新型微波治疗仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种新型微波治疗仪，包括计算机系统1，所述计算机系统1与MCU控制系统2电气连接，所述MCU控制系统2分别与可调高压电源3和温度测量电路4电气连接，所述可调高压电源3与微波源5电气连接，所述微波源5与微波输出系统电气连接。本实用新型的有益效果是，性能稳定，安全系数高。
【专利说明】新型微波治疗仪

【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及微波治疗技术应用领域，特别是一种新型微波治疗仪。

【背景技术】
[0002] 微波治疗机的工作原理是，当微波作用于肌体组织时，引起组织细胞中离子、水分 子和偶极子的高频震荡，当微波能量低时，产热低、并增强局部血液循环，加快局部代谢，增 强局部免疫能力，因此能有效地改善局部血液循环，促进水肿吸收，消炎止痛。当微波能量 高时，产热高，可使蛋白质变性、凝固、坏死，此时微波具有烧灼、切割的作用。在手术中微波 治疗以其优越的止血效果，先进的作用原理，微小的组织损伤（无炭化）而成为取代电灼冷 冻、激光的新技术。
[0003] 伴随微波技术的迅速发展，微波治疗机的安全性也越来越受到重视，高电磁兼容 性的微波治疗机将成为一个非常重要的发展方向。因此，高标准的电磁兼容性设计，提高器 件和仪器的稳定性和可靠性是目前提高微波治疗机性能的关键技术之一。
[0004] 在微波治疗过程中，温度和电源输出功率是两大关键因素，决定着治疗的效果，因 此温度的精确测量和电源的稳定输出是保证治疗仪性能的关键技术。而在微波电磁场的强 干扰下，测温精度和电路系统设计的电磁兼容性都会受到直接影响，无法保证微波治疗仪 的功率输出的稳定性和可靠性。 实用新型内容
[0005] 本实用新型的目的是为了解决上述问题，设计了一种新型微波治疗仪。
[0006] 实现上述目的本实用新型的技术方案为，一种新型微波治疗仪，包括计算机系统 1，所述计算机系统1与MCU控制系统2电气连接，所述MCU控制系统2分别与可调高压电 源3和温度测量电路4电气连接，所述可调高压电源3与微波源5电气连接，所述微波源5 与微波输出系统电气连接。
[0007] 所述可调高压电源3为开关电源。
[0008] 所述微波源5为连续波磁控管，所述连续波磁控管内的永久性磁铁经过退磁处理 降低了其磁场强度。
[0009] 所述微波发射系统是由一段与连续波磁控管连接的过极限波导6、与过极限波导 6连接的同轴电缆7以及与同轴电缆7连接的微波辐射器8三部分构成的。
[0010] 所述温度测量电路4是由热电偶温度传感器及其配属电路共同构成的。
[0011] 所述MCU控制系统2是有MCU控制芯片及其配属电路共同构成的。
[0012] 利用本实用新型的技术方案制作的新型微波治疗仪，可有效避免测温精度和电源 输出功率的稳定性受到微波电磁场的强干扰，使得微波电磁场的强干扰不会影响微波治疗 仪的性能，使得微波治疗仪的稳定性和可靠性得到保证。

【专利附图】

【附图说明】
[0013] 图1是本实用新型所述新型微波治疗仪的结构示意图；
[0014] 图2是本实用新型所述开关电源的电路图；
[0015] 图中，1、计算机系统；2、MCU控制系统；3、可调高压电源；4、温度测量电路；5、微波 源；6、过极限电导；7、同轴电缆；8、微波辐射器。

