一種雙模式超聲主機(jī)及應(yīng)用于該超聲主機(jī)上的超聲探頭的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種雙模式超聲主機(jī)，屬于電子醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域，可以支持在CW模式和PW模式兩種模式下工作，包括發(fā)射模塊、接收模塊、控制模塊、判斷模塊。本發(fā)明在現(xiàn)有的脈沖波模式超聲主機(jī)中增加了連續(xù)波模式，連續(xù)波模式發(fā)射數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)是同時的，能夠不間斷的檢測信號，從而減少信號的丟失。通過實現(xiàn)一種雙模式的超聲主機(jī)可以用來檢測人體的心臟等部位，解決了目前探頭模式少，功能不全的問題。
【專利說明】一種雙模式超聲主機(jī)及應(yīng)用于該超聲主機(jī)上的超聲探頭

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及醫(yī)療器械【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種雙模式超聲主機(jī)以及應(yīng)用于該超聲主機(jī)上的超聲探頭。

【背景技術(shù)】
[0002]目前電子醫(yī)療設(shè)備中，超聲探測主機(jī)是臨床經(jīng)常需要用到的醫(yī)療設(shè)備，其中超聲探頭也是比較常用的一種配件，探頭的種類有很多種，一般有大凸探頭，線陣探頭，微凸探頭，相控陣探頭，腔內(nèi)探頭，血氧探頭，容積探頭，胎監(jiān)探頭，心電探頭等種類，這些不同的探頭有著不同的功能，可以檢查人體不同的部位或者臟器。
現(xiàn)在醫(yī)護(hù)人員對超聲的功能需求要求越來越高，不僅要求能更快更準(zhǔn)的檢測人體的不良癥狀，還要求超聲探頭能夠適應(yīng)檢測越來越廣的人體部位。但是目前超聲設(shè)備中，探測模式是單一的，不能夠切換。導(dǎo)致人體有一些部位通過超聲是不能檢測或者是檢測不夠準(zhǔn)確，特別是超聲目前探頭檢測人體顱內(nèi)的血管效果不是很好，同時人體有些肋骨的間隙過小，超聲探頭對肋骨內(nèi)的器件和組織檢測不是很方便。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為克服上述缺陷，本發(fā)明的目的即在于提供一種可以根據(jù)不同要求自由選擇調(diào)整工作模式的超聲主機(jī)。
一種雙模式超聲主機(jī)，該超聲主機(jī)可外接超聲探頭，包括發(fā)射模塊、接收模塊、控制模塊、判斷模塊；
所述判斷模塊用于判斷輸入的控制指令為連續(xù)波指令還是脈沖波指令，并將判斷結(jié)果發(fā)送至控制模塊；
所述控制模塊內(nèi)設(shè)脈沖波和連續(xù)波的波形數(shù)據(jù)，所述控制模塊根據(jù)判斷模塊發(fā)送的判斷結(jié)果調(diào)取對應(yīng)的波形數(shù)據(jù)發(fā)送至發(fā)射模塊；
所述發(fā)射模塊接收對應(yīng)的波形數(shù)據(jù)并將波形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的激勵電壓發(fā)送至超聲探頭;
所述接收模塊接收來自探頭采集的回波信號，處理得到數(shù)字信號并將數(shù)字信號輸出。作為一種改進(jìn)，所述雙模式超聲主機(jī)還包括指令輸入模塊，所述指令輸入模塊用于輸入控制指令，所述控制指令包括連續(xù)波控制指令和脈沖波控制指令。
進(jìn)一步的，所述雙模式超聲主機(jī)還包括顯示模塊，所述顯示模塊接收來自接收模塊的數(shù)字信號并進(jìn)行顯示。
