CN108539991A - 智能数字医疗电源 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种智能数字医疗电源，包括电源电路、射频放大器、采样电路单元、阻抗电路单元、微处理系统和应用电路单元。电源电路的输出端分别与微处理系统的电源输入端和射频放大器的电源输入端连接，射频放大器分别与微处理系统、阻抗电路单元、采样电路单元、应用电路单元连接。微处理系统分别与采样电路单元、阻抗电路单元及应用电路单元连接。应用电路单元还分别与阻抗电路单元和采样电路单元连接，应用电路单元的输出端为智能数字医疗电源的输出端。本发明智能数字医疗电源能对采样电路单元和阻抗电路单元进行充分利用，能提高智能数字医疗电源的输出效率。
Description
技术领域
本发明涉及智能电源领域，特别涉及一种智能数字医疗电源。
背景技术
现代医疗借助于各种医疗器械实施手术或者辅助复健等医学治疗，其中物理治疗及康复设备、注射穿刺器械、临床检验分析仪器、手术室和诊疗室设备及器具等需要使用电能才能进行手术和康复治疗的设备，在现代医疗手段中起到的作用越来越大。可是现在的医疗设备因适用的范围狭窄、研发困难并且造价及其高昂，所以大多数公司在开发特定功能的医疗器械并使其符合国家医疗器械标准后，往往不会再开发一个适用的医疗电源，而是从专业的电源生产厂商处购买，然后在这个基础上开发出适用于特定功能的微处理系统，这样存在的问题是，购买的医疗电源的微处理系统无法全力支持研发的医疗器械的全部功能，以至于厂商自己开发微处理系统的时候不得不放弃阻抗匹配或者输出采样等功能，医疗电源只能靠使用人员的经验去对输出功率进行调节，但是，由于设备放弃使用阻抗匹配或者输出采样功能，使得医疗设备使用极其不便，同样的输出功率可能会对存在差异的治疗个体产生不同的影响，轻则不能达到治疗复健效果，严重时会对病人和使用者的生命安全造成威胁。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种智能数字医疗电源，旨在解决微处理系统二次开发时因为阻抗匹配或者输出采样等功能不能充分利用而造成不能实现治疗复健效果，或者危害病人或者使用者的生命安全的问题。
为实现上述目的，本发明提出的一种智能数字医疗电源，所述智能数字医疗电源用于对治疗人体组织的医疗器械供电，其特征在于，所述智能数字医疗电源包括电源电路、射频放大器、采样电路单元、阻抗电路单元、微处理系统和应用电路单元；
所述电源电路，用于给所述射频放大器和所述微处理系统提供工作电源；
所述射频放大器，用于根据接收到的所述微处理系统输出的控制信号，对所述电源电路输出的电源的功率进行放大，并输出目标电源至所述应用电路单元，为所述应用电路单元供电；
所述采样电路单元，用于对所述应用电路单元和所述射频放大器的输出功率、电压、电流及阻抗进行采样；
所述阻抗电路单元，用于采集所需治疗组织的阻抗；
所述微处理系统，用于对所述采样电路单元输出的数据进行数据采集和数据分析，并根据数据分析结果输出相应的控制指令给所述射频放大器，以使所述射频放大器输出的所述目标电源为预设参数的电源；以及对所述阻抗电路单元输出的数据进行数据采集和数据分析，并根据数据分析结果输出相应的控制指令给所述阻抗电路单元，以调节所述阻抗电路单元的阻抗，使所述智能数字医疗电源的阻抗与所需治疗组织的阻抗相等；
所述应用电路单元，用于根据接收到的所述微处理系统输出的控制信号，将所述射频放大器输出的所述目标电源的电压转换成适用于所需治疗组织的物理量。
优选地，所述电源电路的输出端分别与所述微处理系统的电源输入端及所述射频放大器的电源输入端连接，所述射频放大器分别与所述微处理系统、阻抗电路单元、采样电路单元、应用电路单元连接；所述微处理系统还分别与所述采样电路单元、阻抗电路单元及所述应用电路单元连接；所述应用电路单元还分别与所述阻抗电路单元和所述采样电路单元连接，所述应用电路单元的输出端为所述智能数字医疗电源的输出端。
