CN203328803U - 一种高频电刀 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种高频电刀，包括主机、电刀笔和负极板，主机包括：隔离变压器、第一均方根直流转换器、电流互感器、第二均方根直流转换器、微控制器、DA转换器、光电耦合器、高压电源和功率放大器。微控制器依据高频电压和高频电流的比值获得检测阻抗，依据检测阻抗与预设阻抗的比较结果，对当前系统处于空载状态还是带载状态进行判断。当检测阻抗小于预设阻抗时，系统处于带载状态，高压电源的输出值不变，否则，降低高压电源的输出值。空载与带载之间的切换，通过改变高压电源输出的电压变化幅度来实现，空载和带载之间的切换更平缓，有效避免了在电刀笔刀尖处出现打火现象，保证了系统工作的可靠性。

Description

一种高频电刀

技术领域

本实用新型涉及医疗器械技术领域，更具体地说，涉及一种高频电刀。

背景技术

高频电刀（高频手术器）是一种取代机械手术刀进行组织切割的电外科器械。它通过有效电极尖端产生的高频高压电流与肌体接触时对组织进行加热，实现对组织的分离和凝固，从而起到切割和止血的目的。

高频电刀包括主机、电刀笔和负极板，主机分别与电刀笔、负极板相连接，当电刀笔、负极板与肌体均接触时，主机、电刀笔、肌体和负极板形成一个闭合的回路，系统处于带载（电刀笔与负极板之间的阻抗，即肌体阻抗，一般不大于2千欧姆）状态。在实际使用时，有时会在电刀笔未接触肌体（即空载，空载阻抗大于带载阻抗）时打开高频电刀，此时系统出现高频高压输出，即空载输出，由于空载时输出的电压无输出电感分压，因此输出电压较带载时的电压更高，如果空载时系统得不到有效控制（即系统不能可靠稳定的工作），在电刀笔接触肌体瞬间可能会产生意想不到的后果，对病人产生危害。

为保证系统在空载时也能得到有效控制，目前主要采用间歇式工作方式，即高压输出一段时间（如：工作40ms）用于检测系统是否空载，如果系统处于空载状态，则停止一段时间（如：60ms）的高压输出，然后继续高压输出以检测系统的空载状态，如果系统处于带载状态，则系统直接进入带载工作模式。

但是由于系统由空载到带载变化的瞬间时间很短，使得输出电压变化幅度很大，在电刀笔的刀尖出现尖峰电流，出现打火现象。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种高频电刀，以实现高频电刀在系统空载时仍能得到有效控制，避免因系统由空载到带载变化时间短，使得输出电压变化幅度很大，在电刀笔刀尖处出现打火现象。

一种高频电刀，包括：主机、电刀笔和负极板，所述主机包括：

分别与所述电刀笔、所述负极板相连接，获取所述电刀笔和所述负极板之间高频电压的隔离变压器；

与所述隔离变压器相连接，对所述隔离变压器输出的高频电压进行有效值转换，获得高频电压有效值的第一均方根直流转换器；

分别与所述电刀笔、所述负极板相连接，获取所述电刀笔和所述负极板之间高频电流的电流互感器；

与所述电流互感器相连接，对所述电流互感器输出的高频电流进行有效值转换，获得高频电流有效值的第二均方根直流转换器；

分别与所述第一均方根直流转换器、所述第二均方根直流转换器相连接，依据所述高频电压有效值和所述高频电流有效值获得检测阻抗；将所述检测阻抗与预设阻抗进行比较，当所述检测阻抗小于所述预设阻抗时，输出第一直流电压值的数字信号；否则，输出小于第一直流电压值的第二直流电压值的数字信号的微控制器；

与所述微控制器相连接，将所述微控制器输出的所述第一直流电压值的数字信号转换为第一直流电压值的模拟信号，或将所述微控制器输出的所述第二直流电压值的数字信号转换为第二直流电压值的模拟信号的DA转换器；

