CN115445081A - 一种电场治疗监测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电场治疗监测系统及方法，所述主要方法包括以下步骤：步骤一：利用外部适配器供电或电池供电，当适配器供电时，电池供电电路断开给设备供电，电源转换单元将输入的电能转换成各单元模块所需要的电平信号；步骤二：医生终端根据患者终端具体情况对治疗仪的参数进行配置，指定针对于患者的相应贴片位置，患者终端按指示进行对应治疗操作；步骤三：单片机启动并进入自检程序，采用数字芯片配置方式，在MCU上电自检过程中对治疗参数输出自动进行一次参数设置，当出现自检故障时启动告警并关闭输出功能；步骤四：自检结束无故障情况下进行治疗能量输出。本发明，具有携带便携和可靠性较高的特点。
Description
技术领域
本发明涉及电场治疗技术领域，具体为一种电场治疗监测系统及方法。
背景技术
研究发现，外加100-500KHz的中频电场能够抑制肿瘤细胞的有丝分裂过程，在此电场作用下肿瘤细胞会发生不均等分裂，最终导致肿瘤细胞死亡，因此，这种中频电场被称为肿瘤治疗电场，目前应用肿瘤治疗电场疗法的主要产品为以色列Novocure公司的Optune及NovoTAL系统，主要采用体外穿戴式设备及固定阵列工作方式，在临床应用中，与上述产品体外穿戴式设备相配套的电场贴片大多采用圆形陶瓷电极阵列形式，圆形陶瓷背面镀银，焊接在柔性PCB软板（FPC软板，柔性电路板）上，PCB软板背面采用FR4材质的衬板，PCB软板和泡棉均粘接在无纺布上，导电凝胶粘接在陶瓷片上，连接器通过一条导线与PCB软板相连接。
脑胶质瘤治疗装置目前组件主要由主设备、连接线缆、分线盒、电极线、电极片组成，但由于其设备较多在需要便携使用时，携带往往不方便，且目前电场治疗控制方案多为MCU实时发送控制信号，保持输出频率和输出电压，但当MCU出现软件故障或控制信号受干扰时，输出治疗波形容易产生变化，影响治疗效果。因此，设计便于携带和提高系统可靠性及稳定性的一种电场治疗监测系统及方法是很有必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电场治疗监测系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种电场治疗监测方法，包括以下步骤：
步骤一：利用外部适配器供电或电池供电，当适配器供电时，电池供电电路断开给设备供电，电源转换单元将输入的电能转换成各单元模块所需要的电平信号；
步骤二：医生终端根据患者终端具体情况对治疗仪的参数进行配置，指定针对于患者的相应贴片位置，患者终端按指示进行对应治疗操作；
步骤三：单片机启动并进入自检程序，采用数字芯片配置方式，在MCU上电自检过程中对治疗参数输出自动进行一次参数设置，当出现自检故障时启动告警并关闭输出功能；
步骤四：自检结束无故障情况下进行治疗能量输出，通过触碰对应的设备输出开关输出对应限制范围优选100kHz-300kHz中的200KHz，且限制范围最大则可设置为10Hz-500kHz，对应电流的峰峰值设置为0-2A，此处输出1A电流的交流正弦波形；
步骤五：当在使用过程中为电池供电时，系统进行电池使用指示，当电池电量低于设定阈值时通过黄灯进行提示，达到或低于设定的设备自动关断输出阈值时则进行自动关断；
步骤六：设备自动采集运行过程中的电极片温度、内部器件温度、电压数据信息，当有故障时根据告警码启动对应告警灯和扬声器，同时关断电场输出。
根据上述技术方案，所述利用外部电源给设备供电的步骤，包括：
将外部主电源输入为适配器和电池两路；
适配器通过DC1连接器接入到单板，供电电压30V；
电池通过CN11连接器接入到单板，供电电压29.6V；
两路之间通过二极管进行防倒灌，同时连接器DC1在适配器接入时，BT_GND网络与GNDO网络断开，进一步断开电池供电输入。
根据上述技术方案，所述医生终端与患者终端的配置操作方法包括：
医护终端的医护人员针对不同患者使用时的不同数据参数设置及采集；
患者终端在使用过程中将电极片与凝胶贴好，放于测试工装；
用电极线连接电极片与主设备，连接电源适配器或电池，开启电源开关，此时设备进入自检状态；
当设备自检通过，并且凝胶贴合检测通过后进行电极贴合，否则进行相应告警；
进一步关机后将电极片贴到头部指定位置，并再次开机进入自检；
