CN111228649B - 一种强度可调的低温等离子体产生装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种强度可调的低温等离子体产生装置，用于解决现有的等离子体治疗装置体积和重量较大，且对产生等离子体的环境要求苛刻的问题；包括上位机管理***、底层核心模块和手柄治疗控制模块；本发明通过电离空气产生不同强度的等离子体，治疗过程中；通过电流采集单元探测等离子体治疗电流，通过线缆将采集到的数据传输到反馈采集单元进行模数转化，通过处理器进行数据处理，经过通讯单元上传到上位机管理***进行监控，形成闭环；底层核心模块上的第二接口独立配置，支持若干个手柄治疗控制模块的连接，治疗时相互独立，无干扰。

Description

一种强度可调的低温等离子体产生装置

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，具体为一种强度可调的低温等离子体产生装置。

背景技术

目前，针对大面积烧伤、糖尿病足、银屑病及药物性皮炎等此类慢性皮肤溃疡临床上常用治疗手段包括：1、药物注射、多余皮肤切除的介入性治疗法；2、非介入性光波疗法；3、人工自然疗法。以上治疗手段均不同程度存在以下缺陷和问题：麻痹肌肉、创面大、副作用大、效率低、恢复时间长、后期维持效果不理想等；等离子体在治疗部分皮肤类疾病上的效果具有针对性强、效率高、无副作用等优势，可为易感染、难愈合、对药物过敏等慢性伤口类疾病治疗提供新的治疗选择。

而现有的等离子体治疗装置多采用交流变压技术，体积重量大，对产生等离子体的环境要求苛刻，要求在氮气、氦气的环境下。

发明内容

本发明的目的就在于提出一种强度可调的低温等离子体产生装置，用于解决现有的等离子体治疗装置体积和重量较大，且对产生等离子体的环境要求苛刻的问题；

本发明通过驱动单元和电源转换单元将不同强度的直流低压转化成不同强度的交流低压，经过一级升压部件和二级升压部件将交流低压转化为直流高压，直流高压通过高压输出单元的限流与保护，最终输出到等离子体产生器内，不同强度直流高压，通过电离空气产生不同强度的等离子体，治疗过程中；通过电流采集单元探测等离子体治疗电流，通过线缆将采集到的数据传输到反馈采集单元进行模数转化，通过处理器进行数据处理，经过通讯单元上传到上位机管理***进行监控，形成闭环；上位机管理***自动切换到接口，底层核心模块上的第二接口独立配置，支持若干个手柄治疗控制模块的连接，治疗时相互独立，无干扰。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种强度可调的低温等离子体产生装置，包括底层核心模块和手柄治疗控制模块，所述底层核心模块包括通讯单元、电源模块、处理器、执行机构和接口模块；所述通讯单元发送参数至处理器，参数为操作人员通过上位机管理***设置的参数，参数包括治疗强度、治疗时间、第一接口；处理器解析参数同时根据参数生成控制指令并传输至执行机构，执行机构用于选择电源模块上对应强度的电压并输出以及控制接口模块内部第一接口的通、断；

所述手柄治疗控制模块包括第二接口、驱动单元、电源转换单元、一级升压部件、二级升压部件和高压输出单元；

所述手柄治疗控制模块内的第二接口与接口模块对应的第一接口连接，进而连接对应强度的电压；第二接口与驱动单元和电源转换单元连接；所述驱动单元用于产生特定状态的驱动信号；电源转换单元用于通过驱动单元的驱动信号将直流低压转化为交流低压；

所述电源转换单元将交流低压传输至一级升压部件，所述一级升压部件用于将交流低压转化为交流高压；一级升压部件将交流高压传输至二级升压部件，所述二级升压部件用于将交流高压转化为直流高压；二级升压部件将直流高压传输至高压输出单元，高压输出单元用于输出直流高压至等离子体产生器，等离子体产生器将对应强度的直流高压通过电离空气产生对应强度的等离子体；不同强度等离子体是指产生的等离子体浓度不同或者产生的等离子体电流不同；电压强度越高，即电压越大，产生的等离子体浓度越高，即产生的等离子体电流越大；

所述手柄治疗控制模块上的第二接口与底层核心模块上的接口模块建立连接时，手柄治疗控制模块向底层核心模块上的反馈采集单元发送连接信号，处理器接收到连接信号后采集接口模块的连接状态，连接状态包括连接和断开；处理器通过通讯单元上传到上位机管理***，上位机管理***上提示若干个第一接口的连接状态；操作者通过上位机管理***设置参数时，接口模块自动选择并激活连接的手柄治疗控制模块的第二接口，当其中一个第一接口被占用时，即连接状态为连接；接口模块自动切换到另一个第一接口。

