專利名稱：一種計算機控制的微波熱療機的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于微波治療設備領域，尤其是一種計算機控制的微波熱療機。
背景技術：
在本世紀30年代，醫務工作者發現了微波的生物效應，近幾年由于各 項技術的日臻完善，使得微波治療無需麻醉，可在門診完成，具有簡便、安 全的特點。微波熱療機所采用的微波熱療是一種非接觸加熱方式，不存在因 電接觸造成的熱灼傷和電灼傷的可能，微波治療在手術時以其優越的止血效 果，先進的作用原理，微小的組織損傷，正逐漸取代電灼、冷凍、激光等傳 統的治療方法。按照國家規定，微波治療設備是指利用頻率從300MHZ到 30GHZ范圍內的微波輻射能量治療疾病的設備，微波熱療機主要由微波源模 塊和控制模塊組成，微波源模塊發出的微波經過電纜傳輸至輻射器上，輻射 器通過對人體特定區域的照射實現對深層組織的治療。常見的微波源模塊中 的微波源采用磁控管，該磁控管是電真空器件，體積大、壽命短，需要使用 高壓電源，微波泄漏和電磁干擾大，其微波輸出功率不精確、不穩定，與其 相配合的控制模塊復雜且易受干擾，而且傳統的微波熱療機采用單片機作為 控制模塊，也不具有友好的人機交互界面。
發明內容
本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，提供結構簡單、成本低廉且 具有友好人機交互界面的一種計算機控制的微波熱療機。
本實用新型采取的技術方案是
一種計算機控制的微波熱療機，由殼體、安裝在殼體內的微波源模塊和 控制模塊組成，微波源模塊的輸出端連接設置在殼體表面的射頻輸出頭，控 制模塊電連接微波源模塊，其特征在于所述的微波源模塊由使用微波固態源 的本振、激勵放大模塊、功率分配器、前級放大模塊、末級放大模塊和功率合 成器組成，本振的輸出端連接激勵放大模塊的輸入端，激勵放大模塊的輸出端 連接功率分配器的輸入端，功率分配器的兩個輸出端分別連接兩個前級放大模 塊的輸入端，兩個前級放大模塊的輸出端分別連接兩個末級放大模塊的輸入端， 兩個末級放大模塊的輸出端連接功率合成器的兩個輸入端，功率合成器的輸出 端連接射頻輸出頭。
而且，所述的兩個末級放大器的輸出端還分別連接一隔離器的輸入端，該 兩個隔離器的輸出端連接功率合成器的兩個輸入端。
而且，所述的控制模塊由計算機、功率檢測模塊、用于測量微波熱療機輸出的微波輻射溫度的溫度保護模塊和用于調整激勵放大模塊、前級放大模塊和 末級放大模塊中放大系數的自動增益控制模塊組成，功率檢測模塊的輸入端分 別連接兩個末級放大器的輸出端，功率檢測模塊和溫度保護模塊的輸出端通過 串口模塊連接計算機，計算機通過串口模塊連接自動增益控制模塊的輸入端。 本實用新型的優點和積極效果是
1. 本熱療機中的微波源模塊中的本振為微波固態源中的半導體器件，其體 積較小、壽命長，不需要使用高壓電源，微波泄漏和電磁干擾小，其微波輸 出功率精確、穩定，與其相配合的控制模塊簡單、成本低。
2. 本熱療機中在兩個末級放大器的輸出端分別串聯一隔離器，隔離器可以 采用微波鐵氧體單向傳輸器件，該微波鐵氧體單向傳輸器件只允許沿一個方向 傳輸的微波順利通過，而對相反方向傳輸的波則有很大的衰減。該結構有效的 減小了反射的微波對微波源模塊的損害。
3. 本熱療機中安裝有溫度保護模塊，該模塊通過溫度傳感器檢測熱療機輸 出的微波輻射的溫度，其檢測的實時溫度信號通過串口模塊反饋到計算機中并 有計算機控制微波源模塊斷電以保護病患者。
4. 本熱療機中的功率檢測模塊檢測實時的微波輸出功率的感應電平，并將 該電平反饋至計算機，計算機通過比較再發出控制信號控制自動增益控制模塊 調整各個放大模塊的放大系數以實現較高的放大效率。
5. 本熱療機可以安裝開關電源以實現供電，所用的開關電源中具有過載保
護功能，該功能進一步提高了微波熱療機工作的安全性。
6. 本實用新型結構簡單、成本低廉，同現有采用磁控管的設備相比較，具
有重量輕，體積小的優點，它與臺式計算機相互配合使用，具有良好人機交互 界面，提高了微波治療的流動性、方便性。

圖1是本實用新型的結構示意圖2是本實用新型的電路原理圖3是計算機控制程序中溫度保護程序的工作流程圖4是計算機控制程序中功率檢測程序的工作流程圖。
具體實施方式
