[发明专利]用于减少RF发生器中的泄漏电流的功率监测电路与方法

说明书

一种电外科单元，该电外科单元具有用于减少电外科单元中的泄漏电流的功率监测电路。电外科单元包括被配置成产生直流电流的电源、被配置成将直流电流转换成RF信号的RF波形发生器、被配置成测量到RF波形发生器的DC输入电压的电压传感器、被配置成测量输出电流反馈的电流传感器，以及处理器。处理器被配置成至少基于所测量的DC输入电压以及所测量的输出电流反馈来估算输出电压反馈，并输出控制信号以控制到RF波形发生器的DC输入电压，该控制信号至少基于所估算的输出电压以及输出电流反馈。

技术领域

本公开涉及具有射频发生器的电外科单元，且更具体地，涉及用于管理功率输出并减少来自电外科单元的泄漏电流的方法与系统。

背景技术

在射频(“RF”)治疗系统中，由RF发生器产生的所有单极治疗能量理论上应该经由患者返回电极返回到发生器。治疗路径通常从RF发生器流动到有源附件、到目标(即，患者)、到返回电极并返回到RF发生器。然而，由于用于隔离RF发生器与递送设备之间的RF能量的供应的隔离屏障中的变压器的电容，有时以RF能量形式的杂散(stray)泄漏从RF发生器流动到地面而不是返回到RF发生器作为治疗路径的一部分。因为可进入患者、与患者接触的外科医生或其他医疗个人的危险数量的电流，RF泄漏对于使用者来说是担心的原因。

RF发生器设计者面临确保在正常系统操作与在故障条件两种情况下患者与RF治疗系统中的设备之间的连接最小化泄漏电流的挑战。设计者进一步面临满足标准IEC60601的隔离与泄漏电流要求的挑战，该标准IEC60601限定了医疗系统的安全性与电磁依从性(“EMC”)。

RF发生器设计者所面临的另一挑战是设计符合标准IEC60601的发生器，尤其是符合要求系统在任何单个故障条件期间维持安全操作并且不超过由IEC60601标准阐述的功率输出限值的标准。虽然存在基于反馈控制输出功率的软件，但是需要其他有效的非软件实现，因为单独的软件故障不能允许存在危险状况。

典型的RF发生器具有与地面隔离的输出以便防止RF泄漏。然而，隔离的输出电路通过它们自己不足以完全消除RF泄漏。一些RF发生器已经被设计有检测开路并能够相应地降低它们的峰值输出电压的能力。这导致若干性能问题。降低峰值输出电压以便最小化泄漏电流可劣化RF发生器的性能，因为峰值输出电压发起适当的凝结效果所需要的引发(sparking)。进一步地，由发生器感测开路条件所需的时间的量可导致瞬间的电压尖峰，这可导致发生RF泄漏。

其他类型的断言(predicate)发生器当检测到不可接受的泄漏水平时引入节流(throttling)方案。已经证明这些节流方案是不适当的，因为它们给控制系统增加了不期望的复杂性。

图1示出了用于RF治疗系统中的典型的反馈估算系统的电路图。电路10包括生成DC电压的直流(“DC”)电源11，该DC电压通过晶体管12的PWM控制被传递到降压(voltagebuck)调节器内。来自晶体管12的PWM输出波形通过滤波器14进行滤波以产生降低的DC电压，该降低的DC电压通过H桥RF波发生器16以被转换成被施加到用于治疗目标患者18的电外科仪器(未示出)的以RF波形形式的RF能量。

继续图1中所示的现有技术电路，RF输出电路可包括跨隔离屏障17(其用于隔离来自电外科仪器的RF能量的供应)的高匝数(high-turns)变压器22。电压传感器28(其包括分压器20以及具有耦合(coupling)24的高匝数变压器)在电路10中的位置(1)处测量RMS输出电压反馈。电流传感器30也包括具有耦合26的变压器并被配置成在电路10中的位置(2)处测量RMS输出电流反馈。因此，电路10包括跨隔离屏障17的三个电感耦合22，24以及26。基于AC RMS输出电压反馈以及RMS输出电流反馈，微处理器32计算估算的输出电压以及功率并在位置(4)处调节控制输出脉宽调制(“PWM”)信号输出以控制输入到H桥RF波发生器16的电压并将其输出维持在期望的水平。然而，隔离屏障17中的大量电感耦合导致过量电容并最终导致过度高水平的泄漏电流。因此，期望不同的RF反馈估算电路。

发明内容