(57)【要約】  【課題】  【解決手段】超音波医療機器は，縦軸に沿って細長い波発生凹表面を具備する細長いプローブと，前記凹表面を振動させて，前記縦軸に対して平行に伸びる線形の軌跡に沿って集中する超音波圧力波を発生させる超音波電気機械的トランスデューサ素子と，を具備する形態をとる。プローブは，モノリシックな圧電性結晶素子及び一つにされたか又はモノリシックな素子に沿って間隔を空けたアレイ状に備え付けられた電極の組を具備してもよい。  【選択図】  図２
2008522783.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦軸に沿って細長い波発生凹表面を具備する細長いプローブと，
前記凹表面を振動させて，前記縦軸に対して平行に伸びる線形の軌跡に沿って集中する超音波圧力波を発生させる超音波電気機械的トランスデューサ素子と，
を具備する超音波医療機器。
【請求項２】
前記表面の前記軌跡及び前記縦軸に対して実質的に垂直な面に形成される断面形状は，円形，放物線，及び円錐形から成る群から選ばれる横断面形状である，
請求項１に記載の医療機器。
【請求項３】
前記プローブは，
それぞれが対応する波発生凹表面を有する複数のセグメントを具備し，
前記超音波電気機械的トランスデューサ素子は，
前記対応する波発生凹表面と接触して，前記対応する波発生凹表面を振動させ，前記縦軸に平行に伸びる対応する線形の軌跡に沿って集中する超音波圧力波を発生させる，
請求項２に記載の医療機器。
【請求項４】
前記軌跡は，互いに平行に，且つ間隔が空くように位置し，
前記セグメントは，前記縦軸に対して横切る方向に互いに間隔が空くように位置する，
請求項３に記載の医療機器。
【請求項５】
前記プローブは，対称面を有し，
前記セグメントは，セグメントの組を具備し，各々のセグメントの組は，前記対称面の両側に配置されるセグメントを具備する，
請求項４に記載の医療機器。
【請求項６】
前記プローブは，
内側に沿ったエポキシ樹脂のレンズと，
外側に沿った裏当て（ｂａｃｋｉｎｇ）と，
を具備し，
前記トランスデューサ素子は，
前記エポキシ樹脂のレンズと前記裏当てとの間に配置される，
請求項５に記載の医療機器。
【請求項７】
前記トランスデューサ素子は，階段アレイ状に配置された圧電性結晶である，
請求項６に記載の医療機器。
【請求項８】
前記セグメントの異なる前記セグメントの組のトランスデューサ素子は，独立に駆動できる，
請求項６に記載の医療機器。
【請求項９】
前記軌跡は，同一直線上にあり，
前記セグメントは，前記縦軸に平行に伸びる線形のアレイ状に配置される，
請求項３に記載の医療機器。
【請求項１０】
隣接した前記セグメント同士は，弾力性のあるスペーサ素子によって互いに結合され，
異なる前記セグメントは，独立に駆動できる，
請求項９に記載の医療機器。
【請求項１１】
前記セグメントは，形成されたトランスデューサ素子である，
請求項１０に記載の医療機器。
【請求項１２】
隣接した前記セグメント同士は，弾力性のあるスペーサ素子によって互いに結合され，
異なる前記セグメントは，独立に駆動できる，
請求項３に記載の医療機器。
【請求項１３】
前記プローブは，円弧状に配置される複数のセグメントを具備し，
それぞれの前記セグメントは，対応する波発生表面を具備し，
前記超音波電気機械的トランスデューサ素子は，前記プローブに搭載され，前記対応する波発生面を振動させて，前記縦軸に平行に伸び横方向には互いに間隔を空けた対応する線形の軌跡に沿って集中する超音波圧力波を発生させる，
請求項１に記載の医療機器。
【請求項１４】
前記プローブは，対称面を有し，
前記セグメントは，セグメントの組を具備し，各々のセグメントの組は，前記対称面の両側に配置されるセグメントを具備する，
請求項１３に記載の医療機器。
【請求項１５】
前記プローブは，
内側に沿ったエポキシ樹脂のレンズと，
外側に沿った裏当て（ｂａｃｋｉｎｇ）と，
を具備し，
前記トランスデューサ素子は，
前記エポキシ樹脂のレンズと前記裏当ての間に配置される，
請求項１に記載の医療機器。
【請求項１６】
前記トランスデューサ素子は，階段アレイ状に配置される，
請求項１５に記載の医療機器。
【請求項１７】
前記トランスデューサ素子のグループ又はセットは，独立に駆動できる，
請求項１に記載の医療機器。
【請求項１８】
前記プローブは，それぞれが対応する波発生凹表面を有する複数のセグメントを具備し，
隣接した前記セグメント同士は，弾力性のあるスペーサ素子によって互いに結合され，
