具有識別功能的超聲探頭和超聲治療裝置的製作方法
2023-09-20 20:42:15 2
專利名稱：具有識別功能的超聲探頭和超聲治療裝置的製作方法
技術領域：
[0001]本實用新型涉及ー種超聲治療儀上的超聲探頭結構和超聲治療設備，更具體地說是指ー種具有識別功能的超聲探頭和超聲治療裝置。
背景技術：
超聲技術在醫療方面的獨特療效已得到醫學界的普遍認可，井越來越被臨床重視和採用。國內外醫學專家在利用超聲技術治療肢體運動康複方面積累了豐富的經驗，我國在輔助治療心腦血管疾病、高脂血症以及中風康復等領域也取得了一定進展。超聲波治療以療效獨特，長期治療無毒副作用的安全特性見長，其體外無創的物理治療手段比較適合在社區、醫院運用。超聲治療設備在使用過程中，需要更換不同功率的超聲探頭(即更換不同功率的超聲波發生器)。現有技術中的超聲治療裝置具有以下特點I.採用的是人工調節的方式，即更換了不同功率的探頭，操作人員需要根據超聲探頭的功率大小而調節主機的功率，使得操作起來很不方便；2.現有技術中的超聲探頭不能自動檢測溫度，並且不能實現故障的在線自動檢測。3.現有技術中的超聲治療裝置採用的是簡單的功率放大電路，無法實現對超聲探頭的功率、佔空比和脈衝個數的精確控制4.現有技術中的超聲治療裝置的功率損耗大。基於上述現有技術的缺陷，本發明人創造性地開發出ー種具有識別功能的超聲探頭和超聲治療裝置。
實用新型內容本實用新型的目的在於克服現有技術的缺陷，提供ー種具有識別功能的超聲探頭和超聲治療裝置。為實現上述目的，本實用新型採用以下技術方案具有識別功能的超聲探頭，包括探頭本體和設於探頭本體內的超聲波發生器；其特徵在於所述的探頭本體內還設有一個與超聲波發生器串聯連接的單總線存儲器，所述的單總線存儲器內設有探頭識別碼。其進ー步技術方案為還包括設於探頭本體內的溫度傳感器，所述的超聲波發生器、單總線存儲器和溫度傳感器均與主機連接。其進ー步技術方案為所述的單總線存儲器為DS2431晶片；所述的溫度傳感器為NTC熱敏電阻。超聲治療裝置，包括超聲治療主機，及至少ー個與超聲治療主機聯接的超聲探頭，其特徵在於所述超聲探頭為權利要求I至3任一項所述的具有識別功能的超聲探頭；所述的超聲治療主機包括微控制器、與微控制器連接的FPGA器件，及與FPGA器件連接的放大電路，所述的放大電路與前述的超聲探頭電性連接。其進ー步技術方案為還包括與FPGA器件連接的顯示驅動電路、與顯示驅動電路連接的顯示屏、與微控制器 連接的控制按鈕，及用於連接溫度傳感器與FPGA器件、微控制器之間的溫度處理電路。其進ー步技術方案為還包括與FPGA器件連接的第一存儲器，與微控制器連接的第二存儲器，還包括與FPGA器件連接的內存晶片、與微控制器連接的通訊轉換模塊。其進ー步技術方案為所述的放大電路包括與FPGA器件連接的驅動隔離晶片、與驅動隔離晶片連接的至少ー個驅動晶片、與驅動晶片連接的MOS管電路；所述的溫度處理電路包括與FPGA器件連接的溫度檢測隔離晶片、至少ー個與溫度檢測隔離晶片連接的比較器，及與溫度傳感器連接的模擬開關晶片；所述比較器的輸入端與溫度傳感器連接。其進ー步技術方案為所述的FPGA器件還連接有調試埠和程序燒錄接ロ，所述FPGA器件為EP3C5F256C8型晶片；所述的微控制器為STC12LE5A60S2型晶片；所述的內存晶片為61LV2568型晶片；所述的第一存儲器、第二存儲器均為25P40型晶片。