CN106390298A - 一种高可靠性医用控制系统 - Google Patents

一种高可靠性医用控制系统 Download PDF

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Abstract

一种高可靠性医用控制系统，包括控制模块(1)、供电模块(2)、外围接口模块(3)、人机交互模块(4)、高压电源模块(5)、治疗手柄(6)和水冷循环；控制模块(1)与其它部分进行通讯连接，进行数据接收和控制，外围接口模块(3)包括与开关量检测模块(31)和光照强度检测模块(33)，用于使用过程中实施检测、反馈和控制从治疗手柄(6)照射出的光，通过光照强度检测模块(33)对出光强度进行实时检测，并与默认值或者机存值进行对比，如果出光强度不等于默认值或者机存值，根据用户输入的照射剂量值，控制模块(1)会自动计算剩余出光时间，从而确保实际照射剂量与设定剂量一致，提高了治疗的可靠性。

Description

一种高可靠性医用控制系统
技术领域
本发明涉及医疗设备技术领域，具体涉及一种高可靠性医用控制系统。
背景技术
308准分子光治疗技术是目前世界上最先进的皮肤科光治疗技术之一，其单一的308nm波长被认为是紫外光治疗白癜风最佳波长。
准分子光治疗仪的光源是以氯化氙(XeCl)为工作物质而激发产生的波长为308nm的高强度紫外光，可诱导T细胞凋亡，并促进色素的合成，能更准确针对患病皮肤进行治疗，且具有能量高、治疗时间短的优点。被认为是治疗白癜风、银屑病等皮肤病的最有效手段。目前在治疗此类皮肤病的方案中还包括：UVB窄谱紫外光治疗仪、308nm准分子激光治疗仪等。
目前市场上治疗白癜风、银屑病的皮肤治疗仪虽然具有自动控制系统，但缺乏对在光疗仪在照射过程中因输出强度变化而对结果产生影响的考虑，特别是设备在使用一定时间后，终端输出强度会有一定程度的衰减，若不在控制系统中考虑这些因素，将对设备的临床疗效产生影响。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种使用安全且能够提高光疗仪疗效可靠性的控制系统。
本发明的技术方案是，一种高可靠性医用控制系统，包括控制模块、供电模块、外围接口模块、人机交互模块、高压电源模块、治疗手柄和水冷循环；其中所述控制模块包括STM32芯片、通讯接口电路、供电电路、存储电路、外围接口电路；所述供电模块通过所述控制模块的供电电路与所述控制模块进行连接；所述外围接口模块通过所述控制模块的外围接口电路进行连接和信息交互；所述人机交换模块通过控制模块的通讯接口电路与所述控制模块进行连接和信息交互；所述高压电源模块通过与控制模块的通讯接口电路连接实现对出光强度检测和控制；所述治疗手柄与所述高压电源模块连接，进行照射输出与控制；所述水冷循环用于对使用中的治疗手柄进行水冷散热；其特征在于，所述外围接口模块包括与所述控制模块的外围接口电路连接的开关量检测模块和光照强度检测模块，用于使用过程中实施检测、反馈和控制从治疗手柄照射出的光。
进一步的，本发明的所述外围接口模块还包括手柄温度检测模块、水箱温度检测模块、水流速检测模块；所述开关量检测与所述控制模块的外围接口电路的I/O口连接；所述手柄温度检测模块和所述光照强度检测模块与所述控制模块的外围接口电路的A/D接口连接；所述水箱温度检测模块与所述控制模块的外围接口电路的1-wire，即单总线通信接口连接；所述水流速检测模块与所述控制模块的外围接口电路的脉冲检测接口连接。
手柄温度检测模块用于监测治疗手柄的温度，如果水温过高，将使光疗仪终止出光，从而保证照射光源工作在合适的温度温范围。水箱温度检测用于水冷循环水箱里的水温，如果水温过高，将使治疗手柄的照射光源停止工作。
更进一步的，本发明的所述开关量检测模块使用微动开关进行出光控制。
进一步的，本发明的所述光照强度检测模块使用紫外线光电二极管进行检测。
进一步的，本发明的所述通讯接口电路包括JTAG/SWD接口，用于控制板芯片程序下载和调试；还包括SPI接口用于数据存储通讯连接；还包括两路USART接口，分别与人机交互模块、高压电源模块进行通讯连接。
进一步的，本发明的所述供电模块为医用开关电源，开关电源的输出为+12V和+5V，其中+12V通过电源隔离电路提供给人机交互模块，+5V通过供电电路转换为+3.3V提供给控制模块中的STM32芯片。
进一步的，本发明的所述的存储电路主要包括SDRAM和FLASH两部分。
进一步的，本发明的人机交互模块为显示触摸屏。
进一步的，本发明的高压电源模块为高频高压电源。
进一步的，本发明的治疗手柄包含准分子灯管。
