CN108282105B

CN108282105B - 射频消融电源

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Publication number: CN108282105B
Application number: CN201711449511.1A
Authority: CN
Inventors: 耿丙印
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-12-27
Filing date: 2017-12-27
Publication date: 2019-12-24
Anticipated expiration: 2037-12-27
Also published as: CN108282105A

Abstract

本发明涉及一种射频消融电源包括：稳压模块接收电源的交流电，将交流电转换为直流电，并稳压处理得到稳压直流电；直交流转换模块接收稳压直流电，并转换为高频交流电，再滤波处理得到滤波高频交流电；射频输出模块接收滤波高频交流电，并将其向外部输出；检测模块检测射频输出模块输出端的外部环境参数，生成反馈信号；控制模块接收反馈信号以及稳压直流电，将反馈信号进行模数转换后再通过调压算法得到给定电压，基于给定电压以及将稳压直流电作为的反馈电压计算得到调节电压，并将其输送至稳压模块。通过控制模块自动调节的方式，提高调节精确度且避免误操作。还能够避免元件自身误差对系统的影响，使射频消融电源输出的射频能量更加的稳定。

Description

射频消融电源

技术领域

本发明涉及医疗设备技术领域，特别是涉及一种射频消融电源。

背景技术

射频能量在作用于人体组织时，因电磁场的快速变化使得细胞内的正、负离子快速运动，于是它们之间以及它们与细胞内的其它分子、离子等的摩擦使病变部位升温，致使细胞内外水分蒸发、干燥、固缩脱落以致无菌性坏死，从而达到治疗的目的。射频消融术已经成功的运用到了多个医疗领域，例如治疗心律失常，肾动脉射频消融术，肺癌射频消融治疗等。

为了使治疗效果更好，治疗过程更加安全，就要求射频能量所产生的热效应可持续且稳定，也就是说射频消融电源是个闭环系统，实时反馈治疗端消融元件的能量变化情况，同时调整射频能量的输出端，使其满足治疗的要求。目前的传统技术，一方面射频消融电源通过调节滑动变阻器或电阻阵列改变输出电压反馈端的输入电压，间接达到调节电源输出电压的目的；另一方面经过对反馈信号与参考信号的比较，通过PID控制器调节PWM信号的占空比或射频消融电源的输出，形成闭环控制系统，动态的调整射频能量的输出。

上述传统技术调节射频能量输出的技术方案中，通过调节滑动变阻器或电阻阵列改变输出电压反馈端的输入电压的调节方式，由于滑动变阻器或电阻阵列存在调节范围，因此在调节时会受到最小值及最大值的影响，存在不能满足调整幅度的情况，并且随着使用时间的推移，滑动变阻器或电阻阵列的寿命及可靠性容易受到影响，增加系统不稳定的风险。通过PID控制器调节PWM信号的占空比的调节方式，因为PID控制器增加了影响系统的因素，并且增加了设计成本和元件成本。并且通过调节滑动变阻器或电阻阵列改变输出电压反馈端的输入电压以及通过PID控制器调节PWM信号的占空比的调节方式，控制繁琐，响应速度慢，也会造成妨碍治疗效果的后果。

