射频消融的射频能量产生电路及射频消融装置的制作方法

1.本实用新型涉及射频产生电路，尤其涉及一种射频消融的射频能量产生电路及装置。


背景技术：

2.射频消融治疗是在图像引导下，将射频能量精准穿刺至肿瘤靶区实施微创消融术的一种精准微创手术。所以在射频输出设备中，需要产生用于射频输出的射频能量。
3.现有的射频产生电路需要控制程序通过mcu控制数字信号控制器芯片产生方波信号，并通过mcu控制供电装置输出宽电压信号给射频发生模块，并且在射频产生电路中加入了电平转换电路，而数字信号控制芯片和供电装置的方式以及电平转换电路中驱动器芯片的使用都增加了硬件成本，并且电路实现复杂。


技术实现要素：

4.本实用新型提供一种射频消融的射频能量产生电路及与射频消融装置，以解决硬件成本过高和电路实现复杂的问题。
5.根据本实用新型的第一方面，提供了一种射频消融的射频能量产生电路，包括方波产生模块、及射频产生模块；所述方波产生模块包括方波产生单元与反相器；
6.所述反相器的输入端连接所述方波产生单元的输出端；
7.所述方波产生单元用于：自行产生并输出第一方波信号；
8.所述反相器用于：将所述第一方波信号反相后输出第二方波信号；
9.所述射频产生模块被配置为能够：基于所述第一方波信号、所述第二方波信号，产生射频信号。
10.可选的，所述方波产生单元包括运算放大器、第一电容、稳压管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻；
11.所述运算放大器的第一输入端连接所述第一电容的第一端，所述运算放大器的第二输入端连接所述第二电阻的第一端；所述第一电阻的第一端连接所述运算放大器的输出端；所述第四电阻的第一端连接所述运算放大器的第一输入端，所述第一电容的第二端与所述第二电阻的第二端均接地；所述第三电阻的第一端连接所述运算放大器的第二输入端；所述第三电阻的第二端连接所述稳压管的第一端；所述稳压管的第一端连接所述第一电阻的第二端，所述稳压管的第二端接地；所述第一电阻的第所述第一电阻的第二端连接所述第四电阻的第二端，所述第一电阻的第二端还连接所述反相器与所述射频产生模块，以输出所述第一方波信号。
12.可选的，所述射频产生模块包括第一驱动单元、第二驱动单元与射频产生单元；
13.所述第一驱动单元连接于所述方波发生单元的输出端与所述射频产生单元之间，所述第一驱动单元被配置为能够将所述第一方波信号放大为第三方波信号，并将所述第三方波信号输出至所述射频产生单元；
14.所述第二驱动单元连接于所述反相器的输出端与所述射频产生单元之间，所述第二驱动单元被配置为能够将所述第二方波信号放大为第四方波信号，并将所述第四方波信号输出至所述射频产生单元；
15.所述射频产生单元被配置为能够：基于所述第三方波信号、所述第四方波信号，产生所述射频信号。
16.可选的，所述第一驱动单元包括：第一晶体管与第二晶体管；
17.所述第一晶体管的控制端与所述第二晶体管的控制端连接所述方波产生单元，以接收所述第一方波信号；
18.所述第一晶体管的第一端连接电压源；
19.所述第一晶体管的第二端与所述第二晶体管的第一端连接所述射频产生单元，以输出所述第三方波信号；所述第二晶体管的第二端接地；
20.所述第二驱动单元包括：第三晶体管与第四晶体管；
21.所述第三晶体管的控制端与所述第四晶体管的控制端连接所述反相器，以接收所述第二方波信号；
22.所述第三晶体管的第一端连接所述电压源；
23.所述第三晶体管的第二端与所述第四晶体管的第一端连接所述射频产生单元，以输出所述第四方波信号；
24.所述第四晶体管的第二端接地。
25.可选的，所述射频产生单元包括：第五晶体管、第六晶体管、第五电阻、第六电阻、第二电容、第三电容与射频变压器；
26.所述第五晶体管的控制端连接所述第一驱动单元的输出端，以接收所述第三方波信号；所述第五晶体管的第一端连接第二电容的第一端，所述第五晶体管的第二端接地；所述第五电阻的第一端连接所述第五晶体管的第一端，所述第五电阻的第二端接地；所述第五晶体管的第一端连接所述射频变压器初级侧绕组的第一端，所述第二电容的第二端接地；
