CN113712633A - 一种超声手术刀、手术用能量器械及其功率调节方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超声手术刀、手术用能量器械及其功率调节方法，超声手术刀包括手持式部件、控制模块、超声发生器和超声刀头，超声手术刀还包括以下模块：负载检测模块，其被配置为检测超声刀头的负载状况，负载检测模块与控制模块的输入端电连接；以及功率变换模块，其输入侧与控制模块的输出端电连接，其输出侧与超声发生器电连接；控制模块被配置为接收负载检测模块的检测信号，并根据该检测信号控制功率变换模块以调节超声发生器的输出功率。本发明的超声手术刀根据自身负载情况自动调节超声发生器的输出功率，在不影响手术效果的前提下，在空载状态下减小超声手术刀刀头不必要的振幅，延长刀具的使用寿命，降低超声手术刀的单次使用成本。

Description

一种超声手术刀、手术用能量器械及其功率调节方法
相关技术
本发明要求申请号为202011212999.8，申请日为2020年11月4日，申请名称为自带超声发生器功能的超声手术刀手柄、超声手术刀系统及其使用方法的中国专利申请的优先权。
技术领域
本发明涉及医疗设备领域，尤其涉及一种超声手术刀、手术用能量器械及其功率调节方法。
背景技术
超声手术刀采用超声能量在各种腔镜手术和常规手术中，用于软组织的止血性分离及组织凝结。随着微创外科手术的普及，超声手术刀已经成为一种常规的手术器械而被广泛应用。
超声手术刀的成本比较贵，因此，超声手术刀并不作为一次性器械使用，但是超声手术刀的刀具具有一定的使用寿命，这决定了超声手术刀并不能无限次循环使用。
如何降低超声手术刀的使用成本，成为目前亟需解决的难题。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本发明提供了一种超声手术刀、手术用能量器械及其功率调节方法，技术方案如下：
一方面，本发明提供了一种超声手术刀，包括手持式部件、控制模块、超声发生器和超声刀头，所述手持式部件上设有激发按键，所述超声手术刀还包括以下模块：
负载检测模块，其被配置为检测所述超声刀头的负载状况，所述负载检测模块与所述控制模块的输入端电连接；以及
功率变换模块，其输入侧与所述控制模块的输出端电连接，其输出侧与所述超声发生器电连接；
所述控制模块被配置为接收所述负载检测模块的检测信号，并根据该检测信号控制所述功率变换模块以调节所述超声发生器的输出功率。
进一步地，所述超声发生器具有两个以上输出功率挡，包括第一输出功率挡和第二输出功率挡，其中，第一输出功率挡对应于所述超声刀头未具有负载时的情形，第二输出功率挡对应于所述超声刀头具有负载时的情形，在所述第一输出功率挡下所述超声发生器的输出功率值小于所述第二输出功率挡下所述超声发生器的输出功率值。
优选地，对应第一输出功率挡的超声发生器的输出功率范围为0.01-3W；对应第二输出功率挡的超声发生器的输出功率范围为3-40W。
进一步地，所述激发按键与所述控制模块的输入端电连接，在所述超声手术刀接通电源的情况下，所述负载检测模块按照预设的频率或延时间隔来检测所述超声手术刀的负载状况；
若所述激发按键被按压，且所述负载检测模块检测到所述超声刀头由带载状态转为空载状态，则所述控制模块控制所述功率变换模块以调节所述超声发生器的输出功率变小；
若所述激发按键被按压，且所述负载检测模块检测到所述超声刀头由空载状态转为带载状态，则所述控制模块控制所述功率变换模块以调节所述超声发生器的输出功率变大；
若所述激发按键未被按压，则所述超声发生器的输出功率为零。
进一步地，所述负载检测模块包括谐振信号采集单元、阻抗计算单元、判定单元，其中，
所述谐振信号采集单元被配置为采集所述超声手术刀的电路处于谐振状态下的电压和电流；
所述阻抗计算单元被配置为根据所述谐振信号采集单元所采集的电压和电流信号，来计算谐振阻抗；
所述判定单元被配置为根据所述阻抗计算单元的计算结果判断所述超声手术刀的负载状况，包括：将所述计算结果与预设的阻抗阈值比较，若计算得到的谐振阻抗大于或等于预设的阻抗阈值，则判定所述超声手术刀的负载状况为带载；若计算得到的谐振阻抗小于预设的阻抗阈值，则判定所述超声手术刀的负载状况为空载。
进一步地，所述负载检测模块包括谐振信号采集单元、判定单元，其中，
所述谐振信号采集单元被配置为采集所述超声手术刀的电路处于谐振状态下的谐振频率；
所述判定单元被配置为根据所述谐振信号采集单元前后两次的信号采集结果判断所述超声手术刀的负载状况，包括：将前后两次的信号采集结果的差值与预设的频率变化阈值比较，若前后两次采集到的谐振频率呈上升趋势且差值的绝对值大于或等于预设的频率变化阈值，则判定所述超声手术刀的负载状况为由带载转为空载；前后两次采集到的谐振频率呈下降趋势且差值的绝对值大于或等于预设的频率变化阈值，则判定所述超声手术刀的负载状况为由空载转为带载。
进一步地，所述功率变换模块为DC/DC变换单元，其与超声功放模块电连接，所述DC/DC变换单元受所述控制模块的控制而输出不同的电压值；
若所述DC/DC变换单元输出的电压低于预设的第一电压阈值，则所述超声功放模块驱动所述超声发生器以所述第一输出功率挡输出功率；
若所述DC/DC变换单元输出的电压高于预设的第二电压阈值，则所述超声功放模块驱动所述超声发生器以所述第二输出功率挡输出功率，其中，第二电压阈值大于或等于第一电压阈值。
进一步地，所述手持式部件包括手柄外壳、换能器组件及电源线，其中，所述控制模块和所述换能器组件设置在所述手柄外壳的收容腔内，且所述换能器组件在所述收容腔中能够绕轴旋转地设置；
