特開 2024-135091 超音波治療装置

(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】P2024135091

(43)【公開日】2024-10-04

(54)【発明の名称】超音波治療装置

(51)【国際特許分類】

   A61N 7/00 20060101AFI20240927BHJP

【ＦＩ】

A61N7/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023045609

(22)【出願日】2023-03-22

(71)【出願人】

【識別番号】720007925

【氏名又は名称】ソニア・セラピューティクス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】植山 剛

(72)【発明者】

【氏名】岡本 淳

【テーマコード（参考）】

4C160

【Ｆターム（参考）】

4C160JJ33

4C160JJ36

4C160JJ50

(57)【要約】

【課題】本発明の目的は、超音波治療装置の超音波プローブに与えられる力を、簡単な構成によって測定すること、あるいは、超音波治療装置の超音波プローブに与えられる力を測定するセンサが異常であるか否かを判定することである。
【解決手段】ＨＩＦＵ照射システム１００は、振動子筐体１６と、振動子筐体１６に固定されたＨＩＦＵ振動子ユニット１２と、先端部を患者側に向けて振動子筐体１６に取り付けられた超音波プローブ１０と、超音波プローブ１０が備える超音波振動子のインピーダンスを測定するインピーダンス測定器５２と、振動子筐体１６を搬送するロボットアーム１８と、ＨＩＦＵ振動子ユニット１２、超音波プローブ１０、インピーダンス測定器５２およびロボットアーム１８を制御するシステム制御部２２と、を備えている。システム制御部２２は、上記インピーダンスに基づいて、超音波プローブ１０に与えられる押し付け力を測定する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

筐体と、当該筐体に固定されたＨＩＦＵ振動子ユニットと、
先端部を患者側に向けて前記筐体に取り付けられた超音波プローブと、
前記超音波プローブが備える超音波振動子のインピーダンスを測定するインピーダンス測定器と、
前記筐体を搬送する搬送機構と、
前記ＨＩＦＵ振動子ユニット、前記超音波プローブ、前記インピーダンス測定器および前記搬送機構を制御するシステム制御部と、を備え、
前記システム制御部は、
前記インピーダンスに基づいて、前記超音波プローブに与えられる押し付け力を測定することを特徴とする超音波治療装置。

【請求項2】

請求項１に記載の超音波治療装置であって、
前記超音波プローブに与えられる押し付け力を検出する力センサを備え、
前記システム制御部は、
前記力センサによって検出された押し付け力と、前記インピーダンスとに基づいて、前記力センサが異常であるか否かを判定することを特徴とする超音波治療装置。

【請求項3】

筐体と、当該筐体に固定されたＨＩＦＵ振動子ユニットと、
先端部を患者側に向けて前記筐体に取り付けられた超音波プローブと、
前記超音波プローブが備える超音波振動子のインピーダンスを測定するインピーダンス測定器と、
前記筐体を搬送する搬送機構と、
前記ＨＩＦＵ振動子ユニット、前記超音波プローブ、前記インピーダンス測定器および前記搬送機構を制御するシステム制御部と、
前記超音波プローブに与えられる押し付け力を検出する力センサと、を備え、
前記システム制御部は、
前記力センサによって検出された押し付け力と、前記インピーダンスとに基づいて、前記力センサが異常であるか否かを判定することを特徴とする超音波治療装置。

【請求項4】

請求項２または請求項３に記載の超音波治療装置であって、
前記システム制御部は、
前記力センサによって測定された押し付け力が予め定められた閾値を超えるときは、前記搬送機構による前記筐体の搬送を停止することを特徴とする超音波治療装置。

【請求項5】

請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の超音波治療装置であって、
前記超音波プローブに送信信号を送信し、前記超音波プローブで受信された超音波に応じた受信信号を前記超音波プローブから取得する送受信回路と、
前記インピーダンスを測定するときに、前記インピーダンス測定器を前記超音波振動子に電気的に接続するスイッチ回路であって、前記送受信回路が前記送信信号を前記超音波振動子に出力するとき、および前記送受信回路が前記受信信号を前記超音波振動子から取得するときに、前記インピーダンス測定器を前記超音波振動子の少なくとも一端から電気的に切り離すスイッチ回路と、を備えることを特徴とする超音波治療装置。

【請求項6】

請求項４に記載の超音波治療装置であって、
前記超音波プローブに送信信号を送信し、前記超音波プローブで受信された超音波に応じた受信信号を前記超音波プローブから取得する送受信回路と、
前記インピーダンスを測定するときに、前記インピーダンス測定器を前記超音波振動子に電気的に接続するスイッチ回路であって、前記送受信回路が前記送信信号を前記超音波振動子に出力するとき、および前記送受信回路が前記受信信号を前記超音波振動子から取得するときに、前記インピーダンス測定器を前記超音波振動子の少なくとも一端から電気的に切り離すスイッチ回路と、を備えることを特徴とする超音波治療装置。

