一种调频低温等离子手术刀控制系统及其设备的制作方法

本发明属于医疗设备，特别是涉及一种调频低温等离子手术刀控制系统及其设备。

背景技术：

1、手术是外科疾病治疗最主要的手段，手术器械的选择对手术的效果以及术后恢复等都有重要影响，科研与临床医务人员一直不断地进行新型手术设备的研制与创新，手术器械也从传统的手术刀发展出高频电刀、超声刀、冷刀、等离子等新型的手术设备，与传统机械手术刀相比，使用更方便、效果更好，医生可以根据不同的手术场景需要选择合适的手术设备。高频电刀因其在切割速度、止血效果等方面的优良性能成为临床中应用最广泛的电外科手术设备，但是高频电刀在术中容易引起组织灼伤或结痂，从而影响恢复，且术后患者痛感强烈，主要原因是高频电刀的工作原理是通过电极尖端产生的高密度的高频高压电流与肌体接触时对组织进行加热，使细胞爆裂或者汽化，实现对肌体组织的切割和凝血，其有效工作温度高，一般在100℃以上，由于其手术作用部位温度高，施术过程中难以避免手术目的之外的热损伤。

2、随着学界对低温等离子技术研究的深入，低温等离子技术在外科手术中得到广泛应用，低温等离子手术设备工作时需要在手术电极间注入0.9％的生理盐水，工作时在手术电极两极间产生交变的高频电场激发生理盐水中的离子(na+)在刀头前端形成厚度为100um的等离子体薄层，这些粒子能量可轻易将组织细胞的分子键打断，使细胞裂解为简单的碳水化合物和氧化物(汽化作用)，实现对组织的低温切割和凝血。由于低温等离子手术系统可以在40℃～70℃下完成组织的切割止血、组织消融、皱缩等功能，相比高频电刀能极大地减轻热损伤。低温等离子手术在手术出血量、手术时间、疼痛、术后恢复等方面均有卓越表现，因而被广泛地应用于耳鼻喉手术、妇科、泌尿、骨科等手术等领域。

3、由于电源技术和器件特性的限制，当前的高频手术设备(高频电刀、低温等离子等)均采用单一固定输出频率，如100khz方波、450khz正弦波等。由于其特殊的作用机理，低温等离子手术设备以100khz方波形式输出时，由于方波上升沿/下降沿时间短，当工作于“切割”模式时，刀头产生的热较小，更多的能量被转化为带电离子切割能量，刀头部位的工作温度也就更低，对手术部位的热损伤也就更小，但是由于工作频率低，在有些部位的手术时极易引发低频电流神经刺激，如椎间孔镜手术时诱发脊神经反射(患者痛感剧烈)，泌尿手术时诱发闭孔神经反射(患者抽动)。此类手术就需要等离子手术设备工作于更高的频率以避免诱发神经刺激。当低温等离子手术设备工作于更高的输出频率(如450khz)时，等离子设备输出功率会转换为更多的热，导致刀头部位温度更高，又不适合用于耳鼻喉等要求切割温度更低的手术。为了解决此问题，有生产厂家将一套低频(100khz方波)开关电源电路和一套高频(450khz正弦波)开关电源装配到一套设备中，工作时由操作者根据需要选择，内部通过继电器切换，该方法可以实现一台等离子设备两种工作频率的目标，一定程度上也可以解决单一频率等离子手术引发神经刺激和降低热损伤难以兼顾的问题。但是该实现方法只能为操作者提供两种固定的工作频率选择，制造成本也明显更高，也不能支持临床医生研究低温等离子手术设备各种频率的切割及凝血效果差别以提升施术和临床科研学术水平。

4、公开号为cn109009416b的专利公开了一种低温等离子剥离刀手术设备，所述设备包括：液体输入单元，响应于液体输入信号，向目标体处输入液体从而在发射电极和回路电极之间形成导电介质的薄层；双极电极插口接头，通过高频连接线与高频发生器连接，用于接收高频发生器所产生的第一输入电压；发射电极，经由双极电极插口接头接收高频发生器所产生的第一输入电压，在发射电极和回路电极之间施加第一电压，使得导电介质达到第一温度并且促使所述导电介质被转换为等离子层，从而利用电能激发导电介质产生等离子体，并且基于等离子体的射频能量对目标体进行汽化剥离，回路电极，与发射电极通过相同的导管导入并且在目标体形成导电回路。

