CN116077169A - 一种集成手术系统和集成手术器械 - Google Patents

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Abstract

一种集成手术系统和集成手术器械，所述集成手术系统包括：电压变换单元、第一功放单元、第二功放单元、隔离变换单元、运算及驱动单元、电刀输出端口、超声刀输出端口和开关组件；所述电刀输出端口和超声刀输出端口共用同一个机械插口，在所述机械插口插入手术器械的情况下，通过所述电压变换单元、所述第一功放单元和所述隔离变换单元输送能量，或者，通过所述电压变换单元、所述第二功放单元和所述隔离变换单元输送能量。本发明通过整合两种能量设备，并且电刀输出端口和超声刀输出端口共用同一个机械插口，实现平台化、小型化，减少手术室设备数量和空间占用，提升手术室管理的效率。

Description

一种集成手术系统和集成手术器械
技术领域
本发明涉及医疗器械领域，具体涉及一种集成手术系统和集成手术器械。
背景技术
高频电刀能量系统和超声刀能量系统目前已在临床外科手术中已广泛应用，高频电刀利用通过人体组织的高频电流产生的热效应，实现对组织的切割和凝固；超声刀是利用器械刀头的超声机械振动能对组织进行止血切割和凝固。通常高频电刀输出功率范围大，用于皮肤和组织切割时的效率高，但其对切割组织周围产生的热损伤范围较大，不适合用于精细手术操作。超声刀输出能量较小，其对手术部位周边组织的损伤远小于电刀，可安全地用于重要大血管旁边的分离切割。这两种能量系统各有优缺点，一般在同一如手术中会同时使用，相互配合实现手术高效顺畅的进行。
高频电刀能量系统和超声刀能量系统在手术室中通常是两台独立的设备，在手术操作中如果需要同时使用，则需要将两台设备同时布置在手术台周边。医生在使用两种能量系统时，也会频率地切换不同的设备以切换能量输出，如此给手术操作带来不便，严重情况下可能导致设备使用混淆，造成手术风险。而且，手术室空间通常不大，除了能量系统外还有很多其它设备需要同时布置，两台能量系统的布置会占用更多的手术室空间，给手术室管理带来不变。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出一种集成手术系统和集成手术器械，下面具体说明。
根据第一方面，一种实施例中提供一种集成手术系统，包括：电压变换单元、第一功放单元、第二功放单元、隔离变换单元、运算及驱动单元、电刀输出端口、超声刀输出端口和开关组件；
所述电刀输出端口用于为电刀输送能量；所述超声刀输出端口用于为超声刀输送能量；
所述电压变换单元用于根据第一控制信号将输入电压变换为用于驱动所述第一功放单元的直流电压，或用于供向所述第二功放单元工作的直流电压；
所述第一功放单元用于根据第二控制信号将所述电压变换单元所输出的直流电压转换成交流电压并放大；所述隔离变换单元用于将所述第一功放单元输出的交流电压进行隔离和变换后提供给所述电刀输出端口，以为所述电刀输送能量；
所述第二功放单元接收所述电压变换单元的供电，对第三信号进行放大后输出；所述隔离变换单元用于将所述第二功放单元的输出进行隔离和变换后提供给所述超声刀输出端口，以为所述超声刀输送能量；
所述开关组件包括第一组开关和第二组开关，所述第一组开关用于导通和断开所述隔离变换单元向所述电刀输出端口的能量输送，所述第二开关用于导通和断开所述隔离变换单元向所述超声刀输出端口的能量输送；
所述电刀输出端口和超声刀输出端口共用同一个机械插口，在所述机械插口插入手术器械的情况下，通过所述电压变换单元、所述第一功放单元和所述隔离变换单元输送能量，或者，通过所述电压变换单元、所述第二功放单元和所述隔离变换单元输送能量。
一实施例中，当所述机械插口插入手术器械时，所述运算及驱动单元通过所述机械插口识别所插入的手术器械的类型，所述手术器械至少包括超声刀和电刀这两种类型；所述手术器械设置有触发按键；
若当前所识别到的手术器械的类型为电刀，则当所述触发按键被触发时，所述运算及驱动单元控制导通所述第一组开关，以通过所述电压变换单元、所述第一功放单元和所述隔离变换单元为所述电刀输送能量；
若当前所识别到的手术器械的类型为超声刀，则当所述触发按键被触发时，则所述运算及驱动单元控制导通所述第二组开关，以通过所述电压变换单元、所述第二功放单元和所述隔离变换单元为所述超声刀输送能量。
一实施例中，所述电刀的类型进一步至少包括单极电刀、中性电刀和双极电刀这三种类型；所述电刀输出端口包括单极端、中性电极端和双极端；所述第一组开关包括第一组子开关、第二组子开关和第三组子开关；所述第一组子开关导通和断开所述隔离变换单元向所述单极端的能量输送，所述第二组子开关导通和断开所述隔离变换单元向所述中性电极端的能量输送，所述第三组子开关导通和断开所述隔离变换单元向所述双极端的能量输送；
所述若当前所识别到的手术器械的类型为电刀，则当所述触发按键被触发时，所述运算及驱动单元控制导通所述第一组开关，以通过所述电压变换单元、所述第一功放单元和所述隔离变换单元为所述电刀输送能量，包括：
若当前所识别到的手术器械的类型为单极电刀，则当所述触发按键被触发时，所述运算及驱动单元控制导通所述第一组子开关，以通过所述电压变换单元、所述第一功放单元和所述隔离变换单元为所述单极电刀输送能量；
