JPH02299646A - Ultrasonic drive apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〕 この発明は超音波駆動装置に関する。[Detailed description of the invention] (Industrial application field) The present invention relates to an ultrasonic drive device.
超音波振動子を用いる装置は、従来種々のものが提案さ
れており、例えば特開昭６３−２１２３４１号公報、同
６３−２１２３４２号公報に開示されているように、内
視鏡に挿入して体腔内に発生した血腫、腫瘍等の対象物
をプローブを介して超音波で破砕し、その破砕された対
象物をプローブを経て吸引して体腔外に排出するように
した超音波吸引装置が知られている。Various devices using ultrasonic transducers have been proposed in the past. For example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-open Nos. 63-212341 and 63-212342, ultrasonic transducers can be inserted into an endoscope. An ultrasonic suction device is known that uses ultrasonic waves to crush objects such as hematomas and tumors that have occurred in body cavities through a probe, and then suctions the crushed objects through the probe and discharges them out of the body cavity. It is being
このような超音波処置装置においては、超音波振動子に
より駆動される工具の振幅が、対象物の音響インピーダ
ンスによって変化せず、常に一定の値を保つようにする
ことが望ましい。このようなことから、従来の超音波処
置装置として、工具の振幅が超音波振動子に印加される
電流量にほぼ比例することから、発振器の出力を増幅率
が可変の電圧制御増幅器（ＶＣＡ）を介して超音波振動
子に供給してこれを駆動すると共に、その駆動電流を検
出し、それが常に一定となるように該駆動電流に基づい
てＶ−の増幅率を制御するようにしたものが提案されて
いる。In such an ultrasonic treatment device, it is desirable that the amplitude of the tool driven by the ultrasonic transducer does not change depending on the acoustic impedance of the object and always maintains a constant value. For this reason, as a conventional ultrasonic treatment device, since the amplitude of the tool is approximately proportional to the amount of current applied to the ultrasonic transducer, the output of the oscillator is controlled by a voltage controlled amplifier (VCA) with a variable amplification factor. In addition to driving the ultrasonic transducer by supplying it to the ultrasonic transducer through the is proposed.
〔発明が解決しようとする課題］
上述したように、ＶＣＡを用いて定電流回路を構成して
超音波振動子を駆動するようにすれば、構成を比較的簡
単にできると共に、比較的良好な定電流特性を得ること
ができる。しかしながら、上記のように単に駆動電流を
検出し、それに基づいて駆動電流が常に一定となるよう
にＶＣＡの増幅率を制御する構成にあっては、電気的に
安定な動作を維持することが困難な場合がある。例えば
、上述した超音波吸引装置にあっては、プローブを切除
部位に押し付けた時に、切除対象の違いにより超音波振
動子の電気的特性が激しく変化してその駆動電流が極め
て小さくなり、これがため一定の振幅を得るためにその
駆動電流に基づいて作成されるＶＣＡのコントロール電
圧が異常に高くなる。[Problems to be Solved by the Invention] As described above, if a constant current circuit is configured using a VCA to drive an ultrasonic transducer, the configuration can be relatively simple and a relatively good result can be achieved. Constant current characteristics can be obtained. However, in the configuration described above, in which the drive current is simply detected and the amplification factor of the VCA is controlled based on it so that the drive current is always constant, it is difficult to maintain electrically stable operation. There are cases where For example, in the above-mentioned ultrasonic suction device, when the probe is pressed against the resection site, the electrical characteristics of the ultrasonic transducer change drastically depending on the object to be resected, and the driving current becomes extremely small. In order to obtain a constant amplitude, the control voltage of the VCA, which is created based on the drive current, becomes abnormally high.
その結果、ＶＣへの増幅率が異常に大きくなって超音波
振動子に印加する電圧が駆動回路や超音波振動子の耐圧
を越え、これによりこれらが破壊されたり、生体を危険
に晒したり、あるいは損傷したりするという問題が生じ
ることになる。As a result, the amplification factor to VC becomes abnormally large, and the voltage applied to the ultrasonic transducer exceeds the withstand voltage of the drive circuit and ultrasonic transducer, which may destroy them or endanger living organisms. Otherwise, the problem of damage may occur.
