基于超聲波檢測的眼科測量電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型屬于醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種基于超聲波檢測的眼科測量電 路。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，尤其是電子計算機技術(shù)應(yīng)用于超聲診斷儀，使超聲診 斷水平迅速提高，并廣泛應(yīng)用于臨床各個領(lǐng)域，包括肝、膽、脾膜、腎、子宮、屯、臟等臟器等軟 組織部分疾病的診斷。在W往超聲波眼科檢測系統(tǒng)中，由于技術(shù)局限，使得檢測過程繁瑣、 診斷周期長、誤差大、對眼睛損傷大、嚴重時會造成誤診，引發(fā)醫(yī)療事故。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一抗精度高且安全可靠的基于 超聲波檢測的眼科測量電路。
[0004] 本實用新型解決其技術(shù)問題是采取W下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
[0005] -種基于超聲波檢測的眼科測量電路，包括超聲波發(fā)射與監(jiān)控模塊、A/D轉(zhuǎn)換模 塊、CPLD數(shù)字信號處理模塊、上位機控制模塊及電源模塊，所述超聲波發(fā)射與監(jiān)控模塊、A/D 轉(zhuǎn)換模塊、C化D數(shù)字信號處理模塊W及上位機控制模塊依次相連接;所述超聲波發(fā)射與監(jiān) 控模塊用于激發(fā)換能器來產(chǎn)生15MHz和25MHz超聲波，所述A/D轉(zhuǎn)換模塊用于對超聲波發(fā)射 與監(jiān)控模塊的回波信號進行前置處理W及數(shù)字化;所述CPLD數(shù)字信號處理模塊用于完成核 屯、控制功能，所述上位機控制模塊完成與上位機的通信功能；電源模塊為上模塊供電。
[0006] 進一步，所述超聲波發(fā)射與監(jiān)控模塊由超聲波發(fā)射電路、差分信號轉(zhuǎn)換電路及前 置放大電路連接構(gòu)成，所述超聲波發(fā)射電路由N溝道和P溝道金氧半場效晶體管構(gòu)成并由 CPLD數(shù)字信號處理模塊控制超聲波發(fā)射周期，N溝道和P溝道金氧半場效晶體管與換能器相 連接;所述差分信號轉(zhuǎn)換電路采用AD8476忍片完成單端-差分信號的轉(zhuǎn)換，所述前置放大電 路采用AD620忍片。
[0007] 進一步，所述A/D轉(zhuǎn)換模塊由多路復(fù)用開關(guān)ADG719忍片、超低失調(diào)電壓運算放大器 0P07D忍片及模數(shù)轉(zhuǎn)換ADS7890忍片連接構(gòu)成，ADG719用于對不同頻率超聲波信號的選擇， 0P07D用于減少信號的衰減，ADS7890忍片進行信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換。
[000引進一步，所述上位機控制模塊主要由切pressUSB忍片、CY7C68013A忍片、ISSI RAM 忍片連接構(gòu)成，其通過USB方式與上位機相連接。
[0009] 進一步，所述電源模塊采用計算機USB接口供電。
[0010] 本實用新型的優(yōu)點和積極效果是：
[0011] 1、本測量電路采用復(fù)雜可編程邏輯器件(C化D)作為的核屯、控制單元，具有很高的 運算效率，并結(jié)合超聲波發(fā)射與監(jiān)控模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊，提高了抗干擾能力和檢測的準確 性，從而能夠更精確、更快捷地完成對眼球參數(shù)的測量，運些參數(shù)主要用于對患者眼睛疾病 的評估，具有重要的臨床意義，可廣泛用于眼科測量系統(tǒng)。
[0012] 2、本測量電路的超聲波發(fā)射與監(jiān)控模塊采用AD8476忍片，該忍片的功能是將單端 信號轉(zhuǎn)變?yōu)椴罘中盘?，其?nèi)置全差分精密放大器足W完成單端-差分轉(zhuǎn)換功能，為前置放大 電路AD620的差分信號輸入提供了保障。
[0013] 3、本測量電路的前置放大電路采用AD620忍片，該忍片屬于儀表放大器，其本身所 具有的低漂移、低功耗、高共模抑制比、寬電源供電范圍及體積小等一系列優(yōu)點，利用差分 小信號疊加在較大的共模信號之上的特性，能夠去除共模信號，同時將差分信號放大，從而 降低了電路二次諧波失真，提高了測量的準確性。
[0014] 4、本測量電路的A/D模塊由ADS7890忍片完成，該忍片是一種高位快速轉(zhuǎn)化忍片， 而且忍片中具備省電設(shè)備，當轉(zhuǎn)換速度較低時會自動轉(zhuǎn)入省電模式，大大降低了使用成本。
[0015] 5、本測量電路的器件合理選型，W低成本、高性能、高精度為根本目標，設(shè)計完成 眼科參數(shù)測量器械，將電力電子技術(shù)服務(wù)于醫(yī)療診斷行業(yè)。
【附圖說明】
