WO1998053787A1

WO1998053787A1 - Agent de decomposition du tissu adipeux utilisant des ondes ultra sonores

Info

Publication number: WO1998053787A1
Application number: PCT/JP1998/000487
Authority: WO
Inventors: Hirohide Miwa; Masato Kino
Original assignee: Miwa Science Laboratory Inc.
Priority date: 1997-05-26
Filing date: 1998-02-05
Publication date: 1998-12-03
Also published as: AU5780498A; KR20010040668A; KR100556060B1

Description

明細害超音波による体脂肪分解装置技術分野

本発明は現在深刻化している糖尿病、高血圧、脳及び内臓の血管障害等の成人病（哺乳動物もふくむ）の最大要因である肥満の低減 ·防止、及び健康 ·美容上の肥満の改善をする装置の分野に属し、特に超音波照射を応用した肥満解消用の医療機器や健康 ·美容機器の分野に関する。背景技術

肥満体の改善には摂取カロリ一の制限や運動による方法が科学上有効とされている。また食欲 ·消化吸収抑制剤、熱代謝冗進剤の服用法が研究され一部使用を認可されている。その他科学的に実証されていない民間療法的に、機械振動を脂肪を減らしたい部分に当てる方法や、指で皮下脂肪を摘んでマッサ一ジする方法、肥満を解消する美容剤を塗布する方法、特殊食品を摂取する方法が一般的であった。これらは、長期にわたり続ける必要があり、強固な意思を必要としたり、副作用があったり、効果が明確でなく、一部科学的証明を欠くものがあった。

一方超音波応用機器では、鎮痛、肩凝り，関節痛等の治療、血行増進とうを目的とした超音波治療器が整形外科の理学療法機器として厚生省から認可されている。またマイクロマッサージ効果を利用した美容 ·健康機器がある。これらは照射部位の血流やリンパ液の循環の増加、超音波による温熱効果の利用を目的としており、肩凝りや関節痛を緩和したり、顔面に適用して美肌効果を謳ったり、ィ匕粧品塗布と併用し美顔を目的としたものである。理学療法機器は周波数 1 MH z , または 1 MH z , 3MHz, 併用で，電気入力 50〜85 VAである。特許出願では特開平 4— 89058 (ヤーマン株）の美容機器で、周波数 1〜 3 MHz ，パワー密度 100〜50 OmW/cm² を使用するとの記述がある。いずれも痩身や脂肪分解の記載はない。

超音波を痩身に利用する分野では、特開平 3— 123559 (ヤーマン株）に筋肉収縮、血液，リンパ液の循環改善による脂肪除去効果を謳つた部分がある。周波数、パワーレベルは発明の詳細な説明に 20〜5 OKHz, 100〜50 OmW/cm² と記載されているのみで、その数値範囲特定の科学的根拠や、科学的実験結果のデータは示されていない。またその後の実施研究、商品化の報告も無い。

超音波の利用による肥満解消に関する海外の特許については WP Iのデータベースで I P C分類の A 45D44/00, A61F 7ノ 00, A61H23Z00, A61H23/02, A61M37/00, A 6 1N7Z00, B06B1702, B 06 B I/O 6を検索したが、全て超強力な超音波で脂肪組織を破砕し吸引又は水流により除去する外科的なもので、実用上は破砕された組織砕片が血管に詰まる危険性があり極めて危険である。安全に内科的に脂肪分解する方式は見出だされ無かつた。

国内学術文献は J ME D I C I N E, 海外学術文献は ME D L I NE のデータベースにより検索したがいずれも超音波による脂肪分解に関する文献は見当らなつかた。

巷間、民間療法的に超音波で痩身を謳うエステチックサロンがあるが、いずれも科学的な裏付けがない事は上述の通りである。使用超音波周波数はいずれも 1 MH zで、駆動電気入力を表示するものがあるが超音波音響出力に付いては全く表示がない。本発明原出願（特願平 8— 15 4792, 1996. 5. 28出願、超音波による皮下脂肪代謝の活性化方法及びその装置）以後の 1 9 9 6年 8月 2 5日に発行された単行本「わずか 5分でシヮが伸びた」（增田著、（株）サクセスマ一ケティング発行）が超音波美容器の超音波照射による温熱作用とマッサ—ジ作用により血流 · リンパ流の増大が美肌に有効であるとし、温熱作用は脂肪を分解されやすい状態としマッサ一ジ効果は分解を促進するとしている。緘灸で言うッボを超音波刺激する事も述べている。周波数は医療用には 1ΜΗ ζ〜1 0MH z、美容用には 1 MH zであるとしている。パヮ —密度は超音波医学会の安全限界の連続照射で 1WZ cm² , パルス照射では 2 4 OmWZc m² (S PTA) 以下としながら、美容用には厚い筋肉で 1. 5〜2. OW/cm² , 薄い筋肉で 1. 5〜1. Q / c m² 、顔で 0. 5W/cm² ，顔面のパルス照射で 1 2 0 mW/ c m² としている。また「科学的な痩身実験を行ひ痩身に有効であった。」とし、痩身度を報告している。しかし、この実験の科学的な照射条件デ一夕の記載はない。前後の他章から美容用超音波の 1 MH zを使用したと推定される。パワー密度も記載が無い。上述の美容用のパワー密度は 1 . OWZcm² の医学的許容限度を越えるものである。記載されている痩身実験は学会に報告された事実もなく、他に開示もされていない。他の超音波の生体応用機器では医療診断用の撮像装置がある力パワー密度が低すぎて脂肪分解とは関係がない。

