TWI726346B - 手術器械的放電測試電路與放電測試系統 - Google Patents
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Abstract
一種手術器械的放電測試電路,適用於一手術器械,且該放電測試電路包含一氣體電漿避雷器及一控制單元,該氣體電漿避雷器具有一氣體電漿避雷器第一端,及一氣體電漿避雷器第二端,該氣體電漿避雷器第一端電連接該手術器械,該氣體電漿避雷器接收一測試電流且產生一電漿放電,在該電漿放電的瞬間產生一避雷器電壓及一避雷器電流,該手術器械的一動態阻抗相關於該避雷器電壓除以該避雷器電流,該控制單元電連接該氣體電漿避雷器第二端,以控制流過該氣體電漿避雷器的該測試電流的大小。
Description
本發明係關於一種手術器械的放電測試電路與放電測試系統,尤指一種利用一氣體電漿避雷器的放電求出一手術器械的一動態阻抗,並據以判斷其優劣的手術器械的放電測試電路與放電測試系統。
參閱第一圖,電燒手術(Electrocoagulation)的基本原理為運用高頻的交流電壓與電流,經由手術器械(Instrumentset)100產生熱量,使得人體組織內的水分快速蒸發,最後達到組織分離或血液凝固之作用,其中手術器械100為一電刀筆101及一迴路貼片102,或一組織剪103。一般操作電燒手術是使用手術器械100與一電燒灼產生器(Electrosurgical generator)200,該電燒灼產生器200產生高頻、高壓的一交流電壓、電流,驅動該手術器械100產生熱能以進行外科的電燒手術。
該電燒灼產生器200有一正極輸出端及一負極輸出端,其中,該電刀筆101又稱單極電刀,與該迴路貼片102互相搭配使用,該電刀筆101電連接該電燒灼產生器200的正極輸出端,該迴路貼片102電連接該電燒灼產生器200的負極輸出端,將該迴路貼片102黏貼在患者的手術部位,則該電燒灼產生器200產生的高頻電流經由該電刀筆101輸出經過該患者後,再從該迴路貼片102流回該電燒灼產生器200形成一電流迴路,以進行電燒手術。而,該組織剪
103又稱為雙極電刀,該組織剪103的一正端及一負端分別電連接該電燒灼產生器200的正極輸出端及負極輸出端,因此,該電燒灼產生器200產生的高頻電流經由該組織剪103的一正端及一負端形成該電流回路。
然而,近年來醫療資源日趨拮据,該手術器械100經過消毒程序清洗之後,會再次使用於電燒手術,由於該手術器械100被反覆使用,而且都操作在高溫高壓的情況下,該手術器械100的表面金屬塗層容易有細微的脫落或整體阻抗改變,前者會引起手術器械100與人體組織相互沾黏;後者會引發電燒灼產生器200的輸出的電壓與電流的波形異常,此外,根據文獻記載,該電燒灼產生器200輸出的波形為高頻的弦波電壓與電流為佳,但目前市面上的該電燒灼產生器200輸出的波形一般為方波電壓與電流。
因此,本發明的第一目的為解決上述至少一個問題而提出一手術器械的放電測試電路。
於是,該手術器械的放電測試電路,適用於一手術器械,且該放電測試電路包含一氣體電漿避雷器,及一控制單元。
該氣體電漿避雷器具有一氣體電漿避雷器第一端,及一氣體電漿避雷器第二端,該氣體電漿避雷器第一端電連接該手術器械,該氣體電漿避雷器接收一測試電流且產生一電漿放電,在該電漿放電的瞬間產生一避雷器電壓及一避雷器電流,該手術器械的一動態阻抗相關於該避雷器電壓除以該避雷器電流,該控制單元電連接該氣體電漿避雷器第二端,以控制流過該氣體電漿避雷器的該測試電流的大小。
進一步,該控制單元包括一二極體、一場效電晶體、一電子負載控制器,及一電阻,該二極體具有電連接該氣體電漿避雷器第二端的一陽極及一陰極,該場效電晶體具有一場效電晶體第一端,及一場效電晶體第二端,該場效電晶體第一端電連接該二極體的陰極及該電子負載控制器,該場效電晶體第二端電連接該電子負載控制器,並該場效電晶體受該電子負載控制器控制以切換操作模式,該電阻具有一電阻第一端,及一電阻第二端,該電阻第一端電連接該場效電晶體第二端。
進一步,該控制單元還包括一開關元件,該開關元件具有一開關元件第一端、一開關元件第二端,及一開關元件控制端,該開關元件第一端電連接該氣體電漿避雷器第一端,該開關元件第二端電連接該電阻第二端,該開關元件控制端電連接該電子負載控制器,該開關元件能經由該開關元件控制端受該電子負載控制器控制地於一導通狀態及一開路狀態之間切換。
本發明的第二目的為解決上述至少一個問題而提出一手術器械的放電測試系統。
該手術器械的放電測試系統適用於一交流電壓源及一手術器械,且該放電測試系統包含一高壓產生裝置、一放電測試電路,及一判斷單元。
