電極控制裝置和電磁刀手術(shù)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種電極控制裝置和電磁刀手術(shù)系統(tǒng)，所述電極控制裝置包括：信號發(fā)生器，用于產(chǎn)生不同預(yù)設(shè)頻率的信號，輸出預(yù)設(shè)頻率在3.5MHZ?60MHZ范圍內(nèi)的至少一個高頻信號；頻率調(diào)制模塊，與所述信號發(fā)生器相連，用于使用頻率范圍在100Hz?300KHz的脈沖信號，對所述至少一個預(yù)設(shè)頻率的高頻信號進(jìn)行調(diào)制，得到具有預(yù)設(shè)頻率特性的間歇振蕩信號；功率放大模塊，與所述頻率調(diào)制模塊相連，用于放大所述間歇振蕩信號，輸出手術(shù)所需的電磁功率信號；輸出電路模塊，用于將所述電磁功率信號輸出到電極接口以傳輸給電極。該電極控制裝置可以減少手術(shù)中電極與生物體組織的粘連，提高手術(shù)的安全性。
【專利說明】
電極控制裝置和電磁刀手術(shù)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電極控制裝置和電磁刀手術(shù)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前的電極手術(shù)設(shè)備，主要通過電極向手術(shù)區(qū)域的生物體組織傳遞焦耳熱來進(jìn)行切開或凝固止血等手術(shù)。但實際手術(shù)中金屬電極與生物體組織之間往往會產(chǎn)生較大的溫差，使得生物體組織與金屬電極產(chǎn)生粘連，手術(shù)安全性低。
[0003]針對手術(shù)中電極與生物體組織粘連的問題，目前一般的電極手術(shù)設(shè)備采用給電極添加鍍層(例如鍍銀)來提高電極的導(dǎo)熱性，減少粘連，但是，在電極添加鍍層后，電極尺寸變大，不利于操作視野，且電極輻射信號的聚焦性會變差，導(dǎo)致電極不能同時用于切開等其他操作，不利于手術(shù)操作。另外，還會導(dǎo)致電極的成本增加。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。
[0005]為此，本實用新型的一個目的在于提出一種電極控制裝置，該裝置可以減少手術(shù)中電極與生物體組織的粘連，提高手術(shù)的安全性。
[0006]本實用新型的另一個目的在于提出一種電磁刀手術(shù)系統(tǒng)。
[0007]為達(dá)到上述目的，本實用新型實施例提出的電極控制裝置，包括:信號發(fā)生器，用于產(chǎn)生不同預(yù)設(shè)頻率的信號，輸出預(yù)設(shè)頻率在3.5MHZ-60MHZ范圍內(nèi)的至少一個高頻信號；頻率調(diào)制模塊，與所述信號發(fā)生器相連，用于使用頻率范圍在100Hz-300KHz的脈沖信號，對所述至少一個預(yù)設(shè)頻率的高頻信號進(jìn)行調(diào)制，得到具有預(yù)設(shè)頻率特性的間歇振蕩信號；功率放大模塊，與所述頻率調(diào)制模塊相連，用于放大所述間歇振蕩信號，輸出手術(shù)所需的電磁功率信號;輸出電路模塊，用于將所述電磁功率信號輸出到電極接口以傳輸給電極。
[0008]為達(dá)到上述目的，本實用新型實施例提出的電磁刀手術(shù)系統(tǒng)，包括:本申請任一實施例中所述的電極控制裝置，至少一個電極及其對應(yīng)的電纜，所述電極通過對應(yīng)的電纜與所述電極控制裝置相連。
[0009]本實用新型實施例提出的電極控制裝置和系統(tǒng)，通過使用更高頻率段的信號，在相同的時間內(nèi)，增加電極輻射的電磁功率信號對生物體組織的有效作用次數(shù)，單次的作用時間減少，使生物體組織在電極的作用時間內(nèi)均勻受熱，不至于燒焦變性，進(jìn)而改善了生物體組織的熱傳導(dǎo)性，避免了電極與生物體組織的溫度差引起的電極與組織的粘連問題;通過在雙極輸出電路中設(shè)置平衡電路，使雙極電極工作時能量輸出更均衡，輻射的能量在手術(shù)的目標(biāo)位置更集中，切開位置更準(zhǔn)確，減少電極對生物體組織帶來的損傷；另外，通過加入諧振電路降低手術(shù)中的高頻漏電流，提高患者電路隔離度，提升手術(shù)的安全性。
[0010]為讓本實用新型的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下。
