JP5057004B2 - 医薬品により体組織を治療するための装置 - Google Patents

Description

本発明は、概略的に生きた動物またはヒトの体内に移植され、標的組織に対して治療的利点を与える装置に関する。さらに詳しくは、本発明は体組織または器官を選択的に電気刺激すると共に、標的組織または器官に医薬品を選択的に送達するための装置および方法に関する。また、本発明の目的は、治療される組織または器官内の特異的活性の感知と感知活性の部位に電気刺激または医薬品の送達開始との間の時間を減少することにより治療の改善を提供することである。

多くの疾患、例えば、脳疾患やある種類の麻痺は、脳や体内の特異的部位に送達される電気刺激または局所薬により治療される。
米国特許第５，４５３，６５３号公報

従来の治療装置や方法の欠点は、従来の治療装置は大きく、その配置が患者に対するダメージの原因になることである。従来の治療装置の別の欠点は、装置は移植されることが多く、その制御信号またはエネルギー供給のために外界との接続の維持が必要であることである。従来の装置および方法の別の欠点は、標的細胞に対する薬物送達が患者に対する外傷の原因となったり、標的細胞に対して正確に送達されない場合があることである。従来の方法の別の欠点は、外界との物理的接続や反復される侵襲および組織への外来対象物の導入により要求される患者に対して反復される外傷が感染の可能性を増大することである。従来の装置や方法のさらに別の欠点は、電気刺激または薬物の送達の必要性を示す、治療される組織または器官において生起する現象、および発生される刺激に反応して電気刺激または薬物を送達する正確なタイミングが得られないことである。

したがって、本発明は、体の標的組織、例えば脳に対して、標的部位に大きな病変を生じることなく、また外界すなわち患者の体外との接続を必要とすることなく、ある時間にわたって選択的に電気刺激を加える装置および方法を提供することを目的としている。選択的刺激手段は時間および幾何学的形状において特異的であり、特異的位置での組織活性により誘発され得る。

本発明の別の目的は、体の標的細胞、例えば脳に対して、標的部位に大きな病変を生じることなく、また外界すなわち患者の体外との接続を必要とすることなく、ある時間にわたって選択的に医薬品を送達する装置および方法を提供することである。

また本発明の別の目的は、超音波振動に反応して治療電圧およびアンペア数で電流の発生が可能な装置を準備するステップと、前記装置を治療すべき組織の近くに配置するステップと、前記装置が治療電圧およびアンペアで電流を発生するために十分な量および時間にわたって前記装置に超音波振動を加えるステップと、を含む体組織を治療する方法を提供することである。

さらに本発明の目的は、医薬品貯蔵コンパートメントを具設したケーシングを含む、体組織を治療するための装置を提供することである。この場合、振動部材がケーシングに着設され、医薬品貯蔵コンパートメントと連絡すると共に、超音波刺激に反応して振動するように適合される。また、医薬品ポートがケーシング上に配置され、医薬品貯蔵コンパートメントと流体連絡すると共に、医薬品がコンパートメントに誘導され、包含されるように適合される。医薬品ポートは、さらに外部の高周波刺激に反応してコンパートメントの外から医薬品をポンプ式に押し出す「ポンピング」動作を生じる振動部材の振動に反応して、医薬品を医薬品貯蔵コンパートメントから選択的に放出するように適合される。

さらにまた本発明の目的は、医薬品貯蔵コンパートメントを具設したケーシングを含む装置を準備するステップを含む、体組織を治療する方法を提供することである。この場合、振動部材がケーシングに着設され、医薬品貯蔵コンパートメントと流体連絡すると共に、超音波刺激に反応して振動するように適合される。また、医薬品ポートがケーシング上に配置され、医薬品貯蔵コンパートメントと流体連絡すると共に、医薬品がコンパートメントに誘導され、包含されるように適合される。医薬品ポートは、さらに外部の高周波刺激に反応してコンパートメントの外から医薬品をポンプ式に押し出す「ポンピング」動作を生じる振動部材の振動に反応して、医薬品を医薬品貯蔵コンパートメントから選択的に放出するように適合される。操作時、医薬品が医薬品ポートを通して医薬品貯蔵コンパートメントに誘導され、包含される。この装置は治療すべき組織の近くに配置され、所望量の医薬品が医薬品貯蔵コンパートメントから医薬品ポートを通って治療すべき組織に放出される量および時間にわたって振動部材を振動するために十分な量および時間にわたって振動部材を超音波振動させる。