該高壓產生裝置包括一高壓產生單元、一變壓器,及一輸出模式轉換控制單元,該高壓產生單元接收該交流電壓源產生的一交流輸入電壓,並據以產生一第一輸出電壓,該第一輸出電壓為一高頻弦波電壓,該變壓器具有一一次側繞組及一二次側繞組,每一側繞組具有一打點端及一非打點端,該一次側繞組的打點端及非打點端電連接該高壓產生單元以接收該第一輸出電壓,在該二次側繞組使該第一輸出電壓升壓,該輸出模式轉換控制單元電連接
該二次側繞組的打點端及該手術器械的正極端,以接收該第一輸出電壓,並受控制以控制該第一輸出電壓的每二個週期之間的一間歇區間,使該第一輸出電壓轉換成一第二輸出電壓,並將該第二輸出電壓提供給該手術器械,該放電測試電路包括一氣體電漿避雷器及一控制單元,該氣體電漿避雷器具有一氣體電漿避雷器第一端,及一氣體電漿避雷器第二端,該氣體電漿避雷器第一端電連接該手術器械的負極端,該氣體電漿避雷器接收一測試電流且產生一電漿放電,在該電漿放電的瞬間產生一避雷器電壓及一避雷器電流,該手術器械的一動態阻抗相關於該避雷器電壓除以該避雷器電流,該控制單元電連接該氣體電漿避雷器第二端,以控制流過該氣體電漿避雷器的該測試電流的大小,該判斷單元儲存一第一臨界值,利用該判斷單元設定該動態阻抗並將該動態阻抗與該第一臨界值比較,以產生一判斷結果。
進一步,該控制單元包括一二極體、一場效電晶體、一電子負載控制器,及一電阻,該二極體具有電連接該氣體電漿避雷器第二端的一陽極及一陰極,該場效電晶體具有一場效電晶體第一端,及一場效電晶體第二端,該場效電晶體第一端電連接該二極體的陰極及該電子負載控制器,該場效電晶體第二端電連接該電子負載控制器,並該場效電晶體受該電子負載控制器控制以切換操作模式,該電阻具有一電阻第一端,及一電阻第二端,該電阻第一端電連接該場效電晶體第二端,該電阻第二端電連接該變壓器的二次側繞組的非打點端。
進一步,該控制單元還包括一開關元件,該開關元件具有一開關元件第一端、一開關元件第二端,及一開關元件控制端,該開關元件第一端電連接該氣體電漿避雷器第一端,該開關元件第二端電連接該電阻第二端,該開
關元件控制端電連接該電子負載控制器,該開關元件能經由該開關元件控制端受該電子負載控制器控制地於一導通狀態及一開路狀態之間切換。
進一步,該高壓產生單元包括一功因修正器、一同步整流降壓轉換器,及一單相式弦波脈衝寬度調變高頻逆變器,該功因修正器電連接該交流電壓源及該同步整流降壓轉換器,該單相式弦波脈衝寬度調變高頻逆變器電連接該同步整流降壓轉換器及該變壓器的一次側繞組的打點端及非打點端,該單相式弦波脈衝寬度調變高頻逆變器可輸出該第一輸出電壓,且可調整該第一輸出電壓的波形的一操作頻率。
進一步,該同步整流降壓轉換器包括一上橋開關、一下橋開關、一第一電感,及一第一輸出電容,該上橋開關具有一上橋開關第一端,及一上橋開關第二端,該上橋開關第一端電連接該功因修正器,並該上橋開關受控制以切換於導通狀態和不導通狀態之間,該下橋開關具有一下橋開關第一端,及一下橋開關第二端,該下橋開關第一端電連接該上橋開關第二端,該下橋開關第二端電連接該功因修正器,並該下橋開關受控制以切換於導通狀態和不導通狀態之間,該上橋開關及該下橋開關受控制的導通狀態相反,該第一電感具有一第一電感第一端,及一第一電感第二端,該第一電感第一端電連接該下橋開關第一端,該第一輸出電容具有一第一輸出電容第一端,及一第一輸出電容第二端,該第一輸出電容第一端電連接該第一電感第二端。
進一步,該單相式弦波脈衝寬度調變高頻逆變器包括一輸入電容、一第一開關、一第二開關、一第三開關、一第四開關、一第二電感,及一第二輸出電容,該輸入電容具有一輸入電容第一端,及一輸入電容第二端,該輸入電容第一端及該輸入電容第二端皆電連接該同步整流降壓轉換器,該第一
開關具有一第一開關第一端,及一第一開關第二端,該第一開關第一端電連接該輸入電容第一端,並該第一開關受控制以切換於導通狀態和不導通狀態之間,該第二開關具有一第二開關第一端,及一第二開關第二端,該第二開關第二端電連接該輸入電容第二端,並該第二開關受控制以切換於導通狀態和不導通狀態之間,該第三開關具有一第三開關第一端,及一第三開關第二端,該第三開關第一端電連接該第一開關第二端,該第三開關第二端電連接該輸入電容第二端,並該第三開關受控制以切換於導通狀態和不導通狀態之間,該第四開關具有一第四開關第一端,及一第四開關第二端,該第四開關第一端電連接該輸入電容第一端,該第四開關第二端電連接該第二開關第一端,並該第四開關受控制以切換於導通狀態和不導通狀態之間,該第二電感具有一第二電感第一端,及一第二電感第二端,該第二電感第一端電連接該第一開關第二端,該第二輸出電容具有一第二輸出電容第一端,及一第二輸出電容第二端,該第二輸出電容第一端電連接該第二電感第二端及該變壓器的一次側繞組的打點端,該第二輸出電容第二端電連接該第二開關第一端及該變壓器的一次側繞組的非打點端。
