特許 7191376 慢性腎障害を処置する装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-12-09

(45)【発行日】2022-12-19

(54)【発明の名称】慢性腎障害を処置する装置

(51)【国際特許分類】

   A61N 7/00 20060101AFI20221212BHJP

【ＦＩ】

A61N7/00

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2018235405

(22)【出願日】2018-12-17

(65)【公開番号】P2020096676

(43)【公開日】2020-06-25

【審査請求日】2021-10-11

(73)【特許権者】

【識別番号】504136568

【氏名又は名称】国立大学法人広島大学

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】特許業務法人ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】東 幸仁

(72)【発明者】

【氏名】中島 歩

(72)【発明者】

【氏名】相原 良樹

【審査官】木村 立人

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２００２／０１２３７０２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００６－１９２１８１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｎ ７／００ ― ７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ヒト患者の慢性腎障害を処置する装置であって、
超音波生成装置、当該超音波生成装置から送信される超音波を、上記ヒト患者の腎臓に照射するためのプローブユニット、および、上記超音波生成装置から送信される超音波の出力を制御するコントローラを備えており、
上記プローブユニットの超音波を照射する面は、上記腎臓の体軸方向における長さの８０％以上の長さを有しており、当該腎臓の体軸と直交する方向における長さの８０％以上の幅を有しているとともに、
上記装置は、ヒト患者の血圧および／または尿蛋白の量を表わす情報を上記コントローラにフィードバックするフィードバック機構を備えている、装置。

【請求項2】

上記面の輪郭が、部分的に変形を有している楕円であり、当該楕円が、短軸と交差する部分において曲線的な凹部を有している、請求項１に記載の装置。

【請求項3】

上記面は、上記腎臓の体軸方向における長さの１００％以上の長さを有しており、当該腎臓の体軸と直交する方向における長さの１００％以上の幅を有している、請求項１または２に記載の装置。

【請求項4】

上記慢性腎障害は高血圧または糖尿病に起因する、請求項１～３のいずれか１項に記載の装置。

【請求項5】

上記慢性腎障害は、血圧の上昇、腎線維化、炎症性細胞の浸潤または尿蛋白の増加をともなっている、請求項１～４のいずれか１項に記載の装置。

【請求項6】

上記超音波の、上記ヒト患者の腎臓に対する照射が、ＴＧＦ－β１タンパク質、リン酸化Ｓｍａｄ２タンパク質、リン酸化Ｓｍａｄ３タンパク質、α－ＳＭＡタンパク質、フィブロネクチン、Ｆ４／８０またはＣＤ６８の、腎臓における存在量を低下させる、請求項１～５のいずれか１項に記載の装置。

【請求項7】

上記超音波生成装置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部をさらに備えている、請求項１～６のいずれか１項に記載の装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、慢性腎障害を処置する装置に関する。

【背景技術】

【0002】

日本国内のみでも、人工透析を受けている患者数は３０万人（毎年約１万人ずつ増加している）を超えており、将来的に人工透析を受ける危険性を持つ慢性腎障害の患者は、１３００万人と見込まれている。人工透析は、患者のＱＯＬを大きく低下させ、すでに人工透析を受けている患者は、生涯にわたって継続される。

【0003】

患者にとっての人工透析の苦痛および負担に加えて、人工透析を受ける患者の増加は社会にも多大な影響を及ぼす。日本において、人工透析を受けている患者に対する医療費は、年に約１．５兆円以上である。慢性腎障害の進行を抑え、将来的に人工透析のさらなる導入を回避させることは、医療費に関する社会的な課題でもある。

【0004】

慢性腎障害の進行を抑える処置として、アンジオテンシン阻害剤またはアンジオテンシンＩＩ受容体拮抗剤の投与と、生活習慣病（例えば、糖尿病および脂質異常）への対処との組み合わせが、慢性腎障害の患者に対して、主に実施されている（例えば、非特許文献１参照）。しかし、当該処置だけでは、慢性腎障害の進行を十分に抑えることができず、有望な治療法が他に開発されていないのが現状である。