【請求項7】

請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の超音波治療装置であって、
前記筐体および前記超音波プローブを患者側から覆い、内部に液体を保持するカップリング袋を備えることを特徴とする超音波治療装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、超音波治療装置に関し、特に、超音波プローブの状態の検出に関する。

【背景技術】

【0002】

高密度焦点式超音波療法を用いた治療装置が広く用いられている。この治療装置は、ＨＩＦＵ照射装置あるいはＨＩＦＵ照射システムと称され（Ｈｉｇｈ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｆｏｃｕｓｅｄ Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ）、治療部位に超音波を照射して組織を壊死させる。

【0003】

一般に、ＨＩＦＵ照射装置は、椀状の面に配置された複数の治療用超音波振動子（以下、治療用振動子という）を備えている。複数の治療用振動子は、それぞれから発せられた超音波が一点に照射され焦点を形成するように配置されている。治療の際には、焦点の位置が治療部位に合わせられ超音波が照射される。照射位置の確認には、超音波画像上に焦点を表す超音波診断装置が用いられる。

【0004】

以下の特許文献１には、Ｂモード画像（断層画像）を表示する超音波診断装置を用いて焦点の位置を観測する超音波治療装置が記載されている。この装置では、組織に影響のない弱いレベルの超音波が治療用振動子から発せられると共に、超音波プローブによる超音波の送受信によって断層画像が表示される。被検体の組織の音響特性は組織の温度変化に応じて変化するため、断層画像には焦点の位置が輝度の強弱によって示される。

【0005】

特許文献２には、ロボットアームによって治療ヘッドの位置および姿勢が制御される治療装置が記載されている。治療ヘッドは、治療用の超音波を治療対象に照射する照射部と、治療対象の画像を取得するための診断プローブとを備えている。この治療装置は、治療ヘッドに加わる力を検出する２つの力覚センサを備えており、各力覚センサの検出結果に基づき、２つの力覚センサのうち少なくとも一方が異常であるか否かを判断する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平８－７１０６９号公報

【特許文献2】特開２０２０－３９３９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ＨＩＦＵ照射装置では、必要以上に大きい力で超音波プローブが患者に押し付けられていないかが判定されることがある。そのため、ＨＩＦＵ照射装置には、特許文献２に示されているように、超音波プローブに加わる力を検出する圧力センサが用いられることがある。この圧力センサには、歪みセンサ等が用いられる。一般に、歪みセンサは高価であり、構造上、衝撃等によって異常が生じたり寿命が短縮されたりするという問題がある。

【0008】

本発明の目的は、超音波治療装置の超音波プローブに与えられる力を簡単な構成によって測定すること、あるいは、超音波治療装置の超音波プローブに与えられる力を測定するセンサが異常であるか否かを判定することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、筐体と、当該筐体に固定されたＨＩＦＵ振動子ユニットと、先端部を患者側に向けて前記筐体に取り付けられた超音波プローブと、前記超音波プローブが備える超音波振動子のインピーダンスを測定するインピーダンス測定器と、前記筐体を搬送する搬送機構と、前記ＨＩＦＵ振動子ユニット、前記超音波プローブ、前記インピーダンス測定器および前記搬送機構を制御するシステム制御部と、を備え、前記システム制御部は、前記インピーダンスに基づいて、前記超音波プローブに与えられる押し付け力を測定することを特徴とする。

【0010】

望ましくは、前記超音波プローブに与えられる押し付け力を検出する力センサを備え、前記システム制御部は、前記力センサによって検出された押し付け力と、前記インピーダンスとに基づいて、前記力センサが異常であるか否かを判定する。

【0011】

また、本発明は、筐体と、当該筐体に固定されたＨＩＦＵ振動子ユニットと、先端部を患者側に向けて前記筐体に取り付けられた超音波プローブと、前記超音波プローブが備える超音波振動子のインピーダンスを測定するインピーダンス測定器と、前記筐体を搬送する搬送機構と、前記ＨＩＦＵ振動子ユニット、前記超音波プローブ、前記インピーダンス測定器および前記搬送機構を制御するシステム制御部と、前記超音波プローブに与えられる押し付け力を検出する力センサと、を備え、前記システム制御部は、前記力センサによって検出された押し付け力と、前記インピーダンスとに基づいて、前記力センサが異常であるか否かを判定することを特徴とする。

