[发明专利]一种基于超声导波的高效稳定的人体插管菌膜抑制系统

权利要求书

1.一种基于超声导波的高效稳定的人体插管菌膜抑制系统，该系统包括主控系统(1)、信号发射子系统(2)、超声导波耦合子系统(3)、人体插管(4)、导波振动反馈子系统(5)，其特征在于：

主控系统(1)包含主控制器(11)和人机界面(12)，主控制器(11)通过发射通信线(13)与信号发射子系统(2)连接，用于控制信号发射子系统(2)的各路信号输出；主控制器(11)通过反馈通信线(14)与导波振动反馈子系统(5)连接，用于检测人体插管(4)表面的实时振动幅度；实现“控制-发射-测量-反馈-控制”方式的闭环控制；

信号发射子系统(2)包含一个发射控制器(21)和多个信号发射通道，每个通道之间相互独立；每个通道由信号合成、信号放大、温度检测、自适应匹配电路组成；各通道输出信号的参数由发射控制器(21)发送通信指令控制；使用的声波信号频率，通过计算人体插管的导波频散曲线后获取，获取依据为频散曲线平坦且导波模式少的原则；

超声导波耦合子系统(3)将超声换能器(31)发射的超声信号高效地传导到人体插管(4)上，包含具有一定入射角度θ的耦合支架(32)，紧固于耦合支架(32)上的超声换能器(31)或压电片，倾斜角度为θ的耦合楔批(33)，用于紧固耦合支架(32)与耦合楔批(33)的紧固盖(34)，耦合支架(32)与紧固盖(34)间的支架紧固装置(35)，超声换能器(31)与耦合支架(32)间的换能器紧固装置(36)；其中的耦合支架(32)和耦合楔批(33)的倾斜角度θ相同，范围为0度至90度；所述超声导波耦合子系统(3)包括多个按照轴对称方式紧固于耦合支架(32)上的超声换能器(31)，用于产生轴对称超声激励，或者包括一个超声换能器(31)，用于产生单点超声激励；经耦合后的输出信号到达人体插管(4)的振动测量点(53)时，振动幅度为1皮米-100微米；其中的耦合楔批(33)中心的开孔直径与人体插管(4)匹配，直径范围为3-25毫米；其中的耦合支架(32)材料包含金属、玻璃、塑料，其中的耦合楔批(33)材料包含金属、玻璃、塑料；

导波振动反馈子系统(5)包含一个反馈控制器(51)和一路激光测振装置(52)，用于检测人体插管(4)表面的振动幅度；反馈控制器(51)与主控系统(1)之前采用双向通信方式连接。

2.如权利要求1所述的一种基于超声导波的高效稳定的人体插管菌膜抑制系统，其特征在于：所述超声导波耦合子系统(3)，使用的超声换能器(31)型号包含普通平面换能器、压电片、聚焦换能器。

3.如权利要求1所述的一种基于超声导波的高效稳定的人体插管菌膜抑制系统，其特征在于：所述超声导波耦合子系统(3)，超声换能器(31)与耦合支架(32)之间、耦合支架(32)与耦合楔批(33)之间、耦合楔批(33)与人体插管(4)之间均填充医用超声耦合剂。

4.如权利要求1所述的一种基于超声导波的高效稳定的人体插管菌膜抑制系统，其特征在于：所述信号发射子系统(2)，使用的声波信号包含猝发正弦波和矩形波，占空比范围为1％-50％，猝发周期为10赫兹-1000赫兹；信号幅度、猝发周期、占空比由主控系统(1)计算后设定。

5.如权利要求1所述的一种基于超声导波的高效稳定的人体插管菌膜抑制系统，其特征在于：所述信号发射子系统(2)，包含发射控制器(21)、信号母板(22)、多路独立的信号子板(23)，信号母板(22)上包含多个插槽(221)，多路信号子板(23)卡接到信号母板(22)上的插槽(221)中，实现自由扩展。

6.如权利要求5所述的一种基于超声导波的高效稳定的人体插管菌膜抑制系统，其特征在于：所述信号发射子系统(2)的信号子板(23)，包含信号合成、信号放大、温度检测、自适应匹配电路：信号合成采用数字频率合成器(DDS)产生，输出信号包含正弦波和矩形波，信号峰峰值为0.1-10伏；信号放大包含高效率的D/E类功率放大器和采用数字幅度控制的DC-DC电源结构；温度检测电路实时检测超声换能器(31)表面温度，避免温度过高时对人体带来的风险，温度设定阈值为37-45摄氏度；自适应匹配电路采用功率反馈检测方式，由DSP通过算法实现功率输出控制。