专利名称：掌上相控阵可视听诊器的制作方法
技术领域：
本发明涉及医疗器械领域，尤其是用于疾病诊断的掌上相控阵可视听诊器。
背景技术：
听诊器是常见的诊断器具，医生使用听诊器听取人体胸腔或腹腔内器官振动所发 出的声音，以诊断人体器官是否发生病变。现有的听诊器具有用于采集声音的胸件、耳机以 及连接胸件与耳机的导管，医生使用听诊器时，将胸件贴近人体并采集器官发出的声音，采 集到的声音通过导管传导至耳机，并通过耳机听取。由于仅能听取声音，在诊断环境较为恶劣的情况下，如周围环境的噪音过大时，会 影响医生的诊断，容易造成误诊，给病人带来极大的危害。
因此，公开号为CN101146482A的中国发明专利申请公开了一种名为“可视听诊 器”的发明创造，该可视听诊器具有一个拾音器、控制器以及输出单元。拾音器用于采集声 音信号，并将采集的声音信号转换成电信号输出。控制器设有放大电路、滤波电路、A/D转 换电路等，将拾音器采集的声音信号进行放大、滤波、模数转换等处理，并将处理后的信号 输出至输出单元。输出单元对接收的信号进行分析处理，并通过显示器将声音信号的波形 显示出来。该可视听诊器输出声音波形的图像信号，医生通过观看声音的波形来相对直观地 了解器官的状况，从而避免因仅靠听取声音诊断器官是否发生病变的情况，以减少误诊。但是，使用该听诊器时仍只能看到声音信号的波形，并未能看到器官的有关图像， 例如器官的截面图像。医生往往希望在看到声音波形的同时，还看到器官的截面图像，以结 合声音波形及图像等多种信息来综合考虑，以正确诊断器官的状况，提高诊断的准确性。使用一个听诊器以及一个超声扫描仪可实现上述功能，但医生需要同时对听诊器 以及超声扫描仪进行操作，给医生的操作带来极大的不便。同时，由于听诊器的拾音器以及 超声扫描仪的扫描头体积较大，难以同时贴近在人体同一部位上，听诊器显示的声音信号 波形与超声扫描仪显示的器官截面图像不是在同一时刻同一器官的同一部位，不利于医生 的诊断。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种能在同一时刻对人体同一部位进行声波图像和该 部位截面图像进行显示的掌上相控阵可视听诊器。本发明的另一目的是提供一种便于医生进行诊断的掌上相控阵可视听诊器。为实现上述的主要目的，本发明提供的掌上相控阵可视听诊器包括拾音器，用于 采集声音信号并将声音信号转换成电信号；中央处理器，具有接收拾音器输出电信号的放 大电路、滤波电路、第一 A/D转换电路以及图像处理单元；显示器，接收中央处理器输出的 图像信号，其中，掌上相控阵可视听诊器还具有一个探测壳体，拾音器安装在探测壳体内， 且探测壳体内还安装有超声换能器，超声换能器具有至少一个压电晶体，并设有驱动压电晶体的发射驱动电路以及接收压电晶体返回信号的接收电路，中央处理器还设有与发射驱 动电路及接收电路连接的超声控制单元、接收超声控制单元输出信号的第二 A/D转换电 路，第二 A/D转换电路的输出端连接图像处理单元。 由上述方案可见，掌上相控阵可视听诊器的探测壳体内同时设有拾音器以及超声 换能器，拾音器可采集器官发出的声音信号，超声换能器可用于采集器官的截面图像，拾音 器以及超声换能器所采集的信号经过中央处理器处理后由显示器显示，医生可用这一个探 测壳体在同一时刻触及人体的同一部位，可观看到声音的波形图像以及器官的截面图像， 有利于医生的诊断。并且，由于超声换能器以及拾音器一并设置在探测壳体内，医生仅对探测壳体进 行操作即可同时采集声音信号以及图像信号，医生的操作十分方便，并且拾音器及超声换 能器可采集同一器官同一部位的信号，有利于提高诊断的准确性。一个优选的方案是，探测壳体具有一个接触面，拾音器与超声换能器在垂直于接 触面的方向上排列设置。这样，拾音器与超声换能器可诊断同一器官的同一部位进行检测， 更能提高诊断的准确性。进一步的方案是，拾音器设置在接触面上方，超声换能器位于拾音器的上方。由于 超声换能器发射与接收的超声波信号具有较强的穿透能力，将超声换能器设置在拾音器的 上方，便于拾音器采集声音信号，且不会干扰超声波信号的传送。再进一步的方案是，超声换能器设有多组压电晶体以及与压电晶体组数相等的多 组发射驱动电路，超声控制单元具有向多组发射驱动电路输出控制信号的相控阵模块。由此可见，掌上相控阵可视听诊器使用相控阵技术对超声换能器进行控制，通过 改变多组发射驱动电路向多组压电晶体施加电压信号的相位、频率、幅值来改变压电晶体 发射超声波信号的方向，避免使用机械式超声换能器，可减小超声换能器的体积。再进一步的方案是，掌上相控阵可视听诊器还设有与中央处理器连接的存储器以 及网络接口。这样，掌上相控阵可视听诊器采集的声波图像以及器官截面图像可存储在存 储器中，且可通过网络接口传送至网络，便于专家进行远程诊疗。
