用于醫學的激光互鎖系統的制作方法
【專利摘要】一種激光互鎖系統，當檢查者和對象正確地佩戴安全眼鏡時以及在光聲成像裝置的使用期間允許產生激光輻射，從而保護檢查者和對象的眼睛并且防止不必要的功耗。該激光互鎖系統包括：感測單元，用于感測用戶與安全眼鏡之間是否發生接觸；光源單元，用于產生激光；以及控制單元，用于基于來自該感測單元的輸出值確定用戶是否正常地佩戴著安全眼鏡，并根據該確定產生互鎖信號以打開或關閉該光源單元用于選擇性的激光產生。
【專利說明】用于醫學的激光互鎖系統
【技術領域】
[0001]本發明的實施例涉及用于例如超聲/光聲成像裝置的在特定條件下禁止激光操作的互鎖系統。
【背景技術】
[0002]醫學成像系統可以使用超聲波、激光、和X射線的傳輸、吸收、或反射來獲取對象的圖像用于診斷目的。例如，這樣的醫學成像系統可以包括超聲成像裝置、光聲成像裝置、和X射線成像裝置。
[0003]光聲成像系統所采用的激光輻射通常具有短的納米級的波長，并且可能對直接暴露于輻射的任何檢查者或對象的眼睛的視神經造成損害。
[0004]因此，需要除了在檢查者或對象正確佩戴安全眼鏡時或在光聲成像裝置的合適使用期間避免激光輻射發射的控制系統。根據本發明原理的系統解決該需要及相關問題。

【發明內容】

[0005]根據本發明原理的系統提供激光互鎖和控制系統，其除了在檢查者和對象正確地佩戴安全眼鏡時或者在光聲成像裝置的合適使用期間之外禁止激光操作，從而保護檢查者和對象的眼睛并且防止不必要的功耗。 [0006]本發明的另外方面將在下面的描述中部分闡述，并且部分將從描述中顯而易見，或者可以通過本發明的實踐習得。
[0007]激光互鎖系統包括:感測單元，用于感測用戶與安全眼鏡之間是否發生接觸；光源單元，用于產生激光；以及控制單元，用于基于來自感測單元的輸出值確定用戶是否正常地佩戴安全眼鏡，并根據確定結果產生互鎖信號以打開或關閉光源單元用于選擇性的激光產生。激光互鎖系統控制從超聲/光聲成像裝置產生的激光，包括:超聲數據獲取單元，用于獲取對象的超聲數據；光源單元，用于產生激光；以及控制單元，用于基于獲取的超聲數據打開或關閉光源單元。
[0008]在不同的實施例中，感測單元可以被安裝到安全眼鏡的鼻托，可以包括電容傳感器，并且可以包括第一襯底、在第一襯底上形成的地電極、粘接在地電極上的第二襯底、以及在第二襯底上形成的測量電極。感測單元還可以包括左測量單元和右測量單元，并且左測量單元和右測量單元的每個可以包括第一襯底、在第一襯底上形成的地電極、粘接在地電極上的第二襯底、以及在第二襯底上形成的測量電極。
[0009]控制單元可以包括:至少一個狀態確定器，用于基于左測量單元和右測量單元的輸出值來確定用戶是否正常地佩戴安全眼鏡；以及互鎖信號產生器，用于如果狀態確定器的確定結果表示用戶正常地佩戴安全眼鏡則產生用于光源單元的互鎖釋放信號。如果左測量單元和右測量單元的每個輸出值超過預設第一閾值，則至少一個狀態確定器確定用戶正常地佩戴安全眼鏡。如果左測量單元和右測量單元的每個輸出值超過預設第一閾值并且輸出值被維持達預設閾時間或更長，則至少一個狀態確定器確定用戶正常地佩戴安全眼鏡。此外，至少一個狀態確定器可以包括多個狀態確定器，每一個被安裝到多個安全眼鏡的相應的安全眼鏡，并且互鎖信號產生器可以從被分別安裝到多個安全眼鏡的多個狀態確定器接收與每個用戶是否正常地佩戴相應的安全眼鏡有關的確定結果。如果從多個狀態確定器發送的確定結果表示每個用戶正常地佩戴相應的安全眼鏡，則互鎖信號產生器產生用于光源單元的互鎖釋放信號。
[0010]在一個實施例中，激光互鎖系統控制通過超聲/光聲成像裝置產生的激光，并且包括:感測單元，用于感測對象與探針之間的接觸；光源單元，用于產生激光；以及控制單元，用于基于來自感測單元的輸出信號控制光源單元的激光產生。感測單元可以包括安裝到探針的開關，并且可以根據探針與對象之間是否發生接觸來打開或閉合開關。
[0011]如果作為確定結果的感測單元的輸出值表示探針與對象之間發生接觸，則控制單元可以打開光源單元。如果作為確定結果的感測單元的輸出值表示探針與對象之間未發生接觸，則控制單元也可以關閉光源單元。
[0012]控制單元可以基于感測單元的輸出值來確定探針與對象之間是否發生接觸，并且可以基于確定結果來控制光源單元。此外，控制單元可以被安裝到探針，并且如果感測單元的輸出值超過預設閾值，則可以確定探針與對象之間發生接觸。此外，感測單元可以包括安裝在探針的頭部的電容傳感器，并且當沒有從探針產生脈沖信號時可以執行感測操作。此外，感測單元可以包括第一襯底、在第一襯底上形成的地電極、粘接在地電極上的第二襯底、以及在第二襯底上形成的測量電極。
