JP2002506701A - 超音波治療コントローラ - Google Patents

超音波治療コントローラ

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Abstract

(57)【要約】 超音波変換器（１４）を駆動するコントローラ（１０）が開示され、制御信号（４０）に応答する制御ドライバー（１８）へフィードバック信号に応答して制御信号を生成し、制御信号（４０）に対応するパワーレベルの超音波を超音波変換器に生成させるプロセッサ（１６）を備える。コントローラ（１０）は。超音波変換器（１４）に関連する超音波伝導ゲル（２２）の量を決定してフィードバック信号を生成する検知回路（１２）に取付けられることが好ましい。コントローラ（１０）は治療データを記録するデータ記録能力を備え、治療が不要にながびくことを防止する。コントローラ（１０）は患者による安全な超音波自己治療のための環境を作る。コントローラ（１０）に用いられるマイクロプロセッサ（１６）は、バッテリの出力低下状態や超音波伝導ゲルの量の不足を警告するために用いることができる。それは、使用データと受け入れ可能な限度とを比較することにより変換器（１４）の使用を制限して過剰治療を防止し、限度を越えるときには変換器（１４）を無能にする。装置は、患者が運びやすいように携帯可能になっている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 この開示は、超音波信号の生成に関し、とくに、超音波変換器を使用して硬い
および柔らかい組織の傷を治療する作用を加速させる超音波コントローラに関す
る。
【０００２】 関連技術の説明 超音波治療の有用性は公知である。種々の技術と装置が人体の種々の領域に超
音波を印加するために用いられている。１つの公知技術において、ラジオ周波数
の超音波パルス信号が患者の皮膚に変換器を介して印加され、傷の部位に導かれ
る。ラジオ周波数信号は1.3〜２MHzの範囲にあり、それは100〜1000Hzの反復速 度のパルスからなり、各パルスは10〜20,000マイクロ秒の範囲の期間を有してい
る。ドアートの米国特許第4,530,360号およびワインダ他の米国特許第5,520,612
号参照。
【０００３】 タリッシとリフシィの米国特許第5,003,965号と第5,186,162号（各々タリッシ
の`965号とタリッシの`162号）は、R−F発振器と変換器が、皮膚位置に設置され
るモジュラーアプリケータユニットの両方の部分をなす超音波発射システムを記
載している。超音波パルスの期間とパルス反復周波数を制御する信号はアプリケ
ータユニットから離れて生成される。タリッシの'965とタリッシの'162はまた、
作動表面が皮膚位置に隣接するようにアプリケータを取付けるための固定装置を
記載している。タリッシの'965とタリッシの'162では、皮膚はギプス包帯で囲ま
れ、一方タリッシとリフスキの米国特許第5,211,160号（タリッシの'160）では 、被覆されていない人体部分（つまりギプス包帯や他の医療包装材のない）に搭
載される固定装置が記載されている。タリッシの'160もまた、アプリケータユニ
ットに対する種々の改良を記載している。ドアートとタリッシの'965，タリッシ
の'162とタリッシの'160は、すべて引用によってこの出願に組み入れられる。
【０００４】 超音波自己治療が一般的になってきたので、超音波発射システムを、より容易
に、より便利に使えるようにするという要求が高まってきている。現状の家庭用
超音波変換器によって、患者は自分で治療を行う場合に印加時間を間違えたり、
装置を誤って設置する、例えば、損傷のある領域の皮膚と超音波変換器との界面
に用いる超音波結合ゲルの量が不適量であるということが引き起こされる。１日
２０分の治療期間が、或る骨折の治療を早めるのに有効であると証明されてきた
。しかしながら、超音波治療に真の効果を発揮させるためには、患者の従順性が
必要である。従って、自己治療プログラムを監視し、制御しなければならない。
治療期間を２４時間にわたって固守するということは、自己操作治療器で患者を
非現実的に束縛することになりかねない。予定しない出来事や予期しない出来事
によって、患者は治療期間を飛ばすというより治療を早めたり遅らせることを妨
げられることがある。連続する２０分の治療期間は、いずれの超音波治療にも好
ましいものであるが、この期間は、通常の日々の出来事、例えばドアのベルが鳴
ることによって中断される。従って、患者が治療を早めたり遅くしたりできて治
療に不要なものをすべて自動的に防止する治療システムが必要となる。また、治
療を停止したり合理的な時間内に開始するための融通性を、治療に対する自動的
な保護と共に提供することも求められる。
【０００５】 治療期間が患者に有役であるためには、超音波の少なくとも一部が人体に浸透
し傷に到達して治療の進行を加速させなければならない。変換器により生成され
