一種高功率變頻超聲手術刀的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種高功率變頻超聲手術刀，包括手術刀頭、刀柄和封裝于刀柄腔內的電源、超聲波輸出裝置，電源包括高頻電流發生器，超聲波輸出裝置包括變頻控制器和與之相連的發送器；發送器包括超聲波發射模塊及其連接的外圍放大器；變頻控制器包括單片機以及分別與之相連的控制器、溫度傳感器。本實用新型通過對傳統超聲手術刀的改進，實現了高功率變頻的超聲波輸出，具有刀頭小、產熱少、止血好，可在視野很小的情況下進行操作等優點，可廣泛應用于各種切除手術中，輸出功率充足，可調變頻范圍大，調節準確，給醫護人員的急救及手術治療工作帶來很大的便利，具有廣泛的應用前景。
【專利說明】一種高功率變頻超聲手術刀

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及醫療手術裝置【技術領域】，尤其涉及一種高功率變頻超聲手術刀。

【背景技術】
[0002]近些年來，超聲外科是在臨床應用并迅速發展起來的新技術，它實現了無損傷劑量，改善組織生理或病理狀態的治療模式，進而采用破壞組織、消除病灶、恢復組織及機體健康的外科治療方式。尤其是在手術領域時，傳統的開刀治療方法是使用鋒利的刀片切開人體細胞組織，雖然結構簡單、價格便宜、應用廣泛，但是傳統的手術切割效果差，往往需要進行多次切割，而且，切割過程中出血量比較大，因此具有恢復慢、愈合難、易感染等缺點，此時，人們便將超聲裝置應用于手術刀領域，從而緩解手術對人體造成的痛苦。
[0003]申請號為96231412.9的中國專利涉及一種多功能超聲手術刀，組成包括外殼、變幅桿、刀頭、裝于外殼中的超聲波換能器、與蠕動泵連接且通向刀頭的注水管、與負壓裝置連接且通向刀頭的吸引管，變幅桿上具有與吸引管連通的負壓調控孔，醫生在手術過程中可以根據需要對該孔進行堵住、部分開放或全部開放等操作，增加了手術操作的靈活性，使手術刀可與中心負壓系統連用，避免手術中不必要的損傷。
[0004]申請號為201210235793.6的中國專利公開一種超聲波手術刀，包括手柄、中間桿、安裝在所述手柄與所述中間桿之間的后彎曲連接部、與所述中間桿連接的剛性刀桿、刀頭及安裝在所述剛性刀桿與所述刀頭之間的前彎曲連接部；所述前彎曲部、后彎曲部均包括多個關節片、將所述多個關節片串聯起來的四根傳動鋼絲，所述中間桿設有一容腔，所述容腔內安裝有壓電換能器、位于所述壓電換能器后端的尾質量塊，所述中間桿通過超聲波放大器與所述剛性刀桿連接，所述中間桿上設有在所述前彎曲連接部、后彎曲連接部彎曲后將其彎曲角度保持住的鎖緊裝置。本發明的超聲手術刀，在壓電換能器后部增加了尾質量塊，克服由于彎曲部件引起的超聲能量衰減，保證了切割效果。
[0005]申請號為201210306558.3的中國專利涉及超聲手術刀。目前超聲手術刀的刀頭不能彎轉、超聲功率小。本發明包括刀頭、刀桿、手柄、壓電換能器。刀頭包括夾持部分和伸縮部分，刀桿包括夾持刀桿和伸縮刀桿。夾持部分和夾持刀桿活動連接，伸縮部分和伸縮刀桿活動連接，夾持部分和伸縮部分同步轉動，伸縮刀桿尾部連接有壓電換能器。壓電換能器包括多組壓電換能單元，相鄰兩個壓電換能單元之間設置有實心喇叭形的形變變換塊，壓電換能單元包括多個同軸設置的圓片形狀的壓電片，壓電片的表面設置有金屬電極，相鄰的兩個壓電片之間設置有兩個圓臺形的金屬帽。本發明有效地提高了電聲轉換效率，提高了超聲波輻射的指向性，同時提高了器械的可操作性。
