TWI836887B

TWI836887B - 超音波系統

Info

Publication number: TWI836887B
Application number: TW112103532A
Authority: TW
Inventors: 蔣富昇; 石淵瑜
Original assignee: 佳世達科技股份有限公司
Priority date: 2023-02-01
Filing date: 2023-02-01
Publication date: 2024-03-21

Abstract

本揭露提出一種超音波系統。此超音波系統包括超音波主機、微控制計數器以及至少二超音波探頭。超音波主機用以發射一時序訊號。微控制計數器連接超音波主機，微控制計數器可用以接收時序訊號。至少二超音波探頭連接微控制計數器，至少二超音波探頭用以進行掃描。微控制計數器根據時序訊號得出一時序間隔，並根據時序間隔交替地切換至少二超音波探頭掃描之結果，回饋至超音波主機。

Description

超音波系統

本發明實施例是有關於一種超音波系統，特別是有關於一種具有至少二個超音波探頭之超音波系統。

一般而言，習知的探頭連接式之超音波主機僅提供一組接頭連接一超音波探頭。當存在連接多個超音波探頭之需求時，則需要使用分配器。此外，由於空間之限制以及連結槽受限於習知切換速度不夠迅速，導致無法協同超音波作業即時顯示多個超音波探頭掃描之結果。

鑒於上述，有需要提出一種改進的超音波產品，以解決上述技術問題。

本發明提出一種超音波系統。此超音波系統包括超音波主機、微控制計數器以及至少二超音波探頭。超音波主機用以發射一時序訊號。微控制計數器連接超音波主機，微控制計數器可用以接收時序訊號。至少二超音波探頭連接微控制計數器，至少二超音波探頭用以進行掃描。微控制計數器根據時序訊號得出一時序間隔，並根據時序間隔交替地切換至少二超音波探頭掃描之結果，回饋至超音波主機。

為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式詳細說明如下：

請參照本發明圖式第1圖至第3圖，其中第1圖繪示關於本發明實施例之超音波系統100的架構方塊圖，第2A圖至第2C圖繪示關於超音波系統100的一第一超音波探頭131和一第二超音波探頭132的多種可行配置之示意圖，第2D圖繪示關於超音波系統100的第一超音波探頭131和第二超音波探頭132與一第三超音波探頭133的可行配置之示意圖，第3圖繪示關於超音波系統100的時序訊號之示意圖。

超音波系統100可包括超音波主機110、微控制計數器120以及至少二超音波探頭，如第一超音波探頭131和第二超音波探頭132。超音波主機110可用以發射一時序訊號，以供取得超音波之波形作為醫療或工業或水下等層面上的應用。微控制計數器(microcontroller counter)120可連接至超音波主機110的介面，藉由上述介面與微控制計數器120交換訊號，微控制計數器120可用以接收來自超音波主機110的時序訊號，上述介面可以是通用的超音波探頭的介面。

第一超音波探頭(ultrasonic probe)131和第二超音波探頭132均連接微控制計數器120。第一超音波探頭131和第二超音波探頭132可用以進行掃描，即進行探測物體之超音波掃描。所述物體例如為人體皮膚，第一超音波探頭131和第二超音波探頭132可用以接觸至人體皮膚以進行探測。舉例來說，第一超音波探頭131和第二超音波探頭132可為分離的獨立探頭，透過各自的電纜連接微控制計數器120。

在一些實施例中，如第2A圖至第2B圖所示，在一側視視角中，第一超音波探頭131和第二超音波探頭132可沿一定向平行地配置。詳細而言，如第2A圖所示，在第一超音波探頭131和第二超音波探頭132以平行配置的基礎上，第一超音波探頭131的探頭單元131u和第二超音波探頭132的探頭單元132u可更對位/對準地配置。如第2B圖所示，在第一超音波探頭131和第二超音波探頭132以平行配置的基礎上，第一超音波探頭131的探頭單元131u和第二超音波探頭132的探頭單元132u可更錯位/偏位地配置。

在一實施例中，如第2C圖所示，在一側視視角中，第一超音波探頭131和第二超音波探頭132可垂直地配置，即第一超音波探頭131和第二超音波探頭132可分別沿相互垂直的定向進行配置。此外，在此實施例中，第一超音波探頭131可具有探頭單元131u，第二超音波探頭132可具有探頭單元132u。以應用端而言，第2C圖所示之進行垂直配置的第一超音波探頭131和第二超音波探頭132可應用於三維成像的超音波顯示之情境。

