(57)【要約】不定形な曲面の治療対象者の頭皮に直接密着して装着し、複数の周波数の超音波振動或いは周波数帯域の広い超音波振動を出力して脳血管内部の血栓を溶解させる脳梗塞治療装置に適した超音波発射装置である。可撓性を有するシート１１の上に柱状の超音波振動子２０が格子状その他の形状に配列接着し、シート１１の他の面には粘着性を備えた層１２を設けてある。超音波振動子２０はセラミック系材料やセラミック系材料の振動子の周辺を弾性のある充填物で充填・被覆したもの、圧電特性の高分子材料のフイルム（ＰＶＤＦ）で構成される。１又は複数の超音波振動子の使用により治療部位に適した複数の周波数の超音波振動、或いは周波数帯域の広い超音波振動の出力が可能となる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
治療用超音波発射装置であって、１又は複数の超音波振動子が可撓性のシートの表面に貼着され、前記シートの裏面には経皮的に密着させることができる構造を備えていること
を特徴とする治療用超音波発射装置。
【請求項２】
前記超音波振動子は、可撓性のシートの表面に所定の面積を覆うように格子状、放射状、その他の形状に配列されて貼着されていることを特徴とする請求項１に記載の治療用超音波発射装置。
【請求項３】
前記超音波振動子は、セラミック系の圧電材料で構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の治療用超音波発射装置。
【請求項４】
前記超音波振動子は、ＰＺＴ系の圧電材料で構成されていることを特徴とする請求項３に記載の治療用超音波発射装置。
【請求項５】
前記超音波振動子は、セラミック系の圧電材料からなる振動素子の周囲を充填物で被覆して構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の治療用超音波発射装置。
【請求項６】
前記超音波振動子は、圧電特性を有する高分子材料のフイルムで構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の治療用超音波発射装置。
【請求項７】
前記超音波振動子は、ポリフッ化ビニルデン（ＰＶＤＦ）のフイルムで構成されていることを特徴とする請求項６に記載の治療用超音波発射装置。
【請求項８】
前記治療用の超音波発射装置は、同一の固有振動数を有する複数の超音波振動子から構成されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の治療用超音波発射装置。
【請求項９】
前記治療用の超音波発射装置は、固有振動数の異なる複数の超音波振動子から構成されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の治療用超音波発射装置。
【請求項１０】
前記超音波振動子が単一のセラミック系の圧電材料で構成されるときは、超音波振動子の表面に多数のスリットが形成され、可撓性が付与されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の治療用超音波発射装置。
【請求項１１】
前記超音波振動子が単一のセラミック系の圧電材料で構成されるときは、超音波振動子の厚さを連続的に変化させた形状に構成することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の治療用超音波発射装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれかに記載の治療用超音波発射装置において、前記超音波振動子は、可撓性のシートへの貼着面を除きシート表面に配列された超音波振動子全体が充填物で充填・被覆されることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の治療用超音波発射装置。
【請求項１３】
