本申請是申請日為2013年6月25日、申請號201310254259.4、標題為“用于測試電外科發生器的系統和方法”的中國發明專利申請的分案申請。

本公開涉及用于測試電外科發生器的系統和方法。更具體而言，本公開涉及包括被配置成模擬電外科過程以用于測試電外科發生器以支持與其相關聯的各種開發和研究活動的控制器、調諧器和步進電機的系統和方法。

背景技術：

被與一種或多種類型的電外科器械結合使用以對組織進行電外科治療的電外科發生器已為大家所熟知。例如，并在一種特定情況下，電外科發生器和器械可以被配置成密封組織。如在本領域內已知的，密封組織通常包括(從廣義來講)利用與電外科器械相關聯的叉鉗構件抓住組織并向抓住的組織提供電外科能量以密封組織的步驟。為創建有效的組織密封，在密封過程中，在叉鉗構件之間需要維持特定間隙距離(例如，在從大約0.001英寸到大約0.006的范圍變動)。另外，在密封過程中，還需要在組織上維護特定壓力(例如，在從大約3kg/cm²到大約16kg/cm²的范圍變動)。此外，一個或多個控制器與電外科發生器相關聯，并被配置成控制在密封周期過程中提供給叉鉗構件的電外科能量的量。這三個因素中的全部在提供有效、統一的并且一致的組織密封時起作用。在某些情況下，在組織密封之后，可以使用一個或多個合適的設備來切斷密封的組織。

在密封過程中，組織的特征，例如組織的阻抗，由于組織正在被加熱、干燥熔化以及凍結而變化。具體而言，經過此周期，組織阻抗特征變化，這又會導致阻抗的實部和虛部以不同的方式表現。大多數電外科發生器能處理阻抗的這些變化，以便可以有效地密封組織。具體而言，與電外科發生器可操作地進行通信的一個或多個控制算法、傳感器等等通常被配置成在密封周期過程中監測并補償阻抗的這些變化。

在使用之前可以測試電外科發生器，以確保電外科發生器以及與其相關聯的可操作的組件將在電外科過程中如計劃的那樣起作用。如在當前技術中常見的，為測試電外科發生器，可以使用施加在電外科發生器的輸出處的帶有固定值的一系列電阻器來模擬密封階段。固定電阻器被配置成表示將被密封的組織。利用被置于電外科能量的輸出處的電阻器，電外科發生器可以執行模擬的密封周期，并可以收集涉及密封仿真的相關數據。可以認識到，此測試方法只提供涉及“純粹”電阻性負載的數據。然而，如上文所指出的，組織阻抗包括以不同的方式表現的實部和虛部。相應地，如前所述的測試方法可能不提供在組織正在被密封過程中組織阻抗的變化的準確的或完整的表示。

技術實現要素：

鑒于前面的內容，包括被配置成模擬電外科過程以用于測試電外科發生器以支持與其相關聯的各種開發活動的控制器、調諧器和步進電機的系統和方法可以證明對醫學領域有用。

參考圖形詳細描述了本公開的各實施例，其中，相同附圖標記標識類似的或相同元件。如此處所使用的，術語“遠端”是指遠離用戶的部分，而術語“近端”是指靠近用戶的部分。

本公開的一個方面提供了一種系統。該系統包括被配置成在對組織進行電外科治療時測量、收集并記錄涉及組織的至少一個特征的數據的外部測量設備。調諧器被配置成耦合到電外科發生器，并包括至少一個被配置成當電外科發生器耦合到調諧器時提供用于電外科發生器的具有可變復阻抗的負載的至少一個調諧電路。控制器被配置成耦合到電外科發生器，以便對其進行診斷測試。控制器包括涉及多個阻抗值的存儲的數據。所述控制器與外部測量設備可操作地進行通信以用于取出所述涉及組織的所述至少一個特征的記錄的數據，并與調諧器可操作地進行通信以用于改變所述負載的復阻抗。控制器被配置成將涉及組織的所述至少一個特征的記錄的數據與涉及所述多個阻抗值的存儲的數據進行比較，并在對所述電外科發生器的診斷測試過程中將所述調諧器調整到所述多個阻抗值中的至少一個。

步進電機可以被配置成可操作地耦合到控制器和調諧器。在此情況下，控制器可以被配置成激活步進電機以用于改變負載的復阻抗。

阻抗分析儀可以被配置成當所述控制器和調諧器不耦合到所述電外科發生器或所述外部測量設備時可操作地耦合到所述控制器和調諧器。在此情況下，阻抗分析儀可以被配置成在步進電機改變負載的復阻抗時測量負載的復阻抗。此外，負載的測量到的復阻抗可以作為涉及所述多個阻抗值的數據存儲在控制器中。

