(57)【要約】  多様な態様及び実施形態に従って、標的状態を治療するためのシステム及び方法が提供される。治療システムは、発射プラットフォームと、光源と、光源に結合されたコントローラとを備え得る。発射プラットフォームは、基板と、吸収物質の層と、少なくとも一種の治療剤を備える微粒子の層とを含み得る。微粒子は、治療剤を標的状態に送達するために、光源から放出された光エネルギーを用いて発射プラットフォームから発射され、標的状態に向けられ得る。
2018535812.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
標的状態を治療するためのシステムであって、
基板と、前記基板上に堆積した光吸収物質の層と、前記光吸収物質の層上に堆積した少なくとも一種の治療剤を備える微粒子の層とを備える発射プラットフォームと、
光源と、
前記光源に結合され、前記光源から放出される光エネルギーを制御するように構成されたコントローラとを備えるシステム。
【請求項２】
前記微粒子の層が自己組織化単層として配置されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記基板が赤外線に対して透過性である、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記基板が、前記基板と前記光吸収物質の層との間において前記基板上に堆積した金属の層を更に備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記少なくとも一種の治療剤が薬剤又は放射性物質である、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記微粒子が、金属と、造影剤と、ポリマーと、薬物担体とのうち少なくとも一種を更に備える、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記光源がレーザー光源である、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記コントローラがレーザーパルスエネルギーとパルス持続時間とのうち少なくとも一方を制御するように構成されている、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記発射プラットフォームが交換可能であるように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
標的状態を治療するためのデバイスであって、
筐体と、
前記筐体内に位置する発射プラットフォームであって、基板と、前記基板の第一面上に堆積した金属の層と、前記金属の層上に堆積した光吸収物質の層と、前記光吸収物質の層上に堆積した少なくとも一種の治療剤を備える微粒子の層とを備える発射プラットフォームと、
前記筐体に結合された光源であって、該光源から放出された光エネルギーが前記基板の第二面に通じるように構成されている光源とを備えるデバイス。
【請求項１１】
前記光源と前記基板の第二面との間に位置する集束レンズを更に備え、前記集束レンズが該集束レンズを通過する光エネルギーを集束させるように構成されている、請求項１０に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記光源が光ファイバに結合されたレーザー光源として構成されていて、前記光ファイバの第一端が前記レーザー光源に結合され、前記光ファイバの第二端が前記集束レンズの近傍で終端している、請求項１１に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記光源と電気通信し、前記光源から放出された光エネルギーを制御するように構成されたコントローラを更に備える請求項１０に記載のデバイス。
【請求項１４】
前記発射プラットフォームが、前記筐体に接続されるように構成されている、請求項１０に記載のデバイス。
【請求項１５】
前記少なくとも一種の治療剤が薬剤又は放射性物質である、請求項１０に記載のデバイス。
【請求項１６】
前記金属の層が金であり、前記光吸収物質の層がポリジメチルシロキサンである、請求項１５に記載のデバイス。
【請求項１７】
治療デバイスを形成するための方法であって、
基板の第一面上に金属の層を堆積させることと、
前記金属の層上に光吸収物質の層を堆積させることと、
前記光吸収物質の層上に少なくとも一種の治療剤を備える微粒子の層を堆積させることと、
光源を前記基板の第二面に結合させることとを備える方法。
【請求項１８】
前記微粒子が自己組織化単層を形成するように堆積される、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記光源から放出される光エネルギーを制御するように構成されているコントローラを提供することを更に備える請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記光源と前記基板の第二面との間に集束レンズを位置決めすることを更に備える請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
がんは世界的に一番多い死因である。がんとは、体のあらゆる部分に影響を与え得る疾患の大きなグループについての総称であり、典型的には制御不能な細胞増殖を特徴とする。変性細胞が制御不能に分裂して腫瘍と呼ばれる組織塊を形成すると、がんが体に害を及ぼす。腫瘍は成長すると消化器系、神経系、循環器系に干渉し得て、身体機能を変化させるホルモンを放出し得る。
【背景技術】
【０００２】
固形腫瘍を治療する現状の方法は、侵襲的外科手術での切除によるものであり、場合によっては薬理療法や放射線療法と組み合わせられる。神経膠腫（グリオーマ）、多形性膠芽腫（ＧＢＭ，ｇｌｉｏｂｌａｓｔｏｍａ  ｍｕｌｔｉｆｏｒｍｅ）、髄膜種、膵臓腫瘍等の生死に関わる状態は、積極的治療を要するが、必ずしも患者の転帰を改善するものではない。
【０００３】
このように制限される予後の主な理由の一つは、ＭＲＩやＣＴ等のイメージング方法を用いた明確な可視化及び位置決定にもかかわらず、固形腫瘍が完全に切除されないことがあり得るからである。固形腫瘍は、解剖学的なアクセスが困難であったり、手術が生理機能の不全に繋がったりするために、手術不能となることがある。例えば、膵臓腫瘍は、大多数の患者が気付いた時には疾患が進行しているので、最も困難な悪性腫瘍の一つである。更に、膵臓腫瘍は、肝臓等の遠位に転位してしまうと完全には除去されないものとなり得て、また、神経膠腫は、認知に関わる重要な箇所にあるために完全には除去されないものとなり得る。手術不能な膵臓腺がんは、腫瘍医が直面することが多いジレンマである。膵臓のがんが依然として手術で除去可能である時に診断されるのは患者のうちわずか１５〜２０％である。全米総合がん情報ネットワーク（ＮＣＣＮ，Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ  Ｃａｎｃｅｒ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）によって確立されたガイドラインでは、膵臓腫瘍が、切除可能腫瘍、切除不能腫瘍、境界切除可能腫瘍という三つのカテゴリーに分類される。この疾患に対する手術、放射線治療、全身治療を改善することを目的とした広範な研究にもかかわらず、近年では全死亡率の改善にほとんど進展がない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
