JPH10201768A - 超音波治療装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 衝撃波の負圧波により伝搬媒質内に発生する
キャビテーションを防止して伝搬効率の向上を図る。 【解決手段】 圧電セラミクスで形成された球殻状の第
１，第２の振動子１，２をそれぞれ張り合わせて超音波
発生源３を形成する。そして、パルスコントローラ４
が、衝撃波を発生するように第１の振動子１を駆動した
際に、該衝撃波の第１波目の負圧波が発生するタイミン
グで同じ振幅の正圧波を発生するように第２の振動子２
を駆動する。また、前記衝撃波の第２波目以降の正圧波
及び負圧波が発生するタイミングで、それぞれ同じ振幅
の負圧波及び正圧波を発生するように第２の振動子２を
駆動する。これにより、衝撃波の第１波目の正圧波以外
の余波を全て打ち消すことができ、伝搬媒質内にキャビ
テーションが発生する不都合を防止して伝搬効率の向上
を図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波を体内の結
石や腫瘍等の病変部に照射して破壊治療を行う超音波治
療装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電磁変換方式，スパークギャップ
方式，圧電変換方式，微小爆破方式等の超音波発生源に
より、体外から超音波を照射し、体内の結石や悪性腫瘍
等の治療部位に集束させて、開腹することなく無侵襲的
に治療部位を治療する超音波治療装置が知られている。

【０００３】具体的には、電磁変換方式の超音波治療装
置は、電磁変換器により金属膜を振動させて超音波を発
生させるものであり、スパークギャップ方式の超音波治
療装置は、電極を水中でスパークさせて超音波を発生さ
せるものである。また、圧電変換方式の超音波治療装置
は、圧電素子を発振させて超音波を発生させるものであ
り、微小爆破方式の超音波治療装置は、微小爆薬を水中
で爆発させて超音波を発生させるものである。

【０００４】そして、いずれの方式の超音波治療装置に
おいても、短時間で振幅の大きな振動波（超音波）を複
数回発生し、これを人体等の伝搬媒質の治療対象物に向
けて複数回にわたって照射することで治療部位の治療を
行うようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような各方式の超
音波治療装置では、主に各回に発生される第１波目の超
音波の正圧波により結石等の破壊治療を行うのが望まし
い。しかしながら、実際は、超音波の照射から次の超音
波の照射を行うまでの間、超音波発生源が第１波目の正
圧波の発生後も余振を続けるため、第１波目の正圧波だ
けではなく、それ以降の圧力波、例えば第１波目の負圧
波及び第２波目の圧力波を含む超音波を各回に照射して
いた。そのため、体内の伝搬媒質に伝搬した超音波が正
圧波から負圧波に移行する際に、人体内等の伝搬媒質内
に気泡（キャビテーション）が発生し、このキャビテー
ションにより、以後照射された超音波の伝搬が阻害され
治療効果が低減する問題があった。

【０００６】一方、振幅が大きな超音波を用いると治療
効果が向上するため、超音波発生源を高電圧駆動する場
合がある。しかし、この高電圧駆動を続けると、超音波
発生源の負担が大きくなり、該超音波発生源の寿命が短
くなる問題がある。

【０００７】さらに、最適な治療を行うためには、その
治療対象物の大きさ等に応じて周波数を変化させて所望
の集束超音波の圧力分布を形成することが好ましいが、
これを可能とするために、従来は発生源において固有の
振動数が決まっているので、振動数の異なる複数種類の
超音波発生源を設けなければ適当な音圧分布を選択でき
ず、構成複雑及びコスト高となる問題がある。

【０００８】本発明は上述の課題に鑑みてなされたもの
であり、伝搬媒質内のキャビテーションの発生を防止す
ることができ、超音波発生源を高電圧駆動することなく
振幅の大きな超音波を得ることができ、また、安価かつ
簡単な構成で複数種類の周波数の超音波を選択すること
ができるような超音波治療装置の提供を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る超音波治療
装置は、上述の課題を解決するために被検体の所望部位
に超音波を集束させて治療を行う超音波治療装置におい
て、超音波を発生する超音波発生源と、前記超音波発生
源が発生する超音波のうち、正圧波のみ発生するように
前記超音波発生源を駆動制御する駆動制御手段とを有す
る構成とする。

