CN102085103B - 一种实现锥形扫描的三维b超装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种实现锥形扫描的三维B超装置，推力球轴承一、支撑片、推力球轴承二和螺母顺序固定在外壳内层的外壁上，电机一与联轴片连接，螺母和联轴片之间设有光电编码器一，支杆两端分别与联轴片和支撑片固定连接；联轴片与轴承固定片固定连接，锥齿轮一与探头连接且分别设置在轴承固定片的两侧，探头内的传感器与控制线板连接；电机固定套固定于支撑片外围，电机二一端穿过电机固定套与锥齿轮二连接，电机二和锥齿轮二之间设有光电编码器二，锥齿轮二与锥齿轮一配套啮合；光电编码器一和光电编码器二均与控制线板连接，控制线板与程序控制器连接。本发具有明结构简单，操作方便，扫描范围可控、数据处理简单、扫描效率高的优点。

Description

一种实现锥形扫描的三维B超装置

[技术领域]

本发明涉及医疗器械领域，尤其涉及一种实现锥形扫描的三维B超装置。

[背景技术]

B超成像的基本原理是：向人体发射一组超声波，按一定的方向进行扫描，根据检测其回声的延迟时间、强弱就可以判断脏器的距离及性质。经过电子电路和计算机的处理，形成B超图像。超声生物显微镜(简称：UBM，英文全称：Ultrasound Biomicroscope)是20世纪90年代初发展起来的新型眼科B超影像学检测设备。UBM利用可编程逻辑器件控制电子电路激励高频超声传感器发射高频超声作为信号源、接收超声回波信号并进行电子信号处理，得到与检查组织相关的数字图像，结合计算机图像处理技术为人们提供类似低倍光学显微镜效果和不同断面的眼前端二维图像。目前，临床上普遍应用的是扇形扫描超声生物显微镜。现有技术中扇形扫描的B超/UBM有两种方式，第一种是使用直流旋转电机通过一级转动-摆动转换机构驱动摆杆，将旋转运动直接转化为摆动，只有当其转盘上的轴销旋转半径等于摆体的摆动半径时，摆体才可以做匀速摆动，扫描头按照余弦规律摆动，当轴销旋转半径与摆体的摆动半径有误差时，就会导致扫描过程的两端B超图像出现严重的几何失真。另一种方法是使用定制电机直接驱动摆杆，但是其结构复杂，扫描效果差，准确度低，成本较高。可见，扇形扫描超声生物显微镜并不足以解决临床医学的难题。

[发明内容]

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种实现锥形扫描的三维B超装置，其具有操作简单方便、扫描范围可控、扫描图像清晰范围大、数据处理简单、扫描效率高的特点。

本发明提供一种实现锥形扫描的三维B超装置，包括：外壳、电机一、电机二、联轴片、推力球轴承一、推力球轴承二、支撑片、传动杆、轴承固定片、探头、电机固定套、锥齿轮一、锥齿轮二、程序控制器和控制线板，所述外壳设有内外两层，外壳内层刚好套设在电机一的外壁上，所述支撑片设置在推力球轴承一和推力球轴承二之间，推力球轴承二下方还设有螺母，推力球轴承一、支撑片、推力球轴承二和螺母都固定在外壳内层的外壁上；所述电机一的一端穿过外壳内层与联轴片连接，螺母和联轴片之间设有与外壳内层端部连接的用于检测电机一转速和转角的光电编码器一；所述传动杆设置至少两根，均匀分布，且其两端分别与联轴片和支撑片固定连接；所述联轴片的另一面与轴承固定片固定连接，所述锥齿轮一与探头连接且锥齿轮一与探头分别设置在轴承固定片的两侧，探头另一端设有传感器，该传感器与控制线板连接；所述电机固定套固定于支撑片上，且电机固定套固定于电机二的外壁上，且电机二一端穿过电机固定套与锥齿轮二连接，电机二和锥齿轮二之间设有用于检测电机二转速和转角的光电编码器二，所述锥齿轮二与锥齿轮一配套啮合；所述光电编码器一和光电编码器二均与控制线板连接，控制线板与程序控制器连接；所述外壳外层容纳所述电机二、联轴片、推力球轴承一、推力球轴承二、支撑片、螺母、传动杆、轴承固定片、探头、电机固定套、锥齿轮一、锥齿轮二、光电编码器一和光电编码器二，且所述探头内的传感器伸出外壳外。