態様及び実施形態は、標的状態を治療するためのシステム及び方法を対象としている。本発明の一態様によると、標的状態を治療するためのシステムが、発射プラットフォームと、光源と、光源に結合され、光源から放出される光エネルギーを制御するように構成されたコントローラとを備えて提供される。発射プラットフォームは、基板と、基板上に堆積した光吸収物質の層と、吸収物質の層上に堆積した少なくとも一種の治療剤を備える微粒子の層とを備え得る。
【０００５】
一実施形態によると、微粒子の層は自己組織化単層として配置される。他の実施形態によると、基板は赤外線に対して透過性である。他の実施形態によると、基板は、基板と光吸収物質の層との間において基板上に堆積した金属の層を更に備える。
【０００６】
一実施形態によると、少なくとも一種の治療剤は薬剤又は放射性物質である。他の実施形態によると、微粒子は、金属と、造影剤と、ポリマーと、薬物担体とのうち少なくとも一種を更に備える。
【０００７】
他の実施形態によると、光源はレーザー光源である。他の実施形態によると、コントローラはレーザーパルスエネルギーとパルス持続時間とのうち少なくとも一方を制御するように構成される。
【０００８】
一部実施形態によると、発射プラットフォームは交換可能であるように構成される。
【０００９】
本発明の他の態様によると、標的状態を治療するためのデバイスが、筐体と、筐体内に位置する発射プラットフォームであって、基板と、基板の第一面上に堆積した金属の層と、金属の層上に堆積した光吸収物質の層と、光吸収物質の層上に堆積した少なくとも一種の治療剤を備える微粒子の層とを備える発射パッドとを備えて提供される。また、本デバイスは、筐体に結合された光源であって、光源から放出された光エネルギーが基板の第二面に通じるように構成された光源も備える。
【００１０】
一実施形態によると、本デバイスは、光源と基板の第二面との間に位置する集束レンズを更に備える。集束レンズは、そこを通過する光エネルギーを集束させるように構成され得る。
【００１１】
他の実施形態によると、光源は、光ファイバに結合されたレーザー光源として構成され、光ファイバの第一端がレーザー光源に結合され、光ファイバの第二端が集束レンズの近傍で終端するようにされる。
【００１２】
一部実施形態によると、本デバイスは、光源と電気通信し、光源から放出される光エネルギーを制御するように構成されたコントローラを更に備える。他の実施形態によると、発射プラットフォームは筐体に接続されるように構成される。
【００１３】
他の実施形態によると、少なくとも一種の治療剤は薬剤又は放射性物質である。一部実施形態によると、金属の層は金であり、吸収物質の層はＰＤＭＳである。
【００１４】
本発明の他の態様によると、治療デバイスを形成するための方法が、基板の第一面上に金属の層を堆積させることと、金属の層上に光吸収物質の層を堆積させることと、光吸収物質の層上に少なくとも一種の治療剤を備える微粒子の層を堆積させることと、基板の第二面に光源を結合させることとを備えて提供される。
【００１５】
一実施形態によると、微粒子は自己組織化単層を形成するように堆積される。他の実施形態によると、本方法は、光源から放出される光エネルギーを制御するように構成されているコントローラを提供することを更に備える。他の実施形態によると、本方法は、光源と基板の第二面との間に集束レンズを位置決めすることを更に備える。
【００１６】
更に他の態様や実施形態、これら態様及び実施形態の例の利点については以下で詳細に説明する。更に、以上の情報及び以下の詳細な説明はいずれも単に多様な態様及び実施形態の例示的な例に過ぎず、特許請求される態様及び実施形態の性質及び特質を理解するための概要やフレームワークを提供するためのものであることを理解されたい。本開示の実施形態は他の実施形態と組み合わせ可能であり、「実施形態」、「例」、「一部の実施形態」、「一部の例」、「代替実施形態」、「多様な実施形態」、「一実施形態」、「少なくとも一実施形態」、「この及び他の実施形態」、「特定の実施形態」等への言及は、必ずしも相互に排他的なものではなく、記載されている特定の特徴、構造又は特性が少なくとも一実施形態に含まれ得ることを示すためのものである。本願におけるこうした用語の出現は、必ずしも同じ実施形態について完全に言及しているものではない。
【００１７】
以下、添付図面を参照して少なくとも一実施形態の多様な態様を説明するが、図面は縮尺通りで描くことを意図したものではない。図面は、多様な態様及び実施形態の例示及び更なる理解を与えるためのものであり、本明細書に組み込まれてその一部を構成するが、特定の実施形態の限定を定めるものではない。図面は、明細書の残りの部分と共に、説明され特許請求される態様及び実施形態の原理及び動作を説明するのに役立つものである。図面では、複数の図面に示されている同一又はほぼ同一の各構成要素が同様の番号で示される。見易くするため、全ての図面の全ての構成要素に符号が付されてはいないものとなり得る。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一つ以上の態様に係る治療システムの概略図である。
【図２】本発明の一つ以上の態様に係る発射プラットフォームの断面図である。
【図３Ａ】本発明の一つ以上の態様に係る腫瘍を治療するために用いられている治療デバイスの概略図である。
【図３Ｂ】図３Ａに示される輪郭部分の拡大部分図である。
【図４】本発明の一つ以上の態様に係る治療システムのブロック図である。
【図５】本発明の一つ以上の態様に係る治療システムの使用可能性を示す。
【図６】本発明の一つ以上の態様に係るサンプル上への微粒子の衝突を示す第一組の画像である。
【図７】本発明の一つ以上の態様に係るサンプル上への微粒子の衝突を示す第二組の画像である。
【図８】本発明の一つ以上の態様に係る治療デバイスを形成するための方法の一例を示す機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
固形腫瘍を治療するためにいくつかの薬理療法（化学療法や放射線療法を含む）が導入されている。浸潤性固形腫瘍に対する局所的治療は臨床的に困難なものとなり得る。アクセスが困難な腫瘍を治療するために局所的に高いバイオアベイラビリティが必要とされる場合、従来の送達方法よりも局所的送達プラットフォームが好ましい。
【００２０】
局所的で標的型の送達は、全身送達で生じる体内の高薬物レベル中毒を発症する危険性を減らす。また、局所的治療は、薬理的薬物の摂取を制限する血液脳関門（ＢＢＢ，ｂｌｏｏｄ‐ｂｒａｉｎ  ｂａｒｒｉｅｒ）等の解剖学的障壁を回避することが特定の薬物では困難である点も克服する。腫瘍を治療するための多数の放射線療法が既に存在していて、従来の外部ビーム放射線療法（２ＤＸＲＴ）や、標的型療法用の放射性同位体療法（ＲＩＴ，ｒａｄｉｏｉｓｏｔｏｐｅ  ｔｈｅｒａｐｙ）の使用が挙げられる。腫瘍の治療には成功しているが、こうした治療の副作用（健康な細胞への照射等）が、高価な治療コストと組み合わさって、医療制度に難題を突き付けている。従って、アクセスが困難な固形腫瘍、特に、手術不能であるとみなされ得る腫瘍の治療、つまりコスト効率的で最小侵襲性の方法を用いた局所的治療を提供することを可能にすることに対する臨床的必要性が存在している。
