JP3322414B2 - 超音波治療装置 - Google Patents
超音波治療装置Info
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- JP3322414B2 JP3322414B2 JP03990792A JP3990792A JP3322414B2 JP 3322414 B2 JP3322414 B2 JP 3322414B2 JP 03990792 A JP03990792 A JP 03990792A JP 3990792 A JP3990792 A JP 3990792A JP 3322414 B2 JP3322414 B2 JP 3322414B2
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- Japan
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- ultrasonic
- impedance
- circuit
- vibrator
- control circuit
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、強力な超音波又は衝
撃波を用いて患者を治療する超音波治療装置に関するも
のである。
撃波を用いて患者を治療する超音波治療装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】近年、腎結石又は胆石等の治療におい
て、患者体外で発生させた超音波等を体内の結石に集束
させ、無侵襲的に結石を破砕する治療方法や強力な超音
波を患部に集束させてそこで発生する熱により癌を治療
する超音波ハイパーサーミアも実用化が図られている。
この超音波等の発生源としては、エネルギーの集束性、
制御性等の観点から、一般に、超音波振動子であるピエ
ゾ素子（特開昭６０−１４５１３１号公報）が用いられ
ている。
て、患者体外で発生させた超音波等を体内の結石に集束
させ、無侵襲的に結石を破砕する治療方法や強力な超音
波を患部に集束させてそこで発生する熱により癌を治療
する超音波ハイパーサーミアも実用化が図られている。
この超音波等の発生源としては、エネルギーの集束性、
制御性等の観点から、一般に、超音波振動子であるピエ
ゾ素子（特開昭６０−１４５１３１号公報）が用いられ
ている。
【０００３】しかしながら、超音波振動子としてのピエ
ゾ素子は、強力なエネルギーを連続的に長時間放射する
と、超音波振動子及び周辺部分に大きな負担が掛かるた
め、超音波振動子自体が破壊するという難があった。ま
た、カップリング液への超音波エネルギーの放射効率あ
げるために設けられた振動子表面の音響整合層（特開平
３−４１９４２号公報）の剥離を生じる等の問題があっ
た。この音響整合層の剥離は、超音波エネルギーの放射
効率の低下をもたらす。すなわち、表面に２層の音響整
合層を有する超音波振動子におけるネットワークアナラ
イザによって表される典型的なインピーダンス特性は、
図３（ａ）に示すように、グラフ中央の周波数ｆr に超
音波振動子自身の持つ大きな共振点がみられ、その前後
の周波数ｆ1 ，ｆ2 に音響整合層による２つの小さな共
振が観測される。ところが、何らかの原因で音響整合層
と振動子間の剥離が進行すると、徐々にｆ1 ，ｆ2 に見
られた共振が縮小していく。さらに、その剥離面にカッ
プリング液等が入ると、図２（ｂ）に示すように、さら
に複雑な変化を示すようになる。また、強力な振動によ
り超音波振動子自身に破壊が生じた場合は、ｆr での共
振が崩れてしまう。さらに、任意の参照周波数ｆref で
のインピーダンス自体も変化する。従って、このような
治療エネルギーの発生源を治療に用いると十分な治療効
果が得られなくなるだけでなく、予想外の部位に治療エ
ネルギーが投与される可能性があり、患者の安全性が損
なわれてしまうという問題があった。
ゾ素子は、強力なエネルギーを連続的に長時間放射する
と、超音波振動子及び周辺部分に大きな負担が掛かるた
め、超音波振動子自体が破壊するという難があった。ま
た、カップリング液への超音波エネルギーの放射効率あ
げるために設けられた振動子表面の音響整合層（特開平
