專利名稱：一種超聲疼痛治療裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超聲信號控制領(lǐng)域，尤其涉及一種數(shù)字化超聲疼痛治療裝置。
背景技術(shù)：
眾所周知，軟組織損傷(或)慢性疼痛是醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中最為龐大的一類疾患，包括的范圍非常廣，病程纏綿，被醫(yī)學(xué)界視為難以治愈的頑癥。目前，治療方法一般是采用
1、西藥止痛只能止痛，不能治痛，長期服用易產(chǎn)生依賴性和毒副作用，不但無益并且刺激腸胃，損傷肝腎。2、物理治療物理治療包括電療、紅外線照射、熱療等辦法，所有做過理療的病人全部曉得，在做理療時會舒服點，不做后又會和從前同樣。3、針灸推拿和物理治療目的基本相同。便是以緩解病人的臨床癥狀為主，而非根治手段。4、封閉療法俗稱“打封閉針”，就是直接把藥物注射到椎管內(nèi)或神經(jīng)根周圍，局部麻醉以達到止痛效果。封閉藥效過后癥狀馬上又恢復(fù)
5、手術(shù)治療由于適應(yīng)癥要求非常嚴格，臨床上適合做手術(shù)的人群不足5%，加上費用高，創(chuàng)傷大，恢復(fù)期長，易復(fù)發(fā)等特點，所以沒法全面推廣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述存在的問題，提供一種數(shù)字化超聲疼痛治療儀將高頻電能轉(zhuǎn)換為超聲波能輸出，利用超聲波在生物組織中具有的機械效應(yīng)、熱效應(yīng)和理化效應(yīng)，進行超聲治療的裝置。本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
一種超聲疼痛治療裝置，包括組合式晶片超聲治療頭、顯示控制裝置、處理器，用于接收和解析顯示控制裝置發(fā)送的控制命令，并輸出控制信號；耦合電路，用于接收處理器控制信號，并將處理后的信號輸出；信號脈沖電路，用于產(chǎn)生高頻數(shù)字信號，同時接收耦合電路輸出信號，并將處理后的信號輸出；高頻數(shù)字功率放大器，用于接收處理器控制信號，同時接收信號脈沖電路輸出的頻率信號，并對其進行功率放大后，將調(diào)制輸出信號送到組合式晶片超聲治療頭輸入端。所述信號脈沖電路包括晶體振蕩器，用于產(chǎn)生高頻信號；分頻電路，用于將晶體振蕩器產(chǎn)生的高頻信號分頻，分頻信號與組合式晶片超聲治療頭工作頻率匹配；調(diào)制電路，用于接收分頻電路產(chǎn)生的分頻信號，同時接收處理器通過耦合電路發(fā)送的控制頻率信號進行調(diào)制輸出；前置放大器，用于對調(diào)制電路輸出信號進行電壓放大；并將放大電壓信號輸出至高頻數(shù)字功率放大器。所述耦合電路包括光耦合器U、穩(wěn)壓二極管D、三極管Q、第一電阻R1、第二電阻R2、 12V電源端口、Vout輸出端，所述處理器第一輸出端口、處理器第二輸出端口分別與光耦合器件U第二管腳、光耦合器件U第三管腳連接，光耦合器件第五管腳、光耦合器件U第六管腳分別與三極管Q發(fā)射極、三極管Q基極連接，光耦合器件U第七管腳分別與第一電阻Rl 一端、穩(wěn)壓二極管D正極連接，第一電阻Rl另一端口分別連接12V電源端口、第二電阻R2 一端連接，穩(wěn)壓二極管D負極接地，第二電阻R2另一端與三極管Q集電極連接，第二電阻R2 另一端與三極管集電極作為耦合電路Vout輸出端。所述高頻數(shù)字功率放大器包括高頻放大器、高頻功率源，高頻功率源輸出端與高頻放大器一輸入端連接，信號脈沖電路與高頻放大器另一輸入端連接，高頻放大器輸出端與組合式晶片超聲治療頭一輸入端連接，處理器第三端口與高頻功率源輸入端連接。