智能化超声波治疗方法和装置的制作方法

专利名称：智能化超声波治疗方法和装置的制作方法
技术领域：
一种超声波治疗方法和装置，尤其涉及一种实现闭环自动化控制的智能化超声波治疗 方法和装置。
背景技术：
超声波治疗是一种常用的物理治疗方法，广泛应用在临床医疗、康复、美容、减肥塑 身等多个领域。
目前市场上出现的各类超声波治疗装置和超声波美容康复装置均是采用开环控制模 式，仅能手持超声治疗头直接在治疗部位治疗，不能监控治疗部位，不能监控超声波换能 器的表面温度，因而无法实现智能化超声波自动治疗和超声波治疗过程中的自动监控。
本发明的目的是提供一种智能化超声波治疗控制方法和装置，通过监控超声波治疗部 位和超声换能器表面的温度，提高超声波治疗的安全性、可靠性和准确性。

发明内容
本发明的目的就在于提供一种智能化治疗超声波控制装置，使其可以随意地控制超声 波发生的能量、调制频率以及作用方式，并采用闭环方式实现自动控制和锁定超声的发生 状态，进而控制超声波仪器按照使用需求达到最佳的工作状态。本系统的进一步目的在于 提供一种智能化治疗超声波控制装置，通过应用治疗部位监控装置，自动选择治疗部位， 在选定的治疗部位自动定时发射超声波，避免同一部位重复治疗现象出现，防止选定治疗 部位以外的区域受到超声波发射，提高了超声波治疗仪的安全性、可靠性和准确度。
为了达到上述目的，本发明提供了一种智能化超声波控制装置，至少包括电源与振荡 器单元、换能器、传感器，该电源及振荡器通过线缆同时与换能器和传感器相连，换能器 与传感器连接，该装置还进一步包括主处理机、数/模转换模块、接口控制单元、监控单元 和治疗部位监控模块。
所述的治疗部位监控模块至少由单片机模块、通讯模块和光电开关模块、监测报警模 块和反馈控制模块构成。其中主处理机可以为微处理器，该主处理机同时与数/模转换单元、 接口控制单元、监控单元连接和治疗部位监控模块连接，数/模转换单元及接口控制单元同 时通过线缆连接至电源及振荡器单元。
所述的监控单元至少包括功率显示单元、时域显示单元、治疗时间显示单元和输出方
式显示单元，换能器温度显示单元，分别通过显示器定时显示超声波输出功率(w)、时域(脉
冲频率占空比值)、设定的治疗时间和超声波输出方式(连续/间断)，显示单元与显示器相连，
显示器为CRT或LCD点阵显示器。
所述的治疗部位监控模块是一个单独拥有微处理器的工作模块，该模块通过光电开关 单元上点阵式排布的近百个光敏元件组成的光感应探测器，探测从治疗头尾部发射的定位 激光束，再由所述光感应探测器输出数字信号，经信号采集单元传输给微处理器，准确检 测治疗头所在治疗部位，并与程序内预置的治疗部位进行对比，如果治疗头目前所在的部 位在选定的治疗范围内，而且未被治疗过，微处理器发送启动信号，经通用模块传输至主 处理机，启动超声波功率振荡器，发射超声波，并以声光显示方式显示该部位治疗正在进 行，发射时间由设定的延时数值控制，当定时超声功率发射完成后，自动停止发射超声波 功率；反之，当治疗头尾部激光束照射在选定治疗区域之外的治疗部位，或者，在同一部 位重复治疗出现时，则微处理器发送警报信号，通过通讯模块传输至主处理机，主处理机 通过警报模块发出声光警报。
本发明还可包括一用户输入装置，该用户输入装置用来设置参数和控制设备，该用户 输入装置采用触摸屏作为用户输入装置。
本发明采用闭环方式进行自动控制，其中一个反馈控制环是超声换能器温度自动控制 系统，安装在换能器外壳表面的温度传感器持续监测换能器外壳温度，主控制模块对比预 置的温度警报阈值，如果实时测量温度超过警报阈值，主控制模块一方面通过超声波发生 模块阻止超声波发生器07发射超声波功率，另一方面传送信号至警报模块08，通过人机界 面09发出声光信号。
本发明装置中，第二个反馈控制环是治疗部位监控系统，治疗头尾部激光束射入位于 其上方的光电探测板，光电探测板上任何一个部位感光元件受到激光照射，通过接口电路 将光电信号传送至治疗部位监测模块内置的微处理器，精确找出治疗头目前准确部位，一 旦该部位在选定的治疗区域内，而且尚未被照射，治疗部位监测模块的微处理器输出启动 超声波功率发射信号，经通讯模块传输至主处理机，主处理机通过接口控制单元，启动超 声波功率发射，当设定的放射时间完成，自动停止超声波功率发射。
该治疗超声波控制装置结构简单，连接方便，治疗部位准确，不可能错误发射或重复 发射治疗超声波，可以应用于多种超声波治疗设备之上，以控制这些超声波治疗装置更好 地工作。
为了达到上述目的，本发明提供了一种智能化治疗部位监测模块。.实现治疗部位监测 模块的技术方案是包括一个激光源、 一个感应探测器(光电开关模块)、 一个信号采集器 和一个计算机(或微处理器)，所述感应探测器、信号采集器和计算机顺次连接，所述感应 探测器包括一个探测面，所述探测面上设置有若干感应元件阵列，且为点阵分布。
所述探测面上点阵分布的感应元件在X轴方向距离可设置为0.1 20mm。较好范围在 5 50mm，最好是10mm。
所述感应接收器还可包括一个滤光面，所述滤光面设置在探测面与激光源之间，与探 测面的平面平行。
所述激光源可为点状激光源，由安装在治疗头尾部的激光发射管组成，所述激光源的 投射面可与探测面的Y轴方向平行。
所述激光源与感应探测器之间的垂直距离可大于或等于1000毫米。
所述激光源可与所述感应探测器的位置相互固定或有相对移动，所述激光源与感应探 测器之间的相对移动沿感应探测器的X轴方向。
所述感应元件可为光敏二极管或光敏电阻。
所述治疗部位监控模块通过在探测面上设置有点阵分布的感应元件，并由激光源直接 向被测物体和探测面进行照射，再由所述探测面输出数字信号给信号采集器进行整理，最 后输入计算机进行进一步分析，从而准确地检测出被测物体的位置，同时避免了各种原因 形成的误差被放大对最终检测结果造成的影响，也尽可能地避免了因环境温度、湿度、机 油和灰尘对测量的影响。
本装置中，激光源1安装在治疗头尾部的位置相对固定，感应探测器2的实际位置固 定不动。在使用过程中，激光源1在感应探测器的X轴方向移动过程中，感应探测器2通 过检测到激光束的移动，直接检测待测物体所在的位置，激光束经过滤光面去除其他光线 的干扰后，直接照射在探测面3上。这样，通过检测到激光源1与感应探测器2的相对移 动，即可以检测到治疗头的位置。
由于探测面3上的感应元件只有有光照射和无光照射两种状态，探测面3的信号输出 为数字量，所述信号采集器将传入的数字信号进行整理和分析，无须放大处理，从而避免 了对模拟信号的放大处理造成的误差，也避免了标定零点与安装位置的偏差造成的误差放 大，同时还避免了因环境温度、湿度或机油、灰尘得对测量造成的影响，所述信号采集器 为普通常用的用于采集数字信号的采集器，从信号采集器输出的经过整理的位置信号又输 入到所述计算机中，由计算机进行进一步的运算、处理和分析，从而判断出被测物体的实 际位置。由于治疗部位监测模块通过激光源对感应探测器的直接照射，测得的位置为与激 光源的相对位置，也避免了安装位置的偏离造成的测量误差。
