[發(fā)明專利]超聲手術(shù)工具、其頻率跟蹤方法、其目標(biāo)相位差確定方法及超聲波換能器等效電路

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• 申請日: 2022-05-20
• 公開（公告）號: CN115040200A
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李陽;駱威;王福源;劉振中;韋大綸
• 申請（專利權(quán)）人: 以諾康醫(yī)療科技（蘇州）有限公司
• 主分類號: A61B17/32
• 分類號: A61B17/32;A61B17/00
• 代理公司: 南京艾普利德知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32297
• 代理人: 陸明耀

本發(fā)明揭示了超聲手術(shù)工具、其頻率跟蹤方法、其目標(biāo)相位差確定方法及超聲波換能器等效電路，其中跟蹤方法基于一超聲波換能器等效電路，超聲波換能器等效電路包括第一支路及第一動(dòng)態(tài)支路以及與第一支路和第一動(dòng)態(tài)支路并聯(lián)的第二動(dòng)態(tài)支路；超聲頻率跟蹤方法中在確定目標(biāo)相位差時(shí)是根據(jù)目標(biāo)相位差矯正函數(shù)來確定，目標(biāo)相位差矯正函數(shù)是根據(jù)超聲波換能器等效電路確定。本方案通過目標(biāo)相位差矯正函數(shù)來確定目標(biāo)相位差，在負(fù)載較小時(shí)，可以鎖相到0點(diǎn)；在負(fù)載較大的情況下，也可以有效地確定鎖相點(diǎn)的位置，有效解決了現(xiàn)有等效電路的第一動(dòng)態(tài)支路在高負(fù)載，不具相位差為零的頻率點(diǎn)時(shí)，無法找到鎖相點(diǎn)的問題，從而保證超聲手術(shù)工具有效地工作。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及超聲技術(shù)領(lǐng)域，尤其是超聲手術(shù)工具、其頻率跟蹤方法、其目標(biāo)相位差確定方法及超聲波換能器等效電路。

背景技術(shù)

超聲手術(shù)儀器是外科手術(shù)當(dāng)中廣泛應(yīng)用的用于組織切割和凝固止血的手術(shù)儀器，例如超聲刀系統(tǒng)，其實(shí)現(xiàn)方法是通過超聲波換能器將電信號轉(zhuǎn)化為超聲信號再傳遞到刀尖端，使刀尖端產(chǎn)生高頻振動(dòng)(例如55500次)，使刀尖端組織中的蛋白質(zhì)變性形成粘性凝固物，通過所述凝固物形成止血密封。

超聲刀系統(tǒng)主要由超聲波發(fā)生器、超聲波換能器和超聲刀頭組成，附圖1所示為一種超聲刀手柄的示意圖，包括超聲刀換能器11，超聲刀頭外殼12，超聲刀頭套管13，超聲刀刀桿14、線纜15等，超聲刀刀桿14在套管內(nèi)部與超聲刀換能器11耦接在一起，超聲刀換能器11通過線纜15與發(fā)生器(圖中未示出)連接。

已知的超聲波換能器等效電路可以等效成如附圖2所示的具有干路、第一支路和第一動(dòng)態(tài)支路的結(jié)構(gòu)。其中，所述超聲刀包括相連的超聲刀手柄和超聲刀主體，所述第一支路主要是靜電容C0，是超聲刀手柄的寄生參數(shù)。所述第一動(dòng)態(tài)支路包括串聯(lián)的第一動(dòng)態(tài)電感L1、第一動(dòng)態(tài)電阻R1和第一動(dòng)態(tài)電容C1，所述第一動(dòng)態(tài)電感、第一動(dòng)態(tài)電阻和第一動(dòng)態(tài)電容是超聲刀部分的機(jī)電性能。

如附圖3所示，超聲刀最佳工作頻率為第一動(dòng)態(tài)支路的電壓和電流的相位差為0時(shí)的頻率，所以該等效電路的第一動(dòng)態(tài)支路的諧振頻率就是超聲刀的最佳工作頻率。

在超聲刀應(yīng)用場景中，其會(huì)夾持一些較難分離的組織，此時(shí)的負(fù)載較高，如附圖4所示，第一動(dòng)態(tài)支路不存在電壓和電流的相位差為0的工作頻率，也就無法有效地確定鎖相點(diǎn)(目標(biāo)相位差)，這就導(dǎo)致超聲刀無法處在最佳工作狀態(tài)，導(dǎo)致夾持報(bào)錯(cuò)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，提供一種超聲手術(shù)工具、其頻率跟蹤方法、其目標(biāo)相位差確定方法及超聲波換能器等效電路。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

超聲手術(shù)工具頻率跟蹤方法，該方法基于一超聲波換能器等效電路，所述超聲波換能器等效電路包括第一支路及第一動(dòng)態(tài)支路，所述超聲波換能器等效電路還包括與所述第一支路和第一動(dòng)態(tài)支路并聯(lián)的第二動(dòng)態(tài)支路；所述超聲頻率跟蹤方法中在確定目標(biāo)相位差時(shí)是根據(jù)目標(biāo)相位差矯正函數(shù)來確定，所述目標(biāo)相位差矯正函數(shù)是根據(jù)所述超聲波換能器等效電路確定。

優(yōu)選的，所述第二動(dòng)態(tài)支路包括串聯(lián)的第二動(dòng)態(tài)電感、第二動(dòng)態(tài)電容和第二動(dòng)態(tài)電阻。

優(yōu)選的，所述目標(biāo)相位差矯正函數(shù)如下：

其中，θ_目為目標(biāo)相位差，k為與第二動(dòng)態(tài)支路的電流相關(guān)的調(diào)整系數(shù)，ε為相位差偏差值，k、ε為設(shè)定值，R₁為第一動(dòng)態(tài)電路的第一動(dòng)態(tài)電阻的動(dòng)態(tài)電阻值。

優(yōu)選的，所述第一動(dòng)態(tài)電路的第一動(dòng)態(tài)電阻的動(dòng)態(tài)電阻值R₁通過如下公式計(jì)算：

其中，U₁為第一動(dòng)態(tài)支路的電壓值，I₁為第一動(dòng)態(tài)支路的電流值，θ₁為第一動(dòng)態(tài)支路的電壓和電流的相位差。