一種可進(jìn)行超聲探頭接觸狀態(tài)監(jiān)測(cè)的超聲治療設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種可進(jìn)行超聲探頭接觸狀態(tài)監(jiān)測(cè)的超聲治療設(shè)備，由于在設(shè)備主體和超聲探頭之間加入監(jiān)測(cè)模塊對(duì)超聲探頭與人體的接觸狀態(tài)進(jìn)行判斷，能夠?qū)崿F(xiàn)超聲探頭是否空載的鑒別。即通過監(jiān)測(cè)模塊中的數(shù)據(jù)分析電路讀取當(dāng)前輸出電信號(hào)的電流幅度和/或電壓幅度并經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，與預(yù)置的超聲探頭空載電流幅度和/或電壓幅度進(jìn)行比對(duì)，鑒別當(dāng)前超聲探頭是否連接到有效負(fù)載的判斷。通過檢測(cè)超聲探頭是否在空載情況下運(yùn)行，避免探頭因?yàn)椤翱諢倍^熱損壞或者燙傷患者。
【專利說明】一種可進(jìn)行超聲探頭接觸狀態(tài)監(jiān)測(cè)的超聲治療設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種超聲治療裝置，具體涉及一種可進(jìn)行超聲探頭接觸狀態(tài)監(jiān)測(cè)的超聲治療設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002]超聲治療是臨床中一種重要的物理治療手段。超聲技術(shù)在醫(yī)療方面的獨(dú)特療效已得到醫(yī)學(xué)界的普遍認(rèn)可，并越來越被臨床重視和采用。國(guó)內(nèi)外醫(yī)學(xué)專家利用超聲技術(shù)在治療軟組織損傷、慢性疼痛康復(fù)、肢體運(yùn)動(dòng)康復(fù)方面積取得了非常好的療效，并把超聲治療拓展到骨科、外科、內(nèi)科、兒科、腫瘤科、男科、婦產(chǎn)科等，在臨床得以廣泛應(yīng)用，并取得了滿意的治療效果。
[0003]醫(yī)用超聲治療大體上有以下的效果:(I)超聲可對(duì)組織細(xì)胞進(jìn)行“內(nèi)按摩”，超聲振動(dòng)引起組織細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)動(dòng)，這種機(jī)械效應(yīng)可以改變細(xì)胞膜的通透性，刺激細(xì)胞半透膜的彌散過程，促進(jìn)新陳代謝、加速血液和淋巴循環(huán)、改善細(xì)胞缺血缺氧狀態(tài)，改善組織營(yíng)養(yǎng)、改變蛋白合成率、提高再生機(jī)能等。(2)超聲可使人體組織產(chǎn)生“內(nèi)生熱”，人體組織對(duì)超聲能量有比較大的吸收能力，因此當(dāng)超聲波在人體組織中傳播過程中其能量不斷地被組織吸收而變成熱量，這種熱效應(yīng)可增加血液循環(huán)，加速代謝，改善局部組織營(yíng)養(yǎng)，增強(qiáng)酶活力。
[3]超聲的機(jī)械效應(yīng)和溫?zé)嵝?yīng)均可促發(fā)若干物理化學(xué)變化，包括:a.提高生物膜的通透性的彌散作用，b.使凝膠轉(zhuǎn)化為溶膠狀態(tài)的觸變作用，c.改變細(xì)胞功能、提高細(xì)胞內(nèi)鈣質(zhì)水平的空化作用，d.將多個(gè)相同或相似的分子合成一個(gè)較大分子的聚合作用與將大分子的化學(xué)物變成小分子的解聚作用，e.消炎并修復(fù)受損細(xì)胞作用。
[0004]如圖1所示，現(xiàn)有的超聲治療設(shè)備主要包括設(shè)備主體和超聲探頭(或超聲換能器、簡(jiǎn)稱超聲頭)，其中超聲探頭是電能到聲能的轉(zhuǎn)換設(shè)備，即可將醫(yī)用超聲物理治療設(shè)備輸出的電壓/電流轉(zhuǎn)化為超聲。之后超聲探頭通過耦合劑與人體的治療部位接觸，設(shè)備主體輸出頻率和超聲探頭諧振頻率相同的超聲電信號(hào)作用于超聲探頭，超聲探頭將超聲電信號(hào)的電能轉(zhuǎn)換為超聲波聲能輸出，聲能透過耦合劑作用于治療部位，并進(jìn)入人體以取得治療效果O
[0005]超聲治療的效果取決于最終進(jìn)入人體的超聲強(qiáng)度，超聲強(qiáng)度與設(shè)備主體輸出的電信號(hào)強(qiáng)度、超聲探頭電聲轉(zhuǎn)換效率、耦合劑以及超聲探頭與人體之間的接觸壓力有關(guān)?，F(xiàn)有的超聲治療設(shè)備可以比較精確地控制輸出的電信號(hào)強(qiáng)度，并通過測(cè)量獲取超聲探頭的電聲轉(zhuǎn)換效率。但是由于耦合劑的涂抹情況和超聲探頭通過耦合劑與人體之間的接觸狀態(tài)與治療環(huán)境、醫(yī)護(hù)人員操作習(xí)慣、患者姿態(tài)和耦合劑材料組成等靜態(tài)因素相關(guān)，并與治療過程中率禹合劑性狀改變和患者移動(dòng)等動(dòng)態(tài)因素相關(guān)。
