电外科能量传输装置和系统的制作方法
【专利说明】电外科能量传输装置和系统
[0001]本实用新型申请为在2013年6月25日提交的申请号为201320365914.9的实用新型的分案申请。
技术领域
[0002]本公开一般涉及对于诸如例如在用于向组织传输电外科能量的电外科能量传输系统中使用的电外科能量传输装置的功率装置收获电磁能。
【背景技术】
[0003]利用电外科能量的电外科能量传输系统和过程被设计，以安全地向目标组织传输电外科能量。可通过各种政府或工业规章或标准调节用于传输能量的能量传输操作或过程，诸如，例如，确保电外科设备不干涉其它的电子设备的用于医疗设备或电磁兼容(EMC)规章和标准的FCC规章和标准。工业标准可涉及病人安全，诸如，例如，在产生器与病人之间提供足够的电气隔离。因而，能量产生和传送装置被特别设计，以减少不希望的能量传输并使其最小化。
[0004]一种常用于在电外科产生器中确保病人安全的实际是在产生器与病人之间创建隔离屏障。例如，可以通过隔离产生器输出与大地提供病人隔离。也可通过诸如例如会在一个或多个预定的频率(例如，60Hz)下具有低的阻抗的变压器或电容器的各种一般接受的电路提供隔离屏障。
[0005]虽然提供电气隔离屏障的实践对于系统的能量传输方面一般是有效的，但是，这些技术、实践和电路不能有效地在产生器和DC电力电路与能量传输装置中的控制电路之间提供隔离。
[0006]在产生器与供电控制电路之间提供隔离的其它装置包含在能量传输装置中设置传输装置电源，以独立地向能量传输装置供电。例如，可对于能量传输装置设置电池(或其它适当的能量存储装置)或电力产生源，以在产生器与能量传输装置中的供电控制电路之间提供完全的电气隔离。但是，设置用于传输装置的单独的电源需要添加用于充电和/或充电监视的电路、用于防止当电源不适当地起作用或者不对于适当的操作提供足够的能量时使用的电路。另外，设置现成或定制DC电源或电力供给以提供电路隔离成本昂贵，由此增加每个产品总成本。
[0007]用于对于能量传输装置提供DC电力的另一系统和方法是，如下面教导的那样，收获设置在隔离的能量传输电路中的能量的一部分，以向能量传输装置中的供电的控制电路提供电力。
[0008]在诸如射频识别(RFID)系统、安全监视和远程感测等的大量的领域中，收获通过空气传送的用于向电子装置供电的RF能量是极其重要的。例如，RFID系统包含大量的射频标签或发射机应答器(RFID标签)和一个或多个射频读取器或询问器(RFID读取器)。RFID标签一般包含诸如互补金属氧化物半导体(CMOS)芯片的集成电路(IC)芯片和与其连接的用于允许RFID标签通过RF信号在空气接口上与RFID读取器通信的天线。在典型的RFID系统中，一个或多个RFID读取器询问RFID标签存储于其上面的信息，这些信息可以为例如识别号码、用户写入数据或感测的数据。
[0009]RFID标签一般分为无源标签或有源标签。无源RFID标签不具有内部电源。事实上，通过从RFID读取器进入的RF信号在无源RFID标签的天线中感应的电流提供足以使得标签中的IC芯片或多个芯片通电或者传送响应的电力。一种称为背散射技术的无源标签技术通过背散射从RFID读取器发送的载波信号产生信号。在美国专利6289237和6615074中描述的另一技术中，来自RFID读取器的RF能量通过天线/匹配电路/电荷泵组合被转换成DC电压。DC电压然后被用于在例如不同的频率下将向RFID读取器传送信息的处理器/传送器/天线组合供电。在任意的情况下，标签或硅裸片的区域是十分贵重的，因此，最有效地使用其上面的空间是有利的。
[0010]可以使用多个天线以从RF信号产生DC电压。例如，RFID标签可使用两个或更多个偶极天线，这里，从两个或更多个偶极天线中的一个产生的能量中的较大的一个是选择和使用的一个。但是，由于用于“失败者”天线的能量不被使用，因此，这没有有效地使用标签空间。
[0011]根据本公开的一些实施例的能量收获电路使用多个天线，使得每个天线被构建为接收具有RF频率范围的RF信号。用于天线的RF频率范围可以以特定的RF频率为中心，或者，天线或者多个天线可从范围较宽的频率收集能量。与各天线耦合的匹配网络和电路产生多个DC电压信号，并且，多个电压信号被组合，以产生用于将RFID标签或发射机应答器供电的组合DC电压。
