用于医学的激光互锁系统的制作方法

用于医学的激光互锁系统的制作方法
【专利摘要】一种激光互锁系统，当检查者和对象正确地佩戴安全眼镜时以及在光声成像装置的使用期间允许产生激光辐射，从而保护检查者和对象的眼睛并且防止不必要的功耗。该激光互锁系统包括：感测单元，用于感测用户与安全眼镜之间是否发生接触；光源单元，用于产生激光；以及控制单元，用于基于来自该感测单元的输出值确定用户是否正常地佩戴着安全眼镜，并根据该确定产生互锁信号以打开或关闭该光源单元用于选择性的激光产生。
【专利说明】用于医学的激光互锁系统
【技术领域】
[0001]本发明的实施例涉及用于例如超声/光声成像装置的在特定条件下禁止激光操作的互锁系统。
【背景技术】
[0002]医学成像系统可以使用超声波、激光、和X射线的传输、吸收、或反射来获取对象的图像用于诊断目的。例如，这样的医学成像系统可以包括超声成像装置、光声成像装置、和X射线成像装置。
[0003]光声成像系统所采用的激光辐射通常具有短的纳米级的波长，并且可能对直接暴露于辐射的任何检查者或对象的眼睛的视神经造成损害。
[0004]因此，需要除了在检查者或对象正确佩戴安全眼镜时或在光声成像装置的合适使用期间避免激光辐射发射的控制系统。根据本发明原理的系统解决该需要及相关问题。

【发明内容】

[0005]根据本发明原理的系统提供激光互锁和控制系统，其除了在检查者和对象正确地佩戴安全眼镜时或者在光声成像装置的合适使用期间之外禁止激光操作，从而保护检查者和对象的眼睛并且防止不必要的功耗。 [0006]本发明的另外方面将在下面的描述中部分阐述，并且部分将从描述中显而易见，或者可以通过本发明的实践习得。
[0007]激光互锁系统包括:感测单元，用于感测用户与安全眼镜之间是否发生接触；光源单元，用于产生激光；以及控制单元，用于基于来自感测单元的输出值确定用户是否正常地佩戴安全眼镜，并根据确定结果产生互锁信号以打开或关闭光源单元用于选择性的激光产生。激光互锁系统控制从超声/光声成像装置产生的激光，包括:超声数据获取单元，用于获取对象的超声数据；光源单元，用于产生激光；以及控制单元，用于基于获取的超声数据打开或关闭光源单元。
[0008]在不同的实施例中，感测单元可以被安装到安全眼镜的鼻托，可以包括电容传感器，并且可以包括第一衬底、在第一衬底上形成的地电极、粘接在地电极上的第二衬底、以及在第二衬底上形成的测量电极。感测单元还可以包括左测量单元和右测量单元，并且左测量单元和右测量单元的每个可以包括第一衬底、在第一衬底上形成的地电极、粘接在地电极上的第二衬底、以及在第二衬底上形成的测量电极。
[0009]控制单元可以包括:至少一个状态确定器，用于基于左测量单元和右测量单元的输出值来确定用户是否正常地佩戴安全眼镜；以及互锁信号产生器，用于如果状态确定器的确定结果表示用户正常地佩戴安全眼镜则产生用于光源单元的互锁释放信号。如果左测量单元和右测量单元的每个输出值超过预设第一阈值，则至少一个状态确定器确定用户正常地佩戴安全眼镜。如果左测量单元和右测量单元的每个输出值超过预设第一阈值并且输出值被维持达预设阈时间或更长，则至少一个状态确定器确定用户正常地佩戴安全眼镜。此外，至少一个状态确定器可以包括多个状态确定器，每一个被安装到多个安全眼镜的相应的安全眼镜，并且互锁信号产生器可以从被分别安装到多个安全眼镜的多个状态确定器接收与每个用户是否正常地佩戴相应的安全眼镜有关的确定结果。如果从多个状态确定器发送的确定结果表示每个用户正常地佩戴相应的安全眼镜，则互锁信号产生器产生用于光源单元的互锁释放信号。
[0010]在一个实施例中，激光互锁系统控制通过超声/光声成像装置产生的激光，并且包括:感测单元，用于感测对象与探针之间的接触；光源单元，用于产生激光；以及控制单元，用于基于来自感测单元的输出信号控制光源单元的激光产生。感测单元可以包括安装到探针的开关，并且可以根据探针与对象之间是否发生接触来打开或闭合开关。
[0011]如果作为确定结果的感测单元的输出值表示探针与对象之间发生接触，则控制单元可以打开光源单元。如果作为确定结果的感测单元的输出值表示探针与对象之间未发生接触，则控制单元也可以关闭光源单元。
[0012]控制单元可以基于感测单元的输出值来确定探针与对象之间是否发生接触，并且可以基于确定结果来控制光源单元。此外，控制单元可以被安装到探针，并且如果感测单元的输出值超过预设阈值，则可以确定探针与对象之间发生接触。此外，感测单元可以包括安装在探针的头部的电容传感器，并且当没有从探针产生脉冲信号时可以执行感测操作。此外，感测单元可以包括第一衬底、在第一衬底上形成的地电极、粘接在地电极上的第二衬底、以及在第二衬底上形成的测量电极。
