無線便攜式掌上超聲及數(shù)據(jù)處理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種無線便攜式掌上超聲及數(shù)據(jù)處理方法。掌上超聲包括超聲主板、探頭、開關(guān)電源、電池模塊、按鍵模塊、接口、發(fā)射模塊、接收模塊、FPGA處理單元、無線發(fā)射單元、振元、匹配層、絕緣層，本發(fā)明所述超聲主板通過發(fā)射模塊向探頭發(fā)射超聲信號，超聲信號經(jīng)由探頭接收并傳輸至超聲主板的接收模塊，然后通過超聲主板中的FPGA處理單元進行超聲圖像處理，處理的圖像信息通過超聲主板的無線發(fā)射單元通過wifi傳送到外接顯示設(shè)備上供用戶使用，按鍵部分提供常用的一些功能，本發(fā)明主要是把大型超聲微型化，把220V交流電源改變成12V鋰電池直流電源，把探頭、超聲主板、電池模塊、開關(guān)電源一體微型化。
【專利說明】
無線便攜式掌上超聲及數(shù)據(jù)處理方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及醫(yī)療輔助設(shè)備，也可以作為計生器具的一種，具體是無線便攜式掌上超聲及數(shù)據(jù)處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]超聲診斷主要應(yīng)用超聲的良好指向性和與光相似的反射、散射、衰減及多普勒效應(yīng)等物理特性，利用其不同的物理參數(shù)，使用不同類型的超聲診斷儀器，采用各種掃查方法，將超聲發(fā)射到人體內(nèi)，并在組織中傳播，當(dāng)正常組織或病理組織的聲阻抗有一定差異時，它們組成的界面就會發(fā)生反射和散射，再將此回聲信號接收，加以檢波等處理后，顯示為波形、曲線或圖像等。由于各種組織的界面形態(tài)、組織器官的運動狀況和對超聲的吸收程度等不同，其回聲有一定的共性和某些特性，結(jié)合生理、病理解剖知識與臨床醫(yī)學(xué)，觀察、分析、總結(jié)這些不同的規(guī)律，可對患病的部位、性質(zhì)或功能障礙程度作出概括性以至肯定性的判斷。
[0003]超聲診斷儀有各種檔次，先進的高檔儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，具有高性能、多功能、高分辨率和高清晰度等特點。但他們的基本構(gòu)件大多都分為發(fā)射、掃查、接收、信號處理和顯示等五個部分。從形態(tài)上則粗略分為兩大部件，即主機和探頭。目前，超聲根據(jù)臨床發(fā)展的要求已走向小型化、專科化。由于彩超具有幾十路發(fā)射接收、信號處理、波束合成的復(fù)雜過程，加上顯示器、探頭、電源，因而彩超比較大，一般只能有筆記本、手提便攜機，比推車彩超小得多，但還是不能實現(xiàn)隨身攜帶。目前還沒有一種真正微型化的，可以實現(xiàn)醫(yī)生隨身攜帶、掌上操作的微型便攜超聲。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明正是為了解決上述技術(shù)問題，提供一種可放置在口袋、手掌中，方便攜帶，可讓每一位有一定醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)的醫(yī)務(wù)人員簡單進行醫(yī)學(xué)影像診斷的無線便攜式掌上超聲，從而使醫(yī)生口袋里的聽診器變成現(xiàn)代化的微型便攜式超聲。
[0005]為了達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0006]無線便攜式掌上超聲，包括超聲主板、探頭、開關(guān)電源、電池模塊、按鍵模塊、接口、發(fā)射模塊、接收模塊、FPGA處理單元、無線發(fā)射單元、振元、匹配層、絕緣層，探頭由匹配層、振元、絕緣層組成，超聲主板與探頭之間通過FPC軟排線連接，超聲主板包括發(fā)射模塊、接收模塊、FPGA處理單元、無線發(fā)射單元，超聲主板下方通過開關(guān)電源與電池模塊連接，電池模塊一側(cè)通過接口提供電源充電接口和USB擴展接口，按鍵模塊設(shè)置在超聲主板外側(cè)并與超聲主板連接。
