基于电量监控的射频消融电路及设备的制作方法

1.本实用新型涉及射频消融技术领域，特别涉及一种基于电量监控的射频消融电路及设备。


背景技术：

2.射频消融治疗是在图像引导下，将射频能量精准穿刺至肿瘤靶区实施微创消融术的一种精准微创手术。在消融过程中，为了保障射频消融治疗效果，射频消融装置需要输出足够的射频能量。
3.传统射频消融装置包括：恒压射频消融装置和恒功率射频消融装置。其中，恒压射频消融装置，在射频消融过程中，将施加在消融目标上的电压设置为恒定电压。恒功率射频消融装置，通过检测射频信号的电压和电流值，调整输出电压值，实现功率的恒定输出。
4.现有技术中，恒压射频消融装置和恒功率射频消融装置是通过监控射频消融装置中的不同电信号值(电压、电流、温度、阻抗)控制射频输出功率，在消融过程中，多种干扰因素的存在会导致被测电信号值出现偏差，从而会造成射频装置输出的最终能量值不稳定，达不到预期的消融效果。


技术实现要素：

5.本实用新型针对上述现有技术中存在的问题，提出一种基于电量监控的射频消融电路及设备，可以解决现有技术中射频装置输出的最终能量值不稳定，达不到预期的消融效果的问题。
6.为解决上述技术问题，本实用新型是通过如下技术方案实现的：
7.根据本实用新型的第一方面，提供一种基于电量监控的射频消融电路，方波发生模块、控制模块、供电模块、射频产生模块以及电能计量模块；其中，
8.所述方波发生模块分别与所述控制模块、所述射频产生模块相连，以在所述控制模块的控制下向所述射频产生模块输出方波信号；
9.所述控制模块与所述供电模块相连，所述供电模块与所述射频产生模块相连，以在所述控制模块的控制下向所述射频产生模块输出电源信号；
10.所述电能计量模块分别与所述控制模块、所述射频产生模块相连，以监测所述射频产生模块输出电能的累积总电量信息，并将所述累积总电量信息反馈至所述控制模块。
11.较佳地，所述方波发生模块包括：第一脉冲调制器以及第二脉冲调制器；
12.所述射频产生模块包括：第一场效应管、第二场效应管以及变压器；
13.所述控制模块分别与所述第一脉冲调制器的输入端、第二脉冲调制器的输入端相连；
14.所述第一脉冲调制器的输出端与所述第一场效应管的栅极相连；
15.所述第二脉冲调制器的输出端与所述第二场效应管的栅极相连；
16.所述第一脉冲调制器输出的第一方波信号与所述第二脉冲调制器输出的第二方
波信号相位相反；
17.所述第一场效应管的漏极与所述变压器的初级线圈的一端相连；
18.所述第二场效应管的漏极与所述变压器的初级线圈的另一端相连；
19.所述电能计量模块直接或间接连接所述变压器的次级线圈。
20.较佳地，所述电能计量模块包括：电流采样单元、电压采样单元、计量单元以及数据处理单元；其中，
21.所述电流采样单元的输入端连接所述射频产生模块的输出侧，以检测所述射频产生模块输出侧的电流信息；
22.所述电压采样单元的输入端连接所述射频产生模块的输出侧，以检测所述射频产生模块输出侧的电压信息；
23.所述电流采样单元的输出端连接所述计量单元的电流信号输入端，以向所述计量单元反馈所述电流信息；
24.所述电压采样单元的输出端连接所述计量模块的电压信号输入端，以向所述计量单元反馈所述电压信息；
25.所述计量单元的输出端连接所述数据处理单元，以向所述数据处理单元反馈有功高频脉冲、电流有效值脉冲或有功高频脉冲、电压有效值脉冲；
26.所述数据处理单元的输出端连接所述控制模块，以向所述控制模块反馈所述累积总电量信息。
27.较佳地，所述电能计量模块还包括：电源单元；
28.所述电源单元的输出端与所述计量单元的电源端、所述数据处理模块的电源端相连。
29.较佳地，所述电能计量模块还包括：滤波电容；
30.所述滤波电容的第一端连接所述电源单元的输出端，所述滤波电容的第二端接地。