发明内容

基于此，有必要针对调节时会受到最小值及最大值的影响，存在不能满足调整平滑度问题以及控制繁琐，响应速度慢的问题，提供一种射频消融电源。

本发明实施例提供了一种射频消融电源包括：稳压模块，所述稳压模块的第一输入端连接在电源的输出端；用于接收电源输出的交流电，将所述交流电转换为直流电，并对所述直流电进行稳压处理得到稳压直流电；直交流转换模块，所述直交流转换模块的第一输入端与所述稳压模块的第一输出端连接；用于接收稳压直流电，将所述稳压直流电转换为高频交流电，并对所述高频交流电进行滤波处理得到滤波高频交流电；射频输出模块，所述射频输出模块的输入端与所述直交流转换模块的输出端连接；用于接收滤波高频交流电，并将所述滤波高频交流电向外部输出；检测模块，设置于所述射频输出模块的输出端；用于检测射频输出模块输出端的外部环境参数，并生成反馈信号；控制模块，所述控制模块的第一输入端与所述检测模块的输出端连接；所述控制模块的第二输入端与所述稳压模块的第二输出端连接；所述控制模块的第一输出端与所述直交流转换模块的第二输入端连接；所述控制模块的第二输出端与所述稳压模块的第二输入端连接；所述控制模块用于接收反馈信号以及稳压直流电；所述稳压直流电作为反馈电压；将所述反馈信号进行模数转换后再通过调压算法计算得到给定电压，基于给定电压以及反馈电压得到调节电压，并将调节电压输送至稳压模块，控制稳压模块输出的稳压直流电；所述控制模块还用于向所述直交流转换模块发送驱动信号。

进一步，所述控制模块包括：模数转换电路，所述模数转换电路输入端与所述检测模块的输出端连接；用于接收反馈信号，并将其转换为数字反馈信号；微控制单元，所述微控制单元的输入端与所述数模转换电路输出端连接；用于接收数字反馈信号，将所述数字反馈信号与预设信号进行比较，并将比较结果通过调压算法计算得到给定电压的数字量；再将所述给定电压的数字量转换为给定电压；调压电路，所述调压电路的第一输入端与所述微控制单元的第一输出端连接；所述调压电路的第二输入端与所述稳压模块的第二输出端连接；所述调压电路的输出端与所述稳压模块的第二输入端连接；所述调压电路用于接收给定电压以及稳压直流电，所述稳压直流电作为反馈电压，利用接收到的反馈电压减去给定电压得到调节电压，并将调节电压输送至稳压模块。

进一步，所述控制模块还包括：驱动电路，所述驱动电路的输入端与所述微控制单元的第二输出端连接；所述驱动电路的输出端与所述直交流转换模块的第二输入端连接；所述驱动电路用于接收微控制单元输送的射频信号，将所述射频信号转换为驱动直交流转换模块的驱动信号，并将所述驱动信号输送至所述直交流转换模块。

进一步，所述调压算法为PID算法。

进一步，所述调压电路为减法器。

进一步，所述稳压模块包括：交直流转换电路：所述交直流转换电路的输入端连接在电源的输出端；用于将交流电转换为直流电；稳压电路：所述稳压电路的第一输入端与所述交直流转换电路的输出端连接；所述稳压电路的第二输入端与所述调压电路的输出端连接；所述稳压电路的第一输出端与所述直交流转换模块的第一输入端连接；所述稳压电路的第二输出端与所述调压电路第二输入端；所述稳压电路用于接收直流电以及调节电压，再通过稳压处理得到经反馈调整后的稳压直流电。

进一步，所述稳压电路为降压型稳压器。

进一步，所述直交流转换模块包括：直交流转换电路，所述直交流转换电路第一输入端与所述稳压电路第一输出端连接；所述直交流转换电路第二输入端与所述驱动电路的输入端连接；所述直交流转换模块用于接收稳压直流电以及驱动信号，并基于驱动信号的驱动，将所述稳压直流电转换为高频交流电；变压电路，所述变压电路的输入端与所述直交流转换电路的输出端连接；用于接收高频交流电，并调节所述高频交流电的电压大小；滤波电路，所述滤波电路的输入端与所述变压电路的输出端连接；所述滤波电路的输出端与所述射频输出模块的输入端连接；所述滤波电路用于接收调压后的高频交流电，并对调压后高频交流电中的高频谐波进行滤除，得到滤波高频交流电。