其進ー步技術方案為所述的顯示驅動電路包括THC63LVDM83R型晶片；所述的驅動隔離晶片為MC74VHC245DT型晶片；驅動晶片為UCC37323型晶片；所述的通訊轉換模塊為MAX232D型晶片。其進ー步技術方案為所述的溫度檢測隔離晶片為MC74VHC245DT型晶片；所述的比較器為LM358型晶片。本實用新型與現有技術相比的有益效果是本實用新型能利用微控制器和FPGA器件，產生激勵信號可精確控制超聲探頭的頻率、佔空比、脈衝個數等參數；微控制器利用超聲探頭上的單總線存儲器存有的識別碼，使之具有探頭自動識別的功能，能自動匹配探頭髮射參數，使探頭工作在最佳諧振頻率點提升發射效率；微控制器能檢測探頭的溫度實現在線故障自動檢測；在驅動電路中採用D類放大器，比現有的同類型超聲治療儀功耗降低 40%。
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進ー步描述。
圖I為本實用新型超聲治療裝置具體實施例的電路方框圖；圖2為圖I所示實施例的電路原理圖ー(FPGA器件的主要部分)；圖3為圖I所不實施例的電路原理圖ニ(FPGA器件的一部分和內存晶片部分);圖4為圖I所示實施例的電路原理圖三(探頭、放大電路和微控制器部分)；圖5為圖I所示實施例的電路原理圖四(顯示驅動電路等部分)；圖6為圖I所示實施例的控制流程圖。附圖標記說明I 超聲探頭11 超聲波發生器12 單總線存儲器13 溫度傳感器2 主機21 微控制器211第二存儲器212通訊轉換模塊22 FPGA 器件[0035]221第一存儲器222內存晶片23放大電路231驅動隔離晶片232驅動晶片233MOS管電路24顯示驅動電路25顯示屏26控制按鈕27溫度處理電路271溫度檢測隔離晶片272比較器273模擬開關晶片
具體實施方式
為了更充分理解本實用新型的技術內容，下面結合具體實施例對本實用新型的技術方案進ー步介紹和說明，但不局限於此。如圖I至圖5所示，本實用新型具有識別功能的超聲探頭1，包括探頭本體和設於探頭本體內的超聲波發生器11;探頭本體內還設有一個與超聲波發生器11串聯連接的單總線存儲器12，單總線存儲器12內設有探頭識別碼。還包括設於探頭本體內的溫度傳感器13，超聲波發生器11、單總線存儲器12和溫度傳感器13均與主機2連接。其中，單總線存儲器12為DS2431晶片；溫度傳感器13為NTC熱敏電阻。本實用新型超聲治療裝置，包括超聲治療主機2，及四個與超聲治療主機2聯接的超聲探頭I (圖I中只示出ー個)，超聲探頭I為前述的具有識別功能的超聲探頭；超聲治療主機2包括微控制器21、與微控制器21連接的FPGA器件22，及與FPGA器件22連接的放大電路23，放大電路23與前述超聲探頭I中的超聲波發生器11電性連接。還包括與FPGA器件22連接的顯示驅動電路24、與顯示驅動電路24連接的顯示屏25、與微控制器21連接的控制按鈕26，及用於連接溫度傳感器13與FPGA器件22、微控制器21之間的溫度處理電路27。還包括與FPGA器件22連接的第一存儲器221，與微控制器21連接的第二存儲器211，還包括與FPGA器件22連接的內存晶片222、與微控制器21連接的通訊轉換模塊212。