再者，所述發(fā)射模塊包括驅(qū)動芯片和發(fā)射芯片；
所述驅(qū)動芯片，接收控制模塊發(fā)射的控制信號并進(jìn)行緩沖處理，提供大電流和高電壓給發(fā)射芯片；
所述發(fā)射芯片，發(fā)射連續(xù)波激勵電壓或脈沖波激勵電壓給超聲探頭。
進(jìn)一步的，所述發(fā)射芯片發(fā)射連續(xù)波激勵電壓時采用的是五電平；所述發(fā)射芯片發(fā)射脈沖波激勵電壓時采用的是三電平。
進(jìn)一步的，所述接收模塊包括:
信號解調(diào)單元，用于對接收信號先進(jìn)行波束合成，通過I/Q解調(diào)轉(zhuǎn)換為基帶信號； 信號放大單元，將信號的幅值放大到需要的幅度，便于后級信號的采集；
信號采集單元，用于將采集到的差分信號轉(zhuǎn)換為單端信號，并將信號通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為模擬信號，再將模擬信號轉(zhuǎn)為為數(shù)字信號，然后傳輸給顯示模塊進(jìn)行顯示。
作為一種改進(jìn)，所述超聲探頭采用的是單陣元探頭；所述解調(diào)單元具體采用的是單信號多通道解調(diào)。
進(jìn)一步的，所述解調(diào)單元接收單陣元探頭采集的回波信號，經(jīng)第一電感、第一電容后輸入差分放大器的正相輸入端，差分放大器的反相輸入端通過第二電容連接到地，差分放大器的正相輸出端通過第一電阻后連接到信號解調(diào)器的正相輸入信號端口，差分放大器的反相輸出端通過第二電阻后連接到解調(diào)器的反相輸入信號端口，所述解調(diào)器的解調(diào)頻率的輸入端口通過第三電容、第二電阻連接晶振，所述解調(diào)器信號輸出端口將處理后的信號發(fā)給下一級信號放大單元。
一種應(yīng)用于雙模式超聲主機(jī)上的雙模式超聲探頭，所述超聲探頭包括激勵電壓接收模塊、回波信號發(fā)射模塊、發(fā)射晶片和接收晶片；
所述發(fā)射晶片接收連續(xù)波激勵電壓，發(fā)射連續(xù)超聲探測波；
所述接收晶片接收脈沖波激勵電壓，發(fā)射脈沖超聲探測波；所述接收晶片還用于接收連續(xù)超聲探測波回波和脈沖探測波回波；
所述激勵電壓接收模塊用于接收超聲主機(jī)發(fā)送的激勵電壓，并將連續(xù)波激勵電壓傳輸至發(fā)射晶片，將脈沖波激勵電壓傳輸至接收晶片；
所述回波信號發(fā)射模塊用于接納接收晶片的連續(xù)超聲探測波和脈沖超聲探測波回波信號，并將上述回波信號發(fā)送至所述超聲主機(jī)。
進(jìn)一步的，所述發(fā)射晶片工作中心頻率為2MHz。
本發(fā)明在現(xiàn)有的脈沖波模式超聲主機(jī)中增加了連續(xù)波模式，連續(xù)波模式發(fā)射數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)是同時的，能夠不間斷的檢測信號，從而減少信號的丟失。通過實現(xiàn)一種探頭的雙模式可以用來檢測人體的心臟等部位，解決了目前超聲主機(jī)模式少，功能不全的問題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0004]為了易于說明，本發(fā)明由下述的較佳實施例及附圖作詳細(xì)描述。
圖1為本發(fā)明一種雙模式超聲主機(jī)的系統(tǒng)框圖；
圖2為本發(fā)明一種雙模式超聲主機(jī)的另一種系統(tǒng)框圖；
圖3為本發(fā)明一種雙模式超聲主機(jī)發(fā)射模塊原理圖；
圖4為本發(fā)明一種雙模式超聲主機(jī)接收模塊電路原理圖。

【具體實施方式】
