专利名称：医用机械扇形扫描立式探头的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及医用机械扇形扫描超声波诊断仪的一种整件，特别涉及医用超声波诊断仪的机械扇形扫描立式探头，适用于与机械扇形扫描超声显像仪(以下简称B超仪)配套，应用于医疗、计生部门的临床诊断，是一种检查人体内脏器官状况的无损检测器。
由于B超仪的超声发射源和回波接收器共用一个收、发兼用的单元脉冲压电换能器(以下简称单元换能器)，B超仪要在屏幕上显示一幅扇形图像，必须要有N条(N一般取128)扫描线组成，而每一条扫描线的形成，则是经激发单元换能器发射超声波受到阻碍而形成回波，再经B超仪接收后显示在屏幕上的。这样，就要求单元换能器在立式探头内进行位置相对应的扇形扫描。这个扇形扫描的实现是由驱动源(如摆动电机、无刷电机)驱动一套转换机构，使单元换能器产生摆动，由位置检测器(旋转变压器、同步电路)监测单元换能器每一时刻摆动所在位置，从而使B超仪准确掌握发射超声波，接收回波的时间，形成扇形图像。即B超仪扇形图像的形成是由单元换能器在立式探头中作往复摆动，而往复摆动是由驱动源驱动转换机构带动单元换能器实现的。
现有B超议使用的探头一般均是卧式探头，其驱动源使用的是一种动圈式摆动电机，电机后轴伸装有一对正、反扭力簧，扭力簧一端固定在转子上，另一端固定在定子上，当电机断电后，两扭力簧牵动转子的力矩达到平衡，这时转子所处的位置就是“零位”，转子线圈通电后，电机轴沿“零位”±45°范围内作往复摆动，电机通过圆柱齿轮按1∶5的传动比带动单元换能器摆动，旋转变压器进行同步检测。卧式探头存在下列不足(1)结构复杂，零、部件品种、数量多；(2)动圈式摆动电机不能经受较大的外力冲击、振动，扭力簧的弹性系数变化将造成“零位”漂移，动圈的引导零件易疲劳失效，电机寿命较短；(3)转换机构采用圆柱齿轮变化传动，加工复杂，价格高，装配、调整较为困难；(4)探头一致性较差，用于不同B超仪要进行调整；(5)临床诊断中的转动自由度受到一定约束。
本实用新型之目的旨在克服上述现有技术中的不足，提供一种结构十分简单、价格低、临床使用效果好的医用机械扇形扫描立式探头。
本实用新型的内容是一种医用机械扇形扫描立式探头，包括壳体，连接体，连接在连接体一端的旋转式或摆动式电机，转换机构，单元换能器，其特征是所述的转换机构包括位于连接体另一端两侧对称的2个支架(4)，两端分别通过轴承(5)连接在支架(4)上的摆轴(6)，一端间隔固定连接在摆轴(6)上的2个摆块(7)，两端分另通过轴承(8)连接在2个摆块(7)另一端的2根平行间隔的摆轴(10)，固定连接在电机(2)轴(11)上的转块(12)，一端固定连接在转块(12)上、另一端位于2根摆轴(10)之间的拨杆(9)，单元换能器(3)固定连接在2个摆块(7)之间的摆轴(6)上。
由驱动源(电机)采用不同的驱动方式(摆动电机或旋转电机)而最终达到单元换能器摆动目的的转换机构可用以下公式表示L1＝L2(1)式中L1——驱动源转动(摆动)机构的投影L2——单元换能器摆动机构的投影
L1＝R1Sinθ1(2)式中R1——驱动源转臂(摆臂)半径θ1——驱动源转动(摆动)角度L2＝R2Sinθ2(3)式中R2——单元换能器摆臂半径θ2——单元换能器摆动角度将式(2)、(3)代入式(1)得R1Sinθ1＝R2Sinθ2(4)这就是转换机构的基本表达式。将式(4)中的R、θ取不同的数值，就可以设计两种不同形式的立式探头a、电机往复摆动带动单元换能器往复摆动；b、电机单方向旋转带动单元换能器往复摆动。
与现有技术相比，本实用新型具有下列特点(1)结构简单，由卧式的35个品种、53个零件，减少到19个品种、32个零件，零、部件品种、数量大大减少；(2)转换机构采用拨杆——滑槽，加工简单，价格低，装配性好；(3)本实用新型探头可适用于同一类型的任一B超仪，安装后不需重新调试，探头互换性较好；(4)临床诊断中的转动自由度较大，使用灵活方便；(5)既可采用摆动电机，又可使用旋转电机，特别是采用低磁阻“四零位”摆动电机时，牢固、可靠，可承受较大的外力冲击振动，“零位”长期稳定，复“零位”力矩及驱动力矩都大，电机寿命长。
图1是本实用新型实施例外形结构示意图2是无壳体的本实用新型探头结构示意图；图3是图2的剖视结构示意图；图4是本实用新型实施例1中θ1、θ2随时间的变化规律。
图中1—连接体，2—电机，3—单元换能器，4—支架，5—轴承，6—摆轴，7—摆块，8—轴承，9—拨杆，10—摆轴，11—电机轴，12—转块，13—电缆，14—与B超仪连接的插头，15—前壳体，16—后壳体。
下面通过实施例对本实用新型作进一步说明实施例1参见
