CN205514893U - 电极控制装置和电磁刀手术系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电极控制装置和电磁刀手术系统，所述电极控制装置包括：信号发生器，用于产生不同预设频率的信号，输出预设频率在3.5MHZ‑60MHZ范围内的至少一个高频信号；频率调制模块，与所述信号发生器相连，用于使用频率范围在100Hz‑300KHz的脉冲信号，对所述至少一个预设频率的高频信号进行调制，得到具有预设频率特性的间歇振荡信号；功率放大模块，与所述频率调制模块相连，用于放大所述间歇振荡信号，输出手术所需的电磁功率信号；输出电路模块，用于将所述电磁功率信号输出到电极接口以传输给电极。该电极控制装置可以减少手术中电极与生物体组织的粘连，提高手术的安全性。

Description

电极控制装置和电磁刀手术系统

技术领域

本实用新型涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种电极控制装置和电磁刀手术系统。

背景技术

目前的电极手术设备，主要通过电极向手术区域的生物体组织传递焦耳热来进行切开或凝固止血等手术。但实际手术中金属电极与生物体组织之间往往会产生较大的温差，使得生物体组织与金属电极产生粘连，手术安全性低。

针对手术中电极与生物体组织粘连的问题，目前一般的电极手术设备采用给电极添加镀层(例如镀银)来提高电极的导热性，减少粘连，但是，在电极添加镀层后，电极尺寸变大，不利于操作视野，且电极辐射信号的聚焦性会变差，导致电极不能同时用于切开等其他操作，不利于手术操作。另外，还会导致电极的成本增加。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本实用新型的一个目的在于提出一种电极控制装置，该装置可以减少手术中电极与生物体组织的粘连，提高手术的安全性。

本实用新型的另一个目的在于提出一种电磁刀手术系统。

为达到上述目的，本实用新型实施例提出的电极控制装置，包括：信号发生器，用于产生不同预设频率的信号，输出预设频率在3.5MHZ-60MHZ范围内的至少一个高频信号；频率调制模块，与所述信号发生器相连，用于使用频率范围在100Hz-300KHz的脉冲信号，对所述至少一个预设频率的高频信号进行调制，得到具有预设频率特性的间歇振荡信号；功率放大模块，与所述频率调制模块相连，用于放大所述间歇振荡信号，输出手术所需的电磁功率信号；输出电路模块，用于将所述电磁功率信号输出到电极接口以传输给电极。

为达到上述目的，本实用新型实施例提出的电磁刀手术系统，包括：本申请任一实施例中所述的电极控制装置，至少一个电极及其对应的电缆，所述电极通过对应的电缆与所述电极控制装置相连。

本实用新型实施例提出的电极控制装置和系统，通过使用更高频率段的信号，在相同的时间内，增加电极辐射的电磁功率信号对生物体组织的有效作用次数，单次的作用时间减少，使生物体组织在电极的作用时间内均匀受热，不至于烧焦变性，进而改善了生物体组织的热传导性，避免了电极与生物体组织的温度差引起的电极与组织的粘连问题；通过在双极输出电路中设置平衡电路，使双极电极工作时能量输出更均衡，辐射的能量在手术的目标位置更集中，切开位置更准确，减少电极对生物体组织带来的损伤；另外，通过加入谐振电路降低手术中的高频漏电流，提高患者电路隔离度，提升手术的安全性。

为让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

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是本实用新型一个实施例的电极控制装置的结构示意图；

图2是本实用新型另一个实施例的电极控制装置的结构示意图；

图3A是本实用新型另一个实施例的平衡电路的结构示意图；

图3B是本实用新型另一个实施例的平衡电路的结构示意图；

图4A是本实用新型另一个实施例的电极控制装置的结构示意图；

图4B是本实用新型另一个实施例的电极控制装置的结构示意图；

图5是本实用新型一实施例的电磁刀手术系统的结构示意图。

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，都属于本实用新型保护的范围。

下面参考附图描述根据本实用新型实施例的电极控制装置和电磁刀手术系统。

图1是本实用新型一实施例提出的电极控制装置的结构示意图，如图1所示，该电极控制装置主要包括：信号发生器10、频率调制模块20、功率放大模块30和输出电路模块40。

