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射频消融电源以及射频消融系统

文献发布时间:2023-06-19 13:46:35


射频消融电源以及射频消融系统

技术领域

本申请涉及医疗器械技术领域,尤其涉及一种射频消融电源以及射频消融系统。

背景技术

目前,射频消融技术作为医疗领域的新兴技术,已经在肿瘤疾病、神经疾病、心脏疾病等的治疗中得到了应用。射频消融是将消融电极送至病变部位,并利用该消融电极在病变组织内产生电热效应,使病变细胞干燥坏死,从而达到治疗目的。

例如,射频消融技术应用于治疗肥厚型心肌病时,电极针与射频消融电源电性连接,在超声引导下,电极针经肋骨间经心尖穿刺至心脏室间隔内的心肌肥厚处,启动射频消融电源后,电极针对肥厚的心肌进行持续消融,直至病变的心肌细胞脱水坏死,从而使得肥厚心肌坏死萎缩、变薄,左室流出道增宽。

为了确保消融治疗过程的安全以及能够获得预期的治疗效果,射频能量的各种输出参数的控制显得尤为重要。现有的一些射频消融电源通常通过控制器来对整个消融过程进行控制,该控制器既要对输出的射频信号的频率和波形进行控制,还要进行其它控制,例如射频输出开关控制、射频功率调节控制、用户输入参数检测及处理、射频参数检测及处理、射频消融过程的逻辑控制、输出界面显示等,从而可能出现对射频信号波形处理的延迟而影响射频信号波形的生成,甚至导致射频信号波形失真。异常的射频信号波形可能会导致射频功率、射频电流输出等的不稳定,从而影响到射频消融的效果。

发明内容

本申请提供一种射频消融电源以及射频消融系统,能够对射频控制信号的输出进行精确、稳定的控制,以确保所述射频消融电源输出的射频信号的波形的稳定性,从而可使所述射频消融电源能够输出稳定可靠的射频信号,以确保消融过程的安全以及能够获得预期的消融治疗效果。

第一方面,本申请提供一种射频消融电源,所述射频消融电源包括第一控制单元、射频能量产生电路、以及第二控制单元。所述第一控制单元用于输出射频控制信号。所述射频能量产生电路包括依次电连接的电源模块、降压模块以及电压转换模块。其中,所述电源模块用于提供一稳压直流电信号;所述降压模块用于对所述稳压直流电信号进行降压处理,以输出低压直流电信号;所述电压转换模块还与所述第一控制单元电连接,所述电压转换模块用于接收所述低压直流电信号和所述射频控制信号,并根据所述射频控制信号将所述低压直流电信号转换成射频信号。所述第二控制单元与所述降压模块电连接,所述第二控制单元用于给所述降压模块发送电压调节信号,以控制所述降压模块对当前输出的低压直流电信号的电压值进行调节,从而实现对所述射频信号的功率调节。

第二方面,本申请提供一种射频消融系统,所述射频消融系统包括消融装置以及上述的射频消融电源。所述消融装置与所述射频消融电源的输出端电连接,所述消融装置用于接收所述射频消融电源输出的射频信号,并利用所述射频信号的射频能量对待消融部位进行射频消融。

本申请的所述射频消融电源通过第一控制单元单独输出所述射频控制信号来对射频信号进行控制,通过第二控制单元来执行射频输出开关控制、射频功率调节控制、用户输入参数检测及处理、实际消融参数检测及处理、输出界面显示等操作,即,将所述射频控制信号的输出控制与其他控制分开,从而可对所述射频控制信号的输出进行更加精确、稳定的控制,以确保所述射频控制信号的稳定性,避免所述射频控制信号的输出受到干扰而导致所述射频信号的波形失真,进而可以使所述射频消融电源能够输出稳定可靠的射频信号,以确保消融过程的安全以及能够获得预期的消融治疗效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例,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为本申请实施例提供的一种射频消融系统的示意框图。

