CN108346958B - 一种医用微波消融中微波源功率输出控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种医用微波消融中微波源功率输出控制方法，该微波源包括功率输出模块、电压控制模块、报警检测模块和温度补偿校准模块，电压控制模块根据外部电压V，以延时分段增大的方式输出控制电压，逐步驱动功率输出模块进行功率输出，所述温度补偿校准模块每间隔T1时间对功率输出模块执行一次温度补偿校准，所述报警检测模块每隔T2时间执行一次报警检测。该控制方法能够有效解决微波源模块长时间工作后，功率输出偏差过大的问题，以及启动瞬间由于电源杂波过大而导致无功率输出的问题。
Description
技术领域
本发明涉及微波功率控制方法，具体是一种医用微波消融中微波源功率输出控制方法。
背景技术
微波是一种电磁波，它具有穿透、反射和吸收三个特性，在医疗领域应用中，主要是通过微波的热效应或非热效应改变人体组织的理化反应特性产生临床治疗效果，微波能量输出的稳定性，对于微波设备是一个重要的指标。
目前微波控制软件的主要处理方法是：通过接收外部控制电压，驱动相关的硬件电路产生不同大小的功率，同时对反馈信号进行检测，如果出现异常，则给出报警提示。
当前微波源模块存在一个问题：当工作时间较长时，微波源模块内部的温度会逐渐增高，使模块输出的功率误差逐渐增大，影响微波输出的稳定性。
另外，在微波源模块启动时，可能会出现无功率输出的情况，这是由于供电电源杂波过大，启动瞬间冲击电流过大，导致电流报警而切断了功率输出所致。
发明内容
发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种医用微波消融中微波源功率输出控制方法，解决微波源模块长时间工作后，功率输出偏差过大的问题，以及启动瞬间由于电源杂波过大而导致无功率输出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种医用微波消融中微波源功率输出控制方法，该微波源包括功率输出模块、电压控制模块和温度补偿校准模块；所述电压控制模块根据采集到的外部电压V，以延时分段增大的方式输出控制电压，逐步驱动功率输出模块进行功率输出；所述温度补偿校准模块每间隔T1时间对功率输出模块执行一次温度补偿校准。
其中，所述电压控制模块分段增大控制电压采用以下步骤：
步骤101：开始；
步骤102：电压控制模块通过模拟数字电路(AD)采集外部电压V；
步骤103：电压控制模块控制数字模拟电路(DA)输出电压V/4，延时一段时间T；
步骤104：电压控制模块控制DA输出电压V/2，延时一段时间T；
步骤105：电压控制模块控制DA输出电压V；
步骤106：完成此次功率输出的启动过程。
所述电压控制模块也可以采用以下分段增大控制电压步骤：
步骤101：开始；
步骤102：电压控制模块通过模拟数字电路(AD)采集外部电压V；
步骤103：电压控制模块控制数字模拟电路(DA)输出电压V/3，延时一段时间T；
步骤104：电压控制模块控制DA输出电压V2/3，延时一段时间T；
步骤105：电压控制模块控制DA输出电压为V；
步骤106：完成此次电压控制模块的启动过程。
上述分段增大控制电压的方法实际上是从0到V逐级增加，具体分几段，视情况而定，但从0到V之间至少应分两段。
所述温度补偿校准模块每间隔T1时间执行以下步骤：
步骤201：开始；
步骤202：温度补偿校准模块获取功率输出模块中当前环境温度t；
步骤203：根据当前环境温度t，温度补偿校准模块在存储的栅压温补表中获得对应的Value1值，在存储的增益温补表中获得对应的Value2值；温度补偿校准模块将当前设定的栅压值转换成AD1值，将增益电路设定的电压值转换成AD2值；
步骤204：温度补偿校准模块判断Value1与AD1是否相等，Value2值是否与AD2值相等；若否，则以栅压温补表中的Value1值对应的电压设置为当前栅压，以增益温补表中的Value2值设置为当前增益电路电压；否则执行步骤205；
步骤205：结束此次温度补偿校准。
该微波源还包括一报警检测模块，所述报警检测模块每隔T2时间对功率输出模块执行一次报警检测，报警检测模块具体执行以下步骤：
步骤301：开始；
步骤302：设置报警标志Flag＝0；