[0007]進一步地，所述開關(guān)電源3包括電源供電模塊，所述電源供電模塊包括電源芯片，與電源芯片連接的充電電路、正電壓提升電路、負電壓提升電路、±5V電壓電路、以及3.3V、1.2V、1.8V電壓電路。
[0008]進一步地，所述接收模塊與FPGA處理單元之間設(shè)有TGC電路。
[0009]進一步地，所述探頭通過高壓開關(guān)電路與發(fā)射模塊連接。
[0010]進一步地，所述電池模塊優(yōu)選鋰離子電池。
[0011 ]進一步地，所述探頭選用凸陣、線陣中的一種。
[0012]進一步地，所述按鍵模塊至少包含開機、復(fù)位、凍結(jié)、聲功率調(diào)節(jié)、增益調(diào)節(jié)。
[0013]本發(fā)明還提供一種根據(jù)上述的無線便攜式掌上超聲的數(shù)據(jù)處理方法，包括以下步驟，
[0014]S1、超聲主板通過發(fā)射模塊向探頭發(fā)射超聲信號，超聲信號經(jīng)由探頭接收并傳輸至超聲主板的接收模塊；
[0015]S2、通過超聲主板中的FPGA處理單元進行超聲圖像處理；
[0016]S3、處理的圖像信息通過超聲主板的無線發(fā)射單元通過wifi傳送到外接顯示設(shè)備上，通過超聲軟件使超聲線數(shù)據(jù)解析形成超聲圖像。
[0017]進一步地，所述超聲軟件具體的處理流程為，
[0018]步驟S31、顯示設(shè)備初始化連接到超聲主板所標(biāo)識的無線網(wǎng)絡(luò)；
[0019]步驟S32、顯示設(shè)備和超聲主板之間建立UDP連接；
[0020]步驟S33、顯示設(shè)備發(fā)送使能控制數(shù)據(jù)至超聲主板中進行掃查工作；
[0021]步驟S34、超聲主板通過步驟S32中建立的UDP連接發(fā)送成像數(shù)據(jù)，顯示設(shè)備根據(jù)所得到的整幅成像數(shù)據(jù)進行DSC處理，處理后進行顯示；
[0022]步驟S35、在掃查過程中，控制數(shù)據(jù)通過UDP連接下發(fā)，步驟S33和步驟S34交互式地反復(fù)；
[0023]步驟S36、掃查結(jié)束時，顯示設(shè)備發(fā)送停止信號給超聲主板，軟硬件停止工作。
[0024]本發(fā)明所述超聲主板通過發(fā)射模塊向探頭發(fā)射超聲信號，超聲信號經(jīng)由探頭接收并傳輸至超聲主板的接收模塊，然后通過超聲主板中的FPGA處理單元進行超聲圖像處理，處理的圖像信息通過超聲主板的無線發(fā)射單元通過wifi傳送到外接顯示設(shè)備上供用戶使用，按鍵部分提供常用的一些功能，至少包括開機、復(fù)位、凍結(jié)、聲功率調(diào)節(jié)、增益調(diào)節(jié)等。接口提供12V電源充電接口和USB擴展接口，可以從市電上取電，并通過適配器輸入12V給電池模塊充電，電池模塊可以為開關(guān)電源提供供電電壓，同時，開關(guān)電源為超聲主板及整個系統(tǒng)提供所需的各等級電壓。
[0025]本發(fā)明的優(yōu)點在于，把大型超聲微型化，把220V交流電源改變成12V鋰電池直流電源，把探頭、超聲主板、電池模塊、開關(guān)電源一體微型化，變成掌上微型超聲，使之可放置在口袋、手掌中，方便攜帶，使醫(yī)生口袋里的聽診器變成現(xiàn)代成像的微型掌上超聲。從而讓每一位醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)的醫(yī)務(wù)人員簡單使用并進行醫(yī)學(xué)影像診斷。
【附圖說明】
