JP2511971B2 - Ultrasonic crusher - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は膀胱、尿管、腎臓等の体腔内にある結石等
を超音波振動により破壊したり、生体組織等を切除した
りする超音波破砕装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of application] The present invention relates to ultrasonic waves for destroying stones and the like in body cavities such as the bladder, ureter, and kidney by ultrasonic vibration, and excising living tissue. Regarding the crushing device.
［従来の技術］ このような超音波破砕装置は振動子を内蔵した超音波
破砕プローブとこの破砕プローブの振動子に駆動電圧を
印加する電源装置から成り、超音波破砕プローブは超音
波振動子と超音波振動を伝達する振動伝達部材からな
る。超音波振動の伝達は振動子、振動伝達部材の種類に
より決定されるので、適応部位に応じ種々の振動子、振
動伝達部材が用意されている。超音波破砕プローブのイ
ンピダンス値は振動子または振動伝達部材の種々により
その値が異なるため、様々な値をとることになる。この
ため、それぞれの振動子、振動伝達部材に合った電源を
用意しなければインピダンス整合の行われないまま使用
することになる。[Prior Art] Such an ultrasonic crushing device includes an ultrasonic crushing probe having a built-in vibrator and a power supply device for applying a drive voltage to the vibrator of the crushing probe. It comprises a vibration transmitting member for transmitting ultrasonic vibration. Since the transmission of ultrasonic vibrations is determined by the types of the vibrator and the vibration transfer member, various vibrators and vibration transfer members are prepared according to the adaptation site. Since the impedance value of the ultrasonic crushing probe is different depending on the type of the vibrator or the vibration transmitting member, the impedance value may take various values. For this reason, unless a power source suitable for each vibrator and vibration transmitting member is prepared, it will be used without impedance matching.
［発明が解決しようとする問題点］ ここで、従来装置では振動子、振動伝達部材の組み合
わせにより、インピダンス整合のとれた電源を選択し駆
動させるか、ある程度の効率低下はやむなしとして整合
のとれていない状態で駆動し使用していた。このため次
のような不具合が生じる。まず、種々の適応部位に合せ
た振動子、振動伝達部材に整合される電源が別々にある
ためにその使用方法は繁雑である。また、インピダンス
整合のとれていない電源を使用した場合、超音波振動の
発生の効率低下をまねき適応症例に関し十分な効力を発
揮できない。[Problems to be Solved by the Invention] Here, in a conventional device, a power source having an impedance matching is selected and driven by a combination of a vibrator and a vibration transmitting member, or matching is achieved with a unavoidable decrease in efficiency to some extent. It was driven and used in the absence. Therefore, the following problems occur. First, since the vibrator adapted to various adaptive parts and the power source matched with the vibration transmitting member are separately provided, the usage method thereof is complicated. In addition, when a power supply that does not have impedance matching is used, the efficiency of generation of ultrasonic vibration is reduced, and it is not possible to exert sufficient effect in an adapted case.
この発明は、上述した事情に対処すべくなされたもの
で、適応部位に合せた振動子、振動伝達部材を使用する
場合、単一の電源でインピダンス整合ができ、最も効率
の良い状態で超音波破砕プローブが使用できることを目
的とする。The present invention has been made in order to cope with the above-mentioned circumstances, and when using a vibrator and a vibration transmission member adapted to an adapted portion, impedance matching can be performed with a single power source, and ultrasonic waves can be obtained in the most efficient state. It is intended that a crushing probe can be used.