３−４１９４２号公報）の剥離を生じる等の問題があっ
た。この音響整合層の剥離は、超音波エネルギーの放射
効率の低下をもたらす。すなわち、表面に２層の音響整
合層を有する超音波振動子におけるネットワークアナラ
イザによって表される典型的なインピーダンス特性は、
図３（ａ）に示すように、グラフ中央の周波数ｆr に超
音波振動子自身の持つ大きな共振点がみられ、その前後
の周波数ｆ1 ，ｆ2 に音響整合層による２つの小さな共
振が観測される。ところが、何らかの原因で音響整合層
と振動子間の剥離が進行すると、徐々にｆ1 ，ｆ2 に見
られた共振が縮小していく。さらに、その剥離面にカッ
プリング液等が入ると、図２（ｂ）に示すように、さら
に複雑な変化を示すようになる。また、強力な振動によ
り超音波振動子自身に破壊が生じた場合は、ｆr での共
振が崩れてしまう。さらに、任意の参照周波数ｆref で
のインピーダンス自体も変化する。従って、このような
治療エネルギーの発生源を治療に用いると十分な治療効
果が得られなくなるだけでなく、予想外の部位に治療エ
ネルギーが投与される可能性があり、患者の安全性が損
なわれてしまうという問題があった。
【０００４】そこで、このような問題に対処するため
に、ネットワークアナライザによる周波数の測定を毎時
行うのであるが、このネットワークアナライザでは広い
周波数領域をスイープしなければならず操作が煩雑であ
ると共に、ネットワークアナライザ自体が非常に高価で
あるという難があった。また、超音波センサであるハイ
ドロフォン及びオシロスコープ、測定用水槽等を用いて
操作者が圧力波形及び分布を計測するため、操作に熟練
が必要で、また、装置に対する相当の知識を必要とし
た。さらに、特開平１−３１７４３２号公報に開示され
たようなモデル結石等を用いた出力の評価も考えられる
が、再現性に乏しく、大きな変化が現れなければ検知す
ることは困難であった。
に、ネットワークアナライザによる周波数の測定を毎時
行うのであるが、このネットワークアナライザでは広い
周波数領域をスイープしなければならず操作が煩雑であ
ると共に、ネットワークアナライザ自体が非常に高価で
あるという難があった。また、超音波センサであるハイ
ドロフォン及びオシロスコープ、測定用水槽等を用いて
操作者が圧力波形及び分布を計測するため、操作に熟練
が必要で、また、装置に対する相当の知識を必要とし
た。さらに、特開平１−３１７４３２号公報に開示され
たようなモデル結石等を用いた出力の評価も考えられる
が、再現性に乏しく、大きな変化が現れなければ検知す
ることは困難であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の、超音
波発生源である超音波振動子は、強力なエネルギーを連
続的に長時間放射すると、超音波振動素子及び周辺部に
大きな負担が掛かり、超音波振動子自体の破損や音響整
合層の剥離等が生じるおそれがあり、また、超音波振動
素子を治療に用いると患者の安全性が損なわれてしまう
という問題があった。このような異常を操作者が把握す
るためには大がかりな装置を用いるので、操作に熟練と
相当の知識が必要であり、容易に装置の異常を知ること
は困難であった。
波発生源である超音波振動子は、強力なエネルギーを連
続的に長時間放射すると、超音波振動素子及び周辺部に
大きな負担が掛かり、超音波振動子自体の破損や音響整
合層の剥離等が生じるおそれがあり、また、超音波振動
素子を治療に用いると患者の安全性が損なわれてしまう
という問題があった。このような異常を操作者が把握す
るためには大がかりな装置を用いるので、操作に熟練と
相当の知識が必要であり、容易に装置の異常を知ること
は困難であった。
【０００６】本発明は、このような治療エネルギー発生
源である超音波振動子の異常を確実かつ容易に確認する
ことができ、常に安定した動作を可能とする超音波治療
装置を提供することにある。
源である超音波振動子の異常を確実かつ容易に確認する
ことができ、常に安定した動作を可能とする超音波治療
装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は上記従来の課題
を解決するために、超音波振動子を備え超音波を発射可
能な超音波発生手段と、複数からなる所定の駆動周波数