[0006]然而，上述方案中的雖然均應用了超聲波原理，但是在臨床手術中，超聲波手術刀多存在兩種缺陷，一是受現場環境和條件的約束，輸出功率大多不強，另一個是超聲裝置多為定頻輸出，無法做到變頻可控的精微控制，這些都需要得到改進。
實用新型內容
[0007]本實用新型的目的是提供一種聞功率變頻超聲手術刀，它通過對傳統超聲手術刀的改進，可被用于對病變部位的微創操作，控制簡便，準確度高，能夠提高工作效率，給醫護人員的手術治療工作帶來很大的便利，具有廣泛的應用前景。
[0008]為實現上述目的所采用的技術方案是:一種高功率變頻超聲手術刀，包括手術刀頭、刀柄和封裝于刀柄腔內的電源、超聲波輸出裝置，所述電源包括高頻電流發生器，所述超聲波輸出裝置包括變頻控制器和與之相連的發送器；所述發送器包括超聲波發射模塊及其連接的外圍放大器；所述變頻控制器包括單片機以及分別與之相連的控制器、溫度傳感器。
[0009]所述刀頭為鈦合金制件，呈細長柱狀結構，刀頭頂端設置鐮刀型鉤頭。
[0010]所述刀柄為工程塑料制件，刀柄末端設置通訊端口。
[0011]所述超聲波發射模塊由超聲波換能器與多個反相器組成，所述超聲波換能器連接所述單片機的外接引腳，所述放大器為反相比例放大電路。
[0012]所述單片機為系列，所述變頻控制器頻率為25狃2至35狃2。
[0013]本實用新型的超聲手術刀，既可以完成傳統外科的切割，又具有超聲的選擇性破壞組織的特點，它是利用治療聲頭的超聲效應和高頻機械振動，切割、分離組織，手柄由工程塑料制成，便于手持操作，手柄內腔包括電源與超聲波輸出裝置，可以產生超聲，并將超聲由前端的刀頭傳出。刀頭是由鈦合金屬制成，為細長柱狀，頂端呈鐮刀樣的鉤狀，內刃較薄，用于切割，外刃寬鈍，可用于剝離止血。
[0014]為實現高功率變頻功能，手術刀的核心在于發送器與變頻控制器，其中，發送器包括超聲波發射模塊及其連接的外圍放大器，其中超聲波發射模塊由超聲波換能器與多個反相器組成發射驅動電路，超聲波換能器由電源供電，并由單片機外接引腳輸出脈沖群作為其驅動的輸入信號，信號一路經一級反相器后送到超聲波換能器的一個電極，另一路經兩級反相器后送到超聲波換能器的另一個電極，用這種推挽形式將方波信號加到超聲波換能器的兩端，可以提高超聲波的發射強度。外圍放大器采用反相比例放大器，用以提高驅動能力。上位電阻81、以一方面可以提高反相器輸出高電平的驅動能力，另一方面可以增加超聲波換能器的阻尼效果，縮短其自由振蕩時間，反相器可選取抗干擾能力強的六反相施密特觸發器。
[0015]變頻控制器的核心在于單片機芯片，由控制器對單片機參數進行控制設置，用以控制單片機脈沖群信號的輸出與調節，單片機為系列可編程微控制器，采用121取高精度的晶振，以獲得較穩定時鐘頻率，減小輸出與調節誤差。單片機連接溫度傳感器，可以用來檢測裝置的實時溫度，從而判斷監控裝置是否處于正常工作狀態，從而實現保護功能。刀柄末端設置通訊端口，可以將實現單片機信號與外界通訊設備的互聯，如微機控制單元、儀表、顯示裝置等，從而實現功能的擴展。
[0016]本實用新型通過對傳統超聲手術刀的改進，實現了高功率變頻的超聲波輸出，該切割式手術刀應用于臨床上時，具有刀頭小、產熱少、止血好，可在視野很小的情況下進行操作等優點，可廣泛應用于如肝膽外科及普通外科的各種切除手術中，輸出功率充足，可調變頻范圍大，調節準確，給醫護人員的急救及手術治療工作帶來很大的便利，具有廣泛的應用前景。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本實用新型的外觀示意圖。
