專利名稱：一種計(jì)算機(jī)控制的微波熱療機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于微波治療設(shè)備領(lǐng)域，尤其是一種計(jì)算機(jī)控制的微波熱療機(jī)。
背景技術(shù)：
在本世紀(jì)30年代，醫(yī)務(wù)工作者發(fā)現(xiàn)了微波的生物效應(yīng)，近幾年由于各 項(xiàng)技術(shù)的日臻完善，使得微波治療無需麻醉，可在門診完成，具有簡(jiǎn)便、安 全的特點(diǎn)。微波熱療機(jī)所采用的微波熱療是一種非接觸加熱方式，不存在因 電接觸造成的熱灼傷和電灼傷的可能，微波治療在手術(shù)時(shí)以其優(yōu)越的止血效 果，先進(jìn)的作用原理，微小的組織損傷，正逐漸取代電灼、冷凍、激光等傳 統(tǒng)的治療方法。按照國(guó)家規(guī)定，微波治療設(shè)備是指利用頻率從300MHZ到 30GHZ范圍內(nèi)的微波輻射能量治療疾病的設(shè)備，微波熱療機(jī)主要由微波源模 塊和控制模塊組成，微波源模塊發(fā)出的微波經(jīng)過電纜傳輸至輻射器上，輻射 器通過對(duì)人體特定區(qū)域的照射實(shí)現(xiàn)對(duì)深層組織的治療。常見的微波源模塊中 的微波源采用磁控管，該磁控管是電真空器件，體積大、壽命短，需要使用 高壓電源，微波泄漏和電磁干擾大，其微波輸出功率不精確、不穩(wěn)定，與其 相配合的控制模塊復(fù)雜且易受干擾，而且傳統(tǒng)的微波熱療機(jī)采用單片機(jī)作為 控制模塊，也不具有友好的人機(jī)交互界面。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉且 具有友好人機(jī)交互界面的一種計(jì)算機(jī)控制的微波熱療機(jī)。
本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案是
一種計(jì)算機(jī)控制的微波熱療機(jī)，由殼體、安裝在殼體內(nèi)的微波源模塊和 控制模塊組成，微波源模塊的輸出端連接設(shè)置在殼體表面的射頻輸出頭，控 制模塊電連接微波源模塊，其特征在于所述的微波源模塊由使用微波固態(tài)源 的本振、激勵(lì)放大模塊、功率分配器、前級(jí)放大模塊、末級(jí)放大模塊和功率合 成器組成，本振的輸出端連接激勵(lì)放大模塊的輸入端，激勵(lì)放大模塊的輸出端 連接功率分配器的輸入端，功率分配器的兩個(gè)輸出端分別連接兩個(gè)前級(jí)放大模 塊的輸入端，兩個(gè)前級(jí)放大模塊的輸出端分別連接兩個(gè)末級(jí)放大模塊的輸入端， 兩個(gè)末級(jí)放大模塊的輸出端連接功率合成器的兩個(gè)輸入端，功率合成器的輸出 端連接射頻輸出頭。
而且，所述的兩個(gè)末級(jí)放大器的輸出端還分別連接一隔離器的輸入端，該 兩個(gè)隔離器的輸出端連接功率合成器的兩個(gè)輸入端。
而且，所述的控制模塊由計(jì)算機(jī)、功率檢測(cè)模塊、用于測(cè)量微波熱療機(jī)輸出的微波輻射溫度的溫度保護(hù)模塊和用于調(diào)整激勵(lì)放大模塊、前級(jí)放大模塊和 末級(jí)放大模塊中放大系數(shù)的自動(dòng)增益控制模塊組成，功率檢測(cè)模塊的輸入端分 別連接兩個(gè)末級(jí)放大器的輸出端，功率檢測(cè)模塊和溫度保護(hù)模塊的輸出端通過 串口模塊連接計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)通過串口模塊連接自動(dòng)增益控制模塊的輸入端。 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是
1. 本熱療機(jī)中的微波源模塊中的本振為微波固態(tài)源中的半導(dǎo)體器件，其體 積較小、壽命長(zhǎng)，不需要使用高壓電源，微波泄漏和電磁干擾小，其微波輸 出功率精確、穩(wěn)定，與其相配合的控制模塊簡(jiǎn)單、成本低。