所述锥齿轮一和探头连接的方式为：所述探头一端与探头固定架连接，一转轴穿过轴承固定片且两端分别与锥齿轮一和探头固定架固定连接。

所述轴承固定片内设有深沟球轴承，所述转轴穿过深沟球轴承。

所述电机二一端穿过电机固定套与锥齿轮二连接的方式为：所述电机二与一小套环一端连接，锥齿轮二与该小套环的另一端连接。

所述的传动杆为两根，以对称的方式设置在联轴片与支撑片之间。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

本发明中电机一、联轴片、轴承固定片的设置，使探头绕着电机一的轴心做圆周运动；电机二、锥齿轮一和锥齿轮二的设置，将电机二的往复圆周运动转化为探头的往复圆周摆动；支撑片的设置，使探头做往复圆周摆动的同时还绕着电机一的轴心做圆周运动，实现了探头对病人眼睛各部位的扫描；光电编码器一、光电编码器二、程序控制器和控制线板的设置可控制和调整电机一和电机二的转速，推力球轴承一、推力球轴承二和螺母片的设置为支撑片的转动提供支撑力和辅助作用，并且使电机一的转动更稳定，探头的扫描效果更好，探头内的传感器发射和接收超声波并将接收到的超声波转化为电信号，通过控制线板和与其连接的程序控制器对该电信号进行处理并绘制为图像。本发明具有结构简单，操作方便，扫描范围可控、数据处理简单、扫描效率高的优点。

[附图说明]

图1为本发明一种实现锥形扫描的三维B超装置无外壳的结构示意图；

图2为本发明一种实现锥形扫描的三维B超装置实施例的分解结构示意图；

图3为本发明一种实现锥形扫描的三维B超装置的外壳结构示意图；

图4为图2组装后的整体外观示意图；

图5为本发明的探头向下扫描的扫描轨迹示意图；

图6为图5的俯视图。

[具体实施方式]

为更进一步阐述本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种实现锥形扫描的三维B超装置，其具体实施方式、结构、特征及其功效，说明如后。

本发明实施例提供一种实现锥形扫描的三维B超装置，如图1、图2所示，其包括：外壳20、电机一1、电机二2、联轴片3、推力球轴承一4、推力球轴承二5、支撑片6、传动杆7、轴承固定片8、探头9、电机固定套10、锥齿轮一12、锥齿轮二11、程序控制器和控制线板(图未示)，所述外壳20设有内外两层，如图3所示，外壳20内层刚好套设在电机一1的外壁上。所述支撑片6设置在推力球轴承一4和推力球轴承二5之间，推力球轴承一4和推力球轴承二5使支撑片6的转动更稳定，推力球轴承二5下方设有螺母15，推力球轴承一4、支撑片6、推力球轴承二5和螺母15都固定在外壳20内层的外壁上，使电机一1的转动更稳定。所述电机一1的一端穿过外壳20内层与联轴片3连接，联轴片3用于连接电机一1和轴承固定片8，使轴承固定片8与电机一1的轴心保持一定的距离，支撑片6和联轴片3均可绕着电机一1的轴心做圆周运动。螺母15和联轴片3之间设有与外壳20内层端部连接的光电编码器一13，该光电编码器一13用于检测电机一1的转速和转角。所述传动杆7设置至少两根，均匀分布，且其两端分别与联轴片3和支撑片6固定连接，从而可随着联轴片3的转动而带动支撑片6转动，同时使支撑片6和联轴片3的稳定性和承受能力更好，本发明实施例中的传动杆7为两根(见图2)。所述联轴片3的另一面与轴承固定片8固定连接，轴承固定片8随着电机一1、联轴片3的转动而一起转动。所述锥齿轮一12与探头9连接且锥齿轮一12与探头9分别设置在轴承固定片8的两侧，锥齿轮一12和探头9随着轴承固定片8绕着电机一1的轴心做圆周运动。探头9另一端设有传感器，该传感器与控制线板连接，控制线板与程序控制器连接，传感器用于发射和接收超声波并且将接收到的超声波转化为电信号，控制线板和程序控制器用于对该电信号进行处理。所述电机固定套10固定于支撑片6上，且电机固定套10固定于电机二2的外壁上，电机二2、电机固定套10随着支撑片6的转动而绕着电机一1做圆周运动，同时电机二2产生自转运动，且电机二2一端穿过电机固定套10与锥齿轮二11连接，电机二2和锥齿轮二11之间设有光电编码器二14，光电编码器二14用于检测电机二2的转速和转角，进而由程序控制器和控制线板推算出探头9的摆动角度。所述锥齿轮二11与锥齿轮一12配套啮合，将电机二2的往复圆周运动转化为探头9的往复圆周摆动。所述光电编码器一13和光电编码器二14均与控制线板连接，控制线板与程序控制器连接。光电编码器一13和光电编码器二14可分别实时动态的检测电机一1和电机二2的转速和转角，通过程序控制器和控制线板进行调整，使电机一1和电机二2的转速达到预先设定的值，并使电机一1和电机二2保持匀速转动。该外壳20外层容纳所述电机二2、联轴片3、推力球轴承一4、推力球轴承二5、支撑片6、螺母15、传动杆7、轴承固定片8、探头9、电机固定套10、锥齿轮一12、锥齿轮二11、光电编码器一13和光电编码器二14，且所述探头9内的传感器伸出外壳20外，如图4所示，所示外壳20不仅起到保护其内部结构的作用，而且使本发明装置的整体外观更加美观。

