一種超聲刀頻率跟蹤裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術提供一種超聲刀頻率跟蹤裝置，其解決了現有超聲設備中頻率跟蹤速度慢、效率不高的問題，其包括處理器、可編程邏輯電路FPGA單元、電源模塊、可調節電源模塊、存儲模塊、顯示模塊、聲音模塊、按鍵及指示燈模塊、故障檢測模塊、安全檢測模塊、信號調理模塊、功率放大輸出模塊、控制模塊、ADC模塊一、ADC模塊二、電壓反饋模塊、電流反饋模塊及壓電換能器,本實用新型專利技術查找速度快，運行效率高，能快速跟蹤壓電換能器系統不斷變化的諧振頻率，能保證壓電換能器系統處于諧振頻率狀態；本實用新型專利技術可廣泛應用于超聲刀。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種醫療器械，具體涉及一種超聲刀，特別是一種超聲刀頻率跟蹤裝置。
技術介紹
我們知道，超聲刀在外科手術中得到越來越廣泛的應用，根據具體器械的構造和工作原理，超聲刀可以在切割組織的同時進行凝血，其工作過程中沒有電流通過人體，組織焦痂小，從而對患者的損傷小。超聲刀可用于開放式外科手術、腹腔鏡或內窺鏡外科手術，包括機器人輔助的手術中；超聲刀一般包括超聲刀主機、驅動柄、刀頭以及控制開關，刀頭由壓電換能器、刀桿和刀尖組成；超聲儀器工作時，超聲刀主機發出激勵信號驅動壓電換能器，壓電換能器控制超聲刀刀頭的刀桿和刀尖進行高頻率往復運動，從而實現切割人體組織，同時達到止血的效果。超聲刀主機通過發出激勵信號驅動壓電換能器工作時，只有使壓電換能器處于諧振頻率狀態下工作，才能保證超聲刀頭的振幅輸出最大，而此時超聲刀切割組織的效率才會最高，因此，超聲波換能器的驅動電路應以其諧振頻率信號進行激勵。而在實際手術中，負載會隨著切割人體組織的不同而不斷變化，從而使整個系統的諧振頻率也發生變化，此時就需要改變驅動頻率使之與系統的諧振頻率達到一致。如圖1所示，為壓電換能器的等效電路圖，圖2為壓電換能器的阻抗-頻率曲線，圖3為壓電換能器的相位-頻率曲線，圖中可以看出，壓電換能器具有很陡峭的諧振曲線，壓電換能器只有工作在諧振頻率點才具有最大的機械振幅和最高的電機轉換效率，因此超聲刀主機的激勵驅動信號應和壓電換能器的諧振頻率點保持一致，才能實現超聲刀頭高效的工作。但是在實際工作中，隨著溫度的變化以及外界負載阻抗的變化，壓電換能器系統的諧振點會發生偏移，為了使壓電換能器系統始終工作在諧振頻率處，就需要超聲刀主機不斷跟蹤壓電換能器系統的諧振頻率，并反饋給超聲刀主機，超聲刀主機不斷調整激勵源的激勵信號的頻率，保證壓電換能器系統處于諧振頻率狀態，從而保證超聲刀頭的振幅輸出最大，而此時超聲刀切割組織的效率才會最高。目前超聲刀頻率跟蹤裝置及方法，其頻率跟蹤算法查找速度慢，運行效率低，隨著溫度的變化以及外界負載阻抗的變化，壓電換能器系統的諧振點發生偏移時，不能快速跟蹤壓電換能器系統不斷變化的諧振頻率，也不能快速反饋給超聲刀主機，超聲刀主機不能及時調整激勵源的激勵信號的頻率，不能保證壓電換能器系統處于諧振頻率狀態，從而不能保證超聲刀頭的振幅輸出最大，就無法保證超聲刀切割組織的效率最高。
技術實現思路
