CN215452793U - 一种冲击波设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种冲击波设备，包括人机交互模块、控制模块、电源模块和高压脉冲输出模块，所述人机交互模块与所述控制模块电连接，所述电源模块分别与控制模块和高压脉冲输出模块电连接，所述高压脉冲输出模块包括依次电路连接的滤波储能模块、全桥变换升压模块、整流滤波模块、采样模块和输出模块，所述全桥变换升压模块与所述控制模块电连接并接收所述控制模块发出的指令，所述采样模块与所述控制模块电连接并向所述控制模块反馈测量值。该设备摒弃了现有技术中常用的高压MOS管及IGBT元件，不仅使得冲击波设备的关键部件不再依赖国外进口，降低了成本，提高了经济效益，而且还提高了设备的安全性。

Description

一种冲击波设备

技术领域

本申请属于微创介入治疗领域，具体涉及一种冲击波设备。

背景技术

随着人口老年化的加剧及生活水平的提高，血管疾病发病率逐年增加。血管病情的发展使得血管壁中的斑块演变成钙沉积，从而使动脉变窄，限制血流。当血管出现钙化时，现有的主要常规做法是利用球囊进行扩张、支架植入或采用旋切球囊对斑块进行旋切。然而，这些治疗方法有很明显的缺陷，常伴随血管损伤和并发症。如球囊扩张和支架植入过程中会产生血管内膜撕裂，这通常会造成血管内皮增生，产生再狭窄风险。

为了解决该难题，美国冲击波医疗(SHOCKWAVE MEDICAL)公司提出将液电效应碎石技术应用在血管成形术中(专利申请号：2014580040835.6)。它的基本原理是通过对液体施加一定电场，液体在电场作用下产生空化，空化产生的气泡瞬时坍塌，产生冲击波，从而达到在不对血管内膜造成损伤的前提下实现破碎钙化病变组织的目的。为了产生冲击波，需要连接高压脉冲电源，以产生强度足够的电场。在现有的高压脉冲输出设备中必须采用耐高压晶体管，例如高压MOS管或IGBT管。然而，这类电子器材多被发达国家垄断，购买渠道单一，价格昂贵，很难在国内使用。此外，现有技术还存在一个问题就是电场直接施加在液体内部，其产生足够强度冲击波所需的电场强度高，电流输出大。

发明内容

本申请的目的是克服现有的技术缺陷，设计一种新型的冲击波设备，即便使用普通电子元件也能产生冲击波球囊导管***所需的高压脉冲。

本申请的目的是通过以下技术方案实现的：

一种冲击波设备，包括人机交互模块、控制模块、电源模块和高压脉冲输出模块，所述人机交互模块与所述控制模块电连接，所述电源模块分别与控制模块和高压脉冲输出模块电连接，所述高压脉冲输出模块包括依次电路连接的滤波储能模块、全桥变换升压模块、整流滤波模块、采样模块和输出模块，所述全桥变换升压模块与所述控制模块电连接并接收所述控制模块发出的指令，所述采样模块与所述控制模块电连接并向所述控制模块反馈测量值。

本申请的上述目的还可以通过以下技术方案来进一步实现：

在一个实施方式中，所述电源模块由第一电源模块和第二电源模块组成，所述第一电源模块和所述滤波储能模块连接，所述第二电源模块与所述控制模块电连接。

在一个优选的实施方式中，在所述第一电源模块内设置有整流电路。

在一个优选的实施方式中，所述第二电源模块由所述第一电源模块供电，在所述第一电源模块和第二电源模块之间设置有隔离装置。

在一个优选的实施方式中，在所述第一电源模块内设置有断路器。

在一个优选的实施方式中，所述第一电源模块与所述第二电源模块是相互独立的，所述第二电源模块直接由外接电源供电。

在一个优选的实施方式中，所述第一电源模块由交流220V市电供电。

在一个优选的实施方式中，所述第一电源模块由电池组供电。

在一个优选的实施方式中，在所述第一电源模块与所述滤波储能模块之间设置有浪涌抑制模块，所述浪涌抑制模块与所述控制模块电连接并接收所述控制模块发出的指令。

在一个实施方式中，所述全桥变换升压模块通过所述控制模块输出PWM信号进行控制，所述控制模块通过光耦隔离电路为所述全桥升压模块中的全桥变换器提供所述PWM信号。

在一个优选的实施方式中，所述控制模块所用的微型控制器包括但不限于单片机、PLC、CPLD、DSP。

在一个实施方式中，所述采样模块包括电压检测模块和电流检测模块，所述电压检测模块由电压环构成，用于检测电路中的脉冲电压，所述电流检测模块由电流环构成，用于检测电路中的脉冲电流。