图1是本发明实施例的结构示意框图。图2是本发明实施例中超声换能器与超声控制单元连接的示意框图。图3是本发明实施例中探测壳体内拾音器与超声换能器的结构示意图。以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
具体实施例方式参见图1，本发明的掌上相控阵可视听诊器具有一个探测壳体10以及与探测壳体 10连接的中央处理器20，并设有网络接口 28、显示器29以及存储单元30。探测壳体10内安装有拾音器11以及超声换能器40，拾音器11用于采集声音信 号，并将声音信号转换成电信号输出。超声换能器40用于发射超声波信号，并接收返回的 回波信号，并将回波信号转换成电信号输出。探测壳体10通过电连接线与中央处理器20 连接，以将拾音器11和超声换能器40生成的电信号输出。
参见图3，探测壳体10的底部为与人体接触的接触面12，拾音器11与超声换能器 40在垂直于接触面的方向上依次排列设置。其中，拾音器11设置在接触面12上端，超声换 能器40位于拾音器11的上端，且拾音器11的上端面与超声换能器40的下端面邻接，即拾 音器11与超声换能器40固体连接。 医生使用掌上相控阵可视听诊器时，将探测10的接触面12紧贴在人体上，拾音 器11与超声换能器40在人体上垂直布置。拾音器11采集声音信号，超声换能器40发射 或接收超声波信号。由于拾音器11与超声换能器40采集音频信号的频率不同，不会相互 干扰。且拾音器11更为靠近人体，能采集频率较低的信号。超声波信号具有较强的穿透能 力，即使离人体较远，仍能接收返回的超声波信号，因此这样的设置不会影响超声波信号的 发射与接收。由于拾音器11与超声换能器40在垂直于接触面12的方向上依次排列，其在人体 表面上作用面积较小，能在同一时刻采集同一器官同一部位的声音信号以及截面图像，有 利于医生对器官的状况作出准确的诊断。并且，超声换能器40与拾音器11的固体连接，能 避免超声换能器40发出的超声波信号经过空气而影响信号的传送质量。中央处理器20具有放大电路21、滤波电路22、A/D转换电路23、图像处理单元24、 超声控制单元25以及A/D转换电路27。放大电路21接收拾音器11输出的电信号，将电信号放大后输出至滤波电路22。 滤波电路22接收放大电路21输出的信号后，将信号中的高频信号过滤，将器官振动所发出 的低频信号留下并输出至A/D转换电路23。A/D转换电路23将接收的模拟信号转换至数字信号，并将数字信号传送至图像处 理单元24，图像处理单元24对接收的数字信号进行处理，包括生成声音信号的相应波形图 像，并将波形图像输出至显示器29。参见图2，超声换能器40具有多个压电晶体，每一压电晶体在驱动信号的驱动下 发出一定频率的机械波，该机械波的频率较高，超出人耳的听觉范围，即超声波。本实施例仅设置一个超声换能器40，超声换能器40内的多个压电晶体划分成四 组，分别是第一组压电晶体42、第二组压电晶体44、第三组压电晶体46以及第四组压电晶 体48，每一组压电晶体均与一组发射驱动电路连接，接收发射驱动电路输出的驱动信号。第一组压电晶体42与第一发射驱动电路41连接，第二组压电晶体44与第二发射 驱动电路43连接，第三组压电晶体46与第三发射驱动电路45连接，而第四组压电晶体48 与第四发射驱动电路47连接。四组发射驱动电路41、43、45、47均与超声控制单元25连接，接收超声控制单元25 输出的控制信号。超声换能器40还设有一个接收电路49，接收四组压电晶体42、44、46、48发出信号 遇人体器官后返回的信号，并将返回的信号传送至超声控制单元25。超声控制单元25内设有相控阵模块26，相控阵模块26根据每一组压电晶体42、 44、46、48需要发射超声波信号的强度、方向等，计算每一组发射驱动电路向对应压电晶体 施加电压信号的相位、频率、幅值等，当压电晶体接收到不同相位的电压信号，其产生的超 声波信号方向发生改变，其施加的电压信号频率、幅值不同，则可改变压电晶体发生超声波 信号的强度。
