[发明专利]一种可提高电声转换效率的超声外科手术系统

说明书

本发明公开了一种可提高电声转换效率的超声外科手术系统，包括主机、电源线、换能器、超声刀和脚踏开关，在所述主机内设置有主机控制板和蜂鸣器，所述主机控制板上设置有控制整个手术系统的控制系统，所述控制系统包括由微处理器控制的控制模块、显示驱动模块、报警模块、手柄识别模块、输出反馈系统、脚踏识别模块、电平转换模块、程控降压模块、驱动模块和能量输出模块。本发明微型处理器在机器工作时，实时的监控这两路信号，并根据这两路信号的差值以及超前滞后关系，实时的调节，使换能器始终工作在最佳的频率点，使得更多的电功率转换为声功率。

技术领域

本发明涉及外科手术设备技术领域，具体的说一种可提高电声转换效率的超声外科手术系统。

背景技术

近年来,超声外科在生物医学领域中的应用越来越广泛。研制高效、灵活的超声手术系统已成为相关领域的研究热点,由于它具有切割精度高、出血量少、极少产生烟雾、术后恢复快、热损伤小等优点,已具有逐步取代传统电刀、机械夹钳的趋势，但仍存在以下主要技术问题：(1)电声转换效率低，导致切割速度较慢以及手柄长时间使用后发热，其原因在于，换能器并没有工作在最佳的谐振频率点，由于换能器的频率特性在谐振频率点附近，频率的微小变化都将引起阻抗的急剧改变，因此如果频率点调校不佳，就会造成电能更多的是转换成换能器发热。（2）主机操作界面复杂、接口较多，（3）只具备清创或切割单一功能，在手术过程中需要频繁更换手术用具。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种有效提高电声转换效率的超声外科手术系统。

为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：

本发明是一种可提高电声转换效率的超声外科手术系统，包括主机、电源线、换能器、超声刀和脚踏开关，在主机内设置有主机控制板和蜂鸣器，主机控制板上设置有控制整个手术系统的控制系统，控制系统包括由微处理器控制的控制模块、显示驱动模块、报警模块、手柄识别模块、输出反馈系统、脚踏识别模块、电平转换模块、程控降压模块、驱动模块和能量输出模块；

控制模块包括FPGA和MCU；控制模块通过SPI接口与切割止血驱动模块和清创驱动模块连接，从而实现这个系统具备切割功能和清创功能，切割止血功能是由控制模块输出信号给切割止血驱动模块，由切割止血驱动模块控制能量匹配模块输出相应的信号给能量输出模块输出相匹配的能量值给超声刀上的换能器，从而实现切割止血的功能；

清创功能是由控制模块输出信号给清创驱动模块，由清创驱动模块将信号发送给能量匹配模块，能量匹配模块控制能量输出模块输出相应的能量值给超声刀上的换能器，并且与超声刀上的刀具相连的给水泵通过刀具输送生理盐水到患者的伤口进行清创处理；

脚踏通过开关信号表征当前的状态、并通过脚踏识别模块将信息处理后传输给控制模块，控制模块根据在主机的显示触摸屏上输入的输出参数控制程控降压模块，程控降压模块完成参考电压的输出，通过SPI接口协议完成驱动模块的输出，能量输出模块结合驱动模块和程控降压模块的输出，整合输出能量，并最终将能量输出到安装在超声刀的手柄上的换能器上；

显示触摸屏通过RS485的接口协议完成与控制模块的信息交互处理；

输出反馈系统将作用在换能器上的信号进行采集反馈给控制模块，让控制模块对整个主机的输出状态进行动态监测调整，输出反馈系统采用作用在换能器上的电能作为参考输入信号，电能以电压和电流的形式进行表征，其中以电压和电流的相位关系并结合电压、电流的有效值作为换能器振子振动状态的判定依据。并将这一特征量传输给控制模块，由控制模块进行综合判定，调整整个系统的输出。

控制模块通过PWM接口形式驱动报警模块，报警模块触发外接的蜂鸣器发出警报。

本发明的进一步改进在于：显示屏通过RS485的接口协议完成与控制模块的信息交互处理。

本发明的进一步改进在于：控制模块通过自带的AD接口监控程控降压模块的电压。