CN201361370Y - 一种计算机控制的微波热疗机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种计算机控制的微波热疗机，由壳体、安装在壳体内的微波源模块和控制模块组成，微波源模块的输出端连接设置在壳体表面的射频输出头，控制模块电连接微波源模块，其中微波源模块由使用微波固态源的本振、激励放大模块、功率分配器、前级放大模块、末级放大模块和功率合成器组成。本实用新型结构简单、成本低廉，同现有采用磁控管的设备相比较，具有重量轻，体积小的优点，它与台式计算机相互配合使用，具有良好人机交互界面，减小了整体体积，提高了微波治疗的流动性、方便性。

Description

一种计算机控制的微波热疗机

技术领域

本实用新型属于微波治疗设备领域，尤其是一种计算机控制的微波热疗机。

背景技术

在本世纪30年代，医务工作者发现了微波的生物效应，近几年由于各项技术的日臻完善，使得微波治疗无需麻醉，可在门诊完成，具有简便、安全的特点。微波热疗机所采用的微波热疗是一种非接触加热方式，不存在因电接触造成的热灼伤和电灼伤的可能，微波治疗在手术时以其优越的止血效果，先进的作用原理，微小的组织损伤，正逐渐取代电灼、冷冻、激光等传统的治疗方法。按照国家规定，微波治疗设备是指利用频率从300MHZ到30GHZ范围内的微波辐射能量治疗疾病的设备，微波热疗机主要由微波源模块和控制模块组成，微波源模块发出的微波经过电缆传输至辐射器上，辐射器通过对人体特定区域的照射实现对深层组织的治疗。常见的微波源模块中的微波源采用磁控管，该磁控管是电真空器件，体积大、寿命短，需要使用高压电源，微波泄漏和电磁干扰大，其微波输出功率不精确、不稳定，与其相配合的控制模块复杂且易受干扰，而且传统的微波热疗机采用单片机作为控制模块，也不具有友好的人机交互界面。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供结构简单、成本低廉且具有友好人机交互界面的一种计算机控制的微波热疗机。

本实用新型采取的技术方案是：

一种计算机控制的微波热疗机，由壳体、安装在壳体内的微波源模块和控制模块组成，微波源模块的输出端连接设置在壳体表面的射频输出头，控制模块电连接微波源模块，其特征在于：所述的微波源模块由使用微波固态源的本振、激励放大模块、功率分配器、前级放大模块、末级放大模块和功率合成器组成，本振的输出端连接激励放大模块的输入端，激励放大模块的输出端连接功率分配器的输入端，功率分配器的两个输出端分别连接两个前级放大模块的输入端，两个前级放大模块的输出端分别连接两个末级放大模块的输入端，两个末级放大模块的输出端连接功率合成器的两个输入端，功率合成器的输出端连接射频输出头。

而且，所述的两个末级放大器的输出端还分别连接一隔离器的输入端，该两个隔离器的输出端连接功率合成器的两个输入端。

而且，所述的控制模块由计算机、功率检测模块、用于测量微波热疗机输出的微波辐射温度的温度保护模块和用于调整激励放大模块、前级放大模块和末级放大模块中放大系数的自动增益控制模块组成，功率检测模块的输入端分别连接两个末级放大器的输出端，功率检测模块和温度保护模块的输出端通过串口模块连接计算机，计算机通过串口模块连接自动增益控制模块的输入端。

本实用新型的优点和积极效果是：

1.本热疗机中的微波源模块中的本振为微波固态源中的半导体器件，其体积较小、寿命长，不需要使用高压电源，微波泄漏和电磁干扰小，其微波输出功率精确、稳定，与其相配合的控制模块简单、成本低。

2.本热疗机中在两个末级放大器的输出端分别串联一隔离器，隔离器可以采用微波铁氧体单向传输器件，该微波铁氧体单向传输器件只允许沿一个方向传输的微波顺利通过，而对相反方向传输的波则有很大的衰减。该结构有效的减小了反射的微波对微波源模块的损害。

3.本热疗机中安装有温度保护模块，该模块通过温度传感器检测热疗机输出的微波辐射的温度，其检测的实时温度信号通过串口模块反馈到计算机中并有计算机控制微波源模块断电以保护病患者。

4.本热疗机中的功率检测模块检测实时的微波输出功率的感应电平，并将该电平反馈至计算机，计算机通过比较再发出控制信号控制自动增益控制模块调整各个放大模块的放大系数以实现较高的放大效率。

