JP2811123B2 - フィードバック制御を伴う変調出力を有する超音波カテーテルシステム - Google Patents
フィードバック制御を伴う変調出力を有する超音波カテーテルシステムInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、一般的に医療装置に関し、特に、超音波エ
ネルギーを生成し、その超音波エネルギーを哺乳動物の
体内の治療位置へ運ぶための方法と装置に関する。
ネルギーを生成し、その超音波エネルギーを哺乳動物の
体内の治療位置へ運ぶための方法と装置に関する。
発明の背景 血管からの障害物質の除去もしくは取り除きに用いら
れるために今まで数多くの超音波装置が提案されてき
た。それらの装置には、血管から障害を取り除くために
超音波エネルギーを単独でもしくは他の治療医療機具と
組み合わせて使用するものがあり、これには米国特許第
3,433,226号（Boyd）、第3,823,717号（Pohlman,et a
l.）、第4,808,153号（Parisi）、第4,870,281号（Stas
z）、第3,565,062号（Kuris）、第4,924,863号（Sterze
r）、第4,870,953号（Don Michael,et al.）、第4,92
0,954号（Alliger,et al.）および第5,100,423号（Fea
rnot）と同様に、WO87−05739号（Cooper）、WO89−065
15号（Bernstein,et al.）、WO90−0130号（Sonic Ne
edle Corp）、EP316789号（Don Michael,et al.）、
DE3,821,836号（Schubart）DE2,438,648号（Pohlman）
に開示されたものが含まれる。
れるために今まで数多くの超音波装置が提案されてき
た。それらの装置には、血管から障害を取り除くために
超音波エネルギーを単独でもしくは他の治療医療機具と
組み合わせて使用するものがあり、これには米国特許第
3,433,226号（Boyd）、第3,823,717号（Pohlman,et a
l.）、第4,808,153号（Parisi）、第4,870,281号（Stas
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edle Corp）、EP316789号（Don Michael,et al.）、
DE3,821,836号（Schubart）DE2,438,648号（Pohlman）
に開示されたものが含まれる。
超音波伝達カテーテルは、人や動物の血管からさまざ
まなタイプの障害を効果的に除去するために使用されて
きた。特に、大腿の動脈などの末梢の血管から動脈硬化
症の動脈瘤の除去における成功が認められた。冠状動脈
などのより小さな血管への超音波エネルギーの適用が成
功するのには、大動脈弧および冠状脈の曲がりくねった
導管を介してそのようなカテーテルが前進移動（transl
uminal advancement）できるように十分に小さく柔軟で
ある超音波伝達カテーテルの使用が必要とされる。
まなタイプの障害を効果的に除去するために使用されて
きた。特に、大腿の動脈などの末梢の血管から動脈硬化
症の動脈瘤の除去における成功が認められた。冠状動脈
などのより小さな血管への超音波エネルギーの適用が成
功するのには、大動脈弧および冠状脈の曲がりくねった
導管を介してそのようなカテーテルが前進移動（transl
uminal advancement）できるように十分に小さく柔軟で
ある超音波伝達カテーテルの使用が必要とされる。
加えて、超音波伝達カテーテルは「ANGIOPLASTY AND
ABLATIVE DEVICES HAVING ONBOARD ULTRASOUND
COMPONENTS AND DEVICES AND METHODS FOR UTILI
ZING ULTRASOUND TO TREAT OR PREVENT VASOSPAS
M」と題した同時係属にある米国特許出願第07/911,651
号に開示されたように、血管の発作的収縮を抑えるまた
は逆にする目的で血管の壁に超音波エネルギーを運ぶた
めに用いられてもよい。
ABLATIVE DEVICES HAVING ONBOARD ULTRASOUND
COMPONENTS AND DEVICES AND METHODS FOR UTILI
ZING ULTRASOUND TO TREAT OR PREVENT VASOSPAS
M」と題した同時係属にある米国特許出願第07/911,651
号に開示されたように、血管の発作的収縮を抑えるまた
は逆にする目的で血管の壁に超音波エネルギーを運ぶた
めに用いられてもよい。
かなりの長さのすなわち約50センチメートルよりも長
い超音波カテーテルの使用においては、さらに別の問題
が持ち上がっている。カテーテル内の超音波伝達部材に
より生成される熱の消散が、特別な懸念のひとつであ
る。熱の消散を助けるためにカテーテルを介してフラッ
シュ冷却材すなわち食塩水が知られているが、そのよう
な処置がいつも適切であるとは限らない。
い超音波カテーテルの使用においては、さらに別の問題
が持ち上がっている。カテーテル内の超音波伝達部材に
より生成される熱の消散が、特別な懸念のひとつであ
る。熱の消散を助けるためにカテーテルを介してフラッ
シュ冷却材すなわち食塩水が知られているが、そのよう
な処置がいつも適切であるとは限らない。
そのような超音波カテーテルに形成された湾曲部は人
体のさまざまな解剖上の血管を通る。そのような湾曲部
は、カテーテルと超音波伝達部材との摩擦接触の点を供
給する。この結果、過熱が発生する。
体のさまざまな解剖上の血管を通る。そのような湾曲部
は、カテーテルと超音波伝達部材との摩擦接触の点を供
給する。この結果、過熱が発生する。
当業者に理解されるように、超音波カテーテル内の熱
の発生は、カテーテルへのダメージと同様にその作用を
無効にしてしまうものである。
の発生は、カテーテルへのダメージと同様にその作用を
無効にしてしまうものである。
従来におけるそのような超音波カテーテル内の熱の発
生の影響を軽減するための解決方法は、超音波が単に断
続的に超音波伝達部材に加えられるように超音波変換器
にパルスを発生させることであった。そのような装置
は、一般に、約30〜50％の衝撃周波を用いる。そのよう
にして、熱の発生は、超音波が超音波伝達部材に加えら
れない時の衝撃周波の70〜50％減った部分の間に起こる
ので、超音波カテーテルの冷却を許容する。
生の影響を軽減するための解決方法は、超音波が単に断
続的に超音波伝達部材に加えられるように超音波変換器
にパルスを発生させることであった。そのような装置
は、一般に、約30〜50％の衝撃周波を用いる。そのよう
にして、熱の発生は、超音波が超音波伝達部材に加えら
れない時の衝撃周波の70〜50％減った部分の間に起こる
ので、超音波カテーテルの冷却を許容する。
100％の衝撃周波が調節されていない出力信号により
規定されることは当業者に理解されることである。熱の
消散が問題でない応用では、そのような100％の衝撃周
波を用いることができる。
規定されることは当業者に理解されることである。熱の
消散が問題でない応用では、そのような100％の衝撃周
波を用いることができる。
しかしながら、そのようなパルス化技法は、超音波変
換器の断続的オン／オフサイクリングの間受けた大きな
加速度勾配によって超音波伝達部材が破損する可能性を
高くする。そのような大きな加速度の勾配により、20KH
zを超える超音波の操作周期が超音波伝達部材に加えら
れるようになる。操作超音波周期は、約20KHz以下に保
持され、より高い操作超音波周期と関連する大きな加速
度の勾配を制限するのが好ましい。
換器の断続的オン／オフサイクリングの間受けた大きな
加速度勾配によって超音波伝達部材が破損する可能性を
高くする。そのような大きな加速度の勾配により、20KH
zを超える超音波の操作周期が超音波伝達部材に加えら
れるようになる。操作超音波周期は、約20KHz以下に保
持され、より高い操作超音波周期と関連する大きな加速
度の勾配を制限するのが好ましい。
そのような大きな加速度の勾配は、通常医療用システ
ムを振動するオン／オフサイクリングと関連しおり、シ
ステムが静止状態から移動状態に又は移動状態から静止
状態に変化する非常に短い時間によることは、当業者に
理解されることであろう。
ムを振動するオン／オフサイクリングと関連しおり、シ
ステムが静止状態から移動状態に又は移動状態から静止
状態に変化する非常に短い時間によることは、当業者に
理解されることであろう。
加えて、そのようなパルス化されたシステムは、一般
的に、長いつまり衝撃周波の70〜50％減った部分によっ
て減少した除去効力を供給する。
的に、長いつまり衝撃周波の70〜50％減った部分によっ
て減少した除去効力を供給する。
このように、オン／オフサイクリングによる不適切な
熱消散や超音波送付部材の破損の問題を被ることのない
超音波カテーテルを供給するのに効果がある。
熱消散や超音波送付部材の破損の問題を被ることのない
超音波カテーテルを供給するのに効果がある。
さらに、当今の超音波カテーテルは、超音波伝達部材
の先端に供給される超音波エネルギーの強度における変