調諧器可以是但不僅限于無源調諧器、高頻調諧器、微波調諧器、固態調諧器和有源調諧器。在調諧器是無源調諧器的特定情況下，它包括可變π型網絡，所述可變π型網絡具有與一個或多個可變電感器并聯的第一可變電容器，第一可變電容器與第二可變電容器并聯，所述第二可變電容器與一個或多個電阻器并聯。第一和第二可變電容器中的每一個都可以包括可以從大約40pf到大約2000pf之間變化的電容，并且電感器可以包括可以從大約50uh到大約200uh之間變化的電感。

本公開的一個方面提供用于測試電外科發生器的方法。提供了被配置成在對組織進行電外科治療時測量、收集并記錄涉及組織的至少一個特征的數據的外部測量設備。電外科發生器耦合到調諧器，調諧器包括被配置成當所述電外科發生器耦合到調諧器時提供用于電外科發生器的具有可變復阻抗的負載的至少一個調諧電路。外部測量設備耦合到控制器以用于取出涉及組織的至少一個特征的記錄的數據。控制器耦合到電外科發生器以對其執行診斷測試。控制器包括涉及多個阻抗值的存儲的數據。控制器耦合到調諧器以用于改變負載的復阻抗。將涉及組織的至少一個特征的記錄的數據與涉及所述多個阻抗值的存儲的數據進行比較。在對所述電外科發生器的診斷測試過程中，將調諧器調整到所述多個阻抗值中的至少一個。

該方法可以包括作為電外科發生器的組件來提供外部測量設備。

可以提供步進電機，其可被配置成可操作地耦合到控制器和調諧器。在此情況下，可以激活步進電機以用于改變負載的復阻抗。

可以提供阻抗分析儀，該阻抗分析儀可以被配置成當控制器和調諧器不耦合到電外科發生器或外部測量設備時可操作地耦合到控制器和調諧器。在此情況下，在步進電機改變負載的復阻抗時可以利用阻抗分析儀測量負載的復阻抗。

負載的測量到的復阻抗可以作為涉及所述多個阻抗值的數據存儲在控制器中。另外，步進電機的步進位置也可以存儲在控制器中。步進位置對應于負載的測量到的復阻抗。

調諧器可以是但不僅限于無源調諧器、高頻調諧器、微波調諧器、固態調諧器和有源調諧器。在調諧器是無源調諧器的特定情況下，它包括可變π型網絡，所述可變π型網絡具有與一個或多個可變電感器并聯的第一可變電容器，第一可變電容器與第二可變電容器并聯，第二可變電容器與一個或多個電阻器并聯。第一和第二可變電容器中的每一個都可以包括可以從大約40pf到大約2000pf之間變化的電容，并且電感器可以包括可以從大約50uh到大約200uh之間變化的電感。

本公開的一個方面提供用于測試電外科發生器的系統。該系統包括被配置成提供用于對組織進行電外科治療并在對組織進行電外科治療時測量、收集并記錄涉及組織的至少一個特征的數據的電外科發生器。調諧器被配置成耦合到電外科發生器，并包括至少一個包括負載的調諧電路，負載包括至少三個反應性組件和至少一個電阻器。當電外科發生器耦合到調諧器時，調諧電路提供用于電外科發生器的具有可變復阻抗的負載。控制器包括涉及多個阻抗值的存儲的數據。控制器被配置成耦合到電外科發生器，以便對其進行診斷測試，并用于取出涉及組織的至少一個特征的的記錄的數據。控制器被配置成耦合到步進電機，該步進電機被配置成耦合到調諧器以用于改變至少三個反應性組件中的至少一個，以改變調諧器的負載的復阻抗。控制器被配置成將涉及組織的至少一個特征的記錄的數據與存儲的涉及所述多個阻抗值的數據進行比較，并將所述調諧器調整到所述多個阻抗值中的至少一個。

阻抗分析儀可以被配置成當控制器和調諧器不耦合到電外科發生器時可操作地耦合到控制器和調諧器。在此情況下，阻抗分析儀可以被配置成在步進電機改變負載的復阻抗時測量負載的復阻抗。負載的測量到的復阻抗可以作為涉及所述多個阻抗值的數據存儲在控制器中。

反應性組件可以包括與一個或多個可變電感器并聯的第一可變電容器，第一可變電容器與第二可變電容器并聯，第二可變電容器與一個或多個電阻器并聯。第一和第二可變電容器中的每一個都可以包括可以從大約40pf到大約2000pf之間變化的電容，并且電感器可以包括可以從大約50uh到大約200uh之間變化的電感。

