JP6474941B2 - 物質を骨内に送達する装置 - Google Patents

物質を骨内に送達する装置 Download PDF

Info

Publication number
JP6474941B2
JP6474941B2 JP2018512417A JP2018512417A JP6474941B2 JP 6474941 B2 JP6474941 B2 JP 6474941B2 JP 2018512417 A JP2018512417 A JP 2018512417A JP 2018512417 A JP2018512417 A JP 2018512417A JP 6474941 B2 JP6474941 B2 JP 6474941B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
bone
deposition
tissue
kit
localized
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2018512417A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2018527093A (ja
Inventor
モイラネン,ペトロ
ニエミネン,ヘイッキ
サルミ,アリ
ヘッグストレーム,エドヴァルド
ペレス,アレハンドロ ガルシーア
ペレス,アレハンドロ ガルシーア
Original Assignee
レヴェニオ リサーチ オサケ ユキチュア
レヴェニオ リサーチ オサケ ユキチュア
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by レヴェニオ リサーチ オサケ ユキチュア, レヴェニオ リサーチ オサケ ユキチュア filed Critical レヴェニオ リサーチ オサケ ユキチュア
Publication of JP2018527093A publication Critical patent/JP2018527093A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6474941B2 publication Critical patent/JP6474941B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M37/00Other apparatus for introducing media into the body; Percutany, i.e. introducing medicines into the body by diffusion through the skin
    • A61M37/0092Other apparatus for introducing media into the body; Percutany, i.e. introducing medicines into the body by diffusion through the skin using ultrasonic, sonic or infrasonic vibrations, e.g. phonophoresis
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/56Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor
    • A61B17/58Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor for osteosynthesis, e.g. bone plates, screws, setting implements or the like
    • A61B17/88Osteosynthesis instruments; Methods or means for implanting or extracting internal or external fixation devices
    • A61B17/8802Equipment for handling bone cement or other fluid fillers
    • A61B17/8805Equipment for handling bone cement or other fluid fillers for introducing fluid filler into bone or extracting it
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/56Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor
    • A61B17/58Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor for osteosynthesis, e.g. bone plates, screws, setting implements or the like
    • A61B17/88Osteosynthesis instruments; Methods or means for implanting or extracting internal or external fixation devices
    • A61B17/885Tools for expanding or compacting bones or discs or cavities therein
    • A61B17/8852Tools for expanding or compacting bones or discs or cavities therein capable of being assembled or enlarged, or changing shape, inside the bone or disc
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/56Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor
    • A61B2017/564Methods for bone or joint treatment
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/02Prostheses implantable into the body
    • A61F2/28Bones
    • A61F2002/286Bone stimulation by mechanical vibrations for enhancing ossification
    • A61F2002/2864Bone stimulation by mechanical vibrations for enhancing ossification by ultrasonic or acoustic vibrations
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2210/00Anatomical parts of the body
    • A61M2210/02Bones
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N7/00Ultrasound therapy
    • A61N2007/0004Applications of ultrasound therapy
    • A61N2007/0013Fracture healing

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Dermatology (AREA)
  • Anesthesiology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)
  • Surgical Instruments (AREA)
  • Laser Surgery Devices (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)

