具備自適應(yīng)模糊控制功能的銅離子電化學(xué)治療儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及醫(yī)療器械領(lǐng)域，具體涉及具備自適應(yīng)模糊控制功能的銅離子電化學(xué)治療儀。
【背景技術(shù)】
[0002]銅離子電化學(xué)療法是近幾年發(fā)展起來的治療外周性血管疾患，高流速脈管畸形，低流速脈管畸形，惡性腫瘤，痔瘡，靜脈曲張等疾患的有效方法。銅離子電化學(xué)療法的基本原理是在適當(dāng)?shù)碾妶?chǎng)作用下，將銅離子導(dǎo)入患者的病變部位，利用銅離子與人體病變部位的血液中的有效成分發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，使患者病變部位產(chǎn)生電解質(zhì)改變(酸堿中毒)，血流變慢凝固，絡(luò)合物作為異物與電流共同引起局部微血栓和血管壁上皮細(xì)胞水腫促發(fā)無菌性炎癥、組織機(jī)化、血管閉塞并導(dǎo)致周圍組織纖維化從而達(dá)到治療目的。為保證銅離子電化學(xué)療法治療的良好療效，需要根據(jù)患者不同的情況精確的控制導(dǎo)入患者病變部位的銅離子數(shù)量。
[0003]目前的銅離子電化學(xué)治療儀大多采用傳統(tǒng)的PID控制器。傳統(tǒng)的PID控制器有一定的魯棒性(抗外界干擾，保持自身系統(tǒng)的穩(wěn)定性的能力)，控制精度高，可以取得良好的控制效果。但是，在目前的銅離子電化學(xué)治療儀治療過程中，由于治療對(duì)象患者的情況不同，如患者的年齡，性別，家族病史，既往病史，患病部位，病情的嚴(yán)重程度等諸多因素的不確定性以及噪聲等外界的干擾，會(huì)使得傳統(tǒng)的PID控制器出現(xiàn)一定的局限性。
[0004]因此需要一種能夠?qū)⑴R床醫(yī)生對(duì)患者的病情診斷與儀器治療緊密結(jié)合并能夠精準(zhǔn)控制電量的治療儀，以保障良好的療效。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型目的是，為解決臨床醫(yī)生診斷與治療儀和患者緊密結(jié)合，根據(jù)不同患者的不同情況進(jìn)行精確控制治療的問題，從而達(dá)到提高治療療效的目的，本實(shí)用新型提出了一種具備自適應(yīng)模糊控制功能的銅離子電化學(xué)治療儀。
[0006]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:一種具備自適應(yīng)模糊控制功能的銅離子電化學(xué)治療儀，它包括診斷輸入模塊、模糊PID控制器、功率輸出電路、治療電極和反饋電路，所述模糊PID控制器包括模糊推理機(jī)、模糊化接口、解模糊接口、PID控制器、數(shù)據(jù)庫、規(guī)則庫，所述診斷輸入模塊將參數(shù)輸送至模糊化接口，所述模糊推理機(jī)接收模糊化接口的參數(shù)后調(diào)用數(shù)據(jù)庫和規(guī)則庫中對(duì)應(yīng)的參數(shù)，通過模糊運(yùn)算得到需要的輸出參數(shù)，經(jīng)解模糊接口將參數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換并輸送至PID控制器，以此設(shè)定PID的三個(gè)數(shù)值，所述PID控制器依據(jù)參數(shù)值通過功率輸出電路控制電極輸出的參數(shù)值，所述反饋電路采集治療電極之間的電壓和電流信號(hào)數(shù)據(jù)分別輸送至模糊化接口和PID控制器，用以實(shí)時(shí)調(diào)整PID控制器參數(shù)值和功率輸出電路的輸出數(shù)值。
[0007]進(jìn)一步的，所述反饋電路采集治療電極之間的電壓和電流信號(hào)數(shù)據(jù)輸送至模糊化接口，模糊推理機(jī)依據(jù)反饋數(shù)據(jù)對(duì)PID控制器的輸出P、1、D三個(gè)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。
[0008]進(jìn)一步的，所述反饋電路采集治療電極之間的電壓和電流信號(hào)數(shù)據(jù)輸送至PID控制器，PID控制器依據(jù)隨時(shí)調(diào)整的P、1、D三個(gè)參數(shù)對(duì)治療電極的輸出參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)微調(diào)節(jié)。
[0009]進(jìn)一步的，所述治療電極由直徑為0.8mm-2mm、長(zhǎng)度為10 mm-150mm、純度為99.9 %以上的銅質(zhì)材料制成的銅針。
[0010]進(jìn)一步的，還包括顯示裝置，其采用觸摸液晶屏的形式，所述顯示裝置與自適應(yīng)模糊PID控制器連接，用于實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前所述專用治療電極之間的電壓和電流信號(hào)數(shù)據(jù)、治療進(jìn)度、故障內(nèi)容、操作提示的信息。
