JPH09122139A - 超音波治療装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型で、経直腸的にも使用可能な超音波衝撃
波のフォーカス点を可変にすることのできる超音波治療
装置、治療対象部位における超音波衝撃波の収束効率の
向上が図れる超音波治療装置を提供する。 【解決手段】 治療対象部位６を挟むように超音波振動
子１とミラー部４を先端にもつリフレクタープローブ５
を設ける。超音波治療器２は経直腸的に、リフレクター
プローブ５は経尿道的に挿入される。リフレクタープロ
ーブ５の超音波反射用ミラーを超音波衝撃波が放射され
る領域に位置させることにより、単板式超音波振動子１
がもつフォーカス点（ｆ１）より近い位置に超音波衝撃
波を収束することができる。更に、ミラー部４を回転さ
せれば、より細かなフォーカス点制御が可能となる。リ
フレクターを用いることで、リフレクターの裏側部位へ
の超音波衝撃波の伝搬がなくなり、効率よく治療対象部
位６を焼灼できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波治療装置に
関するものであり、特に、超音波衝撃波を治療対象部位
に、集中させて、治療を施すのに好適な超音波治療器に
関する。

【０００２】

【従来の技術】超音波治療装置として、特開昭６３−１
１１８５２号公報（文献１）や特公昭４２−１４３７９
号公報（文献２）の提案に係る装置は知られている。こ
の種装置では、例えば文献１に示されているように、一
般に圧電素子からなる超音波振動子を一つもしくは複数
用いるものであり、超音波振動子が発する超音波衝撃波
を集中させて、例えば結石の破壊や腫瘍部位の焼灼を行
う。その一方、近年、前立腺肥大症（以下、ＢＰＨとも
略す）の治療方法として、経直腸的に超音波治療装置を
挿入し、ＢＰＨを焼灼する治療方法が確立されつつあ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかして、従来装置
は、超音波衝撃波を治療対象部位に、集中させて、治療
を施すのに使用できるものであるが、次のような点から
みたとき、なお改善することのできる余地がある。例え
ば、文献１は超音波が一点に収束する焦点の位置を変え
る技術を開示するが、超音波衝撃波のフォーカス点を可
変にするために、装置が大がかりとなる。従ってまた、
そのように大がかりとなる結果、経直腸的な使用などが
困難であり、特に、例えば上記の如く経直腸的にＢＰＨ
を治療する等の使用、用途に対しても、これに応えにく
い。また、治療対象部位において超音波衝撃波が高効率
に熱エネルギーに変換されない。この点で、治療用超音
波を使用する治療において、十分にはその能力が引き出
されてはおらず、よって、こうした超音波衝撃波の収束
効率の向上の面などでも改良を加えられる余地もある。

【０００４】本発明は、小型で、経直腸的にも使用可能
な、超音波衝撃波のフォーカス点を可変にすることので
きる超音波治療装置を実現し、また、その超音波衝撃波
の収束効率の向上が図れる超音波治療装置を得ようとい
うものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の超音波治療装置
は、治療対象部位を挟むように超音波治療用振動子と超
音波反射用リフレクターを設けてなることを特徴とする
ものである。本発明においては、治療対象部位を挟むよ
うに超音波治療用振動子と超音波反射用リフレクターと
を有して、体内から超音波衝撃波を治療対象部位に集中
させて治療を施すのに好適に使用できる。治療対象部位
を挟むように超音波治療用振動子と超音波反射用リフレ
クターを設ける本超音波治療装置は、小型で、経直腸的
にも使用可能であり、超音波衝撃波のフォーカス点を可
変にできる装置の実現を可能ならしめる。また、超音波
治療用振動子に対し治療対象部位を挟むように超音波反
射用リフレクターを対向して（またはほぼ対向して）用
いることで、該超音波反射用リフレクターの裏側部位へ
の超音波衝撃波の伝搬がなくなり、治療対象部位におけ
る超音波衝撃波の収束効率の向上を図ることも可能なら
しめる。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づき説明する。図１は、本発明の一実施の形態を示
す。本実施の形態は、例えば単板式の超音波治療装置に
適用した場合を例示するものであって、図中、１は固定
焦点の単板式超音波振動子、２は固定焦点の単板式超音
波振動子１を先端に組み込んだ超音波治療器（装置）を
示す。ここに、超音波治療器２は、駆動ユニット３によ
って駆動される。駆動ユニット３は、連続波や、バース
ト波など種々の出力が可能である。これらについての好
適な利用例に関しては、更に後記で説明される。

【０００７】本例ではまた、上記超音波治療器２と組み
合わせて使用する、超音波反射用のリフレクターとして
のミラー部を先端に有するリフレクタープローブを備え
る。図中、５は超音波反射用のミラー部４を先端に有す
るリフレクタープローブを示す。ここに、該リフレクタ
ープローブ５は、ミラー部４及びこれと接続されるシャ
フト７を有し、これらは、超音波治療時において、超音
波治療器２とともに、体内に挿入、配置される。図は、
超音波治療時における使用態様の一例をも示してあり、
上記ミラー部４は、治療対象部位６を単板式超音波振動
子１と挟むように位置されている。

【０００８】図２は、上記単板式超音波振動子１とほぼ
対向して配される上記リフレクタープローブ５のミラー
部４の一例の詳細を拡大して示したものである。好適例
では、ミラー部４には、曲率（Ｒ）の異なる曲面を、少
なくとも２以上設けることができる。図示例の場合は、
ミラー部４は、図の如く周囲の各面（ここでは、４面）
が、異なる曲率面の凹面ミラーである。即ち、その４面
は、それぞれ曲率の異なる凹面ミラー４−１（曲率Ｒ
１），４−２（曲率Ｒ２），４−３（曲率Ｒ３），４−
４（曲率Ｒ４）（Ｒ１≠Ｒ２≠Ｒ３≠Ｒ４）による構成
のものとなっている（なお、紙面裏面側となる凹面のミ
ラー４−３，４−４部分については、本斜視図では現れ
ていない）。

【０００９】また、リフレクタープローブ５のシャフト
７は、ミラー部４と術者（操作者）の操作する手元操作
部（図示せず）を接続するもので、該シャフト７は、本
例では、細径のシャフトであり、そのシャフト表面は超
音波衝撃波を乱反射させるように細かな凹凸を有する構
成としてある。手元側からの操作により、シャフト７及
びミラー部４は進退させられるとともに、シャフト７を
回転させることでミラー部４は回転できる。治療対象部
位６を挟むように単板式超音波振動子１とかかるミラー
部４を設ける構成の場合において、そのミラー部４を回
転させると、超音波治療器２側と対向することとなる当
該ミラー部の凹面ミラー（４−１〜４−４）面の選択的
切換えがその回転に伴って行われる。

【００１０】本例に従う超音波治療用振動子としての単
板式超音波振動子１による超音波治療器２とリフレクタ
ープローブ５とは、被検体に対し、超音波治療器２は経
直腸的に挿入され、リフレクタープローブ５は経尿道的
に挿入される。なお、図１中、ｆ１は、固定焦点のその
使用単板式超音波振動子１に応じたフォーカス位置を、
ｆ２は、ミラー部４を図示のように位置させたときの変
更されたフォーカス位置の一例を表す。ｆ１の位置は、
その単板式超音波振動子１が本来的にもっている焦点の
位置を意味し、そこで音圧が最も大きくなる。

【００１１】本実施形態に係る上記した構成のものは、
術者がこれを下記の如くに使用し、単板式の超音波治
療装置で、適切にフォーカス点を変更可能にし、ま
た、超音波衝撃波の収束効率の向上等を容易に実現する
ことができる。以下、図１の使用例を参照しつつ、作
用、機能等を説明する。

【００１２】超音波治療にあたり、上述のように超音波
治療器２はプローブとしてこれを経直腸的に挿入し、リ
フレクタープローブ５はこれを経尿道的に挿入する。本
装置では、体内から超音波衝撃波を目的の治療対象部位
に、集中させて、治療を施す。この場合、超音波治療器
２の単板式超音波振動子１から発生された超音波衝撃波
は、その固定焦点の単板式超音波振動子１の有するフォ
ーカス点（ｆ１）に収束されるように進むが、リフレク
タープローブ５のミラー部４が、図１の如くに超音波ビ
ーム放射方向上における治療対象部位６の背後で単板式
超音波振動子１と対向しているときは、超音波衝撃波
は、ミラー部４によりそのフォーカス点（ｆ１）手前位
置で反射され、かかるフォーカス点（ｆ１）より近い位
置（ｆ２）にある治療対象部位６に収束する。

【００１３】従って、こうした位置にある部位が、焼灼
部位としてのターゲットである場合も、体内から超音波
衝撃波を当該治療対象部位６に、集中させて、焼灼し治
療を施すことできる。この場合、ミラー部４の裏側部位
への超音波衝撃波の伝搬がなくなり、効率よく目的の治
療対象部位６を焼灼できる。該当する治療対象部位にお
ける超音波衝撃波の収束効率の向上（高効率化）は、治
療用超音波を使用する治療において、その有する能力を
十分に引き出し、発揮させるのに寄与する。

【００１４】一方、その本来のフォーカス点（ｆ１）に
収束させたい場合は、次のようにしてこれを行うことが
できる。例えばリフレクタープローブ５を前（図中下
方）か、もしくは後ろ（図中上方）に進退させ、リフレ
クタープローブ５の超音波反射用ミラーを、超音波衝撃
波が放射される領域以外に位置させる。即ち、術者は、
ミラー部４が超音波衝撃波から外れる位置に移動するよ
うに手元操作部で操作するようにすればよく、このよう
にして使用することも勿論でき、かかる使用態様で例え
ば図中破線部分のターゲット（焼灼位置等）に対する超
音波治療も実施できる。

【００１５】こうして、治療対象部位６を挟むように単
板式超音波振動子１とミラー部４を設けると、固定焦点
の単板式超音波振動子１でも、収束位置をその固有のフ
ォーカス点（ｆ１）以外の位置に変えられる。これによ
ると、超音波衝撃波のフォーカス点を可変にするために
装置が大がかりとなり、経直腸的使用なども困難となる
といったことも回避し、たとえ経直的にＢＨＰを治療す
る際も、フォーカス点を変え、簡単な構成で焼灼範囲を
制御し得る装置を実現される。

【００１６】更に、フォーカス点を変更したい場合は、
リフレクタープローブ５の手元操作部を回転させること
により、シャフト７を回転させ、ミラー部４を、予め設
定したその複数の凹面ミラー面のうちの最適なものに切
り換えるように回転させることができる。これにより、
ここでは、曲率の異なった４つの凹面ミラー４−１，４
−２，４−３，４−４のいずれか選択された凹面ミラー
で超音波衝撃波を反射するようにし、このようにしてフ
ォーカス点を可変とすることができる。また、その場合
において、リフレクターとなる超音波反射用ミラーの曲
面形状を変更することにより焼灼部位を種々変更可能で
あるが、これを、一旦挿入してあるリフレクタープロー
ブ５の抜き替えなどを伴わずに実施することもでき、フ
ォーカス点をより自在にコントロールし、焼灼範囲をよ
り自在にコントロールすることも容易にでき、この点で
も、簡単な構成で焼灼範囲をコントロールすることがで
き、小型で、経直腸的にも使用可能な超音波衝撃波のフ
ォーカス点を可変にすることのできる超音波治療装置を
実現できる。

【００１７】（１）本実施形態に従えば、上述のように
して良好に超音波治療が行え、特に、体内から超音波衝
撃波を治療対象部位に、集中させて、治療を施すのに好
適なものとなる。本例においては、リフレクタープロー
ブ５の超音波反射用ミラーを超音波衝撃波が放射される
領域に位置させることにより、単板式超音波振動子１が
もつフォーカス点（ｆ１）より近い位置に超音波衝撃波
を収束することができ、フォーカス点を可変できる。 （２）更に、ミラー部４を回転させることにより、より
細かなフォーカス点制御が可能となる。 （３）また、リフレクタープローブ５を例えば前側（図
１中下方）に移動させた場合でも、このときはシャフト
７が超音波衝撃波中に位置するが、シャフト７は細径で
あるとともに、超音波衝撃波を乱反射させるよう細かな
凹凸を有する構成のその表面で超音波衝撃波を乱反射さ
せるため、当該シャフトの影響は殆ど生じない。 （４）更に、駆動ユニット３によりバースト波で駆動す
れば、バースト波を超音波治療器２から放射することに
より、リフレクタープローブ５と超音波治療器２の間に
定在波が発生することも防止できる。 （５）また、治療対象部位における超音波衝撃波の集束
効率の向上（高効率化）も図れ、リフレクターを用いる
ことで、該リフレクターの裏側部位への超音波衝撃波の
伝搬がなくなり、効率よく治療対象部位６を焼灼でき
る。