优选地，所述微处理系统还用于对所述射频放大器和所述应用电路单元输出的数据进行数据采集和数据分析，并对所述射频放大器和所述应用电路单元输出控制指令，以调节所述射频放大器和所述应用电路单元的输出功率。
优选地，所述电源电路包括交流电源输入端、电压转换器、辅助电源和射频激励源，所述电压转换器的输入端为所述电源电路的交流电源输入端，所述电压转换器的输出端分别与所述射频激励源的输入端及所述辅助电源的输入端连接；所述射频激励源的输出端为所述电源电路的第一输出端，所述射频激励源的输出端与所述射频放大器连接，所述射频激励源的信号端与所述微处理系统连接；所述辅助电源的输出端为所述电源电路的第二输出端，所述辅助电源的输出端与所述微处理系统的电源输入端连接；
所述电压转换器，用于把所述电源电路的交流电源输入端输入的交流电源转换成直流电源，并将所述直流电源分别输出至所述辅助电源和所述射频激励源；
所述辅助电源，用于将所述直流电源转换成适用于所述微处理系统的直流电源；
所述射频激励源，用于根据接收到的所述微处理系统的控制指令，对所述直流电源进行电压转换，输出预设电压值的直流电源至所述射频放大器。
优选地，所述射频放大器还用于：根据所述微处理系统的控制指令，对所述射频激励源输出的预设电压值的直流电源的功率进行放大，同时将功率放大后的直流电源转换成交流电源。
优选地，所述阻抗电路单元包括阻抗检测组件和阻抗匹配组件；其中：
所述阻抗检测组件，用于对所需治疗组织的阻抗进行检测并将检测到的阻抗信息发送至所述微处理系统，以使所述微处理系统根据所述阻抗信息发送阻抗调节指令至所述阻抗匹配组件；
所述阻抗匹配组件，用于根据所述微处理系统输出的所述阻抗调节指令，对所述阻抗匹配组件的阻抗进行调节。
优选地，所述应用电路单元包括传感器或运动部件，所述传感器或运动部件。
优选地，所述智能数字医疗电源的射频放大器的射频输出频率为0.1MHZ-20MHZ。
优选地，所述射频激励电路单元、采样电路单元和阻抗电路单元相互耦合隔离。
本发明提供一种智能数字医疗电源，该智能数字医疗电源包括电源电路、射频放大器、采样电路单元、阻抗电路单元、微处理系统和应用电路单元。本发明通过采用射频放大器对电源电路输出的电源进行功率的放大输出。利用采样电路单元监控应用电路单元和射频放大器的输出功率、电压、电流、阻抗，确保应用电路单元的输出功率、电压、电流、阻抗符合所述微处理系统的控制指令。同时阻抗电路单元采集所需治疗组织的阻抗并调节智能数字医疗电源的各个电路模块的阻抗，以此使智能数字医疗电源的阻抗与所需治疗组织的阻抗相等，实现最大效率的射频输出。这些电路单元在微处理器系统的控制下，实现智能数字医疗电源与外部相应医疗机械的配合，解决了医疗器械中阻抗匹配和采样功能在二次开发系统中难于充分利用到其功能的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明主题一智能数字医疗电源的模块结构示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
为了解决医疗器械中阻抗匹配和输出采样功能在二次开发系统中难于充分利用到其功能的问题，本发明提出一种用于医疗器械供电的智能数字医疗电源，智能数字医疗电源包括电源电路401、射频放大器402、采样电路单元403、阻抗电路单元404、微处理系统405和应用电路单元406。电源的输出端分别与微处理系统405的电源输入端及射频放大器402的电源输入端连接，射频放大器402分别与微处理系统405、阻抗电路单元404、采样电路单元403、应用电路单元406连接；微处理系统405还分别与采样电路单元403、阻抗电路单元404及应用电路单元406连接；应用电路单元406连接还分别与阻抗电路单元404和采样电路单元403连接，应用电路单元406的输出端为智能数字医疗电源的输出端。
