CN204734502U - 用于弹性测量的超声波探测便携装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种超声波探测便携装置，包括：便携装置外壳，在外壳一端设置有超声波换能器；超声波换能器部分伸出外壳一端；外壳内部设置有：超声波收发单元、低频发生单元、控制处理器、数据存储器、无线收发器；超声波换能器与超声波收发单元连接，超声波换能器与低频发生单元连接，控制处理器分别与超声波收发单元、低频发生单元连接，用于向超声波收发单元、低频发生单元发出控制指令，接收并处理测量数据，生成测量结果；数据存储器与控制处理器连接；外壳外表面设置有用户交互屏，用户交互屏与控制处理器连接，无线收发器与控制处理器连接，用于无线传输数据存储器内数据信息以使后台处理器对数据信息进行后期分析运算。

Description

用于弹性测量的超声波探测便携装置

技术领域

本实用新型涉及超声波技术，尤其涉及一种用于弹性测量的超声波探测便携装置。

背景技术

如图1所示，现有技术公开了一种用于弹性测量的超声波探测装置，包括探头01和计算机处理系统03，探头01使用线缆02连接到计算机处理系统03，计算机处理系统03通过线缆02接收探头01探测的测量数据，并通过计算机处理系统03内的数据处理单元对测量数据进行处理。但是，测量数据从探头01传输到计算机处理系统03内的数据处理单元的过程中，易受到外界干扰，造成信号衰减，这些干扰和衰减将直接影响数据处理单元所处理数据的精准性和稳定性。此外，计算机处理系统03过于笨重，使医护人员很难随意搬动弹性测量检测装置到病房对病人进行检查。

实用新型内容

为了解决背景技术中提到的用于弹性测量的超声波探测装置检测结果精准度不高以及设备过于笨重的问题中的至少一个，本实用新型提供一种用于弹性测量的超声波探测便携装置。

本实用新型提供一种用于弹性测量的超声波探测便携装置，包括便携装置外壳，在所述外壳一端设置有超声波换能器；所述超声波换能器部分伸出所述外壳一端；所述外壳内部设置有：超声波收发单元、低频发生单元、控制处理器、数据存储器、无线收发器；所述便携装置还包括，电源；所述电源用于向所述控制处理器、所述数据存储器、所述无线收发器供电；

所述低频发生单元与所述超声波换能器连接，用于发出低频脉冲剪切波；

所述超声波收发单元与所述超声波换能器连接，用于发出超声波并接收测量数据，所述测量数据为所述超声波对所述低频脉冲剪切波进行传播参数 测量所获得的数据；

所述控制处理器分别与所述超声波收发单元、所述低频发生单元连接，用于向所述超声波收发单元、所述低频发生单元发出控制指令，接收并处理所述测量数据，生成测量结果；

所述数据存储器与所述控制处理器连接；

所述外壳的外表面设置有用户交互屏，所述用户交互屏与所述控制处理器连接，用于接收用户指令、显示所述测量结果；

所述无线收发器与所述控制处理器连接，用于无线传输所述数据存储器内的数据信息以使后台处理器对所述数据信息进行后期分析运算。

所述装置具有多个超声波换能器，所述多个超声波换能器横向排列为一维阵列，或，所述多个超声波换能器横、纵向排列为二维阵列。

所述低频发生单元包括：低频脉冲发生器、放大器；

所述低频脉冲发生器与所述控制处理器连接；所述放大器的一端与所述低频脉冲发生器连接，用于放大所述低频脉冲发生器产生的低频电信号；所述放大器的另一端与所述超声波换能器连接，以使所述超声波换能器发出低频脉冲剪切波。

所述低频发生单元包括：低频振动驱动单元、电机；

所述电机与所述低频振动驱动单元连接；所述低频振动驱动单元与所述控制处理器连接，用于接收所述控制处理器的驱动信号以使所述电机脉动机械运动。

所述无线收发器包括无线通信单元、数据处理单元；

所述数据处理单元分别与所述数据存储器、所述控制处理器连接，或者所述数据处理单元与所述控制处理器连接，用于对所述数据信息进行加密、压缩处理；所述无线通信单元与所述数据处理单元连接，所述无线通信单元为WiFi模块，或蓝牙模块，或GPRS单元。