[0013]一個實施例中的控制單元使用獲取的超聲數據來確定對象與探針之間是否發生接觸，并且可以根據確定結果來打開或關閉光源單元。控制單元可以包括:圖像產生器，用于使用獲取的超聲數據產生二維(2D)超聲圖像；輪廓檢測器，用于從2D超聲圖像檢測對象的輪廓；以及狀態確定器，用于將檢測到的對象輪廓與對應于對象的輪廓樣本信息比較以便計算輪廓差。如果計算出的輪廓差小于預設閾值，則狀態確定器可以確定對象與探針之間發生接觸。根據本發明的另一方面，一種醫學器材包括根據權利要求1至28的任何一個的激光互鎖系統。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]通過下面結合附圖的實施例的描述，本發明的這些和/或其他方面將會變得清楚和更加容易理解，其中:
[0015]圖1是示出使用光聲成像技術或超聲/光聲成像技術的對象的診斷的視圖；
[0016]圖2是根據本發明的實施例的激光互鎖系統的控制框圖；
[0017]圖3是示出根據本發明的實施例的安裝有激光互鎖系統的感測單元的安全眼鏡的外觀的視圖；
[0018]圖4A和4B是電容傳感器形式的感測單元的側視圖；
[0019]圖5A是用于輸出電容的感測單元的側視圖，而圖5B是示出由感測單元輸出的電容的變化的曲線圖；
[0020]圖6是示出根據本發明的實施例的激光互鎖系統中的控制單元的配置的控制框圖；
[0021]圖7是示出根據本發明的實施例的安裝有激光互鎖系統中的控制單元的一些部分的安全眼鏡的外觀的視圖；
[0022]圖8是示出根據多個安全眼鏡的狀態來控制激光的互鎖的激光互鎖系統的整體配置的視圖；
[0023]圖9是根據本發明的另一實施例的激光互鎖系統的控制框圖；
[0024]圖10A、10B和IOC是示出根據本發明另一實施例的激光互鎖系統中使用的探針和安裝到探針用于機械地感測接觸的感測單元的截面視圖；
[0025]圖11是根據本發明的另一實施例的激光互鎖系統的控制框圖；
[0026]圖12A和12B是示出根據本發明另一實施例的激光互鎖系統中使用的探針和安裝到探針用于電感測接觸的感測單元的截面視圖； [0027]圖13是使用關于對象的超聲數據來確定探針是否與對象接觸的激光互鎖系統的控制框圖；
[0028]圖14是示出超聲數據獲取單元的配置的控制框圖；以及
[0029]圖15是示出控制單元的配置的控制框圖。
【具體實施方式】
[0030]現在將詳細參照其示例在附圖中的本發明的實施例，其中相似的引用數字始終指代相似的元件。
[0031]超聲成像技術已經被廣泛地使用作為醫學成像技術用于對象的診斷。光聲成像(PAI)技術合并對象的超聲特性和光聲特征，被應用于多種診斷領域。PAI技術將超聲圖像的高空間分辨率與光學圖像的高對比度組合，并且適合于身體組織的成像。隨著身體組織吸引具有短的納米級波長的激光輻射的短電磁脈沖，通過熱彈性膨脹在充當初始超聲發生源的組織中瞬間產生超聲。所產生的超聲以各種延遲到達身體組織的表面，產生光聲圖像。
[0032]超聲成像技術用于使用超聲波來診斷人體的內部疾病。例如，超聲圖像可以表示為對象的內部斷面圖像的顯示上的B模式圖像，表示關于對象的彈性信息的彈性圖像、表示關于對象的特定部分的生命信息的M模式圖像、以及可視地表示實時的血流的彩色多普勒圖像。
[0033]光聲圖像可以用于與超聲圖像組合。例如，通過向對象的特定部分輻射超聲獲取超聲圖像，并且通過向同一特定部分輻射激光獲取光聲圖像。通過兩幅圖像的比較和分析，可以同時識別該特定部分的解剖結構和光吸收。
[0034]在下面的實施例的描述中，為了便于描述，合并光聲成像裝置與超聲成像裝置的裝置被稱為超聲/光聲成像裝置。根據本發明的一個方面的激光互鎖系統可以被單個光聲成像裝置采用，也可以被使用激光的一般醫療器械采用。雖然激光互鎖系統也可以被合并光聲成像裝置與超聲成像裝置的超聲/光聲成像裝置采用，但是在下面的實施例中，作為示例將激光互鎖系統描述為被超聲/光聲成像裝置采用。如這里在佩戴眼鏡中使用的術語“正常地”意味著以保護用戶眼睛免于輻射的方式佩戴眼鏡。
[0035]圖1示出使用光聲/超聲成像裝置來診斷對象。
[0036]如上所述，為獲取光聲圖像，使用具有極短波長的激光來照射對象30。然而，當眼睛直接暴露于激光時，這可能對視神經造成損害。
[0037]因此，當使用超聲/光聲成像裝置50來診斷對象30時，如圖1中所示，檢查者20和對象30兩者都將被要求佩戴安全眼鏡10。安全眼鏡10通過阻擋輻射的激光以防止激光到達眼鏡來保護眼睛免于來自設備52的激光輻射。為此，安全眼鏡10被配置為吸收具有特定波長帶的光，并且可以要求佩戴適合于輻射激光的波長的安全眼鏡。
[0038]例如，如果激光與具有比綠色更短的波長的可見光對應，則安全眼鏡被配置為吸收具有小于532nm的波長的光。如果激光對應于紅光或紅外線，則安全眼鏡被配置為吸收具有600nm或更長的波長的光。
