超声波医疗装置的制作方法

本实用新型涉及医疗技术领域，具体而言，涉及一种超声波医疗装置。

背景技术：

随着科技的发展，对医疗设备的功能要求越来越高。例如，在医疗或美容行业，利用超声波可治疗肿瘤，皮肤色变等疾病。比如，在美容行业，超声波可以作用于皮肤下，通过促进胶原蛋白的重生，从而改善皮肤，达到消除纹路的效果。在现有技术中，用于产生超声波的医疗设备能量控制精度较低，电路参数无法调整。而对于可实现高强度聚焦超声波的医疗设备，其体积较大，设备成本高，不利于生产厂家生产制造，也不便于操作者使用。因此，如何提供一种可解决上述问题的方案，已成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术中的不足，本实用新型提供一种结构简单易于实现的超声波医疗装置，以解决上述问题。

为了实现上述目的，本实用新型较佳实施例所提供的技术方案如下所示：

本实用新型较佳实施例提供一种超声波医疗装置，包括：

处理器；

信号发生器，与所述处理器连接，用于产生并输出驱动信号；

调制单元，与所述信号发生器连接，用于从所述信号发生器接收并对所述驱动信号进行调制，获得并输出至少一路调制后驱动信号；

功率放大器，与所述调制单元连接，用于从所述调制单元接收并对所述至少一路调制后驱动信号进行放大；

超声波换能器与所述功率放大器连接，用于从所述功率放大器接收放大后的所述至少一路调制后驱动信号，生成并输出至少一路超声波；

信号采集单元，与所述处理器及所述功率放大器连接，用于从所述功率放大器采集放大后的所述至少一路调制后驱动信号以得到信号参数，所述处理器输出基于所述信号参数获得的第一控制信号给所述信号发生器。

可选地，上述超声波医疗装置还包括与处理器连接的开关电源，用于将市电转换为至少一路输出的电源，该电源用于为所述超声波医疗装置提供电能。

可选地，上述开关电源包括电源转换器及与所述电源转换器连接的低压差线性稳压器，所述低压差线性稳压器与所述电源转换器相配合，用于将市电转换为至少一路稳定电压输出的直流电源。

可选地，上述超声波医疗装置还包括总线通信单元及控制器，所述总线通信单元与所述处理器、及所述控制器连接，所述总线通信单元包括RS485总线或CAN总线。

可选地，上述超声波医疗装置还包括与所述超声波换能器连接的匹配单元，所述匹配单元包括至少一个与所述超声波换能器相匹配的匹配电阻。

可选地，上述超声波医疗装置还包括与所述处理器连接的输入控制单元，所述处理器还基于所述输入控制单元的输入信号产生并输出第二控制信号，所述信号发生器从所述处理器接收所述第二控制信号并产生新的驱动信号。

可选地，上述超声波换能器设置有用于将所述超声波进行聚焦的聚焦结构。

可选地，上述信号采集单元包括电流互感器和/或电压互感器。

可选地，上述处理器包括中央处理器、STM32单片机、DSP芯片、FPGA芯片中至少一种。

本实用新型还提供另一种超声波医疗装置，包括：

处理器；

电源单元，与所述处理器连接；

信号发生器，与所述处理器连接，用于产生并输出驱动信号；

调制单元，与所述信号发生器连接，用于从所述信号发生器接收并对所述驱动信号进行调制，获得并输出至少一路调制后驱动信号；

功率放大器，与所述调制单元连接，用于从所述调制单元接收并对所述至少一路调制后驱动信号进行放大；

超声波换能器与所述功率放大器连接，用于从所述功率放大器接收放大后的所述至少一路调制后驱动信号，生成并输出至少一路超声波；

信号采集单元，与所述处理器及所述功率放大器连接，用于从所述功率放大器采集放大后的所述至少一路调制后驱动信号以得到信号参数，所述处理器输出基于所述信号参数获得的第一控制信号给所述信号发生器。