所述电源线的一端部在所述收容腔中与所述换能器组件连接，所述电源线的另一端自所述手柄外壳的下部穿出至所述收容腔外。
进一步地，所述换能器组件包括相互固定地设置的换能器壳体与所述超声发生器，所述换能器壳体具有中空腔，所述超声发生器至少后部收容在所述中空腔中，所述换能器组件还包括固设于所述换能器壳体外侧的导电件；
所述导电件至少具有导电部，所述超声发生器与所述导电部之间固定地电连接，所述手柄外壳的所述收容腔中还固定地设置有接电元件，所述接电元件抵靠在所述导电部上，在所述换能器组件相对所述手柄外壳绕自身轴心线转动的过程中，所述接电元件始终与所述导电部接触而保持电连接。
进一步地，所述超声功放模块通过导电件与所述超声发生器连接；
所述超声手术刀还包括刀具，所述刀具的刀杆与所述超声发生器可拆卸地固定连接，所述换能器被配置为对所述超声发生器输送的能量进行转换，并将转换后的能量输送至刀具。
另一方面，本发明提供了一种手术用能量器械，包括：
能量发生装置，其被配置为发生能量；
手持式部件，所述手持式部件上设有激发按键；
负载检测模块，其被配置为检测所述手术用能量器械的负载状况，所述负载状态为空载状况或带载状况；
控制模块，其输入端分别与所述激发按键、负载检测模块电连接；
功率变换模块，其与所述控制模块的输出端电连接，所述功率变换模块被配置为在所述控制模块的控制下，调节所述能量发生装置的输出功率挡；
所述能量发生装置具有两个以上输出功率挡，包括第一输出功率挡和第二输出功率挡，其中，第一输出功率挡对应于所述手术用能量器械未具有负载时的情形，第二输出功率挡对应于所述手术用能量器械具有负载时的情形，在所述第一输出功率挡下所述能量发生装置的输出功率值小于在所述第二输出功率挡下所述能量发生装置的输出功率值；即若所述激发按键被按压，且所述负载检测模块检测到所述手术用能量器械空载，则所述控制模块控制所述功率变换模块调节所述能量发生装置的输出功率挡为第一输出功率挡；若所述激发按键被按压，且所述负载检测模块检测到所述手术用能量器械带载，则所述控制模块控制所述功率变换模块调节所述能量发生装置的输出功率挡为第二输出功率挡；若所述激发按键未被按压，则所述能量发生装置的输出功率为零。
进一步地，所述功率变换模块为DC/DC变换单元，其与功放模块电连接，所述DC/DC变换单元受所述控制模块的控制而输出不同的电压值；
若所述DC/DC变换单元输出的电压低于预设的第一电压阈值，则所述功放模块驱动所述能量发生装置以所述第一输出功率挡输出功率；
若所述DC/DC变换单元输出的电压高于预设的第二电压阈值，则所述功放模块驱动所述能量发生装置以所述第二输出功率挡输出功率，其中，第二电压阈值大于或等于第一电压阈值。
进一步地，所述负载检测模块包括谐振信号采集单元、阻抗计算单元、判定单元，其中，
所述谐振信号采集单元被配置为采集所述手术用能量器械的电路处于谐振状态下的电压和电流；
所述阻抗计算单元被配置为根据所述谐振信号采集单元所采集的电压和电流信号，来计算谐振阻抗；
所述判定单元被配置为根据所述阻抗计算单元的计算结果判断所述手术用能量器械的负载状况，包括：将所述计算结果与预设的阻抗阈值比较，若计算得到的谐振阻抗大于或等于预设的阻抗阈值，则判定所述手术用能量器械的负载状况为带载；若计算得到的谐振阻抗小于预设的阻抗阈值，则判定所述手术用能量器械的负载状况为空载。
进一步地，在所述手术用能量器械的电路导通的情况下，所述负载检测模块按照预设的频率或延时间隔来检测所述手术用能量器械的负载状况。
可选地，所述手术用能量器械为超声手术刀，所述能量发生装置为超声发生器，所述超声发生器设置在手持式部件内部或外部；或者，
所述手术用能量器械为激光刀，所述能量发生装置为激光发生器，所述激光发生器设置在手持式部件内部或外部；或者，
所述手术用能量器械为电刀，所述能量发生装置为电信号发生器，所述电信号发生器设置在手持式部件内部或外部。
进一步地，所述手术用能量器械还包括设置在手持式部件前侧的刀具，所述负载检测模块包括生物传感器，所述生物传感器设置在所述刀具上远离手持式部件的一端，若所述生物传感器检测到与物体接触或在预设的距离阈值内靠近物体，则输出所述手术用能量器械带载的检测结果，否则输出所述手术用能量器械空载的检测结果。
再一方面，本发明提供了一种手术用能量器械的功率调节方法，受调节的手术用能量器械包括激发按钮和能量发生装置，所述激发按钮对能量输出的控制模式被配置为：若所述激发按键被按压，则所述能量发生装置输出能量，若所述激发按键被松开，则所述能量发生装置停止输出能量，在所述激发按键被按压的情况下，所述能量发生装置的输出功率根据该器械的负载状况而被调节，所述功率调节方法包括：
若所述激发按键被按压，且所述器械的负载状况为空载，则调节所述能量发生装置的输出功率至第一输出功率挡；若所述激发按键被按压，且所述器械的负载状况为带载，则调节所述能量发生装置的输出功率至第二输出功率挡，其中，第一输出功率挡小于第二输出功率挡。
可选地，所述功率调节方法适用于以下手术用能量器械：
所述手术用能量器械为超声手术刀，所述能量发生装置为超声发生器，所述超声发生器设置在手持式部件内部或外部；或者，
所述手术用能量器械为激光刀，所述能量发生装置为激光发生器，所述激光发生器设置在手持式部件内部或外部；或者，
所述手术用能量器械为电刀，所述能量发生装置为电信号发生器，所述电信号发生器设置在手持式部件内部或外部。
本发明还提供了一种超声手术刀，包括自带超声发生器功能的超声手术刀手柄，所述超声手术刀手柄包括：
手柄外壳、档位按键、手把；
所述手柄外壳头部设置有手柄连接机构，其用于与刀具连接；