化により効果のない除去を行ってしまう。超音波伝達部
材の先端における超音波エネルギーの強度のそのような
変化は、所望のレベルよりも低いレベルで超音波カテー
テルが作動するようにすることにより除去行程の効力を
減少する。すなわち、そのよな強度における変化は、超
音波伝達部材が最大安全レベルでもしくは最大安全レベ
ルあたりで駆動されているとしても、超音波伝達部材の
先端が超音波エネルギーの所望の強度よりも低い強度で
放射するようにさせる。
の先端に供給される超音波エネルギーの強度における変
化により効果のない除去を行ってしまう。超音波伝達部
材の先端における超音波エネルギーの強度のそのような
変化は、所望のレベルよりも低いレベルで超音波カテー
テルが作動するようにすることにより除去行程の効力を
減少する。すなわち、そのよな強度における変化は、超
音波伝達部材が最大安全レベルでもしくは最大安全レベ
ルあたりで駆動されているとしても、超音波伝達部材の
先端が超音波エネルギーの所望の強度よりも低い強度で
放射するようにさせる。
超音波伝達部材の先端で放射された超音波エネルギー
の強度におけるそのような変化は、一般的に、特に大腿
の動脈のような離れた位置から冠状動脈のような小さな
血管にアクセスする場合など、人体解剖の曲がりくねっ
た血管に直面した湾曲部によるものである。そのような
湾曲部は、本質的に、超音波伝達部材を介して伝達され
た超音波エネルギーの強度における減少をもたらす。こ
れは、曲がった伝達部材を介して超音波エネルギーを伝
達することにおける本来備わっている放射および反射の
減退によるものと考えられており、また、湾曲部分での
超音波伝達部材とカテーテルとの摩擦係合によるものと
も考えられている。
の強度におけるそのような変化は、一般的に、特に大腿
の動脈のような離れた位置から冠状動脈のような小さな
血管にアクセスする場合など、人体解剖の曲がりくねっ
た血管に直面した湾曲部によるものである。そのような
湾曲部は、本質的に、超音波伝達部材を介して伝達され
た超音波エネルギーの強度における減少をもたらす。こ
れは、曲がった伝達部材を介して超音波エネルギーを伝
達することにおける本来備わっている放射および反射の
減退によるものと考えられており、また、湾曲部分での
超音波伝達部材とカテーテルとの摩擦係合によるものと
も考えられている。
このように、効果のない超音波エネルギーの伝達によ
る不適切な除去効力の問題を首尾良く解決できる超音波
カテーテルを提供するのに有利である。
る不適切な除去効力の問題を首尾良く解決できる超音波
カテーテルを提供するのに有利である。
発明の概要 本発明によれば、熱の発生を減少するように変調され
た出力であるが、大きな加速度勾配による超音波伝達部
材の早期減退を起こすことなくむしろゆっくり変化する
関数により変調される出力を提供し、また、超音波トラ
ンスデューサから除去部分への効果のない超音波伝達に
より不適切な除去効力の問題を軽減するようフィードバ
ック制御を用いる哺乳動物の体内のある位置に細長いカ
テーテルを通して超音波エネルギーを運ぶための方法と
装置が提供される。ゆっくり変化する関数には、サイン
関数と、三角関数などが含まれるがこれに限られない。
た出力であるが、大きな加速度勾配による超音波伝達部
材の早期減退を起こすことなくむしろゆっくり変化する
関数により変調される出力を提供し、また、超音波トラ
ンスデューサから除去部分への効果のない超音波伝達に
より不適切な除去効力の問題を軽減するようフィードバ
ック制御を用いる哺乳動物の体内のある位置に細長いカ
テーテルを通して超音波エネルギーを運ぶための方法と
装置が提供される。ゆっくり変化する関数には、サイン
関数と、三角関数などが含まれるがこれに限られない。
変調された超音波出力を供給する方法は、振幅が変化
し、持続時間が連続的な変調信号を提供することから構
成される。ここで用いられている「持続時間は連続的」
というフレーズは、そのオン／オフのサイクリングが急
で非常に大きなまたは急速に変化する関数となる従来の
パルス化された超音波システムにおけるようにオン・オ
フを絶えず循環するようなことはなく、むしろ超音波の
適用が止められるまで絶えず存在する（変化するが）信
号を提供することを意味するように規定される。変調信
号は、超音波トランスデューサ駆動信号に加えられ、超
音波トランスデューサ駆動信号を変調する。その結果変
調された超音波トランスデューサ駆動信号は、持続時間
において連続的であって、よって、超音波伝達部材に適
用される応力を引き起こすと知られている急な加速度勾
配を実質的に欠如させるこのようにして、一般に超音波
伝達部材の早期減退または破損に関係する応力は、振幅
が変化し、持続時間が連続的な超音波変換器駆動信号を
用いることにより、実質的に軽減される。従来の技術で
は、変調信号を変更する振幅を有する駆動信号の変調
は、超音波カテーテルが冷却することが許容される低エ
ネルギーの伝達期間を提供することにより、カテーテル
内の超音波伝達部材により生成された熱の量を減少す
る。しかしながら、本発明における連続変調信号を有す
る駆動信号の変調は、高い加速度の勾配により超音波伝
達部材を破損する可能性を軽減する。それは、従来の技
術においても共通のそのような加速度の勾配は、そのよ
うな連続する波形には発生しないためである。変調信号
は、サイン波から構成されてもよい。その数字はサイン
波として変調信号を示すが、もしくはそのような信号
は、サイン波以外の、関数を変化する多くの他のショー
から構成されてもよい。
し、持続時間が連続的な変調信号を提供することから構
成される。ここで用いられている「持続時間は連続的」
というフレーズは、そのオン／オフのサイクリングが急
で非常に大きなまたは急速に変化する関数となる従来の
パルス化された超音波システムにおけるようにオン・オ
フを絶えず循環するようなことはなく、むしろ超音波の
適用が止められるまで絶えず存在する（変化するが）信
号を提供することを意味するように規定される。変調信
号は、超音波トランスデューサ駆動信号に加えられ、超
音波トランスデューサ駆動信号を変調する。その結果変
調された超音波トランスデューサ駆動信号は、持続時間
において連続的であって、よって、超音波伝達部材に適
用される応力を引き起こすと知られている急な加速度勾
配を実質的に欠如させるこのようにして、一般に超音波
伝達部材の早期減退または破損に関係する応力は、振幅
が変化し、持続時間が連続的な超音波変換器駆動信号を
用いることにより、実質的に軽減される。従来の技術で
は、変調信号を変更する振幅を有する駆動信号の変調
は、超音波カテーテルが冷却することが許容される低エ
ネルギーの伝達期間を提供することにより、カテーテル
内の超音波伝達部材により生成された熱の量を減少す
る。しかしながら、本発明における連続変調信号を有す
る駆動信号の変調は、高い加速度の勾配により超音波伝
達部材を破損する可能性を軽減する。それは、従来の技
術においても共通のそのような加速度の勾配は、そのよ
うな連続する波形には発生しないためである。変調信号
は、サイン波から構成されてもよい。その数字はサイン
波として変調信号を示すが、もしくはそのような信号
は、サイン波以外の、関数を変化する多くの他のショー
から構成されてもよい。
変調信号は、好ましくは、特別な適用のための最適化
関数である。変調信号は、好ましくは、それぞれ特別な
適用のための最適か関数である複数の異なる変調信号か
ら選択可能である。よって、変調信号は、好ましくは、
かゆ状動脈硬化症の動脈瘤の除去もしくは血栓物質の除
去のような少なくともひとつの特別な適用のために最適
化される。
関数である。変調信号は、好ましくは、それぞれ特別な
適用のための最適か関数である複数の異なる変調信号か
ら選択可能である。よって、変調信号は、好ましくは、
かゆ状動脈硬化症の動脈瘤の除去もしくは血栓物質の除
去のような少なくともひとつの特別な適用のために最適
化される。
変換器フィードバック制御は、超音波カテーテルの先
端における画定されたレベルの超音波エネルギーの出力
を維持することにより除去効力を最適化するために提供
される。トランスデューサフィードバック制御の使用に
より、さらに一貫した丸く盛り上がった斑点の除去を行
え、カテーテルへの応力を減らし、カテーテルおよび変
換器の寿命を延ばすこととなる。
端における画定されたレベルの超音波エネルギーの出力
を維持することにより除去効力を最適化するために提供
される。トランスデューサフィードバック制御の使用に
より、さらに一貫した丸く盛り上がった斑点の除去を行
え、カテーテルへの応力を減らし、カテーテルおよび変
換器の寿命を延ばすこととなる。
カテーテルにおける鋭角な曲がりおよび超音波伝達部
材の緩い機械的接続により部分的に最適な実行を生じる
レベルへ減少されることよりも所望のレベルに超音波カ
テーテルの先端における超音波エネルギーの出力が保持
されているので、さらに一貫した丸く盛り上がった斑点
の除去が行える。
材の緩い機械的接続により部分的に最適な実行を生じる
レベルへ減少されることよりも所望のレベルに超音波カ
テーテルの先端における超音波エネルギーの出力が保持
されているので、さらに一貫した丸く盛り上がった斑点
の除去が行える。
フィードバック制御が超音波カテーテルの先端におけ
