(57)【要約】  球体の内表面によって形成される配置面と、出射される超音波の焦点が被検体の外表面の外側近傍でかつ外表面から所定距離（Ａ）だけ離れた位置となるように、前記配置面上に配列された複数の超音波振動子（１０）と、各超音波振動子（１０）の送受信を制御する制御部とを備え、制御部は、被検体（Ｍ）の内部の診断領域に向けて少なくとも１つの超音波振動子（１０）を発振させるとともに、診断領域からの反射波を少なくとも１つの超音波振動子（１０）にて受波して可視化する診断モードと、被検体（Ｍ）の内部に向けて少なくとも１つの超音波振動子（１０）を発振させる治療モードを有している。
2016163395.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出射される超音波の焦点が被検体の外表面の外側近傍でかつ該外表面から所定距離だけ離れた位置となるように配列された複数の超音波振動子と、
各前記超音波振動子の送受信を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記被検体の内部の診断領域に向けて少なくとも１つの前記超音波振動子を発振させるとともに、前記診断領域からの反射波を少なくとも１つの前記超音波振動子にて受波して可視化する診断モードと、
前記被検体の内部に向けて少なくとも１つの前記超音波振動子を発振させる治療モードと、
を有している超音波診断治療装置。
【請求項２】
複数の前記超音波振動子は、凹曲面とされた配置面上に配列されていることを特徴とする請求項１に記載の超音波診断治療装置。
【請求項３】
前記所定距離は、３ｍｍ以上３０ｍｍ以下とされている請求項１又は２に記載の超音波診断治療装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記診断モードにおいて、前記各超音波振動子を、異なる時刻又は異なる位相で順次発振させる請求項１から３のいずれかに記載の超音波診断治療装置。
【請求項５】
前記焦点における前記超音波の最大の広がり角は、８０°以上１６０°以下とされている請求項１から４のいずれかに記載の超音波診断治療装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記診断モードにおいて、血管内を流れる血流の進行方向に対向する方向に超音波を照射する少なくとも１つの超音波振動子を選定し、選定した該超音波振動子を前記血管に向けて発振して超音波ドップラーを得て、前記血流の速度を計測する請求項１から５のいずれかに記載の超音波診断治療装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記治療モードにおいて、薬物及び超音波治療促進物質が投与された治療位置に向けて、該治療位置に対応する少なくとも１つの前記超音波振動子を発振させる請求項１から６のいずれかに記載の超音波診断治療装置。
【請求項８】
前記被検体の表面に接触しつつ弾性変形可能な変形接触部が設けられていることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の超音波診断治療装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記治療モードにおいて、前記超音波振動子から発振されるパルス波に含まれる周波数を高域から低域へと掃引する周波数掃引モードを備えていることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の超音波診断治療装置。
【請求項１０】
前記焦点における前記超音波の最大の広がり角を変更するように各前記超音波振動子の配列形状を変化させる超音波振動子配列形状変更部を備えていることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の超音波診断治療装置。
【請求項１１】
出射される超音波の焦点が被検体の外表面の外側近傍でかつ該外表面から所定距離だけ離れた位置となるように配列された複数の超音波振動子と、
を備えた超音波診断治療装置を用いた超音波診断治療方法であって、
前記被検体の内部の診断領域に向けて少なくとも１つの前記超音波振動子を発振させるとともに、前記診断領域からの反射波を少なくとも１つの前記超音波振動子にて受波して可視化する診断モードと、
前記被検体の内部に向けて少なくとも１つの前記超音波振動子を発振させる治療モードと、
を行う超音波診断治療方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波を用いて被検体の診断を行うとともに治療を行う超音波診断治療装置および超音波診断治療方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、超音波を用いて患者（被検体）の体内を診断する超音波診断や、超音波を用いて患部の治療を行う超音波治療が多く利用されている。
また、下記特許文献１に示すように、超音波診断と超音波治療を同一の装置で行う超音波診断治療装置が知られている。同文献に記載された超音波診断治療装置は、球殻状の本体部分の内面側に配設された治療用の超音波振動子群と、球殻状の本体部分の中心部に配設された診断用の超音波プローブとを備えている。治療用の超音波振動子群は、球殻状の本体部分の内面側に配置されていることにより、生体内の一点で焦点を結ぶことができるようになっている。診断用の超音波プローブは、メカニカルスキャンや電子スキャンによって、生体内を診断できるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−７０３３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記文献の超音波診断治療装置は、治療用の超音波振動子群と診断用の超音波プローブとをそれぞれ別に設けるものであり、異なる種類の超音波素子を使用する必要があるため装置構成が複雑になりコストが嵩むという問題がある。
また、上記文献の診断用の超音波プローブは、球殻状の本体部分の中心部に配置されているため、超音波を有効に透過させることができる領域が狭い場合には生体内に広い視野角を確保することができず、満足な診断を行うことができないという問題がある。例えば、超音波は骨に対して大きく減衰するので、脳の診断を行う場合には、頭蓋骨のうちで骨の薄い限られた領域を利用して超音波を透過させることになるが、上記文献の超音波プローブのように超音波が透過可能な領域の真上すなわち法線上に位置している場合には、当該領域から脳内に向けて十分な視野角を確保することが難しい。
