专利名称：双通道高血压射频治疗设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及医用高频仪器设备，特别是一种双通道高血压射频治疗设备。射频消融设备主要由主机和电极两部分组成。主机有射频发生器、测控部件、计算机或微处理器、显示器等四部分。电极有中性电极(也称皮肤电极)、作用电极(也称治疗电极)两部分。射频是指无线电频率大于150KHZ以上的电磁波。电子医疗设备中所指射频通常频率为200KHZ-500KHZ，应用要求不同射频频率也有选择2MHZ-10MHZ。射频消融治疗机理是利用高频电流通过人体组织，产生电阻损耗和介质损耗造成生物组织生热，称热效应。不同频率下生物组织的热效应范围不同，频率越低电阻损耗越大，介质损耗变小，热效应范围增大，频率越高电阻损耗越小，介质损耗增大，热效应范围减小。生物组织的热效应温度可达40°C -100°C，射频频率2MHZ-200KHZ，热效应范围可达2mm-20mm。射频消融是微创治疗技术，与传统治疗方法相比具有疗效高、风险底、创伤小、恢复快等优点。不同的射频消融设备可用于治疗实体瘤、心律失常、腰椎间盘损伤引起腰腿痛、妇科疾病等。
实用新型内容本实用新型针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供一种双通道高血压射频治疗设备。利用该设备能够通过射频消融治疗机理实现对高血压的治疗。本实用新型的技术方案如下双通道高血压射频治疗设备，包括射频发生器和与其连接的测控部件，其特征在于，所述测控部件包括用于接收电压模拟信号的射频电压传感器、用于接收电流模拟信号的射频电流传感器和用于接收温度模拟信号的温度信号放大器，所述电压模拟信号、电流模拟信号和温度模拟信号分别通过模/数变换器变换成数字信号后分别连接到微处理器，所述微处理器输出的功率控制数字信号通过数/模变换器连接功率误差比较器，所述射频电压传感器中的电压模拟信号和所述射频电流传感器中的电流模拟信号分别连接到射频功率乘法器，所述射频功率乘法器连接射频功率运放整流器，所述射频功率运放整流器连接功率误差比较器，所述温度信号放大器中的温度模拟信号连接到温度误差比较器，所述微处理器输出的温度控制数字信号通过数/模变换器连接温度误差比较器，所述温度误差比较器连接温度信号控制射频放大器，功率信号控制射频放大器分别连接射频振荡器、功率误差比较器和温度信号控制射频放大器，所述温度信号控制射频放大器连接所述射频发生器中的射频驱动放大器。所述射频驱动放大器连接射频功率放大器，所述射频功率放大器连接阻抗匹配器，所述阻抗匹配器连接电极。所述射频驱动放大器和所述射频功率放大器都为线性放大器。所述射频振荡器采用电容三点式振荡电路,振荡频率为200KHz_4MHz。所述射频功率运放整流器通过模/数变换器连接微处理器。[0010]所述温度信号控制射频放大器是由乘法器组成受控于温度信号的射频信号放大器；所述功率信号控制射频放大器是由乘法器组成受控于功率信号的射频放大器。所述微处理器分别连接输入键盘和输出显示器。所述输入键盘包括以下8个单健运行键、停止健、温度设置加键、温度设置减键、时间设置加键、时间设置减键、温升速率设置加键和温升速率设置减键。所述输出显示器为彩色液晶屏，用于显示设置温度、设置温升数速率、设置时间、实时温度、实时功率、实时阻抗、阻抗超限和温度超限。所述测控部件中的温度信号放大器连接温度传感器，所述温度传感器与电极设置 成一体结构。本实用新型的技术效果如下本实用新型的双通道高血压射频治疗设备利用对温度和射频功率控制的双路模式，以及模拟反馈控制环和微处理器数字控制环的双通道模式，能够通过射频消融治疗机理实现对高血压的治疗，具有稳定性好、响应快、超调小、精度高的特点。
图I是实施双通道闻血压射频治疗设备的整机电路原理结构不意图。图2是射频发生器电路原理框图。图3是实施本实用新型双通道闻血压射频治疗设备的电路结构不意图。图中标记列示如下1_射频发生器；2_测控部件；3_模/数和数/模变换器；4-微处理器；5_输入键盘；6_输出显示器；7_射频驱动放大器；8_射频功率放大器；9_阻抗匹配器；10-射频振荡器；11-温度信号放大器；12-射频电压传感器；13-射频电流传感器；14-射频功率乘法器；15_射频功率运放整流器；16_功率信号控制射频放大器；17_温度信号控制射频放大器；18_温度误差比较器；19_功率误差比较器。
