[实用新型]使用增益补偿全桥拓扑结构的电外科发生器及其控制系统

说明书

技术领域

本公开涉及电外科系统，更确切地说，涉及在利用全桥拓扑结构的电外科发生器中跨越不同的运行条件实现增益补偿的电路。 

背景技术

在外科手术中使用电外科发生器向患者的组织传送电能。当电极连接到发生器时，电极能够用于以高频电能切割、凝结或密封患者的组织。在正常手术期间，来自发生器的交变电流通过穿过患者的组织和体液在主动电极与返回电极之间流动。 

电能的波形通常被调整为增强其切割、凝结或密封组织的能力。不同的波形对应于发生器的不同运行模式，并且每种模式都给予外科医生各种操作优势。模式可以包含切割、凝结、二者混合、干燥、密封或喷雾。外科医生可以随着外科手术的进展容易地选择和改变不同的运行模式。 

在每种运行模式中，重要的是调控向患者传送的电外科能量以实现期望的手术效果。超过正确剂量的应用可能导致组织破坏，并且可能延长愈合。低于期望剂量的能量功率的应用抑制外科手术。因此，期望对于被治疗的组织类型控制从电外科发生器输出的能量。 

随着外科手术的进展将会遇到不同类型的组织并且每种独特的组织都需要更多或更少的功率以适应频繁变化的组织阻抗。因为遇到不同类型的组织和体液，阻抗变化和输出功率的电外科控制的响应时间必须足够快以允许外科医生无缝地治疗组织。此外，在电外科治疗期间能够使同一组织类型脱水，从而其阻抗将在很短的时间区间内发生巨大的改变。输出功率的电外科控制也不得不应对这样的阻抗变化。 

电外科发生期间常用三种标准控制模式。组织阻抗低时，发生器 控制电流限度。组织阻抗中等时，发生器控制功率限度。组织阻抗最高时，发生器控制电压限度。一般来说，电压、电流和功率限度描述了电外科模式。无论控制电压、电流或功率，发生器都必须在整个阻抗范围内采用稳定的控制回路。 

在现有技术的电外科发生器的设计中，来自AC电源的电压进行整流以提供DC电压。逆变器级将DC电压转换回其频率适用于期望的组织效果的AC电压。此级的输出是能被控制电压、电流或功率的AC波形，以向组织传送正确的能量。 

配置可变DC电源的常见技术应用相移全桥拓扑结构，其中输出功率经由脉冲宽度调制的输入信号的占空比中的变化来控制。在任何单一运行点，相移全波桥逆变器的增益都为线性。不过，由于定位点的改变、负载的改变、阻抗的改变和其他参数的改变，运行点可以在很宽的范围内变化。因此，逆变器级的整体增益能显著变化。这能够对能量到组织的受控传送有影响。 

实用新型内容

所公开的系统用于控制使用增益补偿全桥拓扑结构的电外科发生器。在实施例中，所公开的系统包括求和单元，该求和单元被配置为接收RF定位点信号和计算的输出信号，以及产生对应于RF定位点信号与计算的输出信号之间的差的第一误差信号。与求和单元可操作地通信的阻抗增益补偿单元被配置为接收第一误差信号和对应于负载阻抗的阻抗信号，以及根据阻抗校正计算产生第二误差信号。与阻抗增益补偿单元可操作地通信的补偿器接收第二误差信号以及产生相位控制信号。在实施例中，补偿器包括比例-积分-微分(PID)控制器。 

本系统包括具有相位预处理模块的相位增益补偿单元，该相位预处理模块被配置为接收相位控制信号，对相位控制信号应用相位增益校正函数以产生校正的脉冲宽度调制驱动信号。相位增益补偿单元包括脉冲宽度调制驱动器，该脉冲宽度调制驱动器被配置为产生第一全桥驱动信号和第二全桥驱动信号。第二全桥驱动信号从第一全桥驱动 信号相移对应于校正的脉冲宽度调制驱动信号的量。与脉冲宽度调制驱动器可操作地通信的全桥逆变器接收第一全桥驱动信号和第二全桥驱动信号，以及产生具有对应于第一全桥驱动信号与第二全桥驱动信号之间的相位差的电气性质的电外科输出信号。本系统包括传感器电路，被配置为感测电外科输出信号的电气性质以及产生对应的计算的输出信号。电气性质可以包括但不限于输出电压、输出电流、输出功率或输出阻抗。 

在实施例中，相位控制电路包括被配置为产生第一全桥驱动信号的时钟。该时钟被设置为与脉冲宽度调制驱动器和全桥逆变器的至少一个可操作通信。