所述超声波收发单元、所述低频发生单元、所述控制处理器、所述数据存储器、所述无线收发器设置在柔性电路板上。

所述超声波收发单元、所述低频发生单元、所述控制处理器、所述数据存储器、所述无线收发器的各个电路板外设置有屏蔽罩。

所述控制处理器包括：现场可编程门阵列FPGA，或数字信号处理DSP、 或ARM处理器、或单片机。

本实用新型的用于弹性测量的超声波探测便携装置，通过将超声波换能器、超声波收发单元、低频发生单元、控制处理器、数据存储器、无线收发器、用户交互屏等集成为一体，避免了测量数据空中传输过程中被干扰，信息衰减等问题，保证了测量的精准度和稳定性；同时装置更加小型化、轻便化、方便操作者实施测量。

附图说明

图1为现有的用于弹性测量的超声波探测装置；

图2为本实用新型用于弹性测量的超声波探测便携装置实施例一的结构示意图；

图3为本实用新型用于弹性测量的超声波探测便携装置实施例二的结构示意图；

图4a为本实用新型用于弹性测量的超声波探测便携装置实施例三的结构示意图；

图4b为本实用新型用于弹性测量的超声波探测便携装置实施例三的另一结构示意图；

图5为本实用新型用于弹性测量的超声波探测便携装置实施例四的结构示意图；

图6为本实用新型用于弹性测量的超声波探测方法实施例一的流程图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图2为本实用新型用于弹性测量的超声波探测便携装置实施例一的结构示意图，如图2所示，超声波探测便携装置，包括便携装置外壳1，在外壳1 一端设置有超声波换能器2；超声波换能器2部分伸出外壳1一端；外壳1内部设置有：超声波收发单元3、低频发生单元4、控制处理器5、数据存储器6、无线收发器7；低频发生单元4与超声波换能器2连接，用于发出低频脉冲剪切波；超声波收发单元3与超声波换能器2连接，用于发出超声波并接收测量数据，测量数据为超声波对低频脉冲剪切波进行传播参数测量所获得的数据；控制处理器5分别与超声波收发单元3、低频发生单元4连接，用于向超声波收发单元3、低频发生单元4发出控制指令，接收并处理测量数据，生成测量结果；数据存储器6与控制处理器5连接；外壳1的外表面设置有用户交互屏8，用户交互屏8与控制处理器5连接，用于接收用户指令、显示测量结果；无线收发器7与控制处理器5连接，用于无线传输数据存储器6内的数据信息以使后台处理器对数据信息进行后期分析运算。

具体的，外壳1将超声波换能器2、超声波收发单元3、低频发生单元4、控制处理器5、数据存储器6、无线收发器7、用户交互屏8集成为一体，形成一个便携的用于弹性测量的超声波探测便携装置。控制处理器5分别与超声波收发单元3、低频发生单元4、数据存储器6、无线收发器7、用户交互屏8连接，控制各个单元工作。该装置是一种能够无创检测肝脏的弹性，能对肝病病情进行监测与评估的弹性测量装置。测量时，低频发生单元4产生低频振动的低频脉冲剪切波向弹性介质发出瞬时低频冲击，随后超声波收发单元3通过超声波换能器2向弹性介质发射超声波并接收回波信号。该回波信号作为测量数据经过控制处理器5数据处理、运算，如滤波提取有用数据并转换成预设数据格式、应用弹性计算方法对超声波测量数据进行分析计算得出被测弹性介质的弹性模量，生成超声波成像图像等；测量结果及图像可由用户交互屏8显示给操作者参考；对于更为复杂的数据分析运算，以及数据备份，可由无线收发器7直接或间接从数据存储器6中读取，并无线传输到外部设备，如后台处理器对数据信息进行进一步地分析、备份存储等。其中，无线收发器7与控制处理器5连接，则控制处理器5从数据存储器6中读取数据再发送给无线收发器7，数据传输经过控制处理器5中转，从而节省无线收发器7与数据存储器6间的排线布置，使得布线简单，减少布线间的电气干扰。此外，无线收发器7还可以分别与数据存储器6、控制处理器5连接，这种连接方式，可以使无线收发器7在控制处理器5的控制指令下， 自行到数据存储器6中进行数据的读取，从而减少对控制处理器5的资源占用率，提高数据读取的速度。数据存储器6与控制处理器5连接，用于存储控制处理器5发送的测量数据、以及控制处理器5处理后的测量数据、测量结果等数据。此外，数据存储器6还具有缓存功能，当控制处理器5来不及处理某些测量数据时可以暂存于数据存储器6内，空闲时控制处理器5从数据存储器6中取出测量数据进行处理、计算，得到测量结果再发送给数据存储器6存储。这样可以加快控制处理器5的处理速度，当控制处理器5忙时，缓存数据；当控制处理器5空闲时，取出之前缓存的数据进行处理。数据存储器6中的数据可以在预设周期内由无线收发器7传输到外部设备存储，从而不影响便携装置的有限存储空间，加快便携装置的处理效率。

