[發明專利]一種可提高電聲轉換效率的超聲外科手術系統

有效

• 申請號: 201910911569.6
• 申請日: 2019-09-25
• 公開（公告）號: CN110680460B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 何成東;張弛;徐培亮
• 申請（專利權）人: 江蘇邦士醫療科技有限公司
• 主分類號: A61B17/32
• 分類號: A61B17/32;A61B17/00
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 文雯

本發明公開了一種可提高電聲轉換效率的超聲外科手術系統，包括主機、電源線、換能器、超聲刀和腳踏開關，在所述主機內設置有主機控制板和蜂鳴器，所述主機控制板上設置有控制整個手術系統的控制系統，所述控制系統包括由微處理器控制的控制模塊、顯示驅動模塊、報警模塊、手柄識別模塊、輸出反饋系統、腳踏識別模塊、電平轉換模塊、程控降壓模塊、驅動模塊和能量輸出模塊。本發明微型處理器在機器工作時，實時的監控這兩路信號，并根據這兩路信號的差值以及超前滯后關系，實時的調節，使換能器始終工作在最佳的頻率點，使得更多的電功率轉換為聲功率。

技術領域

本發明涉及外科手術設備技術領域，具體的說一種可提高電聲轉換效率的超聲外科手術系統。

背景技術

近年來,超聲外科在生物醫學領域中的應用越來越廣泛。研制高效、靈活的超聲手術系統已成為相關領域的研究熱點,由于它具有切割精度高、出血量少、極少產生煙霧、術后恢復快、熱損傷小等優點,已具有逐步取代傳統電刀、機械夾鉗的趨勢，但仍存在以下主要技術問題：(1)電聲轉換效率低，導致切割速度較慢以及手柄長時間使用后發熱，其原因在于，換能器并沒有工作在最佳的諧振頻率點，由于換能器的頻率特性在諧振頻率點附近，頻率的微小變化都將引起阻抗的急劇改變，因此如果頻率點調校不佳，就會造成電能更多的是轉換成換能器發熱。（2）主機操作界面復雜、接口較多，（3）只具備清創或切割單一功能，在手術過程中需要頻繁更換手術用具。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供了一種有效提高電聲轉換效率的超聲外科手術系統。

為了達到上述目的，本發明是通過以下技術方案來實現的：

本發明是一種可提高電聲轉換效率的超聲外科手術系統，包括主機、電源線、換能器、超聲刀和腳踏開關，在主機內設置有主機控制板和蜂鳴器，主機控制板上設置有控制整個手術系統的控制系統，控制系統包括由微處理器控制的控制模塊、顯示驅動模塊、報警模塊、手柄識別模塊、輸出反饋系統、腳踏識別模塊、電平轉換模塊、程控降壓模塊、驅動模塊和能量輸出模塊；

控制模塊包括FPGA和MCU；控制模塊通過SPI接口與切割止血驅動模塊和清創驅動模塊連接，從而實現這個系統具備切割功能和清創功能，切割止血功能是由控制模塊輸出信號給切割止血驅動模塊，由切割止血驅動模塊控制能量匹配模塊輸出相應的信號給能量輸出模塊輸出相匹配的能量值給超聲刀上的換能器，從而實現切割止血的功能；

清創功能是由控制模塊輸出信號給清創驅動模塊，由清創驅動模塊將信號發送給能量匹配模塊，能量匹配模塊控制能量輸出模塊輸出相應的能量值給超聲刀上的換能器，并且與超聲刀上的刀具相連的給水泵通過刀具輸送生理鹽水到患者的傷口進行清創處理；

腳踏通過開關信號表征當前的狀態、并通過腳踏識別模塊將信息處理后傳輸給控制模塊，控制模塊根據在主機的顯示觸摸屏上輸入的輸出參數控制程控降壓模塊，程控降壓模塊完成參考電壓的輸出，通過SPI接口協議完成驅動模塊的輸出，能量輸出模塊結合驅動模塊和程控降壓模塊的輸出，整合輸出能量，并最終將能量輸出到安裝在超聲刀的手柄上的換能器上；

顯示觸摸屏通過RS485的接口協議完成與控制模塊的信息交互處理；

輸出反饋系統將作用在換能器上的信號進行采集反饋給控制模塊，讓控制模塊對整個主機的輸出狀態進行動態監測調整，輸出反饋系統采用作用在換能器上的電能作為參考輸入信號，電能以電壓和電流的形式進行表征，其中以電壓和電流的相位關系并結合電壓、電流的有效值作為換能器振子振動狀態的判定依據。并將這一特征量傳輸給控制模塊，由控制模塊進行綜合判定，調整整個系統的輸出。

控制模塊通過PWM接口形式驅動報警模塊，報警模塊觸發外接的蜂鳴器發出警報。

本發明的進一步改進在于：顯示屏通過RS485的接口協議完成與控制模塊的信息交互處理。

本發明的進一步改進在于：控制模塊通過自帶的AD接口監控程控降壓模塊的電壓。