［問題点を解決する手段］ この発明は、超音波破砕用のプローブに供給する駆動
電力を出力する発振部と、第１のインピダンス値を有す
る第１の超音波破砕プローブと、第２のインピダンス値
を有する第２の超音波破砕プローブと、前記第１のイン
ピダンス値と整合するインピダンス値を有する第１の出
力端および前記第２のインピダンス値と整合するインピ
ダンス値を有する第２の出力端を有するとともに、前記
発振部から入力された駆動電力に基づき前記第１の出力
端より第１の駆動電力を出力可能で、かつ、前記第２の
出力端より第２の駆動電力を出力可能なインピダンス整
合手段と、前記第１の出力端および第２の出力端が備え
られた超音波破砕プローブとの着脱部と、前記第１の超
音波破砕プローブに設けられ、前記着脱部に装着される
ことによって、前記第１の駆動電力を前記第１の出力端
から前記第１の超音波破砕プローブに供給させる第１の
コネクタと、前記第２の超音波破砕プローブに設けら
れ、前記着脱部に装着されることによって、前記第２の
駆動電力を前記第２の出力端から前記第２の超音波破砕
プローブに供給させる第２のコネクタとを具備したこと
を特徴とする超音波破砕装置である。[Means for Solving the Problems] The present invention is directed to an oscillating section for outputting drive power supplied to a probe for ultrasonic crushing, a first ultrasonic crushing probe having a first impedance value, and a second impedance. A second ultrasonic fracturing probe having a value, a first output having an impedance value matching the first impedance value, and a second output having an impedance value matching the second impedance value. And an impedance capable of outputting the first drive power from the first output end and outputting the second drive power from the second output end based on the drive power input from the oscillator. An attachment / detachment portion for the matching means and the ultrasonic crushing probe having the first output end and the second output end, and a mounting / demounting portion provided on the first ultrasonic crushing probe. The first connector for supplying the first driving power to the first ultrasonic crushing probe from the first output end and the second ultrasonic crushing probe are provided by the first connector and the detachable connector. An ultrasonic crushing device, comprising: a second connector that is attached to a portion to supply the second drive power from the second output end to the second ultrasonic crushing probe. Is.
［作用］ この発明による超音波破砕装置によれば、あらかじめ
プローブ側コネクタ部、電源側コネクタ部に適切なトラ
ンスが選択できるように情報を入れておくことでインピ
ダンス整合を行うか、または超音波発振を行う前に超音
波破砕プローブのインピダンス測定を行い、あらかじめ
電源において適切なインピダンス整合を行い超音波発振
効率のよい破砕を行うことができる。また、電源も１つ
で済むため使用方法が繁雑でなくなる。[Operation] According to the ultrasonic crushing device of the present invention, impedance matching is performed by inserting information in advance so that an appropriate transformer can be selected in the connector portion on the probe side and the connector portion on the power source side, or ultrasonic oscillation is performed. Before performing, the impedance measurement of the ultrasonic crushing probe is performed, and appropriate impedance matching is performed in advance in the power source to perform crushing with high ultrasonic oscillation efficiency. Moreover, since only one power supply is required, the usage method is not complicated.
［実施例］ 第１図ないし第４図は本発明の第１の実施例の超音波
破砕装置を示す。まず、第３図および第４図を参照して
超音波破砕プローブ１の構成を説明する。第３図に示す
ように超音波破砕プローブ１は把持部２と挿入部３とか
らなり、把持部２の外装ケース４内にはランジュバン型
の超音波振動子５が設置されている。この超音波振動子
５の電極16には電源コード６が接続されている。この電
源コード６は外装ケース４の後端壁を貫通して外部に導
出されており、図示しない超音波用電源装置に接続され
る。超音波振動子５はその節付近に形成したフランジ部
７を利用して外装ケース４に支持固定されている。超音
波振動子５の前端にはたとえば円錐形状の振動増幅用の
ホーン８の基端が連結固定されている。そして、ホーン
８の先端には第４図に示すように接続部材９を介してパ
イプ状の金属製の振動伝達部材11が連接されている。振
動伝達部材11はスパン等の工具を用いることによりホー
ン８に対して着脱自在である。[Embodiment] FIGS. 1 to 4 show an ultrasonic crushing apparatus according to a first embodiment of the present invention. First, the structure of the ultrasonic crushing probe 1 will be described with reference to FIGS. 3 and 4. As shown in FIG. 3, the ultrasonic crushing probe 1 includes a grip portion 2 and an insertion portion 3, and a Langevin type ultrasonic transducer 5 is installed in an outer case 4 of the grip portion 2. The power cord 6 is connected to the electrode 16 of the ultrasonic transducer 5. The power cord 6 penetrates the rear end wall of the outer case 4 and is led out to the outside, and is connected to an ultrasonic power source device (not shown). The ultrasonic vibrator 5 is supported and fixed to the outer case 4 by utilizing a flange portion 7 formed near the node. To the front end of the ultrasonic vibrator 5, for example, a base end of a conical vibration amplification horn 8 is fixedly connected. As shown in FIG. 4, a pipe-shaped metallic vibration transmission member 11 is connected to the tip of the horn 8 via a connecting member 9. The vibration transmitting member 11 can be attached to and detached from the horn 8 by using a tool such as a span.
