CN113648028A - 超声切割止血刀系统 - Google Patents

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陈广锞
陈伟彬
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Shenzhen Chengchuan Medical Co ltd
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Abstract

本发明提供的一种超声切割止血刀系统，包括内置有超声驱动模块和控制器的主机、将电能转换为振动机械能的超声换能器手柄和对组织进行切割或止血的超声切割止血刀，当超声切割止血刀切割不同的组织时，控制器根据功率反馈和频率反馈以调整超声驱动模块输出的激励电信号的频率和等效电流，从而使超声换能器手柄始终处于谐振频率和设定恒电流值的状态下运行，进而使超声切割止血刀在设定能量档位切割不同的组织时均能达到相同的振幅，实现了超声切割止血刀系统的频率和功率自适应调节，避免了手术过程中振幅降低或升高，以预期的效率对组织进行切割或止血，从而缩短了手术时间，提高了手术安全性。

Description

超声切割止血刀系统
技术领域
本发明属于医疗器械领域，尤其涉及一种超声切割止血刀系统。
背景技术
超声手术刀具备迅速止血，热损伤小的特点，在各类胸腹腔外科手术，尤其是微创手术中得到了广泛的应用。
在超声切割止血刀技术领域中，通常由超声驱动电源、超声换能器手柄、超声切割止血刀组成系统，要求系统在工作过程中始终处于谐振状态，才能实现最大效率的能量转换和超声振动输出。但在实际手术过程中，因超声切割止血的组织状态和类型不断在改变，导致系统的负载阻抗也跟随变化，造成系统的工作频率发生偏移不处于谐振状态，导致电能转换为超声振动能的效率低下；或造成系统输出的功率不足或过高，使输出振幅过高或过低，导致组织切割止血的效率低下或热损伤严重，导致影响手术的效率和安全。
针对现有技术中存在的缺陷，亟需设计一种可实时调节频率和功率的超声切割止血刀系统，以适应超声手术刀在切割不同组织时，所产生的效率和安全性都能达到预期，从而缩短手术时间，提高手术质量。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种频率和功率自适应调节的超声切割止血刀系统，其缩短了手术时间，提高了手术质量。
本发明是这样实现的，一种超声切割止血刀系统，包括：
主机，内置有用于输出激励信号的超声驱动模块和控制器，所述控制器根据功率反馈和频率反馈以调整所述超声驱动模块输出的激励信号的频率和等效电流；
超声切割止血刀，用于对组织进行切割或止血；
超声换能器手柄，用于将所述超声驱动模块输出的激励信号的电能转换为机械能，以控制所述超声切割止血刀进行机械振动，从而对组织进行切割或止血；
当所述超声切割止血刀切割不同的组织时，所述控制器根据功率反馈和频率反馈以调整所述超声驱动模块输出的激励信号的频率和等效电流，从而使所述超声换能器手柄始终处于谐振频率和设定恒电流值的状态下运行，以使所述超声切割止血刀在切割不同的组织时均工作在谐振频率，并使所述超声切割止血刀在设定能量档位切割不同的组织时均能达到相同的振幅。
具体地，所述超声驱动模块包括：
波形发生器，用于发出正弦波信号；
变压器，用于放大所述波形发生器输出的正弦波信号并驱动所述超声换能器手柄。
第一信号采集处理电路模块，用于将正弦波信号转成电压和电流的相位方波信号；
相位转换电路模块，用于将电压和电流的相位方波信号转换成电压电流相位差方波信号；
所述控制器将获取的电压电流相位差方波信号转换成相位差值并与预存的相位差值进行比较分析以调节所述波形发生器发出的正弦波信号，从而使所述超声换能器手柄工作时的正弦波电信号的电压与电流的相位相同，进而使超声换能器手柄工作在谐振频率。
具体地，所述波形发生器包括：
波形发生单元，用于输出两路频率相同、幅值相等且互补的正弦波；
波形放大跟随单元，用于将正弦波信号按比例放大并提高负载能力以增强抗干扰能力；
波形驱动单元，用于控制所述变压器初级的电流大小。
具体地，第一信号采集处理电路模块包括：
第一电流信号采集模块，用于采集超声换能器手柄的电流信号；