所述手柄外壳内设置有空腔，所述空腔内设置有变压器、换能器、第一PCB板、第二PCB板；
所述第一PCB板设置在所述空腔顶部；
所述变压器设置在所述空腔尾端；
所述第二PCB板设置在所述空腔的握手位置处；
所述第一PCB板、第二PCB板均可设置为控制板或功率板；
所述档位按键设置在所述手柄外壳的前部，其用于切换高低功率挡；
所述手把设置在所述手柄外壳的前部，其用于控制刀具钳夹的开合。
本发明提供的技术方案带来的有益效果如下：
a.在手术用能量器械处于空载状态下，自动运行低功率输出模式，减小超声手术刀刀具在空载状态下不必要的振幅，延长刀具的使用寿命，降低超声手术刀的单次使用成本；
b.根据自身负载情况自动调节超声发生器的输出功率，负载状况下正常输出标准功率，不影响手术效果。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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申请中记载的一些实施例，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为本公开的一个示例性实施例提供的超声手术刀的结构示意图；
图2为本公开的一个示例性实施例提供的超声手术刀手柄的整体结构示意图；
图3为本公开的一个示例性实施例提供的超声手术刀手柄的结构分解示意图；
图4为本公开的一个示例性实施例提供的超声手术刀手柄的内部结构示意图；
图5为本公开的一个示例性实施例提供的超声手术刀手柄中换能器组件与接电元件的连接示意图；
图6为本公开的一个示例性实施例提供的换能器组件的整体结构示意图；
图7为图6的换能器组件的结构分解示意图；
图8为图6的换能器组件的正视图；
图9为沿图8中A1-A1向剖视示意图；
图10为图8中的D处放大示意图；
图11为本公开的又一个示例性实施例提供的超声手术刀手柄的整体结构示意图；
图12为本公开的又一个示例性实施例提供的超声手术刀手柄的结构分解示意图；
图13为本公开的又一个示例性实施例提供的换能器组件的整体结构示意图；
图14为图13的换能器组件的结构分解示意图；
图15为图13的换能器组件的正视图；
图16为沿图15中A2-A2向的剖切示意图；
图17为图13的换能器组件的左视图；
图18为本公开的又一个示例性实施例提供的换能器组件与接电元件的连接结构示意图；
图19为本公开的一个示例性实施例提供的超声手术刀手柄的内部结构示意图；
图20为本公开的一个示例性实施例提供的手术用能量器械的电路示意图；
图21为本公开的一个示例性实施例提供的手术用能量器械的输出功率调节逻辑示意图；
图22为本公开的一个示例性实施例提供的器械负载状况判别流程示意图。
其中，附图标记包括：1、超声手术刀手柄；11、手柄外壳；11a、外壳-左；11b、外壳-右；11c、顶盖；11d、透视窗；
12、换能器组件；121、换能器壳体；1211、前壳体；1212、后壳体；1213、中壳体；121a、直齿圈；
122、超声发生器；1221、变幅杆轴；1222、变幅杆芯；1223、挡圈；1224、第一接电导线/第二接电导线；
123、导电件；1231、第一导电环(第一导电部)；1232、第二导电环(第二导电部)；1233、隔挡圈；1234、绝缘套管；1235、定位凸台；123O、板本体；123a、第一导电片；123b、第二导电片；123c、第一穿孔；123d、第二穿孔；
124、连接螺钉；125、胶垫；126、胶环；127、前挡盖；128、后密封环；129、螺钉；
13、接电元件；131、第一接电元件；132、第二接电元件；13a、第一弹性接电件；13b、第二弹性接电件。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
在超声手术刀的手术操作过程中，需要超声发生器达到一定的输出功率，才能够实现其对软组织的止血性分离及组织凝结，因此，目前的超声手术刀都是被配置有额定的一种或多种输出功率，较多的超声手术刀的手柄上设有大功率键和小功率键，按下大功率键，则超声手术刀工作在大功率模式，此模式下空载状态的超声发生器输出功率的范围在6-9W，通常适用于对软组织切割和分离；按下小功率键，则超声手术刀工作在小功率模式，此模式下空载状态的超声发生器输出功率的范围在3-7.6W，通常适用于对软组织进行凝结。若低于小功率模式下的输出功率，则无法对组织起到手术的作用，因此，现有技术中不容易想到将超声手术刀的超声发生器输出功率调节至低于小功率模式下(3W以下)的输出功率。
在本发明的一个实施例中，提供了一种超声手术刀，包括手持式部件和控制模块，所述手持式部件上设有激发按键，所述激发按键与所述控制模块的输入端电连接；所述超声手术刀还包括以下模块：
负载检测模块，其被配置为检测所述超声手术刀的负载状况，所述负载检测模块与所述控制模块的输入端电连接；以及
功率变换模块，其输入侧与所述控制模块的输出端电连接，其输出侧与超声发生器电连接，所述功率变换模块被配置为在所述控制模块的控制下，调节所述超声发生器以使其输出不同的声功率；
所述超声发生器的输出功率挡至少包括第一输出功率挡和第二输出功率挡，其中，第一输出功率挡对应于所述超声刀头未负载时的情形；第二输出功率档对应于超声刀头具有负载的情形，在所述第一输出功率档下所述的超声发生器的输出功率值小于所述第二输出功率档下所述超声发生器的输出功率；如图21所示，具体地，若所述激发按键被按压，且所述负载检测模块检测到所述超声手术刀空载，则所述控制模块控制所述功率变换模块调节所述超声发生器的输出功率挡为第一输出功率挡；若所述激发按键被按压，且所述负载检测模块检测到所述超声手术刀带载，则所述控制模块控制所述功率变换模块调节所述超声发生器的输出功率挡为第二输出功率挡；若所述激发按键未被按压，则所述超声发生器的输出功率为零。
