JP2004229898A - Ultrasonic generator - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To simultaneously treat a wide range from the shallow part to the deep part of an organism using a single ultrasonic oscillator. <P>SOLUTION: This ultrasonic generator feeds output signal of different frequencies from an oscillation output circuit 3 via a matching circuit 7 to the ultrasonic oscillator 1, and applies an ultrasonic energy to the organism from the ultrasonic oscillator 1. The matching circuit 7 comprises a wide-band matching circuit matching all the range of the different frequencies. This constitution can optimize the matching between the oscillation output circuit 3 and the ultrasonic oscillator 1 even if the frequency of the output signal fed from the oscillation output circuit 3 is frequently changed at high speed. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導子間から発生する超音波エネルギーにより、生体組織に振動を与える超音波発生装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、この種の超音波発生装置は、美顔器,医療器または工業用などに使用される超音波振動子を内蔵し、この超音波振動子から発生する超音波エネルギーを導子間から生体に与えるようになっている。また超音波振動子は、基本波振動モードの他に、オーバートーン(高調波)振動モードを備え、例えば基本波が1MHzの振動子を、3MHzや5MHzの奇数倍の周波数などで振動させることが可能である。
【0003】
一方、生体すなわち人体は、高い周波数に比べて低い周波数を与えたほうが、深部まで振動を伝えることができると共に、高い周波数は人体の浅部を集中的に振動させることができ、例えば1MHz程度の低い周波数の超音波は、腹部の痩身(脂肪遊離燃焼)に利用され、3MHz程度の高い周波数の超音波は、顔面の美容に利用される。そのため、超音波振動子を内蔵する超音波発生装置において、電子的に振動(周波数)モードを瞬時に切り替えることができれば、基本波振動モードによる低い周波数での深部までの振動と、オーバートーン振動モードによる高い周波数での浅部への集中的な振動とを組み合わせて、あたかも同時に異なる複数の周波数で振動を与えるような効果が得られる。また、こうした振動モードの瞬時切替えは、生体の浅部から深部に至る広い範囲を同時に治療するという効果だけでなく、単一の振動モードで刺激信号を与えた場合に避けられない一部分へのエネルギー集中による弊害を軽減することができる。
【0004】
従来の超音波発生装置の内部構成は、超音波振動子を駆動回路のフィードバックループ内に入れ、いわゆる自励発振による電流で超音波振動子を振動させるタイプと、他励発振回路に電力増幅器を接続した発振出力回路を備え、フィルタ作用を有するマッチング回路を機械的に切り替えて、発振出力回路から複数の周波数で出力される出力信号を、マッチング回路から単独の超音波振動子に与えることで、この超音波振動子を基本波またはオーバートーン振動させるタイプの2つが知られている。特に後者の構成は上述の効果を達成するに好適な内部構成を有しているが、これに関連する技術として、例えば特許文献1には、発振回路の出力を次段の電力増幅器で高周波電力増幅し、マッチング回路を介して2つの出力端子に交互にアンプ出力を供給することにより、2箇所同時に治療できる超短波治療器が開示されている。
【0005】
【特許文献】
特開2002−165892号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献1の構成において、マッチング回路の出力段に単独の超音波振動子を設けて、この超音波振動子から複数の周波数を振動させようとする場合は、それぞれの周波数に応じてフィルタ作用を有するマッチング回路の切替えが必要となる。その場合、高周波で低インピーダンスの非常に大きな電力(数W〜数十W)を扱うことになるため、従来はスイッチやリレー接点でマッチング回路の切替えを機械的に行なわざるを得なかった。そのため、機械的な部品を使用する分、頻繁な高速での切替えができず、生体の浅部から深部に至る広い範囲を同時に治療する効果が十分得られなかった。
