CN111544034B - 一种3d机械探头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种3D机械探头，包括：基座；设于所述基座上并与所述基座配合连接的声窗；用以供所述声窗和所述基座卡接并能够使所述声窗和所述基座发生相对移动的卡扣结构。上述3D机械探头在卡扣结构的连接作用下，当探头温度上升或下降，即腔内耦合液受热膨胀或冷缩时，声窗能够相对基座向上或向下移动，不会产生内部正压或者负压过大的问题，这样即可在避免由于内部压力产生巨大变化而影响密封性的同时，可以避免体积补偿装置的使用，从而可以减少接口设计以及解决由于增设体积补偿装置而造成的耦合液泄露和腔体内部气泡难以排除的问题。

Description

一种3D机械探头

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，特别涉及一种3D机械探头。

背景技术

具有三维成像功能的超声波探头叫做3D机械探头。3D机械探头通过探头内部的电机和传动系统带动超声波探头在一定角度内摆动，在摆动的过程中，超声波探头以一定频率发射超声波脉冲并接收回波。回波中携带有超声波穿透的人体组织的信息，通过对回波信号进行处理可以产生人体图像，最后将图像信息与角度信息结合以最终生成三维图像。

声窗和基座的组合是现有3D机械探头的通用搭配，声窗和基座一同包围出了一个密闭的腔体，腔体中有发射及接收超声波的芯部，并且为了将超声波传导出去，腔体内部充满耦合液。现有技术中，3D机械探头为了利于日常使用与运输，会设定一个使用温度范围及运输温度范围，可能涉及到数十摄氏度的温度变化；而被广泛采用的耦合液，其热膨胀系数远高于制作声窗的塑料以及制作基座的塑料或金属，并且现在常见的3D机械探头的声窗和基座之间是固定连接，相对位置是固定的，如果不设计体积补偿装置，升温时将在腔体内产生巨大的压力，这就容易导致耦合液泄露，而降温时的内部压力下降，相对大气压力的负压容易导致气泡进入腔内，气泡的声阻抗极低，是声波的强反射体，气泡若出现在超声波的传输路径上将对成像性能造成破坏性影响。常见的体积补偿装置的设计为在基座的背面外接一根软管，通过软管横截面的形状设计，或者软管长度方向上的管径变化，或者依靠软管自身的膨胀来补偿。然而，增加额外的软管需要增加额外的接头，这就增加了结构的复杂度，并且容易造成耦合液泄露以及内部气泡难以排除等问题。

因此，如何避免传统体积补偿装置容易造成耦合液泄露以及内部气泡难以排除，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种3D机械探头，该3D机械探头可以使声窗与基座之间采用卡扣结构连接，在卡接的同时能使声窗与基座产生相对移动，从而无需附加体积补偿装置也可以补偿耦合剂热胀冷缩产生的体积变化。

为实现上述目的，本发明提供一种3D机械探头，包括：

基座；

设于所述基座上并与所述基座配合连接的声窗；

用以供所述声窗和所述基座卡接并能够使所述声窗和所述基座发生相对移动的卡扣结构。

可选地，所述卡扣结构包括：

若干个设于所述基座的外侧壁上并沿所述基座的周向分布的卡扣凸起；

若干个设于所述声窗上并与所述卡扣凸起一一对应设置、用以与所述卡扣凸起卡接配合并能够使所述声窗相对于所述基座上下移动的卡槽。

可选地，所述卡扣结构包括：

若干个设于所述声窗的内侧壁上并沿所述声窗的周向分布的卡扣凸起；

若干个设于所述基座上并与所述卡扣凸起一一对应设置、用以与所述卡扣凸起卡接配合并能够使所述声窗相对于所述基座上下移动的卡槽。

可选地，所述卡扣结构的上方设有位于所述基座和所述声窗之间、用以防止耦合液泄露的密封圈。

可选地，所述声窗具有第一配合壁，所述基座具有第二配合壁，所述第一配合壁和第二配合壁至少其一具有用以容置所述密封圈的环形凹槽。

可选地，所述声窗设有用以容置所述密封圈的第一环形凹槽，所述第一环形凹槽的深度小于所述密封圈的厚度。

可选地，所述声窗的外表面还设有用以缩减所述基座和所述声窗之间的间隙的束缚卡箍。

可选地，所述声窗的内侧壁上固接有固定支架，所述固定支架上设有用以供声头转动的转轴。

可选地，所述固定支架和所述声窗为一体注塑成型件。

相对于上述背景技术，本发明针对超声波成像的不同要求，设计了一种3D机械探头，具体来说，上述3D机械探头包括基座、声窗和卡扣结构，其中，声窗设于基座上并与基座配合连接；卡扣结构用于供声窗和基座卡接，同时，在卡扣结构的连接作用下，声窗与基座能够发生相对移动/滑动。这样一来，上述3D机械探头在卡扣结构的连接作用下，当探头温度上升或下降，即腔内耦合液受热膨胀或冷缩时，声窗能够相对基座向上或向下移动，不会产生内部正压或者负压过大的问题。上述设置方式在避免由于内部压力产生巨大变化而影响密封性的同时，可以避免体积补偿装置的使用，从而可以减少接口设计以及解决由于增设体积补偿装置而造成的耦合液泄露和腔体内部气泡难以排除的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种3D机械探头的装配结构示意图；

