CN116196091B - 一种射频超声装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种射频超声装置及系统，涉及医疗器械技术领域，所述射频超声装置包括：射频超声刀和射频超声主机，射频超声刀设有射频超声开关电路，射频超声开关电路用于输出射频超声开启或关闭信号，射频超声主机设有开关检测电路和控制器，开关检测电路与射频超声开关电路连接，开关检测电路用于生成低频正负方波信号，并根据低频正负方波信号和射频超声开启或关闭信号生成射频超声开启或关闭的控制信号。控制器与开关检测电路连接，控制器用于根据射频超声开启或关闭的控制信号控制射频超声刀输出或停止输出射频能量和超声能量。本发明可以有效滤除叠加在射频超声开启或关闭信号上的射频电流信号，使得射频和超声能按照实际需求正常工作。

Description

一种射频超声装置及系统

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，特别涉及一种射频超声装置及系统。

背景技术

超声刀是外科手术的一种医疗器具，已较广泛应用于各种外科手术。超声刀的原理通过超声换能器把电能转换成机械能，借助超声刀杆的高频机械振动，产生80-150℃高温促使组织蛋白氢键断裂，大大减少了电刀高温烧灼在组织表面形成的焦痂；振荡产生的刀杆“空洞化效应”也可以达到非常良好的组织分离效果。另外由于整个刀杆的工作过程没有电流通过人体，所以可以避免人体电损伤。

电凝止血用于外科止血起源很早，用于手术的电流为高频电流(频率高于200K以上)。应用高频电流，即使电压较高，亦可安全通过人体，不引起神经或肌肉反应。利用高频电流的热效应，使血管壁脱水皱缩、血管内血液凝固，并使血管与血凝块互融为一体，而达到有效止血目的。

为了集成上述两种功能，现有技术提供了带有高频止血功能的双极超声刀具射频超声装置，可在不更换器械的前提下，同时进行超声切割和双极电凝凝血，方便医生操作，从而缩短了手术时间，保证患者安全。但是，当超声和射频一起工作时，会严重干扰到超声射频开启或关闭信号，可能会发生以下某种情况或者同时发生：

情况A：按下开关时，由于射频的干扰，射频超声主机无法检测超声射频开启信号，或者检测超声射频开启信号混乱，无法发出正确的工作指令；

情况B：射频、超声能量同时正常输出，切割结束即断开按键，此时虽然按键已松开，但是由于射频的干扰，造成超声射频开启信号被误检测，以至于不能及时断开输出，影响手术的安全性；

情况C：在超声射频同时工作的过程中，由于射频的持续干扰，造成超声射频开启信号的输出状态不稳定，工作时能量断续的现象等。

发明内容

本发明实施例提供一种射频超声装置及系统，以解决相关技术中现有射频超声装置，在射频和超声同时工作时，射频电流信号会严重干扰射频超声主机检测射频超声开启或关闭信号的技术问题。

第一方面，提供了一种射频超声装置，包括：

射频超声刀，其设有射频超声开关电路，所述射频超声开关电路用于输出射频超声开启或关闭信号；

射频超声主机，其设有：

-开关检测电路，其与所述射频超声开关电路连接，所述开关检测电路用于生成低频正负方波信号，并根据所述低频正负方波信号和所述射频超声开启或关闭信号生成射频超声开启或关闭的控制信号；