【００１８】なお、本実施形態は、上記のほか、各種の
変形、変更等が可能である。 〔第１実施形態の変形例１〕例えば、本発明は、上記第
１実施形態に限られるものではなく、治療用振動子とし
て、超音波治療装置に用いられる超音波振動子を単板式
のものからアレイタイプに変更しても、同様な作用効果
が得られることはいうまでもない。また、適用部位に関
しても、ＢＰＨのみに限定するものではなく、他臓器の
腫瘍の治療にも使用可能である。

【００１９】次に、他の実施形態（第２実施形態）につ
いて説明する。本実施形態は、超音波反射用リフレクタ
ーに設けたミラーの向き、方向を可変とする湾曲部を更
に設ける構成としようとする場合の例であり、上述した
実施形態（第１実施形態）で述べたと同様の前記狙い
，に加えて、更に、治療装置と治療対象部位の間
に、たとえ比較的超音波衝撃波に敏感な部分が正常部位
としてあったとしてもそれを刺激せず、目的の治療対象
部位に効率良く超音波衝撃波を集束できるようにしよう
というものである。

【００２０】図３は、本実施形態を示すもので、使用態
様の一例をも含めて示すものである。基本的な構成につ
いては、前記第１実施形態と同様であり、以下、第１実
施形態との主な相違点、本実施形態の要部について述べ
る。本実施形態においても、超音波治療器２は、前記第
１実施形態と同様のものである。また、リフレクタープ
ローブ５の先端部は、これも同様に、曲率の異なる凹面
ミラー（４−１，４−２，４−３，４−４）として、そ
れぞれ４面を有する構成のミラー部４となっている。従
って、超音波反射用リフレクターに異なる曲率を有する
凹面ミラーを設けてある点も、同様である。

【００２１】一方、図示しない手元操作部には、既知の
内視鏡等で使用されていると同様の構成による湾曲操作
用のノブがある。そして、本実施形態では、図示のよう
に、ミラー部４とシャフト７の間は、かかるノブによっ
て操作される湾曲部８を備える構成となっており、術者
が上記湾曲操作用ノブを操作することにより、図示の如
くに湾曲部８が湾曲し、ミラー部４の向きを自在に変更
可能になっている。他の構成部分については、第１実施
形態の場合と同様であってよい。

【００２２】本実施形態によるものは、次のようにして
使用することができる。図３の使用例では、治療対象部
位６と比較的超音波衝撃波に敏感な正常部位９が近接し
ている場合の超音波衝撃波の収束状態が示されている。
このような位置関係となるケースでは、前掲文献の従来
装置によったとすると、治療装置と治療対象部位の間に
比較的超音波衝撃波に敏感な正常部位がある場合、それ
を刺激してしまう。しかるに、本例の構成によるとき
は、図示のように、上記操作可能な湾曲部８を湾曲させ
ることができ、ミラーの向き、方向を変えられる。従っ
て、ここで、超音波治療器２から超音波衝撃波を正常部
位９を避けるように放射し、超音波反射用ミラーにより
治療対象部位のみに限定し超音波衝撃波を収束するよう
になすことがもでき、上記のようなケースの超音波治療
であっても、これに対応することができる。

【００２３】この場合、超音波衝撃波の収束位置の制御
は、前記第１実施形態に示したようにミラー部４を回転
させるとともに、手元操作部の湾曲用ノブを操作し、ミ
ラー部４の向きを変えることでより効果的に行われる。
このようにして、たとえ、超音波エネルギーに敏感な部
分（正常部位９）がターゲットの邪魔をする場合でもリ
フレクターにより敏感な部分を避けて超音波エネルギー
が収束可能であり、かつまた、この点でも、超音波衝撃
波の収束効率の向上が図れる。なお、他の作用、機能等
については、第１実施形態において述べたのと同様であ
る。

【００２４】本実施形態によれば、前記第１実施形態と
同様の作用効果（１）〜（５）を奏するのに加え、体内
から超音波衝撃波を治療対象部位６に集中させて治療を
施す本発明に従う装置として、適用する治療対象部位６
の対象を拡大し得て、より好適なものとなる。 （１１）即ち、図３のような位置関係にある場合も、超
音波治療器２と治療対象部位６の間の比較的超音波衝撃
波に敏感な正常部位９を刺激せずに、目的の治療対象部
位６に効率良く超音波衝撃波を集束可能となる。また、
この場合においても、前記第１実施形態と同様、リフレ
クタープローブ５を用いることで、ミラー部４の裏側部
位への超音波衝撃波の伝搬がなくなり、効率良く治療対
象部位６を焼灼でき、超音波衝撃波の収束効率の向上、
高効率化が実現できるのはいうまでもない。

【００２５】なお、本実施形態（第２実施形態）も、既
に触れてきた事項をも含めて、各種の変形、変更等が可
能である。 〔第２実施形態の変形例１〕例えば、前記〔第１実施形
態の変形例１〕の場合と同様の態様で実施することがで
き、上記第２実施形態の構成例に限定されず、超音波振
動子を単板からアレイタイプに変更しても同様な作用効
果が得られ、また、適用部位においても、ＢＰＨのみに
限定されず、他臓器の腫瘍の治療にも使用可能である。

【００２６】次に、更に他の実施形態（第３実施形態）
について、図４、図５により説明する。本実施形態も、
第１実施形態で述べたと同様の前記狙い，を、また
更にはこれに加えて、上述した第２実施形態で述べたの
と同様の前記狙いを実現しようというものである。図
４は、本実施形態に係る超音波治療装置における要部で
あるミラー部の構成の一例を示す。

【００２７】以下、本実施形態の要部について述べに、
本実施形態においても、図１または図３のように、治療
対象部位６を挟むように超音波治療器と超音波反射用ミ
ラーを設け、これらをほぼ対向するよう設ける構成とす
る点は、前記実施形態と基本的に同様であって、使用す
る超音波治療器２（図４には図示せず）も前記第１，第
２実施形態の場合と同様の超音波治療器２によるもので
あるが、本実施形態では、リフレクタープローブ５の先
端部のミラー部４の構成が、図４に示すように異なる。
即ち、本実施形態において、ミラー部４は、２つのミラ
ー１０−ａ、ミラー１０−ｂが一対となった構成のもの
で、それらミラー１０−ａ，１０−ｂのなす開き角度
は、図示しない操作部（手元操作部）にて可変になって
いる。ここでのミラー１０−ａ，１０−ｂは平面でも、
比較的大きな曲率を有する凹面によるものでも良い。他
の構成部分については、第１実施形態の場合と同様であ
ってよい。

【００２８】本実施形態において、超音波衝撃波の収束
位置の制御は、上記ミラー１０−ａ，１０−ｂの開き角
度を調節することで行われる。他の作用、機能等につい
ては、第１実施形態において述べたのと同様である。本
実施形態によっても、前記第１実施形態と同様の作用効
果（１）〜（５）を得ることができるとともに、治療対
象部位への超音波衝撃波の収束がより細かく制御可能と
なる。

【００２９】なお、本実施形態（第３実施形態）も、既
に触れてきた事項をも含めて、各種の変形、変更等が可
能である。 〔第３実施形態の変形例１〕例えば、ミラー１０−ａ，
１０−ｂの開く方向は、図５に示すように挿入軸（リフ
レクタープローブ５のシャフト７の軸）に対して平行で
もよい。本発明は、このようにして実施することもでき
る。

【００３０】〔第３実施形態の変形例２〕また、本実施
形態においても、前記第２実施形態に示したように、ミ
ラー部４とシャフト７の間に湾曲部（８）を設けてもよ
い。この場合は、前記第２実施形態と同様の作用効果
（１１）が、更に、得られる。 〔第３実施形態の変形例３〕また、前記〔第１実施形態
の変形例１〕の場合と同様の態様で実施することもでき
る。

【００３１】次に、図６以下に例をもって示すものは、
同様に超音波治療用振動子を用いるものであるが、被検
体内部の状態を画像上で確認して、超音波の生体作用に
より治療を行う超音波治療装置の場合に有利に適用でき
る、改良された超音波治療装置を実現しようというもの
である。これは、次のような考察に基づいている。

【００３２】例えば、目的部位である前立腺の肥大部等
に対する治療において、治療用の超音波を放射し集中さ
せて治療を施す方法が確立されつつあることは既に述べ
たところであるが、このような場合に用いる装置構成と
して、超音波診断装置のプローブに、治療用の超音波振
動子を併設する構成を採用する超音波治療装置が既知で
ある。しかして、治療用の超音波振動子の音響放射面は
凹面の球殻形状であり、よって、これも既にみたとお
り、その焦点の位置については、固定焦点であって（こ
うした点に関しては、前記図１，２で例示した固定焦点
の単板式超音波振動子１も同様である）、かかる超音波
診断装置のプローブに設けることとなるその治療用の超
音波振動子に応じた固有のものである。

【００３３】従って、この場合の基本的な診断、治療の
手順は、次のようである。即ち、被検体の超音波断層像
を観察し、かかる治療用振動子のその凹面形状によって
定まる治療位置と患部とが一致するように、操作者（術
者）が位置関係を調整する。その後、治療用振動子に例
えば連続波電圧を印加し、強力な超音波を放射させる。
そして、この場合は、超音波は、その治療用振動子が有
する本来の焦点位置で収束し、その位置に蛋白質変性を
引き起こす。こうして、変性した部分は壊死し、やがて
吸収されてしまう。このようにして、前立腺の肥大部や
腫瘍等の治療を行う。

【００３４】このように、治療用の超音波を放射する超
音波振動子を用いようとする場合、治療用振動子の音圧
が最も大きくなる位置までの距離、即ち焦点距離は、基
本的には、治療振動子の形状によって定まる。しかし、
実際に生体内で使用する場合には、生体組織中の超音波
の減衰量により、焦点距離（実際の焦点距離）が微妙に
変化する。更に、その減衰量は、組織の種類や、患者の
個体差によっても異なる。特開平４−３３８４６２号公
報（文献３）は超音波治療装置を開示するが、このよう
な考慮はされていない。従って、治療用振動子の幾何学
的形状より予め予測した焦点位置と、実際の焦点位置と
が異なる場合がある。そして、このような状況で、治療
用振動子の幾何学的形状から予測した焦点距離を頼りに
して治療位置を決定すると、必要な位置を正確に治療す
ることができず、結果、十分な治療効果を得ることがで
きない場合が生ずる。望ましいのは、正確かつ適切に治
療する上で、現に治療に際し、実際に生体内で使用する
場合のその生体組織中の超音波の減衰量の如何によら
ず、かつまた組織の種類、患者の個体差等によらず、治
療用超音波が実際に収束する位置（実フォーカス点）が
どの位置になるかを検出できることである。

【００３５】そこで、以下に示すいくつかの実施形態で
は、このような面から改善を加え、治療用振動子を使用
しようとしている環境に応じた焦点距離（実焦点距離）
を検出し、もって、適切に、的確な位置を治療できるよ
うにすることを可能ならしめる、対応性に優れる超音波
治療装置を提供しようとするものである。

【００３６】図６乃至図１２は、かかる改良された超音
波治療装置の実施形態（第４実施形態）を一例を示す。
本実施の形態は、被検体内部の情報を映像化するととも
に、被検体に強力な超音波を照射して治療を行う超音波
治療装置の場合の好適構成例であり、治療用振動子か
ら、治療効果を生じないレベルの超音波をバースト波で
送信し、かかるバースト波が被検体内で反射したエコー
を受信して、そのエコーより治療用の超音波の収束位置
を求めて被検体内部の情報に重畳して表示する構成とす
る。

【００３７】図６は、本実施形態に適用できる超音波探
触子の構成の一例を示し、図７の超音波探触子３０の断
面相当図に当たる。図６中、２０は本超音波探触子を回
転させる回転軸を示し、図示例では、該回転軸１をはさ
んで治療用振動子２１（超音波治療用振動子）と診断用
振動子（診断用超音波振動子）２２が背中合わせになっ
ている。ここに、該治療用振動子２１は、治療用圧電素
子２３とその音響放射面に設けられた保護層２４とで形
成される。その音響放射面は凹面形状となっており、ま
た、治療用圧電素子２３の背面は空洞となっている。