图2为本发明实施例公开的一种3D机械探头的另一种装配结构示意图；

图3为图1中A部分的放大示意图；

图4为图1中声窗的结构示意图。

其中：

1-基座、2-声窗、3-卡扣凸起、4-卡槽、5-密封圈、6-固定支架、7-转轴。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的核心是提供一种3D机械探头，该3D机械探头可以使声窗与基座之间采用卡扣结构连接，在卡接的同时能使声窗与基座产生相对移动，从而无需附加体积补偿装置也可以补偿耦合剂热胀冷缩产生的体积变化。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

需要说明的是，下文所述的“上端、下端、左侧、右侧”等方位词都是基于说明书附图所定义的。

请参考图1至图4，图1为本发明实施例公开的一种3D机械探头的装配结构示意图；图2为本发明实施例公开的一种3D机械探头的另一种装配结构示意图；图3为图1中A部分的放大示意图；图4为图1中声窗的结构示意图。

本发明实施例所提供的3D机械探头，包括基座1、声窗2和卡扣结构，其中，声窗2设于基座1上并与基座1配合连接，且声窗2与基座1之间具有密闭空间，密闭空间内充满有利于传导声波的耦合液，通过驱动马达和传动机构驱动声头在密闭空间内摆动，以实现超声波扫描功能；卡扣结构用于供声窗2和基座1卡接，同时，在卡扣结构的连接作用下，声窗2与基座1能够发生相对移动/滑动。

当然，根据实际需要，上述卡扣结构具体可以设置为包括卡扣和卡槽的结构，卡扣可以设于基座1上，相应的，卡槽设置于声窗2上；当然，卡扣也可以设置于声窗2上，相应的，卡槽设于基座1上。

这样一来，上述3D机械探头在卡扣结构的连接作用下，当探头温度上升或下降，即腔内耦合液受热膨胀或冷缩时，声窗2能够相对基座1向上或向下移动，不会产生内部正压或者负压过大的问题。上述设置方式在避免由于内部压力产生巨大变化而影响密封性的同时，可以避免体积补偿装置的使用，从而可以减少接口设计以及解决由于增设体积补偿装置而造成的耦合液泄露和腔内气泡难以排除的问题。

进一步的，上述卡扣结构包括若干个卡扣凸起3和卡槽4，其中，若干个卡扣凸起3设于基座1的外侧壁上，全部的卡扣凸起3可以设置为沿基座1的周向均匀分布；若干个卡槽4对应设于声窗2上，卡槽4与卡扣凸起3一一对应设置，卡槽4用于与卡扣凸起3卡接配合并能够使声窗2相对于基座1上下移动，且全部的卡槽4也对应地沿声窗2的周向均匀分布。

当然，若干个卡扣凸起3也可以设于声窗2的内侧壁上，全部的卡扣凸起3可以设置为沿声窗2的周向均匀分布；若干个卡槽4对应设于基座1上，卡槽4与卡扣凸起3一一对应设置，卡槽4用于与卡扣凸起3卡接配合并能够使声窗2相对于基座1上下移动，且全部的卡槽4也对应地沿基座1的周向均匀分布。

需要注意的是，所谓的均匀分布是指任意两个相邻卡扣凸起3或者卡槽4之间的间距相等。

下面以基座1上设置卡接凸起、声窗2上设置卡槽4为例具体说明。

上述卡扣凸起3具体可以设置为梯形截面(梯形体)的凸起，卡槽4具体为矩形槽。当然，卡扣凸起3和卡槽4也可以设置为其他形状，本文对此并不作具体限制。

需要说明的是，该卡扣结构的特点为：卡槽4的宽度大于卡扣凸起3的宽度，以保证声窗2和基座1之间可以发生相对移动/滑动。在室温下，卡扣凸起3位于卡槽4的中部位置。当探头温度上升时，腔内耦合液体积膨胀，产生压力，将声窗2向上顶起，声窗2相对于基座1向上移动，而可移动/滑动的卡扣设计能够保证该移动过程可以在一定压力下发生，不会产生内部正压过大的问题，同时卡槽4宽度有限可以确保滑动的距离不会过大；当探头温度下降时，同理声窗2相对于基座1向下移动，不会产生内部负压过大的问题。