若头部贴合好进入运行状态，启动输出开关后治疗开始，当有相应告警时，输出自动关断。
根据上述技术方案，所述单片机启动并进入自检程序，以及由医护端配置处理的步骤，包括：
单片机直接对电位计及波形发生器计进行数据配置，使其达到所需要的值；
医护人员配置参数时通过蓝牙直接与手机端或电脑终端进行连接；
利用特定的APP进行数据读取及参数调节，划分不同的控制权限等级；
设备与外部手机或电脑端的上位机通过蓝牙进行信息交互；
设备通过上位机实现对电场频率、电压、切换频率的更改，专业的医护终端人员通过蓝牙方式定期进行查看电场发生器上报到上位机系统的相应的运行记录数据和告警信息，并读取分析。
根据上述技术方案，所述设备输出对应的交流正弦波形的步骤，包括：
设备采用波形发生器控制芯片产生所需要频率的正向偏置正弦波，通过运放与数字电位计进行一级放大；
根据患者所需提前调整好设备的输出电压和输出频率信息，进入运行状态后设备根据患者的MRI图像计算出来的结果，保证肿瘤部位场强超过1V/cm后自动按照200KHz和电流峰峰值1A-1.5A的切换周期为1S的方式运行。
根据上述技术方案，所述设备根据告警码启动对应告警灯和扬声器的步骤，包括：
在功率器件旁边放置热敏电阻，检测器件周边温度值，用于当器件温度过高时进行输出保护，当温度超过设置为75摄氏度或谁定的其余固定参数值，设备关闭输出；
供电输出为接电后直接亮灯，不通过MCU控制，设备告警、设备能量输出、电池低电量指示均通过MCU进行控制指示。
根据上述技术方案，所述一种电场治疗监测系统包括：
供电系统，用于实现电源转换，将输入电源转换为不同的电压规格给到相应器件；
控制系统，用于电场发生器中能量输出切换、切换电路和输出控制。
根据上述技术方案，所述供电系统包括：
输入单元，用于两个电源即适配器和内部供电的电池进行电源输入；
转换单元，用于将输入电源转换为不同的电压规格。
根据上述技术方案，所述控制系统包括：
MCU小系统单元，用于要实现MCU运行所需的晶振、运行指示、供电、系统配置和调试接口；
辅助功能单元，用于主要利用FLASH、日历、蓝牙、扬声器、电池通信进行数据采集及治疗参数配置；
检测告警单元，用于进行电池电压、电源输出功率的检测告警，并输出是否满足要求；
能量输出及控制单元，用于通过外接非自锁开关控制，利用单片机检测输入的电平触发信号并判断是否进行输出。
根据上述技术方案，所述电场发生器，用于输出固定频率的交流波形以及对应的系统控制功能；
电极贴片，用于将电场作用在人头部。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明，
（1）通过设置有包括输入单元和转换单元的供电系统，可以用于适配器和电池两个外部主电源进行电源输入，以及用于将输入电源转换为不同的电压规格；
（2）设备整体尺寸减小，同时配套部件减少，使用时便于携带；
（3）设备通过增加蓝牙通信配置功能，与上位机进行通信，便于针对患者使用数据及参数调节时及时查看；
（4）通过波形发生控制保护，使得单片机配置完后不用再进行实时控制，即不用担心软件故障情况；
（5）波形发生采用数字集成芯片搭建，电路尺寸减少，器件也减少，可靠性增加的同时尺寸变小。
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是本发明的方法流程图；
图2是本发明的系统模块组成示意图；
图3是本发明的设备主要组成结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
图1为本发明实施例一提供的一种电场治疗监测方法的流程图，本实施例可应用于脑胶质瘤电场治疗场景，该方法可以由本实施例提供的一种电场治疗监测系统来执行，通常配置于电场治疗监测系统中，如图1所示，该方法具体包括以下步骤：
步骤一：利用外部适配器供电或电池供电，当适配器供电时，电池供电电路断开给设备供电，电源转换单元将输入的电能转换成各单元模块所需要的电平信号；
在本发明实施例中，通过电场发生器输出固定频率的交流波形并控制对应的系统功能，通过电极片将电场作用在人头部，其主设备由电池供电或适配器供电，适配器在同时接入时不会给电池充电，设备上电由产品后端的控制开关控制，通过前面板的控制开关控制信号输出。
