JPH03123548A - 同調リアクタンスを持った超音波プローブ用線形電力制御 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 肢先分立 本発明は、水晶体乳化プローブ駆動装置の分野に関する
ものであって、更に詳細には、水晶体乳化用の同調型リ
アクタンス処理の分野に関するものである。

従ｍ胤 誘導性負荷又は容量性負荷へ電力を供給する上で、該負
荷を横断しての電圧と該負荷を介しての電流との間の位
相角がゼロである場合に、電力の最大効率及び最大供給
が発生することは長い間知られている。システム乃至は
系の位相角は力率に関係している。当業者等に明らかな
如く、抵抗要素に加えて誘導性要素又は容量性要素を有
する任意の回路網のインピーダンスは、実数成分、即ち
抵抗要素、と、誘導性要素及び容量性要素の存在によっ
て発生される虚数成分とのベクトル和である。リアクテ
ィブ成分即ち無効成分がゼロである場合、システムのイ
ンピーダンスは純粋に抵抗性であり、且つ合成ベクトル
は実数軸に一致する。

この様な場合に、位相角はゼロである。力率は、負荷イ
ンピーダンスにおける無効成分と実成分の相対的大きさ
の目安である。それはこれら２つのベクトル成分の相対
的大きさに関連している。

力率は、又、パワー即ち電力を負荷へ供給するシステム
の効率の目安である。抵抗性成分のみが実際に電力を散
逸することが可能であるので、負荷インピーダンス内の
誘導性又は容量性のりアクタンス成分の存在は、システ
ムの電力供給の効率を減少させる。何故ならば、それは
電力供給の供給源抵抗における電力散逸を増大させるか
らである。この理由は、当業者等にとって明らかであり
、従ってここでは詳細は割愛する。前述した現実の結果
として、負荷への電力供給の効率を最大とさせる為には
、負荷インピーダンスの無効成分を同調回路内の等しく
且つ符号が反対の無効成分と直列又は並列に配置させる
ことによってそれを調高させ合成負荷インピーダンスを
純粋に抵抗性のものとさせることが有用であることが、
長年の間、電力会社やその他の電力供給技術にたづされ
る技術者等にとって公知であった。この様な場合、供給
源インピーダンスは負荷インピーダンスの共役として整
合させると言われ、且つ負荷へ供給される電力は最大と
される。

負荷へ供給される電力は次式で与えられる。

（１）　　　電力”　Ｖ　Ｉ　ｃｏｓ　ｅ尚、■は負荷
インピーダンスを横断しての電圧降下であり、工は負荷
インピーダンスを介して流れる直列電流であり、ｃｏｓ
ｅは回路の力率である。

該力率は、電流が電圧よりも先行する場合に、「リード
（先行）」すると言われ、且つ電流が電圧に遅れる場合
に、「ラギング（遅れ）」すると言われる。

超音波プローブは、従来、プローブによって分裂された
組織の破片の吸い出しと結合されて、目の中における白
内障の破壊の為の水晶体乳化の為に使用されている。２
つの種類のプローブが従来開発されており、その１つは
ピエゾ電気結晶によって励起されるものである。この様
なピエゾ電気プローブは、従来、例えばチタン等の金属
からなるロッドであり、その中にピエゾ電気結晶を固着
させて該ロッドを振動させる為の励起源として機能させ
ている。ピエゾ電気結晶は、例えば４０゜０００Ｈｚ等
の高周波数を持７た電気交流駆動信号で駆動されている
。プローブの長さは、駆動信号の波長の半分の整数倍で
ある。駆動信号の影響下でのピエゾ電気結晶の振動は、
ロッドをその機械的共振周波数で振動させる。

プローブロッドの質量と結合された場合に、この様なプ
ローブにおける励起源として使用されるピエゾ電気結晶
は、誘導性成分と、容量性成分と。

抵抗性成分とを持った等価電気回路としてモデル化させ
ることが可能である。ロッドの金属の弾性を表す容量性
成分があり、且つプローブの質量を表す誘導性成分があ
る。更に、目の中の組織又は流体等の負荷に接触した場
合のロッドの先端部の運動に対しての抵抗を表す抵抗性
成分があり、それはプローブの先端部の振動を減衰させ
る傾向とさせる。ピエゾ電気結晶自身は、抵抗性成分を
与え、それは該結晶の端子間の電流の漏れの量に関連し
ている。該結晶は、更に、ピエゾ電気結晶の本来的な電
気的特性、即ち厚さや、誘電率や、面積等、を表す容量
性成分も持っている。

温度が変化し、且つプローブ上の負荷が変化すると、プ
ローブの等何回路内の種々の抵抗性成分及びリアクティ
ブ即ち無効成分が値を変化させる。

二九らの成分の値における変化は、プローブの機械的共
振周波数を変化させる。駆動周波数が変化した共振周波
数に対応して変化されない限り、最大の電力伝達効率は
達成されることがない。

更に、当業者等にとって明らかな如く、供給源と負荷と
の間の最大電力伝送は、供給源及び負荷のインピーダン
スが整合し従って負荷が純粋に抵抗性に見える場合に、
発生する。従って、超音波プローブの場合、共振周波数
におけるプローブ負荷インピーダンスが容量性無効成分
を持っている場合、供給源インピーダンスは、供給源と
負荷との間の電力伝送を最大とさせる為に等しい大きさ
の誘導性無効成分を持たねばならない。水晶体乳化プロ
ーブの結合した機械的及び電気的システムの抵抗性及び
無効成分の大きさが変化するので、電力レベルが変化し
且つ温度及びプローブの負荷条件が変化すると、固定し
たインダクタの場合に不可能ではないにしても、負荷イ
ンピーダンスへ供給源インピーダンスを整合させて、広
範囲の電力レベル及び周波数変動に渡ってプローブの無
効成分を相殺させることは困難である。この様な整合さ
せ同調させたシステムの利点は、供給源電圧発生器によ
って見られるインピーダンスが最小とされている（同調
用インダクタを包含する２ボ一ト回路内に向かって）の
で、低電圧コンポーネントを使用することが可能である
。

従って、電力レベル、温度、及び負荷変動等の条件が変
化する場合に、負荷の無効成分が相殺される様に同調さ
せることの可能な水晶体乳化プローブドライバーの必要
性が発生していた。更に、電力レベル、温度、及び負荷
条件等が変化するか、又は新たなプローブをシステムに
取付けた場合に、変化した機械的共振周波数へ整合させ
る為に駆動周波数を変化させることの可能なプローブ駆
動回路に対する必要性が発生していた。更に、ユーザが
所望の電力レベルを設定することが可能であり且つ電力
レベルがプローブへ伝送される様な比例的電力制御を具
備する水晶体乳化プローブドライバーに対する必要性が
発生していた。

目　　　的 本発明は１以上の点に鑑みなされたものであって、上述
した如き従来技術の欠点を解消し、プローブの機械的共
振周波数を自動的に同調させ且つ負荷インピーダンスの
りアクティブ成分から抜は出して自動的に同調を行う水
晶体乳化用のプローブ用の実質的に比例的な電力制御を
与える方法及び装置を提供することを目的とする。

盪−双 負荷インピーダンスリアクティブ成分を相殺するための
一定の同調は、システムがドライバからプローブへの電
力伝達効率を最大とさせることを可能とする。ユーザか
らの要求により又はある実施例においては電力レベル、
温度、及び負荷条件が変化する場合にプローブの変化す
る機械的共振周波数を実質的にマツチさせるために水晶
体乳化プローブドライバ周波数を同調する装置及び方法
は、駆動周波数を掃引し且つ駆動周波数ファンクション
に対する負荷電流の勾配が所定の定数よりも大きい場合
のピーク負荷電流を見つけ出すことにより共振周波数を
見つけ出す。この定数は、偶発的なピークが誤って共振
ピークとして取りだされることを防止する。

本発明の１好適実施態様においては、リニア電力制御装
置が、マイクロプロセサを有しており、該マイクロプロ
セサは直列インターフェースを介してユーザによって所
望の電力レベルを設定するために操作されるフットペダ
ル制御器へ結合されている。該マイクロプロセサは、更
に、正面パネル上の最大電力レベル制御器へ結合されて
おり、それもユーザによって１００％電力レベルを確立
するために操作される。該マイクロプロセサは、フット
ペダル位置及び正面パネル上の最大電力レベル制御器の
位置を読み取り、且つフットペダルからの信号をスケー
ルして、正面パネルにおいてユーザによって設定された
最大レベルの百分率として所望の電力レベルを決定する
。次いで、マイクロプロセサは、デジタル利得数を発生
し、それを電圧制御発振器内のプログラム可能利得のり
ニアパワーアンプへ送給する。プログラム可能リニアパ
ワーアンプは、マイクロプロセサからのデジタル入力に
よって確立される利得レベルだけ該駆動信号を増幅する
。リニアプログラム可能アンプの出力は、クラスＡＢで
動作する別のパワーアンプによって増幅される。このア
ンプの出力は電圧ステップアップ変圧器へ印加され、該
変圧器の二次側は同調用インダクタを介してピエゾ電気
結晶即ち水晶体乳化プローブを励起させる結晶へ結合さ
れている。該マイクロプロセサは、又、以下に説明する
態様で電圧制御発振器の周波数を制御する。

同調用インダクタは、該結晶及びプローブの機械系によ
って提供される負荷インピーダンスの無効成分を相殺す
る為に駆動回路供給源インピーダンスを維持する様にプ
ローブ駆動回路の供給源インピーダンスを調節すること
が可能な手段である。

好適実施例においては、該同調用インダクタは、強磁性
コアとそこから延在する３本のアームを有している。こ
れらのアームの２本は、それらの周りに巻着されたＤＣ
バイアスコイルを持っている。

該ＡＣ駆動信号は、３番目のアームの回りに巻着された
同調用インダクタコイルを介して駆動され、且つ該コア
を介しての磁束をセットアツプし、その一部は該バイア
スコイルが巻着されているアームを介して通過する。磁
束変調用コイルには、それを介してマイクロプロセサに
よって制御された振幅でＤＣ電流が流れる。該同調用イ
ンダクタの目的は、全ての負荷、温度、及び電力レベル
条件に対して、負荷インピーダンスの無効成分を相殺さ
せる為に供給源インピーダンスを同調させることが可能
である様に、負荷インピーダンスと直列であるインダク
タンスの量をマイクロプロセサが制御することを可能と
することである。負荷の容量性リアクタンスを相殺する
為に使用することの可能ないかなる同調用インダクタで
も本発明において使用することが可能である。

供給源インピーダンスの無効成分を制御する為に、マイ
クロプロセサは、力率又はピエゾ電気結晶負荷を介して
流れる電流に対する電流波形を表すフエイザーとピエゾ
電気結晶負荷を横断しての駆動電圧を表す波形との間の
位相角を検知することが必要である。位相検知器がこの
目的の為に使用される。その１つの入力端は、該結晶を
横断しての駆動電圧に対する電圧波形をサンプルし、且
つその別の入力端は、該結晶を介しての駆動電流に対す
る電流波形をサンプルする。この電流波形サンプリング
は、電圧セットアツプ変圧器の一次側と直列する電流検
知器から取られる。この電流検知器からのフィードバッ
ク電流はステップアップ変圧器の一次側を介して流れる
電流に比例し且つそれと同位相である。負荷の無効成分
を相殺させる為に本システムによってゼロへ又はユーザ
が決定した許容可能な位相角へ同調されるべきものは、
駆動電圧と同位相である電圧制御発振器５ＹＮＣ信号に
よって表される如く、−次側において流れる電流と一次
側を横断しての電圧との間の位相角である。負荷電流の
位相を検知するその他の任意の手段も本発明において使
用することが可能である。

位相検知器は、位相の大きさ及びその符号を表す２つの
パルス幅変調デジタル信号を発生する。

これらパルス幅変調信号は加算され且つ積分されて、位
相角誤差の大きさを表すアナログ信号を発生する。この
アナログ信号は、位相角誤差を表すデジタル数へＡ／Ｄ
変換器によって変換される。

ゼロ以外の任意の位相角が、離調状態を表し、その場合
、プローブインピーダンスのりアクタンスは相殺されな
い。位相角がゼロでない場合（又は、幾つかの実施例に
おける如く、ユーザが設定するいかなる許容可能な位相
角であっても）、マイクロプロセサがこの事実を検知し
且つ同調用インダクタンス内の磁束変調用コイルを介し
て流れるＤＣ電流を変化させる。このことは、同調用イ
ンダクタのＡＣ駆動用コイルを介して通過するコア内の
磁束量を変化させ、その際にそのインダクタンスを変化
させる。このプロセスは、プローブインピーダンスにお
ける無効成分が相殺され且つ供給源駆動インピーダンス
がプローブインピーダンスの共役に整合される迄、ＤＣ
コイルの駆動電流に対する小さな変化をもって継続され
る。

好適実施例においては、スィーパ−ソフトウェアルーチ
ンが、市販されている使用可能の水晶体乳化プローブの
全ての可能な機械的共振周波数を包含するものとして知
ら九でいる周波数範囲に渡って駆動周波数をスイープ即
ち掃引する。このスイープの間、プローブ駆動電流がモ
ニターされ且つその時刻での最高のプローブ駆動電流と
比較される。駆動信号の現在の周波数が現在の最高プロ
ーブ駆動電流よりも大きなプローブ駆動電流となると、
現在のプローブ駆動電流は新たな最高プローブ駆動電流
値と置換される。駆動周波数に対する負荷電流のファン
クション即ち関数の勾配を決定する為の勾配計算は継続
的に実施される。この処理は、全周波数範囲が調査され
る迄継続される。

所定の定数よりも大きな勾配を持った最高プローブ駆動
電流に対応する周波数は、ｖｃｏの周波数変調入力端へ
信号を送ることによってｖｃｏ内へ設定され、それから
対応する周波数を持ったプローブ駆動信号を発生させる
。適切な駆動周波数が決定された後、可及的に位相角か
ら離調させるソフトウェアルーチンが実行される。この
ルーチンは、所望の又は不可避的な位相角差を表す一定
の基準位相角と実際の位相角との間の位相角差を決定す
る。次いで、この差を２で割って且つＤＣコイルバイア
ス駆動を調節する為に使用される。この逐次近似処理は
、位相差が許容可能な範囲内に入る迄継続される。

本発明に基づいて共振周波数を整合させる為のリニア電
力制御、広範囲の条件に渡ってのインピーダンスマツチ
ング、及び供給源周波数同調の方法は、これらの処理を
実行する装置の機能の上述した説明から理解することが
可能である。

