JP2001258898A - 超音波骨折治療装置 - Google Patents

超音波骨折治療装置

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JP2001258898A
JP2001258898A JP2000081978A JP2000081978A JP2001258898A JP 2001258898 A JP2001258898 A JP 2001258898A JP 2000081978 A JP2000081978 A JP 2000081978A JP 2000081978 A JP2000081978 A JP 2000081978A JP 2001258898 A JP2001258898 A JP 2001258898A
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JP
Japan
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ultrasonic
therapeutic
monitoring
irradiating
ultrasonic wave
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JP2000081978A
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English (en)
Inventor
Seiichiro Suzuki
誠一郎 鈴木
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Teijin Ltd
Original Assignee
Teijin Ltd
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/56Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor
    • A61B17/58Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor for osteosynthesis, e.g. bone plates, screws, setting implements or the like

Abstract

(57)【要約】 【課題】 骨折などの外傷を超音波的に治療する装置に
よる治療中、確実に超音波が患部に照射されているかど
うかを検出することが出来る超音波骨折治療装置を提供
する。 【解決手段】 体外より患部に超音波を照射し骨折を治
療するための装置であって、患部に治療超音波を照射す
る治療超音波照射手段と、前記治療超音波を制御する治
療超音波制御手段、及び該治療超音波照射手段の機能を
常時監視する監視手段を備えたことを特徴とする超音波
骨折治療装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波を用いて外
傷を治療する装置に関する。更に詳細には、本発明は患
部に超音波を経皮的に照射することにより外傷、特に骨
折あるいは様々な筋骨格の障害を治療するための装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】以前より、超音波を利用して外傷の治療
が可能であることが知られている。適当なパラメータ、
例えば超音波周波数、パルス繰返し周期とパルス振幅を
有する超音波パルスを適当な期間、患部に近接した適当
な位置から照射することにより、例えば骨折や骨挫傷の
自然治癒が速められる。骨粗鬆症を呈する初老の人のよ
うに、自然治癒能力が低下したために骨移植を必要とし
たり、あるいは寝たきりになるような骨折を起こした患
者に対しても超音波治療法は効果を有する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の装置では、治療
を行っている時、超音波骨折治療装置から超音波が照射
されているのか、あるいは照射されていても患部に適切
な超音波強度が照射されているかどうかは確認すること
が出来なかった。超音波骨折治療装置から照射される超
音波は元々非常に弱い超音波出力強度であるために、正
常に動作しているときはもちろん、出力強度が低下した
としても、患者は出力強度の違いを感じ取ることはでき
ない。更に機器が故障を起こして超音波出力がなされて
いない場合であっても、患者は機器が故障しているとは
知らずにそのまま治療を続けてしまう恐れがある。
【0004】超音波照射手段から超音波が照射されてい
るかどうかだけを確認する方法としては、例えば、超音
波照射手段の上に水滴を垂らし、その水滴が超音波によ
って振動するかどうかで判断することができる。
【0005】ところが、この方法を使っても超音波照射
手段上に垂らされた水滴は設定値以下の超音波出力であ
っても振動を起こすので、この振動状態から定量化する
ことは難しい。また超音波照射手段から空間に照射され
た超音波出力を直接測定することは困難であるために、
直接測定は行われていない。
【0006】従って、これまでの超音波治療装置におい
ては骨折などの外傷を超音波的に治療する装置による治
療期間中、確実に超音波が患部に照射されているかどう
かを検出することが出来なかった。経皮的に体外から照
射された超音波は、人体組織内を伝播し患部に届くこと
