医用体外超声治疗机制造技术

本发明专利技术涉及应用超声技术中的超声治疗装置，它主要由Ｂ超肿瘤定位装置、超声波发生、发射装置、高强度超声波聚焦换能器及声波传播介质体和自动搜索三维运动装置所组成，它以人体组织热效应达到治疗肿瘤及病变肿块的效果，或者利用人体组织的机械效应粉碎体内结石，它不仅操作简单、性能可靠，而且治疗效果明显、安全、无副作用，因此具有很强的实用性。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及应用声学中的一种超声医疗装置，多少年来，人们一直为治疗癌症而进行顽强的努力。肿瘤热疗是人们通过科学探索和实践总结出的一种行之有效的治疗肿瘤的办法之一，超声波肿瘤热疗是肿瘤热疗的主要措施，超声波是一种传递能量的波动，在不同介质中，超声波可将能量传送到一定的距离。因此，利用超声波能量的传递，将能量集中于体内的病灶上，产生足够的热，抑制肿瘤细胞的生长和病灶的进一步恶化，从而达到治疗肿瘤和消除病灶的目的。湖南肿瘤医院李鼎九、胡自省大夫编译的“肿瘤热疗”一书中指出超声加热可以达到深层，用几个超声幅射加聚焦可以在一定温度，一定区域内较满意地加热。近十几年来，高强度聚焦超声波技术的提出和实现，有力地推动了超声肿瘤热疗的发展，成为超声技术在生物医学工程方面应用的重要领域。1983年，亥雅奇(Hayashi)和1940年的贝克Beck先后报告“超声波可使动物肿瘤生长延迟、并偶可使肿瘤消退，温度增高是肿瘤消退的原因”等现象以来，生物学家，物理学家及工程技术专家对此进行了大量地工作，从超声在人体组织上的传播特性到人体细胞、各脏器组织对超声波的反应等方面进行了广泛的研究，我国在七十年代开始从事这方面的研究，取得了很多重要的成果，上海交通大学是这方面开展工作较早的单位之一。尽管如此，人们未能提出一整套用于临床的实用性治疗机，以便使这一技术更广泛地应用和作进一步地实践型研究。本专利技术的目的在于提出一种主要由B超定位装置、超声波发生、发射装置、高强度超声波聚焦换能器及声波传送介质体和自动跟踪三维运动装置所组成的医用体外超声治疗机，它在治疗过程中不需手术，无痛苦，而且操作简单、安全、无副作用，从而解决了现有技术所存在的问题。超声的生物效应，早已为人们所关注，超声的生物效应用于声强、频率及生物组织本身的性质有很大关系。按作用机理，它可分为热效应、机械效应、声流效应和空化效应。而本专利技术主要是利用生物组织对能量的吸收特性，射入组织的超声能量将会变成热能，并使其温度升高，即生物加热效应，以达到肿瘤所必须的温度，一般为42℃至44℃。本专利技术采用同相位聚焦声波的办法，使能量高强度地集中于焦点，作用于病变区，而非病变区损坏较小，达到理想的热疗效果。为此，本专利技术所采用的方案主要在于它由B超定位装置、超声波发生、发射装置、高强度超声波聚焦换能器及声波传送介质体和自动跟踪三维运动装置所组成。所说的B超定位装置，是采用已有的市售产品；所说的超声波发生、发射装置是包含有信号源、功率放大电路和控制电路、而信号源是保证同相位超声波信号发生，其频率在1MHz至2MHz之间。控制电路具有控制定位、定时、能量调节的作用。并直接由计算机控制。功率放大器可以周期地产生功率发射，发射周期可由计算机任意设定，采用二套高频功率放大器，连续发射方式；所说的高强度聚焦换能器，是由200个20×20mm2的换能单元组成，换能单元采用并联或串接方式有序地排列在内球面的表面，形成内球面的发射单元阵列；也可以采用将换能单元分成若干组，每一组单元并联于内球面的条状配重体上，再将若干配重体均匀固定在一个圆形支架上形成的球面形状，球心即为换能阵列的焦点；所说的超声波传播介质体，则是由透声胶囊及蒸留水所组成；所说的三维运动装置，它是一种由计算机控制伺服电机的动力机构。它可以自动地沿X，Y，Z的三个方向移动。本专利技术的优点在于它治疗效果明显，不需手术、体外治疗、无痛苦；治疗时间短；安全、方便，无副作用；本专利技术结构简单、操作方便、性能可靠。本专利技术由于用高强聚焦换能器、B超定位、微机控制的自动扫描等一系列高新技术，使本专利技术具有极高的使用价值。附图说明图1为本专利技术的系统结构示意图。图2为本专利技术的高强度聚焦超声波换能器示意图。图3为本专利技术的信号源电路图。图4为本专利技术的控制信号源电路图。图5为本专利技术的功率放大电路图。图6为本专利技术系统的原理框图。图7为本专利技术的高频大功率退耦电路图。现在结合上述各附图来进一步说明本专利技术的较佳具体实施例，本专利技术主要由B超定位装置1、超声波发生、发射装置9、高强度超声波聚焦换能器3、声波传送介质体11，以及自动跟踪三维运动装置8所组成，如图1所示。