[0005]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。 本發(fā)明提供一種雙模式超聲主機(jī)，這種主機(jī)可以工作在連續(xù)波模式(即CW模式，英文全稱Continuous Wave),也可以選擇工作在脈沖波模式(即PW模式，英文全稱PulseWave)ο
請參閱圖1，一種雙模式超聲系統(tǒng)，主要由探頭I,超聲主機(jī)2組成。
一種雙模式超聲主機(jī)，該超聲主機(jī)可外接超聲探頭1，包括發(fā)射模塊21、接收模塊22、控制模塊23、判斷模塊24;
所述判斷模塊24用于判斷輸入的控制指令為連續(xù)波指令還是脈沖波指令，并將判斷結(jié)果發(fā)送至控制模塊23 ；
所述控制模塊23內(nèi)設(shè)脈沖波和連續(xù)波的波形數(shù)據(jù)，所述控制模塊23根據(jù)判斷模塊24發(fā)送的判斷結(jié)果調(diào)取對應(yīng)的波形數(shù)據(jù)發(fā)送至發(fā)射模塊21 ；
所述發(fā)射模塊21接收對應(yīng)的波形數(shù)據(jù)并將波形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的激勵電壓發(fā)送至超聲探頭I ;
所述接收模塊22接收來自探頭采集的回波信號，處理得到數(shù)字信號并將數(shù)字信號輸出。
請參閱圖2，所述雙模式超聲主機(jī)還包括指令輸入模塊25和顯示模塊26，所述指令輸入模塊25用于輸入控制指令，所述控制指令包括連續(xù)波控制指令和脈沖波控制指令；所述顯示模塊26接收來自接收模塊22的數(shù)字信號并進(jìn)行顯示。
如圖3所示，發(fā)射模塊21主要是驅(qū)動芯片和發(fā)射芯片兩個芯片的組合電路，完成高壓脈沖的發(fā)射。
發(fā)射模塊21可以輸出±100V的高壓脈沖，同時有2A的大電流。支持5電平發(fā)射，六個通道輸出，可以同時輸出這些波形，并且波形是連續(xù)的。連續(xù)波模式下發(fā)射晶片發(fā)射的電壓波形主要是方波，波形是連續(xù)的波形，發(fā)射電壓5電平，波形要求比較穩(wěn)定，抖動小。發(fā)射芯片發(fā)射五電平方波需要前級做一級驅(qū)動，本發(fā)明新增加了驅(qū)動芯片，驅(qū)動芯片供電要求不高，±12V和+3.3V即可，同時輸入信號的控制信號是CMOS電平，1.8V到3.3V都可以。控制信號通過驅(qū)動芯片后輸出給發(fā)射芯片，在驅(qū)動芯片里面主要是將控制信號進(jìn)行緩沖處理，因為發(fā)射芯片發(fā)射五電平方波需要輸出大電流和高電壓，不在前級緩沖，輸出不了這么大的電流和高電壓。緩沖后的六個信號控制發(fā)射芯片的三對M0SFET，可以讓六個MOSFET不斷的開和關(guān)，來實現(xiàn)不同的波形。同時發(fā)射芯片需要高電壓供電，需要±70、±30的供電，即圖中 VPP2=+70V，VPP1=+30V, VNN2=-70V, VNN1=-30V,
輸出信號有正電壓和負(fù)電壓，正電壓和負(fù)電壓各有兩種電壓幅值，輸出的信號有正電壓TX (A)，負(fù)電壓TX (B)，這兩個電壓都供發(fā)射使用。
目前使用的方法產(chǎn)生的發(fā)射波形只有3電平，本發(fā)明的方法產(chǎn)生的發(fā)射波形有5電平，5電平的發(fā)射電壓，可以減少信號的失真，讓探頭接收到更加接近人體組織或者器官的生理信號，提升探頭的靈敏度。
本發(fā)明的方法也可以實現(xiàn)3電平發(fā)射，將電壓VPPl連接到地即可實現(xiàn)3電平發(fā)射。
接收模塊22如圖4所示包括信號解調(diào)單元221、信號放大單元222、信號采集單元223。
接收模塊22對探頭采集的信號進(jìn)行正常接收和放大信號；通過接收模塊22可以控制回波信號放大的倍數(shù)，控制解調(diào)器對回波信號進(jìn)行解調(diào)。接收模塊22接收探頭回波信號發(fā)射模塊21輸出的信號，并對信號進(jìn)行放大和濾波等處理。 信號解調(diào)單元221
