基于超聲理療儀的專家系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于超聲理療儀的專家系統(tǒng)，包括超聲治療儀和專家控制模塊，其中，超聲治療儀包括供電模塊、人機交互模塊、主控模塊、DDS模塊、功放模塊、治療頭模塊、頻率跟蹤模塊。治療頭的每個超聲治療頭由2-5個超聲發(fā)射頭組合而成，且每個發(fā)射頭由主控模塊獨立控制。專家控制模塊包括預(yù)先設(shè)置的專家療方，可通過人機交互模塊進行調(diào)用，專家療方針對不同的疾病預(yù)設(shè)置不同的頻率或頻率組合、功率大小、治療時間參數(shù)。治療頭模塊具有多個治療頭，且具有吸附結(jié)構(gòu)，治療頭的吸附部件為近似錐形的吸附罩。所述的專家療方可對每個超聲發(fā)射頭的輸出頻率和功率進行不同的設(shè)置，以使得圍繞中心治療部位作用的深度、截面、截面大小最優(yōu)化。
【專利說明】基于超聲理療儀的專家系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種智能超聲理療儀，具體涉及一種用于器質(zhì)性心血管病患者、運動 創(chuàng)傷性患者體外物理治療的高科技超聲理療儀。

【背景技術(shù)】
[0002] 超聲波作用于人體組織會產(chǎn)生一定的生物效應(yīng)，如機械效應(yīng)、溫熱效應(yīng)、空化效應(yīng) 等，利用這些效應(yīng)可以達到某種治療目的，也就是所謂的超聲理療。
[0003] 超聲波在生物組織中的衰減值隨頻率近乎線性增加，即頻率越大，衰減系數(shù)越 大，衰減越快，不同的超聲頻率將會導(dǎo)致超聲信號進入人體深度有所不同；另一方面，過 量的超聲波輻射會對人體造成傷害，針對不同的治療部位應(yīng)考慮采用不同劑量的超聲信 號。
[0004] 目前國內(nèi)市場上較為流行的超聲治療儀大多數(shù)結(jié)構(gòu)相似，存在自動化程度低，操 作繁雜，可調(diào)節(jié)聲功率范圍窄，自動保護功能弱等共同缺陷。
[0005] 超聲理療儀目前多采用單頻、固定頻率的技術(shù)方案，這種頻率是固定的，不可變 的。單一頻率其治療部位有限，患者需要多個部位治療時，就需要另外的設(shè)備來完成。在治 療過程中，由于溫度、環(huán)境等不同，導(dǎo)致超聲治療頭的諧振頻率發(fā)生改變，由于目前的超聲 理療設(shè)備不具備頻率自動跟蹤功能，就會出現(xiàn)頻率失調(diào)，從而會導(dǎo)致阻抗失配，降低效率， 嚴重的不能正常工作。
[0006] 現(xiàn)有的超聲理療儀大多操作繁雜，沒有專家療方功能，治療頻率多為單一且固定 的1MHz或3MHz，輸出聲功率在2W/cm2以內(nèi)，單一治療頭，治療頭有效面積比較小。偶見雙 頻雙治療頭的理療儀，其1MHz和3MHz治療頭的有效治療面積相差較大，輸出聲功率較小， 不具備自動頻率跟蹤功能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種智能雙頻或多頻率的超聲 理療儀，該智能超聲理療儀可以有效避免現(xiàn)有技術(shù)中的缺點。
[0008] 為了解決上述技術(shù)問題，實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)： 一種智能超聲理療儀，包括供電模塊、人機交互模塊、主控模塊、DDS模塊、功放模塊、治 療頭模塊、頻率跟蹤模塊，和/或溫度控制模塊； 所述供電模塊包括一 220V交流轉(zhuǎn)直流15V電源模塊，所述220V交流轉(zhuǎn)直流15V電源模 塊分別連接有一電平轉(zhuǎn)換模塊和推挽功放電路；220V交流轉(zhuǎn)直流15V電源模塊將交流220V 轉(zhuǎn)換成直流15V用于給推挽功放電路提供電源；電平轉(zhuǎn)換模塊，將直流15V電壓轉(zhuǎn)換為主控 模塊和人機交互模塊所需的各種電壓。在另一實施方式中，供電模塊可包括可充電的聚合 物電池。
[0009] 所述人機交互模塊包括觸摸屏和狀態(tài)顯示燈；通過觸摸屏可以設(shè)定各種治療參 數(shù)，同時還可以調(diào)用專家療方功能，操作方便、直觀、簡潔；狀態(tài)指示燈用于實時顯示理療儀 的運行狀態(tài)。
