CN201046159Y - 电波刀功率发生器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于手术治疗的电波刀功率发生器，其包括有射频振荡级、射频缓冲级、射频调制级、调制脉冲级、射频初放级、射频驱动级、射频功放级和射频输出级，该射频振荡级为能产生2－5MHz高幅振荡射频波的正弦波振荡电路，因而允许电波刀使用天线式绝缘的中性电极，避免了普通高频电刀中性电极因接触面积过小而引起的意外灼伤，同时使电极的手术作用范围高度集中，有效地减少或避免了周边健康组织不必要的损伤，达到了更好的切割和凝血的效果。因此，本实用新型可广泛应用于各类外科手术、微创手术和精细手术，尤其适应对皮肤、筋腱、韧带等普通高频电刀无法胜任的高阻抗组织进行手术。

Description

电波刀功率发生器

技术领域：

本实用新型涉及一种手术医疗器械，特别涉及一种用于电波刀的功率发生器。

背景技术：

高频电刀也称高频手术设备，是一种取代机械手术刀进行切割和凝血的电外科器械。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。高频电刀的加热效应是将高电流密度的高频电流聚集起来，直接摧毁处于有效电极尖端接触点下的病变组织，当与有效电极相接触或相邻近的组织或细胞的温度上升到细胞中的蛋白质变性的时候，便产生凝血效果。

普通高频电刀赖以工作的高频高压电流是由电路部分的功率发生器产生的，其工作频率一般均低于1MHz，而单极电刀仅为0.3～0.5MHz。这种较低工作频率的高频电刀在工作时会产生如下弊病：

1、在高频电刀功率发生器的工作电路中，用以收集和返回手术电流的中性电极必须紧贴患者身体的合适部位，并且其与病人相接触的面积须达到足够大，因为中性电极在高频电刀启动时会产生很大的高频电流，如果中性电极与患者身体的接触面积过小，则接触处的电流密度就会增大，从而烧伤患者。

2、由于电流工作频率较低，高频电刀功率发生器有效电极的作用范围就大而深，因此手术不仅将病变组织摧毁，而且对周边的健康组织造成不必要的灼伤，从而不利于患者的术后康复。

实用新型内容：

本实用新型所要解决的技术问题是避免现有高频电刀功率发生器在中性电极处有可能对患者身体造成的灼伤以及有效电极作用范围过大而引起的健康组织不必要的损伤，提供一种能够使用天线式绝缘的中性电极和手术作用范围高度集中的电波刀功率发生器，其可有效避免高频电刀对人体组织造成的不必要灼伤，达到更好的切割和凝血的效果。

本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案如下：

一种电波刀功率发生器，其包括有射频振荡级、射频缓冲级、射频调制级、调制脉冲级、射频初放级、射频驱动级、射频功放级和射频输出级；所述射频振荡级包括有2-5MHz基波晶体，其用以产生2-5MHz高幅振荡的正弦波；所述射频缓冲级连接于射频振荡级的输出端，其用以缓冲放大来自射频振荡级的振荡信号；所述调制脉冲级用以转换且输出方波调制信号；所述射频调制级与射频缓冲级和调制脉冲级分别相连接，其接受来自调制脉冲级的信号的控制，对射频进行脉冲调制以产生要求的调制式射频波；所述射频初放级连接于射频调制级的输出端，其用以放大来自射频调制级的射频波信号并提供给射频驱动级；所述射频驱动级与射频初放级相连接，其提供两组互为反相的驱动信号给射频功放级；所述射频功放级连接于射频驱动级的后端，其将高压直流电源的能量转换为射频功率；所述射频输出级与射频功放级相连接，其用以对射频波进行变换整形并向应用电极输送手术用电流和功率。

本实用新型所述电波刀功率发生器的射频振荡级为电容耦合晶体谐振式考毕兹正弦波振荡器；所述射频调制级包括有二N沟道结型场效应管和一PNP型射频开关管，其中一N沟道结型场效应管串联于信号电路中以用作主开关，另一N沟道结型场效应管也串联于信号电路中，用作与主开关同步动作的第二辅助开关，该PNP型射频开关管并联于信号电路中以用作第一辅助开关；所述射频驱动级为包括有一低压射频MOS管和一宽带射频变压器的A类射频驱动电路；所述射频功放级为由二高压射频功率MOS管、一平衡供电扼流圈和一宽带射频输出变压器构成的共漏推挽功率放大器；所述射频输出级包括有用以降低射频辐射和泄漏的双LC谐调电路。

