一种超声检测设备和超声医疗系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种超声检测设备和超声医疗系统，用于对超声医疗设备进行检测，该超声检测设备包括微处理器、超声波发射模块、超声波接收模块、第一温度检测装置、以及第二温度检测装置；所述微处理器根据进水口温度、出水口温度、超声波发射模块发射的第一超声波、以及超声波接收模块接收的第二超声波，获取所述超声波换能器在第一预定时间内产生的能量损耗值总值EA，以使得能够根据所述能量损耗值总值EA判断所述超声医疗设备是否出现工作异常。通过该超声检测设备和超声医疗系统，实现了对超声医疗设备的工作状态进行监控，能够发现异常情况，提高了超声医疗设备的治疗可靠性。
【专利说明】一种超声检测设备和超声医疗系统
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及超声医疗技术，特别涉及一种超声检测设备和超声医疗系统。
【背景技术】
[0002] 超声医疗设备中，需要使用流动的水作为超声传播的介质，另外，水同时也能对治 疗头起到冷却作用。在流动的水中，通常存在一定含量的气泡，然而，气泡的存在会使超声 波在传播过程中产生大量的声波反射和折射，而使超声能量发生衰减，从而影响超声治疗 的效果，特别是对于高强度聚焦超声治疗来说，其能量衰减较大，不仅影响治疗效果，还增 加了治疗风险。为了保证超声治疗的效果，需要对超声用水的气泡含量进行检测。目前，超 声医疗设备的用水检测主要采用抽样检测的方法。即每间隔一定的时间，例如，一个星期或 一个月，对超声医疗设备的用水中的气泡大小进行检测。
[0003] 上述用水检测方法存在如下问题，首先：间隔一段时间的检测方法无法及时发现 超声医疗设备的用水存在问题，可能在用水质量问题已经存在一段时间后，才能被检测出 来，也就是说，无法保证每次医疗或医疗过程中的每一个时间段用水都达到要求；其次，在 检测超声医疗设备的用水时，一般只是检测用水在医疗过程中是否存在超过规定体积的气 泡，而无法得知在整个医疗过程中包括微小气泡在内的总的气泡含量，因此，也可能造成误 检测。
[0004] 此外，对于超声医疗设备，还需要对超声医疗设备的换能器发出的超声声能是否 正常进行检测，现有技术中，超声波换能器的超声声能的符合性通常在医疗前进行检测，通 过查看超声靶模的变化情况来估算超声能量的输出是否正常。由于该检测是在使用设备之 前进行，因此该检测方法不能保证使用过程中超声波换能器的超声声能输出正常。
[0005] 综上，超声医疗设备的用水检测及超声声能的输出检测都存在相对的检测真空 期，降低了超声医疗设备的治疗可靠性。 实用新型内容
[0006] 本实用新型提供一种超声检测设备和超声医疗系统，用于解决现有技术中超声医 疗设备的用水检测及超声声能的输出检测都存在相对的检测真空期所导致的降低了超声 医疗设备的治疗可靠性的问题。
[0007] 为了实现上述实用新型目的，本实用新型提供了一种超声检测设备，超声检测设 备，用于对超声医疗设备进行检测，所述超声医疗设备包括上位机、治疗枪和水循环部分， 所述治疗枪中有超声波换能器，水循环部分包括管路，管路包括进水管和出水管，所述超声 检测设备包括：微处理器、超声波发射模块、超声波接收模块、第一温度检测装置、以及第二 温度检测装置；其中，
[0008] 所述第一温度检测装置用于对进水口温度进行测量；所述第二温度检测装置用于 对出水口温度进行测量；
[0009] 所述超声波发射模块用于发射第一超声波，由所述超声波接收模块接收第二超声 波；第二超声波为所述第一超声波通过管路中的水传播之后得到的信号；
[0010] 所述微处理器根据所述进水口温度、所述出水口温度、所述第一超声波、以及第二 超声波，获取所述超声波换能器在第一预定时间内产生的能量损耗值总值EA，并根据所述 能量损耗值总值EA判断所述超声医疗设备是否出现工作异常，或者，微处理器将获取的能 量损耗值总值EA发送给上位机，由上位机根据能量损耗值总值EA判断超声医疗设备是否 出现工作异常。
[0011] 优选地，所述第一温度检测装置设置在管路的进水口处；所述第二温度检测装置 设置在管路的出水口处。
[0012] 优选地，所述第一温度检测装置设置为进水口温度传感器；所述第二温度检测装 置为出水口温度传感器。
