(57)【要約】本発明は、一般に、超音波外科器具に関連しており、特に、音波力学的療法用の一定の体内超音波外科器具に関連している。開示されている装置は一定の超音波外科システム（２５）であり、このシステム（２５）は一定の発生装置（１０）および一定の器具（５０）を備えており、この器具（５０）は一定のハウジング（７４）、一定のトランスデユーサ（６５）、一定の半透過性の膜（５５）、一定の薬剤（７５）、および一定の薬剤配給システム（７７）を備えている。上記トランスデユーサ（６５）は上記発生装置の電気的エネルギーを機械的エネルギーに変換することに適合している。上記薬剤（７５）は上記半透過性の膜（５５）の一定のチャンバーの中に配給されて、上記機械的エネルギーにより当該半透過性の膜（５５）を通して駆動される。本発明による方法は一定の外科器具（２５）を供給する工程を含み、この外科器具（２５）は一定のハウジング（７４）、当該ハウジング（７４）に接続している一定のトランスデユーサ（６５）、一定の半透過性の膜（５５）、一定の薬剤（７５）、および一定の薬剤配給システム（７７）を備えており、さらに上記方法は上記外科器具を一定の患者の体内に挿入する工程、一定の薬物をその患者に配給する工程、および当該薬物を上記外科器具（２５）により局所的に活性化する工程を含む。
2004534582.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波外科システムにおいて、
一定のハウジング、
前記ハウジングに接続している一定のトランスデユーサ、
前記ハウジングを囲っている一定の膜、
前記膜の中における一定の薬剤、および
一定の薬剤配給システムを備えている超音波外科システム。
【請求項２】
前記トランスデユーサが約５００キロヘルツ乃至約５０メガヘルツの範囲内で動作する請求項１に記載の超音波外科システム。
【請求項３】
前記トランスデユーサが約５００キロヘルツ乃至約２メガヘルツの範囲内で動作する請求項２に記載の超音波外科システム。
【請求項４】
前記膜が多孔質または半透過性である請求項３に記載の超音波外科システム。
【請求項５】
さらに、一定の非熱的応答モニター、熱的応答モニター、キャビテーション・モニター、流動モニター、超音波画像処理装置、薬物活性化モニター、注入速度制御装置、音響制御装置、デューテイ・サイクル制御装置、ピエゾ・センサー、ピエゾ・レシーバー、熱電対、および周波数制御装置から成る群から選択される一定のフィードバック装置を含む請求項１に記載の超音波外科システム。
【請求項６】
超音波器具において、
一定のハウジング、
前記ハウジングに接続している一定のトランスデユーサ、
前記トランスデユーサを囲っている一定の膜
一定の薬剤、および
一定の薬剤配給システムを備えており、
前記薬剤配給システムが前記薬剤を前記膜の一定のチャンバーの中に配給し、さらに
前記薬剤が前記トランスデユーサから配給される超音波エネルギーにより前記膜を通して駆動される超音波器具。
【請求項７】
組織を処理する方法において、
（ａ）一定の外科器具を供給する工程を含み、当該外科器具が
一定のハウジング、および
前記ハウジングに接続している一定のトランスデユーサを備えており、さらに
（ｂ）前記外科器具を一定の患者の体内に挿入する工程、
（ｃ）一定の薬物を前記患者に配給する工程、
（ｄ）前記薬物を前記外科器具により局所的に活性化する工程を含む方法。
【請求項８】
さらに、
（ｅ）前記患者の組織を前記外科器具により融除する工程を含む請求項７に記載の方法。
【請求項９】
超音波外科システムにおいて、
（ａ）一定の発生装置、および
（ｂ）一定の器具を備えており、当該器具が
ｉ）一定のハウジング、および
ｉｉ）前記ハウジングにおける一定の内部の中に収容されている一定の電気機械的要素、
ｉｉｉ）前記電気機械的要素から延出して、前記ハウジングから延出している一定のエンド−エフェクタまで到達している一定の導波管、
ｉｖ）前記エンド−エフェクタを囲っている一定の膜、
ｖ）一定の薬剤、および
ｖｉ）一定の薬剤配給システムを備えており、
前記発生装置が前記電気機械的要素に電気的エネルギーを供給することに適合しており、
前記トランスデユーサが前記電気的エネルギーを機械的エネルギーに変換することに適合しており、さらに
前記薬剤が前記機械的エネルギーにより前記膜を通して駆動される超音波外科システム。
【請求項１０】
前記電気機械的要素が約１０キロヘルツ乃至約２００キロヘルツの範囲内で動作する請求項９に記載の超音波外科システム。
【請求項１１】
前記膜が多孔質または半透過性である請求項９に記載の超音波外科システム。
【請求項１２】
超音波外科器具において、
（ａ）一定のハウジング、
（ｂ）前記ハウジングに接続している一定のトランスデユーサ
（ｃ）前記トランスデユーサに近接している一定の膜
（ｄ）一定の薬剤、および
（ｅ）一定の薬剤配給システムを備えており、
前記薬剤配給システムが前記薬剤を前記膜の一定のチャンバーの中に配給する超音波外科器具。
【請求項１３】
前記トランスデユーサが約５００キロヘルツ乃至約５０メガヘルツの範囲内で動作する請求項１２に記載の超音波外科システム。
【請求項１４】
前記トランスデユーサが約１０キロヘルツ乃至約２００キロヘルツの範囲内で動作する請求項１２に記載の超音波外科システム。
【請求項１５】
前記膜が多孔質または半透過性である請求項１２に記載の超音波外科システム。
【発明の詳細な説明】
【発明の内容の開示】
【０００１】
関連特許情報に対するクロス・リファレンス
本特許出願は開示内容の全体が本明細書に参考文献として含まれる２００１年６月２９日に出願されている米国仮特許出願第６０／３０２，０７０号に関連していてその恩典を主張している。
【０００２】