具体实施方式
以下结合附图(图I-图3)对本实用新型进行说明。如图I所示，双通道高血压射频治疗设备，包括射频发生器I和与其连接的测控部件2，所述测控部件I包括用于接收电压模拟信号的射频电压传感器12、用于接收电流模拟信号的射频电流传感器13和用于接收温度模拟信号的温度信号放大器11，所述电压模拟信号、电流模拟信号和温度模拟信号分别通过模/数变换器(即模/数和数/模变换器3)变换成数字信号后分别连接到微处理器4，所述微处理器4输出的功率控制数字信号通过数/模变换器(即模/数和数/模变换器3)连接功率误差比较器19，所述射频电压传感器12中的电压模拟信号和所述射频电流传感器13中的电流模拟信号分别连接到射频功率乘法器14，所述射频功率乘法器14连接射频功率运放整流器15，所述射频功率运放整流器15连接功率误差比较器19，所述温度信号放大器11中的温度模拟信号连接到温度误差比较器18，所述微处理器4输出的温度控制数字信号通过数/模变换器连接温度误差比较器18，所述温度误差比较器18连接温度信号控制射频放大器17，功率信号控制射频放大器16分别连接射频振荡器10、功率误差比较器19和温度信号控制射频放大器17，所述温度信号控制射频放大器连接所述射频发生器I中的射频驱动放大器7。所述射频驱动放大器7连接射频功率放大器8，所述射频功率放大器8连接阻抗匹配器9，所述阻抗匹配器9连接电极。所述射频驱动放大器7和所述射频功率放大器8都为线性放大器。所述射频振荡器10采用电容三点式振荡电路，振荡频率为200KHz-4MHz。所述射频功率运放整流器15通过模/数变换器连接微处理器4。所述温度信号控制射频放大器17是由乘法器组成受控于温度信号的射频信号放大器；所述功率信号控制射频放大器16是由乘法器组成受控于功率信号的射频放大器。所述微处理器4分别连接输入键盘5和输出显示器6。所述输入键盘5包括以下8个单健运行键、停止健、温度设置加键、温度设置减键、时间设置加键、时间设置减键、温升速率设置加键和温升速率设置减键。所述输出显示器6为彩色液晶屏，用于显示设置温度、设置温升数速率、设置时间、实时温度、实时功率、实时阻抗、阻抗超限和温度超限。所述测控部件2中的温度信号放大器11连接温度传感器，所述温度传感器与电极设置成一体结构。图I是实施双通道高血压射频治疗设备的整机电路原理结构示意图。如图I所示，包括六个部分射频发生器I、测控部件2、模/数和数/模变换器3、微处理器4、输入键盘
5、输出显不器6。输入键盘5将控制目标数据输入微处理器4处理后,输出显不器6显不控制目标数据，微处理器4接受运行信号后，通过模/数和数/模变换器3和测控部件2，启动射频发生器I并将射频功率输出至电极，在生物组织产生热效应。热效应温度通过与电极一体的温度传感器，传回测控部件2，测控部件2根据温度模拟信号对射频发生器I输出功率进行控制，同时温度模拟信号通过模/数和数/模变换器3送至微处理器4，同时送至微处理器4还有经过模/数变换器 3变换的功率值、电压值、电流值信号。微处理器4运算处理后通过模/数和数/模变换器3分别对射频输出功率和温度调控，使其与控制目标一致。运行时温度值、输出功率值、负载阻抗值通过输出显示器5显示。图2是射频发生器电路原理框图。如图2所示，射频发生器由射频驱动放大器7、射频功率放大器8、阻抗匹配器9组成。射频信号输入至射频驱动放大器7放大，射频驱动放大器7为线性放大器，输入阻抗彡IOK Q，输出阻抗< 150 Q，放大倍数彡10。放大后射频信号送入射频功率放大器8，射频驱动放大器7与射频功率放大器8电气隔离。射频功率放大器8为宽带线性放大器，输入功率< 0. 5W，输出功率> 40W，功率放大倍数> 80。射频功率放大器8输出阻抗为20 Q，电极负载阻抗为320 Q，射频输出功率需经阻抗匹配器9匹配后送至电极。射频功率放大器8经宽带变压器与电极隔离。宽带变压器阻抗比为I : 16，当射频功率放大器8输出阻抗为Ro = 20 Q，电极最大负载阻抗为Rp = 320 Q。