【0012】

望ましくは、前記システム制御部は、前記力センサによって測定された押し付け力が予め定められた閾値を超えるときは、前記搬送機構による前記筐体の搬送を停止する。

【0013】

望ましくは、前記超音波プローブに送信信号を送信し、前記超音波プローブで受信された超音波に応じた受信信号を前記超音波プローブから取得する送受信回路と、前記インピーダンスを測定するときに、前記インピーダンス測定器を前記超音波振動子に電気的に接続するスイッチ回路であって、前記送受信回路が前記送信信号を前記超音波振動子に出力するとき、および前記送受信回路が前記受信信号を前記超音波振動子から取得するときに、前記インピーダンス測定器を前記超音波振動子の少なくとも一端から電気的に切り離すスイッチ回路と、を備える。

【0014】

望ましくは、前記筐体および前記超音波プローブを患者側から覆い、内部に液体を保持するカップリング袋を備える。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、超音波治療装置の超音波プローブに与えられる力を、簡単な構成によって測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】ＨＩＦＵ照射システムの構成を示す図である。

【図2】ＨＩＦＵ制御部の構成例を示す図である。

【図3】ＨＩＦＵ照射システムで実行される第１処理のフローチャートである。

【図4】ＨＩＦＵ照射システムで実行される第２処理のフローチャートである。

【図5】コントローラが、超音波測定モードの処理と、インピーダンス測定モードの処理を時分割で実行する場合のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0017】

各図を参照して本発明の実施形態について説明する。複数の図面に示された同一の構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。また、本明細書における上下等の方向を示す用語は、図面における方向を示す。これらの方向を示す用語は説明の便宜上のものであり、各構成要素を配置する際の姿勢を限定するものではない。

【0018】

図１には、本発明の実施形態に係るＨＩＦＵ照射システム１００（超音波治療装置）の構成が示されている。ＨＩＦＵ照射システム１００は、超音波プローブ１０、ＨＩＦＵ振動子ユニット１２、カップリング袋１４、ロボットアーム１８、力センサ３４、システム制御部２２および表示装置２４を備えている。

【0019】

ＨＩＦＵ振動子ユニット１２は、開口が下方に向けられた椀形状の振動子筐体１６と、振動子筐体１６に固定された複数の治療用振動子２を備えている。振動子筐体１６の形状は錐体の側面と同様の形状であってもよい。ここで、錐体とは、空間内の１点から底面に延びる直線の集合によって形成される立体形状をいう。各治療用振動子２は、各治療用振動子２が超音波を発したときに、振動子筐体１６の下方の治療基準点Ｐで、超音波の強度が強められるように振動子筐体１６に固定されている。すなわち、各治療用振動子２は、治療基準点Ｐに焦点を形成するように振動子筐体１６に固定されている。

【0020】

超音波プローブ１０は、振動子筐体１６の下方、かつ、治療基準点Ｐの上方の位置で超音波が送受信されるように、振動子筐体１６に取り付けられている。本実施形態では、振動子筐体１６の頂点部を超音波プローブ１０が上下方向に貫通し、超音波を送受信するプローブ先端部３２が下方、すなわち、患者３０側に向けられている。超音波プローブ１０には方向性があり、超音波プローブ１０の構造に応じた方向に面する観測面で、超音波が送受信される。超音波プローブ１０は、上下方向に移動自在であってもよい。また、超音波プローブ１０は、長手方向の軸を中心に回転自在であってもよい。

【0021】

ＨＩＦＵ振動子ユニット１２の下方には、各治療用振動子２と患者３０との間、および超音波プローブ１０と患者３０との間の音響インピーダンスを整合させるカップリング袋１４が設けられている。カップリング袋１４は、水等の液体が充填された袋であってよい。カップリング袋１４は、振動子筐体１６および超音波プローブ１０を患者３０側から覆い、内部に液体を保持する。カップリング袋１４は、超音波プローブ１０と患者３０との間に液体を保持する。カップリング袋１４は、光を透過する材料で形成されており、透明または半透明である。カップリング袋１４の外側からは、超音波プローブ１０が見通せるようになっている。

【0022】

超音波プローブ１０、ＨＩＦＵ振動子ユニット１２、およびカップリング袋１４は、搬送機構としてのロボットアーム１８の先端部に取り付けられている。ロボットアーム１８は、関節１８ｂによって接続された複数のアーム１８ａから構成されており、関節１８ｂを介してシステム制御部２２の筐体に取り付けられている。各アーム１８ａが関節１８ｂを回転軸として揺動することで、ロボットアーム１８は、超音波プローブ１０、ＨＩＦＵ振動子ユニット１２およびカップリング袋１４を含む可動体２０を搬送する。

