JP2019076774A - 高速パルス電気液圧衝撃波発生器 - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、2013年3月13日に出願された米国特許出願第13/798,710号および2013年3月8日に出願された米国仮特許出願第61/775,232号に基づく優先権を主張する。上記出願の内容は、参照によって本出願に組み込まれる。
(1.発明の分野)
本発明の実施形態は、概して、衝撃波またはショックウェーブの治療用の使用に関する。より具体的には、限定ではないが、本発明は、治療用衝撃波またはショックウェーブ(治療用の使用を伴う衝撃波)を発生させるための装置に関する。
音響衝撃波が、数年にわたってある治療に使用されている。「衝撃波」またはショックウェーブは、概して、圧力の突然かつ急激な変化を生じる、(例えば、爆発または雷光に起因する)音響現象を指すために使用される。これらの急激な圧力変化は、空気、水、ヒト軟組織等の弾性媒体、または骨等のある固体物質を通って進行することができ、および/またはそのような弾性媒体において非弾性応答を誘導することができる、強いエネルギー波を生成することができる。治療的使用のための衝撃波を生成するための方法は、(1)電気液圧またはスパーク間隙(EH)、(2)電磁またはEMSE、および(3)圧電を含む。それぞれは、各自の独特な物理的原理に基づく。
本発明者らのうちの1人による、米国特許出願第13/574,228号(国際公開WO 2011/091020号として公開された第PCT/US2011/021692号の国内段階出願)は、変換器を使用して、高いパルス繰り返し数で衝撃波を生成するためのデバイスを開示する。そのデバイスは、1MHz〜1000MHzの少なくとも1つの周波数を有する音響波を放出するように構成される、音響波発生器と、音響波発生器に結合される衝撃波筐体と、衝撃波筐体内に配置される衝撃波媒体とを含み、本装置は、音響波発生器が、音響波を放出する場合、音響波の少なくとも一部が、衝撃波媒体を通して進行し、衝撃波を形成するであろうように構成される。そのデバイスは、患者内の粒子に患者の1つまたは複数の細胞を断裂させるように構成される、衝撃波を形成するように、作動させることができ、衝撃波が粒子に細胞のうちの1つまたは複数の細胞を断裂させるように、衝撃波を患者の細胞に指向することができる。この音響変換器デバイスは、高い周波数またはパルス繰り返し数で、高出力衝撃波を生成することができる。
US 2004/0006288号としても公開されている、米国特許出願第10/415,293号(第‘293号出願)は、組織への治療効果を提供するためのEH発生衝撃波の使用の別の実施形態を開示する。第‘293号出願は、血管構造から堆積物を少なくとも部分的に分離するための治療用音響衝撃波の発生のためのデバイス、システム、および方法を開示する。第‘293号出願は、本デバイスが、1cm2につき(治療されている血管単位の長さあたりに関して)治療部位あたり約100〜約5,000のパルス数を用いて、毎分約50〜約500発のパルスのパルス繰り返し数(すなわち、0.83Hz〜8.33Hz)で、衝撃波を生成できることを説明する。
従来技術の文献は、衝撃波を提供するためにEHシステムを使用する、より速いパルス繰り返し数が、組織損傷につながり得ることを示している。例えば、ある研究(Delius, Jordan, & et al, 1988)[2]では、腎臓が3000発の衝撃波に暴露されたイヌのグループで、正常なイヌ腎臓への衝撃波の影響が検査された。グループは、それぞれ、100Hz〜1Hzであった衝撃波投与率のみで異なった。24〜30時間後に剖検が行われた。肉眼的および組織学的に、衝撃波が(1Hzと対比して)100Hzの割合で投与された場合に、有意に多くの出血が腎実質で起こった。結果は、腎臓損傷が衝撃波投与率に依存していることを示した。
従来技術で見出されるパルス繰り返し数への感受性の1つの理由は、部分的に組織の緩和時間によるものであり得る。細胞は、弾性および粘性特性の両方を有し、したがって、粘弾性物質である。ほとんどの従来の物質と異なり、細胞は、印加された応力または内部応力の程度に応じて、それらの弾性係数と高度に非線形である(Kasza, 2007)[6]。ある研究(Fernandez (2006)[3]は、線形領域からべき乗法則歪み硬化までの遷移を示す、架橋アクチンネットワークを有するゲルとして、線維芽細胞をモデル化できることを示唆する。
軟組織は、1Hz〜10Hzのパルス繰り返し数(PR)について、弾性から粘性挙動に遷移し得る。結果として、1Hz〜10HzのPRでの衝撃波からの組織への潜在的損傷は、典型的な砕石術出力レベルが使用されるときに予測不可能である。おそらく、結果として、従来技術は、より遅いPR、および治療あたりの多くの合計時間(TTPT)を教示する。例えば、現在既知のEH衝撃波システムは、概して、10Hz未満のPRを送達し、治療あたりの多くの合計時間(TTPT)(例えば、単一の治療部位に対してさえも数分またはさらに数時間のTTPT期間)を必要とし得る。典型的であり得るように、治療が複数の治療部位でのデバイスの再配置を必要とするとき、TTPTは、大きくなり、かつ多くの患者および治療必要性にとって潜在的に非実用的となる。
