專利名稱：超短波電療儀及其自動調諧方法
技術領域：
本發明涉及醫療器械技術領域，具體地說是一種超短波電療儀及其自動調諧方法。
背景技術：
超短波電療儀主要在醫院的康復理療科、外科、內科等科室應用。其治療方法是物理療法的一種。該設備輸出一定的射頻功率，對神經系統、心血管系統、消化系統、腎臟、結蒂組織及對炎癥的治療具有較好的作用。超短波電療儀運行時，必須進行調諧，使輸出電路與人體回路匹配最佳，設備輸出功率的效率最高。目前，現有的超短波電療儀均為手動調諧，護士調諧完畢，即離開病人。 在治療過程中，病人姿勢的改變或移動都會使輸出回路失諧，影響治療效果，降低電子管壽命。由此可見，現有的超短波電療儀在結構與使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進一步改進。有鑒于上述現有的超短波電療儀存在的缺陷，本發明人基于從事此類產品設計制造多年豐富的實務經驗及專業知識，并配合學理的運用，積極加以研究創新，以期創設一種新型結構的超短波電療儀，使其更具有實用性。

發明內容
為了解決現有技術中存在的上述問題，本發明提供了一種超短波電療儀自動調諧方法，本發明方法可以自動調整到最佳諧振狀態，方法簡單，調整準確。為了解決上述技術問題，本發明采用了如下技術方案超短波電療儀自動調諧方法，檢測超短波電療儀的總功率，通過總功率減去超短波電療儀自身的消耗功率得到射頻輸出功率，控制步進電機旋轉調諧電容，當射頻輸出功率最大時，步進電機停止轉動。進一步，采用標準模擬負載檢測實際的射頻輸出功率，從而對計算的射頻輸出功率進行修正。本發明的另一目的為提供一種超短波電療儀，該超短波電療儀具有自動調諧功能，保證了治療效果。實現上述目的的技術方案如下超短波電療儀，包括電源電路，為電療儀提供電能；高頻振蕩功率放大電路，包括輸入回路和具有調諧電容的輸出回路，輸出射頻；振蕩控制電路，根據主控制電腦的指令控制電源電路輸給高頻振蕩功率放大電路的輸入回路的電壓，從而得到需要的輸出功率；步進電機，旋轉調諧電容，從而調整輸出功率；電機控制電路，驅動步進電機旋轉；
功率檢測電路，獲取電源端的輸入電流和輸入電壓，根據輸入電流和輸入電壓計算出輸入功率并傳送至主控制電腦；主控制電腦，根據功率檢測電路傳送的輸入功率以及電療儀自身的消耗功率得到輸出功率，同時通過電機控制電路驅動步進電機旋轉，直至輸出功率的值最大。進一步，還包括輸入電路，輸送設定的輸出功率值至主控制電腦，主控制電腦控制振蕩控制電路調整電源電路輸給高頻振蕩功率放大電路的電壓，從而得到需要的輸出功率。進一步，還包括顯示電路，所述顯示電路由74HC273D鎖存器驅動數碼管及鎖存器驅動發光二極管組成，所述74HC273D鎖存器與主控制電腦的數據線及選通信號端連接。進一步，所述主控制電腦為STC12C5608AD單片機。進一步，所述功率檢測電路由電流取樣電路、電壓取樣電路和AD7755功率測量芯片構成。進一步，所述振蕩控制電路由四個繼電器構成。進一步，所述電機控制電路由74HC273D鎖存器控制ULN2003驅動芯片構成， 74HC273D鎖存器的輸出端連接ULN2003驅動芯片的四個輸入端。與現有技術相比，本發明的有益效果在于1、本發明的超短波電療儀實現了對輸出回路的自動調諧，使其處于最佳匹配狀態，并保持較高的輸出效率，保證了治療效果。2、本發明的超短波電療儀采用了標準模擬負載檢測實際輸出功率，進一步修正功率檢測電路檢測計算出的輸出功率值，更加準確。3、本發明的超短波電療儀實現了輸出功率的數字化顯示，從而實現了射頻治療功率的精確化控制。


