[發明專利]一種超聲振動輔助生物軟組織切削試驗裝置

無效

• 申請號: 201410033265.1
• 申請日: 2014-01-23
• 公開（公告）號: CN103743667A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 張勤河;高立營;宋磊;秦雪梅;李丹;辛青
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01N19/00
• 分類號: G01N19/00
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 王緒銀

技術領域

本發明屬于生物醫學工程領域，涉及一種超聲振動輔助生物軟組織切削試驗裝置。

背景技術

外科手術是一種通過對組織或器官部分或全部切除、修復、重建來治療疾病的一種醫療手段，廣泛應用于臨床。外科手術離不開手術刀具，手術刀具是切除或修復組織或器官的工具，手術刀具切削組織的性能決定了其對周圍組織的損害。超聲手術刀技術是把超聲波振動施加到手術刀具上，能明顯降低手術過程中的組織切削力，減少對周圍組織的損傷。目前超聲振動與軟組織的相互作用機理還不十分明確，沒有人進行過相關研究，缺少研究超聲振動與軟組織的相互作用機理的試驗手段，因此迫切需要開發新的超聲振動輔助軟組織切削試驗裝置，以研究清楚組織切削過程中超聲波與組織間作用機理，進而開發新型高效手術刀具。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的不足，針對組織切削試驗提供一種超聲振動輔助生物軟組織切削試驗裝置。

本發明是通過以下方式實現的：

一種超聲振動輔助生物軟組織切削試驗裝置，包括底座、計算機、切削刀具、軟組織固定臺、刀具夾持器、力傳感器、氣缸、橫向導軌，計算機內裝有數據采集卡；其特征是還包括信號發生器、信號放大器、定向導桿、推板、超聲換能器，推板固定在定向導桿前端；力傳感器、超聲換能器、刀具夾持器、切削刀具依次安裝在定向導桿前端推板上組成超聲振動切削刀具頭集成；信號發生器、信號放大器、超聲換能器組成超聲振動輔助系統，信號發生器產生脈沖信號，并通過信號放大器放大后施加在超聲換能器上，帶動切削刀具振動；氣缸、定向導桿、計算機組成直線進給系統，通過計算機控制氣缸壓強調整切削速度，驅動定向導桿及前端推板，帶動固定在刀具夾持器上的切削刀具實現對軟組織的切削；力傳感器、計算機及數據采集卡組成測力系統，數據采集卡采集力信號并通過PCI接口存儲至計算機；力傳感器可實時測量切削力，從而實現了對軟組織切削的定量研究。

上述一種超聲振動輔助生物軟組織切削試驗裝置，其特征是力傳感器采用六分量動態測力傳感器。

本發明一種超聲振動輔助生物軟組織切削裝置，能夠實現對軟組織切削的超聲振動輔助，并在計算機控制下實現對整個切削過程的自動測量，測試速度快，精度高，可以為研究組織切削過程中超聲波與組織間的作用機理提供完善的試驗平臺。

附圖說明

圖1是本發明整體結構示意圖；

圖2是本發明超聲振動切削刀具頭集成示意圖；

圖中：1-底座；2-橫向導軌；3-軟組織固定臺；4-超聲振動切削刀具頭集成；5-氣缸；6-定向導桿；7-支架；8-計算機；9-信號放大器；10-信號發生器、11-推板；12-力傳感器；13-超聲換能器；14-刀具夾持器；15-切削刀具

具體實施方式

下面結合附圖給出本發明的三個最佳實施例：

實施例一：

如圖1、2所示，本發明是一種超聲振動輔助生物軟組織切削試驗裝置，包括底座1、橫向導軌2、軟組織固定臺3、氣缸5、定向導桿6、支架7、計算機8、信號放大器9、信號發生器10，計算機8內裝有數據采集卡；還包括由推板11、力傳感器12、超聲換能器13、刀具夾持器14、切削刀具15組成的超聲振動切削刀具頭集成4。橫向導軌2、軟組織固定臺3、支架7、計算機8、信號放大器9、信號發生器10固定在底座1上。氣缸5、定向導桿6、計算機8組成直線進給系統，通過計算機8控制氣缸5的壓強調整切削速度。力傳感器12采用六分量動態測力傳感器，其最高數據采樣頻率為250KHz，可同時測量x、y、z三個方向的力的大小和a、b、c三個方向扭矩的大小。力傳感器12、超聲換能器13、刀具夾持器14、切削刀具15依次安裝在定向導桿6前端推板11上。信號發生器10產生超聲脈沖信號，并通過信號放大器9放大后施加在超聲換能器13上，實現對超聲振動頻率與振幅的控制。切削試驗時控制氣缸5驅動超聲振動切削刀具頭集成4切削固定在軟組織固定臺3上的軟組織。力傳感器12的信號輸出端口與計算機及數據采集卡8中的數據采集端口相連。