JPH1085287A - 超音波骨治療装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軟部組織による超音波減衰が有っても、十分
な刺激が可能なように、超音波の出力強度を上げると生
体内でのキャビテーション等が発生し、逆に組織に対し
損傷を与える。 【解決手段】 体外より患部に超音波を照射し外傷を治
療するための装置であり、かかる装置は患部に治療超音
波を照射する複数の治療超音波照射手段１４と、前記治
療超音波を制御する治療超音波制御手段１２を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波を用いて外
傷を治療する装置に関する。さらに詳細には、本発明は
患部に超音波を経皮的に照射することにより外傷、特に
骨折あるいは様々な筋骨格の傷害を治療するための装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】以前より、超音波を使用して外傷の治療
が可能であることが知られている。適当なパラメータ
（例えば、超音波周波数、パルス繰り返し周期とパルス
振幅）を有する超音波パルスを、適当な期間、患部に近
接した適当な位置で当てることにより、例えば、骨折と
骨挫傷の自然治癒が速められる。骨粗鬆症の初老の人の
ように、自然治癒能力が低下したために骨移植を必要と
したり、あるいは寝たきりになるような骨折を起こした
患者に対しても、超音波治療法は治療効果を有する。

【０００３】Ｄｕａｒｔｅの米国特許（No.4,530,360）
には、患部に近接した体外より、経皮的に超音波のパル
スを適用するための、基礎的な非侵襲的治療の技術およ
び装置について記述されている。上記特許において述べ
られたアプリケータは、操作者のためのグリップの役目
を果たすプラスチックチューブと、ＲＦソースへの接続
のためのプラスチックチューブに付けられたＲＦプラグ
と、超音波トランスデューサに接続された内部のケーブ
ルとを有するものである。

【０００４】かかる装置では操作者は治療が完了するま
で、患部に超音波パルスを照射するために、自力でその
アプリケータを、所定の場所に位置するよう握り続けね
ばならない。この結果、その患者（操作者）は、治療中
は動くことができない。治療時間が長くなればなる程、
患者はより不便となる。上記特許はまた、超音波を生成
するためのＲＦ信号の範囲、超音波出力密度レベル、各
超音波のパルスの継続時間の範囲、および超音波のパル
ス周波数の範囲について記述されている。

【０００５】また、Ｔａｌｉｓｈ他の米国特許（No. 5,
003,965）には、被覆された光学的な線によって遠隔制
御ユニットに接続されたボディ・アプリケータ・ユニッ
トを有する超音波体治療システムが記述されている。超
音波のパルス継続時間とパルス繰り返し周波数を制御す
る信号は、ボディ・アプリケータ・ユニットとは別に生
成される。この特許には、超音波照射部位が患部付近の
体外の位置に近接するよう、ボディ・アプリケータ・ユ
ニットを患者に付けるための取付け具を有する装置が記
載されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】これまでの外傷を超音
波的に治療する方法と装置においては、例えば大腿骨の
ように周囲をすべて厚い軟部組織で覆われている骨での
骨折に対する治療では、軟部組織による超音波の減衰が
大きく一方向からの超音波照射では骨折部全体に対し十
分な刺激が出来ない。軟部組織による超音波減衰が有っ
ても、十分な刺激が可能なように、超音波の出力強度を
上げると生体内でのキャビテーション等が発生し、逆に
組織に対し損傷を与える。

【０００７】また別の例として斜骨折のように骨折線が
斜めに走っている場合には、骨折した骨を見る位置によ
って骨折部位の位置が異なっており、全ての骨折部位を
含むように治療超音波を照射することは困難である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者はかかる課題に
ついて鋭意検討した結果、以下の超音波骨治療装置を見
いだした。

【０００９】すなわち、本発明の超音波骨治療装置は、
体外より患部に超音波を照射し外傷を治療するための装
置であり、かかる装置は患部に治療超音波を照射する複
数の治療超音波照射手段と、前記治療超音波を制御する
治療超音波制御手段を有する。複数の治療超音波照射手
段は患部付近に近接して配置され、治療超音波制御手段
に含まれるタイミング機構により切り替えられて、予め
設定された時間だけ治療超音波を出力する。治療超音波
は各々の治療超音波照射手段から同時に照射されても良
いし、順次的に照射、あるいは無作為的な順序での治療
超音波の照射や、これらの照射パターンを組み合わせる
ことも可能である。