[0018]圖2是本實用新型超聲波輸出裝置的原理結構圖。
[0019]圖3是本實用新型放大器電路示意圖。

【具體實施方式】
[0020]如圖1至圖3所示，一種高功率變頻超聲手術刀，包括手術刀頭1、刀柄2和封裝于刀柄腔內的電源3、超聲波輸出裝置4，電源3包括高頻電流發生器，超聲波輸出裝置4包括變頻控制器和與之相連的發送器；發送器包括超聲波發射模塊及其連接的外圍放大器7 ；變頻控制器包括單片機8以及分別與之相連的控制器9、溫度傳感器10。
[0021]刀頭1為欽合金制件，呈細長柱狀結構，刀頭1頂纟而設直鍵刀型鉤頭11，刀柄為工程塑料制件，刀柄末端設置通訊端口 12，超聲波發射模塊由超聲波換能器5與多個反相器6組成，超聲波換能器連接單片機的外接引腳，放大器為反相比例放大電路，單片機為八V尺系列，變頻控制器頻率為25狃2至35狃2。
[0022]在作為切割式手術刀時，刀頭為尖端細長的金屬管，長度根據手術所需選擇，一般為10?30挪,刀頭頂端配合鉤頭即構成超聲手術刀的切割裝置,直徑為3至5挪，計算表明對于頻率為30紐2的超聲手術刀，其刀頭振，動位移幅值不小于45 4！11，可輕松切開生物組織。工作時，切割處發生空化效應。
[0023]因為超聲空化作用是在含水豐富的細胞中完成的，因此對含水分多、膠原成分少的組織效果最好，如腦、肝、脾等器官。本實用新型在應用時，利用超聲的空化效應，完成切割超聲刀頭對組織的破壞，因為其既不是鋒利的刀刃，也不依靠熱的損壞，沒有過熱現象，所以其既不會形成煙霧，也不會影響切口組織的愈合。超聲手術刀的切割速度快、其刀頭溫升會促進凝血反應機制，具有明顯的止血作用。
【權利要求】
1.一種高功率變頻超聲手術刀，包括手術刀頭、刀柄和封裝于刀柄腔內的電源、超聲波輸出裝置，所述電源包括高頻電流發生器，其特征在于:所述超聲波輸出裝置包括變頻控制器和與之相連的發送器；所述發送器包括超聲波發射模塊及其連接的外圍放大器；所述變頻控制器包括單片機以及分別與之相連的控制器、溫度傳感器。
2.如權利要求1所述的高功率變頻超聲手術刀，其特征在于:所述刀頭為鈦合金制件，呈細長柱狀結構，刀頭頂端設置鐮刀型鉤頭。
3.如權利要求1所述的高功率變頻超聲手術刀，其特征在于:所述刀柄為工程塑料制件，刀柄末端設置通訊端口。
4.如權利要求1所述的高功率變頻超聲手術刀，其特征在于:所述超聲波發射模塊由超聲波換能器與多個反相器組成，所述超聲波換能器連接所述單片機的外接引腳，所述放大器為反相比例放大電路。
5.如權利要求1所述的高功率變頻超聲手術刀，其特征在于:所述單片機為AVR系列，所述變頻控制器頻率為25KHz至35KHz。
6.如權利要求2或3所述的高功率變頻超聲手術刀，其特征在于:所述超聲波發射模塊由超聲波換能器與多個反相器組成，所述超聲波換能器連接所述單片機的外接引腳，所述放大器為反相比例放大電路。
7.如權利要求2或3所述的高功率變頻超聲手術刀，其特征在于:所述單片機為AVR系列，所述變頻控制器頻率為25KHz至35KHz。
【文檔編號】A61B17/3211GK204121118SQ201420549517
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年9月24日 優先權日:2014年9月24日
【發明者】孫園園 申請人:南陽醫學高等專科學校第一附屬醫院