具備自適應模糊控制功能的銅離子電化學治療儀的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及醫療器械領域，具體涉及具備自適應模糊控制功能的銅離子電化學治療儀。
【背景技術】
[0002]銅離子電化學療法是近幾年發展起來的治療外周性血管疾患，高流速脈管畸形，低流速脈管畸形，惡性腫瘤，痔瘡，靜脈曲張等疾患的有效方法。銅離子電化學療法的基本原理是在適當的電場作用下，將銅離子導入患者的病變部位，利用銅離子與人體病變部位的血液中的有效成分發生電化學反應，使患者病變部位產生電解質改變(酸堿中毒)，血流變慢凝固，絡合物作為異物與電流共同引起局部微血栓和血管壁上皮細胞水腫促發無菌性炎癥、組織機化、血管閉塞并導致周圍組織纖維化從而達到治療目的。為保證銅離子電化學療法治療的良好療效，需要根據患者不同的情況精確的控制導入患者病變部位的銅離子數量。
[0003]目前的銅離子電化學治療儀大多采用傳統的PID控制器。傳統的PID控制器有一定的魯棒性(抗外界干擾，保持自身系統的穩定性的能力)，控制精度高，可以取得良好的控制效果。但是，在目前的銅離子電化學治療儀治療過程中，由于治療對象患者的情況不同，如患者的年齡，性別，家族病史，既往病史，患病部位，病情的嚴重程度等諸多因素的不確定性以及噪聲等外界的干擾，會使得傳統的PID控制器出現一定的局限性。
[0004]因此需要一種能夠將臨床醫生對患者的病情診斷與儀器治療緊密結合并能夠精準控制電量的治療儀，以保障良好的療效。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型目的是，為解決臨床醫生診斷與治療儀和患者緊密結合，根據不同患者的不同情況進行精確控制治療的問題，從而達到提高治療療效的目的，本實用新型提出了一種具備自適應模糊控制功能的銅離子電化學治療儀。
[0006]本實用新型采用的技術方案是:一種具備自適應模糊控制功能的銅離子電化學治療儀，它包括診斷輸入模塊、模糊PID控制器、功率輸出電路、治療電極和反饋電路，所述模糊PID控制器包括模糊推理機、模糊化接口、解模糊接口、PID控制器、數據庫、規則庫，所述診斷輸入模塊將參數輸送至模糊化接口，所述模糊推理機接收模糊化接口的參數后調用數據庫和規則庫中對應的參數，通過模糊運算得到需要的輸出參數，經解模糊接口將參數進行轉換并輸送至PID控制器，以此設定PID的三個數值，所述PID控制器依據參數值通過功率輸出電路控制電極輸出的參數值，所述反饋電路采集治療電極之間的電壓和電流信號數據分別輸送至模糊化接口和PID控制器，用以實時調整PID控制器參數值和功率輸出電路的輸出數值。
[0007]進一步的，所述反饋電路采集治療電極之間的電壓和電流信號數據輸送至模糊化接口，模糊推理機依據反饋數據對PID控制器的輸出P、1、D三個參數進行實時調節。
[0008]進一步的，所述反饋電路采集治療電極之間的電壓和電流信號數據輸送至PID控制器，PID控制器依據隨時調整的P、1、D三個參數對治療電極的輸出參數進行實時微調節。
[0009]進一步的，所述治療電極由直徑為0.8mm-2mm、長度為10 mm-150mm、純度為99.9 %以上的銅質材料制成的銅針。
[0010]進一步的，還包括顯示裝置，其采用觸摸液晶屏的形式，所述顯示裝置與自適應模糊PID控制器連接，用于實時顯示當前所述專用治療電極之間的電壓和電流信號數據、治療進度、故障內容、操作提示的信息。
[0011]采用上述技術方案，本實用新型產生的技術效果有:本實用新型將模糊控制器和傳統PID控制器巧妙的結合，這種控制器不但具有PID控制精度高等優點，又兼有模糊控制靈活、適應性強的優點。
【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型控制系統框圖。
【具體實施方式】
[0013]以模糊數學為基礎的模糊控制器，因為自身具有一定的控制規則，可以突破被控對象的局限，而且對過程參數的變化不敏感，對系統參數變化的適應性強，但是模糊控制器控制精度不如傳統的PID控制器。本實用新型模糊PID控制器，將模糊控制器和傳統PID控制器巧妙的結合，這種控制器不但具有PID控制器精度高等優點，又兼有模糊控制器靈活、適應性強的優點。本實用新型的主要特點是根據誤差和誤差的變化來自動調節PID的參數。利用操作人員或專家的調節經驗作為知識庫，然后運用模糊控制理論的基本方法把知識庫轉化為模糊推理機制，利用模糊規則在線實時地對PID參數進行修改，以滿足不同時刻的誤差和誤差的變化對PID參數自整定的要求。
[0014]下面結合【附圖說明】本實用新型的【具體實施方式】。
[0015]如圖1所示，一種具備自適應模糊控制功能的銅離子電化學治療儀，它包括診斷輸入模塊、模糊PID控制器、功率輸出電路、治療電極和反饋電路，所述模糊PID控制器包括模糊推理機、模糊化接口、解模糊接口、PID控制器、數據庫、規則庫；所述診斷輸入模塊將臨床醫生對患者病情的診斷參數輸送至模糊化接口，模糊推理機接收模糊化接口的參數后調用數據庫和規則庫中與診斷輸入相對應的一組輸出數據以及治療所需要的電量值參數，經解模糊接口將參數進行轉換并輸送至PID控制器，以此設定P、1、D三個數值，PID控制器依據參數值通過功率輸出電路控制電極輸出的參數值；反饋電路采集治療電極之間的電壓和電流信號數據分別輸送至模糊化接口和PID控制器。
