一种高压脉冲发生装置及冲击波发生系统的制作方法

1.本公开涉及一种高压脉冲发生装置及冲击波发生系统，尤其涉及一种具有储能电容和放电电容的冲击波发生系统。


背景技术：

2.对于常见的液电式冲击波发生系统，如液电式体外碎石系统大部分使用高压直流电源将脉冲电容器充满后，经火花隙开关触发作用于充满导电液体的体外碎石电极，产生冲击波。
3.在这种系统中，存在着以下的一些问题。首先冲击波能量较难控制，因为直接对脉冲电容器放电，无法控制脉冲电容器放电的时间，放电时间取决于脉冲电容器的容量大小、电极间距等因素，其次对触发开关以及电极的可靠性要求较高。体外冲击波碎石系统的火花隙开关和电极在使用一段时间后需要更换，这是因为每次放电能量不可控，过多的能量释放都会使得火花隙开关和电极加速烧蚀、碳化使得击穿阈值电压改变，产生的冲击波的能量也不稳定，影响碎石效果，尽管体外冲击波碎石系统的火花隙开关以及电极均作了强化设计。
4.将上述常规设计用于血管成型术冲击波发生系统时，这些技术问题依然存在，能量比较难控制，输出不稳定。此外，血管成型术冲击波发生系统的电极设计比较小，若不将脉冲电容的能量限制在合理范围，将严重降低电极的使用寿命，而且若使用同样的触发开关，将使系统的集成度变低，使设备笨重，触发开关也需要定期更换，可靠性较差。


技术实现要素：

5.本公开提供了一种高压脉冲发生装置，该高压脉冲发生装置包括高压脉冲发生器和处理器。高压脉冲发生器包括电连接的高压直流电源、储能电容和放电电容，高压直流电源为储能电容的充电电源，储能电容配置为给放电电容充电，高压脉冲发生器的正极和/或负极设置有至少一个防护开关。处理器与高压脉冲发生器电气连接，用于对高压脉冲发生器进行控制和数据处理。
6.在一个实施例中，高压脉冲发生器还包括至少一二极管、至少一触发开关和至少一电阻，高压脉冲发生器的正极和负极分别连接有一个防护开关。高压直流电源、二极管和储能电容串联形成充电电路。储能电容的正极经一个防护开关连接到高压脉冲发生器的正极以形成放电电路的正极通路，储能电容的负极经串联连接的触发开关、电阻、放电电容和另一个防护开关连接到高压脉冲发生器的负极以形成放电电路的负极通路，处理器连接并控制触发开关和两个防护开关，触发开关用于导通或断开放电电路的负极通路，防护开关用于控制高压脉冲电能是否经高压脉冲发生器的正极和负极向外输出。
7.在一个实施例中，高压脉冲发生器包括至少两个放电电容，该至少两个放电电容为并联连接。
8.在一个实施例中，储能电容的容量大于放电电容的容量；储能电容的容量范围为：
0.0001uf-10uf；放电电容的容量范围为0.0001uf-1uf，高压脉冲发生装置的输出脉冲电压的范围为500v
–
10000v，脉宽为0.1μs-10μs；高压脉冲发生装置的输出脉冲电流的范围为20a-500a，脉宽为0.1μs-3μs。
9.在一个实施例中，该高压脉冲发生装置还包括显示屏和交互控制模块，显示屏和交互控制模块与处理器电气连接，显示屏和交互控制模块配置成设置激活按钮以防止高压脉冲发生装置意外放电。
10.在一个实施例中，该高压脉冲发生装置还包括电压电流采样电路，电压电流采样电路分别与处理器和高压脉冲发生装置电连接，电压电流采样电路配置成实时采集高压脉冲发生装置的输出电压和/或高压脉冲发生器的正极和负极之间的电流，处理器配置成判断输出电压是否在预期范围内和/或电流是否为零并开启或关闭触发开关和/或防护开关。
11.本公开还提供了一种冲击波发生系统，该冲击波发生系统包括冲击波球囊导管装置和前述实施例中任一项所述的高压脉冲发生装置。冲击波球囊导管装置包括球囊、内管、导线、至少一冲击波电极组件和外管。内管贯穿球囊，内管的远端与球囊的远端连接。导线沿冲击波球囊导管装置的轴向延伸。冲击波电极组件设置在内管外，冲击波电极组件经由导线与高压脉冲发生器连接，以将高压脉冲电能施加给冲击波电极组件。外管套设在内管的外部，并与球囊的近端连接。
12.在一个实施例中，冲击波球囊导管装置的内部用于充盈导电流体，冲击波电极组件包括正电极和负电极，且冲击波电极组件配置为当与高压脉冲发生装置连接且高压脉冲发生装置放电时，在正电极和负电极之间产生高压脉冲，从而在球囊中产生冲击波。
13.在一个实施例中，冲击波球囊导管装置包括沿内管的轴向间隔布置的多个冲击波电极组件；多个冲击波电极组件串联布置；多个冲击波电极组件在内管的同一周向上排列，或周向呈角度排列。
14.在一个实施例中，冲击波发生系统的输出声压的范围为0.1mpa-20mpa，宽度为0.1μs-3μs。
15.在一个实施例中，当处理器判断出电压电流采样电路采集到的输出电压和电流在预设范围内，且冲击波球囊导管装置与高压脉冲发生装置正常连接，则防护开关闭合，进一步，处理器控制触发开关瞬间闭合与断开以控制高压脉冲电能输出。
16.在一个实施例中，高压脉冲发生装置配置为与冲击波电极组件相连，将高压脉冲电能施加给冲击波电极组件，产生冲击波，高压脉冲发生装置还包括连接处理器的安全存储芯片电路，安全存储芯片电路配置为存储冲击波电极组件的规格信息和/或冲击波电极组件的接入状态信号。