由于超声发生器的输出功率越大，则超声手术刀的刀具的振幅越大，导致刀具的使用寿命缩短，对于刀具与手柄一体结构的超声手术刀而言，刀具的使用寿命就等于超声手术刀的使用寿命。而在超声手术刀的实际使用中，术者通常习惯先按激发按键，再夹取组织，或者，在组织切割完毕后，激发按键延迟松开，由于很难确保接触组织的同时按下激发按键或离开组织的同时松开激发按键，因此，在使用过程中的一部分时间内，超声手术刀是没有负载但是依然按照带载的标准输出功率，而研究发现，在相同的输出功率下，空载状态条件的超声手术刀的刀具振幅要大于带载状态的超声手术刀的刀具振幅。若采用本实施例的技术方案，在检测到空载状态而调节为较小功率的第一输出功率挡的时间可以基本上认为是本实施例的技术方案延长的超声手术刀的使用寿命，假设每次超声手术刀实际对组织操作的时间为10s，提前按下激发按键至找到组织进行操作的时间为2s，操作完至松开激发按键的时间为1s，则相当于本实施例的技术方案将超声手术刀的使用寿命延长大概30％左右。
本发明不限定激发按键的数量，其可以为一个或多个，以举例来说，本实施例中，激发按键包括两个，分别为大功率激发按键和小功率激发按键，如上所述，分别为大功率激发按键对应设定用于切割的大功率(比如6-9W)，为小功率激发按键对应设定用于凝结的小功率(比如3-7.6W)；显然，无论被按压的是大功率激发按键还是小功率激发按键，上述当检测到所述超声手术刀空载，则调节所述超声发生器以第一输出功率挡输出，对应的超声发生器输出功率可以为0.01W，也可以为大于0.01W且不大于3W这一范围内的任意值，即空载状态下的功率输出小于用于凝结的小功率设定值。本实施例中，第二输出功率档情形对应的超声发生器的输出功率可以设定为不小于3W且不大于45W这一范围内的任意值，比如，空载时超声发生器输出功率为0.01W，检测到带载时超声发生器的输出功率跃升为3W，或者，空载时超声发生器输出功率为0.1W，检测到带载时超声发生器的输出功率跃升为4.5W，或者，空载时超声发生器输出功率为0.2W，检测到带载时超声发生器的输出功率跃升为3.6W，具体地，大功率激发按键和/或小功率激发按键还可以分多档调节，比如小功率激发按键可选择为1-4档，4档功率大约为5-7.6W，3档功率大约为4.3-6.5W，2档功率大约为3.6-5.4W，1档功率大约为3-4.5W，以上多档的设定值定义为在检测到超声刀头带载时，超声发生器跃升的输出功率的起点。随着超声手术刀的超声刀头带载的负荷增大，则超声发生器的实际输出功率增大，设定超声手术刀的超声发生器实际能够输出的最大功率为45W。
本实施例中，对超声手术刀进行空载保护，即当判断当前为空载时，可把输出功率降到足够低，但因为不同刀头之间的差异性，每把刀头阻抗会有点区别，为了确保系统的可靠性和临界状态的稳定性，以及为了保证加载后功率不损失，本实施例的第一输出功率挡的设定值范围为0.01至3W，进一步可选为0.1至3W或者0.5至3W。在不同的实施例中，可以设定不同取值的第一输出功率挡和不同区间范围的第二输出功率挡。
为便于描述说明超声手术刀中各部件的相对位置关系，以上及以下关于前后方向的描述，均是以操作者在握持该超声手术刀进行操作时所观察到的方向进行参考定义的，其中超声手术刀作用于手术部位的位置为前，超声手术刀靠近人体的位置为后。
参见图1所示的超声手术刀系统，其包括超声手术刀，以及向超声手术刀供能的电源适配器3；其中，超声手术刀包括超声手术刀手柄1，以及可拆卸地安装在超声手术刀手柄1上的刀具2。
参见各附图所示，超声手术刀手柄1包括手柄外壳11与换能器组件12，手柄外壳11包括固定连接配合的外壳-左11a与外壳-右11b，以及位于顶部的顶盖11c，其具有一收容腔，换能器组件12整体地收容在该收容腔中且能够绕自身轴心线旋转地设置，所述控制模块16可选地设置在收容腔中，如图4和图19所述。换能器组件12包括相互固定地设置的换能器壳体121与超声发生器122，换能器壳体121具有中空腔，超声发生器122至少后部收容在上述中空腔中并相对换能器壳体121固定。
具体地，参见各附图所示，超声发生器122为一整体式元件，其包括沿轴向依次设置的变幅杆轴1221与变幅杆芯1222，变幅杆轴1221与变幅杆芯1222相接的位置处还形成有一挡圈1223，变幅杆芯1222及挡圈1223全部容置在换能器壳体121的中空腔中，变幅杆轴1221的前部伸出在中空腔外且通过前部的连接螺钉124与刀具2连接。
换能器组件12还包括固设于换能器壳体121外侧的导电件123，该导电件123至少具有导电部，超声发生器122与上述导电部之间固定地电连接，手柄外壳11的收容腔中还固定地设置有接电元件13，该接电元件13抵靠在导电部上，在超声发生器122相对手柄外壳11绕自身轴心线转动的过程中，接电元件13始终与导电部接触而保持电连接。
在本发明的一个超声手术刀的结构实施例中，参见图2至图10所示，导电件123固定地设于换能器壳体121的外侧周部上，该导电部呈圆环状，导电部的轴心线与换能器组件12的轴心线共线延伸。具体地，导电部包括相互绝缘设置且均呈圆环状的第一导电部与第二导电部，超声发生器122具有两个接电导线1224——第一接电导线与第二接电导线，两根接电导线分别与两个导电部之间电连接。
