JPH0538343A - Ultrasonic wave driving device - Google Patents
Ultrasonic wave driving deviceInfo
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- JPH0538343A JPH0538343A JP3196766A JP19676691A JPH0538343A JP H0538343 A JPH0538343 A JP H0538343A JP 3196766 A JP3196766 A JP 3196766A JP 19676691 A JP19676691 A JP 19676691A JP H0538343 A JPH0538343 A JP H0538343A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、不要組織を乳化，破
砕する医用の超音波処置治療に用いる超音波駆動装置に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic drive device used for medical ultrasonic treatment for emulsifying and crushing unnecessary tissue.
【０００２】[0002]
【従来の技術】超音波処置治療は、超音波エネルギを不
要組織や骨に集中させ、不要組織の乳化，破砕，吸引や
骨の切断に威力を発揮し、腫瘍部や結石部等を選択的に
除去できるため、広い医用手術分野で利用されている。2. Description of the Related Art Ultrasonic treatment concentrates ultrasonic energy on unnecessary tissues and bones, exerts its power in emulsifying, crushing, aspirating unnecessary tissues and cutting bones, and selectively selects tumors and calculi. It is widely used in medical surgery because it can be removed.
【０００３】このような超音波処置治療を行なう装置
は、手持用のハンドピースに超音波振動子を設けてい
る。In such an apparatus for performing ultrasonic treatment, an ultrasonic transducer is provided on a handpiece for handheld use.
【０００４】このハンドピースは、超音波振動子の超音
波振動をホーンで増幅し、それを先端のプローブに伝達
する構成となっている。This handpiece is constructed so that the ultrasonic vibration of the ultrasonic vibrator is amplified by the horn and is transmitted to the probe at the tip.
【０００５】従来、この種の装置の駆動装置として、例
えばUSP4827911、USP4587958（JP58-58034A ）に示され
るものがある。Conventionally, as a driving device for this type of device, for example, there are those shown in USP4827911 and USP4587958 (JP58-58034A).
【０００６】USP4827911では、吸引装置を含んだ超音波
外科手術装置が開示されている。これは、超音波振動子
の振動振幅に対する高，低２つの設定値を有しており、
振動振幅を高，低に繰返し、かつ高，低の割合を制御す
ることにより、破砕する組織の温度を調節することが可
能である。USP 4827911 discloses an ultrasonic surgical device including a suction device. This has two high and low set values for the vibration amplitude of the ultrasonic transducer,
By repeating the vibration amplitude to high and low and controlling the ratio of high and low, the temperature of the tissue to be disrupted can be adjusted.
【０００７】USP4587958（JP58-58034A ）では、同じく
超音波外科手術装置が開示されているが、この場合は超
音波振動の開始に際して発生する突入電流を抑える技術
が示されている。これにより、振動開始時の衝撃を緩和
し、超音波振動子や駆動装置を保護することができる。[0007] USP4587958 (JP58-58034A) also discloses an ultrasonic surgical device, but in this case, a technique for suppressing an inrush current generated at the start of ultrasonic vibration is shown. As a result, the shock at the start of vibration can be alleviated and the ultrasonic vibrator and the driving device can be protected.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】ただし、USP4827911で
は、振動振幅の高，低の切換が急激であり、しかもプロ
ーブの機械的振動が慣性となって超音波振動子の振動に
加わるため、超音波振動子に衝撃を与えるという問題が
ある。However, in USP 4827911, the switching of the vibration amplitude between high and low is abrupt, and the mechanical vibration of the probe acts as an inertia to add to the vibration of the ultrasonic transducer. There is a problem of giving a shock to the vibrator.
【０００９】たとえば、図１２に示すように、振動振幅
が低いところから高い状態へ変化するとき、振動振幅に
慣性による大きなオーバシュートが生じる。逆に高い振
動振幅から低い振動振幅に変化するときも同様であり、
変化点での振幅値が不安定となる。これは、超音波振動
子に衝撃を与えると同時に、超音波処置治療に悪影響を
及ぼすことになる。For example, as shown in FIG. 12, when the vibration amplitude changes from a low value to a high value, a large overshoot occurs in the vibration amplitude due to inertia. Conversely, the same applies when changing from a high vibration amplitude to a low vibration amplitude,
The amplitude value at the change point becomes unstable. This impacts the ultrasonic transducer and, at the same time, adversely affects the ultrasonic treatment.
【００１０】USP4587958（JP58-58034A ）では、振動開
始時の過渡動作については考慮されているが、超音波駆
動を終了した際の衝撃に対する考慮はなされていない。
すなわち、医用装置においては、安全性を高めるために
超音波振動子と駆動装置との間に絶縁トランスを介在さ
せるが、絶縁トランスのインダクタ成分の影響で、駆動
終了時に大きな逆電圧が発生し、駆動装置側の回路に悪
影響を及ぼすことがある。In USP4587958 (JP58-58034A), the transient operation at the start of vibration is taken into consideration, but no consideration is given to the impact at the end of ultrasonic driving.
That is, in the medical device, an insulating transformer is interposed between the ultrasonic transducer and the driving device to enhance safety, but due to the influence of the inductor component of the insulating transformer, a large reverse voltage is generated at the end of driving, This may adversely affect the circuit on the drive unit side.