与普通高频电刀的功率发生器比较，本实用新型所述的电波刀功率发生器采用了一个含有2-5MHz基波晶体的电容耦合晶体谐振式考毕兹正弦波振荡电路，其可产生2-5MHz的高幅振荡的射频正弦波，使高频电刀的工作频率提高到2MHz以上，从而构成所谓的“电波刀”。由于工作电流显著地提高了射频辐射能力和射频定向传输能力，能产生更好的集肤效应，所以就允许使用绝缘的天线作为中性电极，从而避免了中性电极接触面积过小或者意外松脱所引起的患者身体灼伤。与此同时，工作电流频率的大幅提高允许使用更尖细的手术电极，使得有效电极的手术作用范围高度集中，透入深度明显下降，因而电极尖端处高频高压电流所产生的能量可以更加集中于病灶组织，大大减少或避免不希望的周边健康组织的意外灼伤。此外，由于主要是依靠射频电波传输能量，所以导致电极中的传导电流减小、手术电极温度下降，从而特别有利于日益广泛应用的微创手术和精细手术；同时因为手术电流和功率集中，切凝效果更佳，采用本实用新型的电波刀不仅能够进行普通高频电刀所能实施的任何电外科手术，而且还能进行普通高频电刀所无法胜任的对皮肤、筋腱、韧带等高阻抗组织的切割、凝血手术。

附图说明：

图1是本实用新型的原理方框图。

图2是本实用新型的电路原理示意图。

具体实施方式：

下面结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步说明。

首先请参阅图1本实用新型的原理方框图，所述电波刀功率发生器包括有射频振荡级1、射频缓冲级2、射频调制级3、调制脉冲级4、射频初放级5、射频驱动级6、射频功放级7和射频输出级8。

再请参阅图2本实用新型的电路原理示意图。所述射频振荡级1是一电容耦合晶体谐振式考毕兹正弦波振荡器，用以产生2-5MHz高幅振荡的正弦波，在图2所示的实施例中，其由射频振荡管Q₁及其周围器件构成，除射频振荡管Q₁以外，它还包括有基波晶体Y₁、电阻R₁、R₂、R₃和电容C₁、C₂。Y₁是2-5MHz基波晶体，作谐振滤波用，可用以产生2-5MHz高幅振荡的正弦波；Q₁是射频振荡管，兼作放大用；电阻R₁、R₂、R₃是射频振荡管Q₁的静态偏置器件，使射频振荡管Q₁偏置于低压电源电压中点和较大电流幅度下；电容C₁、C₂是分压耦合电容，既作反馈振荡用，又可控制振荡输出幅度。所述射频振荡级1也可以是其它能产生2-5MHz高幅振荡的优质正弦波振荡器。

所述射频缓冲级2连接于射频振荡级1的输出端，其由射频晶体三极管Q₂及电阻R₄构成，射频晶体三极管Q₂的静态偏置由射频振荡管Q₁偏置电路及电阻R₄确定。该射频缓冲级2用以缓冲隔离前后级电路和放大来自射频振荡级1的振荡信号，其主要目的是增大负载能力，防止后续射频调制级3对射频振荡级1的影响。

所述射频调制级3分别与射频缓冲级2和调制脉冲级4相连接，其接受来自调制脉冲级4的信号的控制，对射频进行脉冲调制以产生要求的调制式射频波。该射频调制级3包括有三只晶体管：二个N沟道结型场效应管Q₃、Q₅和一个PNP型射频开关管Q₄，它们与相关电阻、二极管构成一交流射频开关，在调制脉冲级4送来的正负调制脉宽信号D的作用下，对射频进行脉冲调制以产生电波刀工作所需的不同模式的调制式射频波。其中，N沟道结型场效应管Q₃串联于信号电路中，用作关断和接通射频信号的主开关；PNP型射频开关管Q₄并联于信号电路中以用作第一辅助开关，其将N沟道结型场效应管Q₃关断时的泄漏(残存)信号接地，从而保证射频关断时输出信号处于“0”电平；另一N沟道结型场效应管Q₅也串联于信号电路中以用作第二辅助开关，其与主开关同步动作，使PNP型射频开关管Q₄在对地接通或断开瞬间对后续射频初放级5和射频驱动级6的冲击影响降到最低程度。