在一實施例中，如第2D圖所示，超音波系統100可更包括一第三超音波探頭133，第三超音波探頭133可具有探頭單元133u，而第一超音波探頭131可具有探頭單元131u，第二超音波探頭132可具有探頭單元132u。如第2D圖所示，在一側視視角中，第一超音波探頭131、第二超音波探頭132和第三探頭單元132可呈多角度配置，即第一超音波探頭131與第二超音波探頭132之間可夾一第一角度進行配置，第二超音波探頭132與第三超音波探頭133之間可夾一第二角度進行配置。進一步地，第一角度與第二角度之間可選擇性地為相同或相異。

在本發明所揭露的超音波系統100中，微控制計數器120可根據超音波主機110所發射的時序訊號得出一時序間隔 P，並根據時序間隔P交替地切換至少二超音波探頭(如第一超音波探頭131和第二超音波探頭132)掃描之結果，且回饋至超音波主機110。詳細而言，如第3圖所示，微控制計數器120可將以時序訊號中所採集的一第一幀(frame)F1與一第二幀F2之間的時間差值作為時序間隔P。接著，根據所得之時序間隔P交替地切換第一超音波探頭131和第二超音波探頭132。舉例來說，可將第一幀F1分派給第一超音波探頭131進行超音波波形輸出或輸入，將第二幀F2分派給第二超音波探頭132進行超音波波形輸出或輸入，再將第三幀F3復回分派給第一超音波探頭131進行超音波波形輸出或輸入，依此類推進行至第N幀FN之分派，以進行二個超音波探頭之交替切換。此些超音波探頭之交替切換具體地可透過如一繼電器(relay)或一數據多工器(multiplexer)進行控制，其中繼電器例如可為固態繼電器(solid state relay，SSR)。

需說明的是，在具有多個超音波探頭之情況下(例如三個以上的超音波探頭，分別為第一超音波探頭、第二超音波探頭及第三超音波探頭)，仍可適用本發明所揭露之超音波探頭的切換機制。即，可根據所得之時序間隔P交替地切換第一超音波探頭、第二超音波探頭和第三超音波探頭。舉例來說，可將第一幀分派給第一超音波探頭進行超音波波形輸出或輸入，將第二幀分派給第二超音波探頭進行超音波波形輸出或輸入，將第三幀分派給第三超音波探頭進行超音波波形輸出或輸入，再將第四幀復回分派給第一超音波探頭進行超音波波形輸出或輸入，以此類推進行至第N幀FN之分派，以進行多個超音波探頭之輪替切換。

關於取得時序間隔P之一實現方式，微控制計數器120可攔截來自超音波主機110的至少二觸發事件T1~T2作為第一幀F1及第二幀F2，並將第一幀F1與第二幀F2之間的時間差值作為時序間隔P。詳細而言，在超音波主機110的時序中係不斷地產生觸發事件(event)T1、T2~TN，觸發事件(event)的產生時間間隔例如為33毫秒(ms)，此實現方式旨在微控制計數器120直接攔截來自超音波主機110的至少二觸發事件(可能非連續觸發事件)以作為第一幀F1及第二幀F2，供計算時序間隔P之用。於是，可根據所得之時序間隔P交替地切換至少二個超音波探頭。

關於取得時序間隔P之另一實現方式，微控制計數器120可設置於一數據多工器上，超音波主機110可透過此數據多工器(未繪示於圖式)輸出一時序訊號至微控制計數器120。微控制計數器120可得知數據多工器的數位輸入(digital input)之電位訊號及數位輸出(digital output)之電位訊號。微控制計數器120可以此數據多工器的一輸入高電位的起始與一輸出高電位的結束作為一幀(frame)，並將連續二幀之間的時間差值作為時序間隔P。此實現方式旨在微控制計數器120透過一數據多工器擬出超音波主機110的時序訊號中的連續二幀之間的時差差值，並將此時間差值作為時序間隔P。於是，可根據所得之時序間隔P交替地切換至少二個超音波探頭。