発明の分野
本発明は、一般に、超音波外科器具に関連しており、特に、体内音波力学的療法用の一定の超音波外科器具に関連している。
【０００３】
発明の背景
中空コア型および中実コア型の両方の種々の器具を含む超音波器具が多くの医療的状況の安全で効果的な治療のために用いられている。超音波器具、特に中実コア型の超音波器具は種々の超音波周波数において一定の外科エンド−エフェクタに伝達される機械的振動の形態のエネルギーを用いて生体組織を切断および／または凝固するために使用できるという理由により有利である。超音波振動は、適当なエネルギー量において一定の適当なエンド−エフェクタにより生体組織に伝達される場合に、組織を切断、切除、または焼灼するために使用できる。中実コア技法を利用している超音波器具はその超音波トランスデユーサから導波管を介して外科エンド−エフェクタに伝達可能な超音波エネルギーの量により特に有利である。さらに、これらの器具は内視鏡または腹腔鏡による処置等のような最少侵襲性の処置に特に適しており、この場合に、そのエンド−エフェクタは一定のトロカールを通過して外科部位に到達する。
【０００４】
超音波振動は、例えば、一定の電気機械的要素を電気的に励起することにより上記外科エンド−エフェクタ内において誘発され、このような電気機械的要素は器具のハンドピース内における１個以上の圧電要素または磁歪要素により構成できる。このような電気機械的要素により発生される振動は一定のトランスデユーサ部分から外科エンド−エフェクタまで延在している一定の超音波導波管を介して当該外科エンド−エフェクタに伝達される。
【０００５】
超音波外科手術の別の形態は一般的に「ＨＩＦＵ」として呼ばれている高強度集中型超音波（High Intensity Focused Ultrasound）により行なわれている。このＨＩＦＵは砕石処置において現在用いられており、この場合に、一定の体外供給源から体内に集中される超音波エネルギーにより発生する超音波衝撃波により腎石が小片に破壊される。このＨＩＦＵはまた前立腺過形成、子宮線維症、肝臓疾患、および前立腺癌等のような病気を治療するために研究的に用いられている。
【０００６】
身体を治療するための超音波の使用例が米国特許第４，７６７，４０２号、４，８２１，７４０号、５，０１６，６１５号、６，１１３，５７０号、６，１１３，５５８号、６，００２，９６１号、６，１７６，８４２号、ＰＣＴ国際公開第ＷＯ００／２７２９３号、ＷＯ９８／００１９４号、ＷＯ９７／０４８３２号、ＷＯ００／４８５１８号、ＷＯ００／３８５８０号、ＷＯ９８／４８７１１号、およびロシア国特許第ＲＵ２１５２７７３Ｃ１号において見ることができる。
【０００７】
上記の装置および方法は有効であることが既に立証されているが、音波力学的療法用の一定の体内器具、および種々の患者に対して改善された成果を示すことのできる音波力学的治療の方法を提供することが有利であると考えられる。本発明はこのような音波力学的療法のための体内器具および方法を提供している。
【０００８】
発明の概要
本発明は一般に超音波外科器具に関連しており、特に、体内音波力学的療法のための超音波外科器具に関連している。特に、本発明は種々の薬剤の配給および活性化を増進／調整して組織融除を達成できる一定の体内外科器具に関連している。代表的な薬剤は、とりわけ、種々の鎮痛薬、抗炎症薬、抗癌剤、静菌薬、神経活性剤、抗凝固薬、例えば、遺伝子配給のための高分子量タンパク質等を含む。上記器具はｋＨｚおよび／またはＭＨｚの周波数範囲において動作するように設計されている。
【０００９】
開示されている装置は一定の超音波外科システムであり、一定の発生装置および一定のハウジングを含む一定の器具、当該ハウジングに接続している一定のトランスデユーサ、一定の半透過性の膜を含む種々の薬品のための一定の貯蔵手段、生体崩壊性の小包体、薬物含浸した貯蔵手段およびリポソーム、とりわけ、一定の薬剤、および一定の薬剤配給システムを備えている。上記発生装置は上記トランスデユーサに対して電気的エネルギーを供給することに適合している。さらに、このトランスデユーサは電気的エネルギーを機械的エネルギーに変換することに適合している。上記薬剤配給システムは上記半透過性の膜の一定のチャンバーの中に上記薬剤を配給し、この薬剤は上記の機械的エネルギーにより上記半透過性の膜を通して駆動される。都合の良いことに、上記トランスデユーサは組織融除ならびに音波力学的療法を達成するための種々の超音波式、イオン導入式、レーザー式、例えば、ＲＦ等のような電気外科式、および電気穿孔式の装置を含む別の外科器具と共に組み合わせることができる。
【００１０】
本発明は内視鏡および従来的な開口手術器械における用途ならびにロボット補助型の外科手術における用途を有している。
【００１１】
本発明を詳細に説明する前に、本発明が添付の各図面および説明において示されている各部分の構成および配列の詳細にその用途または用法において限定されないことに注目する必要がある。本発明の例示的な各実施形態は別の種々の実施形態、変形例および変更例において実施されるか含まれることが可能であり、種々の様式で実施または実行することが可能である。さらに、特別に示さない限りにおいて、本明細書において用いられている種々の用語および表現は読者の便宜のために本発明の例示的な種々の実施形態を説明するためにそれぞれ選択されており、本発明を限定することを目的としていない。
【００１２】
当該技術分野における熟練者において、ｋＨｚ単位の周波数で動作する超音波が種々の細胞バリアの透過性を可逆的に変化できること、および／または、種々の薬物を活性化できることは周知である。この領域における多くの研究が皮膚を通過する薬物配給の適用性、または種々の血管内における血栓崩壊性の作用の改善について記載している。一定の外科医が一定の超音波外科器具を用いて切除を行なった後にその治療の場所に一定の化学療法剤を「配給する（delivers）」一定の方法はその治療の成果を改善すると考えられる。
