CN113140307A - 超声波诊断以及dna检查一体型ai自我健康管理装置以及利用其的远程医疗诊断方法 - Google Patents

超声波诊断以及dna检查一体型ai自我健康管理装置以及利用其的远程医疗诊断方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种在超声波图像处理领域中,能够同时自行完成超声波诊断以及DNA检查的人工智能型自我健康管理装置以及利用其的远程医疗诊断方法,更详细而言,提供生物圆盘和超声波探针一起被集成化的超声波诊断以及DNA检查一体型AI自我健康管理装置以及利用其的远程医疗诊断方法,其中,所述生物圆盘是在圆盘上设计配置有包括各种诊断分析装置、核酸杂交分析装置或者免疫学分析装置等的芯片实验室(Lab On a Chip)工艺系统,所述超声波探针是允许自我诊断。

Description

超声波诊断以及DNA检查一体型AI自我健康管理装置以及利 用其的远程医疗诊断方法
技术领域
本发明提供一种在超声波图像处理领域中,能够同时自行完成超声波诊断以及DNA检查的人工智能型自我健康管理装置以及利用其的远程医疗诊断方法,更详细而言,提供生物圆盘和超声波探针一起被集成化的超声波诊断以及DNA检查一体型AI自我健康管理装置以及利用其的远程医疗诊断方法,其中,所述生物圆盘是在圆盘上设计配置有包括各种诊断分析装置、核酸杂交分析装置或者免疫学分析装置等的芯片实验室(Lab On aChip)工艺系统,所述超声波探针允许自我诊断。
背景技术
本专利申请是先授权的欧洲专利“REMOTE MEDICAL-DIAGNOSIS SYSTEM ANDMETHOD”(授权日:2018年12月12日,专利号:02140412)的延续。
所述先申请的发明提供远程医疗诊断系统以及利用其的远程医疗诊断方法,所述远程医疗诊断系统包括:生物分析装置,包括容纳样品来进行生物学、化学或者生物化学反应的生物圆盘或者芯片实验室(Lab On a Chip);虚拟医生,具备包括可用于医疗诊疗的体温计、血压计、摄像头、听诊器、体脂测定器、动脉硬化诊断器、超声波图像诊断器、小便检查装置、脉搏器、采血装置、心电图计、X-Ray装置、氧饱和度检查装置、痴呆检查装置、CAT(Computerized Axial Tomography;计算机轴向断层成像)装置、MRI(Magnetic ResonanceImaging;磁共振成像)装置、胶囊胃镜、放大镜、摄像头一体型放大镜、医疗计量设备、生物体信号感测装置以及具有能够检测生物体信号(糖尿、肥胖、血压、脉搏、心电图、体温等)的功能的生物衬衫(bio-shirt)的诊疗装置,以软件形式设置在用户终端,指引或者指示所述生物分析装置和诊疗装置的使用方法,提供与用户的咨询服务;用户终端,提供与医疗专业人士或者虚拟医生的咨询服务;医疗专业人士终端,提供与用户的咨询服务;以及远程诊断服务器,作为咨询专业人士,在定期体检期间将医疗专业人士连线给用户,在除此之外的期间将虚拟医生连线给用户,在经过用户需要与医疗专业人士进行咨询的定期体检期间时,切断用户和虚拟医生之间的咨询服务。最近,与医疗设备制造技术一起,数字图像处理技术用于临床诊断领域,从而有利于图像医学的发展。
尤其,超声波诊断相比CT或者X射线医疗设备,能够避免暴露在有害的放射线中,因此对人体无害,能够通过非侵入式(non-invasive)方式获得人体的截面拍摄图像,不仅如此,具有方便携带、费用低廉的特征。尤其,能够实时获取图像,因此具有能够实时观察脏器的运动状态的优点。
所述超声波诊断技术广泛用于产妇以及胎儿的健康状态诊断、脂肪肝检查、乳腺癌检查、甲状腺超声波检查、骨密度检查、骨质疏松症检查、颈动脉(carotid artery)超声波检查等。
然而,所述超声波检查无法进行DNA检查以及血液检查,因此自我诊断范围以及项目的多样性不足而在其有效性上受限制。
另外,在超声波自我诊断中,根据检查项目,超声波探针准确的位置选定很重要,因此掌握超声波设备的位置坐标极其重要。
发明内容
本发明是为了解决所述现有技术的问题而提出的,其目的在于,提供超声波探针和生物圆盘被集成化的超声波以及DNA检查一体型AI自我健康管理装置以及利用其的远程医疗诊断方法以能够同时进行超声波检查和DNA检查。
本发明是为了解决所述现有技术的问题而提出的,其目的在于,提供具备实时识别从激光束产生部产生的激光束的圆点,从而能够实时掌握超声波探针的目前位置坐标的超声波以及DNA检查一体型AI自我健康管理装置以及利用其的远程医疗诊断方法。