[0010] 所述主控模塊包括一微處理器，所述微處理器連接有一 DDS電路、占空比調(diào)節(jié)電 路、數(shù)字電位計、頻率切換與匹配電路、相位差檢測電路、溫度采樣電路和過溫保護電路；微 處理器主要根據(jù)用戶設(shè)定的治療參數(shù)，在設(shè)備的總體技術(shù)指標范圍內(nèi)，控制超聲治療頭模 塊輸出滿足要求的超聲波信號，并使其穩(wěn)定、可靠地工作； 所述DDS模塊包括一 DDS發(fā)生電路，所述DDS發(fā)生電路的輸出端連接一低通濾波電路， 所述低通濾波電路的輸出端連接一占空比調(diào)節(jié)電路，所述占空比調(diào)節(jié)電路與微處理器相 連；DDS發(fā)生電路用于產(chǎn)生原始的超聲激勵信號，采用直接數(shù)字頻率合成器實現(xiàn)，具有頻率 調(diào)整方便、分辨率高、頻率轉(zhuǎn)換時間短、輸出相位連續(xù)、全數(shù)字化和控制方便等優(yōu)點；低通濾 波電路用于濾除DDS發(fā)生電路輸出的諧波干擾，諧波干擾主要來自參考時鐘，選擇7階巴特 沃茲低通濾波器，巴特沃茲濾波器在通頻帶內(nèi)具有最平坦的幅頻特性，且衰減速率比較快； 占空比調(diào)節(jié)電路用于控制輸出超聲波信號的占空比，微控制器通過控制占空比調(diào)節(jié)電路調(diào) 節(jié)超聲激勵信號的占空比，從而實現(xiàn)對輸出超聲信號占空比的控制。
[0011] 所述的功放模塊包括一級放大電路，所述一級放大電路的同相輸入端連接占空比 調(diào)節(jié)電路的輸出端，實現(xiàn)對占空比調(diào)制后的激勵信號進行初步放大；所述一級放大電路的 反相輸入端連接一數(shù)字電位計，通過調(diào)整接入反相端電阻的大小，控制輸出信號的大小，經(jīng) 過后續(xù)放大以最終實現(xiàn)對治療強度的控制，所述的數(shù)字電位計與微處理器相連，所述一級 放大電路的輸出端連接二級放大電路，所述二級放大電路輸出端連接一推挽功放電路；DDS 發(fā)生電路產(chǎn)生的激勵信號很微弱，需要經(jīng)過功率放大才能驅(qū)動超聲換能器；一級放大電路 實現(xiàn)對激勵信號的初步放大，二級放大電路對一級放大電路輸出進行進一步放大，輸出幾 W 功率，最終再通過推挽功放電路進行放大，輸出功率驅(qū)動信號，推動換能器工作；微控制器 通過控制一級功放的放大倍數(shù)(反相端接入電阻大小),來實現(xiàn)對輸出功率的調(diào)整。
[0012] 所述治療頭為一個或多個，優(yōu)選為2-8個，且具有吸附部件，用于將治療頭吸附在 治療部位。吸附部件為近似錐形的吸附罩，吸附區(qū)域可以為圓形或橢圓形。通過負壓作用 使超聲治療頭與治療部位密切接觸，并且可通過調(diào)節(jié)吸附力的大小來調(diào)控治療頭與人體的 作用壓力。
[0013] 每個超聲治療頭由2-5個超聲發(fā)射頭組合而成，且每個發(fā)射頭由主控模塊獨立控 制，每個發(fā)射頭的面積為1- 2cm2,。多個發(fā)射頭可組合成一字型、多邊形、十字交叉等形狀。
[0014] 所述治療頭模塊包括一頻率切換與匹配電路，所述頻率切換與匹配電路的輸入端 連接推挽功放電路的輸出端；所述頻率切換與匹配電路的輸入端還連接微處理器；所述頻 率切換與匹配電路的輸出端連接一換能器；頻率切換與匹配電路的作用有兩個：一是用于 實現(xiàn)多個中心頻率的切換，如lMHz、2MHz、3MHz ;二是阻抗匹配，使換能器工作在串聯(lián)諧振 純阻態(tài)，提高設(shè)備的效率；換能器用于將電能(超聲驅(qū)動信號）轉(zhuǎn)換成機械能(超聲波)輸出。
[0015] 所述治療頭上可以設(shè)置有回波傳感器，用以監(jiān)測超聲的傳輸聚焦深度，便于用戶 進行調(diào)試，進而選擇適當?shù)闹委燁l率。
[0016] 所述頻率跟蹤模塊包括一電流電壓采樣電路，所述電流電壓采樣電路的輸入端連 接換能器；所述電流電壓采樣電路的輸出端連接一相位差檢測電路，所述相位差檢測電路 的輸出端連接微控制器；電流電壓采樣電路用于獲取換能器中電壓和電流的相位大??；相 位差檢測電路用于判斷電壓電流信號的相位差，微控制器根據(jù)相位差的大小，調(diào)整頻率，從 而實現(xiàn)頻率的自動跟蹤。