[0013] 优选地，超声波发射模块和超声波接收模块设置在管路的径向路径上，即对称地 设置在管路的径向方向上的两端，且超声波发射模块和超声波接收模块相对的分别设置在 管路的下游和上游位置，以使得超声波接收模块接收超声波发射模块所发射的超声波的效 率最大。
[0014] 优选地，所述超声波发射模块设置在所述第一温度检测装置和第二温度检测装置 的上游位置；所述超声波接收模块设置在所述第一温度检测装置和第二温度检测装置的上 游位置。
[0015] 优选地，所述超声检测设备还包括与微处理器相连的环境温度传感器，其用于检 测超声医疗设备的环境温度，并将检测结果发送给微处理器，所述微处理器内预存有关联 模型，所述关联模型用于体现环境温度和进出水口温度差的理论值之间的映射关系，
[0016] 所述微处理器还用于根据第一温度检测装置获取的进水口温度和第二温度检测 装置获取的出水口温度来得到进出水口温度差；其中，进出水口温度差为第一温度检测装 置获取进水口温度与第二温度检测装置获取出水口温度之间的差值；
[0017] 微处理器还用于根据环境温度传感器发送的环境温度选取关联模型中对应的进 出水口温度差的理论值；并将获取到的进出水口温度差与选取的进出水口温度差的理论值 进行比较，并判断获取到的进出水口温度差与所述进出水口温度差的理论值之间的差距是 否在预定的温度差范围内，再根据判断结果决定是否报警并发送不同的判断结果信号给上 位机，以使得上位机根据所述不同的判断结果信号决定是否控制启动超声波换能器。
[0018] 优选地，所述微处理器连接至所述第一温度检测装置，以获取第一温度检测装置 测量的进水口温度；所述微处理器还连接至所述第二温度检测装置，以获取第二温度检测 装置测量的出水口温度；所述微处理器还连接至所述超声波发射模块，以控制所述超声波 发射模块发射第一超声波；所述微处理器还连接至所述超声波接收模块，以控制所述超声 波接收模块接收第二超声波。
[0019] 优选地，所述微处理器为可编程逻辑控制器。
[0020] 优选地，所述微处理器通过数据总线连接上位机。
[0021] 为了实现上述实用新型目的，本实用新型还提供一种超声医疗系统，包括超声医 疗设备，所述超声医疗设备包括上位机、治疗枪和水循环部分，所述治疗枪中有超声波换能 器，水循环部分包括管路，管路包括进水管和出水管，所述超声医疗系统还包括上述任一种 超声检测设备。
[0022] 本实用新型的有益效果包括：
[0023] 在本实用新型提供的超声检测设备中，微处理器能够根据所述进水口温度、所述 出水口温度、所述第一超声波、以及第二超声波，获取所述超声波换能器在第一预定时间内 产生的能量损耗值总值EA，并根据所述能量损耗值总值EA，微处理器或者上位机能够判断 所述超声医疗设备是否出现工作异常，因此，实现了在超声医疗设备的运行中，实时对超声 医疗设备的工作状态进行监控，并及时发现异常情况，提高了超声医疗设备的治疗可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0024] 图1为一种不例性的超声医疗设备的结构不意图；
[0025] 图2为本实用新型实施例提供的一种超声检测设备的结构示意图。
【具体实施方式】
[0026] 为使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图对本实 用新型实施例提供的超声检测设备和超声医疗系统进行详细描述。
[0027] 本实用新型实施例提供一种超声检测设备，主要用于对超声医疗设备的用水和/ 或声能进行检测，所述超声医疗设备包括治疗枪和上位机。
[0028] 在详细说明本实用新型实施例提供的超声检测设备之前，首先对超声医疗设备进 行介绍。请参阅图1，为一种示例性的超声医疗设备的结构示意图，如图1所示，该超声医 疗设备包括上位机10,治疗枪20、以及水循环部分30 ;其中，治疗枪20包括治疗头22,治疗 头22包括超声波换能器21 ;水循环部分30连接至治疗头22以对治疗头22中的超声波换 能器21进行冷却，换言之，水循环部分30提供的冷却水既可以作为超声波传播路径上的介 质，也能对超声波换能器自身起到冷却作用。水循环部分30包括水箱31、用于连接水箱31 和治疗枪20的管路、水泵34、阀体35、真空泵36、以及制水检测系统37。所述管路包括进 水管32和出水管33。利用水泵34,可以将水箱31中的水经由进水管32泵入到治疗枪的 治疗头22中，流经超声波换能器21以对其进行冷却，然后再经出水管33流出治疗枪。超 声波换能器21产生超声波，在治疗头22中，超声波换能器21发射出的超声波在病患的治 疗部位23聚焦，对治疗部位23进行治疗。上位机10分别与治疗枪20和水循环部分30相 连，上位机10中存储有医疗资料，可以通过选取不同的治疗模式，对治疗枪20和水循环部 分30进行不同的控制，从而可执行不同的治疗方案。