然而,本发明的实施例所要完成的技术课题不限于如上所述的技术课题,还可以存在其他技术课题。
作为用于解决所述技术课题的手段,根据本发明的一实施例的超声波诊断以及DNA检查一体型AI自我健康管理装置,其中,包括:超声波探针,包括多个转换元件(transducer element),所述转换元件进行动作以将超声波信号和电信号相互转换,从而向被检测体发送超声波信号,接收从被检测体反射的回波信号,由此从患者的患处获取超声波图像;射束形成器,将由所述超声波探针提供的接收信号进行模拟/数字转换之后,考虑到各个转换元件的位置以及聚焦点,延迟时间,并合算时间被延迟的数字信号,生成帧数据;扫描转换部,进行扫描转换来生成超声波图像以能够将所述帧数据显示在画面中;生物圆盘,由多层基质构成主体,在所述主体内包括样品注入口、用于从样品提取分析所需的DNA的提取腔体(chamber)、允许DNA扩增的DNA扩增腔体、供流体在所述提取腔体以及DNA扩增腔体之间流动的流路(channel)、用于连接所述流路的流孔以及用于开闭所述流孔的阀门(valve);驱动控制部,用于控制所述生物圆盘以及扫描转换部的驱动;光学传感器,用于感测(sensing)所述DNA扩增腔体的扩增产物的分析结果;激光束产生部,通过激光束加热来加热所述DNA扩增腔体,从而扩增DNA或者打开和关闭所述阀门;电机部,使所述生物圆盘旋转,通过离心力使流体移动,或者产生用于试料的离心分离的离心力;可拆式传感器,用于感测所述生物圆盘是否安装在旋转台上;红外线温度传感器,用于测定所述DNA扩增腔体的温度;键盘部,具备多个用于命令所述超声波探针以及生物圆盘的动作的按钮;激光束导航仪,具备激光束移动路径单元和视觉传感器,从而根据所述超声波探针的移动,实时掌握超声波探针的目前位置坐标,所述激光束移动路径单元在基质上通过空气腔体、全内反射器(Total internal reflector)和光通道的物理连接而形成,提供来自所述激光束产生部的激光束的移动路径,所述视觉传感器用于识别通过所述激光束移动路径单元而露出在外部的激光束;数据发送部,用于向外部发送通过所述超声波探针获得的超声波图像信息和通过所述生物圆盘的DNA检查结果;用户接口,执行所述超声波探针以及生物圆盘的动作的开关(on/off)控制以及与医生的远程诊断;以及手机设备,包括人工神经网络以及显示面板,所述人工神经网络是通过学习用超声波照片以及学习用DNA扩增成果而事先被深度学习的,所述显示面板用于显示从所述数据发送部接收的所述超声波图像以及DNA检查结果,其中,通过从所述超声波探针以及生物圆盘获取的患者的超声波图像和DNA检查结果,用在所述深度学习的人工神经网络上,自动判别患者是否有疾病及疾病的危险程度。
另外,所述DNA扩增腔体可以包括红外线辐射板,其对DNA扩增腔体内的温度用红外线释放量表达温度值。
另外,超声波诊断以及DNA检查一体型AI自我健康管理装置还可以包括:黑色加热膜,设在所述提取腔体以及DNA扩增腔体内,用于吸收在所述激光束产生部产生的热或者传递吸收的热。
另外,所述阀门的开闭可以是通过在流孔设置黑色热塑性树脂,通过所述激光激光束产生部在所述黑色热塑性树脂上形成孔或者溶解并堵住所述黑色热塑性树脂的孔来完成。
另外,所述提取腔体还可以在提取腔体内包括木炭粉用于破坏细胞。
根据本发明的一实施例,利用超声波诊断以及DNA检查一体型AI自我健康管理装置的远程医疗诊断方法,可以包括:具备用于向医生的显示器远程传送患者在使用超声波探针自我诊断期间获得的超声波图像和DNA检查结果的通信服务器以及通信网络,从而向手机设备发送通过所述超声波探针获得的超声波图像信息和通过所述生物圆盘的DNA检查结果的步骤;所述手机设备通过从所述超声波探针以及生物圆盘获取的患者的超声波图像和DNA检查结果,用在所述深度学习的人工神经网络上,从而自动分析判别患者是否有疾病及疾病的危险程度的步骤;所述手机设备将对超声波图像以及DNA检测结果的自动分析结果,通过互联网络向患者的手机设备以及负责医生手机设备提供所述自动分析结果的步骤;通过所述通信网络远程连接所述负责医生手机设备和患者的手机设备的步骤;医生通过所述通信网络确保患者的手机设备的控制权的步骤;以及医生实时观察所述显示器上的信息的同时,帮助患者的自我诊断的步骤。
所述课题解决手段仅是示例,不应解释为限制本发明的意图。除了所述示例的实施例之外,在附图以及发明的详细说明中可以进一步存在实施例。
发明效果