Description

本発明は、骨のヘルスケア(healthcare)及び健康管理(health management)に関する。本発明は、インビボでの弱い骨の検出及び弱い骨又は脆弱な骨の治癒を取り扱う。
骨疾患は、骨組織の再形成(remodeling)における障害である。結果的に、骨は機械的に弱くなり得る。骨塩量(bone mineral density)(BMD)の低下は、20歳以降の老化に関連する自然なプロセスである。しかしながら、骨粗鬆症のような幾つかの骨疾患は、BMDの過剰な損失を引き起こすことがある。栄養摂取(例えば、カルシウム並びにビタミンD及びC)の欠如、ホルモン不均衡及び細胞異常も、骨疾患を引き起こし得る。
骨折は、弱い衝撃の骨折(low-impact fractures)及び強い衝撃の骨折(high-impact fractures)に分類される。弱い衝撃(又は脆弱性(fragility))の骨折は、老化又は骨疾患に起因する劣化した骨強度によって主に引き起こされ、例えば、すべり(slipping)又は落下(falling)に続く機械的衝撃に起因して起こり得る。強い衝撃(又は外傷性)の骨折は、外傷性事故によって引き起こされる過剰なストレスを必要とし、健康な骨において起こり得る。脆弱性骨折のリスクが増大すると、骨は弱いと考えられる。
好ましくは、骨折が起こる前に、弱い骨を検出して治癒する方法の必要がある。
骨質技法の局所化された推論が幾つかの研究グループによって開発されている。この目的を達成するために、定量的超音波法(QUS)が最も有望なアプローチのうちの1つである。しかしながら、股関節や脊椎のような臨床的に関連する骨折部位の超音波検出は挑戦的であり、更なる開発を必要とする。
弱い骨は、典型的には、薬物及び成長因子の全身送達によって治療される。そのような薬物及び薬物のような因子は、身体全体に亘って吸収される。従って、骨において十分な治療効果を得るためには高用量(high dose)が必要とされることがある。しかしながら、薬物は、特に高薬物用量で、骨折部位の外側で副作用を引き起こし、それらの一部は重篤なことがある。
軟組織部位について、薬物の局所化された送達及び放出に基づく組織処置が報告されている。特に、最近の報告は、関節軟骨における超音波補助送達及び放出(Nieminen et al., Ultrasound Med Biol 41(8): 2259-2268,2015)並びに関節軟骨を通じた軟骨下骨(Nieminen et al., Ultrasonics Symposium (IUS), 2012 IEEE International, 1869-1872頁)を詳述している。骨転移について、血液循環によって治療部位の近傍に最初に輸送される薬物の局所化された超音波支援放出に関する報告がある(Staruch et al., Radiology 263(1): 117-127,2012)。しかしながら、放出及び沈着を同時に行う方法は知られていない。その上、弱い骨(骨折の危険性のある部位)の検出のための手持ち式デバイスの構築及び後続の瞬間的な局所的治療を可能にする既知の方法論はない。
先行技術文献である米国特許第6,231,528B1号明細書には、骨における治癒、成長及び内方成長反応を誘発するために、生物医学的な化合物又は骨成長因子と共に超音波を使用するためのインビボ技術が提示されている。この目的を達成するために、非侵襲的に適用される超音波刺激が、骨成長因子を軟組織の外面から骨に輸送し、骨成長因子と骨との間の相互作用を相乗的に増強するように作用する。この技術は、超音波輸送される物体の沈着を伴わず、体外超音波変換器(extracorporeal ultrasound transducer)、超音波パルサー(ultrasonic pulser)、生物医学的化合物及び骨成長因子の脈絡においてのみ、送達についての超音波の使用を記載している。加えて、その技術は、高度に局所化された治療に不可欠な集束された超音波の波(focused ultrasonic waves)を含まない。
本発明の目的は、骨の健康の効果的且つ制御可能な局所化された管理のために、骨への物体(objects)の輸送(transport)及び沈着(deposition)のための改良された技術を達成することである。これは、物体を骨に送達する物体送達構成(object delivery arrangement)によって達成される。本構成は、骨内への局所化された機械的な波を生成する手段と、骨の近くで物体の局所化された沈着を実行する手段と、骨内への物体の沈着を得るために物体及び骨を機械的な波に曝す手段とを含む。