所述高頻放大器包括耦合隔離電路，用于對信號脈沖電路輸出信號整形后通過隔離處理；功率放大器，用于耦合隔離電路處理信號進行電壓、電流放大功能；高頻變壓電路，用于將功率放大器輸出的調(diào)制信號耦合到高頻變壓器次級與組合式晶片超聲治療頭匹配工作；所述信號脈沖電路輸出端與耦合隔離電路、功率放大器、高頻變壓電路一輸入端口順序連接，高頻功率源Ctrl輸出端口與高頻變壓電路另一輸入端連接，高頻變壓電路輸出端與組合式晶片超聲治療頭連接。所述高頻變壓電路包括場效應(yīng)管Q2、高頻變壓器T，所述高頻功率源輸出Ctrl信號端與場效應(yīng)管Q2柵極連接，場效應(yīng)管Q2源極接地，場效應(yīng)管Q2漏極與高頻變壓器原邊一端口連接，高頻變壓器原邊另一端接+V電源，變壓器副邊與組合式晶片超聲治療頭連接。一種超聲疼痛治療裝置，還包括冷卻裝置，所述冷卻裝置分別與處理器、顯示控制裝置連接。綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是
利用非放射性的機械超聲波，在人體組織內(nèi)具有良好的穿透性、可聚性的特點，運用超聲波的機械效應(yīng)、熱效應(yīng)、空化效應(yīng)實現(xiàn)治療目的。而超聲波的穿透深度與超聲的頻率、調(diào)制頻率、聲輸出功率與治療效果有著密切的關(guān)系。通過以上的設(shè)計方案，可以達到對超聲頻率、調(diào)制頻率、聲輸出功率控制目的，具有治療參數(shù)設(shè)置靈活、操作方面，滿足治療的要求。 并且
(1)光電耦合器的輸入阻抗很小，只有幾百歐姆，而干擾源的阻抗較大，通常為105 106 Ω。據(jù)分壓原理可知，即使干擾電壓的幅度較大，但饋送到光電耦合器輸入端的雜訊電壓會很小，只能形成很微弱的電流，由于沒有足夠的能量而不能使二極體發(fā)光，從而被抑制掉了。(2)光電耦合器的輸入回路與輸出回路之間沒有電氣聯(lián)系，也沒有共地；之間的分布電容極小，而絕緣電阻又很大，因此回路一邊的各種干擾雜訊都很難通過光電耦合器饋送到另一邊去，避免了共阻抗耦合的干擾信號的產(chǎn)生。(3)光電耦合器可起到很好的安全保障作用，即使當外部設(shè)備出現(xiàn)故障，甚至輸入信號線短接時，也不會損壞儀表。因為光耦合器件的輸入回路和輸出回路之間可以承受幾千伏的高壓。(4)光電耦合器的回應(yīng)速度極快，其回應(yīng)延遲時間只有IOys左右，適于對回應(yīng)速度要求很高的場合。(5)經(jīng)高頻功放后的1. 7MHz的調(diào)制頻率，通過高頻變壓器與超聲換能器進行匹配，以達到最大的超聲發(fā)射效能。特點是高頻變壓器不發(fā)熱、不發(fā)燙，并且能夠承受4000V的高壓能夠達到國家安全標準。(6)信號脈沖電路中通過分頻電路將晶體振蕩器的頻率信號分頻為1. 7MHz的調(diào)制頻率后經(jīng)高頻功放進行電壓、電流放大?？刂坡曒敵鍪怯商幚砥靼l(fā)出信號，控制固態(tài)繼電器，進行高、中、底電壓轉(zhuǎn)換，特點是把處理器的地與電源地隔開，進行耐壓檢測時不會影響處理器的性能，不會損壞處理器的元器件。


本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中 圖1是本發(fā)明硬件原理圖2是耦合電路原理圖； 圖3是信號脈沖電路原理圖； 圖4高頻放大器原理圖； 圖5是高頻變壓電路原理圖。
具體實施例方式本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。本說明書(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。整個裝置工作過程是以處理器為主控制，控制信號脈沖電路產(chǎn)生(2Hz、4Hz、 Mfe)調(diào)制頻率、治療時間、開始、暫停、停止等參數(shù)，控制高頻數(shù)字功率放大器的聲輸出，來實現(xiàn)整個裝置的控制。如圖1所示，一種超聲疼痛治療裝置，包括組合式晶片超聲治療頭、顯示控制裝置、處理器，用于接收和解析顯示控制裝置發(fā)送的控制命令，并輸出控制信號；耦合電路，用于接收處理器控制信號，并將處理后的信號輸出；信號脈沖電路，用于產(chǎn)生高頻數(shù)字信號， 同時接收耦合電路輸出信號，并將處理后的信號輸出；高頻數(shù)字功率放大器，用于接收處理器控制信號，同時接收信號脈沖電路輸出的頻率信號，并對其進行功率放大后，將調(diào)制輸出信號送到組合式晶片超聲治療頭輸入端。1、信號脈沖電路