【００１３】
組織内でのｋＨｚ単位の周波数における音の場合の減衰係数は、上記エンド・エフェクタからの音響エネルギーの放射状の分散を仮定した場合においても、極めて低い。すなわち、種々の細胞の透過性に影響が及び得る程度に、数ミリメートルから数センチメートルの範囲にわたり、上記エンド・エフェクタから先端側に十分なエネルギーが存在している。本発明の範囲を限定することを目的としていない、体内の薬物配給／改善のための２種類の例が本発明により可能になっている。この一例は早めに説明されているような外科治療の領域内における局所的な薬物配給である。また、第２の例においては、一定の治療用の薬剤が静脈内に投与されて、この薬物がｋＨｚおよび／またはＭＨｚ単位の周波数の超音波により腹腔鏡を用いる一定の介入処置中に関連の領域内において活性化される。
【００１４】
種々の癌の管理において、手術の効果を高めて再発率を下げるために、ならびに、介入の途中で癌細胞により健康な部位に接種する危険性を減少するために、種々の化学療法剤の術内配給および超音波エネルギーによる治療が本発明により提供されている。このようなｋＨｚおよび／またはＭＨｚ単位の周波数の超音波を伴う局所的および部位特異的な薬物配給方法は、例えば、肝臓、結腸、前立腺、肺、腎臓、および乳房等のような種々の外科処置において適用可能であると考えられる。一定の外科患者はｋＨｚおよび／またはＭＨｚ単位の超音波エネルギーと共に用いられる一定の化学物質ならびに別の形態のエネルギーを伴う場合には悪影響が及ぶと考えられる本発明と共に用いられる種々の化学物質により得られる可能性のある治療の量の増加により恩恵をさらに受けることができる。一般に、本発明により効力を高めることのできる上記の化学物質は、例えば、パクリタキセル、ドセタキセル、ブリストル・メイヤーズ−スクイッブ社（Bristol Meyers-Squibb）の商品名、または種々の抗生物質、静菌薬、またはガランタミン、ジョンソン・アンド・ジョンソン社（Johnson and Johnson）の商品名のレミニル（Reminyl）等のようなコリンエステラーゼ阻害薬とすることができ、これらは一定の外科処置の完了前に局所的に配給可能である。さらに、本発明により効力を高めることのできる種々の化学物質はノバカイン等を含むがこれに限らない種々の局所麻酔薬、抗炎症薬、コルチコステロイド、またはアヘン鎮痛薬を含む。
【００１５】
図１は一定の薬剤の輸送を活性化または補助するための一定の強力な超音波器具５０との組み合わせにおける一定の薬剤の局所的配給用の一定の超音波システム２５を示している。この強力超音波器具５０は一定の細長い部分６８、ハウジング７４、グリップ６９、多孔質または半透過性の膜５５、およびポート７９を備えている。一定の薬剤７５がポート７９の中に挿入するための一定の容器７６の中に収容されている。この容器７６のポート７９の中への挿入は機械的に、または一定のオペレータにより手動的に行なうことができる。さらに、上記強力超音波器具５０は一定の放射性のエンド−エフェクタ６０を備えている。この強力超音波器具５０はケーブル９０を介して一定の発生装置１０に接続可能であり、この発生装置１０はトランスデユーサ６５により超音波の応力波に変換するための電気的なエネルギーを上記放射性のエンド−エフェクタ６０に供給する。この放射性のエンド−エフェクタ６０は単一の要素、アレイに基くエンド・エフェクタ、平面型のトランスデユーサ、整形トランスデユーサ、または能動型−受動型要素の組み合わせ物を伴うエンド・エフェクタを含むがこれらに限らない複数の実施形態を含む。
【００１６】
一定のフット・スイッチ９５が上記発生装置１０の機能を制御するためにケーブル９８を介して当該発生装置１０に接続している。さらに、一定のスイッチ９６およびスイッチ９７が多数の機能を制御するためにフット・スイッチ９５に備えられている。例えば、スイッチ９６はエンド−エフェクタ６０を放射させるための第１のレベルのエネルギーを供給することができ、スイッチ９７はエンド−エフェクタ６０を放射させるための第２のレベルのエネルギーを供給できる。上記発生装置１０は一定の使用者に情報を提供するための一定の表示装置８０、および、例えば、電力をオンにして、各レベルを設定し、装置の諸特性を定める等のような指示情報を上記発生装置に使用者が入力することを可能にするための種々のボタンまたはスイッチ８１，８２および８３を備えることも可能である。
【００１７】
図２は薬剤７５を上記の強力超音波器具５０に供給する別の手段を示している。この実施形態において、一定の注射器７７が一定の患者の体内における一定の外科部位に注入するための薬剤７５を収容している。一定のプランジャー７３がポート７８を介して一定の外科部位に薬剤７５を配給するためにオペレータにより押圧可能である。
【００１８】
図３は本発明による一定の器具を用いる方法を示している。エンド−エフェクタ６０が一定の患者の体内におけるキャビティの中に挿入されて、薬剤７５による治療のための一定の箇所または患部を含む組織４０またはその近くに配置される。この箇所または患部４５は一定の癌性領域、ポリープ、またはその他の上記薬剤７５による治療により恩恵を受けると考えられる領域とすることができる。半透過性の膜５５は上記薬剤７５がこの半透過性の膜５５に配給された後に上記器具のオフ状態においてこの薬剤７５を収容する。すなわち、この薬剤７５は一定の薬剤通路６３により半透過性の膜５５に配給することが可能である（図４）。上記強力超音波器具５０の別の実施形態は当該強力超音波器具５０の廃棄可能な使用方法を含み、この場合に、上記の半透過性の膜５５は当該半透過性の膜５５の中に配置されている一定の予め選択されている薬剤７５を収容した状態で製造されている。このような強力超音波器具５０の単一回使用型の実施形態は当該強力超音波器具５０、半透過性の膜５５、および／またはエンド・エフェクタ６０の廃棄を含む。あるいは、限定を目的としていないが、上記膜５５は空洞形成の核の存在下または非存在下において一定の治療用の化学物質により含浸されている一定の生体相容性で生体崩壊性の層の形態を採ることも可能である。このような治療用の薬剤は上記超音波器具５０が励起される時にその標的部位に選択的に配給できる。