で治療効果が発現する。従って、必要なエネルギー強度
が確実に超音波照射手段から照射されることが必要であ
る.
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者は、かかる課題
について鋭意検討した結果、以下の超音波骨折治療装置
を見出した。
【0008】即ち本発明は、体外より患部に超音波を照
射し骨折を治療するための装置であって、患部に治療超
音波を照射する治療超音波照射手段と、前記治療超音波
を制御する治療超音波制御手段、及び該治療超音波照射
手段の機能を常時監視する監視手段を備えたことを特徴
とする超音波骨折治療装置を提供するものである。
【0009】また本発明は、かかる監視手段が、該治療
超音波照射手段に入力される電圧と電流の位相差を常時
監視する位相差監視手段であることを特徴とするもので
あり、特にかかる位相差監視手段の監視結果が、予め設
定された基準値を超える位相差になった場合、警報を発
する警報手段を備えることを特徴とする超音波骨折治療
装置を提供するものである。
【0010】更に本発明は、かかる超音波制御手段が、
該監視手段の監視結果が予め設定された基準値を超えた
場合、該治療超音波照射手段の超音波照射を停止させる
制御を行う手段であることを特徴とする超音波骨折治療
装置を提供するものである。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明は、患部に治療超音波を照
射する治療超音波照射手段と治療超音波を制御する治療
超音波制御手段を有する超音波骨折治療装置であり、治
療中に超音波が確実に装置から照射されているのかどう
か治療超音波照射手段の機能を常時監視する監視手段を
有することを特徴とする超音波骨治療装置である。
【0012】かかる超音波骨折治療装置の態様例として
は、治療超音波制御手段に信号生成回路を含み、かかる
信号生成回路は治療超音波照射手段の超音波トランスデ
ューサーへ接続され、前記超音波トランスデューサーを
制御するためのパルス信号を生成する装置がある。
【0013】本発明の超音波が確実に装置から照射され
ていることを常時監視し検出する監視手段は、信号生成
回路から前記超音波照射手段に供給される電圧と電流を
監視し、異常が存在した場合には、警報を発し、また超
音波制御手段に異常を通知する機能を備えるのが好まし
い。さらに、電圧、電流を計測することにより超音波ト
ランスデューサーに供給される電力を求めることがで
き、超音波出力強度の概算値を表示するようにしてもよ
い。
【0014】尚、常時監視する監視手段は、装置の超音
波照射手段が稼働中連続して監視するのが好ましいが、
必ずしも連続監視に限定するものではなく、一定時間間
隔や治療開始時と治療終了時など間欠的に監視すること
も含む。
【0015】警報信号は前期超音波照射手段に印加され
る電圧の立ち上がり時刻と電圧・電流位相差検出回路か
ら生成される信号の立ち上がり時刻の時間差を計測し、
その時間差が一定時間以上のものを基準値を超える位相
差と判断し、例えばLED点灯のような警報を発すると
共に治療超音波の照射を停止することが好ましい。
【0016】超音波を発生させるためには、前記超音波
照射手段に共振を起こす周波数の交流電圧を供給すれ
ば、前記超音波照射手段から超音波が発生する。ところ
が、前記超音波照射手段が何らかの原因で故障を起こし
始めると超音波出力が低くなり、最終的には超音波が照
射されなくなってしまう。この時、前記超音波照射手段
に供給されている電圧と電流を観測することで、前記超
音波照射手段超音波が正常であるか、異常であるか見極
めることができる。
【0017】通常、信号生成回路ならびに前記超音波照
射手段間で電力の伝達損失をなくすためにインピーダン
ス整合を行い、前記超音波照射手段のコンデンサー成分
を打ち消すように設計を行う。すなわち、インピーダン
ス整合後は整合回路を含めた前記超音波照射手段のイン
ピーダンスは実成分のみでイマジナリー成分はゼロ若し
くはゼロに近い値を持つ事が望ましい。
【0018】ところが、前記超音波照射手段がトラブル
を起こした場合、前記超音波照射手段そのもののインピ
ーダンスが変化してしまい、整合回路を含めた前記超音
波照射手段にはインダクタンス成分が存在してしまう。
その結果、信号生成回路ならびに前記超音波照射手段間
の整合性が満たされなくなり、信号生成回路から送信さ
れる電力は正常であるにもかかわらず、前記超音波照射
手段には充分に電力が供給されず、超音波出力強度が低
下する。言い換えると電圧と電流の位相差を見てみると
正常時に比べてはるかに位相差は増大する。
【0019】しかるに、電圧と電流の位相差を検出する
手段を前記超音波骨治療装置内に含め、初期の位相差と
現在の位相差を比較する事によって、前記超音波照射手
段が正常であり、その結果前記超音波照射手段から超音
波が確実に照射されていることを保証することができ
る。
【0020】また本発明の超音波骨折治療装置には、使
用状態監視手段を備え、治療超音波照射手段が正しく装
着されていることを確認するための安全ロック機構、お
よびまたは治療超音波照射手段の患者接触面に超音波伝
導体が存在することを保証するための超音波伝導体検出
手段を備えることが好ましい。更に、使用状態監視手段
の出力するこれらの使用状態情報は、使用状態情報記憶
手段に記憶させてもよい。
【0021】超音波は音響インピーダンスが異なる部位
