控制装置、超声波处置系统以及谐振频率探查方法与流程

1.本发明涉及一种控制装置、超声波处置系统、以及谐振频率探查方法。


背景技术：

2.以往，已知一种超声波处置系统，该超声波处置系统具备根据所供给的驱动信号来产生超声波振动的超声波振子以及对该超声波振子供给驱动信号的控制装置，通过对生物体组织施加该超声波振动来对该生物体组织进行处置(例如参照专利文献1)。
3.在专利文献1所记载的超声波处置系统中，控制装置在一定范围内扫描对超声波振子供给的驱动信号的频率(以下记载为驱动频率)，探查该超声波振子的谐振频率。之后，控制装置执行将驱动频率锁定为通过该探查而得到的谐振频率的pll(phase locked loop：锁相环)控制。
4.现有技术文献
5.专利文献
6.专利文献1：日本特开2009
‑
261935号公报


技术实现要素：

7.发明要解决的问题
8.然而，在专利文献1所记载的超声波处置系统中，由于一边扫描驱动频率一边探查谐振频率，因此存在需要花费时间探查该谐振频率的问题。
9.本发明是鉴于上述而完成的，其目的在于提供一种能够在短时间内探查超声波振子的谐振频率的控制装置、超声波处置系统以及谐振频率探查方法。
10.用于解决问题的方案
11.为了解决上述问题并实现目的，本发明所涉及的控制装置具备：合成信号生成部，其生成具有多个频率成分的输入合成信号，对超声波振子供给所述输入合成信号；探测部，其检测所述输入合成信号由于所述超声波振子的频率响应而被变更所得到的输出合成信号，输出与所述输出合成信号相应的检测信号；频率分离部，其将所述检测信号分离为多个频率成分；以及频率确定部，其基于由所述频率分离部分离得到的多个频率成分来确定所述超声波振子的谐振频率。
12.本发明所涉及的超声波处置系统具备：超声波振子，其产生用于处置生物体组织的超声波振动；以及控制装置，其控制所述超声波振子的动作，其中，所述控制装置具备：合成信号生成部，其生成具有多个频率成分的输入合成信号，对超声波振子供给所述输入合成信号；探测部，其检测所述输入合成信号由于所述超声波振子的频率响应而被变更所得到的输出合成信号，输出与所述输出合成信号相应的检测信号；频率分离部，其将所述检测信号分离为多个频率成分；以及频率确定部，其基于由所述频率分离部分离得到的多个频率成分来确定所述超声波振子的谐振频率。
13.本发明所涉及的谐振频率探查方法包括以下步骤：生成具有多个频率成分的输入
合成信号，对超声波振子供给所述输入合成信号；检测所述输入合成信号由于所述超声波振子的频率响应而被变更所得到的输出合成信号，输出与所述输出合成信号相应的检测信号；将所述检测信号分离为多个频率成分；以及基于对所述检测信号进行分离而得到的多个频率成分来确定所述超声波振子的谐振频率。
14.发明的效果
15.根据本发明所涉及的控制装置、超声波处置系统以及谐振频率探查方法，能够在短时间内探查超声波振子的谐振频率。
附图说明
16.图1是示出实施方式1所涉及的超声波处置系统的图。
17.图2是示出处置器具的内部结构的图。
18.图3是示出控制装置的结构的框图。
19.图4是示出输入合成信号的频谱的图。
20.图5是示出超声波处置系统的动作的流程图。
21.图6是示出第一us信号的频谱的图。
22.图7是示出blt的频率特性的图。
23.图8是示出实施方式2所涉及的控制装置的结构的框图。
24.图9是示出超声波处置系统的动作的流程图。
25.图10是示出实施方式3所涉及的控制装置的结构的框图。
26.图11是示出超声波处置系统的动作的流程图。
27.图12是说明步骤s8的图。
28.图13是示出实施方式4所涉及的控制装置的结构的框图。
29.图14是示出超声波处置系统的动作的流程图。
30.图15是示出实施方式3的变形例的图。
具体实施方式
31.下面，参照附图来说明用于实施本发明的方式(以下，实施方式)。此外，本发明不被下面说明的实施方式所限定。并且，在附图的记载中，对相同部分标注相同的标记。
32.(实施方式1)
33.〔超声波处置系统的概要结构〕
34.图1是示出本实施方式1所涉及的超声波处置系统1的图。
35.超声波处置系统1通过对生物体组织中的作为处置对象的部位(以下记载为对象部位)施加超声波能量，来处置该对象部位。在此，该处置例如是指对象部位的凝固和切开。如图1所示，该超声波处置系统1具备处置器具2和控制装置3。
36.〔处置器具的结构〕
37.图2是示出处置器具2的内部结构的图。
38.处置器具2例如是用于在穿过腹壁的状态下处置对象部位的外科医疗用处置器具。如图1或图2所示，该处置器具2具备手持件4和超声波换能器5。
39.如图1或图2所示，手持件4具备保持壳体41、操作把手42、开关43、护套44、钳部件
45以及振动传递构件46。
40.保持壳体41支承整个处置器具2。
41.操作把手42以能够移动的方式安装于保持壳体41，用于受理手术操作者的开闭操作。
42.开关43被设置成暴露于保持壳体41的外部的状态，用于受理手术操作者的输出开始操作。而且，开关43经由电缆c(图1、图2)，由此对控制装置3输出与该输出开始操作相应的的操作信号。