【００１９】
上記強力超音波器具５０が活性化されている時に、薬剤７５は半透過性の膜５５を通過して駆動されることにより薬剤の液滴７７を形成する。適当な半透過性の膜５５が、例えば、ニトロセルロース、タイベック（tyvek）、シリコーン、エチレン・ビニル・アセテート等により形成できる。この半透過性の膜５５は当該膜５５を通して薬剤７５の標的化された放出を実行する場合に、特定の領域において半透過性になることができが、別の領域においては不透過性になり得る。さらに、この半透過性の膜５５は生体相容性にすることができ、一定の体内腔の中にこの半透過性の膜５５を残すことを可能にする一定の組織接着性を有することも可能であり、さらに／または、一定の体内腔の中で溶解することに適合することもできる。薬剤の液滴７７は、超音波を媒体とする拡散実験の結果において以下に示されているように、超音波エネルギーにより組織４０の中に選択的に駆動される。
【００２０】
上記強力超音波器具５０はさらに、一定の吸引システム、灌注システム、係蹄、観察手段、冷却手段、画像処理手段、生検システム、遺伝子配給手段、および／または、例えば、レーザー、イオン導入、電気穿孔装置、または電気外科手術用のエネルギー等のような多数の切断および／または凝固の手段の使用を含むことができる。本発明はさらに異物粒子の導入、安定化微小泡の導入、通気、および／または特定の医療用との必要性に適合するように設計されている一定のパルス特性等のような改善された融除および／または薬剤液滴７７の配給を容易にするための組織の接種処理を含む。
【００２１】
上記薬剤７５は注射器７７、容器７６、またはその他の適当な配給手段から圧力によりポート６２を通して半透過性の膜５５のチャンバー５７の中に注入できる。この薬剤７５はボロゾール、パクリタキセル、ドセタキセル、種々の静菌薬、抗生物質、抗凝固剤、接着剤、遺伝子、化学毒性物質、または一定の医療処理または外科処置の成果に対して有益的である諸特性を有する任意の別の物質とすることができる。本発明により効力を高めることのできる化学物質はさらにノバカイン、抗炎症薬、コルチコステロイド、またはアヘン鎮痛薬を含むがこれらに限らない種々の局所麻酔薬を含む。
【００２２】
図４は上記細長い部分６８の一部分を示している。この細長い部分６８の内側には一定の薬剤通路６３、同軸ケーブル６６、およびリード線６４が延在している。薬剤通路６３は強力超音波器具５０の基端部からポート６２を介して放射性のエンド−エフェクタ６０に薬剤７５を配給する。また、同軸ケーブル６６はトランスデユーサ６５に電気的エネルギーを配給する。一例の実施形態において、電気的に活性化される時に、トランスデユーサ６５は好ましくは０．５ＭＨｚ乃至５０ＭＨｚ、さらに好ましくは０．５ＭＨｚ乃至１０ＭＨｚ、さらに好ましくは０．５ＭＨｚ乃至２ＭＨｚにおいて動作する。また、リード線６４は、例えば、一定の熱電対からの温度情報、一定の水中聴音器からの音響ノイズ・レベル等のような一定のフィードバック信号を放射性のエンド−エフェクタ６０から発生装置１０に伝達するために使用できる。また、本発明はさらに複数の同軸ケーブル６６、リード線６４、および／または薬剤通路６３の使用を含む。この同軸ケーブル６６は種々の外科処置における使用に適している任意の導電性の材料により設計できる。本発明の一例の実施形態において、上記薬剤通路６３はプラスチック、金属、ゴム、またはその他の種々の外科処置における使用に適している材料により構成されている少なくとも１個の内孔部を有している。
【００２３】
一定の体内におけるＭＨｚ周波数単位の融除処理および音波力学的療法の基本形の典型的な設計は、例えば、一定のＵＴＸモデル番号０００８０１５（ＵＴＸ社、ホルメス、ニューヨーク州）と考えることができる。この装置は概ね一定の５ｍｍのトロカールの中に嵌合する一定の２０ｃｍの長いチューブとして設計可能である。さらに、このチューブの先端部において、１個の球状に湾曲しているセラミック要素（４×１５ｍｍ、曲率半径＝２５ｍｍ）が存在している。このトランスデユーサの設計は（図１２において示されているような）約２ＭＨｚの狭い帯域幅の動作を達成している。また、音源における音響出力は約２０Ｗ／ｃｍ2 になり得る。さらに、集中領域の周囲における音響強度は２００Ｗ／ｃｍ2 程度にすることができ（図１３）、その治療空間内における組織の融除を引き起こすために十分である。加えて、改善された薬物配給工程または薬物活性化工程を達成するために利用できる十分な音響エネルギーの範囲が存在している。
【００２４】
当該技術分野において知られているように、上記接続ケーブル９０は同軸状にシールドできる。必要であれば、電力増幅器とトランスデユーサとの間に一定の付加的な電気的に適合性のあるネットワークを存在させることも可能である。上記トランスデユーサの活性表面部分における前面部は音響に適合性のある層を有している。これらのトランスデユーサは「エア−バック型（air-backed）」である。さらに、細い、０．１２５ｍｍの直径の熱電対を超音波供給源のあらゆる自己加熱性をモニターするために各セラミック面の近くに取り付けることができる。また、トランスデユーサにより放射されるエネルギーの大部分が確実に組織に配給されて音源と組織との間の境界面から反射して戻らないように上記の膜５５はシリコーン、ポリウレタン、またはポリエステルを基材とするバルーンにすることができる。