前記超音波発射装置は、前記超音波振動子を冷却する冷却装置が付設されていることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の治療用超音波発射装置。
【請求項１４】
前記超音波発射装置は、１回限りの使用態様で使用されることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の治療用超音波発射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は治療用の超音波発射装置に関し、特に血栓による血管の閉塞部、例えば脳梗塞等による塞栓部に向けて超音波を照射して血栓を溶解させる治療用超音波発射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
脳梗塞（虚血性脳卒中）の治療は、発症後、可能な限り早期に脳梗塞の原因である血栓を溶解するのが、最も有効な第１の選択肢とされている。血栓を溶解して血流の再開が早ければ早い程治療効果が高く、その後の後遺症（言語障害や麻痺等）も軽減されるとされている。
血栓溶解剤には、ウロキナーゼ（ＵＫ）やストレプトキナーゼ（ＳＫ）、血栓親和性の高いテイッシュ・プラスミノージェン・アクチベータ（ＴＰＡ）などの血栓溶解剤が使用されているが、発症後３時間以内の適用が有効とされており、患者に対する治療成績は３ヶ月後の神経学的評価で３０〜４０％の改善が認められている。
現在、次の２つの方向で血栓溶解による治療技術の改善研究が行なわれている。第１の治療技術の改善研究は、治療効果が期待できる時期を意味する治療時相（ｔｈｅｒａｐｅｕｔｉｃ  ｔｉｍｅ  ｗｉｎｄｏｗ）での血栓溶解効果の向上、即ち、血栓溶解時間を短縮し、ペナンブラ（ｐｅｎｕｍｂｒａ）（脳神経細胞の可逆的な回復が期待できる虚血下にある状態）の回復であり、第２の治療技術の改善研究は、脳神経細胞を保護し、治療時相の時間を更に延長しようとするものである。
血栓溶解剤による血栓溶解効果を高め、血栓溶解時間を短縮して、発症から血流再開通までの時間を短縮し、さらには点滴により静脈注入される血栓溶解剤の投与量を軽減する方法として、塞栓部（血栓が生じた部分）へ超音波照射し、超音波エネルギーを活用して血栓溶解を促進する方法が提案されている。
超音波を併用した血栓溶解方法には、先端部に超音波振動子を設けたカテーテルを血管内に挿入し、塞栓部近傍に或いは塞栓部を貫通させて超音波を照射するカテーテル式超音波照射法が、Ｕ．Ｓ．ＰＡＴＥＮＴ  ＮＯ．５，３０７，８１６号に開示されており、また、体の表面から塞栓部に向けて超音波を照射する経頭蓋超音波照射法が、日本特許公開公報・特開２００４−０２４６６８号公報に開示されている。
ところで、従来の血栓溶解のための超音波治療装置に使用される超音波プローブは、超音波照射領域が狭いこと、また、診断用の超音波装置により治療対象者の頭部の塞栓部（血栓が生じた部分）が発見され、血栓溶解に適した超音波照射領域が決定された場合でも、その照射領域に向けて超音波プローブを固定することが困難で、また超音波プローブの振動子も硬質のものであって、不定形の曲面である治療対象者の頭部の超音波照射領域に振動子を密着固定させることが困難であった。
この発明は、上記課題を解決し、超音波照射領域が広く、超音波照射領域が不定形の曲面であっても十分に密着固定させることができ、且つ、治療部位に応じて最適位置にある超音波振動子を選択し、最適な周波数の超音波を照射することができる超音波発射装置を提供することを目的とするものである。
【発明の開示】
【０００３】
この発明に係る治療用超音波発射装置は、１又は複数の超音波振動子が可撓性のシートの表面に貼着され、前記シートの裏面には経皮的に密着させることができる構造を備えていることを特徴とする治療用超音波発射装置である。
そして、前記超音波振動子は、可撓性のシートの表面に所定の面積を覆うように格子状、放射状、その他の形状に配列されて貼着されている。