2. 本熱療機(jī)中在兩個(gè)末級(jí)放大器的輸出端分別串聯(lián)一隔離器，隔離器可以 采用微波鐵氧體單向傳輸器件，該微波鐵氧體單向傳輸器件只允許沿一個(gè)方向 傳輸?shù)奈⒉樌ㄟ^，而對(duì)相反方向傳輸?shù)牟▌t有很大的衰減。該結(jié)構(gòu)有效的 減小了反射的微波對(duì)微波源模塊的損害。
3. 本熱療機(jī)中安裝有溫度保護(hù)模塊，該模塊通過溫度傳感器檢測(cè)熱療機(jī)輸 出的微波輻射的溫度，其檢測(cè)的實(shí)時(shí)溫度信號(hào)通過串口模塊反饋到計(jì)算機(jī)中并 有計(jì)算機(jī)控制微波源模塊斷電以保護(hù)病患者。
4. 本熱療機(jī)中的功率檢測(cè)模塊檢測(cè)實(shí)時(shí)的微波輸出功率的感應(yīng)電平，并將 該電平反饋至計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)通過比較再發(fā)出控制信號(hào)控制自動(dòng)增益控制模塊 調(diào)整各個(gè)放大模塊的放大系數(shù)以實(shí)現(xiàn)較高的放大效率。
5. 本熱療機(jī)可以安裝開關(guān)電源以實(shí)現(xiàn)供電，所用的開關(guān)電源中具有過載保
護(hù)功能，該功能進(jìn)一步提高了微波熱療機(jī)工作的安全性。
6. 本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉，同現(xiàn)有采用磁控管的設(shè)備相比較，具
有重量輕，體積小的優(yōu)點(diǎn)，它與臺(tái)式計(jì)算機(jī)相互配合使用，具有良好人機(jī)交互 界面，提高了微波治療的流動(dòng)性、方便性。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖2是本實(shí)用新型的電路原理圖3是計(jì)算機(jī)控制程序中溫度保護(hù)程序的工作流程圖4是計(jì)算機(jī)控制程序中功率檢測(cè)程序的工作流程圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明，下述實(shí)施例是說明性的，不 是限定性的，不能以下述實(shí)施例來限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
一種計(jì)算機(jī)控制的微波熱療機(jī)，如圖1所示，由殼體3、安裝在殼體內(nèi)的 微波源模塊和控制模塊組成，該殼體可以是分開的兩個(gè)，各模塊之間通過電 纜連接，也可以將微波源模塊和控制模塊放置在一個(gè)殼體內(nèi)，微波源模塊的 輸出端連接設(shè)置在殼體表面的射頻輸出頭4，控制模塊電連接微波源模塊，
本實(shí)用新型的創(chuàng)新在于微波源模塊由使用微波固態(tài)源的本振、激勵(lì)放大模塊、i力率分配器、前級(jí)放大模塊、末級(jí)放大模塊和功率合成器組成，本振的輸出端 連接激勵(lì)放大模塊的輸入端，激勵(lì)放大模塊的輸出端連接功率分配器的輸入端， 功率分配器的兩個(gè)輸出端分別連接兩個(gè)前級(jí)放大模塊的輸入端，兩個(gè)前級(jí)放大 模塊的輸出端分別連接兩個(gè)末級(jí)放大模塊的輸入端，兩個(gè)末級(jí)放大模塊的輸出 端連接功率合成器的兩個(gè)輸入端，功率合成器的輸出端連接射頻輸出頭。在兩 個(gè)末級(jí)放大器的輸出端還可以分別串聯(lián)一隔離器，該兩個(gè)隔離器的輸出端連接 功率合成器的兩個(gè)輸入端。