【００２５】
上記超音波システム２５のさらに別の実施形態は上記強力超音波器具５０と共に協働して薬剤７５を全身系的に配給することを含む。この薬剤７５は接種、注入、またはその他の適当な手段による全身系的な配給が可能である。その後、強力な超音波の作用が望まれる組織４０またはその近くにおいて強力超音波器具５０が活性化可能になる。
【００２６】
図５は薬剤１７５の活性化または輸送の補助のため一定の超音波外科器具１５０との組み合わせにおける一定の薬剤１７５の局所的配給用の超音波システム１２５を示している。この超音波外科器具１５０は一定の細長い部分１６８、ハウジング１７４、例えば、一定の圧電式トランスデユーサ・スタック等のような電気機械的要素１６５、グリップ１６９、半透過性の膜１５５、およびポート１７９を備えている。また、一定の薬剤１７５が一定の容器１７６の中に収容されている。この容器１７６はハウジング１７４のポート１７９の中に挿入可能である。あるいは、この薬剤１７５は図６において示されているようにポート１７８を通して一定の注射器１７７により配給できる。さらに、この超音波外科器具１５０は一定の接触用のエンド−エフェクタ１６０を備えている。また、この超音波器具１５０はケーブル１９０を介して一定の発生装置２００に接続可能であり、この発生装置２００は一定の導波管１４６（図８）を介して接触用のエンド−エフェクタ１６０に応力波を配給するトランスデユーサ１６５に電気的エネルギーを供給する。一例の実施形態において、電気的に活性である時に、上記の電気機械的要素１６５は好ましくは１０ｋＨｚ乃至２００ｋＨｚ、さらに好ましくは１０ｋＨｚ乃至７５ｋＨｚで動作する。さらに、一定のクランプ・アーム１７０を細長い部分１６８に取り付けて、導波管１４６の先端部における当該クランプ・アーム１７０とブレード１４７との間における組織１４５（図７）を圧縮することができる。このブレード１４７は一定の湾曲状の形態、直線状の形態、ボール状の形態、フック状の形態、短い形態、長い形態、または広い形態を含むがこれらに限らない複数の実施形態を含む。
【００２７】
次に、図７において、上記エンド−エフェクタ１６０を一定の患者の体内腔の中に挿入して、薬剤１７５により治療するための一定の箇所または患部１４５を含む組織１４０またはその近くに配置できる。この箇所または患部１４５は一定の癌性領域、ポリープ、またはその他の上記薬剤１７５による治療により恩恵を受けると考えられる領域とすることができる。半透過性の膜１５５は上記薬剤１７５がこの半透過性の膜１５５に配給された後に上記器具のオフ状態においてこの薬剤１７５を収容する。すなわち、この薬剤１７５は一定の薬剤通路１６３により半透過性の膜１５５に配給することが可能である（図８）。上記超音波外科器具１５０の別の実施形態は当該超音波外科器具１５０の単一回使用型の形態を含み、この場合に、上記の半透過性の膜１５５は当該半透過性の膜１５５の中に配置されている一定の予め選択されている薬剤１７５を収容した状態で製造できる。このような超音波外科器具１５０の単一回使用型の実施形態はさらに当該超音波外科器具１５０、半透過性の膜１５５、および／またはエンド・エフェクタ１６０の廃棄を含む。この超音波外科器具１５０が活性化されている時に、薬剤１７５は半透過性の膜１５５を通過して駆動されることにより薬剤の液滴１７７を形成する。適当な半透過性の膜１５５が、例えば、ニトロセルロース、タイベック（tyvek）、シリコーン、エチレン・ビニル・アセテート等により形成できる。その後、薬剤の液滴１７７は、超音波を媒体とする拡散実験の結果において以下に示されているように、超音波エネルギーにより組織１４０の中に選択的に駆動される。上記超音波外科器具１５０はさらに、一定の吸引システム、灌注システム、係蹄、観察手段、および／または、例えば、レーザー、イオン導入、電気穿孔装置、または電気外科手術用のエネルギー等のような多数の切断および／または凝固の手段の使用を含む。
【００２８】
図８は上記細長い部分１６８の一部分を示している。この細長い部分１６８の内側には一定の薬剤通路１６３、中実の導波管１４６、およびリード線１６４が延在できる。薬剤通路１６３は超音波外科器具１５０の基端部から接触用のエンド−エフェクタ６０に薬剤１７５を配給する。また、また、リード線１６４は、例えば、一定の熱電対からの温度情報、一定の水中聴音器からの音響ノイズ・レベル等のような一定の信号を放射性のエンド−エフェクタ１６０から発生装置２００に伝達するために使用できる。また、本発明はさらに複数のリード線１６４および／または薬剤通路１６３の使用を含む。本発明の一例の実施形態において、上記薬剤通路１６３はプラスチック、金属、ゴム、またはその他の種々の外科処置における使用に適している材料により構成されている少なくとも１個の内孔部を有している。
【００２９】
