CN105662575A - 射频消融设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种射频消融设备包括直流升压模块、转换模块、交流升压模块、检测模块以及控制模块。直流升压模块将外部输入的第一直流电压进行升压，形成第二直流电压。转换模块电性连接直流升压模块，接收升压模块输出的第二直流电压并将第二直流电压转换为具有目标频率的交流电压。交流升压模块电性连接转换模块，将转换模块输出的交流电压进行升压。检测模块电性连接交流升压模块，检测交流升压模块的输出电压和输出电流。控制模块分别电性连接检测模块和直流升压模块，控制模块接收检测模块所检测到的升压模块的输出电压和输出电流，得到输出功率，根据得到的输出功率控制模块控制直流升压模块，提升或降低第二直流电压。

Description

射频消融设备

技术领域

本发明涉及一种医疗设备，且特别涉及一种能释放射频电流导致局部细胞坏死从而达到消融或止血目的射频消融设备。

背景技术

目前治疗肝脏肿瘤的主要方法仍然是肝切除术。由于肝脏的血管分布复杂和血液供应丰富，以往的肝切除术总是伴随着大量出血和较高的病死率。随着对肝脏解剖研究的深入，手术技术的提高，手术期处理以及麻醉的进步，肝切除术已变得相对安全。但是对肝脏特殊部位肿瘤的手术切除，尤其是合并有肝硬化的患者，术中仍可能出现致命性大出血，而输血又可能增加术后并发症的发生率和死亡率，即使是少量的输血也可增加肝癌术后客户复发的几率。故为了尽量控制和减少肝切除术中出血从而减少输血，保证残肝少受缺血再灌注损伤，探讨肝切除术中各种肝脏血流控制设备一直是肝胆外科领域研究的热点。至今各种肝血流控制设备仍有许多缺点，不能很好的达到止血的效果。

此外，心脏是人体最重要的器官，心脏的体积很小且位于人体内，目前很多心脏疾病(如心率失常或阵发性心动过速等)在对病理区治疗的时候需要考虑治疗的设备对心脏其它区域的影响，从而导致目前很多心脏疾病治疗困难。

发明内容

本发明为了克服现有医疗设备在切除术中止血效果差且对于心脏疾病治疗困难的问题，提供一种能产生射频能量使切除面组织迅速脱水凝固来达到止血或消融的射频消融设备。

为了实现上述目的，本发明提供一种射频消融设备包括直流升压模块、转换模块、交流升压模块、检测模块以及控制模块。直流升压模块将外部输入的第一直流电压进行升压，形成第二直流电压。转换模块电性连接直流升压模块，接收直流升压模块输出的第二直流电压并将第二直流电压转换为具有目标频率的交流电压。交流升压模块电性连接转换模块，将转换模块输出的交流电压进行升压。检测模块电性连接交流升压模块，检测交流升压模块的输出电压和输出电流。控制模块分别电性连接检测模块和直流升压模块，控制模块接收检测模块所检测到的交流升压模块的输出电压和输出电流，得到输出功率，根据得到的输出功率控制模块控制直流升压模块，提升或降低第二直流电压。

于本发明一实施例中，直流升压模块包括PWM脉冲信号源、第一驱动器、两个第一开关管、开关电源变压器及整流模块。PWM脉冲信号源接收外部输入的第一直流电压并产生两个互补的PWM波。第一驱动器分别电性连接PWM脉冲信号源和控制模块，第一驱动器在两个互补的PWM波的作用下产生两个第一驱动信号，控制模块根据得到的输出功率控制两个第一驱动信号的占空比。两个第一开关管的控制极分别电性连接第一驱动器，两个第一驱动信号分别控制两个第一开关管导通以及导通角的大小。开关电源变压器电性连接两个第一开关管，提升两个第一开关管的输出电压。整流模块电性连接开关电源变压器，将开关电源变压器输出的交流信号转换为直流信号。

于本发明一实施例中，转换模块包括第二驱动器、两个第二开关管、谐振滤波模块。第二驱动器电性连接直流升压模块并产生两个第二驱动信号。两个第二开关管的控制极分别电性连接第二驱动器，两个第二驱动信号分别控制两个第二开关管的导通。谐振滤波模块电性连接两个第二开关管的输出端，对两个第二开关管输出的波形进行谐振滤波，形成正弦波。

于本发明一实施例中，谐振滤波模块包括电阻、第一电容以及并联在电阻和第一电容两端的电感和第二电容，第一电容与电阻串联，电感和第二电容串联。

于本发明一实施例中，检测模块包括电流采样元件、电压采样元件、信号调理模块和模数转换模块。电流采样元件电性连接交流升压模块，检测交流升压模块的输出电流。电压采样元件电性连接交流升压模块，检测交流升压模块的输出电压。信号调理模块包括了积分电路，积分电路分别电性连接电流采样元件和电压采样元件，分别将输出电流和输出电压进行积分处理，分别得到输出电流和输出电压的有效值。模数转换模块电性连接信号调理模块，将积分处理后的输出电流和输出电压进行模数转换后输出至控制模块。