【0005】

日本透析医学会の刊行物「わが国の慢性透析療法の現況２０１５年１２月３１日現在」（項目：（3）導入患者の主要原疾患の割合推移）によれば、人工透析が導入されるに至った主要原疾患として、高血圧による腎硬化症（導入患者全体の１４．２％、第３位）、および糖尿病性腎症（導入患者全体の４３．７％、第１位）が挙げられている。これら２つの腎障害の患者は、日本国内のみでも５００万人以上と推定されており、当該刊行物に示されている推移から、これらの２つの腎障害が上記主要原疾患に占める割合（約６０％）は、今後も増大すると予想される。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0006】

【文献】Brenner BM, et al. (2001). Effects of losartan on renal and cardiovascular outcomes in patients with type 2 diabetes and nephropathy: N Engl J Med, 345:861-869

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上述の通り、現状では、慢性腎障害の進行を十分に抑える有望な治療法がなく、人工透析を受けている患者の多くにとっての原疾患が分かっているに過ぎない。

【0008】

したがって、本発明は、ヒトの慢性腎障害（特に高血圧による腎硬化症、または糖尿病性腎症）の改善またはその進行の抑制に役立つ、新たな提案を行うことを目的としている。当該目的のために、本発明の一態様は、ヒト患者の慢性腎障害を処置する超音波照射装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0009】

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）ヒト患者の慢性腎障害を処置する装置であって、超音波生成装置および当該超音波生成装置から送信される超音波を、上記ヒト患者の腎臓に照射するためのプローブユニットを備えており、上記プローブユニットの超音波を照射する面は、上記腎臓の体軸方向における長さの８０％以上の長さを有しており、当該腎臓の体軸と直交する方向における長さの８０％以上の幅を有している、装置。
（２）上記面の輪郭が、部分的に変形を有している楕円であり、当該楕円が、短軸と交差する部分において曲線的な凹部を有している、（１）に記載の装置。
（３）上記面は、上記腎臓の体軸方向における長さの１００％以上の長さを有しており、当該腎臓の体軸と直交する方向における長さの１００％以上の幅を有している、（１）または（２）に記載の装置。
（４）上記慢性腎障害は高血圧または糖尿病に起因する、（１）～（３）のいずれか１つに記載の装置。
（５）上記慢性腎障害は、血圧の上昇、腎線維化、炎症性細胞の浸潤または尿蛋白の増加をともなっている、（１）～（４）のいずれか１つに記載の装置。
（６）上記超音波の、上記ヒト患者の腎臓に対する照射が、ＴＧＦ－β１タンパク質、リン酸化Ｓｍａｄ２タンパク質、リン酸化Ｓｍａｄ３タンパク質、α－ＳＭＡ、フィブロネクチン、Ｆ４／８０またはＣＤ６８の、腎臓における存在量を低下させる、（１）～（５）のいずれか１つに記載の装置。
（７）記超音波生成装置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部をさらに備えている、（１）～（６）のいずれか１つに記載の装置。
（８）ヒト患者の慢性腎障害を処置する方法であって、慢性腎障害を起こしているヒト患者における腎臓に超音波を照射する工程を含んでいる、方法。

【発明の効果】

【0010】

本発明は、ヒトの慢性腎障害の処置に有効である。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明に係る一実施形態の超音波照射装置の構成を示すブロック図である。

【図2】本発明の係る他の実施形態の超音波照射装置の構成を示すブロック図である。

【図3】（ａ）および（ｂ）は、本発明に係る装置の一実施形態におけるプローブユニットの構成を例示する模式図である。

【図4】（ａ）は、ヒト患者にプローブユニットを装着させた状態を示し、（ｂ）は、プローブユニットの形状の一例を示す図である。

【図5】疾患モデルマウスの血圧に対する超音波照射の影響を示す図である。

【図6】（ａ）は、疾患モデルマウスの腎臓における２つの因子の発現に対する超音波照射の影響を示し、（ｂ）は、疾患モデルマウスの腎臓における他の２つの因子の発現に対する超音波照射の影響を示す図である。

【図7】（ａ）は、疾患モデルマウスから得られる尿の成分に対する超音波照射の影響を示し、（ｂ）は、疾患モデルマウスの腎臓における２つの因子の発現を示す図である。

【図8】（ａ）は、培養細胞におけるＳｍａｄ経路に対する超音波照射の影響を示し、（ｂ）は、培養細胞における２つの因子に対する超音波照射の影響を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

