[發(fā)明專利]一種醫(yī)用便攜式超聲波手術(shù)刀、控制系統(tǒng)及使用方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110734598.7
• 申請日: 2021-06-30
• 公開（公告）號: CN113288344A
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 傘錒镅;朱四強(qiáng);劉莉;陳志峰;常光宇;劉鑫濤;關(guān)保章;龐明
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍聯(lián)勤保障部隊(duì)第九六二醫(yī)院;哈爾濱商業(yè)大學(xué);廣西興宇智能科技有限公司
• 主分類號: A61B17/32
• 分類號: A61B17/32
• 代理公司: 哈爾濱市偉晨專利代理事務(wù)所(普通合伙) 23209
• 代理人: 榮玲

本發(fā)明是一種醫(yī)用便攜式超聲波手術(shù)刀及使用方法，屬于超聲波手術(shù)刀技術(shù)領(lǐng)域，為解決現(xiàn)有超聲波手術(shù)刀集成度不高、無法保證處于諧振狀態(tài)以及無法及時(shí)反饋頻率的問題；醫(yī)用便攜式超聲波手術(shù)刀由超聲換能器、阻抗匹配模塊、微控制器、信號產(chǎn)生模塊、光電隔離模塊、功率放大模塊、鎖相環(huán)電路、電壓電流采樣反饋電路、直流電壓變換模塊、直流升壓電路、人機(jī)交互模塊和充電模塊組成；本發(fā)明利用阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)電路整體呈純阻態(tài)，并結(jié)合超聲波換能器將電流、電壓采樣信息反饋至處理器，實(shí)現(xiàn)手術(shù)刀保持諧振狀態(tài)，超聲波手術(shù)刀采用模塊化設(shè)計(jì)，因此刀身、刀頭、換能器、電池為可分離式結(jié)構(gòu)，需要時(shí)可以迅速組裝拆卸，便于醫(yī)務(wù)人員收納與攜帶。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種醫(yī)用便攜式超聲波手術(shù)刀、控制系統(tǒng)及使用方法，超聲波手術(shù)刀技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

超聲波手術(shù)刀是一種高頻電外科設(shè)備，主要用于生物組織的切割與血管閉合等操作。超聲波手術(shù)刀具有出血少、對周圍組織傷害少、術(shù)后恢復(fù)快等特點(diǎn)，其作用于人體組織以蛋白質(zhì)凝固為效果終點(diǎn)，不會(huì)引起組織干燥、灼傷等副作用，刀頭工作時(shí)也沒有電流通過人體，在手術(shù)室中有著廣泛的應(yīng)用。

戶外手術(shù)環(huán)境復(fù)雜，傳統(tǒng)的超聲波手術(shù)刀體積大，不方便攜帶，且需要穩(wěn)定的220V交流電供電，難以做到快速部署，快速使用。為此，少數(shù)人提出了超聲波手術(shù)刀便攜的方法。

現(xiàn)有基于Boost拓?fù)涞氖殖质匠暤厄?qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)中僅提出一種小型化的Boost拓?fù)潋?qū)動(dòng)電源，但是沒有設(shè)計(jì)完備的頻率自動(dòng)跟蹤電路，無法保證超聲換能器始終處于諧振狀態(tài)，最終會(huì)影響手術(shù)的效率。

現(xiàn)有基于頻率自動(dòng)跟蹤的便攜式超聲理療儀研制”中有一套完整的便攜式超聲波手術(shù)刀的設(shè)計(jì)，但是電路沒有使用貼片電阻和貼片電容，也沒有進(jìn)行PCB分層處理，最終設(shè)備體積還是偏大，此外論文中沒有設(shè)計(jì)顯示模塊，不能讓醫(yī)護(hù)人員直觀地看到超聲波手術(shù)刀目前的功率工作狀態(tài)。

現(xiàn)有設(shè)計(jì)的超聲手術(shù)刀僅能工作在一個(gè)固定的頻率，沒有設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)功率的擋位開關(guān)，不能實(shí)現(xiàn)電凝以及電切兩種不同的功能。作為兩種手術(shù)中常用的工作模式，電切采用高密度高頻電流對局部組織表面的集中加熱，電凝采用較低頻功率、較低電流密度對出血和潮濕組織加熱。為此，亟需一種全新的醫(yī)用便攜式超聲波手術(shù)刀，彌補(bǔ)了現(xiàn)有超聲波手術(shù)刀的不足，做到了足夠的便攜化和小型化。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有超聲波手術(shù)刀集成度不高、無法保證處于諧振狀態(tài)以及無法及時(shí)反饋頻率的問題，本發(fā)明提出一種醫(yī)用便攜式超聲波手術(shù)刀、控制系統(tǒng)及使用方法；本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

方案一：一種醫(yī)用便攜式超聲波手術(shù)刀控制系統(tǒng)，包括微控制器、超聲波換能器、信號產(chǎn)生模塊、功率放大模塊、阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)、頻率跟蹤模塊、直流電源模塊和人機(jī)交互模塊；以微控制器為核心，通過電信號為與其連接的人機(jī)交互模塊和信號產(chǎn)生模塊下發(fā)指令；信號產(chǎn)生模塊通過電性連接功率放大模塊，阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)和超聲波換能器，超聲波換能器輸出超聲波，并將采樣信息通過電信號反饋至頻率跟蹤模塊，再由頻率追蹤模塊反饋電信號至微控制器；直流電源模塊負(fù)責(zé)為超聲波手術(shù)刀供電。

進(jìn)一步地，所述微控制器采用的是基于ARM Cortex-M4內(nèi)核構(gòu)架的32位微處理器MK60DN512VLQ10；MK60DN512VLQ10的供電電壓為3.3V。

進(jìn)一步地，所述信號產(chǎn)生模塊使用AD9851頻率合成器，控制功率MOS管的驅(qū)動(dòng)芯片產(chǎn)生方波信號。

進(jìn)一步地，所述直流電源模塊，采用12V鋰電池供電；所述直流電源模塊內(nèi)置充電模塊和線性穩(wěn)壓模塊，所述線性穩(wěn)壓模塊包括AMS117-3.3穩(wěn)壓器和AMS117-5穩(wěn)壓器；所述充電模塊采用BQ24040鋰電池電源管理芯片。

進(jìn)一步地，所述人機(jī)交互模塊包括啟動(dòng)按鍵與顯示設(shè)備，所述微處理器通過射頻信號輸出至顯示設(shè)備。