(57)【要約】【課題】超音波プローブを格別大きくしたり本体側とプローブを接続する構造を複雑にすることなく、超音波プローブの温度変化に基づいて振動子への印加周波数、印加電力を遂次適正に制御することを可能にする。【解決手段】超音波プローブ１がコネクタ３及びケーブル４，５を介して本体６側の駆動回路部と着脱自在に接続され、駆動回路部から供給される超音波信号によりセラミック誘電体素材の圧電素子からなる超音波振動子２が発振して生体に超音波が照射される超音波生体刺激装置であり、前記超音波プローブ１内に前記ケーブル４，５を介して供給される重畳信号を交流と直流に分けるプローブ側分波器８と温度センサ７とを設けるとともに、本体６側に前記温度センサ７の検知信号を制御部９に供給する本体側分波器１０を設けたことにより構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波プローブがコネクタ及びケーブルを介して本体側の駆動回路部と着脱自在に接続され、駆動回路部から供給される超音波信号によりセラミック誘電体素材の圧電素子からなる超音波振動子が発振して生体に超音波が照射される超音波生体刺激装置において、前記超音波プローブ内に、前記ケーブルを介して供給される重畳信号を交流と直流に分けるプローブ側分波器と、前記直流が供給される温度センサとを設け、前記本体側に前記重畳信号を交流と直流に分けるとともに直流からなる前記温度センサの検知信号を制御部に供給する本体側分波器を設けたことを特徴とする超音波生体刺激装置。
【請求項２】
前記温度センサがチップサーミスタであることを特徴とする請求項１記載の超音波生体刺激装置。
【請求項３】
前記温度センサを、シリコン接着剤を介して前記圧電素子に接着したことを特徴とする請求項１記載の超音波生体刺激装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体に装着した超音波プローブからの超音波振動により、生体を刺激する超音波生体刺激装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、この種の超音波生体刺激装置は、図４に示すように生体の治療部位に装着する超音波プローブ１に超音波振動子２が配設され、この超音波振動子２から発する超音波振動により、治療部位を刺激する。
【０００３】
具体的には例えば特許文献１などに開示されるように、超音波プローブ１が、コネクタ３及び一組のケーブル４、５を介して本体６側の駆動回路部と着脱自在に接続され、駆動回路部から供給される超音波信号により超音波振動子２が発振して、生体に超音波が照射されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２８０２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記特許文献１の超音波生体刺激装置は、超音波振動子がセラミック誘電体素材の圧電素子からなるため、この圧電素子の温度変化によって自己共振周波数、インピーダンス等が大幅に変化するという問題があった。
【０００６】
このため、体温を中心とした温度域でのチューニングを行なうなどの熟練した技術者の経験的知見を用いて使用時の性能安定性や安全性確保を行っていた。
【０００７】
また、電源投入時に圧電素子の自己共振周波数を自動測定する機能を備えているものも提供されている。
【０００８】
しかしながら、超音波プローブの温度が規定値から外れたり、照射面にジェル等の汚れがついていたり、あるいは照射面がどこかに触れていたりすると、誤検出が発生して正しい設定ができない場合がある。
【０００９】
また、施術時の超音波プローブの冷感を嫌がる患者のために、温度を上げようとして無負荷状態での出力印加いわゆる空炊きをすることもあり、この場合には行き場のなくなった電力による急激な発熱で、予熱のやりすぎによる振動子自体の劣化や焼損を発生し易かった。
【００１０】
これらの問題は、超音波振動子の温度を測定する温度センサを設けてこの検知温度に基づいて超音波振動子への印加周波数、印加電力を遂次適正に制御することにより解決できるが、これを行うには超音波プローブが大きくなるとともに本体側とプローブ側とを接続する構造も複雑になるという問題があった。
【００１１】
本発明は上記問題点に着目してなされたもので、超音波プローブを格別大きくしたり、本体側とプローブ側を接続する構造を複雑にしたりすることなく、超音波プローブの温度変化に基づいて、振動子への印加周波数や印加電力を遂次適正に制御することを可能にした超音波生体刺激装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１の発明では、上記目的を達成するために、超音波プローブがコネクタ及びケーブルを介して本体側の駆動回路部と着脱自在に接続され、駆動回路部から供給される超音波信号によりセラミック誘電体素材の圧電素子からなる超音波振動子が発振して生体に超音波が照射される超音波生体刺激装置において、前記超音波プローブ内に、前記ケーブルを介して供給される重畳信号を交流と直流に分けるプローブ側分波器と、前記直流が供給される温度センサとを設け、前記本体側に前記重畳信号を交流と直流に分けるとともに直流からなる温度センサの検知信号を制御部に供給する本体側分波器を設けたことにより構成される。
