WO2015041254A1 - 血管内皮機能障害を処置する装置、血管内皮機能障害を処置する方法ならびにＰＬＣγ１、ＥＲＫ５またはＥＲＫ１／２の活性化制御方法 - Google Patents
血管内皮機能障害を処置する装置、血管内皮機能障害を処置する方法ならびにＰＬＣγ１、ＥＲＫ５またはＥＲＫ１／２の活性化制御方法 Download PDFInfo
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- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N7/00—Ultrasound therapy
- A61N2007/0078—Ultrasound therapy with multiple treatment transducers
Definitions
- the present invention relates to a device for treating vascular endothelial dysfunction, a method for treating vascular endothelial dysfunction, and a method for controlling activation of PLC ⁇ 1, ERK5, or ERK1 / 2.
- the present invention relates to the above method and activation control method.
- vascular endothelial dysfunction is a state where the balance between relaxation and contraction of blood vessels or the balance between thrombus formation and melting is partially or completely lost in vascular endothelial cells. Therefore, vascular endothelial dysfunction is mentioned as an initial risk factor for stroke, myocardial infarction, angina pectoris, ventricular fibrillation, arteriosclerosis and erectile dysfunction (Non-patent Documents 1 and 2). Of these, erectile dysfunction will be described as an example to further detail vascular endothelial dysfunction.
- Erectile dysfunction (also called erectile dysfunction) is one of male sexual dysfunctions and refers to a state in which satisfactory sexual intercourse cannot be achieved due to the onset or maintenance of penile erection.
- the number of people with erectile dysfunction tends to increase with age.
- the incidence of erectile dysfunction is 4.7% in young people aged 20 to 39, 16% in the early 40s, 20% in the late 40s, 36% in the early 50s, 47% in the late 50s, and 60s It is reported that 57% in the first half and 70% in the second half of the 60s (Non-patent Documents 3 and 4).
- Erectile dysfunction is classified into four types according to the cause of onset: organic erectile dysfunction, functional erectile dysfunction, mixed erectile dysfunction, and drug-induced erectile dysfunction.
- An organic erectile dysfunction refers to a condition that does not result in sufficient penile erection as desired due to anatomical problems (eg, abnormalities in the nervous system, vasculature, tissue or penis itself) or endocrine disorders.
- Organic erectile dysfunction is caused, for example, by hypertension, diabetes or arteriosclerosis.
- Functional erectile dysfunction refers to a condition that is anatomically normal but does not produce sufficient penile erection as desired, such as by psychological factors.
- Mixed erectile dysfunction refers to the combined state of organic erectile dysfunction and functional erectile dysfunction.
- Drug-induced erectile dysfunction refers to a condition in which the secretion of testosterone is suppressed by the side effects of some drugs, resulting in erectile dysfunction.
- revascularization surgery is a procedure that restores the blocked blood flow by excising the artery from a site other than the penis of the patient and joining the excised artery with the artery of the penis.
- the treatment for promoting angiogenesis is a treatment for improving a constant blood flow rate by angiogenesis based on an external factor (for example, local irradiation of a shock wave) to the penis.
- the treatment for promoting angiogenesis by a shock wave requires, as a first problem, long-term treatment until the recovery of sexual function. Based on long-term treatment, patients are forced to have a long-term reduced quality of life (QOL). Therefore, the treatment for promoting angiogenesis by a shock wave is accompanied by problems of physical, economic, time and mental burden. For example, the physical burden is pain that requires anesthesia if necessary. Further, if the treatment for the above-mentioned cerebrovascular disease and heart disease does not show an effect immediately (for example, after several minutes to several tens of minutes), the patient is killed. The functional recovery by the drug shows an immediate effect, but at the same time the side effects cannot be completely avoided.
- an object of the present invention is to provide a non-invasive tool that enables an immediate improvement or improvement in vascular endothelial function.
- An apparatus for treating vascular endothelial dysfunction comprising an ultrasonic wave generating means for generating an ultrasonic wave to be irradiated to a patient with vascular endothelial dysfunction.
- the vascular endothelial dysfunction is selected from the group consisting of stroke, myocardial infarction, angina pectoris, ventricular fibrillation, arteriosclerosis, and erectile dysfunction.
- transmission condition control means for controlling the transmission time of each ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic wave generation means to ⁇ 10% for 20 to 40 minutes.
- the apparatus wherein the transmission condition control unit further controls the frequency of the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic wave generation unit to 0.5 to 3 MHz ⁇ 10%.
- the ultrasonic wave generation means is connected to an ultrasonic wave emission terminal that provides noninvasive contact with the patient via an ultrasonic wave propagation medium and outputs an ultrasonic wave to the outside of the device.
- the apparatus according to any one of (4).
- It further includes output method control means for outputting ultrasonic waves to each of the plurality of ultrasonic emission terminals by sequentially driving each of the plurality of ultrasonic emission terminals in a time-sharing manner. ) Device.
- each of the plurality of ultrasonic emission terminals provided in the ultrasonic irradiation apparatus is driven in a time-sharing manner, thereby outputting an ultrasonic wave to each of the ultrasonic emission terminals.
- the activation control method according to any one of (7) to (9).
- (11) A method for treating vascular endothelial dysfunction, comprising an ultrasonic irradiation step of irradiating a patient with vascular endothelial dysfunction with ultrasonic waves.
- the vascular endothelial dysfunction is selected from the group consisting of stroke, myocardial infarction, angina pectoris, ventricular fibrillation and erectile dysfunction.
- the present invention makes it possible to improve or improve non-invasive immediate vascular endothelial function.
- FIG. 1 It is a schematic diagram which shows the experimental system of Example 1 using the cultured vascular endothelial cell for investigating about the activation by ultrasonic irradiation of the molecule
- Example 2 shows the experimental system of Example 2 using the cultured vascular endothelial cell investigated about the influence of the ultrasonic irradiation with respect to the mobility of a cell. It is the figure which put together the result of having investigated about the mobility of the cell using the experimental system shown in FIG.
- Example 3 using the same experimental system as Example 1, it is the figure which put together the result of having investigated about the influence of the PLC (gamma) 1 inhibitor on activation of ERK1 / 2 by ultrasonic irradiation. It is a figure explaining the molecular mechanism of the improvement or improvement of the vascular endothelial function by ultrasonic irradiation which became clear from the result of each Example. It is the figure which put together the result investigated about the relationship between the change of irradiation time, and the activation state of ERK1 / 2.
- the present invention is an apparatus for treating vascular endothelial dysfunction, comprising ultrasonic wave generation means for generating ultrasonic waves to be irradiated to a patient with vascular endothelial dysfunction. That is, the present invention can be paraphrased as an ultrasonic irradiation apparatus that treats vascular endothelial dysfunction by irradiating a patient with ultrasonic waves.
- an apparatus for treating vascular endothelial dysfunction according to the present invention is simply referred to as an ultrasonic irradiation apparatus.
- the ultrasonic irradiation apparatus can improve or improve the vascular endothelial function to the patient by the irradiation of ultrasonic waves.
- the effect of the improvement or improvement appears immediately after a certain period of ultrasonic irradiation.
- the ultrasonic wave can reach the inside from the outside of the patient, the action can be obtained non-invasively.
- the present invention demonstrates high safety and rapid effectiveness in the treatment of vascular endothelial dysfunction.
- vascular endothelial dysfunction means a condition that occurs based on blood vessels that cannot perform part or all of the functions of normal blood vessels.
- vascular endothelial dysfunction is a condition that has the potential to be improved or healed by restoring the function of blood vessels present in the patient at the time of treatment. It is necessary that the functional recovery occurs in a short time (for example, tens of minutes or less) from the time when the treatment is performed. That is, the present invention is not intended to cause angiogenesis that gradually increases the blood flow over a long period of time (for example, several weeks).
- treating refers to a patient who is dying due to vascular endothelial dysfunction, or a serious condition (eg, impaired consciousness, myocardial ischemia, Refers to a procedure that saves a patient presenting with limbs or sensory paralysis.
- treatment in this specification can be replaced with “first aid”.
- first aid refers to a treatment that removes obstacles in daily life by improving a patient's vascular endothelial dysfunction on the day of treatment.
- “Emergency” refers to the action (eg, travel, exercise, performance of duties, creative activity, or sexual intercourse) that a human patient seeks to live a cultural life, depending on the date and time the patient seeks. Furthermore, the case where it can be realized by a therapeutic action is further included.
- FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an ultrasonic irradiation apparatus (apparatus for treating vascular endothelial dysfunction) 1 according to an embodiment of the present invention.
- the ultrasonic irradiation device 1 includes an ultrasonic generation device 10 and a probe unit 20.
- the ultrasonic generation apparatus 10 includes a user interface (UI) 11, a controller (transmission condition control means and output method control means) 12, a power supply unit 13 and one or more ultrasonic generation units (ultrasonic generation means) 14. Yes.
- the probe unit 20 includes one or more probes (ultrasound emission terminals) 21.
- the probe unit 20 can be housed in a housing independent of the ultrasound generator 10 or can be housed away from the ultrasound generator 10 in the same housing as the ultrasound generator 10.
- the probe unit 20 is connected to the ultrasonic generator 10 via a cable or the like and the probe unit 20 can operate at a position away from the ultrasonic generator 20 is provided in the ultrasonic irradiation device 1. Applicable.
- the ultrasonic generator 10 includes n ultrasonic generators (ultrasonic generator 14 (1) to ultrasonic generator 14 (n)).
- the probe unit 20 includes n probes (probe 21 (1) to probe 21 (n)) that have a one-to-one correspondence with each of the n ultrasonic wave generation units. ing.
- n is an arbitrary integer of 1 or more.
- Each of the probes 21 (1) to 21 (n) is connected to the ultrasonic generators 14 (1) to 14 (n) in a one-to-one correspondence.
- Ultrasonic waves generated by the ultrasonic wave generation units 14 (1) to 14 (n) are transmitted to the corresponding probes 21 (1) to 21 (n).
- the probes 21 (1) to 21 (n) that have received the transmission of the ultrasonic waves emit ultrasonic waves to the outside of the ultrasonic irradiation apparatus 1, thereby irradiating the patient as an irradiation target with ultrasonic waves.
- the ultrasonic generators 14 (1) to 14 (n) have the same configuration, and the probes 21 (1) to 21 (n) have the same configuration. Therefore, the descriptions of the ultrasonic wave generation unit 14 and the probe 21 are similarly applied to the remaining ultrasonic wave generation units and the probe.
- the UI 11 may include a display unit that displays an operation state and an operation condition of the ultrasonic irradiation device 1 and an input unit through which a user performs arbitrary input.
- the UI 11 receives an input from the user, the UI 11 transmits an input signal representing the input to the controller 12, and the controller 12 controls each component based on the received input signal.
- the UI 11 when the UI 11 receives a signal representing the state of the ultrasonic irradiation apparatus 1 transmitted from the controller 12, the UI 11 displays the state of the ultrasonic irradiation apparatus 1 on the display unit based on the received signal.
- the input unit of the UI 11 may have a configuration that allows the user to input parameters such as the frequency of the ultrasonic wave to be irradiated or the irradiation time (which coincides with the transmission time of the ultrasonic wave from the ultrasonic wave generation unit 14). .
- the controller 12 controls each component of the ultrasonic irradiation apparatus 1.
- the controller 12 causes the probe 21 of the probe unit 20 to transmit ultrasonic waves from the ultrasonic generator 14 and causes the patient to emit ultrasonic waves from the probe 21.
- the controller 12 outputs an ultrasonic wave from the transmission oscillation unit 142 of the ultrasonic wave generation unit 14 and transmits the ultrasonic wave from the transmitter 141 to the probe 21.
- the controller 12 controls the transmission of the ultrasonic wave from the ultrasonic wave generation unit 14 based on the user input to the UI 11, and controls the UI 11 to display information such as the state or operation of the ultrasonic wave irradiation device 1. .
- the controller 12 supplies power from the power supply unit 13 to the transmission power supply unit 140.
- the controller 12 controls the output of the ultrasonic wave from the transmission oscillation unit 142 to emit an ultrasonic wave having an output represented by a specified value from the probe 21.
- the output of the ultrasonic wave from the probe 21 is set to an appropriate level that brings about a desired action, and the controller 12 controls to output the set level of ultrasonic wave.
- the controller 12 may be configured to control the ultrasonic output in order to correct the sensitivity variation of the probe 21. Control of the ultrasonic output can be realized by changing the oscillation frequency in the transmission oscillation unit 142 or changing the transmission voltage when transmitting ultrasonic waves from the transmitter 143 to the probe 21.
- the power supply unit 13 supplies power to each component of the ultrasonic irradiation device 1.
- the power supply unit 13 supplies power from a commercial power supply or a live battery to the controller 12 and the transmission power supply unit 140 of the ultrasonic wave generation unit 14.
- the ultrasonic generation unit 14 includes a transmission power supply unit 140, a transmitter 141, and a transmission oscillation unit 142.
- the transmission power supply unit 140 supplies power from the controller 12 or the power supply unit 13 to the transmitter 141.
- the transmitter 141 transmits the ultrasonic wave output from the transmission oscillation unit 142 to the probe 21.
- the transmission oscillation unit 142 oscillates an ultrasonic wave based on an instruction from the controller 12 and outputs the ultrasonic wave to the transmitter 141.
- a conventionally known power supply unit, transmitter, ultrasonic oscillation unit, and the like can be used as the transmission power supply unit 140, the transmitter 141, and the transmission oscillation unit 142.
- the probe 21 emits the ultrasonic wave transmitted from the transmitter 141 of the ultrasonic wave generation unit 14 to the patient.
- the number (n) of the probes 21 changes according to the range in which the ultrasonic waves are irradiated. When irradiating ultrasonic waves over a wide range, for example, n may be 100 to 1000.
