專利名稱：模塊化骨質(zhì)疏松癥診斷與治療集成工作系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種小型低成本模塊化骨質(zhì)疏松癥診斷與治療集成工作系 統(tǒng)，尤其涉及一種低頻脈沖磁場(chǎng)骨質(zhì)疏松治療儀、智能人工日光浴燈、磁 懸浮振動(dòng)骨量刺激儀與干式超聲波骨密度儀組成的集成工作系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
骨質(zhì)疏松癥是世界衛(wèi)生組織(冊(cè)O(shè))認(rèn)定為對(duì)人類影響最大的三種疾病 之一。在美國(guó)，這種疾病每年造成150萬(wàn)例骨折，年耗資達(dá)100億美元； 由骨質(zhì)疏松導(dǎo)致骨折的年死亡率約為12% 20%，已成為美國(guó)12種主要死 亡原因之一。在中國(guó)，據(jù)估計(jì)目前骨質(zhì)疏松患者已超過(guò)9000萬(wàn)人。隨著中 國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人口老齡化趨勢(shì)的加重，骨質(zhì)疏松癥的發(fā)病率也勢(shì)必迅猛 地增加，嚴(yán)重威脅老年人的健康，造成社會(huì)醫(yī)療成本的大幅度提升。
骨質(zhì)疏松癥是一種嚴(yán)重危害人類(尤其是婦女)的疾病， 一般說(shuō)來(lái)，婦 女35歲以后骨質(zhì)就開(kāi)始慢慢流失；而停經(jīng)后雌激素水平下降，骨質(zhì)流失就 會(huì)加速(骨質(zhì)的丟失與雌激素水平下降成比例)。此外，骨質(zhì)疏松被稱為無(wú) 聲的殺手，因?yàn)榘l(fā)病之初，患者無(wú)法感覺(jué)到骨質(zhì)正在流失，骨骼正在變得 越來(lái)越脆弱。因此，對(duì)于骨質(zhì)疏松癥的檢測(cè)、預(yù)防和治療已經(jīng)成為國(guó)際醫(yī) 學(xué)界的重大課題。
骨質(zhì)疏松的治療一般可分為藥物治療和物理治療，藥物治療雖然在臨 床上廣泛使用，但由于眾多的副作用、費(fèi)用高，使其應(yīng)用受到了很大的限制； 物理治療方法有多種，其中使用低頻脈沖磁場(chǎng)治療骨質(zhì)疏松是目前證明確 有療效的治療方法。發(fā)達(dá)國(guó)家如美國(guó)、意大利、以色列等都推出了商品化 的低頻脈沖磁場(chǎng)骨質(zhì)疏松治療儀。
便攜式超聲波骨密度儀是廣泛使用的骨質(zhì)疏松檢測(cè)儀器，其原理是測(cè)量骨頭的超聲波量化參數(shù)(QUS):寬帶超聲波衰減(BUA)和波速(S0S),從 而指示骨密度。根據(jù)美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院(NIH)研究工作結(jié)論跟骨是最佳測(cè)定 部位。因?yàn)楦堑?5%是骨小梁，新陳代謝最活躍，最能反映年齡、絕經(jīng)、鍛煉 和藥物對(duì)骨質(zhì)的影響；跟骨體積大，軟組織覆蓋少，而且位置又能精確重復(fù)定 位，因而測(cè)定簡(jiǎn)單可靠。
便攜式超聲波骨密度儀分為濕式和干式兩大類。濕式超聲波骨密度儀 測(cè)量準(zhǔn)確度高(相對(duì)于干式而言)，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜；干式超聲波骨密度儀使用 醫(yī)用超聲膠作耦合劑，使用方便。
目前，市場(chǎng)上的骨質(zhì)疏松檢測(cè)與治療設(shè)備存在以下主要問(wèn)題-
1. 價(jià)格昂貴
便攜式超聲波骨密度儀目前主要有美國(guó)公司、法國(guó)公司、韓國(guó)公司等在 中國(guó)銷售。能測(cè)量BUA和S0S的便攜式超聲骨密度儀每臺(tái)市場(chǎng)價(jià)格在20 30萬(wàn)元人民幣之間；即使只測(cè)量S0S的便攜式超聲骨密度儀每臺(tái)市場(chǎng)價(jià)格 也在15萬(wàn)元人民幣左右；
低頻脈沖磁場(chǎng)骨質(zhì)疏松治療儀每臺(tái)市場(chǎng)價(jià)格在30~50萬(wàn)元人民幣左右。 要擁有骨質(zhì)疏松檢測(cè)與治療設(shè)備需要50 100萬(wàn)元投入，連許多中小型 醫(yī)院也望機(jī)興嘆，更不用說(shuō)進(jìn)入私人診所和平常百姓家了。
2. 功能單一，治療效果參差不齊
盡管價(jià)格昂貴，目前的商品化低頻脈沖磁場(chǎng)骨質(zhì)疏松治療儀療效卻參差 不齊，究其原因， 一是功能單一；二是產(chǎn)生脈沖磁場(chǎng)的裝置仍有改進(jìn)的必要。
骨質(zhì)疏松的治療是一個(gè)綜合治療的過(guò)程。骨科醫(yī)生通常會(huì)告訴患者治療 (藥物治療，物理治療)，服用鈣片和維生素D，曬太陽(yáng)，運(yùn)動(dòng)。所以，盡管 確有療效，用低頻脈沖磁場(chǎng)治療骨質(zhì)疏松仍然僅僅是眾多治療方法中的一種， 應(yīng)該綜合考慮患者曬太陽(yáng)，運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題，亦即存在增加功能的必要。
低頻脈沖磁場(chǎng)治療骨質(zhì)疏松需要在包圍人體的一定空間產(chǎn)生均勻磁場(chǎng)；而 產(chǎn)生這樣的均勻磁場(chǎng)的最好裝置是線圈。目前的商品化脈沖磁場(chǎng)骨質(zhì)疏松治療
10儀大部分使用單個(gè)線圈，其產(chǎn)生的均勻磁場(chǎng)空間有限；部分新產(chǎn)品使用兩個(gè)線 圈(亥姆霍茲線圈)，磁場(chǎng)的均勻性得到一定改善，但仍然有改進(jìn)的必要。 3.體積龐大
低頻脈沖磁場(chǎng)骨質(zhì)疏松治療儀很多為治療床結(jié)構(gòu)，具有一個(gè)或兩個(gè)治療 線圈，治療時(shí)患者需要躺到治療線圈中去，這導(dǎo)致系統(tǒng)體積龐大。若想減小 治療儀的體積，除了需要改變治療床結(jié)構(gòu)外，必須減小線圈的直徑，但由此 產(chǎn)生兩個(gè)問(wèn)題 一是磁場(chǎng)均勻性下降，影響療效；二是減小直徑后，不方 便患者運(yùn)動(dòng)進(jìn)入線圈內(nèi)，和從線圈內(nèi)退出。
因此，如何在一定的條件下，例如，對(duì)低頻脈沖磁場(chǎng)骨質(zhì)疏松治療儀，在 不犧牲磁場(chǎng)均勻性及療效的前提下，增加設(shè)備的功能，降低設(shè)備的成本，減小 治療儀的體積；對(duì)便攜式超聲波骨密度儀，在其準(zhǔn)確度足以滿足普通中、小 型醫(yī)院對(duì)骨密度、骨質(zhì)疏松癥進(jìn)行普査的前提下，降低設(shè)備的成本，是一個(gè)極 大的挑戰(zhàn)。
