一种集成保护和激发功能的针状电极系统及方法与流程

本发明涉及针状电极领域，具体为一种集成保护和激发功能的针状电极系统及方法。

背景技术：

1、随着精细化手术和精细化医疗的发展，临床使用针状电极的频率逐步增加，针状电极因其尺寸小、高灵敏度和低侵入性，广泛应用于神经记录、心脏电生理检查和微创手术等领域，有助于提高诊断和治疗的精确度，减少患者的痛苦并缩短恢复时间。针状电极是一种形状类似于针的电极，具有尺寸小、高灵敏度和低侵入性的特点，常用于神经记录、心脏电生理检查、单细胞记录以及电化学传感器等应用。然而，针状电极前段比较尖锐，且没有保护装置，传递、操作使用、在台面放置时极易刺伤医护人员引起职业暴露。

2、因此，设计一种既能满足临床使用需求，又能有效的保护好医护人员，减少职业暴露的发生率的集成保护和激发功能的针状电极系统及方法是很有必要的。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种集成保护和激发功能的针状电极系统及方法，具备减少职业暴露的发生率的优点，解决了上述背景技术中的问题。

3、(二)技术方案

4、为实现上述减少职业暴露的发生率的目的，本发明提供如下技术方案：一种集成保护和激发功能的针状电极系统及方法，包括针状电极模块、伸缩保护模块、激发控制模块和温度与安全控制模块；

5、所述针状电极模块用于医疗操作中的切割和止血，通过高频电流产生的热效应进行组织切割和血管封闭；

6、所述伸缩保护模块用于保护针状电极在闲置时的安全性和功能性；

7、所述激发控制模块用于管理和控制针状电极的激发过程，接收用户指令，控制电流的传导和针尖的伸缩动作；

8、所述温度与安全控制模块用于监测和调节电极的温度，防止过热，并提供安全保护功能；

9、所述针状电极模块包括电极针尖模块、电极杆模块和连接接口模块，所述电极针尖模块用于切割组织并同时封闭血管，所述电极杆模块用于连接电极针尖和电极系统的其余部分，传导电流，同时提供结构支持和保护，所述连接接口模块用于电极与控制系统和电源之间的连接，保证电流和信号的有效传输。

10、根据上述技术方案，所述伸缩模块包括伸缩驱动模块、位置传感器模块和控制电路模块；

11、所述伸缩驱动模块使用微型电动机控制针尖的伸出和缩回；

12、所述位置传感器模块用于监测针尖的伸出和缩回位置；

13、所述控制电路模块用于接收用户指令并控制伸缩驱动机构的运作，接收传感器数据，实时调整驱动机构的操作。

14、根据上述技术方案，所述激发控制模块包括激发按钮模块、微控制器模块和电流控制模块；

15、所述激发按钮模块用于启动或停止电极的激发过程，电极闲置时针尖自动缩回保护套内，按下激发按钮时电极自动伸出完成切割止血，下压后增加锁定按钮；

16、所述微控制器模块用于接收用户输入、处理传感器数据、执行控制算法，并管理整个系统的各个功能模块；

17、所述电流控制模块用于管理和调节电流的传导，提供稳定且可调节的高频电流。

18、根据上述技术方案，所述温度与安全控制模块包括温度监测模块、温度控制模块和安全保护模块；

19、所述温度监测模块用于实时监测电极针尖和周围环境的温度；

20、所述温度控制模块用于接收传感器数据并调节电流输出；

21、所述安全保护模块用于检测电流和温度是否超过安全阈值，监控设备的各项参数，检测异常情况并及时关闭设备。

22、一种集成保护和激发功能的针状电极方法，其特征在于，包括以下步骤：

23、s1：启动设备时进行自检，加载控制程序和初始参数，启动微控制器；

24、s2：温度传感器和电流传感器监控环境和系统状态，显示屏显示系统待机状态，准备接收用户输入；

25、s3：用户按下激发按钮，微控制器接收按下信号，伸缩驱动机构接收到微控制器指令，驱动针尖平稳伸出，电流控制模块开始提供高频电流，准备进行切割和止血操作；

26、s4：根据设定的电流强度和频率，通过反馈控制算法调节电流输出，实时监测针尖温度，使用pid控制算法调节电流，电流通过电极针尖传导至组织，产生热效应进行切割，并封闭血管；

27、s5：用户松开激发按钮，微控制器接收信号，微控制器指令伸缩驱动机构，将针尖平稳缩回保护套内，电流控制模块停止电流输出，结束操作。

28、根据上述技术方案，所述s3进一步包括用户按下激发按钮后，按钮模块生成一个按下信号，信号通过电路传输到微控制器，微控制器接收并确认激发按钮按下信号，微控制器根据预设程序向伸缩驱动机构和电流控制模块发送操作指令，伸缩驱动机构的电机接收到微控制器的指令，开始运作，电机通过齿轮或螺杆机构驱动针尖平稳地从保护套内伸出，位置传感器实时监测针尖的伸出状态，并将数据反馈给微控制器，微控制器确认针尖已伸出到预定位置后，继续下一步操作，电流控制模块中的电流源启动，准备提供高频电流，根据预设的电流强度和频率，调节电流输出，电流传感器监测电流强度和稳定性，温度传感器实时监控针尖温度，电流通过电极针尖传导至目标组织，产生热效应进行切割和封闭血管。

