JPH0884739A - 超音波治療装置 - Google Patents
超音波治療装置Info
- Publication number
- JPH0884739A JPH0884739A JP6221733A JP22173394A JPH0884739A JP H0884739 A JPH0884739 A JP H0884739A JP 6221733 A JP6221733 A JP 6221733A JP 22173394 A JP22173394 A JP 22173394A JP H0884739 A JPH0884739 A JP H0884739A
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- JP
- Japan
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- piezoelectric element
- ultrasonic
- voltage
- treatment
- power supply
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- Pending
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- Thermotherapy And Cooling Therapy Devices (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 圧電素子から発生する負圧力を防止すること
のできる超音波治療装置を提供することを目的とする。 【構成】 駆動電源回路が圧電素子に供給する電圧波形
は、圧電素子の共振特性から外れた波長で負極性側に変
位する第１の波形部と、該第１の波形部に引き続き、前
記圧電素子の共振特性に適合した波長で正極性側に変位
する第２の波形部とで構成されることを特徴とする。
のできる超音波治療装置を提供することを目的とする。 【構成】 駆動電源回路が圧電素子に供給する電圧波形
は、圧電素子の共振特性から外れた波長で負極性側に変
位する第１の波形部と、該第１の波形部に引き続き、前
記圧電素子の共振特性に適合した波長で正極性側に変位
する第２の波形部とで構成されることを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、被検体内に存在する
癌、結石等の治療対象部位に、強力な超音波を収束させ
て照射し、治療を行う超音波治療装置に関する。
癌、結石等の治療対象部位に、強力な超音波を収束させ
て照射し、治療を行う超音波治療装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、医用診断装置の開発が進められる
中で、超音波治療装置が多く用いられている。超音波治
療装置は、複数の圧電素子が２次元アレイ状に配列され
たアプリケータを有し、各圧電素子から被検体の治療対
象部位に向けて超音波を照射して癌等の腫瘍を壊死させ
たり、結石を破砕する等の治療を行う。
中で、超音波治療装置が多く用いられている。超音波治
療装置は、複数の圧電素子が２次元アレイ状に配列され
たアプリケータを有し、各圧電素子から被検体の治療対
象部位に向けて超音波を照射して癌等の腫瘍を壊死させ
たり、結石を破砕する等の治療を行う。
【０００３】このような超音波治療装置においては、各
圧電素子に駆動電圧を供給するためにパルサが各圧電素
子毎に配設されており、従来より、該パルサは図４に示
すように圧電素子の共振特性に適合する時間幅ｔa で一
旦負極側（−Ｖ１）に変位し、その後正極側（＋Ｖ２）
に時間幅ｔb で変位してこの振動が徐々に減衰する波形
の電圧を各圧電素子に供給していた。
圧電素子に駆動電圧を供給するためにパルサが各圧電素
子毎に配設されており、従来より、該パルサは図４に示
すように圧電素子の共振特性に適合する時間幅ｔa で一
旦負極側（−Ｖ１）に変位し、その後正極側（＋Ｖ２）
に時間幅ｔb で変位してこの振動が徐々に減衰する波形
の電圧を各圧電素子に供給していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来における超音波治療装置においては、パルサか
ら圧電素子に供給する電圧が、負極から正極に変動する
波形を有しているので、超音波の集束点（治療対象部
位）においては正負両方の圧力が生じることになる。つ
