(57)【要約】【課題】水袋を耐圧構造にすることなく水袋の破損を抑制する。【解決手段】治療装置１は、ロボットアーム２と、治療ヘッド３と、アームコントローラ５１と、水袋３３と、制御部５とを備える。治療ヘッド３は、ロボットアーム２の先端に設けられ、収束超音波を照射するように構成された照射部３１を有する。水袋３３は、音響インピーダンスが１．０×１０６〜２．０×１０６Ｎｓ／ｍ３である材料で袋状に形成されて照射部３１を覆うようにして治療ヘッド３に取り付けられ、且つ、治療時において内部に水を収容した状態で治療対象に接触する接触部位の厚さが０．１〜２ｍｍとなるように形成される。制御部５は、接触部位に掛かる圧力が１５ｋＰａ以下となるように、水袋３３への水の供給を制御する。【選択図】図３
2020036709.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のリンクが関節により連結されて形成されたロボットアーム（２）と、
前記ロボットアームの先端に設けられ、収束超音波を照射するように構成された照射部（３１）を有する治療ヘッド（３）と、
前記ロボットアームの動作を制御することで前記治療ヘッドの位置および姿勢を変化させるように構成されたアーム制御部（５１）と、
音響インピーダンスが１．０×１０６〜２．０×１０６Ｎｓ／ｍ３である材料で袋状に形成されて前記照射部を覆うようにして前記治療ヘッドに取り付けられ、且つ、治療時において内部に音響伝達液を収容した状態で治療対象に接触する接触部位の厚さが０．１〜２ｍｍとなるように形成された水袋（３３）と、
前記接触部位に掛かる圧力が１５ｋＰａ以下となるように、前記水袋への前記音響伝達液の供給を制御するように構成された供給制御部（５）と
を備える治療装置（１）。
【請求項２】
請求項１に記載の治療装置であって、
前記水袋へ前記音響伝達液を送出するために前記水袋に接続された送出配管（８１，８７，８８，８９，９０）と、
前記水袋から前記音響伝達液を排出するために前記水袋に接続された排出配管（９１，９２，９３，９４）と、
前記水袋の内部に収容されている前記音響伝達液の圧力を検出するように構成された水袋圧力検出部（３９）とを備え、
前記供給制御部は、前記水袋圧力検出部による検出結果に基づいて、前記水袋へ前記音響伝達液を送出するために前記送出配管に接続された送出ポンプ（６７）、前記水袋から前記音響伝達液を排出するために前記排出配管に接続された排出ポンプ（７２）、前記送出配管内を流れる前記音響伝達液の流量または圧力を制御可能な送出バルブ、および、前記排出配管内を流れる前記音響伝達液の流量または圧力を制御可能な排出バルブの少なくとも１つを制御することによって、前記接触部位に掛かる圧力が１５ｋＰａ以下となるように制御する治療装置。
【請求項３】
請求項１に記載の治療装置であって、
前記水袋へ前記音響伝達液を送出するために前記水袋に接続された送出配管と、
前記水袋から前記音響伝達液を排出するために前記水袋に接続された排出配管と、
前記送出配管内を流れる前記音響伝達液の圧力を検出するように構成された送出圧力検出部（６９）と、
前記排出配管内を流れる前記音響伝達液の圧力を検出するように構成された排出圧力検出部（７０）とを備え、
前記供給制御部は、前記送出圧力検出部および前記排出圧力検出部による検出結果に基づいて、前記接触部位に掛かる圧力を推定し、推定した圧力が１５ｋＰａ以下となるように、前記水袋へ前記音響伝達液を送出するために前記送出配管に接続された送出ポンプ、前記水袋から前記音響伝達液を排出するために前記排出配管に接続された排出ポンプ、前記送出配管内を流れる前記音響伝達液の流量または圧力を制御可能な送出バルブ、および、前記排出配管内を流れる前記音響伝達液の流量または圧力を制御可能な排出バルブの少なくとも１つを制御する治療装置。
【請求項４】
請求項１に記載の治療装置であって、
前記水袋へ前記音響伝達液を送出するために前記水袋に接続された送出配管と、
前記水袋から前記音響伝達液を排出するために前記水袋に接続された排出配管とを備え、
前記供給制御部は、
前記送出配管内を流れる前記音響伝達液の圧力を検出するように構成された送出圧力検出部、前記送出配管内を流れる前記音響伝達液の流量を検出するように構成された送出流量検出部（６８）、前記水袋に収容されている前記音響伝達液の液面の高さを検出するように構成されたレベル検出部（３８）、前記治療ヘッドに加わる力を検出するように構成された力検出部（２３）、前記排出配管内を流れる前記音響伝達液の圧力を検出するように構成された排出圧力検出部、および、前記排出配管内を流れる前記音響伝達液の流量を検出するように構成された排出流量検出部（７１）の少なくとも１つの検出結果に基づいて、前記水袋内部の圧力を推定し、この推定結果に基づいて、前記水袋へ前記音響伝達液を送出するために前記送出配管に接続された送出ポンプ、前記水袋から前記音響伝達液を排出するために前記排出配管に接続された排出ポンプ、前記送出配管内を流れる前記音響伝達液の流量または圧力を制御可能な送出バルブ、および、前記排出配管内を流れる前記音響伝達液の流量または圧力を制御可能な排出バルブの少なくとも１つを制御することによって、前記接触部位に掛かる圧力が１５ｋＰａ以下となるように制御する治療装置。
【請求項５】
請求項１に記載の治療装置であって、
前記水袋内に収容されている空気を前記水袋の外部へ排出することができるように構成された空気抜き弁（９６）と、
前記水袋へ前記音響伝達液を送出するために前記水袋に接続された送出配管と、
前記水袋に接続されて、前記水袋から前記音響伝達液を排出することができる排出可能状態と、前記水袋へ前記音響伝達液を送出することができる送出可能状態との何れか一方の状態に切り換え可能に構成された切換配管（９７）とを備え、
前記供給制御部は、前記送出配管と、前記送出可能状態に切り換えられた前記切換配管とを用いて、前記水袋へ前記音響伝達液を供給することにより、前記接触部位に掛かる圧力が１５ｋＰａ以下となるように制御する治療装置。
