CN104027166B - 一种热凝手术刀装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及到一种热凝手术刀装置，主要由主机和手术刀总成组成；手术刀总成为手术刀片和手术刀柄，手术刀片呈薄片状，其前端一侧设有刀刃，刀刃外围连接处设有刀体，所述刀体呈多层薄片状，刀体基层为绝缘基层，刀体由里向外分别为发热体、绝缘包封层和特氟龙涂层，所述刀体后部设有电极，所述电极插入手术刀柄前端，并呈整体固定连接状态，所述手术刀片外部附有外置式加热器和外置式温度传感器，其外置式加热器为发热电路；所述发热体呈回路状的回路发热带，刀片面采用外热式，外部发热电路在手术刀片面外部，并由电脑系统形成精确控制系统控制，使其“带热”不“带电”，确保了手术刀使用的安全。

Description

一种热凝手术刀装置

技术领域

本发明涉及一种医用外科手术刀，尤其涉及到一种热凝手术刀装置。

背景技术

手术刀是进行外科手术的基本医疗器械，包括普通金属手术刀片和高频电刀两大类。普通的金属手术刀具有切割锋利、准确和使用灵巧的优点 ，但是手术中切割分离组织时会产生出血，控制出血（止血）成为手术操作中的重要费时部分，而且，出血会干扰外科医生视野，延长手术时间，降低手术的精确性，严重时出现并发症；高频电刀的止血效果明确，但是其瞬间温度超过1000摄氏度，组织焦痂碳化严重，影响延长组织愈合，并释放多种有害烟雾，影响封闭手术室内的医务人员的健康。

上世纪80年代美国首先研制成功电热手术刀并用于临床，1999年我国研制出类似机理的电热手术刀 ，并进行乳癌根治、剖宫产、瘢痕切除等手术，专利号：99114117.2，实用新型名称为：一种内热式电热手术刀，结构包括手术刀片体，手柄和电源输出控制主机。前部刀刃部分从内部的高速钢基向外依次为高熔点合金钎料层，导热金属层，不粘层，其后部刀背部分从内部的陶瓷基向外依次这厚膜电路层，高温电绝缘层，导热金属层，不粘层，刀背体的前后二部分及其前、后段部分各层之间均为一体。构成刀片体，厚膜电路层的厚膜电路通过内导线引出，与输出电源控制设备相连。出电源控制设备由微处理控制器，温度检测与信号变换电路和电功率发生线路组成。刀片体的厚膜电路的温度传感电路输出通过导线与电源输出控制主机的温度检测与信号变换电路相连控制主机中的功率发生电路输出并通过导线与与刀片体的厚膜电路中的电/热功率转换器连接，该手术刀结构相对复杂，该手术刀采用高速钢基材和陶瓷基材，该材料在使用期间易碎易脆，导致使用寿命不长或中断，陶瓷基材的手术刀在手术过程中易损坏，且影响热传导效果，从而影响手术进行，增加患者医治时期的再次伤害风险，另外，陶瓷基材在工作时其温度控制不精确，并且温控补偿不足，使得刀片补温、回温不够，达不到预期的使用效果，不利于推广运用。

为了克服缺陷，美国专利号US3768482、US 4219025、US4231071 ，所述该装置刀片内设有多点并联或串联结构发热点，该手术刀片的缺点在于：多点发热技术，会造成其刀片补温与回温不足，由于刀片为多点发热结构，发热点不能由近端向刀缘传导足够数量级的热量，这种情况下限制切割速率和深度，相对于整个刀片来说，发热面积小，温度提升速度慢，从而进一步造成选用基材有限，很难维持刀刃边缘的锋利度，不利于市场推广和运用。

在手术刀结构中，刀片体与手柄可拆解分离，刀片是一次性使用。使用时，将消毒好的刀片装在手柄上，开完刀后刀片取下。由于刀片是经过消毒的，反复使用的手柄不能消毒，手柄装刀片的卡槽不能消毒，所以在以后再进行手术时，易形成交叉感染，这种接插头结构不能符合目前市场要求，不利于国内使用和推广。

