電外科諧振逆變器的功率控制系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及電外科諧振逆變器的功率控制系統(tǒng)和方法。公開一種電外科發(fā)生器。該發(fā)生器包括：RF輸出級，其配置為產(chǎn)生包括多個(gè)周期的至少一個(gè)電外科波形；耦合到所述RF輸出級的至少一個(gè)傳感器，所述至少一個(gè)傳感器配置為測量所述至少一個(gè)電外科波形的電壓和電流；以及控制器，其耦合到所述至少一個(gè)傳感器和所述RF輸出級，所述控制器包括具有電壓限制器或電流限制器中的至少一個(gè)的比例-積分-微分控制器，所述比例-積分-微分控制器配置為基于所述RF輸出級的電壓-電流特性使所述RF輸出級飽和。
【專利說明】電外科諧振逆變器的功率控制系統(tǒng)和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及電外科系統(tǒng)和操作電外科發(fā)生器的方法。更具體來說，本公開涉及用于控制由適用于電弧切割和凝結(jié)的射頻諧振逆變器產(chǎn)生的電外科波形的系統(tǒng)、方法和設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002]電外科包括將高射頻電流施加到手術(shù)部位以切割，燒蝕或凝結(jié)組織。在單極電外科中，源電極或有源電極將射頻交流電流從電外科發(fā)生器傳送到目標(biāo)組織，并且返回電極將該電流傳導(dǎo)回到發(fā)生器。病人返回電極的位置遠(yuǎn)離有源電極，以將電流傳導(dǎo)回到發(fā)生器。
[0003]在雙極電外科中，返回電極和有源電極位置彼此靠近，使得在兩個(gè)電極之間形成電路(例如，在電外科鑷子的情形中)。這樣，所施加的電流被限制在位于電極之間的身體組織。因此，雙極電外科通常包括例如鑷子等器械的使用，其中希望在位于該器械上的兩個(gè)電極之間實(shí)現(xiàn)電外科能量的聚焦傳送。鑷子是鉗狀器械，其依賴于其鉗爪之間的機(jī)械作用來抓住、夾緊并壓迫血管或組織。電外科鑷子(開放的或內(nèi)窺鏡)使用機(jī)械夾緊作用和電能在被夾緊的組織上實(shí)現(xiàn)止血。該鑷子包括電外科導(dǎo)電表面，其將電外科能量施加到被夾緊的組織。通過控制經(jīng)由導(dǎo)電板施加到組織的電外科能量的強(qiáng)度、頻率和持續(xù)時(shí)間，外科醫(yī)生可以凝結(jié)，燒灼和/或封閉組織。然而，上述例子僅是用于說明的目的，并且在本公開的范圍內(nèi)存在許多其他已知的雙極電外科器械。
[0004]以上概述的電外科過程可以使用基于反饋的控制系統(tǒng)中的各種組織和能量參數(shù)。改進(jìn)向組織傳送的能量的需要在持續(xù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本公開提供一種用于控制電外科發(fā)生器的方法。所述方法包括:通過RF輸出級產(chǎn)生至少一個(gè)電外科波形，所述RF輸出級包括耦合到RF逆變器的脈沖寬度調(diào)制器，所述RF逆變器耦合到用于輸出DC電流的功率源；通過至少一個(gè)電極將所述至少一個(gè)電外科波形施加到組織，所述至少一個(gè)電外科波形包括多個(gè)周期；測量所述至少一個(gè)電外科波形的電壓和電流；計(jì)算電壓極限和電流極限中的至少一個(gè)；以及基于所述電壓極限或所述電流極限中的至少一個(gè)向所述脈沖寬度調(diào)制器提供控制信號(hào)，以基于所述RF輸出級的電壓-電流特性使所述RF輸出級飽和。
[0006]根據(jù)上述實(shí)施例的其他方面，所述RF輸出級包括耦合到控制器的至少一個(gè)切換元件。
[0007]根據(jù)上述實(shí)施例的其他方面，所述控制器包括比例-積分-微分控制器和脈沖寬度調(diào)制器，其中所述脈沖寬度調(diào)制器配置為向所述至少一個(gè)切換元件輸出所述控制信號(hào)，并且基于所述比例-積分-微分控制器的輸出調(diào)節(jié)所述控制信號(hào)的占空比。
[0008]根據(jù)上述實(shí)施例的其他方面，所述控制器配置為基于測得的電壓和電流確定阻抗。
[0009]根據(jù)上述實(shí)施例的其他方面，所述比例-積分-微分控制器配置為基于所述阻抗提供所述輸出。
[0010]根據(jù)上述實(shí)施例的其他方面，所述比例-積分-微分控制器包括電壓限制器功能。
[0011]根據(jù)上述實(shí)施例的其他方面，所述比例-積分-微分控制器包括電流限制器功能。
[0012]根據(jù)上述實(shí)施例的其他方面，所述方法還包括在耦合到所述RF輸出級的功率源產(chǎn)生DC電流；以及基于所述電壓極限或所述電流極限中的至少一個(gè)向所述功率源提供所述控制信號(hào)，以基于所述RF輸出級的電壓-電流特性使所述RF輸出級飽和。
[0013]本公開還提供一種電外科發(fā)生器，包括:RF輸出級，其配置為產(chǎn)生包括多個(gè)周期的至少一個(gè)電外科波形；耦合到所述RF輸出級的至少一個(gè)傳感器，所述至少一個(gè)傳感器配置為測量所述至少一個(gè)電外科波形的電壓和電流；以及控制器，其耦合到所述至少一個(gè)傳感器和所述RF輸出級，所述控制器包括具有電壓限制器或電流限制器中的至少一個(gè)的比例-積分-微分控制器，所述比例-積分-微分控制器配置為基于所述RF輸出級的電壓-電流特性使所述RF輸出級飽和。
[0014]根據(jù)上述實(shí)施例的其他方面，所述RF輸出級包括耦合到配置為輸出DC電流的功率源的RF逆變器。
[0015]根據(jù)上述實(shí)施例的其他方面，所述RF逆變器包括耦合到所述控制器的至少一個(gè)切換元件。
[0016]根據(jù)上述實(shí)施例的其他方面，所述控制器包括脈沖寬度調(diào)制器，其配置為向所述至少一個(gè)切換元件輸出控制信號(hào)，并且基于所述比例-積分-微分控制器的輸出調(diào)節(jié)所述控制信號(hào)的占空比。
[0017]根據(jù)上述實(shí)施例的其它方面，所述控制器配置為基于測得的電壓和電流確定阻抗。
[0018]根據(jù)上述實(shí)施例的其它方面，所述比例-積分-微分控制器配置為基于所述阻抗提供所述輸出。
[0019]根據(jù)上述實(shí)施例的其它方面，所述控制器還配置為增加所述至少一個(gè)電外科波形的電流，以增加放電的發(fā)生。
[0020]根據(jù)上述實(shí)施例的其它方面，所述發(fā)生器還包括具有耦合到所述RF輸出級的AC-DC轉(zhuǎn)換器的功率源，其中所述RF輸出級包括DC-AC逆變器。
