JP6061068B2 - Switching circuit and medical device - Google Patents
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Description
本発明は、スイッチング回路及び医療機器に関する。 The present invention relates to a switching circuit and a medical device.
ローターの周縁部の同心円上に設けられた複数のローラー、チューブ受部材との間に流体を流動するチューブを装着し、ローターを回転させることによって、ローラーが順次チューブを押圧して流体を流動させる流体輸送装置を利用した医療機器が知られている。また、複数のローラーに代えて、複数の押圧素子(例えば、圧電素子)を用いてチューブを押圧して流体を流動させる流体輸送装置を利用した医療機器や、圧電素子を用いた流体噴射装置を利用した医療機器が知られている。 A plurality of rollers provided on concentric circles on the peripheral edge of the rotor and a tube that flows fluid between the tube receiving member and a rotor are rotated, so that the roller sequentially presses the tube and causes the fluid to flow. Medical devices that use fluid transport devices are known. Further, instead of a plurality of rollers, a medical device using a fluid transport device that presses a tube using a plurality of pressing elements (for example, piezoelectric elements) to flow a fluid, or a fluid ejecting apparatus using a piezoelectric element Medical devices used are known.
例えば、複数の圧電素子を駆動するための回路として、D級増幅器などのスイッチング回路を用いる場合には、出力電圧のリンギングを抑制するために、電源電位と接地電位との間にバイパスコンデンサーを配置することが一般的に行われている(例えば、特許文献1)。例えば、流体輸送装置や流体噴射装置を利用した医療機器においては、リンギングの発生は、EMIノイズの発生につながるので、装置自身や周辺機器の動作の妨げとなる。また例えば、リンギングに伴うEMIノイズの発生の結果、流体噴射装置を利用した医療機器においては、流体の噴射量のばらつきの原因となる。 For example, when a switching circuit such as a class D amplifier is used as a circuit for driving a plurality of piezoelectric elements, a bypass capacitor is disposed between the power supply potential and the ground potential in order to suppress ringing of the output voltage. It is generally performed (for example, Patent Document 1). For example, in a medical device using a fluid transport device or a fluid ejection device, occurrence of ringing leads to generation of EMI noise, which hinders the operation of the device itself and peripheral devices. Further, for example, as a result of generation of EMI noise due to ringing, in a medical device using a fluid ejecting apparatus, a variation in fluid ejection amount is caused.
リンギングを抑制するためには、スイッチング回路を構成する2つのトランジスターとバイパスコンデンサーからなるループで生じる寄生インダクタンスを小さくすることが重要である。寄生インダクタンスを小さくするためには、スイッチング回路を構成する2つのトランジスターとバイパスコンデンサーからなるループの面積を小さくする必要がある。コンデンサーの容量が大きくなるほどコンデンサーの電極間距離が大きくなるので、特許文献1に記載のコンデンサーの配置の場合には、コンデンサーの容量が大きくなるほどループの面積が大きくなりがちであった。このため、リンギングの抑制、すなわち、安定した流体の輸送に限界があった。 In order to suppress ringing, it is important to reduce the parasitic inductance generated in the loop composed of two transistors and a bypass capacitor constituting the switching circuit. In order to reduce the parasitic inductance, it is necessary to reduce the area of the loop composed of the two transistors and the bypass capacitor constituting the switching circuit. Since the distance between the electrodes of the capacitor increases as the capacity of the capacitor increases, in the case of the arrangement of the capacitor described in Patent Document 1, the area of the loop tends to increase as the capacity of the capacitor increases. For this reason, there is a limit to ringing suppression, that is, stable fluid transport.
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様によれば、リンギングの発生を抑制したスイッチング回路、及び、安定して流体を取り扱える医療機器等を提供することができる。 The present invention has been made in view of the above problems, and according to some aspects of the present invention, a switching circuit that suppresses the occurrence of ringing, a medical device that can stably handle fluid, and the like Can be provided.
[適用例1]
適用例にかかるスイッチング回路は、第1配線層及び第2配線層を有する多層配線基板と、前記多層配線基板の前記第1配線層側に実装される第1トランジスター、第2トランジスター及びコンデンサーと、を含み、前記多層配線基板は、前記第1配線層に形成された第1配線、第2配線、第3配線及び第4配線と、前記第2配線層に形成された第5配線と、前記第3配線と前記第5配線とを電気的に接続する第1ビア導体と、前記第4配線と前記第5配線とを電気的に接続する第2ビア導体と、を有し、前記第1トランジスターのドレイン電極は、前記第1配線と電気的に接続され、前記第1トランジスターのソース電
極は、前記第2配線と電気的に接続され、前記第2トランジスターのドレイン電極は、前記第2配線と電気的に接続され、前記第2トランジスターのソース電極は、前記第3配線と電気的に接続され、前記コンデンサーの第1電極は、前記第1配線と電気的に接続され、前記コンデンサーの第2電極は、前記第4配線と電気的に接続されている、スイッチング回路である。
[Application Example 1]
A switching circuit according to an application example includes a multilayer wiring board having a first wiring layer and a second wiring layer, a first transistor, a second transistor, and a capacitor mounted on the first wiring layer side of the multilayer wiring board, The multilayer wiring board includes a first wiring, a second wiring, a third wiring, and a fourth wiring formed in the first wiring layer; a fifth wiring formed in the second wiring layer; A first via conductor that electrically connects a third wiring and the fifth wiring; and a second via conductor that electrically connects the fourth wiring and the fifth wiring; A drain electrode of the transistor is electrically connected to the first wiring, a source electrode of the first transistor is electrically connected to the second wiring, and a drain electrode of the second transistor is connected to the second wiring. Electrically connected with The source electrode of the second transistor is electrically connected to the third wiring, the first electrode of the capacitor is electrically connected to the first wiring, and the second electrode of the capacitor is the fourth wiring. It is a switching circuit electrically connected to the wiring.
この適用例によれば、第1トランジスター、第2トランジスター及びコンデンサーはいずれも多層配線基板の第1配線層側に実装され、第2配線層に形成された第5配線を介して電気的にループを形成している。これによって、コンデンサーが多層配線基板の第2配線層側に実装されている場合に比べて、コンデンサーが大きくなっても第1トランジスター、第2トランジスター及びコンデンサーを含む電気的なループの面積が大きくなるのを抑制できる。また、全ての配線を同一の配線層で形成した場合に比べても第1トランジスター、第2トランジスター及びコンデンサーを含む電気的なループの面積が大きくなるのを抑制できる。すなわち、寄生インダクタンスが大きくなるのを抑制できる。これによって、スイッチング回路の出力電圧のリンギングを抑制できる。 According to this application example, the first transistor, the second transistor, and the capacitor are all mounted on the first wiring layer side of the multilayer wiring board and electrically looped through the fifth wiring formed in the second wiring layer. Is forming. As a result, the area of the electrical loop including the first transistor, the second transistor, and the capacitor is increased even when the capacitor is larger than when the capacitor is mounted on the second wiring layer side of the multilayer wiring board. Can be suppressed. In addition, it is possible to suppress an increase in the area of the electrical loop including the first transistor, the second transistor, and the capacitor even when all the wirings are formed with the same wiring layer. That is, it is possible to suppress an increase in parasitic inductance. Thereby, ringing of the output voltage of the switching circuit can be suppressed.
また、第1トランジスター、第2トランジスター及びコンデンサーはいずれも多層配線基板の第1配線層側に実装されているので、容易に実装することができる。 Further, since the first transistor, the second transistor, and the capacitor are all mounted on the first wiring layer side of the multilayer wiring board, they can be easily mounted.