[0013]一个实施例中的控制单元使用获取的超声数据来确定对象与探针之间是否发生接触，并且可以根据确定结果来打开或关闭光源单元。控制单元可以包括:图像产生器，用于使用获取的超声数据产生二维(2D)超声图像；轮廓检测器，用于从2D超声图像检测对象的轮廓；以及状态确定器，用于将检测到的对象轮廓与对应于对象的轮廓样本信息比较以便计算轮廓差。如果计算出的轮廓差小于预设阈值，则状态确定器可以确定对象与探针之间发生接触。根据本发明的另一方面，一种医学器材包括根据权利要求1至28的任何一个的激光互锁系统。
【专利附图】

【附图说明】
[0014]通过下面结合附图的实施例的描述，本发明的这些和/或其他方面将会变得清楚和更加容易理解，其中:
[0015]图1是示出使用光声成像技术或超声/光声成像技术的对象的诊断的视图；
[0016]图2是根据本发明的实施例的激光互锁系统的控制框图；
[0017]图3是示出根据本发明的实施例的安装有激光互锁系统的感测单元的安全眼镜的外观的视图；
[0018]图4A和4B是电容传感器形式的感测单元的侧视图；
[0019]图5A是用于输出电容的感测单元的侧视图，而图5B是示出由感测单元输出的电容的变化的曲线图；
[0020]图6是示出根据本发明的实施例的激光互锁系统中的控制单元的配置的控制框图；
[0021]图7是示出根据本发明的实施例的安装有激光互锁系统中的控制单元的一些部分的安全眼镜的外观的视图；
[0022]图8是示出根据多个安全眼镜的状态来控制激光的互锁的激光互锁系统的整体配置的视图；
[0023]图9是根据本发明的另一实施例的激光互锁系统的控制框图；
[0024]图10A、10B和IOC是示出根据本发明另一实施例的激光互锁系统中使用的探针和安装到探针用于机械地感测接触的感测单元的截面视图；
[0025]图11是根据本发明的另一实施例的激光互锁系统的控制框图；
[0026]图12A和12B是示出根据本发明另一实施例的激光互锁系统中使用的探针和安装到探针用于电感测接触的感测单元的截面视图； [0027]图13是使用关于对象的超声数据来确定探针是否与对象接触的激光互锁系统的控制框图；
[0028]图14是示出超声数据获取单元的配置的控制框图；以及
[0029]图15是示出控制单元的配置的控制框图。
【具体实施方式】
[0030]现在将详细参照其示例在附图中的本发明的实施例，其中相似的引用数字始终指代相似的元件。
[0031]超声成像技术已经被广泛地使用作为医学成像技术用于对象的诊断。光声成像(PAI)技术合并对象的超声特性和光声特征，被应用于多种诊断领域。PAI技术将超声图像的高空间分辨率与光学图像的高对比度组合，并且适合于身体组织的成像。随着身体组织吸引具有短的纳米级波长的激光辐射的短电磁脉冲，通过热弹性膨胀在充当初始超声发生源的组织中瞬间产生超声。所产生的超声以各种延迟到达身体组织的表面，产生光声图像。
[0032]超声成像技术用于使用超声波来诊断人体的内部疾病。例如，超声图像可以表示为对象的内部断面图像的显示上的B模式图像，表示关于对象的弹性信息的弹性图像、表示关于对象的特定部分的生命信息的M模式图像、以及可视地表示实时的血流的彩色多普勒图像。
[0033]光声图像可以用于与超声图像组合。例如，通过向对象的特定部分辐射超声获取超声图像，并且通过向同一特定部分辐射激光获取光声图像。通过两幅图像的比较和分析，可以同时识别该特定部分的解剖结构和光吸收。
[0034]在下面的实施例的描述中，为了便于描述，合并光声成像装置与超声成像装置的装置被称为超声/光声成像装置。根据本发明的一个方面的激光互锁系统可以被单个光声成像装置采用，也可以被使用激光的一般医疗器械采用。虽然激光互锁系统也可以被合并光声成像装置与超声成像装置的超声/光声成像装置采用，但是在下面的实施例中，作为示例将激光互锁系统描述为被超声/光声成像装置采用。如这里在佩戴眼镜中使用的术语“正常地”意味着以保护用户眼睛免于辐射的方式佩戴眼镜。
[0035]图1示出使用光声/超声成像装置来诊断对象。
[0036]如上所述，为获取光声图像，使用具有极短波长的激光来照射对象30。然而，当眼睛直接暴露于激光时，这可能对视神经造成损害。
[0037]因此，当使用超声/光声成像装置50来诊断对象30时，如图1中所示，检查者20和对象30两者都将被要求佩戴安全眼镜10。安全眼镜10通过阻挡辐射的激光以防止激光到达眼镜来保护眼睛免于来自设备52的激光辐射。为此，安全眼镜10被配置为吸收具有特定波长带的光，并且可以要求佩戴适合于辐射激光的波长的安全眼镜。
[0038]例如，如果激光与具有比绿色更短的波长的可见光对应，则安全眼镜被配置为吸收具有小于532nm的波长的光。如果激光对应于红光或红外线，则安全眼镜被配置为吸收具有600nm或更长的波长的光。
[0039]如果在检查者20或对象30没有正确佩戴安全眼镜10的状态下发射激光辐射，则可能对检查者20或对象30的眼睛造成损害，并且当超声/光声成像装置50不在使用时辐射激光可能造成不必要的功耗。因而，在激光互锁系统中，响应于安全眼镜的有/无或超声/光声成像装置的使用/未使用而打开或关闭产生激光的光源单元。