一方、ホーン８は外装ケース４の先端にねじ込み固定
された外装キャップ12により覆われている。この外装キ
ャップ12の内面はホーン８と非接触状態にある。このホ
ーン８は超音波振動子５の前部金属ブロック部13と一体
形成されている。On the other hand, the horn 8 is covered with an exterior cap 12 screwed and fixed to the tip of the exterior case 4. The inner surface of the exterior cap 12 is not in contact with the horn 8. The horn 8 is formed integrally with the front metal block portion 13 of the ultrasonic transducer 5.
第４図に示すように、この前部金属ブロック部13と後
部金属ブロック部14との間に圧電素子15と電極16とを挟
み、両ブロック部13、14をボルト17とナット18で連接す
ることにより上記振動子５を構成している。As shown in FIG. 4, the piezoelectric element 15 and the electrode 16 are sandwiched between the front metal block portion 13 and the rear metal block portion 14, and both the block portions 13 and 14 are connected by a bolt 17 and a nut 18. This constitutes the vibrator 5.
上記ホーン８およびボルト17には互いに連通する内孔
19、20が形成されており、この両内孔19、20からなる貫
通孔21は振動伝達部材11の内孔22に連通している。さら
に、貫通孔21の後端は外装ケース４の後端壁に貫通して
設けた口金23に連通している。この口金23には図示しな
い吸引チューブが接続される。この吸引チューブは図示
しない吸引ポンプに接続されるようになっていて、破壊
された結石の破片等が吸引される。なお、第３図中24は
液密用Ｏリングである。An inner hole that communicates with the horn 8 and the bolt 17
19 and 20 are formed, and the through hole 21 composed of both inner holes 19 and 20 communicates with the inner hole 22 of the vibration transmitting member 11. Further, the rear end of the through hole 21 communicates with a mouthpiece 23 that penetrates the rear end wall of the outer case 4. A suction tube (not shown) is connected to the mouthpiece 23. The suction tube is connected to a suction pump (not shown) and sucks broken stone fragments and the like. Incidentally, reference numeral 24 in FIG. 3 is a liquid tight O-ring.
第１図は第１実施例の回路図である。全体の制御のた
めにマイクロプロセッサ等からなる制御部30が設けら
れ、その第１出力端子が電源部32に、第２出力端子が発
振部34に接続されている。電源部32は制御部30からの制
御信号に応じて出力電圧の可変な電源からなり、例え
ば、外部出力可能なレギュレータや、トランスタップを
切換えることにより出力電圧を可変できる平滑電源から
なる。すなわち、制御部30から電源部32へは駆動電力の
切換信号が出力される。発振部34は制御部30からの制御
信号に応じて発振周波数が可変される。すなわち、制御
部30から発振部34へは発振周波数の切換信号が出力され
る。発振部34の発振出力が増幅部36を介して発振トラン
ス38の１次巻線の一端に接続される。発振トランス38の
１次巻線の他端は電源部32の出力端に接続される。発振
トランス38の２次巻線は超音波破砕プローブ１内の超音
波振動子５に接続される。この２次巻線には、超音波破
砕プローブ１と電源部32をインピダンス整合する手段が
設けられている。すなわち、この２次巻線には種々の超
音波破砕プローブ１に適応できるように異なるインピダ
ンス値をとるように、たとえばその１つの値を|Z|とし
たとき、たとえば電力損失が−1dB以内である0.37|Z|＜
|Z|＜2.7|Z|の間隔にて複数、たとえば５個のタップが
立ててある。このインピダンス値の間隔は上記間隔でな
くてもよい。この電源部32と超音波振動子５との接続
は、電源部コネクタ39とこれに着脱自在に接続される振
動子部コネクタ40との間で行われる。つまり、電源部コ
ネクタ39には振動子部コネクタ40を着脱自在に接続する
着脱部を形成している。そして、電源部コネクタ39には
種々の各タップに対応でるピンが接続して設けられてい
る。振動子部コネクタ40ではあらかじめ超音波破砕プロ
ーブ１のインピダンスを測定し、電源部コネクタ39で整
合対応するピンを選択してこの特定のものに接続される
構成になっている。たとえば、インピダンスの種類が４
種あった場合、振動子部コネクタ40にてこれに対応でき
る特定のものを選択して接続する。FIG. 1 is a circuit diagram of the first embodiment. A control unit 30 including a microprocessor or the like is provided for overall control, and its first output terminal is connected to the power supply unit 32 and its second output terminal is connected to the oscillation unit 34. The power supply unit 32 includes a power supply whose output voltage is variable according to a control signal from the control unit 30, and includes, for example, a regulator capable of external output or a smoothing power supply whose output voltage can be changed by switching a transformer tap. That is, the drive power switching signal is output from the control unit 30 to the power supply unit 32. The oscillation frequency of the oscillator 34 is changed according to the control signal