【技术实现步骤摘要】
本专利技术实施例涉及医疗器械，尤其涉及一种超声相控阵聚焦控制装置和控制系统。
技术介绍
1、经颅磁声刺激技术作为无创神经调控技术的一种，具有刺激聚焦性良好、刺激分辨率高、易于深度刺激等优势。为产生脑区内的聚焦超声场，并且控制其精确性，需要有精准可调的聚焦手段，一般由超声相控阵实现。超声相控阵集成了多个超声换能器(如8×8个)来形成面阵，并通过调节不同换能器的触发间隔来控制超声波(激励信号为正弦波)的相位差，从而达成在空间中某点聚焦的目的。同时，由于该装置以刺激治疗为应用场景，根据治疗对象与针对症状的不同，所需聚焦点也并不固定。为此，需要用于控制正弦信号触发的设备具有并行控制、高精度、触发延迟可调范围灵活、聚焦参数易于调节等能力。
2、目前，用作经颅刺激的超声产生通常采用的是vera sonics系统，这是一个用于控制多通道(可达128至256通道)超声产生的高度集成系统，其主要通过fpga来产生和控制多路超声信号。然而其存在如下问题：1)在刺激、聚焦参数需要更改时，必须采用matlab脚本，逐一对每个fpga下位机重新烧录程序，使用复杂，效率较低；2)通道间延迟的误差精度较低，约为50纳秒，最终导致聚焦分辨率达不到要求。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种超声相控阵聚焦控制装置和控制系统，降低装置使用的复杂度，提高工作效率，具有同步性强、误差小、聚焦分辨率高的优势。
2、根据本专利技术的一方面，提供了一种超声相控阵聚焦控制装置，超声相控阵聚焦控制装置包括：
3、所述上位机与所述开关信号控制模块连接，所述开关信号控制模块与所述下位机连接，所述上位机用于将脉冲串长度与重复频率数据发送至所述开关信号控制模块，所述开关信号控制模块用于根据所述脉冲串长度与重复频率数据产生开关电平信号并传输至所述下位机；
4、所述下位机与所述dac模块连接，所述dac模块与相控阵超声换能器连接，所述下位机用于控制所述dac模块将所述开关电平信号转化为正弦信号并传输至所述相控阵超声换能器，所述相控阵超声换能器用于将所述正弦信号转化为经颅磁声刺激的超声信号。
5、可选地，超声相控阵聚焦控制装置还包括多路功率放大器，所述多路功率放大器连接在所述dac模块和所述相控阵超声换能器之间，所述多路功率放大器用于将所述正弦信号放大后传输至所述相控阵超声换能器。
6、可选地，所述开关信号控制模块包括zynq芯片、第一dac单元以及第二dac单元，所述zynq芯片与所述第一dac单元以及所述第二dac单元连接；
7、所述下位机包括第一fpga和第二fpga，所述第一fpga与所述第一dac单元连接，所述第二fpga与所述第二dac单元连接。
8、可选地，所述zynq芯片包括：处理单元以及可编程逻辑控制单元；
9、所述处理单元与所述可编程逻辑控制单元连接，所述可编程逻辑控制单元与所述上位机、所述第一dac单元以及所述第二dac单元连接。
10、可选地，所述第一fpga与所述第二fpga均包括：锁相环时钟分频模块、输出延迟模块和触发顺序模块；
11、所述dac模块包括多个dac，所述锁相环时钟分频模块与所述多个dac连接，所述锁相环时钟分频模块用于提高所述多个dac的输出频率；
12、所述输出延迟模块和所述触发顺序模块与所述开关信号控制模块连接。
13、可选地，所述开关信号控制模块还包括io接口，所述io接口与所述可编程逻辑控制单元、所述第一fpga以及所述第二fpga连接。
14、可选地，所述开关电平信号的脉冲长度为200μs-500μs，所述开关电平信号的重复频率为1hz-2khz。
15、可选地，所述上位机与所述开关信号控制模块通过串口通讯，所述下位机与所述开关信号控制模块通过所述io接口通讯。
16、可选地，所述上位机的工作模式包括：手动输入模式或自动输入模式。
17、根据本专利技术的另一方面，提供了一种超声相控阵聚焦控制系统，该超声相控阵聚焦控制系统包括上述一方面中任一所述的超声相控阵聚焦控制装置。