本技術針對目前超聲刀頻率跟蹤裝置及方法，其頻率跟蹤算法查找速度慢，運行效率低，隨著溫度的變化以及外界負載阻抗的變化，壓電換能器系統的諧振點發生偏移時，不能快速跟蹤壓電換能器系統不斷變化的諧振頻率，也不能快速反饋給超聲刀主機，超聲刀主機不能及時調整激勵源的激勵信號的頻率，不能保證壓電換能器系統處于諧振頻率狀態，從而不能保證超聲刀頭的振幅輸出最大，就無法保證超聲刀切割組織的效率最高的技術問題，提供一種其頻率跟蹤算法查找速度快，運行效率高，隨著溫度的變化以及外界負載阻抗的變化，壓電換能器系統的諧振點發生偏移時，能快速跟蹤壓電換能器系統不斷變化的諧振頻率，也能快速反饋給超聲刀主機，超聲刀主機能及時調整激勵源的激勵信號的頻率，能保證壓電換能器系統處于諧振頻率狀態，從而保證超聲刀頭的振幅輸出最大，保證超聲刀切割組織的效率最高的超聲刀頻率跟蹤裝置及方法。本技術的技術方案是，一種超聲刀頻率跟蹤裝置，包括處理器、可編程邏輯電路FPGA單元、電源模塊、可調節電源模塊、存儲模塊、顯示模塊、聲音模塊、按鍵及指示燈模塊、故障檢測模塊、安全檢測模塊、信號調理模塊、功率放大輸出模塊、控制模塊、ADC模塊一、ADC模塊二、電壓反饋模塊、電流反饋模塊及壓電換能器；處理器與存儲模塊、顯示模塊、聲音模塊連接，處理器與控制模塊、信號調理模塊連接，控制模塊、信號調理模塊分別與功率放大輸出模塊連接，功率放大輸出模塊與可調節電源模塊連接，可調節電源模塊與電源模塊連接，功率放大輸出模塊與壓電換能器連接；處理器與可編程邏輯電路FPGA單元連接，可編程邏輯電路FPGA單元與安全檢測模塊連接，安全檢測模塊另一端與功率放大輸出模塊連接；可編程邏輯電路FPGA單元與ADC模塊連接，ADC模塊一、ADC模塊二分別與電壓反饋模塊和電流反饋模塊連接；可編程邏輯電路FPGA單元與按鍵及指示燈模塊和故障檢測模塊連接。優選地，處理器為DSP處理器。優選地，存儲模塊為EEPROM。優選地，ADC模塊為DSP自帶模塊或者外部高速ADC模塊，ADC模塊至少有兩通道。本技術的有益效果是，由于采取了DSP處理器和可編程邏輯電路FPGA單元，其頻率跟蹤算法查找速度快，運行效率高，隨著溫度的變化以及外界負載阻抗的變化，壓電換能器系統的諧振點發生偏移時，能快速跟蹤壓電換能器系統不斷變化的諧振頻率，也能快速反饋給超聲刀主機，超聲刀主機能及時調整激勵源的激勵信號的頻率，能保證壓電換能器系統處于諧振頻率狀態，從而保證超聲刀頭的振幅輸出最大，保證超聲刀切割組織的效率最高。附圖說明圖1是壓電換能器等效電路圖；圖2是壓電換能器的頻率-阻抗曲線圖；圖3是壓電換能器的頻率-相位曲線圖；圖4是本技術超聲刀頻率跟蹤裝置的結構框圖；圖5是本技術超聲刀頻率跟蹤方法的邏輯控制框圖；圖6是本技術壓電換能器在不同相位下，Δf/Δθ隨阻抗的變化曲線及擬合曲線圖。圖中符號說明1.電源模塊；2.可調節電源模塊；3.控制模塊；4.功率放大輸出模塊；5.壓電換能器；6.信號調理模塊；7.存儲模塊EEPROM；8.顯示模塊；9.聲音模塊；10.DSP處理器；11.按鍵及指示燈模塊；12.故障檢測模塊；13.可編程邏輯電路FPGA單元；14.安全檢測模塊；15.ADC模塊一；16.電壓反饋模塊；17.ADC模塊二；18.電流反饋模塊。具體實施方式下面結合實施例對本專利技術做進一步描述。