示例性的，主电源输入为两路，分别为适配器和内部供电的电池，适配器通过DC1连接器接入到单板，供电电压30V，电池通过连接器接入到单板，供电电压29.6V，器件设计通流满足2A，两路之间通过二极管进行防倒灌，同时连接器DC1在适配器接入时，BT_GND网络与GNDO网络断开，从而断开电池供电输入。
步骤二：医生终端根据患者终端具体情况对治疗仪的参数进行配置，指定针对于患者的相应贴片位置，患者终端按指示进行对应治疗操作；
在本发明实施例中，患者终端在使用过程中将电极片与凝胶贴好，放于测试工装，并用电极线连接电极片与主设备，连接电源适配器或电池，开启电源开关，此时设备进入自检状态；
示例性的，当设备自检通过，并且凝胶贴合检测通过后进行电极贴合，否则进行相应告警，进一步关机后将电极片贴到头部指定位置，并再次开机进入自检，若头部贴合好进入运行状态，启动输出开关后治疗开始，当有相应告警时，输出自动关断；
步骤三：单片机启动并进入自检程序，采用数字芯片配置方式，在MCU上电自检过程中对治疗参数输出自动进行一次参数设置，当出现自检故障时启动告警并关闭输出功能；
在本发明实施例中，采用数字电位计加运放方式，在设备上电自检后，单片机直接对电位计及波形发生器进行数据配置，使其达到所需要的值，在之后的使用中不需要持续控制电位计及波形发生器的信号，现有技术的输出功率调节通过调节电源电压方式进行，需要单片机实时输出对应的控制频率使输出电源电压在固定电平，当过程中信号受干扰可能会导致输出电压不稳定，通过采用数字电位计加运放方式，解决了输出电压需要持续控制所带来的干扰问题。
示例性的，设备通过蓝牙直接与手机端或电脑终端进行连接，利用特定的APP进行数据读取及参数调节，划分不同的控制权限等级，医护终端的医护人员针对不同患者使用时的不同数据参数设置及采集，现有设备多为设备自身带通信接口，需要通过数据线与电脑相连接，采集相应存储内容后再进行分析，参数调整也需要通过电脑调试方式更改设备内部的配置文件信息，较为繁琐不便，而通过增加蓝牙通信配置功能，不仅便于查看患者使用数据及参数调节，还可以防止患者误操作带来相应的能量危害。
示例性的，设备与外部手机或电脑端的上位机通过蓝牙进行信息交互，设备通过上位机实现对电场频率、电压、切换频率的更改，专业的医护终端人员实时查看电场发生器上报到上位机系统的相应的运行记录数据和告警信息。
步骤四：自检结束无故障情况下进行治疗能量输出，通过触碰对应的设备输出开关输出对应限制范围优选100kHz-300kHz中的200KHz，且限制范围最大则可设置为10Hz-500kHz，对应电流的峰峰值设置为0-2A，此处输出1A电流的交流正弦波形；
在本发明实施例中，设备采用波形发生器控制芯片产生所需要频率的正向偏置正弦波，通过运放与数字电位计进行一级放大，波形发生装置目前多数采用单片机控制电源开断及桥式整流逆变方式进行控制，所需要的尺寸空间较大，且通过MOS开关的方式会产生电源的开关噪声，整体设备的EMC性能需要通过其他屏蔽措施解决，但利用波形发生器控制芯片输出能量的波形质量相对MOS开关方式更优。
示例性的，设备的主要作用原理是设备电极在人脑两边放置电极，设备通电后产生200KHz的交变频率，使人脑两端形成电场，电场内特定的频率及能量可以有效抑制脑胶质瘤细胞的分裂；
示例性的，在使用时先连接好适配器或装好电池，将电极片按要求贴到头部指定位置，将后面的电源开关闭合（ON）状态，然后按下前面板的输出控制开关，根据患者所需提前调整好设备的输出电压和输出频率信息，进入运行状态后设备根据患者所需提前调整好设备的输出电压和输出频率信息，进入运行状态后设备根据患者的MRI图像计算出来的结果，保证肿瘤部位场强超过1V/cm后自动按照200KHz和电流峰峰值1A-1.5A的切换周期为1S的方式运行，且治疗过程中不可以进行调节。
步骤五：当在使用过程中为电池供电时，系统进行电池使用指示，当电池电量低于设定阈值时通过黄灯进行提示，达到或低于设定的设备自动关断输出阈值时则进行自动关断；
在本发明实施例中，指示灯用于指示单片机的运行状态，当程序正常运行时，指示灯按照0.5Hz闪烁，指示灯直接连接单片机的I/O接口。
步骤六：设备自动采集运行过程中的电极片温度、内部器件温度、电压数据信息，当有故障时根据告警码启动对应告警灯和扬声器，同时关断电场输出。
在本发明实施例中，在功率器件旁边放置热敏电阻，检测器件周边温度值，用于当器件温度过高时进行输出保护，当温度超过设置为75摄氏度或谁定的其余固定参数值，设备关闭输出。