【００３８】また、診断用振動子２２は、診断用圧電素
子２５の音響放射面側にフィラー入のエポキシ樹脂で形
成した音響レンズ２６を、また反対側にはタングステン
粉末を混入したエポキシ樹脂で形成した背面制動層２７
をそれぞれ有する。更に、上記治療用圧電素子２３と診
断用圧電素子２５には、それぞれ、図６では図示しない
が、後述するケーブル（同軸ケーブル）が電気的に接続
されている。

【００３９】図７は、上記超音波探触子３０を有する治
療用プローブの外観構成を例示し、また、図８は、主に
該治療用プローブの本体内部の構成要素の概要（駆動系
の要素の概要）の一例である。図７に示す如く、図６に
示した構造の超音波探触子３０は、硬性シャフト３１に
固定されている。超音波探触子３０と硬性シャフト３１
は、超音波を通過させる音響窓を兼ねたキャップ３２の
中に収納されている。キャップ３２は、例えば硬質ポリ
エチレン製である。キャップ３２の内部は、音響媒体で
満たされている。音響媒体としては、水を使用すること
ができる。そして、キャップ３２と本体３３との接続部
には弁３４が設けられていて、キャップ３２に満たした
音響媒体の流出を防いでいる。

【００４０】上記治療用プローブの本体３３の内部の構
成を表す図８に示す如く、キャップ３２内の超音波探触
子３０の軸方向の進退（図中左右方向の移動）や回転駆
動のための機構自体については、既知の超音波診断装置
におけるものを採用してよい。ここでは、硬性シャフト
３１はスリップリング３５に固定されている。治療用圧
電素子２３と診断用圧電素子２５（図６）にそれぞれ接
続されたケーブル３６は、該スリップリング３５を介し
て、図８中では図示しない制御装置に接続されている。

【００４１】また、スリップリング３５は、ラジアル用
モーター３７と共に回転するように、固定されている。
そして、スリップリング３５とラジアル用モーター３７
を一体に保持した台３８は、ボールネジ３９に挿通され
ている。ボールネジ１６はリニア用モーター４０の駆動
軸に固定されている。

【００４２】図９は、本実施形態の超音波治療装置に係
る回路系の構成の一例の概略を示すものである。制御装
置は、本回路系の回路部分の全部または一部を含んで構
成することができる。同図のように、治療用振動子２１
及び診断用振動子２２の内部の圧電素子２３，２５に
は、前述のようにそれぞれケーブル３６が電気的に接続
されている。本例では、治療用振動子２１は、ケーブル
３６を介して分波回路５１（第１の分波回路）に接続さ
れ、更に該分波回路５１を通して、一方では駆動電圧を
供給する治療用振動子駆動回路５２が接続され、及びも
う一方では検波回路５３（第１の検波回路）に接続され
ている。治療用振動子駆動回路５２は制御回路５４に接
続されている。更に、その第１の検波回路５３も焦点位
置検出回路５５を介して制御回路５４に接続されてい
る。ここに、治療用振動子２１に係る上記の駆動回路５
２、分波回路５１、検波回路５３、焦点位置検出回路５
５の系は、制御回路５４の制御の下、治療用振動子２１
から治療効果を生じないレベルの超音波をバースト波で
送信した場合において、該バースト波に基づき被検体内
で反射して得られるエコー信号を取り出すとともに、こ
れから治療用超音波の焦点位置（実焦点位置）を検出す
る回路系を構成する。これにより得られる当該位置情報
は、制御回路５４により、後述の表示装置によって被検
体内部の情報に重畳して表示されるのに用いられる。

【００４３】一方、診断用振動子２２に接続されたケー
ブル３６は、分波回路５６（第２の分波回路）を介して
診断用振動子駆動回路５７及び検波回路５８（第２の検
波回路）に接続されている。駆動電圧を供給する治療用
振動子駆動回路５７は制御回路５４に接続されている。
更に、第２の検波回路５３も制御回路５４に接続されて
いる。

【００４４】上記制御回路５４には表示装置５９が接続
されており、本例では、被検体内部の情報を、診断用振
動子２２の走査に基づき超音波画像により映像化して得
る一方で、前述の治療用振動子２１側の検出系からの検
出情報に基づき、生体組織中の超音波の減衰量や、ま
た、組織の種類や個体差等によらずに、常に、治療用の
超音波の実際に収束することとなる正確な位置を該超音
波画像上に重畳して表示するよう、制御回路５４は表示
装置５９の表示制御をも行う。

【００４５】本実施形態に従う場合の治療用振動子２１
の実焦点距離の決定等は、次のような内容事項をその基
本として実施できるものであり、以下、その基本をも含
めて説明する。まず、治療用振動子２１から治療効果を
生じないレベルの超音波をバースト波で送信する場合に
ついては、好適例では、これを、治療用振動子２１か
ら、被検体に作用を及ぼさない程度の強度のバースト状
の超音波、即ち例えば数十波分の波を放射した後、数百
波分以上休止する形状の超音波を被検体に放射する態様
で行うことができる。ここに、超音波は被検体内のいた
る所にある、音響インピーダンスの不連続部で反射す
る。その反射エコーを治療用の振動子、あるいは、治療
用振動子に隣接した別の超音波振動子で受信する。バー
スト波の受信は、本例では、図９に示した如く治療用振
動子２１側の系によって、これを行う。

【００４６】さて、反射エコーは、被検体内で超音波の
バースト波が通過する範囲の多くの場所から帰ってく
る。しかし、位相がバラバラなエコーが重なり合うので
エコー信号の振幅は小さくなる。ただ、十分に超音波が
収束した位置では、その場所から帰る超音波エコーの振
幅も大きくなる。更に、同じ位置からのエコーであれ
ば、位相も一致するため、受信するエコー信号は大きく
なる。かくて、バースト波を送信してから、大きいエコ
ー信号を受信するまでの時間と被検体中の音速から、治
療用振動子２１の焦点距離を求めることができる（図１
０，１１）。この場合において、被検体内部の観察に超
音波を使用する場合には、ここで使用する音速は診断用
画像を生成する際に使用する音速と一致させるのが、よ
り精度を高める上で望ましい態様となる。

【００４７】以下、図１０，１１及び図１２をも参照し
て、更に具体的に述べるに、図８に示したリニア用モー
ター４６を駆動すると、ボールネジ３９上で台１６が移
動する。そのため、既述の如く超音波探触子３０が図７
（図８）中の左右方向に移動する。他方、ラジアル用モ
ーター３７を回動させながら診断用振動子２２で超音波
パルスを送受信し、セクタ走査時の超音波画像を生成す
る。

【００４８】しかして、使用者（術者）は、該画像を基
に、治療するべき箇所を発見したら、次に治療用超音波
の焦点検出のための処理を行うべく、治療用振動子２１
より治療効果を生じない程度の強さのバースト波の超音
波を送信する。なお、本例では、診断用振動子２２と治
療用振動子２１が背中合わせの構成であり、従って、治
療用振動子２１側の面が治療部位の方向を向くようにし
てから上記送信を行う。ここに、このとき、駆動回路５
２により治療用振動子２１を駆動して、送信する超音波
の波形の一例を図１０の上側（ａ）に示してある。

【００４９】治療用振動子２１による上述のバースト波
の超音波の送信はこのようにして行うことができ、かか
る送信がなされると、被検体内からのエコーが、治療用
振動子２１内の治療用圧電素子２３で電気的なエコー信
号に変換される。そして、本例では、治療用圧電素子２
３に接続された分波回路５１でエコー信号を取り出す。
ここに、取り出したエコー信号の一例を図１０の下側
（ｂ）に示してある。

【００５０】前述の原理説明で述べたとおり、また、こ
れらからも分かるように、焦点位置からエコーは、図１
０（ｂ）に示すように振幅が大きい。従って、本例で
は、焦点位置検出回路４５で、バースト波を送信してか
ら焦点位置からのエコーが帰ってくるまでの時間Δｔを
音速の２倍で割って、当該治療用振動子２１のこの治療
ケースでの焦点距離Ｌを求める。ここで、図１１をみる
と、治療用振動子２１における治療用圧電素子２３の球
殻の幾何学的中心と、治療用圧電素子２３の重心とを結
ぶ線が、治療用振動子２１の音軸となる。そして、該音
軸上で、圧電素子２３から上記で求めた値Ｌだけ離れた
点が、治療用の超音波の強度が最大となる位置（実際の
焦点の位置）、即ち治療効果が現れる位置となる。

【００５１】また、本例では、上記焦点距離Ｌ値を求め
る演算に適用する場合の除数としての上記音速の値は、
既述した観点から、診断用画像を生成する際に使用する
音速と一致させる。このようにして求めた焦点距離Ｌ
分、治療用振動子２１から離れた、治療用振動子２１の
音軸上の位置を、診断用画像に重畳して表示する。する
と、診断用画像上のどの位置が、治療用振動子２１の焦
点になるのかが使用者（操作者，術者）に明確に判る。
従って、目的とする部位を的確に治療することができ
る。このため、本例では、制御回路５４の表示装置５９
に対する表示制御により、診断用振動子２２のセクタ走
査により得た超音波画像上に、前述の方法で得た治療用
超音波の収束位置を重畳して、図１２のように表示する
ものである。

【００５２】本実施形態によれば、上述のようにして、
治療用振動子２１を使用しようとしている環境に応じた
焦点距離Ｌを検出し、的確な位置を治療できるものであ
り、被検体内部の状態を画像上で確認して、強力な超音
波の生体作用により治療を行う場合に好適で優れた対応
性を発揮する超音波治療装置が実現される。

【００５３】なお、本実施形態（第４実施形態）もま
た、各種の変形、変更等が可能である。 〔第４実施形態の変形例１〕例えば、上記構成例では被
検体内部の情報超音波で取得したが、診断画像を超音波
で取得する代わりに、核磁気共鳴装置（ＭＲＩ）で取得
してもよい。この場合は、前述した作用効果に加え、更
に、ＭＲＩ画像は強力な治療用超音波の影響を受けない
たため、治療を行いながらリアルタイムで治療の進捗状
況を観察することができる等の作用効果を奏する。

【００５４】〔第４実施形態の変形例２〕また、図６に
よる超音波探触子３０の構成のものに代えて、図１３に
示す変形例の超音波探触子３０′を用いる実施例でもよ
い。図６〜１２による前記構成例と異なる点のみ説明す
れば、本例は、図１３図示の如くに治療用振動子２１と
診断用振動子２２を同じ面に配置している。また、探触
子３０′全体の形状を楕円としてある。他の構成、作用
等については、図６〜１２による前記構成例と同様であ
る。本例においては、前述した作用効果に加え、更に、
診断画像を取得した後に、治療用超音波の収束位置を求
める際に超音波探触子を裏返す必要がないため、画像を
取得し、収束位置を検出するのに必要な合計時間を短縮
できる。従って、処理の高速化も図れる。また、楕円形
なので、素子の表面積を大きく取りながら、プローブの
細径化を図ることができる。

【００５５】〔第４実施形態の変形例３〕また、上記
〔第４実施形態の変形例２〕において、その超音波探触
子３０′の形状を楕円の代わりに、長円や矩形としても
よい。このような構成で実施してもよい。

【００５６】〔第４実施形態の変形例４〕また、図１４
に示す他の変形例に係る超音波探触子３０′を用いる実
施例でもよい。本例は、上記〔第４実施形態の変形例
２〕の変形例にも相当し、図６〜１２による前記構成例
と異なる点のみ説明すれば、本例の場合は、図１４のよ
うに治療用振動子２１と診断用振動子２２を同じ面に配
置する点は上記〔第４実施形態の変形例２〕と同様だ
が、治療用振動子２２として、電子走査式のリニアアレ
イを使用したものである。他の構成、作用等について
は、本例も、基本的に、図６〜１２による前記構成例と
同様である。本例の場合は、前述した作用効果に加え、
診断用の画像を電子リニア走査で得るので、図６〜１２
による前記構成例の機械式セクタ走査の比べて超音波探
触子から離れた位置で、分解能が高い画像が得られ、診
断画像の遠方での分解能の向上が図れる等の作用効果
が、更に得られる。