綜上所述，集診斷檢測(cè)與治療為一體的骨質(zhì)疏松診斷與治療集成工作系統(tǒng)， 尤其是這樣的小型化低成本集成系統(tǒng)更具有極大的市場(chǎng)潛力和社會(huì)價(jià)值，目前 中國(guó)這一方面仍然為空白，本發(fā)明填補(bǔ)了這個(gè)空白，讓骨質(zhì)疏松癥診斷檢測(cè)與 治療設(shè)備進(jìn)入中小型醫(yī)院，私人診所，甚至平常百姓家成為了可能。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種低成本骨質(zhì)疏松癥診斷與治 療集成工作系統(tǒng)，采用模塊化設(shè)計(jì)，能根據(jù)用戶的要求增、減模塊。最全的配 置有四個(gè)功能模塊干式超聲波骨密度儀，低頻脈沖磁場(chǎng)骨質(zhì)疏松治療儀，智 能人工日光浴燈、磁懸浮振動(dòng)骨量剌激儀，這樣配置的潛在用戶是大、中、小 型醫(yī)院和私人診所；除了干式超聲波骨密度儀以外的配置，其潛在用戶可
以是私人診所和平常百姓。低頻脈沖磁場(chǎng)骨質(zhì)疏松治療儀也可用于治療高血 脂、高膽固醇、血液高粘滯綜合癥、前列腺，和預(yù)防心肌梗塞以及腦血栓等等。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是
從功能上來(lái)說(shuō)，本發(fā)明由低頻脈沖磁場(chǎng)骨質(zhì)疏松治療儀、智能人工日光浴 燈、磁懸浮振動(dòng)骨量刺激儀、干式超聲波骨密度儀四個(gè)功能模塊組成，各個(gè)功 能模塊既可單獨(dú)工作、銷售，也可以組合工作、銷售。這樣的系統(tǒng)配置不是功 能的堆砌或重迭，而是互相補(bǔ)充，各有所長(zhǎng)。除了可以測(cè)量骨密度外，這個(gè)系 統(tǒng)可對(duì)骨質(zhì)疏松進(jìn)行全面的治療低頻脈沖磁場(chǎng)治療骨質(zhì)疏松引起的疼痛、阻 止和扭轉(zhuǎn)骨質(zhì)繼續(xù)流失；治療骨折引起的疼痛、加速已折骨頭愈合；人工日光 浴促進(jìn)維生素D轉(zhuǎn)化為活性維生素D進(jìn)而促進(jìn)人體對(duì)鈣的吸收；磁懸浮振動(dòng)刺 激骨量(骨密度與骨強(qiáng)度)增加。容易理解，這樣的集成工作系統(tǒng)的療效是別 的系統(tǒng)無(wú)法比擬的。
從電路上說(shuō)，上述四個(gè)功能模塊共用公共模塊，公共模塊通過(guò)主板上的撥 位開(kāi)關(guān)檢測(cè)集成工作系統(tǒng)的配置。
公共模塊帶片內(nèi)模擬/數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器的低成本數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)或 16位高端微處理器(MCU)，或普通中端微處理器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片、液晶顯示器 (LCD)、鍵盤、穩(wěn)壓電源、機(jī)箱。
低頻脈沖磁場(chǎng)骨質(zhì)疏松治療儀公共模塊、隔離器、數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器(波 形DAC)、幅度調(diào)節(jié)(幅度DAC)、預(yù)放大器、開(kāi)關(guān)(D類)功放、磁場(chǎng)線圈；隔離 器、驅(qū)動(dòng)器、開(kāi)關(guān)元件、直流電動(dòng)機(jī)、蝸輪、蝸桿傳動(dòng)系統(tǒng)、治療椅/治療床等。
智能人工日光浴燈公共模塊、交流固態(tài)繼電器、電子鎮(zhèn)流器、中波UVB 紫外線燈管、燈架外殼等。
磁懸浮振動(dòng)骨量刺激儀公共模塊、隔離器、驅(qū)動(dòng)器、開(kāi)關(guān)元件、永磁懸
浮振動(dòng)器(永磁體與電磁鐵)、承重踏板、外殼、扶手等。
干式超聲波骨密度儀公共模塊、發(fā)射電路、接收電路、自動(dòng)增益控制電
路、時(shí)間差TOF檢測(cè)電路、超聲波換能器、熱打印機(jī)等。
小型低成本模塊化骨質(zhì)疏松癥診斷與治療集成工作系統(tǒng)最全配置的構(gòu)成與 連接如圖l所示。1.低頻脈沖磁場(chǎng)骨質(zhì)疏松治療儀
脈沖磁場(chǎng)治療骨質(zhì)疏松癥的理論基礎(chǔ)是骨細(xì)胞對(duì)微小負(fù)荷以及電信號(hào)具有 識(shí)別能力。低頻脈沖磁場(chǎng)可激活成骨細(xì)胞，促進(jìn)成骨細(xì)胞的有絲分裂，從而增 加骨密度。
低頻脈沖磁場(chǎng)骨質(zhì)疏松治療儀的治療椅結(jié)構(gòu)如圖2所示。電路如圖3所示。 本發(fā)明低頻脈沖磁場(chǎng)骨質(zhì)疏松治療儀使用四個(gè)磁場(chǎng)線圈產(chǎn)生脈沖磁場(chǎng)的結(jié) 構(gòu)如下 一個(gè)線圈位于座椅下，固定不動(dòng)；另外三個(gè)線圈由直流電動(dòng)機(jī)、蝸輪、 蝸桿傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，可作上下運(yùn)動(dòng)。使用前，先將上面三個(gè)線圈向上移動(dòng)到極 限位置，此時(shí)一個(gè)身高175cm的患者不用彎腰就可以坐到椅子上；患者坐好后， 上面三個(gè)線圈再向下移動(dòng)，直到最上面線圈的上端面與患者頦隆突對(duì)齊時(shí)為止。 此時(shí)，另外兩個(gè)線圈覆蓋患者胸腹部。用這樣的方式可以產(chǎn)生覆蓋患者整個(gè)脊 柱、胸骨、髖骨、股骨頸、腕骨等重點(diǎn)治療部位的勻強(qiáng)脈沖磁場(chǎng)。 治療椅的高度可適當(dāng)調(diào)節(jié)，以適應(yīng)個(gè)子較矮的患者。
磁場(chǎng)線圈可以是圓形線圈，也可以是方形線圈。圓形線圈的直徑最小為60cm, 方形線圈的邊長(zhǎng)最小為60cm，四個(gè)線圈的直徑(或邊長(zhǎng))、間距、安匝數(shù)可以相 等，也可以不相等，取決于對(duì)磁場(chǎng)均勻性的要求和用什么形式的線圈。圓形線 圈可用巴克(Barker)線圈；李-懷亭(Lee-Whiting)線圈；方形線圈可用馬瑞特 (Merritt)線圈等。這些著名的四個(gè)線圈系統(tǒng)產(chǎn)生的磁場(chǎng)均勻區(qū)大大超過(guò)單線圈 或兩個(gè)線圈(亥姆霍茲線圈)磁場(chǎng)的均勻區(qū)。
在不破壞磁場(chǎng)均勻性的前提下，線圈的結(jié)構(gòu)(直徑和間距)受三個(gè)因素制約 一是從治療椅座位平面到患者下巴之間的距離，這個(gè)距離大約為70 cm(以身高 175cm的患者為標(biāo)準(zhǔn))；二是椅子座位平面到其上最近一個(gè)線圈的距離，這個(gè)距 離應(yīng)該接近或大于20 cm，以便容納患者的大腿；三是在一個(gè)線圈對(duì)的最小直徑 為60cm的情況下，另外一個(gè)線圈對(duì)的直徑不能超過(guò)70 cm，否則導(dǎo)致系統(tǒng)體積 太大。
