具有實(shí)時(shí)射頻組織能量控制的電外科裝置制造方法
【專利摘要】公開了一種對任意信號源具有直接響應(yīng)的射頻（RF）放大器，以便在能量激活請求之內(nèi)輸出一個或多個電外科波形。該RF放大器包括耦合到RF任意源的相位補(bǔ)償器，該相位補(bǔ)償器配置為生成作為來自RF任意源的任意RF信號和相位控制信號的函數(shù)的參考信號；耦合到相位補(bǔ)償器的至少一個誤差校正放大器，該至少一個誤差校正放大器配置為輸出至少作為參考信號的函數(shù)的控制信號；及耦合到所述至少一個誤差校正放大器并耦合到配置為向其供應(yīng)高電壓直流電流的高電壓電源的至少一個功率部件，該至少一個功率部件配置為響應(yīng)于控制信號而操作，以便生成所述至少一個電外科波形的至少一個成分。
【專利說明】具有實(shí)時(shí)射頻組織能量控制的電外科裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開內(nèi)容涉及電外科裝置、系統(tǒng)與方法。更具體地，本公開內(nèi)容針對適于對其輸出進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)的電外科發(fā)生器。
【背景技術(shù)】
[0002]基于能量的組織治療在本領(lǐng)域中是眾所周知的。各種類型的能量(例如，電、超聲波、微波、低溫、熱、激光等)應(yīng)用到組織，以獲得期望的結(jié)果。電外科涉及高射頻電流、微波能量或電阻加熱對外科手術(shù)部位的應(yīng)用，以便切割、消融、凝結(jié)或密封組織。
[0003]在雙極電外科中，手持式儀器的一個電極充當(dāng)有源電極而另一個電極充當(dāng)返回電極。返回電極放成緊靠有源電極，使得在兩個電極之間形成電流(例如，電外科鉗)。以這種方式，所施加的電流被限定到置于電極之間的身體組織。
[0004]雙極電外科技術(shù)和儀器可以用于凝結(jié)血管或組織，例如軟組織結(jié)構(gòu)，諸如肺、大腦和腸。通過控制在電極之間和通過組織所施加的電外科能量的強(qiáng)度、頻率和持續(xù)時(shí)間，外科醫(yī)生可以燒灼、凝結(jié)/干燥和/或簡單地減小或減慢流血。為了在不造成外科手術(shù)部位組織不期望的炭化或?qū)ο噜徑M織造成間接傷害(例如熱擴(kuò)散)的情況下獲得這些期望的外科效果之一，有必要控制來自電外科發(fā)生器的輸出，例如功率、波形、電壓、電流、脈沖率等。
[0005]在單極電外科中，有源電極一般是外科醫(yī)生手持的、應(yīng)用到要治療的組織的外科儀器的一部分。患 者返回電極放成遠(yuǎn)離有源電極，以便把電流帶回發(fā)生器并且安全地分散有源電極所施加的電流。返回電極通常具有大的患者接觸表面積，以便最小化在那個部位的發(fā)熱。發(fā)熱是由高電流密度造成的，這個密度直接依賴于表面積。越大的表面接觸面積導(dǎo)致越小的局部熱量強(qiáng)度。返回電極的尺寸一般是基于在特定外科手術(shù)和工作循環(huán)期間(即，發(fā)生器開啟的時(shí)間的百分比)所使用的最大電流的假設(shè)。
[0006]以往的電外科發(fā)生器以一種操作模式操作(例如，切割、凝固、噴射等)，這是在進(jìn)行手術(shù)之前在給定的激活周期中設(shè)定的。如果在治療過程中需要從一種模式切換到另一種模式，諸如在當(dāng)血管被切開并開始流血的切割過程期間，第一模式(例如，切割)被手動終止并且第二模式(例如，凝結(jié))開啟。需要一種可以響應(yīng)于感測到的組織和/或能量反饋信號而在多種模式之間自動切換的電外科發(fā)生器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]公開了用于輸出至少一個電外科波形的射頻(RF)放大器。該RF放大器包括耦合到RF任意源的相位補(bǔ)償器，該相位補(bǔ)償器配置為生成作為來自RF任意源的任意RF信號和相位控制信號的函數(shù)的參考信號；耦合到相位補(bǔ)償器的至少一個誤差校正放大器，該至少一個誤差校正放大器配置為輸出至少作為參考信號的函數(shù)的控制信號；及耦合到所述至少一個誤差校正放大器并耦合到配置為向其供應(yīng)高電壓直流電流的高電壓電源的至少一個功率部件，該至少一個功率部件配置為響應(yīng)于控制信號而操作，以便生成所述至少一個電外科波形的至少一個成分。[0008]在另一種實(shí)施例中，公開了配置為響應(yīng)于任意RF信號而輸出至少一個電外科波形的RF放大器。