新型微波治療儀的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種新型微波治療儀，包括計算機系統1，所述計算機系統1與MCU控制系統2電氣連接，所述MCU控制系統2分別與可調高壓電源3和溫度測量電路4電氣連接，所述可調高壓電源3與微波源5電氣連接，所述微波源5與微波輸出系統電氣連接。本實用新型的有益效果是，性能穩定，安全系數高。
【專利說明】新型微波治療儀

【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及微波治療技術應用領域，特別是一種新型微波治療儀。

【背景技術】
[0002] 微波治療機的工作原理是，當微波作用于肌體組織時，引起組織細胞中離子、水分 子和偶極子的高頻震蕩，當微波能量低時，產熱低、并增強局部血液循環，加快局部代謝，增 強局部免疫能力，因此能有效地改善局部血液循環，促進水腫吸收，消炎止痛。當微波能量 高時，產熱高，可使蛋白質變性、凝固、壞死，此時微波具有燒灼、切割的作用。在手術中微波 治療以其優越的止血效果，先進的作用原理，微小的組織損傷（無炭化）而成為取代電灼冷 凍、激光的新技術。
[0003] 伴隨微波技術的迅速發展，微波治療機的安全性也越來越受到重視，高電磁兼容 性的微波治療機將成為一個非常重要的發展方向。因此，高標準的電磁兼容性設計，提高器 件和儀器的穩定性和可靠性是目前提高微波治療機性能的關鍵技術之一。
[0004] 在微波治療過程中，溫度和電源輸出功率是兩大關鍵因素，決定著治療的效果，因 此溫度的精確測量和電源的穩定輸出是保證治療儀性能的關鍵技術。而在微波電磁場的強 干擾下，測溫精度和電路系統設計的電磁兼容性都會受到直接影響，無法保證微波治療儀 的功率輸出的穩定性和可靠性。 實用新型內容
[0005] 本實用新型的目的是為了解決上述問題，設計了一種新型微波治療儀。
[0006] 實現上述目的本實用新型的技術方案為，一種新型微波治療儀，包括計算機系統 1，所述計算機系統1與MCU控制系統2電氣連接，所述MCU控制系統2分別與可調高壓電 源3和溫度測量電路4電氣連接，所述可調高壓電源3與微波源5電氣連接，所述微波源5 與微波輸出系統電氣連接。
[0007] 所述可調高壓電源3為開關電源。
[0008] 所述微波源5為連續波磁控管，所述連續波磁控管內的永久性磁鐵經過退磁處理 降低了其磁場強度。
[0009] 所述微波發射系統是由一段與連續波磁控管連接的過極限波導6、與過極限波導 6連接的同軸電纜7以及與同軸電纜7連接的微波輻射器8三部分構成的。
[0010] 所述溫度測量電路4是由熱電偶溫度傳感器及其配屬電路共同構成的。
[0011] 所述MCU控制系統2是有MCU控制芯片及其配屬電路共同構成的。
[0012] 利用本實用新型的技術方案制作的新型微波治療儀，可有效避免測溫精度和電源 輸出功率的穩定性受到微波電磁場的強干擾，使得微波電磁場的強干擾不會影響微波治療 儀的性能，使得微波治療儀的穩定性和可靠性得到保證。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013] 圖1是本實用新型所述新型微波治療儀的結構示意圖；
[0014] 圖2是本實用新型所述開關電源的電路圖；
[0015] 圖中，1、計算機系統；2、MCU控制系統；3、可調高壓電源；4、溫度測量電路；5、微波 源；6、過極限電導；7、同軸電纜；8、微波輻射器。