同现有技术相比，本申请的优点在于：

1、本申请摒弃了现有技术中常用的高压MOS管及IGBT元件，而采用全桥变化升压模块来替换，不仅使得冲击波设备的关键部件不再依赖国外进口，降低了成本，提高了经济效益，而且还提高了设备的安全性。

2、本申请用PWM信号替换了脉冲信号，控制更加精确。此外，本申请的控制模块、全桥变换升压模块、电压/电流检测模块构成一个双闭环***，通过电流采样、电压采样和设置在整流电路中的断路器，使整个***形成了有效的两级保护。

附图说明

图1为本申请的冲击波设备实施例一的结构示意图。

图2为本申请的冲击波设备实施例二的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本申请进一步详细说明。

实施例一

如图1所示，一种冲击波设备1，包括人机交互模块13、控制模块12、电源模块11和高压脉冲输出模块14，所述人机交互模块13与所述控制模块12电连接，所述电源模块11分别与控制模块12和高压脉冲输出模块14电连接，所述高压脉冲输出模块14包括依次电路连接的滤波储能模块141、全桥变换升压模块142、整流滤波模块143、采样模块144和输出模块145，所述全桥变换升压模块142与所述控制模块12电连接并接收所述控制模块12发出的指令，所述采样模块144与所述控制模块12电连接并向所述控制模块12反馈测量值。所述控制模块12是采用现有技术中的微型控制器及其配套的电路。现有技术的冲击波设备中高压MOS管或IGBT模块是必不可少的，但是这些元件均被国外管控，国内很难买到。本申请摒弃了现有技术中必须用的高压MOS管及高压IGBT模块，而采用全桥变化升压模块来替换，不仅使得冲击波设备的关键部件不再依赖国外进口，降低了成本，提高了经济效益，而且还提高了设备的安全性。因为现有技术中的装置只要开机，其电路就处于高压状态，稍微操作不慎就会导致高压击穿，在待机状态容易导致操作人员触电。本申请则不同，本申请的冲击波设备在待机状态时，主回路的最高电压是市电220V，只有在工作状态才是高压状态，极大地增加了***的安全性。

在一个实施方式中，所述电源模块11由第一电源模块111和第二电源模块112组成，所述第一电源模块111和所述滤波储能模块141连接，所述第二电源模块112与所述控制模块12电连接。在所述第一电源模块111内设置有整流电路，所述整流电路包括交流共模滤波电路和全桥整流电路。AC220V市电经过交流共模滤波电路后，得到比较平稳的电压输出到全桥整流电路，再经过全桥整流电路，把AC220V整流到直流电压，以完成市电AC220V交流到直流的转换。所述第二电源模块112由所述第一电源模块111供电，在所述第一电源模块111和第二电源模块112之间设置有隔离装置113。在一个优选的实施方式中，在所述第一电源模块111内设置有断路器。

特别说明的是，本实用新型中的供电采用市电AC220V，是从简单方便考虑的，本实用新型也支持电池组供电。如果采用电池组供电，则冲击波设备在待机状态时，主回路的最高电压为安全电压，这样更近一步增加了***的安全性。

在一个实施方式中，所述滤波储能模块141是由多个电容组成的电路，多个电容构成电容矩阵，经过处理后的直流电压进入滤波储能模块141的电路中，实现滤波和储能的目的，滤波储能模块141使得其后端的电路能够获取一个稳定的直流电压，提高了装置电流变换的稳定性。

在一个实施方式中，所述全桥变换升压模块142包括全桥变换器、全桥变换驱动模块和隔离升压电路。在滤波储能模块141的电路里的电压经过全桥变换器和全桥变换驱动模块(接受控制模块的指令工作)，把直流电压调整成脉冲电压，再经过隔离升压电路(通常由硅堆和隔离升压变压器组成)变成脉冲高压电压。

在一个实施方式中，所述整流滤波模块143输出桥式整流和电容滤波电路，脉冲高压电压经过桥式整流及电容滤波电路，被调整成比较稳态的高压电压。

在一个实施方式中，所述全桥变换升压模块142通过控制模块12输出PWM信号进行控制，本申请用PWM信号替换了脉冲信号，控制更加精确。所述控制模块通过光耦隔离电路为所述全桥升压模块142中的全桥变换器提供所述PWM信号。所述控制模块12所用的微型控制器包括但不限于单片机、PLC、CPLD、DSP。所述整流滤波模块143位于所述全桥变换器的后端，该模块可以直接输出整流后的脉冲信号。

