パワー、50秒の合計のパルス列時間内で10のパルス数を有して、0.5秒のパルス持続時間、5秒のパルスの間隔である。標的の治療容積は側面上でおよそ1mmとなる。複数の同時に適用されて隣接しているが別々に間隔を置かれた列において超音波を適用することによって、より大きな治療容積が、(上に記載される)レーザー回折された光学システムに類似した超音波システムによって治療可能であり得る。上に言及されるように、複数の集束された超音波ビームは、身体内の非常に小さな処置標的に集まり、これによって、標的における重複するビーム以外における最小の加熱を可能になる。この領域は加熱され、一時的な高温スパイクによって、HSPの活性化を刺激し、タンパク質修復を促進する。しかしながら、本発明のパルス状の態様に加えて、所定時刻で処置されている比較的小さな領域も考慮すると、処置は、長期間(分)の平均温度上昇<1Kに対するFDA/FCC要件に従っている。疼痛および筋肉緊張の既存の温熱療法の処置との本発明の重要な相違は、既存の技術には高いTスパイクがなく、細胞レベルでの治癒を提供するために、HSPを効率的に活性化する及びタンパク質修復を促進する必要があることである。   Examples of parameters that give an Arrhenius integral of desirable HSP activation greater than 1 and an Arrhenius integral of damage less than 1 are 5.8-17 watts total ultrasonic power, 10 pulses within a total pulse train time of 50 seconds With a pulse duration of 0.5 seconds and a pulse interval of 5 seconds. The target treatment volume is approximately 1 mm on the side. By applying ultrasound in multiple simultaneously applied adjacent but separately spaced rows, a larger treatment volume is similar to a laser diffracted optical system (described above) It may be treatable by an ultrasound system. As mentioned above, multiple focused ultrasound beams converge on a very small treatment target in the body, which allows for minimal heating other than overlapping beams at the target. This region is heated and a temporary high temperature spike stimulates HSP activation and promotes protein repair. However, considering the relatively small area being treated at a given time in addition to the pulsed aspect of the present invention, the treatment follows FDA / FCC requirements for long term (minute) average temperature rise <1K. An important difference of the present invention from the existing hyperthermia treatment of pain and muscle tone is that the existing technology does not have a high T spike and efficiently activates HSP to provide healing at the cellular level. And need to promote protein repair.

治療上のHSPの活性化およびタンパク質修復の促進が関係する限り、エネルギー送達のパルス列モードは、エネルギー送達の単一パルスまたは段階的なモードとは異なる利点を有する。この利点については2つの考察がある:   As long as therapeutic HSP activation and promotion of protein repair are involved, the pulse train mode of energy delivery has different advantages than the single pulse or stepwise mode of energy delivery. There are two considerations for this advantage:

1つは、SDMエネルギー送達モードにおけるHSP活性化およびタンパク質修復に対する大きな利点は、およそ10℃のスパイク温度の生成から生じる。この大きな温度上昇は、活性化されるHSPの数を定量的に記述するアレニウスの積分およびタンパク質修復を促進するタンパク質への水拡散の速度に対して大きな影響を与える。これは、温度が、大きな増幅効果を有する指数関数(exponential)に入るからである。   For one, the great advantage for HSP activation and protein repair in the SDM energy delivery mode results from the generation of a spike temperature of approximately 10 ° C. This large temperature rise has a major impact on the Arrhenius integration that quantitatively describes the number of activated HSPs and the rate of water diffusion into the protein that promotes protein repair. This is because temperature falls into an exponential with a large amplification effect.

温度上昇が長い間高値(10+度)で留まらないことが重要であり、なぜなら、これは、分単位の期間にわたっては平均温度上昇が1℃未満でなければならない、FDAおよびFCCの要件に違反するためである。   It is important that the temperature rise does not stay high (10+ degrees) for a long time because it violates the FDA and FCC requirements, where the average temperature rise must be less than 1 ° C over a period of minutes Because.