若当前所识别到的手术器械的类型为中性电刀，则当所述触发按键被触发时，所述运算及驱动单元控制导通所述第二组子开关，以通过所述电压变换单元、所述第一功放单元和所述隔离变换单元为所述中性电刀输送能量；
若当前所识别到的手术器械的类型为双极电刀，则当所述触发按键被触发时，所述运算及驱动单元控制导通所述第三组子开关，以通过所述电压变换单元、所述第一功放单元和所述隔离变换单元为所述双极电刀输送能量。
一实施例中，所述机械插口用于插入集成手术器械，所述集成手术器械设置有触发按键；
所述运算及驱动单元获取所插入的集成手术器械的工作形态，所述集成手术器械的工作形态至少包括电刀形态和超声刀形态这两种形态；
若所述集成手术器械当前为电刀形态，则当所述触发按键被触发时，所述运算及驱动单元控制导通所述第一组开关，以通过所述电压变换单元、所述第一功放单元和所述隔离变换单元为所述集成手术器械输送能量；
若所述集成手术器械当前为超声刀形态，则当所述触发按键被触发时，则所述运算及驱动单元控制导通所述第二组开关，以通过所述电压变换单元、所述第二功放单元和所述隔离变换单元为所述集成手术器械输送能量。
一实施例中，所述电刀形态进一步至少包括单极电刀形态、中性电刀形态和双极电刀形态这三种形态；所述电刀输出端口包括单极端、中性电极端和双极端；所述第一组开关包括第一组子开关、第二组子开关和第三组子开关；所述第一组子开关导通和断开所述隔离变换单元向所述单极端的能量输送，所述第二组子开关导通和断开所述隔离变换单元向所述中性电极端的能量输送，所述第三组子开关导通和断开所述隔离变换单元向所述双极端的能量输送；
若所述集成手术器械当前为单极电刀形态，则当所述触发按键被触发时，所述运算及驱动单元控制导通所述第一组子开关，以通过所述电压变换单元、所述第一功放单元和所述隔离变换单元为所述集成手术器械输送能量；
若所述集成手术器械当前为中性电刀形态，则当所述触发按键被触发时，所述运算及驱动单元控制导通所述第二组子开关，以通过所述电压变换单元、所述第一功放单元和所述隔离变换单元为所述集成手术器械输送能量；
若所述集成手术器械当前为双极电刀形态，则当所述触发按键被触发时，所述运算及驱动单元控制导通所述第三组子开关，以通过所述电压变换单元、所述第一功放单元和所述隔离变换单元为所述集成手术器械输送能量。
一实施例中，所述的集成手术系统还包括一切换部件，用于切换所述集成手术器械的形态。
一实施例中，所述切换部件包括脚踏开关。
一实施例中，所述运算及驱动单元包括处理器、波形发生器、数模转换单元和分波单元；
所述处理器用于产生所述第一控制信号；
所述处理器控制所述波形发生器产生第二数字信号波形，作为所述第二控制信号；
所述处理器控制所述波形发生器产生第三数字信号波形，所述数模转换单元将第三数字信号波形转换为第三模拟信号波形，所述分波单元用于对所述第三模拟信号波形进行分波，得到所述第三信号。
一实施例中，第一功放单元为全桥功放电路；和/或，所述第二功放单元为线性功放电路。
根据第二方面，一种实施例提供一种集成手术器械，所述集成手术器械应用于本文中任一实施例所述的集成手术系统；所述集成手术器械设置有触发按键，所述集成手术器械的工作形态至少包括电刀形态和超声刀形态这两种形态；在所述集成手术器械插入所述集成手术系统的机械插口的情况下：
当所述集成手术器械被所述集成手术系统确定为电刀形态，则所述集成手术器械接收所述集成手术系统通过其电压变换单元、第一功放单元和隔离变换单元所输送的能量；
当所述集成手术器械被所述集成手术系统确定为超声刀形态，则所述集成手术器械接收所述集成手术系统通过其电压变换单元、第二功放单元和隔离变换单元所输送的能量。
依据上述实施例的集成手术系统和集成手术器械，通过整合两种能量设备，并且电刀输出端口和超声刀输出端口共用同一个机械插口，实现平台化、小型化，减少手术室设备数量和空间占用，提升手术室管理的效率；进一步地，一些实施例中，将电刀和超声刀集成为一个手术器械，减少手术过程中更换器械导致的手术中断，提升手术效率。
附图说明
图1(a)和图1(b)为两种实施例的集成手术系统的结构示意图；
图2(a)、图2(b)、图2(c)、图2(d)、图2(e)和图2(f)为几种实施例的电压变换单元的结构示意图；
图3为一种实施例的第一功放单元的结构示意图；
图4为一种实施例的集成手术系统的结构示意图；
图5为一种实施例的集成手术系统的结构示意图；
图6为一种实施例的第一隔离变换单元的结构示意图；
图7为一种实施例的第一功放单元和第一隔离变换单元的结构示意图；
图8为一种实施例的集成手术系统的局部结构示意图；
图9(a)和图9(b)为两种实施例的运算及驱动单元的结构示意图；
图10为一种实施例的集成手术系统的结构示意图；
图11为一种实施例的集成手术器械的结构示意图；
图12为一种实施例的集成手术系统的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。
本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。