信号发生器10用于产生不同预设频率的信号，输出预设频率在3.5MHZ-60MHZ范围内的至少一个高频信号。信号发生器10可以产生预设频率的一个信号，也可以同时产生多个相同和/或不同预设频率的信号。对于不同频率的信号通过电极辐射到生物体组织上会产生不同的作用，因此，采用预设频率在3.5MHZ-60MHZ范围内的信号进行手术较传统的高频电刀技术相比可以避免对生物体组织造成热损伤。进一步地，预设频率可以是3.5MHz至60MHz范围内的任意频率。

频率调制模块20用于使用频率范围在100Hz-300KHz的脉冲信号，对所述至少一个预设频率的高频信号进行调制，得到具有预设频率特性的高频信号。具体地，当信号发生器10产生一个预设频率的信号时，频率调制模块20使用频率范围在100Hz-300KHz的脉冲信号对所述预设频率的信号进行脉冲调制，使调制后的信号具有间歇振荡特性；当信号发生器10产生两个或多个不同频率的信号时，频率调制模块20可以对所述多个不同频率的信号进行混频，再通过频率范围在100Hz-300KHz的脉冲信号对混频信号进行调制，得到间歇震荡波，从而使得调制后的信号在保持高频振荡特性的同时具有间歇振荡特性，例如，脉冲为1时，存在高频振荡信号，脉冲为0时，高频振荡信号的幅度为0。可以采用现有的调制方式对至少两个不同频率的信号进行调制得到混频信号，此处对具体的调制方法不做限定。

优选地，所述信号发生器产生的至少一个高频信号的频率为13.56MHz。

在本申请的一个具体实施例中，当信号发生器10产生预设频率在3.5MHz～60MHz范围内至少两个不同频率的高频信号时，具体可采用13.56MHz与4.2MHz信号进行混频调制，再进行脉冲调制，最终得到的电磁功率信号的手术效果更佳。

功率放大模块30与所述频率调制模块20相连，用于放大所述间歇振荡信号，输 出手术所需的电磁功率信号。具体地，功率放大模块30可以根据手术需要的操作功率对调制后的信号进行放大，控制最终输出到电极上的电磁波信号功率。

输出电路模块40用于将所述电磁功率信号输出到电极接口以传输给电极，以使所述电极对生物体组织进行处理。其中，电极可以是：单极电极、双极电极或内镜电极。

本实施例中，与现有技术中采用的电磁信号相比，使用更高频率段的信号，在相同的时间内，增加电极辐射的电磁功率信号对生物体组织的有效作用次数，单次的作用时间减少，使生物体组织在电极的作用时间内均匀受热，不至于烧焦变性，进而改善了生物体组织的热传导性，避免了电极与生物体组织的温度差引起的电极与组织的粘连问题，提高了手术的安全性。

在本申请的一个具体实施例中，如图2所示，功率放大模块30包括：采样保持单元31用于采样保持所述功率放大模块的输出电压信号、输出电流信号、所述输出电压信号与所述输出电流信号的相位差信号、输出反射波功率信号；反馈控制单元32用于对采样的信号进行处理并反馈至所述功率放大模块，以控制所述功率放大模块的增益，使得所述功率放大模块输出组织负载或组织负载变化时所需的功率。其中，反馈控制单元31对采样信号进行的处理可以包括：放大、滤波、整形，以消除噪声和干扰等，具体可以通过放大器、滤波电路、整形电路实现。可以对直流信号进行模数转换，得到可用于计算的数字信号，通过进一步的计算和比较来调节功率放大模块30的增益。在一个实施例中，采样保持单元31用于采样保持所述功率放大模块的输出电压信号、输出电流信号、所述输出电压信号与所述输出电流信号的相位差信号、输出反射波功率信号，具体地，可以利用周期性脉冲信号实现采样与保持。当功率放大模块30的输出信号被周期性脉冲信号调制时，在周期性脉冲信号为第一值的情况下，进行信号采样；在周期性脉冲信号为第二值的情况下，进行信号保持，保持的信号为前一个脉冲为第一值时所采样的信号。例如，在周期性脉冲信号为1的情况下，进行信号采样；在周期性脉冲信号为0的情况下，进行信号保持，保持的信号为前一个脉冲为1时所采样的信号；或者信号为0时进行采样，信号为1时进行保持。