43.护套44具有圆筒形状。此外，下面将护套44的中心轴记载为中心轴ax(图1、图2)。另外，下面将沿着中心轴ax的一侧记载为前端侧ar1(图1、图2)，将另一侧记载为基端侧ar2(图1、图2)。而且，护套44的基端侧ar2的一部分安装于保持壳体41。
44.钳部件45以能够旋转的方式安装于护套44的前端侧ar1的端部，在钳部件45与振动传递构件46的前端侧ar1的端部之间把持对象部位。此外，在上述的保持壳体41和护套44的内部设置有开闭机构(省略图示)，该开闭机构与手术操作者对操作把手42的开闭操作相应地使钳部件45相对于振动传递构件46的前端侧ar1的端部开闭。
45.振动传递构件46具有沿着中心轴ax呈直线状延伸的长条形状，如图1或图2所示，振动传递构件46以前端侧ar1的端部暴露于外部的状态贯穿护套44的内部。另外，振动传递构件46的基端侧ar2的端部与构成超声波换能器5的blt(螺栓紧固朗之万型超声波振子)52连接(图2)。而且，振动传递构件46将blt 52产生的超声波振动从基端侧ar2的端部传递至前端侧ar1的端部。在本实施方式1中，该超声波振动是在沿着中心轴ax的方向上振动的纵振动。此时，振动传递构件46的前端侧ar1的部分由于该振动传递构件46的纵振动而以例如80μm的振幅进行振动。即，把持于钳部件45与振动传递构件46的前端侧ar1的端部之间的对象部位被从该前端侧ar1的端部施加超声波振动。换言之，对象部位被从该前端侧ar1的端部施加超声波能量。由此，在该前端侧ar1的端部与对象部位之间产生摩擦热。然后，该对象部位被处置。
46.如图1或图2所示，超声波换能器5具备td壳体51和blt 52(图2)。
47.td壳体51支承blt 52，并且装卸自如地连接于保持壳体41。
48.blt 52相当于本发明所涉及的超声波振子。该blt 52在控制装置3的控制下产生超声波振动。如图2所示，该blt 52具备多个电极板521、多个压电元件522、前块523以及电布线525。
49.多个电极板521是被控制装置3供给驱动信号的部分。此外，在图2的例子中图示了5个电极板521。这些多个电极板521分别具有在中央具有开口的圆板形状，沿着中心轴ax并排设置。另外，多个电极板521具备沿着中心轴ax交替地配设的负电极板521a和正电极板521b。
50.多个压电元件522分别具有在中央具有开口的圆板形状，分别配设于负电极板521a与正电极板521b之间。即，多个电极板521和多个压电元件522沿着中心轴ax交替地配设。此外，在图2的例子中，图示了4个压电元件522。而且，多个压电元件522根据供给到多个电极板521的驱动信号，在沿着中心轴ax的厚度的方向上产生电位差，由此产生以沿着该中心轴ax的方向为振动方向的纵振动的超声波振动。
51.前块523对多个压电元件522所产生的超声波振动的振幅进行放大。该前块523具
有沿着中心轴ax呈直线状延伸的长条形状。而且，如图2所示，前块523具备第一安装部523a、截面积变化部523b以及第二安装部523c。
52.第一安装部523a是沿着中心轴ax呈直线状延伸的螺栓，分别贯穿多个电极板521和多个压电元件522的中央的各开口。而且，如图2所示，在第一安装部523a的基端侧ar2的端部安装有后块524。
53.截面积变化部(变幅杆)523b设置于第一安装部523a的前端侧ar1的端部，是对超声波振动的振幅进行放大的部分。如图2所示，该截面积变化部523b具有如下的截头圆锥形状：截面积变化部523b的基端侧ar2的端部被设定为直径尺寸比第一安装部523a的直径尺寸大，且截面积变化部523b的截面积随着去向前端侧ar1而减小。即，多个电极板521和多个压电元件522通过被夹持在截面积变化部523b与后块524之间来一体化地形成为具有大致圆柱形状的状态。
54.如图2所示，第二安装部523c设置于截面积变化部523b的前端侧ar1的端部，沿着中心轴ax呈直线状延伸。而且，在超声波换能器5连接于手持件4的状态下，第二安装部523c的前端侧ar1的端部与振动传递构件46的基端侧ar2的端部连接。
55.电布线525是将相邻的电极板521彼此电连接的部分。如图2所示，该电布线525具备将相邻的负电极板521a彼此电连接的负电极布线525a以及将相邻的正电极板521b彼此电连接的正电极布线525b。在此，电布线525被设置于相互一体化的多个电极板521和多个压电元件522的大致圆柱形状的外周。
56.〔控制装置的结构〕
57.图3是示出控制装置3的结构的框图。
58.处置器具2通过电缆c装卸自如地连接于控制装置3。然后，控制装置3通过经由电缆c来统一地控制处置器具2的动作。如图3所示，该控制装置3具备能量源31、检测电路32、adc(analog to digital converter：模数转换器)33、处理器34以及存储器35。
