CN102988083A

CN102988083A - 一种机械3d探头

Info

Publication number: CN102988083A
Application number: CN2011102764660A
Authority: CN
Inventors: 黄劼
Original assignee: SHENZHEN EUECHO BIOLOGICAL ELECTRONICS CO Ltd
Current assignee: SHENZHEN EUECHO BIOLOGICAL ELECTRONICS CO Ltd
Priority date: 2011-09-16
Filing date: 2011-09-16
Publication date: 2013-03-27

Abstract

一种机械3D探头，包括基座、声窗、软管，所述声窗连接到所述基座上，所述声窗与所述基座之间形成一个用于装载耦合液的密闭空间，所述密闭空间内设有声头，所述基座上设有通孔连通所述密闭空间；所述软管首端开口，末端封闭，所述软管首端连接在所述基座的通孔上，软管的末端伸入所述密闭空间，软管的内腔与密闭空间外部气体连通。软管工作在非圆形截面内轮廓条件下，而且软管工作状态下的内腔容积小于软管在自然状态下的内腔容积，能够降低外部气体进入密闭空间的风险。

Description

一种机械3D探头

技术领域

本发明涉及超声波成像，尤其是机械3D探头。

背景技术

机械3D探头是一种具有三维成像功能的超声波探头，探头内部的电机在信号控制下通过传动系统驱动发射并接收超声波的声头在一定角度内来回摆动。在每一个摆动角度，机械3D探头都可以像传统探头一样发射超声波并接收带有人体组织信息的回波，超声成像系统再将在不同角度所采集到的2维信息进行处理，合成为3维图像。

图1和图2为现有技术中一种机械3D探头的整体机械传动方案示意图，电机2通过支架3固定在基座1上，电机2通过同步带6将其输出运动从同步带轮4传递给同步带轮5，同步带轮5带动轴7旋转，轴7通过绳索8带动轮9旋转，轮9带动声头10旋转。

如图3所示，声窗12与基座1连接，在声窗12与基座1之间形成密闭空间13。密闭空间13内充满耦合液，耦合液的作用是填充声头10和声窗12之间的间隙14以传导超声波。

当温度升高时耦合液体积膨胀，密闭空间13中耦合液会产生较大的压力。当声头10摆动时，密闭空间13中耦合液会产生波动压力。为了减小压力对声窗13和基座1以及他们的连接面的作用，一般用一个软管15连接在基座1上，软管内腔与密闭空间13相连通，利用软管壁的变形来缓冲密闭空间内部压力的作用。

一种现有技术是用一个有孔的塞子16将软管15紧压在基座1的孔中，塞子16的孔用来连通密闭空间13和软管15的内腔。密闭空间13注满耦合液后，再用一个实心塞子17塞在软管15的末端，塞子17的外侧有一些倒扣以增加塞子17从软管15中脱落的阻力。为了防止塞子17从软管15末端脱落下来，用至少一个环套在软管15与塞子17配合处的外侧，压紧此处的软管以增大塞子17从软管15中脱落的阻力。环也可以用金属丝如钢丝缠绕的方法来代替。

在目前的技术方案中，软管一般具有横截面的内外轮廓为同心圆的特征。本文中，若非特殊说明，横截面均指经过软管轴线上一点并垂直于软管轴线的截面。因为软管具有内壁和外壁，因此软管横截面为环形截面，环形横截面的内轮廓即为软管内壁轮廓，环形横截面外轮廓即为软管外壁轮廓。

在常温下通过软管向密闭空间中注满耦合液并封堵后，软管内外压力相等，软管横截面处于自然状态，即软管横截面的内外轮廓直径与未注耦合液时相同。本文中，若非特殊说明，自然状态均指软管内腔压力和软管外部压力相等时的状态。

当温度升高并高于常温时，密闭空间中耦合液体积变大，密闭空间中耦合液压力变大，耦合液的压力大于外部大气压力，在内外压力差的作用下软管横截面的内截面轮廓半径变大，周长变大，软管横截面内轮廓所包围的面积变大，软管内部空间变大，以补偿因温度升高而多出来的耦合液体积对空间的要求，并降低内部压力。由于软管内部空间变大是通过软管横截面的内截面轮廓半径变大即软管壁的拉伸变形来实现的，因此软管壁弹性不好的情况下内部压力仍然会比较大，密闭空间中的耦合液从各个密封部位泄漏的风险就比较大。为了防止内部压力过大，软管壁的弹性必须足够好，软管材料的弹性模量必须足够小，壁厚必须足够薄，这对软管材料及制作软管的工艺有较高的要求。