為了使電路簡(jiǎn)單(信號(hào)產(chǎn)生電路中的D類開(kāi)關(guān)功放為單路)，選擇四個(gè)直徑都為60cm的巴克(Barker)線圈四個(gè)線圈串聯(lián)(通過(guò)同一電流)，但匝數(shù)不 同。在此條件下，整個(gè)低頻脈沖磁場(chǎng)骨質(zhì)疏松治療儀的體積為
治療狀態(tài)或運(yùn)輸狀態(tài)下60cm(長(zhǎng))x70cm(寬)x 120cm(高)；
上面三個(gè)線圈升高到極限位置時(shí)(僅在患者運(yùn)動(dòng)進(jìn)入、退出線圈時(shí)才會(huì)出現(xiàn) 這種狀態(tài)):60cm(長(zhǎng))x70cm(寬)xl90cm(高)。
低頻脈沖磁場(chǎng)骨質(zhì)疏松治療儀的巴克(Barker)線圈的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖4。圖4(a): 巴克四線圈匝比、間距；圖4(b):巴克四線圈橫截面。
使用四個(gè)線圈產(chǎn)生脈沖磁場(chǎng)及三個(gè)線圈可運(yùn)動(dòng)的治療椅結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)-
(1) 四線圈磁場(chǎng)的均勻區(qū)大大超過(guò)單線圈或兩個(gè)線圈(亥姆霍茲線圈)磁場(chǎng) 的均勻區(qū)。所以，用均勻區(qū)很大的四線圈磁場(chǎng)可補(bǔ)償由于線圈直徑變小對(duì)磁場(chǎng) 均勻區(qū)的影響。換言之，用較小直徑的四線圈系統(tǒng)可獲得用較大直徑的單線圈 或兩個(gè)線圈(亥姆霍茲線圈)系統(tǒng)相同的磁場(chǎng)均勻區(qū)；這樣使得在保證療效的前 提下減小治療儀的體積成為可能。
(2) 三個(gè)線圈可運(yùn)動(dòng)的治療椅結(jié)構(gòu)既減小了線圈直徑，又使患者可以方便地 進(jìn)入、退出治療線圈。
本發(fā)明低頻脈沖磁場(chǎng)骨質(zhì)疏松治療儀的信號(hào)頻率為1 100Hz(可調(diào))；信號(hào) 波形有脈沖波、矩形波、三角波和正弦波，以及由它們組成的復(fù)雜波形；磁場(chǎng) 強(qiáng)度為0 80高斯(可調(diào))；治療骨質(zhì)疏松癥的最佳參數(shù)頻率在50 Hz附近， 磁場(chǎng)強(qiáng)度在50 70高斯之間。
圖2中，運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)由螺旋傳動(dòng)部件、蝸輪、蝸桿、直流電動(dòng)機(jī)組成。其結(jié) 構(gòu)見(jiàn)圖5。螺旋傳動(dòng)部件由螺桿(不能作軸向運(yùn)動(dòng))、帶內(nèi)螺紋的滑動(dòng)套(作軸向 運(yùn)動(dòng))、帶軸向長(zhǎng)槽的空心圓管(固定在治療椅靠背內(nèi)，不能作軸向運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)； 軸向長(zhǎng)槽對(duì)著患者背部)組成。
直流電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，蝸桿驅(qū)動(dòng)蝸輪，與蝸輪一體化的螺桿旋轉(zhuǎn)，套在螺桿 外面的滑動(dòng)套將在帶軸向長(zhǎng)槽的空心圓管內(nèi)作軸向運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)固定在滑動(dòng) 套上的三個(gè)線圈上下運(yùn)動(dòng)。蝸桿、蝸輪傳動(dòng)與螺旋傳動(dòng)都具有自鎖功能，運(yùn)動(dòng)停止或斷電后三個(gè)線圈不會(huì)自行下滑。運(yùn)動(dòng)時(shí)三個(gè)線圈之間無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
三個(gè)線圈同時(shí)還由兩副支撐部件支撐。每副支撐部件由固定在治療椅上且
帶軸向長(zhǎng)槽的空心支撐圓管，和安裝在該空心圓管內(nèi)、可軸向運(yùn)動(dòng)的支撐桿組
成；三個(gè)線圈也固定在支撐桿上。
為減少金屬材料對(duì)治療區(qū)域磁場(chǎng)的影響，治療椅、治療床、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)等均
采用非金屬材料，如工程塑料(ABS)、尼龍等。直流電動(dòng)機(jī)采用非永磁直流電機(jī)，
并安裝在由磁屏蔽材料構(gòu)成的屏蔽箱中。
為了消除人體對(duì)磁場(chǎng)信號(hào)的適應(yīng)性以確保療效，在自動(dòng)工作模式時(shí)，本實(shí)
用新型低頻脈沖磁場(chǎng)骨質(zhì)疏松治療儀可每天加載不同的信號(hào)參數(shù)頻率、振幅
(磁場(chǎng)強(qiáng)度)、波形。其實(shí)現(xiàn)方法是系統(tǒng)軟件査詢實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片獲得當(dāng)前時(shí)間(日
期)；再根據(jù)當(dāng)前時(shí)間給信號(hào)產(chǎn)生軟件模塊賦不同的初值；同時(shí)根據(jù)當(dāng)前時(shí)間控
制幅度調(diào)節(jié)模塊以調(diào)節(jié)輸出信號(hào)振幅(磁場(chǎng)強(qiáng)度)。
由于骨質(zhì)疏松常常導(dǎo)致骨折，本機(jī)有專門的骨折治療處方。 上述治療椅結(jié)構(gòu)也可以由用戶在工作現(xiàn)場(chǎng)改裝成治療床結(jié)構(gòu),如圖6所示。
治療床結(jié)構(gòu)可供年老體弱或已骨折患者使用。
治療床具有一個(gè)類似跑步機(jī)的傳送帶部件，它使患者可以比較容易地滑入、
滑出治療線圈。傳送帶部件由轉(zhuǎn)輥、床板、循環(huán)傳送帶、承重支撐框架等構(gòu)成。 傳送帶部件不用或運(yùn)輸時(shí)可以折迭以減小長(zhǎng)度。 2.智能人工日光浴燈
目前，很多人有一個(gè)誤解，以為服用鈣片和維生素D,就可以預(yù)防和 治療骨質(zhì)疏松。其實(shí)，對(duì)停經(jīng)后的老年婦女來(lái)說(shuō)，即使服用維車素D，服用的 鈣片也不容易被人體所吸收，因?yàn)榫S生素D必須轉(zhuǎn)化為活性維生素D后，才 能促進(jìn)鈣質(zhì)吸收；而要讓維生素D轉(zhuǎn)化為活性維生素D，每天至少需要接受10 分鐘的紫外線照射。其原理是日光的紫外線照射皮膚后，將在人體內(nèi)引起一 系列光生物學(xué)作用，以生成活性維生素D;活性維生素D能調(diào)節(jié)人體鈣磷代射， 促進(jìn)腸道對(duì)鈣質(zhì)的吸收，促進(jìn)鈣在骨中沉積，有利于骨的生長(zhǎng)。但是，患者可能由于住宅、季節(jié)、體力、時(shí)間等的原因，無(wú)法天天作日光 浴，故本發(fā)明設(shè)計(jì)了智能人工日光浴燈。它可以單獨(dú)使用，也可配合低頻脈沖 磁場(chǎng)骨質(zhì)疏松治療儀使用，或配合磁懸浮振動(dòng)骨量刺激儀使用。
