一種醫用診斷x射線機的電源裝置的製作方法

2023-06-29 02:51:26

專利名稱：一種醫用診斷x射線機的電源裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於醫療器械領域，尤其涉及一種用於醫用診斷x射線機的電源裝置。
背景技術：
X射線診斷裝置係指利用X射線透射人體產生影像的特性，診斷疾病的固定式裝 置，大致可分為X射線診斷機和X線CT機等幾大類。 按醫療設備的一般分類，400mA (指其高壓系統輸出電流)及其以上規格的X射線 機，規定為大型X射線診斷機。 在《民用建築電氣設計規範(JGJ/T 16-92)》中規定，對於大型X射線診斷機規定 應設專用迴路供電。 對於400mA以下規格的中、小型X射線診斷機，規範中並未規定必須採用專用迴路 供電。 由於其工作原理和過程的特殊性，醫用診斷X射線機對電源的需求容量有較嚴格 的要求。 在中華人民共和國醫藥行業標準《300mA醫用診斷X射線機(YY0008-90)》中規 定，其電源容量不應低於20kW;在《200mA醫用診斷X射線機(YY0007-90)》中亦有同樣的 規定；《100mA醫用診斷X射線機(YY0201-1995)》中規定，其電源容量不應低於7kVA，直到 《50mA醫用診斷X射線機(YY0200-1995)》中，還規定其電源容量不應低於3kVA(雖然上述 標準由於分類不合理等原因被部分廢止了，但是業內依然習慣於參照上述標準對產品使用 客戶提出電源容量、電源線電阻等方面的要求)。 可見，對於中、小型的醫用診斷X射線機，其電源容量的要求至少也是幾個kVA，例 如，HMC-50移動式C形臂X射線機，其電源容量要求不小於4kVA ;LX-20A型高頻可攜式醫 用診斷X射線機，其電源容量要求大於2. 5kVA(參見上述產品的使用說明書中相關內容)。 [ooog] 當前國家大力提升農村醫療衛生部門的條件，投入了大量的精力與財力，因此對 於醫療器械行業來說，也是一個很好的機遇。 然而在考察農村醫療衛生所的條件時發現，對於醫用診斷X射線機所需要的常規 AC 380V三相電源，有很大一部分地區都尚不具備條件。 現有的農村醫療衛生所，基本上是民用AC 220V單相照明線路和牆壁插座為主要 電源，且其電源電壓的波動性大，頻率不穩定，線路容量小，無法滿足現有醫用診斷X射線 機對電源容量的嚴格要求。 對於醫用診斷X射線機，輸入電源容量(以下簡稱為電源容量)的不足，將會影響 X射線實際值的輸出。 X射線機"千伏"參數採用的是預示方式，電源容量不足，曝光時產生的電壓降將使 得實際千伏數遠遠低於預示千伏數，使得X射線輸出的實際值降低，達不到預期的攝影效 果，嚴重時甚至使電源掉閘，機器無法使用。過大的電壓降，會使得某些部件，如高壓整流管等縮短使用壽命，某醫院的放射科設備曾經因為電源容量不足的問題，出現過X射線機一 年內更換兩次高壓整流管，CT機兩年更換3個球管的教訓。

實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種醫用診斷X射線機的電源裝置，其採 用電力變配電系統中二次作業系統直流電源的"浮充電"工作方式，對醫用診斷X射線機的 蓄電池組進行在線的、持續的電能補充，解決了民用單相交流電源容量不足和質量不穩定 對醫用X射診斷設備的正常運行和使用壽命帶來的不利影響，使得醫用診斷X射線機的適 用範圍得到大大擴展，為廣大農村的醫療衛生所/站/點使用中、小型醫用診斷X射線機創 造先決條件。 本實用新型的技術方案是提供一種醫用診斷X射線機的電源裝置，包括逆變電 源單元和X射線機的操作控制單元，其特徵是在逆變電源單元的電源輸入端，設置一個電 池組單元；設置一個交/直流變換單元，所述交/直流變換單元的輸入端與單相交流電源連 接，所述交/直流變換單元的輸出端與逆變電源單元的電源輸入端和電池組單元的正、負 極端連接；設置一個基準電壓提供單元，所述基準電壓提供單元的輸入端與一個基準直流 電源電路的輸出端連接；設置一個電壓比較單元，所述電壓比較單元的一個信號輸入端與 基準電壓提供單元的輸出端連接，所述電壓比較單元的另一個信號輸入端與逆變電源單元 的電源輸入端連接；所述電壓比較單元的信號輸出端，與X射線機操作控制單元的控制信 號輸入端連接。 