エネルギー送達のSDMモードは、ユニークに電力、パルス時間、パルス間隔、および処置される標的部位の容積の賢明な選択によって、これらの先の考察を両方とも一意的に満たす。長期間の平均温度上昇が、長期間の1℃のFDA/FCC限界を越えないように、温度が、かなり急速におよそ10℃の命令のその高値から下降しなければならないため、治療領域の容積が入る(enters)。   The SDM mode of energy delivery uniquely satisfies both these previous considerations by the judicious choice of power, pulse time, pulse interval, and volume of target site to be treated. Because the temperature must drop from its high value of the order of approximately 10 ° C fairly quickly so that the long-term average temperature rise does not exceed the long-term 1 ° C FDA / FCC limit, (Enters).

長さ寸法Lの領域について、ピーク温度が組織中でe倍(e−fold)となるのにかかる時間は、およそL/16Dであり、ここで、D=0.00143cm/秒は、典型的な熱拡散係数である。例えば、L=1mmの場合、下降時間はおよそ0.4秒である。したがって、側面が1mmの領域について、5秒のパルスの間隔で、各々の持続時間が0.5秒である、10のパルスから成る列は、1℃の平均の長期間の温度上昇を超えることなく、望ましい瞬間的な高い温度上昇を達成することができる。これは以下でさらに実証される。 For a region of length dimension L, the time it takes for the peak temperature to e-fold in the tissue is approximately L 2 / 16D, where D = 0.143 cm 2 / sec is Typical thermal diffusion coefficient. For example, when L = 1 mm, the fall time is approximately 0.4 seconds. Thus, for a 1 mm side area, a sequence of 10 pulses, each with a duration of 0.5 seconds, with a 5 second pulse interval, will exceed an average long-term temperature rise of 1 ° C. The desired instantaneous high temperature rise can be achieved. This is further demonstrated below.

加熱する容量の制限がある理由は、RF電磁的放射が、身体の深部の領域でのSDMタイプの処置に対して良い選択ではないからである。長い表皮深さ(貫通距離)および表皮深さ全体に沿ったオーム加熱は、結果として大量の加熱量をもたらし、その熱慣性は、HSPを活性化し、タンパク質修復を促進する、高いスパイク温度の達成、および平均温度上昇に対する長期間のFDAおよびFCCの限界を満たす迅速な温度降下を両方とも可能にしない。   The reason for the limited capacity to heat is that RF electromagnetic radiation is not a good choice for SDM type treatments in deeper areas of the body. Long epidermal depth (penetration distance) and ohmic heating along the entire epidermal depth results in a large amount of heating, which thermal inertia achieves high spike temperatures that activate HSP and promote protein repair , And does not allow a rapid temperature drop to meet the long-term FDA and FCC limits for average temperature rise.

超音波は、疼痛および筋肉緊張を緩和するべく、身体の領域を治療上加熱するために既に使用されている。しかしながら、加熱は、SDMタイプのプロトコルに従っておらず、HSPの励起の要因である温度スパイクを有していない。   Ultrasound has already been used to therapeutically heat areas of the body to relieve pain and muscle tone. However, heating does not follow an SDM type protocol and does not have a temperature spike that is responsible for HSP excitation.

ここで、身体内の深部の標的部位で配向される集束された超音波ビームのグループを考慮されたい。数学を単純化するために、ビームが、球体の中心に集束される球面形状を有する単一のソースと取り替えられると仮定する。超音波の吸収長はかなり長くなり得る。下記の表1は、1MHzでの超音波に対する典型的な吸収係数を示す。吸収係数は、周波数にほぼ比例している。   Now consider a group of focused ultrasound beams that are oriented at a deep target site within the body. To simplify the mathematics, assume that the beam is replaced with a single source having a spherical shape focused at the center of the sphere. The absorption length of ultrasound can be quite long. Table 1 below shows typical absorption coefficients for ultrasound at 1 MHz. The absorption coefficient is almost proportional to the frequency.