根據上述技術特徵可達成以下功效:
1.藉由該放電測試電路的氣體電漿避雷器發生該電漿放電的瞬間產生該避雷器電壓及該避雷器電流,以求得該手術器械的該動態阻抗,並藉由該判斷單元根據該動態阻抗判斷該手術器械的好壞,讓醫療人員可根據結果來決定是否使用該手術器械,而可避免在手術過程使用到不堪用的該手術器械所產生的缺點。
2.藉由該開關元件能受該電子負載控制器於該導通狀態及該開路狀態之間切換,則在該手術器械測試完成後,該開關元件受控於該導通狀態,則該手術器械操作於本身的阻抗值可直接繼續使用,不受該放電測試電路的影響,相當方便。
3.該高壓產生裝置藉由該同步整流降壓轉換器及該單相式弦波脈衝寬度調變高頻逆變器可任意調整輸出的弦波波形,以符合電燒手術的使用。
1:高壓產生裝置
11:高壓產生單元
111:功因修正器
112:同步整流降壓轉換器
113:單相式弦波脈衝寬度調變高頻逆變器
114:控制器
115:驅動器
1151:第一比較器
1152:第二比較器
1153:第三比較器
1154:第四比較器
12:變壓器
13:輸出模式轉換控制單元
131:轉換控制器
2:放電測試電路
21:氣體電漿避雷器
21a:氣體電漿避雷器第一端
21b:氣體電漿避雷器第二端
22:控制單元
221:電子負載控制器
222:開關元件
222a:開關元件第一端
222b:開關元件第二端
222c:開關元件控制端
3:判斷單元
100:手術器械
101:電刀筆
102:迴路貼片
103:組織剪
200:電燒灼產生器
VAC:交流輸入電壓
Vo1:第一輸出電壓
Vo2:第二輸出電壓
Vsin:弦波
Vtri:三角波
Vgs1:第一脈衝寬度調變信號
Vgs2:第二脈衝寬度調變信號
Vgs3:第三脈衝寬度調變信號
Vgs4:第四脈衝寬度調變信號
QH:上橋開關
QHa:上橋開關第一端
QHb:上橋開關第二端
QL:下橋開關
QLa:下橋開關第一端
QLb:下橋開關第二端
Q1:第一開關
Q1a:第一開關第一端
Q1b:第一開關第二端
Q2:第二開關
Q2a:第二開關第一端
Q2b:第二開關第二端
Q3:第三開關
Q3a:第三開關第一端
Q3b:第三開關第二端
Q4:第四開關
Q4a:第四開關第一端
Q4b:第四開關第二端
Q5:第五開關
Q5a:第五開關第一端
Q5b:第五開關第二端
Q6:第六開關
Q6a:第六開關第一端
Q6b:第六開關第二端
Q:場效電晶體
Qa:場效電晶體第一端
Qb:場效電晶體第二端
L1:第一電感
L1a:第一電感第一端
L1b:第一電感第二端
L2:第二電感
L2a:第二電感第一端
L2b:第二電感第二端
Cin:輸入電容
Cina:輸入電容第一端
Cinb:輸入電容第二端
Co1:第一輸出電容
Co1a:第一輸出電容第一端
Co1b:第一輸出電容第二端
Co2:第二輸出電容
Co2a:第二輸出電容第一端
Co2b:第二輸出電容第二端
D:二極體
R:電阻
Ra:電阻第一端
Rb:電阻第二端
d1:責任週期
d2:責任週期
it:測試電流
SRelay:開關控制信號
Scurrent:回授電流信號
S1:裝設步驟
S2:設定步驟
S3:電漿放電步驟
S4:判斷步驟
S5:啟動步驟
[第一圖]是一立體示意圖,說明目前使用的一手術器械與一電燒灼產生器。
[第二圖]是一方塊圖,說明本發明手術器械的放電測試系統的一實施例。
[第三圖]是一電路圖,說明該實施例的一同步整流降壓轉換器的電路。
[第四圖]是一電路圖,說明該實施例的一單相式弦波脈衝寬度調變高頻逆變器、一變壓器及一輸出模式轉換控制單元的電路。
[第五圖]是一波形圖,說明該實施例的一高壓產生裝置操作在一切割模式。
[第六圖]是一波形圖,說明該實施例的該高壓產生裝置操作在一凝固模式。
[第七圖]是一波形圖,說明該實施例的該高壓產生裝置操作在一混合模式。
[第八圖]是一步驟圖,說明該實施例執行一放電測試方法。
[第九A圖]是一立體示意圖,說明該實施例接上一組織剪。
[第九B圖]是一立體示意圖,說明該實施例接上一電刀筆及一迴路貼片。
綜合上述技術特徵,本發明手術器械的放電測試系統的主要功效將可於下述實施例清楚呈現。
參閱第二圖至第四圖,本發明一種手術器械的放電測試系統的一實施例,適用於一交流電壓源及一手術器械100,執行一放電測試方法,則該手術器械100在使用前可先判斷優劣,以決定該手術器械100是否要再繼續使用。該交流電壓源用以產生一交流輸入電壓VAC。該手術器械100為一電刀筆101及一迴路貼片102,或一組織剪103。該電刀筆101包括一正極端,該迴路貼片102包括一負極端,該電刀筆101與該迴路貼片102互相搭配使用。該組織剪103包括一正極端,及一負極端。該放電測試系統包含一高壓產生裝置1、一放電測試電路2,及一判斷單元3。
