一种全科医生用智能型全波段电疗仪的制作方法

一种全科医生用智能型全波段电疗仪的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种全科医生用智能型全波段电疗仪，其组成：输出与测量电路1，共5个医用波段与11个医用频率，功放电路2，锁相环3，混频与变频4，ADSP5，27MHz、40.68MHz、50MHz短波与超短波单片集成信号发生电路6，433.92MHz、900MHz微波段单片集成信号发生电路7，2450MHz微波段单片集成信号发生电路8，ADSP9，数据采集卡10，设备驱动11，面板程序12，应用程序13，虚拟仪器开发平台14，便携PC15，电子病历16，电疗档案17。仪器结构为PCMCIA总线与便携式PC结合，且PC机内可自动生成电子病历与录入病人的健康档案，全科医生专家辅助电疗系统可帮助其进行快速、准确地诊断，以便正确而有效选择电疗的波段。本发明结构简单、实用，便于携带，适合全科医生的职业特点要求。
【专利说明】—种全科医生用智能型全波段电疗仪
【技术领域】
[?σοι]全科医生一般是以m形式处理常见病、多发病及一般急症的多面手；社区全科医生工作的另一个特点是上门服务，全科医生常以家访的形式上门处理家庭的病人，根据病人的各自不同的情况建立各自的家庭病床和各自的医疗档案。
[0002]本发明涉及一种全科医生用电疗仪，它是根据全科医生的职业工作特点结合现代电子技术而设计发明的。
【背景技术】
[0003]利用电能转换成各种治疗能的方法统称电疗。根据所用电流的频率的不同，可分为低频治疗、中频治疗和高频治疗。随着科学技术的发展，在生物学、电生理学与临床医学的基础上，人们不断将各种性质，即不同频率、不同波形、不同持续时间的电流应用在物理治疗上，构成了现代的电疗学，使之成为理疗学中的一个重要组成部分。
[0004]从目前公开的电疗仪来看，低、中、高频(含超声波、微波)电疗仪是分开的，如DMY-2型、G-6805型低频脉冲电疗机；K89_II型、ECM99-1I型电脑中频电疗仪KDL-1型、CDB-1型、LDT-CD31型超短波电疗机；1530型、GL-22型短波电疗机；CZ_1型、CSY-25型超声波电疗机等。这些电疗仪本身结构上由于应用电子管，体积较大，耗电量也大，对于不同的病人选择什么理疗设备完全凭借临床医生的经验，有的电疗仪如:K89-1I型电脑中频电疗仪虽然有8位单片机控制，还有仪表面板，处方也是固化在专用集成片内，波段以中频为主，波形有固定的几种，是没有智能化可用的。这些电疗仪只能在医院中应用，全科医生是综合程度较高的医学人才，主要在基层承担预防保健、常见病与多发病诊疗和转诊、病人康复和慢性病管理、健康管理等一体化服务，被称为居民健康的“守门人”。建立全科医生制度，发挥好全科医生的作用，有利于充分落实预防为主方针，使医疗卫生更好地服务人民健
康。
[0005]因此随着我国全科医生制度普遍建立，全科医生必须有适合自己工作需要的医疗诊断仪器与现代理疗仪器。

【发明内容】

[0006]本发明公开了一种智能型全波段电疗仪。本发明的目的鉴于全科医生的工作性质、特点与需要，克服现有医用和家用电疗仪应用在全科医疗方面的缺陷与不足，充分应用ADSP技术，单片无线发射技术，功率电子技术与虚拟仪器技术结合辅助电疗专家系统。本发明为我国全科医生制度的实行，提供必需的电疗器具。
[0007]为了实现上述目的，本发明提供了一种智能型全频段电疗仪。本发明的组成如图1所示，包括输出与测量电路1，共有5个医用波段与11个医用频率；功放电路2 ;锁相环3 ;混频与变频4 ；ADSP5 ；27MHz,40.68MHz、50MHz短波与超短波单片集成信号发生电路6 ；433.92MHz,900MHz微波段单片集成信号发生电路7 ；2450MHz微波段单片集成信号发生电路8 ;ADSP9 ;数据采集卡10 ;设备驱动11 ;面板程序12 ;应用程序13 ;虚拟仪器开发平台14 ;便携PC15 ；电子病历16 ；电疗档案17。
