一种体内碎石仪电路及脉冲放电碎石方法与流程

本发明涉及医用电子设备技术领域，尤其涉及一种体内碎石仪电路及脉冲放电碎石方法。

背景技术：

体内结石属于多发病和常见病，人体肝胆系统、泌尿系统以及消化系统均属于容易形成结石的器官和部位。结石的病因复杂，危害巨大，给病患带来很大的伤痛和影响。如不及时治疗，将会严重地威胁人们的健康与生命。

传统的手术治疗结石创伤较大，术后并发症难以避免，给患者带来长期的不适，并有大大诱发其它严重疾病的潜在风险，不能满足患者康复的需要。因此安全有效的碎石排石方法是医护工作者和科研人员所追求的医学目标。目前用于碎石的设备有：体外冲击波碎石机、超声波碎石机和激光碎石机等。

其中，“体外冲击波碎石”是利用液电或电磁冲击波发生器发射高能量的冲击波，穿透人体，聚焦在体内尿路结石上，释放能量将结石击碎，结石碎片自然排出；“超声波碎石”是在患者结石处设置一个圆形的槽，超声波发射器在槽的中央通过超声波回声的强大冲击力来击碎体内结石，无需开刀，不会对身体造成伤害；“激光碎石”是目前众多外科手术用激光中最新的一种。激光发生器产生的能量可使光纤末端与结石之间的水汽化，形成微小的空泡，并将能量传至结石，使结石粉碎成粉末状。

然而，上述几种碎石机都具有共同的局限：

1、对结石的定位精度较差。

2、对患者身体的非患病部位伤害较大。

3、无法根据结石的大小和性质，用特定的放电频率和辐值进行碎石，难以满足不同结石类型的手术要求。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种体内碎石仪电路及脉冲放电碎石方法，以解决现有技术中的碎石仪存在的定位精度差、手术操作部位过大等的问题，以及现有的碎石方法存在的无法根据结石性质大小而施加合适的电击频率和辐值的缺陷。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供的一种体内碎石仪电路，包括控制模块、充电模块；所述控制模块包括复式增强脉冲放电控制单元；所述控制模块通过所述复式增强脉冲放电控制单元控制所述充电模块实施充电和放电。

进一步，所述控制模块还包括高速光耦驱动模块和高压开关控制模块；所述复式增强脉冲放电控制单元依次与所述高速光耦驱动模块、所述高压开关控制模块电连接。该技术方案的技术效果在于：高速光耦驱动模块根据复式增强脉冲放电控制单元输出的信号来控制高压开关控制模块，以实现特定脉冲模式的碎石放电。

进一步，所述充电模块包括高压充电驱动模块和高压电容阵列；所述高速光耦驱动模块依次与所述高压充电驱动模块、所述高压电容阵列、所述高压开关控制模块电连接。该技术方案的技术效果在于：高速光耦驱动模块用于信号的高速传输与隔离。复式增强脉冲放电控制单元通过高速光耦驱动模块控制高压充电驱动模块将充电控制脉冲隔离转换后驱动高压充电igbt驱动电路对高压电容阵列进行充电。

进一步，所述高压电容阵列由多个不同电容值的电容并联组成。该技术方案的技术效果在于：通过控制不同电容值的电容开关，能够实现不同的蓄电和放电效果，满足不同的碎石功能。

进一步，还包括放电电极；所述放电电极连接所述高压开关控制模块，用于向人体结石输出放电脉冲。该技术方案的技术效果在于：放电电极是一对具有一定间隙的主电极和副电极，在瞬间通正负电，主电极和副电极分别带有正负电压而于瞬间导通、产生爆炸，从而利用电极放电产生冲击波。放电电极连接高压开关控制模块，得以按照控制模块的信号输出放电脉冲。

本发明提供的一种脉冲放电碎石方法，充电模块根据复式增强脉冲放电控制单元输出的信号进行充电，并进行脉冲式放电。

进一步，所述脉冲式放电包括三连击放电脉冲：输出3次连续放电脉冲，其放电间隔为300毫秒，放电时间为0.5微秒，放电电压为2000伏特。该技术方案的技术效果在于：三连击放电脉冲间隔时间较长，连续放电次数也仅为三次，适用于电击软质的结石。

进一步，所述脉冲式放电包括十连击放电脉冲：输出10次连续放电脉冲，其放电间隔为14毫秒，放电时间为0.5微秒，放电电压为2000伏特。该技术方案的技术效果在于：十连击放电脉冲的放电次数较多，连续放电次数为十次，适用于电击较软的结石。

