CN115089208A - 一种线性扫描机械容积探头 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种线性扫描机械容积探头，包括支架，支架上设有分别可转动的主动轮、第一换向轮及第二换向轮，主动轮的轴线、第一换向轮的轴线及第二换向轮的轴线平行，支架上还设有导向杆且导向杆的轴线垂直于主动轮的轴线，导向杆上设有可沿导向杆轴向滑动的滑块且滑块上固定连接有换能器，第一换向轮及第二换向轮分别靠近导向杆的相对两端设置，还包括第一绳索及第二绳索，第一绳索的两端分别与主动轮及滑块连接且第一绳索缠绕在第一换向轮上，第二绳索的两端分别与主动轮及滑块连接且第二绳索缠绕在第二换向轮上。本发明提供的线性扫描机械容积探头能够保证在距离换能器较远处也可获得高清晰的图像。

Description

一种线性扫描机械容积探头
技术领域
本发明涉及医用超声波成像设备技术领域，尤其涉及一种线性扫描机械容积探头。
背景技术
机械容积探头是一种利用超声成像系统进行三维成像的超声波探头，其工作过程为：超声成像系统控制探头内部的电机转动，电机通过传动系统驱动换能器在一定范围内往复摆动，在摆动的过程中换能器每间隔一定距离发射超声波并接收带有人体组织信息的回波，再由超声成像系统将在不同位置采集到的二维信息进行处理并合成为三维图像。
目前机械容积探头中的换能器一般沿弧形轨迹进行扫描，换能器每间隔一定角度采集一次二维平面信息。由于采集平面是发散分布的，在距离换能器较远处，相邻采集平面上的点与点之间的距离较大，导致图像分辨率降低，难以在距离换能器较远处获得清晰的图像。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种采集平面平行分布的线性扫描机械容积探头。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种线性扫描机械容积探头，包括支架，支架上设有分别可转动的主动轮、第一换向轮及第二换向轮，主动轮的轴线、第一换向轮的轴线及第二换向轮的轴线平行，支架上还设有导向杆且导向杆的轴线垂直于主动轮的轴线，导向杆上设有可沿导向杆轴向滑动的滑块且滑块上固定连接有换能器，第一换向轮及第二换向轮分别靠近导向杆的相对两端设置，还包括第一绳索及第二绳索，第一绳索的两端分别与主动轮及滑块连接且第一绳索缠绕在第一换向轮上，第二绳索的两端分别与主动轮及滑块连接且第二绳索缠绕在第二换向轮上。
本发明的有益效果在于：本发明提供的线性扫描机械容积探头采用两根绳索分别连接主动轮与滑块，并且两根绳索分别缠绕在两个换向轮表面，主动轮转动时绳索能够拉动滑块沿导向杆的轴向移动，从而带动固定于滑块上的换能器沿线性轨迹移动并进行扫描，由于换能器沿导向杆轴线线性扫描，换能器采集平面互相平行，不管距离换能器远近，相邻采集平面上的点的距离均相同，不会因为距离换能器较远而使采集平面上的点与点之间的距离增大，保证在距离换能器较远处也可获得高清晰的图像。
附图说明
图1为本发明实施例一的线性扫描机械容积探头的结构示意图；
图2为本发明实施例一的线性扫描机械容积探头的部分结构示意图；
图3为本发明实施例一的线性扫描机械容积探头中部分结构的部分爆炸图；
图4为本发明实施例一的线性扫描机械容积探头中部分结构另一视角的结构示意图；
图5为本发明实施例二的线性扫描机械容积探头的部分结构示意图；
图6为本发明实施例二的线性扫描机械容积探头中部分结构的部分爆炸图。
标号说明：