图2为本申请实施例提供的一种射频消融电源的立体结构示意图。

图3为本申请实施例提供的一种消融装置的结构示意图,所述消融装置包括的消融电极针与绝缘套管处于装配状态。

图4为图3所示的消融电极针与绝缘套管处于未装配状态的结构示意图。

图5为本申请一实施例提供的射频消融电源的功能模块图。

图6为本申请实施例提供的电源模块的功能模块图。

图7为本申请实施例提供的射频消融电源中射频能量产生电路的电路结构示意图。

图8为本申请另一实施例提供的射频消融电源的功能模块图。

图9为本申请实施例提供的降压模块的电压调节电路的部分电路结构示意图。

图10为本申请实施例提供的降压模块的输出状态控制电路的结构示意图。

图11为本申请实施例提供的射频信号的频率和波形控制电路的结构示意图。

图12为本申请实施例中与射频信号相关的各种信号的时序示意图。

射频消融系统 1000

射频消融电源 100

外壳 11

输入输出接口 12

消融装置 200

消融针组件 210

消融电极针 211

绝缘套管 212

消融手柄 213

连接管路 220

射频能量产生电路 30

电源模块 31

电源输入端口 311

电源输出端口 312

整流模块 313

降压模块 32

电压转换模块 33

变压模块 331

开关模块 332

滤波模块 34

第一控制单元 40

逻辑控制电路 41

第二控制单元 50

消融参数检测模块 51

控制组件 52

机械旋钮 521

机械按键 522

显示单元 53

DAC模块 54

连接器 J1、J2、J3

DC-DC变压器 M1

变压器 T1

连接端 TM1、TM2、TM3、TM4、TM5

MOS开关 Q1、Q2

电感 L1

电容器 C11、C13、C14

单片机 U4

第一输出端口 21

第二输出端口 22

MOS开关驱动芯片 U5

DAC芯片 U10

跟随器 U11

光耦 U71

与门 U6、U7、U9

与非门 U8

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本申请。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。其中,附图仅用于示例性说明,表示的仅是示意图,不能理解为对本申请的限制。

除非另有定义,本申请所使用的所有的技术和科学术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本申请在说明书中所使用的术语只是为了描述具体实施例的目的,不是旨在限制本申请。

请参阅图1,本申请实施例提供的一种射频消融系统1000包括射频消融电源100以及与所述射频消融电源100的输出端电连接的消融装置200。其中,如图2所示,所述射频消融电源100可包括外壳11以及设于所述外壳11上的多个输入输出接口12。所述输入输出接口12可用于与所述消融装置200等设备进行连接。所述射频消融电源100作为一种射频能量产生及控制装置来使用,用于在射频消融过程中基于设定的消融参数产生射频消融所需要的射频能量,以及根据检测到的待消融部位的相关消融参数来控制所述射频能量的输出。其中,所述待消融部位是指生物体内的病变部位,例如人体的心脏的病变组织或者其他病变组织。

具体地,请参阅图3,所述消融装置200至少包括消融针组件210以及多条连接管路220。其中,所述多条连接管路220用于将所述消融针组件210与所述射频消融电源100和冷却循环装置(图未示)等进行连接。

在进行射频消融时,所述消融针组件210插入至所述待消融部位中,并接收所述射频消融电源100输出的射频能量,以及将所述射频能量释放到所述待消融部位,以对所述待消融部位进行射频消融,从而达到消融治疗病变组织的目的。以肥厚型心肌病为例,所述消融针组件210通过经肋骨间经心尖途径,刺入患者心脏,对肥厚的室间隔心肌进行射频消融操作,以治疗肥厚型心肌病。

请参阅图4,在一种实施方式中,所述消融针组件210包括消融电极针211、中空的绝缘套管212、以及与所述消融电极针211近端连接的消融手柄213。所述绝缘套管212活动套设于所述消融电极针211外并与所述消融手柄213可拆卸连接。所述消融电极针211的远端伸出所述绝缘套管212,由于绝缘套管212全部绝缘,消融电极针211伸出绝缘套管212的部分用于执行消融操作。具体地,当所述消融电极针211电性连接所述射频消融电源100的输出端时,所述消融电极针211接收并传递高频电流使得消融电极针211远端周围的病变组织中带电荷的正负离子发生高速振荡运动,高速振荡的离子因摩擦产生大量的热量,使病变组织内温度升高,最终使得病变细胞内的蛋白质变性,细胞内外水分丧失,病变组织出现凝固性坏死,从而实现射频消融,达到治疗的目的。当需要改变消融电极针211远端伸出绝缘套管212的长度,以调节有效消融长度时,可以通过所述消融手柄213中的驱动结构(图未示)带动绝缘套管212朝远端或近端移动。可以理解的是,此处限定术语“近端”及“远端”为医疗领域的惯用术语。具体而言,“远端”表示手术操作过程中远离操作人员的一端,“近端”表示手术操作过程中靠近操作人员的一端。

请参阅图5,图5为本申请一实施例提供的射频消融电源的功能模块图。在本实施方式中,所述射频消融电源100包括射频能量产生电路30、第一控制单元40、以及第二控制单元50。其中,所述射频能量产生电路30用于接收外部电源提供的输入电压,并对所述输入电压进行处理,例如降压、频率转换、电隔离等,以最终输出射频能量。

