CN101686849B - 电外科系统及用于电外科系统的电极组件 - Google Patents

电外科系统及用于电外科系统的电极组件 Download PDF

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Abstract

在具有电外科器械和用于生成射频(RF)功率的发生器的电外科系统中，该器械包括具有标识了该器械的有限非零值参数的无源电标识部件(14)。该发生器包括感测电路(24)，该感测电路(24)具有第二电部件(38)、提供电压阶跃变化的信号源(36)，以及用于对该标识部件及该第二电部件的组合的瞬时响应进行检测的信号检测器(46、48)，该检测器的输出信号代表了在器械连接到该发生器时使得能够自动标识该器械的参数值。还公开了一种电极组件，其中，标识部件与具有存储器的数字装置相关联，该器械具有触点对，该触点对通过标识部件相互连接并用于从发生器向数字装置提供电力和/或从数字装置的数据输出端传送数据。

Description

电外科系统及用于电外科系统的电极组件
技术领域
本发明涉及具有用于生成射频(RF)功率的RF发生器以及典型地为可从该发生器拆卸的把手(handpiece)形式的电外科器械的电外科系统。本发明还涉及电极组件，该电极组件构成了可连接到电外科RF发生器的电外科器械或形成该电外科器械的一部分。 
背景技术
这种电外科系统可从美国专利6,074,386(Goble等)获知。在该系统中，发生器形成第一单元的一部分，而电极组件形成第二单元的一部分，第二单元能够可拆卸地连接到第一单元，使得能够将RF功率传送到电极组件。第二单元包括电容器，该电容器的电容值指示了该电极组件的特性。发生器包括具有电感的感测电路，当第一单元连接到第二单元时，该感测电路形成谐振电路，该谐振电路的振荡频率取决于该电容值。通过设置该谐振电路以形成振荡器的一部分，能够生成交变信号，该交变信号的频率指示了电极组件的上述特性，此外，将该振荡器输出信号馈送到控制器，该控制器被配置为响应于振荡器信号来调节该发生器的输出，以适合于所指示的电极组件特性。此外，可以为具有不同特性的不同电极组件提供电容值不同的电容器，使得当将电极组件附接到发生器时，自动地调节发生器以提供针对该电极组件的正确输出。 
发明内容
本发明的一个目的在于提供更加通用的标识及辅助数据信息系统。 
根据本发明的第一方面，提供了一种电外科系统，该系统包括：第一单元，其包括用于生成射频(RF)功率的发生器；以及第二单元，其包括与所述发生器相关联的电外科器械的至少一部分，该第二单元能够可拆卸地电连接到所述第一单元，使得能够将RF功率传送到该第二单元； 其中，所述第二单元包括具有标识了所述第二单元的有限非零值参数的无源电标识部件；并且，所述第一单元包括感测电路，该感测电路具有第二电部件、设置成提供电压阶跃变化的信号源、以及信号检测器，当所述第二单元连接到所述第一单元时，所述第二电部件与所述标识部件形成组合电路，所述信号源和所述信号检测器被设置成使得由所述信号源提供的电压阶跃变化引起所述组合电路的取决于所述参数值的瞬时响应，并且所述检测器检测所述瞬时响应的特性，以生成代表了所述参数值的检测器输出信号，其中，所述第一单元还包括控制器，该控制器连接到所述感测电路以接收所述检测器输出信号。所述控制器被配置成响应于所述检测器输出信号来识别所述单元，和/或响应于所述检测器输出信号来调节所述发生器的输出，以适合于所述第二单元。优选的是，所述无源电标识部件是电容，而所述第二电部件是电感，当所述第二单元连接到所述第一单元时所述电感与所述标识部件形成谐振电路，所述信号源和所述信号检测器被设置成所述电压阶跃变化使得所述谐振电路以取决于所述参数值的频率振荡，并且所述检测器检测所述振荡的特性，以生成所述检测器输出信号。 
所述检测器检测到的响应的瞬时特性使得能够在所述第一单元与所述第二单元之间传递其它信号。例如，所述第二单元可以包括具有存储器的数字装置，该存储器包含了还可以用于调节所述发生器的信息，或可以用于向用户提供信息的信息。通常，所述数字装置存储与所述电外科器械的使用范围有关的信息，该信息在使用所述器械时更新，使得例如能够在达到预定使用极限时禁止该发生器的工作。可以在所述数字装置与所述发生器内的控制器之间进行信号交换，以便对包含在所述控制器中的软件指令进行更新，从而针对新引入的电外科器械来配置所述发生器，或者对与器械的存在范围相关联的推荐工作参数进行调节。 
