[發明專利]一種基于柔性傳感器的骨質檢測系統及其檢測方法

在審

• 申請號: 202210276384.4
• 申請日: 2022-03-21
• 公開（公告）號: CN114533125A
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 林大斌;王博智;劉衛國
• 申請（專利權）人: 西安工業大學
• 主分類號: A61B8/08
• 分類號: A61B8/08;A61B8/00
• 代理公司: 北京睿智保誠專利代理事務所(普通合伙) 11732
• 代理人: 杜娟

1.一種基于柔性傳感器的骨質檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

可編程邏輯器件FPGA在柔性超聲探頭中選擇一組用于骨質檢測的超聲換能器陣列，并向脈沖控制電路發送信號；

設置與所述超聲換能器陣列對應的頻率，通過所述脈沖控制電路控制脈沖發射電路發出固定頻率的脈沖信號；

基于所述脈沖信號，控制所述超聲換能器陣列進行超聲聲波的發射及接收；

信號處理電路采集接收超聲聲波的時間差，計算當前超聲聲波在被測者被測部位骨質中的傳播速度SOS，得出被測者的骨密度BMD的情況。

2.根據權利要求1所述的一種基于柔性傳感器的骨質檢測方法，其特征在于，所述柔性超聲探頭中設置有接線、柔性基底和三組超聲換能器陣列，每組超聲換能器陣列包括一個超聲聲波發射換能器和兩個超聲聲波接收換能器。

3.根據權利要求1所述的一種基于柔性傳感器的骨質檢測方法，其特征在于，所述超聲換能器陣列以壓電材料PMN-PT作為核心器件，在所述壓電材料兩面刷涂電極材料，再由柔性材料PDMS封裝成復合壓電材料。

4.根據權利要求2所述的一種基于柔性傳感器的骨質檢測方法，其特征在于，控制所述超聲換能器陣列進行超聲聲波的發射及接收，具體包括以下步驟：

基于所述脈沖信號，控制所述超聲聲波發射換能器發射超聲聲波；

所述超聲聲波通過耦合劑進入軟組織及骨組織，在骨組織中傳播一定距離后折射，折射后由所述超聲聲波接收換能器接收。

5.根據權利要求4所述的一種基于柔性傳感器的骨質檢測方法，其特征在于，得出被測者的骨密度BMD的情況，具體包括以下步驟：

信號處理電路對超聲聲波接收換能器接收的超聲聲波進行濾波、放大和AD轉換處理，并接收包括數據頻率及大小在內的相關參數的數據值；

當接收到異常值時，忽略該異常值并繼續進行數據處理；當未接收到異常值時，通過模型算法對數據進行處理，完成超聲聲波在骨組織中傳播速度的計算，并得到被測者的骨密度BMD的情況。

6.一種基于柔性傳感器的骨質檢測系統，其特征在于，包括脈沖控制電路、脈沖發射電路、柔性超聲探頭、信號處理電路、可編程邏輯器件FPGA，且各結構依次相連；

所述可編程邏輯器件FPGA，用于在柔性超聲探頭中選擇一組用于骨質檢測的超聲換能器陣列，并向脈沖控制電路發送信號；

所述脈沖控制電路，用于控制脈沖發射電路發出固定頻率的脈沖信號；

所述柔性超聲探頭，基于所述脈沖信號，控制所述超聲換能器陣列進行超聲聲波的發射及接收；

所述信號處理電路，用于采集接收超聲聲波的時間差，計算當前超聲聲波在被測者被測部位骨質中的傳播速度SOS，得出被測者的骨密度BMD的情況。

7.根據權利要求6所述的一種基于柔性傳感器的骨質檢測系統，其特征在于，所述柔性超聲探頭包括接線、柔性基底和三組超聲換能器陣列，每組超聲換能器陣列包括一個超聲聲波發射換能器和兩個超聲聲波接收換能器。

8.根據權利要求6所述的一種基于柔性傳感器的骨質檢測系統，其特征在于，所述超聲換能器陣列以壓電材料PMN-PT作為核心器件，在所述壓電材料兩面刷涂電極材料，再由柔性材料PDMS封裝成復合壓電材料。

9.根據權利要求7所述的一種基于柔性傳感器的骨質檢測系統，其特征在于，所述每組超聲換能器陣列中的兩個超聲聲波接收換能器具有固定距離值。

10.根據權利要求6所述的一種基于柔性傳感器的骨質檢測系統，其特征在于，所述信號處理電路包括有源濾波電路和AD轉換電路；其中，有源濾波電路由RC網絡和集成運放組成，所述AD轉換電路與可編程邏輯器件FPGA相連。