CN220459770U - 一种多通道声动力肿瘤治疗仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种多通道声动力肿瘤治疗仪，包括主控CPU模块、超声控制MCU模块、超声发生模块、多个隔离驱动模块、多个超声换能器和多个探头。通过结合主控CPU模块、超声控制MCU模块和主要由隔离驱动芯片、N沟道IGBT和P沟道IGBT组成的隔离驱动模块，实现多路超声信号的选通或共同输出，且通过主要由隔离驱动芯片、N沟道IGBT和P沟道IGBT组成的隔离驱动模块的设置，实现了驱动多通道超声输出时控制端数字信号与超声振荡信号之间的隔离，提高了超声多通道输出时的驱动性能和使用可靠性，最终使得声动力肿瘤治疗仪可实现对同一病患多个部位的同步治疗或对多个病患的同步治疗，多个不限于四个，提高了治疗效率。
Description
技术领域
本实用新型属于超声波治疗设备技术领域，具体涉及一种多通道声动力肿瘤治疗仪。
背景技术
目前，超声治疗学是超声医学的重要组成部分，超声治疗时使用超声治疗仪将超声波能量作用于人体病变部位，以达到治疗疾患和促进机体康复的目的，如声动力疗法利用超声波对生物组织有较强的穿透能力，使用超声治疗仪激活一些声敏物质，通过声敏物质分子与氧分子之间的能量交换产生单线态氧，单线态氧具有极强的氧化性，可以杀死肿瘤细胞。可见，超声治疗仪有着广阔的应用前景，尤其是应用于肿瘤治疗的声动力肿瘤治疗仪。
现有的声动力肿瘤治疗仪存在下述缺陷：只能提供少量通道的超声输出，多为单路或双路超声输出，并且现有的声动力肿瘤治疗仪驱动多通道超声输出的电路未做良好的信号隔离，致使超声振荡信号与控制端输出的数字信号之间相互串扰，使得驱动性能变差，降低了治疗仪的使用可靠性。
综上所述，一种改进的声动力肿瘤治疗仪亟待提出。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的一项或多项不足，提供一种多通道声动力肿瘤治疗仪。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种多通道声动力肿瘤治疗仪，包括主控CPU模块、超声控制MCU模块、用于生成超声信号的超声发生模块、多个隔离驱动芯片、多个N沟道IGBT、多个P沟道IGBT、多个超声换能器和多个探头；
所述超声控制MCU模块的交互端与所述主控CPU模块的信号端连接，超声控制MCU模块的超声控制端与所述超声发生模块的输入端连接，超声控制MCU模块的各个驱动控制端与各个隔离驱动芯片的输入端一一对应连接；
超声发生模块的输出端与各个超声换能器的信号输入端连接，各个超声换能器的信号输出端与各个探头一一对应连接；
各个隔离驱动芯片的逻辑高输出端与各个N沟道IGBT的栅极一一对应连接，各个N沟道IGBT的集电极均用于接入第一工作电压，各个N沟道IGBT的发射极与各个P沟道IGBT的发射极一一对应连接，各个N沟道IGBT的发射极还与各个超声换能器的电源正极一一对应连接，各个P沟道IGBT的栅极与各个隔离驱动芯片的逻辑低输出端一一对应连接，各个P沟道IGBT的集电极与各个超声换能器的电源负极一一对应连接，各个P沟道IGBT的集电极还均连接至模拟地端，各个隔离驱动芯片的接地端均连接至数字地端。
进一步改进地，所述治疗仪还包括采集模块，所述采集模块与各个探头物理连接，采集模块用于采集各个探头的温度参数和压力参数，并将温度参数和压力参数发送至超声控制MCU模块。
