专利名称：适用于活体组织的射频设备的电路及包含该电路的设备的制作方法
it^J于活体liUR的4tM设备的电路及包^i亥电路的设备
本发明涉及一种可应用于活体组织的射频设备的新电路，还包括其中安装有 #^本发明的电路的、不同类型的传导电流型透热疗^i殳备及电解剖刀，所述电 ^^供了在贿技术的基础上可获得的显著优势的新颖性及创it性的实质性特 点。
特别是，4財居本发明的用于传导型透热疗法设备和用于电解剖刀的电路允许 对非正弦信号的谐波进行衰减，允许在高^b^:大器的输出端获得正弦信号，以便
符合事实Ji^4Mt界所有国家中强制扭軒的电磁兼容性(EMC)标准。
;0^斤周知，EMC是这才if—种特性，借助这种特性，当它们都正确艇转时， 电子装置不^"f扰其它电子装置、也不受其它电子装置的干扰。
透热疗法;ifc lJM]特定电流提高活体组织的温度以用于治疗目的。有时被称
作是超常温，尤其在医疗部门中。
传导电流型透热疗法的器械在电子医学(electromedicine)及电子审美学 (electroaesthetics )领域中的许多应用中铜睹效。电解剖刀有时^M皮称为 透热疗法装置。
透热疗法器械及电解剖刀(electroscalpels)的优点在于利用高效》丈大器 (才娥能量消耗的观泉)进行工作，^f^Eil些环嫂下，_^^上由于那些針护@ i殳^^其它电子;f:件的无源元件的原因，它们通常^^Jl射出多种电磁信号。
用于传导ftt热疗法器械和电解剖刀的这些零^Ht常^^类似于图1那样的 正弦4言号的作用。图2显示了利用俜JL叶变换的图1的信号的频潜，傅里叶变换 是表示信号在频域中的另一种方式，X轴^^r频率，Y轴^^r信号的幅值。
用透热疗法提高活体l^只的温度可通过向该《彭只传输能量而获得，这种能量 传输可采用两种方法通过感生电流(不与该组织接触的电极)或通过传导电流 (与该组织接触的电极)。
4通常，无接触连接方法中所^口的信号频率必须高出接触连接方法中所^口 的信号频率非常多。
在传导型透热疗法中，两个电极都^]如下方式与活体纟5i只相接触，即电流 出现于两个电极之间并JU彼该组织，即电流在其路径中^t^该组织。由于所 itl且织的电阻的关系，电流《J至该^^只会由于焦耳效应而J吏4寻温^Ji升。
在传导型透热疗法器械中，电M过接触而连接。有两种应用方法 一个被 称为电容法，另一个净皮称为电阻法。
传导型透热疗法中所采用的电极通常是非对称的。在这种情况下，由于电流 密度的原因，温;l^面上升最高^t^在最接近于有源电极(较小电极)的组 织之处。在电容法中，两个电 :"^属的，但L是其中一个具有I^彖层。在电阻法 中，两个电^UF^J殳有^^彖的^^属。
在诸如电解剖刀之类的电子外科器械中，在有源电极与组织之间即将4妄触的 时候，电流密度要高到足以进^^且织的切割、M固或电灼治疗。
当4M这类器械时，m^^4口上所述的EMC标准。事实上，电解剖刀必须 遵守的IEC 60601 - 2 - 2标准阐述了必须对所连接的器^ii行EMC测试，但是 ^1^输出功率为零时进行测试，因为此时当釆用电解剖刀进行切割、电灼治疗或
M固时公认m^r夺合服c标准，并且因为在夕卜牙恃术期间^^该器械的时间相
对^^豆、对病人的益处很高。
