УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДИАГНОСТИКИ И ПОРТАТИВНАЯ УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ДИАГНОСТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА

Полезная модель относится к области медицинского приборостроения, в частности к устройствам для ультразвуковой эхолокации, и может быть использовано для ультразвуковой диагностики внутренних органов человека.
Известно устройство для ультразвуковой диагностики (см. патент US №5690114, МПК А61В 8/00, опубликован 25.11.1997), включающее датчик в виде решетки излучателей и блок преобразования сигналов, конструктивно объединенный с излучателем. Блок преобразования состоит из многоканального приемопередатчика, аналогового формирователя луча, детектора и одноканального АЦП.
Устройство соединяют со специализированной ЭВМ нестандартным интерфейсом, что не позволяет подключать его к другим ЭВМ.
Известна портативная ультразвуковая диагностическая система (см. патент US №6126608, МПК А61В 8/00, опубликован 03.10.2000), включающая одиночный параболический излучатель с механическим электроприводом, соединенный кабелем с электронным блоком, преобразующим радиосигнал в видеосигнал, выход которого подсоединен к компьютеру с монитором. Электронный блок и компьютер установлены в общем корпусе. Электронный блок включает датчик положения, одноканальный приемопередатчик, коммутатор, предусилитель, регулятор усиления), логарифмический детектор и аналого-цифровой преобразователь (АЦП).
Известная ультразвуковая диагностическая система разработана на основе специализированной ЭВМ и не позволяет использовать выпускаемые промышленностью стандартные ЭВМ.
Известно устройство для ультразвуковой диагностики (см. см. патент US №5722412, МПК А61В 8.00, опубликован 3.03.98), совпадающее с заявляемым устройством по наибольшему числу
существенных признаков и принятое за прототип, включающая аналоговый блок и цифровой блок. Аналоговый блок включает датчик в виде решетки излучателей, многоканальный приемопередатчик, аналого-цифровой преобразователь и цифро-аналоговый преобразователь. Цифровой блок включает линию задержки, сумматор, синхронный детектор, детектор цветного картирования, контроллер усиления, формирователь луча и формирователь импульсов передатчика, подключенный к блоку памяти.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемой системе является портативная ультразвуковая диагностическая система (см. патент US №5722412, МПК А61В 8.00, опубликован 3.03.98), включающая аналоговый блок, цифровой блок и процессорный блок. Аналоговый блок включает датчик в виде решетки излучателей, многоканальный приемопередатчик, аналого-цифровой преобразователь и цифро-аналоговый преобразователь. Цифровой блок включает линию задержки, сумматор, синхронный детектор, детектор цветного картирования, контроллер усиления, формирователь луча и формирователь импульсов передатчика, подключенный к блоку памяти. Процессорный блок включает процессор, дисплей, компрессор видеосигнала, видеокарту, преобразователь координат.
В известной системе - прототипе процессорный блок является индивидуальной разработкой и не может быть заменен серийно выпускаемым компьютером.
Задачей настоящего технического решения является создание устройства для ультразвуковой диагностики, совместимого с USB компьютерным интерфейсом и не требующим дополнительного источника питания, и портативной ультразвуковой диагностической системы, которые обеспечили бы возможность применения в системе любого компьютера, как стационарного, так и переносного.
Поставленная задача решается группой полезных моделей, составляющей единый изобретательский замысел.
В части устройства для ультразвуковой диагностики задача решается тем, что устройство включает аналоговый блок, цифровой блок и блок интерфейса, размещенные в одном корпусе, аналоговый блок
включает датчик в виде линейки излучателей, многоканальный приемопередатчик и многоканальный аналого-цифровой преобразователь, соединенные последовательно, цифровой блок выполнен в виде программируемой логической матрицы, блок интерфейса включает контроллер универсальной последовательной шины и преобразователь постоянного тока, при этом вход/выход многоканального аналого-цифрового преобразователя соединен с первым входом/выходом программируемой логической матрицы, второй вход/выход которой соединен с первым входом/выходом контроллера универсальной последовательной шины, второй вход/выход которого является входом/выходом устройства, вход преобразователя постоянного тока является входом устройства, первый, второй и третий выходы преобразователя постоянного тока подключены к шинам питания соответственно многоканального приемопередатчика, многоканального аналого-цифрового преобразователя и программируемой логической матрицы.
