CN111010760A - 一种低电压小型化半导体微波理疗仪的设计 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低电压小型化半导体微波理疗仪的设计，涉及医疗器械技术领域，包括可充电电池、升压控制电路板、微波发生器、检测与控制单元电路板、PCB layout天线和天线罩，所述可充电电池通过电线与升压控制电路板连接，所述升压控制电路板上固定连接有电源连接器，所述升压控制电路板通过电源连接器与微波发生器固定连接，所述微波发生器上固定连接有射频连接器，所述微波发生器通过射频连接器与PCB layout天线固定连接。该低电压小型化半导体微波理疗仪的设计，微波功率利用率高，对外界辐射小，且体积重量小，便于携带使用，提高了实用性，精确控制功率，减小对人体辐射的副作用，通过设置升压控制电路板，将电压范围控制在12V‑28V，低电压，安全可靠。

Description

一种低电压小型化半导体微波理疗仪的设计
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，具体为一种低电压小型化半导体微波理疗仪的设计。
背景技术
微波治疗疾病主要是通过热效应来实现的。人体组织70％都是由水分子构成，由于极性分子间存在磁阻对振荡产生阻尼作用，从而消耗微波能量而生热，同时由于微波对于人体组织具备较好的穿透性，可以通过微波辐射，将微波能量穿透皮肤与肌肉的阻挡，直接施加于需要进行治疗的部分，加热组织的直接作用和受热后导致血管发生变化，引起血管、毛细血管压力和细胞膜通透性的增加，使得局部白细胞与抗体浓度提高，加快局部组织新陈代谢、从而达到消炎消肿等治疗效果，尤其在肌肉、关节疼痛、等方面的理疗作用明显。
现有的微波理疗仪存在以下缺点：
1、现有的微波理疗仪，治疗过程中，多采用悬置照射，难以在治疗过程中固定在被辐射部位，微波功率利用率低，对外界辐射较大等缺点，多采用磁控管作为微波功率源、采用市电高压转换器作为电源、采用金属结构的螺旋天线作为辐射天线，整个系统体积庞大而且十分沉重；
2、现有的微波理疗仪，采用磁控管作为微波功率源也同样存在功率难以精确控制、峰值功率过高、对人体辐射副作用大等缺点，磁控管所需的电源高达4kv，也同样存在安全问题。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种低电压小型化半导体微波理疗仪的设计，具备体积重量小，安全，微波功率利用率高，对外界辐射小等优点，解决了体积重量大，微波功率利用率低，对外界辐射较大的问题。
(二)技术方案
为实现上述体积重量小，安全，微波功率利用率高，对外界辐射小的目的，本发明提供如下技术方案：一种低电压小型化半导体微波理疗仪的设计，包括可充电电池、升压控制电路板、微波发生器、检测与控制单元电路板、PCB layout天线和天线罩，所述可充电电池通过电线与升压控制电路板连接，所述升压控制电路板上固定连接有电源连接器，所述升压控制电路板通过电源连接器与微波发生器固定连接，所述微波发生器上固定连接有射频连接器，所述微波发生器通过射频连接器与PCB layout天线固定连接，所述PCB layout天线的外表面设置有天线罩，所述升压控制电路板通过传输线和检测与控制单元电路板固定连接，所述检测与控制单元电路板通过传输线和微波发生器固定连接。
优选的，所述可充电电池的电压为3.7V。
优选的，所述可充电电池和升压控制电路板在最上层，所述微波发生器设置在可充电电池和升压控制电路板的下方，所述PCB layout天线设置在微波发生器的下方，所述天线罩设置在PCB layout天线的下方。
优选的，所述可充电电池和升压控制电路板与微波发生器之间设置有隔热层。
优选的，所述微波发生器包括可调VCO、模拟电调衰减器、高速射频开关、多级半导体射频放大模块和负载状态检测模块。
优选的，所述可调VCO的调节范围包括900MHz-930MHz或者2400MHz-2500MHz。
优选的，所述负载状态检测模块包括前向功率检测和反向功率检测。
优选的，所述升压控制电路板的调压范围为12V-28V。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种低电压小型化半导体微波理疗仪的设计，具备以下有益效果：
