(57)【要約】【課題】複数の振動子を駆動する際に、各振動子に対して適切な電源電圧に瞬時に切り換えることができると共に、リップル特性が改善できるようにした電子治療器を提供する。【解決手段】複数の超音波振動子１ａ、１ｂ、１ｃを時分割で駆動する際に、複数の超音波振動子１ａ、１ｂ、１ｃに対する駆動回路２の電源回路４を、主電源回路１５と補助電源回路１６から構成する。主電源回路１５は、その時定数が大きく、安定した電源とされ、補助電源回路１６は、その時定数が小さく、電源電圧を高速で切り換えることができる。これにより、複数チャンネルの超音波振動子１ａ、１ｂ、１ｃへの駆動電源の電圧を素速く切り換えることができ、また、リップルの少ない安定した電源を供給することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の振動素子と、
前記複数の振動素子に対する発振信号を出力する発振手段と、
前記発振手段からの発振信号により前記複数の振動素子を駆動させるための駆動回路と、
前記駆動回路に駆動電源を供給する電源回路と、
前記駆動回路からの駆動信号を前記複数の振動素子に選択的に供給する出力切換手段とからなり、
前記電源回路は、時定数の大きい主電源回路と、時定数の小さい補助電源回路とからなり、前記主電源回路の出力に前記補助電源回路の出力を重畳して、前記駆動回路に供給するようにしたことを特徴とする電子治療器。
【請求項２】
前記主電源の電圧は、前記補助電源の電圧よりも高くするようにしたことを特徴とする請求項１に記載の電子治療器。
【請求項３】
前記補助電源回路の出力は可変可能とされ、前記出力切換手段の切り換えに応じて、前記補助電源回路の電圧を切り換えるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の電子治療器。
【請求項４】
前記主電源回路及び前記補助電源回路の出力は可変可能とされ、前記出力切換手段の切り換えに応じて、変更電圧が小さいときには、前記補助電源回路の電圧を切り換え、変更電圧が大きいときには、前記主電源回路の電圧を切り換えるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の電子治療器。
【請求項５】
前記主電源回路の出力と前記補助電源回路の出力とを同じ向きの極性で重畳するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の電子治療器。
【請求項６】
前記主電源回路の出力と前記補助電源回路の出力とを反対向きの極性で重畳するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の電子治療器。
【請求項７】
前記駆動回路に対して平衡に、前記主電源回路と前記補助電源回路とを配置して、前記主電源回路の出力と前記補助電源回路の出力と重畳するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の電子治療器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁波や超音波を患部に照射し、治療を行う電子治療器に関するもので、特に、駆動回路への電源の供給に関わる。
【背景技術】
【０００２】
電磁波発振の振動子や超音波振動子を駆動する駆動回路には、各振動子のバラツキや、振動子の振幅を考慮して、最適な電源電圧が供給される。例えば特許文献１には、探触子の送波パワー識別信号において、送波用電源電圧切換信号を発生し、超音波送受信回路から探触子に与える超音波送信信号を変化させ、超音波送波信号パワーを補正制御するものが開示されている。
【０００３】
また、多チャンネルの電磁波や超音波の振動子を時分割で駆動する駆動回路では、チャンネルが切り換えられる毎に、各振動子に対して適切な駆動信号が供給されるように、駆動回路に対する電源電圧が切り換えられる。
【０００４】
図７は、従来の多チャンネルの超音波振動子を駆動する超音波駆動回路の一例を示すものである。図７において、発振回路１０１からの発振出力は、駆動回路１０２に供給される。駆動回路１０２には、電源回路１０３から駆動電源が供給される。駆動回路１０２の出力信号は、出力切換回路１０４に供給される。出力切換回路１０４は、駆動回路１０２からの駆動信号を順に切り換えて、端子１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、…に出力する。端子１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃには、それぞれ、超音波振動子１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃが接続される。
【０００５】