充電/放電回路のそれぞれは、容量/誘導コイル回路を含む。各容量/誘導コイル回路は、放電されて電圧パルスのうちの少なくともいくつかを印加するように構成される、誘導コイルと、スイッチと、コンデンサとを備え、コンデンサおよびスイッチは、誘導コイルとタイミングユニットとの間で並列に結合される。パルス発生システムは、20Hz〜200Hzの割合で電圧パルスを複数の電極に印加するように構成される。パルス発生システムは、50Hz〜200Hzの割合で電圧パルスを複数の電極に印加するように構成される。いくつかの実施形態はさらに、液体貯留部と、貯留部から筐体のチャンバへ液体を循環させるように構成される、ポンプとを備える。
本発明は、例えば、以下を提供する。
(項目1)
治療用衝撃波を発生させるための装置であって、前記装置は、
チャンバおよび衝撃波出口を画定する筐体と、
前記チャンバの中に配置される液体と、
前記チャンバの中に配置されることにより、1つまたは複数のスパーク間隙を画定するように構成された複数の電極と、
10Hz〜5MHzの間の割合で電圧パルスを前記複数の電極に印加するように構成されたパルス発生システムと
を備え、前記パルス発生システムは、前記液体の一部が蒸発させられて前記液体および前記衝撃波出口を通して衝撃波を伝搬するように、前記電圧パルスを前記複数の電極に印加するように構成されている、装置。
(項目2)
治療用衝撃波を発生させるための装置であって、前記装置は、
チャンバおよび衝撃波出口を画定する筐体であって、前記チャンバは、液体で充填されるように構成されている、筐体と、
複数のスパーク間隙を画定するように前記チャンバの中に配置された複数の電極と
を備え、前記複数の電極は、前記液体の一部が蒸発させられて前記液体および前記衝撃波出口を通して衝撃波を伝搬するように、10Hz〜5MHzの間の割合でパルス発生システムから電圧パルスを受け取るように構成されている、装置。
(項目3)
治療用衝撃波を発生させるための装置であって、前記装置は、
チャンバおよび衝撃波出口を画定する筐体であって、前記チャンバは、液体で充填されるように構成されている、筐体と、
前記チャンバの中に配置されて、1つまたは複数のスパーク間隙を画定するように構成された複数の電極と
を備え、前記複数の電極は、前記液体の一部が蒸発させられて前記液体および前記衝撃波出口を通して衝撃波を伝搬するように、パルス発生システムから電圧パルスを受け取るように構成され、
前記筐体は、ユーザが標的細胞を備える患者の領域を視認することを可能にするように構成された半透明または透明窓を備える、装置。
(項目4)
前記複数の電極は、前記窓および前記衝撃波出口を通る領域を視認するユーザにとって可視的ではない、項目3に記載の装置。
(項目5)
前記窓と前記複数の電極との間に配置される光学遮蔽体をさらに備える、項目4に記載の装置。
(項目6)
前記複数の電極は、前記窓および前記衝撃波出口を通って延在する光学経路からオフセットされている、項目4に記載の装置。
(項目7)
前記複数の電極から前記衝撃波出口へ衝撃波を反射するように構成された音響ミラーをさらに備える、項目6に記載の装置。
(項目8)
前記音響ミラーは、ガラスを含む、項目7に記載の装置。
(項目9)
前記1つまたは複数のスパーク間隙は、複数のスパーク間隙を備える、項目1〜8のいずれかに記載の装置。
(項目10)
前記複数の電極は、前記パルス発生システムに取り外し可能に結合されるように構成される、項目1〜9のいずれかに記載の装置。
(項目11)
前記筐体は、交換可能である、項目1〜10のいずれかに記載の装置。
(項目12)
スパークモジュールをさらに備え、前記スパークモジュールは、前記スパークモジュールを前記筐体に解放可能に結合するように構成された側壁を備え、
前記複数の電極は、前記スパークモジュールが前記筐体に結合された場合に前記複数の電極が前記チャンバの中に配置されるように、前記側壁に結合される、項目1〜11のいずれかに記載の装置。
(項目13)
前記側壁は、ポリマーを含む、項目12に記載の装置。
(項目14)
前記スパークモジュールの前記側壁は、前記筐体と協働して前記チャンバを画定するように構成されている、項目12に記載の装置。
(項目15)
前記側壁は、内側に前記複数の電極が配置されるスパークチャンバを画定し、前記スパークチャンバは、液体で充填されるように構成され、前記側壁の少なくとも一部分は、前記スパークチャンバ中の液体から前記筐体の前記チャンバ中の液体へ衝撃波を伝えるように構成されている、項目12〜13のいずれかに記載の装置。
(項目16)
前記スパークモジュールの前記側壁は、ピン、溝、またはねじ山のうちの少なくとも1つを備え、前記筐体は、前記スパークモジュールを前記筐体に解放可能に結合するように、対応する溝、ピン、またはねじ山のうちの少なくとも1つを備える、項目12〜15のいずれかに記載の装置。