- a flexible material for example, a silicone material
- the plurality of probes 21 (1) to 21 (n) To cover the affected area.
- the probe 21 can emit ultrasonic waves to be irradiated to the patient while non-invasively contacting the patient via a medium (for example, an ultrasonic gel) that propagates ultrasonic waves. It is provided in the housing. Details of the configuration of the probe 21 will be described later.
- a medium for example, an ultrasonic gel
- the ultrasonic irradiation apparatus 1 transmits an ultrasonic wave with an output represented by a specified value, corrects variations in sensitivity of the probe 21, or maintains an ultrasonic output constant.
- a feedback mechanism for monitoring the ultrasonic waves transmitted from the device 141 may be provided. As a result, the transmission state of the ultrasonic wave is fed back from the transmitter 141 to the controller 12.
- the controller 12 controls the output of the ultrasonic waves by the transmission oscillator 142 and the transmitter 141 based on the ultrasonic transmission state.
- the ultrasonic irradiation apparatus 1 may include a feedback mechanism for monitoring the output of the ultrasonic wave from the probe 21 in order to detect a coupling failure between the probe 21 and the affected part.
- the coupling state between the probe 21 and the affected part is fed back from the probe 21 to the controller 12 or the transmitter 141.
- the controller 12 controls the output of ultrasonic waves by the transmission oscillator 142 and the transmitter 141.
- the activation of PLC ⁇ 1, ERK5 or ERK1 / 2 can be quantified by a conventionally known method.
- the controller 12 can further control the output of the ultrasonic waves by the transmission oscillator 142 and the transmitter 141 based on the result.
- the ultrasonic irradiation apparatus 1 Since the ultrasonic irradiation apparatus 1 has the above-described configuration, as described above, the irradiation of ultrasonic waves can improve or improve the vascular endothelial function to the patient. The effect of the improvement or improvement appears immediately after ultrasonic irradiation for a certain time (for example, 20 minutes). Moreover, since the ultrasonic wave can reach the inside from the outside of the patient, the action can be obtained non-invasively. Thus, the present invention demonstrates high safety and rapid effectiveness in the treatment of vascular endothelial dysfunction.
- the ultrasonic irradiation by the ultrasonic irradiation apparatus (that is, the apparatus for treating vascular endothelial dysfunction) according to the present invention has a function of vascular endothelial cells (vasodilation action or motility).
- the signal molecule to be improved can be activated easily and rapidly. Therefore, the present invention can non-invasively improve or enhance the endothelial function in the blood vessel wall in the living body.
- FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of an ultrasonic irradiation apparatus 1a according to another embodiment.
- the ultrasonic irradiation apparatus 1 a further includes a changeover switch 15 and is different from the ultrasonic irradiation apparatus 1 in that it includes only a single ultrasonic generation unit 14. Therefore, in the present embodiment, only the details of the changeover switch 15 and the point that the function equivalent to that of the ultrasonic irradiation apparatus 1 can be shown only by the single ultrasonic generator 14 will be described.
- the ultrasonic irradiation device 1 a includes a single ultrasonic generation unit 14 and a changeover switch 15.
- the ultrasonic generator 14 is connected to a plurality of probes 21 (1) to 21 (n) via a changeover switch 15.
- the ultrasonic generator 14 transmits the generated ultrasonic wave to the changeover switch 15.
- the changeover switch 15 transmits the received ultrasonic waves to each of the plurality of probes 21 (1) to 21 (n). At this time, the changeover switch 15 selects one or more of the plurality of probes 21 (1) to 21 (n) and transmits an ultrasonic wave.
- the operation of the plurality of ultrasonic generators is not controlled by the controller 12, but is switched by the changeover switch 15 (transmission of ultrasonic waves) of the probes 21 (1) to 21 (n) that should emit ultrasonic waves. Accordingly, ultrasonic waves are emitted from the ultrasonic irradiation apparatus 1a.
- the ultrasonic irradiation apparatus 1 a has a single ultrasonic generation unit 14 under the control of the controller 12. Thus, the process by the controller 12 is simplified, and an improved speed of the process can be realized. Since the ultrasonic irradiation apparatus 1a includes the single ultrasonic generation unit 14, it can be reduced in size and cost. The ultrasonic irradiation apparatus 1a has these advantages while maintaining the advantages (a wide range of ultrasonic irradiation) provided with the plurality of probes 21 (1) to 21 (n).
- FIG. 3A shows a configuration viewed from the upper surface of the probe 21, and
- FIG. 3B shows a cross-sectional configuration of the probe 21.
- the probe 21 houses a plurality of transducers 211 and sensitivity data storage elements 212 respectively connected to a connector 213 in a housing 210.
- the vibrators 211 are arranged in 2 rows and 3 columns in the housing 210.
- the six elements of the transducers 211 are arranged in two rows and three columns, but the number and arrangement of the transducers 211 may be changed as appropriate.
- the housing 210 is made of a silicone material or the like.
- the probe 21 is preferably rectangular in order to increase the contact area with the patient and the irradiation area of the ultrasonic waves.
- the probe unit 20a includes a plurality of rectangular probes 21, and each of the adjacent probes 21 is provided in a positional relationship in contact with each other on one rectangular side (for example, the upper side in FIG. 3A). It has been.
- Each of the plurality of transducers 211 vibrates by receiving the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic wave generation unit 14 and emits the ultrasonic wave to the patient.
- the sensitivity data storage element 212 stores sensitivity data of the probe 21. Sensitivity data stored for each probe 21 is transmitted to the controller 12 or the transmitter 141. The controller 12 or the transmitter 141 corrects the variation in sensitivity of the probe 21 based on the transmitted sensitivity data.
- the probe 21 may include an element that stores data indicating the sensitivity classification of the probe 21. The data can be fed back to the controller 12 or the like and used to correct sensitivity variations.
- the probe units 20 and 20a may have different shapes depending on the part of the patient that is irradiated with ultrasound.
- the site varies depending on the type of vascular endothelial dysfunction to be treated and the location of the affected area. Examples of the site include the head, neck, chest, abdomen, lumbar region, pubic region, arms, legs and parts thereof (for example, the upper arm, elbows, wrists, palms or fingers in the arms), and these Combinations are mentioned.
- the shapes of the probe units 20 and 20a are tanks that can be filled with fluid.
- the ultrasonic irradiation by the ultrasonic irradiation apparatuses 1 and 1a is performed in a state where the tank is filled with an ultrasonic propagation medium (for example, water, gel or coupling agent) and the patient's body is immersed in the ultrasonic propagation medium.
- an ultrasonic propagation medium for example, water, gel or coupling agent
- the shape of the probe units 20 and 20a is a cylindrical shape.
- the ultrasonic irradiation is performed in a state where an ultrasonic propagation medium is applied to or filled in the inner diameters of the cylindrical probe units 20 and 20a and the patient's arm is inserted into the inner diameter.
- FIG. 4 is a schematic view illustrating the shape of the probe unit in the case where ultrasonic waves are applied to the male genital area.
- FIG. 5 is a schematic view illustrating another shape of the probe unit in the case of irradiating the male genital area with ultrasonic waves.
- FIG. 6 is a schematic view illustrating another shape of the probe unit when irradiating the male genital area with ultrasonic waves.
- FIG. 7 is a schematic view illustrating the shape of the probe unit when the head is irradiated with ultrasonic waves.
- FIG. 8 is a schematic view illustrating another shape of the probe unit when the head is irradiated with ultrasonic waves.
- FIG. 9 is a schematic view illustrating the shape of the probe unit when the chest is irradiated with ultrasonic waves.
- the shape of the probe units 20 and 20a in the case of irradiating the male genital area with an ultrasonic wave is a cylindrical shape whose one end is closed.
- the plurality of probes 21 are embedded in a cylindrical wall made of silicon, and ultrasonic waves are irradiated from four locations by the four probes 21.
- the hollow portion (inner diameter) of the cylinder is filled with an ultrasonic wave propagation medium, and the shadow is inserted into the hollow portion.
- the cylinder can be connected to a fixture (eg, belt or band).
- the fixture is a member that fixes the probe units 20 and 20a to the patient's body when the patient is irradiated with ultrasonic waves.
- the other shapes of the probe units 20 and 20a in the case of irradiating the male genital area with ultrasonic waves are flat.
- the probe units 20 and 20a are crimped to the patient's body via the ultrasonic propagation medium.
- the probe units 20 and 20a are crimped on the patient's scrotum, the entire penis and the area across the glans.
- the ultrasound propagation medium is applied to the patient's body or probe units 20 and 20a.
- the probe units 20 and 20a having this shape are connected to a fixture.
- the other shapes of the probe units 20 and 20a in the case of irradiating the male genital area with ultrasonic waves are lumps having flat portions.
- the massive portion is connected to the grip.
- the ultrasonic irradiation part can be selected as appropriate. For example, after applying ultrasound propagation media to the scrotum, the entire penis and the glans area, 3 places on the penis (tip, middle and root) and 2 places on the scrotum (behind the left and right scrotum) A total of 5 places receive ultrasonic irradiation sequentially.
- the shape of the probe units 20 and 20a when the head is irradiated with ultrasonic waves is a pair of columns.
- the probe units 20 and 20a are inserted into the left and right nasal cavities filled with the ultrasonic propagation medium in advance. Further, in the case of this shape, the ultrasonic wave can be applied to the entire head without passing through the bone.
- other shapes of the probe units 20 and 20a when irradiating the head with ultrasonic waves are a pair of flat plate shapes having various planar shapes.
- the probe units 20 and 20a are crimped to the vicinity of the thin left and right temporal bones via an ultrasonic propagation medium.
- the probe units 20 and 20a having this shape are connected to a fixture.
- An example of the fixture in this case further includes a helmet-like structure covering the head.
- other shapes of the probe units 20 and 20a in the case of irradiating the chest with ultrasonic waves are sheet shapes having various planar shapes.
- the probe units 20 and 20a have a sufficient size to cover the chest widely, or are formed by connecting a plurality.
- the probe units 20 and 20a having this shape are connected to a fixture.
- the probe units 20 and 20a further include a receiving unit that receives a reflected wave of ultrasonic waves from the heart, and the ultrasonic irradiation devices 1 and 1a are imaging that images signals from the receiving unit.
- the unit is further provided. That is, when irradiating an ultrasonic wave to the chest, the ultrasonic irradiation devices 1 and 1a have an echocardiographic function, and can always irradiate a specific part of the chest with ultrasonic waves.
- the probe units 20 and 20a further include an electrode for detecting a heartbeat waveform, and the ultrasonic irradiation devices 1 and 1a calculate a heart rate based on a signal representing the waveform from the electrode.
- the calculating part to perform is provided.
- the heart rate is transmitted to the controller 12, and the controller 12 synchronizes the output of the ultrasonic wave from the ultrasonic wave transmitting unit 142 with the heart rate.
- the ultrasonic irradiation apparatuses 1 and 1 a irradiate the patient with ultrasonic waves over a certain irradiation time per irradiation under the control of the controller 12.
- the irradiation time is a time exceeding 0 minute per irradiation. More specifically, the irradiation time is 5 to 100 minutes ⁇ 10% per irradiation, preferably 10 to 60 minutes ⁇ 10%, more preferably 20 to 40 minutes ⁇ 10%. If the irradiation time is selected from the above range, the ultrasonic irradiation devices 1 and 1a can treat various vascular endothelial dysfunctions.
- vascular endothelial function can be realized by short-time irradiation. That is, the time when the improvement or improvement is recognized from the irradiation and the time when the patient receives the ultrasonic irradiation can be shortened. Therefore, the burden on the patient can be minimized and an immediate treatment can be realized.
- the ultrasonic irradiation devices 1 and 1a are devices for treating vascular endothelial dysfunction as described above.
- Examples of vascular endothelial dysfunction that can be treated by the ultrasonic irradiation apparatuses 1 and 1a include, but are not limited to, stroke, myocardial infarction, angina pectoris, ventricular fibrillation, erectile dysfunction, and arteriosclerosis.
- the ultrasonic irradiation devices 1 and 1a cause vasodilation minimally invasively and immediately.
- the vascular endothelial dysfunction treated by the ultrasonic irradiation apparatuses 1 and 1a is a disorder in which the reduction or disappearance of symptoms is recognized by blood flow recovery based on immediate vasodilation.
- the vascular endothelial dysfunction treated by the ultrasonic irradiation apparatuses 1 and 1a is most preferably an erectile dysfunction.
- shock wave irradiation for thrombus dissolution has been reported to adversely affect the surrounding tissues of irradiated blood vessels.
- shock wave irradiation to the brain may cause bleeding from blood vessels other than the occluded portion simultaneously with the dissolution of the thrombus.
- vascular endothelial dysfunction based on stenosis of blood vessels naturally does not cause thrombus.
- Angiogenesis requires a long period of time (several weeks or more) to restore blood flow, so even if blood flow is finally restored, cell necrosis (based on individual death) cannot be avoided, and treatment does not make sense.
- a specific ultrasound irradiation time is employed for the treatment of a specific vascular endothelial dysfunction.
- an irradiation time of 20 to 40 minutes ⁇ 10% is selected for each irradiation.
- an irradiation time of ⁇ 10% for 20 to 40 minutes is selected for each irradiation.
- an irradiation time of 20 to 40 minutes ⁇ 10% is selected for each irradiation.
- an irradiation time of ⁇ 10% for 20 to 40 minutes is selected for each irradiation.
- an irradiation time of ⁇ 10% for 20 to 40 minutes is selected for each irradiation.
- the ultrasonic irradiation apparatuses 1 and 1 a irradiate the patient with ultrasonic waves having a frequency within a certain range under the control of the controller 12.