31.较佳地，所述计量单元包括：计量芯片，所述计量芯片直接或间接连接所述电流采样单元，以获取所述电流信息，所述计量芯片直接或间接连接所述电压采样单元，以获取所述电压信息，所述计量芯片连接所述数据处理单元，以反馈所述有功高频脉冲、电流有效值脉冲或有功高频脉冲、电压有效值脉冲。
32.较佳地，所述计量单元还包括：滤波子单元，所述滤波子单元包括以下至少之一：第一滤波子单元、第二滤波子单元、第三滤波子单元；其中，
33.所述电流采样单元的第一输出端通过所述第一滤波子单元连接至所述计量单元的第一电流信号输入端；
34.所述电流采样单元的第二输出端通过所述第二滤波子单元连接至所述计量单元的第二电流信号输入端；
35.所述电压采样单元的输出端通过所述第三滤波子单元连接至所述计量单元的电压信号输入端。
36.较佳地，所述第一滤波子单元包括：第一滤波电阻、第一滤波电容；
37.所述电流采样单元的第一输出端通过所述第一滤波电阻连接所述计量单元的第一电流信号输入端；所述第一滤波电容的第一端连接所述第一滤波电阻与所述计量单元的
第一电流信号输入端之间的节点，所述第一滤波电容的第二端接地；
38.所述第二滤波子单元包括：第二滤波电阻、第二滤波电容；
39.所述电流采样单元的第二输出端通过所述第二滤波电阻连接所述计量单元的第二电流信号输入端；所述第二滤波电容的第一端连接所述第二滤波电阻与所述计量单元的第二电流信号输入端之间的节点，所述第二滤波电容的第二端接地；
40.所述第三滤波子单元包括：第三滤波电阻、第三滤波电容；
41.所述电压采样单元的输出端通过所述第三滤波电阻连接所述计量单元的电压信号输入端；所述第三滤波电容的一端连接所述第三滤波单元与所述计量单元的电压信号输入端之间的节点，所述第三滤波电容的第二端接地。
42.较佳地，所述计量单元还包括：下拉电阻，所述下拉电阻的一端连接所述计量单元的电压信号输入端，所述下拉电阻的另一端接地。
43.根据本实用新型的第二发明，提供一种基于电量监控的射频消融设备，其包括上述所述的基于电量监控的射频消融电路。
44.本实用新型提供的基于电量监控的射频消融电路及设备，通过对射频消融设备输出的电量进行实时监控，可以为基于电量的射频消融控制提供充分的依据，有助于保障射频消融的最终能量，避免了仅依靠电流、电压等控制而无法得到累积的电量而带来的问题，例如，可通过监控射频消融设备输出的电量实现自动控制射频消融设备的能量输出，确保射频消融过程中输出的能量达到预设值，使消融效果达到预期。
附图说明
45.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
46.图1为本实用新型的一实施例的基于电量监控的射频消融电路的示意图；
47.图2为本实用新型的一较佳实施例的基于电量监控的射频消融电路的示意图；
48.图3为本实用新型的一较佳实施例的电能计量单元的电路原理图。
49.附图标记说明：
50.10-方波发生模块，
51.20-控制模块，
52.30-供电模块，
53.40-射频产生模块，
54.50-电能计量模块，
55.51-电流采样单元，
56.52-电压采样单元，
57.53-计量单元，
58.54-数据处理单元。
具体实施方式
59.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
60.在本实用新型说明书的描述中，需要理解的是，术语“上部”、“下部”、“上端”、“下端”、“下表面”、“上表面”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
61.在本实用新型说明书的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
62.在本实用新型的描述中，“多个”的含义是多个，例如两个，三个，四个等，除非另有明确具体的限定。