【００５７】〔第４実施形態の変形例５〕また、治療用
振動子２２として、コンベックス型を使用してもよい。
このようにして実施することもできる。

【００５８】次に、他の実施形態（第５実施形態）につ
いて説明する。本実施形態は、回路系の簡略化とそれに
伴う原価低減をも実現しようとするものであり、バース
ト波の受信を、被検体内部の情報を得るための診断用超
音波探触子で行う構成の場合の例でもある。本実施形態
では、一例として、使用超音波探触子は前記図１３と同
様のものを使用する（従って、本例は、前記〔第４実施
形態の変形例２〕の変形例にも相当する）。

【００５９】更に、回路系については、前記第４実施形
態では前記図９の構成の回路系であったが、本実施形態
では、次に述べる図１５の構成によるものを用いるもの
である。なお、他の構成については、基本的に、第４実
施形態の場合と同様であり、以下、本実施形態の要部に
ついて、図１５を参照して説明する。回路系の概要を示
す同図において、超音波探触子３０′の治療用振動子２
１及び診断用振動子２２（図１３）の各内部の圧電素子
には、前記と同様にしてそれぞれケーブル３６が電気的
に接続されている。本例では、治療用振動子２１に接続
されたケーブル３６は、治療用振動子駆動回路５２に接
続されており、該治療用振動子駆動回路５２は、前記図
９の制御回路と同様の制御回路５４に接続されている。
従って、ここでは、治療用振動子２１の回路系側は治療
用振動子２１の駆動ユニット系は有するが、図９の場合
の第１の分波回路（５１）、第１の検波回路（５３）、
焦点位置検出回路（５５）は有しない。

【００６０】一方、診断用振動子２２は、ケーブル３６
を介して分波回路５６に接続され、更に該分波回路５６
を通して診断用振動子駆動回路５７及び検波回路５８に
接続されている。そして、診断用振動子駆動回路５７は
制御回路５４に接続されているとともに、上記検波回路
５８が、前述した図９の焦点位置検出回路と同様の方式
により実焦点位置の検出を行う焦点位置検出回路５５を
介して制御回路５４に接続されている。従って、本例で
は、治療用振動子２１の回路系によって治療効果を生じ
ないレベルの超音波をバースト波で送信した場合（図１
０（ａ））に、かかる焦点位置検出回路５５を含んだ系
が、そのバースト波に基づき被検体内で反射して得られ
るエコー信号の受信系をも構成し、これにより前述の方
法と同じようにして治療用の超音波の焦点位置Ｌを検出
し、制御回路５４に接続された表示装置５９によって図
１２の如くに被検体内部の情報に重畳して表示する。本
例は、上述のように構成してあり、他の構成要素の基本
的な作用、機能等は前記第４実施形態の場合と同様であ
る。

【００６１】本実施形態は、こうして、上記の如く、例
えば前記図１３の超音波探触子３０′を使用するととも
に、また、図１５に示すような回路系としたものであ
り、治療用振動子２１より放射した弱いバースト波から
のエコーも診断用振動子２２で受信する構成として実施
することができる。従って、本実施形態によっても、第
４実施形態の場合で述べた作用効果が得られるほか、図
９の構成と比較して、治療用振動子２１の系に対し、反
射エコーの分波、検波のための分波回路、検波回路を設
ける必要もないので、回路系を簡略にし得、安価なもの
にできてコスト低減も図れる等の作用効果を、更に得る
ことができる。

【００６２】なお、本実施形態（第５実施形態）も、各
種の変形、変更等が可能である。 〔第５実施形態の変形例１〕例えば、本実施形態でも、
前記〔第４実施形態の変形例３〕、〔第４実施形態の変
形例４〕、〔第４実施形態の変形例５〕の場合と同様の
態様で実施することもできる。

【００６３】次に、更に他の実施形態（第６実施形態）
について、図１６，１７により説明する。本実施形態
は、治療用超音波の収束位置を被検体内部の情報に重畳
して表示する場合に、治療可能な位置を、操作者（術
者）がより把握しやすくなるように表示態様を工夫し、
この点から、更なる改良を加えようというものである。
本実施形態は、基本的な構成は、前記第５実施形態の場
合と同様であり、従って、超音波探触子は、例えば前記
図１３の超音波探触子３０′を使用し、また、図１５に
示した構成の回路系を使用するものとする。従って、本
実施形態は、第５実施形態の変形例でもある。

【００６４】以下、本実施形態の要部について述べる。
本実施形態では、超音波探触子３０′を回動し、セクタ
走査を行う。ここに、図１６の上側（ａ）に示すよう
に、診断用振動子２２から超音波パルス列を送信し、そ
れぞれのパルスのエコーから診断画像を生成する。しか
して、この場合、治療用超音波の焦点の位置を検出する
にあたり、同図（ａ）の如くに診断用の超音波パルスを
数パルスに１回の割合で休止し、一方、代わりに図１６
の下側（ｂ）に示すように、治療用振動子２１から治療
効果を示さないレベルのバースト波を放射する。これら
は、前記図１５の制御回路５９の診断用振動子２２及び
治療用振動子２１に対する制御の下で行う。

【００６５】かくして、前記第５実施形態の場合と同じ
ようにしてバースト波のエコーも診断用振動子２２の系
で受信し、同様にして、治療用振動子２１の焦点距離を
求める。そして、表示装置５９において、図１７に示す
ように、超音波画像と重畳して、診断画像上に治療用振
動子２１の焦点を結んだライン６０を治療可能なライン
として表示する。本実施形態によっても、前記第４実施
形態の場合で述べた作用効果が得られ、かつまた、前記
第４実施形態の場合で述べた作用効果が得られるのに加
えて、操作者が治療可能な位置を点の代わりに線として
把握きるので、一層操作性が向上するものとなり、より
一層、的確な位置を対象として超音波治療ができる等の
作用効果が得らる。

【００６６】なお、本実施形態（第６実施形態）も、各
種の変形、変更等が可能である。 〔第６実施形態の変形例１〕例えば、本実施形態でも、
前記〔第４実施形態の変形例３〕、〔第４実施形態の変
形例４〕、〔第４実施形態の変形例５〕の場合と同様の
態様で実施することもできる。

【００６７】また、第４実施形態乃至第６実施形態（そ
れらの変形例を含む）を前記第１実施形態乃至第３実施
形態（それらの変形例を含む）のいずれかと組み合わせ
て実施することができ、そのようにして実施すると、よ
り良い超音波治療装置を実現される。

【００６８】次に、図１８以下を参照して、改良された
超音波探触子、及びその駆動方法乃至駆動装置の構成例
について説明する。これは、例えば、体腔内から強力な
超音波を送信して治療を行う超音波治療装置において、
被検体内に連続波あるいはバースト波を送信乃至は送受
信する超音波探触子の、駆動に有利に用いることができ
る。より詳しくは、圧電素子と、該圧電素子に電気的に
接続されていて、集中定数として扱えない長さの同軸ケ
ーブルとを含んでなる超音波探触子を駆動する場合に実
施して好適なものであり、以下の如き考察に基づいてい
る。

【００６９】圧電素子からなる超音波振動子を用いる超
音波探触子においては、例えば、超音波探触子内部の圧
電素子の表面には保護層を設け、背面には空洞がある構
成を採用することができる（例えば、前記図６）。そし
て、圧電素子には同軸ケーブルを電気的に接続し、同軸
ケーブルの他端はこれを駆動回路に接続する構成とす
し、該駆動回路は制御回路に接続して、駆動電圧の供給
をなすようにすることができる（例えば図９，１５）。
ここに、超音波探触子の電気的インピーダンスと、接続
用の同軸ケーブルの特性インピーダンスに着目すると、
超音波探触子の先端部分は、駆動回路から供給された電
圧を効果的に超音波エネルギーに変換するために、共振
周波数近傍の電気的インピーダンスが、同軸ケーブルの
特性インピーダンスと一致するように設計するようにな
すのが望ましい。

【００７０】このような構成において、駆動回路より、
例えばバースト波状の電圧を同軸ケーブルを通し圧電素
子に印加すると、圧電素子からは保護層を介して被検体
中にバースト波状の超音波が送信される。ここで、本出
願人は、先に、特開昭６２−１４４６４６号公報（文献
４）により超音波プローブのインピーダンス特性測定に
関する提案をしており、超音波探触子の駆動に際し、こ
うした超音波プローブの周波数−インピーダンス特性の
測定に基づく駆動制御との組合せが考えられる。そし
て、かかる駆動制御技術を導入する構成とするとき、駆
動回路は、駆動回路から送信されるバースト波の周波数
を変化させながら、超音波探触子の電気的インピーダン
スを測定し、駆動周波数が超音波探触子の共振周波数と
一致するように調整する方式とすることができる。そし
て、この時、駆動信号の電流と電圧の位相差が０にな
る。このように駆動周波数を調整することにより、駆動
回路から供給する電気エネルギーの力率が高くなり、効
率よく超音波探触子に電気エネルギーを供給することが
できる。

【００７１】一方、使用するケーブルの点に注目する
と、体腔内から強力な連続波あるいはバースト波を送信
して、焦点位置にある腫瘍等を焼灼等する超音波治療装
置の場合、あるいはまた、近年、体腔内に超音波探触子
を導入し、連続波あるいはバースト波を送受信してドッ
プラー効果を検出して、血流の流れを表示するカラード
ップラー方式を持つ超音波診断装置が開発されている
が、そうした装置をも含んで、これらの装置の場合にあ
っては、体腔内部に導入する超音波探触子と、例えばベ
ットサイド等に固定されるその駆動ユニット側の駆動回
路との間に数メートルの長さの同軸ケーブルが必要とな
る装置構成となるのが、通常である。しかして、同軸ケ
ーブルの長さが、同軸ケーブル中での駆動用の電気信号
の波長に比べて無視できない長さであると、同軸ケーブ
ルの先端から見た、超音波探触子の共振周波数は、使用
するケーブルの長さによって変化してしまう。

【００７２】そしてまた、この、「ケーブルの長さ」
は、用途に応じ、即ち超音波探触子を導入する位置（箇
所）によって変化するものである。例えば、直腸を対象
とする場合は比較的短くてよいが、十二指腸や上行結腸
を対象とする場合には、直腸を対象とする場合よりも例
えば１メートルから数メートル長くする必要がある。従
って、様々な適用部位の超音波探触子に対応するために
は、駆動回路は広範囲の励振周波数に対応する必要があ
る。しかし、同軸ケーブル端からみた超音波探触子の共
振周波数で駆動していても、その駆動周波数が圧電素子
の共振周波数からずれると電気エネルギーを効率よく超
音波エネルギーに変換することができなくなる。特に、
強力な超音波を発生させて治療を施す場合には、供給さ
れる電気エネルギーを効率よく超音波エネルギーへ変換
することができないと、治療の際の収束位置をその治療
用超音波の焦点位置（実焦点位置）となるようにできて
も、効率よく変換できないその分、十分な治療効果を得
られない場合が生じ、十分にその能力を発揮せしめるこ
とができなくなる。

【００７３】そこで、次に述べる実施形態では、こうし
た考察の下、たとえ長い同軸ケーブルを付加した場合で
も、効率よく超音波探触子に電気エネルギーを印加し、
かつ、効率よく超音波エネルギーに変換できるようにし
ようというものである。図１８乃至図２０に示す実施形
態（第７実施形態）では、圧電素子と、圧電素子に電気
的に接続されていて、集中定数として扱えない長さの同
軸ケーブルとを含み、超音波を送信あるいは送受信する
超音波探触子を駆動する際に、圧電素子の反共振周波数
付近の周波数の連続波またはバースト波で駆動する超音
波探触子駆動方式を採用する。好ましくは、この場合に
おいて、圧電素子の駆動周波数は、圧電素子の反共振周
波数に追従して変化するよう、装置を構成する。

【００７４】図１８は、本実施の形態に適用できる、改
良された超音波探触子の構成の一例の断面を示し、図１
９は回路系の一例の概略を示す。なお、本例は、超音波
診断と超音波治療の両方を行えるプローブの場合を例と
してあり、また、その場合、治療用振動子（治療用超音
波振動子）と診断用振動子（診断用超音波振動子）とを
同じ面側に配するようになす点において、例えば前記し
た〔第４実施形態の変形例２〕等の変形例にも相当する
ものでもある。

