TW200914077A - Methods and systems for modulating medicants using acoustic energy - Google Patents

Description

200914077 九、發明說明： 【相關申請案】 本申請案主張2007年5月7日申請之美國臨時專 利申請案第60/916,509號之優先權’其名稱為「超音 波處理以強化藥劑之方法及系統（METHOD AND SYSTEM FOR ULTRASOUND TREATMENT TO ENHANCE MEDICANTS)」，其整體結合於此作為參 考。 【發明所屬之技術領域】 本發明係傳送如超音波的能量以強化藥劑輸送之 方法及系統的應用。特別的是，本發明調製組織及細 胞膜中的藥物，其乃透過聲波能量至藥物中所施給的 組織。 【先前技術】 新皮膚包含至少四層不同的組織：非活化表皮（即角 質^)、活化表皮、真皮、以及皮下結締組織與脂肪。 系統位於真皮以及真皮下之組織。因為皮膚一般 不止大刀子傳輸至真皮以及真皮下之組織，因此通常 需要針頭來操縱大分子藥劑。 超音波已長久用於診斷顯像應用。然而，近來已 X現4多超音波的新治療應用。在這些超音波應用 200914077 中，強化皮膚滲透藥劑輸送及/或效能已受到相當的關 注。然而，現今超音波強化藥劑輸送及/或效能努力之 較佳部份集中在頻率低於200kHz的超音波，且習知 系統已將超音波導於組織的單層。 【發明内容】 本發明對於習知技術的改良在於，藉由提供獨特 地透過使用能量(例如聲波能量）而能強化藥劑輸送及/ 或效能之方法及系統。例示實施例可預期地破壞 (disrupt)膜且機械地與熱地調整細胞與組織。於例示實 施例中’揭露於此之方法及系統能調整組織的多層（例 如細胞膜與組織内之複數個深度）。 揭露於此之方法及系統考量傳輸經聚焦、未聚 焦、及/或失焦之超音波能量至關注區域，以約100kHz 至500MHz範圍之各種時空能量設定。於例示實施例 中’此能量為聲波能量(例如超音波）。於其他例示實 施例中，此能量為光子基能量(例如IPL·、LED、雷射、 白光等）’或其他能量形式，例如射頻電流，或聲波能 量、電磁能、以及其他能量形式或能量吸收器（例如冷 卻器）之各種組合。 首先藥劑可藉由一些方式如擴散、循環、及/或注 射導入關注區域。於其他實施例，揭露於此之方法及 200914077

系統用以與自然發生於或已存在於體 作用，其形式例如為凝聚、作用、以 =注區域。顯像及/或監測可着_合至本發明所考 里之超音波系統，及/或與其共同容置。 控⑽統及顯示系統亦可包含各種組態以控制探 f與糸統的功能性，在眾多事物中包含如具有軟體之 微處理器以及複數個輸入/輸出裝4、控制轉換器之電 子及/或機械掃描及/❹工m電轉輸系統、監 測系統、感測探針及/或轉換器空間位置之系統、以^ 處理使用者輸入及紀錄處理結果之系統。 根據一例示實施例，利用包含膠體、膏 匕合物至少其中之一的輕合劑，將二 口主病人的身體。於一例示實施例，耦合劑含有藥劑， 且於自探針發射能量期間將藥劑輸送至病人的身^。 【實施方式】 本發明於此可以各種功能性組件以及處理步驟形 200914077 1H。μ了解這些組件以及步驟可藉由用以實施特 Γ二任何數量的硬體元件實現。舉例而言，本發 =了利用各種t藥處理裝置、視覺㈣與顯示裝置、

二：C者’其可在一或多個控制系統或其他 置的控制之下實行多種功能。此外，本發明可 實施!ΓΓ何數量的醫藥背景，且於此所描述關於利用 聲波犯量強化藥劑輸送及/或效能之例示實施例，僅作 為本♦月例示性應用的說明。舉例而言，所討論之原 理、特徵、以及方法，可應用於任何醫藥應用。再者， 本發明各種方面可適當地應用於其他的應用。 所揭露的是調整細胞與組織以強化藥劑輸送及/ 或效能之例示方法，其包含傳輸能量至組織之一或多 層中之關注區域(R〇i)。於一例示實施例，此能量為聲 波能罝(例如超音波’於約l〇〇kHz至約5〇〇MHz之範 圍，較佳於約200kHz至20MHz之範圍）。於其他例示 實施例中’此能量為光子基能量(例如IPL、LED、雷 射、白光等）’或其他能量形式，例如射頻電流，或聲 波能量、電磁能、以及其他能量形式或能量吸收器（例 如冷卻器）之各種組合。 調整細胞與組織之例示方法於關注區域產生許多 可預期的機械與熱生理效應。