所述信号检测器可以设置成检测所述振荡的频率，或检测由所述谐振电路产生的振荡波形跨越预定基准电平的第一时刻与第二时刻之间的间隔。通常，所述检测器包括比较器和计数器，所述比较器用于将所述振荡转换为二进制信号，而所述计数器连接到所述比较器并被设置成对所述二进制信号的脉冲进行计数。所述检测器可以包括连接到所述比较器的脉冲宽度测量装置，以产生代表了所述二进制信号的至少一个脉冲的宽度的信号。在这两种情况下，所述检测器输出信号表示所述第二单元中的电容器的电容值，并可以用于调节所述发生器。
在一个替代实施方式中，所述第二电部件是电阻，当所述第二单元连接到所述第一单元时，形成电阻-电容(RC)组合，该组合具有取决于所述电容的值的RC时间常量。在这种情况下，所述信号源和所述信号检测器可以设置成所述电压阶跃变化使得所述电阻-电容组合生成单调时变电压，并且所述检测器被配置成生成例如代表了所述时变电压的变化率的检测器输出信号。 
在优选实施方式中，所述第一单元和所述第二单元具有各自相互接合的RF功率传导触点对，其用于从所述发生器向所述器械传送RF功率，其中，各所述触点对中的一个触点在所述器械连接到所述发生器时形成(i)用于产生向所述发生器标识所述器械的瞬时响应的信号源与(ii)所述器械中的电标识部件之间的信号路径的一部分。因此，所述RF功率传导路径和上述组合电路或谐振电路在所述第一单元和所述第二单元中的各单元上具有公共触点。 
在特别有利的结构中，所述第一单元和所述第二单元分别具有第一触点组和第二触点组，该第一触点组和第二触点组被设置成在所述第二单元连接到所述第一单元时相互接合，所述第一触点组包含一个触点对，该触点对通过所述标识电容器相互连接并且还连接到所述数字装置，以用于从所述发生器向所述数字装置提供电力或者从所述数字装置向所述发生器传送数据，并且如果合适则反之亦然。所述第一单元中的信号源通常能够在所述第一触点组的与所述第二单元中的所述触点对接合的触点对之间施加DC电势，以向所述数字装置提供电力，所述信号源和所述信号检测器还能够分别生成询问脉冲，在该询问脉冲的期间从所述第一单元到所述第二单元的对于所述数字装置的电力供应中断。该询问脉冲优选的是方脉冲，但是可以采用其它形式，例如，脉冲或尖峰信号(spike)。所述询问脉冲可以包括至少第一沿，该第一沿构成引起所述瞬时响应的所述电压阶跃变化，当对所述第二单元的电力供应中断时检测到该瞬时响应特性。可以仅在所述询问脉冲之后向所述发生器传送来 自所述数字装置的数据。这可以通过设置并连接所述数字装置以检测所述询问脉冲的结束、并响应于该检测而允许从所述数字装置到所述发生器(以及如果需要则沿相反方向)的数据输出来实现。 
所述第二单元可以具有两个或更多个无源电标识部件，例如，两个或更多个电容器，各无源电标识部件连接在所述第二触点组的相应触点对之间。在这种情况下，所述数字装置的设置和与这些触点对的连接方式使得经由一个触点对来向所述数字装置提供电力并经由另一触点对来输出数据。或者，所述数字装置可以经由所述第二触点组中相同的的触点对来获取电力并输出数据。 
根据本发明的另一方面，一种用于电外科系统的电极组件包括：至少一个组织治疗电极；安装部，其用于将所述组件可拆卸地固定到所述系统的其它部分；无源电标识部件，其被设置成与同所述系统的所述其它部分相关联的感测电路中的第二电部件形成组合电路，所述标识部件具有指示了所述电极组件的有限非零值参数；数字装置，其包括存储器；以及触点组，其用于与所述系统的所述其它部分上的触点接合；其中，所述触点组包含触点对，该触点对通过所述标识部件相互连接并且还连接到所述数字装置，以用于(a)从所述系统的所述其它部分向所述数字装置的电源端子提供电力和(b)从所述数字装置的数据输出端向所述其它部分传送数据这两项中的至少一项。该电极组件通常是单极、双极或三极组件，附图及以下说明示出了与双极组件一起使用本发明，该双极组件具有两个电极，两个电极中的一个电极连接到通过所述标识部件相互连接的触点对中的一个触点，使得所述触点实现两个用途：既作为所述RF功率传送电路的一部分，又作为包括所述标识部件的标识电路的一部分。 
本发明的各项变型可以包括经由公共触点对来执行RF功率传送并实现标识电路的系统。该数字装置可以是使用内建时钟进行自时钟(self-clocked)的，例如，使用曼彻斯特非归零编码(Manchester non-return to zero encoding)。 
在优选实施方式中，所述第二单元包括把手形式的电外科器械以及具有上述第二触点组的连接器，该连接器及把手通过多芯电缆相互连接， 并且所述一个或更多个标识电容器位于所述连接器本体中。当包括数字装置时，该数字装置也可以容纳在所述连接器本体中。所述第一单元与所述第二单元之间的连接接口位于所述电外科单元与电外科发生器之间，该发生器包括一个或更多个比较器，该比较器用于处理将电压阶跃变化施加到各组合电路或谐振电路而得到的瞬时响应。 