さらに本発明の別の目的は、治療される組織または器官、例えば脳と連絡する１つのセンサまたは多数のセンサを提供することである。これらのセンサは、電気インパルスまたは医薬品などの送達の必要性を示す、治療される組織または器官により派生される感知刺激に反応して、治療される組織または器官に予め選択された量の電気インパルスまたは医薬品を選択的に送達するように適合された１つまたはそれ以上のアクチュエータと連絡する。特に好ましい実施例では、刺激は１つの組織、例えば脳または神経において感知され、刺激は異なる組織、例えば麻痺脚筋において生じる。

小型の振動セラミックモータ（ＯＣＭ）は技術上公知であり、ズメリス（Zumeris）に対する米国特許第５，４５３，６５３号において開示されており、この明細書は本明細書中で参考として引用される。これらのモータはきわめて小型にかついかなる形状にも製造することができ、モータを接触面に沿って「徐々に移動」させ、モータを作動させると接触面に対してその位置が変化するために十分な摩擦を発生するために十分な量で表面を接触することにより作動する。これらのモータは十分に絶縁して水性環境で作動させることができる。また、サイズが小さく、必要なエネルギーレベルが低いため、生きた生物内での使用に特に適している。

図１は標的組織に電気刺激を与えるために本発明に従って使用されるセラミックモータの１実施例である。電気刺激装置１は電極２が具設されている。通常の使用において、電気は電極２に加えられ、これが電気刺激装置の振動を超音波範囲で発生させる。従来の電気モータを作動した場合は、電気を発生することが公知である。同様に、セラミックモータを超音波的に振動させた場合は、電流が発生し、電極２から放出される。セラミックモータは第２のピアゾ電気効果（piazo-electric effect）に従って作動し、その逆の、セラミックを振動させることによる電流の発生は第１のピアゾ電気効果と同等である。本発明の各種実施例で利用される周波数は特定使用指図として変化させることができる。無線周波（ｒｆ）または超音波（ｕｓ）など広範囲な周波数を治療される組織の種類や位置および高周波振動が通過する組織の種類や量によって利用することができる。

脳系や体内の他所における神経細胞の刺激は、生物学的活性が障害されている筋の活性など、各種疾患の治療に望ましい。適用時、この装置は、カテーテル送達法または外科的移植など従来の方法を用いて治療すべき標的部位、例えば脳に送達される。電気刺激装置１は小型であるため、患者に対する外傷は最小限に抑えられる。また、電気刺激装置１は適所に留置されるため、反復侵襲、例えば針や電極の反復導入や標的部位からの除去により生じる合併症または組織損傷の可能性が減少される。さらに、電気刺激装置１には移植後に外界と接続しておく必要がないため、例えば、外界との接続により生じる合併症の可能性が減少する。

電気刺激装置１が適所にあると、超音波振動を選択的に発生するための手段１０から超音波エネルギー８が加えられ、電気刺激装置１を刺激し、電極２から電気を発生させる。電極２は寸法決めして特定使用指図として装置上に配置し、治療の効果を最大限にすることができる。電気刺激装置１および治療時間は変更し、所望の電圧やアンペア数で、また特定使用指図として所望の時間にわたって電気を発生することができる。

図２は本発明に従って構成された医薬品送達装置３を示す図である。図２は、医薬品送達装置３が医薬品６を保存するための医薬品貯蔵コンパートメント５を具設したケーシング４が具設されていることを示す。ケーシング４は、超音波刺激８に反応して振動するように適合された材料で構成された振動部材７も具設されている。振動部材７は医薬品貯蔵コンパートメント５と連絡するため、振動部材７は医薬品貯蔵コンパートメント５に保存された医薬品と接触する。ケーシング４は医薬品貯蔵コンパートメント５と流体連絡した医薬品ポート９も具設されている。医薬品ポート９は医薬品６が医薬品貯蔵コンパートメント５に導入されるように適合され、さらに振動部材７が振動すると医薬品貯蔵コンパートメント５から医薬品６が放出されるように適合されている。この目的に適した当業者に公知の種々のポートまたは弁を利用することができるが、好ましい実施例では、図２に示した弾性フラップ弁が利用される。

