CN114146308B - 一种电场治疗仪温度控制装置及其调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种电场治疗仪温度控制装置，包括：电源模块，用于为电场治疗仪供电；执行模块，用于将所述电源模块提供的电能转化为电场治疗仪的电势能；采集模块，用于采集治疗过程中的物理信号，所述采集模块包括温度采集单元，用于获取所述执行模块周边的人体皮肤温度；控制模块，所述控制模块分别与电源模块、执行模块、报警模块、采集模块通讯连接或电连接，用于控制所述执行模块供电参数。本发明能够在保证电场治疗仪治疗效果的同时，避免电极单元对于人体皮肤的低温烫伤，实现对于电场治疗仪温度的有效控制。

Description

一种电场治疗仪温度控制装置及其调节方法

技术领域

本发明大致涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种电场治疗仪的电极温度自动调整方法，用所述方法能够在保证治疗电场效果的前提下动态控制电极温度，避免对人体造成低温烫伤。

背景技术

电场治疗仪是基于电场干扰细胞有丝分裂，诱导癌细胞在快速分裂过程中凋亡的仪器。癌细胞在有丝分裂过程中需要微管蛋白组装成微管即纺锤体，由于微管蛋白具有电极性，电场治疗能够利用外界电场干扰微管蛋白的组装过程，使得癌细胞的分裂无法正常进行，从而使癌细胞凋亡。目前，已经通过临床试验证实，电场治疗能够显著延长胶质母细胞瘤患者的无进展生存期和总生存期，电场治疗其他肿瘤的临床试验也在进行中。

电场治疗仪的电极一般为陶瓷等介电材料，工作过程中，电场通过紧密贴合皮肤的陶瓷片施加在人体上。由于介电材料本身阻抗较高，在电场回路中电能消耗在陶瓷片上而转化为热能，长时间工作后电极表面会升温，作为接触人体的医疗器械，不应产热超过41℃，否则易造成人体皮肤低温烫伤。为了控制电极单元与人体皮肤接触点的温度，当前常见手段为间断性工作。

间断性工作的模式为：开启治疗后监测温度变化，当人体皮肤温度达到 41℃时，电场治疗仪停止工作，电极单元电压为零，此时电极单元就无法继续产热，电极单元和人体皮肤与空气经过热交换散热，温度下降，待温度降低至正常体温后再开启治疗，而电场治疗的有效性与治疗时间正相关，如频繁停止工作则必然影响治疗效果。

背景技术部分的内容仅仅是发明人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。

发明内容

针对现有技术存在问题中的一个或多个，本发明提供了一种电场治疗仪温度控制装置，包括：电源模块，用于为电场治疗仪供电；执行模块，用于将所述电源模块提供的电能转化为电场治疗仪的电势能；采集模块，用于采集治疗过程中的物理信号，所述采集模块包括温度采集单元，用于获取所述执行模块周边的人体皮肤温度；控制模块，所述控制模块分别与电源模块、执行模块、采集模块通讯连接或电连接，用于控制所述执行模块供电参数。

在本发明的一个方面，还包括：报警模块，与控制模块通讯连接或电连接，用于治疗过程中异常信号报警；优选地，当控制模块识别采集模块的温度信号超过报警阈值时，启动报警。

在本发明的一个方面，所述执行模块包括若干电极单元，所述电极单元内部设置为用于电荷传导的导电体；

优选地，所述若干电极单元与皮肤或组织的接触面设置有用于防止人体触电的绝缘体；

优选地，所述若干电极单元为偶数个，任意两个所述电极单元组成电极组，所述电极组之间并连连接，使得电极组在供电状态下，前后电极组形成纵向电场，左右电极组形成横向电场环境。

在本发明的一个方面，所述温度采集单元设置于采集模块的周边。

在本发明的一个方面，所述控制模块包括：

MCU控制单元，用于接受处理所述采集模块提供的物理信号，做出判断并输出逻辑控制命令；频率控制单元，与所述MCU控制单元连接，用于接收 MCU控制单元的命令，并输出特定频率方波；功率放大控制单元，与所述频率控制单元连接，用于增大方波功率值；滤波控制单元，与所述功率放大控制单元连接，用于将方波转化为正弦波；输出方向控制单元，与所述滤波控制单元连接，用于分别控制所述前后电极组和所述左右电极组供电；电压幅值控制单元，设置在所述电源模块和所述功率放大控制单元之间，分别与所述电源模块和所述功率放大控制单元连接，用于控制供电电压幅值；