进一步改进地，所述采集模块包括多个温度传感器和多个柔性力学传感器，各个温度传感器与各个探头一一对应地物理连接，各个柔性力学传感器与各个探头一一对应地物理连接，各个温度传感器与超声控制MCU模块的各个温度采集端一一对应电连接，各个柔性力学传感器与超声控制MCU模块的各个压力采集端一一对应电连接。
进一步改进地，所述超声发生模块包括用于生成超声信号的DDS信号发生单元、滤波单元和可调功率放大单元，所述DDS信号发生单元的输入端与超声控制MCU模块的超声控制端连接，DDS信号发生单元的输出端与所述滤波单元的输入端连接，滤波单元的输出端与所述可调功率放大单元的第一输入端连接，可调功率放大单元的输出端与各个超声换能器的信号输入端连接，可调功率放大单元的第二输入端与超声控制MCU模块的增益控制端连接。
进一步改进地，所述治疗仪还包括射频卡识别模块和指纹识别模块，所述射频卡识别模块和指纹识别模块分别与主控CPU模块连接。
本实用新型的有益效果为：
（1）结合主控CPU模块、超声控制MCU模块和主要由隔离驱动芯片、N沟道IGBT和P沟道IGBT组成的隔离驱动模块，实现多路超声信号的选通或共同输出，并通过多路超声换能器将超声信号转换为多路超声振荡波，并将多路超声振荡波作用于多个探头；与此同时，通过隔离驱动芯片、N沟道IGBT、P沟道IGBT、数字地端和模拟地端的结合设置，实现了超声控制MCU模块驱动多通道超声输出时控制端数字信号与超声振荡信号之间的高度隔离，提高了声动力肿瘤治疗仪多通道输出时的驱动性能和使用可靠性，最终使得声动力肿瘤治疗仪可实现对同一病患多个部位的同步治疗或对多个病患的同步治疗，所述多个不限于四个，提高了治疗效率；
（2）现有声动力肿瘤治疗仪在使用时，用户无法获悉声动力肿瘤治疗仪的工作和性能状态，例如探头的实时温度值和压力值，不利于病患的肿瘤治疗进程，通过采集模块对探头温度参数和压力参数的采集，实时获取各个探头的工作温度和压力值，用户可及时发现温度和压力异常，由此提高了声动力肿瘤治疗仪的工作可靠性。
（3）现有声动力肿瘤治疗仪通常采用低成本的自激振荡器来生成超声信号，但是自激振荡器存在频率调节困难的缺陷，在长期使用导致超声换能器不再处于谐振频率时，基于DDS信号发生单元的设置，便于谐振频率的跟踪和校准，从而提高了声动力肿瘤治疗仪的工作可靠性。
附图说明
图1为多通道声动力肿瘤治疗仪的一种组成框图；
图2为隔离驱动模块的一种电路原理图。
具体实施方式
下面将结合实施例，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
参阅图1，本实施例提供了一种多通道声动力肿瘤治疗仪，包括电源模块、交互模块、主控CPU模块、超声控制MCU模块、用于生成超声信号的超声发生模块、多个隔离驱动模块、采集模块、多个超声换能器和多个探头。
电源模块用于与外部电源连接，并分别给交互模块、主控CPU模块、超声控制MCU模块、超声发生模块、采集模块和各个隔离驱动模块供电。在一些实施例中，外部电源为市电，电源模块进行AC/DC转换后输出多个工作电压，包括48V、3.3V、12V和5V等。其中，48V定义为第一工作电压。
主控CPU模块的交互端与交互模块连接，主控CPU模块的信号端与超声控制MCU模块的交互端连接，主控CPU模块用于接收来自交互模块的第一控制信号，并将第一控制信号输出至超声控制MCU模块。
超声控制MCU模块的超声控制端与超声发生模块的输入端连接，超声控制MCU模块的各个驱动控制端与各个隔离驱动模块的输入端一一对应连接，超声控制MCU模块用于根据第一控制信号生成第二控制信号和多个第三控制信号，并将第二控制信号发送至超声发生模块，将各个第三控制信号一一对应地发送至各个隔离驱动模块。