用于传导型透热疗法的器^用与电解剖刀相同的方式来操怍，但是其具有 大得多的有源电极，以便与组织间的接触面积中的电流密度J低得多的，然而流 itl且织(最多3A的有效均方根值)的电流I、输出电压V (最多800 V的有效均 対艮值)和信号频率(0. 4 MHz到3 MHz之间)都具有均为同,離。根据EMC 观泉，这些电压、电it^M率都比较高，导致在许多国家中^1^,以遵循EMC标准。 由于没有针对这类器械的特定标准，如4树电解剖刀的，因此，用于传导型透热 疗法的器械必须符合医疗器械的it^] EMC标准，即欧洲的EN 60601 - 1 - 2。这 表明必须在可肯琉差的M下对该器械测量服C，不同于必须在功率为零处进行 测量的电解剖刀，其在最大输出功率时进行测量，i^:^口容易符合EMC要求的 情况。^f可纯非正弦信号和周期性非正弦信号:tRr分解为多个正弦信号，即通常所
说的谐波(不同频率、幅值和相位)，其可根据该周期信号的傅里叶变换而被计算。
一种用于最小化电磁干扰的方法包括，放大器对其进行作用的信号为纯正弦
曲线，例如A类放大器，^it种情况下，由于随之而来的能量损絲器才il^热 的原因，最大理论效率为50 %。
某些高效》文大器，诸如C类、D类、E类或F类，例如^f吏得理i^效率最高 iiJ，J 100 %。这些放大器基于产生理想上是方形(但可以是梯形或准梯形)的信 号或乐P中信号，以及对lJJM言号进eal波，其目的是实现最大禾I^l:hkJ:减不希望 有的谐波，通常利用二阶LC滤波器iMi行，其可以是串联的或者是并联的，但 是g技术中没有描述^^本专利中所描述的、用于这类》文大器的滤波器那样的 滤波器。
实际上，由于组件中的损^V或阻抗的不匹配的原因，这些》文大器的效率 小于理论效率。
图3表示方波信号。图4显示了所i^波信号的频i瞽包^i午多其它高频率信 号(谐波)。这些信号都是不希望有的，因为它们会连接到网络电缆或因为它们 会以^j^i^t过病人的电缆发射，这更容易引起^fe设备中的电磁干扰。
发明内容
本发明涉及一种允itt热疗法器械更容易符合不同国家的EMC要求的电路， 尤其是^^4t测^A^t发射测试中。
该电路可以用于电手术器械和电解剖刀以及用于采用传导型透热疗法的器械。
本发明的目的在于尽可能衰减干扰信号，以便当包^i皆波的方形、梯形、脉 沖或^f^f可其它信号的;^器净M作信号的主要来源时，器械不^"f扰到其它电子 设备。
该电路由两^H皆^^虑波器《赋，"HS皆4^虑波器串联，另一^H皆^^虑波器选
棒性与a器(其匝数比为1:N，其中N是实数，如果要放大输入信号的^iJ皮信 号，则其大于一，或者如果要衰减输入信号的基波信号，则其小于一，或者如果 ^f吏其绝缘，则其等于一 )相分离地并联，这允许输入信号的基波信号(正弦信号)流过，在提高其频率的状态下，该电路全面地衰减其^i皆波。这类透热疗法 器械在其输出端通常具有电容器(condenser),通称抗刺激电容器 (anti-stimulus condenser),以确4呆高电压(电《瓜)所产生的非线性效应不会 引起会产生4 的解调制(这会在例:H狄电解剖刀期间引起纤維性颤动，IEC 60601 - 2 - 2 )。
所述^^J激电容a^引起电压下降，为了i^这一点，使设备中加入电感， 其与该^l，j激电^^相串联，其电感值^f吏得该单元的谐振频率成为输入信号的 _^>,率。借此实im助效应，即由于所述电感的关系而衰减非常高的频率，从 而剮顿过病人电纟鈔斤放射的储亂
根据随后的详细说明以及根據用于显示所采用的信号的图形;M^发明实施 例的附图，可更好舰解这些及其它沐存、，该实施例是非P艮制性示例。
图l显示了正弦信号(例如500kHz的正弦信号，以归一,标准化)的图例。
图2显示了利用傅里叶变换的图1的信号的频i普，4專里叶变才^1表示图1的 另一种方式，将时间(图1)变换成X轴上的频率，Y轴是信号幅值。 图3表示方波4言号。