在本实施方式中,所述射频能量产生电路30包括依次电连接的电源模块31、降压模块32以及电压转换模块33。其中,所述电源模块31用于提供一稳压直流电信号。具体地,所述电源模块31可接收外部电源(图未示)提供的输入电压,并对所述输入电压进行整流稳压处理,以输出所述稳压直流电信号。

在本实施方式中,如图6所示,所述电源模块31包括电源输入端口311、电源输出端口312和电性连接于所述电源输入端口311与电源输出端口312之间的整流模块313。其中,所述电源输入端口311用于与外部的AC电源(例如220伏的市电)电连接,以接收外部电源输入的高压交流电信号。所述整流模块313用于对输入的所述高压交流电信号进行整流滤波,并通过所述电源输出端口312输出所述稳压直流电信号。其中,所述稳压直流电信号为高压直流电信号,例如可为310伏左右的直流电信号。

所述降压模块32与所述电源输出端口312电连接,用于接收所述电源模块31输出的所述稳压直流电信号,并对所述稳压直流电信号进行降压处理后输出低压直流电信号。

所述第一控制单元40与所述电压转换模块33电连接,用于给所述电压转换模块33输出一射频控制信号。所述电压转换模块33用于接收所述低压直流电信号和所述射频控制信号,并根据所述射频控制信号将所述低压直流电信号转换成射频信号,并将所述射频信号输出至一射频输出模块,例如所述消融装置200。

如此,通过所述电压转换模块33和所述第一控制单元40可完成对所述低压直流电信号的频率转换,即,将直流电信号转换为高频交流电信号(DC转AC)。其中,所述射频信号即为所述高频交流电信号,例如,480kHz的高频交流电信号。如此,所述射频能量产生电路30能够输出480kHz的射频信号。可以理解的是,所述高频交流电信号的频率值不限于是480kHz,还可以是其他频率值,在此不做具体限定。

所述消融装置200用于接收所述射频信号并利用所述射频信号的射频能量对所述待消融部位进行射频消融。

可以理解的是,在其他实施方式中,所述电压转换模块33也可以设置在所述电源模块31和所述降压模块32之间,即,所述射频能量产生电路30包括依次电连接的电源模块31、电压转换模块33、以及降压模块32。如此,所述射频能量产生电路30先对所述稳压直流电信号进行频率转换,再进行降压处理。

所述第二控制单元50与所述降压模块32电连接,所述第二控制单元50用于给所述降压模块32发送电压调节信号,以控制所述降压模块32对当前输出的低压直流电信号的电压值进行调节,从而实现对所述射频信号的功率调节。

在本实施方式中,所述第二控制单元50还可用于对所述射频能量产生电路30的射频输出状态进行开关控制、对用户输入参数进行检测及处理、对实际消融参数进行检测及处理、以及对输出界面进行显示控制等,具体技术细节请参阅下文的具体介绍。

在本实施方式中,第一控制单元40和所述第二控制单元50为相互独立的两个电子器件。

在电压转换过程中,所述电压转换模块33将直流信号转换为交流信号,所述交流信号的频率与所述射频控制信号的频率相同。可以理解的是,所述射频控制信号的稳定性会直接影响到所述射频信号的频率和波形的稳定性。即,所述射频控制信号的不稳定,会导致所述射频信号的波形失真。

本申请的所述射频消融电源100通过第一控制单元40来单独输出所述射频控制信号来对射频信号进行控制,通过第二控制单元50来执行射频输出开关控制、射频功率调节控制、用户输入参数检测及处理、实际消融参数检测及处理、输出界面显示等操作,即,将所述射频控制信号的输出控制与其他控制分开,从而能够对所述射频控制信号的输出进行更加精确、稳定的控制,以确保所述射频控制信号的稳定性,避免所述射频控制信号的输出受到干扰而导致所述射频信号的波形失真,进而可以使所述射频消融电源100能够输出稳定可靠的射频信号,以确保消融过程的安全以及能够获得预期的消融治疗效果。

以下对所述射频能量产生电路30的电路结构做具体介绍。

在一种实施方式中,例如图7所示,所述电源输出端口312在电路结构上可对应为连接器J1,在外观结构上可对应为图2中所示的设于所述射频消融电源100的外壳11上的多个输入输出接口12中的其中一个接口。所述降压模块32可对应为具有电隔离性能的DC-DC变压器M1。