相应地，如何提供一种能在不同的手术中能够满足手术需求，以提供锋利耐久的刀片并且能够传导足够的热量到出血的组织、减少手柄安装的替代次数的手术刀装置成为迫切需要解决的问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种能够精确控制温度、热量传导均匀的外热式热凝手术刀装置，在组织切割分离的同时减少术野出血、炭化等医源性损伤。

本发明一种热凝手术刀装置，主要由主机和手术刀总成组成；主机内设有电脑系统、模/数转换电路、温度控制系统、工作提示音电路和显示电路，所述电脑系统与工作提示音电路、显示电路相连、模/数转换电路、温度控制系统相连，所述手术刀安装在主机上；手术刀总成为手术刀片和手术刀柄，所述手术刀片与手术刀柄构成一整体结构，手术刀片呈薄片状，其前端一侧设有刀刃，刀刃外围连接处设有刀体，所述刀体呈多层薄片状，刀体基层为绝缘基层，刀体由里向外分别为发热体、绝缘包封层和特氟龙涂层，所述刀体后部设有电极，所述电极插入手术刀柄前端，并呈整体固定连接状态，所述手术刀片外部附有外置式加热器和外置式温度传感器，其外置式加热器为发热电路；所述发热体呈回路状的回路发热带，所述回路发热带呈环状，工作时发热电路通电，电/热功能转换器将电能转换为热能，并通过设在刀体上的回路发热带将热量传递至整个刀片。

所述电脑系统中是STM32处理器，X24CL16A二片电路是系统控制中心；内核是ARM32位cortex-M3CPU，最高工作频率72MHz，1.25DMIPS/ MHz，单元周期乘法和硬件除法；存储器是片上集成32-512KB的Flash存储器或6-64KB的SRAM存储器；系统时钟由晶振产生。所述温度控制系统由温度检测电路、温度失控保护电路和温度传感微电路组成；工作提示音电路由NE555和X9511构成振荡源电路，对喇叭的信号驱动，显示电路是MODBUS高速串行输出。

所述该装置还设有脚踏开关。所述主机上设有显示器和脚踏开关插座、手柄插座、音量控制旋钮、工作切换键和工作热凝键。

所述发热电路将手术刀片温度转化为电阻值，构成一应变电桥，所述温度控制系统通过检测手术刀电阻值来判断刀片温度，温度失控保护电路用于切断发热电路电源。

所述脚踏开关、手术刀柄和主机由微处理系统控制，所述微处理系统通过电功率发生电路与电/热功能转换器相连通，所述电/热功能转换器与手术刀片连通，所述手术刀片内温度由温度检测电路、温度调控电路和温度传感微电路控制或检测，所述温度检测电路与微处理系统相连通，温度传感微电路和电/热功能转换器设置于发热电路中，所述微处理系统与显示电路连通，并将手术刀片内温度通过显示器显示出来。

采用本发明手术刀装置后，其有益效果为：

（1）所述手术刀片外部附有外置式加热器和外置式温度传感器，其外置式加热器为发热电路，该发热电路由贵金属材料制作成发热电阻，工作时电／热转换效率高达90％-99.99%，采用加强绝缘封装处理，具有极高绝缘可靠性；经检测完全符合GB9706．1-2007标准的要求；外置式温度传感器针对外热式刀片的结构特点设计，为提高感温效果和缩短响应时间应用发热电路自身电阻值采样。刀片开机起始温度优选为70℃左右，刀片工作温度一般优选为（160℃-260℃）左右，与主机的微处理系统形成温度闭环控制，达到精确温度控制和温度调节的目的；工作时发热电路通电，电/热功能转换器将电能转换为热能，并通过设在刀体上的回路发热带将热量传递至整个刀片，所述发热体呈回路状的回路发热带，手术刀片中间层设有的带回路的发热带，其发热面大，功率大，升温速度快，效果好；手术刀片呈薄片状，前端一侧设有刀刃，其余部分为刀体呈多层薄片状，刀体基层为绝缘基层，刀体至里向外是发热体、绝缘包封层和特氟龙层，刀体后部设有电极的设计方式。热凝手术刀片，结构简单，表面设有特氟龙层，刀片面采用外热式，外部发热电路在手术刀片面外部，并由电脑系统形成精确控制系统控制，使其“带热”不“带电”，确保了手术刀使用的安全；其加热体在刀体表面发出热量，以便在组织切割同时进行安全有效的凝血，且能够有快速的温度补偿性及较大的热容量；表面不粘层在刀片工作过程中，起到防粘结组织的作用，克服其它手术器械的不足之处。