(項目17)
前記筐体は、前記スパークモジュールが前記筐体に結合されたときに前記チャンバと流体連通するように構成された第1の液体コネクタを含み、前記スパークモジュールの前記側壁は、前記スパークモジュールが前記筐体に結合されたときに前記チャンバと流体連通するように構成された第2の液体コネクタを含む、項目12および16のいずれかに記載の装置。
(項目18)
前記筐体は、2つの液体コネクタをさらに備える、項目1〜16のいずれかに記載の装置。
(項目19)
液体貯留部と、
前記2つの液体コネクタを介して、前記貯留部から前記筐体の前記チャンバへ液体を循環させるように構成されたポンプと
をさらに備える、項目17〜18のいずれかに記載の装置。
(項目20)
前記パルス発生システムは、20Hz〜200Hzの割合で電圧パルスを前記複数の電極に印加するように構成されている、項目1〜19のいずれかに記載の装置。
(項目21)
前記パルス発生システムは、50Hz〜200Hzの割合で電圧パルスを前記複数の電極に印加するように構成されている、項目20に記載の装置。
(項目22)
前記パルス発生システムは、
第1の容量/誘導コイル回路
を備え、前記第1の容量/誘導コイル回路は、
前記電圧パルスのうちの少なくともいくつかを印加するように放電されるように構成された誘導コイルと、
スイッチと、
コンデンサと
を備え、前記コンデンサおよび前記スイッチは、前記誘導コイルと電流源との間で並列に結合されている、項目1〜21のいずれかに記載の装置。
(項目23)
前記パルス発生システムは、
前記第1の容量/誘導コイル回路に類似する第2の容量/誘導コイル回路と、
前記第1の容量/誘導コイル回路および第2の容量/誘導コイル回路のそれぞれの前記誘導コイルの放電を調整するように構成されたタイミングユニットと
を備える、項目9に直接的または間接的に従属する、項目22に記載の装置。
(項目24)
標的細胞を備える患者の領域に隣接して、項目1〜23のいずれかに記載の装置の前記衝撃波出口を位置付けることと、
前記流体を通して前記標的細胞に衝撃波を伝搬するように、パルス発生システムを起動することと
を含む、方法。
(項目25)
前記複数の衝撃波の少なくとも一部分は、入墨を含む患者の表皮層の一部分に送達される、項目24に記載の方法。
(項目26)
前記装置は、項目3〜8、および、項目3〜8のいずれかに直接的または間接的に従属する、項目9〜21のいずれかに記載の装置であり、前記方法はさらに、
前記装置を位置付けている間に、前記窓を通して前記領域を視認することを含む、項目24に記載の方法。
(項目27)
前記装置は、項目12〜16、および、項目12〜16のいずれかに直接的または間接的に従属する、項目16〜21の1項に記載の装置であり、前記方法はさらに、
前記パルス発生システムを起動することに先立って、前記スパークモジュールを前記筐体に結合することを含む、項目24に記載の方法。
(項目28)
スパークモジュールを備える装置であって、前記スパークモジュールは、
前記スパークモジュールをプローブに解放可能に結合するように構成された側壁と、
前記側壁の第1の側面上に配置され、1つまたは複数のスパーク間隙を画定する、複数の電極と、
前記複数の電極と電気連通し、前記1つまたは複数のスパーク間隙を横断してスパークを発生させるように前記電極をパルス発生システムに解放可能に接続するように構成された複数の電気コネクタと
を備える、装置。
(項目29)
前記側壁は、ポリマーを含む、項目28に記載の装置。
(項目30)
前記側壁は、前記側壁を通して液体を連通させるように構成された液体コネクタを含む、項目28に記載の装置。
(項目31)
前記側壁は、内側に前記複数の電極が配置されたスパークチャンバを画定し、前記スパークチャンバは、液体で充填されるように構成され、前記側壁の少なくとも一部分は、前記スパークチャンバ中の液体から前記筐体の前記チャンバ中の液体へ衝撃波を伝えるように構成されている、項目28〜29のいずれかに記載の装置。
(項目32)
前記スパークモジュールはさらに、前記スパークチャンバを液体で充填することができるように、前記スパークチャンバと流体連通している1つまたは複数の液体コネクタを備える、項目31に記載の装置。
(項目33)
前記1つまたは複数の液体コネクタは、前記スパークチャンバを通して液体を循環させることができる2つの液体コネクタを備える、項目32に記載の装置。
(項目34)
前記側壁は、前記スパークモジュールを、チャンバを有する前記プローブに解放可能に結合するように構成され、それにより、前記電極が前記プローブの前記チャンバ内に配置される、項目28〜31のいずれかに記載の装置。
(項目35)
前記側壁および前記プローブは、前記チャンバを画定するように協働する、項目34に記載の装置。
(項目36)
前記スパークモジュールはさらに、前記プローブの前記チャンバと流体連通している1つまたは複数の液体コネクタを備え、それにより、前記プローブの前記チャンバを、前記1つまたは複数の液体コネクタを通る液体で充填することができる、項目34に記載の装置。