前記セグメントは，対応する前記トランスデューサ素子と関連づけられ，
異なる前記セグメントの前記トランスデューサ素子は，独立に駆動できる，
請求項１に記載の医療機器。
【請求項１９】
前記プローブは，それぞれが対応する波発生凹表面を有する複数のセグメントを具備し，
前記超音波電気機械的トランスデューサ素子は，前記縦軸に平行に伸びる対応する線形の軌跡に沿って集中する超音波圧力波を発生するように駆動できる，
請求項１に記載の医療機器。
【請求項２０】
前記プローブは，一つにされたか（ｕｎｉｔａｒｙ）又はモノリシックな結晶素子を具備し，
前記凹表面は，前記結晶素子の表面であり，
前記トランスデューサ素子は，前記結晶素子に沿って間隔を空けたアレイ状に備え付けられた電極の組を具備する，
請求項１に記載の医療機器。
【請求項２１】
それぞれの波発生素子が少なくとも一次元に伸びる対応する焦点の軌跡に超音波圧力波を集中するための複数の波発生素子を有するプローブを具備し，
前記焦点の軌跡は，互いに異なり，且つ間隔が空けられ，
前記波発生素子は，少なくとも一つの面を振動させて，前記対応する焦点の軌跡に沿って集中する超音波圧力波を発生させる，超音波電気機械的トランスデューサ素子を具備し，
前記トランスデューサ素子は，前記異なる軌跡に沿って超音波の波形エネルギーを選択的に集中させるために，独立に駆動できる，
超音波医療機器。
【請求項２２】
前記プローブは，細長く，且つ縦軸を有し，
前記軌跡は，線形で，且つ前記縦軸に平行に伸びる，
請求項２１に記載の医療機器。
【請求項２３】
前記プローブは，前記縦軸に沿って形成された細長い波発生凹表面を有する，
請求項２２に記載の医療機器。
【請求項２４】
前記プローブは，それぞれが対応する波発生凹表面を有する複数のセグメントを具備し，
前記超音波電気機械的トランスデューサ素子は，前記対応する波発生凹表面を振動させ，前記縦軸に平行に伸びる対応する線形の軌跡に沿って集中する超音波圧力波を発生させる，
請求項２３に記載の医療機器。
【請求項２５】
前記軌跡は，互いに平行に，且つ間隔が空くように位置し，
前記セグメントは，前記縦軸に対して横切る方向に互いに間隔が空くように位置する，
請求項２４に記載の医療機器。
【請求項２６】
前記プローブは，対称面を有し，
前記セグメントは，セグメントの組を具備し，各々のセグメントの組は，前記対称面の両側に配置されるセグメントを具備する，
請求項２５に記載の医療機器。
【請求項２７】
前記プローブは，
内側に沿ったエポキシ樹脂のレンズと，
外側に沿った裏当てと，
を具備し，
前記トランスデューサ素子は，
前記エポキシ樹脂のレンズと前記裏当てとの間に配置される，
請求項２６に記載の医療機器。
【請求項２８】
前記トランスデューサ素子は，階段アレイ状に配置される，
請求項２７に記載の医療機器。
【請求項２９】
前記軌跡は，同一直線上にあり，
前記セグメントは，前記縦軸に平行に伸びる線形アレイ状に配置される，
請求項２４に記載の医療機器。
【請求項３０】
隣接した前記セグメント同士は，弾力性のあるスペーサ素子によって互いに結合され，
異なる前記セグメントは，独立に駆動できる，
請求項２９に記載の医療機器。
【請求項３１】
隣接した前記セグメント同士は，弾力性のあるスペーサ素子によって互いに結合され，
異なる前記セグメントは，独立に駆動できる，
請求項２４に記載の医療機器。
【請求項３２】
前記プローブは，円弧状に配置される複数のセグメントを具備し，
それぞれの前記セグメントは，対応する波発生表面を具備し，
前記超音波電気機械的トランスデューサ素子は，前記対応する波発生表面を振動させて，前記縦軸に平行に伸び，横方向には互いに間隔を空けた対応する線形の軌跡に沿って集中する超音波圧力波を発生させる，
請求項２１に記載の医療機器。
【請求項３３】
前記プローブは，対称面を有し，
前記セグメントは，セグメントの組を具備し，各々の前記セグメントの組は，前記対称面の両側に配置されるセグメントを具備する，
請求項３２に記載の医療機器。
【請求項３４】
前記プローブは，
内側に沿ったエポキシ樹脂のレンズと，
外側に沿った裏当てと，
を具備し，
前記トランスデューサ素子は，
前記エポキシ樹脂のレンズと前記裏当てとの間に配置される，
請求項２１に記載の医療機器。
【請求項３５】
前記トランスデューサ素子は，階段アレイ状に配置される，
請求項２１に記載の医療機器。
【請求項３６】
前記トランスデューサ素子のグループ又はセットは，独立に駆動できる，
請求項２１に記載の医療機器。
【請求項３７】
