JPH0221855A - 標本データ周波数制御機能を備えた超音波パワー発生システム - Google Patents

標本データ周波数制御機能を備えた超音波パワー発生システム

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JPH0221855A
JPH0221855A JP1030936A JP3093689A JPH0221855A JP H0221855 A JPH0221855 A JP H0221855A JP 1030936 A JP1030936 A JP 1030936A JP 3093689 A JP3093689 A JP 3093689A JP H0221855 A JPH0221855 A JP H0221855A
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crystal
frequency
magnitude
excitation electrode
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JP1030936A
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Richard Burdette Houghton
リチャード　バーデッテ　ホートン
Dean C Obray
ディーン　クライド　オブレイ
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METTLER ELECTRON CORP
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、結晶トランスジューサ用電源接続信号を同調
させるのに、標本データ周波数制御を用いた装置および
方法に関し、特に、ヒト組織の治療用超音波パワーを発
生するのに用いられる結晶トランスジューサに関するも
のである。
［発明の背景］ 長年の間、超音波パワー発生装置は、理学療法、例えば
、運動家がびらんまたはただれ、その他の疾病に冒され
た場合に治療するのに広く利用されてきた。超音波パワ
ーは、圧電結晶およびこの結晶と結合する励振電極とを
具備したトランスジューサによって発生される。このト
ランスジューサは、携帯型アプリケータの前端に取り付
けられ、他方、励振電極は携帯型アプリケータを通って
制御ユニットへ延びる巻線を経て電気接続され、この制
御ユニットには、電源および種々の制御回路が納められ
ている。上記の圧電結晶は、円板状、即ち、前面と後面
が平面で、かつ円筒形縁面からなっていて、適切な支え
舎内にて、かつ励振電極に印加される適切な交流電圧で
もって、導電して非常な高速度にて振動する。この場合
、振動速度は予め約Ｉ　Ｍ　ｈ　ｚ−約３Ｍｈｚ範囲内
にて選定可能であることが実用かつ望ましい。
圧電結晶の自然モード振動は比較的複雑なパターン、即
ち、上記円板の軸に関して一般に対称なパターンを示す
。このパターンは圧電結晶に対する音響負荷の固定素子
および可変素子の両方から影響を受ける。圧電結晶に対
する音響負荷の固定のまたは比較的一定の素子は、圧電
結晶が、支持兼接面構造体に関して、どのように配列さ
れるかによって左右される。
この構造体は、各電極と、結晶へ供給され、そこを流れ
、そして電源へ戻る励振電流を通す電線との間の電気接
触を果たすべく利用される手段からなっている。既知の
励振電極配列装置の一つでは、前側の励振電極がコツプ
型電気コーティングによって限定されるが、その円形部
は圧電結晶の前面を全て覆い、他方、円筒形部は圧電結
晶の該周縁を覆っている。後側の励振電極は円形電気コ
ーティングで圧電結晶の円形後面のほぼ前面を覆ってい
る。他に、前側の励振電極が円筒形電気コーティングに
よって、限定されたこと以外は同じである装置もある。
何れの装置も、利点として、結晶励振のパターンを不当
に歪めること無しに接面構造体との共同動作が得られる
ことである。
前側励振電極に関して、その円筒形部に接面する導電ハ
ウジング構造体は、電線への電気接続をなすのに、結晶
の振動パターンにほとんど歪みを与えずに、信頼できる
、かつ効果的な手段を与える。後側の励振電極について
も同様に、いかなる種類の既知弾性構造体も、電気接続
をなすべく電極に接面可能である。公知の構造体は、励
振電極に直面するための平らな円形表面をなすヘッドを
有する導電体と、ヘッド七一体化したピンと、および該
ピンを囲むコイルとからなっている。改良型の一構造体
では、励振電極のリング状域内にて多点接触をなす導電
性波形ワッシャを備える。この構造体は、同時に出願さ
れた、共通に譲渡された特許出願（発明の名称：超音波
治療アプリケータ：発明者：　　Ｔ、　Ｂｕｅｌｎａ　
ａｎｄ　　Ｒ，Ｈｏｕｇｈｔｏｎ　）にて詳述されてい
る。圧電結晶へ電流を通す電線は携帯用アプリケータ内
およ、び携帯型アプリケータから制御ユニットまでかな
りの距離を延びている。
高周波を利用しているので、同軸ケーブルを用いるのが
極めて好ましい。望ましくない量の放射線が発生し得る
からである。
エネルギー供給信号の周波数は結晶の共振周波数である
ことが好ましい。圧電結晶が共振する周波数は、それを
駆動する音響負荷の関数である。
音響負荷に影響する要因として、結晶が患者の皮膚から
空気によって分離されるかどうか、および良好な超音波
伝送性の材料が適用されたかどうかが挙げられる。この
ような材料として生理食塩水やゲル状物が挙げられる。
音響負荷のマグニチュドを表現するについて、これはエ
アー・カプリングの百分率に関してなされ得る。
音響負荷の変化は、圧電結晶の共振周波数に対しては勿
論のこと、そのインピーダンス入力に影響する。代表的
例としては、音響負荷が約２％工ア・カプリングである
時に、Ｉ　Ｍ　ｈ　ｚより僅かに高い共振周波数を有・
し、そして音響負荷が約３０％エア・カプリングである
時に、僅かに低い共振周波数を有する結晶である。この
結晶は、２％エア・カプリングとの共振条件下で約２２
オームのインピーダンス入力を有し、また、３０％エア
・カプリングとの共振条件下では約２８オームのインピ
ーダンス入力を有している。それぞれの場合、共振時の
入力インピーダンスは、必須的に抵抗性であり、即ち、
容量リアクタンスおよび誘導リアクタンスの両成分がほ
ぼ等しく、かつ互いに逆位相であり、互いに消し合う。
圧電結晶の入力インピーダンスについての変化は、この
結晶を効果的に電源接続させると云う重要なゴールに、
次の条件、即ち、電源接続回路において、かつそれに伴
う加熱のために発生する望ましくないエネルギー放散を
できるだけ少なくして一１到達するためのチャレンジを
なす。通常の動作条件下にて発生する加熱は、加熱によ
る損傷を防止する安全ヒユーズとして必要である。この
ことは、励起回路（ｃｎｅ＋ｇｉｘｉｎｇ　ｃｉｒｃｕ
ｉｔ）の構成素子が比較的大量の加熱抑制プレートによ
って支持されている場合でさえ、そうである。さらに、
結晶入力インピーダンスの変化に関して、それは変化す
るマグニチュドであるのみならず、位相でもある。共振
周波数の直ぐ下の周波数範囲においては、入力インピー
ダンスは容重リアクタンス成分を持ち、共振周波数の直
ぐ上の周波数範囲においては、入力インピーダンスは誘
導リアクタンス成分を有する。各場合に、励振電極に印
加される電圧は結晶を通って流れる電流に関しては位相
外にある。このような位相のずれは励起回路の効率に悪
影響を及ぼす。これは、励起回路が、より低い電力効率
のリニア運転よりはむしろ運転を切り変えるために配置
されている場合でさえ、真である。
これまでに提案された研究については、米国特許第４．
３６８．４１０号（Ｈａｎｃｅｏ等）および米国特許第
４．７ＯＬ　１２７号（Ａｎｄｅｌｇｈａｎｉ）を参照
されたい。
Ｈａｎｃｅ等の特許は、ＣｏｌｐｉＮｓ発振器が手動調
整が可能なインピーダンスを有し、かつ発光グイオード