る超音波の過渡な減衰を最小限にするためには、超音波結合材料、例えば伝導性
ゲルが、皮膚の表面と変換器ヘッドとの間に適用される。もし、不十分な量のゲ
ルを用いるか、又は患者がそれを患者自身にうまく適用しない場合には、治療期
間は本来の効果を発揮しない。従って、患者が治療前にゲルを用いることを忘れ
たとしても、ゲル層を適正に使用したか否かを検知することが必要である。
【０００６】 超音波治療システムは多くの部品で作られる。出力ドライバー回路や出力変換
器には部品の許容値にバラツキがあるので、出力パワーレベルを必要な追従レベ
ルにするために若干調整することが必要になる。手動調整部品が従来機能してき
たが、それを用いることは、労働集約工程を必要とし、最終的な製産コストを増
大させる。従って、パワーレベルを信頼できるように設定し超音波変換器の微調
整を行うことが必要となる。
【０００７】 患者は、正確な治療記録を続けることを忘れることがよくある。各治療期間の
時間や治療インターバルは、治療医又は患者にとって重要な情報であるとわかっ
ている。患者に頼って適当な記録をつけさせるようなことをせずに、時間を記録
できる装置を備え、治療歴を累積することができれば、それは好都合なことであ
る。
【０００８】 発明の要旨 超音波変換器を駆動するコントローラは、フィードバック信号に応答し、制御
信号に応答する出力ドライバーに制御信号を生成し、制御信号に対応するパワー
レベルを有する超音波を超音波変換器に生成させる。コントローラは、好ましく
は検知回路に取り付けられ、検知回路は超音波変換器に関連する十分な量の超音
波伝導ゲルの存在を検知し、そして、フィードバック信号を生成する。コントロ
ーラは、データ記録能力を備えて治療データを記録し、不適当な治療を防止する
。プロセッサは所望の処理頻度を生成する。
【０００９】 コントローラは、単純で、安全で、効果的な患者による超音波自己治療の環境
を作る。コントローラに用いられるマイクロプロセッサは、処理頻度を生成し、
バッテリーの出力低下や超音波伝導ゲルの量の不足について警告できる。マイク
ロプロセッサは、使用データを受入れ可能データと比較して、もしその限度を越
えた場合に変換器を無能にすることにより過剰治療を防止するために、変換器の
使用を制限することができる。それはまた、リチウムバッテリの寿命を延ばすた
めのスイッチングレギュレータとしても使用できる。その装置は、患者が容易に
携帯できるように計画され、多くの異なる解剖学上の治療部位に対して他種類の
電源を使用する形態をとることができる。
【００１０】 超音波変換器駆動用の超音波発射制御システムは、複数のコントローラボード
を備え、各ボードは超音波変換器を制御し、複数のボードの内の１つは他のボー
ドを制御し、かつ、作動時間を配分するための主ボードである。
【００１１】 好ましい実施態様の詳細な説明 この発明は、マイクロプロセッサを用いてフィードバック回路からの電気信号
を受けて超音波変換器に電気信号を出力することからなる。マイクロプロセッサ
は、検知回路からの信号を受けて、超音波治療器の使用者に対して警報サインを
発することができる。マイクロプロセッサは治療時間と治療のインターバルを記
録するために用いることができる。マイクロプロセッサは、超音波変換器に対し
て種々のパワーレベルを出力するためにも用いることができる。とくに、従順度
表示器は、処方された治療管理に従ったかどうかについて患者に知らせるために
設けられる。マイクロプロセッサには、治療，使用，および／又はユニットを支
援するための制御パラメータ、例えばユニットに対して従う，返還する，無能に
するというパラメータを入力することができる。例えば、マイクロプロセッサは
１つの治療シーケンス，２つ以上の治療シーケンス又は無制限の数のシーケンス
についてプログラムされることが可能である。マイクロプロセッサはまた１日当
たりの回数を制限することもできるので、ユニットは潜在的な誤使用を避けて使
用されることができる。さらに詳しいことは次に述べる。
【００１２】 類似の参照番号で同類又は同一の要素を表した図面を参照すると、図１は、超
音波変換器１４に接続されたＡＣ電流検出器回路１２を有する超音波変換器コン
トローラ１０の概略結線図を示す。変換器コントローラはプロセッサ１６を備え
、プロセッサ１６は超音波変換器１４に接続されて用いられるマイクロプロセッ
サである。プロセッサは出力ドライバー１８によって所望のパワーレベルに増幅
されて超音波変換器１４に伝達される制御信号を生成する。好ましい変換器は、
エアーバックされた１／４波整合変換器である。
【００１３】 目標２０へ超音波を発射するためには、変換器と患者の皮膚および柔らかい組
織との間を効果的に結合する経路が必要となる。超音波結合用材料としては、結
合性があり、アレルギー誘発性が低く、乾燥しにくいという通常の特性のものが
使用される。通常用いられる材料は、グリセロール，水，油，ローション等のよ
うな音波伝導材料である。ゲル２２の層は、人体２０に超音波２４を伝搬する適