また、上記文献の治療用の超音波振動子群は、球殻状の本体部分の内面側に配置されることによって生体内の１点で焦点を結ぶことになっているが、上述のように超音波が透過可能な限られた領域から超音波を照射する場合には、患者の体表面における超音波の照射領域が超音波透過可能領域よりも大きくなってしまうことが生じ得る。このような場合、球殻状の本体部分の外周側に配置された超音波振動子から発せられた超音波は、超音波透過可能領域の外側で遮られてしまい（例えば厚い骨によって遮られてしまい）、これらの超音波振動子を有効に利用できないという問題がある。【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、超音波を照射する領域が限られている場合であっても、被検体の外部から超音波を照射して生体内を診断しかつ患部を治療することができる超音波診断治療装置および超音波診断治療方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の超音波診断治療装置および超音波診断治療方法は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる超音波診断治療装置は、出射される超音波の焦点が被検体の外表面の外側近傍でかつ該外表面から所定距離だけ離れた位置となるように配列された複数の超音波振動子と、各前記超音波振動子の送受信を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記被検体の内部の診断領域に向けて少なくとも１つの前記超音波振動子を発振させるとともに、前記診断領域からの反射波を少なくとも１つの前記超音波振動子にて受波して可視化する診断モードと、前記被検体の内部に向けて少なくとも１つの前記超音波振動子を発振させる治療モードとを有している。【０００７】
被検体の外表面の外側近傍でかつ外表面から所定距離だけ離れた位置に焦点が位置するように、複数の超音波振動子が配置される。これにより、各超音波振動子から発せられる超音波が被検体の外表面上や体内の１ヶ所に集中することを避けることができ、被検体に火傷等の熱的な悪影響を及ぼすことがない。
また、焦点を被検体の外表面の外側近傍の所定位置とすることにより、被検体の外表面における超音波照射領域を可及的に小さくすることができ、被検体に超音波を照射できる領域が限られている場合であっても有効に全ての超音波振動子を利用して診断ないし治療を行うことができる。
なお、本発明の「焦点」は、被検体の外表面に近いほど好ましいが、各超音波振動子から出射された超音波が焦点に集中することによって生じる火傷等の悪影響を回避できる程度に被検体の外表面から離された位置とされる。【０００８】
さらに、本発明の超音波診断治療装置では、複数の前記超音波振動子は、凹曲面とされた配置面上に配列されていることを特徴とする。【０００９】
複数の超音波振動子を凹曲面とされた配置面上に配列することにより、被検体の外表面の外側近傍でかつ該外表面から所定距離だけ離れた位置となるように焦点の位置を設定することができる。
凹曲面としては、所望の位置に焦点を位置させる形状であれば特に限定されるものではないが、例えば、部分回転体が挙げられる。部分回転体とは、所定の円弧や線分を中心軸線回りに回転させて形成された形状、換言すると回転体を中心軸線に直交する平面で切り取った部分を意味する。部分回転体の具体例としては、球体の一部分や、回転放物面の一部分が例示できる。【００１０】
さらに、本発明の超音波診断治療装置では、前記所定距離は、３ｍｍ以上３０ｍｍ以下とされている。【００１１】
所定距離を３ｍｍ以上３０ｍｍ以下として超音波の焦点位置を被検体の外表面の近傍に設定することとした。これにより、被検体に対する火傷等の悪影響を防止するとともに、超音波照射領域を可及的に小さくすることができる。
なお、所定値としては、さらに好ましくは、５ｍｍ以上２０ｍｍ以下とされる。【００１２】
さらに、本発明の超音波診断治療装置では、前記制御部は、前記診断モードにおいて、前記各超音波振動子を、異なる時刻又は異なる位相で順次発振させる。【００１３】
診断モードでは、各超音波振動子を異なる時刻または異なる位相で順次発振することにした。これにより、各超音波振動子にて受波する反射波を出射時刻や出射位相を用いて分離することができ、容易に可視化することが可能となる。
なお、同じ時刻で各超音波振動子を出射させる場合には、各超音波振動子の発振周波数を異ならせることで、反射波を分離することもできる。
また、同じ時刻かつ同じ発振周波数で全ての超音波振動子を発振させる制御を備えていてもよい。【００１４】
さらに、本発明の超音波診断治療装置では、前記焦点における前記超音波の最大の広がり角は、８０°以上１６０°以下とされている。【００１５】
焦点における超音波の最大の広がり角を８０°以上１６０°以下とした。これにより、被検体の体内に向けて十分な広がり角をもって超音波を照射することができ、被検体の診断領域および治療領域を広く設定することができる。特に、被検体の外表面に対して大きな入射角（入射超音波と外表面における法線とがなす角）となる超音波振動子を用いることとすれば、外表面における照射面積の外側でかつ外表面から浅い深さに患部が位置していても超音波を到達させることができる。
なお、本発明の「広がり角」は、焦点を通る対称軸線（中心軸線）を挟んだ両側の角度を意味する。そして、「最大の広がり角」とは、全ての超音波振動子を用いた場合に可能な広がり角を意味する。最大の広がり角は、さらに好ましくは、１００°以上１４０°以下とされる。【００１６】
さらに、本発明の超音波診断治療装置では、前記制御部は、前記診断モードにおいて、血管内を流れる血流の進行方向に対向する方向に超音波を照射する少なくとも１つの超音波振動子を選定し、選定した該超音波振動子を前記血管に向けて発振して超音波ドップラーを得て、前記血流の速度を計測する。【００１７】
複数の超音波振動子は、被検体の外表面近傍に焦点が位置するように配置（例えば凹曲面とされた配置面上に配置）されているので、被検体の体内の種々の方向に超音波を照射することができる。したがって、血管が種々の方向に向いていても、測定対象となる血管内を流れる血流の進行方向に対向する方向、すなわち血流の向きに略平行となる方向に超音波を照射することができる超音波振動子が存在する。この血流の進行方向に対向する方向に超音波を照射する少なくとも１つの超音波振動子を選定し、超音波ドップラーを得ることとした。血流の進行方向に対向する方向に超音波を照射するので、明確なドップラーシフトを得ることができ、血流の速度を高精度にて測定することができる。【００１８】
さらに、本発明の超音波診断治療装置では、前記制御部は、前記治療モードにおいて、薬物及び超音波治療促進物質が投与された治療位置に向けて、該治療位置に対応する少なくとも１つの前記超音波振動子を発振させる。【００１９】