当射频功率放大器用48V直流电压供电时，功率放大器射频电压可达AC42V，即Uo = 42V*C0S t，则电极射频电压为Up = 168V*C0S t。此时电极负载功率为Pp = Um2/2*Rp，Pp ^ 44W。射频驱动放大器7和射频功率放大器8都为线性放大器，线性放大器具有良好的调整性能，可以十分精确控制射频输出电压。图3是实施本实用新型双通道高血压射频治疗设备的电路结构示意图。如图3所示，测控部件2由射频振荡器10、温度信号放大器11、射频电压传感器12、射频电流传感器13、射频功率乘法器14、射频功率运放整流器15、由乘法器组成受控于功率信号的射频放大器16、由乘法器组成受控于温度信号的射频信号放大器17组成，还包括温度误差比较器18和功率误差比较器19。射频功率输出至电极时，射频电压和射频电流经射频电压传感器12和射频电流传感器13得到隔离后的射频电压和射频电流信号，其信号整流后的直流信号，经模/数和数/模变换器3变换后的数字信号送入微处理器4。其未整流信号同时送入射频功率乘法器14，射频电压与射频电流经四象限乘法器运算，乘积为射频功率信号。射频功率乘法器14输出射频功率信号，通过射频功率运放整流器15得到功率直流信号，一路经模/数和数/模变换器3变换后的数字信号送入微处理器4。另一路作射频输出功率反馈信号，与微处理器4输出的功率控制数字信号，经模/数和数/模变换器3变换后的模拟信号相加，形成功率误差信号，该信号送入由乘法器组成受控于功率信号的射频放大器16 —输入端，另一输入端为射频振荡器10输出的振荡信号，此射频放大器输出信号幅度由误差信号决定。射频振荡器10采用改进型电容三点式振荡电路，振荡频率为200KHz-4MHz。与电极一体的温度传感器信号，经温度信号放大器11放大后，一路经模/数和数/模变换器3变换后的数字信号送入微处理器4。另一路与微处理器4输出的温度控制数字信号，经模 /数和数/模变换器3变换后的模拟信号相加，形成温度误差信号，该信号送入由乘法器组成受控于温度信号的射频放大器17 —输入端，另一输入端为由乘法器组成受控于功率信号的射频放大器16射频输出信号，此放大器射频输出信号送至射频发生器I。模/数和数/模变换器3由一个四路输入端12位串行输出模/数变换器和一个四路输出端12位串行输入数/模变换器组成。四路输入模拟信号分别为射频电压、射频电流、射频输出功率、温度。四路输出使用两路，分别为给定功率信号、给定温度信号。当模/数变换器参考电压为
2.5V，输入模拟信号分辨率为0. 635mV。当数/模变换器参考电压为5V，输出模拟信号分辨率为I. 27mV。微处理器4为8位单片机，完成对模/数和数/模变换器3、输入键盘5、输出显示器6控制。根据射频电压、射频电流、射频输出功率、温度数字信号，及生物组织热效应模型的MOCVD热力学分析软件分析数据进行运算，对温度、射频输出功率、时间作优化控制。本实用新型通过实施完善后有下列特点1.射频发生器I中射频驱动放大器7和射频功率放大器8，同为线性放大器，线性放大器具有良好的调整性能，可以十分精确控制射频输出电压。2.射频发生器输入端和输出端采用变压器进行电气隔离，能很好解决射频功率电路与控制电路高频干扰问题。3.对射频发生器采用双路双通道控制方法，双路是指对温度和射频功率控制，射频功率反馈与温度反馈为串联关系；双通道是指模拟反馈控制环和微处理器数字控制环，两通道为并联关系。温度及功率双控制稳定性好；模拟反馈控制环经电路直接变换，消除了数字控制环需经模数转换及微处理器计算带来的延时，响应快；模拟环及数字环双控制使超调小、精度高。此控制方法具有稳定性好、响应快、超调小、精度高的特点。4.射频功率计算采用四象限乘法器进行，直流变换后与射频电压和射频电流直流变换后一同送入微处理器，避免微处理器进行复杂射频复数运算。我们知道射频电压数学表达式U = UmCos ( t+a),射频电流数学表达式I = ImCos ( t+ P )，射频功率数学表达式P = U*I = UmCos (cot+a ) *ImCos (w t+ ^ ),射频阻抗数学表达式Z = U/I =UmCos (cot+a) / ImCos ( t+ P )，对于工作频率只有12MHz的微处理器，完成2MHz频率射频功率和阻抗的计算是困难的。本产品微处理器直接得到射频功率值P，射频电压Um，射频电流Im，射频功率Pm = Um*Im，射频阻抗实部Re = (P/Pm) * (Um/Im)，使得微处理器实时控制能够实现。在此指明，以上叙述有助于本领域技术人员理解本发明创造，但并非限制本发明创造的保护范围。任何没有脱离本发明创造实质内容的对以上叙述的等同替换、修饰改进和/或删繁从简而进行的实施，均落 入本发明创造的保护范围。