在一个实施方式中，所述采样模块144包括电压检测模块和电流检测模块，所述电压检测模块由电压环构成，包括电压降压检测电路，用于检测电路中的脉冲电压，所述电流检测模块由电流环构成，包括电流-电压变换电路，用于检测电路中的脉冲电流。电压环通过对输出电压降压采样获取，送入控制模块，控制模块经过计算以控制输出的电压幅值。电流环通过串接在输出回路中的采样电阻采样获取，经过放大电路放大之后反馈给控制模块12，以控制***的输出电流。采样模块144实时检测从整流滤波模块143出来的稳态高压电压，把测量值反馈到控制模块12，控制模块12经过计算，发出控制指令给浪涌抑制模块19、全桥变换升压模块142，实时调整输出电压、电流，以达到闭环控制目的。

在一个实施方式中，在所述第一电源模块111和第二电源模块112之间设置有隔离装置，所述第二电源模块112由所述第一电源模块111供电。在一个优选的实施方式中，所述第一电源模块中设置有断路器和隔离模块，断路器在***电流过大或短路时切断电路，保护***安全；隔离模块使整个***的电路和外界电源隔离，使***处于浮点模式。在另一个实施方式中，所述第二电源模块112直接由外接电源供电。本申请的第一电源模块111和第二电源模块112互相隔离、不共地，不仅可防止控制模块被高压损坏，还可防止人员触电。

本申请的控制模块、全桥变换升压模块、电压/电流检测模块构成一个双闭环***，通过电流采样、电压采样和设置在整流电路中的断路器，使整个***形成了有效的两级保护。

在使用过程中，冲击波设备1通过第二电源模块112(也可以称为辅助电源模块)给控制模块12供电后，控制模块12启动，与控制模块12电连接的人机交互模块13被点亮。人机交互模块包括显示屏及按键。操作者利用人机交互模块13操作冲击波设备1，并且利用人机交互模块13反馈的信息来监控冲击波设备1。将第一电源模块111与220V的市电连接，第一电源模块111内部的整流电路把AC220V整流到直流电压，以完成市电AC220V交流到直流的转换，开启第一电源模块111给滤波储能模块141供电，滤波储能模块141为与其连接的全桥变换升压模块142提供了一个稳定的直流电压，全桥变换升压模块142将直流电压转换为脉冲高压，脉冲高压经过整流滤波模块143输出滤波，并经采样模块144采样后输入到输出模块145。可以在人机交互模块13上进行操作，来启动脉冲功能，启动命令传递到控制模块12。控制模块12接收命令，并按指令启动全桥变换升压模块142。全桥变换升压模块142根据控制模块12的PWM指令进行变换升压，形成脉冲电压，脉冲电压流向与其电连接的整流滤波模块143。采样模块144接收到来自整流滤波模块143的脉冲电压，采集电流及电压参数，并将数据反馈到控制模块12，作为控制模块12的调整控制参数的依据，同时采样模块144将脉冲电流输入输出模块145。输出模块145接收到脉冲电压后，经由特制的耐高压的接口，将脉冲电压输出到冲击波球囊导管。本申请的脉冲高压输出装置1设置有采样模块144，采样模块144将数据反馈到控制模块12后，控制模块12会将该数据和设定数据进行对比，并进行调整，使得输出电压/电流更符合设定值。同时，该数据还可以用于设备异常的检测，通过将采样模块144收集的数据和设定值进行比较，可以判断装置的运行是否正常，例如，判断是否有输出误差，是否按设定的方式定时定量运行。

实施例二

本实施例与实施例一的不同之处在于：改变了供电方式，以及在所述第一电源模块111与所述滤波储能模块141之间设置有浪涌抑制模块146。如图2所示，一种冲击波设备1，包括人机交互模块13、控制模块12、电源模块11和高压脉冲输出模块14，所述人机交互模块13与所述控制模块12电连接，所述电源模块11分别与控制模块12和高压脉冲输出模块14电连接，所述高压脉冲输出模块14包括依次电路连接的浪涌抑制模块146、滤波储能模块141、全桥变换升压模块142、整流滤波模块143、采样模块144和输出模块145，所述浪涌抑制模块146与所述控制模块12电连接并接收所述控制模块12发出的指令，所述全桥变换升压模块142与所述控制模块12电连接并接收所述控制模块12发出的指令，所述采样模块144与所述控制模块12电连接并向所述控制模块12反馈测量值。

