Online Journal
電子ジャーナル
IF値: 1.878(2021年)→1.8(2022年)

英文誌(2004-)

Journal of Medical Ultrasonics

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2014 - Vol.41

Vol.41 No.Supplement

一般ポスター 基礎
基礎ポスター

(S710)

集束超音波治療のための超小型モジュールトランスデューサーの開発

Matrix Array module transducer for HIFU therapy

葭仲 潔1, 豊田 晋伍1, 3, 新田 尚隆1, 竹内 秀樹1, 2, 東 隆2, 佐々木 明2, 高木 周2, 水原 和行3, 松本 洋一郎2

Kiyoshi YOSHINAKA1, Shingo TOYODA1, 3, Naotaka NITTA1, Hideki TAKEUCHI1, 2, Takashi AZUMA2, Akira SASAKI2, Shu TAKAGI2, Kazuyuki MIZUHARA3, Yoichiro MATSUMOTO2

1独立行政法人産業技術総合研究所ヒューマンライフテクノロジー研究部門, 2東京大学バイオエンジニアリング専攻, 3東京電機大学機械工学専攻

1Human Technology Research Institute, AIST, 2Dept. of Bioengineering, Univ. of Tokyo, 3Dept. of Mechanical Eng., Tokyo Denki Univ.

キーワード :

【はじめに】
現在,集束超音波治療器(HIFU:High Intensity Focused Ultrasound)の主流はMRIガイド下HIFUであり,多くの臨床がこなされている.しかしながら爆発的な普及には低価格化が必須であり,その主流となると期待されているのが超音波ガイドHIFU(USgHIFU)である.USgHIFUの研究において,位相制御による体内での焦点位置制御の重要性から,トランスデューサーの多素子化を進めている.しかしながら,トランスデューサー自体は現状一体成型(単板振動子をカッティング,あるいはコンポジット材料を敷き詰め形成)で試作されることが殆どで,設計製造等に2〜4ヶ月を要する.また,ある素子に不良が出た場合には一体成型のため,不良素子のみの修理やメンテナンスが非常に難しいという問題がある.
そこで,本提案では超小型の多素子モジュールの開発に取り組んでいる.おおよそ親指大の大きさのモジュールに多素子トランスデューサー(4ch〜64ch程度)とハイパワーアンプを内蔵したものを想定しており,これらのモジュールを複数配置する事により,例えば数百ch〜数千chの多素子HIFUトランスデューサーを構成する.現状のトランスデューサーはアンプと素子が長いケーブルで接続されるのが一般的で,ケーブルによるエネルギー損失が大きく,効率は非常に悪い.また,100Vpp程度の投入エネルギーが必要なために外付けアンプも家庭用冷蔵庫のような大型のものを用いなければならない.それに対して本提案ではこのケーブルを無くし,素子ごとに直にアンプとトランスデューサーを配置する.これにより無駄な消費電力を抑えることが出来,インピーダンスマッチングのとれた非常に効率の良い,超小型なアンプ一体型HIFUトランスデューサーが実現可能となる.
【方法】
今回は1基板あたり16chのアンプ基板を試作し,これを4枚スタックすることによって,64chのマトリックスアレイトランスデューサー(8×8)を駆動する.素子は2mm×2mmで,駆動周波数は2MHzである.
【結果】
実際の負荷実験を行った結果,1素子あたり70V程度の負荷出力が得られている.また,今回試作したアンプ1chあたり4素子程度の面積まで駆動できることもわかり,HIFU用トランスデューサーを駆動するのに十分な出力を得られている事が確認できた.