JPH03112546A - 結石破砕装置 - Google Patents

結石破砕装置

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JPH03112546A
JPH03112546A JP1251394A JP25139489A JPH03112546A JP H03112546 A JPH03112546 A JP H03112546A JP 1251394 A JP1251394 A JP 1251394A JP 25139489 A JP25139489 A JP 25139489A JP H03112546 A JPH03112546 A JP H03112546A
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ultrasonic wave
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Naohiko Takayama
高山　直彦
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、体外より超音波を発生させ、生体内で超音波
が収束する手段を持つ結石破砕装置に関する。
［従来の技術］ 人体内の結石は、たとえば腎臓（じんぞう）や胆嚢（た
んのう）などに発生し、外科的手術により除去する方法
、薬剤により溶解除去する方法、超音波により破砕させ
る方法などがある。しかし結石が大きくなったり薬剤で
は除去できないものについては、外科的手術か超音波に
より破砕する方法が取られる。そして外科的手術は患者
に苦痛を与えたり、手術後の管理が大変であったりして
困難がともなう。したがってこのような困難の少ない超
音波破砕法の利点は大きい。
ところで従来の超音波破砕装置は下記の構成であった。
■　圧電素子を球殻の内面に平面状に配列し、球殻中心
に結石を一致させ、同時に駆動することにより破砕する
（第２図）。
すなわち第２図において、収束点１０は球殻３の中心に
設定されており、超音波は、圧電素子２で発生し、脱気
水等の液体を満たしたポーラス１を介して生体に入射し
、収束点１０に位置する結石を破砕する。
■　平面上に垂直に圧電素子を並べ、位相制御を行なう
ことにより、結石の位置で圧電素子から放射される超音
波の位相が一致させることにより結石を破砕する（第３
図）。
すなわち第３図において、収束点１０に圧電素子２から
発生される超音波の位相を一致させる為に、主制御器７
で発生したパルスを遅延回路６を通して高電圧パルス発
生器５に送られる。これにより超音波は、圧電素子２で
発生し、脱気水等の液体を満たしたポーラス１を介して
生体に入射し、収束点１０に位置する結石を破砕するの
である。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら従来技術の前記第２図の装置は、超音波発
生器は球殻状に限定され、このために装置全体が大きな
ものとなるという課題があった。
したがって装置の小型化は困難であった。
次に従来技術の前記第３図の装置は、圧電素子は人体の
近情に近づけることができ、拡散による減衰は第２図の
装置に比べて小さいという利点がある。
しかし、下記の課題がある。
すなわち、圧電素子の半径をｂとすると超音波ビームの
拡がり角αは、 ｓｉｎα＝０．６λ／ｂ （ただしλは波長を示す。） で与えられる。例えば、ｂ＝１ｃｍ、周波数ＩＭＨ２と
するとα＝５°である為、素子と収束点の距離Ａ’＝２
０ａｎとすると、超音波が収束点に到達する範囲ｄ＝１
．７５ｃｍとなり、実用的でない。
従って、各素子の口径を小さくする必要が生ずる為、高
電圧パルス発生器５と遅延回路６の個数が多数必要とな
る。このために装置コストが高くなるという課題があっ
た。また圧電素子の指向性により、収束点での効率が悪
いという課題もあった。
前記従来技術を解決するため本発明は、超音波発生手段
を複数の平板上に分割して設けるとともに、超音波を破
砕位置に収束させるため平板上の超音波発生手段を配向
させて取付けることにより、装置全体を小型化し、操作
性を向上し、高電圧パルス発生器５と遅延回路６の使用
個数を少なくして装置コストを下げるとともに、超音波
発生手段（たとえば圧電素子）の指向性を上げ、収束点
での破砕効率を向上する装置を提供する。
［課題を解決するための手段］ 前記目的を達成するため本発明は下記の構成からなる。
すなわち本発明は、超音波発生手段を用いて超音波を発
生させ、生体内の結石を破砕する結石破砕装置において
、超音波発生手段を複数の平板上に分割して設けるとと
もに、超音波を破砕位置に収束させるため平板上の超音
波発生手段を配向させて取付けたことを特徴とする結石
破砕装置である。
［作用］ 本発明においては、平板上の超音波発生手段の指向角が
、全ての超音波発生手段の軸が一点で交差する角度であ
ることが好ましい。破砕効率がさらに向上するからであ
る。
また本発明においては、平板の一部に結石の位置を診断
するため、セクタ走査型超音波振動子またはコンベック
ス型超音波振動子を設けることができる。ここでセクタ
走査型超音波振動子とは、振動子を扇状に走査させて人
体内部の断層面を観察する診断器であり、コンベックス
型超音波振動子とは、凸面状の振動子を配列させて人体
内部の断層面を観察する診断器をいう。
これらの診断器を適用すると結石の位置決めすなわち破
砕位置を特定化できるという利点がある。
また本発明においては、超音波発生手段の駆動手段とし
て、結石の破砕位置で、各超音波発生手段から放出した
超音波の位相が一致するように位相制御回路を設けるこ
とが好ましい。かかる位相制御回路としては、遅延制御
回路を設けたり、ポーラス中の媒質を区分けして超音波
の伝播速度を制御するなどの手段が考えられる。前記の
うち好ましくは遅延制御回路を設ける。この遅延制御回