る適切な超音波エネルギーの搬送を確実にするためにカ
テーテルが超過駆動されることを必要とすることなく、
その先端における所望のレベルのエネルギー出力を保持
することを可能とするので、カテーテルへの応力は減少
される。よって、超音波カテーテルは、他の方法で可能
であろうものよりも低い平均レベルの超音波エネルギー
で一般的に作動されてもよい。超音波カテーテルを介し
て伝達される超音波エネルギーの平均レベルを減少する
ことは、その応力を本質的に下げ、結果としてその寿命
を延ばす。加えて、超音波トランスデューサが低レベル
で駆動されるので、その寿命も同様に増加される。
る適切な超音波エネルギーの搬送を確実にするためにカ
テーテルが超過駆動されることを必要とすることなく、
その先端における所望のレベルのエネルギー出力を保持
することを可能とするので、カテーテルへの応力は減少
される。よって、超音波カテーテルは、他の方法で可能
であろうものよりも低い平均レベルの超音波エネルギー
で一般的に作動されてもよい。超音波カテーテルを介し
て伝達される超音波エネルギーの平均レベルを減少する
ことは、その応力を本質的に下げ、結果としてその寿命
を延ばす。加えて、超音波トランスデューサが低レベル
で駆動されるので、その寿命も同様に増加される。
モニタ回路は、超音波トランスデューサの現在のレベ
ルにおける変化を感知し、電源電圧電力供給部を調整し
て、特定の範囲内にトランスデューサの電流を保持す
る。超音波トランスデューサ電流レベルは、超音波伝達
部材の先端に運ばれた電力の表われである。よって、超
音波トランスデューサの電流のレベルをモニタすること
は、超音波伝達部材の先端に運ばれた電力をモニタする
手段を提供する。したがって、モニタ回路が特定のトラ
ンスデューサ電流を検出した場合、モニタ回路は、電源
電圧電力供給部の出力を減少し、特定の範囲に電流を戻
す。
ルにおける変化を感知し、電源電圧電力供給部を調整し
て、特定の範囲内にトランスデューサの電流を保持す
る。超音波トランスデューサ電流レベルは、超音波伝達
部材の先端に運ばれた電力の表われである。よって、超
音波トランスデューサの電流のレベルをモニタすること
は、超音波伝達部材の先端に運ばれた電力をモニタする
手段を提供する。したがって、モニタ回路が特定のトラ
ンスデューサ電流を検出した場合、モニタ回路は、電源
電圧電力供給部の出力を減少し、特定の範囲に電流を戻
す。
本発明の好ましい実施例において、モニタ回路がトラ
ンスデューサ電流が特定の電流レベルに近づいているこ
とを検出し、よって電源電圧電力供給部の出力を制限す
るよう閉める場合、LEDなどの状態インディケータは、
好ましくは緑色（solid green）へのブリンキングから
状態を変更し、電源電圧電力供給部の出力の限界が発生
しようとしていることを示す。そして、システムは、カ
テーテルの先端における超音波の出力となる信号を運
ぶ。
ンスデューサ電流が特定の電流レベルに近づいているこ
とを検出し、よって電源電圧電力供給部の出力を制限す
るよう閉める場合、LEDなどの状態インディケータは、
好ましくは緑色（solid green）へのブリンキングから
状態を変更し、電源電圧電力供給部の出力の限界が発生
しようとしていることを示す。そして、システムは、カ
テーテルの先端における超音波の出力となる信号を運
ぶ。
トランスデューサの電流の感知は、好ましくは、電源
電圧電力供給部と超音波トランスデューサのピエゾセラ
ミック素子の中間の感知変圧器により行われる。本発明
の好ましい実施例では、２次のこの感知変圧器は、半波
整流器およびローパスフィルタを介して最高点検出器へ
信号を供給する。この結果生じた信号は、約10のゲイン
セッティングを有するエラー増幅器へ供給される。エラ
ー増幅器は、パルス幅モジューラ、ウインドウコンパレ
ータ、レベルシフタ、およびプッシュプルMOSFETステー
ジと連通している。回路のこの列は、エラー増幅器の信
号が最小化されるまで、DC電圧源を下方に調節する。よ
って、超音波トランスデューサの出力は確立された範囲
内に保持される。すなわち、最小の効力のレベルより上
で、上方のしきい値よりも下に保持される。上方のしき
い値を超える作動はプロトコルによって制限される。
電圧電力供給部と超音波トランスデューサのピエゾセラ
ミック素子の中間の感知変圧器により行われる。本発明
の好ましい実施例では、２次のこの感知変圧器は、半波
整流器およびローパスフィルタを介して最高点検出器へ
信号を供給する。この結果生じた信号は、約10のゲイン
セッティングを有するエラー増幅器へ供給される。エラ
ー増幅器は、パルス幅モジューラ、ウインドウコンパレ
ータ、レベルシフタ、およびプッシュプルMOSFETステー
ジと連通している。回路のこの列は、エラー増幅器の信
号が最小化されるまで、DC電圧源を下方に調節する。よ
って、超音波トランスデューサの出力は確立された範囲
内に保持される。すなわち、最小の効力のレベルより上
で、上方のしきい値よりも下に保持される。上方のしき
い値を超える作動はプロトコルによって制限される。
トランスデューサフィードバック制御のフロントパネ
ル指示器は、約6Hzの周波数を有する方形波信号で機能
されたANDであるコンパレータに接続されている。コン
パレータは、システムがDC電圧源を制御する所定のマー
ジン内にある場合、状態を変更する。このマージンは、
駆動されるカテーテルのタイプによって変更可能であ
る。
ル指示器は、約6Hzの周波数を有する方形波信号で機能
されたANDであるコンパレータに接続されている。コン
パレータは、システムがDC電圧源を制御する所定のマー
ジン内にある場合、状態を変更する。このマージンは、
駆動されるカテーテルのタイプによって変更可能であ
る。
本発明の方法を実行する装置は、変調された超音波ト
ランスデューサ駆動信号を供給する変更された超音波ト
ランスデューサ駆動信号生成器と、超音波駆動信号のレ
ベルを感知し、且つその電流における減少に応じてその
電圧を増加するフィードバック回路と、変調された超音
波トランスデューサ駆動信号を受信し、且つ超音波出力
を提供する超音波トランスデューサと、超音波トランス
デューサに取り付けられ、超音波トランスデューサから
治療を要する体内の位置に超音波を伝達する超音波伝達
部材とからなる。当業者に理解されるように、カテーテ
ルは、一般的にそこに形成された口径を有し、その口径
を介して長手方向に延在する超音波伝達部材を有するカ
テーテル鞘から構成される。
ランスデューサ駆動信号を供給する変更された超音波ト
ランスデューサ駆動信号生成器と、超音波駆動信号のレ
ベルを感知し、且つその電流における減少に応じてその
電圧を増加するフィードバック回路と、変調された超音
波トランスデューサ駆動信号を受信し、且つ超音波出力
を提供する超音波トランスデューサと、超音波トランス
デューサに取り付けられ、超音波トランスデューサから
治療を要する体内の位置に超音波を伝達する超音波伝達
部材とからなる。当業者に理解されるように、カテーテ
ルは、一般的にそこに形成された口径を有し、その口径
を介して長手方向に延在する超音波伝達部材を有するカ
テーテル鞘から構成される。
超音波伝達部材の破損を検出し示す方法は、超音波伝
達部材の最先端における超音波振動を表示するフィード
バック制御信号を測定する工程と、超音波伝達部材が破
損されていない時の一般に所望の誘導されるフィードバ
ック制御信号を得る必要のある最小駆動エネルギーを画
定する工程と、受信される誘導されるフィードバック制
御信号と運ばれる駆動エネルギーとを定期的且つ頻繁に
比較する工程と、駆動信号と誘導されるフィードバック
制御信号の比較が超音波伝達部材が破損していない状態
の時の一般にそのような所望の超音波振動に要される最
小の駆動エネルギーレベルよりも小さい駆動エネルギー
に到達したことを示す場合、破損警告音を提供す工程と
からなる。
達部材の最先端における超音波振動を表示するフィード
バック制御信号を測定する工程と、超音波伝達部材が破
損されていない時の一般に所望の誘導されるフィードバ
ック制御信号を得る必要のある最小駆動エネルギーを画
定する工程と、受信される誘導されるフィードバック制
御信号と運ばれる駆動エネルギーとを定期的且つ頻繁に
比較する工程と、駆動信号と誘導されるフィードバック
制御信号の比較が超音波伝達部材が破損していない状態
の時の一般にそのような所望の超音波振動に要される最
小の駆動エネルギーレベルよりも小さい駆動エネルギー
に到達したことを示す場合、破損警告音を提供す工程と
からなる。
したがって、駆動エネルギーをフィードバック制御信
号と比較することにより、超音波伝達部材の破損の存在
を検出することが可能となる。これは、所望の誘導され
るフィードバック制御信号を得るのに必要な駆動エネル
ギーが、超音波伝達部材が壊れている際に、超音波伝達
部材が壊れていない時に供給される誘導されるフィード
バック制御信号とは実質的に異なるので可能である。壊
れた超音波伝達部材はより大きな負荷を示し、よって駆
動するためのエネルギーをより必要とするので、超音波
伝達部材が壊れている時よりも超音波伝達部材が壊れて
いる時の方が所望の誘導されるフィードバック制御信号
を得るためにより駆動エネルギーが実質的にかかる。