进一步，所述射频输出模块为射频电极。

进一步，所述检测模块为传感器。

本发明设置有稳压模块、直交流转换模块、射频输出模块、检测模块以及控制模块，通过设置的稳压模块接收电源输出的交流电，并将其转换成直流电稳压后得到稳压直流电，直交流转换模块接收稳压直流电，并将其转换为交流电滤波后得到滤波高频交流电，射频输出模块接收滤波高频交流电后向外输出能量。检测模块用于实时检测射频输出模块的外部环境，并生成反馈信号，控制模块接收反馈信号，将反馈信号转换成给定电压，再根据给定电压以及将稳压直流电作为的反馈电压得到调节电压，稳压模块接收调节电压，对当前输出的稳压直流电进行反馈调节。本申请中利用控制模块也就是通过微型计算机来控制电压的输出，由于控制模块的微调节能力能够保证输出电压平滑的进行调节，并且采用控制模块能够避免元件的自身误差对系统的影响，而且通过控制模块的自动调节方式，能够提高效率避免误操作。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种射频消融电源的模块示意图；

图2为本发明实施例提供的调压电路的电路图。

附图标号：100为稳压模块、110为交直流转换电路、120为稳压电路、200为直交流转换模块、210为直交流转换电路、220为变压电路、230为滤波电路、300为射频输出模块、400为检测模块、500为控制模块、510为模数转换电路、520为微控制单元、530为调压电路、540为驱动电路、600为电源。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例公开了一种射频消融电源。通过设置稳压模块接收电源输出的交流电，并将其转换为稳压直流电，再通过设置的直交流转换模块将稳压直流电转换为滤波高频交流电后，通过射频输出模块将滤波高频交流电向外部输出，使得细胞内的正、负离子快速运动，于是它们之间以及它们与细胞内的其它分子、离子等的摩擦使病变部位升温，致使细胞内外水分蒸发、干燥、固缩脱落以致无菌性坏死，从而达到治疗的目的。为了使治疗效果更好，治疗过程更加安全，就要求射频能量所产生的热效应可持续且稳定，通过在射频输出模块的输出端设置检测模块，实时检测射频输出模块输出端的外部环境参数，并将其传输给控制模块，控制模块根据反馈信号进一步的控制稳压模块进行当前输出电压的调整。这样的设置方式能够通过控制装置自动调节的方式，提高调节精确度并且避免误操作。还能够避免元件的自身误差对系统的影响，使射频消融电源输出的射频能量更加的稳定。

请参阅图1以及图2，图1为本发明实施例提供的一种射频消融电源的模块示意图，图2为本发明实施例提供的调压电路530的电路图。

如图1以及图2所示，一种射频消融电源包括：稳压模块100，稳压模块100的第一输入端连接在电源600的输出端；用于接收电源600输出的交流电，将交流电转换为直流电，并对直流电进行稳压处理得到稳压直流电；直交流转换模块200，直交流转换模块200的第一输入端与稳压模块100的第一输出端连接；用于接收稳压直流电，将稳压直流电转换为高频交流电，并对高频交流电进行滤波处理得到滤波高频交流电；射频输出模块300，射频输出模块300的输入端与直交流转换模块200的输出端连接；用于接收滤波高频交流电，并将滤波高频交流电向外部输出；检测模块400，设置于射频输出模块300的输出端；用于检测射频输出模块300输出端的外部环境参数，并生成反馈信号；控制模块500，控制模块500的第一输入端与检测模块400的输出端连接；控制模块500的第二输入端与稳压模块100的第二输出端连接；控制模块500的第一输出端与直交流转换模块200的第二输入端连接；控制模块500的第二输出端与稳压模块100的第二输入端连接；所述控制模块500用于接收反馈信号以及稳压直流电，；所述稳压直流电作为反馈电压；将反馈信号进行模数转换后再通过调压算法计算得到给定电压V_DA，基于给定电压V_DA以及反馈电压V_adj得到调节电压V_FB，并将调节电压输送至稳压模块100，控制稳压模块100输出的稳压直流电；所述控制模块500还用于向直交流转换模块200发送驱动信号。