同时，由于所述感应探测器2的感光元件的设置数量可视需要增减，感光元件阵列的 铺设面积也不受限制，可直接由激光源1向探测面3照射，无须使用光学透镜组件对激光束 的变焦和放大作用，从而避免了原有技术中标定零点与安装位置的偏差造成的误差放大。
另外，所述探测面3上设置的感应元件之间的距离可视所需分辨率而定，如果需要分 辨率较高，可将相邻两感应元件距离b设置的小一些，使得在相同面积内的感应元件更多， 探测到的被测物体的位置更精确。
点状激光源1的入射面可以与感应探测器2的探测面3互成一定角度，此时激光源1 与感应探测器2的垂直距离a需较大，以避免因激光入射面和探测面3之间的角度过大而 造成的激光束入射不足引起的误差。
本装置所要解决的另一个技术问题在于提供一种使光敏电阻或光敏二极管正常工作的 光敏干涉装置。
为解决上述技术问题，本装置所采用的技术方案是提供一种光敏干涉装置，其干涉 照射到光敏电阻或光敏二极管的光线，包括一用于阻止光敏电阻或光敏二极管非感应光区 内的光线通过的滤光片，该滤光片位于光敏电阻或光敏二极管前的光路中。
该光敏干涉装置还包括一用于套设在光敏电阻或光敏二极管周围的套管，上述滤光片 安装在该套管内，且位于光敏电阻或光敏二极管的上方，滤光片的周缘与套管内壁无间隙 配合。
与现有技术比较，由于在光敏电阻或光敏二极管前的光路中加装了滤光片，光敏电阻 或光敏二极管非感应光区內的光线不能照射到光敏电阻或光敏二极管，有效避免了光敏电 阻的电阻值或光敏二极管的电流值发生不正常的变化，从而使其处于正常工作状态。另外， 上述滤光片安装在一套管上，该套管套设于光敏电阻或光敏二极管周围，其具有遮光、隔 热的作用，进一步避免光敏电阻或光敏二极管受温度的影响。
所述治疗部位监控模块应用SST89F58单片机作为微处理机，光敏元件通过数字输入量 采集模块经I/O 口与微处理器相连，每当激光束照射一个光敏元件，该光敏元件被强光照射，
产生高电平，输入一个开关量信号，经i/o以产生一个中断的方式传输该部位光电开关开启
信号，微处理机从治疗范围中治疗部位的数据库中查找该部位的代号，如果找到该部位代 号，继续査找是否有开启的记录，如果该部位的编号即存在治疗范围确定的治疗部位数据 库中，该部位又没有开启的记录，微处理器发出驱动信号，驱动超声波电源开启，产生治 疗超声波信号照射，照射的时间按预定设置的时间，以延时控制方式控制延时计时功能； 反之，如果该部位信号不在治疗范围内确定的治疗部位数据库内，微处理器则发出驱动信 号至警报模块，以声光报警方式发出警报；如果查找的治疗部位虽然存在于治疗范围内的 治疗部位，但是，该部位却有光电开关开启的记录，微处理器同样驱动警报模块报警(见 图25)。
进行治疗范围设置时，所选择的治疗范围，自动形成治疗部位数据库，凡是属于该数
据库内的治疗部位，直接被微处理机识别，并且，驱动微处理机传输启动超声波设备的信
号
每当一个治疗部位的编号被识别后，该治疗部位的编号被从该数据库中去除，被添加 到记录光电开关己经启动记录的数据库内。
当光电开关被激光启动后，微处理机首先査找治疗范围，确定该治疗部位的编号存在 于治疗部位数据库，如果没有该部位，则微处理机发送信号到警报模块，以声光形式报警， 反之，继续査找该治疗部位有无被开启的记录，如果该治疗部位存在被开启的记录，同样 警报，只有被激光束触发的治疗部位同时满足以下两个条件，即治疗部位属于确定的治疗 范围内，而该治疗部位的光电开关又未被触发过，这时，微处理机才会传输信号启动超声 波治疗。
本发明装置屮，主处理机U可以有两种实现方法 一种是采用计算机，另一种是利用 微处理器系统。这两种方法均是通过数/模(D/A)转换单元12实现对输出能量的控制，通 过接口 (I/O)控制单元13控制输出频率，并通过I/O控制单元13对整个装置的运行进行 监测和控制，以实现故障防范。
当使用计算机为主处理机时，D/A转换单元12及I/O控制单元13作为为计算机配件直 接插入计算机的标准PSI插1f中。在本实施例中，D / A转换单元12是采用现有IPC5476B 数/模转换板；I/O控制单元13是采用IPC5375接口控制板。其中，D / A转换单元12包含 有独立8通道输出，可同时控制8路电压输出，即可控制最多8路的超声输出，并通过D /AOUTPUT点的电平(如图2所示)，对其中任意一路实时控制其输出功率。D/A电路 的精度为12bit，电路对输出功率的调控可达4096级，因此配合仪器本身的精密度，可保证 仪器的调控达到100级。I/O控制单元13共有16路输入、输出点，通过F-CTRL点的电 平(如图3所示)，可控制超声的输出功率及启停。
采用计算机作为主处理机，除了实现对电路的实时控制，还具有对病历档案的输入、 存储、查询；治疗方案、处方的选择及修正；医学档案的分析、统计、评价等诸多功能。
这些功能的具体实现是通过计算机内部特有的智能管理模块n来实现所有的数据管理，智
能管理模块17接收到主处理机11所输入的数据信息及指令后，可送到数据处理单元171 中分类处理；或由档案管理模块1711完成数据存储以及病历库、处方库的管理、检索及修 正；或由资料统计模块1712进行统计、分析，并提供医学统计的直方图、疗效曲线，以备 日后使用；也可以对某个病案进行跟踪；或对某类病种进行资料统计。数据控制模决172 用于控制数/模转换单元12的电平输出。监控报警及反馈模块173用于接收由监视单元过 来的功率、时间周期、接触状态等信号，并加以处理。用户可通过键盘或鼠标等用户输入
装置19输入信息至效果评价模块1713，使得该模块可由输入信息进行效果评估。同时，效 果评价模块1713可将该输入信息存储至资料统计模块，1712或档案管理模块1711，以备査 找。
如果是利用微处理器系统作为主处理机，可直接提供D/A及I/0控制电路控制，其 硬件的控制方式与计算机中相同。同时，该微处理器系统也具有实时控制、治疗方案(处 方)的选择及修正、效果评价等功能。
超声系统由超声换能器和超声发生器组成。超声换能器是压控器件，它可将施加在其 上的电压振荡信号转变为机械振动能量向外辐射。当超声发生器产生的电信号施加在压电 晶体的两极时，压电晶体的厚度会随电信号的频率发生同频的周期性变化，压电晶体厚度 的周期性变化经谐振器放大，将机械振动能量向外辅射。
推动超声换能器工作的电信号由超声波控制装置控制产生，该电路分为两大部分直 流可控电源和超声振荡器。


下面结合附图对本发明作进一步说明 图l-A-本发明功能框图 图l-B-本发明设计方案
图i-c-本系统装置的结构示意图 ' 图2-本发明直流可控电源的电路原理图 图3 -本发明超声振荡器的电路原理图 图4-本发明装置功能模块示意图 图5-本发明治疗部位监测模块结构图 图6-本发明以计算机作为主处理器的控制装置结构示意图 图7-本发明治疗部位模块结构示意图 图8-本发明感应探测器的侧视图 图9-本发明感应探测外形尺寸示意图 图10-本发明感应探测电路板光电管排列位置图 图11 -本发明激光发射管及光电接受管编号示意图 图12-本发明遮光板外形尺寸图 图13-本发明治疗部位监控模块外形结构图 图14-本发明治疗部位监控模块结构图 图15-本发明治疗部位监控模块中数字输入采集模块方案