[0011]采用上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型產(chǎn)生的技術(shù)效果有:本實(shí)用新型將模糊控制器和傳統(tǒng)PID控制器巧妙的結(jié)合，這種控制器不但具有PID控制精度高等優(yōu)點(diǎn)，又兼有模糊控制靈活、適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0012]圖1為本實(shí)用新型控制系統(tǒng)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]以模糊數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)的模糊控制器，因?yàn)樽陨砭哂幸欢ǖ目刂埔?guī)則，可以突破被控對(duì)象的局限，而且對(duì)過程參數(shù)的變化不敏感，對(duì)系統(tǒng)參數(shù)變化的適應(yīng)性強(qiáng)，但是模糊控制器控制精度不如傳統(tǒng)的PID控制器。本實(shí)用新型模糊PID控制器，將模糊控制器和傳統(tǒng)PID控制器巧妙的結(jié)合，這種控制器不但具有PID控制器精度高等優(yōu)點(diǎn)，又兼有模糊控制器靈活、適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)用新型的主要特點(diǎn)是根據(jù)誤差和誤差的變化來自動(dòng)調(diào)節(jié)PID的參數(shù)。利用操作人員或?qū)＜业恼{(diào)節(jié)經(jīng)驗(yàn)作為知識(shí)庫，然后運(yùn)用模糊控制理論的基本方法把知識(shí)庫轉(zhuǎn)化為模糊推理機(jī)制，利用模糊規(guī)則在線實(shí)時(shí)地對(duì)PID參數(shù)進(jìn)行修改，以滿足不同時(shí)刻的誤差和誤差的變化對(duì)PID參數(shù)自整定的要求。
[0014]下面結(jié)合【附圖說明】本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】。
[0015]如圖1所示，一種具備自適應(yīng)模糊控制功能的銅離子電化學(xué)治療儀，它包括診斷輸入模塊、模糊PID控制器、功率輸出電路、治療電極和反饋電路，所述模糊PID控制器包括模糊推理機(jī)、模糊化接口、解模糊接口、PID控制器、數(shù)據(jù)庫、規(guī)則庫；所述診斷輸入模塊將臨床醫(yī)生對(duì)患者病情的診斷參數(shù)輸送至模糊化接口，模糊推理機(jī)接收模糊化接口的參數(shù)后調(diào)用數(shù)據(jù)庫和規(guī)則庫中與診斷輸入相對(duì)應(yīng)的一組輸出數(shù)據(jù)以及治療所需要的電量值參數(shù)，經(jīng)解模糊接口將參數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換并輸送至PID控制器，以此設(shè)定P、1、D三個(gè)數(shù)值，PID控制器依據(jù)參數(shù)值通過功率輸出電路控制電極輸出的參數(shù)值；反饋電路采集治療電極之間的電壓和電流信號(hào)數(shù)據(jù)分別輸送至模糊化接口和PID控制器。
[0016]當(dāng)反饋電路采集治療電極之間的電壓和電流信號(hào)數(shù)據(jù)輸送至模糊化接口后，模糊推理機(jī)依據(jù)反饋數(shù)據(jù)調(diào)用數(shù)據(jù)庫和規(guī)則庫中與診斷輸入相對(duì)應(yīng)的一組輸出數(shù)據(jù)以及治療所需要的電量值參數(shù)，經(jīng)解模糊接口將參數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換并輸送至PID控制器，對(duì)PID控制器的P、1、D三個(gè)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。
[0017]同時(shí)，反饋電路采集治療電極之間的電壓和電流信號(hào)數(shù)據(jù)可以直接輸送至PID控制器，PID控制器依據(jù)隨時(shí)調(diào)整的P、1、D三個(gè)數(shù)值和電流、電壓反饋數(shù)據(jù)對(duì)治療電極的輸出參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)調(diào)節(jié)功能。
[0018]當(dāng)本實(shí)用新型所涉及的一種采用模糊PID控制器的銅離子電化學(xué)治療儀開始工作時(shí)，模糊PID控制器在接到臨床醫(yī)生對(duì)患者病情的診斷輸入后，使用查表的方式查找儲(chǔ)存在模糊PID控制器內(nèi)知識(shí)庫里與診斷輸入相對(duì)應(yīng)的一組輸出數(shù)據(jù)以及治療所需要的電量值，并依據(jù)此組數(shù)據(jù)控制輸出PID參數(shù)。然后啟動(dòng)治療輸出。在啟動(dòng)治療輸出后，系統(tǒng)依據(jù)電壓和電流反饋電路實(shí)時(shí)采集的治療過程中治療電極之間的電壓和電流信號(hào)數(shù)據(jù)以及儲(chǔ)存在所述自適應(yīng)模糊PID控制器內(nèi)規(guī)則庫里的模糊規(guī)則，進(jìn)行模糊邏輯的規(guī)則推理和模糊決策來調(diào)整控制P、1、D參數(shù)，PID控制電路依據(jù)實(shí)時(shí)的PID參數(shù)實(shí)時(shí)控制調(diào)整功率輸出電路的輸出，當(dāng)達(dá)到治療所需要的電量值后停止輸出，從而對(duì)不同的患者進(jìn)行有效的治療。
[0019]本實(shí)用新型的一種采用自適應(yīng)模糊PID控制系統(tǒng)的銅離子電化學(xué)治療儀還可以包括專用治療電極。作為刺入患者病變部位產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)的專用治療電極是由直徑為0.8mm至2mm，長(zhǎng)度為10 mm至150mm，純度為99.9 %以上的銅質(zhì)材料制成的銅針。專用治療電極是成對(duì)使用的，分別連接功率輸出電路的正極和負(fù)極。