第一电压信号采集模块，用于采集超声换能器手柄的电压信号；
第一电流信号处理模块，用于处理所述第一电流信号采集模块采集的电流信号数据，并将波形发生器输出的正弦波信号转换成方波信号；
第一电压信号处理模块，用于处理所述第一电压信号采集模块采集的电压信号数据，并将波形发生器输出的正弦波信号转换成方波信号。
具体地，所述相位转换电路模块包括：
异或门，可输入两个电平，当输入的两个电平相异，则输出高电平1，当输入的两个电平相同，则输出低电平0；
限流稳压单元，与所述异或门连接，所述限流稳压单元用于对所述异或门输出的电平限流稳压以使所述控制器能够接收处理。
进一步地，所述超声驱动模块还包括：
电压调节模块，用于调节输入至所述变压器的电压，所述变压器通过互感作用输出调节后的驱动电压；
第二信号采集处理电路模块，用于将采集的超声负载的电压信号和电流信号转换为数字信号反馈给所述控制器；
所述控制器根据所述第二信号采集处理模块输出的电压和电流信号，用于对所述超声切割止血刀进行实时监控，当所述超声切割止血刀变化导致电流信号变化时，所述控制器控制所述电压调节模块调节输出的电压，同时所述驱动控制模块根据所述波形发生器输入的波形驱动信号以控制通过所述变压器初级的电流，从而调节所述变压器初级的输入电压。
具体地，所述电压调节模块包括：
输出单元，用于输出调节后的电压；
第一驱动单元，根据控制器输出的PWM驱动信号驱动所述输出单元；
反馈单元，用于将所述输出单元输出的电压信号反馈给控制器，控制器根据所述反馈单元馈送的电压信号，调节输入至所述第一驱动单元中的PWM驱动信号的占空比，从而调节所述输出单元输出的电压。
具体地，所述输出单元包括：
第一上桥MOS管，具有导通和关闭功能；
第一下桥MOS管，具有导通和关闭功能；
储能单元，所述储能单元分别与所述第一上桥MOS管和所述第一下桥MOS 管连接，用于充放电。
具体地，超声切割止血刀系统还包括为用户提供超声切割止血刀系统的显示和控制功能的显示屏，用于显示与所述控制器进行人机交互的人机交互界面。
具体地，超声切割止血刀系统，还包括与所述控制器之间通过有线和/或无线的方式连接的脚踏控制器，用于使所述控制器执行所述脚踏控制器的操控指令。
具体地，所述超声切割止血刀包括推拉管、穿设于推拉管内并由所述超声换能器手柄驱动的刀头以及分别设于推拉管两端的夹头和具有力矩杠杆放大效应的手控扳机组件，当握持手控扳机组件时，触压力通过弹簧结构传递到所述推拉管并产生拉力，从而使所述夹头朝向所述刀头移动并产生较大的、稳定的夹紧力以夹持组织，所述超声换能器手柄驱动所述刀头机械振动以切割组织。
本发明提供的一种超声切割止血刀系统，包括内置有超声驱动模块和控制器的主机、将电能转换为振动机械能的超声换能器手柄和对组织进行切割或止血的超声切割止血刀，当超声切割止血刀切割不同的组织时，控制器根据功率反馈和频率反馈以调整超声驱动模块输出的激励电信号的频率和等效电流，从而使超声换能器手柄始终处于谐振频率和设定恒电流值的状态下运行，进而使超声切割止血刀在设定能量档位切割不同的组织时均能达到相同的振幅，实现了超声切割止血刀系统的频率和功率自适应调节，避免了手术过程中振幅降低或升高，以预期的效率对组织进行切割或止血，从而缩短了手术时间，提高了手术安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的超声切割止血刀系统的结构图。
图2是本发明实施例提供的超声切割止血刀系统中第一电流信号采集模块和第一电压信号采集模块的结构图。
图3是本发明实施例提供的超声切割止血刀系统中第一电流信号处理模块和第一电压信号处理模块的结构图。
图4是本发明实施例提供的超声切割止血刀系统中电压调节模块的结构图。
图5是本发明实施例提供的超声切割止血刀系统中波形发生器的结构图。
图6是本发明实施例提供的超声切割止血刀系统中波形放大跟随单元的结构图。
图7是本发明实施例提供的超声切割止血刀系统中波形驱动单元的结构图。
图8是本发明实施例提供的超声切割止血刀系统中第二信号采集处理电路模块的结构图。
图9是本发明实施例提供的超声切割止血刀系统的立体图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”和“第五”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1所示，本发明实施例提供的一种超声切割止血刀系统，包括：
