一种高频电刀发生器及高频电刀的制作方法

1.本实用新型属于医疗器械领域，具体涉及一种高频电刀发生器及高频电刀。


背景技术：

2.高频电刀用于手术实践已有八十多年，至今已成为外科用的电子仪器中具有代表性的设备，是现代外科手术中不可缺少的工具。高频电刀的使用离不开能够产生高频交流电的电源设备的配合，但是传统的高频电刀的输出功率较为单一，不能满足日渐多样化的手术使用要求。


技术实现要素：

3.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种高频电刀发生器，解决了现有高频电刀输出功率单一的问题。本实用新型还提出了一种高频电刀。
4.根据本实用新型第一方面实施例的高频电刀发生器，包括以下步骤：
5.高压电源，用于输出直流电；
6.主控单元，与所述高压电源连接，用于输出pwm波调节所述高压电源的输出电压；
7.射频发生模块，其输入端与所述高压电源连接，控制端与所述主控单元连接，用于输出高压交流信号；
8.lc谐振电路，其输入端与所述射频发生模块的输出端连接，输出端用于连接刀头、或分别连接所述刀头和负极板；
9.刀柄启动单元，与所述主控单元连接，用于调整所述lc谐振电路的输出状态；
10.显控单元，与所述主控单元连接。
11.根据本实用新型实施例的高频电刀发生器，至少具有如下技术效果：通过高压电源可以输出直流电，进而可以通过射频发生模块转化为高压交流信号输出到lc谐振电路，并经由lc谐振电路处理后输出到刀头，以达到在刀头产生高频电压的目的。通过刀柄启动单元可以控制lc谐振电路是否输出，提高操作的安全性，同时通过刀柄启动单元也可以将刀头的工作状态反馈至主控单元，达到有效监控的目的。同时，主控单元和显控单元可以通过调节pwm波占空比的方式对高压电源输出电压的幅值进行调整，可以通过调整主控单元输出到射频发生模块的振荡波形的频率，来实现对射频发生模块输出的高压交流信号的频率的调整；此外，还可以通过显控单元实现对整个高频电刀发生器工作状态的监测，实现可视化操作。
12.根据本实用新型的一些实施例，所述刀柄启动单元包括：
13.驱动单元，输入端与所述主控单元连接，用于增加所述主控单元输出信号的功率；
14.第一变压器，其具有一个原边、两个副边，其原边的第一连接端与所述驱动单元的输出端连接，其原边的第二连接端用于连接地线；
15.第一操作反馈单元，其具有输入端、输出端以及工作电压端，所述工作电压端与所
述第一变压器的一个副边连接，输入端用于连接所述刀头的第一启动开关，输出端与所述主控单元连接，用于将所述第一启动开关的工作状态反馈至所述主控单元；
16.第二操作反馈单元，其具有输入端、输出端以及工作电压端，所述工作电压端与所述第一变压器的另一个副边连接，输入端用于连接所述刀头的第二启动开关，输出端与所述主控单元连接，用于将所述第二启动开关的工作状态反馈至所述主控单元。
17.根据本实用新型的一些实施例，所述驱动单元具有第一输出端和第二输出端，其第一输出端与所述第一变压器的原边连接；
18.所述高频电刀发生器还包括分别与所述驱动单元的第二输出端、所述主控单元连接的阻抗检测单元，所述阻抗检测单元用于检测生物组织的阻抗。
19.根据本实用新型的一些实施例，所述阻抗检测单元包括：
20.第二变压器，其原边的一个连接端分别与所述驱动单元的第二输出端、所述主控单元连接，其原边的另一个连接端与所述地线连接，其副边的一个连接端与所述负极板连接；
21.第一电阻，串联在所述第二变压器副边的另一个连接端与所述负极板之间。
22.根据本实用新型的一些实施例，上述高频电刀发生器还包括与所述主控单元连接的脚踏启动单元，所述脚踏启动单元用于调整所述lc谐振电路的输出状态。
23.根据本实用新型的一些实施例，上述高频电刀发生器还包括与所述主控单元连接的电流检测单元，所述电流检测单元用于采集所述刀头的实时电流。
24.根据本实用新型的一些实施例，上述高频电刀发生器还包括与所述主控单元连接的工作指示单元。
25.根据本实用新型的一些实施例，上述高频电刀发生器还包括与所述主控单元连接的温度检测单元，所述温度检测单元用于采集所述射频发生模块的环境温度数据。
26.根据本实用新型的一些实施例，所述lc谐振电路包括：
27.第三变压器，其原边与所述射频发生模块的输出端连接；
28.振荡电容，连接在所述第三变压器副边的两个连接端之间；
29.开关组件，其受控端与所述主控单元连接，输入端与所述第三变压器的副边连接，输出端与所述刀头连接、或分别与所述刀头和所述负极板连接。