[0040]图2是激光互锁系统100的控制框图，包括:感测单元110，感测安全眼镜与检查者或对象之间的接触；控制单元120，基于感测单元110的感测结果来确定检查者或对象是否正常地佩戴安全眼镜，并且基于所确定的结果使用激光产生辐射；以及光源单元130，被控制单元120互锁或释放,或者其任何组合。
[0041]光源单元130可以包括产生不同波长的光的多个光源。每个光源是产生特定波长分量或包含该分量的单色光的发光设备，诸如半导体激光二极管(LD)、发光二极管(LED)、固态激光器或气体激光器。在一个示例中，在测量对象的血红蛋白的密度的情况下，通过具有约1000nm的波长的Nd-YAG激光器(固态激光器)或者具有633nm的波长的He-Ne气体激光器产生具有约IOns的脉冲宽度的激光束。身体中的血红蛋白根据其类型而呈现不同的光吸收属性，但是吸收600nm到1000nm的范围内的光。可以使用诸如LD或LED的小型发光设备，其由InGaAIP形成用于约550~650nm的光发射波长，由GaAIAs形成用于约650~900nm的光发射波长，或者由InGaAs或InGaAsP形成用于约900~2300nm的光发射波长。此外，采用光学参量振荡器(OPO)激光器用于使用非线性光子晶体来改变激光波长。
[0042]可以将感测单元110安装到安全眼镜以感测安全眼镜与人体之间的接触。下文中，参照图3和4来描述安装到安全眼镜的感测单元的详细实施例。图3示出安装有激光互锁系统的感测单元的安全眼镜的外观。一个实施例中的感测单元110被安装到安全眼镜140的鼻托，处于与佩戴者的鼻子接触的位置。当检查者或对象佩戴安全眼镜140时，检查者或对象的鼻子与感测单元110接触。于是，感测单元110的输出值可以根据检查者或对象是否佩戴安全眼镜140而不同。下文中，在超声/光声成像装置的使用期间佩戴安全眼镜的人，诸如检查者、对象等，被称为用户。感测单元110可以由触摸传感器实现。在实施例中，电容传感器110基于电容的变化来感测是否发生与人体的接触。
[0043]图4A和4B是电容传感器形式的感测单元的侧视图。图4A中，感测单元110包括左测量单元IlOL和右测量单元IlOR0测量单元IlOL和IlOR分别包括测量电极IllL和IllR以及地电极112L和112R。测量电极IllL和IllR以及地电极112L和112R分别安装或形成在第一衬底113L和113R以及第二衬底114L和114R上。软聚合物115被粘接到测量电极11IL和11 IR，其可以消除用户佩戴安全眼镜时由于与测量电极11IL和11 IR直接接触而导致的不适。可以通过注塑成型以及各种其他已知方法实现聚合物的粘接。
[0044]包括在左测量单元IlOL中的地电极112L以及包括在右测量单元IlOR中的地电极112R可以被一体化。当感测单元110被附着于安全眼镜140时，如图4B中所示，感测单元110可以以弯曲状态附着以与安全眼镜140的鼻托的形状对应。
[0045]测量电极IllL和IllR可以由铜板形成，并且聚合物115可以是聚氨酯(poly-urethane)。为了最优化接触敏感性，测量电极IllL和IllR的面积可以是6mm X 15mm,并且两个测量电极11IL和11 IR之间的距离可以是0.5mm,并且聚合物115的厚度可以是1.5mm。作为示例给出这些尺寸和材料以实现根据本发明的一个实施例的感测单元110，并且实施例不限于此。
[0046]图5A示出电容感测单元的侧视图，并且图5B是示出由感测单元输出的电容的变化的曲线图。参照图5A，在其中用户未佩戴安全眼镜140的状态下，分别测量左测量单元IlOL和右测量单元IlOR的地电极112L和112R与测量电极IllL和IllR之间的电容值Cpleft和CpHght。如果用户佩戴安全眼镜140并且用户的鼻子接触聚合物115，则用户的鼻子通过用户的身体充当地电极。于是，测量用户的鼻子与测量电极IllL和IllR之间的电容值Cnleft和Cr^ight，从而测量的电容值增加。用下面等式I来表示左测量单元IlOL和右测量单元IlOR的输出值Ctotalleft和Ctotalright。
[0047]等式I
[0048]Ctotalleft=Cpleft+Cnleft
[0049]Ctotalright-Cpright+Cnright
[0050]如图5B中所示，如果左测量单元IlOL的输出值和右测量单元IlOR的输出值超过预定阈值，并且此状态继续达预定阈时间ta，则确定用户正常地佩戴着安全眼镜140。
[0051]图6示出图解激光互锁系统中的控制单元的配置的控制框图。控制单元120包括状态确定器121，其从感测单元110获取电容信号，并且基于所获取的电容信号确定用户是否佩戴安全眼镜140，即安全眼镜140的状态。单元120还包括:互锁信号产生器122，其基于安全眼镜140的状态产生互锁信号；以及光源控制器123，其响应于互锁信号控制光源单元 130。`