- the frequency is preferably 0.5 to 3 MHz ⁇ 10%, more preferably 1 to 2 MHz ⁇ 10%, and most preferably 2 MHz ⁇ 10%.
- ⁇ 10% attached to the end of a numerical range or a specific numerical value means the numerical range or the error range of the numerical value.
- the above-mentioned range “ ⁇ 10% of 0.5 to 3 MHz” includes 0.45 MHz as the lower limit value and 3.3 MHz as the upper limit value.
- ⁇ Numeric% is used to mean an error range of the percentage of the numerical value as exemplified herein.
- the ultrasonic irradiation devices 1 and 1a irradiate the patient with ultrasonic waves having an output within a certain range under the control of the controller 12.
- the output is preferably 10 to 100 mW / cm 2 ⁇ 10%, more preferably 20 to 50 mW / cm 2 ⁇ 10%, and most preferably 30 mW / cm 2 ⁇ 10%.
- the ultrasonic irradiation apparatuses 1 and 1 a irradiate the patient with ultrasonic waves having a duty ratio within a certain range under the control of the controller 12.
- the duty ratio is preferably 5 to 40% ⁇ 10%, more preferably 10 to 30% ⁇ 10%, and most preferably 20% ⁇ 10%.
- the ultrasonic irradiation devices 1 and 1a irradiate the patient with ultrasonic waves having a pulse repetition frequency (PRF) within a certain range under the control of the controller 12.
- the PRF is preferably 0.5 to 20 kHz ⁇ 10% or 50 to 200 kHz ⁇ 10%, preferably 0.7 to 15 kHz ⁇ 10% or 75 to 150 kHz ⁇ 10%, and 1.0 kHz ⁇ Most preferably, it is 10% or 100 kHz ⁇ 10%.
- the ultrasonic irradiation apparatuses 1 and 1a can drive each of the plurality of probes 21 (1) to 21 (n) in a time-sharing manner under the control of the controller 12. More specifically, the controller 12 causes the ultrasonic generator 14 to generate ultrasonic waves having the same frequency by sequentially driving each of the plurality of probes 21 (1) to 21 (n) in a time-sharing manner. Control can be performed.
- the ultrasonic irradiation energy is uniformly applied to the patient (affected part) without concentrating the energy of ultrasonic irradiation on a specific location.
- One embodiment according to the present invention is a method for treating vascular endothelial dysfunction, comprising an ultrasound irradiation step of irradiating a patient with vascular endothelial dysfunction with ultrasound.
- the ultrasonic irradiation apparatus 1 or 1a described above is used in the method. That is, the method is a method of treating a patient's vascular endothelial dysfunction using the above-described ultrasonic irradiation apparatus 1 or 1a. Therefore, details and effects of the method are apparent from the description in [Apparatus for treating vascular endothelial dysfunction].
- One embodiment according to the present invention includes an activation promoting step of accelerating activation of PLC ⁇ 1, ERK5, or ERK1 / 2 by irradiating a subject with ultrasonic waves, of PLC ⁇ 1, ERK5, or ERK1 / 2.
- This is an activation control method.
- the ultrasonic irradiation apparatus 1 or 1a described above is used in the method. Except that the purpose is to activate the activation of PLC ⁇ 1, ERK5 or ERK1 / 2 and to include different subjects, the use method and conditions of the ultrasonic irradiation device 1 or 1a are referred to the above-mentioned embodiment. That's fine.
- the method according to the present invention can activate intracellular signal molecules such as PLC ⁇ 1, ERK5 or ERK1 / 2 by ultrasonic irradiation. Therefore, in addition to the medical uses as described above, the method according to the present invention can be applied to research and pharmaceutical development. Accordingly, subjects to which the method according to the present invention is applied include, in addition to human patients, other living organisms and biomaterials (for example, living cells, tissue pieces and tissues).
- Example 1 Promotion of activation of molecules involved in vasodilation by ultrasonic irradiation
- Stimulation of activation of molecules involved in vasodilation by ultrasonic irradiation was examined by irradiating vascular endothelial cells derived from human umbilical vein with ultrasonic waves.
- an ultrasonic irradiation apparatus (cell ultrasonic irradiation apparatus USE-MODL-001, 002, Nippon Sigma Co., Ltd.) having performance and configuration corresponding to the ultrasonic irradiation apparatus 1 was used.
- the ultrasonic irradiation apparatus includes a small probe suitable for ultrasonic irradiation of cultured cells.
- FIG. 10A An experimental system for irradiating cultured cells obtained as described above with ultrasonic waves is schematically shown in FIG.
- the probe connected to the ultrasonic generator was attached to a 6-well plate.
- FIG. 10B an ultrasonic gel layer for humans was formed on the probe surface to a thickness of 10 mm. At this time, care was taken to prevent air from entering between the probe surface and the ultrasonic gel.
- the plate was overlaid on the ultrasonic gel layer so that the well containing the cells overlapped the probe surface. Only the probe and 6-well plate were placed in the incubator. The condition in the incubator is 5% CO 2 at 37 ° C.
- the ultrasonic irradiation conditions are as follows. Ultrasonic frequency: 2.0 MHz Pulse duration: 200 ⁇ s Pulse repetition frequency: 1.0 kHz Duty ratio: 20% Output: 30 mW / cm 2 Irradiation time: Non-irradiation (Control) or 20 minutes.
- anti-phosphorylated PLC ⁇ 1 antibody (# 2821, Cell Signaling), anti-phosphorylated ERK1 / 2 antibody (# 9106, Cell Signaling), anti-phosphorylated ERK5 antibody (SC-16564) , Santa Santa Cruz Biotechnology), and anti-phosphorylated FAK antibody (# 8556, Cell Signaling) as the primary antibody
- HRP labeled anti-mouse secondary antibody (G21040, Invitrogen) and HRP labeled anti-rabbit secondary An antibody (G21234, Invitrogen) was used as a secondary antibody.
- one set of samples for one signal molecule is composed of five cell disruptions collected from each of the five wells having the same type of irradiation time. As shown in FIGS. 11 to 14 described later, a plurality of sets are provided for detection for each signal molecule.
- FIGS. 11 to 14 The results detected in the immediately preceding item are shown in FIGS. 11 to 14 for each signal molecule.
- FIG. 11 is a table summarizing the results of examining the activation of PLC ⁇ 1 using the experimental system shown in FIG.
- FIG. 12 is a table summarizing the results of examining ERK1 / 2 activation using the experimental system shown in FIG.
- FIG. 13 is a table summarizing the results of examining ERK5 activation using the experimental system shown in FIG.
- FIG. 14 is a table summarizing the results of examining FAK activation using the experimental system shown in FIG.
- the abundance of active PLC ⁇ 1 is about 1.3 to 1.4 times that in the non-irradiation at all time points (0, 5, 10 and 20 minutes) after irradiation. It had increased to.
- the abundance of active ERK1 / 2 increased by about 1.6 to 2.0 times compared to the abundance in non-irradiation at all time points after irradiation.
- the abundance of active ERK5 was increased by about 1.4 to 1.9 times compared to the abundance in non-irradiation at all time points after irradiation.
- the abundance of active FAK increased about 1.45 to 1.6 times compared to the abundance in non-irradiation at all time points after irradiation.
- Non-Patent Documents 5 to 9 All active forms of ERK1 / 2, ERK5, and FAK, including PLC ⁇ 1, are known to induce production of NO (vasodilator) via eNOS (endothelial NO synthase).
- NO vasodilator
- eNOS endothelial NO synthase
- Non-Patent Documents 5 to 9 it is suggested that when a patient's blood vessel is irradiated with the ultrasonic wave using the apparatus according to the present invention, an improvement or improvement in the vascular dilation effect (one of important vascular endothelial functions) of the vascular endothelium is immediately recognized. It was. Since the enhancement of the vasodilator action is realized by ultrasonic irradiation of the blood vessel, according to the present invention, it is possible to expect a non-invasive immediate improvement or improvement of the vascular endothelial function.
- Example 2 Improvement of motility of vascular endothelial cells by ultrasonic irradiation
- ultrasonic waves were applied to vascular endothelial cells in the same manner as in Example 1 except for the experimental system used. Thereafter, the influence of ultrasonic irradiation on the motility of vascular endothelial cells was examined.
- details of the present embodiment will be described only with respect to differences from the first embodiment.
- a culture insert (ibidi) having two wells was placed on the bottom of each well of a 6-well plate.
- 2.3 ⁇ 10 4 cells / well of HUVEC suspended in EGM-2 liquid medium was added to each well and allowed to stand at 37 ° C. for 24 hours.
- the culture insert was removed from each well of the plate.
- an area where cells were not adhered was formed at the place where the culture insert was placed on the bottom surface of the well of the plate.
- the medium was then replaced with EBM-2 liquid medium supplemented with 0.5% fetal bovine serum (FBS) and allowed to stand for 24 hours.
- FBS fetal bovine serum
- the cultured cells prepared as described above were divided into an irradiation group (20-minute sonication), a positive control (VEGF addition), and a non-irradiation group (no treatment).
- Ultrasound irradiation in the irradiated group and addition of VEGF in the positive control were performed immediately after removal of the culture insert.
- the conditions for ultrasonic treatment are the same as those in Example 1 except for the irradiation time.
- VEGF was added to the medium at a final concentration of 50 ng / ml and evaluated without removal.
- An experimental system for ultrasonic treatment is schematically shown in FIG.
- the experimental system is the same as the experimental system shown in FIG. 10 except that cells are not attached to the place where the culture insert was placed.
- the motility of the cells was evaluated by counting the number of cells that migrated (migrated) to the region formed by removal of the culture insert.
- FIG. 16 is a diagram summarizing the results of examining the motility of cells using the experimental system shown in FIG.
- the lower left panel in FIG. 16 shows the state of the area where the number of cells is counted
- the upper panel shows the counting result of the counted number of cells
- the lower right panel shows the counting result as a graph. Show.
- the two vertical lines in the lower left panel in FIG. 16 indicate the boundaries of the region formed by removing the culture insert.
- the positive control cells showed a motility of about 2.0 times that of the non-irradiated group.
- the cells in the irradiated group showed a motility of about 1.3 times that in the non-irradiated group.
- Non-patent Document 10 Non-patent Document 10
- Example 3 Elucidation of activation mechanism of molecules involved in vasodilation whose activation is promoted by ultrasonic irradiation.
- a combined test of ultrasonic irradiation and PLC ⁇ 1 inhibitor treatment was performed. The same operation as in Example 1 was performed except that a condition of presence or absence of addition of a PLC ⁇ 1 inhibitor was added (see FIG. 10 for the experimental system).
- U73122 (+) and U73122 ( ⁇ ) were divided into two groups (U73122 (+) and U73122 ( ⁇ )) according to the presence or absence of addition of U73122 (Cayman® Chemical), a PLC ⁇ 1 inhibitor.
- U73122 ( ⁇ ) is a group in which the same operation as in Example 1 was performed.
- U73122 (+) a final concentration of U73122 of 1 ⁇ M was added to the medium 30 minutes before sonication.
- ERK1 / 2 active and non-active contained in the cell disruption was detected using the same antibody as in Example 1.
- the effect of the PLC ⁇ 1 inhibitor on the action of sonication confirmed in Example 1 was compared for each group based on the abundance of active ERK1 / 2. The comparison result is shown in FIG.
- FIG. 17 is a table summarizing the results of examining the effect of a PLC ⁇ 1 inhibitor on the activation of ERK1 / 2 by ultrasonic irradiation in Example 3 using the same experimental system as in Example 1.
- the meanings of the three panels in FIG. 17 are the same as the meanings of the panels in FIGS.
- U73122 (+) showed a decrease in the amount of active ERK1 / 2 compared to U73122 ( ⁇ ). Since the amount of active ERK1 / 2 is decreased by the inhibition of PLC ⁇ 1, it indicates that PLC ⁇ 1 regulates ERK1 / 2 upstream of the signal transduction pathway.
- FIG. 18 is a diagram for explaining a molecular mechanism for improving or improving the vascular endothelial function by ultrasonic irradiation.
- ERK5, PLC ⁇ 1, and FAK are activated by ultrasonic irradiation.
- Active ERK5 induces eNOS expression.
- PLC ⁇ 1 induces activation of eNOS through activation of ERK1 / 2, and in another pathway, through inositol triphosphate production induction ⁇ intracytoplasmic Ca 2+ concentration increase ⁇ Ca 2+ and calmodulin binding , ENOS activation is induced.
- FAK induces activation of eNOS. Through these pathways, activated or expression-induced eNOS generates NO and causes vasodilation. As an alternative pathway, FAK enhances cell motility and promotes vasodilation. Perhaps ultrasound irradiation is thought to activate other pathways as well, but it is clear that it leads to immediate non-invasive improvement of vascular endothelial function, as confirmed in each example.
- Example 4 Examination of ultrasonic irradiation time for activation of molecules involved in vasodilation.
- the purpose of this embodiment is to optimize the ultrasonic irradiation time. Therefore, in this example, the activation state of the signal molecule was examined immediately after 5 irradiation times (non-irradiation (Control), 5, 20, 60 and 120 minutes). Further, the only signal molecule detected was ERK1 / 2. Except for the above points, this example was carried out in the same manner as in Example 1, and only the results are shown below.
- FIG. 19 is a table summarizing the results of examining the relationship between the change in irradiation time and the activation state of ERK1 / 2.
- the upper panel summarizes the results of quantifying the band intensity of the active signal molecule.
- the numerical results are further shown as a graph.
- the abundance of active ERK1 / 2 was 1.29, 1.44, and 1.11 times after irradiation for 5, 20, and 60 minutes, respectively, compared to the abundance in non-irradiation. It was increasing. However, no increase in the amount of active ERK1 / 2 was detected after 120 minutes of irradiation.