30.根据本实用新型第二方面实施例的高频电刀，包括刀头以及与所述刀头连接的如上述的高频电刀发生器。
31.根据本实用新型实施例的高频电刀，至少具有如下技术效果：通过增加本实用新型实施例的高频电刀发生器，可以产生任意所需的高压交流信号来供刀头工作，达到多样化输出的目的，可以适应更多不同体质人群的手术需求。同时通过增加本实用新型实施例的高频电刀发生器可以实现对电刀工作状态的可视化查看，避免因为不能直观查看刀头工作状态，导致出现故障时，无法及时进行处理。
32.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
33.本实用新型的上述或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变
得明显和容易理解，其中：
34.图1是本实用新型实施例的高频电刀发生器的系统框图；
35.图2是本实用新型实施例的电流检测单元的原理图；
36.图3是本实用新型实施例的刀柄启动单元的原理图；
37.图4是本实用新型实施例的阻抗检测单元的原理图；
38.图5是本实用新型实施例的脚踏启动单元的原理图；
39.图6是本实用新型实施例的lc谐振电路的原理图。
40.附图标记：
41.高压电源110、射频发生模块120、lc谐振电路130、开关组件131、
42.主控单元210、刀柄启动单元220、第一操作反馈单元221、第二操作反馈单元222、显控单元230、阻抗检测单元240、脚踏启动单元250、电流检测单元260、工作指示单元270、温度检测单元280。
具体实施方式
43.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
44.在本实用新型的描述中，如果有描述到第一、第二、第三、第四等等只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
45.本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。
46.根据图1至图6描述根据本实用新型第一方面实施例的高频电刀发生器。
47.根据本实用新型实施例的高频电刀发生器，包括：高压电源110、主控单元210、射频发生模块120、lc谐振电路130、刀柄启动单元220、显控单元230。
48.高压电源110，用于输出直流电；
49.主控单元210，与高压电源110连接，用于输出pwm波调节高压电源110的输出电压；
50.射频发生模块120，其输入端与高压电源110连接，控制端与主控单元210连接，用于输出高压交流信号；
51.lc谐振电路130，其输入端与射频发生模块120的输出端连接，输出端用于连接刀头、或分别连接刀头和负极板；
52.刀柄启动单元220，与主控单元210连接，用于调整lc谐振电路130的输出状态；
53.显控单元230，与主控单元210连接。
54.参考图1，高压电源110可以输出直流电，主控单元210可以输出占空比可调的pwm波至直流电源的控制端，以调节高压电源110输出的直流电的电压幅值，直流电的幅值高低会进一步影响射频发生模块120输出的交流高压信号。
55.主控单元210会输出振荡波形到射频发生模块120，通过振荡波形来调整射频发生
模块120输出的交流高压信号的输出频率。射频发生模块120输出的交流高压信号会进一步通过lc谐振电路130处理后输出到刀头，以输出满足手术使用需求的高频电压。
56.显控单元230可以修改主控单元210中预设的参数，例如：修改pwm波占空比、振荡波形的频率等等，从而实现对射频发生模块120所输出的交流高压信号的高精度调整。刀柄启动单元220设置于刀头上，通过刀柄启动单元220可以控制lc谐振电路130的输出状态，进而实现控制高频电压是否输出到刀头的目的。同时，刀柄启动单元220在按下后，主控单元210会将刀柄启动单元220的具体工作状态显示到显控单元230中，例如：“刀头停止”、“刀头凝血”、“刀头切割”等。此外，因为所有参数都是通过显控单元230进行设置修改，则可以通过显控单元230实现对高频电刀发生器工作状态进行可视化查看。