(項目37)
前記1つまたは複数の液体コネクタは、2つの液体コネクタを備え、前記2つの液体コネクタを介して、前記プローブの前記チャンバを通して液体を循環させることができる、項目36に記載の装置。
(項目38)
前記スパークモジュールは、前記スパークモジュールが前記プローブに結合されたときに前記チャンバと流体連通するように構成された第1の液体コネクタを含み、前記プローブは、前記スパークモジュールが前記プローブに結合されたときに前記チャンバと流体連通するように構成された第2の液体コネクタを含む、項目36に記載の装置。
(項目39)
前記1つまたは複数のスパーク間隙は、複数のスパーク間隙を備える、項目28〜37のいずれかに記載の装置。
(項目40)
前記複数の電極は、2つのスパーク間隙を画定する3つまたは4つの電極を備える、項目39に記載の装置。
(項目41)
前記3つまたは4つの電極は、第1の周囲電極と、前記第1の電極から離間された第2の周囲電極と、前記周囲電極間で前後に移動するように構成された1つまたは2つの中心電極とを備える、項目40に記載の装置。
(項目42)
前記スパークモジュールはさらに、前記1つまたは2つの中心電極に結合された伸長部材を備え、前記伸長部材は、前記周囲電極間で前後に前記1つまたは2つの中心電極を保持するように移動するように構成されている、項目41に記載の装置。
(項目43)
前記1つまたは2つの中心電極は、2つの中心電極を備え、前記2つの中心電極は、相互と電気連通し、前記伸長部材の両側に配置される、項目42に記載の装置。
(項目44)
前記伸長部材は、動作周波数の期待範囲内で前記周囲電極と前記1つまたは2つの中心電極との間の前記スパーク間隙を自己調整するように構成される、項目42〜43のいずれかに記載の装置。
(項目45)
前記動作周波数の期待範囲は、10Hz〜5MHzである、項目44に記載の装置。
(項目46)
前記伸長部材は、前記側壁に枢動可能に結合され、1つまたは複数のばねアームによって初期位置に向かって付勢される、項目42〜44のいずれかに記載の装置。
(項目47)
前記伸長部材および前記1つまたは複数のばねアームは、動作周波数の期待範囲内で前記スパークモジュールのパルス繰り返し数を決定するように構成されている、項目46に記載の装置。
(項目48)
前記動作周波数の期待範囲は、10Hz〜5MHzである、項目47に記載の装置。
(項目49)
前記装置は、前記伸長部材の移動が、前記1つまたは2つの中心電極と前記周囲電極のそれぞれとの間の前記スパーク間隙を自動的かつ交互に調整するように、前記電極が液体に浸漬されている間に前記電極間で電気パルスを放電するように構成されている、項目46〜47のいずれかに記載の装置。
(項目50)
前記伸長部材は、前記側壁に固定関係で結合される基部を有する弾性ビームを備える、項目42〜44のいずれかに記載の装置。
(項目51)
前記弾性ビームは、期待動作条件において前記スパークモジュールのパルス繰り返し数を決定するように構成される、項目50に記載の装置。
(項目52)
前記装置は、前記弾性ビームの移動が、前記1つまたは2つの中心電極と前記周囲電極のそれぞれとの間の前記スパーク間隙を自動的かつ交互に調整するように、前記電極が液体に浸漬されている間に前記電極間で電気パルスを放電するように構成されている、項目50〜51のいずれかに記載の装置。
(項目53)
前記スパークモジュールの前記側壁は、ピン、溝、またはねじ山のうちの少なくとも1つを備え、前記スパークモジュールを前記筐体に解放可能に結合するように、対応する溝、ピン、またはねじ山のうちの少なくとも1つを備えるプローブに結合されるように構成されている、項目28〜37のいずれかに記載の装置。
(項目54)
前記複数の電極が液体で充填可能であるチャンバの中に配置されるように、かつ前記電極から生じる衝撃波が前記装置の衝撃波出口を通って進行するように、前記スパークモジュールに結合されるように構成されたプローブをさらに備える、項目28〜53のいずれかに記載の装置。
(項目55)
前記チャンバは、液体で充填される、項目54に記載の装置。
(項目56)
前記プローブは、追加のチャンバを画定せず、それにより、前記スパークチャンバが、前記電極から生じる衝撃波が通って伝搬する唯一のチャンバである、項目31に直接的または間接的に従属する、項目54〜55のいずれかに記載の装置。
(項目57)
前記プローブは、第2のチャンバを画定し、前記スパークモジュールが前記プローブに結合された場合に前記第2のチャンバ内に前記スパークチャンバが配置される、項目31に直接的または間接的に従属する、項目54〜55のいずれかに記載の装置。
(項目58)
前記プローブは、前記スパークモジュールの前記複数の電気コネクタに結合されるように構成された複数の電気コネクタを含む、項目54〜57のいずれかに記載の装置。
(項目59)