舉例而言，例示方法就 對準及聚焦能量於細胞膜或組織或複數個細胞膜與組 200914077 了：’以及於各種時空能量設定’其精確性 °舉例而言’因為細胞為微米等 二5胳：膜的厚度為奈米等級，將個別細胞或膜當 成才示的將4非常高或極度高的解，因此於例示實 2:1複二疋有用的。於一例示實施例，提供超音波: 一 土 3射頻（電磁）處理於人工或工程的組織，例 如人工皮膚或n官’或幹細麟生之組織。 提供超音波至細胞膜或組織可於多方面強化藥物 =輸送以及/或越。例如，可調整細胞膜之滲透性及 :、透月ϋ舉例而言，於—些實施例中，增加了細胞 =滲透性及/或透明性。加熱可造絲物透過皮膚組 2 =之Μ擴散。空化(eavitatiGn)純射力涉及氣 =持續的振m運動（亦稱穩定的空化），以及/或氣泡之 ^ 3㈣潰（_慣性(inertial)空化）。所致的流體 田度、剪力、以及震波可破壞細胞膜或組織，並引致 °，媒介的化學變化。氣泡㈣潰可祕地增加氣泡 ^咖度，並引致媒介的化學變化（例如產生高反應物 处例如自由基）。上述各效應可影響藥物的輸送及效 ，，外，其他影響藥物輸送之方式包括溶化載有熱 、感藥劑之脂質體Giposomes)，類似於局部輸送。 舉例而言，當氣泡崩潰破壞角質層產生震波而強 化皮膚的芩透性時，強化了藥物的輪送。類似地，當 -10- 200914077 震波瞬間地(transiently)損及細胞膜或組織的完整性 時，或當局部自由基濃度強化藥劑毒性時，強化了藥 物效能。再者，某些藥劑利用能量致能及/或釋出。關 於此點，囊封於載體之藥劑可利用能量(例如超音波能 量）於關注區域釋出。以範例而言，美國專利第 6,623,430號’名稱為「利用顯像、治療、溫度監控超 音波系統安全地輸送藥劑至組織區域之方法與裝置 (Method and Apparatus for Safely Delivring Medicants to a Region of Tissue Using Imaging, Therapy and Temperatire Monitoring Ultrasonic System)」，以及 同審查中之美國專利申請案第〇8/943,728號，名稱為 「利用超音波安全地輸送藥劑至組織區域之方法與裝 置（Method and Apparatus for Safely Delivring

Medicants to a Region of Tissue Using Ultrasonic)」，兩 者皆結合於此作為參考。 於5午多實施例中，關注區域位於以下其中之一 内：非活化表皮（即角質層）、活化表皮 '真皮、皮下 結締組織與脂肪、以及肌肉。深度可於約〇mm至約 60mm、8〇mm、或100mm或更深的範圍。根據一例示 只施例’關注區域位於角質層下約2〇mm至約3〇mm。 再者，雖僅以一個關注區域描述，但可處理複數個關 注區域，且於一些實施例中為同時地處理。舉例而言， 關注區域可由一或多個器官或組織組成，或不論是身 200914077 體表面或深至身體内之組織的組合。 本方法及系統獨特地能破揀 (例如同㈣細顧或_之複數 = ί 膚層之一個聲波能量頻率，當氣泡二可: 生震波以破壞角質層，因而強化皮膚的滲透性。 同皮膚層之;f同聲錢量解可簡單地提供熱，以 過皮膚組織層造成較佳的_擴散。而於不 之不同聲波能量辭可損及細胞贼輯之完整二: 或產生局部自由基以強化或降低藥劑的毒性。於 示實施例，聲波能量以三維設置錄各種深度， 擇性地增加組織滲透性，因而操控或導引藥劑透過电 織到關注區域。 '' 舉例而s，參考圖1A，一例示實施例提供強化藥 劑輸送及/或效能之方法100，其包含以下步驟：提供 聲波能量源102;呈現藥劑至細胞膜或組織1〇4 :以及 聚焦來自聲波能量源之聲波能量至細胞膜或組織内之 複數個深度106,其中聲波能量於約100kHz至約 500MHz之範圍’其中複數個深度各於約〇mm至約 100mm之範圍，其中藥劑之輸送及/或效能因而被強化 108。 200914077 又於另一例示實施例提供輸送藥劑至細胞膜或組 織内之關注區域之方法，其包含以下步驟：提供聲波 能量源；呈現藥劑至細胞膜或組織；聚焦來自聲波能 量源之聲波能量至細胞膜或組織内之第一深度，其中 聲波能量具有第一時空能量輪廓；以及聚焦來自聲波 能量源之聲波能量至細胞膜或組織内之第二深度，其 中聲波能量具有第二時空能量輪廓；且其中藥劑被輸 送至關注區域。 