信號解調(diào)是整個系統(tǒng)最重要和最難的部分，同時信號解調(diào)是不可缺少的部分。因為接收電路接收到的信號是連續(xù)的，接收到的信號夾雜著本振信號(頻率比較高)，如果直接對這些信號進(jìn)行采樣后再波束合成，處理這些信號的控制器(FPFA，DSP等)的負(fù)擔(dān)難以承受。因此，必須對接收信號先進(jìn)行波束合成，經(jīng)過I/Q解調(diào)，變成基帶信號后，再進(jìn)行AD采樣和后續(xù)的信號處理。
如圖4的信號解調(diào)模塊，本實施例信號解調(diào)的芯片選用專門針對連續(xù)波超聲波束合成的雙通道解調(diào)器。它在單一芯片中內(nèi)集成了連續(xù)波模擬波束合成與I/Q解調(diào)電路通過替代在傳統(tǒng)模擬波束合成電路中使用的大交叉開關(guān)矩陣和模擬延時線，允許在便攜式和電池供電設(shè)備中提供連續(xù)多普勒功能。
如圖4,對解調(diào)電路的連接關(guān)系和實現(xiàn)方法進(jìn)行說明。連接關(guān)系如下:Signal為探頭將采集的回波信號放大后的輸出信號，Signal信號來自于圖2中的探頭采集的信號TP CR),Signal通過電感SL2，經(jīng)過電容C4后輸入到差分放大器Ul的正相輸入端，Ul的反相輸入端通過電容C5連接到地GND ；U1的正相輸出端通過電阻R4后連接到信號解調(diào)器U2的RFxP端口，RFxP為解調(diào)器的正相輸入信號端口，Ul的反相輸出端通過電阻R5后連接到U2的RFxN端口，RFxN為解調(diào)器的反相輸入信號端口 ；晶振Xl通過電阻R6后，再通過電容C6連接到U2的4L0P端口，4L0P為解調(diào)器的解調(diào)頻率的輸入端口 ；U2的輸出端口有兩個，分別為IxxO和QxxO，這兩路信號幅值和頻率一樣，只是信號的相位不一樣，IxxO落后QxxO相位90度。IxxO和QxxO連接到后一級的信號放大單元。下面對解調(diào)電路的實現(xiàn)方法進(jìn)行說明:探頭放大后輸出的Signal信號成分比較復(fù)雜，有噪聲信號，有本振信號，有回波信號等信號，需要將不需要的信號去掉，只留取回波信號。因為回波信號很小，不易U2采集和解調(diào)，所以先使用Ul將信號放大，同時通過Ul將探頭采集的原始單端信號轉(zhuǎn)換為差分信號，差分信號抗干擾能力更強(qiáng)，更穩(wěn)定。信號放大后通過電阻Rl、R2連接到U2的RFxP、RFxN管腳，作為限流使用，避免電路過大將U2燒毀。雙通道解調(diào)器的解調(diào)的時鐘使用外部晶振，外部晶振Xl提供2MHz的方波，方波通過C6電容隔直后輸入到U2的4L0P端口。U2的系統(tǒng)搭建完成，可以進(jìn)行信號的解調(diào)，將探頭采集的原始信號解調(diào)后輸出給后級的信號放大電路。本方案只要有符合參數(shù)(雙通道集成式I/Q解調(diào)，輸出動態(tài)范圍:159dB/Hz，每個通道輸出具有16種通道選擇等參數(shù))的芯片，能實現(xiàn)對信號解調(diào)的芯片都可以使用，本方案只是本發(fā)明的一種實施方法。
信號放大單元222:
信號放大部分主要是將信號的幅值放大到需要的幅度，便于后級信號的采集。對信號的放大不僅是簡單的做放大，而是用多個通道的電路對信號進(jìn)行放大來替代一個通道的電路對信號進(jìn)行放大，對微弱小信號進(jìn)行放大，在提高放大倍數(shù)的同時，噪聲也被同時放大；多路前端無相位差平行信號放大與處理的電路系統(tǒng)對同一傳感器的輸出信號進(jìn)行處理，噪聲沒有相干性，被抵消，而信號被增強(qiáng)。本發(fā)明的實施例選用了2個通道，但是不限于2個通道，理論上通道越多，信噪比越高。