【００１０】さらに本装置はアラームを備え、複数の治
療超音波照射手段が切り替えられた時に起動される。ま
た、治療超音波照射手段からの治療超音波の出力が停止
する時に起動することも可能である。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明を好適な実施例を用いて説
明する。本発明は、大腿骨のように周囲をすべて厚い軟
部組織で覆われている骨での骨折や、斜骨折のように骨
折線が斜めに走っているおり見る位置によって骨折部位
の位置が異なっているような骨折に対してでも、治療超
音波を患部に照射することを可能とする、複数の治療超
音波照射手段を有する超音波骨治療装置である。

【００１２】本発明は、患部に治療超音波を照射する複
数の治療超音波照射手段と、治療超音波を制御する治療
超音波制御手段を有する超音波骨治療装置である。

【００１３】かかる超音波骨治療装置の治療超音波制御
手段は、プロセッサを有する信号生成回路を含み、前記
信号生成回路は前記超音波トランスデューサを制御する
ためのパルス信号を生成するパルス信号生成手段と、パ
ルス信号を統制するための切換え手段を備え、複数の治
療超音波照射手段内の超音波トランスデューサに接続さ
れる。

【００１４】前記パルス信号生成手段は、タイミング機
構および／または前記治療超音波照射手段に連係する１
つ以上の出力駆動回路を有する。

【００１５】切換手段は、タイミング機構と出力駆動回
路間に挿入されたスイッチであり、前記スイッチをオン
／オフすることで、治療超音波照射手段へ供給されるパ
ルス信号の切り換えを行う。

【００１６】タイミング機構、出力駆動回路、パルス信
号切り替えのスイッチは、複数の治療超音波照射手段か
らのどのようなパターンで治療超音波を照射するかに依
って色々な構成を取ることができる。例えば一つの好適
例としては、複数の治療超音波照射手段を同時に駆動し
一斉に治療超音波を照射する場合には、スイッチをタイ
ミング機構と複数の出力駆動回路間に挿入し、各スイッ
チは複数の治療超音波照射手段の各々へ供給されるパル
ス信号のオン／オフを同時に切り換える。また別な好適
例としては、複数の治療超音波照射手段をある順序で駆
動し治療超音波を順次的に照射する場合には、各々独立
したスイッチをタイミング機構と複数の出力駆動回路の
各々との間に挿入し、各独立スイッチの各々は特定の治
療超音波照射手段へ供給されるパルス信号のオン／オフ
を独立に切り換える。本発明による超音波骨治療装置お
ける治療超音波の照射パターンは上記の好適例に限定さ
れるものではなく、無作為的な順序での治療超音波の照
射や、これらの照射パターンを組み合わせてもかまわな
い。

【００１７】更に本発明による超音波骨治療装置は内部
にプロセッサに接続されいるアラームを備え、複数の治
療超音波照射手段の各々へ供給されるパルス信号が切り
換えられた時に、および／または各独立スイッチがオフ
になったときにプロセッサにより起動される。しかしな
がら、アラームの起動タイミングはこの例に限定される
ものではない。

【００１８】これら特徴は、大腿骨のように周囲をすべ
て厚い軟部組織で覆われている骨での骨折や、斜骨折の
ように骨折線が斜めに走っているおり見る位置によって
骨折部位の位置が異なっているような骨折に対してで
も、治療超音波を患部に照射することを可能とする。

【００１９】本発明の超音波骨治療装置は、超音波を用
いて外傷を治療するために使用される。ここでは、筋骨
格の怪我の治療のためのものを示すが、その他静脈の潰
瘍等の他の疾患にも適用可能である。

【００２０】本発明を好適な実施例に基づいた図を用
い、更に詳しく説明する。図１には、本発明の超音波骨
治療装置１０が示される。超音波骨治療装置１０は治療
超音波制御手段１２と、ケーブル１６および１６ａによ
りそれぞれ治療超音波制御手段１２に接続された複数の
治療超音波照射手段１４、１４ａとを含む。

【００２１】ケーブル１６および１６ａは、好適には、
ディジタル信号と同様に比較的低い周波数あるいは光信
号を送ることができるマルチ・コンダクター・ケーブル
である。ケーブル１６および１６ａは、同軸ケーブルあ
るいは適合する他の形式のシールドされたケーブルでも
よい。あるいは、ケーブル１６および１６ａは、光信号
を送るための光ファイバーケーブルでもよい。

【００２２】図２に示されるように、治療超音波制御手
段１２は、例えば、ネジや超音波の溶接、接着剤によっ
て相互に組み合わされる二つのハーフ・セクションの中
で構成されるハウジング２０を含む。プリント回路基板
２２は、ハウジング２０内に設けられ、基板間ケーブル
２６を通してディスプレイ部品２４に接続される。プリ
ント回路基板２２上にある電池格納部３２には、リアル
タイム・クロック用の電池が挿入される。