災上孤 以下、添付の図面を参考に、本発明具体的実施の態様に
付いて詳細に説明する。

第１図を参照すると、本発明の１実施例に基づいて構成
された装置を概略ブロック図で示しである。マイクロプ
ロセサ８０８が本システム乃至は方式の心臓部である。

マイクロプロセサ８０８は、本システムが実施する全て
の機箭を制御する。本発明によれば、３つの別個独立の
機能が実施され、その全ては互いに独立的に実施するこ
とが可能である。然し乍ら、最良の性能は、本発明のこ
れら全ての側面の組合せを使用することにより得られる
。

本システムの種々の構成要素の目的、機能及び相互作用
は、機能を達成する為に各個別的な要素と他の要素との
協働が明確となるように、本システムが実行する各機能
を説明する場合に説明する。

水晶体乳化プローブドライバ（駆動）システムにおいて
、該プローブ内で散逸される電力量に関して実質的に線
形な制御を有することが有用である。第１図において、
プローブ２４は、機械的増幅器上の小径管の形態をした
突出するノーズピース即ち筒先（不図示）と円錐状機械
的増幅器セクション（不図示）とを持った金属ロッドで
ある。

プローブ２４の金属部内に埋設されているか又はその他
の方法で機械的に取付けられて、一対のピエゾクリスタ
ル（結晶）素子２８及び３ｏが設けられている。これら
のクリスタルの目的は、プローブ２４の金属を励起して
、クリスタルがライン８３６及び８３８上の電気駆動信
号に応答して振動する際に、その機械的共振周波数で振
動させることである。ピエゾクリスタル素子２８及び３
０及びプローブ２４の機械系は、−緒にして、第２図に
示した等価回路でモデル化することが可能である。

第２図を参照すると、プローブ２４の電気及び機械系に
対する等価回路が示されている。２個の抵抗性構成要素
Ｒｐ及びＲｓは、夫々、クリスタル２８及び３０のライ
ン８３６及び８３８間のリーク及び機械的負荷の抵抗、
例えば白内障、又はプローブの先端に接触する水又はそ
の他の組織。

を表している。Ｒｓの値は、空気中のプローブの自由振
動と比較して、プローブが目の中の水又はその他の流体
等の液体と接触すると、急激に変化する。クリスタル／
機械系のコンピュータシミュレーションによれば、Ｒｓ
が変化する条件と共に急激に増加する場合があることを
示している。

クリスタル内にパワー即ち電力が散逸されると、プロー
ブ２４の温度は、十分な量の電力が散逸されると、上昇
することがある。プローブ２４は、先端部を介して延在
する流体通路（不図示）を有しており、該通路に対して
、真空を付与して、プローブが接触する目の流体及び組
織を回収カセット内に吸い出すことが可能である。この
ことは、プローブをある程度冷却する。従って、プロー
ブの温度上昇は、クリスタル内の電力散逸によるプロー
ブへ流れる熱と、プローブを介して吸いだされる冷却流
体によるプローブから除去される熱との間の熱平衡に依
存する。

プローブの機械的側面を表す第２図の等価回路における
容量Ｃｓ及びインダクタンスＬｓの直列回路は、機械的
共振周波数を表す共振周波数を有する。一般的に説明す
ると、クリスタル２８及び３０が、機械的共振周波数と
マツチする電気的周波数を持っている駆動信号で駆動さ
れると、該クリスタルは、機械的共振周波数で振動させ
るべくプローブの機械系を励起する。この状態において
、本システムの機械的側面を表す直列容量Ｃ５及びイン
ダクタンスＬｓは、相互に相殺して、全体的なプローブ
負荷インピーダンスを表す等価回路から消失する。この
ことは、第４図に示した如く、ピエゾクリスタルの容量
Ｃｐによって支配される等価回路を残す。

従って、機械的共振周波数で駆動される場合に、プロー
ブの負荷インピーダンスは、容量性リアクタンス成分を
有する。電力伝達の最大効率を得る為に、この負荷イン
ピーダンスの容量成分Ｃｐは、プローブと直列な誘導性
インピーダンスによって相殺されるか又は少なくとも幾
分か補償されねばならない。

このプローブ負荷インピーダンスの容量性リアクタンス
に対する補償は、インダクタンスＬ、を持った同調イン
ダクタ３６を使用することによって達成される。この同
調インダクタンスは、３本の脚部Ａ、Ｂ、Ｃを持った強
磁性コアから構成されている。脚部Ａ及びＣは、その回
りに、直列接続されているり、Ｃ，バイアス信号コイル
が巻着されている、中間脚部Ｂは、その回りに、Ａ、Ｃ
。

駆動信号コイルが巻着されている。このＡ、Ｃ。

駆動信号コイルの目的は、機械的共振周波数において、
負荷インピーダンスの容量性リアクタンスを相殺させる
ために、プローブの負荷インピーダンスと直列なインダ
クタンスを提供することである。この為に、Ａ、Ｃ，駆
動信号コイルは１脚部Ａ、Ｂ、Ｃの強磁性物質を介して
通過する磁束経路を確立する。Ｄ、Ｃ，バイアスコイル
を介して直列電流が通過されると、強磁性コイル内の磁
束の量は変化される。該コア内の磁束の量が変化される
と、Ａ、Ｃ，駆動信号コイルのインダクタンスが変化す
る。従って、脚部Ａ及びＣの回りに巻着したり、Ｃ，バ
イアスコイル８２８及び８３０（以後、磁束変調コイル
とも呼称する）を介して流れる電流の大きさを制御する
ことによって、同調インダクタ、即ちＡ、Ｃ，駆動信号
コイル８２６、のインダクタンスＬ□を変化させること
が可能である。Ｄ、Ｃ，バイアス巻線８２８及び８３０
は、Ａ、Ｃ，コイル６１２の見掛けのインダクタンスを
Ｏと３０ｍＨの間で変化させることが可能であるような
ものでなければならない。

磁束変調コイル８２８及び８３０は、電圧対電流増幅器
３８の出力端に結合されている。この増幅器は、Ｄ／Ａ
変換器４０から電圧入力信号を受け取る。電圧対電流増
幅器３８の目的は、Ｄ／Ａ変換器の出力端からのライン
４２上の電圧を、磁束変調コイル８２８及び８３０を介
して流れるり。

Ｃ，バイアス電流の対応する大きさへ変換させることで
ある。

Ｄ／Ａ変換器４０は、その入力として、マイクロプロセ
サからバス４６上の位相角調節デジタルワードＨＥＮＲ
Ｙを受け取る。該位相角調節ワードは、以下に説明する
プログラムの１つを稼動するプロセスにおいてマイクロ
プロセサ８０８によって発生される。

ＨＥＮＲＹは、マイクロプロセサによって読み取られる
データのある項目から発生される。これらのデータ項目
の１つは、バス８１８上の位相角エラーワードＰＨＡＳ
Ｅである。この位相角エラーデータは、クリスタル負荷
を横断して印加された駆動電圧波形を表すフェイザー（
ｐｈａｓｏｒ）とクリスタルを介して流おる負荷電流に
対する電流波形を表すフェイザーとの間の位相角を表す
。この位相角エラー情報は、部分的に、位相検知器５゜
によって展開される。位相検知器の出力端は、加算器及
び積分器５２へ結合されており、該積分機の出力端８８
はＡ／Ｄ変換器５４へ結合されている。

どのようにして位相角エラー調節信号がバス８１８上に
発生されるかを理解するために、駆動回路の残部は予備
的なものとして説明する。駆動回路の機能は、クリスタ
ル２８及び３０を、クリスタルをプローブ２４の機械的
共振周波数で振動させるＡ、Ｃ，駆動波形で駆動するこ
とである。明らかに、このプロセスにおける最初のステ
ップは、プローブ２４の機械的共振周波数に等しい周波
数を持った駆動信号を発生することである。このことは
、好適実施例においては、電圧制御発振器５６によって
行われる。好適実施例において、電圧制御発振器は、線
形プログマブル増幅器を有している。

第１図中のライン７２上の電圧制御発振器の出力信号は
、線形駆動増幅器７４の入力端へ印加される。この増幅
器の目的は、バス７２上の信号を増幅し、且つそれを電
圧セットアツプ変圧器の一次巻線へ印加することである
。

ライン７２上の駆動信号は、大略、所望の電力散逸に関
係したＲＭＳ電圧レベルを持った正弦波状である。この
信号は、ドライバアンプ即ち駆動増幅器７４によってク
ラスＡＢモードにおいて増幅される。

増幅器７４の出力は、電圧セットアツプ変圧器７６の一
次側へ印加される。電流検知変圧器５５０は、変圧器の
一次側からの帰還ラインと直列してオペアンプ７４へ結
合されている。変圧器７６の二次側は、ライン８３６及
び８３８へ結合されている。ライン８３８は、同調イン
ダクタ上のＡ。

Ｃ０駆動信号コイル８２６の一端に結合されている。コ
イル８２６の他方の端子は、ライン３２を介して、クリ
スタル２８及び３０（これらは直列に結合されている）
の一方の端子へ結合されている。ライン８３６は、ピエ
ゾクリスタル３０及び２８の帰還側へ結合されている。

従って、セットアツプ変圧器７６の二次側において流れ
る電流は、プローブ２４のクリスタル２８及び３０及び
Ａ。

Ｃ１信号駆動コイル８２６を介して流れる直列電流であ
る。

ＣＰＵ８０８は、その同調機能を実施する為しこ２つの
ことに関するフィードバック信号を必要とする。第１に
、ＣＰＵ８０８は、駆動信号電圧と結果的に得られる負
荷電流との間の位相角差異を知らねばならない。又、Ｃ
ＰＵは、負荷内を流れる電流の振幅を知らねばならない
。位相角差異を決定するために、位相検知器５０及び電
流検知器変圧器５５０が使用される。位相検知器は、ラ
イン８１７によって電流センサ５５０の二次側巻線へ結
合された一方のフェーズ入力端と、電圧制御発振器から
ライン８１６上の信号５ＹＮＣ，へ結合された別のフェ
ーズ入力端とを持っている。ここに説明する別の実施例
における如く、位相差がない場合、出力ライン８４又は
８６のいずれにもパルスは現われない。しかしながら、
正の位相差が存在すると、一連のパルス幅変調したパル
スがライン８６上に現われ、該パルスの幅は位相角差の
量を表す。同様に、負の位相角差が存在すると、一連の
パルス幅変調したパルスがライン８４上に現われ、該パ
ルスの幅は位相角差の大きさを表す。

加算器／積分器５２及びアナログ／デジタル変換器５４
は、前述した如くに動作して、ライン８１８上のデジタ
ル信号ＰＨＡＳＥを発生し、それは位相角エラーの大き
さを表す。該信号は、ＣＰＵ８０８へ結合される。位相
検知器５０は、電圧制御発振器かライン８１６上の５Ｙ
ＮＣ信号出力を使用する。何故ならば、この信号は、よ
りきれいであり、且つ位相検知器５０はその他の入力端
を一フイ：／７２上（７）ＤＲＩＶＥ　ＦＲＥＱＵＥＮ
ＣＹ　（駆動周波数）信号へ結合している場合よりもよ
り良好な位相検知となるからである。

ライン７２上の電圧波形は、セットアツプ変圧器の一次
側における電圧波形と同相であるので、位相検知器５ｏ
は、ライン７２上の波形はセットアツプ変圧器７６にお
ける電圧と同位相であるという確信をもって、ライン７
２上の電圧をサンプルすることが可能である。ドライバ
（駆動回路）からプローブへの電力伝達の相対的効率を
決定するために、ステップアップ変圧器−次側における
電圧と一次側を介しての電流との間の位相角を決定せね
ばならない。位相検知器は、ライン７２上の電圧波形の
位相を、電流検知変圧器５５０によって決定される如く
、セットアツプ変圧器７６の一次側において流れる電流
の位相と比較することによりこのことを行う。この電流
検知変圧器は、その−次側を、電圧セットアツプ変圧器
７６の一次側巻線と直接に接続している。電流検知変圧
器５５０は、それ自身、電圧セットアツプ変圧器であり
、電圧セットアツプ変圧器７６の一次側を介して流れる
電流によって一次側巻線に発生される電圧が、−次側に
おける電圧の倍数である電流検知変圧器５５０の二次側
における電圧を発生する。

この倍数は、変圧器５５０の一次側及び二次側巻線の間
の巻線比に依存する。電流検知変圧器５ＳＯは、電流検
知抵抗よりも一層少ない寄生インダクタンス及び寄生容
量を有しており、そのことは、駆動信号の周波数がいつ
プローブの機械的共振周波数に最もマツチ即ち一致した
かを決定する上でのエラー発生源の１つを取り除いてい
る。しかしながら、別の実施例においては、このような
電流検知抵抗を使用することが可能である。ソフトウェ
アは、位相角を決定するのに必要な情報の一部として、
電流検知変圧器５５０の二次側上の電圧の振れを使用す
るので、高い信号対雑音比を有するきれいな信号を派生
させることが重要である。

電流検知変圧器５５０は、変圧器５５０の一次側巻線に
おける電圧をいずれのノイズよりも上のレベルへステッ
プアップさせることにより信号対雑音比を改善させる。

好適実施例においては、電流検知変圧器５５０の二次側
巻線からの出力信号は、この信号を電流の流れを決定す
るのに必要な情報へ変換する為の適宜のインターフェー
ス回路を有する位相検知器５０の１つの入力端へ直列印
加される。別の実施例において、二次側巻線からのＡ、
Ｃ，信号のＲｏＭ、Ｓ、値は、オペアンプによってり、
Ｃ，信号値へ変換することが可能である。この信号の大
きさは、セットアツプ変圧器７６の一次側において流れ
る電流の大きさを表し、従って、プローブ２４内の駆動
電流のレベルを表す。このり、Ｃ，信号は、２チヤンネ
ルアナログ／デジタル変換器の一方の入力端へ結合させ
ることが可能である。該アナログ／デジタル変換器は、
Ｄ、Ｃ，レベルをセットアツプ変圧器７６の一次側巻線
内を流れる駆動電流のレベルを表すデジタル信号へ変換
させる。この情報は、プローブ２４の機械的共振周波数
とマツチするライン７２上の駆動信号に対する周波数を
決定する場合に、以下に説明する「スィーパ−」ソフト
ウェアルーチンによって使用される。

ライン７２上の電圧波形と変圧器７６の一次側における
電流波形との間の位相角は、同調インダクタ３６の同調
によりプローブインピーダンスのりアクティブ成分を相
殺する程度を表している。

小さいかまたはゼロの位相角は、リアクティブ成分を実
質的に完全に相殺することを表す。位相検知器５０は、
ライン８１６及び８１７上の信号を比較することにより
この位相角を決定するために使用される。ライン７２上
の信号がゼロ交差を行う毎に、５ＹＮＣ信号はそのよう
に表示する。ライン８１７上の信号がゼロを交差するた
びに、位相検知器５ｏはこのイベント即ち事象を検知す
る。