【００１３】
請求項２の発明では、前記温度センサがチップサーミスタで構成される。
【００１４】
請求項３の発明では、前記温度センサを、シリコン接着剤を介して前記圧電素子に接着して構成される。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１の発明では、超音波プローブを格別大きくしたり、本体側とプローブを接続する構造を複雑にしたりすることなく、超音波プローブの温度変化に基づいて超音波振動子への印加周波数や印加電力を、遂次適正に制御することが可能になる。
【００１６】
請求項２の発明では、温度センサが非常に小型で応答性が早いものになる。
【００１７】
請求項３の発明では、超音波振動子の温度を正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明における超音波生体刺激装置の概要を示すブロック図である。
【図２】同上、電気的構成の一例を示す回路図である。
【図３】同上、重畳の有無における信号を示す波形図である
【図４】従来の超音波生体刺激装置における概要を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照して、本発明における超音波生体刺激装置の好適な一実施形態について説明する。
【００２０】
図１は、本実施形態の概要を示す生体刺激装置のブロック図、図２はその回路図であり、図４と同一部分に同一符号を付して説明すると、超音波プローブ１がコネクタ３及び一組のケーブル４，５を介して本体６側の駆動回路部１５と着脱自在に接続され、駆動回路部１５から供給される超音波信号により、セラミック誘電体素材の圧電素子からなる超音波振動子２が発振して生体に超音波が照射される超音波生体刺激装置である。
【００２１】
前記超音波プローブ１内には、熱時定数の小さなチップサーミスタからなる温度センサ７と、前記ケーブル４，５を介して供給される図３に示す重畳有り時の信号を交流と直流に分けるプローブ側分波器８とが設けられている。
【００２２】
前記本体６側には、前記重畳有り時の信号を交流と直流に分けるとともに、直流からなる前記温度センサ７の検知信号を制御部９に供給する本体側分波器１０が設けられている。
【００２３】
これは、超音波出力が通常数十ＫＨｚ〜数ＭＨｚの正弦波であることに着目し、分波器を経由することで従来の超音波の配線に新たに温度センサの信号を重畳して配線を共用したものである。
【００２４】
分波器８，１０は超音波電力を通す交流通過部と、温度センサ７の信号を通す直流通過部とを、お互いに影響することなく分離または結合するものである。
【００２５】
セラミック誘電体素材の圧電素子からなる超音波振動子２は温度係数を持っているため、この超音波振動子２の温度変化を把握することで、自己共振周波数を遂次追尾制御することが可能になる。
【００２６】
前記チップサーミスタは、例えば矩形状で平面視の縦横寸法が１ｍｍ×０．５ｍｍ程度の超小型のものが好ましい。
【００２７】
図３の重畳無し時の波形は前記本体側分波器１０へ入力する超音波信号及び前記プローブ側分波器８から出力する超音波信号を示し、重畳有り時の波形はケーブル４，５を流れるもので、重畳無し時の超音波信号が直流によるシフト分移動している。
【００２８】
図２に示すように前記本体６側には前記駆動回路１５を有する制御部９が備えられており、駆動回路部１５からの超音波信号を出力する超音波出力ポート１１とＧＮＤポート１２間には、コネクタ３及び一組のケーブル４，５を介して、超音波プローブ１側の超音波振動子２が接続されている。
【００２９】
１３は、前記超音波出力ポート１１に接続された超音波出力増幅器である。
【００３０】
１０は、本体６側において超音波出力ポート１１とコネクタ３間に接続された本体側分波器であり、この本体側分波器１０は前記超音波増幅器１３とコネクタ３との間に挿入接続されたコンデンサＣ１と、このコンデンサＣ１のコネクタ３側とＧＮＤポート１２間に接続された抵抗Ｚ１とコンデンサＣ２の直列回路と、この抵抗Ｚ１とコンデンサＣ２の接続点と直流電源ＶＣＣとの間に挿入接続された抵抗Ｒ１からなり、抵抗Ｚ１とコンデンサＣ２の接続点は前記制御部９のＡ／Ｄ入力ポート１４に接続されている。
【００３１】
前記コンデンサＣ１は超音波出力増幅器１３への直流成分カット用、前記コンデンサＣ２は超音波電圧バイパス用で制御部９への超音波電圧カット用、抵抗Ｚ１は超音波電圧カット用でコイル等でもよい。抵抗Ｒ１は、直流電圧印加用でサーミスタ抵抗読み取り用である。
【００３２】
８は、超音波プローブ１側においてケーブル４と超音波振動子２間に接続されたプローブ側分波器であり、このプローブ側分波器８は前記ケーブル４と超音波振動子２との間に挿入接続されたコンデンサＣ３と、このコンデンサＣ３のケーブル４側においてケーブル４，５間に接続された抵抗Ｚ２とコンデンサＣ４の直列回路から構成される。前記コンデンサＣ４には、温度センサ７が並列接続されている。
【００３３】
前記コンデンサＣ３は直流成分カット用であり、超音波振動子１に直流が影響しない場合には省略できる。