如图1所示，本发明实施例中所述锥齿轮一12和探头9连接的方式为：所述探头9一端与探头固定架16连接，一转轴17穿过轴承固定片8且两端分别与锥齿轮一12和探头固定架16固定连接。所述轴承固定片8内设有深沟球轴承18，所述转轴17穿过深沟球轴承18。本发明实施例的所述电机二2一端穿过电机固定套10与锥齿轮二11连接的方式为：所述电机二2与小套环19一端连接，锥齿轮二11与小套环19另一端连接(见图2所示)。本发明中的传动杆7不局限两根，可以设置多根。

本发明的工作原理为：首先按预先设定的电机一1的转速和电机二2的转速开启本发明，电机一1开始转动，联轴片3、支撑片6、轴承固定片8和探头9相应的绕着电机一1的轴心转动，产生公转，实现整体的圆周运动。电机固定套10随着支撑片6也做公转运动，与电机固定套10固定的电机二2做公转运动的同时进行自转运动，电机二2带动锥齿轮二11绕着电机二2的轴心进行往复圆周运动，锥齿轮一12和轴承固定片8将锥齿轮二11的往复圆周运动转化为探头9的往复圆周摆动，探头9同时随着电机一1做圆周运动。探头9内的传感器发射和接收超声波，探头9将接收到的超声波转化为电信号，通过控制线板及与其连接的程序控制器对该电信号进行处理并绘制成图像，实现对病人眼睛各部位的扫描。在本发明工作过程中，光电编码器一13和光电编码器二14分别随着电机一1和电机二2的圆周运动而不断产生电平变化A和电平变化B，将产生的电平变化A和电平变化B分别转化为数字信号，再由程序控制器和控制线板对该数字信号进行处理，计算出电机一1和电机二2的实际转速，将电机一1和电机二2的实际转速分别与预先设定的转速进行比较，将比较结果转换成信号同时反馈给控制线板，通过控制线板调整电机一1和电机二2的电流大小，进而改变电机一1和电机二2的转速，使电机一1和电机二2的转速达到预先设定值，并使电机一1和电机二2的转速达到均匀不变的效果。本发明采用光电编码器二14的检测信号来促发探头9对眼睛的扫描，如可设置为当光电编码器二14上的某点转动到0°和50°时分别触发一次探头9对眼睛的扫描，探头9向下扫描的扫描轨迹如图5所示，其中探头9在电机二2、锥齿轮一12、锥齿轮二11及轴承固定片8的作用下，探头9来回摆动使其扫描轨迹形成凹面，图6为图5的俯视图，图6圆心为探头9摆动的中心，探头9在电机一1、联轴片3和支撑片6的带动下，其扫描轨迹形成圆周。

