CN215739390U - 一种复合射频及不可逆电穿孔的切换装置 - Google Patents

Abstract

一种复合射频及不可逆电穿孔的切换装置，包括交直流切换模块、电流传感器切换模块，切换装置用于将不可逆电穿孔用的高压直流脉冲和射频消融输出的射频正弦波分时切换输出到外部的两个电极接口，切换装置分别连接射频消融模块DCAC逆变电路输出、不可逆电穿孔模块高压直流输出、主控板控制接口以及电极接口。与现有技术相比，本实用新型可以根据需要切换消融工作模式，进行不可逆电穿孔消融治疗，在不可逆电穿孔消融治疗结束时能用低功率消融模式输出进行针道消融。一般病灶时又能按射频消融主机使用。不仅提高了不可逆电穿孔设备治疗有效性，而且对某些复杂病例可以进行不可逆电穿孔和射频消融的复合治疗模式，大大提高了设备的临床应用范围。

Description

一种复合射频及不可逆电穿孔的切换装置

技术领域

本实用新型涉及医疗器械技术领域，特别涉及一种复合射频及不可逆电穿孔的切换装置。

背景技术

射频(RFA)是常用的肿瘤消融方法。这种方法会在目标组织中产生热量以诱导凝集性细胞坏死，但是RFA受肿瘤位置的限制，不能在热敏感结构(例如胰腺)使用。不可逆电穿孔消融是肿瘤消融领域中的一种新消融方式。不可逆电穿孔消融使用高压陡脉冲作用于病灶部位，造成细胞膜的纳米级永久性穿孔，从而导致肿瘤细胞凋亡。由于该疗法对结缔组织结构和血管损伤较小，因此可以消融热敏感结构和血管附近的肿瘤。但是不可逆电穿孔消融使用条件比射频消融复杂，一般需要外接带R波检测输出的设备且需要麻醉。对于普通的病灶则可以采用射频消融功能进行消融减少采用不可逆电穿孔消融。另外在微创消融手术中，当消融结束时，通常需要进行针道消融，防止退针时针道出血，以及减少消融电极针拔出病灶时，针上的病灶活细胞留在针道区域造成的种植风险。目前的不可逆电穿孔消融设备一般不具备专门的针道消融功能，手术时会有出血和种植风险。因此，设计一种复合消融及不可逆电穿孔的消融装置是医学领域急需要做的一件事情。

实用新型内容

针对现有技术存在以上缺陷，本实用新型提供一种复合射频及不可逆电穿孔的切换装置如下：

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种复合射频及不可逆电穿孔的切换装置，所述切换装置包括交直流切换模块和电流传感器切换模块；所述交直流切换模块用于将不可逆电穿孔用的高压直流脉冲和射频消融输出的射频正弦波分时切换输出到外部的两个电极接口，外部的两个电极接口可以输出射频消融电压或者高压直流脉冲电压；电流传感器切换模块用于测量高压直流脉冲工作时或者射频消融工作时的电流，所述切换装置分别连接有射频消融模块的DCAC逆变电路输出、不可逆电穿孔模块的高压直流输出、主控板控制接口、电极接口，所述切换装置还连接有负极板。

优选地，所述交直流切换模块包括第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器以及第五继电器，所述第一继电器、第二继电器、第三继电器为单刀双掷SPDT继电器，所述第四继电器以及第五继电器为双刀单掷DPST继电器，所述第一继电器一端口连接外部一个第一电极，所述第二继电器一端口连接外部另一个第二电极，所述第一继电器二端口连接第四继电器一端口，所述第一继电器三端口连接第三继电器二端口，所述第二继电器二端口连接第四继电器二端口，所述第二继电器三端口连接第三继电器三端口，所述第三继电器一端口连接第五继电器一端口，所述第五继电器二端口连接负极板，所述第四继电器三端口与四端口连接不可逆电穿孔模块的高压直流脉冲输出端，所述第五继电器三端口与四端口连接射频消融模块的射频正弦波输出端。

优选地，所述电流传感器切换模块包括第一电流传感器、第二电流传感器以及第六继电器，所述第一电流传感器采用可测试交流的电流互感器MCT-1,所述第二电流传感器采用可测试直流的霍尔电流传感器HS-PKD，所述第一电流传感器与第一电流传感器通过第六继电器连接主控板控制接口，所述第六继电器为双刀双掷开关。