【附圖說明】
[0011]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0012]圖1是本實用新型一個實施例的電極控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2是本實用新型另一個實施例的電極控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖3A是本實用新型另一個實施例的平衡電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖3B是本實用新型另一個實施例的平衡電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖4A是本實用新型另一個實施例的電極控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖4B是本實用新型另一個實施例的電極控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖5是本實用新型一實施例的電磁刀手術(shù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0019]下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護(hù)的范圍。
[0020]下面參考附圖描述根據(jù)本實用新型實施例的電極控制裝置和電磁刀手術(shù)系統(tǒng)。
[0021]圖1是本實用新型一實施例提出的電極控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，該電極控制裝置主要包括:信號發(fā)生器10、頻率調(diào)制模塊20、功率放大模塊30和輸出電路模塊
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[0022]信號發(fā)生器10用于產(chǎn)生不同預(yù)設(shè)頻率的信號，輸出預(yù)設(shè)頻率在3.5ΜΗΖ-60ΜΗΖ范圍內(nèi)的至少一個高頻信號。信號發(fā)生器10可以產(chǎn)生預(yù)設(shè)頻率的一個信號，也可以同時產(chǎn)生多個相同和/或不同預(yù)設(shè)頻率的信號。對于不同頻率的信號通過電極輻射到生物體組織上會產(chǎn)生不同的作用，因此，采用預(yù)設(shè)頻率在3.5ΜΗΖ-60ΜΗΖ范圍內(nèi)的信號進(jìn)行手術(shù)較傳統(tǒng)的高頻電刀技術(shù)相比可以避免對生物體組織造成熱損傷。進(jìn)一步地，預(yù)設(shè)頻率可以是3.5MHz至60MHz范圍內(nèi)的任意頻率。
[0023]頻率調(diào)制模塊20用于使用頻率范圍在100Hz-300KHz的脈沖信號，對所述至少一個預(yù)設(shè)頻率的高頻信號進(jìn)行調(diào)制，得到具有預(yù)設(shè)頻率特性的高頻信號。具體地，當(dāng)信號發(fā)生器10產(chǎn)生一個預(yù)設(shè)頻率的信號時，頻率調(diào)制模塊20使用頻率范圍在100HZ-300KHZ的脈沖信號對所述預(yù)設(shè)頻率的信號進(jìn)行脈沖調(diào)制，使調(diào)制后的信號具有間歇振蕩特性；當(dāng)信號發(fā)生器10產(chǎn)生兩個或多個不同頻率的信號時，頻率調(diào)制模塊20可以對所述多個不同頻率的信號進(jìn)行混頻，再通過頻率范圍在100Hz_300KHz的脈沖彳目號對混頻彳目號進(jìn)彳丁調(diào)制，得到間歇震蕩波，從而使得調(diào)制后的信號在保持高頻振蕩特性的同時具有間歇振蕩特性，例如，脈沖為I時，存在尚頻振蕩?目號，脈沖為O時，尚頻振蕩彳目號的幅度為O?？梢悦子矛F(xiàn)有的調(diào)制方式對至少兩個不同頻率的信號進(jìn)行調(diào)制得到混頻信號，此處對具體的調(diào)制方法不做限定。
[0024]優(yōu)選地，所述信號發(fā)生器產(chǎn)生的至少一個高頻信號的頻率為13.56MHz。
[0025]在本申請的一個具體實施例中，當(dāng)信號發(fā)生器10產(chǎn)生預(yù)設(shè)頻率在3.5MHz?60MHz范圍內(nèi)至少兩個不同頻率的高頻信號時，具體可采用13.56MHz與4.2MHz信號進(jìn)行混頻調(diào)制，再進(jìn)行脈沖調(diào)制，最終得到的電磁功率信號的手術(shù)效果更佳。