[0021]根據(jù)上述實(shí)施例的其它方面，所述控制器耦合到所述DC-AC逆變器。
[0022]根據(jù)上述實(shí)施例的其它方面，所述功率源還包括耦合到所述AC-DC轉(zhuǎn)換器和所述RF輸出級的DC-DC轉(zhuǎn)換器，所述DC-DC轉(zhuǎn)換器耦合到所述控制器并且可由所述控制器來控制。
[0023]本公開還提供一種電外科系統(tǒng),包括:電外科發(fā)生器，其具有配置為輸出DC電流的功率源；耦合到所述功率源的RF輸出級，所述功率源包括配置為從所述DC電流產(chǎn)生包括多個(gè)周期的至少一個(gè)電外科波形的至少一個(gè)切換元件；耦合到所述RF輸出級的至少一個(gè)傳感器，所述至少一個(gè)傳感器配置為測量所述至少一個(gè)電外科波形的電壓和電流；以及耦合到所述至少一個(gè)傳感器以及所述RF輸出級或所述功率源中至少一個(gè)的控制器，所述控制器包括具有電壓限制器或電流限制器中的至少一個(gè)的比例-積分-微分控制器，所述比例-積分-微分控制器配置為基于所述RF輸出級的電壓-電流特性使所述RF輸出級或所述功率源中的至少一個(gè)飽和。
[0024]所述系統(tǒng)還包括配置為耦合到所述電外科發(fā)生器并且向組織施加所述至少一個(gè)電外科波形的至少一個(gè)電外科器械。
[0025]根據(jù)上述實(shí)施例的其它方面，其中所述控制器配置為基于測得的電壓和電流確定阻抗，并且所述比例-積分-微分控制器配置為基于所述阻抗提供所述輸出。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]下面結(jié)合附圖描述本公開的各種實(shí)施例，其中:
[0027]圖1是根據(jù)本公開的電外科系統(tǒng)的一個(gè)示例性實(shí)施例的各部件的立體圖；
[0028]圖2是根據(jù)本公開的電外科發(fā)生器的一個(gè)實(shí)施例的前視圖；
[0029]圖3是根據(jù)本公開的圖2的電外科發(fā)生器的實(shí)施例的示意性框圖；
[0030]圖4A和圖4B是根據(jù)本公開的圖2的電外科發(fā)生器的其他示例性實(shí)施例的示意性框圖；
[0031]圖5是示出根據(jù)本公開的電壓源的實(shí)施例的放電的電壓和電流標(biāo)繪曲線；
[0032]圖6是示出根據(jù)本公開的電流源逆變器的實(shí)施例的放電的電壓和電流的標(biāo)繪曲線.
[0033]圖7A是示出根據(jù)本公開的實(shí)施例的電壓和電流源的理想輸出的電壓和電流的標(biāo)繪曲線；
[0034]圖7B是示出根據(jù)本公開的實(shí)施例的電壓和電流源的無損輸出的電壓和電流的標(biāo)繪曲線；
[0035]圖7C是示出根據(jù)本公開的實(shí)施例的電壓源和電流源的理想、無損和電弧輸出的電壓和電流的重疊的標(biāo)繪曲線；
[0036]圖7D是示出根據(jù)本公開的實(shí)施例的電壓和電流源的理想和無損輸出的功率和阻抗的標(biāo)繪曲線；
[0037]圖8是根據(jù)本公開的實(shí)施例的發(fā)生器輸出的恒定功率標(biāo)繪曲線；
[0038]圖9是示出根據(jù)本公開的實(shí)施例的放電的電壓和電流的標(biāo)繪曲線；
[0039]圖10是根據(jù)本公開的實(shí)施例的圖2的發(fā)生器的RF放大器的示意圖；
[0040]圖11是根據(jù)本公開的實(shí)施例的圖2的發(fā)生器的RF放大器的示意圖；
[0041]圖12是根據(jù)本公開的實(shí)施例的圖2的發(fā)生器的RF放大器的示意圖；
[0042]圖13是根據(jù)本公開的實(shí)施例的圖2的發(fā)生器的RF放大器的示意圖；
[0043]圖14是根據(jù)本公開的實(shí)施例的圖2的發(fā)生器的RF放大器的示意圖；
[0044]圖15是根據(jù)本公開的實(shí)施例的圖2的發(fā)生器的RF放大器的示意圖；
[0045]圖16是根據(jù)本公開的實(shí)施例的圖2的發(fā)生器的RF放大器的示意圖；
[0046]圖17示出根據(jù)本公開的實(shí)施例的用于控制圖2的發(fā)生器的輸出的作為阻抗標(biāo)繪曲線的函數(shù)的占空比和功率。

【具體實(shí)施方式】
[0047]下面參照附圖描述本公開的具體實(shí)施例。在以下描述中，不具體描述公知的功能或構(gòu)造以免本公開被不必要的細(xì)節(jié)遮蓋。
[0048]根據(jù)本公開的發(fā)生器可以進(jìn)行單極和/或雙極電外科過程，包括，例如，切割、凝結(jié)、消融和血管封閉過程。該發(fā)生器可以包括用于與各種電外科器械(例如，單極器械、返回電極、雙極電外科鑷子、腳踏開關(guān)等)接口的多個(gè)輸出端。此外，該發(fā)生器包括電子電路，該電子電路配置為產(chǎn)生專門適用于各種電外科模式(例如，切割、融合、凝結(jié)、通過止血法分害I]、電灼、噴霧等)和過程(例如，單極、雙極、血管封閉)的射頻能量。在實(shí)施例中，該發(fā)生器可以嵌入，集成或耦合到電外科器械，以提供一體化的電外科設(shè)備。
[0049]圖1是根據(jù)本公開的雙極和單極電外科系統(tǒng)I的示意圖。系統(tǒng)I可以包括具有用于治療病人組織的一個(gè)或多個(gè)有源電極3 (例如，電外科切割探針、消融電極等)的一個(gè)或多個(gè)單極電外科器械2。電外科交流電流由發(fā)生器200經(jīng)由連接到發(fā)生器200的有源端子230 (圖3)的電源線4提供給器械2，從而使器械2切割，凝結(jié)，消融和/或治療組織。該交流電流通過返回電極6經(jīng)由返回線8在發(fā)生器200的返回端子32 (圖3)返回到發(fā)生器200。對于單極操作,系統(tǒng)I可以包括多個(gè)返回電極墊6,這些返回電極墊6使用時(shí)設(shè)置在病人身體上，以通過與病人身體的總接觸面積最大化使組織損傷的機(jī)會(huì)最小化。另外，發(fā)生器200和返回電極墊6可以配置為監(jiān)視所謂的“組織-病人“接觸，以確保其間存在足夠的接觸，進(jìn)一步使組織損傷的機(jī)會(huì)最小化。
[0050]系統(tǒng)I還可以包括一個(gè)或多個(gè)雙極電外科器械，例如，具有用于治療病人組織的一個(gè)或多個(gè)電極的雙極電外科鑷子10。電外科鑷子10包括外殼11和設(shè)置在桿12末端的相對鉗爪構(gòu)件13和15。該鉗爪構(gòu)件13和15分別包括設(shè)置于其中的一個(gè)或多個(gè)有源電極14和一個(gè)返回電極16。有源電極14和返回電極16通過電纜18連接到發(fā)生器200，電纜18包括分別耦合到有源端子和返回端子230、232的電源線和返回線4、8 (圖3)。電外科鑷子10經(jīng)由設(shè)置在電纜18端部的插頭，在與有源端子和返回端子230和232 (例如，管腳)具有連接的連接器處耦合到發(fā)生器200，其中該插頭包括來自電源線和返回線4、8的觸頭，下面將更詳細(xì)地描述。