图1～4。
一种采用旋转式电机的医用机械扇形扫描立式探头，包括连接体1，连接在连接体1后端的旋转式电机2和后壳体16，连接在连接体1前端并密封的前壳体15，位于前壳体15内的转换机构、单元换能器3；所述转换机构包括位于连接体1前端两侧对称的2个支架4，两端分别通过轴承5连接在支架4上的摆轴(6)，一端间隔固定连接在摆轴6上的2个摆块7，两端分别通过轴承8连接在2个摆块7另一端的2根平行间隔的摆轴10，固定连接在电机2轴11上的转块12，一端固定连接在转块12上，另—端位于2根摆轴10之间的拨杆9，单元换能器3固定连接在2个摆块7之间的摆轴6上将本实用新型连接到B超仪上，由B超仪供给本实用新型中电机(步进电机或无刷电机)的工作电流和单元换能器的激励电流。当电机2通电后，电机2进行单方向旋转。使单元换能器3产生往复摆动，可用下述数学模型来实现。
L1＝L2(1)式中L1——电机驱动机构的投影
L2——单元换能器摆动机构的投影L1＝R1Sinθ1(1)(2)式中R1—驱动源转臂半径θ1——驱动源转动角度L2＝R2Sinθ2(3)式中R2——单元换能器摆臂半径θ2——单元换能器摆动角度将式(2)、式(3)代入式(1)得R1Sinθ1＝R2Sinθ2(4)由于电机2旋转一周(360°)，单元换能器3往复摆动一次，即电机2旋转上半周(0°～180°)，单元换能器3扫描一幅图像(82°)，电机2旋转下半周(180°～360°)，单元换能器3再回扫一幅重叠图像(82°)。周而复始，电机2连续旋转，单元换能器3往复扫描。
根据本实用新型结构设计的需要，取R2为一确定值，确定θ2＝90°时，θ1＝41°，代入式(4)得R1＝R2Sinθ2/Sinθ1(5)R1＝0.656R2该探头有两个特点a、满足规定要求的固定摆动角度。
b、实时给出单元换能器摆动的位置。
由式(4)推导得θ2＝arcSin(R1Sinθ1/R2) (6)
由式(5)知R1R2，θ2显然是非均匀的，由式(6)得出θ1、θ2随时间的变化规律如图4。
旋转式电机2带动单元换能器3摆动的工作过程是无刷电机通入±15V方波电压，电机旋转，连接在电机轴11上的转块12及固定在转块12上的拨杆9随电机2旋转；单元换能器3与摆轴6及摆块7成钢性连接，摆轴6与支架4由轴承5连接(可转动)，两根细摆轴(10)由两个圆形安装件构成滑槽，与摆块7另一端由轴承(8)连接(可转动)，当拨杆9插入滑槽中，拨杆9随电机2旋转，滑槽通过轴承8带动摆块7作往复摆动，由于单元换能器3与摆块7是钢性连接，单元换能器3随摆块7作往复摆动，由于这样的摆动，使单元换能器3产生的超声波束扫描成82°扇形角，以便探测人体内脏器官。
实施例2一种采用摆动式电机的医用机械扇形扫描立式探头。
摆动电机2由于电机轴11进行往复摆动，可以通过转换机构按1∶1的转动角度带动单元换能器3进行摆动，根据实施例1中式(4)，取R1＝R2得Sinθ1＝Sinθ2(7)由于单元换能器3与摆轴10、摆块7是钢性连接，拨杆9通过转块12与电机轴11钢性连接，将拨杆9插入2根摆轴10构成的滑槽中，当电机往复摆动时，拨杆9随电机2往复摆动，通过滑槽的滑动连接，带动摆块7往复摆动，达到单元换能器3随电机往复摆动的目的。
立式探头结构，产生的功用等同实施例1中所述，略。
权利要求一种医用机械扇形扫描立式探头，包括壳体，连接体，连接在连接体一端的旋转式或摆动式电机，转换机构，单元换能器，其特征是所述的转换机构包括位于连接体另一端两侧对称的2个支架(4)，两端分别通过轴承5)连接在支架(4)上的摆轴(6)，上端间隔固定连接在摆轴(6)上的2个摆块(7)，两端分别通过轴承8)连接在2个摆块(7)另一端的2根平行间隔的摆轴(10)，固定连接在电机(2)轴(11)上的转块(12)，一端固定连接在转块(12)上，另一端位于2根摆轴(10)之间的拨杆(9)，单元换能器(3)固定连接在2个摆块(7)之间的摆轴(6)上。
专利摘要一种医用机械扇形扫描立式探头，包括壳体，连接体，连接在连接体一端的旋转或摆动电机，位于连接体另一端两侧的2个支架，两端通过轴承连接在支架上的摆轴，一端连接在摆轴上的2个摆块，两端通过轴承连接在2个摆块另一端的2根平行间隔的细摆轴，连接在电机轴上的转块，一端固定连接在转块上、另一端位于2根细摆轴之间的拨杆，连接在摆轴上的单元换能器等。本实用新型结构简单，装配性好，探头互换性好，临床诊断中的转动自由度较大。
文档编号A61B8/00GK2219091SQ9422957
公开日1996年2月7日 申请日期1994年9月7日 优先权日1994年9月7日
发明者李玉平, 邓国勤, 蒲亨福 申请人:国营涪江有线电厂