これらのライン８１７及び８１６上の状態の変化は、位
相検知器５ｏによって解析され、その時に存在する位相
角を決定する。ライン７２上の信号は駆動電圧であり且
つライン８１７上の信号はうイン７２上の信号に応答し
てプローブ２４を介して通過する電流に比例しているの
で、ライン８１７及び９１６上の状態の変化の発生回数
における差異は、対応する位相角にデコードすることが
可能である。

位相検知器５ｏは、従来のモトローラ集積回路であるか
又は市販されている均等物を使用することが可能である
。

位相角エラーの大きさは、ライン８４及び８６上のパル
スの幅によって表される。積分器５２の目的は、本シス
テムが位相角における変化に対して滑らかなり、Ｃ，応
答を有するように、時間に関して平均化されている。Ａ
／Ｄ変換器５４が。

アナログ位相角エラー信号を、バス４８上のデジタル位
相角エラーワードへ変換する。

マイクロプロセサ８０８は、局所的ＲＡＭ９０内に格納
されているプログラムを走らせることにより、本発明の
線形電力制御、インピーダンス整合、及び周波数同調の
各機能を実行する。このメモリは、又、ルックアップテ
ーブル及び本システムの寿命帰還生変化することのない
その他の情報を格納する為のＲＯＭを有している６ 第３図の式（Ａ）を参照すると、ピエゾクリスタルが機
械系の共振周波数で駆動される場合に存在する関係を定
義する表現が示されている。第３図中の方程式Ｂは、ク
リスタルが機械系の共振周波数で駆動される場合の同調
条件にある場合の同調インダクタンスの値を定義してい
る。方程式Ａは、任意の特定の温度に対しての機械的プ
ローブ系の共振周波数に対する表現を表している。

第２図において、機械系は、等価回路における構成要素
Ｒｓ、Ｃｓ、Ｌｓで表しである。構成要素Ｒｓの値は、
プローブの先端で係合される機械的負荷を表している。

構成要素Ｃｓは、プローブ内の金属の弾性を表している
。構成要素Ｌｓは、プローブの質量を表している。構成
要素Ｃｓの値は、温度が変化すると共に変化する。大気
温度が変化するか又はクリスタルの励起を介してプロー
ブ内に散逸される電力のために、温度が変化する場合が
ある。構成要素Ｒｓの値は、プローブの負荷により著し
く変化する。

クリスタル／プローブ系等価回路のその他の構成要素は
Ｃｐ及びＲｐである。構成要素ｃｐは、第１図における
クリスタル２８及び３０の並列電気容量を表している。

構成要素Ｒｐは、クリスタルの端子間の電流のリーク即
ち漏れを表している。

機械的共振周波数において、Ｃｓ　　（ＪｗＣｓ）によ
って表されるリアクティブ成分は、リアクティブ成分Ｌ
　ｓ　　（１／　ｊ　ｗ　Ｌ　ｓ　）と全く等しく且つ
符号が反対である。これら２つのりアクティブ成分は互
いに相殺するので、クリスタル／プローブ系に対する等
価回路は第４図に示した如くである。

第４図から理解される如く、等価回路は、クリスタル２
８及び３０の実質的な容量性リアクタンスを持っている
。従って、負荷インピーダンスは、並列な抵抗Ｒｓ及び
Ｒｐの値によって表される実成分を持っており、且つ容
量Ｃｐによって表される容量特性のりアクティブ成分（
即ち、無効成分）を持っている。本発明によれば、最大
電力効率は、リアクティブ成分及びＣｐによって表され
る負荷インピーダンスを相殺するように同調インダクタ
ＬＴを同調することによって達成される。クリスタル２
８及び３ｏが特定の温度に対して機械系の共振周波数で
駆動される場合、同調インダクタンスに対して必要な値
は、第３図における方程式Ｂで与えられる。

方程式Ｂから理解される如く、同調インダクタンス用の
値は、抵抗性成分Ｒｓ及びＲｐの値及びクリスタル２８
及び３ｏの並列電気容量の値に高度に依存する。このこ
とは、プローブ系を適切な同調状態に維持するために同
調インダクタンスに対する必要な値が、温度変化、負荷
条件変化、及び駆動系によるプローブ内に散逸される電
力レベルにおける変化に従って、変化することを意味し
ている。このことの理由は、大気温度又はプローブにお
ける電力散逸におけるいずれかの変化がプローブの温度
を上昇させ、従って物質の弾性に影響を与えるからであ
る。このことは、第２図の等価回路における構成要素Ｃ
ｓの値を変化させ、従って第３図の方程式Ａによって定
義される如き機械的共振周波数を変化させる。負荷条件
が変化することも、機械的共振周波数を変化させる。何
故ならば、第２図におけるＲｓの値の変化に加えて、負
荷が水系の質量の実効的な部分となるので、負荷の変化
もＬｓの値を変化させるがらである。このことは、又、
第３図における方程式Ａによって定義される機械的共振
周波数の値を変化させる。

ソフトウェア又はコンピュータの故障に対しての安全策
として機能するウォッチドッグ（番犬）タイマー回路６
０２も設けられている。該ウォッチドッグタイマーは、
常時、タイムアウト数へ向けてカウントアツプしており
、且つＣＰＵ８０８が適切に機能している限り、タイム
アウト数に到着する前にライン６０６上の信号によって
ＣＰＵ８０８によって断続的にリセットされる。該ｃＰ
Ｕがエンドレスループ内にトラップされたり又は何等か
の理由によりウォッチドッグタイマー６０２をリセット
しなかったりする場合に、該タイマーはタイムアウトし
且つライン６０４上でノンマスカブル（即ちマスク不能
の）割込み（インタラブド）をアサート即ち活性化させ
る。ＣＰＵ８０８は、ノンマスカブル割込みに対してス
レーブ状態即ち従属状態とされ、且つ常に、ＣＰＵがエ
ンドレスループにあるか否かに拘らず、ノンマスカブル
割込みに作用するサービスルーチンに対して常にベクト
ル化される。このサービスルーチンは、安全予防策とし
て、本システムをシャットダウン即ち停止させる。

電圧制御発振器／プログラマブル利得増幅器５６は、２
つの周波数制御入力端、即ち相入力端８０ｏと微入力端
９０２とを有している。これら２つの入力端は、夫々、
デジタル／アナログ変換器８０４及び８０６からの信号
Ｃ０ＡＲ３Ｅ及びＨＥＲＴＺを夫々受け取る。これらの
デジタル／アナログ変換器は、夫々、ライン８０１及び
８１２上でＣＰＵ８０８からのデジタル信号を受け取る
。これらのデジタル信号は、ライン８００及び８０２上
の信号に対してアナログレベルを定義し、且つその際に
ライン７２上の電圧＃御発振器からの出力駆動信号ＤＥ
ＩＶＥ　ＦＲＥＱＵＥＮＣＹの周波数を制御する。

デジタル／アナログ変換器８０４及び８０６の各々は、
ライン８００及び８０２上のアナログ信号のスケーリン
グの目的の為の基準電圧として使用される信号ＲＥＦＩ
及びＲＥＦ２の形態で精密電圧基準源１７６からの基１
電圧を受け取る。

ライン８１０及び８１２上の信号を発生し且つここに説
明するその他の多数の機能を実行する為に、ＣＰＵ８０
８は以下に説明する種々の図面のフローチャート即ち流
れ図に説明したソフｉ・ウェアを走らせる。ｃｐｕｓｏ
ｓは市販されているＺ−８０カードである。電圧制御発
振器／プログラマブル増幅器５６は、イクサーコーポレ
ーションによって製造販売されているモデルＸＲ２２０
６である。

ライン７２上（７１ＤＲＩＶＥ　ＦＲＥＱ（ＪＥＮＣＹ
信号に対する電力レベルは１足で操作する制御器６８及
び第５図に示した線形電力制御ソフトウェア８４４と結
合させたＣＰＵ８０８によって制御される。ＣＰＵ８０
８は５ライン５６２上においてデジタル／アナログ変換
器５６０への電力制御信号ＰＷＲＬＥＶＥＬを出力する
。このデジタル／アナログ変換器は、又、電圧基準源１
７６から基準電圧入力信号ＲＥＦ３を受け取る６デジタ
ル／アナログ変換器５６０は、ライン８１４上をＰＯυ
ＥＲＣ０ＮＴＲ０Ｌと呼ばれるアナログ制御信号を発生
し、該信号は電圧制御発振器のプログラマブル利得増幅
器部分に対する利得制御入力端へ結合される。ライン８
１４上の信号ｐｏすＥＲＣ０ＮＴＲ０Ｌは、ライン７２
上の出力信号ＤＲＩＶＥ　ＦＲＥＱＵＥＮＣＹの振幅を
制御し、その際にハンドピース２４へ供給される電力を
制御する。

好適実施例において、ユーザは２つの制御器を操作する
ことにより所望の利得レベルを確立する。

第１の制御器は、正面パネル６６上の最大電力制御器６
４である。最大電力制御器６４の場合、ユーザは所望の
最大電力レベルを確立する。マイクロプロセサ８０８は
、従来の構成のＩ１０回路６８を介してこの最大電力レ
ベルを読み取る。１実施例において、１７０回路６８は
、カリフォルニア州のグレンゾールのマイクロ／シス（
Ｍｉｃｒｏ／５ｙＳ）によって製造されている５Ｂ８４
６６ボードである。マイクロプロセサと正面パネル６６
との間でＩ１０動作を実行する為の任意の従来の方法及
び装置は、本発明を実施する為に十分である。

所望の電力レベルが設定される他のユーザが操作可能な
制御器はフットペダル６８である。この制御器は、ユー
ザが、足でペダルを押し下げることにより制御器６４に
よって設定される最大電力の百分率として所望の電力レ
ベルを確立することを可能としている。フットペダルを
押し下げると、変換器が操作され、それは従来の構成の
インターフェース回路（不図示）を介してマイクロプロ
セサ８０８によって読み取ることが可能である。好適実
施例において、フットペダル６８は、米国特許節４，４
７０，６５４号に記載されているカリフォルニア州すン
リュアンドロのアルコンサージカルインストルメントフ
ァシリティによって製造されているＭＶＳ−ＸＩＶ又は
ＭＶＳ−ＸＸ　（フルコンラボラトリーズ、インコーホ
レイテッドの商標）と呼ばれる外科器具に取り付けられ
る。この「仲介」アーキテクチャ−は、本発明によって
臨界的なものではなく、従来のインターフェース回路で
のマイクロプロセサ８０８とフットペダル６８との間の
直接的な接続を使用することも可能である。しかしなが
ら、ＭＶＳ−ＸＩＶの場合、吸い出し用真空が発生され
て、極めて便利なプローブで実施中の操作をサポートす
る。この真空は、プローブ２４への真空ライン（不図示
）によって結合される。

マイクロプロセサ８０８は、フットペダル６８からの及
び最大電力制御器６４からのデータを使用してスケーリ
ング操作を実行する。マイクロプロセサ８０８は、単に
、最大電力制御器６４及びフットペダル６８からの２つ
の数字を結合させて、ユーザによって現在所望されてい
るフルスケールの電力の百分率を決定する６次いで、こ
の数字は、バス５６２上をＤ／Ａ変換器５６０へ出力さ
れる。

ライン８２０上の負荷電流フィードバック信号ＣＵＲＲ
ＥＮＴは、出力変圧器７６の一次巻線と直列して結合さ
れている電流検知器５５０に結合されているフィルタ／
復調器回路８２２によって発生される。このフィルタ／
復調器へのライン８２４上の入力信号は、基本的に、ラ
イン７２上の駆動信号の周波数を持っており且つライン
７２上の駆動信号の振幅に関係する振幅を持っている正
弦波である。しかしながら、ＣＰＵ８０８は、ライン８
２４上の交流信号の「ピーク」の包絡線のレベルに興味
があるのみである。従って、フィルタ／復調器回路８２
２は、振幅復調用の任意の従来の復調回路とすることが
可能である。特に、それは。

Ａ、Ｃ，信号を一連のり、Ｃ，パルスへ変換する為の整
流器及びライン８２０上の信号ＣＵＲＲＥＮＴの包絡線
の振幅に関連する振幅を持ったり、Ｃ，信号を形成する
ためにこれらのり、Ｃ，パルスを滑らかとさせるための
フィルタを有している。この信号は、どの程度の負荷電
流を、プローブ、即ちハンドピース２４が出力変圧器７
６を介して引き出しているのかを、ＣＰＵ８０８へ知ら
せる。共振において、負荷電流は最大であるので、ＣＵ
ＲＲＥＮＴ信号を使用して、「ピーク」負荷電流を検知
し且つ周波数に対する負荷電流の関数の勾配を検査する
ことによって共振が何時発生するかを検知する。実際の
共振周波数が見つかると、この共振が発生したライン７
２上の駆動信号の周波数がＣＰＵ８０８によって検知さ
れ、従って、ＣＰＵは電圧制御発振器５６を制御して、
再同調が自動的に実施されるか又はユーザによって要求
される時まで、足によって操作される電力制御器６８に
よって命令される全ての電力レベルで、この周波数を供
給する。これらのオプションの両方共、本発明の範囲内
に属するものである。

共振周波数を見つけるために電圧制御発振器を同調させ
るプロセスは、「スィーパ−」と呼ばれるルーチンが実
行される場合に発生する進行中のフォアグランド即ち前
面プロセスである。ある実施例においては、「スィーパ
−」ルーチンは周期的に実施され且つ、ある実施例にお
いては、「スィーパ−」ルーチンは、例えば電力が初め
てハンドピースへ印加されるとか、新しいハンドピース
が取付けられた等の条件下において、メインルーチンに
よってコールされた場合にのみ実行される。

従って、プローブの共振周波数を変化させるためにプロ
ーブ温度及び負荷等の条件が変化すると、新しい共振周
波数がある実施例において見つかり、且つ電圧制御発振
器は、ライン８１０及び８１２上のデジタル信号を介し
て命令が与えられて、新しい共振周波数でライン７２上
に駆動信号を供給する。

更に、ＣＰＵ８０８は、時々、ライン８１８上の信号同
（ＡＳＥをモニターすることを介して、駆動信号電圧と
負荷電流との間の位相角差をチエツクする。好適実施例
において、このプロセスは、停止され、且つ同調インダ
クタは、「スィーパ−」ルーチンが電圧制御発振器を同
調する上でアクティブ即ち活性状態にある場合の共振同
調間隔期間中に最小インダクタンスへ同調される。「最
小器」ソフトウェアルーチンは、「スィーパ−」ルーチ
ンがその機械的共振周波数を探し出し且つｖＣ○をこの
周波数での駆動信号を出力すべく同調させるプロセスを
終了した後に、位相角同調を実行する。「最小器」ルー
チンがアクティブであり、且つ位相差が所望の値よりも
大きくなると、ＣＰＵ８０８は、デジタル／アナログ変
換器４０及び増幅器３８を介して動作して、同調可能イ
ンダクタ３６のインダクタンスを変化させ、負荷の容量
性リアクタンスを相殺する。このことは、駆動信号電圧
と負荷電流との間の位相角差を最小とさせる。

