CN112971966A - 一种痔疮机主机4MHz电路系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种痔疮机主机4MHz电路系统及其控制方法，包括隔离器、功率输出器、驱动器、DC供电器、低压电源、控制器；所述控制器与所述其他组件通过CPU分别相连，其中，所述驱动器连接所述功率输出器，所述DC供电器连接到所述功率输出器，用于给所述功率输出器提供DC电压，所述低压电源给驱动器、功率输出器、控制器供电；所述控制器的IO口用于控制脚踏，并且和LCD屏进行通信；软件实施综合步骤包括：AD模块功能初始化；读取电压，多次读取AD转换值并取平均值；计算能效和能量累积；能效和能量累积送LCD屏显示。本发明通过增高频率，而减少对人体的热损伤；设置输出利用地回路，使得功率输出无需连接负极板，减小了灼伤的可能性。
Description
技术领域
本发明涉及一种医疗器械，尤其是一种痔疮机，尤其涉及一种痔疮机主机4MHz电路系统及其控制方法。
背景技术
许多医生在临床门诊病例流量的研究中发现，早期痔患者约占门诊量的43％-50％。但从治疗方法上比较匮乏，经常采用的方法有药物治疗，如改善局部微循环的口服药物、肛门栓剂和软膏，坐浴疗法、中成药口服等。但是治疗效果有限。
采用常规手术治疗或器械PPH治疗对于早期痔来讲易导致创伤过大，又显治疗过度，患者不易接受。那么寻找一种微创精准的治疗方法对于早期痔患者尤其是青少年患者显得尤为重要。
对于此类微创精准的治疗方法，痔疮消融手术微创装置应运而生。
设备临床使用时，操作者除了直观病灶组织烧灼状态以评估治疗效果，还希望可以通过LCD屏提供相对应的数据做参考，它能从瞬间，及时长的尺度给出与能量相关的重要信息，这对设备的有效使用及医生对治疗的进展把控具有现实的重要意义。
发明内容
本发明提供了适用于射频消融治疗仪主机的4MHz电路系统，可以使消痔微创治疗更加精准、高效的进行。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：
一种痔疮机主机4MHz电路系统，其特征在于，所述电路系统包括隔离器、功率输出器、驱动器、DC供电器、低压电源、控制器，所述控制器与所述其他组件通过CPU分别相连，其中，所述驱动器和DC供电器连接所述功率输出器，所述DC供电器用于给所述功率输出器提供DC电压，所述低压电源给驱动器、功率输出器、控制器供电；所述控制器的IO口用于控制脚踏，并且和LCD屏进行通信。
作为优选，所述LCD屏工作过程如下：电流模块取样电路串接到射频功放DC电源回路中，输出的电压信号正相关于电流信号，CPU据此将采集到的电压信号经AD转换；CPU得到的采样值，结合功率设置值，设备工作状态等参数，给出实际射频输出瞬时能效与能量累积值并送至LCD屏显示。
作为优选，所述瞬时能效与能量累积值计算方法如下，本设备射频输出时于标称阻值下和满功率条件下的绝对DC电流大小，以此时对应的DC电流转换的DC电压AD值作为基准：
瞬时能效的计算：CPU得到DC电压AD值，结合实际设置的功率，选择合适功率参考区间[1W,25W]或[25W,50W]，计算出瞬时能效百分比；
能量累积值的计算：结合实际设置的功率，CPU于等间隔时间下对瞬时能效进行累加。
作为优选，所述隔离器包括隔离电源模块M2、光耦隔离芯片U27，所述隔离电源模块M2，该模块用于输出隔离的电压；所述光耦隔离芯片U27，此芯片用于隔离模拟量的控制信号，该模拟信号来自于单片机的DAC_HV_MCU，隔离输出到DAC_HV_P，DAC_HV_P控制着DC供电器用于控制输出功率；主CPU的高压DC控制输出DAC_HV_MCU经由光耦隔离芯片U27隔离后为DAC_HV_P提供给高压功放输出级电路；+5V/GND与+5VP/GNDP是电气隔离的；所述光耦隔离芯片U27的型号为HCNR201。
作为优选，所述功率输出器包括功放管Q4与电感L2，所述功放管Q4与所述电感L2组成了功放电路，二者相连即可进行功率输出，其4MHz高频能量经电容C16耦合输出，但要经过RelayK1的通/断控制4MHz高频能量输出到用户Socker接口；所述RelayK1受控于主CPU的K_DRIVE1；另外电压互感器T4实时采集功放输出级电压以供主CPU监控；所述Q4型号为IRF840；所述电压互感器T4型号为PE51686。