-控制器，其与所述开关检测电路连接，所述控制器用于根据所述射频超声开启或关闭的控制信号控制所述射频超声刀输出或停止输出射频能量和超声能量。

一些实施例中，所述开关检测电路包括：

信号发生电路，其与所述射频超声开关电路连接，所述信号发生电路用于生成低频正负方波信号；

比较电路，其与所述射频超声开关电路和所述信号发生电路连接，所述比较电路用于根据所述低频正负方波信号和所述射频超声开启或关闭信号生成射频超声开启或关闭的控制信号。

一些实施例中，所述信号发生电路包括定时器、第一电阻、第二电阻和第三电阻；

所述第一电阻的第一端与正电源输入端连接、第二端与所述定时器的放电端连接；

所述第二电阻的第一端与所述定时器的放电引脚端连接、第二端与所述定时器的阈值引脚端和触发引脚端连接；

所述第三电阻的第一端与所述定时器的输出引脚端连接。

一些实施例中，所述比较电路包括比较器、双二极管、第一二极管、第四电阻、第五电阻、第六电阻和第七电阻；

所述第四电阻的第一端与正电源输入端连接、第二端与所述比较器的反相输入端所述第五电阻的第一端连接，所述第五电阻的第二端接地；

所述比较器的正相输入端与所述第一二极管的阴极连接，所述第一二极管的阳极与所述第三电阻的第二端和所述射频超声开关电路连接；

所述比较器的输出端与所述第六电阻的第一端连接，所述第六电阻的第二端与所述双二极管的第一端连接；

所述第七电阻的第一端与正电源输入端连接、第二端与所述双二极管的第二端和所述控制器连接，所述双二极管的第三端接地。

一些实施例中，所述开关检测电路还包括：

滤波电路，其与所述射频超声开关电路、所述信号发生电路和所述比较电路连接。

一些实施例中，所述滤波电路包括第一电容和第八电阻；

所述第一电容的第一端与所述比较器的正相输入端连接、第二端接地；

所述第八电阻的第一端与所述比较器的正相输入端连接、第二端接地。

一些实施例中，所述开关检测电路还包括：

瞬态二极管，所述瞬态二极管的第一端和第二端与所述第三电阻的第二端连接、第三端接地。

一些实施例中，所述射频超声开关电路包括控制开关和第二二极管；

所述控制开关的第一端与所述第三电阻的第二端连接、第二端与所述第二二极管的阳极连接，所述第二二极管的阴极连接。

一些实施例中，所述的射频超声装置还包括：

射频连接线，其两端分别与所述射频超声刀和射频超声主机连接；

超声连接线和超声换能器，所述超声连接线的一端与所述射频超声主机连接、另一端与所述超声换能器的输入端连接，所述超声换能器的输出端与所述射频超声刀连接。

第二方面，提供了一种射频超声系统，包括前述的射频超声装置。

本发明提供的技术方案带来的有益效果包括：

本发明实施例提供了一种射频超声装置及系统，其设有射频超声刀和射频超声主机，所述射频超声刀设有射频超声开关电路，所述射频超声开关电路输出射频超声开启或关闭信号。所述射频超声主机设有开关检测电路，所述开关检测电路生成低频正负方波信号，并根据所述低频正负方波信号和所述射频超声开启或关闭信号生成射频超声开启或关闭的控制信号。本发明的射频超声主机通过低频正负方波信号采用频率分离的原理检测射频超声开启或关闭信号，可以有效滤除叠加在所述射频超声开启或关闭信号上的射频电流信号，使得射频能量和超声能量能够按照实际的射频超声开启或关闭信号正常工作，保证手术过程中的稳定性和安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种射频超声装置的结构框图；

图2为本发明实施例提供的一种射频超声装置的电路图；

图3为本发明实施例提供的一种射频超声刀的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种射频超声刀与射频连接线、超声换能器连接的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种射频连接线、超声连接线和超声换能器连接的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的低频正负方波信号的示意图；

图7为本发明实施例提供的低频负向方波信号的示意图；

图中：

1、射频超声刀；11、射频超声按钮；12、刀杆；13、钳头；

2、射频超声主机；

3、射频连接线；

4、超声连接线；

5、超声换能器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种射频超声装置，其能解决现有射频超声装置，在射频和超声同时工作时，射频电流信号会严重干扰射频超声主机检测射频超声开启或关闭信号的技术问题。

参见图1所示，本发明实施例提供了一种射频超声装置，包括：射频超声刀1和射频超声主机2。

所述射频超声刀1设有射频超声开关电路，所述射频超声开关电路用于输出射频超声开启或关闭信号。

所述射频超声主机设有开关检测电路和控制器，所述开关检测电路与所述射频超声开关电路连接，所述开关检测电路用于生成低频正负方波信号，并根据所述低频正负方波信号和所述射频超声开启或关闭信号生成射频超声开启或关闭的控制信号。所述开关检测电路生成低频正负方波信号，如图6所示，所述低频正负方波信号的频率优选500Hz以下。