【００１１】この発明は上記の事情を考慮したもので、
その目的とするところは、超音波振動子の振動振幅の変
更や、超音波駆動の開始，終了に際し、振動振幅をオー
バシュートさせることなく安定化させることができ、こ
れにより超音波振動子への衝撃を回避し且つ適切な超音
波処置治療を可能とし、しかも駆動終了時の逆電圧を防
止して安全性を高めることができる超音波駆動装置を提
供することにある。The present invention takes the above circumstances into consideration,
The purpose is to change the vibration amplitude of the ultrasonic vibrator and to stabilize the vibration amplitude at the start and end of the ultrasonic drive without overshooting. An object of the present invention is to provide an ultrasonic drive device capable of avoiding an impact, enabling an appropriate ultrasonic treatment, and preventing a reverse voltage at the end of driving to enhance safety.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】この発明の超音波駆動装
置は、高周波信号により超音波振動子を駆動する超音波
駆動装置において、上記超音波振動子の振動振幅に対す
る設定値をその設定値に対応するレベルの振幅設定信号
として発する手段と、上記超音波振動子の振動振幅を検
出しその検出結果に対応するレベルの信号を出力する手
段と、この出力信号のレベルと上記振幅設定信号のレベ
ルとを比較する手段と、この比較結果に応じて上記高周
波信号の振幅を制御する手段と、上記設定値の切換に際
し上記振幅設定信号のレベルを徐々に変化させる手段と
を備える。The ultrasonic driving device of the present invention is an ultrasonic driving device for driving an ultrasonic vibrator by a high frequency signal, wherein a set value for the vibration amplitude of the ultrasonic vibrator is set to the set value. A means for issuing an amplitude setting signal of a corresponding level, a means for detecting the vibration amplitude of the ultrasonic transducer and outputting a signal of a level corresponding to the detection result, the level of this output signal and the level of the amplitude setting signal And a means for controlling the amplitude of the high-frequency signal according to the comparison result, and a means for gradually changing the level of the amplitude setting signal when switching the setting value.
【００１３】[0013]
【作用】超音波振動子の振動振幅に対する設定値を、そ
の設定値に対応するレベルの振幅設定信号として発す
る。同時に、超音波振動子の振動振幅を検出し、その検
出結果に対応するレベルの信号を出力する。また、この
出力信号のレベルと振幅設定信号のレベルとを比較し、
その比較結果に基づき、超音波駆動用の高周波信号の振
幅を制御する。そして、振動振幅に対する設定値の切換
に際しては、振幅設定信号のレベルを徐々に変化させ
る。The set value for the vibration amplitude of the ultrasonic transducer is emitted as an amplitude setting signal of a level corresponding to the set value. At the same time, the vibration amplitude of the ultrasonic transducer is detected and a signal of a level corresponding to the detection result is output. Also, compare the level of this output signal with the level of the amplitude setting signal,
Based on the comparison result, the amplitude of the high frequency signal for ultrasonic driving is controlled. Then, when switching the set value for the vibration amplitude, the level of the amplitude setting signal is gradually changed.
【００１４】[0014]
【実施例】以下、この発明の第１実施例について図面を
参照して説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１５】図１において、１はハンドピースで、複数
枚の圧電素子とそれら圧電素子のそれぞれ両面に接する
複数枚の電極とを積層してなる超音波振動子２を有して
おり、その超音波振動子２の超音波振動子をホーン３で
増幅してプローブ４に伝える構成となっている。In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a handpiece, which has an ultrasonic transducer 2 in which a plurality of piezoelectric elements and a plurality of electrodes that are in contact with the respective piezoelectric elements are laminated. The ultrasonic transducer of the acoustic transducer 2 is amplified by the horn 3 and transmitted to the probe 4.
【００１６】１１は発振部で、超音波駆動用の高周波信
号を発する。この高周波信号を増幅制御部１２で増幅
し、かつ電流検出部１３に通し、上記超音波振動子２に
供給する。Reference numeral 11 denotes an oscillating unit, which emits a high frequency signal for driving ultrasonic waves. This high-frequency signal is amplified by the amplification controller 12, passed through the current detector 13, and supplied to the ultrasonic transducer 2.
【００１７】増幅制御部１２は、後述する差動増幅器１
４の出力電圧レベルに応じて増幅度が変化する。The amplification controller 12 includes a differential amplifier 1 which will be described later.
The degree of amplification changes according to the output voltage level of No. 4.
【００１８】電流検出部１３は、高周波信号の電流値を
検出し、その検出結果に対応するレベルの電圧Ｖｉを出
力する。ここで検出される電流値は、超音波振動子２の
振動振幅に対応する。つまり、振動振幅は高周波電流に
比例する。The current detector 13 detects the current value of the high frequency signal and outputs the voltage Vi at the level corresponding to the detection result. The current value detected here corresponds to the vibration amplitude of the ultrasonic transducer 2. That is, the vibration amplitude is proportional to the high frequency current.
【００１９】電流検出部１３の出力電圧Ｖｉを比較器で
あるところの差動増幅器１４の負側入力端（−）に印加
する。The output voltage Vi of the current detector 13 is applied to the negative side input terminal (-) of the differential amplifier 14, which is a comparator.
【００２０】１５は振幅設定信号発生部で、超音波振動
子２の振動振幅を設定するための所定レベルの電圧信号
を振幅設定信号として発する。この振幅設定信号をレベ
ル調整部１６を通して上記差動増幅器１４の正側入力端
（＋）に供給する。Reference numeral 15 denotes an amplitude setting signal generator which issues a voltage signal of a predetermined level for setting the vibration amplitude of the ultrasonic transducer 2 as an amplitude setting signal. This amplitude setting signal is supplied to the positive side input terminal (+) of the differential amplifier 14 through the level adjusting section 16.
【００２１】レベル調整部１６は、振幅設定信号の電圧
レベルを手動で設定するためのもので、振動振幅に対す
る設定値を変化させる手段として働く。The level adjusting section 16 is for manually setting the voltage level of the amplitude setting signal, and functions as a means for changing the set value for the vibration amplitude.