【0007】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、単一の超音波振動子を利用して、生体の浅部から深部に至る広い範囲を同時に治療することができる超音波発生装置を提供することをその目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明における超音波発生装置は、発振出力回路からの異なる周波数の出力信号をマッチング回路を介して単独の超音波振動子に供給し、この超音波振動子から生体に超音波エネルギーを付与する超音波発生装置において、前記マッチング回路は、前記異なる周波数の全域に渡り整合する広帯域マッチング回路であることを特徴とする。
【0009】
この場合、発振出力回路から供給する出力信号の周波数が高速で頻繁に変わっても、広帯域マッチング回路はあらゆる周波数の出力信号に対し、発振出力回路と超音波振動子との間のマッチングを最適なものとすることができる。したがって、従来のような機械的な部品を一切介在させずに、単一の超音波振動子を利用して、生体の浅部から深部に至る広い範囲を同時に治療することが可能になる。
【0010】
【発明の実施形態】
以下、本発明の好ましい実施形態における超音波発生装置について、添付図面を参照しながら説明する。図1は超音波発生装置の概略構成を示すもので、1は単独の超音波振動子、2はこの超音波振動子から発生する超音波エネルギーを生体(図示せず)に付与する一対の導子であり、導子2は生体の治療部位に着脱可能に装着される。一方、この超音波振動子1に異なる周波数の出力信号を供給する発振出力回路3として、本実施例では、発振回路に相当する広帯域PLL(Phase Locked Loop)発振器4と、正弦波生成手段としての可変周波フィルタ5と、増幅回路に相当する広帯域電力増幅回路6がそれぞれ順に接続して設けられる。また、発振出力回路3と超音波振動子1との間にはマッチング回路7が設けられているが、本実施例のマッチング回路7は、特に発振出力回路3から供給される異なる周波数の出力信号の全域に渡り、発振出力回路3と超音波振動子1が整合するように回路設計されている。
【0011】
ここで、図2のブロック図も参照して説明すると、広帯域PLL発振器4は、後述する制御手段であるCPU11からの分周比切替信号を受取ると、超音波振動子1の振動モード(基本振動モードの周波数をfとする)に対応して、例えば1/2f,1f,3fのいずれか一つの周波数の発振信号を生成するものである。発振回路としては他に様々なものが考えられるが、ここでは広い周波数(例えば6倍以上)に可変し、かつ周波数ステップを細かくしたいために、それに適応する特殊な広帯域PLL発振器4を使用している。
【0012】
また、次段の可変周波フィルタ5は、超音波振動子1が不必要なモードで振動しないようにすると共に、無効な電流を流さないようにするために、広帯域PLL発振器4から発生する矩形波の発振信号から高調波を取り除いて正弦波状にするもので、これは図2に示すように、広帯域PLL発振器4からの異なる周波数の発振信号に対応して、複数の減衰器15a,15b,15cと、複数のローパスフィルタ16a,16b,16cとを備えると共に、共通のバッファ17を備えて構成される。各減衰器15a,15b,15cはいずれも、CPU11からの減衰量切替信号を受けて、特定の周波数成分における信号を減衰させる利得調整のために設けられているもので、本実施例では広帯域PLL発振器4から1/2f,1f,3fの周波数の発振信号が選択的に出力されることを考慮して、これらの各周波数成分における信号を、それぞれ独立して減衰できる3個の減衰器15a,15b,15cで構成される。また、各減衰器15a,15b,15cの後段にそれぞれ直列接続されるローパスフィルタ16a,16b,16cは、特定の周波数成分における信号だけを濾波するもので、これも1/2f,1f,3fの各周波数以下の信号を濾波できるようになっている。そして、各減衰器15a,15b,15cが減衰する信号の周波数成分、および各ローパスフィルタ16a,16b,16cが濾波する信号の周波数成分は、いずれもCPU11からのフィルタ周波数可変信号を受けて、個々の超音波振動子1に合わせて変更できるようになっている。さらにバッファ17は、可変周波フィルタ5の出力側に接続する回路が、可変周波フィルタ5から広帯域PLL発振器4の動作に影響を与えないようにするためのものである。
【0013】
上記ローパスフィルタ16a,16b,16cは、矩形波の発振信号を正弦波に波形整形して、高調波を取り除くためにあるが、同様の機能を発揮するものとして、例えば単独のディジタルフィルタ(DSP)を利用してもよい。但し、製造コストを下げ、小型化を図ると共に、消費電力を少なくするには、本実施例のような各周波数に対応したフィルタを使用するのが好ましい。そして、可変周波フィルタから出力される正弦波状の発振信号は、次段の広帯域電力増幅回路6にて所定の電力まで増幅された後、発振出力回路3の出力信号としてマッチング回路7から超音波振動子1へと導かれるようになっている。