from the controller 30. That is, the switching signal of the oscillation frequency is output from the control unit 30 to the oscillation unit 34. The oscillation output of the oscillation unit 34 is connected to one end of the primary winding of the oscillation transformer 38 via the amplification unit 36. The other end of the primary winding of the oscillation transformer 38 is connected to the output end of the power supply section 32. The secondary winding of the oscillation transformer 38 is connected to the ultrasonic transducer 5 in the ultrasonic crushing probe 1. The secondary winding is provided with means for impedance matching the ultrasonic crushing probe 1 and the power supply unit 32. That is, when the secondary winding has different impedance values so that it can be applied to various ultrasonic crushing probes 1, for example, when one of the values is set as | Z | Yes 0.37 | Z | <
A plurality of taps, for example, five taps are set up at intervals of | Z | <2.7 | Z |. This impedance value interval may not be the above interval. The connection between the power source section 32 and the ultrasonic transducer 5 is performed between the power source section connector 39 and the transducer section connector 40 detachably connected thereto. That is, the power source connector 39 is formed with a detachable portion for detachably connecting the transducer connector 40. The power source connector 39 is provided with pins corresponding to various taps connected thereto. In the transducer section connector 40, the impedance of the ultrasonic crushing probe 1 is measured in advance, and the matching connector pin is selected in the power source section connector 39 to be connected to this particular one. For example, the type of impedance is 4
If there is a kind, a specific one that can cope with this is selected and connected by the oscillator unit connector 40.
このような構成により、電源部コネクタ39に振動子部
コネクタ40を接続するだけでインピダンス整合が行わ
れ、超音波振動子５は発振部34の発振周波数に応じた周
波数と、電源部32の出力電圧に応じた電圧で駆動され
る。With such a configuration, impedance matching is performed only by connecting the vibrator connector 40 to the power supply connector 39, and the ultrasonic vibrator 5 outputs a frequency corresponding to the oscillation frequency of the oscillator 34 and an output of the power supply 32. It is driven by a voltage according to the voltage.
また、図示してはいないが、制御部30には超音波振動
子５の駆動電圧（破砕パワー）、発振部34の発振周波
数、吸引ポンプの吸引力等を設定するための種々のスイ
ッチを有するデータ設定部、これらの設定レベルを記憶
するためのRAM等が接続されている。また、制御部30に
は超音波振動子５の駆動のオン／オフを制御するフット
スイッチも接続されている。Although not shown, the control unit 30 has various switches for setting the drive voltage (crushing power) of the ultrasonic transducer 5, the oscillation frequency of the oscillation unit 34, the suction force of the suction pump, and the like. A data setting unit, a RAM and the like for storing these setting levels are connected. Further, a foot switch for controlling on / off of driving of the ultrasonic transducer 5 is also connected to the control unit 30.
電源コネクタ39と振動子部コネクタ40とは電源部32と
超音波振動子５とがインピダンス整合された状態にある
ので効率の良い超音波破砕プローブ１の能力をほぼ100
％使用することができる。The power supply connector 39 and the transducer unit connector 40 are in a state in which the power supply unit 32 and the ultrasonic transducer 5 are impedance-matched, so that the efficiency of the efficient ultrasonic crushing probe 1 is almost 100.