根据所述本发明的课题解决手段,提供一种在超声波图像处理领域中,能够同时自行完成超声波诊断以及DNA检查的人工智能型自我健康管理装置以及利用其的远程医疗诊断方法,可以提供生物圆盘和超声波探针一起被集成化的超声波诊断以及DNA检查一体型AI自我健康管理装置以及利用其的远程医疗诊断方法,其中,所述生物圆盘是在圆盘上设计配置有包括各种诊断分析装置、核酸杂交分析装置或者免疫学分析装置等的芯片实验室(Lab On aChip)工艺系统,所述超声波探针允许自我诊断。
根据所述本发明的课题解决手段,如果某一患者的超声波检查结果怀疑肺癌,同时DNA检查结果也怀疑肺癌,则患者患有肺癌的概率会非常高,将其用在自我诊断时,具有可以极大降低误诊概率的效果。
即,通过同时进行超声波检查和DNA检查,从而不仅改善早期诊断判别能力,还能极大提高对诊断的准确性。
然而,可以从本发明中获得效果不限于如上所述效果,还可以存在其他效果。
附图说明
图1是根据本发明的一实施例的超声波诊断以及DNA检查一体型AI自我健康管理装置的概略构成图。
图2是根据本发明的一实施例的提取腔体29a及DNA扩增腔体在生物圆盘上被集成化配置的一实施例。
图3是用于驱动根据本发明的一实施例的生物圆盘的驱动控制部14的一实施例。
图4是根据本发明的一实施例的激光束导航仪的一实施例。
图5是用于说明利用根据本发明的一实施例的超声波诊断以及DNA检查一体型AI自我健康管理装置的远程医疗诊断方法的图。
附图标记:
600:超声波诊断以及DNA检查一体型AI自我健康管理装置,10:超声波探针,12:射束形成器,13:扫描转换部,14:驱动控制部,20:数据发送部,32:光学传感器,33:可拆式传感器,36:电机部,38:温度传感器,39:键盘部,40:手机设备,44:激光加热部
具体实施方式
以下,参考附图详细说明本发明的实施例以供本发明所属技术领域中具有通常知识的人容易实施。然而,本发明可以体现为多种不同的形态,不限于在此说明的实施例。而且,为了明确说明本发明,附图中省略了与说明无关的部分,在整个说明书中,对于类似的部分标注类似的附图标记。
在本发明的整个说明书中,当某一部分与其他部分“连接”时,其不仅包括“直接连接”的情况,还包括在其中间夹着其他元件而“电连接”或者“间接连接”的情况。
在本发明的整个说明书中,当某一部件位于其他部件“之上”、“上部”、“上端”、“之下”、“下部”、“下端”时,其不仅包括某一部件与其他部件相接的情况,还包括在两个部件之间存在其他部件的情况。
在本发明的整个说明书中,当某一部分“包括”某一构成要素时,在没有特别相反的记载的情况下,其不是指排除其他构成要素,而是指还可以包括其他构成要素。
以下,通过附图详细说明本发明的优选实施例。
图1是根据本发明的一实施例的超声波诊断以及DNA检查一体型AI自我健康管理装置的概略构成图。
参考图1,超声波诊断以及DNA检查一体型AI自我健康管理装置600可以包括:超声波探针10、射束形成器12、扫描转换部13、驱动控制部14、数据发送部20、光学传感器32、可拆式传感器33、电机部36、红外线温度传感器38、键盘部39、手机设备40、激光束产生部44以及生物圆盘100。
根据本发明的一实施例,超声波探针10可以包括多个转换元件(transducerelement),所述转换元件进行动作以将超声波信号和电信号相互转换,从而向被检测体发送超声波信号,接收从被检测体反射的回波信号,由此从患者的患处获取超声波图像。
另外,射束形成器(beam former)12对从所述超声波探针10提供的接收信号进行模拟/数字转换之后,可以考虑到各个转换元件的位置以及聚焦点,延迟时间,并合算时间被延迟的数字信号,生成帧数据。
另外,扫描转换部13可以进行扫描转换来生成超声波图像以能够将所述帧数据显示在画面中。
另外,生物圆盘100由多层基质构成主体,在所述主体内可以包括样品注入口、用于从样品提取分析所需的DNA的提取腔体(chamber)、允许DNA扩增的DNA扩增腔体、供流体在所述提取腔体以及DNA扩增腔体之间流动的流路(channel)、用于连接所述流路的流孔以及用于开闭所述流孔的阀门(valve)。
另外,驱动控制部14可以控制所述生物圆盘100以及扫描转换部13的驱动。
另外,光学传感器32可以感测(sensing)所述DNA扩增腔体的扩增产物的分析结果。
另外,激光束产生部44可以是用于通过激光束加热来加热所述DNA扩增腔体来扩增DNA或者打开和关闭所述阀门。另外,电机部36可以是用于使所述生物圆盘100旋转,通过离心力使流体移动,或者产生用于试料的离心分离的离心力。
另外,可拆式传感器33可以是用于感测所述生物圆盘100是否安装在旋转台180上的传感器。
另外,红外线温度传感器38可以是用于测定所述DNA扩增腔体的温度的传感器。
