个脉冲的最大ON时间被限制为100ms。这保 证了每个脉冲的最小断开部分（在这个实施方案中具有40ms的持续时间），其中待急冷的 且在电压限值阻抗之下的器械尖端将粘附至所述刀片的碎片中的消耗降低至针对未中断 的波形的70%。
[0073] 第二，每个脉冲具有远大于脉冲的平均功率的峰值功率限值。在这个实施方案中， 平均功率电平被限制为30W，但临床医生可以选择有用地将其调节为处在20W与35W之间。 然而，RF信号发生器可能能够产生具有高达100W的循环平均功率电平的RF波形。因此，为 了满足所述脉冲的平均功率电平限制，每140ms脉冲的接通部分在以下情况下可以缩减： 每脉冲递送的能量被计算为超过允许的平均功率电平乘以脉冲周期（例如，30WX0. 14s = 4. 2J) 〇
[0074] 第三，脉冲的每个接通部分的前沿具有较高的切割起始电压限值，接着是较低的 切割持续电压限值，所述较低的切割持续电压限值被维持到所述脉冲的接通部分结束为 止。在这个实施方案中，这个切割起始电压限值从所述脉冲的接通部分的前沿被设定为高 达20ms，并且具有305Vrms的振幅。切割持续电压限值具有290Vrms的振幅。
[0075] 图2中示出了以上特征，图2是示出由RF信号发生器递送的RF能量的电压在单 个RF信号脉冲内如何变化的示意图。每个脉冲的持续时间（周期）T是相同的，例如，在这 个实例中为140ms。由RF信号发生器递送的RF能量的电压如下文所述通过来自根据本发 明的微处理器控制器的控制信号来控制。控制信号控制三个参数，以便限制或以其他方式 控制每个RF信号脉冲的轮廓。所述三个参数是（i)经过生物组织的电流的限值，（ii)器 械尖端的多个极上施加的电压的限值，以及（iii)递送至组织的功率。
[0076] 使用这些参数的基本原理如下。首先，在低组织阻抗下，上限电流限制经由探针和 馈电结构而穿过组织的路径中的任一个串联元件中的局部消耗或电流密度。第二，在高阻 抗下，上限电压防止探针的绝缘体的过应力，同时是足够高的以保持RF切割的所需强度。 第三，在中等组织阻抗下，上限功率限制递送至所述组织的能量的宏观速率，如用于确保可 以满足切割所需要的温度。图3中描绘了示出这些限制之间的平衡的理想的负载曲线。
[0077] 在这三个参数中，低组织阻抗条件下的电流以及高组织阻抗条件下的电压可以在 RF合成级输出时在所述发生器处容易地测量，并且被用来调节波形振幅。由于对附件缆线 的寄生阻抗的测量会产生影响，在组织阻抗的整个范围内直接推导功率更具有挑战性。
[0078] 为了提供中等组织阻抗下所需要的功率限值控制，本发明使用RF合成电路输出 时的电流和电压测量值，以及已知的RF合成频率，以及与杂散电容和馈电结构（即，同轴缆 线）电容相关联的已知的集中分路电容，以动态地计算组织阻力。根据这些消息，发生器输 出时的电流限值还可以被动态地调节为提供组织阻力中所需要的消耗所需要的电流限值。 具有组织电流和阻力的持久计算的一个优势是：所述控制器还能够在给定的时间周期内维 持实际的能量递送的计算，但发生器输出功率存在任意短暂变化。
[0079] 当施加的切割波形的包络受脉冲作用时，功率控制的速率与所述脉冲的标记（ON) 时间相比较需要更短，以便控制大部分标记时间。微处理器控制器因此运行控制回路例程 以设定所述控制信号的状态。脉冲持续时间T可以被设定为控制回路例程周期的倍数。例 如，控制回路例程周期可以是l〇ms，但是优选地为100 μ s或更短。
[0080] 控制回路例程用于在以下两者之间动态地调节电流限值：最小值，其在组织未连 接至探针的情况下与期望电流（即V liniltZX)对应；最大值，其与针对低组织阻抗设定的限 值对应。