前記プローブは，それぞれが対応する波発生凹表面を有する複数のセグメントを具備し，
隣接した前記セグメント同士は，弾力性のあるスペーサ素子によって互いに結合され，
異なる前記セグメントは，独立に駆動できる，
請求項２１に記載の医療機器。
【請求項３８】
前記プローブは，それぞれが対応する波発生凹表面を有する複数のセグメントを具備し，
前記超音波電気機械的トランスデューサ素子は，前記対応する波発生凹表面を振動させて，前記縦軸に平行に伸びる対応する線形の軌跡に沿って集中する超音波圧力波を発生させる，
請求項２１に記載の医療機器。
【請求項３９】
少なくとも一つの波発生表面を有するプローブと，
前記表面を区分して振動させることにより，対応する焦点の軌跡であって，それぞれ間隔が空いており，各焦点の軌跡が少なくとも一次元に伸びる焦点の軌跡に沿って集中する超音波圧力波を発生させる，前記プローブに間隔を空けて搭載された複数の電極と，
を具備する超音波医療機器。
【請求項４０】
それぞれの波発生素子が，超音波圧力波を，少なくとも一次元に伸びる前記超音波圧力波に対応する焦点の軌跡であって，互いに異なり，且つ間隔が空いた焦点の軌跡に集中するための，複数の波発生素子を有する超音波医療プローブを備え，
前記プローブを，波が伝わるように第１の患者に接触させ，
その後，前記患者の内部で少なくとも一次元に沿って伸びる，あらかじめ選択された第１の軌跡に沿って集中するように超音波圧力波を発生させるべく，波発生素子の第１のセットを駆動し，
次いで，前記プローブを，波が伝わるように第２の患者に接触させ，
前記プローブを前記第２の患者に接触させた後，前記第２の患者の内部で少なくとも一次元に沿って伸びる，あらかじめ選択された第２の軌跡であって，前記プローブに関して前記第１の軌跡とは異なる場所にある前記第２の軌跡に沿って集中するように超音波圧力波を発生させるべく，波発生素子の第２のセットを駆動する，
医療方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，医療機器に関し，もっと具体的にいえば，最小侵襲または非侵襲の超音波組織切除機器に関する。さらに具体的にいえば，本発明は，可変で様々な形状をとりうる焦点領域を有する超音波医療機器に関する。本発明は，関連した医療方法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
現代の医学では，多くの形態のエネルギーが，治療効果があるために用いられている。高周波電流，マイクロ波エネルギー，及び極低温で冷却されたプローブは，すべて，体内にある癌組織のような患部組織を切除するために用いられている。これらの機器は，メス及び縫合だけを用いる場合よりも，治療結果を著しく改善させている。
【０００３】
治療手段として用いることが検討されることとなった別の形態のエネルギーは，超音波又は超音波音響エネルギーである。超音波は，ソナー波とほぼ同じ方法で波を発生及び吸収することによって，診断法として長年利用されている。これらの超音波は，超音波が組織構造を決して変えないという意味において，治療効果を有さないエネルギーレベルである。このような超音波の周波数は，一般的に５〜３０ＭＨｚの範囲である。
【０００４】
数十年の間利用されている別の超音波機器は，超音波ジアテルミー機器である。この機器は，前記診断装置よりも高い強度レベルで超音波を発生させるために，超音波トランスデューサを用いる。音響波は，体内に伝わると減衰されて吸収される。このエネルギーの吸収は組織の温度を上昇させ，それによって組織が深部加温される。この加温は，細胞を死に至らせるには十分ではないが，まるで温湿布を用いるのと同じように，その部分の血液の流れを増加させることによって治癒を促進させる。
【０００５】
診断機器及びジアテルミー機器の両方において，音響波は，平行又は無収束である。超音波治療における新しい分野では，音響波は，患者の組織の内部で一点に焦点を合わせられる。特定の場所にこのエネルギーを集中させることにより，前記組織の切除又は壊死が生じるレベルまで，エネルギー強度は増加する。そのような治療は，「高密度焦点式超音波治療」又は「ＨＩＦＵ」と名付けられている。
【０００６】
ＨＩＦＵジェネレータ又はトランスデューサのさまざまな形態が，長年にわたり提案されている。これらの機器のすべては，全結晶面からのエネルギー出力を利用し，結晶自体のどちらかの屈曲を通して又は音響レンズの焦点を合わせることによって，一点にエネルギーを集中する。通常の拡大鏡は，光のエネルギーが空間で一点に焦点を合わせられるという，単純な例である。集中されたエネルギーは，その後，引火点以上まで紙の温度を容易に上昇させることができる。
