(57)【要約】【課題】  薬物を併用することなく、超音波の照射のみによる血栓の成長を抑制させる効果のある血栓制御用超音波振動子及びその駆動方法を提供する。【構成】  血栓制御用超音波振動子１０は、音響レンズ１２の上に超音波振動子１１が重畳され、超音波振動子１１の上に反射板１３が配置され、全体が冷媒を充填した液体容器１４で被覆されて構成される。この血栓制御用超音波振動子１０は、所定周波数の高周波振動、例えば５００ｋＨｚの高周波振動で駆動することにより血栓を溶解させる薬物を併用することなく、超音波の照射のみによる血栓の成長を抑制させることが可能になる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
音響レンズの上に超音波振動子が重畳され、超音波振動子の上に反射板が配置され、全体が冷媒を充填した液体容器で被覆されていること
を特徴とする血栓制御用超音波振動子。
【請求項２】
前記超音波振動子は１又は複数の振動子セグメントから構成されること
を特徴とする請求項１に記載の血栓制御用超音波振動子。
【請求項３】
前記血栓制御用超音波振動子の駆動方法であって、前記血栓制御用超音波振動子は、所定周波数の高周波振動により駆動すること
を特徴とする血栓制御用超音波振動子の駆動方法。
【請求項４】
請求項３に記載の血栓制御用超音波振動子の駆動方法において、前記所定周波数の高周波振動とは２０ｋＨｚ〜１５ＭＨｚの高周波振動であること
を特徴とする血栓制御用超音波振動子の駆動方法。
【請求項５】
請求項３に記載の血栓制御用超音波振動子の駆動方法において、前記所定周波数は単一または複数であって、それらの周波数及び位相が時間的に変化するものとし、振動子が複数の場合には各振動子が同一、又は異なる位相で周波数あるいは位相を変化させること
を特徴とする血栓制御用超音波振動子の駆動方法。
【請求項６】
請求項５に記載の血栓制御用超音波振動子の駆動方法において、前記周波数或いは位相の時間的に変化は、１ｍ秒以下の梗塞の変化が認められること
を特徴とする血栓制御用超音波振動子の駆動方法。
【請求項７】
請求項３に記載の血栓制御用超音波振動子の駆動方法において、前記高周波振動の波形は、単一パルス波形、バースト波形、連続波形、雑音波形から固定的に選択した波形或いは経時的に変化させて選択した波形とし、前記血栓制御用超音波振動子は、特定の或いは複数の振動子を組み合わせて、同一の波形で駆動すること
を特徴とする血栓制御用超音波振動子の駆動方法。
【請求項８】
請求項１に記載の血栓制御用超音波振動子において、前記液体容器は、対象部位に接着する面は、治療対象となる血管の部位、太さ、長さ、或いは複雑な血管網などの対象部位近傍の体表面の曲率に適した皮膚との接着性の良い形状を備えていること
を特徴とする血栓制御用超音波振動子。
【請求項９】
請求項８に記載の血栓制御用超音波振動子において、前記液体容器と対象部位に接着する面との間には、超音波透過性の良い粘着性の液体ジェルが適用されること
を特徴とする血栓制御用超音波振動子。
【請求項１０】
請求項１に記載の血栓制御用超音波振動子において、当該血栓制御用超音波振動子は対象部位への接触を維持する保持具を装着可能に構成されていること
を特徴とする血栓制御用超音波振動子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、血栓制御用超音波振動子に関し、特に脳梗塞や心筋梗塞、さらには深部静脈血栓症などの原因となる血管内に形成される血栓の発生、及び血栓が発生した後の血栓の成長を抑制させる効果のある超音波を発生させる血栓制御用超音波振動子及びその駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から脳梗塞や心筋梗塞などの治療に超音波振動を利用する治療手段が知られている。例えば、特許文献１には、血栓溶解剤を投与しながら超音波を照射し、脳血栓を溶解する治療用超音波治療装置が開示されている。