【００２１】
本開示の治療システム及び方法は、手術でアクセス不能であったりアクセスが困難であったりと特性評価され得る固形腫瘍等の標的状態を治療するための治療方法を提供する。本開示の治療は局所的な薬理又は放射線療法を与えて、健常な組織に対する毒性及び害を最小にし得る。その方法は、手術不能腫瘍等の標的状態に対する医薬品有効成分（ＡＰＩ，ａｃｔｉｖｅ  ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ  ｉｎｇｒｅｄｉｅｎｔ）等の治療剤の局所的な標的型送達のために、微粒子を高速にレーザー誘起加速することによるものである。こうしたシステム及びプロセスは、固形腫瘍の分散及び浸潤を空間的に制御する正確な方法を提供する。
【００２２】
上記説明は腫瘍への特定の応用を対象としているが、本開示の方法及びシステムを用いて治療可能な標的状態は、場合によっては腫瘍であるが、それだけではなくて、局所的濃度の一種以上の治療剤を受けることの恩恵を受け得る多様な生理的状態のいずれかでもあり得る。
【００２３】
少なくとも一実施形態によると、治療剤を備える単分散微粒子を、レーザー吸収物質でコーティングされた基板上に堆積させ得る。この基板は発射プラットフォームとして機能し、光エネルギー源に結合され得て、微粒子を基板から発射して腫瘍等の標的状態に当てる速度に微粒子を加速させ得る。微粒子を用いて、放射性物質や薬剤物質等の多様な治療剤を標的状態に送達させ得る。発射プラットフォームは交換可能であり、使用後に交換され得る。場合によっては、発射プラットフォームは使い捨て可能である。以下で更に説明するように、発射プラットフォームは、治療デバイスの筐体に接続可能である。発射プラットフォームは、特定の状態及び／又は応用を標的とすることを目的として異なる複数の治療剤を備えて構成可能である。
【００２４】
本発明に係る本開示の態様の適用は、以下の説明に与えられまた添付図面に示されている構成要素の構成や配置の詳細に限定されるものではない。これら態様は、他の実施形態も想定していて、多様な方法で実践又は実施可能なものである。具体的な実施の例は例示目的でのみ本願に与えられているものであって、限定的なものではない。特に、いずれか一つ以上の実施形態に関連して説明されている工程、構成要素、要素、特徴は、他の実施形態における同様の役割から排除されているものではない。
【００２５】
また、本願で用いられている表現や用語も、説明目的のものであって、限定的なものではない。本願において単数形で言及されているシステム及び方法の例、実施形態、構成要素、要素又は工程への言及は、複数形での実施形態も含み得て、また、実施形態、構成要素、要素、工程に対する複数形での言及も、単数形のみでの実施形態を含み得る。単数形又は複数形での言及は、本開示のシステムや方法、またそれらの構成要素、工程、要素を限定するものではない。本願における「含む」、「備える」、「有する」、「含有する」、「伴う」やその変形例の使用は、その用語に関して列挙されている項目及びその等価物並びに追加の項目を含むことを意味している。「又は」での言及は、両立的なものであり得て、「又は」を用いて記載されている用語は、記載されている事項のうち一つ、一つよりも多く、又は全部のいずれかを意味するものであり得る。また、本願と本願に参照として組み込まれる文献との間で用語の使用が一致していない場合には、参照文献における用語の使用は本願におけるものを補足するものであって、また、矛盾して一致していない場合には、本願における用語の使用が優先する。
【００２６】
多様な態様に従って、標的状態を治療するためのシステムが提供される。上述のように、標的状態は、腫瘍（手術不能腫瘍を含む）であり得るが、他の医学的状態も本開示の範囲内にある。例えば、標的状態は、感染症、病変、炎症、細胞や組織の損傷や、良性組織成長であり得る。一部実施形態では、標的状態は、皮膚疾患（上皮性悪性腫瘍等のがんを含む）や、免疫疾患（関節リウマチ等）であり得る。標的状態は、局所的濃度の一種以上の治療剤を受けることの恩恵を受け得るあらゆる医学的状態や生理的状態であり得る。
【００２７】
図１を参照すると、全体が１００で示される一実施形態の治療システムは、発射プラットフォーム１４５（「発射パッド」とも称される）と、光源１０５とを備える。以下で更に詳細に説明するように、発射プラットフォーム１４５の一方の面は治療剤を備える微粒子１３０を含み、発射プラットフォーム１４５の反対側の面（図１では面１１４として示される）に向けられた光源１０５を用いて、微粒子１３０を標的状態１５０に高速で発射することができる。
【００２８】
一実施形態によると、発射プラットフォーム１４５は、基板１１０と、光吸収物質１２０の層と、微粒子１３０の層とを備える。微粒子１３０は、以下で詳細に説明するように、少なくとも一種の治療剤を備える。一部実施形態では、発射プラットフォーム１４５は、金属１１５の層等の導電性層も含み得る。発射プラットフォーム１４５の断面図が図２に示されている。
【００２９】
基板１１０は、光の一つ以上の波長に対して透過性である一種以上の物質から構成可能である。基板１１０は、光源１０５によって与えられる可視光、赤外線及び／又は紫外線に対して透過性であり得る。基板１１０は、対象とする光の波長に対して透過性であるように構成されたガラスやポリマー等の物質製であり得る。また、基板１１０の物質は、本願で検討される物理的及び化学的プロセスに反応しない、又は相互作用したり干渉したりしないように選択され得る。一部実施形態によると、基板１１０は赤外線の一つ以上の波長に対して透過性である。基板１１０は、光源１０５から放出された光エネルギーを基板１１０の表面上に堆積された一つ以上の層へと透過させるように機能する。従って、基板１１０は、顕著な量の放出光エネルギーを吸収しない物質製であり得て、場合によっては、ほとんど全ての放出光エネルギーを基板１１０の表面上に堆積させた一つ以上の層に透過させ得る。
【００３０】
基板１１０は、本願で検討される物理的及び化学的プロセスに耐えられるが、これらのプロセスを妨げないような適切な機械的強度を提供する厚さにされ得る。一部実施形態では、以下で更に詳細に説明するように、基板１１０は、治療デバイスの筐体内にフィットするようなサイズ及び形状にされる。一実施形態によると、基板１１０の厚さは略１００マイクロメートルから略１０００マイクロメートルまでの間である。一実施形態では、基板１１０は厚さ略２００マイクロメートルのものであるが、より厚い又はより薄い基板も本開示の範囲内にある。
【００３１】
一部実施形態では、光吸収物質１２０（単純に「吸収物質」とか「光伝導性物質」とも称される）の層を、発射プラットフォーム１４５の基板１１０の上に堆積させ得る。光吸収物質１２０の層は、光源１０５から放出されて基板１１０を通過した光エネルギーの少なくとも一部を吸収するように機能し得る。光吸収物質１２０の層は、可視光、赤外線及び／又は紫外線等の一つ以上の所望の波長の光を吸収するように選択又は構成され得る。一実施形態では、吸収物質１２０は、赤外線の一つ以上の波長を吸収する。例えば、吸収物質１２０は、電磁スペクトルの近赤外線（ＮＩＲ，ｎｅａｒ  ｉｎｆｒａｒｅｄ）領域（７５０〜１４００ｎｍ）内の一つ以上の波長を吸収し得る。
