专利名称：超短波电疗仪及其自动调谐方法
技术领域：
本发明涉及医疗器械技术领域，具体地说是一种超短波电疗仪及其自动调谐方法。
背景技术：
超短波电疗仪主要在医院的康复理疗科、外科、内科等科室应用。其治疗方法是物理疗法的一种。该设备输出一定的射频功率，对神经系统、心血管系统、消化系统、肾脏、结蒂组织及对炎症的治疗具有较好的作用。超短波电疗仪运行时，必须进行调谐，使输出电路与人体回路匹配最佳，设备输出功率的效率最高。目前，现有的超短波电疗仪均为手动调谐，护士调谐完毕，即离开病人。 在治疗过程中，病人姿势的改变或移动都会使输出回路失谐，影响治疗效果，降低电子管寿命。由此可见，现有的超短波电疗仪在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。有鉴于上述现有的超短波电疗仪存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的超短波电疗仪，使其更具有实用性。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种超短波电疗仪自动调谐方法，本发明方法可以自动调整到最佳谐振状态，方法简单，调整准确。为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案超短波电疗仪自动调谐方法，检测超短波电疗仪的总功率，通过总功率减去超短波电疗仪自身的消耗功率得到射频输出功率，控制步进电机旋转调谐电容，当射频输出功率最大时，步进电机停止转动。进一步，采用标准模拟负载检测实际的射频输出功率，从而对计算的射频输出功率进行修正。本发明的另一目的为提供一种超短波电疗仪，该超短波电疗仪具有自动调谐功能，保证了治疗效果。实现上述目的的技术方案如下超短波电疗仪，包括电源电路，为电疗仪提供电能；高频振荡功率放大电路，包括输入回路和具有调谐电容的输出回路，输出射频；振荡控制电路，根据主控制电脑的指令控制电源电路输给高频振荡功率放大电路的输入回路的电压，从而得到需要的输出功率；步进电机，旋转调谐电容，从而调整输出功率；电机控制电路，驱动步进电机旋转；
功率检测电路，获取电源端的输入电流和输入电压，根据输入电流和输入电压计算出输入功率并传送至主控制电脑；主控制电脑，根据功率检测电路传送的输入功率以及电疗仪自身的消耗功率得到输出功率，同时通过电机控制电路驱动步进电机旋转，直至输出功率的值最大。进一步，还包括输入电路，输送设定的输出功率值至主控制电脑，主控制电脑控制振荡控制电路调整电源电路输给高频振荡功率放大电路的电压，从而得到需要的输出功率。进一步，还包括显示电路，所述显示电路由74HC273D锁存器驱动数码管及锁存器驱动发光二极管组成，所述74HC273D锁存器与主控制电脑的数据线及选通信号端连接。进一步，所述主控制电脑为STC12C5608AD单片机。进一步，所述功率检测电路由电流取样电路、电压取样电路和AD7755功率测量芯片构成。进一步，所述振荡控制电路由四个继电器构成。进一步，所述电机控制电路由74HC273D锁存器控制ULN2003驱动芯片构成， 74HC273D锁存器的输出端连接ULN2003驱动芯片的四个输入端。与现有技术相比，本发明的有益效果在于1、本发明的超短波电疗仪实现了对输出回路的自动调谐，使其处于最佳匹配状态，并保持较高的输出效率，保证了治疗效果。2、本发明的超短波电疗仪采用了标准模拟负载检测实际输出功率，进一步修正功率检测电路检测计算出的输出功率值，更加准确。3、本发明的超短波电疗仪实现了输出功率的数字化显示，从而实现了射频治疗功率的精确化控制。
图1为本发明的超短波电疗仪的结构框图；图2为本发明的超短波电疗仪的主控制电脑、输入及显示和电机控制部分的电路原理图；图3为本发明的超短波电疗仪的高频振荡功率放大电路及电源电路部分的电路原理图；图4为本发明的超短波电疗仪的功率检测电路的电路原理图；图5为本发明的超短波电疗仪的振荡控制电路的电路原理图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。实施例1 本实施例为本发明的超短波电疗仪自动调谐方法的实施例，其具体方案为，检测超短波电疗仪的总功率，通过总功率减去超短波电疗仪自身的消耗功率得到射频输出功率，控制步进电机旋转调谐电容，当射频输出功率最大时，步进电机停止转动。在本发明的自动调谐方法中采用标准模拟负载检测实际的射频输出功率，从而对计算的射频输出功率进行修正。使输出功率的计算更加准确。实施例2 本实施例为本发明的超短波电疗仪的具体实施例。图1为发明的超短波电疗仪的结构框图。如图1所示，超短波电疗仪，包括电源电路，为电疗仪提供电能；高频振荡功率放大电路，包括输入回路和具有调谐电容的输出回路，输出射频；