与现有技术相比，本实用新型有以下有益效果：

本实用新型的复合射频及不可逆电穿孔的切换装置，可以根据需要切换消融工作模式，可以进行不可逆电穿孔消融治疗，在不可逆电穿孔消融治疗结束时能用低功率消融模式输出进行针道消融。一般病灶时又能按全射频消融模式使用。不仅提高了不可逆电穿孔设备治疗有效性，而且对某些复杂病例可以进行不可逆电穿孔和射频消融的复合治疗模式，大大提高了设备的临床应用范围。且本实用新型射频消融输出可为数百伏正弦波，而不可逆电穿孔模式输出为数千伏高压直流脉冲，很容易实现不可逆电穿孔和射频消融的复合治疗模式。

附图说明

图1为本实用新型交直流切换模块的结构示意图；

图2为本实用新型电流传感器切换模块的结构示意图；

图3为本实用新型切换装置在整机中的结构示意图。

图中：DC电源100，射频消融模块200，DCDC升压电路210，DCAC逆变电路220，不可逆电穿孔模块300，高压电源310、充放电控制320、高压直流输出330，主控板模块400，主控板410，电压传感器430，温度传感器440，触摸屏450，R波同步输入接口460，切换装置500，第一继电器510，第二继电器 520，第三继电器530，第四继电器540，第五继电器550，第六继电器560，第一电流传感器570，第二电流传感器580，第一电极接口600，第二电极接口700，负极板800。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型进行清楚、完整地描述。

一种复合射频及不可逆电穿孔的切换装置，所述切换装置500包括交直流切换模块和电流传感器切换模块；所述交直流切换模块用于将不可逆电穿孔用的高压直流脉冲和射频消融输出的射频正弦波分时切换输出到外部的两个电极接口，外部的两个电极接口可以输出射频消融电压或者高压直流脉冲电压，所述两个电极接口分别为第一电极接口600、第二电极接口700；电流传感器切换模块用于测量高压直流脉冲工作时或者射频消融工作时的电流，所述切换装置 500分别连接有射频消融模块200的DCAC逆变电路220输出、不可逆电穿孔模块高压直流输出、主控板410控制接口、电极接口，所述切换装置500还连接有负极板800。

如图1所示，所述交直流切换模块包括第一继电器510，第二继电器520，第三继电器530，第四继电器540以及第五继电器550，所述第一继电器510、第二继电器520、第三继电器530为单刀双掷SPDT继电器，所述第四继电器540 以及第五继电器550为双刀单掷DPST继电器，所述第一继电器510一端口连接外部一个第一电极接口600，所述第二继电器520一端口连接外部另一个第二电极700，所述第一继电器510二端口连接第四继电器540一端口，所述第一继电器510三端口连接第三继电器530二端口，所述第二继电器520二端口连接第四继电器540二端口，所述第二继电器520三端口连接第三继电器530三端口，所述第三继电器530端口连接第五继电器550一端口，所述第五继电器550二端口连接负极板800，所述第四继电器540三端口与四端口连接不可逆电穿孔模块300的高压直流脉冲输出端，所述第五继电器550三端口与四端口连接射频消融模块200的射频正弦波输出端。

如图2所示，所述电流传感器切换模块包括第一电流传感器570、第二电流传感器580以及第六继电器560，所述第一电流传感器570采用可测试交流的电流互感器MCT-1,所述第二电流传感器580采用可测试直流的霍尔电流传感器 HS-PKD，所述第一电流传感器570与第一电流传感器580通过第六继电器560 连接主控板410控制接口，所述第六继电器560为双刀双掷开关。

如图3所示，为本实用新型切换装置在整机中的结构示意图，所述整机包括以下部件：

DC电源100，所述DC电源包括一220V输入24V输出的医疗级AC-DC电源模块，所述DC电源100分为三路，一路给射频消融模块200，另一路给不可逆电穿孔模块300，最后一路给主控板模块400供电；

射频消融模块200，所述射频消融模块200包括DCDC升压电路210与DCAC 逆变电路220，其中DCDC升压模块210采用传统的半桥式DC/DC变换器，按照主控板模块400给出的PWM占空比调整输出升压后的直流电压，DC-AC逆变电路 220采用传统的全桥逆变结构，用于把前级DCDC升压模块210输出的直流电压逆变成480KHz正弦交流电压；

