超声刀刀杆谐振控制装置及控制方法制造方法及图纸

技术编号：15360945 阅读：153 留言：0更新日期：2017-05-17 22:13

本发明专利技术涉及一种超声刀刀杆谐振控制装置及控制方法，其解决了现有超声刀刀杆的谐振控制装置结构复杂、噪声抑制能力弱、控制精度低的技术问题，其包括FPGA模块、DAC模块、ADC模块一、ADC模块二、放大电路模块、电流监测模块、电压监测模块、电源模块和时钟模块，DAC模块与FPGA模块连接，ADC模块一与FPGA模块连接，ADC模块二与FPGA模块连接，放大电路模块的输入端与DAC模块连接；电流监测模块的输入端、电压监测模块的输入端分别与放大电路模块的输出端连接；电流监测模块的输出端与ADC模块一连接，电压监测模块的输出端与ADC模块二连接。其可广泛应用于超声刀控制系统。

Ultrasonic knife rod resonant control device and method

The invention relates to an ultrasonic knife rod resonant control device and method, which solves the existing resonant ultrasound knife rod control device of complex structure, noise suppression ability and low precision control technology, including FPGA module, DAC module, ADC module, ADC module, two amplifying circuit module and a current monitoring module, voltage monitoring module, power supply module and clock module, the DAC module is connected with the FPGA module, the ADC module is connected with the FPGA module, the ADC module two is connected with the FPGA module, the input end of the amplifying circuit module is connected with the DAC module; the input end of the current monitoring module, voltage monitoring module is respectively connected with the amplification circuit the module is connected to the output end; the output current monitoring module and ADC module connection, the output end of the voltage monitoring module and ADC module connection two. It can be widely used in ultrasonic knife control system.

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【技术实现步骤摘要】
超声刀刀杆谐振控制装置及控制方法
本专利技术涉及一种控制装置及控制方法，具体说是一种超声刀刀杆谐振控制装置及控制方法。
技术介绍
超声刀在外科手术中得到越来越广泛的应用，根据具体器械的构造和工作原理，超声刀可以在切割组织的同时进行凝血，其工作过程中没有电流通过人体，组织焦痂小，从而对患者的损伤小。超声刀可以被用于开放式外科手术、腹腔镜或内窥镜外科手术(包括机器人辅助的手术)。超声刀一般包括超声刀主机、驱动柄、刀头以及控制开关，刀头由手柄、刀杆和刀尖组成。超声刀工作时，超声刀主机控制刀头的刀杆和刀尖进行高频率往复运动来产生止血和切割的效果。在实际使用中，刀头随着负载的变化振幅也在不断的变化从而导致切割的效率降低，严重影响使用效果。要使超声刀刀杆和刀尖处于最佳工作状态，必须通过控制装置使其处于谐振工作状态。超声刀刀杆的谐振频率会随着接触的人体组织的不同而不断的发生变化。如说明书附中图1所示超声等效电路模型，当超声刀刀杆处于谐振状态时，感抗和容抗抵消，超声刀等效电路模型呈现的阻抗值就是纯电阻，此时反馈的超声刀两端的电压和电流是同相位，否则由于容抗和感抗的影响，反馈的超声刀两端的电压和电流存在一定的相位差。现有的控制装置一般采用现场反馈的电压和电流信号通过两输入的过零比较器，微处理器然后再监测过零比较器的输出的方波的时间差评估电压和电流的相位差，从而确定刀杆是否工作在谐振状态。这样的装置主要存在以下技术缺陷：1)当通过过零比较器时，易受到信号零点位置处的噪声干扰，抑制信号噪声的能力比较薄弱，导致比较大的误差；2)电路结构比较复杂。
技术实现思路
本专利技术就是为了解决...
超声刀刀杆谐振控制装置及控制方法