[0006]鑒于上述情況，在超聲治療過程中，患者最終得到的超聲治療劑量受到多種因素的影響，而其中的超聲探頭與人體接觸情況是一種動(dòng)態(tài)變化并難以定量評(píng)價(jià)，最終嚴(yán)重影響超聲治療效果。極端情況下，發(fā)生超聲探頭從人體上脫落的情況都難以得到有效監(jiān)測(cè)。同時(shí)，當(dāng)超聲探頭沒有與人體治療部位進(jìn)行有效接觸時(shí)，還將導(dǎo)致探頭過熱，進(jìn)而燙傷患者或者造成探頭損壞。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0007]本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提出一種可有效監(jiān)測(cè)超聲探頭與治療部位的接觸情況，并實(shí)時(shí)地在發(fā)生超聲探頭脫落、超聲探頭與人體接觸壓力過小以及耦合劑失效等情況時(shí)給出警示的可進(jìn)行超聲探頭接觸狀態(tài)監(jiān)測(cè)的超聲治療設(shè)備。
[0008]本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:
[0009]一種可進(jìn)行超聲探頭接觸狀態(tài)監(jiān)測(cè)的超聲治療設(shè)備，包括設(shè)備主體和超聲探頭，其中所述設(shè)備主體的輸出端連接所述超聲探頭的輸入端，其特征在于:它還包括連接在所述設(shè)備主體電信號(hào)輸出接口與所述超聲探頭之間的監(jiān)測(cè)模塊；所述監(jiān)測(cè)模塊包括用于采集實(shí)時(shí)電壓幅度的電壓監(jiān)測(cè)電路和/或用于采集實(shí)時(shí)電流幅度的電流監(jiān)測(cè)電路，以及數(shù)據(jù)分析電路，所述電壓監(jiān)測(cè)電路和/或電流監(jiān)測(cè)電路的輸出連接所述數(shù)據(jù)分析電路。
[0010]所述實(shí)時(shí)電流幅度和/或?qū)崟r(shí)電壓幅度輸入至數(shù)據(jù)分析電路中；所述數(shù)據(jù)分析電路中預(yù)置典型接觸狀態(tài)下的對(duì)比閾值，通過所述對(duì)比閾值與所述實(shí)時(shí)電流幅度和/或?qū)崟r(shí)電壓幅度進(jìn)行對(duì)比，判斷當(dāng)前超聲探頭的接觸狀態(tài)。
[0011]所述電壓監(jiān)測(cè)電路包括第一電壓采樣電阻、第二電壓采樣電阻、第一濾波器和第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述第一電壓采樣電阻和第二電壓采樣電阻串聯(lián)后并聯(lián)連接在所述電信號(hào)輸出接口的兩輸出端之間，所述第二電壓采樣電阻兩端分別連接所述第一濾波器的兩輸入端，進(jìn)行電壓采樣；所述第一濾波器的輸出端連接所述第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器；所述第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端連接所述數(shù)據(jù)分析電路。
[0012]所述電流監(jiān)測(cè)電路包括電流采樣電阻、第二濾波器和第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述電流采樣電阻串聯(lián)連接在所述設(shè)備主體的電信號(hào)輸出接口的任一輸出端，所述電流采樣電阻的兩端分別連接所述第二濾波器的兩輸入端，進(jìn)行電流采樣；所述第二濾波器的輸出端連接所述第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器；所述第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端連接所述數(shù)據(jù)分析電路。
[0013]所述數(shù)據(jù)分析電路為處理器或FPGA。
[0014]所述典型接觸狀態(tài)包括完全不接觸、不完全接觸和正常接觸。
[0015]所述對(duì)比閾值包括電壓幅度、電流幅度、電壓電流相位差和實(shí)時(shí)功率。
[0016]本實(shí)用新型的技術(shù)效果如下:
[0017]本實(shí)用新型的一種可進(jìn)行超聲探頭接觸狀態(tài)監(jiān)測(cè)的超聲治療設(shè)備，由于在設(shè)備主體和超聲探頭之間加入監(jiān)測(cè)模塊對(duì)超聲探頭與人體的接觸狀態(tài)進(jìn)行判斷，能夠?qū)崿F(xiàn)超聲探頭是否空載的鑒別。即通過在監(jiān)測(cè)模塊中的數(shù)據(jù)分析電路預(yù)置典型接觸狀態(tài)下的對(duì)比閾值，通過對(duì)比閾值與實(shí)時(shí)電流幅度和/或?qū)崟r(shí)電壓幅度進(jìn)行對(duì)比，判斷當(dāng)前超聲探頭是否連接到有效負(fù)載的判斷。通過檢測(cè)超聲探頭是否在空載情況下運(yùn)行，避免探頭因?yàn)椤翱諢倍^熱損壞或者燙傷患者。