其中，电源电路401给射频放大器402和微处理系统405提供工作电源。射频放大器402根据接收到的微处理系统405输出的控制信号，对电源电路401输出的电源的功率进行放大，并输出目标电源至应用电路单元406，为应用电路单元406供电。采样电路单元403对应用电路单元406和射频放大器402的输出功率、电压、电流及阻抗进行采样。阻抗电路单元采集所需治疗组织的阻抗。微处理系统405对采样电路单元403输出的数据进行数据采集和数据分析，并根据数据分析结果输出相应的控制指令给射频放大器402，以使射频放大器402输出的目标电源为预设参数的电源，以及对阻抗电路单元404输出的数据进行数据采集和数据分析，并根据数据分析结果输出相应的控制指令给阻抗电路单元404，以调节阻抗电路单元404的阻抗，使智能数字医疗电源的阻抗与所需治疗组织的阻抗相等。应用电路单元406根据接收到的微处理系统405输出的控制信号，将所述射频放大器402输出的所述目标电源的电压转换成适用于所需治疗组织的物理量。
值得注意的是，智能数字医疗电源的射频放大器402的射频输出频率优选为0.1MHZ-20MHZ。应用电路单元406包括传感器或运动部件，传感器或运动部件将射频放大器402将目标电源的电压转换成适用于所需治疗组织的物理量。
在一实施例中，应用电路单元406选用温度传感器，具体处理过程如下：
智能数字医疗电源的阻抗电路单元404对所需治疗组织的内阻进行检测，利用微处理系统405对检测数据进行判断并对阻抗电路单元404发出阻抗调节指令，调节阻抗电路单元404的阻抗，同时，还可采用采样电路单元403,对应用电路单元406和射频放大器402的输出功率、电压、电流及阻抗进行采样，获得相应数据后，发送给微处理系统405，微处理系统405对采样数据进行数据处理和数据分析，进而发出相应控制信号给射频放大器402，控制射频放大器402的输出，应用电路单元406接收到射频放大器402输出的目标电源后，将目标电源转换成热量这一物理量/或者直接输出到所需治疗组织(利用电流流经组织产生热量的原理，对组织进行加热)，从而精确控制输出的温度，达到良好的治疗效果。因为在皮肤治疗中，温度过高会导致组织的凝固坏死，温度过低则会使治疗无效。以上微处理系统405可通过对采样电路单元403和/或阻抗电路单元404的数据进行数据处理和和数据分析，来对智能数字医疗电源的输出功率进行精确控制，进一步提高智能数字医疗电源的输出精度，实现更为良好的治疗效果。
进一步地，本实施例中，微处理系统405还对射频放大器402和应用电路单元406输出的数据进行数据采集和数据分析，并对射频放大器402和应用电路单元406输出控制指令，以调节射频放大器402和应用电路单元406的输出功率。
本实施例中，电源电路401包括交流电源输入端、电压转换器301、辅助电源302和射频激励源303，电压转换器301的输入端为电源电路401的交流电源输入端，电压转换器301的输出端分别与射频激励源303的输入端及辅助电源302的输入端连接。射频激励源303的输出端为电源电路401的第一输出端，射频激励源303的输出端与射频放大器402连接，射频激励源303的信号端与微处理系统405连接。辅助电源302的输出端为电源电路401的第二输出端，辅助电源302的输出端与微处理系统405的电源输入端连接。
本实施例中，电压转换器301把电源电路401的交流电源输入端输入的交流电源转换成直流电源，并将直流电源分别输出至辅助电源302和射频激励源303。现有技术中，有多种关于电压转换的方式，此处不再赘述。值得注意的是，电压转换器301转化的两路电源分别为两路，其中一路电压传输给辅助电源302，另一路传输给射频激励源303，此时，两路输出的电压并无差别。输出的直电流源流经辅助电源302，辅助电源302将流经的直流电源(如48V或者24V等)转换成适用于微处理系统405的直流电源(如为3V、5V或者12V等)射频激励源303根据接收到的微处理系统405的控制指令，对直流电源进行电压转换，输出预设电压值的直流电源至射频放大器402。
