JP5033178B2 - 光殺菌伝達装置および方法 - Google Patents
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Description
本発明の各種特徴および態様は、以下の詳細な説明、特許請求の範囲、図面などを読むことで明らかになる。
以下の用語は、ここに使用される場合、以下の一般的な意味を有することとする。
A.鼻腔の光殺菌用装置
上で説明したように、光殺菌の所望の用途に応じて、ポケット12を含む部材10の幾何学構造および表面仕上げを変更したり、人間工学的要素(ergonomics)および/または照射パターン(例えば配光等)を変更するように適合させることができる。例えば、上記の装置100および/または装置200は、耳、膣、肺、消化管全体(例えば咽頭、食道、胃、腸、直腸等)の体腔および任意の開放創に人間工学的にフィットするように小型化することができる。例えば、部材10を有する装置100(図25を参照)の例示的な実施形態は、鼻腔(図26を参照)だけでなく耳腔(図27を参照)にもフィットするように設計されている。図25〜27には、導波路14からの光も図示されている。別例では、上記の装置100および/または装置200は、胆嚢、膀胱など、侵入または開口が制限されていることがある体腔に侵入できるように更に小型化することができる。当業者が、内腔内の微生物を低減および/または除去させるために、この段落に明示的に挙げられている用途のみならず、数多くのほかの用途に本発明を使用することができることが認められよう。
本発明は、装置(上で説明した100または200)、流体源32に収容されている感光性組成物28を備えた体腔の光殺菌用処置キットを含む。処置キットには、任意選択で導波路14が含まれてもよい。処置キットの例が、図20〜24に示される。流体源32は、シリンジ、スクイーズバルブ、またはチューブ−ポンプアセンブリであってもよい。流体源32は、任意選択でアプリケーションチップを更に備える。アプリケーションチップは、感光性組成物28を体腔に送達するために、シリンジ、スクイーズバルブまたはチューブおよびポンプに結合されている。アプリケーションチップは、技術開示されたアプリケーションチップであればどのようなものでもよい。このようなアプリケーションチップの例としては、米国メイン州ギルフォード所在のPuritan(登録商標)Medical Products LLC Companyが製造している自動含浸スワブを備えたアプリケーションチップ(カスタム充填有無。製品番号4545および4620)が挙げられる。www.puritanmedproducts.comを参照のこと。
A.内腔の光殺菌方法
本発明は、内腔内の処置部位に感光性組成物を適用するステップを有する内腔の光殺菌方法を含む。上記方法は、上記の装置100を内腔に挿入するステップと、処置部位に存在する微生物を抑制または除去するために、装置100によって伝達される光を、感光性組成物によって吸収される波長で処置部位に照射するステップと、を更に有する。
球形グラム陽性好気性菌であるMRSAは、院内黄色ブドウ球菌感染症の最大50%を占め、世界的にみて、特別集中治療室(critical care units)、集中治療室および総合病院において数十億ドル級の問題となっている。細菌は抗生物質に自然に適応するため、MRSA患者の95%以上は、第一線で使用されている抗生物質に反応しない。特定のMRSA菌株は、現在、バンコマイシン(登録商標)などのグリコペプチド抗生物質に耐性を有し、同疾患に対する最後に残った有効な抗生物質治療が失われてしまった。MRSAがメチシリン、オキサシリン、ペニシリンおよびアモキシシリンなどのほとんどの抗生物質に耐性であるため、光殺菌が望ましい代替の処置方法である。
鼻腔は微生物の活動部位となることがあり、微生物の多くのコロニーが外鼻孔に常在する。MRSAはこのような微生物の例である。外鼻孔への照射により、MRSAおよび他の微生物の光殺菌が可能となる。本発明は、MRSAおよび他の微生物の蔓延を抑制するために使用することができる。
外耳炎は、「泳者の耳」とも呼ばれ、外耳道の炎症プロセスである。外耳炎は外耳道の炎症を惹き起こし、一般に、分泌物、かゆみ、および局所的不快感を特徴とする。外耳炎は、耳における耳垢のバリアを低下させ、その結果、水浸しになった皮膚に亀裂を生じることがある。