出力切換回路１０４及び電源回路１０３には、切換信号ＳＷ１０１、ＳＷ１０２、ＳＷ１０３が順に供給される。この切換信号ＳＷ１０１、ＳＷ１０２、ＳＷ１０３により、端子１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃに駆動信号が順に供給され、超音波振動子１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃが時分割で切り換えられる。また、この超音波振動子１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃの切り換えに同期したタイミングで、電源回路１０３の出力電圧が切り換えられる。これにより、各超音波振動子１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃの駆動期間毎に、最適な駆動電圧が駆動回路１０２に供給される。
【０００６】
図８は、上述の従来の超音波駆動回路の各部のタイミング図である。図８（Ａ）〜図８（Ｃ）に示すように、期間Ｔ１００〜Ｔ１０１、Ｔ１０１〜Ｔ１０２、Ｔ１０２〜Ｔ１０３で、切換信号ＳＷ１０１、ＳＷ１０２、ＳＷ１０３が順にハイレベルになる。これにより、図８（Ｄ）に示すように、端子１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、…に、順に、駆動信号が供給される。また、図８（Ｅ）に示すように、端子１０５ａが選択される期間Ｔ１００〜Ｔ１０１、Ｔ１０３〜Ｔ１０４、…では、電源回路１０３からの駆動電圧がＶａに設定され、端子１０５ｂが選択される期間Ｔ１０１〜Ｔ１０２、Ｔ１０４〜Ｔ１０５、…では、電源回路１０３からの駆動電圧がＶｂに設定され、端子１０５ｃが選択される期間Ｔ１０２〜Ｔ１０３、Ｔ１０５〜Ｔ１０６、…では、電源回路１０３からの駆動電圧がＶｃに設定される。
【特許文献１】特開平７−２８９５５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述の多チャンネルの超音波振動子を駆動する超音波駆動回路においては、図８に示したように、端子１０５ａ〜１０５ｃが切り換わる毎に、電源電圧が素速く切り換わることが望まれる。また、電源電圧としては、リップルが少なくなることが望まれる。
【０００８】
ところが、電源電圧が高速で切り換えられるように、電源回路の平滑回路の時定数を小さくすると、リップル特性が悪化するという問題が生じる。また、リップル特性が良好になるように、電源回路の平滑回路の時定数を大きくすると、電源電圧を高速に切り換えることができなくなるという問題が生じる。
【０００９】
つまり、電源回路の電圧制御回路１１０は、例えば、図９に示すように、トランジスタ１２０と、ツェナー電圧の異なるツェナーダイオード１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃと、ツェナーダイオード１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃを切り換えるスイッチ回路１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃにより実現できる。ツェナーダイオード１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃのツェナー電圧は、超音波振動子１ａ、１ｂ、１ｃの設定電圧に応じた値とされる。スイッチ回路１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃは、切換信号ＳＷ１０１、ＳＷ１０２、ＳＷ１０３によりオン／オフされる。このような電電圧制御回路１１０の出力電圧は、平滑回路１１１を介して、出力される。
【００１０】
平滑回路１１１は、典型的には、図１０に示すように、コンデンサ１３１及び１３２と、チョークコイル１３３とからなる。コンデンサ１３１及び１３２の容量を大きくすれば、時定数は大きくなり、コンデンサ１３１及び１３２の容量を小さくすれば、時定数は小さくなる。
【００１１】
ここで、時定数の小さい平滑回路１１１を用いると、図１１に示すように、端子が切り換わる毎に、電源電圧が素速く切り換えることができる。ところが、この場合には、図１１に示すように、電源電圧が安定せず、電源に多くのリップルが含まれるようになる。
【００１２】
これに対して、時定数の大きい平滑回路１１１を用いると、図１２に示すように、電源電圧の安定性は良くなり、リップル成分を殆ど含まなくなる。ところが、この場合には、図１２に示すように、電源電圧が所望の電圧に切り換わるまでに、時間がかかってしまる。
【００１３】
本発明は、上述の課題を鑑み、各振動子に対して適切な電源電圧に瞬時に切り換えることができると共に、リップル特性が改善できるようにした電子治療器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】
【００１４】
