一种等离子体精准能量控制保护系统技术方案

本发明专利技术公开了一种等离子体精准能量控制保护系统，包括AD/DC模块、DC控制模块和等离子体能量输出模块，还包括串联在DC控制模块和等离子体能量输出模块之间的开关电路；所述等离子体能量输出模块中，能量调控电路：用于动态地电流取样以检测阻抗值，然后直接反馈到第二驱动控制电路；当其检测到的阻抗值低于等离子体的激发阻抗值时进行能量调控，使阻抗匹配及输出电路的输出能量减小；并联式短路检测电路：用于并联式短路检测，然后将所得短路检测信号发送给开关电路进行短路判断，以实现开关电路的通断。本发明专利技术采用直接反馈机制和并联式电压取样检测到短路信号，反应快，系统能量输出稳定，安全性好。安全性好。安全性好。

【技术实现步骤摘要】
一种等离子体精准能量控制保护系统


[0001]本专利技术涉及医疗器械领域，具体涉及一种等离子体精准能量控制保护系统。

技术介绍

[0002]射频等离子体手术系统是新一代的低温等离子体手术系统，可用于外科手术的软组织解剖、切除、止血和干燥，可以与内窥镜系统配合进行腔内手术或与影像系统配合开展介入治疗等，它消除了射频对医患的损伤和危害，并提高了手术的效率，同时还拥有适用于不同科室的不同外径、不同弯度和不同长度的各类电极。
[0003]使用等离子体手术系统进行手术时，等离子体手术系统的能量需要控制在一定范围内，现有等离子体手术系统采用串联式电流取样，需要经过单片机反馈到驱动控制模块，反应时间长；由于现有等离子体手术系统能量调控不精准，从而使等离子体手术系统表现出反应慢，粘刀，切割慢，切割位置易变黄而且设备易损坏等问题。而且，现有等离子体手术系统输出的瞬间能量激发弱，不易激发等离子体，等离子体不易持续产生等问题。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本申请提供一种等离子体精准能量控制保护系统，能量调控电路对所述全桥逆变及升压电路进行动态地母线电流取样以检测阻抗值，然后直接反馈到第二驱动控制电路，不需要经过单片机，采用直接反馈机制，反应快，系统能量输出稳定；并且还有并联式短路检测电路通过并联式电压取样检测到的短路信号更加精确，开关电路在短路检测信号的控制下，在发生短路时可以及时断开，安全性好，解决了因短路检测控制不精准、能量反馈不及时等因素导致设备易损坏的技术问题。
[0005]本专利技术提供的技术方案如下：
[0006]一种等离子体精准能量控制保护系统，包括AD/DC模块、DC控制模块和等离子体能量输出模块，还包括串联在DC控制模块和等离子体能量输出模块之间的开关电路，所述等离子体能量输出模块包括第二驱动控制电路、全桥逆变及升压电路、阻抗匹配及输出电路、并联式短路检测电路和能量调控电路，其中：
[0007]第二驱动控制电路(经隔离后)驱动全桥逆变及升压电路，使全桥逆变及升压电路对所述开关电路输出的电压进行逆变升压，然后通过阻抗匹配及输出电路输出能量；
[0008]能量调控电路：用于对所述全桥逆变及升压电路进行动态地电流取样以检测阻抗值(即进行动态地母线电流取样，经其内部的整流滤波电路和阻容网络处理后，即相当于测得工作状态时，刀头环境的阻抗值)，然后直接反馈到所述第二驱动控制电路；当其检测到的阻抗值低于等离子体的激发阻抗值时进行能量调控，使阻抗匹配及输出电路的输出能量减小，并保证等离子体持续激发(即将能量减小到安全值，该安全值保证在一定时间内设备不坏且不影响等离子体激发，如500ms内设备不坏，相当于此时3～4个开关模块的工作周期，此处的能量大小并不确定，应以上述标准为准，因此不再赘述)；
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第一级能量保护
[0009]并联式短路检测电路：用于对全桥逆变及升压电路的升压输出端行动态地并联式短路检测(即并联式取样、隔离、整流滤波及与所调基准电压比较)，然后将所得短路检测信号发送给开关电路进行短路判断，以实现开关电路的通断；当判断为短路时，所述开关电路断开。
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第二级能量保护
[0010]进一步地，所述开关电路包括峰值功率控制电路、单片机和用于串联在DC控制模块和等离子体能量输出模块之间的开关模块，其中：
[0011]所述峰值功率控制电路：用于对全桥逆变及升压电路进行动态地电流取样、滤波，并对生成的电压信号进行放大倍数调节，以调节峰值功率点，然后发送给所述单片机；
[0012]所述单片机：用于根据接收到的电压信号进行处理并控制开关模块的工作周期，使等离子体能量控制系统的输出功率(即等离子体能量输出模块的输出功率)不超过预设峰值功率且满足预设功率曲线。开关电路中的开关模块串联在等离子体精准能量控制保护系统的线路中，此处区别于上述只有短路保护的功能；由于开关电路还具有峰值功率控制电路，峰值功率控制电路通过对等离子体能量输出模块进行电流取样并放大，生成电压信号发送给开关电路中的单片机，单片机根据电压信号控制开关模块的工作周期，从而使等离子体能量输出模块的输出功率不超过预设峰值功率且满足预设功率曲线，解决了输出的瞬间能量激发弱，不易激发等离子体，等离子体不易持续产生，切割效率低，而且会出现粘刀、手术刀切割不锋利等问题。