[0016]當反饋電路采集治療電極之間的電壓和電流信號數據輸送至模糊化接口后，模糊推理機依據反饋數據調用數據庫和規則庫中與診斷輸入相對應的一組輸出數據以及治療所需要的電量值參數，經解模糊接口將參數進行轉換并輸送至PID控制器，對PID控制器的P、1、D三個參數進行實時調節。
[0017]同時，反饋電路采集治療電極之間的電壓和電流信號數據可以直接輸送至PID控制器，PID控制器依據隨時調整的P、1、D三個數值和電流、電壓反饋數據對治療電極的輸出參數進行實時調節，進而實現精準調節功能。
[0018]當本實用新型所涉及的一種采用模糊PID控制器的銅離子電化學治療儀開始工作時，模糊PID控制器在接到臨床醫生對患者病情的診斷輸入后，使用查表的方式查找儲存在模糊PID控制器內知識庫里與診斷輸入相對應的一組輸出數據以及治療所需要的電量值，并依據此組數據控制輸出PID參數。然后啟動治療輸出。在啟動治療輸出后，系統依據電壓和電流反饋電路實時采集的治療過程中治療電極之間的電壓和電流信號數據以及儲存在所述自適應模糊PID控制器內規則庫里的模糊規則，進行模糊邏輯的規則推理和模糊決策來調整控制P、1、D參數，PID控制電路依據實時的PID參數實時控制調整功率輸出電路的輸出，當達到治療所需要的電量值后停止輸出，從而對不同的患者進行有效的治療。
[0019]本實用新型的一種采用自適應模糊PID控制系統的銅離子電化學治療儀還可以包括專用治療電極。作為刺入患者病變部位產生電化學反應的專用治療電極是由直徑為0.8mm至2mm，長度為10 mm至150mm，純度為99.9 %以上的銅質材料制成的銅針。專用治療電極是成對使用的，分別連接功率輸出電路的正極和負極。
[0020]本實用新型還可以包括顯示裝置，所述顯示裝置采用觸摸液晶屏的形式，顯示裝置與模糊PID控制器連接，用于實時顯示當前治療電極之間的電壓和電流信號數據，實時顯示治療進度，實時顯示治療儀的故障內容，實時顯示臨床醫生操作提示。
[0021]本實用新型將傳統常規PID調節器和智能形的模糊控制器巧妙結合起來。充分發揮了二種控制器的優勢又同時避免二種控制器的缺陷，通過靈活精確的控制手段把醫生、儀器和患者最大限度的、緊密有機的結合起來，從而能夠達到最佳的治療效果。
[0022]最后應說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求范圍當中。
【主權項】
1.一種具備自適應模糊控制功能的銅離子電化學治療儀，其特征在于:它包括診斷輸入模塊、模糊PID控制器、功率輸出電路、治療電極和反饋電路，所述模糊PID控制器包括模糊推理機、模糊化接口、解模糊接口、PID控制器、數據庫、規則庫；所述診斷輸入模塊將參數輸送至模糊化接口，所述模糊推理機接收模糊化接口的參數后調用數據庫和規則庫中對應的參數，通過模糊運算得到需要的輸出參數，經解模糊接口將參數進行轉換并輸送至PID控制器，所述PID控制器依據參數值通過功率輸出電路控制電極輸出的參數值，所述反饋電路采集治療電極之間的電壓和電流信號數據分別輸送至模糊化接口和PID控制器，用以實時調整PID控制器參數值和功率輸出電路的輸出數值。
2.根據權利要求1所述的具備自適應模糊控制功能的銅離子電化學治療儀，其特征在于:所述反饋電路采集治療電極之間的電壓和電流信號數據輸送至模糊化接口，模糊推理機依據反饋數據對PID控制器的P，I, D三個參數進行實時調節。
3.根據權利要求1所述的具備自適應模糊控制功能的銅離子電化學治療儀，其特征在于:所述反饋電路采集治療電極之間的電壓和電流信號數據輸送至PID控制器，PID控制器依據反饋數據對治療電極的輸出參數進行實時微調節。
4.根據權利要求1或3所述的具備自適應模糊控制功能的銅離子電化學治療儀，其特征在于:所述治療電極由直徑為0.8mm-2mm、長度為10 mm-150mm、純度為99.9 %以上的銅質材料制成的銅針。
5.根據權利要求4所述的具備自適應模糊控制功能的銅離子電化學治療儀，其特征在于:還包括顯示裝置，其采用觸摸液晶屏的形式，所述顯示裝置與自適應模糊PID控制器連接，用于實時顯示當前所述治療電極之間的電壓和電流信號數據、治療進度、故障內容實時、操作提示的信息。
【專利摘要】本實用新型公開了一種具備自適應模糊控制功能的銅離子電化學治療儀，包括診斷輸入模塊、模糊PID控制器、功率輸出電路、治療電極和反饋電路，模糊PID控制器包括模糊推理機、模糊化接口、解模糊接口、PID控制器、數據庫、規則庫；診斷輸入模塊將參數輸送至模糊化接口，模糊推理機調用數據庫和規則庫中的參數，通過模糊運算得到需要的輸出參數，經解模糊接口將參數輸送至PID控制器，PID控制器通過功率輸出電路控制電極輸出的參數值，反饋電路采集電極之間的數據輸送至模糊化接口和PID控制器。本專利將模糊控制器和PID控制器巧妙結合，既具有PID控制精度高等優點，又兼有模糊控制靈活、適應性強的優點。
【IPC分類】A61N1-05, G05B13-04, A61N1-36
【公開號】CN204543276
【申請號】CN201520078202
【發明人】劉申, 王海濤
【申請人】北京躍達康科技有限公司
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2015年2月4日