【具體實施方式】
[0016] 下面結合附圖對本實用新型進行具體描述，如圖1是本實用新型所述新型微波治 療儀的結構示意圖，如圖所示，一種新型微波治療儀，包括計算機系統1，所述計算機系統1 與MCU控制系統2電氣連接，所述MCU控制系統2分別與可調高壓電源3和溫度測量電路 4電氣連接，所述可調高壓電源3與微波源5電氣連接，所述微波源5與微波輸出系統電氣 連接。其中，所述可調高壓電源3為開關電源；所述微波源5為連續波磁控管，所述連續波 磁控管內的永久性磁鐵經過退磁處理降低了其磁場強度；所述微波發射系統是由一段與連 續波磁控管連接的過極限波導6、與過極限波導6連接的同軸電纜7以及與同軸電纜7連接 的微波輻射器8三部分構成的；所述溫度測量電路4是由熱電偶溫度傳感器及其配屬電路 共同構成的；所述MCU控制系統2是有MCU控制芯片及其配屬電路共同構成的。
[0017] 在本技術方案中，微波源（即磁控管）輸出一定功率的微波，通過與其連接的一段 過極限波導把微波I禹合到同軸電纜，由同軸電纜傳輸給微波福射器，福射器發出的微波場 作用在人體病灶上，產生熱量，使病灶不斷升溫。治療儀的溫度測量電路可通過人體病灶區 的溫度傳感器實時的采集人體病灶的溫度信號，并傳輸給MCU控制系統，以方便MCU控制系 統進行功率和溫度控制，所述人體病灶區的溫度傳感器采用熱電偶溫度傳感器。
[0018] 在本技術方案中，對治療儀功率的調節是通過改變可調高壓電源的輸出電流來實 現的，可調高壓電源給磁控管提供工作電壓和燈絲電壓，磁控管必須達到啟振電壓時才能 輸出微波。微波治療機的功率控制、定時、開機預熱控制以及與計算機系統通信和數據交換 功能是由MCU控制系統來控制的，它把采集到的溫度、功率等數據傳輸給計算機系統進行 分析，計算機系統可以向MCU控制系統發出指令，控制儀器的運行，同時可進行病例分析、 管理等功能，為醫生的治療提供幫助。
[0019] 在本技術方案中，可調高壓電源是微波治療機的關鍵部分，它直接決定著整機的 性能。本技術方案中采用的可調高壓電源為開關電源。微波熱療時，微波輸出功率一般在 IOW?80W之間，因此所需的電源輸出功率不高。但要求電源輸出要有穩定的輸出電流，因 此，我們設計的可調高壓電源主變換器基于把電網輸入電壓經過穩壓和降壓，并為開關電 源主變換器提供穩定的直流電源，從而為主變換器輸出的穩定和可靠的工作提供良好的條 件。把輔助電源也設計為開關電源，從而去掉工頻變壓器，得到穩定的輸出。基于微波熱療 和磁控管工作要求可設定電源參數如下：
[0020] >輸出最大功率：100W
[0021] >效率：70%以上
[0022] >輸出峰值高壓：2000V
[0023] >高壓輸出電流：0?IOOmA
[0024] >變換器輸入電壓：DC320V
[0025] 在本技術方案中，微波源就是指磁控管，磁控管是一種微波電子管，在結構上，管 子本身與振蕩回路融為一體，因此，磁控管自身就是一個微波振蕩器；在原理上，它利用外 加穩恒磁場對管內電子運動的影響，因此，磁控管在本質上是一個置于磁場中的真空二極 管。本技術方案選擇的磁控管是連續波磁控管，管子工作時所加的陽極電壓為直流高壓，產 生的微波是連續波。在實際應用過程中，可通過減小磁控管永久磁鐵的磁感應強度來減小 磁控管的工作電壓，為了達到上述目的必須對磁控管的永久磁鐵進行了退磁處理，降低其 磁感應強度。退磁方法采用交流退磁方法，利用反向磁場使永久磁鐵的剩磁降低，從而使永 磁鐵剩磁降低。