首先藥劑可口服地導入關注區域，或藉由施於皮 膚時藉由擴散，循環後進入循環系統，直接注射，此 為一些舉例說明。亦即，導入可與循環系統發生直接 或非直接的接觸。例如於一些例示實施例中，於此揭 露之方法及系統影響身體内自然發生或既存的化學物 (例如細胞、胺基酸、蛋白質、抗體、礦物質、維生素 等）之如濃度、功能、以及細胞分裂特性。於一例示實 施例，揭露於此之方法及系統「刺激(spur)」或催化細 胞程序，例如細胞生長。 根據例示實施例，利用包含膠體、膏霜、液體、 乳膠或其他化合物至少其中之一的耦合劑，將探針耦 合至病人的身體。於一例示實施例，耦合劑含有藥劑， 且於自探針發射能量期間將藥劑輸送至病人的身體。 -13 200914077 根據例示實施例之一方面，藥劑亦用以耦合探針 至身體。因此藥劑具有多重用途。首先，藥劑用以搞 合探針至皮膚。其次，由於藥劑含有藥物與其他醫藥， 當自探針施加能量時（例如經由皮内給藥程序 (sonophoresis))其亦輸送至皮膚。 於一例示實施例，利用於藥劑中之藥物與醫藥作 為皮膚治療。因此，當施加非燒蝕級能量治療病人時， f' 1 治療藥物亦施予病人以治療皮膚的異常。 提供調整細胞及組織以強化藥劑輸送及/或效能 之例示系統14，並描繪於圖1B。例示系統14包含顯 示器或指示器22、控制系統20、以及探針18。 顯示系統可為傳遞關於系統14或關注區域12之 各種影像之影像或資訊給使用者之任何類型的系統。 i) 因此，於各種例示實施例中，顯示系統22可為電腦監 視器、電視螢幕，或可為簡單的指示系統類型，例如 液晶顯示器、發光二極體顯示器。當系統為手持系統 時，液晶顯示器及發光二極體顯示器尤其有用。 根據本發明另一例示實施例，參考圖2，例示系 統12⑽可組態有及/或結合各種輔助系統，以提供額 外功能。舉例而言，處理關注區域1206之例示處理系 -14 - 200914077 統1200可包含控制系統1202、探針12〇4、以及顯示 器1208。處理系統1200更包含—或多個輔助顯像模 態(modality)1272及/或一或多個輔助監控或感測模態 U74，其可基於以下至少其一：攝影術及其他視覺光 學方法、磁振造影(MRI)、電腦斷層攝影(CT)、光同調 斷層掃瞄(OCT)、電磁、微波或射頻(RF)方法' 正子放 射斷層攝影(PET)、紅外線、超音波、聲波或任何其他 顯像、定位或監控於關注區域12〇6之適用方法，包括 ，像/監控強化。經由探針12〇4與控制系統12〇2之超 音波顯像的顯像/監控強化’在眾多事物中可包含M模 弋持久、過濾、顏色、杜卜勒(Doppler)、以及調和 ，再者，作為主要處理源之超音波處理系統127〇 y結合第二處理源1276，包括射頻(RF)能量、微波能 =、或其他光子基能量方法，包含強脈衝光(IPL)、雷 I、，外線雷射、微波、或其他任何適用的能量源。 子於多模態處理、感測、監控、以及顯像系統而言， ’似於圖1B之多模態搞合器是尤其有用的實施例。 八d。於—例示實施例，參考圖3，例示系統16包含顯 ^器22、控制系統20、轉換器19,其用於輸送能量2、 、6、及/或8到關注區域12並監控關注區域12，豆 <立於以下—或多個之中：肖質層85、活化表皮i 合、皮88、皮下結締組織與脂肪82、以肌肉84。其他 )示系統揭露於同審查中之美國專利申請案第 200914077 10/950,112號，名稱為「結合超音波處理之方法及系 統（Method and System For Combined Ultrasound

Treatment)」，其結合於此作為參考。 繼續參考圖3,例示轉換器19為輸送超音波能量 2、4、6、及/或8至關注區域12之轉換器。於一些實 施例中’流體填塞或膠體之麵合劑用以將轉換器19搞 合至病人身體。於一些實施例中，需要額外的耦合劑， 且/或利用多重流體填塞或膠體之耦合劑，各具有不同 的聲波性質。 根據另一實施例，利用抽吸將轉換器19附接到病 人身體。於此例示實施例’產生了負壓差，而利用抽 吸將轉換器19附接到角質層85。利用真空型裝置以 產生抽吸，且真空裝置可與轉換器19為一體的^可分 離的、或完全分開的。轉換器到角質層85之抽吸附二 以及相關的負壓差，確保轉換器19適當地耦合至角質 層85。再者，抽吸附接亦降低組織厚度使其易於通達 組織的不同層。 再參考圖3，超音波能量2、4、6、及/或8可以 各種能量場發射。