【0014】
CPU11は、広帯域PLL発振器4から複数の周波数の発振信号を切り替えて出力させるために、広帯域PLL発振器4に対し分周比切替信号を出力する周波数切替手段12を備えると共に、超音波振動子1に流れる電流や、広帯域電力増幅器6からの電流の状態を常時監視するフィードバック監視手段13を備えている。フィードバック監視手段13は、各電流を監視した結果、装置が異常動作を行なっていると判断した場合は、装置の動作を強制的に停止させたり、あるいは発振信号の周波数が切り替わったときに、発振出力回路3やマッチング回路7の損失や利得誤差を、各電流の監視結果から算出して、可変周波フィルタ5を構成する各減衰器15a,15b,15cの減衰量を調整する機能を有する。
【0015】
さらにCPU11は、各々の出力周波数に対する超音波振動子1の固有共振周波数と、各々の出力周波数に対する発振出力回路3の総合利得を記憶する不揮発性記憶手段としてのEEPROM21を備えている。こうした超音波振動子1や発振出力回路3の特性は、装置の製造後における検査工程において、各部の出力波形を計測しながら調整したものが、EEPROM21に記憶される。すなわち、超音波振動子1は個々に共振周波数や静電容量のばらつきが大きく(通常は10%以上)、また例えば周波数3fのオーバートーン振動モードで使用した場合、正確に基本周波数1fの整数倍とはならないため、各々の共振周波数をEEPROM21に記憶する必要がある。これによりCPU11は、EEPROM21からの記憶内容を適宜読み出して、個々の超音波振動子1の製造誤差や発振出力回路3の利得偏差を無くすように、最適な分周比切替信号やフィルタ周波数可変信号を供給することができる。本実施例では、異なる周波数1/2f,1f,3fに応じた合計6個の情報をEEPROM21に記憶している。
【0016】
次に上記構成についてその作用を説明すると、装置の動作時においては、CPU11の周波数切替手段12から、1秒間に100回以上のタイミングで広帯域PLL発振器4に分周比切替信号が出力され、これを受けて広帯域PLL発振器4は、各分周比切替信号に対応する周波数成分の発振信号を可変周波フィルタ5に供給する。その際、一定時間内における各発振信号において、どの周波数成分をどの程度の比率で供給するのかは、CPU11に入力側に接続する例えば操作パネルのスイッチ(図示せず)で調整することができる。これにより、単独の周波数1/2f,1f,3fだけの発振信号群を広帯域PLL発振器4から供給することもできるし、3つの周波数1/2f,1f,3fを適当な比率で混ぜ合わせた発振信号群を広帯域PLL発振器4から供給することもできる。
【0017】
広帯域PLL発振器4から周波数1/2fの矩形波状発振信号が出力されると、この発振信号は対応する可変周波フィルタ5の第1減衰器15aにより最適な利得調整がなされ、次段の第1ローパスフィルタ16aにより高調波成分が取り除かれて正弦波状になる。同様に、広帯域PLL発振器4から出力される周波数1fの矩形波状発振信号は、これに対応する第2減衰器15bにより最適な利得調整がなされた後、第2ローパスフィルタ16bにより正弦波状になると共に、周波数3fの矩形波状発振信号は、これに対応する第3減衰器15cにより最適な利得調整がなされた後、第3ローパスフィルタ16cにより正弦波状になる。こうして、各ローパスフィルタ16a,16b,16cの出力信号は、高調波を含まない振動モードの波形だけとなって、共通のバッファ17を通過する。
【0018】
その後、各々の正弦波状の発振信号は、広帯域電力増幅器6により所定の電力に増幅され、マッチング回路7に導かれるが、本実施例のマッチング回路7は特に、各々の周波数1/2f,1f,3fの全帯域に渡って、低インピーダンスの超音波振動子1に広帯域電力増幅器6の出力インピーダンスを整合させることができ、これにより発振信号を概ね損失なく安定した状態で超音波振動子1に供給できる。そして、各々の発振信号に共振する超音波振動子1から超音波エネルギーが発生し、この超音波エネルギーが導子2間から生体に与えられる。
【0019】
超音波振動子1の振動モードが高い周波数(例えば3f)成分だけである場合は、生体の浅部を集中的に振動させることができ、この高い周波数の超音波エネルギーを例えば顔面の美容に利用することができる。逆に、超音波振動子1の振動モードが低い周波数(例えば1/2f)成分だけである場合は、生体の深部を集中的に振動させることができ、この低い周波数の超音波エネルギーを例えば腹部の痩身に利用することができる。また本実施例では、超音波振動子1の振動モードが、低い周波数と、中間の周波数(例えば1f)と、高い周波数で同じ割合になるように短時間で切り替えることもできる。この場合は、生体の浅部から深部にかけて均一に振動を与えることができ、局部的な超音波エネルギーの集中を回避できる。さらに、切替える周波数の時間比率をそれぞれ均一ではなく、スイッチなどの操作手段で可変可能にすることにより、使用部位の刺激深度のバランスを微妙に調整することもできる。
【0020】
またこの一連の動作中、CPU11はフィードバック監視手段13により、超音波振動子1に流れる電流や、広帯域電力増幅器6からの電流の状態を常時監視している。そして、発振信号の周波数が切り替わったときに、発振出力回路3やマッチング回路7に損失や利得誤差を生じると、これを修正すべく可変周波フィルタ回路5の減衰器15a,15b,15cに対し、各々独立して利得調整のための減衰量切替信号を送出する。これにより、各減衰器15a,15b,15cの減衰量がフィードバック制御され、マッチング回路7が広帯域なマッチング特性を有することと相俟って、超音波振動子1からより安定した超音波エネルギーを供給できる。
【0021】
以上のように本実施例によれば、発振出力回路3からの異なる周波数の出力信号をマッチング回路7を介して単独の超音波振動子1に供給し、この超音波振動子1から生体に超音波エネルギーを付与する超音波発生装置において、マッチング回路7は、前記異なる周波数の全域に渡り整合する広帯域マッチング回路であることを特徴とする。
【0022】
この場合、発振出力回路3から供給する出力信号の周波数が高速で頻繁に変わっても、広帯域マッチング回路であるマッチング回路7はあらゆる周波数の出力信号に対し、発振出力回路3と超音波振動子1との間のマッチングを最適なものとすることができる。したがって、従来のような機械的な部品を一切介在させずに、単一の超音波振動子1を利用して、生体の浅部から深部に至る広い範囲を同時に治療することが可能になる。
【0023】
また、制御手段であるCPU11から広帯域PLL発振器4に分周比切替信号を供給して、発振出力回路3からの出力信号の周波数を頻繁に切り替えることにより、生体の一部分にエネルギーが集中する弊害も一掃することができる。
【0024】
本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲において種々の変形実施が可能である。実施例中における周波数の選び方はあくまでも一例に過ぎず、装置の設計仕様に合わせて適宜変更してよい。例えば、実施例中の周波数1/2fの信号は、超音波振動子1のスプリアスレスポンスを利用したもので、通常は偶数倍で振動しないが、超音波振動子1の設計如何によっては利用可能になる。
【0025】
【発明の効果】
本発明の超音波発生装置は、発振出力回路からの異なる周波数の出力信号をマッチング回路を介して単独の超音波振動子に供給し、この超音波振動子から生体に超音波エネルギーを付与する超音波発生装置において、前記マッチング回路は、前記異なる周波数の全域に渡り整合する広帯域マッチング回路であることを特徴とするもので、これにより単一の超音波振動子を利用して、生体の浅部から深部に至る広い範囲を同時に治療することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における超音波発生装置の概略をあらわしたブロック図である。
【図2】同上、可変周波フィルタのより詳細な構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 超音波振動子
3 発振出力回路
7 マッチング回路(広帯域マッチング回路)
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an ultrasonic generator that vibrates a living tissue with ultrasonic energy generated between conductors.
[0002]
[Prior art]
Generally, this type of ultrasonic generator has a built-in ultrasonic vibrator used for facial beauty equipment, medical equipment, industrial use, etc., and transmits ultrasonic energy generated from this ultrasonic vibrator to the living body from between the guides. To give. The ultrasonic vibrator has an overtone (harmonic) vibration mode in addition to the fundamental vibration mode. For example, a vibrator having a fundamental wave of 1 MHz can be vibrated at an odd multiple of 3 MHz or 5 MHz. It is possible.