优选地，所述控制模块还包括按键显示单元，所述按键显示单元与所述 MCU控制单元连接，用于控制电场治疗仪的开闭。在本发明的一个方面，所述采集模块还包括：输出电流采集单元，用于采集所述执行模块中的电流信号；输出电压采集单元，用于采集所述执行模块中的电压信号；

优选地，所述输出电流采集单元、输出电压采集单元和温度采集单元之间并联连接。

在本发明的一个方面，所述MCU控制单元中，所述判断的具体方式为：当所述采集模块获取的人体皮肤温度低于设定温度，所述控制模块控制所述执行模块的供电电压升高；当所述采集模块获取的人体皮肤温度等于或高于设定温度，所述控制模块控制所述执行模块的供电电压降低；

优选地，所述设定温度范围为39℃～41℃，优选为40.5℃。

本发明还公开了一种电场治疗仪温度控制方法，包括如下步骤：

采集所述电场治疗仪所施加人体皮肤或组织表面的温度；

根据所述获取的人体皮肤或组织表面的温度做出判断，得到电场治疗仪向人体皮肤或组织表面施加的电压值，使所施加人体皮肤或组织表面的温度控制在39-41℃之间；优选40.5℃。

在本发明的一个方面，所述判断方法为:当获取的所施加人体皮肤或组织表面的温度低于设定温度，控制所施加的电压值升高；当获取所施加人体皮肤或组织表面的温度等于或高于设定温度，控制所施加的电压值降低。

在本发明的一个方面，设t_n时刻所述执行模块的电压为V_outn，假设t₁时检测到所施加人体皮肤或组织表面的温度值等于或高于设定温度时，则启动降压进程；设t₁时所述执行模块的电压为V_out1，控制t₂(其中t₂>t₁)时所述执行模块的电压为V_out2，则t₁、V_out1、t₂和V_out2满足如下公式：

如V_out1≥150V，V_out2＝-1.5(t₂-t₁)+V_out1；

如150V＞V_out1≥130V，V_out2＝-1.43(t₂-t₁)+V_out1；

如130V＞V_out1≥100V，V_out2＝-0.27(t₂-t₁)+V_out1；

如100V＞V_out1≥80V，V_out2＝-0.16(t₂-t₁)+V_out1；

当判定t₃时所施加人体皮肤或组织表面的温度值低于设定温度时，则启动升压进程；设t₃时所述执行模块的电压为V_out3，控制t₄(其中t₄>t₃)时所述执行模块的电压为V_out4，则t₃、V_out3、t₄和V_out4满足如下公式：

如V_out3≤80V，V_out4＝1.14(t₄-t₃)+V_out3；

如V_out3＞80V，V_out4＝0.05(t₄-t₃)+V_out3。

在本发明的一个方面，采用上述的电场治疗仪温度控制装置，具体包括：

所述执行模块布置到人体位置的皮肤或组织上；所述控制模块开启电场治疗仪，所述采集模块采集所述皮肤或组织表面的温度，并上传至控制模块；和所述控制模块获取所述皮肤或组织表面的温度，并与事先设定的温度进行比较，当所述皮肤或组织的温度值低于设定温度时，所述控制模块控制电源模块输出电压值升高，当所述皮肤或组织的温度值高于设定温度时，所述控制模块控制电源模块输出电压值降低。

作为一种优选方案，所述电场治疗仪温度控制方法，具体包括：

S100、所述执行模块布置到人体位置的皮肤或组织上；

S200、所述按键显示单元开启电场治疗仪，所述MCU控制单元发送逻辑命令到所述频率控制单元，控制所述电源模块输出特定频率方波，然后由所述功率放大控制单元将特定频率方波功率放大，转变方波峰值为可调节状态；同时所述MCU控制单元发送逻辑命令到所述电压幅值控制单元，控制所述电源模块输出电压幅值；

S300、由所述滤波控制单元将方波转换为正弦波，然后由所述输出方向控制单元控制输出到所述电极组的电极单元上，形成治疗的交变电场环境；

S400、所述温度采集单元实时监测所述电极单元与其周边人体皮肤温度值，当所述MCU控制单元判定皮肤温度值低于设定温度时，所述MCU控制单元发送逻辑命令到所述电源模块和所述电压幅值控制单元，升高电压；当所述MCU控制单元判定皮肤温度值不低于设定温度时，所述MCU控制单元发送逻辑命令到所述电源模块和所述电压幅值控制单元，降低电压；

