DE3807004A1

DE3807004A1 - Ultraschall-behandlungsgeraet

Info

Publication number: DE3807004A1
Application number: DE3807004A
Authority: DE
Inventors: Tatsuya Kubota; Syuichi Takayama; Shinji Hatta; Masakazu Gotanda; Hitoshi Karasawa; Hiroski Sasaki; Tadao Hagino; Hiroki Hibino
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1987-03-02
Filing date: 1988-03-01
Publication date: 1988-09-15
Also published as: US4979952A; DE3807004C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Ultraschall-Behandlungsgerät mit
einer Ultraschall-Behandlungsanordnung mit einem Ultraschall- Vibrator und einem Ultraschall-Übertrager zur Übertragung der Vibrationen des Ultraschall-Vibrators und mit einem Detektor für die Vibrationen und
einer Steuerung der Vibrationen des Vibrators entsprechend einem Detektionssignal des Detektors.

Derartige Ultraschall-Behandlungsgeräte dienen zur Behandlung von Lebewesen, z.B. zur medizinischen Behandlung in Form der Entfernung einer hypertrophierten Prostata oder der Zerstörung eines Steines durch Ultraschall-Vibrationen.

Derartige Ultraschall-Geräte, mit denen eine Behandlung zur Ent fernung oder Zerstörung eines krankhaft befallenen Teils des menschlichen Körpers, beispielsweise einer hypertrophierten Pro stata oder eines Steines, mit Hilfe von Ultraschall-Vibrationen vorgenommen wird, sind als Endoskop-Geräte bekannt und im Ge brauch. Derartige Behandlungsgeräte enthalten einen Ultraschall- Vibrator und eine Sonde, z.B. ein Metallrohr, als Behandlungs einrichtung, die mit dem Vibrator zur Übertragung der Ultra schall-Vibrationen verbunden sind. Während der Behandlung wird das Ende der mit Ultraschall-Wellen vibrierenden Sonde direkt gegen den befallenen Teil des Körpers zur Entfernung oder Zer störung dieses Teiles gedrückt. Bei den bekannten, derartig auf gebauten Behandlungsgeräten variiert die Vibrationsamplitude der Sonde stark in Abhängigkeit davon, ob während der Behandlung das distale Ende der Sonde gegen den befallenen Teil zu seiner Ent fernung oder Zerstörung gedrückt wird, oder die Sonde im Leerlauf vibriert, in dem die Sonde nicht gegen den befallenen Teil ge drückt wird sondern von ihm einen Abstand aufweist. Der Grund hierfür liegt in dem unterschiedlichen Widerstand für die Sonde in den beiden genannten Fällen. Im Leerlauf wirkt praktisch kein Widerstand auf die Sonde. Daher vibriert die Sonde mit einer großen Amplitude im Vergleich zu der Amplitude während der tat sächlichen Behandlung. Folglich treten an der Sonde während der Leerlaufschwingung erhöhte periodische Belastungen auf, die zu einer frühen Abnutzung der Sonde aufgrund einer metallischen Er müdung führen.

Um den erwähnten Nachteil zu überwinden, ist in der japanischen veröffentlichten Patentanmeldung Sho 54-1 40 526 (deutsche Offen legungsschrift 29 16 540) eine Treiberschaltung für einen piezo elektrischen Vibrator offenbart. Mit dieser Schaltung wird von einer Beziehung zwischen dem Treiberstrom durch den Vibrator und der Vibrationsamplitude Gebrauch gemacht. Die Vibrationsamplitude der Behandlungseinrichtung wird durch Regelung des Treiberstroms durch den Vibrator konstant gehalten. Dadurch kann eine frühe Ab nutzung der Einrichtung, wie die Erzeugung von Wärme oder eine Zerstörung, verhindert werden. Detektoren zur elektromagnetischen Detektion der Amplitude der Ultraschall-Schwingungen sind in der US-patentschrift 45 79 000 und in der japanischen veröffentlich ten Patentanmeldung Sho 61-51 688 der Anmelderin beschrieben. In der ersteren Anordnung ist eine Spule so ausgebildet, daß sie einen Vorsprung aus Ionium oder ähnlichem magnetischem Material, der an dem Vibrator angebracht ist, umfaßt. Dadurch werden die durch die Vibrationen des Vibrators entstehenden Vibrationen des Vorsprungs als Änderung des Spulenstroms gemessen. In der letzt genannten Anordnung ist ein permanentmagnet auf dem schwingenden Abschnitt, d.h. auf einem Teil des Vibrators oder der Behand lungseinrichtung, angeordnet und eine Spule ist so ausgebildet, daß sie den Permanentmagneten umgibt. In diesem Fall werden die Vibrationen des Permanentmagneten als Änderung des Spulenstroms zur Messung der Vibrations-Amplitude detektiert.

In den bekannten Anordnungen ist es möglich, die Vibrations-Am plitude durch Regelung des Treiberstroms entsprechend der Messung der Vibration des vibrierenden Abschnittes zu regeln. Bei diesen Verfahren der elektromagnetischen Messung der Vibrationsamplitude werden jedoch zusätzliche Bauteile, wie beispielsweise ein Mag net, die im Hinblick auf den Vibrationszustand unerwünscht sind, direkt auf den Vibrator oder die Behandlungseinrichtung montiert. Demzufolge wird das Gewicht oder die Form des Vibrators oder der Behandlungseinrichtung geändert, wodurch die Resonanzfrequenz oder die Impedanzcharakteristik geändert wird. Darüber hinaus sind charakteristische Wert des Vibrators regelmäßig aufgrund von Fertigungstoleranzen nicht vorher festgelegt. Demzufolge kann durch Einstellung desselben Stromes unter Umständen eine unter schiedliche Vibrationsamplitude erhalten werden, so daß die ge wünschte Vibrationsamplitude nur dann erreicht wird, wenn ein bestimmter Stromwert für jeden Vibrator festgelegt wird. In man chen Fällen führt die Einstellung eines Stromes zu einer unerwar teten Zerstörung des Vibrators. In jedem Fall ist es schwierig, eine stabile Steuerung der Vibrationsbehandlungseinrichtung durchzuführen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ultraschall-Behand lungsgerät der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß das Auftreten von großen Schwingungsamplituden im Leerlauf der Be handlungseinrichtung vermieden wird, ohne die Vibrationseigen schaften der Behandlungseinrichtung zu beeinträchtigen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Ultraschall-Behand lungsgerät der eingangs erwähnten Art gelöst durch einen Detektor für eine Veränderung des Vibrationszustandes zwischen der tat sächlichen Behandlung und einem Leerlauf der Behandlungsanord nung.

Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, daß der Vibra tionszustand detektiert und sofort die Vibration der Ultraschall- Behandlungseinrichtung geregelt wird, so daß die Behandlungsein richtung von einer Vibration mit einer großen Amplitude beim Übergang von einem tatsächlichen Behandlungszustand zum Leerlauf der Behandlungseinrichtung abgehalten wird.

Die Detektion kann in einer vorteilhaften einfachen Ausführungs form dadurch erfolgen, daß detektiert wird, ob das Behandlungsge rät in einen für die Behandlung geeigneten Zustand gebracht wor den ist oder nicht.

In einer anderen vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist eine berührungslose Messung der Vibrations-Amplitude des Vibrators oder der Behandlungseinrichtung vorgesehen. Die berührungslose Messung kann durch eine Schallmessung, vorzugsweise aber durch eine optische Messung erfolgen.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist daher eine Lichtpro jektionseinrichtung vorgesehen, die Licht auf den Ultraschall- Vibrator detektiert, woraufhin die Vibration der Vibrations- Behandlungseinrichtung durch Messung oder Detektion des von dem Vibrator reflektierten Lichtes erfolgt und eine Steuerung die Treiberschaltung für den Ultraschall-Vibrator entsprechend dem gemessenen, detektierten Wert steuert, indem der Treiberstrom geregelt oder abgeschaltet wird.

