CN2671512Y

CN2671512Y - 一种具有双片极板粘贴面积检测电路的高频电刀

Info

Publication number: CN2671512Y
Application number: CN 200320122687
Authority: CN
Inventors: 宋智广; 江淇; 周小兵
Original assignee: Shanghai Lishen Scientific Equipment Co Ltd
Current assignee: Shanghai Lishen Scientific Equipment Co Ltd
Priority date: 2003-12-19
Filing date: 2003-12-19
Publication date: 2005-01-19
Anticipated expiration: 2013-12-19

Abstract

本实用新型涉及一种具有双片极板粘贴面积检测电路的高频电刀，它是由控制CPU、保护CPU、可控硅移相电路、模式发生电路、隔离变压器、整流滤波电路、高频功率放大电路、极板检测电路、V传感器、I传感器、输出滤波电路、双极输出、单极输出、返回电极、手控、脚控信号处理组成，其特征在于，所述的极板检测电路由双片极板输入端RTN1、RTN2、高频电流返回端P－OUT、阻抗变换器T4、多谐振荡器、整流器组成，阻抗变换器T4其次级绕组中心抽头，上下对称，接地，IC14(4049)、C8、PR2、R25组成多谐振荡器，此振荡器输出经IC15(4013)分频R16加到由二极管D1～D4组成的整流器上，整流器输出电压V_A－V_B，此电压经R20、E3和R21、E4两个滤波器滤波，然后加到由R18、R19、R22、R23、IC13B组成的放大电路，再经RP1、R24进行分压调节最终输出V_REM。本实用新型的优点是双片粘贴面积的测量不受温度和高频电流的影响，使用安全。

Description

一种具有双片极板粘贴面积检测电路的高频电刀

技术领域

本实用新型涉及一种具有双片极板粘贴面积检测电路的高频电刀，不仅在直视手术中，如普通外科、胸外、脑外、五官科、颌面外科得到了广泛的应用，而且可应用在各种手术中，如：腹腔镜、前列腺切镜、胃镜、膀胱镜、宫腔镜等手术中，属于高频电刀技术领域。

背景技术

高频电刀也称高频手术器，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，实现对肌体组织的分离和凝固，从而起到切割和止血的目的。高频电刀自1920年应用于临床至今，已有70多年的历史了。其经历了火花塞放电-大功率电子管-大功率晶体管-大功率MOS管四代的变更，随着计算机技术的应用、普及、发展，目前，高性能的单片机广泛应用在高频电刀的整机控制，实施了对各种功能下功率波形、电压、电流的自动调节，各种安全指标的检测，以及程序化控制和故障的检测及指示，因而大大提高了设备本身的安全性和可靠性，简化了医生的操作过程。

由于高频电刀可同时切割和凝血，在机械手术刀难以进入和实施的手术中如：腹部管道结扎、前列腺尿道肿物切除得以普遍应用，高频电刀的突出的凝血效果，使它广泛地应用在弥漫性渗血部位如肝脏、脾脏、甲状腺、乳腺、肺部手术中，与传统采用机械手术刀相比，在临床上采用高频电刀可大大缩短手术时间，减少患者失血量及输血量，从而降低并发症及手术费用，因此它具有切割速度快、止血效果好、操作简单、安全方便的优点。

高频电刀中的双片极板检测电路是近10年发展起来的一种新技术，它的目的是能检测到高频电刀返回极板与病人的粘贴面积，因为返回极在高频电刀启动时产生很大的高频电流，如果返回极板与病人的粘贴面积减小，就会引起病人与极板接触的这部分面积的电流密度增加，当此电流密度大于一定值时，就会发生烧伤事故。所以能精确、有效地检测到病人与返回极板的面积是非常重要的，它的基本原理是通过两片分离的导电软性粘贴极板，如图2所示，粘贴在病人身上，因为人体是导体，所以两片分离极板之间将会产生一定的电阻，此电路的大小与人体的粘贴面积有关，两片分离极板之间电阻与此极板与人体的粘贴面积成正比，面积越大，阻抗越小。另外由于两片分离的极板即双片极板是作为高频电刀功率的返回极板，所以极板上有很大的高频电流，这对粘贴面积的检测会造成很大的干扰。