超声发生模块的输出端与各个超声换能器的信号输入端连接，超声发生模块用于根据第二控制信号生成特定频率和特定功率的超声信号，并将生成的超声信号分别发送至各个超声换能器。
各个超声换能器的信号输出端与各个探头一一对应连接，超声换能器用于对自身从超声发生模块接收到的超声信号进行换能后生成超声振荡信号，并将超声振荡信号发送至自身对应的探头。
各个隔离驱动模块的正极输出端与各个超声换能器的电源正极一一对应连接，各个隔离驱动模块的负极输出端与各个超声换能器的电源负极一一对应连接，隔离驱动模块用于根据自身接收的第三控制信号接通或断开电源模块对对应超声换能器的供电。
主控CPU模块和超声控制MCU模块均选用市售型号，上述主控CPU模块生成第一控制信号的过程、超声控制MCU模块生成第二控制信号和第三控制信号的过程均为普通实施例中根据用户的交互指令对应生成控制信号的过程，为本领域技术人员所公知的，因此本实施例不涉及对上述过程的改进。
具体的，隔离驱动模块包括隔离驱动芯片U1、N沟道IGBT Q1和P沟道IGBT Q2，隔离驱动芯片U1的输入端与超声控制MCU模块的驱动控制端连接，用于接收超声控制MCU模块发送的第三控制信号，隔离驱动芯片U1的接地端连接至数字地端GND，隔离驱动芯片U1的逻辑高输出端与N沟道IGBT Q1的栅极连接，N沟道IGBT Q1的集电极用于接入第一工作电压，N沟道IGBT Q1的发射极分别与P沟道IGBT Q2的发射极和超声换能器的电源正极连接，P沟道IGBT Q2的栅极与隔离驱动芯片U1的逻辑低输出端连接，P沟道IGBT Q2的集电极分别与超声换能器的电源负极和模拟地端EGND连接。
如图2所示，隔离驱动模块的一种具体实施电路如下：隔离驱动芯片U1采用的型号为IR2110B，隔离驱动芯片U1的VDD端连接至电源模块的VCC输出端，隔离驱动芯片U1的VSS连接至数字地端GND，隔离驱动芯片U1的VDD端与隔离驱动芯片U1的VSS端之间连接有第二电容C2，隔离驱动芯片U1的HIN端与超声控制MCU模块的其中一个驱动控制端连接，隔离驱动芯片U1的LIN端与超声控制MCU模块的另一个驱动控制端连接，隔离驱动芯片U1的HO端（逻辑高输出端）经第一电阻R2与N沟道IGBT Q1的栅极连接，N沟道IGBT Q1的集电极自电源模块接入第一工作电压48V，N沟道IGBT Q1的发射极分别与P沟道IGBT Q2的发射极、第三电容C3的第一端和超声换能器的电源正极连接，P沟道IGBT Q2的集电极、第三电容C3的第二端和超声换能器的电源负极均连接至模拟地端EGND，P沟道IGBT Q2的栅极经第二电阻R1与隔离驱动芯片U1的LO端（逻辑低输出端）连接，N沟道IGBT Q1的集电极还与二极管VD1的正极连接，二极管VD1的负极分别与第一电容C1的第一端和隔离驱动芯片U1的VB端连接，第一电容C1的第二端连接模拟地端EGND，此外第一电容C1的第二端还分别与隔离驱动芯片U1的COM端和隔离驱动芯片U1的Vs端连接。
在一些实施例中，超声控制MCU模块包括单片机，单片机采用的型号为IAP15W4K58S4。超声发生模块包括用于生成超声信号的DDS信号发生单元、滤波单元和可调功率放大单元，DDS信号发生单元的输入端与超声控制MCU模块的超声控制端连接，DDS信号发生单元的输出端与滤波单元的输入端连接，滤波单元的输出端与可调功率放大单元的第一输入端连接，可调功率放大单元的输出端与各个超声换能器的信号输入端连接，可调功率放大单元的第二输入端与超声控制MCU模块的增益控制端连接。DDS信号发生单元优选为DDS芯片。
作为一种改进，在上述实施例实现的多通道声动力肿瘤治疗仪基础上，多通道声动力肿瘤治疗仪还包括采集模块，采集模块与各个探头物理连接，采集模块用于采集各个探头的温度参数和压力参数，并将温度参数和压力参数发送至超声控制MCU模块。