59.在此，如图2所示，在多个负电极板521a中的位于最靠基端侧ar2的位置的负电极板521a和多个正电极板521b中的位于最靠基端侧ar2的位置的正电极板521b分别接合有构成电缆c的一对引线c1、c1
′
。此外，在图3中，为便于说明，通过一根线来表示一对引线c1、c1
′
。
60.能量源31相当于本发明所涉及的合成信号生成部。该能量源31在处理器34的控制下生成具有多个频率成分的合成信号或者生成用于驱动blt 52(使blt 52产生超声波振动)的是交流电力的驱动信号。然后，能量源31通过经由一对引线c1、c1
′
来对blt 52供给所生成的合成信号或者驱动信号。
61.此外，以下为了便于说明，将从能量源31对blt 52供给的合成信号记载为输入合成信号，将输入合成信号由于blt 52的频率响应而被变更所得到的信号记载为输出合成信号。同样地，将从能量源31对blt 52供给的驱动信号记载为输入驱动信号，将输入驱动信号由于blt 52的频率响应而被变更所得到的信号记载为输出驱动信号。
62.如图3所示，该能量源31具备第1～第n信号源311、合成电路312以及放大电路313。
63.第1～第n信号源311相当于本发明所涉及的多个信号源，分别输出频率互不相同的信号。在本实施方式1中，从第1～第n信号源311输出的信号的频率按照该第1～第n信号源311的顺序依次减小第一频率。以下为了便于说明，将该第一频率设为“0.1khz”来进行说
明。另外，设第一信号源311输出49.0khz的信号。并且，设第n信号源311输出45.0khz的信号。即，“n”是“41”。另外，从第1～第n信号源311分别输出的信号的振幅全部相同。此外，该第一频率不限于“0.1khz”，也可以是其它频率。
64.合成电路312通过将从所有第1～第n信号源311分别输出的信号进行合成来生成输入合成信号。然后，合成电路312对放大电路313输出该输入合成信号。
65.图4是示出输入合成信号的频谱的一例的图。
66.如图4所示，输入合成信号具有分别从第1～第n信号源311输出的信号的各频率成分。另外，该各频率成分的振幅都是相同的。
67.另外，当在处理器34的控制下仅第1～第n信号源311中的某一个正在动作的情况下，合成电路312将从该正在动作的一个信号源311输出的信号作为输入驱动信号向放大电路313输出。
68.放大电路313是对从合成电路312输出的输入合成信号或者输入驱动信号进行放大的放大器。然后，从放大电路313输出的输入合成信号或者输入驱动信号通过经由一对引线c1、c1
′
而被供给到blt 52。
69.检测电路32相当于本发明所涉及的探测部。该检测电路32由检测电流值的电流传感器和检测电压值的电压传感器中的至少一者构成，通过检测输出合成信号来输出第一us信号(模拟信号)，并且通过检测输出驱动信号来输出第二us信号(模拟信号)。
70.在此，第一us信号相当于本发明所涉及的检测信号。作为该第一us信号，能够例示出：输出合成信号中的电压的相位信号(以下记载为第一us电压相位信号θv1)、该输出合成信号中的电流的相位信号(以下记载为第一us电流相位信号θi1)、该输出合成信号中的电压与电流的相位差(以下记载为第一相位差(θv1
‑
θi1))、该输出合成信号中的电流值(以下记载为第一us电流i1)、该输出合成信号中的电压值(以下记载为第一us电压v1)、根据该第一us电流i1和该第一us电压v1计算得到的阻抗值(以下记载为第一us阻抗r1)等。
71.另外，作为第二us信号，能够例示出：输出驱动信号中的电压的相位信号(以下记载为第二us电压相位信号θv2)、该输出驱动信号中的电流的相位信号(以下记载为第二us电流相位信号θi2)、该输出驱动信号中的电压与电流的相位差(以下记载为第二相位差(θv2
‑
θi2))、该输出驱动信号中的电流值(以下记载为第二us电流i2)、该输出驱动信号中的电压值(以下记载为第二us电压v2)、根据该第二us电流i2和该第二us电压v2计算得到的阻抗值(以下记载为第二us阻抗r2)等。
72.adc 33将从检测电路32输出的第一us信号(模拟信号)或者第二us信号(模拟信号)变换为数字信号。然后，adc 33将变换后的第一us信号(数字信号)或者第二us信号(数字信号)向处理器34输出。
73.处理器34例如是cpu(central processing unit：中央处理单元)、fpga(field
‑
programmable gate array：现场可编程门阵列)等，在处置器具2通过电缆c连接于控制装置3的状态下，处理器34与开关43电连接。而且，处理器34按照存储器35中存储的程序来控制超声波处置系统1整体的动作。该处理器34具有作为本发明所涉及的频率分离部和频率确定部的功能。此外，处理器34的功能将在后述的“超声波处置系统的动作”中进行说明。
74.存储器35存储处理器34执行的程序、该处理器34的处理所需的信息等。
75.〔超声波处置系统的动作〕
76.接下来对上述的超声波处置系统1的动作(包括本发明所涉及的谐振频率探查方法)进行说明。