本発明の焦点は、物体を骨に送達する物体送達方法でもある。本方法では、組織内への局所化された機械的な波が生成され、骨の近くで物体の局所化された沈着が実行され、骨内への物体の沈着を得るために物体及び骨が機械的な波に曝される。
本発明は、組織内への局所化された機械的な波の生成、骨の近くでの物体の局所化された沈着、及び機械的な波の作用による骨への物体の沈着に基づく。
骨組織内への物体の輸送及び沈着の方向は、骨の骨膜(即ち、外)表面から骨組織内への輸送及び沈着に限定されない。物体の輸送及び沈着は、空洞の任意の表面(例えば、骨内膜表面)又は細孔から骨組織内に達成されることもできる。
本発明の利点は、提案された手段の結合が、最も近い先行技術と比較して、治癒力の強化及び治療効果の高度な管理を可能にすることである。
本発明の好ましい実施形態を示している。 本発明の代替的な実施形態を示している。 予備的な結果を示している。
本発明は、物体(object)を骨(bone)内に送達する物体送達構成(object delivery arrangement)を提示している。送達物体は、例えば、骨粗鬆症治療のための薬物分子又は複数の薬物分子である。本構成は、組織内に局所化された機械的な波を生成する手段を含む。前記手段は、例えば、機械な波エミッタ108,113、エネルギ導体109、音源111、及び導波管112のうちの少なくとも1つである。前記手段108,111は、例えば、超音波変換器又は超音波源である。本構成は、骨境界面107(bone interface)付近の材料境界104(material boundary)に含まれる物体103の局所化された沈着(localized deposition)を行う手段と、物体及び骨を機械的な波に曝して、骨への物体の沈着物110を得る手段とを更に含む。前記局所化された沈着を行う手段は、例えば、中空構造101,201、切断エッジ102、貯槽200、及び注射器203のうちの少なくとも1つである。曝露させる手段(means for exposing)は、例えば、参照符号108,109,111,112,113に従った手段のうちの少なくとも1つである。手段108,109,111,112,113は、皮膚105又は組織106を貫通することができる。
本発明に従った装置は、好ましくは、骨107への物体110の沈着を得るために、物体を骨に搬送する手段を含む。輸送する手段は、例えば、参照符号101,102,103,108,109に従った手段のうちの少なくとも1つである。1つの実施形態において、弱い骨の場所は、定量的超音波法(QUS)又は超音波撮像によって検出される。弱い骨を定めた後で、QUS又は超音波撮像のために使用されるのと同じ又は異なる超音波システムで生成される機械的な波を用いて、弱い骨への物体の沈着を達成することができる。
本発明に従った構成は、組織内への局所化された機械的な波を生成して、高強度集束超音波(high-intensity focused ultrasound)(HIFU)204c、超音波112のための位相的ガイド(topological guides)及び物体の電磁操縦(electromagnetic steering)のうちの少なくとも1つに基づいて局所化(localization)を実行して、拡散の集束を向上させる手段、即ち、参照符号108,113,109,111,112,204a−eに従った手段のうちの少なくとも1つを含むことができる。骨の又は骨の近くの好ましい地点(例えば、骨の弱い部分)で組織内側の駆動機械(又は音)波動場(driving mechanical wave (or sound) wave field)を局所化することが、局所化された沈着にとって必須である。駆動機械波動場の局所化は、高強度集束超音波(HIFU)又は位相的超音波(導波管又は高次位相幾何学、即ち、フラクタル構造)のいずれかによって実現される。局所化は、場又は物体を操縦して拡散の集束を改善する対向電極又は電磁場によっても実現されることがある。
本発明に従った1つの実施形態において、本構成は、適応集束(adaptive focusing)を行う時間反転超音波(time reversal ultrasound)に基づく組織内への局所化された機械的な波を生成するために、手段、即ち、参照符号108,113,109,111,12,204a−eに従った手段のうちの少なくとも1つを含むことができる。時間反転超音波は、軟組織又は骨梁骨のような、不均質な媒体を通じた適応集束を可能にする。