下面結合實施例，對本實用新型進一步說明，下述實施例是說明性的，不 是限定性的，不能以下述實施例來限定本實用新型的保護范圍。
一種計算機控制的微波熱療機，如圖1所示，由殼體3、安裝在殼體內的 微波源模塊和控制模塊組成，該殼體可以是分開的兩個，各模塊之間通過電 纜連接，也可以將微波源模塊和控制模塊放置在一個殼體內，微波源模塊的 輸出端連接設置在殼體表面的射頻輸出頭4，控制模塊電連接微波源模塊，
本實用新型的創新在于微波源模塊由使用微波固態源的本振、激勵放大模塊、i力率分配器、前級放大模塊、末級放大模塊和功率合成器組成，本振的輸出端 連接激勵放大模塊的輸入端，激勵放大模塊的輸出端連接功率分配器的輸入端， 功率分配器的兩個輸出端分別連接兩個前級放大模塊的輸入端，兩個前級放大 模塊的輸出端分別連接兩個末級放大模塊的輸入端，兩個末級放大模塊的輸出 端連接功率合成器的兩個輸入端，功率合成器的輸出端連接射頻輸出頭。在兩 個末級放大器的輸出端還可以分別串聯一隔離器，該兩個隔離器的輸出端連接 功率合成器的兩個輸入端。
控制模塊由計算機2、功率檢測模塊、用于測量微波熱療機輸出的微波輻射 溫度的溫度保護模塊和自動增益控制模塊(AGC)組成，其具體連接結構是功 率檢測模塊的輸入端分別連接兩個末級放大器的輸出端，功率檢測模塊和溫度 保護模塊的輸出端通過串口模塊連接計算機，計算機通過串口模塊連接自動增 益控制模塊的輸入端，自動增益控制模塊的輸出端分別與激勵放大模塊、前級 放大模塊和末級放大模塊電連接。
本振、激勵放大模塊、功率分配器、前級放大模塊、末級放大模塊、隔離 器、功率合成器、功率檢測模塊和自動增益控制模塊可以是如圖1所示的封裝 的單元結構l。
各模塊的作用如下
本振可以采用微波半導體器件，比如常見的微波二極管或微波晶體管，它
的作用是產生穩定頻率的微波，它可以在915土30MHz的范圍內調整所需要的工 作頻率，頻率的穩定性可以達到土2MHz。
激勵放大模塊由三菱公司的PF211芯片組成的電路，它將本振輸出的信號 放大到瓦級。
功率分配器由Anaren公司的XC900A-01芯片組成的電路，它將激勵放大模 塊均分成兩路輸出，該兩路輸出分別經過由MRF897芯片組成的前級放大模塊和 由MRF899芯片組成的末級放大模塊進行放大，本振的信號被放大至120瓦以上， 該兩個被分別放大的信號通過隔離器后再由XC900A-01芯片組成的功率合成器 匯總并輸送至殼體表面設置的射頻輸出頭。
隔離器可以采用微波鐵氧體單向傳輸器件，該微波鐵氧體單向傳輸器件只 允許沿一個方向傳輸的微波順利通過，而對相反方向傳輸的波則有很大的衰減。 該結構有效的減小了反射的微波對微波源模塊的損害
功率檢測模塊由Maxim公司的A0L90芯片組成的電路，它檢測的是與末級 放大模塊輸出端的微波輸出功率大小成正比的感應電平，并將該信號經D/A轉 換后通過串口模塊反饋至計算機，并由計算機與預設信號進行比較后輸出控制 信號控制自動增益控制模塊調整激勵放大模塊、前級放大模塊和末級放大模塊 的放大系數。
自動增益控制模塊由ST公司的LM358芯片組成的電路，其主要目的是根據計算機的控制信號對激勵放大模塊、前級放大模塊和末級放大模塊的放大系數 進行調整，使微波合成器的微波輸出功率和計算機預設的輸出功率相同的前提 下使各放大模塊的效率更高，放大模塊工作的更穩定。
溫度保護模塊由溫度傳感器組成，溫度傳感器的檢測端用于檢測微波熱療 機輸出的微波輻射的溫度， 一般被放置在人體的微波治療位置，其輸出信號經
D/A轉換后通過串口模塊輸送至計算機。
計算機可以是市場上購買的品牌機或組裝機，它通過串口模塊與其它模塊 實現數據信號和控制信號的傳遞，該計算機的功能主要是顯示微波熱療機的工 作狀態、設置一些微波熱療機輸出功率、報警功率值、報警溫度值、提供報警 信號的顯示，在計算機內還可以預設一些由高級編程語言編寫的管理程序和數 據庫查詢程序以提供較好的人機交互界面。
上述所指的串口模塊可以選用市場上出售的帶有D/A和A/D轉換電路的串 口芯片以縮小電路的規模。
本實施例中微波源模塊、功率檢測模塊和自動增益控制模塊也可以封裝在 一起，封裝在一起或者分開設置的具體形式可根據微波熱療機的體積要求確定。
本實用新型中可加裝開關電源以實現對各模塊的供電，由于開關電源中具 有過載保護功能，該功能進一步提高了各模塊的工作安全性。