本発明によって考察される方法を使用する光殺菌処置が、MRSA、エシェリキア・コリ(大腸菌)およびエンテロコッカス・フェカリス(E.フェカリス)に対してインヴィトロで試験され、数秒〜1分で高い殺菌レベルに達した。メチレンブルーを約0.005重量%〜0.1重量%の範囲の各種濃度で含む感光性組成物が、約10秒間、MRSA、大腸菌、およびE.フェカリスの生物膜に適用された。次に、これらの生物膜に、レーザ光システムによって約665nm〜約675nmの波長で、約0秒〜約60秒間、照射された(例えば、累積エネルギレベルが約0J/cm2〜約9J/cm2)。光システムによって使用されたレーザは、パワー約240mWの低強度レーザ、および国際公開第2006/115761号パンフレットに記載の光学プローブを備えたPeriowave(登録商標)システムであった。下記の表2に示すグラフに示すように、少メチレンブルーをなくとも0.02重量%含む感光性組成物、および少なくとも15秒間のレーザ光源による照射を用いた光殺菌処置(例えば、照射エネルギレベルが少なくとも2.25J/cm2)により、MRSAおよび大腸菌が少なくとも3対数(three log)減少した(例えば、MRSA、大腸菌およびE.フェカリスの90%超の低減)。このデータは、MRSA、大腸菌およびE.フェカリスがメチレンブルーおよび低出力レーザによる光殺菌によって事実上除去されたこと、約0.02重量%〜最大約0.1重量%の非験メチレンブルー濃度範囲にわたって細菌の対数(bacterial log)の低減が改善されたことを示す。また、照射前にメチレンブルーと生物膜を比較的短時間(例えば数秒)接触させれば十分であることも示す。
多量にコロニー形成されたMRSA菌の1〜4層の生物膜を、メチレンブルーを約0.1重量%の濃度で含む感光性組成物と約10秒間接触させ、その後、Periowave(登録商標)レーザを使用して、約665nm〜約675nmの波長で、約60〜秒間照射した。その後、これらの生物膜、および対照MRSA生物膜(例えば、光殺菌処置を実施しなかったもの)を、0.9重量%の生理食塩水中で一晩培養し、次に、走査型電子顕微鏡(SEM)評価のために10重量%のホルマリン中で固定した。対照MRSA生物膜のSEM写真が図33に示される。図33を、上記の光殺菌処置を実施したMRSA生物膜のSEM写真である図34と比較すると、図34では明らかにMRSAが大幅に減少している。
多量にコロニー形成されたエシェリキア・コリ(大腸菌)菌の1〜3層の生物膜を、メチレンブルーを約0.1重量%の濃度で含む感光性組成物と約10秒間接触させ、その後、Periowave(登録商標)レーザを使用して、約665nm〜約675nmの波長で、約30〜秒間照射した。その後、これらの生物膜、および対照の大腸菌生物膜(例えば、光殺菌処置を実施しなかったもの)を、0.9%の生理食塩水中で3時間培養し、次に、走査型電子顕微鏡(SEM)評価のために10%のホルマリン中で固定した。対照の大腸菌生物膜のSEM写真が図35に示される。図35を、上記の光殺菌処置を実施した大腸菌生物膜のSEM写真である図36と比較すると、図36では明らかに大腸菌が大幅に減少している。
外耳炎の患者に試験を実施した。試験時に、メチレンブルーを約0.01重量%の濃度で含む感光性組成物が、図37に示すように、綿棒を使用して処置部位に適用された。その後、図38〜39を参照すると、Periowave(登録商標)レーザ光システムを使用して、約665nm〜約675nmの波長範囲の光を、処置部位64内に配された感光性組成物に、約3分〜約5分間(1分の反復サイクルを3〜5回)照射した。図40に示すように、多くの患者の外耳炎が改善された。重症外耳炎の患者に対しては、この段落に記載したのと同じプロトコルを使用する追加の処置(例えば約2〜約5回)を、約1週間〜2週間にわたって実施したところ、このような患者の外耳炎も改善された。
メチレンブルーを約0.1重量%の濃度で含む感光性組成物を外耳炎処置部位に適用する。パワー約80mWのレーザを使用して、約650nm〜約680nmの波長範囲の光を、外耳炎内の処置部位に配された感光性組成物に約6分〜約10分間照射する。外耳炎が改善された。
メチレンブルーを約0.001重量%〜約0.1重量%の範囲の濃度で含む感光性組成物を外耳炎の処置部位に適用する。約50mW〜約300mVの範囲のパワーのレーザを使用して、約650nm〜約680nmの波長範囲の光を、処置部位に配された感光性組成物に約1分〜約20分間照射する。外耳炎が改善された。
トルイジンブルーを約0.001重量%〜約0.1重量%の範囲の濃度で含む感光性組成物を外耳炎処置部位に適用する。約50mW〜約300mVの範囲のパワーのレーザを使用して、約620nm〜約650nmの波長範囲の光を、外耳炎の処置部位に配された感光性組成物に約1分〜約20分間照射する。外耳炎が改善された。
Claims (41)
- 内腔の光殺菌用装置であって、基部と、前記内腔に挿入するように適合された挿入部と、前記装置に光を伝達するための光源に接続された導波路と連通するように適合されたポケットとを有する部材を有し、