[0008]本发明的进一步改进在于:
[0009]本发明的输出各波段频率均遵照国家相关标准，即:长波(93与150kHz)、中波(1.0 与 1.625MHz)、短波(13.560 与 27MHz)、超短波(40.68 与 50MHz)、微波(433.92,900与2450MHz)共五个波段对应11个频率。
[0010]将长波、中波与短波中的13.560MHz三个波段合为一个信号发生电路。由ADSP产生这三个波段对应的5个频率的各种波形，并由此实现信号的滤波、混频与调制的功能，同时共用锁相放大电路与功放电路。如图2所示。
[0011]将短波中27MHz、超短波与微波这三个波段对应的6个频率分别用单片无线发射电路，即现代通信技术中的发射通道的专用集成电路(ASIC)产生电疗信号。如图3、图4、图5所示。
[0012]本发明选用两个ADSP,其中一个ADSP的作用上文已描述了，还有一个相同的ADSP完成整个电疗仪信号发生装置的控制功能。
[0013]便携式PC机内置电子病历与病人理疗健康档案，同时开发具有全科医生上门进行电疗服务的专家辅助系统。
[0014]本发明与现有技术相比有如下优势:
[0015]1.应用ADSP技 术，单片无线发射技术，功率电子技术与虚拟仪器技术结合辅助电疗专家系统，将现有技术中的低、中、高频共五个波段对应11个频率电疗仪集成于一个仪器中，使之适合全科医生的职业特点。
[0016]2.将虚拟仪器技术应用于全波段电疗仪，使之结构简单，便于携带；同时建立专家辅助电疗系统使之智能化。
[0017]3.本发明选用ADSP，因为传统的信号发生器和处理过程都用模拟元器件，这些硬件的功能由ADSP代替，相对于硬件来说，软件简单，便于升级，同时具备有较高的精度与很多在硬件上难以实现的功能。
[0018]4.本发明选用ADSP作为控制器，用相同的处理器去完成控制功能与单独使用其他控制器和接口相比，可以在总体上降低系统的硬件与软件的复杂性。
[0019]5.本发明使用三片发射通道的专用集成电路(ASIC)，这些集成化的发射机拓扑结构，都有足够增益与输出功率，且可输出不失真信号并对邻近频道不产生干扰，效率较高，调整方案较合理。
[0020]6.本发明中应用射频功率放大器(RFPA)与现有技术中的电子管技术相比，可对输出功率、激励电平、功率、失真、效率、尺寸和重量等问题作综合的考虑。同时应用这些晶体管功率器件，可以减少电疗仪的体积，提高可靠性。
【专利附图】

【附图说明】
[0021]图1 一种全科医生用智能型全波段电疗仪组成图
[0022]图2长、中、短波信号发生装置电路拓扑结构
[0023]图327MHz、40.68MHz、50MHz短波与超短波单片集成信号发生电路
[0024]图4433.92MHz、900MHz微波段单片集成信号发生电路
[0025]图52450MHz微波段单片集成信号发生电路[0026]图6全科医生专家辅助电疗系统结构图
[0027]其中:被诊断的人O ;输出与测量电路I (长波、中波、短波、超短波、微波共5个医用波段，11个医用频率)；功放电路2 ;锁相环3 ;混频与变频4 ；ADSP5 ;单片集成应用电路6 ；433.92MHz,900MHz微波段单片集成信号发生电路7 ；2450MHz微波段单片集成信号发生电路8 ；ADSP9 ;数据采集卡10 ;设备驱动11 ;面板程序12 ;应用程序13 ;虚拟仪器开发平台14 ;便携PC15 ;电子病历16 ;电疗档案17 ;本机振荡器18 ;Hilbert变换19 ;鉴频鉴相器20 ；电磁泵/低通滤波21 ;低通滤波器22 ;压控振荡器23 ;人机接口 24 ;推理机模块25 ;解释模块26 ;知识获取模块27 ；电疗信息综合数据库28 ；电疗专家知识库29。