作为优选，所述驱动器包括单片机U24、4MHz晶振Y2、单片机U5，所述单片机U24输出低功率驱动信号后送到所述单片机U5进行进一步放大后驱动功率部分，所述单片机U24与所述4MHz晶振Y2组成4MHz振荡方波电路；CPU的PWM_CTL1经光耦4N35 O2隔离；所述单片机U24型号为74HC00。所述单片机U5为意法半导体ST公司的stm32f103cbt6型单片机。
作为优选，所述DC供电器包括一个中央输出电源，其上设置有支路1-7，其中，支路1连接1k-SMD表面贴装部件，支路2连接2k-SMD表面贴装部件且末端为电源接地负极，支路3与支路4之间为0R-SMD表面贴装部件。支路四末端为电源接地负极，支路5连接一个680R@100M的电感器L13，还连接有两个并联连接的电容100UF C2与104C3，C2与C3之间设有电源接地负极，支路6近端连接一个R10 20k-SMD表面贴装部件，远端连接一个R134 10Ω-SMD表面贴装部件，其连接一个电容C195，末端为电源接地负极；DAC_HV_P输入单片机U4之V+端；Vout输出可调DC以给功放输出级电路提供电源；所述单片机U4型号为OPA548。
作为优选，所述低压电源包括六个电压电源，具体为12V、+12VP、9VF、+5VP、+5V、+3.3V，各类电压产生电路。
作为优选，所述控制器包括单片机U14，其型号为STM32F103RCT6。
一种痔疮机主机4MHz电路控制方法，包括如下步骤：步骤1、AD模块功能初始化；步骤2、创建新任务；所述步骤2还包括：读取电压，多次读取AD转换值并取平均值；计算能效和能量累积；能效和能量累积送LCD显示。
其中，读取电压，多次读取AD转换值并取平均值：连续读取32次后取算术平均值。作为一种可能的实施方式，设备采用接负极板的形式，痔疮针和负极板间接50Ω的标称负载，设备设置功率为50W,观测示波器，当显示的射频输出电压方均根值为50V(对应P＝U^2/R＝50W,可以通过适当改变负极板/痔疮针引线)时对应的DC电压AD值；另外由于DC输出电流与功率的相对关系不是成理想线性的，在不改变引线相对摆放位置的情况下，再测试25W/1W设置功率下的DC电压AD值。
与现有技术相比，本发明通过增高频率，从而减少对人体的热损伤；设置了输出利用地回路，使得功率输出无需连接负极板，减少了灼伤的可能性。
附图说明
图1为本发明所述一种痔疮机主机4MHz电路系统的隔离器电路示意图；
图2为本发明所述一种痔疮机主机4MHz电路系统的功率输出器电路示意图；
图3为本发明所述一种痔疮机主机4MHz电路系统的驱动器电路示意图；
图4为本发明所述一种痔疮机主机4MHz电路系统的DC供电器电路示意图；
图5为本发明所述一种痔疮机主机4MHz电路系统的低压电源电路示意图；
图6为本发明所述一种痔疮机主机4MHz电路系统的控制器电路示意图；
图7为本发明所述一种痔疮机主机4MHz电路系统的硬件实施方案模块示意图；
图8为本发明所述一种痔疮机主机4MHz电路系统的软件基本流程模块示意图。
具体实施方式
本发明可以使消痔微创治疗更加精准、高效的进行。下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图1-8所示：一种痔疮机主机4MHz电路系统，其特征在于，所述电路系统包括隔离器、功率输出器、驱动器、DC供电器、低压电源、控制器，所述控制器与所述其他组件通过CPU分别相连，其中，所述驱动器和DC供电器连接所述功率输出器，所述DC供电器用于给所述功率输出器提供DC电压，所述低压电源给驱动器、功率输出器、控制器供电；所述控制器的IO口用于控制脚踏，并且和LCD屏进行通信。
作为一种可能的实施方式，所述LCD屏工作过程如下：电流模块取样电路串接到射频功放DC电源回路中，输出的电压信号正相关于电流信号，CPU据此将采集到的电压信号经AD转换；CPU得到的采样值，结合功率设置值，设备工作状态等参数，给出实际射频输出瞬时能效与能量累积值并送至LCD屏显示。
作为一种可能的实施方式，所述瞬时能效与能量累积值计算方法如下，本设备射频输出时于标称阻值下和满功率条件下的绝对DC电流大小，以此时对应的DC电流转换的DC电压AD值作为基准：
瞬时能效的计算：CPU得到DC电压AD值，结合实际设置的功率，选择合适功率参考区间[1W,25W]或[25W,50W]，计算出瞬时能效百分比；
能量累积值的计算：结合实际设置的功率，CPU于等间隔时间下对瞬时能效进行累加。
