CN101385651B - 膀胱容量测定仪三维超声探头 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种膀胱容量测定仪三维超声探头，属于医疗仪器技术领域。本膀胱容量测定仪三维超声探头包括带手柄的透声膜外套，透声膜外套空腔内设置与超声晶体配合连接水平设置的上置步进电机，手柄内腔设置下置步进电机和接线器，上置步进电机、下置步进电机、超声晶体通过导线与接线器连接，上置步进电机采用外转子步进电机，该外转子步进电机包括转子组件和带定子轴的定子组件，超声晶体与转子组件的转子外壳连接，上置步进电机通过其定子轴设置在前支架上，前支架下部设置一与透声膜外套固定的前座，下置步进电机竖直设置并与前座下部连接，下置步进电机的输出轴与前支架连接。本发明结构简洁、无噪声、寿命较长、可精确多切面成像。

Description

膀胱容量测定仪三维超声探头

技术领域

本发明涉及医疗仪器技术领域，具体涉及一种膀胱容量测定仪三维超声探头。

背景技术

目前国内对膀胱容量测定仪的病理、临床的研讨有一定深度，对膀胱容量测定仪主机设制也在趋向完善，但至今尚未出现性能优良、结构先进可靠的膀胱容量测定仪必须的三维超声探头。

目前国际上生产并实施销售膀胱容量测定仪的厂家仅美国超声诊断公司一家，其探头采用其专利的V—MODE三旋转式探头，V—MODE三旋转式探头内置主要结构为上置步进电机完成超声晶体的摆动扫描，下置步进电机完成上置扫描的水平摆动。由于受到探头体积的限制(外径ф53)，所采用步进电机座号小，故为解决超声晶体摆动、机构的水平摆动在油态负压下的力矩不足，故其探头两步进电机均采用三极齿轮减速增力方法。由此V—MODE三旋转式探头必存在以下缺陷：1、结构复杂；2、多级减速齿轮啮合噪声；3、步进电机常泡在油中(负压进入空转子间隙)由于步进电机定转子间隙小(<0.03mm)油极易在间隙中由于磁通、动磨擦而变质，故电机使用寿命短；4、两步进电机引出线及超声晶体引出线随机旋转，断线可能胜很大，影响探头使用寿命；5、在主机使用时只能监制来自膀胱12个切面，也只能生成六幅不同切面的影像学膀胱图象。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明目的在于提供一种结构简洁、无噪声、寿命较长、可精确多切面成像的膀胱容量测定仪三维超声探头。

所述的膀胱容量测定仪三维超声探头，包括带手柄的透声膜外套，透声膜外套空腔内设置与超声晶体配合连接的上置步进电机，上置步进电机水平设置，手柄内腔设置下置步进电机和接线器，上置步进电机、下置步进电机、超声晶体通过导线与接线器电路连接，其特征在于上置步进电机采用外转子步进电机，该外转子步进电机包括转子组件和带定子轴的定子组件，超声晶体与转子组件的转子外壳配合连接，上置步进电机通过其定子轴水平设置在前支架上，前支架下部设置一与透声膜外套固定配合的前座，下置步进电机竖直设置并与前座下部配合连接，下置步进电机的输出轴与前支架转动连接。

所述的膀胱容量测定仪三维超声探头，其特征在于前支架下部配合连接游丝盘，游丝盘为筒状结构，其外表面设置一组环状游丝槽，每一游丝槽内配合设置游丝，所述的游丝为类似于钟表发条的导电体，游丝内端与从游丝盘上部引入的导线连接，外端通过固定在前座上的导线与接线器连接。

所述的膀胱容量测定仪三维超声探头，其特征在于上置步进电机包括定子组件和转子组件，转子组件套装于定子组件外，其中定子组件包括定子轴及套接在定子轴上的定子硅钢片，定子硅钢片上缠设线包，转子组件包括转子硅钢片及与其配合连接的转子外壳，两端分别设置转子压圈、转子端盖，线包的引出导线通过定子轴引出，转子端盖与定子轴之间配合设置轴承。

所述的膀胱容量测定仪三维超声探头，其特征在于超声晶体通过其两侧分别设置的调位器安装于转子外壳的外表面上。

所述的膀胱容量测定仪三维超声探头，其特征在于前支架下部设置的前座外壁与透声膜外套内壁粘结固定。

所述的膀胱容量测定仪三维超声探头，其特征在于游丝盘的筒壁上轴向设置一组引线孔，所述的一组引线孔分别与游丝盘外表面上设置一组游丝槽连通。

所述的膀胱容量测定仪三维超声探头，其特征在于固定在前座上的导线由前座的底部密封引出，并与接线器连接。

所述的膀胱容量测定仪三维超声探头，其特征在于透声膜外套内、前座以上的空腔内真空灌油，且在前座底部设有密封螺栓。

所述的膀胱容量测定仪三维超声探头，其特征在于转子端盖与定子轴之间配合设置的轴承两外侧分别设置密封装置，所述密封装置包括由内至外依次配合设置第一密封橡皮、密封圈、密封压盖、第二密封橡皮，第一密封橡皮、密封圈、密封压盖和定子轴围接的空腔内填设密封油脂。

