[实用新型]一种超声振动辅助生物软组织切削试验装置

说明书

技术领域

本实用新型属于生物医学工程领域，涉及一种超声振动辅助生物软组织切削试验装置。

背景技术

外科手术是一种通过对组织或器官部分或全部切除、修复、重建来治疗疾病的一种医疗手段，广泛应用于临床。外科手术离不开手术刀具，手术刀具是切除或修复组织或器官的工具，手术刀具切削组织的性能决定了其对周围组织的损害。超声手术刀技术是把超声波振动施加到手术刀具上，能明显降低手术过程中的组织切削力，减少对周围组织的损伤。目前超声振动与软组织的相互作用机理还不十分明确，没有人进行过相关研究，缺少研究超声振动与软组织的相互作用机理的试验手段，因此迫切需要开发新的超声振动辅助软组织切削试验装置，以研究清楚组织切削过程中超声波与组织间作用机理，进而开发新型高效手术刀具。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，针对组织切削试验提供一种超声振动辅助生物软组织切削试验装置。

本实用新型是通过以下方式实现的：

一种超声振动辅助生物软组织切削试验装置，包括底座、计算机、切削刀具、软组织固定台、刀具夹持器、力传感器、气缸、横向导轨，计算机内装有数据采集卡；其特征是还包括信号发生器、信号放大器、定向导杆、推板、超声换能器，推板固定在定向导杆前端；力传感器、超声换能器、刀具夹持器、切削刀具依次安装在定向导杆前端推板上组成超声振动切削刀具头集成；信号发生器、信号放大器、超声换能器组成超声振动辅助系统，信号发生器产生脉冲信号，并通过信号放大器放大后施加在超声换能器上，带动切削刀具振动；气缸、定向导杆、计算机组成直线进给系统，通过计算机控制气缸压强调整切削速度，驱动定向导杆及前端推板，带动固定在刀具夹持器上的切削刀具实现对软组织的切削；力传感器、计算机及数据采集卡组成测力系统，数据采集卡采集力信号并通过PCI接口存储至计算机；力传感器可实时测量切削力，从而实现了对软组织切削的定量研究。

上述一种超声振动辅助生物软组织切削试验装置，其特征是力传感器采用六分量动态测力传感器。

本实用新型一种超声振动辅助生物软组织切削装置，能够实现对软组织切削的超声振动辅助，并在计算机控制下实现对整个切削过程的自动测量，测试速度快，精度高，可以为研究组织切削过程中超声波与组织间的作用机理提供完善的试验平台。

附图说明

图1是本实用新型整体结构示意图；

图2是本实用新型超声振动切削刀具头集成示意图；

图中：1-底座；2-横向导轨；3-软组织固定台；4-超声振动切削刀具头集成；5-气缸；6-定向导杆；7-支架；8-计算机；9-信号放大器；10-信号发生器、11-推板；12-力传感器；13-超声换能器；14-刀具夹持器；15-切削刀具

具体实施方式

下面结合附图给出本实用新型的三个最佳实施例：

实施例一：

如图1、2所示，本实用新型是一种超声振动辅助生物软组织切削试验装置，包括底座1、横向导轨2、软组织固定台3、气缸5、定向导杆6、支架7、计算机8、信号放大器9、信号发生器10，计算机8内装有数据采集卡；还包括由推板11、力传感器12、超声换能器13、刀具夹持器14、切削刀具15组成的超声振动切削刀具头集成4。横向导轨2、软组织固定台3、支架7、计算机8、信号放大器9、信号发生器10固定在底座1上。气缸5、定向导杆6、计算机8组成直线进给系统，通过计算机8控制气缸5的压强调整切削速度。力传感器12采用六分量动态测力传感器，其最高数据采样频率为250KHz，可同时测量x、y、z三个方向的力的大小和a、b、c三个方向扭矩的大小。力传感器12、超声换能器13、刀具夹持器14、切削刀具15依次安装在定向导杆6前端推板11上。信号发生器10产生超声脉冲信号，并通过信号放大器9放大后施加在超声换能器13上，实现对超声振动频率与振幅的控制。切削试验时控制气缸5驱动超声振动切削刀具头集成4切削固定在软组织固定台3上的软组织。力传感器12的信号输出端口与计算机及数据采集卡8中的数据采集端口相连。