圖1為本發明的超短波電療儀的結構框圖；圖2為本發明的超短波電療儀的主控制電腦、輸入及顯示和電機控制部分的電路原理圖；圖3為本發明的超短波電療儀的高頻振蕩功率放大電路及電源電路部分的電路原理圖；圖4為本發明的超短波電療儀的功率檢測電路的電路原理圖；圖5為本發明的超短波電療儀的振蕩控制電路的電路原理圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細描述，但不作為對本發明的限定。實施例1 本實施例為本發明的超短波電療儀自動調諧方法的實施例，其具體方案為，檢測超短波電療儀的總功率，通過總功率減去超短波電療儀自身的消耗功率得到射頻輸出功率，控制步進電機旋轉調諧電容，當射頻輸出功率最大時，步進電機停止轉動。在本發明的自動調諧方法中采用標準模擬負載檢測實際的射頻輸出功率，從而對計算的射頻輸出功率進行修正。使輸出功率的計算更加準確。實施例2 本實施例為本發明的超短波電療儀的具體實施例。圖1為發明的超短波電療儀的結構框圖。如圖1所示，超短波電療儀，包括電源電路，為電療儀提供電能；高頻振蕩功率放大電路，包括輸入回路和具有調諧電容的輸出回路，輸出射頻；
振蕩控制電路，根據主控制電腦的指令控制電源電路輸給高頻振蕩功率放大電路的輸入回路的電壓，從而得到需要的輸出功率；步進電機，旋轉調諧電容，從而調整輸出功率；電機控制電路，驅動步進電機旋轉；功率檢測電路，獲取電源端的輸入電流和輸入電壓，根據輸入電流和輸入電壓計算出輸入功率并傳送至主控制電腦；主控制電腦，根據功率檢測電路傳送的輸入功率以及電療儀自身的消耗功率得到輸出功率，同時通過電機控制電路驅動步進電機旋轉，直至輸出功率的值最大。圖2為本發明的超短波電療儀的主控制電腦、輸入及顯示和電機控制部分的電路原理圖。如圖2所示，主控制電腦Ul采用STC12C5608AD單片機。顯示電路采用三片 74HC273D鎖存器U3、U4和U5分別驅動數碼管顯示數據。三片74HC273D鎖存器U3、U4和 TO均與主控制電腦Ul的數據線D0-D7連接，鎖存器U3連接Ul的選通信號SELl、鎖存器U4 連接Ul的選通信號SEL2、鎖存器U5連接Ul的選通信號SEL3。主控制電腦Ul將要顯示的數據通過數據線D0-D7和相應的選通信號SEL1-3，分別送到三片74HC273D鎖存器U3、U4和 TO，通過這三個鎖存器的輸出端Q1-Q8驅動數碼管顯示。同理，主控制電腦Ul通過數據線 D0-D7和相應的選通信號SEL4-6控制TO、U7、U8三片74HC273D鎖存器驅動發光二極管，進行輸出大小、檔位指示和4種工作模式的指示；主控制電腦Ul通過DO-I端口驅動發光二極管進行功率、時間顯示狀態和調諧狀態指示；主控制電腦Ul通過數據線D3-D7端口讀取輸入電路的操作按鍵狀態，根據用戶按鍵信息，主控制電腦Ul進行相應處理。主控制電腦Ul通過D0-D7和選通信號SEL7將控制數據送到電機控制電路的 74HC273D鎖存器U9，鎖存器U9的輸出端連接電機控制電路的驅動芯片U2 (ULN2003)的4 個輸入端1B-4B，進而電機驅動芯片U2(ULN200;3)驅動步進電機旋轉，步進電機對高頻振蕩功率放大電路的C3進行調整，直到輸出回路與輸入回路得到最佳匹配。