特開 2023-149310 超音波治療システム、超音波検査システム、治療方法、検査方法、及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023149310

(43)【公開日】2023-10-13

(54)【発明の名称】超音波治療システム、超音波検査システム、治療方法、検査方法、及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   A61H 23/02 20060101AFI20231005BHJP

【ＦＩ】

A61H23/02 341

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022057817

(22)【出願日】2022-03-31

(71)【出願人】

【識別番号】517182918

【氏名又は名称】ピクシーダストテクノロジーズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002815

【氏名又は名称】ＩＰＴｅｃｈ弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】大岡 佳生

(72)【発明者】

【氏名】中野 学

(72)【発明者】

【氏名】星 貴之

【テーマコード（参考）】

4C074

【Ｆターム（参考）】

4C074AA03

4C074AA04

4C074AA05

4C074BB05

4C074CC03

4C074DD05

4C074EE10

4C074GG20

(57)【要約】

【課題】患部に接触することなく皮膚疾患の治療又は検査を行う技術を提供する。
【解決手段】皮膚疾患の患部の治療を行う超音波治療システム１は、超音波を放射するフェーズドアレイ１５と、フェーズドアレイ１５を制御することで、フェーズドアレイ１５から放射される超音波を患部の近傍の焦点に集束させる制御手段と、を有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

皮膚疾患の患部の治療を行う超音波治療システムであって、
超音波を放射する複数の超音波振動子と、
複数の前記超音波振動子を制御することで、複数の前記超音波振動子から放射された超音波を前記患部の近傍の焦点に集束させる制御手段と、
を有する超音波治療システム。

【請求項2】

前記患部の状態を示すセンサ情報を取得する取得手段を有し、
前記制御手段は、前記取得手段により取得された前記センサ情報に基づいて、複数の前記超音波振動子を制御する、
請求項１に記載の超音波治療システム。

【請求項3】

前記焦点の位置を示す光を発する発光部を有する、請求項１に記載の超音波治療システム。

【請求項4】

皮膚疾患の患部の検査を行う超音波検査システムであって、
超音波を放射する複数の超音波振動子と、
複数の前記超音波振動子を制御することで、複数の前記超音波振動子から放射される超音波を前記患部の近傍の焦点に集束させる制御手段と、
前記制御手段により制御された前記超音波振動子から放射された超音波が前記患部において反射することで発生する反射波の特徴量に基づいて、前記患部の状態を判断する判断手段と、
を有する超音波検査システム。

【請求項5】

前記判断手段は、複数の超音波マイクにより受信された前記反射波の特徴量を処理することで、前記患部の状態を判断する、請求項４に記載の超音波検査システム。

【請求項6】

前記患部の特定の位置に前記焦点が位置しているかを判定する判定手段を有し、
前記判断手段は、前記患部の特定の位置に前記焦点が位置していると前記判定手段により判定された場合における前記反射波の特徴量に基づいて、前記患部の状態を判断する、
請求項４に記載の超音波検査システム。

【請求項7】

皮膚疾患の患部の治療を行う治療方法であって、
超音波を放射する複数の超音波振動子を制御することで、複数の前記超音波振動子から放射された超音波を前記患部の近傍の焦点に集束させる、
治療方法。

【請求項8】

皮膚疾患の患部の検査を行う検査方法であって、
超音波を放射する複数の超音波振動子を制御することで、複数の前記超音波振動子から放射される超音波を前記患部の近傍の焦点に集束させ、
制御された前記超音波振動子から放射された超音波が前記患部において反射することで発生する反射波の特徴量に基づいて、前記患部の状態を判断する、
検査方法。

【請求項9】

コンピュータを、請求項１から請求項３の何れか１項に記載の超音波治療システム、又は請求項４から請求項６の何れか１項に記載の超音波検査システムとして機能させるためのプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、超音波治療システム、超音波検査システム、治療方法、検査方法、及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、水虫やアトピー性皮膚炎などの皮膚疾患に対して、薬剤塗布による治療が行われている。薬剤が患者の体質に合わない場合や、薬剤治療による効果が不足する場合には、薬剤以外の治療方法が求められる。
特許文献１には、ニキビの患部に対してブラシヘッドによる振動を与えるとともに特定波長の光を照射することで、ニキビの治療を行う装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７－２０２４０３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、特許文献１に記載の技術のように患部に直接触れる治療方法は、かえって疾患を悪化させるおそれがある。また、目視で得られる以上の情報を得るために患部の検査を行う場合にも、患部への接触が疾患を悪化させる恐れがある。

【0005】

本開示の目的は、患部に接触することなく皮膚疾患の治療又は検査を行う技術を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様の超音波治療システムは、皮膚疾患の患部の治療を行う超音波治療システムであって、超音波を放射する複数の超音波振動子と、複数の前記超音波振動子を制御することで、複数の前記超音波振動子から放射される超音波を前記患部の近傍の焦点に集束させる制御手段と、を有する。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】超音波治療システムの構成例を示す図である。