また i n— V i t r oで超音波細胞破壊装置により脂肪細胞を破壊し脂肪油滴を乳化して脂肪の生化学的分解機構を調べた研究がある。この方式では照射強度が強すぎて脂肪細胞を破壊してしまうために i n— V i v oでは使用できない。生体内で脂肪細胞を破壊すると中性脂肪が血管内に単独で放出されるために毛細血管につまって生体に機能障害を生起するからである。この破壊作用は主としてキヤビテイシヨンによる。実際の照射方法として在来の理学療法機器、健康機器、美容機器、痩身機器用として開示されているものは、小型（20〜30mm径）の音響インピーダンス整合層付面状振動子（1MHzが多く、圧電セラミツク板が多い）を直接に、または数 cm厚の開口拡大用水室を経由して生体表面に音響ゼリーを介して接触させる方式である。又脂肪分解を目的とするものでないが、周波数、パワー密度を特定しない超音波振動子を浴槽に装着した特許出願（特開平 3— 205056) がある。

上述の先行技術の問題点

先行特許の 20〜50KHz、 100〜50 OmWZcm² (特開平 3-123559) , 及び l〜3MHz, 100〜 500 mWZ c m² (特開平 4一 89058) の痩身、脂肪分解への効果について科学的な証明、データの公開がなく、又その安全性にたいする配慮もふくめて、数値の特定された根拠が示されていない。本発明者の後述する実験によればこれらの数値は不適当である。

血行改善肩凝り治療などの超音波理学療法機器、健康 ·美容機器器には 1MHz, 2〜3 cm0，電気入力 2〜 3 W7 c m² 程度の振動子が用いられている。しかしその超音波音響出力のパワー密度は不明確で出力密度と周波数は脂肪分解に適したものと言えない。本発明が解決しょうとする課題

超音波の生体脂肪分解に有効な周波数と、それぞれの周波数のパワー密度範囲を安全性を含めて明らかにし、安全で有効な超音波による体脂肪分解装置を提供する事である。

さらには下記の細部問題点を解決することでる。

実際の照射方法では、在来は小型振動子を音響結合ゼリ—を介して体表に接し体表を平面的に走査する方式である。明記されていないが近距離音場が干渉のため不均一強度分布を有するので平面的走査で照射量の空間的平均をとる事になり妥当な方式と言える。しかし本発明者が後述する様に溶血の様に発生限界が非常に明確な限界値がある場合はこの方式は注意が必要である。即ち生理現象がその限界値で非線形にジャンプするので平均値が安全値以下でも局所値が限界値を越える場合は危険があり得るからである。したがって近距離音場を使用する場合は許容値一杯の高い平均値を使用できない。遠距離音場で使用することは他の解決法となり得る。

又照射野が狭いので体表等を広範囲に走査することは人力を要するという欠点がある。

又使用周波数とパワー密度と照射部位とによっては、骨や一部内臓等に悪影響を与える可能性が残る。特に骨は超音波の吸収が強く、発熱や痛感の発生を生じる場合があり得る。このため照射部位の内部構造や温度上昇等を知る必要がある場合が多い。

最近人間は座業が増え、自動車の普及と相俟って運動不足となり、意識して特別にダイエツト、ウォーキング、体操、ダンス、水泳、サイクリング等を行う様になったカ^ 時間と強固な意思の継続が必要でなかなか実行しにくいという問題がある。快適に効率的に早く肥満解消できる方法が求められる。