【具体实施方式】
[0016] 下面结合附图对本实用新型进行具体描述，如图1是本实用新型所述新型微波治 疗仪的结构示意图，如图所示，一种新型微波治疗仪，包括计算机系统1，所述计算机系统1 与MCU控制系统2电气连接，所述MCU控制系统2分别与可调高压电源3和温度测量电路 4电气连接，所述可调高压电源3与微波源5电气连接，所述微波源5与微波输出系统电气 连接。其中，所述可调高压电源3为开关电源；所述微波源5为连续波磁控管，所述连续波 磁控管内的永久性磁铁经过退磁处理降低了其磁场强度；所述微波发射系统是由一段与连 续波磁控管连接的过极限波导6、与过极限波导6连接的同轴电缆7以及与同轴电缆7连接 的微波辐射器8三部分构成的；所述温度测量电路4是由热电偶温度传感器及其配属电路 共同构成的；所述MCU控制系统2是有MCU控制芯片及其配属电路共同构成的。
[0017] 在本技术方案中，微波源（即磁控管）输出一定功率的微波，通过与其连接的一段 过极限波导把微波I禹合到同轴电缆，由同轴电缆传输给微波福射器，福射器发出的微波场 作用在人体病灶上，产生热量，使病灶不断升温。治疗仪的温度测量电路可通过人体病灶区 的温度传感器实时的采集人体病灶的温度信号，并传输给MCU控制系统，以方便MCU控制系 统进行功率和温度控制，所述人体病灶区的温度传感器采用热电偶温度传感器。
[0018] 在本技术方案中，对治疗仪功率的调节是通过改变可调高压电源的输出电流来实 现的，可调高压电源给磁控管提供工作电压和灯丝电压，磁控管必须达到启振电压时才能 输出微波。微波治疗机的功率控制、定时、开机预热控制以及与计算机系统通信和数据交换 功能是由MCU控制系统来控制的，它把采集到的温度、功率等数据传输给计算机系统进行 分析，计算机系统可以向MCU控制系统发出指令，控制仪器的运行，同时可进行病例分析、 管理等功能，为医生的治疗提供帮助。
[0019] 在本技术方案中，可调高压电源是微波治疗机的关键部分，它直接决定着整机的 性能。本技术方案中采用的可调高压电源为开关电源。微波热疗时，微波输出功率一般在 IOW?80W之间，因此所需的电源输出功率不高。但要求电源输出要有稳定的输出电流，因 此，我们设计的可调高压电源主变换器基于把电网输入电压经过稳压和降压，并为开关电 源主变换器提供稳定的直流电源，从而为主变换器输出的稳定和可靠的工作提供良好的条 件。把辅助电源也设计为开关电源，从而去掉工频变压器，得到稳定的输出。基于微波热疗 和磁控管工作要求可设定电源参数如下：
[0020] >输出最大功率：100W
[0021] >效率：70%以上
[0022] >输出峰值高压：2000V
[0023] >高压输出电流：0?IOOmA
[0024] >变换器输入电压：DC320V
[0025] 在本技术方案中，微波源就是指磁控管，磁控管是一种微波电子管，在结构上，管 子本身与振荡回路融为一体，因此，磁控管自身就是一个微波振荡器；在原理上，它利用外 加稳恒磁场对管内电子运动的影响，因此，磁控管在本质上是一个置于磁场中的真空二极 管。本技术方案选择的磁控管是连续波磁控管，管子工作时所加的阳极电压为直流高压，产 生的微波是连续波。在实际应用过程中，可通过减小磁控管永久磁铁的磁感应强度来减小 磁控管的工作电压，为了达到上述目的必须对磁控管的永久磁铁进行了退磁处理，降低其 磁感应强度。退磁方法采用交流退磁方法，利用反向磁场使永久磁铁的剩磁降低，从而使永 磁铁剩磁降低。
[0026] 在本技术方案中，温度测量系统选用了以热电偶温度传感器为中心的测温电路， 它具有测量精确可靠、结构简单牢固、使用方便、价格低廉等特点。微波热疗时测温范围一 般在零到几十摄氏度之间，在此范围内热电偶的热电势和热电势率应足够大，对温度应成 单值关系，并且最好是线性的，热电特性的稳定性、均匀性和复现性要好，热传导小。我们选 用的镍铬-镍硅K型热电偶的热电势率平均为40uV/°C。该热电偶稳定性、复现性、线性度 较好。过去常用铜-康铜热电偶，而镍铬-镍硅的热传导系数明显低于铜-康铜的热传导 系数，也容易购买，因此更适用于微波热疗测温。
[0027] 热电偶是由金属材料制成，在微波场中会受到干扰，引起很大的测量误差，因此必 须对热电偶进行改进，使其具有抗微波干扰的能力，能够精确的测量。为了解决上述问题设 计了具有双层屏蔽的热电偶，可以有效的抑制微波的干扰。
[0028] 我们在实验中采用的微波辐射器的最大辐射方向与螺旋轴线垂直，对热电偶设计 绝缘型的双层屏蔽体来屏蔽微波的干扰。改进型的热电偶的每层屏蔽层都使电磁波受到衰 减，再者外屏蔽层对电磁波的反射和内屏蔽层的反射作用使外界环境的电磁干扰受到很大 的消弱，因此绝缘型的双层屏蔽热电偶可以屏蔽电磁波干扰，可通过后面的实验得到验证， 同时可以看出两层屏蔽比一层有更好的屏蔽效果。
[0029] 在本技术方案中，磁控管（微波源）正常工作时需要给灯丝供电，同时给管子的阴 极和阳极提供负高压，因此电源要两路输出，根据开关电源的设计要求，可采用PWM单端反 激型电源拓扑结构的变压器型开关电源，如图2所示，当开关管Ql导通时，与二极管Dl连 接的变压器输出端为负，Dl截止，Ql截止时Dl导通，对负载供电。反激型开关电源电路结 构简单、成本低、可靠性高、稳压稳流范围宽。。
[0030] 上述技术方案仅体现了本实用新型技术方案的优选技术方案，本【技术领域】的技术 人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本实用新型的原理，属于本实用新型 的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种新型微波治疗仪，包括计算机系统（1)，其特征在于，所述计算机系统（1)与MCU 控制系统（2)电气连接，所述MCU控制系统（2)分别与可调高压电源（3)和温度测量电路 (4)电气连接，所述可调高压电源（3)与微波源（5)电气连接，所述微波源（5)与微波输出 系统电气连接。
2. 根据权利要求1所述的新型微波治疗仪，其特征在于，所述可调高压电源（3)为开关 电源。
3. 根据权利要求1所述的新型微波治疗仪，其特征在于，所述微波源（5)为连续波磁控 管，所述连续波磁控管内的永久性磁铁经过退磁处理降低了其磁场强度。
4. 根据权利要求1所述的新型微波治疗仪，其特征在于，所述微波发射系统是由一段 与连续波磁控管连接的过极限波导（6)、与过极限波导（6)连接的同轴电缆（7)以及与同轴 电缆（7)连接的微波辐射器（8)三部分构成的。
5. 根据权利要求1所述的新型微波治疗仪，其特征在于，所述温度测量电路（4)是由热 电偶温度传感器及其配属电路共同构成的。
6. 根据权利要求1所述的新型微波治疗仪，其特征在于，所述MCU控制系统（2)是有 MCU控制芯片及其配属电路共同构成的。
【文档编号】A61B18/18GK204134051SQ201420444724
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年8月8日 优先权日:2014年8月8日
【发明者】牛大卫 申请人:天津脉赫医疗科技有限公司