当温度降低并低于常温时，密闭空间中耦合液体积变小，密闭空间中耦合液压力变小，耦合液的压力小于外部大气压力，在内外压力差的作用下软管变扁，软管横截面不再是同心的圆形，软管截面内轮廓周长不变，形状变为非圆形，即内轮廓上至少一部分点处的曲率半径大于该内轮廓上至少另外一部分点处的曲率半径。对于周长相同的几何形状，圆形时面积最大，因此当软管横截面内轮廓变为非圆形后横截面内轮廓所包围的面积变小，软管内部空间变小，以补偿因温度降低而减少的耦合液体积对空间的要求，并增大内部压力。由于内部压力仍然小于外部压力，很容易导致外部气体从各个密封部位以及管壁进入密闭空间。一旦密闭空间中有气泡存在，气泡就有可能移动到声头与声窗之间的区域，由于超声波在气液界面具有强烈反射，因此阻碍了超声波的传播，会在图像上形成黑影等干扰，影响医生作出正确的诊断判断。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种机械3D探头，能够降低因内部压力过大而导致的耦合液泄漏风险，能够降低因外部气体压力大于密闭空间内部压力而导致外部气体进入密闭空间的风险。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种机械3D探头，包括基座、声窗、软管，所述声窗连接到所述基座上，所述声窗与所述基座之间形成一个用于装载耦合液的密闭空间，所述密闭空间内设有声头，所述基座上设有通孔连通所述密闭空间；其特征在于：所述软管首端开口，末端封闭，所述软管首端连接在所述基座的通孔上，软管的末端伸入所述密闭空间，软管的内腔与密闭空间外部气体连通。软管工作在非圆形的截面内轮廓条件下，因此可以通过截面内轮廓形状的变化而不是软管壁的拉伸来补偿密闭空间中耦合液的体积变化，密闭空间中的压力比较小，降低了耦合液从各密封部位泄漏的风险；软管工作状态下的内腔容积小于软管在自然状态下的内腔容积，因此作用于软管内壁的压力一直小于作用于软管外壁的压力，即密闭空间的内部压力一直大于外部气体压力，因此外部气体很难从各密封部位或软管的管壁进入密闭空间，降低了外部气体进入密闭空间的风险。

作为改进，有收容空间，所述收容空间与所述密闭空间连通，所述软管收容于所述收容空间内。由于软管末端收容在基座中，因此软管在基座外部不占用额外空间，减小了体积补偿结构对空间的要求，其他一些结构件可以做得小一些，增强医生握持舒适性。

作为改进，所述软管的首端通过第一塞子压紧在所述基座的通孔内，所述第一塞子上设有气孔，所述软管内腔通过所述气孔与外部气体连通。

作为改进，第二塞子塞进所述软管的末端，将软管的末端封闭。

作为改进，所述第二塞子与所述软管末端之间设有套环，防止第二塞子脱离。

作为改进，所述第二塞子外侧设有倒扣，进一步防止第二塞子脱落。

本发明与现有技术相比所带来的有益效果是：

由于软管工作在非圆形的截面内轮廓条件下，因此可以通过截面内轮廓形状的变化而不是软管壁的拉伸来补偿密闭空间中耦合液的体积变化，密闭空间中的压力比较小，降低了耦合液从各密封部位泄漏的风险；

由于软管工作状态下的内腔容积小于软管在自然状态下的内腔容积，因此作用于软管内壁的压力一直小于作用于软管外壁的压力，即密闭空间的内部压力一直大于外部气体压力，因此外部气体很难从各密封部位或软管的管壁进入密闭空间，降低了外部气体进入密闭空间的风险；

由于软管封闭端收容在基座中，因此软管在基座外部不占用额外空间，减小了体积补偿结构对空间的要求，其他一些结构件可以做得小一些，增强医生握持舒适性。

附图说明

图1是现有技术机械3D探头传动部分内部结构示意图。

图2是现有技术机械3D探头传动部分示意图。

图3是机械3D探头体积补偿结构的一种现有方案剖面图。

图4是实施例1机械3D探头剖面图。

图5是实施例1中软管连接方式和封堵方式的示意图。

图6是实施例2机械3D探头剖面图。

图7是实施例2中软管连接方式和封堵方式的示意图。

图8是实施例3机械3D探头剖面图。

图9是实施例3中软管连接方式和封堵方式的示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明作进一步说明。

实施例1

如图4、5所示，一种机械3D探头，包括基座1、声窗12、软管15，所述声窗12连接到所述基座1上，所述声窗12与所述基座1之间形成一个用于装载耦合液的密闭空间13，所述密闭空间13内设有声头10，所述基座1上设有通孔1a连通所述密闭空间13；所述软管15的首端为开口端，末端为封闭端，所述软管15的首端连接在所述基座1的通孔1a上，软管15的末端伸入所述密闭空间13，软管15的末端外壁直接与耦合液接触，软管15的内腔与密闭空间13外部气体连通。

软管15的横截面为常见的同心圆形，软管内腔在软管两端开口，软管15的首端通过第一塞子16紧压在基座1的通孔1a中，也可以通过其他方式如粘接等方式将软管15连接在基座1上。第一塞子16上设有气孔，软管15内腔通过所述气孔与外部气体连通。

软管15的末端伸入密闭空间13，软管15的末端外壁与密闭空间13中的耦合液直接接触，一个实心塞子17塞进软管15的末端内腔将软管15的末端封闭，塞子17的外侧有一些倒扣20以增加塞子17从软管15中脱落的阻力。为了防止塞子17从软管15末端脱落下来，用至少一个套环18套在软管15与塞子17配合处的外侧，压紧此处的软管以增大塞子17从软管15中脱落的阻力。套环18也可以用金属丝如钢丝缠绕的方法来代替，也可以通过其他方式如粘接的方式将软管15的末端封闭。

