JP2938086B2

JP2938086B2 - 超音波処置装置

Info

Publication number: JP2938086B2
Application number: JP1099447A
Authority: JP
Inventors: 敏彦鈴田
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1989-04-19
Filing date: 1989-04-19
Publication date: 1999-08-23
Anticipated expiration: 2014-08-23
Also published as: JPH02277449A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、超音波振動により、結石の破壊や腫瘍の
切除などの治療を行なう超音波処置装置に関する。

［従来の技術］一般に、この種の超音波処置装置は、第５図に示すよ
うに、本体１の駆動回路２に超音波振動子３を着脱自在
に接続してなる。

このような超音波処置装置において、効率のよい治療
を行なうには、超音波振動子３を共振点で駆動する必要
がある。

そこで、駆動回路２内にPLL（位相ロック回路）を設
け、常に共振点を追尾して超音波振動子３を駆動するこ
とが行なわれている。

PLLとは、超音波振動子に加える電圧、および超音波
振動子に流れる電流を検出し、両者の位相差が零になる
ように発振周波数を調節し、共振点を追尾するものであ
る。

ただし、超音波振動子の等価回路は、一般に、第６図
のように示される。

すなわち、インダクタL,容量C,抵抗Ｒの直列共振回路
と並列に制動容量Cdがあり、電圧を印加すると、L,C,R
の直列共振回路にi₁、制動容量Cdにidの電流がそれぞれ
流れる。

電流i₁,idのうち、超音波振動に変換されるのはi₁だ
けであり、したがってL,C,Rの直列共振回路の共振点で
駆動するのが最も効率がよい。この直列共振回路の共振
点を、超音波振動子の機械的共振点と称し、その様子を
超音波振動子のアドミッタンスＹ（＝Ｇ＋jB）により示
したのが第７図である。

なお、Ｇはコンダクタンス、Ｂはサセスプタンス、ω
は駆動角周波数（＝２πｆ）、ｆは共振周波数である。

要するに、制動容量Cdがあるために、PLLによるブロ
ック点が機械的共振点に一致せず、効率のよい駆動がで
きないのが実状である。

このような不具合を解消するべく、第８図に示すよう
に、本体１にインダクタ（コイル）Ldを設け、そのイン
ダクタLdを超音波振動子３に並列に接続することによっ
て超音波振動子３の持つ制動容量Cdを相殺し、機械的共
振点での駆動を表現するものがある。

すなわち、第９図に示すように、PLLによるロック点
が機械的共振点に一致し、効率のよい駆動が可能であ
る。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、制動容量Cdは超音波振動子３の形状や
電歪素子の特性などによってまちまちであり、超音波振
動子３の種類が変わると制動容量Cdを相殺できず、結局
は効率のよい駆動ができない場合がある。

この発明は上記のような事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、超音波振動子の種類が変
わっても、それにかかわらず超音波振動子を常に効率よ
く駆動することができる超音波処置装置を抵抗すること
にある。

［課題を解決するための手段］制動容量性成分を有する超音波振動子と、超音波駆動
本体のコネクタに着脱自在に接続するコネクタを有する
超音波ハンドピースと、前記超音波振動子をその共振点
にて駆動する駆動回路と、この駆動回路に並列に接続さ
れたインダクタと複数のコンデンサと前記超音波ハンド
ピースのコネクタが着脱自在に接続されるコネクタとを
有する超音波駆動本体と、を設けるとともに、前記超音
波ハンドピースの装着時にその超音波振動子に対応して
前記コンデンサを選択的に前記超音波振動子に並列に接
続可能とし、前記超音波ハンドピースに設けられた前記
超音波振動子の有する制動容量性成分と選択的に接続さ
れたコンデンサとの合成容量値を、前記超音波駆動本体
に設けられたインダクタの誘導性成分と相殺するように
構成した。

［作用］超音波振動子が装着されると、その超音波振動子に対
しインダクタが並列に接続される。また、複数のコンデ
ンサがあり、これらコンデンサのうち、装着される超音
波振動子の種類に対応するコンデンサが選択され、それ
が超音波振動子に並列に接続される。

［実施例］以下、この発明の第１実施例について図面を参照して
説明する。

第１図において、10はこの発明の超音波処置装置の本
体で、駆動回路11の出力端にインダクタ13を接続すると
ともに、駆動回路11の出力端の一方にコネクタピン12
a、他方にコネクタピン12bを接続している。さらに、駆
動回路11の出力端の他方にコンデンサ14,15のそれぞれ
一端を接続し、そのコンデンサ14,15の他端にコネクタ
ピン12c,12dをそれぞれ接続している。