また、前記超音波振動子は、セラミック系の圧電材料で構成することができる。この場合、前記超音波振動子は、ＰＺＴ系の圧電材料、その他で構成される。また、前記超音波振動子は、セラミック系の圧電材料からなる振動素子の周囲を充填物で被覆して構成することもできる。
さらに、前記超音波振動子は、圧電特性を有する高分子材料のフイルムで構成することができる。この場合、前記超音波振動子は、ポリフッ化ビニルデン（ＰＶＤＦ）のフイルムで構成することができる。
前記治療用の超音波発射装置は、同一の固有振動数を有する複数の超音波振動子から構成される。また、前記治療用の超音波発射装置は、固有振動数の異なる複数の超音波振動子から構成することもできる。
また、超音波振動子が単一のセラミック系の圧電材料で構成されるときは、超音波振動子の表面に多数のスリットを形成し、可撓性を付与することができる。このとき、超音波振動子の厚さを連続的に変化させた形状に構成してもよい。
さらに、超音波振動子は、可撓性のシートへの貼着面を除きシート表面に配列された超音波振動子全体を充填物で充填・被覆するとよい。
さらに、超音波発射装置は、前記超音波振動子を冷却する冷却装置が付設されているものとする。また、超音波発射装置は、１回限りの使用態様で使用されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
第１図は、この発明に係る超音波発射装置を治療対象者Ａの頭部に適用した状態を説明する図である。
第２図は、超音波発射装置の斜視図である。
第３図は、超音波振動子の配列状態を説明する図である。
第４図は、超音波振動子の周辺を充填物で充填・被覆した構成を説明する断面図である。
第５図は、単一の超音波振動子の構成を説明する断面図である。
第６図は、圧電特性を有する高分子材料のフイルムからなる超音波振動子の構成を説明する断面図である。
第７図は、単一の周波数で駆動される複数の超音波振動子から構成される超音波発射装置の断面形状を説明する図である。
第８図は、異なる複数の周波数で駆動される複数の超音波振動子から構成される超音波発射装置の断面形状を説明する図である。
第９図は、単一の超音波振動子の厚さを連続的に変化させた形状に構成した超音波振動子の構成を説明する断面図である。
第１０図は、超音波発射装置の冷却装置の第１の手段を説明する側面図である。
第１１図は、超音波発射装置の使用態様の一例を説明する図である。
第１２図は、高周波電流の波形を説明する図である。
第１３図は、周波数変調された連続正弦波の状態の一例を説明する図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
以下、この発明の実施の形態を説明する。まず、脳梗塞治療用の超音波発射装置の基本概念を説明する。
［超音波発射装置の基本概念］
この発明に係る超音波発射装置は、血栓に向けて超音波を発射して血栓を溶解することを目的とする治療用の超音波発射装置であって、血栓によって閉塞した脳血管のうち、脳の深い病変部から浅い病変部までの広範囲の病変部に対して、１つの超音波発射装置を網羅的に適用できることを目標として開発されたものである。このためには治療対象者の頭部の不定形な曲面に沿って頭部の広い面積で密着させて適用することが求められるので、全体が柔軟なシート状に形成されていることである。
また、血栓を溶解することを目的とする治療用の超音波発射装置では、経頭蓋的に超音波を照射することになるが、このとき頭蓋骨により超音波が減衰するという問題がある。超音波は、その振動周波数が低いほど頭蓋骨の透過性が向上するという特性があるが、頭蓋骨はその部位により厚み及び骨密度が異なり均一ではないため、照射部位によっては超音波が減衰し、照射効果が十分に得られない場合が想定される。そこで、頭蓋骨の厚みが厚い部分には、比較的周波数の低い超音波を照射し、側頭骨窓などの骨の厚みが薄い部分には、比較的周波数の高い超音波を照射して解決することが可能となる。