主机100，内置有用于输出激励信号的超声驱动模块以及与超声驱动模块电连接的控制器1，控制器1根据功率反馈和频率反馈以调整超声驱动模块输出的激励信号的频率和等效电流，本实施例中激励信号为正弦波信号；
超声切割止血刀200，用于对组织进行切割或止血；
超声换能器手柄300，用于将超声驱动模块输出的激励信号的电能转换为机械能，以控制超声切割止血刀200进行机械振动，从而对组织进行切割或止血；
当所述超声切割止血刀200切割不同的组织时，控制器1根据功率反馈和频率反馈以调整超声驱动模块输出的激励信号的频率和等效电流，从而使超声换能器手柄300始终处于谐振频率和设定恒电流值的状态下运行，以使超声切割止血刀200在切割不同的组织时均工作在谐振频率，并使超声切割止血刀200 在设定能量档位切割不同的组织时均能达到相同的振幅，可使超声切割止血刀系统能够达到频率和功率自适应调节。
具体地，超声驱动模块包括：
波形发生器2，与控制器连接，用于发出正弦波信号；
变压器，与波形发生器2输出端连接，用于放大所述波形发生器2输出的正弦波信号并驱动超声换能器手柄。
第一信号采集处理电路模块3，与变压器输出端连接，用于将变压器输出的正弦波信号转成电压和电流的相位方波信号；
相位转换电路模块4，其输入端与第一信号采集处理电路模块3输出端连接、其输出端与控制器的输入端连接，用于将电压和电流的相位方波信号转换成电压电流相位差方波信号；
所述控制器1将获取的电压电流相位差方波信号转换成相位差值并与预存的相位差值进行比较分析以调节波形发生器2发出的正弦波信号，从而使超声换能器手柄300工作时的正弦波电信号的电压与电流的相位相同，进而使超声换能器手柄300工作在谐振频率。
具体地，所述第一信号采集处理电路模块3包括：
第一电流信号采集模块31，用于采集超声换能器手柄300的电流信号；
第一电压信号采集模块32，用于采集超声换能器手柄300的电压信号；
第一电流信号处理模块33，用于处理第一电流信号采集模块31采集的电流信号数据，并将波形发生器2输出的正弦波信号转换成方波信号；
第一电压信号处理模块34，用于处理第一电压信号采集模块32采集的电压信号数据，并将波形发生器2输出的正弦波信号转换成方波信号。
如图2所示，优选地，第一电流信号采集模块31和第一电压信号采集模块 32分别包括依次串联连接的采样单元311、第一放大单元312、隔离单元313、滤波单元314和第二放大单元315，本实施例中，两个采样单元311的结构不同，而两个第一放大单元312、两个隔离单元313、两个滤波单元314和两个第二放大单元315结构相同、原理类似。
具体地，其中一个采样单元311由串联电阻组成(串联电阻为多个串联设置的电阻)，用于对输出至超声换能器手柄300正极的高电压降压；
其中另一个采样单元311由串联电阻组成(串联电阻为多个串联设置的电阻)，用于将超声换能器手柄300中的回路电流信号转换为可供采集的电压信号。
第一放大单元312，用于将信号按比例放大；
隔离单元313为互感器，其输入端与第一放大单元312连接，互感器用于将所述第一放大单元312输出的的电压信号和电流信号隔离转换后传递给后级滤波单元314；
滤波单元314，其输入端与互感器313连接，用于滤除互感器输出的电压信号或电流信号中的杂波；
第二放大单元315，其输入端与滤波单元314连接，第二放大单元315用于将输入的电压或电流按比例放大，从而避免电压信号或电流信号在传输过程中损耗。
第一电流信号采集模块31和第一电压信号采集模块32分别包括依次串联连接的采样单元311、第一放大单元312、隔离单元313、滤波单元314和第二放大单元315，该电路结构可为第一电流信号处理模块33和第一电压信号处理模块34提供实时准确的电压信号和电流信号，以处理电压信号和电流信号之间的相位差，为超声换能器手柄的谐振调节和功率调节提供依据。
如图3所示，具体地，所述第一电流信号处理模块33和第一电压信号处理模块34分别包括：
比较单元331，每个比较单元331包括比较芯片(未示出)，比较芯片用于将正弦波信号转换成方波信号。
电平转换单元332，电平转换单元332的输入端与比较单元331的比较芯片的输出端连接，电平转换单元332的输出端与相位转换电路模块连接，用于输出相位转换电路模块4能够接收的电平；