【請求項６】
請求項１に記載の治療装置であって、
前記送出配管から前記排出配管へ前記音響伝達液が流通可能となるように配置される流路（９８）を備え、
前記送出配管は、前記音響伝達液を貯える水槽から排出される前記音響伝達液を前記水袋へ送出するように構成され、
前記排出配管は、前記水袋から排出された前記音響伝達液を内部に流通させて、排出口（７３）から前記水槽へ排出するように構成され、
前記供給制御部は、
前記排出口の付近まで前記排出配管の内部が前記音響伝達液で満たされるまでは、前記排出配管の内部を負圧にして、前記送出配管内を流通する前記音響伝達液を前記流路に流通させて前記排出配管へ送出し、前記排出口の付近まで前記排出配管の内部が前記音響伝達液で満たされた後には、前記排出配管の内部の圧力および流量の少なくとも一方を調整して前記音響伝達液を前記水袋へ供給することにより、前記接触部位に掛かる圧力が１５ｋＰａ以下となるように制御する治療装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、超音波を照射して治療を行う治療装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ロボットアームの先端に超音波診断用の診断プローブと収束超音波照射用の照射部を有する治療ヘッドとを取り付け、診断プローブを用いて患者の患部を観察し、照射部を用いて患部に収束超音波を照射して治療する治療装置が記載されている。このように収束超音波を照射する治療装置では、収束超音波を患者に伝達するために、音響伝達液で満たされた水袋が、照射部と患者との間に配置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−４７４５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の治療装置では、音響伝達液で満たされた水袋が破れるのを抑制するために、水袋が多層構造で形成されている。しかし、このように水袋を多層構造で形成することにより、水袋の構造が複雑になって製造コストが高くなったり、水袋の材料が多層構造に適した材料に限定されてしまったりするという問題があった。
【０００５】
本開示は、水袋を耐圧構造にすることなく水袋の破損を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一態様は、ロボットアーム（２）と、治療ヘッド（３）と、アーム制御部（５１）と、水袋（３３）と、供給制御部（５）とを備える治療装置（１）である。
ロボットアームは、複数のリンクが関節により連結されて形成される。治療ヘッドは、ロボットアームの先端に設けられ、収束超音波を照射するように構成された照射部（３１）を有する。アーム制御部は、ロボットアームの動作を制御することで治療ヘッドの位置および姿勢を変化させるように構成される。
【０００７】
水袋は、音響インピーダンスが１．０×１０６〜２．０×１０６Ｎｓ／ｍ３である材料で袋状に形成されて照射部を覆うようにして治療ヘッドに取り付けられ、且つ、治療時において内部に音響伝達液を収容した状態で治療対象に接触する接触部位の厚さが０．１〜２ｍｍとなるように形成される。供給制御部は、接触部位に掛かる圧力が１５ｋＰａ以下となるように、水袋への音響伝達液の供給を制御するように構成される。
【０００８】
このように構成された本開示の治療装置は、音響インピーダンスが１．０×１０６〜２．０×１０６Ｎｓ／ｍ３である材料で袋状に形成されて、且つ、接触部位の厚さが０．１〜２ｍｍとなるように形成された水袋であれば、接触部位に掛かる圧力が１５ｋＰａ以下となるようにすることにより、音響伝達液を供給しているときの圧力により水袋が破損しないようにすることができる。すなわち、本開示の治療装置は、上記の材料で上記の厚さとなるように形成された水袋が破れてしまう圧力が水袋に掛からないように、水袋への音響伝達液の供給を制御する。このため、本開示の治療装置は、水袋を耐圧構造にすることなく水袋の破損を抑制することができる。
【０００９】
なお、この欄及び特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本開示の技術的範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】治療装置の概要を示す模式図である。
【図２】音響伝達液供給装置の概略構成を示す図である。
【図３】治療装置の機能的な構成を示すブロック図である。
【図４】第１実施形態の圧力制御処理を示すフローチャートである。
【図５】第２実施形態の圧力制御処理を示すフローチャートである。
【図６】第３実施形態の治療ヘッドを示す図である。
【図７】第４実施形態の治療ヘッドを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（第１実施形態）
以下に本開示の第１実施形態を図面とともに説明する。
本実施形態の治療装置１は、図１に示すように、ロボットアーム２と、治療ヘッド３と、超音波診断装置４と、制御部５と、遠隔操作部６とを備える。
【００１２】
治療ヘッド３は、患者等の治療対象１０１に対して、治療用の超音波である収束超音波（以下、ＨＩＦＵ）と、ＨＩＦＵとは異なる超音波である診断用超音波とを照射する機器である。ＨＩＦＵは、High Intensity Focused Ultrasoundの略である。
【００１３】
治療ヘッド３は、支持板３０と、照射部３１と、診断プローブ３２と、水袋３３と、プローブ駆動部３４とを備える。
支持板３０は、板状に形成されており、照射部３１、診断プローブ３２および水袋３３が取り付けられる。
【００１４】
照射部３１は、凹面に形成された照射面を有し、焦点となる１点に向けてＨＩＦＵを照射する。照射部３１から焦点までの距離は一定である。照射部３１は、照射面が下方を向くようにして、支持板３０の下面に設置される。