如上文所提及的，高频电刀能量系统和超声刀能量系统目前已在临床外科手术中已广泛应用，高频电刀利用通过人体组织的高频电流产生的热效应，实现对组织的切割和凝固；超声刀是利用器械刀头的超声机械振动能对组织进行止血切割和凝固。高频电刀可配合不同的器械实现单极应用和双极应用，这两种应用方式的主要差别在于高频电流在人体组织的流动范围大小不同。高频电刀单极应用时高频电流在手术电极和中性电极之间流动，流过人体组织的范围较大，通常适用于高效的组织切割、浅表或深层凝血等；高频电刀单极应用时高频电流在双极器械两个电极之间流动，仅流过很小的人体组织范围，通常用于组织的快速精细凝结。高频电刀输出功率范围大，用于组织的切割或凝结时的效率高，但其对组织周围产生的热损伤范围较大，不适合用于热损伤要求高的手术操作。相比高高频电刀，超声刀输出能量较小，其对手术部位周边组织的热损伤远小于电刀，可安全地应用于重要大血管周边的分离、切割而不产生过度损伤。单极电刀、双极电刀和超声刀三种应用在临床手术中各有优点，一般会根据不同的手术场景，单极电刀、双极电刀或者超声刀相互配合使用进行组织的处理。即使在同一台手术中，也可能会分时使用单极电刀、双极电刀或者超声刀实现手术的顺畅进行。
高频电刀能量系统和超声刀能量系统在手术室中通常是两台独立的设备，在手术操作中如果需要同时使用，则需要将两台设备同时布置在手术台周边。医生在使用两种能量系统时，也会频繁地切换不同的设备以切换能量输出，如此给手术操作带来不便，严重情况下可能导致设备使用混淆，造成手术风险。而且，手术室空间通常不大，除了能量系统外还有很多其它设备需要同时布置，两台能量系统的布置会占用更多的手术室空间，给手术室管理带来不变。此外，如果在手术中要同时使用到单极电刀、双极电刀或者超声刀三种器械，医生还需要频繁地更换器械以实现不同的组织处理，因此这种器械过多和频繁更换的操作，会给医生操作带来不便，从而影响手术效率。
本发明一些实施例中提出一种集成手术系统，通过一台能量设备同时支持高频电刀功能和超声刀功能；更进一步地，本发明一些实施例中通过同一种手术器械同时支持电刀应用和超声刀应用，在支持电刀应用的情况下，甚至能够进一步支持单极电刀应用和双极电刀应用。
可以看到，一些实施例中，通过整合两种能量设备，实现平台化、小型化，减少手术室设备数量和空间占用，提升手术室管理的效率。
进一步地，一些实施例中，将电刀和超声刀集成为一个手术器械，减少手术过程中更换器械导致的手术中断，提升手术效率。
一些实施例中，集成手术器械在支持电刀功能和超声刀功能的情况下，还可以支持单极电刀、双极电刀和超声刀三种能量分时输出，或者，支持双极电刀和超声刀能量同时输出，以适应更广泛和更灵活的应用需求。
请参照图1(a)和图1(b)，一些实施例中的集成手术系统包括电压变换单元10、第一功放单元21、第二功放单元23、隔离变换单元30、运算及驱动单元40、电刀输出端口50、超声刀输出端口60和开关组件70，其中电刀输出端口50用于为电刀输送能量，超声刀输出端口60用于为超声刀输送能量，下面具体说明。
一些实施例中，电压变换单元10用于将输入电压变换为直流电压。
一些实施例中，电压变换单元10为一个电压变换电路，也即电压变换单元10包括一个正输入端、一个负输入端、一个正输出端和一个负输出端，电压变换单元10通过正输入端和负输入端接收输入电压，并通过正输出端和负输出端输出直流电。
一些实施例中，电压变换单元10能够输出电压可调的直流电。一些实施例中，电压变换单元10在运算及驱动单元40的控制下，输出预期大小的直流电，例如电压变换单元10用于根据由运算及驱动单元40输出的第一控制信号将输入电压变换为相应大小的直流电。一些实施例中，第一控制信号为数字信号。一些实施例中，电压变换单元10接收负电压，并将其输出为可调的正电压；例如电压变换单元10接收-48V的输入，能够输出0～350V的直流电。一些实施例中，电压变换单元10是将交流电变换为直流电。一些实施例中，电压变换单元10为HVDC，即高压直流电单元。
请参照图2(a)，一些实施例中电压变换单元10包括升压电路11；一些实施例中，升压电路11用于接收负直流电压，并根据第一控制信号将负直流电压转换成相应大小的的正直流电压。请参照图2(b)、图2(c)和图2(d)，一些实施例的升压电路11包括一路或多路升压支路12；升压支路12包括能量变换电感L、充电开关SW1和放电开关SW2，充电开关SW1和放电开关SW2用于根据第一控制信号进行通断，以对能量变换电感L进行充电和放电，从而进行升压。图2(c)是包含一路升压支路12的例子，图2(d)是包含两路升压支路12的例子；通过多路升压支路12可以增加输出功率，降低纹波。
一些实施例中，能量变换电感L的一端接地，另一端通过充电开关SW1连接到升压电路11的电压输入端，升压电路11的电压输入端用于接收负直流电压，能量变换电感L非接地的一端还通过放电开关SW2连接到升压电路11的电压输出端，升压电路11的电压输出端用于输出正直流电压。
工作时，充电开关SW1和放电开关SW2交替导通，两者不会同时导通，通过调节两者的占空比来实现输出电压调节；具体地，充电开关SW1导通和放电开关SW2断开，则通过输入的负直流电压给能量变换电感L充电；当充电开关SW1断开和放电开关SW2导通，则通过输入的负直流电压和能量变换电感L进行放电。