% Can be used.
第５図は本発明の第２の実施例を示すものである。こ
の実施例は電源部コネクタ39、振動子部コネクタ40に電
源線とは別に、たとえば超音波振動子５と振動伝達部材
11の組み合わせによる超音波破砕プローブ１のインピダ
ンス値が、１つのインピダンス値を|Z|とするとき、た
とえば電力損失が−1dB以内である0.37|Z|＜|Z|＜2.7|Z
|なる値を満足する振動子が４種類存在したとするなら
ば信号線を３本用意する。すると第５図に示すように４
種類の組み合わせが考えられ、電源部コネクタ39から制
御部30へ信号が送られ電源部32内で適切なタップを選択
することができる構成となる。FIG. 5 shows a second embodiment of the present invention. In this embodiment, the power source connector 39 and the oscillator connector 40 are provided separately from the power source line, for example, the ultrasonic oscillator 5 and the vibration transmitting member.
When the impedance value of the ultrasonic crushing probe 1 by the combination of 11 is one impedance value | Z |, for example, the power loss is within −1 dB 0.37 | Z | <| Z | <2.7 | Z
If there are four types of transducers that satisfy the value |, prepare three signal lines. Then, as shown in FIG.
A combination of types can be considered, and a signal can be sent from the power supply unit connector 39 to the control unit 30 to select an appropriate tap in the power supply unit 32.
第６図は本発明の第３の実施例を示すものである。こ
の実施例は上記第２実施例と同様電源線とは別に信号線
を２本用意したとえば超音波破砕プローブ１がそのイン
ピダンス値より４種類存在したとき、各振動子部コネク
タ40にそれぞれ異なった抵抗R1、R2、R3、R4のものを選
択的に装着する。超音波破砕プローブ１により異なる抵
抗が装着されているので流れる電流Ｉもすべて異なる。
これをコンパレータ45により読みとり、制御部30に送り
適切なタップを選ぶ構成としたものである。FIG. 6 shows a third embodiment of the present invention. In this embodiment, as in the second embodiment, two signal lines are prepared in addition to the power supply line. For example, when there are four types of ultrasonic crushing probes 1 based on their impedance values, each transducer section connector 40 has a different one. Resistors R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are selectively installed. Since different resistances are attached to the ultrasonic crushing probe 1, the flowing current I is also different.
This is read by the comparator 45 and sent to the control unit 30 to select an appropriate tap.
第７図は本発明の第４の実施例を示すものである。こ
の実施例は超音波破砕プローブ１を電源部32と接続し、
発振の開始のため図示しないフットスイッチにより、電
源を投入する。すると電源部コネクタ39には切換えスイ
ッチ41が装着されており、必ず使用周波数内をスイープ
するインピダンスアライナイザ42に接続されるようにな
っている。ここで得た情報を信号に切り換え、この信号
を制御部30にて検知し切換えスイッチ41とトランスタッ
プに切換え、なおかつ超音波破砕プローブ１のインピダ
ンスに整合するタップが選択できる。フットスイッチを
切ると切換えスイッチ41もインピダンスアラナイザ42の
方へ切り換え、フットスイッチの踏み直しにより、上記
動作を繰返す構成としたものである。FIG. 7 shows a fourth embodiment of the present invention. In this embodiment, the ultrasonic crushing probe 1 is connected to the power supply unit 32,
To start the oscillation, the power is turned on by a foot switch (not shown). Then, the power supply section connector 39 is equipped with a changeover switch 41, which is surely connected to the impedance aligner 42 that sweeps within the used frequency. The information obtained here is switched to a signal, the control unit 30 detects this signal and switches to the changeover switch 41 and a transformer tap, and a tap that matches the impedance of the ultrasonic crushing probe 1 can be selected. When the foot switch is turned off, the changeover switch 41 is also changed over to the impedance adjuster 42, and the above operation is repeated by stepping on the foot switch again.