图16-本发明治疗部位监控模块中通信模块方案
图17-本发明治疗部位监控模块中数字量采集布线图
图18-本发明简单的暗激发光控开关
图19-本发明精密的暗激发光控开关
图20-本发明光敏电阻型光电开关
图21 -本发明光敏干涉装置的立体分解示意图
图22-本发明图21的组合示意图
图23 -本发明治疗部位监控模块程序流程图
图24-本发明超声治疗头结构示意图
图25-本发明超声换能器外形示意图
图26-本发明超声换能器结构示意图
图27-本发明换能器室下盖结构示意图
图28 -本发明换能器室上盖结构示意图
图29-本发明手柄结构示意图
图30-本发明顶板结构示意图
具体实施方式
"测控"是测量和控制的简称，对本发明系统来说，测量是指对治疗头位置和超声波 换能器温度的测量，控制是指对超声波输出功率、输出频率、脉冲调制超声波占空比和治 疗时间控制。
超声波治疗测控系统是用来接收、处理和发送治疗超声波信号和数据的系统，并根据 控制指令控制治疗超声波输出，设计测控系统的目的有两个， 一方面完成特定状态下相关
参数的测量，从而为超声波治疗提供信息；另一方面则是基于测控系统对治疗超声波进行 控制。
从功能上可以将测控系统分为主控制模块01、温度测量模块02、治疗部位测量模块03、 脉冲占空比调节模块04、功率调节模块05、超声波发生控制模块06、超声波发生器07、 警报模块08、人机界面09、治疗头定位激光模块010、中央定位激光模块Oll、超声换能 器012。(见图l-A)。
图l-A中，超声波治疗测控系统通过治疗部位测量模块03测量治疗头当时所处部位的 位置，温度测量模块02测量超声换能器外壳的温度，治疗部位的位置信息传送至主控制模 块Ol，根据预定程序确定当时治疗头位置是否属于预定治疗范围和是否存在治疗记录，如 果确定治疗部位即属于预设的治疗范围，又没有治疗记录，则主控制模块Ol发出控制信号
至超声波发生控制模块06,通过控制超声发生器07的工作，启动治疗超声波经超声换能器 012照射治疗部位，否则，则通过警报模块08，经人机界面09发出声光警报。
温度测量模块02定时测量超声换能器表面温度，将定时测量的温度数值传输至主控制 模块Ol，主控制模块01对比预置的温度警报阈值，如果实时测量温度超过警报阈值，主控 制模块O
一方面通过超声波发生模块阻止超声波发生器07发射超声波功率，另一方面传 送信号至警报模块08，通过人机界面09发出声光信号。
主控制模块01通过功率调节模块05，经调节超声波发生器07的输出电压来调整输出 功率的数值，通过脉冲占空比调节模块04经调整PMW来调节脉冲超声波输出的脉冲占空 比，通过超声波发生控制模块06经控制超声波功率的输出，控制治疗超声波功率的输出。
主控制模块01通过人机界面09,输入控制指令和显示实时工作状态及显示设置的参数， 主控制模块Ol同样经I/0接口，经开关量控制器件，控制中央定位激光模块Oll和治疗头 定位激光模块中激光发射器激光束的发射。
实施例一超声波治疗测控系统
图l-B和图l-C显示超声波治疗测控系统基本方案。
本发明超声波治疗测控系统硬件由主处理机模块101和治疗部位监控模块202两个独 立的模块组成，如图1-B所示，主处理机模块IOI，是以单片机作为微处理器的微型计算机 系统作为控制单元，其硬件组成包括以单片机为核心组成的微计算机系统n、超声波电源 及荡振器电路14、人机界面19、 20和21、温度传感器16、激光发射器27及其控制按钮开 关26。
所述的微计算机控制系统11,选择8位或16位单片机作为核心部件，选择的单片机最 好采用SOC芯片(system on chip，系统级芯片)，内置8位~12位数/模转换器，构成数/模 转换单元12，方便调节电压输出，内置PMW调节功能，可以方便地调节脉冲占空比，采 用8051指令集或与其兼容的指令集，编程方便容易，内置闪存/电擦除(FLASH/EE)存储 器，包括程序存储器和数据存储器，并且储存容量足够大，不需外接存储器。
所述的人机界面采用触摸式显示屏，即可输入指令又可显示各类参数和控制信息，或 者采用触摸面板加LCD显示器，应用触摸面板输入控制指令，利用LCD显示各种参数； 所述的温度传感器可以采用智能温度传感器，通过其输出口直接连接单片机的1/0 口，定时 测量温度；所述的激光发射器采用市售的点状激光发射器，自携透镜和外壳，直接安装在 治疗头尾部正中。
所述的治疗部位监测模块202硬件由多个光敏感元件组成的感应探测器29、数字量信 号采集器28、 I/O接口 27、微处理机17以及中央定位激光发射器30组成。所述感应探测
器29由多个光敏感电阻或多个光敏二极管组成，采集的光电信号经过数字量信号采集器28 经I/O接口 27送入微处理机17处理，微处理机17根据设定程序判断接受的光电信号是否 属于应该治疗部位，如果确定接受光电信号的部位属于应该治疗部位，并且该部位尚未有 治疗记录，则发送一个启动信号给主处理机11，启动超声波发生电路，发射治疗超声波功 率，否则，则启动声光警报功能，中央定位激光发射器30同样采用市售点状激光源，在微 处理机控制下工作。
图4和图5所示可见，本装置主要由主处理机11、数/模转换单元12、接口控制单元 13、换能器温度传感器16、治疗部位监控模块17、用户输入装置19、显示装置20、蜂鸣 器21组成。主处理机11通过接口控制单元，驱动和控制电源及振荡器产生超声波功率输 出至超声波换能15，将高频电振荡转化为超声波振荡，同时，控制超声治疗头内置的定位 激光管。
图4中所示的监测单元18，通过显示装置20，显示多种超声波装置工作状态，通过功 率显示单元181显示超声波的输出功率；通过换能器温度显示单元182显示换能器实时工 作温度；通过时域显示单元183显示调制脉冲占空比数值；通过治疗时间显示单元184，实 时显示当前设置的治疗时间数值；通过输出方式显示单元185，显示目前超声波属于连续输 出方式和间断输出方式；通过警报单元22，经蜂鸣器21和显示装置20发出声光警报。
图4中所示的治疗部位监测模块17构成包括光电开关模块175、数据采集模块176、 微处理机171、监测报警模块174、反馈控制模块172和通讯模块173。图5中，治疗头50 尾部激光管51发射的激光束52触发光电开关模块175中的光电开关，经数据采集模块176 送入微处理机评估是否属于设定治疗部位，以及治疗部位信号是否为第一次传送，当确定 为该信号位置处于设定治疗区域内，并且是第一次触发治疗部位信号，反馈控制模块174 发送信号经通讯模块173，传输启动治疗装置的信号到主处理机11，通过控制电源及振荡 器单元14，输出超声波高频信号至换能器15,在治疗部位发射超声波同时显示装置20 显示该部位已经被治疗信号，以绿色信号闪烁作为信号，与此同时蜂鸣器21在超声波发射 同时发出悦耳音乐，直到治疗终止。如果微处理机判定该信号为设定治疗区域以外信号， 或者虽属治疗区域内，但该部位已经被治疗，则监测报警模块172发送警报信号经通讯模 块173传输至主处理机11，经显示装置20和蜂鸣器21发出声光警报，指示治疗部位错误， 显示装置在代表该部位的位置上发出红色闪烁信号，蜂鸣器发出警笛声，直至治疗头移开 该位置，红色闪烁才会停止，警笛声才会终止。