[0052]状态确定器121从感测单元110获取左测量单元IlOL的输出值和右测量单元IlOR的输出值。如果有单个电容测量通道，则可以使用复用器顺序地分别获取左测量单元IlOL的输出值和右测量单元IlOR的输出值。状态确定器121基于从感测单元110获取的输出值来确定安全眼镜140的状态。在实施例中，将人体与聚合物115接触时可以从感测单元110获取的最小值设置为阈值。当从测量单元IIOL和IlOR两者获取的输出值超过阈值时，确定用户佩戴了安全眼镜140。此外，为了检测其中用户没有正常地佩戴安全眼镜140的情况，如果测量单元IlOL和IlOR两者的输出值被保持达预定义的阈时间或更久，则确定用户佩戴了安全眼镜140。结果被发送到互锁信号产生器122。
[0053]状态确定器121还控制电容的获取。具体地，如果确定用户正常地佩戴安全眼镜，则状态确定器121停止获取电容信号，在预定时段获取电容信号，或者以恒定时间间隔交替地获取左测量单元IlOL的输出值和右测量单元IlOR的输出值。
[0054]互锁信号产生器122基于由状态确定器121确定的安全眼镜140的状态产生互锁信号。互锁信号是指互锁设置信号或互锁释放信号。将光源单元130从其互锁状态释放的信号是互锁释放信号，而将释放的光源单元130互锁并且禁止辐射发射的信号是互锁设置信号。在实施例中，如果在光源单元130的互锁状态下状态确定器121确定用户佩戴了安全眼镜140，则互锁信号产生器122产生互锁释放信号并且将信号发送到光源控制器123。该情况下，产生的互锁信号可以是晶体管-晶体管逻辑(TTL)信号。
[0055]如果在光源单元130的互锁状态下输入互锁释放信号，则光源控制器123打开光源单元130，并且如果在光源单元130的互锁释放状态下输入互锁设置信号，则关闭光源单元 130。
[0056]图7是示出安装有控制单元的一些部分的安全眼镜的外观的视图。控制单元120的元件状态确定器121包括安装到安全眼镜140的微控制器(MCU)。从而，状态确定器121获取由感测单元110测量的电容信号并且直接使用电容信号，无需额外的信号处理或转换。
[0057]以有线或无线方式将由状态确定器121确定的安全眼镜140的状态发送到互锁信号产生器122。在无线传输的情况下,安全眼镜140的状态可以被转换为RF信号以供发送。当然，本实施例的信号传输不限于RF信号传输，并且可以替换地采用各种其他无线通信方法。
[0058]为感测单元110和安全眼镜140的MCU供电的电池141被安装到安全眼镜140。这可以有利地消除到安全眼镜140的单独电源线缆的连接。
[0059]可以在控制超声/光声成像装置的操作的工作站或控制台处安装控制单元120的其他元件。当然，本发明的实施例不限制控制单元120的各个元件的安装或安装位置，只要可以执行其功能，它们可以被安装在任何系统元件的位置。
[0060]图8示出根据多个安全眼镜的状态来控制激光的互锁的激光互锁系统的整体配置。在单层互锁系统100上登记多个安全眼镜140。具体地，当使用单个超声/光声成像装置时，可能涉及包括受到从相应的装置辐射的激光影响的人的多个用户，包括检查者、对象、助手等。
[0061]如果用户数目是三或更多(n ≥3)，例如，则可以分别提供具有感测单元110-1、
110-2、......、110-n以及状态确定器121-1、121-2、.......121_n的多个安全眼镜140-1、
140-2、......、140-n。各个安全眼镜140的状态确定器121_1、121_2、......、121_n向
互锁信号产生器122发送表示各个安全眼镜140的状态，即，针对用户是否正常佩戴各自
的安全眼镜140-1、140-2........140-n的确定结果的无线信号，例如，诸如RF信号。当
用户正常地佩戴多个安全眼镜140-1、140-2........140-n时，互锁信号产生器122向光
源控制器123发送互锁释放信号。如果至少一个用户没有正常地佩戴安全眼镜140-1、140-2........140-n，则单元122发送互锁设置信号。
[0062]替换地，如果在超声/光声成像装置上登记单单一副安全眼镜，则从状态确定器121输出的基于是否发生接触的确定结果的信号可以是互锁信号。因而，在实施例中可以省略互锁信号产生器122。如果登记的安全眼镜的数目是恒定的，则每当使用超声/光声成像装置时用户的数目可以不同。于是，为了防止激光被从实际上没有使用的安全眼镜输出的电容信号不必要地互锁，用户使用装置装有的输入单元在超声/光声成像装置的使用期间选择用户实际佩戴的安全眼镜。这里，可以在超声/光声成像装置的工作站或控制台提供输入单元。每一副安全眼镜可以具有标识符。一旦安全眼镜被选择，安装到所选择的安全眼镜的感测单元就获取电容信号，并且向互锁信号产生器发送表示安全眼镜的状态的信号。替换地，安全眼镜可以具有开/关按钮，使得当用户按下按钮时操作状态确定器。