智能人工日光浴燈電原理框圖見(jiàn)圖7。
燈管使用功率為36W 108W、波長(zhǎng)為280nm 320nm的中波紫外線(UVB)保 健燈管，這個(gè)波段是紫外線生物學(xué)效應(yīng)最活躍部分，有強(qiáng)烈的皮膚反應(yīng)及促使 維生素D轉(zhuǎn)化為活性維生素D的作用。其中，波長(zhǎng)為310nra 315nm的UVB-NB (窄譜UVB)保健燈管可以在家庭中使用。
由于長(zhǎng)期、反復(fù)、過(guò)度接受紫外光照射會(huì)誘發(fā)和促進(jìn)皮膚腫瘤的發(fā)生，為 防止這種危險(xiǎn)，人工日光浴燈設(shè)計(jì)有兩種智能模式 一是使用人工日光浴燈需 要輸入密碼，以防止無(wú)關(guān)人員誤用；二是對(duì)同一密碼，自動(dòng)累加過(guò)去24小時(shí)的 照射時(shí)間，當(dāng)超過(guò)最小安全照射時(shí)間后，人工日光浴燈將自動(dòng)關(guān)機(jī)。
3.磁懸浮振動(dòng)骨量刺激儀
骨質(zhì)疏松癥有從老年人為主向年輕人(白領(lǐng))擴(kuò)展的趨勢(shì)，而曬太陽(yáng)少、缺 乏體育鍛煉是主要的原因?，F(xiàn)代人工作節(jié)奏快、壓力大，很多人沒(méi)有進(jìn)行日曬、 體育鍛煉的時(shí)間。
運(yùn)動(dòng)鍛煉可通過(guò)肌肉活動(dòng)產(chǎn)生對(duì)骨的機(jī)械性應(yīng)力，刺激骨形成和影響機(jī)體 的鈣平衡，使局部及全身的骨礦物含量增加。但是，患者可能由于住宅、季節(jié)、 體力、時(shí)間等的原因，無(wú)法天天進(jìn)行運(yùn)動(dòng)鍛煉；而患有骨質(zhì)疏松的老年人在進(jìn) 行運(yùn)動(dòng)鍛煉的同時(shí)，亦有跌倒損傷等誘發(fā)骨折的可能性。所以本發(fā)明設(shè)計(jì)了磁 懸浮振動(dòng)骨量刺激儀，使患者足不出戶就可安全而有效地進(jìn)行鍛煉。磁懸浮振 動(dòng)骨量刺激儀配合人工日光浴燈效果更佳。
磁懸浮振動(dòng)骨量刺激儀的工作原理是，骨細(xì)胞對(duì)微小負(fù)荷具有識(shí)別能力， 所以通過(guò)機(jī)械振動(dòng)施加一定縱向應(yīng)力給雙腿骨骼，可激發(fā)成骨細(xì)胞活力，增加 骨量(骨密度與骨強(qiáng)度)。
磁懸浮振動(dòng)骨量刺激儀電原理框圖見(jiàn)圖8，磁懸浮振動(dòng)器由釹鐵硼永久磁鐵
16和電磁鐵組成，結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖9。釹鐵硼永久磁鐵可以吸引比自身重量重500倍的 重物，所以使用永磁懸浮可以極大的降低功率消耗，縮小磁懸浮振動(dòng)骨量刺激 儀體積。圖9中，永久磁鐵位于固定的外殼上，可以避免振動(dòng)造成永久磁鐵 退磁；永久磁鐵和電磁鐵的S極與N極相對(duì)，因而永久磁鐵內(nèi)部的磁力線方 向與電磁鐵的磁力線方向相同，這樣可以避免永久磁鐵被電磁鐵的磁場(chǎng)退磁。 磁懸浮振動(dòng)器的工作原理是當(dāng)患者站到承重踏板上面后，重力使承重踏 板向下運(yùn)動(dòng)，橡膠彈簧(使用橡膠彈簧的目的是降低噪聲)被壓縮，永久磁鐵和 電磁鐵之間的距離增大；通電后永久磁鐵和電磁鐵互相吸引，產(chǎn)生的磁懸 浮力使承重踏板向上運(yùn)動(dòng)，同時(shí)橡膠彈簧被釋放；此時(shí)若斷開(kāi)電源，則重力又 使承重踏板向下運(yùn)動(dòng)。如此循環(huán)往復(fù)，形成振動(dòng)。利用DSP/MCU的PWM功能模 塊控制開(kāi)關(guān)元件改變通電、斷電的時(shí)間，就可以控制磁懸浮振動(dòng)器的振動(dòng)頻 率。
磁懸浮振動(dòng)器的工作頻率在10 50Hz(可調(diào))；振動(dòng)幅度在1 2cm。 振動(dòng)幅度由機(jī)械裝配尺寸決定。
為了克服磁懸浮振動(dòng)器對(duì)低頻脈沖磁場(chǎng)骨質(zhì)疏松治療儀磁場(chǎng)的干擾，磁 懸浮振動(dòng)器的外殼由磁屏蔽材料構(gòu)成，且二者不同時(shí)使用。 4.干式超聲波骨密度儀
為降低成本，本發(fā)明可用兩種不同的方式構(gòu)成干式超聲波骨密度儀。
方式之一使用單超聲波換能器(單個(gè)超聲波換能器既發(fā)射、又接收) 技術(shù)測(cè)量骨密度值。超聲波換能器先發(fā)射超聲波信號(hào)，在被測(cè)物體第一個(gè) 邊界產(chǎn)生第一個(gè)回波信號(hào)；部分信號(hào)穿過(guò)第一個(gè)邊界后在第二個(gè)邊界上又 產(chǎn)生第二個(gè)回波信號(hào)，如圖IO所示。利用兩個(gè)回波信號(hào)就可以得到寬帶超 聲波衰減(BUA)和波速(SOS):
(/) = 20xlog(44^) (1)
式中，4(/)為第二個(gè)回波信號(hào)的能量頻譜；4(/)第一個(gè)回波信號(hào)的能量頻譜。
對(duì)中心頻率為0. 5MHz的超聲波換能器，O. 2MHz 0. 6MHz頻率范圍內(nèi)的 (/)曲線的斜率即為BUA (dB/MHz):
BtM =傘oe [。.2—。.6艦](20 x log( ^^)) (2)
波速SOS可根據(jù)以下公式求出
S0S(m/s卜距離/時(shí)間差 (3) 其中，距離為被測(cè)跟骨厚度，時(shí)間差(Tirae of Flight, T0F)是兩個(gè)回波信 號(hào)之間的時(shí)間差。
使用單一換能器的簡(jiǎn)易型超聲波骨密度儀無(wú)論在操作和計(jì)算上都十分 簡(jiǎn)便，能極大地降低成本，但腳跟骨屬于高衰減系數(shù)的物質(zhì)，對(duì)超聲波而言， 經(jīng)過(guò)兩倍腳跟骨厚度后，波形會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的衰減變形而不利于計(jì)算T0F即S0S。 這需要在硬件與軟件設(shè)計(jì)上下功夫，將誤差控制在一定范圍內(nèi)，使這樣測(cè) 出的BUA、 SOS其精確度可滿足骨密度或者說(shuō)骨質(zhì)疏松癥普査的要求。
單換能器超聲波骨密度儀電路原理如圖11所示。電路中使用程控增益 放大器(PGA)放大微弱信號(hào)，而對(duì)回波信號(hào)處理的關(guān)鍵部分TOF檢測(cè)電路， 則利用精密峰值檢波器、微分電路和過(guò)零檢測(cè)電路，將回波幅度的峰值時(shí)間點(diǎn) 作為回波到達(dá)時(shí)間。這種方法在原理上和信號(hào)幅度無(wú)關(guān)，故具有優(yōu)良的傳輸時(shí) 間檢測(cè)特性。
此種方式需要測(cè)量被測(cè)跟骨厚度。