本发明的工作流程为：在使用时，用户通过人机交互模块即显示触摸屏输入照射剂量值，该值被反馈至控制模块，然后控制模块根据默认强度或机存值计算照射时间，用户按下治疗手柄上的照射开关，开始出光照射。在照射过程中，设置在治疗手柄内部的光照强度检测模块实时检测光照强度，并和默认强度或机存值进行对比，如果出光强度不等于默认强度或机存值，控制模块会根据当前出光强度计算剩余出光时间，从而保证患者实际得到的照射剂量和设定剂量一致。同时本发明中包含两路温度检测，一路检测手柄出光位置的温度，一路检测水温温度，其中任一路出现温度过高情况，系统均会终止出光，并报警提示。另外水冷循环系统经过治疗手柄对准分子灯管进行散热，使光源处在一个合适的温度，从而确保发光稳定。另外通过水流速检测模块对水流速度进行检测，如果水流速异常，系统终止出光，并报警提示。
相比于现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明通过光照强度检测模块对出光强度进行实时检测，并与默认强度或机存值进行对比，如果出光强度不等于默认强度或机存值，根据用户输入的照射剂量值，系统会自动计算剩余出光时间，从而确保实际照射剂量与设定剂量一致，提高治疗的可靠性。
本发明通过与控制模块连接的开关量检测模块和光照强度检测模块，实现了对照射剂量的预先设定、实施检测、对比分析和及时调整，保证照射剂量准确；同时通过显示屏进行人机交互，实用方便，增加了普适性。
附图说明
图1是根据本发明技术方案的系统组成结构示意图；
图2是根据本发明具体实施例的系统组成结构示意图。
具体实施方式
一种高可靠性医用控制系统，包括控制模块1、供电模块2、外围接口模块3、人机交互模块4、高压电源模块5、治疗手柄6和水冷循环。
控制模块1包括STM32芯片11、通讯接口电路12、供电电路13、存储电路14、外围接口电路15；其中通讯接口电路12包括JTAG/SWD接口，用于控制板芯片程序下载和调试；还包括SPI接口，用于数据存储通讯连接；还包括两路USART接口，分别与人机交互模块4、高压电源模块5进行通讯连接，而存储电路14主要包括SDRAM和FLASH两部分。
供电模块2通过控制模块1的供电电路13与控制模块1进行连接，供电模块2为医用开关电源，医用开关电源的输出为+12V和+5V，其中+12V通过电源隔离电路提供给人机交互模块4，+5V通过供电电路转换为+3.3V提供给控制模块1中的STM32芯片。
外围接口模块3总体上通过控制模块1的外围接口电路15与控制模块1进行连接和信息交互；外围接口模块3包括开关量检测模块31、手柄温度检测模块32、光照强度检测模块33、水箱温度检测模块34、水流速检测模块35，其中开关量检测模块31和光照强度检测模块33用于实时检测、反馈和控制从治疗手柄6照射出的光的量和实时强度，手柄温度检测模块32用于检测治疗手柄6的温度，从而通过控制模块1控制治疗手柄6的光照射开关及水冷循环，水箱温度检测模块34和水流速检测模块35用于检测和控制水冷循环测工作，因此，具体地，开关量检测模块31使用微动开关进行出光控制，它与控制模块1的外围接口电路15的I/O口连接；手柄温度检测模块32和光照强度检测模块33与控制模块1的外围接口电路15的A/D接口连接，其中光照强度检测模块33使用紫外线光电二极管进行检测；水箱温度检测模块34与控制模块1的外围接口电路15的1-wire，即单总线通信接口连接；水流速检测模块35与控制模块1的外围接口电路15的脉冲检测接口连接。
人机交换模块4通过控制模块1的通讯接口电路12与控制模块1进行连接和信息交互，人机交互模块4为显示触摸屏。
高压电源模块5通过与控制模块1的通讯接口电路12连接实现对出光强度控制，它为高频高压电源。
治疗手柄6与高压电源模块5连接，进行照射输出与控制，它包含准分子灯管。
水冷循环用于对使用中的治疗手柄6进行水冷散热。
该系统大致工作流程为：用户通过人机交互模块4，即显示触摸屏输入照射剂量值，然后控制模块1根据默认强度或机存值计算照射时间，按下治疗手柄6上的照射开关，开始出光照射。在照射过程中，安置在治疗手柄6内部的光照强度检测模块33会实时检测出光强度，并和默认强度或机存值进行对比，如果出光强度不等于默认强度或机存值，控制模块1会根据当前出光强度计算剩余出光时间，从而保证患者实际照射剂量和设定剂量一致。同时系统包含两路温度检测，一路检测治疗手柄6出光位置的温度，一路检测水箱温度，其中任一路出现温度过高情况，控制模块1均会控制高压电源模块5使治疗手柄6终止出光，并报警提示。另外水冷循环经过治疗手柄6对准分子灯管进行散热，使光源处在一个合适的温度，从而确保发光稳定。另外通过水流速检测模块35对水流速度进行检测，如果水流速异常，控制模块1也会控制高压电源模块5使治疗手柄6终止出光，并报警提示。

