專利名稱：語音式微型乳腺檢查儀的制作方法
技術領域：
本實用新型是通過物理光學的方法檢測乳腺組織中的血氧含量，以檢查乳腺病變性質(良、惡性)的微型設備，具體涉及一種語音式微型乳腺檢查儀。
背景技術：
人體乳腺組織的血氧含量變化與其病變性質密切相關，因而醫學界往往以乳腺組織的血氧含量變化作為診斷乳腺病變性質和治療效果的依據。我國現有技術中與語音式微型乳腺檢查儀相關的有雙波長乳腺腫瘤檢測儀，該儀器探頭采用連續波長的光源，雙濾光片濾波，存在設備體積大、
準確檢測lcm以下肺塊時對檢測者操作技術水平要求高及濾光片易老化等缺陷。語音式微型乳腺檢查儀通過對檢測探頭的改進和主機便攜化設計避免了這些缺陷，并實現了全自動分析和語音報告病變信息。
發明內容
本實用新型的目的為了克服上述現有技術的缺陷及問題，提供一種語音式微型乳腺檢查儀，本實用新型的發光二極管提供無創光源經乳腺組織散射與反射后，由光電傳感器轉換成電信號送至ARM處理系統進行全自動分析，經語音裝置報告乳腺病變信息，該儀器體積小，具備對lcm以下乳腺肺塊組織血氧含量變化敏感的特點，是醫院門診、住院及家用的乳腺組織血氧檢查儀器。
一種語音式微型乳腺檢查儀，包括探測器、前置放大及濾波電路、A/D轉換電^^和ARM處理系統、語音裝置、 一睫盤、鋰電池或DC/DC轉換器電源電路，探測器由兩個發光二極管和一個光電傳感器組成，兩個發光二極管提供無創光源，其特征在于光電傳感器依次與前置放大及濾波電路、A/D轉換電路和ARM處理系統相連，ARM處理系統分別與兩個發光二極管、語音裝置和鍵盤相連，鋰電池或DC/DC轉換器電源電路為檢查儀提供電源。發光二極管提供的無創光源經乳腺組織散射與反射后，由光電傳感器轉換成電信號經前置放大及濾波電路、A/D轉換電路處理后送至ARM處理系統進行全自動分析，經語音裝置報告乳腺病變信息。
探測器的兩個發光二極管LED發出光的波長分別為600 ~ 805nm和805 ~ 1000nm，兩個LED與光電轉換器的中心距離為30~40mm，兩個LED由ARM控制器控制，交替發光，照射乳腙i且織，光照射頻率為lHz-lkHz,占空比為1%~ 50%。
還包括顯示裝置、存儲裝置，顯示裝置、存儲裝置分別與ARM處理系統相連。
因探測器的改進降低了儀器的功耗，從而實現了微型化檢測，隨身攜帶，可用于家庭、門診及住院患者乳腺組織血氧含量的監測，并通過語音報告乳腺的病變信息。
本實用新型的發光二極管提供無創光源經乳腺組織散射與反射后，由光電傳感器轉換成電信號送至ARM處理系統進行全自動分析，經語音裝置報告乳腺病變信息，該儀器體積小，具備對lcm以下乳腺腫塊組織血氧含量變化敏感的特點，是醫院門診、住院及家用的乳腺組織血氧檢查儀器。
本實用新型具有以下優點無創傷；儀器體積小巧，便于家庭使用和醫生隨身攜帶；對乳腺組織血氧含量檢測及lcm以下乳腺腫塊檢測準確性高；造價低廉，使用方便，可作為個人自己^r查、醫生^r測和病房化療病人追蹤療效觀察。
圖1為本實用新型的結構示意圖。圖2為本實用新型的探測器結構示意圖。
具體實施方式
結合附圖對本實用新型作進一步的描述。
如圖1所示，本實用新型由探測器、前置放大及濾波電路、A/D轉換電路和ARM處理系統、語音裝置、4建盤、鋰電池或DC/DC轉換器電源電路、顯示裝置、存儲裝置，探測器由兩個發光二極管和一個光電傳感器組成，兩個發光二極管提供無創光源，其特征在于光電傳感器依次與前置放大及濾波電路、A/D轉換電路和ARM處理系統相連，鋰電池或DC/DC轉換器電源電路為檢查儀提供電源，ARM處理系統分別與兩個發光二極管、語音裝置、鍵盤、顯示裝置、存儲裝置相連。