また、多層配線基板の第2配線層側には素子を配置していないので、例えば、多層配線基板の第2配線層側にヒートシンクを設けるなど、第1トランジスター及び第2トランジスターの放熱対策が容易となる。 In addition, since no element is arranged on the second wiring layer side of the multilayer wiring board, for example, a heat sink is easily provided on the second wiring layer side of the multilayer wiring board, so that heat dissipation measures for the first transistor and the second transistor are easy. It becomes.
[適用例2]
上述の適用例にかかるスイッチング回路において、前記多層配線基板を平面視した場合に、前記第1トランジスターの少なくとも一部、前記第2トランジスターの少なくとも一部及び前記コンデンサーの少なくとも一部は、同一直線上に配置されていることが好ましい。
[Application Example 2]
In the switching circuit according to the application example described above, when the multilayer wiring board is viewed in plan, at least part of the first transistor, at least part of the second transistor, and at least part of the capacitor are on the same line. It is preferable to arrange | position.
この適用例によれば、第1トランジスターの少なくとも一部、第2トランジスターの少なくとも一部及びコンデンサーの少なくとも一部が同一直線上に配置されているので、第1トランジスター、第2トランジスター及びコンデンサーを含む電気的なループの面積を小さくできる。これによって、寄生インダクタンスを小さくできるので、スイッチング回路の出力電圧のリンギングを抑制できる。 According to this application example, since at least a part of the first transistor, at least a part of the second transistor, and at least a part of the capacitor are arranged on the same straight line, the first transistor, the second transistor, and the capacitor are included. The area of the electrical loop can be reduced. As a result, the parasitic inductance can be reduced, and the ringing of the output voltage of the switching circuit can be suppressed.
[適用例3]
上述の適用例にかかるスイッチング回路において、前記第2配線と前記第5配線は、前記多層配線基板を平面視した場合に、少なくとも一部が重なりあう位置に形成されていることが好ましい。
[Application Example 3]
In the switching circuit according to the application example described above, it is preferable that the second wiring and the fifth wiring are formed at positions where at least a part of the second wiring and the fifth wiring overlap when the multilayer wiring board is viewed in plan.
第2配線と第5配線には、通常は逆向きの電流が流れる。この適用例によれば、第2配線と第5配線は、少なくとも一部が重なりあう位置に形成されているので、相互インダクタンスの効果によって、寄生インダクタンスが小さくなる。これによって、スイッチング回路の出力電圧のリンギングを抑制できる。 A reverse current normally flows through the second wiring and the fifth wiring. According to this application example, since the second wiring and the fifth wiring are formed at positions where at least a part thereof overlaps, the parasitic inductance is reduced by the effect of the mutual inductance. Thereby, ringing of the output voltage of the switching circuit can be suppressed.
[適用例4]
上述の適用例にかかるスイッチング回路において、前記多層配線基板は、前記第1配線層以外の配線層に形成された第6配線と、前記第1配線と前記第6配線とを電気的に接続する第3ビア導体と、をさらに有することが好ましい。
[Application Example 4]
In the switching circuit according to the application example described above, the multilayer wiring board electrically connects the sixth wiring formed in a wiring layer other than the first wiring layer, and the first wiring and the sixth wiring. It is preferable to further have a third via conductor.
この適用例によれば、第1配線と電気的に接続された第6配線が、第1配線層以外の配線層(例えば、第2配線層)に形成されているので、第6配線が放熱板として機能する。したがって、第1トランジスターの放熱効率を向上させることができる。 According to this application example, since the sixth wiring electrically connected to the first wiring is formed in a wiring layer other than the first wiring layer (for example, the second wiring layer), the sixth wiring dissipates heat. Functions as a board. Therefore, the heat dissipation efficiency of the first transistor can be improved.
[適用例5]
上述の適用例にかかるスイッチング回路において、前記多層配線基板は、前記第1配線層以外の配線層に形成された第7配線と、前記第2配線と前記第7配線とを電気的に接続する第4ビア導体と、をさらに有することが好ましい。
[Application Example 5]
In the switching circuit according to the application example described above, the multilayer wiring board electrically connects a seventh wiring formed in a wiring layer other than the first wiring layer, the second wiring, and the seventh wiring. It is preferable to further have a fourth via conductor.
この適用例によれば、第2配線と電気的に接続された第7配線が、第1配線層以外の配線層(例えば、第2配線層)に形成されているので、第7配線が放熱板として機能する。したがって、第2トランジスターの放熱効率を向上させることができる。 According to this application example, since the seventh wiring electrically connected to the second wiring is formed in a wiring layer other than the first wiring layer (for example, the second wiring layer), the seventh wiring is dissipated. Functions as a board. Therefore, the heat dissipation efficiency of the second transistor can be improved.
[適用例6]
上述の適用例にかかるスイッチング回路において、前記多層配線基板は、前記第1配線層に形成された第8配線と、前記第2配線層に形成された第9配線と、前記第2配線と前記第9配線とを電気的に接続する第5ビア導体と、をさらに有し、前記第1トランジスターのゲート電極は、前記第8配線に電気的に接続され、前記第8配線と前記第9配線は、前記多層配線基板を平面視した場合に、少なくとも一部が重なりあう位置に形成されていることが好ましい。
[Application Example 6]
In the switching circuit according to the application example described above, the multilayer wiring board includes: an eighth wiring formed in the first wiring layer; a ninth wiring formed in the second wiring layer; the second wiring; A fifth via conductor that is electrically connected to the ninth wiring, and a gate electrode of the first transistor is electrically connected to the eighth wiring, and the eighth wiring and the ninth wiring Is preferably formed at a position where at least a part thereof overlaps when the multilayer wiring board is viewed in plan.
第8配線と第9配線には、通常は逆向きの電流が流れる。この適用例によれば、第8配線と第9配線は、少なくとも一部が重なりあう位置に形成されているので、相互インダクタンスの効果によって、寄生インダクタンスが小さくなる。これによって、スイッチング回路の出力電圧のリンギングを抑制できる。 Normally, reverse currents flow through the eighth wiring and the ninth wiring. According to this application example, since the eighth wiring and the ninth wiring are formed at positions where at least a part thereof overlaps, the parasitic inductance is reduced by the effect of the mutual inductance. Thereby, ringing of the output voltage of the switching circuit can be suppressed.
[適用例7]
上述の適用例にかかるスイッチング回路において、前記多層配線基板は、前記第1配線層に形成された第10配線をさらに有し、前記第2トランジスターのゲート電極は、前記第10配線に電気的に接続され、前記第5配線と前記第10配線は、前記多層配線基板を平面視した場合に、少なくとも一部が重なりあう位置に形成されていることが好ましい。
[Application Example 7]
In the switching circuit according to the application example described above, the multilayer wiring board further includes a tenth wiring formed in the first wiring layer, and a gate electrode of the second transistor is electrically connected to the tenth wiring. It is preferable that the fifth wiring and the tenth wiring are connected and formed at a position where at least a part of the fifth wiring and the tenth wiring overlap when the multilayer wiring board is viewed in plan.