其中,所述DC-DC变压器M1用于将所述电源输出端口312输出的高压直流电信号转换为低压直流电信号,同时使得转换后的低压直流电信号与外部电源进行电隔离,以减少漏电流的产生。例如,所述整流模块313可接收220伏的市电,并对该220伏的市电进行整流滤波后,输出310伏左右的高压直流电信号。所述DC-DC变压器M1可将该310伏左右的高压直流电信号降压至0~48伏的低压直流电信号。可以理解的是,所述DC-DC变压器M1的电压转换及电隔离的工作原理为本领域的已知技术,在此不作具体介绍。所述高压直流电信号以及所述低压直流电信号的电压值也可以为其他值,在此不做具体限定。

如图7所示,在所述一种实施方式中,所述射频能量产生电路30还可包括电连接于所述DC-DC变压器M1与所述电压转换模块33之间的滤波模块34,所述滤波模块34用于对所述DC-DC变压器M1输出的低压直流电信号进行滤波处理,以进一步消除外部电源和内部噪音对所述低压直流电信号的影响,使进入所述电压转换模块33的所述低压直流电信号更稳定。在所述一种实施方式中,所述滤波模块34为LC滤波电路,包括电感L1以及电容器C11。

请同时参阅图5和图7,所述电压转换模块33包括变压模块331和开关模块332。其中,所述变压模块331通过所述滤波模块34与所述降压模块32的输出端电连接,所述开关模块332电连接于所述第一控制单元40和所述变压模块331之间。

在本实施方式中,所述变压模块331可对应为具有电隔离性能的推挽变压器T1。所述推挽变压器T1包括两个初级绕组TM1-TM2和TM2-TM3、和一个次级绕组TM4-TM5,其中一个初级绕组TM1-TM2包括两个连接端TM1、TM2,另一个初级绕组TM2-TM3包括两个连接端TM2、TM3,即,所述两个初级绕组TM1-TM2和TM2-TM3共用同一个连接端TM2。所述连接端TM2通过所述滤波模块34与所述降压模块32的输出端电连接,用于接收经过所述滤波模块34进行滤波的低压直流电信号。

所述开关模块332包括MOS开关Q1和Q2,其中,所述MOS开关Q1和Q2的控制端分别与所述第一控制单元40电连接,以接收所述第一控制单元40输出的射频控制信号。所述推挽变压器T1的连接端TM1通过所述MOS开关Q1连接到接地端SGND,以及通过电容器C13连接到接地端SGND。所述推挽变压器T1的连接端TM3通过所述MOS开关Q2连接到接地端SGND,以及通过电容器C14连接到接地端SGND。所述初级绕组TM1-TM2与所述电容器C13所在的回路形成第一LC振荡电路,所述初级绕组TM2-TM3与所述电容器C14所在的回路形成第二LC振荡电路。所述第一控制单元40通过所述射频控制信号分别控制所述MOS开关Q1和Q2的通断频率,使所述第一LC振荡电路和所述第二LC振荡电路在相应的MOS开关截止期间分别产生正弦波信号,所述推挽变压器T1的两个连接端TM1和TM3处的直流电压信号的电压值发生连续变化,从而使所述推挽变压器T1的次级绕组TM4-TM5相应地感应出交流射频信号,最后可通过一输出接口,例如连接器J2输出所述射频信号。

以所述连接端TM1处的电压变化为例:在初始状态下,所述连接端TM1处的电压为0,所述低压直流信号传输到所述连接端TM2,当所述MOS开关Q1截止时,所述第一LC振荡电路在所述MOS开关Q1截止期间产生正弦波信号,因此,所述连接端TM1处的直流电压信号为电压值发生连续变化的正弦波信号,所述推挽变压器T1的次级绕组TM4-TM5相应地感应出正弦波信号;当所述MOS开关Q1导通时,所述连接端TM1通过导通的所述MOS开关Q1电连接到所述接地端SGND,因此,所述连接端TM1处的电压值变为0,所述推挽变压器T1的次级绕组TM4-TM5对应于初级绕组TM1-TM2不产生感应信号。可以理解的是,所述连接端TM3处的电压变化原理与所述连接端TM1处的电压变化原理相同,即,在初始状态下,所述连接端TM3处的电压为0,当所述MOS开关Q2截止时,所述第二LC振荡电路在所述MOS开关Q2截止期间产生正弦波信号,所述连接端TM3处的直流电压信号为电压值发生连续变化的正弦波信号,所述推挽变压器T1的次级绕组TM4-TM5相应地感应出正弦波信号;当所述MOS开关Q2导通时,所述连接端TM3通过导通的所述MOS开关Q2电连接到所述接地端SGND,因此,所述连接端TM3处的电压值变为0,所述推挽变压器T1的次级绕组TM4-TM5对应于初级绕组TM2-TM3不产生感应信号。

可以理解的是,通过所述推挽变压器T1的连接端TM2接收所述低压直流电信号,并通过所述推挽变压器T1的次级绕组TM4-TM5感应出所述射频信号,可达到将所述射频信号与所述低压直流电信号进行电隔离的效果,以减少漏电流的产生。其中,所述连接器J2在外观结构上可对应于图2中所示的设于所述射频消融电源100的外壳11上的多个输入输出接口12中的其中一个接口。

本申请的所述射频消融电源100在所述射频能量产生电路30中使用DC-DC变压器M1来对输入电压进行降压处理以及电隔离,并使用推挽变压器T1来将DC-DC变压器M1输出的低压直流电信号转换成射频信号以及电隔离,以生成所述射频信号,从而在生成所述射频信号之前,通过所述DC-DC变压器M1和所述推挽变压器T1来增加爬电距离和减少漏电流的产生,以实现对所述射频能量产生电路30中的输入电压的双重电隔离,从而提高所述射频消融电源100的防电击等级,使所述射频消融电源100具有较好的隔离效果。

由于心脏容许的漏电流值远小于其它组织器官的容许的漏电流值,射频消融应用于心脏疾病的治疗时,相较肿瘤等的消融应满足更高的安全级别,相应对防电击的要求也越高,本申请的射频消融电源100采用了双重电隔离,更适合应用于心脏疾病如肥厚型心肌病的消融治疗,能够保证射频消融的治疗效果和安全性。

以下对所述第二控制单元50执行的相关控制做具体介绍。

请再次参阅图5,在本实施方式中,所述射频消融电源100还包括与所述第二控制单元50分别电连接的消融参数检测模块51和控制组件52。所述消融参数检测模块51用于在射频消融过程中实时地检测所述待消融部位的相关电参数,并将检测到的电参数反馈给所述第二控制单元50。所述控制组件52用于接收用户的输入操作来生成相应的输入信号,并将所述输入信号发送给所述第二控制单元50。所述第二控制单元50用于根据所述消融参数检测模块51反馈的电参数和/或所述控制组件52发送的输入信号,来生成所述电压调节信号,并将所述电压调节信号发送给所述降压模块32,以控制所述降压模块32对当前输出的低压直流电信号的电压值进行实时的调节。如此,所述第二控制单元50能够执行用户输入参数检测及处理、实际消融参数检测及处理、以及射频功率调节控制等操作。

可以理解的是,通过实时地检测所述待消融部位的相关电参数,并根据检测到的电参数对当前输出的低压直流电信号进行实时调整,可达到实时地调整所述射频能量产生电路30输出的射频信号的功率的目的,以确保所述射频信号能够产生持续、稳定的热效应,以获得预期的消融治疗效果。

具体地,所述电参数包括但不限于消融部位的消融温度和阻抗、以及施加到所述消融部位的消融电压和消融电流。相应地,所述消融参数检测模块51可包括但不限于温度检测模块、阻抗检测模块、电压检测模块、电流检测模块。其中,所述温度检测模块可为温度传感器,例如热电偶或热敏电阻等,用于在射频消融过程中实时地检测所述待消融部位的消融温度。所述阻抗检测模块用于检测所述消融部位的阻抗。所述电压检测模块以及所述电流检测模块可电连接于所述射频能量产生电路30,例如电连接于所述电压转换模块33的输出端。所述电压检测模块用于检测所述射频能量产生电路30输出的消融电压,所述电流检测模块用于检测所述射频能量产生电路30输出的消融电流。可以理解的是,所述第二控制单元50还可根据接收到的消融电压和消融电流计算实时的消融功率。

可以理解的是,所述消融参数检测模块51虽然在逻辑划分上归为所述射频消融电源100的一部分,但所述消融参数检测模块51的至少一部分可设于所述消融装置200上。例如,所述温度检测模块和所述阻抗检测模块可设于所述消融装置200的消融电极针211上。

在本实施方式中,如图2和图5所示,所述射频消融电源100还可包括与所述第二控制单元50电连接的显示单元53,所述第二控制单元50还用于控制所述显示单元53显示与射频消融相关的电参数以及所述消融功率等,以显示实时的消融状态。也就是说,所述第二控制单元50能够执行输出界面显示等操作。如此,医师等医护人员可通过观察所述显示单元53所显示的各种电参数来了解射频消融手术的情况,以及通过所述控制组件52来及时调节所述射频能量产生电路30的输出,使所述消融电极针211基于设定的功率值以预设温度对病变组织进行射频消融。