圖3為本發明的超短波電療儀的高頻振蕩功率放大電路及電源電路部分的電路原理圖。如圖3所示，高頻振蕩功率放大電路的輸入回路由U100、UlOl兩個直熱式釷-鎢陰極高μ三極管811組成，輸出回路由耦合的電感L4、電感L5及調諧電容C3組成，輸出 40. 68MHz的射頻信號。經過步進電機對調諧電容C3的調諧，使輸出回路與輸入回路形成最佳匹配，射頻輸出效率最高。由L4、L5耦合輸出的射頻，通過SCI、SC2輸出插孔送到輸出線、電極板上，加到患者治療部位。本發明的額定輸出功率為200W。電源電路由高壓電源、燈絲電源組成，為高頻振蕩功率放大電路提供了陽極電壓 500-1500V和燈絲電壓6. 3V/4A，同時也提供了主控制電腦、數碼管、繼電器、電機等所需的 +5V.+12V 電源。
圖4為本發明的超短波電療儀的功率檢測電路的電路原理圖。如圖4所示，功率檢測電路由電流取樣電路、電壓取樣電路和AD7755功率測量芯片U201組成。電流取樣電路由電流互感器CURRENT、R201-204組成；電壓取樣電路由取樣變壓器WV201、R206、R208、R219、 R220等器件組成。獲得的取樣電流和取樣電壓送入AD7755功率測量芯片U201。AD7755功率測量芯片U201是美國模擬器件公司(ADI)生產的一種高準確度電能測量集成電路。它的內部只有模/數轉換電路和基準電源是用模擬電路，其它的信號處理都使用數字電路， 這使得AD7755功率測量芯片在惡劣的環境下仍能保持極高的準確度和長期的穩定性，具有優良的溫度和時間穩定性，其技術指標超過了 IEC1036規定的準確度要求，能適應各種環境要求。AD7755功率測量芯片U201內部組成主要由可編程放大器、電源監控電路、基準電路、模/數轉換電路(ADC)、相位校正網絡、乘法器、高通濾波(HPF)、低通濾波(L PF)、數字-頻率轉換器等組成。根據輸入的取樣電流和取樣電壓，AD7755功率測量芯片U201實時計算出本發明的超短波電療儀的輸入功率，并以頻率信號通過DP201送到主控制電腦U1， 主控制電腦Ul根據輸入功率、設備自身固有損耗功率以及模擬輸出功率的對比數據，計算出設備實際輸出功率。在此過程中，主控制電腦Ul控制步進電機旋轉從而調整調諧電容 C3，在調諧電容C3容量變化過程中，輸出功率發生，當輸出功率最大時，輸出回路與輸入回路得到最佳匹配，獲得最佳調諧電容C3容量值，步進電機停止旋轉，自動調諧完畢。圖5為本發明的超短波電療儀的振蕩控制電路的電路原理圖。如圖5所示，振蕩控制電路由4個繼電器JDQ1-JDQ4組成，根據用戶按鍵選擇的輸出功率值，調整繼電器 JDQ1-JDQ4，改變高壓電源輸出電壓值(500-1500V)，最終達到用戶所需要的輸出功率值。高壓開啟/停止和脈沖控制如下主控制電腦Ul通過數據線D0-D7和選通信號 SEL7將控制數據送到74HC273D鎖存器U9，74HC273D鎖存器U9的輸出端連接ULN2003驅動芯片U2的2個輸入端5B、6B，由ULN2003驅動芯片U2分別驅動繼電器G6C來控制高壓開啟/停止，驅動肌以979三極管通過控制高壓回路，啟動/停止射頻振蕩，產生所需要的射頻脈沖。本發明的超短波電療儀除了與調諧相關電路外與手動調諧的超短波電療儀的工作原理相同。本發明的超短波電療儀在手動調諧的超短波電療儀的基礎上增加了功率檢測電路和步進電機及其相應的控制電路。