群（ＬＥＤｓ）が、手動調整可能なインピーダンスを調
節して、ＣｏｌｐｉＨｓ発振器が結晶を、特別な音響負
荷条件の下で共振周波数にて発振させるように正しい方
向に周波数調整をなすべく、ひとを案内するための方向
を指示する手動同調されるシステムを提案している。
＾ｂｄｅ１ｇｈａ旧は、３電極結晶を要求し、かつ電気
接続に関しての一層の複雑性を伴うシステムを提案して
いる。開示された結晶の３電極の内の二つが励振電極で
あり、そして第３のがフィードバック電極である。なお
特に、結晶の前面は、円形の励振電極を有し、後面には
中心に位置する円形のフィードバック電極を囲周する塗
布されていない環状の隔離域を囲周する環状の励振電極
を有する。
動作について、Ａｂｄｅｌｇｈａｎｉの特許では、前側
励振電極が設置され（即ち、Ｏｖ）、後側励振電極は、
それに高電圧、高周波駆動信号が印加され、フィードバ
ック信号が発生され、フィードバック電極および接地励
振電極を横切り、さらにフィードバック信号が結晶の共
振周波数に等しい周波数の成分を有する。このシステム
の制御ユニットは、高低側パス・フィルタを備えた回路
装置、自動利得制御（ＡＧＣ）回路、および共振周波数
素子にロックする発振器とが含まれている。
制御ユニットと、圧電結晶との間の電気接続に対する影
響に関して、Ａｂｄｅｌｇｈａｎｉｌの特許は、ある種
類のケーブルを備えることを述べているが、どういう種
類のシールドについては、それが備えられているとして
も、述べられていない。シールドは、２種類の同軸ケー
ブル、即ち、一つは高電圧駆動信号を通すセンタ導電体
を有し、他はフィードバック信号を通すセンタ導電体を
有し、それぞれ接地されたシールドをもっている。Ａｂ
ｄｅ１ｇｈａＩ＋１は、フィールパック電極に対して実
質的に単一点の弾性コンタクトを作るための導電性接面
構造体について開示している。この単一点コンタクトに
伴う欠点としては、この接触点に印加される圧力によっ
て振動パターンの乱れることが望ましくないこと、並び
に結晶の振動する間ずっと、連続接触が保証されるよう
に、ばね付勢された圧力が必要なことであって、これ等
は接触点における結晶振動の増幅と云う面から考えたと
き明白である。
上述の背景説明で述べてきたように、上に論じてきた問
題や欠点を克服するための改善されたシステムおよび方
法が必然的に求められている。
［発明の概要コ 本発明の目的は、特別に設計された結晶と関連しての上
述したような複雑性および欠点を持ち込むこと無しに自
動同調が可能な新規な、かつ有利なシステムおよび方法
を提供することである。
本発明の一つの特徴は、超音波パワーをヒトの組織治療
に適用するためのシステムにある。このシステムは、励
振電極を備えたトランスジューサと、発振信号に応じて
電気エネルギーを、トランスジューサへ、次いで連結線
を経て励振電極へ供給するパワー増幅器とからなってい
る。トランスジューサおよびパワー増幅器は、発振信号
の周波数およびトランスジューサにかかる音響負荷との
関数である電力変換効率特性を有している。このシステ
ムはまた、発振信号周波数を制御するための標本データ
手段を備える。標本データ手段は、交替する標本間隔お
よびホールド・タイミング間隔を限定するためのタイミ
ング手段を備える。この手段には、さらに各標本間隔中
に変化するが、各ホールド間隔中はほぼ一定に保持され
るマグニチュドを有する周波数制御信号を発生するため
の手段を備える。さらに、発振信号をパワー増幅器へ送
給媒をもつ手段が備えられ、これは、周波数制御信号に
よって決定される周波数にて発振する可変周波数発振器
を備える。周波数制御信号を発生する手段には、各標本
間隔中に周波数制御信号のマグニチュドを設定するため
に働くピーク検出手段が備えられ、かくして次のホール
ド間隔中ずっと、トランスジューサおよびパワー増幅器
は実質的にピーク・パワー変換効率でもって動作する。
本発明によるシステムの利点の一つは、単一の同軸ケー
ブルによって、制御ユニット内にある２電極結晶トラン
スジユーサと、パワー増幅器との間の電気接続が保証さ
れることにある。
本発明の他の特徴は、一対の励振電極を有し、かつ種々
の音響負荷を受ける超音波パワー発生結晶に電気エネル
ギーを供給する装置にある。この装置は、第１および第
２両入力と、第１および第２両出力とを有し、さらに第
一に印加される発振信号の周波数によって決定される速
度にて入切のスイッチをなす実行装置とを備えるスイッ
チ装置と、上記実行装置との共働にて、第１出力と励振
電極との間の連結部を経て結晶を電源接続して、この結
晶に供給される電気エネルギーのレベルが、第２入力に
印加される可変供給電圧のマグニチュドによって制御さ
れるように、この結晶に電気エネルギーを供給する回路
と、並びにこの結晶に電気エネルギーを供給する電流の
マグニチュドを指示する電流指示信号を発生する手段と
からなっている。この装置はさらに、発振信号の周波数
を制御すると共に、標本間隔と、ホールド間隔との交替
を規定するタイミング手段を具備する。標本データ手段
には、各標本間隔中に変化する、かつホールド間隔中は
ぼ一定に保持されるマグニチュドをもつ周波数制御信号
を発生する手段が備えられている。スイッチ回路の第１
入力に発振信号を供給するための手段にて、周波数制御
信号によって決定される周波数にて発振する可変周波数
発振器を有する手段が備えられる。さらに、周波数制御
信号の発生手段に関して、この手段は、各標本間隔中、
電流表示信号内にピークに相当する周波数信号のマグニ
チュドを記録し、次のホールド間隔中ずっと、記録され
たピーク値によって発振信号の周波数が決定されるよう
に動作するピーク検出器を備える。
本発明の他の特徴は、超音波発生結晶のためのエネルギ
ー供給信号を同調させるための方法で、この方法第１段
階は、繰り返される標本間隔中は、周波数制御信号によ
って傾斜が規定され、他方、繰り返されるホールド間隔
中は、周波数制御信号によってほぼ一定値が規定される
ように、周波数制御信号を発生することからなる。この
方法の第２段階は、各標本間隔中には、エネルギー供給
信号の周波数が、圧電結晶の共振周波数を包含する周波
数走査のために変化するように、また、ホールビ間隔中
には、エネルギー供給信号の周波数がほぼ一定に保持さ
れるように、エネルギー供給信号の周波数を制御すべく
可変周波数発振器に周波数制御信号を印加することから
なっている。この方法の第３段階は、周波数走査中に、
圧電結晶に流れる電流のマグニチュドにおけるピークを
検出し、かつこのピークをほぼ一定値として、このピー
クに相当する周波数制御信号を、次のホールド間隔中、
記録することからなっている。
以下において、本発明の新規な、かつ有利な特徴を詳細
に述べることにするが、添付した請求の範囲からも明ら
かになるであろう。
［実施例］ 第１図の全体ブロック・ダイアグラムを参照して説明す
る。携帯用アプリケータを全体として数字１で符示する
。この構成は、上述した現出願の共通に譲渡された特許
出願に開示されており、特に、ハンドル部ＩＨと、およ
びその前端、即ち、ヘッド端にトランスジューサ・ハウ
ジング部ＩＴを備える。ハンドル部ＩＨは、前端から、
後端にある雌螺を有する受は部まで延びる内通路を有す
る、金属製（好ましくはアルミニウム）接地コアに１お
よびそれを外側から囲周するプラスチック・ケースとか
らなっている。トランスジューサ・ハウジング部ＩＴは
、上記の雌螺受は部と螺合する雄螺を有する皿状の導電
部材からなっている。
アプリケータ１は、制御ユニットのソケットと結合する
マルチピン・プラグに端接する同軸ケーブルＩＣを存す
る。アプリケータの望ましいが、必須では無い特徴とし
て、ディジタル符号化されたトランスジューサ選定信号
を与えることにある。
即ち、各々が特殊タイプの治療に好適な特性を有する異
種の結晶を有し得る数個の異なる取り替え可能なアプリ
ケータのどれとも一緒に、同一の制御ユニットが使用可