同調インダクタのインダクタンスは、Ｄ、Ｃ，バイアス
コイル８２８及び８３０の使用を介して同調インダクタ
コアにおける磁束を変化させることによって変化される
。これらのバイアスコイルは、直列接続されており且つ
ライン８３２及び８３４上の信号ＦＬＵＸ　Ｃ０ＩＬ　
ＢＩＡＳ　１及びＦＬＵＸ　Ｃ０ＩＬ　８ＩＡＳ　２に
よって駆動される。ライン８３２と８３４との間に存在
するり、Ｃ，バイアスは、ＣＰＵ８０８からのライン４
６上のデジタル信号ＨＥＮＲＹによって制御される。こ
のデジタル信号は、デジタル／アナログ変換器４０を介
して入力され、それは、更にり、Ｃ，電圧基準レベル信
号ＲＥＦ　４を受け取る。デジタル／アナログ変換器は
、信号ＨＥ’ＮＲＹで表されるデジタルレベルを、ライ
ン４２上のアナログ信号へ変換し、該信号は信号ライン
８３２及び８３４を適宜のり、Ｃ，バイアスレベルで駆
動すべく制御する。

最後に、ライン８３６及び８３８上のプローブハンドピ
ースへの駆動信号、即ち信号ＤＲＩＶＥ　１及ヒＤＲＩ
ＶＥ　２は、夫々、同調可能インダクタンスコイル８２
６を介して結合され、ＤＲＩＶＥ　２信号は、クリスタ
ル２８及び３０の間の共通ノードへ結合され、一方ＤＲ
ＩＶＥ　１信号はクリスタル２８及び３０の外側ノード
へ集合的に結合される。換言すると、２つのクリスタル
２８及び３ｏの間の中心駆動が使用される。

第５図を参照すると、本発明を実施するために協働する
ハードウェアとソフトウェアとの組合せの１例を示す概
略図が示されている。第５図及び第１図とにおいて、同
様の参照番号は同様の構成要素を示しており且つ同様の
機能を行うものである。ハンドピースは、負荷２４で示
しである。負荷に対する可変周波数可変振幅駆動信号は
、ライン８３６／８３８上に現われ且つドライバ７４７
７６によって発生される。点線５６内部の回路は、電圧
制御発振器８４２及び線形プログラマブル増幅器８４０
を表している。ｍ形プログラマブル増幅器８４０への利
得制御信号は、ライン８１４上のＰｖＲＬＥＶＥＬ信号
である。電圧制御発振器８４２は、ライン８０２上の微
周波数制御信号ＨＥＲＴＺ及びライン８００上の粗周波
数制御信号Ｃ０ＡＲ５Ｅを有している。電力散逸は、Ｃ
ＰＵ８０８及び足で操作する制御器６８と結合された線
形電力供給ソフトウェアルーチン８４４によって制御さ
れる。この電力供給ルーチン８４４は、ライン８１４上
に信号ＰＶＲＬＥＶＥＬを発生する。電力供給ルーチン
８４４は、ライン８４６によって表されるＴＩＪＮＥフ
ラッグ及びライン８４８によって表される５ＴＯＰ　Ｐ
ＯｗＥＲフラッグによって表される２個のインターロッ
クを持っている。　ＴＵＮＥフラッグは、ブロック８５
０で示した「スィーパ−」と呼ばれる同調ルーチンが、
負荷２４が適切に同調されておらず且つ電力が印加され
るべきではないことを表す場合に、セットされる。ライ
ン８４８によって表される５ＴＯＰ　ＰＯＶＥＲフラッ
グは、ブロック８５２によって示される接地欠陥検知ル
ーチンが接地欠陥が検知されたことを表す場合に、セッ
トされる。ラッチ８２３内に格納される３個のビットの
ある条件が発生すると、接地欠陥が発生する。これら３
つのビットは、夫々、ライン８１６上の５ＹＮＣ出力信
出力群在、電流センサからライン８２４上の出力の存在
、及びライン８２５上の信号１（ＡＮＤＰＩＥＣＥ　Ｃ
０ＮＮＥＩＣＴＥＤによって表される如く接続されたハ
ンドピースの存在によってセットされる。典型的な接地
欠陥条件は、ハンドピースが接続されていないことであ
る。別の欠陥は、５ＹＮＣ出力信出力群るが、負荷電流
が流れていないことを示すライン８２４上の出力信号が
存在しないことである。

負荷２４を介しての電流は、電流センサ５５０によって
検知される。該電流センサは、位相検知器５０によって
使用するためにライン８２４上の信号を条件付けするた
めに整形器回路８５４へ結合されている。位相検知器は
、又、位相検知器５０による使用の為に５ＹＮＣ信号を
条件付けするために機能する整形器８５６を介してライ
ン８１６上に５ＹＮＣ信号を受け取る。位相検知器は、
好適実施形態においては、モトローラ４０４４集積回路
である。

位相検知器出力は、補償回路５２１５４によってＣＰＵ
へ結合されている（別に図示してはいない）。補償回路
の出力はライン８１８上の信号ＰＨＡＳＥである。

ライン８２４上の電流センサ５５０の出力は、又、整流
器８５８及びフィルタ８６０へ結合され、それらは結合
して、ライン８２４上の信号の振幅復調を行い且つライ
ン８２４上の信号の包絡線の大きさに比例するライン８
２０上のＣＵＲＲＥＮＴと呼ばれるり、Ｃ，変化信号を
発生する。ライン８２０上の信号ＣＵＲＲＥＮＴは、Ｃ
ＰＵ８０８によって読み取られ且つ「スィーパ−」ソフ
トウェアルーチンで使用されて、電圧制御発振器８５２
を同調して、負荷２４の機械的共振周波数とマツチする
周波数を持ったライン８６０上の駆動信号を出力する。

「スィーパ−」ルーチン及びその他の全てのソフトウェ
アルーチンはフローチャートを使用して説明し、これら
のフローチャートに記載される機能を実施する任意のコ
ードが本発明を実施する目的の為に十分である。「スィ
ーパ−」ルーチンは、ＣＰＵ８０８によって２つの主な
出力信号を発生させて、電圧制御発振器８４２の周波数
を制御する。これら２つのデジタル出力信号は、夫々、
ライン８００及び８０２上の信号Ｃ０ＡＲ５Ｅ及びＨＥ
ＲＴＺである。

「スィーパ−」ルーチンは、又、ライン８６４によって
表されるＬＯＯＰフラッグをセットして、ブロック８６
６で示した如く、「最小器（ミニマイザー）」ルーチン
の動作をディスエーブルさせ、ＰＨＡＳＥ角エラーを同
調除去させる。この「最小器」ルーチンは、駆動信号電
圧と負荷電流との間の電流ＰＨＡＳＥ角エラーを決定し
、且つこのＰＨＡＳＥ角エラーを最小とするか又は除去
するために、ブロック３６で示した同調インダクタのイ
ンダクタンスを変更させるべく作用する。電圧制御発振
器が共振周波数に同調されている間にこのプロセスを実
行することは望ましぐない。何故ならば、同調インダク
タによるインダクタンスは、偽の共振周波数を見つける
こととなるかも知れないからである。

従って、ループフラッグ８６４は、「スィーパ−」ルー
チンによる稼動期間中に、このプロセスをディスエーブ
ルさせるために使用される。

「最小器」ルーチン８６６は、活性化されると、ＣＰＵ
８０８をしてライン８１８上の信号ＰＨＡＳＥを読み取
らせ且つドライバ４０ヘライン４６上に出力信号ＨＥＮ
ＲＹを発生する。ドライバ４０の出力はライン８３２／
８３４上のアナログＤ、Ｃ，バイアス信号である。この
信号は、同調インダクタ３６により実現され且つブロッ
ク３６で示されているり、Ｃ，からＨＥＮＲＹへの変換
回路によって変換される。ライン８６８は、同調可能イ
ンダクタ３６における変化する磁束の影響を表しており
、その際に負荷と直列な同調インダクタのインダクタン
スを変化させ且つ負荷インピーダンスをして可及的に純
粋の抵抗に見えるようにさせる。

フィルタ８７０は、ソフトウェアにおいて遅延関数とし
て実現されており、ループ周波数応答を制御するために
使用される。この遅延は、Ｐ）ＩＡｓＥ角エラーを最小
とさせるか又は除去する為に使用されるサーボループの
動作を安定化させるために必要である。このサーボルー
プは、コンピュータが補正係数を計算することが可能な
程迅速に状態を変化することが不可能である同調可能イ
ンダクタを有しているので、各補正は、サーボループが
前の補正を実施するのに十分な機会を持つまで遅延され
る。各補正の実施は、同調インダクタのインダクタンス
を変更することにより行われる。フィルタ８７０は、更
に、電力制御機能の制御を足で操作する制御器６８を操
作している外科医へ渡す前に、殆どのハンドピースにつ
いて所定の統計的に決定されている公称操作点において
ライン４６上の出力信号ＨＥＮＲＹのレベルを設定する
ソフトウェアルーチンを表している。この操作点は、本
システムに接続することの可能な殆どのハンドピース用
の公称操作点として経験的に決定される。

ソフトウェアフィルタルーチン８７０は、このフィルタ
機能の一部であるポストチャージ（充電後）ルーチンの
期間中にこの公称操作点においてＩＩＥＮＲＹを設定し
、且つ信号を電力供給ルーチン８４４へ送って、それを
して、外科医へ制御を渡す前に３秒間の間負荷へフルパ
ワー即ち全電力を印加させる。ソフトウェアフィルタル
ーチン８７０と電力供給ルーチン８４４との間の相互作
用は、ポストチャージルーチンがソフトウェアであり信
号や、信号ラインやフラッグではないが、ポストチャー
ジ８７２と示したラインで表しである。このポストチャ
ージルーチンは、本システムのより滑らかな動作を可能
とするものである。何故ならば、負荷の操作点は、既に
、外科医がシステムの操作条件を変化させることを許容
する前に、正しい操作点に非常に近い点に設定されてい
るからである。

ハンドピースへ印加される電力レベル、ハンドピースに
関する機械的負荷、プローブ温度等のシステム操作条件
を外科医が変化させると、本システムは、自動的に、位
相角及びある実施例において機械的共振周波数における
変化を補償し、その際に負荷２４を常時最適操作条件に
同調した状態を維持する。

第６図を参照すると、典型的な「スィーパ−」同調サイ
クルに対する周波数対負荷電流の典型的なプロットを示
しである。プローブの共振周波数は、負荷電流が、８７
６で示した如くに、「ピーク」にある場合で、且つ周波
数変化に対する負荷電流変化の勾配が特定したレベル以
下の場合に見出される。「スィーパ−」ルーチンのソフ
トウェアは、「ピーク」負荷電流を見つけ出し且つ少な
くともこの「ピーク（ＰＥＡＫ）　Ｊにおける周波数に
対する負荷電流の関数の勾配を検査することにより共振
「ピーク」を探しだす。ある実施例ににおいては、連続
的な勾配の計算が行われるが、これは臨界的なものでは
ない。勾配計算は、各所しい「ピーク」らしいものが現
われた場合にのみ行うことが可能である。「ピーク」に
おけるこの勾配がある実施例において所定の限界内にあ
るか、又は所定の実施例においては所定の勾配未満であ
る場合には、その「ピーク」は正当な共振「ピーク」で
あるとして受け入れられる。そうでない場合には、その
「ピーク」は機械的共振周波数におけるものではない偶
発的な「ピーク」として拒否される。「スィーパ−」ル
ーチンのソフトウェアは、又、同調可能インダクタを同
調する為のサーボループの性能を改善するために「百分
率Ｊ間隔の期間中特定の操作を達成する。「百分率ｊ間
隔期間中、「スィーパ−」ルーチンのソフトウェアは、
ＣＰＵをして制御信号ＩＥＮＲＹ用の所定の値を出力す
る。この所定のレベルを確立した後に、遅延を課して、
同調インダクタのインダクタンスが制御信号）ＩＥＮＲ
Ｙの値によって確立された新たな値へ変化することを可
能とする。プローブに対する駆動周波数における変化は
、この「百分率」間隔の遅延期間中に許容されることは
ない。「百分率」間隔期間中、制御信号ＨＥＮＲＹの値
は、非常に大きな電圧へ変化されて、第１図におけるり
、Ｃ，バイアスコイル８２８及び８３０をして変圧器３
６のコアを磁束で飽和させる。このことは、同調コイル
８２６のインダクティブ即ち誘導特性を最小とするか又
は除去する。このことは、同調インダクタのインダクタ
ンスが「スィーパ−Ｊルーチンによって見出された共振
周波数を確立する上で役割を果たすものではないので、
望ましいことである。

インダクタのりアクタンスは周波数変化と共に変化する
ので、スイープ（掃引）期間中に回路内に同調インダク
タを持つことは、偽の共振を発生することとなる。［百
分率（ＰＥＲＣＥＮＴＡＧＥ）　Ｊルーチンは、この可
能性を取り除いている。

第７図を参照すると、第５図における「最小器」ルーチ
ン８６６に対するフローチャートが示されている。この
ルーチンは、ステップ８８０で開始され、フットスイッ
チが押されているかを決定するテストを行い、外科医が
プローブへ電力を印加することを所望し且つＬＯＯＰフ
ラッグが、電圧制御発振器が現在プローブの共振周波数
で動作しているように「スィーパ−（ＳＷＥＥＰＥＲ）
　Ｊルーチンが本システムを同調したことを表す状態に
あることを表す。ステップ８８０の目的は、電力がプロ
ーブに印加されており且つ本システムがプローブの機械
的共振周波数に同調されていない限り、「最小器」ルー
チンが位相角エラーを最小とすることを許容しないこと
である。「最小器」ルーチンは、同期された割込みによ
って毎秒当たり３０回コールされる。従って、「最小器
」ルーチンのＰＨＡＳＥ最小化機能は、メインループに
おける操作に対するバックグラウンド即ち背景において
実施されろ。