27.所述第六晶体管的控制端连接所述第二驱动单元的输出端，以接收所述第四方波信号；所述第六晶体管的第一端连接第三电容的第一端，所述第六晶体管的第二端接地；所述第六电阻的第一端连接所述第六晶体管的第一端，所述第六电阻的第二端接地；所述第三电容的第一端连接所述射频变压器的初级侧绕组的第二端，所述第三电容的第二端接地；所述射频变压器的次级侧绕组用于输出所述射频信号。
28.可选的，还包括控制模块与使能模块；所述使能模块连接于所述方波发生模块输出端与所述射频产生模块之间；
29.所述使能模块被配置为能够在所述控制模块的控制下，控制所述第一方波信号与所述第二方波信号是否输出至所述射频产生模块。
30.可选的，所述使能模块包括：第一使能单元和第二使能单元；
31.所述第一使能单元连接于所述方波发生单元的输出端与所述射频产生模块之间；所述第一使能单元还连接所述控制模块，用于在所述控制模块的控制下，控制是否向所述射频产生模块输出所述第一方波信号；
32.所述第二使能单元连接与所述反相器的输出端与所述射频产生模块之间；所述第
二使能单元还连接所述控制模块，用于在所述控制模块的控制下，控制是否向所述射频产生模块输出所述第二方波信号。
33.可选的，还包括供电模块与控制模块；所述供电模块的输出连接所述射频产生单元；
34.所述射频产生模块在基于所述第一方波信号、所述第二方波信号，产生射频信号时，具体用于：
35.基于所述第一方波信号、所述第二方波信号与一指定输入信号，产生所述射频信号；
36.所述指定输入信号是供电模块在所述控制模块的控制下输入至所述射频产生模块的。
37.可选的，还包括滤波模块；
38.所述滤波模块的第一侧连接所述供电模块，所述滤波模块的第二侧连接所述射频产生单元。
39.根据本实用新型的第二方面，提供了一种射频消融装置，包括第一方面提供的射频消融的射频能量产生电路。
40.本实用新型提供的射频消融的射频能量产生电路与射频消融装置，通过方波发生单元自行产生了第一方波信号，并通过反相器的反相作用，在第一方波信号的基础上产生了第二方波信号，该过程中，方波的产生不再需要控制模块中的dac控制，有助于简化控制模块的电路构造，进而，由于采用电子元器件搭建方波发生电路，减少硬件成本，提高电路效率。
附图说明
41.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
42.图1是本实用新型一示例性的实施例中提供的射频能量产生电路的电路模块示意图；
43.图2是本实用新型一示例性的实施例中提供的方波产生模块的电路结构示意图；
44.图3是本实用新型一示例性的实施例中提供的射频产生模块的电路模块示意图；
45.图4是本实用新型一示例性的实施例中提供的射频产生模块的电路结构示意图；
46.图5是本实用新型一示例性的实施例中提供的供电模块及滤波模块的电路结构示意图；
47.图6是本实用新型一示例性的实施例中提供的使能模块的电路结构示意图；
48.图7是本实用新型一示例性的实施例中提供的方波和射频输出波形示意图；
49.图8是本实用新型另一示例性的实施例中提供的射频能量产生电路的电路模块示意图。
具体实施方式
50.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
51.本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
52.下面以具体地实施例对本实用新型的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
53.请参考图1，本实用新型实施例提供的射频消融的射频能量产生电路，包括方波产生模块40、及射频产生模块30；所述方波产生模块40包括方波产生单元41与反相器42；
54.所述反相器42的输入端连接所述方波产生单元41的输出端；
55.所述方波产生单元41用于：自行产生并输出第一方波信号；其中的自行产生，可理解为无需受控产生(例如无需受控于控制模块而产生)第一方波信号，进而，在方波产生单元41的电路搭建完成后，其频率、幅值即可被确定，不会因其他控制信号的变化而随之变化。