一些实施例中，充电开关SW1包括三端晶体管或二极管；一些实施例中，放电开关SW2包括三端晶体管或二极管。
一些实施例中，升压电路11还包括输入电容Cin和/或输出电容Cout；输入电容Cin一端接地，另一端连接于升压电路11的电压输入端；输出电容Cout一端接地，另一端连接于升压电路11的电压输出端。
一些实施例中，请参照图2(e)，升压支路12还包括电流检测电路I1，电流检测电路I1与充电开关SW1串联连接，用于输出检测电流；运算及驱动单元40用于根据所述检测电流产生或调节所述第一控制信号。
一些实施例中，升压电路11为boost升压电路。
一些实施例中，升压电路11所输出的正直流电压的范围为0至预设值；一些实施例中，预设值为350V。
一些实施例中，本文中的正直流电压是包括0的。
一些实施例中，所输入的负直流电压为-48V。
通过负压输入的方式实现最小电压为0的宽范围可调正压，从而实现宽动态范围功率调节。
在向外科设备输送能量的可调电源系统中，前端一般具有交流转直流，再基于直流来输出一个宽范围可调正压，一些方案是在PFC(Power Factor Correction，功率因数校正)基础上进行变换，采用反激来实现；由于前端交流转直流的输出电压一般不会很低，也不会很高，因此，前者使得反激方案漏感的影响变大，效率低，后者则使得传统boost升压电路输出电压调节范围太窄(只能升压)；本申请一些实施例中，通过输入负电源，实现最小电压为0的宽范围可调正压输出且效率高，克服两者的缺点，兼顾两者的有优点。
本申请一些实施例中，与反激方案相比，省去了隔离变压器，效率更高；与四开关管方案相比，可实现输出电压更高，并且开关管数量更少，成本更优；与传统boost升压方案相比，输出电压调节范围更宽，可支持0正压输出。
一些实施例中，电压变换单元10包括一个电感器件、两个开关器件，这三个器件都有一端连接在一起，电感器件的另一端接地，两个开关器件的另一端分别作为输入和输出，两个开关器件开通时间错开，实现电压变换功能。图2(f)为电压变换单元10的一个例子，其包括电感L1、晶体管Q1、二极管D1和电容C1；电感L1的一端接地，另一端与二极管D1的阳极连接，二极管D1的阴极与电容C1的一端连接，电容C1的另一端接地；二极管D1的阳极还与晶体管Q1的第一极连接，晶体管Q1的控制极受到运算及驱动单元40的控制，例如用于接收运算及驱动单元40输出的信号例如上述的第一控制信号；晶体管Q1的第二极作为电压变换单元10的输入端，用于接收输入的电压；二极管D1的阴极作为电压变换单元10的输出端，用于输出电压可调的直流电。在图2中例子当中，二极管D和晶体管Q1作为两个开关器件，在运算及驱动单元40的控制下，通过它们开通时间错开，能够通过实现电压变换功能。
需要说明的是，本文中所提及的晶体管是三端器件，其可以是任何结构的晶体管，比如双极型晶体管(BJT)或者场效应晶体管(FET)；当晶体管为双极型晶体管时，其控制极是指双极型晶体管的栅极，第一极可以为双极型晶体管的集电极或发射极，对应的第二极可以为双极型晶体管的发射极或集电极，在实际应用过程中，“发射极”和“集电极”可以依据信号流向而互换；当晶体管为场效应晶体管时，其控制极是指场效应晶体管的栅极，第一极可以为场效应晶体管的漏极或源极，对应的第二极可以为场效应晶体管的源极或漏极，在实际应用过程中，“源极”和“漏极”可以依据信号流向而互换。
一些实施例中，电压变换单元10用于根据第一控制信号将输入电压变换为用于驱动第一功放单元21的直流电压，或用于供向第二功放单元23工作的直流电压，也即将输入电压变换为第二功放单元23的工作电压，该工作电压为直流电压。
一些实施例中，第一功放单元21用于将电压变换单元10所输出的直流电转换成交流电并放大，然后经过隔离变换单元30后提供给电刀输出端口50，以为电刀供电。例如第一功放单元21在运算及驱动单元40的控制下，将电压变换单元10所输出的直流电转换成交流电并放大。一些实施例中，第一功放单元21用于根据由运算及驱动单元40输出的第二控制信号将电压变换单元10所输出的直流电转换成交流电并放大。一些实施例中，第二控制信号为数字信号。一些实施例中，第一功放单元21将电压变换单元10所输出的直流电转换为方波电压或者说方波信号。
一些实施例中，第一功放单元21为全桥功放电路。图3为第一功放单元21的一个例子，其包括晶体管Q2、晶体管Q3、晶体管Q4和晶体管Q5；晶体管Q2的第一极与晶体管Q3的第一极连接，并用于接收电压变换单元10所输出的直流电；晶体管Q2的第二极与晶体管Q4的第一极连接，并用于作为第一功放单元21的第一输出端；晶体管Q3的第二极与晶体管Q5的第一极连接，并用于作为第一功放单元21的第二输出端；晶体管Q4和晶体管Q5的第二极都接地；晶体管Q2、晶体管Q3、晶体管Q4和晶体管Q5的控制极都受到运算及驱动单元40的控制，例如都用于接收运算及驱动单元40输出的信号例如上述的第二控制信号，第二控制信号可以是脉宽调制信号。第一功放单元21通过其第一输出端和第二输出端来输出，例如上述将电压变换单元10所输出的直流电转换成交流电并放大后输出的交流电，或者说输出的信号。一些实施例中，全桥功放电路的两个输出端之间还连接有LC串联电路，例如晶体管Q2的第二极与晶体管Q3的第二极之间连接有LC串联电路，这有助于全桥功放电路实现软开关。
