JPH0538343A - 超音波駆動装置 - Google Patents
超音波駆動装置Info
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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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- level
- voltage
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 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。 【構成】 超音波振動子２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２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。
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。 【構成】 超音波振動子２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２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。
Description
【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。
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。
【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。
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。
【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。
は、手持用のハンドピースに超音波振動子を設けてい
る。
【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。
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。
【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。
えばUSP4827911、USP4587958（JP58-58034A ）に示され
るものがある。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
参照して説明する。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
４の出力電圧レベルに応じて増幅度が変化する。
【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。
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。
【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。
あるところの差動増幅器１４の負側入力端（−）に印加
する。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
ベル調整部１６の具体例を図２に示す。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【００２７】つぎに、図３を参照しながら作用を説明す
る。
る。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【００３８】次に、この発明の第２実施例について説明
する。
する。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
器３６の出力電圧レベルに応じて増幅度が変化する。
【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。
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。
【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。
あるところの差動増幅器３６の負側入力端（−）に印加
する。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【００４８】作用を図１０により説明する。
【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。
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。
【００５０】同時に、リレー３９が付勢され、その接点
３９ａがオンする。
３９ａがオンする。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【００６０】次に、この発明の第３実施例について説明
する。
する。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
レベルに応じた周波数の高周波信号を発する。
【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。
器６０の出力電圧レベルに応じて増幅度が変化する。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
して上記差動増幅器６０の正側入力端（＋）に供給す
る。
【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。
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。
【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。
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。
【００７４】作用を説明する。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【図１】この発明の第１実施例の全体の構成を示す図。
【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。
レベル調整部の具体的な構成を示す図。
【図３】第１実施例の作用を説明するための信号波形
図。
図。
【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。
号波形図。
【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。
例の構成を示す図。
【図６】図５の作用を説明するための信号波形図。
【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。
変形例の構成を示す図。
【図８】図７の作用を説明するための信号波形図。
【図９】この発明の第２実施例の全体の構成を示す図。
【図１０】第２実施例の作用を説明するための信号波形
図。
図。
【図１１】この発明の第３実施例の全体の構成を示す
図。
図。
【図１２】従来装置の振動振幅を示す図。
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。
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。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成３年１０月４日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１１】
Claims (1)
- 【請求項１】 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、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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19676691A JP3209545B2 (ja) | 1991-08-06 | 1991-08-06 | 超音波駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19676691A JP3209545B2 (ja) | 1991-08-06 | 1991-08-06 | 超音波駆動装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0538343A true JPH0538343A (ja) | 1993-02-19 |
| JP3209545B2 JP3209545B2 (ja) | 2001-09-17 |
Family
ID=16363270
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19676691A Expired - Lifetime JP3209545B2 (ja) | 1991-08-06 | 1991-08-06 | 超音波駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3209545B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006519661A (ja) * | 2003-03-12 | 2006-08-31 | アドバンスト メディカル オプティクス， インコーポレーテッド | 変調パルス化された超音波動力供給システム及び方法 |
| JP2007017288A (ja) * | 2005-07-07 | 2007-01-25 | Honda Motor Co Ltd | 超音波疲労試験装置及び超音波疲労試験方法 |
| JP2007061624A (ja) * | 2005-08-31 | 2007-03-15 | Alcon Inc | 眼科手術機器で使用するエネルギーを発生させる方法 |
| JP2011072822A (ja) * | 2005-08-31 | 2011-04-14 | Alcon Inc | 眼科手術機器で使用するエネルギーを発生させる方法 |
| JP2011101810A (ja) * | 2005-08-31 | 2011-05-26 | Alcon Inc | 眼科手術機器で使用するエネルギーを発生させる方法 |
| US8034067B2 (en) | 2006-08-01 | 2011-10-11 | Abbott Medical Optics Inc. | Vacuum sense control for phaco pulse shaping |
| JP2011235173A (ja) * | 2003-03-12 | 2011-11-24 | Abbott Medical Optics Inc | キャビテーション効果を利用するパルス化された超音波動力供給のためのシステム及び方法 |
| US9642745B2 (en) | 2002-10-21 | 2017-05-09 | Abbott Medical Optics Inc. | Modulated pulsed ultrasonic power delivery system and method |
| US9788998B2 (en) | 1997-01-22 | 2017-10-17 | Abbott Medical Optics Inc. | Control of pulse duty cycle based upon footswitch displacement |
-
1991
- 1991-08-06 JP JP19676691A patent/JP3209545B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US10765557B2 (en) | 2002-10-21 | 2020-09-08 | Johnson & Johnson Surgical Vision, Inc. | Modulated pulsed ultrasonic power delivery system and method |
| US10245179B2 (en) | 2002-10-21 | 2019-04-02 | Johnson & Johnson Surgical Vision, Inc. | System and method for pulsed ultrasonic power delivery employing cavitation effects |
| US9707127B2 (en) | 2002-10-21 | 2017-07-18 | Abbott Medical Optics Inc. | Modulated pulsed ultrasonic power delivery system and method |
| US9642745B2 (en) | 2002-10-21 | 2017-05-09 | Abbott Medical Optics Inc. | Modulated pulsed ultrasonic power delivery system and method |
| JP2011235173A (ja) * | 2003-03-12 | 2011-11-24 | Abbott Medical Optics Inc | キャビテーション効果を利用するパルス化された超音波動力供給のためのシステム及び方法 |
| JP2006519661A (ja) * | 2003-03-12 | 2006-08-31 | アドバンスト メディカル オプティクス， インコーポレーテッド | 変調パルス化された超音波動力供給システム及び方法 |
| JP2007017288A (ja) * | 2005-07-07 | 2007-01-25 | Honda Motor Co Ltd | 超音波疲労試験装置及び超音波疲労試験方法 |
| JP4480640B2 (ja) * | 2005-07-07 | 2010-06-16 | 本田技研工業株式会社 | 超音波疲労試験装置及び超音波疲労試験方法 |
| JP2007061626A (ja) * | 2005-08-31 | 2007-03-15 | Alcon Inc | 眼科手術機器で使用するエネルギーを発生させる方法 |
| JP2011101810A (ja) * | 2005-08-31 | 2011-05-26 | Alcon Inc | 眼科手術機器で使用するエネルギーを発生させる方法 |
| JP2011072822A (ja) * | 2005-08-31 | 2011-04-14 | Alcon Inc | 眼科手術機器で使用するエネルギーを発生させる方法 |
| JP2007061627A (ja) * | 2005-08-31 | 2007-03-15 | Alcon Inc | 眼科手術機器で使用するエネルギーを発生させる方法 |
| JP2007061624A (ja) * | 2005-08-31 | 2007-03-15 | Alcon Inc | 眼科手術機器で使用するエネルギーを発生させる方法 |
| US8034067B2 (en) | 2006-08-01 | 2011-10-11 | Abbott Medical Optics Inc. | Vacuum sense control for phaco pulse shaping |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3209545B2 (ja) | 2001-09-17 |
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