放大单元333，放大单元333与比较单元331的输入端连接，用于增强传输信号的驱动能力；
滤波单元334，其输入端与第一电流信号采集模块31或第一电压信号采集模块32连接、其输出端与放大单元333的输入端连接，用于将输入至放大单元 333的电压信号或电流信号滤波。
具体地，所述电平转换单元332包括：多个串联连接的电阻(未示出)，各电阻均起到分压的作用，用于使电平转换单元332输出能够使相位转换电路模块4的异或门41可接收的电平。
所述放大单元333包括：第一跟随器(未示出)以及设于第一跟随器的反相输入端的放大倍数单元(未示出)，放大倍数单元由并联设置的电阻组成。
具体地，所述滤波单元334由第二跟随器(未示出)和多阶滤波器(未示出)组成，本实施例中，多阶滤波器为两个，包括一阶滤波器和二阶滤波器，一阶滤波器和二阶滤波器均由并联设置的电阻和电容组成且设置于第二跟随器的输入端。
如图3所示，具体地，相位转换电路模块4包括：
异或门41，可输入两个电平，当输入的两个电平相异，则输出高电平1，当输入的两个电平相同，则输出低电平0；
限流稳压单元42，其输入端与异或门41连接，限流稳压单元42用于对异或门输出的电平限流稳压以使控制器1能够接收处理。
综上所述，第一电流信号采集模块31和第一电压信号采集模块32，分别包括采集超声换能器手柄300的电压信号和电流信号的采样单元311以及与采样单元311连接的第一放大单元312、对第一放大单元312输出的高电压信号或高电流信号进行隔离的隔离单元313、滤除隔离后的电压信号或电流信号中的杂波的滤波单元314、对滤波后的电压信号或电流信号按比例放大的第二放大单元 315，从而提供了可供控制器1接收且稳定的电压信号和电流信号；以便控制器 5检测电压信号和电流信号是否同相位，为谐振调节提供依据，从而使超声换能器手柄300的频率处于正常的谐振状态。
如图1和图4所示，进一步地，所述超声驱动模块还包括：
电压调节模块5，其输入端与控制器1连接、其输出端与变压器初级的中心抽头连接，用于调节输入至变压器的电压，变压器通过互感作用输出调节后的驱动电压；
第二信号采集处理电路模块6，其输入端与变压器的次级连接、其输出端与控制器的输入端连接，变压器的输出端与超声负载连接，将采集的超声负载的电压信号和电流信号转换为数字信号并反馈给控制器1；本实施例中，超声负载包括超声切割止血刀200和超声换能器手柄300工作的电压信号和电流信号。
本实施例中，第二信号采集处理电路模块6和第一信号采集处理电路模块3 为同一个信号采集处理电路模块。
控制器1根据第二信号采集处理模块6输出的电压和电流信号，并对超声负载进行实时监控，当超声负载变化导致电流信号变化时，控制器1控制电压调节模块5调节输出的电压，并根据波形发生器2输入的波形驱动信号以控制通过变压器初级的电流，从而调节变压器初级的输入电压。
具体地，所述电压调节模块5包括：
输出单元51，其输入端与第一驱动单元52连接，用于输出调节后的电压；
第一驱动单元52，其输入端与控制器1连接，根据控制器1输出的PWM 驱动信号驱动输出单元；
反馈单元53，其输入端与输出单元51连接，用于将输出单元51输出的电压信号反馈给控制器1，控制器1根据反馈单元馈送的电压信号，调节输入至第一驱动单元中52的PWM驱动信号的占空比，从而调节输出单元51输出的电压。
具体地，所述输出单元51包括：
第一上桥MOS管，具有导通和关闭功能；
第一下桥MOS管，具有导通和关闭功能；
其中，第一上桥MOS管和第二上桥MOS管并联设置，二者的输入端分别与第一驱动单元52的输出端连接。
储能单元511，储能单元511的输入端分别与第一上桥MOS管和第一下桥 MOS管连接，用于充放电。
保护吸收单元512，其输入端分别与一上桥MOS管和第一下桥MOS管连接，用于对第一上桥MOS管和第一下桥MOS管在导通或关闭过程中产生的电压尖峰进行滤波。
具体地，所述第一驱动单元52还包括：
第一驱动芯片521，其输入端直接或间接与控制器1的输出端连接，用于将控制器1输入的一路PWM驱动信号转为两路互补的高电平PWM驱动信号和低电平PWM驱动信号；第一驱动芯片521为现有的芯片不再赘述。
