皮肤体表组织超声热疗仪电功率自适应控制装置制造方法及图纸

皮肤体表组织超声热疗仪电功率自适应控制装置属于生物医学工程和控制技术领域。包括主控计算机、总线接口、微控制器、数字频率合成单元、滤波及前置放大单元、高频功率放大器、取样及衰减单元、检波处理单元、脉宽处理单元、组合聚焦超声治疗头。主控计算机经总线接口将功率、频率、脉宽设定参数传送到微控制器，微控制器输出相应的指令，控制数字频率合成单元以产生精确的脉宽、频率和幅度的离散信号；再经滤波和前置放大单元后驱动高频功率放大器产生高频大功率电信号。该电信号激励组合聚焦超声治疗头，并反馈至微控制器。本实用新型专利技术实现了在皮肤体表组织超声热疗过程中对输出电功率的有效监控和调节，确保了治疗的安全性、可靠性和有效性。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及的是一种电功率自适应控制装置，特别是一种皮肤体表组织超声热疗仪电功率自适应控制装置。属于生物医学工程技术和控制

技术介绍
利用超声、射频或微波等物理因子的生物效应研制的热疗仪用于治疗皮肤体表组织是继外科手术、放疗及化疗后的又一常规治疗手段。超声热疗易于达到组织的均匀加热，疗效良好，无副作用，且无电离或电磁辐射，既不会对医务人员带来健康损害也不会造成环境的污染，是一种新兴有效的治疗手段。经动物试验和临床研究表明，在皮肤体表组织治疗中，超声热疗同样是有效的手段之一，其不仅对体表组织细胞具有直接杀伤作用，而且能增·强体表组织细胞对化疗和放疗的敏感性。但是，现有的皮肤体表组织超声热疗仪存在明显的不足，主要表现在第一，驱动组合聚焦超声治疗头的高频电功率缺乏有效的监控，即系统只能判别其电功率的有无，而无法明确探测其高频电功率的数值大小，进而可能当电功率数值失控时造成对皮肤体表组织的损伤或达不到预期效果，也就是说，安全性存在隐患。第二，电信号产生部分大多采用模拟电子技术实现，这样在脉宽、频率及幅度等指标上的误差较大且调整不便，不利于动态实时精确地控制。
技术实现思路
为了克服已有技术的不足和缺陷，本技术提出一种皮肤体表组织超声热疗仪的电功率自适应控制装置，可有效地监测和精确地调整高频电功率的数值大小，进而确保在皮肤体表组织超声热疗过程中的准确性、安全性和可靠性。本技术是通过以下技术方案实现的本技术包括主控计算机、总线接口、微控制器、数字频率合成单元、滤波及前置放大单元、高频功率放大器、取样及衰减单元、检波处理单元、脉宽处理单元、组合聚焦超声治疗头，其中数字频率合成单元用于产生脉宽幅度调制的驱动信号，其内部各模块均由硬件描述语言VHDL编程实现，包括SPI接口模块、分频电路、相位累加器、地址选择器、地址锁存器、波形输出模块、内部存储器。主控计算机通过总线接口与微控制器的通用IO 口相连，微控制器的SPI串口与数字频率合成单元的SPI接口模块相连，微控制器的地址选择信号端口与数字频率合成单元的相位累加器以及地址选择器相连；微控制器的ALE地址锁存信号端口与数字频率合成单元的地址锁存器相连；微控制器的WR读写信号端口与数字频率合成单元的内部存储器相连；微控制器的地址/数据复用总线与数字频率合成单元的地址锁存器以及内部存储器相连；数字频率合成单元的数据输出端经滤波及前置放大单元与高频功率放大器的输入端相连，高频功率放大器的输出端分别与取样及衰减单元的输入端以及组合聚焦超声治疗头的输入端相连，取样及衰减单元的输出端通过检波处理单元与脉宽处理单元的输入端相连，脉宽处理单元的输出端与微控制器的另一个通用IO 口相连。微控制器将调整后的波形数据通过地址/数据复用总线经地址锁存器以及地址选择器存入内部存储器中；然后微控制器将频率控制字通过SPI串行接口模块传送给相位累加器，最后相位累加器根据频率控制字经地址锁存器以及地址选择器读取内部存储器的数据进而传送给波形输出模块。另外，外部晶振的输出通过分频电路与相位累加器的输入端相连，分频电路输出50MHZ的基准时钟，使相位累加器正常工作并控制其精度和波形质量。主控计算机经总线接口将功率、频率、脉宽等设定参数传送到微控制器，微控制器根据设定的参数输出相应的指令，控制数字频率合成单元以产生精确的包括脉宽、频率和幅度的离散信号；该离散信号再经滤波及前置放大单元后驱动高频功率放大器产生高频大功率电信号。高频大功率电信号一方面激励组合聚焦超声治疗头，另一方面反馈至取样及衰减单元，取样及衰减单元将其变换为小信号后送至检波处理单元；检波处理单元输出有效信号再经脉宽处理单元进行转换，输出微控制器能够接受并处理的相应的数字信号，然后输 入至微控制器。其中，取样及衰减单元、检波处理单元以及脉宽处理单元组成功率反馈监测回路用于采集取样高频电功率。微控制器内部根据接收的数字信号和原先设定的参数进行电功率参数调整和修正，一方面将调整信息通过总线接口传送给主控计算机以便实时监控，另一方面根据调整修正后新参数输出的相应指令，控制数字频率合成单元直至电功率信号在可控的设定指标范围内。