如圖2所示，信號脈沖電路包括晶體振蕩器、分頻電路、調(diào)制電路、前置放大器。晶體振蕩器用于產(chǎn)生高頻信號。分頻電路用于將晶體振蕩器產(chǎn)生的高頻信號分頻，分頻信號與組合式晶片超聲治療頭工作頻率匹配。調(diào)制電路，用于接收分頻電路產(chǎn)生的分頻信號，同時接收處理器通過耦合電路發(fā)送的控制頻率信號進行調(diào)制輸出。前置放大器用于對調(diào)制電路輸出信號進行電壓放大；并將放大電壓信號輸出至高頻數(shù)字功率放大器。晶體振蕩器、分頻電路、調(diào)制電路一輸入端口依次連接，耦合電路與調(diào)制電路另一輸入端口連接、調(diào)制電路輸出端口與前置放大器輸入端連接，前置放大器輸出與高頻數(shù)字功率放大器連接。晶體振蕩器(型號為TPS2813)產(chǎn)生6. 78MHz的高頻信號，經(jīng)過分頻電路為1. 7MHz (與組合式晶片超聲治療頭的工作頻率一致)頻率信號；同時處理器通過耦合電路的Vout端口產(chǎn)生控制信號(本設(shè)計中可以輸出2Ηζ、4Ηζ、6Ηζ)；晶體振蕩器經(jīng)過分頻輸出的頻率與處理器通過耦合電路發(fā)送的控制頻率信號共同作為調(diào)制電路(型號TPS2814)的輸入信號，調(diào)制電路輸出的信號經(jīng)過前置放大器(型號為TPS2811)對信號幅值進行放大，最后將信號送入高頻數(shù)字功率放大器。2、耦合電路
如圖3所述，耦合電路包括光耦合器U、穩(wěn)壓二極管D、三極管Q、第一電阻R1、第二電阻 R2、+12V、Vout輸出端，所述處理器第一輸出端口、處理器第二輸出端口分別與光耦合器件 U第二管腳、光耦合器件U第三管腳連接，光耦合器件第五管腳、光耦合器件U第六管腳分別與三極管Q發(fā)射極、三極管Q基極連接，光耦合器件U第七管腳分別與第一電阻Rl —端、穩(wěn)壓二極管D正極連接，第一電阻Rl另一端口分別連接+12V電源端口、第二電阻R2 —端連接，穩(wěn)壓二極管D負極接地，第二電阻R2另一端與三極管Q集電極連接，第二電阻R2另一端與三極管集電極作為耦合電路Vout輸出端。通過處理器產(chǎn)生的2ΗΖ、4ΗΖ、6ΗΖ頻率控制信號，送到光耦合器件U第三腳，光耦合器件U第二腳與處理器部分的地相連接，構(gòu)成回路。光耦合器件U第五腳、光耦合器件U第六腳與信號脈沖電路部分構(gòu)成回路。光耦合器件U第七腳提供一個基準電壓。當處理器產(chǎn)生的2ΗΖ、4ΗΖ、6ΗΖ頻率控制電信號送入光電耦合器U的第三腳輸入端時，光電耦合器內(nèi)部的發(fā)光二極體通過電流而發(fā)光，光電耦合器內(nèi)部的光敏元件受到光照后產(chǎn)生電流，光耦合器件U第5、6腳導(dǎo)通，改變?nèi)龢O管Q基極與三極管Q發(fā)射極之間的電壓，使得三極管Q集電極電壓變化，就得到2ΗΖ、4ΗΖ、6ΗΖ頻率電壓通過Vout端口輸出。3、高頻數(shù)字功率放大器