所述控制器与所述开关检测电路连接，所述控制器用于根据所述射频超声开启或关闭的控制信号控制所述射频超声刀输出或停止输出射频能量和超声能量。

具体地，参见图2所示，所述射频超声开关电路可包括：控制开关K和第二二极管D3，所述控制开关K的第一端与所述第三电阻R3的第二端连接、第二端与所述第二二极管D3的阳极连接，所述第二二极管D3的阴极连接。

参见图3所示，所述控制开关K可以理解为是设在所述射频超声刀1上的射频超声按钮11，按下所述射频超声按钮11，相当于所述控制开关K闭合，所述射频超声开关电路输出射频超声开启信号。

再参见图4和图5所示，所述射频超声装置通常还包括：射频连接线3、超声连接线4和超声换能器5。

所述射频连接线3的两端分别与所述射频超声刀1和射频超声主机2连接，所述超声连接线4的一端与所述射频超声主机2连接、另一端与所述超声换能器5的输入端连接，所述超声换能器5的输出端与所述射频超声刀1连接。

所述射频连接线3和所述超声连接线4为独立的带屏蔽连接线，分别将两种电流信号从所述射频超声主机2传递给射频超声刀1，各自屏蔽在对应的回路中，其共接地部分仅在所述超声换能器5连接。所述射频超声刀1的刀杆12输出超声能量，所述射频超声刀1的钳头13输出射频能量，，同时作用在组织上，达到切割和凝血的作用。

具体地，本发明的射频超声主机采用频率分离的原理检测射频超声开启或关闭信号，具体如下：

若所述射频超声开关电路输出射频超声开启信号，则图6所示的低频正负方波信号变为图7所示的低频负向方波信号，根据图7所示的低频负向方波信号分别生成射频超声开启的控制信号。需要说明的是，实际应用中还可以将图6所示的低频正负方波信号变为低频正向方波信号，用于不同档位的射频超声输出。

若所述射频超声开关电路输出射频超声关闭信号，则图6所示的低频正负方波信号不变，根据图6所示的低频正负方波信号生成射频超声关闭的控制信号。

本发明实施例中的射频超声装置，其设有射频超声刀和射频超声主机，所述射频超声刀设有射频超声开关电路，所述射频超声开关电路输出射频超声开启或关闭信号。所述射频超声主机设有开关检测电路，所述开关检测电路生成低频正负方波信号，并根据所述低频正负方波信号和所述射频超声开启或关闭信号生成射频超声开启或关闭的控制信号。本发明的射频超声主机通过低频正负方波信号采用频率分离的原理检测射频超声开启或关闭信号，可以有效滤除叠加在所述射频超声开启或关闭信号上的射频电流信号，使得射频能量和超声能量能够按照实际的射频超声开启或关闭信号正常工作，保证手术过程中的稳定性和安全性。

作为可选的实施方式，在一个发明实施例中，所述开关检测电路包括：信号发生电路和比较电路。

所述信号发生电路与所述射频超声开关电路连接，所述信号发生电路用于生成低频正负方波信号。

进一步地，所述信号发生电路包括定时器U1、第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3。所述第一电阻R1的第一端与正电源输入端连接、第二端与所述定时器U1的放电端连接。所述第二电阻R2的第一端与所述定时器U1的放电引脚端连接、第二端与所述定时器U1的阈值引脚端和触发引脚端连接。所述第三电阻R3的第一端与所述定时器U1的输出引脚端连接。本发明的所述信号发生电路，结构简单，可以根据需要生成图2所示的低频正负方波信号。可选地，所述定时器U1为555定时器。

所述比较电路与所述射频超声开关电路和所述信号发生电路连接，所述比较电路用于根据所述低频正负方波信号和所述射频超声开启或关闭信号生成射频超声开启或关闭的控制信号。

进一步地，所述比较电路包括比较器U2、双二极管D1、第一二极管D4、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6和第七电阻R7。