1、该低电压小型化半导体微波理疗仪的设计，通过设置天线罩，在实际使用中，天线罩将直接贴至人体需要进行理疗的部位发射微波能量进行理疗治疗，提高微波功率利用率，减小对外界的辐射，且采用可充电电池、升压控制电路板、微波发生器和PCB layout天线，体积重量小，便于携带使用，提高了实用性。
2、该低电压小型化半导体微波理疗仪的设计，微波发生器中的可调VCO为整个微波发生器的信号发生器件，可以根据VCO控制电压调节改变输出的微波信号频率，VCO发出的微波信号经过模拟电调衰减器进行信号衰减，检测与控制单元电路板可以通过控制模拟电调衰减器对信号衰减量进行控制，而达到控制输出信号电平的作用，精确控制功率，减小对人体辐射的副作用，且通过设置升压控制电路板，将电压范围控制在12V-28V，低电压，安全可靠。
附图说明
图1为本发明提出的结构示意图；
图2为本发明提出的工作原理结构示意图；
图3为本发明提出微波发生器和检测与控制单元电路板的工作原理结构示意图；
图4为本发明提出负载状态检测模块的工作原理结构示意图；
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做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。
请参阅图1-4，一种低电压小型化半导体微波理疗仪的设计，包括可充电电池、升压控制电路板、微波发生器、检测与控制单元电路板、PCB layout天线和天线罩，可充电电池通过电线与升压控制电路板连接，可实现电压升压功能，升压控制电路板上固定连接有电源连接器，升压控制电路板通过电源连接器与微波发生器固定连接，升压控制电路板给微波发生器提供直流驱动，微波发生器上固定连接有射频连接器，微波发生器通过射频连接器与PCB layout天线固定连接，微波发生器与PCB layout天线采用射频同轴连接方式，将微波能量通过PCB layout天线发射，对被治疗人体进行理疗治疗，PCB layout天线的外表面设置有天线罩，升压控制电路板通过传输线和检测与控制单元电路板固定连接，升压控制电路板将可充电电池电压信号与升压输出电压信号输送至检测与控制单元电路板，检测与控制单元电路板根据要求输出升压控制信号，控制升压控制电路板将电压升高至所需电压，检测与控制单元电路板通过传输线和微波发生器固定连接，检测与控制单元电路板发送微波波形控制电压与微波功率控制电压至微波发生器，控制微波发生器发射所需的功率以及所需的微波信号波形。
可充电电池的电压为3.7V，可充电电池和升压控制电路板在最上层，微波发生器设置在可充电电池和升压控制电路板的下方，PCB layout天线设置在微波发生器的下方，天线罩设置在PCB layout天线的下方，在实际使用中，天线罩将直接贴至人体需要进行理疗的部位发射微波能量进行理疗治疗，提高微波功率利用率，减小对外界的辐射，可充电电池和升压控制电路板与微波发生器之间设置有隔热层，微波发生器在工作状态下会产生一定的热量，通过设置隔热层，可以避免微波发生器产生的热量传导给可充电电池，导致可充电电池温度过高引起损坏甚至爆炸的问题，微波发生器包括可调VCO、模拟电调衰减器、高速射频开关、多级半导体射频放大模块和负载状态检测模块，可调VCO为整个微波发生器的信号发生器件，可以根据VCO控制电压调节改变输出的微波信号频率，VCO发出的微波信号经过模拟电调衰减器进行信号衰减，检测与控制单元电路板可以通过控制模拟电调衰减器对信号衰减量进行控制，而达到控制输出信号电平的作用，高速射频开关可以控制微波信号的导通，检测与控制单元电路板可以通过脉冲开关控制信号控制高速射频开关的导通状态，从而达到脉冲控制的作用，经过了电平控制与导通控制的微波信号经过多级半导体射频放大模块进行放大，然后经过负载状态检测模块进行检测，得出输出功率检波电压与反射功率检波电压并传送至检测与控制单元电路板，工作原理如图三所示，其中，模拟电调衰减器与高速射频开关组成成为一个任意波形发生器，可以根据要求，发射基与确定载波频率的任意波形，任意波形可以用波形电压与时间函数表示：Va＝F(t)，同样，波形电压与电调衰减器衰减电压也构成了一个固定的函数关系Va＝f(V)，所以输出某一确定波形时，电调衰减器的衰减电压可以用时间函数f-1[F(t)]表示，微处理器控制单元只需要按照该函数输出电调衰减器控制电压既可以输出任意要求波形，周期脉冲表达式为：