さらに、経頭蓋的に超音波を照射するときのもう一つの問題点として、頭蓋内部での超音波の反射がある。経頭蓋的に照射された超音波は頭蓋骨の反対側の内面で反射するが、このとき入射波と反射波との位相が一致すると、定在波（ｓｔａｎｄｉｎｇ  ｗａｖｅ）が発生して強い振動が起こり、脳に障害を与えるおそれがある。これを回避する方法として、単一の周波数のバースト波乃至は連続波を１ｍｓ以下の時間で周波数変調を行なった駆動信号で超音波振動子を駆動することにより、定在波を減衰させ或いは消滅させることができる。
これと同様の効果を得る方法としては、一つの超音波発射装置から同時に異なる周波数の超音波を照射する方法がある。
このような理由から、この発明に係る超音波発射装置は、異なる周波数特性を有する単一或いは複数の超音波振動子を一つのユニットに搭載して構成し、定在波を回避し得る構成とした。
この超音波発射装置は、治療対象者の頭部の皮膚（以下、頭皮）に広い面積で密着させて適用するために頭髪を剃毛することが前提となる。この場合、経皮的に密着させることができる構造が必要であるから、頭皮との密着性を保つため、超音波発射装置の頭皮との接触側の面には、例えば粘着性を備えた層を形成し、この層を介して頭皮に直接貼り付けるように構成するものとする。
このため、衛生面と接触面の安定性の面から、この超音波発射装置は１回限りの使用に限定したディスポーザブルなものとする。
さらに、この超音波発射装置は駆動源である超音波発振器及び増幅器に接続されるが、このためにコネクタを介してワイヤ接続するものとし、周辺機器である超音波発振器及び増幅器とは着脱自在に構成されており、周辺機器と一体構造ではない。
また、超音波発射装置は使用による発熱が治療対象者の頭部に影響することを防止するため、超音波発射装置にはその周辺に冷却装置が配置されるものとする。
なお、上記したように、この発明に係る超音波発射装置は、治療用の超音波発射装置であって、診断を目的とする超音波発射装置ではない。
［超音波発射装置及び超音波振動子の構成］
次に、超音波発射装置及び超音波振動子の構成を説明する。第１図は、この発明に係る超音波発射装置を治療対象者Ａの頭部に適用した状態を説明する図であり、第２図は超音波発射装置１０の斜視図である。超音波発射装置１０は、可撓性を有するシート１１の上に多数の柱状（厚みがあるの意味）の超音波振動子２０が格子状に配列されて接着して構成されており、シート１１の頭皮との接触側の面には粘着性を備えた層１２が形成されており、粘着性を備えた層１２を介して頭皮に直接貼り付けるように構成されている。なお、第２図では、超音波振動子２０が格子状に配列されている例を示したが、これ以外に放射状、その他の形状に配列されていてもよい。
第３図は、超音波振動子２０の配列状態を説明する図で、第３図（ａ）は多数の柱状の超音波振動子２０（２０ａ、２０ｂ、・・・）が格子状に配列された例を示し、第３図（ｂ）は多数の柱状の超音波振動子２０（２０ａ、２０ｂ、・・・）が放射状に配列された例を示し、第３図（ｃ）はその断面図を示す。超音波振動子２０は上記した格子状或いは放射状配列のほか、治療目的に適したその他の適宜の配列を行なってもよい。
多数の超音波振動子２０を柔軟性を有するシート１１の上に配列することにより、超音波振動子２０自体が、例えばセラミック系の硬質の材料で構成されている場合であっても超音波発射装置１０に可撓性を与えることができる。
このほか、超音波発射装置１０に可撓性を与える構成としては、超音波振動子２０を複合素材で構成したものが提案される。ここで、複合素材とは硬質のセラミック系材料で構成された超音波振動子２０の周辺を充填物で充填・被覆した構成などを指す。
