專利名稱：醫(yī)療診斷系統(tǒng)及其控制面板的制作方法
專利說明醫(yī)療診斷系統(tǒng)及其控制面板 技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于醫(yī)療診斷系統(tǒng)及其控制面板的設計。
背景技術：
超聲診斷設備作為醫(yī)院的主要三大影像設備之一，而控制面板又作為超聲診斷設備的人機接口設備，其中包括通用的字符數(shù)字鍵(AlphaNumberic Key)，調節(jié)TGC的滑動電位器(TGC Sliders)，用于調節(jié)增益或菜單旋鈕的編碼器(Encoder)，移動光標的軌跡球(Trackball)以及超聲設備特有的功能按鍵(如Cineloop)，另外還有控制面板的背光控制。功能上與通用PC相比，字符數(shù)字鍵類似于PC鍵盤，軌跡球類似于PC鼠標，而其他的都屬于超聲特有的輸入設備。
邁瑞公司的早期產品設計采用單片機(MCU)和可編程邏輯器件(CPLD)來控制板內電路的工作，通過RS232與上位機進行通訊。隨著PC性能的突發(fā)猛進，上位機逐漸被x86工控板替代。在設計轉化過程中，RS232接口的控制面板面臨在x86啟動時不能設置基本輸入輸出系統(tǒng)(Bios)的困境。
為了解決bios設置問題，目前比較常用的方案將控制面板進行功能模塊劃分，字符數(shù)字鍵盤采用通用的PC鍵盤替代，比如采用PS/2或USB接口的PC鍵盤；剩下的其他部分采用RS232接口來通訊，這樣在更改最小的情況下滿足設計要求。
現(xiàn)有技術的缺點有二方面1)增加了與PC模塊的連接口，同時由于采用通用PC鍵盤來替代字符數(shù)字鍵，故給造型設計帶來限制。這是顯而易見的，這種方案至少需要1根RS232串口線和1根PS/2線(或USB線)，另外由于通用PC鍵盤的機械尺寸、外觀會影響造型設計。2)RS232接口有被USB接口所替代趨勢，傳統(tǒng)的串并口逐漸被通用串行總線(USB)所替代，在高檔的工控模塊中已經不再支持串并口，比如PIGMG規(guī)范的COM Express Module。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的就是為了克服以上不足，提供一種醫(yī)療診斷系統(tǒng)及其控制面板，其控制面板與上位機的連接方案通用性強、適應性佳、成本低。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種醫(yī)療診斷系統(tǒng)，包括控制面板、上位機、醫(yī)療診斷前端設備，所述控制面板、醫(yī)療診斷前端設備分別與所述上位機連接；所述控制面板包括控制模塊、按鍵矩陣，所述控制面板還包括USB通信模塊及USB接口，所述USB通信模塊一端與所述控制模塊連接，另一端與所述USB接口連接；所述USB接口與所述上位機連接。
上述的醫(yī)療診斷系統(tǒng)，還包括軌跡球模塊，與所述控制模塊連接。還包括TGC調節(jié)模塊，與所述控制模塊連接。還包括編碼器模塊，與所述控制模塊連接。
一種醫(yī)療診斷系統(tǒng)，包括控制面板、上位機，二者相接；所述控制面板包括字符數(shù)字按鍵部分，由上位機操作系統(tǒng)直接驅動；軌跡球部分，由上位機操作系統(tǒng)直接驅動；醫(yī)療診斷設備功能模塊，由上位機預設的相應驅動程序驅動；三者以同一USB接口與上位機實現(xiàn)連接。
上述的醫(yī)療診斷系統(tǒng)，所述功能模塊包括功能按鍵和/或TGC滑動電位器。所述字符、數(shù)字按鍵部分在上位機進入基本輸入輸出系統(tǒng)時被枚舉為標準PC的USB鍵盤。所述字符數(shù)字按鍵部分、軌跡球部分，采用同一端口傳送數(shù)據；字符數(shù)字按鍵數(shù)據、軌跡球數(shù)據中增設標志碼區(qū)分。所述醫(yī)療診斷設備功能模塊的數(shù)據，采用自定義格式傳送。