在一个实施方式中，所述浪涌抑制模块146包括开机上电限流器1461、直流电压检测模块1462和直流通路变换模块1463，从整流电路得到的直流电压首先经过开机上电限流器1461，避免开机时过大的电流冲击电路而造成对设备的损坏，浪涌抑制电路里的直流电压检测模块1462和直流通路变换模块1463接受控制模块的指令，调节电路中的电压值/电流值，避免电路出现浪涌电压/电流情况。浪涌抑制模块146不仅在装置开机过程中限制了瞬间的大电流，同时也避免了对市电网络的冲击。

在一个实施方式中，所述第一电源模块111与所述第二电源模块112是相互独立的，第一电源模块111由电池或电池组供电，所述第二电源模块直接由外接电源供电。

在使用过程中，冲击波设备1通过第二电源模块112(也可以称为辅助电源模块)给控制模块12供电后，控制模块12启动，与控制模块12电连接的人机交互模块13被点亮。人机交互模块包括显示屏及按键。操作者利用人机交互模块13操作冲击波设备1，并且利用人机交互模块13反馈的信息来监控冲击波设备1。将第一电源模块111与电池或电池组连接，开启第一电源模块111给浪涌抑制模块19供电，浪涌抑制模块19在装置开机过程中限制了瞬间的大电流，同时避免了对市电网络的冲击。从浪涌抑制模块19输出的电流给滤波储能模块14供电，滤波储能模块14为与其连接的全桥变换升压模块142提供了一个稳定的直流电压，全桥变换升压模块142将直流电压转换为脉冲高压，脉冲高压经过整流滤波模块143输出滤波，并经采样模块144采样后输入到高压脉冲输出模块145。可以在人机交互模块13上进行操作，来启动脉冲功能，启动命令传递到控制模块12。控制模块12接收命令，并按指令启动全桥变换升压模块142。全桥变换升压模块142根据控制模块12的PWM指令进行变换升压，形成脉冲电压，脉冲电压流向与其电连接的整流滤波模块143。采样模块144接收到来自整流滤波模块143的脉冲电压，采集电流及电压参数，并将数据反馈到控制模块12，作为控制模块12的调整控制参数的依据，同时采样模块144将脉冲电流输入高压脉冲输出模块145。高压脉冲输出模块145接收到脉冲电压后，经由特制的耐高压的接口，将脉冲电压输出到冲击波球囊导管。

以上对本申请所进行的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本实用新型的内容并加以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种冲击波设备，包括人机交互模块、控制模块、电源模块和高压脉冲输出模块，所述人机交互模块与所述控制模块电连接，其特征在于，所述电源模块分别与控制模块和高压脉冲输出模块电连接，所述高压脉冲输出模块包括依次电路连接的滤波储能模块、全桥变换升压模块、整流滤波模块、采样模块和输出模块，所述全桥变换升压模块与所述控制模块电连接并接收所述控制模块发出的指令，所述采样模块与所述控制模块电连接并向所述控制模块反馈测量值。

2.根据权利要求1所述的冲击波设备，其特征在于，所述电源模块由第一电源模块和第二电源模块组成，所述第一电源模块和所述滤波储能模块连接，所述第二电源模块与所述控制模块电连接。

3.根据权利要求2所述的冲击波设备，其特征在于，在所述第一电源模块内设置有整流电路。

4.根据权利要求2所述的冲击波设备，其特征在于，所述第二电源模块由所述第一电源模块供电，在所述第一电源模块和第二电源模块之间设置有隔离装置。

5.根据权利要求4所述的冲击波设备，其特征在于，在所述第一电源模块内设置有断路器。

6.根据权利要求2所述的冲击波设备，其特征在于，所述第一电源模块与所述第二电源模块是相互独立的，所述第二电源模块直接由外接电源供电。

7.根据权利要求2所述的冲击波设备，其特征在于，所述第一电源模块由交流220V市电供电或者所述第一电源模块由电池组供电。

8.根据权利要求2所述的冲击波设备，其特征在于，在所述第一电源模块与所述滤波储能模块之间设置有浪涌抑制模块，所述浪涌抑制模块与所述控制模块电连接并接收所述控制模块发出的指令。

9.根据权利要求1所述的冲击波设备，其特征在于，所述全桥变换升压模块通过所述控制模块输出PWM信号进行控制，所述控制模块通过光耦隔离电路为所述全桥升压模块中的全桥变换器提供所述PWM信号。

10.根据权利要求1所述的冲击波设备，其特征在于，所述采样模块包括电压检测模块和电流检测模块，所述电压检测模块由电压环构成，用于检测电路中的脉冲电压，所述电流检测模块由电流环构成，用于检测电路中的脉冲电流。

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