CN1020255C

CN1020255C - 具有稳定功率输出的微波治疗机

Info

Publication number: CN1020255C
Application number: CN 90104294
Authority: CN
Inventors: 潘慧泉; 柴玉瑛
Original assignee: Tianjin University
Current assignee: Tianjin University
Priority date: 1990-06-13
Filing date: 1990-06-13
Publication date: 1993-04-14
Anticipated expiration: 2005-06-13
Also published as: CN1057201A

Abstract

本发明属于医用微波技术。

本发明解决了微波治疗机输出功率稳定的技术问题。该微波治疗机是在磁控管供电回路中串接取样电阻或采样变压器；或者由微波检波器采集微波变化信息，经负反馈放大及控制电路对磁控管供电回路阳极电流进行控制和稳定。

该微波治疗机配备了多项检测指示和保护电路，确保该机正常工作。并以声、光双重方式显示微波治疗机的工作状态。该机配备多种类型的体表和体腔辐射器用于治疗各种疾病。

Description

本发明属医用微波治疗机技术。

近年来临床医学采用微波理疗技术越来越被人们广泛重视，许多微波理疗仪器在各个医疗门诊和病房为患者解除疾患痛苦，医治各种急慢性炎症、软组织损伤、伤口愈合等常见多发病，成为临床医学不可缺少的手段之一。

文件CN87103663微波内镜治疗仪，叙述了由磁控管振荡器提供微波功率，用调压器调整磁控管高压变压器的初级电压方法来控制磁控管的微波功率输出的大小，当磁控管阳极电流超过额定值时串接在磁控管阳极电路的过荷继电器切断高压电源，因此输出的微波功率是不稳定的。

文件DE030528微波辐射理疗的功率控制（POWER CONTROL FOR THERPEUTIC MICROWAVE IRRDDIATOR）中微波功率的控制是由微波衰减器，匹配器，耦合器组成。通过微波功率仪检测出输出功率的变化，用以调节衰减器使微波功率的输出达到所要求的指标。该功率调整方案对于临床医学使用的大功率微波，衰减器制作技术难度大造价成本高，功率传输效率低、稳定性差。

本发明目的是：临床医学采用微波治疗时，特别体腔微波辐射治疗，要求微波输出功率稳定，由于各种外界因素导致磁控管阳极电压变化都会引起微波输出功率的波动，造成体腔治疗时体腔内粘膜的烧伤，故解决微波治疗机的输出功率稳定是医学临床急需的技术问题，也是本发明的目的所在。

本发明的微波治疗机由三大部分组成，如图1所示，磁控管振荡器（1），高低压电源和控制及保护电路（2），辐射器（3）。

1.磁控管振荡器（1）由微波磁控管产生微波振荡，经同轴电缆线把微波输送到辐射器进行微波辐射。

2.高低压电源、控制及保护电路（2）由五部分组成，它采用集成、数字化电路来保证仪器的可靠性，这五部分的内容分别为：

A.磁控管强制风冷及电源供电欠压过压保护电路。磁控管风冷及供电电压状况对磁控管正常工作以及寿命影响极大，保护电路是根据风扇正常转动扇叶遮光的频率转换成电压值去控制相应的控制电路，在电源供电电压超过220V±10%和强制风冷工作不正常，治疗机自动切断磁控管阳极供电电源并给出显示。

B.磁控管高低压电源及灯丝预热延时电路：它供给磁控管阴极直流高压和灯丝加热的低电压，为了保证磁控管的正常工作，其灯丝必须预热一分钟后再施加高压，我们采用数字式电子计时减计数显示的电子延时电路，当达到预热时间后继电器吸合。

C.微波输出功率控制及稳定电路。我们采用三种稳定微波治疗机中的磁控管阳极电流的措施，使微波功率输出的稳定，这部分是本发明的核心我们将详细地论述。

D.时间控制电路。根据临床需要我们预先设定治疗时间，当治疗到时后，将自动切断微波电源，为了使用方便我们采用了减计数时间显示。

E.音响和显示电路。用于提供显示微波治疗机的工作状态。

3.辐射器（3）。我们设计了体表和体腔式辐射器，可用于不同的疾病的治疗。

为了获得稳定的微波功率输出，本发明提出了三种稳定微波治疗机中的磁控管阳极电流的技术方案：

第一种技术方案是在磁控管阳极电流回路上串接取样电阻（30），如图2所示，当磁控管阳极电流有扰动，则在取样电阻（30）上产生相应的电压变化，经负反馈放大及控制电路去控制磁控管阳极电流稳定。

第二种技术方案是把磁控管供电回路的电流变化时所激发的磁场去激励一线圈，则在线圈内产生感应电动势，把该电动势经负反馈放大及控制电路去控制磁控管阳极电流稳定。这种技术方案可采用两种方式，其一是采样变压器（4）的初级串接在磁控管供电回路上，如图3所示，当磁控管阳极电流有扰动，则在采样变压器（4）的次级产生相应的感应电动势，把该电动势经负反馈放大及控制电路去控制磁控管阳极电流稳定;其二是磁控管供电回路从螺绕环线圈（5）中心穿过，如图4所示，当磁控管阳极电流有扰动，则在螺绕环线圈（5）的输出端产生相应的感应电动势，把该电动势经负反馈放大及控制电路去控制磁控管阳极电流稳定。