まり、超音波の集束点においては、負の圧力が先に到達
し、その後正の圧力が到達することになる。
うな従来における超音波治療装置においては、パルサか
ら圧電素子に供給する電圧が、負極から正極に変動する
波形を有しているので、超音波の集束点（治療対象部
位）においては正負両方の圧力が生じることになる。つ
まり、超音波の集束点においては、負の圧力が先に到達
し、その後正の圧力が到達することになる。
【０００５】通常、結石等を破砕する際には正の圧力の
みが必要であり、負の圧力が加えられると治療対象部位
の近傍にキャビテーション（小さな泡）が発生してしま
う。そして、このキャビテーションの存在により本来正
圧力が持っているエネルギーが損なわれてしまう。従っ
て、この問題を解決するためには、図４に示した波形に
おける負側の振幅を抑えればよいことになる。
みが必要であり、負の圧力が加えられると治療対象部位
の近傍にキャビテーション（小さな泡）が発生してしま
う。そして、このキャビテーションの存在により本来正
圧力が持っているエネルギーが損なわれてしまう。従っ
て、この問題を解決するためには、図４に示した波形に
おける負側の振幅を抑えればよいことになる。
【０００６】ところが、実際には圧電素子の電気、機械
変換効率を考えると、先に負極側に電圧を印加し、その
後正極側に電圧を印加する方法を用いないと、有効な正
の圧力を発生することができない。一方、負の圧力を除
去するために、多数の圧電素子を用いて位相制御する方
法や、電圧パルスを印加しない状態から正圧力の超音波
を発生する方向にのみ電圧パルスを印加する方法がある
が、これらの方法は装置の構成、制御が複雑になること
や、圧電素子の電気、機械変換効率が著しく低下し、か
つ耐電圧が不足するという欠点があり実用的ではない。
変換効率を考えると、先に負極側に電圧を印加し、その
後正極側に電圧を印加する方法を用いないと、有効な正
の圧力を発生することができない。一方、負の圧力を除
去するために、多数の圧電素子を用いて位相制御する方
法や、電圧パルスを印加しない状態から正圧力の超音波
を発生する方向にのみ電圧パルスを印加する方法がある
が、これらの方法は装置の構成、制御が複雑になること
や、圧電素子の電気、機械変換効率が著しく低下し、か
つ耐電圧が不足するという欠点があり実用的ではない。
【０００７】この発明はこのような従来の課題を解決す
るためになされたもので、その目的とするところは、簡
単な方法で治療対象部位に印加される負の圧力を防止す
ることができ、キャビテーションの発生を抑えることの
できる超音波治療装置を提供することにある。
るためになされたもので、その目的とするところは、簡
単な方法で治療対象部位に印加される負の圧力を防止す
ることができ、キャビテーションの発生を抑えることの
できる超音波治療装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、複数の圧電素子、及び該各圧電素子に駆
動電圧を与える駆動回路を有し、前記各圧電素子から照
射された超音波を被検体の治療部位に集束させて当該治
療部位を治療する超音波治療装置において、前記駆動回
路は、前記圧電素子の共振特性から外れた波長で一方の
極性側に変位させてから、前記圧電素子を駆動すること
が特徴である。
め、本発明は、複数の圧電素子、及び該各圧電素子に駆
動電圧を与える駆動回路を有し、前記各圧電素子から照
射された超音波を被検体の治療部位に集束させて当該治
療部位を治療する超音波治療装置において、前記駆動回
路は、前記圧電素子の共振特性から外れた波長で一方の
極性側に変位させてから、前記圧電素子を駆動すること
が特徴である。
【０００９】
【作用】上述の如く構成された本発明によれば、圧電素
子に駆動電圧を供給するための駆動回路から出力される
電圧波形が、圧電素子の共振特性から外れた波長で負極
性側（一方の極性側）に変位し、その後、圧電素子の共
振特性に適合する波長で正極性側（他方の極性側）に変
位するような形状を有する。従って、超音波焦点には負
の圧力が印加されないので、治療部位周辺にキャビテー
ションが発生することはない。また、特別に複雑な構成
とする必要はない。
子に駆動電圧を供給するための駆動回路から出力される
電圧波形が、圧電素子の共振特性から外れた波長で負極
性側（一方の極性側）に変位し、その後、圧電素子の共
振特性に適合する波長で正極性側（他方の極性側）に変
位するような形状を有する。従って、超音波焦点には負