前記プローブは、前記スパークモジュールの前記1つまたは複数の液体コネクタに結合されるように構成された1つまたは複数の液体コネクタを含む、項目32および36のいずれかに直接的または間接的に従属する、項目58に記載の装置。
(項目60)
前記プローブは、前記スパークモジュールの前記2つの液体コネクタに結合されるように構成された2つの液体コネクタを含む、項目33および37のいずれかに直接的または間接的に従属する、項目59に記載の装置。
(項目61)
前記スパークモジュールは、前記スパークモジュールが前記プローブに結合されると、前記スパークモジュールの前記電気コネクタおよび液体コネクタが、前記プローブのそれぞれの電気コネクタおよび液体コネクタに同時に接続されるように、前記プローブに結合されるように構成されている、項目59〜60のいずれかに記載の装置。
(項目62)
前記プローブは、前記スパークモジュールの前記1つまたは複数の液体コネクタに結合されるように構成された1つまたは複数の液体コネクタを含む、項目32および36のいずれかに直接的または間接的に従属する、項目54〜57のいずれかに記載の装置。
(項目63)
前記プローブは、2つまたはそれより多い電導体と、液体を連通させるための2つの管腔とを有する複合接続部を含み、前記複合接続部は、2つまたはそれより多い電導体と、液体を連通させるための2つの管腔とを有する複合テザーまたはケーブルに結合されるように構成されている、項目54〜62のいずれかに記載の装置。
(項目64)
前記複合接続部は、前記複合テザーまたはケーブルに取り外し可能に結合されるように構成されている、項目63に記載の装置。
(項目65)
前記プローブは、ユーザが標的細胞を備える患者の領域を視認することを可能にするように構成された半透明または透明窓を伴う筐体を含む、項目54〜64のいずれかに記載の装置。
(項目66)
前記スパークモジュールが前記プローブに結合された場合、前記複数の電極は、前記窓および前記衝撃波出口を通して領域を視認するユーザにとって可視的ではない、項目65に記載の装置。
(項目67)
前記窓と前記複数の電極との間に配置された光学遮蔽体をさらに備える、項目66に記載の装置。
(項目68)
前記光学遮蔽体は、明るい光の存在下で暗くなるかまたは不透明度が増加する感光性材料を含む、項目67に記載の装置。
(項目69)
前記複数の電極は、前記窓および前記衝撃波出口を通って延在する光学経路からオフセットされる、項目66に記載の装置。
(項目70)
前記複数の電極から前記衝撃波出口へ衝撃波を反射するように構成された音響ミラーをさらに備える、項目69に記載の装置。
(項目71)
前記音響ミラーは、ガラスを含む、項目70に記載の装置。
(項目72)
1つまたは複数のスパーク間隙を画定する複数の電極を有するスパークモジュールに結合されるように構成されたプローブをさらに備え、前記複数の電極が、液体で充填可能であるチャンバの中に配置される、装置。
(項目73)
前記チャンバは、液体で充填される、項目72に記載の装置。
(項目74)
前記プローブは、前記スパークモジュールと協働して前記チャンバを画定するように構成されている、項目72に記載の装置。
(項目75)
前記プローブは、前記スパークモジュールが前記プローブに結合されたときに前記チャンバと流体連通するように構成された第1の液体コネクタを含み、かつ前記スパークモジュールが前記プローブに結合されたときに前記チャンバと流体連通するように構成された第2の液体コネクタを含むスパークモジュールに結合されるように構成される、項目72〜74のいずれかに記載の装置。
(項目76)
前記スパークモジュールは、内側に前記複数の電極が配置されるスパークチャンバを画定する側壁を含み、前記プローブは、追加のチャンバを画定せず、それにより、前記スパークチャンバが、前記電極から生じる衝撃波が通って伝搬する唯一のチャンバである、項目72〜73のいずれかに記載の装置。
(項目77)
前記スパークモジュールは、内側に前記複数の電極が配置されるスパークチャンバを画定する側壁を含み、前記プローブは、前記スパークモジュールが前記プローブに結合された場合に内側に前記スパークチャンバが配置される第2のチャンバを画定する、項目72〜73のいずれかに記載の装置。
(項目78)
前記プローブは、前記複数の電極と電気連通している前記スパークモジュールの複数の電気コネクタに結合されるように構成された複数の電気コネクタを含む、項目72〜77のいずれかに記載の装置。
(項目79)
前記プローブは、前記スパークモジュールの1つまたは複数の液体コネクタに結合されるように構成された1つまたは複数の液体コネクタを含む、項目78に記載の装置。
(項目80)
前記プローブは、前記スパークモジュールの前記2つの液体コネクタに結合されるように構成された2つの液体コネクタを含む、項目79に記載の装置。
(項目81)
前記スパークモジュールは、前記スパークモジュールが前記プローブに結合されると、前記スパークモジュールの前記電気コネクタおよび液体コネクタが、前記プローブのそれぞれの電気コネクタおよび液体コネクタに同時に接続されるように、前記プローブに結合されるように構成されている、項目79〜80のいずれかに記載の装置。