5、上述专利提出的手术设备仍然只能输出固定的工作频率；为解决这些问题，现在设计一种调频低温等离子手术刀控制系统及其设备。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种调频低温等离子手术刀控制系统及其设备，通过设置隔离降压模块和调频升压功率输出模块对交流电进行转换调频，通过主控单元和可编程功率输出控制单元配合实现对功率电路的输出控制，可以调整功率电路输出的电压频率，解决了手术电极的输出频率调节问题。

2、为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

3、本发明为一种调频低温等离子手术刀控制系统，包括用于输出工作电压至手术电极结构体的功率输出模块，所述功率输出模块由emc及整流滤波模块、隔离降压模块、调频升压功率输出模块和电极连接识别电路依次连接构成；

4、用于控制功率输出模块的控制模块，所述控制模块包括主控单元和可编程功率输出控制单元以及脚踏开关；所述主控单元通过读取电极连接识别电路的数据获取手术电极结构体的参数数据；所述主控单元输出控制指令至可编程功率输出控制单元；

5、所述可编程功率输出控制单元与隔离降压模块、调频升压功率输出模块电性连接；所述可编程功率输出控制单元根据主控单元的控制指令控制隔离降压模块启停输出低压直流电并模拟移相全桥开关时序输出开关信号，控制调频升压功率输出模块输出设定的频率和电压至手术电极。

6、优选地，所述emc及整流滤波模块将交流输入电源进行滤波整流处理后传输至隔离降压模块，所述隔离降压模块对直流电进行降压后传输至调频升压功率输出模块进行调频升压处理；所述调频升压功率输出模块输出调频升压后的高频交流电能至手术电极结构体。

7、优选地，所述电极连接识别电路读取手术电极结构体的参数数据；所述电极连接识别电路为信息读写存储电路，所述电极连接识别电路读取安装在手术电极结构体上的存储芯片内的数据信息获得手术电极的类型、功率档位和工作频率数据并传输至主控单元。

8、优选地，所述主控单元和可编程功率输出控制单元之间通过隔离模块进行信号隔离，所述隔离模块采用光电隔离模块。

9、优选地，所述主控单元分别与参数设置及显示模块以及脚踏开关电性连接，所述脚踏开关输出开关信号至主控单元，所述主控单元根据开关信号控制手术电极的启停；所述参数设置及显示模块采用触控显示屏，所述参数设置及显示模块向主控单元输入手术电极的工作模式、档位、输出频率数据并进行显示。

10、优选地，所述主控单元还与一液流控制模块电性连接，所述主控单元输出控制指令至液流控制模块；所述液流控制模块根据控制指令控制生理盐水供给设备的开关通断。

11、优选地，还包括开关电源模块1和开关电源模块2，所述开关电源模块1和开关电源模块2的输入端均与交流输入电源连接；所述开关电源模块1用于为可编程功率输出控制模块进行供电，所述开关电源模块2用于为液流控制模块、主控单元和参数设置及显示模块进行供电。

12、一种调频低温等离子手术设备，应用有所述一种调频低温等离子手术刀控制系统。

13、本发明具有以下有益效果：

14、1、本发明通过设置隔离降压模块和调频升压功率输出模块对交流电进行转换调频，通过主控单元和可编程功率输出控制单元配合实现对功率电路的输出控制，可以调整功率电路输出的电压频率。

15、2、本发明能实现100khz-500khz之间选择输出工作频率，帮助临床科研人员进行低温等离子手术应用中工作频率对切割和凝血效果影响方面的实验研究，提升临床科研水平和手术效果。

16、3、本发明中可选择合适的频率达到手术效果的同时避免术中低频神经刺激。

17、4、本发明通过模拟移相全桥软启动输出过程，输出功率响应更快。

18、当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。