【0023】

ロボットアーム１８の先端部と、超音波プローブ１０との接触部には、力センサ３４が設けられている。力センサ３４は、ロボットアーム１８から超音波プローブ１０に与えられる押し付け力を検出する。力センサ３４には、圧力が与えられることで、自らが出力する検出信号が変化する歪みセンサ等が用いられてよい。この検出信号は、例えば、歪みセンサの素子定数に応じて歪みセンサに流れる電流であってよい。この場合、圧力の変化に応じて歪みセンサの素子定数が変化し、検出信号としての電流が変化する。力センサ３４は、システム制御部２２に接続されており、検出信号をシステム制御部２２に出力する。

【0024】

システム制御部２２は、ＨＩＦＵ制御部２６およびロボット制御部２８を備えている。ＨＩＦＵ制御部２６は、コンピュータ、超音波プローブ１０を制御する電気回路、およびＨＩＦＵ振動子ユニット１２を制御する電気回路を備えている。ＨＩＦＵ制御部２６が備えるコンピュータは、業務用コンピュータ、パーソナルコンピュータ、タブレットコンピュータ等であってよい。コンピュータはプログラムを実行することで、各画像を生成する処理や、各画像を表示する処理を実行する。ＨＩＦＵ制御部２６には、ユーザがＨＩＦＵ照射システム１００を操作するための操作機器（図示せず）が接続されている。操作機器は、マウス、表示装置２４と一体化されたタッチパネル、スイッチ、キーボード等を含んでよい。

【0025】

ＨＩＦＵ制御部２６は、超音波プローブ１０およびＨＩＦＵ振動子ユニット１２を動作させるための処理を実行する。例えば、ＨＩＦＵ制御部２６は、超音波プローブ１０に超音波を送受信させ、超音波プローブ１０で受信された超音波に基づく受信信号に基づいて、Ｂモード画像データを生成し、表示装置２４にＢモード画像を表示させる。また、ＨＩＦＵ制御部２６は、ＨＩＦＵ振動子ユニット１２が備える各治療用振動子２に治療用の超音波を送信させる。

【0026】

ＨＩＦＵ制御部２６は、さらに、力センサ３４から出力される検出信号に基づいて、ロボットアーム１８から超音波プローブ１０に与えられる押し付け力を測定する。

【0027】

ロボット制御部２８は、ＨＩＦＵ制御部２６の制御に応じてロボットアーム１８を制御し、ロボットアーム１８に可動体２０を搬送させてよい。また、ロボット制御部２８は操作機器を備えてもよい。この場合、ロボット制御部２８は、ユーザによる操作機器の操作に応じてロボットアーム１８を制御してもよい。

【0028】

高密度焦点式超音波療法を用いた治療について説明する。治療用の超音波がＨＩＦＵ振動子ユニット１２から患者３０に照射される前には、以下のような位置決め処理が実行されてよい。ＨＩＦＵ制御部２６は、各治療用振動子２に、治療時よりも強度が小さい超音波を送信させる。超音波プローブ１０の位置および姿勢は、超音波プローブ１０の観測面が、患者３０の観測対象面に一致する位置および姿勢に設定される。ＨＩＦＵ制御部２６は、患者３０の観測対象面で超音波プローブ１０に超音波ビームを走査させＢモード画像データを取得する。ＨＩＦＵ制御部２６は、Ｂモード画像を表示装置２４に表示させる。施術者としてのユーザは、表示装置２４に表示されたＢモード画像を参照して、ＨＩＦＵ振動子ユニット１２から送信される超音波の焦点と患部の位置との相違を確認する。

【0029】

ユーザは、焦点の位置と患部の位置との相違が許容範囲内でないときは、ロボットアーム１８を動作させて超音波プローブ１０およびＨＩＦＵ振動子ユニット１２の位置または姿勢を変更する。ユーザは、焦点の位置と患部の位置とが一致していることを確認した後に、ＨＩＦＵ制御部２６に対して治療のための操作を行う。ＨＩＦＵ制御部２６は、ユーザによる操作に応じて、治療に必要な強度を有する治療用超音波を各治療用振動子２に送信させる。これによって、焦点において生体組織が焼灼され、治療が施される。

【0030】

本実施形態に係るＨＩＦＵ照射システム１００では、力センサ３４の他、ロボットアーム１８から超音波プローブ１０に与えられる押し付け力が超音波プローブ１０を用いて求められる。超音波プローブ１０は、複数のイメージング用超音波振動子（以下、イメージング用振動子という）を備えている。Ｂモード画像データを生成する場合、ＨＩＦＵ制御部２６は、各イメージング用振動子に送信信号を出力し、各イメージング振動子で受信された超音波に基づき、各イメージング用振動子から個別に出力された振動子受信信号を取得する。