本发明装置中，主处理机11可以有两种实现方法 一种是采用计算机，另一种是利用 微处理器系统。这两种方法均是通过数/模(D/A)转换单元12实现对输出能量的控制，通 过接口 (I/O)控制单元13控制输出频率，并通过I/O控制单元13对整个装置的运行进行 监测和控制，以实现故障防范。
当使用计算机为主处理机时，D/A转换单元12及I/O控制单元13作为为计算机配件直 接插入计算机的标准PSI插槽申。在本实施例中，D/A转换单元12是采用现有IPC5476B 数/模换板；1/0控制单元13是采用IPC5375接口控制板。其中，D / A转换单元12包含有 独立8通道输出，可同时控制8路电压输出，即可控制最多8路的超声输出，并通过D/A OUTPUT点的电平(如图2所示)，对其中任意一路实时控制其输出功率。D/A电路的精 度为12bit,电路对输出功率的调控可达4096级，因此配合仪器本身的精密度，可保证仪器 的调控达到100级。I / O控制单元13共有16路输入、输出点，通过F-CTRL点的电平(如 图3所示)，可控制超声的输出功率及启停。
图6中，采用计算机作为主处理机，除了实现对电路的实时控制，还具有对病历档案 的输入、存储、查询；治疗方案、处方的选择及修正；医学档案的分析、统计、评价等诸 多功能。这些功能的具体实现是通过计算机内部特有的智能管理模块17来实现所有的数据 管理，智能管理模块17接收到主处理机11所输入的数据信息及指令后，可送到数据处理 单元71申分类处理；或由档案管理模块1711完成数据存储以及病历库、处方库的管理、 检索及修正；或由资料统计模块1712进行统计、分析，并提供医学统计的直方图、疗效曲 线，以备日后使用；也可以对某个病案进行跟踪；或对某类病种进行资料统计。数据控制 模决172用于控制数/模转换单元12的电平输出。监控报警及反馈模块173用于接收由监 视单元过来的功率、时间周期、接触状态等信号，并加以处理。用户可通过键盘或鼠标等 用户输入装置19输入信息至效果评价模块1713，使得该模块可由输入信息进行效果评估。 同时，效果评价模块171 3可将该输入信息存储至资料统计模块，1712或档案管理模块1711, 以备査找。
如果是利用微处理器系统作为主处理机，可直接提供D/A及I/0控制电路控制，其 硬件的控制方式与计算机中相同。同时，该微处理器系统也具有实时控制、治疗方案(处 方)的选择及修正、效果评价等功能。
超声系统由超声换能器和超声发生器组成.超声换能器是压控器件，它可将施加在其 上的电压振荡信号转变为机械振动能量向外辐射。当超声发生器产生的电信号施加在压电 晶体的两极时，压电晶体的厚度会随电信号的频率发生同频的周期性变化，压电晶体厚度 的周期性变化经谐振器放大，将机械振动能量向外辐射。
推动超声换能器工作的电信号由超声波控制装置控制产生，该电路分为两大部分直 流可控电源和超声振荡器。
图2为直流可控电源的电路原理图，该部分电路以运放U1、 U2、 U3及定时器U4为核 心组成。该电路加电后，由UP1、 UP2集成电路产生土12V电压，供给电路电源。同时， 交流信号经D1、 D2整流后，提供100Hz的脉动信号，送至U1的反向输入端，与U1正向 输入端比较，由Ul产生直流脉冲电流，对由U2构成的积分电路充电。充电电平在AA点 与计算机中由数/模(D/A)转换单元构成的D/A板所输出的直流信号端(D/A OUTPUT)进 行比较，当D/A OUTPUT端电平较高时，AA点充电时间较长，才能触发U3翻转至高电平； 反之，U3经较短时间即可翻转至高电平。U3翻转至高电平后，禁止U4产生振荡，从而控 制振荡电路(如图3所示)50HZ工频的导通角。
因此，计算机通过D/A板控制D/A OUTPUT点的电平，达到控制U4起振时刻的目的， U4的振荡经T〗耦合，控制超声振荡器的起振导通角，实现对超声能量，即超声发生功率 的控制。
如图3所示，图3为超声振荡器的电路原理图。超声振荡器的起振由A、 B、 C、 D四 点的电平决定，这四点受直流可控电源电路控制，当图2中U4振荡时，A、 B、 C、 D点之 间有电压产生，Sl、 S2相应导通，220V电压经T2耦合加在DI、 D2两端，由压电晶体C5 为核心组成的振荡电路产生固定频率的振荡，其振荡频率依赖于C5的参数特性，C5上的 电振荡引起C5的厚度变化，该机械变化经谐振腔放大后产生超声振荡输出，而超声换能器 产生能量输出。
同时，讨算机通过接口(I/0)控制单元的I/O输出口控制F-CTRL点的电平值；当 F-CTRL点为高电平时，Ml导通，振荡电路停止工作，超声换能器无能量输出；当该点为 低电平时，M2截止，C3、 Pl参与振荡电路工作，电路起振，超声换能器产生能量输出。 因此，控制F-CTRL的电平，即可控制C5上有无振荡产生，从而达到控制超声的输出频率 的目的。
在实际应用中，操作者首先通过主处理机ii输入用户数据，该数据经过智能管理模块 17、数据处理模块171送入档案管理模块1711，根据所输入的数据从档案管理模块1711中 找出所需的信息，并将此信息传至数/模转换单元12和接口控制单元13中，数/模转换 单元12会根据该信息产生相应的D/A OUTPUT点电平；同时接口控制单元13产生F-CTRL 点电平送入电流及振荡器单元14，经过电流及振荡器单元14比较、翻转，振荡器的导通， 进而控制换能器15输出功率，以及控制超声的输出频率。所输出的频率、功率还通过传感 器16同时由监控单元18实时监测，如果发现问题或出现故障，监控单元18会立即将故障 信息反馈给监控报警及反馈模块173和数据控制模块172，数据控制模块172将控制数/模 转换单元12作相应的应急处理，决定是关闭或调整电平参数重新生成新的功率、频率，使
整个控制装置处于一闭环控制。
实施例二治疗部位监控模块
所述治疗部位监控模块通过在探测面上设置有点阵分布的感应元件，并由激光源直接 向被测物体和探测面进行照射，再由所述探测面输出数字信号给信号采集器进行整理，最 后输入计算机进行进一步分析，从而准确地检测出被测物体的位置，同时避免了各种原因 形成的误差被放大对最终检测结果造成的影响，也尽可能地避免了因环境温度、湿度、机 油和灰尘对测量的影响。
如图7 — S所示，治疗部位监测模块由激光源l、感应探测器2、信号采集器和计算机构 成，所述激光源l发出点状激光源，激光源1投射到所述感应探测器2上的投射线与感应探 测器2的Y轴方向平行，投射面可与感应探测器的平面垂直，也可互成角度，激光源l与 感应探测器2的垂直距离a为1000毫米，感应探测器2由探测面3和滤光面4构成，探测 面3上按点阵方式布置有若干光敏二极管5，所述光敏二极管5均匀布满整个探测面3，两 相邻光敏二极管5在X轴方向距离b为20毫米，滤光面4与探测面3平行，并覆盖在探测 面3的布置有光敏二极管5的一面的前方，所述探测面3的输出与信号采集器的数据输入 相连，信号采集器的输出与计算机直接相连。
