CN102210593A

CN102210593A - 用于胎儿监护仪的数字脉冲式超声发射装置

Info

Publication number: CN102210593A
Application number: CN 201110123919
Authority: CN
Inventors: 范世忠
Original assignee: TAI'AN MEDI MEDICAL ELECTRONIC CO Ltd
Current assignee: TAI'AN MEDI MEDICAL ELECTRONIC CO Ltd
Priority date: 2011-05-13
Filing date: 2011-05-13
Publication date: 2011-10-12

Abstract

本发明公开了一种用于胎儿监护仪的数字脉冲式超声发射装置，涉及医疗器械领域，由相互连接的超声探头和超声发射电路组成。本发明的超声探头采用多个集发射、接收功能于一体的发射频率为1.0MHz的晶片，均匀设置于探头的辐射面上，超声发射声束宽，监护过程中对胎心信号的检测不易受到胎动及宫缩的影响，监护结果更加准确可靠；发射电路利用CPLD数字电路产生1.0MHz的发射电激励方波信号，经过谐振放大电路耦合至超声探头产生1.0MHz的超声波，发射频率低，超声传播过程中衰减小，反射回波强，灵敏度高，噪声小，抗干扰能力强，性能稳定可靠。

Description

用于胎儿监护仪的数字脉冲式超声发射装置

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，具体地说是一种用于胎儿监护仪的数字脉冲式超声发射装置。

背景技术

目前，大部分胎儿监护仪采用2.0MHz～2.5MHz连续超声多普勒方法拾取胎心信号，其超声探头结构为中间一个晶片，直径2cm, 发射超声波，其发射的超声波波束的宽度为2～3cm,这也就是胎心的捕捉范围，周围6个小晶片接收超声波，将拾取到的胎心信号进行处理后显示或打印。大部分监护仪采用的超声发射频率在2.0MHz～2.5MHz，频率较高，因为超声波在人体中传播时的衰减与超声波的频率成正比，所以一定强度、较高频率的超声波传播时，存在以下问题：①若传播的距离相同，频率越高，衰减越大，反射回波越弱，灵敏度越低，越不容易检测到胎心信号；②频率越高，衰减越大,超声波有效的传播的距离越短。

另外，大部分监护仪采用由电感、电容、电阻、集成运放电路组成的模拟信号发生器作为发射电路，产生2.0MHz～2.5MHz超声波激励信号发射到超声探头上。众所周知，当电路工作一段时间（一般在半年以上）后，由于电感、电容、电阻的参数会发生微小的变化，致使这种模拟信号发生器产生的电激励信号的频率就会发生变化，不再等于超声探头（由压电材料组成的换能器）的固有谐振频率，超声探头不再工作在谐振点，发射效率降低，发射激励信号减弱，灵敏度降低；接收解调时，会出现一个差频信号，出现噪声，且容易受其他信号的干扰。

综上，目前应用于胎儿监护仪的超声发射装置存在以下的缺点：

1）超声探头声束细，胎心捕捉范围窄，易受胎动及宫缩影响，造成胎动、宫缩时胎心信号丢失或测不准。

2）发射电路超声波频率高，在传播过程中衰减大，反射回波弱，灵敏度低，临床上不利于大肚子孕妇、胖孕妇或枕后位孕妇的监护。

3）发射电路超声波频率易漂移，噪声大，抗干扰能力差。

4）整个发射装置性能稳定性差，一般机器使用半年后就会出现噪声，灵敏度降低，很难捕捉到胎心。

发明内容

为解决上述存在的技术问题，本发明提供一种用于胎儿监护仪的数字脉冲式超声发射装置，超声探头发射声束宽，发射电路利用CPLD数字电路产生1.0MHz的数字方波发射信号，经过谐振放大电路形成1.0MHz的脉冲式正弦波发射电激励信号耦合至超声探头，发射出1.0MHz的超声波，发射频率低，噪声小，抗干扰能力强，性能稳定可靠，监护过程中对胎心信号的检测不易受到胎动及宫缩的影响，监护结果更加准确可靠。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

用于胎儿监护仪的数字脉冲式超声发射装置，由相互连接的超声探头和超声发射电路组成，所述超声探头包含有多个设置于探头辐射面2上的集发射、接收信号于一体的晶片1，所述晶片1的发射频率为1.0MHz；所述超声发射电路由数字集成电路模块CPLD和发射电路组成，所述数字集成电路模块CPLD产生1.0 MHz的数字方波发射信号，所述发射电路为谐振放大电路及其外围电路，所述谐振放大电路由三极管Q1、电感L2、电容C13、电容C14和变压器T1组成。

所述的超声探头的晶片为8-12个。

所述的超声探头的晶片的直径相同。

所述的谐振电路中电感L2连接于三极管Q1基极和射极之间，电容C13、电容C14、变压器T1并联后一端接地，另一端通过并联二极管D1与三极管Q1的集电极连接，变压器T1的次级线圈与超声探头上的晶片1连接