本構成は、物体の近くで機械的な波を生成するために、光音響変換(photo-acoustic transformation)に基づいて骨の近くの物体の局所化された沈着を行う手段、即ち、参照符号108,113,109,111,112,200,201,203,204a−eに従った手段のうちの少なくとも1つを含むこともできる。光音響変換は、組織の内側に音源を導入することも可能にする。このアプローチにおいて、組織は、組織に浸透して組織に吸収する電磁波(例えば、レーザパルス)によって照射される。吸収は、局所化された熱膨張を引き起こし、それは熱膨張の地点で機械的な波(即ち、音場)の放出をもたらす。結果として得られる音場は、光ビームのパラメータ(例えば、光ビームの波長、パルス持続時間、並びに幾何学的な大きさ及び形状、異なるスポットの照射の開始の時間的な位相調整及び照射されるスポットの数)によって調整可能である。これらのパラメータは、組織の深さ、吸収及び散乱に影響を与え、放出される音場を決定する。電磁ビームのエネルギを、組織の任意の部分に又は沈着させられる物体に又はその組み合わせに吸収させることができる。具体的には、骨及び軟組織の異なる層に特徴的な光吸収係数は、光波長の関数である。それにより、光波長の同調は、例えば、骨と軟組織との間の吸収比の最大化を可能にし、骨での又は骨の近くでの音源の局所化をもたらす。実施の技術とは無関係に、点光源(例えば、108,113,204a−b)を使用することによっても局所化を得ることができる。
本発明に従った他の実施形態において、本構成は、物体の貯槽から物体を選択し、物体を骨内に押し込む、手段を含む。物体(例えば、分子)は、物体の貯槽(例えば、溶液)から選択され、骨内に押し込まれる。
本構成は、物体に加えて、抱合組織(embracing tissues)よりも低い灌流係数(perfusion coefficient)を有する被覆層を沈着させることによって、物体の保持を行うための手段、即ち、参照符号108,113,109,111,112,200,201,203,204a−eに従った手段のうちの少なくとも1つを含むことができる。保持の目的は、沈着させられる物体が標的(骨)から漏れ出すのを防止することである。保持は、抱合組織の灌流係数と比べてより一層低い灌流係数を有する他の被覆層を沈着させることによって実現される。これは標的を膨張させ且つ覆う物質(substance)を沈着させることによっても実現されることができる。このアプローチの代替的な実施形態は、受動拡散(passive diffusion)については大きすぎるが、本発明に記載の方法を使用して能動的に(actively)沈着させられることができる、能動的物体(active object)を使用することである。その場合、大きいサイズは、標的からの受動拡散を防止する。保持は、その後の超音波処理によっても制御されることができる。機械的な波の最初の適用は、物質を標的内に沈着させ、標的内の物質を維持する(標的からの受動拡散を打ち消す)機械的な波の幾つかの適用が後続する。
本発明に従った1つの更なる実施形態において、本構成は、異なる時点で選択的に物体を活性化させるための手段、即ち、三符号101,102,103,108,113,109,111,112,200,201,203,204a−eに従った手段のうちの少なくとも1つを含むことができる。組織内で不活性である物体は、組織内での物体の貯槽103,104,110を形成するよう、最初に押し込まれる(driven in)。この後、物体は、例えば、機械的な波、電磁波又は温度によって、集合的に又は選択的に活性化させられる。選択的な活性化は、異なる時点での活性化を可能にする。例えば、物体の1つの成分(ingredient)は、押込み(drive in)後に直接的に活性化させられることができ、他の成分は後に活性化させられることができる。これを、例えば、触媒化(catalyzation)と考えることができる。代替的な実施形態において、異なる薬物は、例えば、種々の共振周波数に対応する様々な大きさの(脂質殻(lipid shells)又は均等物を備える或いは備えない)ガス空隙(gas voids)の表面内又は上にカプセル化される。押込み後、カプセル化された物体は、所望の物体の放出に対応する共振周波数での超音波処理によって所望の瞬間に放出される。
本構成は、機械的な振動(vibrations)によって組織107,105,106,110,205に影響を及ぼすための手段、即ち、参照符号108,113,109,111,112,204a−eに従った手段のうちの少なくとも1つを含むこともできる。インサイチュ(in situ)又はインビボ(in vivo)の実施形態では、2つ又は幾つかの成分(components)が組織内に押し込まれ、機械的な振動によって処理される(震動させられる(shaken))。この震動は、標的組織(例えば、骨)から漏れ出すことができない或いは漏出率(escape rate)が低下させられた、より大きな凝集物への成分の併合を引き起こす。