【図2】フェーズドアレイの構成例を示す図である。

【図3】フェーズドアレイにより放射される超音波の集束を説明する図である。

【図4】制御装置のハードウェア構成例を示す図である。

【図5】制御装置の動作例を示す図である。

【図6】超音波治療の例を示す図である。

【図7】焦点制御の例を示す図である。

【図8】超音波検査の例を示す図である。

【図9】焦点制御の例を示す図である。

【図10】超音波検査の例を示す図である。

【図11】焦点の可視化の例を示す図である。

【図12】放射位置のずれ検出の例を示す図である。

【図13】放射位置の調整の例を示す図である。

【図14】放射角度の調整の例を示す図である。

【図15】放射距離の調整の例を示す図である。

【図16】フェーズドアレイの保持方法の例を示す図である。

【図17】フェーズドアレイの移動方法の例を示す図である。

【図18】超音波治療システムの筐体の例を示す図である。

【図19】超音波治療システムの筐体の例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、本発明の一実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施形態を説明するための図面において、同一の構成要素には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

【0009】

（１）超音波治療システムの構成
超音波治療システムの構成について説明する。図１は、本実施形態の超音波治療システムの構成を示すブロック図である。

【0010】

図１に示すように、超音波治療システム１は、制御装置１１と、データベース１２と、出力装置１３と、センサ１４と、フェーズドアレイ１５とを備える。データベース１２と、出力装置１３と、センサ１４と、フェーズドアレイ１５とは、それぞれ、制御装置１１と有線又は無線で接続される。

【0011】

制御装置１１は、超音波治療システム１に含まれる各装置を制御する。制御装置１１は、例えば、スマートフォン、タブレット端末、又は、パーソナルコンピュータである。

【0012】

データベース１２は、制御装置１１及びその他の機器から入力されるデータを記憶し、制御装置１１からのリクエストに応じて制御装置１１にデータを出力する。データベース１２は、例えば、ウェブサーバである。

【0013】

出力装置１３は、制御装置１１から入力される情報に基づいて情報を出力する。情報の出力は、例えば画像表示又は音声出力により行われる。出力装置１３は、例えば、ディスプレイ、スピーカ、又はそれらの組み合わせである。

【0014】

センサ１４は、患部１０又は患部１０近傍の状態を測定し、測定結果を示す情報を制御装置１１へ出力する。センサ１４は、例えば、カメラ、超音波用マイク、レーザードップラー計、又は距離計である。

【0015】

フェーズドアレイ１５は、複数の超音波振動子を有し、制御装置１１による制御に応じて、特定の焦点で集束する超音波を放射する。フェーズドアレイ１５の詳細は図２及び図３を用いて後述する。

【0016】

超音波治療システム１は、フェーズドアレイ１５から超音波を放射して、皮膚疾患（例えば水虫又はアトピー性皮膚炎）の患部１０の近傍の焦点に超音波を集束させることで、患部１０を治療する。具体的には、集束超音波により患部１０近傍に超音波刺激（微細な振動）が与えられ、細胞接着分子（ケラチン及びコラーゲン）の産生が促進され、皮膚のバリア機能が向上する。その結果、患部１０の炎症が抑制される。なお、超音波治療システム１による治療を行う際に、患部１０に皮膚疾患の炎症を抑えるための薬剤２０を塗布してもよい。薬剤２０が塗布された患部１０に対して超音波刺激を与えることで、薬剤がクリーミーになり、患部１０の血行が良くなる。これにより、薬剤２０の皮膚への浸透が促進され、患部１０の炎症をさらに抑制することができる。

【0017】

なお、図１に示す超音波治療システム１は、フェーズドアレイ１５から超音波を放射して、皮膚疾患の患部１０の近傍の焦点に超音波を集束させ、超音波が患部１０において反射することで発生する反射波の特徴量をセンサ１４により測定することで、患部１０の検査を行うこともできる。すなわち、本実施形態の超音波治療システム１は、超音波検査システムとしても機能する。具体的には、患部１０における皮膚の硬さにより反射波の特徴量（例えば振幅又は位相）が変化するため、反射波の特徴量の測定結果に基づいて患部１０の炎症の程度や乾燥度を判断することができる。患部１０の状態を定量的に測定することができるため、専門的な知見を有する医師でなくても皮膚疾患の検査を実施できる。これにより、日常的に（高頻度に）皮膚疾患の状態を確認するための患者の負担を軽減できる。

【0018】

（１－１）制御装置の構成
制御装置の構成について説明する。図４は、本実施形態の制御装置の構成を示すブロック図である。

【0019】

図４に示すように、制御装置１１は、記憶装置１１１と、プロセッサ１１２と、入出力インタフェース１１３と、通信インタフェース１１４とを備える。

【0020】

記憶装置１１１は、プログラム及びデータを記憶するように構成される。記憶装置１１１は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、及び、ストレージ（例えば、フラッシュメモリ又はハードディスク）の組合せである。

【0021】

プログラムは、例えば、以下のプログラムを含む。
・ＯＳ（Operating System）のプログラム
・情報処理を実行するアプリケーション（例えば、ウェブブラウザ）のプログラム