当なインターフェイスとして役立つので、好んでよく使用される。超音波変換器
の表面にゲルを適用することによって、変換器の音響負荷インピーダンスが変化
し、変換器を介して流れる電流が減少する傾向が見られる。もしゲルが存在しな
いか、存在しても量が十分でない場合、変換器を介して流れる電流は過大なもの
になる。従って、変換器を介して流れる電流の量は、ゲルが変換器と患者の体と
の間の境界面を介して超音波結合させるために利用できたか否かについての表示
器として用いることができる。また、もし電流が全く流れていない場合（零電流
）には、変換器の故障か変換器へのケーブル又は接続の故障であるかも知れない
。また、超音波はゲル／組織媒体から反射するので、受信器があれば、反射する
超音波信号を検知するために用いることができる。もし反射信号をほとんど又は
全く受信しない場合には、ゲルが不十分であるという信号が得られる。
【００１４】 検出器回路１２は変換器１４に直列である。電流検知抵抗Ｒ１は、変換器の患
者の皮膚に接触する側と電気的な接地との間に接続される。電流が変換器を介し
て流れるとき、電流は、電流検出抵抗Ｒ１の両端に微少な比例電圧を誘発する。
この電圧は、電流検知抵抗Ｒ１が電気的な接地に接続されているので、接地電位
を基準とするものになる。Ｒ１の電流検知機能は、Ｒ１と等価のインピーダンス
を与えるインダクター又はキャパシターによって行うことができる。抵抗がエネ
ルギーを消失するのに対して、インダクター又はキャパシターはほとんどエネル
ギー損失がない。これはバッテリー電力を節約するという利点を有する。
【００１５】 電流検知抵抗Ｒ１は、ピーク検出器回路２４に並列に接続される。ピーク検出
回路２４は、互いに並列接続されたキャパシターＣ１と抵抗Ｒ２に直列に接続さ
れたダイオードＤ１を備える。ピーク検出器回路２４も接地を基準とする。ピー
ク検出器回路２４の目的は、電流検知抵抗Ｒの両端の周期的な交流電圧を整流す
ることである。その交流信号は濾波され、比例する大きさのＤＣ電圧として引出
される。ダイオードＤ１は信号を整流し、キャパシターＣはＤＣ信号を平滑化し
、抵抗Ｒ２は、Ｒ１に信号が無いときＣ１を放電させる。Ａ／Ｄコンバータ２６
用のＡ／Ｄ検知ポートがデジタル的な接地電位に選択的に変化してＣ１を放電さ
れることができる場合には、Ｒ２と同じ機能をプロセッサ１６で行うことができ
る。ＤＣ信号の大きさは、プロセッサ１６によってサンプリングされ、妥当なゲ
ルが存在するか、又は変換器１４が機能していないかを決定することができる。
検出の一つの方法は、アナログＤＣ信号つまりフィードバックの信号を、アナロ
グ／デジタルコンバータ２６（ここではＡ／Ｄコンバータ）を用いてデジタル値
に変換することである。Ａ／Ｄコンバータ２６はプロセッサ１６と一体的に示さ
れている。また、Ａ／Ｄコンバータ２６は、プロセッサ１６の他の部品と共にプ
リント配線板（図示しない）上に設置することができる。ソフトウェアのコード
は安全のために符号化されることが好ましい。
【００１６】 フィードバック信号は、ピーク検出器回路のダイオードＤ１とＣ１との間の接
続点から読み出される。フィードバック信号は、変換器電流に比例し、変換器２
８の表面における音響インピーダンスの関数として変化する変換器の運動インピ
ーダンスの関数である。プロセッサ１６は、電流検知回路１２からアナログ／デ
ジタル変換を介して音響インピーダンスを検知する。運動インピーダンスは皮膚
が変換器の表面にうまく接触しているときに最も低くなる。もし、不満足な音響
結合が検出されたときには、警報手段、例えばユニット上の「ゲル（Gel）」と いう言葉の近くにある発光ダイオード３４によって使用者に表示が与えられる。
【００１７】 図１Ａはゲル検知手段の他の実施態様を示し、反射信号受信器３１が音響信号
の反射部分を受信するために用いられている。もし、十分な大きさの反射信号が
受信されると、ゲルが十分でないという警報が発せられ、信号は遮断される。
【００１８】 自分で治療する患者が何処でも利用できるユニットを持つことができるように
超音波変換器が携帯用であることが望ましい。この考え方から、プロセッサつま
りマイクロプロセッサ１６および変換器１４は、バッテリーのようなエネルギー
格納器３０によって電力供給できる。従って、エネルギー格納器の能力が低下し
た場合には患者に警報を与えることが必要である。前述と同様な機構を用いるこ
とができる。例えば、エネルギー格納器３０からの電力がサンプリングされる。
その電圧の値はＡ／Ｄコンバータ３２によってアナログ信号からデジタル信号に
変換される。そのデジタル信号は、マイクロプロセッサ１６のメモリに格納され
ている所定値として比較される。エネルギー源が低下している場合には、例えば
、液晶ディスプレイ３６や発光ダイオードのような警報手段が作動して「バッテ
リー低下（Bat Low）」を示す。
【００１９】 変換器コントローラは、スイッチ３８つまりプロセッサの上又は近くに配置さ