本発明に従ったナノ技術の実施形態において、本発明に従った構成は、拡散を制御し且つ拡散を増幅するナノ構造手段を含むことができる。ナノスイマー(nano-swimmers)又は機能化されたナノロッド(functionalized nano-rods)は、拡散の制御及び拡散の増幅の改良を可能にする。同じことは、例えば、外部磁場、内部磁場、外部電源及び内部電源のうちの少なくとも1つによって制御される、ナノモータ(nano motors)によっても達成されることができる。
本発明に従った1つの更なる実施形態において、本構成は、物体の輸送のために血液循環及び骨髄腔のうちの少なくとも1つを利用して物体を骨に沈着させるために、物体及び骨を機械的な波に曝す手段(204a−e)を含むことができる。代替的に、骨の骨膜側から駆動する代わりに、治療部位、例えば、骨折部位への物体の初期的な輸送のために、血液循環及び/又は骨髄腔を利用して、物体を内側(例えば、骨膜内側)(手段204b)から骨内に押し込み、次に、機械的な波を利用して物体を骨内に沈着させることができる。
更なる実施形態において、本発明に従った構成は、物体の輸送及び物体の沈着を向上させるために、少なくとも2つの異なる周波数の機械的な波を生成すよう、多中心周波数手段(multi-center-frequency means)、即ち、参照符号108,113,109,111,112,204a−eに従った手段のうちの少なくとも1つを含むことができる。
少なくとも2つの別個の中心周波数による音波の生成は、押込みを増大させることができる。例えば、キロヘルツ周波数変換器(例えば、204d)を用いて、骨表面(例えば、骨膜又は骨内膜)での透過性を増加させることができ、メガヘルツ周波数変換器(例えば、204e)を用いて、物体を押し込む(push in)ことができる。
本発明に従った実施形態において、局所化された機械的な波を組織内に生成するための手段、即ち、参照符号108,113,109,111,112,204a−eに従った手段のうちの少なくとも1つを含むことができる。代替的に、従来的な超音波又は光音響アプローチを使用する代わりに、プラズマ源によって駆動圧力場が生成される。例えば、集束レーザ(focused laser)又は火花ギャップ(spark gap)によって、プラズマ源を実現することができる。
図1は、本発明の好ましい実施形態を示している。切断エッジ(102)を特徴とするカテーテル(101)が皮膚及び組織を穿孔する。カテーテルは、物体(103)を送達し、それは骨表面(107)の近くに境界線(104)を備え物体貯槽(103)を形成する。音源は、エネルギ導体(109)と、音エミッタ(108)とを含む。音エミッタ(108)は、例えば、平坦ピエゾ(flat piezo)、集束ピエゾ(focused piezo)、火花(spark)、レーザ誘導火花(laser induced spark)、EMUT(エネルギモード超音波変換器(Energy Mode Ultrasound Transducer))、CMUT(容量性微小機械超音波変換器(Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducers))、PMUT(圧電微小機械超音波変換器(Piezoelectric Micromachined Ultrasonic Transducers))及び均等物であってよい。音エミッタによって生成される機械的な波は、物体を骨(110)に変換させる。他の実施形態において、音源(111)は、組織の外側に配置され、機械的な波は、導波管(112)を介して組織及び有効成分(active ingredient)に伝送される。本発明の1つの実施形態では、例えば、10〜500kHzの機械的な波が、導波管(112)、有効成分(103)、組織(106)及び音エミッタ(108)のうちの少なくとも1つを通じて伝送される。この機械的な波は、骨膜の透過性を変化させる。他の、例えば、0.5〜50MHzの機械的な波が、引き続き境界線に伝送される。この機械的な波は、貯槽から骨に活性成分を沈着させる。
1つの実施形態によれば、111は、光源であり、光波が、光ファイバ112又はカテーテル101の反射内壁を通じて貯槽103,104及び骨107に案内される。光波は、有効成分103を骨107に変換させる光誘起音波を生成するために、活性成分103又は骨107によって吸収される。