【００１０】伝搬媒質内のキャビテーションは、超音波
が正圧波から負圧波に移行する際に発生する。このた
め、駆動制御手段が、超音波発生源が発生する超音波の
うち、正圧波のみ発生するように超音波発生源を駆動制
御することにより、超音波の照射から次の超音波の照射
を行うまでの間に発生する圧力波のうち正圧波のみを伝
搬媒質に伝搬することができる。従って、伝搬媒質等に
キャビテーションが発生するのを防止することができ、
第２回目以降の超音波を伝搬媒質に有効に伝搬させて治
療効果の向上を図ることができる。

【００１１】次に、本発明に係る超音波治療装置は、上
述の課題を解決するために同じ周波数の超音波を発生す
る複数の振動子により、各振動子からの各超音波の幾何
学的焦点位置が一致するように形成された超音波発生源
と、超音波を発生する際に、前記各振動子を略同時に駆
動制御する駆動制御手段とで構成する。

【００１２】これにより、同じ駆動電圧で複数倍の超音
波を発生することができるため（振動子が２つの場合は
略２倍の振幅、振動子が３つの場合は略３倍の振幅とな
る。）、無理に高電圧駆動することなく振幅の大きな超
音波を得ることができる。このため、超音波発生源の長
寿命化を図ることができるうえ、治療効果の向上を図る
ことができる。

【００１３】次に、本発明に係る超音波治療装置は、上
述の課題を解決するためにそれぞれ異なる周波数の超音
波を発生する複数の振動子により、各振動子からの各超
音波の幾何学的焦点位置が一致するように形成された超
音波発生源と、超音波を発生する際に、所望の周波数に
対応する振動子を駆動制御する駆動制御手段とを有する
構成とする。これにより、構成簡単かつ安価に、複数種
類の周波数の超音波を選択可能とすることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る超音波治療装
置の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら
詳細に説明する。まず、本発明の第１の実施の形態に係
る超音波治療装置は、図１に示すように第１の振動子１
及び第２の振動子２を幾何学的焦点がほぼ一致するよう
に並列に張り合わせることにより形成された球殻形状の
超音波発生源３と、各振動子１，２を駆動制御するパル
スコントローラ４と、このパルスコントローラ４からの
駆動パルスに応じて各振動子１，２を駆動する第１，第
２のドライバ６，７を有する発生源駆動部５とで構成さ
れている。

【００１５】超音波発生源３の第１の振動子１及び第２
の振動子２は、例えばジルコン酸・チタン酸鉛や、この
ジルコン酸・チタン酸鉛とポリフッ化ビニリデンを混合
して形成された圧電セラミクス等の圧電振動部材で形成
されている。圧電振動部材の固有振動数（共振周波数）
は「部材の厚み」で決定されるようになっており、この
場合、各振動子１，２は略々同じ厚さとなるように形成
されている。

【００１６】すなわち、第１の振動子１と第２の振動子
２との共振周波数を同じにすることにより、両振動子
１，２を同一条件で駆動することができ、システムを容
易にすることができる。また、第１の振動子１と第２の
振動子２とを焦点が一致するように並列に接合すること
により、焦点付近での負圧波の発生を抑える効果を生ず
る。

【００１７】尚、各振動子１，２は、一方の振動子の動
きに他方の振動子の動きを連動させるために両者を密着
させ直接張り合わせるようにしたが、この条件を満足す
るのであれば、例えば非圧縮性の部材を介して両者を張
り合わせる等、設計や仕様等に応じて変更可能である。

【００１８】次に、このような構成を有する第１の実施
の形態に係る超音波治療装置の動作説明をする。この超
音波治療装置は、結石破砕治療時となると、パルスコン
トローラ４が、第１のドライバ６を介して第１の振動子
１を駆動制御すると共に、図２に斜線で示すように第１
波目の負圧波及び第２波目以降の余波を打ち消すように
第２のドライバ７を介して第２の振動子２を駆動制御す
る。

【００１９】図２は、第１の振動子１の余振をなくすに
あたり、各振動子１，２の動きの推移を示した図であ
り、具体的には次のように動作する。まず、図２のｓｔ
ｅｐ１は、パルスコントローラ４から第１のドライバ６
へ駆動パルスが出力されていない状態である。この状態
から、第１のドライバ６へパルスコントローラ４からの
駆動パルスが供給されると、第１のドライバ６は第１の
振動子１に電圧を供給する。第１の振動子１は、電圧が
得られると拡張し、正圧の超音波を発生する（ｓｔｅｐ
２）。つづいて、第１の振動子１は収縮を開始する（ｓ
ｔｅｐ３）。