77.图5是示出超声波处置系统1的动作的流程图。
78.手术操作者使用例如套管针等将处置器具2的前端侧ar1的部分穿过腹壁后插入到腹腔内。然后，手术操作者对操作把手42进行开闭操作，通过钳部件45和振动传递构件46的前端侧ar1的端部来把持对象部位。之后，手术操作者按下开关43(步骤s1：“是”)。
79.在开关43被按下的情况下(步骤s1：“是”)，处理器34对能量源31输出控制信号。然后，能量源31通过合成电路312将从所有第1～第n信号源311分别输出的信号进行合成，生成输入合成信号(步骤s2：合成信号生成步骤)。另外，能量源31通过经由一对引线c1、c1
′
来对blt 52供给在步骤s2中生成并被放大电路313放大后的输入合成信号(步骤s3：合成信号生成步骤)。
80.在步骤s3之后，检测电路32通过检测输出合成信号来输出第一us信号(模拟信号)(步骤s4：探测步骤)。
81.图6是示出第一us信号的频谱的一例的图。图7是示出blt 52的频率特性的图。
82.在此，如图7所示，blt 52具有在谐振频率fr和反谐振频率fr
′
处增益(阻抗)分别成为极值的频率特性。另外，如上所述，构成输入合成信号的多个频率成分具有相同的振幅。因此，如图6所示，与输入合成信号由于blt 52的频率响应而被变更所得到的输出合成信号相应的第一us信号具有与构成该输入合成信号的多个频率成分(图4)相同的频率成分，并且，所述第一us信号为在谐振频率fr处振幅最大的山型的频谱。此外，图6示出的第一us信号例如是第一us电流i1、第一us电压v1、或者第一us阻抗r1。
83.在步骤s4之后，处理器34通过fft(fast fourier transform：快速傅立叶变换)分析将从检测电路32输出并被adc 33变换后的第一us信号(数字信号)分离为多个频率成分(步骤s5：频率分离步骤)。
84.在步骤s5之后，处理器34将在步骤s5中通过fft分析而分离得到的多个频率成分中的振幅最大的第一频率成分的频率(在图6的例子中为47.0khz)确定为blt 52的谐振频率fr(步骤s6：频率确定步骤)。
85.在步骤s6之后，处理器34对能量源31输出控制信号，使能量源31对blt 52输出输入驱动信号，并且执行将该输入驱动信号的频率(以下记载为驱动频率)锁定为在步骤s6中确定的频率的pll控制(步骤s7)。
86.具体地说，处理器34仅使第1～第n信号源311中的输出在步骤s6中确定的频率的信号的信号源311(在图6的例子中为输出47.0khz的信号的第21信号源311)动作。由此，能量源31将从该一个信号源311输出的信号作为输入驱动信号向blt 52供给。然后，处理器34基于从检测电路32输出的第二us信号(例如第二相位差(θv2
‑
θi2))，执行将驱动频率锁定为在步骤s6中确定的频率的pll控制。例如，处理器34在第二相位差(θv2
‑
θi2)大于0的情况下，停止原本正在动作的信号源311的动作，仅使输出比该信号源311的信号的频率低0.1khz的信号的一个信号源311进行动作。即，处理器34将驱动频率降低0.1khz。另一方面，处理器34在第二相位差(θv2
‑
θi2)小于0的情况下，停止原本正在动作的信号源311的动作，仅使输出比该信号源311的信号的频率高0.1khz的信号的一个信号源311进行动作。即，处理器34将驱动频率提高0.1khz。由此，处理器34将驱动频率锁定为在步骤s6中确定的频率。
87.通过执行以上说明的步骤s7，blt 52产生超声波振动。然后，把持于钳部件45与振动传递构件46的前端侧ar1的端部之间的对象部位被处置。
88.根据以上说明的本实施方式1，取得以下效果。
89.在本实施方式1所涉及的控制装置3中，能量源31生成具有多个频率成分的输入合成信号，对blt 52供给该输入合成信号。另外，检测电路32检测输入合成信号由于blt 52的频率响应而被变更所得到的输出合成信号，输出与该输出合成信号相应的第一us信号。然后，处理器34将第一us信号分离为多个频率成分，基于该多个频率成分来确定blt 52的谐振频率fr。
90.因此，在探查谐振频率fr时，不需要以往所执行的驱动频率的扫描。因而，根据本实施方式1所涉及的控制装置3，能够在短时间内探查谐振频率fr。
91.特别是，构成输入合成信号的多个频率成分具有相同的振幅(图4)。
92.因此，与输入合成信号由于blt 52的频率响应而被变更所得到的输出合成信号相应的第一us信号具有与构成该输入合成信号的多个频率成分相同的频率成分，并且为在谐振频率fr处振幅最大的山型的频谱。
93.因而，仅通过探查振幅最大的频率成分，就能够容易地确定谐振频率fr。
94.另外，处理器34通过fft分析来确定谐振频率fr。
95.因此，能够使用不使blt 52产生超声波振动的程度的输入合成信号。由此，能够在s/n大幅改善的状态下高精度地确定谐振频率fr。
96.(实施方式2)
97.接下来对本实施方式2进行说明。
98.在下面的说明中，对与上述实施方式1相同的结构标注相同的标记，并省略或简化其详细说明。
