CN111880449A - 阵列式hifu治疗床驱动信号检测系统、设备、治疗床及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种阵列式HIFU治疗床驱动信号检测系统，包括驱动信号发生电路系统和换能器阵列，还包括用于将驱动信号发生电路系统输出的信号输入到换能器阵列中的信号连接模块；还提供一种阵列式HIFU治疗床驱动信号检测设备，包括上位机、电源与网络控制机柜以及信号分析仪器，还包括上述的阵列式HIFU治疗床驱动信号检测系统；还提供一种阵列式HIFU治疗床，在治疗床本体上设有上述的阵列式HIFU治疗床驱动信号检测设备；以及提供一种利用上述阵列式HIFU治疗床驱动信号检测设备的检测方法。本发明直接在驱动信号发生电路系统和换能器阵列之间设置一个信号连接模块并安装在治疗床内部，检测方便快捷，不需要拆机，并且在治疗床工作状态下检测结果更可靠。

Description

阵列式HIFU治疗床驱动信号检测系统、设备、治疗床及方法

技术领域

本发明涉及高强聚焦超声治疗设备领域，更具体地，涉及一种阵列式HIFU 治疗床驱动信号检测系统、设备、治疗床及方法。

背景技术

目前技术手段中，聚焦超声治疗床驱动信号的检测一般是在非整机工作状 态下的检测，如中国专利CN110008615A公开了“一种基于有限元模型法的 HIFU声场检测系统”，运用高精度工业机械臂，精确扫描空间声场并反馈至有 限元型进行优化处理，能够实现有限元模型精确模拟HIFU换能器辐射声场。

目前的检测方法需要在治疗床拆机状态下单独检测驱动信号发生系统电 路，造成检测成本上升且降低检测结果可靠性；而且现有的检测装置需要手动 切换信号检测通道、更换待检测电路模块，检测效率低，且容易出现误判和漏 检，无法快速检测指定通道的信号；并且需要人工判别检测结果和定位异常通 道，无法快速准确的定位异常信号通道且无法自动报警。

发明内容

本发明为克服上述背景技术中所述的现有的检测装置需要在治疗床拆机状 态下单独检测驱动信号发生系统电路，造成检测成本上升且降低检测结果可靠 性且现有的检测装置需要手动切换信号检测通道、更换待检测电路模块，检测 效率低，且容易出现误判和漏检，无法快速检测指定通道的信号的问题，提供 一种阵列式HIFU治疗床驱动信号检测系统、设备、治疗床及方法。本发明检 测方便快捷，不需要拆机，并且在治疗床工作状态下检测结果更可靠。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：提供一种阵列式HIFU治 疗床驱动信号检测系统，包括驱动信号发生电路系统和换能器阵列，还包括用 于将所述驱动信号发生电路系统输出的信号输入到所述换能器阵列中的信号连 接模块，所述信号连接模块一端连接所述驱动信号发生电路系统、另一端连接 所述换能器阵列，所述信号连接模块中设有用于连接外部信号分析仪器的检测 接口。

进一步的，所述信号连接模块包括驱动信号转接接口和信号通道复用开关 模块，所述信号连接模块第一端连接所述驱动信号发生电路系统、第二端连接 所述换能器阵列、第三端连接所述信号通道复用开关模块的一端，所述信号通 道复用开关模块的另一端连接所述检测接口。

进一步的，还包括嵌入式计算机系统，所述嵌入式计算机系统包括嵌入式 主机和I/O扩展与控制模块，所述I/O扩展与控制模块设有的I/O接口与所述 信号通道复用开关模块连接。

进一步的，所述信号通道复用开关为能够从多路输入驱动信号中选通一路 输出并可以级联使用的模拟复用器芯片。

还提供一种阵列式HIFU治疗床驱动信号检测设备，包括上位机、电源与网 络控制机柜以及信号分析仪器，还包括上述的阵列式HIFU治疗床驱动信号检测 系统，所述上位机的一端连接所述电源与网络控制机柜，所述电源与网络控制 机柜第一输出端连接所述嵌入式主机、第二输出端连接所述驱动信号发生电路 系统的输入端，所述驱动信号发生电路系统的输出端连接所述驱动信号转接接 口，所述检测接口连接所述信号分析仪器的输入端，所述信号分析仪器的输出 端连接所述上位机的另一端。

