一种用于向外科设备输送能量的集成手术系统和驱动系统的制作方法

本发明涉及医疗设备领域，具体涉及一种用于向外科设备输送能量的集成手术系统和驱动系统。

背景技术：

1、高频电刀能量系统和超声刀能量系统目前已在临床外科手术中已广泛应用，高频电刀利用通过人体组织的高频电流产生的热效应，实现对组织的切割和凝固；超声刀是利用器械刀头的超声机械振动能对组织进行止血切割和凝固。通常高频电刀输出功率范围大，用于皮肤和组织切割时的效率高，但其对切割组织周围产生的热损伤范围较大，不适合用于精细手术操作。超声刀输出能量较小，其对手术部位周边组织的损伤远小于电刀，可安全地用于重要大血管旁边的分离切割。这两种能量系统各有优缺点，有时候会在同一手术中会同时、分时使用，相互配合实现手术高效顺畅的进行。

2、在超声刀、电刀产品使用过程中，为了保证超声能量和\或电能的成功输出，首先需要通过功率放大器进行电能转换，获取优质且恒定的正弦波的电流信号，来驱动后级的阻抗装置，实现所要达到的功能。在这一过程中功率放大器通过接受反馈补偿信号，按照要求输出设定的电流正弦波信号，而反馈补偿信号的好坏直接决定后面输出正弦波电流的质量好坏和畸变程度。因此，为了保证输出的正弦波电流信号优质且恒定，也需要关注反馈补偿信号的质量。

3、现有超声刀、电刀产品所用的功率放大器所产生的驱动信号，通常是通过数模转换产生，或者在数模转换的基础上，叠加一定的直流偏置，来减小输出电流的非线性。这几种形式在结果上都存在一定的交越失真，容易导致通过功率放大器后的电流波形发生畸变，通常需要通过一定软件算法来实现校正，让其输出电流波形减少畸变，才能满足后端阻抗装置的需求，在具体的超声刀、电刀使用过程中具有诸多不适应和缺点。

技术实现思路

1、针对上述问题，本技术提供一种用于向外科设备输送能量的集成手术系统和驱动系统，下面具体说明。

2、根据第一方面，一种实施例中提供一种用于向外科设备输送能量的集成手术系统，包括：包括电压变换单元、全桥功放电路、线性功放电路、第一隔离变换单元、第二隔离变换单元、运算及驱动单元、用户输入单元、采样单元和能量输出端口；

3、所述能量输出端口用于为所述外科设备输送能量；

4、所述用户输入单元用于接收用户输入的控制参数；

5、所述运算及驱动单元用于根据所述控制参数产生第一控制信号、第二控制信号和第三初始信号；所述运算及驱动单元包括分波单元，所述分波单元用于将所述第三初始信号分为至少两路分波信号；

6、所述电压变换单元用于根据所述第一控制信号将输入电压变换为用于驱动所述全桥功放电路的直流电压，或用于供向所述线性功放电路工作的直流电压；

7、所述全桥功放电路用于根据所述第二控制信号将所述电压变换单元所输出的直流电压转换成交流电压；所述第一隔离变换单元用于将所述交流电压滤成正弦波电压，并进行谐振、隔离和变换后提供给所述能量输出端口；

8、所述线性功放电路用于将接收所述至少两路分波信号，并转换为期望的正弦波信号，以提供给所述能量输出端口；所述线性功放单元包括信号转换单元、硬件反馈单元和波形合成单元；所述信号转换单元的数量与所述分波信号的数量相同，每一个信号转换单元用于接收一路分波信号，用于将分波信号放大后输出，所述波形合成单元用于接收各路信号转换单元的输出并合成一路正弦波信号后输出；所述硬件反馈单元的数量为一个，所述硬件反馈单元的输入端用于连接在所述波形合成单元的输出端，所述硬件反馈单元的输出端用于连接在所述分波单元的输入端；或者，所述硬件反馈单元的数量与所述信号转换单元的数量相同，每一个硬件反馈单元对应一个信号转换单元，每一个硬件反馈单元的输入端用于连接在其对应的信号转换单元的输出端，每一个硬件反馈单元的输出端用于连接在其对应的信号转换单元的输入端；所述硬件反馈单元用于将其输入端所接收的信号反馈至其输出端，使得所述波形合成单元所输出的正弦波信号为所述期望的正弦波信号；

9、所述第二隔离变换单元用于将所述期望的正弦波信号进行隔离和变换后提供给所述能量输出端口；

10、所述采样单元用于对所述第一隔离变换单元的输入或输出进行采样，得到第一采样电信号；所述采样单元还用于对所述第二隔离变换单元的输入或输出进行采样，得到第二采样电信号；所述所述运算及驱动单元还根据所述第一采样电信号调整所述第一控制信号和/或所述第二控制信号，以及根据所述第二采样电信号调整所述第三初始信号。

