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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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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