但是，所述连接接口可以位于可从把手本体拆卸的电极组件、所述一个或更多个电容器和/或容纳在所述电极组件内的数字装置之间。 
附图说明
参照附图通过示例来说明本发明，在附图中： 
图1是根据本发明的电外科系统的图； 
图2是电外科器械及标识电路的电路图，该标识电路使得能够响应于包含有无源电标识部件的电外科器械的连接而调节电外科发生器； 
图3是与图2的电路有关的三个波形图的图组； 
图4是形成电外科器械的一部分的连接器的电路图，该电外科器械本身形成图1的电外科系统的一部分； 
图5是图1和图4中所示连接器以及图1的系统的电外科发生器一部分的详细电路图； 
图6是示出了当标识部件具有第一预选参数值时图5所示电路的性能的波形图； 
图7是示出了当标识部件具有较小的第二预选参数值时图5所示电路的性能的波形图； 
图8是根据本发明的另一电外科系统的一部分的电路图； 
图9是根据本发明的再一电外科系统的一部分的电路图； 
图10是根据本发明的第四电外科系统的一部分的简化电路图； 
图11是示出了图10的简化电路的性能的波形图的图组；以及 
图12是示出了基于图10所示电路的原理的、根据本发明的另一电外科系统的更详细的电路图。 
具体实施方式
参照图1，根据本发明的电外科系统包括第一单元和第二单元，第一单元采用了用于生成射频功率的电外科发生器的形式，而第二单元采用了具有铅笔握持把手12(包含电极组件、把手本体12B及通过电缆12D连接到该把手体及该电极组件的连接器12C)的电外科器械的形式。两个无源电标识部件14A及4B容纳在连接器12C内，在本例中，这两个无源电标识部件14A及4B是电容器。连接器12C是多触点插头，其与发生器10上的多触点插座16匹配，使得器械12能够可移除地连接到该发生器。 
在本发明的本实施方式中，电极组件12A是具有两个组织治疗电极18的双极组件。但是，该组件可以包括单电极或多电极元件，换言之，单极、三极或多电极组件。在该例示的实施方式中，电极18经由通过把手本体12B以及电缆12D的各个电导体连接到插头12C中的相应触点对(图1中未示出)。电容器14也连接到插头12C中的相应触点对(图1中未示出)。 
发生器包括具有用于经由插座16向器械插头12C中的RF功率触点馈送RF能量的一对射频(RF)输出线20的RF振荡器19，以便对双极电极18提供能量。RF振荡器19由连接到用户接口(未示出)的控制器22来控制。具有到插座16的连接26的电极标识电路连接到该控制器，插座16用于连接到电容器14A、14B。当器械12连接到发生器10时，电极标识电路24可以用于测量这些电容器的值，并且由线28向响应于电容器14A、14B的值而控制RF振荡器19的控制器22传送检测器输出信号。可以理解的是，通过在不同的器械12中提供具有不同值的电容器14，这些电容器的值可以用于标识器械12，并由此使得当连接各相应器械时能够调节发生器RF输出以适于各相应器械。对于这个方面，该系统主要按照美国专利6,074,386中的描述来工作，该专利的全部公开按照引证方式合并在本说明书中。 
现在参照图2的简化电路图及图3所附的波形图来说明根据本发明的系统中电容器值的测量。 
参照图2，电外科器械12(采用具有两个电极18的电极组件的形式)具有触点组30，其中两个触点构成连接到该器械的电极18的RF功率触点对(30A及30B)。标识电容器14连接在一个RF功率触点30B与该触 点组中的第三触点30C之间，使得电极18和电容器14具有一个公共触点30B。在发生器侧，该电极标识电路包括信号源36，信号源36具有连接到该控制器的定时输入端36A。该源36被设置成生成一对源输出线36B上的询问(interrogation)脉冲。电感器38形式的电组件串联连接在源36与电容器14之间。电感器38的下游是分路连接(shunt-connected)的阻尼电阻40。 
该发生器具有与器械12的触点30匹配的触点组42，如图所示。来自RF振荡器19(图2中未图示)的输出线44连接到与器械12的触点30A、30B匹配的触点42A、42B，使得当器械12连接到该发生器时将电外科RF能量传送到电极18。该发生器上的第三触点42C经由电感器38连接到信号源36的一个输出线36B，而与用作电容器14与一个电极18的公共触点的器械触点30B匹配的触点42B不仅连接到该RF振荡器的输出线，而且还连接到信号源36的另一输出线36B。 