[0039]如果在檢查者20或對象30沒有正確佩戴安全眼鏡10的狀態下發射激光輻射，則可能對檢查者20或對象30的眼睛造成損害，并且當超聲/光聲成像裝置50不在使用時輻射激光可能造成不必要的功耗。因而，在激光互鎖系統中，響應于安全眼鏡的有/無或超聲/光聲成像裝置的使用/未使用而打開或關閉產生激光的光源單元。
[0040]圖2是激光互鎖系統100的控制框圖，包括:感測單元110，感測安全眼鏡與檢查者或對象之間的接觸；控制單元120，基于感測單元110的感測結果來確定檢查者或對象是否正常地佩戴安全眼鏡，并且基于所確定的結果使用激光產生輻射；以及光源單元130，被控制單元120互鎖或釋放,或者其任何組合。
[0041]光源單元130可以包括產生不同波長的光的多個光源。每個光源是產生特定波長分量或包含該分量的單色光的發光設備，諸如半導體激光二極管(LD)、發光二極管(LED)、固態激光器或氣體激光器。在一個示例中，在測量對象的血紅蛋白的密度的情況下，通過具有約1000nm的波長的Nd-YAG激光器(固態激光器)或者具有633nm的波長的He-Ne氣體激光器產生具有約IOns的脈沖寬度的激光束。身體中的血紅蛋白根據其類型而呈現不同的光吸收屬性，但是吸收600nm到1000nm的范圍內的光。可以使用諸如LD或LED的小型發光設備，其由InGaAIP形成用于約550~650nm的光發射波長，由GaAIAs形成用于約650~900nm的光發射波長，或者由InGaAs或InGaAsP形成用于約900~2300nm的光發射波長。此外，采用光學參量振蕩器(OPO)激光器用于使用非線性光子晶體來改變激光波長。
[0042]可以將感測單元110安裝到安全眼鏡以感測安全眼鏡與人體之間的接觸。下文中，參照圖3和4來描述安裝到安全眼鏡的感測單元的詳細實施例。圖3示出安裝有激光互鎖系統的感測單元的安全眼鏡的外觀。一個實施例中的感測單元110被安裝到安全眼鏡140的鼻托，處于與佩戴者的鼻子接觸的位置。當檢查者或對象佩戴安全眼鏡140時，檢查者或對象的鼻子與感測單元110接觸。于是，感測單元110的輸出值可以根據檢查者或對象是否佩戴安全眼鏡140而不同。下文中，在超聲/光聲成像裝置的使用期間佩戴安全眼鏡的人，諸如檢查者、對象等，被稱為用戶。感測單元110可以由觸摸傳感器實現。在實施例中，電容傳感器110基于電容的變化來感測是否發生與人體的接觸。
[0043]圖4A和4B是電容傳感器形式的感測單元的側視圖。圖4A中，感測單元110包括左測量單元IlOL和右測量單元IlOR0測量單元IlOL和IlOR分別包括測量電極IllL和IllR以及地電極112L和112R。測量電極IllL和IllR以及地電極112L和112R分別安裝或形成在第一襯底113L和113R以及第二襯底114L和114R上。軟聚合物115被粘接到測量電極11IL和11 IR，其可以消除用戶佩戴安全眼鏡時由于與測量電極11IL和11 IR直接接觸而導致的不適。可以通過注塑成型以及各種其他已知方法實現聚合物的粘接。
[0044]包括在左測量單元IlOL中的地電極112L以及包括在右測量單元IlOR中的地電極112R可以被一體化。當感測單元110被附著于安全眼鏡140時，如圖4B中所示，感測單元110可以以彎曲狀態附著以與安全眼鏡140的鼻托的形狀對應。
[0045]測量電極IllL和IllR可以由銅板形成，并且聚合物115可以是聚氨酯(poly-urethane)。為了最優化接觸敏感性，測量電極IllL和IllR的面積可以是6mm X 15mm,并且兩個測量電極11IL和11 IR之間的距離可以是0.5mm,并且聚合物115的厚度可以是1.5mm。作為示例給出這些尺寸和材料以實現根據本發明的一個實施例的感測單元110，并且實施例不限于此。
[0046]圖5A示出電容感測單元的側視圖，并且圖5B是示出由感測單元輸出的電容的變化的曲線圖。參照圖5A，在其中用戶未佩戴安全眼鏡140的狀態下，分別測量左測量單元IlOL和右測量單元IlOR的地電極112L和112R與測量電極IllL和IllR之間的電容值Cpleft和CpHght。如果用戶佩戴安全眼鏡140并且用戶的鼻子接觸聚合物115，則用戶的鼻子通過用戶的身體充當地電極。于是，測量用戶的鼻子與測量電極IllL和IllR之間的電容值Cnleft和Cr^ight，從而測量的電容值增加。用下面等式I來表示左測量單元IlOL和右測量單元IlOR的輸出值Ctotalleft和Ctotalright。
[0047]等式I
[0048]Ctotalleft=Cpleft+Cnleft
[0049]Ctotalright-Cpright+Cnright
[0050]如圖5B中所示，如果左測量單元IlOL的輸出值和右測量單元IlOR的輸出值超過預定閾值，并且此狀態繼續達預定閾時間ta，則確定用戶正常地佩戴著安全眼鏡140。