具体的，采集模块包括多个温度传感器和多个柔性力学传感器，各个温度传感器与各个探头一一对应地物理连接，各个柔性力学传感器与各个探头一一对应地物理连接，各个温度传感器与超声控制MCU模块的各个温度采集端一一对应电连接，各个柔性力学传感器与超声控制MCU模块的各个压力采集端一一对应电连接。
作为一种改进，在上述实施例实现的多通道声动力肿瘤治疗仪基础上，多通道声动力肿瘤治疗仪还包括射频卡识别模块和指纹识别模块，射频卡识别模块和指纹识别模块分别与主控CPU模块连接。基于射频卡识别模块和指纹识别模块的设置，可实现对用户的使用权限管理，提高了多通道声动力肿瘤治疗仪的使用安全性。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。
Claims (5)
1.一种多通道声动力肿瘤治疗仪，其特征在于，包括主控CPU模块、超声控制MCU模块、用于生成超声信号的超声发生模块、多个隔离驱动芯片、多个N沟道IGBT、多个P沟道IGBT、多个超声换能器和多个探头；
所述超声控制MCU模块的交互端与所述主控CPU模块的信号端连接，超声控制MCU模块的超声控制端与所述超声发生模块的输入端连接，超声控制MCU模块的各个驱动控制端与各个隔离驱动芯片的输入端一一对应连接；
超声发生模块的输出端与各个超声换能器的信号输入端连接，各个超声换能器的信号输出端与各个探头一一对应连接；
各个隔离驱动芯片的逻辑高输出端与各个N沟道IGBT的栅极一一对应连接，各个N沟道IGBT的集电极均用于接入第一工作电压，各个N沟道IGBT的发射极与各个P沟道IGBT的发射极一一对应连接，各个N沟道IGBT的发射极还与各个超声换能器的电源正极一一对应连接，各个P沟道IGBT的栅极与各个隔离驱动芯片的逻辑低输出端一一对应连接，各个P沟道IGBT的集电极与各个超声换能器的电源负极一一对应连接，各个P沟道IGBT的集电极还均连接至模拟地端，各个隔离驱动芯片的接地端均连接至数字地端。
2.根据权利要求1所述的一种多通道声动力肿瘤治疗仪，其特征在于，所述治疗仪还包括采集模块，所述采集模块与各个探头物理连接，采集模块用于采集各个探头的温度参数和压力参数，并将温度参数和压力参数发送至超声控制MCU模块。
3.根据权利要求2所述的一种多通道声动力肿瘤治疗仪，其特征在于，所述采集模块包括多个温度传感器和多个柔性力学传感器，各个温度传感器与各个探头一一对应地物理连接，各个柔性力学传感器与各个探头一一对应地物理连接，各个温度传感器与超声控制MCU模块的各个温度采集端一一对应电连接，各个柔性力学传感器与超声控制MCU模块的各个压力采集端一一对应电连接。
4.根据权利要求1所述的一种多通道声动力肿瘤治疗仪，其特征在于，所述超声发生模块包括用于生成超声信号的DDS信号发生单元、滤波单元和可调功率放大单元，所述DDS信号发生单元的输入端与超声控制MCU模块的超声控制端连接，DDS信号发生单元的输出端与所述滤波单元的输入端连接，滤波单元的输出端与所述可调功率放大单元的第一输入端连接，可调功率放大单元的输出端与各个超声换能器的信号输入端连接，可调功率放大单元的第二输入端与超声控制MCU模块的增益控制端连接。
5.根据权利要求1所述的一种多通道声动力肿瘤治疗仪，其特征在于，所述治疗仪还包括射频卡识别模块和指纹识别模块，所述射频卡识别模块和指纹识别模块分别与主控CPU模块连接。
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