[0020]本實(shí)用新型還可以包括顯示裝置，所述顯示裝置采用觸摸液晶屏的形式，顯示裝置與模糊PID控制器連接，用于實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前治療電極之間的電壓和電流信號(hào)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)顯示治療進(jìn)度，實(shí)時(shí)顯示治療儀的故障內(nèi)容，實(shí)時(shí)顯示臨床醫(yī)生操作提示。
[0021]本實(shí)用新型將傳統(tǒng)常規(guī)PID調(diào)節(jié)器和智能形的模糊控制器巧妙結(jié)合起來。充分發(fā)揮了二種控制器的優(yōu)勢(shì)又同時(shí)避免二種控制器的缺陷，通過靈活精確的控制手段把醫(yī)生、儀器和患者最大限度的、緊密有機(jī)的結(jié)合起來，從而能夠達(dá)到最佳的治療效果。
[0022]最后應(yīng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具備自適應(yīng)模糊控制功能的銅離子電化學(xué)治療儀，其特征在于:它包括診斷輸入模塊、模糊PID控制器、功率輸出電路、治療電極和反饋電路，所述模糊PID控制器包括模糊推理機(jī)、模糊化接口、解模糊接口、PID控制器、數(shù)據(jù)庫、規(guī)則庫；所述診斷輸入模塊將參數(shù)輸送至模糊化接口，所述模糊推理機(jī)接收模糊化接口的參數(shù)后調(diào)用數(shù)據(jù)庫和規(guī)則庫中對(duì)應(yīng)的參數(shù)，通過模糊運(yùn)算得到需要的輸出參數(shù)，經(jīng)解模糊接口將參數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換并輸送至PID控制器，所述PID控制器依據(jù)參數(shù)值通過功率輸出電路控制電極輸出的參數(shù)值，所述反饋電路采集治療電極之間的電壓和電流信號(hào)數(shù)據(jù)分別輸送至模糊化接口和PID控制器，用以實(shí)時(shí)調(diào)整PID控制器參數(shù)值和功率輸出電路的輸出數(shù)值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具備自適應(yīng)模糊控制功能的銅離子電化學(xué)治療儀，其特征在于:所述反饋電路采集治療電極之間的電壓和電流信號(hào)數(shù)據(jù)輸送至模糊化接口，模糊推理機(jī)依據(jù)反饋數(shù)據(jù)對(duì)PID控制器的P，I, D三個(gè)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具備自適應(yīng)模糊控制功能的銅離子電化學(xué)治療儀，其特征在于:所述反饋電路采集治療電極之間的電壓和電流信號(hào)數(shù)據(jù)輸送至PID控制器，PID控制器依據(jù)反饋數(shù)據(jù)對(duì)治療電極的輸出參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)微調(diào)節(jié)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的具備自適應(yīng)模糊控制功能的銅離子電化學(xué)治療儀，其特征在于:所述治療電極由直徑為0.8mm-2mm、長(zhǎng)度為10 mm-150mm、純度為99.9 %以上的銅質(zhì)材料制成的銅針。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具備自適應(yīng)模糊控制功能的銅離子電化學(xué)治療儀，其特征在于:還包括顯示裝置，其采用觸摸液晶屏的形式，所述顯示裝置與自適應(yīng)模糊PID控制器連接，用于實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前所述治療電極之間的電壓和電流信號(hào)數(shù)據(jù)、治療進(jìn)度、故障內(nèi)容實(shí)時(shí)、操作提示的信息。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種具備自適應(yīng)模糊控制功能的銅離子電化學(xué)治療儀，包括診斷輸入模塊、模糊PID控制器、功率輸出電路、治療電極和反饋電路，模糊PID控制器包括模糊推理機(jī)、模糊化接口、解模糊接口、PID控制器、數(shù)據(jù)庫、規(guī)則庫；診斷輸入模塊將參數(shù)輸送至模糊化接口，模糊推理機(jī)調(diào)用數(shù)據(jù)庫和規(guī)則庫中的參數(shù)，通過模糊運(yùn)算得到需要的輸出參數(shù)，經(jīng)解模糊接口將參數(shù)輸送至PID控制器，PID控制器通過功率輸出電路控制電極輸出的參數(shù)值，反饋電路采集電極之間的數(shù)據(jù)輸送至模糊化接口和PID控制器。本專利將模糊控制器和PID控制器巧妙結(jié)合，既具有PID控制精度高等優(yōu)點(diǎn)，又兼有模糊控制靈活、適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】A61N1-05, G05B13-04, A61N1-36
【公開號(hào)】CN204543276
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520078202
【發(fā)明人】劉申, 王海濤
【申請(qǐng)人】北京躍達(dá)康科技有限公司
【公開日】2015年8月12日
【申請(qǐng)日】2015年2月4日