两个导电部在换能器壳体121的轴向上间隔地设置，在本实施例中，导电件123包括均由导电材料制成的两个导电环——第一导电环1231与第二导电环1232，以及设置在第一导电环1231与第二导电环1232之间且由绝缘材料制成的隔挡圈1233，第一导电环1231构成第一导电部、第二导电环1232构成第二导电环1232。第一接电导线1224的端部固设于第一导电环1231上实现电连接，第二接电导线1224的端部固设于第二导电环1232上实现电连接。
第一导电环1231、第二导电环1232及隔挡圈1233相对固定地套设在换能器壳体121的外侧周部上，具体地，每个导电环与隔挡圈1233之间均设置有用于限制两者相对转动的周向限位结构，导电件123整体与换能器壳体121之间还设置有用于限制导电件123旋转与限制导电件123沿轴向运动的定位结构。
在这里，参见图6、图7所示，换能器壳体121包括沿前后方向依次设置的前壳体1211、中壳体1213及后壳体1212，前壳体1211与中壳体1213之间设置有胶垫125与胶环126来实现密封，中壳体1213与后壳体1212之间设置有胶环126来实现密封，并同时将收容在换能器壳体121中的超声发生器122密封在该换能器壳体121中。导电件123固定地安装在中壳体1213上并位于后壳体1212的前部。
导电件123还包括绝缘套管1234，绝缘套管1234固定地套设在中壳体1213的外侧周部上，第一导电环1231、隔挡圈1233及第二导电环1232共同套设在绝缘套管1234的后部管段的外侧周部上，第一导电环1231的前部与绝缘套管1234之间、第一导电环1231的后部与隔挡圈1233的前部之间、隔挡圈1233的后部与第二导电环1232的前部之间、第二导电环1232的后部与后壳体1212的前部之间均通过定位凸台1235与凹槽的方式相互配合定位，如此，导电件123被固定在换能器壳体121上。
参见图3、图5所示，手柄外壳11中还设置有接电元件13，该接电元件13位于换能器组件12的周向外侧，接电元件13抵靠在换能器壳体121的外侧周部上并与导电部相互抵接，具体地，该接电元件13包括相互独立的第一接电元件131与第二接电元件132，第一接电元件131与第二接电元件132均由金属材质制成且沿自身长度方向具有一定的弹性，两者沿手柄外壳11的前后方向间隔地设置，第一接电元件131沿换能器壳体121的径向向内弹性地抵靠在第一导电环1231的外侧周部上，第二接电元件132沿换能器壳体121的径向向内弹性地抵靠在第二导电环1232的外侧周部上。在换能器组件12整体相对手柄外壳11绕自身轴心线旋转的过程中，第一接电元件131与第一导电环1231之间、第二接电元件132与第二导电环1232之间始终接触而保持电连接。
参见图5所示，本实施例中，接电元件13设置在手柄外壳11中并位于上部位置，其位于换能器组件12的上方，使得接电元件13能够向下地抵靠在换能器组件12的外侧周部上以更稳定地保持电连接。
如此，仅需要将接电源线在手柄外壳11的内部去连接接电元件13，然后就可以将电源线从手柄外壳11的下部引出来接入电源，如此，换能器组件12在手柄壳体11中绕自身轴心线转动的过程中，电源线不会跟着旋转，这样就很好地避免了因电源线自手柄外壳11的后部伸出而带来的如手臂施力较大易劳累、电源线打结等一系列问题。
在本发明的超声手术刀的另一个结构实施例中，参见图11至图19所示，本实施例中，导电件123固定地设置在换能器壳体121的后端部，换能器壳体121自身的后部可设置为敞开式，导电件123从后端封闭该换能器壳体121。导电部设置在导电件123的后部，接电元件13设置在手柄壳体11中并位于换能器组件12的后方，接电元件13向前弹性地抵靠在导电部上。
具体地，导电部包括相互绝缘设置的第一导电部与第二导电部，超声发生器122具有两根接电导线——第一接电导线与第二接电导线(图中未示出)，第一接电导线与第一导电部之间电连接，第二接电导线与第二导电部之间电连接。接电元件13也包括相互独立而彼此绝缘设置的第一弹性接电件13a和第二弹性接电件13b，第一弹性接电件13a抵靠在第一导电部上且第二弹性接电件13b抵靠在第二导电部上。上述第一导电部、第二导电部是以换能器组件12的轴心线为旋转中心的圆盘状或圆环状，如此，当换能器组件12绕自身轴心线旋转的过程中，第一弹性接电件13a、第二弹性接电件13b能够分别保持抵靠在第一导电部、第二导电部上。
在本实施例中，导电件123包括板本体123O，以及固设于板本体123O上且由金属材质制成的第一导电片123a与第二导电片123b，其中，第一导电片123a为圆盘状，第二导电片123b呈圆环状且环设在第一导电片123a的周向外侧，第一导电片123a与第二导电片123b沿导电件123的径向间隔地设置，亦即第一导电片123a的外侧周壁与第二导电片123b的内侧周壁在导电件123的径向上具有一定的间距。上述第一导电片123a构成第一导电部，第二导电片123b构成第二导电部。
板本体123O上开设有沿自身厚度方向贯穿的第一穿孔123c与第二穿孔123d，第一接电导线穿设在第一穿孔123c中并通过焊接的方式固定在第一导电片123a上而实现电连接，第二接电导线穿设在第二穿孔123d中并通过焊接的方式固定在第二导电片123b上而实现电连接。
参见图12及附图18所示，第一弹性接电件13a和第二弹性接电件13b均为金属材质制成的弹片，第一弹性接电件13a的下端部、第二弹性接电件13b的下端部各自固定地设置在手柄外壳11中，第一弹性接电件13a的上端部向前抵压在第一导电片123a的后侧面上，第二弹性接电件13b的上端部向前抵压在第二导电片123b的后侧面上。