【0022】

データは、例えば、以下のデータを含む。
・情報処理において参照されるデータベース
・情報処理を実行することによって得られるデータ（つまり、情報処理の実行結果）

【0023】

プロセッサ１１２は、記憶装置１１１に記憶されたプログラムを起動することによって、制御装置１１の機能を実現するコンピュータである。プロセッサ１１２は、例えば、以下の少なくとも１つである。
・ＣＰＵ（Central Processing Unit）
・ＧＰＵ（Graphic Processing Unit）
・ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）
・ＦＰＧＡ（Field Programmable Array）

【0024】

入出力インタフェース１１３は、制御装置１１に接続される入力デバイスからユーザの指示を取得し、かつ、制御装置１１に接続される出力装置１３に情報を出力するように構成される。入力デバイスは、例えば、キーボード、ポインティングデバイス、タッチパネル、又は、それらの組合せである。

【0025】

通信インタフェース１１４は、制御装置１１と超音波治療システム１に含まれる他の機器との間の通信を制御するように構成される。

【0026】

（１－２）フェーズドアレイ１５の構成
フェーズドアレイ１５の構成を説明する。図２は、フェーズドアレイ１５の構成を例示する図である。
図２に示すように、フェーズドアレイ１５は、振動子盤１６と、複数の超音波振動子１５ａとを有する。複数の超音波振動子１５ａは、振動子盤１６にＸＹ平面に沿う水平面に沿って並べられ、例えばアレイ状に配列される。複数の超音波振動子１５ａは、制御装置１１による制御に従って駆動（すなわち振動）するように構成される。

【0027】

振動子盤１６は、例えば、ＸＹ平面（つまり、Ｚ方向から見た平面視（以下、単に「平面視」という））で矩形状を有する。振動子盤１６が、フェーズドアレイ１５の放射面を形成している。複数の超音波振動子１５ａは、平面視で、六角形状をなすように、振動子盤１６に配列されている。なお、振動子盤１６の形状及び超音波振動子１５ａの配列は、図２の例に限定されない。

【0028】

図３は、図２に示すフェーズドアレイ１５から放射された超音波が複数の焦点ＦＰ１～ＦＰ３に集束する様子を説明する図である。制御装置１１は、複数の超音波振動子１５ａそれぞれを個別のタイミングで駆動する。各超音波振動子１５ａから放射される超音波は、互いに同じ音圧を有する。フェーズドアレイ１５から放射される超音波は、各超音波振動子１５ａの振動の時間差に応じた位相差を有する。図３に示すように、複数の超音波振動子１５ａのそれぞれから放射された超音波は、振動子盤１６から所定の距離（以下「焦点距離」という）だけ離れた位置にある焦点ＦＰ１～ＦＰ３で集束する。すなわち、本実施形態におけるフェーズドアレイ１５は、集束超音波を発生するように構成される。

【0029】

制御装置１１は、各超音波振動子１５ａを駆動するタイミングを制御することで、図３に例示するように、焦点の位置を任意に変更することができる。ここで、焦点距離は、フェーズドアレイ１５の基準点を原点とした３次元座標系における原点からの距離で表現される。例えば、焦点ＦＰ１の焦点距離Ｌ１は、原点（０,０,０）と、ＦＰ１（ｘ１,ｙ１,ｚ１）との距離となる。焦点ＦＰ２の焦点距離Ｌ２は、原点（０,０,０）と、ＦＰ２（ｘ２,ｙ２,ｚ２）との距離となる。焦点ＦＰ３の焦点距離Ｌ３は、原点（０,０,０）と、ＦＰ３（ｘ３,ｙ３,ｚ３）との距離となる。このように、制御装置１１は、複数の超音波振動子１５ａから放射される集束超音波の焦点の位置を、３次元的に変更することができる。なお、図３に示す原点の位置は、任意に変更することができる。

【0030】

（２）制御処理
本実施形態の制御処理について説明する。図５は、本実施形態の制御装置１１の動作例を示すフローチャートである。図５の処理は、制御装置１１の電源がＯＮになり、超音波治療システム１の初期設定が終わったタイミングで開始される。ただし、図５の処理の開始タイミングはこれに限定されない。

【0031】

制御装置１１は、入力情報の取得（Ｓ１３０）を実行する。具体的には、制御装置１１は、ユーザによる操作又はデータベース１２からの入力を受け付けることで、入力情報を取得する。入力情報には、フェーズドアレイ１５による超音波の放射を制御するための情報が含まれる。例えば、入力情報には、放射する超音波の強度、位相、タイミング、焦点位置、及び周波数の少なくとも何れかを示す情報が含まれる。

【0032】

制御装置１１は、超音波の放射（Ｓ１３１）を実行する。具体的には、制御装置１１は、取得した入力情報に基づく制御指示をフェーズドアレイ１５に送信することで、フェーズドアレイ１５から入力情報に応じた集束超音波を放射させる。

【0033】

制御装置１１は、センサ情報の取得（Ｓ１３２）を実行する。具体的には、制御装置１１は、センサ１４が患部１０又はその近傍の状態を測定することで得られたセンサ情報を、センサ１４から取得する。センサ情報には、例えば、患部１０を撮影した画像、超音波振動によるセンサ１４と患部１０との距離の変化を示す情報、及び患部１０で超音波が反射することで発生した反射波の特徴量を示す情報の、少なくとも何れかが含まれる。

