CN113633900B - 基于医用超声治疗装置的不同频段频率和功率调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于医用超声治疗装置的不同频段频率和功率调整方法，将不同频率同一弧度的压电陶瓷粘贴后利用低压驱动电路，根据输出要求，输出对应的某一个精准的频率要求。实现在同点同一位置上的多频率，多功率切换无缝切换。本方法放弃了传统谐振电路的推动模式，通过修改压电陶瓷晶片的封装模式，装配工艺等来降低了整个终端超声换能器在工作频率点的不同频率的内部切换输出，通过改变驱动电路，输出不同的频率，进而和已经预测确定的超声晶片产生谐振，以此来更好的推动压电陶瓷晶片实现输出更宽范围的带宽超声信号。通过主控模块输出标准源信号后，在低压低功率模块内部通过采用互补全对称放大电路推出，确保每次输出的超声信号焦域位置的相同。

Description

基于医用超声治疗装置的不同频段频率和功率调整方法

技术领域

本发明具体涉及一种基于医用超声治疗装置的不同频段频率和功率调整方法。

背景技术

目前聚焦超声信号通常采用自谐振驱动，输入的电压高，通常需要200V至400V，同时输出的功率精度不高，输出的频率范围窄，输出的聚焦性能差。标准产品通常需要人工干涉，每台标定调整匹配，无法胜任现在的大规模工业生产的需要。同时因为压电陶瓷晶片本身在烧结过程和后期高压极化的时候，因为形体本身的变形和银层镀层的不均匀性，会导致预期的超声信号变形，输出的焦域位置、深度以及总功率均无法达到设计的预期目的和要求，进而引发新的问题。

传统的压电陶瓷驱动电路通常采用LC谐振电路，利用预先计算的压电陶瓷晶片内部已知的电阻、电感和电容与PCB板上的元件组成单口网络，在预定的工作频率上产生电压和电流波形相位相同的现象。但是因为现代科技的发展，很多设备需要同时能输出多重频率和功率的要求，因为谐振回路的本身就只有一个谐振点，所以无法满足该要求，同时原有的多片压电陶瓷粘贴只是简单的为了增加输出功率粘贴后仍然只有一个谐振频率点，故只能输出一个频率。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于医用超声治疗装置的不同频段频率和功率调整方法，该基于医用超声治疗装置的不同频段频率和功率调整方法可以很好地解决上述问题。

为达到上述要求，本发明采取的技术方案是：提供一种基于医用超声治疗装置的不同频段频率和功率调整方法，该基于医用超声治疗装置的不同频段频率和功率调整方法：通过复合压电陶瓷模块、主控模块、功率驱动模块及超声监控模块，实现一路或多路多频段或复合超声信号的无隙调制输出波形、频率、占空比功率输出参数。

优选的，复合压电陶瓷模块的设置方法如下：将至少两个压电陶瓷模块用导电银浆粘合在一起，A模块正极对B模块负极粘合。

优选的，主控模块的设置方法如下：根据编程设定多个不同频段的频率、波形、占空比参数、输出单路或多路复合治疗信号波形。

优选的，功率驱动模块的设置方法如下：根据所述主控模块的输入设定线性放大治疗信号波形，一路或多路输出放大后治疗信号波形。

优选的，超声监控模块的设置方法如下：实时监控前级超声信号输出，控制超声信号的输出特征，修正压电陶瓷器件本身、温度、湿度环境变化引入的误差，以确保超声信号输出的精确性和可靠性。