(項目82)
前記プローブは、2つまたはそれより多い電導体と、液体を連通させるための2つの管腔とを有する複合接続部を含み、前記複合接続部は、2つまたはそれより多い電導体と、液体を連通させるための2つの管腔とを有する複合テザーまたはケーブルに結合されるように構成されている、項目72〜81のいずれかに記載の装置。
(項目83)
前記複合接続部は、前記複合テザーまたはケーブルに取り外し可能に結合されるように構成される、項目82に記載の装置。
(項目84)
前記プローブは、ユーザが標的細胞を備える患者の領域を視認することを可能にするように構成された半透明または透明窓を伴う筐体を含む、項目72〜83のいずれかに記載の装置。
(項目85)
前記スパークモジュールが前記プローブに結合された場合、前記複数の電極は、前記窓および前記衝撃波出口を通して領域を視認するユーザにとって可視的ではない、項目84に記載の装置。
(項目86)
前記窓と前記複数の電極との間に配置される光学遮蔽体をさらに備える、項目85に記載の装置。
(項目87)
前記複数の電極は、前記窓および前記衝撃波出口を通って延在する光学経路からオフセットされる、項目85に記載の装置。
(項目88)
前記複数の電極から前記衝撃波出口へ衝撃波を反射するように構成された音響ミラーをさらに備える、項目87に記載の装置。
(項目89)
前記音響ミラーは、ガラスを含む、項目88に記載の装置。
(項目90)
電荷を繰り返し貯蔵して放出するように構成されたパルス発生システムをさらに備え、前記パルス発生システムは、前記スパークモジュールの前記電極を通して前記電荷を放出するように、前記スパークモジュールの前記電気コネクタに結合されるように構成されている、項目54〜89のいずれかに記載の装置。
(項目91)
前記パルス発生システムは、単一の充電/放電回路を含む、項目90に記載の装置。
(項目92)
前記パルス発生システムは、複数の充電/放電回路と、前記複数の充電/放電回路の充電および放電を調整するように構成されたタイミングユニットとを含む、項目90に記載の装置。
(項目93)
前記充電/放電回路のそれぞれは、容量/誘導コイル回路を含む、項目91〜92のいずれかに記載の装置。
(項目94)
各容量/誘導コイル回路は、
前記電圧パルスのうちの少なくともいくつかを印加するように放電されるように構成された誘導コイルと、
スイッチと、
コンデンサと
を備え、前記コンデンサおよび前記スイッチは、前記誘導コイルと前記タイミングユニットとの間で並列に結合される、項目93に記載の装置。
(項目95)
前記パルス発生システムは、20Hz〜200Hzの割合で電圧パルスを前記複数の電極に印加するように構成されている、項目90〜94のいずれかに記載の装置。
(項目96)
前記パルス発生システムは、50Hz〜200Hzの割合で電圧パルスを前記複数の電極に印加するように構成されている、項目95に記載の装置。
(項目97)
液体貯留部と、前記貯留部から前記筐体の前記チャンバへ液体を循環させるように構成されたポンプと
をさらに備える、項目84〜91のいずれかに記載の装置。
(項目98)
複数の充電/放電回路と、10の間の割合で前記複数の充電/放電回路の充電および放電を調整するように構成されたタイミングユニットとを含むパルス発生システムを備え、前記パルス発生システムは、スパークモジュールの複数の電極に結合されて、前記電極を通して前記充電/放電回路を放電するように構成されている、装置。
(項目99)
構成されたものをさらに備える、項目98に記載の装置。
(項目100)
前記充電/放電回路のそれぞれは、容量/誘導コイル回路を含む、項目98に記載の装置。
(項目101)
各容量/誘導コイル回路は、
前記電圧パルスのうちの少なくともいくつかを印加するように放電されるように構成された誘導コイルと、
スイッチと、
コンデンサと
を備え、前記コンデンサおよび前記スイッチは、前記誘導コイルと前記タイミングユニットとの間で並列に結合される、項目100に記載の装置。
(項目102)
前記パルス発生システムは、20Hz〜200Hzの割合で電圧パルスを前記複数の電極に印加するように構成されている、項目98〜101のいずれかに記載の装置。
(項目103)
前記パルス発生システムは、50Hz〜200Hzの割合で電圧パルスを前記複数の電極に印加するように構成されている、項目102に記載の装置。
(項目104)
液体貯留部と、
前記貯留部から前記筐体の前記チャンバへ液体を循環させるように構成されたポンプと、
をさらに備える、項目98〜103のいずれかに記載の装置。
(項目105)
標的細胞を備える患者の領域に隣接して、項目54〜71のいずれか、または、項目54〜71に直接的または間接的に従属する、項目84〜97のいずれかに記載の装置の前記衝撃波出口を位置付けることと、
前記流体を通して前記標的細胞に衝撃波を伝搬するように、パルス発生システムを起動することと
を含む、方法。
(項目106)
