體內微爆破碎石儀的製作方法

2023-07-29 07:20:31

專利名稱：體內微爆破碎石儀的製作方法
專利說明
所述技術領域本實用新型涉及一種用液電法擊碎體內結石的醫療儀器，具體地說，它是藉助於內窺鏡將電極導入體內對準結石，並通過電極的瞬間高頻放電將結石粉碎的一種體內微爆破碎石儀。
背景技術：
在已有技術中，根據文獻報導，藉助於內窺鏡進行體內碎石的儀器主要有雷射碎石儀、液電法碎石儀，其中雷射碎石儀的光導纖維一次性使用價格昂貴，患者難以承受，且對結石定位要求十分嚴格，否則易造成膽道損傷、出血和穿孔。液電法碎石儀採用高能衝擊波用的特殊電極，通過纖維內窺鏡將電極引入體內，在內窺鏡的監視下，用電極直接對準結石而產生高能震波，讓結石在不斷高能震波的作用下逐漸出現裂縫、開裂、破碎、直至粉碎。動物實驗和臨床都表明這種方法碎石效率高、定位準確、對周圍組織及臟器的損傷小，是一種安全、有效和費用低廉的方法。目前公開使用的液電法碎石儀基本上還停留在從原理上實現碎石功能的水平上，它在儀器的碎石效果、安全性、操作控制、人機對話及電極結構方面都不夠完善，而且由於碎石能量範圍有限，它僅適用於膽結石，不適用於其它結石(如泌尿系統結石等)。
實用新型的內容本實用新型的目的是針對已有技術的缺點，提供一種從碎石效果、安全性、操作控制、人機對話及電極結構方面都比較完善、且適用範圍寬的「體內微爆破碎石儀」。
為實現上述目的，本實用新型的解決方案如下參見圖1，它由主機和微爆破電極組成，所述的主機中包括一個衝擊波產生電路單元和一個衝擊波能量及觸發控制電路單元；所述的衝擊波產生電路單元由電源耦合器(1)、調壓器(2)、電壓倍增電路(3)和微電流高頻脈衝產生電路(4)依次連接構成，所述的電源耦合器的輸入端與電網相接，所述的微電流高頻脈衝產生電路的輸出端與微爆破電極(5)相接；所述的衝擊波能量及觸發控制電路單元具有一個單片機中心控制電路(6)，在該單片機中心控制電路的輸入口接有能量範圍選擇及功能設置電路(7)、A/D轉換器(8)和手控或腳控爆破觸發開關(9)，所述A/D轉換器的輸入端與能量採集電路(10)相接，該能量採集電路的輸入端接在電壓倍增電路的輸出端，在所述單片機中心控制電路的輸出口接有爆破觸發電路(11)、爆破執行及異常處理電路(12)、爆破能量顯示電路(13)、整機工作狀態及異常報警指示器(14)，所述爆破觸發電路的輸出端與微電流高頻脈衝產生電路的觸發端相接，所述的爆破執行及異常處理電路由一個帶有雙向觸點的繼電器和一個放電電阻組成，該繼電器的一個常開觸點作為電源開關接在電源耦合器的輸出端，該繼電器的一個常閉觸點與放電電阻串聯後並接在微電流高頻脈衝產生電路的輸入端。
所述的電壓倍增電路由4-6組並聯的電容倍壓電路連接構成，所述的電容倍壓電路由五個充電電容和單向導通二極體連接構成。
所述的微爆破電極具有一個絕緣套，在該絕緣套中設有兩根並行排列的電極，在這兩根電極中設有絕緣層，在所述的絕緣套前端裝有一個收口式金屬帽。
通過上述解決方案可以看出，本實用新型通過衝擊波產生電路單元中的高壓倍增電路和微電流高頻脈衝產生電路對碎石的衝擊波能量進行了更準確的限定，使該碎石儀能產生更加有效的碎石衝擊波，同時，該電路單元還擴大了能量調節範圍，使該碎石儀不僅適用於治療膽結石，還可適用於治療如腎結石等其它較大的結石；再者，本實用新型的衝擊波能量及觸發控制電路單元採用了單片機系統作為控制核心，並且用人機對話的操作方式進行能量範圍選擇及功能設置，使得碎石操作可以針對病情(即結石類型)準確地選擇爆破能量，同時，在治療過程中還可以自動記錄手術資料、提示電極的使用次數和更換周期和進行異常處理及報警等，使得該儀器在操作控制和安全性方面都得到了有效的保證。另外，本實用新型採用並行排列的電極結構可以使電極直徑減小、韌性加強、兩電極間距離變得可調、極間的絕緣性加強，電極前端的收口金屬帽可以有效地控制放電距離和聚集能量，使得碎石能量更加準確的釋放。因此，本實用新型與已有技術相比具有碎石效果好、安全性高、操作、使用方便等優點。


圖1、本實用新型的電路原理方框圖。
圖2、電源耦合器、調壓器、電壓倍增電路、能量採集電路、和爆破執行及異常處理電路的原理圖。