薬物及び超音波治療促進物質を治療位置に投与して、この治療位置に対応する少なくとも１つの超音波振動子を発振させる。これにより、超音波による非温熱効果を利用した超音波治療促進物質によって、治療位置への薬物の浸透が促進される。このように、超音波の熱エネルギーによる温熱を利用する温熱治療だけでなく、薬物効果を促進する非温熱治療にも適用することができる。
超音波治療促進物質としては、例えば、超音波造影剤として利用されるマイクロバブルが例示でき、このようなマイクロバブルは、内部にガスを含み０．１μｍ以上１００μｍ以下程度の直径とされた多数のマイクロカプセルを含有する。【００２０】
さらに、本発明の超音波診断治療装置では、前記被検体の表面に接触しつつ弾性変形可能な変形接触部が設けられていることを特徴とする。【００２１】
被検体の表面に接触しつつ弾性変形可能な変形接触部が設けられているので、診断または治療する患部の位置に応じて各超音波振動子の向きを適宜変更することができる。【００２２】
さらに、本発明の超音波診断治療装置では、前記制御部は、前記治療モードにおいて、前記超音波振動子から発振されるパルス波に含まれる周波数を高域から低域へと掃引する周波数掃引モードを備えていることを特徴とする。【００２３】
超音波振動子から発振されるパルス波に含まれる周波数を高域から低域へと掃引する周波数掃引モードにより、治療位置における細胞を多く死滅させることができる。
なお、上記の周波数掃引モードは、公知の超音波治療装置に適用することもできる。すなわち、本発明のように、出射される超音波の焦点が被検体の外表面の外側近傍でかつ該外表面から所定距離だけ離れた位置となるように配列された複数の超音波振動子という構成を有する超音波治療装置に限定されることなく、単に超音波振動子を備えた超音波治療装置に適用することができる。【００２４】
さらに、本発明の超音波診断治療装置では、前記焦点における前記超音波の最大の広がり角を変更するように各前記超音波振動子の配列形状を変化させる超音波振動子配列形状変更部を備えていることを特徴とする。【００２５】
各超音波振動子の配列形状を変化させることにより、焦点における超音波の最大の広がり角を変化させることができる。これにより、診断や治療を行う部位に応じて所望の視野範囲や治療範囲を確保することができる。【００２６】
また、本発明の超音波診断治療方法は、出射される超音波の焦点が被検体の外表面の外側近傍でかつ該外表面から所定距離だけ離れた位置となるように配列された複数の超音波振動子とを備えた超音波診断治療装置を用いた超音波診断治療方法であって、前記被検体の内部の診断領域に向けて少なくとも１つの前記超音波振動子を発振させるとともに、前記診断領域からの反射波を少なくとも１つの前記超音波振動子にて受波して可視化する診断モードと、前記被検体の内部に向けて少なくとも１つの前記超音波振動子を発振させる治療モードとを行う。【００２７】
被検体の外表面の外側近傍でかつ外表面から所定距離だけ離れた位置に焦点が位置するように、複数の超音波振動子が配置される。これにより、各超音波振動子から発せられる超音波が被検体の外表面上や体内の１ヶ所に集中することを避けることができ、被検体に火傷等の熱的な悪影響を及ぼすことがない。
また、焦点を被検体の外表面の外側近傍の所定位置とすることにより、被検体の外表面における超音波照射領域を可及的に小さくすることができ、被検体に超音波を照射できる領域が限られている場合であっても有効に全ての超音波振動子を利用して診断ないし治療を行うことができる。
【発明の効果】
【００２８】
出射される超音波の焦点が被検体の外表面の外側近傍でかつ該外表面から所定距離だけ離れた位置となるように配列することとしたので、超音波が透過可能な領域が限られている場合であっても、被検体の外部から超音波を照射して生体内を診断しかつ患部を治療することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態にかかる超音波診断治療装置を示した斜視図である。
【図２】図１の超音波診断治療装置を示した縦断面図である。
【図３】超音波振動子の配列状態を示した図である。
【図４】超音波振動子から発せられる超音波が結ぶ焦点を示した縦断面図である。
【図５】図１の超音波診断治療装置の使用状態を示した斜視図である。
【図６】頭蓋骨のうちで骨が薄い部分を介して超音波を照射した状態を示した図である。
【図７】周波数掃引モードによって超音波を照射した場合のアポトーシスを示したグラフである。
【図８】図７の実験時の生存率を示したグラフである。
【図９】パルス繰り返し周波数を変化させた場合の生存率を示したグラフである。
【図１０】パルス繰り返し周波数０．５Ｈｚ、照射時間１８０秒のときに、超音波出力を変化させた場合の生存率を示したグラフである。
【図１１】パルス繰り返し周波数５０Ｈｚ、照射時間１８０秒のときに、超音波出力を変化させた場合の生存率を示したグラフである。
【図１２】パルス繰り返し周波数０．５Ｈｚ、照射時間９０秒のときに、超音波出力を変化させた場合の生存率を示したグラフである。
【図１３】パルス繰り返し周波数５０Ｈｚ、照射時間９０秒のときに、超音波出力を変化させた場合の生存率を示したグラフである。
【図１４】周波数掃引モードによって超音波を照射した場合の生存率、アポトーシスを示したグラフである。
【図１５】マイクロバブルを用いた場合とマイクロバブルを用いない場合における生存率を示したグラフである。
【図１６】ソナゾイドＭＢを用い、中心周波数４５５ｋＨｚとした場合の細胞殺傷率を示したグラフである。
【図１７】ソナゾイドＭＢを用い、中心周波数１．５ＭＨｚとした場合の細胞殺傷率を示したグラフである。
【図１８】ソナゾイドＭＢを用いずに、中心周波数４５５ｋＨｚとした場合の細胞殺傷率を示したグラフである。
【図１９】ソナゾイドＭＢを用いずに、中心周波数１．５ＭＨｚとした場合の細胞殺傷率を示したグラフである。
【図２０】ソナゾイドＭＢを用い、中心周波数１．５ＭＨｚとしてＰＲＦを１０Ｈｚとした場合の細胞殺傷率を示したグラフである。
【図２１】ソナゾイドＭＢを用い、中心周波数１．５ＭＨｚとしてＰＲＦを５０Ｈｚとした場合の細胞殺傷率を示したグラフである。
【図２２】ソナゾイドＭＢを用い、中心周波数１．５ＭＨｚとしてＰＲＦを１００Ｈｚとした場合の細胞殺傷率を示したグラフである。
【図２３】ソナゾイドＭＢを用い、共振周波数で入力電圧を１５Ｖとした場合の細胞殺傷率を示したグラフである。
【図２４】ソナゾイドＭＢを用い、共振周波数で入力電圧を２０Ｖとした場合の細胞殺傷率を示したグラフである。
【図２５】ＦＩＴＣ蛍光強度の平均値を示したグラフである。
【図２６】周波数掃引の有無による細胞殺傷率を示したグラフである。
【図２７】実験に用いたパレットを示した平面図である。
【図２８】ウェルの１つを拡大して示した縦断面図である。
【図２９】実験治具を示した平面図である。
【図３０】図２９のＡ−Ａ線における断面を示した部分縦断面図である。
【図３１】超音波振動子の発振順序の変形例を示した図である。