附圖說明

下面將參考各個附圖來描述本公開的各實施例，其中：

圖1是根據本公開的一個實施例的用于測試電外科發生器的系統的示意框圖；

圖2是被配置成與圖1中所描繪的系統一起使用的無源調諧器的示意視圖；

圖3是被配置成與圖1中所描繪的系統一起使用的高頻調諧器的示意視圖；

圖4是被配置成與圖1中所描繪的系統一起使用的微波調諧器的示意視圖；

圖5是被配置成與圖1中所描繪的系統一起使用的固態調諧器的示意視圖；

圖6是被配置成與圖1中所描繪的系統一起使用的有源調諧器的示意視圖；

圖7是圖1中所描繪的系統的用于映射利用圖2-6中所描繪的系統所描繪的調諧器中的一個的子系統的示意框圖；以及

圖8是在電外科過程中用于記錄組織的圖1中所描繪的系統的子系統的示意框圖。

具體實施方式

此處公開了本公開的詳細的實施例，然而，所公開的各實施例只是本公開的示例，本公開可以以各種形式來實現。因此，此處所公開的特定結構和功能細節不應該被解釋為限制性的，而是只作為權利要求的基礎并作為用于教導本領域技術人員以不同的方式以幾乎任何適當地詳述的結構使用本公開的代表性的基礎。

根據本公開的系統可以被用來支持電外科發生器的各種開發和研究活動。該系統利用在電外科過程中在外科手術點獲得的電壓、電流和相位參數。可以在工作臺測試過程中再現和模擬這些參數，以支持(不限于)電外科發生器的算法開發、設計驗證、軟件確認、可靠性和制造測試。另外，也可以使用本公開的系統，通過自動測試，來認識與電外科發生器相關聯的效益增益。

參考圖1，示出了用于測試電外科發生器的系統2。系統2包括外部測量設備3、控制器6和一個或多個調諧器8。

根據本公開，外部測量設備3可以是本領域內已知的任何合適的測量設備。如此處所使用的，測量設備3被配置成在對組織進行電外科治療時測量、收集、計算和記錄外科手術點處的一個或多個電參數，以確定組織的阻抗。合適的測量設備3可以包括，但不僅限于，頻譜分析儀、示波器等等。然而，對于此處的目的，假設發生器4中包括測量設備3，該測量設備3被配置成在對組織進行電外科治療時測量、收集、計算和記錄外科手術點處的一個或多個電參數，以確定組織的阻抗(圖1)。作為替代地，測量設備3可以被配置成有選擇地耦合到發生器4。

繼續參考圖1，發生器4包括用于控制發生器4的合適的輸入控件(例如，按鈕、激活器、開關、觸摸屏等等)。控件允許用戶調整rf能量的功率、波形參數(例如，波峰因數、負載循環等等)，及其他參數，以實現適用于特定任務(例如，凝結、組織密封、強度設置等等)的期望的波形。

發生器4包括連接到常規ac源(例如，墻中插座)的dc電源10，并包括低壓電源12(“lvps”)和高壓電源14(“hvps”)(圖1)。hvps14向rf輸出級16(例如，rfamp模塊)提供高電壓dc電源，然后，rf輸出級16將高電壓dc電源轉換為rf能量，并將rf能量提供到有源端子18。能量通過返回端子20返回。lvps12向發生器4的各種組件提供電源(例如，測量設備3、輸入控件、顯示器等等)。發生器4可以包括多個連接器，以適應各種類型的設備(例如，電外科器械、控制器、調諧器、外部測量設備3等等)。

發生器4還包括微控制器22，微控制器22包括可操作地連接到存儲器26的微處理器24，存儲器26可以是易失性類型存儲器(例如，ram)和/或非易失性類型存儲器(例如，閃存介質、磁盤介質等等)(圖1)。微控制器22包括可操作地連接到dc電源10和/或rf輸出級16的輸出端口，允許微控制器24根據開放和/或封閉控制環路方案控制發生器4的輸出。本領域的技術人員將理解，微處理器24可以由適用于執行此處所討論的計算的任何邏輯處理器(例如，控制電路)來代替。

發生器4可以與被配置成在對組織進行電外科治療時提供涉及組織的特征信息的一個或多個傳感器(未示出)可操作地進行通信。涉及組織的特征信息可以傳遞到微控制器22，用于由微處理器24進行處理，隨后存儲到存儲器26中。

