基于MEMS的超聲微型手術(shù)刀振動檢測技術(shù)的研究.pdf

1、本文研究的超聲微型手術(shù)刀是一種將MEMS技術(shù)與壓電超聲技術(shù)結(jié)合起來的新型微創(chuàng)手術(shù)醫(yī)療器械。它的刀體采用的是復(fù)合變幅桿結(jié)構(gòu)，被設(shè)計成對稱或偏心的硅片喇叭口形，刀頭帶有微齒，由MEMS技術(shù)加工制成。超聲微型手術(shù)刀的運動是采用壓電驅(qū)動的方式實現(xiàn)的，在刀體的節(jié)點處貼有PZT-4壓電陶瓷片，以驅(qū)動刀體進(jìn)入縱向共振狀態(tài)，進(jìn)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(qū)動器，其檢測是很重要的，為此，研究了超聲微型手術(shù)刀振動的光學(xué)檢

2、測與電學(xué)檢測技術(shù)。論文的主要內(nèi)容與創(chuàng)新點如下：
　　 1、比較了不同微機(jī)電系統(tǒng)激勵方法的優(yōu)缺點，確定采用壓電驅(qū)動作為微型手術(shù)刀的驅(qū)動方式；并選擇使用PZT-4,壓電陶瓷片作為微型手術(shù)刀的驅(qū)動片；研究PZT-4壓電陶瓷片和超聲微型手術(shù)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(shù)和等效電路參數(shù)。
　　 2、在分析了超聲微型手術(shù)刀工作原理的基礎(chǔ)上，搭建了以高倍數(shù)碼顯微鏡和CCD設(shè)備為核心的光

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