【図３２】超音波振動子の発振順序の変形例を示した図である。
【図３３】超音波振動子の設置方法の変形例を示した縦断面図である。
【図３４】弾性変形可能なカップリングを用いた変形例を示した縦断面図である。
【図３５】超音波振動子を円筒面状に配列した変形例を示した斜視図である。
【図３６】超音波振動子を楕円曲面状に配列した変形例を示した斜視図である。
【図３７】超音波振動子が配列された内表面の曲率半径を変化させた状態を示し、（ａ）は曲率半径が比較的大きい状態を示した縦断面図であり、（ｂ）は曲率半径が比較的小さい状態を示した縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
図１には、本実施形態にかかる超音波診断治療装置１が示されている。
超音波診断治療装置１は、超音波診断治療プローブ３（以下、単に「プローブ３」という。）と、超音波振動子の送受信の制御等を行う制御部５とを備えている。
【００３１】
プローブ３は、複数の超音波振動子が配置された超音波送受信部７と、音響整合層としてのカップリング部９とを備えている。
【００３２】
図２に示すように、超音波送受信部７は、球面状の凹曲面とされた内表面７ａを有するドーム形状とされている。なお、内表面７ａは、球面状に限定されるものではなく、凹曲面を構成していれば種々の曲面でもよく、例えば、プローブ３の中心軸線（具体的には円筒形とされたカップリング部９の中心軸線）Ｌを回転軸とした回転体の一部分によって定義される曲面とされる。したがって、内表面としては、放物面、円筒面、楕円曲面等の他の曲面も含むものである。
【００３３】
内表面７ａには、複数の超音波振動子１０が配置されている。すなわち、内表面７ａが複数の超音波振動子１０の配置面となっている。超音波振動子１０は、圧電素子とされており、典型的にはＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）が用いられる。各超音波振動子１０は、制御部５に接続されており、制御部５によって送波器および受波器として動作する。すなわち、治療モードの場合には送波器として動作し、診断モードの場合には送波器及び受波器として動作する。
なお、超音波振動子１０としては、ＰＺＴに代えて、ｃＭＵＴ（Capacitive  Micro-machined  Ultrasonic  Transducers）を用いてもよい。ｃＭＵＴは、は半導体技術を応用した容量性超音波トランスデューサであり、広帯域の超音波周波数を発信・受信することができ、音響特性に優れている。ｃＭＵＴは、シリコン基板上にリソグラフィ技術を用いて多数の微小センサ（ｃＭＵＴセル）をパターニングすることにより作製される。
【００３４】
各超音波振動子１０の背面（図２において上面）には、パッキング部７ｂが設けられている。このパッキング部７ｂによって、超音波振動子１０の余分な振動を抑え、効率良く超音波振動を被検体側（カップリング部９側）に伝えるようになっている。
【００３５】
図３に示すように、複数の超音波振動子１０は、超音波送受信部７を底面視した場合（すなわち超音波送受信部７の凹側から視た場合）に、超音波送受信部７の中心Ｃを起点として、放射状に並べられている。なお、図３では、超音波振動子１０が中心Ｃから４５°おきに８方向に向けて配列されているが、この配列方向については特に限定されるものではなく、少なくとも４方向（すなわち十文字に）に配列されていればよく、或いは９方向以上に配列させても良い。また、中心Ｃを中心として同心円状に配列させても良い。
【００３６】
図４には、上述のように配列された超音波振動子１０によって形成される焦点Ｆの位置が示されている。なお、同図では、理解の容易のため、図１及び図２に示したカップリング部９が省略して示されている。同図に示されているように、焦点Ｆは、被検体Ｍの外表面Ｓの外側近傍でかつ外表面Ｓから所定距離Ａだけ離れた位置に設定されている。この所定距離Ａとしては、外表面Ｓ上に位置しない程度に外表面Ｓに近い距離が好ましく、例えば、３ｍｍ以上３０ｍｍ以下、好ましくは５ｍｍ以上２０ｍｍ以下とされる。なお、同図に示された符号Ｔは、腫瘍等の治療対象（治療位置）である。
また、焦点における超音波の最大の広がり角αは、８０°以上１６０°以下、好ましくは１００°以上１４０°以下とされている。最大の広がり角αは、焦点Ｆを通る対称軸線（中心軸線Ｌ）を挟んだ両側の角度を意味し、全ての超音波振動子を用いた場合に可能な広がり角を意味する。
【００３７】
カップリング部９は、図１及び図２に示すように、略円筒形状とされており、超音波振動子１０と被検体Ｍとの間の音響インピーダンスを整合させるものである。カップリング部９の内部には、脱気水やシリコンオイル等の音響整合液が充填されている。図２に示すように、カップリング部９の側部には、脱気水やシリコンオイル等の音響整合液がカップリング部９内に流入する流入口９ａと、カップリング部９から流出する流出口９ｂとが設けられている。これら流入口９ａ及び流出口９ｂを介して、外部の供給源（図示せず）から脱気水やシリコンオイル等の音響整合液が循環されるようになっている。なお、カップリング部９としては、超音波振動子１０と被検体Ｍとの間の音響インピーダンスを整合させる材質で形成されていればよく、本実施形態のように脱気水やシリコンオイル等の音響整合液に限定されるものではなく、音響整合層が形成されるのであれば液体ではなくても他のゲルや固体であってもよい。
【００３８】
図５に示すように、超音波診断治療装置１は、プローブ３を手で把持することによって持ち運び自在とされており、診断ないし治療する箇所にカップリング部９の底面９ｃが接触するように設置される。このように、カップリング部９の底面９ｃが被検体Ｍの外表面Ｓに直接的に接触する接触面となる。この底面９ｃを介して、治療用または診断用の超音波振動子１０からの超音波が被検体Ｍの体内へと導かれ、また被検体Ｍの体内から反射された反射波が受波器としての超音波振動子１０へと導かれる。したがって、図４に示した所定距離Ａは、カップリング部９の底面９ｃから焦点Ｆまでの距離となる。
【００３９】
制御部５は、図１に示されているように、超音波送受信部７に対して接続されており、各超音波振動子１０の制御を行う。具体的には、制御部５からの指示に基づいて各超音波振動子１０が発振され、また、各超音波振動子１０にて受信した被検体Ｍからの反射信号が制御部５へと送られるようになっている。
制御部５は、各超音波振動子１０の周波数、出力等が調整できるようになっており、各超音波振動子１０が発振する順番のパターンについても調整できるようになっている。各超音波振動子１０の周波数や出力については、それぞれの超音波振動子１０毎に個別に調整できるようにしてもよい。また、診断モードと治療モードによって超音波振動子１０の周波数や出力を変更しても良い。例えば、診断モードの際には出力を小さくし、治療モードの際には出力を大きくするようにしても良い。