【００１５】
診断プローブ３２は、照射部３１の照射面の中心から、ＨＩＦＵの照射方向に向けて突出した軸状の部材である。診断プローブ３２は、その先端にて診断用超音波を送受信する。診断プローブ３２は、その中心軸（以下、プローブ軸）を延長した方向（すなわち、照射部３１に対する突出方向）を中心とする予め設定された角度範囲に向けて診断用超音波を照射し、その反射波を受信する。診断プローブ３２は、支持板３０の下面から突出するように設置される。
【００１６】
水袋３３は、照射部３１および診断プローブ３２を覆う水密の袋である。水袋３３は、照射部３１から照射されるＨＩＦＵの減衰を抑制するために、ＨＩＦＵの伝達媒体となる水で満たされる。また、治療対象１０１に対する診察および治療は、治療ヘッド３の水袋３３を治療対象１０１に接触させた状態で行われる。水袋３３は、通常、診断プローブ３２の先端が内側から接触する部位、または、プローブ軸上に位置する部位で治療対象１０１に接触する。水袋３３は、照射部３１および診断プローブ３２を覆うようにして、支持板３０の下面に設置される。
【００１７】
水袋３３は、音響インピーダンスが生体に近い材料で形成されている。水袋３３の材料の音響インピーダンスが生体に近いと、水袋３３と治療対象１０１との境界面で屈折が起こり難くなるためである。音響インピーダンスは、超音波の通り難さを示し、（材料の密度）×（材料固有の音速）で算出される。具体的には、水袋３３は、音響インピーダンスが１．０×１０６〜２．０×１０６［Ｎｓ／ｍ３］である材料で形成される。本実施形態では、水袋３３は、シリコンゴムで形成されている。シリコンゴムの音響インピーダンスは、１．２×１０６［Ｎｓ／ｍ３］である。
【００１８】
水袋３３において治療対象１０１に接触させる部位（以下、接触部位）の厚さは、０．１〜２［ｍｍ］である。なお、本実施形態における接触部位は、水袋３３の表面において、図２の領域Ｒ１内に含まれる部分である。
【００１９】
なお、水袋３３は、人の肌に直接接触するため、生体に適合する材料で形成される必要がある。また水袋３３は、人体との密着性が良好な材料で形成される必要がある。水袋３３の表面と人体との間に隙間が生じると、超音波が反射したり屈折したりして、超音波のエネルギーの伝達ロスが発生したり、皮膚に熱傷が生じたりするためである。
【００２０】
また、水袋３３の厚さを超音波の波長の２分の１以下とすることで、超音波の伝達を阻害し難くすることができることが知られている。例えば１ＭＨｚの超音波を使用した場合には、水中での波長は約１．５ｍｍである。このため、水袋に適した厚さは、約０．７５ｍｍ以下である。また、境界面で物質の比重が異なると、超音波が反射したり屈折したりするため、水袋３３の材料の比重は、人体の比重および音響伝達液の比重に近いことが望ましい。
【００２１】
プローブ駆動部３４は、診断プローブ３２を、プローブ軸に沿って移動させるアクチュエータである。プローブ駆動部３４は、照射部３１に対する診断プローブ３２の突出量（以下、プローブ位置）、すなわち、照射部３１と診断プローブ３２の先端との相対的な位置関係を変化させる。
【００２２】
ロボットアーム２は、その先端に治療ヘッド３が取り付けられ、治療ヘッド３の位置および姿勢の制御に使用される。ロボットアーム２は、多関節アーム２１と、アーム駆動部２２と、力覚センサ２３と、ダイレクト操作部２４とを備える。
【００２３】
多関節アーム２１は、複数の関節で連結された複数のリンクを有し、６自由度での動きを実現する。アーム駆動部２２は、多関節アーム２１の各関節に設置された複数のモータを有する。アーム駆動部２２は、制御部５からの指示により多関節アーム２１の形状を変化させる。
【００２４】
力覚センサ２３は、多関節アーム２１の先端に設けられる。つまり、治療ヘッド３は、力覚センサ２３を介して多関節アーム２１の先端（すなわち、ロボットアーム２の先端）に取り付けられる。力覚センサ２３は、治療ヘッド３を介してロボットアーム２に伝わる力の大きさと方向とを検出して、検出結果を示す検出信号を制御部５へ出力する。
【００２５】
ダイレクト操作部２４は、ロボットアーム２の先端付近に設けられる。そしてダイレクト操作部２４は、ロボットアーム２を手動操作する際に、作業者１０２によって把持される。またダイレクト操作部２４は、制御部５に対する指示を入力するための複数のスイッチを備える。
【００２６】
複数のスイッチには、図３に示すように、操作切替スイッチＳ１と、制御切替スイッチＳ２と、調整指示スイッチＳ３と、退避指示スイッチＳ４とが含まれる。
操作切替スイッチＳ１は、ロボットアーム２の操作モードを、手動モードおよび遠隔モードのいずれかに切り替える場合に操作される。手動モードは、ロボットアーム２を手動操作する際に設定される。遠隔モードは、ロボットアーム２を、遠隔操作部６を介して遠隔操作する際に設定される。
【００２７】
制御切替スイッチＳ２は、ロボットアーム２の制御モードを、フリーモード、平面限定モードおよび回動限定モードのいずれかに切り替える場合に操作される。フリーモードは、治療ヘッド３の位置および姿勢を任意に変化させることが可能な制御モードである。平面限定モードは、治療ヘッド３の動きを、基点を含むように設定された指定平面での移動に制限する制御モードである。回動限定モードは、治療ヘッド３の動きを、基点を中心とする回動動作に制限する制御モードである。なお、基点は、制御モードが平面限定モードまたは回動限定モードに切り替わった時点で、診断プローブ３２の先端が位置する地点である。
【００２８】
調整指示スイッチＳ３は、ＨＩＦＵの焦点の調整を行う場合に、調整指示を入力するために操作される。退避指示スイッチＳ４は、診断プローブ３２によるＨＩＦＵの遮りが抑制される退避位置まで、診断プローブを移動させる場合に、退避指示を入力するために操作される。
【００２９】