作为一种可能的实施方式，所述隔离器包括隔离电源模块M2、光耦隔离芯片U27，所述隔离电源模块M2，该模块用于输出隔离的电压；所述光耦隔离芯片U27，此芯片用于隔离模拟量的控制信号，该模拟信号来自于单片机的DAC_HV_MCU，隔离输出到DAC_HV_P，DAC_HV_P控制着DC供电器用于控制输出功率；主CPU的高压DC控制输出DAC_HV_MCU经由光耦隔离芯片U27隔离后为DAC_HV_P提供给高压功放输出级电路；+5V/GND与+5VP/GNDP是电气隔离的；所述光耦隔离芯片U27的型号为HCNR201。
作为一种可能的实施方式，所述功率输出器包括功放管Q4与电感L2，所述功放管Q4与所述电感L2组成了功放电路，二者相连即可进行功率输出，其4MHz高频能量经电容C16耦合输出，但要经过RelayK1的通/断控制4MHz高频能量输出到用户Socker接口；所述RelayK1受控于主CPU的K_DRIVE1；另外电压互感器T4实时采集功放输出级电压以供主CPU监控；所述Q4型号为IRF840；所述电压互感器T4型号为PE51686。
作为一种可能的实施方式，所述驱动器包括单片机U24、4MHz晶振Y2、单片机U5，所述单片机U24输出低功率驱动信号后送到所述单片机U5进行进一步放大后驱动功率部分，所述单片机U24与所述4MHz晶振Y2组成4MHz振荡方波电路；CPU的PWM_CTL1经光耦4N35 O2隔离；所述单片机U24型号为74HC00。
作为一种可能的实施方式，所述DC供电器包括一个中央输出电源，其上设置有支路1-7，其中，支路1连接1k-SMD表面贴装部件，支路2连接2k-SMD表面贴装部件且末端为电源接地负极，支路3与支路4之间为0R-SMD表面贴装部件。支路四末端为电源接地负极，支路5连接一个680R@100M的电感器L13，还连接有两个并联连接的电容100UF C2与104C3，C2与C3之间设有电源接地负极，支路6近端连接一个R10 20k-SMD表面贴装部件，远端连接一个R134 10Ω-SMD表面贴装部件，其连接一个电容C195，末端为电源接地负极；DAC_HV_P输入单片机U4之V+端；Vout输出可调DC以给功放输出级电路提供电源；所述单片机U4型号为OPA548。
作为一种可能的实施方式，所述低压电源包括六个电压电源，具体为12V、+12VP、9VF、+5VP、+5V、+3.3V，各类电压产生电路。
作为一种可能的实施方式，所述控制器包括单片机U14，其型号为STM32F103RCT6。
作为一种可能的实施方式，软件实施综合步骤包括：步骤1、AD模块功能初始化；步骤2、创建新任务；所述步骤2还包括：读取电压，多次读取AD转换值并取平均值；计算能效和能量累积；能效和能量累积送LCD屏显示。
其中，读取电压，多次读取AD转换值并取平均值：连续读取32次后取算术平均值。
作为一种可能的实施方式，设备采用接负极板的形式，痔疮针和负极板间接50Ω的标称负载，设备设置功率为50W,观测示波器，当显示的射频输出电压方均根值为50V(对应P＝U^2/R＝50W,可以通过适当改变负极板/痔疮针引线)时对应的DC电压AD值；另外由于DC输出电流与功率的相对关系不是成理想线性的，在不改变引线相对摆放位置的情况下，再测试25W/1W设置功率下的DC电压AD值。
能效或能量累积送LCD屏显示如下：
void show_effect(uint16_t x,uint16_t y,uint8_t size,uint32_t val)；
void show_Engery(uint16_t x,uint16_t y,uint8_t size,uint32_t val)；
作为一种可能的实施方式，AD模块转换信号值之前，要进行功能初始化：
ADC模块设置转换方式补偿参数及使能模块。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种痔疮机主机4MHz电路系统，其特征在于，所述电路系统包括隔离器、功率输出器、驱动器、DC供电器、低压电源、控制器，所述控制器与所述其他组件通过CPU分别相连，其中，所述驱动器和DC供电器连接所述功率输出器，所述DC供电器用于给所述功率输出器提供DC电压，所述低压电源给驱动器、功率输出器、控制器供电；所述控制器的IO口用于控制脚踏，并且和LCD屏进行通信。
2.根据权利要求1所述的一种痔疮机主机4MHz电路系统，其特征在于，所述LCD屏工作过程如下：电流模块取样电路串接到射频功放DC电源回路中，输出的电压信号正相关于电流信号，CPU据此将采集到的电压信号经AD转换；CPU得到的采样值，结合功率设置值，设备工作状态等参数，给出实际射频输出瞬时能效与能量累积值并送至LCD屏显示。