【００２２】差動増幅器１４は、正側入力端（＋）への
入力電圧レベルと負側入力端（−）への入力電圧レベル
との差に対応する所定レベルの電圧を出力する。この出
力電圧を上記増幅制御部１２に供給する。The differential amplifier 14 outputs a voltage of a predetermined level corresponding to the difference between the input voltage level to the positive side input terminal (+) and the input voltage level to the negative side input terminal (-). This output voltage is supplied to the amplification control unit 12.
【００２３】ここで、振幅設定信号発生部１５およびレ
ベル調整部１６の具体例を図２に示す。A concrete example of the amplitude setting signal generator 15 and the level adjuster 16 is shown in FIG.
【００２４】まず、振幅設定信号発生部１５は、矩形状
のパルス信号を発するパルス信号発生器２１と、抵抗２
２，演算増幅器２３，コンデンサ２４からなる積分回路
と、ツェナーダイオード２５とを有し、パルス信号発生
器２１のパルス信号を積分回路で積分し、かつツェナー
ダイオード２５で定電圧化し、立上がりおよび立下がり
の緩やかな台形波信号に変換して出力する。First, the amplitude setting signal generator 15 includes a pulse signal generator 21 for generating a rectangular pulse signal and a resistor 2.
2. An integrating circuit including an operational amplifier 23 and a capacitor 24, and a Zener diode 25. The pulse signal of the pulse signal generator 21 is integrated by the integrating circuit, and the Zener diode 25 converts the voltage into a constant voltage. Is converted into a gentle trapezoidal wave signal and output.
【００２５】ここで、パルス信号発生器２１から発せら
れる矩形状のパルス信号は、超音波振動子２の振動振幅
に対する設定値を零と所定値との間で交互に切換えるこ
とに相当する。Here, the rectangular pulse signal generated from the pulse signal generator 21 corresponds to alternating the set value for the vibration amplitude of the ultrasonic transducer 2 between zero and a predetermined value.
【００２６】レベル調整部１６は、摺動抵抗器２６を有
し、振幅設定信号の電圧レベルを連続的に変化させるこ
とが可能である。The level adjusting section 16 has a sliding resistor 26 and can continuously change the voltage level of the amplitude setting signal.
【００２７】つぎに、図３を参照しながら作用を説明す
る。Next, the operation will be described with reference to FIG.
【００２８】発振部１１から高周波信号が発せられ、そ
れが増幅制御部１２で増幅され、電流検出部１３を通し
て超音波振動子２に送られる。これにより、超音波振動
子２が駆動される。A high-frequency signal is emitted from the oscillator 11, amplified by the amplification controller 12, and sent to the ultrasonic transducer 2 through the current detector 13. Thereby, the ultrasonic transducer 2 is driven.
【００２９】このとき、電流検出部１３で高周波信号の
電流値が検出され、その検出結果に対応するレベルの電
圧Ｖｉが差動増幅器１４に送られる。At this time, the current detector 13 detects the current value of the high frequency signal, and the voltage Vi of the level corresponding to the detection result is sent to the differential amplifier 14.
【００３０】一方、振幅設定信号発生部１５から立上が
りおよび立下がりの緩やかな台形波信号が振幅設定信号
として発せられ、それがレベル調整部１６で電圧Ｖｄに
適宜に調整され、差動増幅器１４に送られる。On the other hand, the amplitude setting signal generating section 15 outputs a trapezoidal wave signal having gentle rising and falling edges as an amplitude setting signal, which is appropriately adjusted to the voltage Vd by the level adjusting section 16 and then sent to the differential amplifier 14. Sent.
【００３１】こうして、電圧Ｖｄと電圧Ｖｉとの差に対
応するレベルの電圧が差動増幅器１４から出力され、そ
の差動増幅器１４の出力電圧に応じて増幅制御部１２の
増幅度が変化する。Thus, the voltage of the level corresponding to the difference between the voltage Vd and the voltage Vi is output from the differential amplifier 14, and the amplification degree of the amplification controller 12 changes according to the output voltage of the differential amplifier 14.
【００３２】したがって、振幅設定信号に基づく電圧Ｖ
ｄの波形に対応する包絡線をもって高周波信号の電流が
制限され、超音波振動子２が安定した振動振幅をもって
バースト駆動される。Therefore, the voltage V based on the amplitude setting signal
The current of the high frequency signal is limited by the envelope corresponding to the waveform of d, and the ultrasonic transducer 2 is burst driven with a stable vibration amplitude.
【００３３】振動振幅に対する設定値は零と所定値との
間で切換わるが、振幅設定信号の電圧レベルは徐々に増
大して徐々に減少しており、よって超音波振動子２の振
動振幅はオーバシュートすることなく徐々に大きくなっ
て徐々に小さくなる。つまり、超音波振動子２への衝撃
を回避することができ、さらには適切な超音波処置治療
を行なうことができる。The set value for the vibration amplitude is switched between zero and a predetermined value, but the voltage level of the amplitude setting signal gradually increases and gradually decreases. Therefore, the vibration amplitude of the ultrasonic transducer 2 is It gradually increases and then gradually decreases without overshooting. That is, it is possible to avoid an impact on the ultrasonic transducer 2, and it is possible to perform an appropriate ultrasonic treatment.
【００３４】また、超音波駆動の終了に際しては高周波
信号の電流が徐々に減少するので、たとえ絶縁トランス
のインダクタ成分があっても、そこに大きな逆電圧が発
生することはなく、当該駆動装置の安全を確保すること
ができる。Further, since the current of the high frequency signal is gradually reduced at the end of the ultrasonic driving, a large reverse voltage is not generated even if there is an inductor component of the insulating transformer, and the driving device It is possible to ensure safety.