进一步，所述脉冲式放电包括快速循环放电脉冲：每间隔1秒循环输出一组5个连续放电脉冲，放电间隔为18毫秒，放电时间为0.5微秒，放电电压为2000伏特。该技术方案的技术效果在于：快速循环放电脉冲按组输出脉冲放电，其放电脉冲次数较多，间隔时间更短，适用于电击较硬的结石。

进一步，所述脉冲式放电包括复式增强循环放电脉冲：每间隔800毫秒循环输出一组由40个脉冲组成、频率由慢至快的连续放电脉冲，单个脉冲放电时间为0.5微秒，放电电压为2000伏特。该技术方案的技术效果在于：复式增强循环放电脉冲按组输出脉冲放电，且每组脉冲的放电次数很多，频率也越来越大，适用于电击硬质的结石。

本发明的有益效果是：

1、体内碎石仪电路采用控制电路进行定位，对结石的定位精度较高。

2、体内碎石仪电路的控制模块能够根据结石的大小和性质输出合适的脉冲电击，对患者身体的非患病部位伤害较小。

3、脉冲放电碎石方法能够根据结石的大小和性质输出合适的脉冲电击，增加碎石设备的适用性，提高碎石效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的体内碎石仪电路的模块结构图；

图2为本发明提供的体内碎石仪电路的高压开关控制模块电路原理图；

图3为本发明提供的体内碎石仪电路的高压充电驱动模块的电路原理图；

图4为本发明提供的体内碎石仪电路的高压电容阵列的电路原理图；

图5为本发明提供的脉冲放电碎石方法实施例一的脉冲模式图；

图6为本发明提供的脉冲放电碎石方法实施例二的脉冲模式图；

图7为本发明提供的脉冲放电碎石方法实施例三的脉冲模式图；

图8为本发明提供的脉冲放电碎石方法实施例四的脉冲模式图。

附图标记：

1-控制模块；2-充电模块；

3-复式增强脉冲放电控制单元；4-高速光耦驱动模块；

5-高压开关控制模块；6-高压充电驱动模块；

7-高压电容阵列；8-放电电极。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供了一种体内碎石仪电路，其中：图1为本发明提供的体内碎石仪电路的模块结构图。如图1所示，体内碎石仪电路的结构包括控制模块1、充电模块2。具体地，控制模块1包括复式增强脉冲放电控制单元3。其中，控制模块1通过复式增强脉冲放电控制单元3控制充电模块2实施充电和放电。需要说明的是，控制模块1优选为arm控制模块。arm控制模块的处理器具有体积小、低功耗、低成本、高性能、兼容性好、执行效率高以及寻址方式灵活简单等优点。

目前用于碎石的设备有：体外冲击波碎石机、超声波碎石机和激光碎石机等。其中，“体外冲击波碎石”是利用液电或电磁冲击波发生器发射高能量的冲击波，穿透人体，聚焦在体内尿路结石上，释放能量将结石击碎，结石碎片自然排出；“超声波碎石”是在患者结石处设置一个圆形的槽，超声波发射器在槽的中央通过超声波回声的强大冲击力来击碎体内结石，无需开刀，不会对身体造成伤害；“激光碎石”是目前众多外科手术用激光中最新的一种。激光发生器产生的能量可使光纤末端与结石之间的水汽化，形成微小的空泡，并将能量传至结石，使结石粉碎成粉末状。然而，上述几种碎石机都具有共同的局限：1、对结石的定位精度较差。2、对患者身体的非患病部位伤害较大。3、无法根据结石的大小和性质，用特定的放电频率和辐值进行碎石，难以满足不同结石类型的手术要求。

本发明的体内碎石仪电路，能够较好地解决上述问题。首先，体内碎石仪电路采用控制电路进行定位，对结石的定位精度较高。其次，体内碎石仪电路的控制模块1能够根据结石的大小和性质输出合适的脉冲电击，对患者身体的非患病部位伤害较小。

图2为本发明提供的体内碎石仪电路的高压开关控制模块5电路原理图。在本实施例的可选方案中，如图1、2所示，进一步地，控制模块1还包括高速光耦驱动模块4和高压开关控制模块5。具体地，复式增强脉冲放电控制单元3依次与高速光耦驱动模块4、高压开关控制模块5电连接。在本实施例中，高速光耦驱动模块4用于信号的高速传输与隔离。高速光耦驱动模块4能够根据复式增强脉冲放电控制单元3输出的信号来控制高压开关控制模块5，以实现特定脉冲模式的碎石放电。