- the present invention can be used to improve or improve the vascular endothelial function through ultrasonic irradiation.
- Ultrasonic irradiation device (device for treating vascular endothelial dysfunction) 1a Ultrasonic irradiation device (device for treating vascular endothelial dysfunction) DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Ultrasonic generator 11 User interface 12 Controller (irradiation condition control means and output system control means) 13 Power Supply Unit 14 Ultrasonic Generation Unit (Ultrasonic Generation Unit) 140 Transmission power supply unit 141 Transmitter 142 Transmission oscillation unit 15 Changeover switch 20 Probe unit 20a Probe unit 21 Probe (ultrasonic wave emission terminal) 210 Housing 211 Vibrator 212 Sensitivity Data Storage Element 213 Connector
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Abstract
本発明の血管内皮機能障害を処置する装置（１）は、血管内皮機能障害の患者に超音波を照射する超音波照射手段（１４および２０）を備えている。本発明は、非侵襲的な即時性の血管内皮機能の向上または改善を可能にする。
Description
本発明は、血管内皮機能障害を処置する装置、血管内皮機能障害を処置する方法ならびにＰＬＣγ１、ＥＲＫ５またはＥＲＫ１／２の活性化制御方法に関し、より詳細には、対象に対する超音波照射による上記装置、上記方法および活性化制御方法に関する。
血管内皮機能障害は、血管の弛緩と収縮とのバランスまたは血栓の形成と融解とのバランスが、血管内皮細胞において部分的または完全に失われている状態である。よって、血管内皮機能障害は、脳卒中、心筋梗塞、狭心症、心室細動、動脈硬化および勃起障害の初期の危険因子として挙げられている（非特許文献１および２）。これらのうち勃起障害を例に挙げて、血管内皮機能障害についてさらに詳述する。
勃起障害（勃起不全とも呼ばれる）は、男性の性的機能障害の１つであり、陰茎の勃起の発現または維持の不能に起因して、満足な性交を行い得ない状態を指す。勃起障害に陥る人は加齢にともなって増加する傾向にある。勃起障害の罹患率は、２０～３９歳の若年層において４．７％、４０代前半において１６％、４０代後半において２０％、５０代前半において３６％、５０代後半において４７％、６０代前半において５７％、６０代後半において７０％と報告されている（非特許文献３および４）。
勃起障害は、発症の原因にしたがって、器質性勃起障害、機能性勃起障害、混合性勃起障害および薬剤性勃起障害の４つに分類される。器質性勃起障害は、解剖学的な問題（例えば、神経系、血管系、組織または陰茎自体の異常）または内分泌障害によって、所望される十分な陰茎の勃起を生じない状態を指す。器質性勃起障害は、例えば高血圧、糖尿病または動脈硬化によって引き起こされる。機能性勃起障害は、解剖学的には正常だが、心理的要因などによって所望される十分な陰茎の勃起を生じない状態を指す。混合性勃起障害は、器質性勃起障害および機能性勃起障害の複合的な状態を指す。薬剤性勃起障害は、一部の薬剤の副作用によってテストステロンの分泌が抑制されて、勃起障害に陥る状態を指す。
これらのうち、特に器質性勃起障害に対する現行の処置としては、血行再建手術、血管新生を促す処置、および薬物による機能回復などが挙げられる。血行再建手術は、患者の陰茎以外の部位から動脈を切除し、切除した動脈を陰茎の動脈とつなぎ合わせることによって、遮断された血流を回復する処置である。血管新生を促す処置は、陰茎に対する外的要因（例えば衝撃波の局部照射）に基づく血管新生によって、恒常的な血流量を向上させる処置である。
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しかし、血管内皮機能障害を改善するための上述のような血行再建手術、血管新生を促す処置、および薬物による機能回復のそれぞれは、以下に示すような問題点を有している。
血行再建手術は、高い侵襲性などに起因して、身体的、精神的かつ経済的に大きな負担を患者に強いる。衝撃波によって血管新生を促す処置は、第一の問題として、性的機能の回復までに長期の加療を要する。長期の加療に基づいて、患者は、長期にわたる低下した生活の質（ＱＯＬ）を強いられる。よって、衝撃波によって血管新生を促す処置は、肉体的、経済的、時間的および精神的な負担という問題点をともなっている。例えば、肉体的な負担は、必要に応じて麻酔を要するほどの苦痛である。また、上述した脳血管疾患および心疾患に対する処置は、即座（例えば数分～数十分後）に作用を示さなければ、患者を死に至らしめる。薬物による機能回復は、即座の作用を示すが、同時に副作用を完全に回避し得ない。
このような課題に鑑みて、本発明の目的は、血管内皮機能の即時性の向上または改善を可能にする非侵襲的なツールを提供することである。
上記課題を解決するために、本願の発明者らは、鋭意検討した結果として以下に示す発明を完成するに至った。
（１）血管内皮機能障害を処置する装置であって、血管内皮機能障害の患者に照射する超音波を生成する超音波生成手段を備えている装置。
（２）上記血管内皮機能障害は、脳卒中、心筋梗塞、狭心症、心室細動、動脈硬化および勃起障害からなる群から選択される、（１）に記載の装置。
（３）上記超音波生成手段から送信される超音波の１回あたり送信時間を、２０～４０分間±１０％に制御する送信条件制御手段をさらに備えている、（１）または（２）に記載の装置。
（４）上記送信条件制御手段は、上記超音波生成手段から送信される超音波の周波数を、０．５～３ＭＨｚ±１０％にさらに制御する、（３）に記載の装置。
（５）上記超音波生成手段は、超音波伝播媒体を介した患者に対する非侵襲的な接触をもたらし、装置の外部に超音波を出力する超音波放出端子と接続されている、（１）～（４）のいずれか１つに記載の装置。
（６）複数の上記超音波放出端子のそれぞれを時分割して順次駆動させることによって、複数の当該超音波放出端子のそれぞれに超音波を出力させる出力方式制御手段をさらに備えている、（５）に記載の装置。
（７）対象に超音波を照射することによって、ＰＬＣγ１、ＥＲＫ５またはＥＲＫ１／２の活性化を促進する活性化促進工程を包含している、ＰＬＣγ１、ＥＲＫ５またはＥＲＫ１／２の活性化制御方法。
（８）上記活性化促進工程において、超音波の１回あたりの照射時間は０分を超えて２０分±１０％である、（７）に記載の活性化制御方法。
（９）上記活性化促進工程において、０．５～３ＭＨｚ±１０％の周波数を有している超音波を上記対象に照射する、（７）または（８）に記載の活性化制御方法。
（１０）上記活性化促進工程において、超音波照射装置に備えられている複数の超音波放出端子のそれぞれを時分割して駆動させることによって、当該超音波放出端子のそれぞれに超音波を出力させる、（７）～（９）のいずれか１つに記載の活性化制御方法。
（１１）血管内皮機能障害の患者に超音波を照射する超音波照射工程を包含している、血管内皮機能障害を処置するための方法。
（１２）上記血管内皮機能障害は、脳卒中、心筋梗塞、狭心症、心室細動および勃起障害からなる群から選択される、（１１）に記載の方法。
（１３）上記超音波照射工程において、上記患者に対する１回あたりの超音波の照射時間は、０分を超えて２０分±１０％である、（１１）または（１２）に記載の方法。
（１４）上記超音波照射工程において、上記患者に対して照射される超音波は、０．５～３ＭＨｚ±１０％の周波数を有している、（１１）～（１３）のいずれか１つに記載の方法。
（１５）上記超音波照射工程において、超音波照射装置に備えられている複数の超音波放出端子のそれぞれを時分割して駆動させることによって、当該超音波放出端子のそれぞれに超音波を出力させる、（１１）～（１４）のいずれか１つに記載の方法。
（１）血管内皮機能障害を処置する装置であって、血管内皮機能障害の患者に照射する超音波を生成する超音波生成手段を備えている装置。
（２）上記血管内皮機能障害は、脳卒中、心筋梗塞、狭心症、心室細動、動脈硬化および勃起障害からなる群から選択される、（１）に記載の装置。
（３）上記超音波生成手段から送信される超音波の１回あたり送信時間を、２０～４０分間±１０％に制御する送信条件制御手段をさらに備えている、（１）または（２）に記載の装置。
（４）上記送信条件制御手段は、上記超音波生成手段から送信される超音波の周波数を、０．５～３ＭＨｚ±１０％にさらに制御する、（３）に記載の装置。
（５）上記超音波生成手段は、超音波伝播媒体を介した患者に対する非侵襲的な接触をもたらし、装置の外部に超音波を出力する超音波放出端子と接続されている、（１）～（４）のいずれか１つに記載の装置。
（６）複数の上記超音波放出端子のそれぞれを時分割して順次駆動させることによって、複数の当該超音波放出端子のそれぞれに超音波を出力させる出力方式制御手段をさらに備えている、（５）に記載の装置。
（７）対象に超音波を照射することによって、ＰＬＣγ１、ＥＲＫ５またはＥＲＫ１／２の活性化を促進する活性化促進工程を包含している、ＰＬＣγ１、ＥＲＫ５またはＥＲＫ１／２の活性化制御方法。
（８）上記活性化促進工程において、超音波の１回あたりの照射時間は０分を超えて２０分±１０％である、（７）に記載の活性化制御方法。
（９）上記活性化促進工程において、０．５～３ＭＨｚ±１０％の周波数を有している超音波を上記対象に照射する、（７）または（８）に記載の活性化制御方法。
（１０）上記活性化促進工程において、超音波照射装置に備えられている複数の超音波放出端子のそれぞれを時分割して駆動させることによって、当該超音波放出端子のそれぞれに超音波を出力させる、（７）～（９）のいずれか１つに記載の活性化制御方法。
（１１）血管内皮機能障害の患者に超音波を照射する超音波照射工程を包含している、血管内皮機能障害を処置するための方法。
（１２）上記血管内皮機能障害は、脳卒中、心筋梗塞、狭心症、心室細動および勃起障害からなる群から選択される、（１１）に記載の方法。
（１３）上記超音波照射工程において、上記患者に対する１回あたりの超音波の照射時間は、０分を超えて２０分±１０％である、（１１）または（１２）に記載の方法。
（１４）上記超音波照射工程において、上記患者に対して照射される超音波は、０．５～３ＭＨｚ±１０％の周波数を有している、（１１）～（１３）のいずれか１つに記載の方法。
（１５）上記超音波照射工程において、超音波照射装置に備えられている複数の超音波放出端子のそれぞれを時分割して駆動させることによって、当該超音波放出端子のそれぞれに超音波を出力させる、（１１）～（１４）のいずれか１つに記載の方法。
本発明は、非侵襲的な即時性の血管内皮機能の向上または改善を可能にする。
〔血管内皮機能障害を処置する装置〕
本発明は、血管内皮機能障害の患者に照射する超音波を生成する超音波生成手段を備えている、血管内皮機能障害を処置する装置である。つまり、本発明は、超音波を患者に照射することによって血管内皮機能障害を処置する超音波照射装置と言い換えられ得る。以下において、説明を容易にするために、本発明に係る血管内皮機能障害を処置する装置を、単に超音波照射装置と称する。
本発明は、血管内皮機能障害の患者に照射する超音波を生成する超音波生成手段を備えている、血管内皮機能障害を処置する装置である。つまり、本発明は、超音波を患者に照射することによって血管内皮機能障害を処置する超音波照射装置と言い換えられ得る。以下において、説明を容易にするために、本発明に係る血管内皮機能障害を処置する装置を、単に超音波照射装置と称する。
後述する実施形態に記載の構成および実施例において明らかにされているように、本発明に係る超音波照射装置は、超音波の照射によって、血管内皮機能の向上または改善を患者にもたらし得る。当該向上または改善の作用は、一定時間の超音波照射後に即座に現れる。また、超音波は、患者の外部から内部に到達し得るので、非侵襲的に当該作用が得られる。よって、本発明は、血管内皮機能障害の処置において、高い安全性および速やかな有効性を示す。
本明細書において、血管内皮機能障害は、正常な血管が有している機能の一部またはすべてを果たし得ない血管に基づいて生じる状態を意味している。また、血管内皮機能障害は、処置を行う時点で患者内に存在する血管の機能回復によって改善または治癒の見込みを有している状態であり、特に、当該改善または治癒のためには、血管の機能回復が、処置を行う時点から短時間（例えば数十分間以下）に生じることを要する。つまり、本発明は、長期間（例えば数週間）かけて血流量を徐々に上昇させる血管新生を起こさせることを目的としていない。
したがって、本明細書に使用されるとき、“処置（する）”は、血管内皮機能障害に起因して、死に瀕している患者、または重篤な症状（例えば、意識障害、心筋虚血、四肢または感覚の麻痺など）を呈している患者を救う処置を指す。すなわち、本明細書における“処置（する）”は、“応急処置（する）”と交換可能である。