[0051 ] 參考圖2，示出了發(fā)生器200的前表面240。發(fā)生器200可以是任何適當(dāng)?shù)念愋?例如，電外科、微波等)，并且可以包括多個(gè)連接器250-262，以適應(yīng)各種類型的電外科器械(例如，電外科鑷子10等)。
[0052]發(fā)生器200包括用戶接口 241，用戶接口 241具有一個(gè)或多個(gè)顯示屏或信息面板242。244、246，用于向用戶提供各種輸出信息(例如，強(qiáng)度設(shè)置、治療完成指示等)。每個(gè)屏242、244、246與對應(yīng)的連接器250-262相關(guān)聯(lián)。發(fā)生器200包括適當(dāng)?shù)妮斎肟刂萍?例如，按鈕、啟動(dòng)器、開關(guān)、觸摸屏等)，用于控制發(fā)生器200。顯示屏242、244、246還配置為顯示電外科器械(例如，電外科鑷子等)的對應(yīng)菜單的觸摸屏。用戶通過簡單地觸摸對應(yīng)的菜單選項(xiàng)來調(diào)節(jié)輸入。
[0053] 屏242控制單極輸出和連接到連接器250和252的裝置。連接器250配置為耦合到單極電外科器械(例如，電外科器械2)，連接器252配置為耦合到腳踏開關(guān)(未示出)。腳踏開關(guān)用于提供附加的輸入(例如，重復(fù)發(fā)生器200的輸入)。屏244控制單極和雙極輸出以及連接到連接器256和258的裝置。連接器256配置為耦合到其他單極器械。連接器258配置為耦合到雙極器械(未示出)。
[0054]屏246控制由可以插入到連接器260和262中的鑷子10進(jìn)行的雙極封閉過程。發(fā)生器200通過連接器260和262輸出適合于封閉由鑷子10抓住的組織的能量。具體來說，屏246輸出允許用戶輸入用戶限定的強(qiáng)度設(shè)置的用戶界面。用戶限定的設(shè)置可以是允許用戶調(diào)節(jié)參數(shù)的任何設(shè)置，該參數(shù)可以是一個(gè)或多個(gè)能量輸送參數(shù)，如功率、電流、電壓、能量等，或者是封閉參數(shù)，如能量速率限制器、封閉持續(xù)時(shí)間等。用戶限定的設(shè)置被發(fā)送到控制器224，在此該設(shè)置可以保存在存儲(chǔ)器226中。在實(shí)施例中，強(qiáng)度設(shè)置可以是數(shù)字標(biāo)度，例如，從I到10或者從I到5。在實(shí)施例中，強(qiáng)度設(shè)置可以與發(fā)生器200的輸出曲線相關(guān)聯(lián)。強(qiáng)度設(shè)置可以專用于所使用的每個(gè)鑷子10，使得各種器械向用戶提供與鑷子10相對應(yīng)的專用強(qiáng)度標(biāo)度。
[0055]圖3示出配置為輸出電外科能量的發(fā)生器200的示意性框圖。發(fā)生器200包括控制器224、功率源227和射頻(RF)放大器228。功率源227可以是高電壓DC功率源，其連接到AC源(例如，線電壓)并且經(jīng)由導(dǎo)線227a和227b向RF放大器228提供高電壓DC功率，然后RF放大器228將高電壓DC功率轉(zhuǎn)換為治療能量(例如，超聲、電外科或微波)，并且將該能量傳送到有源端子230。該能量經(jīng)由返回端子232返回。有源和返回端子230和232通過隔離變壓器229耦合到RF放大器228。RF放大器228配置為以多個(gè)模式工作，在此期間發(fā)生器200輸出具有專用的占空比、峰值電壓、波峰因數(shù)等的對應(yīng)波形。可以想到，在其他實(shí)施例中，發(fā)生器200可以基于其他類型的適當(dāng)功率源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
[0056]控制器224包括可操作地連接到存儲(chǔ)器226的處理器225，存儲(chǔ)器226可以包括暫時(shí)性存儲(chǔ)器(例如，RAM)和/或非暫時(shí)性存儲(chǔ)器(例如，閃存介質(zhì)、盤介質(zhì)等)。處理器225包括可操作地連接到功率源227和/或RF放大器228的輸出端口，允許處理器225根據(jù)開環(huán)和/或閉環(huán)控制方案控制發(fā)生器200的輸出。閉環(huán)控制方案是反饋控制環(huán)路，其中多個(gè)傳感器測量各種組織屬性和能量屬性(例如，組織阻抗、組織溫度、輸出功率、電流和/或電壓等)，并且向控制器224提供反饋。然后控制器224向功率源227和/或RF放大器228發(fā)信號(hào)，以分別調(diào)節(jié)DC和/或功率源。本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)理解，可以使用適于進(jìn)行本文描述的計(jì)算和/或指令集的任何邏輯處理器(例如，控制電路)來代替處理器225，包括但不限于現(xiàn)場可編程門陣列、數(shù)字信號(hào)處理器以及它們的組合。
[0057]根據(jù)本公開的發(fā)生器200包括多個(gè)傳感器280，例如，RF電流傳感器280a和RF電壓傳感器280b。發(fā)生器200的各部件，即，RF放大器228、RF電流和電壓傳感器280a和280b可以設(shè)置在印刷電路板(PCB)上。RF電流傳感器280a耦合到有源端子230，并且提供由RF放大器228提供的RF電流的測量值。RF電壓傳感器280b耦合到有源和返回端子230和232，并且提供由RF放大器228提供的RF電壓的測量值。在實(shí)施例中，RF電流和電壓傳感器280a和280b可以耦合到有源和返回導(dǎo)線228a和228b，有源和返回導(dǎo)線228a和228b分別將有源和返回端子230和232互連到RF放大器228。
[0058]RF電流和電壓傳感器280a和280b分別向控制器224提供感測到的RF電壓和電流信號(hào)，然后控制器224可以響應(yīng)于感測到的RF電壓和電流信號(hào)調(diào)節(jié)功率源227和/或RF放大器228的輸出?？刂破?24還從發(fā)生器200、器械2和/或鑷子10的輸入控制件接收輸入信號(hào)?？刂破?24使用該輸入信號(hào)調(diào)節(jié)由發(fā)生器200輸出的功率，并且/或者進(jìn)行其他控制功能。
