JP6481244B2 - 超音波鍼治療ヘッドおよび超音波鍼治療装置 - Google Patents
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Description
本発明は、超音波治療の技術分野に属し、超音波治療ヘッドおよび、超音波治療ヘッドを備えた超音波治療装置に関する。
現在、頭頚部、腰部および肢部における軟部組織損傷痛の治療は主に、鍼治療、薬物治療および超音波治療を含む。超音波治療に関しては、現在例えば超音波鍼治療装置などの鍼治療の機能を模倣する超音波装置が使用されうる。超音波鍼治療装置は伝統的な鍼治療の鍼治療操作を模倣することができ、その動作原理は以下である：伝統的鍼治療の効果を達成するために、超音波が皮膚を貫通し、皮膚下で収束するようにし、収束によって生じた音響エネルギーを使用して鍼治療操作を模倣して人体のツボを刺激する。既存の超音波鍼治療装置において、人体に接触する部品は通常、ガラス、銅、アルミニウム等の硬質物質で形成されており、結果として、不安定なエネルギー出力、患者の皮膚がやけどし易くなってしまう等の安全上の危害を引き起こす急激すぎる表面温度上昇と、寒冷な気候で最初に使用されるときに患者を寒く不快に感じさせ、故に低い快適度レベルとなる硬い質感、等の欠点を生む。
本発明によって解決される技術的課題は、上記の先行技術の欠点を考慮した、超音波治療ヘッドと、超音波治療ヘッドを備えた超音波治療装置を提供することである。本発明で提供される超音波治療ヘッドを使用することにより、治療中の患者の快適感は顕著に改良されうる。
本発明の技術的課題を解決するために使用される技術的解決策は、ケーシングと音響透過ウィンドウとを含む超音波治療ヘッドであり、ケーシング内に超音波送信部が配設され、音響透過ウィンドウによって閉じられる開口部がケーシングの一端に形成され、超音波送信部は音響透過ウィンドウを介して外部に超音波を送信し、音響透過ウィンドウは軟質音響透過材料で製造されている。
好ましくは、音響透過ウィンドウは洗浄するときに死角がない凸面であり、そのため洗浄と消毒に便利である。
好ましくは、超音波伝導媒体がケーシング内にさらに含まれ、その超音波伝導媒体は超音波送信部と音響透過ウィンドウの間に配置され、軟質物質である。
好ましくは、超音波伝導媒体はゲル状または液体である。
好ましくは、音響透過ウィンドウと超音波送信部とケーシングとに囲まれて密封室が形成され、超音波伝導媒体は密封室内に配置されている。
さらに好ましくは、それを介して超音波伝導媒体が密封室に充填されうる穴が、超音波送信部の中央部に形成されている。
より好ましくは、超音波送信部をケーシングに対して密封するように構成された密封部がさらにケーシングに含まれている。
好ましくは、密封部は、ケーシングと超音波送信部の間に配設された密封リングと、密封リングの変形を起すことで超音波送信部をケーシングに対して密封する押圧機構とを含む、または、密封部はケーシングと超音波送信部の間に配設された密封材を含み、密封材はシリコーンゴムもしくはシリコーン密封材もしくはＡＢ混合接着剤である、および／または、密封部は超音波送信部の中央部の穴を密封するための密封プラグを含む。
超音波送信部を冷却するように構成された放熱ユニットがさらにケーシング内に含まれている。
好ましくは、放熱ユニットは、両方ともケーシング内に形成された吸気口と排気口と、ケーシング内に配設されたファンを含み、吸気口と排気口はケーシングのそれぞれ反対側に形成され、外部からの冷たい空気が吸気口からケーシングに入り、ファンを通過して排気口から排出され、動作中に超音波送信部によって生じる熱を取り去る。
さらに好ましくは、放熱ユニットは超音波送信部の裏面に施される伝熱層をさらに含む。
好ましくは、伝熱層は超音波送信部の裏面に均一に施された吸湿性伝熱材料であり、また、超音波送信部の裏面に金属の裏打ち材が配設される。
好ましくは、排気口は音響透過ウィンドウ付近に配置され、それにより治療中に操作者への高温排気ガスの影響を回避する。一方で、患者の治療領域周辺に拡がる暖かい空気は患者の快適感を向上させ、血液循環を促進し、結果として一定程度の補助療法の役割を果たす。