[0081] 在实际的实施方案中，可以为400kHz源的RF信号发生器通过馈电结构耦合至 所述探针（RF切割器械），所述馈电结构可以被视作是短电长度（即，物理长度/波长 << 0.01)的传输线的组合，并且因此集中等效电路以足够的准确性逼近分布式串联电感 和分路电容元件的组合。
[0082] 在同轴馈电缆线长度介于发生器仪表板与3. 8m的探针之间的示例系统实施方案 中，集中分路电容阻抗X。被测量为_」800Ω或者约500pF。实际上，这可以包括分路中的杂 散电容加上外科附件缆线的可预测的集中分路电容。
[0083] 在这个实施方案中，所述同轴缆线具有50Ω的特征阻抗，这允许在1. 2μΗ或约 」3Ω下估计集中串联电感器的上限值。这种忽略的集中串联元件对递送至组织的功率的计 算的影响仅在低组织阻抗下是显著的。低组织阻抗仅是切割波形施加开始时的瞬时条件， 或者是如果持续存在将不包括RF切割的组织条件，并且因此这并不是与切割波形特别相 关的条件。此外，在这种低组织阻抗下，所述功率控制限制将被固定的输出电流限制控制取 代。
[0084] 如在图8中所示，在每个RF信号脉冲周期的开始时，控制回路例程可以被设定来 在起始所述切割动作之前输出数据采集的第一状态。所述第一状态对应于短信息采集部分 以检测所述探针的远端处的负载的阻抗。在这个部分期间，在不存在任意有效的组织 阻抗数据下，用于RF合成级的输出的初始电流限值是对应于组织未连接至探针情况下的 期望电流的电流限值。所述第一状态对应于所述脉冲的数据采集部分，其中所述切割起始 电压限值V linilt被设定为高，例如305Vrms，并且所述电流限值I linut被设定为V linut/X。，其中 X。是所述馈电缆线的阻抗。这是确保不管组织阻抗如何负载曲线边界都不被超过的保守设 定。在可选的（优选的）方法中，电流限值I linilt被设定为对应于所述发生器处期望电流的 值，其中负载曲线电压限制边界与功率限制边界相交。在这种情况下，目标电流可以被计算 为
其中Ppk是脉冲间功率限值并且V linut是设定电压限值。电流限值I linut可 以被计算为
其中Vlinilt是设定电压限值，I t是所述目标电流， 并且X。表示与所述RF信道相关联的集中分路电容。
[0085] 在所述RF能量被递送至所述探针时，所述控制回路例程被布置来从RF信号检测 器（例如，从多个数据采集点）获取检测的电压以及电流信息。周期性地，例如每l〇ms，所 获取的信息可以使用上文提及的集中元件分路电容的值来用于计算所述器械尖端处的阻 力的值，例如使用以下公式：
[0087] 所计算的组织阻力进而被用来计算所需组织电流，例如使用以下公式：
[0089] 并且因此为了动态地更新电流限值，在所述脉冲的接通部分的其余部分（即，切 割起始部分和切割持续部分）内将所述器械尖端处的电流限制于所需范围。所述电流限值 可以使用以下公式来设定：
[0091] 以此方式更新所述电流限值的结果将是在负载曲线中定义的组织阻抗的范围内 将递送功率限制于PMt。图9更详细地示出了这种控制回路的子程序。
[0092] 在这个实例中，在数据采集部分之后，所述控制器被布置来输出第二状态，这对应 于所述脉冲的切割起始部分。在这个实施方案中，所述切割起始部分具有与所述数据采集 部分相同的设定电压限值Vini，即，305Vrms。所述控制回路例程可以被编程来维持针对预定 时间长度t ini的切割起始电压限值，所述时间长度可以对应于所述控制回路例程周期的倍 数。
[0093] 当所述微处理器控制器确定预定时间长度tini已经耗尽时，所述控制回路例程被 布置来输出用于保持所述切割动作的第三状态。所述第三状态对应于所述脉冲的切割持 续电压限值Vsus，所述切割持续电压限值被设定为比切割起始电压限值更低的值，例如低于 Vini的 5% -10%，例如 290Vrms〇