該高壓產生裝置1包括一高壓產生單元11、一變壓器12,及一輸出模式轉換控制單元13。
該高壓產生單元11電連接該交流電壓源以接收該交流輸入電壓VAC,並據以產生一第一輸出電壓Vo1,該第一輸出電壓Vo1為一高頻弦波電壓,該高壓產生單元11包括一功因修正器(Power Factor Corrector)111、一同步整流降壓轉換器(Synchronous rectification buck converter)112、一單相式弦波脈衝寬度調變高頻逆變器(Single phase sinusoidal pulse width modulated RF inverter,SPWM RF inverter)113、一控制器114,及一驅動器(SPWM Gate driver)115。
該功因修正器111電連接該交流電壓源,並將該交流輸入電壓VAC轉換成一直流電壓。
該同步整流降壓轉換器112包括一上橋開關QH、一下橋開關QL、一第一電感L1,及一第一輸出電容Co1。該上橋開關QH具有一上橋開關第一端QHa,及一上橋開關第二端QHb,該上橋開關第一端QHa電連接該功因修正器111,並該上橋開關QH受控制以切換於導通狀態和不導通狀態之間。該上橋開關QH為一N型金氧半場效電晶體,該上橋開關第一端QHa為一汲極,該上橋開關第二端QHb為一源極。該下橋開關QL具有一下橋開關第一端QLa,及一下橋開關第二端QLb,該下橋開關第一端QLa電連接該上橋開關第二端QHb,該下橋開關第二端QLb電連接該功因修正器111,並該下橋開關QL受控制以切換於導通狀態和不導通狀態之間。該下橋開關QL為一N型金氧半場效電晶體,該下橋開關第一端QLa為一汲極,該下橋開關第二端QLb為一源極。該上橋開關QH及該下橋開關QL受控制的導通狀態相反,進一步,控制該上橋開關QH及該下橋開關QL的控制信號必須是互補信號並存在一死區時間(Dead-Time),以防止該上橋開關QH及該下橋開關QL同時導通所造成從該功因修正器111接收的輸出電壓的短路。該第一電感L1具有一第一電感第一端L1a,及一第一電感第二端L1b,該第一電感第一端L1a電連接該下橋開關第一端QLa,該第一輸出電容Co1具有一第一輸出電容第一端Co1a,及一第一輸出電容第二端Co1b,該第一輸出電容第一端Co1a電連接該第一電感第二端L1b。因此,該上橋開關QH導通時,該第一電感L1進行儲能;當該上橋開關QH截止後,該下橋開關QL導通導通,此時該第一電感L1開始進行釋能。
該單相式弦波脈衝寬度調變高頻逆變器113包括一輸入電容Cin、一第一開關Q1、一第二開關Q2、一第三開關Q3、一第四開關Q4、一第二電感L2,及一第二輸出電容Co2。
該輸入電容Cin具有一輸入電容第一端Cina,及一輸入電容第二端Cinb,該輸入電容第一端Cina及該輸入電容第二端Cinb皆電連接該同步整流降壓轉換器112。該第一開關Q1具有一第一開關第一端Q1a,及一第一開關第二端Q1b,該第一開關第一端Q1a電連接該輸入電容第一端Cina,並該第一開關Q1受控制以切換於導通狀態和不導通狀態之間。該第一開關Q1為一N型金氧半場效電晶體,該第一開關第一端Q1a為一汲極,該第一開關第二端Q1b為一源極。該第二開關Q2具有一第二開關第一端Q2a及一第二開關第二端Q2b,該第二開關第二端Q2b電連接該輸入電容第二端Cinb,並該第二開關Q2受控制以切換於導通狀態和不導通狀態之間。該第二開關Q2為一N型金氧半場效電晶體,該第二開關第一端Q2a為一汲極,該第二開關第二端Q2b為一源極。該第三開關Q3具有一第三開關第一端Q3a,及一第三開關第二端Q3b,該第三開關第一端Q3a電連接該第一開關第二端Q1b,該第三開關第二端Q3b電連接該輸入電容第二端Cinb,並該第三開關Q3受控制以切換於導通狀態和不導通狀態之間。該第三開關Q3為一N型金氧半場效電晶體,該第三開關第一端Q3a為一汲極,該第三開關第二端Q3b為一源極。該第四開關Q4具有一第四開關第一端Q4a,及一第四開關第二端Q4b,該第四開關第一端Q4a電連接該輸入電容第一端Cina,該第四開關第二端Q4b電連接該第二開關第一端Q2a,並該第四開關Q4受控制以切換於導通狀態和不導通狀態之間。該第四開關Q4為一N型金氧半場效電晶體,該第四開關第一端Q4a為一汲極,該第四開關第二端Q4b為一源極。該第二電感L2具有一第二電感第一端L2a,及一第二電感第二端L2b,該第二電感第一端L2a電連接該第一開關第二端Q1b。該第二輸出電容Co2具有一第二輸出電容第一端Co2a,及一第二輸出電容第二端