コネクタピン12a,12b,12c,12dにはハンドピース30に
よって超音波振動子40が着脱自在に装着される。

ハンドピース30は、装着時にコネクタピン12a,12b,12
cに接続されるコネクタピン30a,30b,30cを有しており、
コネクタピン30a,30cは超音波振動子40の一端に導通
し、コネクタピン30bは超音波振動子40の他端に導通し
ている。

また、第２図に示すように、コネクタピン12a,12b,12
c,12dに対し、ハンドピース31によって超音波振動子41
が着脱自在に装着される場合もある。

ハンドピース31は、装着時にコネクタピン12a,12b,12
dに接続されるコネクタピン31a,31b,31dを有しており、
コネクタピン31a,31dは超音波振動子41の一端に導通
し、コネクタピン31bは超音波振動子41の他端に導通し
ている。

なお、超音波振動子40,41は共に等価回路で示してお
り、インダクタL,容量C,抵抗Ｒの直列共振回路と並列に
制動容量Cdがある。

また、上記駆動回路11は、PLL（位相ロック回路）を
有し、常に共振点を追尾して超音波振動子40や41を駆動
するものである。

次に、動作を説明する。

ハンドピース30によって超音波振動子40の装着がなさ
れると、その超音波振動子40が駆動回路11の出力端に接
続される。

このとき、超音波振動子40に対し、インダクタ13が並
列に接続される。同時に、コネクタピン12c,30cの導通
により、コンデンサ14が選択され、そのコンデンサ14が
超音波振動子40に並列に接続される。

コンデンサ14は、超音波振動子40の制動容量Cdをイン
ダクタ13の相殺作用に対応させるべく補正するものであ
る。これにより、超音波振動子40の制動容量Cdを確実に
相殺することができる。

また、ハンドピース31によって超音波振動子41の装着
がなされると、その超音波振動子41が駆動回路11の出力
端に接続される。

このとき、超音波振動子41に対し、インダクタ13が並
列に接続される。同時に、コネクタピン12d,31dの導通
により、コンデンサ15が選択され、そのコンデンサ15が
超音波振動子41に並列に接続される。

コンデンサ15は、超音波振動子41の制動容量Cdをイン
ダクタ13の相殺作用に対応させるべく補正するものであ
る。これにより、超音波振動子41の制動容量Cdを確実に
相殺することができる。

ここで、コンデンサ14の容量をC₁、コンデンサ15の容
量をC₂とすれば、下式が成り立つ。

Cd＋C₁＝Cd＋C₂ また、インダクタ13の値をLdとすれば、下式が成立
つ。

ω^２＝（２πｆ）^２＝Ld（Cd＋C₁）＝Ld（Cd＋C₂）なお、ωは駆動角周波数、ｆは共振周波数である。

このように、超音波振動子が装着されると、その超音
波振動子の持っている制動容量Cdを確実に相殺すること
ができ、よって第９図に示したようにPLLによるロック
点が機械的共振点に一致し、超音波振動子の種類にかか
わらず常に効率のよい駆動を行なうことができる。つま
り、治療効果の向上が図れる。

この発明の第２実施例を第３図に示す。

50はこの発明の超音波処置装置の本体で、駆動回路51
の出力端にインダクタ53を接続するとともに、駆動回路
51の出力端の一方にコネクタピン52a、他方にコネクタ
ピン52bを接続している。さらに、駆動回路11の出力端
の他方に複数のコンデンサ54のそれぞれ一端を接続し、
それらコンデンサ54の他端は開放端としている。

コネクタピン52a,52bにはハンドピース60によって超
音波振動子70が着脱自在に装着される。

ハンドピース60は、装着時にコネクタピン52a,52bに
接続されるコネクタピン60a,60bを有するとともに、上
記各コンデンサ54のうち特定のコンデンサの他端に摺接
し得る所定長さのロッド形のコネクタピン60cを有して
おり、コネクタピン60a,60cは超音波振動子70の一端に
導通し、コネクタピン60bは超音波振動子70の他端に導
通している。

また、第３図に示すように、コネクタピン52a,52bに
対し、ハンドピース61によって超音波振動子71が着脱自
在に装着される場合もある。

ハンドピース61は、装着時にコネクタピン52a,52bに
接続されるコネクタピン61a,61bを有するとともに、上
記各コンデンサ54のうち特定のコンデンサの他端に摺接
し得る所定長さのロッド形のコネクタピン61cを有して
おり、コネクタピン61a,61dは超音波振動子71の一端に
導通し、コネクタピン61bは超音波振動子71の他端に導
通している。