优选的，复合压电陶瓷模块的每个压电陶瓷均工作在不同的频段内；

使用依次偏移的不同谐振点的压电陶瓷利用导电银浆逐个粘接，依次将A片的负极和B片的正极粘接，B片的负极和C片的正极粘接逐一递推完成。

优选的，对每块压电陶瓷片进行打磨，以一个半球外径依次粘贴在前一个半球的背面，形成一个规则的整列排列。

优选的，主控模块根据所述压电陶瓷模块的分布和已知的聚焦点和所在的各球面位置，利用半径的位差开通不同的压电陶瓷模块。

优选的，功率驱动模块采用低压驱动。

该基于医用超声治疗装置的不同频段频率和功率调整方法具有的优点如下：

将不同频率的压电陶瓷粘贴后利用低压驱动电路，根据输出要求，输出具体的某一个精准的频率要求。通过这种办法可以任意输出宽范围的各种超声频率，而不需要切换超声晶片，进而实现在同点同一位置上的多频率，多功率切换。本方法放弃了谐振电路的推动模式，通过修改压电陶瓷晶片的封装模式，装配工艺等来降低了整个终端超声换能器在工作频率点的内部等效电阻，通过改变驱动电路，输出不同的频率，进而和已经预测确定的超声晶片产生谐振，以此来更好的推动压电陶瓷晶片输出更宽范围的超声信号。通过主控模块输出标准源信号后，在低压低功率模块内部通过采用互补全对称放大电路推出，确保每次输出的超声信号焦域位置的相同。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，在这些附图中使用相同的参考标号来表示相同或相似的部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1示意性地示出了根据本申请一个实施例的基于医用超声治疗装置的不同频段频率和功率调整方法中使用到的复合压电陶瓷模块的的结构示意图。

图2示意性地示出了根据本申请一个实施例的基于医用超声治疗装置的不同频段频率和功率调整方法中使用到的复合压电陶瓷模块的的结构示意图。

图3示意性地示出了根据本申请一个实施例的基于医用超声治疗装置的不同频段频率和功率调整方法中使用的整列压电陶瓷模块的波形示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图及具体实施例，对本申请作进一步地详细说明。

在以下描述中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”、“示例”等等的引用表明如此描述的实施例或示例可以包括特定特征、结构、特性、性质、元素或限度，但并非每个实施例或示例都必然包括特定特征、结构、特性、性质、元素或限度。另外，重复使用短语“根据本申请的一个实施例”虽然有可能是指代相同实施例，但并非必然指代相同的实施例。

为简单起见，以下描述中省略了本领域技术人员公知的某些技术特征。

根据本申请的一个实施例，提供一种基于医用超声治疗装置的不同频段频率和功率调整方法，如图1-3所示，通过复合压电陶瓷模块、主控模块、功率驱动模块及超声监控模块，实现一路或多路多频段或复合超声信号的无隙调制输出波形、频率、占空比功率输出参数。

根据本申请的一个实施例，该基于医用超声治疗装置的不同频段频率和功率调整方法中的复合压电陶瓷模块的设置方法如下：将至少两个压电陶瓷模块用导电银浆粘合在一起，A模块正极对B模块负极粘合。

根据本申请的一个实施例，该基于医用超声治疗装置的不同频段频率和功率调整方法中的主控模块的设置方法如下：根据编程设定多个不同频段的频率、波形、占空比参数、输出单路或多路复合治疗信号波形。

根据本申请的一个实施例，该基于医用超声治疗装置的不同频段频率和功率调整方法中的功率驱动模块的设置方法如下：根据所述主控模块的输入设定线性放大治疗信号波形，一路或多路输出放大后治疗信号波形。

根据本申请的一个实施例，该基于医用超声治疗装置的不同频段频率和功率调整方法中的超声监控模块的设置方法如下：实时监控前级超声信号输出，控制超声信号的输出特征，修正压电陶瓷器件本身、温度、湿度环境变化引入的误差，以确保超声信号输出的精确性和可靠性。

根据本申请的一个实施例，该基于医用超声治疗装置的不同频段频率和功率调整方法中的复合压电陶瓷模块的每个压电陶瓷均工作在不同的频段内；

根据本申请的一个实施例，该基于医用超声治疗装置的不同频段频率和功率调整方法中包括如下步骤：使用依次偏移的不同谐振点的压电陶瓷利用导电银浆逐个粘接，依次将A片的负极和B片的正极粘接，B片的负极和C片的正极粘接逐一递推完成。