圖3、單片機中心控制電路、A/D轉換電路、爆破觸發電路的原理圖。
圖4、能量範圍選擇及功能設置電路的原理圖。
圖5、微電流高頻脈衝產生電路的原理圖。
圖6、微爆破電極的結構剖視圖。
具體實施方式
參見圖2，所述的電源耦合器(1)由隔離耦合器TR1、熔斷保護器FUSE連接構成，它的輸入端1-1』接～220V電網電壓，其輸出端與調壓器的輸入端相接，該調壓器(2)是一個由電位器R1和電阻R2連接構成的電阻分壓電路，通過調節電位器R1可調節後續電壓倍壓電路的輸入端電壓，從而控制電壓倍壓電路的輸出端電壓。為了達到微爆破能量要求，所述的電壓倍壓電路由4-6組並聯的電容倍壓電路(3.1)連接構成，該電容倍壓電路由五個充電電容C1～C5和五個單向導通二極體D1～D5連接構成，所述的電壓倍增電路的輸出端通過一個限流電阻R3與圖5中微電流高頻脈衝產生電路的輸入端2-2』相接。所述的爆破執行及異常處理電路(12)由繼電器JDQ及其外圍元件D6、R18連接構成，該繼電器的一個常開觸點(1、2腳)作為電源開關接在電源耦合器(1)的輸出端，該繼電器的一個常閉觸點(6、7腳)與放電電阻R7串聯後並接在圖5微電流高頻脈衝產生電路的輸入端2-2』。在電壓倍增電路的輸出端接有所述的能量採集電路(10)，該電路是一個由電阻R4、R5和R6組成的分壓器，該分壓器輸出端4-4』的電壓作為能量採集輸出電壓與圖3中的單片機中心控制電路相接。
參見圖5，所述微電流高頻脈衝產生電路由並聯在輸入端2-2』的儲能電容CC和串接在輸入端2-2』的能量耦合輸出器TR2及晶閘管模塊MFC連接構成。其中的能量耦合輸出器的輸出端3-3』分別接正、負電極，所述的晶閘管模塊MFC相當於一個可控開關，它的觸發端7-7』與圖3的單片機中心控制電路相接。
參見圖3，所述的單片機中心控制電路由單片機U1和集成器件U3及其外圍元件連接構成，集成器件U3主要完成對程序的監控及系統軟體的加密。圖2中的能量採集輸出端4-4』輸出的信號通過線性光電耦合器U6的隔離傳送，從其6腳輸出信號送至A/D轉換器U4的輸入端(2腳)，A/D轉換器輸出的信號通過其輸出端(6腳)送至單片機的中斷端INT1，由單片機控制A/D轉換，提供能量顯示數據，並通過其串行輸出口RXD、TXD送出能量顯示信號Display output，送給液晶顯示模塊進行顯示。所述的手控開關或腳控開關Foot Switch接單片機U1的讀端RD，治療開關Treat Switch與單片機的寫端WR相接，當需要碎石時，先按下治療開關，使儀器處於等待狀態，即單片機接到治療開關給出的信號後，通過其T0端發出治療等待信號，該信號通過驅動器U2E，從6-6』端送至圖2中的繼電器JDQ的控制端(4腳)。這時，繼電器JDQ的常開觸點閉合，即1、2腳短接，相當於電源開關閉合，同時，繼電器JDQ的常閉觸點斷開，即6、7腳開路，相當於斷開微電流高頻脈衝產生電路(圖5)儲能電容CC的放電迴路，此刻，電壓倍增電路產生足夠的電壓使微電流高頻脈衝產生電路(圖5)中儲能電容CC充電，則該電路處於等待激發的狀態；當電極對準結石需要碎石時，按下手控或腳控開關，單片機將通過其T1端發出觸發信號，該觸發信號通過驅動器U2D、光電耦合器U5和放大器Q1送至微電流高頻脈衝產生電路(圖5)中的晶閘管模塊的觸發端7-7』，使晶閘管模塊MFC導通，則儲能電容CC通過輸出迴路釋放能量，該能量通過能量耦合輸出器TR2變換成高電壓微電流的高頻尖脈衝送至電極，使電極產生一次衝擊波；根據編程設置，可以手控或腳控一次，產生一次衝擊波，也可以手控或腳控一次，產生一串衝擊波。在該儀器工作期間，單片機U1通過能量採集電路隨時檢測電壓倍增電路(圖2)輸出端電壓是否在所設定的範圍內，如果不在，單片機將從T0端發出異常處理信號送至圖2中的繼電器JDQ的控制端，使繼電器動作，即1、2腳斷開而切斷電源，而6、7腳閉合而接通儲能電容CC的放電迴路，使儲能電容CC迅速放電。在單片機的P1口通過驅動器U2A、B、C接有等待指示燈Standby LED、治療指示燈Tread LED和報警指示燈Alarm LED，這些指示燈安裝在儀器的面板上，用於指示儀器的工作狀態和異常報警。