图4显示了利用傅里叶变换的图3的信号的频i普。可以看出方波信号包^^其 它较高频率的复^f言号(谐波)，^^潜^i也引起相互干扰。X和Y轴具有对数刻 度。
图5显示了才財居本发明的电路的示意图，其中1表示电容输出端(CAP), 2 表示电阻输出端(RES)。
在图6中可以看出，在病人电阻(Rpat)中的滤波器的输出端，！^^上依照要 求衰减了谐波。
参考图5，本发明包括一种用于传导型透热疗法器械的电路，其由两个谐振 滤波器《赋， 一个串联，另一个并联，它们被谐^v乂允许包含有谐波的输入信号的基波信号经过(ii个基波信号是正弦信号)，以及其在提高所述谐波的频率时
按指射赠録减其絲波。
串^>虑波器由电感W和电容CsJ赋，并向输入信号的基^^率提供极低阻
抗(事实上几乎敏咯)，以;^其频率上升时向输入信号的其射皆波提供高阻抗。 并^ifl波器由电感Lp和电容Cp组成,并向输入信号的基^fc^^l是供极高阻抗 (事实上几乎为开路)，以及在所述谐波的频率上升时向输入信号的其^i皆波提 概阻抗。
因此具有谐波(正弦信号)的该信号的U皮信号几乎不衰减;緣递到输出端， 然而谐振串#并^>虑波^^^减谐波，其中所述i皆波^^在所述谐波的频率
增大时引起相互干扰，因而有助子符合EMC标准。
变压器TRF选捧l^^iX^由La和Csi组成的谐振串联滤波器与由Lp和Cp組 成的i皆4^并f^虑波器之间，匝数比为1:N，其中N是实数，如果^"方文大输7v信号 的差J皮信号则其可以大于一，或者如果要衰减输入信号的基波信号则其可以小于 一，或者如果"f义^L想l吏其^^彖则其可等于一。也可以省去变压器。
谐振并^t、波器Lp的电感可以是单独的电感或者如果变压器TRF存在则可以 是变压器TRF的副线圈的寄生电感。
所提出的电路适合于应用到电手术器械中，诸如电解剖刀中，也可应用于具 有^^絲源金属电极(电^^莫式，见同一申请人的西班牙专利287 964)的传导 型透热疗法器械中，也可应用于具有双电极的传导型透热疗法器械中，所i^f又电 极为全^絲源金属电极(电^^莫式)和有源金属电极(电P对莫式，参见同一申 请人的西班牙专利2 139 507 ),以及也可应用于具有有源金属电极的传导型透热 疗法器械中。这类器械具有返回或中性电极，其比有源电极具有更大的面积。该 电路还适合于诸如通称的双+踐热疗法器械，其中两个电扭JMl有源电极的作 用、^jtb^iOL具有同样的尺寸。
如上所述的传导型透热疗法器m常在其渝出端具有一电容器CS2，(如果系
统具有电P膽出端，则具有Cs2jes，所述输出端是不^^彖的有源电极)，通称4W，J 激电容器，以确保高压所产生的电 ^f^^由解调^I而引起^M电流。当^f狄 该透热疗法M时，这些4顿电流(f < 10 kHz)会引起神鈔ij激或肌肉il姊。
抗剌激电容器的电容值通常较低(;Ut几nF)，取决于它的值(Cs2-cap和/或 Cs2鹏)而引起电压的下降，以及引^^i至它的电流I的下降。本发明的特点在于，为了敏这种电压下降，提出》li:一个电感(Ls2-CAP和/ 或LS2-RES)与具有一值的抗刺激电容器(分别是(kcAP和/或Cs2，)相串联，以便它
能^f吏其谐振频率等于输入信号的U趨率。这使得网络LC的阻^^r入信号
的基4fc^率下几乎为零。itb^卜，借此实现了附加的效果，即由于所述电感(LS2-CAP 和/或LS2-RES)的关系衰减了非常高的频率，从而更进一步地斷氐了通过病人电缆 ^1过网络电^^斤方謝的,级。
电路元件的值与输出功率无关。电路的每个网络LC的值都是与公式(1 )相
对应的工作频率的函数
0 2 rVZ^ (1)
为了实现最大放大器效率，输出端频率可以取决于电极-加-病人
