新型微波治療儀的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種新型微波治療儀，包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1，所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1與MCU控制系統(tǒng)2電氣連接，所述MCU控制系統(tǒng)2分別與可調(diào)高壓電源3和溫度測(cè)量電路4電氣連接，所述可調(diào)高壓電源3與微波源5電氣連接，所述微波源5與微波輸出系統(tǒng)電氣連接。本實(shí)用新型的有益效果是，性能穩(wěn)定，安全系數(shù)高。
【專利說明】新型微波治療儀

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及微波治療技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，特別是一種新型微波治療儀。

【背景技術(shù)】
[0002] 微波治療機(jī)的工作原理是，當(dāng)微波作用于肌體組織時(shí)，引起組織細(xì)胞中離子、水分 子和偶極子的高頻震蕩，當(dāng)微波能量低時(shí)，產(chǎn)熱低、并增強(qiáng)局部血液循環(huán)，加快局部代謝，增 強(qiáng)局部免疫能力，因此能有效地改善局部血液循環(huán)，促進(jìn)水腫吸收，消炎止痛。當(dāng)微波能量 高時(shí)，產(chǎn)熱高，可使蛋白質(zhì)變性、凝固、壞死，此時(shí)微波具有燒灼、切割的作用。在手術(shù)中微波 治療以其優(yōu)越的止血效果，先進(jìn)的作用原理，微小的組織損傷（無炭化）而成為取代電灼冷 凍、激光的新技術(shù)。
[0003] 伴隨微波技術(shù)的迅速發(fā)展，微波治療機(jī)的安全性也越來越受到重視，高電磁兼容 性的微波治療機(jī)將成為一個(gè)非常重要的發(fā)展方向。因此，高標(biāo)準(zhǔn)的電磁兼容性設(shè)計(jì)，提高器 件和儀器的穩(wěn)定性和可靠性是目前提高微波治療機(jī)性能的關(guān)鍵技術(shù)之一。
[0004] 在微波治療過程中，溫度和電源輸出功率是兩大關(guān)鍵因素，決定著治療的效果，因 此溫度的精確測(cè)量和電源的穩(wěn)定輸出是保證治療儀性能的關(guān)鍵技術(shù)。而在微波電磁場(chǎng)的強(qiáng) 干擾下，測(cè)溫精度和電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)的電磁兼容性都會(huì)受到直接影響，無法保證微波治療儀 的功率輸出的穩(wěn)定性和可靠性。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0005] 本實(shí)用新型的目的是為了解決上述問題，設(shè)計(jì)了一種新型微波治療儀。
[0006] 實(shí)現(xiàn)上述目的本實(shí)用新型的技術(shù)方案為，一種新型微波治療儀，包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 1，所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1與MCU控制系統(tǒng)2電氣連接，所述MCU控制系統(tǒng)2分別與可調(diào)高壓電 源3和溫度測(cè)量電路4電氣連接，所述可調(diào)高壓電源3與微波源5電氣連接，所述微波源5 與微波輸出系統(tǒng)電氣連接。
[0007] 所述可調(diào)高壓電源3為開關(guān)電源。
[0008] 所述微波源5為連續(xù)波磁控管，所述連續(xù)波磁控管內(nèi)的永久性磁鐵經(jīng)過退磁處理 降低了其磁場(chǎng)強(qiáng)度。
[0009] 所述微波發(fā)射系統(tǒng)是由一段與連續(xù)波磁控管連接的過極限波導(dǎo)6、與過極限波導(dǎo) 6連接的同軸電纜7以及與同軸電纜7連接的微波輻射器8三部分構(gòu)成的。
[0010] 所述溫度測(cè)量電路4是由熱電偶溫度傳感器及其配屬電路共同構(gòu)成的。
[0011] 所述MCU控制系統(tǒng)2是有MCU控制芯片及其配屬電路共同構(gòu)成的。
[0012] 利用本實(shí)用新型的技術(shù)方案制作的新型微波治療儀，可有效避免測(cè)溫精度和電源 輸出功率的穩(wěn)定性受到微波電磁場(chǎng)的強(qiáng)干擾，使得微波電磁場(chǎng)的強(qiáng)干擾不會(huì)影響微波治療 儀的性能，使得微波治療儀的穩(wěn)定性和可靠性得到保證。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013] 圖1是本實(shí)用新型所述新型微波治療儀的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014] 圖2是本實(shí)用新型所述開關(guān)電源的電路圖；
[0015] 圖中，1、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；2、MCU控制系統(tǒng)；3、可調(diào)高壓電源；4、溫度測(cè)量電路；5、微波 源；6、過極限電導(dǎo)；7、同軸電纜；8、微波輻射器。

【具體實(shí)施方式】