[0051]圖6示出圖解激光互鎖系統中的控制單元的配置的控制框圖。控制單元120包括狀態確定器121，其從感測單元110獲取電容信號，并且基于所獲取的電容信號確定用戶是否佩戴安全眼鏡140，即安全眼鏡140的狀態。單元120還包括:互鎖信號產生器122，其基于安全眼鏡140的狀態產生互鎖信號；以及光源控制器123，其響應于互鎖信號控制光源單元 130。`
[0052]狀態確定器121從感測單元110獲取左測量單元IlOL的輸出值和右測量單元IlOR的輸出值。如果有單個電容測量通道，則可以使用復用器順序地分別獲取左測量單元IlOL的輸出值和右測量單元IlOR的輸出值。狀態確定器121基于從感測單元110獲取的輸出值來確定安全眼鏡140的狀態。在實施例中，將人體與聚合物115接觸時可以從感測單元110獲取的最小值設置為閾值。當從測量單元IIOL和IlOR兩者獲取的輸出值超過閾值時，確定用戶佩戴了安全眼鏡140。此外，為了檢測其中用戶沒有正常地佩戴安全眼鏡140的情況，如果測量單元IlOL和IlOR兩者的輸出值被保持達預定義的閾時間或更久，則確定用戶佩戴了安全眼鏡140。結果被發送到互鎖信號產生器122。
[0053]狀態確定器121還控制電容的獲取。具體地，如果確定用戶正常地佩戴安全眼鏡，則狀態確定器121停止獲取電容信號，在預定時段獲取電容信號，或者以恒定時間間隔交替地獲取左測量單元IlOL的輸出值和右測量單元IlOR的輸出值。
[0054]互鎖信號產生器122基于由狀態確定器121確定的安全眼鏡140的狀態產生互鎖信號。互鎖信號是指互鎖設置信號或互鎖釋放信號。將光源單元130從其互鎖狀態釋放的信號是互鎖釋放信號，而將釋放的光源單元130互鎖并且禁止輻射發射的信號是互鎖設置信號。在實施例中，如果在光源單元130的互鎖狀態下狀態確定器121確定用戶佩戴了安全眼鏡140，則互鎖信號產生器122產生互鎖釋放信號并且將信號發送到光源控制器123。該情況下，產生的互鎖信號可以是晶體管-晶體管邏輯(TTL)信號。
[0055]如果在光源單元130的互鎖狀態下輸入互鎖釋放信號，則光源控制器123打開光源單元130，并且如果在光源單元130的互鎖釋放狀態下輸入互鎖設置信號，則關閉光源單元 130。
[0056]圖7是示出安裝有控制單元的一些部分的安全眼鏡的外觀的視圖。控制單元120的元件狀態確定器121包括安裝到安全眼鏡140的微控制器(MCU)。從而，狀態確定器121獲取由感測單元110測量的電容信號并且直接使用電容信號，無需額外的信號處理或轉換。
[0057]以有線或無線方式將由狀態確定器121確定的安全眼鏡140的狀態發送到互鎖信號產生器122。在無線傳輸的情況下,安全眼鏡140的狀態可以被轉換為RF信號以供發送。當然，本實施例的信號傳輸不限于RF信號傳輸，并且可以替換地采用各種其他無線通信方法。
[0058]為感測單元110和安全眼鏡140的MCU供電的電池141被安裝到安全眼鏡140。這可以有利地消除到安全眼鏡140的單獨電源線纜的連接。
[0059]可以在控制超聲/光聲成像裝置的操作的工作站或控制臺處安裝控制單元120的其他元件。當然，本發明的實施例不限制控制單元120的各個元件的安裝或安裝位置，只要可以執行其功能，它們可以被安裝在任何系統元件的位置。
[0060]圖8示出根據多個安全眼鏡的狀態來控制激光的互鎖的激光互鎖系統的整體配置。在單層互鎖系統100上登記多個安全眼鏡140。具體地，當使用單個超聲/光聲成像裝置時，可能涉及包括受到從相應的裝置輻射的激光影響的人的多個用戶，包括檢查者、對象、助手等。
[0061]如果用戶數目是三或更多(n ≥3)，例如，則可以分別提供具有感測單元110-1、
110-2、......、110-n以及狀態確定器121-1、121-2、.......121_n的多個安全眼鏡140-1、
140-2、......、140-n。各個安全眼鏡140的狀態確定器121_1、121_2、......、121_n向
互鎖信號產生器122發送表示各個安全眼鏡140的狀態，即，針對用戶是否正常佩戴各自
的安全眼鏡140-1、140-2........140-n的確定結果的無線信號，例如，諸如RF信號。當
用戶正常地佩戴多個安全眼鏡140-1、140-2........140-n時，互鎖信號產生器122向光
源控制器123發送互鎖釋放信號。如果至少一個用戶沒有正常地佩戴安全眼鏡140-1、140-2........140-n，則單元122發送互鎖設置信號。
[0062]替換地，如果在超聲/光聲成像裝置上登記單單一副安全眼鏡，則從狀態確定器121輸出的基于是否發生接觸的確定結果的信號可以是互鎖信號。因而，在實施例中可以省略互鎖信號產生器122。如果登記的安全眼鏡的數目是恒定的，則每當使用超聲/光聲成像裝置時用戶的數目可以不同。于是，為了防止激光被從實際上沒有使用的安全眼鏡輸出的電容信號不必要地互鎖，用戶使用裝置裝有的輸入單元在超聲/光聲成像裝置的使用期間選擇用戶實際佩戴的安全眼鏡。這里，可以在超聲/光聲成像裝置的工作站或控制臺提供輸入單元。每一副安全眼鏡可以具有標識符。一旦安全眼鏡被選擇，安裝到所選擇的安全眼鏡的感測單元就獲取電容信號，并且向互鎖信號產生器發送表示安全眼鏡的狀態的信號。替換地，安全眼鏡可以具有開/關按鈕，使得當用戶按下按鈕時操作狀態確定器。