Die Erfindung soll im folgenden anhand von in der Zeichnung dar gestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zei gen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Ultraschall- Behandlungsgerätes,

Fig. 2 eine der Fig. 1 ähnliche Darstellung eines zwei ten Ausführungsbeispiels,

Fig. 3 bis 7 Teildarstellungen von weiteren Ausfüh rungsbeispielen eines Ultraschall-Behandlungsge räts,

Fig. 8 eine der Fig. 1 ähnliche Darstellung eines weite ren Ausführungsbeispiels

Fig. 9 einen Kurvenverlauf zur Erläuterung der Impedanz änderung eines Vibrator-Treiberkreises in dem Ge rät nach Fig. 8 zum Resonanzzeitpunkt beim Über gang vom Behandlungszustand in einen Leerlauf

Fig. 10 eine Kurvendarstellung, die die Änderung der Güte (Schärfe) im Resonanzzeitpunkt zwischen den oben erwähnten Zuständen zeigt

Fig. 11 eine der Fig. 1 ähnliche Darstellung eines weite ren Ausführungsbeispiels eines Ultraschall-Behand lungsgeräts

Fig. 12 ein Blockschaltbild eines Spannungsreglers in dem Gerät nach Fig. 11

Fig. 13 eine Teil-Seitenansicht eines weiteren Ausfüh rungsbeispiels eines Ultraschall-Behandlungsge räts, in dem ein optischer Sensor als Vibrations detektor benutzt wird

Fig. 14 eine vergrößerte Teil-Schnittdarstellung eines weiteren Beispiels eines Vibrationsdetektors

Fig. 15 eine Schnittdarstellung eines weiteren Ausfüh rungsbeispiels eines Ultraschall-Behandlungs geräts

Fig. 16 eine schematische Darstellung einer Spannungs regelung in dem Ultraschall-Behandlungsgerät nach Fig. 15

Fig. 17 eine ein Beispiel für die Befestigung einer in dem Lichtprojektor des Ultraschall-Behandlungsgeräts nach Fig. 15 erläuternde Darstellung

Fig. 18 eine Darstellung, die eine andere Befestigungsart illustriert

Fig. 19 eine vergrößerte Darstellung eines Schnitts ent lang der Linie A-A in Fig. 18

Fig. 20 einen Kurvenverlauf, der den Zusammenhang zwischen der Vibrationsamplitude am distalen Ende des Vi brations-Behandlungsgerätes und der Vibrations amplitude eines hinteren Tragegliedes in dem Ul traschall-Behandlungsgerät nach Fig. 15 zeigt

Fig. 21 (a) bis (h) Wellenformverläufe zur Erläuterung der Funktion des Ultraschall-Behandlungsgeräts nach Fig. 15

Fig. 22 und 23 schematische Darstellungen weiterer Aus führungsbeispiele des Ultraschall-Behandlungsge räts

Fig. 24 (a) bis (f) Wellenformverläufe zur Erläuterung der Funktion des Ultraschall-Behandlungsgeräts nach Fig. 23 und

Fig. 25 (a) und 25 (b) Darstellungen von Modifikationen eines im Lichtprojektor verwendeten optischen Sen sors eines erfindungsgemäßen Ultraschall-Behand lungsgeräts.

Das in Fig. 1 dargestellte erste Ausführungsbeispiel eines er findungsgemäßen Ultraschall-Behandlungsgerätes weist eine Hülse 1 auf. Ein optisches Beobachtungsrohr 2 ist in die Hülse 1 einge setzt. Das optische Beobachtungsrohr 2 weist einen aufrechtste henden Zwischenabschnitt 3 auf und ist an einem Stiel mit einem Objektiv 4 versehen. Als Ganzes bildet es ein Endoskop in einer abgekröpften Form. Ein Zwischenabschnitt des optischen Beobach tungsrohres 2 wird in einer Halterung 5 an einem Ende der Hülse 1 gehalten. Die Halterung 5 ist mit oberen und unteren Fingerbetä tigungsgliedern 6 und 7 versehen. Außerdem weist es eine Betäti gungsstange 8 auf,die aus seiner Rückseite heraussteht. Ein Gleitstück 9 ist schiebbar auf einem Abschnitt des optischen Be obachtungsrohres 2 befestigt, der sich rückseitig von der Hal terung 5 erstreckt. Das Gleitstück 9 ist mit einem nach unten vorstehenden rückseitigen Fingerbetätigungsstück 10 versehen und weist einstückig ein Ultraschall-Behandlungsgerät 11 auf. Das Ul traschall-Behandlungsgerät 11 besteht aus einem Ultraschall-Vi brator 12 und einer Sonde 13, die durch ein Metallrohr gebildet ist. Die Sonde 13 ist mit dem Ultraschall-Vibrator 12 verbunden, wird von ihm in Schwingungen versetzt und dient als Ultraschall- Schwingungsübertrager. Es läuft gleitend durch ein (nicht darge stelltes) tragendes Loch in der Halterung 5 hindurch. Demzufolge sind das Ultraschall-Behandlungsgerät 11 und das Gleitstück 9 synchron miteinander nach vorn schiebbar.

Zwischen der Halterung 5 und dem Gleitstück 9 ist eine im wesent lichen U-förmig gebogene Blattfeder 14 eingesetzt. Das Gleit stück 9 kann gegen die Rückstellkraft der Blattfeder 14 bewegt werden. Die zur Halterung 5 zeigende Oberfläche des Gleitstücks 9 ist an einer zur Lage der Betätigungsstange 8 gehörenden Stelle mit einem ersten Schalter 15 versehen, der als Detektor dient. Der erste Schalter 15 wird durch die Betätigungsstange 8 betätigt und eingeschaltet, wenn das Gleitstück 9 um ein vorbestimmtes Maß nach vorn bewegt wird. In diesem Falle erzeugt der erste Schal ter 15 ein Signal zum Anschalten einer Spannungsquelle 17, wo durch eine Spannung auf den Ultraschall-Vibrator 12 geliefert wird. Die Schaltung der Spannungsquelle 17 weist einen zweiten Schalter 18 auf.

Ein Absaugrohr 19 ist mit der hinteren Oberfläche des Ultra schall-Vibrators 12 verbunden und kommuniziert mit der Sonde 13. Das andere Ende des Absaugrohres 19 ist mit einer (nicht darge stellten) Absaugpumpe verbunden. Die Hülse 1 ist an einem Ab zweig mit einem Wasseranschluß 20 versehen. Durch den Wasseran schluß 20 wird Kühlwasser an die Sonde 13 geleitet. Das eingelei tete Kühlwasser wird durch das Absaugrohr 19 abgezogen.

Bei der Benutzung des Ultraschall-Geräts mit diesem Aufbau wird der zweite Schalter 18 eingeschaltet und das Endoskop wird mit einer Hand dadurch gehalten, daß der Zeigefinger an dem oberen Fingerbetätigungsglied 6, Mittel-, Ring- und kleiner Finger an dem unteren Fingerbetätigungsglied 7 und der Daumen am hinteren Fingerbetätigungsglied 10 eingreift. Die Hülse 1 wird in den Kör per zur Beobachtung des Inneren des Körpers durch den Objektiv teil 4 des optischen Beobachtungsrohres 2 eingeführt. Wenn ein Gegenstand gefunden wird, der einer Behandlung bedarf, beispiels weise eine hypertrophierte Prostata oder ein Stein, wird die das Endoskop haltende Hand geschlossen. Dadurch wird das Ultraschall- Behandlungsgerät 11 gleichförmig mit dem Gleitstück 9 gegen die rückstellende Kraft der Blattfeder 14 bewegt und das distale Ende der Sonde 13 ragt aus dem distalen Ende der Hülse 1 heraus.

Wenn das distale Ende der Sonde 13 um ein bestimmtes Maß aus der Hülse herausgeführt ist, berührt es den zu behandelnden Gegen stand, beispielsweise die Prostata oder den Stein, während der erste, auf dem Gleitstück 9 befindliche Schalter durch die Betä tigungsstange 8 eingeschaltet wird. Dadurch gelangt Strom von der Spannungsquelle 17 zum Ultraschall-Vibrator 12. Der Ultraschall- Vibrator 12 erzeugt folglich eine Ultraschall-Welle, die eine Ul traschall-Vibration der Sonde 13 verursacht, so daß die Entfer nung der Prostata oder die Zerstörung des Steines durchgeführt werden kann. Es ist bemerkenswert, daß der erste Schalter 15 zur Erzeugung der Ultraschall-Vibration der Sonde 13 nur dann einge schaltet wird, wenn die Sonde 13 aus der Hülse 1 durch Schließen der das Endoskop haltenden Hand herausgefahren worden ist. Mit anderen Worten kann die Sonde 13 nur dann vibrieren, wenn das Ul traschall-Behandlungsgerät 11 im Behandlungszustand für die Entfernung einer Prostata oder die Zerstörung eines Steines ist, so daß es möglich ist, Leerlauf-Vibrationen der Sonde 13 zu ver hindern.

Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung. In diesem Beispiel sind Dehnungsmesser 21 anstelle des ersten Schal ters 15 als Sensoren an den oberen und unteren Fingerbetätigungs gliedern 7 und 10 und an der Blattfeder 14 vorgesehen. Wenn ein Druck auf die Dehnungsmesser 21 bei der Betätigung des Behand lungsgerätes 11 erzeugt wird, erkennt ein Widerstands-Detektor 16 a in einer Steuerung 16 den Druck und erzeugt ein Detektions signal um eine Relaisschaltung wirksam zu schalten, wodurch Span nung auf den Ultraschall-Vibrator 12 gelegt wird. Mit anderen Worten wird der Ultraschall-Vibrator 12 mit Strom versorgt, wenn Finger auf die Fingerbetätigungsglieder 7 und 10 gelegt und das Ultraschall-Behandlungsgerät 11 vorwärts bewegt wird.

Fig. 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung. In diesem Fall ist das hintere Fingerbetätigungsglied 10 drehbar auf dem Gleitstück 9 angeordnet und seine Rotation wird durch einen Anschlag 22 begrenzt. Ferner ist ein erster Schalter 15 auf dem Gleitstück 9 angeordnet. Wenn die das Endoskop haltende Hand ge schlossen wird, verursacht sie eine Rotation des hinteren Finger betätigungsgliedes 10, wodurch der erste Schalter 15 auf dem Gleitstück 9 eingeschaltet wird und den Ultraschall-Vibrator 12 mit Strom versorgt.

Fig. 4 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung. In diesem Fall ist der erste Schalter 15 am unteren Fingerbetäti gungsglied 7 angeordnet.

Fig. 5 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung. In diesem Fall ist das untere Fingerbetätigungsglied 7 drehbar auf der Halterung 5 angeordnet, so daß eine Rotation durch einen An schlag 23 begrenzt wird. Wenn es gedreht wird, wird der erste Schalter 15 auf der Halterung 5 eingeschaltet.

Fig. 6 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel der Erfindung. In diesem Fall ist am distalen Ende der Hülse 1, in die die Sonde 13 eingeführt ist, ein Fotosensor 24 angeordnet. Wenn die Sonde 13 aus dem distalen Ende der Hülse 1 herausragt, wird dies detek tiert, wodurch Strom auf den Ultraschall-Vibrator 12 geleitet wird.

Fig. 7 zeigt ein siebtes Ausführungsbeispiel der Erfindung. In diesem Fall ist ein Fotosensor 25 auf dem Objektiv 4 des opti schen Beobachtungsrohres 2 angeordnet. Wenn die Bedienperson durch das Objektiv 4 guckt, erkennt dies der Fotosensor 25 und erzeugt ein Detektionssignal, durch das der Ultraschall-Vibra tor 12 mit Strom versorgt wird.

Wenn die Detektionsmittel eingeschaltet werden, kann dies durch Einschalten einer Leuchtdiode o. ä. angezeigt werden. Dadurch kann die Handhabbarkeit und Sicherheit verbessert werden. Die Leucht diode kann in diesem Fall auf dem optischen Beobachtungsrohr 2 oder dem Ultraschall-Behandlungsgerät 11 angeordnet sein.

Der zweite Schalter 18 in dem ersten Ausführungsbeispiel kann fortgelassen werden. In der bisher beschriebenen Ausführungsart der Erfindung wird detektiert, wenn eine Betätigung, die für den Gebrauch des Ultraschall-Behandlungsgerätes erforderlich ist, ausgeübt wird, und die Funktion des Ultraschall-Vibrators wird in Abhängigkeit von dem Detektionssignal gesteuert. Mit anderen Worten kann der Ultraschall-Vibrator dann und nur dann einge schaltet werden, wenn die entsprechende Betätigung für das Ultra schall-Behandlungsgerät ausgeführt wird, so daß es möglich ist, eine frühe Beschädigung des Ultraschall-Vibrators aufgrund eines Leerlauf-Betriebes oder einen Unfall aufgrund eines unerwarteten Betriebs des Behandlungsgerätes zu vermeiden.

Fig. 8 zeigt eine andere Ausführungsart des erfindungsgemäßen Ultraschall-Behandlungsgerätes. Dieses Ausführungsbeispiel ent spricht den vorher beschriebenen Ausführungsbeispielen, was das Vibrations-Behandlugnsgerät bestehend aus Vibrator und Sonde in dem Endoskop angeht. Daher sind gleiche Teile mit gleichen Be zugsziffern versehen und ihre Beschreibung wird fortgelassen.

In diesem Ausführungsbeispiel ist ein Detektor 15 a mit dem Ultra schall-Vibrator 12 als Detektionsmittel für die Impedanz eines in dem Ultraschall-Vibrator angeordneten Schwingkreises bei dessen Resonanz verbunden. Ein Detektionssignal des Detektors 15 a wird auf die Steuerung 16 geleitet. Die Spannungsquelle 17, die eine Spannung auf den Ultraschall-Vibrator 12 legt, wird durch die Steuerung in einer später näher beschriebenen Weise gesteuert. Ein Hauptschalter 18 ist zwischen der Steuerung 16 und der Span nungsquelle 17 angeordnet.

Die vom Detektor 15 a detektierte Impedanz des Ultraschall-Vibra tors zum Resonanzzeitpunkt ist während der tatsächlichen Behand lung, bei der eine Last auf die Sonde 13 wirkt, anders als im Leerlauf, bei dem keine Last wirksam ist. Genauer gesagt besteht zwischen der Vibrationsfrequenz und der Impedanz eine in Fig. 9 dargestellte Beziehung und die Impedanz im Resonanzfall hat wäh rend der tatsächlichen Behandlung, für die eine Kurve gestrichelt eingezeichnet ist, einen höheren Wert Z 1 gegenüber einem Wert Z 2 im Leerlauf, für den eine Kurve durchgehend eingezeichnet ist. Die Steuerung 16 steuert die Spannungsquelle 17 so daß die Lei stung für den Ultraschall-Vibrator 12 erhöht wird, wenn die von dem Detektor 15 a detektierte Impedanz die Beziehung Z 2<Z 3<Z 1 erfüllt und Z 3 überschreitet, während die Leistung reduziert wird, wenn die Impedanz unter Z 3 absinkt. Der Wert Z 3 für die Im pedanz wird empirisch festgelegt.

Wenn eine Sonde 13 des Ultraschall-Behandlungsgeräts 11 im Kon takt mit einem zu behandelnden Gegenstand in Ultraschall-Schwin gungen versetzt wird, also während der tatsächlichen Behandlung, hat die Resonanz-Impedanz, die von dem Detektor 15 a detektiert wird, einen Wert Z 1, der größer ist als der Wert Z 3. Demzufolge wird eine hohe Treiberleistung von der Spannungsquelle 17 auf den Ultraschall-Vibrator 12 geliefert. Die Sonde 13 vibriert daher mit einer ausreichenden Stärke, um die Behandlung des Gegenstan des auszuführen.

Im Leerlauf, wenn die Sonde 13 nicht mit einem zu behandelnden Gegenstand in Kontakt ist, wird eine Resonanz-Impedanz vom Detek tor 15 a detektiert, die unter Z 3 liegt. Deshalb wird die Treiber leistung für den Ultraschall-Vibrator 12 reduziert, um die Vibra tionsamplitude der Sonde 13 zu verringern. Dadurch ist es mög lich, das Auftreten einer größeren Schwingungsbelastung in der Sonde 13 zu vermeiden.