能である。第１図には、ソケット２から延びる、上述の
望ましい特徴を有する実施例に用いられる３−導電体バ
ス３が示されている。ディジタル符号化トランスジュー
サ・選定信号がバス３を通って、いかなるアプリケータ
が制御ユニットに接続されたか、およびその場合、どの
タイプかの情報が伝えられる。
マイクロコンピュータ５はトランスジューサ・選定信号
や、後述する種々の処理に際しての後述する他の諸信号
を受信する。
適当なマイクロコンピュータ５としては、例えば、ＭＣ
６８７０５Ｒの名称で製造販売されている単一チップ、
８−ビット−マイクロコンピュータ（これは、Ｍｏｔｏ
ｒｏｌａ、　Ｉｎｃ、発行（１９８４）の単行本″Ｓｉ
ｎｇｌｅ　−Ｃｈｉｐ　Ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ　
Ｄａｔａ　’に記述されている）である。この単一チッ
プ・マイクロコンピュータは、Ｍ６８００系統のマイク
ロプロセッシング−インストラクション・プロセッサと
一致する標準インストラクション・リバートリを有する
インストラクション・プロセッサを有し、さらにｂｕｎ
ａｂｆｅ、プログラム可能な、読取専用メモリ　（ＦＲ
ＯＭ）　、ＲＡＭメモリ、幾つかのＩ１０特徴、アナロ
グ／ディジタル変換器、ｏｎ　−ｃｈｉｐクロック・マ
イクロコンピュータ、およびプログラム可能なタイミン
グ回路とを具備する。この適当な単一チップ・マイクロ
コンピュータは、Ａ。
Ｂ、およびＣポートＩ１０ラインおよびＩｎ１ｅｔｒυ
ｐｆｓ（このマイクロコンピュータに関する上記文献に
おいて名付けられている）とに割り当てられたピンの４
０ピンを有するパッケッジ内に納められている。バス３
の導電体は、上記文献においてＩＮＴ、ＰＤ６／ＩＮＴ
２．およびＰＤ７と名付けられたピンに接続されている
。
制御ユニットの同軸ケーブル７は、コネクタ２に接続さ
れ、そしてセンタ導電体、接地されたシールド導電体、
および絶縁スリーブとを有する。
プラグＩＭをソケット２に挿し込むと、同軸ケーブル７
のセンタ導電体は同軸ケーブルＩＣのセンタ導電体に接
続され、かつ同軸ケーブル７の接地シールド導電体が同
軸ケーブルＩＣのシールド導電体に接続され、従って、
接地される。プラグ１−Ｍ内には、その３ピン−セット
の内の少なくとも１ピンが同軸ケーブルＩＣのシールド
導電体に（短絡ストラップによって）電気接続されてお
り、かくして、プラグＩＭがソケット２に挿し込まれて
いる間、上記ピン−セットの少なくとも一個が接地され
ていることになる。バス３の３導電体の各々は、ソケッ
ト２を介して、それぞれ上記３ピンの一つに接続され、
これによって、プラグＩＭがソケット２に挿し込まれて
いる間、バス３の導電体の少なくとも一つが接地される
。バス３のどの導電体も接地されない場合、制御ユニッ
トには、アプリケータが接続されていないことを意味す
る。
選定された短絡ストラップの使用によって、制御ユニッ
トにどの型のアプリケータが接続されたかについてのコ
ードが与えられる。同軸ケーブルのセンタ導電体の一端
が、ＲＦパワードライバ１１の出力端子９に接続される
が、このドライバは、またアナログ表示信号出力端子１
３、および２個の入力端子１５．１７を有する。端子１
３で限定される電流表示信号は、増幅器１９にて増幅さ
れて、アナログ信号としてマイクロコンピュータ５に送
られる。このマイクロコンピュータに内蔵されたＡ／Ｄ
変換器がこのアナログ信号に応答する。
ＲＦパワードライバ１１の入力端子は、電圧によって制
御される発振器（ＶＣＯ）２３から発振信号（Ｏ３２）
を受信するように接続されており、また入力端子１７は
、フィードバック−制御、スイッチ式電源２５から可変
直流印加電圧を受けるように接続されている。比較器回
路装置２７は、可変印加電圧のマグニチュドを制御する
ためのフィードバック・ループの一部をなしている。
電源に関して、制御ユニットは、１１０　ｖＡＣを整流
するためや、濾過等のために、従来のＤＣ電源回路２９
を備え、調整電圧として＋５ｖおよび＋１２Ｖ１さらに
非調整電圧として４０Ｖを発生する。この非調整電圧４
０Ｖはスイッチ電源２５へ供給され、両調整電圧は、制
御ユニット内の種々の集積回路に供給される。
上述したように、マイクロコンピュータ５は、プログラ
ム可能なタイミング回路を備え、後者はオン−チップ・
クロックに応答してタイミング間隔を巡回規定する３−
ｂｉｔタイマを内蔵する。
好ましい実施例において用いられるように、マイクロコ
ンピュータ５のこの内蔵回路は、標本間隔およびホール
ド間隔を交互に規定するのに役立つ。
１秒当り１回、約２５ｍ５持続する標本タイミング間隔
があり、これに約９７５　ｍ　ｓ持続するホールド間隔
が続く。以下に十分に説明されるように、微同調の、周
波数走査が、各約２５ｍ５続く標本間隔中に実行される
。各微同調の周波数走査の結果として、続くホールド・
タイミング間隔中、ずっと保持され、そしてＶＣＯ２３
によって発生されるＯ８２信号の周波数を、このホール
ド間隔中、はぼ一定に保持するのに用いられる値の記録
が得られる。さらに、１分間隔に１回のベースにて、標
本タイミング間隔は、微同調周波数走査直前に、粗同調
周波数走査が一層長く持続するように規定される。
マイクロコンピュータ５は、マルチ−バス３１を経てデ
ィジタル／アナログ変換器（Ｄ　Ａ　Ｃ）３３に接続さ
れ、後者はＶＣＯ２３の動作周波数を制御するＶ　ｉ＋
倍信号出力する。ＤＡＣ３３は、ＡＤ５５８の名称の下
に幾つかの会社から製造販売されている集積回路によっ
て適当に実現される。
バス３１によって送られるビットの内の８個がマイクロ
コンピュータ５のポートＣピンにおいて定義されたデー
タビットを構成する。他の２ビツトはマイクロコンピュ
ータ５のポートＣピンの二つにおいて定義される制御ビ
ットで、従来のチップのｅｎａｂｌｅ機能および５ｅｌ
ｅｃｔ機能の実行に役立つ。
ＤＡＣ２３は、マイクロコンピュータ５からそれにバス
３１を通して送られるｖｌｌをコピーし、かつ保持する
ラッチ回路を備える。
ＶＣＯ２３のセンタ周波数は、１Ｍｈｚまたは３Ｍｈｚ
の何れの結晶が用いられつつあるかどうかに従って、自
動的に選定される。以下にさらに具体的に説明するよう
に、ＲＦパワードライバはＶＣＯ周波数を２分割するた
めのフリップフロップ回路を備え、従って、ＶＣＯ２３
によって送られる発振信号（Ｏ８２）の公称またはセン
タ周波数は、用いられている結晶によって左右されるが
、２Ｍｈｚまたは５　Ｍ　ｈ　ｚである。ＶＣＯ２３に
付属し、選定機能を実現するための回路３５は、マイク
ロコンピュータ５がそのポートＣピンの一つにおいて出
力する１−ｂｉｔ制御信号Ｃ８によって制御される。
多くの医師や他の医療従事者は、幾つかの操作モードお
よび種々の超音波パワーレベル出力を選定するに際して
融通性を持つことが望まれている。
このため、制御ユニットには、全体として３７で符示し
たマルチスイッチ膜スイツチ制御パネルが備えられる。
５−ｂｉｔ幅デコード・バス４１および４−ｂｉｔ幅デ
コード・バス４１が制御パネル３７の膜スィッチを伴い
、そしてマイクロコンピュータ５と通ずる。
デコードバス３９の場合、これは、膜スィッチのステー
タスを走査すべく、従来と同様にシフト・レジスター４
３を通してマイクロコンピュータ５に通じている。
さらに制御ユニットはデイスプレィを行うための手段を
備える。このデイスプレィ手段は、マイクロコンピュー
タ５の出力に応じ、かつパワーレベル・デイスプレィ４
７、タイム・デイスプレィ４９、およびステータス・デ
イスプレィ５１とを具備する。デイスプレィ・デコーダ
４５は、ｌＭＣ７２１８Ｂの名称にて多くの会社によっ
て製造販売されている集積回路によって適当に実現され
る。パワーレベル・デイスプレィイ４７は、三つの通常
８−セグメント・デイジット・デイスプレィ装置を備え
、そして用いられている超音波パワーレベルについての