57.根据本实用新型实施例的高频电刀发生器，通过高压电源110可以输出直流电，进而可以通过射频发生模块120转化为高压交流信号输出到lc谐振电路130，并经由lc谐振电路130处理后输出到刀头，以达到在刀头产生高频电压的目的。通过刀柄启动单元220可以控制lc谐振电路130是否输出，提高操作的安全性，同时通过刀柄启动单元220也可以将刀头的工作状态反馈至主控单元210，达到有效监控的目的。同时，主控单元210和显控单元230可以通过调节pwm波占空比的方式对高压电源110输出电压的幅值进行调整，可以通过调整主控单元210输出到射频发生模块120的振荡波形的频率，来实现对射频发生模块120输出的高压交流信号的频率的调整；此外，还可以通过显控单元230实现对整个高频电刀发生器工作状态的监测，实现可视化操作。
58.在本实用新型的一些实施例中，主控单元210采用单片机、dsp或arm，具体可以采用stm系列64位处理器即可。显控单元230可以直接使用液晶触摸屏，或者使用显示器与按键组合的结构实现显控操作。
59.在本实用新型的一些实施例中，刀柄启动单元220包括：驱动单元u23、第一变压器t1、第一操作反馈单元221、第二操作反馈单元222。
60.驱动单元，输入端与主控单元210连接，用于增加主控单元210输出信号的功率；
61.第一变压器，其具有一个原边、两个副边，其原边的第一连接端与驱动单元的输出端连接，其原边的第二连接端用于连接地线；
62.第一操作反馈单元221，其具有输入端、输出端以及工作电压端，工作电压端与第一变压器的一个副边连接，输入端用于连接刀头的第一启动开关，输出端与主控单元210连接，用于将第一启动开关的工作状态反馈至主控单元210；
63.第二操作反馈单元222，其具有输入端、输出端以及工作电压端，工作电压端与第一变压器的另一个副边连接，输入端用于连接刀头的第二启动开关，输出端与主控单元210连接，用于将第二启动开关的工作状态反馈至主控单元210。
64.参考图1、图3，主控单元210输出信号的功率较小，难以驱动大多数电路的正常使用，通过驱动单元可以对主控单元210输出的信号进行功率放大，以达到驱动后续第一变压器、第一操作反馈单元221、第二操作反馈单元222正常工作的目的。驱动单元输出至第一变压器的信号为高频振荡信号，进而可以通过第一变压器传导至第一操作反馈单元221、第二操作反馈单元222作为工作电源使用。第一操作反馈单元221、第二操作反馈单元222主要是用于检测刀头上第一启动开关和第二启动开关的状态，第一启动开关或第二启动开关启动后，会将信号反馈到主控单元210，主控单元210则可以依据对应的启动状态来控制高频电
刀发生器的工作。
65.具体的，继续参考图3，图3中cut脚、coag脚、hi脚是连接到刀头开关上的，cut脚和hi脚短接则说明是第一启动开关启动，即启动切割功能，此时，光耦u34会导通，从而将信号反馈到主控单元210中；coag脚和hi脚短接则说明是第二启动开关启动，即启动凝血功能，此时，光耦u13、u10会导通，从而将信号反馈到主控单元210中；如果没有操作，则光耦u34、u13、u10皆不会导通，从而不会有信号反馈到主控单元210。
66.在本实用新型的一些实施例中，驱动单元具有第一输出端和第二输出端，其第一输出端与第一变压器的原边连接；
67.高频电刀发生器还包括分别与驱动单元的第二输出端、主控单元210连接的阻抗检测单元240，阻抗检测单元240用于检测生物组织的阻抗。
68.参考图3、图4，驱动单元会输出两路信号，一路信号的端口为d_m端口，另一路信号的端口为rem端口，d_m端口会连接到第一变压器的原边，以实现刀柄启动控制。rem端口会连接到阻抗检测单元240和主控单元210，并辅助阻抗检测单元240完成对负极板处生物组织的阻抗检测。通过检测生物组织的阻抗并反馈到主控单元210，可以让主控单元210及时调整刀头的输出，以便更好的完成手术。在本实用新型的一些实施例中，驱动单元可以采用74hc4053芯片。
69.在本实用新型的一些实施例中，阻抗检测单元240包括：第二变压器t4、第一电阻r92。
70.第二变压器，其原边的一个连接端分别与驱动单元的第二输出端、主控单元210连接，其原边的另一个连接端与地线连接，其副边的一个连接端与负极板连接；
71.第一电阻，串联在第二变压器副边的另一个连接端与负极板之间。
72.参考图3、图4，第二变压器的原边会分别和rem端口和地线连接，副边会通过第一电阻连接到负极板上。在生物组织的阻抗发生变化时，会影响负极板的电流、电压状态，进而会对第二变压器的副边造成影响，而在第二变压器副边出现电流、电压流波动时，第二变压器原边也会跟随便会，从而引起rem端口的变化，主控单元210通过检测rem端口的变化实现对生物组织进行阻抗检测的目的。通常而言，生物组织的阻抗越大，rem端口的幅值会越小，即为负相关关系，主控单元210利用这种关系则可以完成对刀头输出状态的调整。