Fig. 10 zeigt in dem Zusammenhang zwischen der Frequenz f und der Amplitude A der Vibration des Ultraschall-Vibrators in Reso nanz. Aus dieser Kurve kann die Amplitudensteilheit unter Reso nanzbedingungen, d.h. der Q-Wert (FO/ ΔF) ermittelt werden. Der Q-Wert ist größer, wenn keine Belastung auf den Vibrator ausge übt wird, wie dies mit einer durchgezogenen Linie dargestellt ist, als in dem Fall, in dem eine Belastung auf den Vibrator wirkt (gestrichelte Linie). Indemzufolge die auf den Ultraschall- Vibrator 12 gelieferte Leistung vergrößert wird, wenn der Q-Wert geringer wird als mit der durchgezogenen Linie dargestellt ist, kann die Sonde genauso wirksam betätigt werden wie in den oben dargestellten Ausführungsbeispielen. Wenn die Leistung abgesenkt wird, wenn der Q-Wert größer wird als der gestrichelten Linie entspricht, kann die Sonde 13 genau so zuverlässig wie in den obigen Ausführungsbeispielen vor einer Zerstörung bewahrt wer den.

In jedem der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele wird die Eingangsleistung für den Ultraschall-Vibrator 12 reduziert, wenn mit Hilfe der Impedanz oder des Q-Wertes festgestellt wird, daß die Sonde 13 leerläuft. Erfindungsgemäß kann die Spannungsver sorgung für den Vibrator 12 unterbunden werden, wenn ein Leerlauf der Sonde 13 festgestellt wird.

Bei dieser Ausführungsart der Erfindung wird die Impedanz oder der Q-Wert des Ultraschall-Behandlungsgerätes bestehend aus dem Ultraschall-Vibrator und dem Ultraschall-Vibrationsübertrager im Resonanzfall detektiert und die auf den Ultraschall-Vibrator ge lieferte Leistung kontrolliert, wenn aufgrund der detektierten Impedanz oder des Q-Wertes festgestellt worden ist, daß der Ul traschall-Vibrationsübertrager leerläuft. Es ist daher möglich, einen Zustand des Ultraschall-Vibrators (d.h. der Sonde) zu ver meiden, in dem dieser mit einer großen Amplitude unter Leerlaufbe dingungen vibriert. Dadurch wird die Gefahr einer frühen Mate rialermüdung und Zerstörung des Ultraschall-Vibrationsübertragers ausgeschaltet.

Fig. 11 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Ultraschall- Behandlungsgerätes. In diesem Fall ist der Ultraschall-Vibrator 12 mit einem Detektor 15 b als Detektionsmittel für die Vibra tionsamplitude versehen. Der Detektor 15 b besteht beispielsweise aus piezoelektrischem Gummi. Er kann an dem äußeren Umfang des Ultraschall-Vibrators 12 angebracht oder zwischen einem Vibra tionselement 12 a und einem den Ultraschall-Vibrator 12 bildenden Horn 12 b eingeklemmt werden.

Ein Detektionssignal des Detektors 15 b gelangt auf eine Lei stungssteuerung 16. Die Leistungssteuerung 16 hat einen Aufbau wie er in Fig. 12 dargestellt ist. Das Signal des Detektors 15 b gelangt auf einem Signalprozessor 25′. An den Signalprozessor 25′ ist eine Steuerschaltung 26, eine Spannungsquelle 27 für einen Verstärker 28 und der Verstärker 28 angeschlossen. Der Verstär ker 28 empfängt ein Signal von einem Oszillator 30 und erzeugt ein Treibersignal für den Ultraschall-Vibrator 12. Das Treiber signal zum Verstärker 28 wird über eine Rückkopplungsschaltung 29 auf den Oszillator 30 zurückgekoppelt. Wenn die durch den Detek tor 15 b detektierte Vibrationsamplitude des Ultraschall-Vibra tors 12 einen vorbestimmten Wert überschreitet, d.h. wenn ein Leerlauf der Sonde 13 detektiert wird, erzeugt der Signalprozes sor 25 ein Steuersignal zur Kontrolle der Vibrationsamplitude des Ultraschall-Vibrators 12. Der Inhalt des Steuersignals wird grob in eine erste Steuerung, durch die die Schwingung des Ultra schall-Vibrators 11 gestoppt wird, und eine zweite Steuerung un terteilt, durch die die Amplitude des Ultraschall-Vibrators 12 auf eine konstante kleine Amplitude gesteuert wird. Die erste Steuerung kann durch Abschaltung der Spannungsversorgung 27 für den Verstärker 28 über eine Leitung a, Abschaltung der Spannungs versorgung 27 mit Hilfe der Steuerschaltung 26 über die Leitung b oder durch Einschaltung eines Schalters 31 erfolgen. Der Schal ter 31 kann ein in die Ansteuerleitung des Ultraschall-Vibra tors 12 vom Verstärker 28 eingeschaltetes Relais sein. Die zweite Steuerung kann durch Verminderung des Steuersignals vom Verstär ker 28 mit Hilfe einer Steuerung für diesen Verstärker über die Leitung d oder durch Steuerung der Spannungsversorgung 27 für den Verstärker 28 über die Steuerschaltung 26 erfolgen, um so das Ausgangssignal der Verstärker-Spannungsversorgung 27 zu vermin dern.

Ein derartig aufgebautes Ultraschall-Behandlungsgerät kann in der gleichen Weise wie die vorher beschriebenen Ausführungsbeispiele benutzt werden. Der Endoskop-Teil des Gerätes wird gehalten, wäh rend die Hülse 1 in den Körper eingeführt und das Körperinnere durch das Objektiv 4 des optischen Beobachtungsrohres 2 betrach tet wird. Wenn ein zu behandelndes Teil gefunden wird, wird ein (nicht dargestellter) Hauptschalter der Spannungsversorgungs steuerung 16 eingeschaltet. Das zu behandelnde Teil, beispiels weise eine Prostata oder ein Stein, wird durch Anlegen des dista len Endes der Sonde 13, die von dem distalen Ende der Hülse 1 hervorragt und mit Ultraschall-Schwingungen vibriert, an das zu behandelnde Teil entfernt oder zerstört.

Wenn die Sonde 13 leerläuft, d.h. wenn sie vibriert, während ihr distales Ende nicht an einem zu behandelnden Teil anliegt, vibriert die Sonde 13 mit einer größeren Amplitude als im Fall der tatsächlichen Behandlung. Der Detektor 15 b detektiert sofort durch eine Änderung der Vibrationsamplitude und erzeugt ein Detektionssignal, das auf den Signalprozessor 25′ der Spannungs versorgungssteuerung 16 gelangt. Der Signalprozessor 25′ bearbei tet das Eingangs-Detektionssignal und erzeugt ein Steuerungssig nal zur Steuerung der Vibrationsamplitude des Ultraschall-Vibra tors 12. Das Steuersignal kann eine erste Steuerung zur Unterbin dung der Vibration des Ultraschall-Vibrators 12 sein, wie dies anhand der Leitungen a bis c in Fig. 2 verdeutlicht ist oder eine zweite Steuerung zur Reduzierung der Vibrationsamplitude des Ultraschall-Vibrators 12 auf eine vorbestimmte Amplitude sein. Demzufolge wird die Vibration der Sonde 13 unterbunden oder abgeschwächt, so daß es möglich ist, die Sonde 13 an einer kontinuierlichen Vibration mit einer großen Amplitude zu hindern und damit vor einer Zerstörung zu bewahren.

Fig. 13 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. In die sem Fall trägt die Halterung 5 über einen Tragarm 5 a einen Detek tor 32, der aus einem optischen Sensor besteht. Der Detektor 32 detektiert die Amplitude oder Frequenz der Vibration der Sonde 13.

Fig. 14 zeigt ein noch anderes Ausführungsbeispiel der Erfin dung. In diesem Fall ist der Ultraschall-Vibrator 12 mit einer Abdeckung 33 abgedeckt, die mit einem Mikrofon 34 versehen ist. Das Mikrofon 34 nimmt das Vibrationsgeräusch des Ultraschall- Vibrators 12 auf und sein Ausgangssignal wird durch eine (nicht dargestellte) Filterschaltung geleitet, um nur das Geräusch der Nachbarschaft der Resonanzfrequenz zu detektieren. Die Vibra tionsamplitude wird entsprechend der Stärke des detektierten Geräusches erkannt.