[0018]本實(shí)用新型基于當(dāng)前超聲探頭是否連接到有效負(fù)載的判斷，可以輔助醫(yī)護(hù)人員安裝超聲探頭。當(dāng)醫(yī)護(hù)人員安裝超聲探頭到人體時(shí)，可以根據(jù)控制器發(fā)出的接觸狀態(tài)指示，判斷當(dāng)前是否將超聲探頭安裝到位。并且還可在治療過程中進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控，當(dāng)由于接觸狀態(tài)變化導(dǎo)致超聲輸出到人體的有效劑量顯著減小時(shí)給出警示信息，提示醫(yī)護(hù)人員對(duì)接觸的異常情況進(jìn)行修正。
[0019]本實(shí)用新型基于當(dāng)前超聲探頭是否連接到有效負(fù)載的判斷，可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)監(jiān)控患者治療過程中超聲接觸狀態(tài)，在超聲探頭松動(dòng)或者耦合劑流失、干燥等情況下給出警示信息，輔助醫(yī)護(hù)人員發(fā)現(xiàn)異常并進(jìn)行糾正。
[0020]本實(shí)用新型基于當(dāng)前超聲探頭是否連接到有效負(fù)載的判斷，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)治療過程的有效劑量進(jìn)行評(píng)估，打破傳統(tǒng)“盲治療”的現(xiàn)狀。當(dāng)患者進(jìn)行超聲治療時(shí)，由于患者姿態(tài)調(diào)整等原因會(huì)導(dǎo)致超聲輸出到人體的能量發(fā)生波動(dòng)，本實(shí)用新型通過監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)超聲輸出電信號(hào)可以對(duì)整個(gè)治療過程中的超聲輸出能量進(jìn)行定量分析，評(píng)估一次治療的有效性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中超聲治療設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖
[0022]圖2是本實(shí)用新型的超聲治療設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖
[0023]圖3是本實(shí)用新型的監(jiān)測(cè)模塊結(jié)構(gòu)示意圖

【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行說明。
[0025]在以下描述中，一些具體細(xì)節(jié)為計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的技術(shù)人員提供對(duì)本實(shí)用新型的整體理解。在實(shí)施例中，以示意圖或者框圖的形式表明實(shí)現(xiàn)具體功能的元件，以便突出技術(shù)重點(diǎn)，而不會(huì)在不必要的細(xì)節(jié)方面模糊本實(shí)用新型。比如，由于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的理解范圍中涵蓋了關(guān)于網(wǎng)絡(luò)通信、電磁信號(hào)指令技術(shù)、用戶接口或輸入/輸出技術(shù)等本領(lǐng)域中公開的、常識(shí)性的細(xì)節(jié)，因而在實(shí)施例中最大程度上省略了上述技術(shù)細(xì)節(jié)，而不認(rèn)為這些細(xì)節(jié)是獲得本實(shí)用新型完整技術(shù)方案所必須的特征。
[0026]如圖2所示，本實(shí)用新型的超聲治療設(shè)備包括設(shè)備主體1、超聲探頭2、監(jiān)測(cè)模塊3，其中設(shè)備主體I和超聲探頭2通過兩條信號(hào)線連接，一條為電信號(hào)輸出線，另一條為電信號(hào)返回信號(hào)線，設(shè)備主體I和超聲探頭2構(gòu)成一個(gè)閉合的通電回路。監(jiān)測(cè)模塊3設(shè)置在設(shè)備主體I的電信號(hào)輸出接口與超聲探頭2之間，用于實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)施加于超聲探頭的輸出電信號(hào)的電壓幅度和/或電流幅度。