該RF放大器包括耦合到RF任意源的相位補(bǔ)償器，該相位補(bǔ)償器配置為生成作為來自RF任意源的任意RF信號和相位控制信號的函數(shù)的參考信號；耦合到相位補(bǔ)償器的至少一個誤差校正放大器，該至少一個誤差校正放大器配置為輸出至少作為參考信號的函數(shù)的控制信號；耦合到所述至少一個誤差校正放大器的至少一個功率部件，該至少一個功率部件配置為響應(yīng)于控制信號而操作，以便生成所述至少一個電外科波形的至少一個成分；至少一個電流傳感器，配置為測量所述至少一個電外科波形的電流并且配置為與所述至少一個功率部件一起操作，以便輸出作為實(shí)測電流的函數(shù)的電流控制信號；耦合到RF放大器的患者隔離變壓器，該患者隔離變壓器包括耦合到所述至少一個功率部件的一次繞組，其中患者隔離是用于把所述至少一個電外科波形遞送給患者并且配置為與RF放大器的所述至少一個電外科波形以相位相關(guān)方式操作的唯一一個隔離耦合部件；及高電壓電源，配置為向RF放大器供應(yīng)高電壓直流電流。 [0009]在實(shí)施例中，公開了電外科發(fā)生器。該發(fā)生器包括配置為供應(yīng)高電壓直流電流的高電壓電源；配置為生成任意RF信號的RF任意源；及配置為輸出至少一個電外科波形的射頻(RF)放大器。該RF放大器包括:耦合到RF任意源的相位補(bǔ)償器，該相位補(bǔ)償器配置為生成作為來自RF任意源的任意RF信號和相位控制信號的函數(shù)的參考信號；耦合到相位補(bǔ)償器的至少一個誤差校正放大器，該至少一個誤差校正放大器配置為輸出至少作為參考信號的函數(shù)的控制信號；及耦合到所述至少一個誤差校正放大器并耦合到高電壓電源的至少一個功率部件，該至少一個功率部件配置為響應(yīng)于控制信號而操作，以便生成所述至少一個電外科波形的至少一個成分。該發(fā)生器還包括配置為響應(yīng)于至少一種選定的電外科操作模式而調(diào)節(jié)任意RF信號和相位控制信號中至少一個的控制器。
[0010]根據(jù)本公開內(nèi)容的另一種實(shí)施例，公開了電外科發(fā)生器。該發(fā)生器包括配置為供應(yīng)高電壓直流電流的高電壓電源；配置為生成任意RF信號的RF任意源；及配置為輸出至少一個電外科波形的一個或多個射頻(RF)放大器。RF放大器包括:耦合到RF任意源的相位補(bǔ)償器，該相位補(bǔ)償器配置為生成作為來自RF任意源的任意RF信號和相位控制信號的函數(shù)的參考信號；第一控制回路和第二控制回路。第一控制回路包括耦合到相位補(bǔ)償器的第一誤差校正放大器，該第一誤差校正放大器配置為輸出至少作為參考信號的函數(shù)的第一控制信號；及耦合到第一誤差校正放大器并且耦合到高電壓電源的第一功率部件(powercomponent)，該第一功率部件配置為響應(yīng)于第一控制信號而操作，以便生成所述至少一個電外科波形的第一成分(component)。第二控制回路包括耦合到相位補(bǔ)償器的第二誤差校正放大器，該第二誤差校正放大器配置為輸出至少作為參考信號的函數(shù)的第二控制信號；及耦合到第二誤差校正放大器并且耦合到高電壓電源的第二功率部件，該第二功率部件配置為響應(yīng)于第二控制信號而操作，以便生成所述至少一個電外科波形的第二成分。該發(fā)生器還包括配置為響應(yīng)于至少一種選定的電外科操作模式而調(diào)節(jié)任意RF信號和相位控制信號中至少一個的控制器。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]本文參考附圖描述本公開內(nèi)容的各種實(shí)施例，其中:
[0012]圖1是根據(jù)本公開內(nèi)容一種實(shí)施例的電外科系統(tǒng)的示意性框圖；[0013]圖2是根據(jù)本公開內(nèi)容一種實(shí)施例的電外科發(fā)生器的前視圖；
[0014]圖3是根據(jù)本公開內(nèi)容一種實(shí)施例的圖2電外科發(fā)生器的示意性框圖；及
[0015]圖4是根據(jù)本公開內(nèi)容一種實(shí)施例的圖3電外科發(fā)生器的射頻放大器的示意性框圖。
具體實(shí)施例
[0016]以下本文參考附圖描述本公開內(nèi)容的特定實(shí)施例。在以下描述中，眾所周知的功能或構(gòu)造沒有具體描述，以避免用不必要的細(xì)節(jié)模糊本公開內(nèi)容。
[0017]根據(jù)本公開內(nèi)容的發(fā)生器可以執(zhí)行單極和/或雙極電外科手術(shù)，包括血管密封手術(shù)。發(fā)生器可以包括用于與各種電外科儀器(例如，單極有源電極、返回電極、雙極電外科鉗、腳踏開關(guān)等)接口的多個輸出。另外，發(fā)生器包括配置為用于生成特別適用于各種電外科模式(例如，消融、凝結(jié)、切割、混合、分割等)和手術(shù)(例如，單極、雙極、血管密封)的射頻功率的電子電路系統(tǒng)。
[0018]圖1是根據(jù)本公開內(nèi)容一種實(shí)施例的雙極和單極電外科系統(tǒng)I的示意性說明。系統(tǒng)I包括具有用于治療患者組織的一個或多個電極的一個或多個單極電外科儀器2(例如，電外科切割探針、消融電極等)。電外科能量由發(fā)生器20經(jīng)連接到發(fā)生器20的有源端子30的輸電線4供應(yīng)給儀器2，從而允許儀器2凝結(jié)、消融和/或以別的方式治療組織。能量通過返回電極6經(jīng)位于發(fā)生器20返回端子32的返回線8返回到發(fā)生器20。系統(tǒng)I可以包括布置成通過最大化與患者的整體接觸面積來最小化組織損害機(jī)會的多個返回電極6。此外，發(fā)生器20和返回電極6可以配置為用于監(jiān)視所謂“組織到患者”接觸，以確保其間存在足夠的接觸，以便進(jìn)一步最 小化組織損害的機(jī)會。
[0019]系統(tǒng)I還可以包括具有用于治療患者組織的一個或多個電極的雙極電外科鉗10。電外科鉗10包括具有位于其中的一個或多個有源電極14和一個返回電極16的相對的爪構(gòu)件。有源電極14和返回電極16通過電纜18連接到發(fā)生器20，電纜18包括分別耦合到有源和返回端子30、32的供應(yīng)和返回線4、8。電外科鉗10在連接器60或62 (圖2)耦合到發(fā)生器20，連接器60或62具有經(jīng)位于電纜18末端的插頭(未示出)到有源和返回端子30和32 (例如，引腳)的連接，其中插頭包括來自供應(yīng)和返回線4、8的觸點(diǎn)。
[0020]參考圖2，發(fā)生器20可以是任何合適的類型(例如，電外科、微波等)而且可以包括多個連接器50-62，以便適應(yīng)各種類型的電外科儀器(例如，多個儀器2、電外科鉗10等)。參考圖2，示出了發(fā)生器20的正面40。發(fā)生器20包括為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)的一個或多個顯示屏幕42、44、46。屏幕42、44、46中的每一個都與對應(yīng)的連接器50-62關(guān)聯(lián)。發(fā)生器20包括用于控制發(fā)生器20的合適的輸入控制(例如，按鈕、激勵器、開關(guān)、觸摸屏等)。顯示屏幕42、44、46還配置為作為顯示用于電外科儀器(例如，多個儀器2、電外科鉗10等)的對應(yīng)菜單的觸摸屏。然后，用戶通過簡單地觸摸對應(yīng)的菜單選項(xiàng)進(jìn)行輸入。
[0021]發(fā)生器20配置為以多種模式操作。在一種實(shí)施例中，發(fā)生器20可以輸出以下模式:切割、混合、利用止血法(hemostasis)分割、電灼和噴射。每種模式都基于預(yù)先編程好的功率曲線來操作，其中功率曲線指示在負(fù)載(例如，組織)變化的阻抗范圍發(fā)生器20輸出多少功率。每條功率曲線都包括由用戶選定的功率設(shè)置和實(shí)測的最小負(fù)載阻抗定義的功率、電壓和電流控制范圍。
[0022]在切割模式，發(fā)生器20可以供應(yīng)處于預(yù)定頻率(例如，472kHz)的連續(xù)正弦波，對于從大約100 Ω到大約2000 Ω的阻抗具有大約1.5的波峰因數(shù)。切割模式功率曲線可以包括三個區(qū)域:進(jìn)入低阻抗的恒定電流、進(jìn)入中等阻抗的恒定功率和進(jìn)入高阻抗的恒定電壓。在混合模式，發(fā)生器可以供應(yīng)處于所述預(yù)定頻率的正弦波的脈沖串，脈沖串以第一預(yù)定速率(例如,大約26.21kHz)重復(fù)出現(xiàn)。在一種實(shí)施例中，脈沖串的工作循環(huán)可以是大約50%。正弦波的一個周期的波峰因數(shù)可以是大約1.5。脈沖串的波峰因數(shù)可以是大約2.7。
[0023]利用止血法分割可以包括以第二預(yù)定速率(例如，大約28.3kHz)重復(fù)出現(xiàn)的處于預(yù)定頻率(例如，472kHz)的正弦波脈沖串。脈沖串的工作循環(huán)可以是大約25%?？鐝拇蠹s100 Ω到大約2000 Ω的阻抗，一個脈沖串的波峰因數(shù)可以是大約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)的處于預(yù)定頻率(例如，472kHz)的正弦波脈沖串。脈沖串的工作循環(huán)可以是大約6.5%，而且，跨從大約100 Ω到大約2000 Ω的阻抗范圍，一個脈沖的波峰因數(shù)可以是大約5.55。噴射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)的處于預(yù)定頻率(例如，472kHz)的正弦波脈沖串。脈沖串的工作循環(huán)可以是大約4.6%，而且，跨從大約100 Ω到大約2000Ω的阻抗范圍，一個脈沖串的波峰因數(shù)可以是大約6.6。
[0024]圖2的屏幕46控制由鉗子10執(zhí)行的雙極密封手術(shù)，該鉗子10可以插到連接器60和62中。發(fā)生器20通過連接器60和62輸出適于密封被鉗子10抓住的組織的能量。屏幕42和44控制連接到連接器50和56的單極輸出和設(shè)備。連接器50配置為耦合到儀器2而且連接器52配置為耦合到腳踏開關(guān)(未示出)。腳踏開關(guān)提供附加的輸入(例如，復(fù)制發(fā)生器20和/或儀器2的輸入)。屏幕44控制分別連接到連接器56和58的單極和雙極輸出與設(shè)備。連接器56配置為耦合到儀器2，從而允許發(fā)生器20給儀器2供電。連接器58配置為耦合到雙極儀器(未示出)。當(dāng)以單極模式使用發(fā)生器20時(shí)(例如，對于儀器2)，返回電極6耦合到連接器54，該連接器54與屏幕42和44關(guān)聯(lián)。發(fā)生器20配置為通過連接器50、56、58輸出以上討論的模式。
[0025]圖3示出了配置為輸出電外科能量的發(fā)生器20的系統(tǒng)框圖。發(fā)生器20、控制器24、高電壓DC電源27 (“HVPS ”)、包括RF放大器28a和RF放大器28b的射頻放大器28，包括射頻(RF)任意源34、感測處理器36及包括一次繞組38a和二次繞組38b的患者隔離變壓器38。
[0026]圖3的HVPS27配置為輸出從大約15V DC到大約200V DC的高DC電壓并且連接到AC源(例如，墻上的電源插座)并且向RF放大器28提供高電壓DC功率，然后RF放大器28把高電壓DC功率轉(zhuǎn)換成射頻能量并且把該能量遞送給端子30和32，端子30和32又耦合到用于向儀器2和返回電極6或者鉗子10供應(yīng)能量的連接器50-62。HVPS27耦合到RF放大器28a和28b并且以對RF放大器28a和28b的操作透明的方式向其提供DC能量。特別地，控制器24提供HVPS控制信號，以便以足夠的功率驅(qū)動用于RF放大器28a和28b中每一個的HVPS27的正負(fù)電位，以便允許RF放大器28a和28b不受抑制的操作。換句話說，控制器24可以經(jīng)RF任意源34或者直接地控制RF放大器28a和28b，而不需要調(diào)節(jié)HVPS27。
[0027]RF任意源34可以是任何RF信號發(fā)生器，諸如電壓控制的振蕩器、直接數(shù)字合成器或者配置為從固定頻率參考時(shí)鐘生成任意波形的任何合適的頻率發(fā)生器。就像在本文中，術(shù)語“任意”指示可以是任何任意定義的波形的RF信號，例如，任何頻率、幅值、工作循環(huán)等。RF任意源34向RF放大器28a和28b供應(yīng)RF信號。在實(shí)施例中，RF信號可以是雙極二象限正弦任意RF信號。RF放大器28a和28b處理RF任意源信號并且對患者隔離變壓器38生成差分RF驅(qū)動信號。RF輸出參數(shù)，諸如操作RF功率、電壓和電流幅值、操作頻率、增益參數(shù)、相位補(bǔ)償、RF任意源34的時(shí)間依賴配置，都被RF放大器28a和28b處理，以便遞送規(guī)定的RF臨床治療能量來獲得期望的組織效果。
[0028]RF放大器28a和RF放大器28b耦合到患者隔離變壓器38的一次繞組38a。RF放大器28a配置為輸出具有從大約0°到大約180°的相位角的正半周，而RF放大器28b配置為輸出具有從大約0°到大約-180°的相位角的負(fù)半周。因而，在RF放大器28a提供源RF電流(例如，輸出正電流)的時(shí)候，RF放大器28b提供吸收電流(例如，輸出負(fù)電流)。相反，在RF放大器28b提供源RF電流(例如，輸出正電流)的時(shí)候，RF放大器28a提供吸收電流(例如，輸出負(fù)電流)。 [0029]患者隔離變壓器38結(jié)合RF放大器28a和28b的差分RF驅(qū)動輸出，以便跨二次繞組38b把相位相關(guān)的RF能量(例如，波形)遞送給具有對共模生成的、寄生處理噪聲高信噪免疫的端子30和32。換句話說，差分RF驅(qū)動輸出提供共模拒絕并且抵消寄生腐敗噪聲能量，防止其更改規(guī)定的臨床治療組織效果。這允許相位相關(guān)的RF能量可以調(diào)節(jié)，從而提供讓新控制模式動態(tài)實(shí)時(shí)地在給定的施加能量激活周期內(nèi)更改所遞送RF波形的波峰因數(shù)和其它參數(shù)的可能。
[0030]感測處理器36耦合到電壓傳感器41和電流傳感器43。電壓傳感器41包括向端子30和32提供所遞送RF電壓的RF電流加權(quán)測量的電阻器元件45。然后，電流變壓器47轉(zhuǎn)換RF電壓的加權(quán)值，以便向感測處理器36提供要處理的電壓感測信號。電流傳感器43類似地向感測處理器36提供電流感測信號。
[0031 ] 然后，感測處理器36把電壓和電流感測信號發(fā)送到控制器24，控制器24實(shí)時(shí)地響應(yīng)于給定RF激活周期內(nèi)的算法控制而調(diào)節(jié)RF輸出參數(shù)。特別地，控制器24在給定的RF激活周期內(nèi)調(diào)節(jié)RF任意源34的幅值、頻率、波形和時(shí)間依賴配置，以便遞送多種RF治療模式。治療模式可以包括具有從大約5%到大約100%工作循環(huán)的波形而且可以是連續(xù)波或者變化工作循環(huán)RF脈沖串，或者在產(chǎn)生特殊RF模式序列的模式之間的單個或多個組合中交替。在實(shí)施例中，控制器24配置為響應(yīng)于選定的電外科操作模式而控制RF任意源34、RF放大器28a和28b和/或HVPS27,這種模式可以從多種電外科操作模式中選擇。每種電外科操作模式都可以與至少一個對應(yīng)于期望的輸出電外科波形的射頻輸入信號關(guān)聯(lián)。
[0032]控制器24可以包括可操作連接到存儲器的微處理器，該存儲器可以是易失類型的存儲器(例如，RAM)和/或非易失類型的存儲器(例如，閃存介質(zhì)、盤介質(zhì)等)?？刂破?4還可以包括可操作連接到HVPS27及RF放大器28a和28b的多個輸出端口，從而允許控制器24控制發(fā)生器20的輸出。更具體而言，控制器24響應(yīng)于控制算法而調(diào)節(jié)HVPS27及RF放大器28a和28b的操作，該控制算法實(shí)現(xiàn)成跟蹤RF放大器28a和28b的輸出，以便提供來自HVPS27的足夠的功率。特別地，如以下關(guān)于圖4更具體討論的，控制器24向RF放大器28a和28b中的每一個供應(yīng)增益和相位控制信號。在實(shí)施例中，控制算法還可以抑制或限制RF放大器28a和28b的輸出，以適應(yīng)電源限制。
[0033]圖4說明了 RF放大器28a的組成部分。如以上所討論的，除相位關(guān)系之外，RF放大器28b的電路設(shè)計(jì)基本上類似于RF放大器28a，因此只討論RF放大器28a。RF放大器28a是配置為生成用于所施加RF電壓輸入的RF電流輸出的非共振多頻跨導(dǎo)放大器。RF電壓輸入信號可以具有如由RF任意源34提供的任意波形(waveshape),如以上所討論的。
[0034]RF放大器28a配置為與兩個RF控制回路IOOa和IOOb—起操作，以控制電外科波形的每個成分，例如，所施加的二象限正弦或非正弦任意RF信號輸入的每一半，這兩個一半具有對稱或不對稱的波形和可變的定時(shí)，以便為實(shí)現(xiàn)期望的臨床效果而解決用戶可配置的操作模式。RF控制回路IOOa和IOOb是閉環(huán)控制的RF通道，其中所施加正弦輸入的每個正或負(fù)一半都獨(dú)立地被處理?？刂苹芈稩OOa處理所施加正弦輸入的負(fù)半周，驅(qū)動功率部件102a在患者隔離變壓器38的一次側(cè)38a產(chǎn)生正半周源電流?？刂苹芈稩OOb處理所施加正弦輸入的正半周，驅(qū)動功率部件102b在患者隔離變壓器38的一次側(cè)38a產(chǎn)生負(fù)半周源電流。功率部件102a和102b分別示為P型和η型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管。在實(shí)施例中，功率部件102a和102b可以是任何P型或η型晶體管、MOSFET、絕緣柵極雙極晶體管(IGBT)、繼電器等?；颊吒綦x變壓器38在二次繞組38b組合從RF放大器28a和28b演變出的RF電流，以便生成供應(yīng)給端子30和32用于遞送給組織部位的任意正弦RF輸出。
[0035]只具體討論了控制回路100a，因?yàn)榭刂苹芈稩OOb基本上是完全相同的，相同的部件用具有字母“b”的相同標(biāo)識符標(biāo)記。來自RF任意源34的任意RF信號在相位補(bǔ)償器108的輸入104施加。此外，來自控制器24的相位控制信號在相位補(bǔ)償器108的輸入106施加。相位補(bǔ)償器108確立RF放大器28a的輸出相位，響應(yīng)于來自控制器24的相位控制信號,這個輸出相位可以相對于所施加的任意RF信號輸入104設(shè)置成期望的相位(例如，0° )參考。