また、制御部５では、各超音波振動子１０にて受波した反射波に基づいて、所定の演算を行い可視化する処理が行われるようになっている。可視化される画像としては、Ａモード画像、Ｂモード画像、Ｍモード画像あるいはカラードップラーといった種々の画像を得ることができる。また、画像処理技術としては、Mickael  Tanter氏によって提唱されているUltrafast  Imagingを用いることができる（例えば、'Ultrafast  Imaging  in  Biomedical  Ultrasound',  IEEE  Transactions  on  Ultrasonics,  Ferroelectrics  and  Frequency  Control,
vol.  61,  no.  1,  pp.  102-119  January  2014）。
制御部５には、画像表示装置としてのモニタ（図示せず）が接続されており、上述した各種の画像が表示されるようになっている。
【００４０】
制御部５は、例えば、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体等を備えている。そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記憶媒体等に記憶されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。なお、プログラムは、ＲＯＭやその他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等である。
【００４１】
次に、上述した超音波診断治療装置１の動作について説明する。
［診断モード］
診断モードの場合、制御部５の指示により、各超音波振動子１０は、所定の時間差ないし位相差で順次発振させられる。例えば図４に示されているように、一方の端部に位置する超音波振動子１０ａから他方の端部に位置する超音波振動子１０ｂまで順次に発振させられる。このように超音波送受信部７の直径方向に各超音波振動子１０を発振させ、これを順次異なる直径方向に繰り返す。すなわち、図３に示すように、先ず図中における右下の超音波振動子１０ｃから左上の超音波振動子１０ｄまで順次発振させて（図中の符号Ｉ参照）、次に図中における真下の超音波振動子１０ｅから真上の超音波振動子１０ｆまで順次発振させ（図中の符号II参照）、その次に図中における左下の超音波振動子１０ｇから右上の超音波振動子１０ｈまで順次発振させ（図中の符号III参照）、最後に図中における左端の超音波振動子１０ｉから右端の超音波振動子１０ｊまで順次発振させる（図中の符号IV照）。
【００４２】
以上のように所定の時間差ないし位相差をもって超音波が各超音波振動子１０から順次発せられる。図４には、所定の時間差ないし位相差をもって発せられた超音波の入射波面Ｗ１が示されている。各超音波振動子１０から発せられた超音波は、それぞれ、焦点Ｆを通過した後に被検体Ｍの外表面Ｓを通過して生体内に進入する。そして、生体内の各所にて反射した反射波が外表面Ｓから放出されて各超音波振動子１０にて受信される。図４には、生体内にて反射した後の反射波面Ｗ２が示されている。超音波振動子１０にて受信されて得られる反射像は、焦点Ｆに関して点対称とされた像となる。この反射像は制御部５にて適宜変換され、上述した所望の診断画像が得られる。
【００４３】
［血流検査］
診断モードには、赤血球による超音波の反射波を捉えて血管内の血流速度を得る血流検査も含まれている。
制御部５は、上述した診断モードによって血管の位置及び向きを把握した後に、診断対象とする血管の向きに対向する方向、すなわち血流の向きに対して略平行に近い方向に超音波を出射する１以上の超音波振動子１０を選定する。そして、選定した超音波振動子１０を発振させることによって赤血球から反射される反射波を超音波振動子１０にて捉えて超音波ドップラーを計測し、血流速度を得る。このように、超音波によるドップラーシフトが得られやすい方向に超音波を照射することより、高い精度で血流速度を得ることができる。
【００４４】
［治療モード］
治療モードの場合、制御部５の指示により、所定の超音波振動子１０が選定され、選定された超音波振動子１０から超音波が出射される。これにより、図６に示すように、治療対象Ｔに超音波が照射され、治療が行われる。治療を行う超音波振動子１０の選定は、上述した診断モードにて治療対象Ｔの位置を把握した上で、この治療対象Ｔに対応する位置に配置された超音波振動子１０が選定される。あるいは、治療対象Ｔの位置が予め分かっている場合には、診断モードを省略しても良い。
【００４５】
特に、図６に示されているように、被検体Ｍの外表面Ｓに対して大きな入射角（入射超音波と外表面における法線（図６では中心軸線Ｌ）とがなす角β）となる超音波振動子１０ｋを用いることとすれば、外表面Ｓにおける超音波の照射領域の外側でかつ外表面Ｓから浅い深さに位置する治療対象Ｔにも超音波を到達させることができる。
また、診断モードにおいても、入射角βが大きい超音波振動子１０を用いることによって、外表面Ｓにおける超音波の照射領域の外側でかつ外表面Ｓから浅い深さに位置する治療対象Ｔを診断することができる。
【００４６】
［非温熱治療］
超音波の熱エネルギーによる温熱を利用する温熱治療だけでなく、薬物効果を促進する非温熱治療にも適用することができる。
非温熱治療の場合には、薬物及び超音波治療促進物質を治療対象Ｔに投与して、この治療対象Ｔに対応する少なくとも１つの超音波振動子１０（図６では超音波振動子１０ｋ）を発振させる。これにより、超音波エネルギーによる非温熱効果を利用した超音波治療促進物質によって、治療対象Ｔへの薬物の浸透が促進される。
超音波治療促進物質としては、例えば、超音波造影剤として利用されるマイクロバブルが例示でき、このようなマイクロバブルは、内部にガスを含み０．１から１００μｍ程度の直径とされた多数のマイクロカプセルを含有する。
【００４７】
［周波数掃引モード］
治療モードの際には、以下のような周波数掃引モードが可能となっている。
周波数掃引モードでは、超音波振動子１０から発振されるパルス波に含まれる周波数を高域から低域へと掃引する。これにより、低域から高域に周波数掃引する場合に比べて多くの細胞を死滅させることができる。周波数掃引モードは、例えば、中心周波数５１０ｋＨｚで掃引幅±１１０ｋＨｚとされ、具体的には６２０ｋＨｚから４００ｋＨｚへと周波数が減少するように掃引する。バルス繰り返し周波数は、例えば、５Ｈｚ以上５０Ｈｚ以下、好ましくは１０Ｈｚ近傍とされ、超音波出力は、例えば、３０mW/cm2以上、好ましくは８０mW/cm2以上とれ、照射時間は、例えば、９０秒以上、好ましくは１８０秒以上とされる。
【００４８】
次に、周波数掃引モードを用いた実験結果について説明する。
