CN107907744B - 高频电刀负极板接触质量的测量装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种高频电刀设备负极板接触质量的测量装置及方法，该测量装置包括：第一/第二阻抗测量电路，用于通过激励方式测量第一/第二负极板与被测试人体之间的等效接触阻抗，并将测得的第一/第二阻抗信号转换成第一/第二标准正弦波模拟信号，输入第一/第二运放/AD模块；第一/第二运放/AD模块，用于将第一/第二阻抗测量电路输入的标准正弦波模拟信号进行放大和AD转换处理，并将处理后的第一/第二数字信号输入系统控制器；系统控制器，用于对输入的第一/第二数字信号进行计算，分析得出所述高频电刀设备负极板的接触质量。本发明的装置结构简单，测试灵敏度高。
Description
技术领域
本发明涉及电外科手术设备领域，具体涉及一种高频电刀设备负极板接触质量的测量装置及方法。
背景技术
外科手术中高频电刀(电手术刀)是一种常用的设备，如图2所示，为高频电刀的一种电路结构，其中1为高频电刀主机，将交流市电转变为高频高压能量，其输出与电刀笔、负极板和人体组织形成电流回路；2为手术附件电刀笔，与负极板形成电流回路，用于对人体组织进行切和凝操作，其上的开关用于控制射频能量的输出和关闭；3为手术附件负极板，也叫中性电极，实际使用时粘贴到人体皮肤表面，为射频能量提供回流路径，如果负极板粘贴不良，将造成皮肤灼热甚至烧伤，负极板是高频电刀的重要组成部分，其与人体的接触质量具有重要的意义，直接关系到手术安全，在手术过程中必须对负极板与人体的接触质量进行持续的有效的检测，确保在整个手术过程中，负极板与人体有良好的接触质量。
现有技术中，如图1所示，为常规的高频电刀负极板接触质量的一种测试方案，接触质量可通过负极板和人体的接触电阻大小判断，R1和R2分别为双片负极板和接触到的人体组织的等效电阻，阻抗测量芯片连接到负极板两端，利用芯片内部的频率发生器产生的信号激励外部阻抗(R1+R2)，然后由片上DSP进行离散傅里叶变换(DFT)处理，得到的正弦波信号送入运算放大器和A/D转换模块分别做放大和模数转换处理，最终进入系统控制器做判定和响应的系统控制；此测试方案可线性精确测量到总的负极板接触阻抗，但对单片负极板接触质量情况无法做出判断，如在R1接触不好但总阻抗在合理范围内的情况，此方案无法识别。如何解决现有技术中的双片负极板对于非对称接触时无法准确测量的问题，成了目前设计人员迫切需要解决的难题。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种高频电刀设备负极板接触质量的测量装置及方法，以期至少部分地解决上述技术问题。
为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，本发明提供了一种高频电刀设备负极板接触质量的测量装置，其特征在于，包括：
第一阻抗测量电路，用于通过激励方式测量第一负极板与被测试人体之间的等效接触阻抗，并将测得的第一阻抗信号转换成第一标准正弦波模拟信号，输入第一运放/AD模块；
第一运放/AD模块，用于将第一阻抗测量电路输入的标准正弦波模拟信号进行放大和AD转换处理，并将处理后的第一数字信号输入系统控制器；
第二阻抗测量电路，用于通过激励方式测量第二负极板与被测试人体之间的等效接触阻抗，并将测得的第二阻抗信号转换成第二标准正弦波模拟信号，输入第二运放/AD模块；
第二运放/AD模块，用于将第二阻抗测量电路输入的标准正弦波模拟信号进行放大和AD转换处理，并将处理后的第二数字信号输入系统控制器；
系统控制器，用于对输入的第一数字信号和第二数字信号进行计算，分析得出所述高频电刀设备负极板的接触质量。
作为本发明的另一个方面，本发明还提供了一种高频电刀设备负极板接触质量的测量方法，通过如上所述的高频电刀设备负极板接触质量的测量装置来进行测量，其特征在于，包括以下步骤：
通过第一/第二阻抗测量电路分别测量第一/第二负极板与被测试人体之间的等效接触阻抗，并将测得的第一/第二阻抗信号转换成第一/第二标准正弦波模拟信号，分别输入第一/第二运放/AD模块以将输入的第一/第二标准正弦波模拟信号进行放大和AD转换处理，再将由此得到的第一/第二数字信号分别输入系统控制器；
系统控制器基于输入的第一/第二数字信号对两者进行大小比较，以判断是否存在两者数值差异超出预先设定的阈值，来判断是否存在阻抗不对称的现象。