56.所述反相器42用于：将所述第一方波信号反相后输出第二方波信号；进而，可实现信号反相的任意器件或器件的组合，均可作为反相器42使用。
57.所述射频产生模块30被配置为能够：基于所述第一方波信号、所述第二方波信号，产生射频信号。
58.射频产生模块30产生射频信号方式可参照本领域任意已有或改进的电路实现，只要利用方波发生单元与反相器42而产生第一方波信号、第二方波信号，就不脱离本实用新型实施例的范围。
59.请参考图2，所述方波产生单元41包括运算放大器l1、第一电容c1、稳压管d1、第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4。
60.所述运算放大器l1的第一输入端连接所述第一电容c1的第一端，所述运算放大器l1的第二输入端连接所述第二电阻r2的第一端；所述第一电阻 r1的第一端连接所述运算放大器l1的输出端；所述第四电阻r4的第一端连接所述运算放大器l1的第一输入端，所述第一电容c1的第二端与所述第二电阻r2的第二端均接地；所述第三电阻r3的第一端连接所述运算放大器 l1的第二输入端；所述第三电阻r3的第二端连接所述稳压管d1的第一端；所述稳压管d1的第一端连接所述第一电阻r1的第二端，所述稳压管d1的第二端接地；所述第一电阻r1的第二端连接所述第四电阻r4的第二端，所述第一电阻r1的第二端还连接所述反相器42的输入端与所述射频产生模块 30，以输出所述第一方波信号。
61.具体举例中，运算放大器的第一输入端为反相输入端，运算放大器的第二输入端
为同相输入端，其他举例中，运算放大器的第一输入端也可以为同相输入端，对应的，运算放大器的第二输入端可以为反相输入端。图2所述电路的具体工作原理如下：所述运算放大器l1、第一电阻r1、第三电阻r3、第二电阻r2、所述稳压管d1组合后实现了滞回比较器的功能；第四电阻r4和第一电容c1组合后实现了rc回路的功能，rc回路中第一电容c1上的电压作为所述滞回比较器的输入，其中rc回路既作为延迟环节，又作为反馈网络，通过rc回路的充、放电实现输出状态的自动转换，而输出端引入的稳压管起到了限幅的作用，从而输出方波信号 pwm。
62.由方波产生单元输出的方波信号pwm分为两路，一路pwm直接被输出，作为所述第一方波信号pwmh，另一路经过反相器42输出所述第二方波信号pwml。
63.其中，由于第二方波信号是反相后得到的，其中未涉及其他延迟、变化，所以，第一方波信号pwmh和第二方波信号pwml是频率相同，方向相反的方波信号。
64.所述方波产生单元的电路结构实现除了图3所示实施例方式中提供的电路结构外，还可以为其他电路结构。例如可包括两级电路，第一级电路中采用rc自激谐振回路生成一个正弦波，第二级电路采用稳压管或比较器将正弦波变换成方波，从而得到第一方波信号。
65.以上方案中，通过方波发生单元自行产生了第一方波信号，并通过反相器的反相作用，在第一方波信号的基础上产生了第二方波信号，该过程中，方波的产生不再需要控制模块中的dac控制，有助于简化控制模块的电路构造，进而，由于采用电子元器件搭建方波发生电路，减少硬件成本，提高电路效率。
66.请参考图3，所述射频产生模块包括第一驱动单元31、第二驱动单元 32与射频产生单元33；
67.所述第一驱动单元31连接于所述方波产生单元41的输出端与所述射频产生单元33之间，所述第一驱动单元31被配置为能够将所述第一方波信号放大为第三方波信号，并将所述第三方波信号输出至所述射频产生单元 33；
68.所述第二驱动单元32连接于所述反相器42的输出端与所述射频产生单元33之间，所述第二驱动单元32被配置为能够将所述第二方波信号放大为第四方波信号，并将所述第四方波信号输出至所述射频产生单元33；
69.所述射频产生单元33被配置为能够：基于所述第三方波信号、所述第四方波信号，产生所述射频信号。
70.进一步的方案中，请参考图4，所述第一驱动单元31包括：第一晶体管q1与第二晶体管q2；
71.所述第一晶体管q1的控制端与所述第二晶体管q2的控制端连接所述方波产生单元41，以接收所述第一方波信号；