如图3所示是过去所用的双片极板线路图，CH8-1、CH8-2接双片极板，TH1是阻抗变换器，它的次级是中心抽头的两组对称绕组，所以TH1能将两片极板与人体之间的接触阻抗变换到次级的两组绕组上，而由于次级的两个绕组是对称的，所以高频返回电流在中心抽头端正好是互相抵消的，IC7(4011)、C15、R14、R15组成一个多谐振荡器，它将输出两路倒相方波信号，分别加在Q1、Q2上，P2、Z1、Q3、R17组成一个恒流源电路，它通过TH1次级的中心抽头为Q1、Q2的集电极提供恒定电流I_R，而TH1的两个次级绕组正好是Q1、Q2的集电极负载电阻R_L1、R_L2，所以当Q1导通时，TH1中心抽头的电压V＝I_R*R_L1(Q1的集电极饱和电压V_CE忽略不计)，同样当Q2导通时，TH1中心抽头的电压V＝I_R*R_L2，因为R_L1＝R_L2，所以中心抽头的电压为：

V＝(I_R*R_L1+IR*R_L2)/2

＝(I_R*R_L1+I_R*R_L1)/2

＝I_R*R_L1

设TH1的匝数比为K，两片极板与病人的接触阻抗为R_L，所以R_L1＝K*R_L，所以V＝K*I_R*R_L，所以TH1中心抽头的电压V和两极板与病人的接触电阻R_L成正比。

这样的电路存在的缺点是：

1.恒流源输出电流I_R是否稳定是准确检测R_L的重要因素，恒流源的输出电流I_R＝β*[(V_Z1-V_EB)/RP2]，由于稳压管电压V_Z1和三极管V_EB都有温度漂移，所以此电路恒流源的温度漂移是影响R_L检测的重要因素。

2.电流推动管Q1、Q2的集电极输出波形会受双片极板高频电流的影响。图4是双片极板上无高频电流时的集电极波形，图5是双片极板上无高频电流时的集电极波形，这种波形会造成电流推动管Q1、Q2有效导通时间变小，会造成TH1中心抽头电压V的下降，导致被测接触阻抗R_L的减小。

发明内容

本实用新型的目的是发明一种不受温度和高频输出电流影响的具有双片极板粘贴面积检测电路的高频电刀。

为实现以上目的，本实用新型的技术方案是提供一种具有双片极板粘贴面积检测电路的高频电刀，它是由控制CPU、保护CPU、可控硅移相电路、模式发生电路、隔离变压器、整流滤波电路、高频功率放大电路、极板检测电路、V传感器、I传感器、输出滤波电路、双极输出、单极输出、返回电极、手控、脚控信号处理组成，其特征在于，所述的极板检测电路由双片极板输入端RTN1、RTN2、高频电流返回端P-OUT、阻抗变换器T4、多谐振荡器、整流器、滤波器、放大电路组成，阻抗变换器T4其次级绕组中心抽头，上下对称，接地，IC14(4049)、C8、PR2、R25组成多谐振荡器，此振荡器输出经IC15(4013)分频R16加到由二极管D1～D4组成的整流器上，整流器输出电压V_A-V_B，此电压经R20、E3和R21、E4两个滤波器滤波，然后加到由R18、R19、R22、R23、IC13B组成的放大电路，再经RP1、R24进行分压调节最终输出V_REM。

本实用新型采用T4的中心抽头接地，这样就省去了恒流源电路，也克服了由恒流源温漂对检测造成的影响，去掉了两个电流推动管，而将振荡器输出信号经限流电阻直接加在T4的次级上，这样就消除了高频电刀启动时，高频电流通过双片极板因三极管输入、输出分布电容造成加在TH1上波形的变形，这样就克服了以前电路的第2个影响检测双片极板接触电阻的缺点，使高频电刀末启动和启动时的波形一样。