1、支架；11、第一孔；12、第二孔；13、第三销；2、主动轮；21、转动轴；22、容置槽；23、开口；24、第一销；25、第一弹性件；31、第一换向轮；32、第二换向轮；33、第三孔；41、42、导向杆；5、滑块；51、卡槽；52、第二销；53、第二弹性件；54、通孔；55、凹槽；61、第一绳索；611、621、第一卡头；6111、第一卡勾；62、第二绳索；612、622、第二卡头；6121、6221、第二卡勾；7、驱动件；71、联轴器；8、基座；9、换能器。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
实施例一
如图1和图2所示，本发明的实施例一为：一种线性扫描机械容积探头，包括基座8及固定于所述基座8上的支架1，所述支架1上设有分别可转动的主动轮2、第一换向轮31及第二换向轮32，所述主动轮2的轴线、所述第一换向轮31的轴线及所述第二换向轮32的轴线均为竖直方向，所述支架1上还设有导向杆41和导向杆42且所述导向杆41上设有可沿所述导向杆41的轴向滑动的滑块5，所述滑块5的底部沿所述导向杆42的轴向可滑动，所述导向杆41的轴向与所述主动轮2的轴线垂直，即所述导向杆41的轴向为水平方向，所述第一换向轮31及所述第二换向轮32分别靠近所述导向杆41的相对两端设置，所述滑块5上固定连接有换能器9，还包括第一绳索61和第二绳索62，所述第一绳索61的两端分别与所述主动轮2及所述滑块5连接且所述第一绳索61缠绕在所述第一换向轮31上，所述第二绳索62的两端分别与所述主动轮2及所述滑块5连接且所述第二绳索62缠绕在所述第二换向轮32上，所述主动轮2顺时针转动时，所述第二绳索62拉动滑块5向右移动；所述主动轮2逆时针转动时，所述第一绳索61拉动滑块5向左移动。因此所述主动轮2往复转动时，可带动固定于滑块5的换能器9沿线性轨迹往复移动并进行扫描。
具体的，如图1至图3所示，所述基座8上固定有用于驱动所述主动轮2转动的驱动件7，所述驱动件7为电机，所述驱动件7的输出轴的轴线与所述主动轮2的轴线重合，在所述驱动件7的输出轴的末端固定有联轴器71。所述主动轮2具有转动轴21且所述转动轴21的轴线为竖直方向，所述支架1上设有与所述转动轴21相配合的第一孔11且所述转动轴21穿过所述第一孔11的一端，所述转动轴21凸出于支架1。支架1固定在基座8上，所述转动轴21凸出于基座8并与所述联轴器71固定，使所述主动轮2能够在所述驱动件7的驱使下顺畅转动。由于所述驱动件7竖直设置在所述基座8上，一般情况下垂直于驱动件7输出轴轴线的方向上驱动件7的尺寸较小，且所述驱动件7可收容于所述线性扫描机械容积探头的壳体的手柄处，可以优化所述线性扫描机械容积探头内部零部件的布局以缩小所需的空间，进而优化所述线性扫描机械容积探头整体的外形尺寸使所述线性扫描机械容积探头便于握持，方便医护人员手持所述线性扫描机械容积探头移动进行数据采集操作。
如图3和图4所示，在本实施例中，为了实现所述第一绳索61与所述主动轮2及所述滑块5的连接，所述第一绳索61相对两端中的一端设有第一卡头611，所述第一卡头611形成第一卡勾6111，所述第一绳索61的另一端设有第二卡头612.所述主动轮2的顶面具有内凹的容置槽22且所述主动轮2的侧壁上设有与所述容置槽22连通的开口23，所述容置槽22内设有第一销24。第一弹簧25的一端勾环勾在第一销24上，所述第一卡头611穿过所述开口23并伸入所述容置槽22内，且所述第一卡勾6111勾在第一弹簧25的一端勾环上，以将所述第一绳索61的一端固定在所述主动轮2上。