一些实施例中，第二功放单元23接收电压变换单元10的供电，对第三信号进行放大后输出，然后经过隔离变换单元30后提供给超声刀输出端口60，以为超声刀供电。第三信号可以是由运算及驱动单元40产生和输出的。一些实施例中，第二功放单元23所输出的是一个具有完整正弦波的周期信号，不存在交越交真。一些实施例中，第三信号包括两路驱动电流信号，例如电流信号IA和电流信号IB，功放单元20将第三信号进行放大后输出，得到例如电流信号K*(IA-IB)，其中K为放大倍数。一些实施例中，第三信号为模拟信号，例如第三信号包括两路驱动电流信号都是模拟信号，例如上文提及的电流信号IA和电流信号IB都是模拟信号。
一些实施例中，第二功放单元23为线性功放电路。
一些实施例中，请参照图4，隔离变换单元30包括第一隔离变换单元31和第二隔离变换单元33，下面具体说明。
一些实施例中，第一隔离变换单元31用于将第一功放单元21输出的交流电进行隔离和变换后提供给电刀输出端口50。一些实施例中，第一隔离变换单元31用于将第一功放单元21输出的交流电进行谐振、隔离和变换后提供给电刀输出端口50。
在第一功放单元21通过全桥功放电路来实现的例子中，全桥功放电路用于将电压变换单元10所输出的直流电转换成方波电压；第一隔离变换单元31用于将上述方波电压滤成交流电压例如正弦波电压，并进行谐振、隔离和变换后提供给电刀输出端口50。
一些实施例中，第一隔离变换单元31通过变压器来实现。
以上是第一隔离变换单元31的一些说明，下面对第二隔离变换单元33进行说明。
一些实施例中，第二隔离变换单元33用于将第一功放单元23输出的信号进行隔离和变换后提供给超声刀输出端口60。
一些实施例中，第二隔离变换单元33通过变压器来实现。
请参照图5，一些实施例的集成手术系统还包括采样单元49，下面具体说明。
一些实施例中，采样单元49用于对第一隔离变换单元31的输入或输出进行采样，得到第一采样电信号；采样单元49还用于对第二隔离变换单元33的输入或输出进行采样，得到第二采样电信号。一些实施例中，第一采样电信号包括电压、电流和功率中的至少一者。一些实施例中，第二采样电信号包括电压、电流和功率中的至少一者。一些实施例中，运算及驱动单元40根据第一采样电信号调整第一控制信号和/或第二控制信号。一些实施例中，运算及驱动单元40根据第二采样电信号调整第三初始信号。
请参照图6，一些实施例的第一隔离变换单元31还包括串并联谐振电路91、共模滤波电路92和关闭吸收电路93中至少一者，下面具体说明。
一些实施例中，串并联谐振电路91用于对第一功放单元21输出的交流电进行滤波，例如将方波滤成正弦波后输出。在功放单元20包括第一功放单元21的实施例中，共模滤波电路92用于将第一功放单元21输出的交流电中共模信号滤除。在功放单元20包括第一功放单元21的实施例中，关闭吸收电路93用于在第一功放单元93关闭后防止出现振荡。
请参照图7，就是一个例子，显示了电压变换单元10、第一功放单元21和第一隔离变换单元31的电路图，其中第一隔离变换单元31的电路图中包括串并联谐振电路91、共模滤波电路92、关闭吸收电路93和第一隔离单元33的一种电路实现结构。
请参照图8，一些实施例的集成手术系统还包括阻抗匹配电路94，一些实施例中，阻抗匹配电路94连接于第二功放单元23和第二隔离变换单元23之间，用于进行阻抗匹配。
请参照图9(a)，一些实施例中，运算及驱动单元40包括处理器41、波形发生器43、数模转换单元45和分波单元47，下面具体说明。
一些实施例中，处理器45用于产生第一控制信号。一些实施例中，请参照图9(b)，运算及驱动单元40还包括数模转换单元46，用于将上述第一控制信号由数字信号转换为模拟信号，再输出给电压变换单元10。
一些实施例中，处理器45控制波形发生器43产生第二数字信号波形，作为第二控制信号。
一些实施例中，处理器控制波形发生器43产生第三数字信号波形，数模转换单元45将第三数字信号波形转换为第三模拟信号波形，作为第三初始信号；分波单元47对第三模拟信号波形或者说第三初始信号进行分波，得到第三信号。一些实施例中，分波单元47将第三模拟信号波形分为至少两路分波信号，以作为上述第三信号。
一些实施例中，处理器41接收用户输入单元的输入参数例如控制参数，计算出驱动波形的幅值、频率、占空比等参数，并把波形数据或者波形参数下发给波形发生器43，从而产生所需的驱动波形；根据不同的输出模式，模拟信号波形用于第二功放单元23例如驱动线性功放，数字信号波形用于驱动第一功放单元21例如全桥功放；处理器41根据采样单元49反馈的采样电信号，计算出阻抗、功率、相位差等相关电参数，实时调整输出波形和电压变换单元10的输出电压，从而实现所需的能量输出。
一些实施例中，开关组件70包括第一组开关71和第二组开关75，第一组开关71用于导通和断开隔离变换单元30例如第一隔离变换单元31向电刀输出端口50的能量输送，第二开关75用于导通和断开隔离变换单元30例如第二隔离变换单元33向超声刀输出端口60的能量输送。