能量場可被聚焦、未聚焦、失焦， 且/或由轉換器19造成實質平面以提供複數個不同的 效應。能量可藉由自動或手動移動而以一或多個c面 > 16- 200914077 或c掃描施於一或多個點。例如，實質平面能量場可 提供較強的治療效應，而非聚焦的能量場可提供較緩 和的治療效應。應了解所用之術語「非聚焦」意指涵 蓋未聚焦或失焦的能量。 例示轉換器19發射超音波能量，以顯像、或處 理、或是顯像與處理的組合。於一例示實施例，轉換 ^ 器19用以發射超音波能量於關注區域12中的特定深 度，如下所述。於圖3之例示實施例，轉換器19為處 理之目的，發射未聚焦或失焦的超音波能量於關注區 域12的廣泛區域。 參考圖4A及4B’轉換器19可包令—或多個用以 助於處理之轉換器。轉換器19亦可包含一或多個轉導 元件’例如元件26A或26B。轉導元件可包含壓電活 化材料’例如锆鈦酸鉛(ίΖΤ)、或任何其他壓電活化材 I, 料’例如壓電陶瓷 '水晶、塑料、及/或複合材料、以 及銳酸經、欽酸斜、欽酸鋇、及/或偏銳酸錯（lead metaniobate)。除了或取代壓電活化材料，轉換器 可包含任何產生輻射及/或聲波能量之其他材料。轉換 器19亦可包含一或多個匹配及/或支持層，以與轉導 元件組態，例如|馬合至壓電活化材料。轉換器19亦了 組態有單一或多重阻尼元件沿轉導元件。 -17- 200914077 根據本發明一例示實施例，轉換器19之轉導元件 可組態為一致的。換言之，轉導元件可組態有實質相 同的厚度。根據本發明另一例示實施例，轉導元件亦 可組態成不同厚度及/或作為多重阻尼裝置。舉例而 言，轉換器19之轉導元件可具有第一厚度，係選擇來 提供較低範圍之中心操作頻率，例如約1kHz至 3MHz。轉導元件26可具有第二厚度，係選擇來提供 較高範圍之中心操作頻率，例如約3至100MHz，或 更高。 轉換器19可組態為單一寬頻轉換器，且以至少兩 個或更多頻率激發，以提供適當的輸出來提升關注區 域12内之溫度達所需程度。轉換器19亦可組態有兩 個或更多個別的轉換器，其中各轉換器19包含轉導元 件，其厚度可如上選擇以提供所需的中心操作頻率。 再者，於例示實施例中，任何種類的機械透鏡或 變焦透鏡，例如液體填充透鏡，亦可用以額外地聚焦 及/或失焦能量場。舉例而言，參考圖4A及4B所示 之例示實施例，轉換器19亦可組態有電子聚焦陣列 24，其結合一或多個轉導元件以助於增加處理關注區 域12的彈性。陣列24可以類似於轉換器19之方式組 態。換言之，陣列24可組態成電子孔徑陣列，其可由 各種相對可變電子時間延遲操作，例如Τι ... Tj。藉由 -18 - 200914077 「操作」一詞’電子孔徑陣列24可被 用、及/或組態’以對應電子時間延、、:驅動、利 之方式產生及/或輪送能量。舉例而言，=、之相變化 於輸送失焦束、、平面束、及/或聚焦束，其:二匕:= 合以於關注區域12達到不同生理效應。 、·'σ 轉導元件可組態為凹的、凸的、及/或平面的。例 如於圖4Α之例示實施例，轉導元件26Α及20b組態 為凹的，以提供聚焦能量處理關注區域12。額外的實 施例揭露於美國專利申請案第10/944,500號，名稱為 「可變深度超音波處理之系統及方法（System and Method for Variable Depth Ultrasound Treatment)」，結 合於此作為參考。於圖4A例示實施例之轉導元件24 及關聯的時間或相延遲垂直於圖4A所示者。因此如 此垂直設置之轉導元件24為治療、顯像、或雙模式顯 像-治療元件。 於圖4B所示之另一例示實施例中，轉導元件26A 及26B可組態為實質平的，以提供實質一致的能量至 關注區域12。於圖4B例示實施例之轉導元件24及關 聯的時間或相延遲垂直於圖4B所示者。因此如此垂 直設置之轉導元件24為治療、顯像、或雙模式顯像_ 治療元件。雖然圖4A及4B顯示例示實施例之轉導元 件分別組態為凹的或實質平的，然而轉導元件可組恶 -19- 200914077 為凹的凸的及/或實質平的。此外，轉導元件 態為，、凸的、及/或實質平的結 ，而5，第-轉導元件可組態為 舉 第二轉導元件可_為實好的。賴 多考圖4C及4D，轉換器】 讀供平面的、聚焦的、及/或非聚焦的陣 牛例而δ，根據一例示實施例，環形陣列2 。 數個環30、32、34至.環3〇、32、丁^复 地且電地隔離成個別元件組，且可產生平面σ幾蜮 的及/或非聚焦的波。