S500、所述输出电压采集单元实时监测所述电极单元的供电电压值，所述MCU控制单元内设定电压上限阈值，当所述电极单元的供电电压值达到电压上限阈值，所述MCU控制单元发送逻辑信号到所述电源模块，电源电压不再上升；所述输出电流采集单元实时监测所述电极单元的供电电流值，所述 MCU控制单元内设定电流上限阈值，当所述电极单元的供电电流值达到电流上限阈值，所述MCU控制单元发送逻辑信号到所述电源模块，电源电流不再上升。

在本发明的一个方面，所述步骤S200中，所述特定频率方波的频率范围为50KHz～500KHz，优选70KHz～400KHz，优选100～300KHz。

在本发明的一个方面，所述步骤S300中，所述交变电场的电场强度范围为0.4V/cm～5V/cm，优选0.7V/cm-2V/cm。

在本发明的一个方面，所述步骤S400中，设t_n时刻所述执行模块的电压为V_outn，假设t₁时检测到所施加人体皮肤或组织表面的温度值等于或高于设定温度时，则启动降压进程；设t₁时所述执行模块的电压为V_out1，控制t₂(其中t₂>t₁)时所述执行模块的电压为V_out2，则t₁、V_out1、t₂和V_out2满足如下公式：

如V_out1≥150V，V_out2＝-1.5(t₂-t₁)+V_out1；

如150V＞V_out1≥130V，V_out2＝-1.43(t₂-t₁)+V_out1；

如130V＞V_out1≥100V，V_out2＝-0.27(t₂-t₁)+V_out1；

如100V＞V_out1≥80V，V_out2＝-0.16(t₂-t₁)+V_out1；

当判定t₃时所施加人体皮肤或组织表面的温度值低于设定温度时，则启动升压进程；设t₃时所述执行模块的电压为V_out3，控制t₄(其中t₄>t₃)时所述执行模块的电压为V_out4，则t₃、V_out3、t₄和V_out4满足如下公式：

如V_out3≤80V，V_out4＝1.14(t₄-t₃)+V_out3；

如V_out3＞80V，V_out4＝0.05(t₄-t₃)+V_out3。

在本发明的一个方面，所述步骤S500中，所述电压上限阈值设定范围为 120V～220V，优选为160V。

本发明能够在保证电场治疗仪治疗效果的同时，避免电极单元对于人体皮肤的低温烫伤，实现对于电场治疗仪温度的有效控制。在电场治疗仪工作过程中，工作频率为特定频率，电极单元上的电压值根据皮肤表面温度变化在有效范围内动态调整，实现治疗仪连续长时间工作，同时电极单元与人体皮肤接触点温度低于41℃，防止烫伤。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1本发明的一个实施例的治疗仪温度控制装置的结构示意图。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、" 长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"坚直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语"第一"、" 第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语" 安装"、"相连"、"连接"应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接:可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之"上" 或之"下"可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征"之上"、"上方"和"上面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征"之下"、"下方 "和"下面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

下面参考图1详细描述该治疗仪温度控制装置。

本发明的一个实施例中公开了一种电场治疗仪温度控制装置，可用于治疗肿瘤等。电场治疗仪温度控制装置包括：电源模块10，用于为电场治疗仪供电；执行模块20，用于将电源模块10提供的电能转化为电场治疗仪的电势能；采集模块40，用于采集治疗过程中的物理信号，采集模块40包括温度采集单元41，用于获取执行模块20周边的人体皮肤温度；控制模块50，控制模块50分别与电源模块10、执行模块20、报警模块30、采集模块40 通讯连接或电连接，用于控制执行模块20供电参数。

在本发明的一个具体实施例中，还包括：报警模块30，与控制模块50 通讯连接或电连接，用于治疗过程中异常信号报警；优选地，当控制模块50 识别采集模块40的温度信号超过报警阈值时，启动报警。

在本发明的一个具体实施例中，执行模块20包括若干电极单元，电极单元内部设置为用于电荷传导的导电体；

优选地，若干电极单元与皮肤或组织的接触面设置有用于防止人体触电的绝缘体；

优选地，若干电极单元为偶数个，任意两个电极单元组成电极组，电极组之间并连连接，使得电极组在供电状态下，前后电极组21形成纵向电场，左右电极组22形成横向电场环境。