【０００７】
ある機器は，現在，主として前立腺疾患の治療のために欧州とアジアで販売されているが，その上，肝臓及び腎臓の病巣を切除するために効果的であることも証明されている。この機器では，結晶の周囲は，凹表面の一部分として形付けられている。前記音響波は振動する結晶の表面に対して垂直の方向に伝播するため，音響波が伝播する水又は体内組織のような媒体に結晶が接触すると仮定すれば，波は，凹表面（図１）の焦点に収束するように伝播する。波が焦点に伝播するとき，音響波のエネルギー密度（ワット／ｃｍ２）は，組織の温度が切断点よりも高くなるレベルまで増加する。熱的効果に加えて，空洞形成及び細胞の周辺の液体の微細な流れは，細胞破壊の仕組みとみなされている。いずれにしても，前記細胞は死滅する。身体はその後，通常の浄化機能により，壊死した組織を除去する。
【０００８】
上記の実施態様では，焦点領域は理論的には空間のある点であるが，現実的には，わずかな三次元の体積を持つ。それは，米粒の形状を持つものとして説明される。より大きな体積を扱うためには，トランスデューサのヘッドを医師が操作して別の病部を治療し，再びヘッドを動かす，といったことを手術が終わるまで行う必要がある。
【０００９】
臨床的に用いられるいくつかのＨＩＦＵ機器は，少なくとも一つの性質を共有しており，それは，焦点の体積がかなり小さいということである。個別の体積を有する組織だけを治療すればよいとき，又は治療する範囲が健康な又は胆管のような重要な組織に近い又は隣接しているときには，このことが有益である場合もある。しかしながら，全腎臓葉のような，より大きい体積を有する組織を切除しなければならない場合もある。そのような大きな体積を切除する必要があるとき，唯一の可能性としては，ある体積を治療して，それから，物理的にトランスデューサのヘッドを異なる病部まで動かし，そして，その体積を治療し，前記ヘッドを動かす，といったことであった。これにより，手術時間及び手術の疲労の要因はかなり増加する。逆に，かなり広い焦点範囲を提供するトランスデューサが構築された場合，このようなトランスデューサは，より小さな病部のために，又は有益な組織又は構造の周辺の個別のポイントのために，使用することができないであろう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は，改良された超音波切除機器，特に，広い焦点範囲又は治療体積だけでなく，操作者が自由にその体積を著しく拡げたり狭めたりすることも可能な，ＨＩＦＵトランスデューサ部及びプローブを具備する超音波切除機器を提供することを目的とする。本発明は，操作者が大きさと強度を調節できる焦点に波を集中するように，体内に音響波を放射するＨＩＦＵトランスデューサを具備する超音波切断機器を提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る超音波医療機器は，縦軸に沿って細長い波発生凹表面を具備する細長いプローブと，前記凹表面を振動させて，前記縦軸に対して平行に伸びる線形の軌跡に沿って集中する超音波圧力波を発生させる超音波電気機械的トランスデューサ素子と，を具備する。
【００１２】
本発明の一つの実施態様では，前記プローブは，一般的に圧電性結晶の素材から作られる，一つにされたか（ｕｎｉｔａｒｙ）又はモノリシックな素子を具備する。前記凹表面は前記結晶の表面である。前記トランスデューサ素子は，一つにされたか又はモノリシックな素子に沿って間隔を空けたアレイ状に備え付けられた電極の組を具備してもよい。
【００１３】
本発明の別の実施態様では，前記プローブは，所定のアレイ状に配置された複数の個別の圧電性結晶素子を具備する。個別の結晶素子は通常，結晶を振動させて線形の軌跡に沿って集中する超音波圧力波を発生させる，対応する電極の組を備えている。
【００１４】
本発明に係る超音波医療機器は，それぞれが少なくとも一次元に伸びる対応する焦点の軌跡に超音波圧力波を集中するための複数の波発生素子を有するプローブを具備し，前記焦点の軌跡は，互いに異なり，且つ間隔が空けられる。前記波発生素子は，少なくとも一つの面を振動させて，前記対応する焦点の軌跡に沿って集中する超音波圧力波を発生させる，超音波電気機械的トランスデューサ素子を具備する。前記トランスデューサ素子は，前記異なる軌跡に沿って超音波の波形のエネルギーを選択的に集中させるために，独立に駆動できる。
【００１５】