【０００３】
一方、超音波振動が脳梗塞や心筋梗塞の原因となる血管内に形成される血栓の成長を抑制する効果については、既に吉澤直により、犬股動脈塞栓モデルを用いた非塞栓化実験で一部その有効性が示されている。すなわち、股動脈内をバルーンカテーテルで内皮損傷させ、２時間血流を遮断することで塞栓が１００％形成される状態を生起させ、その血流遮断中に２００ｋＨｚの超音波を照射し続けることで塞栓状態にならず、血栓の成長を抑制可能であると報告されている（非特許文献１）。
【０００４】
しかし、それ以外には、血栓の成長を抑制させる効果のある超音波照射の手法や超音波照射手段などについては、現在のところ報告を見出していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４４９２８１８号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】吉澤直著「経皮的超音波照射による血栓溶解療法後の急性再閉塞予防効果に関する研究」  東京慈恵会医科大学第４内科学教室、東京慈恵会医科大学雑誌第１０７巻第２号別刷（慈恵医大誌１９９２年；１０７：２６５−７４）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示された治療用超音波治療装置は、既に形成された血栓に対し、血栓溶解剤という薬物と超音波振動を併用する治療装置である。また、非特許文献１に開示されたような超音波の照射による血栓の成長を抑制させる効果のある超音波照射手段は知られていない。
【０００８】
この発明は、このような課題を解決し、薬物を併用することなく、超音波の照射のみによる血栓の成長を抑制させる効果のある血栓制御用超音波振動子及びその駆動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】
【０００９】
請求項１の発明は、音響レンズの上に超音波振動子が重畳され、超音波振動子の上に反射板が配置され、全体が冷媒を充填した液体容器で被覆されていることを特徴とする血栓制御用超音波振動子である。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１で規定する前記超音波振動子は１又は複数の振動子セグメントから構成されることを規定する。
【００１１】
請求項３の発明は、前記血栓制御用超音波振動子の駆動方法であって、前記血栓制御用超音波振動子は、所定周波数の高周波振動により駆動することを規定する。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項３に記載の血栓制御用超音波振動子の駆動方法において、前記所定周波数の高周波振動とは２０ｋＨｚ〜１５ＭＨｚの高周波振動であることを規定する。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項３に記載の血栓制御用超音波振動子の駆動方法において、前記所定周波数は単一または複数であって、それらの周波数及び位相が時間的に変化するものとし、振動子が複数の場合には各振動子が同一、又は異なる位相で周波数あるいは位相を変化させることを規定する。
【００１４】
請求項６の発明は、請求項５に記載の血栓制御用超音波振動子の駆動方法において、前記周波数或いは位相の時間的に変化は、１ｍ秒以下の梗塞の変化が認められることを規定する。
【００１５】
請求項７の発明は、請求項３に記載の血栓制御用超音波振動子の駆動方法において、前記高周波振動の波形は、単一パルス波形、バースト波形、連続波形、雑音波形から固定的に選択した波形或いは経時的に変化させて選択した波形とし、前記血栓制御用超音波振動子は、特定の或いは複数の振動子を組み合わせて、同一の波形で駆動することを規定する。
【００１６】