【００３５】ここまでは振動振幅に対する設定値が零と
所定値との間で切換わる場合を例に説明したが、振動振
幅に対する設定値が高，低に切換わる場合についても同
様の効果が得られる。この場合の信号波形を図４に示
す。Up to this point, the case where the set value for the vibration amplitude is switched between zero and a predetermined value has been described as an example, but the same effect can be obtained when the set value for the vibration amplitude is switched between high and low. Be done. The signal waveform in this case is shown in FIG.
【００３６】なお、振幅設定信号発生部１５としては、
図５に示すように、矩形状のパルス信号を発するパルス
信号発生器２１と、抵抗２２およびコンデンサ２４から
なる積分回路とを有し、パルス信号発生器２１のパルス
信号を単に積分回路で積分して出力する構成のものを採
用してもよい。この場合の信号波形を図６に示す。As the amplitude setting signal generator 15,
As shown in FIG. 5, it has a pulse signal generator 21 that emits a rectangular pulse signal and an integrating circuit including a resistor 22 and a capacitor 24. The pulse signal of the pulse signal generator 21 is simply integrated by the integrating circuit. It is also possible to adopt a configuration in which the output is performed as a result. The signal waveform in this case is shown in FIG.
【００３７】また、振幅設定信号発生部１５として、図
７に示すように、Ｄ／Ａ（ディジタル／アナログ）変換
器２８を採用し、外部からの入力データに応じて設定値
が段階的に変化する振幅設定信号を発する構成としても
よい。この場合の信号波形を図８に示す。Further, as the amplitude setting signal generator 15, a D / A (digital / analog) converter 28 is adopted as shown in FIG. 7, and the set value is changed stepwise according to the input data from the outside. A configuration for issuing an amplitude setting signal for The signal waveform in this case is shown in FIG.
【００３８】次に、この発明の第２実施例について説明
する。Next, a second embodiment of the present invention will be described.
【００３９】ここでは、発振器（ＯＳＣ）３１から発せ
られる超音波駆動用の高周波信号を電圧制御アンプ（Ｖ
ＣＡ）３２で増幅し、さらにパワーアンプ３３で増幅
し、それを絶縁トランス３４を介して超音波振動子２に
供給する。Here, a high frequency signal for driving ultrasonic waves generated from an oscillator (OSC) 31 is supplied to a voltage control amplifier (V
CA) 32, and further by the power amplifier 33, and supplies it to the ultrasonic transducer 2 through the insulating transformer 34.
【００４０】パワーアンプ３３と絶縁トランス３４との
通電路に、電流センサ３５を設けるとともに、後述する
リレー３９の接点３９ａを挿接する。A current sensor 35 is provided in the energizing path between the power amplifier 33 and the insulating transformer 34, and a contact 39a of a relay 39 described later is inserted and connected.
【００４１】電圧制御アンプ３２は、後述する差動増幅
器３６の出力電圧レベルに応じて増幅度が変化する。The amplification degree of the voltage control amplifier 32 changes according to the output voltage level of the differential amplifier 36 described later.
【００４２】電流センサ３５は、高周波信号の電流値を
検出し、その検出結果に対応するレベルの電圧Ｖｉを出
力する。ここで検出される電流値は、超音波振動子２の
振動振幅に相当する。The current sensor 35 detects the current value of the high frequency signal and outputs the voltage Vi at the level corresponding to the detection result. The current value detected here corresponds to the vibration amplitude of the ultrasonic transducer 2.
【００４３】電流センサ３５の出力電圧Ｖｉを比較器で
あるところの差動増幅器３６の負側入力端（−）に印加
する。The output voltage Vi of the current sensor 35 is applied to the negative side input terminal (-) of the differential amplifier 36 which is a comparator.
【００４４】３７は振幅設定信号発生部で、超音波振動
子２の振動振幅を設定するための所定レベルの電圧信号
を振幅設定信号として発する。この振幅設定信号は、立
上がりおよび立下がりの緩やかな台形波信号である。そ
して、この振幅設定信号をレベル調整部４０を通して上
記差動増幅器３６の正側入力端（＋）に供給する。An amplitude setting signal generator 37 issues a voltage signal of a predetermined level for setting the vibration amplitude of the ultrasonic transducer 2 as an amplitude setting signal. This amplitude setting signal is a trapezoidal wave signal with a gentle rise and fall. Then, the amplitude setting signal is supplied to the positive side input terminal (+) of the differential amplifier 36 through the level adjusting section 40.
【００４５】また、振幅設定信号発生部３７は、スイッ
チ３８およびリレー３９を付属して備えており、スイッ
チ３８のオン操作に応答して振幅設定信号を発するとと
もにリレー３９を付勢し、スイッチ３８のオフ操作に応
答して振幅設定信号を立下げていき、それから一定時間
ｔ後（振幅設定信号が零レベルに下がった後）にリレー
３９を消勢する機能を有する。Further, the amplitude setting signal generator 37 is provided with a switch 38 and a relay 39 as an accessory, and in response to an ON operation of the switch 38, the amplitude setting signal is generated and the relay 39 is energized to switch the switch 38. In response to the turning off operation of (1), the amplitude setting signal is lowered, and after a certain time t (after the amplitude setting signal falls to the zero level), the relay 39 is deactivated.
【００４６】レベル調整部４０は、振幅設定信号の電圧
レベルを手動で設定するためのもので、振動振幅に対す
る設定値を変化させる手段として働く。The level adjusting section 40 is for manually setting the voltage level of the amplitude setting signal, and functions as a means for changing the set value for the vibration amplitude.
【００４７】差動増幅器３６は、正側入力端（＋）への
入力電圧レベルと負側入力端（−）への入力電圧レベル
との差に対応する所定レベルの電圧を出力する。この出
力電圧を上記電圧制御アンプ３２に供給する。The differential amplifier 36 outputs a voltage of a predetermined level corresponding to the difference between the input voltage level to the positive side input terminal (+) and the input voltage level to the negative side input terminal (-). This output voltage is supplied to the voltage control amplifier 32.
