CN202355709U - 具有识别功能的超声探头和超声治疗装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了具有识别功能的超声探头和超声治疗装置。具有识别功能的超声探头包括探头本体和设于探头本体内的超声波发生器；探头本体内还设有一个与超声波发生器串联连接的单总线存储器，单总线存储器内设有探头识别码。本实用新型能利用微控制器和FPGA器件，产生激励信号可精确控制超声探头的频率、占空比、脉冲个数等参数；微控制器利用超声探头上的单总线存储器存有的识别码，使之具有探头自动识别的功能，能自动匹配探头发射参数，使探头工作在最佳谐振频率点提升发射效率；微控制器能检测探头的温度实现在线故障自动检测；在驱动电路中采用D类放大器，比现有的同类型超声治疗仪功耗降低40％。

Description

具有识别功能的超声探头和超声治疗装置

技术领域

本实用新型涉及一种超声治疗仪上的超声探头结构和超声治疗设备，更具体地说是指一种具有识别功能的超声探头和超声治疗装置。

背景技术

超声技术在医疗方面的独特疗效已得到医学界的普遍认可，并越来越被临床重视和采用。国内外医学专家在利用超声技术治疗肢体运动康复方面积累了丰富的经验，我国在辅助治疗心脑血管疾病、高脂血症以及中风康复等领域也取得了一定进展。超声波治疗以疗效独特，长期治疗无毒副作用的安全特性见长，其体外无创的物理治疗手段比较适合在社区、医院运用。

超声治疗设备在使用过程中，需要更换不同功率的超声探头(即更换不同功率的超声波发生器)。现有技术中的超声治疗装置具有以下特点：

1.采用的是人工调节的方式，即更换了不同功率的探头，操作人员需要根据超声探头的功率大小而调节主机的功率，使得操作起来很不方便；

2.现有技术中的超声探头不能自动检测温度，并且不能实现故障的在线自动检测。

3.现有技术中的超声治疗装置采用的是简单的功率放大电路，无法实现对超声探头的功率、占空比和脉冲个数的精确控制

4.现有技术中的超声治疗装置的功率损耗大。

基于上述现有技术的缺陷，本发明人创造性地开发出一种具有识别功能的超声探头和超声治疗装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种具有识别功能的超声探头和超声治疗装置。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

具有识别功能的超声探头，包括探头本体和设于探头本体内的超声波发生器；其特征在于所述的探头本体内还设有一个与超声波发生器串联连接的单总线存储器，所述的单总线存储器内设有探头识别码。

其进一步技术方案为：还包括设于探头本体内的温度传感器，所述的超声波发生器、单总线存储器和温度传感器均与主机连接。

其进一步技术方案为：所述的单总线存储器为DS2431芯片；所述的温度传感器为NTC热敏电阻。

超声治疗装置，包括超声治疗主机，及至少一个与超声治疗主机联接的超声探头，其特征在于所述超声探头为权利要求1至3任一项所述的具有识别功能的超声探头；所述的超声治疗主机包括微控制器、与微控制器连接的FPGA器件，及与FPGA器件连接的放大电路，所述的放大电路与前述的超声探头电性连接。

其进一步技术方案为：还包括与FPGA器件连接的显示驱动电路、与显示驱动电路连接的显示屏、与微控制器连接的控制按钮，及用于连接温度传感器与FPGA器件、微控制器之间的温度处理电路。

其进一步技术方案为：还包括与FPGA器件连接的第一存储器，与微控制器连接的第二存储器，还包括与FPGA器件连接的内存芯片、与微控制器连接的通讯转换模块。

其进一步技术方案为：所述的放大电路包括与FPGA器件连接的驱动隔离芯片、与驱动隔离芯片连接的至少一个驱动芯片、与驱动芯片连接的MOS管电路；所述的温度处理电路包括与FPGA器件连接的温度检测隔离芯片、至少一个与温度检测隔离芯片连接的比较器，及与温度传感器连接的模拟开关芯片；所述比较器的输入端与温度传感器连接。

其进一步技术方案为：所述的FPGA器件还连接有调试端口和程序烧录接口，所述FPGA器件为EP3C5F256C8型芯片；所述的微控制器为STC12LE5A60S2型芯片；所述的内存芯片为61LV2568型芯片；所述的第一存储器、第二存储器均为25P40型芯片。

其进一步技术方案为：所述的显示驱动电路包括THC63LVDM83R型芯片；所述的驱动隔离芯片为MC74VHC245DT型芯片；驱动芯片为UCC37323型芯片；所述的通讯转换模块为MAX232D型芯片。