[0059]圖4A示出基于S段高效率脈沖寬度調(diào)制逆變器的放大器200的另一實(shí)施例。在共同擁有的美國專利公報(bào)2006/0161148號(hào)中公開了基于使用該配置的模擬脈沖寬度調(diào)制器的示例性實(shí)施例，該專利公報(bào)的全部內(nèi)容通過引用包含在本公開中。在該示例性實(shí)施例中，功率源227是耦合到如上所述的AC能量源的固定輸出AC-DC轉(zhuǎn)換器227c，功率源227又耦合到RF放大器228。
[0060]圖4B示出基于改進(jìn)的Kahn振幅調(diào)制技術(shù)的發(fā)生器200的另一個(gè)實(shí)施例。在該示例性實(shí)施例中，功率源227是通過可變DC-DC轉(zhuǎn)換器227d進(jìn)一步增強(qiáng)的固定輸出AC-DC轉(zhuǎn)換器227c。功率源227的可變DC-DC轉(zhuǎn)換器227d可以配置為任何適當(dāng)?shù)耐負(fù)浣Y(jié)構(gòu)，包括但不限于諧振、非諧振、同步、非同步、降壓、升壓、降壓-升壓等。
[0061]繼續(xù)參考圖4A-4B，RF放大器228可以包括耦合到諧振匹配網(wǎng)絡(luò)304的DC-AC逆變器302。如圖4A中所示，RF放大器228的控制輸入可以是基于模擬的PWM或者基于數(shù)字的DPWM314。在S段高效率脈沖寬度調(diào)制技術(shù)中，通過改變逆變器工作頻率(例如，472kHz)上的脈沖寬度并且根據(jù)諧振匹配網(wǎng)絡(luò)304來改變發(fā)生器輸出振幅，以將輸出平滑為大約正弦形狀。DPWM314耦合到振蕩器319，振蕩器319可以是模擬電壓控制的振蕩器(VCO)或者數(shù)字控制的振蕩器(NC0)。在本實(shí)施例中，振蕩器319以適合于控制DC-AC逆變器302的射頻(“RF”)(例如，治療頻率)工作。DPWM314耦合到RF放大器304的逆變器302。DPWM314配置為控制RF放大器304的一個(gè)或多個(gè)切換部件，以將DC電流轉(zhuǎn)換為RF電流，稍后進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0062]如圖4B中所示，來自PWM或基于數(shù)字的DPWM314的控制輸入被提供給功率源227。在改進(jìn)的Kahn技術(shù)中，在DC-AC逆變器302對RF放大器228的輸入是固定的脈沖寬度(例如，對于優(yōu)化的效率，在472kHz)，這導(dǎo)致經(jīng)過諧振匹配網(wǎng)絡(luò)304之后大約為正弦輸出，并且通過改變功率源227的輸出來改變發(fā)生器輸出振幅。在本實(shí)施例中，由DPWM314控制功率源227。DPWM314耦合到振蕩器319，振蕩器319可以是模擬電壓控制的振蕩器(VOC)或者數(shù)字控制的振蕩器(NCO)。對DC-AC逆變器302的輸入可以由振蕩器317提供，振蕩器317可以是模擬電壓控制的振蕩器(VCO)或者數(shù)字控制的振蕩器(NC0)。振蕩器317以適合于控制DC-AC逆變器302的射頻(“RF”)(例如，治療頻率)工作，振蕩器319以適合于控制功率源227的切換(“SW”)頻率工作。
[0063]繼續(xù)參考圖4A-4B，除了上述差別以外，其他部件和設(shè)計(jì)相同，可以根據(jù)任何適當(dāng)?shù)耐負(fù)浣Y(jié)構(gòu)配置逆變器302，包括但不限于半橋、全橋、推挽式等。諧振匹配網(wǎng)絡(luò)304可以是單?；螂p模諧振網(wǎng)絡(luò)，具有LC (電感-電容)濾波器/諧振器與用于匹配RF放大器228的輸出的其他無源電部件的任何適當(dāng)組合。RF放大器228還包括多個(gè)模式繼電器306。模式繼電器306耦合到多個(gè)連接器250-262，用于控制向需要的連接器提供電外科能量，使得只有需要的連接器250-262在任何特定時(shí)間被供電。
[0064]處理器225耦合到用戶接口 241，并且配置為響應(yīng)于用戶輸入更改發(fā)生器200的模式、能量設(shè)置和其他參數(shù)。處理器225包括模式初始化器308，其配置為將選定的工作模式初始化。發(fā)生器200配置為以各種模式工作。在一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)生器200可以輸出以下模式:切割、融合、凝結(jié)、通過止血法分割、電灼、噴霧以及它們的組合等。每個(gè)模式基于預(yù)先編程的功率曲線工作，該功率曲線控制由發(fā)生器200在負(fù)載(例如，組織)的不同阻抗下輸出的功率的量。每個(gè)功率曲線包括由用戶選擇的功率設(shè)置和測得的負(fù)載阻抗限定的功率、電壓和電流控制范圍。
[0065]在切割模式中，發(fā)生器200可以在從大約100 Ω到大約2000 Ω的阻抗范圍上提供預(yù)定頻率(例如，472kHz)的具有多個(gè)RF周期的連續(xù)正弦波輸出，波峰因數(shù)大約1.414。該切割模式功率曲線可以包括三個(gè)區(qū)域:在低阻抗為恒定電流、在中等阻抗為恒定功率以及在高阻抗為恒定電壓。在融合模式中，該發(fā)生器可以提供具有以第一預(yù)定速率(例如，大約26.21kHz)重復(fù)出現(xiàn)的突發(fā)脈沖(burst)周期的預(yù)定周期性速率的正弦波輸出的交替突發(fā)脈沖，每個(gè)突發(fā)脈沖周期包括預(yù)定頻率(例如，472kHz)的多個(gè)正弦波RF周期。在一個(gè)實(shí)施例中，該突發(fā)脈沖的占空比可以為大約50%。換句話說，對于每個(gè)突發(fā)脈沖周期，50%的時(shí)間是有該功率的，并且50%的時(shí)間沒有該功率。該正弦波輸出的一個(gè)周期的波峰因數(shù)可以為大約1.414。一個(gè)突發(fā)脈沖周期的波峰因數(shù)可以為大約2.7。
[0066]通過止血法分割模式可以包括以第二預(yù)定速率(例如，大約28.3kHz)重復(fù)出現(xiàn)的預(yù)定頻率(例如，472kHz)的正弦波輸出的突發(fā)脈沖。該突發(fā)脈沖的占空比可以為大約25%，即，每個(gè)周期的25%有該功率，該周期剩余的75%沒有該功率。在從大約100 Ω至大約2000 Ω的阻抗范圍內(nèi)，一個(gè)突發(fā)脈沖周期的波峰因數(shù)可以為大約4.3。電灼模式可以包括以第三預(yù)定速率(例如，大約30.66kHz)重復(fù)出現(xiàn)的預(yù)定頻率(例如，472kHz)的正弦波輸出的突發(fā)脈沖。該突發(fā)脈沖的占空比可以為大約6.5%，并且在從大約100 Ω至大約2000 Ω的阻抗范圍內(nèi)，一個(gè)突發(fā)脈沖周期的波峰因數(shù)可以為大約5.55。噴霧模式可以包括以第四預(yù)定速率(例如，大約21.7kHz)重復(fù)出現(xiàn)的預(yù)定頻率(例如，472kHz)的正弦波輸出的突發(fā)脈沖。該突發(fā)脈沖的占空比可以為大約4.6%，并且在從大約100 Ω至大約2000 Ω的阻抗范圍內(nèi)，一個(gè)突發(fā)脈沖周期的波峰因數(shù)可以為大約6.6。