好ましくは，前記プローブは細長く，且つ縦軸を有し，一方，焦点の軌跡は線形で，且つ縦軸に平行に伸びる。より具体的には，前記プローブは，前記縦軸に沿って形成された細長い波発生凹表面を有する。
【００１６】
本発明の１つの具体的な実施態様において，前記プローブは，それぞれが対応する波発生凹表面を有する複数のセグメントを具備し，前記超音波電気機械的トランスデューサ素子は，前記対応する波発生凹表面を振動させ，前記縦軸に平行に伸びる対応する線形の軌跡に沿って集中する超音波圧力波を発生させる。前記軌跡は，互いに平行に，且つ間隔が空くように位置し，前記プローブのセグメントは，前記縦軸に対して横切る方向に互いに間隔が空くように位置する。前記プローブは対称面を有し，前記セグメントはセグメントの組を具備し，各々のセグメントの組は前記対称面の両側に配置されるセグメントを具備する。前記トランスデューサ素子は，階段アレイ状に配置されてもよい。
【００１７】
本発明の別の具体的な実施態様において，前記軌跡は，同一直線上にあり，前記プローブのセグメントは，前記縦軸に平行に伸びる線形アレイ状に配置される。隣接したセグメント同士は，好ましくは，弾力性のあるスペーサ素子によって互いに結合され，異なるセグメントは独立に駆動できる。従って，異なるグループのトランスデューサの駆動により，異なる焦点の軌跡に沿って超音波波形エネルギーが集中する。
【００１８】
本発明のさらに別の実施態様においては，前記プローブは，円弧状に配置される複数のセグメントを具備し，それぞれの前記セグメントは，対応する波発生表面を具備する。前記超音波電気機械的トランスデューサ素子は，前記対応する波発生表面を振動させて，前記プローブの縦軸に平行に伸び，横方向には互いに間隔を空けた対応する線形の軌跡に沿って集中する超音波圧力波を発生させる働きをする。前記プローブは，対称面を有し，前記セグメントは，セグメントの組を具備し，各々の前記セグメントの組は，前記対称面の両側に配置されるセグメントを具備する。
【００１９】
本発明の他の態様においては，前記プローブは，内側に沿ったエポキシ樹脂のレンズと，外側に沿った裏当てと，を具備し，前記トランスデューサ素子は，前記エポキシ樹脂のレンズと前記裏当てとの間に配置される。
【００２０】
さらに，本発明は，（ａ）縦軸に沿って形成される細長い波発生凹表面を具備する細長いプローブと，（ｂ）波発生凹表面を振動させ，前記縦軸に対して平行に伸びる線形の軌跡に沿って集中する超音波圧力波を発生させる働きをする，超音波電気機械的トランスデューサ素子と，を具備する超音波医療機器を考慮する。
【００２１】
前記表面の前記軌跡及び前記縦軸に対して実質的に垂直な面に形成される断面形状は，好ましくは，円形，放物線，及び円錐形から成る群から選ばれる横断面形状である。
【００２２】
前記プローブは，それぞれが対応する波発生凹表面を有する複数のセグメントを具備してもよく，前記超音波電気機械的トランスデューサ素子は，前記対応する波発生凹表面を振動させ，前記縦軸に平行に伸びる対応する線形の軌跡に沿って集中する超音波圧力波を発生させる。前記セグメントは，前記縦軸に対して横切る方向に互いに間隔が空くように位置してもよく，又は，前記縦軸に平行に伸びる線形アレイ状に配置されてもよい。後者の場合は個々の軌跡は同一直線上にあるのに対し，前者の場合は異なる軌跡について互いに間隔を空けることができる。隣接したセグメントは，弾力性のあるスペーサ素子によって，互いに結合されてもよく，この場合，異なるセグメントのトランスデューサ素子は独立に駆動できる。
【００２３】
本発明に係る医療方法は，それぞれの波発生素子が，超音波圧力波を，少なくとも一次元に伸びる前記超音波圧力波に対応する焦点の軌跡であって，互いに異なり且つ間隔が空いた焦点の軌跡に集中するための，複数の波発生素子を有する超音波医療プローブを利用する。前記方法は，（１）前記プローブを，波が伝わるように一人の患者に接触させ，（２）その後，前記患者の内部で少なくとも一次元に沿って伸びる，あらかじめ選択された第１の軌跡に沿って集中するように超音波圧力波を発生させるべく，前記プローブの波発生素子の第１のセットを駆動し，（３）次いで，前記プローブを，波が伝わるように他の患者に接触させ，（４）その後，前記他の患者の内部で少なくとも一次元に沿って伸びる，あらかじめ選択された第２の軌跡であって，前記プローブに関して第１の軌跡とは異なる場所にある第２の軌跡に沿って集中するように超音波圧力波を発生させるべく，前記プローブの波発生素子の第２のセットを駆動する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