[0016] 圖1是本實用新型的原理圖；
[0017] 圖2是本實用新型的電路方框圖；
[0018] 圖3是超聲波發(fā)射與監(jiān)控模塊的電路圖。
【具體實施方式】
[0019] W下結(jié)合附圖對本實用新型實施例做進一步詳述：
[0020] -種基于超聲波檢測的眼科測量電路，如圖1及圖2所示，包括超聲波發(fā)射與監(jiān)控 模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、CPLD數(shù)字信號處理模塊、上位機控制模塊及電源模塊，所述超聲波發(fā)射 與監(jiān)控模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、C化D數(shù)字信號處理模塊W及上位機控制模塊依次相連接，電源 模塊采用USB方式為上述模塊供電。所述超聲波發(fā)射與監(jiān)控模塊用于激發(fā)換能器來產(chǎn)生 15MHz和25MHz超聲波;所述A/D轉(zhuǎn)換模塊用于對超聲波發(fā)射與監(jiān)控模塊的回波信號進行前 置處理W及數(shù)字化;CPLD數(shù)字信號處理模塊用于完成數(shù)據(jù)接收、存儲、數(shù)字濾波W及對數(shù)據(jù) 放大功能;上位機控制模塊完成硬件控制、數(shù)據(jù)顯示等功能。
[0021] 所述超聲波發(fā)射與監(jiān)控模塊能夠?qū)崿F(xiàn)W下功能:超聲波發(fā)射與接收、超聲波發(fā)射 與接收周期的控制、單端超聲波信號到差分信號的轉(zhuǎn)換W及前置放大功能。如圖3所示，超 聲波發(fā)射與監(jiān)控模塊由超聲波發(fā)射電路、差分信號轉(zhuǎn)換電路及前置放大電路連接構(gòu)成。在 本實施例中，超聲波發(fā)射電路采用N溝道和P溝道金氧半場效晶體管構(gòu)成，其控制信號TR1和 TR2來源于CPLD數(shù)字信號處理模塊，主要是對超聲波發(fā)射周期的控制。換能器連接J1處。差 分信號轉(zhuǎn)換電路采用AD8476忍片完成單端-差分信號的轉(zhuǎn)換，為前置放大電路的輸入提供 了保障。前置放大電路采用AD620忍片，該忍片是一種低成本、高精度的儀表放大器，使用方 便，僅需一個外部電阻就可設(shè)置增益，其放大倍數(shù)在1-10000。
[0022] A/D轉(zhuǎn)換模塊不僅要盡可能減少能量衰減，而且需要較高的采樣頻率。為降低電路 設(shè)計成本，須在前置放大器之后引入模擬信號切換電路。本實施例的A/D轉(zhuǎn)換模塊由 ADG719/0P07D/ADS7890S種忍片配合實現(xiàn)，能夠有效地提高A/D轉(zhuǎn)換效率。通過多路復(fù)用開 關(guān)ADG719完成對不同頻率超聲波信號的選擇，選用超低失調(diào)電壓運算放大器0P07D減少信 號的衰減，選用ADS7890忍片進行信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換，完成超聲波信號的采集。
[0023] CPLD數(shù)字信號處理模塊是測量電路的核屯、控制模塊，通過復(fù)雜可編程邏輯器件 CPLD控制超聲波的頻率與周期，而且CPLD操作簡單，掉電數(shù)據(jù)不會丟失，存儲量大，運行速 度塊，具有很高的實用性。CPLD(Complex Programmable Logic Device)是一種用戶根據(jù)各 自需要而自行構(gòu)造邏輯功能的數(shù)字集成電路，其主要有存儲器模塊、上位機命令檢測模塊、 發(fā)射脈沖控制模塊、A/D采集模塊、動態(tài)濾波模塊、包絡(luò)檢波模塊、DA模塊、USB等。在本測量 電路中，C化D數(shù)字信號處理模塊具有W下功能:上位機命令的檢測、對發(fā)射脈沖進行控制、 對A/D進行采集、進行動態(tài)濾波、包絡(luò)檢波、對數(shù)放大、二次采樣緩存模塊、TGC參數(shù)模塊、DA 模塊、USB、先入先出存儲器模塊等。
[0024] 上位機控制模塊接收CPLD數(shù)字信號處理模塊傳輸?shù)臄?shù)據(jù)并通過USB方式將數(shù)據(jù)傳 輸給上位機。上位機控制模塊主要由切pressUSB忍片、CY7C68013A忍片、ISSI RAM忍片連接 構(gòu)成。其采用塊傳輸方式，運行過程中需將數(shù)據(jù)寫到USB的FIFO中，并在CPLD數(shù)字信號處理 模塊控制下進行工作。
[0025] 本測量電路采用計算機的USB接口供電，其正常工作電壓為500mA、5V。電源管理模 塊由DC/DC開關(guān)穩(wěn)壓器實現(xiàn)，它可W有效的降低系統(tǒng)的功耗，另外，還采用了降壓裝換器 TPS62400，它可 W 輸出+3.3V/+2.5V/+1.8V/+1.2V 電壓，反向電荷累 TPS60401 輸出-5V 電壓， 升壓轉(zhuǎn)換器TPS61170輸出+8V電壓。采用M0RNSUN專用升壓模塊輸出24V。