可以理解的是，当器械12连接到该发生器时，该器械中的电容器14及标识电路24中的串联电感38一起形成了串联谐振组合电路，该组合电路的谐振频率由电容器14及电感器38的值确定。因为电容器14具有仅仅取决于包含该电容器14的器械12的不同值，所以该谐振频率标识了器械12。 
比较器46的一个输入端连接到电感器38与电容器14之间的连接，而比较器46的另一输入端连接到基准电压源VREF。该基准电压是相对于由电容器14和电感器38形成的谐振电路的另一臂(这里是信号源的不与电感器38连接的输出线36B)的预定电势。比较器46的输出端连接到信号处理电路48，信号处理电路48又通过其输出端48A馈送到控制器22(参见图1)。 
可以理解的是，当将由信号源36生成的询问脉冲的前沿所表示的电压阶跃变化施加到电容器14和电感器38的谐振组合时，在电容器14与电感器38之间的结合点处生成振荡信号，该振荡以上述谐振频率发生。由于存在并联电阻40，可以预测到该振荡信号会衰减。在实际中，将电阻40的值选择为使得它对该信号振荡的衰减速率的影响最小化，而在存在噪声的情况下其影响最大化，其主要目的在于EMC保护并将该谐振网 络的振荡保持在可预见的值。将该电压基准源VREF的值选择为使得在该询问脉冲期间，该振荡信号多次跨越该基准电压，结果在比较器46的输出端46A处出现相应的二进制信号，该二进制信号采用了重复率等于该电容器/电感器组合的谐振频率的方波的形式。在该示例中，信号处理电路48对该方波的相继边缘之间的间隔进行测量，由此对该方波信号的脉冲宽度进行检测，并因此对该振荡信号的周期进行检测。作为替代，信号处理电路48可以采用被设置成对比较器46的输出信号的状态变化次数进行计数的计数器，作为确定该振荡频率或周期的手段。 
图3中波形图(1)示出了询问脉冲。图3中波形图(2)示出了振荡信号，而图3中波形图(3)示出了比较器46输出的方波信号。 
可以理解的是，对电容器14和电感器38的谐振组合的瞬时响应进行检测而不是如美国专利6,074,386中那样使用谐振组合来确定标识电路振荡器的振荡频率，这使得将标识电容器14连接到发生器10的标识电路的触点能够在瞬时响应过程之外的时间用于不同的目的。换言之，仅在短时段内对谐振组合中的振荡进行感测，这允许按照如下所述的方式来共享该连接。 
在参照图2所述的该系统中，标识部件(电容器14A、14B)容纳在连接器12C中，连接器12C形成了可拆卸地连接到发生器10的器械12的一部分。在这种情况下，发生器10构成“第一单元”，而整个器械12构成“第二单元”，连接接口出现在插头12C与插座16之间。在替代实施方式中，第一单元可以是器械本体，而第二单元是可消毒器械部(未图示)。因此，器械12可以具有可拆卸的电极组件12A，而电容器可以容纳在该可拆卸部中，使得用于标识目的的连接接口不在插头12C与插座16之间，而是在器械12的可彼此分离的部件之间。 
参照图4，在本发明的优选实施方式中，连接器12C容纳两个标识部件14A、14B(例如，具有不同值的两个电容器)。两个电容值相等的情况用作错误或故障情况指示，这可能是该插头中的短路等的结果。连接器12C还容纳数字装置50，数字装置50通过连接器12C的与电容器14A、14B的相同触点来工作。在这种情况下，连接器12C具有包括四个触点的触点组30，其中两个触点30A、30B用于RF功率并连接到通过连接器到 电缆12D和电极18(参见图1)的线52A、52B。在这种情况下，两个电容器14A、14B具有连接到一个RF功率触点30B的一个端子。其它端子连接到各自标识触点30C、30D。但是，这些标识触点30C、30D还用于与数字装置50相关的功能。从图4可以看出，数字装置50具有电源线54及数据输出端58，电源线54经由中间电路56连接到标识触点30C，而数据输出端58经由第二中间电路60连接到标识触点30D。数字装置50的本地0V信号和功率返回端子62连接到线52B，由此不仅与该器械的电极共享触点30B，而且还与第一电容器14A共享触点30B。 
在图5中更详细地示出了连接器12C的电路以及形成该发生器的一部分的标识电路。 