〔慢性腎障害を処置する装置〕
本発明の一実施形態は、ヒト患者の慢性腎障害を処置する装置を提供する。当該装置は、超音波生成装置およびプローブユニットを備えている。当該プローブユニットは、当該超音波生成装置から送信される超音波を、上記ヒト患者の腎臓に照射するためのユニットである。当該プローブユニットの超音波を照射する面は、上記腎臓の体軸方向における長さの８０％以上の長さを有しており、当該腎臓の体軸と直交する方向における長さの８０％以上の幅を有している。波である超音波は、上記面から発せられた後に、当該面と接するヒト患者の身体内を拡散しながら伝播する。したがって、上記プローブユニットの超音波を照射する上記面を、上記ヒト患者の背面に貼り付けることによって、当該面から発せられた超音波は、当該ヒト患者における腎臓の全体に達し得る。

【0013】

ここで、「腎臓の全体」は、腎臓の表面全体ではなく、腎臓の背側に向いている表面を指す。上記装置は、後述する実施例に記載の通り、慢性腎障害（例えば、腎硬化症および糖尿病性腎症）の進行を抑制し得る。上記装置は、慢性腎障害のヒト患者における腎臓に対して超音波を照射する目的にのみ使用される超音波照射装置である。上記ヒト患者の背側（体表面）に照射された超音波は、腎臓まで達し得る。したがって、上記超音波照射装置は、ヒト患者の慢性腎障害を非侵襲的に処置する装置である。

【0014】

上記超音波照射装置において、上記慢性腎障害は、高血圧または糖尿病に起因することが好ましい。腎硬化症（特に高血圧に起因する）および糖尿病性腎症が、現在、人工透析の導入に至った患者における原疾患に占める高い割合を有しており、今後も当該割合の増大が見込まれるからである。上記腎硬化症および糖尿病性腎症は、腎線維化、炎症性細胞（ＣＤ６８^＋細胞、Ｆ４／８０^＋細胞またはＣＤ６８^＋Ｆ４／８０^＋細胞）の浸潤または尿蛋白の増加をともなう疾患である。腎線維化および炎症性細胞の浸潤は、一般に尿蛋白の増加を起こす。腎線維化は、ＴＧＦ－β１タンパク質、リン酸化Ｓｍａｄ２タンパク質、リン酸化Ｓｍａｄ３タンパク質、α－ＳＭＡタンパク質および／またはフィブロネクチンの増大と密接に関連している。後述する実施例に示されている通り、上記超音波照射装置は、血圧の上昇、腎線維化、炎症性細胞の浸潤または尿蛋白の増加を、遺伝子レベル、タンパク質レベル、細胞レベルまたは組織レベルの少なくともいずれかで、抑制し得る。

【0015】

本発明の一実施形態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。

【0016】

（超音波照射装置の構成）
上記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、一実施形態の超音波照射装置（慢性腎障害を処置する装置）１の構成を示すブロック図である。

【0017】

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（送信条件制御部）１２、電源部１３および１つ以上の超音波生成部１４を備えている。

【0018】

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。図１には示していないが、プローブユニット２０の超音波を照射する面は、ヒト患者の背面に貼り付けたときに、当該ヒト患者の腎臓と対向する。当該面の形状については、後述する。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１０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。

【0019】

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、一対一で対応して接続している。

【0020】

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、照射対象であるヒト患者の腎臓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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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からヒト患者の腎臓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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

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ヒト患者の腎臓に放出する。探触子２１の数（ｎ）は、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）を、ヒト患者の腎臓に対向させ得る。探触子２１は、超音波を伝播する媒体（例えば超音波ゲル）を介してヒト患者に対して非侵襲的に接触しながら、ヒト患者の腎臓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。

【0029】

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。

【0030】

また、超音波照射装置１は、探触子２１とヒト患者の背側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とヒト患者の背側との（超音波伝播媒体（水、ゲルまたはカップリング剤））を介した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、後述する実施例に記載されている通り、超音波照射装置１は、ヒト患者の血圧および／または尿蛋白の量を変化させ得る。したがって、ヒト患者の血圧および／または尿蛋白の量（を表わす情報）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、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。

【0031】

（超音波照射装置の構成の変形例）
上述の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。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

（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（ａ）は、探触子２１の上面から見た構成を示しており、図３（ｂ）は、探触子２１の断面の構成を示している。

【0035】

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、ヒト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。

【0036】

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、ヒト患者の腎臓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。

