CN115276452A - 一种溶栓系统电路、超声能量调节的方法及超声溶栓系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种溶栓系统电路、超声能量调节的方法及超声溶栓系统，溶栓系统电路包括主电路，脉冲激励电路，控制电路，及PC系统；脉冲激励电路包括：半桥驱动器、与半桥驱动器连接的上管驱动电路及下管驱动电路，上管驱动电路由串联的第二开关管Q2与第三整流二极管D3组成，下管驱动电路由串联的第三开关管Q3与第四整流二极管D4组成；第三整流二极管D3、第四整流二极管D4与半桥驱动器电连，第二开关管Q2与半桥驱动器的上管驱动信号引脚电连，第三开关管Q3与半桥驱动器的下管驱动信号引脚电连。通过本发明，实现了溶栓系统电路的输出电压幅度和频率、声压及省略连续可调的目的。

Description

一种溶栓系统电路、超声能量调节的方法及超声溶栓系统
技术领域
本发明涉及溶栓技术领域，尤其涉及一种溶栓系统电路、超声能量调节的方法及超声溶栓系统。
背景技术
溶栓，其字面意思可以理解为溶解血管里面所存在的血栓的过程。血管里面的血栓形成，是由于纤维蛋白原聚集，因此在体内打入溶解纤维蛋白原的药物，就可以达到溶解血栓的目的。但是在溶解血栓的过程中，存在出血的风险，因此需要对不同的血栓选择适应的溶栓方法。目前溶栓包括两种方法。其中，一种为局部溶栓，即，在血栓的局部插入一根溶栓导管，通过溶栓导管注入溶栓药物。这种方法的好处是可以用较小的剂量而达到较大的作用。缺点是一种有创的操作，需要通过一个创伤插入一根导管。另一种溶栓方法是通过静脉里面注射药物，使药物在全身起作用。缺点是需要的药物剂量较大，出血的风险较大。
目前，基于技术的发展，研发出一种超声辅助溶解血栓装置，利用超声波的空化作用，将血栓进行撕裂溶解。超声波的空化作用与超声波的频率、声压、声强等参数密切相关，不同的频率、声压以及声强的超声波会产生不同强度的空化作用，而不同强度的空化作用对血栓的分解速度和分解程度也会不同。
现有技术中的溶栓设备所包含的溶栓系统电路所发出的频率、声压以及压强主要分为两种，一种为，固定的频率、声压以及压强，即，溶栓系统电路仅能发出一种频率、声压以及压强的超声波，而利用这种超声波频率、声压以及压强固定的溶栓设备进行治疗存在效率不高的缺陷；同时，不同的患者的血栓严重的程度也不相同，而超声波频率、声压以及压强固定的溶栓设备仅能应用于小部分患者的血栓程度。因此，现有技术的溶栓系统电路不能根据不同患者的血栓程度自适应超声波频率、声压以及压强的强度，从而存在一个溶栓设备不能同时适用于不同血栓程度的缺陷。
有鉴于此，有必要对现有技术中的溶栓系统电路予以改进，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中所存在的溶栓系统电路不能根据不同患者的血栓程度自适应超声波频率、声压以及压强的强度，从而存在一个溶栓设备不能同时适用于不同血栓程度的缺陷。
为实现上述目的，本发明提供了一种溶栓系统电路，包括：
主电路，与主电路连接的脉冲激励电路，与主电路和脉冲激励电路连接的控制电路，以及与控制电路连接的PC系统；
所述脉冲激励电路包括：半桥驱动器、与所述半桥驱动器连接的上管驱动电路及下管驱动电路，所述上管驱动电路由串联的第二开关管Q2与第三整流二极管D3组成，所述下管驱动电路由串联的第三开关管Q3与第四整流二极管D4组成；
第三整流二极管D3、第四整流二极管D4与半桥驱动器电连，第二开关管Q2与半桥驱动器的上管驱动信号引脚电连，第三开关管Q3与半桥驱动器的下管驱动信号引脚电连。
作为本发明的进一步改进，所述主电路包括：具有初级绕组N1和次级绕组的变压器T1、分别与初级绕组N1和次级绕组连接的输入电路和输出电路以及与输出电路连接的电压采样电路；