遠隔操作部６は、治療装置１の遠隔制御に必要な機能を有し、図１に示すように、オペレータ１０３によって操作される。具体的には、遠隔操作部６は、少なくとも、ダイレクト操作部２４が有する複数のスイッチＳ１〜Ｓ４と同等の指示入力を受け付ける機能と、治療ヘッド３の動きに関する指示入力を受け付ける機能とを有する。
【００３０】
遠隔操作部６は、専用の機器であってもよいし、例えば、汎用のパーソナルコンピュータに、治療装置１の遠隔制御に必要なアプリケーションがインストールされたものであってもよい。
【００３１】
超音波診断装置４は、診断制御部４１と、モニタ４２とを備える。診断制御部４１は、制御部５からの指示に従って、診断プローブ３２に診断用超音波を照射させる。そして診断制御部４１は、診断プローブ３２が受信する反射波を画像処理することで、治療対象１０１の内部の状態を表す２次元の画像データを生成する。診断制御部４１は、画像データに基づく診断画像をモニタ４２に表示させるとともに、画像データを制御部５へ供給する。
【００３２】
また治療装置１は、図２に示すように、音響伝達液供給装置７を備える。
音響伝達液供給装置７は、水槽６１、排水管６２、電磁バルブ６３、冷却装置６４、脱気装置６５、電磁バルブ６６、ポンプ６７、流量センサ６８、圧力センサ６９、圧力センサ７０、流量センサ７１、ポンプ７２、排水管７３および溶存酸素計７４を備える。
【００３３】
さらに音響伝達液供給装置７は、配管８１，８２，８３，８４，８５，８６，８７，８８，８９，９０，９１，９２，９３，９４を備える。
水槽６１は、内部に水を貯える容器である。排水管６２は、管状に形成されている。そして排水管６２は、一端が水槽６１の内部に、他端が水槽６１の外部に配置されるようにして水槽６１の下側に取り付けられる。これにより、排水管６２は、水槽６１の内部に貯えられている水を水槽６１の外部へ排出することができる。
【００３４】
電磁バルブ６３，６６は、流入口、第１排出口および第２排出口を備える。そして電磁バルブ６３，６６は、流入口から流入した水が第１排出口から排出される第１状態と、流入口から流入した水が第２排出口から排出される第２状態との何れか一方の状態になるように駆動される。
【００３５】
冷却装置６４は、流入口および排出口を備える。そして冷却装置６４は、流入口から流入した水を冷却し、冷却された水を排出口から排出する。
脱気装置６５は、流入口および排出口を備える。そして脱気装置６５は、流入口から流入した水から溶存酸素を除去し、溶存酸素が除去された水を排出口から排出する。
【００３６】
ポンプ６７，７２は、流入口および排出口を備える。そしてポンプ６７，７２は、流入口から水を内部に吸入し、吸入した水を排出口から排出する。
流量センサ６８，７１は、流入口および排出口を備える。そして流量センサ６８，７１は、流入口から流入して排出口から排出される水の流量を検出する。流量センサ６８の流入口はポンプ６７の排出口に接続される。流量センサ７１の排出口はポンプ７２の流入口に接続される。
【００３７】
圧力センサ６９，７０は、流入口および排出口を備える。そして圧力センサ６９，７０は、流入口から流入して排出口から排出される水の圧力を検出する。
排水管７３は、管状に形成されている。そして排水管７３は、一端が水槽６１の内部に、他端が水槽６１の外部に配置されるようにして水槽６１の上側に取り付けられる。これにより、排水管７３は、水槽６１の外部から内部へ水を流入させることができる。
【００３８】
溶存酸素計７４は、水槽６１に貯えられている水の溶存酸素量を検出する。
配管８１は、一端が排水管６２の他端に接続され、他端が電磁バルブ６３の流入口に接続される。配管８２は、一端が電磁バルブ６３の第１排出口に接続され、他端が冷却装置６４の流入口に接続される。配管８３は、一端が冷却装置６４の排出口に接続され、他端が脱気装置６５の流入口に接続される。
【００３９】
配管８４は、一端が脱気装置６５の排出口に接続され、他端が電磁バルブ６６の流入口に接続される。配管８５は、一端が電磁バルブ６６の第１排出口に接続され、他端が配管８８の一端に接続される。配管８６は、一端が電磁バルブ６６の第２排出口に接続され、他端が配管９２の一端に接続される。
【００４０】
配管８７は、一端が電磁バルブ６３の第２排出口に接続され、他端が配管８８の一端に接続される。配管８８は、一端が配管８５，８７の他端に接続され、他端がポンプ６７の流入口に接続される。配管８９は、一端が流量センサ６８の排出口に接続され、他端が圧力センサ６９の流入口に接続される。
【００４１】
配管９０は、一端が圧力センサ６９の排出口に接続され、他端が治療ヘッド３の流路３６に接続される。流路３６は、水袋３３の内部に水を供給するための通路であり、支持板３０を貫通するように形成される。配管９０は、多関節アーム２１の内部を通って流路３６に至るように設置される。
【００４２】
配管９１は、一端が治療ヘッド３の流路３７に接続され、他端が配管９２の一端に接続される。流路３７は、水袋３３の内部から水を排出するための通路であり、支持板３０を貫通するように形成される。配管９１は、多関節アーム２１の内部を通って流路３７に至るように設置される。
【００４３】
配管９２は、一端が配管８６，９１の他端に接続され、他端が圧力センサ７０の流入口に接続される。配管９３は、一端が圧力センサ７０の排出口に接続され、他端が流量センサ７１の流入口に接続される。配管９４は、一端がポンプ７２の排出口に接続され、他端が排水管７３の他端に接続される。
【００４４】
また治療ヘッド３は、レベルセンサ３８と、圧力センサ３９とを備える。レベルセンサ３８および圧力センサ３９は、支持板３０の下面から突出するように設置される。レベルセンサ３８は、水袋３３内に含まれる水の水位を検出する。圧力センサ３９は、水袋３３内に含まれる水の圧力を検出する。
【００４５】