ここで、本明細書に使用されるとき、“応急処置（する）”は、処置を受けた当日に患者の血管内皮機能障害を改善することによって、日常生活の支障を取り除く処置を指す。後者の場合、“応急”は、文化的な生活を営むためにヒトの患者が求める行為（例えば、旅行、運動、職務の遂行、創作活動または性交など）を、当該患者が求める日時に応じて、治療行為によって実現させ得る場合をさらに包含している。
本発明に係る超音波照射装置を図面を参照して以下に詳細に説明する。
（超音波照射装置の構成）
本発明に係る超音波照射装置の構成の一例について、図１を参照して説明する。図１は、本発明に係る一実施形態の超音波照射装置（血管内皮機能障害を処置する装置）１の構成を示すブロック図である。
本発明に係る超音波照射装置の構成の一例について、図１を参照して説明する。図１は、本発明に係る一実施形態の超音波照射装置（血管内皮機能障害を処置する装置）１の構成を示すブロック図である。
図１に示すように、超音波照射装置１は、超音波生成装置１０およびプローブユニット２０を備えている。超音波生成装置１０は、ユーザインターフェース（ＵＩ）１１、コントローラ（送信条件制御手段および出力方式制御手段）１２、電源部１３および１つ以上の超音波生成部（超音波生成手段）１４を備えている。プローブユニット２０は、１つ以上の探触子（超音波放出端子）２１を備えている。プローブユニット２０は、超音波生成装置１０から独立したハウジングに収納され得るか、または超音波生成装置１０と同じハウジングに、超音波生成装置１０から離して収納され得る。また、プローブユニット２０が、ケーブルなどを介して超音波生成装置１０に接続されており、プローブユニット２０が、超音波生成装置２０から離れた位置において動作し得る構成を、超音波照射装置１に適用し得る。
また、図１に示すように、超音波生成装置１０は、ｎ個の超音波生成部（超音波生成部１４（１）～超音波生成部１４（ｎ））を備えている。この場合、プローブユニット２０は、ｎ個の超音波生成部のそれぞれと一対一で対応しているｎ個の探触子（探触子２１（１）～探触子２１（ｎ））を備えている。ここで、ｎは１以上の任意の整数である。探触子２１（１）～２１（ｎ）のそれぞれは、超音波生成部１４（１）～１４（ｎ）のそれぞれと、一対一対応して接続している。
超音波生成部１４（１）～１４（ｎ）のそれぞれによって生成された超音波は、対応する探触子２１（１）～２１（ｎ）に送信される。超音波の送信を受けた探触子２１（１）～２１（ｎ）は、超音波照射装置１の外部に超音波を放出することによって、照射対象である患者に超音波を照射する。なお、超音波生成部１４（１）～１４（ｎ）のそれぞれは同じ構成であり、探触子２１（１）～２１（ｎ）のそれぞれは同じ構成である。したがって、超音波生成部１４および探触子２１についての説明は、残りの超音波生成部および探触子に対して同様に適用される。
ＵＩ１１は、超音波照射装置１の動作状態および動作条件などを表示する表示部と、ユーザが任意の入力を行う入力部とを備え得る。ＵＩ１１は、ユーザによる入力を受けたとき、当該入力を表す入力信号をコントローラ１２に送信し、コントローラ１２は、受信した入力信号に基づいて各構成要素を制御する。
また、ＵＩ１１は、コントローラ１２から送信された超音波照射装置１の状態を表す信号を受信すると、受信した信号に基づいて超音波照射装置１の状態を表示部に表示する。ＵＩ１１の入力部は、例えば、照射する超音波の周波数または照射時間（超音波生成部１４からの超音波の送信時間と一致する）などのパラメータの、ユーザによる入力が可能な構成を有し得る。
コントローラ１２は、超音波照射装置１の各構成要素を制御する。コントローラ１２は、プローブユニット２０の探触子２１に超音波生成部１４から超音波を送信させ、探触子２１から患者に超音波を放出させる。具体的には、コントローラ１２は、超音波生成部１４の送信用発振部１４２から超音波を出力させ、送信器１４１から探触子２１に送信させる。また、コントローラ１２は、ＵＩ１１に対するユーザの入力に基づいて、超音波生成部１４からの超音波の送信を制御し、超音波照射装置１の状態または動作などの情報をＵＩ１１に表示させる制御を行う。さらに、コントローラ１２は、電源部１３からの電力を送信用電源部１４０に供給する。
また、コントローラ１２は、送信用発振部１４２からの超音波の出力を制御することによって、規定の値によって表される出力の超音波を探触子２１から放出させる。探触子２１からの超音波の出力は、所望の作用をもたらす適切な程度に設定され、設定された程度の超音波を出力するようにコントローラ１２が制御する。また、コントローラ１２は、探触子２１の感度のばらつきを補正するために超音波出力を制御する構成であり得る。超音波出力の制御は、送信用発振部１４２における発振周波数の変更、または送信器１４３から探触子２１に超音波を送信するときの送信電圧の変更などによって実現され得る。
電源部１３は、超音波照射装置１の各構成要素に電力供給する。電源部１３は、コントローラ１２および超音波生成部１４の送信用電源部１４０に、商用電源または畜電池などからの電力を供給する。
なお、コントローラ１２によって制御される超音波の種々の照射条件および照射方式は、後ほど項目を設けて詳述されている。この項目に述べられているコントローラ１２による制御動作を、後述する超音波の照射条件および照射方式と組み合わせて参照すれば、超音波照射装置１の構成は、より明確に理解され得る。
超音波生成部１４は、送信用電源部１４０、送信器１４１および送信用発振部１４２を備えている。送信用電源部１４０は、コントローラ１２または電源部１３からの電力を送信器１４１に供給する。送信器１４１は、送信用発振部１４２から出力された超音波を探触子２１に送信する。送信用発振部１４２は、コントローラ１２からの指示に基づいて超音波を発振して送信器１４１に出力する。送信用電源部１４０、送信器１４１および送信用発振部１４２として、従来公知の電源部、送信器および超音波発振部などを使用可能である。
探触子２１は、超音波生成部１４の送信器１４１から送信された超音波を患者に放出する。探触子２１の数（ｎ）は超音波を照射する範囲に応じて変化する。広範囲に超音波を照射する場合、例えばｎは１００～１０００であり得る。このとき、可撓性材料（例えば、シリコーン材料）に対する接着などによって、複数の探触子２１（１）～２１（ｎ）を固定すれば、複数の探触子２１（１）～２１（ｎ）による患部の被覆が可能になる。探触子２１は、超音波を伝播する媒体（例えば超音波ゲル）を介して患者に対して非侵襲的に接触しながら、患者に照射する超音波を放出し得るように、プローブユニット２０のハウジング内に設けられている。探触子２１の構成の詳細については後述する。
超音波照射装置１は、規定の値によって表される出力の超音波を放出するため、探触子２１の感度のばらつきを補正するため、または超音波の出力を一定に維持するために、送信器１４１から送信される超音波をモニタリングするフィードバック機構を備え得る。これによって、送信器１４１から超音波の送信状態がコントローラ１２にフィードバックされる。コントローラ１２は、超音波の送信状態に基づいて、送信用発振部１４２および送信器１４１による超音波の出力を制御する。
また、超音波照射装置１は、探触子２１と患部とのカップリング不良を検出するために、探触子２１からの超音波の出力をモニタリングするフィードバック機構を備え得る。これによって、探触子２１と患部とのカップリング状態が、探触子２１からコントローラ１２または送信器１４１にフィードバックされる。コントローラ１２は、このカップリング状態に基づいて、送信用発振部１４２および送信器１４１による超音波の出力を制御する。ここで、ＰＬＣγ１、ＥＲＫ５またはＥＲＫ１／２の活性化は、従来公知の方法によって定量化され得る。定量化の結果をコントローラ１２にフィードバックすることによって、コントローラ１２は、当該結果に基づいて、送信用発振部１４２および送信器１４１による超音波の出力をさらに制御し得る。
超音波照射装置１は、以上の構成を備えているので、上述した通り、超音波の照射によって、血管内皮機能の向上または改善を患者にもたらし得る。当該向上または改善の作用は、一定時間（例えば２０分間）の超音波照射後に即座に現れる。また、超音波は、患者の外部から内部に到達し得るので、非侵襲的に当該作用が得られる。よって、本発明は、血管内皮機能障害の処置において、高い安全性および速やかな有効性を示す。
後述する実施例に記載されている通り、本発明に係る超音波照射装置（すなわち血管内皮機能障害を処置する装置）による超音波照射は、血管内皮細胞の機能（血管拡張作用または運動能）を向上させるシグナル分子を容易かつ迅速に活性化させ得る。したがって、本発明は、生体内の血管壁における内皮機能の改善または向上を非侵襲的に実現可能である。
（超音波照射装置の構成の変形例）
本発明に係る超音波照射装置の構成の変形例について、図２を参照して説明する。図２は、他の実施形態の超音波照射装置１ａの構成を示すブロック図である。図２から明らかなように、超音波照射装置１ａは、切り替えスイッチ１５をさらに備えており、単一の超音波生成部１４のみを備えている点において、超音波照射装置１と異なっている。したがって、本実施形態では、切り替えスイッチ１５の詳細、および単一の超音波生成部１４のみによって超音波照射装置１と同等の機能を示し得る点のみを説明する。
本発明に係る超音波照射装置の構成の変形例について、図２を参照して説明する。図２は、他の実施形態の超音波照射装置１ａの構成を示すブロック図である。図２から明らかなように、超音波照射装置１ａは、切り替えスイッチ１５をさらに備えており、単一の超音波生成部１４のみを備えている点において、超音波照射装置１と異なっている。したがって、本実施形態では、切り替えスイッチ１５の詳細、および単一の超音波生成部１４のみによって超音波照射装置１と同等の機能を示し得る点のみを説明する。
図２に示すように、超音波照射装置１ａは、単一の超音波生成部１４および切り替えスイッチ１５を備えている。超音波生成部１４は、切り替えスイッチ１５を介して、複数の探触子２１（１）～２１（ｎ）と接続されている。超音波生成部１４は生成した超音波を切り替えスイッチ１５に送信する。切り替えスイッチ１５は、受け取った超音波を複数の探触子２１（１）～２１（ｎ）のそれぞれに送信する。このとき、切り替えスイッチ１５は、複数の探触子２１（１）～２１（ｎ）から１つ以上を選択して、超音波を送信する。つまり、複数の超音波生成部の動作の、コントローラ１２による制御ではなく、超音波を放出させるべき探触子２１（１）～２１（ｎ）の、切り替えスイッチ１５による切り替え（超音波の送信）にしたがって、超音波は、超音波照射装置１ａから照射される。
超音波照射装置１ａは、単一の超音波生成部１４をコントローラ１２の制御下においている。よって、コントローラ１２による処理は、簡略化されるので、当該処理の向上した速度が実現され得る。超音波照射装置１ａは、単一の超音波生成部１４を備えているので、小型化され、低コスト化され得る。超音波照射装置１ａは、複数の探触子２１（１）～２１（ｎ）を備えている利点（広範囲の超音波照射）を維持しつつ、これらの利点を有している。
（探触子２１）
探触子２１の構成の一例について、図３を参照して説明する。図３の（ａ）は、探触子２１の上面から見た構成を示しており、（ｂ）は、探触子２１の断面の構成を示している。
探触子２１の構成の一例について、図３を参照して説明する。図３の（ａ）は、探触子２１の上面から見た構成を示しており、（ｂ）は、探触子２１の断面の構成を示している。
図３に示すように、探触子２１は、コネクタ２１３とそれぞれ接続されている複数の振動子２１１および感度データ格納素子２１２を、ハウジング２１０に収納している。振動子２１１は、ハウジング２１０において２行３列に配列されている。なお、ここでは、６素子の振動子２１１を２行３列に配列させているが、振動子２１１の数および並び方は適宜変更され得る。ハウジング２１０はシリコーン材料などから形成されている。探触子２１は、図３に示すように、患者との接触面積および超音波の照射面積の増大を目的として、矩形状であることが好ましい。プローブユニット２０ａは、矩形状の複数の探触子２１を備えており、隣り合う探触子２１のそれぞれは、矩形の１辺（例えば図３（ａ）の上辺）において互いに接する位置関係に設けられている。
複数の振動子２１１のそれぞれは、超音波生成部１４から送信される超音波を受信することによって振動し、患者に超音波を放出する。感度データ格納素子２１２は、探触子２１の感度データを記憶する。各探触子２１について記憶されている感度データは、コントローラ１２または送信器１４１に送信される。コントローラ１２または送信器１４１は、送信された感度データに基づいて探触子２１の感度のばらつきを補正する。また、探触子２１は、探触子２１の感度分類を示すデータを格納する素子を備え得る。当該データは、コントローラ１２などにフィードバックされて、感度のばらつきの補正に使用され得る。
（プローブユニット２０および２０ａ）
プローブユニット２０および２０ａは、超音波を照射する患者の部位に応じて異なる形状を有し得る。当該部位は、処置される血管内皮機能障害の種類およびその患部の位置によって異なる。当該部位としては、例えば、頭部、頸部、胸部、腹部、腰部、陰部、腕、脚部およびこれらの一部（例えば、腕における上腕部、肘、手首、掌または指）、ならびにこれらの組合せが挙げられる。
プローブユニット２０および２０ａは、超音波を照射する患者の部位に応じて異なる形状を有し得る。当該部位は、処置される血管内皮機能障害の種類およびその患部の位置によって異なる。当該部位としては、例えば、頭部、頸部、胸部、腹部、腰部、陰部、腕、脚部およびこれらの一部（例えば、腕における上腕部、肘、手首、掌または指）、ならびにこれらの組合せが挙げられる。