３−桁指示を与える。タイム・デイスプレィ４９は四つ
の通常の８−セグメント・デイジット・デイスプレィ装
置を具備し、そして治療時間に関する４−桁指示を与え
る。ステータス・デイスプレィ５１は、７個の通常発光
ダイオードを備え、これ等の各々が、多様なステータス
に対する個々の指示、例えば、連続波操作モードが選定
されたかどうか、或はパルス操作モードが選定されたか
どうか、等についての指示を与える。
適用されるべき超音波パワーのレベル制御に関して、制
御ユニットには、通常のポテンショメータ回路装置と、
および付属のアナログ・マルチプレキシング回路５５と
によって、適当に実現される手動の強度制御５３が備え
られる。マルチプレキシング回路５５は、マイクロコン
ピュータ５の制御下に、アナログ信号群から選定した一
つを■、入力として導電体５６をって、比較器回路装置
２７の入力端子５７およびマイクロコンピュータ５の端
子に送信する。このアナログ信号群の一つは、強度制御
５３とは無関係に、そして標本動作中は低パワーレベル
が用いられるように予め決められた値を持っている。こ
の群の残りの各アナログ信号は、強度制御５３の手操作
セツティングによって制御される。ホールド動作中、こ
れ等の残存アナログ信号の一つがマイクロコンピュータ
５によって選定されるが、この選定された信号は、何れ
のアプリケータが制御ユニットにプラグ接続されたかに
よって左右される。ディジタル選定信号は、３−ｂｉｔ
幅バス５９を通ってマイクロコンピュータ５からマルチ
プレキシング回路５５へ送られる。
次に、第２−４図を参照して、本実施例に用いられ得る
代表的結晶トランスジューサの特徴を説明することにす
る。結晶トランスジューサは、直径ＩＱｃｍで、前面お
よび後面がそれぞれ円形をなす、全体としては円板状を
有するチタン酸バリウム結晶６３からなっている。後面
上には、第２図にて最も理解し易いが、励振電極６５が
比較的薄い偏平銀コーテイング、（これは結晶面上にシ
ルク−スクリーンで適当に作られる）によって限定され
ている。励振電極６５は高電圧励振電極として用いられ
、他の励振電極６７は接地励振電極として用いられる。
励振電極６７は、結晶６３の前面の全体を覆う薄い平坦
の円形部および同結晶の外周部を覆う円筒形部からなる
コツプ状をなしている。励振電極６７はまた、結晶上に
シルク−スクリーンで適当に作られる。いかなる場合も
、結晶６１は、さらにコバルトブルーガラスからなる絶
縁コーティング７５を有する。このコーティング７５に
よって、前面の全て、および外周の一部が覆われる。適
当な従来法によって、銀コーテイングがシルク・スクリ
ーン形成され、次いで焼成サイクルが実行され、さらに
二つの連続焼成サイクルが実行される。。
第５図に関して、上記結晶の等価回路８０で、高電圧励
振電極６５と、接地励振電極６７間に二つの平行ブラン
チを有するものとして図解されでいる。平行ブランチの
一つは、等価インダクタンス８１、等価コンデンサ８３
、および等価抵抗８５とが直列連結されたものからなっ
ている。他の平行ブランチは等価シセント・コンデンサ
８７からなっている。
等価抵抗８５の抵抗値は、結晶に対する音響負荷によっ
て左右される。等価抵抗８５の値が零であると理論的に
仮定した場合に、結晶の共振周波数は、等価インダクタ
ンス８１の誘導リアクタンスのマグニチュドが、等価コ
ンデンサ８３の容量リアクタンスのマグニチュドに等し
い。理論的にこのような場合、結晶の入力インピーダン
スは共振周波数にて零オームとなるだろう。結晶はまた
、反共振周波数、即ち、その入力インピーダンスが最大
になる周波数を有する。この反共振周波数は、共振周波
数と比較してスペクトルにおいて高い。
等価抵抗８５の抵抗値を増大させるように音響負荷を変
化させた場合、その影響として、共振周波数が低減し、
かつ最大入力インピーダンスが（即ち、共振における入
力インピーダンス）増大する。代表的な例としての値は
、２％エア・カップリングの条件下での共振のための入
力インピーダンスは２２オームであり、３０％エア・カ
ップリングの条件下での共振のための入力インピーダン
スは２８オームである。これ等の値は、１０ｃｍ、ＩＭ
ｈｚの結晶を例としたものである。異なる絶対値を、他
の結晶、例えば、１０ｃｍ、３Ｍｈｚの結晶に適用して
も、入力インピーダンスの％変化は全く同じである。
また第５図に示すごとく、整合変成器９１が両励振電極
と同軸ケーブルとの間に配置されていて、両巻線９３．
９５を備える自動変成器である。１実施例では、巻線９
３の巻数は１３であり、巻線９５のそれは２３である。
整合変成器９１は、透磁率が約１．０Ｍｈｚまでの周波
数範囲全体にわたってほぼ一定であるように広帯域を有
するフェライトからなる環状コアを備える。このような
フェライト材としては、Ｆｅｒ＋ｏｘｃｕｂｅ　　Ｌｉ
ｎｅａｒ　　Ｍａｔｅ＋ａｌｓ　ａｎｄ　　Ｃｏｍｐｏ
ｎｅｎｔｓ社によって４０４の名称の下で製造販売され
ているものが適当である。両巻線９３．９５の巻数を既
知のインピーダンス整合法に従って選定することによっ
て、両ノード９７゜９９にて呈する入力インピーダンス
を、用いられている特別な結晶、それがＩＭｈｚ、３Ｍ
ｈｚその他であろうと、とは無関係に標準化することが
可能である。適当な標準入力インピーダンスは５０オー
ム公称（即ち、典型的な音響負荷に対する共振にて）で
ある。
好ましい実施例においては、整合変成器９１は、ハンド
ル部ＩＨの末端に形成された凹所に受納された比較的小
さい円形の印刷回路ボード上に取り付けられており、そ
して同軸ケーブルＩＣはハンドル部ＩＨのコア内の通路
を通して延びている。
同軸ケーブルＩＣのセンタ導電体はノード９７に接続さ
れている。両巻線９３．９５の接合点として規定される
共通ノードは、後結晶励振電極に、波形ワッシャ（上述
の同時提出された特許出願（共通に譲渡）に図解説明し
である）を経て接続されるのが好ましい。同軸ケーブル
ＩＣの接地シールド導電体はノード９９に接続されてい
る。前側励振電極が接地されており、金属−金属接触の
採用によって、トランスジューサ・ハウジングＩＴの皿
状の導電性部材、ハンドル部ＩＨの導電性コア、および
ノード９９とが、すべて接地電位に維持される。
第６図を参照に、次にＲＦパワードライバ１１用の回路
について説明することにする。このドライバ１１は、第
１入力端子１５にて、発振信号（Ｏ３２）を受信し、そ
して第２入力端子１７にてスイッチ電源２５（第１図）
からのフィードバック・ループ制御の可変パワー印加電
圧Ｖ、１．を受は取る。他方、第１出力端子９にて、同
軸ケーブルのセンタ導電体を経て整合変成器９１（第５
図）に結合する電気ドライブ信号を出力する。また、第
２出力端子１３にて、増幅器１９（第１図）によって増
幅され、そしてマイクロコンピュータ５に送られる電流
感知信号を出力する。かくして、マイクロコンピュータ
５内のＡ／Ｄ変換器によって、結晶を貫流する電流のマ
グニチュドを表示するディジタルコード化電流表示信号
が発生される。
集積回路Ｓｃｈｍｉｄｔトリガ１０１は、入力端子１５
に入力する発振信号に応答して、トリガ信号をＤ−型フ
リップ・フロップ１０３のクロック入力へ送る。フリッ
プ・フロップ１０３の出力Ｑは、その両出力ＱおよびＱ
にて発生される相補信号の各々Ｏ８およびＯ８が入力端
子１５にて与えられる発振信号の周波数の半分にて発振
する。
フリップ・フロップ１０３の出力Ｑは、集積回路Ｓｅｈ
ｍｉｄｔトリガ１０５の１入力に直接接続され、１０９
と共動作する抵抗１０７を経て他の入力に結合され、か
くして、Ｒ−Ｃ遅延回路が形成される。抵抗１０７およ
びキャパシタ１０９の適当な値は、それぞれ１オームお
よび３３ピコフアラド（ｐｆ）である。Ｓｃｈｍｉｄｔ
トリガ１０５の出力信号は、一般に方形波信号で、その
内の各員の半サイクルはそれに続く正の半サイクルより
僅かに短い。
キャパシタ１１１および抵抗１１３を備えた微分回路は
、Ｓｃｈｍｉｄｔトリガ１０５によって発生される信号