生体における脂肪の行動

以下の説明の基礎として概説する。

脂肪はブドウ糖や脂肪酸から脂肪細胞で脂肪合成酵素が作用して合成され、その一部は脂肪細胞の内部に蓄積され油滴を形成する。人間の場合、成人の脂肪細胞は殆どが白色脂肪細胞であり、以下単に脂肪細胞と呼べば白色脂肪細胞を指す。脂肪細胞は生成時は約 2 0 z mの長さの細長い細胞である力脂肪の蓄積とともに球形化し内部油滴の粒径は成長して 1 0 0 ^ m、時として 2 0 0 /z mに達することもある。脂肪の蓄積は幼児期を例外とすると脂肪細胞数の増加によるよりも、個々の細胞の肥大によるのが主体である。成長した脂肪細胞内ではその油滴は水性の細胞液に包まれているが細胞液の厚みは油滴径に比して薄い。

細胞液中には小胞体が含まれ、小胞体には脂肪をグリセロールと脂肪酸に分解するホルモンセンシティブリパ一ゼ（H S L) と呼ばれる脂肪分解酵素が含まれる。一方脂肪油滴はリン脂質と呼ばれるその表面を流動する分子層で覆われ、リバ一ゼとの接触による脂肪分解から保護されている。副腎髄質の分泌するァドレナリン（ェピネフィリン）、交感神経末端から放出されるノルアドレナリン（ノルェピネフィリン）等の脂肪分解促進ホルモンが作用するとリン脂質層の一部が消失して油滴と分解酵素が直接接触し脂肪分解が開始される。脂肪は脂肪酸とグリセ口— ルとに分解され血中に出て行き、最終的には運動等により燃焼されて呼気、尿中に C 0₂ , H ₂ 0として排出される。発明の開示

さて超音波の生体への照射は、酵素反応の促進、乳化作用、温熱作用、毛細血管の拡張、新陳代謝促進等の効果を有する事が知られている。本発明でも体脂肪に超音波を照射することにより毛細血管を拡張させ抹消の血流を増加させることは一般の健康 ·美容機器と同様であるが、健康美容機器が脂肪分解を促進する科学的実証がなく使用周波数の適正さに疑問をもち、脂肪分解が上述の生化学メ力ニズムであることから交換神経刺激、末端のホルモン放出、燐脂質層の活性 ·流動化、等には従来生体にあまり適用されなかった 1 MH z以下に有効域があり且つ周波数依存性があるものと予測し、実験的に有効周波数と、パワー密度範囲を確定した。本発明の基礎は、実験結果が従来技術と異なる事を発見した事に基ずくものである。安全限界

一方不用意に超音波を生体に照射することは健康上好ましくない。超音波医学界で安全限界は連続波で 100 OmWZcm² とされているが、これは主として超音波映像化装置の 1〜10MHzでの値と理解すべきであろう。この範囲では生体透過による減衰が強く照射部位は体表浅部にとどまる。生化学的作用を予測する 1MH z以下の場合は骨や血管、内臓へ影響を考慮せねばならない。.特に 100 K H z以下で卓越するキヤビテ一シヨンは細胞を破壊する危険が有り、破壊しない強度でもチク、チクする感触を与え不快感を与える。また血液中の赤血球に大きな乳化 ·分散力が作用すると溶血を生じる。これらの作用も又周波数とパワー密度との関数である。

発明者らは、安全性確認のために上記溶血、キヤビテ一シヨン、細胞破壊、乳化について発生限界パヮ一密度を実験により調査した。

但し超音波音響パワーの絶対値測定は世界的に確立した方式がなく、僅かに利用できる機器は天秤法で使用可能周波数範囲は 0. 8 MH z以上であつた。原因は低周波数範囲での有効な音波吸収材の欠如にあり、測定器内で反射波により定在波が立つ事にある。このために特に低周波域でも吸収のよい吸収材の探索を行い、内張りしたが、十分とは言えず、 50 OKHz以下の測定にはかなりの誤差がありうる。測定は 24K Hz, 36KHz, 10 OKHz, 16 OKHz, 50 OKHz, 1M H zの 6周波数の連続波で行った。

実験結果によれば、安全限界は 24KHz〜100KHzでは溶血限界できまり、溶血限界パワー密度は明確な閾値を有し閾値以下では生起せず以上では生起した。キヤビテ一ション限界 ·乳化限界は溶血限界より大きく、溶血限界に留意すれば十分である。脂肪細胞破壊限界は更に大きく 100 OmWZcm² 以下では観測されなかった。 16 OKHz 〜 1 MH zでは溶血は超音波医学会の許容レベル連続波 1000 mW/ cm² 以下では発生しなかった。以上から安全限界パワー密度は連続波にたいして下記の表 1の通りである。

表 1 24 KHz 1 TrnW/cm²

36 KH z 18mW/cm²

10 OKHz 32mW/cm²

160 KH z 100 OmW/cm²

500 K H z 100 OmW/cm²

1MH z 100 OmW/cm² 先行技術の評価

先行特許（特開平 3— 123559) の開示する 20〜50KHz、 100〜50 OmW/cm² は溶血限界を越え溶血を発生する危険領域にある事は明らかである。