【００４８】作用を図１０により説明する。The operation will be described with reference to FIG.
【００４９】スイッチ３８がオンされると、振幅設定信
号発生部３７から立上がりの緩やかな振幅設定信号（電
圧Ｖｃ）が発せられ、それがレベル調整部４０で電圧Ｖ
ｄに適宜に調整され、差動増幅器３６に送られる。When the switch 38 is turned on, the amplitude setting signal generator 37 outputs an amplitude setting signal (voltage Vc) having a gentle rising edge, and the level adjuster 40 generates the voltage Vc.
It is adjusted to d and sent to the differential amplifier 36.
【００５０】同時に、リレー３９が付勢され、その接点
３９ａがオンする。At the same time, the relay 39 is energized and its contact 39a is turned on.
【００５１】一方、発振器３１から高周波信号が発せら
れ、それが電圧制御アンプ３２およびパワーアンプ３３
で増幅される。この増幅された高周波信号は、オン状態
の接点３９ａおよび絶縁トランス３４を介して超音波振
動子２に送られる。これにより、超音波振動子２が駆動
される。On the other hand, a high frequency signal is emitted from the oscillator 31, and this is a voltage control amplifier 32 and a power amplifier 33.
Is amplified by. The amplified high frequency signal is sent to the ultrasonic transducer 2 via the contact 39a in the ON state and the insulating transformer 34. Thereby, the ultrasonic transducer 2 is driven.
【００５２】このとき、電流センサ３５で高周波信号の
電流値が検出され、その検出結果に対応するレベルの電
圧Ｖｉが差動増幅器３６に送られる。At this time, the current value of the high frequency signal is detected by the current sensor 35, and the voltage Vi of the level corresponding to the detection result is sent to the differential amplifier 36.
【００５３】こうして、電圧Ｖｄと電圧Ｖｉとの差に対
応するレベルの電圧が差動増幅器３６から出力され、そ
の差動増幅器３６の出力電圧に応じて電圧制御アンプ３
２の増幅度が変化する。In this way, the voltage of the level corresponding to the difference between the voltage Vd and the voltage Vi is output from the differential amplifier 36, and the voltage control amplifier 3 according to the output voltage of the differential amplifier 36.
The amplification factor of 2 changes.
【００５４】したがって、振幅設定信号に基づく電圧Ｖ
ｄの波形に対応する包絡線をもって高周波信号の電流が
制限され、超音波振動子２が安定した振動振幅をもって
駆動される。Therefore, the voltage V based on the amplitude setting signal
The current of the high-frequency signal is limited by the envelope corresponding to the waveform of d, and the ultrasonic transducer 2 is driven with a stable vibration amplitude.
【００５５】つまり、振幅設定信号の電圧レベルは徐々
に増大しており、超音波振動子２の振動振幅はオーバシ
ュートすることなく徐々に大きくなる。よって、超音波
振動子２への衝撃を回避することができ、さらには適切
な超音波処置治療を行なうことができる。That is, the voltage level of the amplitude setting signal gradually increases, and the vibration amplitude of the ultrasonic transducer 2 gradually increases without overshooting. Therefore, it is possible to avoid an impact on the ultrasonic transducer 2, and it is possible to perform an appropriate ultrasonic treatment.
【００５６】なお、図１０において、後期では電流検出
部１３の出力電圧Ｖｉが大きく増大しているが、これは
レベル調整部４０の操作によって電圧Ｖｄが高められた
ことによる。In FIG. 10, the output voltage Vi of the current detecting section 13 greatly increases in the latter period, but this is because the voltage Vd is increased by the operation of the level adjusting section 40.
【００５７】スイッチ３８がオフされると、振幅設定信
号発生部３７から発せられている振幅設定信号が立下が
りを始め、超音波振動子２の振動振幅が徐々に小さくな
る。そして、立下がりの始めから一定時間ｔが経過した
ら、リレー３９が消勢され、接点３９ａがオフする。When the switch 38 is turned off, the amplitude setting signal generated from the amplitude setting signal generator 37 starts to fall and the vibration amplitude of the ultrasonic transducer 2 gradually decreases. Then, when a certain time t has elapsed from the beginning of the fall, the relay 39 is deenergized and the contact 39a is turned off.
【００５８】このように、超音波駆動の終了に際しては
高周波信号の電流が徐々に減少するので、絶縁トランス
３４のインダクタ成分が存在していても、大きな逆電圧
の発生を防ぐことができ、当該駆動装置の安全を確保す
ることができる。As described above, since the current of the high frequency signal gradually decreases at the end of the ultrasonic driving, it is possible to prevent the generation of a large reverse voltage even if the inductor component of the insulating transformer 34 exists. The safety of the drive device can be ensured.
【００５９】なお、この第２実施例では、スイッチ３８
がオンされているときに超音波駆動を実行し、スイッチ
３８がオフされると超音波駆動を終了したが、スイッチ
３８がオンされている間に振幅設定信号を零レベルと高
レベルとに自動的に変化させ、第１実施例と同様のバー
スト駆動を行なうようにしてもよい。In the second embodiment, the switch 38
While the switch 38 is turned on, the ultrasonic drive is executed, and when the switch 38 is turned off, the ultrasonic drive is ended. However, while the switch 38 is turned on, the amplitude setting signal is automatically set to the zero level and the high level. The burst driving may be performed in the same manner as in the first embodiment.
【００６０】次に、この発明の第３実施例について説明
する。Next, a third embodiment of the present invention will be described.
【００６１】ここでは、高周波信号を発する発振器とし
てＰＬＬ回路（位相同期回路）による共振周波数追尾制
御を採用している。Here, a resonance frequency tracking control by a PLL circuit (phase synchronization circuit) is adopted as an oscillator for emitting a high frequency signal.