于本发明一实施例中，信号调理模块还包括放大电路，放大电路设置在积分电路之前，将输出电压和输出电流进行放大后输入至积分电路。

于本发明一实施例中，积分电路还包括钳位元件，钳位元件正向设置在输入端和输出端之间。

于本发明一实施例中，积分电路还包括与钳位元件串联的限流电阻。

于本发明一实施例中，射频消融设备还包括温度检测模块，温度检测模块分别电性连接直流升压模块、转换模块、交流升压模块、检测模块以及控制模块。

于本发明一实施例中，射频消融设备还包括USB接口和安全数码卡，USB接口和安全数码卡电性连接控制模块。

综上所述，本发明提供的射频消融设备与现有技术相比具有以下优点：

本射频消融设备的目的在于产生特定频率的射频电流，射频电流所产生的高能量将使得切除面的组织迅速的脱水凝固，起到消融和止血的目的。而在进行心脏等精细手术时，射频消融设备释放射频电流导致局部心内膜及心内膜下心肌凝固性坏死，达到阻断快速心律失常异常传导束和起源点。由于射频电流的作用范围只有1-3毫米，其只会对病理区的细胞进行脱水坏死，而不会对其它区域造成影响，可很好地达到根治心率失常或阵发性心动过速等心脏疾病。

由于射频电流具有较大的能量，因此采用直流升压模块来将外部输入的具有较低电压的第一直流电压进行升压，形成具有较高电压的第二直流电压，经转换模块后形成满足目标频率的交流电。将满足目标频率的交流电进行再次升压，进一步提高射频信号的能量。通过设置检测模块和控制模块来形成反馈，检测模块实时检测交流升压模块的输出电压和输出电流，控制模块根据输出电压和输出电流得到输出功率(即输出的能量)，根据输出功率来控制第二直流电压的大小，从而达到增加或减小交流升压模块的输出功率，使得设备在不同负载(不同止血面积)下能输出足够的能量来实现消融或止血。

为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1所示为本发明一实施例提供的射频消融设备的电路原理框图。

图2所示为图1中直流升压模块的电路原理图。

图3所示为图1中转换模块和交流升压模块的电路原理图。

图4所示为图1中检测模块中调理模块的电路原理图。

具体实施方式

如图1所示，本实施例提供的射频消融设备包括直流升压模块1、转换模块2、交流升压模块3、检测模块4以及控制模块5。升压模块1将外部输入的第一直流电压进行升压，形成第二直流电压。转换模块2电性连接升压模块1，接收升压模块1输出第二直流电压并将第二直流电压转换为具有目标频率的交流电压。交流升压模块3电性连接转换模块2，将转换模块2输出的交流电压进行升压。检测模块4电性连接交流升压模块3，检测交流升压模块3的输出电压和输出电流。控制模块5分别电性连接检测模块4和直流升压模块1，控制模块5接收检测模块4所检测到的交流升压模块的输出电压和输出电流，得到输出功率，根据得到的输出功率控制模块5控制直流升压模块1，提升或降低第二直流电压。

直流升压模块1将外部输入的24V左右的第一直流电压升压为100V以上的第二直流电压。转换模块2将第二直流电压转换为频率为目标频率的交流电压，所述目标频率为300KHz～5MHz，针对不同的消融效果，用户可选择不同的目标频率。交流升压模块3对具有目标频率的交流电进行再次升压，使得输出电压幅值达到280V左右，提高信号的输出功率，最终形成高能量的射频信号。

在实际使用中，射频消融设备的输出功率会随负载(止血面积)发生变化，为满足不同负载的需求，本实施例提供的射频消融设备还包括与控制模块5相连接的检测模块4。检测模块4实时检测交流升压模块的输出电压和输出电流，并将给输出电压和输出电流输入至控制模块5，控制模块5计算输出功率。对于不同的负载输出功率会发生变化，控制模块5将检测到的输出功率与设定的输出功率进行比较，根据负载的不同来调节直流升压模块1的输出，从而达到改变实际的输出功率使其维持在设定的输出功率范围内。