【００２３】ディスプレイ部品２４は、取付け板２８、
ディスプレイ３０、およびキーパッド３１を含む。ディ
スプレイ３０は、例えば、テキストと数字を表示するた
めの好適な液晶ディスプレイあるいはＬＥＤ型ディスプ
レイである。

【００２４】プリント回路基板２２上にはまた、通信ポ
ート３４が装備されており、ハウジング２０のチャネル
３６を通してアクセス可能である。通信ポート３４はプ
リント回路基板２２上の信号発生器回路３８に接続さ
れ、例えば、治療超音波制御手段１２と外部コンピュー
タまたはモデム等との間の通信リンクを提供する。この
構成において、医者は、装置番号、日付、時間、および
または使用者による実際の治療の継続時間といった使用
状態情報記憶手段４２内に記憶された使用状態情報をダ
ウンロードすることができる。

【００２５】図３は、複数の治療超音波照射手段１４、
１４ａを統制するパルス信号を生成および制御する治療
超音波制御手段１２内の信号生成回路３８の構成を示す
一つの実施形態のブロック図である。好適には、信号生
成回路３８は、プロセッサ４４と、プロセッサ４４の動
作を制御するためのプログラム（例えば、システムある
いはアプリケーション）を記憶したプログラムメモリ４
３を含む。

【００２６】プロセッサ４４は、ディスプレイ３０とキ
ーパッド３１に接続されるとともに、キーパッド３１か
らのデータを受信し、ディスプレイ３０へデータを転送
するよう構成される。プロセッサ４４は、インテル社の
８０／×８６ファミリーのようなマイクロプロセッサ、
あるいは、内部メモリを有するマイクロ・コントローラ
ーである。

【００２７】通信インタフェース３５は、通信ポート３
４とプロセッサ４４の間に接続され、例えば、外部コン
ピュータ等との通信に供される。通信インタフェース３
５は、ＲＳ−２３２インタフェースのようなシリアル・
インタフェースであってもよいし、パラレル・インタフ
ェースでもよい。

【００２８】また、プロセッサ４４は、治療シーケン
ス、すなわち超音波治療の開始時刻とその停止時刻を制
御するために利用される。プロセッサ４４は、治療時間
について予めプログラムされており、使用者（例えば、
医者または患者）は、キーパッド３１を介して、予め設
定された治療時間の一つを選択する。あるいは、プロセ
ッサは、キーパッド３１を介して使用者により、その開
始および停止時刻がプログラムされる。代表的な治療時
間は、１０〜２０分のオーダーであるが、１〜５５分の
間で変動してもよい。

【００２９】超音波治療が開始時刻となるとプロセッサ
４４は、タイミング機構６１を制御し複数の治療超音波
照射手段１４、１４ａを統制するパルス信号がケーブル
１６、１６ａを通過するのを許すスイッチ６０を閉じ
る。治療が終了するとプロセッサ４４は、スイッチ６０
を開状態にし、複数の治療超音波照射手段１４、１４ａ
を統制するパルス信号がケーブル１６、１６ａへ通過す
ることを禁止する。これに加えて、プロセッサ４４がア
ラーム信号をアラーム６２へ送信し、これを駆動する。

【００３０】さらに、治療超音波制御手段１２内の信号
生成回路３８の構成を示す、別の実施例のブロック図３
８ａが図４に示される。この実施例において、スイッチ
は複数の治療超音波照射手段各々に対し一つ存在し、治
療超音波照射手段を制御するパルス信号を独立に操作す
ることができる。

【００３１】図５は、治療超音波照射手段１４内の回路
を示す一つの実施形態のブロック図である。治療超音波
照射手段１４内の回路は、信号発治療超音波制御手段１
２によってケーブル１６を通して送信されたパルス信号
を受信する受信器６６を包含する。受信器６６は、超音
波トランスデューサ６８を励起するトランスデューサド
ライバー６７に接続される。

【００３２】さらに、治療超音波照射手段１４内の回路
の別の実施例が図６に示される。この実施例において、
治療超音波照射手段１４は、電力を治療超音波照射手段
１４内部の各構成要素に供給する内部電池７３を含む。

【００３３】信号監視回路７０は、好適にはトランスデ
ューサドライバー６７の出力の波形特徴を表すデジタル
の出力信号７２を提供する。そのような特性は、例え
ば、超音波トランスデューサ６８の駆動信号の周波数、
パルス繰り返し周波数、パルス幅、あるいは駆動信号の
平均出力電力を含んでもよい。信号監視回路７０の出力
信号７２は、治療超音波制御手段１２へドライバー７１
とケーブル１６を通して送信される。