在本发明的一个具体实施例中，温度采集单元41设置于采集模块40的周边。

在本发明的一个具体实施例中，控制模块50包括：

MCU控制单元51，用于接受处理采集模块40提供的物理信号，做出判断并输出逻辑控制命令；频率控制单元52，与MCU控制单元51连接，用于接收MCU控制单元51的命令，并输出特定频率方波；功率放大控制单元53，与频率控制单元52连接，用于增大方波功率值；滤波控制单元54，与功率放大控制单元53连接，用于将方波转化为正弦波；输出方向控制单元55，与滤波控制单元54连接，用于分别控制前后电极组21和左右电极组22供电；电压幅值控制单元56，设置在电源模块10和功率放大控制单元53之间，分别与电源模块10和功率放大控制单元53连接，用于控制供电电压幅值；

优选地，控制模块50还包括按键显示单元57，按键显示单元57与MCU 控制单元51连接，用于控制电场治疗仪的开闭。在本发明的一个方面，采集模块40还包括：输出电流采集单元42，用于采集执行模块20中的电流信号；输出电压采集单元43，用于采集执行模块20中的电压信号；

优选地，输出电流采集单元42、输出电压采集单元43和温度采集单元 41之间并联连接。

在本发明的一个具体实施例中，MCU控制单元51中，判断的具体方式为：当采集模块40获取的人体皮肤温度低于设定温度，控制模块50控制执行模块20的供电电压升高；当采集模块40获取的人体皮肤温度等于或高于设定温度，控制模块50控制执行模块20的供电电压降低；

优选地，设定温度范围为39℃～41℃，优选为40.5℃。

本发明还公开了一种电场治疗仪温度控制方法，包括如下步骤：

采集电场治疗仪所施加人体皮肤或组织表面的温度；

根据获取的人体皮肤或组织表面的温度做出判断，得到电场治疗仪向人体皮肤或组织表面施加的电压值，使所施加人体皮肤或组织表面的温度控制在39℃-41℃之间；优选40.5℃。

在本发明的一个具体实施例中，判断方法为:当获取的所施加人体皮肤或组织表面的温度低于设定温度，控制所施加的电压值升高；当获取所施加人体皮肤或组织表面的温度等于或高于设定温度，控制所施加的电压值降低。

在本发明的一个具体实施例中，执行模块20t_n时刻的电压为V_outn，假设 t₁时检测到所施加人体皮肤或组织表面的温度值不低于设定温度，则启动降压进程，t₂(其中t₂>t₁)时刻的电压V_out2计算方式如下：

如V_out1≥150V，V_out2＝-1.5(t₂-t₁)+V_out1；

如150V＞V_out1≥130V，V_out2＝-1.43(t₂-t₁)+V_out1；

如130V＞V_out1≥100V，V_out2＝-0.27(t₂-t₁)+V_out1；

如100V＞V_out1≥80V，V_out2＝-0.16(t₂-t₁)+V_out1；

当判定t₃时所施加人体皮肤或组织表面的温度值低于设定温度时，则启动升压进程，t₄(其中t₄>t₃)时刻的电压V_out4计算方式如下：

如V_out3≤80V，V_out4＝1.14(t₄-t₃)+V_out3；

如V_out3＞80V，V_out4＝0.05(t₄-t₃)+V_out3。

在本发明的一个具体实施例中，采用上述电场治疗仪温度控制装置，具体包括：

执行模块20布置到人体位置的皮肤或组织上；

控制模块50开启电场治疗仪，采集模块40采集皮肤或组织表面的温度，并上传至控制模块50；和

控制模块50获取皮肤或组织表面的温度，并与事先设定的温度进行比较，当皮肤或组织的温度值低于设定温度时，控制模块50控制电源模块10 输出电压值升高，当皮肤或组织的温度值等于或高于设定温度时，控制模块 50控制电源模块10输出电压值降低。

在本发明的一个具体实施例中，S100、执行模块20布置到人体位置的皮肤或组织上；S200、按键显示单元开启电场治疗仪，MCU控制单元51发送逻辑命令到频率控制单元52，控制电源模块10输出特定频率方波，然后由功率放大控制单元53将特定频率方波功率放大，转变方波峰值为可调节状态；同时MCU控制单元51发送逻辑命令到电压幅值控制单元56，控制电源模块10输出电压幅值；S300、由滤波控制单元54将方波转换为正弦波，然后由输出方向控制单元55控制输出到电极组的电极单元上，形成治疗的交变电场环境；S400、温度采集单元41实时监测电极单元与其周边人体皮肤温度值，当MCU控制单元51判定皮肤温度值低于设定温度时，MCU控制单元51 发送逻辑命令到电源模块10和电压幅值控制单元56，升高电压；当MCU控制单元51判定皮肤温度值等于或高于设定温度时，MCU控制单元51发送逻辑命令到电源模块10和电压幅值控制单元56，降低电压；S500、输出电压采集单元43实时监测电极单元的供电电压值，MCU控制单元51内设定电压上限阈值，当电极单元的供电电压值达到电压上限阈值，MCU控制单元51发送逻辑信号到电源模块10，电源电压不再上升；输出电流采集单元42实时监测电极单元的供电电流值，MCU控制单元51内设定电流上限阈值，当电极单元的供电电流值达到电流上限阈值，MCU控制单元51发送逻辑信号到电源模块10，电源电流不再上升。