[0029] 请参阅图2,为本实用新型实施例提供的一种超声检测设备的结构示意图，该超声 检测设备包括：微处理器100、超声波发射模块200、超声波接收模块210、第一温度检测装 置，以及第二温度检测装置。其中，第一温度检测装置为进水口温度传感器300、第二温度检 测装置为出水口温度传感器310。其中，进水口温度传感器300设置在管路的进水口处，用 于对进水口温度进行测量；所述出水口温度传感器310设置在管路的出水口处，用于对出 水口温度进行测量，其中，管路包括进水管32和出水管33,进水口指进水管32进入治疗枪 20的位置，出水口是指出水管33从治疗枪20出来的位置。优选地，超声波发射模块200和 超声波接收模块210的安装位置都设在管路的进水口处，另外也可以设置在管路的出水口 处，超声波发射模块200设置在所述第一温度检测装置和第二温度检测装置的上游位置； 所述超声波接收模块210设置在所述第一温度检测装置和第二温度检测装置的上游位置。 超声波发射模块200和超声波接收模块210设置在管路（具体可为圆形管路）的径向路径 上，即对称地设置在管路的径向方向上的两端，同时，对了使得超声波接收模块210接收超 声波的效率最大，超声波发射模块200和超声波接收模块210相对来说分别设置在管路的 下游和上游位置（即在对称地设置在径向方向上的两端的基础上产生一个小角度的偏移， 使得超声波发射模块200和超声波接收模块210相对来说分别设置在管路的下游和上游位 置），以使得超声波接收模块210能最大效率的接收超声波发射模块200发射的超声波（即 下文中的第一超声波）。所述超声波发射模块200用于向管路的水中发射第一超声波，超声 波的传播方向垂直于水的传播方向，由所述超声波接收模块210接收第二超声波；第二超 声波为所述第一超声波通过管路中的水传播之后得到的超声波信号。
[0030] 微处理器100连接至所述进水口温度传感器300,以获取进水口温度传感器300测 量的进水口温度；所述微处理器100还连接至所述出水口温度传感器310,以获取出水口温 度传感器310测量的出水口温度；所述微处理器100还连接至所述超声波发射模块200,以 控制所述超声波发射模块200发射第一超声波；微处理器100还连接至所述超声波接收模 块210,以控制所述超声波接收模块210接收第二超声波。
[0031] 本实用新型超声检测设备在超声医疗设备的使用中，可以获取超声波换能器的超 声声能在水中损失的总能量、以及获取超声声能在水中由于气泡的产生所损失的能量，并 通过上述两者的差值进行累加而获得能量损耗值总值EA，也就是获取超声声能在理想的水 中，即不含气泡的水中损失的能量，如果能量损耗值总值EA较低，则说明水中的气泡过多， 即超声医疗设备的用水存在问题，因此通过对EA的测量，可以对超声医疗设备的用水情况 进行检测。
[0032] 本实用新型实施例中，微处理器100根据所述进水口温度、所述出水口温度、第一 超声波、以及第二超声波，获取所述超声波换能器21在第一预定时间内产生的能量损耗值 总值EA ;并根据所述能量损耗值总值EA判断所述超声医疗设备是否出现工作异常，或者， 微处理器100将获取的能量损耗值总值EA提供给所述上位机10,由所述上位机10根据所 述能量损耗值总值EA判断所述超声医疗设备是否出现工作异常。其中，所述第一预定时间 可以预设于微处理器100中。
[0033] 其中，微处理器100获取第一预定时间内的能量损耗值总值EA具体包括：所述微 处理器100获取第一预定时间内超声波换能器发射的超声波在水中损失的总能量El ;所述 微处理器100获取第一预定时间内超声波换能器发射的超声波在水中由于气泡的存在所 损失的能量E2 ;所述微处理器100根据所述El和所述E2,获取超声波在水中的理想能量损 耗值EL ;对实时监测获取的理想能量损耗值EL进行累加，从而测得在第一预定时间内，超 声波换能器发射的超声波在水中的能量损耗值总值EA。