の圧力が印加されないので、治療部位周辺にキャビテー
ションが発生することはない。また、特別に複雑な構成
とする必要はない。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は、本発明に係る超音波治療装置の概略的な
構成を示すブロック図であり、同図に示すように、この
超音波治療装置は、複数の超音波振動子７を有し生体２
とは水袋５を介して接触し、該生体２内の治療部位１に
強力な超音波を照射するアプリケータ６と、治療部位１
を含む領域３の超音波画像を撮影するための超音波の送
受信を行う超音波プローブ４とを備えている。
する。図１は、本発明に係る超音波治療装置の概略的な
構成を示すブロック図であり、同図に示すように、この
超音波治療装置は、複数の超音波振動子７を有し生体２
とは水袋５を介して接触し、該生体２内の治療部位１に
強力な超音波を照射するアプリケータ６と、治療部位１
を含む領域３の超音波画像を撮影するための超音波の送
受信を行う超音波プローブ４とを備えている。
【００１１】各超音波振動子７は、それぞれについて配
設されたパルサ８と接続されて超音波パルスが供給され
るようになっており、各パルサ８は駆動電圧制御部１０
からの駆動電圧にて超音波パルスを出力する。また、各
パルサ８は遅延制御部１１の制御下で動作する遅延回路
９と接続され、これによって各パルサ８から出力される
パルス毎に遅延がかけられて強力超音波の焦点位置が制
御される。また、遅延制御部１１、駆動電圧制御部１０
は主制御部１２にて総括的に制御される。
設されたパルサ８と接続されて超音波パルスが供給され
るようになっており、各パルサ８は駆動電圧制御部１０
からの駆動電圧にて超音波パルスを出力する。また、各
パルサ８は遅延制御部１１の制御下で動作する遅延回路
９と接続され、これによって各パルサ８から出力される
パルス毎に遅延がかけられて強力超音波の焦点位置が制
御される。また、遅延制御部１１、駆動電圧制御部１０
は主制御部１２にて総括的に制御される。
【００１２】一方、超音波プローブ４は送受信部１３と
接続され、生体２内に撮影用の超音波を出力するととも
に撮影領域にて発生した超音波エコーを受信する。送受
信部１３はシステムコントローラ１８の制御下で動作す
る。また、送受信部１３にて収集された超音波エコー
は、信号処理部１４に供給され画像信号が作成される。
この画像信号は表示装置１５に表示される。
接続され、生体２内に撮影用の超音波を出力するととも
に撮影領域にて発生した超音波エコーを受信する。送受
信部１３はシステムコントローラ１８の制御下で動作す
る。また、送受信部１３にて収集された超音波エコー
は、信号処理部１４に供給され画像信号が作成される。
この画像信号は表示装置１５に表示される。
【００１３】更に、この超音波治療装置には超音波プロ
ーブ４の位置を制御するプローブ位置コントローラ１
６，アプリケータ６の位置を制御するアプリケータ位置
コントローラ１７が配設されており、システムコントロ
ーラ１８の制御下で制御されるようになっている。
ーブ４の位置を制御するプローブ位置コントローラ１
６，アプリケータ６の位置を制御するアプリケータ位置
コントローラ１７が配設されており、システムコントロ
ーラ１８の制御下で制御されるようになっている。
【００１４】次に、本実施例の動作について説明する。
前記した従来例では、図４に示したように負極側の電圧
−Ｖ１に時間幅ｔa で変位することによって、超音波焦
点位置にてキャビテーションが発生し治療に支障をきた
していた。これは、時間幅ｔa が圧電素子７の共振特性
に適合する波長（周波数）であることに起因するもので
ある。従って本実施例では、電圧−Ｖ１に変位させる際
に圧電素子７の共振特性から外れた時間幅とする。そし
て、これによって負極側に電圧波形が変位する際に、圧
電素子からは負の圧力が発生せずキャビテーションの発
生を防止することができる。以下、これを具体的に説明
する。
前記した従来例では、図４に示したように負極側の電圧
−Ｖ１に時間幅ｔa で変位することによって、超音波焦
点位置にてキャビテーションが発生し治療に支障をきた
していた。これは、時間幅ｔa が圧電素子７の共振特性
に適合する波長（周波数）であることに起因するもので
ある。従って本実施例では、電圧−Ｖ１に変位させる際
に圧電素子７の共振特性から外れた時間幅とする。そし
て、これによって負極側に電圧波形が変位する際に、圧
