CN204543276U - 具备自适应模糊控制功能的铜离子电化学治疗仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种具备自适应模糊控制功能的铜离子电化学治疗仪，包括诊断输入模块、模糊PID控制器、功率输出电路、治疗电极和反馈电路，模糊PID控制器包括模糊推理机、模糊化接口、解模糊接口、PID控制器、数据库、规则库；诊断输入模块将参数输送至模糊化接口，模糊推理机调用数据库和规则库中的参数，通过模糊运算得到需要的输出参数，经解模糊接口将参数输送至PID控制器，PID控制器通过功率输出电路控制电极输出的参数值，反馈电路采集电极之间的数据输送至模糊化接口和PID控制器。本专利将模糊控制器和PID控制器巧妙结合，既具有PID控制精度高等优点，又兼有模糊控制灵活、适应性强的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及医疗器械领域，具体涉及具备自适应模糊控制功能的铜离子电化学治疗仪。
背景技术
铜离子电化学疗法是近几年发展起来的治疗外周性血管疾患，高流速脉管畸形，低流速脉管畸形，恶性肿瘤，痔疮，静脉曲张等疾患的有效方法。铜离子电化学疗法的基本原理是在适当的电场作用下，将铜离子导入患者的病变部位，利用铜离子与人体病变部位的血液中的有效成分发生电化学反应，使患者病变部位产生电解质改变（酸碱中毒），血流变慢凝固，络合物作为异物与电流共同引起局部微血栓和血管壁上皮细胞水肿促发无菌性炎症、组织机化、血管闭塞并导致周围组织纤维化从而达到治疗目的。为保证铜离子电化学疗法治疗的良好疗效，需要根据患者不同的情况精确的控制导入患者病变部位的铜离子数量。
目前的铜离子电化学治疗仪大多采用传统的PID控制器。传统的PID控制器有一定的鲁棒性（抗外界干扰，保持自身系统的稳定性的能力），控制精度高，可以取得良好的控制效果。但是，在目前的铜离子电化学治疗仪治疗过程中，由于治疗对象患者的情况不同，如患者的年龄，性别，家族病史，既往病史，患病部位，病情的严重程度等诸多因素的不确定性以及噪声等外界的干扰，会使得传统的PID控制器出现一定的局限性。
因此需要一种能够将临床医生对患者的病情诊断与仪器治疗紧密结合并能够精准控制电量的治疗仪，以保障良好的疗效。
实用新型内容
本实用新型目的是，为解决临床医生诊断与治疗仪和患者紧密结合，根据不同患者的不同情况进行精确控制治疗的问题，从而达到提高治疗疗效的目的，本实用新型提出了一种具备自适应模糊控制功能的铜离子电化学治疗仪。
本实用新型采用的技术方案是：一种具备自适应模糊控制功能的铜离子电化学治疗仪，它包括诊断输入模块、模糊PID控制器、功率输出电路、治疗电极和反馈电路，所述模糊PID控制器包括模糊推理机、模糊化接口、解模糊接口、PID控制器、数据库、规则库，所述诊断输入模块将参数输送至模糊化接口，所述模糊推理机接收模糊化接口的参数后调用数据库和规则库中对应的参数，通过模糊运算得到需要的输出参数，经解模糊接口将参数进行转换并输送至PID控制器，以此设定PID的三个数值，所述PID控制器依据参数值通过功率输出电路控制电极输出的参数值，所述反馈电路采集治疗电极之间的电压和电流信号数据分别输送至模糊化接口和PID控制器，用以实时调整PID控制器参数值和功率输出电路的输出数值。
进一步的，所述反馈电路采集治疗电极之间的电压和电流信号数据输送至模糊化接口，模糊推理机依据反馈数据对PID控制器的输出P、I、D三个参数进行实时调节。
进一步的，所述反馈电路采集治疗电极之间的电压和电流信号数据输送至PID控制器，PID控制器依据随时调整的P、I、D三个参数对治疗电极的输出参数进行实时微调节。
进一步的，所述治疗电极由直径为0.8mm-2mm、长度为10 mm-150mm、纯度为99.9 %以上的铜质材料制成的铜针。
进一步的，还包括显示装置，其采用触摸液晶屏的形式，所述显示装置与自适应模糊PID控制器连接，用于实时显示当前所述专用治疗电极之间的电压和电流信号数据、治疗进度、故障内容、操作提示的信息。
采用上述技术方案，本实用新型产生的技术效果有：本实用新型将模糊控制器和传统PID控制器巧妙的结合，这种控制器不但具有PID控制精度高等优点，又兼有模糊控制灵活、适应性强的优点。
附图说明
图1为本实用新型控制系统框图。
具体实施方式
以模糊数学为基础的模糊控制器，因为自身具有一定的控制规则，可以突破被控对象的局限，而且对过程参数的变化不敏感，对系统参数变化的适应性强，但是模糊控制器控制精度不如传统的PID控制器。本实用新型模糊PID控制器，将模糊控制器和传统PID控制器巧妙的结合，这种控制器不但具有PID控制器精度高等优点，又兼有模糊控制器灵活、适应性强的优点。本实用新型的主要特点是根据误差和误差的变化来自动调节PID的参数。利用操作人员或专家的调节经验作为知识库，然后运用模糊控制理论的基本方法把知识库转化为模糊推理机制，利用模糊规则在线实时地对PID参数进行修改，以满足不同时刻的误差和误差的变化对PID参数自整定的要求。
下面结合附图说明本实用新型的具体实施方式。