其中，射频激励源303，可以在微处理系统405的控制指令的作用下，将电压转换器301输出的直流电转换成不同范围的直流电输出，直流电的电压范围可以在5V-120V之间，因为电流的电压直接与功率大小相关，具体计算功率为Q＝I*I*R*T。如同射频放大器402、阻抗电路单元404和采样电路单元403，射频激励源也是电流调节的关键因素。
进一步地，本实施例中，射频放大器402还根据微处理系统405的控制指令，对射频激励源303输出的预设电压值的直流电源的功率进行放大，同时将功率放大后的直流电源转换成交流电源。
其中，射频放大器402可以把射频激励源303输出的预设电压值的直流电源的功率进行放大，并将射频激励源303输出的预设电压值的直流电源转换成交流电输出，这个和转换过程在微处理系统405的控制作用下进行。此时，射频放大器402种类可以根据实际需要选择，选择某一个或者几个并用。射频放大器402能增大射频激励源303输出的预设电压值的直流电源的功率，使不足以用于治疗的射频激励源303输出的预设电压值的直流电源的功率转换成可以大功率输出的交流电源，从而达到治疗目的。
本实施例中，阻抗电路单元404包括阻抗检测组件(图未示)和阻抗匹配组件(图未示)。其中，阻抗检测组件，对所需治疗组织的阻抗进行检测并将检测到的阻抗信息发送至微处理系统405，以使微处理系统405根据阻抗信息发送阻抗调节指令至阻抗匹配组件；阻抗匹配组件，根据微处理系统405输出的阻抗调节指令，对阻抗匹配组件的阻抗进行调节。
具体地，本实施例中，阻抗检测组件检测到所需治疗组织(负载)的阻抗后，发送到微处理系统405，微处理系统405根据接收到的阻抗信息发送相应的阻抗调节指令给阻抗匹配组件，在此过程中，阻抗匹配组件调节的阻抗为智能数字医疗电源的阻抗。而在阻抗匹配过程中，所说的阻抗匹配，是指所需治疗组织的阻抗，所需治疗组织的阻抗要与智能数字医疗电源的阻抗相等，这样才能提高输出效率及保证输出的有效性。例如，在利用温度治疗负载(需要治疗的组织)的过程中，即在上述智能数字医疗电源处于低频率(0.1MHZ-20MHZ)输出状态下，对于负载的加热体现为阻抗加热，即Q＝I*I*R*T，I为流经组织的射频电流，R为流经电流区域的生物组织阻抗，T为射频电流持续的时间，当电流与阻抗实时变化时，热量Q为各个时间节点的累积。在此过程中，I是可控制的变量，R则不稳定变化，当智能数字医疗电源的阻抗未与负载匹配时，输出效率低下，加热效果不可测得也不可控，即输出功率无法确定，当输出效率低下时，相应医疗设备的输出剂量或者加热效果达不到预计要求，从而无从确认治疗效果，导致临床使用风险变大。所以，需要阻抗检测组件和阻抗匹配组件共同调节作用，使负载阻抗与智能数字医疗电源阻抗匹配，用以实现高效率的输出。
本实施例中，电源电路401、采样电路单元403和阻抗电路单元404相互耦合隔离。本实施例由于在电源电路401、采样电路单元403和阻抗电路单元404相互耦合隔离，因此本实施例可以解决在射频放大器402对射频放大器402的输入端输入的直流电源进行增益放大时，产生高压对整个智能数字医疗电源的工作及设备间信号的交换产生影响的问题。可以理解的是，本实施例中，电源电路401、采样电路单元403和阻抗电路单元404相互耦合隔离的方式有空间耦合、传输耦合等耦合隔离方式，具体实施对象可为变压器和定向耦合器等部件。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种智能数字医疗电源，所述智能数字医疗电源用于医疗器械供电，其特征在于，所述智能数字医疗电源包括电源电路、射频放大器、采样电路单元、阻抗电路单元、微处理系统和应用电路单元；
所述电源电路，用于给所述射频放大器和所述微处理系统提供工作电源；
