具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述本发明实施例提出的用于导管的高压发生电路及消融工具。

图1为根据本发明一个实施例的用于导管的高压发生电路的结构示意图，参考图1所示，该高压发生电路可包括：N个电压变换单元(N为大于1的整数)、N个储能单元、电流调整单元200和控制单元300。

其中，N个电压变换单元的输入端并联后与高压发生电路的总输入端相连，N个电压变换单元的输出端串联后与高压发生电路的总输出端相连，N个储能单元与N个电压变换单元一一对应、且每个储能单元连接在相应电压变换单元的输出端之间，N个电压变换单元中的每个电压变换单元用以对总输入端的输入电压进行电压转换并给相应的储能单元充电；N个电压变换单元的输出端串联后通过电流调整单元200与总输出端相连，用以调整总输出端的输出电流；控制单元300与N个电压变换单元和电流调整单元200相连，用以控制N个电压变换单元和电流调整单元200以调整总输出端的输出电压和输出电流。

具体来说，电压变换单元以及储能单元可包括多个，具体个数可根据实际使用需求选择。作为一个具体示例，参考图1所示，该高压发生电路可包括四个电压变换单元(分别为电压变换单元111、121、131和141)以及四个储能单元(分别为储能单元112、122、132和142)。其中，电压变换单元111、121、131和141的第一输入端相连后与高压发生电路的总输入正端Vin相连；电压变换单元111、121、131和141的第二输入端相连后与高压发生电路的总输入负端GND相连；电压变换单元111的第一输出端与相应储能单元112的一端相连，电压变换单元111的第二输出端与相应储能单元112的另一端相连；电压变换单元121的第一输出端与相应储能单元122的一端以及储能单元112的另一端相连，电压变换单元121的第二输出端与相应储能单元122的另一端相连；电压变换单元131的第一输出端与相应储能单元132的一端以及储能单元122的另一端相连，电压变换单元131的第二输出端与相应储能单元132的另一端相连；电压变换单元141的第一输出端与相应储能单元142的一端、电流调整单元200的输入端以及储能单元132的另一端相连，电压变换单元141的第二输出端与相应储能单元142的另一端和高压发生电路的总输出负端GND相连；电流调整单元200的输出端与高压发生电路的总输出正端Vout相连。其中，控制单元300通过控制电压变换单元111、121、131和141分别对总输入端的输入电压进行电压转换，以给相应的储能单元112、122、132和142充电，并对电流调整单元200进行控制，以根据需求调整总输出正端Vout的输出电压和输出电流。

在高压发生电路工作时，电压变换单元111、121、131和141的输入端并联，能够获得相同的工作电压，但是由于电压变换单元111、121、131和141的输出端串联，因而电压变换单元111、121、131和141的输出端的电压将逐级增加，即储能单元112、122、132和142的一端的电压逐级增加，也即图1中A、B、C和D点的电压依次升高，例如，D点的电压为储能单元142的电压，C点的电压为储能单元142和132的电压之和，B点的电压为储能单元142、132和122的电压之和，A点的电压为储能单元142、132、122和112的电压之和。控制单元300可对多个电压变换单元进行控制，以实现总输出端的输出电压的快速切换，例如，假设每个储能单元对应的最高电压为500V，电压范围为0～2000V，当需要获得2000V的输出电压时，可控制四个电压变换电压同时工作，相较于仅采用一个电压变换单元，有效提高了输出电压的获取速度，而当需要获得500V的输出电压时，此时可控制四个储能单元同时放电，相较于仅采用一个储能单元，输出电压的切换速度得到很大提高，因而可以实现输出电压的快速切换。

控制单元300可对电流调整单元200进行控制，通过改变电流调整单元200内置电阻的大小来改变总输出端的输出电流，例如电流调整单元200可以为电阻可无极调节的可变电阻器，通过改变可变电阻器的阻值，可直接将输出电流调整至所需电流，从而实现不同输出电流的快速切换。

进一步的，控制单元300可对多个电压变换单元和电流调整单元200进行控制，以实现总输出端的输出功率的快速切换，例如，在电流调整单元200的阻值不变的情况下，通过调整多个电压变换单元可实现输出功率的快速切换；或者，通过调整多个电压变换单元使其满足所需电压，同时通过调整电流调整单元200的阻值来改变输出电流，进而实现输出功率的快速切换。由此，可实现输出功率的快速灵活切换。