其中，所述变压器T1和所述电压采样电路分别与控制电路电连。
作为本发明的进一步改进，所述输出电路包括：并联的第一整流二极管D1与第二整流二极管D2；
所述次级绕组包括：第一次级绕组N2与第二次级绕组N3；
其中，所述第一整流二极管D1与第一次级绕组N2电连，所述第二整流二极管D2与第二次级绕组N3电连。
作为本发明的进一步改进，所述控制电路包括：
PWM控制器，与所述PWM控制器连接的主控电路MCU单元、运算放大器U1及第一开关管Q1，与运算放大器U1和主控电路MCU单元连接的DAC数模转换器；
其中，所述第一开关管Q1与变压器T1电连，所述运算放大器U1与电压采样电路电连。
作为本发明的进一步改进，所述控制电路还包括：与第一开关管Q1的源极连接的检流电阻R3，所述检流电阻R3接地。
作为本发明的进一步改进，所述电压采样电路包括：串联的第一电压检测电阻R1与第二电压检测电阻R2；
所述运算放大器U1并联至所述第一电压检测电阻R1与所述第二电压检测电阻R2之间，所述第二电压检测电阻R2接地。
作为本发明的进一步改进，所述溶栓系统电路还包括：与脉冲激励电路连接的滤波阻抗匹配电路；
所述滤波阻抗匹配电路包括：电感L1以及与所述电感L1并联的电容C4；
所述电感L1与所述第三整流二极管D3、第四整流二极管D4及半桥驱动器电连，所述电容C4接地。
作为本发明的进一步改进，所述溶栓系统电路还包括：与滤波阻抗匹配电路的导管换能器，所述导管换能器耦接至电感L1。
基于相同发明思想，本发明还揭示了一种超声能量调节的方法，应用于如前述任一项发明创造所揭示的溶栓系统电路，包括：
控制电路接收第一信息，并将所述第一信息传递至脉冲激励电路；
脉冲激励电路将所述第一信息处理为第二信息，并将所述第二信息传递至滤波阻抗匹配电路；
滤波阻抗匹配电路依据第二信息，对导管换能器进行阻抗匹配，并激励导管换能器。
基于相同发明思想，本发明又揭示了一种超声溶栓系统，包括：如前述任一项发明创造所揭示的溶栓系统电路。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
通过改变主控电路MCU单元输出的半桥驱动信号频率与占空比，以实现对脉冲激励电路输出的超声激励电源的频率以及占空比控制的目的，以最终实现溶栓系统电路的输出电压幅度和频率、声压及省略连续可调的目的，以提高了包含溶栓系统电路的溶栓设备在临床应用的灵活性和高效性。
附图说明
图1为本发明所示出的溶栓系统电路的示意性结构框图；
图2为本发明所示出的溶栓系统电路的示意性电路图。
具体实施方式
下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。
请参图1所示，本实施例提供了一种溶栓系统电路，该溶栓系统电路包括：控制电路10，控制电路10输出端(即，Output端)连接的主电路50与脉冲激励电路60，脉冲激励电路60输出端连接的滤波阻抗匹配电路70，滤波阻抗匹配电路70输出端连接的导管换能器80，与控制电路10连接的PC系统20，PC系统20输入端(即，Input端)连接的温度采集电路30，以及温度采集电路30输入端连接的导管热电偶40。其中，主电路50输出端连接脉冲激励电路60。