実験方法は以下の通りである。
＜細胞培養＞
ヒト白血病細胞株U937を使用した。
＜超音波照射方法＞
振動子直径20mmの超音波振動子の音響放射面上に音響カップリングゲルを介して24ウェル培養プレート（Lumox  .A  N.）を設置した。
超音波の照射直前に1×106cells/mLに調製したヒト白血病細胞株U937の細胞懸濁液を、各ウェルに2mLずつ満たした。中心周波数510kHzで掃引幅±110kHz、掃引間隔0.2ms、パルス繰り返し周波数10Hz、デューティー比50%、正弦波の条件で発振器（SonoPore  KTAC-4000,  Nepagene）で２０mW/cm2から８０mW/cm2の範囲で駆動し（具体的には同発振器で３０Ｖから６０Ｖの範囲で駆動し）、U937に対して超音波強度80mW/cm2の超音波を90秒間照射した。周波数掃引によって駆動周波数が400kHzから620kHzへ増加する場合（以下「Sweep1」という。）と、620kHzから400 kHzへ減少する場合（以下「Sweep2」という。）の２つの異なる超音波照射条件が、細胞殺傷率（前後の生存率の比較）とアポトーシスへ与える影響について検討した。なお、Sweep2が本発明の周波数掃引モードに相当する。
＜細胞生存率の測定＞
超音波曝露直後のU937の生死判定に、トリパンブルー色素排除法を使用した(n=4)。ここで、nは実験回数を意味する。細胞懸濁液と同量のトリパンブルー染色液を混合して染色後、自動細胞計数装置TC20（Bio  Rad）によって生細胞数を計測した。超音波の照射を受けていないコントロールの生細胞数に対する超音波曝露後の生細胞数の割合から細胞生存率を算出した。
＜アポトーシス（プログラムされた細胞死）の検出＞
超音波照射を受けたU937のアポトーシス評価を行った。超音波曝露から6時間後、細胞をAnnexinV-AlexaとPIで二重標識し、イメージベースサイトメーター（Tali,  Life  technologies）を使用して初期アポトーシスと後期アポトーシスを検出した。
【００４９】
図７及び図８には上記条件での実験結果が示されている。
図７に示されているように、Sweep1とSweep2とでは超音波照射強度が同じとされているにも関わらず、Sweep1よりもSweep2（本発明）の方が多くのアポトーシスが認められた。
また、がん細胞の生存率は、図８に示されているように、Sweep1よりもSweep2（本発明）の方が顕著に減少していることが分かる。
【００５０】
さらに、実験条件を変更して生存率を測定した結果について説明する。
図９には、超音波出力８０mW/cm2で、１８０秒照射の条件で、バルス繰り返し周波数を０．５Ｈｚ、１０Ｈｚ、５０Ｈｚに変化させた場合の生存率が示されている。同図から分かるように、パルス繰り返し周波数が１０Ｈｚ及び５０Ｈｚの場合には、Sweep1よりもSweep2（本発明）の方が生存率が減少している。一方、パルス繰り返し周波数が０．５Ｈｚの場合には、Sweep1よりもSweep2（本発明）の方が生存率が増加している。したがって、Sweep2を採用する場合には、パルス繰り返し周波数は０．５Ｈｚよりも大きい５Ｈｚ以上が好ましく、５０Ｈｚよりも１０Ｈｚの方が生存率が低いため１０Ｈｚ付近がさらに好ましい。
【００５１】
図１０及び図１１には、照射時間を１８０秒とした場合に、超音波出力を３５Ｖと６０Ｖに変化させたときの生存率が示されている。図１０はパルス繰り返し周波数が０．５Ｈｚのときの生存率を示し、図１１はパルス繰り返し周波数が５０Ｈｚのときの生存率を示している。これらの図から分かるように、超音波出力が３５Ｖよりも６０Ｖの方が生存率が減少し、超音波出力が３５ＶのときはSweep1とSweep2（本発明）の間に有意な差は認められない。
また、図１２及び図１３は、それぞれ、図１０及び図１１に対応し、照射時間を９０秒に変化させたときの生存率を示している。図１２及び図１３からも、図１０及び図１１と同様に、超音波出力が２０mW/cm2よりも８０mW/cm2の方が生存率が減少し、超音波出力が３５ＶのときはSweep1とSweep 2（本発明）の間に有意な差は認められない。一方、図１３から分かるように、照射時間が９０秒であっても、超音波出力が８０mW/cm2でパルス繰り返し周波数が５０Ｈｚであれば、Sweep 2（本発明）とすることによって、生存率を減少させることができる。
以上から、超音波出力は、３０mW/cm2以上、好ましくは８０mW/cm2以上が好ましい。
【００５２】
図１４には、以下の条件での実験結果が示されている。
中心周波数510kHzで掃引幅±110kHz、掃引間隔0.2ms、掃引幅22％、パルス繰り返し周波数10Hz、デューティー比50%、照射時間180秒、超音波出力８０mW/cm2の条件で癌細胞に超音波を照射した。そして、５％のＣＯ２を含む３７℃の加湿空気の環境とされたインキュベーション条件で６時間静置した。このインキュベーション時間の後、癌細胞は、アポトーシス及び細胞周期を測定するTALI  Image-Based  Cytometerによって分析された。
図１４に示すように、Sweep1よりもSweep2（本発明）の方が多くの初期アポトーシス及び後期アポトーシスが認められるとともに、生存率が減少した。
【００５３】
図１５には、超音波治療促進物質としてマイクロバブルを用いた場合の生存率が示されている。同図において左側がアルブミンのマイクロバブルを用いた結果であり、右側がマイクロバブル無しの結果である。同図から分かるように、マイクロバブルを用いることによって、生存率がさらに低下することが分かる。
【００５４】
図１６及び図１７には、ソナゾイドＭＢ（マイクロバブル）を用いた場合の実験結果が示されている。
超音波振動子の入力インピーダンスの周波数特性が略フラットとなる位置で周波数掃引を行った。実験条件は下表の通りである。実験条件（１）が図１６に対応し、実験条件（２）が図１７に対応する。
【００５５】
【表１】
2016163395.tif 000003
【００５６】
図１６に示されているように、中心周波数４５５ｋＨｚでは、ＳＷ１（Sweep1のこと。以下同じ）と本発明に対応するＳＷ２（Sweep2のこと。以下同じ。）の細胞殺傷効果はほぼ同等であったが、図１７に示されているように、中心周波数１．５ＭＨｚではＳＷ１よりもＳＷ２の方が細胞殺傷効果が良かった。
【００５７】
図１８及び図１９には、図１６及び図１７のようにソナゾイドＭＢを用いずに、超音波単独で行った実験結果が示されている。実験条件は下表の通りである。実験条件（３）が図１８に対応し、実験条件（４）が図１９に対応する。
【００５８】
【表２】
2016163395.tif 000004
【００５９】
図１８に示されている通り、中心周波数４５５ｋＨｚではＳＷ１よりもＳＷ２（本発明）の方が細胞殺傷効果が良かった。
【００６０】