第４図は、上記したセラミック系材料で構成された複数の超音波振動子２０の周辺を充填物で充填・被覆した複合素材で構成したものの断面図であって、複数の超音波振動子２０の周辺には、シート１１の頭皮との接触側（粘着性を備えた層１２側）を除いて、支持性を持たせるための充填物Ｐで充填・被覆されている。この構成によれば、複数の超音波振動子２０の周囲に充填された充填物Ｐにより超音波振動子を保護できると共に、可撓性を損なうことがない。充填物Ｐとしては、例えば、樹脂材料やジェルの使用が考えられる。樹脂材料としては、比較的硬質のエポキシ系樹脂やウレタン系樹脂、又は比較的柔軟なウレタン系樹脂、或いはジェルを選択することにより、付与される可撓性の程度を調整することができる。
このほか、セラミック系の硬質の材料に代えて粉末状のセラミックを弾性のある充填物に混入させたコンポジット素材で超音波振動子２０を構成しても、超音波振動子自体に可撓性を与えることができる。
第５図は、単一の超音波振動子２５の構成を説明する断面図で、超音波振動子２５には格子状その他の形状に多数のスリット２５ａを形成し、このスリット２５ａが形成されていない面をシート１１に接着して構成される。この構成によれば、超音波振動子を単一の超音波振動子で構成しても可撓性を与えることができる。
この構成においても前記した構成と同様に、スリット２５ａを含めた超音波振動子２５の周囲に充填物Ｐを充填してもよい。この構成によれば、スリット２５ａにより可撓性が付与された超音波振動子を保護できると共に、可撓性を損なうことがない。
この他、超音波振動子２０を圧電特性を有する高分子材料のフイルムで構成することができる。高分子材料のフイルムとしては、ポリフッ化ビニルデン（ＰＶＤＦ）などが挙げられる。超音波振動子２０を高分子材料のフイル厶で構成する場合は、比較的低周波の発振周波数に適合させるためにフイルムを複数枚積層することで対応可能である。
しかし、複数の異なる周波数の超音波振動を発生させるためには、フイルムの積層枚数を変更する必要があるので、発振周波数に応じて積層枚数の異なる複数の超音波振動子を作成してシートに接着して構成する。このほか、異なる周波数の超音波振動を発生させるためには、フイルムの厚みを変更して対応することも可能である。
また、単一の周波数の超音波振動を発生させる場合は、高分子材料のフイルムを発振周波数に応じた枚数だけ複数枚積層した超音波振動子をシートに接着して構成するか、発振周波数に応じた厚みのフイルムを使用して対応することも可能である。また、単一の周波数の超音波振動を発生させる場合に、シートを省略し、最下層の高分子材料のフイルムに直接粘着性を備えた層を構成してもよい。
第６図は、圧電特性を有する高分子材料のフイルムからなる超音波振動子の構成を説明する断面図で、第６図（ａ）は、固有振動数ｆ１、ｆ２、ｆ３の複数の異なる周波数の超音波振動を発生させる構成である。この構成は、積層枚数の異なる複数の超音波振動子１４、即ち、固有振動数ｆ１の超音波振動子１４ａ、固有振動数ｆ２の超音波振動子１４ｂ、固有振動数ｆ３の超音波振動子１４ｃを作成してシート１１に接着して構成したもので、シート１１には、超音波振動子１４と反対側に粘着性を備えた層１２が設けられている。
第６図（ｂ）は、単一の周波数の超音波振動を発生させる構成である。この例では、固有振動数ｆ２の超音波振動子１４ｂを作成してシート１１に接着して構成したもので、シート１１には、超音波振動子１４ｂと反対側に粘着性を備えた層１２が設けられている。
また第６図（ｃ）も、単一の周波数の超音波振動を発生させる構成で、この例では、複数枚積層した超音波振動子１４ｂの最下層のフイルムに直接粘着性を備えた層１２が設けられている構成である。
以上、超音波振動子の複数の構成例を説明したが、いずれの構成においても、超音波振動子の一方の端面とこれに対向する他方の端面とに電極材料の蒸着などの手段により電極を形成し、給電端子に接続されるものとする。
［超音波発射装置の発振周波数］