本装置中，激光源1安装在治疗头尾部的位置相对固定，感应探测器2的实际位置固 定不动。在使用过程中，激光源1在感应探测器的X轴方向移动过程中，感应探测器2通 过检测到激光束的移动，直接检测待测物体所在的位置，激光束经过滤光面去除其他光线 的干扰后，直接照射在探测面3上。这样，通过检测到激光源1与感应探测器2的相对移 动，即可以检测到治疗头的位置。
由于，探测面3上的感应元件只有有光照射和无光照射两种状态，探测面3的信号输 出为数字量，所述信号采集器将传入的数字信号进行整理和分析，而无须放大处理，从而 避免了对模拟信号的放大处理造成的误差，也避免了标定零点与安装位置的偏差造成的误 差放大，同时还避免了因环境温度、湿度或机油、灰尘得对测量造成的影响，所述信号采 集器为普通常用的用于采集数字信号的采集器，从信号采集器输出的经过整理的位置信号 又输入到所述计算机中，由计算机进行进一步的运算、处理和分析，从而判断出被测物体 的实际位置。由于治疗部位监测模块通过激光源对感应探测器的直接照射，测得的位置为 与激光源的相对位置，也避免了安装位置的偏离造成的测量误差。
同时，由于所述感应探测器2的感光元件的设置数量可视需要增减，感光元件阵列的 铺设面积也不受限制，可直接由激光源1向探测面3照射，无须使用光学透镜组件对激光束 的变焦和放大作用，从而避免了原有技术中标定零点与安装位置的偏差造成的误差放大。
另外，所述探测面3上设置的感应元件之间的距离可视所需分辨率而定，如果需要分 辨率较高，可将相邻两感应元件距离b设置的小一些，使得在相同面积内的感应元件更多， 探测到的被测物体的位置更精确。
点状激光源1的入射面可以与感应探测器2的探测面3互成一定角度，此时激光源1 与感应探测器2的垂直距离a需较大，以避免因激光入射面和探测面3之间的角度过大而 造成的激光束入射不足引起的误差。
图9显示的是图7中感应探测器2 (图5中175)外形尺寸示意图，感应探测器2由普 通铜芯线PCB板制备，长度为28cm，宽度为16cm，在其中24X 12cm的范围内布满90个 光敏元件，每个光敏元件的间隔距离为2cm。
图IO显示的是光敏元件和定位管的位置排列图形，在其中央位置(标有CC代号的位 置)，安装激光发射管，用作中央定位功能，其余每隔2cm的圆圈代表光敏元件的安装位置， 中央定位激光发射管CC采用蓝色激光管，发射蓝色激光束。
图11显示的是光敏元件和激光发射管在感应探测器点的位置编号，其中东区采用CE 表示，中央北区采用CN表示，中央南区采用CS表示，西区采用CW表示，中央中心点采 用CC表示，每个光敏元件拥有独一无二的编号，以此编号确定其位置，光敏元件排列的规 律是纵轴方向ll排，横轴方向7排，每2cm间隔安装一个光敏元件，CE区域有42个光敏 元件，CN区有3个，CS区有3个，CW区有42个，在24cmX 12cm的长方形区域内共安 装卯个光敏元件。
图12显示的是遮光板的外形尺寸图，其外形尺寸与感应探测器电路板一致，采用塑料 板材料制备，在塑料板材料表面开91个洞孔，位置与感光探测器电路板上光敏元件和激光 管的位置一致，洞孔的直径为lcm，两个洞孔中心的距离是2cm。
遮光板外形尺寸与感应探测板完全相同，遮光板中光电接受管孔与相应的光电接受管 相对应，光电接受管位于光电接受管孔中央，遮光板与PCB板用螺丝固定，遮光板位于PCB 板的下方，安装时调整位置。
治疗部位监控模块结构有下列特征(见图13)
将PCB电路板包围在内，除底部为深颜色有机玻璃板(图8中滤光面4)以外，顶部 及四周用普通工程塑料制备，周边有孔将导线引出，外壳呈顶灯状，用立柱固定(见产品 外形图13)，外壳形状为长方形盒形，顶部呈弧形曲线。
模块结构层次如图13所示，有下列层次结构.-
1.结构层次(由下至上)
由下向上依次组成结构(见图13)
1) 深颜色有机玻璃板(1301)
组成外壳的底部，用深颜色有机玻璃板板构成，通过接口件与侧板固定连接
2) 遮光板(1302)
开有91对光电二极管孔和激光发射孔，紧贴有机玻璃板，两者用螺丝连接
3) 感应探测电路板(1303)
与遮光板紧密相连，激光发射管和光电二极管伸入遮光板的孔内
4) 外壳(弧形外壳)(1304)
包围整个定位器，与透明有相玻璃板组成外壳，顶部呈现弧形
2. 连接及固定
*感应探测电路板、遮光板、有机玻璃档板三者用连接固定件(1307)固定，相 互紧密连接，感应探测板上伸出凸起的激光发射管和光电二极管(1305)准确 地插入遮光板对应孔(1306)的中央。 *外壳侧板通过螺丝与透明有机玻璃底板侧面的连接件固定连接。 *外壳侧板的背面板与立柱固定连接，连线通过洞口连接进入立柱。
3. 治疗部位监测模块功能包括
1) 治疗区域中心位置定位功能 当启动该项功能时
中央指示灯(CC编号蓝色激光管发射激光)电源启动 中央指示灯发射的蓝光指引，作为中央定位
2) 治疗区域范围定位功能 首先根据编号，选择治疗区域范围
每选择一个治疗区域范围的编号时，LCD屏显示治疗范围 当使用者确定该项选项后，系统默认该治疗范围
3) 自动启动治疗超声波发射功能
当接受治疗头激光束信号，确认该部位为预定治疗部位，并且未被触发过，自 动启动治疗超声波输出。
4) 治疗引导功能 选择治疗范围确定后
系统按预定程序，在LCD显示治疗位置顺序指引治疗
5) 治疗显示功能
启动该项功能后，当遭遇禁止治疗部位，系统将自动报警
6) 定时功能
选择治疗时间参数，确定治疗点辐射时间
当激光管射出的激光被光电二极管接收后开始计时，定时的时间到达自动停止。
7) 自动显示功能 LCD显示治疗范围 显示治疗部位的进行顺序 显示已经完成治疗的部位 显示正在治疗的部位
所述治疗部位监测模块中数据采集器采用SST89F58单片机系统。
可支持96路数字输入量。
数据采集器96路数字输入的设定功能包括
*数字信号的输入方式可根据需要设为干触点或环路电流。
* 数字输入范围(以环路电流Icur为准)Icur小于0.25mA，表示数字量"0"; Icur 大于5mA，表示数字量"1"。
*每路数字输入量信号之间为共地，信号之间相互独立。 拳数字输入的采集速度小于10ms。
系统由以下几个部份组成- CPU, RAM, 74HC245芯片，监控电路，及电源模块(图 14)，从总体结构来看，系统可分为如下模块(见图14) *系统供电电源模块 *感受探测器和中央定位激光管 *数字开关量输入采集模块 * RAM与系统总线模块 *电源监控"看门狗模块" *通信模块 根据系统设计框架，硬件组成如下
1. 数据采集器设定96通道的数字量输入。单片机每次只能读入1字节的数字量，因此 还需要借助读写控制逻辑分12次读入96路输入的数字量。
2. 数据采集器应设计一个不但要为自身系统供电，还要为外部传感器供电的模块化电 源，这是采集器的基本组成。