f(t)＝1，nT＜t＜nT+г
f(t)＝0，nT+г＜t＜(n+1)T
如果采用射频开关作为脉冲控制器，只需要控制未处理控制单元的脉冲控制信号按照上式发射控制信号即可，构成了频率f＝1/T，占空比为г/T的脉冲调制信号，可调VCO的调节范围包括900MHz-930MHz或者2400MHz-2500MHz，负载状态检测模块包括前向功率检测和反向功率检测，负载状态检测模块的工作原理如图四，升压控制电路板的调压范围为12V-28V，低电压，安全可靠，即便漏电也不会造成人员伤亡情况发生。
在使用时，天线罩将直接贴至人体需要进行理疗的部位，升压控制电路板将可充电电池电压信号与升压输出电压信号输送至检测与控制单元电路板，检测与控制单元电路板根据要求输出升压控制信号，控制升压控制电路板将电压升高至所需电压，升压控制电路板给微波发生器提供直流驱动，检测与控制单元电路板发送微波波形控制电压与微波功率控制电压至微波发生器，控制微波发生器发射所需的功率以及所需的微波信号波形，微波发生器与PCB layout天线采用射频同轴连接方式，将微波能量通过PCB layout天线发射，微波能量透过天线罩对被治疗人体进行理疗治疗。
综上所述，该低电压小型化半导体微波理疗仪的设计，通过设置天线罩，在实际使用中，天线罩将直接贴至人体需要进行理疗的部位发射微波能量进行理疗治疗，提高微波功率利用率，减小对外界的辐射，且采用可充电电池、升压控制电路板、微波发生器和PCBlayout天线，体积重量小，便于携带使用，提高了实用性，微波发生器中的可调VCO为整个微波发生器的信号发生器件，可以根据VCO控制电压调节改变输出的微波信号频率，VCO发出的微波信号经过模拟电调衰减器进行信号衰减，检测与控制单元电路板可以通过控制模拟电调衰减器对信号衰减量进行控制，而达到控制输出信号电平的作用，精确控制功率，减小对人体辐射的副作用，且通过设置升压控制电路板，将电压范围控制在12V-28V，低电压，安全可靠。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种低电压小型化半导体微波理疗仪的设计，其特征在于，包括可充电电池、升压控制电路板、微波发生器、检测与控制单元电路板、PCB layout天线和天线罩，所述可充电电池通过电线与升压控制电路板连接，所述升压控制电路板上固定连接有电源连接器，所述升压控制电路板通过电源连接器与微波发生器固定连接，所述微波发生器上固定连接有射频连接器，所述微波发生器通过射频连接器与PCB layout天线固定连接，所述PCB layout天线的外表面设置有天线罩，所述升压控制电路板通过传输线和检测与控制单元电路板固定连接，所述检测与控制单元电路板通过传输线和微波发生器固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种低电压小型化半导体微波理疗仪的设计，其特征在于：所述可充电电池的电压为3.7V。
3.根据权利要求1所述的一种低电压小型化半导体微波理疗仪的设计，其特征在于：所述可充电电池和升压控制电路板在最上层，所述微波发生器设置在可充电电池和升压控制电路板的下方，所述PCB layout天线设置在微波发生器的下方，所述天线罩设置在PCBlayout天线的下方。
4.根据权利要求3所述的一种低电压小型化半导体微波理疗仪的设计，其特征在于：所述可充电电池和升压控制电路板与微波发生器之间设置有隔热层。
5.根据权利要求1所述的一种低电压小型化半导体微波理疗仪的设计，其特征在于：所述微波发生器包括可调VCO、模拟电调衰减器、高速射频开关、多级半导体射频放大模块和负载状态检测模块。
6.根据权利要求5所述的一种低电压小型化半导体微波理疗仪的设计，其特征在于：所述可调VCO的调节范围包括900MHz-930MHz或者2400MHz-2500MHz。
7.根据权利要求5所述的一种低电压小型化半导体微波理疗仪的设计，其特征在于：所述负载状态检测模块包括前向功率检测和反向功率检测。
8.根据权利要求1所述的一种低电压小型化半导体微波理疗仪的设计，其特征在于：所述升压控制电路板的调压范围为12V-28V。
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