集束による入射の幾何学的変形が、減衰による変形よりも優位である(dominates)と想定すると、焦点から距離rで入射する超音波の強度は、およそ以下のように計算され:
I(r)=P/(4πr) [1]
式中、Pは合計の超音波パワーを示す。
rでの持続時間tの短パルスの終端での温度上昇は以下であり、
dT(t)=Pαt/(4πC) [2]
式中、αは吸収係数であり、Cは比熱容量である。そうであるまで、tでの熱拡散距離がrに匹敵するようになるところまでrが達成されるまで、または集束ビームの回折限界に到達するまで、これは当てはまる。より短いrについては、温度上昇は、rとは本質的に無関係である。例として、回折限界が、熱拡散によって判定された距離より短い半径方向距離で到達されたと仮定する。ここで、
dif=(4Dt1/2 [3]
であり、式中、Dが熱拡散係数であり、r<rdifに関して、tでの温度上昇は以下である:
dT(rdif、t)=3Pα/(8πCD) r<rdifである場合 [4]
したがって、パルスの終端で、温度上昇を記録することができる:
dt(r)={Pαt/(4πC}[(6/rdif )U{rdif−r)+(1/r)U](r−rdif)] [5]
熱拡散方程式に関するグリーン関数
G(r,t)=(4ΩDt)−3/2 exp[−r/(4Dt)] [6]
をこの初期の温度分布に適用すると、時間tの焦点r=0での温度dT(t)が、以下であることが分かった:
dT(t)=[dT/{(1/2)+(π1/2/6)}][(1/2)(t/t)3/2+(π1/2/6)(t/t)] [7]
とともに
dT=3Pα/(8πCD) [8]
Assuming that the geometric deformation of the incident due to focusing is dominant over the deformation due to attenuation, the intensity of the ultrasound incident at a distance r from the focal point is calculated approximately as follows:
I (r) = P / (4πr 2 ) [1]
In the formula, P represents the total ultrasonic power.
temperature rise at the end of a short pulse duration t p of r is less than or equal to,
dT (t p ) = Pαt p / (4πC v r 2 ) [2]
In the formula, α is an absorption coefficient, and Cv is a specific heat capacity. Until in doing so, to the thermal diffusion length in t p until r until it becomes comparable to the r is achieved, or reaches the diffraction limit of the focused beam, this is true. For shorter r, the temperature rise is essentially independent of r. As an example, assume that the diffraction limit has been reached with a radial distance shorter than that determined by thermal diffusion. here,
r dif = (4Dt p ) 1/2 [3]
, And the formula, D is the thermal diffusion coefficient with respect to r <r dif, the temperature rise at t p are the following:
When dT (r dif , t p ) = 3Pα / (8πC v D) r <r dif [4]
Thus, at the end of the pulse, the temperature rise can be recorded:
dt p (r) = {Pαt p / (4πC v } [(6 / r dif 2 ) U {r dif −r) + (1 / r 2 ) U] (r−r dif )] [5]
Thermal diffusion equation for the Green's function G (r, t) = ( 4ΩDt) -3/2 exp [-r 2 / (4Dt)] [6]
Is applied to this initial temperature distribution, the temperature dT (t) at the focal point r = 0 at time t was found to be:
dT (t) = [dT o / {(1/2) + (π 1/2 / 6)}] [(1/2) (t p / t) 3/2 + (π 1/2 / 6) (T p / t)] [7]
And dT o = 3Pα / (8πC v D) [8]

方程式[7]に対する良い近似値は、以下のグラフ1で見ることができるように、次によって提供される:   A good approximation to equation [7] is provided by the following, as can be seen in graph 1 below:

Nパルスの列に対するアレニウス積分は、ここで、方程式[9]によって与えられた温度上昇を用いて評価することができる。この式では、以下であり: The Arrhenius integral for a train of N pulses can now be evaluated using the temperature rise given by equation [9]. In this formula:

式中、dT(t−nt)は、tがt−ntに取って代わり、tがパルスの間隔を示している、方程式[9]の式である。 Where dT (t−nt I ) is the equation of equation [9] where t replaces t−nt I and t I indicates the pulse interval.