舉例而言，此類波可藉由士、f焦 對應傳輸及/或接收延遲T1、T2、T3〜TN之方、°s周整 集中於軸上。電子聚焦可適當地沿各種深^而 動，且可致能可變的強度或束的緊度，而電^^移 -、有不同的失焦量。根據一例示實施例，亦可二可 鏡及/或凹的、凸的、及/或實質平的形狀之環形陳逯 28，以助於聚焦或失焦，使得可降低任何時間差異沔 遲。可實施環形陣列28移動於一維、二維、或三〜延 或沿任何路徑，例如透過使用探針及/或任何習知維/ 械手臂機制，以掃描及/或處理關注區域12中^， 空間或任何對應的空間。 量 參考圖4E，例示轉換器570亦可配置如球形聚隹 的單一元件572、環形/多元件574、具有顯像區 -20- 200914077 形陣列576、線聚焦的單一元件578、1-D線性陣列 580、1-D曲形（凸/凹)線性陣列582、及/或2_D陣列 584’具有機械聚焦585、凸透鏡聚焦 586、凹透鏡聚 焦587、化合/多透鏡聚焦588、及/或平面陣列形式 58^’ ^達，顯像及/或治療兩者之聚焦、未聚焦、或 非♦焦音％。其他透鏡形狀仍可用於本發明其他實施 例。類似於球形聚焦的單一元件572將因多環形元件 574及/或顯像區576而組態，治療的線聚焦的單一元 件=78及1-D與2-D陣列580、582、及584之一例示 ，知例乃°又置一或多個顯像元件或顯像陣列於其孔 仫例如沿孔控中心。一般可利用顯像及治療轉換器 或雙模式顯像-治療轉換器之組合。 例示轉換器藉由控制系統而適當地以各種方 式控制及操作。於圖5A_5C所示之實施例中，控制系 統2〇為整個聲波能量系統之協調及控制而組態。例 控制系統20可適當地包含電源組件36、感測及 皿控組件38、冷卻及耦合控制器40、及/或處理及控 制f輯組件42。控制系統20可以多種方式與更多或 ，二子系統及組件組態並最佳化以強化治療、顯像及/ 或I控，且圖5A及5B之實施例僅為說明性目的。 八舉例而言，就電源組件36而言，控制系統20可 ^ 3或多個直流(Dc)電源供應器44，以提供電能給 200914077 整個控制系統20，包括轉換器電子放大器/驅動器48 所需的電力。亦可提供DC電流感測裝置46,為安全 及監控目的而確認流到放大器/驅動器48之電力層級。 放大器/驅動器48可包含多通道或單通道電力放 大态及/或驅動器。根據一例示實施例之轉換器陣列組 怨，放大器/驅動器48亦可組態有成束器(beamformer) 以促進陣列聚焦。例示成束器可由具有相關切換邏輯 之數位控制的波形合成器/振盪器5〇激發。 電源組件36亦可包含各種過濾組態52。舉例而 言，可切換諧波濾波器及/或匹配可用於放大器/驅動器 /成束器48之輸出，以增加驅動頻率及效應。亦可包 含電力偵測組件54，以確認適當的操作及校正。舉例 而言，電力及其他動力偵測組件54亦可用以監控流到 探針18的電力量。 亦可適當地實施各種感測及監控組件於控制系統 20。舉例而言，根據一例示實施例，監控、感測、介 面及控制組件56可操作實施於轉換器19中之各種運 動偵測系統，以接收及處理來自關注區域丨2之資訊， 例如聲波的或其他空間的及/或時間的資訊。感測及監 控組件38亦可包括各種控制、介面及開關58以及/或 電力偵測器54。此類感測及監控組件38玎促進於處 -22- 200914077 理系統14中之開路及/或閉路回饋系統。 於一例示實施例’感測及監控組件38包含感測 器，其連接至聲音或視覺警報系統，以避免系統丨4過 度使用。於此例示實施例，感測器感測轉移至角質層 85、活化表皮86、活化真皮88、皮下結缔組織與脂肪 82、以肌肉84之能量的量，或系統14已活化i也發射 能量的時間。當達到某時間或溫度臨界時，鑿報器發 出聽覺警報或啟動視覺指示器以警告使用者^到^臨 界。如此避免使用者過度使用系統14。於一例示實施 例，感測器可操作地連接到控制系統2〇，且迫使控制 系統20停止自探針18發射超音波能量2、 或8。 卜麻1 物合控㈣統㈣自例示探針18移 二==表面組織介面於組織更深處提供受控溫 “i t 提供聲_合至·區域12。此 類冷郃/耦合控制系統6〇亦可以 操作於開路及/朗路回饋配置。^及回饋組件 及數位^魏2G可更包含各齡統處理器 双世径制邏輯62，例如一或多 58以及關聯的組件，包括上：控制器或介面開關 用者控制及八上：及軟體64,其介面於使 及^電路以及輸人/輪”路及I统，供通 -23- 200914077 訊、顯示、介面、儲存'紀實、及其他有用的功能。 