智能立体化多模态理疗系统及其控制方法与流程

本发明涉及医疗机械技术领域，具体涉及智能立体化多模态理疗系统及其控制方法。

背景技术：

光子治疗技术作为一种无创、无副作用的物理治疗方式，通过将不同波长的光线照射组织引起组织内部细胞色素团、线粒体等分子一系列的生物效应。这些生物效应具有促进组织伤口愈合、消炎止痛、缓解肌肉组织疲劳以及促进组织修复等功效，因此光子治疗技术广泛应用皮肤科、外科、康复科等疾病的治疗和理疗。

微波治疗技术也是一种无创、无副作用的物理治疗方式，主要是通过热效应和生物效应来实现的。由于极性分子间存在磁阻对振荡产生阻尼作用，从而消耗微波能量而生热，利用这些热量达到治病之目的。临床研究和实验表明，用微波照射病变部位，其治疗效果远远超过其它热敷方法。在临床上，微波治疗主要用于皮肤科、外科、康复科、妇科等疾病的治疗和理疗。

超声波特殊的物理特性，可以通过与人体的各种组织相互作用产生一定的生理效应。但是高强度的超声会破碎细胞，使酶失活，而低强度的超声在组织中穿透力强，相同声压下进入组织更深，可以促进细胞生长，增加酶活性。低频超声治疗骨关节炎可明显减轻关节局部的症状，缓解关节肿胀，增加关节的活动度，减轻关节炎症，疗效优于单用口服药物和单纯低频超声治疗。

目前，针对上述任何一种治疗技术都仅有独立的医疗设备，并没有融合光子治疗、微波治疗、超声波治疗的理疗手段的立体化治疗的多模态理疗系统和医疗设备及其控制方法。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了智能立体化多模态理疗系统及其控制方法。本发明提供的智能立体化多模态理疗系统及其控制方法，结合光子治疗、微波治疗、超声波治疗的优势，控制方便、使用寿命长。

本发明采用的技术方案如下：

智能立体化多模态理疗系统，包括多模态发射源模块、系统控制模块、一体发射端、参数监测模块、人机交互和报警模块，其中：

所述多模态发射源模块包括以下两种或三种的组合：多光谱光源模块、微波源模块、超声源模块；

所述多光谱光源模块包括若干不同波长的发光单元，所述发光单元包括以下一种或多种的组合：led、lep、ld面光源；

所述系统控制模块，用以驱动所述多模态发射源模块并控制所述多模态发射源模块的工作策略，所述工作策略包括工作模式、发射功率、发射方向、发射角度、发射波形；

所述一体发射端用以对所述多模态发射源模块产生的光和/或微波和/或超声波进行发射和角度调整，所述一体发射端用以将所述多光谱光源模块和/或所述微波源模块和/或所述超声源模块封装于一体；

所述参数监测模块，用以监测所述系统的工作参数，并对所述多模态发射源模块的工作策略进行反馈调控；

所述人机交互和报警模块，用于参数设置、参数监测结果显示，以及报警控制；

所述系统控制模块与多模态发射源模块电气连接，所述参数监测模块与系统控制模块电气连接，所述人机交互和报警模块与系统控制模块电气连接。

上述的智能立体化多模态理疗系统，其中，还包括光束整形模块，所述光束整形模块包括准直光学系统和/或匀光光学系统、调焦透镜，所述准直光学系统，用以将其接收的光源变成准平行光；所述匀光光学系统，用以将其接收的光源变成均匀光线；所述调焦透镜，用以改变作用区域照射光斑的大小；所述多光谱光源模块发出的光经过匀光光学系统和/或准直光学系统、调焦透镜作用后通过一体发射端发出。