控制模塊由計(jì)算機(jī)2、功率檢測(cè)模塊、用于測(cè)量微波熱療機(jī)輸出的微波輻射 溫度的溫度保護(hù)模塊和自動(dòng)增益控制模塊(AGC)組成，其具體連接結(jié)構(gòu)是功 率檢測(cè)模塊的輸入端分別連接兩個(gè)末級(jí)放大器的輸出端，功率檢測(cè)模塊和溫度 保護(hù)模塊的輸出端通過串口模塊連接計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)通過串口模塊連接自動(dòng)增 益控制模塊的輸入端，自動(dòng)增益控制模塊的輸出端分別與激勵(lì)放大模塊、前級(jí) 放大模塊和末級(jí)放大模塊電連接。
本振、激勵(lì)放大模塊、功率分配器、前級(jí)放大模塊、末級(jí)放大模塊、隔離 器、功率合成器、功率檢測(cè)模塊和自動(dòng)增益控制模塊可以是如圖1所示的封裝 的單元結(jié)構(gòu)l。
各模塊的作用如下
本振可以采用微波半導(dǎo)體器件，比如常見的微波二極管或微波晶體管，它
的作用是產(chǎn)生穩(wěn)定頻率的微波，它可以在915土30MHz的范圍內(nèi)調(diào)整所需要的工 作頻率，頻率的穩(wěn)定性可以達(dá)到土2MHz。
激勵(lì)放大模塊由三菱公司的PF211芯片組成的電路，它將本振輸出的信號(hào) 放大到瓦級(jí)。
功率分配器由Anaren公司的XC900A-01芯片組成的電路，它將激勵(lì)放大模 塊均分成兩路輸出，該兩路輸出分別經(jīng)過由MRF897芯片組成的前級(jí)放大模塊和 由MRF899芯片組成的末級(jí)放大模塊進(jìn)行放大，本振的信號(hào)被放大至120瓦以上， 該兩個(gè)被分別放大的信號(hào)通過隔離器后再由XC900A-01芯片組成的功率合成器 匯總并輸送至殼體表面設(shè)置的射頻輸出頭。
隔離器可以采用微波鐵氧體單向傳輸器件，該微波鐵氧體單向傳輸器件只 允許沿一個(gè)方向傳輸?shù)奈⒉樌ㄟ^，而對(duì)相反方向傳輸?shù)牟▌t有很大的衰減。 該結(jié)構(gòu)有效的減小了反射的微波對(duì)微波源模塊的損害
功率檢測(cè)模塊由Maxim公司的A0L90芯片組成的電路，它檢測(cè)的是與末級(jí) 放大模塊輸出端的微波輸出功率大小成正比的感應(yīng)電平，并將該信號(hào)經(jīng)D/A轉(zhuǎn) 換后通過串口模塊反饋至計(jì)算機(jī)，并由計(jì)算機(jī)與預(yù)設(shè)信號(hào)進(jìn)行比較后輸出控制 信號(hào)控制自動(dòng)增益控制模塊調(diào)整激勵(lì)放大模塊、前級(jí)放大模塊和末級(jí)放大模塊 的放大系數(shù)。
自動(dòng)增益控制模塊由ST公司的LM358芯片組成的電路，其主要目的是根據(jù)計(jì)算機(jī)的控制信號(hào)對(duì)激勵(lì)放大模塊、前級(jí)放大模塊和末級(jí)放大模塊的放大系數(shù) 進(jìn)行調(diào)整，使微波合成器的微波輸出功率和計(jì)算機(jī)預(yù)設(shè)的輸出功率相同的前提 下使各放大模塊的效率更高，放大模塊工作的更穩(wěn)定。
溫度保護(hù)模塊由溫度傳感器組成，溫度傳感器的檢測(cè)端用于檢測(cè)微波熱療 機(jī)輸出的微波輻射的溫度， 一般被放置在人體的微波治療位置，其輸出信號(hào)經(jīng)
D/A轉(zhuǎn)換后通過串口模塊輸送至計(jì)算機(jī)。
計(jì)算機(jī)可以是市場(chǎng)上購(gòu)買的品牌機(jī)或組裝機(jī)，它通過串口模塊與其它模塊 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信號(hào)和控制信號(hào)的傳遞，該計(jì)算機(jī)的功能主要是顯示微波熱療機(jī)的工 作狀態(tài)、設(shè)置一些微波熱療機(jī)輸出功率、報(bào)警功率值、報(bào)警溫度值、提供報(bào)警 信號(hào)的顯示，在計(jì)算機(jī)內(nèi)還可以預(yù)設(shè)一些由高級(jí)編程語(yǔ)言編寫的管理程序和數(shù) 據(jù)庫(kù)查詢程序以提供較好的人機(jī)交互界面。