軟體64控制所有初始化、時序、層級設定、監控、安 全監控、及所有其他完成使用者界定處理目的之系統 功能。再者’各種機制66亦可適當地組態以控制操作。 參考圖5C，例示轉換器藉由手持格式控制系統 1000而適當地以各種方式控制及操作。外部充電器 1002可與可充電式電池loo# —起使用，或電池1⑼4 可為單次使用拋棄式，例如AA型電池。電力整流器 (power converter) 1006產生適於提供動力給驅動器/回 饋電路1GG8之電壓，而調整網路驅動轉換器 1012,經由一或多個流體填充或膠體耦合劑1〇14耦合 至病人。於一些實施例中，流體填充或膠體耦合劑以 ，，搞合劑1015耗合至病人。此外，具關聯的軟體及 廣法之微控制器及時序電路1〇16提供控制及使用 者介面，經由顯示器1018、振盪器1〇2〇、及其他輸入 /輸出控制H U)22例如開關及聲音裝置。儲存元件 1024例如EEPR〇M、安全EEpR〇M、防竄改 EEPROM、或類似裝置，存有校正及使用資料。具有 =饋，運動機制1。26可適當地控制以掃描轉換器，如 而要蚪可以線或二維圖案及/或於變化的深度掃描。其 他回饋控制包含f容式、聲波式、他耦合偵測手 段及/或限制控制器、1〇28及熱感測器、酬。安全 EEPROM與流體填充或膠體耦合劑、轉換器ι〇ι2、熱 -24. 200914077 感，1030、輕合谓測器1028、或調整網路1010之 S其之—組合以及塑料或其他殼體，可包含拋棄式 頂端1032。 以於參考圖3 ’例示系統14亦包括顯示系統22 :某-例不實施例中提供關注區域12之影像，其 中自轉換H 19以適於顯像之方式發射超音波能量。顯 =糸統亦可為任何類型的系統，其傳送除關於系統14 ’關注區域12之影像外之影像或資訊給使用者。因 ^ ’於各種例示實施例中，顯示系、統22可為電腦監視 =、電視f幕，或可為簡單的指示系統類型，例如液 曰曰”、、員示态、發光一極體顯示器。當系統為手持系統 時，液晶顯示器及發光二極體顯示器尤其有用。 顯示系統22使得使用者能促進處理區域及周圍 結構之局部化，例如識別細胞膜與組織。於局部化後， 輸送超音波能量2、4、6、及/或8於深度、分佈、時 ^以及能量等級，以達到所需的治療、顯像、及/或 在治療之如、期間、及/或之後，即輸送超音波 能量之前、期間、及/或之後，可進行處理區域及周圍 結構之監控，以進一步計晝及存取結果，及/或提供回 饋給控制系統20並經由顯示系統22給系統操作者。 根據例示貫施例，可透過超音波顯像促進局部化， 其可用以界定於皮膚組織之一或多層中之關注區域 -25 - 200914077 12 就超音波能量輪送而言， 或電子地被掃描’以將處理區置於關，械献/ 區上方。處理深度可調整於約U1〇〇二：申 及/或肌肉84之最切度。此魏量輪賴二St ，目標=，組_像然後施加超音波 ^ =:r延伸區上方之已知深度而無需初始; 來自轉換$ 19之超音波束可為空間地及/或 地控制’其係藉由改變轉換器19之空間參數，例^ J、距，、處理深度、及轉換器19結構，以及藉由改 ^轉換器19之時間參數’例如頻率、驅動振幅、及時 ，而利用控制系統2G處理此魅制。此類時空泉數 亦可適當絲控及/或_於超音波 開^ 及/或閉路回饋系統。 间路 根據本發明另一例示 示監控方法可包含監控溫 他組織參數，例如衰減、 如處理區域之硬度及應變 發射之超音波能量2、4、 間的特性、以及能量等級 實施例’再次參考圖3，例 度輪廓或關注區域12之其 聲音速度、或機械性質，例 ’且適當地調整自轉換器19 6 '及/或8之空間及/或時 °此類監控技術之結果可藉 -26- 200914077 由一維、二維、或三維影像監控結果指示於顯示系統 22’或可簡單地包含成功或失敗型指示器，或其組'入 額外的處理監控技術可基於一或多個溫度、視訊^ 廓(profilometry)、及/或硬度或應變量測器、或任^ 其他合適的感測技術。