放大電路23包括與FPGA器件22連接的驅動隔離晶片231、與驅動隔離晶片231連接的四個驅動晶片232(圖I中只示出ー個)、與驅動晶片232連接的MOS管電路233(圖I中只示出ー個);溫度處理電路27包括與FPGA器件22連接的溫度檢測隔離晶片271、四個與溫度檢測隔離晶片271連接的比較器272 (圖I中只示出ー個)，及與溫度傳感器13連接的模擬開關晶片273 ;比較器272的一個輸入端與溫度傳感器13連接。在本實施例中，如圖2至圖5所示，其中的FPGA器件(即圖中的U18A-U18J，同一個晶片分成多個方塊圖來表示)為EP3C5F256C8型晶片，還連接有調試端ロ(即圖中的P2端ロ )和程序燒錄接ロ(即圖中的P3端ロ)，微控制器(即中的Ull)為STC12LE5A60S2型晶片；內存晶片(即圖中的U7A、U7B)採用ニ個61LV2568型晶片；第一存儲器(即圖中的U19)、第二存儲器(即圖中的U8)均為25P40型晶片；顯示驅動電路(即圖中的U4)包 括THC63LVDM83R型晶片；驅動隔離晶片(即圖中的U2)為MC74VHC245DT型晶片；驅動晶片(即圖中的U1、U3、U5、U6)為UCC37323型晶片；通訊轉換模塊(即圖中的U13)為MAX232D型晶片；溫度檢測隔離晶片(即圖中的U7)為MC74VHC245DT型晶片；比較器為LM358型晶片。電路圖中各端ロ的說明J1為顯示驅動電路與顯示屏的插座接ロ ；P1為微控制器的燒錄端ロ(用於寫入程序代碼)；P2為FPGA器件的調試端ロ(用於調試機器)；P3為FPGA器件的燒錄端ロ(用於寫入程序代碼)。各大部件和模塊的功能控制按鈕輸入超聲工作時間、發射功率等參數；微控制器(即MCU):接收控制按鍵指令；開機讀取探頭識別碼識別超聲探頭類型，根據接收的信息指令控制FPGA器件產生對應的超聲發射激勵信號。FPGA器件根據MCU的指令產生超聲發射激勵信號；在超聲探頭髮射過程中實時檢測探頭工作溫度，根據溫升變化判斷超聲波發射迴路是否工作正常實現故障檢測，當探頭與人體接觸不良出現異常溫升FPGA器件停止激勵信號輸出實現過溫保護；產生顯示信 號，由顯示驅動電路驅動顯示屏顯示超聲治療參數。放大電路(即D類放大器)將FPGA器件產生的發射激勵信號進行功率放大，驅動探頭輸出超聲波。顯示驅動電路產生VGA和LVDS信號驅動顯示屏顯示超聲治療參數。溫度處理電路採集探頭溫度信號，將其轉換為電平信號輸出至FPGA器件完成故障檢測和過溫保護。單總線存儲器(即探頭識別電路，其內置有識別碼)採用單總線I-Wire存儲器件，開機自動讀取識別碼識別探頭，MCU自動完成發射參數與探頭的匹配。內存晶片存儲FPGA器件的處理數據。第一存儲器存儲FPGA器件的配置和參數等信息。第二存儲器存儲MCU的配置和參數等信息。於其它實施例中，上述各部件也可以選用其它型號的同類晶片。綜上所述，本實用新型能利用微控制器和FPGA器件，產生激勵信號可精確控制超聲探頭的頻率、佔空比、脈衝個數等參數；微控制器利用超聲探頭上的單總線存儲器存有的識別碼，使之具有探頭自動識別的功能的功能，能自動匹配探頭髮射參數，使探頭工作在最佳諧振頻率點提升發射效率；微控制器能檢測探頭的溫度實現在線故障自動檢測；在驅動電路中採用D類放大器，比現有的同類型超聲治療儀功耗降低40%。上述僅以實施例來進ー步說明本實用新型的技術內容，以便於讀者更容易理解，但不代表本實用新型的實施方式僅限於此，任何依本實用新型所做的技術延伸或再創造，均受本實用新型的保護。本實用新型的保護範圍以權利要求書為準。