17.在本公开实施例的冲击波发生系统中，高压脉冲发生装置的脉冲发生电路通过增加放电电容电路，在储能电容对放电电容充满电后，使得冲击波电极组件两端的压差因低于击穿阈值电压而停止放电，从而可使得电极产生冲击波能量的情况下，避免冲击波电极组件被施加过多的冲击波能量，降低寿命。进一步地，通过放电电容充电时间设置，即对放电电容充电直到正负极间电压差低于击穿阈值电压而使储能电容的放电停止所需的时间，以达到对储能电容的放电时间控制，进而实现储能电容的放电能量可控，也就是对冲击波电极组件输出的冲击波能量可控，同时避免放电电路的触发开关以及冲击波电极组件受到过多的冲击波能量冲击，造成寿命降低。本发明通过增加放电电容的容量可以提高冲击波
电极组件放电时的脉冲电流，进而提高输出的冲击波能量，且无需提高电压，使得系统的安全性更高。
附图说明
18.为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本公开的一些实施例，而非对本公开的限制。
19.图1为根据本公开的一个实施例的冲击波发生系统的示意图。
20.图2为根据本公开的一个实施例的球囊导管装置的示意图。
21.图3为根据本公开的一个实施例的冲击波电极组件的立体示意图。
22.图4为根据本公开的一个实施例的冲击波电极组件的爆炸图。
23.图5a至图5c为根据本公开的一些实施例的冲击波球囊导管装置的截面示意图。
24.图6为根据本公开的一个实施例的具有多个冲击波电极组件的冲击波球囊导管装置的示意图。
25.图7为根据本公开的一个实施例的冲击波电极组件与高压脉冲发生器的连接示意图。
26.图8示出了本公开的一个实施例的高压脉冲发生装置110的组成。
27.图9示出了本公开的一个实施例的高压脉冲发生器111的电路示意图。
28.图10示出了本公开的又一个实施例的高压脉冲发生器111的电路示意图。
29.图11为根据本公开的一个实施例的具有多个冲击波电极组件的冲击波球囊导管装置的导线连接示意图。
30.图12为根据本公开的一个实施例的具有多个冲击波电极组件的冲击波球囊导管装置与高压脉冲发生器111的连接关系图。
31.图13为根据本公开的一个实施例的冲击波发生系统的安全操作流程。
具体实施方式
32.下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
33.除非另有定义，本公开实施例使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本公开所属领域的普通技术人员共同理解的相同含义。还应当理解，诸如在通常字典里定义的那些术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非本公开实施例明确地这样定义。
34.本公开实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。同样，“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。在以下描述中，可能使用“上”、“下”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“垂直”和“水平”等空间和方位术语来描述本公开的实施例，但应当理解的是，这些术语仅是为了便于描述图
中所示的实施例，而不要求实际的装置以特定的取向构造或操作。在以下描述中，诸如“连接”、“联接”、“固定”和“附接”等术语的使用，可以指两个元件或结构之间没有其他元件或结构而直接地连接，也可以指两个元件或结构通过中间元件或结构间接地连接，除非本文中另有明确地说明。
35.对于常见的液电式冲击波发生系统，如液电式体外碎石系统大部分采用高压直流电源给高压脉冲电容器充电，此方法对触发开关器件的可靠性要求较高。虽然常在高压脉冲电容电路使用一个火花隙开关，但使用后发现，能量比较难控制，输出不稳定的问题依然存在，而且集成度较低，设备笨重，可靠性较差。
36.本公开发明人发现，在改进常规技术时，如采用晶体管开关触发，虽然开关时间可控，但是在直接将大容量脉冲电容器的电能施加于冲击波球囊导管装置过程中发现，晶体管开关很容易被击穿损坏，寿命较短。而且，对于血管成型冲击波球囊导管装置，为了满足良好的通过性，通常电极对设计得非常小。这样对冲击波球囊导管装置放电时，电极对极易发生损坏。因此该方案远不能满足电极预期使用寿命。另外，为提高晶体管触发开关的可靠性，在晶体管电路串联一定的电阻降低强脉冲电流对触发开关的冲击。但此电阻的阻值设置太小会消耗大量的脉冲电流，造成电极输出冲击波能量降低，达不到预期冲击波能量大小，尤其在布置多个电极对时，输出能量衰减尤为明显。而且发明人还发现在用于不同电极对间距的电极球囊放电时，输出能量的一致性也会变差，电极间距差异越明显，输出能量差异也就越明显。
