JPH0622518B2

JPH0622518B2 - 超音波治療器

Info

Publication number: JPH0622518B2
Application number: JP15897186A
Authority: JP
Inventors: 守鳥生; 利彰矢田部; 千春森
Original assignee: Ito Co ltd
Current assignee: Ito Co ltd
Priority date: 1986-07-07
Filing date: 1986-07-07
Publication date: 1994-03-30
Anticipated expiration: 2009-03-30
Also published as: JPS6315952A

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」この発明は、超音波治療器用振動子の無負荷時における
過熱を良好に防止することができる超音波治療器に関す
る。

「従来の技術」超音波治療器は、超音波振動子を発振回路により励振
し、これによって発生する超音波振動で治療を行うもの
である。この場合、超音波振動子が生体に押し当てられ
ているか、あるいは、水中に浸けられている状態等にお
いては、超音波振動子は有負荷状態にあり、これらの負
荷に振動を与えるためには所定の電力を要する。

一方、超音波振動子が空間に放置されて自由振動をする
状態においては、超音波振動子は無負荷状態となる。こ
の無負荷状態においては、超音波振動子への給電を押さ
えなければ、過給電となって過熱し、超音波振動子の破
損や、使用者がやけどをするという問題が生じる。

そこで、従来は無負荷時においては、超音波治療器の出
力レベル設定ボリュームを絞り、出力電力を押さえると
いう操作を行っていた。

また、無負荷時には出力側のマッチングがずれて出力段
回路の出力電流値が上がることに着目し、この出力電流
値が所定の基準値以上になると、自動的に出力レベルを
低下させるようにした超音波治療器も開発された。

「発明が解決しようとする問題点」ところで、無負荷時において、いちいち出力ボリューム
を調整するのは操作が面倒となる欠点がある。また、超
音波振動子の使用中においても、人体との接触状態によ
っては、一時的に無負荷状態となることがあるが、この
ような場合に追従して出力調整を行うことは手動では不
可能であり、このため、出力側の一時的ミスマッチング
による電力ロスが発生するとともに、このような状況下
での駆動により超音波振動子の寿命が短くなるという問
題も発生した。

一方、自動的に出力レベルを低下させる従来の装置にあ
っては、出力段の電流値と基準値とを比較して設定レベ
ルを下げる構成であるため、いったん設定レベルを下げ
てしまうと、その復帰が行えず、リセット処理等を行わ
ない限り、再び有負荷状態となっても設定レベルが下が
ったままとなる欠点があった。

この発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、超
音波振動子の無負荷状態を確実に検出して設定レベルを
自動的に下げることができるとともに、超音波振動子が
有負荷状態に復帰したときは、出力レベルを再び適正レ
ベルまで上昇させることができる超音波治療器を提供す
ることを目的としている。

「問題点を解決するための手段」この発明は、上述した問題点を解決するために、超音波
振動子の供給される電流と前記超音波振動子に印加され
る電圧の位相差が基準値以上となったときに、前記超音
波振動氏が無負荷状態にあると検出する無負荷検出部
と、この無負荷検出部の出力信号に基づき、無負荷検出
時に超音波治療器の出力を所定レベル以下に低下させる
レベル切換手段とを具備している。

「作用」超音波振動子が無負荷状態となると、共振状態が崩れて
電圧と電流に位相差が生じる。そして、この位相差が所
定値以上となると無負荷検出部が無負荷と検出し、この
無負荷検出部の検出信号によって超音波治療器の出力レ
ベルが低レベル側に切り換わる。

