JP7218033B1 - 発振装置、及び生体刺激装置 - Google Patents
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Abstract
Description
<<<生体刺激装置10の構成>>>
図1は、本発明の一実施形態である生体刺激装置10の構成の一例を示す図である。生体刺激装置10は、圧電素子X1(後述)を発振させることより発生する超音波帯の振動を、例えば生体の治療部位に伝える発振装置であり、プローブ11、及び本体12を含んで構成される。
図2は、圧電素子X1を基本波、及び3倍波のそれぞれの周波数で発振させる発振回路20の一例を示す図である。発振回路20は、電源ラインLi1、接地ラインLi2、コンデンサC0、発振部40、バイアス回路41、切替回路42、及び検出回路43を含んで構成される。
発振部40は、圧電素子X1を発生させる部位であり、圧電素子X1、トランジスタQ1、インダクタL1~L3、コンデンサC1a,C2a,C3、及び抵抗R1を含んで構成される。
==バイアス回路41==
バイアス回路41は、トランジスタQ1のベース電極に印加するバイアス電圧を生成する回路であり、抵抗R2、インダクタL4、及びコンデンサC4を含んで構成される。抵抗R2及びインダクタL4は、電源ラインLi1に印加された電源電圧Vccを、トランジスタQ1のベース電極に印加する。なお、インダクタL4は、圧電素子X1が発振した際に発生する振幅の大きい発振電圧Voscが、抵抗R2に印加することを防ぐ素子である。
切替回路42は、圧電素子X1を基本波の周波数f1で発振させるか、3倍波の周波数f2で発振させるか、を切り替える回路である。切替回路42は、抵抗R3、ソリッドステートリレーSSR1,SSR2、及びコンデンサC1b,C2bを含んで構成される。
検出回路43は、圧電素子X1の発振電圧Voscの振幅を検出し、電圧Vdとして出力する回路である。検出回路43は、コンデンサC11,C12、ダイオードD1、及び抵抗R10を含んで構成される。
図5は、生体刺激装置10の動作を説明するためのフローチャートである。まず、利用者が生体刺激装置10を操作し、プローブ11の振動の周波数を設定する。制御回路22は、設定された周波数の操作結果に基づいて、プローブ11の振動の周波数を判定する(S1)。
以上、本実施形態の生体刺激装置10について説明した。生体刺激装置10の発振回路20において、図2のインダクタL1及びコンデンサC1aの共振回路の共振周波数frを、基本波の周波数f1より高く、3倍波の周波数f2より低く設定している。このような範囲に共振周波数frを設定すると、圧電素子X1が基本波の周波数f1でなく、3倍波の周波数f2で動作し易くなる。したがって、本実施形態では、安定に圧電素子X1の発振電圧Voscを3倍波の周波数とすることができる。
11 プローブ
12 本体
20 発振回路
21 電源回路
22 制御回路
40 発振部
41 バイアス回路
42 切替回路
43 検出回路
C0,C1a,C1b,C2a,C2b,C3,C4,C11,C12 コンデンサ
Q1 トランジスタ
R1~R3,R10 抵抗
D1 ダイオード
X1 圧電素子
Li1 電源ライン
Li2 接地ライン
PD1,PD2 発光ダイオード
SW1,SW2 スイッチ
SSR1,SSR2 ソリッドステートリレー
Claims (9)
- 第1周波数と、前記第1周波数より高い第2周波数とで共振可能な圧電素子と、
前記圧電素子に接続された制御電極と、電源側の電極と、接地側の電極と、を有するトランジスタと、
前記トランジスタの前記接地側の電極に接続された第1コイルと、
前記第1コイルに並列接続された第1コンデンサと、
前記第1コンデンサと、前記トランジスタの前記制御電極との間に接続された第2コンデンサと、
を備え、
前記第1コイル及び前記第1コンデンサで構成される共振回路の共振周波数は、前記第1周波数より高く、前記第2周波数より低い、
発振装置。 - 請求項1に記載の発振装置であって、
前記第1コンデンサと、前記第2コンデンサとの間に接続された第2コイルを備える、
発振装置。 - 請求項2に記載の発振装置であって、
前記圧電素子を前記第1周波数で共振させる第1指示に基づいて、オンとなり、前記圧電素子を前記第2周波数で共振させる第2指示に基づいて、オフとなる第1スイッチと、
前記第1指示に基づいて、オンとなり、前記第2指示に基づいて、オフとなる第2スイッチと、
前記第1スイッチに直列接続された第3コンデンサと、
前記第2スイッチに直列接続された第4コンデンサと、
を備え、
前記第1スイッチ及び前記第3コンデンサは、前記第1コンデンサに並列接続され、
前記第2スイッチ及び前記第4コンデンサは、前記第2コンデンサに並列接続された、
発振装置。 - 請求項3に記載の発振装置であって、
前記トランジスタを動作させるための電源電圧が印加される電源ラインと、
前記圧電素子を前記第1周波数で共振させる場合、第1レベルの前記電源電圧を前記電源ラインに印加し、前記圧電素子を前記第2周波数で共振させる場合、前記第1レベルと異なる第2レベルの前記電源電圧を前記電源ラインに印加する電源回路と、
を備える発振装置。 - 請求項1~4の何れか一項に記載の発振装置であって、
前記トランジスタの電流を検出する抵抗を備える、
発振装置。 - 請求項5に記載の発振装置であって、
前記圧電素子の発振電圧の振幅を検出する検出回路を備える、
発振装置。 - 請求項6に記載の発振装置であって、
前記トランジスタの電流と、前記振幅と、に基づいて、前記圧電素子が異常な状態であるか否かを判定する制御回路を備える、
発振装置。 - 請求項3に記載の発振装置であって、
前記第1及び第2指示に基づいて、前記第1及び第2スイッチを切り替える制御回路を備える、
発振装置。 - 振動を生体に伝える生体刺激装置であって、
第1周波数と、前記第1周波数より高い第2周波数とで共振可能な圧電素子と、
前記圧電素子に接続された制御電極と、電源側の電極と、接地側の電極と、を有するトランジスタと、
前記トランジスタの前記接地側の電極に接続された第1コイルと、
前記第1コイルに並列接続された第1コンデンサと、
前記第1コンデンサと、前記トランジスタの前記制御電極との間に接続された第2コンデンサと、
を備え、
前記第1コイル及び前記第1コンデンサで構成される共振回路の共振周波数は、前記第1周波数より高く、前記第2周波数より低い、
生体刺激装置。
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