具体地，PC系统20可以理解为电脑操作系统，包括人机交互界面和按键控制。通过触摸屏输入系统(即，溶栓系统电路所形成的整个电路系统)将所需要控制的信息(例如，溶栓系统电路的发射频率、发射电压幅值、发射能量占空比等)，并通过USB串口与CAN总线下发至控制电路10中的主控电路MCU单元。控制电路10同时与PC系统20、主电路50以及脉冲激励电路60相连。具体为，控制电路10同时与PC系统20输出端、主电路50输入端以及脉冲激励电路60输入端相连。控制电路10中的主控电路MCU单元接收PC系统20的控制指令，以实现使能主电路50的目的，同时实现调节主电路50的输出电压幅值的目的。控制电路10中的主控电路MCU单元接收PC系统20的控制指令，以实现控制脉冲激励电路60中的半桥驱动器的目的，从而输出所需的频率可调、占空比可调的脉冲激励电源，以最终达到提高溶栓系统电路及其包含该溶栓系统电路的溶栓设备在临床应用的灵活性和高效性的目的。
主电路50与控制电路10输出端连接，以通过控制电路10控制主电路50的使能开关与输出电压幅值的大小。主电路50与脉冲激励电路60输入端连接，从而为脉冲激励电路60提供正负对称的稳定电压。脉冲激励电路60与控制电路10输出端连接，以通过控制电路10控制脉冲激励电路60的使能开关、输出脉冲激励频率以及占空比。脉冲激励电路60与滤波阻抗匹配电路70输入端连接，从而为滤波阻抗匹配电路70提供脉冲激励信号。滤波阻抗匹配电路70与导管换能器80输入端连接，以通过滤波阻抗匹配电路70将脉冲激励电路60输出的脉冲激励源进行滤波及阻抗匹配后，激励导管换能器中所包含的一个或者多个压电陶瓷(未示出)工作，以通过压电陶瓷输出超声波，以利用超声波的空化效应对病灶区的血栓在溶栓药物的配合下执行血栓溶解处理。
参图2所示，图2为本发明所示出的控制电路10、主电路50、脉冲激励电路60、滤波阻抗匹配电路70以及导管换能器80的具体电路图。主电路50包括：输入电路501、变压器T1、输出电路502以及电压采样电路503。其中，变压器T1具有初级绕组与次级绕组，输入电路501和输出电路502分别与初级绕组N1和次级绕组(即，第一次级绕组N2与第二次级绕组N3)连接，电压采样电路503与输出电路502连接。
具体地，参图2所示，输入电路501为主电路50提供输入电压Vin，电容C1为输入的储能电容，电容C1的正极与电压Vin的输入端并联，电容C1的负极接地。变压器T1的初级绕组N1与输入电路501连接。初级绕组N1分别连接输入电路501与第一开关管Q1的漏极。变压器T1的次级绕组包括：第一次级绕组N2与第二次级绕组N3，第一次级绕组N2与第二次级绕组N3与输出电路502连接。输出电路502包括并联的第一整流二极管D1与第二整流二极管D2，以实现分别输出电压HV+和电压HV-的目的。第一整流二极管D1的正极与变压器T1的第一次级绕组N2串联，第二整流二极管D2的负极与变压器T1的第二次级绕组N3串联，第一次级绕组N2的另一端与第二次级绕组N3的另一端串联并接地。电容C2和电容C3分别为输出的储能滤波电容，电容C2的正极与第一整流二极管D1并联，电容C3的负极与第二整流二极管D2并联，电容C2的负极和电容C3的正极连接与第一次级绕组N2的另一端和第二次级绕组N3的另一端电连并接地。通过变压器T1的初级绕组N1与输入电路501连接，以实现存储输入电路501的能量的目的；通过变压器T1的第一次级绕组N2和第二次级绕组N3分别与输出电路502连接，以实现向输出电路502释放能量的目的。通过输出电路502的第一整流二极管D1与第二整流二极管D2为脉冲激励电路60提供HV+和HV-的正负对称电压。电压采样电路503包括串联的电压检测电阻R1与电压检测电阻R2，电压检测电阻R2的另一端接地。第一电压检测电阻R1与第一整流二极管D1并联以检测第一整流二极管D1输出的电压值，第二电压检测电阻R2与第二整流二极管D2并联以检测第二整流二极管D2输出的电压值。