本膀胱容量测定仪三维超声探头，由于超声晶体直接安装在上置步进电机的外壳部分，使结构简洁；上置步进电机通过前支架设于下置步进电机之上，两步进电机同步控制，可呈120个切面及60幅不同切面的影像学膀胱图像；密封结构密封性能良好，使电机具有良好的耐用性；且整体具有外型小巧，操作手感好，使用方便的优点。

附图说明

图1为本膀胱容量测定仪三维超声探头的结构示意图。

图2为本膀胱容量测定仪三维超声探头中上置步进电机的结构示意图。

图3为图2的A-A剖视结构示意图。

图4为本膀胱容量测定仪三维超声探头中游丝盘的结构示意图。

图5为图4的俯视结构示意图。

图中：1-透声膜外套、2-超声晶体、3-调位器、4-转子组件、5-定子组件、6-上置步进电机、7-固定栓一、8-前支架、9-游丝盘、10-游丝、11-固定栓二、12-密封螺栓、13-前座、14-固定螺钉、15-下置步进电机、16-接线器、17-限位器、18-手柄、19-固定栓三、20-固定栓四、21-定子轴、22-转子端盖、23-轴承、24-引出导线、25-线包、26-转子压圈、27-定子硅钢片、28-转子硅钢片、29-转子外壳、30-第一密封橡皮、31-密封压盖、32-密封圈、33-第二密封橡皮、34-密封油脂、35-引线孔、36-游丝槽。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本发明作进一步说明：

如图1所示，本膀胱容量测定仪三维超声探头，包括带手柄18的透声膜外套1，透声膜外套1空腔内设置与超声晶体2配合连接的上置步进电机6，上置步进电机6水平设置，手柄18内腔设置下置步进电机15和接线器16，上置步进电机6、下置步进电机15、超声晶体2通过导线与接线器16电路连接，上置步进电机6采用外转子步进电机，该外转子步进电机包括转子组件4和带定子轴21的定子组件5，超声晶体2与转子组件4的转子外壳29配合连接，上置步进电机6通过其定子轴21用固定栓一7水平设置在前支架8上，前支架8下部设置一与透声膜外套1内壁粘结固定的前座13，下置步进电机15竖直设置并与前座13下部配合连接，下置步进电机15的输出轴通过固定螺栓四20与前支架8转动连接，前支架8下部螺接游丝盘9(并通过前支架8下部设置的固定栓二11使前支架8与游丝盘9固定)，游丝盘9为筒状结构，其外表面设置一组环状游丝槽36，每一游丝槽36内配合设置游丝10，所述的游丝10为类似于钟表发条的导电体，游丝10内端与从游丝盘9上部引入的导线连接，外端通过固定在前座13上的导线与接线器16连接。

本发明中，上置步进电机6采用外转式步进电机，在外转部分直接安置超如图1、图2、图4和图5所示，游丝盘9的筒壁上轴向设置一组引线孔35，所述的一组引线孔35分别与游丝盘9外表面上设置一组游丝槽36连通。本发明中，上置步进电机6为三相四线，超声晶体2有芯线、屏蔽线，上置步进电机6的四根引出导线24从定子轴21穿出，直接固定进入前支架8到绝缘游丝盘9；超声晶体2芯线及屏蔽线空绕转在动子组件4后与上述方式一样引出。六导线固定在前支架8上(随前支架8作<180°水平往复摆动)。游丝盘9对应设有六个引线孔35和六圈游丝槽36。导线直接连接游丝10内圈端头，游丝10外圈端头与前座13固定连接(前座13与下置步进电机15前端面通过固定螺钉14固定连接)。固定在前座13上的导线由前座13的底部密封引出，并与接线器16连接，这样游丝10起了中导作用，即上置步进电机6和超声晶体2引出的导线随前支架8、游丝盘9作180°水平往复运动时，游丝10只作弹性松紧运动，确保与导线动态引出的可靠性，使用寿命大于5年。

如图1所示，超声晶体2通过设置的调位器3安装于转子外壳29的外表面上。可用调位器3进行微调，使超声晶体2调试到动子组件4的摆动中心位置。安装调试完毕后罩入透声膜外套1由环氧树脂使前座13侧部分与透声膜外套1内圆部粘固24小时后进行真空灌油，灌油满后拧紧安装在前座13底部的密封螺栓12。