[0063]虽然上述实施例将控制单元120的状态确定器121描述为安装到安全眼镜140，但是实施例是作为示例给出，并且在控制单元120的各个构成元件的安装位置方面，本发明的实施例不受限制。
[0064]在与图2至8有关的描述中，描述了这样的实施例，其中响应于用户与安全眼镜之间的接触而确定用户佩戴安全眼镜，并且当用户没有佩戴安全眼镜时，作为响应互锁激光。下文中，描述激光互锁系统的实施例，其中响应于超声/光声成像装置的使用而发生激光的互锁。
[0065]图9是激光互锁系统200的控制框图，包括:感测单元210，其感测探针与人体之间的接触；控制单元220，其根据感测单元210的感测结果控制光源单元230 ;以及光源单元230，其在控制单元220的控制下产生激光。激光互锁系统200基于探针与对象之间是否发生接触来确定超声/光声成像装置是否被使用。即，如果探针与对象之间发生接触，则确定超声/光声成像装置被使用。这里，探针可以包括发送用于和接收超声的一般超声探针以及安装到超声探针用于辐射激光束的光纤束。
[0066]感测单元210被安装到探针，并且感测探针与对象之间的接触。接触感测方法包括机械方法和电方法。激光互锁系统200采用机械方法来感测探针与对象之间的接触。下文中，参照附图给出其详细实施例。
[0067]图10A、10B和IOC是示出激光互锁系统中使用的探针以及安装到探针用于机械地感测接触的感测单元的截面视图。假定超声和激光被辐射到的平面被称为前平面，则图1OA和IOC是探针的截平面视图，而图1OB是探针的前视图。
[0068]参照图10A，探针260包括用于发送和接收超声信号的超声探针264以及用于辐射激光的光纤束265。超声探针264容纳多个转换器(未示出)，用于将超声信号改变为电信号或者将电信号改变为超声信号。可以在转换器的上面和下面分别提供光纤束265a和265b,以将从光源单元230产生的激光发送到对象。
[0069]超声/光声成像装置可以向探针260的内部元件施加与瞬时高压信号对应的脉冲星信号，并且可以将探针260的内部元件与外部屏蔽用于安全。在光纤发送高能激光的情况下，热点(hot spot)出现，其可能造成损害或者需要替换。从而，根据本实施例的探针260被描述为超声探针264,即转换器所在的区域与激光传输区域(光纤束265a和265b)分离。
[0070]一起参照图1OA和10B，移动件263被配置为包围其中包含多个转换器的超声探针264，并且被固定到超声探针264。将光纤束265a和265b的每个的一端固定到移动件263,以维持超声探针264与光纤束265a和265b的每个的一端之间的恒定距离。在移动件263周围形成探针把手以包围移动件263。在移动件263与探针把手261之间插入引导单元262用于引导移动件263的线性移动。引导单元262包括安装到探针把手261的第一引导(guide) 262a和安装到移动件263的第二引导262b。
[0071]如果检查者在抓住探针把手261的同时将探针260的超声信号发送/接收表面推到对象的诊断区域上，则超声探针264和与其固定的移动件263在与对象相对的方向沿着引导单元262缩回，如图1OC所示。该情况下，探针把手261的一端可以弯向超声探针264，并且可以在探针把手261的一端与移动件263的一端之间安装诸如弹簧的弹性件266，其允许当不再向超声信号发送/接收表面施加压力时移动件263返回到其初始位置。
[0072]可以将感测单元210安装到移动件263的没有安装弹性件266的另一端。感测单元210可以采取开关的形式，诸如微动开关。如果移动件263随着向超声信号发送/接收表面施加压力而缩回，则通过探针把手261的末端或在末端处形成的结构按下安装到移动件263的末端的开关210，如图1OC所示。由于当对象与探针260接触时按下开关210，并且当对象没有与探针260接触时不按下开关210，感测单元210的输出值根据对象是否与探针260接触而不同。当然，作为示例给出参照图10AU0B和IOC的如上所述的感测单元210的配置，并且感测单元的种类和安装位置不限于上述实施例。
[0073]再次参照图9，控制单元220包括从感测单元210获取输出信号的信号获取器221、以及根据感测单元210的输出信号打开或关闭光源单元230的光源控制器222。信号获取器221可以实时地或在预定时段获取感测单元210的输出信号。
[0074]假定感测单元210采取开关的形式，如果按下开关则向信号获取器221发送感测单元210的输出信号。如果在光源单元230的互锁状态下信号获取器221获取开(switch-on)信号，则光源控制器222打开光源单元230，并且如果在互锁释放状态下信号获取器221获取关(switch-on)信号，则关闭光源单元230。开关的输出信号是开/关信号，从而可以充当互锁信号。
[0075]图11是激光互锁系统的控制框图。虽然根据本实施例的激光互锁系统在基于对象与探针之间是否发生接触的确定结果来产生激光方面类似于先前描述的实施例，但是可以与先前描述的实施例不同地电感测对象与探针之间是否发生接触。