因此，相控阵模块26通过对每组发射驱动电路41、43、45、47所输出的驱动信号的 控制，可调节每组压电晶体42、44、46、48发射超声波信号的方向以及强度。回看图1，超声控制单元25与A/D转换器27连接，超声控制单元25接收超声换能 器40返回的回波信号后，将回波信号传送至A/D转换器27进行模数转换后，输出至图像处 理单元24。图像处理单元24将接收到的信号生成二维截面图像，并将生成的器官二维截面 图像输出至显示器29。本发明仅设置一个显示器29，图像处理单元24使用分屏技术，将显示器29所显示 的屏幕一分为二，在显示器29上同时显示声音的波形信号以及超声换能器40探测信号所 生成的器官二维截面图像。当然，医生往往希望观看的器官二维截面图像较大，而声音波形 信号的图像较小，因此显示器29所显示的两个图像可以是大小不相等的两个图像。掌上相控阵可视听诊器设有与中央处理器20连接的存储单元30，图像处理单元 24生成的图像可存储在存储单元30中，以便医生在现场诊断结束查看相应的图像，或在病 人复诊是查看上一次诊断时的图像。
掌上相控阵可视听诊器还具有一个符合DIC0M3 (Digital imaging andCommunications in Medicine，医学数字影像和通信)标准的网络接口 28，将图像处理 单元24生成的图像通过网络接口 28传送出去，便于医护人员通过网络进行远程诊疗。由上述方案可见，在探测壳体10内同时设置拾音器11以及超声换能器40，可同时 探测器官振动发出的声音信号以及器官的截面图像，医生通过同时观看声音的波形信号以 及截面图像，可更加准确地判断器官的情况，提高诊断的准确性。并且，拾音器11与超声换 能器是针对同一器官的同一部位进行采集信号的，也有利于提高医生诊断的准确性。当然，上述实施例仅是本发明较佳的实施方案，实际应用时还可以有更多的变化， 例如，掌上相控阵可视听诊器设置两个显示器，分别显示声音的波形图像及器官的截面图 像；或者，在不需要远程诊疗的场合下不设置网络接口 ；又或者，使用机械式或电子式的超 声换能器替代相控阵的超声换能器，超声控制单元不设置相控阵模块；再或者，将拾音器与 超声换能器的设置位置互换，即拾音器设置在超声换能器的上方等，这些改变同样可以实 现本发明的目的。最后需要强调的是，本发明不限于上述实施方式，如压电晶体与发射驱动电路组 数的改变、网络接口类型的改变等变化也应该包括在本发明权利要求的保护范围内。
权利要求
掌上相控阵可视听诊器，包括拾音器，用于采集声音信号并将声音信号转换成电信号；中央处理器，具有接收所述拾音器输出电信号的放大电路、滤波电路、A/D转换电路(23)以及图像处理单元；显示器，接收所述中央处理器输出的图像信号；其特征在于还具有一个探测壳体，所述拾音器安装在所述探测壳体内，且所述探测壳体内还安装有超声换能器，所述超声换能器具有至少一个压电晶体，并设有驱动所述压电晶体的发射驱动电路以及接收所述压电晶体返回信号的接收电路；所述中央处理器还设有与所述发射驱动电路及所述接收电路连接的超声控制单元、接收所述超声控制单元输出信号的A/D转换电路(27)，所述A/D转换电路(27)的输出端连接所述图像处理单元。
2.根据权利要求1所述的掌上相控阵可视听诊器，其特征在于所述探测壳体具有一个接触面，所述拾音器与所述超声换能器在垂直于所述接触面的 方向上排列设置。
3.根据权利要求2所述的掌上相控阵可视听诊器，其特征在于所述拾音器设置在所述接触面上方，所述超声换能器位于所述拾音器的上方。
4.根据权利要求3所述的掌上相控阵可视听诊器，其特征在于 所述拾音器的上端面与所述超声换能器的下端面邻接。
5.根据权利要求1至4任一项所述的掌上相控阵可视听诊器，其特征在于 所述超声换能器设有多组压电晶体以及与所述多组压电晶体组数相等的多组发射驱动电路；所述超声控制单元具有向所述多组发射驱动电路输出控制信号的相控阵模块。
6.根据权利要求1至4任一项所述的掌上相控阵可视听诊器，其特征在于 还包括与所述中央处理器连接的存储单元。
7.根据权利要求1至4任一项所述的掌上相控阵可视听诊器，其特征在于 还包括与所述中央处理器连接的网络接口。
全文摘要
本发明提供一种掌上相控阵可视听诊器，包括拾音器、显示器及中央处理器，中央处理器具有接收拾音器输出电信号的放大电路、滤波电路、第一A/D转换电路以及图像处理单元，其中，掌上相控阵可视听诊器还具有一个探测壳体，拾音器安装在探测壳体内，且探测壳体内还安装有超声换能器，超声换能器具有至少一个压电晶体，并设有驱动压电晶体的发射驱动电路以及接收压电晶体返回信号的接收电路，中央处理器还设有与发射驱动电路及接收电路连接的超声控制单元、接收超声控制单元输出信号的第二A/D转换电路，第二A/D转换电路的输出端连接图像处理单元。本发明能同时输出声音波形图像以及器官的二维截面图像，提高医生诊断的准确性。
文档编号A61B7/04GK101862202SQ20101023461
公开日2010年10月20日 申请日期2010年7月23日 优先权日2010年7月23日
发明者张红卫, 曹林云, 赵三多, 陈宏明 申请人:珠海仁威医疗科技有限公司