【００３２】
特定の実施形態によると、吸収物質１２０によって吸収される光エネルギーは、熱等の熱エネルギーの形態となり得る。例えば、吸収物質１２０が加熱されると、吸収物質１２０の表面上に堆積させた微粒子１３０が吸収物質１２０の表面から発射されるような速度に加速する程度に吸収物質１２０が蒸発又は広がる。一部実施形態によると、吸収物質１２０によって吸収された光エネルギーは、吸収物質１２０を化学的に反応させて、微粒子１３０を吸収物質１２０の表面から発射するのに十分な速度に微粒子１３０を加速させる。場合によっては、その反応は蒸発反応であり、微粒子１３０を加速させる一種以上のガスを放出する。
【００３３】
一部実施形態によると、光吸収物質１２０はポリマーであり得る。ポリマーは、所望の波長で光源から放出された光エネルギーを吸収する性能のため、また、吸収物質１２０の表面上に堆積した一つ以上の微粒子１３０を腫瘍等の標的サンプルに侵入するのに十分な速度で発射することができるように光エネルギーと相互作用する性能のために選択され得る。一実施形態では、光吸収物質１２０はポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ，ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ）である。一部実施形態では、光吸収物質１２０は、一種以上の添加剤、例えば、染料や、物質の光エネルギー吸収性を増強する機能を有する他の物質等を含み得る。一以上の実施形態によると、光吸収物質１２０は、微粒子１３０の単層の形成を増強する機能も有し得る。例えば、吸収物質１２０は、微粒子１３０を単層で配置することを可能にする特定の分子構造又はパターンを有し得る。
【００３４】
光吸収物質１２０の層は、本願で検討されるプロセスに適した厚さのものであり得る。光吸収物質１２０の層は、光源１０５から放出された光エネルギーを吸収するのに十分厚くなり得て、吸収物質１２０の表面上に堆積した複数の微粒子１３０のうち少なくとも一部が、腫瘍等の標的状態に侵入するのに十分な速度で発射可能であるようにする。一部実施形態では、吸収物質１２０の層は厚さ数マイクロメートルである。一実施形態では、吸収物質１２０の層は略１マイクロメートルから１００マイクロメートルまでの間の厚さのものであり得る。一部実施形態では、吸収物質の層は厚さ略１０マイクロメートルである。
【００３５】
一部実施形態によると、発射プラットフォーム１４５は、導電性物質１１５の層を更に備える。例えば、発射プラットフォームは、金属物質１１５の層を備え得るが、他の導電性物質も本開示の範囲内にある。図１及び図２に示されるように、金属１１５の層は基板の表面上に堆積され得る。吸収物質１２０の層は金属１１５の層上に形成され得る。金属１１５は一種以上の金属物質であり得て、金属合金、同種元素、金属含有物質、これらの組み合わせ等を含む。一実施形態によると、金属１１５は、金等の高導電性物質であり得る。金属１１５の厚さは、光エネルギー源１０５や光吸収物質１２０等のデバイスの応用及び態様に依存し得る。一部実施形態では、金属１１５は薄層で堆積される。例えば、金属１１５は略１０ｎｍから略１００ｎｍまでの間であり得る。一実施形態では、金属１１５の層は厚さ略５０ｎｍである。
【００３６】
金属１１５の層は、発射プラットフォーム１４５及びその上に堆積させた物質の一つ以上の特性を増強するように機能し得る。例えば、金属１１５の層は、微粒子１３０が自己組織化単層を形成するか自己組織化単層として配置される性能を増強し得る。例えば、金属物質１１５は、微粒子１３０が吸収層１２０の表面上に単層で配置されることを可能にする特定の分子構造又はパターンを有し得る。また、金属１１５の層は、光源１０５から放出された光エネルギーを伝達又は透過させる機能も有し得て、つまりは、吸収物質１２０から微粒子１３０を加速させるのを補助し得る。光源１０５から放出されたエネルギーの少なくとも一部は金属１１５を通過し得て、そのエネルギーが吸収層１２０に伝達され得る。例えば、光エネルギーは金属１１５の層を加熱し得て、その熱エネルギーが吸収層１２０に伝達され得る。一部実施形態では、金属１１５は、本願で検討される反応プロセスに対して化学的に不活性であり得るので、治療システム又はデバイスの動作中に生じる他の機構と有害に干渉しないその性能のために選択され得る。
【００３７】
特定の実施形態によると、発射プラットフォーム１４５は、微粒子１３０の層を更に備え得る。微粒子１３０の層は吸収物質１２０の層上に堆積され得て、発射プラットフォーム１４５の外面を形成し得る。一部実施形態では、図１及び図２に示されるように、微粒子１３０の層は自己組織化単層として配置される。このようにして、微粒子１３０を、微粒子一個分の厚さで堆積させることができる。一部実施形態では、微粒子１３０は稠密であり得る。この種の構成は、微粒子１３０を標的状態１５０に向けるようにするので、微粒子１３０のより標的型の制御を可能にする。微粒子１３０は略１から略１０マイクロメートルの範囲内の近似的直径又は特徴線形寸法を有し得る。より大きな又はより小さなサイズの微粒子も本開示の範囲内にある。微粒子１３０のサイズは、以下で検討するように、治療剤や応用の種類に依存し得る。異なる複数の寸法の微粒子１３０を発射プラットフォーム１４５上に単層として堆積させることもできる。
【００３８】
微粒子１３０は少なくとも一種の治療剤を備え得る。治療剤は、微粒子と関連していて本発明のシステム及び方法において使用可能なあらゆる分子を含み、精製分子、実質的精製分子、複数化合物の混合物又は他の物質と化合物の混合物のうち一種以上の成分である分子であり得る。分子は、有機又は無機化学物質、放射性同位体、薬剤、医薬塩、プロドラッグ、生体分子、これらのあらゆる断片、類似体、同族体、共役体、誘導体であり得る。生体分子として、タンパク質、ポリペプチド、核酸、脂質、多糖、単糖、これらのあらゆる断片、類似体、同族体、共役体、誘導体が挙げられるが、これらに限定されるものではない。剤は、未知の構造の単離生成物、複数の既知の生成物の混合物、一種以上の化合物を備える未定義組成物でもあり得る。未定義組成物の例として、細胞及び組織抽出物、原核細胞、真核細胞、古細菌細胞を培養した成長培地、発酵醪液、タンパク質発現ライブラリ等が挙げられる。治療剤は、薬学的許容可能担体等の担体と共に提供されるか又は付随し得る。
【００３９】
「治療剤」、「生物学的活性剤」、「薬物」、「薬学的活性剤」、「薬学的活性物質」といった用語や他の関連用語は、本願において相互可換に使用可能であり、遺伝的治療剤、非遺伝的治療剤、細胞を含む。本開示に関して多数の治療剤が使用可能であり、腫瘍治療のほかにも多様な疾患や状態の治療（つまり、疾患や状態の予防、疾患や状態に関連する症状の軽減や除去、疾患や状態の実質的又は完全な除去）に使用されるものが挙げられる。多数の治療剤を本願に記載されている。
【００４０】