具体的，稳压模块100用于将电源600输出的交流电转换为直流电，并对直流电进行稳压处理，得到稳压直流电，其目的是为了使射频输出模块300输出的射频能量具有稳定性。直交流转换模块200，通过将稳压直流电转换为高频交流电，再通过滤波处理，滤除高频谐波，得到滤波高频交流电，其目的是为了消除外部信号以及内部噪音对高频交流电的影响，进一步的影响射频输出模块300输出的射频能量。射频输出模块300将高频交流电输出至人体组织细胞，因为高频交流电产生高频磁场，随着高频磁场磁极的快速变化，使得细胞内正负离子快速运动，进一步的使各个细胞之间以及各个细胞与其内部的分子、离子的摩擦使病变部位温度升高，致使细胞内外水分蒸发、干燥、固缩脱落以致无菌性坏死，从而达到治疗的目的。射频输出模块300优选的为射频电极。检测模块400用于实时监控射频输出模块300输出端的外部环境参数，并将反馈信号反馈给控制模块500。检测模块400具体的为温度传感器，优选的为热电偶。控制模块500用于将反馈信号模数转换以及调压算法得到给定电压V_DA，再基于给定电压V_DA以及将稳压直流电作为的反馈电压V_adj得到调节电压V_FB，并将调节电压V_FB传输给稳压模块100，通过此反馈机制能够根据当前射频输出模块300的输出端环境，实时的调整射频输出模块300输出射频能量的大小，从而达到射频能量所产生的热效应可持续且稳定的目的。

优选的，控制模块500包括：模数转换电路510，模数转换电路510输入端与检测模块400的输出端连接；用于接收反馈信号，并将其转换为数字反馈信号；微控制单元520，微控制单元520的输入端与模数转换电路510输出端连接；用于接收数字反馈信号，将所述数字反馈信号与预设信号进行比较，并将比较结果通过调压算法计算得到给定电压的数字量；再将所述给定电压的数字量转换为给定电压；调压电路530，所述调压电路530的第一输入端与微控制单元520的第一输出端连接；所述调压电路530的第二输入端与稳压模块100的第二输出端连接；所述调压电路530的输出端与稳压模块100的第二输入端连接；所述调压电路530用于接收给定电压以及稳压直流电，所述稳压直流电作为反馈电压，利用接收到的稳压直流电的反馈电压减去给定电压得到调节电压，并将调节电压输送至稳压模块100。

具体的，模数转换电路510将检测模块400生成的模拟信号转换成数字信号发送给微控制单元520，其中模数转换电路510具有能够与微型计算机通讯的接口。微控制单元520为微型计算机，也即单片机或FPGA等微控制器，通过微控制单元将数字反馈信号与预设信号进行比较，并通过微控制器内预设的调压算法计算出给定电压，其中调压算法为PID算法。调压电路530具体的为运算放大器组成的减法器，其两个输入端分别为给定电压V_DA以及将稳压直流电作为的反馈电压V_adj，通过将反馈电压与给定电压做减法运算，进一步的得到调节电压V_FB，将其传输给稳压模块100进行反馈稳压。

优选的，控制模块500还包括：驱动电路540，驱动电路540的输入端与微控制单元520的第二输出端连接；驱动电路540的输出端与直交流转换模块200的第二输入端连接；所述驱动电路540用于接收微控制单元520输送的射频信号，将射频信号转换为驱动直交流转换模块200的驱动信号，并将驱动信号输送至直交流转换模块200。

具体的，驱动电路540接收为控制单元即单片机发出的两路相位差为180°的射频PWM信号，并将其转换为可以驱动直交流转换模块200的驱动信号。其中直交流转换模块200为两MOS管构成的半桥式推挽电路以及高频变压器，驱动信号为可以驱动MOS管的高峰值脉动信号。

