專利名稱：雙通道高血壓射頻治療設備的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及醫用高頻儀器設備，特別是一種雙通道高血壓射頻治療設備。射頻消融設備主要由主機和電極兩部分組成。主機有射頻發生器、測控部件、計算機或微處理器、顯示器等四部分。電極有中性電極(也稱皮膚電極)、作用電極(也稱治療電極)兩部分。射頻是指無線電頻率大于150KHZ以上的電磁波。電子醫療設備中所指射頻通常頻率為200KHZ-500KHZ，應用要求不同射頻頻率也有選擇2MHZ-10MHZ。射頻消融治療機理是利用高頻電流通過人體組織，產生電阻損耗和介質損耗造成生物組織生熱，稱熱效應。不同頻率下生物組織的熱效應范圍不同，頻率越低電阻損耗越大，介質損耗變小，熱效應范圍增大，頻率越高電阻損耗越小，介質損耗增大，熱效應范圍減小。生物組織的熱效應溫度可達40°C -100°C，射頻頻率2MHZ-200KHZ，熱效應范圍可達2mm-20mm。射頻消融是微創治療技術，與傳統治療方法相比具有療效高、風險底、創傷小、恢復快等優點。不同的射頻消融設備可用于治療實體瘤、心律失常、腰椎間盤損傷引起腰腿痛、婦科疾病等。
實用新型內容本實用新型針對現有技術中存在的缺陷或不足，提供一種雙通道高血壓射頻治療設備。利用該設備能夠通過射頻消融治療機理實現對高血壓的治療。本實用新型的技術方案如下雙通道高血壓射頻治療設備，包括射頻發生器和與其連接的測控部件，其特征在于，所述測控部件包括用于接收電壓模擬信號的射頻電壓傳感器、用于接收電流模擬信號的射頻電流傳感器和用于接收溫度模擬信號的溫度信號放大器，所述電壓模擬信號、電流模擬信號和溫度模擬信號分別通過模/數變換器變換成數字信號后分別連接到微處理器，所述微處理器輸出的功率控制數字信號通過數/模變換器連接功率誤差比較器，所述射頻電壓傳感器中的電壓模擬信號和所述射頻電流傳感器中的電流模擬信號分別連接到射頻功率乘法器，所述射頻功率乘法器連接射頻功率運放整流器，所述射頻功率運放整流器連接功率誤差比較器，所述溫度信號放大器中的溫度模擬信號連接到溫度誤差比較器，所述微處理器輸出的溫度控制數字信號通過數/模變換器連接溫度誤差比較器，所述溫度誤差比較器連接溫度信號控制射頻放大器，功率信號控制射頻放大器分別連接射頻振蕩器、功率誤差比較器和溫度信號控制射頻放大器，所述溫度信號控制射頻放大器連接所述射頻發生器中的射頻驅動放大器。所述射頻驅動放大器連接射頻功率放大器，所述射頻功率放大器連接阻抗匹配器，所述阻抗匹配器連接電極。所述射頻驅動放大器和所述射頻功率放大器都為線性放大器。所述射頻振蕩器采用電容三點式振蕩電路,振蕩頻率為200KHz_4MHz。所述射頻功率運放整流器通過模/數變換器連接微處理器。[0010]所述溫度信號控制射頻放大器是由乘法器組成受控于溫度信號的射頻信號放大器；所述功率信號控制射頻放大器是由乘法器組成受控于功率信號的射頻放大器。所述微處理器分別連接輸入鍵盤和輸出顯示器。所述輸入鍵盤包括以下8個單健運行鍵、停止健、溫度設置加鍵、溫度設置減鍵、時間設置加鍵、時間設置減鍵、溫升速率設置加鍵和溫升速率設置減鍵。所述輸出顯示器為彩色液晶屏，用于顯示設置溫度、設置溫升數速率、設置時間、實時溫度、實時功率、實時阻抗、阻抗超限和溫度超限。所述測控部件中的溫度信號放大器連接溫度傳感器，所述溫度傳感器與電極設置 成一體結構。本實用新型的技術效果如下本實用新型的雙通道高血壓射頻治療設備利用對溫度和射頻功率控制的雙路模式，以及模擬反饋控制環和微處理器數字控制環的雙通道模式，能夠通過射頻消融治療機理實現對高血壓的治療，具有穩定性好、響應快、超調小、精度高的特點。