【００３４】取付け具ロック７３は、治療超音波照射手
段１４の外部表面上にスイッチを有し、治療超音波照射
手段１４がその超音波トランスデューサが励起される前
に正しく配置されたことを確認して、治療超音波照射手
段１４の内部の構成要素へ電力を供給する。

【００３５】ゲルセンサー６９もまた図５に示されてい
る。超音波トランスデューサ６８の表面が超音波伝導体
なしで皮膚に配置されると、大きなエネルギーの反射が
超音波トランスデューサ６８と皮膚の境界面における不
連続面によって起こり、超音波トランスデューサ６８が
照射した治療超音波はほとんど患部に照射されない。ゲ
ルセンサー６９は超音波トランスデューサ６８上に超音
波伝導体が存在しているかどうかを検出し、プロッセ４
４へ出力する。

【００３６】開口１０４とバイオネットラグ１０６とを
有する取り付け具１０２が図７に示される。図７では、
ギプス８８内の穴９４上に配置された取付け具１０２
と、治療超音波照射手段１４を示し、開口１０４と治療
超音波照射手段１４が同軸状に配列されている。

【００３７】治療超音波照射手段１４は、取り付け具１
０２の開口１０４の中に及ぶ患者接触面１１８を持つ円
筒形の部分１１４を有し、更に取り付け具１０２のバイ
オネットラグ１０６と係合する円筒形の部分１１５上の
スロット付ラグ１１６を有する。

【００３８】超音波治療を開始する時には、取り付け具
１０２の開口１０４の中に、治療超音波照射手段１４の
患者接触面１１８を持つ円筒形の部分１１４とバイオネ
ットラグ１０６と係合する円筒形の部分１１５を挿入す
る。さらに、スロット付ラグ１１６がバイオネット・ラ
グ１０６と係合するよう、治療超音波照射手段１４を回
転させ、取り付け具１０２に固定する。

【００３９】ここに開示された本発明の様々な実施例に
対して、要旨および範囲を逸脱せずに、様々な変形を行
うことができることが理解される。例えば、構成素材の
種類と同様に、信号発生器の様々な形状が考えられる。
また、超音波トランスデューサを励起するために使用さ
れる部品の構成においても様々な変形が可能である。し
たがって、上述したことは発明を限定するものとして解
釈されるものではなく、発明の好適な実施例を実現する
ものとして解釈されるべきである。クレームにより定義
された本発明の範囲および要旨内において他の変形が可
能である。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、大腿骨のように周囲を
すべて厚い軟部組織で覆われている骨での骨折に対し、
出力を上げる事なく治療超音波を照射でき、また斜骨折
のように骨折線が斜めに走っているおり見る位置によっ
て骨折部位の位置が異なっているような骨折に対してで
も、効率よく治療超音波を患部に照射することが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明（治療超音波制御手段と複数の治療超
音波照射手段の一つの実施形態を図示する）に基づいた
超音波骨治療装置の全体図である。