基座1上设有注油孔1b，注油孔1b连通密闭空间13，注油完成后用一个实心塞子19封堵住注油孔1b。本实施例中，注油是指向密闭空间中灌注耦合液，封堵是指将注油孔封闭。

注油时，采用工艺方法使软管15在一部分长度上的横截面内轮廓周长不变但形状为非圆形；基座1的注油孔1b被封堵后，去掉工艺方法对软管15的作用，使软管15的内腔仅受密闭空间外部气体的压力作用同时软管15的外壁仅受密闭空间内部耦合液压力的作用。

基座1内设有与密闭空间13连通的收容空间21，是为了限制软管15的活动空间。由于软管15的壁不是处在拉伸状态下，软管15整体容易弯曲变形，为了防止软管15影响其他运动件的运动，设计收容空间21将软管15的变形范围限制在一个较小空间内。

当温度降低时，密闭空间13内耦合液体积减小，压力下降，软管15的横截面内轮廓所包围的面积会变大，软管15内腔容积变大，必须保证在软管15最低工作温度下软管15的横截面内轮廓仍为非圆形，内轮廓所包围的面积仍然小于自然状态下所包围的面积，软管内腔的容积仍然小于软管自然状态下的内腔容积，这样可以保证密闭空间13内耦合液的压力一直大于外部气体压力，避免外部气体进入密闭空间13内部。

当温度升高时，密闭空间13内耦合液体积增大，压力上升，软管15的横截面内轮廓所包围的面积会变小，软管15内腔容积变小，必须保证在软管15最高工作温度下软管15的横截面内轮廓不能贴在一起即横截面内轮廓所包围的面积不能为0，内轮廓包围一定的面积，软管15内腔具有一定的容积，表明软管仍具有一定的体积补偿作用。在软管的体积补偿作用下可以保证密闭空间13内的压力一直稍大于外部气体压力，避免内部压力过大而漏油。

在本实施例中，软管15形状简单，容易从现有产品中选型，实现比较容易。

实施例2

如图6、7所示，软管15的横截面为常用的同心圆形，软管15的内腔在软管15的首端开口，软管15的内腔在软管15的末端封闭。软管15的开口端通过一个有孔的塞子16紧压在基座1的通孔1a中，软管15的末端伸入密闭空间13，软管15的末端外壁与密闭空间13中的耦合液直接接触。

第二实施方案相对于第一实施方案不同的是：软管15的内腔在软管15的首端开口，在软管15的末端封闭，不必在软管15的内腔的末端做密封处理，因而结构更加简单。

实施例3

如图8、9所示，软管15的横截面为非圆形，软管15的内腔在软管15的首端开口，在软管15的末端封闭。软管15的开口端通过一个有孔的塞子16紧压在基座1的通孔1a中，软管15的末端伸入密闭空间13，软管15的末端外壁与密闭空间13中的耦合液直接接触。

第三实施方案相对于第二实施方案不同的是：软管15的横截面为非圆形，软管15的截面可以根据实际情况灵活设计，软管15内轮廓所包围的面积也比较大，在长度相同的情况下软管15内腔容积更大，可以补偿密闭空间中耦合液更大的体积变化。

以上通过具体的实施例对本发明进行了说明，但本发明并不限于这些具体的实施例。本领域技术人员应该明白，还可以对本发明做各种修改、等同替换、变化等，这些变换只要没有背离本发明的基本精神，都在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种机械3D探头，包括基座、声窗、软管，所述声窗连接到所述基座上，所述声窗与所述基座之间形成一个用于装载耦合液的密闭空间，所述密闭空间内设有声头，所述基座上设有通孔连通所述密闭空间；其特征在于：所述软管首端开口，末端封闭，所述软管首端连接在所述基座的通孔上，软管的末端伸入所述密闭空间，软管的末端外壁直接与耦合液接触，软管的内腔与密闭空间外部气体连通。

2.根据权利要求1所述的一种机械3D探头，其特征在于：所述软管工作在非圆形截面内轮廓条件下。

3.根据权利要求1所述的一种机械3D探头，其特征在于：所述软管工作状态下的内腔容积小于软管在自然状态下的内腔容积。

4.根据权利要求1所述的一种机械3D探头，其特征在于：所述基座内设有收容空间，所述收容空间与所述密闭空间连通，所述软管设于所述收容空间内。

5.根据权利要求1所述的一种机械3D探头，其特征在于：所述软管的首端通过第一塞子压紧在所述基座的通孔内，所述第一塞子上设有气孔，所述软管内腔通过所述气孔与外部气体连通。

6.根据权利要求1所述的一种机械3D探头，其特征在于：第二塞子塞进所述软管的末端，将软管的末端封闭。

7.根据权利要求6所述的一种机械3D探头，其特征在于：所述第二塞子与所述软管末端之间设有套环。

8.根据权利要求6所述的一种机械3D探头，其特征在于：所述第二塞子外侧设有倒扣。