上述所指的串口模塊可以選用市場(chǎng)上出售的帶有D/A和A/D轉(zhuǎn)換電路的串 口芯片以縮小電路的規(guī)模。
本實(shí)施例中微波源模塊、功率檢測(cè)模塊和自動(dòng)增益控制模塊也可以封裝在 一起，封裝在一起或者分開設(shè)置的具體形式可根據(jù)微波熱療機(jī)的體積要求確定。
本實(shí)用新型中可加裝開關(guān)電源以實(shí)現(xiàn)對(duì)各模塊的供電，由于開關(guān)電源中具 有過載保護(hù)功能，該功能進(jìn)一步提高了各模塊的工作安全性。
本實(shí)用新型中計(jì)算機(jī)控制程序中溫度保護(hù)程序的工作流程如圖3所示
1. 程序開始；
2. 計(jì)算機(jī)通過串口模塊實(shí)時(shí)讀取溫度傳感器的輸入溫度信號(hào)；
3. 該輸入溫度信號(hào)與計(jì)算機(jī)內(nèi)預(yù)設(shè)的報(bào)警信號(hào)進(jìn)行比較 輸入溫度信號(hào)小于預(yù)設(shè)報(bào)警信號(hào)時(shí)
程序跳轉(zhuǎn)至A01處繼續(xù)運(yùn)行。 輸入溫度信號(hào)大于預(yù)設(shè)報(bào)警信號(hào)時(shí)
(1) 計(jì)算機(jī)進(jìn)行聲光報(bào)警，在計(jì)算機(jī)的屏幕上顯示輸入溫度信號(hào)的數(shù)值并 通過自動(dòng)增益控制模塊切斷激勵(lì)放大模塊；
(2) 計(jì)算機(jī)繼續(xù)通過串口模塊實(shí)時(shí)讀取溫度傳感器的輸入溫度信號(hào)；
(3) 判斷輸入溫度信號(hào)是否小于預(yù)設(shè)報(bào)警信號(hào)，大于時(shí)，程序跳轉(zhuǎn)至A02 處繼續(xù)運(yùn)行；小于時(shí)，計(jì)算機(jī)發(fā)出控制信號(hào)控制自動(dòng)增益控制模塊打開激 勵(lì)放大模塊，微波熱療機(jī)繼續(xù)工作，程序跳轉(zhuǎn)至A01處繼續(xù)運(yùn)行。
本實(shí)用新型中計(jì)算機(jī)控制程序中功率檢測(cè)程序的工作流程圖如圖4所示
1. 程序開始；
2. 計(jì)算機(jī)通過串口模塊實(shí)時(shí)讀取功率檢測(cè)模塊的感應(yīng)電平信號(hào)；
3. 該感應(yīng)電平溫度信號(hào)與計(jì)算機(jī)內(nèi)預(yù)設(shè)的報(bào)警信號(hào)進(jìn)行比較-感應(yīng)電平信號(hào)小于預(yù)設(shè)報(bào)警信號(hào)時(shí)JP諒ftlk枯芬Anq辦I^決^H云夕千
J *V LJ， 、 ~"vV"-i^ ,JL^ 一力I J U
感應(yīng)電平信號(hào)大于預(yù)設(shè)報(bào)警信號(hào)時(shí)
(1) 計(jì)算機(jī)進(jìn)行聲光報(bào)警，在計(jì)算機(jī)的屏幕上顯示感應(yīng)電平對(duì)應(yīng)的微波功
率值并通過自動(dòng)增益控制模塊調(diào)整各放大模塊的放大系數(shù)；
(2) 計(jì)算機(jī)繼續(xù)通過串口模塊實(shí)時(shí)讀取功率檢測(cè)模塊的感應(yīng)電平信號(hào)；
(3) 判斷感應(yīng)電平信號(hào)是否小于預(yù)設(shè)報(bào)警信號(hào)，大于時(shí)，程序跳轉(zhuǎn)至A04 處繼續(xù)運(yùn)行；小于時(shí)，計(jì)算機(jī)發(fā)出控制信號(hào)關(guān)閉自動(dòng)增益控制模塊對(duì)各放 大模塊的調(diào)整，程序跳轉(zhuǎn)至A03處繼續(xù)運(yùn)行。 本實(shí)用新型的工作原理是 1. 本振以穩(wěn)定的頻率產(chǎn)生信號(hào)；
2. 該信號(hào)經(jīng)過激勵(lì)放大模塊放大至瓦級(jí)信號(hào)后被功率分配器平均分成兩路 相同的信號(hào)，每路信號(hào)均經(jīng)過前級(jí)放大模塊和末級(jí)放大模塊被放大至120瓦以 上；