フットスイッチが押し下げられており且つＬＯＯＰフラ
ッグが同調コンダクタの同調が可能であると、処理はス
テップ８８２へ進行する。このステップにおいては、可
変５ＵＰＰＲＥＳＳがテストされて、その値が３０より
も大きいか否かを決定することがテストされる。５ＵＰ
ＰＲＥＳＳ変数は、制御信号ＨＥＮＲＹの別の補正を許
容する前にフットペダル押し下げから１秒の遅延を発生
させる為に使用される変数である。「最小器」ルーチン
は毎秒３０回コールされ、且つ５ＵＰＰＲＥＳＳ変数は
、それが３０を超える値を持つ迄各コール毎にステップ
８８４によって１だけインクリメントされるので、１秒
遅延がその際に実施される。この遅延の目的は、フット
スイッチが最初に外科医によって押圧された時に本シス
テムの応答を改良する為である。サーボループの特性の
ために、サーボ補正がなされる場合、電力は瞬間的に消
失し、一方サーボループはその新たな操作点において安
定化する。このことは、同調インダクタの特性及びイン
ダクタを介して流れる電流を瞬時に変化させることがで
きないことによるものである。外科医はフットスイッチ
を押し下げると直ぐに応答があることを期待するので、
遅延を使用してフットスイッチの押し下げの後最初の１
秒内に何等の補正を行うことも可能とせず、従って電力
応答は瞬間的なもののように見える。

ステップ８８０に戻ると、このテストの結果が偽である
と、即ちフットスイッチが押し下げられなかったか又は
ＬＯＯＰフラッグが「スィーパ−」ルーチンが未だに同
調を行っていることを表すかの何れかを意味する場合、
処理はステップ８８６へ分岐して、そこで５ＵＰＰＲＥ
ＳＳ変数がゼロへ設定される。

その後に、処理はステップ８８８へ流れ、そこでＰＨＡ
ＳＥ変数の値は任意に定数２０４７に背低される。通常
、Ｐ）ＩＡｓＥＡｓ上、第５図における補償回路５２１
５４から受け取られるライン８１，８上のＰＨＡＳＥ制
御信号の値によって設定される。しかしながら、ＰＨＡ
ＳＥ変数は、所望により、定数に設定することが可能で
ある。　ＰＩ（ＡＳＥ変数の値はゼロから４０９５迄変
化することが可能である。この範囲の中間点は２０４７
であり、且つゼロ度の位相角エラーに対応する。２０４
７±２０４７の位相角範囲は、±１８０度の位相角エラ
ーに対応する。

従って、ステップ８８８は１位相角エラーを任意的にゼ
ロへ設定することと等価である。その後に、処理はステ
ップ８９０へ流れ、「最小器」ルーチンを出てコールプ
ロセスへリターンする。

ステップ８８２にリターンすると、５ＵＰＰＲＥＳＳ変
数の値が３０未満であると、ステップ８８４は１だけそ
の変数をインクリメントさせ、且つ処理はステップ８８
８及び８９０へ流れる。しかしながら、５ｔＪＰＰＲＥ
ＳＳ変数の値が３０よりも大きいことが分かると、その
際に１秒遅延が実施されて、且つ位相角エラーの補正が
開始することが可能である。

このプロセスにおける最初のステップは、「デフォルト
フェーズ」サブルーチンをコールするブロック８９２で
示しである。

第８図を参照すると、第７図の「最小器」ルーチンによ
ってコールされる［デフォルトフェーズ（ＤＥＦＡＵＬ
Ｔ　ＰＨＡＳＥ）Ｊサブルーチンのフローチャートが示
されている。このデフォルトフェーズルーチンにおける
最初のステップは、ステップ８９６であり、そこでＰＨ
ＡＳＥ変数の値がテストされて。

それが定数２０４７よりも大きいか否かを決定する。Ｐ
ＨＡＳＥ変数は、第５図におけるライン８１８上の入力
信号ＰＨＡＳＨの値によって設定される。ＰＨＡＳＥ変
数に対する値２０４７はゼロ度位相角を表しているので
、ステップ８９６は正の位相角の存在の為にテストであ
る。位相角が正であると、その位相角は、デフォルトフ
ェーズの為に使用され、且つ処理はステップ８９８へ流
れてステップ９００において「最小器」ルーチンへリタ
ーンする。

位相角エラーが負であると、即ち２０４７未満であると
、処理はステップ９０−２へ流れ、そこで円ＩＡＳＥ変
数の値は３０７２のデフォルト定数に任意的に設定され
る。その後に、処理はステップ９０４へ流れ、そこでソ
フトウェアはマイクロプロセサをして３０７２に等しい
制御信号ＨＥＮＲＹに対する値を出力する。その後に、
処理はステップ９００において第７図の「最小器」ルー
チンへリターン即ち復帰する。

「最小器」ルーチンのステップ９００は、補正と呼ばれ
るサブルーチンのコールである。第９図を参照すると、
サブルーチン「補正（ＣＯＲＲＥＣＴ）　Ｊのフローチ
ャートが示されている。このサブルーチン「補正」にお
ける最初のステップは、ＭＡＲＧＩＮ変数が変数ＡＬＬ
ＯＷＥＤよりも大きいか否かを判別する為にＭＡＲＧＩ
Ｎ変数をテストすることである。ＭＡＲＧＩＮ変数は、
ＤＥＬＴＡと呼ばれる別の変数の絶対値と等しい、　Ｄ
ＥＬＴＡは、第７図においてステップ９０８によって計
算される変数であり、且つ位相角エラーの寸法を表す。

特に、第７図におけるステップ９０８は、実際の位相角
エラーによって設定されるＰＨＡＳＥ変数の値から一定
の位相角エラーＴＨＥＴＡを減算することによりＤＥＬ
ＴＡを計算する。ＴＩ（ＥＴＡは。

除去することの出来ないサーボ機構の回路によって導入
される一定の位相角エラーである。ＡＬＬＯＷＥＤ変数
は、許容可能な最小の位相角エラーを設定する。ＭＡＲ
ＧＩＮ変数がＡＬＬＯＷＥＤ変数よりも大きい場合には
、同調インダクタに対する調整を行わねばならない。Ｍ
ＡＲＧＩＮ変数がＡＬＬＯＷＥＤ変数よりも小さい場合
には５位相角エラーは許容可能な限界内にあり且つ補正
を行う必要はない。この場合、処理はステップ９１０へ
流れ、それは処理をコールプロセスへリターンさせ、即
ち処理は第７図中のステップ９０８へ流れる。

ステップ９０６ヘリターンすると、位相角が許容されて
いる最小位相角よりも大きいと、処理はステップ９１２
へ流れ、そこでＴＶＥＡＫと呼ばれる変数の値がＤＥＬ
ＴＡを２で除算された値に設定される。次いで、入出カ
ステップ９１４が実施され、そこでソフトウェアはマイ
クロプロセサをして制御信号ＨＥＮＲＹの値をＨＥＮＲ
Ｙの前の値とステップ９１２で計算された変数ＴＩＮＥ
ＡＫの値との和に設定される。次いで、ステップ９１６
が実施され、ｒ捕獲（ＣＡＰＴＵＲＥ）　Ｊと呼ばれる
サブルーチンがコールされる。

第１０図を参照すると、「捕獲」サブルーチンのフロー
チャートが示されている。このサブルーチンにおける最
初のステップは、ブロック９１８によって示されるテス
トである。このテストは、制御信号ＨＥＮＲＹの値がＬ
ＯＶＬＩＭＩＴと呼ばれる変数の値よりも大きいか否か
を決定する。制御信号ＨＥＮＲＹの値は定数ＬＯ１ｉｌ
ＬＬＩＭＩＴの値未満であると、ステップ９２０が実施
され、変数ＨＥＮＲＹに対する値が。

基本的に反対のレール乃至は限界におけるか又はその近
傍の定数であるＲＥＴＲＥＡＴと呼ばれる定数へ等しく
設定される。とのＨＥＮＲＹに対する値は５マイクロプ
ロセサによってライン４６上に出力されて、第５図にお
けるドライバ４０／３８へ供給される８変数ＨＥ　Ｎ　
ＲＹの値が定数ＬＯＩｉＬＩＭＩＴよりも大きいと、ス
テップ９２２が実施され、ＨＮＥＮＲＹ変数の値が定数
ＨＩＬＩＭＩＴによって示される高い限界に対してテス
トされる。　ＨＥＮＲＹの値がＨＩＬＩＭＩＴ未満であ
ると、ステップ９２４が実施されて、処理はコールプロ
セスへリターンされ、即ち第９図におけるサブルーチン
「補正」におけるステップ９１０ヘリターンされる。変
数ＨＥＮＲＹの値が定数ＨＩＬＩＭＩＴよりも大きいと
、ステップ９２６が実施され、ＨＥＮＲＹの値が定数Ｈ
ＩＬＩＭＩＴの値と等しく設定される。

「捕獲」ルーチンの目的は、定数ＲＥＴＲＥＡＴと旧１
゜ＩＭＩＴによって画定される範囲内の変数１（ＥＮＲ
Ｙの値を捕獲することである。このことは、制御信号＋
１ＥＮＲＹが所望の範囲の外側へ出て振れることを防止
し且つ同調インダクタを制御するサーボループが位相角
を最小とするために大きな補正を行うことを余儀無くす
ることを防止する。大きな補正を行うことは、サーボル
ープの応答時間を遅滞させる。

何故ならば、各大きな補正は、同調インダクタインダク
タンスの値を大きな量だけ変化させることを必要とする
からである。このインダクタはそのインダクタンスを迅
速に変化させることはできない。何故ならば、Ｄ、Ｃ，
バイアスコイル内の電流の流れのレベルは瞬間的であり
、この様な大きな変化は長い間隔を要するからである。

「捕獲」ルーチンからのリターンは、ステップ９１０に
おける「補正Ｊルーチンである。「補正」ルーチンのス
テップ９１０からのリターンは、第７図に示した「最小
器」ルーチンのステップ９０８である。ステップ９０８
は、第５図における補償回路５２−５４から受け取った
ＰＨＡＳＥ制御信号によって設定される如＜　Ｐ）ＩＡ
ｓＥ変数の現在の値を読み取ることにより変数ＤＥＬＴ
Ａの値を計算する。Ｐｌ（ＡＳＨの値は、定数ＴＨＥＴ
Ａの値をそれから減算している。

次いで、ステップ９２８が「最小器」ルーチンにおいて
実施されて、ＤＥＬＴＡの値を８の係数で除算する。こ
のことは、大きな制御信号ＨＥＮＲＹの値の補正を防止
する。その後に、ステップ８９０を実施して、「最小器
」ルーチンから抜は出し、処理を本ソフトウェアのメイ
ンループのコールを行う点ヘリターンする。上述した「
最小器」ルーチンの処理は毎秒３０回実施される。

第１１図を参照すると、「スィーパ−」ルーチンのフロ
ーチャートを示してあり、それは電圧制御発振器の周波
数を同調させて、ハンドピースの機械的共振周波数とマ
ツチさせる。「スィーパ−」プロセスにおける最初のス
テップは、ブロック９３４で示してあり、それはＭＩＳ
ＴＵＮＥ変数をテストして、２番目の最小桁ビットが論
理１であるか否かを決定する。このビットは、本ソフト
ウェアにおける他のルーチン（不図示）によって使用さ
れて、後述する［解析（ＡＮＡＬＹＳＩＳ）　Ｊルーチ
ンを管理する。何等かの理由により、ハンドピースが再
度同調せねばならない場合、ＭＩＳＴＵＮＥ変数の２番
目の最小桁ビットは論理１に設定される。このことは、
新しいハンドピースを接続した場合、又は例えばある実
施例におけるユーザ要求等のその他の理由により発生す
ることが可能である。現在の目的の為には、「解析」サ
ブルーチンは、ハンドピースの機械的共振周波数が見つ
かるか、又は何等かの理由により、共振が見つからなく
　ＦＡＩＬＵＲＥフラッグがセットされる迄、マイクロ
プロセサをして電圧制御発振器の周波数を変化させるソ
フトウェアとして理解すべきである。

ＭＩＳＴＵＮＥ変数の２番目の最小桁ビットが論理１で
あることが分かると、処理はステップ９３６へ流れ、そ
れは「コールドスイープ」サブルーチンへのコールを表
す。「コールドスイープ」サブルーチンは、電圧制御発
振器を同調するために適宜の入力条件をセットアツプし
た後に「解析」サブルーチンをコールする。「コールド
スイープ」サブルーチンからリターンすると、「スィー
パ−」ルーチンにおけるリターンステップ９３８を実施
して、メインループ（不図示）におけるコールプロセス
へ制御をリターンする。

ＭＩＳＴＵＮＥ変数の２番目の最小桁ビットが論理０で
あると、処理はステップ９３８へ流れ、それはメインル
ープ内のコールプロセスへのリターンを表す。コールプ
ロセスを包含する本プログラムのメインループの詳細は
、本発明の理解にとって臨界的なものではなく、従って
その詳細な説明は割愛する。

第１２Ａ図を参照すると、「コールドスイープ」サブル
ーチンのフローチャートが示されている。

「コールドスイープ（ＣＯＬＤ　５ＷＥＥＰ）Ｊサブル
ーチンの目的は、「解析」サブルーチンを喚起してハン
ドピースを同調させ且つ同調プロセスのステータスを与
える為に正面パネル上の発光ダイオード及び可聴フィー
ドバックの形態でユーザインターフェース機能を取り扱
う為である。「コールドスイープ」サブルーチンは、更
に、前述した「百分率」サブルーチンを喚起させる。前
に説明した如く、「スィーパ−」ルーチンは、同調プロ
セス期間中に第５図におけるＬＯＯＰフラッグ８６４の
使用を介して第５図におけるＰＨＡＳＥ　ｒ最小器」ル
ーチン８６６をディスエーブルさせる。

ユーザへの可視的フィードバックの機能を実施するため
に、ステップ９４０は、ハンドピースが本システムに取
付けられているコネクタ近傍の正面パネル上の発光ダイ
オードをディスエーブルさせる。次のステップは、ブロ
ック９４２で示してあり、この発光ダイオードをちらつ
かせることである。従って、ユーザは、発光ダイオード
がちらついている場合には、同調プロセスが実施中であ
ることを理解する。

適合性のある水晶体乳化ハンドピースのみが本システム
へ接続されることが重要である。この為に、ステップ９
４４が実施されて、接続されたハンドピースが適合性の
あるものであるか否かをテストする。ハンドピースの適
合性を決定する為のいかなる検知手法も、本発明の実施
上十分であり。

この検知のための詳細は本発明の理解のためには臨界的
なものではない。ブロック９４４でおけるテストが、不
適合性のハンドピースが本システムに接続されたことを
見出すと、ステップ９４６が実施されて、処理をステッ
プ９３８におけるコールルーチン、即ち「スィーパ−Ｊ
ヘリターンする。

次いで、リターンステップ９３８は、処理をメインルー
プ内のコールプロセスへリターンする。従って、不適合
性のハンドピースが本システムへ接続されると、「コー
ルドスイープ」は「解析」サブルーチンを喚起すること
はなく、同調が行われることはない。

テスト９４４が適合性のあるハンドピースが接続された
ことを決定すると、ステップ９４８が実施され、ＲＡＮ
ＧＥ変数が定数ＦＬＩＬＬに設定される。このＲＡＮＧ
Ｅ変数は、「解析」サブルーチンの性能をイネーブル又
はディス−プルするために使用される制御変数である。