に応答し、そしてパルスをインバータ１１５に送る。Ｓ
ｃｈｍｉｄｔトリガ１０５によって発生される一般には
方形波である信号の各負進（ｎｃｇａｔｉｖｅ−ｇｏｉ
ｎｇ）エツジ上にて１インバータ１１５は正進（ｐｏｓ
ｉｔｉｖｅ−ｇｏｉｎｇ）パルスを電界効果トランジス
タ（ＦＥＴ）１１７へ送ル。
フリップ・フロップ１０３の出力Ｑから信号をＦ　Ｅ　
Ｔ　１１．７へ送るための回路は、フリップ・フロップ
１０３の出力Ｑによって発生される相補信号をＦＥＴ１
１．９に送るための回路と模写関係にある。
ＦＥＴ１１７のドレイン電極は、変成器１２１のセンタ
ートラップされた一次巻線の一端に接続され、また−次
巻線の反対端にも接続されている。
ＲＣ回路は抵抗１２３およびキャパシタ１２５を備え、
そして−次巻線を通って接続され、またキャパシタ１２
７は二次巻線を通って接続される。
これ等素子の適当な値は、それぞれ抵抗１２３が９１オ
ーム、キャパシタが１２５ｐｆ、およびキャパシタ１２
５が３９０ｐｆである。これ等適当な値の場合、調和素
子のマグニチュドは、変成器１２１の二次巻線が端子９
にて発する信号が一般に正弦波であるように、調和素子
のマグニチュドを減する。
両ＦＥＴ１１７，１１９の各ソーズ電極は、端子１３に
接続されている。各々が１オームの抵抗値と、ペワー損
失定格とを有する三つの抵抗（全体として１３１で符示
した）が互いに並列に、かつキャパシタ１３３とも並列
に接続され、かくして、端子１３にて、結晶に供給され
る電流のマグニチュドを表示するアナログ信号が規定さ
れる。
このマグニチュドは、端子１７を経て変成器１２１のセ
ンタータップに印加される可変ＤＣ印加電圧のマグニチ
ュドに依存し、また端子９と、結晶の共振周波数との間
の関係にも左右される。
ＲＦパワードライバ１１、インピーダンス整合変成器９
１、および結晶トランスジューサ６１とを組み合せた場
合、発振信号（Ｏ８）の周波数および結晶トランスジュ
ーサの音響負荷との関数であるパワー変換効率特性をも
つが、高い効率を得ることが重要である。ある場合には
、約２０Ｗまでの電力を患者に当てることが望ましい。
結晶トランスジューサ６１に送られる電気ドライブ信号
の周波数が共振周波数に等しければ、結晶トランスジュ
ーサに印加される交流電圧はそれを貫流する交流電流と
同位相にあるが、さもなければ、それ等の間に位相ずれ
がある。このような位相ずれは、ＲＦパワードライバ１
１での望ましくないパワー損失に結果する。これに関し
て、理想的状態には、０オームＯＮインピーダンスから
開回路ＯＦＦインピーダンスへ即座に切り変わる各ＦＥ
Ｔ１１７．１１９が係わることになろう。このような理
想的状態では、ＦＥＴは無駄な電力を放散しないし、昇
温することもないであろう。実際問題として、ＦＥＴの
ＯＮインピーダンスは約０．３オームであり、そして−
時的な条件下では、−層高くさえある（即ち、ＦＥＴは
直ちには切り替わらない）。これらの実際的問題のため
に、電力変換効率は、動作時において、共振ピークより
約２０−２５％も低くなり得る。共振ピークでの動作が
得られるように発振信号を同調させることによって、約
５０％のパワー変換効率が達成され得る。
次に、可変ＤＣ電源電圧Ｖｖｓを提供する回路について
第７図を参照に説明することにする。第７図に示すもの
は、スイッチ電源２５および比較器回路装置２７とを実
現した回路であって、入力端子１４５が、パワーエネイ
ブル論理制御信号を受は取るや、マイクロコンピュータ
５はパワーエネイブル信号をスイッチ電源２５に送り、
か（して、電源２５の入切が、パルスモード中、行われ
る。
パルスの繰り返し期間はＩＱｍｓが適当であり、この間
に、電源は２ｍｓ間隔にわたり働（のが適当である。端
子１４７はアナログ入力信号■２．受信する。このｖｌ
ｐ信号は、マイクロコンピュータ５の選定制御の下に、
アナログ・マルチプレキシング回路５５（第１図）によ
って発生され、かくして、可変ＤＣ電源電圧のレベルが
決定される。
端子１４９はＲＦパワードライバ１】の端子１３から電
流感知信号を受は取るが、そのマグニチュドが予め決め
られた値を越えると、スイッチ電源２５が切になる。ス
イッチ電源２５は、端子１５１にて可変ＤＣ電源電圧を
出力し、これはＲＦパワードライバ１１の端子１７に印
加され、そして第７図に示すように、導電体１５３を経
てフィードバックされ、かくして、フィードバック・ル
ープが形成される。
このフィードバック・ループ内には、導電体１５３と、
集積回路比較器（これは論理制御信号を集積回路電圧調
整器１５７へ送る）の逆転入力との間にフィルタ回路が
連結されている。適当な電圧調整器チップがＬＭ７２３
ＣＮの名称の下に製造販売されている。
上記のフィルタ回路は、インダクタ１６１、コンデンサ
１６３、抵抗１６５、およびコンデンサ１６７とからな
っている。抵抗１６９およびダイオード１７１とが、比
較器１５５の逆転入力から直列に接続されている。信号
ＶＩ、は、抵抗ディバイダ・ネットワークを通して比較
器１５５の非逆転入力に送られる。抵抗ディバイダ・ネ
ットワークは抵抗１７３および比較器１７５とからなっ
ている。
比較器１５５の出力は、抵抗１，７７を通して電圧調整
器１５７の入力の一つに結合されている。
比較器１５５の出力にて発生する信号の論理レベルが高
い時、電圧調整器１５７によって発生される出力信号の
論理レベルは低く、これによりトランジスタ１７９が導
電状態になる。比較器１５５の出力にて発生する信号の
論理レベルが低い時、電圧調整器１５７によって発生さ
れる出力信号の論理レベルは高く、これによりトランジ
スタ１７９が切状態になる。ベース電流が抵抗１８１を
経てトランジスタ１７９に供給される。バイアス抵抗１
８３が、トランジスタ１７９のエミッタと、＋１２■の
電源電圧との間に連結されている。
トランジスタ１７９は、導電状態にある間、トランジス
タ１８５のベースに電流を送り、後者は＋４０■非調整
電源からの電流を通す。トランジスタ１８５は、導電状
態になると、トランジスタ１８７を導電状態にならしめ
、そしてその二つのコレクタは、これ等両トランジスタ
のコレクタ電流が合流するように結合されている。フィ
ルタ回路が両トランジスタ１８５および１８７の共通コ
レクタの間で連結接地されており、そしてインダクタ１
８９および両コンデンサ１９１　１９３とからなってい
る。これ等フィルタ回路素子の適当な値は、それぞれイ
ンダクタ】−８９が５００マイクロヘンリ（μＨ）、コ
ンデンサ１９１か１０μｆおよびコンデンサ１９３が０
．１μｆである。
ダイオード１９５が、その陰極で持って、両トランジス
タ１８５，１８７の共通コレクタに接続されている。こ
のダイオードは、共通コレクタ点にて起る負スパイクの
防止に役立つ。
第８図を参照して、次に、手動式強度制御５３およびア
ナログ・マルチプレキシング回路５５を実現した回路構
成について述べることにする。
手動式強度制御部５３は、一端で＋１．２ｖ供給導電体
へ接続され、反対端にてポテンショメータ２０３の一端
に接続された抵抗２０１を備える。
ポテンショメータ２０３の他端は接地されている。
強度制御部５３の出力は、５この抵抗を通して、集積回
路アナログ・マルチプレキサ２０５の対応する５個のア
ナログ入力端子と結合されている。
このマルチプレキサ２０５はＣＤ４０５１ＢＭの名称の
下に多くの会社によって製造販売されている集積回路に
よって実現される。アナログ・マルチプレキサ２０５の
第６アナログ入力端子は、両抵抗２０７，２０９からな
る抵抗ディバイダ・ネットワークに接続されている。こ
の第６アナログ入力端子」二のアナログ信号によって、
周波数走査中に適用される低パワーレベルが決定される
。３ｂｉｔ広バス５９を通って送られるディジタル選定
信号によって、いずれのアナログ入力信号か■、信号と
して導電体５６へ伝送されるかが決定される。
次に、第９図を参照して、ＶＣＯ２３および付属のセン