アレニウス積分は、積分間隔を温度スパイクが生じる部分および温度スパイクがない部分へと分割することによって、近似的に評価され得る。温度スパイクの寄与(contribution)に対する合計は、Laplaceのエンドポイント式(Laplace's end point formula)を温度スパイクに対する積分に適用することにより単純化され得る。さらに、スパイクがないときの部分に対する積分は、スパイクのない温度上昇が、漸近値に非常に急速に達し、その結果、変化する時間上昇をその漸近値と交換することによって良い近似値が得られることに留意することによって単純化され得る。これらの近似値が得られるときに、方程式[10]は以下となり:
Ω=AN[{t(2k /}(3EdT)exp[−(E/k)1/(T+dT+dT(Nt))]
+exp[−(E/k)1/(T+dT(Nt))]] [12]
式中、以下である:
Arrhenius integration can be approximated by dividing the integration interval into parts where temperature spikes occur and where there are no temperature spikes. The summation over the temperature spike contribution can be simplified by applying the Laplace's end point formula to the integral over the temperature spike. Furthermore, the integral for the part without spikes, the temperature rise without spikes reaches the asymptotic value very quickly, so that a good approximation can be obtained by replacing the changing time rise with that asymptotic value. It can be simplified by noting that. When these approximations are obtained, equation [10] becomes:
Ω = AN [{t p ( 2k B T o 2 /} (3EdT o) exp [- (E / k B) 1 / (T o + dT o + dT N (Nt I))]
+ Exp [− (E / k B ) 1 / (T o + dT N (Nt I ))]] [12]
Where:

(方程式[13]中の2.5は、(N−n)−3/2のnに対する合計から生じ、対象の典型的なNに対する調和数(N、3/2)の大きさである。) (2.5 in equation [13] arises from the sum of (N−n) −3/2 to n and is the magnitude of the harmonic number (N, 3/2 ) for a typical N of interest. )

この発現を網膜に適用されたSDMに対する発現と比較することは興味深い。最初の事項(term)は、有効なスパイク間隔がこの3D集束ビームの場合に3倍縮小される以外は、網膜の場合におけるスパイク寄与からの条件に非常に類似している。第2の事項は、dT(Nt)を含むことが、網膜の場合におけるよりもはるかに少ないことである。ここで、バックグラウンドの温度上昇は、その規模がスパイク温度の上昇に匹敵していた。しかし、ここで集束ビームの場合では、バックグラウンドの温度上昇は、比率(t/t3/2によってははるかに小さいものである。連続的な超音波加熱の場合における上昇に類似しているバックグラウンドの温度上昇が、スパイク寄与と比較して有意でないため、これは、HSPの活性化または生成およびタンパク質修復の促進に対するスパイク寄与の重要性を強調している。パルス列の終端に、この低バックグラウンドの温度上昇でさえ、熱拡散によって急速に止まる。 It is interesting to compare this expression with that for SDM applied to the retina. The first term is very similar to the condition from the spike contribution in the case of the retina, except that the effective spike spacing is reduced by a factor of 3 for this 3D focused beam. The second is that it contains much less dT N (Nt I ) than in the retina. Here, the background temperature rise was comparable in magnitude to the spike temperature rise. However, in the case of a focused beam here, the background temperature rise is much smaller depending on the ratio (t p / t I ) 3/2 . Since the background temperature rise, similar to that in the case of continuous ultrasonic heating, is not significant compared to the spike contribution, this is an indication of the spike contribution to HSP activation or generation and the promotion of protein repair. Emphasizes the importance. At the end of the pulse train, even this low background temperature rise stops rapidly due to thermal diffusion.