于本实施例中，直流升压模块1包括PWM脉冲信号源11、第一驱动器12、两个第一开关管13、开关电源变压器14及整流模块15。PWM脉冲信号源11接收外部输入的第一直流电压并产生两个互补的PWM波。第一驱动器12分别电性连接PWM脉冲信号源11和控制模块5，第一驱动器12在两个互补的PWM波的作用下产生两个第一驱动信号。两个第一开关管13的控制极分别电性连接第一驱动器12，两个第一驱动信号分别控制两个第一开关管13导通以及导通角的大小。于本实施例中，两个第一开关13均为mos管，加在两个第一开关管13控制极上的两个第一驱动信号在一个周期内各半周正偏，各半周反偏，互补导通，形成方波信号。然而，本发明对此不作任何限定。于其它实施例中，两个第一开关可为双极性晶体管或其它电子型的开关管。

开关电源变压器14电性连接两个第一开关管13，提升两个第一开关管的输出电压。整流模块15电性连接开关电源变压器13，将开关电源变压器13输出的交流信号转换为直流信号。于本实施例中，整流模块为型号为MBRP3010N的半桥整流器。

于本实施例中，转换模块2包括第二驱动器21、两个第二开关管22、谐振滤波模块23。第二驱动器21接收整流模块15输出的直流信号并产生两个第二驱动信号。两个第二开关管22的控制极分别电性连接第二驱动器21，两个第二驱动信号分别控制两个第二开关管的导通。与两个第一开关管相同的，加在两个第二开关管22控制极上的两个第二驱动信号在一个周期内各半周正偏，各半周反偏，互补导通，形成方波信号。谐振滤波模块23电性连接两个第二开关管22的输出端，对两个第二开关管22输出的波形进行谐振滤波，形成正弦波。于本实施例中，谐振滤波模块23同时包括了串联谐振和并联谐振，谐振滤波模块23包括电阻R1、第一电容C1以及并联在电阻R1和第一电容C1两端的电感L1和第二电容C2，第一电容C1与电阻R1串联，电感L和第二电容C2串联。

具体而言，电感L和第二电容C2之间形成串联谐振，电感L和第一电容之间形成并联谐振。于本实施例中，为便于谐振频率的调节，设置第二电容C2由四个电容组成，两两串联后并联在一起。对于不同的应用场合，用户可同调节串并联后的电容来的得到多个频率。然而，本发明对此不作任何限定。

于本实施例中，检测模块4包括电流采样元件41、电压采样元件42、信号调理模块43和模数转换模块44。电流采样元件41电性连接交流升压模块3，检测交流升压模块3的输出电流。电压采样元件42电性连接交流升压模块3，检测交流升压模块3的输出电压。信号调理模43块包括了积分电路431，积分电路431分别电性连接电流采样元件41和电压采样元件42，分别将输出电流和输出电压进行积分处理，分别得到输出电流和输出电压的有效值。模数转换模块44电性连接信号调理模块43，将积分处理后的输出电流和输出电压进行模数转换后输出至控制模块5。

于本实施例中，电流采样元件41为电流互感器，电压采样元件42为电压互感器。电压互感器和电流互感器将交流升压模块输出的高电压和电流按比例进行采样后输出至后续电路中。

本实施例提供的射频消融设备，在调理电路中采用模拟积分电路来实现信号有效值的求取，该设置大大降低了对模数转换模块44的要求和控制模块5的数据处理，大幅度降低了设备的生产成本。

为具有更好的检测精度，于本实施例中，信号调理模块43还包括放大电路432，放大电路432设置在积分电路431之前，将输出电压和输出电流进行放大后输入至积分电路431。然而，本发明对此不作任何限定。

为保证积分电路431的安全，于本实施例中，积分电路431还包括正向设置在积分电路输入端和输出端之间的钳位元件和与钳位元件串联的限流电阻。于本实施例中，钳位元件为两个相互串联的二极管。

本实施例提供的射频消融设备的具体反馈控制为：检测模块4检测交流升压模块的输出电压和输出电流，控制模块5根据输出电压和输出电流计算输出功率，当输出功率大于或小于标准输出功率时，控制模块5输出控制信号至直流升压模块1内的第一驱动器12，改变第一驱动器12输出的两个第一驱动信号的占空比，从而改变两个第一开关管13的占空比，即提升或降低第二直流电压。

于本实施例中，射频消融设备还包括温度检测模块6，温度检测模块6分别电性连接所述直流升压模块1、转换模块2、交流升压模块3、检测模块4以及控制模块5。检测模块6检测各模块的温度并将检测到的温度输出至控制模块5，一旦检测到某一模块的温度超过设定值，则控制模块5输出报警信号或切断各个模块和电源之间的连接。

于本实施例中，射频消融设备还包括USB接口7和安全数码卡8，USB接口7和安全数码卡8电性连接控制模块5。

综上所述，本射频消融设备的目的在于产生特定频率的射频电流，射频电流所产生的高能量将使得切除面的组织迅速的脱水凝固，起到消融和止血的目的。而在进行心脏等精细手术时，射频消融设备释放射频电流导致局部心内膜及心内膜下心肌凝固性坏死，达到阻断快速心律失常异常传导束和起源点。由于射频电流的作用范围只有1-3毫米，其只会对病理区的细胞进行脱水坏死，而不会对其它区域造成影响，可很好地达到根治心率失常或阵发性心动过速等心脏疾病。