方式之二使用兩個(gè)超聲波換能器構(gòu)成僅僅測(cè)量SOS的簡(jiǎn)易型超聲波骨 密度儀。這種方法有相當(dāng)高的SOS測(cè)量精確度，對(duì)硬件要求低不需要使用 DSP和高速A/D轉(zhuǎn)換器。簡(jiǎn)化電原理框圖如圖12所示，圖中微處理器為一般 中端微處理器。詳細(xì)電路框圖如圖13所示。圖中，隔離器、耦合電路、信 號(hào)源、驅(qū)動(dòng)器、功率級(jí)組成發(fā)射電路；限幅器、跟隨器、可變?cè)鲆娣糯笃?VGA)組成接收電路；精密峰值檢波器、低通濾波器、微分電路和零交叉 即過(guò)零檢測(cè)電路組成TOF檢測(cè)電路；AGC信號(hào)控制可變?cè)鲆娣糯笃鞯脑鲆妗?br> 發(fā)射電路發(fā)射超聲波信號(hào)后，微處理器啟動(dòng)定時(shí)器，開(kāi)始計(jì)時(shí)；當(dāng)接 收電路收到超聲波信號(hào)后，微處理器停止計(jì)時(shí)。此時(shí)，定時(shí)器的時(shí)間差就 是超聲波在跟骨中的TOF;再利用公式(3)就可算出S0S。
此種方式需要測(cè)量被測(cè)跟骨厚度，需要使用兩個(gè)超聲波換能器，只能 提供S0S指標(biāo)，不能提供BUA測(cè)量值。但由于SOS指標(biāo)是用超聲波在骨組織 中的傳遞速度來(lái)反映骨骼強(qiáng)度的變化，故僅用S0S指標(biāo)也能綜合反映骨中有機(jī) 質(zhì)和無(wú)機(jī)質(zhì)變化的情況。
本發(fā)明的有益效果是，設(shè)計(jì)了集診斷與治療為一體的骨質(zhì)疏松癥診斷 與治療集成工作系統(tǒng)，具有小型、低成本、模塊化的特點(diǎn)；在不犧牲磁場(chǎng) 均勻性的前提下減小了低頻脈沖磁場(chǎng)骨質(zhì)疏松治療儀的體積，可以達(dá)到采 用較大直徑的單線圈或兩個(gè)線圈(亥姆霍茲線圈)骨質(zhì)疏松治療系統(tǒng)相同的 療效；提供了低成本、精確度能滿足骨密度或骨質(zhì)疏松癥普查之用的超聲 波骨密度儀；采用模塊化、硬件復(fù)用的原理，降低了價(jià)格，增加了功能， 讓骨質(zhì)疏松癥診斷與治療設(shè)備進(jìn)入中小型醫(yī)院，私人診所，甚至平常百姓 家成為了可能。這樣的集成系統(tǒng)具有很大的市場(chǎng)潛力和社會(huì)價(jià)值。


圖1為本發(fā)明最全配置構(gòu)成及連接圖。
圖2為本發(fā)明低頻脈沖磁場(chǎng)骨質(zhì)疏松治療儀的治療椅結(jié)構(gòu)圖。
圖3為本發(fā)明低頻脈沖磁場(chǎng)骨質(zhì)疏松治療儀的電路原理圖。
圖4為本發(fā)明低頻脈沖磁場(chǎng)骨質(zhì)疏松治療儀巴克(Barker)線圈的結(jié)構(gòu)圖。
圖5為本發(fā)明低頻脈沖磁場(chǎng)骨質(zhì)疏松治療儀的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖。
19圖6為本發(fā)明低頻脈沖磁場(chǎng)骨質(zhì)疏松治療儀的治療床結(jié)構(gòu)圖。
圖7為本發(fā)明智能人工日光浴燈電原理框圖。
圖8為本發(fā)明磁懸浮振動(dòng)骨量刺激儀電原理框圖。
圖9為本發(fā)明磁懸浮振動(dòng)骨量剌激儀結(jié)構(gòu)圖。
圖10為干式、單超聲波換能器測(cè)量BUA、 SOS原理圖。
圖ll為本發(fā)明簡(jiǎn)易型干式、單超聲波換能器骨密度儀電原理框圖。
圖12為本發(fā)明干式、兩個(gè)超聲波換能器測(cè)量SOS簡(jiǎn)化電原理框圖。
圖13為本發(fā)明干式、兩個(gè)超聲波換能器測(cè)量SOS詳細(xì)電路框圖。
圖中
1.可運(yùn)動(dòng)線圈，2.固定線圈，3.治療椅，3-l.治療椅靠背，3-2.海綿 墊，4.運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，4-l.帶軸向長(zhǎng)槽空心圓管，4-2.帶內(nèi)螺紋的滑動(dòng)套，4-3.螺 桿，4-4.蝸輪，4-5.蝸桿，4-6.直流電動(dòng)機(jī)，5.支撐部件，5-1.帶軸向長(zhǎng)槽空 心支撐圓管，5-2.支撐桿，6.直流電動(dòng)機(jī)屏蔽箱，7.傳送帶部件，7-1.承重支 撐框架，7-2.床板，7-3.循環(huán)傳送帶，7-4.轉(zhuǎn)輥，8.外殼，8_1.減振器，8_2. 永久磁鐵，8-3.電磁鐵，8-4.彈簧套碗，8-5.橡膠彈簧，8-6.承重踏板。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖介紹本發(fā)明的具體實(shí)施方式
及具體工作過(guò)程。 本發(fā)明的每個(gè)功能模塊都可單獨(dú)工作、銷售；也可組合工作、銷售。但低
頻脈沖磁場(chǎng)骨質(zhì)疏松治療儀與磁懸浮振動(dòng)骨量刺激儀不能同時(shí)使用，以免影響
低頻脈沖磁場(chǎng)骨質(zhì)疏松治療儀產(chǎn)生的磁場(chǎng)的均勻性。 (l)測(cè)量骨密度值
使用準(zhǔn)備用鍵盤輸入患者個(gè)人信息；在超聲波換能器(探頭)與跟骨測(cè) 量區(qū)涂醫(yī)用超聲膠作耦合劑；將超聲波換能器對(duì)準(zhǔn)跟骨測(cè)量區(qū)。
測(cè)量骨密度值選擇"骨密度測(cè)量"，測(cè)量在系統(tǒng)軟件控制下自動(dòng)完成； 選擇"打印"將打印測(cè)試報(bào)告。測(cè)試報(bào)告滿足WHO標(biāo)準(zhǔn)，除提供數(shù)字超聲
20波量化參數(shù)BUA、 S0S夕卜(雙探頭系統(tǒng)僅提供S0S)，還包括T值、Z值等等。
(2) 使用低頻脈沖磁場(chǎng)骨質(zhì)疏松治療儀(以治療椅結(jié)構(gòu)為例敘述) 使用準(zhǔn)備按上升鍵將上面三個(gè)線圈向上移動(dòng)到極限位置(在上極限位
置會(huì)自動(dòng)停止)；讓患者坐到治療椅上；按下降鍵將三個(gè)線圈向下移動(dòng)到極 限位置(在下極限位置會(huì)自動(dòng)停止)。如果患者太矮，可適當(dāng)調(diào)節(jié)椅面高度， 直到最上面線圈的上端面與患者頦隆突對(duì)齊時(shí)為止。
骨質(zhì)疏松治療選擇"骨質(zhì)疏松治療"，系統(tǒng)將自動(dòng)選擇治療處方(每 個(gè)處方對(duì)應(yīng)不同的信號(hào)參數(shù)頻率、振幅/磁場(chǎng)強(qiáng)度、波形、治療時(shí)間等)；選 擇"骨質(zhì)疏松治療"后，再按上升鍵、下降鍵，可人工選擇處方號(hào)。選擇治 療處方后，就進(jìn)入治療階段，治療時(shí)間結(jié)束后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)關(guān)機(jī)。在治療過(guò)程 中，按停止鍵，治療將立即停止，即使治療時(shí)間未完。