另外,键盘部39可以具备多个用于命令所述超声波探针10以及生物圆盘100的动作的按钮。
另外,激光束导航仪45可以识别激光束产生部44的圆点以在所述超声波探针10动作时,根据超声波探针10的移动,实时掌握超声波探针10的目前位置坐标。
另外,数据发送部20可以向外部发送通过所述超声波探针10获得的超声波图像信息和通过所述生物圆盘100的DNA检查结果。
另外,用户接口可以执行所述超声波探针10以及生物圆盘100的动作的开关(on/off)控制以及与医生的远程诊断。
另外,手机设备40可以包括人工神经网络以及显示面板,所述人工神经网络是通过学习用超声波照片以及学习用DNA扩增成果而事先被深度学习的,所述显示面板是用于显示从所述数据发送部20接收的所述超声波图像以及DNA检查结果。
根据本发明的一实施例,超声波诊断以及DNA检查一体型AI自我健康管理装置600的特征为,通过从所述超声波探针10以及生物圆盘100获取的患者的超声波图像和DNA检查结果,用在所述深度学习的人工神经网络上,从而自动判别患者是否有疾病及疾病的危险程度。
根据本发明的一实施例,激光束导航仪45可以具备实时识别从所述激光束产生部44产生的激光束的圆点的视觉传感器47,从而掌握超声波探针10的目前位置坐标。
另外,激光束产生部44可以与超声波探针10机械连接。激光束的圆点可以是指超声波探针10的位置坐标。
根据本发明的一实施例,激光束产生部44可以在生物圆盘100动作期间,用于加热DNA扩增腔体或者阀门的开闭动作,而在超声波探针10动作期间,向激光束导航仪45提供超声波探针10的目前位置坐标。
学习用超声波照片可以由对于各个超声波检查项目,按照疾病的种类以及危险级别标记(labeled)的超声波照片构成。学习用DNA扩增成果可以由对于各个DNA检查项目,按照疾病的种类以及危险级别标记(labeled)的DNA扩增成果而构成。数据收发连接可以通过Wifi网络连接而完成。
孔隙170用于拆装生物圆盘100,可以通过该孔,将生物圆盘100安装在旋转台180上。
所述超声波探针10可以包括:产生超声波的压电层10c;设置为防止超声波传递到压电层10c的后方的吸音层(backing layer)10d;设置在压电层10c的上面的匹配层(matching layer)10b;以及设置在匹配层10b的上面的声透镜10a。
所述吸音层10d安装在压电层10c的下面,吸收在压电层10c产生的超声波,阻隔朝压电层10c的下面行进的超声波,从而可以防止产生图像失真。
所述匹配层10b设置在压电层10c的上面,可以减少压电层10c和对象物体之间的声阻抗之差以使在压电层10c产生的超声波能够有效传递到对象物体。为了聚集超声波,声透镜10a可以形成为朝超声波的辐射方向凸出的形态。
优选地,在所述旋转台180可以物理连接电机以使安装在旋转台180上的生物圆盘100旋转。
作为示例,生物圆盘100可以形成为直径32mm的圆形。
根据本发明的一实施例,光学传感器32可以包括光电二极管(photodiode)、摄像头、光电二极管阵列(photodiode array)、分光仪(spectrometer)、CCD(charge-coupleddevice;电荷耦合器件)、CMOS(Complementary metal-oxide-semiconductor;互补型金属氧化物半导体)、图像传感器、激光功率计(laser power meter)、荧光传感器中的一个。优选地,所述光学传感器32可以用作用于将所述DNA扩增产物(product)进行定性乃至定量分析的图像传感器乃至荧光传感器。
优选地,所述生物圆盘100的主体可以由选自由硅片、丙烯酸、聚丙烯、聚丙烯酸酯、聚乙烯醇、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA:polymethyl methacrylate)、环烯烃共聚物(COC:cyclic olefin copolymer)以及聚碳酸酯而组成的组中的一种以上形成。然而,由于经济上的理由、加工的方便性,优选使用塑胶。
根据本发明的一实施例,DNA可以包括选自细菌、病菌、植物、动物的身体一部分(毛发、肉块等)或者其分泌物(唾液、小便等)、血液或者食物检测体获得的脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid)、通过RNA反转录(reverse transcription)获得的cDNA(互补DNA;Complementary DNA)样品中的一个。