参照图5，如图4所示，标识部件、即电容器14A、14B在连接器12C中具有公共线52B，电容器14A、14B与RF功率传输电路共享公共线52B。该线是用于发生器的这部分的0V基准。在实际中，使用隔离势垒来适应国际标准，这样的结果是该发生器的多个部件具有本地0V基准点。在本实施方式中，数字装置50是可从微芯片技术公司(MicrochipTechnology，Inc)得到的CMOS微控制器PIC12F683。替代数字装置包括EEROM、CPLD(复杂可编程逻辑器件)或门阵列。PIC12F683具有可以读取和写入的256字节EEROM，并且还具有能够包含向发生器传送的值的程序闪存。PIC12F683还具有能够用于菊链(daisy chaining)附加装置(I2CEEROMS、PIC或单线(1-wire)“iButton”装置)的三个针。除了电源针50-1、50-8(VDD、VSS)之外，可以对该数字装置的这些针进行编程以执行不同的功能。例如，针50-2(GP5/T1CKI/OSC2)可以配置成接收外部时钟信号或接收能够实现内部时钟的脉冲。在本示例中将后一种功能指派给该针。针50-3(GP4/T1G/OSC2)配置成用于从发生器接收数据的输入端，而针50-4(GP3/MCLR)配置成用于向发生器发送数据的数据输出端。数字装置50的其它针设计如下：50-5(GPS2/T0CKI/INT/COUT)；50-6(GP1/CIN-)；50-7(GP0/CIN+)。根据本发明的优选特征，通过还用于器械标识的触点(在此，是通过第一标识电容器14A相互连接的针)来对数字装置50提供电力。通过用于将第二标识电容器14B连接到该发生器中的标识电路的触点(30D)来输出数据。中间部件包含在该数字装 置与这两个电容器之间。具体地说，通过电压调节整流级(包括串联电阻65、分路齐纳二极管66和串联整流二极管68)从ID线64来对数字装置50提供电力。通过分路电容器70对电源线54进行平滑。将来自数据输出端50-4的数据馈送到用作开关72的半导体器件，在此为FET器件，但是也可以是NPN型晶体管。该半导体开关跨接到第二ID电容器14B上，使得当数据输出端50-4为逻辑高时能够有效地使第二ID线74短接到地。二极管76在开关72截止时使电容器14B与该数字装置隔离，并且阻止谐振网络所生成的负电压被施加到开关72上。二极管76还阻止FET 72开关使串联谐振网络衰减。第二ID线通过串联电阻还连接到数字装置50的针50-3。缓冲器80具有有限的电流提供能力，并因此能够承受开关72使它们短路的动作而不造成损坏。 
发生器中的标识电路24具有两个瞬时信号感测电路，对各瞬时信号感测电路参照图2基本如上所述进行设置。其他特征包括将比较器46A、46B的基准电压设置成地电势，并将公共信号源36用于这两个感测电路。该信号源通过各自的缓冲器80连接到电感器38A、38B，并通常对该ID线64、74相对于地供给高电压，使得能够经由上述调节电路64-70对数字装置50提供电力，并保持数据输出开关72上的电压。 
信号源36生成的询问脉冲是负脉冲。构成询问脉冲前沿的电压阶跃变化使得分别由电容器14A及电感器38A和电容器14B及电感器38B形成的两个谐振电路振荡。如上所述，比较器46-1和46-2将各情况中的振荡信号转换为相应的二进制信号，在线46A-1和46A-2上输出各二进制信号以进一步处理。在该示例中，这种处理包括在各情况中对振荡波形的过零点之间的相应时间间隔进行计时，以确定该振荡信号的周期，并因此确定电容器14A、14B的值。优选的是，由还包括信号源36的发生器中的元件(未示出)执行这种测量功能。这些测量元件可以是离散逻辑器件(例如，来自74系列的离散逻辑器件)、或者固件(例如，CPLD中的固件)或是微处理器中的软件。这两个谐振电路的振荡发生在询问脉冲期间，即，当缓冲器80的输出为低时。由数字装置在其时钟使能输入端50-2检测到该询问脉冲结尾处的后沿，并且恢复对数字装置50(通过针50-1及50-8提供)的电源，由平滑电容器70在该询问脉冲引起的 中断期间保持电源线54上的电源电压。 
在本实施方式中，标识电容器14A、14B的值不同，并且取决于电外科器械(标识电容器14A、14B形成了该电外科器械的一部分)，各值具有从200pF到220nF的范围内所选择的值。电感器38A、38B都为30mH。这得到从2kHz到63kHz的可能谐振频率范围。该询问脉冲的长度为1ms，即，最低频率振荡信号周期(与上述范围中的最高电容器值相对应)的两倍。在该电路的变型中，该询问脉冲的宽度可以小至该最低频率振荡信号的周期的一半。 
在图6及图7中例示了感测电路的工作。参照图6，将该询问脉冲视为负向(negative-going)方波脉冲90。当该脉冲开始时，施加到电感器38A、38B上的负向电压阶跃变化使得电感器38A、38B及电容器14A、14B的结合点上的ID线的电压从初始+5V开始下降，如迹线92所示，之后如上所述开始振荡。图6所示的第三迹线表示相应比较器46-1、46-2的输出端处的电压，该电压是在振荡信号92的各过零点处改变状态的方波94。图6中所示的波形是当相关标识电容器的值为200nF时所产生的波形。从图中可以看出，这在该询问脉冲期间产生四个过零点，由位于相应比较器下游的处理电路来测量相继过零点之间的一个或更多个间隔。在询问脉冲90的结尾处，缓冲器输出80执行从0V到+5V的正向(positive-going)阶跃变化，结果是该标识线再次处于大约+5V(虽然存在某些振荡)，如图所示。 
