[发明专利]超声手术工具、其频率跟踪方法、其目标相位差确定方法及超声波换能器等效电路

说明书

本发明揭示了超声手术工具、其频率跟踪方法、其目标相位差确定方法及超声波换能器等效电路，其中跟踪方法基于一超声波换能器等效电路，超声波换能器等效电路包括第一支路及第一动态支路以及与第一支路和第一动态支路并联的第二动态支路；超声频率跟踪方法中在确定目标相位差时是根据目标相位差矫正函数来确定，目标相位差矫正函数是根据超声波换能器等效电路确定。本方案通过目标相位差矫正函数来确定目标相位差，在负载较小时，可以锁相到0点；在负载较大的情况下，也可以有效地确定锁相点的位置，有效解决了现有等效电路的第一动态支路在高负载，不具相位差为零的频率点时，无法找到锁相点的问题，从而保证超声手术工具有效地工作。

技术领域

本发明涉及超声技术领域，尤其是超声手术工具、其频率跟踪方法、其目标相位差确定方法及超声波换能器等效电路。

背景技术

超声手术仪器是外科手术当中广泛应用的用于组织切割和凝固止血的手术仪器，例如超声刀系统，其实现方法是通过超声波换能器将电信号转化为超声信号再传递到刀尖端，使刀尖端产生高频振动(例如55500次)，使刀尖端组织中的蛋白质变性形成粘性凝固物，通过所述凝固物形成止血密封。

超声刀系统主要由超声波发生器、超声波换能器和超声刀头组成，附图1所示为一种超声刀手柄的示意图，包括超声刀换能器11，超声刀头外壳12，超声刀头套管13，超声刀刀杆14、线缆15等，超声刀刀杆14在套管内部与超声刀换能器11耦接在一起，超声刀换能器11通过线缆15与发生器(图中未示出)连接。

已知的超声波换能器等效电路可以等效成如附图2所示的具有干路、第一支路和第一动态支路的结构。其中，所述超声刀包括相连的超声刀手柄和超声刀主体，所述第一支路主要是静电容C0，是超声刀手柄的寄生参数。所述第一动态支路包括串联的第一动态电感L1、第一动态电阻R1和第一动态电容C1，所述第一动态电感、第一动态电阻和第一动态电容是超声刀部分的机电性能。

如附图3所示，超声刀最佳工作频率为第一动态支路的电压和电流的相位差为0时的频率，所以该等效电路的第一动态支路的谐振频率就是超声刀的最佳工作频率。

在超声刀应用场景中，其会夹持一些较难分离的组织，此时的负载较高，如附图4所示，第一动态支路不存在电压和电流的相位差为0的工作频率，也就无法有效地确定锁相点(目标相位差)，这就导致超声刀无法处在最佳工作状态，导致夹持报错。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提供一种超声手术工具、其频率跟踪方法、其目标相位差确定方法及超声波换能器等效电路。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

超声手术工具频率跟踪方法，该方法基于一超声波换能器等效电路，所述超声波换能器等效电路包括第一支路及第一动态支路，所述超声波换能器等效电路还包括与所述第一支路和第一动态支路并联的第二动态支路；所述超声频率跟踪方法中在确定目标相位差时是根据目标相位差矫正函数来确定，所述目标相位差矫正函数是根据所述超声波换能器等效电路确定。

优选的，所述第二动态支路包括串联的第二动态电感、第二动态电容和第二动态电阻。

优选的，所述目标相位差矫正函数如下：

其中，θ_目为目标相位差，k为与第二动态支路的电流相关的调整系数，ε为相位差偏差值，k、ε为设定值，R₁为第一动态电路的第一动态电阻的动态电阻值。

优选的，所述第一动态电路的第一动态电阻的动态电阻值R₁通过如下公式计算：

其中，U₁为第一动态支路的电压值，I₁为第一动态支路的电流值，θ₁为第一动态支路的电压和电流的相位差。