操作時、医師は医薬品ポート６を通して医薬品貯蔵コンパートメント５に医薬品６を導入する。次に、前述した従来の方法を用いて医薬品送達装置３を標的部位に導入する。図２に示したように、医師は超音波振動８を選択に発生すると共に振動部材７にこれを伝達するための手段により発生される超音波エネルギー８に医薬品送達装置３を当てることができる。振動部材７に衝突する超音波エネルギー８により、図２に示したように振動部材７が振動する。これにより所望量の医薬品６が医薬品ポート９を通して医薬品貯蔵コンパートメント５から標的部位に放出される。装置３が超音波振動８に曝露される時間の量は特定使用指図として変化させることができ、これは治療すべき標的部位、送達すべき医薬品６の量、および医薬品６の組成、例えば固体または液体および／または粘度などのファクターによって決まる。

電気刺激装置１および医薬品送達装置３の利用時、超音波振動１０を発生させるための手段は、手動で操作できるほか、予め規定された固定の時間、例えば１０秒、予め規定された固定の間隔、例えば１時間毎にプログラムして超音波を発生することができ、またはセンサ１１から受ける信号に反応して自動的に刺激することもできる。

特に好ましい実施例では、図１乃至図６に示したように、装置１および装置３と共に１つまたはそれ以上のセンサ１１を利用し、治療の必要性と共に必要とされる治療の量を示す各種の予め選択された生理的活性およびパラメータで治療される組織のモニタリングを行う。これらの生理的活性およびパラメータに含まれるのは、神経活性、温度、圧力、標的部位から放出される流体、放出物の化学組成の各変化、および治療される組織の化学変化であるが、これらに限定されない。

センサ１１はそれぞれ特定使用指図として治療される組織や器官上または組織や器官内の数カ所の点に移植することができる。または、センサ１１は図３〜６に示したように装置１および装置３上に配置することができる。センサ１１は前述したように超音波振動を選択的に発生すると共に伝達するための手段１０と連絡するように適合される。センサ１１と超音波振動８を発生させるための手段１０との間の連絡１３は、例えば電気リードによる直接的な連絡であってもよいが、好ましい実施例での連絡１３は無線送信を介して行われる。センサ１１と超音波振動１０を発生させるための手段との間の無線連絡は、電線による接続が不要であるため、患者に対する不快感を減少すると共に感染の可能性も減少する。

操作時、センサ１１により治療される組織または器官の生理的パラメータがモニタリングされ、これらの生理的パラメータの変化が感知される。変化を感知すると同時に、センサ１１は超音波振動８を発生させるための手段１０に信号を送る。センサ１１から受ける信号に反応して、超音波振動８を発生させるための手段１０は、前述したように、治療される組織または器官に装置が所望の治療を送達するために十分な時間にわたって超音波信号８を発生する。超音波信号８が発生される時間は固定することができ、またはセンサ１１により感知される生理的変化によって選択的に変化させることができると共に、センサ１１により感知される生理的変化の種類や程度の関数として変化させることもできる。特に好ましい実施例では、超音波振動８を発生させるための手段１０には、感知される生理的変化の種類や程度によって、治療される組織または器官により要求される電気または医薬品の量を計算するための手段１２を具設することができる。発生される超音波振動８の持続時間を変化させることにより、治療される組織または器官に送達される電気または医薬品の量が変化すると共に制御される。このため、この実施例により、必要な治療の量を迅速に計算する自己モニタリングおよび自己送達システムが得られると共に、標的部位に対する治療の必要量が迅速に送達される。超音波振動８を発生させるための手段１０は図５および図６に示したように装置１および装置３上に配置し、１対のモニタリング、投与量計算、および投与システムを提供することができる。

または、例えば脳または神経など組織内で感知が行われ、刺激は異なる組織、例えば麻痺筋で生じることもある。

本発明の装置および方法は変更し、特定の環境指図として広範囲の治療、さらに詳しくは、特に好ましい実施例では麻痺の症例に適用することができる。例えば、患者の脚が麻痺した場合は、脚の筋肉と連絡する刺激器を備えることもできる。この刺激器具は、例えば患者の腕に位置決めされ、またはこれと連絡するセンサに反応して筋肉に対して刺激を発生するとみられる。このセンサは患者の腕の動きに対して応答するように適合することもできる。このため、患者が脚の筋肉を活動させたいときは、予め規定された間隔または予め規定された方向に任意に腕を移動することでこれを行うこともできる。腕のセンサが腕の動きを感知すると共に、患者の脚の筋肉と連絡する刺激器具と連絡する信号を発生するとみられる。これにより、患者は筋肉に選択に刺激を発生させ、脚の筋肉を選択的に活動させることが可能となる。

