一种超声刀驱动系统技术方案

本发明专利技术提供了一种超声刀驱动系统，包括：第一电源、功率放大器、主变压器、主处理器、DA数模转换器、电压信号AD采用电路、电流信号AD采样电路、辅助电路、第二电源，以及换能器组件，所述第一电源为接工频电压的ACDC电源；所述功率放大器设置于系统高压侧，通过配置高低压侧的组件的位置、以及使所述第一电源或高压、低压隔离组件的寄生电容低于预设的值，从而使所述超声刀驱动系统的漏电流低于安全要求值。本发明专利技术提高了超声刀驱动系统的安全性，满足更高级别的CF要求。满足更高级别的CF要求。满足更高级别的CF要求。

【技术实现步骤摘要】
一种超声刀驱动系统


[0001]本专利技术涉及医疗器械
，尤其涉一种超声刀驱动系统。

技术介绍

[0002]如图1及图2所示为常见的超声驱动系统结构，图中第一电源1(ACDC)将电网工频电压(一般为50/60Hz、100～240Vrms)转换为直流电压Vdc(常见电压值为12V～48V)后向整个超声驱动系统提供电能。功率放大器2将DA数模转换电路6提供的基准信号进行电压和功率放大后输出给主变压器3，主变压器3进一步将电压放大(一般最大输出电压为150Vrms)后用于激发换能器组件18(换能器和刀杆)，以使超声刀产生高频振荡(一般震荡频率为55.5kH左右，幅度为几十微米)进行手术。由于超声刀在切割组织时会发热导致谐振频率出现变化，为了实时跟踪谐振频率，因此需要对超声驱动电压和电流进行采样处理，图中的电压信号AD采样电路7和电流信号AD采样电路8实现了采样功能并将数据传递给主处理器4，而由于超声驱动电压和电流在高压侧，所以需要用电压信号隔离变压器10和电流信号隔离变压器11实现高低压之间的信息传输。主处理器4将接收到电压电流信号进行变换运算后，让DA数模转换电路6生成新的基准信号供给功率放大器2使用。低压侧的各个电路工作都需要低压直流电压VL为其供电，图中的低压侧DCDC板级电源12将第一电源1产生的直流电压Vdc转换为VL为低压侧各个组件供电。为了和用户进行交互，超声驱动系统一般会配备辅助电路5(图示中的其它电路，如：液晶屏、USB等)。另外，高压侧一般会存在一些电路需要直流电压VH供电，图中的隔离DCDC模块9将低压侧的直流电压Vdc转换为高压侧电路供电电压VH，为高压侧各个组件供电。
[0003]请继续参考图2，只要主变压器3设计合理(比如：寄生电容1不超过110pF)的情况下，则工频电压(比如：50/60Hz、240Vrms)产生的漏电就会足够小(比如：CF级别，不超过10uA)。但由于主变压器3要满足大功率的传输、合理的电压比、低漏感等条件，其产生的第一寄生电容C1难以足够小(比如：10pF)，因此超声刀驱动系统产生的高驱动电压(比如：频率55.5kHz，150Vrms)将产生较大漏电流(比如：大于10uA)流出超声刀驱动器，经过医护人员或者患者的身体流入大地，但对于心血管手术这种高安全要求的手术而言，这是无法接受的。图2示出了常见的超声刀驱动系统中超声刀驱动信号的漏电路径，图中主变压器3的第一寄生电容C1会造成超声刀激发频率的漏电流流过人体。