定義
「軌跡」という語句は，ここでは，空間の点の集合であって，好ましくは，直線のような連続的なアレイとして位置するものを示す。
【００２５】
「縦軸」という語句は，ここでは，直線であって，これに沿って等高線又は曲線を動かすと，３次元の空間に面を生成するもの示す。したがって，円筒の縦軸は，円筒の対称軸またはこれに平行な任意の線であればよく，円筒は，数学的に円又は円形の線分を縦軸に平行に移動させることによって生成される。ここで説明する好ましい超音波治療機器の構成は，縦軸に平行に放物線を移動することによって定義される波発生表面を含む。
【００２６】
ここで使われている，「波発生表面」という語句は，圧電性結晶のような電気機械的又は電気音響的トランスデューサ素子が効果的に接合する面を示しており，トランスデューサ素子を超音波の周波数で加振することによって，表面が同じ周波数で振動する。波発生表面を，波が伝わるように患者に接触させると，前記表面の超音波振動は，患者の組織内で同じ周波数の超音波の形成を引き起こす。
【００２７】
ここで使われている，「横切る」という語句は，超音波プローブの縦軸に垂直な又は実質的に垂直な面を表す。「横断面形状」とは，そのような面に含まれる。「横切る方向」は，そのような面におけるベクトルである。
【００２８】
ここで使われている，「トランスデューサ素子」という語句は，超音波プローブの振動する部分を示す。トランスデューサ素子は，通常，圧電性結晶部分及び少なくとも一組の電極を結晶部分の両面に含む。したがって，トランスデューサ素子は，あらかじめ決められた形状を有し，且つ間隔を空けたアレイ状に複数の電極の組を備えた単一のモノリシックな結晶であってもよい。このような場合，電極素子は，それ自体で，前記モノリシックな結晶のより大きな本体に沿って配置されるトランスデューサ素子とみなされることもある。あるいは，ここで示される超音波プローブが，互いに連続する又はスペーサ素子によって分離されている個々の結晶を複数含む場合，トランスデューサ素子は，通常，だが必ず必要というわけではないが，一組の駆動電極を備えた単一の結晶の形態をとってもよい。
【００２９】
従来技術において，超音波医療機器は，一般的に，図１で示されるような，半球，円錐，又は放物線の弧の形状をした，電気機械的又は電気音響的トランスデューサ素子１０を具備する。超音波周波数での前記トランスデューサ素子１０の駆動は，半円，円錐，又は放物線の波発生表面１４を振動させ，それによって患者の組織に超音波１６を発生させる。超音波１６は，上述したように，焦点範囲１８に集中する。
【００３０】
ここで開示される，改良型高密度焦点式超音波治療（ＨＩＦＵ）機器の様々な実施態様において，トランスデューサ能動素子は，図１に示すような，球，円錐，又は回転法物面１４のセグメントでもなく，球状，錐状，又は放物線状の断面に沿って配置されてもいない。その代わり，図２に示すように，プローブ２２は円筒部分の形状を有する。円筒部分２２は，間隔を空けた電極の組２０のアレイを備えた単一の圧電性結晶のような，一つにされたか又はモノリシックな素子を含む（図２）。各電極の組２０の一方の電極は，通常，結晶の内面に沿って配置されるのに対して，他方の電極は結晶の外面に沿って配置される。別々に駆動できるため，電極の組２０は，モノリシックな圧電性結晶を複数の分離されたトランスデューサ素子に事実上分割する。あるいは，円筒部分２２は，対応する電極の組２０を備えた分割された圧電性結晶の形態で，個々の電気音響トランスデューサを複数具備してもよい（図２では単独に図示せず）。結晶部分及び電極２０を含むプローブ２２は，図１０に関して以下で説明するように，エポキシ樹脂のレンズに埋め込まれ又は接触していてもよい。いずれにしても，プローブ２２によって発生する焦点範囲２４は，Ｙ次元よりもＸ次元に長く伸びる細長い点の軌跡である。焦点範囲２４は，一般的に円筒の波発生表面２８の縦軸２６に対して平行に伸びる。
【００３１】
表面２８を軸２６に対して横切る又は垂直に切った断面は，円状の，円錐状の，又は放物線状の弧である。焦点領域２４は，焦点領域１８（図１）のような小さな球又は米粒に限定されるというよりは，むしろ空間において直線又は線形の軌跡にそって伸びる。プローブ２２及びそのトランスデューサ素子のサイズを適切に合わせることによって，焦点の直線又は軌跡は所望のあらゆる長さにすることができる。
【００３２】