音響伝達液供給装置７は、水袋３３の内部に水を供給する前に、水槽６１に貯えられている水の脱気を行う。具体的には、まず、電磁バルブ６３が第１状態となるように駆動され、電磁バルブ６６が第２状態となるように駆動される。これにより、水槽６１から排出された水が、配管８１，８２，８３，８４，８６，９２，９３，９４を経由して、再び水槽６１の内部に至る経路が形成される。その後、冷却装置６４、脱気装置６５およびポンプ７２の動作が開始される。これにより、水槽６１から排出された水は冷却装置６４および脱気装置６５を経由することによって脱気され、脱気された水が水槽６１内に回収される。
【００４６】
そして、水槽６１内の水の溶存酸素量が予め設定された脱気終了判定値以下となると、冷却装置６４、脱気装置６５およびポンプ７２の動作が停止される。さらに、電磁バルブ６３が第２状態となるように駆動され、電磁バルブ６６が第１状態となるように駆動される。これにより、水槽６１から排出された水が、配管８１，８７，８８，８９，９０を経由して、水袋３３の内部に至る経路が形成される。その後、ポンプ６７，７２の動作が開始される。これにより、水槽６１から排出された水が、水袋３３の内部に供給される。
【００４７】
そして、水袋３３が水で満たされ、且つ、配管９４の内部が水で満たされると、ポンプ６７，７２の動作が停止される。これにより、治療ヘッド３からＨＩＦＵを照射して治療を行うことができる状態となる。
【００４８】
なお、治療中に照射部３１と治療対象１０１との位置関係を変える場合、または、治療対象１０１に圧力をかけて治療対象１０１を押さえる場合には、ポンプ６７，７２を動作させて、水袋３３の内部に含まれる水の量を増減させる必要がある。
【００４９】
制御部５は、図３に示すように、ＣＰＵ５ａと、例えばＲＡＭおよびＲＯＭ等の半導体メモリ（以下、メモリ）５ｂとを有するマイクロコンピュータを備える。制御部５の各機能は、ＣＰＵ５ａが非遷移的実体的記録媒体に格納されたプログラムを実行することにより実現される。この例では、メモリ５ｂが、プログラムを格納した非遷移的実体的記録媒体に該当する。また、このプログラムが実行されることで、プログラムに対応する方法が実行される。なお、制御部５は、１つのマイクロコンピュータを備えてもよいし、複数のマイクロコンピュータを備えてもよい。
【００５０】
制御部５は、機能単位のブロックとして、アームコントローラ５１と、ＨＩＦＵコントローラ５２と、システムコントローラ５３とを備える。制御部５に含まれる各部の機能を実現する手法はソフトウェアに限るものではなく、その一部または全部の機能が、一つあるいは複数のハードウェアを用いて実現されてもよい。例えば、上記機能がハードウェアである電子回路によって実現される場合、その電子回路は、デジタル回路またはアナログ回路、あるいはこれらの組合せによって実現されてもよい。
【００５１】
アームコントローラ５１は、力覚センサ２３の検出結果と、システムコントローラ５３からの指示とに従ってアーム駆動部２２を駆動し、多関節アーム２１の形状を変化させることで、治療ヘッド３の位置および姿勢を制御する。またアームコントローラ５１は、ロボットアーム２の状態（以下、アーム状態）をシステムコントローラ５３へ通知する。なお、アームコントローラ５１は、システムコントローラ５３からの指示として、操作モードおよび制御モードの設定と、調整指示および退避指示の有無と、治療ヘッド３の移動指示とが与えられる。
【００５２】
アームコントローラ５１は、操作モードが手動モードである場合、作業者１０２がロボットアーム２に加える作用力の大きさと方向とを、力覚センサ２３によって検出し、その検出結果から治療ヘッド３の移動指示を生成し、この移動指示に従って、アーム駆動部２２に属する各モータの制御量を算出して、各モータを駆動する。またアームコントローラ５１は、操作モードが遠隔モードである場合、遠隔操作部６から入力されシステムコントローラ５３を介して通知される治療ヘッド３の移動指示、または予め設定されたプログラムに従って算出される治療ヘッド３の移動指示を取得し、その移動指示に従って、アーム駆動部２２に属する各モータの制御量を算出して、各モータを駆動する。
【００５３】
なお、治療ヘッド３の移動指示は、プローブ座標系を用いて、移動方向および移動量を示す。プローブ座標系は、診断プローブ３２の先端（すなわち、診断用超音波の送受信点）を原点とし、プローブ軸に沿った方向をＺ軸方向、Ｚ軸に直交する平面をＸ−Ｙ平面とする三次元直交座標系である。なお、Ｘ軸およびＹ軸は、モニタ４２にＸ―Ｚ平面の画像が表示されるように設定される。
【００５４】
ＨＩＦＵコントローラ５２は、システムコントローラ５３からの指示に従い、照射部３１によるＨＩＦＵの照射を制御する。またＨＩＦＵコントローラ５２は、システムコントローラ５３からの指示に従い、プローブ駆動部３４を駆動して、プローブ位置を変化させる。さらにＨＩＦＵコントローラ５２は、プローブ位置をシステムコントローラ５３へ通知する。
【００５５】
システムコントローラ５３は、遠隔操作部６からの入力またはダイレクト操作部２４のスイッチ群Ｓ１〜Ｓ４からの入力と、アームコントローラ５１からのアーム状態と、ＨＩＦＵコントローラ５２からのプローブ位置と、診断制御部４１からの画像データとに従って、アームコントローラ５１およびＨＩＦＵコントローラ５２の動作、並びにモニタ４２の表示を制御する。
【００５６】
またシステムコントローラ５３は、音響伝達液供給装置７を制御する。具体的には、システムコントローラ５３は、流量センサ６８，７１、圧力センサ６９，７０、存酸素計７４、レベルセンサ３８および圧力センサ３９からの検出信号に従って、電磁バルブ６３，６６、冷却装置６４、脱気装置６５、ポンプ６７，７２を制御する。
【００５７】
次に、制御部５が実行する圧力制御処理の手順を説明する。圧力制御処理は、制御部５の動作中において繰り返し実行される処理である。
圧力制御処理が実行されると、制御部５は、図４に示すように、まずＳ１０にて、音響伝達液供給装置７が水袋３３へ水を供給している最中であるか否かを判断する。具体的には、ポンプ６７およびポンプ７２の両方が動作中である場合に、音響伝達液供給装置７が水袋３３へ水を供給している最中であると判断する。