[0067]處理器225進(jìn)一步包括模式狀態(tài)控制310，其配置為根據(jù)由模式初始化器308設(shè)置的參數(shù)維持發(fā)生器200的能量輸出。模式狀態(tài)控制310通過由電壓和/或電流輸出振幅限制器功能315限制的控制輸出，使用比例-積分-微分(PID)控制環(huán)路312基于來自傳感器280的傳感器信號(hào)控制RF放大器228，電壓和/或電流輸出振幅限制器功能315包括在處理器225中實(shí)現(xiàn)的PID的飽和與積分抗結(jié)束(ant1-windup)能力。
[0068]處理器225包括用于在傳感器280和信號(hào)處理器316之間接口的模擬前端(front-end, AFE) 307。AFE307可以包括多個(gè)模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器和用于從傳感器接收模擬信號(hào)并且將該模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為其數(shù)字副本的其他電路部件。AFE307向信號(hào)處理器316提供數(shù)字化的傳感器信號(hào)。信號(hào)處理器316還可以基于傳感器信號(hào)計(jì)算各種能量屬性和/或組織屬性，包括但不限于阻抗、電壓、電流、功率、持續(xù)時(shí)間以及瞬時(shí)值、平均值、均方根值和它們的組合。
[0069]發(fā)生器200基于RF放大器228的諧振逆變器的電壓-電流特性固有的電流、功率和電壓界限，對各種電外科模式，例如，電弧切割和凝結(jié)，提供閉環(huán)控制。當(dāng)被標(biāo)繪時(shí)，任何諧振逆變器的電壓-電流特性都形成由于諧振網(wǎng)絡(luò)的輸出阻抗而由電壓和電流限制區(qū)域限定的橢圓形。逆變器的該輸出阻抗可以設(shè)計(jì)為在電外科模式工作期間觀測到的預(yù)期最小到最大終端電阻(例如，組織的電阻)的幾何平均值的中心。然后可以調(diào)整RF放大器228的工作特性，以符合用戶請求的具體功率設(shè)置的最大電壓和電流。
[0070]傳統(tǒng)的發(fā)生器在一些指定的負(fù)載電阻范圍內(nèi)，以恒定的功率向組織提供電外科能量。由于開環(huán)控制算法不足以覆蓋各種外科過程期間遇到的寬范圍的組織阻抗，所以已經(jīng)引入閉環(huán)控制算法。在一些實(shí)施例中，如共同擁有的美國專利公報(bào)2006/0161148號(hào)中所公開的，使用開環(huán)控制和閉環(huán)控制的組合，該專利公報(bào)的全部內(nèi)容通過引用包含在本公開中。
[0071]對于使用電壓源偏置逆變器的閉環(huán)控制，一些模式，如電弧切割和凝結(jié)模式，出現(xiàn)獨(dú)特的問題。在工作期間，產(chǎn)生電弧以實(shí)現(xiàn)期望的外科效果。對于它們的止血效果，高電弧電流是很適當(dāng)?shù)?；然而，為了限制熱傳遞，還希望也限制電弧。具體來說，在凝結(jié)模式中電弧被中斷以提供足夠高的瞬時(shí)功率來完成止血，同時(shí)保持足夠低的平均功率以使熱擴(kuò)散最小化。本公開提供的逆變器配置為控制電弧以用由模式狀態(tài)控制件310和/或PID312進(jìn)行的最少量的要求的啟發(fā)式或狀態(tài)變化實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)。具體來說，本公開提供的逆變器利用RF放大器228在預(yù)定的最大控制輸出振幅的電壓-電流無損輸出特性，通過在所有振幅對所有負(fù)載保持零電壓切換，在期望的組織阻抗范圍內(nèi)保持恒定的功率，并且使用PID控制器的飽和與積分抗結(jié)束能力限制電流和電壓，從而實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)。
[0072]RF放大器228根據(jù)終端負(fù)載電阻基本上在其無損電壓-電流輸出特征橢圓內(nèi)工作，作為電壓源、功率源或電流源。參考圖5，在預(yù)定頻率(例如，472kHz)的時(shí)間標(biāo)度，例如RF放大器228的電壓源的電弧放電被示出為作為電壓的函數(shù)的電流標(biāo)繪曲線400和作為時(shí)間的函數(shù)的電流標(biāo)繪曲線410和電壓標(biāo)繪曲線420。為了簡便，下面只描述正的半個(gè)周期。在點(diǎn)401，施加到組織的電壓不足以提供電流流動(dòng)并且處于次飽和電流區(qū)域。當(dāng)標(biāo)繪曲線400、410和420前進(jìn)到點(diǎn)402并且向點(diǎn)403前進(jìn)時(shí)，根據(jù)湯森效應(yīng)，該放電過渡到電暈放電，到輝光放電。在該區(qū)域中，相對于其他點(diǎn)，電流仍然相對較低，并且沒有功率被電弧消耗。然而，當(dāng)電弧躍過電極(例如，電極3)和組織之間的間隙時(shí)，電流立即在點(diǎn)404沿著與電壓標(biāo)繪曲線420上的點(diǎn)403重疊的新負(fù)載線流動(dòng)。從點(diǎn)404到處于峰值的點(diǎn)405，電壓隨電流線性增加。電壓下降到點(diǎn)406之前，電弧持續(xù)而不是自發(fā)地返回到點(diǎn)403。電壓線性下降，直到點(diǎn)407，在此期間電弧熄滅，并且需要重復(fù)如上所述的電弧引發(fā)過程。對于負(fù)周期，電壓和電流特性類似。如果在電極處不能獲得過量的低頻RF或DC充電從而起到產(chǎn)生非對稱負(fù)半周期標(biāo)繪曲線的偏壓充電的作用，則電弧可能熄滅。
[0073]參考圖6，在預(yù)定頻率(例如，472kHz)的時(shí)間標(biāo)度，例如RF放大器228的電流源的電弧放電被示出為作為電壓的函數(shù)的電流標(biāo)繪曲線500和作為時(shí)間的函數(shù)的電流和電壓標(biāo)繪曲線510、520。為了簡便，下面只描述正的半周期。在相同的峰值電流，與電壓源相比，該電流源可以提供更高的輸出功率，例如，功率效率更高。隨著電流增大，電壓相應(yīng)地增大，直到點(diǎn)501，當(dāng)電流繼續(xù)增大時(shí)，在點(diǎn)502處電壓下降。當(dāng)電流在點(diǎn)503處減小時(shí)，電壓增大到另一個(gè)峰值。對于負(fù)周期，電壓和電流特征類似。