【図２】 図１に示される治療超音波制御手段の分解図
である。

【図３】 図１に示される治療超音波制御手段の回路の
一つの実施形態を示すブロック図である。

【図４】 図１に示される治療超音波制御手段の回路の
他の実施形態を示すブロック図である。

【図５】 図１に示される治療超音波照射手段の回路の
一つの実施形態を示すブロック図である。

【図６】 図１に示される治療超音波照射手段の回路の
他の実施形態を示すブロック図である。

【図７】 取り外し可能な取付けのための取り付け具と
図１に示される治療超音波照射手段の全体図である。

【符号の説明】

１０ 超音波骨治療装置 １２ 治療超音波制御手段 １４、１４ａ、１４ｂ 治療超音波照射手段 １６、１６ａ、１６ｂケーブル ２０ ハウジング ２２ プリント回路基板 ２４ ディスプレイ部品 ２６ 基板間ケーブル ２８ 取付け板 ３０ ディスプレイ ３１ キーパッド ３２ 電池格納部 ３４ 通信ポート ３５ 通信インターフェース ３６ チャネル ３８、３８ａ 信号発生回路 ４３ プログラムメモリ ４４ プロセッサ ６０、６０ａ、６０ｂ スイッチ ６１ タイミング ６２ アラーム ６６ 受信器 ６７ トランスデューサドライバー ６８ 超音波トランスデューサ ６９ ゲルセンサー ７０ 信号監視回路 ７１ ドライバー ７２ 信号監視回路の出力 ７３ 取り付け具ロック ７４ 電池 ８８ ギプス ９４ ギプスに開けられた穴 １０２ 取り付け具 １０４ 開口 １０６ バイオネットラグ １１４ 患者接触面を持つ円筒形の部分 １１５ バイオネットラグと係合する円筒形の部分 １１６ スロット付ラグ １１８ 患者接触面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 595044007 810 ＰＡＳＳＡＩＣ ＡＶＥＮＵＥ，Ｗ ＥＳＴ ＣＡＬＤＷＥＬＬ，ＮＥＷ ＪＥ ＲＳＥＹ 07006，Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 ジョン・ピー・ライアビー アメリカ合衆国・ニュージャージー・ 07021・エセックス・フェルズ・スチュワ ート・ロード・25 (72)発明者 ケネス・ジェイ・スコウアン アメリカ合衆国・ニュージャージー・ 07081・スプリングフィールド・クリステ ィ・レーン・４ (72)発明者 ケネス・ジェイ・ウルゴヴィッチ アメリカ合衆国・ニュージャージー・ 07012・クリフトン・イースト・９ス・ス トリート・37

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 体外より患部に超音波を照射し外傷を治
   療するための装置であって、患部に治療超音波を照射す
   る複数の治療超音波照射手段と、前記治療超音波を制御
   する治療超音波制御手段を有することを特徴とする超音
   波骨治療装置。
2. 【請求項２】 前記治療超音波制御手段は、プロセッサ
   と、前記複数の治療超音波照射手段を制御するパルス信
   号生成手段と、前記パルス信号を統制するために前記プ
   ロセッサに連係した切換手段とを有する信号生成回路を
   内部に備え、前記パルス信号は前記複数の治療超音波照
   射手段を統制するために供給されることを特徴とする請
   求項１記載の超音波骨治療装置。
3. 【請求項３】 前記複数の治療超音波照射手段の各々
   は、超音波トランスデューサを内部に備えることを特徴
   とする請求項１または請求項２のいずれか１項記載の超
   音波骨治療装置。
4. 【請求項４】 前記パルス信号生成手段はタイミング機
   構を有することを特徴とする請求項２記載の超音波骨治
   療装置。
5. 【請求項５】 前記パルス信号生成手段は前記複数の治
   療超音波照射手段の各々に連係する出力駆動回路を有す
   ることを特徴とする請求項２記載の超音波骨治療装置。
6. 【請求項６】 前記パルス信号生成手段は前記複数の治
   療超音波照射手段の各々に連係するタイミング機構およ
   び出力駆動回路を有することを特徴とする請求項２記載
   の超音波骨治療装置。
7. 【請求項７】 前記パルス信号生成手段は複数の出力駆
   動回路に連係するタイミング機構を有し、前記複数の出
   力駆動回路の各々は一つの治療超音波照射手段に連係す
   ることを特徴とする請求項２記載の超音波骨治療装置。
8. 【請求項８】 前記切換手段は前記複数の治療超音波照
   射手段の各々へ供給される前記パルス信号を同時に切り
   換えることを特徴とする請求項２記載の超音波骨治療装
   置。
9. 【請求項９】 前記切換手段は前記複数の治療超音波照
   射手段の各々へ供給される前記パルス信号を独立して切
   り換えることを特徴とする請求項２記載の超音波骨治療
   装置。
10. 【請求項１０】 前記切換手段は、前記タイミング機構
    と前記複数の出力駆動回路間に挿入されたスイッチを有
    し、各スイッチは前記複数の治療超音波照射手段の各々
    へ供給される前記パルス信号のオン／オフを同時に切り
    換えることを特徴とする請求項６記載の超音波骨治療装
    置。
11. 【請求項１１】 前記切換手段は、前記タイミング機構
    と前記複数の出力駆動回路の各々との間に挿入された独
    立スイッチを有し、各独立スイッチの各々は特定の治療
    超音波照射手段へ供給される前記パルス信号のオン／オ
    フを独立に切り換えることを特徴とする請求項６記載の
    超音波骨治療装置。
12. 【請求項１２】 前記プロセッサに連係するアラームを
    備えることを特徴とする請求項２記載の超音波骨治療装
    置。
13. 【請求項１３】 前記プロセッサに連係するアラームを
    備え、前記複数の治療超音波照射手段の各々へ供給され
    る前記パルス信号が切り換えられた時に、前記アラーム
    が前記プロセッサにより起動されることを特徴とする請
    求項１２記載の超音波骨治療装置。
14. 【請求項１４】 前記アラームは各独立スイッチがオフ
    になったときに前記プロセッサにより起動されることを
    特徴とする請求項１２記載の超音波骨治療装置。