如此，仅需要将接电源线的两根导电线分别连接第一弹性接电件13a与第二弹性接电件13b，然后就可以将电源线从手柄外壳11的下部引出来接入电源，如此，换能器组件12在手柄壳体11中绕自身轴心线转动的过程中，电源线不会跟着旋转，这样就很好地避免了因电源线自手柄外壳11的后部伸出而带来的如手臂施力较大易劳累、电源线打结等一系列问题。
下面针对负载检测模块检测超声手术刀负载状况的方案进行详细说明：
方案一、根据谐振阻抗来判断超声手术刀是否带载：所述负载检测模块包括谐振信号采集单元、阻抗计算单元、判定单元，谐振信号采集单元参见图20所示的电流电压采样处理单元，在超声手术刀电路的自动调整工作频率以使系统谐振的固有功能前提下，电流电压采样处理单元被配置为采样超声发生器的输出电压和电流，基于此，所述阻抗计算单元计算谐振阻抗，进而判定单元根据谐振阻抗的计算结果来判断所述超声手术刀的负载状况，如图22所示：将所述计算结果与预设的阻抗阈值比较，若计算得到的谐振阻抗大于或等于预设的阻抗阈值，则判定所述超声手术刀的负载状况为带载；若计算得到的谐振阻抗小于预设的阻抗阈值，则判定所述超声手术刀的负载状况为空载。
需要说明的是，本实施例中负载检测模块的各个单元只是按功能划分的单元，而不限定其具体的硬件组成划分，比如阻抗计算单元可以划分在图20中的电流电压采样处理单元，也可以划分在控制模块(MCU or FPGA数字控制中心)；判定单元同样可以有多种划分。
方式二、根据谐振频率的变化来判断超声手术刀是否带载：所述负载检测模块包括谐振信号采集单元、判定单元，所述谐振信号采集单元被配置为采集所述超声手术刀的电路处于谐振状态下的谐振频率，具体地，如图20，在超声手术刀电路的自动调整工作频率以使系统谐振的固有功能前提下，电流电压采样处理单元被配置为采样超声发生器的输出电压和电流，然后将电压和电流的采样结果输送至控制模块(MCU or FPGA数字控制中心)，进行数据处理，得到相应的谐振频率，作为采样结果；
所述判定单元被配置为根据所述谐振信号采集单元前后两次的信号采集结果判断所述超声手术刀的负载状况，包括：将前后两次采样的谐振频率的差值与预设的频率变化阈值比较，若前后两次采集到的谐振频率呈上升趋势且差值的绝对值大于或等于预设的频率变化阈值，则判定所述超声手术刀的负载状况为由带载转为空载；前后两次采集到的谐振频率呈下降趋势且差值的绝对值大于或等于预设的频率变化阈值，则判定所述超声手术刀的负载状况为由空载转为带载。
方式三、超声手术刀还包括设置在手持式部件前侧的刀具，所述负载检测模块包括生物传感器，所述生物传感器设置在所述刀具上远离手持式部件的一端，若所述生物传感器检测到与物体接触或在预设的距离阈值内靠近物体，则输出所述超声手术刀带载的检测结果，否则输出所述超声手术刀空载的检测结果。
在所述超声手术刀接通电源的情况下，针对以上任一中方式，所述负载检测模块按照预设的频率或延时间隔(毫秒或者微秒级别，比如100us-10ms)来检测所述超声手术刀的负载状况。一旦检测到超声手术刀由空载状态转为负载状态，则超声发生器的输出功率快速恢复到正常水平，即第二输出功率挡的区间范围最小值，并随着负载的增大而调谐增大超声发生器的输出功率。
针对方式一和方式二，由于需要采样谐振信号(电压和/或电流)，因此，第一输出功率档情形对应的超声发生器的输出功率不能为零。
下面针对功率变换模块进行详细说明：
在本实施例中，所述功率变换模块为DC/DC变换单元，参见图20，其与超声功放模块电连接，所述DC/DC变换单元受所述控制模块的控制而输出不同的电压值；
若所述DC/DC变换单元输出的电压低于预设的第一电压阈值，则所述超声功放模块驱动所述超声发生器以所述第一输出功率挡输出功率；
若所述DC/DC变换单元输出的电压高于预设的第二电压阈值，则所述超声功放模块驱动所述超声发生器以所述第二输出功率挡输出功率，其中，第二电压阈值大于或等于第一电压阈值。
进一步地，所述超声功放模块通过导电件与所述超声发生器连接，具体地，所述导电件可以为导电弹片和滑环；刀具的刀杆与所述超声发生器固定连接，所述超声发生器被配置为对电能进行能量转换，并将转换后的能量输送至刀具。
在本发明的一个实施例中，提供了一种手术用能量器械，包括：
能量发生装置，其被配置为发生能量；
手持式部件，所述手持式部件上设有激发按键；
负载检测模块，其被配置为检测所述手术用能量器械的负载状况，所述负载状态为空载状况或带载状况；
控制模块，其输入端分别与所述激发按键、负载检测模块电连接；
功率变换模块，其与所述控制模块的输出端电连接，所述功率变换模块被配置为在所述控制模块的控制下，调节所述能量发生装置的输出功率挡；
所述能量发生装置的输出功率挡至少包括第一输出功率挡和第二输出功率挡，其中，第一输出功率挡小于第二输出功率挡；若所述激发按键被按压，且所述负载检测模块检测到所述手术用能量器械空载，则所述控制模块控制所述功率变换模块调节所述能量发生装置的输出功率挡为第一输出功率挡；若所述激发按键被按压，且所述负载检测模块检测到所述手术用能量器械带载，则所述控制模块控制所述功率变换模块调节所述能量发生装置的输出功率挡为第二输出功率挡；若所述激发按键未被按压，则所述能量发生装置的输出功率为零。
本实施例提供的手术用能量器械与上述实施例提供的超声手术刀属于同一发明构思，即为手术用能量器械/超声手术刀提供空载保护，本实施例中手术用能量器械的负载检测模块、功率变换模块与上述实施例中超声手术刀的负载检测模块、功率变换模块一致，通过引用的方式并入本实施例中，不再赘述。可选地，本实施例中的手术用能量器械可以为超声手术刀，所述能量发生装置为超声发生器，所述超声发生器设置在手持式部件内部或外部；或者，
所述手术用能量器械可以为激光刀，所述能量发生装置为激光发生器，所述激光发生器设置在手持式部件内部或外部；或者，