【0034】

制御装置１１は、制御を終了するか否かの判定（Ｓ１３３）を実行する。具体的には、超音波照射を終了するための指示が制御装置に入力された場合、又は特定の条件が満たされた場合に、制御装置１１は制御を終了すると判定し、図５の処理を終了する。特定の条件には、例えば、超音波の照射時間が所定の時間に達したこと、又は超音波の放射先に患部１０が存在しなくなったことが含まれる。

【0035】

一方、制御を終了しないと判定した場合、制御装置１１は、Ｓ１３１に戻って超音波の放射を行う。この際、制御装置１１は、Ｓ１３０において取得した入力情報を、Ｓ１３２において取得したセンサ情報に基づいて更新してもよい。すなわち、制御装置１１は、センサ１４から取得したセンサ情報に基づいてフェーズドアレイ１５を制御してもよい。

【0036】

（３）超音波治療の説明
図６を用いて超音波治療の例を説明する。フェーズドアレイ１５は、制御装置１１による制御に応じて各超音波振動子から超音波パルスを放射し、皮膚疾患の患者の皮膚における患部１０の近傍の焦点で超音波を集束させる。集束超音波により患部１０に起こされる微小な振動により、皮膚のバリア機能が向上し、炎症が軽減される。このような構成により、非接触で且つ低侵襲な方法で、皮膚疾患の治療を行うことができる。

【0037】

また、センサ１４は、超音波放射時における患部１０の状態を測定する。例えば、センサ１４としてカメラ又はレーザードップラー計を用い、患部１０における皮膚の変位を測定することで、制御装置１１は、患部１０がどの程度振動しているか（すなわちどの程度の強度の超音波刺激を患部１０に与えられているか）を判断する。そして制御装置１１は、センサ情報に基づいて、フェーズドアレイ１５から放射される超音波の強度を調整する。これにより、適切な強度の超音波刺激を患部に与えることができる。

【0038】

また、センサ１４は、患部１０の状態を測定するものに限定されない。例えば、センサ１４は、患者が存在する空間における気温や湿度などの環境情報を測定してもよい。気温や湿度により、患部１０の皮膚の硬さ（すなわち超音波による振動のしやすさ）は変化しうる。そこで制御装置１１は、センサ１４から取得した環境情報に応じて、超音波の強度を調整してもよい。これにより、より適切な強度の超音波刺激を患部に与えることができる。

【0039】

また、制御装置１１は、カメラや距離計などのセンサ１４による測定結果に基づいて、超音波の放射先（すなわちフェーズドアレイ１５に対向する位置）に患部１０が存在するか否かを判断してもよい。そして制御装置１１は、患部１０が存在しない場合に、超音波の放射が停止されるようにフェーズドアレイ１５を制御してもよい。これにより、患部１０以外の対象が超音波に暴露することを抑制できる。なお、制御装置１１は、超音波の放射有無だけではなく、放射強度を制御してもよい。例えば、患部１０と超音波の焦点とがずれている場合に放射強度を弱くし、患部１０と超音波の焦点とが一致している場合に放射強度を強くしてもよい。

【0040】

なお、患部１０の範囲が広い場合には、広い範囲に超音波刺激を与えることが望ましい。そこで制御装置１１は、フェーズドアレイ１５から放射される超音波が集束する焦点位置を制御する。図７は、焦点制御の例を示す図である。例えば、図７（ａ）に示すように、フェーズドアレイ１５は支持部７１により支持され、支持部７１はアクチュエータにより可動となるように構成される。制御装置１１は、アクチュエータを制御して支持部７１を動かすことで、フェーズドアレイ１５の傾きを制御する。フェーズドアレイ１５の傾きが変化すると、それに伴って超音波が集束する焦点位置が移動する。このようにして焦点位置を連続的に移動させることで、照射範囲７０の全体に超音波刺激を与えることができる。

【0041】

また例えば、図７（ｂ）に示すように、制御装置１１は、フェーズドアレイ１５に含まれる複数の超音波振動子が放射する超音波の位相を制御することにより、焦点位置を移動させる。また例えば図７（ｃ）に示すように、制御装置１１は、フェーズドアレイ１５に含まれる複数の超音波振動子が放射する超音波の位相を制御することにより、複数の焦点７２において超音波を集束させる。超音波振動は焦点の近傍にも伝達するため、複数の焦点７２に超音波を集束させることで、広い範囲に超音波刺激を与えることができる。ここで、制御装置１１は、複数の焦点７２に同時に超音波が集束するように制御してもよいし、複数の焦点７２に順番に超音波が集束するように制御してもよい。

【0042】

（３）超音波検査の説明
図８を用いて超音波検査の例を説明する。フェーズドアレイ１５は、制御装置１１による制御に応じて各超音波振動子から超音波パルスを放射し、皮膚疾患の患者の皮膚における患部１０の近傍の焦点で超音波を集束させる。センサ１４は、超音波マイクにより構成され、フェーズドアレイ１５から放射された超音波が患部１０において反射することで発生した反射波８０を受信する。そしてセンサ１４は、受信した反射波８０の波形に基づいて、反射波８０の特徴量（例えば位相及び振幅）を測定する。患部１０の肌状態（例えば炎症の程度や乾燥度）により患部１０の弾性が変化し、患部１０の弾性に応じて反射波の特徴量が変化する。そのため、センサ１４からセンサ情報を取得することで、制御装置１１は、非接触で且つ低侵襲な方法で、患部１０の状態を検査することができる。