[0017] 所述溫度控制模塊包括一溫度采樣電路，所述溫度采樣電路連接過溫保護電路和 微控制器；溫度采樣電路采用熱敏電阻，安裝在超聲治療頭模塊內(nèi)，靠近換能器，微處理器 采集溫度后，判斷是否超過設(shè)定的安全閾值，如果超溫，控制過溫保護電路切斷輸出，確保 使用者安全。
[0018] 所述的電平轉(zhuǎn)換模塊連接所述的微處理器，所述的220V交流轉(zhuǎn)直流15V電源模塊 連接推挽功放電路。
[0019] 所述觸摸屏和狀態(tài)指示燈分別連接在所述的微控制器上。
[0020] 專家控制模塊包括預(yù)先設(shè)置的專家療方，可通過人機交互模塊進行調(diào)用，專家療 方針對不同的疾病預(yù)設(shè)置不同的頻率或頻率組合、功率大小、治療時間參數(shù)。所述的專家 療方可對每個超聲發(fā)射頭的輸出頻率和功率進行不同的設(shè)置，以使得圍繞中心治療部位作 用的深度、截面、截面大小最優(yōu)化。如，針對所需治療的深度不同，超聲的頻率設(shè)置不同， 3. 5MHz頻率適合0.5cm左右的治療深度，2MHz頻率適合1.5cm左右的治療深度，1MHz頻 率適合2. 5 cm左右的治療深度。針對病灶部位的深度范圍，可設(shè)置不同發(fā)射頭采用不同頻 率的組合進行治療。治療截面大小配合不同發(fā)射頭的功率大小進行調(diào)節(jié)。
[0021] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果： (1)輸出超聲波可具有多個中心頻率，且在〇. 5-3. 5MHz范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，可輸出連續(xù) 波和脈沖波，脈沖波形占空比10-100%可調(diào)，多個治療頭輸出，使用方便；能夠產(chǎn)生多個中 心頻率的超聲激勵信號，且在0-3. 5MHz范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，可以輸出連續(xù)波形和脈沖波形， 脈沖波形占空比10-100%可調(diào)，治療時間0-30分鐘可調(diào)；（2)超聲治療頭有效輻射面積為 3-9 cm2,優(yōu)選為5cm2,有效輸出聲強<3W/cm2 ;輸出聲功率高，用戶可選擇范圍大；超聲治 療頭具有多個，可進行多個部位同時治療；（3)具有頻率自動跟蹤功能，使換能器始終工作 在諧振點附近，提高設(shè)備效率和使用者舒適度；(4)在線溫度監(jiān)測，過溫保護功能；根據(jù) 使用對象的不同，可以對溫度安全閾值進行微調(diào)，提高治療效果；（5)具有專家療方功能， 采用觸摸屏進行人機交互，簡單、方便、直觀。
[0022] 上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段， 并可依照說明書的內(nèi)容予以實施，以下以本發(fā)明的較佳實施例并配合附圖詳細說明如后。 本發(fā)明的【具體實施方式】由以下實施例及其附圖詳細給出。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023] 此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本發(fā) 明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中： 圖1為本發(fā)明的總體框架圖。
[0024] 圖2為本發(fā)明的專家控制模塊結(jié)構(gòu)圖。
[0025] 圖3為本發(fā)明的DDS模塊的電路原理圖。
[0026] 圖4為本發(fā)明的功放模塊的電路原理圖。
[0027] 圖5為本發(fā)明的治療頭模塊的電路原理圖。
[0028] 圖6為本發(fā)明的頻率跟蹤模塊的電路原理圖。
[0029] 圖7為本發(fā)明的頻率跟蹤模塊的電路原理圖。

【具體實施方式】
[0030] 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的技術(shù)實施過程做進一步說明。
