驱动装置以及驱动装置的控制方法制造方法及图纸

驱动装置(12)具备：输出电压分解部(1221)，其将向超声波振子的输出电压分解为基本成分和高次谐波成分；输出电流分解部(1222)，其将流向超声波振子的输出电流分解为基本成分和高次谐波成分；Cb电流计算部(1223)，其基于输出电压的基本成分和高次谐波成分来计算Cb电流的基本成分和高次谐波成分；驱动电流计算部(1224)，其基于输出电流的基本成分和高次谐波成分及Cb电流的基本成分和高次谐波成分来计算超声波振子的驱动电流的基本成分和高次谐波成分；驱动电流合计部(1226)，其将驱动电流的基本成分和高次谐波成分相加；以及恒定电流控制部(1227)，其生成使进行相加所得到的驱动电流成为目标值的恒定电流控制数据。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种驱动装置以及驱动装置的控制方法。
技术介绍
作为能够对生物体组织进行切开、止血、凝固等处置的装置之一，已知超声波手术装置。一般来说，超声波手术装置具有超声波振子、驱动装置以及探头。超声波振子包括压缩(piezo)元件等压电元件。驱动装置向超声波振子供给用于使超声波振子进行超声波振动的驱动电力。探头将由超声波振子产生的超声波振动传递到超声波手术装置的前端部。在这种超声波手术装置中，进行将从驱动装置向超声波振子供给的电流保持为固定的恒定电流控制，使得即使超声波振子发生了负荷变动也能够在探头中进行振幅稳定的振动。例如，在日本特开平11-70118号公报中提出的超声波手术装置通过求出与对探头施加的机械上的负荷对应的驱动超声波振子时的阻抗并向驱动装置反馈该阻抗来进行控制，使得从驱动装置向超声波振子供给的电流固定。
技术实现思路
超声波振子具有基于其构造等而在物理上确定的谐振频率。而且，以谐振频率附近的频率被驱动的超声波振子的电气等效电路是以下电路：对包括表示超声波振子的机械上的振动特性的电感器和电容器以及表示机械上的负荷的电阻的串联谐振电路并联连接表示由超声波振子的压电元件、电极板产生的寄生电容成分的电容器所得到的电路。只有该等效电路中的流向串联谐振电路的电流对超声波振子的振动作出贡献。因此，为了使探头以稳定且固定的振幅进行振动，需要高精度地检测流向等效电路的串联谐振电路的电流。本专利技术是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供一种用于使超声波振动更加稳定的驱动装置以及这样的驱动装置的控制方法。为了实现上述目的，本专利技术的第一方式的驱动装置具有超声波振子并且该驱动装置与利用由所述超声波振子产生的超声波振动来处置生物体组织的超声波处置器具电连接，其中，所述超声波振子能够利用对包括电感器、第一电容器以及电阻的串联电路并联连接第二电容器所得到的电气等效电路来表示，该驱动装置具备：输出电压分解部，其将基于用于驱动所述超声波振子的交流的驱动电压而施加于所述超声波振子的输出电压分解为基本成分和高次谐波成分；输出电流分解部，其将基于所述驱动电压而流向所述超声波振子的输出电流分解为基本成分和高次谐波成分；电容器电流计算部，其基于由所述输出电压分解部得到的所述输出电压的基本成分和高次谐波成分及所述第二电容器的静电电容值来计算流向所述第二电容器的电容器电流的基本成分和高次谐波成分；驱动电流计算部，其基于由所述输出电流分解部得到的所述输出电流的基本成分和高次谐波成分及由所述电容器电流计算部计算出的所述电容器电流的基本成分和高次谐波成分来计算流向所述串联电路的驱动电流的基本成分和高次谐波成分；驱动电流合计部，其将由所述驱动电流计算部计算出的所述驱动电流的基本成分和高次谐波成分相加；以及恒定电流控制部，其生成用于控制所述驱动电压以使由所述驱动电流合计部进行相加所得到的驱动电流成为目标值的恒定电流控制数据。