Co2b,該第二輸出電容第一端Co2a電連接該第二電感第二端L2b,該第二輸出電容第二端Co2b電連接該第二開關第一端Q2a。
該驅動器115包括一第一比較器1151、一第二比較器1152、一第三比較器1153,及一第四比較器1154。該第一比較器1151具有一正相輸入端、一反相輸入端,及控制該第一開關Q1的導通狀態的一輸出端。該第二比較器1152具有一正相輸入端、一反相輸入端,及控制該第二開關Q2的導通狀態的一輸出端。該第三比較器1153具有一正相輸入端、一反相輸入端,及控制該第三開關Q3的導通狀態的一輸出端。該第四比較器1154具有一正相輸入端、一反相輸入端,及控制該第四開關Q4的導通狀態的一輸出端。
該單相式弦波脈衝寬度調變高頻逆變器113的作用為將直流電壓轉變成交流電壓,該控制器114、該驅動器115,及該單相式弦波脈衝寬度調變高頻逆變器113的動作原理為,控制該第一開關Q1及該第三開關Q3的控制信號為互補信號,例如,該控制器114輸出一弦波Vsin及一三角波Vtri,使該弦波Vsin輸入於該第一比較器1151的正相輸入端、該三角波Vtri輸入於該第一比較器1151的反相輸入端,該第一比較器1151相互比較輸入的信號後,該第一比較器1151的該輸出端會輸出一第一脈衝寬度調變信號Vgs1以控制該第一開關Q1,反之,該控制器114將該三角波Vtri輸入於該第三比較器1153的正相輸入端、該弦波Vsin輸入於該第三比較器1153的反相輸入端,該第三比較器1153相互比較輸入的信號後,該第三比較器1153的該輸出端會輸出一第三脈衝寬度調變信號Vgs3以控制該第三開關Q3。同樣的,該第二開關Q2及該第四開關Q4的控制原理也一樣,接著,該第一開關Q1的第二端及該第二開關Q2的第一端之間的電壓信號為一高頻的交流方波電壓,在經過該第二電感L2及該第二輸出電容Co2的低通濾波後,
輸出的該第一輸出電壓Vo1為一高頻弦波電壓,且該第一輸出電壓Vo1的一操作頻率能被任意調整,在執行一電燒手術時,該第一輸出電壓Vo1的操作頻率調整為300kHz~500kHz。
需補充說明的是,若該同步整流降壓轉換器112的輸出電壓的責任週期d1固定時,該單相式弦波脈衝寬度調變高頻逆變器113操作在電壓模式控制下,則輸出的該第一輸出電壓Vo1達到定電壓的功能,若該同步整流降壓轉換器112操作在電流模式控制下,該單相式弦波脈衝寬度調變高頻逆變器113輸出的該第一輸出電壓Vo1的責任週期d2固定時,則該單相式弦波脈衝寬度調變高頻逆變器113的輸出可達到定電流的功能。
該變壓器12具有一一次側繞組及一二次側繞組。每一側繞組具有一打點端及一非打點端。該變壓器12的一次側繞組的打點端電連接該第二輸出電容第一端Co2a,該變壓器12的一次側繞組的非打點端電連接該第二輸出電容第二端Co2b,該變壓器12接收該單相式弦波脈衝寬度調變高頻逆變器113的該第一輸出電壓Vo1,在該二次側繞組使該第一輸出電壓Vo1升壓。
該輸出模式轉換控制單元13包括一第五開關Q5、一第六開關Q6,及一轉換控制器131。該第五開關Q5具有一第五開關第一端Q5a,及一第五開關第二端Q5b,該第五開關第一端Q5a電連接該變壓器12的二次側繞組的打點端,並該第五開關Q5受該轉換控制器131控制以切換於導通狀態和不導通狀態之間。該第五開關Q5為一N型金氧半場效電晶體,該第五開關第一端Q5a為一汲極,該第五開關第二端Q5b為一源極。該第六開關Q6具有一第六開關第一端Q6a,及一第六開關第二端Q6b,該第六開關第一端Q6a電連接該第五開關第二端Q5b,該第六開關第二端Q6b電連接該手術器械100的正極端,並該第六開關Q6受該轉
換控制器131控制以切換於導通狀態和不導通狀態之間。該第六開關Q6為一N型金氧半場效電晶體,該第六開關第一端Q6a為一源極,該第六開關第二端Q6b為一汲極。該轉換控制器131可偵測該第一輸出電壓Vo1的零交越點,並根據該第一輸出電壓Vo1的零交越點及一設定指示得到一輸出模式控制信號,該第五開關Q5、該第六開關Q6接收該第一輸出電壓Vo1,並根據該輸出模式控制信號以控制該第一輸出電壓Vo1的每二個週期之間的一間歇區間,使該第一輸出電壓Vo1轉換成一第二輸出電壓Vo2,並將該第二輸出電壓Vo2提供給該手術器械100。
該高壓產生裝置1能受控制輸出該第二輸出電壓Vo2,使該第二輸出電壓Vo2的操作模式可分成三種模式:
(1)切割模式:該第二輸出電壓Vo2為連續性的電壓波形,如第五圖所示,週期設定為100%,該間歇區間為零,切割模式以不接觸人體組織的情況下,利用該手術器械100的尖端切割人體組織。
(2)凝固模式:該第二輸出電壓Vo2為不連續性的電壓波形,如第六圖所示,週期設定為100%週期的6%,凝固模式為利用該手術器械100的大面積電極封閉人體的血管,以達到止血的目的。