【0037】

（プローブユニット２０）
プローブユニット２０の具体的な形状を、図４を参照して説明する。図４（ａ）に示す通り、一対のプローブユニット２０は、ヒト患者における腎臓のそれぞれと対向するように、ヒト患者の背側に装着される。図４（ａ）に示す例では、プローブユニット２０における面（超音波を照射する面）のそれぞれは、ヒト患者の正中線を中心にして、軸対称をなしている。上記面は、例えば、伏臥位を取っているヒト患者における腎臓の大部分を覆う大きさを有している。

【0038】

上記面の大きさの具体例を、図４（ｂ）に示す。プローブユニット２０は、縦方向（ヒト患者の体軸に沿う方向）に９０ｍｍの長さを有しており、横方向（ヒト患者の体軸と直交する方向）に４０ｍｍの長さを有している。図４（ｂ）に示すようにプローブユニット２０の体側側は、中央付近に膨らみのある形状を有しており、逆に、プローブユニット２０の体軸側は、中央付近に窪みのある形状を有している。プローブユニット２０の上記面の輪郭は、部分的に変形を有している楕円であり、当該楕円が、短軸と交差する部分において曲線的な凹部を有している。他の表現を用いれば、上記輪郭は、ソラマメ、アズキまたはダイズを横から見た形状と類似した形状を有している。このため、プローブユニット２０の縦方向の両端付近を除いて、プローブユニット２０の横方向の長さはほぼ一定である。図４（ｂ）に示すように、プローブユニット２０は、７．８４ｍｍの厚さを有している。

【0039】

以上では、プローブユニット２０の形状の一例を示した。当該一例は、一般的な成人のヒト患者における腎臓の全体に超音波を照射するために適したプローブユニット２０の形状である。したがって、実際に超音波の照射を受けるヒト患者が有している腎臓の寸法に合わせて、上記形状は変更され得る。成人のヒト患者における腎臓の寸法は、個人差を考慮に入れて、縦方向に１００～１２０ｍｍ、横方向に５０～６０ｍｍの長さを有している。上述の通り、プローブユニット２０の超音波を照射する面は、上記腎臓の体軸方向における長さの８０％以上の長さを有しており、当該腎臓の体軸と直交する方向における長さの８０％以上の幅を有している。したがって、当該大きさは、例えば、縦方向に８０ｍｍ以上であり、横方向に４０ｍｍ以上である。上記ヒト患者の腎臓の全体に超音波をより確実に照射するために、上記大きさは、上記腎臓の体軸方向における長さの１００％以上の長さを有しており、当該腎臓の体軸と直交する方向における長さの１００％以上の幅を有していることが、好ましい。好ましい当該大きさは、縦方向に８０～１３０ｍｍであり、横方向に４０～８０ｍｍである。

【0040】

また、プローブユニット２０の厚さは、超音波照射装置１および１ａにおける上述した各構成の機能を妨げない範囲（例えば、探触子２１の高さより大きい厚さ）で、変更され得る。例えば、プローブユニット２０の厚さを最小化すると、プローブユニット２０を曲げやすくなる（すなわち体表面に即して変形しやすい）。

【0041】

図４（ａ）には、一対のプローブユニット２０を例示しているが、超音波照射装置１および１ａは、少なくとも１つのプローブユニット２０を備えている。一対の腎臓は体軸を中心にしてほぼ対称なので、超音波照射装置１および１ａは、１つのプローブユニット２０を用いて２回の超音波照射を実施すれば、両方の腎臓に超音波を照射できる。

【0042】

（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ヒト患者の腎臓に超音波を照射する。上記照射時間は、１回の照射につき少なくとも１０分間、２０分間、３０分間または１時間である。後述する実施例にしたがえば、上記照射時間は、１回の照射につき少なくとも２０分間であることが好ましい。

【0043】

（他の照射条件）
超音波照射装置１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ヒト患者の腎臓に照射する。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。

【0044】

なお、本明細書において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。

【0045】

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ヒト患者の腎臓に照射する。当該出力は、１０～１００ｍＷ／ｃｍ^２±１０％であることが好ましく、２０～５０ｍＷ／ｃｍ^２±１０％であることが好ましく、３０ｍＷ／ｃｍ^２±１０％であることが最も好ましい。

【0046】

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比の超音波をヒト患者の腎臓に照射する。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。