参图2所示，控制电路10与变压器T1连接，以实现控制变压器T1的能量存储与释放的目的。控制电路10与电压采样电路503连接，以实现控制输出电压HV+和电压HV-的幅值大小与稳定输出的目的。控制电路10与脉冲激励电路60连接，以实现控制脉冲激励电路60输出的超声激励电源的频率以及占空比的目的。控制电路10包括：主控电路MCU单元(即，图2中所示出的主控电路MCU)、PWM控制器、第一开关管Q1、检流电阻R3、运算放大器U1以及DAC数模转换器(即，图2中所示出的DAC)。第一开关管Q1的漏极与变压器T1的初级绕组N1串联，第一开关管Q1的源极与检流电阻R3串联，第一开关管Q1的栅极与PWM控制器串联。检流电阻R3的另一端接地。若第一开关管Q1导通，通过输入电压Vin实现为初级绕组N1充电的目的；若第一开关管Q1截止，则变压器T1通过第一次级绕组N2向输出电路502释放能量。PWM控制器与第一开关管Q1连接，以向第一开关管Q1发送PWM信号，从而控制第一开关管Q1的导通与截止。主控电路MCU单元与PWM控制器连接，以实现控制PWM控制器使能开关的目的。若输出电路502需要调压，则控制电路10根据主控电路MCU单元所发出的数字调压信号发送至DAC数模转换器。DAC数模转换器与运算放大器U1的负极(即，反相输入端)连接，从而在DAC数模转换器接收到自主控电路MCU单元发出的数字调压信号之后，将DAC数模转换器的调压基准信号由反相输入端输入至运算放大器U1。运算放大器U1的正极(即，同相输入端)并联至前述电压采样电路503所包含的第一电压检测电阻R1与第二电压检测电阻R2之间，从而将电压采样电路503输出电压HV+采集的实际反馈电压VFB发送至运算放大器U1的同相输入端。运算放大器U1的输出端与PWM控制器的反馈引脚和补偿引脚连接，从而实现输出电压HV+和HV-的数字调节的目的。
参图2所示，脉冲激励电路60包括半桥驱动器、与半桥驱动器连接的上管驱动电路及下管驱动电路。其中，上管驱动电路由串联的第二开关管Q2与第三整流二极管D3组成，下管驱动电路由串联的第三开关管Q3与第四整流二极管D4组成。第二开关管Q2的漏极与电压HV+的输出(即，第一整流二极管D1)连接，第二开关管Q2的源极与第三整流二极管D3的正极连接，第二开关管Q2的栅极与半桥驱动器的上管驱动信号引脚连接。第三开关管Q3的源极与电压HV-的输出(即，第二整流二极管D2)连接，第三开关管Q3的漏极与第四整流二极管D4的负极连接，第三开关管Q3的栅极与半桥驱动器的下管驱动信号引脚连接。第三整流二极管D3的负极与第四整流二极管D4的正极连接并与滤波阻抗匹配电路70电连。主控电路MCU单元与半桥驱动器连接，从而通过改变主控电路MCU单元输出的半桥驱动信号频率与占空比，以实现对脉冲激励电路60输出的超声激励电源的频率以及占空比控制的目的，以最终实现溶栓系统电路的输出电压幅度和频率、声压及省略连续可调的目的，以达到提高溶栓系统电路在临床应用的灵活性和高效性的效果。
示例性地，本实施例中的第一开关管Q1、第二开关管Q2及第三开关管Q3均为NMOS器件。
参图2所示，滤波阻抗匹配电路70包括：电感L1以及与电感L1并联的电容C4。电感L1的一端与前述脉冲激励电路60中的第三整流二极管D3的负极与第四整流二极管D4的正极连接；电感L1的另一端与电容C4的正极连接；电容C4的负极另一端接地。导管换能器80的一端与电感L1串联，导管换能器80的另一端与电容C4的负极连接并共同接地。电感L1和电容C4经过匹配后能够对脉冲激励电路60所输出的超声激励电源THV进行滤波和阻抗匹配，从而使得输出的超声激励电源使适配的导管换能器80达到最优的工作状态。
基于相同发明思想，本发明还揭示了一种超声能量调节的方法，应用于上述溶栓系统电路，包括：控制电路接收第一信息，并将第一信息传递至脉冲激励电路；脉冲激励电路将第一信息处理为第二信息，并将第二信息传递至滤波阻抗匹配电路；滤波阻抗匹配电路依据第二信息，对导管换能器进行阻抗匹配，并激励导管换能器。