タ周波数選定器回路３５を実現した回路構成についての
べることにする。
Ｖ１１信号は、両抵抗２１．１，２］、３からなる抵抗
ディバイダ・ネットワークを経て、集積回路■ＣＯ２１
５へ送られる。この種の適当な集積回路は７４ＨＣ４０
４６の名称の下に多（の会社によって製造販売されてい
る。■ＣＯチップ２１５は、常法により同調コンデンサ
およびバイアス抵抗に接続される。その出力の一つは３
−入力ＮＡＮＤゲート２１７の１入力に接続されており
、他の出力はＤ−型フリップ・フロップ２１９のクロッ
ク入力に接続されている。フリップ・フロップ２１゜９
の出力ＱはＮＡＮＤゲート２１７の他の入力に接続され
ている。ＮＡＮＤゲート２１７の第３入力はマイクロコ
ンピュータ５からのＯ３信号を受信する。
フリップ・フロップ２１９の出力Ｑは、またＤ−型フリ
ップ・フロップ２２１のＤ−入力と、および２−入力Ｎ
ＡＮＤゲート２２３の１入力に接続される。ＮＡＮＤゲ
ート２２３の他の入力はフリップ・フロップ２２１の出
力Ｑに接続されている。ＮＡＮＤゲート２２３の出力は
フリップ・フロップ２１９のＤ入力に接続されている。
フリップ・フロップ２１９の出力Ｑによって、発振信号
（Ｏ３２）が発生される。
第１０図−１３図を参照して、マイクロコンピュータの
制御下に、ホールド間隔中ずっとＤＡＣ２３内のラッチ
によって保持されるべき信号Ｖ＋＋のマグニチュドを設
定すべく実行される動作について次に説明する。
第１０図のフローチャートは、センタ周波数ロケート（
ＣＦ　；　ＬＯＣＡＴＥ）ルーチンの実行の流れを表わ
している。第１１図は、ホワード走査の後に、バック走
査が行われ、これにホールド間隔が続く場合のタイミン
グ・ダイアグラムを示したもので、ホワード走査中、■
１．信号が次のステップに移って、増加する階段状波形
を定義する。バック走査中、■１．信号は次のステップ
に移って減少する階段状波形を定義する。ホールド間隔
中、Ｖ　＋　ｔはＤＡＣ２３内のラッチ回路によって一
定に保持される。
ＣＦＬＯＣＡＴＥルーチンノ実行は、５ＴＥＰＶＣＯ，
５）ＩＩｌ’ＴＡＶＡＮＡＬＹｚＥ、　ＦＡＹＰＥＡＫ
および５ＣＡＩＩＢＫＷＤの各ルーチンを含む数個のル
ーチンのコールおよび復帰からなっている。
こし等ルーチンの実行経過において、マイクロコンピュ
ータ５は、レコード（ここでは、ヒストリレコードおよ
び平均レコードとする）を保持するのにランダム・アク
セス−メモリ（ＲＡＭ）を利用している。ヒストリ・レ
コードはヒストリ・テーブル内に保持されており、また
平均レコードは平均内に保持されている。各ヒストリ・
レコードは、増加する階段状に与えられたステップに対
応する電流感知信号のマグニチュドに関する生データ・
ポイントのｎａｔｕｒｅ内にある。各平均レコードは移
動平均値をもっている。好ましい実施例においては、同
時に８個のヒストリ・レコードがヒストリ・テーブル内
に保持され、そして新しいヒストリ・レコードが入る毎
に、最も古いレコードが捨てられる。同様に、８個の平
均レコードが平均テーブル内に保持され、そして新しい
平均・レコードが入る毎に、最も古いものが捨てられる
。
かくして、ヒストリ・レコード数と、平均レコー・ド数
との間に１：１関係が存在する。各平均レコードの値は
、対応する平均レコードと、７個の以前に記録されたヒ
ストリ・レコードとの平均値である。
また、これ等ルーチンを実行する経過において、マイク
ロコンピュータ５はフロー・制御用のフラッグを利用し
ている。
第１０図に示すように、ＣＦＩ、０ＣＡＴＥルーチンは
ブロック３００にて始まる。このブロックでは、マイク
ロコンピュータ５は、ヒストリ・テーブルおよび平均テ
ーブルを初期化し、なお、フロー制御のためにフラッグ
が用いられている。
ブロック３００に用いられる適当なアセンブリ言語コー
ドを下記する。
ＬＲＸ ＬＤＡ　　　　　　＃ＱＱＨ ＣＬＲＴＢＬＯＳＴＡ　　　　　　　　　ＡＶＥＲＡＧ
Ｅ　　ＸＮＣＸ ｃｐｘ　　　　　　ｔａ ＢＥＱ　　　　　　ＣＴＲＴＢＬＩ ＢＲＡ　　　　　　ＣＬＲＴＢＬＯ ＣＴＲＴＢＬＩ　　　　　ＣＲＸ ＬＣ ＩＳＲＬＯＷＰＷＲ３ ＣＬＲＦＲＥＱＶＣＯ ＣＬＲＦＳＷＰＣＮＴ ８ＣＬＲＯＦＬＧＷＲＤ 」二連したＪＳＲインストラクション１こついて。これ
は、低パワーセット（ＬＯＷＰＷＲ３）ルーチンをコー
ルスる。ＬＯＷＰＷＲＳルーチンに関する適当なアセン
ブリ言語コードについて下記する。
ＢＣＬＲ４，ＰＯＲＴＡ ＢＣＬＲ５，ＰＯＲＴＢ ＢＣＬＲ６，ＰＯＲＴＡ ＢＣＬＲ６，ＰＯＲＴＣ ＴＳ フローチャートにおいて、上述の初期化を行なった後、
４ブロツク（３０４，３０６，３０８および３１０）か
らなるループ３０２に入る。
ブロック３０４の５ＴＥＰＶＣＯルーチンに関する適当
なアセンブリ言語コードについて下記する。
５ＴＥＰＶＣＯＬＤＡ　　ＦＲＥＱＶＣＯ現ｖＣＯセツ
ティングを得る ＡＤＤ　　＃ＶＣＯＩＮＣ ＶＣＯセツティングをステップ値だ け進める。
ＢＣＳ　　５ＴＥＰＶ２ 最大値がキャリーを越えると、こ のルーチンを終了する。
ＡＴＬ　　　ＶＣＯ 後のため、次のパスにてセーブ ５ＴＥＰＹＣＯＳＴＡ　　ＰＯＲＴＢ ＦＲＥＱＹＣＯ値をボートＢから取り出しＤＡＣ／ｖＣ
Ｏへ ＢＣＬＲ２ＦＯＲＴＡ ＤＡＣインプット回路をエネーブル にする。
ＢＣＬＲ３，ＰＯＲＴＡ クロックをＤＡＣインプットへ低め ＢＳＥＴ　　　　３　　ＰＯＲＴＡ クロックをＤＡＣインプットへ高め てＤＡＣインプットラッチにセット する ＢＳＥＴ　　　２　ＰＯＲＴＡ ＤＡＣインプット回路をディスエネ イブルにする ＬＤＡ　　　ＩＩＲ９ＰＤＬＹ ＤＡＣ／ＶＣＯの応答遅延値を得る ５ＴＥＰＶＩ　　　ＤＥＣＡ 遅延値をカウントダウンする ＢＮＥ　　　５ＴＥＰＶＩ 遅延が無くなるまで消滅するルー プ ＩＳＲＡＮＡＬＯＧＯ 進んで、低パワーバイトを得る ＳＴＡ　　　ＷＡＴＴＢ 処理のための値を格納する ＬＣ 実行されるステップのためのキャ リーをクリアする ＴＳ ＳＴＥＰＶ２　　　ＳＥＣ 範囲が越えたことを指示するキャ リーをセットする ＳＴ 範囲エラーでもってルーチンを終 了する 上述したｊＳＲインストラクションについて。これは、
アナログ−ディジタル変換ルーチン（＾ＮＡＬＯＧＯ）
をコールする。ＡＮ人ＬＯＧＯル−チン１こ関する適当
なアセンブリ言語コードについて下記する。
人ＮＡＬＱＧＯＩ、ＤＡ　　　　　　＃ＷＡＴＴｔＮ最
低バイト変換値を得る ＳＴＡ　　　ＡＤＣ３Ｒ 変換開始 ＢＲＡ　　　ＡＮＡＬＯＧ ＡＮＡＬＯＧＩ　　　ＬＤＡ　　　　　　　＃ＣＵＲＲ
ＩＮ第２バイト変換値を得る ＳＴＡ　　　　　　ＡＤＣ９Ｒ 変換開始 ＢＲＡ　　　　　　ＡＮＡＬＯＧ 人ＮＡＬＯＧ２　　　　ＬＤＡ　　　　　　＃１ＮＴＳ
ＩＮ強度変換のための値を得る ５ＴＡＡＤＣ３Ｒ 変換開始 ＢＲＡ　　　ＡＮＡＩ、ＯＧ 人ＮＡＬＯＧ３　　　　ＬＤＡ　　　　　　＃ＴＥＳＴ
ＩＮテスト・フラッグのための値を得 る ＳＴＡ　　　　　　ＡＤＣ３Ｒ 変換開始 ＡＮＡＬＯＧ　　　ＩＩＲｃＬＩＩ　　７．ＡＤＣ３Ｒ
，Ｓどのような変換がおこなわれてい ても終了するまで待つ ＬＤＡ　　　ＡＲＲ 結果レジスターからの結果を得る ＴＳ ブロック３０６の５ＨＩＦＴＡＶルーチンに関する適当
なアセンブリ言語コードについて下記する。
５ｔ（ＩＦＴＡＶ Ｓ）ＩＩＦＴＩ ＨＩＦＴ２ ＬＲ３Ｘ Ｉａｍのヒストリ・テーブルにおけ るスタート点ポインター ＬＤＡ　　　ＨＩＳＴＯＲＹ＋ｌ　Ｘ バイトを移動させる ＳＴＡ　　　）ＩＩＳＴＯＲＹ　Ｘ バイトをテーブル内で左へ移す ＮＣＸ ポインタを進める ＣＰＸ　　　＃１ ヒストリ・シフトで実行されるテ スト ＢＮＥ　　　５）ＩＩＦＴＩ ヒストリ・テーブルのすべてが終 了するまでここにてループ ＬＤＡ　　　ＷＡＴＴＢ 現パワーの読取ＬＳＢを得る ＳＴＡ　　　ＨＩＳＴＯＲＹ＋７ ３８１ｍ ＨＩＦＴ３ テーブル第１位置へ入れる ＬＲＸ ＩａＯｌの平均テーブルにおけるスタ ート点ポインター ｒａｍの平均テーブルにおけるスタ ート点ポインター ＬＤＡ　　　　　　ＡＶＥＲＡＧＥ＋Ｉ　　Ｘバイトを