同時，本發(fā)明提出了一種醫(yī)療診斷系統(tǒng)的控制面板，包括控制模塊、按鍵矩陣，還包括USB通信模塊及USB接口，所述USB通信模塊一端與所述控制模塊連接，另一端與所述USB接口連接；所述USB接口用于與醫(yī)療診斷系統(tǒng)的上位機插接。
上述的控制面板，還包括軌跡球模塊，與所述控制模塊連接。還包括TGC調節(jié)模塊，與所述控制模塊連接。還包括編碼器模塊，與所述控制模塊連接。
由于采用了以上的方案，使用USB技術來完成醫(yī)療診斷系統(tǒng)人機接口的輸入，除了完全兼容部分標準的字符數(shù)字鍵外，還包括醫(yī)療診斷系統(tǒng)專用的功能模塊和軌跡球，所有控制面板功能模塊均通過一個物理上的USB接口完成，連接簡潔。通用字符、數(shù)字鍵和軌跡球以及醫(yī)療診斷設備專用的功能模塊集成為一個整體，通過一個物理上的USB接口與上位機(PC)通信，精簡了人機接口外設連接復雜性，支持即插即用，使用更加簡單、方便。由于控制面板可一體化，不受通用PC鍵盤的局限，外觀造型設計可靈活多變，大大豐富了控制面板的外觀造型。
圖1是本發(fā)明控制面板的電路原理框圖。
圖2是本發(fā)明控制面板各功能模塊的一種位置排布圖。
圖3是本發(fā)明的醫(yī)療診斷系統(tǒng)的結構簡圖。
具體實施方式
下面通過具體的實施例并結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述。
本例的控制面板的電路結構原理如圖1所示，適用于以超聲診斷為醫(yī)療診斷前端設備的醫(yī)療診斷系統(tǒng)，包括控制模塊、按鍵矩陣、發(fā)聲模塊、LED驅動模塊、TGC調節(jié)模塊、非易失存儲器、易失存儲器、編碼器模塊、軌跡球模塊、USB通信模塊及USB接口。為了保證通過物理上的一個USB接口實現(xiàn)各個功能，將控制面板劃分為三部分第一部分為字符、數(shù)字按鍵，本部分按鍵在上位機(PC)BIOS設置和進入操作系統(tǒng)(Windows)后均能正常使用，且上位機(PC)不用編寫任何驅動程序，直接使用操作系統(tǒng)(Windows)提供的驅動程序；第二部分為軌跡球部分，本部分只能在上位機(PC)進入操作系統(tǒng)后方能使用，上位機(PC)不用編寫任何驅動程序，直接使用操作系統(tǒng)(Windows)提供的驅動程序；第三部分為超聲診斷設備專用的各種模塊，包括各種功能按鍵、調節(jié)旋鈕、TGC滑動電位器和各種信號指示LED等等，本部分只能在上位機(PC)進入操作系統(tǒng)并安裝好相應的驅動程序后才能使用，因操作系統(tǒng)(Windows)不提供該部分驅動程序。各部分在控制面板上的位置如圖2所示，圖中實線框中部分為字符、數(shù)字按鍵；圓形虛線框中部分為軌跡球；點劃線框中部分為功能按鍵、旋轉編碼器和TGC調節(jié)模塊等；另外，按鍵背光LED分布于所有的按鍵和編碼器周圍，因此沒有在圖2中標出。
請參考圖3所示，為本發(fā)明的醫(yī)療診斷系統(tǒng)結構簡圖，醫(yī)療診斷前端設備為本例的超聲診斷前端設備，連接上位機；控制面板通過USB接口與上位機實現(xiàn)連接。前述的第一部分和第二部分均屬于USB設備中的人機接口設備(Human Interface Device)類，由于屬于同一類USB設備，因此這兩部分采用同一個端口(Endpoint)，為了保證第一部分在上位機(PC)進入BIOS能夠正常使用，控制面板在BIOS中僅僅枚舉為標準PC的USB鍵盤，此時只響應字符、數(shù)字按鍵，其它如軌跡球和滑動電位器的操作均不予響應，此時發(fā)送的按鍵數(shù)據格式如表1所示。