号と比較することにより、超音波伝達部材の破損の存在
を検出することが可能となる。これは、所望の誘導され
るフィードバック制御信号を得るのに必要な駆動エネル
ギーが、超音波伝達部材が壊れている際に、超音波伝達
部材が壊れていない時に供給される誘導されるフィード
バック制御信号とは実質的に異なるので可能である。壊
れた超音波伝達部材はより大きな負荷を示し、よって駆
動するためのエネルギーをより必要とするので、超音波
伝達部材が壊れている時よりも超音波伝達部材が壊れて
いる時の方が所望の誘導されるフィードバック制御信号
を得るためにより駆動エネルギーが実質的にかかる。
変調された超音波トランスデューサ駆動信号生成器
は、変化し連続する変調信号を供給するための変調信号
生成器と、超音波駆動信号を供給するための超音波トラ
ンスデューサ駆動信号生成器と、変調信号を駆動信号に
加え、変調された超音波トランスデューサ駆動信号を生
成するためのモジュレータとからなる。変調された超音
波トランスデューサ駆動信号に関する上方を表示するた
めに、好ましくはディスプレイが設けられる。たとえ
ば、そのような情報は、最高点の超音波電力と、変調関
数の（Dp/dt）電力搬送期間、などからなる。
は、変化し連続する変調信号を供給するための変調信号
生成器と、超音波駆動信号を供給するための超音波トラ
ンスデューサ駆動信号生成器と、変調信号を駆動信号に
加え、変調された超音波トランスデューサ駆動信号を生
成するためのモジュレータとからなる。変調された超音
波トランスデューサ駆動信号に関する上方を表示するた
めに、好ましくはディスプレイが設けられる。たとえ
ば、そのような情報は、最高点の超音波電力と、変調関
数の（Dp/dt）電力搬送期間、などからなる。
よって、本発明の方法は、たとえば、超音波伝達部材
の先端を血管の管腔内に位置決めし、超音波伝達部材の
先端を血管内の妨害物に接触させることにより血管内の
妨害物を治療することに用いられる。超音波トランスデ
ューサの出力の変調は、超音波伝達部材が大きな加速度
の勾配の影響による早期破損を被ることなく熱の発生を
軽減し、フィードバック制御は、超音波トランスデュー
サから除去部分への効果のない超音波エネルギーによる
不適切な除去効力の問題を軽減する。本発明の他のさま
ざまな体内応用が同様に存在することは、当業者にを承
認されることであろう。
の先端を血管の管腔内に位置決めし、超音波伝達部材の
先端を血管内の妨害物に接触させることにより血管内の
妨害物を治療することに用いられる。超音波トランスデ
ューサの出力の変調は、超音波伝達部材が大きな加速度
の勾配の影響による早期破損を被ることなく熱の発生を
軽減し、フィードバック制御は、超音波トランスデュー
サから除去部分への効果のない超音波エネルギーによる
不適切な除去効力の問題を軽減する。本発明の他のさま
ざまな体内応用が同様に存在することは、当業者にを承
認されることであろう。
本発明のこれらのおよび他の利点は、次の説明および
図面により明らかとされる。なお、本発明の趣旨から逸
脱することなく特許請求の範囲内で、示され記述された
これらの特別な構造において変更がなしえることは当然
である。
図面により明らかとされる。なお、本発明の趣旨から逸
脱することなく特許請求の範囲内で、示され記述された
これらの特別な構造において変更がなしえることは当然
である。
図面の簡単な説明 第１図は、本発明に係る超音波カテーテルの斜視図で
ある。
ある。
第２図は、従来の技術によるトランスデューサ駆動信
号および変調信号をグラフで表現した図である。
号および変調信号をグラフで表現した図である。
第３図は、サイン波関数をもとおる本発明のひとつの
実施例をグラフで表現した図である。
実施例をグラフで表現した図である。
第４図は、変調信号の振幅は増加され、その結果変調
された信号の最高点および最低点とも対応して増加する
本発明に係るトランスデューサ駆動信号および変調信号
をグラフで表現した図である。
された信号の最高点および最低点とも対応して増加する
本発明に係るトランスデューサ駆動信号および変調信号
をグラフで表現した図である。
第５図は、変調信号の振幅は増加され、その結果変調
された信号の最高点のみが対応して増加する本発明に係
るトランスデューサ駆動信号および変調信号のグラフで
表現した図である。
された信号の最高点のみが対応して増加する本発明に係
るトランスデューサ駆動信号および変調信号のグラフで
表現した図である。
第６図は、図１の超音波カテーテルの信号生成および
コントロールエレクトロニクスのコントロールパネルの
拡大正面図である。
コントロールエレクトロニクスのコントロールパネルの
拡大正面図である。
第７図は、本発明の信号生成およびコントロールエレ
クトロニクスのブロック図であり、フィードバック制御
と波形変調のために用いられる構成要素を示している。
クトロニクスのブロック図であり、フィードバック制御
と波形変調のために用いられる構成要素を示している。
第８図は、本発明に係る除去の実行における手順を示
す機能的ブロック図である。
す機能的ブロック図である。
好ましい実施例の詳細な説明 以下に添付図面を参照して述べる詳細な説明は、本発
明の好ましい実施例の説明に関するもので、本発明が構
成されるかあるいは利用される唯一の形態を示したもの
ではない。この説明は例示した実施例に関連した本発明
を構成しまた動作するための機能およびステップのシー
ケンスを述べたものである。ここで、同様ないし等価の
機能およびシーケンスは、本発明の技術思想および範囲
に含まれる異なる実施例により達成されるものである。
明の好ましい実施例の説明に関するもので、本発明が構
成されるかあるいは利用される唯一の形態を示したもの
ではない。この説明は例示した実施例に関連した本発明
を構成しまた動作するための機能およびステップのシー
ケンスを述べたものである。ここで、同様ないし等価の
機能およびシーケンスは、本発明の技術思想および範囲
に含まれる異なる実施例により達成されるものである。
本発明による、解剖学的組織から閉塞を取り除くため
の方法と装置は、本発明の好ましい実施例を示した第１
図および第２図から第８図に例示されている。第２図は
トランスデューサ駆動信号および従来技術により変調信
号の波形を示したものである。
の方法と装置は、本発明の好ましい実施例を示した第１
図および第２図から第８図に例示されている。第２図は
トランスデューサ駆動信号および従来技術により変調信
号の波形を示したものである。
第１図を参照して、その基部側端部上に取り付けられ
た基部側端部のコネクタ組立体12を有するワイヤ上の超
音波カテーテル10が示されている。超音波トランスデュ
ーサ14は基部側のコネクタ組立体12の基部側端部に接続
されている。超音波発生器および制御エレクトロニクス
16は、足で動作されるon/offスイッチ18を有し、また必
要な時には、超音波エネルギーを超音波カテーテル10を
通って送るように超音波トランスデューサ14に作動的に
接続されている。
た基部側端部のコネクタ組立体12を有するワイヤ上の超
音波カテーテル10が示されている。超音波トランスデュ
ーサ14は基部側のコネクタ組立体12の基部側端部に接続
されている。超音波発生器および制御エレクトロニクス
16は、足で動作されるon/offスイッチ18を有し、また必
要な時には、超音波エネルギーを超音波カテーテル10を
通って送るように超音波トランスデューサ14に作動的に
接続されている。
第１のＹ−接続20と第２のＹ−接続22は超音波カテー
テルを冷却するための食塩水の導入、並びに必要によ
り、放射線不透過性の染料、痙攣止めの投薬の導入を容
易化するものである。
テルを冷却するための食塩水の導入、並びに必要によ
り、放射線不透過性の染料、痙攣止めの投薬の導入を容
易化するものである。
現在の超音波治療の医療器具は一般的には、20khzの
周波数で超音波振動を伝達しており、また一定の振幅で
連続した出力あるいはオン状態とオフ状態の間のパルス
出力のいずれかを供給しており、よってデューティサイ
クルは一般的には30−50％の間で規定される。
周波数で超音波振動を伝達しており、また一定の振幅で
連続した出力あるいはオン状態とオフ状態の間のパルス
出力のいずれかを供給しており、よってデューティサイ
クルは一般的には30−50％の間で規定される。
しかしながら、このような装置を特に経皮的な脈管形
成あるいな内導管除去処理において利用する提案がされ
ており、その場合には超音波伝達部材が、例えば50cmを
越える著しい長さとなり、また大動脈弧や冠状脈の曲が
りくねった導管に関連した場合のように、曲げられるよ
うになるという大きな問題が発生する。脈管形成処理に
対して、連続した出力、つまり一定の振幅を有する超音
波装置を使用した場合には、超音波カテーテルの熱分散
性能を越えてしまい、このため、過度の熱集中が起きて
結果として損傷を起きてしまう。
成あるいな内導管除去処理において利用する提案がされ
ており、その場合には超音波伝達部材が、例えば50cmを
越える著しい長さとなり、また大動脈弧や冠状脈の曲が
りくねった導管に関連した場合のように、曲げられるよ
うになるという大きな問題が発生する。脈管形成処理に
対して、連続した出力、つまり一定の振幅を有する超音
波装置を使用した場合には、超音波カテーテルの熱分散