振荡控制电路，根据主控制电脑的指令控制电源电路输给高频振荡功率放大电路的输入回路的电压，从而得到需要的输出功率；步进电机，旋转调谐电容，从而调整输出功率；电机控制电路，驱动步进电机旋转；功率检测电路，获取电源端的输入电流和输入电压，根据输入电流和输入电压计算出输入功率并传送至主控制电脑；主控制电脑，根据功率检测电路传送的输入功率以及电疗仪自身的消耗功率得到输出功率，同时通过电机控制电路驱动步进电机旋转，直至输出功率的值最大。图2为本发明的超短波电疗仪的主控制电脑、输入及显示和电机控制部分的电路原理图。如图2所示，主控制电脑Ul采用STC12C5608AD单片机。显示电路采用三片 74HC273D锁存器U3、U4和U5分别驱动数码管显示数据。三片74HC273D锁存器U3、U4和 TO均与主控制电脑Ul的数据线D0-D7连接，锁存器U3连接Ul的选通信号SELl、锁存器U4 连接Ul的选通信号SEL2、锁存器U5连接Ul的选通信号SEL3。主控制电脑Ul将要显示的数据通过数据线D0-D7和相应的选通信号SEL1-3，分别送到三片74HC273D锁存器U3、U4和 TO，通过这三个锁存器的输出端Q1-Q8驱动数码管显示。同理，主控制电脑Ul通过数据线 D0-D7和相应的选通信号SEL4-6控制TO、U7、U8三片74HC273D锁存器驱动发光二极管，进行输出大小、档位指示和4种工作模式的指示；主控制电脑Ul通过DO-I端口驱动发光二极管进行功率、时间显示状态和调谐状态指示；主控制电脑Ul通过数据线D3-D7端口读取输入电路的操作按键状态，根据用户按键信息，主控制电脑Ul进行相应处理。主控制电脑Ul通过D0-D7和选通信号SEL7将控制数据送到电机控制电路的 74HC273D锁存器U9，锁存器U9的输出端连接电机控制电路的驱动芯片U2 (ULN2003)的4 个输入端1B-4B，进而电机驱动芯片U2(ULN200;3)驱动步进电机旋转，步进电机对高频振荡功率放大电路的C3进行调整，直到输出回路与输入回路得到最佳匹配。图3为本发明的超短波电疗仪的高频振荡功率放大电路及电源电路部分的电路原理图。如图3所示，高频振荡功率放大电路的输入回路由U100、UlOl两个直热式钍-钨阴极高μ三极管811组成，输出回路由耦合的电感L4、电感L5及调谐电容C3组成，输出 40. 68MHz的射频信号。经过步进电机对调谐电容C3的调谐，使输出回路与输入回路形成最佳匹配，射频输出效率最高。由L4、L5耦合输出的射频，通过SCI、SC2输出插孔送到输出线、电极板上，加到患者治疗部位。本发明的额定输出功率为200W。电源电路由高压电源、灯丝电源组成，为高频振荡功率放大电路提供了阳极电压 500-1500V和灯丝电压6. 3V/4A，同时也提供了主控制电脑、数码管、继电器、电机等所需的 +5V.+12V 电源。
图4为本发明的超短波电疗仪的功率检测电路的电路原理图。如图4所示，功率检测电路由电流取样电路、电压取样电路和AD7755功率测量芯片U201组成。电流取样电路由电流互感器CURRENT、R201-204组成；电压取样电路由取样变压器WV201、R206、R208、R219、 R220等器件组成。获得的取样电流和取样电压送入AD7755功率测量芯片U201。AD7755功率测量芯片U201是美国模拟器件公司(ADI)生产的一种高准确度电能测量集成电路。它的内部只有模/数转换电路和基准电源是用模拟电路，其它的信号处理都使用数字电路， 这使得AD7755功率测量芯片在恶劣的环境下仍能保持极高的准确度和长期的稳定性，具有优良的温度和时间稳定性，其技术指标超过了 IEC1036规定的准确度要求，能适应各种环境要求。AD7755功率测量芯片U201内部组成主要由可编程放大器、电源监控电路、基准电路、模/数转换电路(ADC)、相位校正网络、乘法器、高通滤波(HPF)、低通滤波(L PF)、数字-频率转换器等组成。根据输入的取样电流和取样电压，AD7755功率测量芯片U201实时计算出本发明的超短波电疗仪的输入功率，并以频率信号通过DP201送到主控制电脑U1， 主控制电脑Ul根据输入功率、设备自身固有损耗功率以及模拟输出功率的对比数据，计算出设备实际输出功率。