多功能掌上獸用超聲系統(tǒng)及自動(dòng)背膘、眼肌測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種獸用超聲系統(tǒng)，特別涉及一種具有常規(guī)二維超聲檢查、自動(dòng)背膘 測(cè)量以及動(dòng)物耳標(biāo)ID讀取、數(shù)據(jù)管理功能的超聲系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 獸用超聲檢查主要有兩個(gè)方面的應(yīng)用：動(dòng)物的背膘、眼肌測(cè)量，妊娠監(jiān)測(cè)及疾病診 斷。動(dòng)物的背膘、眼肌測(cè)量有助于動(dòng)物的配種選育和改良，是兩個(gè)主要的選育指標(biāo)；還可用 于屠體肉質(zhì)等級(jí)的評(píng)定、瘦肉率的計(jì)算（需輸入胴體重）。妊娠監(jiān)測(cè)包括監(jiān)測(cè)卵泡發(fā)育、早 孕檢測(cè)、妊娠期監(jiān)測(cè)以及后觀察子宮復(fù)原狀況等?？梢詾榕浞N時(shí)間、提高配種成功率提供可 靠的科學(xué)依據(jù)、監(jiān)測(cè)發(fā)育異常以便及時(shí)處理。
[0003] 在對(duì)牲畜的日常管理當(dāng)中，電子耳標(biāo)ID的讀取、數(shù)據(jù)管理滿足了人們對(duì)動(dòng)物養(yǎng) 殖、運(yùn)輸、屠宰全過程的可控制性和可追溯性的管理需求，成為了現(xiàn)代畜牧養(yǎng)殖及管理必不 可少的、科學(xué)有效的現(xiàn)代化工具?；陔娮佣鷺?biāo)的管理方便快捷，節(jié)省大量時(shí)間，不必再翻 查原始的手工編制檔案卡片。同時(shí)可以將數(shù)據(jù)傳輸至后臺(tái)計(jì)算機(jī)中，在后臺(tái)計(jì)算機(jī)中建立 牲畜檔案。通過計(jì)算機(jī)專業(yè)記錄每頭牲畜的詳細(xì)信息。不必為記錄模糊不清或檔案卡片丟 失而苦惱。
[0004] 傳統(tǒng)的妊娠監(jiān)測(cè)、疾病診斷采用B型超聲來完成。背膘、眼肌的測(cè)量也可以用B型 超聲來完成，但手工操作繁瑣，也難免引入操作上的誤差；也可以選用專門的背膘測(cè)量?jī)x， 一般采用A型超聲實(shí)現(xiàn)。動(dòng)物耳標(biāo)ID讀取、數(shù)據(jù)的現(xiàn)場(chǎng)收集一般采用專用的手持設(shè)備來完 成。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種多功能的掌上獸用超聲系統(tǒng)，可以完成：
[0006] (I)B型超聲的妊娠監(jiān)測(cè)、疾病診斷；
[0007] (2)背膘、眼肌的全自動(dòng)測(cè)量；
[0008] (3)耳標(biāo)ID讀取、數(shù)據(jù)管理。
[0009] 在一臺(tái)掌上設(shè)備上實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)三臺(tái)設(shè)備的功能，滿足日常獸用超聲的大部分需求。
[0010] 本發(fā)明技術(shù)方案按照下述方法實(shí)現(xiàn)：
[0011] -種多功能掌上獸用超聲系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用于B型超聲二維掃描的機(jī)械扇形掃 描探頭，所述機(jī)械扇形掃描探頭連接探頭收發(fā)控制電路，所述探頭收發(fā)控制電路連接信號(hào) 放大電路，所述信號(hào)放大電路連接A/D轉(zhuǎn)換電路，所述A/D轉(zhuǎn)換電路連接用于超聲信號(hào)的處 理、顯示控制的FPGA電路，所述FPGA電路既連接探頭收發(fā)控制電路，又連接存儲(chǔ)器；還包括 用于讀取耳標(biāo)ID的天線，所述天線連接ARM控制器，所述ARM控制器連接FPGA電路。
[0012] 所述FPGA電路和ARM控制器分別連接液晶屏觸摸板。
[0013] 所述ARM控制器連接USB接口、電池和按鍵鍵盤。