本發明的超短波電療儀啟動后，主控制電腦通過功率檢測電路檢測電療儀的總功率Wz，總功率等于射頻輸出功率Ws加電療儀自身的消耗功率恥，而電療儀自身的消耗功率恥基本不變，所以射頻輸出功率Ws = Wz-Wb，主控制電腦控制步進電機來旋轉調諧電容，當調諧電容轉到某一角度時，總功率Wz最大時，由于電療儀本身消耗功率Wb基本不變，所以射頻輸出功率Ws最大，此時步進電機停止轉動，輸出回路諧振在最佳位置。同時數字顯示輸出功率。以上實施例僅為本發明的示例性實施例，不用于限制本發明，本發明的保護范圍由權利要求書限定。本領域技術人員可以在本發明的實質和保護范圍內，對本發明做出各種修改或等同替換，這種修改或等同替換也應視為落在本發明的保護范圍內。
權利要求
1.超短波電療儀自動調諧方法，其特征在于，檢測超短波電療儀的總功率，通過總功率減去超短波電療儀自身的消耗功率得到射頻輸出功率，控制步進電機旋轉調諧電容，當射頻輸出功率最大時，步進電機停止轉動。
2.根據權利要求1所述的超短波電療儀自動調諧方法，其特征在于，采用標準模擬負載檢測實際的射頻輸出功率，從而對計算的射頻輸出功率進行修正。
3.超短波電療儀，其特征在于，包括電源電路，為電療儀提供電能；高頻振蕩功率放大電路，包括輸入回路和具有調諧電容的輸出回路，輸出射頻；振蕩控制電路，根據主控制電腦的指令控制電源電路輸給高頻振蕩功率放大電路的輸入回路的電壓，從而得到需要的輸出功率；步進電機，旋轉調諧電容，從而調整輸出功率；電機控制電路，驅動步進電機旋轉；功率檢測電路，獲取電源端的輸入電流和輸入電壓，根據輸入電流和輸入電壓計算出輸入功率并傳送至主控制電腦；主控制電腦，根據功率檢測電路傳送的輸入功率以及電療儀自身的消耗功率得到輸出功率，同時通過電機控制電路驅動步進電機旋轉，直至輸出功率的值最大。
4.根據權利要求3所述的超短波電療儀，其特征在于，還包括輸入電路，輸送設定的輸出功率值至主控制電腦，主控制電腦控制振蕩控制電路調整電源電路輸給高頻振蕩功率放大電路的電壓，從而得到需要的輸出功率。
5.根據權利要求3所述的超短波電療儀，其特征在于，還包括顯示電路，所述顯示電路由74HC273D鎖存器驅動數碼管及驅動發光二極管組成，所述74HC273D鎖存器與主控制電腦的數據線及選通信號端連接。
6.根據權利要求3所述的超短波電療儀，其特征在于，所述主控制電腦為 STC12C5608AD 單片機。
7.根據權利要求3所述的超短波電療儀，其特征在于，所述功率檢測電路由電流取樣電路、電壓取樣電路和AD7755功率測量芯片構成。
8.根據權利要求3所述的超短波電療儀，其特征在于，所述振蕩控制電路由四個繼電器構成。
9.根據權利要求3所述的超短波電療儀，其特征在于，所述電機控制電路由74HC273D 鎖存器控制ULN2003驅動芯片構成，74HC273D鎖存器的輸出端連接ULN2003驅動芯片的四個輸入端。
全文摘要
本發明公開了一種超短波電療儀及其自動調諧方法，其中超短波電療儀自動調諧方法為，檢測超短波電療儀的總功率，通過總功率減去超短波電療儀自身的消耗功率得到射頻輸出功率，控制步進電機旋轉調諧電容，當射頻輸出功率最大時，步進電機停止轉動。本發明的超短波電療儀自動調諧方法簡單，調整準確。
文檔編號A61N1/32GK102319481SQ20111023169
公開日2012年1月18日 申請日期2011年8月12日 優先權日2011年8月12日
發明者梁永建 申請人:北京奔奧新技術有限公司