この発明は、上述した従来の問題点に着目してなされた
もので、駆動回路や超音波振動子を破壊したり、生体を
危険に晒したり損傷することなく、超音波振動子を常に
安定して安全に駆動できるよう適切に構成した超音波駆
動装置を提供することを目的とする。This invention was made by focusing on the conventional problems mentioned above, and it is possible to constantly stabilize the ultrasonic transducer without destroying the drive circuit or the ultrasonic transducer or endangering or damaging the living body. The purpose of the present invention is to provide an ultrasonic drive device that is appropriately configured so that it can be driven safely.
〔課題を解決するための手段および作用〕」１記目的を
達成するため、この発明では、電圧制御増幅器を介して
超音波振動子を駆動すると共に、その駆動電流に基づい
て電圧制御増幅器の増幅率を制御するようにした超音波
駆動装置において、前記駆動電流に基づいて制御する前
記電圧制御増幅器の増幅率の上限値を制限する手段を設
ける。[Means and operations for solving the problem] In order to achieve the object described in item 1, the present invention drives an ultrasonic transducer through a voltage-controlled amplifier, and also amplifies the voltage-controlled amplifier based on the drive current. In the ultrasonic drive device configured to control the amplification factor, means is provided for limiting an upper limit value of the amplification factor of the voltage-controlled amplifier that is controlled based on the drive current.
第１図はこの発明の第１実施例を示すブロック図である
。発振器１の出力は、増幅率が可変の電圧制御増幅器（
ＶＣＡ） ２に供給して増幅し、その出ノｊを電力増
幅器３で増幅して超音波振動子４に供給し、これにより
超音波振動子４を駆動してプローブ５を超音波振動させ
るようにする。この超音波振動子４に流れる電流は電流
検出器６で検出し、その出力をローパスフィルタ（ＬＰ
Ｆ） ７および電圧制限器８を経てＶＣＡ ２にコン
トロール電圧として供給してその増幅率を制御するよう
にする。FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the invention. The output of oscillator 1 is transmitted through a voltage controlled amplifier (with variable amplification factor).
VCA) 2 for amplification, and its output j is amplified by a power amplifier 3 and supplied to the ultrasonic transducer 4, thereby driving the ultrasonic transducer 4 and causing the probe 5 to vibrate ultrasonically. Make it. The current flowing through the ultrasonic transducer 4 is detected by a current detector 6, and its output is filtered through a low-pass filter (LP).
F) It is supplied as a control voltage to the VCA 2 via 7 and a voltage limiter 8 to control its amplification factor.
第２図は第１図に示した超音波駆動装置の要部の具体的
な回路構成を示すものである。電力増幅器３ば、該電力
増幅器３の出力およびＶＣＡ ２の出力を入力とする差
動増幅器３−１と、該差動増幅器３−１の出力をそれぞ
れヘースに人力する２個のトランジスタ３−２．３−３
とを有するプッシュプル増幅器をもって構成し、その出
力をインピーダンスマツチング用のトランス９を介して
超音波振動子４に供給するようにする。また、電流検出
器６は、変流器６．−１およびその出力の絶対値を検出
する差動増幅器６−２を有し、この差動増幅器６−２の
出力を１、ＰＦ ７に供給する。FIG. 2 shows a specific circuit configuration of the essential parts of the ultrasonic drive device shown in FIG. 1. The power amplifier 3 includes a differential amplifier 3-1 whose inputs are the output of the power amplifier 3 and the output of the VCA 2, and two transistors 3-2 which each input the output of the differential amplifier 3-1. .3-3
The output of the push-pull amplifier is supplied to the ultrasonic transducer 4 via an impedance matching transformer 9. Further, the current detector 6 is connected to a current transformer 6. -1 and a differential amplifier 6-2 that detects the absolute value of its output, and supplies the output of this differential amplifier 6-2 to 1 and PF7.
ＬＰＦ ７は、差動増幅器６−２の出力を非反転入力端
子に受ける差動増幅器７−１と、二〇差動増幅器７−１
の出力端子および反転入力端子間に並列に接続したコン
デンサ７−２および抵抗７−３と、反転入力端子に抵抗
７−４を介して接続した可変の基準電源７−５とを有し
、この基準電源７−５により超音波振動子４の駆動電流
を所望の値に設定するようにして、差動増幅器７−１の
出力を電圧制限器８に供給するようにする。The LPF 7 includes a differential amplifier 7-1 whose non-inverting input terminal receives the output of the differential amplifier 6-2, and a differential amplifier 7-1.