図９は図１および図５の開示を組み合わせてＫＨｚおよびＭＨｚの両方の単位の動作領域において一定の外科器具の動作を可能にしている本発明の一定の実施形態を示している。図において示されている部分は図５において示されているような一定の全体のシステムにおける細長い部分２６８の一部分である。この細長い部分２６８の内側には一定の薬剤通路２６３、ＭＨｚ単位の動作のための同軸ケーブル２６６との組み合わせにおけるトランスデユーサ２６５、ＫＨｚ単位の動作のためのエンド・エフェクタ２６０との組み合わせにおける中実の導波管２４６、および一定のリード線２６４が延在できる。薬剤通路２６３は連結されている超音波器具（図示されていない）の基端部から半透過性の膜２５５に薬剤２７５を配給する。また、同軸ケーブル２６６はトランスデユーサ２６５に電気的エネルギーを配給する。一例の実施形態において、電気的に活性化される時に、トランスデユーサ２６５は好ましくは０．５ＭＨｚ乃至５０ＭＨｚで動作する。また、リード線２６４は、例えば、一定の熱電対からの温度情報、一定の水中聴音器からの音響ノイズ・レベル、標的領域からのパルス−エコー情報等のような一定の信号を連結されている超音波器具２５０の先端部から発生装置１０に伝達するために使用できる。また、本発明はさらに複数の同軸ケーブル２６６、リード線２６４および／または薬剤通路２６３の使用を含む。同軸ケーブル２６６は種々の外科処置における使用に適している任意の導電性の材料により設計できる。本発明の一例の実施形態において、上記薬剤通路２６３はプラスチック、金属、ゴム、またはその他の種々の外科処置における使用に適している材料により構成されている少なくとも１個の内孔部を有している。
【００３０】
上記の連結されている超音波器具（図示されていない）は同軸ケーブル２６６に接続しているトランスデユーサ２６５（ＭＨｚ）と共に協働する導波管２４６に接続しているエンド・エフェクタ２６０、および薬剤通路２６３に接続している半透過性の膜２５５を備えている。さらに、導波管２４６はこの連結されている超音波器具の基端部に配置されている一定の電気機械的要素（図示されていない）に連結することができる。本発明の一例の実施形態において、この導波管２４６に接続している電気機械的要素は１０ｋＨｚ乃至２００ｋＨｚで動作する。本発明の一例の実施形態において、トランスデユーサ２６５は好ましくは０．５ＭＨｚ乃至５０ＭＨｚ、さらに好ましくは０．５ＭＨｚ乃至１０ＭＨｚで動作する。従って、エンド・エフェクタ２６０はトランスデユーサ２６５と共に同時にまたは交互に使用可能であり、あるいは、これらのエンド・エフェクタ２６０およびトランスデユーサ２６５は独立して使用できる。本発明はエンド・エフェクタ２６０および／またはトランスデユーサ２６５と共に導波管２４６を用いて、薬剤２７５を半透過性の膜２５５に配給する前に、切除、止血、融除、および／または凝固性の壊死を行なう方法を含む。このように、必要な切除および止血に続いて、薬剤２７５が薬剤通路２６３を通して半透過性の膜２５５の中に配給することができ、あるいは、薬剤を全身系的に配給できる。
【００３１】
上記のトランスデユーサ２６５および／またはエンド・エフェクタ２６０が活性化されている時に、薬剤２７５が半透過性の膜２５５を通して駆動されて、薬剤の液滴２７７が形成される。一定の適当な半透過性の膜２５５が、例えば、ニトロセルロース、タイベック、シリコーン、エチレン・ビニル・アセテート等により形成できる。その後、薬剤の液滴２７７は、超音波を媒体とする拡散実験の結果において以下に示されているように、超音波エネルギーにより組織２４０の中に選択的に駆動される。上記の連結されている超音波器具はさらに、一定の吸引システム、灌注システム、係蹄、観察手段、および／または、例えば、レーザーまたは電気外科手術用のエネルギー等のような多数の切断および／または凝固の手段の使用を含む。上記導波管２４６および付随のエンド・エフェクタ２６０はその用途の必要性に応じて一定の局所的な（全方向性の）組織作用または一定の遠距離の（集中した）組織作用を容易にするために上記トランスデユーサ２６５と共に協働して使用できる。上記の連結されている超音波器具はさらに半透過性の膜２５５により囲まれている一定のトランスデユーサ２６５を含み、この場合に、薬剤通路２６３はこのトランスデユーサ２６５を囲っている半透過性の膜２５５の中への薬剤２７５の配給を容易にするためにこのトランスデユーサ２６５の中にあるいは当該トランスデユーサ２６５の実質的に近くに配置できる。本発明のさらに別の実施形態において、上記半透過性の膜２５５はエンド・エフェクタ２６０を囲むことができ、あるいは、エンド・エフェクタ２６０およびトランスデユーサ２６５の両方を囲むことができる。
【００３２】
図１０は第１のフィードバック装置３６６および第２のフィードバック装置３６７との組み合わせにおける薬剤３７５の輸送を活性化または補助するための一定の強力超音波器具３５０との組み合わせにおける一定の薬剤の局所的配給のための一定の超音波システム３２５を示している。これらのフィードバック装置３６６および３６７は１個または複数のピエゾ・センサー、ピエゾ・レシーバー、熱電対、非熱的応答モニター、熱的応答モニター、キャビテーション・モニター、流動モニター、超音波画像処理装置、薬物活性化モニター、注入速度制御装置、音源制御装置、デューテイ・サイクル制御装置、周波数制御装置、またはその他の一定の外科処置をモニターおよび／または制御するための適当な手段とすることができる。なお、特別に定めない限りにおいて、全ての「３００」台の参照番号または符号は図１において対応している参照番号または符号と同一の機能を有するが、上記のフィードバック装置３６６および３６７は本明細書において記載されている本発明の実施形態のいずれにおいても有用であることが明らかである。
【００３３】