进一步的，所述底层核心模块还包括主电源和反馈采集单元；反馈采集单元的输出端与处理器的输入端通信连接，反馈采集单元用于采集接口模块接收的测量高压输出单元输出的高压直流放电电流大小和接口模块的连接状态；接口模块与反馈采集单元通信连接；

处理器的输出端与执行机构输入端连接，执行机构执行处理器的控制指令；控制指令包括选择电源模块产生对应的电流强度和接口模块对应的第一接口；

主电源用于为底层核心模块上的各部件提供电源；电源模块与执行机构电连接，电源模块用于输出不同强度的电压；接口模块包括若干个第一接口，每个第一接口分别对应连接有一个手柄治疗控制模块；不同强度的电压的范围为0至DC36V；

进一步的，所述手柄治疗控制模块还包括电流采集单元；电流采集单元用于测量高压输出单元输出的高压直流放电电流并将其传输至第二接口，第二接口将测量高压输出单元输出的高压直流放电电流大小传输至接口模块。

进一步的，所述执行机构由光电耦合器、三极管、继电器和总线组成，执行机构的处理步骤如下：

S1：处理器发出电流强度指令，通过光电耦合器、三极管信号放大、继电器动作，选择电源模块中对应的强度输出到总线上；

S2：处理器发出接口输出指令，通过光电耦合器、三极管、继电器控制总线上对应接口导通，将选择的电流强度输送到接口模块中输出所述一级升压部件通过高频变压器将交流低压转化为交流高压，所述二级升压部件通过倍压整流电路将交流高压转化为直流高压；

进一步的，所述等离子体产生器用于通过高压探针在半开放的腔体内电离空气并产生等离子体；

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、操作人员通过上位机管理***设置相应的治疗强度、治疗时间、治疗接口等参数，参数通过通讯单元下发给处理器，处理器解析参数并根据参数控制执行机构，执行机构一方面选择对应的强度的电流强度输出，另外一方面控制接口模块的通断，手柄治疗控制模块通过第二接口连接到不同强度的电源，通过驱动单元和电源转换单元将不同强度的直流低压转化成不同强度的交流低压，经过一级升压部件和二级升压部件将交流低压转化为直流高压，直流高压通过高压输出单元的限流与保护，最终输出到等离子体产生器内，不同强度直流高压，通过电离空气产生不同强度的等离子体，治疗过程中；通过电流采集单元探测等离子体治疗电流，通过线缆将采集到的数据传输到反馈采集单元进行模数转化，通过处理器进行数据处理，经过通讯单元上传到上位机管理***进行监控，形成闭环；

2、手柄治疗控制模块上的第二接口与底层核心模块上的接口模块建立连接时，手柄治疗控制模块会向底层核心模块上的反馈采集单元发送稳定连接信号，处理器会综合接口模块的连接状态，通过通讯单元上传到上位机管理***，上位机管理***上提示若干个第一接口的连接状态；治疗时，操作者通过上位机管理***设置治疗参数时，接口模块会自动选择并激活连接的手柄治疗控制模块的第二接口，当其中一个第一接口被占用时，***自动切换到另一个第一接口；上位机管理***自动切换到接口，底层核心模块上的第二接口独立配置，支持若干个手柄治疗控制模块的连接，治疗时相互独立，无干扰。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明一种强度可调的低温等离子体产生装置的原理框图；

附图标记：

1-上位机管理***；2-底层核心模块；3-手柄治疗控制模块；4-通讯单元；5-主电源；6-电源模块；7-处理器；8-反馈采集单元；9-执行机构；10-接口模块；11-第二接口；12-驱动单元；13-电源转换单元；14-一级升压部件；15-二级升压部件；16-高压输出单元；17-电流采集单元；18-等离子体产生器。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，一种强度可调的低温等离子体产生装置，包括上位机管理***1、底层核心模块2和手柄治疗控制模块3，上位机管理***1与底层核心模块2通信连接，底层核心模块2与手柄治疗控制模块3电连接，手柄治疗控制模块3与等离子体产生器18电连接，上位机管理***1用于监控等离子体装置的状态、下发治疗控制信息、管理患者信息以及记录治疗记录；治疗控制信息包括治疗强度参数、治疗时间参数和治疗接口参数；患者信息包括姓名、身份证号、性别、年龄、电话、地址、疾病类别、疾病备注和登记时间；治疗记录为患者每次治疗的关键信息，关键信息包括治疗强度、治疗时长、照射区域数量、患处图片和治疗时间；