【0031】

一方、押し付け力を測定する場合、ＨＩＦＵ制御部２６は、各イメージング用振動子への送信信号の出力を停止し、複数のイメージング用振動子のうちいずれかのインピーダンスを測定する。ＨＩＦＵ制御部２６は、測定されたインピーダンスに基づいて押し付け力を測定する。

【0032】

図２には、ＨＩＦＵ制御部２６の構成例が超音波プローブ１０と共に示されている。ＨＩＦＵ制御部２６は、送受信回路５４、インピーダンス測定器５２、スイッチ回路５６およびコントローラ５０を備えている。スイッチ回路５６は、コントローラ５０の制御に応じて、超音波プローブ１０をインピーダンス測定器５２または送受信回路５４のいずれか一方に接続する。

【0033】

ＨＩＦＵ制御部２６は、超音波測定モードまたはインピーダンス測定モードのいずれかの動作モードで動作する。超音波測定モードは、高密度焦点式超音波療法を用いた治療においてＢモード画像を取得するための動作モードである。超音波測定モードで動作する場合、コントローラ５０は、スイッチ回路５６を制御して、超音波プローブ１０を送受信回路５４に接続する。送受信回路５４は、コントローラ５０の制御に従って、送信信号を超音波プローブ１０の各イメージング用振動子に出力する。超音波プローブ１０で受信された超音波に基づき各イメージング用振動子からは、振動子受信信号が送受信回路５４に出力される。送受信回路５４は、各イメージング用振動子から出力された振動子受信信号に対して整相加算処理等の合成処理を施して受信信号を生成し、受信信号をコントローラ５０に出力する。コントローラ５０は、受信信号に基づいて、Ｂモード画像データを生成する。

【0034】

インピーダンス測定モードは、超音波プローブ１０に含まれるイメージング用振動子のインピーダンスを測定するモードである。インピーダンス測定モードで動作する場合、コントローラ５０は、スイッチ回路５６を制御して、超音波プローブ１０に含まれる複数のイメージング用振動子のうちの１つであるインピーダンス測定用振動子をインピーダンス測定器５２に接続する。

【0035】

インピーダンス測定器５２は、発振器５８、電流計６０および電圧計６２を備えている。超音波プローブ１０がインピーダンス測定器５２に接続された状態では、発振器５８の一対の出力端子のうちの一方は、インピーダンス測定用振動子の一端に接続される。発振器５８の一対の出力端子のうちの他方は、電流計６０を介してインピーダンス測定用振動子の他端に接続される。また、電圧計６２はインピーダンス測定用振動子の両端に接続される。

【0036】

発振器５８は、インピーダンス測定用振動子に交流電圧を印加する。電圧計６２は、インピーダンス測定用振動子の両端の交流電圧を測定し、電圧測定値をコントローラ５０に出力する。電流計６０は、インピーダンス測定用振動子に流れる交流電流を測定し、電流測定値をコントローラ５０に出力する。コントローラ５０は、電圧測定値を電流測定値で除すことで、インピーダンス測定用振動子のインピーダンスを求める。

【0037】

コントローラ５０は力測定器として動作する。すなわち、コントローラ５０は、インピーダンス測定用振動子のインピーダンスと、押し付け力とを対応付けた対応テーブルを予め記憶している。コントローラ５０は、電圧測定値および電流測定値に基づいて求めたインピーダンスと、対応テーブルに基づいて押し付け力を求める。

【0038】

この動作をスイッチ回路５６の動作の観点から見ると、スイッチ回路５６は、コントローラ５０がインピーダンス測定モードで動作する場合には、インピーダンス測定器５２をインピーダンス測定用振動子に電気的に接続する。すなわち、インピーダンス測定器５２がインピーダンス測定用振動子（超音波振動子）のインピーダンスを測定するときには、スイッチ回路５６は、インピーダンス測定器５２をインピーダンス測定用振動子に電気的に接続する。

【0039】

スイッチ回路５６は、コントローラ５０が超音波測定モードで動作する場合には、インピーダンス測定器５２をイメージング用振動子の少なくとも一端から電気的に切り離す。すなわち、送受信回路５４が送信信号をイメージング用振動子（超音波振動子）に出力するとき、および送受信回路５４が振動子受信信号（受信信号）をイメージング用振動子から取得するときには、スイッチ回路５６は、インピーダンス測定器５２をイメージング用振動子の少なくとも一端から電気的に切り離す。