第5配線と第10配線には、通常は逆向きの電流が流れる。この適用例によれば、第5配線と第10配線は、少なくとも一部が重なりあう位置に形成されているので、相互インダクタンスの効果によって、寄生インダクタンスが小さくなる。これによって、スイッチング回路の出力電圧のリンギングを抑制できる。 A reverse current normally flows through the fifth wiring and the tenth wiring. According to this application example, since the fifth wiring and the tenth wiring are formed at positions where at least a part thereof overlaps, the parasitic inductance is reduced by the effect of the mutual inductance. Thereby, ringing of the output voltage of the switching circuit can be suppressed.
[適用例8]
適用例にかかる医療機器は、駆動波形信号を発生する駆動波形信号発生回路と、前記駆動波形信号をパルス変調して変調信号を生成する変調回路と、前記変調信号を、前記第1トランジスターのゲート電極及び前記第2トランジスターのゲート電極で受け付け、前記変調信号を電力増幅した信号である電力増幅変調信号を生成する、上述のいずれかのスイッチング回路と、前記電力増幅変調信号を平滑化することによって駆動信号を生成する平滑フィルターと、を含む容量性負荷駆動回路を含む、医療機器である。
[Application Example 8]
A medical device according to an application example includes a drive waveform signal generation circuit that generates a drive waveform signal, a modulation circuit that generates a modulation signal by pulse-modulating the drive waveform signal, and the modulation signal that is a gate of the first transistor. By receiving the electrode and the gate electrode of the second transistor and generating a power amplification modulation signal that is a signal obtained by power amplification of the modulation signal, and by smoothing the power amplification modulation signal A medical device including a capacitive load driving circuit including a smoothing filter that generates a driving signal.
この適用例によれば、リンギングの発生を抑制したスイッチング回路を含んでいるので、安定して流体を取り扱える医療機器を実現できる。 According to this application example, since the switching circuit that suppresses the occurrence of ringing is included, a medical device that can stably handle fluid can be realized.
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。用いる図面は説明の便宜上のものである。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The drawings used are for convenience of explanation. The embodiments described below do not unduly limit the contents of the present invention described in the claims. Also, not all of the configurations described below are essential constituent requirements of the present invention.
以下では、次のような順序にしたがって本発明の実施形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in the following order.
1.スイッチング回路の構成例
2.スイッチング回路の配置例
3.スイッチング回路の配置例の第1変形例
4.スイッチング回路の配置例の第2変形例
5.医療機器
1. 1. Configuration example of switching circuit 2. Arrangement example of switching circuit 3. First modification example of arrangement of switching circuit 4. Second modification of arrangement example of switching circuit Medical equipment
1.スイッチング回路の構成例
図1は、本実施形態のスイッチング回路230を用いた容量性負荷駆動回路200の詳細な構成を示した説明図である。図示されているように、容量性負荷駆動回路200は、駆動波形信号402を発生する駆動波形信号発生回路210と、駆動波形信号402をパルス変調して変調信号GH及び変調信号GLを生成する変調回路220と、変調信号GH及び変調信号GLを受け付け、変調信号GH及び変調信号GLを電力増幅した信号である電力増幅変調信号406を生成するスイッチング回路230と、電力増幅変調信号406を平滑化することによって駆動信号408を生成する平滑フィルター240と、を含んで構成されている。
1. Configuration Example of Switching Circuit FIG. 1 is an explanatory diagram showing a detailed configuration of a capacitive
駆動波形信号発生回路210は、駆動信号408の基準となる駆動波形信号402を制御信号400に基づいて生成する。
The drive waveform
変調回路220は、駆動波形信号402をPWM変調(パルス幅変調)してPWM変調信号404を生成するPWM変調回路221と、PWM変調信号404に基づいて変調信号GH及び変調信号GLを生成するゲートドライバー回路222と、を含んで構成されている。
The
ゲートドライバー回路222は、PWM変調信号404のレベルを調整するレベルシフター224と、レベルシフター224を経由したPWM変調信号404に基づいて第1トランジスターM1のON/OFFを切り換えるハイサイドドライバー228Hと、レベルシフター224を経由したPWM変調信号404に基づいて第2トランジスターM2のON/OFFを切り換えるローサイドドライバー228Lと、を含んで構成されている。
The
また、ハイサイドドライバー228Hから第1トランジスターM1のON/OFFを切り換えるのに出力される信号を変調信号GHとし、ローサイドドライバー228Lから第2トランジスターM2のON/OFFを切り換えるのに出力される信号を変調信号GLとする。
The signal output from the high-
スイッチング回路230は、電力増幅変調信号406を生成する第1トランジスターM1及び第2トランジスターM2と、バイパスコンデンサーとして機能するコンデンサーC1を含むデジタル電力増幅回路(スイッチングアンプ回路)として構成されている。本実施形態における容量性負荷駆動回路200では、第1トランジスターM1及び第2トランジスターM2はN型のMOSFETであるが、例えば絶縁ゲートバイポーラトランジスター(Insulated Gate Bipolar Transistor、IGBT)といった他の種類の素子が用いられてもよい。なお、本発明が適用されるスイッチング回路としては、スイッチングアンプ回路、スイッチング電源回路及びインバーター回路を含む種々のスイッチング回路がある。
The
図1に示すように、第1トランジスターM1と第2トランジスターM2は、電源から供給される電位VDD(以下、単にVDDとする)と接地電位であるGND(以下、単にGNDとする)との間で接続されている。そして、第1トランジスターM1と第2トランジスターM2のON/OFFを切り換えることによって、電力増幅変調信号406を生成する。なお、第1トランジスターM1と第2トランジスターM2とが接続されている接点(ノード)を第1ノードN1とする。第1ノードN1は電力増幅変調信号406が伝わる配線上にある。コンデンサーC1は、VDDとGNDとの間に接続されている。
As shown in FIG. 1, the first transistor M1 and the second transistor M2 are between a potential VDD (hereinafter simply referred to as VDD) supplied from a power source and a ground potential GND (hereinafter simply referred to as GND). Connected with. Then, the power
平滑フィルター240は、電力増幅変調信号406の高周波数成分を取り除いて駆動信号408を生成する。図1に示す例では、平滑フィルター240は、コイルLFとコンデンサーCFを含むローパスフィルターとして構成されている。
The smoothing
図2は、本実施形態のスイッチング回路230を用いた容量性負荷駆動回路200が駆動信号408を生成する動作の概要を示した説明図である。駆動波形信号発生回路210は、制御信号400に基づいて例えば図2に示すような駆動波形信号402を生成する。なお、駆動波形信号402は図2のようなアナログ信号に限られるものではなく、例えばDCレベルで出力される信号やマルチビットからなるデジタル信号であってもよい。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an outline of an operation in which the capacitive
駆動波形信号発生回路210は、例えば演算器を備えており制御信号400に基づいて演算によって駆動波形信号402を生成してもよい。また、例えば波形を記憶する波形メモリーを備えており、波形メモリーを参照して制御信号400に対応する駆動波形信号402を生成してもよい。
The drive waveform