【0043】

また、制御装置１１は、センサ１４による反射波８０の測定結果に基づいて、超音波の放射先（すなわちフェーズドアレイ１５に対向する位置）に患部１０が存在するか否かを判断してもよい。そして制御装置１１は、患部１０が存在しない場合に、超音波の放射が停止されるようにフェーズドアレイ１５を制御してもよい。これにより、患部１０以外の対象が超音波に暴露することを抑制できる。なお、制御装置１１は、超音波の放射有無だけではなく、放射強度を制御してもよい。例えば、患部１０と超音波の焦点とがずれている場合に放射強度を弱くし、患部１０と超音波の焦点とが一致している場合に放射強度を強くしてもよい。

【0044】

また、超音波治療システム１が上述した超音波治療と超音波検査との両方を行う場合、制御装置１１は、センサ１４から取得したセンサ情報に基づいて、超音波治療時のフェーズドアレイ１５による超音波放射を制御してもよい。これにより、患部１０の状態の検査結果に応じた適切な治療が可能となる。

【0045】

なお、患部の硬さの測定方法は反射波の特徴量に基づく測定に限定されない。例えば、図６に示すようにセンサ１４としてカメラを用いる構成において、制御装置１１は、センサ１４から患部１０の撮影画像を取得し、超音波振動による患部の変位量を判断する。患部１０の皮膚が硬いほど、同じ音圧を付加した際の変位は小さくなるため、制御装置１１は、変位量に基づいて患部の硬さを測定することができる。

【0046】

また、センサ１４は、患部１０の状態を測定するものに限定されない。例えば、センサ１４は、患者が存在する空間における気温や湿度などの環境情報を測定してもよい。気温や湿度により、同じ炎症度合でも患部１０の皮膚の硬さは変化しうる。そこで制御装置１１は、センサ１４から取得した環境情報と反射波の測定結果とに応じて、患部１０の炎症度合を判断してもよい。これにより、炎症度合の検査の精度を向上させることができる。

【0047】

なお、皮膚疾患の重症度を判断するためには、広い範囲の皮膚の状態を検査することが望ましい。そこで制御装置１１は、フェーズドアレイ１５から放射される超音波が集束する焦点位置を制御する。図９は、焦点制御の例を示す図である。例えば、図７（ａ）に示すように、制御装置１１は、フェーズドアレイ１５に含まれる複数の超音波振動子が放射する超音波の位相を制御することにより、焦点位置を移動させる。このようにして焦点位置を連続的に移動させることで、広い範囲の皮膚の状態を検査することができる。

【0048】

また例えば、図７（ｂ）に示すように、制御装置１１は、患部１０より広い範囲の検査範囲９０内を焦点が移動するようにフェーズドアレイ１５を制御してもよい。そして、制御装置１１は、焦点を移動させながら取得したセンサ情報に対して所定の統計処理を行うことで、患部１０の近傍に焦点が位置していた時点における反射波の特徴量を取得してもよい。このような構成によれば、ユーザがフェーズドアレイ１５を患部に対して厳密に位置合わせしなくても、制御装置１１は患部１０の状態を検査することができる。

【0049】

（４）別の超音波検査方法の説明
図１０を用いて、反射波の測定とは別の方法による超音波検査を説明する。フェーズドアレイ１５は、制御装置１１による制御に応じて各超音波振動子から超音波パルスを放射し、皮膚疾患の患者の皮膚における患部１０の近傍の焦点で超音波を集束させる。ここで、制御装置１１は、超音波強度を変化させながら、複数回の超音波放射をフェーズドアレイ１５に行わせる。患者は、超音波が放射されたタイミングで、患部１０における超音波刺激を知覚したか否かを制御装置１１に入力する。

【0050】

例えば、図１０（ａ）に示すように炎症が重症である場合、患者は患部１０に対する刺激に敏感であるため、超音波強度が弱い際でも超音波刺激を知覚する。一方、図１０（ｂ）に示すように炎症が軽傷である場合、患者は患部１０に対する刺激に鈍感であるため、超音波強度が強くならないと超音波刺激を知覚しない。

【0051】

そこで制御装置１１は、患者による知覚有無の入力とその際の超音波強度とに基づいて、患者が超音波刺激を知覚可能な閾値となる超音波強度を判定する。そして制御装置１１は、閾値の超音波強度が低いほど、患部１０の炎症が重症であると判断する。このような方法により、制御装置１１は、患部１０の炎症度合を検査することができる。

【0052】

（５）集束超音波の位置合わせ
フェーズドアレイ１５から放射される超音波は焦点で集束する。焦点が患部１０の近傍に位置する場合に、患部１０に対して大きい超音波刺激を与えることができる。そこで、超音波治療システム１は、集束超音波の位置合わせ（患部１０の近傍の焦点で超音波が集束するようにする調整）を容易にするための構成を有する。

