專(zhuān)利名稱(chēng)：一種專(zhuān)用儲(chǔ)能電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于醫(yī)療電子儀器領(lǐng)域。
本發(fā)明的使用背景及目的本發(fā)明是一種專(zhuān)用儲(chǔ)能電路，用于給二氧化碳激光心臟治療儀的激光器主開(kāi)關(guān)電源儲(chǔ)存電能。
二氧化碳激光心臟治療儀的治療機(jī)理是在心電周期的R波和T波之間的安全時(shí)間之內(nèi)，用功率強(qiáng)大的激光束(波長(zhǎng)為10.6微米)在心臟的特定部位打出一個(gè)或多個(gè)通孔(如

圖1所示)，以代替心臟架橋手術(shù)。可以極大地減輕病人的痛苦。
根據(jù)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，二氧化碳激光心臟治療儀在輸出強(qiáng)激光束時(shí)，至少需要五千瓦的電功率，按照市電電壓220伏計(jì)算，大約需要二十五安的電流，而持續(xù)時(shí)間只有0.1秒左右。由于醫(yī)院的電源線容量有限，內(nèi)阻較大，這樣短時(shí)間的強(qiáng)電流負(fù)載會(huì)造成電源電壓短時(shí)間大幅下降和電源電壓波形嚴(yán)重畸變。一方面，過(guò)大的電壓下降可能造成治療儀難以輸出足夠強(qiáng)的激光束，這樣就不能在一個(gè)安全時(shí)間內(nèi)打通一個(gè)孔，由于心臟在不停地搏動(dòng)，到下一個(gè)安全時(shí)間激光束不可能和上一次打在同一位置上，這樣不但沒(méi)有把原來(lái)未打通的孔打通，反而又增加了一個(gè)沒(méi)有打通的孔。如果延長(zhǎng)激光束單次照射時(shí)間以至于超出安全時(shí)間之外，則會(huì)造成心臟痙攣，危及病人生命。因此過(guò)大的電源電壓下降可能造成病人在已經(jīng)開(kāi)胸的情況下無(wú)法進(jìn)行治療。另一方面，電源電壓短時(shí)間突然下降還可能干擾同一手術(shù)室和同一醫(yī)院的其他醫(yī)療儀器設(shè)備，可能造成別的醫(yī)療事故。
因此，二氧化碳激光心臟治療儀輸出強(qiáng)激光束時(shí)所造成的電源電壓短時(shí)間大幅下降和電源電壓波形嚴(yán)重畸變是阻礙該種治療儀推廣應(yīng)用的一大問(wèn)題。本發(fā)明的目的就是為了解決這一問(wèn)題。
本發(fā)明的基本原理在二氧化碳激光心臟治療儀內(nèi)，220V交流電源輸入分別給治療儀的各部分供電，其中激光器主開(kāi)關(guān)電源耗電最多，在治療儀輸出強(qiáng)激光束時(shí)的電源電壓下降和波形畸變也都是由它引起的。激光器主開(kāi)關(guān)電源的原理示意圖如圖2所示220V交流輸入先被整流濾波，得到大約300V的直流電壓給DC--DC變換器供電，由DC--DC變換器將此直流電壓轉(zhuǎn)換成高壓后供給激光器。因此，激光器主開(kāi)光電源也可以用300V左右的直流電壓直接供電。本發(fā)明就是根據(jù)激光器主開(kāi)關(guān)電源的這一特點(diǎn)對(duì)其進(jìn)行供電。本發(fā)明和二氧化碳激光心臟治療儀的電連接如圖3所示，激光器主開(kāi)關(guān)電源直接和本發(fā)明并聯(lián)，由本發(fā)明供電；治療儀的其他部分因用電較少由220V交流電源直接供電。