請求項８の発明は、請求項１に記載の血栓制御用超音波振動子において、前記液体容器は、対象部位に接着する面は、治療対象となる血管の部位、太さ、長さ、或いは複雑な血管網などの対象部位近傍の体表面の曲率に適した皮膚との接着性の良い形状を備えていることを規定する。
【００１７】
請求項９の発明は、請求項８に記載の血栓制御用超音波振動子において、前記液体容器と対象部位に接着する面との間には、超音波透過性の良い粘着性の液体ジェルが適用されることを規定する。
【００１８】
請求項１０の発明は、請求項１に記載の血栓制御用超音波振動子において、当該血栓制御用超音波振動子は対象部位への接触を維持する保持具を装着可能に構成されていることを規定する。
【発明の効果】
【００１９】
この発明の血栓制御用超音波振動子によれば、この振動子を所定周波数の高周波振動、例えば５００ｋＨｚの高周波振動所定の周波数で駆動することにより、薬物を併用することなく、超音波の照射のみによる血栓の成長を抑制させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明に係る血栓制御用超音波振動子の実施の形態を説明する概念図。
【図２】この発明に係る血栓制御用超音波振動子に使用する音響レンズの効果（超音波ビームの広角化）を説明する概念図。
【図３】この発明に係る血栓制御用超音波振動子を５００ｋＨｚで駆動したときの、プローブ先端から２８ｍｍ離れた位置における、プローブ中心からの距離（ｍｍ）と超音波の音響強度（Ｗ／ｃｍ2 ）の関係を示す音場分布を説明する図。
【図４】この発明に係る血栓制御用超音波振動子による超音波照射をした場合の超音波の音響強度（Ｗ／ｃｍ2 ）と血栓増加量（ｍｍ）と、非照射の場合の血栓増加量（ｍｍ）との測定結果を説明する図。
【図５】この発明に係る血栓制御用超音波振動子による超音波照射をした場合の超音波の音響強度（Ｗ／ｃｍ2 ）と血栓増加抑制比率を説明する図。
【図６】超音波振動の基本周波数が５０ｋＨｚで、所定時間の整数倍のランダムな時間幅でスタート時点の位相にリセットされる時間的に連続した波形の一例を説明する図。
【図７】超音波振動の基本周波数が５０ｋＨｚで、雑音などのランダムな時間幅でスタート時点の位相にリセットされる時間的に連続した波形の一例を説明する図。
【図８】超音波振動の基本周波数の振幅を雑音信号によりランダム変化させた時間的に連続した波形の一例を説明する図。
【図９】血栓制御用超音波振動子を対象部位へ確実に接触させ接触状態を維持するための保持具を使用した前記振動子の装着状態の例を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１はこの発明に係る血栓制御用超音波振動子１０の実施の形態を説明する概念図、図２は音響レンズ１２の効果（広角化）を説明する概念図である。図１において、血栓制御用超音波振動子１０は、音響レンズ１２の上に超音波振動子１１が重畳され、超音波振動子１１の上に反射板１３が配置され、全体が液体容器１４で被覆されて血栓制御用超音波振動子１０が構成される。なお、符号１８は接着剤層で、血栓制御用超音波振動子１０が適用される患者の体表面に対向し、患者の体表面に接着させるためのものである。
【００２２】
超音波振動子１１は、従来の超音波振動子と同様に、ＰＺＴセラミックスや圧電特性を有する高分子材料であるポリフッ化ビニルデン（ＰＶＤＦ）で構成される。超音波振動子は１又は複数の振動子セグメントから構成することができる。その構成は、前記した引用文献１等に記載されているので、ここでは詳細の説明は省略する。
【００２３】
音響レンズ１２は公知の音響レンズである。超音波振動子１１から照射される超音波振動（超音波ビーム）は、音響レンズ１２により広角化されて患者に照射される。
【００２４】
液体容器１４は、血栓制御用超音波振動子１０の取り扱いを容易にし、また、音響レンズ１２を経て放射される以外の超音波振動が外部に漏れることを防止する目的のもので、液体容器１４の内部には冷却用ゼリーが充填されており、超音波振動子１１を冷却する。また、液体容器１４の下面（患者の体表面に対抗する面）は、患者の体表面に接着するように接着剤層１８、或いは液体容器１４の下面（患者の体表面に対抗する面）と患者の体表面との間には、超音波透過性の良い粘着性の液体ジェル層を形成するとよい。
