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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201510300307.8 (22)申请日 2015.06.03 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 105011964 A (43)申请公布日 2015.11.04 (73)专利权人 徐州市凯信电子设备有限公司 地址 221004 江苏省徐州市经济开发区C 区-01(凯信大厦) (72)发明人 刘涛 康恺 徐春梅 步国正 (74)专利代理机构 徐州市三联专利事务所 32220 代理人 朱海东 (51)Int.Cl. A61B 8/00(2006.01) A61B 。
2、8/08(2006.01) 审查员 陈雨羲 (54)发明名称 多功能掌上兽用超声系统及自动背膘、 眼肌 测量方法 (57)摘要 一种多功能掌上兽用超声系统及自动背膘、 眼肌测量方法， 该系统包括机械扇形扫描探头， 机械扇形扫描探头连接探头收发控制电路， 探头 收发控制电路连接信号放大电路， 信号放大电路 连接A/D转换电路， A/D转换电路连接FPGA电路， FPGA电路既连接探头收发控制电路， 又连接存储 器， 还包括天线， 天线连接ARM控制器， ARM控制器 连接FPGA电路； 将机械扇形扫描探头中的超声换 能器停止在中间位置并施加保持力矩， 超声换能 器进行定时发射接收， 实现A型扫描。
3、， 获取声束方 向上的超声回波幅度信息， 根据超声回波自动识 别脂间筋膜、 眼肌筋膜位置， 进而计算出背膘厚 度及眼肌厚度； 本发明能够完成B型超声的妊娠 监测、 疾病诊断， 背膘、 眼肌的全自动测量， 耳标 ID读取、 数据管理。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 105011964 B 2018.03.20 CN 105011964 B 1.一种自动背膘、 眼肌测量方法， 该测量方法通过兽用超声系统实现， 兽用超声系统包 括用于B型超声二维扫描的机械扇形扫描探头， 其特征在于： 所述机械扇形扫描探头连接探 头收发控制电路， 所述探头收发控制电路连接信号放大电路， 所述信号放大电路。
4、连接A/D转 换电路， 所述A/D转换电路连接用于超声信号的处理、 显示控制的FPGA电路， 所述FPGA电路 既连接探头收发控制电路， 又连接存储器； 还包括用于读取耳标ID的天线， 所述天线连接 ARM控制器， 所述ARM控制器连接FPGA电路； 该测量方法包括以下步骤： a、 将机械扇形扫描探头中的超声换能器停止在中间位置并施加保持力矩； b、 超声换能器进行定时发射接收， 实现A型扫描， 获取声束方向上的超声回波幅度信 息； c、 根据超声回波自动识别脂间筋膜、 眼肌筋膜位置， 进而计算出背膘厚度及眼肌厚度； 通过上述测量方法能够自动判断测量结果的可信度， 具体为依据STD/AVG与预。
5、设值的 比较结果， 当STD/AVG大于预设的值， 数据的波动过大， 可信度不高； 其中， STD为各项的标准 差， AVG为各项的均值。 2.根据权利要求1所述一种自动背膘、 眼肌测量方法， 其特征在于： 所述FPGA电路和ARM 控制器分别连接液晶屏触摸板。 3.根据权利要求1所述一种自动背膘、 眼肌测量方法， 其特征在于： 所述ARM控制器连接 USB接口、 电池和按键键盘。 4.根据权利要求1所述一种自动背膘、 眼肌测量方法， 其特征在于： 所述FPGA电路采用 EP4CE10F17型芯片。 5.根据权利要求1所述一种自动背膘、 眼肌测量方法， 其特征在于： 所述ARM控制器采用 ST。
6、M32F407型控制器。 6.根据权利要求1所述一种自动背膘、 眼肌测量方法， 其特征在于： 能够计算动物的瘦 肉率， 具体为自动测量得到四组数据后停止， 计算出各项的均值、 标准差， 分别记作AVG、 STD； 如果输入了体重， 瘦肉率也自动被估算出来。 权 利 要 求 书 1/1 页 2 CN 105011964 B 2 多功能掌上兽用超声系统及自动背膘、 眼肌测量方法 技术领域 0001 本发明涉及一种兽用超声系统， 特别涉及一种具有常规二维超声检查、 自动背膘 测量以及动物耳标ID读取、 数据管理功能的超声系统。 背景技术 0002 兽用超声检查主要有两个方面的应用： 动物的背膘、 眼。