根据本申请的一个实施例，该基于医用超声治疗装置的不同频段频率和功率调整方法中包括如下步骤：对每块压电陶瓷片进行打磨，以一个半球外径依次粘贴在前一个半球的背面，形成一个规则的整列排列。

根据本申请的一个实施例，该基于医用超声治疗装置的不同频段频率和功率调整方法中的主控模块根据所述压电陶瓷模块的分布和已知的聚焦点和所在的各球面位置，利用半径的位差开通不同的压电陶瓷模块。

根据本申请的一个实施例，该基于医用超声治疗装置的不同频段频率和功率调整方法中的功率驱动模块采用低压驱动。

根据本申请的一个实施例，该基于医用超声治疗装置的不同频段频率和功率调整方法中所使用的配套装置包括：

复合压电陶瓷模块，根据要求将多个压电陶瓷模块用导电银浆粘合在一起，A模块正极对B模块负极方式粘合；

主控模块，根据编程可随意设定多个不同频段的频率、波形、占空比等参数，输出单路或多路复合治疗信号波形；

功率驱动模块，根据主控模块的输入和设定线性放大治疗信号波形，1路或多路输出放大后治疗信号波形；

超声监控模块，实时监控前级超声信号输出，精准控制超声信号的输出特征，修正压电陶瓷器件本身、温度、湿度等环境变化引入的误差，确保超声信号输出的精确性和可靠性。

本发明通过复合压电陶瓷模块、主控模块、功率驱动模块和超声监控模块，实现1路或多路多频段或复合超声信号，无隙调制输出波形、频率、占空比等功率输出参数，当因外界和系统内部变量导致输出信号变动时实时调整，保证输出的超声信号精确性、可靠性和安全性，符合医学的超声信号要求，满足临床的治疗效果，减轻因信号误差等对病者造成的治疗影响。

根据本申请的一个实施例，该基于医用超声治疗装置的不同频段频率和功率调整方法中的复合压电陶瓷模块，每个压电陶瓷均工作在不同的频段内，避免因为医疗设备要求输出频率变化频域过宽，而每个压电陶瓷实际谐振点唯一，左右频偏较小，无法满足的现象，故用依次偏移的不同谐振点的压电陶瓷利用导电银浆将其逐个粘接，依次将A片的负极和B片的正极粘接，B片的负极和C片的正极粘接逐一递推完成。

根据本申请的一个实施例，该基于医用超声治疗装置的不同频段频率和功率调整方法中可以将压电陶瓷片每块打磨成规则的几何形状，以一个半球外径依次粘贴在前一个半球的背面，形成一个规则的整列排列。如40×40；50×40等的组合排列。

根据本申请的一个实施例，该基于医用超声治疗装置的不同频段频率和功率调整方法中的主控模块根据上述预设压电陶瓷模块的矩阵分别，根据已知的聚焦点和所在的各球面位置，利用半径的位差精确开通不同的压电陶瓷模块，确保不同的模块输出相同的频率波形到达预设焦域位置是均是峰峰叠加，确保输出功率和波形均是正向重合。

根据本申请的一个实施例，该基于医用超声治疗装置的不同频段频率和功率调整方法中的功率驱动模块采用低压驱动，有别市场LC谐振电路等高压驱动电路，因多点整列排列，故单个输出驱动电压低于国家人体可接触安全电压36V要求， 确保即使出现漏电现象也能保障人体安全。同时因为规避电感、电容和压电陶瓷晶片等自身制造时因为原材料、工艺和组装时引发的误差，使得该电路无需对回路的电容、电阻和电感依次配对调整匹配，模块自身内部线性调整，保障终端按照预设参数输出。设计依据完全考虑各部分误差的影响，电路器件直接装配即可使用，实现了工业标准化大规模生产的可行性。