【0047】

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）の超音波をヒト患者の腎臓に照射する。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。

【0048】

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、腎臓の全体に対して均一に超音波が照射される。

【0049】

以上では、ヒト患者の慢性腎障害を処置する装置について説明した。しかし、超音波照射装置１または１ａを用いれば、実施例で実証されている現象を、非侵襲的かつ容易に、ヒト患者以外でも確認することができる。したがって、超音波照射装置１および１ａは、ヒト患者の治療のみではなく、他の用途（例えば、生命現象および病態病理の研究、ならびに医薬の開発）にも利用され得る。超音波照射装置１または１ａを他の用途に用いる場合の、超音波を照射する対象としては、非ヒト生物および生体材料（例えば生細胞、組織片および組織など）が挙げられる。

【0050】

〔ヒト患者の慢性腎障害を処置する方法〕
本発明の一実施形態は、ヒト患者の慢性腎障害を処置する方法を提供する。当該方法は、上記ヒト患者における腎臓に対して超音波を照射する工程を含んでいる。当該方法は、例えば超音波照射装置１または１ａを用いて、実施可能である。したがって、当該方法は、超音波照射装置１または１ａと同様の効果を奏する。

【0051】

本発明の一実施形態に係るヒト患者の慢性腎障害を処置する方法において、上記慢性腎障害は、高血圧または糖尿病に起因することが好ましい。腎硬化症（特に高血圧に起因する）および糖尿病性腎症が、現在、人工透析の導入に至った患者における原疾患に占める高い割合を有しており、今後も当該割合の増大が見込まれるからである。上記腎硬化症および糖尿病性腎症は、腎線維化、炎症性細胞（ＣＤ６８^＋細胞、Ｆ４／８０^＋細胞またはＣＤ６８^＋Ｆ４／８０^＋細胞）の浸潤または尿蛋白の増加をともなう疾患である。腎線維化および炎症性細胞の浸潤は、一般に尿蛋白の増加を起こす。

【0052】

腎線維化は、腎臓におけるＴＧＦ－β１タンパク質の増大（つまり、腎臓に存在する細胞のトランスフォームの促進）によって発症および／または進行する。Ｓｍａｄ２タンパク質およびＳｍａｄ３タンパク質（Ｓｍａｄ２／３）は、少なくともＴＧＦ－β１タンパク質の増大の結果として、活性化（リン酸化）され、リン酸化Ｓｍａｄ２／３が細胞の核内に移行し、腎線維化に関与する遺伝子の発現を向上させる。α－ＳＭＡタンパク質およびフィブロネクチンの発現量は、ＴＧＦ－β１タンパク質によって誘導された線維芽細胞などにおいて増大する。

【0053】

したがって、後述する実施例に示されている通り、上記方法は、血圧の上昇、腎線維化、炎症性細胞の浸潤または尿蛋白の増加を、遺伝子レベル、タンパク質レベル、細胞レベルまたは組織レベルの少なくともいずれかで、抑制し得る。

【0054】

上記方法は、腎硬化症（特に高血圧に起因する）のヒト患者の腎臓に対して少なくとも２週間、４週間または８週間にわたって、実施される。上記方法は、糖尿病性腎症のヒト患者の腎臓に対して少なくとも４週間、８週間または１０週間にわたって、実施される。腎硬化症または糖尿病性腎症のヒト患者は、上述の期間では１日に１回以上の上記方法の実施を受けることが好ましい。後述する実施例に示されている通り、マウス腎硬化症モデルでは４週間目以降に、マウス肥満２型糖尿病性腎症モデルでは８週間目以降に、症状の進行が有意に抑制されていることが、確認されている。

【0055】

上記方法は、上記ヒト患者に対して生涯にわたって実施されることが好ましい。上記慢性腎障害の処置のために、特に上記方法を単独で実施する場合に、実施例に示されている作用（慢性腎障害の進行の抑制）を持続させ得る。当該作用の持続は、上記ヒト患者に対する人工透析の導入を回避させ、上記ヒト患者にすでに実施されている人工透析の頻度を低下させ得る。