【００２０】ここで、第１の振動子１は、電圧が供給さ
れる以前の厚さよりも収縮すると負圧の超音波を発生す
るので、第１の振動子１の厚さが電圧供給前の厚さにな
るタイミングで第２の振動子２を駆動させる。第２の振
動子２の駆動は、第２のドライバ７から電圧が供給され
ることにより行われる。第２の振動子２は、電圧供給が
あると、第１の振動子１が電圧供給前より収縮する量だ
け拡張（正圧側に振動）する（ｓｔｅｐ４）。このよう
に第１の振動子１の焦点側の面を電圧供給前に比して収
縮しないようにする（ｓｔｅｐ５）。

【００２１】尚、第１の振動子１の余振を抑えた後、第
２の振動子２は収縮することになるが、この時第１の振
動子１を拡張させれば（ｓｔｅｐ６）、第１の振動子１
と第２の振動子２との変位度が第１の振動子１に最初に
電圧をかける前より小さくすることがなくなる。

【００２２】これにより、第１の振動子１の余振（収
縮）による負圧波の発生を抑えることができる。この動
作を図３を用いて説明する。図３は、第２波目以降の余
波を打ち消すための原理を説明した図である。図３
（ａ）は、第２の振動子２を駆動しない場合に第１の振
動子１から発生する超音波を示した図であり、図３
（ｂ）は第２の振動子２のみを駆動し第２の振動子２か
ら発生する超音波を示した図であり、図３（ｃ）は第１
の振動子１の駆動後、第２の振動子２を所定のタイミン
グで駆動したときの第１の振動子１から発生する超音波
を示す図である。

【００２３】まず、第１の振動子１を駆動すると、図３
（ａ）に示すように第１波目の正圧波及び負圧波に続い
て第１の振動子１の余振により第２波目以降の圧力波が
発生するようになる。このため、パルスコントローラ４
は、図３（ｂ）に示すように第１波目の負圧波が発生す
るタイミングでこれと同じ振幅の正圧波を発生するよう
に第２の振動子２を駆動制御する。また、第１の振動子
１の余振による第２波目の正圧波及び負圧波が発生する
タイミングで、これと同じ振幅の負圧波及び正圧波を発
生するように第２の振動子２を駆動制御する。

【００２４】尚、第２の振動子２の駆動タイミングは、
実験結果に基づいて決定され、パルスコントローラに記
憶される。これにより、第１の振動子１を駆動した際に
発生するはずの、第１波目の負圧波及び第２波目以降の
余波を全て発生しないようにすることができ、図３
（ｃ）に示すように第１波目の正圧波のみを結石に照射
することができる。

【００２５】このため、超音波が正圧波から負圧波に移
行する際のキャビテーションの発生を防止することがで
き、超音波の連続的な照射を行ってもキャビテーション
により伝搬が妨害されることなく各照射毎の第１波目の
正圧波のみを結石に照射することができる。従って、結
石破砕治療の効果の向上を図ることができる。

【００２６】次に、上述の第１の実施の形態の説明で
は、第１波目の負圧波及び第２波目以降の余波を全て打
ち消すこととしたが、第１波目の正圧波に続き、第２波
目以降の正圧波のみを発生させてもよい。

【００２７】上述のようにキャビテーションは、超音波
が正圧波から負圧波に移行する際に発生するが、この変
形例に係る超音波治療装置は、パルスコントローラ４
が、第１の振動子１を駆動した際に、図３（ａ）に示し
た超音波のうち負圧波が発生するタイミングで同じ振幅
の正圧波を発生するように第２の振動子２を駆動する。

【００２８】尚、第２の振動子２の駆動タイミングは、
実験により第１の振動子１の変位の推移により予め計算
する。これにより、第１波目の正圧波を含め、第２波目
以降の正圧波が伝搬することとなるが、この超音波は負
圧波に移行することがないため、キャビテーションの発
生を防止することができ、上述の第１の実施の形態に係
る超音波治療装置と同じ効果を得ることができる。

【００２９】次に、本発明の第２の実施の形態に係る超
音波治療装置の説明をする。尚、この第２の実施の形態
に係る超音波治療装置は、以下に説明する超音波発生の
際の各振動子１，２の駆動制御以外は、上述の第１の実
施の形態に係る超音波治療装置と同じであるため、この
第２の実施の形態に係る超音波治療装置の説明において
は、この点のみに言及することとし、他の部分の詳細な
説明は省略する。