示例性的，供电输出为接电后直接亮灯，不通过MCU控制，设备告警、设备能量输出、电池低电量指示均通过MCU进行控制指示。
实施例二：
本发明实施例二提供了一种电场治疗监测系统，图2为一种电场治疗监测系统的模块组成示意图，如图2所示，该系统包括：
供电系统，用于实现电源转换，将输入电源转换为不同的电压规格给到相应器件；
控制系统，用于电场发生器中能量输出切换、切换电路和输出控制。
在本发明的一些实施例中，供电系统包括：
输入单元，用于两个电源即适配器和内部供电的电池进行电源输入；
转换单元，用于将输入电源转换为不同的电压规格；
在本发明的一些实施例中，控制系统包括：
MCU小系统单元，用于要实现MCU运行所需的晶振、运行指示、供电、系统配置和调试接口；
辅助功能单元，用于主要利用FLASH、日历、蓝牙、扬声器、电池通信进行数据采集及治疗参数配置；
检测告警单元，用于进行电池电压、电源输出功率的检测告警，并输出是否满足要求；
能量输出及控制单元，用于通过外接非自锁开关控制，利用单片机检测输入的电平触发信号并判断是否进行输出。
实施例三
本发明实施例三提供了一种电场治疗设备，图3为本发明实施例三提供的一种电场治疗设备的主要组成结构示意图，如图3所示，该电场治疗设备包括电场发生器和电极；
电场发生器，用于输出固定频率的交流波形以及对应的系统控制功能；
电极贴片，用于将电场作用在人头部。
电场发生器进一步包括供电输入单元、电源转换单元、单片机小系统单元、数据存储配置单元、治疗能量输出控制单元、检测单元；供电输入单元包括适配器、电池；电源转换单元包括DC-DC隔离模块和LDO；数据存储配置单元包括Flash、蓝牙、EEPROM、日历芯片和内部电池；治疗能量输出控制单元包括波形发生器、功率放大电路和切换电路；检测单元主要包括电极温度检测、内部功率器件温度检测、风扇转速检测、电压检测电路、电池检测电路。
供电输入单元，用于配置系统供电输入模式为两者可单独供电，且同时使用时适配器供电，同步将电池供电电路断开，防止过程中适配器给电池长时间通电带来的故障隐患；
电源转换单元，用于将输入的直流电源进行隔离以对后级设备进行保护，同时将电源分成系统所需要的不同电压规格；
单片机小系统单元，用于系统内部运行控制，软件烧写、调试；
数据存储配置单元，用于存储设备配置信息、用户配置参数、用户使用信息、设备通信；
治疗能量输出控制单元，用于配置产生所需要频率的正弦波，配置对应的功率放大倍数，并输出切换时间；
检测单元，用于监控系统的运行状态。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
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 (10)
1.一种电场治疗监测方法，其特征在于：所述该方法包括以下步骤：
步骤一：利用外部适配器供电或电池供电，当适配器供电时，电池供电电路断开给设备供电，电源转换单元将输入的电能转换成各单元模块所需要的电平信号；
步骤二：医生终端根据患者终端具体情况对治疗仪的参数进行配置，指定针对于患者的相应贴片位置，患者终端按指示进行对应治疗操作；
步骤三：单片机启动并进入自检程序，采用数字芯片配置方式，在MCU上电自检过程中对治疗参数输出自动进行一次参数设置，当出现自检故障时启动告警并关闭输出功能；
步骤四：自检结束无故障情况下进行治疗能量输出，通过触碰对应的设备输出开关输出对应限制范围优选100kHz-300kHz中的200KHz，且限制范围最大则可设置为10Hz-500kHz，对应电流的峰峰值设置为0-2A，此处输出1A电流的交流正弦波形；
步骤五：当在使用过程中为电池供电时，系统进行电池使用指示，当电池电量低于设定阈值时通过黄灯进行提示，达到或低于设定的设备自动关 输出阈值时则进行自动关断；
步骤六：设备自动采集运行过程中的电极片温度、内部器件温度、电压数据信息，当有故障时根据告警码启动对应告警灯和扬声器，同时关断电场输出。
2.根据权利要求1所述的一种电场治疗监测方法，其特征在于：所述利用外部电源给设备供电的步骤，包括：
将外部主电源输入为适配器和电池两路；
适配器通过DC1连接器接入到单板，供电电压30V；
电池通过CN11连接器接入到单板，供电电压29.6V；
