用于减少RF发生器中的泄漏电流的功率监测电路与方法技术

一种电外科单元，该电外科单元具有用于减少电外科单元中的泄漏电流的功率监测电路。电外科单元包括被配置成产生直流电流的电源、被配置成将直流电流转换成RF信号的RF波形发生器、被配置成测量到RF波形发生器的DC输入电压的电压传感器、被配置成测量输出电流反馈的电流传感器，以及处理器。处理器被配置成至少基于所测量的DC输入电压以及所测量的输出电流反馈来估算输出电压反馈，并输出控制信号以控制到RF波形发生器的DC输入电压，该控制信号至少基于所估算的输出电压以及输出电流反馈。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于减少RF发生器中的泄漏电流的功率监测电路与方法
本公开涉及具有射频发生器的电外科单元，且更具体地，涉及用于管理功率输出并减少来自电外科单元的泄漏电流的方法与系统。
技术介绍
在射频(“RF”)治疗系统中，由RF发生器产生的所有单极治疗能量理论上应该经由患者返回电极返回到发生器。治疗路径通常从RF发生器流动到有源附件、到目标(即，患者)、到返回电极并返回到RF发生器。然而，由于用于隔离RF发生器与递送设备之间的RF能量的供应的隔离屏障中的变压器的电容，有时以RF能量形式的杂散(stray)泄漏从RF发生器流动到地面而不是返回到RF发生器作为治疗路径的一部分。因为可进入患者、与患者接触的外科医生或其他医疗个人的危险数量的电流，RF泄漏对于使用者来说是担心的原因。RF发生器设计者面临确保在正常系统操作与在故障条件两种情况下患者与RF治疗系统中的设备之间的连接最小化泄漏电流的挑战。设计者进一步面临满足标准IEC60601的隔离与泄漏电流要求的挑战，该标准IEC60601限定了医疗系统的安全性与电磁依从性(“EMC”)。RF发生器设计者所面临的另一挑战是设计符合标准IEC60601的发生器，尤其是符合要求系统在任何单个故障条件期间维持安全操作并且不超过由IEC60601标准阐述的功率输出限值的标准。虽然存在基于反馈控制输出功率的软件，但是需要其他有效的非软件实现，因为单独的软件故障不能允许存在危险状况。典型的RF发生器具有与地面隔离的输出以便防止RF泄漏。然而，隔离的输出电路通过它们自己不足以完全消除RF泄漏。一些RF发生器已经被设计有检测开路并能够相应地降低它们的峰值输出电压的能力。这导致若干性能问题。降低峰值输出电压以便最小化泄漏电流可劣化RF发生器的性能，因为峰值输出电压发起适当的凝结效果所需要的引发(sparking)。进一步地，由发生器感测开路条件所需的时间的量可导致瞬间的电压尖峰，这可导致发生RF泄漏。其他类型的断言(predicate)发生器当检测到不可接受的泄漏水平时引入节流(throttling)方案。已经证明这些节流方案是不适当的，因为它们给控制系统增加了不期望的复杂性。图1示出了用于RF治疗系统中的典型的反馈估算系统的电路图。电路10包括生成DC电压的直流(“DC”)电源11，该DC电压通过晶体管12的PWM控制被传递到降压(voltagebuck)调节器内。来自晶体管12的PWM输出波形通过滤波器14进行滤波以产生降低的DC电压，该降低的DC电压通过H桥RF波发生器16以被转换成被施加到用于治疗目标患者18的电外科仪器(未示出)的以RF波形形式的RF能量。继续图1中所示的现有技术电路，RF输出电路可包括跨隔离屏障17(其用于隔离来自电外科仪器的RF能量的供应)的高匝数(high-turns)变压器22。电压传感器28(其包括分压器20以及具有耦合(coupling)24的高匝数变压器)在电路10中的位置(1)处测量RMS输出电压反馈。电流传感器30也包括具有耦合26的变压器并被配置成在电路10中的位置(2)处测量RMS输出电流反馈。因此，电路10包括跨隔离屏障17的三个电感耦合22，24以及26。基于ACRMS输出电压反馈以及RMS输出电流反馈，微处理器32计算估算的输出电压以及功率并在位置(4)处调节控制输出脉宽调制(“PWM”)信号输出以控制输入到H桥RF波发生器16的电压并将其输出维持在期望的水平。然而，隔离屏障17中的大量电感耦合导致过量电容并最终导致过度高水平的泄漏电流。因此，期望不同的RF反馈估算电路。
技术实现思路
本公开有利地提供了具有用于减少泄漏电流的电路的电外科单元。在一个实施例中，该电外科单元包括：被配置成产生直流电流的电源、被配置成将直流电流转换成RF信号的RF波形发生器、被配置成测量到RF波形发生器的DC输入电压的电压传感器以及被配置成测量输出电流反馈的电流传感器。该电外科单元还包括处理器，该处理器被配置成至少基于所测量的DC输入电压以及所测量的输出电流反馈来估算输出电压反馈，并输出控制信号以控制到RF波形发生器的DC输入电压，该控制信号至少基于所估算的输出电压以及输出电流反馈。在另一实施例中，提供了用于控制RF系统的功率的方法。该方法包括：测量到RF波形发生器的DC输入电压、测量输出电流反馈、至少基于所测量的DC输入电压以及所测量的输出电流反馈来估算输出电压反馈，并输出控制信号以控制到RF波形发生器的DC输入电压，该控制信号至少基于所估算的输出电压以及输出电流反馈。在另一实施例中，电外科单元包括：被配置成供应DC供应电流以及DC电压的DC电源、被配置成接收功率限值设置并输出PWM信号的可编程逻辑器件(该PWM信号对应于功率限值设置)、被配置成将PWM信号转换成阈值电压的缓冲器、以及比较器。比较器被设置成将直流供应电流与DC电压之积与阈值电压进行比较，并向可编辑逻辑器件输出启用(enable)信号，该启用信号启用可编程逻辑器件输出PWM信号以允许电外科单元将RF能量的输出控制在功率限值设置之下。