7、肌测量， 妊娠监测及疾病诊 断。 动物的背膘、 眼肌测量有助于动物的配种选育和改良， 是两个主要的选育指标； 还可用 于屠体肉质等级的评定、 瘦肉率的计算(需输入胴体重)。 妊娠监测包括监测卵泡发育、 早孕 检测、 妊娠期监测以及后观察子宫复原状况等。 可以为配种时间、 提高配种成功率提供可靠 的科学依据、 监测发育异常以便及时处理。 0003 在对牲畜的日常管理当中， 电子耳标ID的读取、 数据管理满足了人们对动物养殖、 运输、 屠宰全过程的可控制性和可追溯性的管理需求， 成为了现代畜牧养殖及管理必不可 少的、 科学有效的现代化工具。 基于电子耳标的管理方便快捷， 节省大量时间， 不必再翻查。
8、 原始的手工编制档案卡片。 同时可以将数据传输至后台计算机中， 在后台计算机中建立牲 畜档案。 通过计算机专业记录每头牲畜的详细信息。 不必为记录模糊不清或档案卡片丢失 而苦恼。 0004 传统的妊娠监测、 疾病诊断采用B型超声来完成。 背膘、 眼肌的测量也可以用B型超 声来完成， 但手工操作繁琐， 也难免引入操作上的误差； 也可以选用专门的背膘测量仪， 一 般采用A型超声实现。 动物耳标ID读取、 数据的现场收集一般采用专用的手持设备来完成。 发明内容 0005 本发明的目的是提供一种多功能的掌上兽用超声系统， 可以完成： 0006 (1)B型超声的妊娠监测、 疾病诊断； 0007 (2)背。
9、膘、 眼肌的全自动测量； 0008 (3)耳标ID读取、 数据管理。 0009 在一台掌上设备上实现传统三台设备的功能， 满足日常兽用超声的大部分需求。 0010 本发明技术方案按照下述方法实现： 0011 一种多功能掌上兽用超声系统， 该系统包括用于B型超声二维扫描的机械扇形扫 描探头， 所述机械扇形扫描探头连接探头收发控制电路， 所述探头收发控制电路连接信号 放大电路， 所述信号放大电路连接A/D转换电路， 所述A/D转换电路连接用于超声信号的处 理、 显示控制的FPGA电路， 所述FPGA电路既连接探头收发控制电路， 又连接存储器； 还包括 用于读取耳标ID的天线， 所述天线连接ARM控。
10、制器， 所述ARM控制器连接FPGA电路。 0012 所述FPGA电路和ARM控制器分别连接液晶屏触摸板。 0013 所述ARM控制器连接USB接口、 电池和按键键盘。 0014 所述FPGA电路采用EP4CE10F17型芯片。 0015 所述ARM控制器采用STM32F407型控制器。 说 明 书 1/4 页 3 CN 105011964 B 3 0016 自动背膘、 眼肌测量功能的实现方法为： 0017 a、 将机械扇形扫描探头中的换能器停止在中间位置并施加保持力矩； 0018 b、 换能器进行定时发射接收， 实现A型扫描， 获取声束方向上的超声回波幅度信 息； 0019 c、 根据超声回。
11、波自动识别脂间筋膜、 眼肌筋膜位置， 进而计算出背膘厚度及眼肌 厚度。 0020 此方法能够自动判断测量结果的可信度， 还能够计算动物的瘦肉率， 需要输入动 物的体重。 0021 本发明的有益效果是： 0022 1、 B超、 背膘测量、 耳标读取功能三合一， 外观小巧便于使用； 0023 2、 全自动的背膘、 眼肌厚度测量， 并自动判断可信度。 附图说明 0024 图1本发明原理框图； 0025 图2本发明的背膘测量模式人机界面示意图； 0026 图3本发明背膘眼肌测量示意图； 0027 图4本发明主机操作流程图。 具体实施方式 0028 以下结合附图， 通过具体实施例对本发明技术方案做进一步。
12、的说明。 0029 本发明的实施例以猪为例， 如图1所示， 机械扇形扫描探头1完成B型超声的二维扫 描， 在背膘、 眼肌测量模式， 机械扇形扫描探头1位于中央扫描线的位置并保持不动； 0030 探头收发控制电路2一方面控制探头内超声换能器的运动， 另一方面输出发射脉 冲至发射/接收电路， 将微弱电信号经过信号放大电路3放大后再经A/D转换电路4转换成数 字信号送FPGA电路5； 0031 FPGA电路5完成超声信号的处理、 显示控制等。 信号处理完成信号的数字放大、 滤 波、 包络检测、 对数压缩等处理， 得到可以用于显示的图像数据； 0032 探头扫描时， 获取的图像数据一方面存储到图像存储。