[0016] 下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行具體描述，如圖1是本實(shí)用新型所述新型微波治 療儀的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，一種新型微波治療儀，包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1，所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1 與MCU控制系統(tǒng)2電氣連接，所述MCU控制系統(tǒng)2分別與可調(diào)高壓電源3和溫度測(cè)量電路 4電氣連接，所述可調(diào)高壓電源3與微波源5電氣連接，所述微波源5與微波輸出系統(tǒng)電氣 連接。其中，所述可調(diào)高壓電源3為開關(guān)電源；所述微波源5為連續(xù)波磁控管，所述連續(xù)波 磁控管內(nèi)的永久性磁鐵經(jīng)過退磁處理降低了其磁場(chǎng)強(qiáng)度；所述微波發(fā)射系統(tǒng)是由一段與連 續(xù)波磁控管連接的過極限波導(dǎo)6、與過極限波導(dǎo)6連接的同軸電纜7以及與同軸電纜7連接 的微波輻射器8三部分構(gòu)成的；所述溫度測(cè)量電路4是由熱電偶溫度傳感器及其配屬電路 共同構(gòu)成的；所述MCU控制系統(tǒng)2是有MCU控制芯片及其配屬電路共同構(gòu)成的。
[0017] 在本技術(shù)方案中，微波源（即磁控管）輸出一定功率的微波，通過與其連接的一段 過極限波導(dǎo)把微波I禹合到同軸電纜，由同軸電纜傳輸給微波福射器，福射器發(fā)出的微波場(chǎng) 作用在人體病灶上，產(chǎn)生熱量，使病灶不斷升溫。治療儀的溫度測(cè)量電路可通過人體病灶區(qū) 的溫度傳感器實(shí)時(shí)的采集人體病灶的溫度信號(hào)，并傳輸給MCU控制系統(tǒng)，以方便MCU控制系 統(tǒng)進(jìn)行功率和溫度控制，所述人體病灶區(qū)的溫度傳感器采用熱電偶溫度傳感器。
[0018] 在本技術(shù)方案中，對(duì)治療儀功率的調(diào)節(jié)是通過改變可調(diào)高壓電源的輸出電流來實(shí) 現(xiàn)的，可調(diào)高壓電源給磁控管提供工作電壓和燈絲電壓，磁控管必須達(dá)到啟振電壓時(shí)才能 輸出微波。微波治療機(jī)的功率控制、定時(shí)、開機(jī)預(yù)熱控制以及與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通信和數(shù)據(jù)交換 功能是由MCU控制系統(tǒng)來控制的，它把采集到的溫度、功率等數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行 分析，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以向MCU控制系統(tǒng)發(fā)出指令，控制儀器的運(yùn)行，同時(shí)可進(jìn)行病例分析、 管理等功能，為醫(yī)生的治療提供幫助。
[0019] 在本技術(shù)方案中，可調(diào)高壓電源是微波治療機(jī)的關(guān)鍵部分，它直接決定著整機(jī)的 性能。本技術(shù)方案中采用的可調(diào)高壓電源為開關(guān)電源。微波熱療時(shí)，微波輸出功率一般在 IOW?80W之間，因此所需的電源輸出功率不高。但要求電源輸出要有穩(wěn)定的輸出電流，因 此，我們?cè)O(shè)計(jì)的可調(diào)高壓電源主變換器基于把電網(wǎng)輸入電壓經(jīng)過穩(wěn)壓和降壓，并為開關(guān)電 源主變換器提供穩(wěn)定的直流電源，從而為主變換器輸出的穩(wěn)定和可靠的工作提供良好的條 件。把輔助電源也設(shè)計(jì)為開關(guān)電源，從而去掉工頻變壓器，得到穩(wěn)定的輸出。基于微波熱療 和磁控管工作要求可設(shè)定電源參數(shù)如下：
[0020] >輸出最大功率：100W
[0021] >效率：70%以上
[0022] >輸出峰值高壓：2000V
[0023] >高壓輸出電流：0?IOOmA
[0024] >變換器輸入電壓：DC320V
[0025] 在本技術(shù)方案中，微波源就是指磁控管，磁控管是一種微波電子管，在結(jié)構(gòu)上，管 子本身與振蕩回路融為一體，因此，磁控管自身就是一個(gè)微波振蕩器；在原理上，它利用外 加穩(wěn)恒磁場(chǎng)對(duì)管內(nèi)電子運(yùn)動(dòng)的影響，因此，磁控管在本質(zhì)上是一個(gè)置于磁場(chǎng)中的真空二極 管。本技術(shù)方案選擇的磁控管是連續(xù)波磁控管，管子工作時(shí)所加的陽極電壓為直流高壓，產(chǎn) 生的微波是連續(xù)波。在實(shí)際應(yīng)用過程中，可通過減小磁控管永久磁鐵的磁感應(yīng)強(qiáng)度來減小 磁控管的工作電壓，為了達(dá)到上述目的必須對(duì)磁控管的永久磁鐵進(jìn)行了退磁處理，降低其 磁感應(yīng)強(qiáng)度。退磁方法采用交流退磁方法，利用反向磁場(chǎng)使永久磁鐵的剩磁降低，從而使永 磁鐵剩磁降低。