別法として、好ましくは、超音波伝導媒体は液体であり、放熱ユニットは超音波伝導媒体供給機構を含み、超音波伝導媒体供給機構と密封室の間に両方とも接続された液体導入管と液体戻り管を含み、超音波伝導媒体は、液体導入管と液体戻り管を通って、超音波伝導媒体供給機構と密封室の間を循環し、それにより動作中に超音波送信部によって生じる熱を取り去る。
好ましくは、音響透過ウィンドウはポリウレタンエラストマーまたはポリテトラフルオロエチレンで製造され、音響透過ウィンドウの厚さは２ｍｍ未満である。
好ましくは、超音波送信部によって送信される超音波の周波数は０．３ＭＨｚから３ＭＨｚの範囲であり、その電力は０．１Ｗから１０Ｗの範囲であり、空間的ピーク時におけるその平均音響強度は０．１ｗ／ｃｍ２から４０ｗ／ｃｍ２の範囲であり；超音波によって形成される焦域の幅は２ｍｍから５ｍｍの範囲であり、焦域の長さは焦域の幅の３倍から１２倍であり、焦平面距離は３ｍｍから８０ｍｍの範囲であり；超音波ユニットの高さは３ｍｍから２０ｍｍの範囲であり、その厚さは０．５ｍｍから１０ｍｍの範囲であり、その外径は１０ｍｍから１００ｍｍの範囲であり、その内側球の半径は１０ｍｍから１００ｍｍの範囲である。
本発明はさらに、上記に説明した超音波治療ヘッドである超音波治療ヘッドを含む超音波治療装置を提供する。
本発明の超音波治療ヘッドにおける音響透過ウィンドウは音響透過軟質材料で製造され、超音波伝導媒体も軟質物質であるため、人体に接触する超音波治療ヘッドの部分は質感が軟らかくて触感が快適であり、さらに、治療ヘッドの表面温度が低すぎないため、治療中に暖かい感触が得られ、したがって、この超音波治療ヘッドは夏と冬両方への季節的な適合性と適用性が高く、患者の快適感を効率よく向上させ、さらに、治療中に患者の痛みを和らげる。それと同時に、治療の安全性が向上する。
本発明の超音波治療ヘッドは、頭頚部、腰部、肢部および他の部分における軟部組織損傷痛を治療するために特に適している。
当業者に本発明の技術的解決策をより良く理解させるために、本発明を添付の図面と特定の実施形態を参照してさらに以下に詳細に説明する。
第１の実施形態
この実施形態は、超音波治療ヘッドを含む超音波治療装置を提供する。
この実施形態は、超音波治療ヘッドを含む超音波治療装置を提供する。
図１に示すように、この実施形態における超音波治療ヘッドはケーシング４０と音響透過ウィンドウ１０を含み、ケーシング４０内に超音波送信部３０が配設され、音響透過ウィンドウ１０によって閉じられる開口部がケーシング４０の一端に形成され、超音波送信部３０は音響透過ウィンドウ１０を介して超音波を外部に送信し、音響透過ウィンドウ１０は音響透過軟質材料で製造されている。
第２の実施形態
この実施形態は、主要機械と、ケーブル５０を介して主要機械に接続された超音波治療ヘッドとを含む超音波治療装置を提供する。ケーブル５０は、主要機械によって超音波治療ヘッドに送信された超音波駆動信号と制御信号を両方とも送信するように構成されている。
この実施形態は、主要機械と、ケーブル５０を介して主要機械に接続された超音波治療ヘッドとを含む超音波治療装置を提供する。ケーブル５０は、主要機械によって超音波治療ヘッドに送信された超音波駆動信号と制御信号を両方とも送信するように構成されている。
この実施形態において、超音波治療装置は特定的に、軟部組織損傷痛および筋肉痛を治療するために主に構成された超音波鍼治療装置である。
図２に示すように、この実施形態における超音波治療ヘッドは、ケーシング４０と音響透過ウィンドウ１０を含む。音響透過ウィンドウ１０によって閉じられる開口部がケーシング４０の一端に形成され、超音波送信部３０、治療ヘッド制御部７０、密封部９０および超音波伝導媒体２０（すなわちカップリング媒体）がケーシング４０内に配設されている。超音波送信部３０は超音波を送信するように構成され、治療ヘッド制御部７０は、超音波の出力と出力停止を制御するように構成されている。超音波送信部３０は音響透過ウィンドウ１０付近のケーシングの一端に配置され、超音波伝導媒体２０は超音波送信部３０と音響透過ウィンドウ１０の間にあり、超音波送信部３０は密封部９０を介してケーシング４０に対して密封されている。ケーシングの開放端が音響透過ウィンドウ１０によって密封されると、音響透過ウィンドウ１０と超音波送信部３０とケーシング４０とに囲まれて密封室が形成され、超音波伝導媒体２０は密封室内にある。音響透過ウィンドウ１０が患者の皮膚に接触し、超音波送信部３０は超音波伝導媒体２０および音響透過ウィンドウ１０を介して患者の皮膚に超音波を送信する。加えて、超音波送信部３０の中央部に穴３１が形成されてもよく、超音波伝導媒体２０は穴３１を介して密封室に充填されうる。もちろん、穴３１は超音波送信部３０の他の位置に形成されてもよく、特に制限されない。