治療剤の他の非限定的な例として、特に、抗酸化物質、抗血管新生剤、カルシウム流入阻害剤（例えば、ベラパミル、ジルチアゼム、ニフェジピン）、ステロイド性又は非ステロイド性抗炎症剤（例えば、デキサメタゾン、プレドニゾロン、コルチコステロン、ブデソニド、エストロゲン、アセチルサリチル酸、スルファサラジン、メサラミン等）、麻酔薬（例えば、リドカイン、ブピバカイン、ロピバカイン）、プロテインキナーゼ阻害剤やチロシンキナーゼ阻害剤、抗増殖剤、細胞増殖抑制剤（つまり、例えば、ＤＮＡの複製を抑制したり紡錘糸形成を抑制したりすることによって増殖性細胞における細胞分裂を防止又は遅延させる剤）（例えば、毒素、メトトレキサート、アドリアマイシン、放射性核種、プロテインキナーゼ阻害剤、例えば、スタウロスポリン、ジインドールアルカロイド等）、細胞骨格阻害剤（例えば、コルヒチン、ビンブラスチン、サイトカラシン、パクリタキセル等）や代謝阻害剤（例えば、スタウロスポリン、緑膿菌外毒素、変性ジフテリア毒素やリシン毒素等）等の細胞容積の細胞内増大を抑制する剤、トリコテセン（例えば、ベルカリンやロリジン）、細胞内タンパク質合成及び／又は細胞外基質の分泌や組織化を阻害する阻害剤として機能する剤（つまり、コルヒチンやタモキシフェン等の「抗基質剤」）、上記のものの多様な薬学的に許容可能な塩や誘導体、上記のものの組み合わせが挙げられる。
【００４１】
従って、本開示の組成物に使用可能な治療剤の例として、毒素（例えば、リシン毒素や放射性同位体、又は、がんや他の腫瘍（神経内分泌腫瘍等）を構成する細胞等の望ましくない細胞を殺すことができる他の剤）や、望ましくない細胞の成長を阻む剤が挙げられる。
【００４２】
一部実施形態によると、治療剤は抗腫瘍剤であり得る。抗腫瘍剤の非限定的な例として、特に、放射性同位体（例えば、９０Ｙ、３２Ｐ、１８Ｆ、１４０Ｌａ、１５３Ｓｍ、１６５Ｄｙ、１６６Ｈｏ、１６９Ｅｒ、１６９Ｙｂ、１７７Ｌｕ、１８６Ｒｅ、１８８Ｒｅ、１０３Ｐｄ、１９８Ａｕ、１９２Ｉｒ、９０Ｓｒ、ｍＩｎ、６７Ｇａ等）、葉酸類似体／拮抗剤等の代謝拮抗物質を含めて抗新生物剤／抗増殖剤／抗有糸分裂剤（例えば、メトトレキサート等）、プリン類似体（例えば、６‐メルカプトプリン、チオグアニン、クラドリビン（これは塩素化プリンヌクレオシド類似体である）等）やピリミジン類似体（例えば、シタラビン、フルオロウラシル等）、タキサンを含めてアルカロイド（例えば、パクリタキセル、ドセタキセル等）、スルホン酸アルキル等のアルキル化剤、ナイトロジェンマスタード（例えば、シクロホスファミド、イホスファミド等）、ニトロソ尿素、エチレンイミンやメチルメラミン、他のアルキル化剤（例えば、ダカルバジン等）、抗生物質や類似体（例えば、ダウノルビシン、ドキソルビシン、イダルビシン、マイトマイシン、ブレオマイシン、プリカマイシン等）、白金錯体（例えば、シスプラチン、カルボプラチン等）、抗新生物酵素（例えば、アスパラギナーゼ等）、微小管動態に作用する剤（例えば、ビンブラスチン、ビンクリスチン、コルヒチン、Ｅｐｏ  Ｄ、エポチロン）、カスパーゼ活性化剤、プロテアソーム阻害剤、血管新生阻害剤（例えば、エンドスタチンやセリバスタチンやアンギオスタチン等のスタチン、スクアラミン等）、ラパマイシン（シロリムス）及びその類似体（例えば、エベロリムス、タクロリムス、ゾタロリムス等）、エトポシド、他の多くのもの（例えば、ヒドロキシウレア、フラボピリドール、プロカルバジン、ミトキサントロン、カンプトテシン等）、上記のものの多様な薬学的に許容可能な塩及び誘導体（例えば、エステル等）、上記のものの組み合わせが挙げられる。更なる治療剤として、ホモシステイン等の血栓形成剤が挙げられる。
【００４３】
治療剤の他の非限定的な例として、化学的アブレーション剤（本開示の処方に有効量で含めることで、その衝突時に周囲組織の壊死や収縮をもたらす物質）が、浸透圧発生剤（例えば、塩等）を含めて挙げられる。適切な剤として選択可能な化学的アブレーション剤の具体的な例として特に以下のものが挙げられる：塩基性剤（例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等）、酸性剤（例えば、酢酸、蟻酸等）、酵素（例えば、コラゲナーゼ、ヒアルロニダーゼ、プロナーゼ、パパイン等）、フリーラジカル発生剤（例えば、過酸化水素、過酸化カリウム等）、他の酸化剤（例えば、次亜塩素酸ナトリウム等）、組織固定剤（例えば、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、グルタルアルデヒド等）、凝固剤（例えば、ゲニピン等）、非ステロイド性抗炎症薬、避妊薬（例えば、デソゲストレル、エチニルエストラジオール、エチノジオール、エチノジオールジアセテート、ゲストデン、リネストレノール、レボノルゲストレル、メストラノール、メドロキシプロゲステロン、ノルエチンドロン、ノルエチノドレル、ノルゲスティメート、ノルゲストレル等）、ＧｎＲＨ作動薬（例えば、ブセレリン、セトロレリックス、デカペプチル、デスロレリン、ジオキソラン誘導体、オイレキシン、ガニレリクス、ゴナドレリン塩酸塩、ゴセレリン、酢酸ゴセレリン、ヒストレリン、酢酸ヒストレリン、ロイプロリド、酢酸ロイプロリド、リュープロレリン、ルトレリン、ナファレリン、メテレリン、トリプトレリン等）、抗プロゲストゲン（例えば、ミフェプリストン等）、選択的プロゲステロン受容体モジュレータ（ＳＰＲＭ，ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  ｐｒｏｇｅｓｔｅｒｏｎｅ  ｒｅｃｅｐｔｏｒ  ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）（例えば、アソプリスニル等）、上記のものの多様な薬学的に許容可能な塩及び誘導体、上記のものの組み合わせ。
【００４４】
一部実施形態によると、微粒子１３０は、粒子のｉｎ  ｖｉｖｏ（生体内）イメージングを増強するのに有用な量で一種以上のイメージング剤を備え得る。イメージング剤は、微粒子コア、粒子シェル、又はそれら両方に与えられ得る。イメージング剤の非限定的な例として、特に、（ａ）磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ，ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  ｉｍａｇｉｎｇ）に関して用いられる造影剤、例えば、Ｇｄ（ＩＩＩ）、Ｄｙ（ＩＩＩ）、Ｍｎ（ＩＩ）、Ｆｅ（ＩＩＩ）等の比較的大きな磁気モーメントを有する元素を含む造影剤や、それを含有する化合物（キレート等）、例えば、ジエチレントリアミン五酢酸でキレート化されたガドリニウムイオン等、（ｂ）Ｘ線蛍光分光に関して用いられる造影剤、例えば、金属、金属塩及び酸化物（特にビスマス塩及び酸化物）、ヨード化合物等が挙げられる。
【００４５】
特定の実施形態では、微粒子１３０は磁化され得て（例えば、磁化物質を含む）、又は、磁場に感受性であるようにされる（例えば、鉄等の強磁性物質や常磁性物質を含む）。例えば、磁性物質、常磁性物質、又は強磁性物質が、微粒子コア、粒子シェル、又はそれら両方に与えられ得る。磁性物質、常磁性物質、強磁性物質の非限定的な例として、特定の遷移元素や希土類元素やアクチノイド元素の金属、合金又は化合物（例えば、酸化物等）、鉄、酸化鉄が挙げられる。
【００４６】