如果电容器14A、14B的值较小，则在标识脉冲期间存在更多振荡周期，虽然分路电阻40会产生衰减。图7例示了200pF的电容器值产生的多个振荡。同样，分别由标号92及94再次示出衰减振荡信号和相应的比较器输出。 
再次参照图5，在数字装置50的输入端50-2上检测到询问脉冲结尾处的上升沿的结果是将FET数据输出开关72接通，由此向发生器电路(连接到第二比较器46-2的输出线46A-2)通告检测到上升沿。在实际中，信号源36输出负向询问脉冲，并且对振荡信号脉冲宽度进行计测，以确定第一标识电容器14A的值。如果在第二比较器46-2的输出线46A-2上没有检测到响应，则该发生器的微处理器假设连接到该发生器的器械不 具有数字装置50，仅具有标识电容器14A、14B，由此该发生器的微处理器输出第二负向脉冲，以标识第二ID电容器。另一方面，如果存在响应，则该微处理器输出一个或更多个其它询问脉冲，以对第二谐振电路14B、38B产生的振荡信号进行测量，或者，该微处理器可以对比较器输出线46A-2监视从数字装置50通过数据输出端50-4馈送的信号。优选的是，第二ID线74是双向的。该发生器中的微处理器可以使用信号源36来向数字装置50发送信息(例如，信息地址)。这可以与第一ID线64(用作时钟线)上的脉冲同步，或者，如本实施方式中那样，可以是异步的(即，经过时钟编码的，例如，使用曼彻斯特编码)。在用于使用电容器14A进行标识的第一脉冲之后，第一ID线64可以用于第二ID线74的数据方向控制。在后一种情况中，可以将其视为“读取但不写入”的线。一旦确定了在连接器12C中存在数字装置，则该微处理器可以将数据置于第二ID线上。然后，第一ID线可以用作写入选通(write strobe)，该数字装置从第二ID线获取数据并将其传送到它的内部EEROM，或在排针(cascade pins)50-5到50-7上给出该数据以将其存储在外部存储装置中。或者，一旦建立了通信并使用自时钟(sel-clocking)协议，则可以保留数据分组中的空间(在时域中定义的)，用于从发生器到数字装置的数据传送。 
注意到，针50-3是可以由该数字装置用来验证FET开关72动作的输入端。当谐振网络所生成的电压高于该数字装置的电源电平时，串联电阻器82对流入针数据输入端50-3的电流进行限制。 
综上所述，参照图5所述的结构使得能够利用形成可拆卸电外科器械的一部分的标识电容器，对发生器的特性进行调节以实现更好的电外科性能，这些电容器具有表征该器械的唯一值，同时，使得能够从容纳在该器械中的数字装置传送信息，以进一步改进该电外科发生器的操作。数字装置50包括存储器，在存储器中可以存储器械的制造商所写入的信息或在使用该器械期间所写入的信息。该信息可以包括用于发生器控制并在外科手术开始之前从该器械所传送的参数。该信息可以包括日期(诸如制造日期)及用于更新发生器中的软件的软件更新信息。此外，该信息可以包括在外科手术期间得到的并从发生器传送到该器械的值。可以通过该器械所连接的任何发生器来对存储在该器械中存储的信息进行检查。例如，该发生器可以在先前手术之后的某个时间对在该手术期间所记录的信息进行检查。例如，这种信息可以包括该手术的日期及经过时长，以避免多次使用一次性器械。 
参照图8，在根据本发明的替代系统中，经由公共ID线64及触点30来执行为数字装置提供电力并从该数字装置传送数据。在这种情况下，提供给该数字装置的连接器的电力不仅被询问脉冲中断，而且还被从数字装置50输出的数据中断，使得FET开关72将ID线64短接到地。编码方案取决于例如使用曼彻斯特编码(非归零)的内建时钟。注意到，在本实施方式中，仅需要三个连接器针，分别用于(i)将RF功率传导到器械；(ii)标识；以及(iii)与数字装置50交换数据。 
在参照图8的上述系统的变型中，标识及数据传送功能与RF功率线共享一个连接器触点点，如图9所示。在这种情况下，RF振荡器19直接连接到用于标识及数据传送的同一线64及同一触点30A。RF扼流器90串联在该器械中ID线64与数字装置50的中间电源部件65-70之间。该发生器中的第二RF扼流器92串联在ID线64与比较器46的信号输入端之间。这些扼流器保护该标识部件，防止其受到RF振荡器18所产生的高射频电压的影响。通过该控制器(图1)对RF振荡器18进行选通，以便仅在不出现标识信号时才对RF振荡器18提供能量，反之亦然。 