【００３０】まず、図４はこの第２の実施の形態に係る
超音波治療装置において、第１の振動子１及び第２の振
動子２を同時に駆動したときの各振動子１，２の動きの
推移を示した図であり、図５は、各振動子１，２を同時
に駆動した際に発生する超音波を示す図である。

【００３１】図４のｓｔｅｐ１１は、第１のドライバ６
及び第２のドライバ７から各振動子１，２へ電圧が供給
されていない状態である。パルスコントローラ４は、こ
の状態から第１のドライバ６及び第２のドライバ７に略
々同時に駆動パルスを供給する。

【００３２】第１のドライバ６及び第２のドライバ７
は、前記駆動パルスが供給されると、それぞれ各振動子
１，２に電圧を供給する。これにより、各振動子１，２
に対して略々同時に電圧が供給されることとなる。

【００３３】各振動子１，２は、電圧が供給されると拡
張し、正圧の超音波を発生する（ｓｔｅｐ１２）。つづ
いて、各振動子１，２は収縮を開始する（ｓｔｅｐ１
３）。そして、各振動子１，２は収縮しきると（ｓｔｅ
ｐ１４）、余振として再度拡張，収縮を繰り返し（ｓｔ
ｅｐ１５，１６）、徐々に電圧が供給されていない状態
に収束する（ｓｔｅｐ１７）。

【００３４】各振動子１，２は、同じ固有振動数を有し
ている。このため、各振動子１，２を同時に駆動するこ
とにより、一つの振動子を駆動する電圧を用いたにも拘
らず、図５に示すように超音波発生源３全体として２倍
の振幅の超音波を発生することができる。

【００３５】従って、超音波発生源３を高電圧駆動する
ことなく、照射する超音波の振幅を大きくすることがで
き、これにより超音波発生源３に過度の負担を掛けるこ
となく治療効果の向上を図ることができる。

【００３６】尚、この場合、パルスコントローラ４は、
各振動子１，２を略同時に駆動した後に、上述の第１の
実施の形態に係る超音波治療装置と同様に、正圧波のみ
を発生するように、或いは第１波目の正圧波のみ発生す
るように第２の振動子２を駆動制御するようにしてもよ
い。これにより、キャビテーションの発生を防止するこ
とができる等、上述の第１の実施の形態に係る超音波治
療装置と同じ効果を得ることができる。

【００３７】次に、本発明の第３の実施の形態に係る超
音波治療装置の説明をする。上述の第１，第２の実施の
形態に係る超音波治療装置では、各振動子１，２として
同じ固有振動数のものを設けることとしたが、この第３
の実施の形態に係る超音波治療装置は、異なる固有振動
数の２つの振動子により超音波発生源３を形成し、得た
い周波数の超音波に応じて各振動子をそれぞれ独立して
駆動するようにしたものである。

【００３８】尚、この第３の実施の形態に係る超音波治
療装置は、これ以外は上述の各実施の形態に係る超音波
治療装置と同じ構成であるため、上述の各実施の形態に
係る超音波治療装置と同じ動作を示す箇所には、同じ符
号を付し、その詳細な説明は省略する。

【００３９】まず、図６は、第３の実施の形態に係る超
音波治療装置の構成を示すブロック図である。この図６
において、第３の実施の形態に係る超音波治療装置は、
超音波発生源３を、高周波の超音波発生用の第１の振動
子３１と、この第１の振動子３１に対して異なる固有振
動数を有する低周波の超音波発生用の第２の振動子３２
とを幾何学的焦点が略々一致するように並列に張り合わ
せて形成されており、パルスコントローラ４が、オペレ
ータにより指定された超音波の周波数に応じて第１の振
動子３１或いは第２の振動子３２を駆動制御するように
なっている。

【００４０】尚、振動子から発生される超音波の周波数
は、振動子の厚さ，セラミクス素材，振動子の半径等に
よって決定されるようになっている。図７（ａ）は、低
周波の超音波を発生する場合の各振動子３１，３２の動
きの推移を示した図である。

【００４１】図７（ａ）のｓｔｅｐ２１は、第１のドラ
イバ６及び第２のドライバ７から各振動子３１，３２へ
電圧が供給されていない状態である。オペレータにより
低周波の超音波の発生が選択された場合、パルスコント
ローラ４は、第２のドライバ７に駆動パルスを供給す
る。