Obwohl dies nicht dargestellt ist, kann auch ein Dehnungsmesser auf die Sonde 13 gebracht werden, um die Dehnung der Sonde 13 aufgrund der Vibration zu detektieren.

Bei dieser Ausführungsart der Erfindung wird die Vibrationsampli tude des Ultraschall-Behandlungsgeräts bestehend aus dem Ultra schall-Vibrator und dem Ultraschall-Vibrationsübertrager gemessen und die Vibration des Ultraschall-Vibrators wird kontrolliert, wenn durch das detektierte Signal festgestellt worden ist, daß ein vorbestimmter Wert der Vibrationsamplitude überschritten wor den ist. Es ist daher möglich, den Ultraschall-Vibrator vor einer kontinuierlichen Vibration mit einer großen Amplitude im Leerlauf zu schützen und so die Möglichkeit einer frühen Zerstörung des Ultraschall-Vibrationsübertragers zu eliminieren.

Fig. 15 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungs gemäßen Ultraschall-Behandlungsgerätes. Diese Figur zeigt nur den Ultraschall-Behandlungsteil des Gerätes, d.h. den Ultra schall-Vibrator und die daran gekoppelte Sonde.

In diesem Beispiel ist der Ultraschall-Vibrator ein Langevin- Vibrator, der aus sechs piezoelektrischen Elementen 41 bis 46 besteht. Die sechs piezoelektrischen Elemente 41 bis 46 sind zwischen einem Horn 47 und einem hinteren Stützteil 48 einge klemmt und werden durch eine Anordnung aus Bolzen 49 und Mut ter 50 zusammengehalten. Die zusammenhaltende Kraft beträgt mehrere 100 kg. Das Horn 47 dient zur Verstärkung der Schwin gungen und das hintere Stützteil 48 zur Einstellung der Resonanz frequenz des Vibrators.

Das Horn 47 weist einen Flansch 51 auf, der über eine Mutter 53 an einem Vibratorgehäuse 52 befestigt ist. Eine Sonde 55, auf die die Ultraschall-Schwingungen übertragen werden, ist mit Hilfe einer Schraube 54 an das Ende des Horns 47 angeschlossen.

Das hintere Ende des Vibratorsgehäuses 52 ist mit einer Buchse 56 verbunden. Eine Faser 57 (aus Glas oder Kunststoff) läuft in festgelegter Form durch die Buchse 56 hindurch, so daß sein Ende in einem vorbestimmten Abstand dem hinteren Stützteil 48 gegen überliegt. Das hintere Ende der Faser 57 ist mit einer später näher erläuterten Treiberschaltung verbunden und Licht einer Lichtquelle wird durch die Faser 57 geleitet, so daß es auf die hintere Oberfläche des hinteren Stützteils 58 auftrifft. Die Vibration des Vibrators kann durch Detektion der Intensität des reflektierten Lichtes gemessen werden.

Es soll nun beschrieben werden, wie die Faser 57 gehalten wird. Fig. 17 zeigt ein Beispiel hierfür. Die Faser 57 durchläuft die Buchse 56 so daß ihr Ende in einem vorbestimmten Abstand x von der hinteren Trägerplatte 48 gehalten wird.

Fig. 18 und 19 (letztere stellt einen Schnitt entlang der Linie A-A aus Fig. 18 dar) zeigt ein anderes Beispiel. In diesem Fall ist in der Buchse 56 eine Gleitbasis 56 a vorgesehen, so daß der Abstand x zwischen der Faser 57 und einer hinteren Tragplat te 58 durch einen mit einer Schraube 56 b angeordneten Zahntrieb mechanismus 56 c durch Drehen der Schraube 56 b einstellbar ist. Der Abstand x kann mit Hilfe einer Skala 56 d gemessen werden, die auf der Buchse 56 und Gleitbasis 56 a vorgesehen ist.

Um eine genaue Messung der Vibration zu gewährleisten, muß auch ein geringer Fehler in der Einstellung des Abstandes x zwischen der Faser 57 und der hinteren Tragplatte 58 vermieden werden. Mit der vorliegenden Anordnung kann ein Fehler Δx des Abstandes x korrigiert werden, um die Messung der Amplitude mit dem genauen Abstand x zwischen der Faser 57 und der hinteren Tragplatte 58 durchzuführen.

Die in dem Vibrator erzeugten Ultraschall-Schwingungen neigen da zu, auf die Faser 57 über das Gehäuse 52 übertragen zu werden und damit die Vibrationsmessung zu stören. Daher ist die Buchse vor zugsweise aus einem elastischen Material hergestellt, das die Vibrationen absorbieren kann. Die Buchse 56 und die Gleitbasis 56 a können mit Hilfe jedes anderen Mechanismuses als des be schriebenen Zahntriebes relativ zueinander bewegt werden.

In Fig. 15 ist die Sonde 55 hohl und kommuniziert mit Durch gangslöchern in dem Horn 47 und dem Bolzen 49. Das hintere Ende des Bolzens 49 ist mit einem rohrförmigen Glied 60 verbunden, das seinerseits mit dem Gehäuse 52 über einen O-Ring 59 und darüber hinaus mit einer Absaugleitung 61 verbunden ist. Die Absauglei tung 61 ist mit einer (nicht dargestellten) Absaugpumpe verbunden und entfernte Gewebeteile o. ä. werden durch die Absaugleitung von dem Sondenbereich abgezogen.

Die piezoelektrischen Elemente 41 bis 46 sind mit Elektroden 62 bis 67 versehen, die über ein koaxiales Kabel 68 mit einer Trei berleistungs-Steuerschaltung 40 verbunden sind, die unten näher erläutert wird. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Elektro den 62, 64 und 66 mit dem inneren Leiter und die Elektroden 63, 65 und 67 mit dem äußeren Leiter des koaxialen Kabels 68 verbunden.

Fig. 16 zeigt die oben erwähnte Steuerschaltung 40. Das hintere Ende der Faser 57 ist mit einem Ende eines Halbprismas (Strahl teilerprismas) 69 verbunden, dessen gegenüberliegende Seitenflä chen mit je einem lichtempfindlichen Element 70, 71 versehen sind. Hinter dem anderen Ende des Halbprismas 69 ist eine Linse und eine lichtimmitierende Diode (LED) 73 angeordnet. Die LED 73 ist an eine Spannungsversorgung 74 angeschlossen. Das von der LED 73 imitierte Licht wird durch das Halbprisma 69 in einen durchgehen den Lichtstrahl und einen reflektierten Lichtstrahl geteilt. Das durchgehende Licht fällt auf das hintere Ende der Faser 57, wäh rend das reflektierte Licht auf das lichtempfindliche Element 70 fällt. Von der Faser 67 ausgehendes Licht, das auf das Halbpris ma 69 gelangt, wird durch das Halbprisma 69 auf das lichtempfind liche Element 71 reflektiert.

Die Ausgänge der lichtempfindlichen Elemente 70 und 71 werden auf Verstärker (Strom/Spannungs-/Wandler) 75 und 76 geleitet. Das Ausgangssignal des Verstärkers 75 gelangt direkt auf einen Teiler 78, während das Ausgangssignal des Verstärkers 76 über ein Hochpaßfilter (HPF) 77 auf den Teiler 78 gelangt. Das Ausgangs signal des Teilers 78 gelangt auf eine Gleichrichtungs/Glättungs- Schaltung 79, dessen Ausgangssignal seinerseits auf den ersten Eingang eines Differenzverstärkers 80 geleitet wird. Eine Referenzspannungsquelle 81 ist an den zweiten Eingang des Differenzverstärkers 80 angeschlossen. Die Referenzspannungs quelle 81 ist ein variable Spannungsquelle und liefert eine Referenzspannung, die einem Referenzwert des auf den Vibrator gelieferten Treiberstroms entspricht, wie unten näher erläutert werden wird.