底层核心模块2用于产生各种治疗电压、解析上位机管理***1的指令、控制各接口输出状态以及输出电压强度以及采集各输出接口治疗电流大小和监控各输出接口状态；底层核心模块2包括通讯单元4、主电源5、电源模块6、处理器7、反馈采集单元8、执行机构9和接口模块10；通讯单元4用于上位机管理***1与底层核心模块2之间的数据交互；通讯单元4与处理器7通信连接，处理器7用于解析上位机管理***1下发的指令、控制各部件执行指令、接口模块10的数据计算综合并上传给上位机管理***1，反馈采集单元8的输出端与处理器7的输入端通信连接，反馈采集单元8用于采集手柄治疗控制模块3反馈回来的治疗电流强度和接口模块10的连接状态；连接状态包括连接和断开；接口模块10与反馈采集单元8通信连接；处理器7的输出端与执行机构9输入端连接，执行机构9用于执行处理器7的指令以及选择电源模块6产生对应的电流强度和通过接口模块10输出；主电源5用于为底层核心模块2上的各部件提供电源；电源模块6与执行机构9电连接，电源模块6用于输出不同强度的电压；接口模块10包括若干个第一接口，每个第一接口分别对应连接有一个手柄治疗控制模块3；不同强度的电压的范围为0至DC36V；

手柄治疗控制模块3用于依据不同的输入电压产生不同强度等离子体；手柄治疗控制模块3包括第二接口11、驱动单元12、电源转换单元13、一级升压部件14、二级升压部件15、高压输出单元16、电流采集单元17和等离子体产生器18；第二接口11的一端与接口模块10连接；第二接口11的另一端分别与驱动单元12、电源转换单元13电连接，驱动单元12用于产生特定状态的驱动信号；电源转换单元13用于根据驱动单元12的驱动信号将直流低压转化为交流低压；电源转换单元13将交流低压传输至一级升压部件14，一级升压部件14用于将交流低压转化为交流高压；一级升压部件14将交流高压传输至二级升压部件15，二级升压部件15用于将交流高压转化为直流高压；二级升压部件15将直流高压传输至高压输出单元16，高压输出单元16用于输出直流高压至等离子体产生器18，电流采集单元17用于测量高压输出单元16输出的高压直流放电电流并将其传输至第二接口11，第二接口11将测量高压输出单元16输出的高压直流放电电流大小传输至接口模块10；等离子体产生器18用于通过高压探针在半开放的腔体内电离空气并产生等离子体；

执行机构9由光电耦合器、三极管、继电器和总线组成，执行机构的处理步骤如下：

S1：处理器7发出电流强度指令，通过光电耦合器、三极管信号放大、继电器动作，选择电源模块6中对应的电流强度输出到总线上；

S2：处理器7发出接口输出指令，通过光电耦合器、三极管、继电器控制总线上对应端口导通，将选择的电流强度输送到接口模块中10输出；

一级升压部件14通过高频变压器将交流低压转化为交流高压，二级升压部件15通过倍压整流电路将交流高压转化为直流高压；

本发明等离子强度调节控制原理：操作人员通过上位机管理***1设置相应的治疗强度、治疗时间、治疗接口等参数，参数通过通讯单元4下发给处理器7，处理器7解析参数并根据参数控制执行机构9，执行机构9一方面选择对应的强度的电流强度输出，另外一方面控制接口模块10的通断，手柄治疗控制模块3通过第二接口11连接到不同强度的电源，通过驱动单元12和电源转换单元13将不同强度的直流低压转化成不同强度的交流低压，经过一级升压部件14和二级升压部件15将交流低压转化为直流高压，直流高压通过高压输出单元16的限流与保护，最终输出到等离子体产生器18内，不同强度直流高压，通过电离空气产生不同强度的等离子体，治疗过程中；通过电流采集单元17探测等离子体治疗电流，通过线缆将采集到的数据传输到反馈采集单元8进行模数转化，通过处理器7进行数据处理，经过通讯单元4上传到上位机管理***1进行监控，形成闭环；

多接口连接原理：手柄治疗控制模块3上的第二接口11与底层核心模块2上的接口模块10建立连接时，手柄治疗控制模块3会向底层核心模块2上的反馈采集单元8发送稳定连接信号，处理器7会综合接口模块10的连接状态，通过通讯单元4上传到上位机管理***1，上位机管理***1上提示若干个第一接口的连接状态；治疗时，操作者通过上位机管理***1设置参数时，接口模块10会自动选择并激活连接的手柄治疗控制模块3的第二接口，当其中一个第一接口被占用时，***自动切换到另一个第一接口；通过上位机管理***1自动切换到接口，底层核心模块2上的第二接口独立配置，支持若干个手柄治疗控制模块3的连接，治疗时相互独立，无干扰。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (7)