37.本公开发明人还发现，现有设计中通过提高脉冲电压来获得更强的脉冲电流，但该方法对材料的绝缘性要求较高，而为了保证冲击波球囊导管装置的通过性，通常绝缘材质的厚度等会受限，因此提高电压会带来电击危害风险。发明人发现，提高放电电容的容量可以提高放电瞬间的脉冲电流强度，进而产生更强有力的冲击波能量。
38.本公开的实施例提供的一种用于血管成型术的冲击波发生系统解决了上述一些技术问题，下面结合附图对本公开的实施例及其示例进行详细说明。
39.图1为根据本公开的一个实施例的冲击波发生系统的示意图。图2为根据本公开的一个实施例的球囊导管装置的示意图。如图1所示，冲击波发生系统100包括高压脉冲发生装置110、冲击波球囊导管装置130以及控制开关140。冲击波球囊导管装置130通过导线120和高压脉冲发生装置110连接在一起。控制开关140是外部交互控制的一个开关，在一个实施例中，控制开关140可以是脚踏开关。高压脉冲发生装置110和导线120的具体内容将在后面详细说明。如图1和图2所示，冲击波球囊导管装置130包括内管131、球囊132、外管133、导线120以及冲击波电极组件200。导线120沿冲击波球囊导管装置130的轴向延伸。冲击波电极组件200设置于内管131上，其具体内容将在后面详细说明。在一个实施例中，根据实际需要，冲击波电极组件的数量为多个。内管131贯穿球囊132，并且内管131的远端与球囊132的远端连接。在一个实施例中，球囊132的远端焊接在内管131上。外管133套设在内管131的外部并与球囊132的近端连接。在一个实施例中，球囊132近端部分焊接在外管133上。内管131和外管133之间的间隙形成用于接收导电流体的通道。球囊132内部为通液腔133。
40.图3为根据本公开的一个实施例的冲击波电极组件的立体示意图。图4为根据本公开的一个实施例的冲击波电极组件的爆炸图。图5为根据本公开的一些实施例的冲击波球囊导管装置的截面示意图。如图所示，冲击波电极组件200包括内电极210、外电极230以及
位于内电极210和外电极230之间的绝缘层220。内电极210的表面上设置有凸起引脚212，绝缘层220上设置有第一孔222。外电极230上设置有第二孔232，并且第二孔232的直径大于第一孔122的直径。凸起引脚212延伸穿过第一孔222并延伸至第二孔232中。从而内电极210与外电极230构成一个放电回路。在一种实施例中，内电极210为片状，外电极230和绝缘层220为环状，结合图3和图5a所示,外电极230和绝缘层220同轴布置，外电极230套于绝缘层220外。外电极230的内径与绝缘层120的外径相匹配，从而减少产生相对移动的可能性。
41.根据本公开的实施例，内电极210的表面上设置凸起引脚212，且凸起引脚212延伸穿过第一孔222并延伸至第二孔232中，使得外电极230与凸起引脚212之间形成了环状间隙，该间隙使得外电极230与内电极210之间构成了放电回路。当将冲击波电极组件200放入液体中，给予适当的脉冲电压，可击穿充盈液体，发出电火花，产生冲击波。该冲击波通过球囊内部的液体的传播，冲击球囊壁和钙化区域。反复的脉冲可以破坏钙化灶的结构，扩张狭窄血管，而不损伤周围的软组织，可以避免传统血管成形术中球囊扩张而造成血管壁损伤的问题。
42.实际手术过程中，可能存在多处钙化病灶需要处理，因此可以采用具有多个冲击波电极组件的结构，从而在冲击波球囊导管装置130上构建多个放电区域，一方面提高了冲击波球囊导管装置130同时处理多处钙化病灶的能力，另一方面，可能提高冲击波在内管周向空间上分布的均匀性，从而有利于钙化病变的处理。图5b和5c示出了设置有两个或三个冲击波电极组件的球囊导管装置的截面示意图。
43.图6为根据本公开的一个实施例的冲击波电极组件与高压脉冲发生器的连接示意图。在一个实施例中，多个冲击波电极组件串联布置。冲击波球囊导管装置130内可以布置多个冲击波电极组件200，冲击波电极组件200之间采取串联的连接方式，在每个冲击波电极组件200的第一孔的轴向方向上产生冲击波。球囊132内部可以通过通液腔用导电流体充盈。冲击波电极组件200按一定间距设置在内管131的外表面，通过连接多根导线来传输电流。两个冲击波电极组件的串联布置如图6所示，第一导线121连接在冲击波电极组件200a的内电极的凸起引脚，通过导电流体与冲击波电极组件200a的外电极构成回路，冲击波电极组件200a的第一孔的轴向方向上产生第一冲击波。第三导线123将冲击波电极组件200a的外电极与冲击波电极组件200b的内电极相连，冲击波电极组件200b的内电极通过导电流体与冲击波电极组件200b的外电极构成回路。冲击波电极组件200b的第一孔的轴向方向上产生第二冲击波。与冲击波电极组件200b的外电极连接的第二导线122沿冲击波球囊导管装置130轴向延伸，并与高压脉冲发生装置110相接。采用类似的连接方式可以在球囊内部布置多个冲击波电极组件，在冲击波电极组件200的第一孔的轴向方向上产生冲击波。