5.本热疗机可以安装开关电源以实现供电，所用的开关电源中具有过载保护功能，该功能进一步提高了微波热疗机工作的安全性。

6.本实用新型结构简单、成本低廉，同现有采用磁控管的设备相比较，具有重量轻，体积小的优点，它与台式计算机相互配合使用，具有良好人机交互界面，提高了微波治疗的流动性、方便性。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的电路原理图；

图3是计算机控制程序中温度保护程序的工作流程图；

图4是计算机控制程序中功率检测程序的工作流程图。

具体实施方式

下面结合实施例，对本实用新型进一步说明，下述实施例是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本实用新型的保护范围。

一种计算机控制的微波热疗机，如图1所示，由壳体3、安装在壳体内的微波源模块和控制模块组成，该壳体可以是分开的两个，各模块之间通过电缆连接，也可以将微波源模块和控制模块放置在一个壳体内，微波源模块的输出端连接设置在壳体表面的射频输出头4，控制模块电连接微波源模块，本实用新型的创新在于：微波源模块由使用微波固态源的本振、激励放大模块、功率分配器、前级放大模块、末级放大模块和功率合成器组成，本振的输出端连接激励放大模块的输入端，激励放大模块的输出端连接功率分配器的输入端，功率分配器的两个输出端分别连接两个前级放大模块的输入端，两个前级放大模块的输出端分别连接两个末级放大模块的输入端，两个末级放大模块的输出端连接功率合成器的两个输入端，功率合成器的输出端连接射频输出头。在两个末级放大器的输出端还可以分别串联一隔离器，该两个隔离器的输出端连接功率合成器的两个输入端。

控制模块由计算机2、功率检测模块、用于测量微波热疗机输出的微波辐射温度的温度保护模块和自动增益控制模块(AGC)组成，其具体连接结构是：功率检测模块的输入端分别连接两个末级放大器的输出端，功率检测模块和温度保护模块的输出端通过串口模块连接计算机，计算机通过串口模块连接自动增益控制模块的输入端，自动增益控制模块的输出端分别与激励放大模块、前级放大模块和末级放大模块电连接。

本振、激励放大模块、功率分配器、前级放大模块、末级放大模块、隔离器、功率合成器、功率检测模块和自动增益控制模块可以是如图1所示的封装的单元结构1。

各模块的作用如下：

本振可以采用微波半导体器件，比如常见的微波二极管或微波晶体管，它的作用是产生稳定频率的微波，它可以在915±30MHz的范围内调整所需要的工作频率，频率的稳定性可以达到±2MHz。

激励放大模块由三菱公司的PF211芯片组成的电路，它将本振输出的信号放大到瓦级。

功率分配器由Anaren公司的XC900A-01芯片组成的电路，它将激励放大模块均分成两路输出，该两路输出分别经过由MRF897芯片组成的前级放大模块和由MRF899芯片组成的末级放大模块进行放大，本振的信号被放大至120瓦以上，该两个被分别放大的信号通过隔离器后再由XC900A-01芯片组成的功率合成器汇总并输送至壳体表面设置的射频输出头。

隔离器可以采用微波铁氧体单向传输器件，该微波铁氧体单向传输器件只允许沿一个方向传输的微波顺利通过，而对相反方向传输的波则有很大的衰减。该结构有效的减小了反射的微波对微波源模块的损害

功率检测模块由Maxim公司的AOL90芯片组成的电路，它检测的是与末级放大模块输出端的微波输出功率大小成正比的感应电平，并将该信号经D/A转换后通过串口模块反馈至计算机，并由计算机与预设信号进行比较后输出控制信号控制自动增益控制模块调整激励放大模块、前级放大模块和末级放大模块的放大系数。

自动增益控制模块由ST公司的LM358芯片组成的电路，其主要目的是根据计算机的控制信号对激励放大模块、前级放大模块和末级放大模块的放大系数进行调整，使微波合成器的微波输出功率和计算机预设的输出功率相同的前提下使各放大模块的效率更高，放大模块工作的更稳定。

温度保护模块由温度传感器组成，温度传感器的检测端用于检测微波热疗机输出的微波辐射的温度，一般被放置在人体的微波治疗位置，其输出信号经D/A转换后通过串口模块输送至计算机。