与所述DA转换器相连接，对所述第一直流电压值的输入隔离输出，或对所述第二直流电压值的输入隔离输出的光电耦合器；

与所述光电耦合器相连接，由所述DA转换器通过所述光电耦合器控制高电压输出值的高压电源；

分别与所述电刀笔、所述负极板、所述高压电源、所述微控制器相连接，由所述高压电源供电，在所述微控制器发出的驱动信号的驱动下，输出高频电压电流的功率放大器。

优选的，所述第一均方根直流转换器和所述第二均方根直流转换器的结构相同。

优选的，还包括：与所述微控制器相连接，控制所述微控制器向所述功率放大器发送驱动信号，驱动所述功率放大器输出的脚踏开关。

优选的，所述电刀笔上设置有控制所述微控制器向所述功率放大器发送驱动信号，驱动所述功率放大器输出的电刀笔开关。

优选的，所述主机上还设置有对用户的功率进行设定和显示的操控面板。

优选的，所述操控面板上设置有操控按钮和显示屏。

从上述的技术方案可以看出，本实用新型提供了一种高频电刀，包括主机、电刀笔和负极板，主机包括：隔离变压器、第一均方根直流转换器、电流互感器、第二均方根直流转换器、微控制器、DA转换器、光电耦合器、高压电源和功率放大器。微控制器根据高频电压和高频电流获得检测阻抗，依据检测阻抗与预设阻抗的比较结果，对当前系统处于空载状态还是带载状态进行判断。当检测阻抗小于预设阻抗时，判断系统处于带载状态，高压电源的输出值不变，否则，降低高压电源的输出值。空载与带载之间的切换，通过改变高压电源输出的电压变化幅度来实现，故空载和带载之间的切换更平缓，有效避免了系统由空载到带载变化时间短，使得输出电压变化幅度大，在电刀笔刀尖处出现打火现象，保证了系统工作的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例，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为本实用新型实施例公开的一种高频电刀的结构示意图；

图2为本实用新型实施例公开的另一种高频电刀的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型实施例公开了一种高频电刀的结构示意图，包括：主机100、电刀笔200和负极板300；

主机100包括：隔离变压器110、第一均方根直流转换器120、电流互感器130、第二均方根直流转换器140、微控制器150、DA转换器160、光电耦合器170、高压电源180和功率放大器190。

高频电刀中各组成元件的连接关系和功能如下：

隔离变压器110分别与电刀笔200和负极板300相连接，以获取电刀笔200和负极板300之间的高频电压。

其中，隔离变压器110的铁芯具有高频损耗大的特点，从而可以抑制高频电压中含有的杂波传入控制电路。

第一均方根直流转换器120与隔离变压器110相连接，对隔离变压器110输出的高频电压进行有效值转换，获得高频电压有效值。

其中，第一均方根直流转换器120的型号可以为AD637，AD637是一款高精度、单芯片均方根直流转换器，可计算任何复杂波形的真均方根值。

电流互感器130分别与电刀笔200和负极板300相连接，获取电刀笔200和负极板300之间的高频电流。

其中，电流互感器130由闭合的铁芯和绕组组成，其一次侧绕组匝数很少，串接在需要测量的电流的线路中，二次绕组匝数较多，串接在测量仪表和保护回路中。电流互感器130依据电磁感应原理，把数值较大的一次电流通过一定的变比转换为数值较小的二次电流，用来进行保护、测量等用途。本实用新型中的电流互感器130，将从电刀笔200和负极板300获得的高频电流转换为数值较小的高频电流，以对控制电路进行保护。

第二均方根直流转换器140与电流互感器130相连接，对电流互感器130输出的高频电流进行有效值转换，获得高频电流有效值。

其中，第二均方根直流转换器140和第一均方根直流转换器120的结构相同，型号也可为AD637。

微控制器150分别与第一均方根直流转换器120、第二均方根直流转换器140相连接，依据高频电压有效值和高频电流有效值获得检测阻抗，将检测阻抗与预设阻抗进行比较，检测阻抗小于预设阻抗，输出第一直流电压值的数字信号，否则，输出小于第一直流电压值的第二直流电压值的数字信号。

具体的，微控制器150内设置有AD采样单元，可以采样第一均方根直流转换器120输出的高频电压有效值，采样第二均方根直流转换器140输出的高频电流有效值，然后通过一定的滤波算法滤除干扰，通过电路中相应的放大系数，计算出功率放大器190输出的高压电源和高压电流，在通过除法运算获得检测阻抗（检测阻抗即为电刀笔200与负极板300之间的阻抗）。