第二驱动芯片522，其输入端与第一驱动芯片521的输出端连接、其输出端直接或间接地分别与第一上桥MOS管和第一下桥MOS管连接，以接收第一驱动芯片521输出的两路PWM驱动信号并分别驱动第一上桥MOS管和第一下桥 MOS管导通或关闭的时间，从而改变所述储能单元511的充放电时间，进而调节储能单元511输出的电压；
放电单元523，放电单元523的输入端与第二驱动芯片522的输出端连接，放电单元523的输出端分别与第一上桥MOS管的栅极和第一下桥MOS管的栅极连接，放电单元523可分别快速关断第一上桥MOS管或第一下桥MOS管。
进一步地，所述第一驱动单元52还包括用于对控制器1输入的一路PWM 驱动信号滤波的第一滤波单元524和用于对第一驱动芯片输出的二路PWM驱动信号滤波的第二滤波单元525。
具体地，所述放电单元523包括：第一放电单元和第二放电单元；
第一放电单元，用于快速关断第一上桥MOS管；
第二放电单元，用于快速关断第一下桥MOS管；
第一放电单元和第二放电单元并联设置，二者的输入端分别与第二驱动芯片U2的输出端连接，其中，第一放电单元的输出端与第一上桥MOS管的栅极连接，第二放电单元的输出端与第一下桥MOS管的栅极连接，当第一上桥MOS 管关闭时第一下桥MOS管导通，48V供电电源经第一下桥MOS管的漏极流向第一下桥MOS管的源极给储能单元511供电；当第一上桥MOS管导通时第一下桥MOS管关闭，储能单元511内存贮的电量经第一上桥MOS管的源极流向第一上桥MOS管的漏极，第一上桥MOS管的漏极与储能单元511的输入端连接，从而形成回路而放电。
更进一步地，输出单元51还包括：
分压单元513，用于对储能单元511输出的预定电压分压并输入至反馈单元 53；
第三滤波单元514，用于对储能单元511输出至变压器初级61的预定电压滤波。
控制器1输出PWM波以控制输出单元51的第一上桥MOS管或第一下桥 MOS管的导通或关断的时间，让储能单元511进行充放电，得到需要输出的电压。
具体地，所述反馈单元53包括：至少两个依次串联连接的第四滤波单元531，本实施例中的第四滤波单元531优选为三个；
每个所述第四滤波单元531均包括跟随器，跟随器用于提升反馈单元的带载能力。
本实施例中采用三个跟随器对反馈电压进行多级滤波，让输出到控制器1 的反馈电压更平缓，能更准确反应输出单元51的输出电压。
如图1、图5和图6所示，具体地，所述波形发生器2包括：
波形发生单元21，其输入端与控制器1的输出端连接，用于输出两路频率相同、幅值相等且互补的正弦波；
波形放大跟随单元22，其输入端与波形发生单元21的输出端连接，用于将正弦波信号按比例放大并提高负载能力以增强抗干扰能力；
波形驱动单元23，其输入端与波形放大跟随单元22的输出端连接、其输出端与变压器的初级两端连接，用于控制变压器初级的电流大小。
波形发生单元21包括用于发出两路正弦波的第一芯片和用于设置第一芯片输出不同幅值正弦波的第二芯片。
所述波形放大跟随单元22包括用于与一路正弦波连接的第一波形放大跟随单元221和用于与另一路正弦波连接的第二波形放大跟随单元222，第一波形放大跟随单元221和第二波形放大跟随单元222分别包括第一放大器和两并联设置的第二跟随器，其中，第一放大器的输出端分别与两个第二跟随器的同相输入端连接，第一放大器与两个第二跟随器之间分别连接有起到限流作用的第一限流单元(未示出)。
第一放大器的输入端用于与波形发生单元21连接；
两个第二跟随器的输出端分别通过具有限流作用的第二限流单元(未示出) 与波形驱动单元23连接。
本实施例中，第一限流单元和第二限流单元均为限流电阻。
如图7所示，波形驱动单元23包括：
至少一第二上桥MOS管，用于控制输出至变压器初级的电流的通断，上桥 MOS管的每次导通时间段为其中一路输入正弦波形的每个正半周期对应的时间段，上桥MOS管的每次截止时间段为其中一路输入正弦波形的每个负半周期对应的时间段；
至少一第二下桥MOS管，用于控制输出至变压器初级的电流的通断，当第二上桥MOS管导通时，第二下桥MOS管关闭，当第二上桥MOS管关闭时，第二下桥MOS管导通，第二下桥MOS管的每次导通时间段为另一路输入正弦波形的每个正半周期对应的时间段，第二下桥MOS管每次截止时间段为另一路输入正弦波形的每个负半周期对应的时间段；本实施例中第二上桥MOS管与第二下桥MOS管并联设置，二者的输出端分别与变压器的初级两端连接。