由此，通过多个电压变换单元以及电流调整单元能够实现不同输出电压、输出电流以及输出功率的快速灵活切换，同时，由于输出电压被分成N份，相当于低压控制，使得每个电压变换单元可采用较小的元器件实现，提高了脉冲电场消融技术在心律失常治疗上的应用前景。

在一些实施例中，控制单元300包括一个或多个控制芯片，其中，当控制单元300包括一个控制芯片时，N个电压变换单元共用控制芯片；当控制单元300包括多个控制芯片时，N个电压变换单元中的部分共用一个控制芯片或每个电压变换单元对应一个控制芯片。

具体来说，控制单元300中的控制芯片可包括一个或多个，每个控制芯片可以控制一个电压变换单元，也可以控制多个电压变换单元，控制芯片的具体个数以及每个控制芯片控制的电压变换单元的个数可根据实际使用需求选择。作为一个具体示例，参考图2所示，该高压发生电路的控制单元300包括两个控制芯片，分别为控制芯片IC Controller-1以及控制芯片IC Controller-2，而每个控制芯片又同时控制着两个电压变换单元，同一控制芯片具有相同开关周期，因此同一控制芯片控制下的电压变换单元可以更灵活的输出转换电压，且通过控制不同控制芯片的通断时间可以实现不同控制芯片的错位通断，从而实现输入最小的电流纹波以及最小电压纹波，进而输入最少的电容。

在一些实施例中，N个电压变换单元的结构相同、且每个电压变换单元均包括用以进行电压转换的开关管，N个电压变换单元中的部分或全部共用开关管。

也就是说，N个电压变换单元可以共用一个或多个开关管，以通过一个或多个开关管进行电压转换，开关管的具体个数以及每个开关管控制的电压变换单元的个数可根据实际使用需求选择。作为一个具体示例，继续参考图2所示，该高压发生电路包括两个开关管，且每个开关管又同时控制两个电压变换单元，当控制单元300控制开关管的通断时，可以控制与开关管所对应的电压变换单元的导通与断开，从而可以节省成本和布板尺寸。

在一些实施例中，每个电压变换单元均为反激变换电路、正激变换电路、LLC谐振电路、推免电路或桥式电路。也就是说，本申请中的电压变换单元可以为反激变换电路、正激变换电路、LLC谐振电路、推免电路或桥式电路等等，且在使用过程中保证电压变换单元的类型一致，具体采用哪种方式可根据实际需求选择设置。

在一些实施例中，如图2所示，反激变换电路包括：变压器(如T1)、第一开关管(如Q1)、第一二极管(如D1)和滤波电容(如C1)，其中，变压器(如T1)的原边绕组的一端与总输入正端Vin相连；第一开关管(如Q1)的第一端与变压器(如T1)的原边绕组的另一端相连，第一开关管(如Q1)的第二端接地GND，第一开关管(如Q1)的控制端与控制单元300相连；第一二极管(如D1)的阳极与变压器(如T1)的副边绕组的一端相连；滤波电容(如C1)并联在相应电压变换单元的输出端之间，滤波电容(如C1)的一端与第一二极管(如D1)的阴极相连，滤波电容(如C1)的另一端与变压器(如T1)的副边绕组的另一端相连。

可选的，第一开关管(如Q1)的第二端与地之间还串联有第一电阻(如R1)、且第一电阻(如R1)与第一开关管(如Q1)的第二端之间的连接点与控制单元300相连。

可选的，N个储能单元的结构相同、且每个储能单元均包括储能电容，储能电容(如C5)并联在相应电压转换单元的输出端之间。

下面以图2所示每个电压变换电路均为反激变换电路为例进行说明。在图2中，控制单元300包括两个控制芯片，每个控制芯片又同时控制着两个反激变换电路，且每两个反激变换电路共用一个开关管。

