CN113040898A - 一种双频微波消融仪 - Google Patents

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邢丽冬
朱柔君
冯宇
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Abstract

本发明公开了一种双频微波消融仪，包括固态微波源、蠕动泵、测温模块、人机交互模块、主控板和工控机；蠕动泵与冷却水管连接，固态微波源包括433MHz输出通道和2450MHz输出通道；通过人机交互模块向主控板下发控制参数，主控板控制固态微波源输出功率进行热消融，并将固态微波源的输出功率反馈给主控板，主控板控制蠕动泵转动从而利用冷却水管为消融针进行冷却，并将蠕动泵的转向、转速参数反馈给主控板，测温模块采集消融针针体的温度和热消融区域组织的温度并反馈给主控板，主控板将各单元反馈的工作状态参数传送给工控机。本发明可以实现双频同时消融和双频分时消融，对于临床肿瘤微波精准适形消融具有重要价值。

Description

一种双频微波消融仪
技术领域
本发明属于医疗器械领域，特别涉及了一种微波消融仪。
背景技术
微波对生物组织的热效应是基于电磁场与水分子之间的交互作用，也即微波通过介电滞后的过程产生热量：水分子试图对准每秒数十亿次极性变化的电磁场，当水分子难以跟随磁场的变化时，一部分微波能量就被吸收转化为了热能。
传统的微波治疗仪采用磁控管式的微波源，使电子通过谐振腔内部的磁场加速来产生电磁能，这种微波源通常需要大型而笨重的变压器来实现精准调节，因此体积过于庞大；过高的控制电压和输出功率对控制板也提出了很高的要求。目前市场上的微波消融仪均为2450MHz单频率的仪器，若想使用多频段的微波消融仪，需使用多台消融仪，这样体积大、不便携、使用起来不方便。
发明内容
为了解决上述背景技术提到的技术问题，本发明提出了一种双频微波消融仪。
为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：
一种双频微波消融仪，包括固态微波源、蠕动泵、测温模块、人机交互模块、主控板和工控机；所述蠕动泵与冷却水管连接，所述固态微波源包括433MHz输出通道和2450MHz输出通道；通过人机交互模块向主控板下发控制参数，主控板控制固态微波源输出功率进行热消融，并将固态微波源的输出功率反馈给主控板，主控板控制蠕动泵转动从而利用冷却水管为消融针进行冷却，并将蠕动泵的转向、转速参数反馈给主控板，测温模块采集消融针针体的温度和热消融区域组织的温度并反馈给主控板，主控板将各单元反馈的工作状态参数传送给工控机。
进一步地，所述固态微波源包括依次电性连接的微波信号发生器、时间功率控制调节电路、阻抗匹配器、微波源驱动电路和功率放大器，所述功率放大器的输出端通过同轴电缆与消融针电性相连，所述固态微波源还包括微处理器，所述微处理器分别与主控板和时间功率控制调节电路电性连接，根据主控板下发的控制参数控制微波信号输出的功率和时间。
进一步地，所述固态微波源还包括隔离器和功率跟踪检测电路，所述隔离器的输入端电性连接功率放大器的输出端，隔离器的输出端电性连接功率跟踪检测电路，隔离器吸收反射波能量，功率跟踪检测电路监测实时微波输出功率。
进一步地，所述蠕动泵包括RS485通信模块、蠕动泵驱动电路、电机和泵头，所述RS485通信模块的输入端与主控板电性相连，RS485通信模块的输出端电性连接蠕动泵驱动电路的输入端，蠕动泵驱动电路的输出端电性连接电机的驱动端，泵头与电机的输出轴机械连接。
进一步地，所述蠕动泵的泵头与冷却水管的进水口相连，消融针的两端开孔且内部空心，冷却水管的一端伸入消融针一端的孔内，冷却水管的另一端伸入消融针另一端的孔内，从而实现冷却水循环。
进一步地，所述测温模块包括依次电性连接的测温针、测温电路和AD转换器，所述AD转换器的输出端电性连接主控板。
进一步地，所述测温电路包括分压电路和低通滤波电路，所述分压电路的输入端与测温针电性连接，分压电路的输出端与低通滤波电路的输入端电性连接。
进一步地，所述人机交互模块包括触摸显示屏。
采用上述技术方案带来的有益效果：
（1）本发明具有433MHz和2450MHz两个频段，可以实现双频同时消融，双频分时消融，扩展了仪器的适用范围；
（2）本发明中的微波功率源采用全固态器件，体积小，高稳定性，具有良好的鲁棒性。
附图说明
图1是本发明设计的双频微波消融仪的结构框图；
图2是本发明中固态微波源的结构框图；
图3是本发明中蠕动泵的结构框图；
图4是本发明中测温模块的结构框图；
图5是本发明设计的双频微波消融仪的外观构造图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
本发明设计了一种双频微波消融仪，如图1所示，包括固态微波源、蠕动泵、测温模块、人机交互模块、主控板和工控机；所述蠕动泵与冷却水管连接，所述固态微波源包括433MHz输出通道和2450MHz输出通道；通过人机交互模块向主控板下发控制参数，主控板控制固态微波源输出功率进行热消融，并将固态微波源的输出功率反馈给主控板，主控板控制蠕动泵转动从而利用冷却水管为消融针进行冷却，并将蠕动泵的转向、转速参数反馈给主控板，测温模块采集消融针针体的温度和热消融区域组织的温度并反馈给主控板，主控板将各单元反馈的工作状态参数传送给工控机。
在本实施例中，优选地，如图2所示，固态微波源包括依次电性连接的微波信号发生器、时间功率控制调节电路、阻抗匹配器、微波源驱动电路和功率放大器，所述功率放大器的输出端通过同轴电缆与消融针电性相连，所述固态微波源还包括微处理器，所述微处理器分别与主控板和时间功率控制调节电路电性连接，根据主控板下发的控制参数控制微波信号输出的功率和时间。进一步地，固态微波源还包括隔离器和功率跟踪检测电路，所述隔离器的输入端电性连接功率放大器的输出端，隔离器的输出端电性连接功率跟踪检测电路，隔离器吸收反射波能量，功率跟踪检测电路监测实时微波输出功率。
在本实施例中，优选地，固态微波源采用电压驱动方式，控制2个433MHz通道和2个2450MHz通道输出功率。其分设的12芯控制接口，用以实现功率设置、通道选择、通道开启、故障告警、电压指示和对地连通等功能。
在本实施例中，优选地，如图3所示，蠕动泵包括RS485通信模块、蠕动泵驱动电路、电机和泵头，所述RS485通信模块的输入端与主控板电性相连，RS485通信模块的输出端电性连接蠕动泵驱动电路的输入端，蠕动泵驱动电路的输出端电性连接电机的驱动端，泵头与电机的输出轴机械连接。蠕动泵的泵头与冷却水管的进水口相连，消融针的两端开孔且内部空心，冷却水管的一端伸入消融针一端的孔内，冷却水管的另一端伸入消融针另一端的孔内，从而实现冷却水循环。
在本实施例中，优选地，如图4所示，测温模块包括依次电性连接的测温针、测温电路和AD转换器，所述AD转换器的输出端电性连接主控板。进一步地，测温电路包括分压电路和低通滤波电路，所述分压电路的输入端与测温针电性连接，分压电路的输出端与低通滤波电路的输入端电性连接。
在本实施例中，优选地，主控板接收所有工作参数后，按照通信协议对数据进行封装，然后通过UART通信发送至工控机。
在本实施例中，优选地，双频微波消融仪的外观构造如图5所示，由电源1、固态微波源2、工控机3、蠕动泵4、主控板5、指示灯6、按键7、显示屏8、后面板9组成，其中显示屏8可以进一步采用触摸显示屏。
实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (8)

