PL156036B1 - Ultradźwiękowa głowica wahadłowa - Google Patents

Abstract

Ultradźwiękowa głowica wahadłowa wyposażona w piezoceramiczny nadawczo-odbiorczy przetwornik, elektryczny silnik, sprzęgło, przetwornik położenia składający się z perforowanej tarczy i fotoelektrycznego czujnika oraz w mikrowyłącznik, znamienna tym, że tworzy konstrukcję złożoną z dwóch zespołów: zespołu wykonawczego w postaci kapsuły utworzonej przez korpus (1) i kopułkę (2) połączone ze sobą nakrętką (3) i uszczelnione uszczelką (4), wypełnionej sprzęgającą akustycznie cieczą (6) i zawierającej mechanizm skanujący w postaci baryłki (7) osadzonej na osi (8) w łożyskach (9) umieszczonych w ściance korpusu (1), która to baryłka (7) wyposażona jest w piezoceramiczny przetwornik (10), oraz z zespołu napędowego składającego się z elektrycznego silnika (16) umieszczonego w obudowie (5) głowicy, którego wałek wyjściowy za pośrednictwem sprzęgła (17) sprzęgnięty jest z wałkiem (18) łożyskowanym w płycie (19), na którym osadzona jest tarcza (20) wyposażona w trwały magnes (21), przy czym obudowa (5) głowicy i nakrętka (3) połączone są ze sobą rozłącznie.

Description

Przedmiotem wynalazku jest ultradźwiękowa głowica wahadłowa, znajdująca w szczególności zastosowanie w diagnostyce medycznej do wizualizacji organów wewnętrznych ciała ludzkiego przy pomocy ultrasonografu.

Wizualizację organów wewnętrznych ciała ludzkiego dla celów diagnostyki medycznej metodą ultradźwiękową przeprowadza się za pomocą różnych rodzajów głowic nadawczo-odbiorczych (liniowych, obrotowych, wahadłowych), a większość aparatów ultrasonograficznych jest wyposażona w kilka typów głowic służących do różnych zastosowań. Głowice ultradźwiękowe mają za zadanie wysyłanie i odbieranie impulsów ultradźwiękowych do i z wnętrza ciała pacjenta. Przetwornik piezoceramiczny głowicy wahadłowej wysyła i odbiera impulsy ultradźwiękowe wykonując jednocześnie ruch wahadłowy względem osi prostopadłej do powierzchni ciała pacjenta i w ten sposób po przetworzeniu odebranych sygnałów w aparacie ultrasonograficznym na jego ekranie powstaje obraz wycinka koła zakreślonego przez przetwornik, w postaci wielu linii obrazujących poszczególne impulsy. Podstawowym problemem konstrukcyjnym w głowicach wahadłowych jest nadanie przetwornikowi nadawczo-odbiorczemu ruchu wahadłowego o określonej (znanej) i regularnej charakterystyce.

Znane są głowice wahadłowe, w których ruch przetwornika uzyskuje się przez zamianę ruchu obrotowego silnika elektrycznego na ruch wahadłowy przetwornika za pomocą różnego rodzaju mechanizmów dźwigniowych i korbowodów, np. jak w rozwiązaniu według patentu USA nr 4418 698 i w rozwiązaniu według patentu USA nr 4 517 985 lub według patentu USA nr 4 399 822. Rozwiązanie według patentu USA nr 4 421 118, w odróżnieniu od poprzednich jako źródło ruchu wykorzystuje elektromagnetyczny silnik liniowy, ale zamiana ruchu posuwisto-zwrotnego na wahadłowy odbywa się także za pomocą układu dźwigni. Przetwornik nadawczo-odbiorczy w

156 036 każdym rozwiązaniu umieszczony jest w przestrzeni wypełnionej cieczą stanowiącą czynnik sprzęgający akustycznie przetwornik z powierzchnią obiektu badanego. Przestrzeń ta jest ograniczona ściankami obudowy głowicy i odpowiednio uformowaną kopułką.

Celem wynalazku jest wyeliminowanie wad dotychczas stosowanych ultradźwiękowych głowic wahadłowych do wizualizacji organów wewnętrznych ciała ludzkiego do celów diagnostyki medycznej, a w szczególności uzyskanie regularnej charakterystyki ruchu przetwornika nadawczoodbiorczego, rozwiązanie problemu szczelności przestrzeni roboczej przetwornika, a ponadto uproszczenie konstrukcji oraz technologii wykonania i montażu.