[0031] 實施例1 : 參見圖1所示，一種智能雙頻超聲理療儀，包括供電模塊1、人機交互模塊2、主控模塊 3、DDS模塊4、功放模塊5、治療頭模塊6、頻率跟蹤模塊7和溫度控制模塊8。所述供電模 塊1包括一 220V交流轉(zhuǎn)直流15V電源模塊101，所述220V交流轉(zhuǎn)直流15V電源模塊101連 接有一電平轉(zhuǎn)換模塊102 ;220V交流轉(zhuǎn)直流15V電源模塊101將交流220V轉(zhuǎn)換成直流15V 用于給推挽功放電路503提供電源；電平轉(zhuǎn)換模塊102,將直流15V電壓轉(zhuǎn)換為主控模塊3 和人機交互模塊2所需的各種電壓。
[0032] 所述人機交互模塊2包括觸摸屏201和狀態(tài)顯示燈202 ;通過觸摸屏201可以設(shè) 定各種治療參數(shù)，例如治療時間、治療頻率、治療強度和占空比等；同時還可以調(diào)用專家療 方功能，操作方便、直觀、簡潔；狀態(tài)指示燈202用于實時顯示理療儀的運行狀態(tài)。
[0033] 所述主控模塊3包括一微處理器301，所述微處理器301連接有一 DDS電路401、 占空比調(diào)節(jié)電路403、數(shù)字電位計504、頻率切換與匹配電路601、相位差檢測電路702、溫度 采樣電路801和過溫保護電路802 ;微處理器主要根據(jù)用戶設(shè)定的治療參數(shù)，在設(shè)備的總體 技術(shù)指標范圍內(nèi)，控制超聲治療頭模塊輸出滿足要求的超聲波信號，并使其穩(wěn)定、可靠地工 作。
[0034] 所述DDS模塊4包括一 DDS發(fā)生電路401，所述DDS發(fā)生電路401的輸出端連接一 低通濾波電路402,所述低通濾波電路402的輸出端連接一占空比調(diào)節(jié)電路403,所述占空 比調(diào)節(jié)電路與微處理器301相連；DDS發(fā)生電路401用于產(chǎn)生原始的超聲激勵信號，采用直 接數(shù)字頻率合成器實現(xiàn)，具有頻率調(diào)整方便、分辨率高、頻率轉(zhuǎn)換時間短、輸出相位連續(xù)、全 數(shù)字化和控制方便等優(yōu)點；低通濾波電路402用于濾除DDS發(fā)生電路輸出的諧波干擾，諧波 干擾主要來自參考時鐘，選擇7階巴特沃茲低通濾波器，巴特沃茲濾波器在通頻帶內(nèi)具有 最平坦的幅頻特性，且衰減速率比較快；占空比調(diào)節(jié)電路403用于控制輸出超聲波信號的 占空比，微控制器301通過控制占空比調(diào)節(jié)電路403調(diào)節(jié)超聲激勵信號的占空比，從而實現(xiàn) 對輸出超聲信號占空比的控制。
[0035] 所述的功放模塊5包括一級放大電路501，所述一級放大電路的同相輸入端連接 占空比調(diào)節(jié)電路403的輸出端，實現(xiàn)對占空比調(diào)制后的激勵信號進行初步放大；所述一級 放大電路的反相輸入端連接一數(shù)字電位計504,通過調(diào)整接入反相端電阻的大小，控制輸出 信號的大小，經(jīng)過后續(xù)放大以最終實現(xiàn)對治療強度的控制，所述的數(shù)字電位計504與微處 理器相連301，所述一級放大電路的輸出端連接二級放大電路502,所述二級放大電路502 輸出端連接一推挽功放電路503 ;DDS發(fā)生電路401產(chǎn)生的激勵信號很微弱，需要經(jīng)過功率 放大才能驅(qū)動超聲換能器；一級放大電路501實現(xiàn)對激勵信號的初步放大，二級放大電路 502對一級放大電路輸出進行進一步放大，輸出幾 W功率，最終再通過推挽功放電路503進 行放大，輸出功率驅(qū)動信號，推動換能器工作；微控制器301通過控制一級功放的放大倍數(shù) (反相端接入電阻大小)，來實現(xiàn)對輸出功率的調(diào)整。
[0036] 所述治療頭模塊6包括一頻率切換與匹配電路601，所述頻率切換與匹配電路601 的輸入端連接推挽功放電路503的輸出端；所述頻率切換與匹配電路的輸入端還連接微處 理器301 ;所述頻率切換與匹配電路601的輸出端連接一換能器602 ;頻率切換與匹配電路 601的作用有兩個：一是用于實現(xiàn)多個中心頻率的切換；二是阻抗匹配，使換能器602工作 在串聯(lián)諧振純阻態(tài)，提高設(shè)備的效率；換能器602用于將電能(超聲驅(qū)動信號）轉(zhuǎn)換成機械 能(超聲波）輸出。