63.在本实用新型说明书的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
64.下面以具体地实施例对本实用新型的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
65.一实施例中，提供一种基于电量监控的射频消融电路，其包括：方波发生模块10、控制模块20、供电模块30、射频产生模块40以及电能计量模块50，请参考图1。其中，方波发生模块10分别与控制模块20、射频产生模块40相连，以在控制模块20的控制下向射频产生模块40输出预设条件的射频能量的方波信号；控制模块20与供电模块30相连，控制模块20用于控制供电模块30输出预设电压信号。供电模块30与射频产生模块40相连，以在控制模块的控制下向射频产生模块40输出预设电源信号，方波信号和预设电源信号经过射频产生模块40的处理，向负载端输出射频信号。电能计量模块50分别与控制模块20、射频产生模块40相连，以监测射频产生模块40输出电能的累积总电量信息，并将累积总电量信息反馈至控制模块20。
66.一实施例中，方波发生模块10包括：第一脉冲调制器pwmh以及第二脉冲调制器pwml；射频产生模块40包括：第一场效应管q1、第二场效应管q2以及变压器t1，请参考图2。控制模块20分别与第一脉冲调制器pwmh的输入端、第二脉冲调制器pwml的输入端相连；第一脉冲调制器pwmh的输出端与第一场效应管q1的栅极相连；第二脉冲调制器pwml的输出端与第二场效应管q2的栅极相连。第一脉冲调制器pwmh输出的第一方波信号与第二脉冲调制器pwml输出的第二方波信号相位相反。第一场效应管q1的漏极与变压器t1的初级线圈的一端相连；第二场效应管q2的漏极与变压器t1的初级线圈的另一端相连。电能计量模块50直接或间接连接变压器t1的次级线圈。
67.一实施例中，射频产生模块40还包括：电容c2、电容c3，电容c2的两端分别连接第
一场效应管q1的漏极、源极；电容c3的两端分别连接第二场效应管q2的漏极、源极。
68.一实施例中，电能计量模块50包括：电流采样单元51、电压采样单元52、计量单元53以及数据处理单元54，请参考图2。其中，电流采样单元51的输入端连接射频产生模块40的输出侧，以检测射频产生模块40输出侧的电流信息；电压采样单元52的输入端连接射频产生模块40的输出侧，以检测射频产生模块输出侧的电压信息。电流采样单元51的输出端连接计量单元的电流信号输入端，以向计量单元反馈电流信息；电压采样单元52的输出端连接计量模块的电压信号输入端，以向计量单元53反馈电压信息；计量单元53的输出端连接数据处理单元54，以向数据处理单元54反馈有功高频脉冲、电流有效值脉冲或有功高频脉冲、电压有效值脉冲；数据处理单元54的输出端连接控制模块20，以向控制模块20反馈累积总电量信息。
69.一实施例中，数据处理单元54、控制模块20可以采用两个mcu实现，也可以采用同一个mcu实现。
70.一实施例中，电流采样单元51连接射频产生模块的输出侧的rf_n端，电压采样单元52连接rf_p端，请参考图2。不同实施例中，电流采样单元51也可连接射频产生模块的输出侧的rf_p端，电压采样单元52连接rf_n端。
71.一实施例中，射频产生模块40的次级线圈的一端与rf_n端之间还连接有电容c4。
72.一实施例中，电能计量模块还包括：电源单元55；电源单元55的输出端与计量单元的电源端vdd、数据处理模块的电源端vdd相连。
73.一实施例中，电能计量模块还包括：滤波电容；滤波电容的第一端连接电源单元55的输出端，滤波电容的第二端接地。
74.一实施例中，上述滤波电容包括两个：滤波电容c5、滤波电容c6，滤波电容c5的第一端、滤波电容c6的第二端连接电源单元55的输出端，滤波电容c5、滤波电容c6的第二端接地。