では反射が生じるため、前記超音波照射手段を皮膚に単
に接触させるだけでは反射が大きく、体内に超音波が透
過しない。体内に透過させるためには、超音波伝導ゲル
のような超音波伝導体を前記超音波照射手段表面に塗布
し皮膚に接触させる必要がある。このために、治療開始
前に治療超音波照射手段の患者接触面に超音波伝導体が
存在することを保証するための超音波伝導体検出手段が
前記超音波骨治療装置内に含まれていてもよい。好適に
は、前記超音波伝導体検出手段は、前記治療超音波照射
手段の患部接触表面に前記超音波伝導体を検出するため
の端子を設け、この端子間の抵抗変化を検出することに
より、前記超音波伝導体の存在を検出する。
【0022】
【実施例】本発明を好適な実施例について図面を用い、
更に詳しく説明する。図1には、本発明の超音波骨折治
療装置が示される。超音波骨折治療装置は治療超音波制
御手段12とケーブル16によりそれぞれ治療超音波制御手
段に接続された治療超音波照射手段を含む。
【0023】ケーブル16は、好適には、ディジタル信号
と同様に比較的低い周波数あるいは光信号を送ることが
できるマルチコンダクターケーブルである。ケーブル16
は、同軸ケーブルあるいは適合する他の形式のシールド
されたケーブルでもよい。
【0024】図2に示されるように、治療超音波制御手
段は例えば、ねじや超音波の溶接、接着剤によって相互
に組み合わされる2つのハーフセクションの中で構成さ
れるハウジングを含む。プリント回路基板を通して、デ
ィスプレイ部品に接続される。プリント回路基板上にあ
る電池格納部にはリアルタイムクロック用の電池が挿入
される。
【0025】ディスプレイ部品24は、取り付け板28、デ
ィスプレイ30、及びキーパッド31を含む。ディスプレイ
30は、例えば、テキストと数字を表示するための好適な
液晶ディスプレイあるいはLED型ディスプレイであ
る。
【0026】電圧・電流位相差判定回路119は、トラン
スデューサードライバーからトランスデューサーに印加
される電圧と電流の監視を行い、常に電圧波形と電流波
形の位相差を検出する。 最も簡単に位相差を検出する
手段としては、電流波形はI−V変換により電流を電圧
に変換した後、両波形を位相比較機等で比較を行い、位
相のずれを求めることができる。更に位相差判定回路12
1により、位相差が治療超音波照射手段に正しく電力が
供給されているかを検出し、超音波制御手段へ出力す
る。位相差判定回路121の構成は、例えば、低周波発振
からの信号、カウンターIC、カウンターICを駆動させる
高速クロック、ピークホールド回路もしくはタイマーIC
等を用いて簡単に構成することが出来る。
【0027】本骨折治療装置は、超音波出力強度が治療
に際して重要な要素になる。すなわち、超音波出力強度
は規定幅を持った規定値内に収める事が重要である。例
えば、規定幅を超音波出力調整直後の出力値に対して−
10%と規定し、その時の電圧、電流の初期位相差が0
度であったと仮定すると位相角が、計算上15度ずれる
と出力は10%低下する。しかるに仮に超音波出力値が
初期値に対して10%低下した場合、異常が発生したと
すると0度から15度までを正常範囲とみなす。そして
位相差が、この範囲を超えた場合、警報ランプを点灯さ
せて患者に異常が起きたことを知らせる。
【0028】更に、位相差判定回路119により、異常が
起きたことを知らせる信号が発生した場合、トランスデ
ューサードライバーにフィードバックし、ドライバー回
路を停止させても良い。
【0029】ゲルセンサー69もまた図5に示されてい
る。超音波トランスデューサー68の表面が超音波伝導体
無しで皮膚に配置されると、大きなエネルギーの反射が
超音波トランスデューサー68と皮膚の境界面における不
連続面によって起こり、超音波トランスデューサー68が
照射した治療超音波はほとんど患部に照射されない。ゲ
ルセンサー69は超音波トランスデューサー68上に超音波
伝導体が存在しているかどうかを検出し、プロセッサ44
へ出力する。
【0030】
【発明の効果】本発明によれば、外傷を超音波的に治療
する方法と装置において、治療の間確実に超音波が患部
に照射されていることを検出することができなかった
が、超音波が確実に装置から照射されていること。すな
わち、必要なエネルギー強度が確実に超音波照射手段か
ら照射されることが確認できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の超音波骨折治療装置の全体外観図。
【図2】図1の治療超音波制御手段の分解図。
【図3】図1の治療超音波制御手段の回路図(ブロック
図)の態様例。
【図4】図1の治療超音波制御手段の回路図(ブロック
図)の別の態様例。
【符号の説明】
10 超音波骨折治療装置 12 治療超音波制御手段 14 治療超音波照射手段 16 ケーブル 20 ハウジング 22 プリント基板 24 ディスプレイ部品 26 基板間ケーブル 28 取りつけ板 30 ディスプレイ 31 キーパッド 32 乾電池格納部 34 通信ポート 35 通信インターフェース 36 チャネル 38 信号発生・制御回路 43 プログラムメモリー 44 プロセッサ 60 スイッチ 61 タイミング 62 アラーム 66 高周波発振器 67 トランスデューサードライバー 68 超音波トランスデューサー 69 超音波伝導体検出手段 118 患者接触面 119 電圧・電流位相差検出 120 低周波発振器 121 位相差判定回路