It has a capacitor 7-2 and a resistor 7-3 connected in parallel between the output terminal and the inverting input terminal, and a variable reference power supply 7-5 connected to the inverting input terminal via the resistor 7-4. The drive current of the ultrasonic transducer 4 is set to a desired value by the reference power source 7-5, and the output of the differential amplifier 7-1 is supplied to the voltage limiter 8.
電圧制限器８はツェナーダイオード８−１を用いて構成
し、その設定電圧によりＬＰＦ ７の出力の上限値すな
わちＶＣＡ ２の増幅率の上限値を制限するようにして
、該ＬＰＦ ７の出力をＶＣＡ ２にコン１−ロール電
圧として供給するようにする。これにより、ＶＣＡ ２
の増幅率を、ツェナーダイオード８−１の設定電圧によ
り設定された上限値以下の範囲で、超音波振動子４の駆
動電流がＬＰＦ ７の基準電源７−５で設定された値と
なるように制御するようにする。The voltage limiter 8 is configured using a Zener diode 8-1, and its set voltage limits the upper limit value of the output of the LPF 7, that is, the upper limit value of the amplification factor of the VCA 2, so that the output of the LPF 7 is 2 as a controller 1-roll voltage. This allows VCA 2
The amplification factor is within the range below the upper limit set by the set voltage of the Zener diode 8-1, and the driving current of the ultrasonic transducer 4 is set to the value set by the reference power supply 7-5 of the LPF 7. Be in control.
このように構成すれば、例えば超音波吸引装置において
、プローブ５を切除部位に押し付けた時に、切除対象の
違いによる超音波振動子４の電気的特性の変化により、
その駆動電流が著しく低下してＬＰＦ ７の出力が大き
く変化しても、ＶＣＡ ２のコントロール電圧は電圧制
限器８によってその」二限値が一定の値に制限されるの
で、ＶＣＡ ２の増幅率が異常に大きくなることはない
。したがって、駆動回路系や超音波振動子４にそれらが
破壊されるような耐圧以上の電圧が印加されるのを有効
に−〇−
防止できると共に、生体を危険に晒したり、あるいは損
傷したりするのも有効に防止でき、超音波振動子４を常
に安定して安全に駆動することができる。With this configuration, when the probe 5 is pressed against the resection site in an ultrasonic suction device, for example, due to the change in the electrical characteristics of the ultrasonic transducer 4 due to the difference in the resection target,
Even if the drive current drops significantly and the output of the LPF 7 changes greatly, the control voltage of the VCA 2 is limited to a constant value by the voltage limiter 8, so the amplification factor of the VCA 2 increases. does not become abnormally large. Therefore, it is possible to effectively prevent the voltage exceeding the withstand voltage that would destroy the drive circuit system and the ultrasonic transducer 4 from being applied to them, and also to prevent living organisms from being exposed to danger or being damaged. This can be effectively prevented, and the ultrasonic transducer 4 can be driven stably and safely at all times.
第３回はこの発明の第２実施例を示すブロック図である
。この実施例は、超音波振動子４に着脱自在に接続され
るプローブ５のインピーダンスを、プローブ種類検出器
１１において超音波振動子４に供給される電圧および電
流に基づいて検出し、そのインピーダンスすなわちプロ
ーブ５の種類に応じて、電圧制限器切換手段１２を介し
て電圧制限器８によって制限するＶＣＡ ２のコントロ
ール電圧の上限値すなわちＶＣΔ２の増幅率の上限値を
変更するようにしたもので、その他の構成は第１実施例
と同様である。The third part is a block diagram showing a second embodiment of the present invention. In this embodiment, the impedance of the probe 5 detachably connected to the ultrasonic transducer 4 is detected by the probe type detector 11 based on the voltage and current supplied to the ultrasonic transducer 4, and the impedance, i.e. The upper limit value of the control voltage of the VCA 2, that is, the upper limit value of the amplification factor of VCΔ2, which is limited by the voltage limiter 8 via the voltage limiter switching means 12, is changed depending on the type of the probe 5. The configuration is similar to that of the first embodiment.