図２の実施態様では，焦点範囲２４は固定長を有し，プローブ２２から固定距離にある。場合によっては，使用者は，焦点範囲の長さ及びプローブからの距離（範囲）を変えたいと思うであろう。そのため，プローブ３０は，図３に描かれるように，複数の実質的に円筒であるセグメント３２を具備する。各セグメント３２は，他のプローブセグメントから独立に駆動でき，対応する焦点の軌跡３８に沿って超音波の波形エネルギーを集中する。プローブセグメント３２は，形成された圧電性トランスデューサ結晶であってもよい。あるいは，プローブセグメント３２は，トランスデューサ素子３４を含む又は組み入れたポリマー体の形をとってもよい。いずれの場合も，当技術分野で周知の方法で，対応するプローブセグメント３２を交互に駆動したり駆動解除したりすればよい。この方法で，様々な長さ（プローブ３０の最大の長さに至るまで）の焦点の直線を作ることができる（図４Ａ，４Ｂ，及び４Ｃ）。隣接したプローブセグメント３２は，弾力性のあるスペーサ素子３６によって互いに分離又は振動的に遮断される。プローブセグメント３２は，トランスデューサ素子３４が駆動されると，単一の円筒状の，円錐状の，又は放物線状の波発生表面を効果的に形成するような，互いに大まかに連続した対応する波発生凹表面３８を有する。
【００３３】
図４Ａ，４Ｂ，及び４Ｃは，線形アレイ状に配置される複数の実質的に円筒状の波発生セグメント４２を具備するプローブ４０を示している。セグメント４２は，圧電性超音波トランスデューサ素子であるか又は圧電性超音波トランスデューサ素子が備え付けられている（単独に図示せず）。セグメント４２は，好ましくは，弾力性のあるスペーサ素子によって間隔を空けられ（図示せず；図３のスペーサ素子３６参照），セグメント４２を独立して駆動できるようにして，異なった長さの焦線４４，４５，４６を発生させる。
【００３４】
図４Ａにおいては，二つの隣接したプローブセグメント４２ａが駆動され，同一直線上にある焦点の軌跡４４ａを二つ発生させ，これらが一体となって焦線４４を形成している。残りのセグメント４２ａ’は，駆動していない。
【００３５】
図４Ｂにおいては，四つの隣接したプローブセグメント４２ｂが駆動され，同一直線上にある焦点の軌跡４５ａを四つ発生させ，これらが一体となって焦線４５を形成している。残りのセグメント４２ｂ’は，動作していない。
【００３６】
図４Ｃにおいては，全てのプローブセグメント４２が駆動され，同一直線上にある焦点の軌跡４６ａを発生させ，これらが一体となって焦線４６を形成している。
【００３７】
上述した本医療機器の実施態様のすべてにおいて，一般的に図５によって示されるように，プローブ５２の波発生凹表面５０は，曲線の半径方向中心５６に対して音響エネルギー５４のすべてを投射するように形成される。この焦点合わせにより，組織の体積において音響エネルギーが増加することになり，そして，組織の温度を上昇させることになる。また，焦点範囲５８を空間における細い直線にすることになる。
【００３８】
図６で示されるとおり，超音波プローブ６０は，Ｙ方向に分割されるトランスデューサ面６２を有してもよい。図７で示されるように，セグメント６４は，階段状に且つ互いに角度をつけた波発生表面６５を具備しており，両側のセグメントに対応して，各セグメント６４の焦点範囲６６がプローブ６０の縦軸６６に対し横切る方向であるＺ方向に移動するようにしている。表面６５の階段状で且つ相互に角度をつけた配置により，すべての与えられた素子又はセグメント６４の焦点又は焦点範囲６６は，隣接したセグメントの上方又は下方に生じることになる。こうして，図８で示されるように，Ｘ面及びＺ面において大きな寸法又は範囲で，複合的な焦点範囲６８を発生することができる。図８は，互いに連続して接続しあってしている波発生セグメント７２の線形アレイを含むプローブ７０をより詳細に示している。図６及び７に関して上述したように，各セグメント７２は，同様に，複数の階段状の且つ角度をつけた波発生表面６５を具備している。
【００３９】
図９で示されるように，セグメント７２を弾力性のあるスペーサ素子７４によって分割し，セグメント７２を選択的に駆動できるようにしてもよい。たとえば，図９に示されるように，選択されたセグメント７２’を駆動する一方，セグメント７２’’を駆動しなければ，これにより，いくつかの不連続な焦点範囲７６を発生することができる。十分な時間作動エネルギーを保持することができれば，各焦点範囲７６の体積は，範囲が連続した長方形の断面につながるまで拡大する。
【００４０】
これらのセグメントをオン・オフするための電子器材も，超音波音響エネルギーを生成するための電子機器も，よく知られており，本発明の開示の範囲外である。
【００４１】