图3为本发明提供的体内碎石仪电路的高压充电驱动模块6的电路原理图，图4为本发明提供的体内碎石仪电路的高压电容阵列7的电路原理图。在本实施例的可选方案中，如图1、3、4所示，进一步地，充电模块2包括高压充电驱动模块6和高压电容阵列7。具体地，高速光耦驱动模块4依次与高压充电驱动模块6、高压电容阵列7、高压开关控制模块5电连接。由于高速光耦驱动模块4用于信号的高速传输与隔离。复式增强脉冲放电控制单元3能够通过高速光耦驱动模块4控制高压充电驱动模块6将充电控制脉冲隔离转换后驱动高压充电igbt驱动电路对高压电容阵列7进行充电。而高压电容阵列7则通过高压开关控制模块5向外输出脉冲放电。

在本实施例的可选方案中，进一步地，高压电容阵列7采用多个不同电容值的电容并联组成。通过控制不同电容值的电容开关，能够实现不同的蓄电和放电效果，满足不同的碎石功能。并且，高压电容阵列7设计为可以采用不同的控制继电器进行电容容量组合充电，从而构成所需的放电能量。

在本实施例的可选方案中，如图1所示，进一步地，体内碎石仪电路还包括放电电极8，该放电电极8连接高压开关控制模块5，用于向人体结石直接输出放电脉冲。放电电极8是一对具有一定间隙的主电极和副电极，在瞬间通正负电，主电极和副电极分别带有正负电压而于瞬间导通、产生爆炸，从而利用电极放电产生冲击波。放电电极8连接高压开关控制模块5，得以按照控制模块1的信号输出放电脉冲。

图5为本发明提供的脉冲放电碎石方法实施例一的脉冲模式图；图6为本发明提供的脉冲放电碎石方法实施例二的脉冲模式图；图7为本发明提供的脉冲放电碎石方法实施例三的脉冲模式图；图8为本发明提供的脉冲放电碎石方法实施例四的脉冲模式图。如图5～8所示，本发明提供还一种脉冲放电碎石方法，充电模块2根据复式增强脉冲放电控制单元3输出的信号进行充电，并进行脉冲式放电。

脉冲放电碎石方法实施例一：

在本实施例的可选方案中，如图5所示，优选地，脉冲式放电采用三连击放电脉冲。具体操作形式为：复式增强脉冲放电控制单元3控制高压开关控制模块5输出3次连续放电脉冲，其放电间隔为300毫秒，放电时间为0.5微秒，放电电压为2000伏特。由于三连击放电脉冲间隔时间较长，连续放电次数也仅为三次，适用于电击软质的结石。

脉冲放电碎石方法实施例二：

在本实施例的可选方案中，如图6所示，优选地，脉冲式放电采用十连击放电脉冲。具体操作形式为：复式增强脉冲放电控制单元3控制高压开关控制模块5输出10次连续放电脉冲，其放电间隔为14毫秒，放电时间为0.5微秒，放电电压为2000伏特。由于十连击放电脉冲的放电次数较多，连续放电次数为十次，适用于电击较软的结石。

脉冲放电碎石方法实施例三：

在本实施例的可选方案中，如图7所示，优选地，脉冲式放电采用快速循环放电脉冲。具体操作形式为：复式增强脉冲放电控制单元3控制高压开关控制模块5每间隔1秒循环输出一组5个连续放电脉冲，放电间隔为18毫秒，放电时间为0.5微秒，放电电压为2000伏特。由于快速循环放电脉冲按组输出脉冲放电，其放电脉冲次数较多，间隔时间更短，适用于电击较硬的结石。

脉冲放电碎石方法实施例四：

在本实施例的可选方案中，如图8所示，优选地，脉冲式放电采用复式增强循环放电脉冲。具体操作形式为：复式增强脉冲放电控制单元3控制高压开关控制模块5每间隔800毫秒循环输出一组由40个脉冲组成、频率由慢至快的连续放电脉冲，单个脉冲放电时间为0.5微秒，放电电压为2000伏特。由于复式增强循环放电脉冲按组输出脉冲放电，且每组脉冲的放电次数很多，频率也越来越大，适用于电击硬质的结石。

综上所述，脉冲放电碎石方法能够根据结石的大小和性质输出合适的脉冲电击，增加碎石设备的适用性，提高碎石效果。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。