[0074]例如RF放大器228的功率源的最大功率輸送出現(xiàn)在輸出阻抗與負(fù)載阻抗基本相同的匹配阻抗時(shí)。理想的電壓源和電流源不具有如圖7A中所示的戴文寧和諾頓等效源阻抗，圖7A示出作為電壓的函數(shù)的電流標(biāo)繪曲線。添加到理想的戴文寧或諾頓源的無損匹配網(wǎng)絡(luò)具有如圖7B中所示的基本橢圓形狀的曲線，圖7B示出作為電壓的函數(shù)的電流標(biāo)繪曲線。本公開提供的RF放大器228具有連續(xù)可變的電壓-電流響應(yīng)(例如，特性)，電壓和電流的控制環(huán)路極限同時(shí)嘗試涵蓋圖7C中所示的電弧的電壓-電流響應(yīng)，圖7C示出作為電壓的函數(shù)的電流標(biāo)繪曲線，其在圖7A和圖7B的理想和無損電壓/電流源的參數(shù)內(nèi)工作，在由負(fù)載、用戶設(shè)置和/或模式確定的期望電流、電壓或功率點(diǎn)工作，并且利用無損匹配網(wǎng)絡(luò)特性限制電壓和電流，而不是像現(xiàn)有技術(shù)中那樣主動(dòng)控制電壓或電流。通過改變DC-AC逆變器302的脈沖寬度，通過改變DC-AC逆變器302的頻率以充分改變諧振匹配網(wǎng)絡(luò)304的輸出電阻和電壓傳輸比，通過改變功率源227DC-DC轉(zhuǎn)換器的脈沖寬度，或者通過其中的某些組合，可以通過改變DC-AC逆變器302的等效輸出振幅，來改變橢圓電壓-電流響應(yīng)。負(fù)載線與橢圓電壓-電流響應(yīng)的交點(diǎn)最終確定發(fā)生器在負(fù)載中的工作點(diǎn)。
[0075]理想電壓源和電流源的最大功率傳輸還可以由如圖7D中所示的作為阻抗的函數(shù)的功率標(biāo)繪曲線來表示。對于理想電流源和電壓源，如果輸出裝置飽和度不受限制，則功率連續(xù)增加?？梢酝ㄟ^匹配阻抗來限制功率、電壓以及電流。然而，即使對于良好匹配的電壓源，由于不足的極限值，電弧也可以導(dǎo)致過度的功率輸出。
[0076]在實(shí)施例中，可以通過使用非常高的采樣率測量和限制瞬時(shí)電流、電壓和/或功率來完成電弧控制，例如與用于限制電流的相應(yīng)快速電路部件結(jié)合的數(shù)字采樣，如下面更詳細(xì)地描述的電流返送(foldback)電路。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，匹配阻抗可以增加，并且RF放大器228可以作為電流源工作。具體來說，輸出阻抗可以增加到高于電弧形成期間的預(yù)期阻抗。輸出阻抗可以比最高預(yù)期阻抗高出大約2到6倍，在實(shí)施例中，輸出阻抗可以比預(yù)期阻抗高出大約4倍。當(dāng)電壓受到限制時(shí)，這提供自然的功率限制功能。
[0077]在另一個(gè)實(shí)施例中，輸出阻抗可以包括根據(jù)組織類型由用戶和/或發(fā)生器200選擇的多個(gè)輸出阻抗。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，發(fā)生器200的特征輸出阻抗可以被選擇為最小和最大阻抗的幾何平均值，并且限制DC-AC逆變器302的最大輸出振幅，使得在如圖8中所示的電流極限和電壓極限相符時(shí)出現(xiàn)橢圓電壓-電流響應(yīng)。
[0078]在特定實(shí)施例中，RF放大器228可以配置為方波電流源。在圖9中，在預(yù)定頻率(例如472kHz )的時(shí)間標(biāo)度，方波電流源的波形特征被示出為作為電壓的函數(shù)的電流標(biāo)繪曲線900和作為時(shí)間的函數(shù)的電流標(biāo)繪曲線910和電壓標(biāo)繪曲線920。
[0079]圖10示出作為振幅受限的電流-電壓逆變器的RF放大器328的實(shí)施例，其配置為可變地限制峰值電壓，以防止在組織和有源電極2之間的某些距離傳導(dǎo)電弧。RF放大器328產(chǎn)生如圖9中所示的方波電流，并且包括轉(zhuǎn)換器330，轉(zhuǎn)換器330經(jīng)由導(dǎo)線227a和227b耦合到可以作為DC或AC源的功率源227，并且還耦合到逆變器332。逆變器332還耦合到變壓器229。轉(zhuǎn)換器330將功率源227的AC或DC輸出轉(zhuǎn)換為DC輸出。轉(zhuǎn)換器330配置為限制電壓峰值，而逆變器332配置為將鏈電感301b的電流削減并轉(zhuǎn)向。RF放大器328還包括電壓限制電路301，電壓限制電路301具有與電感器301b并聯(lián)耦合的二極管301a。電壓限制電路301被限制到轉(zhuǎn)換器330的輸出。轉(zhuǎn)換器330和逆變器332可以配置為任何適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換器/逆變器組合，包括但不限于隔離的、非隔離的、全橋、半橋、同步、異步、降壓、升壓、降壓-升壓以及它們的組合。
[0080]圖11示出RF放大器328的另一個(gè)實(shí)施例。轉(zhuǎn)換器330被示出為半橋逆變器，并且包括第一切換元件330a和第二開關(guān)330b。第一切換元件330a設(shè)置于導(dǎo)線227a，第二開關(guān)330b將導(dǎo)線227a和227b相互連接。通過脈沖寬度調(diào)制器(PWM)336和比例-積分-微分控制器338控制切換元件330a和330b的工作，從而通過包括飽和和積分抗結(jié)束能力的PID控制器338的電壓限制器功能335在該限制器主動(dòng)限制時(shí)限制轉(zhuǎn)換器330的輸出電壓。PWM336和PID控制器338可以配置在控制器224內(nèi)。電壓限制器335可以作為軟件算法嵌入在控制器224中。如圖11中所示，逆變器332配置為全橋逆變器，其具有耦合到變壓器229的第一對切換元件331a和331b以及第二對切換元件332a和332b。切換元件331a和332a分別耦合到轉(zhuǎn)向二極管333a和333c。PID控制器338從電壓限制電路301接收反饋信號(hào)，以使PID控制器338響應(yīng)于此控制切換元件330a、330b、331a、331b、332a、332b。具體來說，PID控制器338控制電流并基于電壓限制器335的指令限制電壓，并且向PWM336提供控制信號(hào)，PWM336又逐RF周期地向切換元件330a、330b、331a、331b、332a、332b提供激活信號(hào)(例如，開/關(guān)時(shí)段)。