所述手术用能量器械可以为电刀，所述能量发生装置为电信号发生器，所述电信号发生器设置在手持式部件内部或外部。
在本发明的一个实施例中，提供了一种手术用能量器械的功率调节方法，受调节的手术用能量器械包括激发按钮和能量发生装置，所述激发按钮对能量输出的控制模式被配置为：若所述激发按键被按压，则所述能量发生装置输出能量，若所述激发按键被松开，则所述能量发生装置停止输出能量，在所述激发按键被按压的情况下，所述能量发生装置的输出功率根据该器械的负载状况而被调节，所述功率调节方法包括：
若所述激发按键被按压，且所述器械的负载状况为空载，则调节所述能量发生装置的输出功率至第一输出功率挡；若所述激发按键被按压，且所述器械的负载状况为带载，则调节所述能量发生装置的输出功率至第二输出功率挡，其中，第一输出功率挡小于第二输出功率挡。上述功率调节方法适用于以下手术用能量器械：
所述手术用能量器械为超声手术刀，所述能量发生装置为超声发生器，所述超声发生器设置在手持式部件内部或外部；或者，
所述手术用能量器械为激光刀，所述能量发生装置为激光发生器，所述激光发生器设置在手持式部件内部或外部；或者，
所述手术用能量器械为电刀，所述能量发生装置为电信号发生器，所述电信号发生器设置在手持式部件内部或外部。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (18)

1.一种超声手术刀，包括手持式部件、控制模块、超声发生器和超声刀头，所述手持式部件上设有激发按键，其特征在于，所述超声手术刀还包括以下模块：
负载检测模块，其被配置为检测所述超声刀头的负载状况，所述负载检测模块与所述控制模块的输入端电连接；以及
功率变换模块，其输入侧与所述控制模块的输出端电连接，其输出侧与所述超声发生器电连接；
所述控制模块被配置为接收所述负载检测模块的检测信号，并根据该检测信号控制所述功率变换模块以调节所述超声发生器的输出功率。
2.根据权利要求1所述的超声手术刀，其特征在于，所述超声发生器具有多个输出功率挡，包括第一输出功率挡和第二输出功率挡，其中，第一输出功率挡对应于所述超声刀头未具有负载时的情形，第二输出功率挡对应于所述超声刀头具有负载时的情形，在所述第一输出功率挡下所述超声发生器的输出功率值小于所述第二输出功率挡下所述超声发生器的输出功率值。
3.根据权利要求1所述的超声手术刀，其特征在于，对应第一输出功率挡的超声发生器的输出功率范围为0.01至3W；对应第二输出功率挡的超声发生器的输出功率范围为3至45W。
4.根据权利要求1所述的超声手术刀，其特征在于，所述激发按键与所述控制模块的输入端电连接，在所述超声手术刀接通电源的情况下，所述负载检测模块按照预设的频率或延时间隔来检测所述超声手术刀的负载状况；
若所述激发按键被按压，且所述负载检测模块检测到所述超声刀头由带载状态转为空载状态，则所述控制模块控制所述功率变换模块以调节所述超声发生器的输出功率变小；
若所述激发按键被按压，且所述负载检测模块检测到所述超声刀头由空载状态转为带载状态，则所述控制模块控制所述功率变换模块以调节所述超声发生器的输出功率变大；
若所述激发按键未被按压，则所述超声发生器的输出功率为零。
5.根据权利要求1所述的超声手术刀，其特征在于，所述负载检测模块包括谐振信号采集单元、阻抗计算单元、判定单元，其中，
所述谐振信号采集单元被配置为采集所述超声手术刀的电路处于谐振状态下的电压和电流；
所述阻抗计算单元被配置为根据所述谐振信号采集单元所采集的电压和电流信号，来计算谐振阻抗；
所述判定单元被配置为根据所述阻抗计算单元的计算结果判断所述超声手术刀的负载状况，包括：将所述计算结果与预设的阻抗阈值比较，若计算得到的谐振阻抗大于或等于预设的阻抗阈值，则判定所述超声手术刀的负载状况为带载；若计算得到的谐振阻抗小于预设的阻抗阈值，则判定所述超声手术刀的负载状况为空载。
6.根据权利要求1所述的超声手术刀，其特征在于，所述负载检测模块包括谐振信号采集单元、判定单元，其中，
所述谐振信号采集单元被配置为采集所述超声手术刀的电路处于谐振状态下的谐振频率；
所述判定单元被配置为根据所述谐振信号采集单元前后两次的信号采集结果判断所述超声手术刀的负载状况，包括：将前后两次的信号采集结果的差值与预设的频率变化阈值比较，若前后两次采集到的谐振频率呈上升趋势且差值的绝对值大于或等于预设的频率变化阈值，则判定所述超声手术刀的负载状况为由带载转为空载；前后两次采集到的谐振频率呈下降趋势且差值的绝对值大于或等于预设的频率变化阈值，则判定所述超声手术刀的负载状况为由空载转为带载。
7.根据权利要求2所述的超声手术刀，其特征在于，所述功率变换模块为DC/DC变换单元，其与超声功放模块电连接，所述DC/DC变换单元受所述控制模块的控制而输出不同的电压值；
若所述DC/DC变换单元输出的电压低于预设的第一电压阈值，则所述超声功放模块驱动所述超声发生器以所述第一输出功率挡输出功率；
若所述DC/DC变换单元输出的电压高于预设的第二电压阈值，则所述超声功放模块驱动所述超声发生器以所述第二输出功率挡输出功率，其中，第二电压阈值大于或等于第一电压阈值。
8.根据权利要求7所述的超声手术刀，其特征在于，所述手持式部件包括手柄外壳、换能器组件及电源线，其中，所述控制模块和所述换能器组件设置在所述手柄外壳的收容腔内，且所述换能器组件在所述收容腔中能够绕轴旋转地设置；
所述电源线的一端部在所述收容腔中与所述换能器组件连接，所述电源线的另一端自所述手柄外壳的下部穿出至所述收容腔外。