根據本公開，發生器4被配置成提供用于對組織進行電外科治療的電外科能量，參見例如圖8。如上文所指出的，發生器4還被配置成在對組織進行電外科治療時測量、收集并記錄涉及組織的一個或多個特征的數據，例如組織的阻抗。可以在組織點獲取一個或多個電參數，例如，電壓、電流、功率、相位等等，以計算組織的阻抗。這種涉及組織的阻抗的數據存儲在存儲器26中，并可被控制器6訪問，以備將來使用。具體而言，計算出的組織阻抗通過合適的方法被映射到史密斯圓圖，并被控制器6用來操縱調諧器8，以匹配計算出的組織阻抗，并相對于時間改變調諧器8的負載“l”的阻抗(如下面比較詳細地描述的)。可以認識到，可以對于與發生器4、電外科過程、組織類型等等一起使用的特定電外科器械進行這種到史密斯圓圖的映射。

繼續參考圖1，控制器6包括可操作地連接到存儲器32的一個或多個微處理器30，存儲器32可以是易失性類型存儲器(例如，ram)和/或非易失性類型存儲器(例如，閃存介質、磁盤介質等等)。本領域的技術人員將理解，微處理器30可以由適用于執行此處所討論的計算的任何邏輯處理器(例如，控制電路)來代替。控制器6分別包括輸入和輸出端口36和38，它們可使控制器6與系統2的一個或多個組件，例如發生器4、調諧器8、步進電機50、阻抗分析儀52進行通信(圖1)。

控制器6包括該涉及多個阻抗值的存儲的數據。通過將調諧器8的無源組件映射到史密斯圓圖來獲得該多個阻抗值。調諧器8可以是任何合適類型的調諧器，包括但不限于在圖2-6中所描述的那些。

圖2示出了rf調諧器，例如無源調諧器8a。無源調諧器8a包括可變π型網絡，該可變π型網絡具有與一個或多個可變電感器l1并聯的第一可變電容器c1，第一可變電容器c1與第二可變電容器c2并聯，第二可變電容器c2與一個或多個電阻器r1并聯。第一和第二可變電容器c1和c2中的每一個都可以包括可以從大約40pf到大約2,000pf之間變化的電容，并且電感器可以包括可以從大約50uh到大約200uh之間變化的電感。π型網絡的優點是，它利用最少量的無源組件來覆蓋史密斯圓圖的整個范圍。

圖3示出了高頻調諧器8b。然而，與無源調諧器8a不同，高頻調諧器8b不覆蓋史密斯圓圖的整個范圍。這種類型的調諧器適用于當發生器4被配置成在高頻范圍(例如，兆赫頻率范圍)內發射電外科能量時測試發生器4。高頻調諧器8b的一個優點是，它只使用三個無源組件，電容器c3，電感器l2和電阻器r2。為增大圍繞史密斯圓圖的覆蓋范圍，而不添加更多無源組件，可選的四分之一波長電纜40可以被定位在發生器4和調諧器8b之間；這會圍繞史密斯圓圖移動阻抗180°。

圖4示出了微波調諧器8c。這種類型的調諧器適用于當發生器4被配置成在微波頻率范圍內發射電外科能量時測試發生器4。在此特定實施例中，接地的可調節的調諧短截線42可以是開路或者短路節點，并可以如由控制器6規定的，改變長度。在某些實施例中，調諧短截線42可以向負載移動或遠離負載地移動，以圍繞史密斯圓圖移動負載。可調節的短截線42的位置通過放置與負載并聯的可調節的短截線來圍繞史密斯圓圖移動負載。當與如前所述的調諧器(或還未描述的調諧器)相比時，微波調諧器8b相對較小。

圖5示出了固態調諧器8d。固態調諧器8d使用一個或多個pin二極管(所示出的兩個pin二極管44a-44b)，以“接入”相應的調諧電容器c4，c5(它們接地)和電感器l3上的各種抽頭。固態調諧器8d包括接地的電阻器r3。在圖5中所示出的實施例中，使用偏壓線46來打開和關閉二極管44a-44b，并通過扼流電感器l4和旁路電容器c6與rf頻率隔離。偏壓線46包括與接地的電容器c7串聯的二極管d1。調諧器8d的優點是，當與其他調諧器(例如，調諧器8a)相比時，沒有機械部件，并可以具有更高的可重復性和可靠性。

圖6示出了使用fet48(或其他合適的設備)來增大或縮小有源調諧器8e的負載的有源調諧器8e。在此情況下，控制器6可以調整柵電壓vg，該柵電壓vg調整fet48的導通電阻，fet48又增大和/或降低有源調諧器8e的總電阻。有源調諧器8e包括非常快速的響應時間，在某些情況下，能夠模擬電弧放電事件。當與如前所述的調諧器相比時調諧器8e的優點是，調諧器8e不要求映射到史密斯圓圖，即，使用電壓和電流來監測調諧器8e的負載。