脂肪分解

次にこの安全範囲内で種々の周波数について種々のパワー密度で脂肪分解を調べた。実験動物にラットを用い、 36°Cの水槽内でその腹部を各振動子の遠距離音場内で且つほぼ腹部を覆う広がりの照射野を得られる距離から照射した。超音波透過を妨げる気泡を残す危険性があるので腹部体毛を刈り取った。先ずネンブタールで中枢神経を麻酔し、心理的ストレス、採血痛、ラットの低域超音波可聴等による影響を遮断した。その後初期採血し、 10分間照射し、照射後更に 10分静置し照射後の採血をした。採血した血液は遠心分離し血清から脂肪分解生成物である遊離脂肪酸（FFA) 濃度を定量した。コントロールとして超音波照射をしないがその他は全く同じ処理をしたものと比較した。コントロール 8匹、 11匹の 2回、 24 KH z 15mWZcm² 6匹、 1 MHz 90 OmW/cm² 12匹、その他の周波数、パワー密度は各 4匹ずつ試験し、 FF Aの照射前の値にたいする照射後の値の増倍率 bの平均値、標準誤差を求め、（図 1) の周波数〜パワー密度領域に増倍率 b (照射後 FF A値 //照射前 FF A値）をプロッ卜した。図から判明する様に、 15 KHz〜150 KHzの低周波域と、 200KHz〜900KH zの高周波域とに有効域がある。

両有効域とも有効なパワー密度に閾値があり、その閾値以上では有効で、以下では無効であった。有効領域では增倍率はパワー密度、周波数に関せずほぼ一定の 1. 94±0. 16倍でありそれ以下ではコント口 —ルの 1. 2倍付近であつた。両者間の t検定の t値は 7付近で、極めて有意な差が見られた。閾値は高域の 5001：^12では8111^¥ノ( 111² 、低域では周波数にもよるが 1 O SmWZcm² 付近であった。この事は超音波脂肪分解のメ力ニズム推定に暗示を与えるカ、現時点ではメ力二ズムは不明である。

生体に与えるエネルギーは照射時間と強度に比例する。また透過率はの関係は進行距離とともに指数関数的に減少する。その指数部は吸収係数 X距離である。吸収係数は更に周波数に比例して増加する。例えば人体の脂肪の吸収係数を周波数で除した値は 1センチメートル当たり 0. 063ネパ一ノ cmMHzであり、 1メガヘルツで脂肪層を 1センチメ —トル進む場合の減衰率は 0. 55 dBZcm, 同様に筋肉では 1. 0 9 dB/cmとなる。実験によれば 500K〜90 ΟΚΗζ例えば 50 0 KHzでは 800〜8mW/cm² と広範囲でパワー密度に関せず脂肪分解有効度は一定である。このパワー密度範囲は脂肪では 135 cm の透過に、筋肉では 70 cmの透過に相当する。即ち深部の内臓脂肪をも有効に分解するが、深部で減衰したパワー密度では内臓、骨とうに影響を与える恐れは無いという利点がある。先行技術の評価

健康 ·美容機器の使用する 1 MH zでの実験結果は、 900 mW/ c m² で有効であつたが 45 OmWZ cm² では無効であった。閾値は 6 O OmWZcm² と推定される。上述の近距離音場の不均一性と測定精度の悪さを考慮して、体表での平均パワー密度を医学界許容値の 80% として 800mW/cm² とすると、 S O OmW/cm² まで減衰する生体内有効到達深さは脂肪で 4. 5 cm, 筋肉で 2. 3 cmとなり、肥満症に関与する内蔵脂肪には到底到達し得な L

先行特許（特開平 4一 89058) の 1〜3 MHz, 100〜 500 mW/cm² は、 500KHz， 1 MH zの有効範囲を外揷すれば殆ど 1. 5 MH z以上では無効と推定される。 1〜1. 5MHzでも 1MH zと同様に到達深度が低すぎる問題がある。

脂肪分解生成物の消費

以上の諸過程で脂肪分解された脂肪分解産生物は血液中に放出されるので、運動や体温上昇等で燃焼消費し、脂肪に再合成されて蓄積される事を防ぐ必要がある。

結論

安全且つ有効領域は、 24〜100 KHz帯、及び 500 KHz帯にある。両者はその作用機作が異なると思はれる。 24〜100KHz帯は生体組織による吸収係数が低く体内深部に到達できるので、皮下脂肪のみでなく成人病の原因となる内臓脂肪の分解に有効である。 500 K Hz帯は有効パワー密度が 800〜8mWZcm² の広範囲で同一有効度を有する。即ち浅い皮下脂肪から深部の内臓脂肪に至る広い範囲での脂肪分解に適している。しかも深部ではそのパワー密度は減衰しているので、内臓自体や骨等に与える影響が無視される利点がある。

