CN116780873B - 医疗能量器械的主机、由其执行的方法以及医疗能量器械 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了医疗能量器械的主机、由其执行的方法以及医疗能量器械。根据一个实施例，医疗能量器械的主机包括电能转换模块、第一检测模块、第二检测模块、以及控制模块。电能转换模块被配置为接收第一电能的输入并输出经转换的第二电能。第一检测模块被配置为检测用于计算所述第一电能的第一电功率的第一参数。第二检测模块被配置为检测用于计算所述第二电能的第二电功率的第二参数。控制模块被配置为基于第一参数和第二参数确定能够反映电能转换模块的电能转换情况的第三参数，并且响应于所确定的第三参数与预定参考标准不相符，而停止向主机外部输出能量。
Description
技术领域
本公开涉及医疗器械领域，并且更具体地涉及一种医疗能量器械的主机、由其执行的方法以及医疗能量器械。
背景技术
医疗能量器械（例如外科能量器械）大多使用电能作为基础能源，通过内部变换装置将基础能源变换为特定形式的能量（例如超声能、机械能、光能、热能等）以将其作用于人体组织。例如，超声刀作为外科能量器械中的一员，通过输出一定的能量作用于人体组织，达到软组织切割、凝血等治疗的目的。也有一些医疗能量器械将基础能源变换为高频电能并将其直接作用于人体组织。在上述变换装置中，需要对输出电能进行采样和反馈，以确保输出的能量大小符合预期。
发明内容
本部分被提供以便以简化的形式介绍下面在具体实施方式部分中进一步描述的概念的选集。本部分并非旨在确定所要求保护的主题的必要特征，也并非旨在限制所要求保护的主题的范围。
本公开的目的之一是提供一种改进的医疗能量器械的主机。特别地，本公开所要解决的技术问题之一是在现有的医疗能量器械中，当用于对输出电能进行采样的电子器件出现故障或损坏时，可能会导致非预期的能量输出而给患者带来伤害。
根据本公开的第一方面，提供了一种医疗能量器械的主机。所述主机包括电能转换模块、第一检测模块、第二检测模块、以及控制模块。所述电能转换模块被配置为接收第一电能的输入并输出经转换的第二电能。所述第一检测模块被配置为检测用于计算所述第一电能的第一电功率的第一参数。所述第二检测模块被配置为检测用于计算所述第二电能的第二电功率的第二参数。所述控制模块被配置为基于所述第一参数和所述第二参数确定能够反映所述电能转换模块的电能转换情况的第三参数，并且响应于所确定的第三参数与预定参考标准不相符，而停止向所述主机外部输出能量。
根据上述第一方面，由于对电能转换模块的输入电功率和输出电功率都进行检测并将其用于异常工作状态的检测和安全保护控制，因此即使针对输入电功率和输出电功率中的任意一者的采样器件出现故障或损坏，都能够检测到该异常工作状态并立即停止能量输出从而避免非预期的能量输出给患者带来伤害。
在本公开的一个实施例中，所述第三参数是以下参数之一：电能转化率，其是所述第二电功率与所述第一电功率的比值；以及电能损耗率，其是一与所述比值之间的差值。
在本公开的一个实施例中，所述预定参考标准是下述之一：预先测量的电能转化率随所述第一电功率变化的第一曲线；以及预先测量的电能损耗率随所述第一电功率变化的第二曲线。
在本公开的一个实施例中，当所确定的电能转化率与从所述第一曲线获得的相应电能转化率之间的差值不在第一预定阈值范围内时，所确定的第三参数与预定参考标准不相符。
在本公开的一个实施例中，当所确定的电能损耗率与从所述第二曲线获得的相应电能损耗率之间的差值不在第二预定阈值范围内时，所确定的第三参数与预定参考标准不相符。
在本公开的一个实施例中，所述第一电能/第二电能是直流电能，且所述第一参数/第二参数包括电压和电流。
在本公开的一个实施例中，所述第一电能/第二电能是交流电能，且所述第一参数/第二参数包括电压、电流、以及所述电压与所述电流之间的相位差。