99.图8是示出本实施方式2所涉及的控制装置3a的结构的框图。
100.在本实施方式2所涉及的超声波处置系统1a中，如图8所示，相对于在上述实施方式1中说明的超声波处置系统1，采用了与控制装置3不同的控制装置3a，并通过不同的方法生成输入合成信号。
101.在控制装置3a中，如图8所示，相对于在上述实施方式1中说明的控制装置3，分别采用了与能量源31结构不同的能量源31a以及与处理器34功能不同的处理器34a。
102.在能量源31a中，如图8所示，相对于在上述实施方式1中说明的能量源31，省略了第1～第n信号源311和合成电路312，并且追加了dac(digital to analog converter：数模转换器)314。
103.dac 314相当于本发明所涉及的变换电路。该dac 314将从处理器34a输出的数字信号变换为模拟信号。然后，dac 314对放大电路313输出变换得到的模拟信号。
104.处理器34a具有作为本发明所涉及的频率分离部和频率确定部的功能。此外，处理器34a的功能将在后述的超声波处置系统1a的动作中进行说明。
105.以上说明的能量源31a(放大电路313和dac 314)和处理器34a相当于本发明所涉及的合成信号生成部。
106.接下来对超声波处置系统1a的动作(包括本发明所涉及的谐振频率探查方法)进行说明。
107.图9是示出超声波处置系统1a的动作的流程图。
108.在本实施方式2所涉及的超声波处置系统1a的动作中，如图9所示，相对于在上述实施方式1中说明的超声波处置系统1的动作，分别采用了步骤s2a、s7a来代替步骤s2、s7。因此，以下仅对步骤s2a、s7a进行说明。
109.在此，在本实施方式2所涉及的存储器35中例如存储有用于生成具有图4所示的频谱的输入合成信号(数字信号)的表。
110.在开关43被按下的情况下(步骤s1：“是”)，处理器34a通过参照存储器35中存储的表，对dac 314输出输入合成信号(数字信号)。另外，该dac 314将输入合成信号(数字信号)变换为模拟信号。通过以上的处理，生成输入合成信号(模拟信号)(步骤s2a：合成信号生成步骤)。之后，依次执行步骤s3～s6。此外，在步骤s3～s6中，能量源31a执行原本由能量源31执行的处理，处理器34a执行原本由处理器34执行的处理。
111.在步骤s6之后，处理器34a使能量源31a对blt 52供给输入驱动信号，并且执行将驱动频率锁定为在步骤s6中确定的频率的pll控制(步骤s7a)。
112.具体地说，处理器34a生成在步骤s6中确定的频率的输入驱动信号(数字信号)，对dac 314输出该输入驱动信号(数字信号)。由此，能量源31对blt 52供给在步骤s6中确定的频率的输入驱动信号(模拟信号)。然后，处理器34a基于从检测电路32输出的第二us信号(例如第二相位差(θv2
‑
θi2))，执行将驱动频率锁定为在步骤s6中确定的频率的pll控制。例如，处理器34a在第二相位差(θv2
‑
θi2)大于0的情况下，生成比原本对dac 314输出的输入驱动信号的频率低0.1khz的频率的输入驱动信号(数字信号)，对dac 314输出该输入驱动信号(数字信号)。即，处理器34a将驱动频率降低0.1khz。另一方面，处理器34a在第二相位差(θv2
‑
θi2)小于0的情况下，生成比原本对dac 314输出的输入驱动信号的频率高0.1khz的频率的输入驱动信号(数字信号)，对dac 314输出该输入驱动信号(数字信号)。即，处理器34a将驱动频率提高0.1khz。由此，处理器34a将驱动频率锁定为在步骤s6中确定的频率。
113.通过执行以上说明的步骤s7a，blt 52产生超声波振动。然后，把持于钳部件45与振动传递构件46的前端侧ar1的端部之间的对象部位被处置。
114.根据以上说明的本实施方式2，除了取得与上述的实施方式1相同的效果之外，还取得以下的效果。
115.在本实施方式2所涉及的控制装置3a中，本发明所涉及的合成信号生成部由能量源31a(放大电路313和dac 314)和处理器34a和构成。
116.因此，能够省略在上述的实施方式1中说明的第1～第n信号源311和合成电路312，并且能够简化硬件结构。
117.此外，在上述的实施方式2中，处理器34a通过参照存储器35中存储的表来对dac 314输出输入合成信号(数字信号)，但是并不限于此，也可以采用以下的结构。
118.处理器34a生成频率互相不同的多个正弦波。另外，处理器34a通过将该多个正弦波进行合成来生成输入合成信号(数字信号)。然后，处理器34a对dac 314输出该输入合成信号(数字信号)。
119.(实施方式3)
120.接下来对本实施方式3进行说明。
121.在下面的说明中，对与上述实施方式1相同的结构标注相同的标记，并省略或简化其详细说明。
122.图10是示出本实施方式3所涉及的控制装置3b的结构的框图。