可利用任何量的能量只要關注區域12内之組織 不被燒蝕或凝結。於一例示實施例，探針18發射之^ 量為未聚焦或失焦的超音波能量2、4、6、及/或8此 選替地，可自探針18發射聚焦的超音波能量2、\、6、 及/或8，並施於關注區域12。 於某些例示實施例，系統14配備有某些特徵來幫 助使用者。一特徵為使用時覆蓋探針18之可拋棄式頂 端。可拋棄式頂端使超音波能量2、4、6、及/或^可 通過頂端並接觸病人。但是使用後可拋棄式頂端可自 探針18移除並以新的可拋棄式頂端置換，以避免病人 的病菌散播至其他病人，其可能是在接觸病人的角質 層85後駐留於探針18上。可使用不同尺寸的可拋棄 式頂端，且仍落入本發明之範疇中。 於一例示實施例，釋放到關注區域12之能量增加 關/主區域12中之局部溫度超過—般體溫約1(^_25 C。因此於處理時，關注區域12内之溫度約於_6〇 -27- 200914077 c間。於另一例示實施例，溫度被提升超過一般體溫 約rC-l5t：。因此於此實施例，關注區域12内之溫度 約於35°C-49〇C間。於此雖揭示特定的溫度範圍，但應 了解任何溫度考量係落入本發明之範疇。 一於某些實施例，溫度的增加可能非常高但施用夠

短的時間，使得輸送至關注區域12的能量不會造成組 織燒蝕或凝結。於其他狀況，溫度的增加可能相當小 ，施用夠長的時間’使得具有效應但不會造成组織 蝕或凝鈷。 70 日秦溫度輪廓可彻_量觀點來模型化幻 圭=熱劑量，或t43，為於价暴露的時間，其如 任思¥間·溫度加熱輪廓造成 境钱損害於56t:形成於 ^型地 熱劑量-百及24分鐘、。相、劫及，』應於43 ,π , 相问的熱劑量對應至50。(：矣 為一刀鐘。因此’非燒蝕輪 、、 間，及/或低溫度且較長時3有_度且較知日: 組合。舉例而言，可利用；:或各種時間-溫度輪廓白 分鐘之桃。城柯溫度或1 或多個輪廓可結合於單」^^各例^補’其中_ 於一例示實施例 如約50°C或更高且持 p關主區域12提升至高層級，例 ，約數秒。於另一例示實施例， -28- 200914077 關1區域12提升至高層級(例如大於5〇ΐ)且約—秒到 五秒或更多，然後關掉約一秒到五秒或更多，且‘ 以產生脈衝輪靡。 於另一例示實施例，溫度快速提升至高層級(例如 大於5〇。〇，然後掉到較低溫(小於5〇。〇，然後於此溫 度維持給疋時間，例如一秒至數秒或超過一分鐘。 於另—例示實施例，溫度快速增加至高層級 (thigh)’其中Thigh大於4(rc，然後關掉系統14電曰力， 但當溫度掉到較低臨界(τ_)時再打開，τ咖小於 THIG—Η。一旦溫度達到TmGH再次關掉系統14電力，且 重後此程序，效應上類似於溫變自動啟閉裝置 在總處理時間為一秒至-分鐘或更多時

(Ύ 、朴丄 4，日刀口主尚層級

start)，其中Tstart大於4(rc，然後關掉，但 可查覺地掉到低於Tstart前(即低了幾度)再打 此在電力再次關閉前溫度可小量增加超 ^ J 了幾度）。於此例示實施例，溫度可快 =後在處理結束前可容許增加到較高溫= 持於非燒蝕或凝結範圍。 仍'隹 -29- 200914077 本發明於此可以各種功能性組件以及處理步驟形 式描述。應了解這些組件以及步驟可藉由用以實施特 定功能之任何數量的硬體元件實現。舉例而言，本發 明可利用各種醫藥處理裝置、視覺顯像與顯示裝置、 輸入終端及類似者，其可在一或多個控制系統或其他 控制震置的控制之下實行多種功能。此外，本發明可 實施於任何數量的醫藥背景，且於此所描述關於利用 采波肖b里強化藥劑輸送及/或效能之例示實施例，僅作 為本發明例示性應用的說明。舉例而言，所討論之原 理、特徵、以及方法，可應用於任何醫藥應用。再者， 本發明各種方面可適當地應用於其他的應用，例如其 他醫藥或工業應用。 【圖式簡單說明】 本發明標的具體指明並明確主張於說明書之最後 部份。然而，本發明之結構與操作方法皆可參照詳細 說明與申請蓴利範圍並伴隨圖式而更加了解，其中圖 式中類似的元件以類似的標號表示，且： 圖1A顯示根據本發明例示實施例調整藥 法之方塊圖； 圖顯示根據本發明例示實施例調整 統之方塊圖； 乐 圖2顯示根據本發明例示實施例處理系統之方 其包含結合額外子㈣之超音波處理子系統 圖， -30- 200914077 及處理監測及/或處理顯像之方法以及第二處理子系 統； 圖3顯示根據本發明例示實施例調整藥劑之系統 之不意圖， 圖4A、4B、4C、4D、以及4E顯示根據本發明各 種實施例之例示轉換器之截面示意圖；以及 圖5A、5B、以及5C顯示根據本發明實施例之例 示控制系統之方塊圖。 