[0081]圖12示出RF放大器328的另一個(gè)實(shí)施例，其包括電感-電容-電感(LCL)濾波器/諧振器334，LCL濾波器/諧振器334包括第一和第二電感器334a和334b以及設(shè)置在它們之間將導(dǎo)線227a和227b相互連接的電容器334c。從負(fù)載的端子來看，LCL濾波器334將轉(zhuǎn)換器/逆變器輸出的電壓源變換為電流源。
[0082]參考圖13，圖13示出逆變器332的另一個(gè)實(shí)施例。逆變器332配置為相移同步全橋逆變器，其包括分別與二極管331c、331d、332c、332d鉗位的四個(gè)切換元件331a、331b、332a、332b。切換元件331a、331b、332a、332b每個(gè)由PWM336控制，PWM336可以是與美國專利公報(bào)2006/0161148號(hào)中所描述的類似的相移調(diào)制器。PWM336調(diào)制在變壓器次級繞組229b的輸出端子處觀測到的逆變器332的輸出的電流振幅。逆變器332的輸出耦合到具有初級繞組229a和次級繞組229b的變壓器229。另外，逆變器332包括有源鉗位電路340。有源電壓鉗位電路340與濾波器334的輸出端一起耦合到變壓器229的初級繞組229a，從而鎖定在變壓器次級繞組22%的輸出端子處看到的輸出電壓。次級繞組22%耦合到發(fā)生器200的連接器250-256。
[0083]圖14示出具有LC-C濾波器342的逆變器332的另一實(shí)施例，LC-C濾波器342具有設(shè)置于導(dǎo)線227a的電感器342a和將導(dǎo)線227a和227b相互連接的電容器342b，它們形成耦合到變壓器229的初級繞組229a的LC-C濾波器342的第一部分。第二電容器342c將變壓器229的次級繞組229b的兩個(gè)導(dǎo)線相互連接。
[0084]圖15示出配置為相移同步半橋逆變器的逆變器332，其包括分別與二極管331c和331d鉗位(例如，并聯(lián)連接)的切換元件331a和331b以及分別與切換元件331a和331b串聯(lián)耦合的反向偏置二極管33Ie和33If。逆變器332還包括LC濾波器335，LC濾波器335具有電感器335a和與其并聯(lián)連接的電容器335b。PWM336還調(diào)制逆變器332的輸出的電流振幅，并且如上所述，逆變器332的輸出耦合到變壓器229。另外，逆變器332包括有源鉗位電路340，有源鉗位電路340與濾波器335的輸出一起耦合到變壓器229的初級繞組229a。
[0085]圖16示出RF放大器328的另一個(gè)實(shí)施例，其包括轉(zhuǎn)換器330、逆變器332和設(shè)置于其間的電壓限制電路301。RF放大器328進(jìn)一步包括電壓限制器335和功率/阻抗控制337，它們可以作為控制器224內(nèi)的軟件算法來實(shí)現(xiàn)。電壓限制器335和功率/阻抗控制337分別從變壓器229的初級繞組229a和次級繞組229b接收反饋。RF放大器328進(jìn)一步包括分別設(shè)置于變壓器229的初級繞組229a和次級繞組229b的第一電容器327a和第二電容器327b。電容器327a和327b配置為與初級繞組229a諧振，以提供RF放大器328的正弦輸出。
[0086]圖10至圖16的RF放大器328配置為在電弧存在時(shí)輸出恒定的平均功率。在一個(gè)實(shí)施例中，可以通過限制使用PWM336提供給切換元件的PWM信號(hào)的占空比最大值，使用恒定的電流功率控制環(huán)路來操作逆變器332?？梢允褂肞ID控制器338來實(shí)現(xiàn)該控制環(huán)路。在實(shí)施例中，如果電壓極限和電流極限不對應(yīng)于功率曲線，則可以通過響應(yīng)于測得的阻抗限制最大占空比來實(shí)現(xiàn)恒定的功率控制環(huán)路。
[0087] 在其他實(shí)施例中，可以使用如圖17中所示的作為阻抗曲線的函數(shù)的占空比。該占空比與阻抗曲線針對如占空比標(biāo)繪曲線600和從其外推的恒定功率標(biāo)繪曲線602所示的任何測得的阻抗值，提供恒定的功率、電壓和/或電流控制。標(biāo)繪曲線602或者恒定電流和恒定電壓標(biāo)繪曲線可以被線性化為標(biāo)繪曲線600，以匹配控制曲線。在其他實(shí)施例中，可以使用其他傳遞函數(shù)關(guān)于占空比控制映射阻抗與功率之間的關(guān)系。占空比標(biāo)繪曲線600可以作為查找表和/或可由控制器224執(zhí)行的軟件來實(shí)現(xiàn)，從而允許針對測得的的阻抗的輸入值控制占空比。在實(shí)施例中，PID控制器338可以基于測得的阻抗通過調(diào)節(jié)占空比來控制發(fā)生器200的輸出，從而實(shí)現(xiàn)期望的放電特性。
[0088]在電外科波形是脈動(dòng)式的實(shí)施例中，當(dāng)檢測到電弧放電時(shí)，發(fā)生器200可以增加電外科波形的脈沖之間的時(shí)間(例如，降低占空比)，以使電極3冷卻。在另一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)生器200可以減小電流以防止電極3過熱。相反地，縮短脈沖之間的時(shí)間可被用于確保在需要電弧時(shí)(例如，切割時(shí))產(chǎn)生電弧?？梢酝ㄟ^自動(dòng)地或者響應(yīng)于用戶輸入(例如，輸入脈沖延遲)執(zhí)行硬件和/或軟件來體現(xiàn)對發(fā)生器200的調(diào)節(jié)。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，發(fā)生器200配置為檢測電極3和組織之間的電阻性接觸(例如，OV同時(shí)具有0A)，并且增加功率和/或電壓以引起電弧放電，或者降低功率或電壓以熄滅電弧放電。
[0089]盡管在附圖中示出并且/或者在本文中描述了本公開的若干個(gè)實(shí)施例，但是本公開不意圖局限于此，本公開的范圍應(yīng)當(dāng)像本領(lǐng)域所允許的那樣寬，并且也應(yīng)當(dāng)以這種方式閱讀本說明書。因此，以上描述不應(yīng)理解為限制性的，而僅應(yīng)當(dāng)理解為對具體實(shí)施例的舉例說明。在所附權(quán)利要求的范圍和精神內(nèi)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)想到的其他修改。
【權(quán)利要求】