44.图7为根据本公开的一个实施例的冲击波电极组件与高压脉冲发生器的连接示意图。如图所示，冲击波电极组件200通过正电极线121和负电极线122分别与高压脉冲发生装置110的高压脉冲发生器111的高压输出正负极连接。如上所述，当冲击波电极组件200内部充盈导电流体，内电极210和外电极220组成一个放电回路，当高压脉冲电能施加于冲击波电极组件200的内电极210和外电极220之间时，高电压将击穿内电极210和外电极220之间的导电流体，从而产生冲击波。在一个实施例中，导电流体为生理盐水、造影剂等或者其混合物。
45.图8示出了本公开的一个实施例的高压脉冲发生装置110的组成。如图所示，高压
脉冲发生装置110包括高压脉冲发生器111、处理器112、显示屏和交互控制模块113、电压电流采样电路114和安全存储芯片电路115。高压脉冲发生器111为冲击波球囊导管装置130提供高压脉冲电能，用于产生冲击波。高压脉冲发生器111的具体内容将在后面详细说明。处理器112为高压脉冲发生装置110的中央控制单元，其与高压脉冲发生器111电气连接。处理器112用于对高压脉冲发生器111、显示屏和交互控制模块113、电压电流采样电路114和安全存储芯片电路115进行控制及数据处理。在一些实施例中，处理器112可以使用微控制器(mcu)、数字信号处理器(dsp)和可编程门阵列(fpga)中的一种或者多种的组合。显示屏、交互控制模块113为高压脉冲发生装置110的数据显示、控制输入部分，显示屏、交互控制模块113与处理器112电气连接并接收处理器112处理后的数据信息，进行控制及信息输出。显示屏、交互控制模块113设置激活按钮，防止未激活状态下意外高压放电而造成导管损坏，例如在球囊没加导电液体的情况下如果误操作启动显示屏、交互控制模块113，放电火花会烧穿球囊，再比如在介入治疗过程中如果误操作启动显示屏、交互控制模块113导致不在病变位置产生冲击波等。电压电流采样电路114分别与处理器112和高压脉冲发生装置110电连接。电压电流采样电路114用于实时采集高压脉冲发生装置110的输出电压、电流，经处理器112处理后，用于对高压脉冲发生装置110的输出状态控制，提高系统的安全可靠性。其中，电压采集可以检测输出电压是否在预期范围内，例如，如采集电压过小，则起不到治疗作用，如采集电压过大，则会造成电击风险，上述情况下电路采集检测到的电压过大或过小，经处理器112处理后，显示屏、交互控制模块113会做出提示，不输出高压。电流采集用于检测冲击波球囊导管装置130是否断路，断路状态下若不加以保护，可能会形成断路点多次放电，会导致电击伤或者温度升高对人体组织的危害。安全存储芯片电路115用于为冲击波球囊导管装置130提供规格信息存储、寿命计数以及高压脉冲发生装置110的输出保护等。安全存储芯片电路115与处理器112连接，安全存储芯片电路115除了设置存储冲击波球囊导管装置130的规格信息外，还设置了冲击波球囊导管装置130的接入状态信号。在一些实施例中，安全存储芯片电路115可以使用存储器、计数器、微控制器(mcu)等。
46.图9示出了本公开的一个实施例的高压脉冲发生器111的电路示意图。如图9所示，高压脉冲发生器111包括高压直流电源111-0、储能电容c1、放电电容c2、二极管d1-d2、电阻r1-r5、防护开关k1-k3以及触发开关q1-q2。其中，高压直流电源111-0为储能电容c1的充电电源，其可以是高压dc-dc，也可以是经变压器升压整流或者多级倍压整流的高压直流电源，在一个优选的实施例中，高压直流电源111-0选高压dc-dc。高压直流电源111-0可以设置输出电压，比如可通过设置输出电压调整储能电容c1的充电电压为0-10kv dc，经二极管d1组成储能电容充电电路111-1。在一些实施例中，储能电容c1可使用高压薄膜电容或者高压陶瓷电容或者其组合。二极管d1用于保护高压直流电源111-0免于反向电流冲击，二极管d2为续流二极管。本实施例k1、k2、k3均使用继电器，因此d2和r2为吸收继电器k3断开时线圈产生的电动势，对电路起到保护作用。k3和r1用于泄放储能电容c1内部残压，储能电容c1正常放电时k3断开，放电完成后将k3闭合，储能电容c1两端的残压通过r1消耗，保证系统的安全性。防护开关k1和k2用于控制高压脉冲电能是否经高压脉冲发生器111的正极hv 和高压脉冲发生器111的负极hv-向外输出，本实施例使用常开型继电器，当放电电路111-2形成时，k1和k2为断开状态，高压脉冲发生器111也不会向外输送高压脉冲电能，可以提升系统安全性。此处举例说明，如图1的冲击波球囊导管装置130未与高压脉冲发生器111连接的状
