[发明专利]一种医用便携式超声波手术刀、控制系统及使用方法

说明书

本发明是一种医用便携式超声波手术刀及使用方法，属于超声波手术刀技术领域，为解决现有超声波手术刀集成度不高、无法保证处于谐振状态以及无法及时反馈频率的问题；医用便携式超声波手术刀由超声换能器、阻抗匹配模块、微控制器、信号产生模块、光电隔离模块、功率放大模块、锁相环电路、电压电流采样反馈电路、直流电压变换模块、直流升压电路、人机交互模块和充电模块组成；本发明利用阻抗匹配网络电路整体呈纯阻态，并结合超声波换能器将电流、电压采样信息反馈至处理器，实现手术刀保持谐振状态，超声波手术刀采用模块化设计，因此刀身、刀头、换能器、电池为可分离式结构，需要时可以迅速组装拆卸，便于医务人员收纳与携带。

技术领域

本发明涉及一种医用便携式超声波手术刀、控制系统及使用方法，超声波手术刀技术领域。

背景技术

超声波手术刀是一种高频电外科设备，主要用于生物组织的切割与血管闭合等操作。超声波手术刀具有出血少、对周围组织伤害少、术后恢复快等特点，其作用于人体组织以蛋白质凝固为效果终点，不会引起组织干燥、灼伤等副作用，刀头工作时也没有电流通过人体，在手术室中有着广泛的应用。

户外手术环境复杂，传统的超声波手术刀体积大，不方便携带，且需要稳定的220V交流电供电，难以做到快速部署，快速使用。为此，少数人提出了超声波手术刀便携的方法。

现有基于Boost拓扑的手持式超声刀驱动电源设计中仅提出一种小型化的Boost拓扑驱动电源，但是没有设计完备的频率自动跟踪电路，无法保证超声换能器始终处于谐振状态，最终会影响手术的效率。

现有基于频率自动跟踪的便携式超声理疗仪研制”中有一套完整的便携式超声波手术刀的设计，但是电路没有使用贴片电阻和贴片电容，也没有进行PCB分层处理，最终设备体积还是偏大，此外论文中没有设计显示模块，不能让医护人员直观地看到超声波手术刀目前的功率工作状态。

现有设计的超声手术刀仅能工作在一个固定的频率，没有设计调节功率的挡位开关，不能实现电凝以及电切两种不同的功能。作为两种手术中常用的工作模式，电切采用高密度高频电流对局部组织表面的集中加热，电凝采用较低频功率、较低电流密度对出血和潮湿组织加热。为此，亟需一种全新的医用便携式超声波手术刀，弥补了现有超声波手术刀的不足，做到了足够的便携化和小型化。

发明内容

为解决现有超声波手术刀集成度不高、无法保证处于谐振状态以及无法及时反馈频率的问题，本发明提出一种医用便携式超声波手术刀、控制系统及使用方法；本发明的技术方案如下：

方案一：一种医用便携式超声波手术刀控制系统，包括微控制器、超声波换能器、信号产生模块、功率放大模块、阻抗匹配网络、频率跟踪模块、直流电源模块和人机交互模块；以微控制器为核心，通过电信号为与其连接的人机交互模块和信号产生模块下发指令；信号产生模块通过电性连接功率放大模块，阻抗匹配网络和超声波换能器，超声波换能器输出超声波，并将采样信息通过电信号反馈至频率跟踪模块，再由频率追踪模块反馈电信号至微控制器；直流电源模块负责为超声波手术刀供电。

进一步地，所述微控制器采用的是基于ARM Cortex-M4内核构架的32位微处理器MK60DN512VLQ10；MK60DN512VLQ10的供电电压为3.3V。

进一步地，所述信号产生模块使用AD9851频率合成器，控制功率MOS管的驱动芯片产生方波信号。

进一步地，所述直流电源模块，采用12V锂电池供电；所述直流电源模块内置充电模块和线性稳压模块，所述线性稳压模块包括AMS117-3.3稳压器和AMS117-5稳压器；所述充电模块采用BQ24040锂电池电源管理芯片。

进一步地，所述人机交互模块包括启动按键与显示设备，所述微处理器通过射频信号输出至显示设备。