分解生成物の燃焼消費を合わせて工夫する必要がある。各請求項の開示

請求項 1と 2には上述の実験結果図 1に基づき有効領域として特定された数値範囲 15KHz〜l 5 OKh zで 10 OmW/cm² 以下、及び 200KHz〜90 OKH zを示した。上述の測定誤差、周波数の間隔の粗さを考慮して請求されている。請求項 2にはパワーレベルを限定していないが原理的には溶血を発生しな、範囲は使用可能で 2 W/ c m ² でも使用可と考えられるが、実施にあたってはパワー密度を超音波医学会の安全許容レベル、連続波で lWZcm² (このレベルでは溶血は認められ無かった）、パルス波で 72 OmW/ cm² (SPTA) 以下とすることになろう。

また超音波照射時間は、連続照射、パルス放

射、間欠照射、またはそれらの複合照射のいずれでも良い。間欠照射は分解酵素と油滴との接触形成照射時間と、接触後の分解時間とを分離することができる。攪乱を与え続けると、小胞体と油滴との接触と分離とが双方向に生じ、充分分解しない間に分離する場合が予測されるからである。

請求項 3によれば被照射生体部位の内部構造や、対象照射領域の確認や、照射パワーレベルの決定や積算照射量推定や、そのための温度上昇等の監視等ができ、温度上昇をモニタ一しながら超音波照射したり、特定臓器 ·その周辺等に収束して照射したり、骨や特定臓器を避けて照射する事ができるので安全で且つ有効な照射が確保される。

請求項 4によれば安全快適に、労力を要せずに、容易な操作で超音波照射ができる。

請求項 5によれば肥満解消の経皮塗布薬剤を音響結合剤の一部に含ませたり、代替としたり、肥満解消機能と良好な音響結合機能を兼ねた物質を提供できる。超音波照射と複合して相乗的効果が得られる。 2 請求項 6によれば例えば図 2、 3、 4、 5、 7の照射部の伝音媒体液 5 (具体的には例えば微温湯）を用いその温度を体温より低い温度例えば 2 4 °Cになるように制御する手段を設ける。接触面を通して体熱が奪われ、生体の自律作用として恒温動物は熱産生を行い F F Aが消費される。即ち超音波照射と同時に F F A消費が進行する。

請求項 7によれば超音波脂肪分解装置と別に設けた冷却装置で生体の少なくとも一部例えば手とか足を 2 4 °C付近の微温水槽に浸積するとか、その温度付近のシャワーに暴露するなどを行うものである。冷却時期は超音波照射中でも照射後でも良い。請求項 6と同じ効果がある。上記の冷却による熱消費の他に、体温を上昇させる即ち熱代謝を亢進させる食品（唐辛子など）や、薬剤（唐辛子成分のカブサイシンやその同類体、シブトラミンなど）を摂取させると、外気との温度差が大きくなり、体熱の外部放散が増え F F Aが消費される。

請求項 8によれば肥満解消剤を摂取しつつ請求項 1、 2の超音波照射を行ひ相乗的効果が得られる。例えば局所照射で脂肪分解した部分に再度他部分からの脂肪の移動蓄積を防ぎ局所痩せなどの効果が得られる。図面の簡単な説明

図は全て要部のみを示し、細部例えば振動子背面材、音響インピーダンス整合層、駆動回路、具体的構造等は図示を省略してある。

図 1は本発明請求項 1、 2の根拠を示す実験結果で、周波数〜パワー密度領域における脂肪分解有効度即ち F F A增倍率 bを示す。

図 2は浴槽型超音波体脂肪分解装置の概念図。

図 3は開放水面接触型超音波照射装置の概念図。

図 4は局部照射型超音波照射部の概念図。

図 5は請求項 6のシャワーへッド型照射部の構造概念図。図 6は請求項 1、 2にかかわる超音波照射部の生体適用中の概念を示す照射部の断面図及び人体の皮膚と脂肪層の断面図。