上述的智能立体化多模态理疗系统，其中，所述参数监测模块包括与所述多模态发射源模块对应的光源监测模块、和/或微波源监测模块、和/或超声源监测模块，其中：

所述光源监测模块，用以对作用区域作用的光源进行反馈检测，所述光源监测模块与系统控制模块电气连接；

所述微波源监测模块，用以对作用区域作用的微波源进行反馈检测，所述微波源监测模块与系统控制模块电气连接，所述微波源监测模块安装于一体发射端；

所述超声源监测模块，用以对作用区域作用的超声源进行反馈检测，所述超声源监测模块与系统控制模块电气连接，所述超声源监测模块安装于一体发射端。

上述的智能立体化多模态理疗系统，其中，还包括温度传感器与距离传感器，所述温度传感器与系统控制模块电气连接，所述温度传感器安装于一体发射端；所述距离传感器与系统控制模块电气连接，所述距离传感器安装于一体发射端。

上述的智能立体化多模态理疗系统，其中，还包括皮肤阻抗传感器，所述皮肤阻抗传感器与系统控制模块电气连接，所述皮肤阻抗传感器安装于一体发射端。

上述的智能立体化多模态理疗系统，其中，所述人机交互和报警模块包括人机交互模块、声光报警模块，所述人机交互模块与系统控制模块电气连接，所述人机交互模块包括按键、触摸显示屏或语音模块，所述按键、触摸显示屏或语音模块分别于系统控制模块电气连接；所述声光报警模块与系统控制模块电气连接。

上述的智能立体化多模态理疗系统，其中，还包括散热模块，所述散热模块用于多模态发射源模块的散热，所述散热模块的散热方式为主动散热或被动散热。

上述的智能立体化多模态理疗系统，其中，还包括微波天线，用于增强微波的发射功率并调整微波的发射方向和发射角度。

智能立体化多模态理疗系统的控制方法，包括如下步骤：

系统初始化；

获取作用区域需要的多模态发射源模块的发射参数；

按照所述发射参数分别控制与该发射参数对应的多模态发射源模块的工作策略，并通过一体发射端作用于作用区域；

通过参数监测模块监测作用区域的参数实时调控多模态发射源模块的工作策略。

上述的智能立体化多模态理疗系统的控制方法，其中还包括：

实时监测并反馈光源和/或微波源和/或超声源的驱动电路参数；

判断所述光源和/或微波源和/或超声源的驱动电路参数与与其对应的光源参数和/或微波源参数和/或超声源参数是否相符，如果否，则切断电源并发出声光报警；

判断一体发射端与作用区域的距离是否在正常工作范围内，如果否，则切断电源并发出声光报警；

判断作用区域的温度是否在正常工作范围内，如果否，则切断电源并发出声光报警；

判断作用区域的皮肤阻抗是否在正常工作范围内，如果否，则切断电源并发出声光报警。

本发明提供针对人体体表皮肤、皮下组织、肌肉、关节等不同深度的各类疾病，结合光子治疗、微波治疗、超声波治疗的优势，提出融合光子治疗、微波治疗、超声波治疗的理疗手段的立体化治疗的多模态理疗系统及其控制方法。可以用于皮肤科、外科、康复科等人体体表和不同深度的各类疾病的治疗和理疗，并且系统可以实时监测人体理疗部位的温度，并根据设定值自动调节光子治疗和微波治疗的输出功率，根据监测皮肤阻抗自动调节超声治疗的输出功率，确保靶组织接受预设恒定能量。所有监测参数通过显示单元进行反馈显示，对于理疗或治疗过程中出现的异常，通过指示灯和声音进行声光报警。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明中智能立体化多模态理疗系统的实施例的总体原理框图；

图2是本发明中智能立体化多模态理疗系统的实施例的详细原理框图；

图3是本发明中智能立体化多模态理疗系统的控制方法的实施例的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

如图1-2所示，本实施例提出的智能立体化多模态理疗系统中，包括多模态发射源模块20、系统控制模块4、一体发射端7、参数监测模块21、人机交互和报警模块19、光束整形模块，其中：