に対する前記超音波振動子のインピーダンスを前記各周
波数毎に計測する手段と、この計測手段によって得られ
た各計測値と予め設定された基準値とを比較演算する手
段と、この比較演算手段によって得られた結果が所定差
以上の場合に異常である旨を報知する手段を備えた超音
波治療装置を提供するものである。
を解決するために、超音波振動子を備え超音波を発射可
能な超音波発生手段と、複数からなる所定の駆動周波数
に対する前記超音波振動子のインピーダンスを前記各周
波数毎に計測する手段と、この計測手段によって得られ
た各計測値と予め設定された基準値とを比較演算する手
段と、この比較演算手段によって得られた結果が所定差
以上の場合に異常である旨を報知する手段を備えた超音
波治療装置を提供するものである。
【０００８】
【作用】本発明によれば、超音波振動子によって超音波
を発射した場合、制御回路によって制御され複数の周波
数で超音波振動子を駆動し、各周波数に対する超音波振
動子のインピーダンスを計測し、この計測値と基準イン
ピーダンスとを比較演算し、この結果を操作者に報知す
るので、超音波振動子の異常を確実かつ容易に確認する
ことができ、常に安定した動作を確保することができる
ようになる。
を発射した場合、制御回路によって制御され複数の周波
数で超音波振動子を駆動し、各周波数に対する超音波振
動子のインピーダンスを計測し、この計測値と基準イン
ピーダンスとを比較演算し、この結果を操作者に報知す
るので、超音波振動子の異常を確実かつ容易に確認する
ことができ、常に安定した動作を確保することができる
ようになる。
【０００９】
【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の一実施例
について説明する。
について説明する。
【００１０】図１は、本発明に係る超音波治療装置の構
成図である。超音波治療装置における椀状に構成された
超音波素子群１の各超音波振動子１ａ，１ｂ，１ｃ，…
は、パルサ２ａ，２ｂ，２ｃ，…にそれぞれ接続され、
トリガ回路３を介して制御回路４に接続されている。ま
た、各超音波振動子１ａ，１ｂ，１ｃ，…は、スイッチ
５を介してインピーダンス計測回路６に接続されてい
る。
成図である。超音波治療装置における椀状に構成された
超音波素子群１の各超音波振動子１ａ，１ｂ，１ｃ，…
は、パルサ２ａ，２ｂ，２ｃ，…にそれぞれ接続され、
トリガ回路３を介して制御回路４に接続されている。ま
た、各超音波振動子１ａ，１ｂ，１ｃ，…は、スイッチ
５を介してインピーダンス計測回路６に接続されてい
る。
【００１１】制御回路４は、トリガ回路３、スイッチ
５、インピーダンス計測回路６及び出力装置７を制御
し、また、スイッチ５はインピーダンス回路を保護する
ため超音波照射時はＯＦＦ状態を保持している。
５、インピーダンス計測回路６及び出力装置７を制御
し、また、スイッチ５はインピーダンス回路を保護する
ため超音波照射時はＯＦＦ状態を保持している。
【００１２】インピーダンス計測回路６は、１チャンネ
ルの超音波振動子のインピーダンスのうち、図３に示す
ｆ1 ，ｆ2 ，ｆr ，ｆref の各周波数におけるインピー
ダンスを計測し、この計測値を判定回路８に送る。本実
施例においては、ｆ1 ＝２５０［kHz ］，ｆ2 ＝６５０
［kHz ］，ｆr ＝５００［kHz ］，ｆref ＝５８０［kH
z ］であり、このときのｆr における基準インピーダン
スＺr は５０［OHM ］であった。インピーダンス計測回
路６内には、図２に示すように、ｆ1 ，ｆ2，ｆr ，ｆr
ef の各周波数に対応した発信器６１ａ〜６１ｄが設け
られている。この発信器６１ａ〜６１ｄは、制御回路４
からの制御信号により切り替えられるスイッチ６２が接
続されることによって駆動される。そして、各々の周波
数信号ｆ1 ，ｆ2 ，ｆr ，ｆref は、アンプ６３を介し
て超音波振動子を駆動する。このとき、電圧計測回路６
４及び電流計測回路６５は、アンプ６３出力端の電圧及
び電流のピーク値又は実効値を計測する。そして、この
計測値はインピーダンス算出回路６６に送られ、インピ
ーダンス算出回路６６はこれによりインピーダンスを求
め、その結果を判定回路に出力する。
