[發明專利]換能器用頻率實時調節的電路、方法及超聲切割止血刀系統

在審

• 申請號: 202110060338.6
• 申請日: 2021-01-18
• 公開（公告）號: CN113633350A
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發明（設計）人: 陳廣錁;陳偉彬;史英豪
• 申請（專利權）人: 深圳成川醫療有限公司
• 主分類號: A61B17/32
• 分類號: A61B17/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種換能器用頻率實時調節的電路和方法，包括發出正弦波信號以驅動超聲換能器的驅動電路模塊、將正弦波信號轉成電壓和電流相位方波信號的信號采集處理電路模塊、將電壓和電流相位方波信號轉換成電壓電流的相位差方波信號的相位轉換電路模塊以及控制器。控制器根據電壓電流相位差方波信號調節驅動電路模塊發出的正弦波信號，直到超聲換能器工作時的正弦波信號的電壓與電流的相位相同，以使超聲換能器工作在諧振頻率，結構簡單、調節速度快。一種具有頻率實時調節電路的超聲切割止血刀系統，包括超聲換能器和超聲刀，調節頻率的電路可自適應超聲換能器與超聲刀組合后的超聲特性變化、也可自適應組織切割和止血時的負載變化，提高超聲手術的有效性。

技術領域

本發明屬于醫療器械領域，涉及一種換能器用頻率實時調節的電路；

還涉及一種換能器用頻率實時調節的方法；

尤其涉及一種具有換能器用頻率實時調節電路的超聲切割止血刀系統。

背景技術

在超聲切割止血刀技術領域中，超聲電源輸出的頻率和超聲換能器的諧振頻率保持一致或接近，才能使超聲換能器在工作時效率最高。在實際手術過程中，超聲換能器的負載常常隨著手術過程中超聲刀切割的活體阻值的阻抗大小而改變，造成超聲換能器的工作頻率發生偏移。為了使超聲換能器始終工作在諧振頻率附近，必須使電流、電壓的相位相同。

現有技術中，根據超聲換能器發生諧振時，阻抗最小。當輸入電壓不變時，通過超聲換能器的電流最大，此時超聲換能器振幅最大，通過檢測電流的大小，即可進行頻率追蹤。

超聲換能器在工作工程中，經常會產生多個電流峰值，進而要求在設計中增加區分諧振頻率電流的電路，從而造成設計電路復雜，無法快速地使超聲電源輸出的超聲信號頻率與超聲換能器的諧振頻率保持一致，調節速度慢。當超聲換能器的諧振頻率偏移時，其電信號不能有效地轉化成機械振動，超聲刀不能獲得足夠的能量，振動幅度小，切割效率低。

而且超聲換能器和超聲刀在制造過程中均存在一定工藝誤差，導致同一批次的超聲換能器和超聲刀的參數會有差異。因此，在工作時，二者的諧振頻率會發生改變，影響組織切割或止血的有效性和安全性。

針對現有技術中存在的缺陷，亟需設計一種可將電流相位和電壓相位調節一致的頻率調節電路，以解決超聲換能器與手術刀在制造或工作時參數不一致，造成諧振頻率變化從而降低了組織切割或止血的有效性和安全性問題。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的不足，提供一種換能器用頻率實時調節的電路、方法及超聲切割止血刀系統，其結構簡單、調節速度快，可使正弦波信號能夠匹配諧振頻率，有利于激勵超聲換能器以最大效率穩定工作，增大了超聲刀的超聲能量輸出，可快速有效地進行超聲外科切割和止血。

本發明是這樣實現的一種換能器用頻率實時調節的電路，包括：

驅動電路模塊，用于發出驅動超聲換能器的正弦波信號；

信號采集處理電路模塊，用于將正弦波信號轉成電壓和電流的相位方波信號；

相位轉換電路模塊，用于將電壓和電流的相位方波信號轉換成電壓電流相位差方波信號；

控制器，將獲取的電壓電流相位差方波信號轉換成相位差值并與預存的相位差值進行比較分析以調節驅動電路模塊發出的正弦波信號，從而使超聲換能器工作時的正弦波電信號的電壓與電流的相位相同，進而使超聲換能器工作在諧振頻率。

具體地，所述信號采集處理電路模塊包括：

電流信號采集模塊，用于采集超聲換能器的電流信號；

電壓信號采集模塊，用于采集超聲換能器的電壓信號；

電流信號處理模塊，與所述電流信號采集模塊連接，用于處理所述電流信號采集模塊采集的電流信號數據；