在本发明的一个具体实施例中，步骤S200中，特定频率方波的频率范围为50KHz～500KHz，优选70KHz～400KHz，优选100KHz～300KHz。

在本发明的一个方面，步骤S300中，交变电场的电场强度范围为 0.4V/cm～5V/cm，优选0.7V/cm-2V/cm。

采集模块40采集到温度后到MCU控制单元51识别到温度后需要一定的时间传导，在临床实践中，经常出现当皮肤或组织表面的温度等于或高于设定值(如41℃)时，采集模块40采集后到MCU控制单元51识别判断的过程中皮肤或组织的温度仍在上涨，以至于很容易超过了温度报警阈值，设备切断电源，以至于设备无法按照治疗方案顺利完成。当皮肤或组织表面的温度低于设定值时，识别到等于或高于设定值时，采集模块40采集后到MCU控制单元51识别判断的过程中皮肤或组织的温度上涨很慢，导致不能按质量完成治疗方案。基于此，本发明的发明人结合本发明设备的特点及长期的临床实验，对温度控制方案进行了进一步深入的研究，将设定值定为40.5℃，同时满足以下公式的条件，可有效的避免出现报警阈值且保证治疗方案高质量的完成。在本发明的一个具体实施例中，步骤S400中，设定t_n时刻电极单元上的电压为V_outn，假设t₁时检测到所施加人体皮肤或组织表面的温度值不低于设定温度，则启动降压进程，t₂(其中t₂>t₁)时刻的电压V_out2计算方式如下：

如V_out1≥150V，V_out2＝-1.5(t₂-t₁)+V_out1；

如150V＞V_out1≥130V，V_out2＝-1.43(t₂-t₁)+V_out1；

如130V＞V_out1≥100V，V_out2＝-0.27(t₂-t₁)+V_out1；

如100V＞V_out1≥80V，V_out2＝-0.16(t₂-t₁)+V_out1；

当判定t₃时所施加人体皮肤或组织表面的温度值低于设定温度时，则启动升压进程，t₄(t₄>t₃)时刻的电压V_out4计算方式如下：

如V_out3≤80V，V_out4＝1.14(t₄-t₃)+V_out3；

如V_out3＞80V，V_out4＝0.05(t₄-t₃)+V_out3。

在本发明的一个具体实施例中，步骤S500中，电压上限阈值设定范围为 120V～220V，优选为160V。

本发明能够在保证电场治疗仪治疗效果的同时，避免电极单元对于人体皮肤的低温烫伤，实现对于电场治疗仪温度的有效控制。在电场治疗仪工作过程中，工作频率为特定频率，电极单元上的电压值趋近电压上限阈值，保证电场治疗仪的单位距离电场强度值最大，实现治疗仪连续长时间工作，同时电极单元与人体皮肤接触点温度低于41℃，避免烫伤减少治疗过程中病人的不适感。

在治疗脑胶质瘤的具体实施例中，本发明提供的治疗仪温度控制装置根据采集到电极单元和头皮贴合处的温度实时调整电极单元电压，具体过程如下：

电场治疗仪未启动前，电极单元贴敷在头皮，此时电极单元上没有施加电压，温度采集单元41获取电极单元和人体皮肤贴合处的温度低于控制装置内的设定温度；

经试验测定，在室温25℃条件下，电场治疗仪开启工作，电极单元开始施加电压，施加80V电压时，产生的热量小于头皮组织血液循环散掉的热量，施加100V电压时，电极单元产生的热量约等于该温度下头皮组织血液循环散掉的热量，电极单元的温度维持在人体温度(35～37℃)；