図 7は請求項 5にかかわる超音波照射部の生体適用中の概念図。

符号の説明

b =照射後 F F AZ照射前 F F A

1、超音波照射部 2 0、人体

2、超音波振動子 2 1、人体の皮膚

3、振動子背面材 2 2、人体の脂肪層

4、音響レンズ 2 5、水槽

5、伝音媒体液 2 6、ォ一バーフロー

6、可撓性薄膜 2 7、スポンジ

7、音響結合ゼリ一

8、硬質音響カップラ一 3 0、超音波パルス送受振動子

9、ハンドル 3 1、超音波照射ビーム 1 0、シャワーへッド 3 2、超音波測定ビーム発明を実施するための最良の形態

本発明をより詳細に説述するために図 2〜図 7を参照して説明する。

形態 1

図 2は請求項 1、 2の実施例で浴槽型超音波体脂肪分解装置を示す。生体 2 0の一部を伝音媒体液 5である水（湯）中に沈め、超音波照射部 1を浸積または槽壁面に取付けた例である。槽 2 5中は各壁からの多重反射や生体による反射屈折散乱吸収により波長以下の局所的な斑状強弱はあるがマクロ的にはほぼ一様な音場分布を形成している。これによりほぼ全身的な照射が可能である。限界値近くのパワー密度で照射する時は槽壁を無反射材とし定在波による局所的強弱を避ける事が望ましい。形態 2

図 3は請求項 1、 2の他の実施例で、 2 5は腹部等を照射する上面開放の水（以下湯も含む）槽で、常に槽壁上部に設けられたスポンジ 2 7 の透過や別に槽上部から導かれる図示されていないオーバ一フロー管等からオーバーフローさせその溢れた水をォ一バーフロー受け 2 6で排水する。槽は特定圧で給水される。この様にして開放水面に空気を残す事なく腹部等を水に接触させる事ができる。槽底面等に照射部 1をもうけることは図 2と同様である。開放水面または腹部等に含気泡スポンジ薄層を設け、その一部に照射部位に適合した窓を設けることにより一部領域に限定した照射ができる。

形態 3

図 4は請求項 1、 2の他の実施例で、槽を用いないで空中で使用できる局所的照射用の照射部 1を示す。比較的広い照射野を有する設計とすることができる。 2は振動子、 4はレンズ作用の伝音固体で上面は 2に密着し下面は凹面状をなし、その材質は伝音媒体 5よりも音速の速いものとされ、 4〜 5間の屈折により超音波はほぼ平行ビーム状に形成される。凹面曲率を大きくし、収束性ビームとすることもできる。 5は伝音液体、 6は可撓性薄膜、 5及び 6は人体表面凹凸に合わせて変形し密着する。 6と人体 2 0との接触面には音響結合剤（ゼリー等） 7を塗り空気を排除する。照射ュニット 1は人体に沿って滑らすことができる。図 2、図 3よりもより局所的な照射に適する。

形態 4

握り部先端に軸（又は斜め）方向に照射する振動子（音響整合層を付加）を設け伝音媒体 5を介すること無く直接に音響結合剤（ゼリー等）を塗った体表面に接し特定範囲を移動走査させて照射できることは勿論である。振動子の小型な 5 0 0 K H z程度の高域周波数に適する。この変形として照射プローブ形状を照射方向と握り 9がほぼ直角になる様にし、体表に強く押し当て、体表形状を変化させて超音波照射することにより皮下脂肪層部位に重点的に照射することが可能となる。図 6はその一例を示す照射部（プローブ）の断面図である。 9はハンドル、 2は凹型振動子、 3は振動子背面材で重い粒子と粘弾性体の混合物等の超音波の強い吸収体からなる。 8は硬質音響カップラ一、 2 1は人体の皮膚、 2 2は脂肪層である。

該装置は臀部等の皮下脂肪の多い部位に照射する場合に用いるもので、特徴は人体の皮膚及び脂肪層に該照射部（プロ—ブ）を強く押し当てて、皮膚 2 1及び脂肪層 2 2の一部を凹状に変形させて図 6のようにプローブでへこましてできた凸部から皮下脂肪層に向けて振動子 2より超音波を照射する。そのためプローブをハンドル 9と振動子の照射方向が直角になるようにした。また凹型振動子と皮膚の間に音響力ップラ一 8 を設け人体との密着性を図り操作性を高め、更に皮膚とカツブラーの間にゼリーを塗布する。照射はたとえば周波数は 0. 5メガヘルツで 1平方センチメ一トル当たり最大 1ヮッ卜の出力で、 1 0分間程度の夕イマ —で制御する等とする事ができる。

形態 5

請求項 4を実施した形態を図 5を用いて説明する。 1 0はシャワーへッドである。 2は振動子でシャワー出水多孔部に設置されている。 2で超音波を付加された湯は超音波をのせたまま多くの小孔から噴出する。この噴出水流を照射すべき部位例えば腹部とか下腿部にに注げばその部位に超音波を照射することができる。勿論多孔部を設けずに緩やかな一つまたは複数の大径の水流として噴出させて良い事は勿論である。

形態 6

更に、複数の超音波振動子により音波を干渉、または合成することにより特定の照射領域のみの強度を高め集中的に照射することができる。図 7— Cに示すごとく体表の複数の異なつた位置から特定部位を狙って集束的に照射し、体表付近を安全な照射強度以下に保ちながら深部特定部位に必要な照射強度を集中することができる。 1か所からの照射では、途中の減衰に打ち勝つには体表では大強度が必要で、体表付近では過大となる問題を解決できる。

