导言
跟着科学技能的开展，各种医疗设备相继问世并得到广泛运用。其间，微波医治[1][2]以其优胜的止血作用、细小的安排损害等长处，在医疗职业推行运用了多年，其作用已得到医务界的必定。微波作用于机体安排时，它会引起安排细胞中离子、水分子和偶极子的高频振动。当运用小剂量微波时，它会发生低热效应，增强患者患处的血液循环，加速推陈出新，增强免疫能力，因而能促进水肿吸收，消炎止痛;当运用大剂量微波时，它会发生高热效应，使蛋白质变性、凝结、坏死，此刻，微波具有“炙烤”、“切开”的作用。
微波医治仪是一种运用微波的生物学特性对各种疾病进行医治的医疗设备，它归纳了微波、传感器、主动操控、核算机软件和硬件等高科技技能。商场上的微波医治仪的操控体系大都选用单片机完成，普遍存在操作繁琐、无图形化操作界面、显现不直观的缺陷。而选用PC机作为操控端的热疗仪又增大了设备的本钱。这些要素都限制着该运用的敏捷遍及推行。
因为ARM嵌入式技能能使操控体系小型化，而且开发出来的产品功用强壮，本钱低价，具有较高的性价比。因而，咱们依据微波热疗仪的商场需要，开发了一种新式的依据ARM嵌入式体系[3][4]、装备WINCE.NET操作体系[5]的微波热疗仪。本运用选用Embedded Visual C++东西[6]进行开发，该产品能实时监测人体温度，具有微波刀，融化针的功用。该体系具有操控集成度高，运转安稳，操作便利以及直观的图形化界面显现等特色。
1 硬件体系
1.1 硬件功用简介
微波刀是一种将微波能量用来进行外科手术的微波手术刀。它由频率为2000～10000 MHz，功率70～150 W接连可调的微波功率源，经过传输线与手术刀具相连组成。微波源发生的能量经传输线，沿手术刀具进入患者手术部位，完成手术意图。它具有止血作用好,刀口不碳化,灭菌,避免手术感染等特色，而且体积小,操作灵敏。融化技能是使微波医治源经过人体天然腔道，精确定点的介入到人体的部分病变部位，主动精确的操控其医治功率、时刻和医治规模的技能。选用融化针可以在不开腹的状况下对病症进行有用医治，苦楚小。
本体系的微波发射器可外接微波刀和融化针，作业状况如下：
（1）微波刀：手术中微波刀在运用时，用户经过人机交互界面操控微波刀的输出功率，一起体系主动累计微波刀的运转时刻，便于病历记载。
（2）融化针：融化针运用于热疗时，用户可预先设置融化针运转功率、时刻和戒备温度，体系选用倒计时办法核算融化针运转时刻，时刻归零后，体系主动堵截功率输出。医治过程中，为了避免患者医治部位的温度过高而形成安排损坏，体系还可以监督患处的温度改变状况，当检测到的温度高于戒备温度时，体系主动调低融化针的输出功率;当检测到的温度康复正常后，体系康复融化针的输出功率为预先设置值。
1.2 硬件组成
整个硬件体系分为三大部分，即嵌入式体系模块、温度收集及操控模块以及微波源。图1是体系的硬件结构图。
图1 硬件体系结构图
图2 嵌入式体系模块结构图
1.2.1 嵌入式体系模块
嵌入式体系模块的结构如图2所示，模块选用三星公司的ARM9系列微处理器 S3C2410，其间包含64M的RAM和64M的Flash。嵌入式体系模块外接一块Sharp公司的10.4寸液晶显现器，其分辨率为640×480，作为体系的人机交互渠道供用户操作运用。
嵌入式体系模块是整个体系的中心操控部分，它供给友爱的人机交互界面供用户设定功率、时刻和戒备温度等参数，然后经过串口与单片机通讯以操控微波源的输出功率，并在液晶显现器上显现实时的温度曲线。
1.2.2 温度收集及操控模块
温度收集及操控模块由单片机和温度收集电路组成：
（1） 单片机。单片机选用Silabs公司的C8051F005芯片，该芯片内嵌12位A/D和12位D/A转化器。它经过A/D收集8路温度信号并经串口发送到嵌入式体系模块中，一起将嵌入式体系模块传来的功率值经过D/A转化成电压以驱动微波源。此外，考虑到实践运用的便利性，模块外接一脚踏开关，这样用户可直接用脚踏开关操控微波输出功率。
（2）温度收集电路。在热疗过程中，为了检测人体患处的温度改变状况，体系装备了温度收集电路。它由8路热敏电阻和信号扩大电路组成，热敏电阻先与固定电阻分压，经信号扩大电路扩大后接到单片机的A/D转化器。单片机再经过串口将温度信号传递给嵌入式体系模块，显现于液晶显现器上。
1.2.3 微波源