Заявляемое устройство может быть подключено через интерфейс USB2 к любой стандартной ЭВМ класса Pentium 4 с операционной системой Windows, и не требует дополнительного источника питания.
В части портативной ультразвуковой диагностической системы задача решается тем, что система включает устройство, содержащее аналоговый блок, цифровой блок и блок интерфейса, размещенные в одном корпусе, и процессорный блок в виде компьютера, аналоговый блок включает датчик в виде линейки излучателей, многоканальный приемопередатчик и многоканальный аналого-цифровой преобразователь, соединенные последовательно, цифровой блок выполнен в виде программируемой логической матрицы, блок интерфейса включает контроллер универсальной последовательной шины и преобразователь постоянного тока, при этом вход/выход многоканального аналого-цифрового преобразователя соединен с первым входом/выходом программируемой логической матрицы, второй вход/выход которой соединен с первым входом/выходом контроллера универсальной последовательной шины, второй вход/выход которого соединен с входом/выходом компьютера, вход преобразователя
постоянного тока соединен с выходом компьютера, первый, второй и третий выходы преобразователя постоянного тока подключены к шинам питания соответственно многоканального приемопередатчика, многоканального аналого-цифрового преобразователя и программируемой логической матрицы.
В качестве компьютера может быть использован персональный компьютер.
В качестве компьютера может быть использован портативный компьютер с автономным питанием (notebook).
В системе второй вход/выход контроллера универсальной последовательной шины и вход преобразователя постоянного тока могут быть соединены с компьютером одним USB кабелем или двумя USB кабелями.
Существо полезной модели поясняется чертежами, где:
на фиг.1 изображена схема известной портативной ультразвуковой диагностической системы;
на фиг.2 приведена схема заявляемого устройства для ультразвуковой диагностики;
на фиг.3 изображена схема заявляемой портативной ультразвуковой диагностической системы;
Портативная ультразвуковая диагностическая система - прототип (см. фиг.1) включает аналоговый блок 1, цифровой блок 2 и процессорный блок 3. Аналоговый блок 1 включает датчик 4 (Дт), многоканальный приемопередатчик 5 (Пр/Пер), и многоканальный аналого-цифровой преобразователь 6 (АЦП). Цифровой блок 3 включает линию задержки 7 (ЛЗ), сумматор 8 (См), синхронный детектор 9 (СД), детектор 10 цветного картирования (ДЦК), контроллер усиления 11 (КУ), формирователь 12 луча (ФЛ) и формирователь 13 импульсов передатчика (ФИП), подключенный к блоку 14 памяти (БЛ). Процессорный блок 3 включает дисплей 15 (Дисп), процессор 16 (П), компрессор 17 видеосигнала (KB), видеокарту 18 (ВК), блок 19 памяти и преобразователь 20 координат (ПрК)
Заявляемое устройство для ультразвуковой диагностики (см. фиг.2) содержит аналоговый блок 1, цифровой блок 21 и блок 22 интерфейса.
Аналоговый блок 1 включает Дт 4, Пр/Пер 5 и АЦП 6. Цифровой блок 21 выполнен в виде программируемой логической матрицы 23 (ПЛМ). Блок 22 интерфейса включает преобразователь постоянного тока 24 (БПОСЮС) и контроллер универсальной последовательной шины 25 (KUSB). Дт 4, Пр/Пер 5 и АЦП 6 соединены последовательно. Вход/выход АЦП 6 соединен с первым входом/выходом ПЛМ 23, второй вход/выход которой соединен с первым входом/выходом KUSB 25, второй вход/выход которого является входом/выходом устройства. Вход БПОС/ОС 24, является входом устройства. Первый, второй и третий выходы БПОС/ОС 24 подключены к шинам питания соответственно Пр/Пер 5 и АЦП 6 и ПЛМ 23.