微控制器150内设置有阻抗检测单元和信号输出单元，阻抗检测单元将检测阻抗与预设阻抗进行比较，根据检测阻抗与预设阻抗的大小，判断系统是否处于空载，然后作出相应的处理。举例说明：系统处于带载时，电刀笔200和负极板300与肌体均接触，带载阻抗即肌体阻抗，一般不大于2千欧姆。系统处于空载时，电刀笔200未与肌体接触，空载阻抗大于带载阻抗，考虑到元器件之间干扰带来的测量误差，可认为测量阻抗大于6千欧姆（即预设阻抗值为6千欧姆）时，即判定系统处于空载。当阻抗检测单元判断检测阻抗小于6千欧姆时，判定系统处于带载，信号输出单元输出电压值的数字信号不变。当阻抗检测单元判断检测阻抗大于6千欧姆时，判定系统处于空载，信号输出单元依据检测阻抗值的大小，输出电压降低后的电压值数字信号（如：系统带载时，输出的是60伏的电压值数字信号，系统空载后，输出的是30伏的电压值数字信号）。若系统由空载变为带载时，阻抗检测单元检测到系统带载，信号输出单元依据肌体的功率和检测阻抗，恢复输出电压值的数字信号（即60伏）。

DA转换器160与微控制器150相连接，可将微控制器150输出的第一直流电压的数字信号转换为第一直流电压的模拟信号，或将第二直流电压的数字信号转换为第二直流电压的模拟信号。

其中，DA转换器160是一种将数字量转换为模拟量的电路，主要用于数据传输系统、自动测试设备、图像信号的处理和识别等。

光电耦合器170与DA转换器160相连接，对第一直流电压值的输入隔离输出，或对第二直流电压值的输入隔离输出。

高压电源180与光电耦合器170相连接，由DA转换器160通过光电耦合器170控制高压电源180的高电压输出值。

功率放大器190分别与电刀笔200、负极板300、高压电源180、微控制器150相连接，由高压电源180供电，微控制器150发出的驱动信号，驱动输出高频电压电流。

具体的，光电耦合器170（optical coupler，英文缩写为OC）亦称光电隔离器，简称光耦。光电耦合器170以光为媒介传输电信号，对输入、输出电信号有良好的隔离作用。本实用新型中的光电耦合器170实现了DA转换器160直流电压的输入隔离输出，主要解决了高压电源180和功率放大器190对前端控制系统的干扰。

DA转换器160驱动光电耦合器170，然后通过光电耦合器170隔离输出控制高压电源180的输出，由高压电源180作为功率放大器190的电源为其供电。

其中，高压电源180的输出与DA转换器160输出的直流电压成正相关，即高压电源180输出的电压值与DA转换器160输出的第一直流电压的模拟信号（或是第二直流电压的模拟信号）相对应。

具体的，微控制器150内的阻抗检测单元检测系统处于带载时，信号输出单元输出电压值的数字信号不变。若系统由带载变为空载时，信号输出单元输出电压值降低后的电压值的数字信号，经DA转换器160转换后获得电压值的模拟信号，DA转换器160驱动光电耦合器170，然后通过光电耦合器170隔离输出，控制高压电源180输出降低后的电压值（例如，高压电源180输出的电压值由60伏降低为30伏，此时电压对应的额定负载为500欧姆，功率放大器190的输出功率降为10瓦），从而大幅度降低了系统的功耗和输出电压。若系统由空载变为带载时，阻抗检测单元检测到系统带载，信号输出单元依据肌体的功率和检测阻抗，恢复输出电压值的数字信号，经DA转换器160进行数字信号到模拟信号的转换，通过光电耦合器170控制高压电源180输出恢复后的电压值（60伏），即系统带载时电压输出值。

高压电源180作为功率放大器190的电源，微控制器150向功率放大器190发送驱动信号，驱动控制功率放大器190的功率输出（即高频电压和高频电流的输出）。

电刀笔200和负极板300分别与控制功率放大器190连接，故电刀笔200和负极板300之间的电压即为功率放大器190输出的高频电压，电刀笔200到负极板300的电流即为功率放大器190输出的高频电流。隔离变压器110获取电刀笔200和负极板300之间的高频电压，电流互感器130获得电刀笔200到负极板300的高压电流。如此，高频电刀实现了对系统空载和带载的实时监测和调节。