ルテチウム‐１７７等の放射性同位体を含む微粒子が、切除不能な腫瘍の標的型ＲＩＴに使用可能であり、また、磁性酸化鉄微粒子が、薬物ビークルとして全身放射線療法において使用可能であり、ＭＲＩ用の造影剤としても使用可能である。同様に、ＰＬＧＡ粒子等の生分解性微粒子が、制御された薬物送達用の薬物担体として使用可能である。本開示の方法は、ルテチウム微粒子や、酸化鉄磁性ナノ粒子及びデキサメタゾンを埋め込んだＰＬＧＡ粒子を成功裏で確実に高速に加速させるのに使用可能である。
【００４７】
微粒子１３０は適切な方法を用いて作製可能である。本開示に係る微粒子を形成するための方法としては、対象とする治療剤を含有する一種以上の液相（例えば、溶液、懸濁液、ポリマー溶融物）から微粒子を形成する方法が挙げられる。溶媒、他の治療剤、イメージング剤、磁性／常磁性／強磁性物質等の更なる成分を含む液相でも微粒子１３０が形成可能である。一部実施形態では、コア‐シェル構造を有する微粒子が形成され、他の実施形態では、微粒子は、シェルを有さないコア物質で形成される。シェルとコアとのいずれかが、一種以上の治療剤及び／又は他の物質（金属、イメージング剤、ポリマー、薬物担体等）を含有し得る。例えば、微粒子１３０は、タングステン等の金属微粒子、ルテチウム等の放射性同位体、又は、樹脂物質等のポリマー微粒子であり得る。一部実施形態では、微粒子はＰＬＧＡ（ｐｏｌｙ（ｌａｃｔｉｃ‐ｃｏ‐ｇｌｙｃｏｌｉｃ  ａｃｉｄ），乳酸グリコール酸共重合体）粒子等の生分解性物質を備え、更に、蛍光色素や酸化鉄等のイメージング剤を備える。一部実施形態では、微粒子は、標的状態に衝突する際に薬物の放出を制御する物質でコーティングされている薬物等の薬剤である。
【００４８】
一部実施形態では、異なる複数の治療剤を備える微粒子１３０を発射プラットフォームに配置し得る。例えば、各微粒子１３０が二種以上の異なる治療剤を備えたり、異なる治療剤を備える二種以上の微粒子１３０を使用したりし得る。従って、複数の治療剤を腫瘍サイトに送達し得る。
【００４９】
少なくとも一実施形態によると、治療デバイスは、腫瘍等の標的状態に微粒子を送達するように構成されて提供される。図３Ａ及び図４を参照すると、そのような治療デバイス１７０の一例（「治療プローブ」とも称される）が示されている。治療デバイス１７０は、筐体１４７と、筐体１４７内に位置する発射プラットフォーム１４５と、光源１０５とを備える。
【００５０】
筐体１４７は、本願で検討されている物理的及び化学的プロセスに耐えられる硬質物質製であり得る。一部実施形態では、筐体１４７は、金属や金属合金や一種以上のポリマー物質等の消毒又は殺菌可能な物質製であり得る。感染の危険性がある組織や他の物質の近傍に筐体１４７が配置される場合には、筐体１４７の殺菌が必要となり得る。
【００５１】
治療デバイス１７０の発射プラットフォーム１４５は、上述のように提供可能であり、上述の特徴を有し得る。例えば、発射プラットフォーム１４５は、基板１１０と、基板１１０の第一面１１２（図１及び図２を参照）上に堆積された金属１１５の層と、金属１１５の層上に堆積された光吸収物質１２０の層と、吸収物質１２０の層上に堆積された少なくとも一種の治療剤を備える微粒子１３０の層とを備え得る。
【００５２】
多様な実施形態によると、治療デバイス１７０の発射プラットフォーム１４５は交換可能である。本願において、「交換可能」との用語は、「取り外し可能」、「取り換え可能」、及び／又は「交換可能」であること称する。例えば、発射プラットフォーム１４５を筐体から取り外して、別の発射プラットフォーム１４５と交換することができるように、発射プラットフォーム１４５が筐体１４７に接続され得る。例えば、筐体１４７は、発射プラットフォームを位置決め及び交換可能にする開口を有し得る。筐体１４７は、発射プラットフォームへのアクセスを可能にするための取り外し可能部分を含み得る。発射プラットフォームは、異なる複数の治療剤や他の物質（イメージング剤や薬物担体等）を含有する一種以上の微粒子１３０を備えて構成され得る。図３Ａ及び図３Ｂには脳腫瘍として示されるような標的状態１５０に少なくとも一部の微粒子１３０が送達されると、発射プラットフォーム１４５が取り外され得る。従って、筐体１４７は、発射プラットフォーム１４５を取り外し及び交換可能にするように開口機構を備えて構成され得る。例えば、治療デバイスは、筐体１４７の本体に留め具やねじで取り付けられる取り外し可能なチップ（先端部）１２５を備えて構成され得る。また、取り外し可能なチップ１２５は、デバイスから放出された微粒子１３０のプルーム１６５の散乱を最小にする又は低減するような円錐形状にもなり得る。円錐形状は、光源１０５から放出された光エネルギーの集束にも役立ち得る。
【００５３】
治療デバイス１７０は、光源１０５を備えるか、又は光源１０５に接続可能である。一部実施形態によると、光源１０５は、図３Ａ及び図４に示されるように、光ファイバ１３５に結合されるレーザー光源として構成され得る。光ファイバ１３５は、光源１０５から放出された光エネルギーを透過させるように構成され得る。例えば、光ファイバの第一端は、レーザー光源と結合され又は光学的に通じるようにされ得て、光ファイバ１３５の第二端は、集束レンズ１４０の近傍で終端し得る（以下で更に説明する）。従って、光源１０５から放出された光エネルギーは、光ファイバ１３５を透過又は通過して、発射プラットフォーム１４５に送達され得る。
【００５４】
一部実施形態では、治療デバイス１７０は、図３Ａ及び図４に示されるように、集束レンズ１４０を更に備え、集束レンズ１４０は、光源１０５と発射プラットフォーム１４５の基板１１０の第二面１１４（図１及び図２を参照）との間に配置される。集束レンズ１４０は、そこを通過する光エネルギーを集束させるように構成され得る。集束レンズ１４０は、基板１１０の第二面１１４の少なくとも一部に光エネルギーを集束させ得る。一実施形態によると、集束レンズ１４０は、発射プラットフォーム１４５上にレーザー光を集束させるように配置された一つ以上の小型光学系として構成され得る。
【００５５】
光源１０５は所望の応用に適した波長のものとなり得る。一部実施形態では、レーザーは、近赤外線（ＮＩＲ）波長を含む赤外線波長を放出するように構成される。更に、光源１０５から放出される光エネルギーの一種以上の特性が、図４に示されるように、コントローラ１６０によって制御され得る。例えば、光源１０５がポンプレーザー等のレーザー光源である実施形態では、コントローラ１６０は、レーザーパルスエネルギーとパルス持続時間（パルス幅）とのうち少なくとも一方を制御するように構成され得る。また、コントローラ１６０は、光源１０５のパワーを制御するようにも構成され得る。また、一部実施形態では、コントローラ１６０は、光源１０５から放出される光の波長を制御するようにも構成され得る。一実施形態によると、レーザー光源は、連続波（ＣＷ，ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  ｗａｖｅ）又は準ＣＷ光（略１００ピコ秒よりも広いパルスを備え得る）を用いることができるレーザーダイオードを含むポンプレーザーであり得る。例えば、一実施形態によると、レーザーは、３００ｐｓでパルス化され、１ｍＪのパルスエネルギーで適用される８００ｎｍ準ＣＷレーザーであり得る。一部実施形態では、光源は、連続波モード又はパルスモードで動作可能な調整可能光源であり得る。調整可能光源は、コントローラ１６０によって変調可能である。例えば、コントローラ１６０が、主周波数ωｐｒを調整、制御又は変調し得る。また、コントローラ１６０は、特定の形態のパルスを生成するようにも光源１０５を変調させ得る。