本发明中电机一1、联轴片3、轴承固定片8的设置，使探头9绕着电机一1的轴心做圆周运动；电机二2、锥齿轮一12和锥齿轮二11的设置，将电机二2的往复圆周运动转化为探头9的往复圆周摆动；支撑片6的设置，使探头9做往复圆周摆动的同时还绕着电机一1的轴心做圆周运动，实现了探头9对病人眼睛各部位的扫描；光电编码器一13、光电编码器二14、程序控制器和控制线板的设置可控制和调整电机一1和电机二2的转速，推力球轴承一4、推力球轴承二5和螺母15的设置为支撑片6的转动提供支撑力和辅助作用，并且使电机一1的转动更稳定，扫描效果更好，探头9内传感器发射和接收超声波并将接收到的超声波转化为电信号，通过控制线板和与其连接的程序控制器对该电信号进行处理并绘制为图像。本发明具有结构简单，操作方便，扫描范围可控、数据处理简单、扫描效率高的优点。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述，但是，很显然仍可以做出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，本发明的说明书和附图被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (5)

1.一种实现锥形扫描的三维B超装置，其特征在于，包括：外壳、电机一、电机二、联轴片、推力球轴承一、推力球轴承二、支撑片、传动杆、轴承固定片、探头、电机固定套、锥齿轮一、锥齿轮二、程序控制器和控制线板，所述外壳设有内外两层，外壳内层刚好套设在电机一的外壁上，所述支撑片设置在推力球轴承一和推力球轴承二之间，推力球轴承二下方还设有螺母，推力球轴承一、支撑片、推力球轴承二和螺母都固定在外壳内层的外壁上；所述电机一的一端穿过外壳内层与联轴片连接，螺母和联轴片之间设有与外壳内层端部连接的用于检测电机一转速和转角的光电编码器一；所述传动杆设置至少两根，均匀分布，且其两端分别与联轴片和支撑片固定连接；所述联轴片的与传动杆连接的该面的相对另一面与轴承固定片固定连接，所述锥齿轮一与探头连接且锥齿轮一与探头分别设置在轴承固定片的两侧，探头的与锥齿轮一相连接的该端的相对另一端上设有传感器，该传感器与控制线板连接；所述电机固定套固定于支撑片上，且电机固定套固定于电机二的外壁上，且电机二一端穿过电机固定套与锥齿轮二连接，电机二和锥齿轮二之间设有用于检测电机二转速和转角的光电编码器二，所述锥齿轮二与锥齿轮一配套啮合；所述光电编码器一和光电编码器二均与控制线板连接，控制线板与程序控制器连接；所述外壳外层容纳所述电机二、联轴片、推力球轴承一、推力球轴承二、支撑片、螺母、传动杆、轴承固定片、探头、电机固定套、锥齿轮一、锥齿轮二、光电编码器一和光电编码器二，且所述探头内的传感器伸出外壳外。

2.如权利要求1所述的一种实现锥形扫描的三维B超装置，其特征在于，所述锥齿轮一和探头连接的方式为：所述探头一端与探头固定架连接，一转轴穿过轴承固定片且两端分别与锥齿轮一和探头固定架固定连接。

3.如权利要求2所述的一种实现锥形扫描的三维B超装置，其特征在于，所述轴承固定片内设有深沟球轴承，所述转轴穿过深沟球轴承。

4.如权利要求3所述的一种实现锥形扫描的三维B超装置，其特征在于，所述电机二一端穿过电机固定套与锥齿轮二连接的方式为：所述电机二与一小套环一端连接，锥齿轮二与该小套环的另一端连接。

5.如权利要求1所述的一种实现锥形扫描的三维B超装置，其特征在于，所述的传动杆为两根，以对称的方式设置在联轴片与支撑片之间。

Images