技术实现思路

[0004]针对以上相关技术的不足，本专利技术提出一种可以满足更高安全要求的超声刀驱动系统。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种超声刀驱动系统，包括：第一电源、功率放大器、主变压器、主处理器、DA数模转换器、电压信号AD采用电路、电流信号AD采样电路、辅助电路、第二电源，以及换能器组件，所述第一电源为接工频电压的ACDC电源；
[0006]所述功率放大器设置于系统高压侧，通过配置高低压侧的组件的位置、以及使所
述第一电源或高压、低压隔离组件的寄生电容低于预设的值，从而使所述超声刀驱动系统的漏电流低于安全要求值。
[0007]优选的，所述主变压器、主处理器、DA数模转换器、电压信号AD采用电路以及电流信号AD采样电路设置于高压侧，所述主处理器、DA数模转换器、电压信号AD采用电路以及电流信号AD采样电路通过一高压侧DCDC板级电源进行供电，所述第二电源为ACDC板级电源，所述第二电源以及辅助电路设置于低压侧，通过一隔离通信模块进行高低压隔离；
[0008]其中，所述第一电源的第二寄生电容、第二电源的第九寄生电容、以及所述隔离通信模块的第八寄生电容的并联之和被设置为低于110pF。
[0009]优选的，所述主变压器也设置于高压侧，所述主处理器、DA数模转换器、电压信号AD采样电路、电流信号AD采样电路、第二电源以及辅助电路设置于低压侧，在所述功率放大器与所述第一电源之间设置有隔离DCDC模块作为高低压隔离，在所述功率放大器与所述DA数模转换器之间设置有信号隔离变压器，在所述主变压器与所述电压信号AD采样电路之间设置有电压信号隔离变压器，在所述主变压器与所述电流信号AD采样电路之间设置有电流信号隔离变压器；
[0010]所述隔离DCDC模块的第三寄生电容、所述信号隔离变压器的第七寄生电容、电压信号隔离变压器的第四寄生电容、电流信号隔离变压器的第五寄生电容的并联之和被设置为低于110pF。
[0011]优选的，所述第二电源为DCDC板级电源，其输入端连接所述第一电源的输出端，其输出端接所述主处理器、DA数模转换器、电压信号AD采样电路、电流信号AD采样电路、第二电源以及辅助电路。
[0012]优选的，所述主变压器、主处理器、DA数模转换器、电压信号AD采样电路、电流信号AD采样电路也设置于高压侧，所述第二电源以及辅助电路设置于低压侧，在所述功率放大器与所述第一电源之间设置有隔离DCDC模块作为高低压隔离，在所述主处理器与所述辅助电路之间设置有隔离通信模块作为高低压隔离，所述隔离DCDC模块的第三寄生电容、所述隔离通信模块的第八寄生电容的并联之和被设置为低于110pF。
[0013]优选的，所述高压侧设置有高压侧板级电源，所述高压侧板级电源接所述隔离DCDC模块的输出端，所述高压侧板级电源的输出端接所述主处理器、DA数模转换器、电压信号AD采样电路以及电流信号AD采样电路；所述第二电源为DCDC板级电源，其输出端接所述辅助电路。
[0014]优选的，所述主变压器、主处理器、DA数模转换器、电压信号AD采样电路、电流信号AD采样电路也设置于高压侧，所述第二电源以及辅助电路设置于低压侧，在所述功率放大器与所述第一电源之间设置有电池组，所述第一电源用以为所述电池组进行充电，超声刀驱动系统在输出超声信号驱动超声刀时断开与所述第一电源的连接，在所述主处理器与所述辅助电路之间设置有隔离通信模块作为高低压隔离，所述隔离通信模块的第八寄生电容被设置为低于110pF。
[0015]优选的，所述高压侧设置有高压侧板级电源，所述高压侧板级电源接所述电池组的输出端，所述高压侧板级电源的输出端接所述主处理器、DA数模转换器、电压信号AD采样电路以及电流信号AD采样电路；所述第二电源为ACDC板级电源，其输入端接所述工频电压，其输出端接所述辅助电路。
[0016]优选的，所述功率放大器、主变压器、主处理器、DA数模转换器、电压信号AD采用电路、电流信号AD采样电路、辅助电路、第二电源，以及换能器组件均设置在高压侧，通过所述第一电源进行高低压隔离，在所述功率放大器与所述第一电源之间设置有电池组，所述第一电源用以为所述电池组进行充电，超声刀驱动系统在输出超声信号驱动超声刀时断开与所述第一电源的连接。
[0017]优选的，所述主变压器也设置于高压侧，所述主处理器、DA数模转换器、电压信号AD采样电路、电流信号AD采样电路、第二电源以及辅助电路设置于低压侧，在所述功率放大器与所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超声刀驱动系统，包括：第一电源、功率放大器、主变压器、主处理器、DA数模转换器、电压信号AD采用电路、电流信号AD采样电路、辅助电路、第二电源，以及换能器组件，所述第一电源为接工频电压的ACDC电源；其特征在于，所述功率放大器设置于系统高压侧，通过配置高低压侧的组件的位置、以及使所述第一电源或高压、低压隔离组件的寄生电容低于预设的值，从而使所述超声刀驱动系统的漏电流低于安全要求值。所谓高压侧指与超声驱动信号输出端之间非电隔离的区域，而与高压侧存在电隔离的区域为低压侧。2.根据权利要求1所述的超声刀驱动系统，其特征在于，所述主变压器、主处理器、DA数模转换器、电压信号AD采用电路以及电流信号AD采样电路设置于高压侧，所述主处理器、DA数模转换器、电压信号AD采用电路以及电流信号AD采样电路通过一高压侧DCDC板级电源进行供电，所述第二电源为ACDC板级电源，所述第二电源以及辅助电路设置于低压侧，通过一隔离通信模块进行高低压隔离；其中，所述第一电源的第二寄生电容、第二电源的第九寄生电容、以及所述隔离通信模块的第八寄生电容的并联之和被设置为低于110pF。3.根据权利要求1所述的超声刀驱动系统，其特征在于，所述主变压器也设置于高压侧，所述主处理器、DA数模转换器、电压信号AD采样电路、电流信号AD采样电路、第二电源以及辅助电路设置于低压侧，在所述功率放大器与所述第一电源之间设置有隔离DCDC模块作为高低压隔离，在所述功率放大器与所述DA数模转换器之间设置有信号隔离变压器，在所述主变压器与所述电压信号AD采样电路之间设置有电压信号隔离变压器，在所述主变压器与所述电流信号AD采样电路之间设置有电流信号隔离变压器；所述隔离DCDC模块的第三寄生电容、所述信号隔离变压器的第七寄生电容、电压信号隔离变压器的第四寄生电容、电流信号隔离变压器的第五寄生电容的并联之和被设置为低于110pF。4.根据权利要求3所述的超声刀驱动系统，其特征在于，所述第二电源为DCDC板级电源，其输入端连接所述第一电源的输出端，其输出端接所述主处理器、DA数模转换器、电压信号AD采样电路、电流信号AD采样电路以及辅助电路。5.根据权利要求1所述的超声刀驱动系统，其特征在于，所述主变压器、主处理器、DA数模转换器、电压信号AD采样电路、电流信号AD采样电路也设置于高压侧，所述第二电源以及辅助电路设置于低压侧，在所述功率放大器与所述第一电源之间设置有隔离DCDC模块作为高低压隔离，在所述主处理器与所述辅助电路之间设置有隔离通信模块作为高低压隔离，所述隔离DCDC模块的第三寄生电容与隔离通信模块的第八寄生电容的并联之和被设置为...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹大为，余嘉，
申请(专利权)人：上海硕慧科技有限公司，
类型：发明
国别省市：