[0027]如圖3所示，監(jiān)測(cè)模塊3包括監(jiān)測(cè)輸出電壓的幅度的電壓監(jiān)測(cè)電路和/或監(jiān)測(cè)輸出電流的幅度的電流監(jiān)測(cè)電路，以及數(shù)據(jù)分析電路35。其中，電壓監(jiān)測(cè)電路包括電壓采樣電阻Rl和R2，第一濾波器31、第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器32，電壓采樣電阻Rl和R2串聯(lián)后并聯(lián)連接在設(shè)備主體I的電信號(hào)輸出接口的兩條信號(hào)線之間，電壓采樣電阻R2兩端分別連接第一濾波器31的兩輸入端，進(jìn)行電壓采樣；第一濾波器31用于對(duì)電壓采樣信號(hào)進(jìn)行濾波以去除干擾信號(hào)，其輸出端連接第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器32 ;第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器32用于實(shí)現(xiàn)電壓采樣信號(hào)的模擬至數(shù)字的轉(zhuǎn)換，得到電壓幅度，其輸出端連接數(shù)據(jù)分析電路35。電流監(jiān)測(cè)電路包括電流采樣電阻R3、第二濾波器33、第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器34，由于超聲輸出接口兩條信號(hào)線上的電流幅值相同，電流采樣電阻R3串聯(lián)可以連接在設(shè)備主體I的電信號(hào)輸出接口的任一條信號(hào)線上，電流采樣電阻R3的兩端分別連接第二濾波器33的兩輸入端，進(jìn)行電流采樣；第二濾波器33用于對(duì)電流采樣信號(hào)進(jìn)行濾波以去除干擾信號(hào)，其輸出端連接第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器34;第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器34用于實(shí)現(xiàn)電流采樣信號(hào)的模擬至數(shù)字的轉(zhuǎn)換，得到電流幅度，其輸出端連接數(shù)據(jù)分析電路35。
[0028]數(shù)據(jù)分析電路35為處理器或者FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編輯邏輯閘陣列)，首先將超聲探頭預(yù)置到幾種典型的接觸狀態(tài)下，例如完全不接觸、不完全接觸、正常接觸等場(chǎng)景，實(shí)際測(cè)得在不同接觸狀態(tài)下的電壓采樣信號(hào)、電流采樣信號(hào)，采用數(shù)字信號(hào)處理的方法計(jì)算得到電壓幅度、電流幅度、電壓電流相位差，并通過電流幅度和電壓幅度計(jì)算輸出電信號(hào)的實(shí)時(shí)功率，形成對(duì)應(yīng)于完全不接觸、不完全接觸、正常接觸等場(chǎng)景的電壓幅度、電流幅度、電壓電流相位差和實(shí)時(shí)功率的對(duì)比閾值。在實(shí)際使用中，采用同上的方法根據(jù)當(dāng)前的采樣信號(hào)進(jìn)行計(jì)算得到當(dāng)前的電壓幅度、電流幅度、電壓電流相位差以及實(shí)時(shí)功率，將其與先前形成的對(duì)比閾值分別進(jìn)行比較，判斷當(dāng)前的電壓幅度、電流幅度、電壓電流相位差以及實(shí)時(shí)功率落入的那組對(duì)比閾值，則根據(jù)對(duì)比閾值對(duì)應(yīng)的場(chǎng)景做出當(dāng)前超聲探頭接觸狀態(tài)的判斷。
[0029]將超聲探頭的非有效接觸時(shí)間，即超聲探頭在正常接觸以外的情況下的時(shí)間，與實(shí)時(shí)功率相乘，則可評(píng)估出由于超聲探頭接觸不良而導(dǎo)致的聲能損失情況。根據(jù)超聲探頭接觸情況，數(shù)據(jù)分析模塊給出當(dāng)前接觸狀態(tài)監(jiān)測(cè)、警告等信息。數(shù)據(jù)分析電路35對(duì)電壓采樣信號(hào)、電流采樣信號(hào)的分析方法包括濾波、傅立葉變換等各種信號(hào)處理方法、模式識(shí)別分類方法以及其他的數(shù)據(jù)處理方法。