なお、第４実施例のインピダンスアラナイザ部に電流
値ピークホールド機構、つまり、使用周波数内を極めて
小さい電圧にて駆動した際の電流値にピーク値を記憶し
制御部30にて適切なタップが選択できる構成としてもよ
い。A current value peak hold mechanism, that is, a peak value is stored in the current value when the operating frequency is driven with an extremely small voltage, and an appropriate tap is performed by the control unit 30 in the impedance analyzer of the fourth embodiment. The configuration may be selectable.
［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、どのような超音
波振動子と振動伝達部材を組み合わせた超音波破砕プロ
ーブにおいても電源部との整合がとれており、効率の良
い駆動ができ超音波破砕プローブの能力を充分に発揮さ
せて使用することができる。また、適応部位に応じた電
源を用意しなくてもよいので取扱いが繁雑ではなくな
る。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, in any ultrasonic crushing probe in which an ultrasonic transducer and a vibration transmitting member are combined, matching with the power supply unit is achieved, and efficient driving is achieved. Therefore, the ultrasonic crushing probe can be fully used and used. Further, since it is not necessary to prepare a power source according to the adaptation site, handling is not complicated.
第１図および第２図は本発明の第１の実施例の回路図、
第３図は同じくこの第１の実施例による超音波破砕装置
の側断面図、第４図は同じくその要部の側断面図、第５
図は本発明の第２の実施例の回路図、第６図は本発明の
第３の実施例の回路図、第７図は本発明の第４の実施例
の回路図である。 １……超音波破砕プローブ、５……振動子、39……電源
部コネクタ、40……振動子部コネクタ1 and 2 are circuit diagrams of a first embodiment of the present invention,
FIG. 3 is a side sectional view of the ultrasonic crushing apparatus according to the first embodiment, and FIG. 4 is a side sectional view of an essential part thereof.
FIG. 7 is a circuit diagram of the second embodiment of the present invention, FIG. 6 is a circuit diagram of the third embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a circuit diagram of the fourth embodiment of the present invention. 1 ... Ultrasonic crushing probe, 5 ... Transducer, 39 ... Power connector, 40 ... Transducer connector
Claims (1)
力を出力する発振部と、 第１のインピダンス値を有する第１の超音波破砕プロー
ブと、 第２のインピダンス値を有する第２の超音波破砕プロー
ブと、 前記第１のインピダンス値と整合するインピダンス値を
有する第１の出力端および前記第２のインピダンス値と
整合するインピダンス値を有する第２の出力端を有する
とともに、前記発振部から入力された駆動電力に基づき
前記第１の出力端より第１の駆動電力を出力可能で、か
つ、前記第２の出力端より第２の駆動電力を出力可能な
インピダンス整合手段と、 前記第１の出力端および第１の出力端が備えられた超音
波破砕プローブとの着脱部と、 前記第１の超音波破砕プローブに設けられ、前記着脱部
に装着されることによって、前記第１の駆動電力を前記
第１の出力端から前記第１の超音波破砕プローブに供給
させる第１のコネクタと、 前記第２の超音波破砕プローブに設けられ、前記着脱部
に装着されることによって、前記第２の駆動電力を前記
第２の出力端から前記第２の超音波破砕プローブに供給
させる第２のコネクタと、 を具備したことを特徴とする超音波破砕装置。1. An oscillating unit for outputting drive power supplied to a probe for ultrasonic crushing, a first ultrasonic crushing probe having a first impedance value, and a second ultrasonic probe having a second impedance value. A sonication probe, a first output end having an impedance value matching the first impedance value and a second output end having an impedance value matching the second impedance value, and An impedance matching unit capable of outputting a first drive power from the first output end and a second drive power from the second output end based on the input drive power; And an attachment / detachment portion for the ultrasonic crushing probe provided with the output end and the first output end, and the first ultrasonic crushing probe, which is provided on the attachment / detachment portion, A first connector for supplying first drive power to the first ultrasonic crushing probe from the first output end, and a second connector provided on the second ultrasonic crushing probe and attached to the attaching / detaching part. Accordingly, a second connector that supplies the second drive power to the second ultrasonic crushing probe from the second output end is provided.
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|---|---|
| JPS63294846A (en) | 1988-12-01 |
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