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1、166中国医学物理学杂志 第15卷 第3期 1998年7月 CHINESEJMEDPHYSVol.15No.3Jul.1998低强度超声波骨伤治疗仪的研制3刘文军 张树军 李景竹 段道功 周耀兴(第一军医大学生物医学工程系 3广州医学院附二院 广州 510515)摘 要:本文介绍了自行研制的超声波骨伤治疗仪,该仪由电源电路、脉冲发生电路、调制振荡电路及过流保护电路组成,利用频率为1Hz、占空比为5∶1的脉冲序列去调制高频振荡频率为1.60MHz的正弦波。换能器将这一频率的正弦波转化成为超声能量作用骨伤
2、部位,对组织细胞进行轻微按摩可刺激骨痂的生长以加速骨伤的愈合。关键词:低强度超声波 调制 骨伤治疗 前言:超声波用于治疗主要是利用超声的热效应 本仪电源部分提供两种电压,一种直流+6V电和机械效应。针对于骨伤的治疗在国外已有几种治疗压,供脉冲发生器和过流保护使用。一种直流+47V电仪,在国内尚无这方面的报道。超声骨伤治疗仪主要是压,供调制电路和振荡电路使用。+6V电源由桥堆、滤向人体的疾患部位发射低强度的超声能量。骨骼对超波、三端集成稳压器构成。+47V电源由桥式整流、滤声的吸收能力很强,其吸收系
3、数随频率的增加而增长。波得到。一方面,在超声的作用下骨界面反射超声波而引起局脉冲发生电路产生一周期为1Hz,占空比为5∶1部温升。在小剂量多次作用下可刺激骨痂的生长。另一的脉冲序列。调制控制电路将脉冲序列倒相后去控制方面,超声的机械效应对组织细胞有轻微的按摩作用。高频振荡电路的工作与停振。高频振荡电路用于产生机械效应增强细胞膜的通透性,增强细胞的代谢功能振荡频率为1.60MHz的正弦波。换能器将这一频率和活力,改善血液、淋巴液的循环,有利于骨伤的愈合。的正弦波转化成为超声能量发射出去。超声波骨伤愈合仪
4、主要是利用超声的机械效应。当振荡电路的工作电流大于1A时,过流保护电其工作频率在1.6MHz左右。要解决的首要问题是怎路检测到这一电流,使可控硅导通,去控制调制控制电样用低频脉冲去调制超声信号,使其能小剂量多次工路关闭振荡电路,使仪器停振进行保护。作。另一方面,超声的强度对骨伤的愈合起关键作用。1.2 整机电原理图(如图2)过强的超声可破坏骨组织,延迟骨伤的愈合,甚至造成(1)用555接成脉冲发生电路,其中电容C2的充不愈合的情况。怎样去控制超声强度,使其工作在允许电时间T1和放电时间T2各为:范围内
5、。针对以上问题,我们研制了具有过流保护功能T1=(R1+R2+Rw1)×C2×ln2的低强度超声波骨伤治疗仪。T2=(R2+Rw2)×C2×ln2振荡周期 T=T1+T2=(R1+Rw1+1 超声波骨伤治疗仪的总体设计2×(Rw2+R2)×C2×ln21.1 整机结构方框图TR1+Rw+R211低强度超声波骨伤治疗仪结构方框图如图1。占空比 q=T=2R1+Rw1+2×(Rw2+R2)(2)调制控制电路的设计555脉冲发生器产生的脉冲信号从开关K进入。当K闭合时,在R11上产生一电压脉冲信号,控制N
6、1的导通与截止,当N1截止时,N2导通,LD1亮,振荡电路工作;当N1导通时,N2截止,LD2灭,振荡电路停止工作。电路中K是脉冲ö连续转换开关,当K接通时,本图1 结构方框图仪器工作于脉冲工作状态,当K截止时,本仪器处于本文于1997年12月2日收到连续工作状态。©1995-2006TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.中国医学物理学杂志 第15卷 第3期 1998年7月167二极管D8起保护作用,防止高电压进入脉冲发生弱。L1、C
7、4是高频限流滤波。阻止超声信号进入直流偏电路,起隔离的作用。Rw2起限流作用,通过改变其阻置电路,以保证振荡三极管的工作稳定性。值的大小,改变流入振荡电路的电流,而控制强度的强图2 整机电原理图(3)振荡电路采用的是电容三点式振荡。当工作电流过大时,一可能烧毁三极管,二可能使其中TD是超声换能器(压电陶瓷振子)。决定了超声强度过大而造成损伤。为了避免以上现象的发生,振荡器的振荡频率fc=1.60MHz,谐振回路L3、C7决要对工作电流加以控制。当其超过1A时,使振荡电路定了振荡器的振幅,其固有频率为停
8、止工作,必须关机,修理后使用。f1当振荡电流达到1A时,在R9上产生一交流电1=2PLC压,经半波整流后,得到一直流检测电压信号。当检测1=信号达到一定的值时,D7导通,N4导通。在R8上得到-6-62×3.14×24×10×0.0011×10一高电平,使可控硅SCR导通,LD2保护二极管亮,经=0.98MHzR11得到高电压,使N1导通,振荡偏置电路停止工作,低于换能器的振荡频率fc。谐振回路L2和C6是振荡振荡电路亦停止振荡。器的正反馈回路,其固有频