本实施例通过将超声波换能器、超声波收发单元、低频发生单元、控制处理器、数据存储器、无线收发器、用户交互屏等集成为一体，避免了测量数据空中传输过程中被干扰，信息衰减等问题，保证了测量的精准度和稳定性；同时装置更加小型化、轻便化、方便操作者实施测量。

图3为本实用新型用于弹性测量的超声波探测便携装置实施例二的结构示意图；如图3所示，在实施例一的基础上，进一步地，超声波探测便携装置具有多个超声波换能器2，多个超声波换能器2横向排列为一维阵列(如图3所示)，或，多个超声波换能器2横、纵向排列为二维阵列。

具体的，超声波束特性直接影响超声图像的清晰度和对比度，当超声波换能器2为单个时，单个超声波换能器2用于测量弹性介质中的某一条线上的超声波辐射声场；当超声波换能器2为多个时，n个超声波换能器2排列为一条线，形成一维阵列，获得平面辐射声场；n个超声波换能器2在横纵向排列，形成二维阵列，获得空间辐射声场，即三维辐射声场。

图4a为本实用新型用于弹性测量的超声波探测便携装置实施例三的结构示意图；如图4a所示，在上述实施例的基础上，进一步地，低频发生单元4包括：低频脉冲发生器41、放大器42；低频脉冲发生器41与控制处理器5连接；放大器42的一端与低频脉冲发生器41连接，用于放大低频脉冲发生器41产生的低频电信号；放大器42的另一端与超声波换能器2连接，以使超声波换能器2发出低频脉冲剪切波。

具体的，低频脉冲发生器41可以由正弦信号发生器电路构成，也可 以是任何能够发出正弦低频激励信号的电路板，如微型声卡，低频脉冲发生器41的具体构成由本领域技术人员根据现有发生器自行设计，本申请对此不作限定。低频脉冲发生器41所产生的低频信号频率及振幅由控制处理器5控制，通常信号频率为20～5000Hz，优选的，低频信号频率50Hz；放大器能把低频脉冲发生器41低频信号进行功率放大，使超声波换能器2以低频脉冲的声辐射力形式激发弹性介质，在弹性介质中产生低频脉冲剪切波。

或者，采用其他形式获得低频脉冲剪切波，图4b为本实用新型用于弹性测量的超声波探测便携装置实施例三的另一结构示意图；如图4b所示，在上述实施例的基础上，低频发生单元4包括：低频振动驱动单元43、电机44；电机44与低频振动驱动单元43连接；低频振动驱动单元43与控制处理器5连接，用于接收控制处理器5的驱动信号以使电机44脉动机械运动。