基于上述技术方案可知，本发明能有效实现双路负极板阻抗检测功能，同时处理现有技术不能解决的双路负极板粘贴不平衡检测问题，确保高频电刀设备在使用过程中安全有效；本发明的双路负极板粘贴不平衡检测问题是通过分别检测两片负极板和组织之间的阻抗，与合理的阻抗范围比较从而判断每一片负极板是否粘贴可靠来有效实现；本发明的装置结构简单，不需要使用昂贵的芯片，检测灵敏度高，抗干扰能力强。
附图说明
图1是现有技术的测量装置的结构方框图；
图2是现有技术的高频电刀的电流回路结构示意图；
图3是本发明的测量装置的结构方框图；
图4是本发明的带测试引线的负极板的结构示意图；
图5是本发明的测量方法的阻抗测量电路图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
本发明公开了一种高频电刀设备负极板接触质量的测量装置，包括：
第一阻抗测量电路，用于通过激励方式测量第一负极板与被测试人体之间的等效接触阻抗，并将测得的第一阻抗信号转换成第一标准正弦波模拟信号，输入第一运放/AD模块；
第一运放/AD模块，用于将第一阻抗测量电路输入的标准正弦波模拟信号进行放大和AD转换处理，并将处理后的第一数字信号输入系统控制器；
第二阻抗测量电路，用于通过激励方式测量第二负极板与被测试人体之间的等效接触阻抗，并将测得的第二阻抗信号转换成第二标准正弦波模拟信号，输入第二运放/AD模块；
第二运放/AD模块，用于将第二阻抗测量电路输入的标准正弦波模拟信号进行放大和AD转换处理，并将处理后的第二数字信号输入系统控制器；
系统控制器，用于对输入的第一数字信号和第二数字信号进行计算，分析得出高频电刀设备负极板的接触质量。
其中，该第一/第二阻抗测量电路包括：
一变压器，该变压器的初级线圈的两端分别连接第一/第二负极板与被测试人体之间的等效接触阻抗的两端，并与并联的第一电容组成并联谐振电路；变压器的次级线圈与第二电容、第一电阻及LCR电路激励源串联，组成LCR串联电路；
第一/第二阻抗测量电路测得的第一/第二阻抗信号通过该变压器的次级输出。
其中，该LCR电路激励源产生50～100kHz的脉冲信号。
其中，变压器的初级形成的并联谐振电路的谐振频率优选与变压器的次级的并联谐振电路的谐振频率相等，以得到标准正弦波信号。
其中，第一负极板和第二负极板的中心位置设置有一第三负极板，该第三负极板本身不流通主功率电流，而是作为引出极结合第一负极板和第二负极板2用于分别测试第一负极板和第三负极板之间、第二负极板和第三负极板之间的组织阻抗。
其中，系统控制器对输入的第一数字信号和第二数字信号进行加和计算，并进行大小比较。
本发明还公开了一种高频电刀设备负极板接触质量的测量方法，通过如上所述的高频电刀设备负极板接触质量的测量装置来进行测量，包括以下步骤：
通过第一/第二阻抗测量电路分别测量第一/第二负极板与被测试人体之间的等效接触阻抗，并将测得的第一/第二阻抗信号转换成第一/第二标准正弦波模拟信号，分别输入第一/第二运放/AD模块以将输入的第一/第二标准正弦波模拟信号进行放大和AD转换处理，再将由此得到的第一/第二数字信号分别输入系统控制器；
系统控制器基于输入的第一/第二数字信号对两者进行大小比较，以判断是否存在两者数值差异超出预先设定的阈值，来判断是否存在阻抗不对称的现象。
其中，系统控制器还基于输入的第一/第二数字信号进行算术和计算。
其中，系统控制器基于所述算术和结果是否在10-150Ω之间来判定负极板与人体接触是否质量不良。
其中，该预先设定的阈值为50Ω。
下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步的详细说明。
如图2所示，1为高频电刀主机，将交流市电转变为高频高压能量，其输出与电刀笔、负极板和人体组织形成电流回路；2为手术附件电刀笔，与负极板形成电流回路，用于对人体组织进行切和凝操作，其上的开关用于控制射频能量的输出和关闭；3为手术附件负极板，也叫中性电极，实际使用时粘贴到人体皮肤表面为射频能量提供回流路径，如果负极板粘贴不良，将造成皮肤灼热甚至烧伤，负极板是高频电刀的重要组成部分，其与人体的接触质量具有重要的意义，直接关系到手术安全，在手术过程中必须对负极板与人体的接触质量进行持续的有效的检测，确保在整个手术过程中负极板与人体有良好的接触质量。
图3所示为本发明的具体方案，此发明适用于双片负极板的接触质量检测，R1和R2分别为两片负极板和人体之间的等效接触电阻，阻抗测量电路1和阻抗测量电路2分别测量R1和R2的电阻，将阻抗信号转变为标准正弦波模拟信号，送运放和AD做放大和AD转换处理，处理后的数字信号送系统控制器(MCU)进行计算和相应的系统操作。