综上可以看出，本实用新型微控制器150依据检测阻抗与预设阻抗的比较结果，对当前系统处于空载状态还是带载状态进行判断。当检测阻抗小于预设阻抗时，系统处于带载状态，高压电源的输出值不变，否则，降低高压电源的输出值。空载与带载之间的切换，通过改变高压电源输出的电压变化幅度来实现，故空载和带载之间的切换更平缓，有效避免了系统由空载到带载变化时间短，使得输出电压变化幅度大，在电刀笔刀尖处出现打火现象，保证了系统工作的可靠性。

在系统空载时，适当的降低输出电压，有效降低了系统的功耗，提高了系统的可靠性和安全性；系统对负载的实时检测，提高了系统的响应时间。

如图2所示，本实用新型实施例公开了另一种高频电刀的结构示意图，在图1所示实施例的基础上，还包括：

与微控制器150相连接，控制微控制器150向功率放大器190发送驱动信号，驱动功率放大器190输出的脚踏开关400。

其中，电刀笔200上也可以设置有控制微控制器150向功率放大器190发送驱动信号，驱动功率放大器190输出的电刀笔开关。

本领域技术人员可以理解的是，脚踏开关400或电刀笔开关控制微控制器150向功率放大器190发送驱动信号，驱动功率放大器190输出是在系统开机后执行的。

其中，在主机100上还设置有操控面板，操控面板上设置有操控按钮和显示屏，通过操控按钮可以对用户的功率进行设定，设定值显示在显示屏上。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业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实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种高频电刀，其特征在于，包括：主机、电刀笔和负极板，所述主机包括：

分别与所述电刀笔、所述负极板相连接，获取所述电刀笔和所述负极板之间高频电压的隔离变压器；

与所述隔离变压器相连接，对所述隔离变压器输出的高频电压进行有效值转换，获得高频电压有效值的第一均方根直流转换器；

分别与所述电刀笔、所述负极板相连接，获取所述电刀笔和所述负极板之间高频电流的电流互感器；

与所述电流互感器相连接，对所述电流互感器输出的高频电流进行有效值转换，获得高频电流有效值的第二均方根直流转换器；

分别与所述第一均方根直流转换器、所述第二均方根直流转换器相连接，依据所述高频电压有效值和所述高频电流有效值获得检测阻抗；将所述检测阻抗与预设阻抗进行比较，当所述检测阻抗小于所述预设阻抗时，输出第一直流电压值的数字信号；否则，输出小于第一直流电压值的第二直流电压值的数字信号的微控制器；

与所述微控制器相连接，将所述微控制器输出的所述第一直流电压值的数字信号转换为第一直流电压值的模拟信号，或将所述微控制器输出的所述第二直流电压值的数字信号转换为第二直流电压值的模拟信号的DA转换器；

与所述DA转换器相连接，对所述第一直流电压值的输入隔离输出，或对所述第二直流电压值的输入隔离输出的光电耦合器；

与所述光电耦合器相连接，由所述DA转换器通过所述光电耦合器控制高电压输出值的高压电源；

分别与所述电刀笔、所述负极板、所述高压电源、所述微控制器相连接，由所述高压电源供电，在所述微控制器发出的驱动信号的驱动下，输出高频电压电流的功率放大器。

2.根据权利要求1所述的高频电刀，其特征在于，所述第一均方根直流转换器和所述第二均方根直流转换器的结构相同。

3.根据权利要求1所述的高频电刀，其特征在于，还包括：与所述微控制器相连接，控制所述微控制器向所述功率放大器发送驱动信号，驱动所述功率放大器输出的脚踏开关。

4.根据权利要求1所述的高频电刀，其特征在于，所述电刀笔上设置有控制所述微控制器向所述功率放大器发送驱动信号，驱动所述功率放大器输出的电刀笔开关。

5.根据权利要求1所述的高频电刀，其特征在于，所述主机上还设置有对用户的功率进行设定和显示的操控面板。

6.根据权利要求5所述的高频电刀，其特征在于，所述操控面板上设置有操控按钮和显示屏。

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