所述射频放大器，用于根据接收到的所述微处理系统输出的控制信号，对所述电源电路输出的电源的功率进行放大，并输出目标电源至所述应用电路单元，为所述应用电路单元供电；
所述采样电路单元，用于对所述应用电路单元和所述射频放大器的输出功率、电压、电流及阻抗进行采样；
所述阻抗电路单元，用于采集所需治疗组织的阻抗；
所述微处理系统，用于对所述采样电路单元输出的数据进行数据采集和数据分析，并根据数据分析结果输出相应的控制指令给所述射频放大器，以使所述射频放大器输出的所述目标电源为预设参数的电源；以及对所述阻抗电路单元输出的数据进行数据采集和数据分析，并根据数据分析结果输出相应的控制指令给所述阻抗电路单元，以调节所述阻抗电路单元的阻抗，使所述智能数字医疗电源的阻抗与所需治疗组织的阻抗相等；
所述应用电路单元，用于根据接收到的所述微处理系统输出的控制信号，将所述射频放大器输出的所述目标电源的电压转换成适用于所需治疗组织的物理量。
2.如权利要求1所述的智能数字医疗电源，其特征在于，所述电源电路的输出端分别与所述微处理系统的电源输入端及所述射频放大器的电源输入端连接，所述射频放大器分别与所述微处理系统、阻抗电路单元、采样电路单元、应用电路单元连接；所述微处理系统还分别与所述采样电路单元、阻抗电路单元及所述应用电路单元连接；所述应用电路单元还分别与所述阻抗电路单元和所述采样电路单元连接，所述应用电路单元的输出端为所述智能数字医疗电源的输出端。
3.如权利要求1所述的智能数字医疗电源，其特征在于，所述微处理系统还用于对所述射频放大器和所述应用电路单元输出的数据进行数据采集和数据分析，并对所述射频放大器和所述应用电路单元输出控制指令，以调节所述射频放大器和所述应用电路单元的输出功率。
4.如权利要求1所述的智能数字医疗电源，其特征在于，所述电源电路包括交流电源输入端、电压转换器、辅助电源和射频激励源，所述电压转换器的输入端为所述电源电路的交流电源输入端，所述电压转换器的输出端分别与所述射频激励源的输入端及所述辅助电源的输入端连接；所述射频激励源的输出端为所述电源电路的第一输出端，所述射频激励源的输出端与所述射频放大器连接，所述射频激励源的信号端与所述微处理系统连接；所述辅助电源的输出端为所述电源电路的第二输出端，所述辅助电源的输出端与所述微处理系统的电源输入端连接；
所述电压转换器，用于把所述交流电源输入端输入的交流电源转换成直流电源，并将所述直流电源分别输出至所述辅助电源和所述射频激励源；
所述辅助电源，用于将所述直流电源转换成适用于所述微处理系统的直流电源；
所述射频激励源，用于根据接收到的所述微处理系统的控制指令，对所述直流电源进行电压转换，输出预设电压值的直流电源至所述射频放大器。
5.如权利要求1所述的智能数字医疗电源，其特征在于，所述射频放大器还用于：根据所述微处理系统输出的控制指令，对所述射频激励源输出的预设电压值的直流电源的功率进行放大，同时将功率放大后的直流电源转换成交流电源。
6.如权利要求1所述的智能数字医疗电源，其特征在于，所述阻抗电路单元包括阻抗检测组件和阻抗匹配组件；其中：
所述阻抗检测组件，用于对所需治疗组织的阻抗进行检测并将检测到的阻抗信息发送至所述微处理系统，以使所述微处理系统根据所述阻抗信息发送阻抗调节指令至所述阻抗匹配组件；
所述阻抗匹配组件，用于根据所述微处理系统输出的所述阻抗调节指令，对所述阻抗匹配组件的阻抗进行调节。
7.如权利要求1所述的智能数字医疗电源,其特征在于，所述应用电路单元包括传感器或运动部件。
8.如权利要求1所述的智能数字医疗电源，其特征在于，所述射频放大器的射频输出频率为0.1MHZ-20MHZ。
9.如权利要求1-8任一项所述的智能数字医疗电源，其特征在于，所述射频激励电路单元、采样电路单元和阻抗电路单元相互耦合隔离。
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