相对于现有技术而言，本实用新型提供的超声波医疗装置至少具有以下有益效果：超声波医疗装置包括处理器、信号发生器、调制单元、功率放大器、超声波换能器及信号采集单元。其中，信号发生器与处理器连接，用于产生并输出驱动信号；调制单元与信号发生器连接，用于从信号发生器接收并对驱动信号进行调制，获得并输出至少一路调制后驱动信号；功率放大器与调制单元连接，用于从调制单元接收并对至少一路调制后驱动信号进行放大；超声波换能器与功率放大器连接，用于从功率放大器接收放大后的至少一路调制后驱动信号，生成并输出至少一路超声波；信号采集单元与处理器连接，用于从功率放大器采集放大后的至少一路调制后驱动信号以得到信号参数，处理器输出基于信号参数获得的第一控制信号给信号发生器。该超声波医疗装置电路结构简单、易于实现，有利于减小装置的体积。另外，该装置通过信号采集单元采集的信号参数，使得处理器生成第一控制信号以控制信号发生器，有助于操作人员根据需求控制输出的超声波。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举本实用新型较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型较佳实施例提供的超声波医疗装置的方框示意图之一。

图2为本实用新型较佳实施例提供的超声波医疗装置的结构示意图。

图3为本实用新型较佳实施例提供的超声波医疗装置的方框示意图之二。

图4为本实用新型较佳实施例提供的超声波医疗装置的方框示意图之三。

图5为本实用新型较佳实施例提供的超声波医疗装置中信号采集的电路原理示意图。

图标：100-超声波医疗装置；110-处理器；111-信号发生器；112-调制单元；113-功率放大器；114-超声波换能器；115-信号采集单元；120-开关电源；140-匹配单元；150-输入控制单元；160-装置本体；170-聚焦结构；180-电源单元；190-控制器。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中”、“上”、“下”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。可以是机械连接，也可以是电性连接。可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参照图1，为本实用新型较佳实施例提供的超声波医疗装置100的方框示意图之一。本实用新型提供的超声波医疗装置100可以用于治疗肿瘤、皮肤色变等疾病。可理解地，该超声波医疗装置100可以适用于医疗行业，也可以适用于美容行业。该超声波医疗装置100可以包括处理器110、信号发生器111、调制单元112、功率放大器113、超声波换能器114及信号采集单元115，用于产生至少一通道输出的可控超声波，进而有助于操作人员根据需求调节输出超声波的声波参数，其中，该声波参数包括超声波的频率和/或振幅。

在本实施例中，信号发生器111与处理器110连接，用于产生并输出至少一路驱动信号。调制单元112与信号发生器111连接，用于从所述信号发生器111接收并对所述至少一路驱动信号进行调制，获得并输出至少一路调制后驱动信号，比如，将驱动信号根据预设调制策略进行调制。功率放大器113与调制单元112连接，用于从所述调制单元112接收并对所述至少一路调制后驱动信号进行放大，比如对调制后的驱动信号进行放大，其放大倍数可根据实际情况进行设置，这里不作具体限定。超声波换能器114与所述功率放大器113连接，用于从所述功率放大器113接收放大后的所述至少一路调制后驱动信号，生成并输出至少一路超声波。信号采集单元115与所述处理器110及所述功率放大器113连接，用于从所述功率放大器113采集放大后的所述至少一路调制后驱动信号以得到信号参数，所述处理器110输出基于所述信号参数获得的第一控制信号给所述信号发生器111，该信号参数可以包括驱动信号的频率、电流值及电压值。

可理解地，处理器110用于根据信号采集单元115反馈的信号参数控制信号发生器111产生新的驱动信号，以使新的驱动信号在调制放大后的信号参数在预设范围内。该预设范围可根据实际情况进行设定，这里不作具体限定。

可理解地，信号发生器111可以产生一路驱动信号，或者产生多路驱动信号。例如，若为一路驱动信号，超声波换能器114可以根据一路驱动信号产生一路或多路通道输出的超声波。若为多路驱动信号，超声波换能器114可根据多路驱动信号生成多路通道输出的超声波，每路驱动信号与一路通道输出的超声波一一对应。也就是超声波换能器114可以用于产生单通道输出的超声波，也可以用于产生多通道输出的超声波，这里对超声波的输出通道不作具体限定。