[0076]参照图11，激光互锁系统300包括:感测单元310，用于电感测探针与对象之间的接触；光源单元330，用于产生激光；以及光源控制单元320，用于根据感测单元310的感测结果来确定对象与探针之间是否发生接触，并根据确定的结果来控制光源单元330。
[0077]图12A和12B示出图解根据本发明的另一实施例的激光互锁系统300中使用的探针360和安装到探针360用于电感测探针360与对象之间的接触的感测单元310的截面视图。虽然图12A和12B中示出的探针360包括用于辐射激光的光纤束，但是为了便于描述省略其图示。
[0078]如上面关于图4的实施例所述，可以使用作为电容传感器的感测单元310来感测传感器与对象之间的接触。于是，在本实施例中，将电容传感器安装到探针360，并且控制单元320通过分析电容传感器的输出值来确定对象是否与探针360接触。
[0079]参照图12A，可以将电容传感器形式的感测单元310安装到探针360的头部。为实现可靠的感测，可以将感测单元310L和310R分别安装到探针360的头部的左端和右端。因而，感测单元310包括右测量单元310R和左测量单元310L。
[0080]参照图12B，右测量单元310R和左测量单元310L分别包括第一衬底312R和312L、在第一衬底312R和312L上形成的地电极313R和313L、第二衬底311R和311L、以及在第二衬底311R和311L上形成的测量电极314R和314L。聚合物外壳315R和315L，例如聚氨酯外壳可以包围探针360，并且可以将右测量单元310R和左测量单元310L固定到聚氨酯外壳。这里，在地电极313R和313L与测量电极314R和314L之间形成的第二衬底311R和311L可以充当存储电荷的电介质，并且右测量单元的地电极313R和左测量单元的地电极313L可以彼此连接。如图12A和12B中所示，将地电极313R和313L插入到探针360中可以最小化由于脉冲发生产生的消极影响。
[0081]在各个测量单元的地电极313R和313L与测量电极314R和314L之间产生电容，当对象与探针360接触时还在对象与测量电极314R和314L之间产生电容。因而，感测单元310的输出值根据对象是否与探针360接触而不同。
[0082]控制单元320包括:状态确定器321，用于使用感测单元310的输出值来确定对象是否与探针360接触；以及光源控制器322，用于根据状态确定器321的确定结果来打开或关闭光源单元330。
[0083]将感测单元310的输出值输入到状态确定器321。再次参照图12A，状态确定器321可以是安装在探针360内的微控制器(MCU)。关于控制单元320的各个元件的安装或安装位置，本发明的实施例不受限制，只要可以执行其功能，它们可以被安装在系统的不同单元上。[0084]状态确定器321基于感测单元310的输出值来确定对象是否与探针360接触。在实施例中，如果感测单元310的输出值超过预设阈值，则可以确定对象与探针360接触。这里，预设阈值可以是当人体与感测单元310接触时可以输出的最小值。
[0085]与状态确定器321的确定结果有关的信号可以是互锁信号。表不探针360与对象接触的信号是互锁释放信号，并且表示探针360未与对象接触的信号是互锁设置信号。因而，基于来自状态确定器321的确定结果，如果对象与探针360接触，则光源控制器322打开光源单元330，并且如果对象没有与探针360接触，则关闭光源单元330。
[0086]当在探针360内没有产生脉冲时，执行感测单元310的感测操作。从而，当在探针360内没有产生脉冲时，获取来自感测单元310的输出值。例如，当获取具有5厘米的深度的超声图像时，将有必要在非常短的时间之内获取来自感测单元310的输出值，因为脉冲持续时间小于3.3微秒。
[0087]为此，在实施例中，向感测单元310提供恒定电流达预定时间以直接测量每个测量单元的电压，并且将测量的电压输入到在状态确定器321中提供的比较器。基于来自状态确定器321的结果，可以确定探针360与对象之间是否发生接触。具体地，假定输入到比较器的阈电压是指示感测单元310与对象之间的接触的最小电压，则根据感测单元310和对象之间是否发生接触来输出‘0’或‘I’的信号值。从比较器输出的信号可以是互锁信号。向光源控制器322发送互锁信号，以将光源单元330从其互锁状态释放，或者保持光源单元330互锁。
[0088]在图9至12中描述的实施例中，使用安装到探针的传感器来确定探针与对象之间是否发生接触。在下面的实施例中，使用关于对象的超声数据来确定探针与对象之间是否发生接触。
[0089]图13示出使用关于对象的超声数据来确定探针是否与对象接触的激光互锁系统的控制框图，图14示出图解超声数据获取单元的配置的控制框图，并且图15示出图解控制单元的配置的控制框图。