两路之间通过二极管进行防倒灌，同时连接器DC1在适配器接入时，BT_GND网络与GNDO网络断开，进一步断开电池供电输入。
3.根据权利要求1所述的一种电场治疗监测方法，其特征在于：所述医生终端与患者终端的配置操作方法包括：
医护终端的医护人员针对不同患者使用时的不同数据参数设置及采集；
患者终端在使用过程中将电极片与凝胶贴好，放于测试工装；
用电极线连接电极片与主设备，连接电源适配器或电池，开启电源开关，此时设备进入自检状态；
当设备自检通过，并且凝胶贴合检测通过后进行电极贴合，否则进行相应告警；
进一步关机后将电极片贴到头部指定位置，并再次开机进入自检；
若头部贴合好进入运行状态，启动输出开关后治疗开始，当有相应告警时，输出自动关断。
4.根据权利要求1所述的一种电场治疗监测方法，其特征在于：所述单片机启动并进入自检程序，以及由医护端配置处理的步骤，包括：
单片机直接对电位计及波形发生器计进行数据配置，使其达到所需要的值；
医护人员配置参数时通过蓝牙直接与手机端或电脑终端进行连接；
利用特定的程序端进行数据读取及参数调节，划分不同的控制权限等级；
设备与外部手机或电脑端的上位机通过蓝牙进行信息交互；
设备通过上位机实现对电场频率、电压、切换频率的更改，专业的医护终端人员通过蓝牙方式定期进行查看电场发生器上报到上位机系统的相应的运行记录数据和告警信息，并读取分析。
5.根据权利要求1所述的一种电场治疗监测方法，其特征在于：所述设备输出交流正弦波形的步骤，包括：
设备采用波形发生器控制芯片产生所需要频率的正向偏置正弦波，通过运放与数字电位计进行一级放大；
根据患者所需提前调整好设备的输出电压和输出频率信息，进入运行状态后设备根据患者的MRI图像计算出来的结果，保证肿瘤部位场强超过1V/cm后自动按照200KHz和电流峰峰值1A-1.5A的切换周期为1S的方式运行。
6.根据权利要求1所述的一种电场治疗监测方法，其特征在于：所述设备根据告警码启动对应告警灯和扬声器的步骤，包括：
在功率器件旁边放置热敏电阻，检测器件周边温度值，用于当器件温度过高时进行输出保护，当温度超过设置为75摄氏度或谁定的其余固定参数值，设备关闭输出；
供电输出为接电后直接亮灯，不通过MCU控制，设备告警、设备能量输出、电池低电量指示均通过MCU进行控制指示。
7.一种电场治疗监测系统，其特征在于：所述系统包括：
供电系统，用于实现电源转换，将输入电源转换为不同的电压规格给到相应器件；
控制系统，用于电场发生器中能量输出切换、切换电路和输出控制。
8.根据权利要求7所述的一种电场治疗监测系统，其特征在于：所述供电系统包括：
输入单元，用于两个电源即适配器和内部供电的电池进行电源输入；
转换单元，用于将输入电源转换为不同的电压规格。
9.根据权利要求7所述的一种电场治疗监测系统，其特征在于：所述控制系统包括：
MCU小系统单元，用于要实现MCU运行所需的晶振、运行指示、供电、系统配置和调试接口；
辅助功能单元，用于主要利用FLASH、日历、蓝牙、扬声器、电池通信进行数据采集及治疗参数配置；
检测告警单元，用于进行电池电压、电源输出功率的检测告警，并输出是否满足要求；
能量输出及控制单元，用于通过外接非自锁开关控制，利用单片机检测输入的电平触发信号并判断是否进行输出。
10.根据权利要求7所述的一种电场治疗监测系统，其特征在于：所述一种电场治疗监测系统包括一种电场治疗设备，所述电场治疗设备包括：
电场发生器，用于输出固定频率的交流波形以及对应的系统控制功能；
电极贴片，用于将电场作用在人头部。
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| CN115980490A (zh) * | 2022-12-30 | 2023-04-18 | 江苏海莱新创医疗科技有限公司 | 电极片的质量检测系统及方法、转接器、电场发生器 |
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| CN113230537A (zh) * | 2021-06-10 | 2021-08-10 | 杭州维纳安可医疗科技有限责任公司 | 能实时监控的电信号发生设备、控制方法、装置及系统 |
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