前記複数の衝撃波の少なくとも一部分は、入墨を含む患者の表皮層の一部分に送達される、項目105に記載の方法。
(項目107)
前記装置は、窓を伴うプローブを含み、前記方法はさらに、
前記装置を位置付けている間に、前記窓を通して前記領域を視認することを含む、項目105に記載の方法。
(項目108)
前記装置は、スパークモジュールを含み、前記方法はさらに、
前記パルス発生システムを起動することに先立って、前記スパークモジュールを前記筐体に結合することを含む、項目105に記載の方法。
(項目109)
10の間の周波数で複数の衝撃波を電気液圧式に発生させることと、
異質性の少なくとも1つの領域を備える少なくとも1つの細胞構造に、前記複数の衝撃波の少なくとも一部分を送達することと、
前記複数の衝撃波の持続的送達によって、前記少なくとも1つの細胞構造を断裂することと
を含む、方法。
(項目110)
前記異質性の少なくとも1つの領域は、前記少なくとも1つの細胞構造の有効密度を上回る有効密度を備える、項目109に記載の方法。
(項目111)
音響波の周波数を変動させるステップをさらに含む、項目109に記載の方法。
(項目112)
前記複数の衝撃波の少なくとも一部分は、患者の表皮層に送達される、項目109に記載の方法。
(項目113)
前記衝撃波を受け取る前記表皮層の一部分は、入墨顔料粒子を含有する細胞を含む、項目112に記載の方法。
(項目114)
衝撃波の少なくとも一部分を前記少なくとも1つの標的細胞構造に送達することに先立って、断裂される少なくとも1つの標的細胞構造を識別することをさらに含む、項目109に記載の方法。
(項目115)
異質性の少なくとも1つの領域を備える少なくとも1つの細胞構造が断裂するまで、前記少なくとも1つの細胞構造に電気液圧式に発生させられた複数の衝撃波を送達することを含む、方法。
(項目116)
前記複数の衝撃波の少なくとも一部分は、入墨顔料粒子を含有する細胞を含む患者の表皮層の一部分に送達される、項目115に記載の方法。
(項目117)
前記衝撃波は、24時間の期間で30分以下の間前記少なくとも1つの細胞構造に送達される、項目24〜27および105〜115のいずれかに記載の方法。
(項目118)
前記衝撃波は、24時間の期間で20分以下の間前記少なくとも1つの細胞構造に送達される、項目116に記載の方法。
(項目119)
200〜5000の衝撃波が、衝撃波出口の複数の位置のそれぞれにおいて、30秒〜20分で送達される、項目116〜118のいずれに記載の方法。
(項目120)
前記衝撃波を送達している間に、患者の皮膚の一部分に張力を加えることをさらに含む、項目24〜27および105〜119のいずれかに記載の方法。
(項目121)
前記張力を加えることは、前記患者の皮膚の前記一部分に凸状出口部材を押し付けることによって行われる、項目120に記載の方法。
(項目122)
レーザ光を前記少なくとも1つの細胞構造に送達すること、および/または
化学または生物学的薬剤を前記少なくとも1つの細胞構造に送達すること
をさらに含む、項目105〜121のいずれかに記載の方法。
「結合される」という用語は、必ずしも直接的に、かつ必ずしも機械的にではないが、接続されるとして定義される。すなわち、「結合される」2つのアイテムは、相互に一体であり得る。「1つの(aおよびan)」という用語は、本開示が、明示的に、別様に要求しない限り、1つまたは複数のものとして定義される。「実質的に」という用語は、当業者によって理解されるように、必ずしも全体的ではないが、大部分は、指定されるものとして定義される(および指定されるものを含む。例えば、実質的に90度は90度を含み、実質的に平行は平行を含む)。任意の開示された実施形態では、「実質的に」、「およそ」、および「約」という用語は、指定されるもの「の[ある割合]以内」と置換されてもよく、割合は、0.1、1、5、および10パーセントを含む。
入墨がされた皮膚へのEH発生衝撃波の効果を観察するように、死亡した霊長類から得られた、入墨がされた皮膚サンプルで実験を行った。図7A−7Bおよび8は、2つの異なるプロトタイプスパークチャンバ筐体を描写する。図7A−7Bの実施形態は、説明された実験で使用された、スパークチャンバ筐体の第1の実施形態600を描写する。筐体600は、いくつかの点に関して、プローブ38aのヘッド46aを画定する筐体14aの一部分に類似する。例えば、筐体600は、液体がスパークチャンバ612を通して循環させられることを可能にするように、付属品604、608を含む。示される実施形態では、筐体600は、(例えば、以下で説明される実験では、0.127ミリメートルまたは0.005インチの)スパーク間隙628を画定するように、それを通して電極624を挿入することができる、電極支持体616および620を含む。しかしながら、筐体600は、最初にスパーク間隙から壁の中へ後方に進行する衝撃波を反射するように成形される、楕円形の内面を有する。そうすることは、スパーク間隙で発生させられる各衝撃波について、スパーク間隙から出口640に伝搬する第1または一次衝撃波を生成し、その後に、最初に楕円形の内壁に伝搬し、次いで、出口640に後方反射される二次衝撃波が続くという利点を有する。
