智能超声理疗仪制造技术

本发明专利技术公开了一种智能超声理疗仪，由电源模块、主控模块、DDS模块、功放模块、频率跟踪模块、人机交互模块、治疗头模块和温度控制模块组成。所述的智能超声理疗仪还具有专家疗方功能，具有结构简单、频率自动跟踪、稳定度高、多频、输出功率高、易操作等优点，可广泛用于对器质性心血管病患者、运动创伤类患者的体外物理治疗。

【技术实现步骤摘要】
智能超声理疗仪
本专利技术涉及一种智能超声理疗仪，具体涉及一种用于器质性心血管病患者、运动创伤性患者体外物理治疗的高科技超声理疗仪。
技术介绍
超声波作用于人体组织会产生一定的生物效应，如机械效应、温热效应、空化效应等，利用这些效应可以达到某种治疗目的，也就是所谓的超声理疗。超声波在生物组织中的衰减值随频率近乎线性增加,即频率越大,衰减系数越大,衰减越快，不同的超声频率将会导致超声信号进入人体深度有所不同；另一方面，过量的超声波辐射会对人体造成伤害，针对不同的治疗部位应考虑采用不同剂量的超声信号。目前国内市场上较为流行的超声治疗仪大多数结构相似，存在自动化程度低，操作繁杂，可调节声功率范围窄，自动保护功能弱等共同缺陷。超声理疗仪目前多采用单频、固定频率的技术方案,这种频率是固定的,不可变的。单一频率其治疗部位有限，患者需要多个部位治疗时，就需要另外的设备来完成。在治疗过程中，由于温度、环境等不同，导致超声治疗头的谐振频率发生改变，由于目前的超声理疗设备不具备频率自动跟踪功能，就会出现频率失调，从而会导致阻抗失配，降低效率，严重的不能正常工作。现有的超声理疗仪大多操作繁杂，没有专家疗方功能，治疗频率多为单一且固定的1MHz或3MHz，输出声功率在2W/cm2以内，单一治疗头，治疗头有效面积比较小。偶见双频双治疗头的理疗仪，其1MHz和3MHz治疗头的有效治疗面积相差较大，输出声功率较小，不具备自动频率跟踪功能。
技术实现思路
为克服现有技术中的不足，本专利技术的目的在于提供一种智能双频或多频率的超声理疗仪，该智能超声理疗仪可以有效避免现有技术中的缺点。为了解决上述技术问题，实现上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现：一种智能超声理疗仪，包括供电模块、人机交互模块、主控模块、DDS模块、功放模块、治疗头模块、频率跟踪模块和温度控制模块；所述供电模块包括一220V交流转直流15V电源模块，所述220V交流转直流15V电源模块分别连接有一电平转换模块和推挽功放电路；220V交流转直流15V电源模块将交流220V转换成直流15V用于给推挽功放电路提供电源；电平转换模块，将直流15V电压转换为主控模块和人机交互模块所需的各种电压。在另一实施方式中，供电模块可包括可充电的聚合物电池。所述人机交互模块包括触摸屏和状态显示灯；通过触摸屏可以设定各种治疗参数，同时还可以调用专家疗方功能，操作方便、直观、简洁；状态指示灯用于实时显示理疗仪的运行状态。所述主控模块包括一微处理器，所述微处理器连接有一DDS电路、占空比调节电路、数字电位计、频率切换与匹配电路、相位差检测电路、温度采样电路和过温保护电路；微处理器主要根据用户设定的治疗参数，在设备的总体技术指标范围内，控制超声治疗头模块输出满足要求的超声波信号，并使其稳定、可靠地工作；所述DDS模块包括一DDS发生电路，所述DDS发生电路的输出端连接一低通滤波电路，所述低通滤波电路的输出端连接一占空比调节电路，所述占空比调节电路与微处理器相连；DDS发生电路用于产生原始的超声激励信号，采用直接数字频率合成器实现，具有频率调整方便、分辨率高、频率转换时间短、输出相位连续、全数字化和控制方便等优点；低通滤波电路用于滤除DDS发生电路输出的谐波干扰，谐波干扰主要来自参考时钟，选择7阶巴特沃兹低通滤波器，巴特沃兹滤波器在通频带内具有最平坦的幅频特性，且衰减速率比较快；占空比调节电路用于控制输出超声波信号的占空比，微控制器通过控制占空比调节电路调节超声激励信号的占空比，从而实现对输出超声信号占空比的控制。所述的功放模块包括一级放大电路，所述一级放大电路的同相输入端连接占空比调节电路的输出端，实现对占空比调制后的激励信号进行初步放大；所述一级放大电路的反相输入端连接一数字电位计，通过调整接入反相端电阻的大小，控制输出信号的大小，经过后续放大以最终实现对治疗强度的控制，所述的数字电位计与微处理器相连，所述一级放大电路的输出端连接二级放大电路，所述二级放大电路输出端连接一推挽功放电路；DDS发生电路产生的激励信号很微弱，需要经过功率放大才能驱动超声换能器；一级放大电路实现对激励信号的初步放大，二级放大电路对一级放大电路输出进行进一步放大，输出几W功率，最终再通过推挽功放电路进行放大，输出功率驱动信号，推动换能器工作；微控制器通过控制一级功放的放大倍数（反相端接入电阻大小），来实现对输出功率的调整。所述治疗头为一个或多个，优选为2-8个，且具有吸附部件，用于将治疗头吸附在治疗部位。吸附部件为近似锥形的吸附罩，吸附区域可以为圆形或椭圆形。通过负压作用使超声治疗头与治疗部位密切接触，并且可通过调节吸附力的大小来调控治疗头与人体的作用压力。所述治疗头模块包括一频率切换与匹配电路，所述频率切换与匹配电路的输入端连接推挽功放电路的输出端；所述频率切换与匹配电路的输入端还连接微处理器；所述频率切换与匹配电路的输出端连接一换能器；频率切换与匹配电路的作用有两个：一是用于实现多个中心频率的切换，如1MHz、2MHz、3MHz；二是阻抗匹配，使换能器工作在串联谐振纯阻态，提高设备的效率；换能器用于将电能（超声驱动信号）转换成机械能（超声波）输出。所述治疗头上可以设置有回波传感器，用以监测超声的传输聚焦深度，便于用户进行调试，进而选择适当的治疗频率。所述频率跟踪模块包括一电流电压采样电路，所述电流电压采样电路的输入端连接换能器；所述电流电压采样电路的输出端连接一相位差检测电路,所述相位差检测电路的输出端连接微控制器；电流电压采样电路用于获取换能器中电压和电流的相位大小；相位差检测电路用于判断电压电流信号的相位差，微控制器根据相位差的大小，调整频率，从而实现频率的自动跟踪。所述温度控制模块包括一温度采样电路，所述温度采样电路连接过温保护电路和微控制器；温度采样电路采用热敏电阻，安装在超声治疗头模块内，靠近换能器，微处理器采集温度后，判断是否超过设定的安全阈值，如果超温，控制过温保护电路切断输出，确保使用者安全。所述的电平转换模块连接所述的微处理器，所述的220V交流转直流15V电源模块连接推挽功放电路。所述触摸屏和状态指示灯分别连接在所述的微控制器上。专家控制模块包括预先设置的专家疗方，可通过人机交互模块进行调用，专家疗方针对不同的疾病预设置不同的频率或频率组合、功率大小、治疗时间参数。所述的专家疗方可对每个超声发射头的输出频率和功率进行不同的设置，以使得围绕中心治疗部位作用的深度、截面、截面大小最优化。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：（1）输出超声波可具有多个中心频率，且在0.5-3.5MHz范围内连续可调，可输出连续波和脉冲波，脉冲波形占空比10-100%可调，多个治疗头输出，使用方便；能够产生多个中心频率的超声激励信号，且在0-3.5MHz范围内连续可调，可以输出连续波形和脉冲波形，脉冲波形占空比10-100%可调，治疗时间0-30分钟可调；（2）超声治疗头有效辐射面积为3-9cm2，优选为5cm2,有效输出声强≤3W/cm2；输出声功率高，用户可选择范围大；超声治疗头具有多个，可进行多个部位同时治疗；（3）具有频率自动跟踪功能，使换能器始终工作在谐振点附近，提高设备效率和使用者舒适度；(4)在线温度监测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能超声理疗仪,其特征在于：包括供电模块（1）、人机交互模块（2）、主控模块（3）、DDS模块（4）、功放模块（5）、治疗头模块（6）、频率跟踪模块（7）和温度控制模块（8）。