一些实施例中，电刀输出端口50和超声刀输出端口60共用同一个机械插口100，在机械插口100插入手术器械的情况下，通过电压变换单元10、第一功放单元21和隔离变换单元30例如第一隔离变换单元31输送能量，或者，通过电压变换单元10、第二功放单元23和隔离变换单元30例如第二隔离变换单元33输送能量。
一些实施例中，当机械插口100插入手术器械时，运算及驱动单元40通过机械插口100识别所插入的手术器械的类型，手术器械至少包括超声刀和电刀这两种类型；手术器械设置有触发按键。
一些实施例中：
若当前所识别到的手术器械的类型为电刀，则当触发按键被触发时，运算及驱动单元40控制导通第一组开关71，以通过电压变换单元10、第一功放单元21和隔离变换单元30例如第一隔离变换单元31为电刀输送能量。
若当前所识别到的手术器械的类型为超声刀，则当触发按键被触发时，运算及驱动单元40控制导通所述第二组开关72，以通过电压变换单元10、第二功放单元23和隔离变换单元30例如第二隔离变换单元33为超声刀输送能量。
一些实施例中，请参照图10，电刀的类型进一步至少包括单极电刀、中性电刀和双极电刀这三种类型，电刀输出端口50包括单极端51、中性电极端53和双极端54；第一组开关71包括第一组子开关72、第二组子开关73和第三组子开关74；第一组子开关72导通和断开隔离变换单元30向单极端51的能量输送，第二组子开关73导通和断开隔离变换单元30向中性电极端53的能量输送，第三组子开关74导通和断开隔离变换单元30向双极端54的能量输送，因此：
若当前所识别到的手术器械的类型为单极电刀，则当触发按键被触发时，运算及驱动单元40控制导通第一组子开关72，以通过电压变换单元10、第一功放单元21和隔离变换单元30例如第一隔离变换单元31为单极电刀输送能量；
若当前所识别到的手术器械的类型为中性电刀，则当触发按键被触发时，运算及驱动单元40控制导通所述第二组子开关73，以通过电压变换单元10、第一功放单元21和隔离变换单元30例如第一隔离变换单元31为中性电刀输送能量；
若当前所识别到的手术器械的类型为双极电刀，则当触发按键被触发时，运算及驱动单元控制导通第三组子开关74，以通过电压变换单元10、第一功放单元21和隔离变换单元30例如第一隔离变换单元31为双极电刀输送能量。
手术器械的类型的识别，可以通过设置于手术器械内部存储器所存储的识别码来确定，当手术器械插入机械插口100时，运算及驱动单元40与手术器械通过一根诸如通信线连接，从而运算及驱动单元40可以识别到械手术器械的类型。
一些实施例中，机械插口100也可以用于插入集成手术器械，集成手术器械的工作形态至少包括电刀形态和超声刀形态这两种形态。
一些实施例中，请参照图11，集成手术器械包括超声换能器01、夹持嘴02、波导杆03和触发按键04。超声换能器01用于将电信号转换为超声波或者说机械振动，其中第二功放单元23为超声换能器01输送能量，这种情况下，集成手术器械实现超声刀功能。第一功放单元21为夹持嘴02和波导杆03提供能量，具体地，第一功放单元21的正输出端或者第一隔离单元31的正输出端为波导杆03提供能量的时候，这种情况下，集成手术器械实现单极电刀功能；第一功放单元21的正输出端或者第一隔离单元31的正输出端为波导杆03提供能量，并且，第一功放单元21的负输出端或者第一隔离单元31的负输出端为夹持嘴02提供能量，这种情况下，集成手术器械实现双极电刀功能。
一些实施例中，机械插口100用于插入集成手术器械，也即手术器械可以是集成手术器械，集成手术器械设置有触发按键。
运算及驱动单元40获取所插入的集成手术器械的工作形态，集成手术器械的工作形态至少包括电刀形态和超声刀形态这两种形态：
若集成手术器械当前为电刀形态，则当触发按键被触发时，运算及驱动单元40控制导通第一组开关71，以通过电压变换单元10、第一功放单元21和隔离变换单元30例如第一隔离变换单元31为集成手术器械输送能量；
若集成手术器械当前为超声刀形态，则当触发按键被触发时，运算及驱动单元40控制导通所述第二组开关75，以通过电压变换单元10、第二功放单元23和隔离变换单元30例如第二隔离变换单元33为集成手术器械输送能量。
一些实施例中，集成手术器械的电刀形态进一步至少包括单极电刀形态、中性电刀形态和双极电刀形态这三种形态；电刀输出端口50包括单极端51、中性电极端53和双极端54；第一组开关71包括第一组子开关72、第二组子开关73和第三组子开关74；第一组子开关72导通和断开隔离变换单元30向单极端51的能量输送，第二组子开关73导通和断开隔离变换单元30向中性电极端53的能量输送，第三组子开关74导通和断开隔离变换单元30向双极端54的能量输送，因此：
若集成手术器械当前为单极电刀形态，则当触发按键被触发时，运算及驱动单元40控制导通所述第一组子开关72，以通过电压变换单元10、第一功放单元21和隔离变换单元30例如第一隔离变换单元31为集成手术器械输送能量；