ＲＡＮＧＥがフル（満杯）にセットされると、「解析」
ルーチンはその同調機能を実施する。一方、ＲＡＮＧＥ
変数がＭＩＮＩＭＵＭと呼ばれる変数の値に設定される
と、「解析」ルーチンは、何等の同調動作も実施するこ
となしにコールされると直ぐにリターンする。

「コールドスイープ」ルーチンにおける次のステップは
、第１２Ｂ図においてブロック９５０で示しである。こ
のステップは、ＦＡＵＬＴ−ＣＮＴＲと呼ばれる変数の
値を、ＴＲＩＥＳと呼ばれる定数と等しく設定する。こ
のことは、ＦＡＩＬＵＲＥフラッグがセットされて、ハ
ンドピースの同調が成功しなかったことを表す前になさ
れる同調の試行動作の回数を確立する。

次いで、「コールドスイープ」ルーチンが、ブロック９
５２で示す如く、「解析」サブルーチンをコールする。

「解析」サブルーチンの詳細に付いて説明する。

第１３図を参照すると、「解析」サブルーチンのフロー
チャートを示しである。この「解析」サブルーチンにお
ける最初のステップは、ブロック９５６で示したＲＡＮ
ＧＥ変数の値を決定するためのテストである。ＲＡＮＧ
Ｅ変数が［訂ＭＵＭと呼ばれる定数に等しいと、処理は
ステップ９５８へ直ぐに流れ、それは処理を第１２Ｂ図
に示した「コールドスイープ」ルーチンにおけるステッ
プ９６０ヘリターンする。ステップ９６０による処理及
び「コールドスイープ」ルーチンの従属に付いて更に詳
細に説明する。ＲＡＮＧＥ変数の値が定数Ｍ　Ｉ　Ｎ　
Ｉ　Ｍ聞と等しくないことが判明すると、ステップ９６
２が実施され、ＬＯＯＰフラッグが偽状態にセットされ
る。

このことは、前述した位相「最小器Ｊルーチンの操作を
ディスエーブルさせる。

次いで、ステップ９６４を実施して、ｌｌ’ＩＮＤＯｌ
ｔｌサブルーチンをコールするにのルーチンは、最小周
波数と最大周波数とを計算し、それらの間で、電圧制御
発振器は同調プロセス期間中に同調される。基本的に、
ウィンドウ（窓）サブルーチンは、同調窓の下側境界を
設定する肘ＮＩＭ聞と呼ばれる変数を計算する。好適実
施例においては、変数ＭＩＮＩＭＵＭはゼロに設定され
る。この「窓」サブルーチンは、ＭＡＸ−ＦＲＥＱと呼
ばれる変数を４０９６の値へ設定する。これら２つの数
は、微同調制御信号）ＩＥＲＴＺの変化により電圧制御
発振器の同調のための窓を確立する。粗同調は、同調帯
域を介して微同調窓の中央周波数を移動させるために以
下に説明するｒ　ｃｈｋ−１ｉｍｉｔ　Ｊサブルーチン
によって設定される変数Ｃ０ＡＲ５Ｈの値によって制御
される。基本的に、そのプロセスは、　Ｃ０ＡＲＳＥ、
スイープＨＥＲＴＺを設定し且つ）ＩＥＲＴＺにより掃
引される内側５０％の周波数内に共振ピークを探す。共
振ピークが以後にＡＣＣＥＰＴＬＥ帯域と呼ばれる内側
５０％の周波数内に見つからない場合、Ｃ０ＡＲ５Ｅが
インクリメントされて、微同調窓の中央周波数を最大８
００Ｈｚ迄動かし、且つ処理は再度開始される。何故非
同調迄の内側５０％の周波数のみが使用されるかの詳細
に付いて次に説明する。

制御信号ＨＥＲＴＺは、変数）ＩＥＲＴＺに対するデジ
タル値に比例するアナログ電圧の間で変化することが可
能である。これらの値は、ゼロと４０９６との間の範囲
である。ＨＥＲＴＺ変数の値が２０４７であると、電圧
制御発振器は、制御信号Ｃ０ＡＲ３Ｈによって確立され
る中央周波数で動作する。値２０４７以下の変数ＨＥＲ
ＴＺの各カウントに対して、電圧制御発振器は、制御信
号Ｃ０ＡＲ５Ｈによって確立される周波数以下の１．６
Ｈｚの周波数で動作する。２０４７の値より上の変数Ｈ
ＥＲＴＺの全てのカウントに対して、電圧制御発振器の
周波数は、制御信号Ｃ０ＡＲ５Ｅのみによって確立され
る周波数よりも１゜６Ｈｚ高い。第１３図中のブロック
９６４によって表されるサブルーチン「窓」によって設
定される変数５ＩｉｌＥＥＰ−ＦＲＥＱは、現在の操作
周波数に対するポインターを表しており、即ち電圧制御
発振器が現在操作中の微同調窓内の位置を表している。

変数ＭＡＸ−ＦＲＥＱは、該窓の上限を確立し且つポイ
ンター変数ＡＷＥＥＰ−ＦＲＥＱに対する上限を、確立
する。

ここで、共振同調フェーズの前に同調インダクタの影響
を同調により除去する。この為に、「解析」サブルーチ
ンが、第１３図にブロック９６６で示した如く、「百分
率」サブルーチンをコールする。このサブルーチンの詳
細を第１４図にフローチャートで示しである。

第１４図を参照すると、「百分率」サブルーチンにおけ
る最初のステップは、変数ＨＥＮＲＹの値を定数に設定
して、同調インダクタのインダクタンスを最小に減少さ
せる。このことは、マイクロプロセサをして、Ｄ、Ｃ，
バイアスが磁束飽和が発生する点迄増加され且つ同調イ
ンダクタのインダクタンスがその際に最小とされるよう
に、同調インダクタ用の駆動回路に対して制御信号旺Ｎ
ＲＹの値を設定させる。このプロセスはブロック９６８
で示しである。

次いで、１秒の遅延が行われて、同調インダクタのイン
ダクタンスが制御信号ＨＥＮＲＹの値における変化に追
い着くことを可能とさせる。このステップはブロック９
７０で示しである。その後に、ステップ９７２を実施し
て、「解析」サブルーチンにおける次のステップへのリ
ターンを実施する。

「解析」サブルーチンの考察に戻ると、ここで、プロー
ブに対する適宜の電力レベルを設定することが必要であ
る。このプロセスは、ブロック９７４で示したステップ
で開始し、その場合変数ＢＯＵＮＤＡＲＹの値が保存さ
れる。ＢＯＵＮＤＡＲＹ変数は、ハンドピースへ印加さ
れる電力を制御するオフセット値である。ハンドピース
へ印加される電力は、変数ＢＯＵＮＤＡＲＹの値十足で
操作される電力制御器の位置によって確立されるＢＯＵ
ＮＤＡＲＹ値からの相対的オフセットの値に等しいレベ
ルに設定される。ある実施例においては、電力制御ソフ
トウェアは、ある条件が充足されない限り、足で操作さ
れる制御器の使用を介してハンドピースへ電力を印加す
ることを許容することのない多数の安全用インターロッ
クを有している。然し乍ら、ＢＯＵＮＤＡＲＹ値変数の
値は、保護されておらず、最初に種々の条件を充足する
こと無しに、ＣＰＵによって変更することが可能である
。従って、電力は本ソフトウェアＣＰＵによって、単に
ＢＯＵＮＤＡＲＹ変数の値を変化させることによりハン
ドピースへ印加させることが可能である。ステップ９７
４は、同調プロセス後の後の回復の為に現在のＢＯＵＮ
ＤＡＲＹ値を保存する。何故ならば、公称電力レベルは
、同調プロセス自身に対するソフトウェアによって確立
されるからである。この公称電力レベルは、ＢＯＵＮＤ
ＡＲＹ変数の値をＮＯＭＩＮＡＬと呼ばれる定数の値に
設定することによって、ステップ９７６で確立される。

ステップ９７８乃至９８４は、サブルーチン「ピーク」
をコールする前に種々の変数の値を設定する為の準備ス
テップである。このサブルーチンは、何時負荷電流のピ
ークが発生したかを決定し、且つ電圧制御発振器の操作
周波数における変化に対しての負荷電流における変化の
勾配（スロープ、５ＬＯＰＥ）を計算する。ステップ９
７８及び９７９は、オプションであり、且っＰ−５ＬＯ
ＰＥ及びＮ−５ＬＯＰＥと名付けたフラッグをセットす
る。ステップ９８０は、スイープ（掃引）周波数ポイン
ター変数５ＷＥＥＰ−ＦＲＥＱを窓サブルーチン９６４
によって計算される変数ＭＩＮＩＭＵＭの値に設定して
、周波数ポインターを同調窓の下側境界に設定する。ス
テップ９８１は、　ＨＥＲＴＺ変数の値を、変数ＭＩＮ
ＩＭＵＭ　（７）値に等しく設定して、電圧制御発振器
の周波数を同調窓における最も低い周波数に設定する。

ステップ９８２は、変数Ｉ−ＰＥＡＫの値を、変数ＭＩ
ＮＩＭＵＭの値に等しく設定する。変数Ｉ−ＰＥＡＫは
、現在までのところ記録された負荷電流に対して最も高
い記録された値を格納するためのレジスタとして使用す
る。

ステップ９８３は、変数ＲＥＳＯＮＡＮＣＥの値を、変
数ＭＩＮＩＭＵＭの値と等しく設定する。ＲＥＳＯＮＡ
ＮＣＥ変数は、変数５ＷＥＥＰ−ＦＲＥＱの値をハンド
ピースの機械的共振周波数が見つけられた点において記
録するために使用する。

ステップ９８４は、変数５ＬＯＰＨの値を変数にＩＮＩ
Ｍ聞の値と等しく設定する。５ＬＯＰＥ変数は、第１７
Ａ図に示した「ピーク」サブルーチンにおいて実施され
る勾配計算の結果を記録する為に使用する。

従って、ステップ９７８乃至９８４は、サブルーチン「
ピーク」をコールする前に、既知の状態となるように２
種々の変数の値を初期化させる。

ステップ９８６は、サブルーチン「ピーク」に対するコ
ールを表す。「ビークフサブルーチン及びこのサブルー
チンによってコールされるサブルーチンの詳細について
以下に説明する。「ピーク」サブルーチンからリターン
すると、ステップＯＯ４が実施される。このステップは
、変数ＦＡＩＪＬＴ−ＣＮＴＲをデクリメントし且つ共
振周波数を見出すための別の試行を実施したことを表す
「ピーク」サブルーチンからリターンする毎に実施され
る。「ピーク」サブルーチンがコールされると、変数５
ＷＥＥＰ−ＦＲＥＱが継続的にインクリメントされ且つ
負荷電流テスト及び勾配計算を、同調窓内の上側周波数
に到達する迄、種々の操作周波数で実行される。

その時に、ピークが「解析」サブルーチンのステップ９
９４ヘリターンし、現在の同調窓を介しての完全な掃引
が実行さ九たことを表す。

次いで、ステップ９９７を実施して、変数ＦＡＵＬＴ−
ＣＮＴＲの値をゼロと比較して、割り当てられた数の試
行乃至は掃引が実行されたか否かを決定する。

割り当てられた数の試行が実行され且つ共振周波数が見
つからなかった場合、ステップ９９７はＦＡＵＬＴ−Ｃ
ＮＴＲがゼロに等しいことを見出し、ステップ９９９へ
分岐して、エラーメツセージをコンソールへ送る。その
後に、ステップ１００１において、ＦＡＩＬＵＲＥフラ
ッグをセットして、共振周波数が割り当てられた数の試
行内に見出されなかったことを表す。次いで、リターン
ステップ９５８を実行して、「コールドスィーブ」サブ
ルーチンのステップ９６０ヘリターンする。

「コールドスイープ」サブルーチンの検討に戻ると、ス
テップ９６０はＦＡＩＬＵＲＥフラッグの条件をテスト
する。それがセットされていると、ステップ１００３が
実行されて、プリンクルーチンを停止させて、本システ
ムの正面パネル上の発光ダイオード（Ｌ　Ｅ　Ｄ）のブ
リンキング即ちチカチカさせることを停止する。次いで
、ステップ１００５を実行して、ＬＥＤをディスエーブ
ルさせ、その際にＬＥＤを暗いままに維持し且つ同調が
何等かの理由により成功しなかったことをユーザに知ら
せる。次いで、ユーザは問題を調査する。

ステップ９６０のテストにより、ＦＡＩＬＵＲＥフラッ
グがセットされなかったことを決定すると、同調フェー
ズが行われて成功したことを表し、且つこの場合に、ｖ
ｃｏは、プローブの機械的共振周波数で操作すべく同調
される。この場合、「ポストチャージ」サブルーチンへ
のコールはステップ１００９によって示される如くに実
行される。このサブルーチンに対するフローチャートは
第１５図に示しである。

第１５図を参照すると、「ポストチャージ（ＰＯ３Ｔ　
Ｃ）ＩＡＲＧＥ）Ｊサブルーチンにおける最初のステッ
プは、ハンドピースへの要求により電力を供給する為に
、メインループ内の電力供給ルーチンをイネーブルさせ
る為に丁υＮＨＤフラッグをセットする。

次いで、ステップ１０１３を実施して、ＬＯＯＰフラッ
グをセットして、「最小器」ルーチンによる操作をイネ
ーブルさせて、全ての位相角を同調除去する。

ステップ１ｏ１５はフラッグＦＳ−ＤＯＷＮをセットし
て、人工的に電力に対する要求をシミュレートする。こ
のことは、「ボストチャージ」ルーチンの機能の一部は
電力を３秒印加してハンドピース及び同調インジケータ
が「ポストチャージ」ルーチンに続いてセットされる実
際の操作点に幾分近い操作点において安定することを可
能とする為に、行われる。電力を印加する為に、フラッ
グＦＳ−ＤＯＷＮがセットされねばならない。

次いで、ステップ１０１７を実行して、変数ＨＥＮＲＹ
及び制御信号ＨＥＮＲＹを、変数ＰＲＥＤＩＣＴＥＤの
値にセットする。この変数は、統計的な経験的に決定さ
れたものであり、それは殆どのプローブに結合される場
合に、同調インダクタ用の通常の操作点を近似する。