【００５６】
一部実施形態によると、標的状態を治療するための方法が提供される。本方法は、対象（被験者）の標的状態を位置特定することと、治療デバイスを標的状態の近傍に位置決めすることと、光エネルギー源を発射プラットフォームに適用して、少なくとも一種の治療剤を備える複数の微粒子を所定の速度に加速させることと、複数の微粒子を標的状態に向けることとを備え得る。所定の速度は、複数の微粒子が標的状態の少なくとも一部に侵入するようにする速度であり得る。一部実施形態によると、治療システムは、治療方法の一つ以上の機能を行うように構成されて提供される。
【００５７】
治療デバイス１７０の動作中、光源１０５から放出された光エネルギーは、光ファイバ１３５を透過して、集束レンズ１４０によって、図１に示されるような発射プラットフォーム１４５の基板１１０の第二面１１４の少なくとも一部の上に集束される。一部実施形態では、基板１１０の第一面１１２と第二面１１４とは互いに対向して位置する。しかしながら、他の構成も本開示の範囲内にある。例えば、基板１１０の一つ以上の部分が、反射性物質でコーティングされ、又は反射性物質を含有して、第一面１１２を第二面１１４に対して或る角度で配置することを可能にし得る。
【００５８】
上述のように、光源１０５によって放出された光エネルギーは基板１１０を透過して、吸収物質１２０に伝達される。光エネルギーが生じさせる化学的及び／又は熱的プロセスによって生じる一種以上の反応機構が、吸収層１２０の表面上に配置された微粒子１３０の少なくとも一部を、標的状態の少なくとも一部に侵入するのに十分な速度に加速させる。例えば、光源１０５はレーザー光源であり得て、強力なレーザー励起及び吸収物質１２０による吸収の際に、蒸発及びガスの急速な膨張が、ヒト組織内に含まれる標的状態等の標的状態に侵入するのに十分な速度に微粒子を加速させるようにし得る。使用される微粒子と、レーザー光源の一種以上の特性（パルスエネルギーや持続時間等）とに応じて、微粒子は、略０．４ｋｍ／ｓから略４ｋｍ／ｓまでの範囲の速度に達し得る。
【００５９】
本願で検討されるプロセスは、レーザーアブレーション法として記載され得る。レーザーアブレーションは、一般的に、固体から物質を除去するプロセスであって、吸収物質によるレーザー光子の吸収に基づくプロセスのことを称する。アブレーション機構は、光化学反応及び光熱反応の複雑な組み合わせであり、各レーザー及び吸収物質に特有のものであり、レーザーの特性及び吸収物質の特性に依存する。アブレーション機構は図１及び図３Ｂに最も良く示されている。アブレーションされた領域１５５は、微粒子１３０が、標的状態１５０に伝播するように加速して吸収物質１２０の面から発射した箇所を示す。一部実施形態では、光源１０５は、一続きのレーザーパルスを出力し得る。レーザー光源の基板表面におけるビームサイズ、パルスエネルギー、及びパルス持続時間は、基板の領域を照射するレーザー光源からの各パルスが、照射領域の少なくとも一部から微粒子１３０をアブレーションによって除去するように選択され得る。一部実施形態では、アブレーションされた領域１５５は、略１０マイクロメートルから略１００マイクロメートルの範囲内の直径又は特徴的線形寸法を有し得る。
【００６０】
微粒子１３０の加速度は一つ以上の因子に依存し得る。例えば、レーザー波長、パルスエネルギー、パルス持続時間が、微粒子１３０の加速に影響し得る。例えば、より短いレーザーパルスは、より長いレーザーパルスよりも、小さな寸法で吸収物質に対するエネルギー伝達の更なる局所化を可能にし得る。また、発射された粒子の空間的構成（微粒子１３０の発射されたプルーム１６５（図１及び図３Ｂを参照）の幅等）が、光ファイバ１３５の幅及び／又は集束レンズ１４０の構成の関数となり得るビームサイズ等の一つ以上の因子に依存し得る。例えば、集束レンズ１４０の寸法及び／又はレーザーのパルスエネルギー及び持続時間を変更することによって、微粒子１３０のプルーム１６５のより短い又はより大きな幅を制御し得る。この制御は、デバイスが微粒子１３０のロケーション特有で標的型の応用を提供することができるようにすることに役立つ。
【００６１】
図５は、眼底に生じるので標準的な手術方法を用いては到達が難しい又は手術不能となり得る網膜芽細胞腫等の眼がんを含む標的状態１５０用の治療デバイス１７０の具体的な応用を示す。図示されているように、治療デバイス１７０を用いて、網膜芽細胞腫のサイトに治療剤を送達し得る。一部実施形態では、治療デバイス１７０は、標的状態１５０に微粒子を送達するために眼の一部に侵入するようなサイズにされ又はそのように構成され、他の実施形態では、治療デバイス１７０は目の近傍に配置されて、治療デバイスから発射された微粒子が、標的状態１５０に送達される程度で目に侵入することができるようにされ得る。
【００６２】
本開示の治療デバイス及び方法は、内視鏡等の他の手術用機器用にも構成可能である。本発明を用いて、治療剤のレーザーアシスト送達を提供するデバイス及び方法の性能によって最小の侵入で、神経膠腫（グリオーマ）やＧＢＭ等の切除不能な腫瘍を治療し得る。
【００６３】
一部実施形態によると、治療デバイス１７０は、対象の標的状態１５０を決定又は位置特定するように構成される。例えば、一部応用では、大きな組織サンプル内で腫瘍や他の標的状態が位置している箇所を正確に決定することが難しくなり得る。例えば、腫瘍は、組織内深くに、又は、骨組織等の他の物体によって隠れてしまう箇所に根付いたものとなり得る。光ファイバ及び／又はカメラ等のイメージング部品、超音波デバイス、又は、腫瘍や標的状態に存在する物質を検出するように構成されたセンサ等の位置特定機構が治療デバイス１７０に備え付けられ得る。こうした方法のうち一種以上で、治療デバイス１７０の放出端からどれくらい遠くに標的状態が位置しているのかを決定することが容易になり得る。そして、この情報をコントローラ１６０にフィードバックして、コントローラ１６０が、光源１０５からの光エネルギーの物理的パラメータ（波長、パルスエネルギー、及び／又はパルス持続時間等）を調整又は設定することで反応し得る。一部実施形態では、この情報は、発射プラットフォームの選択も決定し又はその選択に影響し得て、また、治療デバイスそのものの選択にも影響し得る。例えば、発射プラットフォームから放出されるビームのサイズ及び結果としてのプルームは、治療デバイス１７０の筐体のサイズ及び／又は筐体内に位置する集束レンズの構成によって影響を受け得る。
【００６４】
他の実施形態によると、治療デバイス１７０は、標的状態の近傍に位置し得る。例えば、上述の位置情報を用いて、標的状態から特定の距離に治療デバイスを位置決めすることができる。これは、治療デバイス１７０から放出される微粒子１３０のプルームによる標的状態の注意深く制御された分散及び侵入を可能にする。
【００６５】
［例］
