[實(shí)用新型]一種高強(qiáng)度聲聚焦超聲聲場(chǎng)掃描裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202020042222.0
• 申請(qǐng)日: 2020-01-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN211291727U
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于龍晶;鄭慧峰;郭成成;王月兵;曹永剛
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)計(jì)量大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01H17/00
• 分類(lèi)號(hào): G01H17/00;A61N7/02
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本實(shí)用新型涉及一種高強(qiáng)度聲聚焦超聲聲場(chǎng)掃描裝置。本實(shí)用新型包括控制系統(tǒng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)、掃描接收裝置、數(shù)據(jù)采集模塊。控制系統(tǒng)包括雙軸運(yùn)動(dòng)控制、水路氣路控制PLC和直線電機(jī)，通過(guò)串口連接到計(jì)算機(jī)；機(jī)械行走機(jī)構(gòu)由兩個(gè)單自由度的直線模組組成；掃描接收裝置主要由朝上水囊中的水聽(tīng)器構(gòu)成。測(cè)量前通過(guò)PLC控制電機(jī)泵將水囊中的空氣抽出同時(shí)并放水進(jìn)水囊，測(cè)量時(shí)由醫(yī)用換能器發(fā)出高強(qiáng)度的聚焦聲波，水囊中的水聽(tīng)器接收聲波信息。數(shù)據(jù)采集裝置由采集卡完成，并通過(guò)以太網(wǎng)傳輸采集的數(shù)據(jù)到計(jì)算機(jī)。本實(shí)用新型可以實(shí)現(xiàn)對(duì)醫(yī)用高強(qiáng)度聚焦換能器聲場(chǎng)的檢測(cè)，不僅提高了醫(yī)用高強(qiáng)度聚焦換能器的治療精度和安全性能，裝置的便攜性還提高了檢測(cè)效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種高強(qiáng)度聲聚焦超聲聲場(chǎng)掃描裝置。

背景技術(shù)

由于醫(yī)用超聲診斷設(shè)備的重要作用和廣泛應(yīng)用，使得醫(yī)用超聲源聲功率的計(jì)量成為醫(yī)學(xué)計(jì)量的一個(gè)重要分支，在超聲診斷設(shè)備快速發(fā)展的今天，超聲聲功率計(jì)量校準(zhǔn)也一直是學(xué)者研究的熱點(diǎn)問(wèn)題，超聲聲功率的劑量假若與預(yù)設(shè)值不同，腫瘤周?chē)恼＜?xì)胞損傷，導(dǎo)致并發(fā)癥；或者治療不到位，患者病情反復(fù)，會(huì)嚴(yán)重影響診療的精準(zhǔn)性和時(shí)效性。目前在醫(yī)學(xué)計(jì)量檢定中計(jì)量超聲源聲功率的裝置普遍都停留在送檢大型實(shí)驗(yàn)室階段，診療的時(shí)效性大打折扣，而且運(yùn)輸?shù)穆烦桃灿锌赡軐?duì)治療探頭有物理性的損壞，影響其治療應(yīng)用。且實(shí)際計(jì)量中存在諸多缺陷。現(xiàn)有的聲功率計(jì)量方法無(wú)法實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量檢測(cè)的需求。

考慮到HIFU聲場(chǎng)特點(diǎn)的和測(cè)量難點(diǎn)，直接測(cè)量焦域位置極其容易對(duì)傳感器造成不可逆的損害，而且送檢大型實(shí)驗(yàn)室的流程繁瑣復(fù)雜，對(duì)超聲診療的時(shí)效性大打折扣，故對(duì)便攜式超聲功率現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量裝置的研究迫在眉睫。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，提供了一種高強(qiáng)度聲聚焦超聲聲場(chǎng)掃描裝置。

本實(shí)用新型解決技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案為:

一種高強(qiáng)度聲聚焦超聲聲場(chǎng)掃描裝置，包括控制電箱、機(jī)械結(jié)構(gòu)、掃描接收裝置、數(shù)據(jù)采集模塊；其特征在于：由雙軸運(yùn)動(dòng)控制、水路氣路控制PLC 和直線電機(jī)組成的控制系統(tǒng)，通過(guò)串口連接到PC；計(jì)算機(jī)發(fā)出指令通過(guò)PLC 控制機(jī)械行走機(jī)構(gòu)的掃描運(yùn)動(dòng)和水及空氣的抽放泵開(kāi)關(guān)；機(jī)械結(jié)構(gòu)包括雙軸行走機(jī)構(gòu)、步進(jìn)電機(jī)、水氣電機(jī)泵和四腳調(diào)平支架；行走機(jī)構(gòu)由兩個(gè)自由度的直線模組組成；其中，每個(gè)模組有一路電機(jī)控制，因此機(jī)械裝置共有兩軸電動(dòng)控制；水氣電機(jī)泵可以在開(kāi)始測(cè)量前對(duì)朝上的水囊進(jìn)行抽氣放水和在結(jié)束測(cè)量后對(duì)水囊抽水放氣；四腳調(diào)平支架可以調(diào)節(jié)裝置的高度，以對(duì)準(zhǔn)需要檢測(cè)的向下聚焦換能器，在檢測(cè)前可以調(diào)整測(cè)量面水平，使掃描后的數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確；掃描接收裝置的下端通過(guò)連桿與行走機(jī)構(gòu)相連，兩軸的掃描接收裝置主要由水聽(tīng)器構(gòu)成，水聽(tīng)器接收到的二維聲場(chǎng)數(shù)據(jù)會(huì)由具有8位分辨率的數(shù)據(jù)采集卡采集，并通過(guò)以太網(wǎng)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中。

本實(shí)用新型的基本原理：現(xiàn)有的聲功率計(jì)量方法無(wú)法實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量檢測(cè)的需求，近場(chǎng)測(cè)量法屬于近場(chǎng)聲全息，是建立在聲輻射理論即聲波的產(chǎn)生和傳播理論基礎(chǔ)上的一種重要聲源定位和聲場(chǎng)可視化技術(shù)，結(jié)合單水聽(tīng)互譜法，將兩者一體化為近場(chǎng)互譜法，避免了直接測(cè)量焦點(diǎn)對(duì)水聽(tīng)器帶來(lái)的損壞，克服了雙水聽(tīng)器兩通道性能不一致和相位問(wèn)題。該方法為便攜式超聲聲場(chǎng)校準(zhǔn)系統(tǒng)奠定了理論基礎(chǔ)。

本實(shí)用新型的有益效果在于：本項(xiàng)目針對(duì)HIFU聚焦超聲手術(shù)刀，根據(jù)此醫(yī)療儀器的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)便攜式現(xiàn)場(chǎng)聲功率計(jì)量裝置，實(shí)現(xiàn)診療現(xiàn)場(chǎng)的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。突破送檢大型實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)的局面，可為后續(xù)現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量檢測(cè)提供理論與實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。有助于建立我國(guó)的醫(yī)療超聲設(shè)備的量值溯源和傳遞體系，進(jìn)一步完善相關(guān)設(shè)備的計(jì)量和檢定標(biāo)準(zhǔn)，可更好地保證醫(yī)療設(shè)備得到安全、有效地使用。為我國(guó)超聲治療設(shè)備的進(jìn)一步發(fā)展和進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)提供計(jì)量和測(cè)試保障，具有較大的社會(huì)效益。

附圖說(shuō)明

圖1是本裝置的整體三維圖。

圖2是裝置俯視圖。

圖3是電控系統(tǒng)。

圖4是硬件設(shè)計(jì)流程圖。