[0063]雖然上述實施例將控制單元120的狀態確定器121描述為安裝到安全眼鏡140，但是實施例是作為示例給出，并且在控制單元120的各個構成元件的安裝位置方面，本發明的實施例不受限制。
[0064]在與圖2至8有關的描述中，描述了這樣的實施例，其中響應于用戶與安全眼鏡之間的接觸而確定用戶佩戴安全眼鏡，并且當用戶沒有佩戴安全眼鏡時，作為響應互鎖激光。下文中，描述激光互鎖系統的實施例，其中響應于超聲/光聲成像裝置的使用而發生激光的互鎖。
[0065]圖9是激光互鎖系統200的控制框圖，包括:感測單元210，其感測探針與人體之間的接觸；控制單元220，其根據感測單元210的感測結果控制光源單元230 ;以及光源單元230，其在控制單元220的控制下產生激光。激光互鎖系統200基于探針與對象之間是否發生接觸來確定超聲/光聲成像裝置是否被使用。即，如果探針與對象之間發生接觸，則確定超聲/光聲成像裝置被使用。這里，探針可以包括發送用于和接收超聲的一般超聲探針以及安裝到超聲探針用于輻射激光束的光纖束。
[0066]感測單元210被安裝到探針，并且感測探針與對象之間的接觸。接觸感測方法包括機械方法和電方法。激光互鎖系統200采用機械方法來感測探針與對象之間的接觸。下文中，參照附圖給出其詳細實施例。
[0067]圖10A、10B和IOC是示出激光互鎖系統中使用的探針以及安裝到探針用于機械地感測接觸的感測單元的截面視圖。假定超聲和激光被輻射到的平面被稱為前平面，則圖1OA和IOC是探針的截平面視圖，而圖1OB是探針的前視圖。
[0068]參照圖10A，探針260包括用于發送和接收超聲信號的超聲探針264以及用于輻射激光的光纖束265。超聲探針264容納多個轉換器(未示出)，用于將超聲信號改變為電信號或者將電信號改變為超聲信號。可以在轉換器的上面和下面分別提供光纖束265a和265b,以將從光源單元230產生的激光發送到對象。
[0069]超聲/光聲成像裝置可以向探針260的內部元件施加與瞬時高壓信號對應的脈沖星信號，并且可以將探針260的內部元件與外部屏蔽用于安全。在光纖發送高能激光的情況下，熱點(hot spot)出現，其可能造成損害或者需要替換。從而，根據本實施例的探針260被描述為超聲探針264,即轉換器所在的區域與激光傳輸區域(光纖束265a和265b)分離。
[0070]一起參照圖1OA和10B，移動件263被配置為包圍其中包含多個轉換器的超聲探針264，并且被固定到超聲探針264。將光纖束265a和265b的每個的一端固定到移動件263,以維持超聲探針264與光纖束265a和265b的每個的一端之間的恒定距離。在移動件263周圍形成探針把手以包圍移動件263。在移動件263與探針把手261之間插入引導單元262用于引導移動件263的線性移動。引導單元262包括安裝到探針把手261的第一引導(guide) 262a和安裝到移動件263的第二引導262b。
[0071]如果檢查者在抓住探針把手261的同時將探針260的超聲信號發送/接收表面推到對象的診斷區域上，則超聲探針264和與其固定的移動件263在與對象相對的方向沿著引導單元262縮回，如圖1OC所示。該情況下，探針把手261的一端可以彎向超聲探針264，并且可以在探針把手261的一端與移動件263的一端之間安裝諸如彈簧的彈性件266，其允許當不再向超聲信號發送/接收表面施加壓力時移動件263返回到其初始位置。
[0072]可以將感測單元210安裝到移動件263的沒有安裝彈性件266的另一端。感測單元210可以采取開關的形式，諸如微動開關。如果移動件263隨著向超聲信號發送/接收表面施加壓力而縮回，則通過探針把手261的末端或在末端處形成的結構按下安裝到移動件263的末端的開關210，如圖1OC所示。由于當對象與探針260接觸時按下開關210，并且當對象沒有與探針260接觸時不按下開關210，感測單元210的輸出值根據對象是否與探針260接觸而不同。當然，作為示例給出參照圖10AU0B和IOC的如上所述的感測單元210的配置，并且感測單元的種類和安裝位置不限于上述實施例。
[0073]再次參照圖9，控制單元220包括從感測單元210獲取輸出信號的信號獲取器221、以及根據感測單元210的輸出信號打開或關閉光源單元230的光源控制器222。信號獲取器221可以實時地或在預定時段獲取感測單元210的輸出信號。