1.一种强度可调的低温等离子体产生装置，包括底层核心模块(2)和手柄治疗控制模块(3)，其特征在于，所述底层核心模块(2)包括通讯单元(4)、电源模块(6)、处理器(7)、执行机构(9)和接口模块(10)；所述通讯单元(4)发送参数至处理器(7)，参数为操作人员通过上位机管理***(1)设置的参数，参数包括治疗强度、治疗时间、第一接口；处理器(7)解析参数同时根据参数生成控制指令并传输至执行机构(9)，执行机构(9)用于选择电源模块(6)上对应强度的电压并输出以及控制接口模块(10)内部第一接口的通、断；

所述手柄治疗控制模块(3)包括第二接口(11)、驱动单元(12)、电源转换单元(13)、一级升压部件(14)、二级升压部件(15)和高压输出单元(16)；

所述手柄治疗控制模块(3)内的第二接口(11)与接口模块(10)对应的第一接口连接，进而连接对应强度的电压；第二接口(11)与驱动单元(12)和电源转换单元(13)连接；所述驱动单元(12)用于产生特定状态的驱动信号；电源转换单元(13)用于通过驱动单元(12)的驱动信号将直流低压转化为交流低压；

所述电源转换单元(13)将交流低压传输至一级升压部件(14)，所述一级升压部件(14)用于将交流低压转化为交流高压；一级升压部件(14)将交流高压传输至二级升压部件(15)，所述二级升压部件(15)用于将交流高压转化为直流高压；二级升压部件(15)将直流高压传输至高压输出单元(16)，高压输出单元(16)用于输出直流高压至等离子体产生器(18)，等离子体产生器(18)将对应强度的直流高压通过电离空气产生对应强度的等离子体。

2.根据权利要求1所述的一种强度可调的低温等离子体产生装置，其特征在于，所述手柄治疗控制模块(3)上的第二接口(11)与底层核心模块(2)上的接口模块10建立连接时，手柄治疗控制模块(3)向底层核心模块(2)上的反馈采集单元(8)发送连接信号，处理器(7)接收到连接信号后采集接口模块(10)的连接状态，连接状态包括连接和断开；处理器(7)通过通讯单元(4)上传到上位机管理***(1)，上位机管理***(1)上提示若干个第一接口的连接状态；操作者通过上位机管理***(1)设置参数时，接口模块(10)自动选择并激活连接的手柄治疗控制模块(3)的第二接口(11)，当其中一个第一接口被占用时，即连接状态为连接；接口模块(10)自动切换到另一个第一接口。

3.根据权利要求1所述的一种强度可调的低温等离子体产生装置，其特征在于，所述底层核心模块(2)还包括主电源(5)和反馈采集单元(8)；反馈采集单元(8)的输出端与处理器(7)的输入端通信连接，反馈采集单元(8)用于采集接口模块(10)接收的测量高压输出单元(16)输出的高压直流放电电流大小和接口模块(10)的连接状态；接口模块(10)与反馈采集单元(8)通信连接；

处理器(7)的输出端与执行机构(9)输入端连接，执行机构(9)执行处理器(7)的控制指令；控制指令包括选择电源模块(6)产生对应的电流强度和接口模块(10)对应的第一接口；

主电源(5)用于为底层核心模块(2)上的各部件提供电源；电源模块(6)与执行机构(9)电连接，电源模块(6)用于输出不同强度的电压；接口模块(10)包括若干个第一接口，每个第一接口分别对应连接有一个手柄治疗控制模块(3)；不同强度的电压的范围为0至DC36V。

4.根据权利要求1所述的一种强度可调的低温等离子体产生装置，其特征在于，所述手柄治疗控制模块(3)还包括电流采集单元(17)；电流采集单元(17)用于测量高压输出单元(16)输出的高压直流放电电流并将其传输至第二接口(11)，第二接口(11)将测量高压输出单元(16)输出的高压直流放电电流大小传输至接口模块(10)。

5.根据权利要求1所述的一种强度可调的低温等离子体产生装置，其特征在于，所述执行机构(9)由光电耦合器、三极管、继电器和总线组成，执行机构(9)的处理步骤如下：

S1：处理器(7)发出电流强度指令，通过光电耦合器、三极管信号放大、继电器动作，选择电源模块(6)中对应的强度输出到总线上；

S2：处理器(7)发出接口输出指令，通过光电耦合器、三极管、继电器控制总线上对应接口导通，将选择的电流强度输送到接口模块(10)中输出。

6.根据权利要求1所述的一种强度可调的低温等离子体产生装置，其特征在于，所述一级升压部件(14)通过高频变压器将交流低压转化为交流高压，所述二级升压部件(15)通过倍压整流电路将交流高压转化为直流高压。

7.根据权利要求1所述的一种强度可调的低温等离子体产生装置，其特征在于，所述等离子体产生器(18)用于通过高压探针在半开放的腔体内电离空气并产生等离子体。

Images