11、根据第二方面，一种实施例提供一种用于向外科设备输送能量的集成手术系统，包括：电压变换单元、第二功放单元、运算及驱动单元和能量输出端口；

12、所述能量输出端口用于为外科设备输送能量；

13、所述运算及驱动单元用于产生第一控制信号和第三初始信号；所述运算及驱动单元包括分波单元，所述分波单元用于将所述第三初始信号分为至少两路分波信号；

14、所述电压变换单元用于根据所述第一控制信号将输入电压变换为用于供向所述第二功放单元工作的直流电压；

15、所述第二功放单元用于将接收所述至少两路分波信号，并转换为期望的目标波形信号，以提供给所述能量输出端口；所述第二功放单元包括信号转换单元、硬件反馈单元和波形合成单元；所述信号转换单元的数量与所述分波信号的数量相同，每一个信号转换单元用于接收一路分波信号，用于将分波信号转换后输出，所述波形合成单元用于接收各路信号转换单元的输出并合成一路所述目标波形信号后输出；所述硬件反馈单元的数量为一个，所述硬件反馈单元的输入端用于连接在所述波形合成单元的输出端，所述硬件反馈单元的输出端用于连接在所述分波单元的输入端；或者，所述硬件反馈单元的数量与所述信号转换单元的数量相同，每一个硬件反馈单元对应一个信号转换单元，每一个硬件反馈单元的输入端用于连接在其对应的信号转换单元的输出端，每一个硬件反馈单元的输出端用于连接在其对应的信号转换单元的输入端；所述硬件反馈单元用于将其输入端所接收的信号反馈至其输出端，使得所述波形合成单元所输出的目标波形信号为所述期望的目标波形信号；所述期望的正弦波信号用于提供给所述能量输出端口。

16、一实施例中，在所述硬件反馈单元的数量与所述信号转换单元的数量相同的情况下，所述硬件反馈单元用于使得其对应的信号转换单元的输出符合预期，以使得所述波形合成单元所输出的目标波形信号为所述期望的目标波形信号。

17、一实施例中，所述硬件反馈单元包括功放电路、电阻、电容、电感、二极管或晶体管中的一者或多者。

18、一实施例中，所述的集成手术系统还包括第二隔离变换单元，在所述期望的目标波形信号被提供给所述能量输出端口前，所述第二隔离变换单元先对所述期望的目标波形信号进行隔离和变换后再提供给所述能量输出端口。

19、一实施例中，所述的集成手术系统还包括第一功放单元；所述电压变换单元用于根据第一控制信号将输入电压变换为用于驱动所述第一功放单元的直流电压；所述第一功放单元用于根据第二控制信号将所述电压变换单元所输出的直流电压转换成交流电压并放大，输出放大后的交流电压以提供给所述能量输出端口。

20、一实施例中，所述的集成手术系统还包括第一隔离变换单元，在所述第一功放单元输出放大后的交流电压提供给所述能量输出端口前，所述第一隔离变换单元先对所述放大后的交流电压进行隔离和变换后再提供给所述能量输出端口。

21、一实施例中，所述能量输出端口包括电刀输出端口和超声刀输出端口；所述电刀输出端口用于为电刀输送能量，所述超声刀输出端口用于为超声刀输送能量。

22、一实施例中，所述运算及驱动单元还用于产生所述第二控制信号。

23、一实施例中，所述的集成手术系统还包括采样单元，所述采样单元用于对所述第一隔离变换单元的输入或输出进行采样，得到第一采样电信号，以及用于对所述第二隔离变换单元的输入或输出进行采样，得到第二采样电信号；所述所述运算及驱动单元还根据所述第一采样电信号调整所述第一控制信号和/或所述第二控制信号，以及根据所述第二采样电信号调整所述第三初始信号。

24、一实施例中，所述运算及驱动单元包括处理器、波形发生器和数模转换单元；

25、所述处理器用于产生所述第一控制信号；

26、所述处理器控制所述波形发生器产生第二数字信号波形，作为所述第二控制信号；

27、所述处理器控制所述波形发生器产生第三数字信号波形，所述数模转换单元将第三数字信号波形转换为第三模拟信号波形，作为所述第三初始信号。

28、根据第四方面，一种实施例提供一种用于向外科设备输送能量的驱动系统，包括：信号产生单元、分波单元、信号转换单元、硬件反馈单元和波形合成单元；

29、所述信号产生单元用于产生第三初始信号；

30、所述分波单元用于将所述第三初始信号分为至少两路分波信号；

31、所述信号转换单元的数量与所述分波信号的数量相同，每一个信号转换单元用于接收一路分波信号，用于将分波信号放大后输出；

32、所述波形合成单元用于接收各路信号转换单元的输出并合成一路目标波形信号后输出；

33、所述硬件反馈单元的数量为一个，所述硬件反馈单元的输入端用于连接在所述波形合成单元的输出端，所述硬件反馈单元的输出端用于连接在所述分波单元的输入端；或者，所述硬件反馈单元的数量与所述信号转换单元的数量相同，每一个硬件反馈单元对应一个信号转换单元，每一个硬件反馈单元的输入端用于连接在其对应的信号转换单元的输出端，每一个硬件反馈单元的输出端用于连接在其对应的信号转换单元的输入端；所述硬件反馈单元用于将其输入端所接收的信号反馈至其输出端，使得所述波形合成单元所输出的目标波形信号为期望的目标波形信号。

34、一实施例中，在所述硬件反馈单元的数量与所述信号转换单元的数量相同的情况下，所述硬件反馈单元用于使得其对应的信号转换单元的输出符合预期，以使得所述所述波形合成单元所输出的目标波形信号为所述期望的目标波形信号。

35、一实施例中，所述硬件反馈单元包括功放电路、电阻、电容、电感、二极管或晶体管中的一者或多者。

36、依据上述实施例的用于向外科设备输送能量的集成手术系统和驱动系统，通过引入硬件反馈单元使得波合形成单元最终输出期望的目标波形信号即通过依靠硬件电路来实现输出期望的目标波形信号，从而不存在或者说几乎不存在交越失真，波形畸变不需要校正可以达到比较理想的结果，这种方式成本也较低。