如圖4，解調(diào)后的信號，同相信號I和正交信號Q輸出均以電流輸出，這樣便于求和。如圖4，對連接關(guān)系和實現(xiàn)原理進(jìn)行說明，連接關(guān)系如下:有兩路信號，第一路信號，從U2輸出的IxxO連接到運算放大器U3的反相輸入端，同時IxxO經(jīng)過電阻R7和電容C7后，連接到U3的輸出端VI，U3的正相輸入端連接到地GND，U3的輸出端Vl直接連接到下一級電路精密運算放大器U7，同時U3的輸出端Vl通過電阻R9連接到U5的反相輸入端，運算放大器U5的正相輸入端通過電阻Rll連接到地GND，電阻R13跨接在U5的反相輸入端和U5的輸出端V3之間，U5的輸出端V3連接到下一級電路U7的反相輸入端；第二路信號，從U2輸出的QxxO連接到運算放大器U4的反相輸入端，同時QxxO經(jīng)過電阻R8和電容CS后，連接到U4的輸出端V2，U4的正相輸入端連接到地GND，U4的輸出端V2直接連接到下一級電路精密運算放大器U8，同時U4的輸出端V2通過電阻RlO連接到運算放大器U6的反相輸入端，U6的正相輸入端通過電阻R12連接到地GND，電阻R14跨接在U6的反相輸入端和U6的輸出端V4之間，U6的輸出端V4連接到下一級電路U8的反相輸入端；下面對解調(diào)實現(xiàn)的原理進(jìn)行說明:U2輸出I/Q信號經(jīng)過高動態(tài)范圍的電流電壓(1-V)轉(zhuǎn)換器U3、U4將電流轉(zhuǎn)換為電壓，轉(zhuǎn)換出來的兩路電壓為V1、V2, V1、V2分別經(jīng)過電阻R6、R8，R6、R8減少電路中的電流，減少發(fā)熱，VU V2分別經(jīng)過電阻R6、R8后，輸入到運算放大器U5、U6的反相端，TL064主要是對信號進(jìn)行放大，放大后的輸出電壓為V3、V4。信號放大模塊里面放大電路選用的是電壓串聯(lián)負(fù)反饋，將信號放大的同時，將信號分別轉(zhuǎn)為兩路信號輸出，V1、V3和V2、V4兩對信號。本方案的I;變換芯片U3、U4和放大芯片U5都是通用的運算放大器，不限于這些芯片的使用。
信號采集單元223:
信號采集部分主要是將差分信號轉(zhuǎn)換為單端信號，并將信號通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器，將模擬信號轉(zhuǎn)為為數(shù)字信號，數(shù)字信號存儲和處理更加方便，處理后的數(shù)字信號傳輸給顯示模塊MCU0下面對信號采集電路的連接關(guān)系和實現(xiàn)方法進(jìn)行說明。先對連接關(guān)系進(jìn)行說明:如圖4，信號采集單元223中U7的正相輸入端IN+連接到信號放大單元222中的U3的輸出端VI,U7的反相輸入端IN-連接到222信號放大單元中的U5的輸出端V3，電阻R15跨接在U7的GRl和GR2之間，GRl和GR2為放大倍數(shù)控制端口，在GRl和GR2之間的電阻阻值的大小決定了 U7構(gòu)成的放大電路的放大倍數(shù)。U7的輸出端V5連接到模數(shù)轉(zhuǎn)換器U9的Datal數(shù)據(jù)口，U9的輸出端口 A0、Al、".Α15連接到顯示模塊26 ；U8的正相輸入端IN+連接到222信號放大單元中的U4的輸出端V2，U8的反相輸入端IN-連接到222信號放大單元中的U6的輸出端V4，電阻R16跨接在U8的GRl和GR2之間，GRl和GR2為放大倍數(shù)控制端口，在GRl和GR2之間的電阻阻值的大小決定了 U8構(gòu)成的放大電路的放大倍數(shù)。U8的輸出端V6連接到模數(shù)轉(zhuǎn)換器U10Data2數(shù)據(jù)口，UlO的輸出端口 A16、A17、…A31連接到顯示模塊26 ；下面對實現(xiàn)原理進(jìn)行說明:通過信號放大單元222放大后的信號是差分信號，需要將差分信號轉(zhuǎn)為單端信號便于數(shù)據(jù)采集，選用U7將差分信號轉(zhuǎn)換為單端信號，同時U7可以將信號進(jìn)行進(jìn)一步的放大，R15、R16決定了 U7的放大倍數(shù)。