權利要求1.具有識別功能的超聲探頭，包括探頭本體和設於探頭本體內的超聲波發生器；其特徵在於所述的探頭本體內還設有一個與超聲波發生器串聯連接的單總線存儲器，所述的單總線存儲器內設有探頭識別碼。
2.根據權利要求I所述的具有識別功能的超聲探頭，其特徵在於還包括設於探頭本體內的溫度傳感器，所述的超聲波發生器、單總線存儲器和溫度傳感器均與主機連接。
3.根據權利要求2所述的具有識別功能的超聲探頭，其特徵在於所述的單總線存儲器為DS2431晶片；所述的溫度傳感器為NTC熱敏電阻。
4.超聲治療裝置，包括超聲治療主機，及至少ー個與超聲治療主機聯接的超聲探頭，其特徵在於所述超聲探頭為權利要求I至3任一項所述的具有識別功能的超聲探頭；所述的超聲治療主機包括微控制器、與微控制器連接的FPGA器件，及與FPGA器件連接的放大電路，所述的放大電路與前述的超聲探頭電性連接。
5.根據權利要求4所述的超聲治療裝置，其特徵在於還包括與FPGA器件連接的顯示驅動電路、與顯示驅動電路連接的顯示屏、與微控制器連接的控制按鈕，及用於連接溫度傳感器與FPGA器件、微控制器之間的溫度處理電路。
6.根據權利要求5所述的超聲治療裝置，其特徵在於還包括與FPGA器件連接的第一存儲器，與微控制器連接的第二存儲器，還包括與FPGA器件連接的內存晶片、與微控制器連接的通訊轉換模塊。
7.根據權利要求6所述的超聲治療裝置，其特徵在於所述的放大電路包括與FPGA器件連接的驅動隔離晶片、與驅動隔離晶片連接的至少ー個驅動晶片、與驅動晶片連接的MOS管電路；所述的溫度處理電路包括與FPGA器件連接的溫度檢測隔離晶片、至少ー個與溫度檢測隔離晶片連接的比較器，及與溫度傳感器連接的模擬開關晶片；所述比較器的輸入端與溫度傳感器連接。
8.根據權利要求7所述的超聲治療裝置，其特徵在於所述的FPGA器件還連接有調試埠和程序燒錄接ロ，所述FPGA器件為EP3C5F256C8型晶片；所述的微控制器為STC12LE5A60S2型晶片；所述的內存晶片為61LV2568型晶片；所述的第一存儲器、第二存儲器均為25P40型晶片。
9.根據權利要求8所述的超聲治療裝置，其特徵在於所述的顯示驅動電路包括THC63LVDM83R型晶片；所述的驅動隔離晶片為MC74VHC245DT型晶片；驅動晶片為UCC37323型晶片；所述的通訊轉換模塊為MAX232D型晶片。
10.根據權利要求9所述的超聲治療裝置，其特徵在於所述的溫度檢測隔離晶片為MC74VHC245DT型晶片；所述的比較器為LM358型晶片。
專利摘要本實用新型公開了具有識別功能的超聲探頭和超聲治療裝置。具有識別功能的超聲探頭包括探頭本體和設於探頭本體內的超聲波發生器；探頭本體內還設有一個與超聲波發生器串聯連接的單總線存儲器，單總線存儲器內設有探頭識別碼。本實用新型能利用微控制器和FPGA器件，產生激勵信號可精確控制超聲探頭的頻率、佔空比、脈衝個數等參數；微控制器利用超聲探頭上的單總線存儲器存有的識別碼，使之具有探頭自動識別的功能，能自動匹配探頭髮射參數，使探頭工作在最佳諧振頻率點提升發射效率；微控制器能檢測探頭的溫度實現在線故障自動檢測；在驅動電路中採用D類放大器，比現有的同類型超聲治療儀功耗降低40％。
文檔編號A61N7/00GK202355709SQ20112042064
公開日2012年8月1日 申請日期2011年10月28日 優先權日2011年10月28日
發明者全宏嶽, 李元強, 毛志林, 白寧 申請人:深圳市威爾德醫療電子有限公司