[0028]具体实施
[0029]下面结合附图对本发明“一种全科医生用智能型全波段电疗仪”具体实施做详细说明:
[0030]1.芯片的选用及其应用电路
[0031]1)ADSP5与ADSP9。为了降低本发明的电疗仪硬件与软件结构的复杂性，将ADSP5与ADSP9选为同一芯片ADSP21XX系列芯片中的一种，具体技术参数以ADSP2181为例。与ADI公司的其它DSP芯片一样,ADSP2181同样是基于哈佛结构的，也就是基于分离的并行总线的并行结构，这种结构由于采用分离的指令总线和数据总线，使取指令和取数据以及一次算术逻辑操作能够同时完成，因此，它能够在单周期内完成一次乘加运算。ADSP2181是Analog Devices公司在1994年下半年推出的高性能16位定点数字信号处理器。它具有33MIPS (现在有40MIPS的版本)的高速运行能力和灵活方便的用户接口，是当今世界上最先进的定点DSP产品之 一。
[0032]ADSP2181性能指标:完全分离的片内程序和数据总线结构一_哈佛结构(HarvardArchitecture), 33MIPS的单周期指令系统,单周期指令跳转，多功能指令(MultifunctionInstructions)支持80k的片内存储器(On-chip Memory)，其中包括16kx24bit的程序存储器和16k*16bit的数据存储器，程序存储器既可用于存储程序又可用于存储数据，分离的算术逻辑单元(ALU)，乘法/累加器(MAC)，桶状移位器Barrel Shifter)，两套完全独立的数据访问地址产生器(DAG)，可编程的16位内部时钟，16位的内部DMA端口(IDMA)支持高速的片内存储器访问，可编程选通的分离的存储器地址空间和1/0地址空间，可编程的等待状态，6个外部中断，13个可编程标志位可用于灵活的信号指示和数据通讯。
[0033]2)长、中、短波信号发生装置电路拓扑结构如图2所示，其组成:ADSP5，混频变频电路4，锁相环3，功放电路2等。
[0034]3) 27MHz,40.68MHz、50MHz短波与超短波单片集成信号发生电路如图3，它的单片选用MC2831，这一应用电路为实现27ΜΗζ、40.68ΜΗζ、50ΜΗζ频段而设计的。MC2831无线电发射专用集成电路是美国摩托罗拉公司生产的无线电调频(FM)发射专用器件。MC2831工作频率为14~60MHz ;工作电压3~8V ;工作电流4mA (Vcc = 4V时)；对于话筒放大器，当第5脚输入电压为ImV且f = 1.0kHz时，闭环增益为30dB。输入为30mV时，失真度为
0.7% ;内部导频振荡器触发电压(第7脚电压)约为1.4V。
[0035]4) 433.92MHz、900MHz微波段单片集成信号发生电路如图4，它的单片选用TH7122，这一应用电路为实现433.92MHz与900MHz频段而设计的，TH7122的工作频率范围为300-930MHZ，该单片电源电压为2.10V-5.5V，发射电流消耗为24mA。不用额外的VCO变容二极管，只能覆盖300-930MHz的工作频率范围。要扩展频率范围到27MHz，可通过加一个外部的变容二极管到VCO回路来实现。
[0036]5) 2450MHz微波段单片集成信号发生电路如图5，它的单片选用CC2550，这一应用电路为实现2450MHz频段而设计的，该单片电源电压为1.8-3.6V，发射模式电流消耗为