在二氧化碳激光心臟治療儀輸出強(qiáng)激光束之前，由充電電路用較小的電流先對(duì)本發(fā)明進(jìn)行充電，將本發(fā)明充到所需的電壓(大約300V；由于在不輸出強(qiáng)激光束時(shí)激光器主開(kāi)關(guān)電源耗電很少，它的并聯(lián)不影響充電電路對(duì)本發(fā)明的充電)。在二氧化碳激光心臟治療儀輸出強(qiáng)激光束時(shí)，其內(nèi)部的激光器主開(kāi)關(guān)電源所需的電能由本發(fā)明供給，而不是由交流電源直接供給。在二氧化碳激光心臟治療儀不輸出強(qiáng)激光束時(shí)，充電電路再對(duì)本發(fā)明進(jìn)行充電，以補(bǔ)充因輸出上一個(gè)強(qiáng)激光束而消耗的電能，為輸出下一個(gè)強(qiáng)激光束作準(zhǔn)備。
這樣就把二氧化碳激光心臟治療儀所需的短時(shí)間大電流供電變成長(zhǎng)時(shí)間小電流供電。因此，不論二氧化碳激光心臟治療儀輸出強(qiáng)激光束時(shí)，還是不輸出強(qiáng)激光束時(shí)，都只需電網(wǎng)提供較小的電流。這樣就消除了輸出強(qiáng)激光束時(shí)造成的電源電壓短時(shí)間大幅下將和電源電壓波形嚴(yán)重畸變。
本發(fā)明用電容器作儲(chǔ)能元件。為了二氧化碳激光心臟治療儀能夠輸出足夠強(qiáng)的激光束，本發(fā)明必須能夠儲(chǔ)存足夠多的電能，因此總電容量很大。如果用一個(gè)或幾個(gè)容量很大的電容直接并聯(lián)在一起，則一旦有某一個(gè)電容漏電擊穿，所儲(chǔ)存的全部電能都將在這一點(diǎn)上釋放，勢(shì)必形成爆炸，發(fā)出巨大的響聲，而且這種情況一旦發(fā)生，整個(gè)儲(chǔ)能電路都被破壞，造成手術(shù)無(wú)法進(jìn)行。
因此，本發(fā)明由許多個(gè)(可以多至上百個(gè))儲(chǔ)能單元并聯(lián)組成；每個(gè)儲(chǔ)能單元中都含有一個(gè)儲(chǔ)能電容器組和一個(gè)隔離元件；每個(gè)電容器組的電容量較小。當(dāng)某個(gè)電容器組中的儲(chǔ)能電容漏電擊穿時(shí)，隔離元件自動(dòng)把這一電容器組與整個(gè)電路隔開(kāi)。以下是詳細(xì)說(shuō)明。
每個(gè)儲(chǔ)能單元由一個(gè)儲(chǔ)能電容器組和一個(gè)隔離元件串聯(lián)組成，隔離元件兩端可以并聯(lián)一個(gè)由電組R1和發(fā)光二極管D1組成的故障指示電路。隔離元件可以接在儲(chǔ)能電容器組的正極(如圖4(1)所示)；也可以接在儲(chǔ)能電容器組的負(fù)極(如圖4(2)所示)。圖4(1)和圖4(2)中，C代表儲(chǔ)能電容器組。儲(chǔ)能電容器組可以由單個(gè)電容器組成，也可以由多個(gè)電容器及均壓電阻串聯(lián)組成。圖5所示的電路是由兩個(gè)電容器及均壓電阻串聯(lián)組成的儲(chǔ)能電容器組。隔離元件采用保險(xiǎn)管BX或電阻RX。隔離元件采用保險(xiǎn)管BX時(shí)，儲(chǔ)能單元電路如圖6所示。隔離元件采用電阻RX時(shí)，儲(chǔ)能單元電路如圖7所示。RX兩端還可以并聯(lián)一個(gè)旁路二極管DX。DX的陽(yáng)極接在儲(chǔ)能電容器組C的正極(如圖8(1)所示)；或DX的陰極接儲(chǔ)能電容器組C的負(fù)極(如圖8(2)所示)。圖7所示的儲(chǔ)能單元電路，在放電時(shí)，即二氧化碳激光心臟治療儀輸出強(qiáng)激光束時(shí)，RX上有一定的電壓降，因此會(huì)引起輸出電壓有一定下降。圖8所示電路中的旁路二極管DX在儲(chǔ)能電容放電時(shí)導(dǎo)通，起到消除放電時(shí)RX引起電壓下降的作用。RX可以選用保險(xiǎn)電阻或普通電阻。