18、本专利技术实施例的技术方案，下位机通过使用fpga控制多路dac来生成多路正弦信号，能够在高通用性、可交互性、程序灵活性的同时保证了各通道信号激发之间的极低时间误差，聚焦分辨率达可以达到要求；上位机与开关信号控制模块之间使用串口进行片间通讯，同时进行参数传递，降低每次更改参数就需重新烧录程序的复杂度；上位机由于其zynq芯片自身整合的arm与fpga异构特性，提供了多种控制解决方案，并允许用户在片上运行linuxqt gui，从而实现无需pc独立工作的效果。综上所述，本专利技术解决了现有装置在刺激、聚焦参数需要更改时，必须采用matlab脚本，需要逐一对每个fpga下位机重新烧录程序，使用复杂，效率较低的问题；通道间延迟的误差精度较低，约为50纳秒，最终导致聚焦分辨率达不到要求的问题。
19、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本专利技术的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本专利技术的范围。本专利技术的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
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1.一种超声相控阵聚焦控制装置，其特征在于，包括：上位机、开关信号控制模块、下位机、DAC模块以及相控阵超声换能器；
2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，还包括多路功率放大器，所述多路功率放大器连接在所述DAC模块和所述相控阵超声换能器之间，所述多路功率放大器用于将所述正弦信号放大后传输至所述相控阵超声换能器。
3.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述开关信号控制模块包括ZYNQ芯片、第一DAC单元以及第二DAC单元，所述ZYNQ芯片与所述第一DAC单元以及所述第二DAC单元连接；
4.根据权利要求3所述的控制装置，其特征在于，所述ZYNQ芯片包括：处理单元以及可编程逻辑控制单元；
5.根据权利要求3所述的控制装置，其特征在于，所述第一FPGA与所述第二FPGA均包括：锁相环时钟分频模块、输出延迟模块和触发顺序模块；
6.根据权利要求4所述的控制装置，其特征在于，所述开关信号控制模块还包括IO接口，所述IO接口与所述可编程逻辑控制单元、所述第一FPGA以及所述第二FPGA连接。
7.根据权
8.根据权利要求6所述的控制装置，其特征在于，所述上位机与所述开关信号控制模块通过串口通讯，所述下位机与所述开关信号控制模块通过所述IO接口通讯。
9.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述上位机的工作模式包括：手动输入模式或自动输入模式。
10.一种超声相控阵聚焦控制系统，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的超声相控阵聚焦控制装置。
...【技术特征摘要】
1.一种超声相控阵聚焦控制装置，其特征在于，包括：上位机、开关信号控制模块、下位机、dac模块以及相控阵超声换能器；
2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，还包括多路功率放大器，所述多路功率放大器连接在所述dac模块和所述相控阵超声换能器之间，所述多路功率放大器用于将所述正弦信号放大后传输至所述相控阵超声换能器。
3.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述开关信号控制模块包括zynq芯片、第一dac单元以及第二dac单元，所述zynq芯片与所述第一dac单元以及所述第二dac单元连接；
4.根据权利要求3所述的控制装置，其特征在于，所述zynq芯片包括：处理单元以及可编程逻辑控制单元；
5.根据权利要求3所述的控制装置，其特征在于，所述第一fpga与所述第二fpga均包括：锁相环时钟分...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘志朋，王是愉，周晓青，马任，殷涛，刘煦，张顺起，
申请(专利权)人：中国医学科学院生物医学工程研究所，
类型：发明
国别省市：
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