其所述的交/直流變換單元至少包括接觸器和整流橋，所述接觸器的主觸頭迴路 一端與單相交流電源連接，另一端與整流橋的交流輸入端連接。 在所述接觸器的主觸頭迴路和整流橋的交流輸入端之間，串聯設置一限流電路。 上述的限流電路為電阻限流電路。 上述的交/直流變換單元與電池組單元構成在線式"浮充"電路功能模塊。 所述的基準電壓提供單元為電阻分壓電路。 所述的分壓電阻為可調電阻器，所述可調電阻器的兩個固定端分別與基準直流電 源電路的輸出端連接，所述可調電阻器的滑動端與電壓比較單元的一個信號輸入端連接， 構成基準電壓輸出端。 所述的電壓比較單元為比較電路。 所述比較電路的"+ "輸入端與逆變電源單元的電源輸入端連接，構成採樣信號輸 入端；所述比較電路的"-"輸入端與基準電壓提供單元的基準電壓輸出端連接，構成基準 信號輸入端；所述比較電路的輸出端與X射線機操作控制單元的控制信號輸入端連接，構 成比較信號的輸出端。 所述電壓比較單元的信號輸出端，與隔離電路的輸入端連接，所述隔離電路的輸 出端，構成反饋信號輸出端。 所述隔離電路的輸出端，經過驅動電路與X射線機操作控制單元CPU的控制/反 饋信號輸入端連接。 所述的交/直流變換單元為電池組單元提供在線式"浮充"電源，所述的電池組單 元為逆變電源單元提供電源，所述的逆變電源單元為X射線機提供操作/控制電源。
4[0027] 與現有技術比較，本實用新型的優點是 1.借用電力變配電系統中二次作業系統直流電源的"浮充電"功能電路模塊的工 作方式，對中、小型醫用診斷X射線機的蓄電池組進行在線的、持續的電能補充，再由蓄電 池組為醫用診斷X射線機提供曝光電源，使得採用現有交流220V小容量民用電網電源作為 醫用診斷X射線機的輸入電源成為可能； 2.通過採用單相民用電網電源為醫用診斷X射線機供電，使得中、小型X射線診斷 機的應用/適用範圍大大擴展，為在廣大農村的醫療衛生所/站/點使用中、小型醫用診斷 X射線機提供了保障； 3.由於本技術方案中採用了 "浮充電"的在線、持續式充電方式對蓄電池組進行電 能補充，其電能存儲容量更大、更穩定，對外接電源容量/質量的要求進一步降低，可適用 醫用診斷X射線機的容量進一步增大，可以適應容量在200mA規格及以上的醫用診斷X射 線機，較好地改善了醫用診斷X射線機的工作電源環境，為機器的高質量、穩定運行，創造 了條件。

圖1是本實用新型主迴路的電路結構框圖； 圖2是電壓比較單元的電路結構示意圖； 圖3是採樣電路的電原理示意圖； 圖4是基準電壓提供單元的電原理示意圖； 圖5是比較電路的電原理示意圖； 圖6是隔離電路的電原理示意圖。 圖中1為接觸器，2為電阻限流迴路，3為單相整流橋，4為電池組，5為逆變電源單 元，6為升壓變壓器，7為基準電壓單元，8為電壓比較單元，9為X射線機操作控制單元。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型做進一步說明。 圖1中，本實用新型的技術方案是在逆變電源單元5的電源輸入端，設置一個電 池組單元4和一個交/直流變換單元，交/直流變換單元的輸入端與單相交流電源AV220V 連接，交/直流變換單元的輸出端與逆變電源單元的電源輸入端和電池組單元的正、負極 端連接。 設置一個基準電壓提供單元7，基準電壓提供單元的輸入端與一個基準直流電源 電路(圖中未示出)的輸出端連接。 設置一個電壓比較單元8，電壓比較單元的一個信號輸入端與基準電壓提供單元 的輸出端連接，電壓比較單元的另一個信號輸入端與逆變電源單元的電源輸入端連接；電 壓比較單元的信號輸出端，與X射線機操作控制單元9的控制信號輸入端連接。 其交/直流變換單元至少包括接觸器l和整流橋3，接觸器的主觸頭迴路一端與單 相交流電源連接，另一端與整流橋的交流輸入端連接。 在接觸器的主觸頭迴路和整流橋的交流輸入端之間，串聯設置一限流電路2。 上述的交/直流變換單元與電池組單元構成在線式"浮充"電路功能模塊。[0045] 交/直流變換單元為電池組單元提供在線式"浮充"電源，電池組單元為逆變電源 單元提供電源，逆變電源單元為X射線機提供操作/控制電源。 在圖2中，電壓比較單元由比較電路、隔離電路、驅動電路依次串接構成，其比較 電路的一個輸入端經採樣電路與逆變電源單元的電源輸入端連接，構成採樣信號輸入端； 比較電路的另一個輸入端與基準電壓提供單元的基準電壓輸出端連接，構成基準信號輸入