第三种技术方案是在磁控管的微波输出端连接定向耦合器（7），定向耦合器（7）的正向主传输端口（10）连接隔离器（8），隔离器（8）连接辐射器，定向耦合器（7）的定向耦合输出端口（11）连接检波器（9），由检波器（9）输出微波变化的信息经负反馈放大及控制电路后来稳定微波功率的输出。

上述三种技术方案均提到负反馈放大及控制电路，它是由反相放大电路（33）、比例积分电路（34）、触发电路（35）、变压器（24）、双向可控硅（15）构成，如图2所示，当取样电阻（30）或采样变压器（4）或螺绕环线圈（5）所得到磁控管供电回路电流变化信息，或者由检波器（9）输出的微波变化信息，经反相放大（33）后与微波功率控制电压（25）叠加，再经比例积分（34）后所得的电压去控制电源同步振荡触发电路（35），在电源电压过零后发出第一个脉冲，该脉冲把晶体三极管（14）导通。经变压器（24）耦合，使双向可控硅（15）导通，实现对双向可控硅（15）导通角的控制来改变高压变压器（23）高压输出的大小。我们从磁控管供电回路电流的变化情况看上述电路具有电流负反馈的特点，从而控制了磁控管供电回路的电流，稳定了微波输出功率。

本发明的微波治疗机采用了微波输出功率稳定电路，解决了对比文件CN87103663和DE030528中有关微波功率稳定输出的技术问题，文件DE030528是在微波传输中进行功率调整的，而我们的微波治疗机是采用控制磁控管阳极电流，简单易行，这种具有电流负反馈特点的微波输出功率稳定电路优于对比文件CN 87 103663中手动调节使微波功率输出稳定的技术措施，这对于病灶区域进行微波定量辐射治疗，提高临床疗效起重要的作用。

附图说明：

图1 微波治疗机的方框图。

图2 微波输出功率稳定电路原理图。

图3 用采样变压器去稳定微波功率输出的电路原理图。

图4 用螺绕环线圈采样示意图。

图5 用检波器采样去稳定微波功率输出的电路原理图。

实施例：

一.一台微波治疗机由三大部分组成：磁控管振荡器（1），高低压电源和控制及保护电路（2），辐射器（3），如图1所示。要使微波治疗机具有稳定功率输出可由图2的电路实现。该电路是在磁控管（20）阳极回路上串接了取样电阻器（30），把取样电阻器（30）上的电压（29）经反相放大电路（33）后与微波功率控制电压（25）叠加，经比例积分电路（34）作用后，控制电源同步振荡触发电路（35），通过调节晶体三极管（12）集电极电流大小，从而控制电容器（32）的充电时间，实现对双向可控硅（15）导通角的调整，来稳定磁控管的功率输出。下面就图2电路各器件位置连接关系及其作用叙述如下：图2中标号（28）处为全波整流后的直流脉动电压，经稳压管（16）、（17）削波为梯形波电压，这一电压在220V电源电压过零点时也降到零点，将此电压施加到晶体管（12）和单结晶体管（13）上，由晶体管（12）、单结晶体管（13）、电容器（32）、电阻器（31）等其它器件构成与电源同步振荡触发电路（35）。图2中标号（25）处为微波功率控制电压的输入端，调节该输入端（25）的电压，集成电路放大器（19）的输出端（27）电压相应变化，可改变晶体三极管（12）集电极电流，从而改变电容器（32）的充电时间，由于电容器（32）是在电源电压过零点时开始充电，达到单结晶体管（13）峰点电压时放电，在电阻器（31）上产生脉冲电压，经晶体管（14）和变压器（24）作用后，使双向可控硅（15）导通，所以电容器（32）的充电时间决定双向可控硅（15）导通角的大小，当导通角增大，磁控管（20）阳极电压就升高，微波功率则增大，反之，功率则减小。由于外界因素会引起了磁控管（20）输出功率的变化，我们在磁控管（20）阳极回路上串联取样电阻器（30），将磁控管（20）回路电流的变化在取样电阻（30）上产生的压降经集成电路放大器（18）等元件构成的反相放大电路（33）放大后得到反馈电压（26），把微波功率控制电压（25）和反馈电压（26）叠加后，经比例积分电路（34）作用后输出电压（27）可调节晶体三极管（12）集电极电流大小，从而可改变电容器（32）的充电时间，则可控制双向可控硅（15）导通角的大小。例如，当外界因素微波功率上升，流经取样电阻器（30）电流增大，则取样电阻（30）两端电压升高，经反相放大电路（33）后，与微波功率控制电压（25）叠加后输入给集成电路放大器（19）的电压下降，经比例积分电路（34）作用后集成电路放大器（19）输出端电压（27）上升，晶体三极管（12）集电极电流减小，对电容器（32）充电时间增长，则双向可控硅（15）导通角减小，变压器（23）输出端电压下降，故微波功率下降，显然把微波功率稳定住。