ステップ１０１９は、ＢＯＵＮＤＡＲＹ変数を上昇させ
て、フルパワー即ち全電力をハンドピースへ送る。

このことに続いて、ステップ１０２１によって示される
３秒遅延／安定時間が発生する。

最後に、夫々、ステップ１０２３及び１０２５において
、前の境界値をセットして電力をその基のレベルへ回復
させ、且つ前のＦＳ−ＤＯＩｄＮフラッグステータスが
回復される。次いで、処理は、ステップ１０２７を介し
て「コールドスイープ」ルーチンにおけるステップ１０
３３へ流れ、ＬＥＤをイネーブルさせて、その際に同調
フェーズが成功裡に完了したことをユーザに表す。次い
で、ステップ１００７を実行して、　ＲＥＬＡＰＳＥフ
ラッグをセットする。このことは、経過したタイマーを
してゼロの時間にリセットさせる。経過したタイマーは
、どれほどのエネルギが目の中で散逸されたかの経過を
追従する為に、ユーザによって使用される正面パネルへ
のデイスプレィを制御する為に使用される。

「コールドスイープ」の検討に戻ると、オプションのス
テップ１ｏ２９を実行して、トーンを発生させるか又は
調べを演奏して装置について同調フェーズが完了したこ
とを表し且つユーザにステータスに関してＬＥＤをチエ
ツクすることを想起させる。

ステップ１０３１は、ＡＮＡＬＹＳＩＳルーチンへのア
クセスを制御するＭＩＳＴＵＮＥ変数のビットをリセッ
トし、その際に次のそれに対するコール迄、解析ルーチ
ンをディスエーブルさせる。

最後に、ステップ１０３３を実行して、ｖＣ○を遮断し
て、その際に雑音の増幅を防止し、且つ処理が「スィー
パ−」のステップ９３８へ且つメインループ内のコール
プロセスへリターンする。

「解析」サブルーチンの検討に戻ると、テスト９９７が
、共振周波数を見つけ出す為の最大試行回数に到達した
ことを決定すると、サブルーチンｒ　ｃｋ−１ｉｍｉｔ
　Ｊをコールするステップ１０３５が実行される。この
ルーチンは、第１６図に詳細に示しである。

第１６図を参照すると、ｒ　ｃｋ−１１ｍ１ｔ　Ｊサブ
ルーチンのフローチャートが示されている。このルーチ
ンの目的は、変数Ｃ０ＡＲ５Ｈの値を調節して、共振ピ
ーク負荷電流が窓の中央５０％の周波数内に見つかるよ
うに、窓を探すために微同調窓の中央周波数を変化させ
る。　　ｒｃｋ−１ｉｍｉｔＪサブルーチンにおける第
１のステップは、変数旧ＧＨＲＡＩＬに対して変数ＲＥ
ＳＯＮＡＮＣＥによって表される周波数をテストするこ
とである。変数ＲＥＳＯＮＡＮＣＥは、周波数に対する
負荷電流の関数の勾配が所定の量よりも小さい場合のピ
ーク負荷電流周波数において以下に説明する「ピーク」
ルーチンによってその値を設定する。このテストは、ブ
ロック１０３７によって示しである。変数ＨＩＧＨＲＡ
ＩＬは、共振周波数が同調窓の中央周波数よりもかなり
離れて見つかる場合に、変数Ｃ０ＡＲ３Ｅが調節されて
窓を移動させて共振周波数をよりそれに近づけて位置さ
せるように設定される。変数ＨＩＧＨＲＡＩＬは、同調
窓の底部から７５％上の周波数に設定される。この変数
の値は、「解析」サブルーチンの「窓」サブルーチンに
おいて計算される。ｒ　ｃｋ−１ｉｍｉｔ　Ｊサブルー
チンに対する理由は、共振ピークが同調窓の周波数の中
央５０％近辺に共振ピークが発生するまでＣ０ＡＲ３Ｅ
変数を変化させるためである。このことは、ある電圧過
渡状態及びその他の非繰返し挙動が、同調窓の下２５％
及び上２５％における周波数において動作する場合に発
生するので、望ましい。

同調窓を上述した態様で移動させることは、何等かの非
繰返し減少によって発生される偽ピークに対して実際の
共振ピークを見っけ出す傾向となる。

ＲＥＳＯＮＡＮＣＥの値が旧ＧＨＲＡＩＬよりも小さい
ことが判明すると、ステップ１０３９が実行されて、８
００Ｈｅｒｔｚに等価な分だけＣ０ＡＲ３Ｅの値をデク
リメントさせる。　ＲＥＳＯＮＡＮＣＥの値がＨＩＧＨ
ＲＡＩＬよりも大きいことが分かると、ステップ１０４
１を実行して、８００　Ｈｅｒｔｚに等価な分だけＣ０
ＡＲ５Ｈの値をデクリメントさせる。最後に、ステップ
１０４３において、ＲＡＩＬＥＤフラッグがセットされ
て、共振ピークが許容可能な周波数範囲内に見つからな
かったことを表示する。ＲＡＩＬＥＤフラッグをセット
することは、処理を「ピーク」ルーチンへ戻すべくベク
トル操作して、新しい窓を介して操作周波数を掃引する
。このことは、リターンステップ１０４５を介して行わ
れ、それは処理を「解析Ｊルーチンのステップ１０４７
ヘリターンさせる。

第１３図ノステップ１ｏ４７は、ＲＡＩＬＥＤ　７ラツ
グをテストし且つそのフラッグが真であると、処理をス
テップ９７８へ戻すべくベクトル操作する。

ＲＡＩＬＥＤフラッグがセラ１−されていないと、ステ
ップ１０４９が実行さ九て、ＶＣ○を共振周波数にセッ
トする。このことは、変数ＨＥＲＴＺを変数ＲＥＳＯＮ
ＡＮＣＥの値と等しく設定することによってなされる。

次いで、条件は、「解析」がコールされた時の態様に戻
して設定される。第１に、ＦＡＵＬＴ−ＣＮＴＲはステ
ップ１０５１においてゼロに設定され、且つＭＩＳＴＵ
ＮＨの２番目の最小桁ビットはステップ１０５３におい
て０にセットされる。ステップ１０５５において、ＢＯ
ＵＮＤＡＲＹがその基の値に戻してセットされ、且つＬ
ＯＯＰフラッグはセットされてステップ１０５７におけ
る「最小器」ルーチンによる操作をイネーブルさせる。

最後に、夫々、ステップ１０５９及び１０６１において
、ＲＡＮＧＥがＭＩＮＩＭＵＭにセットされ且つＩ−Ｐ
ＥＡＫ力酊■ＮＩＭＵＭにセットされる。

その後に、ステップ９６０においてコールプロセス「コ
ールドスイープ」へのリターンがステップ９５８によっ
て実行される。

第１７Ａ図及び第１７Ｂ図を参照すると、「ピーク」サ
ブルーチンの詳細がフローチャートの形態で示されてい
る。ブロック１０５０は、「ピーク」サブルーチンにお
ける最初のステップであり、且つ遅延を実行して、同調
インダクタの値を、第１３図におけるステップ９８１に
よって設定される制御信号ＨＥＲＴＺのレベルによって
確立されるインダクタンスにおいて安定化されることを
可能とする。

ステップ１ｏ５２は、変数ＨＥＲＴＺ　（７）値が第１
３図におけるサブルーチン［窓Ｊによって計算される変
数ＭＡＸ−ＦＲＥＱの値未満であるか否かを決定するテ
ストである。ＨＥＲＴＺの値が最大周波数の値よりも大
きい場合、ステップ１０５４が実施されて、処理を「解
析」サブルーチンのステップ９９４ヘリターンさせる。

ＨＥＲＴＺが最大周波数未満の場合、ステップ１０５６
が実行されて、変数５ＩＩＥＥＰ−ＦＲＥＱの値をイン
クリメントさせる。次いで、ステップ１０５８を実行し
て、ＨＥＲＴＺ変数の値をＳすＥＥＰ−ＦＲＥＱ変数の
値と等しく設定させる。

ＨＥＲＴＺ変数がその新しいレベルに確立された後に、
電圧制御発振器は、周波数を変化させ、且つ新しい周波
数において引かれる負荷電流の量は。

大略、前の操作周波数において引かれた負荷電流の量か
ら変化する６負荷電流に対してのこの新しい値を知るこ
とが必要である。その為に、ステップ１０６０が実行さ
れ、現在の操作周波数における現在の負荷電流が読み取
られ且つ変数ＣＵＲＲＥＮＴとして格納される。このこ
とは、第１図におけるＣＰＵ８０８による入出力操作に
よって達成され、ライン８２０上の信号ＣＵＲＲＥＮＴ
の値を読み取る。

ステップ１０６２は、　ＣＵＲＲＥＮＴ変数の値を、変
数Ｉ−ＰＥＡＫによって表される如く前の最高の記録さ
れた負荷電流の値と比較するテストである。ＣＵＲＲＥ
ＮＴがＩ−ＰＥＡＫよりも小さいと、ライン１０６４に
よって示される再度アドレスへのジャンプが実行され、
ステップ１０６４が実行されて、「レコーダ」サブルー
チンをコールする。新しいＩ−ＰＥＡＫが記録されるこ
とはない。ＣＵＲＲＥＮＴがＩ−ＰＥＡＫよりも大きい
場合、テスト１０６８が実行されて、５ＷＥＥＰ−ＦＲ
ＥＱが、現在の同調窓内の下２５％の周波数として定義
される下側拒否範囲内にあるか否かを決定する。この条
件が真であると、ライン１０６４に沿って再度のジャン
プが発生し且つ「レコーダ（ＲＥＣＯＲＤＥＲ）　Ｊが
コールされ、且つ新しいＩ−ＰＥＡＫがレコード即ち記
録されることはない。ＳυＥＥＰ−ＦＲＥＱが下側拒否
範囲ないにない場合には、ステップ１０７０のテストが
実行されて、５ＷＥＥＰ−ＦＲＥＱが上側拒否範囲内に
あるか否かを決定する。この範囲は、電流同調窓におけ
る上側２５％の周波数として定義されている。この条件
が偽であると、ステップ１０７２が実行されて、ＣＵＲ
ＲＥＮＴを新しいＩ−ＰＥＡＫとして記録する。５ｌｉ
ｌＥＥＰ−ＦＲＥＱが上側拒否範囲内にあると、ライン
】０６４に沿っての再度のジャンプが実行される。

ステップ１０７２を実行した後に、「ディテクター」サ
ブルーチンが実行され、周波数に対しての負荷電流のフ
ァンクション即ち関数の勾配が、定数と比較される。こ
の勾配は「レコーダ」サブルーチンによって計算され、
そのルーチンの検査が行われる。

第１８Ａ図及び第１８Ｂ図を参照すると、「レコーダ」
サブルーチンのフローチャートが示されている。最初の
ステップは、ステップ１０７６によって示される如く、
変数Ｃ０ＵＮＴＥＲをＣ０ＵＮＴＥＲ＋　２ヘセツトす
る。Ｃ０ＵＮＴＥＲは、負荷電流サンプル乃至は周波数
に対する負荷電流の曲線上の点を格納する為に使用され
る循環バッファにおけるポインターである。各負荷電流
サンプルは、長さが２バイトであり、従ってＣ０ＵＮＴ
ＥＲをインクリメントすることは、次の対のアドレスへ
ポイントするために２を加算することによりなされる。

このインクリメント操作は、ステップ１０７６によって
示されている。次いで、Ｃ０ＵＮＴＥＲがステップ１０
７６においてゼロに対してテストされる。　Ｃ０ＵＮＴ
ＥＲがゼロに到達すると、該バッファはフィル即ち充填
さｔＬ（それはアドレスの最も高い対から最も低い対へ
充填される）、且つＣ０ＵＮＴＥＲは、ステップ１０８
０において定数ＢＵＦＦ−５ＩＺＥに等しくそれを設定
することにより該バッファの上部にリセットされる。テ
スト１０７８が、Ｃ０ＵＮＴＥＲがゼロではないことを
決定すると、ステップ１０８２が実行されて、アドレス
ポインターＰＯＩＮＴＥＲをＢＵＦＦＥＩｔ　＋　Ｃ０
ＵＮＴＥＲに等しくセットする。ＢＵＦＦＥＲは循環バ
ッファにおける最も低いアドレスであり、従ってステッ
プ１０８２はＰＯＩＮＴＥＲを前記バッファ内の適宜の
アドレスにセットする。

次いで、テスト１０８４が実行され、ＰＯＩＮＴＥＲが
テストされて、それが未だに該バッファの境界内にある
か否かを判別する。特に、ＰＯＩＮＴＥＲが、該バッフ
ァの２つの端部を示すＢＵＦＦＥＲ及びＢＵＦ−３ｒＺ
Ｅ　＋　ＢＵＦＦＥＲと比較される。ＰＯＩＮＴＥＲが
該バッファ内にあると、ＰＯＩＮＴＥＲによってポイン
トされるアドレスが、ステップ１ｏ８６内のＣＵＲＲＥ
ＮＴの最も最近の値でロードされる。　ＰＯＩＮＴＥＲ
が該バッファのいずれかの端部アドレスにポイントする
と、ステップ１０８８が実行されて、変数ＴＯＰをライ
ン１０９０によって示される如く、ＣＵＲＲＥＮＴの最
も最近の値と等しくセットする。

次いで、ステップ１ｏ９２が実行され、ＰＯＩＮＴＥＲ
が、該バッファ内の最も低いアドレスであるＢＵＦＦＥ
Ｒ未満であるか又はそれと等しいかを決定する。

そうであると、ＰＯＩＮＴＥＲはステップ１０９４にお
イテＢＵＦＦＥＲ＋　ＢυＦＦ−５ＩＺＥと等しくセッ
トされる。

このことは、ＰＯＩＮＴＥＲを該バッファ内の最も高い
アドレスにリセットする。ＰＯＩＮＴＥＲがＢＵＦＦＥ
Ｒよりも大きいと、ステップ１０９６が実行されて、Ｐ
ＯＩＮＴＥＲをＰＯＩＮＴＥＲ−２にセットする。次い
で、ステップ１０９８が実行されて、変数ＢＯＴＴＯＭ
を、　ＰＯＩＮＴＥＲによってポイントされたアドレス
において該バッファの内容と等しくセットする。最後に
、ステップ１１００において、変数５ＬＯＰＥがＴＯＰ
−ＢＯＴＴＯ阿として計算される。５ＬＯＰＥは、ＣＵ
ＲＲＥＮＴの最も最近の値−該バッファ内の最も高い対
のアドレス又は前の対のアドレスのいずれにかにおいて
格納されるＣＵＲＲＥＮＴの値に等しい。５ＬＯＰＥは
、現在の駆動周波数及び負荷電流座標において駆動周波
数に対する負荷電流の関数の勾配に比例する。次いで。

処理はステップ１１０２を介して「ピーク」サブルーチ
ンのステップ１１０４へ戻って流れ、それは、処理を経
路１１０６に沿って「ピーク」のステップ１０５０ヘベ
クトル操作して、駆動周波数を再度インクリメントさせ
る。