进一步的，所述上位机中设有报警模块。

进一步的，所述上位机中还设有编码模块，用于对所述信号连接模块中形 成的每个信号通道进行循环独立编号。

优选的，所述信号分析仪器为示波器或失真度测量仪。

还提供一种阵列式HIFU治疗床，包括治疗床本体，所述治疗床本体上设有 上述的阵列式HIFU治疗床驱动信号检测设备。

还提供一种利用上述阵列式HIFU治疗床驱动信号检测设备的检测方法，包 括以下步骤：

S1.将信号分析仪器连接检测接口，治疗床开启工作；

S2.在上位机输入待检测信号通道编码，上位机根据编码规则解码之后发送 给嵌入式主机；

S3.嵌入式主机接收到解码后的待检测通道信息后，根据信号通道复用开关 模块的连接结构生成控制信号，选通待检测信号通道；

S4.信号分析仪器检测到选通驱动信号后，通过网络接口发送信号检测值给 上位机；

S5.上位机将接收到的信号检测值与驱动信号理论参数进行对比，以通道编 码加是否异常的形式显示和记录最终检测结果；

S6.重复S2-S5，检测其他通道信号。

与现有技术相比，有益效果是：

1.本发明直接在驱动信号发生电路系统和换能器阵列之间设置一个信号连 接模块并安装在治疗床内部，检测方便快捷，不需要拆机，并且在治疗床工作 状态下检测结果更可靠。

2.本发明可以自动完成所有通道的信号检测，完成快速检测指定通道的驱 动信号，无需人力；并可自动判定检测结果并以带通道编号的方式自动输出结 果，针对异常通道做出报警提示，可快速定位异常信号通道所属的硬件模块， 便于查找异常原因和维护治疗床系统。

附图说明

图1是本发明中阵列式HIFU治疗床驱动信号检测设备的整体结构示意 图。

图2是本发明中信号通道控制连接的示意图。

图3是本发明中通道编码方式的示意图。

图4是实施例5的示意图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实 施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于 本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。 附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发 明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”“长”“短” 等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描 述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方 位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性 说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根 据具体情况理解上述术语的具体含义。

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体 描述：

实施例1

如图1中所示，为一种阵列式HIFU治疗床驱动信号检测系统，包括驱动信 号发生电路系统220和换能器阵列250，还包括用于将所述驱动信号发生电路 系统220输出的信号输入到所述换能器阵列250中的信号连接模块240，所述 信号连接模块240一端连接所述驱动信号发生电路系统220、另一端连接所述 换能器阵列250，所述信号连接模块240中设有用于连接外部信号分析仪器300 的检测接口243。

如图1中所示，所述信号连接模块240包括驱动信号转接接口241和信号 通道复用开关模块242，所述信号连接模块240第一端连接所述驱动信号发生 电路系统220、第二端连接所述换能器阵列250、第三端连接所述信号通道复用 开关模块242的一端，所述信号通道复用开关模块242的另一端连接所述检测 接口243；还包括嵌入式计算机系统230，所述嵌入式计算机系统230包括嵌入 式主机231和I/O扩展与控制模块232，所述I/O扩展与控制模块232设有的 I/O接口与所述信号通道复用开关模块242连接，其具体连接方式如图2所示， I/O接口的数量与模拟复用开关2421的级数相等，使得每一个模拟复用开关 2421都能够被I/O扩展与控制模块232控制连接，通过控制模拟复用开关2421 的开闭这样就能选定指定通道的驱动信号至检测接口243了。

所述信号通道复用开关为能够从多路输入驱动信号中选通一路输出并可以 级联使用的模拟复用器芯片。如图2所示，模拟复用器芯片能够通过各级模拟 复用开关2421的开闭来选定指定通道，控制实现从多路输入驱动信号中选通一 路输出，并且可以级联使用，实现大数量驱动信号的选通一路输出至检测接口 243。

本实施例是针对阵列式高强聚焦超声治疗床驱动信号的检测，独立驱动信 号通道数可多达数千；检测系统可以实现治疗床工作状态下的驱动信号检测， 在驱动信号发生电路系统220和换能器阵列250之间设置一个信号连接模块240 并安装在治疗床内部，该信号连接模块240除了保证驱动信号发生电路系统220 输出的信号正常输入到换能器阵列250之外，还提供一个信号检测接口243供 信号分析仪器300连接，同时该信号连接装置可将驱动信号发生电路系统220 输出的任一路驱动信号选通至信号检测接口243，实现检测信号通道切换；