高頻數(shù)字功率放大器包括高頻放大器、高頻功率源。高頻功率源輸出端與高頻放大器一輸入端連接，信號脈沖電路與高頻放大器另一輸入端連接，高頻放大器輸出端與組合式晶片超聲治療頭一輸入端連接，處理器第三端口與高頻功率源輸入端連接。高頻數(shù)字功率放大器是將調(diào)制后的信號經(jīng)前置放大{把信號幅度放大}再送到功率放大器進行電壓、電流放大。通過高頻變壓器把信號耦合到高頻變壓器的次級，與組合式晶片超聲治療頭產(chǎn)生震蕩通過超聲換能器進行電聲轉(zhuǎn)換，發(fā)出功率超聲波進行治療。如圖4所示，高頻放大器包括耦合隔離電路、功率放大器、高頻變壓電路，耦合隔離電路用于對信號脈沖電路輸出信號整形后通過隔離處理；功率放大器用于對耦合隔離電路處理信號進行電壓、電流放大功能；高頻變壓電路是將功率放大器輸出的調(diào)制信號耦合到高頻變壓器次級與組合式晶片超聲治療頭匹配工作；信號脈沖電路輸出端與耦合隔離電路、功率放大器、高頻變壓電路一輸入端口順序連接，高頻功率源Ctrl輸出端口與高頻變壓電路另一輸入端連接，高頻變壓電路輸出端與組合式晶片超聲治療頭連接。如圖5所示，高頻變壓電路包括場效應(yīng)管Q2、高頻變壓器T，所述高頻功率放大器輸入端信號與場效應(yīng)管Q2柵極連接，場效應(yīng)管Q2源極接地，場效應(yīng)管Q2漏極與高頻變壓器原邊一端口連接，高頻變壓器初邊另一端口并與電源端口連接。變壓器次邊與組合式晶片超聲治療頭連接。高頻功率源包括固態(tài)繼電器、電磁繼電器、整流橋、濾波穩(wěn)壓電路。固態(tài)繼電器、電磁繼電器用于選擇電源輸入電壓；整流橋，將交流信號整流為直流電壓；濾波穩(wěn)壓電路，對整流橋輸出的脈動直流進行濾波、穩(wěn)壓，得到較穩(wěn)定的直流電壓。
4.顯示控制裝置
通過觸摸屏及按鍵電路實現(xiàn)，具有可視化操作的人機界面(HMI)，使治療參數(shù)的設(shè)置與調(diào)整更為快捷與方便。5.處理器
采用ARM7、ARM9、FPGA、單片機等芯片實現(xiàn)。6.組合式晶片超聲治療探頭
組合式晶片超聲治療頭是由處理器控制高頻數(shù)字功率放大器進而控制組合式晶片超聲治療頭發(fā)射晶片工作，發(fā)射晶片是聚焦型或是平面型超聲換能器，可選頻率在0. 2MHz 2MHz士20%任意一頻率點或多頻率點的晶片組成超聲治療頭。例如0.2 MHz、0. 5MHz、 1ΜΗζ、2ΜΗζ等的超聲治療頭，達到治療不同部位所需要的工作方式，實現(xiàn)在一個超聲換能器上有多種發(fā)射方式可選，方便用戶的操作，提高治療效率 7.循環(huán)水裝置
作用是對組合式晶片超聲治療頭進行冷卻，將組合式晶片超聲治療探頭中的換能器產(chǎn)生的溫度，通過循環(huán)水把溫度降下來，同時，循環(huán)水具有良好的超聲穿透性，降低了超聲損耗，延長換能器的工作壽命，從而達到有效治療的目的。本發(fā)明并不局限于前述的具體實施方式
。本發(fā)明擴展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。
權(quán)利要求
1.一種超聲疼痛治療裝置，包括組合式晶片超聲治療頭、顯示控制裝置，其特征在于還包括處理器，用于接收和解析顯示控制裝置發(fā)送的控制命令，并輸出控制信號； 耦合電路，用于接收處理器控制信號，并將處理后的信號輸出； 信號脈沖電路，用于產(chǎn)生高頻數(shù)字信號，同時接收耦合電路輸出信號，并將處理后的信號輸出；高頻數(shù)字功率放大器，用于接收處理器控制信號，同時接收信號脈沖電路輸出的頻率信號，并對其進行功率放大后，將調(diào)制輸出信號送到組合式晶片超聲治療頭輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲疼痛治療裝置，其特征在于所述信號脈沖電路包括晶體振蕩器，用于產(chǎn)生高頻信號；分頻電路，用于將晶體振蕩器產(chǎn)生的高頻信號分頻，分頻信號與組合式晶片超聲治療頭工作頻率匹配；調(diào)制電路，用于接收分頻電路產(chǎn)生的分頻信號，同時接收處理器通過耦合電路發(fā)送的控制頻率信號進行調(diào)制輸出；前置放大器，用于對調(diào)制電路輸出信號進行電壓放大；并將放大電壓信號輸出至高頻數(shù)字功率放大器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種超聲疼痛治療裝置，其特征在于所述耦合電路包括光耦合器(U)、穩(wěn)壓二極管(D)、三極管(Q)、第一電阻(R1)、第二電阻(R2)、+12V電源端口、 