[0090]参照图13，激光互锁系统400包括:获取单元410，其获取关于对象的超声数据的超声数据；控制单元420，其基于所获取的超声数据来确定探针与对象之间是否发生接触，并且基于确定结果产生激光互锁信号；以及光源单元430，其响应于互锁信号而产生激光。
[0091]超声数据获取单元410向对象发送超声信号，并且一旦接收到从对象反射的超声信号就获取超声数据。参照图14，超声数据获取单元410包括传输信号产生器411、其中包含多个转换器的超声探针410、波束形成器413、以及超声数据产生器414。
[0092]传输信号产生器411产生考虑到转换器的位置和焦点获得多个图像帧所需的传输信号。对于单独的图像帧，传输信号产生器411重复地执行传输信号的产生。
[0093]—旦从传输信号产生器411接收到传输信号，超声探针412就将传输信号改变为超声信号以向对象发送超声信号，并且一旦接收到从对象反射的超声回声信号就产生接收信号。接收信号可以是模拟信号，并且超声探针412可以是3D探针或2D阵列探针，尽管虽然关于超声探针的种类没有限制。超声探针412可以在如上图10至12中所述的探针之内。
[0094]波束形成器413通过模数转换将从超声探针412接收的信号改变为数字信号。另外，波束形成器413响应于与转换器的位置和通过转换器处理的信号的焦点关联的延迟而向数字信号施加时间延迟，从而产生已补偿延迟的数字聚焦的接收信号。
[0095]超声数据产生器414使用来自波束形成器413的聚焦的接收信号产生超声数据。超声数据可以是RF或同相/正交(IQ)数据。超声数据产生器414可以执行产生超声数据所需的各种形式的信号处理(例如，增益调节和滤波)。
[0096]参照图15，控制单元420包括图像产生器421、轮廓检测器422、状态确定器423、和光源控制器424。图像产生器421使用从超声数据获取单元接连发送的超声数据来产生2D超声图像。当超声/光声成像装置产生3D超声图像时，可以在3D体积数据中设置参考截面，并且从体积数据推导出与参考截面对应的2D超声图像。2D超声图像可以是B模式图像。
[0097]轮廓检测器422从2D超声图像检测对象的轮廓。可以使用诸如Sobel、Prewitt、Robert、和Canny掩膜的边缘掩膜来检测轮廓。替换地，可以使用边缘结构张量从本征值的差检测轮廓。
[0098]状态确定器423将轮廓检测器422检测的对象的轮廓与关于对象的轮廓样本信息比较。关于对象的轮廓样本信息可以存储在控制单元420的存储器设备中。在实施例中，如果用户输入关于要诊断的对象的一部分的信息，则状态确定器423从存储在存储器设备中的关于多个轮廓样本的信息提取关于对象的轮廓样本信息，从而将提取的信息与检测到的对象轮廓进行比较。
[0099]如果提取的轮廓样本信息与检测到的对象轮廓之间的差超过预设阈值(例如，70%)，则确定超声探针没有与对象接触。否则，可以确定超声探针与对象之间发生接触。
[0100]状态确定器423的确定结果可以充当互锁信号。向光源控制器424输入与状态确定器423的确定结果有关的信号，并且光源控制器424响应于输入信号而通过光源单元430产生激光。例如，如果光源单元430被设置为互锁状态，并且状态确定器423的确定结果表示超声探针与对象之间发生接触，则输入到光源控制器424的信号是用于将光源单元430从互锁状态释放的互锁释放信号，从而允许光源单元430发射激光。相反地，如果光源单元430处于互锁释放状态，并且状态确定器423的确定结果表示超声探针与对象之间未发生接触，则输入到光源控制器424的信号是用于将光源单元430设置为互锁状态的互锁设置信号，从而停止从光源单元430发射激光。
[0101]根据上述实施例的激光互锁系统100、200、300和400被适配为根据用户是否佩戴安全眼镜或者探针与对象之间是否发生接触来产生激光。根据本发明另一实施例的激光互锁系统可以考虑用户是否佩戴安全眼镜以及探针与对象之间是否发生接触来产生激光。对用户是否佩戴安全眼镜以及探针与对象之间是否发生接触的确定如上所述。
[0102]根据本发明的一个方面的医学器材可以包括上述激光互锁系统的至少一个。包括图2至8的激光互锁系统的医学器材可以包括各种激光器材、光声成像装置、或超声/光声成像装置中的任何一个。包括图9至15的激光互锁系统的医学器材、或者包括考虑用户是否佩戴安全眼镜以及探针与对象之间是否发生接触的激光互锁系统的医学器材可以包括超声/光声成像装置，并且可以包括图10和12中示出的探针。
[0103]如从以上描述显而易见，对于根据本发明的一个方面的激光互锁系统及其控制方法，仅当检查者或对象正确地佩戴安全眼镜时、或仅在光声成像装置的实际使用期间执行激光产生，这可以保护检查者或对象的眼睛并且防止不必要的功耗。
[0104]虽然已经示出和描述本发明的实施例，但是本领域技术人员应该理解，可以在这些实施例中进行改变而不脱离其范围在权利要求及其等同物中限定的本发明的原理和精神。`