其中，第一信息、第二信息的形式可以相同，也可以不同。例如，第一信息为超声频率，具体为，1.5MHz、1.8MHz、2MHz、2.2MHz、2.5MHz等；第二信息为波形信息，例如方波、正弦波、三角波、锯齿波等。另外，第一信息还可以为电压、占空比等参数。
基于相同发明思想，本发明还揭示了一种超声溶栓设备，包括：上述溶栓系统电路。
相关细节参考上述溶栓系统电路实施例，在此不再赘述。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种溶栓系统电路，其特征在于，包括：
主电路，与主电路连接的脉冲激励电路，与主电路和脉冲激励电路连接的控制电路，以及与控制电路连接的PC系统；
所述脉冲激励电路包括：半桥驱动器、与所述半桥驱动器连接的上管驱动电路及下管驱动电路，所述上管驱动电路由串联的第二开关管Q2与第三整流二极管D3组成，所述下管驱动电路由串联的第三开关管Q3与第四整流二极管D4组成；
第三整流二极管D3、第四整流二极管D4与半桥驱动器电连，第二开关管Q2与半桥驱动器的上管驱动信号引脚电连，第三开关管Q3与半桥驱动器的下管驱动信号引脚电连。
2.根据权利要求1所述的溶栓系统电路，其特征在于，所述主电路包括：具有初级绕组N1和次级绕组的变压器T1、分别与初级绕组N1和次级绕组连接的输入电路和输出电路以及与输出电路连接的电压采样电路；
其中，所述变压器T1和所述电压采样电路分别与控制电路电连。
3.根据权利要求2所述的溶栓系统电路，其特征在于，所述输出电路包括：并联的第一整流二极管D1与第二整流二极管D2；
所述次级绕组包括：第一次级绕组N2与第二次级绕组N3；
其中，所述第一整流二极管D1与第一次级绕组N2电连，所述第二整流二极管D2与第二次级绕组N3电连。
4.根据权利要求2所述的溶栓系统电路，其特征在于，所述控制电路包括：
PWM控制器，与所述PWM控制器连接的主控电路MCU单元、运算放大器U1及第一开关管Q1，与运算放大器U1和主控电路MCU单元连接的DAC数模转换器；
其中，所述第一开关管Q1与变压器T1电连，所述运算放大器U1与电压采样电路电连。
5.根据权利要求4所述的溶栓系统电路，其特征在于，所述控制电路还包括：与第一开关管Q1的源极连接的检流电阻R3，所述检流电阻R3接地。
6.根据权利要求4所述的溶栓系统电路，其特征在于，所述电压采样电路包括：串联的第一电压检测电阻R1与第二电压检测电阻R2；
所述运算放大器U1并联至所述第一电压检测电阻R1与所述第二电压检测电阻R2之间，所述第二电压检测电阻R2接地。
7.根据权利要求1所述的溶栓系统电路，其特征在于，所述溶栓系统电路还包括：与脉冲激励电路连接的滤波阻抗匹配电路；
所述滤波阻抗匹配电路包括：电感L1以及与所述电感L1并联的电容C4；
所述电感L1与所述第三整流二极管D3、第四整流二极管D4及半桥驱动器电连，所述电容C4接地。
8.根据权利要求7所述的溶栓系统电路，其特征在于，所述溶栓系统电路还包括：与滤波阻抗匹配电路的导管换能器，所述导管换能器耦接至电感L1。
9.一种超声能量调节的方法，应用于如权利要求1-8中任一项所述的溶栓系统电路，包括：
控制电路接收第一信息，并将所述第一信息传递至脉冲激励电路；
脉冲激励电路将所述第一信息处理为第二信息，并将所述第二信息传递至滤波阻抗匹配电路；
滤波阻抗匹配电路依据第二信息，对导管换能器进行阻抗匹配，并激励导管换能器。
10.一种超声溶栓系统，包括：如权利要求1-8中任一项所述的溶栓系统电路。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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