所述第四电阻R4的第一端与正电源输入端连接、第二端与所述比较器U2的反相输入端所述第五电阻R5的第一端连接，所述第五电阻R5的第二端接地。

所述比较器U2的正相输入端与所述第一二极管D4的阴极连接，所述第一二极管D4的阳极与所述第三电阻R3的第二端和所述射频超声开关电路连接。所述比较器U2的输出端与所述第六电阻R6的第一端连接，所述第六电阻R6的第二端与所述双二极管D1的第一端连接。所述第七电阻R7的第一端与正电源输入端连接、第二端与所述双二极管D1的第二端和所述控制器连接，所述双二极管D1的第三端接地。

参见图2、图6和图7所示，当图6所示的低频正负方波信号输入所述第一二极管D4的阳极时，低频正负方波信号的正方波信号的作用下，所述第一二极管D4导通，所述比较器U2的正相输入端的电压为5V左右，所述比较器U2的正相输入端的电压大于所述比较器U2反相输入端的电压（通常设为2.5V），所述比较器U2的输出端输出高电平，相当于生成射频超声关闭的控制信号，所述控制器接收该高电平，控制所述射频超声刀停止输出或不输出射频能量和超声能量。

当图7所示的低频负向方波信号输入所述第一二极管D4的阳极时，所述第一二极管D4无法导通，此时所述比较器U2的正相输入端的电压（0V）小于所述比较器U2反相输入端的电压，所述比较器U2的输出端输出低电平，相当于生成射频超声开启的控制信号，所述控制器接收该低电平，控制所述射频超声刀输出射频能量和超声能量。优选地，所述第七电阻R7的第二端和所述控制器之间可以设置隔离器件，保护所述控制器。

作为可选的实施方式，在一个发明实施例中，所述开关检测电路还包括滤波电路，所述滤波电路与所述射频超声开关电路、所述信号发生电路和所述比较电路连接。

进一步地，所述滤波电路包括第一电容C1和第八电阻R8。所述第一电容C1的第一端与所述比较器U2的正相输入端连接、第二端接地。所述第八电阻R8的第一端与所述比较器U2的正相输入端连接、第二端接地。所述第一电容C1和第八电阻R8构成的滤波电路，选取一个合适的时常数，可以进一步有效地滤除叠加在所述射频超声开启或关闭信号上的射频电流信号。

作为可选的实施方式，在一个发明实施例中，所述开关检测电路还包括瞬态二极管D2，所述瞬态二极管D2的第一端和第二端与所述第三电阻的第二端连接、第三端接地。所述瞬态二极管D2为高效能保护器件。当所述瞬态二极管D2的两极受到反向瞬态高能量冲击时，它能快速将其两极间的高阻抗变为低阻抗，吸收高达数千瓦的浪涌功率，使两极间的电压箝位于一个预定值，有效地保护电子线路中的精密元器件，免受各种脉冲的损坏，具有响应速度快、瞬态功率大、漏电流低、击穿电压偏差小、箝位电压较易控制、无损坏极限、体积小等优点。

本发明实施例还提供了一种射频超声系统，包括前述的射频超声装置。

本发明实施例中的射频超声系统，其射频超声装置设有射频超声刀和射频超声主机，所述射频超声刀设有射频超声开关电路，所述射频超声开关电路输出射频超声开启或关闭信号。所述射频超声主机设有开关检测电路，所述开关检测电路生成低频正负方波信号，并根据所述低频正负方波信号和所述射频超声开启或关闭信号生成射频超声开启或关闭的控制信号。本发明的射频超声主机通过低频正负方波信号采用频率分离的原理检测射频超声开启或关闭信号，可以有效滤除叠加在所述射频超声开启或关闭信号上的射频电流信号，使得射频能量和超声能量能够按照实际的射频超声开启或关闭信号正常工作，保证手术过程中的稳定性和安全性。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

需要说明的是，在本发明中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文发明的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种射频超声装置，其特征在于，包括：

