CN102085106A - 一种实现弧形扫描的超声生物显微镜 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种实现弧形扫描的超声生物显微镜，包括外壳、电机、联轴片、电机固定套、传动杆、传动架、导轨、探头、程序控制器和控制线板，电机固定套与电机外壁固定连接，电机一端穿过电机固定套的底座的小孔与联轴片固定连接，电机固定套的底座和联轴片之间设有光电编码器，传动杆一端与联轴片的非中心位置固定连接，其另一端与传动架活动连接，传动架上设一开槽，导轨为弧形，导轨穿过传动架的开槽，导轨两端固定在外壳内壁上，传动架可沿着导轨滑动；探头一端与传动架连接，另一端设有传感器并伸出外壳，该传感器及所述光电编码器均与控制线板连接，控制线板和程序控制器相连。本发明具有结构简单，扫描范围可控、图像清晰度高的优点。

Description

一种实现弧形扫描的超声生物显微镜

[技术领域]

本发明涉及医疗器械领域，尤其涉及一种实现弧形扫描的超声生物显微镜。

[背景技术]

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，提供一种实现弧形扫描的超声生物显微镜，其具有操作简单方便、扫描范围可控、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弧形扫描的超声生物显微镜，包括：外壳、电机、联轴片、电机固定套、传动杆、传动架、导轨、探头、程序控制器和控制线板，所述电机固定套一端设有一中心开有小孔的底座，电机固定套与电机外壁固定连接，电机一端穿过电机固定套的底座上的小孔与联轴片固定连接，电机固定套的底座和联轴片之间设有光电编码器，光电编码器与电机固定套底座连接，传动杆一端与联轴片的非中心位置固定连接，传动杆另一端与传动架活动连接，所述传动架上设有一开槽，所述导轨为弧形，导轨穿过传动架的开槽，导轨两端固定在外壳内壁上，传动架可沿着导轨滑动；所述探头一端与传动架连接，另一端设有传感器并伸出外壳，该传感器及所述光电编码器均与控制线板连接，控制线板和程序控制器相连；所述外壳的一端设置于电机固定套底座外侧，另一端设置于导轨外侧；所述传动杆与传动架活动连接的方式为：传动杆一端设有小轴承，小轴承设置在小半球内，传动架上设有凹槽，所述小半球设置在所述凹槽内。

所述导轨下方设有滑块，所述滑块与传动架固定连接，滑块与传动架可沿着导轨一起滑动。

所述导轨两端固定在外壳内壁上的方式为：外壳内壁上设有两个突起，导轨两端通过螺钉固定在突起上，进而将导轨固定在外壳内壁上。

所述导轨下方的滑块内设置多个小滚珠。

所述探头与传动架连接的方式为：所述传动架与磁铁固定片固定连接，磁铁固定片与探头上均设有磁铁，通过磁铁的磁性将探头和传动架连接起来。

本发明提供的一种实现弧形扫描的超声生物显微镜还包括另一光电编码器，另一光电编码器设置在传动架前方的外壳内壁上。

本发明又提供一种实现弧形扫描的超声生物显微镜，包括：外壳、电机、联轴片、电机固定套、传动杆、传动架、导轨、探头、程序控制器和控制线板，所述电机固定套一端设有一中心开有小孔的底座，电机固定套与电机外壁固定连接，电机一端穿过电机固定套的底座上的小孔与联轴片固定连接，传动杆一端与联轴片的非中心位置固定连接，传动杆另一端与传动架活动连接，所述传动架上设有一开槽，所述导轨为弧形，导轨穿过传动架的开槽，导轨两端固定在外壳内壁上，传动架可沿着导轨滑动；所述探头一端与传动架连接，另一端设有传感器并伸出外壳，所述外壳的一端设置于电机固定套底座外侧，另一端设置于导轨外侧；所述传动杆与传动架活动连接的方式为：传动杆一端设有小轴承，小轴承设置在小半球内，传动架上设有凹槽，所述小半球设置在所述凹槽内；所述传动架前方的外壳内壁上设置有光电编码器，该光电编码器及所述探头的传感器均与控制线板连接，控制线板和程序控制器相连。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

本发明中的电机、传动杆、传动架和导轨的设置，使由电机带动的传动杆的圆周运动转化为传动架的简谐运动，进而使探头做弧形简谐运动，实现对病人眼睛各部位的扫描；电机固定套的设置使电机的转动更稳固；且通过光电编码器、程序控制器和控制线板的设置可控制和调整电机的转速及转角和探头的摆动弧度，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。本发明具有结构简单，操作方便，图像清晰度高、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为本发明一种实现弧形扫描的超声生物显微镜无外壳的结构示意图；

