皮膚體表組織超聲熱療儀電功率自適應控制裝置制造方法及圖紙

皮膚體表組織超聲熱療儀電功率自適應控制裝置屬于生物醫學工程和控制技術領域。包括主控計算機、總線接口、微控制器、數字頻率合成單元、濾波及前置放大單元、高頻功率放大器、取樣及衰減單元、檢波處理單元、脈寬處理單元、組合聚焦超聲治療頭。主控計算機經總線接口將功率、頻率、脈寬設定參數傳送到微控制器，微控制器輸出相應的指令，控制數字頻率合成單元以產生精確的脈寬、頻率和幅度的離散信號；再經濾波和前置放大單元后驅動高頻功率放大器產生高頻大功率電信號。該電信號激勵組合聚焦超聲治療頭，并反饋至微控制器。本實用新型專利技術實現了在皮膚體表組織超聲熱療過程中對輸出電功率的有效監控和調節，確保了治療的安全性、可靠性和有效性。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及的是一種電功率自適應控制裝置，特別是一種皮膚體表組織超聲熱療儀電功率自適應控制裝置。屬于生物醫學工程技術和控制

技術介紹
利用超聲、射頻或微波等物理因子的生物效應研制的熱療儀用于治療皮膚體表組織是繼外科手術、放療及化療后的又一常規治療手段。超聲熱療易于達到組織的均勻加熱，療效良好，無副作用，且無電離或電磁輻射，既不會對醫務人員帶來健康損害也不會造成環境的污染，是一種新興有效的治療手段。經動物試驗和臨床研究表明，在皮膚體表組織治療中，超聲熱療同樣是有效的手段之一，其不僅對體表組織細胞具有直接殺傷作用，而且能增·強體表組織細胞對化療和放療的敏感性。但是，現有的皮膚體表組織超聲熱療儀存在明顯的不足，主要表現在第一，驅動組合聚焦超聲治療頭的高頻電功率缺乏有效的監控，即系統只能判別其電功率的有無，而無法明確探測其高頻電功率的數值大小，進而可能當電功率數值失控時造成對皮膚體表組織的損傷或達不到預期效果，也就是說，安全性存在隱患。第二，電信號產生部分大多采用模擬電子技術實現，這樣在脈寬、頻率及幅度等指標上的誤差較大且調整不便，不利于動態實時精確地控制。
技術實現思路
為了克服已有技術的不足和缺陷，本技術提出一種皮膚體表組織超聲熱療儀的電功率自適應控制裝置，可有效地監測和精確地調整高頻電功率的數值大小，進而確保在皮膚體表組織超聲熱療過程中的準確性、安全性和可靠性。本技術是通過以下技術方案實現的本技術包括主控計算機、總線接口、微控制器、數字頻率合成單元、濾波及前置放大單元、高頻功率放大器、取樣及衰減單元、檢波處理單元、脈寬處理單元、組合聚焦超聲治療頭，其中數字頻率合成單元用于產生脈寬幅度調制的驅動信號，其內部各模塊均由硬件描述語言VHDL編程實現，包括SPI接口模塊、分頻電路、相位累加器、地址選擇器、地址鎖存器、波形輸出模塊、內部存儲器。主控計算機通過總線接口與微控制器的通用IO 口相連，微控制器的SPI串口與數字頻率合成單元的SPI接口模塊相連，微控制器的地址選擇信號端口與數字頻率合成單元的相位累加器以及地址選擇器相連；微控制器的ALE地址鎖存信號端口與數字頻率合成單元的地址鎖存器相連；微控制器的WR讀寫信號端口與數字頻率合成單元的內部存儲器相連；微控制器的地址/數據復用總線與數字頻率合成單元的地址鎖存器以及內部存儲器相連；數字頻率合成單元的數據輸出端經濾波及前置放大單元與高頻功率放大器的輸入端相連，高頻功率放大器的輸出端分別與取樣及衰減單元的輸入端以及組合聚焦超聲治療頭的輸入端相連，取樣及衰減單元的輸出端通過檢波處理單元與脈寬處理單元的輸入端相連，脈寬處理單元的輸出端與微控制器的另一個通用IO 口相連。微控制器將調整后的波形數據通過地址/數據復用總線經地址鎖存器以及地址選擇器存入內部存儲器中；然后微控制器將頻率控制字通過SPI串行接口模塊傳送給相位累加器，最后相位累加器根據頻率控制字經地址鎖存器以及地址選擇器讀取內部存儲器的數據進而傳送給波形輸出模塊。另外，外部晶振的輸出通過分頻電路與相位累加器的輸入端相連，分頻電路輸出50MHZ的基準時鐘，使相位累加器正常工作并控制其精度和波形質量。主控計算機經總線接口將功率、頻率、脈寬等設定參數傳送到微控制器，微控制器根據設定的參數輸出相應的指令，控制數字頻率合成單元以產生精確的包括脈寬、頻率和幅度的離散信號；該離散信號再經濾波及前置放大單元后驅動高頻功率放大器產生高頻大功率電信號。高頻大功率電信號一方面激勵組合聚焦超聲治療頭，另一方面反饋至取樣及衰減單元，取樣及衰減單元將其變換為小信號后送至檢波處理單元；檢波處理單元輸出有效信號再經脈寬處理單元進行轉換，輸出微控制器能夠接受并處理的相應的數字信號，然后輸 入至微控制器。其中，取樣及衰減單元、檢波處理單元以及脈寬處理單元組成功率反饋監測回路用于采集取樣高頻電功率。微控制器內部根據接收的數字信號和原先設定的參數進行電功率參數調整和修正，一方面將調整信息通過總線接口傳送給主控計算機以便實時監控，另一方面根據調整修正后新參數輸出的相應指令，控制數字頻率合成單元直至電功率信號在可控的設定指標范圍內。