为了实现上述目的，在本专利技术的第二方式的驱动装置的控制方法中，驱动装置具有超声波振子并且该驱动装置与利用由所述超声波振子产生的超声波振动来处置生物体组织的超声波处置器具电连接，其中，所述超声波振子能够利用对包括电感器、第一电容器以及电阻的串联电路并联连接第二电容器所得到的电气等效电路来表示，该驱动装置的控制方法包括：将基于用于驱动所述超声波振子的交流的驱动电压而施加于所述超声波振子的输出电压分解为基本成分和高次谐波成分；将基于所述驱动电压而流向所述超声波振子的输出电流分解为基本成分和高次谐波成分；基于所述输出电压的基本成分和高次谐波成分及所述第二电容器的静电电容值来计算流向所述第二电容器的电容器电流的基本成分和高次谐波成分；基于所述输出电流的基本成分和高次谐波成分及所述电容器电流的基本成分和高次谐波成分来计算流向所述串联电路的驱动电流的基本成分和高次谐波成分；将所述驱动电流的基本成分和高次谐波成分相加；以及生成用于控制所述驱动电压以使进行所述相加所得到的驱动电流成为目标值的恒定电流控制数据。根据本专利技术，能够提供一种用于使超声波振动更加稳定的驱动装置以及这样的驱动装置的控制方法。附图说明图1是示出作为本专利技术的一个实施方式所涉及的驱动装置的应用例的超声波手术装置的主要结构的框图。图2是示出控制电路的详细结构的框图。图3是正在谐振频率附近被驱动的超声波振子的电气等效电路图。图4A是示出输出电流的基本成分、Cb电流的基本成分以及驱动电流的基本成分之间的关系的图。图4B是示出输出电流的二次谐波成分、Cb电流的二次谐波成分以及驱动电流的二次谐波成分之间的关系的图。图4C是示出输出电流的三次谐波成分、Cb电流的三次谐波成分以及驱动电流的三次谐波成分之间的关系的图。图5是示出驱动电流的合计的图。图6是示出本专利技术的一个实施方式所涉及的超声波手术装置的动作的流程图。图7是示出扫描处理的流程图。图8A是示出本专利技术的一个实施方式所涉及的扫描处理的效果的第一图。图8B是示出本专利技术的一个实施方式所涉及的扫描处理的效果的第二图。图9是示出变形例2的超声波手术装置的动作的流程图。图10是示出静电电容计算处理的流程图。具体实施方式下面，参照附图来说明本专利技术的实施方式。图1是示出作为本专利技术的一个实施方式所涉及的驱动装置的应用例的超声波手术装置的主要结构的框图。超声波手术装置1具有驱动装置12。驱动装置12与超声波处置器具电连接。驱动装置12生成输出信号以使超声波处置器具的超声波振子14以固定的振幅进行超声波振动。驱动装置12具有控制电路122、D/A电路124以及驱动电压生成电路126。控制电路122例如由FPGA(FieldProgrammableGateArray：现场可编程门阵列)构成。控制电路122将按照由驱动电压生成电路126生成的驱动电压而施加于超声波振子14的输出电压和流向超声波振子14的输出电流以数字信号取入，向D/A电路124输出基于所取入的输出电压和输出电流而生成的恒定电流控制数据。恒定电流控制数据例如是表示为了对超声波振子14进行恒定电流驱动而要由驱动电压生成电路126生成的驱动电压的电压值的数据。另外，控制电路122向D/A电路124输出基于所取入的输出电压和输出电流而生成的频率数据。频率数据例如是表示驱动电压的频率值的数据。关于控制电路122，在后面详细说明。D/A电路124将从控制电路122以数字信号输出的恒定电流控制数据和频率数据转换为模拟信号，向驱动电压生成电路126输出通过该转换而得到的恒定电流控制信号和频率信号。驱动电压生成电路126基于从D/A电路124输出的恒定电流控制信号和频率信号来生成驱动电压并向超声波振子14施加该驱动电压。驱动电压例如是将恒定电流控制信号与频率信号相乘而生成的交流电压。超声波处置器具主要具有超声波振子14和探头16。超声波振子14例如是压电元件，按照被驱动电压生成电路126施加的驱动电压来进行超声波振动。