[0003]
On the other hand, a living body, that is, a human body, can transmit vibrations to a deep part by giving a low frequency compared to a high frequency, and a high frequency can intensively vibrate a shallow part of the human body, for example, about 1 MHz. Low frequency ultrasound is used for abdominal slimming (fat free burning), and high frequency ultrasound of about 3 MHz is used for facial beauty. Therefore, if the ultrasonic (frequency) mode can be instantaneously switched electronically in an ultrasonic generator with a built-in ultrasonic vibrator, vibration to a deep part at a low frequency by the fundamental wave vibration mode and overtone vibration mode In this case, it is possible to obtain the effect of simultaneously giving vibrations at a plurality of different frequencies at the same time. In addition, such instantaneous switching of the vibration mode not only has the effect of treating a wide range from the shallow part to the deep part of the living body at the same time, but also provides energy to a part that cannot be avoided when a stimulation signal is given in a single vibration mode. The adverse effects of concentration can be reduced.
[0004]
The internal configuration of a conventional ultrasonic generator includes a type in which an ultrasonic vibrator is put in a feedback loop of a drive circuit and a vibrator is vibrated by a current generated by self-excited oscillation, and a power amplifier in a separately excited oscillator. By providing a connected oscillation output circuit and mechanically switching a matching circuit having a filter function, by providing output signals output at a plurality of frequencies from the oscillation output circuit to the single ultrasonic transducer from the matching circuit, Two types are known in which this ultrasonic vibrator vibrates a fundamental wave or overtone. In particular, the latter configuration has an internal configuration suitable for achieving the above-described effects. As a related technique, for example, Patent Document 1 discloses that the output of an oscillation circuit is supplied to a high-frequency There is disclosed an ultra-high-frequency wave treatment device capable of amplifying and alternately supplying an amplifier output to two output terminals via a matching circuit so that treatment can be performed at two places simultaneously.
[0005]
[Patent Document]
JP 2002-165892 A
[Problems to be solved by the invention]
In the configuration of Patent Document 1, when a single ultrasonic oscillator is provided at the output stage of the matching circuit and a plurality of frequencies are to be oscillated from the ultrasonic oscillator, a filtering operation is performed in accordance with each frequency. It is necessary to switch the matching circuit having In that case, very large power (several W to several tens W) of high frequency and low impedance is handled, so that conventionally, the matching circuit must be mechanically switched by a switch or a relay contact. Therefore, frequent high-speed switching cannot be performed due to the use of mechanical parts, and the effect of simultaneously treating a wide range from a shallow part to a deep part of a living body cannot be sufficiently obtained.
[0007]
Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and provides a ultrasonic generator that can simultaneously treat a wide range from a shallow part to a deep part of a living body using a single ultrasonic transducer. Aim.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
An ultrasonic generator according to the present invention supplies an output signal of a different frequency from an oscillation output circuit to a single ultrasonic transducer via a matching circuit, and applies ultrasonic energy to a living body from the ultrasonic transducer. In the sound wave generator, the matching circuit is a wideband matching circuit that performs matching over the entire range of the different frequencies.
[0009]
In this case, even if the frequency of the output signal supplied from the oscillation output circuit changes at high speed and frequently, the wideband matching circuit optimizes the matching between the oscillation output circuit and the ultrasonic transducer for output signals of all frequencies. Things. Therefore, it is possible to simultaneously treat a wide range from a shallow part to a deep part of a living body by using a single ultrasonic transducer without intervening any mechanical parts as in the related art.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an ultrasonic generator according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration of an ultrasonic generator, wherein 1 is a single ultrasonic transducer, and 2 is a pair of conductors for applying ultrasonic energy generated from the ultrasonic transducer to a living body (not shown). The guide 2 is detachably attached to a treatment site of a living body. On the other hand, in the present embodiment, a wide-band PLL (Phase Locked Loop) oscillator 4 corresponding to an oscillation circuit and an oscillation output circuit 3 for supplying an output signal of a different frequency to the ultrasonic vibrator 1 and a sine wave generation unit are provided. A variable frequency filter 5 and a broadband power amplifier circuit 6 corresponding to an amplifier circuit are provided so as to be connected in order. Further, a matching circuit 7 is provided between the oscillation output circuit 3 and the ultrasonic vibrator 1. The matching circuit 7 of this embodiment is particularly suitable for output signals of different frequencies supplied from the oscillation output circuit 3. The circuit is designed so that the oscillation output circuit 3 and the ultrasonic vibrator 1 are matched over the entire area of the above.