[0074]假定感測單元210采取開關的形式，如果按下開關則向信號獲取器221發送感測單元210的輸出信號。如果在光源單元230的互鎖狀態下信號獲取器221獲取開(switch-on)信號，則光源控制器222打開光源單元230，并且如果在互鎖釋放狀態下信號獲取器221獲取關(switch-on)信號，則關閉光源單元230。開關的輸出信號是開/關信號，從而可以充當互鎖信號。
[0075]圖11是激光互鎖系統的控制框圖。雖然根據本實施例的激光互鎖系統在基于對象與探針之間是否發生接觸的確定結果來產生激光方面類似于先前描述的實施例，但是可以與先前描述的實施例不同地電感測對象與探針之間是否發生接觸。
[0076]參照圖11，激光互鎖系統300包括:感測單元310，用于電感測探針與對象之間的接觸；光源單元330，用于產生激光；以及光源控制單元320，用于根據感測單元310的感測結果來確定對象與探針之間是否發生接觸，并根據確定的結果來控制光源單元330。
[0077]圖12A和12B示出圖解根據本發明的另一實施例的激光互鎖系統300中使用的探針360和安裝到探針360用于電感測探針360與對象之間的接觸的感測單元310的截面視圖。雖然圖12A和12B中示出的探針360包括用于輻射激光的光纖束，但是為了便于描述省略其圖示。
[0078]如上面關于圖4的實施例所述，可以使用作為電容傳感器的感測單元310來感測傳感器與對象之間的接觸。于是，在本實施例中，將電容傳感器安裝到探針360，并且控制單元320通過分析電容傳感器的輸出值來確定對象是否與探針360接觸。
[0079]參照圖12A，可以將電容傳感器形式的感測單元310安裝到探針360的頭部。為實現可靠的感測，可以將感測單元310L和310R分別安裝到探針360的頭部的左端和右端。因而，感測單元310包括右測量單元310R和左測量單元310L。
[0080]參照圖12B，右測量單元310R和左測量單元310L分別包括第一襯底312R和312L、在第一襯底312R和312L上形成的地電極313R和313L、第二襯底311R和311L、以及在第二襯底311R和311L上形成的測量電極314R和314L。聚合物外殼315R和315L，例如聚氨酯外殼可以包圍探針360，并且可以將右測量單元310R和左測量單元310L固定到聚氨酯外殼。這里，在地電極313R和313L與測量電極314R和314L之間形成的第二襯底311R和311L可以充當存儲電荷的電介質，并且右測量單元的地電極313R和左測量單元的地電極313L可以彼此連接。如圖12A和12B中所示，將地電極313R和313L插入到探針360中可以最小化由于脈沖發生產生的消極影響。
[0081]在各個測量單元的地電極313R和313L與測量電極314R和314L之間產生電容，當對象與探針360接觸時還在對象與測量電極314R和314L之間產生電容。因而，感測單元310的輸出值根據對象是否與探針360接觸而不同。
[0082]控制單元320包括:狀態確定器321，用于使用感測單元310的輸出值來確定對象是否與探針360接觸；以及光源控制器322，用于根據狀態確定器321的確定結果來打開或關閉光源單元330。
[0083]將感測單元310的輸出值輸入到狀態確定器321。再次參照圖12A，狀態確定器321可以是安裝在探針360內的微控制器(MCU)。關于控制單元320的各個元件的安裝或安裝位置，本發明的實施例不受限制，只要可以執行其功能，它們可以被安裝在系統的不同單元上。[0084]狀態確定器321基于感測單元310的輸出值來確定對象是否與探針360接觸。在實施例中，如果感測單元310的輸出值超過預設閾值，則可以確定對象與探針360接觸。這里，預設閾值可以是當人體與感測單元310接觸時可以輸出的最小值。
[0085]與狀態確定器321的確定結果有關的信號可以是互鎖信號。表不探針360與對象接觸的信號是互鎖釋放信號，并且表示探針360未與對象接觸的信號是互鎖設置信號。因而，基于來自狀態確定器321的確定結果，如果對象與探針360接觸，則光源控制器322打開光源單元330，并且如果對象沒有與探針360接觸，則關閉光源單元330。
[0086]當在探針360內沒有產生脈沖時，執行感測單元310的感測操作。從而，當在探針360內沒有產生脈沖時，獲取來自感測單元310的輸出值。例如，當獲取具有5厘米的深度的超聲圖像時，將有必要在非常短的時間之內獲取來自感測單元310的輸出值，因為脈沖持續時間小于3.3微秒。
[0087]為此，在實施例中，向感測單元310提供恒定電流達預定時間以直接測量每個測量單元的電壓，并且將測量的電壓輸入到在狀態確定器321中提供的比較器。基于來自狀態確定器321的結果，可以確定探針360與對象之間是否發生接觸。具體地，假定輸入到比較器的閾電壓是指示感測單元310與對象之間的接觸的最小電壓，則根據感測單元310和對象之間是否發生接觸來輸出‘0’或‘I’的信號值。從比較器輸出的信號可以是互鎖信號。向光源控制器322發送互鎖信號，以將光源單元330從其互鎖狀態釋放，或者保持光源單元330互鎖。