其中，信号连接装置包括了驱动信号转接接口241、信号通道复用开关模 块242和检测接口243，信号通道复用开关模块242采用了模拟复用器芯片， 一个模拟复用器芯片控制实现从多路输入驱动信号中选通一路输出，并且可以 级联使用，实现大数量驱动信号的选通一路通道输出至检测接口243；检测接 口243可以将每一路通道对应的检测信号发送到信号分析仪器300并与该通道 对应的编码进行对应记录后发送给上位机100进行处理。

本实施例直接在驱动信号发生电路系统220和换能器阵列250之间设置一 个信号连接模块240并安装在治疗床内部，检测方便快捷，不需要拆机，并且 在治疗床工作状态下检测结果更可靠。

实施例2

本实施例提供一种阵列式HIFU治疗床驱动信号检测设备，如图1整体所示， 包括上位机100、电源与网络控制机柜210以及信号分析仪器300，还包括实施 例1中的阵列式HIFU治疗床驱动信号检测系统，所述上位机100的一端连接所 述电源与网络控制机柜210的输入端，所述电源与网络控制机柜210第一输出 端连接所述嵌入式主机231、第二输出端连接所述驱动信号发生电路系统220 的输入端，所述驱动信号发生电路系统220的输出端连接所述驱动信号转接接 口241，所述检测接口243连接所述信号分析仪器300的输入端，所述信号分 析仪器300的输出端连接所述上位机100的另一端；所述上位机100中设有报警模块；所述上位机100中还设有编码模块，用于对所述信号连接模块240中 形成的每个信号通道进行循环独立编号；所述信号分析仪器300为示波器，可 测量驱动信号的频率、波形失真度、幅值。

本实施例中的上位机100中的编码模块采用独特的通道编码方式，如图3 所示，方便快速的与硬件电路的信号通道对应，根据驱动信号发生电路系统220 中的子系统模块和每个子系统输出信号数量进行编号，形成大写字母加数字的 方式(如：A10)。其中，大写字母代表驱动信号发生电路系统220中的子系统 模块的编号，数字代表每个子系统模块的信号通道，另外，每个通道编号有一 个确定且唯一的十六进制对应编码，如A10对应0x000A。

其中，上位机100除了控制治疗床工作外，还可以输入通道编号并解码之 后发送给嵌入式主机231，通过网络接收信号分析仪器300的检测数据并进行 判定，以带编号形式输出检测结果，报警模块可以针对异常通道做出报警提示。

本实施例用于治疗床上的具体工作过程为：

1.首先治疗床开始工作后，在上位机100中输入待检测驱动信号编号，将 以编码形式发送出去，嵌入式主机231接收到编码后生成对应控制信号，控制 模拟复用器芯片，选通待检信号至检测接口243，信号分析仪器300检测完成 后将检测数值发送至上位机100，上位机100分析判定之后保存记录并以带编 号形式输出结果；

2.信号检测通道自动切换功能：上位机100循环输入通道编号，嵌入式主 机231根据编码信号译码生成控制信号，控制模拟复用器芯片选通一路，实现 检测通道切换；

3.快速定位异常通道：信号分析仪器300将检测值发送给上位机100分析 判定之后，以通道编号形式输出结果，针对异常通道做出报警提示，根据编码 方式中字母和数字快速定位异常通道硬件模块。

本实施例可以自动完成所有通道的信号检测，完成快速检测指定通道的驱 动信号；并可自动判定检测结果并以带通道编号的方式自动输出结果，针对异 常通道做出报警提示，可快速定位异常信号通道所属的硬件模块，便于查找异 常原因和维护治疗床系统。