以上説明したプローブの波発生機能は，圧電性結晶という形態でのトランスデューサ素子によって実現される。このような結晶は，電気的から機械的エネルギーへの効率良い変成器であるため，一般的に業界で用いられている。これらの結晶は，従来技術で知られるように望ましい形状に成形されて分割される。結晶の裏側には，動作することが望まれる場所の上に配置される電極（図示せず）を具備する。
【００４２】
図１０において示されるように，上述したようにプローブセグメント８０の波発生表面７８は，通常流し込まれたエポキシ樹脂から作られる音響レンズ８２によって形成される。前記レンズの形状及び厚さは，所望の性能を達するために変更することができる。
【００４３】
図１０においてさらに示されるように，プローブ又はトランスデューサセグメント８０の裏当て８４は，トランスデューサセグメントの素子に望ましい焦点方向を与える，プレス加工した金属又は成形加工物である。この裏当て８４は，タングステンのような重金属又はエポキシ樹脂注入で作ることができる。覆い（図示せず）を組立品全体に被せ，組立品を保護すると共に操作者が手に持てるようにする。ケーブルの束８６を電子発生器に取り付ければ，システムをオンにすることができ，従来の超音波システムとほぼ同様の方法で用いることができる。
【００４４】
図１０は，裏当て８４に埋め込まれた分割した圧電性結晶の形態のトランスデューサ素子８８を示す。上述したように，個々のプローブセグメントは，ケーブルの束８６に接続された電極を備えた鋳造又は形成された圧電性結晶であってもよい。
【００４５】
本発明について特定の実施態様及び応用に関して説明したが，この教示を踏まえ，当業者は，特許請求の範囲の精神から離れたり特許請求の範囲を逸脱したりすることなく，追加の実施態様及び変形例を作り出すことができる。それゆえ，ここでの図面及び説明は，本発明の理解を促進させるために，例示として提供されたものと理解すべきであり，その範囲に限定されると解釈すべきではない。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は，医療機器に関し，もっと具体的にいえば，最小侵襲または非侵襲の超音波組織切除機器に関する。さらに具体的にいえば，本発明は，可変で様々な形状をとりうる焦点領域を有する超音波医療機器に関する。本発明は，関連した医療方法にも関する。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】図１は，高い強度で超音波を集中させる従来のプローブの概略断面図である。
【図２】図２は，本発明に係る，高い強度で超音波を集中させるプローブの概略斜視図である。
【図３】図３は，本発明に係る，高い強度で超音波を集中させる他のプローブの概略斜視図である。
【図４Ａ】図４Ａは，本発明に係る，高い強度で超音波を集中させるプローブであって，プローブの第１の実施例を示す概略斜視図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは，本発明に係る，図４Ａのプローブの第２の実施例を示す，図４Ａと同様の概略斜視図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは，本発明に係る，図４Ａのプローブの第３の実施例を示す，図４Ａ及び図４Ｂと同様の概略斜視図である。
【図５】図５は，本発明に係る，高い強度で超音波を集中させるプローブの概略断面図である。
【図６】図６は，本発明に係る，さらに高い強度で超音波を集中させるプローブの概略斜視図である。
【図７】図７は，図６のプローブの横方向の概略断面図である。
【図８】図８は，本発明に係る，図６及び図７に示されたものと同様であって，図７で描かれた断面図の構成を有するプローブの概略斜視図である。
【図９】図９は，本発明に係る，別の高い強度で超音波を集中させる他のプローブであって，図６〜図８で示されたプローブの変形例を表す概略断面図である。
【図１０】図１０は，図６〜図９のような，高い強度で超音波を集中させるプローブであって，本発明に係る構造の詳細を示した概略断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
２０  電極
２２  プローブ
２４  焦点範囲
２６  縦軸
２８  波発生表面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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