物体は、例えば、分子、薬物、物体を運ぶ手段(vehicles)、造影剤、ミネラル又はナノファイバであり得る。関心を有することがある生物学的に活性な物質は、鎮痛薬、拮抗薬、抗炎症剤、駆虫薬、抗狭心症薬、抗不整脈薬、(ペニシリンを含む)抗生物質、抗コレステロール薬、抗凝固薬、抗痙攣薬、抗鬱剤、抗糖尿病剤、抗癲癇薬、抗ゴナドトロピン、抗ヒスタミン薬、高血圧剤、抗ムスカリン薬、抗ミコバクテリア剤、抗悪性腫瘍剤、抗精神病薬、免疫制御薬、抗甲状腺剤、抗ウイルス剤、抗真菌剤、抗不安鎮静剤(催眠薬及び精神遮断薬)、収斂剤、β-アドレナリン作動受容体遮断薬、血液製剤及び代用品、抗癌剤、心臓変力剤、造影剤、副腎皮質ステロイド、沈咳剤(去痰薬及び粘液溶解薬)、利尿薬、ドーパミン作動薬(抗パーキンソン病剤)、止血薬、免疫抑制薬及び免疫活性薬、脂質調節剤、筋弛緩薬、副交感神経作用薬、副甲状腺カルシトニン及び二スルホン酸塩、プロスタグランジン、放射性医薬品、(ステロイドを含む)性ホルモン、抗アレルギ剤、覚醒剤及び食欲不振剤、交感神経刺激薬、甲状腺剤、血管拡張剤、ニューロン遮断剤、抗コリン作用剤及びコリン作用剤、抗ムスカリン剤及びムスカリン剤、ビタミン、並びにキサンチンを含む。例示的な薬剤は、例えば、イバンドロン酸、ゾレンドロン酸、テリパラチド、デノスマブ、TGF−β、FGF−β及びBB1/バイオ薬剤(biopharm)であり得る。
1つの実施形態によれば、音エミッタ(108)は、異なる中心周波数の2つの変換器(トランスデューサ)を特徴とする共焦点変換器である。1つの実施形態によれば、2つの周波数は、有効成分を変換する波として作用する第3の周波数を生成する。
1つの実施形態によれば、カテーテル壁(101)又は導波管(112)は、「コールドフィンガ」(“cold finger”)として機能する。即ち、熱エネルギは、超音波誘導加熱に曝される組織から吸収される。
図2は、物体、例えば、有効成分を骨に変換させる他の手段を示している。有効成分(200)を含む物体が充填された注射器(201)が、針(201)で主幹動脈(major artery)に接続され、それは血流を伴う物体を治療部位に輸送する。参照符号101,103,108,111,112,113,109のうちの少なくとも1つを含む超音波生成器(204a)が、薬物を骨に局所的に変換する超音波を生成する。代替的な実施形態において、超音波システムは、静脈内(204b)で作動する。他の代替的な実施形態において、超音波は、超音波発生器(204c)を用いて、皮膚及び組織を通じて骨−貯槽103境界104,107に集束される。他の代替的な実施形態では、組み合わせ超音波システムが、2つの異なる変換器で構成され、それらのうちの一方(204d)は、(ソノフォレーシスのように)組織及び皮膚を通じて有効成分205を変換させるのに対し、他方(204e)は、有効成分を骨に変換させる。
図3は、緻密な(compact)皮質及び海綿質の海綿骨についての予備的な結果を示している。(a)高強度集束超音波(HIU)(パラメータ:サインバースト周波数:2.17MHz;バースト当たりのサイクル数:200;パルス繰り返し周波数:1000Hz)を使用することによって造影剤(メチレンブルー;上の画像)を送達した、皮質骨の光学顕微鏡画像。グレースケールは、光学吸収を表している。超音波ビームは、矢印によって示されるように、送達を強化した。同じ骨片から抽出して一貫して処理したが、超音波を用いずに処理した、対照試料(下の画像)には、類似の効果は見られなかった。(b)海綿骨における関連実験の結果の写真(サインバースト周波数:2.17MHz;バースト当たりのサイクル数:100、パルス繰り返し周波数:600Hz)。
骨への物体の局所的送達は、図1及び図2に記載したような本発明の好ましい又は代替的な実施形態に従った輸送及び沈着を含む。1つの段階において、1つの物体又は一群の物体が骨に輸送される。第2の段階において、第2の物体が骨に輸送される。第2の物体は、第1の物体のウォッシュアウト(washout)を防止するために第1の物体が通過した経路の近くに送達される。代替的に、第2の物体は、それ自体と又は第1の物体と自己組織化して(self-assemble)、治療効果を伴う物体のウォッシュアウトを遅延させる或いは防止するために、(例えば、自己組織化のような機構を介して)大型の構造物を創成することができる。第2の物体の役割は、第1の物体の治療効果に触媒作用を及ぼすことでもあり得る。触媒作用(catalyzation)は、物体のうちの少なくとも1つを機械的な波又は電磁波に曝すことによっても達成されることができる。
局所化された沈着は、提示した技術及び方法の提示した又は異なる組み合わせのうちの1つを用いることによって実現される。