图2是根据本发明的一实施例的提取腔体29a和DNA扩增腔体在生物圆盘上被集成化配置的一实施例。
参考图2,生物圆盘100是以两对结构相对的对称结构配置的一实施例,由于对称结构,因此,在生物圆盘100旋转时,可以在整体上维持重量平衡,从而生物圆盘100在高速旋转时,可以最小化振动及噪音。
另外,参考图2(a),示出生物圆盘100被设计为配置有三个DNA扩增腔体29b的示例。该情况下,可以对一个试料进行三种DNA检查。
生物圆盘100的主体可以由上部基质100a、中间基质100b及下部基质100c构成。其各自在塑胶注塑成型工艺期间,在基质表面形成可供流体流动的通道11、13;以及提取腔体29a、DNA扩增腔体29b、多余腔体15、阀门22、22、23等,所述基质100a、100b、100c可以通过胶带彼此紧紧粘结,从而构成一个生物圆盘100主体。另外,其特征在于,在所述DNA扩增腔体29b的上部设置利用红外线释放量表达温度值的红外线辐射板24b用于测定DNA扩增腔体29b内的温度,从而将由所述红外线辐射板24b表达的红外线释放量存储在用于测定的红外线温度传感器46b、所述提取腔体29a以及DNA扩增腔体29b内,不仅如此,还具备用于吸收在激光束产生部44产生的热或者传递所吸收的热的黑色加热膜30a、30b。
根据本发明的一实施例,试料通过试料注入口28a注入到所述提取腔体29a内。试料注入口28a是注入试料时在没有注入压力(注入阻力)的情况下顺利注入的排气口。第一阀门22与所述提取腔体29a的出口连接,在所述提取腔体29a的加热期间被关闭,而在完成提取工艺之后,为了向相邻的DNA扩增腔体29b传送DNA而被开放。所述第一阀门22的初期关闭可以是通过利用黑色热塑性树脂乙烯密封流孔来完成,所述第一阀门22的开放可以是通过激光束产生部44加热黑色热塑性树脂乙烯而在乙烯形成孔来完成开放。
计量通道11可以仅将在提取腔体29a进行DNA提取之后通过离心分离获得的DNA上层液通过所述DNA注入通道25移送到DNA扩增腔体29b,从而进行DNA提纯工艺。
图2(b)是概略示出沿着截面f-f`截取的提取腔体29a的截面图。
图2(c)是概略示出沿着截面b-b`截取的DNA扩增腔体29b的截面图。
图2(b)示出在提取腔体29a内具备木炭粉(charcoal powder)67用于通过加热破坏提取腔体29a内细胞的一实施例。
该情况下,通过激光束产生部44加热木炭粉67,木炭粉周围的细胞的细胞壁被加热而细胞壁被破坏,然后通过由生物圆盘100的旋转产生的离心力,从细胞破坏后产生的细胞渣以及木炭粉67分离DNA之后,与第一阀门22开放的同时,通过计量通道11仅将所述提取腔体29a的上层液移送到DNA扩增腔体29b,从而可以进行DNA提纯工艺。
图2(b)是沿着截面f-f`截取的所述提取腔体29a的截面图,当在提取腔体29a中将细胞破坏工艺温度选择100℃左右时,由于液体试料的沸点为100℃左右,因此仅是木炭粉周围被加热,无论如何加热,液体也不会上升到100℃以上,因此无需另外的温度传感器,仅通过激光加热就可以进行细胞破坏工艺。
另外,在提取腔体29a内具备通过外部的条状磁铁的磁力移动的搅拌磁铁31,从而随着所述条状磁铁的旋转或者移动而使所述搅拌磁铁31摇动,由此搅拌提取腔体29a内的试料,在细胞破坏工艺期间,使提取腔体29a内含有的木炭粉67与试料均匀混合进行均质化,从而均匀完成细胞破坏。
参考图2(c),DNA注入通道25可以提供与所述DNA扩增腔体29b连接的通道以向DNA扩增腔体29b注入从提取腔体29a获得的DNA。
另外,为了在所述DNA扩增腔体29b仅存储定量的DNA,多余腔体15可以存储超过定量的多余部分(excess)的DNA。
另外,第二阀门22可以连接所述DNA注入通道25的末端和所述多余腔体15的入口。
另外,第三阀门14可以连接DNA注入通道25和所述DNA扩增腔体29b的入口。
另外,黑色加热膜30b存储在DNA扩增腔体29b内,可以吸收在激光束产生部44产生的热或者传递吸收的热。
另外,红外线辐射板24b可以通过红外线释放向外部表达所述DNA扩增腔体29b内部的温度。
另外,生物圆盘100可以包括红外线温度传感器46a。
附图标记16为所述多余腔体15的排气口。
在开始DNA扩增工艺之前,通过激光加热来溶解黑色热塑性树脂,来密封所述初期开放的“第二阀门22”和所述“第三阀门25”的全部之后,通过激光束产生部44加热所述黑色加热膜30b,进行DNA扩增工艺。