附图简述在结合附图考虑时，通过参考以下详细描述，将更容易地了解本公开的更完整的理解以及其所附的优点和特征，其中：图1示出了现有技术的反馈估算电路；图2是根据本公开的原理进行构造的电外科手持件与电外科单元的前视立体图；图3示出了根据本公开的实施例的用于减少泄漏电流的反馈估算电路；图4示出了图3中所描绘的实施例的过程流程；图5示出了根据本公开的另一实施例的功率输出限制电路；以及图6示出了图5中所描绘的实施例的过程流程。详细描述本文所描述的实施例涉及可在电外科单元中采用的电路，从而使得由RF发生器产生的RF能量可被控制以便不超过由安全标准所禁止的过量功率水平。进一步地，本文所描述的示例性电路针对过高功率和/或电流状况间接地监测RF波形发生器的输出电压以及输出电流，因此实现了如由诸如标准IE60601-2-2之类的标准所规定的过功率(over-power)状况的二次、冗余减缓。现在参见各附图，其中相同的附图标记表示相同的元件，在图2中示出的是根据本申请的原理进行构造并一般地指定成“34”的示例性电外科单元(“ESU)。”ESU34可包括被配置成容纳ESU34的部件的RF发生器36并可进一步包括触摸致动显示器38，该触摸致动显示器38用于：配置用于物理耦合到RF发生器36(同时维持RF与外壳之间的电隔离)的一个或多个电外科手持件的能量输出、显示治疗进展以及测量(例如，阻抗)、并发起和/或终止电耦合到ESU34的一个或多个电外科手持件的射频能量的供应以及流体速率。在示例性配置中，ESU34包括第一插座40，该第一插座40可以是被配置成接收第一电外科手持件42并与第一电外科手持件42电耦合的3引脚连接器，该第一电外科手持件42被配置成将双极射频能量递送给组织。ESU34可进一步包括第二插座44(例如，7引脚插座)，该第二插座44被配置成接收第二电外科手持件46并与第二电外科手持件46电耦合，该第二电外科手持件被配置成递送单极射频能量或双极射频能量与单极射频能量的组合中的至少一者。图3示出了ESU34内的电路46，该电路46用于提供间接反馈估算并用于通过以下来限制ESU34本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电外科单元，包括：电源，所述电源被配置成产生直流电流；射频(RF)波形发生器，所述射频(RF)波形发生器被配置成将所述直流电流转换成RF信号；电压传感器，所述电压传感器被配置成测量到所述RF波形发生器的DC输入电压；电流传感器，所述电流传感器被配置成测量输出电流反馈；以及处理器，所述处理器配置成：至少基于所测量的DC输入电压以及所测量的输出电流反馈来估算输出电压反馈；以及输出控制信号以控制到所述RF波形发生器的所述DC输入电压，所述控制信号至少基于所估算的输出电压以及所述输出电流反馈。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.31 US 62/073,705;2015.05.21 US 62/164,9301.一种电外科单元，包括：电源，所述电源被配置成产生直流电流；射频(RF)波形发生器，所述射频(RF)波形发生器被配置成将所述直流电流转换成RF信号；电压传感器，所述电压传感器被配置成测量到所述RF波形发生器的DC输入电压；电流传感器，所述电流传感器被配置成测量输出电流反馈；以及处理器，所述处理器配置成：至少基于所测量的DC输入电压以及所测量的输出电流反馈来估算输出电压反馈；以及输出控制信号以控制到所述RF波形发生器的所述DC输入电压，所述控制信号至少基于所估算的输出电压以及所述输出电流反馈。2.如权利要求1所述的电外科单元，其特征在于，所述RF波形发生器包括桥电路，所述桥电路被配置成从由所述处理器调节的所述DC输入电压生成所述RF信号。3.如权利要求2所述的电外科单元，其特征在于，所述电压传感器测量到所述桥电路的所述DC输入电压。4.如权利要求1所述的电外科单元，进一步包括与所述RF波形发生器电通信的隔离屏障。5.如权利要求4所述的电外科单元，其特征在于，估算所述输出电压反馈而不是测量所述输出电压反馈导致跨所述隔离屏障的减少的电容。6.如权利要求1所述的电外科单元，其特征在于，所述处理器使用统计分析机制来估算所述输出电压。7.如权利要求6所述的电外科单元，其特征在于，所述统计分析机制是多元线性回归分析，其中，所测量的DC输入电压的ADC读数以及所测量的输出电流反馈的ACRMS读数被用作独立变量。8.如权利要求1所述的电外科单元，其特征在于，用于控制到所述RF波形发生器的所述DC输入电压的所述控制信号不是基于测量的输出电压反馈。9.一种用于控制RF系统的功率的方法，所述方法包括：测量到RF波形发生器的DC输入电压；测量输出电流反馈；至少基于所测量的DC输入电压以及所测量的输出电流反馈来估算输出电压反馈；以及输出控制信号以控制到所述RF波形发生器的所述DC输入电压，所述控制信号至少基于所估算的输出电压以及所述输出电流反馈。10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，估算所述输出电压反馈...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·A·史密斯，D·休伯尔班克，J·S·瑞奥美，
申请(专利权)人：美敦力先进能量有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US