微波源选用磁控管作为微波振动管，当磁控管的作业点设置合理、内部振动安稳时，微波可由谐振耦合器和同轴电缆耦合到专门规划的圆形辐射器输出。该微波源首要由微波驱动电路和微波辐射器组成。它可外接手术刀和融化针（见图3），为不同部件供给微波输出。
图3 微波源
因为微波源输出的功率与驱动电压之间为非线性联系，在本规划中咱们预先测出功率与驱动电压的对应联系表，操控程序经过查表将用户设置的功率转化成电压值，并经过串口发送给单片机。单片机再经过其自带的D/A转化器输出模仿电压以操控微波源的功率输出。
2 软件体系
2.1 嵌入式操作体系WINCE.NET
Microsoft Windows CE.NET （又称WINCE.NET）是一个紧凑、高效和可削减的操作体系，适用于各种嵌入式体系开发中。它具有多线程、多任务、彻底抢先式优先级的特色，是一种面向嵌入式环境的实时操作体系。
Embedded Visual C++（简称EVC）是Microsoft公司推出的一套依据WINCE.NET渠道的可视化开发东西，它支撑MFC类库的子集，可以给开发者供给强壮的支撑，与一般Win32程序开发办法类似，依据此特色本次规划选用EVC4.0版别开发。
2.2 软件体系规划
依据硬件渠道的特色以及实践的功用需求，软件体系分为两部分：手术刀操控和融化针主动操控功用，其间融化针主动操控功用供给三种功用：人体温度监督功用，微波功率主动调理功用以及融化针运转状况操控功用。其间人体温度监督功用供给温度-时刻（秒），温度-时刻（分）和功率-时刻（分）三波形图，如图4所示。详细的体系流程图如图5所示。
图4 软件结构图
图5 程序流程图
2.2.1 手术刀操控功用块
该模块界面如图6（a）所示,它供给以下功用：操控微波刀启/停状况、核算微波刀运转时刻、调整微波刀输出功率和初始化功率、时刻参数。
（a） 手术刀状况显现
b） 融化针操控图
图6 软件部分功用图
嵌入式体系模块与温度收集及操控模块之间首要经过串口通讯[7]（见图1）。运用程序需要对串口数据进行编码/解码以到达操控的意图。串口通讯数据格局共同如下：
（1）数模转化器向嵌入式体系模块发送的数据长度为每帧21字节，传输格局（见表1）如下：①前导码为0x55（1字节）;②开端/中止（1字节）：0x00标明中止;0xFF标明开端③功率值（2字节）：功率值为一个规模（0—4095）;④温度值（16字节）：每个温度值取值规模为0-4095（2字节），所以共需16字节;⑤完毕码为0xAA。
表1 温度收集及操控模块-嵌入式模块数据格局
（2）嵌入式体系模块给数模转化器发送的数据格局如表2所示，共5字节，界说同上。
表2 嵌入式模块-温度收集及操控模块 数据格局
2.2.2 融化针操控功用块
如图6（b）所示，此模块供给功用：①融化针运转操控功用：所选用微波源的类型、戒备温度 、预运转时刻和预输出功率;操控融化针启/停状况②微波功率主动调理功用：当被医治的患处温度超越戒备温度时分，体系主动调低微波输出功率，直到温度康复正常。③温度监督功用显现三种波形图：温度-时刻（秒），温度-时刻（分）和功率-时刻（分）波形图。
3 试验与定论
体系整合后，于室温17℃的条件下咱们对整个仪器进行过了测验。手术刀输出功率为35W。发动手术刀功用后，测得体系的标明输出功率的模仿电压值与时刻的联系如表3：
表3 手术刀输出模仿电压-时刻表
别的，设置融化针输出功率35W,设置戒备温度30℃。发动融化针热疗功用，开端时将温度热敏探头置入11.5℃水中;于第5分钟置入温度为31.7℃的水中，于第6分钟取出持续置入11.5℃水中;于第10分钟置入温度为29.1℃的水中，于第11分钟取出，持续置入11.5℃水中。在此过程中，咱们测得的功率转化后的电压值如表4：
表4 融化针输出模仿电压-时刻表
试验标明，操控体系可以精确操控微波的输出功率。一起，经过热敏探头，它可以精确监督患处温度改变，并依据预警温度值对输出功率巨细进行调理，以避免患处温度过高引发灼伤事端。试验与理论的共同阐明体系功能契合规划要求，往后还要不断尽力，完善人机交互界面，进步可操作性;完善软件模块与不同微波发射器之间耦合的接口，进步体系的兼容性和可扩展性。
本文的立异点：运用盛行的嵌入式技能改善进步微波热疗仪的操控体系，该体系使热疗仪操控体系在小型化、智能化、进步精确度以及降低本钱方面迈出了一大步;其具有的多接口可以兼容商场上盛行的微波发射器，具有较高的可扩展性，完成了很好的商场价值。