3. 数据采集器应保证单片机可靠复位，并将单片机因错误代码执行而导致数据采集崩 溃的机会减到最小，因此需要电源监控电路。
4. 必须设计通信电路，保证数据采集器接入中央控制系统。通信模块标准采用RS-232 或RS-485,方便施工。
5. 必须预设一定的RAM保存采集到的模拟、数字量以及系统状态。 数字输入采集模块，连接光敏感元件，采集光电开关的开关量数字信号。 数字量可划分成3种(1) TTL电平(判定TTL电平为高1或低O); (2)干触点(判
定触点为导通1或断开0); (3)电流环。
如图15所示，24路数字输入量可利用拨码开关选择技术，分3次通过8位端口完成输 入。该方案的基本组成包括
争 DI10 DI17
它们为数字量的输入。如果输入为电流环或TTL电平，拨码开关必须断开；如果输 入为干触点，拨码开关需接通。
* 74HC245芯片
该芯片为输入驱动芯片，单片机芯片工作采集数字量。 *拨码开关组S1
拨码开关用于实现干触点方式的数字量输入。
* 滤波电容组C101 C108 它们用于消除数字量的杂波干扰，保证数字量的稳定状态。
单片机通过DI0控制74HC245,当DIO为低电平时，74HC245选通，单片机通过D0-D7 读取DI10 Din的数据，即采集的数字量。
实际应用时，共有96路数字输入量，故可在图15基础上扩充，图17是数字量采集布 线图，展示布线方式。
通信模块是治疗部位监控模块与主处理器的通信工具，如图〗6所示，数据采集器通过 隔离器件6N136与计算机进行通信，串口通信标准选用或RS-483。采集器利用J3 跳线来选择串口通信标准。
接口电路还采用了高速光耦器件6N136。它具有体积小、寿命长、抗干扰性强、隔离高 电压、高速度、与TTL逻辑电平兼容等优点。该器件广泛应用于线路隔离、开关电路、数/ 模转换、逻辑电路、长线传输、过流保护、高压控制、电平匹配以及线性放大等方面。
6N136用于串行通信接口的电路。在许多主从结构的微机测控系统中，为了防止上下系 统的互相干扰，采用光隔离器件隔离两个系统。
图17是受数字量采集布线图。
所述治疗部位监控模块中光电控制开关，采用光敏电阻或者光敏二极管作为光敏感元
件。以光敏电阻为核心元件的带继电器控制输出的光控开关有许多形式，如自锁定激发、 暗激发及精密亮激发、暗激发等等，下面给出几种典型电路。
图18是一种简单的暗激发继电器开关电路，其工作原理是当照度下降到设置值吋由 于光敏电阻阻值上升激发VT1导通，VT2的激励电流产生高电平信号至开关量采集电路， 经1/0 口传输至微处理器。
图19是一种精密的暗激发时滞继电器开关电路，其工作原理是当照度下降到设置值 时由于光束电阻阻值上升使运放IC的反相端电位升高，其输出激发VT导通，VT的激励 电流产生高电平信号，控制过程如上。
图20是显示另一种以光敏电阻作为光敏元件的光电报警开关电路图，图20中，平时由 于外来光线被挡住，光敏管LS06-M呈高阻状态，BG2与BG3导通，而BG4截止，当激光 束有光线照在光敏管LS06-M上时，BG2、 BG3均截止，而BG4导通，产生高电平信号。
在治疗部位监控模块的光敏元件表面，考虑采用一种光敏干涉装置，尤其考虑应用一种 用于干涉光敏电阻或光敏二极管的干涉装置。
光敏电阻及光敏二极管皆属于光敏器件，其中，光敏电阻是一种光电效应半导体器件， 其电阻值随入射光的强弱(光子的多寡)而变化，目前，光敏电阻被广泛应用于光存在与 否的感应以及光强度的测量等领域；光敏二极管也叫光电二极管，当光线照射PN结时，可 以使PN结中产生电子，使少数载流子的密度增加，这些载流子在反向电压下漂移，使反向 电流增加，因此可以利用光照强弱来改变电路中的电流。现有的光敏电阻及光敏二极管在 受到外界的非感应光区光线照射时，其电阻值或电流值会发生变化，从而导致光敏电阻及 光敏二极管进入误工作状态，例如光敏电阻的响应波长峰值为540纳米，但由于其光谱 感光部分过宽，通常为400 1000纳米，如果在工作环境中，540纳米之外的光线过强时， 光敏电阻的电阻值会发生大幅变化，导致其进入误工作状态。
本装置提供一种光敏干涉装置，其干涉照射到光敏电阻或光敏二极管的光线，其包括一 用于阻止光敏电阻或光敏二极管非感应光区内的光线通过的滤光片，该滤光片位于光敏电 阻或光敏二极管前的光路中。
该光敏干涉装置还包括一用于套设在光敏电阻或光敏二极管周围的套管，上述滤光片安 装在该套管内，且位于光敏电阻或光敏二极管的上方，滤光片的周缘与套管内壁无间隙配 合。
请参阅图21及图22，本装置包括一滤光片10及一套管20。该套管20为黑色硅胶管， 呈圆筒状，其内部具有一贯穿的通孔，该套管20套设在光敏电阻或光敏二极管(图中未示 出)的周围。该滤光片10安装在套管20内，且位于光敏电阻或光敏二极管的上方，其周 缘与套管20内壁为无间隙的配合。当然，滤光片10也可通过其他方式固定在光敏电阻或 光敏二极管前的光路中。
可根据光敏电阻或光敏二极管的感应光区的波长范围来选用滤光片10，位于光敏电阻 或光敏二极管感应光区中的光线可高效完整地通过该滤光片10照射该光敏电阻或光敏二极 管，而位于光敏电阻或光敏二极管非感应光区中的光线不能通过该滤光片10,从而有效避 免光敏电阻的电阻值或光敏二极管的电流值发生不正常的变化，使其处于正常工作状态。
上述套管20套设于光敏电阻或光敏二极管周围，其具有遮光、隔热的作用，进一步避
免光敏电阻或光敏二极管受温度的影响。
所述治疗部位监控模块应用SST89F58单片机作为微处理机，光敏元件通过数字输入量 采集模块经I/O 口与微处理器相连，每当激光束照射一个光敏元件，该光敏元件被强光照射，
产生高电平，输入一个开关量信号，经i/o以产生一个中断的方式传输该部位光电开关开启
信号，微处理机从治疗范围中治疗部位的数据库中查找该部位的代号，如果找到该部位代 号，继续查找是否有开启的记录，如果该部位的编号即存在治疗范围确定的治疗部位数据 库中，该部位又没有开启的记录，微处理器发出驱动信号，驱动超声波电源开启，产生治 疗超声波信号照射，照射的时间按预定设置的时间，以延时控制方式控制延时计时功能； 反之，如果该部位信号不在治疗范围内确定的治疗部位数据库内，微处理器则发出驱动信 号至警报模块，以声光报警方式发出警报；如果査找的治疗部位虽然存在于治疗范围内的
治疗部位，但是，该部位却有光电开关开启的记录，微处理器同样驱动警报模块报警(见
图25)。
进行治疗范围设置时，所选择的治疗范围，自动形成治疗范围内确定治疗部位数据库， 凡是属于该数据库内的治疗部位，直接被微处理机识别，并且，驱动微处理机传输启动超 声波设备的信号。
每当一个治疗部位的编号被识别后，该治疗部位的编号被从该数据库中去除，被添加到 记录光电开关己经启动记录的数据库内。
当光电开关被激光启动后，微处理机首先査找治疗范围，确定该治疗部位的编号存在于 治疗部位数据库，如果没有该部位，则微处理机发送信号到警报模块，以声光形式报警， 反之，继续査找该治疗部位有无被开启的记录，如果该治疗部位存在被开启的记录，同样 警报，只有被激光束触发的治疗部位同时满足以下两个条件，即治疗部位属于确定的治疗 范围内，而该治疗部位的光电开关又未被触发过，这时，微处理机才会传输信号启动超声 波治疗。