若集成手术器械当前为中性电刀形态，则当触发按键被触发时，运算及驱动单元40控制导通所述第二组子开关73，以通过电压变换单元10、第一功放单元21和隔离变换单元30例如第一隔离变换单元31为集成手术器械输送能量；
若集成手术器械当前为双极电刀形态，则当触发按键被触发时，运算及驱动单元40控制导通所述第三组子开关74，以通过电压变换单元10、第一功放单元21和隔离变换单元30例如第一隔离变换单元31为集成手术器械输送能量。
一些实施例中，请参照图12，集成手术系统包括一切换部件05，切换部件05用于切换集成手术器械的形态。例如切换部件05将集成手术器械从电刀形态切换为超声刀形态，或者将集成手术器械从超声刀形态切换为电刀形态。一些实施例中，切换部件05包括脚踏开关。一些实施例中，切换部件05可以包括两个脚踏开关，一个脚踏开关将集成手术器械从电刀形态切换为超声刀形态，或者将集成手术器械从超声刀形态切换为电刀形态，另一个脚踏开关用于将集成手术器械在单极电刀形态、中性电刀形态和双极电刀形态这三种形态之间切换。
本申请一些实施例中还公开了一种集成手术器械，例如图11所示的集成手术器械。一些实施例中，集成手术器械能够应用于本申请任一实施例所述的集成手术系统。集成手术器械设置有触发按键，集成手术器械的工作形态至少包括电刀形态和超声刀形态这两种形态；在集成手术器械插入集成手术系统的机械插口100的情况下：
当集成手术器械被集成手术系统确定为电刀形态，则集成手术器械接收集成手术系统通过其电压变换单元10、第一功放单元21和隔离变换单元30所输送的能量；
当集成手术器械被集成手术系统确定为超声刀形态，则集成手术器械接收集成手术系统通过其电压变换单元10、第二功放单元23和隔离变换单元30所输送的能量。
本文参照了各种示范实施例进行说明。然而，本领域的技术人员将认识到，在不脱离本文范围的情况下，可以对示范性实施例做出改变和修正。例如，各种操作步骤以及用于执行操作步骤的组件，可以根据特定的应用或考虑与系统的操作相关联的任何数量的成本函数以不同的方式实现(例如一个或多个步骤可以被删除、修改或结合到其他步骤中)。
虽然在各种实施例中已经示出了本文的原理，但是许多特别适用于特定环境和操作要求的结构、布置、比例、元件、材料和部件的修改可以在不脱离本披露的原则和范围内使用。以上修改和其他改变或修正将被包含在本文的范围之内。
前述具体说明已参照各种实施例进行了描述。然而，本领域技术人员将认识到，可以在不脱离本披露的范围的情况下进行各种修正和改变。因此，对于本披露的考虑将是说明性的而非限制性的意义上的，并且所有这些修改都将被包含在其范围内。同样，有关于各种实施例的优点、其他优点和问题的解决方案已如上所述。然而，益处、优点、问题的解决方案以及任何能产生这些的要素，或使其变得更明确的解决方案都不应被解释为关键的、必需的或必要的。本文中所用的术语“包括”和其任何其他变体，皆属于非排他性包含，这样包括要素列表的过程、方法、文章或设备不仅包括这些要素，还包括未明确列出的或不属于该过程、方法、系统、文章或设备的其他要素。此外，本文中所使用的术语“耦合”和其任何其他变体都是指物理连接、电连接、磁连接、光连接、通信连接、功能连接和/或任何其他连接。
具有本领域技术的人将认识到，在不脱离本发明的基本原理的情况下，可以对上述实施例的细节进行许多改变。因此，本发明的范围应仅由权利要求确定。

Claims (10)

1.一种集成手术系统，其特征在于，其特征在于，包括：电压变换单元、第一功放单元、第二功放单元、隔离变换单元、运算及驱动单元、电刀输出端口、超声刀输出端口和开关组件；
所述电刀输出端口用于为电刀输送能量；所述超声刀输出端口用于为超声刀输送能量；
所述电压变换单元用于根据第一控制信号将输入电压变换为用于驱动所述第一功放单元的直流电压，或用于供向所述第二功放单元工作的直流电压；
所述第一功放单元用于根据第二控制信号将所述电压变换单元所输出的直流电压转换成交流电压并放大；所述隔离变换单元用于将所述第一功放单元输出的交流电压进行隔离和变换后提供给所述电刀输出端口，以为所述电刀输送能量；
所述第二功放单元接收所述电压变换单元的供电，对第三信号进行放大后输出；所述隔离变换单元用于将所述第二功放单元的输出进行隔离和变换后提供给所述超声刀输出端口，以为所述超声刀输送能量；
所述开关组件包括第一组开关和第二组开关，所述第一组开关用于导通和断开所述隔离变换单元向所述电刀输出端口的能量输送，所述第二开关用于导通和断开所述隔离变换单元向所述超声刀输出端口的能量输送；
所述电刀输出端口和超声刀输出端口共用同一个机械插口，在所述机械插口插入手术器械的情况下，通过所述电压变换单元、所述第一功放单元和所述隔离变换单元输送能量，或者，通过所述电压变换单元、所述第二功放单元和所述隔离变换单元输送能量。
2.如权利要求1所述的集成手术系统，其特征在于，当所述机械插口插入手术器械时，所述运算及驱动单元通过所述机械插口识别所插入的手术器械的类型，所述手术器械至少包括超声刀和电刀这两种类型；所述手术器械设置有触发按键；
若当前所识别到的手术器械的类型为电刀，则当所述触发按键被触发时，所述运算及驱动单元控制导通所述第一组开关，以通过所述电压变换单元、所述第一功放单元和所述隔离变换单元为所述电刀输送能量；