【００７５】図１８に示すように、本例においては、超
音波探触子３０Ａは、球殻状の圧電素子７１を備え、該
圧電素子７１の上面（図中上面）には、全面にグランド
（ＧＮＤ）電極７２が形成されている。また、圧電素子
７１の下面（図中下面）には、中央部に円形の診断用電
極７３が、その周囲には円環状の治療用電極７４が、そ
れぞれある。これら診断用電極７３と治療用電極７４と
は、お互いに導通していない。ここに、圧電素子７１は
１個であって、従って、診断用圧電素子と治療用圧電素
子とを、この同一の一の圧電素子７１上に形成するもの
であり、本例では、こうした構成に従うものを使用する
（かかる改良点その他の特徴事項については、更に、他
の実施形態（第９実施形態以下）において詳細に述べら
れる）。

【００７６】圧電素子７１の診断用電極７３に対応する
部分の音響放射面側には音響整合層５が形成されてい
る。また、診断用電極７３の下面には背面制動層６が形
成されている。背面制動層６は、前記図６の場合と同
様、エポキシ樹脂にタングステン粉末を混ぜて硬化させ
たもので形成されていてよい。圧電素子７１は、樹脂製
の絶縁層７７に接着、保持されている。絶縁層７７の外
側には金属製のハウジング７８がある。そして、ＧＮＤ
電極７２と該ハウジング７８とは、導線７９で電気的に
接続されている。

【００７７】超音波探触子３０Ａは、更に、圧電素子７
１との電気信号の伝達の用に供するケーブルを有する。
本例では、２本の同軸ケーブルを内蔵したケーブル８０
が、ハウジング７８、絶縁層７７に形成された穴を通っ
ている。斯く引き出されたケーブル８０の他端は、図１
８では図示しない超音波観測装置へ接続されている。こ
こに、超音波観測装置は、御御装置、表示装置等を含ん
で構成することができ、該ケーブルは、例えば制御装置
内の駆動回路に至らしめる。

【００７８】ケーブル８０中の２本の同軸ケーブルの各
シールド線は、ハウジング７８に電気的に接続されてい
る。また、その芯線のそれぞれは、図示のように、診断
用電極７３、治療用電極７４へ各々電気的に接続されて
いる。また、ここでは、絶縁層７７と治療用電極７４と
背面制動層７６とで形成されるスペースは、空間となっ
ている構成である。そして、ハウジング７７の下面は裏
蓋８１で水密に密閉されている。更に、図１８の超音波
探触子の表面は、図示しない例えば膜厚１０μｍのポリ
パラキシリレンの膜で覆われている。

【００７９】上記構成において、診断用電極７３に関す
る部分は、診断用振動子として機能し、一方、治療用電
極７４に関する部分は、治療用振動子として機能させ
る。

【００８０】本例の回路系の概略を示す図１９において
は、診断用の部分の系については、例えば既知の超音波
診断装置に従ったものと同様であってもよいため、図示
は省略してある（なお、前記第４実施形態と組み合わせ
るときは、診断用振動子に係る系の回路部分は、前記図
９の分波、診断用振動子駆動、検波、制御の各回路（５
４，５６〜５８）、及び表示装置（５９）によるもので
もよく、また、前記図１５による構成のものを採用する
こと等もできる）。図１９は、従って、治療用の部分の
系について示してあり、ここでは、圧電素子７１の治療
用電極７４の付いた部分、即ち治療用振動子９１は、該
治療用振動子に前記同軸ケーブルを介して駆動電圧を供
給する駆動回路９２とともに、インピーダンス測定回路
９３に電気的に接続されている。駆動回路９２とインピ
ーダンス測定回路９３とは、それぞれ制御回路９４に接
続されている。制御回路９４は、診断用振動子の回路系
と共通の制御回路（前記の制御回路５４参照）とするこ
とができる。

【００８１】駆動回路９２は、ここでは、制御回路９４
の制御に下、治療用振動子９１に連続波電圧を印加する
ものとする。一方、インピーダンス測定回路９２は、治
療用振動子９１に印加される電圧と電流とをモニター
し、治療用振動子９１の電気的インピーダンスを測定す
る機能を有する回路であり、その測定情報は、制御回路
９４による後述の如き駆動回路９２の出力の自動周波数
制御に用いられる。なお、制御回路９４には、連続波の
超音波を放射させるため使用者（操作者，術者）が操作
するスイッチ（不図示）からのＯＮ／ＯＦＦ操作データ
も入力されるようにしてあり、また、超音波画像を生成
する表示装置（前記の表示装置５９参照）も接続されて
いる。

【００８２】本実施形態に従う超音波探触子駆動方法よ
る装置は、次のようにして使用することができるもので
あり、以下、図２０をも参照して更に説明する。 〔超音波診断時〕診断用の部分に関する操作や処理等に
ついては、本超音波探触子３０Ａでも、基本的には、従
来の超音波診断装置による超音波診断の場合と同様の扱
いとすることができるため、ここでは省略する。なお、
この場合の診断系の装置部分の好適な利用態様やその機
能等については、他の実施形態（第９実施形態以下）に
おいて、単一の圧電素子７１を用いる構造との関連にお
いて、更に、詳細に述べられる。

【００８３】〔超音波治療時〕超音波診断後、強力な超
音波を被検体に放射して、治療を施すときは、次のよう
である。超音波治療を行う際には、前述した連続波の超
音波を放射させるスイッチを使用者が操作する。該スイ
ッチの操作で、制御回路９４の制御により、駆動回路９
２が治療用振動子９１に連続波電圧を印加する。

【００８４】ここに、本例では、インピーダンス測定回
路１４が設けられており、治療用振動子９１への連続波
電圧の印加時、該インピーダンス測定回路９２が治療用
振動子９１に印加される電圧と電流とを逐次モニター
し、治療用振動子９１の電気的インピーダンスを測定す
る。そして、斯く測定された電気的インピーダンスにつ
いての情報は、駆動周波数制御のための入力データとし
て制御回路９４に送られ、制御回路９４は、これに基づ
き、電気的インピーダンスの位相が０、絶対値が極大に
なるよう、つまり治療用振動子９１の反共振周波数で駆
動するよう、駆動回路９２の出力周波数を制御する。

【００８５】このようにすると、たとえ治療用振動子９
１とその駆動回路９２間の使用同軸ケーブル長が長い
（数メートル）ものであっても、超音波治療用時、効率
よく超音波探触子３０Ａに電気エネルギーを印加し、効
率の良い超音波エネルギー変換が実現される。これは、
次のようにしても説明できる。

【００８６】図２０（ａ）〜（ｃ）は、適用する同軸ケ
ーブルの長さを変化させた際の、同軸ケーブル端からみ
た超音波探触子の電気的インピーダンス特性を示す。各
図中、実線及び破線は、それぞれ、インピーダンスの絶
対値｜Ｚ｜と位相θの周波数特性である。同軸ケーブル
の長さが変化すると、例えばケーブル長２０ｍｍ、１０
００ｍｍ（＝１ｍ）、３０００ｍｍ（＝３ｍ）の場合を
示す図（ａ），（ｂ），（ｃ）の如く、インピーダンス
の絶対値｜Ｚ｜が最小になる周波数、即ち共振周波数Ｆ
ｒの値は大きく変化する。しかし、図（ａ），（ｂ），
（ｃ）に示すように、インピーダンスの絶対値｜Ｚ｜が
最大となる周波数、即ち反共振周波数Ｆａの値はほとん
ど変化しない。更に、共振周波数Ｆｒと同様に、反共振
周波数Ｆａでもインピーダンスの位相θは０になってい
る。

【００８７】従って、超音波探触子を駆動するに際し、
超音波探触子に反共振周波数Ｆａの連続波あるいはバー
スト波電圧を印加すると、駆動回路から印加する電圧の
力率は大きくなり、効率よく電気エネルギーを入力する
ことができる。更に、同軸ケーブルの特性インピーダン
スと、反共振周波数Ｆａでの超音波探触子の先端部の電
気的インピーダンスが一致しているため、同軸ケーブル
と圧電素子との接合部でも電力の反射が起きず、電気エ
ネルギーを効率よく超音波エネルギーに変換できる。

【００８８】本例では、超音波治療を行う際には、前述
のように、制御回路９４によって、インピーダンス測定
回路９３による測定インピーダンスに基づき、電気的イ
ンピーダンスの位相θが０で、かつ絶対値｜Ｚ｜が極大
になる反共振周波数Ｆａで治療用振動子９２の駆動がさ
れるよう制御が行われる。このため、上記原理説明のと
おり、同軸ケーブル長の如何によらず、常に超音波探触
子３０Ａに反共振周波数Ｆａの連続波電圧を印加するこ
とができて、駆動回路９２から印加する電圧の効率は大
きくなり、効率良く電気エネルギーを入力することがで
きる。更に、同軸ケーブルの特性インピーダンスと、反
共振周波数Ｆａでの超音波探触子３０Ａの先端部の電気
的インピーダンスが一致しているため、同軸ケーブルと
圧電素子７１との接合部でも電力の反射が起きず、電気
エネルギーを効率よく超音波エネルギーに変換すること
ができる。

【００８９】以上のようにして、本実施形態によると、
被検体内に連続波の超音波を送信する超音波探触子の場
合の効果的な駆動を実現でき、長い同軸ケーブルを付加
した場合でも、効率よく超音波探触子３０Ａに電気エネ
ルギーを印加し、効率よく超音波エネルギーに変換でき
る。従ってまた、強力な超音波を発生させて治療を施す
超音波治療でも、より効率の良い超音波エネルギーの変
換が実現できる分、これによって容易に治療効果も高め
られるようにもなる。

【００９０】なお、本実施形態（第７実施形態）も、各
種の変形、変更等が可能である。 〔第７実施形態の変形例１〕例えば、上記例では連続波
の超音波を用いたが、連続波に限定されるものではな
い。それ故、例えばまた、連続波を送信する代わりに、
バースト波を送受信し、ドップラー信号を検出するよう
にし、血流を可視化するプローブに適用することもでき
るものである。

【００９１】次に、他の実施形態（第８実施形態）につ
いて説明する。本実施形態は、回路系の簡略化、低コス
ト化を実現しようとするものである。本実施形態では、
使用するプローブとしては、一例として前記図１８と同
様の超音波探触子３０Ａを使用するが、回路系について
は、本実施形態の回路系の概要の一例を示す図２１の如
き構成によるものを用いる。ここでは、図２１に示すよ
うに、超音波探触子３０Ａにおける圧電素子７１の治療
用電極７３の付いた部分、即ち治療用振動子９２は、同
軸ケーブルにより駆動回路９２に電気的に接続されてい
る。駆動回路９２は、制御回路９４に接続されている。
従って、本例の場合、図１９のインピーダンス測定回路
（９３）は有しない。なお、診断用の部分については、
本例でも、前記第７実施形態の場合と同様、既知の従来
の超音波診断装置と同様のものであっても差し支えない
ため、ここでも、図示は省略してある。他の構成につい
ては、基本的に、第７実施形態の場合と同様であり、以
下、本実施形態の要部について説明する。

【００９２】〔超音波治療時〕本例において、超音波治
療を行う際には、使用者は、第７実施形態の場合と同
様、連続波の超音波を放射させる前述のスイッチを操作
する（なお、診断用の部分については、これも前記第７
実施形態の場合と同様であるため、省略する）。該スイ
ッチ操作に応じ、制御回路９４の制御により、駆動回路
９２が治療用振動子９１に連続波電圧を印加する。超音
波探触子３０Ａに反共振周波数Ｆａの連続波電圧を印加
すると、駆動回路９２から印加する電圧の力率は大きく
なり、効率良く電気エネルギーを入力することができ
る。更に、同軸ケーブルの特性インピーダンスと、反共
振周波数Ｆａでの超音波探触子３０Ａの先端部の電気的
インピーダンスが一致しているため、同軸ケーブルと圧
電素子７１との接合部でも電力の反射が起きず、電気エ
ネルギーを効率よく超音波エネルギーに変換できる。

【００９３】本実施形態によっても、第７実施形態同
様、長い同軸ケーブルを付加した場合でも、効率よく超
音波探触子３０Ａに電気エネルギーを印加し、効率よく
超音波エネルギーに変換できるようになるとともに、図
１９の構成と比較し、インピーダンス測定回路（９３）
を省略する分、回路系を安価なものにすることができ
る。本実施形態では、使用するプローブの反共振周波数
の値はプローブの種類にかかわらず、一定でなければな
らないが、ケーブルの長さは用途に応じた任意の長さと
することができる。