Заявляемая портативная ультразвуковая диагностическая система (см. фиг.3) включает описанное выше устройство, содержащее аналоговый блок 1, цифровой блок 21 и блок 22 интерфейса, размещенные в одном корпусе, а также процессорный блок 26 (ПК) в виде компьютера. Аналоговый блок 1 включает Дт 4, Пр/Пер 5 и АЦП 6. Цифровой блок 21 выполнен в виде ПЛМ 23. Блок 22 интерфейса включает БПОСЮС 24 и KUSB 25. Дт 4, Пр/Пер 5 и АЦП 6 соединены последовательно. Вход/выход АЦП 6 соединен с первым входом/выходом ПЛМ 23, второй вход/выход которой соединен с первым входом/выходом KUSB 25. Второй вход/выход KUSB 25 подключен к входу/выходу ПК 26, вход БПОСЮС 24 соединен с входом ПК 26. Первый, второй и третий выходы БПОСЮС 24 подключены к шинам питания соответственно Пр/Пер 5 и АЦП 6 и ПЛМ 23. Второй вход/выход KUSB 25 и вход БПОС/ОС 24 могут быть соединены с ПК 26 одним USB кабелем (в этом случае вход БПОСЮС 24 соединен с цепью +5 В USB шины) или двумя USB кабелями, из которых один служит для подачи+5 В на вход БПОСЮС 24.
Ультразвуковое диагностическое устройство функционирует следующим образом. Пр/Пер 5 возбуждает элементы Дт 4 коротким радиоимпульсом. Дт 4 преобразует радиоимпульс в ультразвук. Отраженный от цели ультразвуковой сигнал возвращается к элементам Дт 4 с различными задержками. Преобразованный Дт 4 ряд электрических импульсов раздельно усиливается Пр/Пер 5, затем преобразуются в цифровую форму АЦП 6. В ПЛМ 23 компенсируются
задержки принятых сигналов, что необходимо для фокусировки изображения, затем сигналы всех каналов складываются и детектируются. На выходе ПЛМ 23 образуется цифровой видеосигнал, который через KUSB 14 отправляется в ПК 26 при его подключении к заявляемому устройству.
Портативная ультразвуковая диагностическая система функционирует следующим образом. На ПК 26, удовлетворяющий заданным системным требованиям, штатным образом устанавливается программа ультразвукового исследования (УЗИ), включающая драйвер ультразвукового диагностического устройства. При подключении устройства оно опознается операционной системой, и разрешается запуск УЗИ программы. Управление системой, в том числе заявляемым устройством, осуществляется так же, как работа с компьютерной программой. ПК 26 обрабатывает видеосигнал по программе, заданной пользователем и выводит изображение на монитор ПК 26. По командам пользователя полученное изображение может быть записано, распечатано, повторено, передано и т.д.
Портативная ультразвуковая диагностическая система обладает универсальностью. Она может использоваться в нескольких местах с различными компьютерами, например, в клинике, личном кабинете врача, на дому пациента, при этом требуется переносить только заявляемое устройство без компьютера. Устройством могут пользоваться несколько врачей, используя свои персональные компьютеры, что гарантирует конфиденциальность баз данных. При подключении к ноутбуку образуется легкая (менее 3 кг) и независящая от внешних источников питания система. Пользователь может выбирать тип персонального компьютера в зависимости от потребностей - начиная от карманных компьютеров до демонстрационных компьютеров в аудиториях.
В изготовленном опытном образце были использованы: М-элементный пьезоэлектрический датчик, М/4-канальный приемо-передатчик, многоканальный АЦП в виде М/4 высокочастотных аналого-цифровых преобразователей. В качестве программируемой логической матрицы была использована одна программируемая микросхема фирмы Altera. Блок интерфейса состоял из ряда высокоэффективных
преобразователей постоянного тока, питающих узлы устройства, и контроллера шины USB2 с программированием через шину. На выходе блока интерфейса имелся стандартный разъем USB-B. Опытный образец заявляемого устройства весит менее 1 кг.