変調回路220は、駆動波形信号発生回路210からの駆動波形信号402を受け取ると、所定の変調を行って変調信号GH及び変調信号GLを生成する。所定の変調とは、本
実施形態ではパルス幅変調(Pulse-Width Modulation、PWM)であるが、例えばパルス密度変調(Pulse-Density Modulation、PDM)といった他の変調方式が用いられてもよい。
Upon receiving the
スイッチング回路230は、変調信号GH及び変調信号GLを受け取って電力増幅を行う。図1に示したように、スイッチング回路230は、第1トランジスターM1及び第2トランジスターM2を用いて電力を増幅する。図2に示した例では、スイッチング回路230は、PWM変調信号404の電圧をVDDまで増幅した電力増幅変調信号406を生成する。
The
そして、平滑フィルター240は、電力増幅変調信号406を平滑化して、広いパルス幅に変調されている部分は電圧値が高く、狭いパルス幅に変調されている部分は電圧値が低いアナログの駆動信号408を生成する。図1に示したように、平滑フィルター240は、コイルLFとコンデンサーCFとを組み合わせることによって容易に実現することができる。
The smoothing
本実施形態の容量性負荷駆動回路200では、スイッチング回路230で第1トランジスターM1及び第2トランジスターM2のON/OFFを切り換えることで電力を増幅するため、余分な電力が消費されることがない。また、平滑フィルター240も、コイルLFやコンデンサーCFのように電力を消費しない部品で構成することができる。このため、所謂アナログ増幅回路のようにアナログの駆動波形信号402をアナログのまま電力増幅する場合に比べて電力損失を大幅に低減することができるので、駆動信号408を生成する際の電力損失を大幅に低減することが可能である。
In the capacitive
このようなスイッチング回路230においては、出力電圧のリンギングが問題となる場合がある。流体輸送装置や流体噴射装置を利用した医療機器においては、流体輸送装置を駆動するスイッチング回路230にリンギングが発生すると、EMIノイズが発生するので、装置自身や周辺機器の動作の妨げとなる。また、リンギングを抑制するためにスイッチング波形の立ち上がり時間を長くした場合には、電力効率が低下したり、流体の制御の精度が低下したりする。また、リンギングが発生すると、第1トランジスターM1及び第2トランジスターM2に印加される電圧が大きくなるので、素子破壊や誤動作の原因となる。
In such a
リンギングが発生する要因としては、第1トランジスターM1、第2トランジスターM2及びコンデンサーC1を含む電気的なループの寄生インダクタンスと第1トランジスターM1又は第2トランジスターM2のドレイン/ソース間の寄生容量による共振現象、ハイサイドドライバー228H及び第1トランジスターM1を含む電気的なループの寄生インダクタンスと第1トランジスターM1のゲート容量による共振現象、及び、ローサイドドライバー228L及び第2トランジスターM2を含む電気的なループの寄生インダクタンスと第2トランジスターM2のゲート容量による共振現象などがある。
Causes of ringing include resonance phenomenon due to parasitic inductance of the electrical loop including the first transistor M1, the second transistor M2, and the capacitor C1 and the parasitic capacitance between the drain / source of the first transistor M1 or the second transistor M2. , A resonance phenomenon caused by the parasitic inductance of the electrical loop including the high-
したがって、スイッチング回路230を構成する素子や配線を配置する場合には、特に、電気的なループの寄生インダクタンスを小さくすることが重要である。
Therefore, when arranging elements and wirings constituting the
2.スイッチング回路の配置例
本実施形態におけるスイッチング回路230は、第1配線層及び第2配線層を有する多層配線基板1000と、多層配線基板1000の第1配線層側に実装される第1トランジスターM1、第2トランジスターM2及びコンデンサーC1と、を含んで構成されている。
2. Switching Circuit Arrangement Example
図3(A)及び図3(B)は、スイッチング回路230の配置例を示す平面図である。
図3(A)は、主として第1配線層の構成を示している。図3(B)は、主として第2配線層の構成を示している。図3(A)及び図3(B)において、実線の多角形は第1配線層又は第2配線層に形成された配線を示し、実線の円は第1配線層の配線と第2配線層の配線とを電気的に接続するビア導体の位置を示す。また、図3(A)において、一点鎖線は各トランジスター、コンデンサー及びコイルの実装位置を示し、点線は各トランジスター、コンデンサー及びコイルの電極の位置を示す。
FIG. 3A and FIG. 3B are plan views illustrating an arrangement example of the
FIG. 3A mainly shows the configuration of the first wiring layer. FIG. 3B mainly shows the configuration of the second wiring layer. In FIGS. 3A and 3B, the solid polygon represents the wiring formed in the first wiring layer or the second wiring layer, and the solid circle represents the wiring of the first wiring layer and the second wiring layer. The position of the via conductor that electrically connects the wiring is shown. In FIG. 3A, the alternate long and short dash line indicates the mounting position of each transistor, capacitor, and coil, and the dotted line indicates the position of each transistor, capacitor, and coil electrode.
図4は、図3(A)及び図3(B)のA−A線における断面図である。図4に示すように、多層配線基板1000の第1配線層と第2配線層との間には絶縁層が設けられている。すなわち、第1配線層に形成された配線と第2配線層に形成された配線とは、ビア導体で接続されている場合を除き、互いに絶縁されている。絶縁層の厚さは、通常、配線幅よりも十分に小さい。多層配線基板1000は、3層以上の配線層を有していて、3層以上の配線層から任意に選択した2つの配線層を第1配線層及び第2配線層としてもよい。第1配線層及び第2配線層は、互いに最も近い配線層であることが好ましい。多層配線基板1000は、配線層を保護する保護層を有していてもよい。
FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIGS. 3 (A) and 3 (B). As shown in FIG. 4, an insulating layer is provided between the first wiring layer and the second wiring layer of the
本実施形態における多層配線基板1000は、第1配線層に形成された第1配線1001、第2配線1002、第3配線1003及び第4配線1004と、第2配線層に形成された第5配線1005と、第3配線1003と第5配線1005とを電気的に接続する第1ビア導体2001と、第4配線1004と第5配線1005とを電気的に接続する第2ビア導体2002と、を有して構成されている。
The
また、第1トランジスターM1のドレイン電極Dは、第1配線1001と電気的に接続され、第1トランジスターM1のソース電極Sは、第2配線1002と電気的に接続されている。第2トランジスターM2のドレイン電極Dは、第2配線1002と電気的に接続され、第2トランジスターM2のソース電極Sは、第3配線1003と電気的に接続されている。コンデンサーC1の第1電極+C1は、第1配線1001と電気的に接続され、コンデンサーC1の第2電極−C1は、第4配線1004と電気的に接続されている。すなわち、第2トランジスターM2のソース電極SからコンデンサーC1の第2電極−C1までの配線経路の一部が第2配線層の第5配線1005として形成されている。
Further, the drain electrode D of the first transistor M1 is electrically connected to the
本実施形態によれば、第1トランジスターM1、第2トランジスターM2及びコンデンサーC1はいずれも多層配線基板1000の第1配線層側に実装され、第2配線層に形成された第5配線1005を介して電気的にループを形成しているので、この電気的なループの面積は、第1配線層と第2配線層との層間距離、つまり絶縁層の厚みに大きく依存することとなる。これによって、コンデンサーC1が多層配線基板1000の第2配線層側に実装されている場合に比べて、コンデンサーC1が大きくなっても第1トランジスターM1、第2トランジスターM2及びコンデンサーC1を含む電気的なループの面積が大きくなるのを抑制できる。また、絶縁層の厚さは配線幅よりも十分に小さいので、全ての配線を同一の配線層で形成した場合に比べても第1トランジスターM1、第2トランジスターM2及びコンデンサーC1を含む電気的なループの面積が大きくなるのを抑制できる。すなわち、寄生インダクタンスが大きくなるのを抑制できる。これによって、スイッチング回路230の出力電圧のリンギングを抑制できる。
According to the present embodiment, the first transistor M1, the second transistor M2, and the capacitor C1 are all mounted on the first wiring layer side of the
また、第1トランジスターM1、第2トランジスターM2及びコンデンサーC1はいずれも多層配線基板1000の第1配線層側に実装されているので、容易に実装することができる。
In addition, since the first transistor M1, the second transistor M2, and the capacitor C1 are all mounted on the first wiring layer side of the