図７は標的組織に医薬品を送達するための本発明に従って構成された医薬品送達装置３を示す。図７は、医薬送達装置１４が医薬品６を保存するための１つまたはそれ以上の医薬品貯蔵コンパートメント気泡を備えたケーシング１５を具設していることを示す。気泡１６は超音波刺激８に反応して破裂するように選択されると共に適合された、当業者に公知の材料で構成される。ケーシング１５は医薬品貯蔵コンパートメント気泡１６と流体連絡した１つまたはそれ以上の医薬品ポート１７を具設することもできる。医薬品ポート１７は医薬品が医薬品貯蔵コンパートメント気泡１６に導入されるように適合される。この目的に適した当業者に公知の種々のポートまたは弁を前述したように利用することができる。

操作時、医師は医薬品６を医薬品ポート１７を通して医薬品貯蔵コンパートメント気泡１６に導入する。次に、前述したように従来の方法を用いて医薬品送達装置１４を標的部位に導入する。医師は選択的に医薬品送達装置１４を前述したように超音波エネルギーに当てることができる。気泡１６に衝突する超音波エネルギーが気泡１６を破裂させる。これにより、所望量の医薬品６が医薬品貯蔵コンパートメント気泡１６から標的部位に放出される。装置１４が超音波振動に曝露される時間の量は特定使用指図として変化させることができ、これは治療すべき標的部位、送達すべき医薬品６の量、医薬品６の組成、例えば固体または液体および／または粘度、および貯蔵コンパートメント気泡１６を製造するために使用される材料の種類などのファクターによって決まる。別の実施例では、医薬品ポートは利用されない。その代わりに、気泡１６をケーシング１５に着設する前にケーシング１５と気泡１６との間に医薬品６が配置される。

本発明は限定された数の実施例によって説明されているが、本発明の多くの変形、変更態様、および他の応用を製造することができることがわかる。

本発明による装置および方法により、侵襲性が最小限の組織の電気的および医薬品の刺激が得られ、従来の方法により生じる感染症など合併症のリスクが減少する。

本発明に従って構成された標的組織に電気刺激を加えるための装置を示す図である。 本発明に従って構成された標的細胞に医薬品を送達するための装置を示す図である。 図１に示した装置の別の実施例を示す図である。 図２に示した装置の別の実施例を示す図である。 図１に示した装置の別の実施例を示す図である。 図２に示した装置の別の実施例を示す図である。 本発明に従って構成された標的組織に医薬品を送達するための別の実施例を示す図である。

Claims (3)

1. 体組織を治療するための埋め込み可能な装置において、
   ａ）医薬品貯蔵コンパートメントを具設したケーシングと、
   ｂ）前記ケーシングに着設され、前記医薬品貯蔵コンパートメントと連絡する振動部材であって、超音波刺激に反応して振動するように適合された前記振動部材と、
   ｃ）前記ケーシング上に配置され、前記医薬品貯蔵コンパートメントと流体連絡する医薬品ポートであって、医薬品が前記医薬品コンパートメントに導入され包含されるように適合され、さらに振動部材の振動に反応して前記医薬品貯蔵コンパートメントから前記医薬品が選択的に放出されるように適合された前記医薬品ポートと、
   ｄ）体組織により発生される予め選択された刺激を受けるように適合され、前記体組織により発生される予め選択された刺激に反応して超音波振動を選択的に発生し前記振動部材に伝達するための、前記体組織外に配置された超音波振動発生手段と連絡し該超音波振動発生手段が選択的に刺激されるように適合されたセンサ手段と、を含み、
   前記振動部材は、前記医薬品と接触し、前記振動部材の振動により、電気エネルギーを利用することなく、医薬品が選択的に放出されるように構成されている装置。
2. 前記センサ手段は装置上に配置される請求項１に記載の装置。
3. 前記センサ手段と前記超音波振動発生手段と連絡し超音波振動を選択的に発生し伝達するために該センサ手段により感知される生理的変化の種類および程度の関数としての超音波振動の持続時間を計算するための手段をさらに含む、請求項１に記載の装置。

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