【００４２】第２のドライバ７は、この駆動パルスが供
給されると、低周波の超音波発生用の振動子である第２
の振動子３２に電圧を供給する。第２の振動子３２は、
電圧が供給されると拡張し、正圧の低周波の超音波を発
生する（ｓｔｅｐ２２）。つづいて、第２の振動子３２
は収縮を開始する（ｓｔｅｐ２３）。そして、第２の振
動子３２は収縮しきると（ｓｔｅｐ２４）、余振として
再度拡張，収縮を繰り返し（ｓｔｅｐ２５，２６）、徐
々に電圧が供給されていない状態に収束する（ｓｔｅｐ
２７）。これにより、低周波の超音波を発生することが
できる。

【００４３】尚、この場合、電圧が供給されない第１の
振動子３１は、拡張及び収縮を行うことはなく、第２の
振動子３２の拡張及び収縮に連れて振動する。次に、図
７（ｂ）は、高周波の超音波を発生する場合の各振動子
３１，３２の動きの推移を示した図である。

【００４４】図７（ｂ）のｓｔｅｐ３１は、第１のドラ
イバ６及び第２のドライバ７から各振動子３１，３２へ
電圧が供給されていない状態である。オペレータにより
高周波の超音波の発生が選択された場合、パルスコント
ローラ４は、第１のドライバ６に駆動パルスを供給す
る。

【００４５】第１のドライバ６は、この駆動パルスが供
給されると、高周波の超音波発生用の振動子である第１
の振動子３１に電圧を供給する。第１の振動子３１は、
電圧が供給されると拡張し、正圧の低周波の超音波を発
生する（ｓｔｅｐ３２）。つづいて、第１の振動子３１
は収縮を開始する（ｓｔｅｐ３３）。そして、第１の振
動子３１は収縮しきると（ｓｔｅｐ３４）、余振として
再度拡張，収縮を繰り返し（ｓｔｅｐ３５，３６）、徐
々に電圧が供給されていない状態に収束する（ｓｔｅｐ
３７）。

【００４６】尚、この場合、電圧が供給されない第２の
振動子３２は、拡張及び収縮を行うことはなく、第１の
振動子３１の拡張及び収縮に連れて振動する。このよう
に第３の実施の形態に係る超音波治療装置は、高周波発
生用の第１の振動子３１及び低周波発生用の第２の振動
子３２を設け、得たい周波数に応じていづれかの振動子
３１，３２を駆動することにより、構成簡単かつ安価
に、所望の周波数の超音波を発生させることができ、結
石の大きさ等に応じて最適な破砕治療を行うことができ
る。

【００４７】尚、この場合において、パルスコントロー
ラ４が、所望の周波数の振動子３１，３２を駆動した後
に、上述のように負圧波が発生しないように、或いは負
圧波と共に第２波目以降の正圧波も発生しないように他
の振動子を駆動制御するようにしてもよい。これによ
り、キャビテーションの発生を防止することができる
等、上述の第１の実施の形態に係る超音波治療装置と同
じ効果を得ることができる。

【００４８】また、この第３の実施の形態の説明では、
それぞれ固有振動数の異なる２種類の振動子３１，３２
により超音波発生源３を形成することとしたが、これ
は、それぞれ固有振動数の異なる３種類或いは４種類等
の各振動子により形成するようにしてもよい。これによ
り、３種類或いは４種類等の周波数の超音波を選択可能
とすることができ、より最適な破砕治療を可能とするこ
とができる。

【００４９】次に、上述の第１〜第３の実施の形態に係
る超音波治療装置の変形例の説明をする。すなわち、上
述の第１〜第３の実施の形態に係る超音波治療装置にお
いては、球殻状の単一の第１，第２の振動子１，２（３
１，３２）を用いることとしたが、この変形例に係る超
音波治療装置は、図８に示すように長方形の板状或いは
円板形状等の平面の第１の振動子１（３１）及び第２の
振動子２（３２）をそれぞれ並列に張り合わせ、全体と
して球殻状の支持板３３の内側に複数配置したものであ
る。

【００５０】この場合、パルスコントローラ４は、超音
波の発生或いは負圧波の打ち消し等の目的に応じて上述
のように各振動子１，２（３１，３２）を駆動制御す
る。これにより、上述の第１〜第３の実施の形態に係る
超音波治療装置と同じ効果を得ることができる。

【００５１】また、複数の圧電振動部材により、全体と
して凹面形状にすることにより、振動子の厚さを所望の
厚さに形成し易くすることができるため、精度よく振動
子を形成することができ、製造歩留まりの向上を図るこ
とができる。