探測器的兩個發光二極管LED發出光的波長分別為600 ~ 805nm和805 ~ 1000nm，兩個LED與光電轉換器的中心距離為30~40mm,兩個LED交替發光，光照射頻率為1Hz ~ 1kHz,占空比為1°/。~50%。(1)探測器探測器分別由600 ~ 805nm和805 ~ 1000nm兩個發光二才及管(LED )和一個光電傳感器固定于儀器頂部。探測器一邊有1個2 x llmm的光窗，另一邊有1個直徑分別為5mm的光窗，如圖2所示，光電傳感器與2個LED分別安裝于2個光窗下方，光電傳感器到2個LED的垂直距離為30~40mm，兩個LED的光源驅動電路在ARM控制下輪流導通，使LED交替發光，照射 被檢測乳腺組織。
(2) 前置放大及濾波電路
前置放大及濾波電路采用精密運放器件，使放大電路引入的噪聲僅為 光電傳感器的1%，前置放大及濾波電路采用零偏轉方式與光電傳感器相連， LED發光引致的背景光噪聲采用LED發光與LED不發光時的信號相減法去除。
(3) 低功耗設計
本實用新型l)采用高速高密度電路，所有器件符合低功耗要求。2) 降低工作電壓，工作電壓為3V。 3)未使用引腳和模塊具有自動關閉的配 置。4)運行期功耗管理；空閑期關斷器件。5)主要功耗為LED，故選用 高效率LED, LED電源變化范圍為0—500mA。 6)電源4里電池。7)采用 高效、無縫切換升/降壓型DC-DC轉換器電源電路
本實用新型的詳細工作原理如下將探測器緊密貼合于乳房上，LED1 和LED2交替發出的光經乳腺組織吸收散射后，由光電傳感器交替接受 LED1和LED2的光強并轉化為兩路微弱電信號，電信號經前置放大及濾波 電路及A/D轉換電3各送入ARM處理系統，對信號進行處理。ARM處理系統 計算出乳腺組織的血氧含量，將數據顯示在顯示裝置上，同時將數據與數 據庫對比以此獲得乳腺組織的評價結果并通過語音裝置報告乳腺血氧檢測 信息。本實用新型經湖北省腫瘤醫院檢測55例良、惡性腫塊證明其敏感性 =93.3%;準確性=85.5%;特異性=82. 5%。
采用的前置放大及濾波電路及A/D轉換電路從市場購買的微型化電 路，提高系統的集成度。例如，系統使用了內部模塊高度集成、功能豐富 的ARM處理系統，只需輔以少量外圍器件就可實現決大多數功能，可顯著 減少電路連接線所占PCB面積；通過合理的布局使PCB均勻、緊湊。
外圍器件選擇體積小、功耗低的器件。本實用新型的樣機體積的三維 尺寸可控制在20cm (長)x 8cm (寬)x 5cm (高)以內。
本實用新型采用低功耗器件，降低工作電壓，未使用引腳的配置，未 使用的輸入端應根據芯片手冊的要求連接到電源或地，以避免噪聲引起芯 片內部狀態的變化、增加無用功耗。未使用的輸出端應懸空，未使用的I/O 端應設置為輸出并懸空。系統的主要功率消耗元件為LED。因為LED的作 用在于為檢測提供足夠大的光信號。LED電流變化范圍為O ~ 500mA。
設備通體均采用塑料及橡膠材料，可有效的防止電源漏電的危險。同 時設備使用內置鋰電池供電，鋰電池單體電壓僅為3. 7-4. 2V,完全不會對人體造成危害。此外，鋰電池還具有體積小、重量輕、比能量高、壽命長、 允許溫度范圍寬、自放電電流小、無記憶效應及無環境污染等優點。當鋰
電池無電時，可以通過DC/DC轉換器電源電路來充電或供電。
ARM處理系統采用ST />司的最新ARM />司的Cortex-M3內核處理器 STM32F103RE,該處理器內核是專門設計于滿足集高性能、低功耗、實時應 用、具有竟爭性價格于一體的嵌入式領域的要求。Cortex-M3在系統結構 上的增強，讓STM32受益無窮；Thumb-2⑧指令集帶來了更高的指令效率和 更強的性能；通過緊耦合的嵌套矢量中斷控制器，對中斷事件的響應比以 往更迅速；所有這些又都融入了業界領先的功^^水準。
