脉冲微波针灸仪设计原理

　　微波针灸仪是将现代的微波技术与古老的针刺技术相结合，具有我国特色的新型医用治疗仪器。它除了有传统的针疗作用外，还有微波的热效应、非热效应、电磁场效应以及穴位效应。进行微波针灸用针少，对一些顽固性疾病如三叉神经痛、坐骨神经痛和面瘫等疗效显著。常用的微波针灸仪都属于连续波针灸仪。其缺点是透热深度浅，用螺旋线辐射头作斜刺有困难。本机采用脉冲式微波，能弥补上述缺点。

　　设计原理：

　　人体组织吸收微波能量后引起的温度上升是有条件的。只有当微波能量超过一定功率，使局部组织吸收的微波能量所转换成的热量多于该组织区域内新陈代谢、血液循环以及环境流散(传导、对流、扩散)所带走的热量时，才会引起该局部组织的温度升高。

　　微波能量进入人体某一组织(例如肌肉组织)后，能量将很快地衰减。提高透热深度的最佳方法是不降低工作效率，也不增加输入功率，而采用平均功率与原连续波功率相同的脉冲调制微波功率。脉冲微波针灸仪就是根据上述原理设计而成的。

　　结构与电路：

　　微波针灸仪在总体结构上采用中心供电形式，即将直流电源、调制电路与微叔振荡电路分别装在各自的机盒中。直流电源与调制电路可提供3～4路的通道。微波振荡源结构紧凑，可置于病员附近，以减少高频电缆对微波功率的损耗。就目前所用的高频同轴电缆而言，每米约有1.5dB的损耗。如将电缆缩短80cm，相当于提高功率电平30%。这对小功率的振荡源而言是相当可观的。为保证输出功率的稳定，该机采用高稳定度的直流电源。

　　微波信号的工作频率为915MHz，从微波生物效应特性可知，1000MHz左右的微波信号对人体的影响较大，可以起较好的治疗作用。无论从微波对人体的穿透深度、聚焦特性来说，还是从人体对微波的吸收特性、发热效率来说，该频率都是适宜的。

　　微波振荡器电路原现如图40-1所示，电路采用分布参数与集中参数相结合的共基极克拉泼电路形式。

　　高频功率晶体管VT1选用3DA89C，其截止频率可达1300MHz，功率为7.5W。R1和R2选用金属膜电阻，分别为10Ω和470Ω，R3为2.2kΩ电位器。L1、L2、L3都是高频扼流圈，都用Φ0.5mm漆包线在Φ2mm圆柱形绝缘体上绕10圈。C1为3300pF穿心电容器，C2为22pF瓷介电容，C3为1～5pF空气可变电容器。

　　

图40-1

 

　　

 

　　图40-2

　　微带线X1与X2都起阻抗变换作用。X1用厚1.5mm、宽10.8mm、长20mm的聚四氟乙烯印刷电路板构成。X2为用厚1.5mm、长35mm、头尾宽度分别为20.25mm和4.125mm的聚四氟乙烯印刷电路板构成的指数微带线。

　　

 

　　图40-3

　　单路直流电源的原理如图40-2所示。该电路为高稳定性直流电源，为微波信号源电路供电。稳定直流输出电压为-28V。

　　脉冲调制是本机的重要组成部分，用来调制微波功率的输出。脉冲信号应能使晶体管VT1达到可靠截止与工作两状态，还需注意调节脉冲工作频率与占空比。

　　用5G1555作脉冲信号发生器，其电路如图40-3所示，主要由一块时基集成电路5G1555组成。工作频率选择为100Hz、400Hz、700Hz和1000Hz几种，占空系数为1.0%～90%连续可调。输出的平均功率幅值依靠脉冲工作频率与占空系数来调节。

　　与针灸银针连接的辐射头，也采用微带结构。带线长度根据所用材料、介质厚度等初步计算确定并通过实验调整。实验中，控制辐射头的驻波系数小于1.5。为减少环境辐射泄漏，在微带线外覆以薄铜皮屏蔽。用微型同轴微带接头通过细电缆与信号源连接。