JPH0755228B2 - ハイパーサーミア装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、超音波加熱の分野で利用される。

本発明は、ハイパーサーミア装置ないし加温治療器に関
し、とくに超音波を利用したハイパーサーミア装置に関
する。

（ロ）従来技術 癌或いはその他の腫瘍、即ち生体の異常な細胞組織で構
成された患部を治癒させるについては、その一療法とし
て、該患部を43〜45℃の温度域内で10数分ないし数10分
加温するようにした、いわゆる加温ないし温熱療法（ハ
イパーサーミア）が有効であることは、臨床的にも確認
されており、よく知られている。

従来では、第９図に示すような円環型振動子4aを用いて
位相制御により超音波加温領域7aを生体内に形成し、加
温が適用されている。

（ハ）発明が解決しようとする課題 ところが、第９図に示すように、加温領域7aの後方に、
不要な加温点（hot spots）が生ずる。

このような不要な加温点を除去するために、第10図に示
されるように円環振動子を更に半径方向に分割したもの
4bの使用が、特開昭62−42773号公報により開示され、
加温領域7aの後方の不要な加温点7bが生ずる位置で、加
温領域7aを２つに区分してそれら集束超音波の位相が互
いに逆位相となるようにして、そのような不要な加温点
を除去することが提案されている。

しかし、この提案された半径方向分割振動子では、その
振動子の構造が非常に複雑になり、また遅延回路を付加
した制御装置が複雑で高価になる欠点がある。

本発明の目的は、振動子と共に音響レンズを用いて、上
記した不要な加温点が除去され、或いは均一な加温領域
が得られるハイパーサーミア装置を提供することであ
る。

（ニ）課題を解決するための手段 前記した目的は、超音波振動子を用いてこれより得た超
音波が音響レンズと脱気水を通して生体内に集束され、
加温領域を形成させるハイパーサーミア装置において、
音響レンズの凹面部が方位方向にそれぞれ複数の山の稜
線と谷の稜線とを交互に有し、両稜線間を等間隔な平面
ないし曲面により形成することにより、達成される。

また、均一な加温領域を得るために、被検部に接触する
部位は固定した状態で、音響レンズは振動子と共に中心
に沿つて同転可能であることが好ましい。

（ホ）作用 超音波を収束させる手段として、音響レンズを用い、そ
の凹面部内で少なくとも一波長のずれが生ずる部分を連
続的に与える斜平面ないし曲面を形成する。

また、その際、斜平面間に不連続部分を作らない。

なお、このように構成された音響レンズの凹面部は非球
面となるので、回転させることにより均一な加温領域が
得られる。

（ヘ）実施例 本発明の好適な実施例は、第１図から第４図について説
明される。

第１図はその１実施例を示した要部構成例示図である。
この図において、発振器１より得られた高周波を増幅器
２により増幅し、整合回路３を通して超音波振動子４に
送る。超音波振動子４から得られた超音波は、本発明に
よる音響レンズ５と脱気水６を通して生体７に送られ
る。

第４図は本発明による音響レンズと焦点との関係を示し
た説明図である。

アルミで作られた音響レンズ（曲率＝Ｒ）の焦点距離Ｆ
は、Ｆ＝R/（１−V W/V A）で与えられらる。ここで、
ＶWは水の音速で約1530m/S、ＶAはアルミの音速で約630
0m/Sとすると、焦点距離Ｆ＝R/0.76と近似できる。

第４図のように、この焦点位置０を変えずにレンズの厚
みをＬだけ変えるには、 Ｆ′＝Ｒ′/0.76、Ｆ＝Ｆ′＋Ｌ とすればよい。これによつて、Ｆ＞＞Ｌであれば焦点０
で見た場合、半径Ｒのレンズと半径Ｒ′のレンズの違い
は、厚みの差Ｌに伴う位相差のみとなる。従つて、この
ように厚みの差を有するレンズを用いることにより、第
６図に示される振動子を用いて得られる音場と同様のも
のが得られる。