[0026] 在本技術方案中，溫度測量系統選用了以熱電偶溫度傳感器為中心的測溫電路， 它具有測量精確可靠、結構簡單牢固、使用方便、價格低廉等特點。微波熱療時測溫范圍一 般在零到幾十攝氏度之間，在此范圍內熱電偶的熱電勢和熱電勢率應足夠大，對溫度應成 單值關系，并且最好是線性的，熱電特性的穩定性、均勻性和復現性要好，熱傳導小。我們選 用的鎳鉻-鎳硅K型熱電偶的熱電勢率平均為40uV/°C。該熱電偶穩定性、復現性、線性度 較好。過去常用銅-康銅熱電偶，而鎳鉻-鎳硅的熱傳導系數明顯低于銅-康銅的熱傳導 系數，也容易購買，因此更適用于微波熱療測溫。
[0027] 熱電偶是由金屬材料制成，在微波場中會受到干擾，引起很大的測量誤差，因此必 須對熱電偶進行改進，使其具有抗微波干擾的能力，能夠精確的測量。為了解決上述問題設 計了具有雙層屏蔽的熱電偶，可以有效的抑制微波的干擾。
[0028] 我們在實驗中采用的微波輻射器的最大輻射方向與螺旋軸線垂直，對熱電偶設計 絕緣型的雙層屏蔽體來屏蔽微波的干擾。改進型的熱電偶的每層屏蔽層都使電磁波受到衰 減，再者外屏蔽層對電磁波的反射和內屏蔽層的反射作用使外界環境的電磁干擾受到很大 的消弱，因此絕緣型的雙層屏蔽熱電偶可以屏蔽電磁波干擾，可通過后面的實驗得到驗證， 同時可以看出兩層屏蔽比一層有更好的屏蔽效果。
[0029] 在本技術方案中，磁控管（微波源）正常工作時需要給燈絲供電，同時給管子的陰 極和陽極提供負高壓，因此電源要兩路輸出，根據開關電源的設計要求，可采用PWM單端反 激型電源拓撲結構的變壓器型開關電源，如圖2所示，當開關管Ql導通時，與二極管Dl連 接的變壓器輸出端為負，Dl截止，Ql截止時Dl導通，對負載供電。反激型開關電源電路結 構簡單、成本低、可靠性高、穩壓穩流范圍寬。。
[0030] 上述技術方案僅體現了本實用新型技術方案的優選技術方案，本【技術領域】的技術 人員對其中某些部分所可能做出的一些變動均體現了本實用新型的原理，屬于本實用新型 的保護范圍之內。
【權利要求】
1. 一種新型微波治療儀，包括計算機系統（1)，其特征在于，所述計算機系統（1)與MCU 控制系統（2)電氣連接，所述MCU控制系統（2)分別與可調高壓電源（3)和溫度測量電路 (4)電氣連接，所述可調高壓電源（3)與微波源（5)電氣連接，所述微波源（5)與微波輸出 系統電氣連接。
2. 根據權利要求1所述的新型微波治療儀，其特征在于，所述可調高壓電源（3)為開關 電源。
3. 根據權利要求1所述的新型微波治療儀，其特征在于，所述微波源（5)為連續波磁控 管，所述連續波磁控管內的永久性磁鐵經過退磁處理降低了其磁場強度。
4. 根據權利要求1所述的新型微波治療儀，其特征在于，所述微波發射系統是由一段 與連續波磁控管連接的過極限波導（6)、與過極限波導（6)連接的同軸電纜（7)以及與同軸 電纜（7)連接的微波輻射器（8)三部分構成的。
5. 根據權利要求1所述的新型微波治療儀，其特征在于，所述溫度測量電路（4)是由熱 電偶溫度傳感器及其配屬電路共同構成的。
6. 根據權利要求1所述的新型微波治療儀，其特征在于，所述MCU控制系統（2)是有 MCU控制芯片及其配屬電路共同構成的。
【文檔編號】A61B18/18GK204134051SQ201420444724
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年8月8日 優先權日:2014年8月8日
【發明者】牛大衛 申請人:天津脈赫醫療科技有限公司