れたボタンによって作動させることができる。
【００２０】 図２は、出力ドライバー１８に接続されたデジタル出力ポートを有する変換器
コントローラ１０の概略図である。出力ビットｂ0，ｂ1，およびｂ2は、マイク ロプロセッサ１６によって生成されるか、又は適宜検索されるようにマイクロプ
ロセッサのメモリに格納される。このビットは高又は低電圧（１又は０）を表す
。出力ビットｂ0，ｂ1およびｂ2はビット設定値に比例する大きさを有する抵抗 を通過し、それによって、与えられた「１」のビット値に対する電流を生成する
。例えば、ラインｂ3上の「高」ビットはラインｂ1上の「高」よりも比例的に大
きい電流を生成する。それは、ラインの抵抗が、ｂ1において、より大きいから である。抵抗Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５とダイオードＤ２は同じノード、つまり制御信号
ライン４０に接続され、出力ビットに比例する超音波制御信号を生成する。制御
信号ラインはキャパシターＣ２を介して接地される。制御信号ラインの電流は、
キャパシターＣ２の変化速度を設定する抵抗Ｒ３，Ｒ４およびＲ５によって変化
することができる。Ridleは最小充電速度を設定する。Ｃ２は、出力ドライバー １８によって増幅される制御信号ライン４０の電圧を駆動する。キャパシターＣ
２の異なる充電速度によって、信号の増幅時に、変換器１４において種々のパワ
ーレベルが生成される。信号の変化量はコントローラの出力のワードサイズによ
って制御することができる。例えば、ワードが３つのビットｂ0，ｂ1およびｂ2 を有し、各ビットが高又は低の可能な値を有する場合には、２3つまり８の可能 性が存在する。「Ｎ」ビットのワードに対しては、２Nの可能性が存在する。「 Ｎ」ビットを用いると、重み付けられた抵抗を有する「Ｎ」デジタルポートが必
要になる。８つの明瞭なパワーレベルを生成する可能な出力ビットパターンは次
のデジタルワードによる表１に示される。制御信号は、超音波搬送周波数におい
て、「オン」と「オフ」のコード間を周期的に変化することによって得られる。
アイドルピンｂidleは常に周期的に駆動される。
【００２１】 さらに大きいワードは、プロセッサ１６から大きい出力（ｂ3，ｂ4等）を加え
ることによって満たされる。さらに多くの抵抗は、２の要素、例えばＲ／２，Ｒ
／４等によって調整された状態で、これらの加算的な出力に接続される。
【００２２】
【表１】
【００２３】 制御信号は、変換器１４の両端に印加される前に増幅される必要がある。約３
〜５の範囲のゲインを備て５０Ωの負荷を駆動できる安定したＡＣ電圧増幅器で
あれば、どのようなものでも可能である。１つの実施態様においては、その増幅
器は、制御信号ライン４０に結合するゲートを有する電界効果トランジスタ（Ｆ
ＥＴ）を備えることができる。ダイオードＤ２は、ｂidleビット出力と、キャパ
シターＣ２の接地接続とは逆の端子との間に接続される。
【００２４】 周期的にオフにスイッチするデジタルビットによって決定される所定時間が経
過したときに、Ｄ２はＣ２を早く放電させる。これは出力ドライバー１８、従っ
て変換器を無能にする。
【００２５】 スイッチングレギュレータ７０は、出力ドライバー１８のＬに接続され、ノー
ドＡで抵抗に接続される。スイッチングレギュレータ７０はバッテリー３０によ
って電力が供給され、プロセッサ１６によって制御、つまり治療時にオンされ休
止時にオフされる。スイッチングレギュレータ７０には、どのようなサイズのバ
ッテリでも使用できるが、それは供給される出力電圧Vvariable supplyが調整可
能であるからである。従って、アルカリバッテリ等が使用できる。通常のバッテ
リは６〜１２Ｖを出力する。レギュレータを用いることによって、バッテリ電圧
を高い値、例えば１０〜１５Ｖまで調整できる。これによって、超音波治療用の
出力ドライバー１８に高い電圧を供給することが可能となる。スイッチングレギ
ュレータ７０の出力は、例えば抵抗Ｒ３〜Ｒ５の値を調整して設定してもよい。
【００２６】 好ましい実施態様においては、ＣＭＯＳデジタルバッファ７２が設けられる。
バッファ７２は制御信号ライン４０上に直列接続された２つのインバータからな
る。制御信号ライン４０は出力ドライバー１８のＦＥＴに接続される。バッファ
７２はＦＥＴのスイッチング効率を向上させる。バッファは、図３の制御信号の
振幅が全振幅のほぼ５０％に上昇すると低から高に切換え、制御信号の振幅がほ
ぼ５０％より低下するとオフにする。このようにして、図３において、ゆっくり
上昇する制御信号は、ＦＥＴ用のパルス幅変調方形波駆動信号に変換される。バ
ッファ７２はＣＭＯＳトランジスタからなり、温度に対して安定しているので、
出力ドライバー１８をオン，オフするＦＥＴの温度依存性を低減させる。これは
、バッテリ電力が効率のよいスイッチングシステム内に保存されるので、バッテ
リ電力供給システムにおける利点である。