(electrode-plus-patient)单元的阻抗而改变，因此，可以使电蹈^和/或频率 谐振以使输出电路的阻抗匹配于电极-加-病人单元的阻抗。
这类器械的输出信号的"^频率边际在100 kHz和10固z之间，以便不会 J^神纟l^激，它的斷于电路的^jt功能来说并不重要。
图5给出了一个实际的实施例，^JM虫地引用在此以作为本发明范围的非限 制性示例。图6显示了当与方形输入信号(图4)的频谦相tl^支时Vf可衰减高频 谐波。
显然，本发明可应用到适用于活体组织的棘器械中，诸如传导型透热疗法 的器械单独的电容器械(J r^具有^^层的有源金属电极)，单独的电阻器械 (M有源金属电极)，或电容和电阻器械、其有源电极小于无源电极，双极器 械(具有相同的电极)以及电解剖刀。在图5中，1表示电糖出端(CAP), 2 表示电|!*出端(RES)。
应当清楚，以上是将本发明阐述为非限制性示例，在由以下权利要求所定义 的本发明范畴之内可引入多种 绞。
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权利要求
1、一种适用于活体组织的射频设备的电路及包含该电路的设备，其包括不同类型的传导电流型透热疗法设备以及电解剖刀，其特征在于用于提供电极的电路包括谐振串联滤波器和谐振并联滤波器，被谐振以允许输入信号的基波信号流过，以及其在增大所述谐波的频率的同时按指数规律地衰减其余谐波，以便仅仅将具有谐波的输入信号的基波信号不衰减地传递到输出端，然而在所述谐波的频率上升时愈加衰减会引起干扰的谐波。
2、 才財居权利要求1的电路，^#棘于谐振串^>虑波器^4皆振并^>虑波 器由^器TRF甜，所述^E器的匝数比为1:N, N是实数。
3、 #^居权利要求1的电路，*#4雄于串^^虑波器由电感W和电容Ca 纟JL^，对输入信号的^^fc^率具有极低阻抗以及对输入信号的其^i皆波具有高阻 抗。
4、 才M居权孝'1^求1的电路，其特征在于并昀虑波器由电感Lp和电容Cp组成，其^^入信号的基j^率提供极高阻抗以及^r入信号的其^i皆波提側氐阻抗。
5、 才財居权利要求1和权禾'J^求2的电路，其中谐振并^^虑波器Lp的电感可 以是变压器TRF的副线團的寄生电感。
6、 才財居权利要求5的电路，其特征在于谐振并^>虑波器"的电感是独立 电感。
7、 才N居权禾'决求1的电路，其中在每个输出端^#在^^激电容器， 絲于电感Ls2-op、 Ls2鹏与该电容器串联排列，^t使得在输入信号的;ii顿率 下产生i射展。
8、 才財居权利要求l的电路，其中，输出端频率可才財居电极-加-病人单元的 阻抗而改变，以从放大器中获得最^^文率，因而可以使电路和/或频率进4ti皆振 以使输出电路的阻抗匹配于电极-力口-病A^单元的阻抗。
9、 一种透热疗法设备，其包4封財居权利要求l到8中^"-个的电路。
10、 一种电解剖刀设备，其包4封財居权利要求l到8中^—个的电路。
全文摘要
一种适用于活体组织的射频设备的电路及包含该电路的设备。电极的供应电路包括串联谐振滤波器和并联谐振滤波器，通过提高其频率而被谐振以许可输入信号的基波信号、同时按指数规律地衰减其余谐波，以这样一种方法以致具有谐波的输入信号仅仅将基波信号不衰减地传递到输出端，同时，在其频率上升时，引起干扰的谐波愈加被衰减。
文档编号H03H1/00GK101682306SQ200880020915
公开日2010年3月24日 申请日期2008年5月26日 优先权日2007年6月20日
发明者乔斯·卡尔贝·贝纳奇, 乔治·布伊桑·埃斯卡廷, 泽维尔·拉里奥·加西亚 申请人:因迪巴有限公司