上桥直流偏置单元231，用于调整第二上桥MOS管的静态工作点，从而使第二上桥MOS管避开截止状态并始终处于微导通状态，以消除变压器输出正弦波形中的交越失真；
下桥直流偏置单元232，用于调整第二下桥MOS管的静态工作点，从而使下桥第二MOS管避开截止状态并始终处于微导通状态，以消除变压器输出正弦波形中的交越失真。本事实例中上桥直流偏置单元231与下桥直流偏置单元232 并联设置，其中，上桥直流偏置单元231的输出端与第二上桥MOS管的输入端连接，下桥直流偏置单元232的输出端与第二下桥MOS管的输入端连接。
本实施例中，所述第二上桥MOS管和第二下桥MOS管均为两个。
第一波形放大跟随单元221分别与两个第二上桥MOS管连接，第二波形放大跟随单元222分别与两个第二下桥MOS管连接。
本实施例中，增加上桥直流偏置单元231后，第二上桥MOS管用于控制变压器初级的电流导通的大小，变压器初级每次导通大电流的时间段为其中一路输入正弦波形的每个正半周期对应的时间段，变压器初级每次导通小电流的时间段为其中一路输入正弦波形的每个负半周期对应的时间段；
增加下桥直流偏置单元232后，第二上桥MOS管用于控制变压器初级的电流导通的大小，当第二上桥MOS管控制变压器初级导通大电流时，第二上桥 MOS管控制变压器初级导通小电流，变压器初级每次导通小电流的时间段为另一路输入正弦波形的每个负半周期对应的时间段；当第二上桥MOS管控制变压器初级导通小电流时，第二上桥MOS管控制变压器初级导通大电流，变压器初级每次导通大电流的时间段为另一路输入正弦波形的每个正半周期对应的时间段。
综上所述，增加上桥直流偏置单元231和下桥直流偏置单元232，消除了变压器次级输出正弦波形中的交越失真。
具体地，上桥直流偏置单元221和下桥直流偏置单元222分别包括：
基准芯片，用于设置偏置电压，基准芯片的输入端与12V电源连接；
左放大单元和右放大单元，用于将基准芯片设置的偏置电压按比例放大。
其中一个左放大单元和右放大单元的输入端分别与基准芯片连接、输出端分别与两个第二上桥MOS管连接；
另外一个左放大单元和右放大单元的输入端分别与基准芯片连接、输出端分别与两个第二下桥MOS管连接。
本实施例中，上桥直流偏置单元221和下桥直流偏置单元222中的左放大单元和右放大单元用于将设置的偏置电压按比例放大，使第二上桥MOS管和第二下桥MOS管分别处于放大区，从而使正弦波形的正负半周期的峰值均处于第二上桥MOS管或第二下桥MOS管的放大区域内，避免了正弦波形出现交越失真的现象。
上桥直流偏置单元231和下桥直流偏置单元232的输出端分别与波形放大跟随单元22之间设置有用于将波形发生单元21输出的交流信号与上桥直流偏置单元221和下桥直流偏置单元222输出的直流信号隔离的隔离单元，本实施例中隔离单元为隔离电容。
如图8所示，第二信号采集处理电路模块6包括：
第二电流信号采集模块61，其输入端和超声切割止血刀300并联设置并分别与变压器次级连接，用于采集超声切割止血刀300的电流信号；
第二电压信号采集模块62，其输入端分别与第二电流信号采集模块61和超声切割止血刀300并联设置，用于采集超声切割止血刀300的电压信号。
第二电流信号处理模块63，其输入端与第二电流信号采集模块61的输出端连接，用于将所述第二电流信号采集模块61采集的电流信号数据转换为数字信号；
第二电压信号处理模块64，其输入端与第二电压信号采集模块62的输出端连接，用于将所述第二电压信号采集模块62采集的电压信号数据转换为数字信号。
模数转换器65，其输入端分别与第二电流信号处理模块63和第二电压信号处理模块64的输出端连接、其输出端与控制器1连接，用于将第二电流信号处理模块63处理的电流信号和第二电压信号处理模块64处理的电压信号转换为数字信号并准确地反馈给控制器1。
本实施例中，第二电流信号采集模块61与第一电流信号采集模块31的结构一致且二者共用；第二电压信号采集模块62与第一电压信号采集模块32的结构一致且二者共用。
具体地，所述第二电流信号处理模块63和第二电压信号处理模块64分别包括：
全波精密整流单元631，用于将交流信号转成直流信号；
第三放大单元632，第三放大单元632与全波精密整流单元631的输入端连接，用于增强传输信号的驱动能力；