第２図は本発明による音響レンズの１例を示した半断面
正面図、第３図はその底面図ないし凹面部展開図であ
る。

第２図に示すように、音響レンズは厚みＬの差を有して
いる。Ｒは曲率半径、Ｚは曲率中心位置である。

5aは中心凹部、5bは段差部であり、これらの部位は、ア
ルミなど金属で音響レンズを作る場合に加工上にのみ必
要なものである。

5cは山の稜線、5dは谷の稜線である。それぞれ複数の稜
線5c、5dが等間隔に方位方向に形設され、２つの稜線5
c、5d間に斜平面部5eが形成される。

１つの斜平面図5eについて、次に説明する。

第３図に示すように、例えば山の稜線5cと斜平面部5eの
中間半径方向線の１点鎖線とは、集束の場合、互いに逆
位相となる。また、その山の稜線5cから角度αをなす半
径方向線と１点鎖線から同一角度α度をなす半径方向線
とは、同様に逆位相となる。

このようにした、全斜平面5eについて、つまり円周方向
に連続して一波長のずれが生じて互いに逆位相となり、
超音波は打消し合う。

従つて、このような音響レンズを用いれば、集束位置に
おいて不要な加温点が生じない音場が形成される。

なお、音響レンズは、アルミの他にアクリル、ポリスチ
レンなど、水の音速より高いものが選ばれる。

また、音響レンズをアルミにより製作する場合には、数
値制御による機械加工が効率的であり、その場合、例え
ば曲率半径Ｒ、曲率中心位置Ｚなどをパラメータにし
て、方位方向基準線より円周方向の角度毎に加工条件を
求めて行なわれる。

第７図は前示実施例と同様のものを示した要部断面図で
ある。

５は同一構成の音響レンズである。振動子４で発生した
超音波は、音響レンズ５で集束され、脱気水６、ボーラ
ス９を通して、全体に発射される。

10は脱気水の出入口である。脱気水６は、冷却循環装置
（図示省略）に脱気水出入口10を通して送られ、一定温
度に変換され、再び別の出入口より、ボーラス９内に入
る。

第８図はこのようなアプリケータを用いて得られる温度
分布の例示図である。この図はアプリケータの中心軸
（Ｚ方向）に直角の断面について等温線で示している。
温度分布が異形円周状に拡つており、とくにスポツト的
な高音域が円周上に隔離して生じており、全体の温度分
布にむらがある。

このような温度分布のむらを解消させるための好ましい
実施例が第５図に示されている。

11に示される運動用Ｏリングにより、振動子４、音響レ
ンズ５が保持されている部分は、ボーラス９（被検部に
接触する部分）に対して、回転可能となつている。

第６図はこのアプリケータにより振動子４、音響レンズ
５を回転した時に得られる等温線分布図とその図中の線
Ａ−Ａ′における温度分布図である。

図示のように、加温領域の等温分布は同心円周状に拡
り、加温領域が均一加温され、加温治療に適用するとそ
の効果があがる。

なお、音響レンズを振動子と共に回転させる方向は１方
向に限らず、１回転ずつ逆転させる方法でもよい。ま
た、その回転手段はとくに図に示さないが、公知の種々
な機構から選択して駆使される。

（ト）効果 本発明によれば、振動子と共に音響レンズを使つて、不
要な加温点ないしhot spotsを生じない、また加温領域
が均一加温により得られる超音波加温装置が安価に提供
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例を示した要部構成例示図、第
２図は本発明による音響レンズの１例を示した正面図、
第３図はその底面図ないし凹面部展開図、第４図は音響
レンズと焦点との関係を示した説明図、第５図は他の好
ましい要部断面図、第６図は第５図実施例による等温線
分布図とその図中の線Ａ−Ａ′における温度分布図、第
７図は第１図同様の要部断面図、第８図は第７図実施例
による等温線分布図、第９図は従来例平面図、断面図及
び動作説明図、第10図は他の従来例平面図である。 ４は振動子、５は音響レンズ、5cは山の稜線、5dは谷の
稜線、5eは斜平面部、６は脱気水、９はボーラス、10は
脱気水出入口、11は運動用Ｏリング、Ｌは厚み差であ
る。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】超音波振動子を用いてこれより得た超音波
   が音響レンズと脱気水を通して生体内に集束され、加温
   領域を形成させるハイパーサーミア装置において、音響
   レンズの凹面部が方位方向にそれぞれ複数の山の稜線と
   谷の稜線とを交互に有し、両稜線間が等間隔な斜平面な
   いし曲面により形成されていることを特徴とする、ハイ
   パーサーミア装置。
2. 【請求項２】被検部に接触する部位は固定した状態で、
   音響レンズは振動子と共に中心に沿つて回転可能である
   ことを特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載のハイ
   パーサーミア装置。