如果微控制器接收的反饋數字信號和原先設定的參數基本一致，則不需調整。本技術的有益效果本技術提供的皮膚體表組織超聲熱療儀電功率自適應控制裝置，結構新穎且方案合理，采用了功率反饋監測回路進行電功率的自適應控制，可有效地監測和精確地調整高頻電功率的數值大小，確保了在體表組織超聲熱療過程中的準確性、安全性和可靠性。另外將當今先進的數字頻率合成技術融入控制裝置中，提高了功率、頻率、脈寬等技術參數的精度，從而增強了治療的有效性。附圖說明圖I為本技術的結構組成示意圖。圖2為本技術的數字頻率合成單元構成示意圖。圖中，I-主控計算機；2_總線接口 ；3_微控制器；4_數字頻率合成單元；5_濾波及前置放大單元；6_高頻功率放大器；7_取樣及衰減單元；8_檢波處理單元；9_脈寬處理單元；10-組合聚焦超聲治療頭；II-SPI接口模塊；12-分頻電路；13-相位累加器；14_地址選擇器；15_地址鎖存器；16_波形輸出模塊；17_內部存儲器。具體實施方式以下結合附圖對本技術的具體實施做進一步的描述如圖I、圖2所示，本技術包括主控計算機I、總線接口 2、微控制器3、數字頻率合成單元4、濾波及前置放大單元5、高頻功率放大器6、取樣及衰減單元7、檢波處理單元8、脈寬處理單元9、組合聚焦超聲治療頭10，其中數字頻率合成單元4用于產生脈寬幅度調制的驅動信號，其內部各模塊均由硬件描述語言VHDL編程實現，包括SPI接口模塊11、分頻電路12、相位累加器13、地址選擇器14、地址鎖存器15、波形輸出模塊16、內部存儲器17。主控計算機I通過總線接口 2與微控制器3的通用IO 口相連，微控制器3的SPI串口與數字頻率合成單元4的SPI接口模塊11相連，微控制器3的地址選擇信號端口與數字頻率合成單元4的相位累加器13以及地址選擇器14相連，微控制器3的ALE地址鎖存信號端口與數字頻率合成單元4的地址鎖存器15相連，微控制器3的WR讀寫信號端口與數字頻率合成單元4的內部存儲器17相連，微控制器3的地址/數據復用總線與數字頻率合成單元4的地址鎖存器15以及內部存儲器17相連，數字頻率合成單元4的數據輸出端經濾波及前置放大單元5與高頻功率放大器6的輸入端相連，高頻功率放大器6的輸出端分別與取樣及衰減單元7的輸入端以及組合聚焦超聲治療頭10的輸入端相連，取樣及衰減單元7的輸出端通過檢波處理單元8與脈寬處理單元9的輸入端相連，脈寬處理單元9的輸出端與微控制器3的另一個通用IO 口相連。 微控制器3將調整后的波形數據通過地址/數據復用總線經地址鎖存器15以及地址選擇器14存入內部存儲器17中；然后微控制器3將頻率控制字通過SPI串行接口模塊11傳送給相位累加器13，最后相位累加器13根據頻率控制字經地址鎖存器15以及地址選擇器14讀取內部存儲器17的數據進而傳送給波形輸出模塊16。另外，外部晶振的輸出通過分頻電路12與相位累加器13的輸入端相連，分頻電路輸出50MHz的基準時鐘，使相位累加器13正常工作并控制其精度和波形本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種皮膚體表組織超聲熱療儀電功率自適應控制裝置，包括主控計算機（1）、總線接口（2）、微控制器（3）、數字頻率合成單元（4）、濾波及前置放大單元（5）、高頻功率放大器（6）、取樣及衰減單元（7）、檢波處理單元（8）、脈寬處理單元（9）、組合聚焦超聲治療頭（10），其特征在于，數字頻率合成單元（4）包括：SPI接口模塊（11）、分頻電路（12）、相位累加器（13）、地址選擇器（14）、地址鎖存器（15）、波形輸出模塊（16）、內部存儲器（17）；主控計算機（1）通過總線接口（2）與微控制器（3）的通用IO口相連，微控制器（3）的SPI串口與數字頻率合成單元（4）的SPI接口模塊（11）相連，微控制器（3）的地址選擇信號端口與數字頻率合成單元（4）的相位累加器（13）以及地址選擇器（14）相連，微控制器（3）的ALE地址鎖存信號端口與數字頻率合成單元（4）的地址鎖存器（15）相連，微控制器（3）的WR讀寫信號端口與數字頻率合成單元（4）的內部存儲器（17）相連；微控制器（3）的地址/數據復用總線與數字頻率合成單元（4）的地址鎖存器（15）以及內部存儲器（17）相連，數字頻率合成單元（4）的數據輸出端經濾波及前置放大單元（5）與高頻功率放大器（6）的輸入端相連，高頻功率放大器（6）的輸出端分別與取樣及衰減單元（7）的輸入端以及組合聚焦超聲治療頭（10）的輸入端相連，取樣及衰減單元（7）的輸出端通過檢波處理單元（8）與脈寬處理單元（9）的輸入端相連，脈寬處理單元（9）的輸出端與微控制器（3）的另一個通用IO口相連；外部晶振的輸出通過分頻電路（12）與相位累加器（13）的輸入端相連。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：黃志堅，黃河，
申請(專利權)人：上海艾銘思汽車控制系統有限公司，上海艾銘思汽車電子系統有限公司，
類型：實用新型
國別省市：