【0053】

図１１を用いて焦点の可視化方法の例を説明する。例えば、図１１（ａ）に示すように、超音波治療システム１は、レーザー光を発する複数の発光部６１を有する。そして、複数の発光部６１から発されたレーザー光は、フェーズドアレイ１５から放射される超音波の焦点位置において交差する。このような構成によれば、ユーザは、患部１０の位置でレーザー光が交差しているかどうかを見ることにより、患部１０の位置で超音波が集束しているかを判断することができる。集束位置が患部１０からずれている場合、ユーザは患部１０またはフェーズドアレイ１５を動かして調整することができる。

【0054】

また例えば、図１１（ｂ）に示すように、超音波治療システム１は、ＬＥＤとレンズを有する発光部６２を備える。発光部６２から発された光は、フェーズドアレイ１５から放射される超音波の焦点位置において集束する。このような構成によれば、ユーザは、照射された光が患部１０の位置で集束しているかを見ることにより、患部１０の位置で超音波が集束しているかを判断することができる。集束位置が患部１０からずれている場合、ユーザは患部１０またはフェーズドアレイ１５を動かして調整することができる。

【0055】

なお、図１１に示すように超音波の放射方向に応じて光を発することで、どの方向に超音波が放射されているかをユーザに対して示すこともできる。また、患者の皮膚で反射した光の方向により、患者の皮膚で反射した超音波の放射方向も示すことができる。これにより、ユーザは超音波がどの方向に漏れているかを認識することができ、意図しない超音波暴露を抑制することができる。制御装置１１は、フェーズドアレイ１５からの超音波の放射有無に合わせて、発光部６１又は発光部６２の発光の有無を制御してもよい。

【0056】

図１２を用いて、放射位置のずれ検出の例を説明する。例えば図１２（ａ）に示すように、カメラとして構成されたセンサ１４は、フェーズドアレイ１５による超音波の放射先の位置を撮影する。そして制御装置１１は、センサ１４から取得した撮影画像に基づいて、超音波の放射先に患部１０が位置するかを判定し、判定結果を出力装置１３に出力する。これにより、ユーザは出力装置１３の表示を見ることで、集束位置が患部１０からずれているか否かを認識できる。なお、制御装置１１は、フェーズドアレイ１５又は患部をどちらの方向に動かせば位置合わせに成功するかを示す情報を、出力装置１３に出力してもよい。これにより、ユーザの利便性がさらに向上する。

【0057】

また例えば図１２（ｂ）に示すように、超音波マイクとして構成されたセンサ１４は、患者の皮膚により反射した超音波の反射波の特徴量を測定する。そして制御装置１１は、センサ１４から取得した特徴量に基づいて、超音波の放射先に患部１０が位置するかを判定し、判定結果を出力装置１３に出力する。この場合、複数の超音波マイクをセンサ１４として使用し、各マイクが受信した反射波を比較することで、より高精度に、焦点と患部１０との位置ずれを検出することができる。

【0058】

また、上述したような超音波検査を行う場合、焦点が患部１０に位置合わせされているだけでなく、複数回の検査時において患部１０の同じ位置に焦点を位置させることができれば、同じ位置における皮膚状態の測定結果の変化を比較することができるため望ましい。そこで図１３に示すように、制御装置１１は、センサ１４から取得した撮影画像を、過去の超音波検査時にセンサ１４から取得した撮影画像と比較することで、過去の検査時の焦点位置５２と現在の焦点位置５１とのずれを判定してもよい。２つの撮影画像の比較には、例えば特徴点抽出やパターンマッチングを用いることができる。そして制御装置１１は、ずれ判定の結果に基づいて、過去と現在の焦点位置を合わせるためのユーザへの指示を出力装置１３に出力してもよい。あるいは、制御装置１１は、アクチュエータを制御してフェーズドアレイ１５を移動させることで、現在の焦点位置５１を過去の焦点位置５２に近づけてもよい。このような構成によれば、複数の異なる時点で超音波検査を行う際に、患者の皮膚の同じ位置における状態を測定することができる。なお、上述した超音波治療を行う場合にも、同様の方法を用いることで、複数回の治療において同じ位置に超音波刺激を与えることができる。

【0059】

図１４を用いて超音波の放射角度の調整について説明する。上述した超音波治療を行う場合、フェーズドアレイ１５の中心と超音波の焦点とを結ぶ直線が患部１０に対して垂直になっているときが、最も効率的に患部１０に超音波刺激を与えられる。また、上述した超音波検査を行う場合、フェーズドアレイ１５の傾きによってセンサ１４が受信する反射波の特徴量が変化してしまうため、毎回同じ傾き（例えばフェーズドアレイ１５の中心と超音波の焦点とを結ぶ直線が患部１０に対して垂直になる角度）になっていることが望ましい。

