[发明专利]有绳和无绳功能兼容的超声刀系统

说明书

本公开涉及医疗设备，公开了一种有绳和无绳功能兼容的超声刀系统。包括：无源的超声刀刀杆组件，无源的超声换能器组件用于将输入的超声频率电信号转换为超声振动驱动超声刀刀杆组件，无绳发生器组件其中包括电池和超声电信号发生器，有绳连接器，以及以外部电源供电的台式发生器；其中，在无绳工作模式下，超声刀刀杆组件、超声换能器组件和无绳发生器组件通过机械组装结合为一体；在有绳工作模式下，超声刀刀杆组件、超声换能器组件和有绳连接器通过机械组装结合为一体，有绳连接器通过导线与台式发生器电耦合，无绳发生器组件与台式发生器电耦合，台式发生器利用超声电信号发生器产生超声频率电信号，并通过有绳连接器输出到超声换能器组件。

技术领域

本公开涉及医疗设备，特别涉及超声刀技术。

背景技术

现代有源手术器械往往需要在手术中解决对组织的切断和血管的闭合，超声刀在这两方面兼长，可以有效地用于许多医疗上的治疗。超声刀的原理是利用超声波换能器产生振动，发出超声波沿着切割刀杆的纵向轴线传播，然后在刀杆上沿轴线产生放大的驻波，最后在刀头端部产生高速纵向机械运动,刀头末端的机械振动在切割有机组织时非常有效，并且由超声频率产生的热可以凝结组织，闭合血管。这种器械由于刀杆通过套管可以易于到达手术部位，特别适用于微创手术，如内窥镜或腹腔镜手术。

超声刀控制的关键是沿着刀杆长度产生共振的同时控制刀头的振动幅度，从而在手术过程中获得最佳性能。但是，生成有效的驱动信号颇具挑战性，例如施加在换能器上的频率、电流和电压必须全部动态控制，因为这些参数随着刀头上负载的变化以及刀杆产生的温差而变化。这些因素导致超声刀的控制系统是一个相对复杂的带处理器的模拟数字混合的电路，并且在处理器上运行有实时控制软件和人机交互软件。

由于对控制系统的要求较高，目前市场上大部分超声刀产品均为有绳产品，例如强生公司的Harmonic系列，类似美国专利US7821143公开的设计，即使用时需要将超声刀连接到一个台式发生器。这种设计在应用上的缺点是连接导线导致手术中有所牵扯，使用不便，优点是不用担心电源耗尽，可以配备较大显示器以显示更多内容提示用户，医生手持部分重量较轻，台式仪器便于资产管理等。

另一方面美国美敦力公司也生产了一款无绳超声刀系统，整个系统由手柄组件、无绳换能器、超声刀刀杆、电池和无绳小型超声刀发生器组件构成，其中手柄组件包括一个可脱卸结构可以连接无绳小型发生器电路，同时手柄组件连接电池盒，并通过簧片连接到电池。这种设计使得整个超声刀不需要连接台式发生器就可独立工作，优点是医生使用中不再受后面的导线困扰，缺点是重量加大，部件较多，需要额外处理每个部件的无菌消毒等。例如美敦力目前的Sonicision产品，包括需要消毒的电池，小型发生器和换能器一体组件，每次均需要消毒，而消毒会严重降低电路系统和电池寿命，成本高昂。

鉴于两种设计各有优缺点，目前市场上两种产品以各自偏好各有接受的顾客群。如果能将超声刀系统设计成无绳和有限功能兼容，同一种刀头可在使用中任由医生选择有绳还是无绳，无疑可以最大化便利程度，促进手术效率。

发明内容

本公开第一个要解决的问题是如何兼容有绳和无绳两种操作模式，同时避免设计冗余，避免昂贵组件。

在上述问题的基础上，进一步要解决的第二个问题是兼容无绳和有绳两种操作模式后，两种操作模式下的控制效果不一致。具体地说，发明人发现，无绳模式下控制电路几乎直接连接到压电陶瓷换能器，因此几乎没有寄生电容的影响；而有绳模式下需要从主机拉出一根2-3米长的导线接到手持部分，导线的寄生电容会作为额外负载导致反馈信号偏差，影响控制效果。

本申请公开了一种有绳和无绳功能兼容的超声刀系统，包括：

无源的超声刀刀杆组件，

无源的超声换能器组件，用于将输入的超声频率电信号转换为超声振动，驱动所述超声刀刀杆组件，

无绳发生器组件，其中包括电池和超声电信号发生器，