21.3mA。R51是偏置电阻，用来设置电路的偏置电流；C57、C55、L52和L51构成平衡-不平衡变换器，用来转换CC2550的差分输出为单端输出形式；C54和C56是隔直电容器；C57、C55、L52、L51、C54和C56 —起构成一个匹配网络；C52和C53为晶振负载电容器。
[0037]3.仪器总线与USB接口
[0038]本发明的仪器采用PCMCIA总线，它的是英文“PERSONAL COMPUTER MEMORYCARDINTERNATIONAL ASSOCIATION”(PC机内存卡国际联合会)的缩写，PCMCIA是一个有300多个成员公司的国际标准组织和贸易联合会，该组织成立于1989年，目的是建立一项集成电路国际标准，提高移动计算机的互换性。这种计算机要求强度高，能耗低，尺寸小，而且对这几条性能的要求都很高。PCMCIA在1991年颁布了用于内存卡的68针PC卡标准的基础上，又在95年新制定了 CardBus和ZV两种接口标准，使笔记本可以连接PCI设备，如高速网卡、视频捕捉/视讯会议卡、SCSI卡等。
[0039]USB接口芯片:型号:PDIUSBD12。是一个成本和功能优化的USB设备。它通常用在基于微控制器的系统和通信系统的微控制器在高速通用并行接口。它也支持本地DMA转换。通过模块化的方法来实现USB接口，并允许设计人员选择最佳的系统微控制器。其灵活性，减少了开发时间和风险，并减少投资。特点:符合通用串行总线规范2.0版本(基本速率)；高性能的USB接 口器件，并集成了 SIE，FIFO存储器，收发器和稳压器；符合大多数器件的分类规格；可接驳任何外部微控制器或微处理器的高速并行接口(2兆字节/秒)；完全独立的DMA操作；集成了 320字节的多结构FIFO存储器；双缓冲方案增加了吞吐量，并简化了实时数据传输；数据传输速率；数据传输速率:lMbytes/s (批量模式)，实现IMbits/s (同步模式)；软件控制的USB总线；可编程的时钟频率输出；内部上电复位和低电压复位电路；S028和TSS0P28封装模式；双电压操作模式，3.3±0.3V或5V电源电压范围为4.0~
5.5V ;多种中断模式的批量传输和同步传输。
[0040]4.全科医生专家辅助电疗系统
[0041]全科医生专家辅助电疗系统如图6所示
[0042]在医学信息的分类储存方面的作用随着信息技术的飞速发展，医学科技文献急剧增长，医务人员要从浩如烟海的文献资料中迅速、准确而又全面地获取所需资料是非常困难的一件事情，就现在专业科技文献的出版量而言，医务人员不可能做到对专业发展的每一时刻每一方面均掌握、均了解，只能是用一定的时间，选择一些方面的专业科技情报信息进行了解，所以更需要计算机来发挥对医学信息的分类存储作用。医学专家系统对医学信息的分类存储作用，主要是按医学信息的分类或类别而对医学信息进行高容量、有具体内容又分具体款项的存储，包括按医学信息的应用价值、存在的空间或场所、提供或掌握的角色、所具有的时间性、以及疾病载体种类、性质、程度和观察的角度等来分类存储。
[0043]在医学信息的汇总、分析评判方面的作用医学科学是当今世界上发展最快的学科之一，与许多边缘学科相关联，使得医务人员的信息需求呈现出多样化、层次化、深度化、时效化的特点，不同层次的用户需要不同加工级次的信息。利用专家系统对医学信息进行汇总综评，便成了最关键的一环。通过对医学信息的汇总综评，对有利用价值的信息进行综合分析与判断。使医务人员比较容易得到有价值指导意义的信息，这对医学信息学自身价值的实现也至关重要。
[0044]全科医生在日常的电疗工作中，经常会在查询、借鉴方面同电疗信息发生密切关系，他们不仅需要相关的文献信息、文献线索、文献书目数据或信息参考数据，而更注重获取有深度的信息内容、文献的全文或针对查询问题的较全面的文献信息解答或确切的答案，同时也还需要利用方便、快捷、丰富的网络资源获取相关的动态信息。因此利用计算机提供的专家系统来完成对电疗信息的查询、借鉴，可节省很多人力，包括精力和时间。特别在现代计算机已实现全球联网的情况下，利用计算机来完成对电疗信息的查询与借鉴，其效果已无可比拟。