本膀胱容量测定仪三维超声探头采用水平设置的外转式步进电机的原因：从理论上讲，采用传统的磁阻式(BC)步进电机把超声晶体直接安装在步进电机的定子外壳上(传统步进电机中心部分为转子转动轴)，固定其转子转动轴两端，通电驱动后使外部定子相对于轴作往复摆动，超声晶体同样可作扫描。然而，传统步进电机绕线部分在定子部分，(以25BC320电机为例：电机外径25mm，定子内孔，即定子硅钢片内孔仅为12mm，因为电机设置必须考虑：力矩指标、声晶体2作120°往复摆动，实现一个切面的二维成像；上置步进电机6固定在前支架8上，由下置步进电机15带动前支架8及上置步进电机6作水平180°往复运动(通过设置在其中心轴下部的限位器17、固定栓三19来控制摆动位置)，以得到180°内不同切平成像。由于步进电机的脉冲可控性，下置步进电机15与上置步进电机6同步控制，分别使超声晶体2完成竖直摆动扫描、水平摆动扫描，通过机器内部的微处理器可鉴别120个切面，生成60幅不同切面的影像学膀胱图像。

如图1、图2、图3所示，上置步进电机6包括定子组件5和转子组件4，转子组件4套装于定子组件5外，其中定子组件5包括定子轴21及套接在定子轴21上的定子硅钢片27，定子硅钢片27上缠设线包25，转子组件4包括转子硅钢片28及与其配合连接的转子外壳29，两端分别设置转子压圈26、转子端盖22，线包25的引出导线24通过定子轴21引出，转子端盖22与定子轴21之间配合设置轴承23。

如图1、图2所示，转子端盖22与定子轴21之间配合设置的轴承23两外侧分别设置密封装置，所述密封装置包括由内至外依次配合设置第一密封橡皮30、密封圈32、密封压盖31、第二密封橡皮33，第一密封橡皮30、密封圈32、密封压盖31和定子轴21围接的空腔内填设密封油脂34。轴承33为软式轴瓦式轴承。定子轴21与轴承33转动间隙<0.002mm，第一密封橡皮30、第二密封橡皮33采用厚度为0.05mm的特种耐油密封橡皮，包紧轴高度为2mm，此密封结构具有密封性能好，无电机一般使用滚珠轴承所产生的噪声，使该电机具有良好的耐用性。

如图1所示，下置步进电机15与上置步进电机6采用同样的密封装置，其轴承为滚珠轴承作消隙处理。

相电流、电流密度等，为达到一定力矩值在额定电流条件下尽可能提高定子的绕线匝数等最佳设计方案)如此定子组件有外壳、内套、前后端盖、定子硅钢片(定子硅钢片与转子硅钢片质量之比为4：1)电机绕线线包(三相电机有对称三组六个线包，以25BC320电机为例：定子叠片厚度为22mm，绕线线径φ0.23，100匝)。如此大质量的定子组件要克服在油态负压状态下往复摆动的阻力，电机本身消耗的转动力矩占电机本身力矩的70％以上，且大质量造成大的转动惯量使摆动回复角点的振动很大(加速度从最大到零，瞬间由零到最大)三相四线随电机定子前后端盖孔中引出，随电机作往复摆动，导线使用寿命必须考虑。故若要采用传统磁阻式(BC)步进电机则必须选择大机座号步进电机(机座号)φ30)，转轴轴向长度增长，使膀胱容量测定仪三维超声探头体积大大增加(直径<65mm)探头总重量大大增加，不利于医生操作。

现特设制外转式步进电机动子只有外壳，无内套，直径25mm。动子组件质量与定子组件质量之比为1：3(H25BC-340外转式步进电机动子外径为25mm，硅钢片内径为20mm，电机绕包绕于定子硅钢片间)。且电机引出导线在定子轴中孔引出为静态，利较于导线的固定。特制外转式步进电机与传统磁阻式步进电机在电机磁通等理论上完全相同。