本实用新型的优点是双片粘贴面积的测量不受温度和高频电流的影响，使用安全。

附图说明

图1为一种具有双片极板粘贴面积检测电路的高频电刀线图框图；

图2为两片分离的导电软性粘贴极板示意图；

图3为传统双片极板粘贴面积检测电路示意图；

图4为双片极板上无高频电流时的集电极波形示意图；

图5为双片极板上有高频电流时的集电极波形示意图；

图6为本实用新型的检测电路示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例

如图1所示，为一种具有双片极板粘贴面积检测电路的高频电刀线图框图；高频电刀实质上是一台特殊高频大功率发生器、它是由控制CPU、保护CPU、可控硅移相电路、模式发生电路、隔离变压器、整流滤波电路、高频功率放大电路、极板检测电路、V传感器、I传感器、输出滤波电路、双极输出、单极输出、返回电极、手控、脚控信号处理组成，控制CPU负责显示、键盘和数据处理，并且根据外部启动信号输出相应的模式信号、PWM信号。PWM是控制CPU根据设定值发出的，它通过可控硅移相电路、整流滤波电路将市电电源经隔离变压器调压加至高频功率放大电路，作为功率放大电路的电源。控制CPU根据启动信号和面板设置将模式指令送至模式发生电路，模式发生电路将模式驱动信号加至高频功率放大电路，高频功率放大电路将放大的功率信号送至输出滤波电路，若是单极模式，功率信号从单极输出端输出，经过人体再从返回极板返回到机器，返回极板之间的接触阻抗经极板检测电路送至控制CPU，以便机器能随时检测到返回极板与病人的粘贴面积。手动控制、脚控启动信号经处理送到控制CPU以控制机器的输出，两组V、I传感电路分别将输出的电压、电流信号送至控制CPU和保护CPU，控制CPU得到输出电压，电流信号能及时调整输出功率，以保持输出功率的恒定，保护CPU得到输出电压、电流信号是为了检测输出功率是否在正常范围，起到安全保护作用。

如图6所示，为本实用新型的双片极板检测电路，由双片极板输入端RTN1、RTN2、高频电流返回端P-OUT、阻抗变换器T4、多谐振荡器、整流器、滤波器、放大电路组成，RTN1、RTN2为双片极板输入端，P-OUT为高频电流返回端，和前面电路的TH1一样，T4为阻抗变换器，其次级绕组也是中心抽头，上下对称，所以在T4的作用和TH1一样，唯一不一样的是前面电路TH1的中心抽头是接恒流源，而这里却接地。IC14(4049)、C8、PR2、R25组成多谐振荡器，此振荡器输出经IC15(4013)分频R16加到由二极管D1～D4组成的整流器上，整流器输出电压V_A-V_B，此电压经R20、E3和R21、E4两个滤波器滤波，然后加到由R18、R19、R22、R23、IC13B组成的放大电路，再经RP1、R24进行分压调节最终输出V_REM，稳压二极管Z2是起限压作用，目的是保护下一级电路的输入端，电容C6起滤波作用。与前面明显不同的是将T4的中心抽头接地，这样就省去了恒流源电路，也克服了由恒流源温漂对检测造成的影响，若IC14(4013)的正相输出端1脚输出高电平V_H1，整流器输入端D2正端的电压V_D2＝V_H1*R_L1/(R17+R_L1)，同样，当IC14的反相端2脚输出高电平V_H2时，整流器另一输入端D1正端电压V_D1＝V_H5*R_L2/(R14+R_L2)，所以整流器的输出电压V_A-V_B＝K*(V_D1+V_D2)＝K*[V_H1*R_L1/(R17+R_L1)+V_H5*R_L2/(R14+R_L2]，因V_H1＝V_H5、R_L1＝R_L2，R14＝R17，所以V_A-V_B＝K*2V_H1*R_L1/(R17+R_L1)，而R_L1＝K1*R_L，这里K是整流器的整流系数，K1是T4的匝数比，R_L为双片极板的接触电阻，所以V_A-V_B＝2K*K1*R_L/(R17+K1*R_L)，所以整流器的输出电压V_A-V_B与双片极板的接触电阻与R17的分压成正比，这里我们去掉了两个电流推动管，而将振荡器输出信号经限流电阻直接加在T4的次级上，这样就消除了高频电刀启动时，高频电流通过双片极板因三极管输入、输出分布电容造成加在TH1上波形的变形，这样就克服了前面电路的第二个影响检测双片极板接触电阻的因素。高频电刀末启动和启动时的波形一样。

Claims

1.一种具有双片极板粘贴面积检测电路的高频电刀，它是由控制CPU、保护CPU、可控硅移相电路、模式发生电路、隔离变压器、整流滤波电路、高频功率放大电路、极板检测电路、V传感器、I传感器、输出滤波电路、双极输出、单极输出、返回电极、手控、脚控信号处理组成，其特征在于，所述的极板检测电路由双片极板输入端RTN1，RTN2、高频电流返回端P-OUT、阻抗变换器T4、多谐振荡器、整流器、滤波器、放大电路组成，阻抗变换器T4其次级绕组中心抽头，上下对称，接地，IC14(4049)、C8、PR2、R25组成多谐振荡器，此振荡器输出经IC15(4013)分频R16加到由二极管D1～D4组成的整流器上，整流器输出电压V_A-V_B，此电压经R20、E3和R21、E4两个滤波器滤波，然后加到由R18、R19、R22、R23、IC13B组成的放大电路，再经RP1、R24进行分压调节最终输出V_REM。