關於取得時序間隔P之再一實現方式，微控制計數器120可將首次接收到來自超音波主機110的一第一觸發事件作為一第一幀F1，並在一預設時程內搜索來自超音波主機110的一第二觸發事件作為一第二幀F2，且將第一幀F1與第二幀F2之間的時間差值作為時序間隔P。詳細而言，所述預設時程為超音波主機110發射時序訊號之一幀率的倒數與一自定義時長之和，其可預先設定於微控制計數器120以進行操作。在一實施例中，超音波主機110發射時序訊號之幀率例如係設定為30 Hz，其倒數則約為0.033秒，自定義時長例如係設定為80微秒(µs)，故預設時程為0033秒加上80微秒的搜索時間，即在此預設時程內搜索第二觸發事件之訊號。

此外，若預設時程內無搜索到自超音波主機110的任一觸發事件，微控制計數器120可擴大所述預設時程之時間以持續搜索來自超音波主機110的第二觸發事件。在一實施例中，所擴大預設時程之時間例如為以80微秒(µs)為一單位，逐單位累加擴大預設時程直到搜索到來自超音波主機110的第二觸發事件之訊號。此實現方式旨在微控制計數器120可根據首次接收到的第一觸發事件與搜索到的第二觸發事件得出時序間隔P。於是，可根據所得之時序間隔P交替地切換至少二個超音波探頭。

據上，於此揭露舉三種實現方式為例以取得時序間隔，微控制計數器可再根據所得之時序間隔進行複數個超音波探頭之切換。總結而言，本發明實施例所提出之超音波系統相較於習知的超音波產品，透過增設微控制計數器與切換機制，以沿用超音波主機發射出的時序訊號，進行快速切換複數超音波探頭的掃描結果，藉此達到協同超音波作業即時顯示多個超音波探頭掃描之結果。

綜上所述，雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100:超音波系統 110:超音波主機 120:微控制計數器 131:第一超音波探頭 132:第二超音波探頭 133:第三超音波探頭 131u,132u,133u:探頭單元 F1,F2,F3,FN:幀 T1,T2,TN:觸發事件

第1圖繪示依照本發明實施例之超音波系統的架構方塊圖；第2A圖至第2D圖繪示關於本發明實施例之超音波系統的超音波探頭的配置之示意圖；及第3圖繪示關於本發明一實施例之超音波系統的時序訊號之示意圖。

100:超音波系統

110:超音波主機

120:微控制計數器

131:第一超音波探頭

132:第二超音波探頭

Claims

一種超音波系統，包括：一超音波主機，用以發射一時序訊號；一微控制計數器，連接該超音波主機，用以接收該時序訊號；以及至少二超音波探頭，連接該微控制計數器，用以進行掃描；其中，該微控制計數器根據該時序訊號得出一時序間隔，並根據該時序間隔交替地切換該至少二超音波探頭掃描之結果，回饋至該超音波主機。
如請求項1所述之超音波系統，其中該至少二超音波探頭係沿一定向平行地配置或係垂直地配置。
如請求項1所述之超音波系統，其中該微控制計數器以該時序訊號中所採集的一第一幀與一第二幀之間的時間差值作為該時序間隔。
如請求項1所述之超音波系統，其中該微控制計數器攔截來自該超音波主機的至少二觸發事件作為一第一幀及一第二幀，並將該第一幀與該第二幀之間的時間差值作為該時序間隔。
如請求項1所述之超音波系統，其中該微控制計數器設置於一數據多工器上，該超音波主機透過該數據多工器輸出該時序訊號至該微控制計數器。
如請求項5所述之超音波系統，其中該微控制計數器以該數據多工器的一輸入高電位的起始與一輸出高電位的結束作為一幀，並將連續二幀之間的時間差值作為該時序間隔。
如請求項1所述之超音波系統，其中該微控制計數器將首次接收到來自該超音波主機的一第一觸發事件作為一第一幀，並在一預設時程內搜索來自該超音波主機的一第二觸發事件作為一第二幀，且將該第一幀與該第二幀之間的時間差值作為該時序間隔。
如請求項7所述之超音波系統，其中當該預設時程內無搜索到自該超音波主機的任一觸發事件，該微控制計數器擴大該預設時程之時間以持續搜索來自該超音波主機的該第二觸發事件。
如請求項7所述之超音波系統，其中該預設時程為該超音波主機發射該時序訊號之一幀率的倒數與一自定義時長之和。
如請求項9所述之超音波系統，其中該幀率係設定為30 Hz，該自定義時長係設定為80微秒(µs)。