Vout輸出端，所述處理器第一輸出端口、處理器第二輸出端口分別與光耦合器件U第二管腳、光耦合器件(U)第三管腳連接，光耦合器件第五管腳、光耦合器件(U)第六管腳分別與三極管(Q)發(fā)射極、三極管(Q)基極連接，光耦合器件(U)第七管腳分別與第一電阻(Rl) — 端、穩(wěn)壓二極管(D)正極連接，第一電阻(Rl)另一端口分別連接+12V電源端口、第二電阻 (R2) —端連接，穩(wěn)壓二極管(D)負極接地，第二電阻(R2)另一端與三極管(Q)集電極連接， 第二電阻R2另一端與三極管集電極作為耦合電路Vout輸出端。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種超聲疼痛治療裝置，其特征在于所述高頻數(shù)字功率放大器包括高頻放大器、高頻功率源，高頻功率源輸出端與高頻放大器一輸入端連接，信號脈沖電路與高頻放大器另一輸入端連接，高頻放大器輸出端與組合式晶片超聲治療頭一輸入端連接，處理器第三端口與高頻功率源輸入端連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種超聲疼痛治療裝置，其特征在于所述高頻放大器包括耦合隔離電路，用于對信號脈沖電路輸出信號整形后通過隔離處理；功率放大器，用于耦合隔離電路處理信號進行電壓、電流放大功能； 高頻變壓電路，用于將功率放大器輸出的調(diào)制信號耦合到高頻變壓器次級與組合式晶片超聲治療頭匹配工作；所述信號脈沖電路輸出端與耦合隔離電路、功率放大器、高頻變壓電路一輸入端口順序連接，高頻功率源Ctrl輸出端口與高頻變壓電路另一輸入端連接，高頻變壓電路輸出端與組合式晶片超聲治療頭連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種超聲疼痛治療裝置，其特征在于所述高頻變壓電路包括場效應(yīng)管(Q2)、高頻變壓器(T)，所述高頻功率源輸出Ctrl信號端與場效應(yīng)管(Q2)柵極連接，場效應(yīng)管(Q2)源極接地，場效應(yīng)管(Q2)漏極與高頻變壓器原邊一端口連接，高頻變壓器原邊另一端接+V電源，變壓器副邊與組合式晶片超聲治療頭連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6之一所述的一種超聲疼痛治療裝置，其特征在于還包括循環(huán)水裝置，所述冷卻裝置分別與處理器、組合式晶片超聲治療頭連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及超聲信號控制領(lǐng)域，尤其涉及一種數(shù)字化超聲疼痛治療裝置。本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種數(shù)字化超聲疼痛治療儀將高頻電能轉(zhuǎn)換為超聲波能輸出，利用超聲波在生物組織中具有的機械效應(yīng)、熱效應(yīng)和理化效應(yīng)，進行超聲治療的裝置。本發(fā)明通過各個電路連接完成本發(fā)明，本發(fā)明應(yīng)用于及超聲信號控制領(lǐng)域。
文檔編號A61N7/02GK102430212SQ20111038592
公開日2012年5月2日 申請日期2011年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月29日
發(fā)明者付玉瑞, 何勇軍, 宋福生, 蘇強華, 陳兆林 申請人:綿陽索尼克電子有限責(zé)任公司