【0056】

上記方法は、慢性腎障害の既存の治療方法と並行して、実施されること（つまり併用療法であること）が好ましい。既存の治療方法としては、アンジオテンシン阻害剤またはアンジオテンシンＩＩ受容体の投与、生活習慣病（例えば、糖尿病および脂質異常）への対処、ならびにこれらの組み合わせが挙げられる。上記併用療法は、上記方法による上述の作用をより確実にするだけでなく、慢性腎障害の各症状の軽減を示すヒト患者の割合を増大させ得る。

【実施例】

【0057】

〔実施例１：疾患モデルマウス（高血圧に起因する腎硬化症）に対する低出力超音波照射の影響〕
（１－１．試験の準備および実施条件）
日本クレアから入手したマウス（Ｃ５７ＢＬ／６ｊ、雄性、７週齢）を材料として、実施例１に係る疾患モデルマウス（高血圧に起因する腎硬化症）を以下のように作製した。

【0058】

受け取ってから２週間は、通常の条件（飲水：水道水、摂食：自由）で各マウスを飼育し、各マウスの血圧を安定させた。２週間後に、手術（右腎の摘出および浸透圧ポンプ（Alzet model 2004）の皮下への埋め込み）および手術後における飲水の変更（水道水→生理食塩水）を受けたマウスを、疾患モデルマウスとして使用した。上記浸透圧ポンプは、アンジオテンシンＩＩを、１μｇ／ｋｇ／分の速度において４週間、皮下に放出するように設定されている。

【0059】

手術の翌日から最長で４週間にわたって毎日、疾患モデルマウスに低出力の超音波照射を実施した。超音波照射には、面積１．６８ｃｍ^２の照射面を有しているプローブを備えている超音波照射装置（日本シグマックス株式会社）を使用した。疾患モデルマウスは、毎日の超音波照射前に、エスカイン吸入（小動物用ガス麻酔システム（ＤＳファーマバイオメディカル社））によって麻酔された。麻酔された疾患モデルマウスの背側（直下に左腎がある位置）に、上記照射面を装着させ、疾患モデルマウスの一群（PUS群）に、以下の条件で超音波を照射した。同時に、PUS群の対照として、Control群（上記超音波照射装置を動作させない（超音波周波数：０Ｈｚ）点のみを除いて、PUS群と同じ処理が施されている）を準備した。
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／ｃｍ^２
照射時間：２０分間／日。

【0060】

（１－２．低出力超音波照射の、血圧への影響）
PUS群に対する毎日の超音波照射の終了後に、PUS群およびControl群（それぞれｎ＝６～７）の各マウスにおける収縮期血圧（ＳＢＰ）を測定した。ＳＢＰの測定結果を各群に分けて、図５にまとめた。

【0061】

図５に示す通り、ｄａｙ１４まで各群のＳＢＰに有意差は認められなかった。ｄａｙ２１およびｄａｙ２８のそれぞれにおいて、PUS群のＳＢＰ（○）に、Control群のＳＢＰ（●）と比べて、有意な低下が認められた（Ｐ＜０．０５）。ｄａｙ２８において、PUS群のＳＢＰは１８０．０±９．００ｍｍＨｇであり、Control群のＳＢＰは１５３．６±７．６８ｍｍＨｇであった。

【0062】

以上の通り、Control群に認められる持続的な高血圧（ｄａｙ０～ｄａｙ２８）は、PUS群ではｄａｙ２１以降に、有意に抑制されている。したがって、低出力超音波照射は、ヒトの腎障害の進行（持続する高血圧に起因する）を抑制し得ることがわかった。

【0063】

（１－３．低出力超音波照射の、タンパク質レベルへの影響）
ｄａｙ２８の超音波照射の終了後に、PUS群およびControl群の各マウスの左腎を摘出した。項目１－１．の記載にしたがって２週間の超音波照射を受けたPUS群およびControl群を準備し、これらの群の各マウスの左腎を摘出した。

【0064】

以上においてに摘出された左腎から採取した細胞のそれぞれに含まれている４種類のタンパク質（ＴＧＦ－β１タンパク質、α－ＳＭＡタンパク質、ＣＤ６８およびＦ４／８０）をウェスタンブロッティングによって定量化した。さらに、ｄａｙ２８に摘出された左腎から組織の凍結切片を作製した。これらの凍結切片を免疫染色した。各タンパク質の定量化および免疫染色には、rabbit polyclonal anti-TGF-β1 antibody（Sigma）、mouse monoclonal anti-α-SMA antibody（Sigma）、mouse monoclonal anti-CD68 antibody（Abcam）、およびrabbit monoclonal anti-F4/80 antibody（Abcam）を用いた。定量化および免疫染色の結果を図６に示す。