図２０から図２２には、ソナゾイドＭＢを用い、ＰＲＦ（パルス繰り返し周波数）を変化させた場合の実験結果が示されている。実験結果は下表の通りである。
【００６１】
【表３】
2016163395.tif 000005
【００６２】
図２０から図２２に示されている通り、ＳＷ１に比べてＳＷ２（本発明）の方が細胞殺傷効果が最も良かったのは、ＰＲＦ１０から１００Ｈｚのなかで５０Ｈｚであった。
【００６３】
図２３及び図２４には、ソナゾイドＭＢを使用し、超音波振動子の入力インピーダンスの周波数特性のピークを中心とした周波数掃引を行った場合の実験結果が示されている。実験結果は下表の通りである。
【００６４】
【表４】
2016163395.tif 000006
【００６５】
図２３及び図２４に示されている通り、ＳＷ１よりもＳＷ２（本発明）の方が細胞殺傷効果が良かった。なお、図２３及び図２４では、入力電圧が１５Ｖ，２０Ｖといったように図１６から図２２のときの６０Ｖよりも小さくなっている。これは、超音波振動子の入力インピーダンスが良い（小さい）からである。
【００６６】
以上の図１６から図２４に示した実験結果から、以下の知見を得た。
細胞殺傷効果は、ＳＷ１よりもＳＷ２（本発明）の方が良い。
中心周波数１．５ＭＨｚ、入力電圧６０Ｖの時のＳＷ２の細胞殺傷効果が良い（図１７参照）。
中心周波数１．０１１１ＭＨｚ、入力電圧１５Ｖ及び２０Ｖの時のＳＷ２の細胞殺傷効果が良い（図２３及び図２４参照）。
【００６７】
また、抗がん剤モデルとなるデキストランの細胞内の取り込み効果をフローサイトメトリーで確認した。実験条件は下表の通りである
【００６８】
【表５】
2016163395.tif 000007
【００６９】
上表の通り、ソナゾイドＭＢを用いてＳＷ２（本発明）を行った場合、ＦＩＴＣ蛍光強度から、デキストランが細胞内に取り込まれた可能性が示唆された。
【００７０】
そして、図２５に示されているように、下表の実験条件にて、ＦＩＴＣ蛍光強度の平均値を得たところ、ソナゾイドＭＢを用いてＳＷ２（本発明）を行った場合が最も高いことが分かった。このことからも、ＳＷ２を用いることによってデキストランが細胞内に取り込まれた可能性が示唆された。
【００７１】
【表６】
2016163395.tif 000008
【００７２】
図２６には、超音波振動子の入力インピーダンスの周波数特性のピーク（すなわち共振周波数である１．０１１ＭＨｚ）を用い、周波数掃引の有無を変化させた場合の実験結果が示されている。実験結果は下表の通りである。ＳＷ０は、周波数掃引なしの場合を意味する。
【００７３】
【表７】
2016163395.tif 000009
【００７４】
図２６に示されているように、周波数掃引なし（ＳＷ０）と、周波数掃引あり（ＳＷ１，ＳＷ２）とを比較すると、細胞殺傷効果はほぼ同等であった。しかし、複数の超音波振動子間のデータのばらつきを示す標準偏差（図２６中のエラーバーに相当）は、周波数掃引なし（ＳＷ０）よりも周波数掃引あり（ＳＷ１，ＳＷ２）の方が小さく、さらにＳＷ１よりもＳＷ２（本発明）の方が小さくなった。このことから、超音波振動子を共振周波数で駆動する場合、周波数掃引を用いることで複数の超音波振動子間のデータのばらつきを抑えることができる。
【００７５】
図２７には、上述した実験を行った際に用いたパレット２０が示されている。パレット２０には、複数のウェル２２が形成されており、これらウェル２２は、例えば６行４列となるように配列されている。
ウェル２２は、図２８に１つのウェル２２が拡大して示されているように、円筒形の容器とされている。ウェル２２は、円筒状の側壁部２２ａを有し、この側壁部２２ａの底部にフィルム２２ｂが液密的に固定されている。フィルム２２ｂは、超音波が透過しやすい樹脂製の薄膜体とされている。ウェル２２内に、ソナゾイドＭＢやデキストリンが添加された水溶液が満たされる。
【００７６】
ウェル２２の底部を構成するフィルム２２ｂには、実験時に、超音波振動子２４が接触するように配置される。超音波振動子２４は、振動素子２４ａと、振動素子２４ａを取り囲むように設けられ、内部に水（液体）が充填された収容体２４ｂと、振動素子２４ａに電力を供給する電線２４ｃとを備えている。超音波振動子２４は、フィルム２２ｂ面に対して傾斜した方向（フィルム２２ｂ面に対して角度αだけ傾斜した方向）から超音波が照射されるように設けられている。これにより、照射した超音波がフィルム２２ｂ面で反射した超音波と干渉して定在波が形成されることを避けることができ、フィルム２２ｂに対するエネルギー透過性が向上する。
【００７７】
図２９には、超音波振動子２４を収容する実験治具２６が示されている。実験治具２６は、板状体とされており、表面には、４つの超音波振動子２４が設置できるように、溝２６ａが４箇所設けられている。
各溝２６ａは、図３０に示されているように、超音波振動子２４の収容体２４ｂ（図２８参照）を収納する円形溝２６ａ１と、円形溝２６ａ１に連通して直線状に延在するリード溝２６ａ２とを備えている。リード溝２６ａ２には、電線２４ｃ（図２８参照）が収納される。この実験治具２６の表面上にパレット２０（図２７参照）を設置することにより、図２８に示したようにウェル２２の底面のフィルム２２ｂに対して斜めに超音波振動子２４を配置できるようになっている。
【００７８】
以上の通り、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
被検体Ｍの外表面Ｓの外側近傍でかつ外表面から所定距離Ａだけ離れた位置に焦点Ｆが位置するように、複数の超音波振動子１０が球体の内表面７ａとされた配置面上に配置される。これにより、各超音波振動子１０から発せられる超音波が被検体Ｍの外表面上や体内の１ヶ所に集中することを避けることができ、被検体に火傷等の熱的な悪影響を及ぼすことがない。
また、焦点Ｆを被検体Ｍの外表面から外側近傍の所定位置とすることにより、被検体Ｍの外表面Ｓにおける超音波照射領域を可及的に小さくすることができ、被検体に超音波を照射できる面積が限られている場合であっても有効に全ての超音波振動子１０を利用して診断ないし治療を行うことができる。
【００７９】
焦点Ｆにおける超音波の広がり角αを８０°以上１６０°以下としたことにより、被検体Ｍの体内に向けて十分な広がり角αをもって超音波を照射することができ、被検体Ｍの診断領域および治療領域を広く設定することができる。特に、被検体Ｍの外表面Ｓに対して大きな入射角βとなる超音波振動子１０ｋを用いることとすれば（図６参照）、外表面Ｓにおける照射領域の外側でかつ外表面から浅い深さに位置する治療対象Ｔにも超音波を到達させることができる。
【００８０】
なお、上述した実施形態は、以下のような変更を行うことも可能である。
超音波振動子１０の発振の順序は、図３を用いて示したような超音波送受信部７の直径方向に限定されるものではなく、図３１のように中心Ｃから半径方向に順次発振することとしても良いし、図３２のように円周方向に順次発振することとしても良い。