[0036]相位補(bǔ)償器108在正輸入112a向誤差校正放大器IIOa(或誤差校正放大器IlOb)提供參考信號。誤差校正 放大器IlOa配置為作為利用位于正輸入112a的參考信號來控制輸出電流的RF誤差校正放大器，該輸出電流被RF電流傳感器116a感測并且供應(yīng)給誤差校正放大器IlOa的負(fù)輸入114a。誤差校正放大器IlOa輸出作為參考信號和檢測到的輸出電流的函數(shù)的RF控制信號。RF電流傳感器116a可以是電流變壓器，該電流變壓器可以是電流傳感器43的一個組成部分。RF電流傳感器116a監(jiān)視通過把RF電流轉(zhuǎn)換成信號電壓演變出的RF輸出電流，然后該輸出電流又返回到誤差校正放大器IlOa的負(fù)輸入114a。第二頻率補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)126a對演變出的RF輸出電流提供頻率穩(wěn)定反饋補(bǔ)償。
[0037]第一回路IOOa還包括增益選擇器118a，該增益選擇器118a基于由控制器24供應(yīng)的增益控制信號對輸出電流控制信號提供增益控制調(diào)節(jié)。增益選擇器118a連接到誤差校正放大器IlOa的負(fù)輸入114a并且向RF電流傳感器116a提供增益修改。增益選擇器118a耦合到第一頻率補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)120a，該第一頻率補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)120a由誤差校正放大器IlOa用于把輸出電流映射到來自相位補(bǔ)償器108的所施加的參考電壓。頻率補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)120a對由RF電流傳感器116a檢測的感測到的返回信號提供在任意RF信號輸入的所施加的基本操作頻率校正的穩(wěn)定性。
[0038]誤差校正放大器IlOa的誤差校正后的輸出信號供應(yīng)給增益放大器122a，該增益放大器122a配置為作為提供用于誤差校正輸出信號的正向路徑增益的RF增益單元。然后，當(dāng)驅(qū)動信號被提高至HVPS27的操作電壓時(shí)，增益放大器122a的輸出通過電阻器元件124a和RF耦合器部件128a驅(qū)動功率部件102a的柵極。RF耦合器部件128a可以包括，但不限于，電容器、變壓器、光耦合器、其組合等。增益放大器122a還驅(qū)動第二頻率補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)126a，以提供用于演變出的RF輸出電流的第二級頻率補(bǔ)償。
[0039]功率部件102a示為具有柵極觸點(diǎn)134a、源極觸點(diǎn)136a和漏極觸點(diǎn)138a的MOSFET設(shè)備。功率部件102a給出跨導(dǎo)增益、把來自增益放大器122a的驅(qū)動電壓轉(zhuǎn)換成RF輸出電流，該RF輸出電流施加到一次繞組38a。功率部件102a在柵極觸點(diǎn)134a耦合到電阻器元件130a并且在+V HVPS功率耦合到電阻器元件132a。電阻器元件130a確立功率部件102a的DC偏置操作電平，而電阻器元件132a對功率部件102a的演變出的電流提供源極衰退。
[0040]RF放大器28a還包括穩(wěn)定放大器140，該穩(wěn)定放大器140配置為作為用于監(jiān)視由流入分流電阻器元件142的功率部件102a和102b的輸出DC偏置電流生成的輸出DC電壓電平的DC穩(wěn)定放大器。通過經(jīng)穩(wěn)定放大器140把轉(zhuǎn)向(steering)誤差校正電流144a和144b分別引入電阻器元件130a和130b，電阻器元件142的DC電壓被維持在大約OV DC。
[0041]穩(wěn)定放大器140還提供在功率部件102a (例如，p通道M0SFET)和功率部件102b(η通道M0SFET)之間確立相對跨導(dǎo)增益匹配的DC偏置設(shè)定點(diǎn)，使得遞送到患者隔離變壓器的正負(fù)輸出峰值電流在輸出電流信號電平的最小和最大動態(tài)范圍上對稱地平衡。
[0042]以往的電外科發(fā)生器在把RF能量遞送到組織的時(shí)候具有較慢的響應(yīng)時(shí)間，這導(dǎo)致不是最優(yōu)的組織效果。特別地，響應(yīng)是被高電壓電源變慢的，該高電壓電源控制RF能量可以利用其遞送給組織部位的變化率。在這種設(shè)計(jì)中，控制器首先驅(qū)動高電壓電源，然后高電壓電源驅(qū)動RF輸出級。
[0043]另外，以往的發(fā)生器是基于各種共振輸出拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。共振RF能量源以唯一的切換頻率操作，這種模式既遞送基本RF操作頻率又遞送附加的切換頻率諧波。諧波頻率成分把不受控制的腐敗能 量電平遞送給組織，這可能導(dǎo)致不期望的組織效果。諧波頻率成分還增加了遞送到患者的能量中所存在的RF高頻泄漏。