超音波を全身に照射する場合、例えば、プローブユニット２０および２０ａの形状は、流体によって満たされ得る槽である。超音波照射装置１および１ａによる超音波照射は、当該槽に超音波伝播媒体（例えば、水、ゲルまたはカップリング剤）を満たし、患者の身体を超音波伝播媒体に浸した状態において実施される。超音波を腕に照射する場合、例えば、プローブユニット２０および２０ａの形状は円筒形である。上記超音波照射は、円筒形のプローブユニット２０および２０ａの内径に、超音波伝播媒体を塗布するか、または満たし、かつ患者の腕を当該内径に挿入させた状態において実施される。
さらなる例示を目的として、男性の陰部、頭部または胸部を上記部位として選択した場合の、プローブユニット２０および２０ａの具体的な形状を、図４～９を参照して以下に説明する。図４は、男性の陰部に超音波を照射する場合のプローブユニットの形状を例示する模式図である。図５は、男性の陰部に超音波を照射する場合のプローブユニットの他の形状を例示する模式図である。図６は、男性の陰部に超音波を照射する場合のプローブユニットの他の形状を例示する模式図である。図７は、頭部に超音波を照射する場合のプローブユニットの形状を例示する模式図である。図８は、頭部に超音波を照射する場合のプローブユニットの他の形状を例示する模式図である。図９は、胸部に超音波を照射する場合のプローブユニットの形状を例示する模式図である。
図４に示すように、男性の陰部に超音波を照射する場合のプローブユニット２０および２０ａの形状は、その一端が閉じられている円筒形である。この形状の場合、複数の探触子２１は、シリコン製の円筒の壁に包埋されており、４つの探触子２１によって、４か所から超音波が照射される。超音波照射時には、円筒の中空部分（内径）に超音波伝播媒体を満たし、当該中空部分に陰部を挿入する。円筒は、固定具（例えば、ベルトまたはバンド）と接続され得る。固定具は、患者への超音波照射時にプローブユニット２０および２０ａを患者の身体に固定する部材である。
図５に示すように、男性の陰部に超音波を照射する場合のプローブユニット２０および２０ａの他の形状は、平板状である。この形状の場合、プローブユニット２０および２０ａは、超音波伝播媒体を介して患者の身体に圧着される。プローブユニット２０および２０ａが圧着されるのは、患者の陰嚢、陰茎全体および亀頭にわたる領域である。この場合、超音波伝播媒体は、患者の身体またはプローブユニット２０および２０ａに塗布される。上述の例と同じ目的として、この形状のプローブユニット２０および２０ａは、固定具と接続されている。
図６に示すように、男性の陰部に超音波を照射する場合のプローブユニット２０および２０ａの他の形状は、平坦部を有している塊状である。塊状の部分は、グリップと接続されている。この形状の場合、超音波の照射部分を適宜選択可能である。例えば、陰嚢、陰茎全体および亀頭にわたる領域に超音波伝播媒体を塗布した後に、陰茎に３か所（先端、中央および付け根）、および陰嚢に２か所（左右の陰嚢の裏側）の計５か所が、超音波照射を順次受ける。
図７に示すように、頭部に超音波を照射する場合のプローブユニット２０および２０ａの形状は、一対の柱状である。この形状の場合、プローブユニット２０および２０ａは、超音波伝播媒体をあらかじめ満たした左右の鼻腔に挿入される。また、この形状の場合、超音波は、骨を介することなく頭部の全体に照射され得る。
図８に示すように、頭部に超音波を照射する場合のプローブユニット２０および２０ａの他の形状は、種々の平面形状を有している一対の平板状である。この形状の場合、プローブユニット２０および２０ａは、超音波伝播媒体を介して、厚さの薄い左右の側頭骨の付近に圧着される。上述の例と同じ目的として、この形状のプローブユニット２０および２０ａは、固定具と接続されている。この場合の固定具の例としては、頭部を覆うヘルメット状の構造がさらに挙げられる。
図９に示すように、胸部に超音波を照射する場合のプローブユニット２０および２０ａの他の形状は、種々の平面形状を有しているシート状である。この形状の場合、プローブユニット２０および２０ａは、胸部を広く覆うために、十分な大きさを有しているか、または複数個を連結することによって形成されている。上述の例と同じ目的として、この形状のプローブユニット２０および２０ａは、固定具と接続されている。
ここで、プローブユニット２０および２０ａは、心臓からの超音波の反射波を受信する受信部をさらに備えており、超音波照射装置１および１ａは、上記受信部からの信号を画像化する画像化部をさらに備えている。すなわち、胸部に超音波を照射する場合、超音波照射装置１および１ａは、心エコー機能を有しており、これによって、胸部の特定の箇所に対して常に超音波を照射可能である。
また、ここで、プローブユニット２０および２０ａは、心拍の波形を検出する電極をさらに備えており、超音波照射装置１および１ａは、上記電極からの波形を表す信号に基づいて、心拍数を算出する算出部を備えている。心拍数は、コントローラ１２に送信され、コントローラ１２は、超音波発信部１４２にからの超音波の出力を、心拍に同期させる。
（超音波の照射時間）
超音波照射装置１および１ａは、コントローラ１２の制御によって、１回の照射につき一定の照射時間にわたって患者に超音波を照射する。上記照射時間は、１回の照射につき０分間を超える時間である。より詳細には、上記照射時間は、１回の照射につき５～１００分間±１０％、好ましくは１０～６０分間±１０％、より好ましくは２０～４０分間±１０％である。以上の範囲から照射時間を選択すれば、超音波照射装置１および１ａは、種々の血管内皮機能障害を処置し得る。特に２０～４０分間±１０％の照射時間を選択した場合、血管内皮機能の改善または向上は、短時間の照射によって実現され得る。つまり、照射から当該改善または向上が認められる時間、および患者が超音波照射を受ける時間を短縮し得る。よって、患者の負担を最小化し、かつ即時性の高い処置を実現し得る。
超音波照射装置１および１ａは、コントローラ１２の制御によって、１回の照射につき一定の照射時間にわたって患者に超音波を照射する。上記照射時間は、１回の照射につき０分間を超える時間である。より詳細には、上記照射時間は、１回の照射につき５～１００分間±１０％、好ましくは１０～６０分間±１０％、より好ましくは２０～４０分間±１０％である。以上の範囲から照射時間を選択すれば、超音波照射装置１および１ａは、種々の血管内皮機能障害を処置し得る。特に２０～４０分間±１０％の照射時間を選択した場合、血管内皮機能の改善または向上は、短時間の照射によって実現され得る。つまり、照射から当該改善または向上が認められる時間、および患者が超音波照射を受ける時間を短縮し得る。よって、患者の負担を最小化し、かつ即時性の高い処置を実現し得る。
（血管内皮機能障害）
超音波照射装置１および１ａは、上述のように血管内皮機能障害を処置する装置である。超音波照射装置１および１ａによって処置可能な血管内皮機能障害としては、脳卒中、心筋梗塞、狭心症、心室細動、勃起障害および動脈硬化が挙げられるが、これらに限定されない。超音波照射装置１および１ａは、低侵襲的かつ即時的に血管拡張を起こさせる。したがって、超音波照射装置１および１ａによって処置される血管内皮機能障害は、即座の血管拡張に基づく血流回復によって、症状の軽減または消失が認められる障害であることが好ましい。以上の観点から、超音波照射装置１および１ａによって処置される血管内皮機能障害は、勃起障害であることが最も好ましい。
超音波照射装置１および１ａは、上述のように血管内皮機能障害を処置する装置である。超音波照射装置１および１ａによって処置可能な血管内皮機能障害としては、脳卒中、心筋梗塞、狭心症、心室細動、勃起障害および動脈硬化が挙げられるが、これらに限定されない。超音波照射装置１および１ａは、低侵襲的かつ即時的に血管拡張を起こさせる。したがって、超音波照射装置１および１ａによって処置される血管内皮機能障害は、即座の血管拡張に基づく血流回復によって、症状の軽減または消失が認められる障害であることが好ましい。以上の観点から、超音波照射装置１および１ａによって処置される血管内皮機能障害は、勃起障害であることが最も好ましい。
ここで、衝撃波照射による脳疾患または心疾患の従来の処置は、血栓の溶解または血管新生に基づいている。血栓の溶解のための衝撃波照射は、照射を受けた血管の周辺組織に悪影響を及ぼすと報告されている。具体的には、脳に対する衝撃波照射は、血栓の溶解と同時に、閉塞箇所以外の血管からの出血を生じさせるおそれがある。また、血管の狭窄に基づく血管内皮機能障害は、当然、血栓を生じていない。血管新生は、血流回復までに長期間（数週間以上）を要するので、最終的に血流を回復しても細胞の壊死（に基づく個体の死）を回避できず、処置が意味をなさないことがある。いずれの問題点も、超音波照射装置１および１ａによる血管内皮機能の即時性の改善（例えば血管拡張）が知られておらず、不十分な条件設定に基づく衝撃波照射を行っているために生じている。
（血管内皮機能障害と超音波の照射時間との組合せ）
所望の治療効果を得るために、特定の血管内皮機能障害の処置には、特定の超音波の照射時間が採用される。例えば、脳卒中の処置には、１回の照射につき２０～４０分間±１０％の照射時間が選択される。また例えば、心筋梗塞の処置には、１回の照射につき２０～４０分間±１０％の照射時間が選択される。また例えば、狭心症の処置には、１回の照射につき２０～４０分間±１０％の照射時間が選択される。また例えば、心室細動の処置には、１回の照射につき２０～４０分間±１０％の照射時間が選択される。また例えば、勃起障害の処置には、１回の照射につき２０～４０分間±１０％の照射時間が選択される。
所望の治療効果を得るために、特定の血管内皮機能障害の処置には、特定の超音波の照射時間が採用される。例えば、脳卒中の処置には、１回の照射につき２０～４０分間±１０％の照射時間が選択される。また例えば、心筋梗塞の処置には、１回の照射につき２０～４０分間±１０％の照射時間が選択される。また例えば、狭心症の処置には、１回の照射につき２０～４０分間±１０％の照射時間が選択される。また例えば、心室細動の処置には、１回の照射につき２０～４０分間±１０％の照射時間が選択される。また例えば、勃起障害の処置には、１回の照射につき２０～４０分間±１０％の照射時間が選択される。
（他の照射条件）
超音波照射装置１および１ａは、コントローラ１２の制御によって、一定の範囲内にある周波数の超音波を患者に照射する。当該周波数は、０．５～３ＭＨｚ±１０％であることが好ましく、１～２ＭＨｚ±１０％であることがさらに好ましく、２ＭＨｚ±１０％であることが最も好ましい。
超音波照射装置１および１ａは、コントローラ１２の制御によって、一定の範囲内にある周波数の超音波を患者に照射する。当該周波数は、０．５～３ＭＨｚ±１０％であることが好ましく、１～２ＭＨｚ±１０％であることがさらに好ましく、２ＭＨｚ±１０％であることが最も好ましい。
なお、数値範囲または特定の数値の後ろに付されている“±１０％”は、当該数値範囲または数値の誤差範囲を意味している。よって、例えば上述の範囲“０．５～３ＭＨｚの±１０％”は、下限値としての０．４５ＭＨｚおよび上限値としての３．３ＭＨｚを包含している。“±数値％”は、ここに例示した通りの当該数値のパーセンテージの誤差範囲を意味して使用されている。
超音波照射装置１および１ａは、コントローラ１２の制御によって、一定の範囲内にある出力の超音波を患者に照射する。当該出力は、１０～１００ｍＷ／ｃｍ２±１０％であることが好ましく、２０～５０ｍＷ／ｃｍ２±１０％であることが好ましく、３０ｍＷ／ｃｍ２±１０％であることが最も好ましい。
超音波照射装置１および１ａは、コントローラ１２の制御によって、一定の範囲内にあるｄｕｔｙ比の超音波を患者に照射する。当該ｄｕｔｙ比は、５～４０％±１０％であることが好ましく、１０～３０％±１０％であることが好ましく、２０％±１０％であることが最も好ましい。
超音波照射装置１および１ａは、コントローラ１２の制御によって、一定の範囲内にあるパルス繰返し周波数（ＰＲＦ）の超音波を患者に照射する。当該ＰＲＦは、０．５～２０ｋＨｚ±１０％または５０～２００ｋＨｚ±１０％であることが好ましく、０．７～１５ｋＨｚ±１０％または７５～１５０ｋＨｚ±１０％であることが好ましく、１．０ｋＨｚ±１０％または１００ｋＨｚ±１０％であることが最も好ましい。
超音波照射装置１および１ａは、コントローラ１２の制御によって、複数の探触子２１（１）～２１（ｎ）のそれぞれを時分割して順次駆動させ得る。より詳細には、コントローラ１２は、複数の探触子２１（１）～２１（ｎ）のそれぞれを時分割して順次駆動させることによって、同じ周波数の超音波を超音波生成部１４によって生成させる制御を行い得る。例えば、４つの探触子２１を用いて、１ｋＨｚのＰＲＦおよび２０％のｄｕｔｙ比の条件において超音波を照射する場合、１つの探触子２１を２００μ秒間駆動させ、５０μ秒間休止させ後に、他の１つの探触子２１を２００μ秒間駆動させる（さらなる他の探触子を駆動させる場合、５０μ秒間の休止がある）。これを１サイクルとして、４つの探触子２１を逐次駆動させてゆき、照射時間および出力が上述のような範囲（または特定の数値）に達するまで、サイクルを繰り返させる。探触子２１の数および駆動の順序に制限はない。このような方式を採用して超音波照射することによって、特定箇所に超音波照射のエネルギーが集中せずに、患者（の患部）に対して均一に超音波が照射される。
〔血管内皮機能障害を処置する方法〕
本発明に係る一実施形態は、血管内皮機能障害の患者に超音波を照射する超音波照射工程を包含している、血管内皮機能障害を処置するための方法である。当該方法に使用されるのは、上述した超音波照射装置１または１ａである。すなわち、当該方法は、上述した超音波照射装置１または１ａを使用して、患者の血管内皮機能障害を処置する方法である。よって、当該方法の詳細および作用は、〔血管内皮機能障害を処置する装置〕における記載から明らかである。