【００６２】すなわち、電圧制御発振器（ＶＣＯ）５１
から発せられる超音波駆動用の高周波信号を電圧制御ア
ンプ（ＶＣＡ）５２で増幅し、さらにパワーアンプ５３
で増幅し、それを電流電圧検出部５４および絶縁トラン
ス５５を介して超音波振動子２に供給する。That is, the voltage controlled oscillator (VCO) 51
A high-frequency signal for ultrasonic driving emitted from the device is amplified by a voltage control amplifier (VCA) 52, and further a power amplifier 53
And then supplies it to the ultrasonic transducer 2 via the current / voltage detector 54 and the insulating transformer 55.
【００６３】電圧制御発振器５１は、入力される電圧の
レベルに応じた周波数の高周波信号を発する。The voltage controlled oscillator 51 emits a high frequency signal having a frequency corresponding to the level of the input voltage.
【００６４】電圧制御アンプ５２は、後述する差動増幅
器６０の出力電圧レベルに応じて増幅度が変化する。The amplification degree of the voltage control amplifier 52 changes according to the output voltage level of the differential amplifier 60 described later.
【００６５】電流電圧検出部５４は、高周波信号の電流
値を検出しその検出結果に対応するレベルの電圧Ｖｉを
出力するとともに、高周波信号の電圧値を検出しその検
出結果に対応するレベルの電圧Ｖｖを出力する。この電
圧Ｖｉ，Ｖｖを位相比較部５６に送る。The current / voltage detector 54 detects the current value of the high frequency signal and outputs the voltage Vi of the level corresponding to the detection result, and also detects the voltage value of the high frequency signal and detects the voltage of the level corresponding to the detection result. Output Vv. The voltages Vi and Vv are sent to the phase comparison unit 56.
【００６６】位相比較部５６は、電圧Ｖｉ，Ｖｖから高
周波信号の電流位相および電圧位相を求め、両位相差に
対応する電圧レベルの信号を出力する。この出力信号を
ローパスフィルタ５７および切換スイッチ５８の一方の
接点を介して上記電圧制御発振器５１に送るとともに、
ホールド回路５９に送る。The phase comparator 56 obtains the current phase and voltage phase of the high frequency signal from the voltages Vi and Vv, and outputs a voltage level signal corresponding to the phase difference. This output signal is sent to the voltage controlled oscillator 51 through one contact of the low pass filter 57 and the changeover switch 58, and
It is sent to the hold circuit 59.
【００６７】切換スイッチ５８は、たとえばリレーの双
方向性接点であり、後述する振幅設定信号発生部６１の
振幅設定信号が高レベルのとき図示のように一方の接点
が閉じ、振幅設定信号が零レベルになると切換わって他
方の接点が閉じる。The changeover switch 58 is, for example, a bidirectional contact of a relay, and when the amplitude setting signal of the amplitude setting signal generator 61, which will be described later, is at a high level, one of the contacts is closed and the amplitude setting signal is zero. When it reaches the level, it switches and the other contact closes.
【００６８】ホールド回路５９は、振幅設定信号発生部
６１の振幅設定信号が高レベルのときローパスフィルタ
５７の出力信号の電圧レベルを記憶し、振幅設定信号が
零レベルになると記憶しているレベルと同じレベルの電
圧信号を出力するものである。この出力データを切換ス
イッチ５８の他方の接点を介して電圧制御発振器５１に
送る。The hold circuit 59 stores the voltage level of the output signal of the low-pass filter 57 when the amplitude setting signal of the amplitude setting signal generator 61 is at a high level, and the stored level when the amplitude setting signal becomes zero level. It outputs voltage signals of the same level. This output data is sent to the voltage controlled oscillator 51 via the other contact of the changeover switch 58.
【００６９】一方、電流電圧検出部５４の出力電圧Ｖｉ
を比較器であるところの差動増幅器６０の負側入力端
（−）に印加する。On the other hand, the output voltage Vi of the current / voltage detector 54 is
Is applied to the negative side input terminal (−) of the differential amplifier 60 which is a comparator.
【００７０】振幅設定信号発生部６１は、超音波振動子
２の振動振幅を設定するための所定レベルの電圧信号を
振幅設定信号として発するもので、第１実施例の振幅設
定信号発生部１５と同じく、立上がりおよび立下がりの
緩やかな台形波信号を順次に出力する。ただし、振幅設
定信号発生部６１は、スイッチ６２を付属して備えてお
り、スイッチ６２がオン操作されているときのみ、振幅
設定信号を発する機能を有する。The amplitude setting signal generator 61 generates a voltage signal of a predetermined level for setting the vibration amplitude of the ultrasonic transducer 2 as an amplitude setting signal, and is the same as the amplitude setting signal generator 15 of the first embodiment. Similarly, a trapezoidal wave signal with a gentle rise and fall is sequentially output. However, the amplitude setting signal generator 61 is provided with a switch 62 as an accessory, and has a function of issuing an amplitude setting signal only when the switch 62 is turned on.
【００７１】この振幅設定信号をレベル調整部６３を通
して上記差動増幅器６０の正側入力端（＋）に供給す
る。The amplitude setting signal is supplied to the positive side input terminal (+) of the differential amplifier 60 through the level adjusting section 63.
【００７２】レベル調整部６３は、振幅設定信号の電圧
レベルを手動で設定するためのもので、振動振幅に対す
る設定値を変化させる手段として働く。The level adjusting section 63 is for manually setting the voltage level of the amplitude setting signal, and functions as a means for changing the set value for the vibration amplitude.