优选的，稳压模块100包括：交直流转换电路110：交直流转换电路110的输入端连接在电源600的输出端；用于将交流电转换为直流电；稳压电路120：稳压电路120的第一输入端与交直流转换电路110的输出端连接；稳压电路120的第二输入端与调压电路530的输出端连接；稳压电路120的第一输出端与直交流转换模块200的第一输入端连接；稳压电路120的第二输出端与调压电路530第二输入端；所述稳压电路120用于接收直流电以及调节电压，再通过稳压处理得到经反馈调整后的稳压直流电。

具体的，交直流转换电路110将电源600输出的交流电转换为直流电。稳压电路120为三端口的稳压器，包括一个输入端、一个调节端以及一个输出端，输入端与交直流转换模块连接，调节端与调压电路530输出端连接，输出端与直交流转换模块200连接，用于接收直流电以及调节电压，再通过稳压处理得到经反馈调整后的稳压直流电。

优选的，稳压电路120为降压型稳压器。

优选的，直交流转换模块200包括：直交流转换电路210，直交流转换电路210第一输入端与稳压电路120第一输出端连接；直交流转换电路210第二输入端与驱动电路540的输入端连接；所述直交流转换电路210用于接收稳压直流电以及驱动信号，并基于驱动信号的驱动，将稳压直流电转换为高频交流电；变压电路220，变压电路220的输入端与直交流转换电路210的输出端连接；用于接收高频交流电，并调节高频交流电的电压大小；滤波电路230，滤波电路230的输入端与变压电路220的输出端连接；滤波电路230的输出端与射频输出模块300的输入端连接；所述滤波电路230用于接收调压后的高频交流电，并对调压后高频交流电中的高频谐波进行滤除，得到滤波高频交流电。

具体的，直交流转换电路210为两MOS管构成的半桥式推挽电路，接收驱动电路540传输的两路相位差为180°的驱动信号，分别驱动两MOS管导通，进而产生高频交流电。变压电路220为高频变压器，接收高频交流电并调整高频交流电的电压大小，在通过滤波电路230对高频谐波进行滤除，得到滤波高频交流电。

本发明设置有稳压模块、直交流转换模块、射频输出模块、检测模块以及控制模块，通过设置的稳压模块接收电源输出的交流电，并将其转换成直流电稳压后得到稳压直流电，直交流转换模块接收稳压直流电，并将其转换为交流电滤波后得到滤波高频交流电，射频输出模块接收滤波高频交流电后向外输出能量。检测模块用于实时检测射频输出模块的外部环境参数，并生成反馈信号，控制模块接收反馈信号，将反馈信号转换成给定电压V_DA，再根据给定电压V_DA以及稳压直流电的反馈电压V_adj得到调节电压V_FB，稳压模块接收调节电压V_FB，对当前输出的稳压直流电进行反馈调节。本申请中利用控制模块也就是通过微型计算机来控制电压的输出，由于控制模块的微调节能力能够保证输出电压平滑的进行调节，并且采用控制模块能够避免元件的自身误差对系统的影响，而且通过控制模块的自动调节方式，能够提高效率避免误操作。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种射频消融电源，其特征在于，包括：

稳压模块，所述稳压模块的第一输入端连接在电源的输出端；用于接收电源输出的交流电，将所述交流电转换为直流电，并对所述直流电进行稳压处理得到稳压直流电；

直交流转换模块，所述直交流转换模块的第一输入端与所述稳压模块的第一输出端连接；用于接收稳压直流电，将所述稳压直流电转换为高频交流电，并对所述高频交流电进行滤波处理得到滤波高频交流电；