【００２７】 他の実施態様において、検知回路は、変換器１４への入力パワーを、評価およ
び制御することができる。その回路は、電流センサ，電圧センサ，マルチプライ
アおよびローパスフィルタのような平均化回路を備える。その平均化器の出力に
おけるアナログパワーの評価は、プロセッサ１６の中のＡ／Ｄコンバータ２６に
よってデジタル信号に変換される。このデジタル値は格納された参照値と比較さ
れ、その差が出力ドライバーのＦＥＴの制御信号を調整するために用いられ、そ
れによって、変換器の音響パワー出力を処方限度内に制御する。
【００２８】 図３は、与えられた信号のパワーレベルに対応する複数の制御信号の時間的変
化を示す。最も高いパワーレベル７は、キャパシターＣ２の最も早い充電によっ
て達成される。従って、制御信号７が時間に対してプロットされるとき、急峻な
先頭のエッジが得られる。ｙ軸は、例えば電圧を表し、キャパシターＣ２や他の
回路パラメータによって制限される。最大電圧は、最も高いビットワードに対応
する最大の充電電流が直面するときに、速く達成される。中間のパワーが設定さ
れると、キャパシターの充電は遅れ、図３に示す短いデューティサイクルとなる
。
【００２９】 プロセッサ１６は、メモリ格納能力を有する。図４は治療時間と、治療間のイ
ンターバルを記録するためのメモリ割り当て機構を示す。最大限の毎日の治療時
間は一貫した２０分の期間である。長い毎日の治療（期間当たり２０分を越える
）は、患者に対する全体の治療計画にはない。従って、正しい治療時間を保証す
る機構が望まれる。情報の記録がプロセッサのメモリによって採用される。例え
ば電気的消去可能なプログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）装置（
図示しない）が用いられる。各記録エントリーは、メモリの３バイトつまり２４
ビットを備える。第１のバイト４２（８ビット）は、前の治療から経過した全日
数を含む。８ビットは０から２５５までの整数を格納する。日数が２５５を越え
る場合には、２５５として記録される。これは、設定した日数の後でユニットを
無能にする表示器としても用いられる。例えば、治療が３週間であるとき、２１
の限度が、ユニットを無能にするソフトウェアのルールに関連して用いられる。
【００３０】 第２のバイト４４および第３のバイト４８ａ（１１ビット）は、最後の治療か
ら経過した分数を格納するために用いられる。１１ビットは０〜２０４７の整数
を格納できる。１日は１４４０分しかないので、これらのビットにおいて整数０
〜１４３９が必要とされる。このようにして、最後の治療以来の日数と分数が記
録される。その２４の残りの５ビットは与えられる期間の分単位の時間量を表す
。５ビットは０〜３１の等価な２値数を含むことができ、その内の０〜２０は、
治療期間の時間がソフトウェアによってモニタされ自動的に２０分で治療期間を
終了させるので、必要とされる。
【００３１】 プロセッサ１６によって集められたデータは、患者の治療を記録するためのみ
ならず、患者が治療を引き延ばさないようにするためにも使用される。第１のカ
ウンタ（図示しない）はプロセッサ内に設けられ、中断された期間を患者に再開
させる。一度患者が新しい２０分の治療期間を開始すると、４時間クロックがス
タートする。患者がその期間中に中断すると、残りの治療時間は、４時間の限度
内で治療を続けるために利用できるように残される。４時間という期間が終了す
ると、患者はも早や治療を受けることはできず、その期間に残された残り時間は
も早や利用できない。例えば、患者が新しい２０分の治療期間を介しして、１０
分後に患者が中断する。治療の残り１０分は、次の３時間５０分以内に使用され
なければならず、そうでないと、その治療時間は失われる。過剰な治療を防止す
るために、治療期間の間には最低１２時間経過しなければならないが、２つの治
療期間は同じ３６時間の期間内に生じさせるべきではない。プロセッサのカウン
タ（図示しない）は治療頻度を追跡し、患者が１２時間の期間内に、又は３６時
間に２回、治療期間をとろうとした場合には、変換器を無能にすることができる
。例えば、患者が正規に処方された２４時間という期間から１２時間だけ治療期
間をずらすことを望む場合には、それは可能である。しかし、患者は、次の治療
が３６時間当たり最大２治療期間という要求を満たして行うことができるように
なるまで２４時間待たなければならない。
【００３２】 プロセッサの別の使用は、与えられたユニットが再充電又は再度プログラムす
ることなしに実行できる治療数を規定する手段を提供することからなる。１つの
実施態様では、ユニットはＥＥＰＲＯＭを用いてプログラムされ、バッテリー電
力を必要とせずに治療期間の設定数や患者の利用可能な時間の合計量を格納する
。異なるタイプの損傷には、異なる数の治療期間が必要であるかも知れない。電
子キー（入力コード）又はスマートバッテリ（入力コードによって自分自身を認