［ピークツのステップ１０７４にリターンすると、ｒデ
ィテ’）　ター（ＤＥＴＥＣＴＯＲ）Ｊ　）Ｌｔ−チン
カコールされて、偽のピークを実際の共振ピークから分
離させる定数に対して最も最近のＩ−ＰＥＡＫにおける
５ＬＯＰＥを評価する。第１９図は、「ディテクター」
ルーチンのフローチャートである。最初のステップは、
５ＬＯＰＥが定数ＭＩＮ−５ＬＯＰＥ未満であるかどう
かを決定するテストである。ＭＩＮ−３ＬＯＰＥは、第
６図における１１１０におけるピークを８７６における
実際の共振ピークから分離すべく選択される。

Ｉｌ！ｌＮ−５ＬＯＰＨの値は、いずれの偶発的な非共
振ピーク又はその他の遷移状態の勾配よりも大きく且つ
正である。従って、５ＬＯＰＥ力ｘｑｒＮ−ｓ＋、、ｏ
ｐＥよりも大きくない限り、ステップ１１１２に到達す
ることはない。ステップ１１１２は、　ＲＥＳＯＮＡＮ
ＣＥが５ＷＥＥＰ−ＦＲＥＱと等しくセットされるステ
ップであり、その際にＩ−ＰＥＡＫの最も最近の値が見
つかった周波数は多分現在の負荷条件下でのプローブの
実際の機械的共振周波数であることを認識する。注意す
べきことであるが、好適実施例において、この同調プロ
セスは、ユーザがプローブを取り付け、それを水中に位
置させ且つ正面パネル上のボタン（不図示）を押圧して
同調プロセスを要求した後に、ユーザによる要求によっ
て実行される。

ＲＥＳＯＮＡＮＣＥをアップデートした後に、フラッグ
ＦＡＩＬＵＲＥはステップ１１１４においてリセットさ
れて同調が成功したことを表す。

５ＬＯＰＥが阿ｌＮ−９ＬＯＰＥ未満であると、ステッ
プ１１１６が実行されて、Ｉ−ＰＥＡＫをゼロに設定す
ることにより正当な共振ピークとして現在のピークを拒
否するプロセスを開始させる。次いで、ステップ１１１
８が、ＲＥＳＯＮＡＮＣＥをゼロにセットし、且つステ
ップ１１２０はＲＡＩＬＥＤフラッグをゼロにセットす
る。最後に、ステップ１１２２が処理を「解析」のステ
ップ９９４ヘリターンさせ、そこで処理は前述した如く
に進行する。

以上、本発明の具体的実施の態様に付いて詳細に説明し
たが、本発明はこれら具体例にのみ限定されるべきもの
では無く、本発明の技術的範囲を逸脱すること無しに種
々の変形が可能であることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づく装置の好適実施例を示したブロ
ック図、第２図はプローブの機械系及びピエゾクリスタ
ルの等価回路を示した概略図、第３Ａ図及び第３Ｂ図は
本システムの機能を説明する為に必要な数学的関係の２
つの方程式を示した各説明図、第４図は機械的共振周波
数におけるプローブの簡単化した等価回路を示した概略
図、第５図は本システムのハードウェア及びソフトウェ
ア要素の間の相互関係を示した概略図、第６図はプリチ
ャージ及びポストチャージ領域を示した周波数に対する
典型的な負荷電流関数のプロットを示した説明図、第７
図は負荷インピーダンスのりアクタンス成分を同調除去
する為の「最小器」ルーチンのフローチャートを示した
説明図、第８図はＨＥＮＲＹ用のデフォルト値をセット
するための「ｄｅｆ−ｐｈａｓｅＪルーチンのフローチ
ャートを示した説明図、第９＠はＨＥＮＲＹの値を変化
さぜるためのＦ補正」ルーチンのフローチャートを示し
た説明図、第１０図はＨＥＮＲＹをある捕獲限界にセッ
トするための「捕獲」サブルーチンのフローチャートを
示した説明図、第１１図はプローブの機械的共振周波数
に対してｖＣＯを同調する為の「スィーパ−」サブルー
チンのフローチャートを示した説明図。 第１２Ａ図及び第１２Ｂ図はｖＣ○同調を行い且つユー
ザインターフェース機能を管理するために「解析」ルー
チンをコールする「コールドスイープ」ルーチンのフロ
ーチャートを示した各説明図、第１３＠は「解析」ルー
チンのフローチャートを示した説明図、第１４図は「百
分率」ルーチンのフローチャートを示した説明図、第１
５図は「ポストチャージ」ルーチンのフローチャートを
示した説明図、第１６図は同調窓を移動させる為のｒ　
ｃｈｋ−１ｉｍｉｔ　Ｊルーチンのフローチャートを示
した説明図、第１７Ａ図及び第１７Ｂ図は負荷電流をモ
ニタすることにより共振を見つけ出す「ピーク」ルーチ
ンのフローチャートを示した各説明図、第１．８Ａ図及
び第１８Ｂ図は負荷電流データを記録紙且つ勾配を計算
する「レコーダ」ルーチンのフローチャートを示した各
説明図、第１９図は最小勾配に対しての負荷電流関数の
勾配をチエツクする「ディテクター」ルーチンのフロー
チャートを示した説明図、である。 （符号の説明） ２４ニブローブ ２８．３０：ピエゾクリスタル ３８：電圧／電流増幅器 ４０　：　Ｄ／Ａ変換器 ５ｏ：位相検知器 ５２：積分器 ５６：ＶＣＯ ７４：線形駆動増幅器 ８４：Ａ／Ｄ変換器 ５５０：電流検知変圧器 ８０８：ｖイクロプロセサ（ＣＰＵ） ８１８：バス ８２６：Ａ、Ｃ，駆動信号コイル

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．少なくとも１個のクリスタルを持った超音波ハンド
   ピースを駆動する水晶体乳化装置において、前記ハンド
   ピースへ可変周波数可変振幅電気駆動信号を供給する駆
   動手段、前記駆動手段内に設けられており前記クリスタ
   ルに結合し且つ前記ハンドピース及び前記同調インダク
   タの結合の全体的インピーダンスを変化させる為の電気
   的に同調可能なインダクタ手段、前記駆動手段及び前記
   電気的に同調可能なインダクタ手段に結合されており共
   振同調フェーズ期間中に前記同調可能なインダクタを最
   小インダクタンスに電気的に同調させ且つピークにおけ
   る駆動信号の周波数に対する負荷電流の関数の勾配が所
   定の基準を満足するように前記ハンドピースによって引
   き込まれる負荷電流におけるピークが見つかるまで前記
   駆動信号の周波数を同調させ且つ前記駆動手段によって
   前記ピーク負荷電流の周波数において前記ハンドピース
   を駆動させる周波数同調手段、を有することを特徴とす
   る水晶体乳化装置。 ２．特許請求の範囲第１項において、前記周波数同調手
   段に結合されており且つ前記電気的に同調可能なインダ
   クタに結合されており且つ前記駆動手段に結合されてお
   り前記共振同調フェーズの完了と共に前記駆動信号の駆
   動電流と前記負荷電流との間の位相差を決定し且つ前記
   位相差をゼロ度の所定の範囲内に減少させるために前記
   同調可能なインダクタを電気的に同調させる位相同調手
   段を有することを特徴とする水晶体乳化装置。 ３．特許請求の範囲第１項において、前記周波数同調手
   段が、負荷電流における全てのピークの周波数に対する
   負荷電流の勾配を所定の最小の正の勾配と比較すること
   により前記負荷電流における偶発的なピークを拒否する
   手段を有することを特徴とする水晶体乳化装置。 ４．特許請求の範囲第２項において、前記周波数同調手
   段が、負荷電流における全てのピークの周波数に対する
   負荷電流の勾配を所定の最小の正の勾配と比較すること
   により前記負荷電流における偶発的なピークを拒否する
   手段を有することを特徴とする水晶体乳化装置。 ５．特許請求の範囲第１項において、前記駆動手段が、
   前記駆動信号を形成し且つ粗同調信号における単位変化
   当たりの第１係数によって前記駆動信号の周波数を変化
   させる粗同調信号を受け取るための粗同調入力端と微同
   調信号における単位変化当たりの第２係数により前記駆
   動信号の周波数を変化させる微同調信号を受け取るため
   に微同調入力端とを持った電圧制御発振器を有すること
   を特徴とする水晶体乳化装置。 ６．特許請求の範囲第５項において、前記周波数同調手
   段が、前記粗同調信号を所定の値に設定し次いで前記微
   同調信号を所定の範囲を介して掃引することにより前記
   負荷電流ピークを探しだすように前記粗及び微同調信号
   をコンピュータに発生させ、且つ前記ピークが探しださ
   れなかった場合に、前記粗信号を新たな値に設定し次い
   で前記微同調信号を所定の範囲に渡って掃引し且つ前記
   ピークが探しだされる迄上記ステップを繰返し行うため
   のソフトウエア手段によって制御されるコンピュータを
   有することを特徴とする水晶体乳化装置。 ７．特許請求の範囲第２項において、前記駆動手段が、
   前記駆動信号を形成し且つ粗同調信号における単位変化
   当たりの第１係数によって前記駆動信号の周波数を変化
   させる粗同調信号を受け取るための粗同調入力端と微同
   調信号における単位変化当たりの第２係数により前記駆
   動信号の周波数を変化させる微同調信号を受け取るため
   に微同調入力端とを持った電圧制御発振器を有すること
   を特徴とする水晶体乳化装置。 ８．特許請求の範囲第７項において、前記周波数同調手
   段が、前記粗同調信号を所定の値に設定し次いで前記微
   同調信号を所定の範囲を介して掃引することにより前記
   負荷電流ピークを探しだすように前記粗及び微同調信号
   をコンピュータに発生させ、且つ前記ピークが探しださ
   れなかった場合に、前記粗信号を新たな値に設定し次い
   で前記微同調信号を所定の範囲に渡って掃引し且つ前記
   ピークが探しだされる迄上記ステップを繰返し行うため
   のソフトウエア手段によって制御されるコンピュータを
   有することを特徴とする水晶体乳化装置。 ９．特許請求の範囲第６項において、前記粗同調信号の
   任意のレベル及び前記微同調信号の一杯の振れに対して
   前記駆動信号が取ることの可能な周波数範囲の上部又は
   下部２５％内に存在する周波数に前記ピークが見つかる
   場合に、前記周波数同調手段が前記ピークを拒否するこ
   とを特徴とする水晶体乳化装置。 １０．特許請求の範囲第８項において、前記粗同調信号
   の任意のレベル及び前記微同調信号の一杯の振れに対し
   て前記駆動信号が取ることの可能な周波数範囲の上部又
   は下部２５％内に存在する周波数に前記ピークが見つか
   る場合に、前記周波数同調手段が前記ピークを拒否する
   ことを特徴とする水晶体乳化装置。 １１．超音波で駆動されるプローブを駆動する装置にお
   いて、 前記プローブに対する駆動信号を発生し且つ前記駆動信
   号の周波数を決定する為の第１制御信号を受け取る為の
   入力端を持った第１手段、 現存条件下で前記プローブの機械的共振周波数を時折決
   定し且つ前記プローブの前記機械的共振周波数で駆動信
   号を発生する為に前記第１手段を同調するために前記第
   １制御信号を発生する為に前記第１手段に結合されてい
   る第２手段、 前記駆動信号を前記プローブへ結合させ且つ同調インダ
   クタのインダクタンス量を制御し且つ前記駆動信号に従
   ってインダクタンスを変化させる第２制御信号を受け取
   るための入力端を持った同調インダクタ手段、 前記同調インダクタに結合されており且つ前記第１手段
   及び第２手段に結合されており前記プローブに対する駆
   動信号と結果的に得られる駆動信号電流との間の実際の
   位相角を決定し且つ前記実際の位相角と所望の範囲の位
   相角との間の差異を決定し且つ前記第２手段が前記第１
   手段を同調して前記プローブの前記機械的共振周波数に
   おいて前記駆動信号を発生させた後に前記位相角を最小
   とするために前記同調インダクタを同調するために前記
   第２制御信号を発生する手段、 を有することを特徴とする装置。 １２．特許請求の範囲第１１項において、前記第２手段
   が、前記駆動信号の周波数を所定の範囲の周波数を掃引
   し且つ前記プローブにより引き込まれる負荷電流を測定
   することにより前記機械的共振周波数を決定し且つ前記
   負荷電流がピークにあり且つ周波数に対する関数関連負
   荷電流の勾配が所定の値よりも大きい場合の周波数を前
   記共振周波数として選択する手段を有することを特徴と
   する装置。 １３．超音波によって駆動されるプローブを駆動する方
   法において、 （１）前記プローブへ送られるべき周波数帯域内の周波
   数を持った駆動信号を送り、 （２）前記プローブによって引き込まれる駆動電流の量
   をサンプルすると共に格納し、 （３）前記周波数帯域内の他の駆動信号周波数に対して
   前に記録した最高駆動電流サンプルに対して前記駆動電
   流サンプルを比較し、 （４）実質的に全ての前記駆動電流サンプルに対して対
   応する駆動信号周波数に対する関数関連各駆動電流サン
   プルの勾配を計算し、 （５）前記駆動信号の周波数をインクリメントさせ、 （６）対応する駆動電流サンプルが全ての他の駆動電流
   サンプルよりも大きく且つ前記共振周波数における前記
   関数の勾配が共振以外に減少によって発生され実際の共
   振ピークとして間違えることのある偶発的な電流ピーク
   を除去するために選択された所定の定数よりも大きい共
   振周波数が見つかるまでステップ（１）乃至（５）を繰
   返し行う、上記各ステップを有することを特徴とする方
   法。 １４．特許請求の範囲第１３項において、前記駆動信号
   の前記周波数をインクリメントするステップが、粗同調
   信号を所定の値に設定し且つ微同調信号をインクリメン
   トして窓を定義する周波数範囲を介して掃引し、且つ前
   記共振周波数が見つからなかった場合に、前記粗同調信
   号を新たな値に変化させ且つ前記微同調信号を新たな窓
   を定義する周波数範囲を介して掃引する各ステップを有
   しており、且つ前記共振周波数が見つかるまで上記ステ
   ップを繰返し行うか、又は前記共振周波数を見つけるこ
   とができない旨の決定がなされることを特徴とする方法
   。 １５．特許請求の範囲第１４項において、前記ステップ
   （５）及び（６）は、前記共振周波数が前記窓のいずれ
   か１つの周波数又は前記微同調信号のインクリメント動
   作によって掃引される周波数の中心５０％内に位置され
   るまで前記微及び粗同調信号を継続的に変化させるステ
   ップを有することを特徴とする方法。 １６．特許請求の範囲第１５項において、前記粗同調信
   号を変化させるステップが、前記各周波数の窓が幾分互
   いに重畳するように、実施されることを特徴とする方法
   。