不可逆电穿孔模块300，所述不可逆电穿孔模块300用于产生高压直流脉冲，所述不可逆电穿孔模块300包括高压电源310、充放电控制320、高压直流输出 330。其中高压电源用于将24V输入直流电压转变成输出可调的陡脉冲治疗所需的上千伏直流高压。这个高压输出经过受主控板模块400控制的充放电控制单元输出高压直流脉冲给切换装置。不可逆电穿孔治疗是高压直流脉冲，一般在数千伏特，电流可达50A，而射频消融一般是数百伏交流正弦波，电流小于5A。第一电流传感器采用可以测交流的电流互感器MCT-1,最大可测交流电流是10A。第二电流传感器采用可以测直流的霍尔电流传感器HS-PKD，最大可测直流电流 100A，通过继电器6复合输出给主控板进行电流AD采样变换。

主控板模块400，所述主控板模块400包括主控板410、电压传感器430、温度传感器440以及触摸屏450，所述主控板410分别连接、电压传感器430、温度传感器440以及触摸屏450，所述主控板模块400还连接有R波同步输入接口460，主控板根据R波同步输入接口控制充放电控制单元，使得输出的高压直流不可逆电穿孔脉冲和R波保持同步；

所述切换装置500包括交直流切换模块和电流传感器切换模块；所述交直流切换模块用于将不可逆电穿孔用的高压直流脉冲和射频消融输出的射频正弦波分时切换输出到外部的两个电极接口，外部的两个电极接口可以输出射频消融电压或者高压直流脉冲电压，所述两个电极接口分别为第一电极接口600、第二电极接口700；电流传感器切换模块用于测量高压直流脉冲工作时或者射频消融工作时的电流，所述切换装置500分别连接有射频消融模块200的DCAC逆变电路220输出、不可逆电穿孔模块300的高压直流输出、主控板410控制接口、电极接口，所述切换装置500还连接有负极板800。

所述交直流切换模块包括第一继电器510，第二继电器520，第三继电器530，第四继电器540以及第五继电器550，所述第一继电器510、第二继电器520、第三继电器530为单刀双掷SPDT继电器，所述第四继电器540以及第五继电器 550为双刀单掷DPST继电器，所述第一继电器510一端口连接外部一个第一电极接口600，所述第二继电器520一端口连接外部另一个第二电极700，所述第一继电器510二端口连接第四继电器540一端口，所述第一继电器510三端口连接第三继电器530二端口，所述第二继电器520二端口连接第四继电器540二端口，所述第二继电器520三端口连接第三继电器530三端口，所述第三继电器530端口连接第五继电器550一端口，所述第五继电器550二端口连接负极板800，所述第四继电器540三端口与四端口连接不可逆电穿孔模块300的高压直流脉冲输出端，所述第五继电器550三端口与四端口连接射频消融模块200 的射频正弦波输出端；

所述电流传感器切换模块包括第一电流传感器570、第二电流传感器580以及第六继电器560，所述第一电流传感器570采用可测试交流的电流互感器 MCT-1,所述第二电流传感器580采用可测试直流的霍尔电流传感器HS-PKD，所述第一电流传感器570与第一电流传感器580通过第六继电器560连接主控板 410控制接口，所述第六继电器560为双刀双掷开关。

整机实施例：

DC电源采用220V输入24V输出的医疗级AC-DC电源模块，DCDC升压模块采用24V输入可调半桥式DC/DC变换模块，默认输出96V直流电压。DC-AC逆变电路采用传统的全桥逆变结构，用于把前级DCDC输出的直流电压逆变成射频消融所需的峰峰值300V，频率480KHz正弦交流电压。针道消融时逆变成峰峰值 100V，频率480KHz正弦交流电压。温度传感器采用Pt型热电偶传感器测量电极温度，电压传感器采用电压互感器测量射频消融工作时电压。

不可逆电穿孔模块由高压电源、充放电控制、高压直流输出组成。在主控板控制下输出不可逆电穿孔需要的高压直流电脉冲，该电脉冲的频率在1Hz 至300KHz的范围内，振幅在1000VDC至6,000VDC的范围内。