また、多層配線基板1000の第2配線層側には素子を配置していないので、例えば、多層配線基板1000の第2配線層側にヒートシンクを設けるなど、第1トランジスター
M1及び第2トランジスターM2の放熱対策が容易となる。
In addition, since no element is arranged on the second wiring layer side of the
図3(A)に示す例では、多層配線基板1000を平面視した場合に、第1トランジスターM1の少なくとも一部、第2トランジスターM2の少なくとも一部及びコンデンサーC1の少なくとも一部は、同一直線上に配置されている。図3(A)及び図4に示す例では、コンデンサーC1、第1トランジスターM1、第2トランジスターM2の順に同一直線上に配置されている。
In the example shown in FIG. 3A, when the
本実施形態によれば、第1トランジスターM1の少なくとも一部、第2トランジスターM2の少なくとも一部及びコンデンサーC1の少なくとも一部が同一直線上に配置されているので、第1トランジスターM1、第2トランジスターM2及びコンデンサーC1を含む電気的なループの面積を小さくできる。これによって、寄生インダクタンスを小さくできるので、スイッチング回路230の出力電圧のリンギングを抑制できる。
According to the present embodiment, since at least a part of the first transistor M1, at least a part of the second transistor M2, and at least a part of the capacitor C1 are arranged on the same straight line, the first transistor M1, the second transistor The area of the electrical loop including M2 and the capacitor C1 can be reduced. As a result, the parasitic inductance can be reduced, and the ringing of the output voltage of the
図3(A)及び図3(B)に示す例では、第2配線1002と第5配線1005は、多層配線基板1000を平面視した場合に、少なくとも一部が重なりあう位置に形成されている。
In the example shown in FIGS. 3A and 3B, the
図5は、寄生インダクタンスについて説明するための図である。図5には、互いに隔てて設けられた2つの配線が描かれている。一方の配線に電流が流れると、電流が自ら作る磁界を打ち消す向きに逆起電力が発生する。2つの配線が近接して設けられている場合には、他方の配線にも一方の配線に流れる電流が作る磁界を打ち消す向きに逆起電力が発生する(相互インダクタンスの効果)。したがって、2つの配線に流れる電流が互いに逆向きの電流になるように配線することによって、配線の寄生インダクタンスを低減することができる。 FIG. 5 is a diagram for explaining the parasitic inductance. FIG. 5 shows two wirings provided apart from each other. When a current flows through one wiring, a back electromotive force is generated in a direction that cancels out the magnetic field that the current creates. When two wirings are provided close to each other, a back electromotive force is generated in the other wiring in a direction that cancels a magnetic field generated by a current flowing in one wiring (effect of mutual inductance). Therefore, by wiring so that the currents flowing through the two wirings are opposite to each other, the parasitic inductance of the wiring can be reduced.
第2配線1002と第5配線1005には、通常は逆向きの電流が流れる。本実施形態によれば、第2配線1002と第5配線1005は、少なくとも一部が重なりあう位置に形成されているので、図5を用いて説明した相互インダクタンスの効果によって、寄生インダクタンスが小さくなる。これによって、スイッチング回路230の出力電圧のリンギングを抑制できる。
A reverse current normally flows through the
図3(A)及び図3(B)に示す例では、多層配線基板1000は、第1配線層以外の配線層である第2配線層に形成された第6配線1006と、第1配線1001と第6配線1006とを電気的に接続する第3ビア導体2003と、をさらに有している。
In the example shown in FIGS. 3A and 3B, the
本実施形態によれば、第1配線1001と電気的に接続された第6配線1006が、第1配線層以外の配線層(例えば、第2配線層)に形成されているので、第6配線1006が放熱板として機能する。したがって、第1トランジスターM1の放熱効率を向上させることができる。
According to the present embodiment, since the
図3(A)及び図3(B)に示す例では、多層配線基板1000は、第1配線層以外の配線層に形成された第7配線1007と、第2配線1002と第7配線1007とを電気的に接続する第4ビア導体2004と、をさらに有している。
In the example shown in FIGS. 3A and 3B, the
本実施形態によれば、第2配線1002と電気的に接続された第7配線1007が、第1配線層以外の配線層(例えば、第2配線層)に形成されているので、第7配線1007が放熱板として機能する。したがって、第2トランジスターM2の放熱効率を向上させることができる。
According to the present embodiment, since the
図3(A)及び図3(B)に示す例では、多層配線基板1000は、第1配線層に形成された第8配線1008と、第2配線層に形成された第9配線1009と、第2配線1002と第9配線1009とを電気的に接続する第5ビア導体2005と、をさらに有し、第1トランジスターM1のゲート電極Gは、第8配線1008と電気的に接続され、第8配線1008と第9配線1009は、多層配線基板1000を平面視した場合に、少なくとも一部が重なりあう位置に形成されている。
In the example shown in FIGS. 3A and 3B, the
第8配線1008と第9配線1009には、通常は逆向きの電流が流れる。本実施形態によれば、第8配線1008と第9配線1009は、少なくとも一部が重なりあう位置に形成されているので、図5を用いて説明した相互インダクタンスの効果によって、寄生インダクタンスが小さくなる。これによって、スイッチング回路230の出力電圧のリンギングを抑制できる。
In the
図3(A)及び図3(B)に示す例では、多層配線基板1000は、第1配線層に形成された第10配線1010をさらに有し、第2トランジスターM2のゲート電極Gは、第10配線1010と電気的に接続され、第5配線1005と第10配線1010は、多層配線基板1000を平面視した場合に、少なくとも一部が重なりあう位置に形成されている。
In the example shown in FIGS. 3A and 3B, the
第5配線1005と第10配線1010には、通常は逆向きの電流が流れる。本実施形態によれば、第5配線1005と第10配線1010は、少なくとも一部が重なりあう位置に形成されているので、図5を用いて説明した相互インダクタンスの効果によって、寄生インダクタンスが小さくなる。これによって、スイッチング回路230の出力電圧のリンギングを抑制できる。
A reverse current normally flows through the
図3(A)及び図3(B)に示す例では、多層配線基板1000は、コンデンサーCFの第1電極+CF(正電位側の電極)と電気的に接続される第11配線1011をさらに有し、第5配線1005と第11配線1011は、多層配線基板1000を平面視した場合に、少なくとも一部が重なりあう位置に形成されている。
In the example shown in FIGS. 3A and 3B, the
容量性負荷駆動回路200の出力信号にコモンモードノイズが乗る場合には、コモンモードノイズの成分は、第5配線1005と第11配線1011に同じ向きの電流成分として現れる。本実施形態によれば、第5配線1005と第11配線1011は、少なくとも一部が重なりあう位置に形成されているので、図5を用いて説明した相互インダクタンスの効果によって、コモンモードノイズを打ち消す方向に作用する。したがって、コモンモードノイズを抑制できる。また、コモンモードノイズに起因するEMIノイズを抑制できる。
When common mode noise is added to the output signal of the capacitive
図6(A)は、本実施形態のスイッチング回路230の出力電圧波形例を示すグラフ、図6(B)は、比較例のスイッチング回路の出力電圧波形例を示すグラフである。比較例のスイッチング回路は、第1トランジスターM1、第2トランジスターM2及びコンデンサーC1を含む電気的なループを構成する配線を全て第1配線層に形成した回路であり、電気的な接続は図1に示す回路図と同一である。出力電圧波形は、第1ノードN1に相当するノードで測定した電圧波形である。
6A is a graph showing an example of the output voltage waveform of the
図6(B)に示す比較例の出力電圧波形例では、電圧波形の立ち上がり時及び立ち下り時に大きなリンギングが発生している。一方、図6(A)に示す本実施形態の出力電圧波形例では、上述した種々の作用によって、リンギングの発生が低減されている。 In the output voltage waveform example of the comparative example shown in FIG. 6B, large ringing occurs at the rise and fall of the voltage waveform. On the other hand, in the output voltage waveform example of the present embodiment shown in FIG. 6A, the occurrence of ringing is reduced by the above-described various actions.