【技术保护点】
一种超声刀刀杆谐振控制装置，其特征是，包括FPGA模块、DAC模块、ADC模块一、ADC模块二、放大电路模块、电流监测模块、电压监测模块、电源模块、时钟模块和输出接口模块，所述DAC模块与所述FPGA模块连接，所述ADC模块一与所述FPGA模块连接，所述ADC模块二与所述FPGA模块连接，所述放大电路模块的输入端与所述DAC模块连接；所述输出接口模块与所述放大电路模块的输出端连接，所述电流监测模块的输入端与所述放大电路模块的输出端连接，所述电压监测模块的输入端与所述放大电路模块的输出端连接；所述电流监测模块的输出端与所述ADC模块一连接，所述电压监测模块的输出端与所述ADC模块二连接；所述电源模块与所述FPGA模块连接，所述时钟模块与所述FPGA模块连接。

【技术特征摘要】
1.一种超声刀刀杆谐振控制装置，其特征是，包括FPGA模块、DAC模块、ADC模块一、ADC模块二、放大电路模块、电流监测模块、电压监测模块、电源模块、时钟模块和输出接口模块，所述DAC模块与所述FPGA模块连接，所述ADC模块一与所述FPGA模块连接，所述ADC模块二与所述FPGA模块连接，所述放大电路模块的输入端与所述DAC模块连接；所述输出接口模块与所述放大电路模块的输出端连接，所述电流监测模块的输入端与所述放大电路模块的输出端连接，所述电压监测模块的输入端与所述放大电路模块的输出端连接；所述电流监测模块的输出端与所述ADC模块一连接，所述电压监测模块的输出端与所述ADC模块二连接；所述电源模块与所述FPGA模块连接，所述时钟模块与所述FPGA模块连接。2.根据权利要求1所述的超声刀刀杆谐振控制装置，其特征在于，所述FPGA模块设有ADC数据接收单元一、数据处理单元一、双口RAM单元一、乘法器一、FFT运算单元一、双口RAM单元二、采集控制单元、窗函数单元、ADC数据接收单元二、数据处理单元二、双口RAM单元三、乘法器二、FFT运算单元二、双口RAM单元四、相位差值计算单元、信号产生单元、频率控制单元、频率预设单元、相位值计算单元一、相位值计算单元二，所述数据处理单元一与所述ADC数据接收单元一连接，所述双口RAM单元一与所述数据处理单元一连接，所述乘法器一与所述双口RAM单元一连接，所述FFT运算单元一与所述乘法器一连接，所述双口RAM单元二与所述FFT运算单元一连接，所述相位值计算单元一与双口RAM单元二连接，所述数据处理单元二与所述ADC数据接收单元二连接，所述双口RAM单元三与所述数据处理单元二连接，所述乘法器二与所述双口RAM单元三连接，所述FFT运算单元二与所述乘法器二连接，所述双口RAM单元四与所述FFT运算单元二连接，所述相位值计算单元二与双口RAM单元四连接，所述相位差值计算单元分别与所述相位值计算单元一、相位值计算单元二连接，所述频率控制单元与所述相位差值计算单元连接，所述信号产生单元与所述频率控制单元连接，所述频率预设单元与频率控制单元连接；所述窗函数单元分别与所述乘法器一、乘法器二连接。3.一种应用如权利要求2所述的超声刀刀杆谐振控制装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)上电初始化；(2)预设输出电信号的频率；(3)所述电流监测模块采集放大电路模块输出的电流信号并送入数据处理单元一进行噪音过滤，所述电压监测模块采集放大电路模块输出的电压信号并送入数据处理单元二进行噪音过滤；(4)过滤后电流信号与过滤后的电压信号经过所述窗函数单元相乘处理之后得到有限长序列的电流信号与电压信号；(5)所述步骤(4)输出的电流信号被所述FFT运算单元一进行快速傅立叶变换，所述步骤(4)输出的电压信号被所述FFT运算单元二进行快速傅立叶变换；(6)由所述相位值计算单元一、相位值计算单元二分别计算所述步骤(5)输出电流和电压的相位值；(7)通过所述相位差值计算单元求得电压和电流的相位差；(8)如果相位差大于0，由频率控制单元减小输出信号的频率并返回到步骤(3)；如果相位差小于0，则由频率控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：于江涛，张启进，姚大强，董晓宇，孙晓辉，
申请(专利权)人：山东威瑞外科医用制品有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37

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