123.在本实施方式3所涉及的超声波处置系统1b中，如图10所示，相对于在上述实施方式1中说明的超声波处置系统1，采用了与控制装置3不同的控制装置3b，并通过不同的方法探查谐振频率fr。
124.在控制装置3b中，如图10所示，相对于在上述的实施方式1中说明的控制装置3，分别采用了与能量源31结构不同的能量源31b以及与处理器34功能不同的处理器34b。
125.在能量源31b中，如图10所示，采用了第1～第m信号源311b来代替第1～第n信号源311。
126.第1～第m信号源311b相当于本发明所涉及的多个信号源，分别输出互不相同的频率的信号。在本实施方式3中，从第1～第m信号源311b输出的信号的频率按照该第1～第m信号源311b的顺序依次减小第二频率，该第二频率比第一频率小。以下为了便于说明，将该第二频率设为“0.01khz”来进行说明。另外，设第一信号源311b输出49.0khz的信号。并且，设第m信号源311b输出45.0khz的信号。即，“m”是“401”。另外，从第1～第m信号源311b分别输出的信号的振幅全部相同。此外，该第二频率不限于“0.01khz”，也可以是其它频率。
127.该处理器34b具有作为本发明所涉及的频率分离部和频率确定部的功能。此外，处理器34b的功能将在后述的超声波处置系统1b的动作中进行说明。
128.接下来对超声波处置系统1b的动作(包括本发明所涉及的谐振频率探查方法)进行说明。
129.图11是示出超声波处置系统1b的动作的流程图。
130.在本实施方式3所涉及的超声波处置系统1b的动作中，如图11所示，相对于在上述实施方式1中说明的超声波处置系统1的动作，采用了步骤s2b来代替步骤s2，并追加了步骤s8～s15。因此，以下仅对步骤s2b、步骤s8～s15进行说明。
131.在开关43被按下的情况下(步骤s1：“是”)，处理器34b对能量源31b输出控制信号。然后，能量源31b通过合成电路312将从401个第1～第m信号源311b中的、输出与在上述实施方式1中说明的第1～第n信号源311分别相同的频率的信号的41个信号源311b分别输出的信号进行合成，生成输入合成信号(步骤s2b：合成信号生成步骤)。之后，依次执行步骤s3～s5。此外，在步骤s3～s5中，能量源31b执行原本由能量源31执行的处理，处理器34b执行原本由处理器34执行的处理。
132.在步骤s5之后，处理器34b基于在步骤s5中通过fft分析将第一us信号进行分离得到的多个频率成分，来判定是否需要扫描(步骤s8)。
133.图12是说明步骤s8的图。
134.例如，处理器34b在第一us信号是第一us电流i1、第一us电压v1、或者第一us阻抗r1的情况下，如图12所示，判断在步骤s5中通过fft分析将第一us信号进行分离得到的多个频率成分中的振幅最大的第一频率成分(在图12的例子中为47.0khz)的振幅是否为特定的振幅th1以上。然后，在判断为第一频率成分的振幅为特定的振幅th1以上的情况下，处理器34判定为不需要扫描(步骤s8：“否”)。另一方面，在判断为第一频率成分的振幅小于特定的振幅th1的情况下，处理器34b判定为需要扫描(步骤s8：“是”)。
135.在判定为不需要扫描的情况下(步骤s8：“否”)，依次执行步骤s6、s7。此外，在步骤s6、s7中，能量源31b执行原本由能量源31执行的处理，处理器34b执行原本由处理器34执行的处理。
136.另一方面，在判定为需要扫描的情况下(步骤s8：“是”)，处理器34b分别确定在步骤s5中通过fft分析而分离得到的多个频率成分中紧接着第一频率成分的频率(例如47.0khz)之后的第二频率成分的频率(例如47.1khz)以及紧挨着该第一频率成分的频率之前的第三频率成分的频率(例如46.9khz)(步骤s9)。
137.在步骤s9之后，处理器34b使能量源31b对blt 52供给输入驱动信号，并且开始在从步骤s9中确定的第二频率成分的频率(例如47.1khz)到步骤s9中确定的第三频率成分的频率(例如46.9khz)的扫描范围内扫描驱动频率(步骤s10)。
138.具体地说，处理器34b仅使第1～第m信号源311b中的输出在步骤s9中确定的第二频率成分的频率(例如47.1khz)的信号的信号源311b(例如第191信号源311b)进行动作。由此，能量源31对blt 52供给以第二频率成分的频率为驱动频率的输入驱动信号。然后，处理器34b将动作的信号源311b依次切换为输出比当前正在动作的信号源311b的信号的频率低0.01khz的信号的信号源311b。由此，驱动频率从第二频率成分的频率(例如47.1khz)起以每次减少0.01khz的方式依次减少。
139.在步骤s10之后，处理器34b始终监视从检测电路32输出的第二us信号(第二us电流i2)是否开始上升(步骤s11)。此外，通过扫描驱动频率，在该驱动频率超过反谐振频率fr
′
的情况下，第二us电流i2开始上升。即，处理器34b在步骤s11中始终监视驱动频率是否超过反谐振频率fr
′
。