具体来说，参考图2所示，第一反激变换电路包括变压器T1、第一开关管Q1、第一二极管D1和滤波电容C1，第二反激变换电路包括变压器T2、第一开关管Q2、第一二极管D2和滤波电容C2，第三反激变换电路包括变压器T3、第一开关管Q3、第一二极管D3和滤波电容C3，第四反激变换电路包括变压器T4、第一开关管Q4、第一二极管D4和滤波电容C4。其中，变压器T1、T2、T3和T4的原边绕组的一端与总输入正端Vin相连，第一开关管Q1的第一端与变压器T1和T2的原边绕组的另一端相连，第一开关管Q2的第一端与变压器T3和T4的原边绕组的另一端相连；第一开关管Q1和Q2的第二端接地，第一开关管Q1的控制端与控制芯片ICController-1相连，第一开关管Q2的控制端与控制芯片IC Controller-2相连；第一二极管D1、D2、D3和D4的阳极分别与变压器T1、T2、T3和T4的副边绕组的一端相连；滤波电容C1、C2、C3和C4并联在相应电压变换单元的输出端之间，滤波电容C1、C2、C3和C4的一端分别与第一二极管D1、D2、D3和D4的阴极相连，滤波电容C1、C2、C3和C4的另一端分别与变压器T1、T2、T3和T4的副边绕组的另一端相连，且变压器T1的副边绕组接地。第一开关管Q1的第二端与地之间还串联有第一电阻R1，第一电阻R1与第一开关管Q1的第二端之间的连接点与控制芯片IC Controller-1相连，第一开关管Q2的第二端与地之间还串联有第一电阻R2，第一电阻R2与第一开关管Q2的第二端之间的连接点与控制芯片IC Controller-2相连。每个储能单元均包括储能电容，储能电容C5、C6、C7和C8分别并联在相应反激变换电路的输出端之间。

在高压发生电路工作时，变压器T1、T2、T3和T4的原边绕组从总输入正端Vin获得相同的工作电压，当控制单元300控制第一开关管Q1和Q2导通时，变压器T1、T2、T3和T4原边绕组中的电流和磁芯中的磁场增加，在磁芯中储存能量，由于在变压器T1、T2、T3和T4副边绕组中产生的电压是反向的，使得第一二极管D1、D2、D3和D4处于反偏状态而不能导通，此时，由储能电容C5、C6、C7和C8向负载提供电压和电流；当控制单元300控制第一开关管Q1和Q2断开时，原边绕组中的电流为0，同时磁芯中的磁场开始下降，在副边绕组上感应出正向电压，此时第一二极管D1、D2、D3和D4处于正偏状态，导通的电流流入储能电容C5、C6、C7、C8和负载，磁芯中存储的能量转移至储能电容C5、C6、C7、C8和负载中。由于变压器T1的副边绕组接地，则第一反激变换电路的输出电压为绝对电压VO，依次类推，第二反激变换电路的输出电压为2VO，第三反激变换电路的输出电压为3VO，第四反激变换电路的输出电压为4VO，从而实现输出电压的逐级增加。进一步的，控制单元300通过控制四个电压变换单元可实现输出电压的快速切换，例如，控制四个电压变换单元同时工作，以获得如2000V的输出电压，而后控制四个电压变换单元对应的储能单元放电，以获得如500V的输出电压，相较于采用一个电压变换单元和一个储能单元的结构来说，实现了2000V到500V的快速切换。

在一些实施例中，继续参考图2所示，电流调整单元200包括并联连接的M个电流调整支路，其中M为大于1的整数，且每个电流调整支路均包括：限流电阻(如R11)，限流电阻(如R11)的一端与N个电压变换单元串联后的一端相连；限流开关(如S11)，限流开关(如S11)的一端与限流电阻(如R11)的另一端相连，限流开关(如S11)的另一端与总输出正端Vout相连。

具体来说，以四个电流调整支路为例进行说明，第一电流调整支路包括限流电阻R11和限流开关S11，限流电阻R11的一端与电压变换单元串联后的一端相连，限流开关S11的一端与限流电阻R11的另一端相连，限流开关S11的另一端与总输出正端Vout相连；第二电流调整支路包括限流电阻R22和限流开关S22，限流电阻R22的一端与电压变换单元串联后的一端相连，限流开关S22的一端与限流电阻R22的另一端相连，限流开关S22的另一端与总输出正端Vout相连；第三电流调整支路包括限流电阻R33和限流开关S33，限流电阻R33的一端与电压变换单元串联后的一端相连，限流开关S33的一端与限流电阻R33的另一端相连，限流开关S33的另一端与总输出正端Vout相连；第四电流调整支路包括限流电阻R44和限流开关S44，限流电阻R44的一端与电压变换单元串联后的一端相连，限流开关S44的一端与限流电阻R44的另一端相连，限流开关S44的另一端与总输出正端Vout相连。需要说明的是，限流电阻R11、R22、R33和R44的阻值可以相同也可以不同。