第一继电器、第二继电器和第三继电器选用JPK-2-SF型真空高压SPDT继电器，第四继电器和第五继电器分别采用JPK-13高压真空双刀双掷DPDT继电器实现双刀单掷DPST继电器功能。在不可逆电穿孔消融时第五继电器断开，第四继电器合上，第一继电器、第二继电器开关选择高压直流脉冲侧进行不可逆电穿孔治疗。结束后系统切换到射频退针消融工作模式，第四继电器断开，第五继电器合上，第一继电器、第二继电器选择射频正弦波输出侧，第三继电器反复依次切换输出给第一继电器和第二继电器。主控板根据每根消融电极上上测得的温度，控制PWM输出占空比从而调节最终射频消融正弦波电压，在消融电极之间依次输出480KHz的正弦波，控制每根消融电极的温度处于针道消融需要的温度。第一继电器和第二继电器、第三继电器选用JPK-2-SF型真空高压SPDT 继电器,第四继电器和第五继电器采用JPK-13高压真空双刀双掷DPDT继电器。在不可逆电穿孔消融时第五继电器断开，第四继电器合上，第一继电器和第二继电器开关选择高压直流脉冲侧进行不可逆电穿孔治疗。结束后系统切换到射频退针消融工作模式，第四继电器断开第五继电器合上，第一继电器和第二继电器选择射频正弦波输出侧，第三继电器反复依次切换输出给第一继电器和第二继电器。主控板根据每根消融电极上上测得的温度，控制PWM输出占空比从而调节最终射频消融正弦波电压，在消融电极之间依次输出480KHz的正弦波，控制每根消融电极的温度处于针道消融需要的温度。采用半桥式DC/DC变换器采用全桥逆变结构用于把前级输出的直流电压逆变成480KHz正弦交流电压。

综合本实用新型的结构可知，当采用所述实用新型装置只进行不可逆电穿孔消融时，在不可逆电穿孔消融结束后系统切换到射频退针消融工作模式，根据每根消融电极上上测得的温度，控制PWM输出占空比，在消融电极和负极板之间依次输出480KHz的正弦波，使得消融电极输出的能量仅仅能够对针道进行消融，防止出血和病灶活细胞留在针道区域，并不会对消融热敏感结构和血管造成损伤；当采用所述实用新型装置进行普通的射频消融时，主控板控制射频消融模块480KHz正弦波能量输出到消融电极，进行常规热消融，消融结束后根据需要也可以切换到不可逆电穿孔模块输出直流高压脉冲进行不可逆电穿孔复合治疗疗程，确保病灶彻底消融干净，进一步提高消融手术成功率。

Claims (3)

1.一种复合射频及不可逆电穿孔的切换装置，其特征在于，所述切换装置包括交直流切换模块和电流传感器切换模块；所述交直流切换模块用于将不可逆电穿孔用的高压直流脉冲和射频消融输出的射频正弦波分时切换输出到外部的两个电极接口，外部的两个电极接口可以输出射频消融电压或者高压直流脉冲电压；电流传感器切换模块用于测量高压直流脉冲工作时或者射频消融工作时的电流，所述切换装置分别连接有射频消融模块的DCAC逆变电路输出、不可逆电穿孔模块的高压直流输出、主控板控制接口、电极接口，所述切换装置还连接有负极板。

2.如权利要求1所述的复合射频及不可逆电穿孔的切换装置，其特征在于，所述交直流切换模块包括第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器以及第五继电器，所述第一继电器、第二继电器、第三继电器为单刀双掷SPDT继电器，所述第四继电器以及第五继电器为双刀单掷DPST继电器，所述第一继电器一端口连接外部一个第一电极，所述第二继电器一端口连接外部另一个第二电极，所述第一继电器二端口连接第四继电器一端口，所述第一继电器三端口连接第三继电器二端口，所述第二继电器二端口连接第四继电器二端口，所述第二继电器三端口连接第三继电器三端口，所述第三继电器一端口连接第五继电器一端口，所述第五继电器二端口连接负极板，所述第四继电器三端口与四端口连接不可逆电穿孔模块的高压直流脉冲输出端，所述第五继电器三端口与四端口连接射频消融模块的射频正弦波输出端。

3.如权利要求2所述的复合射频及不可逆电穿孔的切换装置，其特征在于，所述电流传感器切换模块包括第一电流传感器、第二电流传感器以及第六继电器，所述第一电流传感器采用可测试交流的电流互感器MCT-1,所述第二电流传感器采用可测试直流的霍尔电流传感器HS-PKD，所述第一电流传感器与第一电流传感器通过第六继电器连接主控板控制接口，所述第六继电器为双刀双掷开关。

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