电外科发生器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种电外科发生器，包括：电源，其配置为输出高电压直流HVDC功率；射频RF逆变器，其耦合至电源并且配置为生成电外科波形；多个传感器，其配置为感测电外科波形的电压波形和电流波形；多个模拟‑数字转换器ADC，其配置为对所感测的电压波形和电流波形进行数字采样；以及控制器，其耦合至所述多个模拟‑数字转换器ADC并且且包括RF逆变器控制器，所述RF逆变器控制器配置为基于数字采样的电压波形和电流波形生成具有固定相位的脉冲宽度调制PWM信号以控制所述射频RF逆变器。

Electrosurgical generator

The utility model relates to an electrosurgical generator, which includes a power supply that is configured to output high voltage DC HVDC power; a radio frequency RF inverter is coupled to the power supply and is configured to generate electrosurgical waveforms; a plurality of sensors are configured to sense the voltage waveform and current waveform of the electrosurgical waveforms; a number of analog signals are digitally converted. The converter ADC, which is configured to sample the voltage waveform and current waveform of the sensing, and the controller, coupled to the multiple analog digital converter ADC and including the RF inverter controller, the RF inverter controller is configured to generate a fixed phase based on the digital sampling of the electric voltage waveform and the current waveform. A pulse width modulated PWM signal is used to control the radio frequency RF inverter.

【技术实现步骤摘要】
电外科发生器本技术专利申请是申请日为2016年4月22日、申请号为201620350117.7、技术名称为“用于电外科发生器的控制系统”的技术专利申请的分案申请。
本公开涉及电外科系统。更具体地，本公开涉及一种电外科发生器。
技术介绍
电外科涉及在电外科程序期间应用射频(RF)交流电流(AC)切割或者改变生物组织。电外科发生器(例如，电源或者波形发生器)生成通过有源电极施加至患者组织并且通过返回电极返回电外科发生器的AC。在电外科期间，由电外科发生器生成的AC传导通过有源电极与返回电极之间设置的组织。组织的阻抗将与AC相关联的电能量(例如，电外科能量)转换成使得组织温度上升的热量。电外科发生器通过控制向组织供应的AC的各种参数控制组织的治疗。需要包括配置为精确控制能量传送的改进的控制系统的电外科发生器。
技术实现思路
本公开描绘了用于电外科发生器以控制电外科能量的传送的控制系统。在实施例中，用于电外科发生器的控制器包括RF逆变器、信号处理器、软件补偿器、硬件补偿器和RF逆变器控制器。RF逆变器生成电外科波形以及信号处理器输出电外科波形的电压、电流或者功率中的至少一个的测量值。软件补偿器生成电外科波形的电压、电流或者功率中的至少一个的期望值，以及硬件补偿器基于测量值和期望值生成相移。RF逆变器控制器基于相移生成脉冲宽度调制(PWM)信号以控制RF逆变器。在某方面中，硬件补偿器包括配置为选择电外科波形的电压、电流或者功率中的至少一个的目标值以及配置为基于目标值补偿第一相位的补偿器。补偿器包括实现二阶PID算法的比例-积分-微分(PID)控制器。补偿器在PWM信号的每个周期内执行补偿。在另一个方面中，设定指示器还确定在目标电压值、目标电流值和目标功率值当中转换目标值的时间。所确定的时间基于电外科波形的电压、电流或者功率中的至少一个的测量值和最大值。设定指示器还防止RF电外科能量在转换目标值之前和之后充分地改变。在又另一个方面中，硬件补偿器还包括阻抗增益调度器，配置为计算阻抗增益；电压增益调度器，配置为计算电压增益；以及相位增益调度器，配置为计算相位增益。硬件补偿器还将第一相位乘以阻抗增益和电压增益以获得第二相位，以及还将第二相位乘以相位增益以获得第三相位。在又另一个方面中，硬件补偿器还包括限制器，配置为将第三相位限制在预定范围内。在又另一个方面中，硬件补偿器还包括积分误差计算器，配置为基于阻抗增益、电压增益、相位增益、第二相位和第三相位中的至少一个计算积分误差。补偿器还基于目标的期望值与测量值之间的误差补偿第一相位。控制器还包括缩放器，配置为对第三相位进行缩放以及将缩放的第三相位提供至RF逆变器控制器。在又另一个方面中，硬件补偿器还配置为响应于来自RF逆变器控制器的更新信号生成RF逆变器控制器的相移。在又另一个方面中，补偿器还将期望值与测量值进行比较。在又另一个方面中，软件补偿器还配置为响应于阻抗变化更新期望值。在又另一个方面中，RF逆变器还配置为基于相移调节电外科波形的平均功率，相移从大约零到大约π弧度。在又另一个方面中，期望值和测量值是均方根(RMS)值。在又另一个方面中，信号处理器还对电外科波形的所感测电压和电流波形抽取十分之一并且对电外科波形的所感测电压和电流波形进行滤波以向软件补偿器提供第一和第二路径数据。在另一个实施例中，电外科发生器包括RF逆变器、多个传感器、多个ADC和控制器。RF逆变器生成电外科波形，多个传感器耦合至RF逆变器并且感测电外科波形的电压波形和电流波形，以及多个ADC对所感测的电压和电流波形进行数字采样。控制器耦合至多个ADC并且包括信号处理器、软件补偿器、硬件补偿器和RF逆变器控制器。信号处理器输出电外科波形的电压、电流或者功率中的至少一个的测量值。软件补偿器生成电外科波形的电压、电流或者功率中的至少一个的期望值，以及硬件补偿器基于测量值和期望值生成相移。RF逆变器控制器基于相移生成脉冲宽度调制(PWM)信号以控制RF逆变器。在又另一个实施例中，电外科发生器包括电源、射频(RF)逆变器、多个传感器、多个模拟-数字转换器(ADC)和控制器。电源输出高电压直流(HVDC)功率。RF逆变器耦合至电源并且生成电外科波形，多个传感器感测电外科波形的电压波形和电流波形，以及多个ADC对所感测的电压和电流波形进行数字采样。控制器耦合至多个ADC并且包括信号处理器、软件补偿器、HVDC设定指示器和RF逆变器控制器。信号处理器输出电外科波形的电压、电流或者功率中的至少一个的测量值。HVDC设定指示器设置电源的幅值。RF逆变器控制器生成具有固定相位的PWM信号以控制RF逆变器。在某方面中，固定相位在RF逆变器以零电压开关工作的范围中。固定相位在相对于PWM信号的基波的贡献使三次谐波和五次谐波的贡献优化的范围中。在另一个方面中，信号处理器计算相移并且将相移与固定相位进行比较。HVDC设定指示器在相移小于固定相位时减小HVDC功率的期望值，以及在相移大于固定相位时增大HVDC功率的期望值。附图说明参考附图对本公开的各种实施例进行描述，在附图中：图1是根据本公开实施例的电外科系统的透视图；图2是根据本公开实施例的图1的电外科系统的电外科发生器的框图；图3是根据本公开实施例的图2的电外科发生器的控制器的示意图；图4A是根据本公开实施例基于相移向RF逆变器供应的脉冲宽度调制(PWM)信号的图形图示；图4B是根据本公开实施例基于相移的RF逆变器的输出电压的图形图示；图5A-5C是根据本公开实施例图2的电外科发生器的相位增益调度器的框图；图6A和6B是根据本公开实施例的相位增益曲线图；图6C-6F是根据本公开实施例计算图2的电外科发生器的增益调度器中存储的相位增益的查找表的方法的曲线图；图7是根据本公开实施例的图2的电外科发生器的PWM模块的功能框图；图8A和图8B是根据本公开实施例的图2的电外科发生器的控制器的功能框图；图9是根据本公开实施例的图2的电外科发生器的框图；以及图10是三次和五次谐波相对于PWM信号的基波的贡献百分比的曲线图。具体实施方式本公开提供电外科发生器、相移谐振逆变器、高电压DC电源、硬件补偿器和用于控制谐振逆变器和电源的输出的控制器中实施的软件补偿器。谐振逆变器包括由PWM信号控制的多个开关部件(例如，MOSFET)。特别地，硬件补偿器基于各种组织和能量数据(例如，电压、电流、功率和所治疗组织的阻抗)控制和调节向谐振逆变器供应的PWM信号的相移。硬件补偿器比软件补偿器更快地控制相移，而软件补偿器输出具有比硬件补偿器输出的结果更高精度的结果。图1图示了根据本公开实施例的电外科系统100。电外科系统100包括电外科发生器102，生成用于治疗患者组织的电外科能量。电外科发生器102基于所选择的操作模式(例如，切割、凝固、消融或者封闭)、所感测的电外科能量的电压和电流波形、所测量的组织性质以及它们的组合生成适当水平的电外科能量。电外科发生器102还可以包括多个输出连接器，用于使电外科发生器102与各种电外科仪器耦合。电外科系统100可以包括具有用于治疗患者组织的电极(例如，电外科切割探针，也称为电外科笔或者消融电极)的单极电外科仪器110，具有返回焊盘120。单极电外本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电外科发生器，其特征在于，所述电外科发生器包括：电源，所述电源配置为输出高电压直流HVDC功率；射频RF逆变器，所述射频RF逆变器耦合至所述电源并且配置为生成电外科波形；多个传感器，所述多个传感器配置为感测所述电外科波形的电压波形和电流波形；多个模拟‑数字转换器ADC，所述多个模拟‑数字转换器ADC配置为对所感测的电压波形和电流波形进行数字采样；以及控制器，所述控制器耦合至所述多个模拟‑数字转换器ADC并且包括RF逆变器控制器，所述RF逆变器控制器配置为基于数字采样的电压波形和电流波形生成具有固定相位的脉冲宽度调制PWM信号以控制所述射频RF逆变器。