13、器6， 同时控制器读取图像存 储器6的数据进行数字扫描变换(DSC)， 与用户界面叠加后在显示器上显示出来； 0033 背膘、 眼肌测量模式下， 对声束上的超声信号进行边沿检测， 得到脂间筋膜、 眼肌 筋膜位置， 进而计算出背膘厚度及眼肌厚度； 0034 超声检查结束后， 读取电子耳标ID， 并根据所在模式提示(B型模式或背膘测量模 式)诊断结果(妊娠状态)或直接记录背膘、 眼肌的测量数据。 电子耳标ID读取用的天线7布 局在机壳的内侧， 使设计紧凑； 由于是125K的低频信号， 塑料外壳对天线信号几无影响。 0035 背膘、 眼肌的厚度测量亦是通过机械扇形扫描探头来实现的， 具体步骤是： 0。
14、036 a、 将超声换能器停止在中间位置并施加保持力矩， 此时收发声束的方向与探头的 中心轴线重合； 0037 b、 超声换能器进行定时发射接收， 实现A型扫描。 获取声束方向上的超声回波幅度 信息。 脂间筋膜、 眼肌筋膜对应的深度处出现脉冲波形， 微动探头使声束垂直于动物背膘测 说 明 书 2/4 页 4 CN 105011964 B 4 量位置处表面， 此时的波形具有陡峭的上升边沿； 0038 c、 按测量键开始自动测量。 根据超声回波自动识别脂间筋膜、 眼肌筋膜的上升沿 陡峭处位置。 如图3所示， 记S1， S2， S3， S4分别为第一二层背膘脂间筋膜、 第二三层背膘脂间 筋膜、 眼肌。
15、上筋膜、 眼肌下筋膜位置的对应采样点序号， 而S0为表面皮肤处对应的采样点序 号。 各层背膘及眼肌厚度为： 0039 BF1(S1-S0)*T*VFAT/2 0040 Loin(S4-S3)*T*VLOIN/2 0041 其中， T是采样点的时间间隔， 单位uS； VFAT、 VLOIN分别是脂肪与眼肌的声速。 第二三 层的背膘厚同理可得。 并不是所有的动物都具有三层背膘， 只需将所有有效的各层背膘厚 相加就是最终的背膘厚度结果。 0042 d、 自动测量得到四组数据后停止， 计算出各项的均值、 标准差， 分别记作AVG、 STD。 如果输入了体重， 瘦肉率也自动被估算出来。 图2是背膘测量模。
16、式人机界面截图， 下方的圆 点代表此项的测量值是否可信。 判断的依据可以优选的取为： STD/AVG大于预设的值， 数据 的波动过大， 可信度不高， 用网格圆点表示； 反之， 用空圆点表示。 0043 本发明的耳标ID读取天线7采用125K的低频天线， 长宽一般不低于6*3cm的尺寸。 较大的天线面积、 较多的天线线圈圈数有助于提高读写的有效距离。 优选的安装位置是掌 上手持式主机的后壳， 此处较为平整且面积大， 易于放置低频天线。 如果放置在探头位置， 空间较为紧张。 并且， 操作时人手容易造成对125K射频信号的遮挡。 0044 图4是本发明的主机操作流程。 有二维B型扫描及背膘测量模式两。
17、种类型， 2B模式 也可视作二维B型扫描。 无论何种模式， 扫描结束后获得了满意的结果， 然后进入耳标ID扫 码、 数据记录阶段。 扫描结束后， 如果是B型模式， 弹出选单选择已怀孕、 未怀孕、 坏胎、 死胎、 不确定等项目记录下来； 如果是背膘测量模式， 自动将测得的结果记录。 数据记录的具体格 式如下表所示： 0045 项目起始长度备注 动物ID(耳标号)0864位， 参照ISO11784 检查时间87 重量152Kg， 手工输入 背膘P1172实际厚度*256的值 背膘P2192实际厚度*256的值 背膘P3212实际厚度*256的值 眼肌(P2)231实际厚度*256的值 层数(P2)。
18、241猪2or 3， 其他动物可能只有一层 瘦肉率251 妊娠状态261已怀孕、 未怀孕、 坏胎、 死胎、 不确定 孕周(天数)272 预产期294 0046 本发明装置的数据记录可以方便的通过外部存储或者USB接口10传到计算机， 进 行进一步的处理， 例如导入管理系统等。 说 明 书 3/4 页 5 CN 105011964 B 5 0047 本发明还具有液晶屏触摸板9、 按键键盘12、 电池11等多种外设， 由ARM控制器8统 一协调处理， FPGA电路5选用低成本的EP4CE10F17型芯片， 可以满足系统需求； STM32F407型 控制器拥有丰富的接口， 可以作为ARM控制器8的优选器件。 说 明 书 4/4 页 6 CN 105011964 B 6 图1 图2 说 明 书 附 图 1/2 页 7 CN 105011964 B 7 图3 图4 说 明 书 附 图 2/2 页 8 CN 105011964 B 8 。