【００９４】なお、本実施形態（第８実施形態）も、各
種の変形、変更等が可能である。 〔第８実施形態の変形例１〕例えば、様々な周波数のプ
ローブの使用を可能にするため、次のような駆動システ
ムによる構成としてもよい。即ち、使用するプローブ
に、その周波数に応じたコードをつける。一方また、例
えば図２１の制御回路９４、駆動回路９２を内蔵した制
御装置にはコードの読み取り装置を設ける。この場合
は、該制御装置は、適用する超音波プローブに応じ、プ
ローブ個々に予め付されたバーコードを上記コード読み
取り装置により読み取り、それに応じた周波数の駆動電
圧を使用プローブに供給するよう制御を行う。これによ
ると、プローブの反共振周波数を、用途に応じて選択す
ることができる。よって、様々な周波数のプローブの使
用を可能にする。本例は、このようにして、実施しても
よい。

【００９５】〔第８実施形態の変形例２〕また、本実施
形態でも、前記〔第７実施形態の変形例１〕と同様の態
様で実施することもできる。

【００９６】また、第７実施形態及び第８実施形態（そ
れらの変形例等も含む）を前記第１実施形態乃至第３実
施形態（それらの変形例等も含む）のいずれかと組み合
わせて実施することができる。また、前記第４実施形態
乃至第６実施形態（それらの変形例等も含む）における
超音波探触子の駆動において、第７実施形態及び第８実
施形態（それらの変形例等も含む）のいずれかによる駆
動方法乃至装置を適用することもできる。

【００９７】前記図１８の構造による超音波探触子３０
Ａは、超音波診断と超音波治療の両方を行うのに適用で
きるものであるが、更に、これは、診断用振動子と治療
用振動子の音軸という観点から見たとき、両者の音軸を
容易に一致させられるという点においても優れる超音波
探触子を提供できるものである。次に述べる実施形態
（第９実施形態以下）は、主として、このような側面か
らの改良に係るものであり、被検体に超音波を放射し、
その内部情報を得たり、超音波の作用による治療を行っ
たりする場合の超音波探触子に有利に用いることができ
る。

【００９８】高音圧のバースト波あるいは連続波を生体
に照射し、腫瘍等の病変部を焼灼等する超音波治療は、
既に触れたような超音波治療装置によって行え、また、
特に、従来から一般的に使用されているような、超音波
診断装置と、このような超音波治療装置とを組み合わせ
て使用することで、治療する病変の位置や大きさを正確
に確認し、確実な超音波治療を行うようにすることに大
きく寄与できるものであることについても、既に述べた
ところである。

【００９９】ここに、図２９は、図１８と対比して示
す、超音波診断と超音波治療の両方を行う、比較例の超
音波探触子の断面図である。図２９に示すように、この
超音波探触子では、中央部に球殻状の診断用圧電素子１
０１があり、その周囲に球殻を円環状にした形状の治療
用圧電素子１０２がある。診断用圧電素子１０１と治療
用圧電素子１０２とは、接着剤１０３で接合され、球殻
の一部を形成している。治療用圧電素子１０２と診断用
圧電素子１０１の上面にはひと続きにＧＮＤ電極１１２
が形成されている。診断用圧電素子１０１と治療用圧電
素子１０２の下面には、それぞれに診断用電極１１３と
治療用電極１１４が形成されているが、お互いに導通し
ていない。

【０１００】診断用圧電素子１０１の音響放射面側に
は、音響整合層１０４が形成されている。また、診断用
圧電素子１０１の音響放射面の反対側には背面制動層１
０５が形成されている。背面制動層１０５はエポキシ樹
脂にタングステン粉末を混ぜて硬化させたもので形成さ
れている。診断用圧電素子１０１と別個の治療用圧電素
子１０２は、樹脂製の絶縁層１０６に接着、保持されて
いる。絶縁層１０６の外側には金属製のハウジング１０
７があり、かかる治療用圧電素子１０２の上面の電極部
分（ＧＮＤ電極部分）と、ハウジング１０７とは導線１
０８で電気的に接続されている。

【０１０１】２本の同軸ケーブルを内蔵したケーブル１
０９がハウジング１０７、絶縁層１０６に形成された穴
を介して引き出され、そのケーブル１０９の他端は図示
しない超音波観測装置へ接続されている点、ケーブル１
０９内の２本の同軸ケーブルのシールド線がハウジング
１０７に電気的に接続されている点は、図１８の場合と
同様である。一方、その各芯線は、接着剤１０３による
接合によって組み立てられる個々の圧電素子部分の診断
用電極１１３、治療用電極１１４へ各々電気的に接続さ
れている。絶縁層１０６と治療用圧電素子１０２と背面
制動層１０５とで形成された空間は、充填材１１０が満
たされている。充填材１１０は、多数の微少独立気泡を
含む樹脂である。

【０１０２】図２９の超音波探触子は、例えばこれを直
接、あるいは水袋等の伝達媒体を介して被検体に当接し
て使用することができる。超音波診断時では、図示しな
い超音波観測装置から、ケーブル１０９を介して診断用
圧電素子１０１に駆動パルスが印加される。診断用圧電
素子１０１は駆動パルスにより振動し、超音波を発生す
る。音響放射面側には音響整合層１０４の作用により被
検体内へ効率よく放射される。一方、背面側に放射され
た超音波は背面制動層１０５の作用により吸収されてし
まう。この音響整合層１０４と背面制動層１０５の作用
により、短い超音波パルスが放射される。

【０１０３】被検体内に放射された超音波は、音響イン
ピーダンス不連続部分で反射される。反射された超音波
エコーは、音響整合層１０４を介して診断用圧電素子１
０１により受信され、電気的なエコー信号に変換され
る。エコー信号は、ケーブル１０９を介して図示しない
超音波観測装置内で処理される。超音波を放射する方向
を変えて走査しながら以上の動作を繰り返すと、被検体
の内部情報を示す超音波画像が生成される。放射される
超音波パルスが短いほど、距離分解能の高い超音波画像
が生成される。使用者は、この超音波画像を見て、患部
の位置や大きさを把握することができる。

【０１０４】治療時は、ケーブル１０９を介して、上記
治療用圧電素子１０２、電極１１２，１１４からなる治
療用振動子に連続波が印加され、これは連続波の超音波
を放射する。治療用振動子の背面の充填材１１０は独立
気泡を多数含んでおり、音響インピーダンスが圧電素子
に比べて非常に低い。そのため、超音波は音響放射面側
に効率よく放射される。波長に比べて大きい、球殻状の
音響放射面から超音波を放射するので、焦点で超音波が
収束する。音圧の高い連続波を照射していると、焦点付
近の温度が上昇し、生体組織に変性を引き起こし、腫瘍
等の患部を治療することができる。

【０１０５】しかして、このような超音波診断時と超音
波治療時での音軸の点に着目すると、図２９の超音波探
触子では、診断用圧電素子１０１と治療用圧電素子１０
２とを接着剤１０３で接合している。このため、両者の
幾何学的中心軸を完全に一致させることは困難である。
組立時に両者の軸合わせを行うものの、それでもなお、
軸のずれを生じさせる。診断用圧電素子１０１と治療用
圧電素子１０２との中心軸が不一致であると、図２９に
破線で例示した音軸のように、両方の振動子の音軸、即
ち超音波の放射方向がずれてしまう。すると、診断用圧
電素子１０１、電極１１２，１１３による診断用振動子
側で観察し、治療しようと意図した位置と、実際に治療
用圧電素子１０２による治療用振動子の放射する超音波
が収束する位置とがずれてしまう。その結果、意図した
通りの治療効果を得られなかったり、正常組織にダメー
ジを与えてしまったりする場合がある。

【０１０６】以下に説明されるいくつかの実施形態のも
のは、この点からの改良が行われており、診断用振動子
と、治療用振動子との音軸を容易に一致させ、観察した
部位を確実に治療することのできる超音波探触子が提供
できるものであり、図１８の超音波探触子３０Ａは、こ
の一例でもある。まず、図１８を援用して、本実施の形
態に従う超音波探触子につき、補足的な説明事項も加え
つつ説明する。

【０１０７】本実施形態による超音波探触子３０Ａ（図
１８）は、超音波診断と超音波を使用した治療の両方を
行う装置に使用されるものであり、図２９の比較例によ
る構成に対し、球殻状の一つの圧電素子７１の上面全面
にＧＮＤ電極７２が形成され、かつまた、当該一の圧電
素子７１の下面において、その中央部に円形の診断用電
極７３が設けられているとともに、その周囲に円環状の
治療用電極７４が設けられている構成である。これら診
断用電極７３と治療用電極７４とはお互いに導通してい
ない。本例では、更に、図１８に示される如く、その一
つの使用圧電素子７１は、単一で、かつまた、一様な厚
さのものを用いてある。

【０１０８】そして、このような一つの圧電素子７１の
診断用電極７３に対応する部分は、後述のような駆動パ
ルスにより振動させ超音波を放射する部分（診断用の部
分）であり、また、その圧電素子７１の治療用電極７４
に対応する部分は、後述のようにして連続波の超音波を
放射する部分（治療用の部分）であり、これらの２つの
部分が存在し、かつこれらが同一の圧電素子７１上に形
成されている。

【０１０９】圧電素子７１のその診断用電極７３に対応
する部分の音響放射面側には音響整合層７５が形成さ
れ、また、その診断用電極７３の下面、即ちその音響放
射面の反対側には背面制動層７６（エポキシ樹脂にタン
グステン粉末を混ぜて硬化させたもので形成されてい
る）があり、これが、かかる診断用の部分によるパルス
超音波送信のとき、超音波を吸収、減衰する制動層とな
る。

【０１１０】図１８の絶縁層７７、ハウジング７８、導
線７９、ケーブル８０等についての構成は、本実施形態
の場合も、既に図１８の説明で記述されたとおりのもの
であって、それらに関する記述は、本例に取り入れられ
て全面的に参照される。絶縁層７７と治療用電極７４と
背面制動層７６とで形成される空間は、図２９の比較例
に対し、本超音波探触子３０Ａでは空間となっており、
ハウジング７８の下面は裏蓋８１で水密に密閉されてい
る。更に、超音波探触子表面は図示しない膜厚１０μｍ
のポリパラキシリレンの膜で覆われている。

【０１１１】本実施形態においては、上記のような構成
により組み立てられており、製作時の組み立てにおい
て、図２９の場合のような診断用圧電素子と治療用圧電
素子両者の軸合わせ不要であり、音軸も一致している。
そして、こうして得られる音軸の一致した超音波探触子
３０Ａにより、上記の圧電素子７１の診断用電極７３に
対応する部分によって超音波診断を、また、その圧電素
子７１の治療用電極７４に対応する部分によって超音波
治療を、適切に行うことができる。ここでは、例えば、
図２９の比較例の場合の使用例と同様に、本超音波探触
子３０Ａを直接、あるいは水袋等の伝達媒体を介して被
検体に当接して使用する場合を例として説明する。

【０１１２】〔超音波診断時〕まず、超音波診断時につ
いて述べる。図示しない超音波観測装置から、ケーブル
８０を介して本超音波探触子の診断用電極７３に駆動パ
ルスを印加する。ここに、本例においては、駆動パルス
の周波数帯は後述する図２２（ａ）の帯域のものを使用
することができる。駆動パルスが印加されると、その結
果、上記単一の圧電素子７１の診断用電極７３に対応す
る部分は、駆動パルスにより振動し、超音波を発生す
る。こうして、診断用電極７３が付いた部分、即ち診断
用振動子に駆動パルスが印加されると、その部分は駆動
パルスにより振動し、超音波パルスを発生する。

【０１１３】このようにして超音波パルスを放射する部
分に音響整合層及び背面制動層を付加した場合には、音
響放射面側には、音響整合層の作用により被検体内へ効
率よく放射される。本例では音響整合層７５及び背面制
動層７６を有し、音響放射面側には音響整合層７５の作
用により被検体内へ効率よく放射される。一方、背面側
に放射された超音波は背面制動層７６の作用により吸収
されてしまう。このように音響整合層７５と背面制動層
７６の作用により、より短い超音波パルスが放射され
る。