移動させる ＳＴＡ　　　　　　ＡＶＥＲＡＧＥ　　Ｘバイトをテー
ブル内で左へ移す ＮＣＸ ポインタを進める ＣＰＸ　　　８１ 平均シフトで実行されるテスト ＢＮＥ　　　５ＨＩＦＴ３ 平均テーブルのすべてが終了する までここにてループ ＬＤＡ　　　　　　ＡＶＥＲＡＧＥ＋Ｉ、Ｘバイトを移
動させる ＳＴＡ　　　ＡＶＥＲＡＧＥ　Ｘ ５ＨＩＦＴ４ バイトをテーブル内で左へ移す ＮＣＸ ポインタを進める ＣＰＸ　　　＃７ 平均シフトで実行されるテスト ＢＮＥ　　　５ＩＩＩＦＴ３ 平均テーブルのすべてが終了する までここにてループ ＣＬＲＡＶＥＲＡＧＥ＋７ ＬＲＸ ヒストリ・テーブルにおける平均 へのスタート点ポインター ＬＤＡ　　　）ＩＩＳＴＯＲＹ　Ｘ ヒストリのＬＳＢを得る ＡＤＤ　　　３０Ｍ＋１ ＬＳＢｓを加え、そして適用可能なら ば、キャリーをセットする ＳＴＡ　　　３０Ｍ＋１ 累積を合計としてセーブする ＢＯＣ５ＨＩＦＴ５Ａ ＳｌｌＩＦＴ５Ａ ＨＩＦＴ６ キャリーがセットされた場合、高 バイトを増加する ＮＣＳＩＩＭ キャリーと共にＬＳＢから加える ＬＣ 次の加算のためにキャリーをリセ ットする ＣＸ ポインタをヒストリ・テーブル内 の次の位置へ進める ＯＰＸ　　　＃８ とられたヒストリの累積について テストする ＢＮＥ　　　５ＨＩＦＴ５ 全てのヒストリ・エントリが累積 されるまでループ ＬＣ キャリーはシフトの一部となり、 分割するのでクリアーする ＲＯＲＳＵＭ 右へ回転させながら８で割る ＲＯＲ３０Ｍ＋１ ＬＣ キャリーはシフトの一部となり、 分割するのでクリアーする ＲＯＲＳＵＭ 右へ回転させながら８で割る ＲＯＲ３０Ｍ＋１ ＬＣ キャリーはシフトの一部となり、 分割するのでクリアーする ＲＯＲＳｔｌＭ 右へ回転させながら８で割る ＲＯＲ３０Ｍ＋１ ＬＤＡ　　　３０Ｍ＋１ ＳＴＡ　　　ＡＶＥＲＡＧＥ＋７ ＴＳ 全てのテーブルが更新されてルー チンが終了する ブロック３０８の＾ＮＡＬＹｚＥルーチンの詳細に関し
ては、第１２図のフローチャートを参照されたい。へＮ
ＡＬＹｚＥルーチンの機能は、要約すると、平均テーブ
ル内に保持されたレコードの分析に基づいて、第１１図
に描かれた増加する階段が、（電流感知信号のマグニチ
ュドがピークに達する）共振周波数を通過しにかどうか
を判定することである。
電流感知信号は、周波数の関数としてプロットすると、
若干の小ピークが現れるが、各々の前に緩い上向傾斜が
見られる。さらに共振周波数に対応する大ピークも一つ
現れるが、これには急な上向傾斜が先行する。ＡＮＡＬ
ＹＳＥルーチンには、平均テーブル内に保持されたレコ
ードが十分に急な上向傾斜を示すかどうかについて判定
するためのテストが含まれ、そしてその場合には、この
ルーチンはカウントを増加する（ＦＳＷＰＣＮＴ　）。
ＡＮＬＹ２Ｅルーチンへのエントリ毎に、まずブロック
３２０にてＦＳＷＰＣＮＴが閾カウントに達したかどう
かが判定される。適当な閾カウントは５倍である。この
カウントに達しなければ、テーブルを満たすのに十分な
レコード（好ましい実施例においては８個）が保持され
たかどうかテストするためのブロック３２２へ進む。“
ＮＯ“であれば、ブロック３２４にて、指示されたよう
にキャリーフラッグがセットされる。”Ｙｅｓ”であれ
ば、保持されたレコードが十分に急な傾斜を示すかどう
かを判定するためのブロック３２６へ進む。ここで“Ｎ
ｏ”であれば、直接ブロック３２４に入る。
“Ｙｅｓ”であれば、ブロック３２８に進み、そこにて
ＦＳＷＰＣＮＴが増加する。
ブロック３２０において、閾カウントに達したことが判
定されると、ブロック３３０に移る。最新の平均が最も
古い平均よりも小く、かつ急な上向傾斜があると、ピー
クが検出されたことになる。
これは、フロー制御テストについて、簡単にキャリーフ
ラッグのチエツクを伴う。セットが終ると、ブロック３
０４に戻る（第１０図）。そうでない場合、ＦＡＶＰＥ
ＡＫ　ルーチンがコールされる。ＦＡＶＰＥＡＫルーチ
ンに関する適当なアセンブリ・コードについて下記する
。
ＡＮＡＬＹＺＥ ＮＡＬＩ Ａ　Ｎ　Ａ　１．２ ＮＡＬ３ ＮＡＬａＡ ＦＳＷＦＯＮＴ ＃５ ＮＡＬ４ ０、　ＦＬＧＷＲＤ　　ＡＮＡＬ２ ＡＶＥＲＡＧＥ ＮＡＬＩ ０　　ＦＬＧＷＲＤ ＡＶＥＲＡＧＥ＋７ ＡＹＥＲＡＧＥ＋４ ＮＡＬ３ ＃５ ＮＡＬ３Ａ ＦＳＷＦＯＮＴ Ａ　Ｎ　Ａ　Ｌ　４ ＤＡ ＡＶＥＲＡＧＥ ＵＢ ＡＶＥＲＡＧＥ＋７ ＴＳ ＦＡＶＰＥＡＫ ＡＶＰＩ ＡＶＰ２ ＃８ ＸＴＥＭＰ ＡＶＥＲＡＧＥ−Ｉ　　Ｘ ＹＴＥＭ［’ ＸＴＥＭＰ ＡＶＥＲＡＧＥ−Ｉ　　Ｘ ＦＡＶ［’２ ＸＴＥＭＰ ＸＴＥＭＰ ＸＴＥＭＰ ＡＶＰＩ ＦＲＥＱｖｃＯ ［６ ＸＴＥＭＰ ＸＴＥＭＰ ＡＤＤ　　　　　ＸＴＥＭＰ ＥＣＣＦＡＶＰ３ １、ＤＡ　　　　　＃２５５ ＦＡＶＰ３　　　　　　ＳＴＡ　　　　ＦＲＥＱＶＣＯ
ＴＳ 第１３図に示すように、５ＣＡＮＢＫＷＤルーチンは、
ＦＲＥＱＶＣＯを検索することによりブロック３５０に
て始まる。次いで、ブロック３５２にて■ＣＯがセット
され、そして標本点が読み込まれ、か（して、ループ３
５４に移る。この実施例では、ループ３５４は３２回実
行される。ループが一回行われるごとに、ＦＲＥＱＶＣ
Ｏ値が増加され（ブロック３５６）、次いで、カウンタ
によって、ループ３５４が３２回実行されたかどうかを
判定すべくチエツクされる（ブロック３５８）。”Ｎｏ
”であれば、ブロック３６０に移り、順次、３６２，３
６４，３６６を経て再びブロック３５６に戻る。
５ＣＡＮＢＫＷＤルーチンに関する適当なアセンブリ言
語コードについて下記する。
８ＡＣＫＳＣＮ　　　ＩＳＲＬＯＷＰＷＲ３ＳＣＡＭＢ
ＫＷＤ ＳＣＡＮＢＯ ＣＡＮＢ７ ＣＡＮＢ８ ＳＣＡＩＩＩＢＩθ ５ＣＡＮＢ１２ ＦＲＥＱＶＣＯ ＴＥＭＰ ＴＥＰＶＯ Ｗ＾丁ＴＢ ＴＥＭＰ ＦＲＥＱＶＣＯ ＣＡＮＢ４ ＃３２ ＣＡＮＢ４ ＦＲＥＱｖ（：Ｏ ＴＥＰＶＯ ＡＴＴ８ ＃０ＦＦＨ ＣＡＮＢＩ ＡＮＡＬＯＧＩ ５ＨＯＬＤ ＣＡＮＢＩ ＣＡＨＩ ＣＡＮＢ２ ＣＡＮＢ３ ＣＡＮＢ４ ＳＣ五ＮＢ５ ＣＡＮ８６ υＮＬＤＦＬＧ ＴＥＭＰ ＳＣＡＮＢＯ ＡＴＴＢ ＴＥＭＰ ＦＲＥＱＶＣＯ ＴＥＭＰ ＳＣＡＮＢＯ ｔｌＮＬＤＦＬＧ ＣＡＮＢ５ ＬＤＶＣＯ ３ＣＡｌｌｌｔ６ ＴＥＭＰ ＬＤＶＣＯ ＦＲＥＱＶＣＯ ０ＲＴＢ ２　　ＰＯＲＴＡ ３、ＰＯＲＴＡ ３、　ＰＯＲＴＡ ２　　ＰＯＲＴＡ ＴＥＭＰ ４月４Ｈ ＳＣＡＮＢＩ２ ＴＥＭＰ ＃０Ｅ６Ｈ ３ＣＡＮＢ１２ ＃０３９Ｈ ３ＣＡＮＢ１２ ＃１６ ＣＡＮＢ７ ＃２５５ ＦＲＥＱＶＣＯ ＴＡＬ２ １、ＯＵＴＭＯＤＥ　　５ＣＡＮＢＩＯ６ＰＯＲＴＣ ＴＥＭＰ ＃１６ ＦＲＥＱＶＣＯ ＬＤＡ　　　　　ＥＲＲＣＮＴ ＣＭＰ　　　　　＃７ ＢＮＥ　　　　　５ＣＡＮＢ１３ ＣＬＲＥＲＲＣＮＴ ＬＤＡ　　　　　［４１（ ＳＴＡ　　　　　ＥＲＲＦＬＧ ＢＳＥＴ　　　　ＯＴＳＴＦＬＧ ＩＭＰ　　　　ＲＵＮＬＦ９８ ＳＣＡＮＢ１３　　　　１ＮＣＥＲＲＣＮＴ８ＲＡ　　
　　　５ＣＡＮＢ８ 上述した同調のための装置および方法は、本発明の範囲
内における好ましい実施例として提示したもので、本発
明は特許請求の範囲において定義されている。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明によるシステムの好ましい１実施例の
全体ブロック・ダイアグラム；第２図は、第１図の好ま
しい実施例に使用するのに適当な結晶の後面の平面図、
第３図は、第２図の３−３線に沿った縦断面図；第４図
は、第２図の４−４線に沿った一部拡大横断面図：第５
図は、第１図の好ましい実施例において、上記結晶と、
並びに超音波パワーアプリケータをＲＦパワードライバ
に接続するのに用いられる同軸ケーブルとを結合するイ
ンピーダンス合致トランスホーマとの等価回路を図解し
た概略ダイアグラム；第６図は、第１図の好ましい実施