3.スイッチング回路の配置例の第1変形例
上述した実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
3. First Modified Example of Switching Circuit Arrangement The same reference numerals are given to the same components as those in the above-described embodiment, and detailed description thereof is omitted.
図7は、第1変形例のスイッチング回路230を用いた容量性負荷駆動回路200の詳細な構成を示した説明図である。図1に示す例と比較すると、図7に示す例では、コンデンサーC1に並列してコンデンサーC2が加えられている点のみが相違し、他の構成は図1に示す容量性負荷駆動回路200と同一である。図7に示す構成は、バイパスコンデンサーの容量を大きくすることができる点で、図1に示す構成よりも有利である。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a detailed configuration of the capacitive
図8(A)及び図8(B)は、スイッチング回路230の配置例の第1変形例を示す平面図である。図8(A)は、主として第1配線層の構成を示している。図8(B)は、主として第2配線層の構成を示している。図8(A)及び図8(B)において、実線の多角形は第1配線層又は第2配線層に形成された配線を示し、実線の円は第1配線層の配線と第2配線層の配線とを電気的に接続するビア導体の位置を示す。また、図8(A)において、一点鎖線は各トランジスター、コンデンサー及びコイルの実装位置を示し、点線は各トランジスター、コンデンサー及びコイルの電極の位置を示す。
FIGS. 8A and 8B are plan views showing a first modification of the arrangement example of the
図8(A)に示す例では、コンデンサーC2の第1電極+C2は第1配線1001と電気的に接続され、コンデンサーC2の第2電極−C2は第3配線1003と電気的に接続されている。他の構成は図3(A)及び図3(B)に示す例と同様である。
In the example shown in FIG. 8A, the first electrode + C2 of the capacitor C2 is electrically connected to the
このような構成においても、上述した実施形態と同様の理由によって同様の効果を奏する。 Even in such a configuration, the same effect is obtained for the same reason as in the above-described embodiment.
4.スイッチング回路の配置例の第2変形例
上述した実施形態及び第1変形例と同一の構成には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
4). Second Modification Example of Switching Circuit Arrangement The same reference numerals are given to the same components as those of the above-described embodiment and the first modification example, and detailed description thereof is omitted.
図9(A)及び図9(B)は、スイッチング回路230の配置例の第2変形例を示す平面図である。図9(A)は、主として第1配線層の構成を示している。図9(B)は、主として第2配線層の構成を示している。図9(A)及び図9(B)において、実線の多角形は第1配線層又は第2配線層に形成された配線を示し、実線の円は第1配線層の配線と第2配線層の配線とを電気的に接続するビア導体の位置を示す。また、図9(A)において、一点鎖線は各トランジスター、コンデンサー及びコイルの実装位置を示し、点線は各トランジスター、コンデンサー及びコイルの電極の位置を示す。なお、第2変形例における容量性負荷駆動回路200の回路構成は、図7に示す回路と同一である。
9A and 9B are plan views showing a second modification of the arrangement example of the
第1変形例と第2変形例を比較すると、第1トランジスターM1及び第2トランジスターM2の各電極の配置が異なり、他の構成は同様である。 Comparing the first modification and the second modification, the arrangement of the electrodes of the first transistor M1 and the second transistor M2 is different, and the other configurations are the same.
このような構成においても、上述した実施形態と同様の理由によって同様の効果を奏する。 Even in such a configuration, the same effect is obtained for the same reason as in the above-described embodiment.
5.医療機器
スイッチング回路230を用いた容量性負荷駆動回路200は、様々な医療機器に搭載されて、医療機器の信頼性も高めることができる。
5. Medical Device The capacitive
例えば、容量性負荷駆動回路200は流体噴射装置1として適用され得る。図10は、流体噴射装置1を例示した説明図である。流体噴射装置1は、細密な物体及び構造物の洗浄、手術用メス等様々に採用可能であるが、ここでは生体組織の手術や治療に好適な流体噴射装置1であるとして説明する。したがって、ここでの流体は、例えば水又は生理食塩
水等の液体である。
For example, the capacitive
図10において、流体噴射装置1は、流体を収容する流体供給容器2と、流体供給手段としてのポンプ14と、ポンプ14から供給される流体を脈流(以降、パルス流ともいう)に変換させる脈流発生部21とポンプ14と脈流発生部21の駆動を制御する駆動制御部15と、を備えている。ポンプ14と脈流発生部21とは流体供給チューブ4によって接続されている。
In FIG. 10, the fluid ejecting apparatus 1 converts a fluid supply container 2 that contains fluid, a
脈流発生部21には、細いパイプ状の接続流路管90が接続され、接続流路管90の先端部には流路径が縮小された流体噴射開口部96を有するノズル95が挿着されている。なお、接続流路管90は、流体噴射時において変形しない程度の剛性を有している。
The pulsating
また、脈流発生部21には、噴射指令切替え手段25を有し、本実施形態では噴射指令切替え手段25としてパルス流噴射を選択するパルス流指令スイッチ26と、連続流噴射を選択する連続流指令スイッチ27と、流体噴射を停止するOFFスイッチ28とが備えられている。
Further, the pulsating
このように構成される流体噴射装置1における流体の流動を簡単に説明する。流体供給容器2に収容された流体は、ポンプ14によって吸引され、一定の圧力で流体供給チューブ4を介して脈流発生部21に供給される。脈流発生部21には、流体室80(後述する図11参照)と、この流体室80の容積を変化させる容積変更手段としての圧電素子30とダイアフラム40と、が備えられており、圧電素子30を駆動して流体室80内において脈流を発生させ、接続流路管90、ノズル95を介して流体噴射開口部96から流体を例えばパルス状に高速噴射する。
The flow of fluid in the fluid ejecting apparatus 1 configured as described above will be briefly described. The fluid stored in the fluid supply container 2 is sucked by the
なお、脈流発生部21が駆動を停止している場合には、ポンプ14から供給された流体は流体室80を通って、流体噴射開口部96から連続流噴射される。
When the pulsating
ここで脈流とは、流体の流れる方向が一定で、流体の流量又は流速が周期的又は不定期な変動を伴った流体の流動を意味する。脈流には、流体の流動と停止とを繰り返す間欠流も含むが、流体の流量又は流速が周期的又は不定期な変動をしていればよいため、必ずしも間欠流である必要はない。 Here, the pulsating flow means a fluid flow in which the fluid flow direction is constant and the fluid flow rate or flow velocity is accompanied by periodic or irregular fluctuations. The pulsating flow includes an intermittent flow in which the flow and stop of the fluid are repeated. However, since the flow rate or flow rate of the fluid only needs to change periodically or irregularly, the pulsating flow is not necessarily an intermittent flow.