所述调制脉冲级4是一种方波电平转换电路，其为常规电路，与普通高频电刀无多大区别，故在图2中未有表示。该调制脉冲级4用以转换且输出方波调制信号，它将单电源CMOS方波振荡电路产生的几十到几百KHz的正向方波(一般为12V)转换为低压电源±Ec的方波调制信号D，然后输入射频调制级3并对之实施控制，产生所要求的波形。

所述射频初放级5连接于射频调制级3的输出端，其用以放大来自射频调制级3的射频波信号并提供给射频驱动级6，该射频初放级5是射频驱动级6的前置放大电路，射频晶体三极管Q₆是它的主要器件。

所述射频驱动级6与射频初放级5相连接，它实际上是包括有一低压射频MOS管Q₇和一宽带射频变压器T₁的单管A类射频驱动电路。在该电路中，用作驱动管的Q₇被偏置于A类工作状态，以保证其输出驱动主波形为纯净正弦波，电位器W₁及电阻R₉、R₁₀、R₁₁构成本射频驱动级6与上级射频初放级5公用的偏置电路；电容C₅、C₆、C₇与电感L₁构成本射频驱动级6的电源滤波(恒流)电路，电容C₈是尖峰吸收与谐振电容；宽带射频变压器T₁为驱动变压器，其必须使射频驱动级6的输出阻抗和射频功放级7的输入阻抗相匹配，以得到足够的驱动幅度和功率，它能高效传输经调制的射频信号，两只(一对)付边产生极性相反的两组正弦驱动信号(峰值达±20V)，分送用作功放管的Q₈和Q₉，以提供两组互为反相的驱动信号给射频功放级7。

所述射频功放级7连接于射频驱动级6的后端，将高压直流电源E的能量转换为射频功率，其使用两只高压射频功率MOS管Q₈和Q₉、一只平衡供电扼流圈L₂及一只宽带射频输出变压器T₂构成源极输出C类共漏推挽射频功率放大器。该功放电路中，两只高压射频功率MOS管Q₈和Q₉布置成共漏结构(源极输出)，其安装于同一只散热器上，以避免额外的绝缘要求；该平衡供电扼流圈L₂具有双重作用，一是使高压电源E均衡地向两只高压射频功率MOS管Q₈和Q₉供电，二是将该两只高压射频功率MOS管Q₈和Q₉的输出电压(峰值)加倍，使宽带射频输出变压器T₂的变比降低和易于阻抗匹配(因电波刀额定负载阻抗较高)；该宽带射频输出变压器T₂既能高效传输射频功放级7的输出射频功率信号，又能使电波刀负载阻抗与射频功放级7输出阻抗准确相匹配。图2中，电阻R₁₂、R₁₃用于扼制自激振荡，两组阻容R₁₄、C₉和R₁₅、C₁₀分别构成两高压射频功率MOS管Q₈和Q₉的尖峰吸收电路，防止毛刺电压击穿高压射频功率MOS管Q₈和Q₉。本射频功放级7将经扼流圈L₃、电容C₁₁、C₁₂、C₁₃、C₁₄、C₁₅滤波后送来的直流电源E的能量转换为150W以上2-5MHz的电波刀射频功率。

所述射频输出级8与射频功放级7相连接，其用以对射频波进行变换整形并向应用电极输送手术用电流和功率。该射频输出级8由L₄、C₁₆及L₅、C₁₇双LC谐调电路和中性电极耦合隔离电容C₁₈、C₁₉构成，它们使输出的正弦波形纯净化，降低高频辐射和泄漏、隔断低频成分以保证安全；中性电极耦合隔离电容C₁₈、C₁₉进行前接地，构成了符合电刀安全要求国家标准的BF型输出回路。图2中A是手术电极，P1、P2是中性电极两接点，它们构成电波刀的应用电极，本射频输出级8将射频波进行变换整形后向该应用电极输送手术用电流和功率。