[0026]功率放大模塊30與所述頻率調(diào)制模塊20相連，用于放大所述間歇振蕩信號，輸出手術(shù)所需的電磁功率信號。具體地，功率放大模塊30可以根據(jù)手術(shù)需要的操作功率對調(diào)制后的信號進(jìn)行放大，控制最終輸出到電極上的電磁波信號功率。
[0027]輸出電路模塊40用于將所述電磁功率信號輸出到電極接口以傳輸給電極，以使所述電極對生物體組織進(jìn)行處理。其中，電極可以是:單極電極、雙極電極或內(nèi)鏡電極。
[0028]本實施例中，與現(xiàn)有技術(shù)中采用的電磁信號相比，使用更高頻率段的信號，在相同的時間內(nèi)，增加電極輻射的電磁功率信號對生物體組織的有效作用次數(shù)，單次的作用時間減少，使生物體組織在電極的作用時間內(nèi)均勻受熱，不至于燒焦變性，進(jìn)而改善了生物體組織的熱傳導(dǎo)性，避免了電極與生物體組織的溫度差引起的電極與組織的粘連問題，提高了手術(shù)的安全性。
[0029]在本申請的一個具體實施例中，如圖2所示，功率放大模塊30包括:采樣保持單元31用于采樣保持所述功率放大模塊的輸出電壓信號、輸出電流信號、所述輸出電壓信號與所述輸出電流信號的相位差信號、輸出反射波功率信號；反饋控制單元32用于對采樣的信號進(jìn)行處理并反饋至所述功率放大模塊，以控制所述功率放大模塊的增益，使得所述功率放大模塊輸出組織負(fù)載或組織負(fù)載變化時所需的功率。其中，反饋控制單元31對采樣信號進(jìn)行的處理可以包括:放大、濾波、整形，以消除噪聲和干擾等，具體可以通過放大器、濾波電路、整形電路實現(xiàn)。可以對直流信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到可用于計算的數(shù)字信號，通過進(jìn)一步的計算和比較來調(diào)節(jié)功率放大模塊30的增益。在一個實施例中，采樣保持單元31用于采樣保持所述功率放大模塊的輸出電壓信號、輸出電流信號、所述輸出電壓信號與所述輸出電流信號的相位差信號、輸出反射波功率信號，具體地，可以利用周期性脈沖信號實現(xiàn)采樣與保持。當(dāng)功率放大模塊30的輸出信號被周期性脈沖信號調(diào)制時，在周期性脈沖信號為第一值的情況下，進(jìn)行信號采樣;在周期性脈沖信號為第二值的情況下，進(jìn)行信號保持，保持的信號為前一個脈沖為第一值時所采樣的信號。例如，在周期性脈沖信號為I的情況下，進(jìn)行信號采樣;在周期性脈沖信號為O的情況下，進(jìn)行信號保持，保持的信號為前一個脈沖為I時所采樣的信號;或者信號為O時進(jìn)行采樣，信號為I時進(jìn)行保持。
[0030]本實施例中，采樣保持功能是為了保證周期性脈沖信號(即脈沖調(diào)制信號)為第二值時，也能反饋與脈沖信號為第一值時所采樣的同樣幅度的信號，以保證反饋控制的穩(wěn)定性。否則，在第二值信號期間，反饋信號會自動控制以增大功率輸出。
[0031]由于反饋控制是電路技術(shù)中常見的概念，因此反饋控制單元32可采用現(xiàn)有的或未來可能出現(xiàn)的反饋控制電路來實現(xiàn)，本申請對此不作贅述。本實施例通過采樣保持單元和反饋控制單元來調(diào)整功率放大模塊30的增益，以實現(xiàn)功率的平穩(wěn)輸出，提升手術(shù)的安全性。[0032 ]輸出電路模塊40包括:依次連接的隔離變壓器41、輸出電路42和隔直流電路43，其中，如圖2所示，輸出電路42和隔直流電路43通過相應(yīng)的電極接口50與電極60相連，且與電極60的個數(shù)一一對應(yīng)。隔直流電路43可以通過電容實現(xiàn)。
[0033]進(jìn)一步地，當(dāng)電極60為雙極電極時，所述輸出電路42內(nèi)設(shè)置平衡電路，用于將所述調(diào)制信號均衡地輸出到所述雙極電極的兩個電極上;所述平衡電路包括:在所述輸出電路42的正負(fù)回路上設(shè)置的至少一對相同且對稱設(shè)置的元件;所述元件包括:電容、電感和傳輸線變壓器中的至少一種。例如，平衡電路的結(jié)構(gòu)可參見圖3A和圖3B所示，元件均對稱設(shè)置在回路上。本實施例采用平衡電路，可以使雙極電極工作時能量輸出更均衡，輻射的能量在手術(shù)的目標(biāo)位置更集中，切開位置更準(zhǔn)確，減少電極對生物體組織帶來的損傷，提升手術(shù)的安全性。