(3)混合模式:該第二輸出電壓Vo2為不連續性的電壓波形,如第七圖所示,週期設定為100%週期的50%,混合模式為利用該手術器械100進行切割與凝固之功能。
再參閱第二圖,該放電測試電路2包括一氣體電漿避雷器21,及一控制單元22。
該氣體電漿避雷器21具有一氣體電漿避雷器第一端21a,及一氣體電漿避雷器第二端21b,該氣體電漿避雷器第一端21a電連接該手術器械100的負極端。
該控制單元22包括一二極體D、一場效電晶體Q、一電子負載控制器221、一電阻R,及一開關元件222。該二極體D具有電連接該氣體電漿避雷器第二端21b的一陽極及一陰極。該場效電晶體Q具有一場效電晶體第一端Qa,及一場效電晶體第二端Qb,該場效電晶體第一端Qa電連接該二極體D的陰極及該電子負載控制器221,該場效電晶體第二端Qb電連接該電子負載控制器221,並該場效電晶體Q受該電子負載控制器221控制以切換操作模式。在本例中,該場效電晶體Q為一N型金氧半場效電晶體,該場效電晶體第一端Qa為一汲極,該場效電晶體第二端Qb為一源極。該電阻R具有一電阻第一端Ra,及一電阻第二端Rb,該電阻第一端Ra電連接該場效電晶體第二端Qb,該電阻第二端Rb電連接該變壓器12的二次側繞組的非打點端的一第二端。該開關元件222具有一開關元件第一端222a、一開關元件第二端222b,及一開關元件控制端222c,該開關元件第一端222a電連接該氣體電漿避雷器第一端21a,該開關元件第二端222b電連接該電阻第二端Rb,該開關元件控制端222c電連接該電子負載控制器221,該開關元件222能經由該開關元件控制端222c受該電子負載控制器221控制地於一導通狀態及一開路狀態之間切換。該開關元件222為一繼電器,該開關元件222常態為開路狀態,該電子負載控制器221產生一開關控制信號SRelay時,該繼電器接收該開關控制信號SRelay,並受該開關控制信號SRelay控制轉變成導通狀態。
該判斷單元3儲存一第一臨界值,該第一臨界值為一阻抗值,該阻抗值相關於該手術器械100能否繼續使用分界的一臨界值,該判斷單元3類似
具有邏輯比較、判斷、計算功能的一電子裝置。需注意的是,該判斷單元3更可以儲存多個臨界值,該等臨界值分別為相關於依照多個手術器械100不同的型號或是再區分成優良、堪用、不堪用等不同等級判定的多個阻抗值。在本例中,該判斷單元3以儲存一個該第一臨界值做說明。
參閱第二圖、第四圖,及第八圖,該放電測試系統執行該放電測試方法,該放電測試方法包含一裝設步驟S1、一設定步驟S2、一電漿放電步驟S3、一判斷步驟S4,及一啟動步驟S5。
裝設步驟S1:接上需量測的該手術器械100在該高壓產生裝置1及該放電測試電路2之間,例如將該組織剪103的正極端接在該高壓產生裝置1的該第二輸出電壓Vo2的正極,該組織剪103的負極端接在該放電測試電路2的氣體電漿避雷器21的氣體電漿避雷器第一端21a,外觀如第九A圖所示。或是將該電刀筆101接在該高壓產生裝置1的該第二輸出電壓Vo2的正極,該迴路貼片102接在該放電測試電路2的氣體電漿避雷器21的氣體電漿避雷器第一端21a,外觀如第九B圖所示。接著進行該設定步驟S2。
設定步驟S2:利用該放電測試電路2的控制單元22控制流過該氣體電漿避雷器21的一測試電流it的大小。其中,該電子負載控制器221接收該場效電晶體Q產生的一回授電流信號Scurrent,並根據該回授電流信號Scurrent控制該場效電晶體Q操作於一線性區內,使得該場效電晶體Q成為一電壓控制型的一可變電阻,則據此達到控制流過該氣體電漿避雷器21的該測試電流it的大小,以達到限電流功能,以避免該氣體電漿避雷器21在之後(電漿放電時)產生過大的電流。接著進行該電漿放電步驟S3。
電漿放電步驟S3:利用該氣體電漿避雷器21接收該測試電流it且產生一電漿放電,在該電漿放電的瞬間產生一避雷器電壓及一避雷器電流,其中,該手術器械100的一動態阻抗相關於該避雷器電壓除以該避雷器電流。接著進行該判斷步驟S4。
判斷步驟S4:利用該判斷單元3設定該動態阻抗,並將該動態阻抗與該第一臨界值比較,以產生一判斷結果,例如,若該動態阻抗比該第一臨界值大,表示該手術器械100的狀況已不適合再使用,則醫療人員可將該手術器械100丟棄,若該動態阻抗比該第一臨界值小,表示該手術器械100的狀況還可以再使用,接著進行該啟動步驟S5,因此,醫療人員藉由該判斷結果就可得知還能不能繼續使用該手術器械100。