形態 Ί

また、図 7— Cの配列を変形させて、複数の振動子により同一進行面上の向かい合う方向からパルス波または衝撃波を交差（交差角度 1 8 0 度）させることにより狭い範囲に大きな作用を及ぼすことができる。この場合交差させる角度を変化させることも可能であり、交差させる音波の数、即ち振動子または反射板の数や、各々の位相や周波数を少しづつずらして干渉させて、照射部位の位置範囲をより自由に制御できる。

形態 8

同様に、振動子の代わりに反射体を複合することにより、反射波の位相、強度の測定により発信周波数や強度 ·位相を変化させ、定在波の位置 ·数 ·強度を制御することができる。一般に可変周波数範囲は中心周波数の ± 1 0 %が容易に実現できる。定在波の制御により照射範囲の限定が可能になる。反射体のみならず、重粒子と粘弾性材の混合した様な超音波吸収材ょりなる適当な形状の吸収体を適宜設けることで実現できる。また、時間的に周波数、強度、位相を変化させ、照射野の掃引移動や、局所的な斑状強弱を時間的に平均化する効果が期待できる。

形態 9

図 2〜 7では、溶血限度レベルを越えないように安全のためにパヮ一密度レベルを監視することが望ましい。また水中浸積型振動子では水の欠如で振動子に損傷を発生する故水の存在を監視することが望ましい。 7 形態 1 0

照射波の周波数が低い場合は生体内での到達距離が大きくなる。一方周波数が高い場合は減衰は大きくなる。低域では油滴とそれを包む燐脂質膜のマクロ的変形、擾乱、流動が生じ、高域では交換神経刺激によるホルモン放出や、燐脂質膜、交感神経末端膜のミク口的擾乱、流動化が生じると想像される。これらの特性は実証されたものでは無いが、両者は異なる作用を持つものと考えれる。両者を組み合わせて使う為に、複数の振動子を同一装置に有し、周波数の互いに異なる超音波を交互に又は同時に生体に照射することができる。また周波数の切替えは振動子を付け替えてもよい。

形態 1 1

図 7に請求項 3の実施形態を示す。図中 3 0は超音波パルスの送 ·受信振動子である。方式は在来の Bモード超音波エコー映像装置と同様に扇状走査、線状走査とすることができる。生体内各部位からの反射波の物理定数である受信時間、受信強度を測定しての走査断面の映像化や、特定部位からの反射波の受信時間や強度変化から音速や吸収の温度による変化を知り、照射部位の標定や、照射による温度上昇をモニターする事ができる。

脂肪の音波減衰率が温度により比較的大きく変動する事実、例えば 2 0 °C付近では 1 °C上昇するごとに約 1 0パーセント減衰率が低下するという原理を応用して照射部位を貫通するかまたは反射した超音波の強度変化を照射開始時と比較することにより生体の温度上昇の推定から照射条件をコントロールすることができる。

図 7— A，一 Bは照射振動子の一部（ Aでは中央、 Bでは端など）に空所を設け、その空所にパルス送受振動子 3 0を設けた例である。図 7 一 Cは超音波照射部 1とは全く別個に設けた例で 2個の交差する照射ビ 8

—ム 3 1の交点部位の位置、構造、温度等をモニタ一するものである。勿論高周波 5 0 O K H z前後の振動子を照射に用いる場合は、その振動子を時間的に切り替えてパルス送受振動子に兼用することもできる。

形態 1 2

請求項 5に示すごとく、肥満解消用の経皮投与剤中、スペルト（クリスチアンディオール社製）のごとくクリーム状のものは振動子〜体表間の空気層を排除できるので音響ィンピ一ダンスが理想的では無くても音響結合剤自身として使用することができる。又肥満解消剤を混入したり、肥満解消機能を有し且つ音響インピーダンスを理想値に近ずけて最適化した新音響結合剤を作り使用することもできる。

形態 1 3

超音波脂肪分解により産生された脂肪分解物も、燃焼しないとその一部は再び脂肪に合成されて脂肪細胞に蓄積される。したがって、運動や食事のコントロールで F F Aを燃焼消費する必要がある。請求項 6、 7は他の F F A燃焼法を提示する。

請求項 6の実施形態を説明する。例えば図 2、 3、 4、 5、 7の照射部の伝音媒体液 5として微温湯を用い、その温度を体温より低い温度例えば 2 4 °Cになるように制御する手段を設ける。制御には恒温層中の微温湯を可撓性細管で 5に接続し循環させることで実現できる。接触面を通して体熱が奪われ、恒温動物では生体の自律作用で熱産生が行はれ F F Aが消費される。即ち超音波照射と同時に F F A消費が進行する。