這里給出本發(fā)明的三種可行電路，分別如圖9、圖10、圖11所示。
圖9如果某個(gè)儲(chǔ)能單元中的電容漏電擊穿，造成短路，與其相連的保險(xiǎn)管(或保險(xiǎn)絲)BX將立即燒斷，把這一已經(jīng)損壞的儲(chǔ)能單元與整個(gè)電路斷開(kāi)，與該保險(xiǎn)管并聯(lián)的故障指示電路中的發(fā)光二極管發(fā)光報(bào)警。這樣，只是本組電容儲(chǔ)存的很少的電能在擊穿點(diǎn)釋放，避免了所有的儲(chǔ)存能量都在擊穿點(diǎn)釋放形成爆炸。此外，本發(fā)明整個(gè)電路由很多個(gè)儲(chǔ)能單元組成，因而少一兩個(gè)儲(chǔ)能單元并不會(huì)對(duì)本發(fā)明整個(gè)電路的總儲(chǔ)能量造成明顯影響。這樣，二氧化碳激光心臟治療儀不會(huì)因?yàn)閭€(gè)別儲(chǔ)能電容的損壞而無(wú)法工作，以免因手術(shù)中途停止給病人造成意外的傷害。同時(shí)，各個(gè)故障指示發(fā)光二極管可以告知醫(yī)生儀器已有故障。在完成這一例手術(shù)之后要立即對(duì)儀器進(jìn)行檢修，以確保下一例手術(shù)的安全。
圖10由于RX在儲(chǔ)能電容放電時(shí)會(huì)引起一定的電壓降，因此RX的阻值要盡可能取得小，比如只有幾歐姆甚至更小。因此，如果某一個(gè)儲(chǔ)能單元中的電容漏電擊穿，造成短路，由于與其串聯(lián)的電阻RX阻值很小，在RX上流過(guò)的電流很大，產(chǎn)生大量的熱，使RX迅速燒斷。其結(jié)果和前述的圖9所示電路的結(jié)果完全相同。
圖11如果RX的阻值選得很小，在某一個(gè)儲(chǔ)能單元中的電容漏電擊穿時(shí)造成的結(jié)果和前述的圖10所示電路的結(jié)果完全相同。由于旁路二極管DX的存在，RX的阻值可以取得較大。如果RX的阻值很大，以致在與其串聯(lián)的電容漏電擊穿時(shí)，流過(guò)RX的電流很小，不足以燒斷RX；然而正因流過(guò)RX的電流很小，RX沒(méi)有燒斷并不影響本發(fā)明其他部分的正常工作；而與RX并聯(lián)的故障指示電路中的發(fā)光二極管仍發(fā)光告警。在正常工作情況下，充電時(shí)，充電電流從RX流過(guò)，如果RX較大，充電電流也較大時(shí)，RX上的電壓降就比較大，可能造成故障指示發(fā)光二極管誤報(bào)警。因此當(dāng)RX阻值取得較大時(shí)，應(yīng)當(dāng)限制充電電流不使其太大，或者不接故障指示電路。而在放電時(shí)，由于二極管DX的旁路作用，RX的阻值取得大或小都不影響儲(chǔ)能電容的正常放電。
在具體實(shí)施本發(fā)明時(shí)，如果認(rèn)為發(fā)光二極管太多，可以讓兩個(gè)或兩個(gè)以上的儲(chǔ)能單元共用一個(gè)發(fā)光二極管，如圖12所示。共用發(fā)光二極管的各儲(chǔ)能單元中只要有一個(gè)儲(chǔ)能電容器組損壞，共用的發(fā)光二極管就發(fā)光報(bào)警。