如果微控制器接收的反馈数字信号和原先设定的参数基本一致，则不需调整。本技术的有益效果本技术提供的皮肤体表组织超声热疗仪电功率自适应控制装置，结构新颖且方案合理，采用了功率反馈监测回路进行电功率的自适应控制，可有效地监测和精确地调整高频电功率的数值大小，确保了在体表组织超声热疗过程中的准确性、安全性和可靠性。另外将当今先进的数字频率合成技术融入控制装置中，提高了功率、频率、脉宽等技术参数的精度，从而增强了治疗的有效性。附图说明图I为本技术的结构组成示意图。图2为本技术的数字频率合成单元构成示意图。图中，I-主控计算机；2_总线接口 ；3_微控制器；4_数字频率合成单元；5_滤波及前置放大单元；6_高频功率放大器；7_取样及衰减单元；8_检波处理单元；9_脉宽处理单元；10-组合聚焦超声治疗头；II-SPI接口模块；12-分频电路；13-相位累加器；14_地址选择器；15_地址锁存器；16_波形输出模块；17_内部存储器。具体实施方式以下结合附图对本技术的具体实施做进一步的描述如图I、图2所示，本技术包括主控计算机I、总线接口 2、微控制器3、数字频率合成单元4、滤波及前置放大单元5、高频功率放大器6、取样及衰减单元7、检波处理单元8、脉宽处理单元9、组合聚焦超声治疗头10，其中数字频率合成单元4用于产生脉宽幅度调制的驱动信号，其内部各模块均由硬件描述语言VHDL编程实现，包括SPI接口模块11、分频电路12、相位累加器13、地址选择器14、地址锁存器15、波形输出模块16、内部存储器17。主控计算机I通过总线接口 2与微控制器3的通用IO 口相连，微控制器3的SPI串口与数字频率合成单元4的SPI接口模块11相连，微控制器3的地址选择信号端口与数字频率合成单元4的相位累加器13以及地址选择器14相连，微控制器3的ALE地址锁存信号端口与数字频率合成单元4的地址锁存器15相连，微控制器3的WR读写信号端口与数字频率合成单元4的内部存储器17相连，微控制器3的地址/数据复用总线与数字频率合成单元4的地址锁存器15以及内部存储器17相连，数字频率合成单元4的数据输出端经滤波及前置放大单元5与高频功率放大器6的输入端相连，高频功率放大器6的输出端分别与取样及衰减单元7的输入端以及组合聚焦超声治疗头10的输入端相连，取样及衰减单元7的输出端通过检波处理单元8与脉宽处理单元9的输入端相连，脉宽处理单元9的输出端与微控制器3的另一个通用IO 口相连。 微控制器3将调整后的波形数据通过地址/数据复用总线经地址锁存器15以及地址选择器14存入内部存储器17中；然后微控制器3将频率控制字通过SPI串行接口模块11传送给相位累加器13，最后相位累加器13根据频率控制字经地址锁存器15以及地址选择器14读取内部存储器17的数据进而传送给波形输出模块16。另外，外部晶振的输出通过分频电路12与相位累加器13的输入端相连，分频电路输出50MHz的基准时钟，使相位累加器13正常工作并控制其精度和波形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种皮肤体表组织超声热疗仪电功率自适应控制装置，包括主控计算机（1）、总线接口（2）、微控制器（3）、数字频率合成单元（4）、滤波及前置放大单元（5）、高频功率放大器（6）、取样及衰减单元（7）、检波处理单元（8）、脉宽处理单元（9）、组合聚焦超声治疗头（10），其特征在于，数字频率合成单元（4）包括：SPI接口模块（11）、分频电路（12）、相位累加器（13）、地址选择器（14）、地址锁存器（15）、波形输出模块（16）、内部存储器（17）；主控计算机（1）通过总线接口（2）与微控制器（3）的通用IO口相连，微控制器（3）的SPI串口与数字频率合成单元（4）的SPI接口模块（11）相连，微控制器（3）的地址选择信号端口与数字频率合成单元（4）的相位累加器（13）以及地址选择器（14）相连，微控制器（3）的ALE地址锁存信号端口与数字频率合成单元（4）的地址锁存器（15）相连，微控制器（3）的WR读写信号端口与数字频率合成单元（4）的内部存储器（17）相连；微控制器（3）的地址/数据复用总线与数字频率合成单元（4）的地址锁存器（15）以及内部存储器（17）相连，数字频率合成单元（4）的数据输出端经滤波及前置放大单元（5）与高频功率放大器（6）的输入端相连，高频功率放大器（6）的输出端分别与取样及衰减单元（7）的输入端以及组合聚焦超声治疗头（10）的输入端相连，取样及衰减单元（7）的输出端通过检波处理单元（8）与脉宽处理单元（9）的输入端相连，脉宽处理单元（9）的输出端与微控制器（3）的另一个通用IO口相连；外部晶振的输出通过分频电路（12）与相位累加器（13）的输入端相连。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄志坚，黄河，
申请(专利权)人：上海艾铭思汽车控制系统有限公司，上海艾铭思汽车电子系统有限公司，
类型：实用新型
国别省市：