低温等离子消融刀放电及模型研究

发布时间：2020-07-11 21:55

【摘要】：在现代医学中,微创已成为当今医学领域追逐的目标,传统的切割法经过几十年的发展也逐渐表现出了一系列的缺点,如:手术过程繁琐耗时,需要用到多种手术器械,剥离范围广,术野不清,软组织损伤术后的并发性炎症概率较高,术后疼痛等。本课题研究的低温等离子消融刀采用了生理盐水作为工作介质,切割过程中保证了术野清晰,不需要空气压缩机、气瓶等辅助工具,并且提供了切割和止血两种手术方式,极大的减少了其余手术器械的使用,减轻术后炎症及疼痛,因此对此低温等离子消融刀的研究是非常有前景的。在本文中,作者对液体介质中的低温等离子放电特性进行了研究,并设计了一种新型的低温等离子消融手术刀系统,主要包括刀体整体结构设计、高频方波电源模拟电路设计、性能稳定性测试装置设计。刀体结构中的放电电极关系到液相等离子的形成及稳定性,是影响低温等离子消融刀性能的重要因素之一。且刀体的整体结构比较精巧,因此设计出合适的电极形状和结构并选取合适的电极材料是本文讨论的一大重点。电源设计为高频脉冲方波电源。电源模拟电路主要分成了四个小电路模块,分别为:整流滤波电路模块、保护电路模块、逆变电路模块、放大电路模块。着重阐述了各电路模块的原理及如何抑制噪声干扰。主控芯片采用了多功能的模拟和数字功能相结合的中规模集成器件——555定时器芯片,用于构成多谐振荡器以输出方波控制信号。使用多路选择器开关实现了不同电压档位的选择,并使用IGBT的耐高压和反应时间快的特性来实现高电压的方波信号输出。最后用pspice仿真软件对了该电源模拟电路完成了时域分析,pspice仿真结果比较理想,符合设计标准。同时本文还首次提供一种低温等离子手术刀放电稳定性检测装置及检测方法,用于测试该消融刀放电性能。依据等离子体放电强度与发光强度的正比关系,其主要测试器件采用了光子计数器,在等离子体放电时对其进行实时光子采集并记录数据。根据单位时间内光子数的变化情况来判定该消融刀的放电稳定性能。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O539;R318.52
【图文】：

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第二章等离子消融刀的液下放电特性研究形成一空间电荷区。同时又由于 NaCl 溶液使电导率增大，电流产生的焦耳热使液体温度升高，并使液体分子的电离加剧，这会导致空间电荷变得更多，空间电荷区加强，此时空间电荷产生的电场与外电场产生相同方向的叠加并引起畸变，使得场强变大，从而等离子体放电效应增强[51-52]。

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电子科技大学硕士学位论文体，也会使液体温度升高，温度的升高又进一步使热量产生，一个正反馈的回路。本节将更进一步的研究溶液温度与水下等。液温度对水下等离子体放电的影响英玻璃杯中装入少量的 200ml 生理盐水，以方便能较快的使溶将热电偶置于生理盐水溶液中，并用智能温控器进行控温。待时，再开启等离子消融刀，观察其放电情况, 其具体实验装置如体放电情况如图 2-3所示。

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(d) (e) (f)图 2-3 不同温度下液体介质中等离子放电情况。(a) 20 ；(b) 30 ；(c) 40 ；(d) 50 ；(e) 60 ；(f) 70 ；2.2.2 等离子放电对不同空间位置的温度影响为了进一步研究等离子放电对不同空间位置的温度影响，本节主要测量了多个不同位置处温度随时间发生的不同变化，这三个位置均水平距离电极放电处1cm，且：Position1 位于电极放电处上方 1cm；Position2 与电极放电处齐平；Position3 位于电极放电处下方 1cm 。如图 2-4 所示。

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