上述の課題を解決するために、本発明は、複数の振動素子と、複数の振動素子に対する発振信号を出力する発振手段と、発振手段からの発振信号により複数の振動素子を駆動させるための駆動回路と、駆動回路に駆動電源を供給する電源回路と、駆動回路からの駆動信号を複数の振動素子に選択的に供給する出力切換手段とからなり、電源回路は、時定数の大きい主電源回路と、時定数の小さい補助電源回路とからなり、主電源回路の出力に補助電源回路の出力を重畳して、駆動回路に供給するようにしたことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明では、主電源の電圧は、補助電源の電圧よりも高くするようにしたことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明では、補助電源回路の出力は可変可能とされ、出力切換手段の切り換えに応じて、補助電源回路の電圧を切り換えるようにしたことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明では、主電源回路及び補助電源回路の出力は可変可能とされ、出力切換手段の切り換えに応じて、変更電圧が小さいときには、補助電源回路の電圧を切り換え、変更電圧が大きいときには、主電源回路の電圧を切り換えるようにしたことを特徴とする。
【００１８】
また、本発明では、主電源回路の出力と補助電源回路の出力とを同じ向きの極性で重畳するようにしたことを特徴とする。
【００１９】
また、本発明では、主電源回路の出力と補助電源回路の出力とを反対向きの極性で重畳するようにしたことを特徴とする。
【００２０】
また、本発明では、駆動回路に対して平衡に、主電源回路と補助電源回路とを配置して、主電源回路の出力と補助電源回路の出力と重畳するようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、主電源回路からの電源と、補助電源回路からの電源とを重畳して、超音波振動子に対する電源としている。主電源回路は、その時定数が大きく、安定した電源とされ、補助電源回路は、その時定数が小さく、電源電圧を高速で切り換えることができる電源とされている。これにより、複数チャンネルの超音波振動子への駆動電源の電圧を素速く切り換えることができ、また、リップルの少ない安定した電源を供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１の実施形態を示すものである。図１において、１ａ、１ｂ、１ｃは超音波振動子である。
【００２３】
超音波振動子１ａ、１ｂ、１ｃは、固有の共振周波数を有する。駆動回路２は、ＶＣＯ(Voltage Controlled Oscillator)３の発振信号を受けて、共振周波数で超音波振動子１ａ、１ｂ、１ｃを駆動している。駆動回路２には、電源回路４から駆動電源が供給される。
【００２４】
電源回路４は、主電源回路１５と補助電源回路１６とから構成される。主電源回路１５は、その時定数が大きく、安定した電源である。補助電源回路１６は、その時定数が小さく、電源電圧を高速で切り換えることができる電源である。また、主電源回路１５の電源電圧は、補助電源回路１６の電源電圧より大きく設定されている。駆動回路２は、後に説明するように、主電源回路１５からの出力電源と、補助電源回路１６からの出力電源とを重畳して、超音波振動子１ａ、１ｂ、１ｃに対する駆動電源を形成している。
【００２５】
ＶＣＯ３は、その制御端子の制御電圧に応じて発振周波数が変化する発振器である。ＶＣＯ３は、超音波振動子１の共振周波数と等しい周波数となるように発振周波数が制御される。
【００２６】
各チャンネルの超音波振動子１ａ、１ｂ、１ｃと駆動回路２との間には、出力切換回路５ａ、５ｂ、５ｃが夫々設けられている。出力切換回路５ａ、５ｂ、５ｃには、数値演算回路６から、切換信号ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３が夫々供給される。切換信号ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３により、各チャンネルの超音波振動子１ａ、１ｂ、１ｃに、駆動回路２からの駆動信号が選択的に供給される。これにより、複数チャンネルの超音波振動子１ａ、１ｂ、１ｃが時分割で駆動される。
【００２７】
また、各チャンネルの超音波振動子１ａ、１ｂ、１ｃに対して検出抵抗７ａ、７ｂ、７ｃ、及び検出処理回路８ａ、８ｂ、８ｃが夫々設けられる。検出処理回路８ａ、８ｂ、８ｃには、切換信号ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３が夫々供給される。各チャンネルの検出抵抗７ａ、７ｂ、７ｃの検出値は、バッファ回路１０に送られ、バッファ回路１０から、整流回路１１、Ａ／Ｄ変換器１２を介して、数値演算回路６に送られる。
【００２８】