本発明に係る一実施形態は、血管内皮機能障害の患者に超音波を照射する超音波照射工程を包含している、血管内皮機能障害を処置するための方法である。当該方法に使用されるのは、上述した超音波照射装置１または１ａである。すなわち、当該方法は、上述した超音波照射装置１または１ａを使用して、患者の血管内皮機能障害を処置する方法である。よって、当該方法の詳細および作用は、〔血管内皮機能障害を処置する装置〕における記載から明らかである。
〔血管内皮機能に関与するシグナル分子の活性化を制御する方法〕
本発明に係る一実施形態は、対象に超音波を照射することによって、ＰＬＣγ１、ＥＲＫ５またはＥＲＫ１／２の活性化を促進する活性化促進工程を包含している、ＰＬＣγ１、ＥＲＫ５またはＥＲＫ１／２の活性化制御方法である。当該方法に使用されるのは、上述した超音波照射装置１または１ａである。目的がＰＬＣγ１、ＥＲＫ５もしくはＥＲＫ１／２の活性化を活性化させる点および異なる対象を含み得る点を除いて、超音波照射装置１または１ａの使用方法および使用条件は、上述の実施形態を参照すればよい。
本発明に係る一実施形態は、対象に超音波を照射することによって、ＰＬＣγ１、ＥＲＫ５またはＥＲＫ１／２の活性化を促進する活性化促進工程を包含している、ＰＬＣγ１、ＥＲＫ５またはＥＲＫ１／２の活性化制御方法である。当該方法に使用されるのは、上述した超音波照射装置１または１ａである。目的がＰＬＣγ１、ＥＲＫ５もしくはＥＲＫ１／２の活性化を活性化させる点および異なる対象を含み得る点を除いて、超音波照射装置１または１ａの使用方法および使用条件は、上述の実施形態を参照すればよい。
本発明に係る方法は、細胞内のシグナル分子であるＰＬＣγ１、ＥＲＫ５またはＥＲＫ１／２を超音波照射によって活性化可能である。よって、上述したような医療用途の他に、本発明に係る方法は、研究および医薬開発などに適用可能である。したがって、本発明に係る方法を適用する対象としては、ヒトの患者に加えて、他の生物ならびに生体材料（例えば生細胞、組織片および組織など）が挙げられる。
本発明に係る方法が、血管内皮機能を向上させるシグナル分子を活性化し得ることは、後述する実施例および図１８に示されている通りである。
〔実施例１：血管拡張に関与する分子の活性化の、超音波照射による促進〕
血管拡張に関与する分子の活性化の、超音波照射による促進について、ヒト臍帯静脈由来の血管内皮細胞に超音波を照射して調べた。超音波の照射には、超音波照射装置１と対応する性能および構成を有している超音波照射装置（細胞用超音波照射装置USE-MODL-001, 002、日本シグマックス社）を使用した。当該超音波照射装置は、培養細胞に対する超音波の照射に適した小型のプローブを備えている。
血管拡張に関与する分子の活性化の、超音波照射による促進について、ヒト臍帯静脈由来の血管内皮細胞に超音波を照射して調べた。超音波の照射には、超音波照射装置１と対応する性能および構成を有している超音波照射装置（細胞用超音波照射装置USE-MODL-001, 002、日本シグマックス社）を使用した。当該超音波照射装置は、培養細胞に対する超音波の照射に適した小型のプローブを備えている。
（培養細胞）
ヒト臍帯静脈由来の血管内皮細胞（Human Umbilical Vein Endothelial Cells、ＨＵＶＥＣ）（Lonza社）を、ＥＧＭ－２液体培地（Lonza社）に懸濁させた。細胞懸濁液を、６ウェルプレート（Corning社）のウェルに３．３×１０５細胞／ウェルだけ加え、２４時間にわたって３７℃において静置した。ウェル底面に対する細胞の接着を確認した後に、培地を、０．５％のウシ胎児血清（ＦＢＳ）を補ったＥＢＭ－２液体培地（Lonza社）に交換し、２４時間静置した。
ヒト臍帯静脈由来の血管内皮細胞（Human Umbilical Vein Endothelial Cells、ＨＵＶＥＣ）（Lonza社）を、ＥＧＭ－２液体培地（Lonza社）に懸濁させた。細胞懸濁液を、６ウェルプレート（Corning社）のウェルに３．３×１０５細胞／ウェルだけ加え、２４時間にわたって３７℃において静置した。ウェル底面に対する細胞の接着を確認した後に、培地を、０．５％のウシ胎児血清（ＦＢＳ）を補ったＥＢＭ－２液体培地（Lonza社）に交換し、２４時間静置した。
（超音波照射）
以上のようにして得られた培養細胞に超音波を照射する実験系を、図１０に模式的に示した。図１０の（ａ）に示すように、超音波発生装置に接続されているプローブを６ウェルプレートに張り付けた。図１０の（ｂ）に示すように、プローブ表面にヒト用の超音波ゲルの層を１０ｍｍの厚さに形成した。このとき、プローブ表面と超音波ゲルとの間に空気が入らないように注意した。細胞の入っているウェルがプローブ表面と重なり合うように、超音波ゲルの層の上にプレートを重ねた。プローブおよび６ウェルプレートのみを、インキュベータ内においた。インキュベータ内の条件は５％ＣＯ２の３７℃である。
以上のようにして得られた培養細胞に超音波を照射する実験系を、図１０に模式的に示した。図１０の（ａ）に示すように、超音波発生装置に接続されているプローブを６ウェルプレートに張り付けた。図１０の（ｂ）に示すように、プローブ表面にヒト用の超音波ゲルの層を１０ｍｍの厚さに形成した。このとき、プローブ表面と超音波ゲルとの間に空気が入らないように注意した。細胞の入っているウェルがプローブ表面と重なり合うように、超音波ゲルの層の上にプレートを重ねた。プローブおよび６ウェルプレートのみを、インキュベータ内においた。インキュベータ内の条件は５％ＣＯ２の３７℃である。
超音波の照射条件は、次の通りである。
超音波周波数：２．０ＭＨｚ
パルス持続期間：２００μ秒
パルス繰返し周波数：１．０ｋＨｚ
ｄｕｔｙ比：２０％
出力：３０ｍＷ／ｃｍ２
照射時間：非照射（Control）または２０分間。
超音波周波数：２．０ＭＨｚ
パルス持続期間：２００μ秒
パルス繰返し周波数：１．０ｋＨｚ
ｄｕｔｙ比：２０％
出力：３０ｍＷ／ｃｍ２
照射時間：非照射（Control）または２０分間。
（活性型シグナル分子の検出）
超音波照射の終了からそれぞれの時点（０、５、１０および２０分）において、定法にしたがって各ウェルから細胞破砕物を回収した。これらの細胞破砕物に含まれているシグナル分子を、定法にしたがってウエスタンブロット法によって検出した。検出されたリン酸化タンパク質のバンドの強度を定量化することによって、活性型シグナル分子の存在量を決定した。検出されたシグナル分子は、４つ（ＰＬＣγ１、ＥＲＫ１／２（単一の抗体によって検出可能であるため１つとみなす）、ＥＲＫ５およびＦＡＫ）であった。
超音波照射の終了からそれぞれの時点（０、５、１０および２０分）において、定法にしたがって各ウェルから細胞破砕物を回収した。これらの細胞破砕物に含まれているシグナル分子を、定法にしたがってウエスタンブロット法によって検出した。検出されたリン酸化タンパク質のバンドの強度を定量化することによって、活性型シグナル分子の存在量を決定した。検出されたシグナル分子は、４つ（ＰＬＣγ１、ＥＲＫ１／２（単一の抗体によって検出可能であるため１つとみなす）、ＥＲＫ５およびＦＡＫ）であった。
各活性型シグナル分子の検出のために、抗リン酸化ＰＬＣγ１抗体（#2821, Cell Signaling社）、抗リン酸化ＥＲＫ１／２抗体（#9106, Cell Signaling社）、抗リン酸化ＥＲＫ５抗体（SC-16564, Santa Cruz Biotechnology社）、および抗リン酸化ＦＡＫ抗体（#8556, Cell Signaling社）を、１次抗体として使用し、ＨＲＰ標識抗マウス２次抗体（G21040, Invitrogen社）およびＨＲＰ標識抗ウサギ２次抗体（G21234, Invitrogen社）を、２次抗体として使用した。また、各シグナル分子の存在量（活性型および非活性型の総量）に関して、各ウェルから得られた細胞破砕物の間に有意な差がないことを、抗ＰＬＣγ１抗体（#5690, Cell Signaling社）、抗ＥＲＫ１／２抗体（#4695, Cell Signaling社）、抗ＥＲＫ５抗体（#3372, Cell Signaling社）、および抗ＦＡＫ抗体（#3285, Cell Signaling社）を１次抗体として使用して、確認した。
なお、これまでの説明から明らかなように、１つのシグナル分子についてのサンプルの１組は、照射時間の種類と同じ５つのウェルのそれぞれから回収された５つの細胞破砕物からなっている。後述の図１１～１４に示されている通り、各シグナル分子ごとに複数組を検出に供している。
（結果）
直前の項目において検出した結果を、シグナル分子ごとに図１１～１４に示す。図１１は、図１０に示す実験系を用いてＰＬＣγ１の活性化について調べた結果をまとめた図である。図１２は、図１０に示す実験系を用いてＥＲＫ１／２の活性化について調べた結果をまとめた図である。図１３は、図１０に示す実験系を用いてＥＲＫ５の活性化について調べた結果をまとめた図である。図１４は、図１０に示す実験系を用いてＦＡＫの活性化について調べた結果をまとめた図である。
直前の項目において検出した結果を、シグナル分子ごとに図１１～１４に示す。図１１は、図１０に示す実験系を用いてＰＬＣγ１の活性化について調べた結果をまとめた図である。図１２は、図１０に示す実験系を用いてＥＲＫ１／２の活性化について調べた結果をまとめた図である。図１３は、図１０に示す実験系を用いてＥＲＫ５の活性化について調べた結果をまとめた図である。図１４は、図１０に示す実験系を用いてＦＡＫの活性化について調べた結果をまとめた図である。
図１１～１４のそれぞれにある３つのパネルに示されているのは、以下の通りである。下部の左パネルには、ウエスタンブロットによって検出されたバンドが示されている。上部のパネルには、活性型シグナル分子のバンド強度を数値化した結果がまとめられている。下部の右パネルには、数値化した結果がさらにグラフとして示されている。
図１１に示すように、活性型ＰＬＣγ１の存在量は、照射後のすべての時点（０、５、１０および２０分）において、非照射における存在量と比べて約１．３～１．４倍に増大していた。図１２に示すように、活性型ＥＲＫ１／２の存在量は、照射後のすべての時点において、非照射における存在量と比べて約１．６～２．０倍に増大していた。図１３に示すように、活性型ＥＲＫ５の存在量は、照射後のすべての時点において、非照射における存在量と比べて約１．４～１．９倍に増大していた。図１４に示すように、活性型ＦＡＫの存在量は、照射後のすべての時点において、非照射における存在量と比べて約１．４５～１．６倍に増大していた。
なお、図１１～１４および１７にあるグラフにおいて、１つのアスタリスクは、Ｐ＜０．０５において有意差が認められたことを示し、２つのアスタリスクは、Ｐ＜０．０１において有意差が認められたことを示している。
以上のことから、いずれのシグナル分子も極めて短時間（２０分間）の超音波の照射によって、活性型の存在量の増大が明らかに認められた。また、非照射、および照射後のそれぞれの時点（０、５、１０および２０分）において、総タンパク質量（活性型および非活性型）に変化は認められなかった。よって、本実施例において超音波照射を受けた細胞では、シグナル分子の発現誘導ではなく、すでに存在していたシグナル分子の活性化が促進された。
ＰＬＣγ１を含めて、ＥＲＫ１／２、ＥＲＫ５およびＦＡＫの活性型はいずれも、ｅＮＯＳ（endothelial NO synthase、内皮ＮＯ合成酵素）を介した、ＮＯ（血管拡張因子）の産生を誘導することが知られている（非特許文献５～９）。よって、本発明に係る装置を用いて超音波を患者の血管に照射すれば、血管内皮の血管拡張作用（重要な血管内皮機能の１つ）の向上または改善が即座に認められることが示唆された。血管拡張作用の向上は、血管に対する超音波照射によって実現されるため、本発明によれば非侵襲的な即時性の、血管内皮機能の向上または改善を期待し得る。
〔実施例２：超音波照射による血管内皮細胞の運動能の向上〕
本実施例では、使用した実験系を除いて、実施例１と同様に血管内皮細胞に超音波を照射した。その後、血管内皮細胞の運動能に対する超音波照射の影響を調べた。以下に本実施例の詳細について、実施例１と異なる点のみ説明する。
本実施例では、使用した実験系を除いて、実施例１と同様に血管内皮細胞に超音波を照射した。その後、血管内皮細胞の運動能に対する超音波照射の影響を調べた。以下に本実施例の詳細について、実施例１と異なる点のみ説明する。
（培養細胞）
２つのウェルを有しているカルチャーインサート（ibidi社）を、６ウェルプレートの各ウェルの底面に静置した。ＥＧＭ－２液体培地に懸濁させた２．３×１０４細胞／ウェルのＨＵＶＥＣを各ウェルに加え、２４時間にわたって３７℃において静置した。プレートのウェル底面に対する細胞の接着を確認した後に、プレートの各ウェルからカルチャーインサートを取り除いた。これによって、プレートのウェル底面には、カルチャーインサートの置かれていた箇所に細胞の接着していない領域ができた。それから、培地を、０．５％のウシ胎児血清（ＦＢＳ）を補ったＥＢＭ－２液体培地に交換し、２４時間にわたって静置した。
２つのウェルを有しているカルチャーインサート（ibidi社）を、６ウェルプレートの各ウェルの底面に静置した。ＥＧＭ－２液体培地に懸濁させた２．３×１０４細胞／ウェルのＨＵＶＥＣを各ウェルに加え、２４時間にわたって３７℃において静置した。プレートのウェル底面に対する細胞の接着を確認した後に、プレートの各ウェルからカルチャーインサートを取り除いた。これによって、プレートのウェル底面には、カルチャーインサートの置かれていた箇所に細胞の接着していない領域ができた。それから、培地を、０．５％のウシ胎児血清（ＦＢＳ）を補ったＥＢＭ－２液体培地に交換し、２４時間にわたって静置した。
（細胞に対する処理）