(i)前記ポケットは、前記導波路の先端部との光連通に適合された光分散部を有し、
(ii)前記光分散部は、前記導波路の前記先端部から出る前記光を方向転換し、これにより、前記部材の処置部位における光出力量が上昇し、前記内腔の光殺菌のための所望の照射パターンが得られ、
(iii)前記部材は、相当量の散乱なしに前記光を伝達する特性を有する透過材料で形成されており、
前記光分散部は、くさび角を有するリブを有し、前記くさび角は、前記挿入部の側壁に当たる平均光線が垂直入射出力面に当たり、屈折又は方向転換を起こさずに出力されるように設定され、かつ、前記リブのもう一方の面は平均光線角度と平行となるように選択されている、装置。 - 前記透過材料は、プラスチック、エポキシ、ガラスおよびこれらの組み合わせからなる群から選択される請求項1に記載の装置。
- 前記透過材料はポリカーボネートから形成される請求項1に記載の装置。
- 前記透過材料はポリ(メタクリル酸メチル)から形成される請求項1に記載の装置。
- 前記挿入部は、前記内腔への前記装置の挿入中に前記内腔内の組織を損傷するおそれのある鋭利な角または鋭角を有さない請求項1乃至4のいずれか1項に記載の装置。
- 前記部材の前記表面仕上げは、平滑仕上げ、リブ、フレネル素子、屈折素子、切り子面、エンボスパターン、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される請求項1乃至5のいずれか1項に記載の装置。
- 前記光分散部の前記表面仕上げは、平滑仕上げ、リブ、フレネル素子、屈折素子、切り子面、エンボスパターン、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される請求項1乃至6のいずれか1項に記載の装置。
- 前記光分散部の前記幾何学構造は、平坦、凹円錐形、凸円錐形、頂点円錐を有する半球、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される請求項1乃至7のいずれか1項に記載の装置。
- 前記内腔は、耳腔、鼻腔、膣、肺、咽頭、食道、胃、腸、直腸、胆嚢、膀胱、開放創、および無生物の内腔からなる群から選択される請求項1乃至8のいずれか1項に記載の装置。
- 前記挿入部は前記鼻腔への挿入に適合されており、前記基部の半径は前記挿入部の半径より大きく、前記部材の前記表面仕上げはリブを有し、前記リブはそれぞれ約17°のくさび角を有し、リブ幅は約0.48mmから約0.5mmの範囲にあり、前記光分散部の前記幾何学構造は頂点円錐を有する半球である請求項1乃至9のいずれか1項に記載の装置。
- 前記挿入部は前記鼻腔への挿入に適合されており、前記基部の半径は前記挿入部の半径より大きく、前記部材の前記表面仕上げは平滑であり、前記光分散部の前記幾何学構造は、約60°の半角を有する凹円錐である請求項1乃至9のいずれか1項に記載の装置。
- 気密キャップを更に有する請求項1乃至11のいずれか1項に記載の装置。
- 前記部材は、感光性組成物の流体送達のために構成された少なくとも1つの管状部材を更に有する請求項1乃至12のいずれか1項に記載の装置。
- 前記感光性組成物の前記内腔内の処置部位への送達のための、前記少なくとも1つの管状部材の開口孔に取り付けられた噴霧ノズルを更に有する請求項13に記載の装置。
- 前記開口孔は、前記内腔の光殺菌に使用する前は、着脱自在の先端によってシールされている請求項14に記載の装置。
- 前記少なくとも1つの管状部材は、複数の開口孔が前記内腔内の処置部位に前記感光性組成物を送達できるようにする複数の分岐を有する請求項13または14に記載の装置。
- 前記部材と同じ構造部材を有する第2の部材を更に有する請求項1乃至16のいずれか1項に記載の装置。
- 配光マニホルドが、前記導波路から前記部材および前記第2の部材に前記光を送る請求項17に記載の装置。
- 前記部材および前記第2の部材は、それぞれ感光性組成物の流体送達のために構成された少なくとも1つの管状部材を更に有する請求項17に記載の装置。
- 配光マニホルドが、前記導波路から前記部材および前記第2の部材に前記光を送り、流体分配マニホルドが、前記部材および前記第2の部材に前記感光性組成物を送る請求項19に記載の装置。
- 前記装置は保持機構を更に有する請求項1乃至20のいずれか1項に記載の装置。
- 前記装置は生体適合材料から形成される請求項1乃至21のいずれか1項に記載の装置。
- 内腔の光殺菌用処置システムであって、
(a)装置であって、基部と、前記内腔に挿入するように適合された挿入部と、前記装置に光を伝達するための光源に接続された導波路と連通するように適合されたポケットとを有する部材を有する装置と、