[0014] 所述FPGA電路采用EP4CE10F17型芯片。
[0015] 所述ARM控制器采用STM32F407型控制器。
[0016] 自動(dòng)背膘、眼肌測(cè)量功能的實(shí)現(xiàn)方法為：
[0017] a、將機(jī)械扇形掃描探頭中的換能器停止在中間位置并施加保持力矩；
[0018] b、換能器進(jìn)行定時(shí)發(fā)射接收，實(shí)現(xiàn)A型掃描，獲取聲束方向上的超聲回波幅度信 息；
[0019] c、根據(jù)超聲回波自動(dòng)識(shí)別脂間筋膜、眼肌筋膜位置，進(jìn)而計(jì)算出背膘厚度及眼肌 厚度。
[0020] 此方法能夠自動(dòng)判斷測(cè)量結(jié)果的可信度，還能夠計(jì)算動(dòng)物的瘦肉率，需要輸入動(dòng) 物的體重。
[0021] 本發(fā)明的有益效果是：
[0022] 1、B超、背膘測(cè)量、耳標(biāo)讀取功能三合一，外觀小巧便于使用；
[0023] 2、全自動(dòng)的背膘、眼肌厚度測(cè)量，并自動(dòng)判斷可信度。
【附圖說明】
[0024] 圖1本發(fā)明原理框圖；
[0025] 圖2本發(fā)明的背膘測(cè)量模式人機(jī)界面示意圖；
[0026] 圖3本發(fā)明背膘眼肌測(cè)量示意圖；
[0027] 圖4本發(fā)明主機(jī)操作流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 以下結(jié)合附圖，通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做進(jìn)一步的說明。
[0029] 本發(fā)明的實(shí)施例以豬為例，如圖1所示，機(jī)械扇形掃描探頭1完成B型超聲的二維 掃描，在背膘、眼肌測(cè)量模式，機(jī)械扇形掃描探頭1位于中央掃描線的位置并保持不動(dòng)；
[0030] 探頭收發(fā)控制電路2 -方面控制探頭內(nèi)超聲換能器的運(yùn)動(dòng)，另一方面輸出發(fā)射脈 沖至發(fā)射/接收電路，將微弱電信號(hào)經(jīng)過信號(hào)放大電路3放大后再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換電路4轉(zhuǎn)換 成數(shù)字信號(hào)送FPGA電路5 ;
[0031] FPGA電路5完成超聲信號(hào)的處理、顯示控制等。信號(hào)處理完成信號(hào)的數(shù)字放大、濾 波、包絡(luò)檢測(cè)、對(duì)數(shù)壓縮等處理，得到可以用于顯示的圖像數(shù)據(jù)；
[0032] 探頭掃描時(shí)，獲取的圖像數(shù)據(jù)一方面存儲(chǔ)到圖像存儲(chǔ)器6,同時(shí)控制器讀取圖像存 儲(chǔ)器6的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字掃描變換（DSC)，與用戶界面疊加后在顯示器上顯示出來；
[0033] 背膘、眼肌測(cè)量模式下，對(duì)聲束上的超聲信號(hào)進(jìn)行邊沿檢測(cè)，得到脂間筋膜、眼肌 筋膜位置，進(jìn)而計(jì)算出背膘厚度及眼肌厚度；
[0034] 超聲檢查結(jié)束后，讀取電子耳標(biāo)ID，并根據(jù)所在模式提示（B型模式或背膘測(cè)量模 式）診斷結(jié)果（妊娠狀態(tài)）或直接記錄背膘、眼肌的測(cè)量數(shù)據(jù)。電子耳標(biāo)ID讀取用的天 線7布局在機(jī)殼的內(nèi)側(cè)，使設(shè)計(jì)緊湊；由于是125K的低頻信號(hào)，塑料外殼對(duì)天線信號(hào)幾無(wú)影 響。
[0035] 背膘、眼肌的厚度測(cè)量亦是通過機(jī)械扇形掃描探頭來實(shí)現(xiàn)的，具體步驟是：
[0036] a、將超聲換能器停止在中間位置并施加保持力矩，此時(shí)收發(fā)聲束的方向與探頭的 中心軸線重合；