数値演算回路６は、例えばマイクロプロセッサにより構成されている。数値演算回路６は、ＶＣＯ３の発振周波数を連続的に変化させながら、整流回路１１の検出出力を取り込み、超音波振動子１ａ、１ｂ、１ｃの各インピーダンスを監視し、超音波振動子１ａ、１ｂ、１ｃの各共振周波数を検出する。
【００２９】
超音波振動子１ａ、１ｂ、１ｃのインピーダンスは、共振周波数で最小となる。したがって、各チャンネルを選択したときの整流回路１１の検出出力が最小値となる周波数を検出することで、各チャンネルの超音波振動子１ａ、１ｂ、１ｃの共振周波数を検出できる。
【００３０】
数値演算回路６は、整流回路１１の検出出力が最小値となる周波数から超音波振動子１ａ、１ｂ、１ｃの共振周波数を検出すると、そのときの制御電圧をＶＣＯ３に設定する。これにより、ＶＣＯ３の発振周波数は、各超音波振動子１ａ、１ｂ、１ｃの共振周波数に一致するようになる。このように、各超音波振動子１ａ、１ｂ、１ｃの共振周波数を検出して、ＶＣＯ３の発振周波数を各超音波振動子１ａ、１ｂ、１ｃの共振周波数に設定することで、各超音波振動子１ａ、１ｂ、１ｃを効率的に駆動することができる。
【００３１】
次に、本発明の第１の実施形態における駆動回路２への電源の供給について説明する。
【００３２】
前述したように、本発明の第１の実施形態においては、主電源回路１５からの電源と、補助電源回路１６からの電源とを重畳して、駆動回路２に対する電源回路としている。主電源回路１５は、その時定数が大きく、安定した電源とされ、補助電源回路１６は、その時定数が小さく、電源電圧を高速で切り換えることができる電源とされている。また、主電源回路１５の電源電圧は、補助電源回路１６の電源電圧より、高くなるように設定されている。これにより、複数チャンネルの超音波振動子１ａ、１ｂ、１ｃへの駆動電源の電圧を素速く切り換えることができ、また、リップルの少ない安定した電源を供給することができる。このことについて、以下に説明する。
【００３３】
本発明の実施の形態においては、図２に示すように、主電源回路１５と、補助電源回路１６とを、同一の極性方向に直列に接続して、駆動回路２に供給している。前述したように、主電源回路１５は、その時定数が大きいことから、リップルの少ない安定した電源となるが、電源電圧の切り換えに時間がかかる。これに対して、補助電源回路１６は、その時定数が小さく、電源電圧を高速で切り換えることができるが、リップルが大きい。補助電源回路１６には、電圧設定信号ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３が供給される。補助電源回路１６の出力電圧は、この電圧設定信号ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３により切り換えられる。これにより、出力切換回路５ａ、５ｂ、５ｃに対応したタイミングで、駆動回路２に供給される電源電圧が切り換えられる。
【００３４】
例えば、主電源回路１５の電源電圧が１０Ｖとし、補助電源回路１６の電源電圧が１Ｖ、２Ｖ、３Ｖの３段階に可変可能としたとすると、主電源回路１５と補助電源回路１６とを重畳することで、主電源回路１５の電源電圧（１０Ｖ）と、補助電源回路１６の電源電圧（１Ｖ、２Ｖ、３Ｖ）の和の電圧（１１Ｖ、１２Ｖ、１３Ｖ）の電源出力が得られる。
【００３５】
ここで、補助電源回路１６は、時定数が小さいので、その電圧を高速に切り換えられるが、リップルが多く発生する。しかしながら、主電源回路１５と補助電源回路１６とを重畳することにより、駆動回路２に供給する駆動電源のリップル率を下げることができる。
【００３６】
つまり、例えば、補助電源回路１６において、０．３Ｖのリップル成分が発生したとする。このリップル成分は、３Ｖの補助電源に対しては、
０．３／３＝０．１
となり、１０％のリップル率となる。
【００３７】
ところが、主電源回路１５と補助電源回路１６とを合成すると、１３Ｖの電源に対して０．３Ｖのリップル成分となるので、
０．３／１３＝０．０２３
となり、２．３％のリップル率となり、リップル率が低下したことになる。
【００３８】
以上説明したように、本発明の第１の実施形態においては、駆動回路２に対して電源を供給する電源回路を、主電源回路１５と補助電源回路１６とから構成するようにし、主電源回路１５の時定数を大きくし、リップルの少ない安定した電源とし、補助電源回路１６の時定数を小さくし、電源電圧を高速で切り換えるようにしている。これにより、図３に示すように、複数チャンネルの超音波振動子１ａ、１ｂ、１ｃへの駆動電源の電圧を、超音波振動子１ａ、１ｂ、１ｃの切り換えに対応して、素速く切り換えることができ、また、リップルの少ない安定した電源を供給することができる。図３において、期間Ｔ０〜Ｔ１、Ｔ３〜Ｔ４、…は超音波振動子１ａの駆動期間であり、その間では、電圧ＶＡに設定される。期間Ｔ１〜Ｔ２、Ｔ４〜Ｔ５、…は超音波振動子１ｂの駆動期間であり、その間では、電圧ＶＢに設定される。期間Ｔ２〜Ｔ３、Ｔ５〜Ｔ６、…は超音波振動子１ｂの駆動期間であり、その間では、電圧ＶＣに設定される。
【００３９】
なお、上述の第１の実施形態においては、補助電源回路１６の出力電圧を、例えば、１Ｖ、２Ｖ、３Ｖの３段階に切り換えられるようにし、主電源回路１５の出力電圧を１０Ｖとし、主電源回路１５と補助電源回路１６とを、極性が同一方向となるように重畳しているが、電源電圧は一例であり、どのような電源電圧に設定しても良い。
【００４０】
図４は、本発明の第２の実施形態を示すものである。前述の第１の実施形態では、主電源回路１５の電圧は固定とし、補助電源回路１６の電圧を切り換えることにより、駆動回路２に対する電源を切り換えるようにしているが、この第２の実施形態では、主電源回路１５の電源電圧についても、可変としている。すなわち、この実施形態では、補助電源回路１６の出力電圧が電圧設定信号ＳＷ１、ＳＷ２により切り換えられると共に、主電源回路１５の出力電圧が電圧設定信号ＳＷ１１により切り換えられる。そして、変更電圧が小さいときには、補助電源回路１６の電圧を切り換え、変更電圧が大きいときには、主電源回路１５の電圧を切り換えるようにしている。他の構成については、前述の第１の実施形態と同様である。
【００４１】
また、スイチング制御により出力電圧を制御する主電源回路１５と、アナログ制御（シャントレギュレータ等）により出力電圧を制御する補助電源回路１６を用いれば、損失が低く抑えられので、バッテリー駆動に好適な応用も可能である。
【００４２】
図５は、本発明の第３の実施形態を示すものである。前述の第１の実施形態では、主電源回路１５と補助電源回路１６とを、極性が同一方向となるように接続して重畳しているのに対して、この実施形態では、図６に示すように、主電源回路１５と補助電源回路１６とを、極性が反対方向となるように接続して重畳するようにしている。第１の実施形態の場合には、主電源回路１５の出力電圧と補助電源回路１６の出力電圧との和が駆動回路２に対する駆動電源の電圧となるが、この第２の実施形態の場合には、主電源回路１５の出力電圧と補助電源回路１６の出力電圧との差が駆動回路２に対する駆動電源の電圧となる。他の構成については、前述の第１の実施形態と同様である。
【００４３】
図６は、本発明の第４の実施形態を示すものである。この実施形態では、駆動回路２に対して平衡に、主電源回路１５と補助電源回路１６とを配置して、駆動回路２に対する駆動電源を平衡電源で駆動するようにしている。他の構成については、前述の第１の実施形態と同様である。
【００４４】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、電磁波や超音波を利用した電子治療器の電源回路として用いられる他、電源電圧を時分割で切り換える各種の電源回路の適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１の実施形態のブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における電源回路の説明図である。
【図３】本発明の第１の実施形態における電源回路の説明に用いる波形図である。
【図４】本発明の第２の実施形態のブロック図である。
【図５】本発明の第３の実施形態における電源回路の説明図である。
【図６】本発明の第４の実施形態における電源回路の説明図である。
【図７】従来の多チャンネルの超音波振動子を駆動する超音波駆動回路の一例のブロック図である。
【図８】従来の多チャンネルの超音波振動子を駆動する超音波駆動回路の説明に用いるタイミング図である。
【図９】従来の多チャンネルの超音波振動子を駆動する超音波駆動回路における電源回路の説明図である。
【図１０】従来の多チャンネルの超音波振動子を駆動する超音波駆動回路における電源回路の平滑回路の説明図である。
【図１１】従来の多チャンネルの超音波振動子を駆動する超音波駆動回路における電源回路の説明図である。
【図１２】従来の多チャンネルの超音波振動子を駆動する超音波駆動回路における電源回路の説明図である。
【符号の説明】
【００４７】
１ａ、１ｂ、１ｃ   超音波振動子
２  駆動回路
４  電源回路
５ａ、５ｂ、５ｃ  出力切換回路
６  数値演算回路
８ａ、８ｂ、８ｃ  検出処理回路
１０  バッファ回路
１１  整流回路
１２  Ａ／Ｄ変換器
１５  主電源回路
１６  補助電源回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2008113945.tif 000008
【図７】
2008113945.tif 000009
【図８】
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【図９】
2008113945.tif 000011
【図１０】
2008113945.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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