[0026] 在本技術(shù)方案中，溫度測(cè)量系統(tǒng)選用了以熱電偶溫度傳感器為中心的測(cè)溫電路， 它具有測(cè)量精確可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單牢固、使用方便、價(jià)格低廉等特點(diǎn)。微波熱療時(shí)測(cè)溫范圍一 般在零到幾十?dāng)z氏度之間，在此范圍內(nèi)熱電偶的熱電勢(shì)和熱電勢(shì)率應(yīng)足夠大，對(duì)溫度應(yīng)成 單值關(guān)系，并且最好是線性的，熱電特性的穩(wěn)定性、均勻性和復(fù)現(xiàn)性要好，熱傳導(dǎo)小。我們選 用的鎳鉻-鎳硅K型熱電偶的熱電勢(shì)率平均為40uV/°C。該熱電偶穩(wěn)定性、復(fù)現(xiàn)性、線性度 較好。過去常用銅-康銅熱電偶，而鎳鉻-鎳硅的熱傳導(dǎo)系數(shù)明顯低于銅-康銅的熱傳導(dǎo) 系數(shù)，也容易購買，因此更適用于微波熱療測(cè)溫。
[0027] 熱電偶是由金屬材料制成，在微波場(chǎng)中會(huì)受到干擾，引起很大的測(cè)量誤差，因此必 須對(duì)熱電偶進(jìn)行改進(jìn)，使其具有抗微波干擾的能力，能夠精確的測(cè)量。為了解決上述問題設(shè) 計(jì)了具有雙層屏蔽的熱電偶，可以有效的抑制微波的干擾。
[0028] 我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中采用的微波輻射器的最大輻射方向與螺旋軸線垂直，對(duì)熱電偶設(shè)計(jì) 絕緣型的雙層屏蔽體來屏蔽微波的干擾。改進(jìn)型的熱電偶的每層屏蔽層都使電磁波受到衰 減，再者外屏蔽層對(duì)電磁波的反射和內(nèi)屏蔽層的反射作用使外界環(huán)境的電磁干擾受到很大 的消弱，因此絕緣型的雙層屏蔽熱電偶可以屏蔽電磁波干擾，可通過后面的實(shí)驗(yàn)得到驗(yàn)證， 同時(shí)可以看出兩層屏蔽比一層有更好的屏蔽效果。
[0029] 在本技術(shù)方案中，磁控管（微波源）正常工作時(shí)需要給燈絲供電，同時(shí)給管子的陰 極和陽極提供負(fù)高壓，因此電源要兩路輸出，根據(jù)開關(guān)電源的設(shè)計(jì)要求，可采用PWM單端反 激型電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變壓器型開關(guān)電源，如圖2所示，當(dāng)開關(guān)管Ql導(dǎo)通時(shí)，與二極管Dl連 接的變壓器輸出端為負(fù)，Dl截止，Ql截止時(shí)Dl導(dǎo)通，對(duì)負(fù)載供電。反激型開關(guān)電源電路結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、可靠性高、穩(wěn)壓穩(wěn)流范圍寬。。
[0030] 上述技術(shù)方案僅體現(xiàn)了本實(shí)用新型技術(shù)方案的優(yōu)選技術(shù)方案，本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù) 人員對(duì)其中某些部分所可能做出的一些變動(dòng)均體現(xiàn)了本實(shí)用新型的原理，屬于本實(shí)用新型 的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種新型微波治療儀，包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（1)，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（1)與MCU 控制系統(tǒng)（2)電氣連接，所述MCU控制系統(tǒng)（2)分別與可調(diào)高壓電源（3)和溫度測(cè)量電路 (4)電氣連接，所述可調(diào)高壓電源（3)與微波源（5)電氣連接，所述微波源（5)與微波輸出 系統(tǒng)電氣連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型微波治療儀，其特征在于，所述可調(diào)高壓電源（3)為開關(guān) 電源。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型微波治療儀，其特征在于，所述微波源（5)為連續(xù)波磁控 管，所述連續(xù)波磁控管內(nèi)的永久性磁鐵經(jīng)過退磁處理降低了其磁場(chǎng)強(qiáng)度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型微波治療儀，其特征在于，所述微波發(fā)射系統(tǒng)是由一段 與連續(xù)波磁控管連接的過極限波導(dǎo)（6)、與過極限波導(dǎo)（6)連接的同軸電纜（7)以及與同軸 電纜（7)連接的微波輻射器（8)三部分構(gòu)成的。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型微波治療儀，其特征在于，所述溫度測(cè)量電路（4)是由熱 電偶溫度傳感器及其配屬電路共同構(gòu)成的。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型微波治療儀，其特征在于，所述MCU控制系統(tǒng)（2)是有 MCU控制芯片及其配屬電路共同構(gòu)成的。
【文檔編號(hào)】A61B18/18GK204134051SQ201420444724
【公開日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2014年8月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月8日
【發(fā)明者】牛大衛(wèi) 申請(qǐng)人:天津脈赫醫(yī)療科技有限公司