[0094] 所述控制回路例程可以监测由每个脉冲递送的积聚能量。所述积聚能量通过使用 RF信号检测器在每个控制回路例程周期中获取的电压和电流信息来确定，以便计算在所述 控制回路周期期间递送的能量的量。N测量（即，数据采集点）上的积聚能量可以被表达 为
，其中Vn是第η个数据采集点的测量电压，I n是第η个数据采集点的测量电 流，并且τ是每个数据采集点之间的持续时间。
[0095] 使用这些信息，每个脉冲的切割持续部分的持续时间tsus可以被自动控制以确保 由所述脉冲递送的能量整体上不超过预定阈值。如果控制回路例程确定积聚能量达到或者 超过所述预定阈值，所述控制回路例程被布置来输出用于切断所述切割动作的第四状态。 所述第四状态因此对应于所述脉冲的断开部分。有效的是，所述控制回路动态地控制每个 脉冲的占空比以确保在多个脉冲上对能量递送的一致限制。所述断开部分的持续时间t QFF 因此随切割持续部分的持续时间tsus的变化而变化，以便维持恒定的总脉冲周期T。
[0096] 所述控制回路可以被布置来将每个脉冲的接通部分（即，所述切割起始部分和切 割持续部分）的持续时间限制于最大值。这确保所述断开部分始终为至少某一持续时间， 例如，40ms。
[0097] 并未参考图1描述其中可以实现本发明的RF合成器级的操作原理。
[0098] 用于功率转换级的主要能量源是固定DC电源电压1，所述电源电压1可以表现为 商品电源（commodity mains)至DC电压转换模式电源。这通过DC对DC电压转换器2级 联，所述DC对DC电压转换器2能够响应于输入至DC对DC转换器2的脉冲宽度调制信号 3而连续地调节其输出电压。
[0099] DC对DC转换器2的可变DC输出电压之后通过400kHz的RF逆变器4进行功率 逆变以形成50%占空比、方形的、400kHz的波形，所述波形与来自先前DC对DC转换器级2 的DC电压输出的直接关系发生变化。晶体管的桥布置在最小化从半个循环至下个循环的 波形不对称性方面尤其有利，并且进而产生近零偶数阶谐波。
[0100] 因此，这个方形的、400kHz的波形包括η阶傅里叶分量，所述η阶傅里叶分量包括 400kHz的主要正弦波，以及振幅随着谐波阶数的倒数降低的奇次谐波。（即1、1/3、1/5、 1/7…） 。
[0101] 400kHz波形响应于需要的步数变化的输出包络的瞬时响应通过最小化DC对DC转 换器2的输出中的能量库存储来优化。为了有助于达到此目的，DC对DC转换器2的晶体 管开关与RF逆变器4的开关同步，并且在尽可能接近RF逆变器4频率的频率下操作。应 注意，在一般意义上，RF逆变器4上的开关损耗限制小于DC对DC转换器2的那些，因为前 者仅在一个占空比下操作，从而允许所述开关损耗最小化。在这个实施方案中，DC对DC转 换器级在与400kHz RF逆变器4同步的200kHz下操作。
[0102] RF逆变器4的输出中的谐波含量通过谐波滤波器5来进一步减少，所述谐波滤波 器5通过串联带通LC滤波器和分路LC陷波滤波器的组合来实现。这个组合允许针对RF 刀片6的极上呈现的低阻抗和高阻抗，以及还有中间阻抗的谐波含量减少。
[0103] 用于电外科系统的国际公认的医疗装置标准的要求是患者必须经受至电路的最 小低阻抗连接，而不是直接地旨在连接至所述患者的那些。通过举例，双极系统上可用于治 疗患者的功率的不超过1 %应该通过至局部地电位的连接来消耗。隔离变压器7级因此是 普遍存在的，并且在这个实施方案中还操作为"变速箱"以使RF等离子体产生所需的较高 电压（大约300Vrms)与更适宜的较低合成电压（针对从RF逆变器4输出的基本傅里叶分 量大约为IlOVrms)相匹