【主要元件符號說明】 2 能量 4 能量 6 能量 8 能量 12 關注區域 14 系統 16 糸統 18 探針 19 轉換器 20 控制系統 22 顯示器或指示器 24 電子聚焦陣列 26A 轉導元件 26B 轉導元件 -31 - 200914077 28 環形陣列 30 環 32 環 34 環 36 電源組件 38 感測及監控組件 40 冷卻及耦合控制器 42 處理及控制邏輯組件 44 DC電源供應器 46 DC電流感測裝置 48 放大器/驅動器成束器 50 數位波形合成器/振盪器 52 過滤·組態 54 電力偵測器 56 監控、感測、介面及控制組件 58 控制及介面開關 60 冷卻/耦合控制系統 62 系統處理器及數位控制邏輯 64 韌體及軟體 66 機制 82 皮下結締組織與脂肪 84 肌肉 85 角質層 86 活化表皮 -32- 200914077 88 真皮 570 轉換器 572 球形聚焦的單一元件 574 環形/多元件 576 具有顯像區之環形陣列 578 線聚焦的單一元件 580 1-D線性陣列 582 1-D曲形（凸/凹）線性陣列 584 2-D陣列 585 機械聚焦 586 凸透鏡聚焦 587 凹透鏡聚焦 588 化合/多透鏡聚焦 589 平面陣列形式 1000 持格式控制糸統 1002 外部充電器 1004 電池或可充電式電池 1006 電力整流益 1008 驅動器/回饋電路 1010 調整網路 1012 轉換器 1014 耦合劑 1015 聲波耦合劑 1016 微控制器及時序電路 -33 - 200914077 1018顯示器 1020振盪器 1022輸入/輸出控制器 1024儲存元件 1026具有回饋之運動機制 1028偵測手段 1030熱感測器 1032拋棄式頂端 1200處理系統 1202控制系統 1204探針及耦合 1206關注區域 1208顯示器 1270主要處理系統 1272輔助顯像子系統 1274輔助監控子系統 1276結合/次要處理系統 -34-

Claims (1)

1. 200914077 十、申請專利範圍： 1. 一種強化藥劑輸送及/或效能之方法，包含： 提供一聲波能量源； 呈現一藥劑至一細胞膜或組織；以及 聚焦來自該聲波能量源之聲波能量至該細胞 膜或組織内之複數個深度，其中該聲波能量於約 100kHz至約500MHz之範圍，其中該複數個深度 各於約0mm至約100mm之範圍， 其中該藥劑之輸送及/或效能因而被強化。 2. 如請求項1所述之方法，其中該藥劑藉由擴散而呈 現於該細胞膜或組織。 3. 如請求項2所述之方法，更包含以一耦合劑辆合該 聲波能量源至該細胞膜或組織之步驟，其中該耦合 劑包含該藥劑。 4. 如請求項1所述之方法，其中該藥劑藉由循環而呈 現於該細胞膜或組織。 5. 如請求項1所述之方法，其中該藥劑藉由注射而呈 現於該細胞膜或組織。 6. 如請求項1所述之方法，其中該藥劑為自然發生於 -35- 200914077 或已存在於體内之一化學物。 7. 如請求項6所述之方法，其中該化學物為以下之 一：細胞、胺基酸、蛋白質、抗體、礦物質、以及 維生素。 8. 如請求項6所述之方法，其中該細胞膜或組織之滲 透性及/或透明性被增加。 (' · 9. 如請求項1所述之方法，其中該聲波能量於約 200kHz至20MHz之範圍。 10. 如請求項1所述之方法，其中該複數個深度於約 20mm至約30mm之範圍。 11. 一種輸送藥劑至細胞膜或組織内之關注區域之方 (; 法，包含： 提供一聲波能量源； 呈現一藥劑至該細胞膜或組織； 聚焦來自該聲波能量源之聲波能量至該細胞 膜或組織内之一第一深度，其中該聲波能量具有第 一時空能量輪廓；以及 聚焦來自該聲波能量源之聲波能量至該細胞 膜或組織内之一第二深度，其中該聲波能量具有一 -36- 200914077 第二時空能量輪廓； 其中該藥劑被輸送至該關注區域。 12. —種強化藥劑輸送及/或效能之系統，包含： 一控制系統，用以控制該系統； 一探針，用以輸出聲波能量且因而可預測地破 壞複數個細胞膜或組織，其中該複數個細胞膜或組 織位於一皮膚表面下之複數個深度；以及 Γ. 一顯示系統； 其中該探針以一膠體或膏霜耦合該皮膚表 面，且其中該膠體或膏霜包含該藥劑。 13. 如請求項12所述之系統，其中該探針更用以顯像 及/或監測。 14. 如請求項12所述之系統，其中該聲波能量於約 y 100kHz 至 500MHz 之範圍。 15. 如請求項14所述之系統，其中該聲波能量於約 200kHz至20MHz之範圍。 -37 -