啟動步驟S5:利用該電子負載控制器221控制該場效電晶體Q操作於一截止區內,再利用該控制單元22的電子負載控制器221產生該開關控制信號SRelay,該開關元件222接收該開關控制信號SRelay,並受該開關控制信號SRelay控制轉變成導通狀態,則流過該手術器械100的電流會直接經過該開關元件222後流回該高壓產生裝置1,使得該手術器械100操作於本身的阻抗值,不受該放電測試電路2的影響,接著可設定該高壓產生裝置1的操作模式,以進行電燒手術。
綜上所述,藉由該放電測試電路2的氣體電漿避雷器21發生該電漿放電的瞬間產生該避雷器電壓及該避雷器電流,以求得該手術器械100的該動態阻抗,並藉由該判斷單元3根據該動態阻抗判斷該手術器械100的好壞,讓醫療人員可根據結果來決定是否使用該手術器械100,而可避免在手術過程使用到不堪用的該手術器械100所產生的缺點,再藉由該開關元件222能受該電子
負載控制器221於該導通狀態及該開路狀態之間切換,則在該手術器械100測試完成後,該開關元件222受控於該導通狀態,則該手術器械100操作於本身的阻抗值可直接繼續使用,不受該放電測試電路2的影響,相當方便,更佳的是,該高壓產生裝置1藉由該同步整流降壓轉換器112及該單相式弦波脈衝寬度調變高頻逆變器113可任意調整輸出的弦波波形,以符合電燒手術的使用。
綜合上述實施例之說明,當可充分瞭解本發明之操作、使用及本發明產生之功效,惟以上所述實施例僅係為本發明之較佳實施例,當不能以此限定本發明實施之範圍,即依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作簡單的等效變化與修飾,皆屬本發明涵蓋之範圍內。
1:高壓產生裝置
11:高壓產生單元
111:功因修正器
112:同步整流降壓轉換器
113:單相式弦波脈衝寬度調變高頻逆變器
114:控制器
115:驅動器
12:變壓器
13:輸出模式轉換控制單元
2:放電測試電路
21:氣體電漿避雷器
21a:氣體電漿避雷器第一端
21b:氣體電漿避雷器第二端
22:控制單元
221:電子負載控制器
222:開關元件
222a:開關元件第一端
222b:開關元件第二端
222c:開關元件控制端
3:判斷單元
VAC:交流輸入電壓
Vo1:第一輸出電壓
Vo2:第二輸出電壓
Vsin:弦波
Vtri:三角波
Vgs1:第一脈衝寬度調變信號
Vgs2:第二脈衝寬度調變信號
Vgs3:第三脈衝寬度調變信號
Vgs4:第四脈衝寬度調變信號
Q:場效電晶體
Qa:場效電晶體第一端
Qb:場效電晶體第二端
D:二極體
R:電阻
Ra:電阻第一端
Rb:電阻第二端
d1:責任週期
d2:責任週期
it:測試電流
SRelay:開關控制信號
Scurrent:回授電流信號
Claims (9)
- 一種手術器械的放電測試電路,適用於一手術器械,且該放電測試電路包含:一氣體電漿避雷器,具有一氣體電漿避雷器第一端,及一氣體電漿避雷器第二端,該氣體電漿避雷器第一端電連接該手術器械,該氣體電漿避雷器接收一測試電流且產生一電漿放電,在該電漿放電的瞬間產生一避雷器電壓及一避雷器電流,該手術器械的一動態阻抗相關於該避雷器電壓除以該避雷器電流;及一控制單元,電連接該氣體電漿避雷器第二端,以控制流過該氣體電漿避雷器的該測試電流的大小。
- 如請求項1所述之手術器械的放電測試電路,其中,該控制單元包括一二極體、一場效電晶體、一電子負載控制器,及一電阻,該二極體具有電連接該氣體電漿避雷器第二端的一陽極及一陰極,該場效電晶體具有一場效電晶體第一端,及一場效電晶體第二端,該場效電晶體第一端電連接該二極體的陰極及該電子負載控制器,該場效電晶體第二端電連接該電子負載控制器,並該場效電晶體受該電子負載控制器控制以切換操作模式,該電阻具有一電阻第一端,及一電阻第二端,該電阻第一端電連接該場效電晶體第二端。
- 如請求項2所述之手術器械的放電測試電路,其中,該控制單元還包括一開關元件,該開關元件具有一開關元件第一端、一開關元件第二端,及一開關元件控制端,該開關元件第一端電連接該氣體電漿避雷器第一端,該開關元件第二端電連接該電阻第二端,該開關元件控制端電連接該電子負載控制器,該開關元件能經由該開關元件控制端受該電子負載控制器控制地於一導通狀態及一開路狀態之間切換。