现将本实用新型所述电波刀功率发生器的工作原理简述如下：通电后射频振荡级1产生较大幅度振荡的2-5MHz射频正弦波，经射频缓冲级2缓冲放大后送入射频调制级3；该射频调制级3在调制脉冲级4送来的正负脉冲信号D的控制下，产生要求的调制式射频波，经射频初放级5放大后，提供给射频驱动级6；射频驱动级6提供两组互为反相的正弦驱动信号给射频功放级7，将高压直流电源E的直流能量转换为射频功率，经射频输出级8变换整形后送至应用电极作手术使用。此外，本实用新型的输出控制可通过高压电源E的调整和驱动幅度的设定来实现。

由于本实用新型采用了可产生2-5MHz高幅振荡射频正弦波的电容耦合晶体谐振式考毕兹正弦波振荡电路，使高频电刀的工作频率提高到2MHz以上，从而显著地提高了射频辐射能力和射频定向传输能力，所以允许使用绝缘的天线作为中性电极，其可隔着手术服安置在患者体外，从而避免了患者的身体灼伤。与此同时，高频电流使电极的手术作用范围高度集中于病灶组织，有效地减少或避免了周边健康组织的意外灼伤。因此，采用本实用新型的电波刀特别有利于微创手术和精细手术，尤其适用于普通高频电刀所无法胜任的对皮肤、筋腱、韧带等高阻抗组织进行切割、凝血手术。

Claims (6)

1.一种电波刀功率发生器，其特征在于：它包括有射频振荡级(1)、射频缓冲级(2)、射频调制级(3)、调制脉冲级(4)、射频初放级(5)、射频驱动级(6)、射频功放级(7)和射频输出级(8)；所述射频振荡级(1)包括有2-5MHz基波晶体，其用以产生2-5MHz高幅振荡的正弦波；所述射频缓冲级(2)连接于射频振荡级(1)的输出端，其用以缓冲放大来自射频振荡级(1)的振荡信号；所述调制脉冲级(4)用以转换且输出方波调制信号；所述射频调制级(3)与射频缓冲级(2)和调制脉冲级(4)分别相连接，其接受来自调制脉冲级(4)的信号的控制，对射频进行脉冲调制以产生要求的调制式射频波；所述射频初放级(5)连接于射频调制级(3)的输出端，其用以放大来自射频调制级(3)的射频波信号并提供给射频驱动级(6)；所述射频驱动级(6)与射频初放级(5)相连接，其提供两组互为反相的驱动信号给射频功放级(7)；所述射频功放级(7)连接于射频驱动级(6)的后端，其将高压直流电源的能量转换为射频功率；所述射频输出级(8)与射频功放级(7)相连接，其用以对射频波进行变换整形并向应用电极输送手术用电流和功率。

2.根据权利要求1所述的电波刀功率发生器，其特征在于：所述射频振荡级(1)为电容耦合晶体谐振式考毕兹正弦波振荡器。

3.根据权利要求1或2所述的电波刀功率发生器，其特征在于：所述射频调制级(3)包括有二N沟道结型场效应管和一PNP型射频开关管，其中一N沟道结型场效应管串联于信号电路中以用作主开关，另一N沟道结型场效应管也串联于信号电路中，用作与主开关同步动作的第二辅助开关，该PNP型射频开关管并联于信号电路中以用作第一辅助开关。

4.根据权利要求1或2所述的电波刀功率发生器，其特征在于：所述射频驱动级(6)为包括有一低压射频MOS管和一宽带射频变压器的A类射频驱动电路。

5.根据权利要求1或2所述的电波刀功率发生器，其特征在于：所述射频功放级(7)为由二高压射频功率MOS管、一平衡供电扼流圈和一宽带射频输出变压器构成的共漏推挽功率放大器。

6.根据权利要求1或2所述的电波刀功率发生器，其特征在于：所述射频输出级(8)包括有用以降低射频辐射和泄漏的双LC谐调电路。

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