【００５８】
ここで、音響伝達液供給装置７が水袋３３へ水を供給していない場合には、圧力制御処理を一旦終了する。一方、音響伝達液供給装置７が水袋３３へ水を供給している最中である場合には、Ｓ２０にて、治療ヘッド３の圧力センサ３９から検出信号を取得する。
【００５９】
そしてＳ３０にて、Ｓ２０で取得した検出信号が示す圧力が、予め設定された許容判定範囲内であるか否かを判断する。なお、この許容判定範囲は、水袋３３の上記接触部位にかかる圧力が−１５〜１５［ｋＰａ］となるように設定されている。
【００６０】
ここで、圧力が許容判定範囲内である場合には、圧力制御処理を一旦終了する。一方、圧力が許容判定範囲外である場合には、Ｓ４０にて、圧力センサ３９からの検出信号が示す圧力が許容判定範囲内となるように、ポンプ６７およびポンプ７２を制御して、圧力制御処理を一旦終了する。具体的には、ポンプ６７の回転数と、ポンプ７２の比例電磁弁の開度との少なくとも一方を制御することにより、圧力が許容判定範囲内となるようにする。
【００６１】
このように構成された治療装置１は、ロボットアーム２と、治療ヘッド３と、アームコントローラ５１と、水袋３３と、制御部５とを備える。
ロボットアーム２は、複数のリンクが関節により連結されて形成される。治療ヘッド３は、ロボットアーム２の先端に設けられ、収束超音波を照射するように構成された照射部３１を有する。アームコントローラ５１は、ロボットアーム２の動作を制御することで治療ヘッド３の位置および姿勢を変化させる。
【００６２】
水袋３３は、音響インピーダンスが１．０×１０６〜２．０×１０６Ｎｓ／ｍ３である材料で袋状に形成されて照射部３１を覆うようにして治療ヘッド３に取り付けられ、且つ、治療時において内部に水を収容した状態で治療対象に接触する接触部位の厚さが０．１〜２ｍｍとなるように形成される。制御部５は、接触部位に掛かる圧力が−１５〜１５ｋＰａとなるように、水袋３３への水の供給を制御する。
【００６３】
また治療装置１は、配管８１，８７，８８，８９，９０と、配管９１，９２，９３，９４と、圧力センサ３９とを備える。配管８１，８７，８８，８９，９０は、水袋３３へ水を送出するために水袋３３に接続される。配管９１，９２，９３，９４は、水袋３３から水を排出するために水袋３３に接続される。圧力センサ３９は、水袋３３の内部に収容されている水の圧力を検出する。
【００６４】
そして制御部５は、圧力センサ３９による検出結果に基づいて、ポンプ６７およびポンプ７２を制御することによって、接触部位に掛かる圧力が−１５〜１５ｋＰａとなるように制御する。ポンプ６７は、水袋３３へ水を送出するために配管８１，８７，８８，８９，９０に接続される。ポンプ７２は、水袋３３から水を排出するために配管９１，９２，９３，９４に接続される。
【００６５】
このように治療装置１は、音響インピーダンスが１．０×１０６〜２．０×１０６Ｎｓ／ｍ３である材料で袋状に形成されて、且つ、接触部位の厚さが０．１〜２ｍｍとなるように形成された水袋３３であれば、接触部位に掛かる圧力が−１５〜１５ｋＰａとなるようにすることにより、水を供給しているときの圧力により水袋３３が破損しないようにすることができる。すなわち、治療装置１は、上記の材料で上記の厚さとなるように形成された水袋３３が破れてしまう圧力が水袋に掛からないように、水袋３３への水の供給を制御する。このため、治療装置１は、水袋３３を耐圧構造にすることなく水袋３３の破損を抑制することができる。
【００６６】
以上説明した実施形態において、アームコントローラ５１はアーム制御部に相当し、水は音響伝達液に相当し、制御部５は供給制御部に相当する。
また、配管８１，８７，８８，８９，９０は送出配管に相当し、配管９１，９２，９３，９４は排出配管に相当し、圧力センサ３９は水袋圧力検出部に相当し、ポンプ６７は送出ポンプに相当し、ポンプ７２は排出ポンプに相当する。
【００６７】
（第２実施形態）
以下に本開示の第２実施形態を図面とともに説明する。なお第２実施形態では、第１実施形態と異なる部分を説明する。共通する構成については同一の符号を付す。
【００６８】
第２実施形態の治療装置１は、圧力制御処理が変更された点が第１実施形態と異なる。
第２実施形態の圧力制御処理が実行されると、制御部５は、図５に示すように、まずＳ１１０にて、Ｓ１０と同様に、音響伝達液供給装置７が水袋３３へ水を供給している最中であるか否かを判断する。ここで、音響伝達液供給装置７が水袋３３へ水を供給していない場合には、圧力制御処理を一旦終了する。一方、音響伝達液供給装置７が水袋３３へ水を供給している最中である場合には、Ｓ１２０にて、圧力センサ６９，７０から検出信号を取得する。
【００６９】
そしてＳ１３０にて、圧力センサ６９からの検出信号が示す圧力と、圧力センサ７０からの検出信号が示す圧力との圧力差を算出し、この圧力差に基づいて、水袋の接触部位における圧力を推定する。具体的には、例えば、圧力差と、接触部位における圧力との対応関係を示すマップを参照して、接触部位における圧力を算出する。
【００７０】
さらにＳ１４０にて、Ｓ１３０で推定された圧力（以下、推定圧力）が予め設定された許容判定範囲内であるか否かを判断する。なお、この許容判定範囲は、−１５〜１５ｋＰａに含まれるように設定されている。
【００７１】
ここで、推定圧力が許容判定範囲内である場合には、圧力制御処理を一旦終了する。一方、推定圧力が許容判定範囲外である場合には、Ｓ１５０にて、推定圧力が許容判定範囲内となるように、ポンプ６７およびポンプ７２を制御して、圧力制御処理を一旦終了する。具体的には、ポンプ６７の回転数と、ポンプ７２の比例電磁弁の開度との少なくとも一方を制御することにより、推定圧力が許容判定範囲内となるようにする。
【００７２】