性能を越えてしまい、このため、過度の熱集中が起きて
結果として損傷を起きてしまう。
超音波エネルギー伝達の交互のオンおよびオフ期間を
持った出力を提供するパルス出力システムはこのような
連続モードの超音波カテーテルに関連した欠点を克服す
るために開発された。しかしながら、このようなパルス
出力システムは一般的には除去効能が減じられてしま
い、加えて、急激なオン／オフのサイクリングによって
作られる大きな加速度勾配のために超音波伝達部材の早
期損傷を招いてしまう。パルス出力システムの除去効率
の低下はデューティサイクルが、30−50％に低下するこ
とによるものである。
持った出力を提供するパルス出力システムはこのような
連続モードの超音波カテーテルに関連した欠点を克服す
るために開発された。しかしながら、このようなパルス
出力システムは一般的には除去効能が減じられてしま
い、加えて、急激なオン／オフのサイクリングによって
作られる大きな加速度勾配のために超音波伝達部材の早
期損傷を招いてしまう。パルス出力システムの除去効率
の低下はデューティサイクルが、30−50％に低下するこ
とによるものである。
より詳しくは、除去効率が低下することは、オフ期間
の間において超音波エネルギーが完全に供給されないこ
とによるもので、この間は超音波トランスデューサにに
駆動信号が印加されない。よって、例えば、50％のデュ
ーティサイクルを利用した場合には、100％のデューテ
ィサイクルで供給される場合のエネルギーの1/2が超音
波伝達部材の末端型に伝達される。
の間において超音波エネルギーが完全に供給されないこ
とによるもので、この間は超音波トランスデューサにに
駆動信号が印加されない。よって、例えば、50％のデュ
ーティサイクルを利用した場合には、100％のデューテ
ィサイクルで供給される場合のエネルギーの1/2が超音
波伝達部材の末端型に伝達される。
このようなパルスシステムの急激なオン／オフのサイ
クリングにより加速度勾配が増大して超音波伝達部材
に、特に超音波トランスデューサの基部側の位置にスト
レスがかかってしまう。よって、現在のパルス出力シス
テムは共通してこの位置において超音波伝達部材の破損
が起きていた。
クリングにより加速度勾配が増大して超音波伝達部材
に、特に超音波トランスデューサの基部側の位置にスト
レスがかかってしまう。よって、現在のパルス出力シス
テムは共通してこの位置において超音波伝達部材の破損
が起きていた。
第２図を参照して、従来技術のパルス出力の超音波カ
テーテルは、相補的な方法でパルス出力される、トラン
スデューサ駆動信号32を生成するために連続したトラン
スデューサ駆動信号を変調するのに使用される矩形波変
調信号30を利用している。パルス出力されたトランスデ
ューサ駆動信号は、矩形波変調信号のピークに対応する
期間において全振幅を有するとともに矩形波変調信号の
谷に対応する期間においてゼロを有する出力を規定す
る。
テーテルは、相補的な方法でパルス出力される、トラン
スデューサ駆動信号32を生成するために連続したトラン
スデューサ駆動信号を変調するのに使用される矩形波変
調信号30を利用している。パルス出力されたトランスデ
ューサ駆動信号は、矩形波変調信号のピークに対応する
期間において全振幅を有するとともに矩形波変調信号の
谷に対応する期間においてゼロを有する出力を規定す
る。
当業者には自明の通り、パルス出力ないし変調された
トランスデューサ駆動信号のオフないし出力なし状態か
らオン状態への遷移により非常に高い加速度勾配が発生
して、超音波伝達部材は休止位置から動作し、およびそ
の逆に移動するようになる。よって、トランスデューサ
駆動信号の各パルスの始め31と終り33により超音波伝達
部材に高いレベルのストレスが加わってしまう。
トランスデューサ駆動信号のオフないし出力なし状態か
らオン状態への遷移により非常に高い加速度勾配が発生
して、超音波伝達部材は休止位置から動作し、およびそ
の逆に移動するようになる。よって、トランスデューサ
駆動信号の各パルスの始め31と終り33により超音波伝達
部材に高いレベルのストレスが加わってしまう。
このような高い加速度勾配により超音波伝達部材11が
動いてしばしば損傷を受け、例えば、超音波伝達部材11
の末端側の部分が離脱してしまう。
動いてしばしば損傷を受け、例えば、超音波伝達部材11
の末端側の部分が離脱してしまう。
第３図を参照して、本発明の変調信号40は変化し且つ
連続的な波形であり、好ましくは正弦波であって、連続
した一定の振幅のトランスデューサ駆動信号を変調し
て、連続的で振幅が変化する変調されたトランスデュー
サ駆動信号32を生成する。効率的なデューティサイクル
は、超音波伝達部材が休止位置に来ることを実際に許容
しないようなものとされる。本発明によるトランスデュ
ーサ駆動信号の変調では、超音波伝達部材を休止の状態
から動作の１つまたはその逆にさせることに関連した高
い加速度勾配を誘導する必要が取り除かれる。よって、
当業者には、超音波伝達部材が受けるストレスが実質的
に減じられることが理解される。
連続的な波形であり、好ましくは正弦波であって、連続
した一定の振幅のトランスデューサ駆動信号を変調し
て、連続的で振幅が変化する変調されたトランスデュー
サ駆動信号32を生成する。効率的なデューティサイクル
は、超音波伝達部材が休止位置に来ることを実際に許容
しないようなものとされる。本発明によるトランスデュ
ーサ駆動信号の変調では、超音波伝達部材を休止の状態
から動作の１つまたはその逆にさせることに関連した高
い加速度勾配を誘導する必要が取り除かれる。よって、
当業者には、超音波伝達部材が受けるストレスが実質的
に減じられることが理解される。
第４図と第５図に示したように、波形の変調により効
率的なデューティサイクルにおける変化がもたらされ
る。例えば、変調された信号が増大した際には、有効な
デューティサイクルは短くなる。有効なデューティサイ
クルはこのように、変調信号の振幅や変調の方法を変え
ることにより、所望の通り、変化する。
率的なデューティサイクルにおける変化がもたらされ
る。例えば、変調された信号が増大した際には、有効な
デューティサイクルは短くなる。有効なデューティサイ
クルはこのように、変調信号の振幅や変調の方法を変え
ることにより、所望の通り、変化する。
第４図と第５図を参照して、有効なデューティサイク
ルは変調信号の振幅を変えることにより変化できる。
ルは変調信号の振幅を変えることにより変化できる。
よって、第３図の変調信号40の振幅を増大すること
で、トランスでゅーた駆動信号52のピーク54と谷56のい
ずれかが第４図のように増大するか、あるいは第５図に
示したようにトランスデューサ駆動信号62のピーク64
（谷66ではない）だけが増大する。
で、トランスでゅーた駆動信号52のピーク54と谷56のい
ずれかが第４図のように増大するか、あるいは第５図に
示したようにトランスデューサ駆動信号62のピーク64
（谷66ではない）だけが増大する。
第６図を参照して、信号発生器および制御エレクトロ
ニクス16の制御部および指示器が示されている。フロン
トパネルは、超音波信号発生器が出力を提供していない
ことの視覚的な指示をする停止アラーム指示器70から構
成される。任意的には、システムの停止を示すために追
加的に利用される可聴の発声器を利用しても良い。トラ
ンスデューサコネクタ72は超音波信号発生器と制御エレ
クトロニクス16および超音波トランスデューサ14を相互
接続用のケーブル15に相互接続するのを容易化する（第
１図に示したように）。フロントパネルのジャック74は
超音波信号発生器と制御エレクトロニクス16をケーブル
17を経てフットスイッチ18に接続することを容易化して
（第７図に示したように）、超音波信号発生器と制御エ
レクトロニクスのリモート動作を容易化する。
ニクス16の制御部および指示器が示されている。フロン
トパネルは、超音波信号発生器が出力を提供していない
ことの視覚的な指示をする停止アラーム指示器70から構
成される。任意的には、システムの停止を示すために追
加的に利用される可聴の発声器を利用しても良い。トラ
ンスデューサコネクタ72は超音波信号発生器と制御エレ
クトロニクス16および超音波トランスデューサ14を相互
接続用のケーブル15に相互接続するのを容易化する（第
１図に示したように）。フロントパネルのジャック74は
超音波信号発生器と制御エレクトロニクス16をケーブル
17を経てフットスイッチ18に接続することを容易化して
（第７図に示したように）、超音波信号発生器と制御エ
レクトロニクスのリモート動作を容易化する。
よって、フットスイッチ18は、必要に応じて、超音波
伝達部材11を通っての、動脈瘤あるいは血栓への超音波
エネルギーの印加を抑制するために利用される。
伝達部材11を通っての、動脈瘤あるいは血栓への超音波
エネルギーの印加を抑制するために利用される。
デジタル読み出し部76は残りのカテーテルの寿命を示
す。例えば、現在のプロトコルでは超音波カテーテルは
全部で５分使用した後に取り替えられている。よって、
デジタル読み出し部76を見ることで、ユーザは容易に超
音波カテーテルの使用可能な寿命の残りを確認できる。
す。例えば、現在のプロトコルでは超音波カテーテルは
