一种高频刀安全保护控制系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种高频刀安全保护控制系统，具有主控制器模块，操作界面，报警模块，PWM模块，D/A输出模块，A/D采样模块，继电器控制模块，脚踏板控制模块，断电保护模块，隔离串口通讯模块。采用全闭环即时反馈技术自动检测并调节输出电压，使得不同的人体组织产生同样的效果，提高了高频刀输出功率的安全性和精度。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种高频刀安全保护控制系统。
技术介绍
高频电刀(高频手术器)是一种取代机械手术刀进行组织切割的电外科器械。它通过有效电极尖端产生的高频高压电流与肌体接触时对组织进行加热，实现对肌体组织的分离和凝固，从而起到切割和止血的目的。目前国内用户使用的高频电刀产品价格昂贵，技术多采用开环或半闭环反馈技术控制高频刀的射频功率输出，但是功率输出的安全性欠缺，在复杂的数据处理工作慢，影响到手术质量和手术速度，危及手术中病人和医生的人身安全。中国专利CN200720076569.1《高频电刀双闭环控制系统》描述了一种高频电刀双闭环控制系统，接受来自微处理器的二组设定信号，其包括有开关电源、高频功放、输出回路、第一误差放大器和第二误差放大器，该两误差放大器分别对开关电源和输出回路的采样信号与微处理器送来的两组设定信号作比较和误差放大，从而对高频电刀输出 进行双闭环控制，使之与两组设定信号值相一致，但是该技术无法核对功率输出是否安全，无法对设置的输出功率参数进行输出功率的实时调节，安全性仍不够完善。
技术实现思路
本技术的目的是解决的上述不足，提供一种高频刀安全保护控制系统。技术方案一种高频刀安全保护控制系统，其特征在于具有主控制器模块，操作界面，报警模块，PWM模块，D/A输出模块，A/D采样模块，继电器控制模块，脚踏板控制模块，断电保护模块，隔离串口通讯模块；所述主控制器模块，用于协调并控制各个模块的工作，采样部分即时反馈信号，并具有人机交互接口；所述操作界面，包括按键、指示灯和LED数码管，用于建立人机交互界面，显示当前工作状态和工作参数，并且在系统出错时显示相应的错误代码；所述报警模块，包括蜂鸣器和指示灯以及LED数码管，用于告知各种参数设置错误，传感器检测错误，以及实时功率输出错误等，并有相应的错误提示代码；所述PWM模块，从控制器输出高频基波和主控制器输出载波共同控制高频刀的射频功率输出，并且在PWM输出端设有积分反馈信号供从控制器采样，用于实施控制功率输出；所述D/A输出模块，从控制器用于实时控制高频刀当前工作模式和输出功率下的反馈信号的比较阈值；所述A/D采样模块，系统采用全闭环即时反馈技术，在逆变电源的输入输出节点均有反馈信号供主从控制器采样，在射频功率输出端也设有电压和电流反馈回路，此外还有人体阻抗反馈回路供主从控制器采样，这样系统对输出功率进行多样化控制，大大提高了射频输出功率控制的安全性和精确性；所述继电器控制模块，继电器的闭合控制依赖于选定的工作模式和设置的输出功率，根据不同的设置有选择的开闭继电器以提供相应的功率控制和反馈信号；所述脚踏板控制模块，包括脚踏开关和隔离供电电路，脚踏模块用于调节实时输出功率的增大或减小；所述断电保护模块，包括电源检测和自动切换电路，当系统断电时，控制系统部分的双口 RAM自动切换到3V锂电池供电，保护当前工作参数；所述隔离串口通讯模块，系统配备带隔离的RS232电脑通讯接口。上述的高频刀安全保护控制系统，所述高频刀安全保护控制系统还包括统计与管理模块，系统配置512kB Flash、4kB双口 RAM和8kB EEPROM。上述的闻频刀安全保护控制系统，所述闻频刀安全保护控制系统还包括REM检测模块。上述的高频刀安全保护控制系统，所述REM检测模块，识别患者回路极板是否带有REM功能，根据采样的接触电阻值判断是否超出安全值范围，并发出警告。·本技术与现有技术相比具有下列优点1、现有技术多采用开环或半闭环反馈技术控制高频刀的射频功率输出，与之相t匕，本技术采用的是全闭环反馈技术，在功率输出部分设有多个电压、电流采样点，并且对人体阻抗进行采样分析，以便手术过程中根据人体阻抗的变化，调节输出功率，极大的提高了功率输出的安全性。2、控制系统的主从控制器采用IDT71342双口 RAM通讯。基于双口 RAM的主从控制器通讯，两个端口均具有独立的控制信号线、地址线和数据线，当左右端口对不同存储空间进行读写操作时，可以同时进行数据的存取；若对共享区域中的同一个存储单元同时进行存储操作时，则IDT71342自动完成访问权限仲裁，完全独立于主从控制器。主从控制器Atmegal280+双口 RAM控制方式，很好地解决了高频刀使用过程中高速数据传输的要求，同时能够完成复杂的数据处理工作，从而兼顾了数据处理所需要的大吞吐量和高速性。3、本技术在软件控制方面采用了剂量测定误差算法和即时反馈PID算法相结合，两种算法均基于选定的工作模式和设置的输出功率参数进行输出功率的实时调节。4、系统带有REM检测模块，系统自动识别患者回路极板是否带有REM功能，对患者回路阻抗进行检测，依据是否带有REM功能进行计算功率输出是否安全。附图说明图1是高频刀安全保护控制系统结构图。图2是高频刀安全保护控制系统原理图。图3是高频刀输出功率控制流程图。具体实施方式以下结合附图对本技术的实施方式作进一步的描述。