また、上記駆動回路51は、PLL（位相ロック回路）を
有し、常に共振点を追尾して超音波振動子70,71を駆動
するものである。

次に、動作を説明する。

ハンドピース60によて超音波振動子70の装着がなされ
ると、その超音波振動子70が駆動回路51の出力端に接続
される。

このとき、超音波振動子70に対し、インダクタ53が並
列に接続される。同時に、コネクタピン60cの導通によ
り、たとえば７個のコンデンサ54が選択され、それらコ
ンデンサ54が超音波振動子70にそれぞれ並列に接続され
る。

接続される７個のコンデンサ54は、超音波振動子70の
制動容量Cdをインダクタ53の相殺作用に対応させるべく
補正するものである。これにより、超音波振動子70の制
動容量Cdを確実に相殺することができる。

また、ハンドピース61によって超音波振動子71の装着
がなされると、その超音波振動子71が駆動回路51の出力
端に接続される。

このとき、超音波振動子71に対し、インダクタ53が並
列に接続される。同時に、コネクタピン61cの導通によ
り、たとえば２個のコンデンサ54が選択され、それらコ
ンデンサ54が超音波振動子71に並列に接続される。

接続される２個のコンデンサ54は、超音波振動子71の
制動容量Cdをインダクタ53の相殺作用に対応させるべく
補正するものである。これにより、超音波振動子71の制
動容量Cdを確実に相殺することができる。

ここで、７個のコンデンサ54の合成容量をC₇、２個の
コンデンサ54の容量をC₂とすれば、下式が成り立つ。

Cd＋C₇＝Cd＋C₂ また、インダクタ53の値をLdとすれば、下式が成立
つ。

ω^２＝（２πｆ）^２＝Ld（Cd＋C₇）＝Ld（Cd＋C₂）なお、ωは駆動角周波数、ｆは共振周波数である。

また、この第２実施例の場合、コネクタピンの数が少
なくなり、さらにはそれに伴ってコネクタ部の形状が小
さくなるという利点がある。

なお、この発明は上記各実施例に限定されるものでは
なく、要旨を変えない範囲で種々変形実施可能である。

［発明の効果］以上述べたようにこの発明によれば、制動容量性成分
を有する超音波振動子と、超音波駆動本体のコネクタに
着脱自在に接続するコネクタを有する超音波ハンドピー
スと、前記超音波振動子をその共振点にて駆動する駆動
回路と、この駆動回路に並列に接続されたインダクタと
複数のコンデンサと前記超音波ハンドピースのコネクタ
が着脱自在に接続されるコネクタとを有する超音波駆動
本体と、を設けるとともに、前記超音波ハンドピースの
装着時にその超音波振動子に対応して前記コンデンサを
選択的に前記超音波振動子に並列に接続可能とし、前記
超音波ハンドピースに設けられた前記超音波振動子の有
する制動容量性成分と選択的に接続されたコンデンサと
の合成容量値を、前記超音波駆動本体に設けられたイン
ダクタの誘導性成分と相殺するように構成したので、超
音波振動子の種類が変わっても、それにかかわらず超音
波振動子を常に効率よく駆動することができる超音波処
理装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はそれぞれこの発明の第１実施例の
構成を示す図、第３図および第４図はそれぞれこの発明
の第２実施例の構成を示す図、第５図は従来装置の構成
を示す図、第６図は超音波振動子の一般的な等価回路を
示す図、第７図は第５図の装置の動作を説明するための
図、第８図は別の従来装置の構成を示す図、第９図は第
８図の装置の動作を説明するための図である。 10……本体、11……駆動回路、12a,12b,12c,12d……コ
ネクタピン、13……インダクタ、14,15……コンデン
サ、30……ハンドピース、30a,30b,30c……コネクタピ
ン、31……ハンドピース、31a,31b,31d……コネクタピ
ン、40……超音波振動子、41……超音波振動子。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】制動容量性成分を有する超音波振動子と、
超音波駆動本体のコネクタに着脱自在に接続するコネク
タを有する超音波ハンドピースと、前記超音波振動子をその共振点にて駆動する駆動回路
と、この駆動回路に並列に接続されたインダクタと複数
のコンデンサと前記超音波ハンドピースのコネクタが着
脱自在に接続されるコネクタとを有する超音波駆動本体
と、を設けるとともに、前記超音波ハンドピースの装着時にその超音波振動子に
対応して前記コンデンサを選択的に前記超音波振動子に
並列に接続可能とし、前記超音波ハンドピースに設けら
れた前記超音波振動子の有する制動容量性成分と選択的
に接続されたコンデンサとの合成容量値を、前記超音波
駆動本体に設けられたインダクタの誘導性成分と相殺す
るように構成したことを特徴とする超音波処理装置。