第四滤波单元633，与放大单元632输入端连接，用于将输入至第三放大单元632的电压信号或电流信号滤波。
具体地，全波精密整流单元631包括相互连接的整流单元6311和第四放大单元6312，整流单元6311包括第四放大器(未示出)，第四放大器的同相输入端接地，第四放大器的反相输入端与第三放大单元632的输出端连接，第四放大器的反相输入端还与第四放大器的输出端连接。
具体地，第四放大单元6312包括第五放大器(未示出)，第五放大器的同相输入端接地，其中，电流信号处理模块61中的第五放大器的输出端与模数转换器的电流信号输入接口连接，第二电压信号处理模块64中的第五放大器的输出端与模数转换器65的电压信号输入接口连接，所述第五放大器的反相输入端还与第五放大器的输出端连接。
具体地，所述第三放大单元632包括：第三跟随器(未示出)以及外围的放大倍数单元(未示出)，放大倍数单元设于第三跟随器的输入端，用于使第三跟随器按比例放大电压信号的倍数；
具体地，所述第四滤波单元633由第四跟随器(未示出)和多阶滤波器(未示出)组成；第四跟随器的同相输入端与电流信号采集模块61连接，其反相输入端与其输出端连接；多阶滤波器设于第四跟随器的同相输入端与电流信号采集模块61之间；本实施例中，多阶滤波器为两个，包括一阶滤波器和二阶滤波器，一阶滤波器和二阶滤波器用于设置第四跟随器的滤波参数，滤波效果好。
如图1和图9所示，超声切割止血刀系统还包括激发开关7、显示模块8和供电电源9，激发开关7和显示模块8分别与控制器1连接，供电电源9分别与波形发生器2、控制器1和超声驱动模块连接。
其中，激发开关7用于产生开启信号，包括切割按键71和止血按键72，以指示控制器1执行控制超声切割止血刀200切割或止血的操作。
其中，显示模块8包括与控制器1连接且具有触控功能的显示屏，显示屏用于显示与控制器1进行人机交互的人机交互界面，人机交互界面包括为用户提供超声切割止血刀系统的显示和控制功能。
超声切割止血刀系统还包括与控制器1连接的脚踏控制器400，脚踏控制器 400与控制器1之间通过有线和/或无线的方式连接，用于使控制器1执行脚踏控制器400的操控指令，操控指令包括：超声止血能量强度减小、超声止血能量强度加强、超声止血能量输出激活和超声切割能量输出激活。
超声切割止血刀200包括推拉管2001、穿设于推拉管2001内由超声换能器手柄300驱动的刀头2002以及分别设于推拉管2001两端的夹头2003和具有力矩杠杆放大效应的手控扳机组件2004，当握持手控扳机组件2004时，触压力通过弹簧结构(未示出)传递到推拉管2001并产生拉力，从而使夹头2003朝向刀头2002移动并产生较大的、稳定的夹紧力以夹持组织，有利于刀头2002快速地切割组织。
本发明提供的一种超声切割止血刀系统，包括内置有超声驱动模块和控制器的主机100、将电能转换为振动机械能的超声换能器手柄和对组织进行切割或止血的超声切割止血刀，当超声切割止血刀切割不同的组织时，控制器根据功率反馈和频率反馈以调整超声驱动模块输出的激励电信号的频率和等效电流，从而使超声换能器手柄始终处于谐振频率和设定恒电流值的状态下运行，进而使超声切割止血刀在设定能量档位切割不同的组织时均能达到相同的振幅，实现了超声切割止血刀系统的频率和功率自适应调节，避免了手术过程中振幅降低或升高，以预期的效率对组织进行切割或止血，从而缩短了手术时间，提高了手术安全性。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种超声切割止血刀系统，其特征在于，包括：
主机，内置有用于输出激励信号的超声驱动模块和控制器，所述控制器根据功率反馈和频率反馈以调整所述超声驱动模块输出的激励信号的频率和等效电流；
超声切割止血刀，用于对组织进行切割或止血；
超声换能器手柄，用于将所述超声驱动模块输出的激励信号的电能转换为机械能，以控制所述超声切割止血刀进行机械振动，从而对组织进行切割或止血；
当所述超声切割止血刀切割不同的组织时，所述控制器根据功率反馈和频率反馈以调整所述超声驱动模块输出的激励信号的频率和等效电流，从而使所述超声换能器手柄始终处于谐振频率和设定恒电流值的状态下运行，以使所述超声切割止血刀在切割不同的组织时均工作在谐振频率，并使所述超声切割止血刀在设定能量档位切割不同的组织时均能达到相同的振幅。
