基于MEMS的超聲微型手術刀振動檢測技術的研究.pdf

1、本文研究的超聲微型手術刀是一種將MEMS技術與壓電超聲技術結合起來的新型微創(chuàng)手術醫(yī)療器械。它的刀體采用的是復合變幅桿結構，被設計成對稱或偏心的硅片喇叭口形，刀頭帶有微齒，由MEMS技術加工制成。超聲微型手術刀的運動是采用壓電驅動的方式實現的，在刀體的節(jié)點處貼有PZT-4壓電陶瓷片，以驅動刀體進入縱向共振狀態(tài)，進行微納米級的精確切割，共振頻率在超聲頻段。作為一個高度集成的微形驅動器，其檢測是很重要的，為此，研究了超聲微型手術刀振動的光學檢

2、測與電學檢測技術。論文的主要內容與創(chuàng)新點如下：
　　 1、比較了不同微機電系統激勵方法的優(yōu)缺點，確定采用壓電驅動作為微型手術刀的驅動方式；并選擇使用PZT-4,壓電陶瓷片作為微型手術刀的驅動片；研究PZT-4壓電陶瓷片和超聲微型手術刀的等效電路；分析PZT-4壓電陶瓷片性能，確定出PZT-4壓電陶瓷片的材料參數和等效電路參數。
　　 2、在分析了超聲微型手術刀工作原理的基礎上，搭建了以高倍數碼顯微鏡和CCD設備為核心的光

3、學檢測平臺，對PZT-4壓電陶瓷片驅動的超聲微型手術刀的振動情況進行清楚地觀測。為了更好的研究超聲微型手術刀的性能，分別對PZT-4壓電陶瓷片、三角形和指數形超聲微型手術刀進行觀測，包括諧振頻率點、振動幅值、放大倍數及性能穩(wěn)定性等。
　　 3、研究了電學檢測原理及其結構，通過檢測超聲微型手術刀下層壓電陶瓷片振動產生的壓電電荷信號多少間接反映超聲微型手術刀振動情況。利用鎖相環(huán)電路對超聲微型手術刀振動頻率進行鎖頻跟蹤，利用基于DSP