圖I是實施雙通道聞血壓射頻治療設備的整機電路原理結構不意圖。圖2是射頻發生器電路原理框圖。圖3是實施本實用新型雙通道聞血壓射頻治療設備的電路結構不意圖。圖中標記列示如下1_射頻發生器；2_測控部件；3_模/數和數/模變換器；4-微處理器；5_輸入鍵盤；6_輸出顯示器；7_射頻驅動放大器；8_射頻功率放大器；9_阻抗匹配器；10-射頻振蕩器；11-溫度信號放大器；12-射頻電壓傳感器；13-射頻電流傳感器；14-射頻功率乘法器；15_射頻功率運放整流器；16_功率信號控制射頻放大器；17_溫度信號控制射頻放大器；18_溫度誤差比較器；19_功率誤差比較器。
具體實施方式
以下結合附圖(圖I-圖3)對本實用新型進行說明。如圖I所示，雙通道高血壓射頻治療設備，包括射頻發生器I和與其連接的測控部件2，所述測控部件I包括用于接收電壓模擬信號的射頻電壓傳感器12、用于接收電流模擬信號的射頻電流傳感器13和用于接收溫度模擬信號的溫度信號放大器11，所述電壓模擬信號、電流模擬信號和溫度模擬信號分別通過模/數變換器(即模/數和數/模變換器3)變換成數字信號后分別連接到微處理器4，所述微處理器4輸出的功率控制數字信號通過數/模變換器(即模/數和數/模變換器3)連接功率誤差比較器19，所述射頻電壓傳感器12中的電壓模擬信號和所述射頻電流傳感器13中的電流模擬信號分別連接到射頻功率乘法器14，所述射頻功率乘法器14連接射頻功率運放整流器15，所述射頻功率運放整流器15連接功率誤差比較器19，所述溫度信號放大器11中的溫度模擬信號連接到溫度誤差比較器18，所述微處理器4輸出的溫度控制數字信號通過數/模變換器連接溫度誤差比較器18，所述溫度誤差比較器18連接溫度信號控制射頻放大器17，功率信號控制射頻放大器16分別連接射頻振蕩器10、功率誤差比較器19和溫度信號控制射頻放大器17，所述溫度信號控制射頻放大器連接所述射頻發生器I中的射頻驅動放大器7。所述射頻驅動放大器7連接射頻功率放大器8，所述射頻功率放大器8連接阻抗匹配器9，所述阻抗匹配器9連接電極。所述射頻驅動放大器7和所述射頻功率放大器8都為線性放大器。所述射頻振蕩器10采用電容三點式振蕩電路，振蕩頻率為200KHz-4MHz。所述射頻功率運放整流器15通過模/數變換器連接微處理器4。所述溫度信號控制射頻放大器17是由乘法器組成受控于溫度信號的射頻信號放大器；所述功率信號控制射頻放大器16是由乘法器組成受控于功率信號的射頻放大器。所述微處理器4分別連接輸入鍵盤5和輸出顯示器6。所述輸入鍵盤5包括以下8個單健運行鍵、停止健、溫度設置加鍵、溫度設置減鍵、時間設置加鍵、時間設置減鍵、溫升速率設置加鍵和溫升速率設置減鍵。所述輸出顯示器6為彩色液晶屏，用于顯示設置溫度、設置溫升數速率、設置時間、實時溫度、實時功率、實時阻抗、阻抗超限和溫度超限。所述測控部件2中的溫度信號放大器11連接溫度傳感器，所述溫度傳感器與電極設置成一體結構。圖I是實施雙通道高血壓射頻治療設備的整機電路原理結構示意圖。如圖I所示，包括六個部分射頻發生器I、測控部件2、模/數和數/模變換器3、微處理器4、輸入鍵盤