このため、この実施例では第４図に示すように、電圧制
限器８をプローブ５の種類に対応する複数、この実施例
では３種類のプローブ５に対応するそれぞれ設定電圧の
異なる３個のツェナーダイオード８−２〜８−４を用い
て構成し、これらツェナーダイオード８−２〜８−４を
プローブ種類検出器１１で検出したプローブ５の種類に
応じて、電圧制限器切換手段１２を構成するスイッチ１
２−１〜１２−３を介して選択するようにする。Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 4, the voltage limiter 8 is provided in a plurality of voltage limiters 8 corresponding to the types of probes 5, and in this embodiment, three zeners each having different set voltages corresponding to the three types of probes 5 are provided. The voltage limiter switching means 12 is configured using diodes 8-2 to 8-4, and these Zener diodes 8-2 to 8-4 are configured according to the type of probe 5 detected by the probe type detector 11. switch 1
2-1 to 12-3.
このように構成すれば、着脱自在に接続される各種プロ
ーブ５を、それぞれ最適な振幅で駆動することができる
。With this configuration, the various probes 5 that are detachably connected can be driven with their respective optimal amplitudes.
次に、この発明に係る超音波駆動装置が適用される超音
波吸引装置を内視鏡に組み合わせて利用した例について
第５図を参照して説明する。Next, an example in which an ultrasonic suction device to which the ultrasonic drive device according to the present invention is applied is used in combination with an endoscope will be described with reference to FIG.
超音波吸引装置２１の基部側本体２２には、超音波振動
子２３を介してホーン２４が設けられ、このホーン２４
に超音波振動伝達部材としてのパイプ状のプローブ２５
が着脱自在に連結されている。プローブ２５の内路は吸
引路２６として作用し、この吸引路２６はホーン２４お
よび超音波振動子２３を通して形成された吸引路（図示
せず）、本体２２に設げられた口金２７および吸引チュ
ーブ２８を介して図示しない吸引器に接続されるように
なっている。A horn 24 is provided on the base body 22 of the ultrasonic suction device 21 via an ultrasonic vibrator 23.
A pipe-shaped probe 25 is used as an ultrasonic vibration transmission member.
are detachably connected. The inner path of the probe 25 acts as a suction path 26, and this suction path 26 includes a suction path (not shown) formed through the horn 24 and the ultrasonic vibrator 23, a cap 27 provided in the main body 22, and a suction tube. It is connected to a suction device (not shown) via 28.
上記のプローブ２５は、内視鏡装置を構成するシース２
９に挿入されると共に、このシース２９には光学視管３
０も挿入される。シース２９の基部には、ハンドル部３
１とスライダ３２とが設けられ、スライダ３２に上記の
プローブ２５が固定されるようになっている。スライダ
３２はばね３３によってハンドル部３１から離間する方
向に附勢され、このばね３３の附勢力に抗してスライダ
３２をハンドル部３１側にスライドさせることにより、
プローブ２５の先端をシース２９の先端開口から突出さ
せて体腔内の対象組織に当接し得るようになっている。The probe 25 described above is a sheath 2 constituting an endoscope device.
9, and this sheath 29 also has an optical viewing tube 3.
0 is also inserted. A handle portion 3 is attached to the base of the sheath 29.
1 and a slider 32 are provided, and the probe 25 described above is fixed to the slider 32. The slider 32 is biased by a spring 33 in a direction away from the handle portion 31, and by sliding the slider 32 toward the handle portion 31 against the biasing force of the spring 33,
The tip of the probe 25 is made to protrude from the tip opening of the sheath 29 so that it can come into contact with the target tissue within the body cavity.
したがって、この超音波吸引装置２１によれば、対象組
織を内視鏡で観察し、該対象組織にプローブ２５を当接
させて超音波振動子２３を駆動することにより、対象組
織を超音波で破砕し、その破砕された対象物を吸引して
体腔外に排出することができる。Therefore, according to this ultrasonic suction device 21, the target tissue is observed with an endoscope, the probe 25 is brought into contact with the target tissue, and the ultrasonic transducer 23 is driven. The object can be crushed and the crushed object can be suctioned and discharged from the body cavity.
なお、この発明は上述した超音波吸引装置に限らず、超
音波メスや超音波加工装置等の種々の超音波装置におけ
る駆動装置に有効に適用することができる。Note that the present invention is not limited to the above-mentioned ultrasonic suction device, but can be effectively applied to drive devices in various ultrasonic devices such as ultrasonic scalpels and ultrasonic processing devices.