(i)前記ポケットは、前記導波路の先端部との光連通に適合された光分散部を有し、
(ii)前記光分散部は、前記導波路の前記先端部から出る前記光を方向転換し、これにより、前記部材の処置部位における光出力量が上昇し、前記内腔の光殺菌のための所望の照射パターンが得られ、
(iii)前記部材は、相当量の散乱なしに前記光を伝達する特性を有する透過材料で形成されており、
(b)前記導波路と、
(c)前記光源とを有し、
前記光分散部は、くさび角を有するリブを有し、前記くさび角は、前記挿入部の側壁に当たる平均光線が垂直入射出力面に当たり、屈折又は方向転換を起こさずに出力されるように設定され、かつ、前記リブのもう一方の面は平均光線角度と平行となるように選択されている、処置システム。 - 前記導波路は、プラスチックファイバ、プラスチッククラッドグラスファイバ、グラスファイバ、複数のプラスチックファイバ、複数のプラスチッククラッドファイバ、複数のグラスファイバ、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される請求項23に記載の処置システム。
- 前記導波路は、接着剤、機械的変形、物理的握持機構、フェルール、摩擦、ねじ山、「ツイスト−ロック」バイオネット、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される取り付け手段によって前記装置に取り付けられる請求項23または24に記載の処置システム。
- 前記導波路の前記先端部はフェルール内に収容されており、前記導波路は前記フェルールを介して前記ポケットに着脱自在に取り付けられる請求項23乃至25のいずれか1項に記載の処置システム。
- 前記導波路の前記先端部は粗表面仕上げを有する請求項23乃至26のいずれか1項に記載の処置システム。
- 前記導波路の前記先端部は平滑表面仕上げを有する請求項23乃至26のいずれか1項に記載の処置システム。
- 前記導波路の前記先端部は、平坦、凹円錐形、凸円錐形、頂点円錐を有する半球、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される幾何学構造を有する請求項23乃至28のいずれか1項に記載の処置システム。
- 前記導波路はコネクタを介して前記光源に接続される請求項23乃至29のいずれか1項に記載の処置システム。
- 前記コネクタは、前記光源に接続する光源アダプタ、および前記導波路に着脱自在に取り付けられるように設計された導波路アダプタを有する請求項30に記載の処置システム。
- 前記光源は、レーザ、発光ダイオード、アーク灯、白熱源、蛍光源、ガス放電管、熱源、光増幅器、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される請求項23乃至31のいずれか1項に記載の処置システム。
- 前記光源は、波長、パワー出力、照射のサイズ、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される状態を提供するために調整できる請求項23乃至32のいずれか1項に記載の処置システム。
- 前記光源は温度監視装置を更に有する請求項23乃至33のいずれか1項に記載の処置システム。
- 前記温度監視装置は、赤外線装置、光ファイバ装置、熱電対、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される請求項34に記載の処置システム。
- 前記導波路はホルダ内に収容されている請求項23乃至35のいずれか1項に記載の処置システム。
- 前記ホルダは、前記導波路と前記光源間の光連通のための連通孔、および前記装置への前記光の入力を制御するためのスイッチを更に有する請求項36に記載の処置システム。
- 前記部材は、感光性組成物の流体送達のために構成された少なくとも1つの管状部材を更に有する請求項23乃至37のいずれか1項に記載の処置システム。
- 前記導波路はホルダ内に収容されており、前記ホルダは、前記導波路と前記光源間の光連通のための連通孔、前記装置への前記光の入力を制御するためのスイッチ、および前記少なくとも1つの管状部材との流体連通のための、感光性組成物を収容している流体源との流体連通に適合された流体連通手段を更に有する請求項38に記載の処置システム。
- 前記部材と同じ構造部材を有する第2の部材を更に有する請求項23乃至39のいずれか1項に記載の処置システム。
- 流体源に収容された感光性組成物を更に有する請求項23乃至40のいずれか1項に記載の処置システム。
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