图5为本实用新型用于弹性测量的超声波探测便携装置实施例四的结构示意图，如图5所示，在上述实施例的基础上，进一步地，无线收发器7包括无线通信单元71、数据处理单元72；数据处理单元72分别与数据存储器6、控制处理器5连接，或者数据处理单元72与控制处理器5连接，用于对数据信息进行加密、压缩处理；无线通信单元71与数据处理单元72连接，无线通信单元71为WiFi模块，或蓝牙模块，或数据传输电台，或GPRS单元。无线收发器7将数据信息进行加密可以保证数据信息在空中传输的安全性，压缩则可以保证数据包的完整性，且占用通信信道资源少，传输速度快。无线通信单元71、数据处理单元72均由控制处理器5控制工作。

进一步地，超声波收发单元3、低频发生单元4、控制处理器5、数据存储器6、无线收发器7设置在柔性电路板上。柔性电路板是以聚酰亚胺或聚酯薄膜为基材制成的一种具有高度可靠性，绝佳的可挠性印刷电路板，且具有可弯折性。将超声波收发单元3、低频发生单元4、控制处理器5、数据存储器6、无线收发器7设置在柔性电路板上可以减小该超声波探测便携装置的体积、重量、厚度等，使其便携性更好。此外，为了进一步减小超声波探测便携装置的体积、重量、厚度等，各个电路板间可以采用排线连接，和/或 采用电路板连接针将各个电路板层叠对插连接。进一步地，超声波收发单元3、低频发生单元4、控制处理器5、数据存储器6、无线收发器7的各个电路板外设置有屏蔽罩。以减少各个电路板间的电磁干扰，提高装置的测量精度。

此外，该便携装置还包括：电源、充电装置；电源为控制处理器5、数据存储器6和无线收发器7供电；电源可以是无线供电也可以是电池。充电装置负责对电源进行充电，充电装置可以是连接到市电就可以进行充电的方式，也可以是无线充电方式。通过便携装置内设电源且可充电，使得该装置可以方便在野外、战地和震区等无法提供市电的地区进行工作。控制处理器5包括：现场可编程门阵列FPGA，或数字信号处理DSP、或ARM处理器、或单片机等，优选的，EP3C55的FPGA。此外，控制处理器5还可以用于，当测量结果异常，超出预设区间，则向操作者发送报警信息，可提醒操作者是否存在操作不当，导致测量结果异常。

本实施例通过将超声波换能器、超声波收发单元、低频发生单元、控制处理器、数据存储器、无线收发器、用户交互屏等集成为一体，从而方便操作者调整探测的角度和位置，保证了测量的精准度；进一步通过多个超声波换能器阵列排列，保证了超声波图像的清晰度；通过柔性电路板及屏蔽罩的设置，保证了装置更加小型化、轻便化，从而方便操作者实施测量。

图6为本实用新型用于弹性测量的超声波探测方法实施例一的流程图。如图6所示，该方法可使用上述任一超声波探测便携装置实现，用于弹性测量的超声波探测方法，包括：

步骤101、用户交互屏接收用户指令，发送用户指令到控制处理器。

步骤102、控制处理器根据用户指令控制低频发生单元产生低频脉冲剪切波；在预设时间后，控制超声波收发单元产生超声波。

具体的，超声波用于对低频脉冲剪切波进行传播参数的测量，如剪切波速度、剪切波模量、剪切波衰减、剪切波弹性和剪切波粘性等，以使超声波收发单元获得测量数据。预设时间为低频脉冲剪切波进入到弹性介质后距离超声波产生的时间间隔，预设时间可由技术人员自行设定。