1.一種用于控制電外科發(fā)生器的方法，所述方法包括: 通過RF輸出級產(chǎn)生至少一個(gè)電外科波形，所述RF輸出級包括耦接到RF逆變器的脈沖寬度調(diào)制器，所述RF逆變器耦接到被配置為輸出DC電流的功率源； 通過至少一個(gè)電極將所述至少一個(gè)電外科波形施加到組織，所述至少一個(gè)電外科波形包括多個(gè)周期； 測量所述至少一個(gè)電外科波形的電壓和電流； 計(jì)算電壓極限和電流極限中的至少一個(gè)；以及 基于所述電壓極限和所述電流極限中的至少一個(gè)向所述脈沖寬度調(diào)制器提供控制信號(hào)，以基于所述RF輸出級的電壓-電流特性使所述RF輸出級飽和。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述RF輸出級包括耦接到控制器的至少一個(gè)切換元件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述控制器包括比例-積分-微分控制器和脈沖寬度調(diào)制器，其中所述脈沖寬度調(diào)制器被配置為向所述至少一個(gè)切換元件輸出所述控制信號(hào)，并且基于所述比例-積分-微分控制器的輸出調(diào)節(jié)所述控制信號(hào)的占空比。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述控制器被配置為基于測得的電壓和電流確定阻抗。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述比例-積分-微分控制器被配置為基于所述阻抗提供所述輸出。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述比例-積分-微分控制器包括電壓限制器功倉泛。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述比例-積分-微分控制器包括電流限制器功倉泛。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括: 在耦接到所述RF輸出級的功率源處產(chǎn)生DC電流；以及 基于所述電壓極限和所述電流極限中的至少一個(gè)向所述功率源提供所述控制信號(hào)，以基于所述RF輸出級的電壓-電流特性使所述RF輸出級飽和。
9.一種電外科發(fā)生器,包括: RF輸出級，被配置為產(chǎn)生包括多個(gè)周期的至少一個(gè)電外科波形； 耦接到所述RF輸出級的至少一個(gè)傳感器，所述至少一個(gè)傳感器被配置為測量所述至少一個(gè)電外科波形的電壓和電流；以及 控制器，耦接到所述至少一個(gè)傳感器和所述RF輸出級，所述控制器包括具有電壓限制器和電流限制器中的至少一個(gè)的比例-積分-微分控制器，所述比例-積分-微分控制器被配置為基于所述RF輸出級的電壓-電流特性使所述RF輸出級飽和。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電外科發(fā)生器，其中所述RF輸出級包括耦接到被配置為輸出DC電流的功率源的RF逆變器。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電外科發(fā)生器，其中所述RF逆變器包括耦接到所述控制器的至少一個(gè)切換元件。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電外科發(fā)生器，其中所述控制器包括脈沖寬度調(diào)制器，所述脈沖寬度調(diào)制器被配置為向所述至少一個(gè)切換元件輸出控制信號(hào)，并且基于所述比例-積分-微分控制器的輸出調(diào)節(jié)所述控制信號(hào)的占空比。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電外科發(fā)生器，其中所述控制器被配置為基于測得的電壓和電流確定阻抗。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電外科發(fā)生器，其中所述比例-積分-微分控制器被配置為基于所述阻抗提供所述輸出。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電外科發(fā)生器，其中所述控制器還被配置為增大所述至少一個(gè)電外科波形的電流，以增加放電的發(fā)生。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電外科發(fā)生器，還包括具有耦接到所述RF輸出級的AC-DC轉(zhuǎn)換器的功率源，其中所述RF輸出級包括DC-AC逆變器。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的電外科發(fā)生器，其中所述控制器耦接到所述DC-AC逆變器。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的電外科發(fā)生器，其中所述功率源還包括耦接到所述AC-DC轉(zhuǎn)換器和所述RF輸出級的DC-DC轉(zhuǎn)換器，所述DC-DC轉(zhuǎn)換器耦接到所述控制器并且能夠由所述控制器來控制。
19.一種電外科系統(tǒng),包括: 電外科發(fā)生器，包括: 被配置為輸出DC電流的功率源； 耦接到所述功率源的RF輸出級，所述功率源包括被配置為從所述DC電流產(chǎn)生包括多個(gè)周期的至少一個(gè)電外科波形的至少一個(gè)切換元件； 耦接到所述RF輸出級的至少一個(gè)傳感器，所述至少一個(gè)傳感器被配置為測量所述至少一個(gè)電外科波形的電壓和電流；以及 耦接到所述RF輸出級和所述功率源中至少一個(gè)以及所述至少一個(gè)傳感器的控制器，所述控制器包括具有電壓限制器和電流限制器中的至少一個(gè)的比例-積分-微分控制器，所述比例-積分-微分控制器被配置為基于所述RF輸出級的電壓-電流特性使所述RF輸出級和所述功率源中的至少一個(gè)飽和；以及 被配置為耦接到所述電外科發(fā)生器并且向組織施加所述至少一個(gè)電外科波形的至少一個(gè)電外科器械。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的電外科發(fā)生器，其中所述控制器被配置為基于測得的電壓和電流確定阻抗，并且所述比例-積分-微分控制器被配置為基于所述阻抗提供所述輸出。
【文檔編號(hào)】A61B18/12GK104042335SQ201410095399
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年3月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月15日
【發(fā)明者】J·A·吉爾伯特, J·H·約翰遜, E·J·拉森, B·L·羅伯茨, B·M·范斯萊克 申請人:柯惠有限合伙公司