丄山順。 比較電路的信號輸出端，與隔離電路的輸入端連接，隔離電路的輸出端，經過驅動
電路與X射線機操作控制單元9的CPU的控制/反饋信號輸入端連接。 圖3中，是一個採樣電路的實施例電原理示意圖，很明顯，逆變單元的輸入電壓
(亦即電池組的輸出電壓，下同)，經電阻Rl和R6被送入集成電路Ul的第3、 10端(對應
的為Ul的第1、3組功能晶片)，由集成電路Ul的第2組功能晶片，對從逆變單元的輸入電
壓進行採樣，在集成電路Ul的第7端產生/輸出採樣信號Ui。 圖4中，基準電壓提供單元為電阻分壓電路。 其分壓電阻為可調電阻器R13，可調電阻器的兩個固定端分別與基準直流電源電 路的正電壓輸出端+15V和接地端分別對應連接，可調電阻器的滑動端經串接的電阻R12， 構成基準電壓輸出端，與電壓比較單元的一個信號輸入端連接，輸出基準信號Ub。 圖5中，給出了比較電路的電原理示意圖，由採集電路輸出的採樣信號Ui和由電 阻分壓電路輸出的基準信號Ub，被分別對應送至比較電路的輸入端12和13，集成電路U1 將採樣信號與基準信號比較，產生比較信號Uo。 當採樣信號Ui高於基準信號Ub時，比較信號Uo輸出高電平，機器不做出任何反 應，當採樣信號Ui低於基準信號Ub時，比較信號Uo輸出低電平，機器將通過隔離電路與驅 動電路做出相應的反應。 圖6中，給出了隔離電路的電原理示意圖，比較信號Uo經過光電隔離電路，轉換成 X射線機操作控制單元9的反饋信號Uf 。 反饋信號Uf傳輸到X射線機操作控制單元CPU板上的外圍輸入口後，控制單元 CPU對此信號進行處理，通過面板顯示相關提示信息，直至逆變輸入部分的電壓達到310V， 面板刷新顯示界面，可進行下一次曝光。 由於上述各單元、功能電路均為電氣控制領域的現有技術，所採用的描述方法亦
為本領域的習慣性說法，故本領域的普通技術人員完全可以理解上述技術方案，只要掌握 了本申請技術方案的發明思路，完全可以不經過創造性的勞動，再現本申請的技術方案，實
現其發明目的，達到其預期的技術效果。故上述各具體單元、功能電路的工作原理以及具體 線路結構、連接關係在此不再詳述。 實際實施時，外接的普通民用電源供給單相的220V交流電，通過在接觸器主觸頭 處串聯的限流迴路，減少開機時對整機充電的電流衝擊；交流220V電源通過接觸器的主觸 頭輸送到單相整流橋上，經過單相整流橋整流後，輸出310V直流電壓送給整機的逆變電源 單元，在逆變電源單元的輸入端並聯有電池組，使得在曝光時能量的補充供給，由此電池組 迴路來實現。 外接的單相交流電源所起的作用只是在逆變電源單元的輸入電壓跌落後，對電池 組繼續充電，這樣一方面能降低在曝光產生大能量瞬間，完成能量的補充，另一方面也能降低對外接電源容量的要求。 另外還設置了電壓比較單元，實現對逆變電源單元輸入電壓的監控。 當X射線機曝光輸出射線時，逆變電源單元的輸入端，在曝光時間內存在瞬間的
壓降，使得在X射線機連續曝光時，會產生能量不足的現象，因此需要對這個電壓進行及時
比較，來實時監測逆變電源單元的輸入電壓。 當曝光後電池組的輸出電壓(亦即逆變電源單元的輸入電壓)跌至250V以下時， 電壓比較單元將所採樣得到的電池組電壓與基準電壓進行比較，輸出電壓過低信號，傳輸 到操作控制單元中的CPU, CPU將該信號進行處理後，通過面板顯示"需充電，請等待"的提 示，直至逆變輸入部分的電壓達到310V，面板刷新顯示界面，才能進行下一次曝光，最終產 生符合標準的X射線量。 採用上述技術方案，可使得醫用診斷X射線機發出20kW的功率，而它對電源容量 的要求低到只需要lkW的容量即可，也就是說對於一臺具備20kW功率的機器，它所需要的 電源條件僅為220V 5A，常見的普通民用單相電源即可滿足，從而達到了"降低醫用診斷X 射線機對電源容量要求"的發明目的，解決了電源容量不足和質量不穩定對醫用X射診斷設 備的正常運行和使用壽命帶來的不利影響，使得200mA左右規格的中型醫用診斷X射線機 的適用範圍得到大大擴展，為廣大農村的醫療衛生所/站/點使用中、小型醫用診斷X射線 機創造先決條件。 本實用新型可廣泛用於400mA以下規格中、小型醫用診斷X射線機的設計和製造 領域。