R15、R16阻值越大放大倍數(shù)越小，U7內(nèi)部有放大電路，U7放大的倍數(shù)G= (49.9KQ/R12)+1, U8放大的倍數(shù)G= (49.9KQ/R13)+1。信號通過運算放大器U7、U8處理后輸出電壓分別為V5、V6。模數(shù)轉(zhuǎn)換器U9、UlO串行輸入，并行輸出，14位ADC，采樣速率1MSPS，因為采集的是解調(diào)之后的基帶信號，頻率比較低，采用精度和采樣速度都能滿足要求。U9、UlO除了電源Vcc和地GND外，需要控制器對其進(jìn)行控制，U9、U10的控制信號可以共用，如圖4中CS、Busy、CLK控制信號同時控制U9、U10，控制器的普通1可以控制CS、Busy、CLK。這樣可以節(jié)約端口。V5、V6經(jīng)過U9、U10處理后，經(jīng)過U9、UlO的輸出端口 DO、D1、…、D30、D31輸出給顯示模塊MCU。本方案選擇的U9、UlO也是比較通用的ADC，只要采樣精度和采樣速度符合要求，就可以使用，如采樣率大于500KHz，采樣精度需要大于14bit即可滿足要求。如果U9、U10是選用N位bit的ADC，那么U9、U10與顯示模塊的數(shù)據(jù)傳輸口就有DO、Dl、-Dn0
模數(shù)轉(zhuǎn)換器U9、U10將數(shù)字信號傳輸給顯示模塊26，由顯示模塊26完成對應(yīng)的圖像處理等工作，臨床醫(yī)生可以通過顯示器觀察到探頭檢測到的組織或者器官。本發(fā)明主要是完成一種工作模式可調(diào)的筆式探頭應(yīng)用于超聲的方法及裝置，通過探頭采集原始信號，最后通過數(shù)字信號傳輸?shù)斤@示模塊26，本實施例已經(jīng)完成這個發(fā)明。
一種應(yīng)用于雙模式超聲主機(jī)上的超聲探頭1，所述超聲探頭I包括激勵電壓接收模塊、回波信號發(fā)射模塊、發(fā)射晶片和接收晶片；
所述發(fā)射晶片接收連續(xù)波激勵電壓，發(fā)射連續(xù)超聲探測波；
所述接收晶片接收脈沖波激勵電壓，發(fā)射脈沖超聲探測波；所述接收晶片還用于接收連續(xù)超聲探測波回波和脈沖探測波回波；
所述激勵電壓接收模塊用于接收超聲主機(jī)發(fā)送的激勵電壓，并將連續(xù)波激勵電壓傳輸至發(fā)射晶片，將脈沖波激勵電壓傳輸至接收晶片；
所述回波信號發(fā)射模塊用于接納接收晶片的連續(xù)超聲探測波和脈沖超聲探測波回波信號，并將上述回波信號發(fā)送至所述超聲主機(jī)。
當(dāng)探頭工作在連續(xù)波模式時，激勵電壓接收模塊接收來自超聲主機(jī)的連續(xù)波激勵電壓，并將連續(xù)波激勵電壓發(fā)送至發(fā)射晶片，發(fā)射晶片不斷的產(chǎn)生連續(xù)超聲波，連續(xù)超聲波信號到達(dá)人體的不同組織和器官后反射回來，接收晶片不斷的接收超聲波反射回來的回波信號，將回波信號給回波信號接收模塊放大處理并傳輸至超聲主機(jī)。發(fā)射脈沖超聲波時，發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)是分時進(jìn)行的，接收晶片不僅作為產(chǎn)生超聲波的晶片同時也作為接收超聲波的晶片；當(dāng)探頭工作在脈沖波模式時，激勵電壓接收模塊接收來自超聲主機(jī)的脈沖波激勵電壓，并將脈沖波激勵電壓傳輸至接收晶片，接收晶片產(chǎn)生脈沖超聲波，從接收晶片發(fā)送出去的脈沖超聲波信號到達(dá)人體的不同組織和器官后反射回來，反射回來的脈沖回波信號被接收晶片采集給回波信號接收模塊放大處理并傳輸至超聲主機(jī)。