[0011]
Here, with reference to the block diagram of FIG. 2 as well, when the broadband PLL oscillator 4 receives a frequency division ratio switching signal from the CPU 11 which is a control means described later, the vibration mode (basic vibration) of the ultrasonic vibrator 1 In this case, an oscillation signal having a frequency of any one of 1 / 2f, 1f, and 3f is generated. Various other oscillating circuits are conceivable. Here, in order to change the frequency to a wide frequency (for example, 6 times or more) and to make the frequency step fine, a special wideband PLL oscillator 4 adapted to the oscillating circuit is used. I have.
[0012]
The variable frequency filter 5 at the next stage is provided with a rectangular wave generated from the broadband PLL oscillator 4 to prevent the ultrasonic vibrator 1 from vibrating in an unnecessary mode and to prevent an invalid current from flowing. The harmonic signal is removed from the oscillation signal of the wideband PLL oscillator 4 to form a sinusoidal wave, as shown in FIG. 2, which corresponds to oscillation signals of different frequencies from the wideband PLL oscillator 4, and a plurality of attenuators 15a, 15b, 15c. And a plurality of low-pass filters 16a, 16b, 16c, and a common buffer 17. Each of the attenuators 15a, 15b and 15c is provided for gain adjustment for receiving an attenuation amount switching signal from the CPU 11 and attenuating a signal in a specific frequency component. Considering that the oscillator 4 selectively outputs oscillating signals of frequencies 1 / 2f, 1f, and 3f, three attenuators 15a, 15a, which can independently attenuate signals at these frequency components, respectively. 15b and 15c. The low-pass filters 16a, 16b, and 16c connected in series at the subsequent stages of the attenuators 15a, 15b, and 15c respectively filter only signals of specific frequency components, which are also 1 / 2f, 1f, and 3f. Signals below each frequency can be filtered. The frequency components of the signals attenuated by the attenuators 15a, 15b, and 15c and the frequency components of the signals filtered by the low-pass filters 16a, 16b, and 16c all receive the filter frequency variable signal from the CPU 11 and individually. Can be changed according to the ultrasonic vibrator 1. Further, the buffer 17 is for preventing a circuit connected to the output side of the variable frequency filter 5 from affecting the operation of the wideband PLL oscillator 4 from the variable frequency filter 5.
[0013]
The low-pass filters 16a, 16b, and 16c are provided for shaping a rectangular oscillation signal into a sine wave to remove harmonics. For example, a single digital filter (DSP) May be used. However, in order to reduce the manufacturing cost, reduce the size, and reduce the power consumption, it is preferable to use a filter corresponding to each frequency as in this embodiment. Then, the sine wave oscillation signal output from the variable frequency filter is amplified to a predetermined power by the next-stage broadband power amplifier circuit 6 and then output from the matching circuit 7 as an output signal of the oscillation output circuit 3 from the ultrasonic oscillation circuit. It is led to the child 1.
[0014]
The CPU 11 includes a frequency switching unit 12 that outputs a frequency division ratio switching signal to the wideband PLL oscillator 4 in order to switch and output oscillation signals of a plurality of frequencies from the wideband PLL oscillator 4. There is provided a feedback monitoring unit 13 for constantly monitoring the state of the flowing current and the current from the broadband power amplifier 6. When the feedback monitoring unit 13 monitors each current and determines that the device is performing an abnormal operation, the feedback monitoring unit 13 forcibly stops the operation of the device or, when the frequency of the oscillating signal is changed, It has a function of calculating the loss and gain error of the output circuit 3 and the matching circuit 7 from the monitoring results of each current, and adjusting the attenuation of each of the attenuators 15a, 15b, 15c constituting the variable frequency filter 5.