次に、超音波発射装置の発振周波数について説明する。前記したように、超音波発射装置１０は、複数の超音波振動子２０を格子状その他の形状に配列して構成、又はスリットを形成した単一の超音波振動子２５から構成されるほか、圧電特性を有する高分子材料のフイルムから構成されるが、超音波発射装置の発振周波数は超音波振動子の固有振動数ｆにより決定され、固有振動数ｆは、超音波振動子の厚さ（超音波振動子が柱状の場合はその高さ、高分子材料のフイルムの場合はフイルムの積層枚数及び／又はフイルムの厚み）により決定される。
第７図は、単一の周波数で駆動される複数の超音波振動子２０から構成される超音波発射装置１０の断面形状を説明する図で、固有振動数ｆ１の超音波振動子２０がシート１１に接着され、超音波振動子２０の周囲を充填物Ｐで充填・被覆した構成を示している。単一の周波数で駆動される超音波発射装置１０では、複数の超音波振動子２０の高さが略一定に揃うから、超音波発射装置１０のシート１１とは反対側の表面も略平面になる。シート１１の裏面には粘着性を備えた層１２が設けられている。
第８図は、異なる複数の周波数で駆動される複数の超音波振動子２０から構成される超音波発射装置１０の断面形状を説明する図で、固有振動数ｆ１、ｆ２、ｆ３の超音波振動子２０がシート１１に接着され、超音波振動子２０の周囲を充填物Ｐで充填・被覆した構成を示している。シート１１の裏面には粘着性を備えた層１２が設けられている。異なる複数の周波数で駆動される超音波発射装置１０では複数の超音波振動子２０の高さが異なるから、超音波発射装置１０のシート１１とは反対側の表面は、凹凸のある面になる。なお、第７図、第８図では、説明のために高さ方向の寸法を誇張して示してある。
第９図は、前記した第５図に示す単一の超音波振動子２５の厚さを連続的に変化させた形状に構成した超音波振動子の構成を説明する断面図である。第５図に示す構成では単一の周波数で駆動され、単一周波数の超音波振動しか出力することができないが、第９図に示す構成とすることで、単一の超音波振動子２５により複数の周波数の超音波振動を発生させ、全体として周波数帯域の広い超音波振動を出力することができる。
なお、圧電特性を有する高分子材料のフイルムからなる超音波振動子の発振周波数については、先に第６図（ａ）乃至第６図（ｃ）を参照した超音波振動子の構成の説明において、発振周波数についても説明しているので、ここでは説明を省略する。
このように、複数の超音波振動子２０を使用して複数の周波数の超音波振動を出力するようにしたり、単一の超音波振動子２５から周波数帯域の広い超音波振動を出力するようにする理由は、超音波発射装置の基本概念において説明したとおり、照射された超音波振動は透過する照射部位の頭蓋骨の厚みにより異なるから、照射部に応じて比較的減衰が少ない周波数の超音波振動を利用できるようにするためと、頭蓋骨の内面で反射して発生する定在波（ｓｔａｎｄｉｎｇ  ｗａｖｅ）を減衰させ或いは消滅させるためである。
［超音波振動子の構成材料］
超音波振動子を構成する材料について説明する。第１の材料は硬質のセラミック系の材料であり、現在広く使用されているものはＰＺＴと呼ばれるＰｂＴｉＯ３とＰｂＺｒＯ３との固溶体である（Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ３）である。超音波振動子の振動数が低くなるほど厚みは厚くなるので、超音波振動子を低い周波数で駆動するときは、硬質のセラミック系の材料で構成すると可撓性の点で不利になるが、この発明では前記したように、多数の超音波振動子を格子状その他の形状に配列したり、単一の超音波振動子の場合は多数のスリットを設けることで対応している。
第２の材料は、複数のＰＺＴ素子を弾性のある充填物、例えば樹脂材料で被覆したコンポジット素材で超音波振動子を構成したもので、弾性のある充填物の被覆により超音波振動子自体に可撓性を与えることができる。
第３の材料は、圧電特性を有する高分子材料のフイルムであって、例えばポリフッ化ビニルデン（ＰＶＤＦ）がある。発振周波数に適合させるためにＰＶＤＦのフイルムを複数枚積層して構成する。素材がフイルムであるので可撓性に優れている。