定するバッテリ）を用いることによって、プロセッサ１６を作動可能にすること
ができる。しかしながら、割り当てられた分の数や治療期間の数が終了したとき
、電子キーは消去されて回路を無能にする。スマートバッテリの場合には、さら
に多くの治療を許可したりユニットの統計期間を更新するバッテリにより、患者
がバッテリをスイッチできないようにする必要がある。換言すれば、さらに多く
の時間や治療期間を許可するためにバッテリのスイッチングによってユニットが
更新されるべきではない。これが可能な場合には、実際の装置の販売よりもむし
ろ治療期間の販売を許すことになる。
【００３３】 プロセッサはまた、作動前の前払いや１つの治療又は一連の治療に先立っての
、又は同時の支払いを要求するプログラムを備えてもよい。この特徴はユニット
の返還を助け、公認されない使用の可能性をなくすことができる。同様に、所定
回数の使用および／又は所定時間の経過後にユニットを非作動／無能にする、フ
ァイル終結無能プログラムを備えることができる。
【００３４】 図５と図６は、実際に使用されているコントローラの好ましい実態を示す。プ
ロセッサ１６，出力ドライバー１８，バッテリ３０，検知回路１２および関連回
路は（図５と図６には示されていない）、ハウジング５４の中にすべて組み込ま
れている。「ゲル（ＧＥＬ）」警報器６２，従順性表示器６７は、患者が平面的
に見えるようにハウジング５４の上に配置される。また、電源ボタン６４は患者
が容易に操作できるようにハウジング上に設けられている。図５は、ギプス包帯
６０に設けられた挿入口５２内に装填される前の超音波返還器ヘッド５０を示す
。ユニット６８は患者にストラップ５６によって固定される。可撓性ケーブル５
８が用いられてユニット６８を変換器ヘッド５０に接続する。図６は、挿入口５
２に装填されカバー６２で固定された変換器ヘッド５０を示す。挿入口５２およ
び変換器ヘッド５０は損傷領域にわたって設置され、超音波伝導材料（図示しな
い）は、変換器ヘッド５０と患者に皮膚との間に設置される。
【００３５】 他の実施態様では、ユニット６８は、異なるハウジングの形を有する。超音波
変換器コントローラ１０（図１）は、市販の装置、例えば、ニュージャージー州
ピイスキャタウェイのエクソジェン社から市販されているSAFHS2000内に設ける ことができる。超音波変換器コントローラ１０（図１）は、この発明によって、
SAFHS2000ユニットを作動又は制御する適当な入出力を有するような形態をとる ことができる。
【００３６】 この発明のマイクロプロセッサは、バッテリ電源のパッシベーションにおいて
使用されるように企画される。リチウムバッテリは、約８年の範囲の長い自己寿
命を示すが、バッテリの内部抵抗を増大させる酸化物の蓄積を蒙る。コントロー
ラを駆動する十分な電流が得られない点まで内部抵抗が増大すると、ユニットは
機能しなくなる。１つの実施態様ではマイクロプロセッサは、パッシベーション
層とも呼ばれるこの酸化物蓄積層を検知し、コントローラの抵抗より低い抵抗を
適用してパッシベーション層の一部を効果的に焼き切り、バッテリを交換するこ
となくコントローラを十分に作動させる。さらに、そのマイクロプロセッサは、
２つのクロック回路を備え、一方の回路は時間管理を任され、他方の回路はパッ
シベーション層を清浄にするために周期的に低いパワーレベルでプロセッサを作
動させる。例えば、そのプロセッサは、１日に１回、100mAのパワーレベルで５ 秒間駆動される。この工程により、バッテリは化学的に良好な作動状態に保たれ
、有効なバッテリ寿命が最大になる。
【００３７】 主操作ユニットは、他の装置と共に用いられるような形態をとる。図７を参照
すると、主操作ユニット１００の好ましい実施態様は、液晶ディスプレイ（ＬＣ
Ｄ）インターフェイスボードつまりディスプレイドライバー１０２を備える。変
換器１０４はユニット１００に接続され、フィードバックは処理されてボード１
０２へ伝送され、液晶ディスプレイ１０６に出力される。ディスプレイ１０６は
ユニット１００に搭載されることが好ましい。ディスプレイ１０６に表示される
情報は、経過した治療時間又は残り時間、治療管理の残り日数、警報又はエラー
メッセージ等からなる。
【００３８】 図８を参照すると、複数のコントローラボード２０２が主操作ユニット２００
に設けられている。主ボード２０４が設けられ、副ボード２０６を制御、同期又
は時間配分するための回路を備える。各ボードは、変換器２０８の出力を制御す
る。変換器２０８は治療部位の周りに配置され、損傷をうまく治療するために適
正に配置された、例えば、脛骨を治療するために患者の腿の周りの種々な位置に
配置された変換器アレーを形成する。変換器２０８は、各変換器により供給され
る超音波間の干渉を最小にするように出力時間が配分される。治療部位に超音波
を印加するために、主ボード２０４は、時間シフトした可能信号を副ボード２０
６へ供給し、異なる変換器によって時間のずれた治療を行う。好ましい実施態様