通过上述设计，在避免内部压力产生巨大变化而影响密封性的同时，可以避免体积补偿装置的使用，从而可以解决接口设计以及使用体积补偿装置时内部气泡难以排除等问题。

为了优化上述实施例，上述3D机械探头还包括位于卡扣结构的上方的密封圈5，密封圈5设有位于基座1和声窗2之间，密封圈5用于防止耦合液泄露。对于不同的设计，密封圈5的位置须做相应调整以满足密封效果和装配要求。

当然，根据实际需要，上述密封圈5具体可以为由弹性材料制成的密封圈5，最好具有不与腔内耦合液发生化学反应的能力，通常，密封圈5由橡胶材料制得。

为了固定密封圈5的位置，避免因其产生位移而导致密封性能降低，可以进一部在声窗2和/或基座1上设置凹槽，从而可以将密封圈5设置于对应的凹槽中，这样即可实现对密封圈5的定位。

具体地，声窗2具有第一配合壁，基座1具有第二配合壁，第一配合壁和第二配合壁二者至少其一具有用于容置密封圈5的环形凹槽。

比如，可以只在声窗2上设有用于容置密封圈5的第一环形凹槽，第一环形凹槽的深度应当小于密封圈5的厚度，以便设置于其中时，密封圈5的顶部凸出于环形凹槽的外表面；基座1因此可以对密封圈5施加适当的挤压力，这将引起密封圈5产生适当的弹性形变，从而可以取得较好的密封效果。

由于基座1和声窗2之间的间隙较小，对于密封圈5也会有一定的压缩量，确保密封圈5能发生弹性形变，以保证密封效果。

密封圈5的断面形状可以是圆形、椭圆形、矩形、直角梯形或者其他适宜的形状。

此外，为了确保密封效果，可以在密封圈5处的声窗2的外表面设置束缚卡箍，束缚卡箍通过锁紧声窗2和基座1，以缩减基座1和声窗2之间的间隙并对密封圈5施加适当的挤压力。

在上述基础上，声窗2的内侧壁上还固接有固定支架6，固定支架6上设有用于供声头转动的转轴7，转轴7可以铰接于固定支架6上。

为了避免传统固定支架6设于基座1上而导致声头与声窗2的间距发生变化，固定支架6和声窗2可以设置为一体注塑成型件，即固定支架6和声窗2二者为一体成型结构。采用该设计可以避免声头与声窗2间距随温度变化而变化，从而可以在温度变化的情况下获得更好的成像质量。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本发明所提供的3D机械探头进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种3D机械探头，其特征在于，包括：

基座(1)；

设于所述基座(1)上并与所述基座(1)配合连接的声窗(2)；

用以供所述声窗(2)和所述基座(1)卡接并能够使所述声窗(2)和所述基座(1)发生相对移动的卡扣结构；

所述卡扣结构包括：

若干个设于所述基座(1)的外侧壁上并沿所述基座(1)的周向分布的卡扣凸起(3)；

若干个设于所述声窗(2)上并与所述卡扣凸起(3)一一对应设置、用以与所述卡扣凸起(3)卡接配合并能够使所述声窗(2)相对于所述基座(1)上下移动的卡槽(4)；

或者所述卡扣结构包括：

若干个设于所述声窗(2)的内侧壁上并沿所述声窗(2)的周向分布的卡扣凸起(3)；

若干个设于所述基座(1)上并与所述卡扣凸起(3)一一对应设置、用以与所述卡扣凸起(3)卡接配合并能够使所述声窗(2)相对于所述基座(1)上下移动的卡槽(4)。

2.根据权利要求1所述的3D机械探头，其特征在于，所述卡扣结构的上方设有位于所述基座(1)和所述声窗(2)之间、用以防止耦合液泄露的密封圈(5)。

3.根据权利要求2所述的3D机械探头，其特征在于，所述声窗(2)具有第一配合壁，所述基座(1)具有第二配合壁，所述第一配合壁和第二配合壁至少其一具有用以容置所述密封圈(5)的环形凹槽。

4.根据权利要求3所述的3D机械探头，其特征在于，所述声窗(2)设有用以容置所述密封圈(5)的第一环形凹槽，所述第一环形凹槽的深度小于所述密封圈(5)的厚度。

5.根据权利要求4所述的3D机械探头，其特征在于，所述声窗(2)的外表面还设有用以缩减所述基座(1)和所述声窗(2)之间的间隙的束缚卡箍。

6.根据权利要求5所述的3D机械探头，其特征在于，所述声窗(2)的内侧壁上固接有固定支架(6)，所述固定支架(6)上设有用以供声头转动的转轴(7)。

7.根据权利要求6所述的3D机械探头，其特征在于，所述固定支架(6)和所述声窗(2)为一体注塑成型件。

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