由于射频电流具有较大的能量，因此采用直流升压模块来将外部输入的具有较低电压的第一直流电压进行升压，形成具有较高电压的第二直流电压，经转换模块后形成满足目标频率的交流电。将满足目标频率的交流电进行再次升压，进一步提高射频信号的能量。通过设置检测模块和控制模块来形成反馈，检测模块实时检测交流升压模块的输出电压和输出电流，控制模块根据输出电压和输出电流得到输出功率(即输出的能量)，根据输出功率来控制第二直流电压的大小，从而达到增加或减小交流升压模块的输出功率，使得设备在不同负载(不同止血面积)下能输出足够的能量来实现消融或止血。

虽然本发明已由较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟知此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所要求保护的范围为准。

Claims (10)

1.一种射频消融设备，其特征在于，包括：

直流升压模块，所述直流升压模块将外部输入的第一直流电压进行升压，形成第二直流电压；

转换模块，电性连接所述直流升压模块，接收直流升压模块输出的第二直流电压并将第二直流电压转换为具有目标频率的交流电压；

交流升压模块，电性连接所述转换模块，将转换模块输出的交流电压进行升压；

检测模块，电性连接所述交流升压模块，检测交流升压模块的输出电压和输出电流；

控制模块，分别电性连接所述检测模块和直流升压模块，所述控制模块接收检测模块所检测到的交流升压模块的输出电压和输出电流，得到输出功率，根据得到的输出功率控制模块控制直流升压模块，提升或降低第二直流电压。

2.根据权利要求1所述的射频消融设备，其特征在于，所述直流升压模块包括：

PWM脉冲信号源，接收外部输入的第一直流电压并产生两个互补的PWM波；

第一驱动器，分别电性连接PWM脉冲信号源和控制模块，所述第一驱动器在两个互补的PWM波的作用下产生两个第一驱动信号，控制模块根据得到的输出功率控制两个第一驱动信号的占空比；

两个第一开关管，两个第一开关管的控制极分别电性连接所述第一驱动器，两个第一驱动信号分别控制两个第一开关管导通以及导通角的大小；

开关电源变压器，电性连接所述两个第一开关管，提升两个第一开关管的输出电压；

整流模块，电性连接开关电源变压器，将开关电源变压器输出的交流信号转换为直流信号。

3.根据权利要求1所述的射频消融设备，其特征在于，所述转换模块包括：

第二驱动器，电性连接直流升压模块并产生两个第二驱动信号；

两个第二开关管，两个第二开关管的控制极分别电性连接所述第二驱动器，两个第二驱动信号分别控制两个第二开关管的导通；

谐振滤波模块，电性连接两个第二开关管的输出端，对两个第二开关管输出的波形进行谐振滤波，形成正弦波。

4.根据权利要求3所述的射频消融设备，其特征在于，所述谐振滤波模块包括：

电阻；

第一电容，与电阻串联；以及

并联在电阻和第一电容两端的电感和第二电容，所述电感和第二电容串联。

5.根据权利要求1所述的射频消融设备，其特征在于，所述检测模块包括：

电流采样元件，电性连接所述交流升压模块，检测交流升压模块的输出电流；

电压采样元件，电性连接所述交流升压模块，检测交流升压模块的输出电压；

信号调理模块，包括了积分电路，所述积分电路分别电性连接所述电流采样元件和电压采样元件，分别将输出电流和输出电压进行积分处理，分别得到输出电流和输出电压的有效值；

模数转换模块，电性连接信号调理模块，将积分处理后的输出电流和输出电压进行模数转换后输出至控制模块。

6.根据权利要求5所述的射频消融设备，其特征在于，所述信号调理模块还包括放大电路，所述放大电路设置在积分电路之前，将输出电压和输出电流进行放大后输入至积分电路。

7.根据权利要求5所述的射频消融设备，其特征在于，所述积分电路还包括钳位元件，所述钳位元件正向设置在输入端和输出端之间。

8.根据权利要求7所述的射频消融设备，其特征在于，所述积分电路还包括与所述钳位元件串联的限流电阻。

9.根据权利要求1所述的射频消融设备，其特征在于，所述射频消融设备还包括温度检测模块，所述温度检测模块分别电性连接所述直流升压模块、转换模块、交流升压模块、检测模块以及控制模块。

10.根据权利要求1所述的射频消融设备，其特征在于，所述射频消融设备还包括USB接口和安全数码卡，所述USB接口和安全数码卡电性连接所述控制模块。