9.根据权利要求8所述的超声手术刀，其特征在于，所述换能器组件包括相互固定地设置的换能器壳体与所述超声发生器，所述换能器壳体具有中空腔，所述超声发生器至少后部收容在所述中空腔中，所述换能器组件还包括固设于所述换能器壳体外侧的导电件；
所述导电件至少具有导电部，所述超声发生器与所述导电部之间固定地电连接，所述手柄外壳的所述收容腔中还固定地设置有接电元件，所述接电元件抵靠在所述导电部上，在所述换能器组件相对所述手柄外壳绕自身轴心线转动的过程中，所述接电元件始终与所述导电部接触而保持电连接。
10.一种手术用能量器械，其特征在于，包括：
能量发生装置，其被配置为发生能量；
手持式部件，所述手持式部件上设有激发按键；
负载检测模块，其被配置为检测所述手术用能量器械的负载状况，所述负载状态为空载状况或带载状况；
控制模块，其输入端与所述负载检测模块电连接；
功率变换模块，其与所述控制模块的输出端电连接，所述功率变换模块被配置为在所述控制模块的控制下，调节所述能量发生装置的输出功率；
所述能量发生装置具有多个输出功率挡，包括第一输出功率挡和第二输出功率挡，其中，第一输出功率挡对应于所述手术用能量器械未具有负载时的情形，第二输出功率挡对应于所述手术用能量器械具有负载时的情形，在所述第一输出功率挡下所述能量发生装置的输出功率值小于在所述第二输出功率挡下所述能量发生装置的输出功率值。
11.根据权利要求10所述的手术用能量器械，其特征在于，所述功率变换模块为DC/DC变换单元，其与功放模块电连接，所述DC/DC变换单元受所述控制模块的控制而输出不同的电压值；
若所述DC/DC变换单元输出的电压低于预设的第一电压阈值，则所述功放模块驱动所述能量发生装置以所述第一输出功率挡输出功率；
若所述DC/DC变换单元输出的电压高于预设的第二电压阈值，则所述功放模块驱动所述能量发生装置以所述第二输出功率挡输出功率，其中，第二电压阈值大于或等于第一电压阈值。
12.根据权利要求10所述的手术用能量器械，其特征在于，所述负载检测模块包括谐振信号采集单元、阻抗计算单元、判定单元，其中，
所述谐振信号采集单元被配置为采集所述手术用能量器械的电路处于谐振状态下的电压和电流；
所述阻抗计算单元被配置为根据所述谐振信号采集单元所采集的电压和电流信号，来计算谐振阻抗；
所述判定单元被配置为根据所述阻抗计算单元的计算结果判断所述手术用能量器械的负载状况，包括：将所述计算结果与预设的阻抗阈值比较，若计算得到的谐振阻抗大于或等于预设的阻抗阈值，则判定所述手术用能量器械的负载状况为带载；若计算得到的谐振阻抗小于预设的阻抗阈值，则判定所述手术用能量器械的负载状况为空载。
13.根据权利要求12所述的手术用能量器械，其特征在于，在所述手术用能量器械的电路导通的情况下，所述负载检测模块按照预设的频率或延时间隔来检测所述手术用能量器械的负载状况。
14.根据权利要求10-13中任一项所述的手术用能量器械，其特征在于，所述手术用能量器械为超声手术刀，所述能量发生装置为超声发生器，所述超声发生器设置在手持式部件内部或外部；或者，
所述手术用能量器械为激光刀，所述能量发生装置为激光发生器，所述激光发生器设置在手持式部件内部或外部；或者，
所述手术用能量器械为电刀，所述能量发生装置为电信号发生器，所述电信号发生器设置在手持式部件内部或外部。
15.根据权利要求10所述的手术用能量器械，其特征在于，所述手术用能量器械还包括设置在手持式部件前侧的刀具，所述负载检测模块包括生物传感器，所述生物传感器设置在所述刀具上远离手持式部件的一端，若所述生物传感器检测到与物体接触或在预设的距离阈值内靠近物体，则输出所述手术用能量器械带载的检测结果，否则输出所述手术用能量器械空载的检测结果。
16.一种手术用能量器械的功率调节方法，受调节的手术用能量器械包括激发按钮和能量发生装置，所述激发按钮对能量输出的控制模式被配置为：若所述激发按键被按压，则所述能量发生装置输出能量，若所述激发按键被松开，则所述能量发生装置停止输出能量，其特征在于，在所述激发按键被按压的情况下，所述能量发生装置的输出功率根据该器械的负载状况而被调节，所述功率调节方法包括：
若所述激发按键被按压，且所述器械的负载状况为空载，则调节所述能量发生装置的输出功率至第一输出功率挡；若所述激发按键被按压，且所述器械的负载状况为带载，则调节所述能量发生装置的输出功率至第二输出功率挡，其中，第一输出功率挡小于第二输出功率挡。
17.根据权利要求16所述的功率调节方法，其特征在于，适用于以下手术用能量器械：
所述手术用能量器械为超声手术刀，所述能量发生装置为超声发生器，所述超声发生器设置在手持式部件内部或外部；或者，
所述手术用能量器械为激光刀，所述能量发生装置为激光发生器，所述激光发生器设置在手持式部件内部或外部；或者，
所述手术用能量器械为电刀，所述能量发生装置为电信号发生器，所述电信号发生器设置在手持式部件内部或外部。
18.一种超声手术刀，其特征在于，包括自带超声发生器功能的超声手术刀手柄，所述超声手术刀手柄包括：
手柄外壳、档位按键、手把；
所述手柄外壳头部设置有手柄连接机构，其用于与刀具连接；
所述手柄外壳内设置有空腔，所述空腔内设置有变压器、换能器、第一PCB板、第二PCB板；
所述第一PCB板设置在所述空腔顶部；
所述变压器设置在所述空腔尾端；
所述第二PCB板设置在所述空腔的握手位置处；
所述第一PCB板、第二PCB板均可设置为控制板或功率板；
所述档位按键设置在所述手柄外壳的前部，其用于切换高低功率挡；
所述手把设置在所述手柄外壳的前部，其用于控制刀具钳夹的开合。
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