所述滑块5上设有卡槽51，所述第一绳索61的另一端穿过滑块5上的孔(未示出)并进入卡槽51，在第一绳索61的末端设置第二卡头612，所述第二卡头612收容于所述卡槽51内且所述第二卡头612与所述卡槽51的内周壁抵持以将所述第一绳索61的另一端固定在所述滑块5上，以此实现所述第一绳索61与所述主动轮2及所述滑块5的连接。相应的，所述第二绳索62相对两端中的一端设有第一卡头621，另一端设有第二卡头622；所述第一卡头621穿过所述开口23并伸入所述容置槽22内，且所述第一卡头621与所述容置槽22的内周壁抵持以将所述第二绳索62的一端固定在所述主动轮2上。所述第二绳索62的另一端穿过滑块5上的孔(未示出)并进入卡槽51，在第二绳索62的末端设置第二卡头622，所述第二卡头622收容于所述卡槽51内且所述第二卡头622与所述卡槽51的内周壁抵持以将所述第二绳索62的另一端固定在所述滑块5上，以此实现所述第二绳索62与所述主动轮2及所述滑块5的连接。
通过所述弹簧25的伸缩变形可使所述第一绳索61及所述第二绳索62均保持紧绷的状态，使所述主动轮2转动并拉动所述第一绳索61及所述第二绳索62时所述滑块5能够快速响应所述主动轮2的动作并相对于所述导向杆4移动，防止所述滑块5的动作出现延迟影响所述换能器9正常进行扫描，特别是当所述主动轮2的转动较小的角度时确保所述滑块5产生相应的位移，以实现无间隙传动以及零滞后响应。所述弹簧25可用其他形式的弹簧或弹片等具有弹性的零件代替。
请参照图3，所述第一绳索61伸出所述容置槽22的缺口23先沿顺时针方向缠绕在所述主动轮2上约半周，再沿直线向左延伸，到达所述第一换向轮31处后再沿逆时针方式缠绕在所述第一换向轮31上约半周，再沿直线向右延伸，最后穿过所述滑块5上的孔并伸入所述滑块5上的卡槽51中。所述第二绳索62伸出所述容置槽22的缺口23后沿逆时针方向缠绕在所述主动轮2上约半周，再沿直线向右延伸，到达所述第二换向轮32处后再沿顺时针方向缠绕在所述第二换向轮32上约半周，再沿直线向左延伸，最后穿过所述滑块5上的孔并伸入所述滑块5的卡槽51中。
请结合图3和图4，导向杆41和导向杆42在所述支架1上沿竖直方向间隔设置且轴线相互平行，所述支架1上设有分别供所述导向杆41以及所述导向杆42安装的第二孔12(如图4所示)，所述导向杆41和42伸入所述第二孔12与所述支架1通过粘接、螺接或卡接等方式固定。所述滑块5上设有通孔54与凹槽55，所述滑块5的通孔54与所述导向杆41销孔配合，所述凹槽55与所述导向杆42的侧边贴合，以确保所述滑块5沿所述导向杆41的轴向移动时滑块5不会发生倾斜。
如图2和图3所示，所述第一换向轮31设有第三孔33，所述第三孔33的轴线与换向轮31的轴线重合。所述支架1上固定有第三销13，所述第三销13与所述第一换向轮31上的所述第三孔33旋转配合，使所述第一换向轮31可绕第三销13转动。按同样的结构实现第二换向轮32相对于支架2可转动配合。所述第一绳索61能够在所述第一换向轮31的引导下拉动所述滑块5滑动、所述第二绳索62能够在所述第二换向轮32的引导下拉动所述滑块5滑动。
请参照图1和图2，本实施例提供的线性扫描机械容积探头的工作过程为：所述换能器9处于初始位置，启动所述驱动件7驱使所述主动轮2绕竖直方向正转(顺时针方向或逆时针方向)，随着所述主动轮2的动作所述第一绳索61或所述第二绳索62在所述主动轮2的拉动下带动所述滑块5在所述导向杆41上滑动，此时固定于所述滑块5上的所述换能器9沿线性轨迹移动并进行扫描，当所述换能器9沿所述导向杆41移动至第一预设位置后，所述驱动件7反转驱使所述主动轮2绕竖直方向反转(与正转方向相反)，此时所述第二绳索62或所述第一绳索61拉动所述滑块5在所述导向杆4上沿反方向滑动，所述换能器9沿线性轨迹移动至第二预设位置后所述驱动件7再次驱使所述主动轮2正转，重复上述步骤直至所述换能器9沿预设路径完成扫描。