［超音波振動子の冷却］
超音波振動子は、高周波電流の供給により発熱する。また、超音波が照射された治療対象者Ａの頭蓋骨は超音波振動の吸収により発熱する。このような超音波振動子の発熱や、頭蓋骨の発熱は脳内組織へ悪影響を及ぼす可能性があるので冷却する必要がある。そこで、冷却装置を超音波発射装置に設ける。その部位としては、超音波振動子と治療対象者Ａの頭皮との間に配置することが一例として考えられる。
冷却装置には、複数の手段がある。第１０図は、超音波発射装置の冷却装置の第１の手段を説明する側面図で、超音波振動子を支持する支持体２２を超音波振動子の超音波照射面とは反対の端面に配置し、支持体２２そのものを放熱効果のある構造としたものである。放熱効果のある構造には、空冷式構造、水冷式構造、吸熱物質を内蔵した構造、或いは支持体２２にペルチェ素子を配置する等の手段がある。
また、超音波発射装置の冷却装置の他の手段としては、冷却空気或いは冷却水を供給して冷却する冷却ジャケットを超音波発射装置に装着することでも冷却することができる。また、冷却ジェルを柔軟で強靭な合成樹脂フイルムなどで作成した冷却ジャケットに充填したものを使用し、冷却ジャケットを予め所定の低温度に冷却しておき、超音波照射治療の際に治療対象者の頭部の皮膚面との間に配置してもよい。
［超音波発射装置の使用態様］
この発明に係る超音波発射装置の使用態様について簡単に説明する。第１１図は、超音波発射装置の使用態様の一例を説明する図である。超音波発射装置１０は、予め別に用意された超音波診断装置（図示せず）により検出された治療対象者Ａの治療部位の付近の頭皮に貼着され、この発明に係る超音波発射装置１０が利用可能な超音波治療装置４０の制御装置３０に接続される。また、超音波発射装置１０には冷却装置３７（ここでは冷却水を循環させる冷却ジャケット）と温度センサ１５が付設される。なお、上記した超音波治療装置４０や制御装置３０はこの発明の主題ではないので詳細な説明は省略する。
制御装置３０は、超音波振動子２０を駆動する高周波電流を出力する高周波発振器３１、増幅器３２、複数の超音波振動子２０から励起する特定の超音波振動子（例えば第３図の２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、・・・）を選択して高周波電流を供給するスイッチング回路３３、及び超音波振動子２０の駆動周波数、強度、駆動時間などを制御する制御部３５、及び表示操作部３６を備え、超音波治療装置４０の動作を制御する。
高周波発振器３１から出力される高周波電流の波形について説明する。第１２図は、高周波電流の波形を説明する図で、第１２図（ａ）に示す連続正弦波、第１２図（ｂ）に示すバースト波（所定時間繰り返し断続する正弦波）、及び第１２図（ｃ）に示すパルス波が使用される。
連続正弦波では、第１２図（ａ１）に示すように、その周波数を周期的に変化させるように周波数変調をおこなう。これは同一周波数で連続的に頭蓋骨の外側から超音波を照射すると、頭蓋骨外部の一方から頭蓋骨内に照射された超音波ビームが反対側の頭蓋骨内面で反射し、照射ビームと反射ビームとが干渉して頭蓋内に定在波が形成され、局所的に音圧が上昇して出血したり、神経細胞が損傷するおそれがあるからである。連続正弦波では周波数変調を行なうことで、照射ビームと反射ビームとの干渉による定在波の形成を回避することができる。
連続正弦波は、基本周波数を限定することなく適切な周波数偏移幅を決定するが、周波数変調速度は１Ｈｚ／１ミリ秒（１ｍｓ）、即ち１ｋＨｚ／ｓ以上の速さとする。これは超音波照射により頭蓋内に定在波が発生しない、即ちキャビテーションが発生しない限界時間から決定される。
第１２図（ａ１）に示す周波数変調された連続正弦波で超音波振動子が駆動されると、第１２図（ａ２）に示すような波形の超音波振動が発生し、超音波が照射される。