また、治療モード時にはもちろんのこと、診断モード時においても反射波が分離できる限りにおいて（例えば各超音波振動子１０の発振周波数を異ならせることにより）、全ての超音波振動子１０あるいは一部分の超音波振動子１０を同時に発振させても良い。
また、図３３に示すように、各超音波振動子１０の設置角度を内表面７ａの傾斜角度よりも大きく傾斜させることとしてもよい。より具体的には、中心軸線Ｌから離れている超音波振動子１０ほど中心軸線Ｌ側に向くように設置する。これにより、内表面７ａの曲率半径を小さくすることで、超音波振動子１０を支持する超音波送受信部７の厚さＢを小さくすることができ、装置のコンパクト化を図ることができる。
【００８１】
また、図３４に示されているように、カップリング部９の下部に、弾性変形可能なゴム等の弾性材料で形成された変形接触部９ｄを設けても良い。変形接触部９ｄは、上方のカップリング部９の本体部９ｅと同等の外径を有している。変形接触部９ｄは、外力が加わらない状態では、円周方向に同一の軸方向高さ（例えば約３ｃｍ）とされた側面を有する有底円筒状のカップ形状とされている。変形接触部９ｄ内には、脱気水やシリコンオイル等の音響整合液が充填されている。この場合、変形接触部９ｄ内を上方のカップリング部９の本体部９ｅと連通させ、共通の音響整合液を用いるようにしてもよい。
図３４に示したように、プローブ３を被検体Ｍに対して傾斜させると、この傾斜に応じて変形接触部９ｄの底部９ｃが被検体Ｍに接触しながら変形し、骨の真下に存在する治療対象Ｔに対しても超音波が到達して良好に診断及び治療を行うことができる。
【００８２】
図３５及び図３６には、超音波振動子１０の配列の変形例が示されている。上述した実施形態では、球面状とされた内表面７ａ（例えば図２参照）に超音波振動子１０を配列することとしたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図３５に示すように、円筒面状に複数の超音波振動子１０を配列することとしてもよい。また、図３６に示すように、楕円曲面状に複数の超音波振動子１０を配列することとしてもよい。なお、図３５及び図３６に示す符号Ｆは焦点である。
【００８３】
また、内表面７ａに複数の超音波振動子１０を保持する超音波送受信部７を変形させて超音波振動子１０の配列形状を変更する超音波素子配列形状変更部を備えるようにしてもよい。具体的には、図３７（ａ）に示されているように超音波振動子１０が配列された内表面の曲率半径を大きくした状態から、図３７（ｂ）に示されているように超音波振動子１０が配列された内表面の曲率半径を小さくした状態に変形できるようにする。超音波振動子１０が配列された内表面の円弧長は大きく変化しないので、図３７（ａ）から図３７（ｂ）のように曲率半径が小さくなるように変形させると、広がり角をα１からα２まで大きくすることができる。また、焦点位置はＦ１からＦ２まで外表面Ｓに対して近くなるので、図３７（ａ）から図３７（ｂ）のように超音波振動子１０を外表面Ｓに近づけることで、大きな広がり角をもって超音波を送受信させることができる。
【００８４】
超音波振動子１０が配列された内表面の曲率半径を変化させる超音波素子配列形状変更部の機構としては、例えば以下のようなものが挙げられる。
常温にて弾性変形可能な樹脂やゴムのような弾性材料で超音波送受信部７を構成し、この弾性変形可能な超音波送受信部７の内表面７ａに複数の超音波振動子１０を配列する（図２参照）。超音波送受信部７には雨傘のように骨組みが取り付けられている。すなわち、骨組みは、略半球形状の超音波送受信部７の頂点から外表面に沿って放射状に延在する複数の伸縮部材から構成されている。各伸縮部材は、例えば複数の圧電素子を長手方向に積層して所定の曲率半径で曲げられた棒状の部材とされ、通電することによって各圧電素子が伸びることで伸縮部材が伸びるとともに曲率半径が変化するようになっている。伸縮部材が伸びることで伸縮部材の曲率半径が増大するように圧電素子を積層しておくことで、通電せずに曲率半径が小さい状態（図３７（ｂ）参照）から、通電して曲率半径が大きい状態（図３７（ａ）参照）まで変形させることができる。圧電素子への通電状態は、制御部５（図１参照）によって制御されるようになっている。なお、超音波振動子１０が配列された内表面の曲率半径を変化させる機構としては、上述した圧電素子を用いた骨組み構造に限定されるものではなく、例えば油圧や水圧を用いたアクチュエータでもよく、あるいは他の機構を用いても良い。
このように、診断や治療を行う部位に応じて制御部５からの指令によって超音波振動子１０が配列された内表面の曲率半径を任意に変化させて広がり角α１，α２を調整することにより、所望の視野範囲や治療範囲を確保することができる。
【符号の説明】
【００８５】
１  超音波診断治療装置
３  超音波診断治療プローブ
５  制御部
７  超音波送受信部
７ａ  内表面
７ｂ  パッキング部
９  カップリング部
９ａ  流入口
９ｂ  流出口
９ｃ  底面
９ｄ  変形接触部
９ｅ  本体部
１０  超音波振動子
Ｆ  焦点
Ｌ  中心軸線
Ｍ  被検体
Ｓ  外表面
Ｔ  治療対象
【図１】
2016163395.tif 000010
【図２】
2016163395.tif 000011
【図３】
2016163395.tif 000012
【図４】
2016163395.tif 000013
【図５】
2016163395.tif 000014
【図６】
2016163395.tif 000015
【図７】
2016163395.tif 000016
【図８】
2016163395.tif 000017
【図９】
2016163395.tif 000018
【図１０】
2016163395.tif 000019
【図１１】
2016163395.tif 000020
【図１２】
2016163395.tif 000021
【図１３】
2016163395.tif 000022
【図１４】
2016163395.tif 000023
【図１５】
2016163395.tif 000024
【図１６】
2016163395.tif 000025
【図１７】
2016163395.tif 000026
【図１８】
2016163395.tif 000027
【図１９】
2016163395.tif 000028
【図２０】
2016163395.tif 000029
【図２１】
2016163395.tif 000030
【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【国際調査報告】
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