所述第二阀门22和第三阀门25的初期开放可以是通过利用开有孔的黑色热塑性树脂密封连接通道的流孔来完成,所述“第二阀门22”和“第三阀门25”的关闭可以是通过利用激光束产生部44溶解所述开有孔的黑色热塑性树脂,由此通过溶解并密封所述孔来完成。
通过红外线传感器46b检测随着温度从红外线辐射板24b辐射的红外线量,由此可以实时掌握DNA扩增腔体29b内部的温度。
所述红外线辐射板可以包括导热性高的金属以及粘合(adhesive)QPCR(荧光定量多聚核苷酸链式反应;Quantitative Polymerase Chain Reaction)胶带。根据本发明的一实施例,所述粘合QPCR胶带稳定粘贴在聚苯乙烯(polystyrene)、聚丙烯(polypropylene)、聚碳酸酯(polycarbonate)、环烯烃(cyclo-olefins)之类的塑胶基质上,有效地用作红外线辐射板。尤其,所述粘合QPCR胶带在粘贴在DNA扩增腔体29b的上端时,耐于在DNA扩增腔体29b产生的高温压力,同时充分密封DNA扩增腔体29b,因此可以用在红外线辐射板24b。
根据本发明的一实施例,所述黑色加热膜30a、30b可以包括梵塔黑片(vantablacksheet)、黑色金属板乃至石墨片(Graphite Sheet)。所述黑色金属板其热传递率非常高,因此可以使由激光束产生部44产生的热传递到所述整个腔体,均匀加热腔体内的试料。
所述梵塔黑片的特征为,由垂直整列的纳米管排列而构成,吸收通过在管和管之间的反复反射进入的大部分光使其不能射出。所述梵塔黑片由直径为1至2nm的碳纳米管而构成,吸收可视光线和红外线区域的99.97%的几乎所有的光。作为一例,所述黑色加热膜30a、30b可以形成为0.01至0.1mm的厚度。
根据本发明的一实施例,石墨(graphite)片不仅是导热性非常大,而且本身显示黑色,因此从激光束产生部44容易吸收热,从而将热传递到整个腔体,以均匀地加热腔体内的试料。
根据本发明的一实施例,激光束产生部44可以包括发射红外线波长区域的光的红外线激光。红外线波长具有最容易被黑色吸收的特征。
因此,可以通过具有红外线波长区域的激光束产生部44(激光加热装置),容易加热所述黑色加热膜30a、30b以及木炭粉67。
根据本发明的其他一实施例,所述DNA扩增腔体29b为了执行DNA扩增工艺,可以包括含有dNTP在内的引物(Primer)等各种酶(enzyme)的缓冲溶液。另外,DNA扩增腔体29b可以包括另外的腔体用于另外存储聚合酶(polymerase)、荧光试剂。
根据本发明的其他一实施例,DNA扩增工艺的特征为,通过反复进行PCR(多聚酶链式反应;Polymer Chain Reaction)的热循环(thermo cycle)来完成,或者通过恒温扩增(isothermal amplification)来完成。
优选地,通过所述PCR的DNA扩增工艺可以是通过在DNA扩增腔体内进行热循环来完成,所述热循环是周期性地反复由变性(denaturation)(~95℃)、退火(annealing)(~50℃)以及延伸(extension)(~72℃)构成的三种温度乃至经选择的两种温度来进行的。
优选地,所述恒温扩增可以是通过用一种特定温度(例如60℃)加热DNA扩增腔体约90分钟来完成。
图3是用于驱动根据本发明的一实施例的生物圆盘100的驱动控制部14的一实施例。
所述驱动控制部14由用于搁置生物圆盘100的旋转台180、用于旋转所述旋转台180上的生物圆盘100的电机部36以及中央控制装置101而构成。在本实施例中,作为电机部36的电机,优选适合低噪音高速旋转的无刷电机(brushless motor),更加优选可以调整旋转角度的步进电机。附图标记211为允许生物圆盘100的放射方向的移动的滑块,通过步进电机109控制所述滑块211的放射方向的移动。
附图标记350是支撑所述驱动控制部14的主体。电路基板140接合于所述主体350,在电路基板140上设计配置有中央控制装置101。所述中央控制装置101为了所述生物圆盘100的旋转或者停止而控制所述电机部36,不仅是控制光学传感器32、温度传感器38、激光束产生部44,而且通过对步进电机109的控制,控制在滑块211上设计配置的激光束产生部44的放射方向的移动。
所述滑块211通过与步进电机109轴连接的蜗(worm)轮连接部109a、109b,随着步进电机109的旋转,控制生物圆盘100的放射方向(radial direction)的移动。
另外,所述中央控制装置101控制键盘部39,向用户提供针对生物圆盘100的用户接口。
附图标记104为在孔隙170装载的生物圆盘100的压缩单元,通过与旋转台180的磁铁引力进行压缩,优选设计为允许垂直移动。