该装置中热凝手术刀在锋利切割组织的同时，还能精确控制的温度能够在切割组织表面形成一层既很薄又很致密的蛋白凝固层，阻止手术断面出血和渗血，从而达到热凝凝血的效果。当手术刀带热切割皮下组织时，创面齐整，无肌肉收缩，无粘连，无焦痂，无刺激性异味、无水肿，无医源性损伤，缝合时层次清楚，容易对齐。采用主机、手术刀总成和手柄脚踏开关一体化配合装置，便于开刀操刀人员使用。

（2）本发明采用手术刀总成为手术刀片和手术刀柄，手术刀片和手术刀柄呈整体连接使用状态，手术刀片和手术刀柄成为一体，消毒也是手术刀片和手术刀柄成为一体消毒，手术刀片和手术刀柄能反复使用多次。因每次使用前都是一体消毒的，所以安全可靠，防止了交叉感染发生。

（3）该装置整体使用，适用于传统上由普通手术刀和高频电刀进行的各种外科手术，包括手术过程中皮肤、皮下组织、肌肉、胃肠、瘢痕等软组织的切割和分离及对小血管的快速止血，还可以避免灼伤、电击、干扰和爆炸等潜在损伤，可安全用于ECG等监护下手术、佩带心脏起搏器的患者及不能使用高频电刀的妇产科剖腹产等各类外科手术。

（4）操作灵巧、使用方便、性能稳定、安全可靠，同时不会对任何设备产生干扰；对环境不产生任何污染。

附图说明

图1为本发明热凝手术刀装置示意图。

图2为本发明热凝手术刀装置中手术刀和手柄结合图。

图3为本发明热凝手术刀装置中刀片结构示意图。

图4本发明热凝手术刀装置主机主视图。

图5为本发明热凝手术刀装置工作原理图。

具体实施方式

根据图1-5所示。一种热凝手术刀装置，主要由主机1和手术刀总成组成；主机1内设有电脑系统、模/数转换电路、温度控制系统、工作提示音电路和显示电路；手术刀总成为手术刀片2和手术刀柄3，手术刀片2呈薄片状，其前端一侧设有刀刃4，刀刃4外围连接处设有刀体5，所述刀体5呈多层薄片状，刀体基层为绝缘基层6，刀体5由里向外分别为发热体7、绝缘包封层8和特氟龙涂层9，所述刀体5后部设有电极10，所述电极10插入手术刀柄3前端，并呈整体固定连接状态，所述手术刀片外部附有外置式温度传感器；所述发热体7呈回路状的回路发热带，工作时发热电路通电，电/热功能转换器将电能转换为热能，并通过设在刀体上的回路发热带将热量传递至整个刀片；所述该装置还设有脚踏开关11。

本发明一种热凝手术刀装置，发热电路设在在手术刀以外，与电脑系统形成精确控制系统控制，发热电路的设计成外置式加热器，由贵金属材料制作成发热电阻，工作时电/热转换率高达90%-99.99%以上。采用加强绝缘封闭处理，使其肯有极高的绝缘性。手术刀柄3上设有与电极相配合电极插合件。温度控制电路为温度检测电路、温度失控保护电路。工作温度优选为160℃左右，工作最高温度优选为260℃左右。工作提示音电路由NE555和X9511构成振荡源电路，对喇叭的信号驱动，显示电路是MODBUS高速串行输出主机设有面板，面板上设有显示器12和脚踏开关插座13、手柄插座14、音量控制旋钮15、工作切换键16和工作热凝键17。