參見圖6，所述的微爆破電極具有一個絕緣套(15)，在該絕緣套中設有兩根並行排列的電極(16)、(17)，在這兩根電極中設有絕緣層(18)，在所述的絕緣套前端裝有一個收口式金屬帽(19)。
參見圖4，能量範圍選擇及功能設置電路主要用於完成人機對話，為了更好完成人機對話和完善用戶對儀器各種功能的要求，本儀的這部分電路也採用了一個單片機控制系統，該單片機控制系統由單片機U7、地址鎖存器U8、程序存儲器U9、數據存儲器U10、圖表和波形及參數存儲器U11、片選器件U17、日期和時鐘器件U13、通訊接口轉換器件U12、U15、液晶顯示模塊U14和小鍵盤(20)連接構成。所述的單片機中心控制電路(圖3)輸出的顯示數據Display output通過通訊接口轉換器件U12、U15與單片機U7的串口相接，用以實現這兩個單片機系統的數據交換；再者，通過所述通訊接口轉換器件的數據切換，可以從Data Out端將數據送至另外的計算機系統進行數據處理和分析。由單片機U7控制，通過液晶顯示器及小鍵盤來實現人機對話，對話主要包括以下幾個內容A、進行結石種類的選擇及膽系、泌尿系等結石類型選擇，顯示不同類型結石推薦使用的能量範圍。
B、自動記錄手術資料，包括結石種類，使用能量及每個病人的體內微爆破次數等，並可隨時調用查閱一周內的碎石資料。
C、提示微爆破電極的使用次數和更換周期。
D、切換手控和腳控開關，並可設定自動觸發。
E、設定能量調節步長和能量參數記憶。
權利要求1.一種體內微爆破碎石儀，它由主機和微爆破電極組成，所述的主機中包括一個衝擊波產生電路單元和一個衝擊波能量及觸發控制電路單元；A、所述的衝擊波產生電路單元由電源耦合器(1)、調壓器(2)、電壓倍增電路(3)和微電流高頻脈衝產生電路(4)依次連接構成，所述的電源耦合器的輸入端與電網相接，所述的微電流高頻脈衝產生電路的輸出端與微爆破電極(5)相接；其特徵是B、所述的衝擊波能量及觸發控制電路單元具有一個單片機中心控制電路(6)，在該單片機中心控制電路的輸入口接有能量範圍選擇及功能設置電路(7)、A/D轉換器(8)和手控或腳控爆破觸發開關(9)，所述A/D轉換器的輸入端與能量採集電路(10)相接，該能量採集電路的輸入端接在電壓倍增電路的輸出端，在所述單片機中心控制電路的輸出口接有爆破觸發電路(11)、爆破執行及異常處理電路(12)、爆破能量顯示電路(13)、整機工作狀態及異常報警指示器(14)，所述爆破觸發電路的輸出端與微電流高頻脈衝產生電路的觸發端相接，所述的爆破執行及異常處理電路由一個帶有雙向觸點的繼電器和一個放電電阻組成，該繼電器的一個常開觸點作為電源開關接在電源耦合器的輸出端，該繼電器的一個常閉觸點與放電電阻串聯後並接在微電流高頻脈衝產生電路的輸入端。
2.如權利要求1所述的體內微爆破碎石儀，其特徵是所述的電壓倍增電路(3)由4-6組並聯的電容倍壓電路(3.1)連接構成，所述的電容倍壓電路(3.1)由五個充電電容(C1～C5)和單向導通二極體(D1～D5)連接構成。
3.如權利要求1、2所述的體內微爆破碎石儀，其特徵是所述的微爆破電極具有一個絕緣套(15)，在該絕緣套中設有兩根並行排列的電極(16)、(17)，在這兩根電極中設有絕緣層(18)，在所述的絕緣套前端裝有一個收口式金屬帽(19)。
專利摘要本實用新型是一種用液電法擊碎體內結石的微爆破碎石儀。它由主機和微爆破電極組成，主機中包括衝擊波產生電路單元和衝擊波能量及觸發控制電路單元；衝擊波產生電路單元由電源耦合器(1)、調壓器(2)、電壓倍增電路(3)和微電流高頻脈衝產生電路(4)依次連接構成，衝擊波能量及觸發控制電路單元由單片機中心控制電路(6)，能量範圍選擇及功能設置電路(7)、能量採集電路(10)、A/D轉換器(8)、爆破能量顯示電路(13)、手控或腳控爆破觸發開關(9)、爆破觸發電路(11)、爆破執行及異常處理電路(12)、整機工作狀態及異常報警指示器(14)構成。它具有碎石效果好、安全性高、操作、使用方便等優點。
文檔編號A61B18/20GK2555004SQ0226200
公開日2003年6月11日 申請日期2002年7月31日 優先權日2002年7月31日
發明者屈學民, 鞠飆 申請人:西安遠鴻測控技術有限公司