【００２５】
いずれにしても、前記液体容の対象部位に接着する面は、治療対象となる血管の部位、太さ、長さ、或いは複雑な血管網などの対象部位近傍の体表面の曲率に適した皮膚との接着性の良い形状に形成する。
【００２６】
また、血栓制御用超音波振動子１０は、前記血栓制御用超音波振動子１０を対象部位へ確実に接触させ接触状態を維持するために、例えば図９で（ａ）乃至（ｄ）に示すような保持具１９を装着可能に構成するとよい。
【００２７】
血栓制御用超音波振動子１０の超音波振動子１１は、図示されていない高周波発振器２０（一例として５００ｋＨｚを発振する高周波発振器）に接続されて所定の周波数（５００ｋＨｚ）で駆動されるものとする。
【００２８】
図３は、血栓制御用超音波振動子１０から放射される超音波振動の音場分布を説明する図で、この発明に係る血栓制御用超音波振動子１０を５００ｋＨｚで駆動したときの、プローブ先端から２８ｍｍの距離における、プローブ中心からの距離（ｍｍ）と超音波の音響強度（Ｗ／ｃｍ2 ）の関係を示す音場分布を説明する図で、横軸はプローブ中心からの距離（ｍｍ）、縦軸は超音波の音響強度（Ｗ／ｃｍ2 ）である。なお、音響強度は、水中における音響強度測定装置ＡＩＭＳを使用して測定した。
【００２９】
次に、血栓制御用超音波振動子１０による血栓の増加抑制効果について説明する。
【００３０】
血栓の増加抑制効果は、超音波照射の前後における血栓の増加量（ｍｍ）を、血栓の吸光度（波長：４１２ｎｍ）の差から求めることで効果を判定した。
【００３１】
まず、事前に血栓の吸光度と血栓の厚さに関する検量線を用意し、検量線から血栓の厚さを換算した。日本光学（株）製の吸光度計（特注）を用いて、コイン状血栓の中心を通る直径方向２５点（中心から±６．０ｍｍ、０．５ｍｍ間隔）の吸光度を計測し、続いてこの直径に対して４５°ずつ傾けた３方向の直径上の吸光度分布を計測した。すなわち、計８方向の半径上の吸光度分布を計測したので、中心軸から等距離の８点の平均値は、その距離における音響強度に対する平均吸光度とみなし、校正曲線から血栓の厚さを換算した。但し、中心（０ｍｍ）のみ１点の吸光度の測定結果により評価することになる。
【００３２】
この血栓の増加量の効果の判定では、コイン状血栓を２個づつ５セット、合計１０セットを用意し、２個セットの一方を超音波照射し他方を超音波照射せず、照射側コイン状血栓の厚さと、非照射側コイン状血栓の厚さとの差をＭａｎｎ−ＷｈｉｔｎｅｙのＰｉｒｅｄ２を用いて検定し、信頼度９５％をもって有意とした。
【００３３】
図４は、この発明に係る血栓制御用超音波振動子による超音波照射群の超音波の音響強度（Ｗ／ｃｍ2 ）と血栓増加量（ｍｍ）と、超音波非照射群の超音波の音響強度（Ｗ／ｃｍ2 ）血栓増加量（ｍｍ）との測定結果を説明する図で、横軸はコイン状血栓中心からの距離（ｍｍ）及び音響強度（Ｗ／ｃｍ2 ）、縦軸は血栓の厚さ増加量（ｍｍ）である。
【００３４】
すなわち、コイン状血栓中心からの距離０．５ｍｍごとに超音波照射群の血栓増加量（ｍｍ）（図４で斜線部分）と、超音波非照射群の血栓増加量（ｍｍ）（図４で白抜き部分）である。血栓の厚さ増加量の各値は、５セットの平均値と分散で、各距離での血栓の厚さに優位さのある場合に星印（＊）を付してある。
【００３５】
図４から明らかなように、コイン状血栓中心からの距離４ｍｍまでは血栓の厚さ増加量に優位な差が認められ、超音波照射による血栓成長を抑制する効果が確認された。
【００３６】
この優位な差が示されたコイン状血栓中心からの距離は、音響強度最大０．７２Ｗ／ｃｍ2 から０．ｘｘＷ／ｃｍ2 の範囲にある。特に、中心軸上では超音波非照射群での成長が０．４ｍｍであったのに対し、超音波照射群での成長は０．１５ｍｍに抑制された。すなわち、抑制率は６２．５％に及ぶものであった。