如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6所示，是本專利技術的一種實施例，一種超聲刀頻率跟蹤裝置，包括處理器、可編程邏輯電路FPGA單元13、電源模塊1、可調節電源模塊2、存儲模塊、顯示模塊8、聲音模塊9、按鍵及指示燈模塊11、故障檢測模塊12、安全檢測模塊14、信號調理模塊6、功率放大輸出模塊4、控制模塊3、ADC模塊一15、ADC模塊二17、電壓反饋模塊16、電流反饋模塊18及壓電換能器5；處理器與存儲模塊2、顯示模塊8、聲音模塊9連接，處理器與控制模塊3、信號調理模塊6連接，控制模塊3、信號調理模塊6分別與功率放大輸出模塊4連接，功率放大輸出模塊4與可調節電源模塊2連接，可調節電源模塊2與電源模塊1連接，功率放大輸出模塊4與壓電換能器5連接；處理器與可編程邏輯電路FPGA單元13連接，可編程邏輯電路FPGA單元13與安全檢測模塊14連接，安全檢測模塊14另一端與功率放大輸出模塊4連接；可編程邏輯電路FPGA單元13與ADC模塊連接，ADC模塊一15、ADC模塊二17分別與電壓反饋模塊16和電流反饋模塊18連接；可編程邏輯電路FPGA單元13與按鍵及指示燈模塊11和故障檢測模塊12連接。圖4中可以看出，處理器為DSP處理器10，存儲模塊為存儲模塊EEPROM7，ADC模塊為兩路ADC模塊，包括ADC模塊一15和ADC模塊二17，ADC模塊也可以采用DSP自帶模塊，這種方本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種超聲刀頻率跟蹤裝置，其特征在于：包括處理器、可編程邏輯電路FPGA單元、電源模塊、可調節電源模塊、存儲模塊、顯示模塊、聲音模塊、按鍵及指示燈模塊、故障檢測模塊、安全檢測模塊、信號調理模塊、功率放大輸出模塊、控制模塊、ADC模塊一、ADC模塊二、電壓反饋模塊、電流反饋模塊及壓電換能器；所述處理器與所述存儲模塊、所述顯示模塊、所述聲音模塊連接，所述處理器與所述控制模塊、所述信號調理模塊連接，所述控制模塊、信號調理模塊分別與所述功率放大輸出模塊連接，所述功率放大輸出模塊與所述可調節電源模塊連接，所述可調節電源模塊與所述電源模塊連接，所述功率放大輸出模塊與所述壓電換能器連接；所述處理器與所述可編程邏輯電路FPGA單元連接，所述可編程邏輯電路FPGA單元與所述安全檢測模塊連接，所述安全檢測模塊另一端與所述功率放大輸出模塊連接；所述可編程邏輯電路FPGA單元與所述ADC模塊連接，所述ADC模塊一、所述ADC模塊二分別與所述電壓反饋模塊和所述電流反饋模塊連接；所述可編程邏輯電路FPGA單元與所述按鍵及指示燈模塊和所述故障檢測模塊連接。

【技術特征摘要】
1.一種超聲刀頻率跟蹤裝置，其特征在于：包括處理器、可編程邏輯電路FPGA單元、電源模塊、可調節電源模塊、存儲模塊、顯示模塊、聲音模塊、按鍵及指示燈模塊、故障檢測模塊、安全檢測模塊、信號調理模塊、功率放大輸出模塊、控制模塊、ADC模塊一、ADC模塊二、電壓反饋模塊、電流反饋模塊及壓電換能器；所述處理器與所述存儲模塊、所述顯示模塊、所述聲音模塊連接，所述處理器與所述控制模塊、所述信號調理模塊連接，所述控制模塊、信號調理模塊分別與所述功率放大輸出模塊連接，所述功率放大輸出模塊與所述可調節電源模塊連接，所述可調節電源模塊與所述電源模塊連接，所述功率放大輸出模塊與所述壓電換能器連接；所述處理器與所述可編程邏輯電路FPGA單...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李樂平，徐佳，張煥虎，姚大強，董曉宇，曲鵬，
申請(專利權)人：山東威瑞外科醫用制品有限公司，
類型：新型
國別省市：山東;37