全部で５分使用した後に取り替えられている。よって、
デジタル読み出し部76を見ることで、ユーザは容易に超
音波カテーテルの使用可能な寿命の残りを確認できる。
例えば、状態指示器78は超音波カテーテルの動作状態
を示すために照明する。つまり、状態指示器28は超音波
エネルギーが超音波伝達部材１を通って伝達されるとき
に照明する。
を示すために照明する。つまり、状態指示器28は超音波
エネルギーが超音波伝達部材１を通って伝達されるとき
に照明する。
さらに一例として、状態指示器80は超音波カテーテル
10の断続的なオフ期間の間に証明する。現在のプロトコ
ルでは超音波エネルギー印加の30秒毎の後に５秒のオフ
期間を必要とする。
10の断続的なオフ期間の間に証明する。現在のプロトコ
ルでは超音波エネルギー印加の30秒毎の後に５秒のオフ
期間を必要とする。
さらに別の一例として、状態指示器82はカテーテル寿
命が満了したこと、つまり、超音波伝達部材11を通って
超音波エネルギーが印加された間に全部で５分の時間が
累積されたことを示すために照明する。
命が満了したこと、つまり、超音波伝達部材11を通って
超音波エネルギーが印加された間に全部で５分の時間が
累積されたことを示すために照明する。
ダウンメンブランススイッチ84とアップメンブランス
スイッチ86は動作の異なるモードの間の周期を容易化す
るためのものである。選択された動作モードはデジタル
指示器88により指示される。ダウンメンブランススイッ
チ84あるいはアップメンブランススイッチ86が押下され
る度に、選択された動作モードが変わる。
スイッチ86は動作の異なるモードの間の周期を容易化す
るためのものである。選択された動作モードはデジタル
指示器88により指示される。ダウンメンブランススイッ
チ84あるいはアップメンブランススイッチ86が押下され
る度に、選択された動作モードが変わる。
デジタル指示器88には「Ｉ」で指示される洗浄モード
が表示される。通常は食塩水である、冷却用流体が超音
波カテーテル10を通って供給され、また洗浄モードが選
択されているときには超音波エネルギーは印加されな
い。
が表示される。通常は食塩水である、冷却用流体が超音
波カテーテル10を通って供給され、また洗浄モードが選
択されているときには超音波エネルギーは印加されな
い。
デジタル指示器88には「Ｐ」で指示される周辺モード
が表示される。周辺モードが選択されたときには、適当
なフィードバック制御が維持される。周辺モードの間に
おけるフィードバック制御は冠状モード動作の間にどれ
が選択されるかによって変化する。実際には、種々の異
なる動作モードが選択され、それぞれの音なる動作モー
ドは異なるタイプのフィードバック制御に対応してい
る。フィードバック制御における差はカテーテル長さ、
チップサイズ、並びにカテーテルチップで必要とされる
電力密度における違いを調節するために設けられる。
が表示される。周辺モードが選択されたときには、適当
なフィードバック制御が維持される。周辺モードの間に
おけるフィードバック制御は冠状モード動作の間にどれ
が選択されるかによって変化する。実際には、種々の異
なる動作モードが選択され、それぞれの音なる動作モー
ドは異なるタイプのフィードバック制御に対応してい
る。フィードバック制御における差はカテーテル長さ、
チップサイズ、並びにカテーテルチップで必要とされる
電力密度における違いを調節するために設けられる。
心臓モードは「Ｃ」で指示される。フィードバック制
御は除去効率を最適化する一方でプロトコル制限内での
超音波出力レベルを維持するように設けられる。例え
ば、大腿動脈から冠状動脈への曲がりくねった経路で発
生する鋭い曲りの効果が軽減される。
御は除去効率を最適化する一方でプロトコル制限内での
超音波出力レベルを維持するように設けられる。例え
ば、大腿動脈から冠状動脈への曲がりくねった経路で発
生する鋭い曲りの効果が軽減される。
当業者には、フィードバック制御信号は種々の異なる
手段により発生された種々の異なる信号から構成される
ことが理解される。例えば、フィードバック制御信号は
超音波トランスデューサの電流レベルから構成される。
あるいは、フィードバック制御信号は超音波カテーテル
の末端側のチップにおいて取り付けられた振動トランス
デューサにより発生される信号から構成されてその超音
波振動が直接計測される。
手段により発生された種々の異なる信号から構成される
ことが理解される。例えば、フィードバック制御信号は
超音波トランスデューサの電流レベルから構成される。
あるいは、フィードバック制御信号は超音波カテーテル
の末端側のチップにおいて取り付けられた振動トランス
デューサにより発生される信号から構成されてその超音
波振動が直接計測される。
第７図を参照して、信号発生および制御エレクトロニ
クス16のブロックダイヤグラムが示されている。フット
スイッチ100はソース電圧供給部102を経て変調されない
トランスデューサ駆動信号の発生を制御する。変調され
ないトランスデューサ駆動信号はソース電圧供給部102
により変調器104に供給される。好ましくは正弦波であ
る、変調信号は、変調信号源106により変調器104に供給
されて、トランスデューサ駆動信号の変調が行われる。
変調器104は変調されたトランスデューサ駆動信号を超
音波トランスデューサ108に供給する。
クス16のブロックダイヤグラムが示されている。フット
スイッチ100はソース電圧供給部102を経て変調されない
トランスデューサ駆動信号の発生を制御する。変調され
ないトランスデューサ駆動信号はソース電圧供給部102
により変調器104に供給される。好ましくは正弦波であ
る、変調信号は、変調信号源106により変調器104に供給
されて、トランスデューサ駆動信号の変調が行われる。
変調器104は変調されたトランスデューサ駆動信号を超
音波トランスデューサ108に供給する。
超音波トランスデューサ108に供給された電流は電流
モニタ110によりモニタされ、その出力はフィードバッ
ク制御部112により、必要に応じて、ソース電圧供給部1
02の出力を振動させるために使用される。状態指示器11
3（第６図の状態指示器78に対応する）はフィードバッ
ク制御がソース電圧供給部102の出力における変化を行
うために利用される時の指示をする。
モニタ110によりモニタされ、その出力はフィードバッ
ク制御部112により、必要に応じて、ソース電圧供給部1
02の出力を振動させるために使用される。状態指示器11
3（第６図の状態指示器78に対応する）はフィードバッ
ク制御がソース電圧供給部102の出力における変化を行
うために利用される時の指示をする。
トランスデューサ電流の感知はソース電圧電力供給部
と超音波トランスデューサのピエゾ−セラミック素子の
中間の感知変圧器を経て行われる。本発明の好ましい実
施例では、この感知変圧器の二次側はピーク検知器に半
波整流器およびローパスフィルタを通って信号を供給し
ている。得られた信号は、約10の利得設定がされている
誤差増幅器に供給される。誤差増幅器は・プラス幅モジ
ュラー、ウインドウ比較器、レベルシフタおよびプッシ
ュプルMOSFETステージに連絡している。この連結の回路
は誤差増幅器の信号が最小となるまでDV電圧供給を下方
に調整する。よって、超音波トランスデューサの出力が
設定された範囲、つまり最小効率のレベルでプロトコル
によってそれより上の動作が制限される上側のしきい値
より下で維持される。
と超音波トランスデューサのピエゾ−セラミック素子の
中間の感知変圧器を経て行われる。本発明の好ましい実
施例では、この感知変圧器の二次側はピーク検知器に半
波整流器およびローパスフィルタを通って信号を供給し
ている。得られた信号は、約10の利得設定がされている
誤差増幅器に供給される。誤差増幅器は・プラス幅モジ
ュラー、ウインドウ比較器、レベルシフタおよびプッシ
ュプルMOSFETステージに連絡している。この連結の回路
は誤差増幅器の信号が最小となるまでDV電圧供給を下方
に調整する。よって、超音波トランスデューサの出力が
設定された範囲、つまり最小効率のレベルでプロトコル
によってそれより上の動作が制限される上側のしきい値
より下で維持される。
トランスデューサフィードバック制御部のフロントパ
ネルの指示器は、約6Hzの周波数を有する矩形波を持っ
たAND機能の比較器に接続されている。この比較器はシ
ステムがDCソース電圧を制御するための予め決定された
限界内にあるときに状態を変化する。この限界は駆動さ
れるカテーテルのタイプに応じて変化可能である。
ネルの指示器は、約6Hzの周波数を有する矩形波を持っ
たAND機能の比較器に接続されている。この比較器はシ
ステムがDCソース電圧を制御するための予め決定された
限界内にあるときに状態を変化する。この限界は駆動さ
れるカテーテルのタイプに応じて変化可能である。
動作の所望のモード、つまり、洗浄のみ、冠状、ある
いは周辺を選択するためには、洗浄のみ／冠状／周辺セ
レクタ14が利用される。
いは周辺を選択するためには、洗浄のみ／冠状／周辺セ
レクタ14が利用される。
30秒タイマ/5秒タイマ116は、現在のプロトコルにし
たがって、超音波カテーテル10を通しての各30秒の超音
波エネルギー印加の後に５秒のオフ時間があるように、
変調器104の出力を超音波トランスデューサ104に印加す