【００５２】尚、この変形例における各振動子１，２
（３１，３２）の形状は、長方形の板状或いは円板形状
以外でも、設計等に応じた所望の形状で形成可能なこと
は勿論である。

【００５３】次に、本発明の第４の実施の形態に係る超
音波治療装置の説明をする。上述の各実施の形態に係る
超音波治療装置は、圧電変換方式の超音波治療装置であ
ったが、この第４の実施の形態に係る超音波治療装置及
び後に説明する第５の実施の形態に係る超音波治療装置
は、圧電変換方式により超音波を発生し、この余波は金
属膜により打ち消すようにしたものである。

【００５４】尚、この第４の実施の形態に係る超音波治
療装置は、超音波発生源３の構成に特徴があり、他の部
分の構成は上述の各実施の形態に係る超音波治療装置と
同様であるため、この説明においては超音波発生源３の
構成及び動作に言及し、他の部分の説明は省略するもの
とする。

【００５５】すなわち、この第４の実施の形態に係る超
音波治療装置に設けられている超音波発生源３は、図９
に示すように支持板３５と、この支持板３５により支持
されたコイル３６と、圧電セラミクスで形成された超音
波発生用の第１の振動子３７と、絶縁膜３８と、金属膜
で形成された余波打ち消し用の第２の振動子３９とを順
次積層して構成されている。

【００５６】尚、この図９では、説明の都合上、支持板
３５〜第２の振動子３９をそれぞれ離間させて示してい
るが、実際には支持板３５〜第２の振動子３９はそれぞ
れ接合され超音波発生源３が形成されている。

【００５７】また、このような超音波発生源３は、発生
する超音波を一点に集束可能なように、その全体が球殻
形状に形成されている。また、第１の振動子３７は発生
源駆動部５内の第１のドライバ６に接続されており、コ
イル３６は第２のドライバ７に接続されている。そし
て、以下に説明するように、第１の振動子３７を駆動し
て超音波を発生した際に、コイル３６に所定電圧のエネ
ルギを放電し、これにより第２の振動子３９を間接的に
駆動することにより第１の振動子３７を駆動することに
よる余波を打ち消すようになっている。

【００５８】具体的には、このような第４の実施の形態
に係る超音波治療装置により超音波を発生する場合、パ
ルスコントローラ４が第１のドライバ６を介して圧電セ
ラミクスである第１の振動子３７に所定の電圧を印加す
る。これにより、第１の振動子３７が駆動され超音波が
発生する。この超音波は、絶縁膜３８及び第２の振動子
３９を介して結石に照射される。これにより、人体内の
結石を破砕することができる。

【００５９】一方、パルスコントローラ４は、このよう
に第１の振動子３７を駆動した際、図２を用いて説明し
たように超音波の第１波目の負圧波が発生するタイミン
グでこれと同じ振幅の正圧波を発生するように、第１波
目の負圧波に応じた電圧のエネルギをコイル３６に放電
する。また、第１の振動子３７の余振による第２波目の
正圧波及び負圧波が発生するタイミングで、これと同じ
振幅の負圧波及び正圧波を発生するように、コイル３６
に余波に応じた電圧のエネルギを放電する。そして、こ
のような動作を第１の振動子３７を駆動することで発生
する余波の分だけ繰り返し行う。

【００６０】コイル３６に、余波等に応じた電圧のエネ
ルギが放電されると、このエネルギに応じた磁界が発生
し、この磁界により絶縁膜３８を介して設けられた金属
膜である第２の振動子３９上にうず電流が誘導される。
このうず電流により生ずる磁界の向きは、コイル３６で
発生される磁界の向きと反対であるため、コイル３６と
金属膜（第２の振動子３９）との間に斥力が発生し、金
属膜が瞬間的に変位する。

【００６１】パルスコントローラ４は、この金属膜の変
位により、超音波の第１波目の負圧波及び第２波目以降
の余波を打ち消すように、余波に応じた電圧のエネルギ
をコイル３６に放電する。

【００６２】これにより、第１の振動子３７を駆動した
際に発生するはずの、第１波目の負圧波及び第２波目以
降の余波を全て打ち消すことができ、上述の第１の実施
の形態に係る超音波治療装置と同様に、キャビテーショ
ンの発生を防止して結石破砕治療の効果の向上を図るこ
とができる。