【0040】

上記では、超音波プローブ１０に含まれる複数のイメージング用振動子のうちの１つをインピーダンス測定用振動子として用いる処理について説明した。このような処理の他、超音波プローブ１０に含まれる複数のイメージング用振動子のうちの複数のものをインピーダンス測定用振動子として用いる処理が実行されてもよい。この場合、スイッチ回路５６は、複数のインピーダンス測定用振動子を直列に接続したものを発振器５８に接続してもよいし、並列に接続したものを発振器５８に接続してもよい。また、スイッチ回路５６は、複数のインピーダンス測定用振動子のうち一部を直列接続し、その直列接続したものに残りを並列接続したものを発振器５８に接続してもよい。

【0041】

図３には、ＨＩＦＵ照射システム１００で実行される第１処理のフローチャートが示されている。最初にコントローラ５０は、力センサ３４から出力された検出信号に基づいて押し付け力Ｆ１を測定し（Ｓ１０１）、押し付け力Ｆ１が予め定められた第１閾値以下であるか否かを判定する（Ｓ１０２）。ここで、第１閾値は、押し付け力Ｆ１が第１閾値以下である場合に、超音波プローブ１０に与えられる力、あるいは、超音波プローブ１０が患者３０を押し付ける力が正常であるという条件に従って定められてよい。

【0042】

コントローラ５０は、押し付け力Ｆ１が第１閾値以下であるときは、可動体２０が停止状態であるか否かを判定する（Ｓ１０３）。ここで、可動体２０が停止状態であるとは、ロボットアーム１８の動作が停止し、かつ、超音波プローブ１０が振動子筐体１６に対して動かない状態をいう。コントローラ５０は、可動体２０が停止状態であるときは、可動体２０の停止状態を解除する（Ｓ１０４）。すなわち、コントローラ５０は、ロボットアーム１８が動作すること、または、超音波プローブ１０が振動子筐体１６に対して上下運動をすること、若しくは長手方向の回転軸を中心に回転運動することを可能とする。可動体２０が停止状態でないときは、コントローラ５０は、ステップＳ１０１の処理に戻る。

【0043】

一方、押し付け力Ｆ１が第１閾値を超えるときは、コントローラ５０は、可動体２０を停止状態とし（Ｓ１０５）、押し付け力Ｆ１についての異常表示をする（Ｓ１０６）。すなわち、コントローラ５０は、超音波プローブ１０に与えられる押し付け力が異常であることを示す情報を、表示装置２４に表示させる。

【0044】

第１処理によれば、力センサ３４の検出信号に基づいて測定された押し付け力Ｆ１が第１閾値以下であるときは、高密度焦点式超音波療法を用いた治療のためにロボットアーム１８および超音波プローブ１０が運動可能な状態となる。一方、押し付け力Ｆ１が第１閾値を超えるときは可動体２０が停止状態となる。さらに、超音波プローブ１０に与えられる押し付け力が異常であることを示す情報がユーザに示される。これによって、超音波プローブ１０が不必要に強い力で患者３０に押し付けられた状態でロボットアーム１８や超音波プローブ１０が駆動されることが回避される。

【0045】

図４には、ＨＩＦＵ照射システム１００で実行される第２処理のフローチャートが示されている。第２処理は、第１処理と並行して行われる。最初にコントローラ５０は、インピーダンス測定用振動子のインピーダンスを測定し（Ｓ２０１）、インピーダンスが予め定められた第２閾値以下であるか否かを判定する（Ｓ２０２）。ここで、第２閾値は、インピーダンスが第２閾値以下である場合に、超音波プローブ１０に与えられる力、あるいは、超音波プローブ１０が患者３０を押し付ける力が正常であるという条件に従って定められてよい。

【0046】

コントローラ５０は、インピーダンス測定用振動子のインピーダンスが第２閾値以下であるときは、インピーダンスの測定を停止する（Ｓ２０３）。所定の遅延時間が経過するまでの間、ユーザによってＨＩＦＵ照射システム１００に対する操作が行われる（Ｓ２０４）。インピーダンスの測定を停止してから所定の遅延時間が経過した後に（Ｓ２０４）、コントローラ５０は、自らの動作モードが超音波測定モードに設定されているか、インピーダンス測定モードに設定されているかを判定する（Ｓ２０５）。

【0047】

コントローラ５０は、自らの動作モードが超音波測定モードに設定されているときは、ステップＳ２０３に戻って、インピーダンスの測定が停止された状態を維持し、ステップＳ２０３以降の処理を実行する。

【0048】

コントローラ５０は、自らの動作モードがインピーダンス測定モードに設定されているときは、ステップＳ２０１に戻り、再び、インピーダンス測定用振動子のインピーダンスを測定し、ステップＳ２０１以降の処理を実行する。