「実施例」以下、図面を参照してこの発明の実施例について説明す
る。

第１図は、この発明の一実施例の構成を示すブロック図
である。この図において、１は可変定電圧電源回路であ
り、制御端子cに“０”信号が供給されているときは、
超音波振動子の有負荷駆動に十分な電圧を出力し、制御
端子cに“１”信号が供給されているときは、超音波振
動子が無負荷駆動の場合に過熱しない程度の電圧を出力
するようになっている。可変定電圧電源回路１の出力
は、コイル２を介して出力トランジスタ３のコレクタに
供給される。出力トランジスタ３は、ベースに発振回路
４の出力信号が供給されており、また、エミッタが接地
されている。出力トランジスタ３のコレクタと接地間に
は、マッチング用コイル６、マッチング用コンデンサ
７、超音波振動子８および電流検出用の抵抗９が順次直
列に接続されている。１０，１１は各々コンパレータで
あり、各々超音波振動子８の一端および他端の電圧と接
地電位とを比較する。このコンパレータ１０，１１の出
力信号は、イクスクルーシブオアゲート１２の入力端に
供給され、イクスクルーシブオアゲート１２の出力信号
は、モノステーブルマルチバイブレータ１３のトリガ端
子Ｔに供給される。モノステーブルマルチバイブレータ
１３は、再トリガ可能に構成されており、トリガされる
毎に所定パルス幅の“１”信号を出力する。この場合、
モノステーブルマルチバイブレータ１３の出力パルス幅
は、発振回路４の出力信号の１周期より十分に長く設定
されている。そして、モノステーブルマルチバイブレー
タ１３の出力信号は、可変定電圧電源回路１の制御端子
cに供給されるようになっており、これにより、モノス
テーブルマルチバイブレータ１３が“１”信号を出力し
ている間は、可変定電圧電源回路１の出力電圧は低レベ
ル側に切り換えられるようになっている。

次に、上記構成によるこの実施例の動作について説明す
る。

第３図(イ)、(ロ)は、各々有負荷状態におけるコンパレ
ータ１０，１１の出力信号を示しており、図示のように
両出力信号の位相は一致している。この場合、各信号の
周波数は発振回路４の出力信号と同一である。そして、
コンパレータ１０，１１の出力信号が同位相となるの
は、以下の理由による。

第２図は、超音波振動子８の等価回路であり、図示のよ
うに超音波振動子８は、抵抗成分Ｒ₀、インダクタンス
成分L₀、およびコンデンサ成分Ｃ₀の直列回路と、コン
デンサ成分Ｃ₁とが並列に接続された回路に置換でき
る。この場合、Ｒ₀,Ｌ₀,Ｌ₀,からなる直列共振回路が共
振状態にあれば、この直列共振回路のインピーダンスは
抵抗成分Ｒ₀のみとなる。この状態においてコンデンサ
成分Ｃ₁と第１図に示すコイル６、コンデンサ７とが共
振状態にあれば、超音波振動子８のインピーダンスは抵
抗成分Ｒ₀のみとなり、超音波振動子８の両端Ｐ₁,Ｌ₂か
ら検出される信号の位相は一致する。そして、コイル
６、コンデンサ７の各値は、上記条件に整合するように
設定されており、また、Ｒ₀,Ｌ₀,Ｃ₀からなる共振回路
は、有負荷時において共振状態となるように設定されて
いる。

このように、有負荷時においては、超音波振動子８の両
端から得られる信号が同位相となり、この結果、コンパ
レータ１０，１１の出力信号が第３図(イ)、(ロ)に示す
ように同相となる。そして、コンパレータ１０，１１の
出力信号が同相となると、その排他的論理和であるイク
スクルーシブオアゲート１２の出力信号は、第３図(ハ)
に示すように常に“０”信号となる。これにより、モノ
ステーブルマルチバイルレータ１３はトリガされること
がなく、可変定電圧電源回路１の出力電圧は、超音波振
動子８の有負荷駆動に十分な電圧値となる。

一方、超音波振動子８が空中で自由振動したり、人体と
の接触状況が悪い場合などは、無負荷状態となる。そし
て、超音波振動子８が無負荷状態となると、上述した共
振状態が崩れるため、超音波振動子８のインピーダンス
には、キャパシタンス成分もしくはインダクタンス成分
が含まれ、この結果、超音波振動子８を流れる電流と印
加電圧との位相がずれる（一般に電流の位相が遅れ
る）。したがって、無負荷状態においては、コンパレー
タ１０，１１の出力信号は、第４図(イ)、(ロ)に示すよ
うになり、イクスクルーシブオアゲート１２からは、第
４図(ハ)に示すようなパルス列が出力される。この場
合、イクスクルーシブオアゲート１２が出力するパルス
の数は、図示のように発振回路４の出力信号の１周期当
たりに２パルスである。この結果、モノステーブルマル
チバイブレータ１３は、発振回路４の出力パルスの１周
期に２回ずつ再トリガされ、これにより、その出力端か
らは第４図(ニ)に示すように“１”信号が出力され続け
る。そして、モノステーブルマルチバイブレータ１３か
ら“１”信号が出力されると、可変定電圧電源回路１の
出力電圧が低レベル側に切り換えられ、これにより、無
負荷状態にある超音波振動子の８の過熱が防止される。