室温30℃条件下，电场治疗仪开启工作，电极单元开始施加电压，施加 80V电压时，产生的热量小于头皮组织血液循环散掉的热量，施加90V电压时，电极单元产生的热量约等于该温度下头皮组织血液循环散掉的热量，电极单元的温度维持在人体温度(35～37℃)。由此，选定80V作为电极单元上的输出电压初步阈值。

考虑到不同人体之间的个体差异，初步设定一个80V阈值，在不同的环境，不同的受用者，施加80V电压在电极单元上，电极单元上的温度维持在人体温度(35～37℃)水平。电场治疗仪开始工作后，设定t_n时刻电极单元上的电压为V_outn。电极单元上施加的电压从0V开始增加，此时MCU控制单元 51判定温度采集单元41获取的温度低于设定温度，电极单元电压升高规律为：V_out2＝1.14(t₂-t₁)+V_out1(其中t₂>t₁)，大约每7秒升高10V，直到输出电压采集单元43采集到的电压值到达80V。

当电极单元上施加的电压在t₃时刻第一次达到80V，此时MCU控制单元 51判定温度采集单元41获取的温度低于设定温度，则后续电极单元电压升高规律为：V_out4＝0.05(t₄-t₃)+V_out3(其中t₄>t₃),使电极单元上电压缓慢增加，大约为每200秒升高10V,此过程中陶瓷片电极单元温度也是缓慢增加的，从而电极单元温度传递到头皮上的温度变化也非常小；受用者在使用电场治疗仪治疗时慢慢适应治疗过程，不会感受到温度突变的不适应感。

电极单元上施加的电压越高，产生的热量也越高，温度也越高；人体表皮温度超过37℃后，表皮下血管变大，血液循环加快，通过热交换带走的热量也越多，温度就会下降，同时人体汗腺分泌汗液，靠蒸发也会带走很多热量，同时温度越高，热交换也越明显；人体表皮温度处于41℃一段时间，人体表皮就会出现低温烫伤，因此我们电极单元的温度不能超过41℃；电极单元传递温度到人体头皮需要一定时间，电极单元不施加电压通过热交换散热也需要一定时间，因此将40.5℃的温度上限阈值作为设定温度数值。

电极单元上施加的电压超过80V后，随着电压的升高，电极单元的温度也在缓慢的升高。当电极单元的温度超过温度上限阈值时，此时MCU控制单元51判定温度采集单元41获取的温度高于设定温度，当电压超过130V时，产生的热量很高，升温很快，需要快速降低电压，而电压瞬间突变降低，会导致电场治疗仪输出电流瞬间变大，存在设备风险且可能造成人体不适。

经过实验测试，当首次检测到超温的t₅时刻电压V_out5≥150V时，电极单元电压降低规律为：V_out6＝-1.5(t₆-t₅)+V_out5；如150V＞V_out5≥130V，电极单元电压降低规律为：V_out6＝-1.43(t₆-t₅)+V_out5，每7秒降低10V降压速率符合要求，即电压降到130V所花的时间内温度升高小于0.5℃，因此电极单元的温度不会超过41℃，同时这个降压速率所产生的电流变化在报警电流范围内。如130V＞V_out5≥100V，放慢降压速度，电极单元电压降低规律为：V_out6＝-0.27(t₆-t₅)+V_out5，大约为每37秒降低10V；如100V＞V_out5≥80V，降压速度更为缓慢，电极单元电压降低规律为：V_out6＝-0.16(t₆-t₅)+V_out1，大约为每63秒降低10V。如超温时V_out5＜80V，则考虑已经出现系统工作状态错误，设备将停止工作。

由于物体与物体之间的热量会互相传递(热交换)，温度高向温度低传递热量，因此电极单元上的温度升高，热量会传递到皮肤上，电极单元上温度降低，皮肤上的温度会传递到电极单元，电极单元上的温度变化会产生滞后的过程；当电极单元温度低于温度上限阈值时，施加在电极单元上的电压停止降低，此时即使电压维持不变，电极单元的温度还会继续下降一定时间。

当温度采集单元41获取到的温度低于MCU控制单元51内的设定温度值 (温度上限阈值)，此时进入升压过程；随着电极单元电压升高，电极单元温度开始缓慢升高；当温度采集单元41获取到的温度不低于MCU控制单元51 内的设定温度值(温度上限阈值)，此时进入降压过程。因此电极单元上施加的电压一直处于升高与降低的过程，电场治疗仪能长时间连续工作。