においては変換器間の時間シフトは、約２００マイクロ秒から約８００マイクロ
秒との間にある。
【００３９】 新しいプロセッサ制御器の好ましい実施態様を説明したので（それは実例とす
ることを意図し限定を意図したものではない）、当業者であれば変更や変形を上
記の教示に基づいて作ることができる。従って、変形は、開示されたこの発明の
特定の実施態様の中で作られ、添付のクレームによって規定されるこの発明の範
囲と精神の中にあるということが理解される。この発明を詳細に、特に特許法に
より要求されるように説明したので、クレームされ特許証により保護されるよう
に望まれるものは、添付のクレームの中に述べられている。
【００４０】
【図面の簡単な説明】 図１は、ＡＣ電流検出器を超音波変換器に接続した超音波変換器コントローラ
の概略結線図である。 図１Ａは、反射信号受信器を超音波変換器に接続した超音波変換器コントロー
ラの概略結線図である。 図２は、デジタル出力ポートを出力ドライバーに接続した変換器コントローラ
の概略図である。 図３は、一定のデューティサイクルを有し異なるパワーレベルに対応する複数
の制御信号の時間的変化である。 図４は、治療時間と治療インターバルのメモリ割り当て構造を示す。 図５は、ギプス包帯の挿入口に装填される前の超音波変換器ヘッドを示す。 図６は、挿入口内に装填されカバーにより固定された変換器ヘッドを示す。 図７は、ディスプレイを内蔵してディスプレイを駆動するコントローラのブロ
ック図である。 図８は、複数のコントローラボードを備える超音波変換器駆動用の超音波発射
コントローラを示すブロック図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，Ｇ Ｅ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ， ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，Ｚ Ｗ (71)出願人 810 ＰＡＳＳＡＩＣ ＡＶＥＮＵＥ，Ｗ ＥＳＴ ＣＡＬＤＷＥＬＬ，ＮＥＷ ＪＥ ＲＳＥＹ 07006，Ｕ．Ｓ．Ａ． (72)発明者 コスシカ，トーマス アメリカ合衆国、ニュージャージー 07066、クラーク、ユニオン ストリート 54 (72)発明者 ウィンダー，アラン アメリカ合衆国、コネチカット 06880、 ウェストポート、パートリック ロード 56 (72)発明者 ローズ，エミリィ アメリカ合衆国、ニューヨーク 11106、 アストリア、セカンド ストリート 3177 −３ Ｆターム(参考） 4C060 EE03 EE19 JJ17 JJ25 JJ27 5D107 AA04 AA12 BB07 CC00 CC13 CD02 CD03 CD08 FF07 FF08 FF09 5G003 BA01 DA02 EA06 GC05

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 フィードバック信号に応じて制御信号を生成するプロセッサ
    と、 制御信号に応じて超音波変換器に制御信号に対応するパワーレベルを有する超
    音波を生成させる出力ドライバーと、 超音波変換器に関連する超音波伝導材料の量を検知して前記フィードバック信
    号を生成する手段と、 を備えてなる超音波変換器駆動用コントローラ。
  2. 【請求項２】 検知する手段が、超音波伝導性ゲルの量に関連する抵抗に応
    じてその量を検知し、その抵抗に対応するフィードバック信号を生成するゲル検
    知回路を備える請求項１のコントローラ。
  3. 【請求項３】 出力ドライバーが第１の電気的接触を備え、 ゲル検知回路が第２の電気的接触を備え、前記抵抗が第１および第２接触間で
    検出される請求項２のコントローラ。
  4. 【請求項４】 第１および第２接触が、超音波伝導ゲルをその上に設置した
    超音波変換器の作動表面に実質的に隣接して設置されてなる請求項３のコントロ
    ーラ。
  5. 【請求項５】 フィードバックの手段がプロセッサの入力ポートにフィード
    バック信号を出力し、 プロセッサが入力ポートに接続されたアナログ／デジタルコンバータを備え、
    フィードバック信号をデジタル化して制御信号の生成に使用する請求項のコント
    ローラ。
  6. 【請求項６】 メモリをさらに備え、プロセッサが、超音波変換器による超
    音波の生成の時を選び、患者の従順性データとしてメモりに格納されるタイミン
    グデータを生成する手段を備える請求項１のコントローラ。
  7. 【請求項７】 超音波伝導材料の量を検知する手段が、反射超音波信号を受
    信する受信器と、反射信号が受信されないときにコントローラを無能にする手段
    とを備える請求項１記載の超音波変換器駆動用コントローラ。
  8. 【請求項８】 出力ドライバーへの供給電圧を調整可能に変換して治療期間