細胞構造中に凝集した粒子を伴う疾患および/または症状の実施例は、癌、筋骨格系内の結晶性微粒子、または入墨の除去を含む。これらは、粒子凝集体を含有する細胞の破断または破壊によって治療または対処することができる、非限定的な例示的症状にすぎない。いくつかの実施形態では、粒子凝集を含有する細胞の破壊は、上記で議論されるように、高周波数衝撃波の伝搬を伴う非線形プロセスに続発する、特定の細胞の非熱的細胞膜劣化によって引き起こされ得る。
入墨は、本質的に、インク粒子の凝集体を含有する、線維芽細胞、マクロファージ、および同等物等の貪食細胞である。捕捉されたインク粒子は、細胞の生物学的構造より密集しているため、入墨またはインク粒子を含有する細胞は、その構造中の弾性に大きな差異を有する。衝撃波に曝されると、インク粒子を含有する細胞は、密集粒子を含有していない他の細胞と比較して、より大きな機械的歪みを受ける。衝撃波は、特定の弾性差異を有していない無傷線維芽細胞を残しながら、特定の細胞を断裂するために十分な最適周波数および振幅で送達され、インク粒子を加速させるように構成することができる。入墨および細胞から放出される粒子の除去の生物学的プロセスの詳細は、以下にさらに論じられる。
従来の入墨(装飾、美容、および再建用)では、前述のように、顔料または染料が、真皮内に投与され、入墨を形成すると、顔料または染料は、概して、恒久的に定位置に残留する。
真皮組織中の顔料によって生じる組織痕(例えば、入墨)を減少させる本方法のいくつかの実施形態では、本装置のうちの1つの使用を伴う。そのような方法では、高周波数衝撃波が、本開示の装置から発生された衝撃波が、真皮細胞に到達し、真皮内粒子を振動または加速させると、これらの粒子が、細胞の疲労劣化および断裂につながり得る、細胞膜に対する移動を被り、それによって、顔料粒子を放出させるように、患者の皮膚またはその中に伝送される。放出された粒子は、次いで、患者の身体の通常の吸収プロセスを通して、周囲組織から除去されることができる。いくつかの実施形態では、本装置のうちの1つは、装置からの衝撃波が、入墨、他の組織痕、または粒子凝集体を含有する他の細胞構造を有する組織部位に隣接して、および/またはそれに指向されるように、配置されることができる。粒子変性(例えば、吸収のために、粒子を放出させるために十分な細胞劣化)を生じさせるために、衝撃波は、顔料粒子が放出されるように、顔料粒子を含有するおよび/またはそれに隣接する細胞を断裂するために十分な長さの時間周期の間、具体的面積に送達されることができる。いくつかの実施形態では、本装置は、装置が、周期的に、かつ連続して、入墨の異なる面積に集束および指向され、入墨の面積全体にわたって、知覚可能顔料の減少を生じさせ得るように、入墨より比較的に小さくあり得る、集束または有効面積を有する。例えば、本明細書に開示される装置の実施形態のパラメータは、所望の時間量内に、特定の部位に送達される所望の数の衝撃を達成するように修正されることができる。例えば、一実施形態では、衝撃波は、本開示の側面に従って、少なくとも1MHzの周波数を伴う音響波から産生され、適切な時間周期の間、特定の治療部位に暴露され、少なくとも約100、200、300、400、500、または1000衝撃波を治療部位に送達する。衝撃波は、1度に全部または衝撃波の間隔を空けて(例えば、バースト)(1度に5、10、15、20、25、30、40、50等の衝撃波等)、送達されることができる。適切な間隔および間隔間の時間は、治療部位における所望の効果、例えば、標的細胞構造の断裂を達成するように修正および/または決定されることができる。2MHz、3MHz、4MHz、または5MHz等のより高い周波数を伴う音響波が、使用される場合、治療時間は、より短い暴露時間となる可能性が高く、治療面積に送達される衝撃波の所望の量を達成するように調節されることができると理解されたい。
入墨除去に加え、本方法の実施形態は、細胞内空間および/または間質腔内に配置される細胞粒子凝集体および/または粒子によって生じる状態下にある、および/またはその症状を含む、種々の病気を治療するための高周波数衝撃波の用途を含み得る。例えば、そのような病気および/または状態として、結晶性関節、靭帯、腱、および筋肉疾患、および/またはにきび、年齢によるしみ等を含む、粒子凝集体を伴う皮膚科学的病気が挙げられ得る。加えて、本方法の実施形態は、標的細胞を含む患者の領域にナノ粒子を送達後、高周波数衝撃波の印加を含んでもよい。例えば、いくつかの実施形態では、ナノ粒子(例えば、金ナノ粒子)が、患者の血流に静脈内で送達され、高周波数衝撃波が、標的領域に指向され、ナノ粒子に標的細胞と相互作用し、それを断裂させ得るように、標的細胞(例えば、癌性腫瘍)を含む、患者の領域に進行させる。
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