5、輸出顯不器6。輸入鍵盤5將控制目標數據輸入微處理器4處理后,輸出顯不器6顯不控制目標數據，微處理器4接受運行信號后，通過模/數和數/模變換器3和測控部件2，啟動射頻發生器I并將射頻功率輸出至電極，在生物組織產生熱效應。熱效應溫度通過與電極一體的溫度傳感器，傳回測控部件2，測控部件2根據溫度模擬信號對射頻發生器I輸出功率進行控制，同時溫度模擬信號通過模/數和數/模變換器3送至微處理器4，同時送至微處理器4還有經過模/數變換器 3變換的功率值、電壓值、電流值信號。微處理器4運算處理后通過模/數和數/模變換器3分別對射頻輸出功率和溫度調控，使其與控制目標一致。運行時溫度值、輸出功率值、負載阻抗值通過輸出顯示器5顯示。圖2是射頻發生器電路原理框圖。如圖2所示，射頻發生器由射頻驅動放大器7、射頻功率放大器8、阻抗匹配器9組成。射頻信號輸入至射頻驅動放大器7放大，射頻驅動放大器7為線性放大器，輸入阻抗彡IOK Q，輸出阻抗< 150 Q，放大倍數彡10。放大后射頻信號送入射頻功率放大器8，射頻驅動放大器7與射頻功率放大器8電氣隔離。射頻功率放大器8為寬帶線性放大器，輸入功率< 0. 5W，輸出功率> 40W，功率放大倍數> 80。射頻功率放大器8輸出阻抗為20 Q，電極負載阻抗為320 Q，射頻輸出功率需經阻抗匹配器9匹配后送至電極。射頻功率放大器8經寬帶變壓器與電極隔離。寬帶變壓器阻抗比為I : 16，當射頻功率放大器8輸出阻抗為Ro = 20 Q，電極最大負載阻抗為Rp = 320 Q。當射頻功率放大器用48V直流電壓供電時，功率放大器射頻電壓可達AC42V，即Uo = 42V*C0S t，則電極射頻電壓為Up = 168V*C0S t。此時電極負載功率為Pp = Um2/2*Rp，Pp ^ 44W。射頻驅動放大器7和射頻功率放大器8都為線性放大器，線性放大器具有良好的調整性能，可以十分精確控制射頻輸出電壓。圖3是實施本實用新型雙通道高血壓射頻治療設備的電路結構示意圖。如圖3所示，測控部件2由射頻振蕩器10、溫度信號放大器11、射頻電壓傳感器12、射頻電流傳感器13、射頻功率乘法器14、射頻功率運放整流器15、由乘法器組成受控于功率信號的射頻放大器16、由乘法器組成受控于溫度信號的射頻信號放大器17組成，還包括溫度誤差比較器18和功率誤差比較器19。射頻功率輸出至電極時，射頻電壓和射頻電流經射頻電壓傳感器12和射頻電流傳感器13得到隔離后的射頻電壓和射頻電流信號，其信號整流后的直流信號，經模/數和數/模變換器3變換后的數字信號送入微處理器4。其未整流信號同時送入射頻功率乘法器14，射頻電壓與射頻電流經四象限乘法器運算，乘積為射頻功率信號。射頻功率乘法器14輸出射頻功率信號，通過射頻功率運放整流器15得到功率直流信號，一路經模/數和數/模變換器3變換后的數字信號送入微處理器4。另一路作射頻輸出功率反饋信號，與微處理器4輸出的功率控制數字信號，經模/數和數/模變換器3變換后的模擬信號相加，形成功率誤差信號，該信號送入由乘法器組成受控于功率信號的射頻放大器16 —輸入端，另一輸入端為射頻振蕩器10輸出的振蕩信號，此射頻放大器輸出信號幅度由誤差信號決定。射頻振蕩器10采用改進型電容三點式振蕩電路，振蕩頻率為200KHz-4MHz。