高壓功率放大器：超聲骨刀設(shè)計與研究的核心驅(qū)動力

　　實(shí)驗(yàn)名稱：超聲振動骨刀切削試驗(yàn)

　　研究方向：傳統(tǒng)骨刀難以滿足高精度、高效率以及低損傷的骨科手術(shù)要求。超聲振動骨刀則是將超聲振動施加在骨刀刀頭上的一種新型的治療工具，它具有切削精度高、效率高、以及組織選擇性切削等優(yōu)點(diǎn)，同時還可以有效降低對骨骼、血管以及神經(jīng)組織的損傷，有助于術(shù)后患者的傷口愈合和恢復(fù)。針對當(dāng)前臨床傳統(tǒng)骨刀存在的問題，提出超聲振動骨刀的設(shè)計方案，并對超聲振動骨刀的振動特性以及切削機(jī)理進(jìn)行試驗(yàn)研究，研發(fā)用于醫(yī)學(xué)臨床使用的超聲振動骨刀，通過調(diào)節(jié)超聲振動骨刀工作電壓大小等手段，可調(diào)節(jié)骨刀刀頭的振動幅度，當(dāng)骨刀刀頭和骨骼接觸作用后，通過骨刀刀頭對骨骼的高頻振動沖擊作用，可達(dá)到切割骨骼的目的。使用超聲振動骨刀時可以有效的避免切到病人的神經(jīng)血管等軟組織，使得手術(shù)過程的整個安全性得到了提升，即使醫(yī)師在進(jìn)行手術(shù)的過程中不經(jīng)意間觸碰到病人的血管，超聲振動骨刀也不會切破血管，也不會使得整個手術(shù)區(qū)域變成一片血肉模糊，不會因此而影響手術(shù)的正常進(jìn)行或者手術(shù)速度。

　　實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/strong>調(diào)節(jié)功率放大器的輸出功率，通過激光測振儀測得不同超聲功率下的超聲振幅，為后期實(shí)驗(yàn)做鋪墊。

　　測試設(shè)備：高壓功率放大器、信號發(fā)生器、示波器、超聲骨刀、激光測振儀等。

　　實(shí)驗(yàn)過程：信號發(fā)生器發(fā)出高頻超聲激勵信號為超聲振動骨刀裝置提供激勵信號，ATA-4052C高壓功率放大器將激勵信號放大輸出至超聲骨刀，示波器用于觀察功率放大器的輸出頻率以及波形，以便實(shí)時調(diào)節(jié)功率放大器的輸出信號，使超聲振動骨刀裝置始終工作在諧振狀態(tài)，調(diào)節(jié)功率放大器的輸出功率，通過激光測振儀測得不同超聲功率下的超聲振幅，實(shí)驗(yàn)原理圖如圖1-1。

圖1-1超聲振動骨刀切削試驗(yàn)裝置示意圖

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果：通過激光測振儀測得不同超聲功率下的超聲振幅如圖1-2所示，從圖1-2中可以看出，隨著功率放大器的輸出功率的增加，超聲振動骨刀輸出振幅也在不斷增加，且隨著輸出功率的增加超聲振動骨刀振幅值呈現(xiàn)近似線性變化，超聲振動骨刀振幅值在超聲波發(fā)生器輸出功率為100%時達(dá)到最大，超聲振動骨刀振幅在超聲波發(fā)生器輸出功率為40-60%時上升較為平緩。

圖1-2不同超聲功率下的超聲振動骨刀輸出振幅

　　放大器在該實(shí)驗(yàn)中發(fā)揮的效能：功率放大器

　　選擇該功率放大器的原因：失真度低、電壓精準(zhǔn)度高、帶寬高、輸出波形好、操作簡單、調(diào)節(jié)方便、輸出阻抗較小，能夠使信號達(dá)到80dB的信噪比；

　　?功率放大器推薦：ATA-4052C

圖：ATA-4052C高壓功率放大器指標(biāo)參數(shù)

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