Cel ten został osiągnięty przez skonstruowanie ultradźwiękowej głowicy wahadłowej wyposażonej w piezoceramiczny przetwornik nadawczo-odbiorczy, silnik elektryczny, fotoelektryczny przetwornik położenia, oraz w mikrowyłącznik, która tworzy konstrukcję złożoną z dwóch zespołów: zespołu wykonawczego w postaci kapsuły utworzonej przez korpus i kopułkę połączone ze sobą nakrętką i uszczelnione uszczelką, wypełnionej cieczą sprzęgającą akustycznie, oraz z zespołu napędowego składającego się z silnika elektrycznego umieszczonego w obudowie głowicy, którego wałek wyjściowy za pośrednictwem sprzęgła sprzęgnięty jest z wałkiem łożyskowanym w płycie, na którym osadzona jest tarcza wyposażona w trwały magnes. Kapsuła głowicy zawiera mechanizm skanujący w postaci baryłki osadzonej na osi w łożyskach umieszczonych w ściance korpusu, która to baryłka wyposażona jest w przetwornik piezoceramiczny. Obudowa głowicy i kapsuła połączone są ze sobą rozłącznie za pośrednictwem nakrętki.

Ponadto baryłka posiada zworę w kształcie wycinka pierścienia, wykonaną z materiału magnetycznie miękkiego umieszczoną w szczelinie wykonanej w płaszczyźnie wyznaczonej przez oś obrotu baryłki i oś symetrii przetwornika piezoceramicznego, przy czym baryłka wykonana jest z materiału magnetycznie obojętnego. Ponadto oś obrotu magnesu zamocowanego w tarczy i oś obrotu baryłki przecinają się, zaś magnes jest sprzęgnięty ze zworą za pomocą sił swego pola magnetycznego, przy czym tarcza jest wykonana z materiału magnetycznie obojętnego, oraz korpus wykonanyjest z materiału magnetycznie obojętnego i posiada osiowy gwintowany otwór, w który wkręcony jest wkręt z uszczelką.

W stosunku do znanych rozwiązań ultradźwiękowych głowic wahadłowych do wizualizacji organów wewnętrznych ciała ludzkiego konstrukcja głowicy według wynalazku posiada następujące zalety: — poprzez przenoszenie ruchu bez pomocy pośrednich elementów mechanicznych eliminuje źródła luzów konstrukcyjnych i technologicznych zniekształcających charakterystykę ruchu, — minimalizuje liczbę węzłów konstrukcyjnych, w których może nastąpić zużycie lub uszkodzenie, — zdalne przenoszenie momentu napędowego za pomocą sprzężenia magnetycznego przez ścianki korpusu kapsuły eliminuje konieczność stosowania specjalnych uszczelnień, — umożliwia łatwą wymianę kapsuły zawierającej przetwornik nadawczo-odbiorczy na inną, z przetwornikiem o innej częstotliwości pracy, w zależności od wymagań konkretnego zastosowania, przy wykorzystaniu tego samego zespołu napędowego.

Przedmiot wynalazku zilustrowany jest w przykładowym wykonaniu na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój głowicy wzdłuż jej osi, a fig. 2 — przekrój głowicy wzdłuż jej osi w płaszczyźnie prostopadłej do przekroju na fig. 1 po obróceniu tarczy z magnesem o kąt 90°.

Ultradźwiękowa głowica wahadłowa do wizualizacji organów wewnętrznych ciała ludzkiego według wynalazku składa się z dwóch zepsołów: zespołu wykonawczego w postaci kapsuły utworzonej przez korpus 1 i kopułkę 2 połączonych ze sobą nakrętką 3 i uszczelnionych uszczelką 4, zawierającej mechanizm skanujący, oraz z zespołu napędowego składającego się z silnika 16, sprzęgła 17 oraz tarczy 20 wyposażonej w trwały magnes 21, umieszczonego w obudowie 5 głowicy. Wewnątrz kapsuły utworzonej przez korpus 1 i kopułkę 2, wypełnionej cieczą sprzęgającą 6, znajduje się baryłka 7, łożyskowana na osi 8 w łożyskach 9 osadzonych w ściance korpusu 1, wyposażona w piezoceramiczny nadawczo-odbiorczy przetwornik 10 oraz zworę 11 w kształcie wycinka pierścienia, wykonaną z materiału magnetycznie miękkiego, umieszczoną w wycięciu baryłki 7 w płaszczyźnie wyznaczonej przez oś 8 i oś symetrii przetwornika 10. W baryłce 7, w pobliżu łożyska 9 wykonane jest podtoczenie, w którym umieszczone zostały cewki 12 i 13 transformatora sygnałowego. Cewka 12 związanajest trwale z baryłką 7, a cewka 13 z korpusem 1. Odprowadzenia cewki 12 doprowadzone są do przetwornika 10, a odprowadzenia cewki 13 wyprowadzone są na zewnątrz do aparatu ultrasonograficznego.