骨折治療骨折治療只能人工選擇處方，因?yàn)楣钦矍捌?、骨折中期、骨?后期的治療處方不同。選擇"骨折治療"后，再按上升鍵、下降鍵，可人工 選擇處方號(hào)。其余操作與骨質(zhì)疏松治療相同。
(3) 使用智能人工日光浴燈
患者需戴防護(hù)眼鏡或用紗布遮蓋眼部；燈管置于照射部位的垂直位置，準(zhǔn) 確測(cè)量燈管與被照射部位的距離；選擇"日光浴"，輸入密碼后，系統(tǒng)將自動(dòng) 選擇照射時(shí)間；輸入密碼后，再按上升鍵、下降鍵，可人工選擇照射時(shí)間。 無(wú)論是自動(dòng)選擇還是人工選擇照射時(shí)間，對(duì)同一密碼，系統(tǒng)將根據(jù)過(guò)去24小 時(shí)的累加照射時(shí)間，和最小安全照射時(shí)間，決定實(shí)際執(zhí)行的照射時(shí)間。日光浴 照射時(shí)間到后，人工日光浴燈將自動(dòng)關(guān)機(jī)。
(4) 使用磁懸浮振動(dòng)骨量刺激儀
患者站到磁懸浮振動(dòng)骨量刺激儀的承重踏板上；抓緊扶手；選擇"骨量刺 激"，系統(tǒng)將自動(dòng)選擇處方(磁懸浮振動(dòng)工作頻率、刺激時(shí)間)；選擇"骨量刺 激"后，再按上升鍵、下降鍵，可人工選擇處方。選擇骨量刺激處方后，就進(jìn)入骨量刺激階段，時(shí)間結(jié)束后，骨量刺激儀會(huì)自動(dòng)關(guān)機(jī)。在使用過(guò)程中，按 停止鍵，骨量刺激儀將立即停止工作，即使設(shè)定的時(shí)間未完。
(5) 同時(shí)使用低頻脈沖磁場(chǎng)骨質(zhì)疏松治療儀與人工日光浴燈 工作過(guò)程與單獨(dú)使用類似。
(6) 同時(shí)使用磁懸浮振動(dòng)骨量刺激儀與人工日光浴燈 工作過(guò)程與單獨(dú)使用類似。
本發(fā)明不局限于上述最佳實(shí)施方式，其它根據(jù)本發(fā)明所揭示的精神完 成的修改設(shè)計(jì)，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、小型低成本模塊化骨質(zhì)疏松癥診斷與治療集成工作系統(tǒng)，集診斷與治療為一體，各功能模塊既可單獨(dú)工作、銷售，也可組合工作、銷售；最全的配置有四個(gè)功能模塊干式超聲波骨密度儀、低頻脈沖磁場(chǎng)骨質(zhì)疏松治療儀、智能人工日光浴燈、磁懸浮振動(dòng)骨量刺激儀；(1)所述干式超聲波骨密度儀主要包括公共模塊、發(fā)射與接收電路、自動(dòng)增益控制電路、時(shí)間差TOF檢測(cè)電路、一個(gè)或兩個(gè)超聲波換能器；超聲波換能器在機(jī)箱外，通過(guò)電纜與機(jī)箱內(nèi)的發(fā)射、接收電路相連；(2)所述低頻脈沖磁場(chǎng)骨質(zhì)疏松治療儀主要包括公共模塊、信號(hào)產(chǎn)生電路、四個(gè)、或五個(gè)、或五個(gè)以上圓形或方形磁場(chǎng)線圈、直流電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)電路、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、治療椅/治療床；其中，直流電動(dòng)機(jī)及運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、磁場(chǎng)線圈在治療椅或治療床上，直流電動(dòng)機(jī)與機(jī)箱內(nèi)的驅(qū)動(dòng)電路相連，磁場(chǎng)線圈與機(jī)箱內(nèi)的信號(hào)產(chǎn)生電路相連；磁場(chǎng)線圈最小直徑或邊長(zhǎng)為60cm，治療時(shí)患者在磁場(chǎng)線圈內(nèi)；(3)所述智能人工日光浴燈主要包括公共模塊、交流固態(tài)繼電器、電子鎮(zhèn)流器、紫外燈管；其中，紫外燈管在機(jī)箱外并與機(jī)箱內(nèi)的電子鎮(zhèn)流器與電源相連；(4)所述磁懸浮振動(dòng)骨量刺激儀主要包括公共模塊、隔離器、驅(qū)動(dòng)器、開(kāi)關(guān)元件、磁懸浮振動(dòng)器；其中，磁懸浮振動(dòng)器在機(jī)箱外，并與機(jī)箱內(nèi)的開(kāi)關(guān)元件相連；治療時(shí)患者站在磁懸浮振動(dòng)器上；(5)所述公共模塊由數(shù)字信號(hào)處理器DSP或微處理器MCU、實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片、液晶顯示器、鍵盤、穩(wěn)壓電源、機(jī)箱組成；實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片、液晶顯示器、鍵盤、穩(wěn)壓電源與DSP或MCU連通；公共模塊通過(guò)主板上的撥位開(kāi)關(guān)檢測(cè)集成工作系統(tǒng)的配置。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型低成本模塊化骨質(zhì)疏松癥診斷與治療集成工作系統(tǒng)，其特征是低頻脈沖磁場(chǎng)骨質(zhì)疏松治療儀使用多個(gè)線圈，如四個(gè)、或五個(gè)，或五個(gè)以上產(chǎn)生勻強(qiáng)磁場(chǎng)；線圈可以是圓形線圈，也可以是方形線圈；圓形線圈的直徑最小為60cm,方形線圈的邊長(zhǎng)最小為60cm，線圈的直徑或邊長(zhǎng)、間距、安匝數(shù)可以相等，也可以不相等；對(duì)治療椅結(jié)構(gòu)， 一個(gè)線圈位于座椅下，固定不動(dòng)；另外多個(gè)線圈可由運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)上下運(yùn)動(dòng)，以便患者進(jìn)入和退出治療線圈；治療時(shí)患者在線圈內(nèi)，且最上面線圈的上端面與患者頦隆突對(duì)齊，其余可動(dòng)線圈覆蓋患者胸腹部。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l，或權(quán)利要求2所述的小型低成本模塊化骨質(zhì)疏松癥診斷與治療集成工作系統(tǒng)，其特征是低頻脈沖磁場(chǎng)骨質(zhì)疏松治療儀中，驅(qū)動(dòng)線圈運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)由非永磁直流電動(dòng)機(jī)、蝸輪、蝸桿、螺桿、套在螺桿外面的滑動(dòng)套、帶軸向長(zhǎng)槽的空心圓管構(gòu)成。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l，或權(quán)利要求2所述的小型低成本模塊化骨質(zhì)疏松癥診斷與治療集成工作系統(tǒng)，其特征是低頻脈沖磁場(chǎng)骨質(zhì)疏松治療儀的治療椅結(jié)構(gòu)可以由用戶在工作現(xiàn)場(chǎng)改裝成治療床結(jié)構(gòu)；該治療床具有一個(gè)類似跑步機(jī)的傳送帶部件，它使患者可以比較容易地滑入、滑出治療線圈；傳送帶部件由轉(zhuǎn)輥、床板、循環(huán)傳送帶、承重支撐框架構(gòu)成；傳送帶部件不用或運(yùn)輸時(shí)可以折迭以減小長(zhǎng)度。