在本公开的一个实施例中，所述控制模块包括至少一个处理器和存储程序指令的至少一个存储器。所述程序指令在由所述至少一个处理器执行时使所述至少一个处理器执行以下操作：基于所述第一参数和所述第二参数确定能够反映所述电能转换模块的电能转换情况的第三参数，并且响应于所确定的第三参数与预定参考标准不相符，而停止向所述主机外部输出能量。
在本公开的一个实施例中，所述控制模块被实现为硬件电路。所述硬件电路被配置为基于所述第一参数和所述第二参数确定能够反映所述电能转换模块的电能转换情况的第三参数，并且响应于所确定的第三参数与预定参考标准不相符，而停止向所述主机外部输出能量。
根据本公开的第二方面，提供了一种医疗能量器械，其包括：根据上述第一方面所述的主机；以及能量施加部，其被配置为从所述主机接收能量并将其直接或间接施加于生物体组织。
根据本公开的第三方面，提供了一种由医疗能量器械的主机执行的方法。所述方法包括：由电能转换模块接收第一电能的输入并输出经转换的第二电能。所述方法还包括：由第一检测模块检测用于计算所述第一电能的第一电功率的第一参数。所述方法还包括：由第二检测模块检测用于计算所述第二电能的第二电功率的第二参数。所述方法还包括：由控制模块基于所述第一参数和所述第二参数确定能够反映所述电能转换模块的电能转换情况的第三参数，并且响应于所确定的第三参数与预定参考标准不相符，而停止向所述主机外部输出能量。
根据本公开的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质。在所述计算机可读存储介质上存储有程序指令。所述程序指令在由至少一个处理器执行时使所述至少一个处理器执行根据上述第三方面所述的控制模块的操作。
附图说明
为了更清楚地说明本公开的技术方案，下面将对实施例的附图作简单介绍。明显地，以下附图中的结构示意图不一定按比例绘制，而是以简化形式呈现各特征。而且，以下附图仅仅涉及本公开的一些实施例，而并非对本公开进行限制。
图1是示出根据本公开的实施例的医疗能量器械的主机的框图；
图2是示出根据本公开的实施例的医疗能量器械的框图；以及
图3是示出根据本公开的实施例的由医疗能量器械的主机执行的方法的流程图。
具体实施方式
为了解释的目的，在下面的描述中阐述了一些细节以便提供所公开的实施例的彻底理解。然而，对于本领域技术人员来说明显的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者利用等效配置来实现所述实施例。
如前所述，在现有的医疗能量器械中，需要对变换装置的输出电能进行采样和反馈，以确保输出的能量大小符合预期。因此，会使用电子器件和处理器进行采样、计算和控制。当电子器件出现故障或损坏时，有可能导致能量输出不准确。这会导致非预期的能量输出，从而给患者带来伤害。这是一种不可接受的风险。
本公开提供了一种改进的医疗能量器械的主机、由其执行的方法以及医疗能量器械。在下文中，将参考附图，对本公开的实施例进行详细描述。
图1是示出根据本公开的实施例的医疗能量器械的主机的框图。如图1所示，主机10包括电能转换模块12、第一检测模块14、第二检测模块16、以及控制模块18。电能转换模块12被配置为接收第一电能的输入并输出经转换的第二电能。例如，第一电能可以是来自主机10的电源模块的电能，第二电能可以是将被直接或间接作用于生物体组织的电能。对于直接作用于生物体组织的情况，第二电能可以是例如高频电能。对于间接作用于生物体组织的情况，第二电能可以被进一步变换为其它特定形式的能量（例如超声能、机械能、光能、热能等）。作为一个示例性示例，对于超声刀器械，第一电能可以是直流电能，第二电能可以是交流电能。本公开对电能转换模块12的实现并不做特别限制，只要能够实现第一电能和第二电能之间的转换即可。