附图标记46b为用于测定由红外线辐射板24b表达的红外线释放量的红外线温度传感器。
附图标记33为用于感测生物圆盘100是否安装在旋转台180上的可拆式传感器。
图4是本发明的激光束导航仪45的一实施例,激光束导航仪45在超声波探针10动作时启动,实时提供超声波探针10的目前位置坐标。
为此,激光束导航仪45由激光束产生部44、配置在中间基质100b的空气腔体120、全内反射器(Total internal reflector)200、光通道500以及视觉传感器400而构成,将从所述激光束产生部44产生的激光束的方向弯曲90度方向,而朝超声波探针10的上侧方向释放激光束48,并将其通过在外部设置的视觉传感器400进行识别,从而掌握超声波探针10的目前位置坐标。所述视觉传感器400可以配置在超声波探针10的上侧方向以容易观察朝所述超声波探针10的上侧方向释放的激光束48。所述光通道500可以构成为在中间基质100b形成开口部通道(channel)以使激光容易通过。
从所述激光束产生部44产生的激光束在所述全内反射器200进行全反射(Totalreflection),入射到光通道500,朝中间基质100b的放射方向行进,所述全内反射器200具备相对于中间基质100b的一面倾斜的倾斜面121,可以是能够产生全反射的任意角度,根据发明的一例,优选具有45度倾斜度的倾斜面121。
更加具体为,为了全反射,从激光束产生部44产生的激光束需要从具有高折射率的介质朝具有低折射率的介质移动,入射角需要大于临界角。因此,作为本发明的一例,使激光束从折射率为1.58的作为聚碳酸酯材料的中间基质100b入射到折射率为1的空气。
所述全内反射器200的特征为,通过由空气腔体120和中间基质100b形成的倾斜面121而构成。
在所述全内反射器200反射的激光束通过光通道500,然后视觉传感器400感测向外部释放的激光束48,从而能够确认超声波探针10的目前位置坐标。
即,所述空气腔体120、全内反射器200和光通道500在中间基质100b上物理连接配置,从而提供激光束移动路径单元。
视觉传感器400识别通过所述激光束移动路径单元向外部露出的激光束48,从而随着所述超声波探针10的移动,实时掌握超声波探针的目前位置坐标。
激光束产生部44位于与超声波探针10物理连接的主体600的内部,视觉传感器400感测在所述激光束产生部44的圆点释放的激光束48,从而可以实时掌握超声波探针10的目前位置坐标。
在本发明中,视觉传感器400优选二维图像传感器。
附图标记700为光学透镜,位于所述激光束产生部44和所述全内反射器200之间,使激光束产生部44的光将焦点对准在所述全内反射器200。
另外,为了使本发明的激光束导航仪45准确动作,在超声波探针10的动作开始时刻,优选将所述生物圆盘100通过电机部36旋转所需量,从而事先完成由激光束产生部44产生的激光束和全内反射器200之间的光学整列。
图5是用于说明利用根据本发明的一实施例的超声波诊断以及DNA检查一体型AI自我健康管理装置的远程医疗诊断方法的图。
在S501步骤中,具备用于向医生的显示器204远程传送患者在使用超声波探针10自我诊断期间获得的超声波图像和DNA检查结果的通信服务器203以及通信网络202,从而可以向手机设备40发送通过所述超声波探针10获得的超声波图像信息和由所述生物圆盘100的DNA检查结果。
在S502步骤中,超声波诊断以及DNA检查一体型AI自我健康管理装置600中,所述手机设备40通过从所述超声波探针10以及生物圆盘100获取的患者的超声波图像和DNA检查结果,用在深度学习的人工神经网络上,从而可以自动分析判别患者是否有疾病及疾病的危险程度。
在S503步骤中,超声波诊断以及DNA检查一体型AI自我健康管理装置600中,所述手机设备40可以对超声波图像以及DNA检测结果的自动分析结果,通过互联网络向患者的手机设备以及负责医生手机设备提供所述自动分析结果。
在S504步骤中,超声波诊断以及DNA检查一体型AI自我健康管理装置600可以通过所述通信网络202远程连接所述负责医生手机设备和患者的手机设备。
在S505步骤中,超声波诊断以及DNA检查一体型AI自我健康管理装置600中,医生可以通过所述通信网络202确保患者的手机设备40的控制权。
在S506步骤中,可以包括超声波诊断以及DNA检查一体型AI自我健康管理装置600中,医生201实时观察所述显示器204上的对患者的超声波图像60信息的同时,帮助患者的自我诊断的步骤。