【0049】

一方、インピーダンス測定用振動子のインピーダンスが第２閾値以下であるときは、コントローラ５０は、可動体２０を停止状態とし（Ｓ２０７）、押し付け力についての異常表示をする（Ｓ２０８）。すなわち、コントローラ５０は、超音波プローブ１０に与えられる押し付け力が異常であることを示す情報を、表示装置２４に表示させる。

【0050】

コントローラ５０は、力センサ３４から出力された検出信号に基づいて押し付け力Ｆ１を測定し（Ｓ２０９）、押し付け力Ｆ１が予め定められた第１閾値以下であるか否かを判定する（Ｓ２１０）。コントローラ５０は、押し付け力Ｆ１が第１閾値以下であるときは、力センサ３４が異常であると判定し、その情報を表示する（Ｓ２１１）。

【0051】

一方、コントローラ５０は、押し付け力Ｆ１が第１閾値を超えるときは、ステップＳ２０１に戻り、再び、インピーダンス測定用振動子のインピーダンスを測定し、ステップＳ２０１以降の処理を実行する。

【0052】

このような第２処理によれば、インピーダンス測定用振動子のインピーダンスが第２閾値を超えるときは、可動体２０が停止状態となる。インピーダンスが第２閾値を超える場合、超音波プローブ１０に与えられる力が過大である可能性がある。したがって、超音波プローブ１０が不必要に強い力で患者３０に押し付けられた状態でロボットアーム１８や超音波プローブ１０が駆動されることが回避される。

【0053】

さらに、インピーダンス測定用振動子のインピーダンスが第２閾値を超える一方で、力センサ３４による押し付け力Ｆ１が第１閾値以下であるときは、コントローラ５０は、力センサ３４が異常であると判定し、その情報を表示する。これによって、力センサ３４の異常が検出されると共に、力センサ３４に異常が生じたことがユーザに示される。

【0054】

ＨＩＦＵ照射システム１００では、力センサ３４を用いずにインピーダンス測定用振動子によって、押し付け力Ｆ２が随時測定されてもよい。この場合、Ｂモード画像データを生成する処理と、押し付け力Ｆ２を測定する処理とが時分割で行われてもよい。例えば、Ａ時間帯およびＢ時間帯が時間軸上で交互に配列され、Ａ時間帯において押し付け力Ｆ２が測定され、Ｂ時間帯においてＢモード画像データが生成されてもよい。Ａ時間帯は、Ｂモード画像の表示処理に影響を与えないように、Ｂ時間帯に比べて短くされる。コントローラ５０は、例えば、自らが備えるクロック等によって、現時間帯が、Ａ時間帯であるかＢ時間帯であるかを認識する。

【0055】

図５には、コントローラ５０が、超音波測定モードの処理と、インピーダンス測定モードの処理を時分割で実行する場合のフローチャートが示されている。このフローチャートに基づく処理は、治療用の超音波がＨＩＦＵ振動子ユニット１２から患者３０に照射される前の位置決め処理において実行されてよい。コントローラ５０は、現時間帯がＡ時間帯であるかＢ時間帯であるかを判定する（Ｓ３０１）。コントローラ５０は、現時間帯がＢ時間帯であるときは、超音波測定モードの制御を実行する（Ｓ３０２～Ｓ３０５）。

【0056】

スイッチ回路５６は、コントローラ５０の制御に従って、超音波プローブ１０を送受信回路５４に接続する（Ｓ３０２）。送受信回路５４は、コントローラ５０の制御に従って、超音波プローブ１０によって超音波を送受信する（Ｓ３０３）。コントローラ５０は、送受信回路５４から出力された各振動子受信信号に基づいてＢモード画像データを生成し（Ｓ３０４）、表示装置２４にＢモード画像を表示させる（Ｓ３０５）。

【0057】

コントローラ５０は、現時間帯がＡ時間帯であるときは、インピーダンス測定モードの制御を実行する（Ｓ３０６～Ｓ３１０）。コントローラ５０は、スイッチ回路５６を制御して、インピーダンス測定用振動子を発振器５８に接続する（Ｓ３０６）。コントローラ５０は、電圧計６２および電流計６０から、それぞれ、電圧測定値および電流測定値を取得し（Ｓ３０７）、電圧測定値を電流測定値で除してインピーダンスを求める（Ｓ３０８）。コントローラ５０は、インピーダンスに基づいて、押し付け力Ｆ２を測定し（Ｓ３０９）、押し付け力Ｆ２を表示装置２４に表示させる（Ｓ３１０）。