- 一種手術器械的放電測試系統,適用於一交流電壓源及一手術器械,且該放電測試系統包含:一高壓產生裝置,包括一高壓產生單元、一變壓器,及一輸出模式轉換控制單元,該高壓產生單元接收該交流電壓源產生的一交流輸入電壓,並據以產生一第一輸出電壓,該第一輸出電壓為一高頻弦波電壓,該變壓器具有一一次側繞組及一二次側繞組,每一側繞組具有一打點端及一非打點端,該一次側繞組的打點端及非打點端電連接該高壓產生單元以接收該第一輸出電壓,在該二次側繞組使該第一輸出電壓升壓,該輸出模式轉換控制單元電連接該二次側繞組的打點端及該手術器械的正極端,以接收該第一輸出電壓,並受控制以控制該第一輸出電壓的每二個週期之間的一間歇區間,使該第一輸出電壓轉換成一第二輸出電壓,並將該第二輸出電壓提供給該手術器械;一放電測試電路,包括一氣體電漿避雷器及一控制單元,該氣體電漿避雷器具有一氣體電漿避雷器第一端,及一氣體電漿避雷器第二端,該氣體電漿避雷器第一端電連接該手術器械的負極端,該氣體電漿避雷器接收一測試電流且產生一電漿放電,在該電漿放電的瞬間產生一避雷器電壓及一避雷器電流,該手術器械的一動態阻抗相關於該避雷器電壓除以該避雷器電流,該控制單元電連接該氣體電漿避雷器第二端,以控制流過該氣體電漿避雷器的該測試電流的大小;及一判斷單元,儲存一第一臨界值,利用該判斷單元設定該動態阻抗並將該動態阻抗與該第一臨界值比較,以產生一判斷結果。
- 如請求項4所述之手術器械的放電測試系統,其中,該控制單元包括一二極體、一場效電晶體、一電子負載控制器,及一電阻,該二極體具有電 連接該氣體電漿避雷器第二端的一陽極及一陰極,該場效電晶體具有一場效電晶體第一端,及一場效電晶體第二端,該場效電晶體第一端電連接該二極體的陰極及該電子負載控制器,該場效電晶體第二端電連接該電子負載控制器,並該場效電晶體受該電子負載控制器控制以切換操作模式,該電阻具有一電阻第一端,及一電阻第二端,該電阻第一端電連接該場效電晶體第二端,該電阻第二端電連接該變壓器的二次側繞組的非打點端。
- 如請求項5所述之手術器械的放電測試系統,其中,該控制單元還包括一開關元件,該開關元件具有一開關元件第一端、一開關元件第二端,及一開關元件控制端,該開關元件第一端電連接該氣體電漿避雷器第一端,該開關元件第二端電連接該電阻第二端,該開關元件控制端電連接該電子負載控制器,該開關元件能經由該開關元件控制端受該電子負載控制器控制地於一導通狀態及一開路狀態之間切換。
- 如請求項4所述之手術器械的放電測試系統,其中,該高壓產生單元包括一功因修正器、一同步整流降壓轉換器,及一單相式弦波脈衝寬度調變高頻逆變器,該功因修正器電連接該交流電壓源及該同步整流降壓轉換器,該單相式弦波脈衝寬度調變高頻逆變器電連接該同步整流降壓轉換器及該變壓器的一次側繞組的打點端及非打點端,該單相式弦波脈衝寬度調變高頻逆變器可輸出該第一輸出電壓,且可調整該第一輸出電壓的波形的一操作頻率。
- 如請求項7所述之手術器械的放電測試系統,其中,該同步整流降壓轉換器包括一上橋開關、一下橋開關、一第一電感,及一第一輸出電容,該上橋開關具有一上橋開關第一端,及一上橋開關第二端,該上橋開關第一端電連接該功因修正器,並該上橋開關受控制以切換於導通狀態和不導通狀態之 間,該下橋開關具有一下橋開關第一端,及一下橋開關第二端,該下橋開關第一端電連接該上橋開關第二端,該下橋開關第二端電連接該功因修正器,並該下橋開關受控制以切換於導通狀態和不導通狀態之間,該上橋開關及該下橋開關受控制的導通狀態相反,該第一電感具有一第一電感第一端,及一第一電感第二端,該第一電感第一端電連接該下橋開關第一端,該第一輸出電容具有一第一輸出電容第一端,及一第一輸出電容第二端,該第一輸出電容第一端電連接該第一電感第二端。
- 如請求項7所述之手術器械的放電測試系統,其中,該單相式弦波脈衝寬度調變高頻逆變器包括一輸入電容、一第一開關、一第二開關、一第三開關、一第四開關、一第二電感,及一第二輸出電容,該輸入電容具有一輸入電容第一端,及一輸入電容第二端,該輸入電容第一端及該輸入電容第二端皆電連接該同步整流降壓轉換器,該第一開關具有一第一開關第一端,及一第一開關第二端,該第一開關第一端電連接該輸入電容第一端,並該第一開關受控制以切換於導通狀態和不導通狀態之間,該第二開關具有一第二開關第一端,及一第二開關第二端,該第二開關第二端電連接該輸入電容第二端,並該第二開關受控制以切換於導通狀態和不導通狀態之間,該第三開關具有一第三開關第一端,及一第三開關第二端,該第三開關第一端電連接該第一開關第二端,該第三開關第二端電連接該輸入電容第二端,並該第三開關受控制以切換於導通狀態和不導通狀態之間,該第四開關具有一第四開關第一端,及一第四開關第二端,該第四開關第一端電連接該輸入電容第一端,該第四開關第二端電連接該第二開關第一端,並該第四開關受控制以切換於導通狀態和不導通狀態之間,該第二電感具有一第二電感第一端,及一第二電感第二端,該第二電感第 一端電連接該第一開關第二端,該第二輸出電容具有一第二輸出電容第一端,及一第二輸出電容第二端,該第二輸出電容第一端電連接該第二電感第二端及該變壓器的一次側繞組的打點端,該第二輸出電容第二端電連接該第二開關第一端及該變壓器的一次側繞組的非打點端。
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