【０１１４】被検体内に放射された超音波は、前記第４
実施形態等で触れたように、音響インピーダンス不連続
部分で反射される。本例では、超音波パルスを放射する
部分は受信も可能であり、反射された超音波エコーは、
音響整合層７５を介して圧電素子７１（ここでは、診断
用振動子）により受信され、電気的なエコー信号に変換
される。エコー信号は、本例では、診断用電極７３、ケ
ーブル８０を介して図示しない超音波観測装置内で処理
される。超音波を放射する方向を変えて走査しながら以
上の動作を繰り返すと、被検体の内部情報を示す超音波
画像が生成される。この場合の超音波画像の表示には、
例えば前記図９，１５の表示装置（５９）による構成が
適用できる。使用者（術者）は、この超音波画像を見
て、患部の位置や大きさを把握することができる。

【０１１５】〔超音波治療時〕次に、治療時について述
べる。超音波診断後、超音波を被検体に放射し治療を施
すときは、次のようである。本例においても、前記第７
実施形態で述べたような、例えば連続波の超音波を放射
させるため使用者が操作するスイッチを備える構成を採
用するものとする。使用者が、図示しない、こうした操
作スイッチを入れると、ケーブル８０を介して本超音波
探触子の治療用電極７４に連続波が印加され、このとき
は、上記単一の圧電素子７１の治療用電極７４に対応す
る部分、即ち治療用振動子の部分は連続波の超音波を放
射する。

【０１１６】ここで、治療用振動子の背面の音響インピ
ーダンスは圧電素子に比べて非常に低くする。すると、
超音波は音響放射面側に効率よく放射される。本例にお
いては、治療用振動子の背面は空気となっており、音響
インピーダンスが圧電素子に比べて非常に低い。そのた
め、超音波は音響放射面側に効率よく放射される。波長
に比べて大きい、球殻状の音響放射面から超音波を放射
するので、焦点で超音波が収束する。そして、音圧が高
い連続波を照射していると、焦点付近の温度が上昇し、
生体組織に変性を引き起こす。従って、腫瘍の患部を治
療することができる。

【０１１７】このようにして超音波診断、超音波治療を
行えるとともに、その場合に、振動用振動子と治療用振
動子との音軸も一致していることから、観察した部位を
確実に治療することができ、図２９の比較例の場合のよ
うに、音軸の不一致に起因して、観察し治療しようと意
図した位置と、実際に超音波治療用のため放射する超音
波が収束する位置とがずれて、結果、意図した通りの治
療効果を得られなかったりするようなこともなくなる。
従って、その製造過程で、組み立て時に軸合わせといっ
たような手間をかけずないでも、使用時、診断用振動子
で観察した部位を正確、確実に治療することが可能とな
り、しかも、本実施形態では、以下のように、その診
断、治療において、高い距離分解能による鮮明な画像を
得ることも可能で、また、高音圧の治療用超音波を放射
することもできるものである。

【０１１８】図２２（ａ），（ｂ）に、上記構成による
本超音波探触子における診断用の部分と治療用の部分の
周波数特性を示す。圧電素子７１の診断用電極７３に対
応する診断用の部分も圧電素子７１の治療用電極７３に
対応する治療用の部分も、その背面の音響インピーダン
スは圧電素子７１の音響インピーダンスよりも低いの
で、圧電素子７１は１／２波長を共振をする。そのた
め、両方の部分の中心周波数は一致する。

【０１１９】診断用の部分は、音響整合層７５と背面制
動層７６が付加されているので、図２２の上側（ａ）に
示したように帯域幅が広くなる。従って、パルス状の電
気信号を印加すると非常に短い超音波パルスを放射す
る。前述のように、反射した超音波エコーを本超音波探
触子のその診断用振動子で受信し、エコー信号をケーブ
ル８０を介し観測装置で処理して被検体の内部情報を示
す超音波画像を生成するにあたり、放射される超音波パ
ルスが短いほど、距離分解能の高い超音波画像が生成さ
れるが、図２２（ａ）の如くに周波数帯域が広く、短い
パルスを送受信できるため、これにも容易に応えること
ができる。

【０１２０】一方、治療用の部分には、音響整合層はな
く、背面は空気となっている。そのため、図２２の下側
（ｂ）に示したように帯域幅が狭いが、中心周波数では
非常に高い効率が得られる。従って、中心周波数と同じ
周波数の連続波を印加すると、電気エネルギーが高効率
で超音波のエネルギーに変換され、高音圧が得られる。

【０１２１】以上のように、本実施形態によると、診断
用振動子と、治療用振動子との音軸を容易に一致させ、
観察した部位を確実に治療することができる。また、診
断用の部分は周波数帯域が広く、短いパルスを送受信で
きるため、高い距離分解能による鮮明な画像を得ること
ができる。一方、治療用の部分は中心周波数で高効率で
あるため、不要な発熱等が少なく、高音圧の治療用超音
波を放射することができる。

【０１２２】なお、本実施形態（第９実施形態）も、各
種の変形、変更等が可能である。 〔第９実施形態の変形例１〕例えば、図２３に示す超音
波探触子３０Ａを用いる実施例でもよい。上記第９実施
形態に係る超音波探触子３０Ａによる構成例（図１８，
２２）と異なる点のみ説明すれば、本例は、図２３図示
の如くに、治療用電極７４の下面に、微小独立気泡を多
量に含んだ充填材８２を充填した構成としてある。本例
では、充填材８２の材質としては、発砲スチロールを使
用した。他の構成、作用等については、上記構成例と同
様である。

【０１２３】本例においては、前述した作用効果に加
え、圧電素子７１の背面が空間になっていないため、水
や体液等の液体が浸入することを防止できる。従って、
圧電素子背面の空間に水や体液等の液体が浸入し電極を
ショートさせたり、腐食させたりするおそれがないた
め、超音波探触子の信頼性、耐久性が向上する。

【０１２４】〔第９実施形態の変形例２〕また、上記
〔第９実施形態の変形例１〕において、充填材８２とし
ては、発砲スチスール以外にも、例えばウレタン、シリ
コン、レジン等、任意の樹脂を使用できる。また、充填
材８２として、音響インピーダンスの低い低密度ポリエ
チレン等の樹脂で、微小独立気泡を含まないものも使用
できる。更に、治療用電極７４の背面に数百μｍ以上の
厚さの空気層を設け、その下面にエポキシ、シリコン等
の任意の樹脂を充填しても良い。

【０１２５】〔第９実施形態の変形例３〕また、図２４
に示す構成の超音波探触子を用いる実施例により、高速
な走査等を実現するようにしてもよい。本例は前記〔第
４実施形態の変形例４〕（図１４）の変形例にも相当す
る。上記第９実施形態の超音波探触子３０Ａによる構成
例と異なる点のみ説明すれば、本例では、図２４に示す
ように、使用圧電素子７１ａは、短冊型の小さな圧電素
子が一列に並んだリニアアレイ型の圧電素子である。個
々の素子の中央部には、図示しない診断用電極が、また
端部には図示しない治療用電極が、ぞれぞれ形成されて
いる。また、個々の素子に対して、従来の一般的なアレ
イ型探触子と同様な方法を用いて、それぞれケーブルが
配線されている。

【０１２６】診断用電極の上面には、図示の如くに音響
整合層７５ａが、また下面には背面制動層７６ａが設け
られている。隣接する素子の下面の電極間の短絡を防止
するために、背面制動層７６ａはエポキシ中にジルコニ
ア粉末を混入したもので形成されている。他の構成等に
ついては、本例も、基本的に第９実施形態に準じたもの
でよい。

【０１２７】本例においては、図示しない超音波観測装
置の制御により、個々の素子は少しづつの時間差をもっ
て駆動される。それにより、超音波の放射方向や焦点距
離が変化する。個々の素子の動作については、第９実施
形態の場合と同様である。

【０１２８】本例によっても、前記第９実施形態による
作用効果が得られるほか、診断用は、従来の電子走査型
の探触子と同様に、電子走査が実現できる。このため、
任意の位置に焦点を合わせ、詳細に観察することができ
る。治療用も、診断用と同様に観測装置により焦点距離
を変更できるので、治療位置を容易に選択することがで
きる。

【０１２９】〔第９実施形態の変形例４〕また、変形例
として、診断用として電子リニアの代わりにコンベック
ス型、セクタ型など別のタイプの振動子を適用部位に応
じて使用することもできる。また、診断側を電子走査式
として、治療側の配線は１本として第９実施形態の超音
波探触子の場合と同様の固定焦点式としても良い。この
ようにして、実施することもできる。

【０１３０】〔第９実施形態の変形例５〕また、上記例
では、治療用超音波として、連続波を使用する場合を述
べたが、バースト波の超音波でもよく、また、連続波あ
るいはバースト波の超音波を送信する部分が、超音波の
受信も可能とする構成でもよい。

【０１３１】次に、他の実施形態（第１０実施形態）に
ついて説明する。本実施形態は、治療効果の向上等を実
現しようとするものである。前記第９実施形態の場合
は、使用する共通の圧電素子は、診断用の部分も治療用
の部分も、一様な厚さのものであったが、本実施形態で
は、これらの部分で音響放射面の反対側においてその厚
さを異ならしめよう、また、音響放射面の面は連続した
形状とするよう、改良を加えたものであり、図２５は、
その一例の超音波探触子３０Ｂの断面を示す。

【０１３２】基本的には、本超音波探触子３０Ｂも、第
９実施形態の超音波探触子３０Ａによる構成例と同様で
あってよく、以下、主な相違点、本例の要部について、
説明する。図２５に示すように、本例で使用する圧電素
子７１ｂは、ここでは、中央の円形部（診断用の部分）
の厚さが、周辺部の（治療用の部分）厚さの２倍になっ
ている。圧電素子７１ｂの音響放射面側には、圧電素子
７１ｂの診断用の部分の周波数の４分の１波長分の厚さ
の音響整合層７５ｂが全面に付加されている。なお、こ
のような厚さの異なる一の圧電素子７１ｂによる構成を
採用する場合も、それぞれＧＮＤ電極７２、診断用電極
７３、治療用電極７４は図示のように位置で形成され
る。

【０１３３】図２６（ａ），（ｂ）に、上記構成による
超音波探触子３０Ｂによる診断用の部分と治療用の部分
の周波数特性を示す。診断用の部分も治療用の部分もそ
の背面の音響インピーダンスは圧電素子７１ｂの音響イ
ンピーダンスよりも低いので、圧電素子は１／２波長共
振をする。そのため、治療用の部分の中心周波数は、診
断用の部分の中心周波数の２倍（ｆ×２）になる。

【０１３４】診断用の部分には１／４波長分の厚さの音
響整合層７５ｂと背面制動層７６が付加されているの
で、図２６の上側（ａ）に示したように帯域幅が広くな
る。従って、パルス状の電気信号を印加すると、非常に
短い超音波パルスを放射する。放射される超音波パルス
が短いほど、距離分解能の高い超音波画像が生成され
る。

【０１３５】一方、治療用の部分には１／２波長分の音
響整合層７５ｂが付加され、背面は空気となっている。
そのため、図２６の下側（ｂ）に示したように帯域幅が
狭いが、中心周波数では非常に高い効率が得られる。従
って、中心周波数と同じ周波数の連続波を印加すると、
電気エネルギーが高効率で超音波のエネルギーに変換さ
れ、高音圧が得られる。

【０１３６】本実施形態によっても、前述した第９実施
形態と同様の作用効果を得られるほか、圧電素子７１ｂ
の表面全体が音響整合層７５ｂで覆われているため、そ
の表面の電極が腐食等ダメージを受けにくく、耐久性が
向上する。また、治療用に高い周波数を使用すると、焦
点での超音波の収束効率が高くなり、治療効果が高くな
る。

【０１３７】なお、本実施形態（第１０実施形態）も、
各種の変形、変更等が可能である。 〔第１０実施形態の変形例１〕例えば、図２７に示す超
音波探触子３０Ｃを用いる実施例でもよい。本例も、音
響放射面の面は連続した形状であり、音響放射面の反対
側の面は不連続な形状で、診断用の部分と治療用の部分
との厚さが異なっている例であるが、図２５の圧電素子
７１ｂに代え、図２７のような圧電素子７１ｃを用い
る。ここでは、該圧電素子７１ｃは、周辺部の厚さが中
央部の厚さの１．５倍になっている。圧電素子７１ｃの
音響放射面側には、圧電素子７１ｃの診断用の部分の周
波数の４分の１波長分の厚さの音響整合層７５ｃが全面
に付加されている。