〔発明の効果］
以上のように、この発明によれば、超音波振動子の駆動
電流に基づいて制御する電圧制御増幅器の増幅率の上限
値を制限する手段を設けたので、超音波振動子の電気的
特性が激しく変化して電圧制御増幅器の増幅率を制御す
る信号が異常に大きくなっても、増幅率の上限値が一定
の値に制限されるので超音波振動子に印加される電圧が
異常に高くなることはない。したがって、駆動回路系や
超音波振動子に耐圧以上の電圧が印加されてこれらが破
壊されるのを有効に防止できると共に、対象物を損傷し
たり、また医療用超音波装置においては生体を危険に晒
すことなく、超音波振動子を常に安定して安全に駆動す
ることができる。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, since a means for limiting the upper limit value of the amplification factor of the voltage control amplifier controlled based on the drive current of the ultrasonic transducer is provided, the ultrasonic transducer Even if the signal that controls the amplification factor of the voltage-controlled amplifier becomes abnormally large due to a drastic change in the electrical characteristics of the does not become abnormally high. Therefore, it is possible to effectively prevent the driving circuit system and the ultrasonic transducer from being damaged by applying a voltage higher than their withstand voltage, and also to prevent damage to the target object and, in medical ultrasonic equipment, to endanger living bodies. The ultrasonic transducer can always be driven stably and safely without being exposed to.
第１図はこの発明の第１実施例を示すブロック図、
第２図はその要部の具体的な回路構成を示す図、第３図
はこの発明の第２実施例を示すブロック図、
第４図は第３図に示す電圧制限器および電圧制限器切換
手段の構成を示す図、
第５図はこの発明に係る超音波駆動装置が適用される超
音波吸引装置を内視鏡に組み合わせて利用する場合の構
成を示す図である。
１−発振器 ２−電圧制御増幅器（ＶＣＡ）３
−電力増幅器 ４−超音波振動子５−プローブ
６−電流検出器
７−・−ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
８−電圧制限器FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a specific circuit configuration of the main part thereof, and FIG. 3 is a block diagram showing a second embodiment of the invention. FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the voltage limiter and voltage limiter switching means shown in FIG. 3, and FIG. 5 is a diagram showing an ultrasonic suction device to which the ultrasonic drive device according to the present invention is applied in combination with an endoscope. FIG. 3 is a diagram showing a configuration when used. 1 - Oscillator 2 - Voltage Control Amplifier (VCA) 3
- Power amplifier 4 - Ultrasonic transducer 5 - Probe
6-Current detector 7--Low pass filter (LPF) 8-Voltage limiter
Claims (1)
と共に、その駆動電流に基づいて電圧制御増幅器の増幅
率を制御するようにした超音波駆動装置において、 前記駆動電流に基づいて制御する前記電圧制御増幅器の
増幅率の上限値を制限する手段を設けたことを特徴とす
る超音波駆動装置。[Scope of Claims] 1. An ultrasonic drive device that drives an ultrasonic vibration through a voltage-controlled amplifier and controls the amplification factor of the voltage-controlled amplifier based on the drive current, comprising: An ultrasonic driving device characterized by comprising means for limiting an upper limit value of an amplification factor of the voltage controlled amplifier that is controlled based on current.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1120958A JP2604852B2 (en) | 1989-05-15 | 1989-05-15 | Ultrasonic drive |
| US07/513,230 US5151085A (en) | 1989-04-28 | 1990-04-23 | Apparatus for generating ultrasonic oscillation |
| US07/895,839 US5425704A (en) | 1989-04-28 | 1992-06-09 | Apparatus for generating ultrasonic oscillation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1120958A JP2604852B2 (en) | 1989-05-15 | 1989-05-15 | Ultrasonic drive |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02299646A true JPH02299646A (en) | 1990-12-11 |
| JP2604852B2 JP2604852B2 (en) | 1997-04-30 |
Family
ID=14799202
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1120958A Expired - Fee Related JP2604852B2 (en) | 1989-04-28 | 1989-05-15 | Ultrasonic drive |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2604852B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016137456A (en) * | 2015-01-28 | 2016-08-04 | Ｎｅｃネットワーク・センサ株式会社 | Piezoelectric element drive device and piezoelectric element drive method |
-
1989
- 1989-05-15 JP JP1120958A patent/JP2604852B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016137456A (en) * | 2015-01-28 | 2016-08-04 | Ｎｅｃネットワーク・センサ株式会社 | Piezoelectric element drive device and piezoelectric element drive method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2604852B2 (en) | 1997-04-30 |
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