このように構成された治療装置１は、配管８１，８７，８８，８９，９０と、配管９１，９２，９３，９４と、圧力センサ６９と、圧力センサ７０とを備える。圧力センサ６９は、配管８１，８７，８８，８９，９０内を流れる水の圧力を検出する。圧力センサ７０は、配管９１，９２，９３，９４内を流れる水の圧力を検出する。
【００７３】
そして制御部５は、圧力センサ６９，７０による検出結果に基づいて、接触部位に掛かる圧力を推定し、推定した圧力が−１５〜１５ｋＰａとなるように、ポンプ６７およびポンプ７２を制御する。
【００７４】
これにより、第２実施形態の治療装置１は、第１実施形態の治療装置１と同様に、水袋３３を耐圧構造にすることなく水袋３３の破損を抑制することができる。
以上説明した実施形態において、圧力センサ６９は送出圧力検出部に相当し、圧力センサ７０は排出圧力検出部に相当する。
【００７５】
（第３実施形態）
以下に本開示の第３実施形態を図面とともに説明する。なお第３実施形態では、第１実施形態と異なる部分を説明する。共通する構成については同一の符号を付す。
【００７６】
第３実施形態の治療装置１は、圧力制御処理を実行しない点が第１実施形態と異なる。また、第３実施形態の治療装置１は、図６に示すように、治療ヘッド３が空気抜き弁９６を備える点と、圧力制御処理を実行しない点とが第１実施形態と異なる。
【００７７】
空気抜き弁９６は、支持板３０に取り付けられている。空気抜き弁９６には、水袋３３内の空気を抜くために支持板３０の上面から下面に向かって貫通する空気抜き孔が形成されている。そして、空気抜き孔の内部には、水に浮くフロートが収納されている。空気抜き孔は、支持板３０の上面側に配置された第１通路と、支持板３０の中央部に配置された第２通路と、支持板３０の下面側に配置された第３通路とにより形成されている。第１通路および第３通路は、フロートが通過できないように形成されている。第２通路は、内部にフロートを収納することができるように形成されている。
【００７８】
このため、水袋３３が水に満たされて、更に空気抜き孔の第２通路および第３通路が水に満たされるまでは、空気抜き孔から空気を抜くことができる。そして、第２通路まで水に満たされると、フロートが第１通路における下側の開口部を塞ぐ。これにより、水袋３３内の水が空気抜き弁９６から漏れ出るのを抑えることができる。
【００７９】
また、第３実施形態の治療装置１は、配管９１，９２，９３，９４の代わりに、配管９７を備える点が第１実施形態と異なる。配管９７は、水袋３３から水を排出することができる排出状態と、水袋３３へ水を送出することができる送出状態との何れか一方に切り換えることができるように構成されている。
【００８０】
そして制御部５は、治療ヘッド３からＨＩＦＵを照射して治療を行う前に水袋３３を水で満たすために、配管８１，８７，８８，８９，９０および流路３６を介して水袋３３の内部に水を供給するとともに、配管９７および流路３７を介して水袋３３の内部に水を供給する。このときに、水面より上に存在する空気は、水袋３３内に含まれる水の水面が高くなるにつれて、空気抜き弁９６から排出される。その後、制御部５は、水袋３３内に含まれる水の水面の高さが所定値以上になると、水袋３３への水の供給を停止する。これにより、水袋３３における最も低い箇所から水面までの高さを、支持板３０の下面までの高さＨ１以下とすることができる。すなわち、接触部位に掛かる水圧を、高さＨ１に対応する水圧以下とすることができる。
【００８１】
一方、配管８１，８７，８８，８９，９０を介して水袋３３の内部に水を供給し、更に、配管９１，９２，９３，９４を介して水袋３３から水を排出する場合には、水袋３３における最も低い箇所から水面までの高さの最大値は、配管９１における最も高い箇所までの高さＨ２となる。なお、図６では、配管９１における最も高い箇所と、配管９７における最も高い箇所とを一致させている。このため、配管９７における最も高い箇所までの高さをＨ２としている。
【００８２】
第３実施形態の治療装置１は、このようにして、接触部位に掛かる水圧を低減することにより、接触部位に掛かる圧力が０〜１５ｋＰａとなるようしている。
このように構成された治療装置１は、空気抜き弁９６と、配管８１，８７，８８，８９，９０と、配管９７とを備える。空気抜き弁９６は、水袋３３内に収容されている空気を水袋３３の外部へ排出することができるように構成されている。配管９７は、水袋３３に接続されて、水袋３３から水を排出することができる排出可能状態と、水袋３３へ水を送出することができる送出可能状態との何れか一方の状態に切り換え可能に構成される。
【００８３】
そして制御部５は、配管８１，８７，８８，８９，９０と、送出可能状態に切り換えられた配管９７とを用いて、水袋３３へ水を供給することにより、接触部位に掛かる圧力が０〜１５ｋＰａとなるように制御する。
【００８４】
これにより、第３実施形態の治療装置１は、第１実施形態の治療装置１と同様に、水袋３３を耐圧構造にすることなく水袋３３の破損を抑制することができる。
以上説明した実施形態において、配管９７は切換配管に相当する。
【００８５】
（第４実施形態）
以下に本開示の第４実施形態を図面とともに説明する。なお第４実施形態では、第１実施形態と異なる部分を説明する。共通する構成については同一の符号を付す。
【００８６】
第４実施形態の治療装置１は、圧力制御処理を実行しない点が第１実施形態と異なる。また、第４実施形態の治療装置１は、図７に示すように、治療ヘッド３の支持板３０の内部に流路９８が形成されている点と、圧力制御処理を実行しない点とが第１実施形態と異なる。
【００８７】
流路９８は、流路３６と流路３７との間に配置され、流路３６から流路３７へ水が流れるように形成される。
また、第４実施形態の治療装置１は、治療ヘッド３からＨＩＦＵを照射して治療を行う前に水袋３３を水で満たす方法が第１実施形態と異なる。
【００８８】