在升压过程中，MCU控制单元51实时获取输出电压采集单元43信号，当输出电压超过报警阈值，报警模块30会进行异常报警，并控制电源模块 10停止输出电压，同时MCU控制单元51实时监测输出电流采集单元42信号，当输出电流超过报警阈值，报警模块30会进行异常报警；在降压过程中，MCU 控制单元51实时监测输出电流采集单元42信号，当输出电流超过报警阈值，报警模块30会进行异常报警。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种电场治疗仪温度控制装置，其特征在于，包括：

电源模块，用于为电场治疗仪供电；

执行模块，用于将所述电源模块提供的电能转化为电场治疗仪的电势能；

采集模块，用于采集治疗过程中的物理信号，所述采集模块包括温度采集单元与输出电压采集单元，所述温度采集单元用于实时监测获取所述执行模块周边的人体皮肤温度，所述输出电压采集单元用于实时监测获取所述执行模块的供电电压；

控制模块，分别与电源模块、执行模块、采集模块通讯连接或电连接，其设定有一设定温度与一电压初步阈值，所述控制模块被配置为实时比较所述温度采集单元获取的温度与所述设定温度以及实时比较所述输出电压采集单元获取的供电电压与所述电压初步阈值，并执行以下相应操作：

(1)当所述温度采集单元获取的温度低于所述设定温度时，根据所述输出电压采集单元获得的供电电压设定所述执行模块的供电电压升压方式并逐步升高所述执行模块的供电电压，所述供电电压升压方式为：当获得的供电电压小于或等于所述电压初步阈值时设定的所述执行模块的供电电压升压速率大于当获得的供电电压大于所述电压初步阈值时设定的所述执行模块的供电电压升压速率；

(2)当所述温度采集单元获取的温度不低于所述设定温度且所述输出电压采集单元获取的供电电压大于或等于所述电压初步阈值时，根据所述输出电压采集单元获取的供电电压设定所述执行模块的供电电压降压方式并逐步降低所述执行模块的供电电压，所述供电电压降压方式为：依据电压值的高低定义多个电压区间，当获得的供电电压处于电压值高的电压区间时设定的所述执行模块的供电电压的降压速率大于当获得的供电电压处于电压值低的电压区间时设定的所述执行模块的供电电压的降压速率；

(3)当所述温度采集单元获取的温度不低于所述设定温度且所述输出电压采集单元获取的供电电压小于所述电压初步阈值时，控制所述电源模块停止为所述执行模块供电。

2.根据权利要求1所述的电场治疗仪温度控制装置，其特征在于，所述电压初步阈值为80V，所述控制模块设定的所述执行模块的供电电压升压方式满足如下公式：

当V_out3≤80V，V_out4＝1.14(t₄-t₃)+V_out3；

当V_out3＞80V，V_out4＝0.05(t₄-t₃)+V_out3，

其中，V_out3为t₃时刻所述输出电压采集单元获取的执行模块的供电电压，V_out4为t₄时刻所述输出电压采集单元获取的执行模块的供电电压，t₄> t₃。

3.根据权利要求1所述的电场治疗仪温度控制装置，其特征在于，所述电压初步阈值为80V，所述控制模块设定的所述执行模块的供电电压降压方式满足如下公式：

当V_out11≥150V，V_out2＝-1.5(t₂- t₁)+V _out1；

当150V＞V_out1≥130V，V_out2＝-1.43(t₂- t₁)+V _out1；

当130V＞V_out1≥100V，V_out2＝-0.27(t₂- t₁)+V _out1；

当100V＞V_out1≥80V，V_out2＝-0.16(t₂- t₁)+V _out1；

其中V_out2为t₂时刻所述输出电压采集单元获取的执行模块的供电电压，V_out1为t₁时刻输出电压采集单元获取的执行模块的供电电压，t₂> t₁。

4.根据权利要求2所述的电场治疗仪温度控制装置，其特征在于，所述控制模块还设定一电压上限阈值，所述控制模块在所述输出电压采集单元获取的供电电压达到所述电压上限阈值时控制所述执行模块的供电电压不再上升。

5.根据权利要求4所述的电场治疗仪温度控制装置，其特征在于，所述电压上限阈值范围为120V～220V。

6.根据权利要求5所述的电场治疗仪温度控制装置，其特征在于，所述电压上限阈值为160V。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的电场治疗仪温度控制装置，其特征在于，所述设定温度范围为39℃～41℃。

8.根据权利要求7所述的电场治疗仪温度控制装置，其特征在于，所述设定温度为40.5℃。

9.根据权利要求1所述的电场治疗仪温度控制装置，其特征在于，所述采集模块还包括用于采集所述执行模块的电流信号的输出电流采集单元，所述输出电流采集单元、所述输出电压采集单元和所述温度采集单元之间并联连接。