【0065】

図６（ａ）の上段および中段に示す通り、2 weeksおよび4 weeks（ｄａｙ２８）のいずれでも、PUS群の細胞は、Control群の細胞に比べて有意に低い、ＴＧＦ－β１タンパク質およびα－ＳＭＡタンパク質の発現（特に存在量）を示した（ｎ＝６～７）。図６（ａ）の下段（スケールバーは１００μｍ）に示すように、組織レベルでも、ＴＧＦ－β１タンパク質およびα－ＳＭＡタンパク質は、PUS群において、Control群と比べて抑制された発現を示していた。

【0066】

ここで、ＴＧＦ－β１タンパク質およびα－ＳＭＡタンパク質はいずれも、ヒトの腎障害における腎線維化への直接的な関与が知られている。したがって、以上の結果から、低出力超音波照射は、分子レベルにおいて、ヒトの腎線維化の進行を抑制し得ることがわかった。

【0067】

図６（ｂ）の上段に示す通り、PUS群の細胞は、Control群の細胞に比べて有意に少ないＦ４／８０およびＣＤ６８を示した（ｎ＝６～７、Ｐ＞０．０１）。図６（ｂ）の下段（スケールバーは１００μｍ）に示す通り、PUS群の組織は、Control群の細胞に比べて少ないＦ４／８０およびＣＤ６８を示した。したがって、PUS群の組織では、炎症性細胞（Ｆ４／８０^＋および／またはＣＤ６８^＋）の浸潤が抑制されていることが分かった。

【0068】

〔実施例２：疾患モデルマウス（肥満２型糖尿病性腎症）に対する低出力超音波照射の影響〕
（２－１．試験の準備および実施条件）
以下の３点：
日本クレアから入手したｄｂ／ｄｂマウスのホモ個体（ＢＫＳ．Ｃｇ-＋Ｌｅｐｒ^ｄｂ／＋Ｌｅｐｒ^ｄｂ／Ｊｃｌ、雄性、６週齢）を材料とした。
受け取ってから２週間経過後に右腎の摘出手術を受けたマウスを、疾患モデルマウスとして使用した。
手術の翌日から８週間にわたって毎日、疾患モデルマウスに低出力の超音波照射を実施した。
を変更したことを除いて、項目１－１．と同一の操作を行った。

【0069】

（２－２．低出力超音波照射の、尿蛋白への影響）
２週間ごとに、PUS群およびControl群（それぞれｎ＝６）の各マウスにおける尿を、代謝ケージ（Tecniplast社）を用いて採取し、尿蛋白／クレアチニン比（ＴＰ／Ｃｒ）を測定した。ＴＰ／Ｃｒの測定結果を各群に分けて、図７（ａ）にまとめた。尿蛋白は、アルブミン、ＩｇＧ、ＩｇＡおよび免疫グロブリン軽鎖などを主としたタンパク質である。

【0070】

図７（ａ）に示す通り、ｗｅｅｋ２まで各群のＴＰ／Ｃｒに有意差は認められなかった。ｗｅｅｋ６において、PUS群のＴＰ／Ｃｒ（●）に、Control群のＴＰ／Ｃｒ（○）と比べて、有意な低下が認められた（Ｐ＜０．０１）。

【0071】

以上の通り、Control群に認められる肥満２型糖尿病性腎症の持続的な進行（ＴＰ／Ｃｒの上昇）（ｗｅｅｋ０～ｗｅｅｋ８）は、PUS群ではｗｅｅｋ６以降に、有意に抑制されている。したがって、低出力超音波照射は、ヒトの腎障害の進行（２型糖尿病に起因する）を抑制し得ることがわかった。

【0072】

（２－３．低出力超音波照射の、遺伝子発現への影響）
ｗｅｅｋ８の超音波照射の終了後に、PUS群およびControl群の各マウスの左腎を摘出した。

【0073】

ｗｅｅｋ８に摘出された左腎から採取した細胞に含まれる２種類のタンパク質（ＴＧＦ－β１タンパク質およびα－ＳＭＡタンパク質）を用いてウェスタンブロッティングによって定量化した。さらに、ｗｅｅｋ８に摘出された左腎から組織の凍結切片を作製した。これらの凍結切片を免疫染色した。各タンパク質の定量化および免疫染色には、rabbit polyclonal anti-TGF-β1 antibody（Sigma）およびmouse monoclonal anti-α-SMA antibody（Sigma）を使用した。定量化および免疫染色の結果を図７に示す。