所述的发射电路的外围电路中电阻R3与电容C10串联连接，电阻R3的另一端接三极管Q1的基极，电容C10的另一端接数字集成电路模块CPLD的输出信号USTR连接，电容C11、电容CE10并联后接地，另一端接电感L2和电感L，电感L和电容C12同时接电源VCC，电容C12另一端接地。

本发明的有益效果如下：

1）超声探头采用多个晶片均匀分布在探头辐射面的结构，发射频率为1.0MHz，发射时所有晶片都参与发射，接收时所有晶片都转为接收，使得其发射声束宽度为7～8cm，从而增大了胎心捕捉范围，监护过程中对胎心信号的检测就不易受胎动及宫缩影响；

2）发射电路利用CPLD数字电路产生1.0MHz的数字方波发射信号，经过谐振放大电路形成1.0MHz的脉冲式正弦波发射电激励信号耦合至超声探头，发射出1.0MHz的超声波，发射、接收信号采用DSP数字技术处理,抗干扰能力强，噪声低；

3）采用1.0MHz超声发射频率，比传统的超声发射频率低，超声传播过程中衰减小，反射回波强，灵敏度高，胎心捕捉容易，且传播的距离更远，更适于胖孕妇及枕后位孕妇监护；

4）整个发射装置性能稳定,质量可靠。

附图说明

图1为本发明超声探头的结构示意图；

图2为本发明数字脉冲超声发射电路连接示意图。

具体实施方式：

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述：

如图1和图2所示为本发明的一个具体实施例。

如图1所示，超声探头包含有8-12个均匀设置于探头辐射面2上晶片1，该晶片1集发射、接收信号功能于一体，直径相同，均为12mm,超声发射频率为1.0MHz。

如图2所示，超声发射电路由数字集成电路模块CPLD和发射电路组成，发射电路为谐振放大电路及其外围电路，谐振电路中电感L2连接于三极管Q1的基极和射极之间，电容C13、电容C14、变压器T1并联后一端接地，另一端通过并联二极管D1与三极管Q1集电极连接，变压器T1的次级线圈与超声探头上的晶片1连接。

发射电路的外围电路中电阻R3与电容C10串联连接，电阻R3的另一端接三极管Q1的基极，电容C10的另一端接数字集成电路模块CPLD的输出信号USTR连接，电容C11、电容CE10并联后接地，另一端接电感L2和电感L，电感L和电容C12同时接电源VCC，电容C12另一端接地。

本发明工作时，由数字集成电路模块CPLD电路产生的1.0MHz的数字方波发射信号USTR，经过由三极管Q1、电感L2、电容C13、电容C14和变压器T1组成的谐振放大电路，其谐波分量被抑制，基波被放大，产生电激励脉冲信号，其波形如图3所示，发射时间为100μs,接收时间为400μs,Vp-p=10V。该发射电激励脉冲信号经过变压器T1耦合至超声探头上激励超声探头发射频率为1.0MHz的超声波。

变压器T1将发射电激励脉冲信号耦合到超声探头上，起到阻抗匹配的作用，同时利用变压器T1次级线圈的电感量与超声探头谐振在1.0MHz上，使得发射效率最高，发射的超声波最强，灵敏度最高。

Claims

1.一种用于胎儿监护仪的数字脉冲式超声发射装置，其特征在于，由相互连接的超声探头和超声发射电路组成，所述超声探头包含有多个设置于探头辐射面（2）上的集发射、接收信号于一体的晶片（1），所述晶片（1）的发射频率为1.0MHz；所述超声发射电路由数字集成电路模块（CPLD）和发射电路组成，所述数字集成电路模块（CPLD）产生1.0 MHz的数字方波发射信号，所述发射电路为谐振放大电路及其外围电路，所述谐振放大电路由三极管（Q1）、电感（L2）、电容（C13）、电容（C14）和变压器（T1）组成。

2.根据权利要求1所述的用于胎儿监护仪的数字脉冲式超声发射装置，其特征在于，所述的超声探头的晶片（1）为8-12个。

3.根据权利要求1或2所述的用于胎儿监护仪的数字脉冲式超声发射装置，其特征在于，所述的超声探头的晶片（1）的直径相同。

4.根据权利要求1所述的用于胎儿监护仪的数字脉冲式超声发射装置，其特征在于，所述的谐振电路中电感（L2）连接于三极管（Q1）基极和射极之间，电容（C13）、电容（C14）、变压器（T1）并联后一端接地，另一端通过并联二极管（D1）与三极管（Q1）的集电极连接，变压器（T1）的次级线圈与超声探头上的晶片（1）连接。

5.根据权利要求1所述的用于胎儿监护仪的数字脉冲式超声发射装置，其特征在于，所述的发射电路的外围电路中电阻（R3）与电容（C10）串联连接，电阻（R3）的另一端接三极管（Q1）的基极，电容（C10）的另一端接数字集成电路模块（CPLD）的输出信号（USTR）连接，电容（C11）、电容（CE10）并联后接地，另一端接电感（L2）和电感（L），电感（L）和电容（C12）同时接电源（VCC），电容（C12）另一端接地。