伴隨著生物醫學電子學的迅速興起,手術刀已經從單純的金屬刀片發展為融合現代高科技的手術器具:電凝刀、氬氣刀、高頻電刀、超聲手術刀等。
所謂超聲手術刀,是指采用超聲能對軟組織進行止血切開和凝固的一種外科手術裝置,用來代替普通的手術刀來切除人體的病變組織或器官,以達到手術治療的目的。超聲手術刀適用于需要控制出血和最小程度熱損傷的軟組織進行切開的場合,因此被廣泛地應用于外科手術。如今,超聲外科手術刀及其衍生的手術器具幾乎已進入外科手術的各個專科領域,并成為了外科技術進步的標志之一。
但是,現有的超聲手持治療頭因其加工中的選材、裝配及工藝要求甚高,稍有誤差就不能滿足其諧振頻率的設計要求而報廢;已合格的超聲手持治療頭在儲存和使用過程中因時效老化、磨損等也易造成該超聲手持治療頭偏離其諧振頻率而失效或縮短使用時間。
為了避免以上的不足,本文設計了一種精確校準超聲手術刀諧振頻率的電路裝置,該電路通過電反饋自動掃頻使超聲手持治療刀頭總是工作在諧振狀態。而且,對于不同頻率段的超聲手持治療頭,該電路也能自適應匹配使用。
論文共分為六章。其中第一章為緒論;第二章介紹了超聲電源總體解決方案;第三章介紹了系統硬件電路設計;第四章介紹了系統的主板系統電路軟件設計與開發;第五章是上位機軟件設計和數據分析;第六章是總結與展望。
本文主要內容包括:
1.介紹了超聲手術刀的研究背景和其相關技術的國內外發展的狀況,簡要闡明了超聲治療的原理,超聲手術刀的組成結構以及工作原理。
2.設計并制作了基于STC單片機為微控制器的系統硬件電路平臺。系統利用單片機控制DDS芯片產生可調頻率的電壓信號。比起一般的可編程計數器或是定時器電路,DDS芯片輸出信號的頻率切換變化反應快,精度高;系統以刀頭電流信號的大小來檢測電路是否到達諧振狀態,電路結構簡單,對超聲刀正常工作影響小;系統通過控制數控工作電源調節電路輸出級的工作電壓,實現在一定范圍內的超聲刀電功率輸出的任意調節。
3.設計了系統硬件電路平臺的控制軟件以及上位機人機對話軟件。電路平臺的控制軟件包括變步長諧振頻率自動搜索、諧振頻率跟蹤、超聲功率調整、數據上傳等功能模塊。上位機軟件為VB交互界面...
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