以下のグラフ2は、パルス持続時間t=0.5秒、パルス間隔t=10秒、およびパルスN=10の総数に対するdTに応じた、損傷に対する及びHSPの活性化または生成に対するアレニウス積分の対数の大きさを示す。 Graph 2 below shows Arrhenius for damage and for activation or generation of HSP as a function of dT o for pulse duration t p = 0.5 seconds, pulse interval t I = 10 seconds, and total number of pulses N = 10. Indicates the logarithm of the integral.

グラフ2.パルス持続時間t=0.5秒、パルス間隔t=10秒、および超音波パルスN=10の総数に対する、単一パルスdTからの絶対温度での温度上昇に応じた、損傷に対する及びHSP活性化に対するアレニウスの積分[方程式12]の対数。グラフ2aは、アレニウス定数A=8.71×1033 sec−1およびE=3.55×10−12 ergsでの損傷積分の対数を示す。グラフ2bは、アレニウス定数A=1.24×1027 sec−1およびE=2.66×10−12 ergsでのHSP活性化積分の対数を示す。グラフは、dTが11.3Kを超過するまでΩdamageが1を超過せず、一方でΩhspが、示される全体の間隔にわたって1を超える(損傷なしでの細胞修復に対する望ましい条件)ことを示す。 Graph 2. Pulse duration t p = 0.5 s, pulse interval t I = 10 seconds, and the total number of ultrasonic pulses N = 10, corresponding to the temperature increase of the absolute temperature of the single pulse dT o, and against damage Logarithm of Arrhenius integral [Equation 12] for HSP activation. Graph 2a shows the logarithm of the damage integral at the Arrhenius constant A = 8.71 × 10 33 sec −1 and E = 3.55 × 10 −12 ergs. Graph 2b shows the logarithm of HSP activation integral with Arrhenius constant A = 1.24 × 10 27 sec −1 and E = 2.66 × 10 −12 ergs. Graph, dT o does not exceed the Omega damage is one to exceed 11.3K, while the Omega hsp is greater than 1 throughout the intervals indicated that (desirable conditions for cellular repair with no damage) Show.

方程式[8]は、α=0.1cm−1であるときに、11.5 KのdTが、5.8ワットの合計の超音波パワーとともに達成され得ることを示している。これは容易に達成可能である。αが2または3倍増加される場合でも、結果として生じるパワーはまだ容易に達成可能である。温度上昇が一定である領域の容積(つまりr=r=(4Dt1/2に対応する容積)は、0.00064ccである。これは、側面が0.86mmである立方体に相当する。 Equation [8], when it is α = 0.1cm -1, 11.5 K of dT o have shown that can be achieved with the total ultrasonic power 5.8 watts. This is easily achievable. Even if α is increased 2 or 3 times, the resulting power is still easily achievable. The volume of the region where the temperature rise is constant (that is, the volume corresponding to r = r d = (4Dt p ) 1/2 ) is 0.00064 cc. This corresponds to a cube whose side is 0.86 mm.

この単純な例は、集束された超音波が、容易に達成可能な装備とともに身体内の深部の修復のHSPを刺激するために使用できるべきであることを実証している:
合計の超音波パワー: 5.8ワット−17ワット
パルス時間 0.5秒
パルス間隔 5秒
合計の列持続時間(N=10) 50秒
より大きな内容積の処置を促進するために、SAPRAシステムを使用することができる。
This simple example demonstrates that focused ultrasound should be used to stimulate deep repair HSPs in the body along with easily achievable equipment:
Total ultrasonic power: 5.8 watts-17 watts Pulse time 0.5 seconds Pulse interval 5 seconds Total row duration (N = 10) To facilitate treatment of internal volumes greater than 50 seconds, the SAPRA system Can be used.