医生201可以实时确认所述显示器204上的信息,并通过所述通信网络202确保语音以及手机设备40的控制权,直接向患者指示超声波探针10和生物圆盘100的使用法,从而可以如在患者旁边有医生般帮助患者的自我诊断。

Claims (6)

1.一种超声波诊断以及DNA检查一体型AI自我健康管理装置,其中,包括:
超声波探针,包括多个转换元件,所述转换元件进行动作以将超声波信号和电信号相互转换,从而向被检测体发送超声波信号,接收从被检测体反射的回波信号,由此从患者的患处获取超声波图像;
射束形成器,将由所述超声波探针提供的接收信号进行模拟/数字转换之后,考虑到各个转换元件的位置以及聚焦点,延迟时间,并合算时间被延迟的数字信号,生成帧数据;
扫描转换部,进行扫描转换来生成超声波图像以能够将所述帧数据显示在画面中;
生物圆盘,由多层基质构成主体,在所述主体内包括样品注入口、用于从样品提取分析所需的DNA的提取腔体、允许DNA扩增的DNA扩增腔体、供流体在所述提取腔体以及DNA扩增腔体之间流动的流路、用于连接所述流路的流孔以及用于开闭所述流孔的阀门;
驱动控制部,用于控制所述生物圆盘以及扫描转换部的驱动;
光学传感器,用于感测所述DNA扩增腔体的扩增产物的分析结果;
激光束产生部,通过激光束加热来加热所述DNA扩增腔体,从而扩增DNA或者打开和关闭所述阀门;
电机部,使所述生物圆盘旋转,通过离心力使流体移动,或者产生用于试料的离心分离的离心力;
可拆式传感器,用于感测所述生物圆盘是否安装在旋转台上;
红外线温度传感器,用于测定所述DNA扩增腔体的温度;
键盘部,具备多个用于命令所述超声波探针以及生物圆盘的动作的按钮;
激光束导航仪,具备激光束移动路径单元和视觉传感器,从而根据所述超声波探针的移动,实时掌握超声波探针的目前位置坐标,所述激光束移动路径单元在基质上通过空气腔体、全内反射器和光通道的物理连接而形成,提供来自所述激光束产生部的激光束的移动路径,所述视觉传感器用于识别通过所述激光束移动路径单元而露出在外部的激光束;
数据发送部,用于向外部发送通过所述超声波探针获得的超声波图像信息和通过所述生物圆盘的DNA检查结果;
用户接口,执行所述超声波探针以及生物圆盘的动作的开关控制以及与医生的远程诊断;以及
手机设备,包括人工神经网络以及显示面板,所述人工神经网络是通过学习用超声波照片以及学习用DNA扩增成果而事先被深度学习的,所述显示面板用于显示从所述数据发送部接收的所述超声波图像以及DNA检查结果,
通过从所述超声波探针以及生物圆盘获取的患者的超声波图像和DNA检查结果,用在所述深度学习的人工神经网络上,自动判别患者是否有疾病及疾病的危险程度。
2.根据权利要求1所述的超声波诊断以及DNA检查一体型AI自我健康管理装置,其中,所述DNA扩增腔体包括红外线辐射板,其对DNA扩增腔体内的温度用红外线释放量表达温度值。
3.根据权利要求1所述的超声波诊断以及DNA检查一体型AI自我健康管理装置,其中,进一步包括:黑色加热膜,设在所述提取腔体以及DNA扩增腔体内,用于吸收在所述激光束产生部产生的热或者传递所吸收的热。
4.根据权利要求1所述的超声波诊断以及DNA检查一体型AI自我健康管理装置,其中,所述阀门的开闭是通过在流孔设置黑色热塑性树脂,通过所述激光束产生部在所述黑色热塑性树脂上形成孔或者溶解并堵住所述黑色热塑性树脂的孔来完成。
5.根据权利要求1所述的超声波诊断以及DNA检查一体型AI自我健康管理装置,其中,所述提取腔体在提取腔体内进一步包括木炭粉用于破坏细胞。
6.一种远程医疗诊断方法,其为利用根据权利要求1的超声波诊断以及DNA检查一体型AI自我健康管理装置的远程医疗诊断方法,其中,包括:
具备用于向医生的显示器远程传送患者在使用超声波探针自我诊断期间获得的超声波图像和DNA检查结果的通信服务器以及通信网络,从而向手机设备发送通过所述超声波探针获得的超声波图像信息和通过所述生物圆盘的DNA检查结果的步骤;
所述手机设备通过从所述超声波探针以及生物圆盘获取的患者的超声波图像和DNA检查结果,用在所述深度学习的人工神经网络上,从而自动分析判别患者是否有疾病及疾病的危险程度的步骤;
所述手机设备将对超声波图像以及DNA检测结果的自动分析结果,通过互联网络向患者的手机设备以及负责医生手机设备提供所述自动分析结果的步骤;
通过所述通信网络远程连接所述负责医生手机设备和患者的手机设备的步骤;
医生通过所述通信网络确保患者的手机设备的控制权的步骤;以及
医生实时观察所述显示器上的信息的同时,帮助患者的自我诊断的步骤。
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