【0060】

例えば、図１４（ａ）に示す状態では、フェーズドアレイ１５から放射された超音波の反射波は、センサ１４－１とセンサ１４－２の両方に同じ程度の強度で届く。一方、図１４（ｂ）に示す状態では、センサ１４－１が受信する超音波の強度は、センサ１４－２が受信する超音波の強度よりも強くなる。制御装置１１は、複数のセンサ１４からセンサ情報を取得して比較することで、患部１０に対するフェーズドアレイ１５の傾きを判断する。そして制御装置１１は、フェーズドアレイ１５が傾いていると判断した場合に、傾いていることを示す情報又は傾きを調整することをユーザに促す通知を、出力装置１３に出力する。

【0061】

あるいは、図１４（ｂ）に示すように、制御装置１１は、フェーズドアレイ１５から放射される超音波の位相を制御することで、フェーズドアレイ１５の中心と超音波の焦点とを結ぶ直線が患部１０に対して垂直になるように調整を行う。具体的には、制御装置１１は、複数のセンサ１４から取得したセンサ情報の差分に基づいてフェーズドアレイ１５の制御を行う。これにより、効率的に超音波治療又は超音波検査を行うことが可能となる。なお、制御装置１１は、位相制御の代わりに、フェーズドアレイ１５を動かすアクチュエータ制御することで、フェーズドアレイ１５の傾きを補正してもよい。

【0062】

図１５を用いて、超音波の放射距離の調整について説明する。上述した超音波治療を行う場合も、超音波検査を行う場合も、超音波を患部１０の近傍の焦点で集束させることで、効率的な治療又は検査が可能となる。一方、フェーズドアレイ１５の放射面から患部１０までの距離と、フェーズドアレイ１５から焦点までの距離とが異なる場合、十分な超音波振動を患部１０に付加することができない。そこで、図１５（ａ）に示すように、制御装置１１は、フェーズドアレイ１５から放射された超音波が患部１０で反射してセンサ１４により受信されるまでの伝搬時間を測定し、伝搬時間と音速に基づいて、フェーズドアレイ１５の放射面から患部１０までの距離を計算する。なお、図１５（ａ）ではフェーズドアレイ１５が有する超音波振動子をセンサ１４として用いる例を示しているが、超音波マイクを有するセンサ１４をフェーズドアレイ１５とは別に設けてもよい。また、超音波の伝達時間以外の方法で距離を計測する距離計をセンサ１４に用いてもよい。

【0063】

計測したフェーズドアレイ１５から患部１０までの距離が、フェーズドアレイ１５から焦点までの距離と異なっていた場合、制御装置１１は、距離がずれていることを示す情報又は距離を調整することをユーザに促す通知を、出力装置１３に出力する。

【0064】

あるいは、図１５（ｂ）に示すように、制御装置１１は、フェーズドアレイ１５から放射される超音波の位相を制御することで、フェーズドアレイ１５から患部１０までの距離を、フェーズドアレイ１５から焦点までの距離と一致させる。具体的には、制御装置１１は、センサ１４から取得したセンサ情報の差分に基づいてフェーズドアレイ１５の制御を行う。これにより、効率的に超音波治療又は超音波検査を行うことが可能となる。なお、制御装置１１は、位相制御の代わりに、フェーズドアレイ１５を動かすアクチュエータ制御することで、フェーズドアレイ１５と患部１０との距離を補正してもよい。

【0065】

以上の説明では、超音波の放射位置、放射角度、及び放射距離の少なくとも何れかがずれている場合に、それらを補正する構成について説明した。ただしこれに限らず、超音波検査時において上記のずれが検出された場合に、制御装置１１は、センサ１４から取得したセンサ情報を、検出したずれの情報に基づいて処理することで、センサ情報の補正を行ってもよい。

【0066】

（６）フェーズドアレイの保持方法
上述したように、効率的に超音波治療又は超音波検査を行うためには、患部１０とフェーズドアレイ１５とを所定の位置関係に保つことが要求される。以下ではそのためのハードウェア構成の例を説明する。

【0067】

図１６（ａ）は、フェーズドアレイ１５にユーザが把持可能な把持部１６１を設ける例を示す。ユーザは把持部１５１を把持してフェーズドアレイ１５を動かすことで、任意の患部１０に対して集束超音波を照射させることができる。

【0068】

図１６（ｂ）は、フェーズドアレイ１５に、フェーズドアレイ１５を支持する支持部１６２を設け、支持部１６２を患者の身体の患部１０周辺に固定部１６３を介して固定する例を示す。このような構成によれば、患者が身体を動かしても、患部１０とフェーズドアレイ１５との位置関係が維持される。また、ユーザがフェーズドアレイ１５を把持する必要がないため、ユーザの負担を軽減できる。支持部１６２及び固定部１６３は、患者の身体部位ごとに最適な形状に構成されていてもよい。この場合、支持部１６２及び固定部１６３をフェーズドアレイ１５に対して着脱可能な構成とすることで、様々な身体部位に適用することができる。

【0069】

図１６（ｃ）は、フェーズドアレイ１５に、フェーズドアレイ１５を支持する支持部１６４を設け、支持部１６４を物体１６５に固定する例を示す。物体１６５は、例えば、机やいすなどの家具である。このような構成によれば、患者の身体に部品を接触させることなく、フェーズドアレイ１５を特定の位置に固定できる。