參考圖7，步進電機50被配置成可操作地耦合到控制器6和調諧器8中的一個或多個(為說明，步進電機50被描述為與無源調諧器8a一起使用)，以將調諧器8a控制到特定阻抗。使用步進電機50的位置來改變調諧器8a中的無源組件中的一個或多個，然后，它們被映射到史密斯圓圖上的相對應的值。具體而言，步進電機50被配置成耦合到調諧器8a，以改變第一和第二電容器c1-c2、電感器l1和/或電阻器r1中的一個或多個。然后，步進電機50的位置被映射到史密斯圓圖上的相對應的值，以將調諧器8a控制到特定阻抗。為實現這一點，當步進電機50移動穿過步進電機50的位置中的每一個時，使用控制器6來控制步進電機50，并測量調諧器8a的負載的阻抗值，例如，復阻抗。

繼續參考圖7，阻抗分析儀52被配置成可操作地耦合到控制器6和調諧器8中的一個或多個，例如，調諧器8a。阻抗分析儀52被配置成在步進電機50改變負載的復阻抗時測量調諧器8a的負載的復阻抗。負載的測量到的復阻抗和步進電機50的電機位置存儲在控制器6的存儲器32中。

控制器6被配置成可操作地耦合到用于檢索涉及組織的特征的記錄的數據(例如，預先被映射到史密斯圓圖的計算出的組織阻抗)的發生器4。控制器6被配置成將涉及組織的特征的記錄的數據與涉及利用調諧器8中的一個(例如，調諧器8a)先前所獲得的多個阻抗值的存儲的數據進行比較，并基于此比較，控制器6將調諧器8的負載調整到多個阻抗值中的一個或多個。具體而言，在診斷測試或仿真序列中，調諧器8作為發生器4的輸出端的負載“l”起作用，調諧器8的負載“l”的阻抗可以通過改變調諧器8的無源組件中的一個或多個來改變。

對于在使用發生器4之后和/或之前可能與發生器4相關聯的可能的不穩定性，關于測試發生器4來描述系統2的操作。

對于此處的目的，假設在電外科過程中預先獲得了計算出的阻抗值，將其映射到史密斯圓圖，并存儲到發生器4的存儲器26中。

發生器4可以耦合到控制器6和如前所述的調諧器8中的一個或多個，例如，無源調諧器8a。控制器6從發生器4下載計算出的阻抗值。在所示出的實施例中，使用發生器4來獲得計算出的阻抗。作為替代地，外部測量設備3可能已經被用來收集、記錄、計算阻抗值，并且隨后將其存儲到發生器4的存儲器26中。控制器6將計算出的阻抗值與包括存儲在存儲器32中的步進電機50的相對應的步進位置的已知阻抗值進行比較。

利用耦合到調諧器8a的發生器4，激活發生器4，以執行模擬的組織密封階段。控制器6激活步進電機50，以移動步進電機50以改變電感器l1的電感和/或第一和第二電容器c1-c2的電容，以改變調諧器8a的復阻抗。圍繞史密斯圓圖改變調諧器8a的復阻抗“模仿”實際組織響應。控制器6可以移動穿過步進電機50的所需數目的位置，以檢查可能與發生器4相關聯的可能的不穩定性。

可以認識到，如前所述的系統2克服通常與用來測試電外科發生器的傳統的方法相關聯的如前所述的缺點。即，系統2通過組織仿真來測試發生器4，組織仿真利用阻抗的實部和虛部，而并不只是如由常規測試方法使用的實部。

從前述的內容并參考各種附圖，本領域的技術人員將認識到，在不偏離本公開的范圍的情況下，也可以作出某些修改。例如，可以使用系統2來支持對發生器的特定設計的驗證確認。或者，在某些情況下，系統2可以用于實現效率增益。本領域的技術人員將認識到，系統2可以被用來提供此處未描述的許多其他優點。

盡管此處在表示阻抗時描述了史密斯圓圖，但是，史密斯圓圖可以被用來表示其他參數，包括但不僅限于導納、反射系數、散射參數、噪聲圓、常數增益等高線和無條件穩定的區域。

盡管在附圖中示出了本公開的多個實施例，但是，本公開不僅限于此，本公開的范圍與當前技術允許的范圍一樣寬，說明書被類似地閱讀。因此，上面的描述不應該被解釋為限制性的，而僅僅是特定實施例的示范。在所附權利要求書的范圍和精神內，本領域的技術人員將預想其他修改方案。