Claims (11)

  1. 骨内に物体を送達する物体送達構成と、
    標的からの受動拡散を打ち消すように構成される保持手段とを含む、
    キットであって、
    前記保持手段は、
    周囲の組織よりも低い灌流係数を有する被覆層、
    − 前記骨内の前記標的からの受動拡散を防止するのに十分な大きさを有する能動的な物体、
    − 前記骨内の標的部位を拡張し且つ覆う物質、及び
    − 該物質の沈着のための機械的な波の適用後に、前記標的内で前記物質を維持するための、機械的な波の後続の適用
    のうちの1つによって形成され、
    前記構成は、局所化された機械的な波を生成するように構成された超音波源、光音響源、又はプラズマ源を含み、
    前記構成は、
    骨の近くで前記物体の局所化された沈着を実行し、
    前記物体及び前記骨を前記局所化された機械的な波に曝して前記物体を前記骨内に押し込み、且つ、
    前記沈着させられる物体が前記骨内の前記標的部位から漏れ出すのを防止するために、前記保持手段を用いることによって、前記骨内での前記沈着させられる物体の保持を実行する、
    ように構成される、
    キット。
  2. 前記構成は、前記骨内への前記物体の沈着を得るために、前記骨に前記物体を輸送する手段を含むことを特徴とする、請求項1に記載のキット。
  3. 前記構成は、拡散のより正確な局所化を達成するために、高強度集束超音波(HIFU)、導波管、波場の電磁操縦、及び前記物体の電磁操縦のうちの少なくとも1つに基づいて前記局所化を実行する、前記組織内への局所化された機械的な波を生成する手段を含むことを特徴とする、請求項1に記載のキット。
  4. 前記構成は、適応集束を実行する時間反転超音波に基づいて組織内への局所化された機械的な波を生成する手段を含むことを特徴とする、請求項1に記載のキット。
  5. 前記構成は、前記組織の内側で局所化された機械的な波を生成する手段を局所化するために、並びに骨内の超音波エネルギ沈着に対する骨に隣接する組織内の超音波エネルギ沈着を減少させるために、光音響変換に基づいて骨の近くでの前記物体の局所化された沈着を実行する手段を含むことを特徴とする、請求項1に記載のキット。
  6. 前記構成は、前記物体の貯槽から物体を選択し且つ前記物体を骨組織内に押し込む手段を含むことを特徴とする、請求項1に記載のキット。
  7. 前記構成は、異なる時点で選択的に物体を活性化させる手段を含むことを特徴とする、請求項1に記載のキット。
  8. 前記構成は、強化された沈着のために機械的な振動によって標的構造に影響を与える手段を含むことを特徴とする、請求項1に記載のキット。
  9. 前記構成は、制御拡散及び拡散の増幅のうちの少なくとも1つを達成するナノ構造手段を含むことを特徴とする、請求項1に記載のキット。
  10. 前記構成は、前記物体の輸送のために骨髄腔及び血液循環のうちの少なくとも1つを利用して前記骨への前記物体の沈着を得るために、前記物体及び前記骨を前記機械的な波に曝す手段を含むことを特徴とする、請求項1に記載のキット。
  11. 前記構成は、前記物体の輸送及び前記物体の沈着を向上させるために、少なくとも2つの異なる周波数の機械的な波を生成する多中心周波数手段を含むことを特徴とする、請求項1に記載のキット。
JP2018512417A 2015-09-09 2015-09-09 物質を骨内に送達する装置 Active JP6474941B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/FI2015/050589 WO2017042422A1 (en) 2015-09-09 2015-09-09 Apparatus for delivery of substances into bone