形態 1 4

請求項 7の実施形態を説明する。超音波脂肪分解装置と別に設けた冷却装置で生体の少なくとも一部例えば手とか足を 2 4 °C付近の微温水槽に浸すとか、その温度付近のシャワーに暴露するなどを行うものである。冷却時期は照射中でも照射後でも良い。効果は請求項 6での説明と同し一し'、あ

また請求項 8に関与するが、熱代謝を冗進し体温を上昇する食品 ·薬剤の摂取を超音波照射に併用することも有効である。体温の上昇は体熱の放散を増加し脂肪分解物を燃焼消費する。唐辛子や、トウガラシ等に含まれるカブサイシンや、ガルシニアという果実やその中に含まれるハイドロキシトリックァシド、熱代謝促進薬剤では beta3 receptor contr ol (BRL26830A, BRL35135, CL316, 243) や、 sibutramine等がある。

形態 1 5

請求項 8の肥満解消薬剤の併用も有効な相乗的効果を期待できる。例えば局所照射で脂肪分解した部分に再度他部分からの脂肪の移動蓄積を防ぐなどの効果があり、局所痩せが実現でき美容上の効果が大き L、。この様な薬剤は種々研究されている。食欲抑制剤、消化吸収抑制、ェネルギー消費促進剤、上述の熱代謝亢進剤が主体であり、その他脂肪分解促進、脂肪合成抑制の効果を狙うホルモン系の研究もある。中枢神経糸食欲 3ϊ|(市 ijでは catecholamine, norepinephrine, dexfenf luramine, dopam ine, serotonin,伝達系食欲抑では amphetamine, mazindo 1 , 食欲抑 ί¾と熱代謝促進を兼ねるものに sibutramine,上述の熱代謝亢進剤、消化吸収阻害剤には orlistatが知られている。その他 leptin，ニューロべプチド Y阻害剤、 C C K一 Aプロモータ一、プ夕ビンジデ、脂肪合成を抑制するプロモクリブチンや、血中インスリン濃度を高めるインスリノトロビン、筋肉での糖利用を高めるトロダリ夕ゾン、細胞間の情報伝達役のサイトカイン活性を調節するサイトカイン調節剤、脂肪分解を促すスべルトや、ティオフ、カフェイン、お茶に含まれるテオフィリン、.等があり、投与法には経口、経皮、注射、吸入等がある。

しかし長期摂取が必要な事、副作用があり一部回収を命じられているものがあるなど問題も残る。産業上の利用可能性

本発明によれば超音波を生体脂肪細胞に照射し安全で有効に短期で体脂肪分解を行う装置が提供できるようになった。

運動及び節食療法のみで行うよりも短時間で効率的に容易に体脂肪の削減を行うことを可能にし、今や国民病に近くなった肥満原因の各種病気の治療、抑制予防、健康の増進、美容等への効果が期待され、その需要は大きい。

したがって、この装置は新規の大型産業を創生するもので産業上の利用可能性は大きい。

Claims

請求の範囲

1. 生体に超音波を照射する手段を有し、その照射条件が超音波周波数 15KHz〜150KHzで生体照射面での照射音響パヮ一面密度（以下パワー密度と略称）が 100mw/cm² 以下であることを特徴とする超音波による体脂肪分解装置。

2. 生体に超音波を照射する手段を有し、その照射条件が超音波周波数 200KHz〜90 OKHzであることを特徴とする超音波による体脂肪分解装置。

3. 超音波パルス照射を併用し、パルス反射波の物理定数の測定により少なくとも照射部位の映像化による構造の推定及び Z又は温度上昇の推定を行う手段を備えたことを特徴とする請求の範囲第 1项または第 2項記載の超音波による体脂肪分解装置。

4. 水流に振動子からの超音波を加え、その水流を放出し生体に当てる手段を有することを特徴とする超音波による体脂肪分解装置。

5. 肥満解消剤を含有する音響結合剤を用いて照射することを特徴とする請求の範囲第 1项または第 2項記載の超音波による体脂肪分解装置。

6. 少なくとも生体に接する部分の音響伝達媒体の温度を生体の体温より低くする手段を設けたことを特徴とする請求の範囲第 1項または第 2 項記載の超音波による体脂肪分解装置。

7. 生体の少なくとも一部を冷却する手段を設けたことを特徴とする請求の範囲第 1項または第 2項記載の超音波による体脂肪分解装置。

8. 肥満解消剤の投与期間中の生体に超音波を照射することを特徴とする請求の範囲第 1項または第 2項記載の超音波による体脂肪分解装置。