【００６３】尚、パルスコントローラ４は、第１波目の
負圧波及び第２波目以降の余波を全て打ち消すように、
所定電圧のエネルギをコイル３６に放電制御することと
したが、これは、第１波目及び第２波目以降の負圧波の
みを打ち消すように所定電圧のエネルギをコイル３６に
放電制御するようにしてもよい。このようにしても、キ
ャビテーションの発生を防止することができ、結石破砕
治療の効果の向上を図ることができる。

【００６４】また、本実施形態では、第１の振動子３７
と第２の振動子３９の少なくとも一方を圧電セラミクス
ではなく金属膜で構成しているため、耐久性の向上を図
ることができる。

【００６５】次に、本発明の第５の実施の形態に係る超
音波治療装置の説明をする。上述の第４の実施の形態に
係る超音波治療装置は、超音波発生源３全体を球殻状に
形成したものであったが、この第５の実施の形態に係る
超音波治療装置は、各部を平板状に形成し、発生した超
音波を音響レンズを用いて集束するようにしたものであ
る。

【００６６】尚、この第５の実施の形態に係る超音波治
療装置は、これ以外は上述の第４の実施の形態に係る超
音波治療装置と同様であるため、この説明においては超
音波発生源３の構成及び動作に言及し、他の部分の説明
は省略するものとする。

【００６７】すなわち、この第５の実施の形態に係る超
音波治療装置に設けられている超音波発生源３は、図１
０に示すように平板状の支持板４１と、これにより支持
されたコイル４２と、圧電セラミクスで形成された超音
波発生用の第１の振動子４３と、絶縁膜４４と、金属膜
で形成された余波打ち消し用の第２の振動子４５とを順
次積層すると共に、超音波の発生側にこの超音波を集束
するための音響レンズ４６を設けて構成されている。

【００６８】第１の振動子４３は発生源駆動部５内の第
１のドライバ６に、また、コイル４２は第２のドライバ
７にそれぞれ接続されており、第１の振動子４３を駆動
して超音波を発生した際に、コイル４２に所定電圧のエ
ネルギを放電し、これによるうず電流により第２の振動
子４５を間接的に駆動し、第１の振動子４３を駆動する
ことにより余波を打ち消すようになっている。

【００６９】具体的には、このような第５の実施の形態
に係る超音波治療装置により超音波を発生する場合、パ
ルスコントローラ４が第１のドライバ６を介して圧電セ
ラミクスである第１の振動子４３に所定の電圧を印加す
る。これにより、第１の振動子４３が駆動され超音波が
発生する。この超音波は、絶縁膜４４及び第２の振動子
４５を介して音響レンズ４６により集束され結石に照射
される。これにより、人体内の結石を破砕することがで
きる。

【００７０】一方、パルスコントローラ４は、このよう
に第１の振動子４３を駆動した際、超音波の第１波目の
負圧波及び第２波目以降の余波を打ち消すようにコイル
３６に所定電圧のエネルギを放電制御する。

【００７１】これにより、上述の第４の実施の形態に係
る超音波治療装置と同様にキャビテーションの発生を防
止することができ、結石破砕治療の効果の向上を図るこ
とができる。

【００７２】また、本実施の形態では、第１の振動子４
３等を平板状で形成することにより、超音波発生源３等
の製作が容易となる。最後に、上述の各実施の形態の説
明は、本発明の一例であり、この他、本発明に係る技術
的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々
の変更が可能であることは勿論である。

【００７３】例えば、第４，第５の実施の形態の説明で
は、第１の振動子３７，４３及び第２の振動子３９，４
５のいずれか一方を金属膜にする例を説明したが、これ
は両方の振動子を３７，３９，４３，４５を金属膜で形
成するようにしてもよい。

【００７４】また、第４，第５の実施の形態の説明で
は、コイル３６，４２、圧電セラミクス３７，４３、絶
縁膜３８，４４及び金属膜３９，４５の順に積層して超
音波発生源３を形成することとしたが、これは、絶縁膜
３８，４４を挟んで２種の振動子が位置していればよい
ため、例えばコイル３６，４２、金属膜３９，４５、絶
縁膜３８，４４及び圧電セラミクス３７，４３の順に積
層してもよい。

【００７５】

【発明の効果】本発明に係る超音波治療装置は、伝搬媒
質内のキャビテーションの発生を防止して、第２回目照
射以降の超音波を伝搬媒質に有効に伝搬させ治療効果の
向上を図ることができる。