3.根据权利要求1-2中任意一项所述的一种痔疮机主机4MHz电路系统，其特征在于，本设备射频输出时于标称阻值下和满功率条件下的绝对DC电流大小，以此时对应的DC电流转换的DC电压AD值作为基准，所述瞬时能效与能量累积值计算方法如下：
瞬时能效的计算：CPU得到DC电压AD值，结合实际设置的功率，选择合适功率参考区间[1W，25W]或[25W，50W]，计算出瞬时能效百分比；
能量累积值的计算：结合实际设置的功率，CPU于等间隔时间下对瞬时能效进行累加。
4.根据权利要求1所述的一种痔疮机主机4MHz电路系统，其特征在于，所述隔离器包括隔离电源模块M2、光耦隔离芯片U27，所述隔离电源模块M2，该模块用于输出隔离的电压；所述光耦隔离芯片U27用于隔离模拟量的控制信号，该模拟信号来自于单片机的DAC_HV_MCU，隔离输出到DAC_HV_P，DAC_HV_P控制着DC供电器用于控制输出功率；主CPU的高压DC控制输出DAC_HV_MCU经由光耦隔离芯片U27隔离后为DAC_HV_P提供给高压功放输出级电路；+5V/GND与+5VP/GNDP是电气隔离的；所述光耦隔离芯片U27的型号为HCNR201。
5.根据权利要求1所述的一种痔疮机主机4MHz电路系统，其特征在于，所述功率输出器包括功放管Q4与电感L2，所述功放管Q4与所述电感L2组成了功放电路，二者相连即可进行功率输出，其4MHz高频能量经电容C16耦合输出，但要经过RelayK1的通或断控制4MHz高频能量输出到用户Socker接口；所述RelayK1受控于主CPU的K_DRIVE1；另外电压互感器T4实时采集功放输出级电压以供主CPU监控；所述Q4型号为IRF840；所述电压互感器T4型号为PE51686。
6.根据权利要求1所述的一种痔疮机主机4MHz电路系统，其特征在于，所述驱动器包括单片机U24、4MHz晶振Y2、单片机U5，所述单片机U24输出低功率驱动信号后送到所述单片机U5进行进一步放大后驱动功率部分，所述单片机U24与所述4MHz晶振Y2组成4MHz振荡方波电路；CPU的PWM_CTL1经光耦4N35 O2隔离；所述单片机U24型号为74HC00，所述单片机U5为意法半导体ST公司的stm32f103cbt6型单片机。
7.根据权利要求1所述的一种痔疮机主机4MHz电路系统，其特征在于，所述DC供电器包括一个中央输出电源，其上设置有支路1-7，其中，支路1连接1k-SMD表面贴装部件，支路2连接2k-SMD表面贴装部件且末端为电源接地负极，支路3与支路4之间为0R-SMD表面贴装部件。支路四末端为电源接地负极，支路5连接一个680R@100M的电感器L13，还连接有两个并联连接的电容100UF C2与104C3，C2与C3之间设有电源接地负极，支路6近端连接一个R1020k-SMD表面贴装部件，远端连接一个R134 10Ω-SMD表面贴装部件，其连接一个电容C195，末端为电源接地负极；DAC_HV_P输入单片机U4之V+端；Vout输出可调DC以给功放输出级电路提供电源；所述单片机U4型号为OPA548。
8.根据权利要求1所述的一种痔疮机主机4MHz电路系统，其特征在于，所述低压电源包括六个电压电源，具体为12V、+12VP、9VF、+5VP、+5V、+3.3V，各类电压产生电路。
9.根据权利要求1所述的一种痔疮机主机4MHz电路系统，其特征在于，所述控制器包括单片机U14，其型号为STM32F103RCT6。
10.一种痔疮机主机4MHz电路控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、AD模块功能初始化；步骤2、创建新任务；所述步骤2还包括：读取电压，多次读取AD转换值并取平均值；计算能效和能量累积；能效和能量累积送LCD屏显示；其中，读取电压，多次读取AD转换值并取平均值：连续读取32次后取算术平均值；设备采用接负极板的形式，痔疮针和负极板间接50Ω的标称负载，设备设置功率为50W。
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2020
- 2020-12-02 CN CN202011386063.7A patent/CN112971966A/zh active Pending
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