所述多模态发射源模块20包括以下两种或三种的组合：多光谱光源模块1、微波源模块8、超声源模块10；

所述系统控制模块4，用以驱动所述多模态发射源模块20并控制所述多模态发射源模块20的工作策略，所述工作策略包括工作模式、发射功率、发射方向、发射角度、发射波形；

所述参数监测模块21，用以监测所述系统的工作参数，并对所述多模态发射源模块20的工作策略进行反馈调控；

所述人机交互和报警模块19，用于参数设置、参数监测结果显示，以及报警控制；

所述一体发射端7用以对所述多模态发射源模块20产生的光和/或微波和/或超声波进行发射和角度调整，所述一体发射端7用以将所述多光谱光源模块1和/或所述微波源模块8和/或所述超声源模块10封装于一体；

所述光束整形模块包括准直光学系统3和/或匀光光学系统2、调焦透镜18，所述准直光学系统3，用以将其接收的光源变成准平行光；所述匀光光学系统2，用以将其接收的光源变成均匀光线；所述调焦透镜18，用以改变作用区域照射光斑的大小；所述多光谱光源模块1发出的光经过匀光光学系统2和/或准直光学系统3、调焦透镜18作用后通过一体发射端发出；

所述系统控制模块4与多模态发射源模块20电气连接，所述参数监测模块21与系统控制模块4电气连接，所述人机交互和报警模块49与系统控制模块4电气连接。

在一实施例中，本系统包括供电模块、准直光学系统3、光源驱动和控制电路5。

所述多光谱光源模块1包括若干不同波长的发光单元，所述发光单元包括以下一种或多种的组合：led、lep、ld面光源，波长范围覆盖紫外、可见光、红外、远红外等波段，以产生不同的照射深度和光、热效应。

所述准直光学系统3，用以将多光谱光源模块1发出的光线变成准平行光；优选的，在一实施方案中，所述准直光学系统3包括蝇眼透镜。利用蝇眼透镜对光源进行准直。

所述系统控制模块4，用以控制所述多光谱光源模块1的发光策略，即控制不同波长的发光单元的发光策略；

供电模块，向所述系统提供电源；

所述多光谱光源模块1发出的光线经过准直光学系统3作用后通过一体发射端7向作用区域进行照射，所述系统控制模块4通过光源驱动和控制电路5控制多光谱光源模块1的发光策略。

优选的，在一实施方案中，所述光源驱动和控制电路3采用恒压恒流的驱动方式，最大驱动电流20a，电流连续可调。对于不同功率的系统，通过硬件限定最大驱动电流，并通过程序进行电流的调节。

所述光源的驱动电流的波形为连续直流或方波、正弦波、三角波等脉冲波形，进而控制光源产生连续或脉冲光进行理疗，多个发光单元可通过程序控制开关进行波长选择和切换。

优选的，在一实施方案中，采用高度集成和超小型封装的多光谱光源模块1，多个发光单元采用共阴或共阳或独立方式。

优选的，在一实施方案中，所述参数监测模块21包括光源监测模块6，用以对作用区域作用的光源进行反馈检测，所述光源监测模块6与系统控制模块4电气连接。

通过光源监测模块6实时检测光源的强度，通过光源驱动和控制电路5中的i/v转换电路和模数转换单元对驱动电流进行检测，如发现驱动电流和光源强度与设置参数不符，则切断电源并发出声光报警，以防止本实施例产品的使用者造成灼伤等不安全的后果。

在一实施例中，所述智能立体化多模态理疗系统还包括匀光光学系统2，用以将所述多光谱光源模块1发出的光源变成均匀光线；优选的，在一实施方案中，所述匀光光学系统2包括匀光棒；优选的，在另一实施方案中，所述匀光光学系统2包括透镜组。所述准直光学系统3将经过匀光光学系统2作用后的光源变成均匀的准平行光。

在一实施例中，所述智能立体化多模态理疗系统还包括调焦透镜18，所述调焦透镜18用以改变作用区域照射光斑的大小。所述多光谱光源模块1发出的光经过匀光光学系统2和/或准直光学系统3、调焦透镜18作用后通过一体发射端7发出。

所述智能立体化多模态理疗系统还包括微波源模块8、微波源驱动和控制电路9，所述系统控制模块4通过微波源驱动和控制电路9控制微波源模块8的工作策略；所述微波源模块8发出的微波能通过一体发射端7发出。

