本发明专利技术涉及一种在作用于病人组织的超声手术仪的端面产生包络脉冲超声频率振动能的改进的方法和设备，它包括在第一时间部分期间提供具有第一包络和最大幅度而在第二时间部分期间具有第二包络和最小幅度的包络脉冲信号，所述第二时间部分大于或等于第一时间部分的持续时间，所述第一时间部分的持续时间介于１毫秒到５０毫秒之间，而最大幅度介于最小幅度的２到２０倍的范围内。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
本专利技术总的涉及超声手术设备。本专利技术尤其涉及一种在超声手术仪的作用于病人组织的超声声极末端处产生超声频率振动能量的包络脉冲的改进的方法和装置，超声频率振动能量的脉冲幅度和超声频率振动能量的脉冲持续时间之间存在特定的关系，使得可以使超声声极实现以前无法实现的振动幅度，并具有更加有利的手术效果。超声手术装置通常工作在20kHz和60kHz的频率之间，并且应用于多种外科专业包括神经外科、普通外科和眼外科。通常情况下，超声手术装置产生的超声频率振动能量作用于超声声极，声极沿纵向方向振动，并与病人组织接触。除了手术效果以外，超声手术装置在其他外科应用中可以对所接触的病人组织进行切开、断开和/或凝结。由于受限于机械加工的容限以及用于制造手术装置的材料的固有的物理特性，超声手术装置产生超声频率振动能量的能力有限。例如，在制造用于接触病人组织的超声声极时，通常采用钛合金。钛合金的固有疲劳强度和最大应力是不能超过的，否则，超声声极就会断裂。再比如，将所提供的电能转换成超声频率振动能量的超声电机可以采用压电陶瓷来制造。压电陶瓷在将电能有效转换成振动能量的能力方面也存在与生具有的限制，包括对所施加的电压的限制，因而陶瓷元件并不具有令人感到轻松的压电特性。但是，本专利技术中称为“模式耦合”现象通常用来建立超声手术装置的工作上限(upper performance bound)。在超声手术装置的超声声极的振动幅度增加到在所希望的谐振频率下超声频率振动能量与其它的振动模式(本文中称为‘寄生模式’)相耦合这样一个水平时，就会发生模式耦合。寄生振动模式视系统的设计不同，可以是低频、近频或高频。寄生振动模式可以是纵向模或横向模，也可以是更为复杂的耦合模式。当超声电极是细长的探头或长度大于特定超声手术装置的谐振频率的一个波长时，模式耦合现象特别令人头疼。当超声声极短于一个波长时，会出现模式耦合现象，当超声电极的形状不是细长探头(比方说是扁平的凸出辐射面)时，也会出现模式耦合现象。超声手术装置最常见的模式耦合类型是较低频或邻近率频率横模的激励，使得超声声极同时以所希望的纵向振动模式和不希望的横向振动模式进行振动。这种类型的耦合振动容易在超声声极材料中产生足以使超声声极断裂的应力。在高振动幅度下工作的超声手术装置还会在超声电极振动时，因内部摩擦，主要在超声电机中以及在超声电极材料中产生所不希望的热量和其它损耗。如果在通常的过程中超声电机过热，那么就需要对超声电机进行冷却(例如强制通风或水冷)，这样就使得超声手术手持件由于添加的补给线而变得价格昂贵而且笨重。如果超声电极发烫，病人的组织就会被灼伤。模式耦合以及产生的热量是对超声手术系统的使用的最根本的限制。本专利技术所专利技术或所要揭示的是一种产生超声频率振动能量包络脉冲的超声手术设备和方法，它能够抑制或消除模式耦合，从而使超声声极工作在以往技术所无法实现的振动幅度下，因而大大方便了手术过程。另外，由于大大方便了手术过程，使得加到病人组织上的超声频率振动能量的有效剂量也为最小。再有，由于超声声极仅在很短的时间内工作在高振动幅度下，这样就减少了超声声极的内部热量，同时也减少了超声电机所消耗的电能。一些专利中揭示了开关式或脉冲式的振动工具的使用。授权给Harlt的美国专利4,614,178采用一种剂量仪和控制电路来切换超声治疗设备中的操作。检测器电路用来监视对治疗头的监视，从而治疗持续时间的测量可以在启动状态与中断状态之间切换。这种治疗装置而非手术装置用来把热量传送到病人的组织，而操作状态之间的切换用来确保将合适的热剂量传送到病人。授权给Kuris的美国专利3,980,906具有在10Hz到1000Hz的范围内，以重复的声波间隔，产生猝发的超声频率振荡的驱动电路，重复声波间隔的超声频率振荡施加到超声仪如牙刷和剃须刀上。该专利采用猝发的超声能量来减小滑动摩擦以使剃须时的移动更光滑，从而使对使用者的操作具有满意的触觉。每一猝发的超声机械振动持续1/2的声波间隔，使得“开”与“关”具有相等的持续时间。授权给Inoue的美国专利4,343,111具有一种超声机械加工方法，其中，振动能量是间隙中断的，用以产生一系列在时间上隔开的猝发的振动振荡，并且在每一猝发期间，修改振动的频率和幅度。