【００７３】差動増幅器６０は、正側入力端（＋）への
入力電圧レベルと負側入力端（−）への入力電圧レベル
との差に対応する所定レベルの電圧を出力する。この出
力電圧を上記電圧制御アンプ５２に供給する。Differential amplifier 60 outputs a voltage of a predetermined level corresponding to the difference between the input voltage level to the positive side input terminal (+) and the input voltage level to the negative side input terminal (-). This output voltage is supplied to the voltage control amplifier 52.
【００７４】作用を説明する。The operation will be described.
【００７５】スイッチ６２がオンされると、振幅設定信
号発生部６１から立上がりおよび立下がりの緩やかな台
形波信号が振幅設定信号として順次に発せられ、それが
レベル調整部６３で電圧Ｖｄに適宜に調整され、差動増
幅器６０に送られる。When the switch 62 is turned on, the amplitude setting signal generator 61 sequentially outputs a rising and falling gentle trapezoidal wave signal as an amplitude setting signal, and the level adjusting unit 63 appropriately outputs it to the voltage Vd. It is adjusted and sent to the differential amplifier 60.
【００７６】一方、電圧制御発振器５１から高周波信号
が発せられ、それが電圧制御アンプ５２およびパワーア
ンプ５３で増幅される。この増幅された高周波信号は、
電流電圧検出部５４および絶縁トランス５５を介して超
音波振動子２に送られる。これにより、超音波振動子２
が駆動される。On the other hand, a high frequency signal is emitted from the voltage controlled oscillator 51, which is amplified by the voltage controlled amplifier 52 and the power amplifier 53. This amplified high frequency signal is
It is sent to the ultrasonic transducer 2 via the current / voltage detector 54 and the insulating transformer 55. As a result, the ultrasonic transducer 2
Is driven.
【００７７】このとき、電流電圧検出部５４で高周波信
号の電流値が検出され、その検出結果に対応するレベル
の電圧Ｖｉが差動増幅器６０に送られる。At this time, the current value of the high frequency signal is detected by the current / voltage detector 54, and the voltage Vi of the level corresponding to the detection result is sent to the differential amplifier 60.
【００７８】こうして、電圧Ｖｄと電圧Ｖｉとの差に対
応するレベルの電圧が差動増幅器６０から出力され、そ
の差動増幅器６０の出力電圧に応じて電圧制御アンプ５
２の増幅度が変化する。Thus, the voltage of the level corresponding to the difference between the voltage Vd and the voltage Vi is output from the differential amplifier 60, and the voltage control amplifier 5 is output according to the output voltage of the differential amplifier 60.
The amplification factor of 2 changes.
【００７９】したがって、振幅設定信号に基づく電圧Ｖ
ｄの波形に対応する包絡線をもって高周波信号の電流が
制限され、超音波振動子２が安定した振動振幅をもって
バースト駆動される。Therefore, the voltage V based on the amplitude setting signal
The current of the high frequency signal is limited by the envelope corresponding to the waveform of d, and the ultrasonic transducer 2 is burst driven with a stable vibration amplitude.
【００８０】振動振幅に対する設定値は零と所定値との
間で切換わるが、振幅設定信号の電圧レベルは徐々に増
大して徐々に減少しており、よって超音波振動子２の振
動振幅はオーバシュートすることなく徐々に大きくなっ
て徐々に小さくなる。つまり、超音波振動子２への衝撃
を回避することができ、さらには適切な超音波処置治療
を行なうことができる。The set value for the vibration amplitude switches between zero and a predetermined value, but the voltage level of the amplitude setting signal gradually increases and gradually decreases. Therefore, the vibration amplitude of the ultrasonic transducer 2 is It gradually increases and then gradually decreases without overshooting. That is, it is possible to avoid an impact on the ultrasonic transducer 2, and it is possible to perform an appropriate ultrasonic treatment.
【００８１】また、超音波駆動の終了に際しては高周波
信号の電流が徐々に減少するので、たとえ絶縁トランス
のインダクタ成分があっても、そこに大きな逆電圧が発
生することはなく、当該駆動装置の安全を確保すること
ができる。Further, since the current of the high frequency signal gradually decreases at the end of the ultrasonic driving, a large reverse voltage is not generated even if there is an inductor component of the insulating transformer. It is possible to ensure safety.
【００８２】ところで、高周波信号の電流位相と電圧位
相に対応する電圧レベルの信号が位相比較部５６から出
力される。By the way, the signal of the voltage level corresponding to the current phase and the voltage phase of the high frequency signal is output from the phase comparison unit 56.
【００８３】この出力信号は、振幅設定信号が高レベル
のとき、つまり切換スイッチ５８の一方の接点が閉じる
とき、電圧制御発振器５１にフィードバックされる。こ
れにより、ＰＬＬ回路（位相同期回路）が構成され、超
音波振動子２が共振点で駆動され、エネルギの変換効率
が高められる。This output signal is fed back to the voltage controlled oscillator 51 when the amplitude setting signal is at a high level, that is, when one contact of the changeover switch 58 is closed. As a result, a PLL circuit (phase locked loop) is configured, the ultrasonic transducer 2 is driven at the resonance point, and the energy conversion efficiency is improved.
【００８４】また、位相比較部５６の出力信号の電圧レ
ベルはホールド回路５９に逐次記憶されており、振幅設
定信号が零レベルのとき、つまり切換スイッチ５８の他
方の接点が閉じるとき、ホールド回路５９の記憶内容が
電圧制御発振器５１にフィードバックされる。これによ
り、ＰＬＬ回路（位相同期回路）が途切れることなく構
成され、超音波振動子２の効率の良い共振点駆動が継続
する。The voltage level of the output signal of the phase comparator 56 is sequentially stored in the hold circuit 59. When the amplitude setting signal is at the zero level, that is, when the other contact of the changeover switch 58 is closed, the hold circuit 59 is held. The stored content of is fed back to the voltage controlled oscillator 51. As a result, the PLL circuit (phase synchronization circuit) is configured without interruption, and the resonance point drive of the ultrasonic transducer 2 with good efficiency is continued.