ルの超音波振動子のインピーダンスのうち、図３に示す
ｆ1 ，ｆ2 ，ｆr ，ｆref の各周波数におけるインピー
ダンスを計測し、この計測値を判定回路８に送る。本実
施例においては、ｆ1 ＝２５０［kHz ］，ｆ2 ＝６５０
［kHz ］，ｆr ＝５００［kHz ］，ｆref ＝５８０［kH
z ］であり、このときのｆr における基準インピーダン
スＺr は５０［OHM ］であった。インピーダンス計測回
路６内には、図２に示すように、ｆ1 ，ｆ2，ｆr ，ｆr
ef の各周波数に対応した発信器６１ａ〜６１ｄが設け
られている。この発信器６１ａ〜６１ｄは、制御回路４
からの制御信号により切り替えられるスイッチ６２が接
続されることによって駆動される。そして、各々の周波
数信号ｆ1 ，ｆ2 ，ｆr ，ｆref は、アンプ６３を介し
て超音波振動子を駆動する。このとき、電圧計測回路６
４及び電流計測回路６５は、アンプ６３出力端の電圧及
び電流のピーク値又は実効値を計測する。そして、この
計測値はインピーダンス算出回路６６に送られ、インピ
ーダンス算出回路６６はこれによりインピーダンスを求
め、その結果を判定回路に出力する。
【００１３】判定回路８は、インピーダンス計測回路６
から送られてきた値と、メモリ９に予め格納されている
各周波数ｆ1 ，ｆ2 ，ｆr ，ｆref における基準インピ
ーダンスと比較し、所定の差以下の場合には正常である
旨の信号を、また、所定の差以上、例えば、基準インピ
ーダンスとの相対誤差が５０％以上の場合には異常であ
る旨の信号を制御回路４へ送る。なお、この判定回路８
における比較は、差分や比率、例えばｆr ／ｆref を求
めることによって行われる。本実施例においては、図３
（ｂ）に示すｆr での共振が崩れときのインピーダンス
Ｚ'rは８０［OHM ］であった。次に、以上のように構成
された超音波治療装置の動作状態について説明する。
から送られてきた値と、メモリ９に予め格納されている
各周波数ｆ1 ，ｆ2 ，ｆr ，ｆref における基準インピ
ーダンスと比較し、所定の差以下の場合には正常である
旨の信号を、また、所定の差以上、例えば、基準インピ
ーダンスとの相対誤差が５０％以上の場合には異常であ
る旨の信号を制御回路４へ送る。なお、この判定回路８
における比較は、差分や比率、例えばｆr ／ｆref を求
めることによって行われる。本実施例においては、図３
（ｂ）に示すｆr での共振が崩れときのインピーダンス
Ｚ'rは８０［OHM ］であった。次に、以上のように構成
された超音波治療装置の動作状態について説明する。
【００１４】制御回路４は、トリガ回路３に動作信号を
送ることによりトリガパルスを発生させてパルサを駆動
し、超音波振動子１ａ，１ｂ，１ｃ，…を駆動して強力
な超音波を発射する。この強力な超音波は、伝搬中に衝
撃波に変換され、焦点において結石等を破砕するエネル
ギーとなる。さらに、制御回路４は、トリガ回路３から
の発射数をカウントし、その発射回数が所定数、例えば
１００００回に達するとスイッチ５を順次切り替えて、
各超音波振動子１ａ，１ｂ，１ｃ，…とインピーダンス
計測回路６を順次接続し、超音波振動子の動作チェック
を開始するようになる。インピーダンス計測回路６は制
御回路４により制御される各発信器６１ａ〜６１ｄの周
波数において超音波振動子のインピーダンスを電圧及び
電流から算出して、その結果を判定回路８に出力する。
判定回路８では、インピーダンス計測回路６から送られ
てきた値と、メモリ９に予め格納されている各周波数ｆ
1，ｆ2 ，ｆr ，ｆref における基準インピーダンスＺ1
，Ｚ2 ，Ｚr ，Ｚref と比較する。この比較値が所定
の差以下の場合には、正常である旨の信号を制御回路４
へ送り、制御回路４はこの正常である旨の信号を受け、
スイッチ５を切り替えて次のチャンネルの超音波振動子
のチェックを開始する。また、比較値が所定の差以上の
場合には、異常である旨の信号を制御回路４へ送り、制
御回路４はこの異常である旨の信号を受け、異常のある
旨をディスプレイ等の出力表示装置に表示等を行い、操
作者に知らせるると共に、装置の動作を停止する。この
ようにして全チャンネルの超音波振動子がチェックさ
れ、異常のないことが確かめられると、制御回路４はト
リガ回路３を起動して、治療を再開する。