【技术特征摘要】
1.一种智能超声理疗仪,其特征在于：包括供电模块(1)、人机交互模块(2)、主控模块(3)、DDS模块(4)、功放模块(5)、治疗头模块(6)、频率跟踪模块(7)和温度控制模块(8)；所述人机交互模块(2)包括触摸屏(201)和状态指示灯(202)；所述主控模块(3)包括一微处理器(301)；所述DDS模块(4)包括一DDS发生电路(401)，所述DDS发生电路(401)的输出端连接一低通滤波电路(402)，所述低通滤波电路(402)的输出端连接一占空比调节电路(403)，所述占空比调节电路(403)与微处理器(301)相连；所述功放模块(5)包括一级放大电路(501)，所述一级放大电路(501)的同相输入端连接占空比调节电路(403)的输出端，实现对占空比调制后的激励信号进行初步放大；所述一级放大电路(501)的反相输入端连接一数字电位计(504)，通过调整接入反相端电阻的大小，控制输出信号的大小，经过后续放大以最终实现对治疗强度的控制，所述的数字电位计(504)与微处理器(301)相连，所述一级放大电路(501)的输出端连接二级放大电路(502)，所述二级放大电路(502)输出端连接一推挽功放电路(503)；所述治疗头模块(6)包括一频率切换与匹配电路(601)，所述频率切换与匹配电路(601)的输入端连接推挽功放电路(503)的输出端；所述频率切换与匹配电路(601)的输入端还连接微处理器(301)；所述频率切换与匹配电路(601)的输出端连接一换能器(602)；所述频率跟踪模块(7)包括一电流电压采样电路(701)，所述电流电压采样电路(...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈瑞涛，顾华东，郑陈琪，杨杰，
申请(专利权)人：中国科学院苏州生物医学工程技术研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32