态下，通过在冲击波球囊导管装置130设置图8所示的安全存储芯片电路115，经处理器112识别是否为两者已连接。若已连接，在启动图1所示的控制开关140时，处理器112控制防护开关k1和k2预闭合，高压脉冲发生器111即可向冲击波球囊导管装置130输送高压脉冲电能。若未连接的状态下，即使启动图1所示的控制开关140时，k1和k2为断开状态，高压脉冲电能无法向外输出，从而保证系统的安全性。电阻r3为放电电容c2的残压泄放电阻，与放电电容c2并联。r3设置为兆欧(mω)级别，保证放电时，放电电路不经过r3通路。放电结束后放电电容的残压将被电阻r3吸收，使得高压脉冲发生器111的负极hv-的电压接近0电位，从而保证下一次放电时，加载在正负电极对的电压差符合预期电压，输出更稳定。在另一个实施例中，r3通路可外加一个常闭开关，该常闭开关在放电期间断开，且放电结束后闭合。也可将r3的设置为低阻值，如图10所示(该图内容将在下文详细介绍)，增加一个触发开关q4控制r3的通断，r3可选用一个低阻值电阻，迅速消耗放电电容c2的残压。如此布置，可应对高频率放电的场景(比如1s放3次电)，保证每一次都能将放电电容c2的残压吸收，进而下一次放电时，正负电极间的电压差为预期电压，输出的冲击波能量更稳定。
47.继续参考图9，111-2为放电电路，该放电电路的正极通路由储能电容c1的正极经防护开关k1到高压脉冲发生器111的正极hv ，再经通过在冲击波球囊导管装置130的正电极线连接至正电极。该电路的负极通路经触发开关q1、电阻r5、电流传感器111-4、放电电容c2、防护开关k2到hv-，再通过冲击波球囊导管装置130的负电极线连接至负电极。上述正极通路和负极通路组成一个放电电路。其中，触发开关q1用于导通或断开放电电路111-2的负极通路(k1、k2已做预闭合)，电阻r5为放电电容c2的充电电阻。放电电容c2在放电期间与储能电容c1串联，放电期间储能电容c1给放电电容c2充电。当给放电电容c2充电时，负电极的电位与储能电容的电位相同。当正负电极间的电压差低于击穿电压时，放电结束，由此一次放电结束，储能电容c1的电量释放停止。储能电容c1的放电时间为给放电电容c2的电压充电，直到正负电极间的压差低于击穿电压的时间，进而储能电容c1的能量可以得到有效控制。在另一个实施例中，触发开关q1通过逻辑器件控制电路通断1μs，进而控制储能电容c1放电时间为1μs。即使控制精度发生偏差时，以上改进方案亦可限制储能电容c1的能量，避免过多的能量释放降低电极的寿命以及损坏触发开关。v0为电压采样点，用以实时采集电容正极电压。111-4为电流传感器，其可以是采样电阻、交流互感器等，用以监测放电时，放电电路的电流。通过如图8所示的电压电流采样电路114采集后，再由处理器112处理，通过处理器编程设置阈值参数，电压值用于过压保护或元器件自检，电流值用于检测电极线是否发生断路等。在一个实施例中，还设置了一个电离电路。如图9所示，电离电路的正极通路与放电电路的正极通路一致，该正极通路为由储能电容c1的正极经开关k1到hv ，再经通过在冲击波球囊导管装置130的正电极线连接至正电极。而电离电路的负极通路为储能电容负极经触发开关q2、电阻r4、防护开关k2到hv-，再经过冲击波球囊导管装置130的负电极线连接至负电极，正负电极间通过导电液体连接。由上述正极通路和负极通路形成的电路在本文中称为电离电路。该电离电路可以为导电液体提供预处理，具体内容将在下文详细描述。需要说明的是，可通过触发开关q1和q2的闭合来选择使用电离电路或使用放电电路。
48.在一些实施例中，储能电容c1和放电电容c2可使用高压薄膜电容或者高压陶瓷电容或者其组合。防护开关k1-k3、触发开关q1-q2可使用继电器、绝缘栅双极型晶体管(igbt)或者金属-氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)等，通过逻辑器件控制通断。在一个实施例
中，储能电容c1的容量范围为：0.0001uf-10uf；放电电容c2的容量范围为0.0001uf-1uf。高压脉冲发生装置110的输出脉冲电压设置为：500v-10000v，脉宽0.1μs-10μs；高压脉冲发生装置110的输出脉冲电流为20a-500a，脉宽0.1μs-3μs。在一个实施例中，冲击波发生系统100的输出声压0.1mpa-20mpa，宽度0.1μs-3μs。
49.根据本公开实施例的高压脉冲发生器111，下面对其具体操作进行说明：在高压脉冲发生器111被启动时，高压直流电源111-0将储能电容c1充至预期电压。此时处理器112会对高压脉冲发生装置110进行系统检测，处理器112会检测v0的电压值，判断是否符合预期电压。若符合(无出现无电压输出或者输出电压超过预期电压的情况)，判断电极球囊是否正常连接。若确定电极球囊已正常连接，则先将图9所示的防护开关k1和k2预闭合，此时电路(包含电离电路与放电电路111-2)的正极通路至正电极的电位与储能电容的电位相同。通过启动逻辑控制器件控制开关q2导通，本实施例设置导通时间为1ms，即启动电离电路电离时间为1ms。预期电压经电阻r4分压后在正负电极间施加一个不能击穿的低压，使得正负电极周围的导线流体发生电离1ms后，随后断开q2。此时正负电极间的导电流体离子含量增多，击穿时可获得更高的脉冲电流。然后通过逻辑器件控制q1导通，启动放电电路。此时正负电极间施加预期电压，正负电极间发生击穿，放电电路形成。与此同时，储能电容c1给储能电容c2充电。当储能电容c2被充至一定电压，此电压与负电极的电位相同。当正负电极间的电压差低于击穿电压时，放电结束。