本实施例中，采样保持功能是为了保证周期性脉冲信号(即脉冲调制信号)为第二值时，也能反馈与脉冲信号为第一值时所采样的同样幅度的信号，以保证反馈控制的稳定性。否则，在第二值信号期间，反馈信号会自动控制以增大功率输出。

由于反馈控制是电路技术中常见的概念，因此反馈控制单元32可采用现有的或未来可能出现的反馈控制电路来实现，本申请对此不作赘述。本实施例通过采样保持单元和反馈控制单元来调整功率放大模块30的增益，以实现功率的平稳输出，提升手术的安全性。

输出电路模块40包括：依次连接的隔离变压器41、输出电路42和隔直流电路43，其中，如图2所示，输出电路42和隔直流电路43通过相应的电极接口50与电极60相连，且与电极60的个数一一对应。隔直流电路43可以通过电容实现。

进一步地，当电极60为双极电极时，所述输出电路42内设置平衡电路，用于将所述调制信号均衡地输出到所述双极电极的两个电极上；所述平衡电路包括：在所述输出电路42的正负回路上设置的至少一对相同且对称设置的元件；所述元件包括：电容、电感和传输线变压器中的至少一种。例如，平衡电路的结构可参见图3A和图3B所示，元件均对称设置在回路上。本实施例采用平衡电路，可以使双极电极工作时能量输出更均衡，辐射的能量在手术的目标位置更集中，切开位置更准确，减少电极对生物体组织带来的损伤，提升手术的安全性。

手术设备相关安全标准规定手术设备的高频漏电流应小于固定值，例如，单机工作模式下应小于100mA，以免对人体造成危害，本实用新型实施例的电极控制装置输出高频电磁功率信号，较现有技术中使用工作频率为370KHz的信号，会产生更大的漏电流。

如图4A所示，本实用新型一个实施例中，电极控制装置还可以包括：谐振电路70，所述谐振电路70的一端连接至所述输出电路42的输出端，另一端接地(由于电极控制装置的外壳会接地，因此，此处可以理解为在输出电路与电极控制装置外壳之间接入谐振电路)，谐振电路70的阻抗可调，通过调节谐振电路70的阻抗，可以使谐振电路70与电极控制装置之间的浮游电容及离散电容在所述预设频率上构成并联谐振回路。

其中，浮游电容及离散电容是在上述预设频率时电极控制装置输出电路、输出电缆和大地间形成的浮游电容及离散电容，是造成患者与输出电路隔离度降低，高频漏电流增加的主要原因，可以通过实验测得。电缆用于连接所述电极接口50和所述电极60。图4A中仅以一个输出电路为例说明谐振电路的连接关系，在实际应用中，每个输出电路均可以连接一谐振电路，以抑制漏电流。谐振电路70可以由至少一个电 阻、至少一个电容、至少一个电感通过串联和/或并联的方式构成，其中，电阻、电容、电感均可以是可调的。例如，谐振电路70的结构可参见图4B所示，Z表示由浮游电容和离散电容导致的接地阻抗。谐振电路的结构还可以是电感和电容串联，其结构可以多种变化，此处不再一一列举。