る。休止／動作指示器118（第６図の状態指示器80に対
応する）は超音波カテーテルが30秒のオン時間か５秒の
オフ期間なのかの指示をする。
たがって、超音波カテーテル10を通しての各30秒の超音
波エネルギー印加の後に５秒のオフ時間があるように、
変調器104の出力を超音波トランスデューサ104に印加す
る。休止／動作指示器118（第６図の状態指示器80に対
応する）は超音波カテーテルが30秒のオン時間か５秒の
オフ期間なのかの指示をする。
５累積分タイマ120は、特定の超音波カテーテル10に
対する全部で５分の時間が累積された後に超音波エネル
ギーの印加を中止する。超音波カテーテル10が取り替え
られたときにはタイマは手動でリセットされなければな
らない。カテーテル指示器122（第６図の状態指示器82
に対応する）はカテーテルの、５累積分が経過したかど
うかの、迅速な視覚的な指示を提供する。カテーテル累
積時間表示器124（第６図のデジタル読み出し部76に対
応する）は超音波カテーテル10の動作の残り時間を視覚
的に示す。
対する全部で５分の時間が累積された後に超音波エネル
ギーの印加を中止する。超音波カテーテル10が取り替え
られたときにはタイマは手動でリセットされなければな
らない。カテーテル指示器122（第６図の状態指示器82
に対応する）はカテーテルの、５累積分が経過したかど
うかの、迅速な視覚的な指示を提供する。カテーテル累
積時間表示器124（第６図のデジタル読み出し部76に対
応する）は超音波カテーテル10の動作の残り時間を視覚
的に示す。
超音波伝達部材破損検知器109は、駆動エネルギーの
誘導されたフィードバック制御信号に対する比較が超音
波伝達部材が完全なときの所望の超音波振動のために通
常必要な最小の駆動エネルギーレベルよりも低いエネル
ギーレベルに所望の超音波振動が達したことを示したと
きには、状態指示器112または別の専用のアラームのい
ずれかを経て、破損アラームを提供する。
誘導されたフィードバック制御信号に対する比較が超音
波伝達部材が完全なときの所望の超音波振動のために通
常必要な最小の駆動エネルギーレベルよりも低いエネル
ギーレベルに所望の超音波振動が達したことを示したと
きには、状態指示器112または別の専用のアラームのい
ずれかを経て、破損アラームを提供する。
第８図を参照して、本発明によるフィードバック制御
付きの累積された出力を備えた超音波カテーテルの動作
が例示されている。ユーザは、必要に応じて、最初に洗
浄モード200を選択し、次いでフッドペダルを押下して
洗浄202を開始する。次に、冠状または周辺のいずれか
の動作モード204が選択される。
付きの累積された出力を備えた超音波カテーテルの動作
が例示されている。ユーザは、必要に応じて、最初に洗
浄モード200を選択し、次いでフッドペダルを押下して
洗浄202を開始する。次に、冠状または周辺のいずれか
の動作モード204が選択される。
冠状の動作モードが選択されたときには、除去工程20
7がフィードバック制御で行われ、次いで除去工程が、
必要に応じて、カテーテルへ伝えられる全電力量を異な
らせ、また異なるフィードバック制御で、行われる（20
6）。連続状態のライト78（第６図）はトランスデュー
サによる伝達部材の効率的な駆動を示し、また点滅状態
のライト78は伝達部材の非効率的な駆動を示す。
7がフィードバック制御で行われ、次いで除去工程が、
必要に応じて、カテーテルへ伝えられる全電力量を異な
らせ、また異なるフィードバック制御で、行われる（20
6）。連続状態のライト78（第６図）はトランスデュー
サによる伝達部材の効率的な駆動を示し、また点滅状態
のライト78は伝達部材の非効率的な駆動を示す。
周辺あるいは冠状の動作モードでは、ソース電圧供給
部の出力が、超音波カテーテル10の十分な冷却を容易化
しながら従来技術で発生したような断続的な加速による
ストレスの印加を最小限にするように変調される。
部の出力が、超音波カテーテル10の十分な冷却を容易化
しながら従来技術で発生したような断続的な加速による
ストレスの印加を最小限にするように変調される。
状態ライト78が点滅した場合には（208）、超音波エ
ネルギーのより良い状態を行うために、超音波伝達部材
は正しい接続210および／または取扱いがチェックさ
れ、超音波カテーテルを操作して内部の曲りを緩めたり
される。状態ライトが点滅しないときには（308）、プ
ロトコルにしたがって操作が行われ、30秒の動作の後に
５秒のオフ時間が設けられる（212）。状態ライトが点
滅し続けた場合には、このような点滅は伝達部材の破損
や折れなどを示したものであり、続きを行う前にカテー
テルを取り替えるための適当な方法が採られる。
ネルギーのより良い状態を行うために、超音波伝達部材
は正しい接続210および／または取扱いがチェックさ
れ、超音波カテーテルを操作して内部の曲りを緩めたり
される。状態ライトが点滅しないときには（308）、プ
ロトコルにしたがって操作が行われ、30秒の動作の後に
５秒のオフ時間が設けられる（212）。状態ライトが点
滅し続けた場合には、このような点滅は伝達部材の破損
や折れなどを示したものであり、続きを行う前にカテー
テルを取り替えるための適当な方法が採られる。
あるいは、超音波伝達部材の破損を特に示すために別
の指示器が設けられる。このような破損は通常必要とさ
れる駆動信号よりも小さい所望のフィードバック電流の
存在を感知することで検知される。
の指示器が設けられる。このような破損は通常必要とさ
れる駆動信号よりも小さい所望のフィードバック電流の
存在を感知することで検知される。
工程はカテーテルの寿命が尽きて指示器82（第６図）
が使用中のカテーテルで全部で５分の時間が累積される
まで継続される。古いカテーテルは取り除かれ、新しい
カテーテルが処理の前に利用される。
が使用中のカテーテルで全部で５分の時間が累積される
まで継続される。古いカテーテルは取り除かれ、新しい
カテーテルが処理の前に利用される。
よって、超音波カテーテル内部の熱集中はトランスデ
ューサの駆動信号のデューティサイクルを、受容可能な
熱集中内で最大の除去が達成されるように制御するよう
に制御される。
ューサの駆動信号のデューティサイクルを、受容可能な
熱集中内で最大の除去が達成されるように制御するよう
に制御される。
さらに、トランスデューサ駆動信号の波形は、生体組
織、動脈瘤、凝血、血栓などで効率的な除去がされるよ
うに最適化できる。
織、動脈瘤、凝血、血栓などで効率的な除去がされるよ
うに最適化できる。
例えば、変調信号関数およびソース電圧振幅は、超音
波エネルギーを選択された治療機能のための超音波エネ
ルギーの適用を最適化するために、種々異なるように予
めプログラムしての組み合わされる。
波エネルギーを選択された治療機能のための超音波エネ
ルギーの適用を最適化するために、種々異なるように予
めプログラムしての組み合わされる。
超音波伝達部材の破損は最適に検出される。過度の曲
げにより、超音波カテーテルが閉じたとき、および超音
波伝達部材が折れたり破損したときに供給されるフィー
ドバック信号における差により、これら２つの状態にお
ける電気的な差が助長される。超音波伝達部材が閉じた
ときには、フードバック信号におけるこの減少に応答し
てフィードバック電流が減少し、ソース電圧は増大す
る。しかしながら、超音波伝達部材が破損したときに
は、通常のフィードバック電流信号が実質的に減少した
ソース電圧の印加により発生される。より短い長さの破
損した超音波伝達部材は通常必要とされるソース電圧以
下で駆動することが可能であるので、通常のフィードバ
ック電流信号が得られる。この状態を検知することで、
ユーザに超音波伝達部材の破損を示すことができて、処
理が停止されて、新しいカテーテルが設けられる。
げにより、超音波カテーテルが閉じたとき、および超音
波伝達部材が折れたり破損したときに供給されるフィー
ドバック信号における差により、これら２つの状態にお
ける電気的な差が助長される。超音波伝達部材が閉じた
ときには、フードバック信号におけるこの減少に応答し
てフィードバック電流が減少し、ソース電圧は増大す
る。しかしながら、超音波伝達部材が破損したときに
は、通常のフィードバック電流信号が実質的に減少した
ソース電圧の印加により発生される。より短い長さの破
損した超音波伝達部材は通常必要とされるソース電圧以
下で駆動することが可能であるので、通常のフィードバ
ック電流信号が得られる。この状態を検知することで、
ユーザに超音波伝達部材の破損を示すことができて、処
理が停止されて、新しいカテーテルが設けられる。
当業者には、超音波伝達部材の破損は通常は、超音波
エネルギー密度集中が最大である、超音波トランスデュ
ーサの２、３の超音波モード内で起きることが分かる。
よって、通常の、つまり破損していない超音波伝達部材
を駆動するために必要なソース電圧および破損したずっ
と短い超音波伝達部材を駆動するために必要なソース電
圧の間の差は大きい。
エネルギー密度集中が最大である、超音波トランスデュ
ーサの２、３の超音波モード内で起きることが分かる。
よって、通常の、つまり破損していない超音波伝達部材
を駆動するために必要なソース電圧および破損したずっ
と短い超音波伝達部材を駆動するために必要なソース電