[0034]手術(shù)設(shè)備相關(guān)安全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定手術(shù)設(shè)備的高頻漏電流應(yīng)小于固定值，例如，單機工作模式下應(yīng)小于100mA，以免對人體造成危害，本實用新型實施例的電極控制裝置輸出高頻電磁功率信號，較現(xiàn)有技術(shù)中使用工作頻率為370KHz的信號，會產(chǎn)生更大的漏電流。
[0035]如圖4A所示，本實用新型一個實施例中，電極控制裝置還可以包括:諧振電路70，所述諧振電路70的一端連接至所述輸出電路42的輸出端，另一端接地(由于電極控制裝置的外殼會接地，因此，此處可以理解為在輸出電路與電極控制裝置外殼之間接入諧振電路)，諧振電路70的阻抗可調(diào)，通過調(diào)節(jié)諧振電路70的阻抗，可以使諧振電路70與電極控制裝置之間的浮游電容及離散電容在所述預(yù)設(shè)頻率上構(gòu)成并聯(lián)諧振回路。
[0036]其中，浮游電容及離散電容是在上述預(yù)設(shè)頻率時電極控制裝置輸出電路、輸出電纜和大地間形成的浮游電容及離散電容，是造成患者與輸出電路隔離度降低，高頻漏電流增加的主要原因，可以通過實驗測得。電纜用于連接所述電極接口50和所述電極60。圖4A中僅以一個輸出電路為例說明諧振電路的連接關(guān)系，在實際應(yīng)用中，每個輸出電路均可以連接一諧振電路，以抑制漏電流。諧振電路70可以由至少一個電阻、至少一個電容、至少一個電感通過串聯(lián)和/或并聯(lián)的方式構(gòu)成，其中，電阻、電容、電感均可以是可調(diào)的。例如，諧振電路70的結(jié)構(gòu)可參見圖4B所示，Z表示由浮游電容和離散電容導(dǎo)致的接地阻抗。諧振電路的結(jié)構(gòu)還可以是電感和電容串聯(lián)，其結(jié)構(gòu)可以多種變化，此處不再一一列舉。
[0037]本實施例中，在輸出電路與控制設(shè)備的外殼接地端之間接入諧振電路，該諧振電路與看不見的浮游電容及離散電容在工作頻率(即上述預(yù)設(shè)頻率)上構(gòu)成并聯(lián)諧振回路，并在工作頻率上保持諧振，使手術(shù)設(shè)備的隔離輸出電路和大地之間形成很大的阻抗(理論上無窮大)，從而減小了由于浮游電容及離散電容導(dǎo)致的高頻漏電流，提高了患者和輸出電路的隔離度，解決了高頻漏電流較大的問題。
[0038]基于同一構(gòu)思，本實用新型還提出一種電磁刀手術(shù)系統(tǒng)。
[0039]圖5是本實用新型一實施例的電磁刀手術(shù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖5所示，該電磁刀手術(shù)系統(tǒng)包括:上述任一實施例所述的電極控制裝置100，至少一個電極200及其對應(yīng)的電纜300，所述電極200通過對應(yīng)的電纜300與所述電極控制裝置100相連。
[0040]其中，對應(yīng)一個或多個電極，電極控制裝置可以有一個或多個電極接口，通過對應(yīng)的電纜與相應(yīng)的電極連接，以實現(xiàn)不同的手術(shù)需求。
[0041]本實施例的電磁刀手術(shù)系統(tǒng)，通過使用更高頻率段的信號，在相同的時間內(nèi)，增加電極輻射的電磁功率信號對生物體組織的有效作用次數(shù)，單次的作用時間減少，使生物體組織在電極的作用時間內(nèi)均勻受熱，不至于燒焦變性，進(jìn)而改善了生物體組織的熱傳導(dǎo)性，避免了電極與生物體組織的溫度差引起的電極與組織的粘連問題;通過在雙極輸出電路中設(shè)置平衡電路，使雙極電極工作時能量輸出更均衡，輻射的能量在手術(shù)的目標(biāo)位置更集中，切開位置更準(zhǔn)確，減少電極對生物體組織帶來的損傷;另外，通過加入諧振電路降低手術(shù)中的尚頻漏電流，提尚患者電路隔尚度，提升手術(shù)的安全性。
[0042]需要說明的是，在本實用新型的描述中，術(shù)語“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。此外，在本實用新型的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。