本発明は、レーザー光などを使用する表面組織または表面近くの組織の処置や、例えば、集束された超音波ビームなどを使用する深部組織の処置だけでなく、敗血症などの血液疾患の処置も熟考している。上に示されるように、集束された超音波処置は、表面の他に深部の体内組織でも使用され得、血液を処置する際にも適用され得る。しかしながら、SDMおよび上皮細胞などの表面の処置または表面近くの処理に典型的に限定される類似した治療オプションが、耳たぶなどの組織の比較的薄い層を通って血液にアクセス可能な領域で血液疾患を処置する際に使用されるべきことも熟考されている。   The present invention contemplates the treatment of blood diseases such as sepsis, as well as treatment of surface tissue near or near the surface using laser light, etc., and treatment of deep tissue using, for example, focused ultrasound beams. doing. As indicated above, focused ultrasound treatment can be used on deep body tissues in addition to the surface, and can also be applied when treating blood. However, similar treatment options typically limited to surface treatments such as SDM and epithelial cells or treatment near the surface may cause blood disorders in areas accessible to blood through a relatively thin layer of tissue such as the earlobe. It is also contemplated that it should be used in treating

ここで図13および14を参照すると、血液疾患の処置には、単純に、耳たぶ88へのSDMまたは他の電磁的放射線または超音波パルスの伝達を必要とし、ここで、SDMまたはエネルギーの他の放射線源は、耳たぶ組織を通って、耳たぶを流れる血液へと進み得る。このアプローチが、血流が比較的高い身体の他の領域で、及び/又は指先、口または喉の内部などの、組織表面の近くで行われ得ることが認識されるだろう。   Referring now to FIGS. 13 and 14, treatment of a blood disorder simply requires transmission of SDM or other electromagnetic radiation or ultrasound pulses to the earlobe 88, where other SDM or other energy The radiation source can travel through the earlobe tissue and into the blood flowing through the earlobe. It will be appreciated that this approach can be performed in other areas of the body where blood flow is relatively high and / or near the tissue surface, such as inside the fingertip, mouth or throat.

ここで図13および14を参照すると、耳たぶ88はSDM放射線などを伝達するように構成されたクランプ装置90に隣接して示される。これは、例えば、望ましいパルスおよびパルス列で望ましい周波数を耳たぶ88に伝達する1つ以上のレーザーダイオード92によるものであり得る。例えば、ランプ装置94によってパワーが提供され得る。代替的に、ランプ装置94は、適切な光学素子および電子装置を通って耳たぶ88に伝達される、レーザー光の実際のソースであり得る。クランプ装置90は、患者の耳たぶ上にクランプする(clamp)および放射が患者の耳たぶ88に抑制されることを引き起こすために使用されるだけである。これは、ミラー、反射鏡、ディフューザーなどによって行われ得る。これは、キーボード98などによって操作される、制御コンピューター96によって制御され得る。システムはまた、必要ならば、例えば、手順が患者から離れてオペレーターによって実行される場合に、ディスプレイおよびスピーカー100を含んでもよい。   Referring now to FIGS. 13 and 14, the earlobe 88 is shown adjacent to a clamping device 90 that is configured to transmit SDM radiation or the like. This may be due, for example, to one or more laser diodes 92 transmitting the desired frequency to the lobe 88 with the desired pulse and pulse train. For example, power may be provided by the lamp device 94. Alternatively, the lamp device 94 may be the actual source of laser light that is transmitted to the earlobe 88 through suitable optical elements and electronics. The clamping device 90 is only used to clamp on the patient's earlobe and cause the radiation to be constrained to the patient's earlobe 88. This can be done by mirrors, reflectors, diffusers and the like. This can be controlled by a control computer 96 operated by a keyboard 98 or the like. The system may also include a display and speaker 100 if necessary, for example, when the procedure is performed by an operator away from the patient.