图2为本发明一种实现弧形扫描的超声生物显微镜实施例的分解结构示意图；

图3为图2的部件组装后的外观结构示意图；

图4为本发明的探头向下扫描的扫描轨迹示意图；

图5为图4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弧形扫描的超声生物显微镜，其具体实施方式、结构、特征及其功效，说明如后。

本发明提供一种实现弧形扫描的超声生物显微镜，如图1、图2和图3所示，包括：外壳1、电机2、联轴片3、电机固定套4、传动杆5、传动架6、导轨7、探头9、程序控制器和控制线板(图未示)，所述电机固定套4一端设有一中心开有小孔的底座10，电机固定套4与电机2外壁固定连接，电机固定套4使电机2的转动更稳固，电机2一端穿过电机固定套的底座10上的小孔与联轴片3固定连接，联轴片3可随着电机2的转动而转动。电机固定套的底座10和联轴片3之间设有光电编码器11，光电编码器11与电机固定套底座10连接，该光电编码器11用于检测电机2的转速及转角。传动杆5一端与联轴片3的非中心位置固定连接，传动杆5另一端与传动架6活动连接，传动杆5可随着联轴片3的转动而做圆周运动。所述传动架6上设有一开槽14，所述导轨7为弧形，导轨7穿过传动架6的开槽14，传动架6可沿着导轨7滑动，导轨7两端固定在外壳1内壁上；所述探头9一端与传动架6连接，另一端设有传感器并伸出外壳1，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将接受到的超声波转化为电信号，控制线板和程序控制器对该电信号进行处理并绘制为图像，所述光电编码器11与控制线板相连，控制线板和程序控制器相连；所述外壳1的一端设置于电机固定套的底座10外侧，另一端设置于导轨7外侧，用于保护其内部的部件。

如图2所示，所述传动杆5与传动架6活动连接的方式为：传动杆5一端设有小轴承12，小轴承12设置在小半球13内，传动架6上设有凹槽，所述小半球13设置在所述凹槽内，小轴承12用于减少传动架6与小半球13之间的摩擦力，该连接方式使得传动杆5和传动架7之间实现滚动摩擦运动，这样传动杆5在以联轴片3的中心为圆心做圆周运动时，转化为传动架6沿导轨7的简谐运动。

本发明实施例的所述导轨7下方设有滑块8，所述滑块8与传动架6固定连接，滑块8与传动架6可沿着导轨7一起滑动。

随着电机2的转动，联轴片3做相应的转动，传动杆5以联轴片3的中心为圆心做圆周运动，从而使传动架6和探头9沿导轨7做简谐运动。光电编码器11检测到电机2的转速及转角，从而由控制线板和与之连接的程序控制器推算出传动架6在导轨7的滑动角度。

实施例中导轨7两端固定在外壳1内壁上的方式为：外壳1内壁上设有两个突起，导轨7两端通过螺钉固定在突起上，进而将导轨7固定在外壳1内壁上。

本发明实施例中所述导轨7下方的滑块8内设置多个小滚珠，用于减少滑块8与导轨7之间的摩擦力。

如图2所示，本发明实施例中探头9与传动架6连接的方式为：所述传动架6与磁铁固定片15固定连接，磁铁固定片15与探头9上均设有磁铁16，通过磁铁16的磁性将探头9和传动架6连接起来。

本发明实施例还包括另一光电编码器，另一光电编码器设置在传动架6前方的外壳1内壁上，光电编码器11用于检测电机的转速和转角，另一光电编码器用于检测传动架6的摆动角度。

本发明所述光电编码器11也可设置在传动架6前方的外壳1内壁上，此时光电编码器11用于检测传动架6的摆动角度，进而由摆动角度推算出电机2的转速。

本发明一种实现弧形扫描的超声生物显微镜的工作过程为：首先按预先设定的电机2转速启动本发明，电机2开始转动，并带动与其连接的联轴片3做相应的转动，与联轴片3连接的传动杆5开始做以联轴片3的中心为圆心的圆周转动，传动架6在传动杆5的带动下通过滑块8沿着导轨7摆动，即做弧形简谐运动。在摆动过程中，由于传动杆5与传动架6是可活动的连接，其连接方向随着摆动角度的变化而变化，小半球13能时刻保持着与传动架7凹槽之间的相切配合，保持传动架6不间断的摆动，进而使得传动架6及与其相连的探头9做不间断弧形简谐运动。这样就实现了由电机2的圆周运动向传动架6和探头9做弧形摆动的转换，利用机械传动、转换原理把电机2的匀速圆周运动转换成探头9的弧形简谐运动。在本发明运行过程中，光电编码器11随着电机2的圆周运动而不断产生电平变化，将产生的电平变化转化为数字信号，再由程序控制器和控制线板对数字信号进行处理，计算出电机2的实际转速，将实际转速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的电流大小进而改变电机2转速，使电机2转速达到预先设定值，并使电机2的转速达到均匀不变的效果。本发明是采用光电编码器11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上的某点转动到15°和195°时分别触发一次探头9对眼睛的扫描，探头9沿着弧形滑轨7来回摆动，探头9扫描的轨迹为一条弧线，图4为探头向下扫描的扫描轨迹示意图，其中图5为图4的俯视图，为一条直线。