【0070】

図１７（ａ）は、フェーズドアレイ１５に、フェーズドアレイ１５を支持する支持部１７１を設ける例を示す。支持部１７１は患者の身体に固定されておらず、身体に沿ってスライド移動可能である。このような構成によれば、フェーズドアレイ１５と患者の皮膚との距離を保ちながら、集束超音波を照射する対象部位を変えることが可能となる。

【0071】

図１７（ｂ）は、フェーズドアレイ１５に、フェーズドアレイ１５を支持する支持部１７１と、フェーズドアレイ１５に対して所定の方向（図１７（ｂ）の下方向）の力を加えるダンパー部材１７２とを設け、ダンパー部材１７２をスライド部材１７３に接続する例を示す。スライド部材１７３は所定の方向（図１７（ｂ）の左右方向）にスライド移動可能である。このような構成によれば、患者の身体の曲面に沿ってフェーズドアレイ１５及び支持部１７１を移動させた場合であっても、フェーズドアレイ１５と患者の皮膚との距離を保ちつつ、さらに患者の皮膚に対するフェーズドアレイ１５の向きを一定に保つことが可能となる。

【0072】

図１８（ａ）は、半円筒形状の筐体１８１の内面にフェーズドアレイ１５を設ける例を示す。患者１８０が筐体１８１の内部の所定の位置に入ることで、患者とフェーズドアレイ１５とが所定の位置関係に保たれる。また、図１８（ｂ）に示すように、筐体１８１の内面に、複数のフェーズドアレイ１５を設けてもよい。このような構成に寄れば、患者の身体の複数の部位に対して同時に集束超音波を照射することができ、全身の治療及び検査が可能となる。

【0073】

図１９は、開口部を有する筒形状の筐体１９１の内面にフェーズドアレイ１５を設ける例を示す。患者１９０が患部を筐体１９１の内部の所定の位置に入れることで、患部とフェーズドアレイ１５とが所定の位置関係に保たれる。なお、筐体１９１の開口部の直径を、人間の頭部の直径よりも小さくすることで、人間の頭部を筐体１９１の内部に入れられないようにしてもよい。これにより、目や耳などの敏感な部位に対して意図せず集束超音波が放射されることを回避できる。

【0074】

なお、上述した各例におけるフェーズドアレイ１５及びその筐体の角部分及び突起部分には、ゴム製の保護部材を設けてもよい。これにより、患者がフェーズドアレイ１５を落下させた場合やぶつかった場合におけるケガを抑制できる。

【0075】

また、制御装置１１は、フェーズドアレイ１５またはその筐体に所定のカギが挿入されていない場合、フェーズドアレイ１５から超音波が放射されないように制御してもよい。あるいは、制御装置１１は、フェーズドアレイ１５またはその筐体が所定の向きになっていない場合、フェーズドアレイ１５から超音波が放射されないように制御してもよい。あるいは、制御装置１１は、フェーズドアレイ１５またはその筐体が接地していない場合、フェーズドアレイ１５から超音波が放射されないように制御してもよい。これにより、意図しない超音波暴露を抑制できる。

【0076】

（７）ユーザインターフェース
制御装置１１は、ユーザ操作に応じて超音波治療システム１を制御し、また、超音波治療システム１が取得した情報を出力装置１３に出力することができる。ユーザ操作により制御装置１１に入力される情報は、例えば、以下の何れかを含みうる。
・患者の年齢
・患部の身体部位
・患者の体温
・患者の既病歴
・患者の知覚情報
・空間の温度
・空間の湿度

【0077】

制御装置１１に入力された情報に応じて制御装置１１が行う制御は、例えば、以下の何れかを含みうる。
・超音波放射のＯＮ／ＯＦＦ
・システムの緊急停止
・超音波の出力値の変更
・治療モードと検査モードの切り替え
・超音波の集束モード（例えば１点集束モード、多点集束モード、及び焦点移動モード）の切り替え
・超音波の放射時間の設定

【0078】

制御装置１１が出力装置１３に出力する情報は、例えば、以下の何れかを含みうる。
・超音波が放射中か否か
・超音波の放射強度
・超音波の放射継続時間
・治療又は検査の完了までの残り放射時間
・超音波測定の結果（例えば、皮膚の硬さ、乾燥度、炎症度、又は上皮被覆率）
・フェーズドアレイ１５の位置合わせのための情報（例えば、傾き、ずれ量、比較画像の一致度）
・炎症の状態に対する対処法

【0079】

また、制御装置１１は、超音波治療システム１により取得した情報を、データベース１２に出力してもよい。データベース１２は、制御装置１１から入力された情報を記憶する。制御装置１１は、治療又は検査の際にデータベース１２に記憶された情報を用いることで、過去の治療履歴又は検査履歴に基づいて効率的に治療又は検査を行うことができる。また、患者を診察する医師が、データベース１２に記憶された情報を診察に用いることもできる。

【0080】

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の範囲は上記の実施形態に限定されない。また、上記の実施形態は、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更が可能である。また、上記の実施形態及び変形例は、組合せ可能である。

【符号の説明】

【0081】

１ 超音波治療システム
１０ 患部
１１ 制御装置
１２ データベース
１３ 出力装置
１４ センサ
１５ フェーズドアレイ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】