29、根据上述技术方案，所述s4中根据设定的电流强度和频率，通过反馈控制算法调节电流输出，实时监测针尖温度进一步包括比较当前电流值和设定电流值的误差，公式如下：

30、ei＝iset-icurrent

31、其中，ei是当前误差，iset是设定电流值，icurrent是当前电流值；

32、使用pid控制器调节电流输出，公式如下：

33、

34、其中，kp是比例增益，ki是积分增益，kd是微分增益，ei是当前误差，∫eidt是误差的积分，是误差的微分；

35、比较当前针尖温度和设定温度的误差：

36、

37、其中，k'p是比例增益，k'i是积分增益，k'd是微分增益，et是温度误差，∫etdt是温度误差的积分，是温度误差的微分；

38、将电流控制和温度控制组合在一起，最终的电流输出通过两者的加权平均来确定，公式如下：

39、ifinal＝αioutput+βitemperature

40、其中α和β是权重系数，确定电流强度和温度控制的相对重要性；

41、若当前电流icurrent超过设定的安全阈值imax：

42、若icurrent>imax，则ioutput＝0；

43、若当前温度tcurrent超过设定的安全阈值tmax：

44、若tcurrent>tmax，则itemperature＝0

45、根据上述技术方案，所述s5进一步包括用户松开激发按钮，按钮生成一个释放信号，信号通过电路传输到微控制器，微控制器接收并确认激发按钮释放信号，微控制器根据程序逻辑向伸缩驱动机构和电流控制模块发送停止指令，伸缩驱动机构的电机接收到微控制器的缩回指令，开始运作，电机通过齿轮或螺杆机构驱动针尖平稳地缩回保护套内，弹簧机制提供回缩力，位置传感器实时监测针尖的缩回状态，并将数据反馈给微控制器，微控制器确认针尖已缩回到预定位置后，完成缩回操作，微控制器向电流控制模块发送停止指令，电流控制模块停止高频电流输出，确保电流完全停止，电流传感器确认电流输出为零；

46、信号处理和确认，按钮释放信号srelease：

47、srelease＝按钮模块检测到按钮松开

48、针尖缩回控制，缩回指令dretract：

49、dretract＝微控制器发送的缩回指令

50、位置传感器反馈pfeedback：

51、pfeedback＝针尖缩回状态的传感器反馈数据

52、位置确认逻辑：

53、若pfeedback＝缩回到位，则完成缩回操作；

54、电流控制停止，停止指令istop：

55、istop＝微控制器发送的停止指令

56、电流传感器反馈ifeedback：

57、ifeedback＝电流传感器确认电流为零

58、(三)有益效果

59、与现有技术相比，本发明提供一种集成保护和激发功能的针状电极系统及方法，具备以下有益效果：

60、该集成保护和激发功能的针状电极系统及方法，通过在原来针状电极基础上改进激发装置，电极闲置时针尖自动缩回保护套内，按下激发按钮时电极自动伸出完成切割止血，根据设定的电流强度和频率，通过反馈控制算法调节电流输出，实时监测针尖温度，使用pid控制算法调节电流，电流通过电极针尖传导至组织，产生热效应进行切割，并封闭血管。

技术特征：

1.一种集成保护和激发功能的针状电极系统，其特征在于，包括针状电极模块、伸缩保护模块、激发控制模块和温度与安全控制模块；

2.根据权利要求1所述的一种集成保护和激发功能的针状电极系统，其特征在于，所述伸缩模块包括伸缩驱动模块、位置传感器模块和控制电路模块；

3.根据权利要求1所述的一种集成保护和激发功能的针状电极系统，其特征在于，所述激发控制模块包括激发按钮模块、微控制器模块和电流控制模块；

4.根据权利要求1所述的一种集成保护和激发功能的针状电极系统，其特征在于，所述温度与安全控制模块包括温度监测模块、温度控制模块和安全保护模块；

5.一种集成保护和激发功能的针状电极方法，应用于如权利1-4中任意一项所述的针状电极系统，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求1所述的一种集成保护和激发功能的针状电极方法，其特征在于，所述s3进一步包括：

7.根据权利要求1所述的一种集成保护和激发功能的针状电极方法，其特征在于，所述s4中根据设定的电流强度和频率，通过反馈控制算法调节电流输出，实时监测针尖温度进一步包括：

8.根据权利要求1所述的一种集成保护和激发功能的针状电极方法，其特征在于，所述s5进一步包括：

技术总结
本发明涉及针状电极领域，且公开了一种集成保护和激发功能的针状电极系统及方法，包括针状电极模块、伸缩保护模块、激发控制模块和温度与安全控制模块,针状电极模块用于医疗操作中的切割和止血，通过高频电流产生的热效应进行组织切割和血管封闭，伸缩保护模块用于保护针状电极在闲置时的安全性和功能性，激发控制模块用于管理和控制针状电极的激发过程，接收指令，控制电流的传导和针尖的伸缩动作，温度与安全控制模块用于监测和调节电极的温度，防止过热，并提供安全保护功能，本发明具备既能满足临床使用需求，又能有效的保护好医护人员，减少职业暴露的发生率的优点。

技术研发人员：李玲茹,李德高,陈辉强,颜曼,侯玉娟,胡园芳
受保护的技术使用者：中国人民解放军南部战区总医院
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23