[0012]RFID和/或换能器使用各种能量收获技术以识别特定的装置和/或将其供电，其中，标签/换能器接收从外面产生和传送的能量信号。因而，由能量收获电路产生的能量的量是可变的，并且依赖于换能器的强度和RFID和换能器之间的距离和传送的能量信号。
【实用新型内容】
[0013]参照附图详细地描述当前公开的微波天线组件的实施例，其中，类似的附图标记表示类似或相同的要素。如这里以及常规使用的那样，术语“远端”指的是最远离用户的部分，术语“近端”指的是最接近用户的部分。另外，诸如“之上”、“之下”、“向前”、“向后”等指的是附图的取向或部件的方向，并且，使用只是为了便于描述。
[0014]术语“能量”、“电外科能量”和“电外科能量信号”指的是广泛包括用于治疗组织的所有类型的能量，例如，RF能量、超声能量、微波能量、热能、光能等。术语“治疗”指的是通过使用能量对于组织执行外科治疗，例如，组织的加热、密封或通电切割，并且，术语“临床效果”指的是随后的治疗的结果。
[0015]本申请适用于使用能量收获技术和来自RFID领域的技术的电外科系统，其中，电外科系统的本质和目的是产生电外科能量并将其传输到病人组织。因而，电外科能量传输装置包括电外科能量传输电路和收获来自电外科能量传输电路的足够的能量以向电外科能量传输装置上的一个或多个功能供电并使其操作的能量收获电路。
[0016]本实用新型解决的一个技术问题在于通过消除连接于电外科产生器与电外科能量传输装置之间的控制电力连接和通信电路改善病人隔离并进一步提高病人安全性。
[0017]本实用新型公开了一种电外科能量传输装置，其特征在于包括:
[0018]被配置为从电外科能源接收具有主频率的电外科能量信号的并选择性地向能量传输元件提供电外科能量信号的能量传输电路；与能量传输电路操作连接并被配置为选择性地使得电外科能量能够流向能量传输元件的控制电路；和能量收获系统，包含:多个能量收获电路，多个能量收获电路中的每一个包含:调谐到特定的频率的能量收获天线；被配置为在特定的频率下从能量收获天线接收RF信号并整流RF信号以及产生DC信号的匹配电路；和被配置为接收并存储DC信号的能量存储装置；和与能量存储装置连接并被配置为向能量传输电路和控制电路中的至少一个提供调节的DC电压的电压调节器。
[0019]可选地，多个能量收获电路中的至少一个被调谐到电外科能源的主频率。
[0020]可选地，控制电路还包含:被配置为在控制电路与电外科能源之间提供无线连接的通信电路。
[0021]可选地，多个能量收获电路不被调谐到电外科能源的主频率。
[0022]本实用新型还涉及一种电外科能量传输系统，其特征在于包括:被配置为产生并传输具有主频率的电外科能量信号的电外科产生器，该电外科产生器包含:产生器控制电路；和产生器收发器，具有被配置为从电外科产生器接收电外科信号的第一端和第二端的传送线；和与传送线的第二端连接并被配置为从其接收电外科能量信号的电外科能量传输装置，电外科能量传输装置包含:被配置为选择性地向能量传输元件提供电外科能量信号的能量传输电路；与能量传输电路操作连接并被配置为选择性地使得电外科能量能够流向能量传输元件的装置控制电路；装置收发器；和被配置为向装置控制电路和装置收发器提供电力信号的能量收获系统，能量收获系统包含:被配置为收获来自电磁信号的能量的收获天线阵列；和被配置为从收获天线阵列接收收获的能量并将收获的能量的至少一部分转换成电力信号的收获控制电路，其中，控制信号在产生器收发器与装置收发器之间被无线传送。
[0023]可选地，收获控制电路还包含:被配置为接收并存储收获的能量的至少一部分的能量存储装置；和向装置控制电路和装置收发器提供电力信号作为调节的DC电压信号的电压调节器。
[0024]可选地，电外科能量信号选自RF能量、超声能量、微波能量、热能和光能的组。
[0025]可选地，收获天线阵列还包含:多个能量收获电路，多个能量收获电路中的每一个包含:调谐到特定的频率的能量收获天线；和被配置为在特定的频率下从能量收获天线接收RF信号并整流RF信号以及产生DC信号的匹配电路。
[0026]可选地，多个能量收获电路中的每一个的特定的频率不同。
[0027]可选地，多个能量收获电路中的每一个的特定的频率不与主频率相等。
[0028]可选地，电外科能量信号是微波频率范围中的微波能量信号，并且，传送线是波
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[0029]可选地，电外科能量信号是RF频率范围中的RF能量信号。