例において用いられるＲＦパワードライバを実現するた
めの回路構成を示した概略ブロック・ダイアグラム；第
７図は、第１図の好ましい実施例において用いられる、
可変ＤＣ供給電圧をＲＦパワードライバに印加するため
のフィードバック制御された、スイッチ式電源回路構成
を図解した概略ブロック・ダイアグラム；第８図は、第
１図の好ましい実施例において用いられる、手動による
強度制御を実現するための回路構成および付属のアナロ
グ・マルチプレクス回路構成とを示した概略ブロック・
ダイアグラム；第９図は、第１図の好ましい実施例にお
いて用いられる、電圧によって制御される発振器（Ｖ　
ＣＯ）を実現するための回路構成および付属のセンタ周
波数選定器の回路構成とを示した概略ブロック・ダイア
グラム；第１０図は、粗同調および微同調を含む全周波
数走査運転に係わる運転のフローチャート；第１１図は
、第１０図の全周波数走査運転のタイミング・ダイアグ
ラム；第１２図は、第１図の好ましい実施例において実
行されるルーチン（ＡＮＡＬＹ２Ｅと呼ぶ）の実行フロ
ーチャート；並びに第１３図は、第１図の好ましい実施
例において実行権される他のルーチン（ＳＣＡＮＢＫＷ
Ｄと呼ぶ）の実行フローチャートである。

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）励振電極を備えたトランスジューサと；エネルギ
    ーを励振電極を経てトランスジューサへ供給すべく発振
    信号に応答するパワー増幅器と；上記トランスジューサ
    および上記パワー増幅器とが発振信号の周波数とトラン
    スジューサ上へ音響負荷との関数であるエネルギー変換
    効率特性を有し；並びに 発振信号の周波数を制御するための標本データ手段にし
    て、 交替する標本間隔およびホールドタイミングの間隔を規
    定するためのタイミング手段、 標本間隔中に変動し、および各ホールド間隔中にはほぼ
    一定に留まるマグニチュドを有する周波数制御信号発生
    手段、 周波数制御信号によって決定される周波数で発振する可
    変周波数発振器を備えた、発振信号をパワー増幅器へ供
    給する手段、および 周波数制御信号のマグニチュドを設定するための各標本
    間隔中に動作するピーク検出手段を備え、これにより、
    次のホールド間隔中ずっと、上記トランスジューサおよ
    び上記パワー増幅器とがほぼピーク・エネルギー変換効
    率でもって動作するようにした周波数制御信号発生手段
    と、 を具備する標本データ手段と； からなる超音波パワーをヒトの組織治療に印加するシス
    テム。
  2. （２）上記トランスジューサが一般に円板状の結晶を有
    し、そして該結晶の各面がそれぞれ励振電極によってほ
    ぼ覆われていることを特徴とする請求項第（１）項に記
    載のシステム。
  3. （３）上記パワー増幅器を励振電極に接続するためのシ
    ールド・ケーブルを備えたことを特徴とする請求項第（
    １）項に記載のシステム。
  4. （４）上記シールド・ケーブルが同軸ケーブルであるこ
    とを特徴とする請求項第（１）に記載のシステム。
  5. （５）上記パワー増幅器へ延びるケーブルに接続された
    入力および励振電極に接続された出力とを有する整合変
    成器を備えたことを特徴とする請求項第（１）項に記載
    のシステム。
  6. （６）上記ピーク検出手段が、パワー増幅器によって供
    給される電流のマグニチュドを表示するための電流表示
    信号を発生するための回路を備えたことを特徴とする請
    求項第（１）頂に記載のシステム。
  7. （７）上記ピーク検出手段が、電流表示信号を発生する
    ためのアナログ−ディジタル変換手段を備えたことを特
    徴とする請求項第（６）項に記載のシステム。
  8. （８）周波数制御信号を発生するための上記手段が、各
    標本間中に階段状波形を規定すべく、周波数制御信号の
    マグニチュドをステップするための手段を備えたことを
    特徴とする請求項第（６）項に記載のシステム。
  9. （９）ピーク検出手段が、周波数制御信号のマグニチュ
    ド・ステッピイング・セキュエンスを制御するためのデ
    ィジタル処理手段を備えたことを特徴とする請求項第（
    ７）項に記載のシステム。
  10. （１０）一対の励振電極を有し、かつ変動する音響負荷
    を受ける超音波パワー発生結晶へ電気エネルギーを供給
    するための装置において、 第１および第２入力並びに第１および第２出力を有し、
    かつ上記第１入力へ印加される発振信号の周波数によっ
    て決定される率にて入切を切り替える活ディバイスと、
    該活ディバイスと共働して、第１出力と励振電極との間
    の接続を介して上記結晶にエネルギーを、該結晶へ供給
    される電気エネルギーのレベルが、第２入力に印加され
    る可変供給電圧のマグニチュドによって制御されるよう
    に、供給する回路手段と、および上記結晶へエネルギー
    を与えるべく供給される電流のマグニチュドを表示する
    電流表示信号を発生するための手段とを備えたスイッチ
    回路と； 発振信号の周波数を制御するための標本データ手段にし
    て、交替する標本間隔およびホールド・タイミングの間
    隔を規定するためのタイミング手段、各標本間隔中に変
    動し、および各ホールド間隔中にはほぼ一定に留まるマ
    グニチュドを有する周波数制御信号発生手段、周波数制
    御信号によって決定される周波数で発振する可変周波数
    発振器を備え、そして発振信号を上記スイッチ回路の第
    １入力に送るための手段、および周波数制御信号のマグ
    ニチュドを設定するための各標本間隔中に動作して、電
    流表示信号におけるピークに対応する周波数制御信号の
    マグニチュドを記録するためのピーク検出手段を備え、
    これにより、次のホールド間隔中ずっと、発振信号の周
    波数が上記の記録されたピーク値が決定されるように構
    成された周波数制御信号発生手段とを具備した標本デー
    タ手段と； からなる装置。
  11. （１１）上記結晶が一般に円板状の結晶を有し、そして
    該結晶の各面がそれぞれ励振電極によってほぼ覆われて
    いることを特徴とする請求項第（１０）項に記載の装置
    。
  12. （１２）記スイッチ回路の出力と、励振電極との間に電
    流を通すためのシールド・ケーブルを備えたことを特徴
    とする請求項第（１０）項に記載の装置。
  13. （１３）上記シールド・ケーブルが同軸ケーブルである
    ことを特徴とする請求項第（１０）に記載の装置。
  14. （１４）上記スイッチ回路の出力へ延びるケーブルに接
    続された変成器入力および励振電極に接続された変成器
    出力とを有する整合変成器を備えたことを特徴とする請
    求項第（１０）項に記載の装置。
  15. （１５）上記ピーク検出手段が、電流表示信号をアナロ
    グ表示からディジタル表示に変換するためのアナログ−
    ディジタル変換手段を備えたことを特徴とする請求項第
    （１０）項に記載の装置。
  16. （１６）波数制御信号を発生するための上記手段が、各
    標本間隔中に階段状波形を規定すべく、周波数制御信号
    のマグニチュドをステップするための手段を備えたこと
    を特徴とする請求項第（１０）項に記載の装置。
JP1030936A 1988-02-09 1989-02-09 標本データ周波数制御機能を備えた超音波パワー発生システム Pending JPH0221855A (ja)

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