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l，或權(quán)利要求2所述的小型低成本模塊化骨質(zhì)疏松癥診斷與治療集成工作系統(tǒng)，其特征是(1)低頻脈沖磁場(chǎng)骨質(zhì)疏松治療儀電路由公共模塊、信號(hào)產(chǎn)生電路、直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成，其中(A)信號(hào)產(chǎn)生電路由隔離器、數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器即波形DAC、幅度調(diào)節(jié)元件即幅度DAC、預(yù)放大器、D類開(kāi)關(guān)功放組成并依次連通，其中(a) 信號(hào)產(chǎn)生電路可以是單路，也可以是雙路，單路用于單治療椅，或單治療床結(jié)構(gòu)，雙路用于雙治療椅，或雙治療床，或一治療椅與一治療床結(jié)構(gòu)；(b) 信號(hào)產(chǎn)生電路中的D類開(kāi)關(guān)功可以是單路，也可以是雙路，單路用于多個(gè)線圈串聯(lián)通過(guò)同一電流的情況，雙路用于多個(gè)線圈分為兩組，每一組線圈通過(guò)不同強(qiáng)度電流的情況；(B)直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路由隔離器、驅(qū)動(dòng)器、開(kāi)關(guān)元件構(gòu)成并依次連通；(2) 治療信號(hào)頻率為1 100Hz，信號(hào)波形有脈沖波、矩形波、三角波和正弦波，以及由它們組成的復(fù)雜波形，磁場(chǎng)強(qiáng)度為0 80高斯，治療骨質(zhì)疏松癥的最佳參數(shù)頻率在50 Hz附近，磁場(chǎng)強(qiáng)度在50 70高斯之間；(3) 為了消除人體對(duì)磁場(chǎng)信號(hào)的適應(yīng)性以確保療效，在自動(dòng)工作模式時(shí)，低頻脈沖磁場(chǎng)骨質(zhì)疏松治療儀可每天加載不同的處方(治療參數(shù))信號(hào)頻率、振幅(磁場(chǎng)強(qiáng)度)、波形、治療持續(xù)時(shí)間，其實(shí)現(xiàn)方法是DSP或微處理器査詢實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片獲得當(dāng)前時(shí)間(日期)；再根據(jù)不同日期加載不同的處方。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型低成本模塊化骨質(zhì)疏松癥診斷與治療集成工作系統(tǒng)，其特征是智能人工日光浴燈由公共模塊、交流固態(tài)繼電器、電子鎮(zhèn)流器、紫外燈管組成并依次連通，交流固態(tài)繼電器還與電源連通，紫外燈管還與電子鎮(zhèn)流器、電源連通；紫外燈管使用功率為36W 108W、波長(zhǎng)為280nm 320nm的中波紫外線UVB保健燈管，其中，波長(zhǎng)為310nm 315nm的UVB-NB保健燈管可以在家庭中使用。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型低成本模塊化骨質(zhì)疏松癥診斷與治療集成工作系統(tǒng)，其特征是磁懸浮振動(dòng)骨量刺激儀的磁懸浮振動(dòng)器由釹鐵硼永久磁鐵、電磁鐵、承重踏板、外殼、扶手組成；電磁鐵安裝在可上下運(yùn)動(dòng)的承重踏板上，永久磁鐵安裝在固定的外殼上，永久磁鐵位于電磁鐵的上方，永久磁鐵和電磁鐵的S極與N極相對(duì)；磁懸浮振動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)電路由隔離器、驅(qū)動(dòng)器、開(kāi)關(guān)元件組成并依次連通，隔離器與數(shù)字信號(hào)處理器或微處理器的PWM模塊連接，開(kāi)關(guān)元件與電磁鐵的線圈連接；磁懸浮振動(dòng)器的工作頻率在10 50Hz，振動(dòng)幅度在1 2cm。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型低成本模塊化骨質(zhì)疏松癥診斷與治療集成工作系統(tǒng)，其特征是(1)干式超聲波骨密度儀可用單個(gè)超聲波換能器既發(fā)射、又接收的方式測(cè)量跟骨的超聲波量化參數(shù)QUS，即寬帶超聲波衰減BUA和波速S0S，從而指示骨密度值，其中(A) 單超聲波換能器干式超聲波骨密度儀電路由公共模塊、發(fā)射電路、接收電路、自動(dòng)增益控制電路、時(shí)間差TOF檢測(cè)電路、熱打印機(jī)構(gòu)成，其中(a) 發(fā)射電路由隔離器、信號(hào)源、驅(qū)動(dòng)器、功率級(jí)組成并依次連通，信號(hào)源通過(guò)隔離器與DSP或MCU連接；(b) 接收電路由限幅器、跟隨器、程控增益放大器PGA、帶通濾波器BPF組成并依次連通，該帶通濾波器與DSP或MCU的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊連通；(c) TOF檢測(cè)電路由精密峰值檢波器、低通濾波器、微分電路和零交叉即過(guò)零檢測(cè)電路組成并依次連通，零交叉檢測(cè)電路連接DSP或MCU的中斷INT模塊，精密峰值檢波器連接程控增益放大器；(d) AGC電路由精密峰值檢波器、低通濾波器、放大器組成并依次連通，放大器與DSP或MCU的A/D轉(zhuǎn)換模塊連通，以指示接收信號(hào)強(qiáng)度；(e) 超聲波換能器分別與功率級(jí)和限幅器連通；(f) 程控增益放大器與DSP或MCU連通；(B) 單超聲波換能器既發(fā)射、又接收技術(shù)測(cè)量骨密度值方法為(a) 超聲波換能器先發(fā)射超聲波信號(hào)，在跟骨第一個(gè)邊界產(chǎn)生第一個(gè)回波信號(hào)；部分信號(hào)穿過(guò)第一個(gè)邊界后在第二個(gè)邊界上又產(chǎn)生第二個(gè)回波信號(hào)；(b) 超聲波換能器與接收電路接收這兩個(gè)回波信號(hào)送DSP或MCU的A/D轉(zhuǎn)換模塊；(c) 時(shí)間差T0F檢測(cè)電路檢測(cè)兩個(gè)回波信號(hào)之間的時(shí)間差；(d) DSP或MCU完成如下計(jì)算5K4 = ^oe