72.所述第一晶体管q1的第一端连接电压源vcc；
73.所述第一晶体管q1的第二端与所述第二晶体管q2的第一端连接所述射频产生单元33，以输出所述第三方波信号；所述第二晶体管q2的第二端接地；
74.所述第二驱动单元32包括：第三晶体管q3与第四晶体管q4；
75.所述第三晶体管q3的控制端与所述第四晶体管q4的控制端连接所述反相器42的输出端，以接收所述第二方波信号；
76.所述第三晶体管q3的第一端连接所述电压源vcc；
77.所述第三晶体管q3的第二端与所述第四晶体管q4的第一端连接所述射频产生单元33，以输出所述第四方波信号；
78.所述第四晶体管q4的第二端接地。
79.可见，所述第一驱动单元31与所述第二驱动单元32的电路构成完全相同，是由一对晶体管组成的推挽电路和外围电路组成，第一驱动单元具体包括第一晶体管q1、第二晶体管q2及第七电阻r7，第二驱动电路具体包括晶体管第三晶体管q3、第四晶体管q4和第八电阻r8。其中所述第一晶体管q1与所述第二晶体管q2、所述第三晶体管q3与所述第四晶体管q4为极性不同的两对晶体管，可以为双极型晶体管bjt或mosfet管。
80.在本实施方案中，所述第一晶体管q1、所述第二晶体管q2、所述第三晶体管q3与所述第四晶体管q4可以是三极管，例如可以由双极型晶体管 bjt实现，其他举例中，也可利用场效应管实现。
81.请参考图4，其中所述第一晶体管q1与所述第三晶体管q3为npn型 bjt，所述第二晶体管q2与所述第四晶体管q4为pnp型bjt。所述第一晶体管q1、所述第二晶体管q2的基极连接第一方波信号pwmh，所述第一晶体管q1的集电极接vcc，所述第一晶体管q1的发射极连接所述第二晶体管q2的集电极，所述第二晶体管q2的集电极接地，所述第七电阻r7 连接所述第一晶体管q1的发射极。所述第一晶体管q1、所述第二晶体管 q2组成的推挽电路实现将输入的第一方波信号pwmh放大，输出第三方波信号pwmh1；所述第三晶体管q3、所述第四晶体管q4的基极接入第二方波信号pwml，所述第三晶体管q3的集电极接vcc，所述第三晶体管q3 的发射极连接所述第四晶体管q4的集电极，所述第四晶体管q4的集电极接地，所述第八电阻r8连接所述第三晶体管q3的发射极，所述第三晶体管q3、所述第四晶体管q4组成的推挽电路实现将输入的第二方波信号 pwml放大，输出第四方波信号pwml1。当输入信号为高电平时，npn 管导通，pnp管截止，当电路输入信号为低电平时，pnp管导通，npn管截止，每对晶体管中每次只有一只导通，导通损耗较小。
82.本实用新型一实施例中提供的射频产生单元33被配置为能够：基于所述第三方波信号pwmh1、所述第四方波信号pwml1，以及所述指定输入信号，产生所述射频信号。
83.所述射频产生单元33包括：第五晶体管q5、第六晶体管q6、第五电阻r5、第六电阻r6、第二电容c2、第三电容c3与射频变压器t1；
84.所述第五晶体管q5的控制端连接所述第一驱动单元31的输出端，以接收所述第三方波信号；所述第五晶体管q5的第一端连接第二电容c2的第一端，所述第五晶体管q5的第二端接地；所述第五电阻r6的第一端连接所述第五晶体管q5的第一端，所述第五电阻r6的第二端接地；所述第五晶体管q5的第一端连接所述射频变压器t1初级侧绕组的第一端，所述第二电容c2的第二端接地；
85.所述第六晶体管q6的控制端连接所述第二驱动单元32的输出端，以接收所述第四方波信号；所述第六晶体管q6的第一端连接第三电容的第一端，所述第六晶体管q6的第二端接地；所述第六电阻r6的第一端连接所述第六晶体管q6的第一端，所述第六电阻r6的第二端接地；所述第三电容c3的第一端连接所述射频变压器t1的初级侧绕组的第二端，所述第三电容c3的第二端接地；所述射频变压器t1的次级侧绕组用于输出所述射频信号。
86.所使用的晶体管可以为mosfet管，请参考图4，所述第五晶体管q5、所述第六晶体