音響透過ウィンドウ１０は音響透過軟質材料で製造される。この実施形態において、音響透過ウィンドウ１０は、ポリウレタンエラストマー（ＴＰＵ）またはポリテトラフルオロエチレンで製造され、これらは両方とも優れた音響透過材料である。さらに、音響透過ウィンドウ１０の厚さは２ｍｍ未満に設定される。
好ましくは、超音波伝導媒体２０は軟質物質である。具体的にこの実施形態において、超音波伝導媒体２０はゲル状音響透過材料で製造され、ゲル状超音波透過材料は、良好な超音波透過性と小さいエネルギー損失という特性を有している。超音波伝導媒体２０は密封室内にあり、それでゲル状音響透過材料の流出を防止して、超音波送信に影響が出ることを回避できる。音響透過ウィンドウが音響透過軟質材料で製造され、音響透過ウィンドウ１０の厚さは２ｍｍ未満であり、他方では、超音波伝導媒体２０はゲル状音響透過材料で製造され、人体に接触する超音波治療ヘッドの部分は質感が柔らかいため、それにより治療中の快適レベルが十分でないという問題を解決し、さらに、音響透過ウィンドウ１０の表面温度は低すぎないため、治療中に暖かい感触が得られしたがって、この超音波治療ヘッドは夏と冬両方への季節的な適合性と適用性が高く、治療中の患者の快適感を効率よく向上させることが可能である。
好ましくは、密封部はケーシング４０と超音波送信部３０の間に配置された密封リング９２と、密封リング９２の変形を引き起こすことができそれにより超音波送信部３０をケーシング４０に対して密封する押圧機構９３を含む。
この実施形態において具体的に、図４に示すように、押圧機構９３はスピンリング９４と押圧スリーブ９５を含む。スピンリング９４はケーシング４０内に配置され、押圧スリーブ９５はスピンリング９４と接続されて超音波送信部３０の裏面に接触する。押圧スリーブ９５は、スピンリング９４を回転させることで音響透過ウィンドウ１０のほうに駆動されることができ、それにより密封リング９２を圧縮し、その結果密封リング９２が変形し超音波送信部３０をケーシング４０に対して密封する。
好ましくは、密封部は超音波送信部の中央部の穴３１を密封するための密封プラグをさらに含み、密封プラグはシリコーンゴムまたはシリコーン密封材またはＡＢ混合接着剤でありうる。
別法として、密封部はケーシング４０と超音波送信部３０の間に配設された密封材を含んでもよく、両者間の隙間は密封材で充填されて密封を形成する。密封材はシリコーンゴムまたはシリコーン密封材またはＡＢ混合接着剤であってよい。
好ましくは、ケーシング４０内にインピーダンス整合部６０がさらに含まれる。ケーブル５０がインピーダンス整合部６０と超音波送信部３０に順次接続されている。超音波送信部３０と駆動信号源間の個々の整合差の整合の問題は、インピーダンス整合部６０のインピーダンス整合によって解決されうる。
好ましくは、超音波送信部３０を冷却するように構成された放熱ユニットが、ケーシング内にさらに含まれる。
この実施形態において、放熱ユニットは両方ともケーシング４０上に配設された吸気口４２および排気口４１と、ケーシング４０内に配設されたファン８０を含む。ファン８０は、超音波送信部の送信面の裏面に対して正に反対の位置に配置されている。外部の冷気が吸気口４２からケーシング４０に入り、ファン８０を通過し、動作中に超音波送信部３０によって生じる熱を取り去るために、排気口４１から排出される。
この実施形態において、排気口４１は音響透過ウィンドウ１０付近に配置され、それにより治療中に操作者への高温排気ガスの影響を回避する。一方で、患者の治療領域周辺に拡がる暖かい空気は患者の快適感を向上させ、血液循環を促進し、結果として一定程度の補助療法の役割を果たす。