表1BIOS下字符、數(shù)字按鍵傳送格式 上表中的，BYTE[7:2]表示按鍵碼，BYTE1為保留；BYTE0中的ModifierKeys用來表示Ctrl，Shift，Alt等組合按鍵，具體定義如表2所示。
表2 Modifier Keys表示內容 當上位機(PC)進入操作系統(tǒng)后，前述的三個部分均能使用。由于字符、數(shù)字按鍵和軌跡球通過同一端口傳送數(shù)據，為了保證上位機(PC)能夠正確區(qū)分字符、數(shù)字按鍵和軌跡球數(shù)據，在這些數(shù)據中增加一個字節(jié)作為數(shù)據類型區(qū)分的標志碼。字符、數(shù)字按鍵就是在表1的最前面再加上一個字節(jié)，將最后一個字節(jié)BYTE0作為數(shù)據類型區(qū)分的標志碼，數(shù)據格式如表3所示。
表3操作系統(tǒng)(Windows)中字符、數(shù)字按鍵傳送格式 軌跡球的數(shù)據格式如表4所示。
表4軌跡球數(shù)據傳送格式 上表中的BYTE3中的Track ball keys用來表示軌跡球的按鍵，具體定義如表5所示。
表5軌跡球Track ball keys表示內容 超聲診斷系統(tǒng)專用的功能模塊部分，采用自定義數(shù)據格式傳送，上傳數(shù)據包括滑動電位器、旋轉編碼器、功能按鍵以及響應上位機(PC)等，下傳數(shù)據包括LED指示燈控制數(shù)據，這些數(shù)據均采用自定義數(shù)據格式傳輸。由于超聲診斷設備特有部分在USB設備類中屬于自定義類，當控制面板USB接口連接到上位機(PC)后，上位機(PC)就對控制面板USB進行枚舉并識別，接著為其分配為超聲診斷設備特有部分編寫的專用驅動程序，從而保證該部分可以與上位機(PC)進行正確的數(shù)據交換。
自定義功能鍵的數(shù)據傳輸格式如表6所示。
表6自定義功能按鍵數(shù)據格式 編碼器數(shù)據傳輸格式如表7所示。
表7編碼器數(shù)據格式 TGC調節(jié)模塊的傳送數(shù)據格式如表8所示。表8中的第二字節(jié)數(shù)據表示TGC的通道數(shù)，例如第一通道該數(shù)為1，第二通道該數(shù)為2，以此類推；第三字節(jié)數(shù)據為對應通道的數(shù)據。
表8 TGC調節(jié)模塊數(shù)據傳輸格式 下傳數(shù)據中包括LED指示燈控制信號數(shù)據等，表9為LED指示燈控制信號數(shù)據格式，表中第二字節(jié)為對應的LED位置。第三字節(jié)為對應LED的狀態(tài)和亮度等級，該信號的位定義如表10所示。
表9 LED指示燈控制信號傳輸格式 表10LED指示燈第三字節(jié)表示意義 本例中，控制模塊的核心采用軟核處理器，軟核處理器程序和FPGA邏輯設計數(shù)據保持在非易失存儲器中，當控制面板上電后，F(xiàn)PGA自動從該非易失存儲器中讀取配置數(shù)據，完成FPGA的配置；一旦FPGA配置結束，軟核處理器的PC(Program counter)指針指向Boot Rom，此時開始將非易失存儲器中的數(shù)據拷貝到易失存儲器中，拷貝結束后，軟核處理器的PC(Programcounter)指針指向易失存儲器，從而運行整個應用程序，控制面板開始正常工作。
本控制面板可以在上例的基礎上增加或減少部分模塊，精簡或者增強控制面板處理功能。應用本方法的思想，可以設計出更多新型的USB類人機交互設備。本方法可以應用于與超聲醫(yī)療診斷系統(tǒng)類似的、上位機可以支持USB類人機交互接口的其它醫(yī)療器械產品，完成人機交互設備的設計。