[0037] b、超聲換能器進(jìn)行定時(shí)發(fā)射接收，實(shí)現(xiàn)A型掃描。獲取聲束方向上的超聲回波幅 度信息。脂間筋膜、眼肌筋膜對(duì)應(yīng)的深度處出現(xiàn)脈沖波形，微動(dòng)探頭使聲束垂直于動(dòng)物背膘 測(cè)量位置處表面，此時(shí)的波形具有陡峭的上升邊沿；
[0038] c、按測(cè)量鍵開始自動(dòng)測(cè)量。根據(jù)超聲回波自動(dòng)識(shí)別脂間筋膜、眼肌筋膜的上升沿 陡峭處位置。如圖3所示，記S1, S2, S3, &分別為第一二層背膘脂間筋膜、第二三層背膘脂 間筋膜、眼肌上筋膜、眼肌下筋膜位置的對(duì)應(yīng)采樣點(diǎn)序號(hào)，而S。為表面皮膚處對(duì)應(yīng)的采樣點(diǎn) 序號(hào)。各層背膘及眼肌厚度為：
[0039] BF1= (S「S。）*T*Vfat/2
[0040] Loin = (S4-S3) *T*Vl〇in/2
[0041 ] 其中，T是采樣點(diǎn)的時(shí)間間隔，單位uS ;VFAT、Vuin分別是脂肪與眼肌的聲速。第二三 層的背膘厚同理可得。并不是所有的動(dòng)物都具有三層背膘，只需將所有有效的各層背膘厚 相加就是最終的背膘厚度結(jié)果。
[0042] d、自動(dòng)測(cè)量得到四組數(shù)據(jù)后停止，計(jì)算出各項(xiàng)的均值、標(biāo)準(zhǔn)差，分別記作AVG、STD。 如果輸入了體重，瘦肉率也自動(dòng)被估算出來。圖2是背膘測(cè)量模式人機(jī)界面截圖，下方的圓 點(diǎn)代表此項(xiàng)的測(cè)量值是否可信。判斷的依據(jù)可以優(yōu)選的取為：STD/AVG大于預(yù)設(shè)的值，數(shù)據(jù) 的波動(dòng)過大，可信度不高，用網(wǎng)格圓點(diǎn)表示；反之，用空?qǐng)A點(diǎn)表示。
[0043] 本發(fā)明的耳標(biāo)ID讀取天線7采用125K的低頻天線，長(zhǎng)寬一般不低于6*3cm的尺 寸。較大的天線面積、較多的天線線圈圈數(shù)有助于提高讀寫的有效距離。優(yōu)選的安裝位置 是掌上手持式主機(jī)的后殼，此處較為平整且面積大，易于放置低頻天線。如果放置在探頭位 置，空間較為緊張。并且，操作時(shí)人手容易造成對(duì)125K射頻信號(hào)的遮擋。
[0044] 圖4是本發(fā)明的主機(jī)操作流程。有二維B型掃描及背膘測(cè)量模式兩種類型，2B模 式也可視作二維B型掃描。無(wú)論何種模式，掃描結(jié)束后獲得了滿意的結(jié)果，然后進(jìn)入耳標(biāo)ID 掃碼、數(shù)據(jù)記錄階段。掃描結(jié)束后，如果是B型模式，彈出選單選擇已懷孕、未懷孕、壞胎、死 胎、不確定等項(xiàng)目記錄下來；如果是背膘測(cè)量模式，自動(dòng)將測(cè)得的結(jié)果記錄。數(shù)據(jù)記錄的具 體格式如下表所示：
[0045]

[0046] 本發(fā)明裝置的數(shù)據(jù)記錄可以方便的通過外部存儲(chǔ)或者USB接口 10傳到計(jì)算機(jī)，進(jìn) 行進(jìn)一步的處理，例如導(dǎo)入管理系統(tǒng)等。
[0047] 本發(fā)明還具有液晶屏觸摸板9、按鍵鍵盤12、電池11等多種外設(shè)，由ARM控制 器8統(tǒng)一協(xié)調(diào)處理，F(xiàn)PGA電路5選用低成本的EP4CE10F17型芯片，可以滿足系統(tǒng)需求； STM32F407型控制器擁有豐富的接口，可以作為ARM控制器8的優(yōu)選器件。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種多功能掌上獸用超聲系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用于B型超聲二維掃描的機(jī)械扇形掃描 探頭，其特征在于：所述機(jī)械扇形掃描探頭連接探頭收發(fā)控制電路，所述探頭收發(fā)控制電路 連接信號(hào)放大電路，所述信號(hào)放大電路連接A/D轉(zhuǎn)換電路，所述A/D轉(zhuǎn)換電路連接用于超聲 信號(hào)的處理、顯示控制的FPGA電路，所述FPGA電路既連接探頭收發(fā)控制電路，又連接存儲(chǔ) 器；還包括用于讀取耳標(biāo)ID的天線，所述天線連接ARM控制器，所述ARM控制器連接FPGA 電路。