此时储能电容c1的放电时间如一个实施例描述，例如初始时预期电压即正电极电位为3000v，负电极电位为0v，正负电极间初始电位差为3000v。假设击穿最低电压为500v，当放电电路形成，开始放电，直到放电电容充电至2500v时，即负电极电位为2500v，正负电极电位差为500v，刚好达到击穿最低电压；如继续放电，正负电极电位差低于击穿电压，则放电结束。由此储能电容c1放电的时间即为将放电电容c2从0v充至2500v所用的时间，此时间通过配置放电电容c2的容值和电阻r5的阻值来设置。放电结束后断开q1，放电电容c2的残压通过电阻r3消耗，以便下一次放电时，负电极电位为0v，正负电极的电位差为预期电压。放电过程中，通过电流传感器111-4采集脉冲电流，以检测电极状况，若电流低于预设值，比如50a，则说明电极性能降低或者电极出现断路，通过图8所示处理器112，处理器112对操作者做出提示，提高了系统的可靠性。放电结束后，通过逻辑控制部件断开k1、k2。闭合k3将储能电容c1的残压经r1消耗，提高了系统安全性。本公开通过对高压脉冲发生装置110进行电路改进，设计了放电电容电路，通过设置给放电电容充电的时间以实现控制储能电容放电时间，避免了开关器件和电极经受不可控的能量而影响寿命，甚至被损坏，提高了系统的可靠性，与此同时，通过在增加放电电容的容量以及设置电离电路可以提高冲击波球囊导管装置130放电时的脉冲电流，进而提高冲击波球囊导管装置130输出的冲击波能量，无需提高电压，使得系统的安全性更高。
50.另外，将储能电容c1设置容量远大于放电电容容量c2。这保证了在触发开关瞬间通断期间储能电容c1能将放电电容c2充满，在触发开关q1导通瞬间，储能电容c1立即给放电电容c2充电，而放电电容c2两端分别与冲击波电极组件200的正负极相连。储能电容c1一端经充电后达到储能电容正极电位，另一端为0电位。两端的压差加在正负电极间，强电场使得正负电极间的导电流体定向运动，形成放电通道，产生冲击波。通过对放电电容c2充电时间的控制，即对放电电容c2充电，直到正负极间电压差低于击穿电压的时间，从而实现对储能电容c1的能量可控，避免过多能量施加于电极及触发器件，使电极及触发器件在可控
的能量下工作，提高了可靠性。
51.结合图6和图9所示，本公开的发明人在冲击波球囊导管装置130布置如图6所示的多个冲击波电极组件时，随着冲击波电极组件数量的增加，输出的冲击波能量会变弱。为了解决这个问题，本公开的发明人对图9的放电电容c2进行了多种容量设置验证实验。在一个实施例中，储能电容c1设置一个远大于放电电容c2的容量，本实施例设置为0.15μf，放电电容c2的容量固定，本实施例设定为20nf，电压设置为2500v，通过每组10次实验取放电电路111-2的脉冲电流的平均值。结果显示，当冲击波电极组件数量为1时，平均脉冲电流峰值为190a，平均声压能量为10.2mpa；当冲击波电极组件数量为2时，平均脉冲电流峰值为148a，平均声压能量为6mpa；当冲击波电极组件数量为4时，平均脉冲电流峰值为80a，平均声压能量为2.3mpa。从中可以看出，随着冲击波电极组件数量的增加，放电电路111-2的脉冲电流发生明显衰减，但输出依然稳定，冲击波能量也随之减弱。在另一实施例中，储能电容c1容量保持不变，设定为0.15μf。提高放电电容c2的容量，本实施例设定为60nf。相同的电压下，对布置不同冲击波电极组件数量的冲击波球囊导管装置130各进行10次放电取平均值。结果显示，当冲击波电极组件数量为1时，平均脉冲电流峰值为270a，平均声压能量为15.1mpa；当冲击波电极组件数量为2时，平均脉冲电流峰值为178a，平均声压能量为8.9mpa；当冲击波电极组件数量为4时，平均脉冲电流峰值为149a，平均声压能量为6.3mpa。从上述两个实施例的结果中可以看出，保持储能电容c1容量不变，提高放电电容c2的容量，可以使输出能量得到提升。
52.因此，针对随着冲击波电极组件200数量的增多而导致能量出现衰减的情况，根据本公开的高压脉冲发生器111给出了解决方案。当冲击波球囊导管装置130上布置了一定数目的冲击波电极组件200时，在不提高输出电压的情况下，通过增加放电电容c2的容量，以使得布置在冲击波球囊导管装置130上的一定数目的冲击波电极组件200的输出能量依然稳定，可有效击碎血管内钙化斑块，提高了稳定性和有效性。具体来说，在适应用于多个冲击波电极组件200的冲击波球囊导管装置130时，不用提高输出电压，只需要根据冲击波电极组件200去匹配一个合适的储能电容c1容量和放电电容c2容量，极大增强了安全性。