【权利要求】
1.一种激光互锁系统,其特征在于: 感测单元(110)，用于感测用户与安全眼镜之间是否发生接触； 光源单元(130)，用于产生激光辐射；以及 控制单元(120)，用于基于来自该感测单元的输出值确定用户是否佩戴着安全眼镜，并且响应于指示用户是否佩戴着安全眼镜的确定结果，产生互锁信号以打开或关闭该光源单兀用于选择性的激光产生。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该感测单元包括安装到安全眼镜的鼻托的电容传感器。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，该控制单元包括: 至少一个状态确定器，用于基于左测量单元和右测量单元的输出值来确定用户是否正常地佩戴安全眼镜；以及 互锁信号产生器，用于如果所述状态确定器的确定结果表示用户正常地佩戴安全眼镜则产生用于该光源单元的互锁释放信号。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，如果左测量单元和右测量单元的每个输出值超过预设第一阈值，则该状态确定器确定用户正常地佩戴安全眼镜。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，如果左测量单元和右测量单元的每个输出值超过预设第一阈值并且维持输出值达预设阈时间或更长，则该状态确定器确定用户正常地佩戴安全眼镜。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述至少一个状态确定器包括多个状态确定器，每个状态确定器被安装到多个安全眼镜的相应的安全眼镜，并且 其中该互锁信号产生器从被分别安装到多个安全眼镜的多个状态确定器接收与每个用户是否正常地佩戴相应的安全眼镜有关的确定结果，并且如果从多个状态确定器发送的所有确定结果显示每个用户正常地佩戴相应的安全眼镜，则产生用于该光源单元的互锁释放信号。
7.—种控制从超声/光声成像装置产生的激光的激光互锁系统，该系统特征在于: 感测单元(210)，用于感测对象与探针之间的接触； 光源单元(230)，用于使用激光产生辐射；以及 控制单元(220)，用于响应于来自该感测单元的指示对象与探针之间的接触的输出信号而控制该光源单元的激光产生。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，该感测单元包括被安装到探针的开关，并且根据探针与对象之间是否发生接触来打开或闭合开关。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，如果该感测单元的输出值表示探针与对象之间发生接触，则该控制单元打开该光源单元，并且如果该感测单元的输出值表示探针与对象之间未发生接触，则关闭该光源单元。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，如果该感测单元的输出值超过预设阈值，则该控制单元确定探针与对象之间发生接触，并且如果该感测单元的输出值表示探针与对象之间未发生接触，则关闭该光源单元。
11.一种控制从超声/光声成像装置产生的激光的激光互锁系统，该系统特征在于: 超声数据获取单元(210)，用于获取关于对象的超声数据；光源单元(230)，用于使用激光产生激光辐射；以及 控制单元(220)，用于响应于获取的超声数据而打开或关闭该光源单元。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，该控制单元使用获取的超声数据来确定对象与探针之间是否发生接触，并且根据该确定结果打开或关闭该光源单元。
13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，该控制单元包括: 图像产生器，用于使用获取的超声数据产生二维(2D)超声图像； 轮廓检测器，用于从2D超声图像中检测对象的轮廓；以及 状态确定器，用于将检测到的对象轮廓与对应于对象的轮廓样本信息比较，以便计算轮廓差。
14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，如果计算出的轮廓差小于预设阈值，则该状态确定器确定对象与探针之间发生接触，并且 其中该控制单元进一步包括光源控制器，用于如果该状态确定器确定对象与探针之间发生接触则打开该光源单元。
15.一 种医学器材，其特征在于根据权利要求1至14的任何一个所述的激光互锁系统。
【文档编号】A61B8/06GK103584883SQ201310361715
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年8月19日 优先权日:2012年8月17日
【发明者】吴政泽 申请人:三星电子株式会社