步骤103、接收超声波收发单元发送的测量数据；对测量数据进行处理，生成测量结果，并发送测量数据、处理后的测量数据、测量结果到数 据存储器。

步骤104、控制无线收发器读取数据存储器内的数据信息，以使后台处理器对数据信息进行后期分析运算；发送测量结果到用户交互屏。

具体的，超声波收发单元接收回波信号，并将该回波信号作为测量数据发送给控制处理器，控制处理器对测量数据处理、运算，如滤波提取有用数据并转换成预设数据格式、应用弹性计算方法对超声波测量数据进行分析计算得出被测弹性介质的弹性模量，生成超声波成像图像等。控制处理器会将各个阶段的数据发送给数据存储器保存，接收到的测量数据、数据处理后的测量数据、分析计算后的测量结果等，此外，数据存储器具有缓存功能，当控制处理器来不及处理某些测量数据时可以暂存于数据存储器内，空闲时控制处理器从数据存储器中取出测量数据进行处理、计算，得到测量结果再发送给数据存储器存储。这样可以加快控制处理器的处理速度，当控制处理器忙时，缓存数据；当控制处理器空闲时，取出之前缓存的数据进行处理。数据存储器中的数据可以在预设周期内或实时由无线收发器传输到外部设备存储，从而不影响便携装置的有限存储空间，加快便携装置的处理效率。测量结果及图像可由控制处理器发送给用户交互屏，显示给操作者参考。

本实施例的用于弹性测量的超声波探测方法可以采用上述用于弹性测量的超声波探测便携装置的实施例予以实施，其实现原理和技术效果类似。

进一步的，在上述方法实施例一的基础上，在步骤103的生成测量结果之后，还包括：控制处理器判断测量结果是否在预设区间内，若测量结果超出预设区间，发送报警信息到用户交互屏，以使用户重新发送用户指令。

具体的，若测量结果超出预设区间，判断本次测量存在异常，则通知操作者执行重新测量，或提示操作者采取适当的测量措施，以确保测量的精准性。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而 前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种用于弹性测量的超声波探测便携装置，包括便携装置外壳，其特征在于，在所述外壳一端设置有超声波换能器；所述超声波换能器部分伸出所述外壳一端；所述外壳内部设置有：超声波收发单元、低频发生单元、控制处理器、数据存储器、无线收发器；所述便携装置还包括，电源；所述电源用于向所述控制处理器、所述数据存储器、所述无线收发器供电；

所述低频发生单元与所述超声波换能器连接，用于发出低频脉冲剪切波；

所述超声波收发单元与所述超声波换能器连接，用于发出超声波并接收测量数据，所述测量数据为所述超声波对所述低频脉冲剪切波进行传播参数测量所获得的数据；

所述控制处理器分别与所述超声波收发单元、所述低频发生单元连接，用于向所述超声波收发单元、所述低频发生单元发出控制指令，接收并处理所述测量数据，生成测量结果；

所述数据存储器与所述控制处理器连接；

所述外壳的外表面设置有用户交互屏，所述用户交互屏与所述控制处理器连接，用于接收用户指令、显示所述测量结果；

所述无线收发器与所述控制处理器连接，用于无线传输所述数据存储器内的数据信息以使后台处理器对所述数据信息进行后期分析运算。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置具有多个超声波换能器，所述多个超声波换能器横向排列为一维阵列，或，所述多个超声波换能器横、纵向排列为二维阵列。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述低频发生单元包括：低频脉冲发生器、放大器；

所述低频脉冲发生器与所述控制处理器连接；所述放大器的一端与所述低频脉冲发生器连接，用于放大所述低频脉冲发生器产生的低频电信号；所述放大器的另一端与所述超声波换能器连接，以使所述超声波换能器发出低频脉冲剪切波。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述低频发生单元包括：低频振动驱动单元、电机；

所述电机与所述低频振动驱动单元连接；所述低频振动驱动单元与所述 控制处理器连接，用于接收所述控制处理器的驱动信号以使所述电机脉动机械运动。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述无线收发器包括无线通信单元、数据处理单元；

所述数据处理单元分别与所述数据存储器、所述控制处理器连接，或者所述数据处理单元与所述控制处理器连接，用于对所述数据信息进行加密、压缩处理；所述无线通信单元与所述数据处理单元连接，所述无线通信单元为WiFi模块，或蓝牙模块，或GPRS单元。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述超声波收发单元、所述低频发生单元、所述控制处理器、所述数据存储器、所述无线收发器设置在柔性电路板上。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述超声波收发单元、所述低频发生单元、所述控制处理器、所述数据存储器、所述无线收发器的各个电路板外设置有屏蔽罩。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制处理器包括：现场可编程门阵列FPGA，或数字信号处理DSP、或ARM处理器、或单片机。