便携式超声清创仪的研究

摘要

将超声波应用到伤口的清洗，主要因为超声波在液体中传播会产生“空化效应”，使水流雾化，从而去除伤口异物，杀灭细菌，达到治疗效果。超声波空化作用是指液体中的微小气泡，在超声波的作用下产生振动，当声压达到一定值时，就会发生生长和崩溃的动力学过程。超声清创有助于受伤部位的形态和功能的恢复，在外科领域中有着十分重要的作用。
　　超声清创仪主要包括超声电源和超声治疗手柄两部分，超声电源的作用是把低频的交流信号转换成与超声治疗手柄相匹配的高频交流信号，超声治疗手柄是的作用是把高频电能转换能机械能，将水流雾化，清洗创伤性伤口。本文主要对这两部分进行了详细的研究。提出了一种新型的便携式超声清创仪。超声电源：在硬件方面，以TI公司的DSP系列芯片TMS320F2812为核心，结合DDS芯片AD9833来产生PWM波。还包括整流滤波电路、隔离驱动电路、全桥逆变电路、匹配电路和信号处理电路等组成；在软件方面，采用了电流-相位差复合频率自动跟踪的方法，结合电流跟踪法能跟踪到最大谐振点和相位差跟踪法跟踪速度快的优点，能快速跟踪到最佳谐振状态。超声治疗手柄由四分之一波长换能器和二阶变幅杆构成，取代了之前常见的半波长换能器和半波长变幅杆的组合形式，在总长度都是一个波长的情况下，经过了两次放大，能够得到较大的振幅。在完成超声治疗手柄的理论设计后，利用强大的ANSYS有限分析软件进行仿真验证。
　　在完成电超声源和超声治疗手柄的设计后，对整个便携式超声清创系统进行了调试。利用激光测振仪测量超声治疗手柄的振幅，结果显示振幅达到雾化的要求。并与普通的清洗效果进行比较，在同样的压强、水流速度、温度等情况下，可以发现采用超声清洗的效果和速度都要远远优于普通的清洗。因此本文设计的超声清创仪在软硬件上都达到了预期的目标，具有良好的清洗效果。

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第1章 绪 论

1.1 课题研究背景

1.2 超声清创仪国内外发展现状

1.3课题研究意义

1.4 课题研究的主要内容

第2章 超声电源的硬件设计

2.1 超声电源整体框架介绍

2.2 DSP最小系统介绍

2.3 PWM波形发生电路

2.4 驱动电路

2.5 整流滤波电路

2.6 逆变电路

2.7 匹配电路

2.8 本章小结

第3章 超声治疗手柄的设计

3.1 换能器的设计

3.2 变幅杆设计

3.3 ANSYS有限元分析结果

3.4 本章小结

第4章 频率跟踪设计

4.1 频率跟踪方案选择

4.2 反馈电路设计

4.3 软件跟踪设计

4.4 本章小结

第5章 实验结果及分析

5.1 电路测试结果

5.2 超声治疗手柄设计结果

5.3 雾化效果分析

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及其他成果

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