步骤303：报警检测模块检测判断如下条件：功率输出模块中温度是否大于温度设置值、电流是否大于设置值、功率是否大于功率设置值、正向反馈值是否大于反馈设置值、负载是否短路或开路；若以上任意一种条件成立，则发出报警信号，显示报警信息，关闭功率输出，设置报警标志Flag＝1，并返回步骤303；否则，报警标志Flag＝0；
步骤304：判断报警标志Flag是否为0，若是，则执行步骤306结束本次报警检测；否则，则开始计时；
步骤305：计时达到T3时，重新启动功率输出，报警标志Flag＝0，计时清零；
步骤306：结束本次报警检测。
所述电压控制模块延时时间T为10ms～1000ms，优选100ms。
所述温度补偿校准模块每次执行补偿校准的间隔时间T1为10ms～1000ms，优选10ms。
所述报警检测模块每次执行报警检测的间隔时间T2为10ms～1000ms，优选100ms。
所述报警检测模块报警信号消失后，计时达到时间T3为20s～200s后，优选60s，重新启动电压控制模块和温度补偿校准模块。
有益效果：
1、本发明方法采用温度补偿校准模块调节微波输出功率，可以保证微波源在长时间工作后，持续提供稳定的功率输出，防止由于功率输出的不稳定对被作用物造成损伤；
2、本发明方法在每次启动功率输出时，逐步增大控制电压，可以有效防止微波源模块在启动瞬间，由于冲击电流过大导致的无功率输出现象。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。
图1是微波源功率输出的运行框图；
图2是微波源电压控制模块执行步骤流程图；
图3是微波源报警检测模块执行步骤流程图；
图4是微波源温度补偿校准模块执行步骤流程图。
具体实施方式
根据下述实施例，可以更好地理解本发明。
该微波源包括功率输出模块、电压控制模块、报警检测模块和温度补偿校准模块；电压控制模块根据外部电压V，以延时分段增大的方式输出控制电压，逐步驱动功率输出模块进行功率输出；温度补偿校准模块每间隔10ms对功率输出模块执行一次温度补偿校准；报警检测模块每隔100ms对功率输出模块执行一次报警检测，如图1所示。
本发明需要结合硬件才可实施，硬件配置中，控制芯片选择51单片机C8051F020芯片，电压控制模块的AD采样和DA电压输出通过C8051F020芯片的AD和DA功能实现，先从外部获取电压，再通过芯片的DA功能输出对应的电压，以达到调整压控衰减器70Q的增益大小，从而改变输出功率的大小，达到用户设定的功率值。温度补偿校准模块通过C8051F020芯片的AD功能采集当前温度，通过芯片的DA功能输出不同的电压，以达到调整压控衰减器70Q的增益大小，从而微调输出功率的大小，达到不同温度下功率输出的稳定性。功率输出模块由增益放大部分和功率放大部分，其中功率放大部分采用AFT27S010(10瓦前级)和ITCH25180(100瓦末级)设计，这两个LDMOS管的栅压供电由单片机供给(经过运放跟随器增强输出带载能力，分别送给这两个芯片的栅压)，实现开关和温补。
所述电压控制模块根据外部电压ν，以延时分段增大的方式输出控制电压，逐步驱动功率输出模块进行功率输出，具体采用以下步骤，如图2所示：
步骤101：开始；
步骤102：电压控制模块通过AD采集外部电压V；
步骤103：电压控制模块控制DA输出电压V/4，延时100ms；
步骤104：电压控制模块控制DA输出电压V/2，延时100ms；
步骤105：电压控制模块控制DA输出电压为V；
步骤106：完成此次电压控制模块的启动过程。
所述温度补偿校准模块每间隔10ms对功率输出模块执行一次温度补偿校准，需要设定一个温补表数组GVT，如表1所示；温补表数组GVT存储-30℃～80℃对应的温度补偿值，随后按照以下步骤执行，如图3所示：
步骤201：开始；
步骤202：温度补偿校准模块获取功率输出模块中当前环境温度t，-30℃≤t≤80℃；
步骤203：根据当前温度t，在温补表中获得Value1值和Value2值，表1只给出了部分温度的Value1值和Value2值，具体按照如下步骤获得：
假设当前温度t0＝27℃，则计算其对应的Value1的方法如下：
1、由于t0介于20℃(t1)和30℃(t2)之间，所以首先读取t1和t2对应的Value1值，假设分别是V20和V30，则V20＝821，V30＝814；
2、计算出每变化1℃，对应的Value1的变化量，假设变化量为V1，则V1＝(V20-V30)/10.0；
3、计算当前温度t0对应的Value1的值，假设为V0，则V0＝V20-(t0-t1)×V1；
Value2的计算方法与Value1的计算方法相同；