路を第１図で説明すると、主制御器７の出力を遅延回路
６を用いてナノセカンドのオーダーで超音波の位相を一
致させるようにパルス発生を遅らせ、収束点におけるパ
ワーを高める機能を有する。
また本発明においては、超音波発生手段は、圧電素子、
磁歪振動子、または電磁コイルから選ばれる少なくとも
一種の手段であることが好ましい。
ここで、圧電素子とは圧力−電子変換素子（電歪素子）
をいい、結晶に応力（圧力または張力）をかけたとき電
圧が発生したり、電圧をかけると歪みが発生する素子を
いう。−例としては、ＢａＴｉＱ３．　　（Ｎａ、　Ｋ
）　ＮｂＱ３．　　Ｐｂ　（Ｚ　ｒ、　Ｔ　１Ｑ３）な
どのセラミックスがある。次に磁歪振動子とは、磁場に
よって歪みが発生する素子をいう。また、電磁コイルと
は、コイルの外側の絶縁膜を介して銅箔をおき、電磁誘
導により銅箔を振動させる素子である。
上記の説明のとおり本発明は、超音波発生手段を複数の
平板上に分割して設けるとともに、超音波を破砕位置に
収束させるため平板上の超音波発生手段を配向させて取
付けたので、装置全体が小型化でき、操作性が向上し、
高電圧パルス発生器５と遅延回路６の使用個数を少なく
して装置コストを下げ、超音波発生手段（たとえば圧電
素子）の指向性を上げ、収束点での破砕効率を向上する
ことができる。
その理由は、従来技術（第２図）のような球殻形保持具
を使用せず、段差状の複数の分割平面を有する保持具を
設けたので小型化でき、またこれにより操作性を向上で
きる。より具体的には、従来技術（第２図）のような球
殻形保持具の一例として直径３０ｃｍ、焦点までの距離
を２６ｃｍとすると、本発明では厚みを４ｃｍ小さくで
き、その分小形化できる。
また第３図に示す従来技術と比較すると、各素子の口径
を比較的大きくとれ、高電圧パルス発生器５と遅延回路
６の個数を少なくでき、このために装置コストが安くな
り、さらに圧電素子の指向性が高いので、収束点での破
砕効率が向上できる。
より具体的には、−例として直径３０ｃｍ、焦点までの
距離を２６ｃｍ、周波数Ｉ　Ｍ　Ｈｚとすると、従来技
術（第３図）では半径すは、 ｂ＝０，６λ／５ｉｎａ＝０．１８ｃｍとなる。この半
径の素子で平面を構成すると、素子数は約２２，０００
個必要となり実用的でない。
これに対して本発明では、例えば直径２ｃｍとすれば、
約２２０個で構成することができる。さらに本発明にお
いては素子数をより少なくするために、素子表面に音響
レンズを設けて焦点で収束させることも考えられる。
［実施例］ 以下実施例を用いて本発明をさらに具体的に説明する。
なお本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
第３図は、本発明の一実施態様である。超音波発生器の
部分は断面図を示している。
すなわち、超音波発生手段（第１図においては圧電素子
２）を用いて超音波を発生させ、生体内の結石を破砕す
る結石破砕装置において、超音波発生手段（圧電素子２
）を複数の平板上（複数の分割平面を有する保持具９）
に分割して設けるとともに、超音波を破砕位置１０に収
束させるため平板上の超音波発生手段（圧電素子２）を
指向させて取付ける。
前記において、円板形保持面９の上に圧電素子２が収束
点１０の方向を軸として固定されている。
主制御回路７より発生したパルスが遅延回路６で遅延さ
れ、高電圧パルス発生回路に送られ、圧電素子２により
超音波に変換されポーラス１を通して、生体に入射し、
収束点１ｏで各位相が一致する。これにより正確に効率
よく生体内の結石が破砕できる。
前記実施例では圧電素子を用いて説明したが、圧電素子
のかわりに他の超音波変換器（磁歪振動子、電磁コイル
と金属板の組合わせなど）を用いてもよい。
本発明は以上のとおり、各圧電素子が収束点１０の方向
を向いている為、効率が良く発生器の大きさが球形に比
べ小さくなる。
［応用例］ 前記した実施例においては、遅延回路の遅延定数を変更
することにより、収束点１ｏを結石の移動に合せて走査
することもできる。
又、Ｘ線透視との組合わせも容易になる。
［発明の効果］ 以上のとおり本発明によれば、超音波発生手段を複数の
平板上に分割して設けるとともに、超音波を破砕位置に
収束させるため平板上の超音波発生手段を配向させて取
付けたので、装置全体が小型化でき、操作性が向上し、
高電圧パルス発生器５と遅延回路６の使用個数を少なく
して装置コストを下げ、圧電素子の指向性を上げ、収束
点での破砕効率を向上し、正確に結石を破砕することが
できるという顕著な効果を達成できた。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施態様を示し、第２図および第３
図は従来技術を示す。 １：ボーラス ２：圧電素子 ３：球殻形保持具 ４：診断用超音波振動子 ５：高電圧パルス発生器 ６：遅延回路 ７：主制御器 二円盤形保持具 ：複数の分割平面を有する保持具 １０：超音波収束点

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）超音波発生手段を用いて超音波を発生させ、生体
    内の結石を破砕する結石破砕装置において、超音波発生
    手段を複数の平板上に分割して設けるとともに、超音波
    を破砕位置に収束させるため平板上の超音波発生手段を
    指向させて取付けたことを特徴とする結石破砕装置。
  2. （２）超音波発生手段の駆動手段として、結石の破砕位
    置で、各超音波発生手段から放出した超音波の位相が一
    致するように位相制御回路を設けた請求項第１項の結石
    破砕装置。
JP1251394A 1989-09-27 1989-09-27 結石破砕装置 Pending JPH03112546A (ja)

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