还可以使用电阻-电容组合，来执行对连接到发生器并具有唯一的电容器值的电外科器械的标识，原理上如图10所示。在该例示中，信号源36产生施加到串联电阻100的正向询问脉冲，当器械连接到发生器时串联电阻100连接到该器械中的标识电容器14，以形成串联RC组合。电阻100及电容器14限定了取决于电容器14的值的RC时间常量。因此，ID线64上的电压的增加率及衰减率根据电容器的值而变化。如前面的实施方式中，比较器46用于对ID线64上的电压进行监视。在这种情况下，将非零电压基准施加到比较器46的基准输入端。该基准电压可以是2.5V(即，信号源36产生的电压的一半)，或从0V到信号源电压的范围内的较高值。图11的波形图分别例示了询问脉冲(A)、标识线64上的电压的增加及衰减(B)以及比较器46在线46A上的输出(C)。可以看到， 比较器46用于对询问脉冲的开始时刻与在该询问脉冲期间标识线64上的电压达到由信号源36输出的两个电压电平之间的电势差的预定比例(相对任一电平所测量的)的时刻之间的时间延迟进行测量。其它实施方式可以使用模数转换器装置，来替代比较器；在这种情况下，可以对电压斜线(voltage ramp)上的多个点进行数字化，然后，将其与预定曲线方程相比较，以确认存在所期望的响应。此外，可以根据读数的差来计算变化率，并因此得到这些电容器的值。 
图12示出了使用RC组合的系统的更加详细的电路图。该系统与图5的上述系统相类似。如图5的系统，信号源36通常产生第一标识电容器14A上的电势，以便对数字装置50提供电力，询问脉冲为负向脉冲。 
还可以有其它变型。例如，可以把连接接口移到任何例示的电路中，使得例如将比较器46或比较器46-1、46-2包含在该器械(“第二”单元)内。 

Claims (21)

1.一种电外科系统，该系统包括：
第一单元，其包括用于生成射频(RF)功率的发生器，以及
第二单元，其包括与所述发生器相关联的电外科器械的至少一部分，该第二单元能够可拆卸地电连接到所述第一单元，使得能够将RF功率传送到所述第二单元；
其中，所述第二单元包括具有标识了所述第二单元的有限非零值参数的无源电标识部件；并且
所述第一单元包括感测电路，该感测电路具有第二电部件、设置成提供电压阶跃变化的信号源、以及信号检测器，当所述第二单元连接到所述第一单元时所述第二电部件与所述标识部件形成组合电路，所述信号源和所述信号检测器被设置成使得由所述信号源提供的电压阶跃变化引起所述组合电路的取决于所述参数的瞬时响应，并且所述检测器检测所述瞬时响应的特性，以生成代表了所述参数的检测器输出信号，其中，所述第一单元还包括控制器，该控制器连接到所述感测电路以接收所述检测器输出信号，所述控制器被配置成响应于所述检测器输出信号来识别所述第二单元。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述无源电标识部件是电容，而所述第二电部件是电感，当所述第二单元连接到所述第一单元时所述电感与所述标识部件形成谐振电路，所述信号源和所述信号检测器被设置成所述电压阶跃变化使得所述谐振电路在取决于所述参数的频率处振荡，并且所述检测器检测所述振荡的特性，以生成所述检测器输出信号。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述检测器被设置成检测所述振荡的频率。
4.根据权利要求2所述的系统，其中，所述检测器被设置成对所述谐振电路产生的振荡波形跨越预定基准电平的第一时刻与第二时刻之间的间隔进行检测。
5.根据权利要求3或4所述的系统，其中，所述检测器包括比较器，该比较器用于将所述振荡转换为二进制信号。
6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述检测器包含计数器，该计数器连接到所述比较器并被设置成对所述二进制信号的脉冲进行计数。
7.根据权利要求5所述的系统，其中，所述检测器包括脉冲宽度测量装置，该脉冲宽度测量装置连接到所述比较器并被设置成产生代表了所述二进制信号的至少一个脉冲的宽度的信号。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述无源电标识部件是电容，而所述第二电部件是电阻，当所述第二单元连接到所述第一单元时所述电容和所述电阻形成电阻-电容组合，该组合具有取决于所述电容的值的RC时间常量，并且所述信号源及所述信号检测器被设置成所述电压阶跃变化使得所述电阻-电容组合生成单调时变电压，并且所述检测器生成代表了所述时变电压的变化率的检测器输出信号。