75.一实施例中，计量单元53包括：计量芯片，计量芯片直接或间接连接电流采样单元51，以获取电流信息，计量芯片直接或间接连接电压采样单元52，以获取电压信息。计量芯片连接数据处理单元54，以反馈有功高频脉冲、电流有效值脉冲或有功高频脉冲、电压有效值脉冲。计量芯片的引脚cf输出有功高频脉冲，cf1引脚根据sel设置，输出电流有效值或者电压有效值脉冲。cf、cf1接到数据处理单元的输入端，通过计算cf、cf1的脉冲周期来计算总电量信息：(功率值、电流有效值和电压有效值的大小)。
76.一实施例中，计量单元还包括：滤波子单元，滤波子单元包括以下至少之一：第一滤波子单元、第二滤波子单元、第三滤波子单元。其中，电流采样单元51的第一输出端通过第一滤波子单元连接至计量单元的第一电流信号输入端v1p；电流采样单元51的第二输出端通过第二滤波子单元连接至计量单元的第二电流信号输入端v1n。电压采样单元52的输出端通过第三滤波子单元连接至计量单元的电压信号输入端v2p。
77.其中，v1p和v1n是电流差分信号输入端，在这两根线上都传输信号，这两个信号的振幅相同，相位相反。信号接收端通过比较这两个信号的差值来判断发送端发送的逻辑状态。
78.第一滤波子单元包括：第一滤波电阻r1、第一滤波电容c7。电流采样单元51的第一输出端通过第一滤波电阻r1连接计量单元的第一电流信号输入端v1p；第一滤波电容c7的
第一端连接第一滤波电阻r1与计量单元的第一电流信号输入端v1p之间的节点，第一滤波电容c7的第二端接地。第二滤波子单元包括：第二滤波电阻r2、第二滤波电容c8；电流采样单元51的第二输出端通过第二滤波电阻r2连接计量单元的第二电流信号输入端vin(v1n)；第二滤波电容c8的第一端连接第二滤波电阻r2与计量单元的第二电流信号输入端v1n之间的节点，第二滤波电容c8的第二端接地。第三滤波子单元包括：第三滤波电阻r3、第三滤波电容c9；电压采样单元52的输出端通过第三滤波电阻r3连接计量单元的电压信号输入端v2p；第三滤波电容c9的一端连接第三滤波单元与计量单元的电压信号输入端v2p之间的节点，第三滤波电容c9的第二端接地。
79.一实施例中，计量单元还包括：下拉电阻r4，下拉电阻r4的一端连接计量单元的电压信号输入端v2p，下拉电阻r4的另一端接地。下拉电阻r4用于给输入端口提供一个常态稳定的低电平，避免输入端口处于电平不确定的状态；同时还可以起到防干扰、静电击穿的作用。
80.一实施例中，还提供一种基于电量监控的射频消融设备，其包括上述任一实施例的基于电量监控的射频消融电路。
81.其中一种实施方式中，电能计量模块与rf_n端之间、电量计量模块与rf_p端之间还可设有控制开关，控制开关连接控制模块，进而，部分举例中，可在需要消融时才进行电能计量模块的计量，不消融时关闭对应的检测、计量通路，另部分举例中，可在消融开始一定时长后才导通控制开关实现检测、计量。
82.在利用电量计量模块进行电能计量时，可具有两种模式：
83.一种模式下，可以对一次消融操作过程中所用电量监控，消融停止后再次开启消融，控制模块清除计量模块数据，电能计量模块重新计量。
84.另一种模式下，对设备上电之后，可对多次消融累积总电量进行计量(在消融过程中可能需要进行多次消融)，下次上电时，控制模块才清除计量模块数据，此时，电量重新开始计量。
85.用户可以根据需求在两种模式中选择。
86.在本说明书的描述中，参考术语“一种实施方式”、“一种实施例”、“具体实施过程”、“一种举例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
87.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。