[0026]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0027]圖1是本發(fā)明所述無線便攜式掌上超聲的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖2是本發(fā)明所述無線便攜式掌上超聲的原理框圖。
[0029]圖3是本發(fā)明所述無線便攜式掌上超聲的電路圖連接框圖。
[0030]圖4-1是本發(fā)明中開關(guān)電源內(nèi)±5V電壓電路的電路圖。
[0031 ]圖4-2是本發(fā)明中開關(guān)電源內(nèi)3.3V、1.2V、1.8V電壓電路的電路圖。
[0032]圖4-3是本發(fā)明中開關(guān)電源內(nèi)正電壓提升電路的電路圖。
[0033]圖4-4是本發(fā)明中開關(guān)電源內(nèi)負電壓提升電路的電路圖。
[0034]圖4-5是本發(fā)明中開關(guān)電源內(nèi)電源芯片的電路圖。
[0035]圖4-6是本發(fā)明中開關(guān)電源內(nèi)充電電路的電路圖。
[0036]圖5是本發(fā)明所述無線便攜式掌上超聲中TGC電路的電路圖。
[0037]圖6是本發(fā)明所述無線便攜式掌上超聲中發(fā)射模塊的電路圖。
[0038]圖7是本發(fā)明所述無線便攜式掌上超聲中接收模塊的電路圖。
[0039]圖8是本發(fā)明所述無線便攜式掌上超聲中FPGA處理單元的電路圖。
[0040]附圖標(biāo)記說明:I一超聲主板，2—探頭，3—開關(guān)電源，4一電池模塊，5—按鍵模塊，6—接口，7—發(fā)射模塊，8—接收模塊，9一FPGA處理單元，10—無線發(fā)射單元，11 一振元，12—匹配層，13—絕緣層，14-TGC電路，15-時鐘分配電路，16-高壓開關(guān)電路。
【具體實施方式】
[0041]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對本發(fā)明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。
[0042]參閱圖1-圖3所示，本發(fā)明提供無線便攜式掌上超聲，包括超聲主板1、探頭2、開關(guān)電源3、電池模塊4、按鍵模塊5、接口 6、發(fā)射模塊7、接收模塊8、FPGA處理單元9、無線發(fā)射單元10、振元11、匹配層12、絕緣層13，其特征在于探頭2由匹配層12、振元11、絕緣層13組成，超聲主板I與探頭2之間通過FPC軟排線連接，超聲主板I包括發(fā)射模塊7、接收模塊8、FPGA處理單元9、無線發(fā)射單元10組成，超聲主板I下方通過開關(guān)電源3與電池模塊4連接，電池模塊
4一側(cè)通過接口 6提供電源充電接口 6和USB擴展接口 6，按鍵模塊5設(shè)置在超聲主板I外側(cè)并與超聲主板I連接。電池模塊4優(yōu)選鋰離子電池。探頭2選用凸陣、線陣中的一種。按鍵模塊5至少包含開機、復(fù)位、凍結(jié)、聲功率調(diào)節(jié)、增益調(diào)節(jié)。無線發(fā)射單元10可將超聲線數(shù)據(jù)通過wifi無線發(fā)射到手機、平板、電腦上，并通過相應(yīng)操作系統(tǒng)的QT超聲軟件，使超聲線數(shù)據(jù)解析形成超聲圖像進行醫(yī)學(xué)診斷。
[0043]所述開關(guān)電源3包括電源供電模塊，該電源供電模塊提供±5V、3.3V、1.2V、1.8V、12V、±70V、±90V這些電壓輸出。
[0044]具體的，所述電源供電模塊包括電源芯片(如圖4-5所示)，與電源芯片連接的充電電路、正電壓提升電路、負電壓提升電路、±5￥電壓電路、以及3.3￥、1.2￥、1.8￥電壓電路。
[0045]所述充電電路如圖4-6所示，用于對電源芯片進行充電，所述正電壓提升電路如圖