然后获取当前设定的栅压值并转换成AD1值，增益电路的电压值转换成AD2值；
步骤204：温度补偿校准模块判断Value1与AD1是否相等，Value2值是否与AD2值相等；若否，则以栅压温补表中的Value1值对应的电压设置为当前栅压，以增益温补表中的Value2值设置为当前增益电路电压；否则执行步骤205；
其中，Value1值与栅压值，Value2值增益电路电压值按照如下计算方式转化：栅压值＝(3.3×Value1)/1024，增益电路电压值＝(3.3×Value2)/1024；如：当前温度为30℃时，对应输出的栅压值＝3.3×814/1024＝2.623V；输出的增益电路电压值＝3.3×370/1024＝1.192V；栅压值与AD1值、增益电路电压值与AD2值的转换与上述转换过程相反；
步骤205：结束此次温度补偿校准。
表1
| 温度(℃) | -30 | -20 | -10 | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 |
| Value1 | 856 | 849 | 842 | 835 | 828 | 821 | 814 | 807 | 800 | 793 | 786 | 779 |
| Value2 | 190 | 220 | 250 | 280 | 310 | 340 | 370 | 400 | 430 | 460 | 490 | 520 |
上表中，Value1为栅压温补表，Value2为增益温补表，两个表的数据是根据试验测得，使用中如果有误差，可以根据实际情况调整。
功率输出模块要想输出功率，除了需要电压控制模块提供的控制电压外，还需要温度补偿校准模块提供栅压，栅压的作用是使功率输出模块具有功率输出的能力，功率输出的大小主要是由DA控制电压和增益补偿电压决定，栅压只具有少量的控制功率大小的能力。
所述报警检测模块每隔100ms对功率输出模块执行一次报警检测，报警检测模块执行以下步骤，如图4所示：
步骤301：开始；
步骤302：设置报警标志Flag＝0；
步骤303：报警检测模块检测判断如下条件：功率输出模块中温度是否大于温度设置值、电流是否大于设置值、功率是否大于功率设置值、正向反馈值是否大于反馈设置值、负载是否短路或开路；若以上任意一种条件成立，则发出报警信号，显示报警信息，关闭功率输出，设置报警标志Flag＝1，并返回步骤303；否则，报警标志Flag＝0；
步骤304：判断报警标志Flag是否为0，若是，则执行步骤306结束本次报警检测；否则，则开始计时；
步骤305：计时达到T3时，重新启动功率输出，报警标志Flag＝0，计时清零。
步骤306：结束本次报警检测。
例如：报警温度设置为70度，工作时，如果由于扇热不好，导致温度达到70度，则功率输出停止，功率输出停止后，模块本身不再产生热量，所以温度就会逐渐下降，当温度低于70度时，不能立即自动启动功率输出，因为只要一工作，温度马上就会再次达到70度，这样的话就又会关闭一次，最终导致重复的开和关。为了避免出现这个情况，在报警出现后，一直检测报警条件是否消失，如果消失，则开始计时，当达到1分钟后才开始让模块自动启动，这样的话，温度已经下降到60度或者更低，这种情况下重新启动功率输出，就不会出现立即又被关闭的情况。
本发明提供了一种医用微波消融中微波源功率输出控制方法的思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。
Claims (8)
1.一种医用微波消融中微波源功率输出控制方法，其特征在于，微波源包括功率输出模块、电压控制模块和温度补偿校准模块；
所述电压控制模块根据外部电压V，以延时分段增大的方式输出控制电压，逐步驱动功率输出模块进行功率输出；所述温度补偿校准模块每间隔T1时间对功率输出模块执行一次温度补偿校准；
所述温度补偿校准模块每间隔T1时间执行以下步骤：
步骤201：开始；
步骤202：温度补偿校准模块获取功率输出模块中当前环境温度t；
步骤203：根据当前环境温度t，温度补偿校准模块在存储的栅压温补表中获得对应的Value1值，在存储的增益温补表中获得对应的Value2值；温度补偿校准模块将当前设定的栅压值转换成AD1值，将增益电路设定的电压值转换成AD2值；
步骤204：温度补偿校准模块判断Value1与AD1是否相等，Value2值是否与AD2值相等；若否，则以栅压温补表中的Value1值对应的电压设置为当前栅压，以增益温补表中的Value2值设置为当前增益电路电压；否则执行步骤205；