[0034] 具体地，所述微处理器100获取第一预定时间内超声波换能器发射的超声波在水 中损失的总能量El包括：
[0035] 所述进水口温度传感器300获取进水口温度Wl ;所述出水口温度传感器310获取 出水口温度W2 ;根据进水口温度Wl和出水口温度W2获取进出水口温度差del_l_W ;通过 超声波发射模块200发射的第一超声波和超声波接收模块210接收的第二超声波来获取 管路中的水流速度Vl ;根据水流速度vl和管路的截面积Sl获取在第一预定时间内（比如 一次治疗过程）流过治疗头22 (或超声波换能器）的水的总体积Vl ;根据第一预定时间内 (一次治疗过程）流过治疗头22(或超声波换能器）的水的总体积VI、以及进出水口温度 差del_l_W，获取超声波换能器发射的超声波在水中损失的总能量El。
[0036] 优选地，进水口温度Wl和出水口温度W2并非同一时刻测量得到的温度，而是管路 中同样的水分别流经进水口和出水口时测量得到的温度，假定一次治疗过程的时间为T1， 水从进水口温度传感器300的位置流到出水口传感器的位置所需要的时间为T2,超声波换 能器21开始能量输出（发出超声波）时的时刻为0,那么，在0?Tl的时间段内，进水口温 度传感器300测量进水口温度W1，在T2?（T2+T1)的时间段内，出水口温度传感器310测 量出水口温度W2，也就是说，在时间为t (t属于0?T1的时间段）时进水口温度W1与时间 为t+T2时出水口温度W2相对应（T2是指同样的水从进水口位置流到出水口位置所需要的 时间），通过计算W2与对应的Wl之间的差值，可以获取进出水口温度差del_l_W。
[0037] 本实用新型实施例中，微处理器100获取超声波在水中由于气泡所损失的能量E2 包括：在第一预定时间内，根据第一超声波和第二超声波的能量之间的差值，获取管路中气 泡的总体积V2 ;根据气泡的总体积V2和第一衰减系数kl，获取由于气泡所损失的能量E2, 其中，第一衰减系数kl是指超声波在空气中衰减的系数，第一衰减系数kl属于已知常数。
[0038] 下面结合一个具体的示例对能量损耗值总值EA的计算过程进行说明。本实用新 型实施例中，对于能量损耗值总值EA的测量可以实时进行，另外也可以在第一预定时间内 测量，优选地，将第一预定时间设定为一次治疗过程所占用的时间。一次治疗过程是指超声 波换能器21持续发射超声波的一段时间。在超声医疗设备进行治疗时，超声波换能器21 在全部医疗过程中并不是连续的持续发射超声波，而是间隔式的发射，其中，一次持续的发 射为一次治疗过程，例如，一次治疗过程为3分钟，超声波换能器21每次工作3分钟（即持 续发射超声波3分钟）后，将暂停1分钟，然后继续工作3分钟，再暂停1分钟…，按该模式 进行治疗。也可以说，一次治疗过程是指超声波换能器21的开关状态从打开到关闭的一个 过程，例如，超声波换能器21的开关状态为开状态保持3分钟，然后切换为关状态，保持关 状态1分钟后，开关状态再次切换为开状态并保持3分钟，并循环往复直至治疗过程结束。 本实用新型实施例中，可以对每个治疗过程的能量损耗值总值EA进行监测。
[0039] 微处理器100中进行的计算包括：
[0040] (1)计算超声波在水中损失的总能量E1。
[0041] del_l_ff = W2-W1 ；
[0042] Vl = vl*Sl ;
[0043] El = del丄W*V1 ;
[0044] 其中，Wl为进水口温度，W2为与Wl对应的出水口温度，del_l_W为进出水口温度 差，vl为水流速度，Sl为管路的截面积，Vl为流过治疗头22的水的总体积。
[0045] (2)计算超声波在水中由于气泡的产生所损失的能量E2
[0046] V2 = fl(Ul, U2, t)；
[0047] E2 = kl*V2 ;
[0048] 其中，Ul为第一超声波的能量，U2为第二超声波的能量，t为时间，V2为气泡的总 体积，kl为第一衰减系数。其中Π 为现有技术中的计算模型，即根据超声波的能量差和时 间计算气泡体积的模型，其中，利用超声波计算气泡的体积的主要原理为：超声波在液体中 传播能量损失很小，但在空气中传播能量损失很大，因此，根据Ul和U2的差值就可以计算 8 得出超声波传播路径上的气泡的截面积，然后通过对时间t的积分，就可以得到气泡的体 积。