如图2所示,所述控制组件52可包括设于所述射频消融电源100的外壳11上的实体机械旋钮521、机械按键522、或触摸按键等,以供医护人员进行操作。可选的,所述显示单元53也可为触摸显示屏,医护人员也可以通过触摸所述显示单元53来进行相关操作。例如,术前,医师可根据待消融部位区域的大小设定消融阻抗的上下限范围、消融温度的上限值、消融时间等参数;术中,医师可根据所述射频消融电源100的显示单元53所显示的数据,来调节(例如,可通过触控所述显示单元53,或操作设置于所述外壳11上的实体机械旋钮521或机械按键522等)所述射频消融电源100输出的射频信号的功率值,使所述消融部位的温度在预设温度范围内,并使消融电极针211基于设置的功率值以预设温度对病变组织进行射频消融;当达到预定的消融时间、或预定消融效果时,所述第二控制单元50可切断所述降压模块32的输出电压,使所述消融装置200停止消融。

请参阅图8,在一实施方式中,所述第二控制单元50输出的所述电压调节信号为数字信号,所述射频消融电源100还包括电连接于所述第二控制单元50和所述降压模块32之间的DAC模块54。所述DAC模块54用于将所述第二控制单元50输出的所述电压调节信号从数字信号转换为模拟信号,再将所述模拟信号传输给所述降压模块32,以调节所述降压模块32输出的低压直流电信号的电压值,从而实现对所述射频消融电源100的射频输出功率的调节。

具体地,所述第二控制单元50作为主控制器来使用,其可为微处理器。请参阅图9,所述DAC模块54可对应为DAC芯片U10,所述第二控制单元50可通过连接器J3的三个接口POWER_CS、POWER_SCK、POWER_SDI向所述DAC芯片U10输出数字信号SPI。所述DAC芯片U10可根据接收到的所述数字信号SPI输出相应的模拟信号。其中,所述模拟信号从所述DAC芯片U10的引脚8出来后,经过跟随器U11进入所述DC-DC变压器M1,即所述降压模块32中,从而实现所述第二控制单元50对所述DC-DC变压器M1输出的低压直流电信号的电压值的调节。

在所述实施方式中,所述第二控制单元50还可控制所述DAC芯片U10的输出状态。例如图9所示,所述第二控制单元50可输出第一开关信号SW_DAC到所述DAC芯片U10的使能引脚5,以实现对所述DAC芯片U10的输出状态的控制。其中,所述输出状态可包括输出和关断两种状态。

在所述实施方式中,所述第二控制单元50还可用于输出第二开关信号来控制所述DC-DC变压器M1的输出状态,从而实现对所述射频消融电源100的射频输出的开关控制。其中,所述输出状态可包括输出和关断两种状态。例如图10所示,所述第二控制单元50可输出第二开关信号SW_PC_M1,并通过与门U9和光耦U71将所述第二开关信号SW_PC_M1传输至所述DC-DC变压器M1的引脚2,以实现对所述DC-DC变压器M1的输出状态的控制。在本实施方式中,当所述第二开关信号SW_PC_M1为低电平时,所述DC-DC变压器M1处于有信号输出的状态。反之,当所述第二开关信号SW_PC_M1为高电平时,所述DC-DC变压器M1处于无信号输出的状态,即关断状态。

以下对所述第一控制单元40执行的射频信号的频率和波形控制做具体介绍。

请参阅图11,所述第一控制单元40在电路结构上可对应为单片机U4。所述射频控制信号为双路互补PWM信号,包括第一路PWM信号PWM 1和第二路PWM信号PWM 2。所述单片机U4通过第一输出端口21输出所述第一路PWM信号PWM 1,通过第二输出端口22输出所述第二路PWM信号PWM 2。

所述MOS开关Q1的控制端与所述单片机U4的第一输出端口21电连接,以接收所述第一路PWM信号PWM 1。所述MOS开关Q2的控制端与所述单片机U4的第二输出端口22电连接,以接收所述第二路PWM信号PWM 2。

所述单片机U4通过输出所述双路互补PWM信号来分别控制所述MOS开关Q1和Q2交替截止,使所述第一LC振荡电路和所述第二LC振荡电路在相应的MOS开关截止期间分别产生正弦波半波信号,所述推挽变压器T1的两个初级绕组的连接端TM1和TM3处随之交替形成正弦波半波信号,从而使所述推挽变压器T1的次级绕组TM4-TM5相应地感应出正弦波半波信号。