156 036

Korpus 1 posiada osiowy otwór la służący do napełniania kapsuły cieczą 6. Otwór la zaślepiony jest wkrętem 14 i uszczelniony uszczelką 15. Zespół napędowy umieszczony w obudowie 5 głowicy składa się z elektrycznego silnika 16, którego wałek wyjściowy za pomocą sprzęgła 17 sprzęgnięty jest z wałkiem 18 łożyskowanym w łożyskowej płycie 19 oraz z tarczy 20 wyposażonej w trwały magnes 21, osadzonej na wałku 18. Od strony silnika 16, na wałku 18 zamocowana jest perforowana tarcza 22, która wraz z fotoelektrycznym czujnikiem 23 umocowanym na płycie 19, tworzy przetwornik położenia piezoceramicznego nadawczo-odbiorczego przetwornika 10. Na płycie 19 zamocowany jest także mikrowyłącznik 24, którego dźwignia przyłączająca ęaoże być uruchamiana za pośrednictwem przycisku 25 wystającego przez otwór na zewnątrz obudowy 5 głowicy.

Działanie ultradźwiękowej głowicy wahadłowej według wynalazku polega na tym, że ruch obrotowy wałka wyjściowego silnika 16, za pośrednictwem sprzęgła 17, przekazywany jest na tarczę 20, a magnes 21, związany z tarczą 20, jest sprzęgnięty magnetycznie ze zworą 11 przez ściankę korpusu 1. Prędkość obrotowa tarczy 20 jest mierzona za pomocą fotoelektrycznego przetwornika 23 i tarczy 22 i może być stabilizowana przez zewnętrzny układ automatycznej regulacji prędkości obrotowej silnika 16. Przy położeniu magnesu 21 jak na fig. 1 zwora 11 zajmuje pozycję w płaszczyźnie wyznaczonej przez oś głowicy i oś 8 baryłki 7. Podczas obrotu tarczy 20 przemieszczający się magnes 21, przez działanie sił swego pola magnetycznego, zabiera za sobą zworę 11 tak, że po obrocie tarczy 20 o kąt 90° zwora 11 zajmie położenie jak na fig. 2. Po obróceniu tarczy 20 o dalsze 90° zwora 11 zajmie ponownie pozycję w płaszczyźnie wyznaczonej przez oś głowicy i oś 8, a za kolejnym obrotem o 90° — drugie skrajne położenie, przeciwległe do położenia pokazanego na fig. 2.

Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 100 egz.

Cena 3000 zł

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Ultradźwiękowa głowica wahadłowa wyposażona w piezoceramiczny nadawczo-odbiorczy przetwornik, elektryczny silnik, sprzęgło, przetwornik położenia składający się z perforowanej tarczy i fotoelektrycznego czujnika oraz w mikrowyłącznik, znamienna tym, że tworzy konstrukcję złożoną z dwóch zespołów: zespołu wykonawczego w postaci kapsuły utworzonej przez korpus (1) i kopułkę (2) połączone ze sobą nakrętką (3) i uszczelnione uszczelką (4), wypełnionej sprzęgającą akustycznie cieczą (6) i zawierającej mechanizm skanujący w postaci baryłki (7) osadzonej na osi (8) w łożyskach (9) umieszczonych w ściance korpusu (1), która to baryłka (7) wyposażona jest w piezoceramiczny przetwornik (10), oraz z zespołu napędowego składającego się z elektrycznego silnika (16) umieszczonego w obudowie (5) głowicy, którego wałek wyjściowy za pośrednictwem sprzęgła (17) sprzęgnięty jest z wałkiem (18) łożyskowanym w płycie (19), na którym osadzona jest tarcza (20) wyposażona w trwały magnes (21), przy czym obudowa (5) głowicy i nakrętka (3) połączone są ze sobą rozłącznie.
2. 2. Ultradźwiękowa głowica według zastrz. 1, znamienna tym, że baryłka (7) posiada zworę (11) w kształcie wycinka pierścienia, wykonaną z materiału magnetycznie miękkiego umieszczoną w szczelinie wykonanej w płaszczyźnie wyznaczonej przez oś obrotu baryłki (7) i oś symetrii przetwornika (10), przy czym baryłka (7) wykonana jest z materiału magnetycznie obojętnego.
3. 3. Ultradźwiękowa głowica według zastrz. 1, znamienna tym, że oś obrotu magnesu (21) zamocowanego w tarczy (20) i oś obrotu baryłki (7) przecinają się, zaś magnes (21) jest sprzęgnięty ze zworą (11) za pomocą sił swego pola magnetycznego, przy czym tarcza (20) wykonana jest z materiału magnetycznie obojętnego.
4. 4. Ultradźwiękowa głowica według zastrz. 1, znamienna tym, że korpus (1) wykonany jest z materiału magnetycznie obojętnego i posiada osiowy gwintowany otwór (la), w który wkręcony jest wkręt (14) z uszczelką (15).