同様に、流体をパルス状に噴射するとは、噴射する流体の流量又は移動速度が周期的又は不定期に変動した流体の噴射を意味する。パルス状の噴射の一例として、流体の噴射と非噴射とを繰り返す間欠噴射が挙げられるが、噴射する流体の流量又は移動速度が周期的又は不定期に変動していればよいため、必ずしも間欠噴射である必要はない。 Similarly, ejecting fluid in a pulsed manner means ejecting fluid in which the flow rate or moving speed of the fluid to be ejected varies periodically or irregularly. An example of pulsed injection is intermittent injection in which fluid injection and non-injection are repeated. However, since the flow rate or moving speed of the fluid to be injected only needs to fluctuate periodically or irregularly, it is not always intermittent injection. Need not be.
図11は、本実施形態にかかる脈流発生部21を流体の噴射方向に沿って切断した切断面を示す断面図である。なお、図11は、図示の便宜上、部材ないし部分の縦横の縮尺は実際のものとは異なる模式図である。脈流発生部21は、ポンプ14から流体供給チューブ4を介して流体室80に流体を供給する入口流路81と、流体室80の容積を変化させる容積変更手段としての圧電素子30及びダイアフラム40と、流体室80に連通する出口流路82と、を有して構成されている。入口流路81には流体供給チューブ4が接続されている。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a cut surface obtained by cutting the pulsating
ダイアフラム40は、例えば円盤状の金属薄板からなり、ケース52とケース70によって密着されている。圧電素子30は、本実施形態では積層型圧電素子を例示しており、両端部の一方がダイアフラム40に、他方が底板60に固着されている。
The
流体室80は、ケース70のダイアフラム40に対向する面に形成される凹部とダイアフラム40とによって形成される空間である。流体室80の略中央部には出口流路82が開口されている。
The
ケース70とケース52とは、それぞれ対向する面において接合一体化されている。ケース70には、出口流路82に連通する接続流路91を有する接続流路管90が嵌着され、接続流路管90の先端部にはノズル95が挿着されている。そして、ノズル95には、流路径が縮小された流体噴射開口部96が開口されている。
The
圧電素子30は、図1の容量性負荷Z1に対応し、容量性負荷駆動回路200からの駆動信号408(図10参照)によって変形量や変形タイミングが制御される。そして、図11の矢印Aのように流体室80を押すことによって、先端のノズル95から流体をパルス状に噴射できる。流体噴射装置1は例えば医療用の装置として用いられる。具体的には、体腔内に導入される流体供給チューブ4にポンプ14から液体を高圧で供給し、先端のノズル95から液体を噴射し流体圧によって体腔内組織の切除を行う手術装置として使用できる。
The
また、容量性負荷駆動回路200は、安定した流量の液体を輸送する流体輸送装置20として適用され得る。
Further, the capacitive
図12は、本実施形態の流体輸送装置20を含む流体輸送器1Aの外観を示す斜視図である。図12において、流体輸送器1Aは、流体を蠕動運動によって輸送する流体輸送装置20と、流体を収容するパック状の流体収容容器94と、から構成されている。そして、流体輸送装置20と流体収容容器94とは、チューブ4Aによって連通されている。
FIG. 12 is a perspective view showing an external appearance of a
流体収容容器94は、可撓性を有する合成樹脂からなり、例えばシリコン系樹脂によって形成されている。流体収容容器94の一方の端部にはチューブ保持部92が設けられ、チューブ4Aが圧着又は熱溶着又は接着等の手段で、流体が漏洩しないように密閉固定されている。
The
チューブ4Aは、一方の端部が流体収容容器94の内部に連通し、流体輸送装置20内を通り、流体輸送装置20の外部に延在され、流体収容容器94内に収容されている流体を流体輸送装置20によって外部に輸送される。
One end of the tube 4 </ b> A communicates with the inside of the
流体輸送装置20は、下蓋84、ポンプユニット枠31、チューブ枠32、上蓋83を順次重ねて、それらを固定螺子97(図は、上蓋固定螺子を示す)等によって一体化されている。この流体輸送装置20の内部に流体を輸送するための押出機構が格納されている。
In the
なお、下蓋84、ポンプユニット枠31、チューブ枠32、上蓋83及び流体収容容器94は、流体輸送器1Aを生体に装着する場合においては、生体整合性の優れた材料、例えば、ポリスルホン、ウレタン等の合成樹脂を採用することが好ましい。
The
図13は、流体輸送装置20の流体輸送の仕組みを説明するための図である。ピエゾ素子104に印加する電圧である駆動信号408は、押出制御回路50A(図12では不図示)からの制御信号400に基づいて容量性負荷駆動回路200によって生成される。また、生成された駆動信号408は、ゲートユニット300を介してピエゾ素子104に供給される。ゲートユニット300は、複数のゲート素子302が並列に接続された回路ユニットであり、各ゲート素子302は、押出制御回路50Aからの制御の下で、個別に導通状態又は切断状態とすることが可能である。したがって、容量性負荷駆動回路200か
ら出力された駆動信号408は、押出制御回路50Aによって順にゲート素子302を通過して、対応するピエゾ素子104に印加され、対応する押圧軸106を押し出す。押圧軸106は、チューブ4Aの流体が流れる方向に対して略直角方向に配置されている。そして、チューブ4Aは、複数の押圧軸106によって順に押圧される。そのため、流体輸送装置20はチューブ4A内の流体を蠕動運動によって輸送することができる。
FIG. 13 is a diagram for explaining a mechanism of fluid transportation of the
なお、本発明で使用される流体としては、水や食塩水、薬液、油類、芳香液、インク等流動性がある液体の他、気体を用いることができる。例えば薬液を用いた場合、流体輸送装置20は投薬ポンプとして使用可能である。
In addition, as fluid used by this invention, gas can be used besides fluid liquids, such as water, salt solution, a chemical | medical solution, oils, aromatic liquid, and ink. For example, when a chemical solution is used, the
このように、本実施形態の医療機器によれば、リンギングの発生を抑制したスイッチング回路230を含んでいるので、安定して流体を取り扱える医療機器を実現できる。
Thus, according to the medical device of this embodiment, since the
なお、上述した実施形態及び変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば各実施形態及び各変形例は、複数を適宜組み合わせることが可能である。 In addition, embodiment mentioned above and a modification are examples, Comprising: It is not necessarily limited to these. For example, a plurality of embodiments and modifications can be combined as appropriate.
本発明は、上述した実施形態及び変形例に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。 The present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications, and various modifications can be made. For example, the present invention includes configurations that are substantially the same as the configurations described in the embodiments (for example, configurations that have the same functions, methods, and results, or configurations that have the same objects and effects). In addition, the invention includes a configuration in which a non-essential part of the configuration described in the embodiment is replaced. In addition, the present invention includes a configuration that exhibits the same operational effects as the configuration described in the embodiment or a configuration that can achieve the same object. In addition, the invention includes a configuration in which a known technique is added to the configuration described in the embodiment.