53.针对随着冲击波电极组件200数量的增多而导致能量出现衰减的情况，还可以应用其他实施例的方案。图10示出了本公开的又一个实施例的高压脉冲发生器111的电路示意图。从图中可知，图10在图9的基础上添加了一个放电电容c3，并且放电电容c3和c2并联。其中还加入一个触发开关q3，选择放电电容c3是否接入放电电路。在一个实施例中，放电电容c2设置为20nf，放电电容c3设置为30nf。冲击波球囊导管装置130分别使用2个冲击波电极组件200和4个冲击波电极组件200的布置。当只选择储能电容c1为放电电容c2充电输出的高压脉冲电能作用于2个冲击波电极组件200布置的冲击波球囊导管装置130时，产生的冲击波能量均能稳定在预期范围内，为6mpa左右。在以上方式接入当放电电路111-2产生的高压脉冲电能施加于配置为4个冲击波电极组件200的冲击波球囊导管装置130时，输出的脉冲电流发生比较大的衰减，进而输出的冲击波能量也发生了衰减，低于3mpa。再将q1开通的同时，q3也开通，此时放电电容c2和c3为并联状态，即放电电容总容量提高到50nf。储能电容c1对以上放电电容充电产生的高压脉冲电能施加于4个冲击波电极组件200配置的冲击波球囊导管装置130时，输出的脉冲电流提高，进而冲击波能量也得到提高，稳定在6mpa左右。
54.在一个优选的实施例中，可利用图8所示的安全存储芯片电路115，并且此电路集成于冲击波球囊导管装置130。当冲击波球囊导管装置130与高压脉冲发生装置110连接时，高压脉冲发生装置110的处理器112和冲击波球囊导管装置130的安全存储芯片电路115建立通讯。处理器112读取到所接入的冲击波球囊导管装置130的规格等信息。在启动触发时，处理器112自动根据预设的程序选择触发开关q3是否开通，这样可以选择放电电路的电容容量大小。比如，当接入的冲击波球囊导管装置130配置为2个冲击波电极组件200且将启动冲击波治疗时，处理器112根据读取到该冲击波球囊导管装置130的规格，将触发开关q3设置为断开状态，储能电容c1只给放电电容c2充电，产生的高压脉冲电能传递至冲击波球囊导管装置130，产生预期设置的冲击波能量。相同地，在接入布置为4个冲击波电极组件200的冲击波球囊导管装置130时，放电时处理器112驱动触发开关q3开通，使得放电电容c3和放电电容c2为并联状态，触发开关q1开通时产生的高压脉冲电能施加于配置为4个冲击波电极组件200的冲击波球囊导管装置130，也产生符合预期设置的冲击波能量。以上只对实施例举例说明，总的来说可以设置多个触发开关q，并且此开关连接一个放电电容，通过开通或断开选择是否与放电电路的一个基准电容并联。选择一个合适的放电电容容量，从而选择符合预期的冲击波能量，以适配不同数目的冲击波电极组件配置的冲击波球囊导管装置。通过加入多组触发开关，将所配置的冲击波电极组件200的信息写入到安全存储芯片。通过处理器112识别到接入不同冲击波电极组件数目布置的冲击波球囊导管装置130后，控制放电电容选择不同的容量，使得应对分布范围不同的钙化病变。选用布置有不同冲击波电极组件200数量的冲击波球囊导管装置130时，均能输出稳定强有力的冲击波能量，极大缩短手术时间，提高了碎石效率。
55.需要说明的是，上述实施例的方案也可以用于应对冲击波电极组件200的电极间距布置差异过大的情况。该情况也会导致冲击波电极组件200输出的能量差异较大、不稳定。通过给冲击波电极组件200匹配一个最佳放电电容电路从而使得冲击波球囊导管装置130的输出能量不发生衰减，如对于分布较长的钙化病变，采用布置多个冲击波电极组件200时，可使每个冲击波电极组件200产生稳定且有力的冲击波能量，可提高治疗的有效性和节省手术时间。
56.此外，调整冲击波能量还有一些可选的方案。在一个实施例中，如图10所示，设置了一个电离电路，从而为导电液体提供预处理。其中，电离电路的正极通路与放电电路的正极通路一致，电离电路的负极通路为储能电容负极经触发开关q2、电阻r4、开关k2到hv-，再经过冲击波球囊导管装置130的负电极线连接至负电极，正负电极间通过导电液体连接。其中，触发q2开关控制电路的导通(在开关k1和k2预闭合的条件下)，电阻r4为分压电阻。此处设置一个分压电阻，从而将预期电压分至一个低压。这个低压作用于正负电极时，不会发生击穿，而是在正负电极之间电离导电液体，使得正负电极间的离子增加。随后对正负电极间施加预期电压时，将能获得更高的击穿电流，从而产生强度更高的冲击波能量。
57.在一个实施例中，可以通过调整高压直流电源111-0的输出电压大小来调整冲击波能量，但是电压提高到一定的程度后会带来一定的电击风险问题。该方法在电压到绝缘材料击穿的风险边缘时，比如电压5000v就会让冲击波球囊导管装置130的绝缘性下降而起不到防电击的作用，无法再通过提高电压来提高冲击波能量。但是在电压较低的情况下，比如2500v，通过提高输出电压从而增加放电电容容量，就可以提高放电时脉冲电流的大小，
进而提高冲击波能量。