4-3所示，用于提供12V、70V、90V電壓，所述負電壓提升電路如圖4-4所示，用于提供-70V、-90V電壓;所述±5V電壓電路如圖4-1所示，主要采用型號為MP2359降壓轉(zhuǎn)換器，以及型號為TPS60400的電壓反向器，用于提供± 5V電壓;所述3.3V、1.2V、1.8V電壓電路如圖4_2所示，采用型號為TPS65261-1的降壓轉(zhuǎn)換器，用于分別提供3.3V、1.2V、1.8V電壓。
[0046]參閱圖2和圖5所示，所述接收模塊8與FPGA處理單元9之間設(shè)有TGC電路14。所述探頭11通過高壓開關(guān)電路16與發(fā)射模塊7連接。FPGA處理單元9還連接有時鐘分配電路15。
[0047]圖6為發(fā)射模塊7的電路圖，圖7為接收模塊8的電路圖。圖8為FPGA處理單元9的電路圖，其主要進行超聲圖像處理。
[0048]本發(fā)明在使用時，超聲主板I通過發(fā)射模塊7向探頭2發(fā)射超聲信號，超聲信號經(jīng)由探頭2接收并傳輸至超聲主板I的接收模塊8，然后通過超聲主板I中的FPGA處理單元9進行超聲圖像處理，處理的圖像信息通過超聲主板I的無線發(fā)射單元10通過wifi傳送到外接顯示設(shè)備上，通過超聲軟件使超聲線數(shù)據(jù)解析形成超聲圖像，供用戶使用。
[0049]超聲軟件的主要處理流程包括:
[0050]時序1、顯示設(shè)備初始化連接到超聲主板所標(biāo)識的無線網(wǎng)絡(luò)E20-WIFI;
[0051 ] 時序2、顯示設(shè)備和超聲主板之間建立UDP連接；
[0052]時序3、顯示設(shè)備發(fā)送使能控制數(shù)據(jù)至超聲主板中進行掃查工作；
[0053]時序4、超聲主板通過步驟S32中建立的UDP連接發(fā)送成像數(shù)據(jù)(256*512字節(jié))，顯示設(shè)備根據(jù)所得到的整幅成像數(shù)據(jù)進行DSC處理，處理后進行顯示；
[0054]時序5、在掃查過程中，控制數(shù)據(jù)(32字節(jié))通過UDP連接下發(fā)，時序3和時序4交互式地反復(fù)；
[0055]時序6、掃查結(jié)束時，顯示設(shè)備發(fā)送停止信號給超聲主板，軟硬件停止工作。
[0056]本發(fā)明中采用UDP報文的形式進行數(shù)據(jù)傳送，雖然UDP的可靠性交叉，但是由于UDP具有不屬于連接型協(xié)議的特性，因而具有資源消耗小，處理速度快的優(yōu)點，所以通常音頻、視頻和普通數(shù)據(jù)在傳送時使用UDP較多，而本發(fā)明中的超聲圖像數(shù)據(jù)也采用UDP傳送，因為即使偶爾丟失一兩個數(shù)據(jù)包，也不會對接收結(jié)果產(chǎn)生太大影響。
[0057]按鍵部分提供常用的一些功能，至少包括開機、復(fù)位、凍結(jié)、聲功率調(diào)節(jié)、增益調(diào)節(jié)等。接口6提供12V電源充電接口6和USB擴展接口6，可以從市電上取電，并通過適配器輸入12V給電池模塊4充電，電池模塊4可以為開關(guān)電源3提供供電電壓，同時，開關(guān)電源3為超聲主板I及整個系統(tǒng)提供所需的各等級電壓。
[0058]本發(fā)明主要在把大型超聲微型化，把220V交流電源改變成12V鋰電池直流電源，把探頭2、超聲主板1、電池模塊4、開關(guān)電源3—體微型化，變成掌上微型超聲，使之可放置在口袋、手掌中，方便攜帶，使醫(yī)生口袋里的聽診器變成現(xiàn)代成像的微型掌上超聲。從而讓每一位醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)的醫(yī)務(wù)人員簡單使用并進行醫(yī)學(xué)影像診斷。
