一種用于結石破碎的高電壓脈沖發(fā)生裝置的制造方法
【專利摘要】一種用于結石破碎的高電壓脈沖發(fā)生裝置，包括由整流濾波電路單元、充電單元、控制單元和高壓輸出單元組成的高壓脈沖發(fā)生器和雙絞輸出線。高壓脈沖單元包括高壓脈沖變壓器，高壓脈沖變壓器的輸出脈沖通過雙絞線引到結石上，對其進行破碎。本實用新型從能量角度，相比于其他研究所需的破碎能量更小，具體為0.15J左右。從輸出頻率角度，此高壓脈沖發(fā)生器輸出頻率最高可達10KHz,從傳輸線角度，相比于其他研究本實用新型采用經(jīng)濟性好雙絞線作為傳輸線，并兼顧電極的作用。其他類似成果采用價格昂貴的同軸線，并且電極頭損耗后需要另外焊接。本實用新型的電極頭損耗后僅需簡單處理后便可繼續(xù)使用。從經(jīng)濟性角度，本實用新型更加經(jīng)濟便宜，設備費用低。
【專利說明】
一種用于結石破碎的高電壓脈沖發(fā)生裝置
技術領域
[0001]本實用新型屬于醫(yī)學結石破碎領域，具體是一種用于結石破碎的高電壓脈沖發(fā)生
目.0
【背景技術】
[0002]針對結石病已有很多臨床治療方法，如液電碎石、體外沖擊波碎石、鈥激光碎石、氣壓彈道碎石等。這些治療方法不能兼顧高效、安全、低成本的要求。利用高電壓脈沖放電破碎結石的方法為一個新的研究方向，國外如俄羅斯對這一方法研究較深入，國內(nèi)對這一方法的研究較少。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型的目的，是提供一種高電壓脈沖發(fā)生裝置，實現(xiàn)了在鹽水環(huán)境中對結石的有效破碎。
[0004]采用的技術方案是:
[0005]—種用于結石破碎的高電壓脈沖發(fā)生裝置，包括高壓脈沖發(fā)生器、雙絞線。其特征在于:
[0006]高壓脈沖發(fā)生器用于產(chǎn)生高電壓脈沖，雙絞線用于輸出脈沖并作為電極使用。
[0007]高壓脈沖發(fā)生器包括整流單元、充電單元、高壓輸出單元和頻率控制單元，具體結構框圖如圖2所示。
[0008]整流單元，包括橋式整流器DV、第一電位器W1、第二電位器W2和電容Cl;第一電位器W1串接在經(jīng)橋式整流器整流后的供電電路的正壓端，第二電位器W#』串接在經(jīng)橋式整流器整流后的供電電路的負壓端。電容器Cl的一端與第一電位器W1連接，其另一端則與第二電位器W2連接。整流后的電壓為200-350V。
[0009]充電電路，包括上級開關(VTl)、下級開關(VT2)、二極管VD1、電感L和電容C2。
[0010]上級開關VTl、二極管VDl、電感L和變壓器T的初級線圈串聯(lián)后，經(jīng)下級開關VT2接地。電容C2的一端與電感L和變壓器T初級線圈連線上的任意一點連接，電容C2的另一端接地。
[0011]高壓輸出單元，主要為高壓脈沖變壓器T。變壓器T的次級線圈的正壓輸出端采用雙絞線。高壓脈沖變壓器T的輸出端通過雙絞線傳輸?shù)浇Y石上，對其進行破碎，如圖1所示。
[0012]上述VTl、VT2為絕緣柵型場效應管。
[0013]對本實用新型的元器件的作用作進一步詳細說明:
[0014]圖3左半部分的圖顯示了控制頻率輸入(F)和電壓輸入(U)，上級開關(VTl)和下級開關(VT2)控制輸出口；圖3右半部分的圖是對應工作狀態(tài)參數(shù)隨時間的變化圖。從圖3右半部分的圖中可以看出，改變上級開關(VTl)的接通時間狀態(tài)，從30微秒到150微秒變化，能夠改變儲存電容(C2)的電壓從200伏特到600-680V變化。
[0015]如圖4所示，斷開上級開關(VTl)后，通過“停歇”時間(約I微秒)后接通下級開關(VT2)，經(jīng)過變壓器T產(chǎn)生高電壓脈沖，同時經(jīng)過雙絞線傳輸對結石進行破碎。變壓器初級線圈上的電壓和電容C2上的電壓相同，幅值為600-680V。通過變壓器把初級線圈上的電壓進行提升，電壓耦合到次級線圈。
[0016]脈沖變壓器次級線圈上的電壓，采用“雙絞線”型傳輸線進行傳輸。雙絞線相對于其它既昂貴同軸電纜而言，既方便又經(jīng)濟。同時雙絞線充當電極的作用，而其他使用同軸線的設備則需要另外焊接電極頭。
[0017]在具體實驗實施時，把結石放在鹽水環(huán)境內(nèi)進行破碎。鹽水用于模擬人體內(nèi)的液體環(huán)境，同時由水絕緣的理論可知，當脈沖電壓的上升沿小于500ns時，水的絕緣強度大于巖石的絕緣強度，結石的電物理特性和巖石相近，則此理論同樣適用于水和結石。所以當上升沿小于500ns時，鹽水的絕緣強度大于結石，則在結石內(nèi)部發(fā)生放電擊穿。
[0018]如圖5所示，為本實用新型所述高功率氣體開關觸發(fā)系統(tǒng)的電壓、電流輸出波形圖，其中波形2為電流波形圖，波形I為電壓波形圖。圖5中波形圖的橫向每格代表500ns，縱向每格代表50kV，周期為3-5微秒，上升沿為10ns左右。