本实施例中，为了装配的方便，将支架1与基座8分开设置，在所有运动零件均安装完毕后再将支架1固定在基座8上。实际上，支架1与基座8可为一个零件，基座8可作为支架1的一个部分。
本实施例中，绳索一端穿过主动轮的开口23后将卡头抵持在容置槽22内壁上，另一端穿过滑块的孔后将卡头抵持在容置槽51的内壁上。也可通过螺钉压住绳索、绳索末端卡勾勾在销上等方式固定绳索。
实施例二
请参照图5和图6，本发明的实施例二是在实施例一的基础上对第一绳索61与主动轮2及滑块5的连接方式及第二绳索62与主动轮2及滑块5的连接方式提出的另外一种技术方案，与实施例一的区别仅在于所述第一绳索61与所述主动轮2及所述滑块5的连接方式及所述第二绳索62与所述主动轮2及所述滑块5的连接方式不同。
请结合图5和图6。所述第一绳索61相对两端中的一端设有第一卡头611、另一端设有第二卡头612，所述第二卡头612形成第二卡勾6121。所述第一卡头611穿过所述开口23并伸入所述容置槽22内，且所述第一卡头611与所述容置槽22的内周壁抵持以将所述第一绳索61的一端固定在所述主动轮2上。所述滑块5上设有第二销52，所述第二卡勾6121套在所述第二销52上以将所述第一绳索61的另一端固定在所述滑块5上。所述第二绳索62相对两端中的一端设有第一卡头621、另一端设有第二卡头622，所述第二卡头622形成第二卡勾6221。所述第二绳索62穿过所述开口23并伸入所述容置槽22内，且所述第一卡头621与所述容置槽22的内周壁抵持以将所述第二绳索62的一端固定在所述主动轮2上。第二弹簧53的一端勾环勾在所述第二销52上，另一端勾住所述第二绳索62上的所述第二卡勾6221。
通过所述第二弹簧53的伸缩可使所述第一绳索61及所述第二绳索62均保持紧绷的状态，使所述主动轮2转动并拉动所述第一绳索61及所述第二绳索62时所述滑块5能够快速响应所述主动轮2的动作并相对于所述导向杆4移动，防止所述滑块5的动作出现延迟影响所述换能器9正常进行扫描，特别是当所述主动轮2的转动较小的角度时确保所述滑块5产生相应的位移，以实现无间隙传动以及零滞后响应。所述第二弹簧53可用其他形式的弹簧或弹片等具有弹性的零件代替。
对于第一实施例，第一弹簧25收容于主动轮2的收容槽22内，弹簧变形范围受限于所述收容槽22的尺寸。对于第二实施例，第二弹簧53处于滑块的开口处，可充分利用滑块长度尺寸，得到较大的弹簧变形范围。
综上所述，本发明提供的线性扫描机械容积探头通过驱动件驱使主动轮转动带动绳索拉动滑块沿导向移动实现换能器沿线性轨迹移动，并可通过控制驱动件的正反转带动滑块在导向杆上往复移动以使换能器能够沿预设轨迹往复摆动进行扫描，由于换能器沿导向杆轴线线性扫描，换能器采集平面互相平行，不管距离换能器远近，相邻采集平面上的点的距离均相同，不会因为距离换能器较远而使采集平面上的点与点之间的距离增大，保证在距离换能器较远处也可获得高清晰的图像；线性扫描机械容积探头采用设置于主动轮上的第一弹性件或设置于滑块上的第二弹性件使绳索保持紧绷状态，确保绳索能够快速响应主动轮的动作并带动滑块移动，防止滑块的动作出现延迟影响所述换能器正常进行扫描，特别是当主动轮的转动较小的角度时确保滑块产生相应的位移，以实现无间隙传动以及零滞后响应。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种线性扫描机械容积探头，其特征在于：包括