本實用新型中計算機控制程序中溫度保護程序的工作流程如圖3所示
1. 程序開始；
2. 計算機通過串口模塊實時讀取溫度傳感器的輸入溫度信號；
3. 該輸入溫度信號與計算機內預設的報警信號進行比較 輸入溫度信號小于預設報警信號時
程序跳轉至A01處繼續運行。 輸入溫度信號大于預設報警信號時
(1) 計算機進行聲光報警，在計算機的屏幕上顯示輸入溫度信號的數值并 通過自動增益控制模塊切斷激勵放大模塊；
(2) 計算機繼續通過串口模塊實時讀取溫度傳感器的輸入溫度信號；
(3) 判斷輸入溫度信號是否小于預設報警信號，大于時，程序跳轉至A02 處繼續運行；小于時，計算機發出控制信號控制自動增益控制模塊打開激 勵放大模塊，微波熱療機繼續工作，程序跳轉至A01處繼續運行。
本實用新型中計算機控制程序中功率檢測程序的工作流程圖如圖4所示
1. 程序開始；
2. 計算機通過串口模塊實時讀取功率檢測模塊的感應電平信號；
3. 該感應電平溫度信號與計算機內預設的報警信號進行比較-感應電平信號小于預設報警信號時JP諒ftlk枯芬Anq辦I^決^H云夕千
J *V LJ， 、 ~"vV"-i^ ,JL^ 一力I J U
感應電平信號大于預設報警信號時
(1) 計算機進行聲光報警，在計算機的屏幕上顯示感應電平對應的微波功
率值并通過自動增益控制模塊調整各放大模塊的放大系數；
(2) 計算機繼續通過串口模塊實時讀取功率檢測模塊的感應電平信號；
(3) 判斷感應電平信號是否小于預設報警信號，大于時，程序跳轉至A04 處繼續運行；小于時，計算機發出控制信號關閉自動增益控制模塊對各放 大模塊的調整，程序跳轉至A03處繼續運行。 本實用新型的工作原理是 1. 本振以穩定的頻率產生信號；
2. 該信號經過激勵放大模塊放大至瓦級信號后被功率分配器平均分成兩路 相同的信號，每路信號均經過前級放大模塊和末級放大模塊被放大至120瓦以 上；
3. 兩路被放大的信號經過功率合成器的合成后通過射頻輸出頭輸出；
4. 計算機實時檢測由功率檢測模塊和溫度保護模塊的反饋信號，經過與預 設值的比較后輸出控制信號至自動增益控制模塊調整激勵放大模塊、前級放大 模塊和末級放大模塊的放大系數。
權利要求1、一種計算機控制的微波熱療機，由殼體、安裝在殼體內的微波源模塊和控制模塊組成，微波源模塊的輸出端連接設置在殼體表面的射頻輸出頭，控制模塊電連接微波源模塊，其特征在于所述的微波源模塊由使用微波固態源的本振、激勵放大模塊、功率分配器、前級放大模塊、末級放大模塊和功率合成器組成，本振的輸出端連接激勵放大模塊的輸入端，激勵放大模塊的輸出端連接功率分配器的輸入端，功率分配器的兩個輸出端分別連接兩個前級放大模塊的輸入端，兩個前級放大模塊的輸出端分別連接兩個末級放大模塊的輸入端，兩個末級放大模塊的輸出端連接功率合成器的兩個輸入端，功率合成器的輸出端連接射頻輸出頭。
2、 根據權利要求1所述的一種計算機控制的微波熱療機，其特征在于 所述的兩個末級放大器的輸出端還分別連接一隔離器的輸入端，該兩個隔離 器的輸出端連接功率合成器的兩個輸入端。
3、 根據權利要求1所述的一種計算機控制的微波熱療機，其特征在于 所述的控制模塊由計算機、功率檢測模塊、用于測量微波熱療機輸出的微波 輻射溫度的溫度保護模塊和用于調整激勵放大模塊、前級放大模塊和末級放 大模塊中放大系數的自動增益控制模塊組成，功率檢測模塊的輸入端分別連 接兩個末級放大器的輸出端，功率檢測模塊和溫度保護模塊的輸出端通過串 口模塊連接計算機，計算機通過串口模塊連接自動增益控制模塊的輸入端。
專利摘要本實用新型涉及一種計算機控制的微波熱療機，由殼體、安裝在殼體內的微波源模塊和控制模塊組成，微波源模塊的輸出端連接設置在殼體表面的射頻輸出頭，控制模塊電連接微波源模塊，其中微波源模塊由使用微波固態源的本振、激勵放大模塊、功率分配器、前級放大模塊、末級放大模塊和功率合成器組成。本實用新型結構簡單、成本低廉，同現有采用磁控管的設備相比較，具有重量輕，體積小的優點，它與臺式計算機相互配合使用，具有良好人機交互界面，減小了整體體積，提高了微波治療的流動性、方便性。
文檔編號A61N5/02GK201361370SQ20092009590
公開日2009年12月16日 申請日期2009年3月17日 優先權日2009年3月17日
發明者羅德強 申請人:天津市蘭德醫療器械有限公司