[0049] (3)计算能量损耗值总值EA
[0050] EL = E1-E2
[0051]
【权利要求】
1. 一种超声检测设备，用于对超声医疗设备进行检测，所述超声医疗设备包括上位机、 治疗枪和水循环部分，所述治疗枪中有超声波换能器，水循环部分包括管路，管路包括进水 管和出水管，其特征在于，所述超声检测设备包括：微处理器、超声波发射模块、超声波接收 模块、第一温度检测装置、以及第二温度检测装置；其中， 所述第一温度检测装置用于对进水口温度进行测量；所述第二温度检测装置用于对出 水口温度进行测量； 所述超声波发射模块用于发射第一超声波，由所述超声波接收模块接收第二超声波； 第二超声波为所述第一超声波通过管路中的水传播之后得到的信号； 所述微处理器根据所述进水口温度、所述出水口温度、所述第一超声波、以及第二超声 波，获取所述超声波换能器在第一预定时间内产生的能量损耗值总值EA，并根据所述能量 损耗值总值EA判断所述超声医疗设备是否出现工作异常，或者，微处理器将获取的能量损 耗值总值EA发送给上位机，由上位机根据能量损耗值总值EA判断超声医疗设备是否出现 工作异常。
2. 如权利要求1所述的超声检测设备，其特征在于，所述第一温度检测装置设置在管 路的进水口处；所述第二温度检测装置设置在管路的出水口处。
3. 如权利要求1所述的超声检测设备，其特征在于，所述第一温度检测装置设置为进 水口温度传感器；所述第二温度检测装置为出水口温度传感器。
4. 如权利要求1所述的超声检测设备，其特征在于，超声波发射模块和超声波接收模 块设置在管路的径向路径上，即对称地设置在管路的径向方向上的两端，且超声波发射模 块和超声波接收模块相对的分别设置在管路的下游和上游位置，以使得超声波接收模块接 收超声波发射模块所发射的超声波的效率最大。
5. 如权利要求1所述的超声检测设备，其特征在于，所述超声波发射模块设置在所述 第一温度检测装置和第二温度检测装置的上游位置；所述超声波接收模块设置在所述第一 温度检测装置和第二温度检测装置的上游位置。
6. 如权利要求1所述的超声检测设备，其特征在于，所述超声检测设备还包括与微处 理器相连的环境温度传感器，其用于检测超声医疗设备的环境温度，并将检测结果发送给 微处理器，所述微处理器内预存有关联模型，所述关联模型用于体现环境温度和进出水口 温度差的理论值之间的映射关系， 所述微处理器还用于根据第一温度检测装置获取的进水口温度和第二温度检测装置 获取的出水口温度来得到进出水口温度差；其中，进出水口温度差为第一温度检测装置获 取进水口温度与第二温度检测装置获取出水口温度之间的差值； 微处理器还用于根据环境温度传感器发送的环境温度选取关联模型中对应的进出水 口温度差的理论值；并将获取到的进出水口温度差与选取的进出水口温度差的理论值进 行比较，并判断获取到的进出水口温度差与所述进出水口温度差的理论值之间的差距是否 在预定的温度差范围内，再根据判断结果决定是否报警并发送不同的判断结果信号给上位 机，以使得上位机根据所述不同的判断结果信号决定是否控制启动超声波换能器。
7. 如权利要求1所述的超声检测设备，其特征在于，所述微处理器连接至所述第一温 度检测装置，以获取第一温度检测装置测量的进水口温度；所述微处理器还连接至所述第 二温度检测装置，以获取第二温度检测装置测量的出水口温度；所述微处理器还连接至所 述超声波发射模块，以控制所述超声波发射模块发射第一超声波；所述微处理器还连接至 所述超声波接收模块，以控制所述超声波接收模块接收第二超声波。
8. 如权利要求1-7中任一项所述的超声检测设备，其特征在于，所述微处理器为可编 程逻辑控制器。
9. 如权利要求1-7中任一项所述的超声检测设备，其特征在于，所述微处理器通过数 据总线连接上位机。
10. -种超声医疗系统，包括超声医疗设备，所述超声医疗设备包括上位机、治疗枪和 水循环部分，所述治疗枪中有超声波换能器，水循环部分包括管路，管路包括进水管和出水 管，其特征在于，所述超声医疗系统还包括如权利要求1-9中任一项所述的超声检测设备。
【文档编号】A61B8/00GK204121064SQ201420583685
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月10日 优先权日:2014年10月10日
【发明者】卢继珍, 文银刚 申请人:重庆海扶医疗科技股份有限公司