[0088]在圖9至12中描述的實施例中，使用安裝到探針的傳感器來確定探針與對象之間是否發生接觸。在下面的實施例中，使用關于對象的超聲數據來確定探針與對象之間是否發生接觸。
[0089]圖13示出使用關于對象的超聲數據來確定探針是否與對象接觸的激光互鎖系統的控制框圖，圖14示出圖解超聲數據獲取單元的配置的控制框圖，并且圖15示出圖解控制單元的配置的控制框圖。
[0090]參照圖13，激光互鎖系統400包括:獲取單元410，其獲取關于對象的超聲數據的超聲數據；控制單元420，其基于所獲取的超聲數據來確定探針與對象之間是否發生接觸，并且基于確定結果產生激光互鎖信號；以及光源單元430，其響應于互鎖信號而產生激光。
[0091]超聲數據獲取單元410向對象發送超聲信號，并且一旦接收到從對象反射的超聲信號就獲取超聲數據。參照圖14，超聲數據獲取單元410包括傳輸信號產生器411、其中包含多個轉換器的超聲探針410、波束形成器413、以及超聲數據產生器414。
[0092]傳輸信號產生器411產生考慮到轉換器的位置和焦點獲得多個圖像幀所需的傳輸信號。對于單獨的圖像幀，傳輸信號產生器411重復地執行傳輸信號的產生。
[0093]—旦從傳輸信號產生器411接收到傳輸信號，超聲探針412就將傳輸信號改變為超聲信號以向對象發送超聲信號，并且一旦接收到從對象反射的超聲回聲信號就產生接收信號。接收信號可以是模擬信號，并且超聲探針412可以是3D探針或2D陣列探針，盡管雖然關于超聲探針的種類沒有限制。超聲探針412可以在如上圖10至12中所述的探針之內。
[0094]波束形成器413通過模數轉換將從超聲探針412接收的信號改變為數字信號。另外，波束形成器413響應于與轉換器的位置和通過轉換器處理的信號的焦點關聯的延遲而向數字信號施加時間延遲，從而產生已補償延遲的數字聚焦的接收信號。
[0095]超聲數據產生器414使用來自波束形成器413的聚焦的接收信號產生超聲數據。超聲數據可以是RF或同相/正交(IQ)數據。超聲數據產生器414可以執行產生超聲數據所需的各種形式的信號處理(例如，增益調節和濾波)。
[0096]參照圖15，控制單元420包括圖像產生器421、輪廓檢測器422、狀態確定器423、和光源控制器424。圖像產生器421使用從超聲數據獲取單元接連發送的超聲數據來產生2D超聲圖像。當超聲/光聲成像裝置產生3D超聲圖像時，可以在3D體積數據中設置參考截面，并且從體積數據推導出與參考截面對應的2D超聲圖像。2D超聲圖像可以是B模式圖像。
[0097]輪廓檢測器422從2D超聲圖像檢測對象的輪廓。可以使用諸如Sobel、Prewitt、Robert、和Canny掩膜的邊緣掩膜來檢測輪廓。替換地，可以使用邊緣結構張量從本征值的差檢測輪廓。
[0098]狀態確定器423將輪廓檢測器422檢測的對象的輪廓與關于對象的輪廓樣本信息比較。關于對象的輪廓樣本信息可以存儲在控制單元420的存儲器設備中。在實施例中，如果用戶輸入關于要診斷的對象的一部分的信息，則狀態確定器423從存儲在存儲器設備中的關于多個輪廓樣本的信息提取關于對象的輪廓樣本信息，從而將提取的信息與檢測到的對象輪廓進行比較。
[0099]如果提取的輪廓樣本信息與檢測到的對象輪廓之間的差超過預設閾值(例如，70%)，則確定超聲探針沒有與對象接觸。否則，可以確定超聲探針與對象之間發生接觸。
[0100]狀態確定器423的確定結果可以充當互鎖信號。向光源控制器424輸入與狀態確定器423的確定結果有關的信號，并且光源控制器424響應于輸入信號而通過光源單元430產生激光。例如，如果光源單元430被設置為互鎖狀態，并且狀態確定器423的確定結果表示超聲探針與對象之間發生接觸，則輸入到光源控制器424的信號是用于將光源單元430從互鎖狀態釋放的互鎖釋放信號，從而允許光源單元430發射激光。相反地，如果光源單元430處于互鎖釋放狀態，并且狀態確定器423的確定結果表示超聲探針與對象之間未發生接觸，則輸入到光源控制器424的信號是用于將光源單元430設置為互鎖狀態的互鎖設置信號，從而停止從光源單元430發射激光。
[0101]根據上述實施例的激光互鎖系統100、200、300和400被適配為根據用戶是否佩戴安全眼鏡或者探針與對象之間是否發生接觸來產生激光。根據本發明另一實施例的激光互鎖系統可以考慮用戶是否佩戴安全眼鏡以及探針與對象之間是否發生接觸來產生激光。對用戶是否佩戴安全眼鏡以及探針與對象之間是否發生接觸的確定如上所述。