在一实施方案中，所述智能立体化多模态理疗系统还包括微波天线，用于增强微波的发射功率并调整微波的发射方向和发射角度。

本实施例采用的小型固体微波源具有体积小、控制方便、使用寿命长等优点。本实施例提供的系统可按理疗需求不同连续输出功率0-40w，治疗功率0-200w，并在整个范围内连续可调。固体微波源的控制方式采用0-5v电压信号进行驱动和控制，0-5v对应0-40w理疗功率或0-200w治疗功率。通过按键、触摸屏、语音模块等人机交互接口和调控电路，将微波输出波形设置为连续直流输出或方波、正弦波、三角波等脉冲波形输出。

优选的，在一实施方案中，所述参数监测模块还包括微波源监测模块11，用以对作用区域作用的微波源进行反馈检测，所述微波源监测模块11与系统控制模块4电气连接，所述微波源监测模块11安装于一体发射端7。

在一实施例中，所述智能立体化多模态理疗系统还包括超声源模块10以及波形产生和控制电路11，所述系统控制模块4通过波形产生和控制电路11控制超声源模块10的工作策略。

优选的，在一实施方案中，所述参数监测模块还包括超声源监测模块12，用以对作用区域作用的超声源进行反馈检测，所述超声源监测模块12与系统控制模块电气4连接，所述超声源监测模块12安装于一体发射端7。

本实施例采用小型超声波发射探头，与人体采用非接触或接触治疗的方式进行治疗。不同的人体部位和疾病，需要不同功率的超声波，本实施例提供的超声波功率范围可通过硬件和内置的部位和疾病进行自动选择功率。选取超小型超声换能器作为超声源模块，通过超小型超声换能器和驱动电路，将电能转换成超声波。超声波的频率1mhz～15mhz连续可调，波形通过驱动和控制电路可设置为方波、正弦波或三角波等脉冲波形。

优选的，在一实施方案中，所述智能立体化多模态理疗系统还包括温度传感器13，所述温度传感器13与系统控制模块4电气连接。所述温度传感器13优选红外测温传感器，所述温度传感器13安装于一体发射端7。

优选的，在一实施方案中，所述智能立体化多模态理疗系统还包括距离传感器14，所述距离传感器14与系统控制模块4电气连接。所述距离传感器14优选激光测距模块，所述距离传感器14安装于一体发射端7。

优选的，在一实施方案中，还包括皮肤阻抗传感器15，所述皮肤阻抗传感器15与系统控制模块4电气连接，所述皮肤阻抗传感器15安装于一体发射端7。

在本实施例产品的使用过程中，通过温度传感器13和距离传感器14，对照射距离和被照射人体表面温度进行无线检测，并反馈给系统控制模块4。如果距离不在正常工作范围，优选如30～60cm，则切断光源并给出声光报警。距离传感器14的另一个用处是，由于温度传感器13与距离有直接关系，距离远测实测温度偏低，因此，通过测距离来对温度进行补偿和校准，以准确测定人体表面温度。

优选的，在一实施方案中，所述智能立体化多模态理疗系统还包括人机交互和报警模块19，用于参数设置、参数监测结果显示，以及报警控制。其中，人机交互和报警模块19包括人机交互模块16和声光报警模块17，所述人机交互模块16与系统控制模块4电气连接，所述声光报警模块16与系统控制模块4电气连接。

优选的，在一实施方案中，所述系统控制模块4优选高性能的微控制器，通过人机交互模块16，优选按键或者触摸屏或者语音模块进行作用区域所需光源波形、光强、光波长、理疗时间等参数的设置。所有关于参数的设置与显示均可通过人机交互模块16中的lcd或显示器进行反馈显示。

优选的，在一实施方案中，所述智能立体化多模态理疗系统还包括散热模块(图中未示出)，所述散热模块用于多模态发射源模块20的散热，所述散热模块的散热方式为主动散热或被动散热。