與電極一體的溫度傳感器信號，經溫度信號放大器11放大后，一路經模/數和數/模變換器3變換后的數字信號送入微處理器4。另一路與微處理器4輸出的溫度控制數字信號，經模 /數和數/模變換器3變換后的模擬信號相加，形成溫度誤差信號，該信號送入由乘法器組成受控于溫度信號的射頻放大器17 —輸入端，另一輸入端為由乘法器組成受控于功率信號的射頻放大器16射頻輸出信號，此放大器射頻輸出信號送至射頻發生器I。模/數和數/模變換器3由一個四路輸入端12位串行輸出模/數變換器和一個四路輸出端12位串行輸入數/模變換器組成。四路輸入模擬信號分別為射頻電壓、射頻電流、射頻輸出功率、溫度。四路輸出使用兩路，分別為給定功率信號、給定溫度信號。當模/數變換器參考電壓為
2.5V，輸入模擬信號分辨率為0. 635mV。當數/模變換器參考電壓為5V，輸出模擬信號分辨率為I. 27mV。微處理器4為8位單片機，完成對模/數和數/模變換器3、輸入鍵盤5、輸出顯示器6控制。根據射頻電壓、射頻電流、射頻輸出功率、溫度數字信號，及生物組織熱效應模型的MOCVD熱力學分析軟件分析數據進行運算，對溫度、射頻輸出功率、時間作優化控制。本實用新型通過實施完善后有下列特點1.射頻發生器I中射頻驅動放大器7和射頻功率放大器8，同為線性放大器，線性放大器具有良好的調整性能，可以十分精確控制射頻輸出電壓。2.射頻發生器輸入端和輸出端采用變壓器進行電氣隔離，能很好解決射頻功率電路與控制電路高頻干擾問題。3.對射頻發生器采用雙路雙通道控制方法，雙路是指對溫度和射頻功率控制，射頻功率反饋與溫度反饋為串聯關系；雙通道是指模擬反饋控制環和微處理器數字控制環，兩通道為并聯關系。溫度及功率雙控制穩定性好；模擬反饋控制環經電路直接變換，消除了數字控制環需經模數轉換及微處理器計算帶來的延時，響應快；模擬環及數字環雙控制使超調小、精度高。此控制方法具有穩定性好、響應快、超調小、精度高的特點。4.射頻功率計算采用四象限乘法器進行，直流變換后與射頻電壓和射頻電流直流變換后一同送入微處理器，避免微處理器進行復雜射頻復數運算。我們知道射頻電壓數學表達式U = UmCos ( t+a),射頻電流數學表達式I = ImCos ( t+ P )，射頻功率數學表達式P = U*I = UmCos (cot+a ) *ImCos (w t+ ^ ),射頻阻抗數學表達式Z = U/I =UmCos (cot+a) / ImCos ( t+ P )，對于工作頻率只有12MHz的微處理器，完成2MHz頻率射頻功率和阻抗的計算是困難的。本產品微處理器直接得到射頻功率值P，射頻電壓Um，射頻電流Im，射頻功率Pm = Um*Im，射頻阻抗實部Re = (P/Pm) * (Um/Im)，使得微處理器實時控制能夠實現。在此指明，以上敘述有助于本領域技術人員理解本發明創造，但并非限制本發明創造的保護范圍。任何沒有脫離本發明創造實質內容的對以上敘述的等同替換、修飾改進和/或刪繁從簡而進行的實施，均落 入本發明創造的保護范圍。