Das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 80 gelangt auf einen ersten Eingang eines Multiplizierers 90. Der Ausgang eines Oszil lators, der auf einer konstanten Frequenz oszilliert, ist mit dem zweiten Eingang des Multiplizierers 90 verbunden. Das Aus gangssignal des Multiplizierers 90 gelangt auf einen Leistungs verstärker 82. Der Ausgang des Leistungsverstärkers 82 ist über einen Transformator 83 mit dem hinteren Ende des koaxialen Ka bels 68 verbunden. Mit anderen Worten gelangt das Ausgangssignal des Leistungsverstärkers 82 über den Transformator 83 und das koaxiale Kabel 68 auf die Elektroden 62 bis 67 der piezoelektri schen Elemente 41 bis 46, um so den Treiberstrom durch den Vi brator zu erzeugen.

Die Funktionsweise dieses Ausführungsbeispiels wird nun anhand der Fig. 20 und 21 erläutert. In dem Behandlungsgerät wird die Vibrationsamplitude des aus den piezoelektrischen Elementen 41 bis 46 bestehenden Vibrators durch das Horn 47 nach dem Prinzi pien eines Langevin-Vibrators verstärkt und das distale Ende der Behandlungsanordnung 55 wird mit einer großen Amplitude zur Zer störung des Behandlungsobjektes vibriert. Für diesen Zweck soll ten die Vibrationen des Vibrators in Abhängigkeit von dem Status des Behandlungsobjektes kontrolliert werden.

Die Vibrationsamplitude des distalen Endes des Behandlungsele ments 55 und die Vibrationsamplitude des hinteren Stützteils 48 stehen in einer festen Beziehung zueinander, wie dies in Fig. 20 dargestellt ist, vorausgesetzt, daß die Last am distalen Ende un veränderlich ist und die zugeführte Leistung einen dritten Para meter darstellt. Daher kann die Vibrationsamplitude des Behand lungselementes 55 durch Messung der Vibrationsamplitude des hin teren Stützteils gemessen werden. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Vibration des hinteren Stützteils 48 dadurch gemessen, daß das von der an dem Gehäuse 52 befestigten Faser 57 ausgesand te Licht gemessen wird, nachdem es durch die vibrierende Ober fläche reflektiert worden ist.

Das von der durch die Spannungsversorgung 74 betriebenen LED 73 emitierte Licht wird durch die Linse 72 konvergiert und fällt auf das Halbprisma 69. Das reflektierte Licht gelangt auf das licht empfindliche Element 70. Das durchgehende Licht fällt auf die Faser 57 und wird von dem hinteren Ende des hinteren Stützteils 48 reflektiert und gelangt so auf das lichtempfindliche Element 71. Demzufolge empfängt das lichtempfindliche Element 70 einen Teil des auf das hintere Stützteil 48 fallende Licht, während das lichtempfindliche Element 71 einen Teil des von dem hinteren Stützteil 48 reflektierten Lichts empfängt. Die Ausgangssignale der lichtempfindlichen Elemente 70 und 71 werden durch die Ver stärker 75 und 76 verstärkt. Das Ausgangssignal des Verstärkers 76 gelangt durch den Hochpaßfilter 77, um die Gleichspannungs komponente auszufiltern. Das Ausgangssignal des HPF 77 wird zu sammen mit dem Ausgangssignal des Verstärkers 75 auf den Tei ler 78 geleitet.

Angenommen die Vibration des hinteren Stützteils 48 habe eine Wellenform wie sie in (a) in Fig. 21 dargestellt ist, dann produziert das lichtempfindliche Element 71 ein in (b) darge stelltes Signal, das der Vibration entspricht. Das lichtempfind liche Element 70 detektiert die Intensität des einfallenden Lich tes. Der Verstärker 75, der das Ausgangssignal des lichtempfind lichen Elementes 70 verstärkt, erzeugt ein Ausgangssignal, wie es (c) in Fig. 21 dargestellt ist. Das Hochpaßfilter 77, das mit dem Ausgang des lichtempfindlichen Elements 71 über den Verstär ker 76 verbunden ist, erzeugt das in (d) dargestellte Ausgangs signal.

Der Teiler 78 produziert ein Ausgangssignal Z in der Form

Z = K 1 (Y/X),

wobei X das Ausgangssignal des Verstärkers 75, Y das Ausgangs signal des Hochpaßfilters 77 darstellt und K 1 eine Konstante ist. Durch diese Division wird eine Schwankung der Lichtintensität des reflektierten Lichtes aufgrund einer Schwankung der ausgesandten Lichtmenge des LED 73 kompensiert. Das Ausgangssignal des Teilers 78 ist in (e) in Fig. 21 dargestellt.

Das Ausgangssignal Z des Teilers 78 wird gleichgerichtet und ge glättet in der Gleichrichtungs-/Glättungs-Schaltung 79, um ein Gleichspannungssignal zu erhalten, das proportional zur Amplitude des hinteren Stützteils 48 ist. Das Gleichspannungssignal am Aus gang der Gleichspannungs-/Glättungs-Schaltung 79 ist in (f) in Fig. 21 dargestellt. Es gelangt auf den Differenzverstärker 80, auf dessen anderen Eingang die Referenzspannung der Referenz spannungsquelle 81 gelangt. Der Differenzverstärker 80 vergleicht das Gleichspannungssignal und das Referenzspannungssignal und er zeugt ein der Differenz proportionales Signal.

Der Ausgang des Differenzverstärkers 80 gelangt auf einen Multi plizierer 90 und wird so mit dem in (g) dargestellten Ausgangs signal des Oszillators 91 multipliziert. Somit wird die Ausgangs amplitude des Oszillators 91 entsprechend dem Ausgang des Dif ferenzverstärkers 80 verstärkt. Das Ausgangssignal 90 ist in (h) in Fig. 21 dargestellt. Das Ausgangssignal des Multiplizierers 90 gelangt als Treibersignal über den Leistungsverstärker 82, den Transformator 83 und das koaxiale Kabel 68 auf die Vibratorelek troden 62 bis 67.

Wenn daher die Vibrationsamplitude des hinteren Stützteils 48 er höht wird, übersteigt das Ausgangssignal der Gleichrichtungs-/ Glättungs-Schaltung 79 die Referenzspannung 81, so daß das Aus gangssignal des Differenzverstärkers 80 vermindert wird, um die Amplitude des Treibersignals zu reduzieren. Im umgekehrten Fall wird die Amplitude des Treibersignals erhöht. In dieser Weise steuert der Multiplizierer die Amplitude des Treibersignals um so das Ausgangssignal der Gleichrichtungs-/Glättungs-Schal tung 79 mit der Referenzspannung übereinstimmen zu lassen.

In dieser Ausführungsform wird die Vibration des Vibrators, d.h. die Vibration des distalen Endes des Behandlungselementes 55, durch eine berührungslose Messung optisch gemessen, wobei ein Laserstrahl auf das hintere Ende des Vibrators gesandt und der reflektierte Strahl empfangen wird. Die gewünschten Ultraschall- Vibrationen können durch Regelung des Treibersignals in Abhängig keit von der gemessenen Vibration stabil erhalten werden. Da die Vibration berührungslos gemessen wird, müssen keine besonderen Komponenten auf dem Vibrator oder der Behandlungseinrichtung vor gesehen werden und die Vibrationen können ohne irgendeine Rück wirkung gemessen werden.

Fig. 22 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. In dieser Figur sind Teile, die dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 15 entsprechen, mit gleichen Bezugsziffern versehen und nicht noch einmal beschrieben.

In dieser Ausführungsform gelangt ein Laserstrahl von einem He- Ne-Laser 92 über halbdurchlässige Spiegel 93 und 97 auf die Fa ser 57. Ein von dem halbdurchlässigen Spiegel 93 reflektierter Teilstrahl wird durch einen Spiegel 94, einen Ultraschall-Modu lator 95 und einen Spiegel 96 so geleitet, daß er auf den halb durchlässigen Spiegel 97 fällt und durchgelassen wird, bevor er auf eine Linse 98 gelangt. Ein von dem hinteren Stützteil 48 reflektierter und durch die Faser 57 zurückgeleiteter Laserstrahl wird von dem halbdurchlässigen Spiegel 97 auf die Linse 98 re flektiert.