1…流体噴射装置、1A…流体輸送器、4…流体供給チューブ、4A…チューブ、14…ポンプ、15…駆動制御部、20…流体輸送装置、21…脈流発生部、25…噴射指令切替え手段、26…パルス流指令スイッチ、27…連続流指令スイッチ、28…OFFスイッチ、30…圧電素子、31…ポンプユニット枠、32…チューブ枠、40…ダイアフラム、50A…押出制御回路、52…ケース、60…底板、70…ケース、80…流体室、81…入口流路、82…出口流路、83…上蓋、84…下蓋、90…接続流路管、91…接続流路、92…チューブ保持部、94…流体収容容器、95…ノズル、96…流体噴射開口部、97…固定螺子、104…ピエゾ素子、200…容量性負荷駆動回路、210…駆動波形信号発生回路、220…変調回路、221…PWM変調回路、222…ゲートドライバー回路、222…変調回路、224…レベルシフター、228H…ハイサイドドライバー、228L…ローサイドドライバー、230…スイッチング回路、240…平滑フィルター、300…ゲートユニット、302…ゲート素子、400…制御信号、402…駆動波形信号、404…PWM変調信号、406…電力増幅変調信号、408…駆動信号、1000…多層配線基板、1001…第1配線、1002…第2配線、1003…第3配線、1004…第4配線、1005…第5配線、1006…第6配線、1007…第7配線、1008…第8配線、1009…第9配線、1010…第10配線、1011…第11配線、2001…第1ビア導体、2002…第2ビア導体、2003…第3ビア導体、2004…第4ビア導体、2005…第5ビア導体、C1…コンデンサー、C2…コンデンサー、CF…コンデンサー、GH…変調信号、GL…変調信号、LF…コイル、M1…第1トランジスター、M2…第2トランジスター、N1…第1ノード、Z1…容量性負荷
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fluid injection apparatus, 1A ... Fluid transporter, 4 ... Fluid supply tube, 4A ... Tube, 14 ... Pump, 15 ... Drive control part, 20 ... Fluid transport apparatus, 21 ... Pulse flow generation part, 25 ... Injection command switching Means 26: Pulse
Claims (7)
前記多層配線基板の前記第1配線層側に実装される第1トランジスター、第2トランジスター及びコンデンサーと、
を含み、
前記多層配線基板は、
前記第1配線層に形成された第1配線、第2配線、第3配線及び第4配線と、
前記第2配線層に形成された第5配線と、
前記第1配線層に形成された第8配線と、
前記第2配線層に形成された第9配線と、
前記第3配線と前記第5配線とを電気的に接続する第1ビア導体と、
前記第4配線と前記第5配線とを電気的に接続する第2ビア導体と、
前記第2配線と前記第9配線とを電気的に接続する第5ビア導体と、
を有し、
前記第1トランジスターのゲート電極は、前記第8配線に電気的に接続され、
前記第1トランジスターのドレイン電極は、前記第1配線と電気的に接続され、
前記第1トランジスターのソース電極は、前記第2配線と電気的に接続され、
前記第2トランジスターのドレイン電極は、前記第2配線と電気的に接続され、
前記第2トランジスターのソース電極は、前記第3配線と電気的に接続され、
前記コンデンサーの第1電極は、前記第1配線と電気的に接続され、
前記コンデンサーの第2電極は、前記第4配線と電気的に接続され、
前記第8配線と前記第9配線は、前記多層配線基板を平面視した場合に、少なくとも一部が重なりあう位置に形成されている、スイッチング回路。 A multilayer wiring board having a first wiring layer and a second wiring layer;
A first transistor, a second transistor and a capacitor mounted on the first wiring layer side of the multilayer wiring board;
Including
The multilayer wiring board is
A first wiring, a second wiring, a third wiring, and a fourth wiring formed in the first wiring layer;
A fifth wiring formed in the second wiring layer;
An eighth wiring formed in the first wiring layer;
A ninth wiring formed in the second wiring layer;
A first via conductor that electrically connects the third wiring and the fifth wiring;
A second via conductor that electrically connects the fourth wiring and the fifth wiring;
A fifth via conductor that electrically connects the second wiring and the ninth wiring;
Have
A gate electrode of the first transistor is electrically connected to the eighth wiring;
A drain electrode of the first transistor is electrically connected to the first wiring;
A source electrode of the first transistor is electrically connected to the second wiring;
A drain electrode of the second transistor is electrically connected to the second wiring;
A source electrode of the second transistor is electrically connected to the third wiring;
A first electrode of the capacitor is electrically connected to the first wiring;
A second electrode of the capacitor is electrically connected to the fourth wiring ;
The eighth wiring and the ninth wiring are switching circuits formed at positions where at least a part thereof overlaps when the multilayer wiring board is viewed in plan .
前記多層配線基板を平面視した場合に、前記第1トランジスターの少なくとも一部、前記第2トランジスターの少なくとも一部及び前記コンデンサーの少なくとも一部は、同一直線上に配置されている、スイッチング回路。 The switching circuit according to claim 1,
A switching circuit in which at least a part of the first transistor, at least a part of the second transistor, and at least a part of the capacitor are arranged on the same straight line when the multilayer wiring board is viewed in plan.
前記第2配線と前記第5配線は、前記多層配線基板を平面視した場合に、少なくとも一部が重なりあう位置に形成されている、スイッチング回路。 The switching circuit according to claim 1 or 2,
The switching circuit, wherein the second wiring and the fifth wiring are formed at positions where at least a part thereof overlaps when the multilayer wiring board is viewed in plan.
前記多層配線基板は、
前記第1配線層以外の配線層に形成された第6配線と、
前記第1配線と前記第6配線とを電気的に接続する第3ビア導体と、
をさらに有する、スイッチング回路。 The switching circuit according to any one of claims 1 to 3,
The multilayer wiring board is
A sixth wiring formed in a wiring layer other than the first wiring layer;
A third via conductor that electrically connects the first wiring and the sixth wiring;
A switching circuit.
前記多層配線基板は、
前記第1配線層以外の配線層に形成された第7配線と、
前記第2配線と前記第7配線とを電気的に接続する第4ビア導体と、
をさらに有する、スイッチング回路。 The switching circuit according to any one of claims 1 to 4,
The multilayer wiring board is
A seventh wiring formed in a wiring layer other than the first wiring layer;
A fourth via conductor that electrically connects the second wiring and the seventh wiring;
A switching circuit.
前記多層配線基板は、前記第1配線層に形成された第10配線をさらに有し、
前記第2トランジスターのゲート電極は、前記第10配線に電気的に接続され、
前記第5配線と前記第10配線は、前記多層配線基板を平面視した場合に、少なくとも一部が重なりあう位置に形成されている、スイッチング回路。 The switching circuit according to any one of claims 1 to 5 ,
The multilayer wiring board further includes a tenth wiring formed in the first wiring layer,
A gate electrode of the second transistor is electrically connected to the tenth wiring;
The switching circuit, wherein the fifth wiring and the tenth wiring are formed at a position where at least a part thereof overlaps when the multilayer wiring board is viewed in plan.
前記駆動波形信号をパルス変調して変調信号を生成する変調回路と、
前記変調信号を、前記第1トランジスターのゲート電極及び前記第2トランジスターのゲート電極で受け付け、前記変調信号を電力増幅した信号である電力増幅変調信号を生成する、請求項1ないし6のいずれか1項に記載のスイッチング回路と、
前記電力増幅変調信号を平滑化することによって駆動信号を生成する平滑フィルターと、
を含む容量性負荷駆動回路を含む、医療機器。 A drive waveform signal generating circuit for generating a drive waveform signal;
A modulation circuit that generates a modulation signal by pulse-modulating the drive waveform signal;
Said modulated signal, received at the gate electrode of the gate electrode and the second transistor of the first transistor, to generate a power amplified modulated signal is power amplified signal said modulated signal, any one of claims 1 to 6 1 A switching circuit according to the section;
A smoothing filter that generates a drive signal by smoothing the power amplification modulation signal;
A medical device comprising a capacitive load drive circuit comprising:
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