本发明一种热凝刀装置，其电脑系统中是STM32处理器，X24CL16A二片电路，是系统控制中心，系统时钟由晶振产生。内核是ARM32位cortex-M3CPU，最高工作频率72MHz，1.25DMIPS/ MHz，单元周期乘法和硬件除法。存储器是片上集成32-512KB的Flash存储器或6-64KB的SRAM存储器。内嵌调校的8MHz RC振荡电路。内部40KHz振荡电路。用于CPU时钟的PLL。带校准用于RTC的32KHz的晶振。采用3种低功耗模式，即是休眠、停止和待机模式。为RTC和备份寄存器供电的VBAT。调试模式采用串行调试（SWD）和JTAC接口。设有12个通道DMA控制器，支持的外设：定时器、ADC、DAC、SPI、IIC和UART。2 个12位的us级的16通道A/D转换器，A/D测量范围是0-3.6V，双采样和保持能力，片上集成一个传感器。2通道12位D/A转换器为STM32F103xC，STM32F103xD，STM32F103xE独有。最多高达112个快速I/O端口，根据型号不同，有26，37，51，80和112的I/O端口，所有端口都可能映射到16个外部中断向量。录像片了模拟输入，所有的都可以接受5V以内的输入。最多达到11个定时器，4个16位定时器，每个定时器有4个IC/OC/PWM或者脉冲计数器。2个16位的6通道高级控制器，最多6个通道可用于PWM输出。2 个看门狗定时器为Systick定时器，24位倒计数器。2个16位基本定时器用于驱动DAC。最多多达13个通信接口，2个IIC接口（SMBus/PMBus）。5wh USART接口（IS0716接口，LIN，IrDA兼容，调度控制）。3个SPI接口（18Mbit/s），二个和IIS复用。CAN接口（2.0B）。USB2.0全速接口。SDIO接口。

该ADC的板上数字滤波器提供一个10采样/秒（SPS）或80SPS的可选数据速率。当采用10SPS时，可同时抑制52Hz和60Hz线压周期干拢，同时更高的速度带来更快的更新。这对于那些需要快速响应的电子秤或者要求高数据速率的后处理算法而言非常有用。

高达23.5的有效位。板上低噪声PGA。RMS噪声：IOSPS时为17nV（PGA=128），80SPS时为44 nV（PGA=128）。增益为64时，无噪声分辨率可达19.2位。100dB以上可同时抑制50Hz与60Hz的频率。时钟功能：低漂移片上振荡器（正负3%），可选外部晶振。可选增益1、2、64与128。可轻松进行比例测量一外部电压基准高达5V。可选10SPS或80SPS的数据速率。具有内置温度传感器（ADS1234）2.2.1.3电源电路。

温度控制电路为温度检测电路、温度失控保护电路。发热电路将刀体的温度变化转化为电阻的变化量，是传感电阻初值，构成一个应变电桥。当发生断路，系统将自动断掉控制端，停止供给刀供电。如果系统发生死机，也自动关断继电器，控制系统通过检测判断热凝刀电阻值变化来判断温度是否超限，如果温度控制装置发生故障，出现超温现象，当刀片温度达到临床应用范围上限时，主机控制系统有超温保护功能，将切断刀片电路电源供电，保护手术刀不会因为超温度损坏。出现此种情况时，若需恢复主机系统正常工作状态，需关闭主机电源，待刀片温度降至室温后（约20-30s）再开机启动。

工作提示音电路，由（NE555）和X9511构成振荡源电路，完成对无源喇叭的信号驱动。显示电路使用MODBUS高速串行输出彩色液晶显示器。

主机中装有电源隔离变压器，起到隔离降压的作用。开关电源将市电变换成直流电，并输出至电脑系统、显示器及电/热功率转换器等。

在交流电源输入端已经安装有交流滤波器和隔离变压器，其自身在满负载工作状态下，也不会产生电磁辐射干扰，同时亦可以有效的防止外来电磁辐射的干扰，保证本设备正常的工作状态不受影响，根据图1所示，将手术刀安装在主机上，机安装连接完成后，进行主机的调试，接通电源开关，主机进入准备状态，面板显示相关工作状态及参数。各功能键及显示均应正常，除主机外，其余部件均应消毒使用，热凝手术刀和脚踏开关插头分别按标识和颜色插入主机对应插口，闭合主机背板上的电源开关，主机通电，系统进入自检过程。自检通过，系统进入准备状态。此时主机显示屏显示温度优选为70℃，进入准备状态，显示器显示时间界面，进入工作累计状态，同时主机工作提示蜂鸣器开始鸣响，蜂鸣器音量可通过主机面板上的音量调节旋钮调节。按一下手术刀手柄或主机面板上的工作／暂停切换键，显示屏此时显示为预设定温度优选为160℃，系统进入工作状态。热凝手术刀的工作温度迅速升至设定温度，此状态下可以进行手术切割。在使用中可根据实际操作需要调节温度，按一下升温键，温度显示器显示数值增加10℃，按一下降温键，温度显示器显示数值下降10℃，且不影响手术的正常切割。再次按一下手柄上的工作／暂停切换键，系统进入暂停状态。温度显示器显示优选为70℃。使用结束直接关闭电源即可。