權利要求一種醫用診斷X射線機的電源裝置，包括逆變電源單元和X射線機的操作控制單元，其特徵是在逆變電源單元的電源輸入端，設置一個電池組單元；設置一個交/直流變換單元，所述交/直流變換單元的輸入端與單相交流電源連接，所述交/直流變換單元的輸出端與逆變電源單元的電源輸入端和電池組單元的正、負極端連接；設置一個基準電壓提供單元，所述基準電壓提供單元的輸入端與一個基準直流電源電路的輸出端連接；設置一個電壓比較單元，所述電壓比較單元的一個信號輸入端與基準電壓提供單元的輸出端連接，所述電壓比較單元的另一個信號輸入端與逆變電源單元的電源輸入端連接；所述電壓比較單元的信號輸出端，與X射線機操作控制單元的控制信號輸入端連接。
2. 按照權利要求1所述的醫用診斷X射線機的電源裝置，其特徵是所述的交/直流變換單元至少包括接觸器和整流橋，所述接觸器的主觸頭迴路一端與單相交流電源連接，另一端與整流橋的交流輸入端連接。
3. 按照權利要求2所述的醫用診斷X射線機的電源裝置，其特徵是在所述接觸器的主觸頭迴路和整流橋的交流輸入端之間，串聯設置一限流電路。
4. 按照權利要求3所述的醫用診斷X射線機的電源裝置，其特徵是所述的限流電路為電阻限流電路。
5. 按照權利要求1所述的醫用診斷X射線機的電源裝置，其特徵是所述的交/直流變換單元與電池組單元構成在線式"浮充"電路功能模塊。
6. 按照權利要求1所述的醫用診斷X射線機的電源裝置，其特徵是所述的基準電壓提供單元為電阻分壓電路，所述的分壓電阻為可調電阻器，所述可調電阻器的兩個固定端分別與基準直流電源電路的輸出端連接，所述可調電阻器的滑動端與電壓比較單元的一個信號輸入端連接，構成基準電壓輸出端。
7. 按照權利要求1所述的醫用診斷X射線機的電源裝置，其特徵是所述的電壓比較單元為比較電路，所述比較電路的"+ "輸入端與逆變電源單元的電源輸入端連接，構成採樣信號輸入端；所述比較電路的"-"輸入端與基準電壓提供單元的基準電壓輸出端連接，構成基準信號輸入端；所述比較電路的輸出端與X射線機操作控制單元的控制信號輸入端連接，構成比較信號的輸出端。
8. 按照權利要求1所述的醫用診斷X射線機的電源裝置，其特徵是所述電壓比較單元的信號輸出端，與隔離電路的輸入端連接，所述隔離電路的輸出端，構成反饋信號輸出端。
9. 按照權利要求8所述的醫用診斷X射線機的電源裝置，其特徵是所述隔離電路的輸出端，經過驅動電路與X射線機操作控制單元CPU的控制/反饋信號輸入端連接。
10. 按照權利要求1所述的醫用診斷X射線機的電源裝置，其特徵是所述的交/直流變換單元為電池組單元提供在線式"浮充"電源，所述的電池組單元為逆變電源單元提供電源，所述的逆變電源單元為X射線機提供操作/控制電源。
專利摘要一種醫用診斷X射線機的電源裝置，屬醫療器械領域。其在逆變電源單元電源輸入端，設置電池組單元、交/直流變換單元、基準電壓提供單元和電壓比較單元，其電壓比較單元的一個信號輸入端與基準電壓提供單元的輸出端連接，電壓比較單元的另一個信號輸入端與逆變電源單元的電源輸入端連接，電壓比較單元的信號輸出端，與X射線機操作控制單元的控制信號輸入端連接。其採用「浮充電」工作方式，對醫用診斷X射線機的蓄電池組進行在線的、持續的電能補充，解決了民用單相交流電源容量不足和質量不穩定對醫用X射診斷設備的正常運行和使用壽命帶來的不利影響，可廣泛用於400mA以下規格中、小型醫用診斷X射線機的設計和製造領域。
文檔編號H05G1/30GK201550351SQ200920211538
公開日2010年8月11日 申請日期2009年10月30日 優先權日2009年10月30日
發明者畢謝偉, 馬惠 申請人:上海醫療器械廠有限公司