[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

摘要

本发明公开了一种基于超声导波的人体插管菌膜抑制系统。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)。工作原理为：信号发射子系统(2)发射多路(或单路)猝发电信号，施加到多个轴对称排列的(或单个)超声换能器(31)上；通过导波耦合子系统(3)将超声信号高效地耦合到人体插管(4)上；利用人体插管(4)表面产生的机械振动进行菌膜抑制；通过导波振动反馈子系统(5)实时检测人体插管(4)表面的振动幅度，实现稳定地闭环控制。本发明能使人体插管(4)表面产生稳定可控的机械振动效应，抑制细菌在人体插管(4)表面的粘连，降低临床感染的概率。

主权项

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；可以使用多个超声换能器(31)按照轴对称方式紧固于耦合支架(32)上用于产生轴对称超声激励，也可以仅使用一个超声换能器(31)用于单点超声激励；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。