计算机可以是市场上购买的品牌机或组装机，它通过串口模块与其它模块实现数据信号和控制信号的传递，该计算机的功能主要是显示微波热疗机的工作状态、设置一些微波热疗机输出功率、报警功率值、报警温度值、提供报警信号的显示，在计算机内还可以预设一些由高级编程语言编写的管理程序和数据库查询程序以提供较好的人机交互界面。

上述所指的串口模块可以选用市场上出售的带有D/A和A/D转换电路的串口芯片以缩小电路的规模。

本实施例中微波源模块、功率检测模块和自动增益控制模块也可以封装在一起，封装在一起或者分开设置的具体形式可根据微波热疗机的体积要求确定。

本实用新型中可加装开关电源以实现对各模块的供电，由于开关电源中具有过载保护功能，该功能进一步提高了各模块的工作安全性。

本实用新型中计算机控制程序中温度保护程序的工作流程如图3所示：

1.程序开始；

2.计算机通过串口模块实时读取温度传感器的输入温度信号；

3.该输入温度信号与计算机内预设的报警信号进行比较：

输入温度信号小于预设报警信号时

程序跳转至A01处继续运行。

输入温度信号大于预设报警信号时

(1)计算机进行声光报警，在计算机的屏幕上显示输入温度信号的数值并通过自动增益控制模块切断激励放大模块；

(2)计算机继续通过串口模块实时读取温度传感器的输入温度信号；

(3)判断输入温度信号是否小于预设报警信号，大于时，程序跳转至A02处继续运行；小于时，计算机发出控制信号控制自动增益控制模块打开激励放大模块，微波热疗机继续工作，程序跳转至A01处继续运行。

本实用新型中计算机控制程序中功率检测程序的工作流程图如图4所示：

1.程序开始；

2.计算机通过串口模块实时读取功率检测模块的感应电平信号；

3.该感应电平温度信号与计算机内预设的报警信号进行比较：

感应电平信号小于预设报警信号时

程序跳转至A03处继续运行。

感应电平信号大于预设报警信号时

(1)计算机进行声光报警，在计算机的屏幕上显示感应电平对应的微波功率值并通过自动增益控制模块调整各放大模块的放大系数；

(2)计算机继续通过串口模块实时读取功率检测模块的感应电平信号；

(3)判断感应电平信号是否小于预设报警信号，大于时，程序跳转至A04处继续运行；小于时，计算机发出控制信号关闭自动增益控制模块对各放大模块的调整，程序跳转至A03处继续运行。

本实用新型的工作原理是：

1.本振以稳定的频率产生信号；

2.该信号经过激励放大模块放大至瓦级信号后被功率分配器平均分成两路相同的信号，每路信号均经过前级放大模块和末级放大模块被放大至120瓦以上；

3.两路被放大的信号经过功率合成器的合成后通过射频输出头输出；

4.计算机实时检测由功率检测模块和温度保护模块的反馈信号，经过与预设值的比较后输出控制信号至自动增益控制模块调整激励放大模块、前级放大模块和末级放大模块的放大系数。

Claims (3)

1、一种计算机控制的微波热疗机，由壳体、安装在壳体内的微波源模块和控制模块组成，微波源模块的输出端连接设置在壳体表面的射频输出头，控制模块电连接微波源模块，其特征在于：所述的微波源模块由使用微波固态源的本振、激励放大模块、功率分配器、前级放大模块、末级放大模块和功率合成器组成，本振的输出端连接激励放大模块的输入端，激励放大模块的输出端连接功率分配器的输入端，功率分配器的两个输出端分别连接两个前级放大模块的输入端，两个前级放大模块的输出端分别连接两个末级放大模块的输入端，两个末级放大模块的输出端连接功率合成器的两个输入端，功率合成器的输出端连接射频输出头。

2、根据权利要求1所述的一种计算机控制的微波热疗机，其特征在于：所述的两个末级放大器的输出端还分别连接一隔离器的输入端，该两个隔离器的输出端连接功率合成器的两个输入端。

3、根据权利要求1所述的一种计算机控制的微波热疗机，其特征在于：所述的控制模块由计算机、功率检测模块、用于测量微波热疗机输出的微波辐射温度的温度保护模块和用于调整激励放大模块、前级放大模块和末级放大模块中放大系数的自动增益控制模块组成，功率检测模块的输入端分别连接两个末级放大器的输出端，功率检测模块和温度保护模块的输出端通过串口模块连接计算机，计算机通过串口模块连接自动增益控制模块的输入端。

Images