其进一步技术方案为：所述的温度检测隔离芯片为MC74VHC245DT型芯片；所述的比较器为LM358型芯片。

本实用新型与现有技术相比的有益效果是：本实用新型能利用微控制器和FPGA器件，产生激励信号可精确控制超声探头的频率、占空比、脉冲个数等参数；微控制器利用超声探头上的单总线存储器存有的识别码，使之具有探头自动识别的功能，能自动匹配探头发射参数，使探头工作在最佳谐振频率点提升发射效率；微控制器能检测探头的温度实现在线故障自动检测；在驱动电路中采用D类放大器，比现有的同类型超声治疗仪功耗降低40％。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步描述。

附图说明

图1为本实用新型超声治疗装置具体实施例的电路方框图；

图2为图1所示实施例的电路原理图一(FPGA器件的主要部分)；

图3为图1所示实施例的电路原理图二(FPGA器件的一部分和内存芯片部分)；

图4为图1所示实施例的电路原理图三(探头、放大电路和微控制器部分)；

图5为图1所示实施例的电路原理图四(显示驱动电路等部分)；

图6为图1所示实施例的控制流程图。

附图标记说明

1    超声探头               11   超声波发生器

12   单总线存储器           13   温度传感器

2    主机                   21   微控制器

211  第二存储器             212  通讯转换模块

22   FPGA器件

221  第一存储器             222  内存芯片

23    放大电路                 231   驱动隔离芯片

232   驱动芯片                 233   MOS管电路

24    显示驱动电路             25    显示屏

26    控制按钮

27    温度处理电路             271   温度检测隔离芯片

272   比较器                   273   模拟开关芯片

具体实施方式

为了更充分理解本实用新型的技术内容，下面结合具体实施例对本实用新型的技术方案进一步介绍和说明，但不局限于此。

如图1至图5所示，本实用新型具有识别功能的超声探头1，包括探头本体和设于探头本体内的超声波发生器11；探头本体内还设有一个与超声波发生器11串联连接的单总线存储器12，单总线存储器12内设有探头识别码。还包括设于探头本体内的温度传感器13，超声波发生器11、单总线存储器12和温度传感器13均与主机2连接。其中，单总线存储器12为DS2431芯片；温度传感器13为NTC热敏电阻。

本实用新型超声治疗装置，包括超声治疗主机2，及四个与超声治疗主机2联接的超声探头1(图1中只示出一个)，超声探头1为前述的具有识别功能的超声探头；超声治疗主机2包括微控制器21、与微控制器21连接的FPGA器件22，及与FPGA器件22连接的放大电路23，放大电路23与前述超声探头1中的超声波发生器11电性连接。还包括与FPGA器件22连接的显示驱动电路24、与显示驱动电路24连接的显示屏25、与微控制器21连接的控制按钮26，及用于连接温度传感器13与FPGA器件22、微控制器21之间的温度处理电路27。还包括与FPGA器件22连接的第一存储器221，与微控制器21连接的第二存储器211，还包括与FPGA器件22连接的内存芯片222、与微控制器21连接的通讯转换模块212。放大电路23包括与FPGA器件22连接的驱动隔离芯片231、与驱动隔离芯片231连接的四个驱动芯片232(图1中只示出一个)、与驱动芯片232连接的MOS管电路233(图1中只示出一个)；温度处理电路27包括与FPGA器件22连接的温度检测隔离芯片271、四个与温度检测隔离芯片271连接的比较器272(图1中只示出一个)，及与温度传感器13连接的模拟开关芯片273；比较器272的一个输入端与温度传感器13连接。

在本实施例中，如图2至图5所示，其中的FPGA器件(即图中的U18A-U18J，同一个芯片分成多个方块图来表示)为EP3C5F256C8型芯片，还连接有调试端口(即图中的P2端口)和程序烧录接口(即图中的P3端口)，微控制器(即中的U11)为STC12LE5A60S2型芯片；内存芯片(即图中的U7A、U7B)采用二个61LV2568型芯片；第一存储器(即图中的U19)、第二存储器(即图中的U8)均为25P40型芯片；显示驱动电路(即图中的U4)包括THC63LVDM83R型芯片；驱动隔离芯片(即图中的U2)为MC74VHC245DT型芯片；驱动芯片(即图中的U1、U3、U5、U6)为UCC37323型芯片；通讯转换模块(即图中的U13)为MAX232D型芯片；温度检测隔离芯片(即图中的U7)为MC74VHC245DT型芯片；比较器为LM358型芯片。电路图中各端口的说明：J1为显示驱动电路与显示屏的插座接口；P1为微控制器的烧录端口(用于写入程序代码)；P2为FPGA器件的调试端口(用于调试机器)；P3为FPGA器件的烧录端口(用于写入程序代码)。

