[發明專利]超聲刀主機、超聲刀系統及超聲刀系統換能器阻抗的自動匹配方法

有效

• 申請號: 201911069811.6
• 申請日: 2019-11-05
• 公開（公告）號: CN112754604B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 李彥俊;李康;藍健華
• 申請（專利權）人: 重慶邁科唯醫療科技有限公司
• 主分類號: A61B17/32
• 分類號: A61B17/32
• 代理公司: 重慶渝之知識產權代理有限公司 50249
• 代理人: 柴社英

1.一種超聲刀主機，其特征在于，包括：數字信號處理器、可編程邏輯模塊、波形發生器、數模轉換器、功率放大電路、換能器匹配電路、電壓采樣轉換模塊及電流采樣轉換模塊；所述數字信號處理器接所述波形發生器，所述波形發生器接所述功率放大電路的輸入端，所述數字信號處理器接所述數模轉換器，所述數模轉換器接所述功率放大電路的輸入端，所述功率放大電路的輸出端接所述換能器匹配電路，所述數字信號處理器接所述換能器匹配電路，所述數字信號處理器調節控制所述換能器匹配電路提供的電感；

所述功率放大電路的輸出端接所述電壓采樣轉換模塊，所述電壓采樣轉換模塊接所述可編程邏輯模塊，所述功率放大電路的輸出端接所述電流采樣轉換模塊，所述電流采樣轉換模塊接所述可編程邏輯模塊，所述可編程邏輯模塊接所述數字信號處理器；

所述可編程邏輯模塊根據輸出電壓與輸出電流計算外接的超聲換能器的阻抗，所述數字信號處理器根據所述阻抗計算所述超聲換能器的靜態電容并根據所述靜態電容計算所述超聲換能器的匹配電感的取值范圍，所述數字信號處理器自動根據所述匹配電感的取值范圍將所述換能器匹配電路中的電感匹配接入所述超聲換能器；

其中，所述數字信號處理器按照如下公式計算所述超聲換能器的靜態電容：

上式中，C₀表示所述超聲換能器的靜態電容，Z表示所述超聲換能器的阻抗，L₀表示所述換能器匹配電路提供的電感，ω_z＝2πf_z，ω_Z表示所述波形發生器輸出信號的角頻率，f_Z表示所述波形發生器輸出信號的頻率；

所述數字信號處理器根據所述靜態電容以及所述超聲刀主機的工作頻率范圍，按照并聯諧振公式計算所述匹配電感的取值范圍。

2.根據權利要求1所述的超聲刀主機，其特征在于，所述換能器匹配電路包括片選芯片和多個感值不同的電感，所述片選芯片的每個選擇通道上串接一個所述電感，所述片選芯片的控制端接所述數字信號處理器，所述片選芯片的輸出端分別接超聲換能器和所述功率放大電路的輸出端。

3.根據權利要求1或2所述的超聲刀主機，其特征在于，所述超聲刀主機還包括微控制器、輸入模塊、顯示模塊、音頻播放模塊及通訊模塊，所述微控制器分別與所述輸入模塊、顯示模塊、音頻播放模塊及通訊模塊連接，所述微控制器還與所述數字信號處理器連接。

4.根據權利要求1所述的超聲刀主機，其特征在于，所述超聲刀主機還包括開關電源模塊，所述開關電源模塊與所述功率放大電路連接，為所述功率放大電路提供電源。

5.根據權利要求1所述的超聲刀主機，其特征在于，所述超聲刀主機還包括安全檢測模塊，所述安全檢測模塊接所述功率放大電路的輸出端，所述安全檢測模塊還與所述可編程邏輯模塊連接，所述安全檢測模塊對所述功率放大電路的輸出電壓和輸出電流進行監測，發現異常情況時向所述可編程邏輯模塊反饋警報信號。

6.根據權利要求1所述的超聲刀主機，其特征在于，所述電壓采樣轉換模塊包括電壓采樣單元和第一模數轉換單元，所述電壓采樣單元的輸入端接所述功率放大電路的輸出端，所述電壓采樣單元的輸出端接所述第一模數轉換單元的輸入端，所述第一模數轉換單元的輸出端接所述可編程邏輯模塊；所述電流采樣轉換模塊包括電流采樣單元和第二模數轉換單元，所述電流采樣單元的輸入端接所述功率放大電路的輸出端，所述電流采樣單元的輸出端接所述第二模數轉換單元的輸入端，所述第二模數轉換單元的輸出端接所述可編程邏輯模塊。

7.一種超聲刀系統，其特征在于，包括權利要求1-6中任意一項所述的超聲刀主機，還包括超聲換能器和超聲刀頭，所述功率放大電路的輸出端分別接所述換能器匹配電路的輸出端、所述超聲換能器的輸入端，所述超聲換能器的輸出端接所述超聲刀頭。

8.根據權利要求7所述的超聲刀系統，其特征在于，所述超聲刀系統還包括檔位控制模塊，所述檔位控制模塊與所述數字信號處理器連接，所述檔位控制模塊用于調節控制所述超聲刀主機的輸出能量。