该专利采用猝发的超声能量，来减小加工金属件的表面粗糙度，并将不规则的外形轮廓加工成金属件。授权给Britton的美国专利3,673,475具有一种驱动电路，用来产生施加到带有往复电枢的齿冲击工具的脉冲。该专利揭示了一种驱动电路，用以产生‘拉回’随后又‘驱动’电枢的脉冲，这是一种不适用于超声频率可振工具的技术。上述专利中没有一个给出采用包络脉冲的超声频率振动能量用于病人组织的手术，没有一个采用包络脉冲的超声频率振动能量来抑制或消除上述如模式耦合的现象，并且没有一个采用包络脉冲的超声频率振动能量来使超声声极和超声电机中的内部热生成为最小。这些专利没有揭示任何由于超声频率振动能量的脉冲幅度与超声频率振动能量的脉冲的持续时间之间的关系所带来的好处。授权给Broadwin的美国专利4,827,911具有超声手术手持件，超声手术手持件具有用来在恒定的工作高幅度和恒定的等待低幅度之间自动重复切换超声振动幅度的切换装置，恒定的工作高幅度和恒定的等待低幅度与吸入和灌入组合在一起使用，用于增强断开及改进手术控制。本专利技术工作时，使连续的振动操作中断，具有通/断占空比，其具有合适的第一、第二、第三和第四模式的“接通”时间分别为50毫秒、100毫秒、150毫秒和200毫秒。使连续的振动操作中断而具有至少为30Hz的重复率，从而操作人员不会抱怨在低幅度下进行操作。Broadwin的专利没有给出或理解采用包络脉冲的超声频率振动能量来抑制或消除本文中所描述的模式耦合现象，它没有给出采用包络脉冲的超声频率振动能量来减少超声声极和超声电机中的热生成，也没有揭示任何由于脉冲超声振动能量幅度与脉冲超声频率振动能量持续时间之间的关系所带来的好处。专利技术目的除了所要求的特性以外，本专利技术的总的目的是提供一种向超声声极传递包络脉冲超声频率振动能量的方法和设备，用于在特定的持续时间内和以特定的幅度作用于病人组织，从而可以使超声声极驱动至先前所无法实现的幅度并且更便利于进行外科手术。本专利技术进一步的目的是提供一种向超声声极传递包络脉冲超声频率振动能量的方法和设备，用于在特定的持续时间内和以特定的幅度作用于病人组织，从而使本文中所描述的模式耦合现象得以减小、最小、抑制或消除。本专利技术再进一步的目的是提供一种向超声声极传递包络脉冲超声频率振动能量的方法和设备，用于在特定的持续时间内和以特定的幅度作用于病人组织，从而更便利于进行外科手术，因而使作用于病人组织的超声频率振动能量的有效剂量为最小。本专利技术更进一步的目的是提供一种向超声声极传递包络脉冲超声频率振动能量的方法和设备，用于在特定的持续时间内和以特定的幅度作用于病人组织，从而使超声电机所消耗的电能为最小，而得到一种更加冷却运行的超声电机。本专利技术最后的目的是提供一种向超声声极传递包络脉冲超声频率振动能量的方法和设备，用于在特定的持续时间内和以特定的幅度作用于病人组织，从而使超声声极的内部产生的热量为最小。专利技术概述本专利技术所揭示的设本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种传递包络脉冲超声频率振动能量的超声手术设备，所述超声手术设备具有要由使用者手持和操作的外壳、支承在所述外壳内的超声电机、与所述超声电机相连并延伸到所述外壳以外处的超声声极，所述超声声极具有与病人组织啮合并且与所述超声电机一起可在某一谐振频率下振动的端面，其特征在于，所述超声所述设备包含：与所述超声电机电相连用来向所述超声电机提供电能以产生施加到所述产生声极的产生频率振动能的电源控制电路；与所述电源控制电路电相连用来测量在所述谐振频率下并且与所述超声声 极的振动幅度成正比的电振动信号从而电源控制电路在所述谐振频率下向所述超声电机提供电能的振动监视器电路，以及与所述电源控制电路电相连用来产生包络脉冲信号的包络发生器电路，所述包络脉冲信号在第一时间部分期间具有第一包络和最大幅度，而在 第二时间部分内具有第二包络和最小幅度，所述第二时间部分等于或大于但不超过所述第一时间部分持续时间的三倍，所述第一时间部分的持续时间介于１毫秒到５０毫秒之间，而所述最大幅度介于所述最小幅度的２到２０倍的范围内，从而与所述电振动信号一起，所述电源控制电路调整对所述超声电机电能提供以产生包络脉冲超声频率振动能。...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：WW西米诺，
申请(专利权)人：声外科技术有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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