若当前所识别到的手术器械的类型为超声刀，则当所述触发按键被触发时，则所述运算及驱动单元控制导通所述第二组开关，以通过所述电压变换单元、所述第二功放单元和所述隔离变换单元为所述超声刀输送能量。
3.如权利要求2所述的集成手术系统，其特征在于，所述电刀的类型进一步至少包括单极电刀、中性电刀和双极电刀这三种类型；所述电刀输出端口包括单极端、中性电极端和双极端；所述第一组开关包括第一组子开关、第二组子开关和第三组子开关；所述第一组子开关导通和断开所述隔离变换单元向所述单极端的能量输送，所述第二组子开关导通和断开所述隔离变换单元向所述中性电极端的能量输送，所述第三组子开关导通和断开所述隔离变换单元向所述双极端的能量输送；
所述若当前所识别到的手术器械的类型为电刀，则当所述触发按键被触发时，所述运算及驱动单元控制导通所述第一组开关，以通过所述电压变换单元、所述第一功放单元和所述隔离变换单元为所述电刀输送能量，包括：
若当前所识别到的手术器械的类型为单极电刀，则当所述触发按键被触发时，所述运算及驱动单元控制导通所述第一组子开关，以通过所述电压变换单元、所述第一功放单元和所述隔离变换单元为所述单极电刀输送能量；
若当前所识别到的手术器械的类型为中性电刀，则当所述触发按键被触发时，所述运算及驱动单元控制导通所述第二组子开关，以通过所述电压变换单元、所述第一功放单元和所述隔离变换单元为所述中性电刀输送能量；
若当前所识别到的手术器械的类型为双极电刀，则当所述触发按键被触发时，所述运算及驱动单元控制导通所述第三组子开关，以通过所述电压变换单元、所述第一功放单元和所述隔离变换单元为所述双极电刀输送能量。
4.如权利要求1所述的集成手术系统，其特征在于，所述机械插口用于插入集成手术器械，所述集成手术器械设置有触发按键；
所述运算及驱动单元获取所插入的集成手术器械的工作形态，所述集成手术器械的工作形态至少包括电刀形态和超声刀形态这两种形态；
若所述集成手术器械当前为电刀形态，则当所述触发按键被触发时，所述运算及驱动单元控制导通所述第一组开关，以通过所述电压变换单元、所述第一功放单元和所述隔离变换单元为所述集成手术器械输送能量；
若所述集成手术器械当前为超声刀形态，则当所述触发按键被触发时，则所述运算及驱动单元控制导通所述第二组开关，以通过所述电压变换单元、所述第二功放单元和所述隔离变换单元为所述集成手术器械输送能量。
5.如权利要求4所述的集成手术系统，其特征在于，所述电刀形态进一步至少包括单极电刀形态、中性电刀形态和双极电刀形态这三种形态；所述电刀输出端口包括单极端、中性电极端和双极端；所述第一组开关包括第一组子开关、第二组子开关和第三组子开关；所述第一组子开关导通和断开所述隔离变换单元向所述单极端的能量输送，所述第二组子开关导通和断开所述隔离变换单元向所述中性电极端的能量输送，所述第三组子开关导通和断开所述隔离变换单元向所述双极端的能量输送；
若所述集成手术器械当前为单极电刀形态，则当所述触发按键被触发时，所述运算及驱动单元控制导通所述第一组子开关，以通过所述电压变换单元、所述第一功放单元和所述隔离变换单元为所述集成手术器械输送能量；
若所述集成手术器械当前为中性电刀形态，则当所述触发按键被触发时，所述运算及驱动单元控制导通所述第二组子开关，以通过所述电压变换单元、所述第一功放单元和所述隔离变换单元为所述集成手术器械输送能量；
若所述集成手术器械当前为双极电刀形态，则当所述触发按键被触发时，所述运算及驱动单元控制导通所述第三组子开关，以通过所述电压变换单元、所述第一功放单元和所述隔离变换单元为所述集成手术器械输送能量。
6.如权利要求4或5所述的集成手术系统，其特征在于，还包括一切换部件，用于切换所述集成手术器械的形态。
7.如权利要求6所述的集成手术系统，其特征在于，所述切换部件包括脚踏开关。
8.如权利要求1所述的集成手术系统，其特征在于，所述运算及驱动单元包括处理器、波形发生器、数模转换单元和分波单元；
所述处理器用于产生所述第一控制信号；
所述处理器控制所述波形发生器产生第二数字信号波形，作为所述第二控制信号；
所述处理器控制所述波形发生器产生第三数字信号波形，所述数模转换单元将第三数字信号波形转换为第三模拟信号波形，所述分波单元用于对所述第三模拟信号波形进行分波，得到所述第三信号。
9.如权利要求1所述的集成手术系统，其特征在于，第一功放单元为全桥功放电路；和/或，所述第二功放单元为线性功放电路。
10.一种集成手术器械，其特征在于，所述集成手术器械应用于如权利要求1至9中任一项所述的集成手术系统；所述集成手术器械设置有触发按键，所述集成手术器械的工作形态至少包括电刀形态和超声刀形态这两种形态；在所述集成手术器械插入所述集成手术系统的机械插口的情况下：
当所述集成手术器械被所述集成手术系统确定为电刀形态，则所述集成手术器械接收所述集成手术系统通过其电压变换单元、第一功放单元和隔离变换单元所输送的能量；
当所述集成手术器械被所述集成手术系统确定为超声刀形态，则所述集成手术器械接收所述集成手术系统通过其电压变换单元、第二功放单元和隔离变换单元所输送的能量。
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