用于磁声耦合成像实验的声换能器五自由度精确定位装置制造方法
【专利摘要】一种用于磁声耦合成像实验的声换能器五自由度精确定位装置，包括底板和设置在底板上的水槽，位于水槽内的声换能器位置调整架和样本载物盘，声换能器位置调整架上滑动的连接有声换能器安装架，声换能器位置调整架通过连接板分别连接设置在底板上的用于驱动声换能器安装架沿X、Y两个方向水平移动、沿Z方向垂直移动以及沿Z轴旋转的声换能器扫描驱动装置，样本载物盘通过设置在水槽内底面上的防水罩机构和垂直连接在防水罩架远离样本载物盘一端的旋转支柱连接设置在底板上的用于驱动样本载物盘沿Z轴旋转的载物盘旋转驱动装置。本发明可对声换能器进行精确定位和五自由度的包括平移，旋转等运动控制，并能实现多种扫描方式，保证声源定位的精确性和稳定性。
【专利说明】用于磁声耦合成像实验的声换能器五自由度精确定位装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种磁声耦合成像技术。特别是涉及一种由步进电机驱动的用于磁声 耦合成像实验的声换能器五自由度精确定位装置。
【背景技术】
[0002] 磁声耦合成像是对生物电特性进行成像的一种方式，其电特性能够反映组织的生 理、病理状态，从而为疾病的早期诊断提供依据。
[0003] 磁声耦合成像的基本原理为，对置于稳恒磁场中的样本，通过电极向样本中注入 一定频率的激励电流，样本中电流在静磁场下受到洛仑兹力的作用，产生振动，振动的频率 与注入的激励电流频率相同，振动产生声波，此时，利用样本一定距离外的声换能器对声波 响应进行检测，通过检测得到声波波形，通过对不同空间位置的声波进行扫描检测，检测到 的信号结合重建算法即可得到组织电导率分布信息。
[0004] 由电磁学和声学理论可知，检测声压大小与稳恒磁场、组织样本内部电流密度及 其电参数密切相关：即
【权利要求】
1. 一种用于磁声耦合成像实验的声换能器五自由度精确定位装置，包括底板（1)和设 置在底板（1)上的水槽（2)，分别位于水槽（2)内的声换能器位置调整架（3)和样本载物盘 (4) ，所述的声换能器位置调整架（3)上滑动的连接有声换能器安装架（13)，其特征在于， 所述的声换能器位置调整架（3)通过连接板（5)分别连接设置在所述底板（1)上的用于驱 动声换能器安装架（13)沿X、Y两个方向水平移动、沿Z方向垂直移动以及沿Z轴旋转的声 换能器扫描驱动装置，所述的样本载物盘（4)通过设置在所述水槽（2)内底面上的防水罩 机构（6)和垂直连接在防水罩架（6)远离样本载物盘（4) 一端的旋转支柱（7)连接设置在 所述底板（1)上的用于驱动样本载物盘（4)沿Ζ轴旋转的载物盘旋转驱动装置（12)。
2. 根据权利要求1所述的用于磁声耦合成像实验的声换能器五自由度精确定位装置， 其特征在于，所述的声换能器扫描驱动装置包括有固定连接在所述连接板（5)下面的用于 驱动声换能器安装架（13)沿X方向水平移动的X向水平移动驱动装置（8)，设置在所述的 底板（1)上并与所述的X向水平移动驱动装置（8)相连通过驱动X向水平移动驱动装置 (8)沿Υ方向水平移动而达到驱动声换能器安装架（13)沿Υ方向水平移动的Υ向水平移动 驱动装置（9)，固定在所述连接板（5)上面的用于驱动声换能器安装架（13)沿Ζ方向垂直 移动的Ζ向垂直移动驱动装置（10)，以及固定在所述连接板（5)上面的用于驱动声换能器 安装架（13)沿Ζ轴旋转的Ζ向旋转驱动装置（11)。
3. 根据权利要求1所述的用于磁声耦合成像实验的声换能器五自由度精确定位装置， 其特征在于，所述的X向水平移动驱动装置（8)包括有：上面形成有一端开口的凹槽（82) 的Υ向水平移动滑块（81);设置在所述Υ向水平移动滑块（81)的凹槽（82)的开口端的X 向步进电机（84);设置在所述凹槽（82)内且一端连接所述X向步进电机（84)的输出轴， 另一端贯穿所述凹槽（82)的X向丝杠（83);上端面与所述的连接板（5)固定连接，下端嵌 入在所述的凹槽（82)内并与所述的X向丝杠（83)螺纹连接的X向水平移动滑块（85);所 述Υ向水平移动滑块（81)的底部设置有用于与所述的Υ向水平移动驱动装置（9)移动连 接的连接结构。
4. 根据权利要求3所述的用于磁声耦合成像实验的声换能器五自由度精确定位装置， 其特征在于，所述的凹槽（82)的两侧对称的形成有滑道，所述的X向水平移动滑块（85)为 能够嵌入在所述凹槽（82)内的Τ型结构，所述Τ型结构水平部分的两侧嵌入在所述凹槽 (82)两侧的滑道上，所述Τ型结构水平部分的上端面通过一连接块（86)连接所述的连接板 (5) ，Τ型结构垂直部分的底端部形成有能够与所述的X向丝杠（83)螺纹连接的螺孔。