送ることによりトリガパルスを発生させてパルサを駆動
し、超音波振動子１ａ，１ｂ，１ｃ，…を駆動して強力
な超音波を発射する。この強力な超音波は、伝搬中に衝
撃波に変換され、焦点において結石等を破砕するエネル
ギーとなる。さらに、制御回路４は、トリガ回路３から
の発射数をカウントし、その発射回数が所定数、例えば
１００００回に達するとスイッチ５を順次切り替えて、
各超音波振動子１ａ，１ｂ，１ｃ，…とインピーダンス
計測回路６を順次接続し、超音波振動子の動作チェック
を開始するようになる。インピーダンス計測回路６は制
御回路４により制御される各発信器６１ａ〜６１ｄの周
波数において超音波振動子のインピーダンスを電圧及び
電流から算出して、その結果を判定回路８に出力する。
判定回路８では、インピーダンス計測回路６から送られ
てきた値と、メモリ９に予め格納されている各周波数ｆ
1，ｆ2 ，ｆr ，ｆref における基準インピーダンスＺ1
，Ｚ2 ，Ｚr ，Ｚref と比較する。この比較値が所定
の差以下の場合には、正常である旨の信号を制御回路４
へ送り、制御回路４はこの正常である旨の信号を受け、
スイッチ５を切り替えて次のチャンネルの超音波振動子
のチェックを開始する。また、比較値が所定の差以上の
場合には、異常である旨の信号を制御回路４へ送り、制
御回路４はこの異常である旨の信号を受け、異常のある
旨をディスプレイ等の出力表示装置に表示等を行い、操
作者に知らせるると共に、装置の動作を停止する。この
ようにして全チャンネルの超音波振動子がチェックさ
れ、異常のないことが確かめられると、制御回路４はト
リガ回路３を起動して、治療を再開する。
【００１５】なお、上記実施例におけるインピーダンス
測定回路６、判定回路７、メモリ９及びこれらを制御す
る制御回路４を別個に構成し、従来の衝撃波発生源に接
続することによって、簡易に異常を検知できる評価装置
としてもよい。また、上記実施例において超音波振動子
を各チャンネル毎に計測したが、これにこだわることは
なく、全チャンネルを並列に１回で計測してもよく、制
御回路４は、所定数の超音波発射毎に計測を行っている
が、超音波治療装置の電源立ち上げ時に動作チェックを
行うようにしてもよい。さらに、本実施例では４種類の
周波数ｆ1 ，ｆ2 ，ｆr ，ｆref についてインピーダン
スを計測しているが、必ずしもその全てが必要ではな
く、必要な周波数を選択するようにしても何ら差し支え
ない。また、基準インピーダンスはメモリに予め格納し
ておいても、その都度キーボード等の端末から入力する
ようにしてもよい。
測定回路６、判定回路７、メモリ９及びこれらを制御す
る制御回路４を別個に構成し、従来の衝撃波発生源に接
続することによって、簡易に異常を検知できる評価装置
としてもよい。また、上記実施例において超音波振動子
を各チャンネル毎に計測したが、これにこだわることは
なく、全チャンネルを並列に１回で計測してもよく、制
御回路４は、所定数の超音波発射毎に計測を行っている
が、超音波治療装置の電源立ち上げ時に動作チェックを
行うようにしてもよい。さらに、本実施例では４種類の
周波数ｆ1 ，ｆ2 ，ｆr ，ｆref についてインピーダン
スを計測しているが、必ずしもその全てが必要ではな
く、必要な周波数を選択するようにしても何ら差し支え
ない。また、基準インピーダンスはメモリに予め格納し
ておいても、その都度キーボード等の端末から入力する
ようにしてもよい。
【００１６】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、超音波発
生源である超音波振動子自体の破損や音響整合層の剥離
等が生じた場合でも、各周波数における超音波振動子の
インピーダンスを基準インピーダンスと比較するので、
超音波振動子の異常を確実かつ容易に確認することがで
き、常に安定した動作を確保することができるようにな
る。そのため、超音波治療に際し、患者の安全性を損な
うことなく治療することができる。
生源である超音波振動子自体の破損や音響整合層の剥離
等が生じた場合でも、各周波数における超音波振動子の
インピーダンスを基準インピーダンスと比較するので、
超音波振動子の異常を確実かつ容易に確認することがで