预设调制策略可以包括，但不限于幅度调制(调幅ASK)、频率调制(调频FSK)和相位调制(调相PSK)，这里不作具体限定。

在本实施例中，驱动信号与产生的超声波相对应，驱动信号的信号参数与超声波的声波参数相关联。例如，驱动信号的频率与超声波的频率相关联，驱动信号的电流和/或电压与超声波的振幅相关联。也就是可通过调整驱动信号的频率，从而调整超声波换能器114产生的超声波的频率；可通过调整驱动信号的电流值和/或电压值，从而调整超声波的振幅。

请参照图2，为本实用新型较佳实施例提供的超声波医疗装置100的结构示意图。可选地，超声波医疗装置100包括装置本体160及聚焦结构170。装置本体160用于容纳超声波医疗装置100中的各电子器件。聚焦结构170设置在装置本体160的一端，以作为与目标点接触的探头。可理解地，该目标点即为待治疗对象(比如，人或其他生物)上的待治疗的区域(比如，皮肤色变区域)。

在本实施例中，聚焦结构170用于将一路通道输出的超声波进行聚焦，也就是可将输出的超声波聚集到一点，以产生高强度的能量。具体地，该聚焦结构170远离装置本体160的一端为内凹的弧形曲面，以使得输出的超声波可以聚集到一点。

在使用时，操作人员可将聚焦结构170对准目标点，并使其焦点与病变组织对应，然后启动超声波医疗装置100，在焦点处将产生高强度的能量，以使焦点处的病变组织凝固性坏死，从而达到治疗的目的。

请参照图3，为本实用新型较佳实施例提供的超声波医疗装置100的方框示意图之二。超声波医疗装置100还可以包括开关电源120。该开关电源120与处理器110连接，用于将市电转换为至少一路输出的电源。其输出的电源用于为超声波医疗装置100各电子器件提供电能。该电子器件包括处理器110、信号发生器111、超声波换能器114等。

进一步地，开关电源120可以包括电源转换器及与该电源转换器连接的低压差线性稳压器(low dropout regulator，LDO)。低压差线性稳压器与电源转换器相配合，可以使得电源转换器转换形成的电源的电压更为稳定。

其中，电源转换器可以包括AC-DC电源转换器、DC-DC电源转换器。AC-DC电源转换器可以用于将交流电为220V的市电转换为直流电。DC-DC电源转换器可以将AC-DC电源转换器转换得到的直流电进一步转换为一路或多路输出的直流电源，以供超声波医疗装置100中需要隔离的电路或电子器件使用。

低压差线性稳压器可以对电源转换器转换后的电源起到稳压作用，也就是在市电电压波动较大的情况下，低压差线性稳压器可使得转换后的电源电压不受市电波动的影响，从而使得转换的电压维持在稳定的电压范围内，该电压范围可根据实际情况进行设置，这里不作具体限定。

在本实施例中，超声波医疗装置100中的电子器件的供电通常为直流电，不同类型的电子器件的供电电压可能存在不同。而开关电源120可以提供与各类型电子器件相匹配的供电电源，也就是开关电源120可以将市电转换为多路与各类型的电子器件相配合的供电电源，其转换后的电源的参数(包括电流及电压)可根据各电子器件进行设置，这里不作具体限定。

在本实施例中，超声波医疗装置100还可以包括总线通信单元。总线通信单元与处理器110、信号发生器111、调制单元112、功率放大器113、超声波换能器114及信号采集单元115等电子器件连接，以实现各电子器件之间的数据交互。比如，处理器110可以通过总线通信单元与信号采集单元115连接，以从信号采集单元115获取采集的驱动信号的信号参数。该总线通信单元包括但不限于RS485总线、CAN总线等，这里不作具体限定。

可选地，超声波医疗装置100还包括与超声波换能器114连接的匹配单元140。匹配单元140包括至少一个匹配电阻。若匹配电阻为多个，多个匹配电阻可以通过串联和/或并联形成一个新的等效电阻，该等效电阻即为匹配单元140。

在本实施例中，总线通信单元中的至少部分信号线路的两端可以分别并联或串联设置一个匹配单元140，使得匹配单元140与超声波换能器114连接。也就是在信号线路的两端分别并联或串联一个匹配电阻或等效电阻，该匹配电阻及等效电阻的阻抗可根据实际情况进行设置，使得输出驱动信号与超声波换能器114相匹配，这里对匹配电阻的阻抗不作具体限定。