二.本实施例与实施例一基本相同，不同的是用变压器（4）作为采样器件，如图3所示，把变压器（4）的初级线圈串接在磁控管的阳极或阴极回路中，则次级线圈内产生感应电动势作为取样电压，来控制磁控管阳极电流的稳定，从而使微波功率稳定输出。同理，用一螺绕环线圈（5）作为采样器件，如图4所示，让磁控管供电回路（6）从螺绕环线圈（5）中心穿过，同样在螺绕环线圈（5）内感应出电动势，把螺绕环线圈（5）替换图3中的采样变压器（4）同样实现微波功率稳定输出。

三.本实施例与实施例一基本相同，不同的是在微波传输中提取微波变化的信息去控制微波功率的输出。如图5所示，磁控管（20）输出的功率经定向耦合器（7）的正向主传输端口（10）传输到隔离器（8），由隔离器（8）输送到辐射器，同时在定向耦合输出端口（11）取出与微波入射波成正比的微波信号，经检波器（9）得到的微波功率变化信息，将检波器（9）输出的信息输入到反相放大电路（33）进行放大，其它过程与实施例一相同。图5中的定向耦合器（7）、隔离器（8）、检波器（9）均为微波器件。这里隔离器（8）是防止由于辐射器负载变化对定向耦合器正常工作的干扰。

上述实施例涉及图2、图3、图5的图中标号（21）为磁控管灯丝电压施加处。

Claims

1、一种微波治疗机由磁控管振荡器(1)，高低压电源和控制及保护电路(2)，辐射器(3)组成，本发明的特征是在磁控管阳极电流回路上串接取样电阻(30)，将取样电阻(30)上的电压经负反馈放大及控制电路去控制磁控管阳极电流稳定。

2、根据权利要求1所说的微波治疗机，其特征是取样电阻（30）所得到磁控管供电回路电流变化信息，经反相放大（33）后与微波功率控制电压（25）叠加，再经比例积分（34）后所得的电压去控制电源同步振荡触发电路（35），在电源电压过零后发出第一个脉冲，该脉冲把晶体三极管（14）导通，经变压器（24）耦合，使双向可控硅（15）导通，实现对双向可控硅（15）导通角的控制来改变高压变压器（23）高压输出的大小。

3、一种微波治疗机由磁控管振荡器（1），高低压电源和控制及保护电路（2），辐射器（3）组成，本发明的特征是把磁控管供电回路的电流变化时所激发的磁场去激励一线圈，则在线圈内产生感应电动势，把该电动势经负反馈放大及控制电路去控制磁控管阳极电流稳定。

4、根据权利要求3所述的微波治疗机，其特征是采样变压器（4）的初级串接在磁控管供电回路上。

5、根据权利要求4所说的微波治疗机，其特征是采样变压器（4）所得到磁控管供电回路电流变化信息，经反相放大（33）后与微波功率控制电压（25）叠加，再经比例积分（34）后所得的电压去控制电源同步振荡触发电路（35），在电源电压过零后发出第一个脉冲，该脉冲把晶体三极管（14）导通，经变压器（24）耦合，使双向可控硅（15）导通，实现对双向可控硅（15）导通角的控制来改变高压变压器（23）高压输出的大小。

6、根据权利要求3所述的微波治疗机，其特征是磁控管供电回路从螺绕环线圈（5）中心穿过。

7、根据权利要求6所说的微波治疗机，其特征是螺绕环线圈（5）所得到磁控管供电回路电流变化信息，经反相放大（33）后与微波功率控制电压（25）叠加，再经比例积分（34）后所得的电压去控制电源同步振荡触发电路（35），在电源电压过零后发出第一个脉冲，该脉冲把晶体三极管（14）导通，经变压器（24）耦合，使双向可控硅（15）导通，实现对双向可控硅（15）导通角的控制来改变高压变压器（23）高压输出的大小。

8、一种微波治疗机由磁控管振荡器（1），高低压电源和控制及保护电路（2），辐射器（3）组成，本发明的特征是在磁控管的微波输出端连接定向耦合器（7），定向耦合器（7）的正向主传输端口（10）连接隔离器（8），隔离器（8）连接辐射器，定向耦合器（7）的定向耦合输出端口（11）连接检波器（9），由检波器（9）输出微波变化的信息经负反馈放大及控制电路后来稳定微波功率的输出：

9、根据权利要求8所说的微波治疗机，其特征是检波器（9）输出的微波变化信息，经反相放大（33）后与微波功率控制电压（25）叠加，再经比例积分（34）后所得的电压去控制电源同步振荡触发电路（35），在电源电压过零后发出第一个脉冲，该脉冲把晶体三极管（14）导通，经变压器（24）耦合，使双向可控硅（15）导通，实现对双向可控硅（15）导通角的控制来改变高压变压器（23）高压输出的大小。