本發(fā)明所述的超聲探頭I采用單陣元探頭。
本發(fā)明該探頭的中心工作頻率為2MHz ;中心頻率低，探頭穿透能力強(qiáng)，可以檢測更深的深度，能檢測到人體更多的臟器或者部位。
不論是哪種工作模式，都需要回波信號接收模塊對探頭采集的回波信號進(jìn)行接收和放大，探頭采集的信號非常復(fù)雜，夾雜著很多雜波信號，超聲探頭I需要提取有用的回波信號，并對回波信號進(jìn)行一定的放大和濾波，便于后面對信號的處理。
本實施例通過上述說明，本發(fā)明不僅讓探頭能實現(xiàn)脈沖波模式的功能，還能讓探頭實現(xiàn)連續(xù)波模式的功能，一種探頭能實現(xiàn)兩種模式功能。在連續(xù)波模式下，一半的陣元用于發(fā)射，一半的陣元用于接收，實現(xiàn)了發(fā)射和接收分開，發(fā)射數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)同時進(jìn)行的功能，不間斷的檢測信號，減少信號的丟失，增加了探頭的連續(xù)波模式，可以用來檢測人體的心臟等部位，解決了現(xiàn)有技術(shù)下，探頭模式少，功能不全的問題。
本發(fā)明探頭的發(fā)射波形是5電平的方波，目前使用的是3電平的方波，5電平的激勵信號能更好的產(chǎn)生回波信號，讓探頭接收到更加接近人體組織或者器官的生理信號。
本發(fā)明通過實現(xiàn)單陣元的探頭，較少了探頭的體積，在滿足探頭功能的前提下，解決探頭攜帶不方便的問題，而且這種體積小的探頭可以放方便和快速的檢測到顱內(nèi)的血管，同時單陣元的探頭中心工作頻率為2MHz，中心頻率低，探頭穿透能力強(qiáng)，可以檢測更深的深度，能檢測到人體更多的臟器或者部位。同時單陣元的晶片通過多個通道對信號進(jìn)行放大，采用多路前端無相位差平行信號放大與處理的電路系統(tǒng)，對同一傳感器的輸出信號進(jìn)行處理，噪聲沒有相干性，被抵消，而信號被增強(qiáng)，提高了電路的驅(qū)動能力和信號的信噪比。
本發(fā)明探頭的工作中心頻率是2MHz，比較低，中心頻率低的探頭穿透能力強(qiáng)，可以檢測更深的深度，能檢測到人體更多的臟器或者部位，同時使用同一陣元的晶片為一個物理通道，通過這個物理通道作為噪聲參考通道來抵消耦合進(jìn)來的噪聲，提高抗干擾能力。通過發(fā)明工作模式可調(diào)的超聲筆式探頭，解決了臨床上探頭種類少，檢查部位不全面的問題，同時這種探頭可以是連續(xù)被發(fā)送的，沒有丟失信號，不間斷的檢測信號。通過產(chǎn)生2MHz的中心工作頻率，使得探頭的穿透能力強(qiáng)，靈敏度高、可靠性好。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則的內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍的內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種雙模式超聲主機(jī)，該超聲主機(jī)可外接超聲探頭，其特征在于，包括:射模塊、接收模塊、控制模塊、判斷模塊； 所述判斷模塊用于判斷輸入的控制指令為連續(xù)波指令還是脈沖波指令，并將判斷結(jié)果發(fā)送至控制模塊； 所述控制模塊內(nèi)設(shè)脈沖波和連續(xù)波的波形數(shù)據(jù)，所述控制模塊根據(jù)判斷模塊發(fā)送的判斷結(jié)果調(diào)取對應(yīng)的波形數(shù)據(jù)發(fā)送至發(fā)射模塊； 所述發(fā)射模塊接收對應(yīng)的波形數(shù)據(jù)并將波形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的激勵電壓發(fā)送至超聲探頭; 所述接收模塊接收來自探頭采集的回波信號，處理得到數(shù)字信號并將數(shù)字信號輸出。