【0058】

このような処理によれば、位置決め処理において、力センサ３４を用いることなく、簡単な構成によって押し付け力Ｆ２が測定される。また、超音波測定モードの処理と、インピーダンス測定モードの処理とが時分割で実行される。そのため、位置決め処理において、Ｂモード画像と共に押し付け力Ｆ２がユーザによって確認される。これによって、超音波プローブ１０を適切な力で患者３０に押し付けながら、位置決め処理を実行することが容易となる。

【0059】

なお、ＨＩＦＵ制御部２６が、超音波測定モードまたはインピーダンス測定モードのいずれの動作モードで動作するかは、ユーザによる操作によって決定されてもよい。例えば、位置決め処理では超音波測定モードの動作によって、表示装置２４にＢモード画像を表示させる動作が基本的な動作とされる。ユーザの操作に応じて動作モードが適宜、インピーダンス測定モードに設定されるような操作が行われる。動作モードがインピーダンス測定モードに設定されたときは、その直前に表示されていたＢモード画像と共に押し付け力Ｆ２が表示装置２４に表示されてもよい。

【0060】

［本発明の構成］
構成１：
筐体と、当該筐体に固定されたＨＩＦＵ振動子ユニットと、
先端部を患者側に向けて前記筐体に取り付けられた超音波プローブと、
前記超音波プローブが備える超音波振動子のインピーダンスを測定するインピーダンス測定器と、
前記筐体を搬送する搬送機構と、
前記ＨＩＦＵ振動子ユニット、前記超音波プローブ、前記インピーダンス測定器および前記搬送機構を制御するシステム制御部と、を備え、
前記システム制御部は、
前記インピーダンスに基づいて、前記超音波プローブに与えられる押し付け力を測定することを特徴とする超音波治療装置。
構成２：
構成１に記載の超音波治療装置であって、
前記超音波プローブに与えられる押し付け力を検出する力センサを備え、
前記システム制御部は、
前記力センサによって検出された押し付け力と、前記インピーダンスとに基づいて、前記力センサが異常であるか否かを判定することを特徴とする超音波治療装置。
構成３：
筐体と、当該筐体に固定されたＨＩＦＵ振動子ユニットと、
先端部を患者側に向けて前記筐体に取り付けられた超音波プローブと、
前記超音波プローブが備える超音波振動子のインピーダンスを測定するインピーダンス測定器と、
前記筐体を搬送する搬送機構と、
前記ＨＩＦＵ振動子ユニット、前記超音波プローブ、前記インピーダンス測定器および前記搬送機構を制御するシステム制御部と、
前記超音波プローブに与えられる押し付け力を検出する力センサと、を備え、
前記システム制御部は、
前記力センサによって検出された押し付け力と、前記インピーダンスとに基づいて、前記力センサが異常であるか否かを判定することを特徴とする超音波治療装置。
構成４：
構成２または構成３に記載の超音波治療装置であって、
前記システム制御部は、
前記力センサによって測定された押し付け力が予め定められた閾値を超えるときは、前記搬送機構による前記筐体の搬送を停止することを特徴とする超音波治療装置。
構成５：
構成１から構成４のいずれか１項に記載の超音波治療装置であって、
前記超音波プローブに送信信号を送信し、前記超音波プローブで受信された超音波に応じた受信信号を前記超音波プローブから取得する送受信回路と、
前記インピーダンスを測定するときに、前記インピーダンス測定器を前記超音波振動子に電気的に接続するスイッチ回路であって、前記送受信回路が前記送信信号を前記超音波振動子に出力するとき、および前記送受信回路が前記受信信号を前記超音波振動子から取得するときに、前記インピーダンス測定器を前記超音波振動子の少なくとも一端から電気的に切り離すスイッチ回路と、を備えることを特徴とする超音波治療装置。
構成６：
構成１から構成５のいずれか１項に記載の超音波治療装置であって、
前記筐体および前記超音波プローブを患者側から覆い、内部に液体を保持するカップリング袋を備えることを特徴とする超音波治療装置。

【符号の説明】

【0061】

２ 治療用超音波振動子、１０ 超音波プローブ、１２ ＨＩＦＵ振動子ユニット、１４ カップリング袋、１６ 振動子筐体（筐体）、１８ ロボットアーム（搬送機構）、１８ａ アーム、１８ｂ 関節、２０ 可動体、２２ システム制御部、２４ 表示装置、２６ ＨＩＦＵ制御部、２８ ロボット制御部、３０ 患者、３２ プローブ先端部、３４ 力センサ、５０ コントローラ、５２ インピーダンス測定器、５４ 送受信回路、５６ スイッチ回路、５８ 発振器、６０ 電圧計、６２ 電流計、１００ ＨＩＦＵ照射システム。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】