实施例三超声治疗头
所述超声治疗头外壳，其功能包括固定超声波换能器，提供超声波换能器散热，监控换 能器温度，安装激光定位激光发射管和按钮开关，安装手柄等，治疗头外壳由金属材料制 备(铝材)，表面抛光，由换能器室、手柄和顶板三个部份组成(见图24)，换能器室由上 盖50和下盖70两个部份组成，下盖50通过其下方室腔615两侧的内螺纹与换能器尾部外 螺纹固定连接换能器；上盖70顶部通过带螺丝的孔洞固定手柄80，顶板90通过其中间孔 中的内螺丝固定手柄的外螺纹。
超声治疗头的组成及其功能如下-
超声治疗头由以下数个部件组合而成(图24)
1. 聚焦超声换能器
图24中40为超声换能器，其外壳为不锈钢材料制备，外形呈圆柱体，通过其圆柱体上 部外侧外螺纹与手柄下盖50内螺纹楔合联接。
2. 换能器室下盖
图24中50为手柄下盖，手柄下盖50呈圆盘外形，其下部凹陷的内螺纹结构通过与换 能器外壳上部外螺纹进行连接，固定换能器，其上部的外螺纹结构与手柄上盖70下部 凹陷的内螺纹结构连接结合。
3. 换能器室上盖
图24中70为换能器室上盖,其内部凹陷的内螺纹结构与换能器室下盖外螺纹结构楔合， 其顶部两侧的凹陷园孔固定连接手柄80。
4. 手柄
图24中80为手柄，呈空心园管样结构，在园管的上下端分别有外螺纹样结构，分别与 顶板90换能器室上盖70的园孔通过螺纹连接，空心园管内走线，连接激光定位管。
5. 顶板
图24中90为顶板，为园板样结构，其底面有一个园孔连接固定手柄，并与手柄连接， 组成治疗头，园板顶部中央有中央园孔固定激光定位管，导线从贯穿园板的园洞中穿行。 图24是超声治疗头结构示意图，图中，超声换能器40尾部的外螺纹与换能器室下盖 下方室腔内螺纹51连接固定，超声换能器两侧平台42与换能器室下盖底部的平台52贴紧， 固定超声换能器在换能器室下盖，并且通过换能器室的金属部份，提供部份散热功能，超 声换能器输出电缆608从超声换能器尾部401引出，与激光发射管电源线611及温度传感 器输出线615，在同一塑料绝缘套管内经侧孔603引出治疗头连接主机，换能器室中换能器 室上盖70的顶部园孔71有内螺纹结构，固定手柄80的下端外螺纹，顶部90的底部园洞 91有内螺纹固定手柄上端外螺纹91，其顶部小孔102安装固定激光发射器101，手柄80为
空心园管，激光发射管的电源线611和控制线613经手柄空心管中穿行，在换能器室下盖 50侧孔601安装激光发射器按钮开关602，在换能器室下盖的内侧表面安装温度传感器612。 图25是超声换能器外形示意图，图中换能器IO尾部有外螺纹固定部份II，与换能器 室固定连接。
图26是超声换能器结构示意图，图中换能器40尾部的外螺纹部份U与换能器室以螺 纹方式固定连接。
图27是换能器室下盖50结构示意图，换能器下盖50是园柱形结构，上下端呈空心管 腔的金属件，由圆柱形金属材料机械加工而成，其顶部有空腔614顶部管壁外侧有外螺纹 609，其侧孔601安装固定按钮开关602,其底部室腔615的内壁上部为内螺纹结构616， 下部为光滑的金属壁。
图28为换能器室上盖结构示意图，图中，换能器室上盖70为底部中空的圆盘样结构， 其底部室腔72的侧壁73通过与下盖顶部外螺丝结构连接固定构成换能器室，其顶部圆形 孔71内壁有螺纹样结构固定手柄，中央园孔穿行导线。
图29a、 29b为手柄结构示意图，图中，手柄80为空心园管，其上端外侧有外螺纹82 其下端外侧有外螺纹83，分别与顶板和换能器室相连接固定。
图30为顶部结构示意图，图中，顶板卯底部有园孔91，带有内螺丝，与手柄80上端 外螺丝连接固定，其顶部的中央孔103安装激光发射器。
超声治疗头中采用的温度传感器采用智能温度传感器产品，智能温度传感器内部包含 温度传感器、A/D转换器、存储器和接口电路，智能温度传感器的特点是能输出温度数据， 本设备中采用DS181320型智能温度传感器，其输入输出端直接连接主处理机的I/O接口 ， 直接将定时测量的温度在LCD上显示，主处理机内设置温度自动报警程序， 一旦温度超过 4(TC，自动停机和自动声光报警。智能温度传感器612安装在换能器室下盖顶部室腔底部， 输入输出导线615穿出侧孔603，温度传感器612与金属表面紧密固定相互连接，实时监测
换能器的工作温度(见图24)，设置4rc为其警报阈值， 一旦监测温度超过4rc,温度传
感器发出警报信号，驱动主处理机自动关闭超声波电源，同时以图形和声音两种方式报警。 超声治疗头中采用的激光发射器，采用绿色点状激光发射器，采用市售商品，由激光 管、透镜组和外壳构成，连接激光光源后可以直接输出激光光束，图24中，激光发射器101 安装固定在顶板顶部中心洞102,激光发射器的电源线611和控制线613通过空洞穿行，激 光发射器受按钮开关601和主处理机双重控制，当按下开关601时，激光发射器放射激光， 当释放开关601时，停止发射激光，但是，当超声波设备输出治疗超声波时，主处理机强 制性驱使激光发射器发射激光束。
权利要求
1.一种智能化超声波治疗方法和装置，可以随意控制超声波发生的能量、调制功率以及作用方式，采用闭环方式实现自动控制超声波治疗状态，控制超声波仪器按照使用需求达到最佳的工作状态，通过应用治疗部位监控装置，自动选择治疗部位，在选定的治疗部位自动定时发射超声波，避免同一部位重复治疗现象出现，防止选定治疗部位以外的区域受到超声波发射。
2. 按照权利要求l所述的智能化超声波治疗方法和装置，其特征是，所述智能化超声波控制 装置至少包括电源与振荡器单元、换能器、传感器，该电源及振荡器通过线缆同时与换能器 和传感器相连，换能器与传感器连接，该装置还进一步包括主处理机、数/模转换模块、接口 控制单元、监控单元和治疗部位监控模块。
3. 按照权利要求l所述的智能化超声波治疗方法和装置，其特征是，所述的治疗部位监控模 块至少由单片机模块、通讯模块和光电开关模块、监测报警模块和反馈控制模块构成，其中 主处理机可以为微处理器，该主处理机同时与数/模转换单元、接口控制单元、监控单元连接 和治疗部位监控模块连接，数/模转换单元及接口控制单元同时通过线缆连接至电源及振荡器 单元，所述的监控单元至少包括功率显示单元、时域显示单元、治疗时间显示单元和输出方 式显示单元，换能器温度显示单元，分别通过LCD显示器定时显示超声波输出功率(W)，时 域(脉冲频率占空比值)，设定的治疗时间和超声波输出方式(连续/间断)，显示单元与显示器 相连，显示器为CRT或LCD点阵显示器。