[0102]根據本發明的一個方面的醫學器材可以包括上述激光互鎖系統的至少一個。包括圖2至8的激光互鎖系統的醫學器材可以包括各種激光器材、光聲成像裝置、或超聲/光聲成像裝置中的任何一個。包括圖9至15的激光互鎖系統的醫學器材、或者包括考慮用戶是否佩戴安全眼鏡以及探針與對象之間是否發生接觸的激光互鎖系統的醫學器材可以包括超聲/光聲成像裝置，并且可以包括圖10和12中示出的探針。
[0103]如從以上描述顯而易見，對于根據本發明的一個方面的激光互鎖系統及其控制方法，僅當檢查者或對象正確地佩戴安全眼鏡時、或僅在光聲成像裝置的實際使用期間執行激光產生，這可以保護檢查者或對象的眼睛并且防止不必要的功耗。
[0104]雖然已經示出和描述本發明的實施例，但是本領域技術人員應該理解，可以在這些實施例中進行改變而不脫離其范圍在權利要求及其等同物中限定的本發明的原理和精神。`
【權利要求】
1.一種激光互鎖系統,其特征在于: 感測單元(110)，用于感測用戶與安全眼鏡之間是否發生接觸； 光源單元(130)，用于產生激光輻射；以及 控制單元(120)，用于基于來自該感測單元的輸出值確定用戶是否佩戴著安全眼鏡，并且響應于指示用戶是否佩戴著安全眼鏡的確定結果，產生互鎖信號以打開或關閉該光源單兀用于選擇性的激光產生。
2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，該感測單元包括安裝到安全眼鏡的鼻托的電容傳感器。
3.根據權利要求2所述的系統，其特征在于，該控制單元包括: 至少一個狀態確定器，用于基于左測量單元和右測量單元的輸出值來確定用戶是否正常地佩戴安全眼鏡；以及 互鎖信號產生器，用于如果所述狀態確定器的確定結果表示用戶正常地佩戴安全眼鏡則產生用于該光源單元的互鎖釋放信號。
4.根據權利要求3所述的系統，其特征在于，如果左測量單元和右測量單元的每個輸出值超過預設第一閾值，則該狀態確定器確定用戶正常地佩戴安全眼鏡。
5.根據權利要求4所述的系統，其特征在于，如果左測量單元和右測量單元的每個輸出值超過預設第一閾值并且維持輸出值達預設閾時間或更長，則該狀態確定器確定用戶正常地佩戴安全眼鏡。
6.根據權利要求5所述的系統，其特征在于，所述至少一個狀態確定器包括多個狀態確定器，每個狀態確定器被安裝到多個安全眼鏡的相應的安全眼鏡，并且 其中該互鎖信號產生器從被分別安裝到多個安全眼鏡的多個狀態確定器接收與每個用戶是否正常地佩戴相應的安全眼鏡有關的確定結果，并且如果從多個狀態確定器發送的所有確定結果顯示每個用戶正常地佩戴相應的安全眼鏡，則產生用于該光源單元的互鎖釋放信號。
7.—種控制從超聲/光聲成像裝置產生的激光的激光互鎖系統，該系統特征在于: 感測單元(210)，用于感測對象與探針之間的接觸； 光源單元(230)，用于使用激光產生輻射；以及 控制單元(220)，用于響應于來自該感測單元的指示對象與探針之間的接觸的輸出信號而控制該光源單元的激光產生。
8.根據權利要求7所述的系統，其特征在于，該感測單元包括被安裝到探針的開關，并且根據探針與對象之間是否發生接觸來打開或閉合開關。
9.根據權利要求8所述的系統，其特征在于，如果該感測單元的輸出值表示探針與對象之間發生接觸，則該控制單元打開該光源單元，并且如果該感測單元的輸出值表示探針與對象之間未發生接觸，則關閉該光源單元。
10.根據權利要求9所述的系統，其特征在于，如果該感測單元的輸出值超過預設閾值，則該控制單元確定探針與對象之間發生接觸，并且如果該感測單元的輸出值表示探針與對象之間未發生接觸，則關閉該光源單元。
11.一種控制從超聲/光聲成像裝置產生的激光的激光互鎖系統，該系統特征在于: 超聲數據獲取單元(210)，用于獲取關于對象的超聲數據；光源單元(230)，用于使用激光產生激光輻射；以及 控制單元(220)，用于響應于獲取的超聲數據而打開或關閉該光源單元。
12.根據權利要求11所述的系統，其特征在于，該控制單元使用獲取的超聲數據來確定對象與探針之間是否發生接觸，并且根據該確定結果打開或關閉該光源單元。
13.根據權利要求12所述的系統，其特征在于，該控制單元包括: 圖像產生器，用于使用獲取的超聲數據產生二維(2D)超聲圖像； 輪廓檢測器，用于從2D超聲圖像中檢測對象的輪廓；以及 狀態確定器，用于將檢測到的對象輪廓與對應于對象的輪廓樣本信息比較，以便計算輪廓差。
14.根據權利要求13所述的系統，其特征在于，如果計算出的輪廓差小于預設閾值，則該狀態確定器確定對象與探針之間發生接觸，并且 其中該控制單元進一步包括光源控制器，用于如果該狀態確定器確定對象與探針之間發生接觸則打開該光源單元。
15.一 種醫學器材，其特征在于根據權利要求1至14的任何一個所述的激光互鎖系統。
【文檔編號】A61B8/06GK103584883SQ201310361715
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年8月19日 優先權日:2012年8月17日
【發明者】吳政澤 申請人:三星電子株式會社