電素子からは負の圧力が発生せずキャビテーションの発
生を防止することができる。以下、これを具体的に説明
する。
【００１５】図３は、図１に示した各パルサ８の内部構
成を示す回路図である。図示のようにこの回路は、直流
電源Ｅ１の負極側に抵抗Ｒ１が接続され、この抵抗Ｒ１
の他端は３系統に分岐され１つ目はコイルＬ１、２つ目
はコンデンサＣ１、３つ目はコイルＬ２に接続されてい
る。そして、コイルＬ１はスイッチＳ１を介して、電源
Ｅ１の正極側に接続され、コンデンサＣ１の他端も電源
Ｅ１の正極側に接続され、コイルＬ２は圧電素子７を介
してやはり電源Ｅ１の正極側に接続されている。このよ
うに構成された回路を用い、スイッチＳ１のオン、オフ
を切換えることによって図２に示す如くの波形が得られ
る。即ち、負極側のピーク電圧−Ｖ１に到達するまでの
時間ｔc が図４に示した従来例の場合の時間ｔa に比べ
て著しく長くなっている。例えば、時間ｔa がμ secの
オーダーで、時間ｔc がｍ secのオーダーである。従っ
て、負極側のピーク電圧−Ｖ１に到達するまでの電圧波
形の波長が長くなり（周波数が低くなる）圧電素子７の
共振周波数から外れるので、この負極側への電圧波形の
変位により圧電素子７は負極性の圧力を発生しない。こ
のため、超音波集束点に負の圧力が生じないので、キャ
ビテーションの発生を防止することができるようにな
る。このようにして、本実施例では、圧電素子７に駆動
電圧を供給するパルサ８からの出力電圧の波形が負極側
の変位する際に、負極側のピーク値に達するまでの時間
が圧電素子の共振特性から外れた時間となっているの
で、圧電素子７からは負圧力の超音波は発生せず、電圧
値−Ｖ１から＋Ｖ２に至る電圧パルスにより正圧力の強
力超音波が変換効率良く発生し、集束点に伝搬してキャ
ビテーションに疎外されずに結石に対する破砕力を伝達
することができるようになる。
成を示す回路図である。図示のようにこの回路は、直流
電源Ｅ１の負極側に抵抗Ｒ１が接続され、この抵抗Ｒ１
の他端は３系統に分岐され１つ目はコイルＬ１、２つ目
はコンデンサＣ１、３つ目はコイルＬ２に接続されてい
る。そして、コイルＬ１はスイッチＳ１を介して、電源
Ｅ１の正極側に接続され、コンデンサＣ１の他端も電源
Ｅ１の正極側に接続され、コイルＬ２は圧電素子７を介
してやはり電源Ｅ１の正極側に接続されている。このよ
うに構成された回路を用い、スイッチＳ１のオン、オフ
を切換えることによって図２に示す如くの波形が得られ
る。即ち、負極側のピーク電圧−Ｖ１に到達するまでの
時間ｔc が図４に示した従来例の場合の時間ｔa に比べ
て著しく長くなっている。例えば、時間ｔa がμ secの
オーダーで、時間ｔc がｍ secのオーダーである。従っ
て、負極側のピーク電圧−Ｖ１に到達するまでの電圧波
形の波長が長くなり（周波数が低くなる）圧電素子７の
共振周波数から外れるので、この負極側への電圧波形の
変位により圧電素子７は負極性の圧力を発生しない。こ
のため、超音波集束点に負の圧力が生じないので、キャ
ビテーションの発生を防止することができるようにな
る。このようにして、本実施例では、圧電素子７に駆動
電圧を供給するパルサ８からの出力電圧の波形が負極側
の変位する際に、負極側のピーク値に達するまでの時間
が圧電素子の共振特性から外れた時間となっているの
で、圧電素子７からは負圧力の超音波は発生せず、電圧
値−Ｖ１から＋Ｖ２に至る電圧パルスにより正圧力の強
力超音波が変換効率良く発生し、集束点に伝搬してキャ
ビテーションに疎外されずに結石に対する破砕力を伝達
することができるようになる。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
圧電素子を駆動する駆動回路（パルサ）の回路構成を変
更するだけで容易に、正圧力の強力超音波の直前に発生
する負圧力の発生を防止することができるようになる。
また、圧電素子の変換効率を損なわず破砕効果を向上さ
せるとができるという効果が得られる。
圧電素子を駆動する駆動回路（パルサ）の回路構成を変
更するだけで容易に、正圧力の強力超音波の直前に発生
する負圧力の発生を防止することができるようになる。
また、圧電素子の変換効率を損なわず破砕効果を向上さ
せるとができるという効果が得られる。
【図１】本発明に係る超音波治療装置の構成を概略的に
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図２】本発明に係るパルサから出力される圧電素子の