其中1.B超定位装置1，它是诊断体内肿瘤及病灶的有效手段、将B超探头置于B超探头支架17上，将高强度聚焦换能器焦点5相对锁定在B超的扫描面内，B超搜索体内肿瘤的过程也就是移动换能器3的焦点，将焦点落实在B超定位的肿瘤或病灶上，这就完成了定位的过程。2.超声波发生、发射装置9它是由信号源、控制电路、前置放大电路、高频功率放大器及功率调节器等部分所组成。如图3至图7所示，其所有参数和功能由计算机设定和控制。A、信号源如图3所示，它是由晶振和任意比例的分频器，整形输出所组成。具有频率稳定、可调和前后沿陡直的脉冲信号。B、控制电路，如图4、图5所示本部分通接口电路直接与计算机相连接。对发射周期、频率、功率、定时等控制。C、前置放大与功率放大器，如图5所示，前置放大器采用单管放大、射随器输出，其驱动输出采用中功率场效应管，以变压器藕合的方式与功率放大器相连接。其中U5至U10是采用器件25C2500。本前置放大器简单可靠具有很强的驱动能力，适合做大功率放大器的驱动。上述电路的工作原理在于40MHz晶体振荡器产生的方波信号，经过任意分频的8位计数器，产生所需要信号频率，计数器由2片4位二进制计数器所组成。分频值由手动拨码开关控制，方波信号经过反相器整形和0C门驱动送至功率放大器的前级输入端。功率放大器的前级输入采用调整高速光耦隔离，以减小相互间的干扰。功率放大器为单电源推挽方式。上下两管分别工作，上管导通时，下管截止交替工作。经过光耦的方波信号经过反相器送至上、下两管功率管的驱动级输入，驱动级由三个高速小功率三极管一只中功率场效应管组成，三个三极管的第一级为集电极输出，二、三级为射极跟随器输出，以提供足够的驱动电流，中功率场效应管工作在开关状态，采用变压器耦合，将前后级隔离开同时为大功率管提供足够电压和电流驱动。大功率场效管也工们在开关状态，当上管导通时，电源电压全部大负载(换能器)上。向负载充电，当上管关，下管导通时，负载(换能器)通过下管放电，这样在负载(换能器)上形成与信号同频率的电压波形，负载(换能器)将此能量转换成声能发射出去。功率放大器采用大功率场效应管推挽输出，其输出与换能器直接藕合，本功率放大器由6路放大器组成，其特点为频率1-2MHz(可任意设定)功率输出1000-2000瓦(可连续调节)与负载直接藕合，采用了最佳的匹配技术，以获较高的效率，具有很高抗干扰能力。本功率放大器从整体设计上采用小信号隔离技术和大功率供电系统退藕技术，如图7所示，本退藕采用了共模退藕技术，不仅对电源对地线均能抑制其干扰。为了抑制强信号对弱信号干扰，对信号源采用了隔离技术，以提高整个系统的稳定性、可靠性。3.高强度聚焦换能器3高强度聚焦换能器是由200个20×20mm2的换能单元组18组成，换能单元16采用并联或串联方式有序的排列在内球面的表面，形成内球面发射的换能单元阵列。内球面的球心既为换能单元阵列的焦点5，如图2所示。换能单元16的额定功率为8瓦，因此在单元发射的超声能量小，在其传播距离内不会损坏人体组织，减少体内副作用产本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种医用体外超声治疗机，其特征在于它包含有Ｂ超肿瘤定位装置、超声波发生、发射装置、高强度超声波聚焦换能器、声波传播介质体和自动跟踪三维运动装置，所说的超声波发生、发射装置是包含有：信号源、功率放大电路和控制电路、而信号源是保证同相位超声波信号发生，其频率在１ＭＨｚ至２ＭＨｚ之间；控制电路具有控制定位、定时、能量调节的作用，并直接由计算机控制；功率放大器可以周期地产生功率发射，发射周期可根据需要由计算机设定，采用二套高频功率放大器，连续发射方式；所说的高强度聚焦换能器，是由换能器单元组成，换能器单元采用并联或串接方式有序地排列在内球面的表面，形成内球面的发射单元阵列；也可以采用将换能单元分成若干组，每一组单元并联于内球面的条状配重体上，再将若干配重体均匀固定在一个圆形支架上形成的球面形状；所说的超声波传播介质体，则是由透声胶囊及蒸留水所组成；所说的三维运动装置，它是一种由计算机控制伺服电机的动力机构，它可以自动地沿Ｘ，Ｙ，Ｚ的三个方向移动把焦点对准病灶处。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：候朝焕，郭应禄，吕凤玲，王德滨，朱北元，闫欣元，杨树元，万志文，
申请(专利权)人：中国科学院声学研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]