また、超音波振動子８が再び有負荷状態となると、超音
波振動子８は上述した共振状態に復帰するため、コンパ
レータ１０，１１の出力信号が第３図(イ)、(ロ)に示す
ようになる。これにより、モノステーブルマルチバイブ
レータ１３の出力信号が“０”信号に立ち下がり、可変
定電圧電源回路１の出力電圧が高レベル側に切り換わ
る。すなわち、有負荷駆動に十分な電圧値に切り換わ
る。

このように、この実施例においては、無負荷から有負荷
に変化した場合は、可変定電圧電源回路１の出力電圧が
直ちに有負荷用の高レベル電圧に自動的に切り換えられ
る。そして、この場合の無負荷検出手段は、位相下検出
によっているため、出力電流値が小さい場合であっても
確実な検出を行うことができる。

なお、上記実施例において示した無負荷検出手段に代え
て、以下に述べる手段を用いてもよい。すなわち、第１
図に示す点Ｐ₁,Ｐ₂によって得られるパルス信号を電気
的手段により予め微少角度ずらしておき、有負荷時の点
Ｐ₂に得られるパルス信号の立ち上がり時に点Ｐ₁のパル
ス信号が“０”レベルにあるようにする。この結果、無
負荷時において点Ｐ₂のパルスが遅れると（第４図(ロ)
参照）、点Ｐ₂のパルスの立ち上がり時の点Ｐ₁のパルス
のレベルが“１”となる。このように、点Ｐ₂のパルス
の立ち上がりタイミングにおける点Ｐ₁のパルスの値を
みることによって、無負荷の検出を行う。また、無負荷
の検出は、点Ｐ₁と点Ｐ₂に得られるパルスの位相差を比
較することによって行う手段であれば、上記以外の他の
任意の手段を用いてもよい。

また、上記実施例において、モノステーブルマルチバイ
ブレータ１３の出力信号に基づく表示を行うようにすれ
ば、無負荷状態と有負荷状態を治療しながら認識するこ
とができるので、超音波振動子と人体との接触状態の良
否を知ることができる。したがって、良好な接触状態を
保ちながら、超音波治療を行うことができる利点が得ら
れる。

「発明の効果」以上説明したように、この発明によれば、超音波振動子
に供給される電流と前記超音波振動子に印加される電圧
の位相差が基準値以上となったときに、前記超音波振動
子が無負荷状態にあると検出する無負荷検出部と、この
無負荷検出部の出力信号に基づき、無負荷検出時に超音
波検出治療器の出力を所定レベル以下に低下させるレベ
ル切換手段とを具備したので、以下に述べる効果を奏す
ることができる。

無負荷状態になると、超音波治療器の出力レベルが低
下するので、超音波振動子の過熱が防止される。

無負荷検出が機構的な手段でなく電気的に行なわれる
から、可動部等がなく取り扱い等が簡単である。

レベル切換が自動的に行なわれ、しかも、有負荷状態
になったとき、自動的に高レベル側に切り換わるので、
レベル切換の操作が一切不要となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の構成を示すブロック図、
第２図は第１図に示す超音波振動子８の等価回路図、第
３図および第４図は各々同実施例の動作を説明するため
の回路各部の波形図である。１……可変定電圧電源回路(レベル切換手段)、１０，１
１……コンパレータ、１２……イクスクルーシブオアゲ
ート、１３……モノステーブルマルチバイブレータ(以
上１０〜１３は無負荷検出部。)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】超音波振動子に供給される電流と前記超音
波振動子に印加される電圧の位相差が基準値以上となっ
たときに、前記超音波振動子が無負荷状態にあると検出
する無負荷検出部と、この無負荷検出部の出力信号に基
づき、無負荷検出時に超音波治療器の出力を所定レベル
以下に低下させるレベル切換手段とを具備することを特
徴とする超音波治療器。