權利要求
1.一種醫(yī)療診斷系統(tǒng)，包括控制面板、上位機、顯示設備、醫(yī)療診斷前端設備，所述控制面板、顯示設備、醫(yī)療診斷前端設備分別與所述上位機連接；所述控制面板包括控制模塊、按鍵矩陣；其特征是所述控制面板還包括USB通信模塊及USB接口，所述USB通信模塊一端與所述控制模塊連接，另一端與所述USB接口連接；所述USB接口與所述上位機連接。
2.如權利要求1所述的醫(yī)療診斷系統(tǒng)，其特征是還包括軌跡球模塊，與所述控制模塊連接。
3.如權利要求1或2所述的醫(yī)療診斷系統(tǒng)，其特征是還包括TGC調節(jié)模塊，與所述控制模塊連接。
4.如權利要求1或2所述的醫(yī)療診斷系統(tǒng)，其特征是還包括編碼器模塊，與所述控制模塊連接。
5.一種醫(yī)療診斷系統(tǒng)，包括控制面板、上位機，二者相接；其特征是所述控制面板包括字符數(shù)字按鍵部分，由上位機操作系統(tǒng)直接驅動；軌跡球部分，由上位機操作系統(tǒng)直接驅動；醫(yī)療診斷設備功能模塊，由上位機預設的相應驅動程序驅動；三者以同一USB接口與所述上位機實現(xiàn)連接。
6.如權利要求5所述的醫(yī)療診斷系統(tǒng)，其特征是所述功能模塊包括功能按鍵和/或TGC滑動電位器。
7.如權利要求5或6所述的醫(yī)療診斷系統(tǒng)，其特征是所述字符、數(shù)字按鍵部分在上位機進入基本輸入輸出系統(tǒng)時被枚舉為標準PC的USB鍵盤。
8.如權利要求5或6所述的醫(yī)療診斷系統(tǒng)，其特征是所述字符數(shù)字按鍵部分、軌跡球部分，采用同一端口傳送數(shù)據；字符數(shù)字按鍵數(shù)據、軌跡球數(shù)據中增設標志碼區(qū)分。
9.如權利要求5或6所述的醫(yī)療診斷系統(tǒng)，其特征是所述醫(yī)療診斷設備功能模塊的數(shù)據，采用自定義格式傳送。
10.一種醫(yī)療診斷系統(tǒng)的控制面板，包括控制模塊、按鍵矩陣，其特征是還包括USB通信模塊及USB接口，所述USB通信模塊一端與所述控制模塊連接，另一端與所述USB接口連接；所述USB接口用于與醫(yī)療診斷系統(tǒng)的上位機插接。
11.如權利要求10所述的控制面板，其特征是還包括軌跡球模塊，與所述控制模塊連接。
12.如權利要求10或11所述的控制面板，其特征是還包括TGC調節(jié)模塊，與所述控制模塊連接。
13.如權利要求10或11所述的控制面板，其特征是還包括編碼器模塊，與所述控制模塊連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種醫(yī)療診斷系統(tǒng)及其控制面板。本發(fā)明使用USB技術來完成醫(yī)療診斷系統(tǒng)人機接口的輸入，除了完全兼容部分標準的字符數(shù)字鍵外，還包括醫(yī)療診斷系統(tǒng)專用的功能模塊和軌跡球，所有控制面板功能模塊均通過一個物理上的USB接口完成，連接簡潔。通用字符、數(shù)字鍵和軌跡球以及醫(yī)療診斷設備專用的功能模塊集成為一個整體，通過一個物理上的USB接口與上位機(PC)通信，精簡了人機接口外設連接復雜性，支持即插即用，使用更加簡單、方便。由于控制面板可一體化，不受通用PC鍵盤的局限，外觀造型設計可靈活多變，大大豐富了控制面板的外觀造型。
文檔編號A61B8/00GK101120892SQ20061006202
公開日2008年2月13日 申請日期2006年8月7日 優(yōu)先權日2006年8月7日
發(fā)明者劉照泉, 韓乾全, 哲 王 申請人:深圳邁瑞生物醫(yī)療電子股份有限公司