まず、制御部５は、ポンプ６７，７２を動作させる。ポンプ６７の動作により、水槽６１から排出された水が配管９０を通って流路３６に至る。このとき、ポンプ７２の動作により配管９１の内部が負圧になっているため、水袋３３は縮み、流路３６に至った水は、水袋３３の内部に供給されず、流路９８と流路３７とを経由して配管９１へ排出される。
【００８９】
そして、配管９１へ排出された水が配管９２，９３，９４を通って排水管７３の付近に至ると、制御部５は、ポンプ７２の回転数を低下させる。例えば、流量センサ７１からの検出信号が示す圧力が０より大きくなってから所定時間が経過した場合に、配管９１へ排出された水が排水管７３の付近に至ったと判断する。
【００９０】
そして、ポンプ７２の回転数が低下することにより、配管９１の内部の負圧の大きさが小さくなる。これにより、配管９０を通って流路３６に至った水は、流路９８を通ることなく、水袋３３の内部に供給される。
【００９１】
このため、水袋３３の内部の水を配管９１から排出しているときにおいて、水袋３３における最も低い箇所から水面までの高さを、排水管７３までの高さとすることができる。従って、排水管７３を、配管９１における最も高い箇所より低い位置に配置することにより、第４実施形態の治療装置１は、接触部位に掛かる水圧を、水袋３３における最も低い箇所から配管９１における最も高い箇所までの高さＨ３に対応する水圧以下とすることができる。
【００９２】
第４実施形態の治療装置１は、このようにして、接触部位に掛かる水圧を低減することにより、接触部位に掛かる圧力が−１５〜１５ｋＰａとなるようしている。
このように構成された治療装置１は、配管８１，８７，８８，８９，９０から配管９１，９２，９３，９４へ水が流通可能となるように配置される流路９８を備える。配管８１，８７，８８，８９，９０は、水を貯える水槽６１から排出される水を水袋３３へ送出するように構成される。配管９１，９２，９３，９４は、水袋３３から排出された水を内部に流通させて、排水管７３から水槽６１へ排出するように構成される。
【００９３】
そして制御部５は、排水管７３の付近まで配管９１，９２，９３，９４の内部が水で満たされるまでは、配管９１，９２，９３，９４の内部を負圧にして、配管９１，９２，９３，９４内を流通する水を流路９８に流通させて配管９１，９２，９３，９４へ送出する。また制御部５は、排水管７３の付近まで配管９１，９２，９３，９４の内部が水で満たされた後には、配管９１，９２，９３，９４の内部の圧力および流量を調整して水を水袋３３へ供給する。これにより、制御部５は、接触部位に掛かる圧力が−１５〜１５ｋＰａとなるように制御する。
【００９４】
このようにして、第４実施形態の治療装置１は、第１実施形態の治療装置１と同様に、水袋３３を耐圧構造にすることなく水袋３３の破損を抑制することができる。
以上説明した実施形態において、排水管７３は排出口に相当する。
【００９５】
以上、本開示の一実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、種々変形して実施することができる。
［変形例１］
例えば上記実施形態では、ポンプ６７およびポンプ７２を制御することによって、接触部位に掛かる圧力が−１５〜１５ｋＰａとなるように制御する形態を示した。しかし、ポンプ６７およびポンプ７２の何れか一方を制御するようにしてもよい。また、配管８１，８７，８８，８９，９０内を流れる音響伝達液の流量または圧力を制御可能な送出バルブ、および、配管９１，９２，９３，９４内を流れる音響伝達液の流量または圧力を制御可能な排出バルブの少なくとも１つを制御することによって、接触部位に掛かる圧力が−１５〜１５ｋＰａとなるように制御するようにしてもよい。また、ポンプ６７、ポンプ７２、送出バルブおよび排出バルブの少なくとも１つを制御するようにしてもよい。
【００９６】
［変形例２］
上記実施形態では、圧力センサ３９による検出結果に基づいて、ポンプ６７およびポンプ７２を制御する形態を示した。しかし、圧力センサ６９、流量センサ６８、レベルセンサ３８、力覚センサ２３、圧力センサ７０、および、流量センサ７１の少なくとも１つの検出結果に基づいて、水袋３３内部の圧力を推定し、ポンプ６７、ポンプ７２、送出バルブおよび排出バルブの少なくとも１つを制御するようにしてもよい。流量センサ６８は、配管８１，８７，８８，８９，９０内を流れる水の流量を検出する。レベルセンサ３８は、水袋３３に収容されている水の液面の高さを検出する。力覚センサ２３は、治療ヘッド３に加わる力を検出する。流量センサ７１は、配管９１，９２，９３，９４内を流れる水の流量を検出する。これにより、治療装置１は、水袋３３を耐圧構造にすることなく水袋３３の破損を抑制することができる。
【００９７】
なお、流量センサ６８は送出流量検出部に相当し、レベルセンサ３８はレベル検出部に相当し、力覚センサ２３は力検出部に相当し、流量センサ７１は排出流量検出部に相当する。
【００９８】
また、上記実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素に分担させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に発揮させたりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。
【００９９】
上述した治療装置１の他、当該治療装置１を構成要素とするシステム、当該治療装置１としてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した媒体、治療装置制御方法など、種々の形態で本開示を実現することもできる。
【符号の説明】
【０１００】
１…治療装置、２…ロボットアーム、３…治療ヘッド、５…制御部、３１…照射部、３３…水袋、５１…アームコントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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