本発明の一例の実施形態において、上記第１のフィードバック装置３６６はエンド・エフェクタ３６０の先端側部分に取り付けられている一定のピエゾ・センサーであり、一定の広帯域幅パルサー−レシーバーの形態で、一定のフィードバック・モニター（図示されていない）にワイヤ３７０を介して連結されている。また、この一定のピエゾ・センサーの形態のフィードバック装置３６６は上記の広帯域幅パルサー−レシーバーにより駆動および制御されて、関連の領域から標準的なＡライン（パルス・エコー）型のデータを得ることができ、組織４０内における形態学的な変化をモニターできる。本発明のさらに別の実施形態は音速および／または減衰係数における変化等のような超音波（遠隔）による手段を用いて治療空間の温度を推定すること、および／またはモニター化した治療を容易にすることのために用いられる一定のピエゾ・センサーの形態のフィードバック装置３６６を含む。本発明のさらに別の実施形態は治療領域内におけるキャビテーションの活性を能動的に、および／または、受動的にモニターするための一定のピエゾ・レシーバーの形態のフィードバック装置３６６を含む。一定の広帯域幅パルサー−レシーバーと共に協働して用いられる場合に、上記の技法は治療の領域内における治療用の超音波の場による泡の成長および崩壊により生じる広帯域幅の音響の発生を記録および処理することにより実行できる。あるいは、治療領域内における高電力の場による、例えば、第２次または第３次のような比較的に高い調和音または下位調和音の応答をその組織治療に対してあるいは活性化した薬剤７５の量を推定するために記録および関連付けることができる。さらに、治療用の音響の場により生じる流動の場をドップラー流動技法によりモニターすることも可能である。すなわち、この流動信号の強さは治療空間内における移流あるいは薬剤７５の配給の大きさに関連付けることができる。
【００３４】
上記第２のフィードバック装置３６７は少なくとも１個のワイヤ３７１を含む上記細長い部分３６８に取り付けられている一定の熱電対とすることができ、この場合に、この少なくとも１個のワイヤ３７１は上記第２のフィードバック装置３６７および一定のフィードバック・モニター（図示されていない）の両方に取り付けられている。このフィードバック・モニター（図示されていない）は、例えば、一定の広帯域幅パルサー−レシーバー、またはその他の適当な一定の外科処置をモニターおよび／または制御するための手段とすることができる。また、上記ワイヤ３７１は銀、ステンレス・スチール、またはその他の種々の外科処置における使用に適している導電性の材料により構成できる。このような第２のフィードバック装置３６７は特定の医療用途における必要性に応じて上記細長い部分３６８に沿う任意の位置に配置できる。本発明の一例の実施形態において、このフィードバック装置３６７は細長い部分３６８に取り付けられている一定の熱電対とすることができ、この場合に、この一定の熱電対の形態のフィードバック装置３６７は融除および／または薬物活性化の各段階において関連の領域をモニターする。
【００３５】
本発明は、上記の融除式の薬物活性化に基く治療を最適化するために、例えば、上記治療の供給源、パルス処理、処理時間、および／または薬物注入の速度を制御するための一定のシステム・フィードバック・ループ内において用いられる１個または複数のフィードバック装置３６６および／またはフィードバック装置３６７を含む。
【００３６】
超音波媒体型拡散実験用のプロトコル
本発明による組織を治療するための一定の方法は一定の外科器具を供給する工程を含み、当該器具は一定のハウジング、当該ハウジングに接続している一定のトランスデユーサ、当該トランスデユーサを囲っている一定の半透過性の膜、一定の薬剤、および一定の薬剤配給システムを備えており、さらに上記方法は、上記外科器具を一定の患者の体内腔の中に挿入する工程、当該患者に一定の薬物を配給する工程、および上記外科器具によりその薬物を局所的に活性化する工程を含む。本明細書における目的において、局所的にとは、上記器具におけるエンド−エフェクタから約０．５ｍｍ乃至５０ｍｍの一定範囲内として定められている。さらに、本発明による別の工程は止血を達成する工程、組織を切除する工程、組織を凝固する工程、および組織を切断する工程を含む。
【００３７】
本発明が一定の関連の化学物質を一定の潜在的な治療部位に輸送できるか否かを決定するために種々の実験を行なった。一定の適当な物質のボロゾール（Vorozole）と言う、ベルギー国におけるヤンセン・ファーマソイティカ社（Janssen Pharmaceutica）からの一定のモデル的な化学物質を種々の生物学的なバリアを通る透過性についての一定の化学薬物として選択した。
【００３８】
代表的な２０ｋＨｚおよび１ＭＨｚの音源が以下のようにしてそれぞれ説明されている。２０ｋＨｚのソニケータ・システムがコール・パーマー社（Cole Parmer, Inc.）（バーノン・ヒルズ、イリノイ州）からウルトラソニック・モジナイザー（Ultrasonic Homogenizer）モデルＣＰＸ４００として入手可能である。また、１ＭＨｚの音源はＵＴＸ社（ホルメス、ニューヨーク州）（例えば、ＵＴＸモデル番号９９０８０３９）から入手可能な一定の注文設計式のトランスデユーサであった。適当な音響出力は１Ｗ乃至１０Ｗの範囲であり、５％乃至７５％のデューテイ・サイクルにおいてパルス化されている。また、適当な音源の形状は１ＭＨｚ乃至５ＭＨｚの範囲の平坦な形状（１９ｍｍ直径のセラミック・ディスク（好ましくはＰＺＴ−４））であった。各トランスデユーサは高出力で長期間（２６時間まで）の動作であり、エア−バック型またはコルポレン−バック型（狭い帯域幅のチューニング方式）の、高温度エポキシ・フロント・フェイス型に適合するように設計する必要がある。このセラミック材料のすぐ近くに埋め込まれている熱電対が音源の表面温度についてのフィードバック情報を供給できる。さらに、多数の音源冷却手段が実行可能である（例えば、ポリマー基材の膜またはステンレス・スチールのシム・ストックにより薬物貯蔵器から分離されている、一定のウォーター・ジャケットを伴うトランスデユーサ・ハウジング、またはトランスデユーサの前面部における循環水等）。また、上記トランスデユーサに対応するケーブルは二重シールド構造の同軸ケーブル、テフロン（登録商標）被覆（高温度）ケーブル、または金埋編組型細ゲージ・ケーブルにすることができる。