[0059]雖然結(jié)合附圖描述了本發(fā)明的實施方式，但是專利所有者可以在所附權(quán)利要求的范圍之內(nèi)做出各種變形或修改，只要不超過本發(fā)明的權(quán)利要求所描述的保護范圍，都應(yīng)當(dāng)在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.無線便攜式掌上超聲，包括超聲主板、探頭、開關(guān)電源、電池模塊、按鍵模塊、接口、發(fā)射模塊、接收模塊、FPGA處理單元、無線發(fā)射單元、振元、匹配層、絕緣層，其特征在于:探頭由匹配層、振元、絕緣層組成，超聲主板與探頭之間通過FPC軟排線連接，超聲主板包括發(fā)射模塊、接收模塊、FPGA處理單元、無線發(fā)射單元，超聲主板下方通過開關(guān)電源與電池模塊連接，電池模塊一側(cè)通過接口提供電源充電接口和USB擴展接口，按鍵模塊設(shè)置在超聲主板外側(cè)并與超聲主板連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線便攜式掌上超聲，其特征在于:所述開關(guān)電源3包括電源供電模塊，所述電源供電模塊包括電源芯片，與電源芯片連接的充電電路、正電壓提升電路、負電壓提升電路、±5￥電壓電路、以及3.3￥、1.2￥、1.8￥電壓電路。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線便攜式掌上超聲，其特征在于:所述接收模塊與FPGA處理單元之間設(shè)有TGC電路。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線便攜式掌上超聲，其特征在于:所述探頭通過高壓開關(guān)電路與發(fā)射模塊連接。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線便攜式掌上超聲，其特征在于:所述電池模塊優(yōu)選鋰離子電池。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線便攜式掌上超聲，其特征在于:所述探頭選用凸陣、線陣中的一種。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線便攜式掌上超聲，其特征在于:所述按鍵模塊至少包含開機、復(fù)位、凍結(jié)、聲功率調(diào)節(jié)、增益調(diào)節(jié)。8.—種根據(jù)權(quán)利要求1-7任意一項所述的無線便攜式掌上超聲的數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于:包括以下步驟， 51、超聲主板通過發(fā)射模塊向探頭發(fā)射超聲信號，超聲信號經(jīng)由探頭接收并傳輸至超聲主板的接收模塊； 52、通過超聲主板中的FPGA處理單元進行超聲圖像處理； 53、處理的圖像信息通過超聲主板的無線發(fā)射單元通過wifi傳送到外接顯示設(shè)備上，通過超聲軟件使超聲線數(shù)據(jù)解析形成超聲圖像。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于:所述超聲軟件具體的處理流程為， 步驟S31、顯示設(shè)備初始化連接到超聲主板所標(biāo)識的無線網(wǎng)絡(luò)； 步驟S32、顯示設(shè)備和超聲主板之間建立UDP連接； 步驟S33、顯示設(shè)備發(fā)送使能控制數(shù)據(jù)至超聲主板中進行掃查工作； 步驟S34、超聲主板通過步驟S32中建立的UDP連接發(fā)送成像數(shù)據(jù)，顯示設(shè)備根據(jù)所得到的整幅成像數(shù)據(jù)進行DSC處理，處理后進行顯示； 步驟S35、在掃查過程中，控制數(shù)據(jù)通過UDP連接下發(fā)，步驟S33和步驟S34交互式地反復(fù)； 步驟S36、掃查結(jié)束時，顯示設(shè)備發(fā)送停止信號給超聲主板，軟硬件停止工作。
【文檔編號】A61B8/00GK106073825SQ201610402298
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月9日
【發(fā)明人】高興斌, 陳剛, 周正幫, 吳麗麗
【申請人】湖南潤澤醫(yī)療影像科技有限公司