【0074】

図７（ｂ）の中段に示す通り、ｗｅｅｋ８において、PUS群の細胞は、Control群の細胞に比べて有意に低い、ＴＧＦ－β１タンパク質およびα－ＳＭＡタンパク質の発現（特に存在量）を示した（ｎ＝６～７）。図７（ｂ）の下段（スケールバーは１００μｍ）に示すように、組織レベルでも、ＴＧＦ－β１タンパク質およびα－ＳＭＡタンパク質は、PUS群において、Control群と比べて抑制された発現を示していた。

【0075】

以上の結果から、低出力超音波照射は、分子レベルにおいて、ヒトの腎線維化の進行を抑制し得ることがわかった。

【0076】

〔実施例３：低出力超音波による、線維化の直接的な抑制作用〕
（３－１．試験の準備および実施条件）
ヒト近位尿細管細胞（ＨＫ-２ｃｅｌｌ）を、６ウェルプレートに１×１０^５細胞／ウェルで播種し、１０％ＤＭＥＭ培地で１８時間培養した。培地を、ＴＧＦ－β１（１０ｎｇ／ｍＬ）を添加した１０％ＤＭＥＭ培地に交換した。１時間後に、２つの６ウェルプレートの下面に、それぞれ超音波照射装の照射面を貼り付けた。一方の６ウェルプレートには、１－１．に記載の条件（照射時間を除く）で、２０分間の超音波照射を１回のみ行った（PUS群）。他方の６ウェルプレートには、超音波周波数が０Ｈｚであることを除いてPUS群と同じ処理を行った。

【0077】

（３－２．低出力超音波照射の、遺伝子発現への影響）
超音波照射の終了から２時間後に、６ウェルプレートからＨＫ-２ｃｅｌｌを回収した。回収した細胞に含まれているＳｍａｄタンパク質（Ｓｍａｄ２タンパク質、リン酸化Ｓｍａｄ２タンパク質、Ｓｍａｄ３タンパク質およびリン酸化Ｓｍａｄ３タンパク質）を、ウェスタンブロッティングによって定量化した。各タンパク質の定量化には、mouse anti-Smad2 antibody（Cell Signaling Technology）、rabbit anti-phospho-Smad2 antibody（Cell Signaling Technology）、rabbit anti-Smad3 antibody（Cell Signaling Technology）、およびrabbit anti-phospho-Smad3 antibody（Cell Signaling Technology）を用いた。超音波照射の終了から２４時間後に、別の６ウェルプレートからＨＫ-２ｃｅｌｌを回収した。回収した細胞に含まれているα－ＳＭＡおよびフィブロネクチン（ＦＮ）のｍＲＮＡを、ＲＴ－ＰＣＲによって定量化した。定量化した結果を図８に示す。

【0078】

図８（ａ）に示すように、PUS群の細胞は、Control群の細胞に比べて有意に低い、Ｓｍａｄ２タンパク質、リン酸化Ｓｍａｄ２タンパク質、Ｓｍａｄ３タンパク質およびリン酸化Ｓｍａｄ３タンパク質の量を示した。図８（ｂ）に示すように、PUS群の細胞は、Control群の細胞に比べて有意に低い、α－ＳＭＡおよびＦＮのｍＲＮＡの転写量を示した。

【0079】

腎線維化を引き起こすシグナル伝達経路（ＴＧＦ－β１→リン酸化Ｓｍａｄ２／３→α－ＳＭＡおよびＦＮ）が、知られている。したがって、以上の結果は、低出力超音波照射は、直接的に腎線維化を抑制していることが、わかった。

【0080】

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。

【産業上の利用可能性】

【0081】

本発明は、医療分野（特に、慢性腎障害の処置に関する）において利用可能である。

【符号の説明】

【0082】

１ 超音波照射装置
１ａ 超音波照射装置
１０ 超音波生成装置
１１ ユーザインターフェース（ＵＩ）
１２ コントローラ（送信条件制御部）
１３ 電源部
１４ 超音波生成部
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
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

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】