射频超声刀，其设有射频超声开关电路，所述射频超声开关电路用于输出射频超声开启或关闭信号；

射频超声主机，其设有：

开关检测电路，其与所述射频超声开关电路连接，所述开关检测电路用于生成低频正负方波信号，并根据所述低频正负方波信号和所述射频超声开启或关闭信号生成射频超声开启或关闭的控制信号；

控制器，其与所述开关检测电路连接，所述控制器用于根据所述射频超声开启或关闭的控制信号控制所述射频超声刀输出或停止输出射频能量和超声能量；

所述开关检测电路包括：信号发生电路和比较电路，所述信号发生电路与所述射频超声开关电路连接，所述信号发生电路用于生成低频正负方波信号；所述比较电路与所述射频超声开关电路和所述信号发生电路连接，所述比较电路用于根据所述低频正负方波信号和所述射频超声开启或关闭信号生成射频超声开启或关闭的控制信号；

所述信号发生电路包括定时器U1、第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3；所述第一电阻R1的第一端与正电源输入端连接，所述第一电阻R1的第二端与所述定时器U1的放电端连接；所述第二电阻R2的第一端与所述定时器U1的放电引脚端连接，所述第二电阻R2的第二端与所述定时器U1的阈值引脚端和触发引脚端连接；所述第三电阻R3的第一端与所述定时器U1的输出引脚端连接；

所述比较电路包括比较器U2、双二极管D1、第一二极管D4、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6和第七电阻R7；所述第四电阻R4的第一端与正电源输入端连接，所述第四电阻R4的第二端与所述比较器U2的反相输入端和所述第五电阻R5的第一端连接，所述第五电阻R5的第二端接地；所述比较器U2的正相输入端与所述第一二极管D4的阴极连接，所述第一二极管D4的阳极与所述第三电阻R3的第二端和所述射频超声开关电路连接；所述比较器U2的输出端与所述第六电阻R6的第一端连接，所述第六电阻R6的第二端与所述双二极管D1的第一端连接；所述第七电阻R7的第一端与正电源输入端连接，所述第七电阻R7的第二端与所述双二极管D1的第二端和所述控制器连接，所述双二极管D1的第三端接地；

所述射频超声开关电路包括：控制开关K和第二二极管D3，所述控制开关K的第二端与所述第二二极管D3的阳极连接，所述第二二极管D3的阴极接地；

所述开关检测电路还包括：第一电感L1、第八电容C8和第九电容C9，所述第一电感L1的第一端与所述控制开关K的第一端连接，所述第一电感L1的第二端与所述第三电阻R3的第二端连接，所述第八电容C8的第一端与所述第三电阻R3的第二端连接，所述第八电容C8的第二端接地，所述第九电容C9的第一端与所述第一电感L1的第一端连接，所述第九电容C9的第二端接地。

2.根据权利要求1所述的射频超声装置，其特征在于，所述开关检测电路还包括：

滤波电路，其与所述射频超声开关电路、所述信号发生电路和所述比较电路连接。

3.根据权利要求2所述的射频超声装置，其特征在于：

所述滤波电路包括第一电容和第八电阻；

所述第一电容的第一端与所述比较器的正相输入端连接，所述第一电容的第二端接地；

所述第八电阻的第一端与所述比较器的正相输入端连接，所述第八电阻的第二端接地。

4.根据权利要求1所述的射频超声装置，其特征在于，所述开关检测电路还包括：

瞬态二极管，所述瞬态二极管的第一端和第二端与所述第三电阻的第二端连接，所述瞬态二极管的第三端接地。

5.根据权利要求1所述的射频超声装置，其特征在于，还包括：

射频连接线，其两端分别与所述射频超声刀和射频超声主机连接；

超声连接线和超声换能器，所述超声连接线的一端与所述射频超声主机连接、另一端与所述超声换能器的输入端连接，所述超声换能器的输出端与所述射频超声刀连接。

6.一种射频超声系统，其特征在于，包括权利要求1-5任一项所述的射频超声装置。