根据本申请的一个实施例，该基于医用超声治疗装置的不同频段频率和功率调整方法将不同频率的带中心通孔的压电陶瓷粘贴后利用低压驱动电路，根据输出要求，输出具体的某一个精准的频率要求。通过这种办法可以任意输出宽范围的各种超声频率，而不需要切换超声晶片，进而实现在同点同一位置上的多频率，多功率切换，如图2所示。本方法放弃了谐振电路的推动模式，通过修改压电陶瓷晶片的封装模式，装配工艺等来降低了整个终端超声换能器在工作频率点的内部等效电阻，通过改变驱动电路，输出不同的频率，进而通过D点接收超声输出的反馈信号，预测确定的超声晶片谐振偏移，以此来更好的推动压电陶瓷晶片输出更宽范围的超声信号。通过主控模块输出标准源信号后，在低压低功率模块内部通过采用互补全对称放大电路推出，确保每次输出的超声信号E点的焦域位置相同。

根据本申请的一个实施例，如图3所示，该基于医用超声治疗装置的不同频段频率和功率调整方法中的阵列类似普通超声探头做内部层叠式排布，但是实现功能完全不同。利用不同的超声频率，波长不同，因此通过后级超声主控模块的精确点到点控制，根据已知的球面晶片到焦域面积对应位置的不同长度，精确开关超声的输出，进而达到不同的超声晶片输出不同的频率，到达同一个焦域位置的不同聚焦点，确保均是波峰的峰峰叠加，避免波峰波谷重叠的相互抵消等不良效果，实现不同阵列不同位置的晶片根据不同的开关启停实现焦距可调，功率可调和频率可调的功能。

以上所述实施例仅表示本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明保护范围。因此本发明的保护范围应该以所述权利要求为准。

Claims (5)

1.一种基于医用超声治疗装置的不同频段频率和功率调整方法，其特征在于：通过复合压电陶瓷模块、主控模块、功率驱动模块及超声监控模块，实现一路或多路多频段或复合超声信号的无隙调制输出波形、频率、占空比功率输出参数；

所述复合压电陶瓷模块的设置方法如下：将至少两个压电陶瓷模块用导电银浆粘合在一起，A模块正极对B模块负极粘合；所述复合压电陶瓷模块的每个压电陶瓷均工作在不同的频段内；使用依次偏移的不同谐振点的压电陶瓷利用导电银浆逐个粘接，依次将A模块的负极和B模块的正极粘接，B模块的负极和C模块的正极粘接逐一递推完成；对每块压电陶瓷片进行打磨，以一个半球外径依次粘贴在前一个半球的背面，形成一个规则的整列排列；所述主控模块根据所述压电陶瓷模块的分布和已知的聚焦点和所在的各球面位置，利用半径的位差开通不同的压电陶瓷模块。

2.根据权利要求1所述的基于医用超声治疗装置的不同频段频率和功率调整方法，其特征在于：所述主控模块的设置方法如下：根据编程设定多个不同频段的频率、波形、占空比参数、输出单路或多路复合治疗信号波形。

3.根据权利要求2所述的基于医用超声治疗装置的不同频段频率和功率调整方法，其特征在于：所述功率驱动模块的设置方法如下：根据所述主控模块的输入设定线性放大治疗信号波形，一路或多路输出放大后治疗信号波形。

4.根据权利要求1所述的基于医用超声治疗装置的不同频段频率和功率调整方法，其特征在于：所述超声监控模块的设置方法如下：实时监控前级超声信号输出，控制超声信号的输出特征，修正压电陶瓷器件本身、温度、湿度环境变化引入的误差，以确保超声信号输出的精确性和可靠性。

5.根据权利要求1所述的基于医用超声治疗装置的不同频段频率和功率调整方法，其特征在于：所述功率驱动模块采用低压驱动。