【００３９】
ボロゾール、水中における０．０５％のＮａＮ3 を伴う１６ｍｌの５％ＨＰ−β−ＣＤによる能動的な拡散実験をガラス拡散セルの受容器区画部分の中に加えた。一定のテフロン（登録商標）被覆した磁気攪拌バーもこの受容器区画部分の中に加えた。その後、フランツ（Franz）の細胞を約６００ｒｐｍに設定されている攪拌プレートの上部に配置した。
【００４０】
上記の超音波媒体型実験を行なうために、一定の２０ｋＨｚおよび１ＭＨｚのプローブを皮膚表面に近接しているドナー区画部分の中に取り付けた。その後、これらのプローブを液体中に浸漬して各超音波供給源をオンにしてから上記の配合物を加えた。
【００４１】
上記の２０ｋＨｚシステムにおいて指示されている出力設定はホーン先端部分から放射される一定の追随的に増大する音響の場に関連している。一方、上記のＭＨｚ周波数のトランスデユーサにより放射される音響出力は１ＭＨｚにおける本発明者の調査において使用した電圧に対して公称で約４Ｗであった。加えて、この経時的な音響強度（Ｉtemporal ）は一定の実験において使用するパルス処理方式における一定の関数である。
【００４２】
上記の各実験を２０時間にわたり行なった。さらに、各サンプルを１，２，３，４，５，６，７，８，１０，１２，１４，１６，２０時間の連続的な順序で収集した。
【００４３】
上記の培養時間の後に、各受容器の流体を集めてＨＰＬＣ分析を行なうまで４℃において保管した。この配合物を一定の注射器およびクリネックス（Kleenex）テイシューによりドナー側から除去した。さらに、上記拡散セルを取り外して皮膚を注意深く除去した。この表面を乾燥したクリネックス・テイシュー、エタノールで湿らせたテイシュー、および乾燥したテイシューにより連続的に清浄化した。その後、この皮膚を超音波に対する曝露による形態学的な変化について評価した。
【００４４】
さらに、上記薬物の受動的な拡散についての平行実験を行ない、皮膚を超音波エネルギーに対して全く曝露しないことを除いて、この場合の設定を上記の組織に対する超音波の曝露と同一にした。上記の実験結果が図１１において示されており、一定の超音波外科器具５０が組織を通過するボロゾールの輸送を増加していることを示している。仕様Ａは各ピーク間の約１０マイクロメートルの先端部分の移動、０．５秒間のオン時間、１２．５％のデューテイ・サイクルによる２０キロヘルツの超音波である。仕様Ｂは約４ワットの出力、４秒間のオン時間、５０％デューテイ・サイクルにおける１メガヘルツの超音波である。仕様Ｃは受動的な透過実験である。
【００４５】
以上において、本発明の種々の好ましい実施形態を図示および説明したが、当該技術分野における熟練者においてこれらの実施形態が例示のみを目的として示されていることが明らかになると考えられる。すなわち、現段階において、多数の変更、変形および置換が本発明から逸脱することなく当該技術分野における熟練者において考え出せる。従って、本発明は添付の特許請求の範囲の趣旨および範囲によってのみ限定されると考えている。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
本発明の新規な特徴が特に添付の特許請求の範囲において記載されている。しかしながら、本発明はそれ自体において、その構成および動作方法の両方に関して、そのさらに別の目的および利点と共に、以下の各図面に関連している説明を参照することにより最良に理解できると考えられる。
【図１】本発明による一定の超音波システムの斜視図である。
【図２】本発明による一定の超音波器具における一定の代替的な薬剤注入装置の斜視図である。
【図３】本発明による一定の超音波システムにおける一定の超音波外科エンド−エフェクタの斜視図である。
【図４】本発明による一定の強力超音波器具の一部分の断面図である。
【図５】本発明による一定の超音波システムの別の実施形態の斜視図である。
【図６】本発明による一定の超音波器具の別の実施形態における一定の代替的な薬剤注入装置の斜視図である。
【図７】本発明による一定の超音波システムにおける一定の超音波外科器具のエンド−エフェクタの斜視図である。
【図８】本発明による一定の超音波外科器具の一部分の断面図である。
【図９】本発明による一定の超音波外科器具の一部分の断面図である。
【図１０】本発明による一定の超音波システムの別の実施形態の斜視図である。
【図１１】超音波エネルギーの存在下および非存在下における一定の薬剤の輸送状況を示している一定のグラフである。
【図１２】図１乃至図４の本発明による一定のトランスデユーサの応答特性のグラフである。
【図１３】図１乃至図４の本発明によるトランスデユーサの計算された音響強度のプロット図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０  発生装置
２５  超音波システム
５０  強力超音波器具
５５  半透過性の膜
６０  エンド−エフェクタ
６５  トランスデユーサ
６８  細長い部分
６９  グリップ
７４  ハウジング
７５  薬剤
７６  容器
７７  注射器
７８，７９  ポート
８０  表示装置
８１，８２，８３  スイッチ
９０  ケーブル
９５  フット・スイッチ
９６，９７  スイッチ
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004534582.tif 000039
2004534582.tif 000040
【国際調査報告】
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