2.根据权利要求1所述的超声切割止血刀系统，其特征在于，所述超声驱动模块包括：
波形发生器，用于发出正弦波信号；
变压器，用于放大所述波形发生器输出的正弦波信号并驱动所述超声换能器手柄。
第一信号采集处理电路模块，用于将正弦波信号转成电压和电流的相位方波信号；
相位转换电路模块，用于将电压和电流的相位方波信号转换成电压电流相位差方波信号；
所述控制器将获取的电压电流相位差方波信号转换成相位差值并与预存的相位差值进行比较分析以调节所述波形发生器发出的正弦波信号，从而使所述超声换能器手柄工作时的正弦波电信号的电压与电流的相位相同，进而使超声换能器手柄工作在谐振频率。
3.根据权利要求2所述的超声切割止血刀系统，其特征在于，所述波形发生器包括：
波形发生单元，用于输出两路频率相同、幅值相等且互补的正弦波；
波形放大跟随单元，用于将正弦波信号按比例放大并提高负载能力以增强抗干扰能力；
波形驱动单元，用于控制所述变压器初级的电流大小。
4.根据权利要求2所述的超声切割止血刀系统，其特征在于，第一信号采集处理电路模块包括：
第一电流信号采集模块，用于采集超声换能器手柄的电流信号；
第一电压信号采集模块，用于采集超声换能器手柄的电压信号；
第一电流信号处理模块，用于处理所述第一电流信号采集模块采集的电流信号数据，并将波形发生器输出的正弦波信号转换成方波信号；
第一电压信号处理模块，用于处理所述第一电压信号采集模块采集的电压信号数据，并将波形发生器输出的正弦波信号转换成方波信号。
5.根据权利要求2所述的超声切割止血刀系统，其特征在于，所述相位转换电路模块包括：
异或门，可输入两个电平，当输入的两个电平相异，则输出高电平1，当输入的两个电平相同，则输出低电平0；
限流稳压单元，与所述异或门连接，所述限流稳压单元用于对所述异或门输出的电平限流稳压以使所述控制器能够接收处理。
6.根据权利要求2所述的超声切割止血刀系统，其特征在于，所述超声驱动模块还包括：
电压调节模块，用于调节输入至所述变压器的电压，所述变压器通过互感作用输出调节后的驱动电压；
第二信号采集处理电路模块，用于将采集的超声负载的电压信号和电流信号转换为数字信号反馈给所述控制器；
所述控制器根据所述第二信号采集处理模块输出的电压和电流信号，用于对所述超声切割止血刀进行实时监控，当所述超声切割止血刀变化导致电流信号变化时，所述控制器控制所述电压调节模块调节输出的电压，同时所述驱动控制模块根据所述波形发生器输入的波形驱动信号以控制通过所述变压器初级的电流，从而调节所述变压器初级的输入电压。
7.根据权利要求6所述的超声切割止血刀系统，其特征在于，所述电压调节模块包括：
输出单元，用于输出调节后的电压；
第一驱动单元，根据所述控制器输出的PWM驱动信号驱动所述输出单元；
反馈单元，用于将所述输出单元输出的电压信号反馈给所述控制器，所述控制器根据所述反馈单元馈送的电压信号，调节输入至所述第一驱动单元中的PWM驱动信号的占空比，从而调节所述输出单元输出的电压。
8.根据权利要求7所述的超声切割止血刀系统，其特征在于，所述输出单元包括：
第一上桥MOS管，具有导通和关闭功能；
第一下桥MOS管，具有导通和关闭功能；
储能单元，所述储能单元分别与所述第一上桥MOS管和所述第一下桥MOS管连接，用于充放电。
9.根据权利要求1所述的超声切割止血刀系统，其特征在于，还包括为用户提供超声切割止血刀系统的显示和控制功能的显示模块，用于显示与所述控制器进行人机交互的人机交互界面。
10.根据权利要求1所述的超声切割止血刀系统，其特征在于，还包括与所述控制器之间通过有线和/或无线的方式连接的脚踏控制器，用于使所述控制器执行所述脚踏控制器的操控指令。
11.根据权利要求1所述的超声切割止血刀系统，其特征在于，所述超声切割止血刀包括推拉管、穿设于推拉管内并由所述超声换能器手柄驱动的刀头以及分别设于推拉管两端的夹头和具有力矩杠杆放大效应的手控扳机组件，当握持手控扳机组件时，触压力通过弹簧结构传递到所述推拉管并产生拉力，从而使所述夹头朝向所述刀头移动并产生较大的、稳定的夹紧力以夹持组织，所述超声换能器手柄驱动所述刀头机械振动以切割组织。
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