3. 兩路被放大的信號(hào)經(jīng)過功率合成器的合成后通過射頻輸出頭輸出；
4. 計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)檢測(cè)由功率檢測(cè)模塊和溫度保護(hù)模塊的反饋信號(hào)，經(jīng)過與預(yù) 設(shè)值的比較后輸出控制信號(hào)至自動(dòng)增益控制模塊調(diào)整激勵(lì)放大模塊、前級(jí)放大 模塊和末級(jí)放大模塊的放大系數(shù)。
權(quán)利要求1、一種計(jì)算機(jī)控制的微波熱療機(jī)，由殼體、安裝在殼體內(nèi)的微波源模塊和控制模塊組成，微波源模塊的輸出端連接設(shè)置在殼體表面的射頻輸出頭，控制模塊電連接微波源模塊，其特征在于所述的微波源模塊由使用微波固態(tài)源的本振、激勵(lì)放大模塊、功率分配器、前級(jí)放大模塊、末級(jí)放大模塊和功率合成器組成，本振的輸出端連接激勵(lì)放大模塊的輸入端，激勵(lì)放大模塊的輸出端連接功率分配器的輸入端，功率分配器的兩個(gè)輸出端分別連接兩個(gè)前級(jí)放大模塊的輸入端，兩個(gè)前級(jí)放大模塊的輸出端分別連接兩個(gè)末級(jí)放大模塊的輸入端，兩個(gè)末級(jí)放大模塊的輸出端連接功率合成器的兩個(gè)輸入端，功率合成器的輸出端連接射頻輸出頭。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種計(jì)算機(jī)控制的微波熱療機(jī)，其特征在于 所述的兩個(gè)末級(jí)放大器的輸出端還分別連接一隔離器的輸入端，該兩個(gè)隔離 器的輸出端連接功率合成器的兩個(gè)輸入端。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種計(jì)算機(jī)控制的微波熱療機(jī)，其特征在于 所述的控制模塊由計(jì)算機(jī)、功率檢測(cè)模塊、用于測(cè)量微波熱療機(jī)輸出的微波 輻射溫度的溫度保護(hù)模塊和用于調(diào)整激勵(lì)放大模塊、前級(jí)放大模塊和末級(jí)放 大模塊中放大系數(shù)的自動(dòng)增益控制模塊組成，功率檢測(cè)模塊的輸入端分別連 接兩個(gè)末級(jí)放大器的輸出端，功率檢測(cè)模塊和溫度保護(hù)模塊的輸出端通過串 口模塊連接計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)通過串口模塊連接自動(dòng)增益控制模塊的輸入端。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種計(jì)算機(jī)控制的微波熱療機(jī)，由殼體、安裝在殼體內(nèi)的微波源模塊和控制模塊組成，微波源模塊的輸出端連接設(shè)置在殼體表面的射頻輸出頭，控制模塊電連接微波源模塊，其中微波源模塊由使用微波固態(tài)源的本振、激勵(lì)放大模塊、功率分配器、前級(jí)放大模塊、末級(jí)放大模塊和功率合成器組成。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉，同現(xiàn)有采用磁控管的設(shè)備相比較，具有重量輕，體積小的優(yōu)點(diǎn)，它與臺(tái)式計(jì)算機(jī)相互配合使用，具有良好人機(jī)交互界面，減小了整體體積，提高了微波治療的流動(dòng)性、方便性。
文檔編號(hào)A61N5/02GK201361370SQ20092009590
公開日2009年12月16日 申請(qǐng)日期2009年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月17日
發(fā)明者羅德強(qiáng) 申請(qǐng)人:天津市蘭德醫(yī)療器械有限公司