一般地，信号源(比如开关电源120转换后的电源)的阻抗较低，与信号线的负载(比如，信号采集单元115)对应的阻抗不匹配或阻抗不连续(比如，在纯电阻电路中，两者的电阻相等即为阻抗匹配)。若阻抗不匹配或者阻抗不连续，将导致信号在信号线路传输过程中发生反射，无法正常实现数据通信。设置的匹配单元140可使信号源的阻抗与信号线的负载的阻抗相匹配使其阻抗连续。减少信号在传输过程中的发生反射，避免振荡等。

可选地，超声波医疗装置100还可以包括与处理器110连接的输入控制单元150。该输入控制单元150可以是，但不限于数字键盘、按钮、旋钮、触控显示屏等。所述处理器110还基于所述输入控制单元150的输入信号产生并输出第二控制信号，所述信号发生器111从所述处理器110接收所述第二控制信号并产生新的驱动信号。

可理解地，操作人员可通过输入控制单元150输入指定档位的输入信号，该超声波医疗装置100便可发出与该档位对应的超声波。比如，操作人员可以根据需求通过输入控制单元150控制超声波医疗装置100产生的超声波的频率及振幅，这里对可控的频率范围及振幅范围不作具体限定。

具体地，处理器110在接收到输入信号后，将控制信号发生器111产生与输入信号对应的驱动信号，该驱动信号经调制及放大后，超声波换能器114便可根据调制放大后的驱动信号生成与档位对应的超声波。

在本实施例中，信号采集单元115包括但不限于电流互感器、电压互感器、相位差处理电路。电压互感器可以将输出的高电压信号等比例降低到电路可以识别处理的低电压信号进行处理。电流互感器可以将输出电流转化到电路可以识别处理的低电流信号进行处理。相位差处理电路用于将电压信号和电流信号做过零比较器后，转化为脉冲信号，然后通过异或逻辑电路取出相位差信号。处理器110可以是，但不限于中央处理器、STM32单片机、DSP芯片、FPGA芯片中至少一种。

可选地，超声波医疗装置100还可以包括与处理器110连接的控制器190。控制器190可通过总线通信单元与处理器110连接，用于生成控制处理器110实现多通道超声波输出的控制信号。处理器110接收控制器190输出的控制信号，并基于该控制信号，实现多通道超声波输出的控制。比如，用户可根据需求通过控制器190实现对输出超声波的通道数量的控制。

可理解地，若将处理器110、信号发生器111、调制单元112、功率放大器113、超声波换能器114及信号采集单元115作为一个医疗单元结构，超声波医疗装置100可以包括多个该医疗单元结构，而控制器190可以与每个医疗单元结构中的处理器110连接，以实现多通道超声波输出的控制。

进一步地，控制器190可以为具有与上述处理器110相同或类似功能的电子器件，比如，控制器190可以为SMT32系列单片机。当然，在其他实施方式中，控制器190还可以由其他设备进行替代，比如可以由计算机设备替代控制器190。

基于上述设计，该超声波医疗装置100电路结构简单、易于实现，有助于减小超声波医疗装置100的体积，降低其制造成本。操作人员可根据需求控制产生的超声波的频率及振幅，进而扩大其适用范围。另外，通过信号采集单元115反馈调制放大后的驱动信号的信号参数，处理器110基于该信号参数及预设的参数范围，控制信号发生器111产生新的驱动信号，以使新的驱动信号在调制放大后其信号参数在预设范围内，从而实现超声波输出的闭环控制，有助于提高对超声波能量的控制精度。

请参照图4，为本实用新型较佳实施例提供的超声波医疗装置100的方框示意图之三。在另一实施例中，超声波医疗装置100除了可以包括上述的处理器110、信号发生器111、调制单元112、功率放大器113、超声波换能器114及信号采集单元115之外，还可以包括电源单元180，该电源单元180用于为超声波医疗装置100中的各电子器件提供电能。

可理解地，电源单元180可提供超声波医疗装置100中的各电子器件所需类型的电源。该电源单元180可以是，但不限于干电池、锂离子电池、铅蓄电池等，这里不作具体限定。