实施例3

本实施例与实施例2类似，其不同之处在于：

本实施例中，信号分析仪器300为失真度测量仪。失真度测量仪也可以测 量驱动信号的频率、波形失真度、幅值。

实施例4

本实施例提供一种阵列式HIFU治疗床，包括治疗床本体，所述治疗床本体 上设有实施例2中提供的阵列式HIFU治疗床驱动信号检测设备。

实施例5

本实施提供一种利用实施例2中的阵列式HIFU治疗床驱动信号检测设备的 检测方法，如图4所示，包括以下步骤：

S1.将信号分析仪器300连接检测接口243，治疗床开启工作；

S2.在上位机100输入待检测信号通道编码，上位机100根据编码规则解码 之后发送给嵌入式主机231；

S3.嵌入式主机231接收到解码后的待检测通道信息后，根据信号通道复用 开关模块242的连接结构生成控制信号，选通待检测信号通道；

S4.信号分析仪器300检测到选通驱动信号后，通过网络接口发送信号检测 值给上位机100；

S5.上位机100将接收到的信号检测值与驱动信号理论参数进行对比，以通 道编码加是否异常的形式显示和记录最终检测结果；

S6.重复S2-S5，检测其他通道信号。

本实施例中信号通道复用开关模块242采用模拟复用器芯片，为现有技术， 最大有32路输入通道，由5路地址控制信号控制输出，需要级联进行扩展，嵌 入式主机231通过I/O扩展模块的I/O接口与模拟复用器芯片中的模拟复用开 关对应控制连接，I/O扩展模块可使用串行接口芯片进行扩展，单个芯片可扩 展40路输出，并可进行级联。

本实施例的方法用于检测HIFU治疗床驱动信号，检测方便快捷，不需要拆 机，并且在治疗床工作状态下检测结果更可靠；可以自动完成所有通道的信号 检测，完成快速检测指定通道的驱动信号。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并 非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述 说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有 的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替 换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种阵列式HIFU治疗床驱动信号检测系统，包括驱动信号发生电路系统和换能器阵列，其特征在于，还包括用于将所述驱动信号发生电路系统输出的信号输入到所述换能器阵列中的信号连接模块，所述信号连接模块一端连接所述驱动信号发生电路系统、另一端连接所述换能器阵列，所述信号连接模块中设有用于连接外部信号分析仪器的检测接口。

2.根据权利要求1所述的阵列式HIFU治疗床驱动信号检测系统，其特征在于，所述信号连接模块包括驱动信号转接接口和信号通道复用开关模块，所述信号连接模块第一端连接所述驱动信号发生电路系统、第二端连接所述换能器阵列、第三端连接所述信号通道复用开关模块的一端，所述信号通道复用开关模块的另一端连接所述检测接口。

3.根据权利要求2所述的阵列式HIFU治疗床驱动信号检测系统，其特征在于，还包括嵌入式计算机系统，所述嵌入式计算机系统包括嵌入式主机和I/O扩展与控制模块，所述I/O扩展与控制模块设有的I/O接口与所述信号通道复用开关模块连接。

4.根据权利要求3所述阵列式HIFU治疗床驱动信号检测系统，其特征在于，所述信号通道复用开关为能够从多路输入驱动信号中选通一路输出并可以级联使用的模拟复用器芯片。

5.一种阵列式HIFU治疗床驱动信号检测设备，包括上位机、电源与网络控制机柜以及信号分析仪器，其特征在于，还包括权利要求4所述的阵列式HIFU治疗床驱动信号检测系统，所述上位机的一端连接所述电源与网络控制机柜，所述电源与网络控制机柜第一输出端连接所述嵌入式主机、第二输出端连接所述驱动信号发生电路系统的输入端，所述驱动信号发生电路系统的输出端连接所述驱动信号转接接口，所述检测接口连接所述信号分析仪器的输入端，所述信号分析仪器的输出端连接所述上位机的另一端。

6.根据权利要求5所述的阵列式HIFU治疗床驱动信号检测设备，其特征在于，所述上位机中设有报警模块。

7.根据权利要求5所述的阵列式HIFU治疗床驱动信号检测设备，其特征在于，所述上位机中还设有编码模块，用于对所述信号连接模块中形成的每个信号通道进行循环独立编号。

8.根据权利要求5所述的阵列式HIFU治疗床驱动信号检测设备，其特征在于，所述信号分析仪器为示波器或失真度测量仪。

9.一种阵列式HIFU治疗床，包括治疗床本体，其特征在于，所述治疗床本体上设有权利要求5至8任一所述的阵列式HIFU治疗床驱动信号检测设备。

10.一种利用权利要求5至8任一所述的阵列式HIFU治疗床驱动信号检测设备的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.将信号分析仪器连接检测接口，治疗床开启工作；

S2.在上位机输入待检测信号通道编码，上位机根据编码规则解码之后发送给嵌入式主机；

S3.嵌入式主机接收到解码后的待检测通道信息后，根据信号通道复用开关模块的连接结构生成控制信号，选通待检测信号通道；

S4.信号分析仪器检测到选通驱动信号后，通过网络接口发送信号检测值给上位机；

S5.上位机将接收到的信号检测值与驱动信号理论参数进行对比，以通道编码加是否异常的形式显示和记录最终检测结果；

S6.重复S2-S5，检测其他通道信号。

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