58.在实际操作中，布置有多个冲击波电极组件200的冲击波球囊导管装置130在血管钙化斑块处施加冲击波治疗的同时，可能会对正常组织施加冲击波能量。为了避免这种情况的产生，本公开提供了如下实施例的方案。图11为根据本公开的一个实施例的具有多个冲击波电极组件的冲击波球囊导管装置的导线连接示意图。图12为根据本公开的一个实施例的具有多个冲击波电极组件的冲击波球囊导管装置与高压脉冲发生器111的连接关系图。冲击波球囊导管装置130可以布置为1个或多个冲击波电极组件200，冲击波电极组件200与导线可有如下连接关系：一个冲击波电极组件200和一导线单独连接，两个冲击波电极组件200和一导线连接，四个冲击波电极组件200和一导线连接等。在一个实施例中，一个冲击波球囊导管装置130布置了三个冲击波电极组件200，如图11所示。其中，第一冲击波电极组件200a用第一导线120a连接，第二冲击波电极组件200b和第三冲击波电极组件200c用第二导线120b连接。第二冲击波电极组件200b的内电极和第三冲击波电极组件200c的内电极通过导线连接，形成一个串联结构。其中，第一导线和第二导线分别根据图12所设置的接线方式与高压脉冲发生装置110连接。其中第一导线中的正电极线和负电极线分别连接高压脉冲发生器111的第一正极hv1 和第一负极hv1-。而第二导线中的正电极线和负电极线分别连接高压脉冲发生器111的第二正极hv2 和第二负极hv2-。冲击波球囊导管装置130介入到血管钙化斑块处时，钙化斑块通过造影发现只分布于第一冲击波电极组件200a正对的位置，而第二冲击波电极组件200b和第三冲击波电极组件200c所对应的为正常组织，无需施加冲击波能量。冲击波电极组件200及电极导线的布置已通过图8所示的安全存储芯片电路115预编程存储。当如此布置的冲击波球囊导管装置130与高压脉冲发生装置110连接后，处理器112会识别规格并跳转至对应参数控制界面。即可设置对第一冲击波电极组件200a放电或者第二冲击波电极组件200b和第三冲击波电极组件200c放电，或者对三个冲击波电极组件200放电。具体实现方式是，当选择第一冲击波电极组件200放电时，高压脉冲发生装置110的处理器112控制开关k1和k2预接通，k3和k4断开，图9所示的触发开关q1开通后高压脉冲电能只会通过第一正负电极线向第一冲击波电极组件200施加高压脉冲电能，进而产生冲击波，击碎第一冲击波电极组件200所正对的钙化斑块。而第二冲击波电极组件200b和第三冲击波电极组件200c处为正常组织，通过此设置避免了正常组织也被施加冲击波能量，提高了安全性，相同地，可以选择第二冲击波电极组件200b和第三冲击波电极组件200c施加脉冲电能而第一冲击波电极组件200a不被施加脉冲电能或者三个冲击波电极组件均同时施加脉冲电能而产生冲击波，这里仅简单举例说明，另外还可通过对冲击波电极组件200和导线的组合，来决定选择只针对于造影后的血管钙化斑块处施加冲击波治疗。
59.图13为根据本公开的一个实施例的冲击波发生系统的安全操作流程。如图所示，在开始使用冲击波发生系统100前，先逐个判断“是否接入冲击波球囊导管装置”、“是否激活系统”、“输出电压是否符合预期”以及“是否启动”，如果上述问题的答案均为“是”，则进行下一步操作：导通防护开关k1和k2，开通q1，同时输出高压脉冲电能。如果上述问题的答案均为“否”，则断开防护开关k1和k2，从而不输出高压脉冲电能。在输出高压脉冲电能后，还需要判断“输出电流是否大于输出电流阈值，例如60a”，此处输出电流阈值可根据实际应用设定。如果答案为“是”，流程将回到最开始，重新进行判断。如果答案为“否”，则系统提示冲击波球囊导管装置失效，进而断开防护开关k1和k2，从而不输出高压脉冲电能。上述的安
全操作流程设计进一步提高了本公开实施例的冲击波发生系统100的安全性和可靠性。
60.本公开实施例提供了一种用于血管成型术的冲击波发生系统，在该系统中，高压脉冲发生装置的脉冲发生电路通过将电路改进分为储能电容充电电路和放电电容电路，通过对放电电容充电至导致正负极间电压差低于击穿电压的时间，从而实现对储能电容的能量可控。这可避免过多能量施加于电极及触发器件在可控的能量下工作，提高了可靠性。与此同时，通过增加放电电容的容量可以提高冲击波球囊导管装置放电时的脉冲电流，进而提高冲击波球囊导管装置输出的冲击波能量，无需提高电压，使得系统的安全性更高。本系统通过对冲击波电极组件布置数目不同、冲击波电极组件间距差异较大的冲击波球囊导管装置匹配一个最佳放电电容电路从而使得配置不同冲击波电极组件200数量的冲击波球囊导管装置输出能量不发生衰减。本系统还可通过增加不同放电电容容量及触发开关，通过选择放电电容容量不同的电路，以避免电极间距布置差异过大的冲击波球囊导管装置输出的能量差异较大、不稳定。此外，本系统还可以通过对冲击波电极组件200的连线组合，以实现可以选择不同的冲击波电极组件200放电，在应用于血管钙化分布不均匀的钙化斑块，通过选择不同的导线组输出，实现对钙化斑块靶向治疗的能力，避免正常无钙化组织也被施加冲击波能量，提高了安全性。
61.有以下几点需要说明：
62.(1)本公开实施例附图只涉及到本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。
63.(2)在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。
64.以上，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。