電磁パルスまたは超音波パルスの列での提案された治療には、単一の短パルスまたは維持(長)パルスパルスのいずれかを組み込む初期の治療以上の2つの主要な利点を有する。第1の利点は、列における短い(好ましくは一秒以内の)個々のパルスが、より長い(分または時)時間スケールで作動するものよりも大きな反応速度定数でHSP活性化のような細胞のリセット機構を活性化することにある。第2の利点は、治療において繰り返されたパルスが、細胞の修復システムが、機能障害の細胞状態を望ましい機能状態から分離する活性化エネルギー障壁をより急速に乗り越えることを可能にする、大きな熱スパイク(約10,000)を提供することにある。最終結果は、より低い適用された平均パワーおよび合計の適用されたエネルギーが、望ましい処置目標を達成するために使用され得るという意味で、「治療閾値の低下」である。   The proposed treatment with a train of electromagnetic or ultrasonic pulses has two major advantages over the initial treatment that incorporates either a single short pulse or a maintenance (long) pulse pulse. The first advantage is that short (preferably within one second) individual pulses in a row of cells such as HSP activation with a larger reaction rate constant than those operating on a longer (minute or hour) time scale. Activating the reset mechanism. A second advantage is that large heat spikes, where repeated pulses in therapy allow the cell repair system to more quickly overcome the activation energy barrier that separates the dysfunctional cellular state from the desired functional state. (Approx. 10,000). The net result is a “reduction in therapeutic threshold” in the sense that a lower applied average power and total applied energy can be used to achieve the desired treatment goal.

幾つかの実施形態は、例証目的で詳細に記載されているが、本発明の範囲および精神から逸脱することなく、様々な変更がなされてもよい。したがって、本発明は、添付の請求項を除いて、限定されないものとする。   While several embodiments have been described in detail for purposes of illustration, various modifications may be made without departing from the scope and spirit of the invention. Accordingly, the invention is not limited except as by the appended claims.

Claims (17)