Claims (9)

1.一种热凝手术刀装置，它由主机（1）和手术刀总成组成；所述主机（1）内设有电脑系统、模/数转换电路、温度控制系统、工作提示音电路和显示电路；所述电脑系统与工作提示音电路、显示电路相连、模/数转换电路、温度控制系统相连，所述手术刀安装在主机（1）上，手术刀总成为手术刀片（2）和手术刀柄（3），所述手术刀片（2）与手术刀柄（3）构成一整体结构，手术刀片（2）呈薄片状，其前端一侧设有刀刃（4），刀刃（4）外围连接处设有刀体（5），所述刀体（5）呈多层薄片状，刀体基层为绝缘基层（6），刀体（5）由里向外分别为发热体（7）、绝缘包封层（8）和特氟龙涂层（9），所述刀体（5）后部设有电极（10），所述电极（10）插入手术刀柄（3）前端，并呈整体固定连接状态，所述手术刀片外部附有外置式加热器和外置式温度传感器，其外置式加热器为发热电路；所述发热体（7）呈回路状的回路发热带，工作时发热电路通电，电/热功能转换器将电能转换为热能，并通过设在刀体上的回路发热带将热量传递至整个刀片，所述手术刀片（2）的温度由温度控制系统调节。

2.根据权利要求1所述热凝手术刀装置，其特征是，所述该装置还设有脚踏开关（11）。

3.根据权利要求1所述的热凝手术刀装置，其特征是，所述回路发热带呈环状。

4.根据权利要求1所述的热凝手术刀装置，其特征是，所述电脑系统中是STM32处理器，X24CL16A二片电路是系统控制中心；内核是ARM32位cortex-M3CPU，最高工作频率72MHz，1.25DMIPS/ MHz，单元周期乘法和硬件除法；存储器是片上集成32-512KB的Flash存储器或6-64KB的SRAM存储器；系统时钟由晶振产生。

5.根据权利要求1所述的热凝手术刀装置，其特征是，所述温度控制系统由温度检测电路、温度调控电路、温度失控保护电路和温度传感微电路组成。

6.根据权利要求1或5所述的热凝手术刀装置，其特征是，所述发热电路将手术刀片（2）温度转化为电阻值，构成一应变电桥，所述温度控制系统通过检测手术刀电阻值来判断刀片温度，温度失控保护电路用于切断发热电路电源，通过工作等待状态达到工作需要时，发热电路电源自动恢复对刀片补温。

7.根据权利要求1所述的热凝手术刀装置，其特征是，工作提示音电路由NE555和X9511构成振荡源电路实现对喇叭的信号驱动，显示电路是MODBUS高速串行输出。

8.根据权利要求1所述的热凝手术刀装置，其特征是，所述主机（1）上设有显示器或控制器（12）、脚踏开关插座（13）、手柄插座（14）、音量控制旋钮（15）、工作切换键（16）和工作热凝键（17）。

9.根据权利要求2所述的热凝手术刀装置，其特征是，所述脚踏开关（11）、手术刀片（2）、手术刀柄（3）和主机（1）由微处理系统控制，所述微处理系统通过电功率发生电路与电/热功能转换器相连通，所述电/热功能转换器与手术刀片（2）连通，所述手术刀片（2）内温度由温度检测电路、温度调控电路和温度传感微电路控制或检测，所述温度检测电路与微处理系统相连通，温度传感微电路和电/热功能转换器设置于发热电路中，所述微处理系统与显示电路连通，并将手术刀片（2）内温度通过显示器显示出来。