9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一单元和第二单元分别具有第一触点组和第二触点组，所述第一触点组和所述第二触点组被定位为当所述第二单元连接到所述第一单元时相互接合，其中，所述第二单元包括具有存储器的数字装置，并且所述第二触点组包括触点对，该触点对通过所述标识部件相互连接并且还连接到所述数字装置，以用于从所述第一单元向所述数字装置提供电力和从所述数字装置向所述第一单元传送数据这两项中的至少一项。
10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述第一单元中的所述信号源能够在所述第一触点组的与所述第二单元的所述触点对接合的触点对之间施加DC电势，以向所述数字装置提供电力，所述信号源还能够生成询问脉冲，在该询问脉冲的期间从所述第一单元到所述第二单元的对所述数字装置的电力供应中断，所述询问脉冲包含引起所述瞬时响应的至少第一沿，并且所述信号检测器还能够检测在中断了对所述第二单元的电力供应时的瞬时响应特性。
11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述数字装置被配置成在所述询问脉冲之后向所述第一单元传送数据。
12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述数字装置被配置并连接成检测所述询问脉冲的结尾，并响应于检测到所述询问脉冲的结尾而将数据输出到所述第一单元。
13.根据权利要求9到12中任意一项所述的系统，其中，所述第二单元具有至少两个所述无源电标识部件，各无源电标识部件连接在所述第二触点组的相应触点对之间，并且所述数字装置的配置以及与所述第二触点组的所述相应触点对的连接方式使得经由所述相应触点对的一个触点对来对所述数字装置提供电力并经由所述相应触点对的另一触点对来输出数据。
14.根据权利要求9到12中任意一项所述的系统，其中，所述第二单元被设置成在所述数字装置中存储与所述电外科器械的使用范围有关的信息，当使用所述器械时更新该信息。
15.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一单元和所述第二单元具有各自的RF功率传导触点接合对，该RF功率传导触点接合对用于将RF功率从所述第一单元传送到所述第二单元，并且当所述第二单元连接到所述第一单元时，各所述触点接合对中的一个触点形成所述第一单元中的所述信号源与所述第二单元中的所有或者一个无源电标识部件之间的信号路径的一部分。
16.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器被配置成响应于所述检测器输出信号而调节所述发生器的输出，以适合于所述第二单元。
17.一种用于电外科系统的电极组件，该电极组件包括：
至少一个组织治疗电极；
安装部，其用于将所述组件可拆卸地固定到所述系统的其它部分；
无源电标识部件，其被设置成与同所述系统的所述其它部分相关联的感测电路中的第二电部件形成组合电路，所述标识部件具有指示了所述电极组件的有限非零值参数；
数字装置，其包括存储器；以及
触点组，其用于与所述系统的所述其它部分上的触点接合；
其中，所述触点组包含触点对，该触点对通过所述标识部件相互连接并且还连接到所述数字装置，以用于(a)从所述系统的所述其它部分向所述数字装置的电源端子提供电力、和(b)从所述数字装置的数据输出端向所述其它部分传送数据。
18.根据权利要求17所述的组件，该组件具有两个组织治疗电极，该两个组织治疗电极中的一个组织治疗电极连接到通过所述标识部件相互连接的触点对中的一个触点。
19.根据权利要求17或18所述的组件，其中，所述数字装置被设置成经由所述触点对提供电力，并响应于在所述触点对上检测到询问脉冲而从其数据输出端输出数据，所述询问脉冲中断了对所述数字装置的电力供应。
20.根据权利要求19所述的组件，其中，所述数字装置被设置成在所述询问脉冲结束之后输出所述数据。
21.根据权利要求17所述的组件，该组件具有至少两个所述无源电标识部件，各无源电标识部件连接在所述组件的触点组的相应触点对之间，并且，所述数字装置的配置和与所述相应触点对的连接方式使得经由所述相应触点对的一个触点对来向所述数字装置提供电力并经由所述相应触点对的另一触点对来输出数据。
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