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種多功能掌上獸用超聲系統(tǒng)，其特征在于：所述FPGA電路和 ARM控制器分別連接液晶屏觸摸板。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種多功能掌上獸用超聲系統(tǒng)，其特征在于：所述ARM控制器 連接USB接口、電池和按鍵鍵盤。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種多功能掌上獸用超聲系統(tǒng)，其特征在于：所述FPGA電路采 用EP4CE10F17型芯片。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種多功能掌上獸用超聲系統(tǒng)，其特征在于：所述ARM控制器 采用STM32F407型控制器。6. -種自動(dòng)背膘、眼肌測(cè)量方法，采用權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的一種多功 能獸用超聲系統(tǒng)，其步驟如下： a、 將機(jī)械扇形掃描探頭中的超聲換能器停止在中間位置并施加保持力矩； b、 超聲換能器進(jìn)行定時(shí)發(fā)射接收，實(shí)現(xiàn)A型掃描，獲取聲束方向上的超聲回波幅度信 息； c、 根據(jù)超聲回波自動(dòng)識(shí)別脂間筋膜、眼肌筋膜位置，進(jìn)而計(jì)算出背膘厚度及眼肌厚度。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述自動(dòng)背膘測(cè)量功能的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于：能夠自動(dòng)判斷測(cè) 量結(jié)果的可信度。8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述自動(dòng)背膘測(cè)量功能的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于：能夠計(jì)算動(dòng)物的 瘦肉率。
【專利摘要】一種多功能掌上獸用超聲系統(tǒng)及自動(dòng)背膘、眼肌測(cè)量方法，該系統(tǒng)包括機(jī)械扇形掃描探頭，機(jī)械扇形掃描探頭連接探頭收發(fā)控制電路，探頭收發(fā)控制電路連接信號(hào)放大電路，信號(hào)放大電路連接A/D轉(zhuǎn)換電路，A/D轉(zhuǎn)換電路連接FPGA電路，F(xiàn)PGA電路既連接探頭收發(fā)控制電路，又連接存儲(chǔ)器，還包括天線，天線連接ARM控制器，ARM控制器連接FPGA電路；將機(jī)械扇形掃描探頭中的超聲換能器停止在中間位置并施加保持力矩，超聲換能器進(jìn)行定時(shí)發(fā)射接收，實(shí)現(xiàn)A型掃描，獲取聲束方向上的超聲回波幅度信息，根據(jù)超聲回波自動(dòng)識(shí)別脂間筋膜、眼肌筋膜位置，進(jìn)而計(jì)算出背膘厚度及眼肌厚度；本發(fā)明能夠完成B型超聲的妊娠監(jiān)測(cè)、疾病診斷，背膘、眼肌的全自動(dòng)測(cè)量，耳標(biāo)ID讀取、數(shù)據(jù)管理。
【IPC分類】A61B8/00, A61B8/08
【公開號(hào)】CN105011964
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510300307
【發(fā)明人】劉濤, 康愷, 徐春梅, 步國(guó)正
【申請(qǐng)人】徐州市凱信電子設(shè)備有限公司
【公開日】2015年11月4日
【申請(qǐng)日】2015年6月3日