    に出力ドライバーへの入力電圧を増大させるスイッチングレギュレータをさらに
    備えた請求項１記載の超音波変換器用コントローラ。
  9. 【請求項９】 出力ドライバーの電界効果トランジスタに接続されるＣＭＯ
    Ｓデジタルバッファをさらに備え、電界効果トランジスタのゲートへの制御信号
    が電界効果トランジスタのオン・オフスイッチング期間の電力損失を低減させる
    ように調整されてなる請求項１記載の超音波変換器駆動用コントローラ。
  10. 【請求項１０】 ディスプレイに治療情報の可視画像を与えるディスプレイ
    ドライバーをさらに備えてなる請求項１記載の超音波変換器駆動用コントローラ
    。
  11. 【請求項１１】 フィードバック信号に反応して制御信号を生成するプロセ
    ッサを備え、プロセッサが、 メモリと、 メモリにタイミングデータを格納する手段と、 データが従順性を表さないときにプロセッサが無能になるようにタイミングデ
    ータを所定レベルと比較する比較器と、 制御信号に反応して超音波変換器に制御信号に対応するパワーレベルを有する
    超音波を生成させる出力ドライバーと、 超音波伝導ゲルの量に関連する抵抗に応じてその量を検知し抵抗に対応するフ
    ィードバック信号を生成するゲル検知回路、 からなる超音波変換器駆動用回路。
  12. 【請求項１２】 コントローラに電力を供給するエネルギー格納器をさらに
    備える請求項１１のコントローラ。
  13. 【請求項１３】 消去可能なコードを有するメモリと、コードを入力する手
    段と、コードが一致するときにプロセッサが可動状態となるように、入力される
    コードを格納されたコードと比較する比較器とをさらに備えてなる請求項１１の
    コントローラ。
  14. 【請求項１４】 コードを入力する手段がバッテリである請求項１３のコン
    トローラ。
  15. 【請求項１５】 出力ドライバーへの供給電圧を調整可能に変換して治療期
    間に出力ドライバーへの入力電圧を増大させるスイッチングレギュレータをさら
    に備えてなる請求項１１記載のコントローラ。
  16. 【請求項１６】 出力ドライバーの電界効果トランジスタに接続されるＣＭ
    ＯＳデジタルバッファをさらに備え、電界効果トランジスタのゲートへの制御信
    号が電界効果トランジスタのオン・オフスイッチング期間の電力損失を低減させ
    るように調整されてなる請求項１１記載の超音波変換器駆動用コントローラ。
  17. 【請求項１７】 ゲル検知回路が、反射超音波信号を受信する受信器と、反
    射信号が受信されないときにコントローラを無能にする手段を備える請求項１１
    記載のコントローラ。
  18. 【請求項１８】 ディスプレイに治療情報の可視画像を与えるディスプレイ
    ドライバーをさらに備えてなる請求項１１記載のコントローラ。
  19. 【請求項１９】 フィードバック信号に反応して制御信号を生成するプロセ
    ッサを備え、プロセッサが、 メモリと、 タイミングデータと入力データをデジタル化する少なくとも１つのアナログ／
    デジタルコンバータと、 データが従順性を表さないときにプロセッサが無能になるように、タイミング
    データを所定値と比較する比較器と、 制御信号に反応し超音波変換器に制御信号に対応するパワーレベルを有する超
    音波を生成させる出力ドライバーと、 超音波伝導ゲルの量に関連する抵抗に応じてその量を検知し抵抗に対応するフ
    ィードバック信号を生成するゲル検知回路を備えた超音波変換器駆動用回路。
  20. 【請求項２０】 プロセッサ，メモリ，少なくとも１つのアナログ／デジタ
    ルコンバータ，比較器，出力ドライバーおよびゲル検知回路を格納するハウジン
    グを備え、 そのハウジングが、患者に搭載する固定手段を備え、超音波変換器の信号を送
    受信するケーブルに接続されてなる、請求項１９に記載の超音波変換器駆動用コ
    ントローラ。
  21. 【請求項２１】 複数のコントローラボードを備え、各ボードは超音波変換
    器を制御し、複数のボードの１つが他のボードを制御して順番を決定し、 各ボードは、 フィードバック信号に反応して制御信号を生成するプロセッサと、 制御信号に反応して超音波変換器に制御信号に対応するパワーレベルを有する
    超音波を生成させる出力ドライバーと、 超音波変換器に関連する超音波伝導材料の量を検知しフィードバック信号を生
    成する手段、 をさらに備える超音波変換器駆動用超音波発射コントローラシステム。
  22. 【請求項２２】 変換器が治療部位の周りに一列に配列され、変換器は主ボ
    ードによって時間配分され、ずれた時間で超音波治療を行う請求項２１に記載の
    超音波発射コントローラシステム。
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