如图1所示，一种具备自适应模糊控制功能的铜离子电化学治疗仪，它包括诊断输入模块、模糊PID控制器、功率输出电路、治疗电极和反馈电路，所述模糊PID控制器包括模糊推理机、模糊化接口、解模糊接口、PID控制器、数据库、规则库；所述诊断输入模块将临床医生对患者病情的诊断参数输送至模糊化接口，模糊推理机接收模糊化接口的参数后调用数据库和规则库中与诊断输入相对应的一组输出数据以及治疗所需要的电量值参数，经解模糊接口将参数进行转换并输送至PID控制器，以此设定P、I、D三个数值，PID控制器依据参数值通过功率输出电路控制电极输出的参数值；反馈电路采集治疗电极之间的电压和电流信号数据分别输送至模糊化接口和PID控制器。
当反馈电路采集治疗电极之间的电压和电流信号数据输送至模糊化接口后，模糊推理机依据反馈数据调用数据库和规则库中与诊断输入相对应的一组输出数据以及治疗所需要的电量值参数，经解模糊接口将参数进行转换并输送至PID控制器，对PID控制器的P、I、D三个参数进行实时调节。
同时，反馈电路采集治疗电极之间的电压和电流信号数据可以直接输送至PID控制器，PID控制器依据随时调整的P、I、D三个数值和电流、电压反馈数据对治疗电极的输出参数进行实时调节，进而实现精准调节功能。
当本实用新型所涉及的一种采用模糊PID控制器的铜离子电化学治疗仪开始工作时，模糊PID控制器在接到临床医生对患者病情的诊断输入后，使用查表的方式查找储存在模糊PID控制器内知识库里与诊断输入相对应的一组输出数据以及治疗所需要的电量值，并依据此组数据控制输出PID参数。然后启动治疗输出。在启动治疗输出后，系统依据电压和电流反馈电路实时采集的治疗过程中治疗电极之间的电压和电流信号数据以及储存在所述自适应模糊PID控制器内规则库里的模糊规则，进行模糊逻辑的规则推理和模糊决策来调整控制P、I、D参数，PID控制电路依据实时的PID参数实时控制调整功率输出电路的输出，当达到治疗所需要的电量值后停止输出，从而对不同的患者进行有效的治疗。
本实用新型的一种采用自适应模糊PID控制系统的铜离子电化学治疗仪还可以包括专用治疗电极。作为刺入患者病变部位产生电化学反应的专用治疗电极是由直径为0.8mm至2mm，长度为10 mm至150mm，纯度为99.9 %以上的铜质材料制成的铜针。专用治疗电极是成对使用的，分别连接功率输出电路的正极和负极。
本实用新型还可以包括显示装置，所述显示装置采用触摸液晶屏的形式，显示装置与模糊PID控制器连接，用于实时显示当前治疗电极之间的电压和电流信号数据，实时显示治疗进度，实时显示治疗仪的故障内容，实时显示临床医生操作提示。
本实用新型将传统常规PID调节器和智能形的模糊控制器巧妙结合起来。充分发挥了二种控制器的优势又同时避免二种控制器的缺陷，通过灵活精确的控制手段把医生、仪器和患者最大限度的、紧密有机的结合起来，从而能够达到最佳的治疗效果。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (5)
1.一种具备自适应模糊控制功能的铜离子电化学治疗仪，其特征在于：它包括诊断输入模块、模糊PID控制器、功率输出电路、治疗电极和反馈电路，所述模糊PID控制器包括模糊推理机、模糊化接口、解模糊接口、PID控制器、数据库、规则库；所述诊断输入模块将参数输送至模糊化接口，所述模糊推理机接收模糊化接口的参数后调用数据库和规则库中对应的参数，通过模糊运算得到需要的输出参数，经解模糊接口将参数进行转换并输送至PID控制器，所述PID控制器依据参数值通过功率输出电路控制电极输出的参数值，所述反馈电路采集治疗电极之间的电压和电流信号数据分别输送至模糊化接口和PID控制器,用以实时调整PID控制器参数值和功率输出电路的输出数值。
2.根据权利要求1所述的具备自适应模糊控制功能的铜离子电化学治疗仪，其特征在于：所述反馈电路采集治疗电极之间的电压和电流信号数据输送至模糊化接口，模糊推理机依据反馈数据对PID控制器的P,I,D三个参数进行实时调节。
3.根据权利要求1所述的具备自适应模糊控制功能的铜离子电化学治疗仪，其特征在于：所述反馈电路采集治疗电极之间的电压和电流信号数据输送至PID控制器，PID控制器依据反馈数据对治疗电极的输出参数进行实时微调节。
4.根据权利要求1或3所述的具备自适应模糊控制功能的铜离子电化学治疗仪，其特征在于：所述治疗电极由直径为0.8mm-2mm、长度为10 mm-150mm、纯度为99.9 %以上的铜质材料制成的铜针。
5.根据权利要求4所述的具备自适应模糊控制功能的铜离子电化学治疗仪，其特征在于：还包括显示装置，其采用触摸液晶屏的形式，所述显示装置与自适应模糊PID控制器连接，用于实时显示当前所述治疗电极之间的电压和电流信号数据、治疗进度、故障内容实时、操作提示的信息。
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| CN110812557A (zh) * | 2019-10-21 | 2020-02-21 | 广东宝莱特医用科技股份有限公司 | 一种血液透析机自校正的pid离子调节方法 |
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