值得注意的是,在本实施方式中,两个所述初级绕组TM1-TM2和TM2-TM3的同名端不同,如此,所述推挽变压器T1的次级绕组TM4-TM5在所述MOS开关Q1和Q2交替截止期间,对应于两个所述初级绕组TM1-TM2和TM2-TM3分别感应出方向相反的两个正弦波半波信号,从而输出完整的正弦波信号,即,所述射频信号为正弦波信号。

例如,在MOS开关Q1截止期间,所述第一LC振荡电路产生正弦波半波信号,相应地,所述推挽变压器T1的次级绕组TM4-TM5感应出一个正弦波半波信号;可以理解的是,在此期间,MOS开关Q2导通,所述第二LC振荡电路不产生正弦波信号。而在MOS开关Q2截止期间,所述第二LC振荡电路产生正弦波半波信号,相应地,所述推挽变压器T1的次级绕组TM4-TM5感应出另一个方向相反的正弦波半波信号;可以理解的是,在此期间,MOS开关Q1导通,所述第一LC振荡电路不产生正弦波信号。如此,在一个周期内,所述推挽变压器T1的次级绕组TM4-TM5感应出一个完整的正弦波信号。

其中,所述射频控制信号的频率与所述第一LC振荡电路和第二LC振荡电路的频率相同,所述正弦波信号的频率与所述第一LC振荡电路和第二LC振荡电路的频率相同。若所述射频控制信号不稳定,则会导致所述正弦波信号的波形失真。本申请通过所述单片机U4来单独输出所述射频控制信号,从而可防止所述射频控制信号的输出受到主控制器需要处理的其他控制信号及控制进程的影响,以确保所述射频控制信号的稳定性,进而可避免所述射频信号的波形失真。

请同时参阅图8和图11,在本实施方式中,所述射频消融电源100还包括电连接于所述第一控制单元40和所述开关模块332之间的逻辑控制电路41,所述第二控制单元50还与所述逻辑控制电路41电连接,并输出所述第二开关信号SW_PC_M1来控制所述逻辑控制电路41的输出状态,以控制所述双路互补PWM信号的传输状态,从而实现对所述射频消融电源100的射频输出的开关控制。

具体地,所述逻辑控制电路41包括与门U6和U7。所述与门U6的第一输入端B与所述单片机U4的第一输出端口21电连接,以接收所述第一路PWM信号PWM 1,所述与门U6的输出端通过MOS开关驱动芯片U5与所述MOS开关Q1的控制端电连接。所述与门U7的第一输入端B与所述单片机U4的第二输出端口22电连接,以接收所述第二路PWM信号PWM 2,所述与门U7的输出端通过MOS开关驱动芯片U5与所述MOS开关Q2的控制端电连接。

所述逻辑控制电路41还可包括与非门U8。所述与非门U8的两个输入端A、B均与所述第二控制单元50电连接以接收所述第二开关信号SW_PC_M1。所述与非门U8的输出端与所述与门U6和U7的第二输入端A分别电连接。

以下结合与所述射频信号相关的各种信号的时序示意图来对所述射频信号的频率和波形控制做进一步的介绍。

如图12所示,S1为所述第二控制单元50输出的所述第二开关信号SW_PC_M1的时序示意图。S2为所述与非门U8的输出信号,即所述与门U6和U7的第二输入端A接收到的输入信号的时序示意图。S3为所述与门U6的输出信号的时序示意图。S4为所述与门U7的输出信号的时序示意图。S5为所述推挽变压器T1的连接端TM1处的直流电压信号的波形示意图。S6为所述推挽变压器T1的连接端TM3处的直流电压信号的波形示意图。S7为所述推挽变压器T1的次级绕组TM4-TM5感应出的射频信号的波形示意图。

请同时参阅图11-图12,在射频消融过程中,所述单片机U4通过第一输出端口21和第二输出端口22将所述双路互补PWM信号分别输出至所述与门U6、U7的第一输入端B。即,所述单片机U4通过第一输出端口21输出所述第一路PWM信号PWM 1至所述与门U6的第一输入端B,以及通过第二输出端口22输出所述第二路PWM信号PWM 2至所述与门U7的第一输入端B。其中,所述双路互补PWM信号的频率例如可为480kHz,电压值例如可为3.3V,在此不做具体限定。

当所述第二开关信号SW_PC_M1为低电平时,所述与非门U8的两个输入端A和B均接收到低电平信号,因此,所述与非门U8输出高电平信号。此时,所述与门U6、U7的第二输入端A均接收到所述与非门U8输出的高电平信号。