本实施例中，在输出电路与控制设备的外壳接地端之间接入谐振电路，该谐振电路与看不见的浮游电容及离散电容在工作频率(即上述预设频率)上构成并联谐振回路，并在工作频率上保持谐振，使手术设备的隔离输出电路和大地之间形成很大的阻抗(理论上无穷大)，从而减小了由于浮游电容及离散电容导致的高频漏电流，提高了患者和输出电路的隔离度，解决了高频漏电流较大的问题。

基于同一构思，本实用新型还提出一种电磁刀手术系统。

图5是本实用新型一实施例的电磁刀手术系统的结构示意图。如图5所示，该电磁刀手术系统包括：上述任一实施例所述的电极控制装置100，至少一个电极200及其对应的电缆300，所述电极200通过对应的电缆300与所述电极控制装置100相连。

其中，对应一个或多个电极，电极控制装置可以有一个或多个电极接口，通过对应的电缆与相应的电极连接，以实现不同的手术需求。

本实施例的电磁刀手术系统，通过使用更高频率段的信号，在相同的时间内，增加电极辐射的电磁功率信号对生物体组织的有效作用次数，单次的作用时间减少，使生物体组织在电极的作用时间内均匀受热，不至于烧焦变性，进而改善了生物体组织的热传导性，避免了电极与生物体组织的温度差引起的电极与组织的粘连问题；通过在双极输出电路中设置平衡电路，使双极电极工作时能量输出更均衡，辐射的能量在手术的目标位置更集中，切开位置更准确，减少电极对生物体组织带来的损伤；另外，通过加入谐振电路降低手术中的高频漏电流，提高患者电路隔离度，提升手术的安全性。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

应当理解，本实用新型的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意 性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种电极控制装置，其特征在于，包括：

信号发生器，用于产生不同预设频率的信号，输出预设频率在3.5MHZ-60MHZ范围内的至少一个高频信号；

频率调制模块，与所述信号发生器相连，用于使用频率范围在100Hz-300KHz的脉冲信号，对所述至少一个预设频率的高频信号进行调制，得到具有预设频率特性的间歇振荡信号；

功率放大模块，与所述频率调制模块相连，用于放大所述间歇振荡信号，输出手术所需的电磁功率信号；

输出电路模块，用于将所述电磁功率信号输出到电极接口以传输给电极。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述信号发生器具体用于产生预设频率在3.5MHz～60MHz范围内的一个高频信号或两个不同频率的高频信号。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，功率放大模块还包括：

采样保持单元，用于采样保持所述功率放大模块的输出电压信号、输出电流信号、所述输出电压信号与所述输出电流信号的相位差信号、输出反射波功率信号；

反馈控制单元，用于对采样的信号进行处理并反馈至所述功率放大模块，以控制所述功率放大模块的增益，使得所述功率放大模块输出组织负载或组织负载变化时所需的功率；

所述输出电路模块包括：依次连接的隔离变压器、输出电路和隔直流电路，其中，所述输出电路和隔直流电路与所述电极的个数一一对应。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述电极为双极电极，所述输出电路内设置平衡电路，用于将所述调制信号均衡地输出到双极电极的两个电极上；

所述平衡电路包括：在所述输出电路的正负回路上设置的至少一对相同且对称设置的元件；所述元件包括：电容、电感和传输线变压器中的至少一种。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：

谐振电路，所述谐振电路的一端连接至所述输出电路的输出端，另一端接地，所述谐振电路的阻抗可调，所述谐振电路与所述电极控制装置输出电路的浮游电容及离散电容在所述预设频率上构成并联谐振回路；

其中，所述浮游电容及离散电容是在所述预设频率时所述电极控制装置输出电路、输出电缆和大地间形成的浮游电容及离散电容，所述电缆用于连接所述电极接口和所述电极。

6.如权利要求1-5任一项所述的装置，其特征在于，所述信号发生器产生的至少一个高频信号的频率为13.56MHz。

7.一种电磁刀手术系统，其特征在于，包括：如权利要求1-6任一项所述的电极控制装置，至少一个电极及其对应的电缆，所述电极通过对应的电缆与所述电极控制装置相连。