[发明专利]一种采用混频技术的超声治疗设备及其方法在审

专利信息
申请号: 201911067356.6 申请日: 2019-11-04
公开(公告)号: CN110935112A 公开(公告)日: 2020-03-31
发明(设计)人: 黄微维 申请(专利权)人: 黄微维
主分类号: A61N7/00 分类号: A61N7/00;A61N7/02
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 410000 湖南省长沙*** 国省代码: 湖南;43
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摘要:
搜索关键词: 一种 采用 混频 技术 超声 治疗 设备 及其 方法
【说明书】:

发明属于绿地环境修复灌溉技术领域且公开了一种采用混频技术的超声治疗设备及其方法,通过采用混频技术,将一个固定幅度的与激励信号同频的参考信号,以及分压后的激励信号VO同时送入混频器进行模拟乘法器处理,由于两个信号是同一个频率,则混频器处理后的信号是一个直流信号,通过一个很低的采样频率设备(譬如MCU自带的ADC转换器)就能够测量直流信号的幅度,并推测出当前高频交流信号的幅度,通过测量不同频率的信号混频后的直流幅度,就可以很容易对比超声换能器在各频率下的阻抗差异,进而得到谐振频率。

技术领域

本发明涉及超声技术领域,尤其涉及一种采用混频技术的超声治疗设备及其方法。

背景技术

超声治疗设备,是利用超声的机械效应、温热效应和理化效应,使人体深层组织产生“内生热”,使局部血管扩张,血流加速、代谢增强、肌张力下降、疼痛减轻、结缔组织的延展性增加,进而促进对某些疾病的康复。超声治疗设备对人体进行治疗,主要是通过超声治疗设备内部的高压脉冲信号激励超声治疗头中的超声换能器,从而产生超声波发射,达到治疗目的。

适用于超声治疗的超声换能器,受制于成本的控制,其带宽一般都较窄,在100KHz左右,频率响应曲线在谐振频率点附近非常陡峭,而且其谐振频率一般距离标称发射频率都有一定的偏差,如果激励频率稍微偏离其谐振频率10KHz左右,其发射的能量将会有严重的削弱,无法达到设备所预计的超声发射功率。

针对于此,目前一般现在采用两种方法进行解决,第一种是采用扫频激励信号进行超声换能器的激励,即利用一个范围频段内的激励信号来对超声换能器进行激励,譬如超声换能器的标称谐振频率为1MHz,那么采用从900KHz到1.1MHz这样一个频段内的扫频信号进行激励,总会有一个频率会最贴近实际的超声换能器谐振频率,能够使超声换能器达到最高的声输出,但是其缺陷也很明显,其余的频率的激励信号效率很低,造成了能源的浪费,而且由于未产生谐振,激励信号的反射严重,会导致功率器件发生超过预期的发热。而且,也将会产生大量谐波干扰,严重影响设备的电磁兼容性能。

第二种是采用阻抗测量技术检测谐振点,就是在探头标称频率内采用数个频率的激励信号,先对探头进行激励,通过阻抗测量的方式进行谐振点检测,获得其谐振频率之后,再产生对应频率的激励信号,这样能够达到有的放矢,最大限度地把能量集中的谐振点附近,使超声探头在较低幅度的激励信号下产生极高的声输出。另外,阻抗的检测对于探知换能器是否接触人体也有帮助,当换能器与人体皮肤或者任何声导介质接触时,其阻抗将会增加,利用这一点,也可以很方便地检测出换能器是否空载,避免无用的超声输出。

目前,超声治疗类器械产品,一般都是采用第二种方式进行对应激励,但是对于谐振点的检测却有不同的方法,检测谐振点的基本原理都一致,均是利用分压方式测量阻抗,如图1所示,将已知幅度的测试信号VE通过一个已知的阻抗R1,加载到超声换能器RG上,测量超声换能器两端的电压幅度VO,哪个频率的信号所得到的分压幅度最低,则该频率就是谐振频率。

但是检测谐振点的方式有不同,一般有如下几种(如图1为分压测量原理图):

1、采用桥堆方式将交流信号取正值,随后通过低通滤波器对加载在超声换能器上的信号幅度进行提取,通过滤波器本身的幅频特性将高频信号的幅度滤掉,检测低频成分的幅值,根据不同频率信号激励下的分压幅度,可以得到最接近谐振点的频率,即谐振频率。但是,高频信号经过这样的滤波方式后,相当于经过平均算法,将信号在一个周期内进行平均,这样就削弱了信号之间的差异性,使得不同频率下的VO信号,在经过处理后,其幅度差异性反而被削弱了,不容易精确找到谐振频率。

2、采用高速ADC对信号进行采样,然后拾取最高幅值,并对不同频率信号的最高幅值进行获取,进行幅度横向对比,得到谐振频率。但是该方案的成本较高,譬如1MHz的频率,则需要8MSPS以上的高速ADC进行采样才能够获得理论上的信号峰峰值幅度,而这样的高速ADC价格不菲。这样的方案,在对成本及其重视的医疗器械上应用,有些不太现实。

发明内容

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