[0037] 所述頻率跟蹤模塊7包括一電流電壓采樣電路701，所述電流電壓采樣電路701的 輸入端連接換能器602 ;所述電流電壓采樣電路701的輸出端連接一相位差檢測電路702， 所述相位差檢測電路702的輸出端連接微控制器301 ;電流電壓采樣電路701用于獲取換 能器中電壓和電流的相位大??；相位差檢測電路702用于判斷電壓電流信號的相位差，微 控制器301根據(jù)相位差的大小，調(diào)整頻率，從而實現(xiàn)頻率的自動跟蹤。
[0038] 所述溫度控制模塊8包括一溫度采樣電路801，所述溫度采樣電路801連接過溫保 護電路802和微控制器301 ;溫度采樣電路801采用熱敏電阻，安裝在超聲治療頭模塊內(nèi)， 靠近換能器，微處理器采集溫度后，判斷是否超過設(shè)定的安全閾值，如果超溫，控制過溫保 護電路802切斷輸出，確保使用者安全。
[0039] 所述的電平轉(zhuǎn)換模塊102連接所述的微處理器301，所述的220V交流轉(zhuǎn)直流15V 電源模塊101連接推挽功放電路503。
[0040] 所述觸摸屏201和狀態(tài)指示燈202分別連接在所述的微控制器301上。
[0041] 具體的： 人機交互模塊2中，觸摸屏201包括用戶參數(shù)的輸入和顯示，采用串口真彩屏，用微處 理器301的串口來控制；狀態(tài)指示燈202主要用來實時顯示設(shè)備的運行狀態(tài)，通過微處理器 301的I/O控制。
[0042] 主控模塊3中，微處理器301采用ST公司的基于ARM核心的32位微處理器 STM32F103芯片，最高72MHz工作頻率，其內(nèi)置2個12位模/數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D，2個12位數(shù)/ 模轉(zhuǎn)換器D/A，多達7個定時器，具有SPI、USB、CAN、IIC、USART等通信接口。微處理器301 主要根據(jù)用戶設(shè)定的治療參數(shù)，在設(shè)備的總體技術(shù)指標范圍內(nèi)，控制超聲治療頭模塊輸出 滿足要求的超聲波信號，并使其穩(wěn)定、可靠地工作。
[0043] 供電模塊1中，采用賽思德隔離電源SAS100-15-K，功率100W，輸入交流電壓范圍 165-265VAC，輸出直流15V電壓信號，給推挽功放模塊和電平轉(zhuǎn)換模塊提供電源；電平轉(zhuǎn)換 模塊采用多個 DC-DC 模塊，分別完成 DC15V-DC12V、DC12V-±9V, DC9V-DC5V, DC5V-DC3. 3V 等 電平的轉(zhuǎn)換。
[0044] 圖2顯示了本發(fā)明的專家控制模塊結(jié)構(gòu)，專家控制模塊包括預(yù)先設(shè)置的專家療 方，可通過人機交互模塊進行調(diào)用，專家療方針對不同的疾病預(yù)設(shè)置不同的頻率或頻率組 合、功率大小、治療時間參數(shù)。所述專家療方可是預(yù)先保存在本地存儲器的，也可以由用戶 通過人機交互模塊進行配置后保存，或經(jīng)過遠程網(wǎng)絡(luò)下載保存到本地。所述的專家療方可 對每個超聲發(fā)射頭的輸出頻率和功率進行不同的設(shè)置，以使得圍繞中心治療部位作用的深 度、截面、截面大小最優(yōu)化。
[0045] 實施例2 : 參見附圖3,微處理器控制DDS集成芯片產(chǎn)生超聲激勵信號，DDS集成芯片采用AD公司 的AD9851，輸出頻率最高180MHz，可以產(chǎn)生正弦波、方波和三角波等輸出信號，功耗低。通 過串行總線連接微處理器，采用50MHz有源晶振作為參考時鐘，輸出的正弦波激勵信號通 過R、L、C組成的低通濾波電路；濾除諧波干擾后的信號進入占空比調(diào)節(jié)電路；占空比調(diào)節(jié) 電路由高速模擬開關(guān)構(gòu)成，微處理器通過調(diào)節(jié)輸入B端信號的占空比實現(xiàn)對激勵信號占空 比的控制：B端高電平時，fout=fin; B端低電平時，fout=GND(OV)，在一個固定周期內(nèi)，調(diào)節(jié) 高低電平的時間，即實現(xiàn)了對激勵信號占空比的控制。