[0045]专家系统在医疗诊断中的应用。电疗专家系统就是运用专家系统的设计原理与方法，模拟医学专家诊断、电疗疾病的思维过程编制的计算机程序，它可以帮助医生解决复杂的医学问题，作为医生诊断，电疗的辅助工具，特别是对那些年轻无经验的医生，能够帮助他们提高诊断技能，为患者提供最佳的诊断方案作参考。
[0046]5.电疗仪使用说明
[0047]根据全科医生的职业性质要求，以家访的形式上门处理家庭病人，在上门服务时，全科医生根据自己的专业知识与临床经验，结合诊断病人的具体情况，参见图1，将选择一个适合病人输出I中的波段探头安装在病人身体的适当部位，通过便携式计算机屏幕上的虚拟仪器面板控制和操作整个仪器，根据病人的感觉，不断地变化波段，同时自动生成电疗记录，对于疑难杂症借助全科医生专家辅助电疗系统进行会诊，根据诊断结果自动将转换成病历、检查结果与 电疗记录自动录入病人的健康档案。
【权利要求】
1.本发明是一种全科医生用智能型全波段电疗仪，其特征在于:仪器的组成包括输出与测量电路1，共有5个医用波段与11个医用频率，功放电路2，锁相环3，混频与变频4，ADSP5，27MHz、40.68MHz、50MHz短波与超短波单片集成信号发生电路6，433.92MHz、900MHz微波段单片集成信号发生电路7，2450MHz微波段单片集成信号发生电路8，ADSP9，数据采集卡10，设备驱动11，面板程序12，应用程序13，虚拟仪器开发平台14，便携PC15，电子病历16，电疗档案17。
2.根据权利要求1，其特征在于:将医用电疗仪全波段优化为3个信号发生部分，即将长波、中波以及短波中的13.560MHz三个波段对应的5个频率作为一个信号发生、调制与混频、输出电路，且由ADSP5完成信号发生与处理部分，将短波中的27MHz、超短波与微波的三个波段对应的5个频率分别用3个单片集成应用电路完成，统一由ADSP9完成控制。
3.根据权利要求1，其特征在于:ADSP5作为信号发生与处理器件，ADSP9作为电疗仪的控制器且与虚拟仪器相连接，两个ADSP型号相同，选择ADSP28XX系列芯片。
4.根据权利要求1，其特征在于:本发明的主体结构采用PCMCIA总线的虚拟仪器。
5.根据权利要求1，其特征在于:便携PC15内置全科医生用电疗专家系统，在PC机内自动生成电疗病历，同时录入被诊断人的健康档案。
6.根据权利要求2，其特征在于:长波、中波以及短波中的13.560MHz三个波段对应的5个频率信号电路的组成:ADSP5、混频变频电路4、锁相环3与功放电路2等。
7.根据权利要求2，其特征在于:短波中的27MHz、超短波中的40.68MHz、50MHz 3个频率由一个单片集成信号发生电路完成的，选择MC2831芯片。
8.根据权利要求2，其特征在于:微波中的433.92MHz、900MHz2个频率由一个单片集成信号发生电路完成的，选择TH7122芯片。
9.根据权利要求2，其特征在于:微波中的2450MHz频率由一个单片集成信号发生电路完成的，选择CC2550芯片。
10.根据权利要求7，其特征在于:信号发生装置采用基于锁相环的输入基准调制信号发生电路拓扑结构。
【文档编号】A61N5/02GK103908749SQ201310006463
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2013年1月9日 优先权日:2013年1月9日
【发明者】吴明赞 申请人:南京理工大学