10.根据权利要求9所述的电场治疗仪温度控制装置，其特征在于，还包括：报警模块，与所述控制模块通讯连接或电连接，并在当所述控制模块识别所述采集模块获取的温度、供电电压、电流超过各自报警阈值时启动报警。

11.根据权利要求7所述的电场治疗仪温度控制装置，其特征在于，所述控制模块包括MCU控制单元及电压幅值控制单元，所述MCU控制单元用于接受处理所述采集模块提供的物理信号、做出判断并输出逻辑控制命令，所述电压幅值控制单元与所述电源模块连接并用于控制所述执行模块的供电电压幅值；所述控制模块控制所述执行模块的供电电压是通过所述MCU控制单元发送逻辑命令到所述电源模块与所述电压幅值控制单元进行的。

12.根据权利要求11所述的电场治疗仪温度控制装置，其特征在于，所述控制模块还包括：

频率控制单元，与所述MCU控制单元连接，用于接收MCU控制单元的命令，并输出特定频率方波；

功率放大控制单元，与所述频率控制单元连接，用于增大方波功率值；

滤波控制单元，与所述功率放大控制单元连接，用于将方波转化为正弦波；以及

输出方向控制单元，与所述滤波控制单元连接，用于选择被施加电能的所述执行模块；

所述电压幅值控制单元设置在所述电源模块和所述功率放大控制单元之间，并分别与所述电源模块和所述功率放大控制单元连接。

13.根据权利要求12所述的电场治疗仪温度控制装置，其特征在于，所述控制模块还包括按键显示单元，所述按键显示单元与所述MCU控制单元连接，用于控制电场治疗仪的开闭。

14.根据权利要求13所述的电场治疗仪温度控制装置，其特征在于，采用如下方法进行电场治疗仪的温度调节：

S100、所述执行模块布置到人体位置的皮肤或组织上；

S200、所述按键显示单元开启电场治疗仪，所述MCU控制单元发送逻辑命令到所述频率控制单元，控制所述电源模块输出特定频率方波，然后由所述功率放大控制单元将特定频率方波功率放大，转变方波峰值为可调节状态；同时所述MCU控制单元发送逻辑命令到所述电压幅值控制单元，控制所述电源模块输出电压幅值；

S300、由所述滤波控制单元将方波转换为正弦波，然后由所述输出方向控制单元控制输出到所述执行模块上，形成治疗用的交变电场；

S400、所述温度采集单元实时监测所述执行模块与其周边人体皮肤温度，所述输出电压采集单元实时监测所述执行模块的供电电压，当所述MCU控制单元判定所述温度采集单元获取的温度低于所述设定温度时，所述MCU控制单元发送逻辑命令到所述电源模块和所述电压幅值控制单元，逐步升高所述执行模块的供电电压；当所述MCU控制单元判定所述温度采集单元获取的温度不低于所述设定温度且所述输出电压采集单元获取的供电电压大于或等于所述电压初步阈值时，所述MCU控制单元发送逻辑命令到所述电源模块和所述电压幅值控制单元，逐步降低所述执行模块的供电电压；当所述MCU控制单元判定所述温度采集单元获取的温度不低于所述设定温度且所述输出电压采集单元获取的供电电压小于所述电压初步阈值时，所述MCU控制单元发送逻辑命令到所述电源模块，停止为所述执行模块供电；

S500、所述MCU控制单元内设定电压上限阈值，当所述执行模块的供电电压升高达到所述电压上限阈值时，所述MCU控制单元发送逻辑信号到所述电源模块，控制所述执行模块的供电电压不再上升；所述采集模块包括输出电流采集单元，所述输出电流采集单元实时监测所述执行模块的供电电流，所述MCU控制单元内设定电流上限阈值，当所述执行模块的供电电流达到所述电流上限阈值时，所述MCU控制单元发送逻辑信号到所述电源模块，控制所述执行模块的供电电流不再上升。

15.根据权利要求14所述的电场治疗仪温度控制装置，其特征在于，所述步骤S200中，所述特定频率方波的频率范围为50KHz～500KHz，或70KHz～400KHz，或100～300KHz。

16.根据权利要求14所述的电场治疗仪温度控制装置，其特征在于，所述步骤S300中，所述交变电场的电场强度范围为0.4～5V/cm，或0.7～2V/cm。

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