本发明中的电机2、传动杆5、传动架6和导轨7的设置，使由电机2带动的传动杆5的圆周运动转化为传动架6的简谐运动，进而使与传动架6相连的探头9做弧形简谐运动，实现对病人眼睛各部位的扫描，弧形导轨7的弧度和眼球的形状相似，使得探头9离眼球的距离保持不变，扫描范围可控，数据处理简单，图像清晰度高，清晰范围广；电机固定套4的设置使电机2的转动更稳固；且通过光电编码器11、程序控制器和控制线板的设置可控制和调整电机2的转速和探头9的摆动弧度，探头9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。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 (7)

1.一种实现弧形扫描的超声生物显微镜，其特征在于，包括：外壳、电机、联轴片、电机固定套、传动杆、传动架、导轨、探头、程序控制器和控制线板，所述电机固定套一端设有一中心开有小孔的底座，电机固定套与电机外壁固定连接，电机一端穿过电机固定套的底座上的小孔与联轴片固定连接，电机固定套的底座和联轴片之间设有光电编码器，光电编码器与电机固定套底座连接，传动杆一端与联轴片的非中心位置固定连接，传动杆另一端与传动架活动连接，所述传动架上设有一开槽，所述导轨为弧形，导轨穿过传动架的开槽，导轨两端固定在外壳内壁上，传动架可沿着导轨滑动；所述探头一端与传动架连接，另一端设有传感器并伸出外壳，该传感器及所述光电编码器均与控制线板连接，控制线板和程序控制器相连；所述外壳的一端设置于电机固定套底座外侧，另一端设置于导轨外侧；所述传动杆与传动架活动连接的方式为：传动杆一端设有小轴承，小轴承设置在小半球内，传动架上设有凹槽，所述小半球设置在所述凹槽内。

2.如权利要求1所述的一种实现弧形扫描的超声生物显微镜，其特征在于，所述导轨下方设有滑块，所述滑块与传动架固定连接，滑块与传动架可沿着导轨一起滑动。

3.如权利要求2所述的一种实现弧形扫描的超声生物显微镜，其特征在于，所述导轨两端固定在外壳内壁上的方式为：外壳内壁上设有两个突起，导轨两端通过螺钉固定在突起上，进而将导轨固定在外壳内壁上。

4.如权利要求3所述的一种实现弧形扫描的超声生物显微镜，其特征在于，所述导轨下方的滑块内设置多个小滚珠。

5.如权利要求4所述的一种实现弧形扫描的超声生物显微镜，其特征在于，所述探头与传动架连接的方式为：所述传动架与磁铁固定片固定连接，磁铁固定片与探头上均设有磁铁，通过磁铁的磁性将探头和传动架连接起来。

6.如权利要求5所述的一种实现弧形扫描的超声生物显微镜，其特征在于，还包括另一光电编码器，另一光电编码器设置在传动架前方的外壳内壁上。

7.一种实现弧形扫描的超声生物显微镜，其特征在于，包括：外壳、电机、联轴片、电机固定套、传动杆、传动架、导轨、探头、程序控制器和控制线板，所述电机固定套一端设有一中心开有小孔的底座，电机固定套与电机外壁固定连接，电机一端穿过电机固定套的底座上的小孔与联轴片固定连接，传动杆一端与联轴片的非中心位置固定连接，传动杆另一端与传动架活动连接，所述传动架上设有一开槽，所述导轨为弧形，导轨穿过传动架的开槽，导轨两端固定在外壳内壁上，传动架可沿着导轨滑动；所述探头一端与传动架连接，另一端设有传感器并伸出外壳，所述外壳的一端设置于电机固定套底座外侧，另一端设置于导轨外侧；所述传动杆与传动架活动连接的方式为：传动杆一端设有小轴承，小轴承设置在小半球内，传动架上设有凹槽，所述小半球设置在所述凹槽内；所述传动架前方的外壳内壁上设置有光电编码器，该光电编码器及所述探头的传感器均与控制线板连接，控制线板和程序控制器相连。

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