圧の間の差は大きい。
以上説明するとともに図面に示した、解剖学的組織か
ら閉塞を取り除くための例示的な方法と装置は、本発明
の好ましい実施例にすぎない。実際には、このような実
施例に本発明の範囲および技術思想から逸脱することな
しに種々の変更や追加を行うことができるものである。
例えば、変調信号でトランスデューサ駆動信号を変調す
るための手段は、種々の固体素子装置、真空管、および
／またはマイクロプロセッサ手段を利用した種々の回路
で構成できる。同様に、当業者にとっては、超音波トラ
ンスデューサ108の入力に応答してソース電圧供給源102
の出力を変化させるための種々のしきい値を、超音波カ
テーテル、および実行される特定の処理における超音波
エネルギー条件に応じて、適宜に決定されることが理解
されるものである。よって、これらの変更および追加は
当業者にとっては自明であり、本発明を種々の異なる用
途に応用する際に実施されるものである。
ら閉塞を取り除くための例示的な方法と装置は、本発明
の好ましい実施例にすぎない。実際には、このような実
施例に本発明の範囲および技術思想から逸脱することな
しに種々の変更や追加を行うことができるものである。
例えば、変調信号でトランスデューサ駆動信号を変調す
るための手段は、種々の固体素子装置、真空管、および
／またはマイクロプロセッサ手段を利用した種々の回路
で構成できる。同様に、当業者にとっては、超音波トラ
ンスデューサ108の入力に応答してソース電圧供給源102
の出力を変化させるための種々のしきい値を、超音波カ
テーテル、および実行される特定の処理における超音波
エネルギー条件に応じて、適宜に決定されることが理解
されるものである。よって、これらの変更および追加は
当業者にとっては自明であり、本発明を種々の異なる用
途に応用する際に実施されるものである。
フロントページの続き (72)発明者 ニタ ヘンリー アメリカ合衆国、カリフォルニア州 92692 ミッション ヴィエジョ、マラ ガ レーン 26051 (56)参考文献 特開 昭63−212342（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−45722（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−58416（ＪＰ，Ｕ) 特表 昭63−502968（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) A61B 17/22 330 A61B 17/36 330
Claims (10)
- 【請求項１】軸方向に延在し末端側が所望の動作の超音
波周波数で発振する超音波伝達部材を有する超音波カテ
ーテルに結合された超音波トランスデューサを駆動する
ための方法において、当該方法が、 振幅が変化するとともに持続時間が連続である変調信号
を供給し、 前記変調信号を超音波トランスデューサ駆動信号に印加
して当該超音波トランスデューサ駆動信号を変調し、 前記変調された超音波トランスデューサ駆動信号を前記
超音波トランスデューサに供給して、得られた変調超音
波トランスデューサ駆動信号を連続した持続時間で振幅
が変化し、また所望の動作の超音波周波数を越える高い
周波数成分が欠けるようにした、 各ステップからなることを特徴とする方法。 - 【請求項２】前記変調信号がサイン波である、請求項第
１項記載の方法。 - 【請求項３】さらに、変調された駆動信号の電流をモニ
タし、 変調された駆動信号の電流が所定の規定された範囲に有
るかどうかを特定し、そして、 当該電流が当該規定された範囲にない場合に、前記末端
側に供給される超音波エネルギーの不要な変動を減じる
ために変調された駆動信号の電圧振幅を変化させること
を特徴とする請求項第１項乃至２のいずれかに記載の方
法。 - 【請求項４】前記変調信号は、複数の異なった変調信号
から選択可能であって、各異なった変調信号は、用途別
に最適化されたものであることを特徴とする請求項１乃
至３のいずれかに記載の方法。 - 【請求項５】軸方向に延在する超音波伝達部材を有する
超音波カテーテルに結合された超音波トランスデューサ
を駆動するための方法において、前記超音波伝達部材の
末端側が所望の動作の超音波周波数で発振しており、前
記方法が、 超音波トランスデューサ駆動信号を前記超音波トランス
デューサに供給し、 前記超音波トランスデューサ駆動信号の電流を定期的あ
るいは継続的にモニタし、 前記モニタされた電流が所定の規定された範囲に有るか
どうかを特定し、そして、 当該モニタされた電流が当該規定された範囲にない場合
に、前記末端側に供給される超音波エネルギーの不要な
変動を減じることによって前記超音波トランスデューサ
駆動信号の電圧振幅を変化させることを特徴とする方
法。 - 【請求項６】所望の動作周波数を有する振動をもたらす
超音波エネルギーを供給するための装置であって、当該
装置が、 連続的に変化し所望の動作超音波周波数を越える高周波
成分を欠いて振幅変化する変調された超音波トランスデ
ューサ駆動信号を提供するための変調超音波トランスデ
ューサ駆動信号発生器と、 前記変調された超音波トランスデューサ駆動信号を受信
して超音波出力を供給する超音波トランスデューサと、 前記超音波トランスデューサに取り付けられ、前記超音
波トランスデューサからの超音波を伝送し、延在した一
方に末端部を有し柔軟な超音波伝達部材と、からなる装
置。 - 【請求項７】前記超音波伝達部材の少なくとも一部を実
質的に被覆するカテーテルをさらに含む、請求項第６項
記載の装置。 - 【請求項８】変調された超音波トランスデューサ駆動信
号に関する情報を表示する表示器を有することを特徴と
する請求項第６項又は第７項に記載の装置。 - 【請求項９】前記超音波トランスデューサに供給される
電流を感知する電流センサと、 前記感知された電流が所定の規定された範囲内にあるか
どうかを識別するためのフィードバック制御部であっ
て、当該電流が当該規定された範囲内にない場合に、当
該感知される電流が当該規定する範囲内となるように超
音波トランスデューサ駆動信号の電圧を変化させる当該
フィードバック制御部と、を有する装置。 - 【請求項１０】変調された超音波トランスデューサ駆動
信号の電圧レベルを測定するための電圧モニタと、 前記超音波伝達部材が正常なときに所望の動作超音波周
波数で前記超音波伝達部材の末端部を駆動するために必
要な最小電圧レベルを格納する格納装置と、 測定された電圧レベルと規定された電圧レベルとを定期
的に又は連続的に比較する比較器と、 測定された電圧レベルが当該規定された電圧レベルより
も小さいときに破損アラームを発生するアラームとを有
することを特徴とする請求項６乃至９項のいずれかに記
載の装置。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/131,796 US5447509A (en) | 1991-01-11 | 1993-10-04 | Ultrasound catheter system having modulated output with feedback control |
| US131,796 | 1993-10-04 | ||
| US08/131,796 | 1993-10-04 | ||
| PCT/US1994/011060 WO1995009572A1 (en) | 1993-10-04 | 1994-09-30 | Ultrasound catheter system having modulated output with feedback control |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09503146A JPH09503146A (ja) | 1997-03-31 |
| JP2811123B2 true JP2811123B2 (ja) | 1998-10-15 |
Family
ID=22451061
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7510904A Expired - Lifetime JP2811123B2 (ja) | 1993-10-04 | 1994-09-30 | フィードバック制御を伴う変調出力を有する超音波カテーテルシステム |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5447509A (ja) |
| EP (1) | EP0722295B1 (ja) |
| JP (1) | JP2811123B2 (ja) |
| AT (1) | ATE236579T1 (ja) |
| CA (1) | CA2173446C (ja) |
| DE (1) | DE69432469T2 (ja) |
| WO (1) | WO1995009572A1 (ja) |
Families Citing this family (384)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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