Claims (10)

1.一种高可靠性医用控制系统，包括控制模块(1)、供电模块(2)、外围接口模块(3)、人机交互模块(4)、高压电源模块(5)、治疗手柄(6)和水冷循环；
其中所述控制模块(1)包括STM32芯片(11)、通讯接口电路(12)、供电电路(13)、存储电路(14)、外围接口电路(15)；
所述供电模块(2)通过所述控制模块(1)的供电电路(13)与所述控制模块(1)进行连接；
所述外围接口模块(3)通过所述控制模块(1)的外围接口电路(15)与所述控制模块(1)进行连接和信息交互；
所述人机交换模块(4)通过控制模块(1)的通讯接口电路(12)与所述控制模块(1)进行连接和信息交互；
所述高压电源模块(5)通过与控制模块(1)的通讯接口电路(12)连接对出光强度检测和控制；
所述治疗手柄(6)与所述高压电源模块(5)连接，进行照射输出与控制；
所述水冷循环用于对使用中的治疗手柄(6)进行水冷散热；
其特征在于，所述外围接口模块(3)包括与所述控制模块(1)的外围接口电路(15)连接的开关量检测模块(31)和光照强度检测模块(33)，用于使用过程中实施检测、反馈和控制从治疗手柄(6)照射出的光。
2.一种如权利要求1所述的高可靠性医用控制系统，其中所述外围接口模块(3)还包括手柄温度检测模块(32)、水箱温度检测模块(34)、水流速检测模块(35)；
所述开关量检测模块(31)与所述控制模块(1)的外围接口电路(15)的I/O口连接；
所述手柄温度检测模块(32)和所述光照强度检测模块(33)与所述控制模块(1)的外围接口电路(15)的A/D接口连接；
所述水箱温度检测模块(34)与所述控制模块(1)的外围接口电路(15)的1-wire，即单总线通信接口连接；
所述水流速检测模块(35)与所述控制模块(1)的外围接口电路(15)的脉冲检测接口连接。
3.一种如权利要求2所述的高可靠性医用控制系统，其中所述开关量检测模块(31)使用微动开关进行出光控制。
4.一种如权利要求3所述的高可靠性医用控制系统，其中，所述光照强度检测模块(33)使用紫外线光电二极管进行检测。
5.一种如权利要求3所述的高可靠性医用控制系统，其中，所述通讯接口电路(12)包括JTAG/SWD接口，用于控制板芯片程序下载和调试；还包括SPI接口用于数据存储通讯连接；还包括两路USART接口，分别与人机交互模块(4)、高压电源模块(5)进行通讯连接。
6.一种如权利要求3所述的高可靠性医用控制系统，其中，所述供电模块(2)为医用开关电源，开关电源的输出为+12V和+5V，其中+12V通过电源隔离电路提供给人机交互模块(4)，+5V通过供电电路转换为+3.3V提供给控制模块(1)中的STM32芯片。
7.一种如权利要求3所述的高可靠性医用控制系统，所述的存储电路(14)主要包括SDRAM和FLASH两部分。
8.一种如权利要求3所述的高可靠性医用控制系统，其中人机交互模块(4)为显示触摸屏。
9.一种如权利要求3所述的高可靠性医用控制系统，其中高压电源模块(5)为高频高压电源。
10.一种如权利要求3所述的高可靠性医用控制系统，其中治疗手柄(6)包含准分子灯管。
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