[0030]應(yīng)當(dāng)指出，以上所述【具體實(shí)施方式】可以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明創(chuàng)造，但不以任何方式限制本發(fā)明創(chuàng)造。因此，盡管本說明書參照附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造已進(jìn)行了詳細(xì)的說明，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造進(jìn)行修改或者等同替換，總之，一切不脫離本發(fā)明創(chuàng)造的精神和范圍的技術(shù)方案及其改進(jìn)，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明創(chuàng)造專利的保護(hù)范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種可進(jìn)行超聲探頭接觸狀態(tài)監(jiān)測(cè)的超聲治療設(shè)備，包括設(shè)備主體和超聲探頭，其中所述設(shè)備主體的輸出端連接所述超聲探頭的輸入端，其特征在于:它還包括連接在所述設(shè)備主體電信號(hào)輸出接口與所述超聲探頭之間的監(jiān)測(cè)模塊；所述監(jiān)測(cè)模塊包括用于采集實(shí)時(shí)電壓幅度的電壓監(jiān)測(cè)電路和/或用于采集實(shí)時(shí)電流幅度的電流監(jiān)測(cè)電路，以及數(shù)據(jù)分析電路，所述電壓監(jiān)測(cè)電路和/或電流監(jiān)測(cè)電路的輸出連接所述數(shù)據(jù)分析電路。
2.如權(quán)利要求1所述的一種可進(jìn)行超聲探頭接觸狀態(tài)監(jiān)測(cè)的超聲治療設(shè)備，其特征在于:所述實(shí)時(shí)電流幅度和/或?qū)崟r(shí)電壓幅度輸入至數(shù)據(jù)分析電路中；所述數(shù)據(jù)分析電路中預(yù)置典型接觸狀態(tài)下的對(duì)比閾值，通過所述對(duì)比閾值與所述實(shí)時(shí)電流幅度和/或?qū)崟r(shí)電壓幅度進(jìn)行對(duì)比，判斷當(dāng)前超聲探頭的接觸狀態(tài)。
3.如權(quán)利要求1所述的一種可進(jìn)行超聲探頭接觸狀態(tài)監(jiān)測(cè)的超聲治療設(shè)備，其特征在于:所述電壓監(jiān)測(cè)電路包括第一電壓采樣電阻、第二電壓采樣電阻、第一濾波器和第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述第一電壓采樣電阻和第二電壓采樣電阻串聯(lián)后并聯(lián)連接在所述電信號(hào)輸出接口的兩輸出端之間，所述第二電壓采樣電阻兩端分別連接所述第一濾波器的兩輸入端，進(jìn)行電壓采樣；所述第一濾波器的輸出端連接所述第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器；所述第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端連接所述數(shù)據(jù)分析電路。
4.如權(quán)利要求1所述的一種可進(jìn)行超聲探頭接觸狀態(tài)監(jiān)測(cè)的超聲治療設(shè)備，其特征在于:所述電流監(jiān)測(cè)電路包括電流采樣電阻、第二濾波器和第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述電流采樣電阻串聯(lián)連接在所述設(shè)備主體的電信號(hào)輸出接口的任一輸出端，所述電流采樣電阻的兩端分別連接所述第二濾波器的兩輸入端，進(jìn)行電流采樣；所述第二濾波器的輸出端連接所述第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器；所述第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端連接所述數(shù)據(jù)分析電路。
5.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種可進(jìn)行超聲探頭接觸狀態(tài)監(jiān)測(cè)的超聲治療設(shè)備，其特征在于:所述數(shù)據(jù)分析電路為處理器或FPGA。
6.如權(quán)利要求2所述的一種可進(jìn)行超聲探頭接觸狀態(tài)監(jiān)測(cè)的超聲治療設(shè)備，其特征在于:所述典型接觸狀態(tài)包括完全不接觸、不完全接觸和正常接觸。
7.如權(quán)利要求2或6所述的一種可進(jìn)行超聲探頭接觸狀態(tài)監(jiān)測(cè)的超聲治療設(shè)備，其特征在于:所述對(duì)比閾值包括電壓幅度、電流幅度、電壓電流相位差和實(shí)時(shí)功率。
【文檔編號(hào)】A61N7/00GK203915795SQ201420309598
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年6月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月11日
【發(fā)明者】郭銳, 孫琳, 皇甫偉, 張劍梅 申請(qǐng)人:北京儒奧醫(yī)療科技有限公司