第１３図は、周波数変調された連続正弦波の状態の一例を説明する図で、１ｍｓを単位時間として、即ち繰り返し周期を１ｍｓ以下とし、この単位時間の間に周波数がｆ１からｆ２まで変化し、再び周波数がｆ１に戻り、次の単位時間の中で周波数がｆ１からｆ２まで変化する。
バースト波の場合は、第１２図（ｂ１）に示すように、継続時間を１ミリ秒（１ｍｓ）以下にすることで、頭蓋内に定在波が形成されることを回避できる。第１２図（ｂ１）に示すバースト波で超音波振動子が駆動されると、第１２図（ｂ２）に示すような波形の超音波振動が発生し、超音波が照射される。
パルス波の場合は、第１２図（ｃ１）に示すように、継続時間を１ミリ秒（１ｍｓ）以下にすることで、頭蓋内に定在波が形成されることを回避できる。図１２（ｃ１）に示すパルス波で超音波振動子が駆動されると、第１２図（ｃ２）に示すような波形の超音波振動が発生し、超音波が照射される。
なお、高周波発振器３１から出力される高周波信号の平均出力強度は、連続正弦波、バースト波、パルス波、いずれの場合でも、その平均音響強度を１Ｗ／ｃｍ２以下に設定するものとする。
以上説明したこの発明に係る超音波発射装置は、脳梗塞の原因となった血栓による塞栓部の溶解治療を目的とする超音波治療装置に使用する超音波発射装置であるが、この超音波発射装置は、このような脳梗塞の治療以外に、超音波照射により治療効果を挙げることができる各種の治療目的にも使用することができる。
この発明の超音波発射装置は、１又は複数の超音波振動子が可撓性のシートの表面に貼着され、シートの裏面、即ち人体の接触面には経皮的に密着させることができる構造を備えているから、診断用の超音波装置により治療対象者の頭部の塞栓部（血栓が生じた部分）が発見されたとき、治療対象者の頭部の塞栓部を含む広い領域に超音波発射装置を固定し、塞栓部に超音波を照射するのにに適した超音波振動子を選択して駆動することができる。
そして、超音波振動子は、セラミック系の圧電材料、例えばＰＺＴ系の圧電材料、セラミック系の圧電材料の振動素子に充填物、例えば樹脂材料に混入して構成された圧電材料、圧電特性を有する高分子材料のフイルム、例えばポリフッ化ビニルデン（ＰＶＤＦ）、その他のフイルムで構成することができる。そして、いずれにおいても超音波振動子は、当該振動子を小さな素子で構成し、或いは大きな素子にスリットを設けるなどして所定の面積を覆うように格子状、放射状、その他の形状に配列してシートに貼着され、可撓性を有する構成となっているから、治療対象者の頭部など不定形の曲面にも超音波振動子を密着させることができ、安定して人体表面に装着できる。
さらに、超音波振動子を、固有振動数の異なる複数の超音波振動子で構成するときは、治療部位に応じて最適な超音波振動子を選択し、最適な周波数の超音波を照射することで治療効果を高めることができる。
【産業上の利用可能性】
【０００６】
この発明は、治療対象者の脳梗塞の原因となった血栓による塞栓部の溶解治療を目的とする超音波治療装置に使用する超音波発射装置である。
【図１】
2006134754.tif 000002
【図２】
2006134754.tif 000003
【図３】
2006134754.tif 000004
【図４】
2006134754.tif 000005
【図５】
2006134754.tif 000006
【図６】
2006134754.tif 000007
【図７】
2006134754.tif 000008
【図８】
2006134754.tif 000009
【図９】
2006134754.tif 000010
【図１０】
2006134754.tif 000011
【図１１】
2006134754.tif 000012
【図１２】
2006134754.tif 000013
【図１３】
2006134754.tif 000014
【国際調査報告】
2006134754.tif 000015
2006134754.tif 000016
2006134754.tif 000017
2006134754.tif 000018