好ましくは、放熱ユニットはさらに、超音波送信部の裏面に施された伝熱層を含む。具体的には伝熱層は、超音波送信部の裏面に均一に施される吸湿性伝熱材料であってよい。
好ましくは、放熱効果をさらに改良して超音波送信部３０の安定した出力を保証することで治療の安全性をさらに改良するために、超音波送信部の裏面に金属の裏打ち材がさらに配設されてもよい。
この実施形態において、使用されている超音波送信部３０の高さＨは３ｍｍから２０ｍｍの範囲であり、その厚さｔは０．５ｍｍから１０ｍｍの範囲であり、その外径Ｄは１０ｍｍから１００ｍｍの範囲であり、その内側球の半径ＳＲは１０ｍｍから１００ｍｍの範囲である。
超音波送信部３０によって送信される超音波の周波数は０．３ＭＨｚから３ＭＨｚの範囲であり、その電力は０．１Ｗから１０Ｗの範囲であり、空間的ピーク時におけるその平均音響強度は０．１ｗ／ｃｍ２から４０ｗ／ｃｍ２の範囲であり；超音波によって形成される焦域の幅ｄは２ｍｍから５ｍｍの範囲であり、焦域の長さＬは３ｄから１２ｄの範囲であり、焦平面距離Ｓは３ｍｍから８０ｍｍの範囲である。
第３の実施形態
図３に示すように、この実施形態の超音波治療ヘッドと、第２の実施形態の超音波治療ヘッドの違いは、超音波伝導媒体２０が液体であることにあり、放熱ユニットの構造もまた異なっている。
図３に示すように、この実施形態の超音波治療ヘッドと、第２の実施形態の超音波治療ヘッドの違いは、超音波伝導媒体２０が液体であることにあり、放熱ユニットの構造もまた異なっている。
この実施形態において、超音波伝導媒体２０は例えば水、冷凍液またはオイル等の音響透過液体である。
この実施形態において、放熱ユニットは超音波伝導媒体供給機構（図３には示されていない）と、超音波伝導媒体供給機構と密封室の間に両方とも接続された液体導入管５１と液体戻り管５２を含む。超音波送信部３０の中央部に穴３１が形成されているが、この穴３１は密封プラグ９１が差し込まれ、そこに穴通路が設けられる。具体的には、液体導入管５１と液体戻り管５２は、密封プラグ９１の穴通路と超音波送信部３０の穴３１を貫通することで超音波伝導媒体供給機構を密封室に接続して、液体導入管５１と液体戻り管５２が超音波伝導媒体供給機構と密封室の間で循環できるようにし、その結果、動作中に超音波送信部３０によって生じる熱を取り去るようにする。
この実施形態の超音波治療ヘッドの他の構造は第２の実施形態の構造と同じであるため、繰り返し述べることはしない。
上記の実施形態は、単に本発明の原理を説明することを目的とした例示的実施形態であり、本発明はそれに限定されないことが理解されよう。当業者ならば、本発明の趣旨と本質から逸脱せずに様々な変形および改良を施しうるものであり、それらの変形および改良も、本発明の保護範囲内にあるものと看做されるべきである。
１０ 音響透過ウィンドウ
２０ 超音波伝導媒体
３０ 超音波送信部
３１ 穴
４０ ケーシング
４１ 排気口
４２ 吸気口
５０ ケーブル
５１ 液体導入管
５２ 液体戻り管
６０ インピーダンス整合部
７０ 治療ヘッド制御部
８０ ファン
９０ 密封部
９１ 密封プラグ
９２ 密封リング
９３ 押圧機構
９４ スピンリング
９５ 押圧スリーブ
２０ 超音波伝導媒体
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９１ 密封プラグ
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９４ スピンリング
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Claims (12)
- ケーシングと音響透過ウィンドウとを備え、前記ケーシング内に超音波送信部が配設され、前記音響透過ウィンドウによって閉じられる開口部が前記ケーシングの一端に配設され、前記超音波送信部は前記音響透過ウィンドウを通して超音波を外部に送信する超音波鍼治療ヘッドであって、
前記音響透過ウィンドウが音響透過軟質材料で製造されており、