在高压发生电路工作时，如图2所示，第一至第四电流调整支路并联，每条电流调整支路获得的电压均为HV_OUT，通过控制电流调整支路中限流开关的通断来控制不同电流调整支路的通断状态，以根据导通的电流调整支路的限流电阻来调整总输出正端Vout的输出电流。例如，当输入至电流调整单元200的电压HV_OUT不变时，将限流开关S11闭合，其余限流开关断开，则输出电流为输入电压HV_OUT与限流电阻R11的比值，而将限流开关S11和S22闭合，其余限流开关断开，则输出电流为输入电压HV_OUT与限流电阻R11和R22并联后的比值，由此，可以实现输出电流的快速切换，即通过选取不同阻值的限流电阻，或者选取不同个数的限流电阻可以起到调整总输出正端Vout的输出电流的作用。

在一些实施例中，如图3所示，高压发生电路还包括：电压调整单元400，电压调整单元400的输入端与每个电压变换单元的输出端相连，电压调整单元400的输出端与电流调整单元200相连，用以控制每个电压变换单元的输出端与电流调整单元400之间的通断。

具体来说，电压调整单元400的第一输入端与电压变换单元111的第一输出端和相应储能单元112的一端相连，电压调整单元400的第二输入端与电压变换单元121的第一输出端、储能单元112的另一端和储能单元122的一端相连，电压调整单元400的第三输入端与电压变换单元131的第一输出端、储能单元122的另一端和储能单元132的一端相连，电压调整单元400的第四输入端与电压变换单元141的第一输出端、储能单元132的另一端和储能单元142的一端相连；电压调整单元400输出端与电流调整单元200相连，以根据需求控制电压变换单元111、121、131和141的第一输出端与电流调整单元200的通断。

在高压发生电路工作时，如图3所示，电压调整单元400可以控制电压变换单元111、121、131和141的第一输出端与电流调整单元200之间的通断，以进一步实现多电压的快速切换输出。例如，当电压调整单元400控制电压变换单元141与电流调整单元200连通时，电流调整单元200输入端可直接获得与D点相同的电压；当电压调整单元400控制电压变换单元131与电流调整单元200连通时，电流调整单元200输入端可直接获得与C点相同的电压；当电压调整单元400控制电压变换单元121与电流调整单元200连通时，电流调整单元200输入端可直接获得与B点相同的电压；当电压调整单元400控制电压变换单元111与电流调整单元200连通时，电流调整单元200输入端可直接获得与A点相同的电压，从而可以快速获得不同的输出电压；同时可扩展电压的输出范围，例如当每个电压变换单元对应的最高电压为500V时，那么电压范围可为0～2000V。

相较于现有的仅有一个电压变换单元，在进行电压切换时，如由2000V切换至500V，仅有一个电压变换单元的方案需要从2000V放电至500V才能完成电压切换，放电时间较长，切换速度较慢，而本申请可以直接通过电压调整单元200控制电压变换单元141的第一输出端与总输出端Vout相连通，其它处于断开状态，从而可以快速完成500V的电压切换。同时，能够实现例如0～2000V的宽电压范围，而仅有一个电压变换单元的方案，要么无法实现如0～2000V的电压范围，要么即使能够实现也需要大功率器件才能实现，而本申请既可以实现宽范围电压输出，且可以采用小型元器件实现。

由此，通过多个输入并联输出串联的电压变换单元能够实现多电压快速切换输出，并扩宽了电压的输出范围，提高了脉冲电场消融技术在心律失常治疗上的应用前景。

在一些实施例中，如图4所示，电压调整单元400包括：N个第一开关，N个第一开关与N个电压变换单元一一对应，且每个第一开关串联在相应电压变换单元的输出端与电流调整单元200之间。

具体来说，电压调整单元400可以包括四个第一开关，分别为第一开关S1、S2、S3和S4，第一开关S1、S2、S3和S4分别串联在相应电压变换单元的输出端与电流调整单元200之间。通过控制第一开关S1、S2、S3和S4的通断来实现相应电压变换单元的电压输出，进而实现输出电压的快速切换，例如第一开关S1闭合，其余第一开关断开，则输出电压为VO，若闭合第一开关S4，其余第一开关断开，则输出电压为4VO，从而实现了输出电压从VO到4VO的快速切换，并扩展了输出电压范围。