5. 根据权利要求1所述的用于磁声耦合成像实验的声换能器五自由度精确定位装置， 其特征在于，所述的Υ向水平移动驱动装置（9)包括有：设置在所述的底板（1)上的Υ向步 进电机（91);一端连接所述Υ向步进电机（91)的输出轴上的Υ向丝杠（92)，所述的Υ向丝 杠（92)嵌入在X向水平移动驱动装置（8)中的X向水平移动滑块（85)底部的丝杠槽（89) 内，所述的丝杠槽（89)内固定设置有与所述的Υ向丝杠（92)螺纹连接的连接块；还设置在 所述底板（1)上并分别平行在所述Υ向丝杠（92)两侧的第一 Υ向滑块（93)和第二Υ向滑 块（94)所述的第一 Υ向滑块（93)和第二Υ向滑块（94)分别嵌入在X向水平移动驱动装 置⑶中的X向水平移动滑块（85)底部的滑道（87、88)内。
6. 根据权利要求1所述的用于磁声耦合成像实验的声换能器五自由度精确定位装置， 其特征在于，所述的Ζ向垂直移动驱动装置（10)包括有：固定在所述连接板（5)远离声换 能器位置调整架（3) -端上的第一齿轮（102);设置在第一齿轮（102)上部用于驱动第一 齿轮（102)旋转的Z向步进电机（101);固定在所述连接板（5)具有声换能器位置调整架 (3) -端上的第二齿轮（104);与所述的第一齿轮（102)和第二齿轮（104)啮合连接用于在 第一齿轮（102)旋转力的驱动下带动第二齿轮（104)旋转的第一齿形皮带（103);-端贯 穿所述的连接板（5)与所述的第二齿轮（104)固定连接的用于驱动声换能器安装架（13) 沿声换能器位置调整架（3)Z向垂直移动的Z向丝杠（105)，所述的Z向丝杠（105)与所述 的声换能器安装架（13)为螺纹连接。
7. 根据权利要求1所述的用于磁声耦合成像实验的声换能器五自由度精确定位装置， 其特征在于，所述的Z向旋转驱动装置（11)包括有：设置在所述连接板（5)远离声换能器 位置调整架（3) -端上面的旋转步进电机（111);设置在连接板（5)的下面并与贯穿连接 板（5)的旋转步进电机（111)的输出轴连接的第三齿轮（112)，设置在所述连接板（5)带 有声换能器位置调整架（3) -端的下面并与所述的声换能器位置调整架（3)固定连接的第 四齿轮（114)，与所述的第三齿轮（112)和第四齿轮（114)啮合连接用于在第三齿轮（112) 旋转力的驱动下带动第四齿轮（114)旋转的第二齿形皮带（113)。
8. 根据权利要求1所述的用于磁声耦合成像实验的声换能器五自由度精确定位装置， 其特征在于，所述的防水罩机构（6)包括有：固定在所述水槽（2)内底面上的防水密封罩 体（61)，设置在所述防水密封罩体（61)内位于样本载物盘（4) 一端的第五齿轮（62)，设置 在所述防水密封罩体（61)内另一端的第六齿轮（63)，与所述的第五齿轮（62)和第六齿轮 (63)啮合连接的第三齿形皮带（64)，所述的旋转支柱（7)的下端贯穿所述的防水密封罩 体（61)与所述的第六齿轮（63)固定连接，所述的样本载物盘（4)通过贯穿防水密封罩体 (61)的螺栓固定连接第五齿轮（62)。
9. 根据权利要求1所述的用于磁声耦合成像实验的声换能器五自由度精确定位装置， 其特征在于，所述的载物盘旋转驱动装置（12)包括有：通过立板（121)被支撑在所述底板 (1)上的支撑板（122)，设置在支撑板（122) -端下面的与所述旋转支柱（7)的上端固定连 接的第七齿轮（124)，设置在支撑板（122)另一端下面并通过第四齿形带（126)与所述的第 七齿轮（124)相连的第八齿轮（125)，设置在所述支撑板（122)上面且输出轴贯穿支撑板 (122)与所述的第八齿轮（125)固定连接的步进电机（123)。
10. 根据权利要求2所述的用于磁声耦合成像实验的声换能器五自由度精确定位装 置，其特征在于，所述的X向水平移动驱动装置（8)、Y向水平移动驱动装置（9)和Z向垂直 移动驱动装置（10)都分别设置有所述方向上的刻度尺。
【文档编号】F16M11/42GK104142369SQ201410346304
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年7月21日 优先权日:2014年7月21日
【发明者】刘志朋, 殷涛, 韩若 申请人:中国医学科学院生物医学工程研究所