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 体外より患部に超音波を照射し骨折を治
    療するための装置であって、患部に治療超音波を照射す
    る治療超音波照射手段と、前記治療超音波を制御する治
    療超音波制御手段、及び該治療超音波照射手段の機能を
    常時監視する監視手段を備えたことを特徴とする超音波
    骨折治療装置。
  2. 【請求項2】 該監視手段が、該治療超音波照射手段に
    入力される電圧と電流の位相差を常時監視する位相差監
    視手段であることを特徴とする請求項1記載の超音波骨
    折治療装置。
  3. 【請求項3】 該監視手段の監視結果が、予め設定され
    た基準値を超えた場合、警報を発する警報手段を備える
    ことを特徴とする請求項1、2に記載の超音波骨折治療
    装置。
  4. 【請求項4】 該超音波制御手段が、該監視手段の監視
    結果が予め設定された基準値を超えた場合、該治療超音
    波照射手段の超音波照射を停止させる制御を行う手段で
    あることを特徴とする請求項1〜3記載の超音波骨折治
    療装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003061492A1 (fr) * 2002-01-18 2003-07-31 Teijin Limited Methode de traitement de l'osteochondrite et appareil de traitement de l'osteochondrite
WO2014126148A1 (ja) * 2013-02-13 2014-08-21 日本シグマックス株式会社 超音波骨折治療装置
RU2603325C1 (ru) * 2015-06-23 2016-11-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" Устройство активации репаративного остеогенеза

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RU2603325C1 (ru) * 2015-06-23 2016-11-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" Устройство активации репаративного остеогенеза

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