き、常に安定した動作を確保することができるようにな
る。そのため、超音波治療に際し、患者の安全性を損な
うことなく治療することができる。
【図１】 本発明に係る超音波治療装置の構成を示す
図。
図。
【図２】 本発明の一実施例に係るインピーダンス計測
回路の構成を示す図。
回路の構成を示す図。
【図３】 超音波振動子の周波数に対するインピーダン
ス特性を示す図。
ス特性を示す図。
１ａ，１ｂ，１ｃ，… 超音波振動子 ２ａ，２ｂ，２ｃ，… パルサ ３ トリガ回路 ４ 制御回路 ５ スイッチ ６ インピーダンス計測回路 ６１ａ〜６１ｄ 発信器 ６２ スイッチ ６３ アンプ ６４ 電圧計測回路 ６５ 電流計測回路 ６６ インピーダンス算出回路 ７ 出力装置 ８ 判定回路 ９ メモリ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−314556（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−11130（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−92342（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−58416（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−68808（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) A61B 17/22 330 A61B 18/00
Claims (1)
- 【請求項１】 超音波振動子を備え超音波を発射可能な
超音波発生手段と、複数からなる所定の駆動周波数に対
する前記超音波振動子のインピーダンスを前記各周波数
毎に計測する手段と、この計測手段によって得られた各
計測値と予め設定された基準値とを比較演算する手段
と、この比較演算手段によって得られた結果が所定差以
上の場合に異常である旨を報知する手段を備えることを
特徴とする超音波治療装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03990792A JP3322414B2 (ja) | 1992-02-27 | 1992-02-27 | 超音波治療装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03990792A JP3322414B2 (ja) | 1992-02-27 | 1992-02-27 | 超音波治療装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05237129A JPH05237129A (ja) | 1993-09-17 |
| JP3322414B2 true JP3322414B2 (ja) | 2002-09-09 |
Family
ID=12566029
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03990792A Expired - Lifetime JP3322414B2 (ja) | 1992-02-27 | 1992-02-27 | 超音波治療装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3322414B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8133191B2 (en) * | 2006-02-16 | 2012-03-13 | Syneron Medical Ltd. | Method and apparatus for treatment of adipose tissue |
-
1992
- 1992-02-27 JP JP03990792A patent/JP3322414B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05237129A (ja) | 1993-09-17 |
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