权利要求1.双通道高血压射频治疗设备，包括射频发生器和与其连接的测控部件，其特征在于，所述测控部件包括用于接收电压模拟信号的射频电压传感器、用于接收电流模拟信号的射频电流传感器和用于接收温度模拟信号的温度信号放大器，所述电压模拟信号、电流模拟信号和温度模拟信号分别通过模/数变换器变换成数字信号后分别连接到微处理器，所述微处理器输出的功率控制数字信号通过数/模变换器连接功率误差比较器，所述射频电压传感器中的电压模拟信号和所述射频电流传感器中的电流模拟信号分别连接到射频功率乘法器，所述射频功率乘法器连接射频功率运放整流器，所述射频功率运放整流器连接功率误差比较器，所述温度信号放大器中的温度模拟信号连接到温度误差比较器，所述微处理器输出的温度控制数字信号通过数/模变换器连接温度误差比较器，所述温度误差比较器连接温度信号控制射频放大器，功率信号控制射频放大器分别连接射频振荡器、功率误差比较器和温度信号控制射频放大器，所述温度信号控制射频放大器连接所述射频发生器中的射频驱动放大器。
2.根据权利要求I所述的双通道高血压射频治疗设备，其特征在于，所述射频驱动放大器连接射频功率放大器，所述射频功率放大器连接阻抗匹配器，所述阻抗匹配器连接电极。
3.根据权利要求2所述的双通道高血压射频治疗设备，其特征在于，所述射频驱动放大器和所述射频功率放大器都为线性放大器。
4.根据权利要求I所述的双通道高血压射频治疗设备，其特征在于，所述射频振荡器采用电容三点式振荡电路，振荡频率为200KHz-4MHz。
5.根据权利要求I所述的双通道高血压射频治疗设备，其特征在于，所述射频功率运放整流器通过模/数变换器连接微处理器。
6.根据权利要求I所述的双通道高血压射频治疗设备，其特征在于，所述温度信号控制射频放大器是由乘法器组成受控于温度信号的射频信号放大器；所述功率信号控制射频放大器是由乘法器组成受控于功率信号的射频放大器。
7.根据权利要求I所述的双通道高血压射频治疗设备，其特征在于，所述微处理器分别连接输入键盘和输出显示器。
8.根据权利要求I所述的双通道高血压射频治疗设备，其特征在于，所述输入键盘包括以下8个单健运行键、停止健、温度设置加键、温度设置减键、时间设置加键、时间设置减键、温升速率设置加键和温升速率设置减键。
9.根据权利要求I所述的双通道高血压射频治疗设备，其特征在于，所述输出显示器为彩色液晶屏，用于显示设置温度、设置温升数速率、设置时间、实时温度、实时功率、实时阻抗、阻抗超限和温度超限。
10.根据权利要求I所述的双通道高血压射频治疗设备，其特征在于，所述测控部件中的温度信号放大器连接温度传感器，所述温度传感器与电极设置成一体结构。
专利摘要双通道高血压射频治疗设备，能够通过射频消融治疗机理实现对高血压的治疗，包括射频发生器和测控部件，测控部件包括射频电压传感器、射频电流传感器和温度信号放大器，分别通过模/数变换器变换连接到微处理器，微处理器通过数/模变换器连接功率误差比较器，射频电压传感器和射频电流传感器分别连接到射频功率乘法器，射频功率乘法器连接射频功率运放整流器，射频功率运放整流器连接功率误差比较器，温度信号放大器连接温度误差比较器，微处理器连接温度误差比较器，温度误差比较器连接温度信号控制射频放大器，功率信号控制射频放大器分别连接射频振荡器、功率误差比较器和温度信号控制射频放大器，温度信号控制射频放大器连接射频驱动放大器。
文档编号A61B18/12GK202537654SQ201220089819
公开日2012年11月21日 申请日期2012年3月12日 优先权日2012年3月12日
发明者常晓旺, 幸原, 张建军 申请人:北京中孵友信医药科技股份有限公司