4. 按 照权利要求1所述的智能化超声波治疗方法和装置，其特征是，所述的治疗部位监控模 块是一个单独拥有微处理器的工作模块，该模块通过光电开关单元上点阵式排布的近百个光 敏元件组成的光感应探测器探测从治疗头尾部发射的定位激光束，再由所述光感应探测器输 出数字信号经信号采集单元传输给微处理器，准确检测治疗头所在治疗部位，并与程序内预 置的治疗部位进行对比，如果治疗头目前所在的部位在选定的治疗范围内，而且未被治疗过， 微处理器发送启动信号经通用模块传输至主处理机，启动超声波功率振荡器，发射超声波， 并以声光显示方式显示该部位治疗正在进行，发射时间由设定的延时数值控制，当定时超声 功率发射完成后，自动停止发射超声波功率；反之，当治疗头尾部激光束照射在选定治疗区 域之外的治疗部位，或者，在同一部位重复治疗出现时，则微处理器发送警报信号，通过通 讯模块传输至主处理机，主处理机通过警报模块发出声光警报。
5. 按照权利要求1所述的智能化超声波治疗方法和装置，其特征是，采用闭环方式进行自动 控制，其中一个反馈控制环是超声换能器温度自动控制系统，安装在换能器外壳表面的温度 传感器持续监测换能器外壳温度，主控制模块对比预置的温度警报阈值，如果实时测量温度 超过警报阈值，主控制模块一方面通过超声波发生模块阻止超声波发生器发射超声波功率， 另一方面传送信号至警报模块，通过人机界面发出声光信号，第二个反馈控制环是治疗部位 监控系统，治疗头尾部激光束射入位于其上方的光电探测板，光电探测板上任何一个部位感 光元件受到激光照射，通过接口电路将光电信号传送至治疗部位监测模块内置的微处理器， 精确找出治疗头目前准确部位， 一旦该部位在选定的治疗区域内，而且尚未被照射，治疗部 位监测模块的微处理器输出启动超声波功率发射信号，经通讯模块传输至主处理机，主处理 机通过接口控制单元，启动超声波功率发射，当设定的放射时间完成，自动停止超声波功率 发射。
6. 按照权利要求1所述的智能化超声波治疗方法和装置，其特征是，智能化治疗部位监测模 块包括一个激光源、 一个感应探测器(光电开关模块)、 一个信号采集器和一个计算机(或微 处理器)，所述感应探测器、信号采集器和计算机顺次连接，所述感应探测器包括一个探测面， 所述探测面上设置有若干感应元件阵列，且为点阵分布，所述探测面上点阵分布的感应元件在 X轴方向距离可设置为0.1 20mm,较好范围在5 50mm，最好是10mm，所述感应接收器 还可包括一个滤光面，所述滤光面设置在探测面与激光源之间，与探测面的平面平行,所述激 光源可为点状激光源，由安装在治疗头尾部的激光发射管组成，所述激光源的投射面可与探 测面的Y轴方向平行,所述激光源与感应探测器之间的垂直距离可大于或等于IOOO毫米,所述 激光源可与所述感应探测器的位置相互固定或有相对移动，所述激光源与感应探测器之间的 相对移动沿感应探测器的X轴方向，所述感应元件可为光敏二极管或光敏电阻。
7. 按照权利要求1所述的智能化超声波治疗方法和装置，其特征是，所述治疗部位监控模块 通过在探测面上设置有点阵分布的感应元件，并由激光源直接向被测物体和探测面进行照射， 再由所述探测面输出数字信号给信号采集器进行整理，最后输入计算机进行进一步分析，从 而准确地检测出被测物体的位置，同时避免了各种原因形成的误差被放大对最终检测结果造 成的影响，也尽可能地避免了因环境温度、湿度、机油和灰尘对测量的影响。
8. 按照权利要求1所述的智能化超声波治疗方法和装置，其特征是，提供一种光敏千涉装置， 其干涉照射到光敏电阻或光敏二极管的光线，其包括一用于阻止光敏电阻或光敏二极管非感 应光区内的光线通过的滤光片，该滤光片位于光敏电阻或光敏二极管前的光路中，该光敏千涉 装置还包括一用于套设在光敏电阻或光敏二极管周围的套管，上述滤光片安装在该套管内， 且位于光敏电阻或光敏二极管的上方，滤光片的周缘与套管内壁无间隙配合。
9. 按照权利要求l所述的智能化超声波治疗方法和装置，其特征是，所述治疗部位监控模块 应用采用计算机或单片机作为微处理机，光敏元件通过数字输入量采集模块经I/O 口与微处 理器相连，每当激光束照射一个光敏元件，该光敏元件被强光照射，产生高电平，输入-个 开关量信号，经1/0以产生一个中断的方式传输该部位光电开关开启信号，微处理机从治疗 范围中治疗部位的数据库中查找该部位的代号，如果找到该部位代号，继续查找是否有开启 的记录，如果该部位的编号即存在治疗范围确定的治疗部位数据库中，该部位又没有开启的 记录，微处理器发出驱动信号，驱动超声波电源开启，产生治疗超声波信号照射，照射的时 间按预定设置的时间，以延时控制方式控制延时计时功能；反之，如果该部位信号不在治疗 范围内确定的治疗部位数据库内，微处理器则发出驱动信号至警报模块，以声光报警方式发 出警报；如果查找的治疗部位虽然存在于治疗范围内的治疗部位，但是，该部位却有光电开 关开启的记录，微处理器同样驱动警报模块报警，进行治疗范围设置时，自动形成治疗部位 数据库，凡是属于该数据库内的治疗部位，直接被微处理机识别，并且，驱动微处理机传输 启动超声波设备的信号，每当一个治疗部位的编号被识别后，该治疗部位的编号被从该数据 库中去除，被添加到记录光电开关已经启动记录的数据库内，当光电开关被激光启动后，微 处理机首先查找治疗范围，确定该治疗部位的编号存在于治疗部位数据库，如果没有该部位， 则微处理机发送信号到警报模块，以声光形式报警，反之，继续査找该治疗部位有无被开启 的记录，如果该治疗部位存在被开启的记录，同样警报，只有被激光束触发的治疗部位同时 满足以下两个条件，即治疗部位属于确定的治疗范围内，而该治疗部位的光电开关又未被触 发过，这时，微处理机才会传输信号启动超声波治疗。
10.按照权利要求l所述的智能化超声波治疗方法和装置，其特征是，采用计算机或单片机 作为主处理机，除了实现对电路的实时控制，还具有对病历档案的输入、存储、查询；治疗 方案、处方的选择及修正；医学档案的分析、统计、评价等诸多功能，这些功能的具体实现 是通过计算机内部特有的智能管理模块来实现所有的数据管理，智能管理模块接收到主处理 机所输入的数据信息及指令后，可送到数据处理单元申分类处理；或由档案管理模块完成数 据存储以及病历库、处方库的管理、检索及修正；或由资料统计模块进行统计、分析，并提 供医学统计的直方图、疗效曲线，以备日后使用；也可以对某个病案进行跟踪；或对某类病 种进行资料统计，数据控制模决用于控制数/模转换单元的电平输出，监控报警及反馈模块 用于接收由监视单元过来的功率、时间周期、接触状态等信号，并加以处理，用户可通过键 盘或鼠标等用户输入装置输入信息至效果评价模块，使得该模块可由输入信息进行效果评估, 同时，效果评价模块可将该输入信息存储至资料统计模块，或档案管理模块，以备查找。
全文摘要
本发明提供一种智能化超声波治疗方法和装置，使其可以随意地控制超声波发生的能量、调制频率以及作用方式，采用闭环方式实现自动控制和锁定超声的发生状态，进而控制超声波仪器按照使用需求达到最佳的工作状态，本发明通过应用治疗部位监控装置，自动选择治疗部位，在选定的治疗部位自动定时发射超声波，避免同一部位重复治疗现象出现，防止选定治疗部位以外的区域受到超声波发射，提高了超声波治疗仪的安全性，可靠性和准确度。
文档编号A61N7/00GK101362005SQ20081004284
公开日2009年2月11日 申请日期2008年9月11日 优先权日2008年9月11日
发明者高春平 申请人:高春平