所述与门U6对所述高电平信号和所述第一路PWM信号PWM 1进行与运算,所述与门U7对所述高电平信号和所述第二路PWM信号PWM 2进行与运算,从而使得所述与门U6的输出信号与其第一输入端B接收到的第一路PWM信号PWM 1对应,所述与门U7的输出信号与其第一输入端B接收到的第二路PWM信号PWM 2信号对应。如此,所述与门U6、U7可输出第二双路互补PWM信号至所述MOS开关驱动芯片U5。其中,所述第二双路互补PWM信号的电压值例如可为5V,在此不做具体限定。

所述MOS开关驱动芯片U5在接收到所述第二双路互补PWM信号后,可对应地输出第三双路互补PWM信号来分别驱动所述MOS开关Q1、Q2交替截止,以使所述第一LC振荡电路和所述第二LC振荡电路在相应的MOS开关截止期间分别产生正弦波半波信号,所述推挽变压器T1的两个初级绕组的连接端TM1和TM3处的直流电压信号形成为正弦波半波信号,从而使所述推挽变压器T1的次级绕组TM4-TM5对应于两个所述初级绕组TM1-TM2和TM2-TM3分别感应出方向相反的两个正弦波的半波信号,以输出完整的正弦波信号。可见,所述射频信号的频率和波形可通过调节所述单片机U4输出的双路互补PWM信号的频率来调节。其中,所述第三双路互补PWM信号的电压值例如可为12V,在此不做具体限定。

当所述第二开关信号SW_PC_M1为高电平时,所述与非门U8的两个输入端A和B均接收到高电平信号,因此,所述与非门U8输出低电平信号。此时,所述与门U6、U7的第二输入端A均接收到所述与非门U8输出的低电平信号。可以理解的是,此时不管所述单片机U4是否继续输出所述双路互补PWM信号,所述与门U6、U7都是输出低电平信号,即,所述逻辑控制电路41没有信号输出,从而无法驱动所述MOS开关Q1、Q2截止,因此,所述推挽变压器T1也没有信号输出。

可见,在本申请中,当所述第二开关信号SW_PC_M1为低电平时,所述逻辑控制电路41和所述DC-DC变压器M1均处于有信号输出的状态,使得所述推挽变压器T1也有信号输出。反之,当所述第二开关信号SW_PC_M1为高电平时,所述逻辑控制电路41和所述DC-DC变压器M1均处于无信号输出的状态,使得所述推挽变压器T1也没有信号输出。也就是说,在本申请中,所述第二控制单元50能够通过输出所述第二开关信号SW_PC_M1来同时控制所述DC-DC变压器M1的输出状态和所述第一控制单元40输出的所述双路互补PWM信号的传输状态,从而可对所述射频能量产生电路30的射频输出状态,即,所述射频消融电源100的射频输出状态进行开关控制。

可以理解的是,所述逻辑控制电路41和所述DC-DC变压器M1需要同时处于有信号输出的状态才能使所述推挽变压器T1处于有信号输出的状态。

可以理解的是,由于所述DC-DC变压器M1设置于射频能量产生电路30,即主功率回路中,若不设置所述逻辑控制电路41,所述主功率回路会在启动的瞬间输出大功率给生物体,例如人体带来不适甚至危险。本申请通过设置所述逻辑控制电路41,并同时开启所述逻辑控制电路41和所述DC-DC变压器M1的输出,可确保射频输出功率从小功率缓慢变成大功率,以避免所述主功率回路在启动的瞬间输出大功率而给人体带来不适或危险。

可以理解的是,在一些实施方式中,所述射频消融电源100还可包括与所述第二控制单元50电连接的灯板(图未示),所述第二控制单元50还可用于在所述消融参数或消融功率等出现异常时,控制所述灯板发光以提示异常。可选地,所述射频消融电源100还可包括与所述第二控制单元50电连接的蜂鸣器(图未示),所述第二控制单元50还可用于在所述消融参数或消融功率等出现异常时,控制所述蜂鸣器发出声音以提示异常。

可以理解的是,由于所述消融电极针211接触组织的部分会传递射频能量导致组织产生高温,使得组织凝固性坏死而达到治疗目的,但局部温度过高会影响不需要进行消融操作的正常组织,因此,所述消融电极针211内可设有冷却通道,所述冷却通道用于输送气态或液态的冷却介质(如冷却水)对高温部位进行降温,以控制消融操作时的局部温度。其中,所述冷却通道可与所述消融装置200上的其中一条连接管路220连通。

相应地,所述射频消融系统1000还可包括蠕动泵(图未示),冷却介质被所述蠕动泵经所述连接管路220输送到所述消融电极针211内的冷却通道中,并在所述冷却通道中循环流动,以达到冷却的效果。

以上所述为本申请的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本申请的保护范围。

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06120113805130