Der auf die Linse 98 fallende Laserstrahl wird fotoelektrisch durch eine Fotodiode 99 gewandelt und erzeugt ein elektrisches Ausgangssignal, das über einen Verstärker 100 auf einen Frequenz analysator 101 gelangt. Das Ausgangssignal des Frequenzanalysa tors 101 gelangt auf den Differenzverstärker 80 wie oben erwähnt worden ist. Der weitere Signalfluß ist derselbe wie in dem frühe ren Ausführungsbeispiel, das in Fig. 15 dargestellt ist.

Die Funktion dieses Ausführungsbeispiels soll nun erläutert wer den. Der von dem Laser 92 imitierte Laserstrahl soll mit einer Frequenz f ₀ moduliert sein. Dieser Laserstrahl wird durch den halbdurchlässigen Spiegel 93 in einen durchgelassenen und einen reflektierten Laserstrahl geteilt. Der durchgelassene Laserstrahl gelangt ohne Änderung seiner Frequenz f ₀ durch den halbdurchläs sigen Spiegel 97 in die Faser 57 und wird auf das hintere Stütz teil 48 geleitet. Der reflektierte Laserstrahl wird durch den Ultraschall-Modulator 95 in einen modulierten Laserstrahl mit einer Frequenz f ₀+f ₁ gewandelt.

Wenn der Laserstrahl mit einer Frequenz f₀ auf das hintere Stütz teil 48 gelangt, wird ein entsprechend der Vibration des hinteren Stützteils 48 modulierter Laserstrahl mit einer Frequenz f ₀+Δ f reflektiert und durch die Faser 57 auf den halbdurchlässigen Spiegel 97 zurückgeleitet.

Durch die Linse 98 gelangen nun ein Laserstrahl mit der Frequenz f ₀+f ₁ von dem Ultraschall-Modulator 95 als Referenzstrahl und ein Laserstrahl mit der Frequenz f ₀+Δ f von der Faser 57 als Signalstrahl auf die Oberfläche der Fotodiode 99 wo sie für eine Überlagerungsdetektion kombiniert werden. Das Ausgangssignal der Fotodiode 99 wird von dem Verstärker 100 verstärkt, bevor es auf den Frequenzanalysator 101 gelangt. Der Frequenzanalysator be rechnet die Frequenzänderung Δ f, die durch die Vibration des hinteren Stützteils 48 entstanden ist und erhält die Vibrations geschwindigkeit V=λ×Δ f/2 aus dem Wert Δ f und erzeugt ein Gleichspannungssignal, das proportional zur Vibrationsge schwindigkeit V ist. Für die Vibrationsgeschwindigkeit V wird ein Maximalwert verwendet. Der Ausgang des Frequenzanalysators 101 hat die gleiche Wirkung wie der Ausgang der Gleichspannungs-/ Glättungs-Schaltung 79 in dem früheren Ausführungsbeispiel.

In diesem Ausführungsbeispiel kann eine genaue Analyse der Vibra tion auch dann erhalten werden, wenn das Reflektionsvermögen des hinteren Stützteils 48 oder andere Einflußparameter geändert worden sind. Der He-Ne-Laser 92 kann durch einen Halbleiterlaser ersetzt werden. Die Bauteile von dem He-Ne-Laser 92 bis zur Foto diode 99 können in miniaturisierter Form in Nachbarschaft des hinteren Stützteils 48 angeordnet werden.

Fig. 23 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das dargestellte System ist eine Modifikation des früheren Aus führungsbeispiels aus Fig. 15. In diesem Beispiel ist nur eine Seite des halbdurchlässigen Prismas 69 mit einem lichtempfindli chen Element 71 versehen, während das lichtempfindliche Element 70 des früheren Ausführungsbeispiels, das einen Teil des ausge sandten Lichts empfangen hat, fehlt. Das Ausgangssignal des lichtempfindlichen Elements 71 wird über den Verstärker 76 auf einen Hochpaßfilter HPF 110 und einen Tiefpaßfilter LPF 111 ge leitet. Die Ausgänge des Hochpaßfilters 110 und Tiefpaßfilters 111 sind über den Teiler 78 mit der Gleichrichtungs-/Glättungs- Schaltung 79 verbunden. Der weitere Signalfluß ist derselbe wie in dem früheren Ausführungsbeispiel.

Die Funktion dieses Ausführungsbeispiels soll nun anhand der Fig. 24 erläutert werden. Ein Teil des von dem hinteren Stütz teil 48 reflektierten Lichts wird von dem lichtempfindlichen Ele ment 71 empfangen, dessen Ausgangssignal durch den Verstärker 76 verstärkt wird. Das Ausgangssignal des Verstärkers 76, das in (a) in Fig. 24 dargestellt ist, enthält eine Vibrationskomponente, die entsteht, wenn das hintere Stützteil 48 vibriert, und eine Gleichspannungskomponente, die entsteht, wenn das hintere Stütz teil 48 nicht vibriert. Das Hochpaßfilter 110 entfernt die Gleichspannungskomponente aus dem Ausgangssignal des Verstär kers 76 und erzeugt ein Signal, das nur aus der Vibrations- (Wechselspannungs-)komponente besteht, die in (b) in Fig. 24 gezeigt ist.

In ähnlicher Weise entfernt das Tiefpaßfilter 111 die Vibrations komponente aus dem Ausgangssignal des Verstärkers 76 und erzeugt ein Signal, das nur aus einer Gleichspannungskomponente besteht, die in (c) in Fig. 24 gezeigt ist.

Die Ausgangssignale von Hochpaßfilter 110 und Tiefpaßfilter 111 werden in dem Teiler 78 kombiniert, so daß ein Signal erhalten wird, wie es in (d) in Fig. 24 gezeigt ist. Dieses Signal wird gleichgerichtet und geglättet in der Gleichrichtungs-/Glättungs- Schaltung 79, so daß ein Gleichspannuungs-Signal entsteht, das der Vibrationsamplitude des hinteren Stützteils 48 proportional ist und in (e) in Fig. 24 verdeutlicht ist. Demzufolge erzeugt der Multiplizierer 90 ein Treibersignal, das der Vibrationsampli tude des hinteren Stützteils 48 - wie in dem früheren Ausfüh rungsbeispiel gemäß Fig. 15 - entspricht.

Gemäß der obigen Beschreibung ist der optische Sensor zur Detek tion der Vibration außerhalb des Gehäuses 52 angeordnet. Es ist jedoch auch möglich, einen optischen Sensor 120 innerhalb des Ge häuses in der Nachbarschaft der hinteren Endoberfläche des hinte ren Stützteils 48 anzuordnen, wie es Fig. 25 (a) zeigt. Der in Fig. 25 (b) dargestellte optische Sensor 120 ist ein Fotokopp ler, der aus einer lichtimitierenden Diode 120 und einem Foto transistor 122 besteht. Auch diese Anordnung erlaubt eine berüh rungslose Messung der Vibration des hinteren Stützteils 48.

Wie gezeigt worden ist, ist es bei dieser Ausführungsform der Erfindung möglich, ein Ultraschall-Behandlungsgerät zu erstel len, das die Detektion der Vibration des Vibrators ohne Rück wirkung auf die Vibration durch eine berührungslose Detektion mit einem optischen Sensor, und damit eine stabile Regelung des Treiberstroms durch den Vibrator, ermöglicht.

Claims

1. Ultraschall-Behandlungsgerät mit
einer Ultraschall-Behandlungsanordnung mit einem Ultra schall-Vibrator und einem Ultraschall-Übertrager zur Über tragung der Vibrationen des Ultraschall-Vibrators und mit einem Detektor für die Vibrationen und
einer Steuerung der Vibrationen des Vibrators entsprechend einem Detektionssignal des Detektors,
gekennzeichnet durch einen Detektor für eine Veränderung des Vibrationszustands zwischen der tatsächlichen Behand lung und einem Leerlauf der Behandlungsanordnung.

2. Behandlungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor die Amplitude der Ultraschall-Vibrationen der Behandlungsanordnung (12, 13) mißt.

3. Behandlungsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor für die Amplitude der Ultraschall-Vibra tionen ein fotoelektrisches Wandlerelement (32) enthält, das dem Ultraschall-Übertrager (13) zur Aussendung von Licht auf diesen gegenüberliegt, wobei die Vibrationsamplitude der Be handlungsanordnung (12, 13) in Abhängigkeit von der empfan genen Lichtmenge detektiert wird, die von dem Ultraschall Übertrager (13) reflektiert worden ist.

4. Behandlungsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor für die Vibrationsamplitude einen akustisch-elektrischen Wandler (34) aufweist, der am Ultra schall-Vibrator (12) zur Detektion des in der Resonanz des Ultraschall-Vibrators (12) erzeugten Vibrationsgeräusches angeordnet ist, wobei die Vibrationsamplitude der Behand lungsanordnung entsprechend der Lautstärke des detektierten Geräusches gemessen wird.

5. Behandlungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichent, daß der Detektor die Impedanz oder den Q-Wert der Vibra tionsbehandlungsanordnung in der Resonanz mißt.

6. Behandlungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung in Abhängigkeit von der Detektion eines Leerlauf-Zustandes der Vibrationsbehand lungsanordnung (12, 13) durch den Detektor die Stromversor gung für den Ultraschall-Vibrator in Abhängigkeit von dem Detektionssignal des Detektors unterbricht.

7. Ultraschall-Behandlungsgerät mit
einer Ultraschall-Behandlungsanordnung mit einem Ultra schall-Vibrator und einem Ultraschall-Übertrager zur Über tragung der Vibrationen des Ultraschall-Vibrators und mit einem Detektor für die Vibrationen und
einer Steuerung der Vibrationen des Vibrators entsprechend einem Detektionssignal des Detektors, dadurch gekennzeich net, daß der Detektor (15, 21, 24) detektiert, ob die Vibra tionsbehandlungsanordnung (12, 13) in einer Behandlungsstel lung ist oder nicht und
daß die Steuerung (16) die Zuführung von Treiber-Energie zum Ultraschall-Vibrator in Abhängigkeit von dem Detektionssig nal des Detektors unterbricht.

8. Behandlungsgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor ein Schalter ist, der in einem Bedienab schnitt (5, 7, 9, 14) der Vibrationsbehandlungsanordnung (12, 13) zum Ein- bzw. Ausschalten einer Treiber-Stromquelle (17) des Ultraschall-Vibrators (12) dient, wenn die Vibrations behandlungsanordnung in ihrer Behandlungsstellung ist oder nicht.

9. Behandlungsgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor einen Fotosensor (24) aufweist, der am distalen Ende einer Hülse (1) der Behandlungsanordnung zur Detektion des Vorschiebens einer Ultraschall-Sonde (13) aus diesem Ende, wenn die Behandlungsanordnung (12, 13) in die Behandlungsstellung gebracht wird, angeordnet ist und auch das zurückziehen der Ultraschall-Sonde (13) in das distalen Ende erkennt, wenn die Behandlungsanordnung aus ihrer Be handlungsstellung herausgenommen wird, und so die Zuführung von Treiberspannung zum Ultraschall-Vibrator (12) unter bricht.

10. Behandlungsgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor ein Dehnungsmeßelement (21) aufweist, das auf einer Feder (14) zur Vorspannung einer Ultraschall-Son de (13) in eine zurückgezogene Stellung angebracht ist und die Biegung dieser Feder (14) beim Vorschieben und Zurück ziehen der Sonde detektiert, wenn die Behandlungsanordnung (12, 13) in die Behandlungsstellung gebracht oder aus ihr herausgenommen wird, so daß die Versorgung des Ultraschall- Vibrators (12) mit Treiberspannung in Abhängigkeit von dem Detektionssignal des Dehnungsmeßelements (21) unterbrochen wird.

11. Ultraschall-Behandlungsgerät mit
einer Ultraschall-Behandlungsanordnung mit einem Ultra schall-Vibrator und einem Ultraschall-Übertrager zur Über tragung der Vibrationen des Ultraschall-Vibrators und mit einem Detektor für die Vibrationen und
einer Steuerung der Vibrationen des Vibrators entsprechend einem Detektionssignal des Detektors, dadurch gekennzeich net, daß der Detektor eine Lichtquelle zum Projizieren von Licht auf den Ultraschall-Vibrator und eine Meßeinrichtung für die Vibrationsamplitude der Vibrations-Behandlungsanord nung durch Messung von der Vibrations-Behandlungsanordnung reflektierten Lichtes und eine Steuerung für den auf die Vibrations-Behandlungsanordnung gelieferten Treiberstrom in Abhängigkeit von dem durch die Meßeinrichtung gemessenen Meßwert aufweist.

12. Behandlungsgerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßanordnung einen Teiler (78) für die Vibrations messung in Abhängigkeit von dem Verhältnis (Y/X) zwischen dem auf den Ultraschall-Vibrator projizierten Licht X und dem von dem Ultraschall-Vibrator reflektierten Licht Y auf weist.

13. Behandlungsgerät nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine Gleichrichterstufe (79) für das Ausgangssignal des Teilers (78) und einen Differenzbildner (80) zwischen dem Ausgangs signal des Gleichrichters (79) und einer vorbestimmten Refe renzspannung als Teil der Meßeinrichtung.

14. Behandlungsgerät nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch einen Oszillator (91) zur Erzeugung eines Signals mit einer vorbestimmten Frequenz und einem Verstärker (90) zur Ver stärkung eines Ausgangssignals des Oszillators (91) in Ab hängigkeit von dem Ausgangssignal der Meßeinrichtung als Teil der Steuerung.

15. Behandlungsgerät nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine Lichtquelle (73), eine Übertragungseinrichtung (57) zur Übertragung von Licht von der Lichtquelle (73) auf eine vi brierende Oberfläche des Ultraschall-Vibrators und zur Über tragung von durch den Ultraschall-Vibrator reflektierten Licht zur Lichtquelle (73),
ein halbdurchlässiges Prisma (69), das zwischen der Licht quelle (73) und der Übertragungseinrichtung (57) zur Über tragung von Licht der Lichtquelle (73) auf die Übertragungs einrichtung (57) zum Reflektieren eines Teils des Lichtes der Lichtquelle (73) in eine erste Richtung und zum Reflek tieren von durch den Ultraschall-Vibrators reflektierten und durch die Ubertragungseinrichtung (57) übertragenen Lichtes in eine zweite Richtung eingeschaltet ist,
ein erstes lichtempfindliches Element (70) zum Empfang von Licht, das durch das halbdurchlässige Prisma (69) in die erste Richtung reflektiert worden ist und
ein zweites lichtempfindliches Element (71) zum Empfang von durch das halbdurchlässige Prisma (69) in die zweite Rich tung reflektierten Lichts,
wobei der Teiler (78) das Verhältnis Y/X zwischen den Aus gangssignalen X, Y des ersten und des zweiten lichtempfind lichen Elements (70, 71) bildet.

16. Behandlungsgerät nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch ein lichtempfindliches Element (71) zum Empfang des vom Ultra schall-Vibrator reflektierten Lichtes,
durch ein Tiefpaßfilter (111) zum Herausfiltern einer Gleichstromkomponente aus dem Ausgangssignal des licht empfindlichen Elements (71) und
ein Hochpaßfilter (110) zum Herausfiltern einer Wechsel stromkomponente in dem Ausgangssignal des lichtempfindlichen Elements (71),
wobei der Teiler (38) das Verhältnis Y/X zwischen den Aus gangssignalen X, Y des Hochpaßfilters (110) und Tiefpaßfil ters (111) bildet.

17. Behandlungsgerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung einen Detektor (99) zum Erhalt einer Frequenzänderung des reflektierten Lichtes aufgrund der Vibration des Ultraschall-Vibrators durch eine Überlage rungsdetektion des auf den Ultraschall-Vibrator projizierten Lichtes und des von dem Ultraschall-Vibrator reflektierten Lichtes und einen Frequenzanalysator (101) zum Erhalt einer Information über die Vibrationsgeschwindigkeit des Ultra schall-Vibrators aus dem Ausgangssignal des Detektors (99) enthält.