第一检测模块14被配置为检测用于计算所述第一电能的第一电功率的第一参数。第一电功率也可以被称为电能转换模块12的输入电功率。对于第一电能是直流电能的情况，第一参数可以包括电压和电流。作为示例性示例，第一检测模块14可以被实现为包括：配置为对所述电压进行感测的电压传感器（例如电压互感器），配置为对所述电流进行感测的电流传感器（例如电流互感器），配置为对所感测的电压进行放大的电压放大器，配置为对所感测的电流进行放大的电流放大器，以及配置为对经放大的电压和电流进行模数转换的模数转换器（ADC）。
对于第一电能是交流电能的情况，第一参数可以包括电压、电流、以及所述电压与所述电流之间的相位差。作为示例性示例，第一检测模块14可以被实现为包括：配置为对所述电压进行感测的电压传感器（例如电压互感器），配置为对所述电流进行感测的电流传感器（例如电流互感器），配置为对所感测的电压进行放大的电压放大器，配置为对所感测的电流进行放大的电流放大器，配置为对经放大的电压和电流进行模数转换的ADC，以及配置为测量所感测的电压和电流之间的相位差的相位差测量子模块。相位差测量子模块可以利用各种现有或将来开发的相位差测量技术（例如，过零点检测法，对ADC变换后的离散数字信号进行傅立叶变换从而得到基波相角差，等等）实现。
第二检测模块16被配置为检测用于计算所述第二电能的第二电功率的第二参数。第二电功率也可以被称为电能转换模块12的输出电功率。对于第二电能是直流电能的情况，第二参数可以包括电压和电流。对于第二电能是交流电能的情况，第二参数可以包括电压、电流、以及所述电压与所述电流之间的相位差。对于上述两种情况，第二检测模块16可以以类似于第一检测模块14的方式分别被实现。
控制模块18被配置为基于所述第一参数和所述第二参数确定能够反映所述电能转换模块的电能转换情况的第三参数，并且响应于所确定的第三参数与预定参考标准不相符，而停止向所述主机外部输出能量。根据能量守恒定律，输入电功率等于输出电功率与损耗电功率之和。对于给定的电能转换模块而言，电能转化率或电能损耗率通常是一个常数或符合一个可知的规律。因此，作为第一选项，第三参数是电能转化率，其是所述第二电功率与所述第一电功率的比值。对于第一/第二电能是直流电能的情况，第一/第二电功率可以被计算为相应的电压和电流的乘积。对于第一/第二电能是交流电能的情况，第一/第二电功率可以被计算为相应的电压、电流和cosφ的乘积，其中φ是电压与电流之间的相位差。作为第二选项，第三参数是电能损耗率，其是一与所述比值（所述第二电功率与所述第一电功率的比值）之间的差值。
相应地，对于上述第一选项，预定参考标准可以是例如预先测量的电能转化率随所述第一电功率变化的第一曲线。当所确定的电能转化率与从所述第一曲线获得的相应电能转化率之间的差值不在第一预定阈值范围内时，控制模块可以认为所确定的第三参数与预定参考标准不相符。对于上述第二选项，预定参考标准可以是例如预先测量的电能损耗率随所述第一电功率变化的第二曲线。当所确定的电能损耗率与从所述第二曲线获得的相应电能损耗率之间的差值不在第二预定阈值范围内时，控制模块可以认为所确定的第三参数与预定参考标准不相符。
响应于所确定的第三参数与预定参考标准不相符（其原因可能是输入电能或输出电能的采集存在故障，或电能转换模块本身出现故障），控制模块可以通过各种操作（例如，切断第一电能的输入，切断第二电能的输出，等等）来停止向主机外部输出能量。此处的能量可以是第二电能，也可以是从第二电能被变换成的其它形式的能量。
作为一个示例，控制模块18可以被实现为至少一个处理器和存储程序指令的至少一个存储器。所述程序指令在由所述至少一个处理器执行时使所述至少一个处理器执行上面描述的控制模块18的操作。处理器的示例包括但不限于通用计算机、专用计算机、微处理器、数字信号处理器（DSP）、基于多核处理器架构的处理器、微控制单元（MCU）、等等。存储器可以使用任何适合的数据存储技术实现，诸如基于半导体的存储器设备、闪速存储器、磁性存储器设备和系统、光学存储器设备和系统、固定存储器和可移动存储器、等等。作为另一示例，控制模块18可以被实现为硬件电路，诸如专用集成电路（ASIC）、现场可编程门阵列（FPGA）等。
因此，本公开的至少一个方面提供了一种计算机可读存储介质。在所述计算机可读存储介质上存储有程序指令。所述程序指令在由至少一个处理器执行时使所述至少一个处理器执行上面描述的控制模块18的操作。计算机可读存储介质的示例包括但不限于硬盘、光盘、可移动存储介质、固态存储器、随机存取存储器（RAM）等。
在上述主机10中，由于对电能转换模块的输入电功率和输出电功率都进行检测并将其用于异常工作状态的检测和安全保护控制，因此即使针对输入电功率和输出电功率中的任意一者的采样器件出现故障或损坏，都能够检测到该异常工作状态并立即停止能量输出从而避免非预期的能量输出给患者带来伤害。这能够避免内部故障的进一步扩大，提升产品的安全性能并降低患者受伤的风险。
图2是示出根据本公开的实施例的医疗能量器械的框图。如图2所示，医疗能量器械20包括：上述的主机10；以及能量施加部22。能量施加部22被配置为从主机10接收能量并将其直接或间接施加于生物体组织。此处的“间接施加于生物体组织”是指将所接收的能量经过进一步变换后施加于生物体组织。能量施加部的实现细节对于本领域技术人员可以是熟知的，因此在此不再赘述。由于医疗能量器械20包括上述的主机10，所以即使主机10中针对输入电功率和输出电功率中的任意一者的采样器件出现故障或损坏，都能够检测到该异常工作状态并立即停止能量输出从而避免非预期的能量输出给患者带来伤害。
图3是示出根据本公开的实施例的由医疗能量器械的主机执行的方法的流程图。在步骤302，由电能转换模块接收第一电能的输入并输出经转换的第二电能。在步骤304，由第一检测模块检测用于计算所述第一电能的第一电功率的第一参数。在步骤306，由第二检测模块检测用于计算所述第二电能的第二电功率的第二参数。在步骤308，由控制模块基于所述第一参数和所述第二参数确定能够反映所述电能转换模块的电能转换情况的第三参数，并且响应于所确定的第三参数与预定参考标准不相符，而停止向所述主机外部输出能量。
利用图3所示的方法，由于对电能转换模块的输入电功率和输出电功率都进行检测并将其用于异常工作状态的检测和安全保护控制，因此即使针对输入电功率和输出电功率中的任意一者的采样器件出现故障或损坏，都能够检测到该异常工作状态并立即停止能量输出从而避免非预期的能量输出给患者带来伤害。
本公开中对“一个实施例”、“实施例”等的提及表示所描述的实施例可以包括特定特征、结构或特性，但是并非每个实施例都必须包括该特定特征、结构或特性。而且，这样的短语不一定指代同一个实施例。另外，当结合一个实施例描述特定特征、结构或特性时，结合其它实施例实现这样的特征、结构或特性是在本领域技术人员的知识内，无论是否被明确描述。应注意的是，附图中两个连续示出的框（或步骤）实际上可以基本并行地执行，或者这些框（或步骤）有时也可以按相反的顺序执行，这取决于所涉及的功能而定。
应理解的是，尽管术语“第一”、“第二”等可以在本文中使用以描述各种元素，但是这些元素不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元素与另一元素区别开。例如，第一元素可以被称作第二元素，并且类似地，第二元素可以被称作第一元素，而不脱离本公开的范围。在本公开中，术语“和/或”包括相关联的所列术语中的一个或多个的任一个和所有组合。还应理解的是，术语“包括”、“具有”、和/或“包含”在本文中使用时，指的是所陈述的特征、元素和/或组件的存在，而并不排除一个或多个其它特征、元素、组件和/或其组合的存在或附加。本文中使用的术语“连接”涵盖两个元素之间的直接和/或间接连接。
本公开包括本文中明确地或者以其任何一般化形式公开的任何新颖特征或特征组合。当结合附图阅读时，基于上述描述，对本公开的上述示例性实施例的各种修改和适配对于本领域技术人员来说将会变得明显。然而，任何和所有修改和适配仍将落入本公开的非限制性和示例性实施例的范围内。
Claims (8)
1.一种医疗能量器械的主机，所述医疗能量器械包括能量施加部，用于从所述主机接收能量并将其直接或间接施加于生物体组织，所述主机包括：
电能转换模块，其被配置为接收第一电能的输入并输出经转换的第二电能；
第一检测模块，其被配置为检测用于计算所述第一电能的第一电功率的第一参数；
第二检测模块，其被配置为检测用于计算所述第二电能的第二电功率的第二参数；以及
控制模块，其被配置为基于所述第一参数和所述第二参数确定能够反映所述电能转换模块的电能转换情况的第三参数，并且响应于所确定的第三参数与预定参考标准不相符的异常工作状态，而停止向所述主机外部输出能量；
其中，所述第三参数是以下参数之一：电能转化率，其是所述第二电功率与所述第一电功率的比值；以及电能损耗率，其是一与所述比值之间的差值；
其中，所述预定参考标准是下述之一：预先测量的电能转化率随所述第一电功率变化的第一曲线；以及预先测量的电能损耗率随所述第一电功率变化的第二曲线。
2.根据权利要求1所述的主机，其中，当所确定的电能转化率与从所述第一曲线获得的相应电能转化率之间的差值不在第一预定阈值范围内时，所确定的第三参数与预定参考标准不相符；或者
其中，当所确定的电能损耗率与从所述第二曲线获得的相应电能损耗率之间的差值不在第二预定阈值范围内时，所确定的第三参数与预定参考标准不相符。
3.根据权利要求1所述的主机，其中，所述第一电能/第二电能是直流电能，且所述第一参数/第二参数包括电压和电流；或者
其中，所述第一电能/第二电能是交流电能，且所述第一参数/第二参数包括电压、电流、以及所述电压与所述电流之间的相位差。
4.根据权利要求1所述的主机，其中，所述控制模块包括至少一个处理器和存储程序指令的至少一个存储器，所述程序指令在由所述至少一个处理器执行时使所述至少一个处理器执行以下操作：
基于所述第一参数和所述第二参数确定能够反映所述电能转换模块的电能转换情况的第三参数，并且响应于所确定的第三参数与预定参考标准不相符，而停止向所述主机外部输出能量。
5.根据权利要求1所述的主机，其中，所述控制模块被实现为硬件电路，所述硬件电路被配置为基于所述第一参数和所述第二参数确定能够反映所述电能转换模块的电能转换情况的第三参数，并且响应于所确定的第三参数与预定参考标准不相符，而停止向所述主机外部输出能量。
6. 一种医疗能量器械，包括：
根据权利要求1至5中任一项所述的主机；以及
所述能量施加部，其被配置为从所述主机接收能量并将其直接或间接施加于生物体组织。
7.一种由医疗能量器械的主机执行的方法，所述医疗能量器械包括能量施加部，用于从所述主机接收能量并将其直接或间接施加于生物体组织，所述方法包括：
由电能转换模块接收第一电能的输入并输出经转换的第二电能；
由第一检测模块检测用于计算所述第一电能的第一电功率的第一参数；
由第二检测模块检测用于计算所述第二电能的第二电功率的第二参数；以及
由控制模块基于所述第一参数和所述第二参数确定能够反映所述电能转换模块的电能转换情况的第三参数，并且响应于所确定的第三参数与预定参考标准不相符的异常工作状态，而停止向所述主机外部输出能量；
其中，所述第三参数是以下参数之一：电能转化率，其是所述第二电功率与所述第一电功率的比值；以及电能损耗率，其是一与所述比值之间的差值；
其中，所述预定参考标准是下述之一：预先测量的电能转化率随所述第一电功率变化的第一曲线；以及预先测量的电能损耗率随所述第一电功率变化的第二曲线。
8.一种计算机可读存储介质，在所述计算机可读存储介质上存储有程序指令，所述程序指令在由至少一个处理器执行时使所述至少一个处理器执行根据权利要求7所述的控制模块的操作。
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