STM32的主要優點(1)使用ARM最新的、先進架構的Cortex-M3內 核哈佛結構，1. 25 DMIPS/MHz和0. 19 mW/MHz, Thumb-2指令集以16位 的代碼密度帶來了 32位的性能，單周期乘法指令和硬件除法指令，內置了 快速的中斷控制器，與ARM7TDMI⑧相比運行速度最多可快35%且代碼最多 可節省45%; (2)優異的實時性能；(3)杰出的功耗控制低工作電壓 2. 0 V到3. 6 V,在72MHz時從Flash中運行耗電27mA,從停機模式喚醒 <6 ms，從待機模式喚醒50 ms,待機模式下，復位電路開啟時，典型的耗 電值僅為2 mA; (4)出眾及創新的外設USB 12兆位/秒，USART高達 4. 5兆位/秒，SPI: 18兆位/秒，主模式和從才莫式，IIC: 400kHz, GPI0 : 最大翻轉頻率為18麗z, P麗定時器72MHz時鐘輸入，SDI0:高達48MHz， IIS:采樣率可選范圍為8KHz到48KHz， ADC: 12位，l樣i秒轉換時間；DAC: 2個通道，12位；(5)最大程度的集成整合內嵌電源監控器，減少對外 部器件的需求上電復位、低電壓檢測、掉電檢測、自帶時鐘的看門狗定 時器； 一個主晶振可以驅動整個系統低成本的4~16MHz晶振即可驅動 CPU、 USB以及所有外設。內嵌PLL產生多種頻率。可以為內部實時時鐘選 擇32kHz的晶振；內嵌出廠前調校的8MHz RC振蕩電路，可以用作主時鐘 源；額外的針對RTC或看門狗的低頻率RC電路；LQPF100封裝芯片的最小 系統只需7個外部無源器件。
權利要求1、一種語音式微型乳腺檢查儀，包括探測器、前置放大及濾波電路、A/D轉換電路和ARM處理系統、語音裝置、鍵盤、鋰電池或DC/DC轉換器電源電路，探測器由兩個發光二極管和一個光電傳感器組成，兩個發光二極管提供無創光源，其特征在于光電傳感器依次與前置放大及濾波電路、A/D轉換電路和ARM處理系統相連，ARM處理系統分別與兩個發光二極管、語音裝置和鍵盤相連，鋰電池或DC/DC轉換器電源電路為檢查儀提供電源。
2、 根據權利要求1所述的語音式微型乳腺檢查儀，其特征在于探測器的兩個發光二極管LED發出光的波長分別為600 ~ 805nm和805 ~ 1000nm，兩個LED交替發光，光照射頻率為lHz lkHz,占空比為1% ~ 50°/。。
3、 根據權利要求1所述的語音式微型乳腺;險查儀，其特征在于所述的兩個LED與光電轉換器的中心距離為30~40mm。
4、 根據權利要求1 - 3之一所述的語音式微型乳腺檢查儀，其特征在于還包括顯示裝置、存儲裝置，顯示裝置、存儲裝置分別與ARM處理系統相連。
專利摘要本實用新型涉及一種語音式微型乳腺檢查儀，包括探測器、前置放大及濾波電路、A/D轉換電路、ARM處理系統、語音裝置、鍵盤、鋰電池或DC/DC轉換器電源電路，探測器由兩個發光二極管和一個光電傳感器組成，光電傳感器依次與前置放大及濾波電路、A/D轉換電路和ARM處理系統相連，ARM處理系統分別與兩個發光二極管、語音裝置和鍵盤相連，鋰電池或DC/DC轉換器電源電路為檢查儀提供電源。本實用新型的發光二極管提供無創光源經乳腺組織散射與反射后，由光電傳感器轉換成電信號送至ARM處理系統進行全自動分析，經語音裝置報告乳腺病變信息，該儀器體積小，具備對1cm以下乳腺腫塊組織血氧含量變化敏感的特點，是醫院門診、住院及家用的乳腺組織血氧檢查儀器。
文檔編號A61B5/145GK201365921SQ200920084210
公開日2009年12月23日 申請日期2009年3月18日 優先權日2009年3月18日
發明者張先林, 李凱揚, 楊宣東, 王曉芳, 彬 石, 謝則平 申請人:武漢一海數字工程有限公司