进一步地，如图5所示，N个第一开关的结构相同、且每个第一开关均包括：继电器(如K1)、稳压管(如D5)、第二二极管(如D9)和第二开关管(如Q3)，其中，继电器(如K1)的开关的一端与相应电压变换单元的输出端相连，继电器(如K1)的线圈的一端与预设电源V1相连；稳压管(如D5)的阳极与继电器(如K1)的线圈的另一端相连，稳压管(如D5)的阴极与继电器(如K1)的线圈的一端相连；第二二极管(如D9)的阳极与继电器(如K1)的开关的另一端相连，第二二极管(如D9)的阴极与电流调整单元200相连；第二开关管(如Q3)的第一端与继电器(如K1)的线圈的另一端相连，第二开关管(如Q3)的第二端接地，第二开关管(如Q3)的控制端与控制单元300相连。

具体来说，下面以与四个电压变换单元对应的四个第一开关为例进行说明，参考图5所示，第一开关S1包括继电器K1、稳压管D5、第二二极管D9和第二开关管Q3，第一开关S2包括继电器K2、稳压管D6、第二二极管D10和第二开关管Q4，第一开关S3包括继电器K3、稳压管D7、第二二极管D11和第二开关管Q5，第一开关S4包括继电器K4、稳压管D8、第二二极管D12和第二开关管Q6。其中，继电器K1、K2、K3和K4的开关的一端分别与相应电压变换单元的输出端相连；继电器K1、K2、K3和K4的线圈的一端均与预设电源V1相连，稳压管D5、D6、D7和D8的阳极分别与继电器K1、K2、K3和K4的线圈的另一端相连，稳压管D5、D6、D7和D8的阴极分别与继电器K1、K2、K3和K4的线圈的一端相连；第二二极管D9、D10、D11和D12的阳极分别与继电器K1、K2、K3和K4的开关的另一端相连，第二二极管D9、D10、D11和D12的阴极与电流调整单元200相连；第二开关管Q3、Q4、Q5和Q6的第一端分别与继电器K1、K2、K3和K4的线圈的另一端相连，第二开关管Q3、Q4、Q5和Q6的第二端均接地，第二开关管Q3、Q4、Q5和Q6的控制端分别与控制单元300相连。

在高压发生电路工作时，通过控制继电器K1、K2、K3和K4的通断，即可控制总输出正端Vout最终的输出电压，例如，当控制单元300控制第二开关管Q3导通，并控制其余第二开关管断开时，即控制继电器K1闭合，其余继电器断开时，总输出正端Vout的输出电压为VO；当控制单元300控制第二开关管Q4导通，并控制其余第二开关管断开时，即控制继电器K2闭合，其余继电器断开时，总输出正端Vout的输出电压为2VO，...，依次类推，从而实现输出电压的逐级增加以及快速切换。

需要说明的是，第二开关管Q3、Q4、Q5和Q6具有防止上级继电器误打开而产生的电压反灌，即使继电器K1、K2、K3和K4全部打开的情况下，继电器K1对应输出的高压4VO也不会反灌到其它低电压电路导致元件烧毁；并且如果后一级不工作，如相对于继电器K2，继电器K1不工作，继电器K1相当于没有负载，继电器K1后端相当于悬空，所以不会有压差问题，也就是说，低电压的继电器也可以继续使用。

综上所述，根据本发明实施例的用于导管的高压发生电路，电压变换单元的输入端并联后与高压发生电路的总输入端相连，电压变换单元的输出端串联后与高压发生电路的总输出端相连，电压调整单元连接在每个电压变换单元的输出端与总输出端之间，用以控制每个电压变换单元的输出端与总输出端之间的通断，控制单元与每个电压变换单元和电压调整单元相连，用以控制电压变换单元和电压调整单元以调整总输出端的输出电压。由此，通过多个电压变换单元以及电流调整单元能够实现不同输出电流的快速切换，提高了脉冲电场消融技术在心律失常治疗上的应用前景。

图6为根据本发明一个实施例的消融工具的结构示意图，参考图6所示，该消融工具1000包括上述用于导管的高压发生电路100。

根据本发明实施例的消融工具，通过上述的用于导管的高压发生电路，通过多个电压变换单元以及电流调整单元能够实现不同输出电流的快速切换，提高了脉冲电场消融技术在心律失常治疗上的应用前景。

需要说明的是，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。