在此过程中，主控制电脑Ul控制步进电机旋转从而调整调谐电容 C3，在调谐电容C3容量变化过程中，输出功率发生，当输出功率最大时，输出回路与输入回路得到最佳匹配，获得最佳调谐电容C3容量值，步进电机停止旋转，自动调谐完毕。图5为本发明的超短波电疗仪的振荡控制电路的电路原理图。如图5所示，振荡控制电路由4个继电器JDQ1-JDQ4组成，根据用户按键选择的输出功率值，调整继电器 JDQ1-JDQ4，改变高压电源输出电压值(500-1500V)，最终达到用户所需要的输出功率值。高压开启/停止和脉冲控制如下主控制电脑Ul通过数据线D0-D7和选通信号 SEL7将控制数据送到74HC273D锁存器U9，74HC273D锁存器U9的输出端连接ULN2003驱动芯片U2的2个输入端5B、6B，由ULN2003驱动芯片U2分别驱动继电器G6C来控制高压开启/停止，驱动肌以979三极管通过控制高压回路，启动/停止射频振荡，产生所需要的射频脉冲。本发明的超短波电疗仪除了与调谐相关电路外与手动调谐的超短波电疗仪的工作原理相同。本发明的超短波电疗仪在手动调谐的超短波电疗仪的基础上增加了功率检测电路和步进电机及其相应的控制电路。本发明的超短波电疗仪启动后，主控制电脑通过功率检测电路检测电疗仪的总功率Wz，总功率等于射频输出功率Ws加电疗仪自身的消耗功率恥，而电疗仪自身的消耗功率恥基本不变，所以射频输出功率Ws = Wz-Wb，主控制电脑控制步进电机来旋转调谐电容，当调谐电容转到某一角度时，总功率Wz最大时，由于电疗仪本身消耗功率Wb基本不变，所以射频输出功率Ws最大，此时步进电机停止转动，输出回路谐振在最佳位置。同时数字显示输出功率。以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。
权利要求
1.超短波电疗仪自动调谐方法，其特征在于，检测超短波电疗仪的总功率，通过总功率减去超短波电疗仪自身的消耗功率得到射频输出功率，控制步进电机旋转调谐电容，当射频输出功率最大时，步进电机停止转动。
2.根据权利要求1所述的超短波电疗仪自动调谐方法，其特征在于，采用标准模拟负载检测实际的射频输出功率，从而对计算的射频输出功率进行修正。
3.超短波电疗仪，其特征在于，包括电源电路，为电疗仪提供电能；高频振荡功率放大电路，包括输入回路和具有调谐电容的输出回路，输出射频；振荡控制电路，根据主控制电脑的指令控制电源电路输给高频振荡功率放大电路的输入回路的电压，从而得到需要的输出功率；步进电机，旋转调谐电容，从而调整输出功率；电机控制电路，驱动步进电机旋转；功率检测电路，获取电源端的输入电流和输入电压，根据输入电流和输入电压计算出输入功率并传送至主控制电脑；主控制电脑，根据功率检测电路传送的输入功率以及电疗仪自身的消耗功率得到输出功率，同时通过电机控制电路驱动步进电机旋转，直至输出功率的值最大。
4.根据权利要求3所述的超短波电疗仪，其特征在于，还包括输入电路，输送设定的输出功率值至主控制电脑，主控制电脑控制振荡控制电路调整电源电路输给高频振荡功率放大电路的电压，从而得到需要的输出功率。
5.根据权利要求3所述的超短波电疗仪，其特征在于，还包括显示电路，所述显示电路由74HC273D锁存器驱动数码管及驱动发光二极管组成，所述74HC273D锁存器与主控制电脑的数据线及选通信号端连接。
6.根据权利要求3所述的超短波电疗仪，其特征在于，所述主控制电脑为 STC12C5608AD 单片机。
7.根据权利要求3所述的超短波电疗仪，其特征在于，所述功率检测电路由电流取样电路、电压取样电路和AD7755功率测量芯片构成。
8.根据权利要求3所述的超短波电疗仪，其特征在于，所述振荡控制电路由四个继电器构成。
9.根据权利要求3所述的超短波电疗仪，其特征在于，所述电机控制电路由74HC273D 锁存器控制ULN2003驱动芯片构成，74HC273D锁存器的输出端连接ULN2003驱动芯片的四个输入端。
全文摘要
本发明公开了一种超短波电疗仪及其自动调谐方法，其中超短波电疗仪自动调谐方法为，检测超短波电疗仪的总功率，通过总功率减去超短波电疗仪自身的消耗功率得到射频输出功率，控制步进电机旋转调谐电容，当射频输出功率最大时，步进电机停止转动。本发明的超短波电疗仪自动调谐方法简单，调整准确。
文档编号A61N1/32GK102319481SQ20111023169
公开日2012年1月18日 申请日期2011年8月12日 优先权日2011年8月12日
发明者梁永建 申请人:北京奔奥新技术有限公司