1.一种双频微波消融仪，其特征在于：包括固态微波源、蠕动泵、测温模块、人机交互模块、主控板和工控机；所述蠕动泵与冷却水管连接，所述固态微波源包括433MHz输出通道和2450MHz输出通道；通过人机交互模块向主控板下发控制参数，主控板控制固态微波源输出功率进行热消融，并将固态微波源的输出功率反馈给主控板，主控板控制蠕动泵转动从而利用冷却水管为消融针进行冷却，并将蠕动泵的转向、转速参数反馈给主控板，测温模块采集消融针针体的温度和热消融区域组织的温度并反馈给主控板，主控板将各单元反馈的工作状态参数传送给工控机。
2.根据权利要求1所述一种双频微波消融仪，其特征在于：所述固态微波源包括依次电性连接的微波信号发生器、时间功率控制调节电路、阻抗匹配器、微波源驱动电路和功率放大器，所述功率放大器的输出端通过同轴电缆与消融针电性相连，所述固态微波源还包括微处理器，所述微处理器分别与主控板和时间功率控制调节电路电性连接，根据主控板下发的控制参数控制微波信号输出的功率和时间。
3.根据权利要求2所述一种双频微波消融仪，其特征在于：所述固态微波源还包括隔离器和功率跟踪检测电路，所述隔离器的输入端电性连接功率放大器的输出端，隔离器的输出端电性连接功率跟踪检测电路，隔离器吸收反射波能量，功率跟踪检测电路监测实时微波输出功率。
4.根据权利要求1所述一种双频微波消融仪，其特征在于：所述蠕动泵包括RS485通信模块、蠕动泵驱动电路、电机和泵头，所述RS485通信模块的输入端与主控板电性相连，RS485通信模块的输出端电性连接蠕动泵驱动电路的输入端，蠕动泵驱动电路的输出端电性连接电机的驱动端，泵头与电机的输出轴机械连接。
5.根据权利要求4所述一种双频微波消融仪，其特征在于：所述蠕动泵的泵头与冷却水管的进水口相连，消融针的两端开孔且内部空心，冷却水管的一端伸入消融针一端的孔内，冷却水管的另一端伸入消融针另一端的孔内，从而实现冷却水循环。
6.根据权利要求1所述一种双频微波消融仪，其特征在于：所述测温模块包括依次电性连接的测温针、测温电路和AD转换器，所述AD转换器的输出端电性连接主控板。
7.根据权利要求6所述一种双频微波消融仪，其特征在于：所述测温电路包括分压电路和低通滤波电路，所述分压电路的输入端与测温针电性连接，分压电路的输出端与低通滤波电路的输入端电性连接。
8.根据权利要求1所述一种双频微波消融仪，其特征在于：所述人机交互模块包括触摸显示屏。
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