(20 x log( /"。)其中，4X/)為第二個(gè)回波信號(hào)的能量頻譜；4(/)第一個(gè)回波信號(hào)的能量頻i普，BUA單位為dB/MHz;S0S4巨離/時(shí)間差其中，距離為被測(cè)跟骨厚度，時(shí)間差是兩個(gè)回波信號(hào)之間的時(shí)間差，S0S單位為m/s;(2)干式超聲波骨密度儀可用兩個(gè)超聲波換能器只測(cè)量跟骨的波速S0S，從而指示骨密度值，其中(A) 兩個(gè)超聲波換能器干式超聲波骨密度儀電路主要由發(fā)射超聲波換能器、發(fā)射電路、無(wú)片內(nèi)A/D轉(zhuǎn)換器的一般中端微處理器MCU、接收電路、T0F檢測(cè)電路、AGC信號(hào)產(chǎn)生電路、接收超聲波換能器構(gòu)成，其中(a) 發(fā)射電路由隔離器、耦合電路、信號(hào)源、驅(qū)動(dòng)器、功率級(jí)組成并依次連通，信號(hào)源通過(guò)隔離器與MCU連接，耦合電路通過(guò)隔離器與MCU的中斷模塊INT連接，功率級(jí)與發(fā)射超聲波換能器連通；(b) 接收電路由限幅器、跟隨器、可變?cè)鲆娣糯笃鱒GA組成并依次連通，接收超聲波換能器與限幅器連接，VGA與精密峰值檢波器和AGC信號(hào)產(chǎn)生電路連通；(c) TOF檢測(cè)電路由精密峰值檢波器、低通濾波器、微分電路和零交叉即過(guò)零檢測(cè)電路組成并依次連通，零交叉檢測(cè)電路連接MCU的中斷INT模塊；(B) 兩個(gè)超聲波換能器只測(cè)量跟骨波速SOS的方法為(a) 發(fā)射電路發(fā)射超聲波信號(hào)后，微處理器啟動(dòng)定時(shí)器，開(kāi)始計(jì)時(shí)；(b) 當(dāng)接收電路收到超聲波信號(hào)后，微處理器停止計(jì)時(shí)；(c) 微處理器完成如下計(jì)算S0S二距離/時(shí)間差其中，距離為被測(cè)跟骨厚度，時(shí)間差是發(fā)射、接收信號(hào)之間的時(shí)間差，SOS 單位為m/s。
9、一種模塊化集成工作系統(tǒng)的配置方法，用于診斷與治療骨質(zhì)疏松癥， 其特征是-(1) 集診斷儀與治療儀為一體，其中(A) 所述診斷儀為干式超聲波骨密度儀；(B) 所述治療儀為低頻脈沖磁場(chǎng)骨質(zhì)疏松治療儀，和/或人工日光浴 燈，和/或磁懸浮振動(dòng)骨量剌激儀；(2) 集醫(yī)院/診所用型號(hào)與家用型號(hào)為一體，其中-(A) 所述醫(yī)院/診所用型號(hào)可以是最全配置集成工作系統(tǒng)，或任意三 個(gè)、或任意兩個(gè)功能模塊的組合，也可以是任意一個(gè)功能模塊，其中(a) 低頻脈沖磁場(chǎng)骨質(zhì)疏松治療儀可以是雙治療椅結(jié)構(gòu)，或雙治療床 結(jié)構(gòu)，或一治療椅與一治療床結(jié)構(gòu)，或單治療椅結(jié)構(gòu)，或單治療床結(jié)構(gòu)；(b) 人工日光浴燈可使用波長(zhǎng)為280nm 320nm的中波紫外線UVB保健 燈管，和/或使用波長(zhǎng)為310nm 315nm的UVB-NB，即窄譜UVB保健燈管；(B) 所述家用型號(hào)是除了超聲波骨密度儀外的配置即其余三個(gè)功能模塊、或三中取二的任意兩個(gè)功能模塊的組合，也可以是三個(gè)功能模塊中 的某一個(gè)功能模塊，其中(a) 低頻脈沖磁場(chǎng)骨質(zhì)疏松治療儀是單治療椅，或單治療床結(jié)構(gòu)；(b) 人工日光浴燈僅使用波長(zhǎng)為310nm 315nm的UVB-NB，即窄譜UVB 保健燈管；(3) 集成工作系統(tǒng)四個(gè)功能模塊使用同一個(gè)機(jī)箱卻既可單獨(dú)工作、銷 售，也可組合工作、銷售的配置方法，以及允許用戶先購(gòu)買一種配置，以 后再升級(jí)但無(wú)需更換機(jī)箱的配置方法(A) 集成工作系統(tǒng)使用同一個(gè)機(jī)箱，機(jī)箱面板上有LCD，鍵盤和按鍵，其中(a) LCD為點(diǎn)陣圖形型液晶顯示模塊；(b) 鍵盤為4X4鍵盤，有0 9十個(gè)數(shù)字/符號(hào)/字母鍵，和一、一、 t 、 4 、 Enter、 Esc鍵；(c) 機(jī)箱上預(yù)留不同的接口超聲波換能器接口，磁場(chǎng)線圈接口，人 工曰光浴燈接口，磁懸浮振動(dòng)器接口；(B) 公共模塊通過(guò)主板上的撥位開(kāi)關(guān)檢測(cè)集成工作系統(tǒng)的配置；(C) 公共模塊的DSP或微處理器根據(jù)撥位開(kāi)關(guān)檢測(cè)到的配置信息在 LCD上生成與各個(gè)功能模塊對(duì)應(yīng)的圖標(biāo)及相應(yīng)的菜單；(D) 用戶用鍵盤選擇不同的圖標(biāo)及相應(yīng)的菜單，即可操縱集成工作系 統(tǒng)的各個(gè)功能模塊。
10、 一種如權(quán)利要求1，或權(quán)利要求9所述的集成工作系統(tǒng)的使用方 法，其特征是-(1) 各功能模塊可組合工作、銷售、使用，最全的配置有四個(gè)功能模塊，其中(A) 低頻脈沖磁場(chǎng)骨質(zhì)疏松治療儀、智能人工日光浴燈、超聲波骨密度 儀可同時(shí)使用；(B) 磁懸浮振動(dòng)骨量刺激儀、智能人工日光浴燈、超聲波骨密度儀可同 時(shí)使用；(C) 低頻脈沖磁場(chǎng)骨質(zhì)疏松治療儀、智能人工日光浴燈可同時(shí)使用；(D) 磁懸浮振動(dòng)骨量刺激儀、智能人工日光浴燈可同時(shí)使用；(E) 超聲波骨密度儀可以與其它三個(gè)功能模塊中的任何一個(gè)同時(shí)使用；(2) 各功能模塊也可單獨(dú)工作、銷售、使用。(3) 用戶也可以先購(gòu)買一種配置使用，以后再升級(jí)，即增加別的配置； 升級(jí)的時(shí)候無(wú)需更換機(jī)箱，及機(jī)箱面板上有LCD，鍵盤和按鍵。
全文摘要
小型低成本模塊化骨質(zhì)疏松癥診斷與治療集成工作系統(tǒng)，集診斷與治療為一體，各功能模塊既可單獨(dú)工作、銷售，也可組合工作、銷售。最全的配置有四個(gè)功能模塊干式超聲波骨密度儀、低頻脈沖磁場(chǎng)骨質(zhì)疏松治療儀、智能人工日光浴燈、磁懸浮振動(dòng)骨量刺激儀。四個(gè)功能模塊共用DSP或微處理器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片、LCD、鍵盤、穩(wěn)壓電源和機(jī)箱。超聲波骨密度儀測(cè)量跟骨的超聲波量化參數(shù)QUS；低頻脈沖磁場(chǎng)骨質(zhì)疏松治療儀有治療椅/治療床結(jié)構(gòu)，用四個(gè)、或五個(gè)圓形或方形磁場(chǎng)線圈產(chǎn)生勻強(qiáng)脈沖磁場(chǎng)治療骨質(zhì)疏松；智能人工日光浴燈使用中波紫外線保健燈管促進(jìn)人體對(duì)鈣的吸收；磁懸浮振動(dòng)刺激骨量增加。這樣的集成工作系統(tǒng)具有無(wú)可比擬的療效和性價(jià)比。
文檔編號(hào)A61B8/00GK101548895SQ200910127518
公開(kāi)日2009年10月7日 申請(qǐng)日期2009年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月31日
發(fā)明者云飛·王, 欣俊·易 申請(qǐng)人:王代梅