[0026] 本實用新型包括兩種診斷模式:N型模式和Μ型模式，如表1所示。其中，N型診斷模 式為幅度調(diào)制模式，Μ型診斷模式也叫超聲角膜厚度測量，兩種診斷模塊分別采用不同的檢 測器、發(fā)射電路和前置放大器并通過超聲波頻率進行頻道選擇。上述兩種模式配合檢測不 僅實現(xiàn)了 "Ξ維超聲"成像功能，使得從靜態(tài)成像向?qū)崟r動態(tài)成像轉(zhuǎn)變，而且檢測速度快、精 度高，具有極高的性價比。
[0027] 表 1
[002引
[0029] 需要強調(diào)的是，本實用新型所述的實施例是說明性的，而不是限定性的，因此本實 用新型包括并不限于【具體實施方式】中所述的實施例，凡是由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實用新 型的技術(shù)方案得出的其他實施方式，同樣屬于本實用新型保護的范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種基于超聲波檢測的眼科測量電路，其特征在于:包括超聲波發(fā)射與監(jiān)控模塊、A/ D轉(zhuǎn)換模塊、CPLD數(shù)字信號處理模塊、上位機控制模塊及電源模塊，所述超聲波發(fā)射與監(jiān)控 模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、CPLD數(shù)字信號處理模塊以及上位機控制模塊依次相連接;所述超聲波 發(fā)射與監(jiān)控模塊用于激發(fā)換能器來產(chǎn)生15MHz和25MHz超聲波，所述A/D轉(zhuǎn)換模塊用于對超 聲波發(fā)射與監(jiān)控模塊的回波信號進行前置處理以及數(shù)字化;所述CPLD數(shù)字信號處理模塊用 于完成核心控制功能，所述上位機控制模塊完成與上位機的通信功能；電源模塊與上述模 塊相連接并為其供電。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超聲波檢測的眼科測量電路，其特征在于:所述超聲 波發(fā)射與監(jiān)控模塊由超聲波發(fā)射電路、差分信號轉(zhuǎn)換電路及前置放大電路連接構(gòu)成，所述 超聲波發(fā)射電路由N溝道和P溝道金氧半場效晶體管構(gòu)成并由CPLD數(shù)字信號處理模塊控制 超聲波發(fā)射周期，N溝道和P溝道金氧半場效晶體管與換能器相連接;所述差分信號轉(zhuǎn)換電 路采用AD8476芯片完成單端-差分信號的轉(zhuǎn)換，所述前置放大電路采用AD620芯片。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超聲波檢測的眼科測量電路，其特征在于:所述A/D 轉(zhuǎn)換模塊由多路復(fù)用開關(guān)ADG719芯片、超低失調(diào)電壓運算放大器0P07D芯片及模數(shù)轉(zhuǎn)換 ADS7890芯片連接構(gòu)成，ADG719用于對不同頻率超聲波信號的選擇，0P07D用于減少信號的 衰減，ADS7890芯片進行信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超聲波檢測的眼科測量電路，其特征在于:所述上位 機控制模塊主要由CypressUSB芯片、CY7C68013A芯片、ISSI RAM芯片連接構(gòu)成，其通過USB 方式與上位機相連接。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超聲波檢測的眼科測量電路，其特征在于:所述電源 模塊采用計算機USB接口供電。
【專利摘要】本實用新型涉及一種基于超聲波檢測的眼科測量電路，其主要技術(shù)特點是：包括超聲波發(fā)射與監(jiān)控模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、CPLD數(shù)字信號處理模塊、上位機控制模塊及電源模塊，超聲波發(fā)射與監(jiān)控模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、CPLD數(shù)字信號處理模塊以及上位機控制模塊依次相連接；超聲波發(fā)射與監(jiān)控模塊用于激發(fā)換能器來產(chǎn)生15MHz和25MHz超聲波，A/D轉(zhuǎn)換模塊用于對超聲波發(fā)射與監(jiān)控模塊的回波信號進行前置處理以及數(shù)字化；CPLD數(shù)字信號處理模塊用于完成核心控制功能；電源模塊為上模塊供電。本實用新型設(shè)計合理，將超聲波檢測技術(shù)與電力電子技術(shù)應(yīng)用于眼科測量系統(tǒng)，提高了檢測系統(tǒng)的穩(wěn)定性和準確性，并且具有使用方便、抗干擾能力強、動作可靠的特點。
【IPC分類】A61B8/10
【公開號】CN205144605
【申請?zhí)枴緾N201520977358
【發(fā)明人】武勁圓, 游國棟
【申請人】武勁圓
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2015年11月30日