本发明分别检测R1和R2的阻抗，负极板和人体接触总的阻抗为R1和R2的算术和，系统可根据测试结果判断负极板与人体整体接触质量，如阻抗范围为10-150Ω，超出范围则可判定负极板与人体接触质量不良。
但如果其中一个在阻抗范围内，另一个超出阻抗范围，总的阻抗在合理阻抗范围内，传统的接触质量检测方案则无法判断实际的负极板的粘贴情况，如R1＝5Ω，R2＝100Ω，总的阻抗为105Ω，在合理的阻抗范围内，但实际上，两片负极板粘贴不对称，其中一片很有可能粘贴不良，常规的测试方法无法检测到此种情况，此发明因对两个阻抗分别检测，通过对比测试结果，很容易识别负极板非对称粘贴的情况。
图4为本发明所用负极板的线路图，如图所示，PIN1和PIN2分别为两片负极板引线，也是高频能量主回路，PIN1和PIN2之间的阻抗为负极板1和负极板2之间的阻抗，包括负极板本身阻抗和所粘贴位置组织阻抗，PIN3为负极板3引出线，负极板3位于负极板1和负极板2中心位置，负极板3本身不流通主功率电流，结合负极板1和负极板2用于分别测试负极板1和负极板3之间、负极板2和负极板3之间的组织阻抗。
图5为阻抗测量电路图，R1为负极板等效阻抗，与C1和T1初级电感组成并联谐振电路，V1为变压器次级LCR电路激励源，与C2、R2组成LCR串联电路，一般为50～100kHz的脉冲信号，并联电路R1、C1，T1的谐振频率为
L1为变压器T1的初级电感，C1为谐振电容，R1为两片负极板间的等效组织阻抗，如C1＝0.32μF，L1＝10μH，其谐振频率为89kHz；激励源的脉冲频率与并联谐振电路的谐振频率相等，确保变压器T1初级的电压达到最大值且为标准的正弦波，同时提高后级采样电路的准确性，不同的电阻对应不同的电压值，即电压信号指示电阻R1的阻值，通过变压器将电阻电压信号传递到次级采样电路，在经过放大和AD处理后，即完成整个阻抗检测过程。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种高频电刀设备，其特征在于，包括：
高频电刀主机，将交流市电转变为高频高压能量，其输出与电刀笔、负极板和人体组织形成电流回路；其中，所述高频电刀主机中包括负极板接触质量的测量装置，具体包括：
第一阻抗测量电路，用于通过激励方式测量第一负极板与被测试人体之间的等效接触阻抗，并将测得的第一阻抗信号转换成第一标准正弦波模拟信号，输入第一运放/AD模块；
第一运放/AD模块，用于将第一阻抗测量电路输入的标准正弦波模拟信号进行放大和AD转换处理，并将处理后的第一数字信号输入系统控制器；
第二阻抗测量电路，用于通过激励方式测量第二负极板与被测试人体之间的等效接触阻抗，并将测得的第二阻抗信号转换成第二标准正弦波模拟信号，输入第二运放/AD模块；
第二运放/AD模块，用于将第二阻抗测量电路输入的标准正弦波模拟信号进行放大和AD转换处理，并将处理后的第二数字信号输入系统控制器；
系统控制器，用于对输入的第一数字信号和第二数字信号进行计算，分析得出所述高频电刀设备负极板的接触质量；
电刀笔，与负极板形成电流回路，用于对人体组织进行切和凝操作，其上的开关用于控制射频能量的输出和关闭；
负极板，使用时粘贴到人体皮肤表面，为射频能量提供回流路径；其中，所述负极板包括第一负极板、第二负极板和第三负极板；其中，所述第一负极板和第二负极板集成在一块板上；第三负极板设置于所述第一负极板和第二负极板的中心位置，所述第三负极板本身不流通主功率电流，而是作为引出极结合第一负极板和第二负极板用于分别测试第一负极板和第三负极板之间、第二负极板和第三负极板之间的组织阻抗。
2.根据权利要求1所述的高频电刀设备，其特征在于，所述第一/第二阻抗测量电路包括：
一变压器，所述变压器的初级线圈的两端分别连接第一/第二负极板与被测试人体之间的等效接触阻抗的两端，并与并联的第一电容组成并联谐振电路；所述变压器的次级线圈与第二电容、第一电阻及LCR电路激励源串联，组成LCR串联电路；
所述第一/第二阻抗测量电路测得的第一/第二阻抗信号通过所述变压器的次级输出。
3.根据权利要求2所述的高频电刀设备，其特征在于，所述LCR电路激励源产生50～100kHz的脉冲信号。
4.根据权利要求2所述的高频电刀设备，其特征在于，所述变压器的初级形成的并联谐振电路的谐振频率与所述变压器的次级的并联谐振电路的谐振频率相等。
5.根据权利要求1所述的高频电刀设备，其特征在于，所述系统控制器对输入的第一数字信号和第二数字信号进行加和计算，并进行大小比较。
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