【技术特征摘要】
2015.04.23 US 62/151,626;2016.04.14 US 15/098,8221.一种电外科发生器，其特征在于，所述电外科发生器包括：电源，所述电源配置为输出高电压直流HVDC功率；射频RF逆变器，所述射频RF逆变器耦合至所述电源并且配置为生成电外科波形；多个传感器，所述多个传感器配置为感测所述电外科波形的电压波形和电流波形；多个模拟-数字转换器ADC，所述多个模拟-数字转换器ADC配置为对所感测的电压波形和电流波形进行数字采样；以及控制器，所述控制器耦合至所述多个模拟-数字转换器ADC并且包括RF逆变器控制器，所述RF逆变器控制器配置为基于数字采样的电压波形和电流波形生成具有固定相位的脉冲宽度调制PWM信号以控制所述射频RF逆变器。2.根据权利要求1所述的电外科发生器，其特征在于，所述固定相位选择成使得所述射频RF逆变器以零电压开关的方式工作。3.根据权利要求1所述的电外科发生器，其特征在于，所述控制器还配置为计算相移。4.根据权利要求3所述的电外科发生器，其特征在于，所述控制器还配置为将所述相移与阈值进行比较。5.根据权利要求4所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·H·瓦姆，D·L·托恩，A·马特米勒，W·D·福克纳，E·L·布兰南，M·A·约翰斯顿，
申请(专利权)人：柯惠有限合伙公司，
类型：新型
国别省市：美国,US