高壓功率放大器：超聲骨刀設(shè)計(jì)與研究的核心驅(qū)動(dòng)力

　　實(shí)驗(yàn)名稱：超聲振動(dòng)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(dòng)骨刀則是將超聲振動(dòng)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(shí)還可以有效降低對(duì)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(duì)當(dāng)前臨床傳統(tǒng)骨刀存在的問(wèn)題，提出超聲振動(dòng)骨刀的設(shè)計(jì)方案，并對(duì)超聲振動(dòng)骨刀的振動(dòng)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(dòng)骨刀，通過(guò)調(diào)節(jié)超聲振動(dòng)骨刀工作電壓大小等手段，可調(diào)節(jié)骨刀刀頭的振動(dòng)幅度，當(dāng)骨刀刀頭和骨骼接觸作用后，通過(guò)骨刀刀頭對(duì)骨骼的高頻振動(dòng)沖擊作用，可達(dá)到切割骨骼的目的。使用超聲振動(dòng)骨刀時(shí)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(guò)程的整個(gè)安全性得到了提升，即使醫(yī)師在進(jìn)行手術(shù)的過(guò)程中不經(jīng)意間觸碰到病人的血管，超聲振動(dòng)骨刀也不會(huì)切破血管，也不會(huì)使得整個(gè)手術(shù)區(qū)域變成一片血肉模糊，不會(huì)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(guò)激光測(cè)振儀測(cè)得不同超聲功率下的超聲振幅，為后期實(shí)驗(yàn)做鋪墊。

　　測(cè)試設(shè)備：高壓功率放大器、信號(hào)發(fā)生器、示波器、超聲骨刀、激光測(cè)振儀等。

　　實(shí)驗(yàn)過(guò)程：信號(hào)發(fā)生器發(fā)出高頻超聲激勵(lì)信號(hào)為超聲振動(dòng)骨刀裝置提供激勵(lì)信號(hào)，ATA-4052C高壓功率放大器將激勵(lì)信號(hào)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(shí)調(diào)節(jié)功率放大器的輸出信號(hào)，使超聲振動(dòng)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(guò)激光測(cè)振儀測(cè)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(dòng)骨刀切削試驗(yàn)裝置示意圖

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果：通過(guò)激光測(cè)振儀測(cè)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(dòng)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(dòng)骨刀振幅值呈現(xiàn)近似線性變化，超聲振動(dòng)骨刀振幅值在超聲波發(fā)生器輸出功率為100%時(shí)達(dá)到最大，超聲振動(dòng)骨刀振幅在超聲波發(fā)生器輸出功率為40-60%時(shí)上升較為平緩。

圖1-2不同超聲功率下的超聲振動(dòng)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(jiǎn)單、調(diào)節(jié)方便、輸出阻抗較小，能夠使信號(hào)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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