140.在判定为第二us电流i2开始上升的情况下(步骤s11：“是”)，处理器34b基于从检测电路32输出的第二us信号(第二相位差(θv2
‑
θi2))来始终监视该第二相位差(θv2
‑
θi2)是否变为0(步骤s12)。此外，在驱动频率变为谐振频率fr的情况下，第二相位差(θv2
‑
θi2)为0。即，处理器34b在步骤s12中搜索作为扫描驱动频率的结果而言该驱动频率变为谐振频率fr的点。
141.在判断为第二相位差(θv2
‑
θi2)变为0的情况下(步骤s12：“是”)，处理器34b将该第二相位差(θv2
‑
θi2)变为0的时间点下的驱动频率确定为谐振频率fr(步骤s13)。另外，处理器34b结束扫描驱动频率(步骤s14)。
142.在步骤s14之后，处理器34b对能量源31b输出控制信号，使能量源31b对blt 52供给输入驱动信号，并且执行将驱动频率锁定为在步骤s13中确定的谐振频率fr的pll控制(步骤s15)。
143.具体地说，处理器34b仅使第1～第m信号源311b中的输出在步骤s13中确定的谐振频率fr的信号的信号源311b进行动作。由此，能量源31b对blt 52供给从该一个信号源311b输出的信号来作为输入驱动信号。然后，处理器34b基于从检测电路32输出的第二us信号(例如第二相位差(θv2
‑
θi2))来执行将驱动频率锁定为在步骤s13中确定的谐振频率fr的pll控制。例如，处理器34b在第二相位差(θv2
‑
θi2)大于0的情况下，停止原本正在动作的信号源311b的动作，仅使输出比该信号源311b的信号的频率低0.01khz的信号的一个信号源311b进行动作。即，处理器34b将驱动频率降低0.01khz。另一方面，处理器34b在第二相位差(θv2
‑
θi2)小于0的情况下，停止原本正在动作的信号源311b的动作，仅使输出比该信号源
311b的信号的频率高0.01khz的信号的一个信号源311b进行动作。即，处理器34b将驱动频率提高0.01khz。由此，处理器34b将驱动频率锁定为在步骤s13中确定的谐振频率fr。
144.通过执行以上说明的步骤s15，blt 52产生超声波振动。然后，把持于钳部件45与振动传递构件46的前端侧ar1的端部之间的对象部位被处置。
145.根据以上说明的实施方式3，除了取得与上述的实施方式1相同的效果之外，还取得以下效果。
146.在本实施方式3所涉及的控制装置3b中，处理器34b在第一频率成分的振幅小于特定的振幅th1的情况下，在从第二频率成分的频率到第三频率成分的频率的扫描范围内扫描驱动频率，由此探查谐振频率fr。
147.因此，能够高精度地确定谐振频率fr。另外，扫描范围从第二频率成分的频率起到第三频率成分的频率为止，是比以往进行扫描的扫描范围小的范围。因此，谐振频率fr的探查也不会耗费时间。
148.此外，在上述的实施方式3中，也可以采用以下结构：省略步骤s6～s8，并在步骤s5之后依次执行步骤s9～s15。
149.另外，在上述的实施方式3中，在从第二频率成分的频率到第三频率成分的频率的扫描范围内扫描驱动频率时(步骤s10～s14)，依次切换信号源311b，但是不限于此，也可以采用以下的结构。
150.例如，能量源31b不是具备第1～第m信号源311b，而是与上述的实施方式1同样地具备第1～第n信号源311。另外，控制装置3b具备在上述实施方式2中说明的dac 314。而且，处理器34b生成在步骤s9中确定的第二频率成分的输入驱动信号(数字信号)，对dac 314输出该输入驱动信号(数字信号)(步骤s10)。由此，能量源31b对blt 52供给第二频率成分的输入驱动信号(模拟信号)。然后，处理器34b使要生成的输入驱动信号(数字信号)的频率从第二频率成分起以每次减少第二频率(例如0.01khz)的方式依次减少。即，对blt 52供给的输入驱动信号(模拟信号)的驱动频率从第二频率成分起以每次减少第二频率(例如0.01khz)的方式依次减少。在该过程中，处理器34b通过执行步骤s11～s13来确定谐振频率fr。
151.(实施方式4)
152.接下来对本实施方式4进行说明。
153.在下面的说明中，对与上述实施方式1相同的结构标注相同的标记，并省略或简化其详细说明。
154.图13是示出本实施方式4所涉及的控制装置3c的结构的框图。
155.在本实施方式4所涉及的超声波处置系统1c中，如图13所示，相对于在上述实施方式1中说明的超声波处置系统1，采用了与控制装置3不同的控制装置3c，在不同的定时探查谐振频率fr。
156.在控制装置3c中，如图13所示，相对于在上述实施方式1中说明的控制装置3，采用了与处理器34功能不同的处理器34c。
157.该处理器34c具有作为本发明所涉及的频率分离部和频率确定部的功能。此外，处理器34c的功能将在后述的超声波处置系统1c的动作中进行说明。
158.接下来对超声波处置系统1c的动作(包括本发明所涉及的谐振频率探查方法)进
行说明。
159.图14是示出超声波处置系统1c的动作的流程图。