探头16经过细长形状的护套18的内部而与超声波振子14连结，该探头16随着超声波振子14的振动而进行振动。把持部20以绕护套18的前端部(设为没有面对超声波振子14的一侧的端部)转动的方式安装并根据未图示的操作部的操作进行转动。例如，通过手术操作者操作未图示的操作部来使把持部20转本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种驱动装置，具有超声波振子并且该驱动装置与利用由所述超声波振子产生的超声波振动来处置生物体组织的超声波处置器具电连接，其中，所述超声波振子能够利用对包括电感器、第一电容器以及电阻的串联电路并联连接第二电容器所得到的电气等效电路来表示，该驱动装置具备：输出电压分解部，其将基于用于驱动所述超声波振子的交流的驱动电压而施加于所述超声波振子的输出电压分解为基本成分和高次谐波成分；输出电流分解部，其将基于所述驱动电压而流向所述超声波振子的输出电流分解为基本成分和高次谐波成分；电容器电流计算部，其基于由所述输出电压分解部得到的所述输出电压的基本成分和高次谐波成分及所述第二电容器的静电电容值来计算流向所述第二电容器的电容器电流的基本成分和高次谐波成分；驱动电流计算部，其基于由所述输出电流分解部得到的所述输出电流的基本成分和高次谐波成分及由所述电容器电流计算部计算出的所述电容器电流的基本成分和高次谐波成分来计算流向所述串联电路的驱动电流的基本成分和高次谐波成分；驱动电流合计部，其将由所述驱动电流计算部计算出的所述驱动电流的基本成分和高次谐波成分相加；以及恒定电流控制部，其生成用于控制所述驱动电压以使由所述驱动电流合计部进行相加所得到的驱动电流成为目标值的恒定电流控制数据。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.10 JP 2015-0476371.一种驱动装置，具有超声波振子并且该驱动装置与利用由所述超声波振子产生的超声波振动来处置生物体组织的超声波处置器具电连接，其中，所述超声波振子能够利用对包括电感器、第一电容器以及电阻的串联电路并联连接第二电容器所得到的电气等效电路来表示，该驱动装置具备：输出电压分解部，其将基于用于驱动所述超声波振子的交流的驱动电压而施加于所述超声波振子的输出电压分解为基本成分和高次谐波成分；输出电流分解部，其将基于所述驱动电压而流向所述超声波振子的输出电流分解为基本成分和高次谐波成分；电容器电流计算部，其基于由所述输出电压分解部得到的所述输出电压的基本成分和高次谐波成分及所述第二电容器的静电电容值来计算流向所述第二电容器的电容器电流的基本成分和高次谐波成分；驱动电流计算部，其基于由所述输出电流分解部得到的所述输出电流的基本成分和高次谐波成分及由所述电容器电流计算部计算出的所述电容器电流的基本成分和高次谐波成分来计算流向所述串联电路的驱动电流的基本成分和高次谐波成分；驱动电流合计部，其将由所述驱动电流计算部计算出的所述驱动电流的基本成分和高次谐波成分相加；以及恒定电流控制部，其生成用于控制所述驱动电压以使由所述驱动电流合计部进行相加所得到的驱动电流成为目标值的恒定电流控制数据。2.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，还具备存储部，该存储部事先存储所述第二电容器的静电电容值，所述电容器电流计算部从所述存储部获取所述第二电容器的静电电容值。3.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，所述电容器电流计算部基于以反谐振频率驱动所述超声波振子时流向所述超声波振子的输出电流来计算所述第二电容器的静电电容...

【专利技术属性】
技术研发人员：松井俊介，川岛兴，
申请(专利权)人：奥林巴斯株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP