CN117243685A - 一种医用高频电源发生器及使用方法 - Google Patents

一种医用高频电源发生器及使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种医用高频电源发生器，涉及电外科领域，该医用高频电源发生器包括：脚踏启动单元，与主控单元连接，用于通过主控单元控制高频变频单元及等离子变频单元的输出状态；散热单元，与主控单元连接，用于为设备散热；与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明将不同类型的电刀电源发生装置集成于一体，可识别不同的电刀类型提供所需输出电压、频率、波形，降低了电外科手术设备的操作复杂性；含有两个CPU系统，能够实时进行数据交互，防止数据丢失，保证电源发生器的有效性，同时，双系统能够提高电源发生器的安全性；兼容了市面上常见的医用手术电极，可同时连接使用不同的手术电极。

Description

一种医用高频电源发生器及使用方法
技术领域
本发明涉及电外科领域，具体是一种医用高频电源发生器及使用方法。
背景技术
电外科手术涉及到将高频电流施加到手术部位，用于对组织的切割、消融、止血等。手术电极分为单极高频电刀、双极高频电刀、射频消融电刀、等离子电刀等具有不同功能和作用的电刀。
单极高频电刀通常是医生手持一极电路，与患者、发生器构成回路。双极高频电刀则是在手持仪器的两个电极之间形成一个回路，患者电流被局限于两个手术电极之间。射频消融电刀是专门用于消融的手术电极，该手术电极的电压较低。等离子手术电极利用等离子技术，通过调节不同电压以达到不同手术目的的手术电极，可实现切割、凝血功能。通过控制传输至电极的频率、强度、持续时间等，可以实现不同的功能。
现有的技术，对应不同的手术电极，需要用到不同的电源发生器。即电源发生器的兼容性较低，不能很好的兼容市场多数的医用手术电极。或者大多数电源发生器虽然支持不同的频率、能量输出，但同时只能输出其中一种。这使得在手术过程中需要使用到多种需要不同频率、不同电压的手术电极时，就需要更换不同的电源发生器，增加了手术过程操作的复杂性，需要改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种医用高频电源发生器及使用方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种医用高频电源发生器，包括：
脚踏启动单元，与主控单元连接，用于通过主控单元控制高频变频单元及等离子变频单元的输出状态；
散热单元，与主控单元连接，用于为设备散热；
显控单元，与主控单元连接，用于调控高频变频单元及等离子变频单元的输出档位；
主控单元，通过第一隔离单元与电源连接，用于输出PWM波调控电源的输出电压；
报警指示单元，与主控单元连接，用于提示报警信息；
副控单元，与主控单元及各检测单元连接，与主控单元通讯，用于传输各检测信号给主控单元；
第一隔离单元，用于隔离模拟电路和数字电路；
电源控制单元，与电源连接，用于控制电源输出状态；
电源，用于输出直流电；
高频变频单元，其输入端与电源连接，控制端与主控单元通过第一隔离单元连接，用于输出交流信号；
等离子变频单元，其输入端与电源连接，控制端与主控单元通过第一隔离单元连接，用于输出交流信号；
第二隔离单元，用于隔离直流与交流信号；
刀柄，与高频变频单元通过第二隔离单元连接，用于在正负两电极之间形成等离子效应；共有三把；
负极板检测单元，与主控单元通过隔离单元连接，用于负极板脱落检测及阻抗检测；
输入电流检测单元，与主控单元连接，用于检测由电源输入的电流信号；
输入电压检测单元，与主控单元连接，用于检测由电源输入的电压信号；
输出电流检测单元，与主控单元连接，用于检测由高频变频单元输出的高压交流电流信号；
输出电压检测单元，与主控单元连接，用于检测由高频变频单元输出的高压交流电压信号；
输出检测模块，用于检测刀柄信息；共有三把，对应刀柄。
作为本发明再进一步的方案：输出检测模块包括：
输出组织电压检测单元，与主控单元连接，用于检测输出组织电压；
输出组织电流检测单元，与主控单元连接，用于检测输出组织电流；
刀柄检测单元，与副控单元连接，用于对刀柄脱落检测及识别不同刀柄；
刀柄温度检测单元，与主控单元连接，用于检测刀柄温度。
一种医用高频电源发生器使用方法，包括以下步骤：
步骤1：设备开机启动；
步骤2：检测是否异常；
步骤3：检测刀柄是否脱落；
步骤4：控制刀柄工作处于手术电极状态；
步骤5：反馈刀柄工作信息。
作为本发明再进一步的方案：步骤1中，开启电源后,将电网电源通过电源控制单元传输至电源，为整个装置供电。
作为本发明再进一步的方案：步骤2中，输入电流检测单元对电路的输入电流进行检测，若有过流现象，则将信号反馈给主控单元，主控单元将当前设备状态显示于显控单元中，并通过报警指示单元提示报警信息。
作为本发明再进一步的方案：步骤3中，刀柄检测单元检测当前三把刀柄连接情况并识别刀柄，若刀柄脱落则将信息反馈至主控单元，主控单元将当前设备状态显示于显控单元中，并通过报警指示单元提示报警信息。
作为本发明再进一步的方案：步骤4中，用户根据实际需求在显控单元中显示、设置工作模式、工作档位及工作状态信息，主控单元根据设置好的档位对输入电压、波形、频率参数进行调控输出，输出所需的PWM波，主控单元通过检测脚踏启动单元的信号，实现对高频变频单元或等离子变频单元输出状态的控制，使该单元分别输出高压交流信号传输至三把刀柄，高压交流信号输出至刀柄的电极处时，该信号在生理盐水中产生等离子效应，刀柄工作处于手术电极状态。
作为本发明再进一步的方案：步骤5中，输出组织电压检测单元、输出组织电流检测单元对手术组织上的电压及电流进行检测，若出现过流、过压情况则将信号反馈主控单元，在报警指示单元中显示报警信息；刀柄温度检测单元实时检测刀柄的温度，若出现温度过高的现象则将信号反馈至主控单元，并在报警指示单元中显示过温报警信息。
作为本发明再进一步的方案：步骤4中，刀柄共11种档位，9种档位用于切割，2种档位用于凝血。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明将不同类型的电刀电源发生装置集成于一体，可识别不同的电刀类型提供所需输出电压、频率、波形，降低了电外科手术设备的操作复杂性；含有两个CPU系统(主控单元、副控单元)，能够实时进行数据交互，防止数据丢失，保证电源发生器的有效性，同时，双系统能够提高电源发生器的安全性；兼容了市面上常见的医用手术电极，可同时连接使用不同的手术电极。
附图说明
图1为一种医用高频电源发生器及使用方法的原理图。
图2为一种医用高频电源发生器及使用方法的流程图。
图3为主控单元的电路图。
图4为副控单元的电路图。
图5为显控单元的电路图。
图6为报警指示单元的电路图。
图7为单级高频变频单元的电路图。
图8为双极高频变频单元的电路图。
图9为等离子变频单元的电路图。
图10为脚踏启动单元的电路图。
图11为输出组织电流检测单元的电路图。
图12为刀柄温度检测单元的电路图。
图中：脚踏启动单元-101、散热单元-102、显控单元-103、主控单元-104、报警指示单元-105、副控单元-106、第一隔离单元-107、电源控制单元-108、电源-109、高频变频单元-110、等离子变频单元-111、第二隔离单元-112、刀柄-114、负极板检测单元-117、输入电流检测单元-118、输入电压检测单元-119、输出电流检测单元-120、输出电压检测单元-121、输出组织电压检测单元-122、输出组织电流检测单元-123、刀柄检测单元-124、刀柄温度检测单元-125。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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。
请参阅图1，一种医用高频电源发生器，包括：
脚踏启动单元101，与主控单元104连接，用于通过主控单元104控制高频变频单元110及等离子变频单元111的输出状态；如图10所示，通过脚踏信号，控制接口J9内部是否导通，进而控制光耦OC2/OC3/OC4工作，输出控制信号给主控单元104。
散热单元102，与主控单元104连接，用于为设备散热；
显控单元103，与主控单元104连接，用于调控高频变频单元110及等离子变频单元111的输出档位；如图5所示，接收主控单元104的信号，通过接口J4连接显示屏，来显示相关数据。
主控单元104，通过第一隔离单元107与电源109连接，用于输出PWM波调控电源109的输出电压；如图3所示，U5型号为STM32H743VIT6，综合控制电路。
报警指示单元105，与主控单元104连接，用于提示报警信息；如图6所示，接收到主控单元104的信号时，三极管Q2导通，拉低蜂鸣器BUZ1的负极电压，使得蜂鸣器BUZ1的正极和负极之间形成电压差，蜂鸣器BUZ1鸣叫报警。
副控单元106，与主控单元104及各检测单元连接，与主控单元104通讯，用于传输各检测信号给主控单元104；如图4所示，U51型号为STM32H743VIT6(主控副控选用同一型号单片机)，主控单元104和副控单元106能够实时进行数据交互，防止数据丢失，保证电压发生器的有效性，同时，双系统能够提高电压发生器的安全性。
第一隔离单元107，用于隔离模拟电路和数字电路；
电源控制单元108，与电源109连接，用于控制电源109输出状态；
电源109，用于输出直流电；
高频变频单元110，其输入端与电源109连接，控制端与主控单元104通过第一隔离单元107连接，用于输出交流信号；如图7、图8所示，两者分别为单级高频变频单元110、双极高频变频单元110，以此来保证能够控制电刀(刀柄114)处于不同的工作状态工作。
等离子变频单元111，其输入端与电源109连接，控制端与主控单元104通过第一隔离单元107连接，用于输出交流信号；如图9所示，输出交流信号控制刀柄114工作，处于不同的工作状态。
第二隔离单元112，用于隔离直流与交流信号；
刀柄114，与高频变频单元110通过第二隔离单元112连接，用于在正负两电极之间形成等离子效应；共有三把；刀柄114上带有正负两电极，电极之间的高频电流提供较大的能量，在电极之间形成等离子效应。
负极板检测单元117，与主控单元104通过隔离单元连接，用于负极板脱落检测及阻抗检测；
输入电流检测单元118，与主控单元104连接，用于检测由电源109输入的电流信号；
输入电压检测单元119，与主控单元104连接，用于检测由电源109输入的电压信号；
输出电流检测单元120，与主控单元104连接，用于检测由高频变频单元110输出的高压交流电流信号；
输出电压检测单元121，与主控单元104连接，用于检测由高频变频单元110输出的高压交流电压信号；
输出检测模块，用于检测刀柄114信息；共有三把，对应刀柄114。
在本实施例中：请参阅图1，输出检测模块包括：
输出组织电压检测单元122，与主控单元104连接，用于检测输出组织电压；如图11所示，采样输出组织电压，输出给主控单元104，采样输出组织电流类似。
输出组织电流检测单元123，与主控单元104连接，用于检测输出组织电流；
刀柄检测单元124，与副控单元106连接，用于对刀柄114脱落检测及识别不同刀柄114；
刀柄温度检测单元125，与主控单元104连接，用于检测刀柄114温度；如图12所示，通过温敏传感器来检测刀柄114温度，输出给主控模块。
一种医用高频电压发生器使用方法，包括以下步骤：
步骤1：设备开机启动；
步骤2：检测是否异常；
步骤3：检测刀柄114是否脱落；
步骤4：控制刀柄114工作处于手术电极状态；
步骤5：反馈刀柄114工作信息。
在本实施例中：请参阅图1和图2，步骤1中，开启电源109后,将电网电源109通过电源控制单元108传输至电源109，为整个装置供电。
在本实施例中：请参阅图1和图2，步骤2中，输入电流检测单元118对电路的输入电流进行检测，若有过流现象，则将信号反馈给主控单元104，主控单元104将当前设备状态显示于显控单元103中，并通过报警指示单元105提示报警信息。
在本实施例中：请参阅图1和图2，步骤3中，刀柄检测单元124检测当前三把刀柄114连接情况并识别刀柄114，若刀柄114脱落则将信息反馈至主控单元104，主控单元104将当前设备状态显示于显控单元103中，并通过报警指示单元105提示报警信息。
在本实施例中：请参阅图1和图2，步骤4中，用户根据实际需求在显控单元103中显示、设置工作模式、工作档位及工作状态信息，主控单元104根据设置好的档位对输入电压、波形、频率参数进行调控输出，输出所需的PWM波，主控单元104通过检测脚踏启动单元101的信号，实现对高频变频单元110或等离子变频单元111输出状态的控制，使该单元分别输出高压交流信号传输至三把刀柄114，高压交流信号输出至刀柄114的电极处时，该信号在生理盐水中产生等离子效应，刀柄114工作处于手术电极状态。
在本实施例中：请参阅图1和图2，步骤5中，输出组织电压检测单元122、输出组织电流检测单元123对手术组织上的电压及电流进行检测，若出现过流、过压情况则将信号反馈主控单元104，在报警指示单元105中显示报警信息；刀柄温度检测单元125实时检测刀柄114的温度，若出现温度过高的现象则将信号反馈至主控单元104，并在报警指示单元105中显示过温报警信息。
在本实施例中：请参阅图1和图2，步骤4中，刀柄114共11种档位，9种档位用于切割，2种档位用于凝血。
通过设定不同的电压、电流、频率，来达到多种档位。
本发明的工作原理是：请参阅图2，上电后，设备开始自检，检测脚踏是否脱落，脱落后连接脚踏，避免无法通过脚踏启动单元101控制设备工作；通过显控单元103来选择工作模式，经过主控单元104选择单级高频输出(图7)、双极高频输出(图8)、等离子输出(图9)，高频电刀的工作频率在300KHz-500KHz左右，单极手术中(图7)高频电流经变压器耦合后，通过手术电极输出至人体和中性极板回流到主机，一般采用导电的中性极板；双极手术中(图8)高频电流经变压器耦合后，通过双极电极的两头和之间的手术作用部位回流到主机；等离子电刀的工作频率在100KHz左右，等离子手术中(图9)电流经变压器耦合后，输出至两电极头和之间的手术作用部位回流到主机，工作模式确定后，设备开始检测刀柄114、负极板等是否脱落，脱落后连接，准备工作完成后，开始通过显控单元103设置档位，档位共11种档位，9种档位用于切割，2种档位用于凝血，设置完成后，刀柄114处于设置手术电极工作，通过输出检测模块来检测是否异常，异常时控制脚踏关闭，刀柄114停止工作，主控单元104启动报警指示单元105报警，在显控单元103显示异常状况。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种医用高频电源发生器，其特征在于：
该医用高频电源发生器包括：
脚踏启动单元，与主控单元连接，用于通过主控单元控制高频变频单元及等离子变频单元的输出状态；
散热单元，与主控单元连接，用于为设备散热；
显控单元，与主控单元连接，用于调控高频变频单元及等离子变频单元的输出档位；
主控单元，通过第一隔离单元与电源连接，用于输出PWM波调控电源的输出电压；
报警指示单元，与主控单元连接，用于提示报警信息；
副控单元，与主控单元及各检测单元连接，与主控单元通讯，用于传输各检测信号给主控单元；
第一隔离单元，用于隔离模拟电路和数字电路；
电源控制单元，与电源连接，用于控制电源输出状态；
电源，用于输出直流电；
高频变频单元，其输入端与电源连接，控制端与主控单元通过第一隔离单元连接，用于输出交流信号；
等离子变频单元，其输入端与电源连接，控制端与主控单元通过第一隔离单元连接，用于输出交流信号；
第二隔离单元，用于隔离直流与交流信号；
刀柄，与高频变频单元通过第二隔离单元连接，用于在正负两电极之间形成等离子效应；共有三把；
负极板检测单元，与主控单元通过隔离单元连接，用于负极板脱落检测及阻抗检测；
输入电流检测单元，与主控单元连接，用于检测由电源输入的电流信号；
输入电压检测单元，与主控单元连接，用于检测由电源输入的电压信号；
输出电流检测单元，与主控单元连接，用于检测由高频变频单元输出的高压交流电流信号；
输出电压检测单元，与主控单元连接，用于检测由高频变频单元输出的高压交流电压信号；
输出检测模块，用于检测刀柄信息；共有三把，对应刀柄。
2.根据权利要求1所述的医用高频电源发生器，其特征在于，输出检测模块包括：
输出组织电压检测单元，与主控单元连接，用于检测输出组织电压；
输出组织电流检测单元，与主控单元连接，用于检测输出组织电流；
刀柄检测单元，与副控单元连接，用于对刀柄脱落检测及识别不同刀柄；
刀柄温度检测单元，与主控单元连接，用于检测刀柄温度。
3.一种医用高频电源发生器使用方法，应用于权利要求1或权利要求2所述的医用高频电源发生器，其特征在于，该使用方法包括以下步骤：
步骤1：设备开机启动；
步骤2：检测是否异常；
步骤3：检测刀柄是否脱落；
步骤4：控制刀柄工作处于手术电极状态；
步骤5：反馈刀柄工作信息。
4.根据权利要求3所述的医用高频电源发生器使用方法，其特征在于，步骤1中，开启电源后,将电网电源通过电源控制单元传输至电源，为整个装置供电。
5.根据权利要求3所述的医用高频电源发生器使用方法，其特征在于，步骤2中，输入电流检测单元对电路的输入电流进行检测，若有过流现象，则将信号反馈给主控单元，主控单元将当前设备状态显示于显控单元中，并通过报警指示单元提示报警信息。
6.根据权利要求3所述的医用高频电源发生器使用方法，其特征在于，步骤3中，刀柄检测单元检测当前三把刀柄连接情况并识别刀柄，若刀柄脱落则将信息反馈至主控单元，主控单元将当前设备状态显示于显控单元中，并通过报警指示单元提示报警信息。
7.根据权利要求3所述的医用高频电源发生器使用方法，其特征在于，步骤4中，用户根据实际需求在显控单元中显示、设置工作模式、工作档位及工作状态信息，主控单元根据设置好的档位对输入电压、波形、频率参数进行调控输出，输出所需的PWM波，主控单元通过检测脚踏启动单元的信号，实现对高频变频单元或等离子变频单元输出状态的控制，使该单元分别输出高压交流信号传输至三把刀柄，高压交流信号输出至刀柄的电极处时，该信号在生理盐水中产生等离子效应，刀柄工作处于手术电极状态。
8.根据权利要求3所述的医用高频电源发生器使用方法，其特征在于，步骤5中，输出组织电压检测单元、输出组织电流检测单元对手术组织上的电压及电流进行检测，若出现过流、过压情况则将信号反馈主控单元，在报警指示单元中显示报警信息；刀柄温度检测单元实时检测刀柄的温度，若出现温度过高的现象则将信号反馈至主控单元，并在报警指示单元中显示过温报警信息。
9.根据权利要求7所述的医用高频电源发生器使用方法，其特征在于，步骤4中，刀柄共11种档位，9种档位用于切割，2种档位用于凝血。
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