前記超音波送信部を前記ケーシングに対して密封するように構成された密封部が、さらに前記ケーシングに含まれ、前記密封部は、前記ケーシングと前記超音波送信部の間に配設された密封リングと、前記密封リングの変形を起して前記超音波送信部を前記ケーシングに対して密封する押圧機構とを含み、
超音波伝導媒体がさらに前記ケーシング内に含まれ、前記超音波伝導媒体は、前記超音波送信部と前記音響透過ウィンドウの間に配置され、
前記音響透過ウィンドウと前記超音波送信部と前記ケーシングとに囲まれて密封室が形成され、前記超音波伝導媒体は前記密封室内に配置され、
穴が前記超音波送信部の中央部に形成されており、それを介して前記超音波伝導媒体が前記密封室に充填されうる
ことを特徴とする超音波鍼治療ヘッド。 - 前記超音波伝導媒体は、軟質物質であることを特徴とする請求項１に記載の超音波鍼治療ヘッド。
- 前記超音波伝導媒体はゲル状または液体であることを特徴とする請求項２に記載の超音波鍼治療ヘッド。
- 前記密封部は、前記ケーシングと前記超音波送信部の間に配設された密封材をさらに含み、前記密封材はシリコーンゴムもしくはシリコーン密封材もしくはＡＢ混合接着剤である、および／または、前記密封部は前記超音波送信部の中央部の穴を密封するための密封プラグをさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の超音波鍼治療ヘッド。
- 前記超音波送信部を冷却するように構成された放熱ユニットがさらにケーシング内に含まれていることを特徴とする請求項１に記載の超音波鍼治療ヘッド。
- 前記放熱ユニットは、両方とも前記ケーシングに形成された吸気口と排気口と、前記ケーシング内に配設されたファンを含み、前記吸気口と前記排気口は前記ケーシングのそれぞれ反対側に形成され、冷たい外の空気が前記吸気口から前記ケーシングに入り、動作中に前記超音波送信部によって生じる熱を取り去るために、前記ファンを通過して前記排気口から排出されることを特徴とする請求項５に記載の超音波鍼治療ヘッド。
- 前記放熱ユニットは、前記超音波送信部の裏面に施された伝熱層をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の超音波鍼治療ヘッド。
- 前記伝熱層は前記超音波送信部の裏面に均一に施された吸湿性伝熱材料であり、また、前記超音波送信部の裏面に金属の裏打ち材が配設されることを特徴とする請求項７に記載の超音波鍼治療ヘッド。
- 前記超音波伝導媒体は液体であり、前記放熱ユニットは超音波伝導媒体供給機構と、前記超音波伝導媒体供給機構と前記密封室の間に両方とも接続された液体導入管と液体戻り管を備え、前記超音波伝導媒体は、前記液体導入管と前記液体戻り管を通って、前記超音波伝導媒体供給機構と前記密封室の間を循環し、それにより動作中に前記超音波送信部によって生じる熱を取り去ることを特徴とする請求項５に記載の超音波鍼治療ヘッド。
- 前記音響透過ウィンドウはポリウレタンエラストマーまたはポリテトラフルオロエチレンで製造され、前記音響透過ウィンドウの厚さは２ｍｍ未満であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の超音波鍼治療ヘッド。
- 前記超音波送信部によって送信される超音波の周波数は０．３ＭＨｚから３ＭＨｚの範囲であり、その電力は０．１Ｗから１０Ｗの範囲であり、空間的ピーク時におけるその平均音響強度は０．１ｗ／ｃｍ２から４０ｗ／ｃｍ２の範囲であり；超音波によって形成される焦域の幅は２ｍｍから５ｍｍの範囲であり、焦域の長さは焦域の幅の３倍から１２倍であり、その焦平面距離は３ｍｍから８０ｍｍの範囲であり；前記超音波送信部の高さは３ｍｍから２０ｍｍの範囲であり、その厚さは０．５ｍｍから１０ｍｍの範囲であり、その外径は１０ｍｍから１００ｍｍの範囲であり、その内側球の半径は１０ｍｍから１００ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の超音波鍼治療ヘッド。
- 超音波鍼治療ヘッドが請求項１〜１１のいずれか一項に記載の前記超音波鍼治療ヘッドであることを特徴とする、超音波鍼治療ヘッドを備えた超音波鍼治療装置。
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