【００８５】スイッチ６２がオフされると、振幅設定信
号発生部６１からの振幅設定信号の発生が解除となり、
超音波駆動が終了する。When the switch 62 is turned off, generation of the amplitude setting signal from the amplitude setting signal generator 61 is canceled,
The ultrasonic drive ends.
【００８６】[0086]
【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、超
音波振動子の振動振幅に対する設定値の切換に際し、振
幅設定信号のレベルを徐々に変化させる構成としたの
で、超音波振動子の振動振幅の変更や、超音波駆動の開
始，終了に際し、振動振幅をオーバシュートさせること
なく安定化させることができ、これにより超音波振動子
への衝撃を回避し且つ適切な超音波処置治療を可能と
し、しかも駆動終了時の逆電圧を防止して安全性を高め
ることができる超音波駆動装置を提供できる。As described above, according to the present invention, the level of the amplitude setting signal is gradually changed when the set value for the vibration amplitude of the ultrasonic vibrator is changed. At the time of changing the vibration amplitude and starting and ending the ultrasonic drive, the vibration amplitude can be stabilized without overshooting, thereby avoiding an impact on the ultrasonic transducer and performing an appropriate ultrasonic treatment. It is possible to provide an ultrasonic drive device that enables the safety and improves the safety by preventing the reverse voltage at the end of drive.
【図１】この発明の第１実施例の全体の構成を示す図。FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of a first embodiment of the present invention.
【図２】第１実施例における振幅設定信号発生部および
レベル調整部の具体的な構成を示す図。FIG. 2 is a diagram showing a specific configuration of an amplitude setting signal generator and a level adjuster in the first embodiment.
【図３】第１実施例の作用を説明するための信号波形
図。FIG. 3 is a signal waveform diagram for explaining the operation of the first embodiment.
【図４】第１実施例の変形例の作用を説明するための信
号波形図。FIG. 4 is a signal waveform diagram for explaining the operation of the modification of the first embodiment.
【図５】第１実施例における振幅設定信号発生部の変形
例の構成を示す図。FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a modified example of the amplitude setting signal generator in the first embodiment.
【図６】図５の作用を説明するための信号波形図。FIG. 6 is a signal waveform diagram for explaining the operation of FIG.
【図７】第１実施例における振幅設定信号発生部の別の
変形例の構成を示す図。FIG. 7 is a diagram showing the configuration of another modification of the amplitude setting signal generator in the first embodiment.
【図８】図７の作用を説明するための信号波形図。FIG. 8 is a signal waveform diagram for explaining the operation of FIG.
【図９】この発明の第２実施例の全体の構成を示す図。FIG. 9 is a diagram showing the overall configuration of a second embodiment of the present invention.
【図１０】第２実施例の作用を説明するための信号波形
図。FIG. 10 is a signal waveform diagram for explaining the operation of the second embodiment.
【図１１】この発明の第３実施例の全体の構成を示す
図。FIG. 11 is a diagram showing the overall configuration of a third embodiment of the present invention.
【図１２】従来装置の振動振幅を示す図。FIG. 12 is a diagram showing a vibration amplitude of a conventional device.
１…ハンドピース、２…超音波振動子、１１…発振部、
１２…増幅制御部、１３…電流検出部、１４…差動増幅
器（比較器）、１５…振幅信号発生部、１６…レベル調
整部。1 ... Handpiece, 2 ... Ultrasonic transducer, 11 ... Oscillator,
12 ... Amplification control section, 13 ... Current detecting section, 14 ... Differential amplifier (comparator), 15 ... Amplitude signal generating section, 16 ... Level adjusting section.
─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成３年１０月４日[Submission date] October 4, 1991
【手続補正１】[Procedure Amendment 1]
【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing
【補正対象項目名】図１１[Name of item to be corrected] Fig. 11
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【図１１】 FIG. 11
Claims (1)
る超音波駆動装置において、前記超音波振動子の振動振
幅に対する設定値をその設定値に対応するレベルの振幅
設定信号として発する手段と、前記超音波振動子の振動
振幅を検出しその検出結果に対応するレベルの信号を出
力する手段と、この出力信号のレベルと前記振幅設定信
号のレベルとを比較する手段と、この比較結果に応じて
前記高周波信号の振幅を制御する手段と、前記設定値の
切換に際し前記振幅設定信号のレベルを徐々に変化させ
る手段とを備えたことを特徴とする超音波駆動装置。1. An ultrasonic wave drive device for driving an ultrasonic vibrator by a high frequency signal, which outputs a set value for a vibration amplitude of the ultrasonic vibrator as an amplitude setting signal of a level corresponding to the set value, Means for detecting the vibration amplitude of the ultrasonic transducer and outputting a signal of a level corresponding to the detection result, means for comparing the level of the output signal with the level of the amplitude setting signal, and depending on the comparison result An ultrasonic drive device comprising: a unit that controls the amplitude of the high-frequency signal; and a unit that gradually changes the level of the amplitude setting signal when switching the set value.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19676691A JP3209545B2 (en) | 1991-08-06 | 1991-08-06 | Ultrasonic drive |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19676691A JP3209545B2 (en) | 1991-08-06 | 1991-08-06 | Ultrasonic drive |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0538343A true JPH0538343A (en) | 1993-02-19 |
| JP3209545B2 JP3209545B2 (en) | 2001-09-17 |
Family
ID=16363270
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19676691A Expired - Lifetime JP3209545B2 (en) | 1991-08-06 | 1991-08-06 | Ultrasonic drive |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3209545B2 (en) |
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