[0015]
Further, the CPU 11 includes an EEPROM 21 as a non-volatile storage unit for storing a natural resonance frequency of the ultrasonic transducer 1 for each output frequency and a total gain of the oscillation output circuit 3 for each output frequency. The characteristics of the ultrasonic vibrator 1 and the oscillation output circuit 3 adjusted while measuring the output waveform of each part in the inspection process after the manufacture of the device are stored in the EEPROM 21. That is, each of the ultrasonic transducers 1 has a large variation in resonance frequency and capacitance (normally 10% or more), and when used in an overtone vibration mode with a frequency of 3f, for example, it is precisely an integral multiple of the fundamental frequency 1f. Therefore, it is necessary to store each resonance frequency in the EEPROM 21. Thus, the CPU 11 appropriately reads out the stored contents from the EEPROM 21 and optimizes the frequency division ratio switching signal and the filter frequency variable signal so as to eliminate the manufacturing error of each ultrasonic transducer 1 and the gain deviation of the oscillation output circuit 3. Can be supplied. In this embodiment, a total of six pieces of information corresponding to different frequencies 1 / 2f, 1f, and 3f are stored in the EEPROM 21.
[0016]
Next, the operation of the above configuration will be described. During operation of the apparatus, the frequency switching means 12 of the CPU 11 outputs a frequency division ratio switching signal to the wideband PLL oscillator 4 at a timing of 100 times or more per second. In response, the wideband PLL oscillator 4 supplies an oscillation signal of a frequency component corresponding to each division ratio switching signal to the variable frequency filter 5. At this time, which frequency component is supplied and at what ratio in each oscillation signal within a certain time can be adjusted by, for example, a switch (not shown) of an operation panel connected to the input side of the CPU 11. As a result, an oscillation signal group having only one of the frequencies 1 / 2f, 1f, and 3f can be supplied from the wideband PLL oscillator 4, and an oscillation signal in which the three frequencies 1 / 2f, 1f, and 3f are mixed at an appropriate ratio. The signal group can be supplied from the broadband PLL oscillator 4.
[0017]
When the wideband PLL oscillator 4 outputs a rectangular wave oscillation signal having a frequency of 1 / 2f, the oscillation signal is optimally adjusted in gain by the first attenuator 15a of the corresponding variable frequency filter 5, and the first low pass in the next stage is performed. Harmonic components are removed by the filter 16a to form a sine wave. Similarly, the rectangular wave oscillation signal of frequency 1f output from the wideband PLL oscillator 4 is subjected to the optimum gain adjustment by the corresponding second attenuator 15b, and then becomes sinusoidal by the second low-pass filter 16b. , A rectangular wave oscillation signal having a frequency of 3f is converted into a sinusoidal wave by the third low-pass filter 16c after the optimum gain adjustment is performed by the corresponding third attenuator 15c. In this way, the output signals of the low-pass filters 16a, 16b, 16c become only the vibration mode waveforms that do not include harmonics and pass through the common buffer 17.
[0018]
Thereafter, each of the sine wave oscillation signals is amplified to a predetermined power by the wide band power amplifier 6 and guided to the matching circuit 7. The matching circuit 7 of the present embodiment particularly has the frequencies 1 / 2f, 1f, The output impedance of the wide-band power amplifier 6 can be matched to the low-impedance ultrasonic transducer 1 over the entire band of 3f, whereby the oscillation signal is supplied to the ultrasonic transducer 1 in a stable state with almost no loss. it can. Then, ultrasonic energy is generated from the ultrasonic transducer 1 that resonates with each oscillation signal, and the ultrasonic energy is applied to the living body from between the conductors 2.