参照图1和图2，高频刀安全保护控制系统包括主控制器模块，用于协调并控制各个模块的工作，采样部分即时反馈信号，并具有人机交互接口 ；从控制器模块，用于控制高频刀的射频功率输出和采样即时反馈信号；双口 RAM模块，用于主从控制器通讯；隔离串口 RS232模块，用于高频刀和电脑通讯，便于操作人员联机操作高频刀。主从控制器采用Atmel公司的Atmegal280芯片，该芯片具有速度高、存储容量大、资源丰富等特点。主控制器Atmegal280用于协调并控制各个模块的工作，采样部分即时反馈信号，并具有人机交互接口和隔离串口通讯模块，通过操作界面或者电脑，设定当前工作状态和工作参数，并把设置参数存储到双口 RAM的共享区域，供从控制器读取。当系统设置错误或者系统自检不成功时，蜂鸣器开始鸣声，LED灯以及LED数码管中显示错误代码，用于告知各种参数设置错误，传感器检测错误，以及实时功率输出错误等，并有相应的错误提示代码。射频功率输出的PWM控制，高频刀的工作频率和输出波数由从控制器定时器3的PWM输出高频基波，高频基波为高频刀工作频率和主控制器定时器3的PWM输出载波控制共同控制完成；高频刀输出功率调节电路由从控制器定时器I的PWM输出基波和主控制器定时器I的PWM输出载波共同控制完成。操作界面包括指示灯、LED数码管和按键及驱动电路，并由主控制器的H) 口、PJ5:2和PL 口控制，完成工作模式切换和功率设置，以及各种状态指示和错误提示等。系统串口通讯模块采用带隔离的RS232 ADM3251E芯片，避免产生干扰。从而保证 在新的回路引入的情况下，不降低高频刀系统的安全性。串口通讯模块连接主从控制器的USART0，用于电脑控制高频刀工作时，实现上下位机实时通讯，并且编有相应的通讯代码。从控制器Atmegal280在主控制器给予复位信号后，开始运行,从双口 RAM共享区读取当前设置命令，对命令进行分析后，使能D/A输出和PWM输出，开闭相应的继电器提供功率输出和反馈信号等级。D/A输出模块采用4路输出TLC7226芯片，从控制器通过总线控制D/A输出，用于实时控制高频刀当前工作模式和输出功率下的反馈信号的比较阈值。A/D采样模块，主从控制器Atmegal280自带16路10位本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高频刀安全保护控制系统，其特征在于：具有主控制器模块，操作界面，报警模块，PWM模块，D/A输出模块，A/D采样模块，继电器控制模块，脚踏板控制模块，断电保护模块，隔离串口通讯模块；所述主控制器模块，用于协调并控制各个模块的工作，采样部分即时反馈信号，并具有人机交互接口；所述操作界面，包括按键、指示灯和LED数码管，用于建立人机交互界面，显示当前工作状态和工作参数，并且在系统出错时显示相应的错误代码；所述报警模块，包括蜂鸣器和指示灯以及LED数码管，用于告知各种参数设置错误，传感器检测错误，以及实时功率输出错误等，并有相应的错误提示代码；所述PWM模块，从控制器输出高频基波和主控制器输出载波共同控制高频刀的射频功率输出，并且在PWM输出端设有积分反馈信号供从控制器采样，用于实施控制功率输出；所述D/A输出模块，从控制器用于实时控制高频刀当前工作模式和输出功率下的反馈信号的比较阈值；所述A/D采样模块，系统采用全闭环即时反馈技术，在逆变电源的输入输出节点均有反馈信号供主从控制器采样，在射频功率输出端也设有电压和电流反馈回路，此外还有人体阻抗反馈回路供主从控制器采样，这样系统对输出功率进行多样化控制，大大提高了射频输出功率控制的安全性和精确性；所述继电器控制模块，继电器的闭合控制依赖于选定的工作模式和设置的输出功率，根据不同的设置有选择的开闭继电器以提供相应的功率控制和反馈信号；所述脚踏板控制模块，包括脚踏开关和隔离供电电路，脚踏模块用于调节实时输出功率的增大或减小；所述断电保护模块，包括电源检测和自动切换电路，当系统断电时，控制系统部分的双口RAM自动切换到3V锂电池供电，保护当前工作参数；所述隔离串口通讯模块，系统配备带隔离的RS232电脑通讯接口。...

【技术特征摘要】
1.一种高频刀安全保护控制系统，其特征在于具有主控制器模块，操作界面，报警模块，PWM模块，D/A输出模块，A/D采样模块，继电器控制模块，脚踏板控制模块，断电保护模块，隔离串口通讯模块；所述主控制器模块，用于协调并控制各个模块的工作，采样部分即时反馈信号，并具有人机交互接口；所述操作界面，包括按键、指示灯和LED数码管，用于建立人机交互界面，显示当前工作状态和工作参数，并且在系统出错时显示相应的错误代码；所述报警模块，包括蜂鸣器和指示灯以及LED数码管，用于告知各种参数设置错误，传感器检测错误，以及实时功率输出错误等，并有相应的错误提示代码；所述PWM模块，从控制器输出高频基波和主控制器输出载波共同控制高频刀的射频功率输出，并且在PWM输出端设有积分反馈信号供从控制器采样，用于实施控制功率输出；所述D/A输出模块，从控制器用于实时控制高频刀当前工作模式和输出功率下的反馈信号的比较阈值；所述A/D采样模块，系统采用全闭环即时反馈技术，在逆变电源的输入输出节点均有反馈信号供主从控制器采样，在射频功率输出端也设有电压和电流反馈回路，此外还有人体阻抗反馈回路...

【专利技术属性】
技术研发人员：项莹莹，孔令成，储建华，叶晓东，张志华，
申请(专利权)人：常州先进制造技术研究所，
类型：实用新型
国别省市：