【００３４】
抵抗Ｚ２は超音波電圧カット用で、コイル等でもよい。前記コンデンサＣ４は超音波電圧バイパス用で、サーミスタへの超音波電圧カット用である。
【００３５】
そして超音波出力増幅器１３からの超音波信号は、本体側分波器１０とコネクタ３及びケーブル４，５、さらにプローブ側分波器８を経て超音波振動子２に供給される。
【００３６】
一方、直流電源ＶＣＣからの直流電圧は本体側分波器１０とコネクタ３及びケーブル４，５、さらにプローブ側分波器８を経て温度センサ７に供給される。
【００３７】
この場合、ケーブル４，５には図３に示す交流と直流の重畳波形の信号が流れ、交流は超音波振動子２に直流は温度センサ７にそれぞれ供給される。
【００３８】
制御部９は、温度センサ７の検知信号となるＡ／Ｄ入力ポート１４の入力電圧に基づいて、超音波出力ポート１１から出力する超音波信号を適正に制御する。
【００３９】
Ａ／Ｄ入力ポート１４の入力電圧は、ＶＣＣの基準電圧が次式のように分圧される。
【００４０】
Ａ／Ｄ入力ポートの入力電圧＝（ＶＣＣ×サーミスタ抵抗）／（Ｒ１＋サーミスタ抵抗）
従って、温度センサ７のサーミスタの特性が解っていれば、Ａ／Ｄ入力ポート１４の入力電圧から超音波振動子２の温度を読み取ることができる。
【００４１】
以上のように上記実施例によれば、超音波プローブ１がコネクタ３及びケーブル４，５を介して本体６側の駆動回路部１５と着脱自在に接続され、その駆動回路部１５から供給される超音波信号によりセラミック誘電体素材の圧電素子からなる超音波振動子２が発振して生体に超音波が照射される超音波生体刺激装置において、超音波プローブ１内に、ケーブル４，５を介して供給される重畳信号を交流と直流に分けるプローブ側分波器８と、前記直流が供給される温度センサ７とを設け、前記本体６側に重畳信号を交流と直流に分けるとともに直流からなる温度センサ７の検知信号を制御部９のＡ／Ｄ入力ポート１４に供給する本体側分波器１０を設けている。
【００４２】
そのため、超音波プローブ１を格別大きくしたり、ケーブル４，５及びコネクタ３に新たなピンや線を追加するなどして、本体６側と超音波プローブ１を接続する構造を複雑にしたりすることなく、超音波振動子２の温度変化に応じて超音波振動子２への印加周波数や印加電力を、遂次適正に制御できる。
【００４３】
従来の超音波生体刺激装置は、セラミック誘電体素材の圧電素子からなる超音波振動子の温度変化によって自己共振周波数、インピーダンス等が大幅に変化するという問題があったが、本発明においてはセラミック誘電体素材の圧電素子の温度を温度センサ７により正確に検知し、制御部９のＡ／Ｄ入力ポート１４に入力する温度検知信号に基づき超音波駆動信号を遂次適性に制御できる。
【００４４】
つまり温度センサ７を介して認識できる振動子の温度から、自己共振周波数を把握して本体６側から同期できる。このため、超音波プローブ１の温度が規定値から外れたり、照射面にジェル等の汚れがついていたり、あるいは照射面がどこかに触れていたりしても正しい設定が可能になる。
【００４５】
また、施術時の超音波プローブの冷感を嫌がる患者のために、温度を上げようとして無負荷状態での出力印加いわゆる空炊きをすることがあっても、予熱のやりすぎによる振動子自体の劣化や焼損の発生を防止することができる。
【００４６】
また、超音波プローブ１内に温度センサ７及びプローブ側分波器８を組み付けるだけの構成であるため、既存の超音波プローブ１内の空スペースに収めることができ、装置の大型化を防ぐことができ、既存品との互換性を確保できる。
【００４７】
また、ケーブル４，５に交流成分と直流成分の重畳信号を供給するため、コネクタピンやケーブルの数を増やす必要もなく、装置の複雑化，大型化を防止できるとともに安価な装置になる。
【００４８】
また、温度センサ７を熱時定数の極めて小さいチップサーミスタとすることにより小スペースに収められるとともに、応答性も高いものとなる。従って異常温度上昇の検知ができ、加熱した超音波プローブを患者に当てることにより、患者が驚いたり火傷をしたりする前に機器出力を停止できる。
【００４９】
また温度センサ７を、熱結合と機械的振動緩和を考慮して熱伝導性の高いシリコン接着剤を介して前記圧電素子に接着することにより、超音波振動子２の温度変化を直接的に検知することができ、超音波駆動信号制御の精度を高めることができる。
【００５０】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば分波器の構成は超音波電力を通す交流通過部と、温度センサの信号を通す直流通過部とを、お互いに影響することなく分離、結合するものであればよい。
【符号の説明】
【００５１】
１  超音波プローブ
２  超音波振動子
３  コネクタ
４，５  ケーブル
６  本体
７  温度センサ
８  プローブ側分波器
９  制御部
１０  本体側分波器
１５  駆動回路部
【図１】
2015116383.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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