[0044]基于共振的RF發(fā)生器還包括反應(yīng)性LC (電感器/電容器)部件，以便確立共振操作。由于共振切換操作，LC部件充當(dāng)能量存儲部件，而且還可以把所存儲的能量釋放到組織中，由此也導(dǎo)致不期望的組織效果。
[0045]雖然已經(jīng)在附圖中示出和/或在本文討論了本公開內(nèi)容的幾種實(shí)施例，但是本公開內(nèi)容不是要限定于此，因?yàn)轭A(yù)期本公開內(nèi)容的范圍如本領(lǐng)域?qū)⒃试S的那樣廣泛而且本說明書要照此理解。因此，以上描述不應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是限制，而僅僅是作為特定實(shí)施例的示例。本領(lǐng)域技術(shù)人員將在所附權(quán)利要求范圍與主旨內(nèi)設(shè)想其它的修改。
【權(quán)利要求】
1.一種用于輸出至少一個電外科波形的射頻(RF)放大器，包括:耦合到RF任意源的相位補(bǔ)償器，該相位補(bǔ)償器配置為生成作為來自RF任意源的任意RF信號和相位控制信號的函數(shù)的參考信號；耦合到相位補(bǔ)償器的至少一個誤差校正放大器，該至少一個誤差校正放大器配置為輸出至少作為參考信號的函數(shù)的控制信號；及耦合到所述至少一個誤差校正放大器并耦合到配置為向其供應(yīng)高電壓直流電流的高電壓電源的至少一個功率部件，該至少一個功率部件配置為響應(yīng)于控制信號而操作，以便生成所述至少一個電外科波形的至少一個成分。
2.如權(quán)利要求1所述的RF放大器，還包括:增益選擇器，配置為基于增益控制信號對控制信號提供增益控制調(diào)節(jié)。
3.如權(quán)利要求2所述的RF放大器，還包括:耦合到所述至少一個誤差校正放大器及增益選擇器的至少一個增益放大器，該至少一個增益放大器配置為基于增益控制調(diào)節(jié)來調(diào)節(jié)控制信號。
4.如權(quán)利要求1所述的RF放大器，還包括:耦合到所述至少一個功率部件的至少一個穩(wěn)定放大器， 該至少一個穩(wěn)定放大器配置為基于從所述至少一個功率部件流動的DC偏置電流輸出誤差校正電流。
5.如權(quán)利要求1所述的RF放大器，還包括:耦合到所述至少一個功率部件的至少一個電流傳感器，該至少一個電流傳感器配置為把代表所述至少一個電外科波形的信號提供給所述至少一個誤差校正放大器。
6.一種配置為響應(yīng)于任意RF信號而輸出至少一個電外科波形的RF放大器，該RF放大器包括:耦合到RF任意源的相位補(bǔ)償器，該相位補(bǔ)償器配置為生成作為來自RF任意源的任意RF信號和相位控制信號的函數(shù)的參考信號；耦合到相位補(bǔ)償器的至少一個誤差校正放大器，該至少一個誤差校正放大器配置為輸出至少作為參考信號的函數(shù)的控制信號；及耦合到所述至少一個誤差校正放大器并耦合到配置為向其供高電壓直流電流的高電壓電源的至少一個功率部件，該至少一個功率部件配置為操作。
7.如權(quán)利要求6所述的RF放大器，還包括:耦合到所述至少一個電流傳感器的至少一個頻率補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。
8.—種電外科發(fā)生器，包括:配置為供應(yīng)高電壓直流電流的高電壓電源；配置為生成任意RF信號的射頻(RF)任意源；配置為輸出至少一個電外科波形的射頻(RF)放大器，該RF放大器包括:耦合到RF任意源的相位補(bǔ)償器，該相位補(bǔ)償器配置為生成作為來自RF任意源的任意RF信號和相位控制信號的函數(shù)的參考信號；耦合到相位補(bǔ)償器的至少一個誤差校正放大器，該至少一個誤差校正放大器配置為輸出至少作為參考信號的函數(shù)的控制信號；及耦合到所述至少一個誤差校正放大器并耦合到高電壓電源的至少一個功率部件，該至少一個功率部件配置為響應(yīng)于控制信號而操作，以便生成所述至少一個電外科波形的至少一個成分；及控制器，配置為響應(yīng)于至少一種選定的電外科操作模式而調(diào)節(jié)任意RF信號和相位控制信號中的至少一個。
9.如權(quán)利要求8所述的電外科發(fā)生器，其中RF放大器包括: 增益選擇器，配置為基于由控制器提供的增益控制信號向控制信號提供增益控制調(diào)節(jié)。
10.如權(quán)利要求9所述的電外科發(fā)生器，其中RF放大器包括: 耦合到所述至少一個誤差校正放大器及增益選擇器的至少一個增益放大器，該至少一個增益放大器配置為基于增益控制調(diào)節(jié)來調(diào)節(jié)控制信號。