73.在本实用新型的一些实施例中，参考图1、图5，上述高频电刀发生器还包括与主控单元210连接的脚踏启动单元250，脚踏启动单元250用于调整lc谐振电路130的输出状态。脚踏启动单元250用于反馈脚踏控制器的操作状态，图5中j18接口便与脚踏控制器连接，在脚踏控制器工作后，会将控制信号反馈至控制单元的pb4、pb5脚。
74.在本实用新型的一些实施例中，参考图1、图2，上述高频电刀发生器还包括与主控单元210连接的电流检测单元260，电流检测单元260用于采集刀头的实时电流。电流检测单元260主要是通过电流互感器检测刀头和负极板的电流，进而通过ad模块进一步将该电流信号传输至主控单元210。通过对实时电流进行检测，可以便于主控单元210及时调整输出功率，以补偿实际输出与理论输出之间的损耗，维持刀头输出的稳定。ad模块可以采用ad转换芯片即可。
75.在本实用新型的一些实施例中，参考图1，上述高频电刀发生器还包括与主控单元210连接的工作指示单元270。工作指示单元270主要用于指示刀头的工作状态，避免误启动
刀头没有及时发现带来医疗事故的可能性。工作指示单元270可以直接采用蜂鸣器或声光报警器即可。
76.在本实用新型的一些实施例中，参考图1，上述高频电刀发生器还包括与主控单元210连接的温度检测单元280，温度检测单元280用于采集射频发生模块120的环境温度数据。温度检测单元280直接设置在射频发生模块120上即可，从而可以直接将射频发生模块120工作时的环境温度反馈到主控单元210，一旦出现温度过高的情况，则会及时调整射频发生模块120的输出功率，降低功耗、减少发热，甚至直接停止输出。温度检测单元280可以直接采用热敏电阻即可，将热敏电阻贴敷在射频发生模块120的表面即可实现温度反馈。
77.在本实用新型的一些实施例中，参考图1、图6，lc谐振电路130包括：第三变压器t5、振荡电容c121和c122、开关组件131。
78.第三变压器，其原边与射频发生模块120的输出端连接；
79.振荡电容，连接在第三变压器副边的两个连接端之间；
80.开关组件131，其受控端与主控单元210连接，输入端与第三变压器的副边连接，输出端与刀头连接、或分别与刀头和负极板连接。
81.参考图1、图6，第三变压器的原边与射频发生模块120的输出端，第三变压器的副边连接了振荡电容，从而实现对射频模块输出的交流高压信号的谐振，以输出满足刀头需求的高频电压信号。开关组件131设置在第三变压器的副边，从而实现由主控单元210控制刀头和负极板的得电状态。图6中，j30接口、fujiban_pin0脚、fujiban_pin1脚作为双极输出时使用，受继电器k10、k9控制；j29接口作为单极输出时使用，受继电器k12、k11控制。
82.在本实用新型的一些实施例中，射频发生模块120包括了谐振电路与半桥开关式功放电路两部分组成。谐振电路输入端与高压单元输出端连接，输出端与半桥开关式功放电路连接，半桥开关式功放电路受控制单元输出的振荡波形控制，从而将高压电源110输出的直流电逆变为需要的交流高压信号。这里需要说明，射频发生模块120主要起到逆变信号的作用，因此，理论上能够实现直流到交流逆变、并且频率可控的电路皆可作为射频发生模块120使用。
83.根据本实用新型第二方面实施例的高频电刀，包括刀头以及与刀头连接的如上述的高频电刀发生器。
84.根据本实用新型实施例的高频电刀，通过增加本实用新型实施例的高频电刀发生器，可以产生任意所需的高压交流信号来供刀头工作，达到多样化输出的目的，可以适应更多不同体质人群的手术需求。同时通过增加本实用新型实施例的高频电刀发生器可以实现对电刀工作状态的可视化查看，避免因为不能直观查看刀头工作状态，导致出现故障时，无法及时进行处理。
85.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“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。
86.尽管上述结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下
可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。