組織において熱ショックタンパク質の活性化を刺激する方法であって、該方法は、
パルス状超音波的または電磁的放射エネルギーのソースを提供する工程、および
標的組織を損傷させることなく熱ショックタンパク質を活性化するように標的組織の細胞を刺激する熱的な時間経過をもたらすために、標的組織にパルス状超音波的または電磁的放射エネルギーを適用する工程を含む、方法。
A method of stimulating heat shock protein activation in a tissue comprising the steps of:
To provide a source of pulsed ultrasonic or electromagnetic radiant energy, and to provide a thermal time course that stimulates the cells of the target tissue to activate the heat shock protein without damaging the target tissue Applying pulsed ultrasonic or electromagnetic radiant energy to the target tissue.
放射エネルギーを適用する工程が、標的組織の温度を、数分間にわたっては摂氏1℃以下だけであるが、一時的に少なくとも10℃上げる工程を含む、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein applying the radiant energy comprises raising the temperature of the target tissue by no more than 1 ° C. for a few minutes, but temporarily at least 10 ° C. 電磁的エネルギーを提供する工程が、予め決められた波長で、紫外線、マイクロ波、無線周波またはレーザー光を提供する工程を含む、請求項1に記載の方法。   2. The method of claim 1, wherein providing electromagnetic energy comprises providing ultraviolet, microwave, radio frequency or laser light at a predetermined wavelength. レーザー光が、530nmから1300nmの間の波長、10%未満のデューティーサイクルおよび500ミリ秒以下のパルス長を有する、請求項3に記載の方法。   4. The method of claim 3, wherein the laser light has a wavelength between 530 nm and 1300 nm, a duty cycle of less than 10%, and a pulse length of 500 milliseconds or less. 複数のレーザー光スポットが、標的組織に同時に適用される、請求項4に記載の方法。   The method of claim 4, wherein multiple laser light spots are applied simultaneously to the target tissue. 複数の超音波ビームが、標的組織に集束される、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the plurality of ultrasound beams are focused on the target tissue. 放射エネルギーを適用する工程が、装置を体腔に挿入し、組織にパルス状超音波的または電磁的放射エネルギーを適用するために装置を使用する工程を含む、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein applying radiant energy comprises inserting the device into a body cavity and using the device to apply pulsed ultrasonic or electromagnetic radiant energy to tissue. 装置が内視鏡を含む、請求項7に記載の方法。   The method of claim 7, wherein the device comprises an endoscope. 放射エネルギーを適用する工程が、パルス状超音波的または電磁的放射エネルギーを身体の外部領域に適用する工程であって、該身体の外部領域が、標的組織に隣接しているか、または身体の外部領域の表面近くに血液供給を有する工程を含む、請求項1に記載の方法。   Applying the radiant energy is applying pulsed ultrasonic or electromagnetic radiant energy to an external region of the body, wherein the external region of the body is adjacent to the target tissue or external to the body The method of claim 1, comprising the step of having a blood supply near the surface of the region. 身体領域が耳たぶを含み、パルス状電磁的放射エネルギーが耳たぶを通って流れる血液に適用される、請求項9に記載の方法。   The method of claim 9, wherein the body region includes an earlobe and pulsed electromagnetic radiant energy is applied to blood flowing through the earlobe. 組織において熱ショックタンパク質の活性化を刺激する方法であって、該方法は、
パルス状超音波的または電磁的放射エネルギーのソースを提供する工程、および
標的組織を損傷させることなく標的組織の細胞を刺激して熱ショックタンパク質を活性化するように、標的組織の温度を、数分間にわたっては摂氏1℃以下だけであるが、一時的に少なくとも10℃上げる、熱的な時間経過をもたらすために、パルス状超音波的または電磁的放射エネルギーを標的組織に適用する工程を含み、
ここで、放射エネルギーを適用する工程は、装置を体腔に挿入し、組織にパルス状超音波的または電磁的放射エネルギーを適用するために装置を使用する工程、またはパルス状超音波的または電磁的放射エネルギーを身体の外部領域に適用する工程であって、該身体の外部領域が、標的組織に隣接しているか、または身体の外部領域の表面近くに血液供給を有する工程を含む、方法。
A method of stimulating heat shock protein activation in a tissue comprising the steps of:
Providing a source of pulsed ultrasonic or electromagnetic radiant energy, and the target tissue temperature to stimulate the target tissue cells and activate heat shock proteins without damaging the target tissue Applying pulsed ultrasonic or electromagnetic radiant energy to the target tissue to provide a thermal time course that is only 1 ° C. or less over a minute but temporarily raised at least 10 ° C .;
Here, the step of applying radiant energy includes inserting the device into a body cavity and using the device to apply pulsed ultrasonic or electromagnetic radiant energy to tissue, or pulsed ultrasonic or electromagnetic Applying the radiant energy to an external region of the body, the external region of the body having a blood supply adjacent to the target tissue or near the surface of the external region of the body.
電磁的エネルギーを提供する工程が、予め決められた波長で、紫外線、マイクロ波、無線周波またはレーザー光を提供する工程を含む、請求項11に記載の方法。   The method of claim 11, wherein providing electromagnetic energy comprises providing ultraviolet, microwave, radio frequency, or laser light at a predetermined wavelength. レーザー光が、530nmから1300nmの間の波長、10%未満のデューティーサイクルおよび500ミリ秒以下のパルス長を有する、請求項12に記載の方法。   13. The method of claim 12, wherein the laser light has a wavelength between 530 nm and 1300 nm, a duty cycle of less than 10%, and a pulse length of 500 milliseconds or less. 複数のレーザー光スポットが、標的組織に同時に適用される、請求項13に記載の方法。   14. The method of claim 13, wherein multiple laser light spots are applied to the target tissue simultaneously. 複数の超音波ビームが、標的組織に集束される、請求項11に記載の方法。   The method of claim 11, wherein the plurality of ultrasound beams are focused on the target tissue. 装置が内視鏡を含む、請求項11に記載の方法。   The method of claim 11, wherein the device comprises an endoscope. 身体領域が耳たぶを含み、パルス状電磁的放射エネルギーが耳たぶを通って流れる血液に適用される、請求項11に記載の方法。   12. The method of claim 11, wherein the body region includes an earlobe and pulsed electromagnetic radiant energy is applied to blood flowing through the earlobe.
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