11.如權(quán)利要求8所述的電外科發(fā)生器，其中RF放大器包括: 耦合到所述至少一個功率部件的至少一個穩(wěn)定放大器，該至少一個穩(wěn)定放大器配置為基于從所述至少一個功率部件流動的DC偏置電流輸出誤差校正電流。
12.如權(quán)利要求8所述的電外科發(fā)生器，其中RF放大器包括: 耦合到所述至少一個功率部件的至少一個電流傳感器，該至少一個電流傳感器配置為把代表所述至少一個電外科波形的信號提供給至少一個誤差校正放大器。
13.如權(quán)利要求12所述的電外科發(fā)生器，其中RF放大器包括: 耦合到所述至少一個電流傳感器的至少一個頻率補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。
14.如權(quán)利要求8所述的電外科發(fā)生器，還包括: 耦合到RF放大器的患者隔離變壓器，該患者隔離變壓器包括耦合到所述至少一個功率部件的一次繞組。
15.—種電外科發(fā)生器,包括: 配置為供應(yīng)高電壓直流電流的高電壓電源； 配置為生成任意RF信號的射頻(RF)任意源； 配置為輸出至少一個電外科波形的至少一個射頻(RF)放大器，該至少一個RF放大器包括: 耦合到RF任意源的相位補(bǔ)償器，該相位補(bǔ)償器配置為生成作為來自RF任意源的任意RF信號和相位控制信號的函數(shù)的參考信號； 第一控制循環(huán)，包括: 耦合到相位補(bǔ)償器的第一誤差校正放大器，該第一誤差校正放大器配置為輸出至少作為參考信號的函數(shù)的第一控制信號；及 耦合到第一誤差校正放大器并且耦合到高電壓電源的第一功率部件，該第一功率部件配置為響應(yīng)于第一控制信號而操作，以便生成所述至少一個電外科波形的第一成分；第二控制循環(huán)，包括: 耦合到相位補(bǔ)償器的第二誤差校正放大器，該第二誤差校正放大器配置為輸出至少作為參考信號的函數(shù)的第二控制信號；及 耦合到第二誤差校正放大器并且耦合到所述高電壓電源的第二功率部件，該第二功率部件配置為響應(yīng)于第二控制信號而操作，以便生成所述至少一個電外科波形的第二成分；及 控制器，配置為響應(yīng)于至少一種選定的電外科操作模式而調(diào)節(jié)任意RF信號和相位控制信號中的至少一個。
16.如權(quán)利要求15所述的電外科發(fā)生器，其中RF放大器包括: 第一增益選擇器，配置為基于由控制器提供的第一增益控制信號對第一控制信號提供第一增益控制調(diào)節(jié)；及 第二增益選擇器，配置為基于由控制器提供的第二增益控制信號對第二控制信號提供第二增益控制調(diào)節(jié)。
17.如權(quán)利要求16所述的電外科發(fā)生器，其中RF放大器包括: 率禹合到第一校正放大器和第一增益選擇器的第一增益放大器，該第一增益放大器配置為基于增益控制調(diào)節(jié)來調(diào)節(jié)第一控制信號；及 率禹合到第一校正放大器和第一增益選擇器的第一增益放大器，該第一增益放大器配置為基于增益控制調(diào)節(jié)來調(diào)節(jié)第一控制信號。
18.如權(quán)利要求15所述的電外科發(fā)生器，其中RF放大器包括: 率禹合到第一功率部件的第一穩(wěn)定放大器，該第一穩(wěn)定放大器配置為基于從第一功率部件流動的DC偏置電流輸出誤差校正電流。
19.如權(quán)利要求15所述的電外科發(fā)生器，其中RF放大器包括: 率禹合到第一功率部件的第一電流傳感器，該第一電流傳感器配置為把代表第一電外科波形的信號提供給第一誤差校正放大器；及 耦合到第二功率部件的第二電流傳感器，該第二電流傳感器配置為把代表第二電外科波形的信號提供給第二誤差校正放大器。`
20.如權(quán)利要求19所述的電外科發(fā)生器，其中RF放大器包括: 耦合到第一電流傳感器的第一頻率補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)；及 耦合到第二電流傳感器的第二頻率補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。
21.如權(quán)利要求8所述的電外科發(fā)生器，還包括: 耦合到RF放大器的患者隔離變壓器，該患者隔離變壓器包括耦合到第一功率部件和第二功率部件的一次繞組。
【文檔編號】A61B18/12GK103635157SQ201280031800
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2012年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月1日
【發(fā)明者】J·H·奧斯組拉克 申請人:柯惠有限合伙公司