【００７６】また、超音波発生源を高電圧駆動すること
なく振幅の大きな超音波を得ることができる。このた
め、超音波発生源の長寿命化を図ることができる。さら
に、安価かつ簡単な構成で複数種類の周波数の超音波を
発生することができる。このため、治療対象物の大きさ
等に応じた超音波の周波数を選択可能とすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る超音波治療装置を適用した第１の
実施の形態に係る超音波治療装置の要部の構成を示す図
である。

【図２】前記第１の実施の形態に係る超音波治療装置に
おける余波の打ち消し駆動を説明するための図である。

【図３】前記第１の実施の形態に係る超音波治療装置に
おいて、余波が打ち消される様子を説明するための図で
ある。

【図４】本発明の第２の実施の形態に係る超音波治療装
置において、各振動子を同時に駆動した様子を示す図で
ある。

【図５】前記各振動子を同時に駆動することにより発生
する衝撃波を示す図である。

【図６】本発明に係る超音波治療装置を適用した第３の
実施の形態に係る超音波治療装置の要部の構成を示す図
である。

【図７】前記第３の実施の形態に係る超音波治療装置に
設けられている各振動子を、得たい音圧に応じてそれぞ
れ別々に駆動した様子を示す図である。

【図８】前記第１〜第３の実施の形態に係る超音波治療
装置の要部の変形例を説明するための図である。

【図９】本発明に係る超音波治療装置を適用した第４の
実施の形態に係る超音波治療装置の要部の構成を示す図
である。

【図１０】本発明に係る超音波治療装置を適用した第５
の実施の形態に係る超音波治療装置の要部の構成を示す
図である。

【符号の説明】

１…第１の振動子，２…第２の振動子，３…超音波発生
源 ４…パルスコントローラ，５…発生源駆動部，６…第１
のドライバ ７…第２のドライバ，１１…アプリケータ，１２…超音
波プローブ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検体の所望部位に超音波を集束させて
   治療を行う超音波治療装置において、 超音波を発生する超音波発生源と、 前記超音波発生源が発生する超音波のうち、正圧波のみ
   発生するように前記超音波発生源を駆動制御する駆動制
   御手段とを有する超音波治療装置。
2. 【請求項２】 前記超音波発生源は、それぞれ発生する
   超音波の幾何学的焦点が一致するように形成された第１
   の振動子及び第２の振動子で構成されており、 前記駆動制御手段は、超音波を発生するように前記第１
   の振動子を駆動制御した際に、第１の振動子が負圧波を
   発生するタイミングで正圧波を発生するように前記第２
   の振動子を駆動制御することを特徴とする請求項１記載
   の超音波治療装置。
3. 【請求項３】 前記超音波発生源は、第１及び第２の振
   動子と、 発生された超音波を一点に集束する音響レンズとを有
   し、 前記駆動制御手段は、超音波を発生するように前記第１
   の振動子を駆動制御した際に、第１の振動子が負圧波を
   発生するタイミングで正圧波を発生するように前記第２
   の振動子を駆動制御することを特徴とする請求項１記載
   の超音波治療装置。
4. 【請求項４】 前記駆動制御手段は、超音波を発生する
   ように前記第１の振動子を駆動制御した際に、第１の振
   動子が負圧波を発生するタイミングで正圧波を発生する
   ように前記第２の振動子を駆動制御すると共に、第１の
   振動子が第２波目以降の正圧波を発生するタイミングで
   負圧波を発生するように前記第２の振動子を駆動制御す
   ることを特徴とする請求項２又は請求項３記載の超音波
   治療装置。
5. 【請求項５】 同じ周波数の超音波を発生する複数の振
   動子により、各振動子からの各超音波の幾何学的焦点位
   置が一致するように形成された超音波発生源と、 超音波を発生する際に、前記各振動子を略同時に駆動制
   御する駆動制御手段とを有する超音波治療装置。
6. 【請求項６】 それぞれ異なる周波数の超音波を発生す
   る複数の振動子により、各振動子からの各超音波の幾何
   学的焦点位置が一致するように形成された超音波発生源
   と、 超音波を発生する際に、所望の周波数に対応する振動子
   を駆動制御する駆動制御手段とを有する超音波治療装
   置。
7. 【請求項７】 前記超音波発生源は、それぞれ異なる周
   波数の超音波を発生する第１の振動子及び第２の振動子
   で構成されていることを特徴をする請求項５又は請求項
   ６記載の超音波治療装置。