综上原因，也作了相应实验决定在本探头上采用外转式步进电机。

本发明中，上置步进电机6为专门设计的外转式步进电机H25BC-340：直径为25mm，相电流为500mA，力矩可达300g/cm，直接带动的转子外壳29直径为16mm，厚度为4mm，质量为20克，使超声晶体2作120°摆动，力矩足够。本上置步进电机6在常规步进电机驱动器三相六拍下步距角为1.5°，若驱动器三相六拍三细分则一脉冲当量为0.5°，大大提高电机运行的线性平稳度(通常采用电机步距角为6°/3°)，在120°摆动扫描角内可达240条取样扫描线，由此得到在同帧频摆动条件下清晰的图象。下置步进电机15采用特制31BC340步进电机，其外径为31mm，相数为3相步距角为3°/1.5°，相电流为800mA-1A，静力矩达480g/cm，启动频率为2.2K，具有体积小、力矩大的的优点，若驱动三相六拍三细分，即一脉冲当量仪为0.5°、180°水平往复运行可得360个切面成象。

综上所述，本发明由于超声晶体2直接安装在上置步进电机6的外壳部分，使整体结构简洁(去掉齿轮传动件)，无噪声；上置步进电机6通过前支架8设于下置步进电机15之上，两步进电机同步控制，可放120个切面及60幅不同切面的影像学膀胱图像；密封结构密封性能良好，使电机具有良好的耐用性；由于整体结构简洁，可使本发明前端工作部分大端直径为50mm，小端直径49mm，总长度53mm，后端直径为37mm，长度90mm，医生操作手感好，使用方便。

Claims (8)

1.膀胱容量测定仪三维超声探头，包括带手柄(18)的透声膜外套(1)，透声膜外套(1)空腔内设置与超声晶体(2)配合连接的上置步进电机(6)，上置步进电机(6)水平设置，手柄(18)内腔设置下置步进电机(15)和接线器(16)，上置步进电机(6)、下置步进电机(15)、超声晶体(2)通过导线与接线器(16)电路连接，其特征在于上置步进电机(6)采用外转子步进电机，该外转子步进电机包括转子组件(4)和带定子轴(21)的定子组件(5)，超声晶体(2)与转子组件(4)的转子外壳(29)配合连接，上置步进电机(6)通过其定子轴(21)水平设置在前支架(8)上，前支架(8)下部设置一与透声膜外套(1)固定配合的前座(13)，下置步进电机(15)竖直设置并与前座(13)下部配合连接，下置步进电机(15)的输出轴与前支架(8)转动连接，所述前支架(8)下部配合连接游丝盘(9)，游丝盘(9)为筒状结构，其外表面设置一组环状游丝槽(36)，每一游丝槽(36)内配合设置游丝(10)，所述的游丝(10)为形状类似于钟表发条的导电体，游丝(10)内端与从游丝盘(9)上部引入的导线连接，外端通过固定在前座(13)上的导线与接线器(16)连接。

2.如权利要求1所述的膀胱容量测定仪三维超声探头，其特征在于上置步进电机(6)包括所述的定子组件(5)和转子组件(4)，转子组件(4)套装于定子组件(5)外，其中定子组件(5)包括所述的定子轴(21)及套接在定子轴(21)上的定子硅钢片(27)，定子硅钢片(27)上缠设线包(25)，转子组件(4)包括转子硅钢片(28)及与其配合连接的所述转子外壳(29)，上述转子硅钢片(28)及转子外壳(29)的两端分别设置转子压圈(26)、转 子端盖(22)，线包(25)的引出导线(24)通过定子轴(21)引出，转子端盖(22)与定子轴(21)之间配合设置轴承(23)。

3.如权利要求1所述的膀胱容量测定仪三维超声探头，其特征在于超声晶体(2)通过其两侧分别设置的调位器(3)安装于转子外壳(29)的外表面上。

4.如权利要求1所述的膀胱容量测定仪三维超声探头，其特征在于前支架(8)下部设置的前座(13)外壁与透声膜外套(1)内壁粘结固定。

5.如权利要求1所述的膀胱容量测定仪三维超声探头，其特征在于游丝盘(9)的筒壁上轴向设置一组引线孔(35)，所述的一组引线孔(35)分别与游丝盘(9)外表面上设置一组游丝槽(36)连通。

6.如权利要求1所述的膀胱容量测定仪三维超声探头，其特征在于固定在前座(13)上的导线由前座(13)的底部密封引出，并与接线器(16)连接。

7.如权利要求1所述的膀胱容量测定仪三维超声探头，其特征在于透声膜外套(1)内、前座(13)以上的空腔内真空灌油，且在前座(13)底部设有密封螺栓(12)。

8.如权利要求2所述的膀胱容量测定仪三维超声探头，其特征在于转子端盖(22)与定子轴(21)之间配合设置的轴承(23)两外侧分别设置密封装置，所述密封装置包括由内至外依次配合设置第一密封橡皮(30)、密封圈(32)、密封压盖(31)、第二密封橡皮(33)，第一密封橡皮(30)、密封圈(32)、密封压盖(31)和定子轴(21)围接的空腔内填设密封油脂(34)。 

Images