请参照图5，为本实用新型较佳实施例提供的超声波医疗装置100中信号采集的电路原理示意图。可理解地，图5中所示的电路为超声波医疗装置100的部分电路的原理示意图，该部分电路用于采集驱动信号，并将驱动信号反馈至处理器110。

在本实施例中，信号采集的电路可以包括异或门芯片U2、电压比较器U1、电压比较器U3、电压互感器T1、电流互感器T2、输出端AD_HZ及输出端AD_CURRENT。因为取样的电流和电压信号因为失谐的原因存在相位差，从而导致输入异或门芯片U2两个输入的信号(即芯片U2的A、B引脚输入的信号)有先后顺序，通过异或运算可以得出两者的相位差，经过整流滤波后输出直流信号，该直流信号与实际的超声输出电压和电流的相位差成正比。电压互感器T1用于采集超声输出的电压信号(即驱动信号)，电流互感器T2用于采集超声输出的电流信号(即驱动信号)。电压比较器U1用于将取样的电压信号的正弦波波形转换成方波信号，电压比较器U2用于将取样的电流信号的正弦波波形转换成方波信号。可理解的，电压互感器T1及电流互感器T2便为信号采集单元115。

具体地，电流互感器T2的两引脚跨接电阻R6，两引脚中的一个接地，另一个引脚与电压比较器U3的1号引脚(正极输入引脚)及二极管D1的正极连接，二极管D1的负极进由电阻R7与输出端AD_CURRENT连接，电阻R7远离二极管D1的一端与电容C5连接，并由电容C5接地。其中，二极管D1，电阻R7和电容C5组成一个单向整流滤波电路，可以判断超声电流的输出大小。

电压比较器U3的2号引脚(负极输入引脚)经由电阻R8接地，电压比较器U3的8号引脚可以接供电端，电压比较器U3的8号引脚还经由电容C4接地。电压比较器U3的5号引脚接地。电压比较器U3的6号引脚接与电阻R5及异或门芯片U2的A引脚连接。电阻R5远离异或门芯片U2的一端与供电端连接。

电压互感器T1的两引脚跨接电阻R1，电压互感器T1两引脚中的一个接地，另一个引脚与电压比较器U1的1号引脚(正极输入引脚)。

电压比较器U1的2号引脚经由电阻R3接地，电压比较器U1的5号引脚直接接地；电压比较器U1的6号引脚与8号引脚跨接有电阻R2。电压比较器U1的8号引脚还经由电容C1接地，另外其8号引脚还与供电端连接。压比较器U1的6号引脚经由电阻R2与供电端连接，其6号引脚还与异或门芯片U2的B引脚连接。

异或门芯片U2的接地引脚GND接地，供电输入引脚VCC与供电端连接，供电输入引脚VCC还通过电容C3接地。异或门芯片U2的Y引脚经由电阻R4与输出端AD_HZ连接，输出端AD_HZ还通过电容C2接地。值得说明的是，输出端AD_HZ远离电阻R4的一端用于接处理器110，输出端AD_CURRENT远离电阻R7的一端用于接处理器110，上述电阻、电容的参数可根据实际情况进行选择，供电端的供电电压可以为3.3V。

综上所述，本实用新型提供一种超声波医疗装置。该超声波医疗装置包括处理器、信号发生器、调制单元、功率放大器、超声波换能器及信号采集单元。其中，信号发生器与处理器连接，用于产生并输出驱动信号；调制单元与信号发生器连接，用于从信号发生器接收并对驱动信号进行调制，获得并输出至少一路调制后驱动信号；功率放大器与调制单元连接，用于从调制单元接收并对至少一路调制后驱动信号进行放大；超声波换能器与功率放大器连接，用于从功率放大器接收放大后的至少一路调制后驱动信号，生成并输出至少一路超声波；信号采集单元与处理器连接，用于从功率放大器采集放大后的至少一路调制后驱动信号以得到信号参数，处理器输出基于信号参数获得的第一控制信号给信号发生器。该超声波医疗装置电路结构简单、易于实现，有利于减小装置的体积。另外，该装置通过信号采集单元采集的信号参数，使得处理器生成第一控制信号以控制信号发生器，有助于操作人员根据需求控制输出的超声波。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。