160.在本实施方式4所涉及的超声波处置系统1c的动作中，如图14所示，步骤s2～s6是在待机模式时执行的，该待机模式是已对超声波处置系统1c接通电源、且开关43被按下(步骤s1：“是”)之前的状态。然后，在开关43被按下的情况下(步骤s1：“是”)，执行步骤s7。此外，在步骤s2～s7的处理中，处理器34c执行原本由处理器34执行的处理。
161.根据以上说明的本实施方式4，除了取得与上述的实施方式1相同的效果之外，还取得以下的效果。
162.本实施方式4所涉及的控制装置3c通过在待机模式时执行步骤s2～s6来确定谐振频率f。然后，控制装置3c在开关43被按下的情况下，使能量源31对blt 52供给输入驱动信号，并且执行将驱动频率锁定为在待机模式时确定的谐振频率fr的pll控制。
163.因此，当按下开关43时立即开始对象部位的处置，因此能够缩短处置时间。
164.此外，在上述的实施方式4中，设为在待机模式时仅执行一次步骤s2～s6的结构，但是不限于此，也可以设为将步骤s2～s6反复执行多次的结构。在该情况下，处理器34c在步骤s7中执行将驱动频率锁定为通过反复执行多次步骤s2～s6而确定出的多个谐振频率fr中的最新的谐振频率fr的pll控制。
165.(其它实施方式)
166.此前对用于实施本发明的方式进行了说明，但是本发明并不仅限定于上述的实施方式1～4。
167.在上述的实施方式1～4中，作为第一us信号，使用了第一us电流i1、第一us电压v1、或者第一us阻抗r1，将构成该第一us信号的多个频率成分中的振幅最大的第一频率成分的频率确定为谐振频率fr，但是不限于此。
168.例如，作为第一us信号，也可以采用第一相位差(θv1
‑
θi1)。在该情况下，该第一us信号具有与构成输入合成信号的多个频率成分(图4)相同的频率成分，并且为在谐振频率fr处第一相位差(θv1
‑
θi1)最小的谷型的频谱(参照图15)。由此，也可以将构成该第一us信号的多个频率成分中的第一相位差(θv1
‑
θi1)最小的第四频率成分的频率确定为谐振频率fr。
169.图15是示出实施方式3的变形例的图。
170.另外，在上述的实施方式3中，在使用第一相位差(θv1
‑
θi1)的情况下，处理器34b如下所示那样执行步骤s8。
171.即，如图15所示，处理器34b判断在步骤s5中通过fft分析将第一us信号进行分离得到的多个频率成分中的第一相位差(θv1
‑
θi1)最小的第四频率成分(在图15的例子中为47.0khz)的该第一相位差(θv1
‑
θi1)是否为特定的相位差th2以下。然后，处理器34b在判断为第四频率成分的第一相位差(θv1
‑
θi1)为特定的相位差th2以下的情况下，判定为不需要扫描(步骤s8：“否”)。另一方面，处理器34b在判断为第四频率成分的第一相位差(θv1
‑
θi1)超过特定的相位差th2的情况下，判定为需要扫描(步骤s8：“是”)。另外，在步骤s9中，处理器34b分别确定紧接着第四频率成分的频率(例如47.0khz)之后的第五频率成分的频率(例如47.1khz)和紧挨着该第四频率成分的频率之前的第六频率成分的频率(例如46.9khz)。然后，处理器34b开始在从步骤s9中确定的第五频率成分的频率(例如47.1khz)到步骤s9中
确定的第六频率成分的频率(例如46.9khz)的扫描范围内扫描驱动频率(步骤s10)。
172.在上述的实施方式1～4中，在将第一us信号分离为多个频率成分时使用了fft分析，但是不限于此，也可以采用其它的方法。
173.在上述的实施方式1～4中，采用了对对象部位施加超声波能量的结构，但是不限于此，也可以采用对对象部位施加高频能量和热能中的至少一种能量以及超声波能量的结构。在此，“对对象部位施加高频能量”是指向对象部位流通高频电流。另外，“对对象部位施加热能”是指向对象部位传递加热器等的热。
174.另外，表示超声波处置系统1、1a～1c的动作的流程不限于在上述的实施方式1～4中说明的流程图(图5、图9、图11、图14)中的处理的顺序，也可以在不矛盾的范围内进行变更。
175.附图标记说明
176.1、1a～1c：超声波处置系统；2：处置器具；3、3a～3c：控制装置；4：手持件；5：超声波换能器；31、31a、31b：能量源；32：检测电路；33：adc；34、34a～34c：处理器；35：存储器；41：保持壳体；42：操作把手；43：开关；44：护套；45：钳部件；46：振动传递构件；51：td壳体；52：blt；311：第1～第n信号源；311b：第1～第m信号源；312：合成电路；313：放大电路；314：dac；521：电极板；521a：负电极板；521b：正电极板；522：压电元件；523：前块；523a：第一安装部；523b：截面积变化部；523c：第二安装部；524：后块；525：电布线；525a：负电极布线；525b：正电极布线；ar1：前端侧；ar2：基端侧；ax：中心轴；c：电缆；c1、c1
′
：引线；fr：谐振频率；fr
′
：反谐振频率；th1：特定的振幅；th2：特定的相位差。