權利要求1.雙通道高血壓射頻治療設備，包括射頻發生器和與其連接的測控部件，其特征在于，所述測控部件包括用于接收電壓模擬信號的射頻電壓傳感器、用于接收電流模擬信號的射頻電流傳感器和用于接收溫度模擬信號的溫度信號放大器，所述電壓模擬信號、電流模擬信號和溫度模擬信號分別通過模/數變換器變換成數字信號后分別連接到微處理器，所述微處理器輸出的功率控制數字信號通過數/模變換器連接功率誤差比較器，所述射頻電壓傳感器中的電壓模擬信號和所述射頻電流傳感器中的電流模擬信號分別連接到射頻功率乘法器，所述射頻功率乘法器連接射頻功率運放整流器，所述射頻功率運放整流器連接功率誤差比較器，所述溫度信號放大器中的溫度模擬信號連接到溫度誤差比較器，所述微處理器輸出的溫度控制數字信號通過數/模變換器連接溫度誤差比較器，所述溫度誤差比較器連接溫度信號控制射頻放大器，功率信號控制射頻放大器分別連接射頻振蕩器、功率誤差比較器和溫度信號控制射頻放大器，所述溫度信號控制射頻放大器連接所述射頻發生器中的射頻驅動放大器。
2.根據權利要求I所述的雙通道高血壓射頻治療設備，其特征在于，所述射頻驅動放大器連接射頻功率放大器，所述射頻功率放大器連接阻抗匹配器，所述阻抗匹配器連接電極。
3.根據權利要求2所述的雙通道高血壓射頻治療設備，其特征在于，所述射頻驅動放大器和所述射頻功率放大器都為線性放大器。
4.根據權利要求I所述的雙通道高血壓射頻治療設備，其特征在于，所述射頻振蕩器采用電容三點式振蕩電路，振蕩頻率為200KHz-4MHz。
5.根據權利要求I所述的雙通道高血壓射頻治療設備，其特征在于，所述射頻功率運放整流器通過模/數變換器連接微處理器。
6.根據權利要求I所述的雙通道高血壓射頻治療設備，其特征在于，所述溫度信號控制射頻放大器是由乘法器組成受控于溫度信號的射頻信號放大器；所述功率信號控制射頻放大器是由乘法器組成受控于功率信號的射頻放大器。
7.根據權利要求I所述的雙通道高血壓射頻治療設備，其特征在于，所述微處理器分別連接輸入鍵盤和輸出顯示器。
8.根據權利要求I所述的雙通道高血壓射頻治療設備，其特征在于，所述輸入鍵盤包括以下8個單健運行鍵、停止健、溫度設置加鍵、溫度設置減鍵、時間設置加鍵、時間設置減鍵、溫升速率設置加鍵和溫升速率設置減鍵。
9.根據權利要求I所述的雙通道高血壓射頻治療設備，其特征在于，所述輸出顯示器為彩色液晶屏，用于顯示設置溫度、設置溫升數速率、設置時間、實時溫度、實時功率、實時阻抗、阻抗超限和溫度超限。
10.根據權利要求I所述的雙通道高血壓射頻治療設備，其特征在于，所述測控部件中的溫度信號放大器連接溫度傳感器，所述溫度傳感器與電極設置成一體結構。
專利摘要雙通道高血壓射頻治療設備，能夠通過射頻消融治療機理實現對高血壓的治療，包括射頻發生器和測控部件，測控部件包括射頻電壓傳感器、射頻電流傳感器和溫度信號放大器，分別通過模/數變換器變換連接到微處理器，微處理器通過數/模變換器連接功率誤差比較器，射頻電壓傳感器和射頻電流傳感器分別連接到射頻功率乘法器，射頻功率乘法器連接射頻功率運放整流器，射頻功率運放整流器連接功率誤差比較器，溫度信號放大器連接溫度誤差比較器，微處理器連接溫度誤差比較器，溫度誤差比較器連接溫度信號控制射頻放大器，功率信號控制射頻放大器分別連接射頻振蕩器、功率誤差比較器和溫度信號控制射頻放大器，溫度信號控制射頻放大器連接射頻驅動放大器。
文檔編號A61B18/12GK202537654SQ201220089819
公開日2012年11月21日 申請日期2012年3月12日 優先權日2012年3月12日
發明者常曉旺, 幸原, 張建軍 申請人:北京中孵友信醫藥科技股份有限公司