【００３７】
図５は、音響強度と優位な血栓成長抑制効果を認める抑制率の関係を示す図で、横軸は音響強度（Ｗ／ｃｍ2 ）、縦軸は血栓増加抑制比（｛超音波非照射群−超音波照射群｝／超音波照射群）である。
【００３８】
図５から明らかなように、音響強度が高まるにつれて血栓増加抑制率は上昇し、統計学的に優位な値を示した強度閾値０．２８Ｗ／ｃｍ2 では、約３０％の抑制率を示した。しかし、測定結果にはばらつきが多いため、強度閾値は更に低い音響強度にあることが示唆された。
【００３９】
以上の結果をまとめると、血栓制御用超音波振動子を５００ｋＨｚの連続波で駆動するときは、その音響強度０．３Ｗ／ｃｍ2 以上のある範囲において、フィルブリン塊（血栓）成長抑制効果があることが示された。この結果は、照射時間３０分の場合の成績から導かれたものである。すなわち、５００ｋＨｚの連続波超音波による血栓制御用超音波振動子の駆動は血栓成長抑制効果があるものと判断される。
【００４０】
さらに、血栓制御用超音波振動子の駆動においては、所定周波数は単一または複数であって、それらの周波数及び位相が時間的に変化させ、前記振動子が複数の場合には、各々振動子が同一又は異なる位相で周波数或いは位相を時間的に変化させるようにしてもよい。ここで、周波数の位相を時間的に変化（経時的に変化）させるとは、同一周波数であっても、スタート時点の位相の異なる複数の振動波をつなぎ合わせた波形、あるいはスタート時点の位相に位相ずれがなくとも、ある時間経過後の切替え点で位相が３６０度でない任意の位相に切替えられる時間的に連続した波形を意味する。
【００４１】
即ち、例えば図６に示すように、超音波振動の周波数が例えば基本周波数が５０ｋＨｚであっても、位相切替信号として所定時間の整数倍のランダムな時間幅ａ、ｂ、ｃ、ｄ、等でスタート時点の位相にリセットされる位相切替信号Ｆ１を使用することで、超音波振動の波形の位相が所定時間毎に位置RA、RB、RC、等でリセットされる、時間的に連続した波形となる。
【００４２】
また、例えば図７に示すように、超音波振動の周波数が基本周波数が例えば５０ｋＨｚであっても、位相切替信号として雑音などのランダムな時間幅ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉ、ｊ等でリセットされる位相切替信号Ｆ２を使用することで、超音波振動の波形の位相がランダムな時間経過毎にリセットされる、時間的に連続した波形となる。
【００４３】
このように、超音波振動の周波数を基本周波数で保ったまま波形の位相をランダムな時間幅毎にリセットすることで、照射部位に定在波の発生するおそれを除くことができる。
【００４４】
さらに、上記した例では、超音波振動の基本周波数と振幅を固定しているが、基本周波数の振幅を、図８に示すような雑音信号で変調して変化させることでも照射部位に定在波の発生するおそれを除くことができる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
特に脳血栓などの発生のおそれがある患者に適用して血栓の発生を抑制し、脳血栓などの発生を抑えることができる血栓制御用超音波振動子とその駆動方法である。
【符号の説明】
【００４６】
１０  血栓制御用超音波振動子
１１  超音波振動子、
１２  音響レンズ
１３  反射板
１４  液体容器
１８  接着剤層（患者の体表面に対対向する）
１９  保持具
【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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【図８】
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【図９】
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