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公開番号2024067924
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-17
出願番号2022178346
出願日2022-11-07
発明の名称電位発生方法、電位発生装置、及びプログラム
出願人株式会社リコー
代理人弁理士法人志賀国際特許事務所
主分類A61N 2/02 20060101AFI20240510BHJP(医学または獣医学;衛生学)
要約【課題】超音波と磁場を用いて、物体の内部に所望の時間パターンを有する電位を発生させると共に、所望の時間持続させることができる電位発生方法、電位発生装置、及びプログラムを提供する。
【解決手段】磁場を生成する磁場生成部を用いて対象物の内部の目標位置を含む領域に任意の第1時間パターンに基づく強度を有する磁場を生成し、1つ以上の波源を個別に制御し方向、周波数、振幅、及び位相の各パラメータを個別に調整した1つ以上の超音波を発生し、前記目標位置に対して1つ以上の前記超音波を照射することにより前記第1時間パターンに応じて所望の方向、強度、及び形状を有する力を発生させ、前記力に基づいて前記目標位置における前記対象物の所定領域を移動させ、前記所定領域に前記磁場に基づく任意の電位を生成する、電位発生方法である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
磁場を生成する磁場生成部を用いて対象物の内部の目標位置を含む領域に任意の第１時間パターンに基づく強度を有する磁場を生成し、
１つ以上の波源を個別に制御し方向、周波数、振幅、及び位相の各パラメータを個別に調整した１つ以上の超音波を発生し、
前記目標位置に対して１つ以上の前記超音波を照射することにより前記第１時間パターンに応じて所望の方向、強度、及び形状を有する力を発生させ、前記力に基づいて前記目標位置における前記対象物の所定領域を移動させ、
前記所定領域に前記磁場に基づく任意の電位を生成する、
電位発生方法。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記目標位置において前記第１時間パターンに基づいて生成される前記磁場の方向に応じて方向を調整した前記力を発生させ、前記力の方向に従って前記所定領域を移動させ、
前記所定領域に任意の第２時間パターンを有する電位を生成する、
請求項１に記載の電位発生方法。
【請求項３】
前記目標位置において前記超音波の振動周期に比して長い時間において前記所定領域に同一方向の速度成分を生じるように前記力を発生させ、
前記所定領域に直流電位を所定の時間において生成する、
請求項２に記載の電位発生方法。
【請求項４】
前記磁場の方向と略直交する方向に前記力を発生させ、前記力の方向に従って前記所定領域を移動させ、
前記所定領域に直流電位を任意の時間において生成する、
請求項３に記載の電位発生方法。
【請求項５】
前記目標位置において静磁場となる前記磁場を生成し、
前記目標位置において前記磁場の方向と略直交する面方向に回転する前記力を発生させ、前記力の方向に従って前記所定領域にひねり振動を発生させ、
前記所定領域に直流電位を所定の時間において生成する、
請求項４に記載の電位発生方法。
【請求項６】
異なる位置に配置された複数の前記波源に基づいて、異なる方向から複数の前記超音波を前記目標位置に向かって出力し、
前記目標位置において複数の前記超音波を合成し、前記磁場の方向と略直交する面方向に回転する前記力を発生させる、
請求項５に記載の電位発生方法。
【請求項７】
前記超音波を音響レンズに基づいて渦音波を発生させ、
前記目標位置において前記渦音波に基づいて前記磁場の方向と略直交する面方向に回転する前記力を発生させる、
請求項５に記載の電位発生方法。
【請求項８】
異なる位置に配置された複数の前記波源から出力される複数の前記超音波を合成して渦音波を発生させ、
前記目標位置において前記渦音波に基づいて前記磁場の方向と略直交する面方向に回転する前記力を発生させる、
請求項５に記載の電位発生方法。
【請求項９】
前記所定領域を共振させる周期において前記ひねり振動となる前記力を発生させ、
前記所定領域に直流電位を所定の時間において生成する、
請求項５から７のうちいずれか１項に記載の電位発生方法。
【請求項１０】
対象物の内部の目標位置を含む領域に任意の第１時間パターンに基づく強度を有する磁場を生成する磁場生成部と、
超音波を発生する１つ以上の波源を備える超音波出力部と、
前記超音波出力部と前記磁場生成部とを連動して制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記磁場生成部を制御して前記対象物を含む領域に磁場を生成し、
前記超音波出力部を制御して方向、周波数、振幅、及び位相の各パラメータを個別に調整した１つ以上の前記超音波を発生し、前記目標位置に対して前記超音波を照射することにより前記第１時間パターンに応じて所望の方向、強度、及び形状を有する力を発生させ、前記力に基づいて前記目標位置における前記対象物の所定領域を移動させ、前記所定領域に前記磁場に基づく任意の電位を生成する、
電位発生装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電位発生方法、電位発生装置、及びプログラムに関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