2.如權(quán)利要求1所述的一種雙模式超聲主機(jī)，其特征在于，還包括指令輸入模塊，所述指令輸入模塊用于輸入控制指令，所述控制指令包括連續(xù)波控制指令和脈沖波控制指令。
3.如權(quán)利要求2所述的一種雙模式超聲主機(jī)，其特征在于，還包括顯示模塊，所述顯示模塊接收來自接收模塊的數(shù)字信號并進(jìn)行顯示。
4.如權(quán)利要求3所述的一種雙模式超聲主機(jī)，其特征在于，所述發(fā)射模塊包括驅(qū)動芯片和發(fā)射芯片； 所述驅(qū)動芯片，接收控制模塊發(fā)射的控制信號并進(jìn)行緩沖處理，提供大電流和高電壓給發(fā)射芯片； 所述發(fā)射芯片，發(fā)射連續(xù)波激勵電壓或脈沖波激勵電壓給超聲探頭。
5.如權(quán)利要求4所述的一種雙模式超聲主機(jī)，其特征在于，所述發(fā)射芯片發(fā)射連續(xù)波激勵電壓時采用的是五電平；所述發(fā)射芯片發(fā)射脈沖波激勵電壓時采用的是三電平。
6.如權(quán)利要求5所述的一種雙模式超聲主機(jī)，其特征在于，所述接收模塊包括: 信號解調(diào)單元，用于對接收信號先進(jìn)行波束合成，通過I/Q解調(diào)轉(zhuǎn)換為基帶信號； 信號放大單元，將信號的幅值放大到需要的幅度，便于后級信號的采集； 信號采集單元，用于將采集到的差分信號轉(zhuǎn)換為單端信號，并將信號通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為模擬信號，再將模擬信號轉(zhuǎn)為為數(shù)字信號，然后傳輸給顯示模塊進(jìn)行顯示。
7.如權(quán)利要求6所述的一種雙模式超聲主機(jī)，其特征在于，所述超聲探頭采用的是單陣元探頭；所述解調(diào)單元具體采用的是單信號多通道解調(diào)。
8.如權(quán)利要求7所述的一種雙模式超聲主機(jī)，其特征在于，所述解調(diào)單元接收單陣元探頭采集的回波信號，經(jīng)第一電感、第一電容后輸入差分放大器的正相輸入端，差分放大器的反相輸入端通過第二電容連接到地，差分放大器的正相輸出端通過第一電阻后連接到信號解調(diào)器的正相輸入信號端口，差分放大器的反相輸出端通過第二電阻后連接到解調(diào)器的反相輸入信號端口，所述解調(diào)器的解調(diào)頻率的輸入端口通過第三電容、第二電阻連接晶振，所述解調(diào)器信號輸出端口將處理后的信號發(fā)給下一級信號放大單元。
9.一種應(yīng)用于如權(quán)利要求1至8任意一項所述超聲主機(jī)上的超聲探頭，其特征在于，所述超聲探頭包括激勵電壓接收模塊、回波信號發(fā)射模塊、發(fā)射晶片和接收晶片； 所述發(fā)射晶片接收連續(xù)波激勵電壓，發(fā)射連續(xù)超聲探測波； 所述接收晶片接收脈沖波激勵電壓，發(fā)射脈沖超聲探測波；所述接收晶片還用于接收連續(xù)超聲探測波回波和脈沖探測波回波； 所述激勵電壓接收模塊用于接收超聲主機(jī)發(fā)送的激勵電壓，并將連續(xù)波激勵電壓傳輸至發(fā)射晶片，將脈沖波激勵電壓傳輸至接收晶片； 所述回波信號發(fā)射模塊用于接納接收晶片的連續(xù)超聲探測波和脈沖超聲探測波回波信號，并將上述回波信號發(fā)送至所述超聲主機(jī)。
10.如權(quán)利要求9所述的一種超聲探頭，其特征在于，所述發(fā)射晶片工作中心頻率為2MHz。
【文檔編號】A61B8/00GK104434198SQ201310423727
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月17日
【發(fā)明者】魯應(yīng)君, 謝錫城 申請人:深圳市理邦精密儀器股份有限公司