[0019]
When the vibration mode of the ultrasonic vibrator 1 is only a high frequency (for example, 3f) component, the shallow part of the living body can be vibrated intensively, and this high frequency ultrasonic energy is used, for example, for facial beauty. can do. Conversely, when the vibration mode of the ultrasonic vibrator 1 is only a low frequency (for example, 1 / 2f) component, it is possible to intensively vibrate a deep part of the living body, and the ultrasonic energy of the low frequency is transmitted to, for example, the abdomen. Can be used for slimming. In this embodiment, the vibration mode of the ultrasonic vibrator 1 can be switched in a short time so that the low frequency, the intermediate frequency (for example, 1f), and the high frequency have the same ratio. In this case, vibration can be uniformly applied from the shallow part to the deep part of the living body, and local concentration of ultrasonic energy can be avoided. Furthermore, the time ratio of the switching frequency is not uniform, but can be varied by operating means such as a switch, so that the balance of the stimulation depth of the use site can be finely adjusted.
[0020]
During this series of operations, the CPU 11 constantly monitors the state of the current flowing through the ultrasonic transducer 1 and the current from the broadband power amplifier 6 by the feedback monitoring means 13. When the frequency of the oscillating signal is switched and a loss or a gain error occurs in the oscillation output circuit 3 or the matching circuit 7, the attenuators 15a, 15b, and 15c of the variable frequency filter circuit 5 correct the loss and gain error. An attenuation switching signal for gain adjustment is transmitted independently of each other. As a result, the attenuation of each of the attenuators 15a, 15b, 15c is feedback-controlled, and together with the fact that the matching circuit 7 has a broadband matching characteristic, more stable ultrasonic energy is supplied from the ultrasonic transducer 1. it can.
[0021]
As described above, according to the present embodiment, the output signals of different frequencies from the oscillation output circuit 3 are supplied to the single ultrasonic vibrator 1 via the matching circuit 7, and the ultrasonic vibrator 1 transmits the ultrasonic signals to the living body. In the ultrasonic generator for applying the sound energy, the matching circuit 7 is a broadband matching circuit that matches over the entire range of the different frequencies.
[0022]
In this case, even if the frequency of the output signal supplied from the oscillation output circuit 3 changes frequently at high speed, the matching circuit 7 serving as a broadband matching circuit outputs the oscillation output circuit 3 and the ultrasonic vibrator 1 for output signals of all frequencies. Can be optimized. Therefore, it is possible to simultaneously treat a wide range from the shallow part to the deep part of the living body using the single ultrasonic transducer 1 without any mechanical parts as in the related art.
[0023]
Further, by supplying a frequency division ratio switching signal from the CPU 11 as the control means to the wideband PLL oscillator 4 and frequently switching the frequency of the output signal from the oscillation output circuit 3, there is also a problem that energy is concentrated on a part of the living body. Can be wiped out.
[0024]
The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made within the scope of the present invention. The method of selecting a frequency in the embodiment is merely an example, and may be changed as appropriate in accordance with the design specifications of the device. For example, the signal of the frequency 1 / 2f in the embodiment utilizes the spurious response of the ultrasonic vibrator 1 and normally does not vibrate at an even multiple, but can be used depending on the design of the ultrasonic vibrator 1. Become.
[0025]
【The invention's effect】
The ultrasonic generator of the present invention supplies output signals of different frequencies from the oscillation output circuit to a single ultrasonic transducer via a matching circuit, and applies ultrasonic energy to a living body from the ultrasonic transducer. In the sound wave generator, the matching circuit is a broadband matching circuit that performs matching over the entire range of the different frequencies, whereby a single ultrasonic vibrator is used to reduce the depth of a living body. It is possible to treat a wide range from to deep simultaneously.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram schematically showing an ultrasonic generator according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a more detailed configuration of the variable frequency filter according to the first embodiment;
[Explanation of symbols]
1 ultrasonic transducer 3 oscillation output circuit 7 matching circuit (broadband matching circuit)

Claims (1)

発振出力回路からの異なる周波数の出力信号をマッチング回路を介して単独の超音波振動子に供給し、この超音波振動子から生体に超音波エネルギーを付与する超音波発生装置において、前記マッチング回路は、前記異なる周波数の全域に渡り整合する広帯域マッチング回路であることを特徴とする超音波発生装置。In an ultrasonic generator that supplies output signals of different frequencies from an oscillation output circuit to a single ultrasonic transducer through a matching circuit and applies ultrasonic energy to a living body from this ultrasonic transducer, the matching circuit An ultrasonic generator, wherein the ultrasonic generator is a broadband matching circuit that matches over the entire range of the different frequencies.
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