步骤205：结束此次温度补偿校准。
2.根据权利要求1所述的一种医用微波消融中微波源功率输出控制方法，其特征在于，所述电压控制模块分段增大控制电压采用以下步骤：
步骤101：开始；
步骤102：电压控制模块通过模拟数字电路采集外部电压V；
步骤103：电压控制模块控制数字模拟电路输出电压V/4，延时一段时间T；
步骤104：电压控制模块控制数字模拟电路输出电压V/2，延时一段时间T；
步骤105：电压控制模块控制数字模拟电路输出电压为V；
步骤106：完成此次电压控制模块的启动过程。
3.根据权利要求1所述的一种医用微波消融中微波源功率输出控制方法，其特征在于，所述电压控制模块分段增大控制电压采用以下步骤：
步骤101：开始；
步骤102：电压控制模块通过模拟数字电路采集外部电压V；
步骤103：电压控制模块控制数字模拟电路输出电压V/3，延时一段时间T；
步骤104：电压控制模块控制数字模拟电路输出电压V2/3，延时一段时间T；
步骤105：电压控制模块控制数字模拟电路输出电压为V；
步骤106：完成此次电压控制模块的启动过程。
4.根据权利要求1所述的一种医用微波消融中微波源功率输出控制方法，其特征在于，该微波源还包括报警检测模块，所述报警检测模块每隔T2时间对功率输出模块执行一次报警检测，报警检测模块执行以下步骤：
步骤301：开始；
步骤302：设置报警标志Flag＝0；
步骤303：报警检测模块检测判断如下条件：功率输出模块中温度是否大于温度设置值、电流是否大于设置值、功率是否大于功率设置值、正向反馈值是否大于反馈设置值、负载是否短路或开路；若以上任意一种条件成立，则发出报警信号，显示报警信息，关闭功率输出，设置报警标志Flag＝1，并返回步骤303；否则，报警标志Flag＝0；
步骤304：判断报警标志Flag是否为0，若是，则执行步骤306结束本次报警检测；否则，则开始计时；
步骤305：计时达到T3时，重新启动功率输出，报警标志Flag＝0，计时清零；
步骤306：结束本次报警检测。
5.根据权利要求2或3所述的一种医用微波消融中微波源功率输出控制方法，其特征在于，所述延时的时间T为10ms～1000ms。
6.根据权利要求1所述的一种医用微波消融中微波源功率输出控制方法，其特征在于，所述T1为为10ms～1000ms。
7.根据权利要求4所述的一种医用微波消融中微波源功率输出控制方法，其特征在于，所述T2为10ms～1000ms。
8.根据权利要求4所述的一种医用微波消融中微波源功率输出控制方法，其特征在于，所述T3为20s～200s。
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2673433Y (zh) * | 2004-07-23 | 2005-01-26 | 徐州市诺万医疗设备有限公司 | 基于PC技术无扰测温的915MHz微波热疗仪 |
| CN203253066U (zh) * | 2013-02-05 | 2013-10-30 | 武汉博激世纪科技有限公司 | 一种激光治疗仪 |
| CN106798594A (zh) * | 2017-02-15 | 2017-06-06 | 尚敏杰 | 微波消融针 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2795229A1 (en) * | 2010-04-09 | 2011-10-13 | Vessix Vascular, Inc. | Power generating and control apparatus for the treatment of tissue |
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2673433Y (zh) * | 2004-07-23 | 2005-01-26 | 徐州市诺万医疗设备有限公司 | 基于PC技术无扰测温的915MHz微波热疗仪 |
| CN203253066U (zh) * | 2013-02-05 | 2013-10-30 | 武汉博激世纪科技有限公司 | 一种激光治疗仪 |
| CN106798594A (zh) * | 2017-02-15 | 2017-06-06 | 尚敏杰 | 微波消融针 |
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