空間内や物体内の任意の位置に対し、電位や電場や電流を発生させる方法が研究されている。物体内に所望の空間パターン、時間パターンを持つ電位や電流を非破壊により生成できれば、非侵襲的に脳刺激を与えるなどの様々な応用が考えられる。物体内において、局所的に電位や電流を発生させる方法が知られている。例えば、非特許文献１には、時間的に変動する強力な磁場を照射し誘導電流を起こす方法が記載されている。
【０００３】
脳内に脳刺激を与える場合等、所望の位置において所望の電位を所望の時間間隔により発生させる必要がある。磁場は、原理的に空間内に限局できず、発生源から離れると速やかに拡散する性質がある。そのため、非特許文献１に記載された方法によれば、磁場の焦点を絞ることが難しいことに加え、磁場が影響する範囲は磁場発生器近傍に限られていた。このため、非特許文献１に記載された方法に基づいて脳刺激を与えようとする場合、その影響は脳表面に限られ、分解能もｃｍ程度のオーダーとなり、任意の位置に電位や電場や電流を発生できない場合がある。
【０００４】
また、非特許文献２には、物体に複数の周波数で変動する電位を与え、干渉によって局在した電場変動を起こす方法が記載されている。脳刺激を与える場合、同じ向きの電位を一定時間維持する必要がある。非特許文献２の方法によれば、発生する電場の向きが高速変動するため、一定の方向の電場を保てない。そのため、非特許文献２に記載された方法によれば、任意の電位や電場や電流を発生させることが困難であるという課題がある。
【０００５】
また、非特許文献３には、静磁場存在下で超音波によって物体を振動させ電磁誘導によって電流を引き起こす方法が記載されている。非特許文献３に記載された方法によれば、生成される電流の向きが高速で変化するため、一定方向の電位・電流を発生させることが困難であるという課題がある。従って、従来の方法によれば、電位や電流を所望の位置に局在化できないか、もしくは電位や電場や電流を所望の時間維持できないという課題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、超音波と磁場を用いて、物体の内部に所望の空間パターンを有する電位を発生させると共に、所望の時間持続させることができる電位発生方法、電位発生装置、及びプログラム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】
【０００７】
本発明の一態様は、磁場を生成する磁場生成部を用いて対象物の内部の目標位置を含む領域に任意の第１時間パターンに基づく強度を有する磁場を生成し、１つ以上の波源を個別に制御し方向、周波数、振幅、及び位相の各パラメータを個別に調整した１つ以上の超音波を発生し、前記目標位置に対して１つ以上の前記超音波を照射することにより前記第１時間パターンに対応して所望の方向、強度、及び形状を有する力を発生させ、前記力に基づいて前記目標位置における前記対象物の所定領域を移動させ、前記所定領域に前記磁場に基づく任意の電位を生成する、電位発生方法である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、超音波と磁場を用いて、物体の内部に所望の時間パターンを有する電位を発生させると共に、所望の時間持続させることができることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明の実施形態に係る力場発生装置の構成を示すブロック図である。
超音波出力部の構成を示す図である。
超音波の平面波を発生させる原理を示す図である。
目標位置に超音波を合成して力を発生させる原理を概略的に示す図である。
導体内に電位を発生させる原理を示す斜視図である。
導体内に電位を発生させる原理を示す平面図である。
超音波振動により導体内に発生する電位を示す図である。
超音波振動により導体内に発生する圧力、電位、速度の時間平均を示す図である。
超音波振動を超えた変位を与えた際に導体に生じる電位を示す図である。
超音波振動を超えた変位を与えた際に導体に生じる圧力、電位、速度の時間平均を示す図である。
目標位置にひねり振動を生じさせる原理を示す図である。
ひねり振動に基づいて目標位置に生じる速度を示す図である。
目標位置の近傍に生じる電位分布を示す図である。
音響レンズの一例を示す斜視図である。
ひねり振動を生じさせるための超音波の圧力を示す図である。
ひねり振動に基づいて目標位置周辺に生じる電位分布を示す図である。
対象物の共振周波数を示す図である。
共振周波数を与える際の超音波の圧力を示す図である。
共振周波数を目標位置に与えた際に生じる振幅を示す図である。
共振周波数を目標位置に与えた際に生じる電位を示す図である。
共振周波数を目標位置に与えた際に目標位置周辺に生じる電位分布を示す図である。
電位発生方法の処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１に示されるように、電位発生装置１は、磁場を生成する磁場生成部７と、超音波を発生する１つ以上の波源を備える超音波出力部２と、超音波出力部２と磁場生成部７とを連動して制御する制御装置１０と、対象物Ｐにおける目標位置Ｒを検出する検出部１５とを備える。超音波出力部２は、例えば、超音波を発生する１つ以上の波源３や音響レンズを有している。各波源３は、異なる位置に配置されている。波源３の構成については後述する。
（【００１１】以降は省略されています）

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