[0046] 實施例3 : 參見附圖4,功放模塊中，U4組成一級放大電路，激勵信號由同相端輸入，構(gòu)成同相比 例放大電路，放大倍數(shù)由數(shù)字電位計的輸出阻值與R3的比值確定，微處理器通過調(diào)節(jié)數(shù)字 電位計輸出阻值的大小，從而控制輸出電壓的大小，進一步實現(xiàn)對輸出功率的控制；U4輸 出的功率在1W左右；C5為耦合電容；Q3構(gòu)成二級放大電路，R4、R5通過分壓后構(gòu)成偏置電 路，R6、C6作用是反饋補償，Q3放大后輸出功率達到5W左右，通過變壓器T1耦合到推挽功 放電路；V_setl、V_set2用來設(shè)置Ql、Q2的靜態(tài)工作電流，其大小在0-6V可調(diào)，Ql、Q2為 功率M0S管，T2為輸出變壓器，L4為扼流線圈，濾除高頻對直流電源的影響。
[0047] 實施例4 : 參見附圖5，U6為頻率切換繼電器，微處理器根據(jù)用戶的參數(shù)設(shè)置，控制U6輸出不同 中心頻率，（如1MHz或者3MHz)的超聲驅(qū)動信號；匹配電路的作用是提高系統(tǒng)的效率。換 能器發(fā)生串聯(lián)諧振時，電路總阻抗不是純阻態(tài)；匹配電路一方面加入匹配電感或電容使電 路呈純阻態(tài)，此時換能器的阻抗最??；把超聲驅(qū)動電路看做一個電源，換能器作為負載，由 電路理論知識可知：當電源內(nèi)阻等于負載阻抗時，負載獲得的功率最大。匹配電路另一方面 即是進行阻抗變換，使得換能器能夠獲得最大的功率輸人，次功能由變壓器T2實現(xiàn)。根據(jù) 治療頭的數(shù)量設(shè)置，U6可以有多個頻率輸出模塊。
[0048] 實施例5 : 參見附圖6和7。圖6為電壓、電流采樣的原理圖。采樣電路既不能影響原來的主電 路，又要能準確采集所需信號，并盡量保證信號不失真。電壓采樣是在高頻功率變壓器T2 的磁心上另饒一組繞組，繞組兩端接可調(diào)電位器RV，已調(diào)整輸出的采樣電壓大??；電流 采樣可由電阻、霍爾電流傳感器或電流互感器來實現(xiàn)。電阻由于直接與換能器串聯(lián)，其阻 值過大時會產(chǎn)生額外的功率損耗及壓降，而阻值過小則會使信號太弱，因此設(shè)計比較麻 煩；霍爾電流傳感器精度比較高，但成本很高，且應(yīng)用頻率較低；本發(fā)明采用電流互感器進 行電流采樣，電流互感器T3串聯(lián)在超聲驅(qū)動信號和換能器之間，功率電阻Ri將電流信號轉(zhuǎn) 換為電壓信號輸出。
[0049] 參見圖7所示，兩個運放U7、U8組成的兩個過零比較器，將輸入的同頻率的采樣 電流、采樣電壓信號整定成為同周期的方波信號；U9、U10是兩個反相器，提高過零比較器 輸出方波的前后沿陡度；U11為D觸發(fā)器，整定后的電流、電壓方波信號分別輸入到D觸發(fā) 器的D端和CLK端，若電壓超前電流，則D觸發(fā)器的Q端輸出電平Sig_hl為邏輯"0";若電 流超前電壓，則D觸發(fā)器的Q端輸出Sig_hl電平為邏輯"1"； D觸發(fā)器的Q端輸出電平 Sig_hl輸入到微處理器，作為微處理器控制時增加或減小頻率的依據(jù)。兩個方波信號同時 也輸入到與門U12,得到體現(xiàn)相位差的脈寬信號輸出Sig_ph，若電壓和電流相位相同，則該 脈寬信號Sig_ph的占空比為50% ;如果二者存在相位差，則輸出的脈寬信號Sig_ph的占空 比必然小于為50%，這個輸出的占空比Sig_ph即反映了電流、電壓相位差的大小，Sig_ph 信號也輸入到微處理器，這樣微處理器通過不斷掃描Sig_hl、Sig_ph信號，根據(jù)信號的占 空比大小和電流的超前或滯后關(guān)系通過運算產(chǎn)生DDS發(fā)生器的頻率增量，從而調(diào)整超聲激 勵信號的頻率，實現(xiàn)頻率的自動跟蹤，使得換能器始終工作在諧振狀態(tài)，提高系統(tǒng)的效率。 [0050] 以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技 術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修 改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種基于超聲理療儀的專家系統(tǒng)，其特征在于：包括超聲治療儀和專家控制模塊， 其中，超聲治療儀包括供電模塊（1)、人機交互模塊（2 )、主控模塊（3 )、DDS模塊（4 )、功放模 塊（5 )、治療頭模塊（6 )、頻率跟蹤模塊（7 )。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于超聲理療儀的專家系統(tǒng)，其特征在于：所述的專家控制 模塊包括預(yù)先設(shè)置的專家療方，可通過人機交互模塊（2 )進行調(diào)用，專家療方針對不同的疾 病預(yù)設(shè)置不同的頻率或頻率組合、功率大小、治療時間參數(shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于超聲理療儀的專家系統(tǒng)，其特征在于：所述治療頭模 塊（6)包括一頻率切換與匹配電路（601)，所述頻率切換與匹配電路（601)的輸入端連接 推挽功放電路（503)的輸出端；所述頻率切換與匹配電路（601)的輸入端還連接微處理器 (301);所述頻率切換與匹配電路（601)的輸出端連接一換能器（602)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的基于超聲理療儀的專家系統(tǒng)，其特征在于：治療頭模塊（6) 具有多個治療頭，且具有吸附結(jié)構(gòu)，治療頭的吸附部件為近似錐形的吸附罩。
5. 每個超聲治療頭由2-5個超聲發(fā)射頭組合而成，且每個發(fā)射頭由主控模塊獨立控 制。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于超聲理療儀的專家系統(tǒng)，其特征在于：所述的專家療方 可對每個超聲發(fā)射頭的輸出頻率和功率進行不同的設(shè)置，以使得圍繞中心治療部位作用的 深度、截面、截面大小最優(yōu)化。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于超聲理療儀的專家系統(tǒng)，其特征在于：該治療儀器可輸 出具有多個中心頻率的超聲波，且在〇. 5-3. 5MHz范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，用于器質(zhì)性心血管病患 者、運動創(chuàng)傷性患者的治療。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6任一項所述的便攜式可穿戴的超聲理療儀，其特征在于：超聲治療 頭有效輻射面積為3-9 cm2,有效輸出聲強< 3W/cm2。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7任一項所述的便攜式可穿戴的超聲理療儀，其特征在于：治療頭上 設(shè)置有回波傳感器，用以監(jiān)測超聲的聚焦深度。
10. 根據(jù)權(quán)利要求5-8所述的基于超聲理療儀的專家系統(tǒng)，其特征在于：所述頻率跟蹤 模塊（7 )包括一電流電壓采樣電路（701 )，所述電流電壓采樣電路（701)的輸入端連接換能 器（602)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于超聲理療儀的專家系統(tǒng)，其特征在于：所述電流電壓采 樣電路（701)的輸出端連接一相位差檢測電路（702)，所述相位差檢測電路（702)的輸出 端連接微控制器（301)，微控制器根據(jù)相位差的大小，調(diào)整頻率，從而實現(xiàn)頻率的自動跟蹤。
【文檔編號】A61N7/00GK104208822SQ201410174886
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年4月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月28日
【發(fā)明者】鄭陳琪, 楊杰, 顧華東, 陳瑞濤 申請人:中國科學院蘇州生物醫(yī)學工程技術(shù)研究所