[0013]进一步地，所述并联式短路检测电路包括依次连接的并联式取样单元、霍尔电压传感器、整流滤波单元和比较单元，其中：
[0014]所述并联式取样单元：用于对全桥逆变及升压电路升压后的电压进行并联式取样，并将取样得到的取样电压发送给所述霍尔电压传感器；
[0015]所述霍尔电压传感器：用于接收所述并联式取样单元发送的取样电压并进行隔离处理，然后将所得取样电压发送给所述整流滤波单元；
[0016]所述整流滤波单元：用于接收所述霍尔电压传感器发送的取样电压并进行整流滤波处理，然后将所得取样电压发送给所述比较单元；
[0017]所述比较单元：用于接收所述整流滤波单元发送的取样电压并与所调基准电压(可调)进行比较，并生成短路检测信号，然后将短路检测信号发送给所述开关电路进行短路判断及通断动作(具体的，所述单片机接收和处理短路检测信号，当单片机根据短路检测信号判断为短路时，控制开关电路的开关模块进行断开；未工作时开关模块为断开状态，当开始工作时，DC控制模块给其充满电才打开开关模块)。
[0018]进一步地，所述开关模块包括VMOS型开关模块或继电器型开关模块。
[0019]进一步地，所述VMOS型开关模块包括PMOS型开关模块或NMOS型开关模块。
[0020]进一步地，所述VMOS型开关模块包括依次连接的抗干扰单元、放大开关单元、驱动开关单元和用于串联在DC控制模块和等离子体能量输出模块之间的开关单元，其中：
[0021]所述抗干扰单元：用于接收所述单片机发送的开关控制信号并作抗干扰处理，然后发送给所述放大开关单元；
[0022]所述放大开关单元：用于接收所述抗干扰单元发送的开关控制信号并放大，然后发送给驱动开关单元；
[0023]所述驱动开关单元：用于接收放大开关单元发送的开关控制信号，然后进行通断
动作；
[0024]所述开关单元：用于与所述驱动开关单元保持相同的通断动作。
[0025]具体的，所述峰值功率控制电路：用于对等离子体能量输出模块进行动态地电流取样、滤波，生成电压信号，并对电压信号进行放大倍数调节，以调节峰值功率点；然后将经过放大倍数调节后的所述电压信号发送给所述单片机，以控制开关模块的工作周期，并使等离子体能量输出模块的输出功率不超过预设峰值功率且满足预设功率曲线。
[0026]进一步地，所述峰值功率控制电路包括母线取样单元、输入滤波单元、放大倍数调节单元和输出单元，其中：
[0027]所述母线取样单元：用于对全桥逆变及升压电路进行动态地电流取样，并将取样信号发送给所述输入滤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种等离子体精准能量控制保护系统，包括AD/DC模块、DC控制模块和等离子体能量输出模块，其特征在于，还包括串联在DC控制模块和等离子体能量输出模块之间的开关电路；等离子体能量输出模块包括第二驱动控制电路、全桥逆变及升压电路、阻抗匹配及输出电路、并联式短路检测电路和能量调控电路，其中：第二驱动控制电路驱动全桥逆变及升压电路，使全桥逆变及升压电路对开关电路输出的电压进行逆变升压，然后通过阻抗匹配及输出电路输出能量；能量调控电路：用于对全桥逆变及升压电路进行动态地电流取样以检测阻抗值，然后直接反馈到第二驱动控制电路；当其检测到的阻抗值低于等离子体的激发阻抗值时进行能量调控，使阻抗匹配及输出电路的输出能量减小，并保证等离子体持续激发；并联式短路检测电路：用于对全桥逆变及升压电路的升压输出端进行动态地并联式短路检测，然后将所得短路检测信号发送给开关电路进行短路判断，以实现开关电路的通断。2.根据权利要求1所述的一种等离子体精准能量控制保护系统，其特征在于，所述开关电路包括峰值功率控制电路、单片机和用于串联在DC控制模块和等离子体能量输出模块之间的开关模块，其中：所述峰值功率控制电路：用于对全桥逆变及升压电路进行动态地电流取样、滤波，并对生成的电压信号进行放大倍数调节，以调节峰值功率点，然后发送给所述单片机；所述单片机：用于根据接收到的电压信号进行处理并控制开关模块的工作周期，使等离子体能量控制系统的输出功率不超过预设峰值功率且满足预设功率曲线。3.根据权利要求2所述的一种等离子体精准能量控制保护系统，其特征在于，所述开关模块包括VMOS型开关模块或继电器型开关模块。4.根据权利要求3所述的一种等离子体精准能量控制保护系统，其特征在于，所述VMOS型开关模块包括PMOS型开关模块或NMOS型开关模块。5.根据权利要求3所述的一种等离子体精准能量控制保护系统，其特征在于，所述VMOS型开关模块包括依次连接的抗干扰单元、放大开关单元、驱动开关单元和用于串联在DC控制模块和等离子体能量输出模块之间的开关单元，其中：所述抗干扰单元：用于接收所述单片机发送的开关控制信号并作抗干扰处理，然后发送给所述放大开关单元；所述放大开关单元：用于接收所述抗干扰单元发送的开关控制信号并放大，然后发送给驱动开关单元；所述驱动开关单元：用于接收放大开关单元发送的开关控制信号，然后进行通断动作；所述开关单元：用于与所述驱动开...

【专利技术属性】
技术研发人员：李政，肖国庆，尹辉，唐宇豪，
申请(专利权)人：成都美创卓尔医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：