發(fā)明人曾經(jīng)制造的一臺(tái)本發(fā)明樣機(jī)，采用105個(gè)儲(chǔ)能單元，儲(chǔ)能電容器組采用如圖5所示的電路，其中電容選用250伏/2200微法的電解電容器，每七個(gè)儲(chǔ)能單元共用一個(gè)故障指示發(fā)光二極管。取得了很好的效果。
特殊接法二氧化碳激光心臟治療儀可能有兩種結(jié)構(gòu)一種是用單個(gè)大功率激光器輸出強(qiáng)激光束。第二種結(jié)構(gòu)是用多個(gè)功率較小的激光器，把各個(gè)激光器輸出的激光會(huì)聚成一束，得到強(qiáng)激光束輸出。在二氧化碳激光心臟治療儀采用第二種結(jié)構(gòu)時(shí)，其內(nèi)部每一個(gè)激光器都有一個(gè)開(kāi)關(guān)電源，因此在二氧化碳激光心臟治療儀內(nèi)部就有多個(gè)激光器開(kāi)關(guān)電源。在這種情況下，在實(shí)施本發(fā)明時(shí)有兩種接法一般接法，把二氧化碳激光心臟治療儀內(nèi)的多個(gè)激光器電源的交流輸入端直接并聯(lián)，然后與本發(fā)明并聯(lián)。把這些激光器開(kāi)關(guān)電源中的每一個(gè)看成是一個(gè)總的激光器主開(kāi)關(guān)電源的一部分。
特殊接法，把本發(fā)明分成多個(gè)部分，把每個(gè)部分接在二氧化碳激光心臟治療儀中各個(gè)激光器開(kāi)關(guān)電源的整流濾波電路之后，DC--DC變換器之前，如圖13所示。圖13中，P1、P2、……Pn都是本發(fā)明分成的各個(gè)部分。如二氧化碳激光心臟治療儀內(nèi)部共有七個(gè)激光器電源，本發(fā)明由105個(gè)儲(chǔ)能單元并聯(lián)組成，則可以把本發(fā)明分成七個(gè)部分，每個(gè)部分由15個(gè)儲(chǔ)能單元并聯(lián)組成；把這七個(gè)部分接在各個(gè)激光器開(kāi)關(guān)電源的整流濾波電路之后，DC--DC變換器之前。
權(quán)利要求
1.一種專(zhuān)用儲(chǔ)能電路，由多個(gè)儲(chǔ)能單元并聯(lián)組成。每個(gè)儲(chǔ)能單元由一個(gè)儲(chǔ)能電容器組和一個(gè)隔離元件串聯(lián)組成。隔離元件兩端可以并聯(lián)由一個(gè)電阻和一個(gè)發(fā)光二極管組成的故障指示電路。幾個(gè)儲(chǔ)能單元可以共用一個(gè)故障指示發(fā)光二極管。
2.權(quán)利要求一所述的儲(chǔ)能電容器組，由一個(gè)電容器組成；或由多個(gè)電容器及均壓電阻串聯(lián)組成。
3.權(quán)利要求一所述的隔離元件，采用保險(xiǎn)管或電阻。隔離元件采用電阻時(shí)，該電阻兩端可以并聯(lián)一個(gè)旁路二極管。
全文摘要
一種專(zhuān)用儲(chǔ)能電路,給二氧化碳激光心臟治療儀中的激光器主開(kāi)關(guān)電源儲(chǔ)存能量,由多個(gè)儲(chǔ)能單元并聯(lián)組成,每個(gè)儲(chǔ)能單元內(nèi)含一個(gè)儲(chǔ)能電容器組和一個(gè)隔離元件。隔離元件采用保險(xiǎn)管或電阻。儲(chǔ)能電容器組由一個(gè)電容器組成;或由多個(gè)電容器及均壓電阻串聯(lián)組成。
文檔編號(hào)A61N1/32GK1193538SQ9710087
公開(kāi)日1998年9月23日 申請(qǐng)日期1997年3月17日 優(yōu)先權(quán)日1997年3月17日
發(fā)明者黃新?tīng)I(yíng) 申請(qǐng)人:黃新?tīng)I(yíng)