[0043]應(yīng)當(dāng)理解，本實用新型的各部分可以用硬件、軟件、固件或它們的組合來實現(xiàn)。在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本實用新型的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。
[0044]盡管上面已經(jīng)示出和描述了本實用新型的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本實用新型的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實用新型的范圍內(nèi)可以對上述實施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。
【主權(quán)項】
1.一種電極控制裝置，其特征在于，包括: 信號發(fā)生器，用于產(chǎn)生不同預(yù)設(shè)頻率的信號，輸出預(yù)設(shè)頻率在3.5MHZ-60MHZ范圍內(nèi)的至少一個高頻信號； 頻率調(diào)制模塊，與所述信號發(fā)生器相連，用于使用頻率范圍在100Hz-300KHz的脈沖信號，對所述至少一個預(yù)設(shè)頻率的高頻信號進(jìn)行調(diào)制，得到具有預(yù)設(shè)頻率特性的間歇振蕩信號； 功率放大模塊，與所述頻率調(diào)制模塊相連，用于放大所述間歇振蕩信號，輸出手術(shù)所需的電磁功率信號； 輸出電路模塊，用于將所述電磁功率信號輸出到電極接口以傳輸給電極。2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述信號發(fā)生器具體用于產(chǎn)生預(yù)設(shè)頻率在3.5MHz?60MHz范圍內(nèi)的一個高頻信號或兩個不同頻率的高頻信號。3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，功率放大模塊還包括: 采樣保持單元，用于采樣保持所述功率放大模塊的輸出電壓信號、輸出電流信號、所述輸出電壓信號與所述輸出電流信號的相位差信號、輸出反射波功率信號； 反饋控制單元，用于對采樣的信號進(jìn)行處理并反饋至所述功率放大模塊，以控制所述功率放大模塊的增益，使得所述功率放大模塊輸出組織負(fù)載或組織負(fù)載變化時所需的功率； 所述輸出電路模塊包括:依次連接的隔離變壓器、輸出電路和隔直流電路，其中，所述輸出電路和隔直流電路與所述電極的個數(shù)一一對應(yīng)。4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述電極為雙極電極，所述輸出電路內(nèi)設(shè)置平衡電路，用于將所述調(diào)制信號均衡地輸出到雙極電極的兩個電極上； 所述平衡電路包括:在所述輸出電路的正負(fù)回路上設(shè)置的至少一對相同且對稱設(shè)置的元件;所述元件包括:電容、電感和傳輸線變壓器中的至少一種。5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括: 諧振電路，所述諧振電路的一端連接至所述輸出電路的輸出端，另一端接地，所述諧振電路的阻抗可調(diào)，所述諧振電路與所述電極控制裝置輸出電路的浮游電容及離散電容在所述預(yù)設(shè)頻率上構(gòu)成并聯(lián)諧振回路； 其中，所述浮游電容及離散電容是在所述預(yù)設(shè)頻率時所述電極控制裝置輸出電路、輸出電纜和大地間形成的浮游電容及離散電容，所述電纜用于連接所述電極接口和所述電極。6.如權(quán)利要求1-5任一項所述的裝置，其特征在于，所述信號發(fā)生器產(chǎn)生的至少一個高頻信號的頻率為13.56MHz。7.—種電磁刀手術(shù)系統(tǒng)，其特征在于，包括:如權(quán)利要求1-6任一項所述的電極控制裝置，至少一個電極及其對應(yīng)的電纜，所述電極通過對應(yīng)的電纜與所述電極控制裝置相連。
【文檔編號】A61B18/14GK205514893SQ201620070202
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年1月25日
【發(fā)明人】趙偉
【申請人】安進(jìn)醫(yī)療科技（北京）有限公司