管q6的栅极分别接输入信号pwmh1和pwml1，所述第五晶体管q5、所述第六晶体管q6的漏极分别连接至所述射频变压器t1 的初级侧绕组第一输入端和第三输入端，所述第五晶体管q5、所述第六晶体管q6的源极接地；所述第五电阻r5的第一端连接所述第五晶体管q5的栅极，所述第五电阻r5的第二端接地；所述第六电阻r6的第一端连接所述第六晶体管q6的栅极，所述第六电阻r6的第二端接地；所述第二电容 c2、所述第三电容c3的第一端分别连接所述第五晶体管q5、所述第六晶体管q6的漏极，所述第二电容c2、所述第三电容c3的第二端接地。所述射频产生单元33的工作原理如下：
87.pwmh1输出高电平驱动mosfet管q5打开，供电模块输出电压(比如48v)，经过射频变压器t1的初级侧绕组(ab边)和电容c2振荡产生正弦波，a点电压是幅值48v正弦波；pwml1输出高电平驱动mos管q6打开，经过射频变压器t1的侧绕组(ab边)和电容c3振荡产生正弦波，正弦波在经过t1变换到次边将电压放大。此时，控制模块10通过i2c通信方式控制电压信号进入射频变压器t1的初级侧绕组，在t1的次级侧绕组产生与pwmh1和pwml1频率相同的正弦波信号，并向负载端输出射频信号 rf_p和rf_n。方波信号与射频信号的波形示意图如图7所示。
88.本实用新型提供的射频消融的射频能量产生电路，请参考图5，还包括控制模块10与使能模块20；所述使能模块20连接于所述方波发生模块40 输出端与所述射频产生模块30之间；
89.图6是本实用新型一实施例中提供的使能模块20的电路结构示意图；所述使能模块20被配置为能够在所述控制模块10的控制下，控制所述第一方波信号pwmh与所述第二方波信号pwml是否输出至所述射频产生模块 30。
90.所述使能模块20包括：第一使能单元21和第二使能单元22；第一使能单元21和第二使能单元22在控制模块10的控制下使能或关闭第一方波信号pwmh与第二方波信号pwml。
91.此外，使能模块20所输出的方波信号的幅值可以与所输入的第一方波信号pwmh与第二方波信号pwml相同，也可以是不同的，不论是否相同，均可视作第一方波信号pwmh与第二方波信号pwml。
92.本实用新型提供的射频消融的射频能量产生电路，请参考图5，还包括供电模块50；所述供电模块的输出连接所述射频产生单元30；
93.所述射频产生模块在基于所述第一方波信号、所述第二方波信号，产生射频信号时，具体用于：基于所述第一方波信号、所述第二方波信号与一指定输入信号，产生射频信号，产生所述射频信号。
94.在本实用新型一实施例中，所述指定输入信号是供电模块50在所述控制模块30的控制下输入至所述射频产生单元33。供电模块50包括供电装置及其外围电路，在控制模块10的控制上，输出指定输入信号进入射频产生单元33。
95.本实用新型提供的射频消融的射频能量产生电路，请参考图5，还包括滤波模块；所述滤波模块的第一侧用于接入所述指定输入电信号，所述滤波模块的第二侧连接所述射频产生单元。
96.如图5所示，滤波模块包括第四电容c4，第五电容c5及电感l组成，所述第四电容c4的正极连接所述电感l的第一端，所述第四电容c4的负极接地；所述第五电容c5的正极连接所述电感l的第二端，所述第五电容 c5的负极接地；所述电感l的第一端连接所述供电模块
50的输出端，所述电感l的第二端连接所述射频产生模块33(具体可连接至射频变压器t1初级侧绕组的中间节点)。所述电感l、所述第四电容c4和第五电容c5组成的滤波电路实现对所述供电模块提供的所述指定输入信号滤波。
97.本实用新型提供的射频消融的射频能量产生电路，请参考图8，通过电子元器件搭建方波发生电路，无需其他方波产生芯片和程序控制，减少了硬件成本；同时电源输入信号由控制模块直接通过i2c通信方式控制供电模块产生电压信号进入射频产生电路，简化电路设计，提高射频能量输出的控制精度。本实施方案中采用的新型驱动电路结构导通损耗小，第一驱动单元与第二驱动单元的使用能加快第五晶体管、第六晶体管开关速度，在射频消融过程中起到保护电路安全的作用。
98.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。