以上のように調製した培養細胞を、照射群（２０分間の超音波処理）、陽性コントロール（ＶＥＧＦ添加）および非照射群（処理なし）の３つにわけた。照射群における超音波の照射および陽性コントロールにおけるＶＥＧＦの添加を、カルチャーインサートを除去した直後に行った。超音波処理の条件は、照射時間を除いて実施例１と同じである。陽性コントロールにおいて、ＶＥＧＦは、５０ｎｇ／ｍｌの終濃度において培地に加えられ、除去されずに評価された。超音波処理の実験系を図１５に模式的に示した。カルチャーインサートの置かれていた箇所に細胞が接着していない点を除いて、図１０に示す実験系と同じである。
以上のように調製した培養細胞を、照射群（２０分間の超音波処理）、陽性コントロール（ＶＥＧＦ添加）および非照射群（処理なし）の３つにわけた。照射群における超音波の照射および陽性コントロールにおけるＶＥＧＦの添加を、カルチャーインサートを除去した直後に行った。超音波処理の条件は、照射時間を除いて実施例１と同じである。陽性コントロールにおいて、ＶＥＧＦは、５０ｎｇ／ｍｌの終濃度において培地に加えられ、除去されずに評価された。超音波処理の実験系を図１５に模式的に示した。カルチャーインサートの置かれていた箇所に細胞が接着していない点を除いて、図１０に示す実験系と同じである。
各処理の後、２４時間にわたって５％ＣＯ２の３７℃において静置した。それから、カルチャーインサートの除去によって形成された領域に移動（遊走）した細胞の数をカウントすることによって、細胞の運動能を評価した。
（結果）
細胞の運動能を評価した結果を図１６に示す。図１６は、図１５に示す実験系を用いて細胞の運動能について調べた結果まとめた図である。図１６における下部の左パネルは、細胞数をカウントした領域の様子を示しており、上部のパネルは、カウントした細胞数の集計結果を示しており、下部の右パネルは、集計結果をグラフとして示している。図１６における下部の左パネルにある２本の縦線は、カルチャーインサートの除去によって形成された領域の境界を示している。
細胞の運動能を評価した結果を図１６に示す。図１６は、図１５に示す実験系を用いて細胞の運動能について調べた結果まとめた図である。図１６における下部の左パネルは、細胞数をカウントした領域の様子を示しており、上部のパネルは、カウントした細胞数の集計結果を示しており、下部の右パネルは、集計結果をグラフとして示している。図１６における下部の左パネルにある２本の縦線は、カルチャーインサートの除去によって形成された領域の境界を示している。
図１６に示すように、この実験系では、陽性コントロールの細胞は、非照射群と比べて約２．０倍の運動能を示した。このような実験系において、照射群の細胞は、非照射群と比べて約１．３倍の運動能を示した。
以上のことから、わずか２０分間の超音波照射によって、血管内皮細胞の運動能が向上していることが明らかになった。血管内皮細胞の運動能は、重要な血管内皮機能の１つとして知られている（非特許文献１０）。よって、本発明によれば血管内皮機能の非侵襲的な即時性の向上または改善を期待し得る。
〔実施例３：超音波照射によって活性化が促進される血管拡張に関与する分子の活性化機序の解明〕
超音波照射によって誘導される分子機序の詳細を調べるために、超音波照射およびＰＬＣγ１阻害剤処理を組み合わせた試験を行った。ＰＬＣγ１阻害剤の添加の有無という条件を加えた点を除いて、実施例１と同じ操作を行った（実験系については図１０を参照すればよい）。
超音波照射によって誘導される分子機序の詳細を調べるために、超音波照射およびＰＬＣγ１阻害剤処理を組み合わせた試験を行った。ＰＬＣγ１阻害剤の添加の有無という条件を加えた点を除いて、実施例１と同じ操作を行った（実験系については図１０を参照すればよい）。
ＰＬＣγ１阻害剤であるＵ７３１２２（Cayman Chemical社）の添加の有無にしたがって、２群（Ｕ７３１２２（＋）およびＵ７３１２２（－））に分けた。Ｕ７３１２２（－）は、実施例１と同じ操作を行った群である。Ｕ７３１２２（＋）において、超音波照射の３０分前に１μＭの終濃度のＵ７３１２２を培地に加えた。超音波処理後に、細胞破砕物に含まれているＥＲＫ１／２（活性型および非活性型）を、実施例１と同じ抗体を用いて検出した。実施例１において確認された超音波処理の作用に対するＰＬＣγ１阻害剤の影響を、活性型ＥＲＫ１／２の存在量に基づいて各群について比較した。比較した結果を図１７に示す。
図１７は、実施例１と同じ実験系を用いた実施例３において、超音波照射によるＥＲＫ１／２の活性化に与えるＰＬＣγ１阻害剤の影響について調べた結果まとめた図である。図１７における３つのパネルの意味は、図１１～１４のパネルの意味と同じである。
図１７に示すように、超音波照射後の０および５分において、Ｕ７３１２２（＋）では、Ｕ７３１２２（－）と比べて活性型ＥＲＫ１／２の量の減少が認められた。ＰＬＣγ１の阻害によって、活性型ＥＲＫ１／２の量が減少していることから、ＰＬＣγ１は、ＥＲＫ１／２を、シグナル伝達経路の上流において制御していることを示している。
以上の実施例の結果およびこれまでに本発明者らが得た知見に基づいて、超音波照射によって血管内皮機能を向上させるシグナル伝達経路を、図１８に示す。図１８は、超音波照射による血管内皮機能の改善または向上の分子機序を説明する図である。
図１８に示すように、超音波照射によって、ＥＲＫ５、ＰＬＣγ１およびＦＡＫが活性化される。活性型ＥＲＫ５はｅＮＯＳの発現を誘導する。ＰＬＣγ１は、ＥＲＫ１／２の活性化を介してｅＮＯＳの活性化を誘導し、別の経路において、イノシトール三リン酸の産生誘導→細胞質内のＣａ２＋濃度の上昇→Ｃａ２＋とカルモジュリンの結合を経て、ｅＮＯＳの活性化を誘導する。ＦＡＫはｅＮＯＳの活性化を誘導する。これらの経路を経て、活性化または発現誘導されたｅＮＯＳは、ＮＯを生成して血管拡張を引き起こす。他の経路として、ＦＡＫは、細胞運動能を向上させて血管拡張を促す。おそらく、超音波照射は、他の経路をも活性化していると考えられるが、各実施例において確認されたように、非侵襲的な即座の血管内皮機能の向上を導くことは明らかである。
〔実施例４：血管拡張に関与する分子の活性化のための超音波照射時間の検討〕
血管拡張に関与する分子を最適に活性化できる超音波照射時間の検討を行った。本実施例は、超音波照射時間の最適化を目的としている。よって、本実施例では、５点の照射時間（非照射（Control）、５、２０、６０および１２０分間）の直後における、シグナル分子の活性化状態を調べた。また、検出したシグナル分子は、ＥＲＫ１／２のみであった。以上の点を除いて、本実施例を実施例１と同様に実施したので、結果のみを以下に示す。
血管拡張に関与する分子を最適に活性化できる超音波照射時間の検討を行った。本実施例は、超音波照射時間の最適化を目的としている。よって、本実施例では、５点の照射時間（非照射（Control）、５、２０、６０および１２０分間）の直後における、シグナル分子の活性化状態を調べた。また、検出したシグナル分子は、ＥＲＫ１／２のみであった。以上の点を除いて、本実施例を実施例１と同様に実施したので、結果のみを以下に示す。
本実施例において得られた結果を、図１９に示す。図１９は、照射時間の変化とＥＲＫ１／２の活性化状態との関係について調べた結果をまとめた図である。
図１９のそれぞれにある３つのパネルに示されているのは、以下の通りである。下部の左パネルには、ウエスタンブロットによって検出されたバンドが示されている。上部のパネルには、活性型シグナル分子のバンド強度を数値化した結果がまとめられている。下部の右パネルには、数値化した結果がさらにグラフとして示されている。
図１９に示すように、活性型ＥＲＫ１／２の存在量は、５、２０、６０分間の照射後において、非照射における存在量と比べてそれぞれ１．２９、１．４４、１．１１倍に増大していた。しかし、１２０分間の照射後においては活性型ＥＲＫ１／２量の増大は検出されなかった。
以上のことから、５、２０、６０分間の超音波照射によって、活性型ＥＲＫ１／２の存在量の増大が明らかに認められた。また、非照射、およびそれぞれの照射時間（５、２０、６０、および１２０分間）において、総タンパク質量（活性型および非活性型）に変化は認められなかった。よって、本実施例の結果から、５、２０、６０分間の超音波照射を受けた細胞では、ＥＲＫ１／２の活性化が促進されることが確認された。
本発明は、上述した実施形態および実施例のそれぞれに限定されず、特許請求の範囲に示した範囲における種々の変更が可能であり、異なる実施形態および実施例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
本発明は、超音波照射を介した血管内皮機能の向上または改善に利用可能である。
１ 超音波照射装置（血管内皮機能障害を処置する装置）
１ａ 超音波照射装置（血管内皮機能障害を処置する装置）
１０ 超音波生成装置
１１ ユーザインターフェース
１２ コントローラ（照射条件制御手段および出力方式制御手段）
１３ 電源部
１４ 超音波生成部（超音波生成手段）
１４０ 送信用電源部
１４１ 送信器
１４２ 送信用発振部
１５ 切り替えスイッチ
２０ プローブユニット
２０ａ プローブユニット
２１ 探触子（超音波放出端子）
２１０ ハウジング
２１１ 振動子
２１２ 感度データ格納素子
２１３ コネクタ
１ａ 超音波照射装置（血管内皮機能障害を処置する装置）
１０ 超音波生成装置
１１ ユーザインターフェース
１２ コントローラ（照射条件制御手段および出力方式制御手段）
１３ 電源部
１４ 超音波生成部（超音波生成手段）
１４０ 送信用電源部
１４１ 送信器
１４２ 送信用発振部
１５ 切り替えスイッチ
２０ プローブユニット
２０ａ プローブユニット
２１ 探触子（超音波放出端子）
２１０ ハウジング
２１１ 振動子
２１２ 感度データ格納素子
２１３ コネクタ
Claims (14)
- 血管拡張を介して血管内皮機能障害を処置する装置であって、血管内皮機能障害の患者に照射する超音波を生成する超音波生成手段を備えている、装置。
- 上記血管内皮機能障害は、脳卒中、心筋梗塞、狭心症、心室細動、動脈硬化および勃起障害からなる群から選択される、請求項１に記載の装置。
- 上記超音波生成手段から送信される超音波の周波数を、０．５～３ＭＨｚ±１０％に制御する送信条件制御手段をさらに備えている、請求項１または２に記載の装置。
- 上記超音波生成手段は、超音波伝播媒体を介した患者に対する非侵襲的な接触をもたらし、装置の外部に超音波を出力する超音波放出端子と接続されている、請求項１～３のいずれか１項に記載の装置。
- 複数の上記超音波放出端子のそれぞれを時分割して順次駆動させることによって、複数の当該超音波放出端子のそれぞれに超音波を出力させる出力方式制御手段をさらに備えている、請求項４に記載の装置。
- 対象に超音波を照射することによって、ＰＬＣγ１、ＥＲＫ５またはＥＲＫ１／２の活性化を促進する活性化促進工程を包含している、ＰＬＣγ１、ＥＲＫ５またはＥＲＫ１／２の活性化制御方法。
- 上記活性化促進工程において、超音波の１回あたりの照射時間は２０～４０分間±１０％である、請求項６に記載の活性化制御方法。
- 上記活性化促進工程において、０．５～３ＭＨｚ±１０％の周波数を有している超音波を上記対象に照射する、請求項６または７に記載の活性化制御方法。
- 上記活性化促進工程において、超音波照射装置に備えられている複数の超音波放出端子のそれぞれを時分割して駆動させることによって、当該超音波放出端子のそれぞれに超音波を出力させる、請求項６～８のいずれか１項に記載の活性化制御方法。
- 血管内皮機能障害の患者に超音波を照射する超音波照射工程を包含している、血管拡張を介して血管内皮機能障害を処置するための方法。
- 上記血管内皮機能障害は、脳卒中、心筋梗塞、狭心症、心室細動および勃起障害からなる群から選択される、請求項１０に記載の方法。
- 上記超音波照射工程において、上記患者に対する１回あたりの超音波の照射時間は、０分を超えて２０分±１０％である、請求項１０または１１に記載の方法。
- 上記超音波照射工程において、上記患者に対して照射される超音波は、０．５～３ＭＨｚ±１０％の周波数を有している、請求項１０～１２のいずれか１項に記載の方法。
- 上記超音波照射工程において、超音波照射装置に備えられている複数の超音波放出端子のそれぞれを時分割して駆動させることによって、当該超音波放出端子のそれぞれに超音波を出力させる、請求項１０～１３のいずれか１項に記載の方法。
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| JP2013-193555 | 2013-09-18 |
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|---|---|---|---|---|
| JP2011092285A (ja) * | 2009-10-27 | 2011-05-12 | Katsunori Nonogaki | 超音波発生装置 |
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-
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Patent Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
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| CN108742995A (zh) * | 2018-07-12 | 2018-11-06 | 深圳市新元素医疗技术开发有限公司 | 一种用于血管性勃起功能障碍治疗机 |
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