【０１３８】図２８（ａ），（ｂ）は、本例の超音波探
触子３０Ｃによる診断用の部分と治療用の部分の周波数
特性を示す。診断用の部分も治療用の部分もその背面の
音響インピーダンスは圧電素子７１ｃの音響インピーダ
ンスよりも低いので、圧電素子は１／２波長共振をす
る。そのため、治療用の部分の中心周波数は診断用の部
分の中心周波数の２／３倍（ｆ×（２／３））になる。
診断用の部分には１／４波長分の厚さの音響整合層７５
ｃと背面制動層７６が付加されているので、図２８の上
側（ａ）に示したように帯域幅が広くなる。従って、パ
ルス状の電気信号を印加すると非常に短い超音波パルス
を放射する。放射される超音波パルスが短いほど、距離
分解能の高い超音波画像が生成される。

【０１３９】一方、治療用の部分には１／６波長分の音
響整合層７５ｃが付加され、背面は空気となっている。
音響整合層７５ｃはこの程度の厚さであれば、むしろ圧
電素子７１ｃやその表面の電極を保護する保護層として
のみ作用する。そのため、図２８の下側（ｂ）に示した
ように帯域幅が狭いが、中心周波数では非常に高い効率
が得られる。従って、中心周波数と同じ周波数の連続波
を印加すると、電気エネルギーが高効率で超音波のエネ
ルギーに変換され、高音圧が得られる。

【０１４０】本例によっても同様の作用効果を奏し、特
に診断能の向上に効果的で、診断用の超音波の周波数が
高くなるため、超音波画像の距離分解能が向上し、患部
をより精密に、詳細に診断して治療できる。

【０１４１】〔第１０実施形態の変形例２〕また、本実
施形態でも、前記〔第９実施形態の変形例１〕〜〔第９
実施形態の変形例５〕の場合と同様の態様で実施するこ
とができる。

【０１４２】〔第１０実施形態の変形例３〕また、治療
用超音波と診断用超音波の周波数の比率はここに挙げた
数値に限定されず、適用部位等に応じた任意の値を選択
できる。

【０１４３】また、第９実施形態及び第１０実施形態
（それらの変形例も含む）を前記第１実施形態乃至第３
実施形態（それらの変形例も含む）のいずれかと組み合
わせて実施することができる。また、例えば、前記第４
実施形態乃至第６実施形態（それらの変形例も含む）の
いずれかと組み合わせて実施することができる。

【０１４４】以上の各実施の形態、変形例等に記載され
た内容は、以下の発明として捉えることもできる 〔１〕 治療対象部位を挟むように超音波治療用振動子
と超音波反射用リフレクターを設け、超音波反射用リフ
レクターに異なる曲率を有する凹面ミラーを設けたこと
を特徴とする超音波治療装置。 〔２〕 治療対象部位を挟むように超音波治療用振動子
と超音波反射用リフレクターを設け、超音波反射用リフ
レクターに設けたミラーの向き、方向を可変とする湾曲
部を設けたことを特徴とする超音波治療装置。

【０１４５】〔３〕 被検体内部の情報を映像化すると
ともに、被検体に強力な超音波を照射して治療を行う超
音波治療装置において、治療用の超音波を放射する超音
波振動子から、治療効果を生じないレベルの超音波をバ
ースト波で送信し、前記バースト波が被検体内で反射し
たエコーを受信してそのエコーより治療用の超音波の収
束位置を求めて被検体内部の情報に重畳して表示するこ
とのできる、ことを特徴とする超音波治療装置、また
は、これと上記付記項〔１〕，〔２〕のいずれかとの組
合せになる超音波治療装置。 〔４〕 バースト波の受信を治療用の超音波振動子で行
う、ことを特徴とする上記付記項〔３〕記載の超音波治
療装置。 〔５〕 被検体内部の情報を、超音波で取得する、こと
を特徴とする上記付記項〔３〕または〔４〕記載の超音
波治療装置。

【０１４６】〔６〕 バースト波の受信を、被検体内部
の情報を得るための診断用超音波探触子で行う、ことを
特徴とする上記付記項〔５〕記載の超音波治療装置。 〔７〕 被検体内部の情報を核磁気共鳴装置（ＭＲＩ）
で取得する、ことを特徴とする上記付記項〔３〕または
〔４〕記載の超音波治療装置。

【０１４７】〔８〕 圧電素子と、圧電素子に電気的に
接続されていて、集中定数として扱えない長さの同軸ケ
ーブルとを含み超音波を送信あるいは送受信する超音波
探触子を駆動する際に、圧電素子の反共振周波数付近の
周波数の連続波またはバースト波で駆動することを特徴
とする、超音波探触子駆動方法乃至装置、またはこれと
上記付記項〔１〕〜〔７〕のいずれかとの組合せ。

〔９〕 圧電素子の電気的インピーダンスは、反共振周
波数近傍で同軸ケーブルの特性インピーダンスと一致し
ている、ことを特徴とする上記付記項〔８〕記載の超音
波探触子駆動方法乃至装置。

【０１４８】〔１０〕 圧電素子の駆動周波数は、圧電
素子の反共振周波数に追従して変化する、ことを特徴と
する上記付記項〔８〕または

〔９〕記載の超音波探触子
駆動方法乃至装置。 〔１１〕 圧電素子の駆動周波数は、圧電素子の反共振
周波数付近の一定の値である、ことを特徴とする上記付
記項〔８〕または

〔９〕記載の超音波探触子駆動方法乃
至装置。

【０１４９】〔１２〕 圧電素子と、圧電素子に電気信
号を伝達するケーブルとを有し、圧電素子にはパルス超
音波を送信する部分と、連続波またはバースト波の超音
波を送信する部分の少なくとも２つの部分が存在する超
音波探触子で、前記パルス超音波を送信する部分の１つ
と連続波あるいはバースト波の超音波を送受信する部分
１つとが同一の圧電素子上に形成されていることを特徴
とする超音波探触子、またはこれと上記付記項〔１〕〜
〔１１〕のいずれかとの組合せ。 〔１３〕 パルス超音波を送信する部分は、超音波の受
信も可能である、ことを特徴とする上記付記項〔１２〕
記載の超音波探触子。 〔１４〕 連続波あるいはバースト波の超音波を送信す
る部分は、超音波治療用である、ことを特徴とする上記
付記項〔１２〕または〔１３〕記載超音波探触子。 〔１５〕 連続波あるいはバースト波の超音波を送信す
る部分は、超音波の受信も可能である、ことを特徴とす
る上記付記項〔１２〕または〔１３〕記載超音波探触
子。

【０１５０】〔１６〕 パルスを送受信する部分の音響
放射面の反対側には、超音波を吸収、減衰する制動層を
有する、ことを特徴とする上記付記項〔１２〕〜〔１
５〕のいずれかに記載の超音波探触子。 〔１７〕 パルスを送受信する部分の音響放射面には、
音響整合層を有する、ことを特徴とする上記付記項〔１
２〕〜〔１６〕のいずれかに記載の超音波探触子。 〔１８〕 パルスを送受信する部分と、連続波あるいは
バースト波を送信する部分とは、音響放射面の面は連続
した形状で、音響放射面の反対側の面は不連続な形状
で、パルス波を送信する部分とバースト波あるいは連続
波を放射する部分との厚さが異なっている、ことを特徴
とする上記付記項〔１２〕〜〔１７〕のいずれかに記載
の超音波探触子。 〔１９〕 一様な厚さの圧電素子を用いた、ことを特徴
とする上記付記項〔１２〕〜〔１７〕のいずれかに記載
の超音波探触子。

【０１５１】〔２０〕 超音波を使用した治療に使用す
る、ことを特徴とする上記付記項〔１２〕〜〔１９〕の
いずれかに記載の超音波探触子。 〔２０〕 音響制動層の音響インピーダンスは圧電素子
の音響インピーダンスよりも小さい、ことを特徴とする
上記付記項〔１６〕記載の超音波探触子。

【０１５２】

【発明の効果】本発明によれば、治療対象部位を挟むよ
うに超音波治療用振動子と超音波反射用リフレクターと
を有して、体内から超音波衝撃波を治療対象部位に集中
させて治療を施すのに好適に使用でき、小型で、経直腸
的にも使用可能であり、超音波衝撃波のフォーカス点を
可変にすることのできる超音波治療装置を提供すること
ができる。また、治療対象部位における超音波衝撃波の
収束効率の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の超音波治療装置の一実施形態を示す図
である。

【図２】同例でのミラー部の詳細の一例を示す図であ
る。

【図３】他の実施形態を示す図である。

【図４】更に他の実施形態を示すものにして、要部のミ
ラー部の例を示す図である。

【図５】同例でのミラー部の変形例の一例を示す図であ
る。

【図６】改良された超音波治療装置の実施形態に係る超
音波探触子を示す図である。

【図７】同例での治療用プローブを示す図である。

【図８】同プローブの本体内部の構成の説明に供する図
である。

【図９】同例での回路系の概略を示す図である。

【図１０】同例の説明に供する波形図である

【図１１】同じく、焦点距離の説明に供する図である。

【図１２】同じく、表示態様の説明に供する図である。

【図１３】同例の変形例の一例の要部を示すもので、超
音波探触子を示す図である。

【図１４】同じく、変形例の他の一例に係る超音波探触
子を示す図である。

【図１５】他の実施形態に係る超音波治療装置の説明に
供する図にして、その要部の回路系の概略を示す図であ
る。

【図１６】更に他の実施形態の説明に供する図にして、
診断用振動子及び治療用振動子の駆動の一例を示す図で
ある。

【図１７】同例での表示態様の説明に供する図である。

【図１８】改良された超音波探触子、及び駆動方法、装
置の実施形態の説明に供する図にして、超音波探触子の
構成を示す断面図である。

【図１９】同例での回路系の概略を示す図である。

【図２０】同例での超音波探触子駆動の説明に供する、
電気的インピーダンス−周波数特性図である。

【図２１】他の実施形態の説明に供する図にして、その
要部の回路系の概略を示す図である。

【図２２】改良された超音波探触子の実施形態の説明に
供する図にして、超音波診断、治療を行う場合の診断用
の部分と治療用の部分の効率−周波数特性図である。

【図２３】同例の変形例に係る超音波探触子の断面図で
ある。

【図２４】同じく、変形例の他の一例の要部を示す図で
ある。

【図２５】他の実施形態の超音波探触子の構成の説明に
供する断面図である。

【図２６】同超音波探触子における診断用の部分と治療
用の部分の効率−周波数特性図である。

【図２７】同例の変形例に係る超音波探触子の構成の説
明に供する断面図である。

【図２８】同超音波探触子における診断用の部分と治療
用の部分の効率−周波数特性図である。

【図２９】比較例として示す、超音波探触子の断面図で
ある。

【符号の説明】

１ 超音波振動子 ２ 超音波治療器 ３ 駆動ユニット ４ ミラー部 ４−１，４−２，４−３，４−４ 凹面ミラー ５ リフレクタープローブ ６ 治療対象部位 ７ シャフト ８ 湾曲部 ９ 正常部位 １０−ａ，１０−ｂ ミラー ２０ 回転軸 ２１ 治療用超音波振動子 ２２ 診断用超音波振動子 ２３ 治療用圧電素子 ２４ 保護層 ２５ 診断用圧電素子 ２６ 音響レンズ ２７ 背面制動層 ３０，３０′ 超音波探触子 ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ 超音波探触子 ３１ 硬性シャフト ３２ キャップ ３３ 本体 ３４ 弁 ３５ スリップリング ３６ ケーブル ３７ ラジアル用モーター ３８ 台 ３９ ボールネジ ４０ リニア用モーター ５１，５６ 分波回路 ５２ 治療用振動子駆動回路 ５３，５８ 検波回路 ５４，９４ 制御回路 ５５ 焦点検出回路 ５７ 診断用振動子駆動回路 ５９ 表示装置 ６０ ライン ７１，７１ａ，７１ｂ，７１ｃ 圧電素子 ７２ ＧＮＤ電極 ７３ 診断用電極 ７４ 治療用電極 ７５，７５ａ，７５ｂ，７６ｃ 音響整合層 ７６，７６ａ 背面制動層 ７７ 絶縁層 ７８ ハウジング ７９ 導線 ８０ ケーブル ８１ 裏蓋 ８２ 充填財 ９１ 治療用振動子 ９２ 治療用振動子駆動回路 ９３ インピーダンス測定回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 治療対象部位を挟むように超音波治療用
   振動子と超音波反射用リフレクターを設けてなることを
   特徴とする超音波治療装置。