[0019]本實用新型具有如下優(yōu)點:
[0020]I)從能量角度，相比于其他研究所需的破碎能量更小，具體為0.15J左右。
[0021]2)從輸出頻率角度，相比于其他研究此高壓脈沖發(fā)生器輸出頻率最高可達1KHz，而其他類似成果的輸出頻率很小。
[0022]3)從傳輸線角度，相比于其他研究本實用新型采用經(jīng)濟性好雙絞線作為傳輸線，并兼顧電極的作用。其他類似成果采用價格昂貴的同軸線，并且電極頭損耗后需要另外焊接。本實用新型的電極頭損耗后僅需簡單處理(剪掉損耗部分)后便可繼續(xù)使用。
[0023]4)從經(jīng)濟性角度，本實用新型更加經(jīng)濟便宜，設備費用低。
【附圖說明】
[0024]圖1為本實用新型所述用于結石破碎的高電壓脈沖發(fā)生裝置破碎結石的原理圖。
[0025]圖2為高壓脈沖發(fā)生器的框圖。
[0026]圖3為高壓脈沖發(fā)生器頻率控制單元原理圖。
[0027]圖4為高壓脈沖發(fā)生器電路圖。
[0028]圖5為高壓脈沖發(fā)生器的電壓、電流輸出波形。
【具體實施方式】
[0029]本實用新型結合【具體實施方式】和附圖進一步說明。
[0030]如圖1所示為高壓脈沖放電破碎結石的原理圖。如圖1所示，所述的一種用于結石破碎的高電壓脈沖發(fā)生裝置包括高壓脈沖發(fā)生器和雙絞線。圖1中的高壓脈沖發(fā)生器用于產(chǎn)生高電壓脈沖，脈沖幅值大小可調(diào)。雙絞線為輸出線，直接把高壓脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的高電壓脈沖輸出到結石。
[0031]如圖2所示為高電壓脈沖發(fā)生器的結構圖，主要包括整流單元、充電單元、頻率控制單元和高壓輸出單元。其特征在于:
[0032]整流濾波單元，包括橋式整流器DV、第一電位器W1、第二電位器W2和電容Cl;第一電位器W1串接在經(jīng)橋式整流器整流后的供電電路的正壓端，第二電位器W2則串接在經(jīng)橋式整流器整流后的供電電路的負壓端。電容器Cl的一端與第一電位器W1連接，其另一端則與第二電位器W2連接。
[0033]充電單元，包括上級開關(VTl)、下級開關(VT2)、二極管VD1、電感L和電容C2。上級開關VTl、二極管VD1、電感L串聯(lián)后，經(jīng)下級開關VT2接地。電容C2的一端與電感L和變壓器T初級線圈連線上的任意一點連接，電容C2的另一端接地。
[0034]高壓輸出單元主要為高壓脈沖變壓器T。變壓器T的次級線圈的輸出端采用雙絞線，同時雙絞線端頭作為電極頭與結石接觸。在實驗室把結石置于鹽水環(huán)境中，鹽水既用于模擬人體液體環(huán)境，也用做絕緣液。
[0035]上述VTl、VT2為絕緣柵型場效應管。
【主權項】
1.一種用于結石破碎的高電壓脈沖發(fā)生裝置，包括高壓脈沖發(fā)生器和雙絞線輸出線，其特征在于所述的高壓脈沖發(fā)生器包括整流濾波電路單元、充電單元、控制單元和高壓輸出單元，整流濾波單元，包括橋式整流器DV、第一電位器W1、第二電位器W2和電容Cl;第一電位器W1串接在經(jīng)橋式整流器整流后的供電電路的正壓端，第二電位器W2則串接在經(jīng)橋式整流器整流后的供電電路的負壓端，電容器Cl的一端與第一電位器W1連接，其另一端則與第二電位器W2連接并接地； 充電電路，包括上級開關VTl、下級開關VT2、二極管VDl、電感L和電容C2，上級開關VT1、二極管VDl、電感L串聯(lián)后，經(jīng)下級開關VT2接地，電容C2的一端與電感L和變壓器T初級線圈連線上的任意一點連接，電容C2的另一端接地； 控制單元包括控制上級開關VTl的電路和控制下級開關VT2的電路，控制單元具體工作過程為:控制單元在30微秒到150微秒范圍內(nèi)給上級開關VTl—個方波信號，使上級開關閉合，對儲存電容C2進行充電，充電完成后，斷開上級開關VTl后，通過停歇時間，約I微秒后，控制單元給下級開關VT2—個方波信號使其接通； 高壓輸出單元包括高壓脈沖變壓器T，高壓變壓器的輸出脈沖通過雙絞線引到結石上。2.根據(jù)權利要求1所述的一種用于結石破碎的高電壓脈沖發(fā)生裝置，其特征在于雙絞線輸出即作為輸出線又作為電極使用。3.根據(jù)權利要求2所述的一種用于結石破碎的高電壓脈沖發(fā)生裝置，其特征在于所述的VT^ VT2為絕緣柵型場效應管。
【文檔編號】A61B17/225GK205514773SQ201520996216
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2015年12月7日
【發(fā)明人】趙紅陽, 李宏達, 李昕, 畢明雪, 劉鳳仙
【申請人】沈陽彼得康醫(yī)療科技有限公司