支架；
主动轮，可转动安装于所述支架上；
第一换向轮，可转动安装于所述支架上，所述第一换向轮的轴线与所述主动轮的轴线平行；
第二换向轮，可转动安装于所述支架上，所述第二换向轮的轴线与所述主动轮的轴线平行；
驱动件，与所述支架固定连接，所述驱动件的输出轴与所述主动轮同轴且固定连接；
导向杆，与所述支架固定连接，所述导向杆的轴线垂直于所述主动轮的轴线，所述第一换向轮及第二换向轮分别靠近导向杆的相对两端设置；
滑块，可沿所述导向杆轴向滑动；
换能器，固定连接在所述滑块上；
第一绳索，所述第一绳索的两端分别与主动轮及滑块连接且第一绳索缠绕在第一换向轮上；
第二绳索，所述第二绳索的两端分别与主动轮及滑块连接且第二绳索缠绕在第二换向轮上，第一绳索和第二绳索在主动轮上沿相反方向缠绕，第一绳索在第一换向轮上的缠绕方向与第二绳索在第二换向轮上的缠绕方向相反；
至少一个弹性件，所述弹性件与主动轮或滑块连接，至少一条绳索的至少一端通过弹性件与主动轮或滑块进行缓冲连接。
2.根据权利要求1所述的线性扫描机械容积探头，其特征在于：所述主动轮具有容置槽且所述主动轮的外侧壁上设有与所述容置槽连通的开口，所述第一绳索与所述主动轮相连的一端及所述第二绳索与所述主动轮相连的一端分别具有第一卡头，所述第一卡头穿过所述开口伸入所述容置槽内并与所述容置槽的内周壁抵持。
3.根据权利要求1所述的线性扫描机械容积探头，其特征在于：所述主动轮具有容置槽且所述主动轮的外侧壁上设有与所述容置槽连通的开口，所述第一绳索与所述主动轮相连的一端及所述第二绳索与所述主动轮相连的一端分别具有第一卡头，所述第一卡头穿过所述开口伸入所述容置槽内；所述容置槽内设有第一销以及所述弹性件，所述第一销与所述主动轮固定连接，至少一个所述弹性件的一端与所述第一销连接，至少一个所述第一卡头形成第一卡勾，所述至少一个第一卡勾与所述弹性件的另一端连接。
4.根据权利要求1所述的线性扫描机械容积探头，其特征在于：所述第一绳索与所述滑块相连的一端及所述第二绳索与所述滑块相连的一端分别具有第二卡头，所述滑块上设有卡槽，至少一个所述第二卡头穿过所述滑块伸入所述卡槽中并与所述卡槽的内周壁抵持。
5.根据权利要求1所述的线性扫描机械容积探头，其特征在于：所述第一绳索与所述滑块相连的一端及所述第二绳索与所述滑块相连的一端分别具有第二卡头，至少一个所述第二卡头上设有第二卡勾，所述滑块上固定有第二销，至少一个所述第二卡勾与所述第二销连接。
6.根据权利要求1所述的线性扫描机械容积探头，其特征在于：所述第一绳索与所述滑块相连的一端及所述第二绳索与所述滑块相连的一端分别具有第二卡头，至少一个所述第二卡头上设有第二卡勾，所述滑块上固定有第二销，至少一个所述弹性件的一端与所述第二销连接，至少一个所述第二卡勾的一端与所述弹性件的另一端连接。
7.根据权利要求1所述的线性扫描机械容积探头，其特征在于：所述导向杆的数量为两个且两个所述导向杆在所述支架上沿所述主动轮的轴向间隔设置，两个所述导向杆相互平行，所述滑块分别与两个所述导向杆配合。
8.根据权利要求7所述的线性扫描机械容积探头，其特征在于：所述滑块上设有供其中一个所述导向杆穿过的通孔以及与另一个所述导向杆相配合的凹槽。
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