駆動電圧波形を示す説明図である。
駆動電圧波形を示す説明図である。
【図３】パルサ内部の回路構成図である。
【図４】従来における圧電素子の駆動電圧波形を示す説
明図である。
明図である。
１ 治療部位 ２ 生体 ３ 撮影領域 ４ 超
音波プローブ ５ 水袋 ６ アプリケータ ７ 圧電素子 ８
パルサ ９ 遅延回路 １０ 駆動電圧制御部 １１ 遅延
制御部 １２ 主制御部 １３ 送受信部 １４ 信号処理
回路 １５ 表示装置 １６ プローブ位置コントローラ １７ アプリケータ位置コントローラ １８ システムコントローラ １９ キーボード
音波プローブ ５ 水袋 ６ アプリケータ ７ 圧電素子 ８
パルサ ９ 遅延回路 １０ 駆動電圧制御部 １１ 遅延
制御部 １２ 主制御部 １３ 送受信部 １４ 信号処理
回路 １５ 表示装置 １６ プローブ位置コントローラ １７ アプリケータ位置コントローラ １８ システムコントローラ １９ キーボード
Claims (3)
- 【請求項１】 複数の圧電素子、及び該各圧電素子に駆
動電圧を与える駆動回路を有し、前記各圧電素子から照
射された超音波を被検体の治療部位に集束させて当該治
療部位を治療する超音波治療装置において、前記駆動回
路は、 前記圧電素子の共振特性から外れた波長で一方の極性側
に変位させてから、前記圧電素子を駆動させることを特
徴とする超音波治療装置。 - 【請求項２】前記一方の極性は負極であることを特徴と
する請求項１記載の超音波治療装置。 - 【請求項３】 複数の圧電素子、及び該各圧電素子に駆
動電圧を与える駆動回路を有し、前記各圧電素子から照
射された超音波を被検体の治療部位に集束させて当該治
療部位を治療する超音波治療装置において、前記駆動回
路は、 第１のコイルとスイッチとの直列接続と、コンデンサ
と、第２のコイルと圧電素子との直列接続と、の並列回
路に直流電源を接続した構成を成し、前記スイッチのオ
ン・オフを切換えて前記圧電素子に供給する電圧を発生
することを特徴とする超音波治療装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6221733A JPH0884739A (ja) | 1994-09-16 | 1994-09-16 | 超音波治療装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6221733A JPH0884739A (ja) | 1994-09-16 | 1994-09-16 | 超音波治療装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0884739A true JPH0884739A (ja) | 1996-04-02 |
Family
ID=16771402
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6221733A Pending JPH0884739A (ja) | 1994-09-16 | 1994-09-16 | 超音波治療装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0884739A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012083230A (ja) * | 2010-10-12 | 2012-04-26 | Fujitsu Ltd | プローバ装置及びプローブ測定方法 |
| CN113426651A (zh) * | 2021-05-21 | 2021-09-24 | 四川步歌科技有限公司 | 一种超声波电路及其构成的疼痛治疗仪 |
-
1994
- 1994-09-16 JP JP6221733A patent/JPH0884739A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012083230A (ja) * | 2010-10-12 | 2012-04-26 | Fujitsu Ltd | プローバ装置及びプローブ測定方法 |
| CN113426651A (zh) * | 2021-05-21 | 2021-09-24 | 四川步歌科技有限公司 | 一种超声波电路及其构成的疼痛治疗仪 |
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