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018527093A JP2018527093A (ja) 2018-09-20
JP6474941B2 true JP6474941B2 (ja) 2019-02-27

Family

ID=54207543

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018512417A Active JP6474941B2 (ja) 2015-09-09 2015-09-09 物質を骨内に送達する装置

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20180193075A1 (ja)
EP (1) EP3347081B1 (ja)
JP (1) JP6474941B2 (ja)
CN (1) CN108025165B (ja)
AU (1) AU2015408449B2 (ja)
ES (1) ES2796236T3 (ja)
WO (1) WO2017042422A1 (ja)

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11267229A (ja) * 1998-03-19 1999-10-05 Takeshi Nishisaka 骨形成装置
US6231528B1 (en) 1999-01-15 2001-05-15 Jonathan J. Kaufman Ultrasonic and growth factor bone-therapy: apparatus and method
US9302087B2 (en) * 2002-02-14 2016-04-05 Gholam A. Peyman Method and composition for hyperthermally treating cells
US8551096B2 (en) * 2009-05-13 2013-10-08 Boston Scientific Scimed, Inc. Directional delivery of energy and bioactives
WO2012170909A1 (en) * 2011-06-10 2012-12-13 The Research Foundation Of State University Of New York Method and device for non-invasive acoustic stimulation of stem cells and progenitor cells in a patient
GB201212222D0 (en) * 2012-07-10 2012-08-22 Univ Dundee Improved apparatus and method for mineralising biological materials
US10835767B2 (en) * 2013-03-08 2020-11-17 Board Of Regents, The University Of Texas System Rapid pulse electrohydraulic (EH) shockwave generator apparatus and methods for medical and cosmetic treatments

Also Published As

Publication number Publication date
AU2015408449B2 (en) 2018-04-12
CN108025165A (zh) 2018-05-11
EP3347081A1 (en) 2018-07-18
AU2015408449A1 (en) 2018-03-22
CN108025165B (zh) 2019-01-01
US20180193075A1 (en) 2018-07-12
ES2796236T3 (es) 2020-11-26
EP3347081B1 (en) 2020-03-04
JP2018527093A (ja) 2018-09-20
WO2017042422A1 (en) 2017-03-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11534187B2 (en) Acoustic therapy device
US8568339B2 (en) Single element ultrasound transducer with multiple driving circuits
CN109152930A (zh) 脉冲声波皮肤清理系统和方法
JP2019528807A (ja) 実体物の抽出および送達のための方法および装置
KR20000068302A (ko) 초음파 치료장치
JP2003526403A (ja) 低強度超音波によるキャビテーション誘発組織治療の方法およびキット
US20070232987A1 (en) One-hand-operated ultrasound transducer and method for delivering a controlled and uniform distribution of a sterile or a non-sterile topical reagent to skin for use in diagnostic, therapeutic, and aesthetic therapies
Alkins et al. High-intensity focused ultrasound ablation therapy of gliomas
Williams et al. The histotripsy spectrum: differences and similarities in techniques and instrumentation
Watson et al. Therapeutic ultrasound
Nieminen et al. The potential utility of high-intensity ultrasound to treat osteoarthritis
US20200406017A1 (en) Technique and method to locally deliver objects into bone
JP6474941B2 (ja) 物質を骨内に送達する装置
Tsaklis Presentation of acoustic waves propagation and their effects through human body tissues
US8465427B1 (en) Combined diagnostic confocal scanning and low intensity ultrasound treatment
Feril et al. Therapeutic potential of low-intensity ultrasound (part 1): thermal and sonomechanical effects
JPH07213622A (ja) 薬剤投与装置
Jose et al. " THERAPEUTIC ULTRASOUND-A NEW INNOVATIVE THERAPY IN DENTISTRY
Ginter et al. Wolf-innovative piezoelectric shock wave systems: Piezolith 3000 and Piezoson 100 plus
JPH11267229A (ja) 骨形成装置
JPH0698917A (ja) 悪性腫瘍の超音波細胞膜整合振動療法
JPH03103250A (ja) 超音波治療装置
Jeong et al. Dual-frequency acoustic cavitation for noninvasively breaking down a cataractous lens
WO2004100850A2 (en) Method of applying gas contact ultrasound therapy, surgery, and drug delivery

Legal Events

Date Code Title Description
A529 Written submission of copy of amendment under article 34 pct

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A529

Effective date: 20180307

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180307

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20180307

A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20180727

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180807

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20181106

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20190108

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190130

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6474941

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250