射频输出模块，所述射频输出模块的输入端与所述直交流转换模块的输出端连接；用于接收滤波高频交流电，并将所述滤波高频交流电向外部输出；

检测模块，设置于所述射频输出模块的输出端；用于检测射频输出模块输出端的外部环境参数，并生成反馈信号；

控制模块，所述控制模块的第一输入端与所述检测模块的输出端连接；所述控制模块的第二输入端与所述稳压模块的第二输出端连接；所述控制模块的第一输出端与所述直交流转换模块的第二输入端连接；所述控制模块的第二输出端与所述稳压模块的第二输入端连接；所述控制模块用于接收反馈信号以及稳压直流电；所述稳压直流电作为反馈电压；将所述反馈信号进行模数转换后再通过调压算法计算得到给定电压，基于给定电压以及反馈电压得到调节电压，并将调节电压输送至稳压模块，控制稳压模块输出的稳压直流电；所述控制模块还用于向所述直交流转换模块发送驱动信号；

所述控制模块包括：

模数转换电路，所述模数转换电路输入端与所述检测模块的输出端连接；用于接收反馈信号，并将其转换为数字反馈信号；

微控制单元，所述微控制单元的输入端与所述模数转换电路输出端连接；用于接收数字反馈信号，将所述数字反馈信号与预设信号进行比较，并将比较结果通过调压算法计算得到给定电压的数字量；再将所述给定电压的数字量转换为给定电压；

调压电路，所述调压电路的第一输入端与所述微控制单元的第一输出端连接；所述调压电路的第二输入端与所述稳压模块的第二输出端连接；所述调压电路的输出端与所述稳压模块的第二输入端连接；所述调压电路用于接收给定电压以及稳压直流电，所述稳压直流电作为反馈电压，利用接收到的反馈电压减去给定电压得到调节电压，并将调节电压输送至稳压模块。

2.根据权利要求1所述的射频消融电源，其特征在于，所述控制模块还包括：

驱动电路，所述驱动电路的输入端与所述微控制单元的第二输出端连接；所述驱动电路的输出端与所述直交流转换模块的第二输入端连接；所述驱动电路用于接收微控制单元输送的射频信号，将所述射频信号转换为驱动直交流转换模块的驱动信号，并将所述驱动信号输送至所述直交流转换模块。

3.根据权利要求1所述的射频消融电源，其特征在于，

所述调压算法为PID算法。

4.根据权利要求1所述的射频消融电源，其特征在于，

所述调压电路为减法器。

5.根据权利要求1所述的射频消融电源，其特征在于，所述稳压模块包括：

交直流转换电路：所述交直流转换电路的输入端连接在电源的输出端；用于将交流电转换为直流电；

稳压电路：所述稳压电路的第一输入端与所述交直流转换电路的输出端连接；所述稳压电路的第二输入端与所述调压电路的输出端连接；所述稳压电路的第一输出端与所述直交流转换模块的第一输入端连接；所述稳压电路的第二输出端与所述调压电路第二输入端；所述稳压电路用于接收直流电以及调节电压，再通过稳压处理得到经反馈调整后的稳压直流电。

6.根据权利要求5所述的射频消融电源，其特征在于，

所述稳压电路为降压型稳压器。

7.根据权利要求1所述的射频消融电源，其特征在于，所述直交流转换模块包括：

直交流转换电路，所述直交流转换电路第一输入端与所述稳压模块第一输出端连接；所述直交流转换电路第二输入端与驱动电路的输入端连接；所述直交流转换电路用于接收稳压直流电以及驱动信号，并基于驱动信号的驱动，将所述稳压直流电转换为高频交流电；

变压电路，所述变压电路的输入端与所述直交流转换电路的输出端连接；用于接收高频交流电，并调节所述高频交流电的电压大小；

滤波电路，所述滤波电路的输入端与所述变压电路的输出端连接；所述滤波电路的输出端与所述射频输出模块的输入端连接；所述滤波电路用于接收调压后的高频交流电，并对调压后高频交流电中的高频谐波进行滤除，得到滤波高频交流电。

8.根据权利要求1所述的射频消融电源，其特征在于，

所述射频输出模块为射频电极。

9.根据权利要求8所述的射频消融电源，其特征在于，

所述检测模块为传感器。