模擬組織サンプル上への微粒子の衝突を示す試験例が図６及び図７に示されている。この試験では、準連続波８００ｎｍレーザー光源及び高速度カメラを用いて、図６及び図７に示される側面画像を記録した。図６は、異なる時点（０ｎｓ、３３ｎｓ、６６ｎｓ、２３１ｎｓ）に撮られた一組の画像を示し、固形腫瘍の機械的応答を模倣するように調整して製造されたＰＤＭＳ系ゲル上への直径７．４マイクロメートルのシリカビーズの衝突を捉えている。レーザーパルスエネルギー及び微小粒子の選択を変更することで、微粒子の衝突速度及び結果としての侵入深さを制御することができる。図６の画像は、Ｐ１及びＰ２で示される微粒子が発射プラットフォームから発射されて、ｔ＝０ｎｓ及びｔ＝３３ｎｓの時点で視野の上側から到達して、略３ｋｍ／ｓの速度でサンプルに衝突して侵入する様子を示している。球面音響波（「ＡＷ１」で示す）が衝突時に発生して、ｔ＝６６ｎｓ及びｔ＝２３１ｎｓの時点に示されるように、数百ナノ秒にわたって物質内部で追跡可能である。空気（Ａｉｒ）とゲル（Ｇｅｌ）との界面は、ｔ＝０ｎｓにおける白い破線で示されている。これら一組の画像は、衝突前及びＰ１がゲル内部に侵入して音響波ＡＷ１を生成するにつれての微粒子Ｐ１及びＰ２の軌跡及び経路を追跡することを可能にしている。図７は、同様の時間間隔を空けた一組の画像であり、高速粒子が透過性ゲルサンプル（固形腫瘍を模倣するように構成されたＰＤＭＳ系ゲル）に衝突するにつれて撮られたものである。画像は５０ｎｓ間隔で示されていて、粒子が空気を通ってゲル内に下降していく様子を示している。粒子は、略２００ｎｓ後に深さ２０マイクロメートルでゲルサンプルに侵入し、１０秒の時点では深さ略４０マイクロメートルでゲルに完全に侵入したものとして示されている。図６及び図７に示される両組の時系列画像はどちらも、全ての粒子がゲルに侵入したことを示している。
【００６６】
先見的例の治療デバイスは、８００ｎｍの波長を有し、３００ｐｓでパルス化された準ＣＷレーザーとして構成されたレーザー光源を含み、発射プラットフォームの表面に１ｍＪのパルスエネルギーを印加する。発射プラットフォームは、厚さ２００マイクロメートルのガラス基板を含み、厚さ５０ｎｍの金属金の層がガラス基板の第一面に堆積される。厚さ１０マイクロメートルのＰＤＭＳの層が金膜上に堆積される。１から１０マイクロメートルの範囲内のサイズを有する微粒子がＰＤＭＳ層の表面に堆積される。レーザーから放出される光エネルギーは、微粒子がヒトの軟組織に侵入するのに十分な速度である０．４〜４ｋｍ／ｓの範囲の速度で微粒子をＰＤＭＳ層から発射させるのに十分なものである。
【００６７】
一部実施形態によると、治療デバイスを形成するための方法が提供される。一実施形態の治療デバイスを形成するための機能ブロック図が図８に示されている。本実施形態によると、図８は、図１、図３Ａ及び図４に示されるもののようなデバイスを形成するのに適した方法８００を概説している。
【００６８】
プロセス８００は、工程８０５において、基板の第一面上に金属の層を堆積させることを含み得る。金属及び基板は上述の特徴のものであり得る。例えば、基板は、光の赤外線や近赤外線波長等の電磁放射の一つ以上の波長に対して透過性であるガラス基板であり得る。一部実施形態では、金属は、上述のように、光エネルギーからの熱エネルギーを吸収物質の層に伝える機能を有し得る。金属は、スパッタリングや蒸着法等の物理気相堆積（ＰＶＤ，ｐｈｙｓｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）といった一種以上の金属堆積法を用いて堆積可能である。
【００６９】
工程８１０において、光吸収物質の層を金属の層上に堆積させ得る。光吸収物質は上述のような物質であり得る。光吸収物質は、スピンコーティングやスプレーコーティング法、又は気相堆積法、例えば吸収物質がポリマーである場合には気相堆積重合を用いて堆積され得る。
【００７０】
工程８１５において、微粒子の層を吸収物質の層上に堆積させる。微粒子は、上述のような少なくとも一種の治療剤を備え得る。微粒子は、自己組織化単層を形成するように堆積され得る。従って、微粒子は、微粒子一個分の厚さであり場合によっては稠密でもあり得る膜として堆積され得る。微粒子は、静電堆積（例えば、静電スプレー）、印刷（例えば、インクジェット法）、蒸発法（例えば、ＣＶＤやＰＶＤ）等の多様な方法のうちいずれか一種を用いて堆積され得る。選択される堆積法は、堆積させる微粒子の種類に依存する。例えば、放射性同位体や金属は、スパッタリングやＰＶＤ法を用いて堆積され得る。
【００７１】
また、本方法は、工程８２０において、基板の第二面に光源を結合させることも備え得る。例えば、レーザー光源は、光エネルギーが基板表面を透過するようにして基板の第二面に結合されるか又は近接して配置され得る。また、本方法は、光源と基板の第二面との間に集束レンズを位置決めすることも備え得る。上述のように、集束レンズは、レーザー光等の光エネルギーを所望のビームサイズに集束させる機能を有する小型光学系を備え得る。そのビームサイズが、発射プラットフォームの一部として形成された吸収物質の表面から発射される微粒子のプルームのサイズを決定し得る。
【００７２】
図８には明示していないが、治療デバイスを形成するためのプロセスは、光源から放出される光エネルギーを制御するように構成されているコントローラを提供すること等の他の工程も含み得る。例えば、コントローラは、光源がレーザー光源である場合に光エネルギーのパルスエネルギーとパルス持続時間とのうち少なくとも一方を制御し得る。
【００７３】
図８を参照して上述した方法８００は、特定の実施形態における特定の一連の工程を示す。一部の工程は任意選択的なものであり、例えば、一以上の実施形態では省略され得る。例えば、一部実施形態では、金属層が任意選択的なものとなり得る。また、本開示の実施形態の範囲から逸脱せずに、工程の順序を変更したり、他の工程を追加したりすることができる。例えば、本方法は微粒子を製造又は形成することを更に備え得る。上述のように、微粒子は一種以上の液相から形成され得て、また、他の形成方法も本開示の範囲内にある。ポリマーを含有する微粒子は、重合法を用いて作製され得る。微粒子を備える薬剤は、微粒子に取り付けられるものであったり、微粒子そのものを形成するものであったりし得る。例えば、微粒子は、薬剤を含むコアと、薬物送達又は薬物担持物質を含有するシェルとを含み得て、又はその逆となり得る。一部実施形態では、生分解性ポリマーを用いて微粒子の一部を形成し得て、放射性同位体を微粒子に結合させ得る。
【００７４】
少なくとも一つの例の複数の態様について説明してきたが、当業者には多様な変更、修正及び改善が容易に想定されることを理解されたい。例えば、本開示の例は他の文脈においても使用可能である。そのような変更、修正及び改善は本開示の一部となるものであり、本開示の例の範囲内にあるものである。従って、上記説明及び図面は例に過ぎない。
【符号の説明】
【００７５】
１００  治療システム
１０５  光源
１１０  基板
１１５  金属
１２０  光吸収物質
１３０  微粒子
１３５  光ファイバ
１４０  集束レンズ
１４５  発射プラットフォーム
１４７  筐体
１５０  標的状態
１６０  コントローラ
１７０  治療デバイス
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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