对于大功率的多光谱光源模块，增设散热模块有助于多光谱光源模块更安全的运行，优选的，在一实施方案中，所述散热模包括散热片和/或风扇。

如图3所示，本实施例中提供的智能立体化多模态理疗系统的控制方法，包括如下步骤：

系统初始化；

获取作用区域需要的多模态发射源模块的发射参数；即获取作用区域需要的光源参数和/或微波源参数和/或超声源参数；

按照所述发射参数分别控制与该发射参数对应的多模态发射源模块的工作策略，并通过一体发射端作用于作用区域；即按照所述光源参数和/或微波源参数和/或超声源参数分别控制与该参数对应的多光谱光源模块和/或微波源和/或超声换能器的工作策略，并通过一体发射端作用于作用区域；

通过参数监测模块监测作用区域的参数实时调控多模态发射源模块的工作策略；即通过光源监测模块和/或微波源监测模块和/或超声源监测模块实时调控多光谱光源模块和/或微波源和/或超声换能器的工作策略；

实时监测并反馈光源和/或微波源和/或超声源的驱动电路参数；

判断所述光源和/或微波源和/或超声源的驱动电路参数与与其对应的光源参数和/或微波源参数和/或超声源参数是否相符，如果否，则切断电源并发出声光报警；

判断一体发射端与作用区域的距离是否在正常工作范围内，如果否，则切断电源并发出声光报警；

判断作用区域的温度是否在正常工作范围内，如果否，则切断电源并发出声光报警；

判断作用区域的皮肤阻抗是否在正常工作范围内，如果否，则切断电源并发出声光报警。

具体的在一实施方案中，针对人体体表和不同深度的各类疾病的治疗和理疗，本实施例提供的系统可以实时监测人体理疗部位的温度，并根据设定值自动调节光子治疗和微波治疗的输出功率，根据监测皮肤阻抗自动调节超声治疗的输出功率，确保靶组织接受预设恒定能量。所有监测参数通过lcd等显示单元进行反馈显示，对于理疗或治疗过程中出现的异常，通过指示灯和声音进行声光报警。

本实施例提供的智能立体化多模态理疗系统内置体表皮肤、皮下组织、肌肉、关节等不同深度的各类疾病的智能调控和治疗方案，通过按键、触摸屏、语音模块等人机交互接口，选择对应的疾病，系统自动调用内置理疗和治疗模式进行光子治疗、微波治疗、超声治疗的配合和切换。

本实施例提供的智能立体化多模态理疗系统在实际使用的过程中，对光源、微波源、超声源的驱动电路参数(电压、电流、频率等)进行实时反馈监测，对光源、微波源、超声源进行实时反馈监测，另外，对人体治疗或理疗部位的温度、发射距离、皮肤阻抗等参数进行实时监测，所有参数通过lcd等显示单元进行反馈显示。如果监测参数与设置参数不符或出现温度过高等异常，及时发出声光报警并切断电源。

对于发射功率的调控，分为手动设置模式和智能调控模式。在手动设置模式，发射功率按照预设的参数进行治疗或理疗，也可以根据用户个体感受手动进行功率调整。在智能调控模式，光源和微波源采用照射部位的温度进行反馈调控，温度高于设定温度，则降低功率，温度低于设定温度，则提高功率；超声源采用理疗部件的皮肤阻抗进行反馈调控，根据监测皮肤阻抗自动调节超声治疗的输出功率，确保靶组织接受预设恒定能量。反馈调控的控制策略采用智能预测控制的方法和算法。

另外，本申请的一部分可被应用为计算机程序产品，例如计算机程序指令，当其被计算机执行时，通过该计算机的操作，可以调用或提供根据本申请的方法和/或技术方案。而调用本申请的方法的程序指令，可能被存储在固定的或可移动的记录介质中，和/或通过广播或其他信号承载媒体中的数据流而被传输，和/或被存储在根据所述程序指令运行的计算机设备的工作存储器中。在此，根据本申请的一个实施例包括一个装置，该装置包括用于存储计算机程序指令的存储器和用于执行程序指令的处理器，其中，当该计算机程序指令被该处理器执行时，触发该装置运行基于前述根据本申请的多个实施例的方法和/或技术方案。

对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。装置权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

当然，对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。