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机器人手术系统的电源设计

/?? 2014年01月10日 ?? 收藏0
想像一下,利用微创切口来进行重大外科手术,就能大大减轻疼痛,缩短住院时间,让病人更快恢复日常活动,并可获得更佳的临床效果。但直到最近,可用的外科手术方式还是非常有限的,只能采用大型切口的传统开放式手术或是腹腔镜手术,这也就是一种利用光源导管通过小型切口进行的手术。然而,尽管腹腔镜手术是一种侵入性极低的手术,但由于仪器因素,通常只能用来进行非常简单的步骤。受益于技术的突破,如今出现了另一种利用机器人辅助的微创手术。

这些手术系统结合了电脑和机器人技术,能用来实现机器人辅助腹腔镜、胸腔镜或内视镜手术。通过向外科医生提供这些加强的功能,微创手术将能够以比传统外科方法更佳的视觉化效果、精密度、灵敏度和控制来处理更多的情况。

微创机器人辅助手术的应用广泛,从心脏手术到癌症手术都能适用,可以治疗多种病症,例如前列腺癌、子宫内膜癌、病态型肥胖和二尖瓣回流等。这些系统以创新方式将机器人与外科技术结合在一起,让外科医生能为各种复杂病症的病人提供最有效、侵入性最低的治疗方式。

该设备的典型设置包括手术台以及病人推车,推车上安装了互动式机器人手臂和一台可观看身体内部的高倍数3D影像监视器。造影和影像引导技术可为外科医生提供有关重要身体内部结构和仪器位置的准确三维信息。

进行手术时,外科医生会利用像钳子一样的主控设备来操作。当外科医生操作控制台时,系统会对输入产生实时反应,并将医生的手部、腕部和手指动作转换成微型设备的精密动作。图1所示为机器人手术系统的照片。

这类系统通常采用分散式电源架构设计。因此,它是以AC电源线供电,可能是110VAC或220VAC,然后转换到能为48V电池组充电的隔离式48V DC电压。48V总线电压会流过整个系统,以对所有子系统的负载稳压器的下行点供电,包括机器人手臂、系统电子、仪器和高清显示。当AC主电源断电时,电池组可用来维持系统的运行。然而,根据电池充电的状态,电池组电压可能会高于、低于或等于48V输入,因而,要为此应用设计电源已成为一个挑战。幸运的是,凌力尔特公司最近推出LT8705,这是80V同步降压-升压型控制器,可解决这样的电源需求问题。


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