各大部件和模块的功能：

控制按钮：输入超声工作时间、发射功率等参数；

微控制器(即MCU)：接收控制按键指令；开机读取探头识别码识别超声探头类型，根据接收的信息指令控制FPGA器件产生对应的超声发射激励信号。

FPGA器件：根据MCU的指令产生超声发射激励信号；在超声探头发射过程中实时检测探头工作温度，根据温升变化判断超声波发射回路是否工作正常实现故障检测，当探头与人体接触不良出现异常温升FPGA器件停止激励信号输出实现过温保护；产生显示信号，由显示驱动电路驱动显示屏显示超声治疗参数。

放大电路(即D类放大器)：将FPGA器件产生的发射激励信号进行功率放大，驱动探头输出超声波。

显示驱动电路：产生VGA和LVDS信号驱动显示屏显示超声治疗参数。

温度处理电路：采集探头温度信号，将其转换为电平信号输出至FPGA器件完成故障检测和过温保护。

单总线存储器(即探头识别电路，其内置有识别码)：采用单总线1-Wire存储器件，开机自动读取识别码识别探头，MCU自动完成发射参数与探头的匹配。

内存芯片：存储FPGA器件的处理数据。

第一存储器：存储FPGA器件的配置和参数等信息。

第二存储器：存储MCU的配置和参数等信息。

于其它实施例中，上述各部件也可以选用其它型号的同类芯片。

综上所述，本实用新型能利用微控制器和FPGA器件，产生激励信号可精确控制超声探头的频率、占空比、脉冲个数等参数；微控制器利用超声探头上的单总线存储器存有的识别码，使之具有探头自动识别的功能的功能，能自动匹配探头发射参数，使探头工作在最佳谐振频率点提升发射效率；微控制器能检测探头的温度实现在线故障自动检测；在驱动电路中采用D类放大器，比现有的同类型超声治疗仪功耗降低40％。

上述仅以实施例来进一步说明本实用新型的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本实用新型的实施方式仅限于此，任何依本实用新型所做的技术延伸或再创造，均受本实用新型的保护。本实用新型的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.具有识别功能的超声探头，包括探头本体和设于探头本体内的超声波发生器；其特征在于所述的探头本体内还设有一个与超声波发生器串联连接的单总线存储器，所述的单总线存储器内设有探头识别码。

2.根据权利要求1所述的具有识别功能的超声探头，其特征在于还包括设于探头本体内的温度传感器，所述的超声波发生器、单总线存储器和温度传感器均与主机连接。

3.根据权利要求2所述的具有识别功能的超声探头，其特征在于所述的单总线存储器为DS2431芯片；所述的温度传感器为NTC热敏电阻。

4.超声治疗装置，包括超声治疗主机，及至少一个与超声治疗主机联接的超声探头，其特征在于所述超声探头为权利要求1至3任一项所述的具有识别功能的超声探头；所述的超声治疗主机包括微控制器、与微控制器连接的FPGA器件，及与FPGA器件连接的放大电路，所述的放大电路与前述的超声探头电性连接。

5.根据权利要求4所述的超声治疗装置，其特征在于还包括与FPGA器件连接的显示驱动电路、与显示驱动电路连接的显示屏、与微控制器连接的控制按钮，及用于连接温度传感器与FPGA器件、微控制器之间的温度处理电路。

6.根据权利要求5所述的超声治疗装置，其特征在于还包括与FPGA器件连接的第一存储器，与微控制器连接的第二存储器，还包括与FPGA器件连接的内存芯片、与微控制器连接的通讯转换模块。

7.根据权利要求6所述的超声治疗装置，其特征在于所述的放大电路包括与FPGA器件连接的驱动隔离芯片、与驱动隔离芯片连接的至少一个驱动芯片、与驱动芯片连接的MOS管电路；所述的温度处理电路包括与FPGA器件连接的温度检测隔离芯片、至少一个与温度检测隔离芯片连接的比较器，及与温度传感器连接的模拟开关芯片；所述比较器的输入端与温度传感器连接。

8.根据权利要求7所述的超声治疗装置，其特征在于所述的FPGA器件还连接有调试端口和程序烧录接口，所述FPGA器件为EP3C5F256C8型芯片；所述的微控制器为STC12LE5A60S2型芯片；所述的内存芯片为61LV2568型芯片；所述的第一存储器、第二存储器均为25P40型芯片。

9.根据权利要求8所述的超声治疗装置，其特征在于所述的显示驱动电路包括THC63LVDM83R型芯片；所述的驱动隔离芯片为MC74VHC245DT型芯片；驱动芯片为UCC37323型芯片；所述的通讯转换模块为MAX232D型芯片。

10.根据权利要求9所述的超声治疗装置，其特征在于所述的温度检测隔离芯片为MC74VHC245DT型芯片；所述的比较器为LM358型芯片。

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