TWI721793B - 杜普勒測試裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明關於一種杜普勒測試裝置，包含：一水箱可容納液體；一超音波探頭對於液體產生縱向或橫向的掃描路徑；一第一測試單元帶動第一線材通過該掃描路徑；一第二測試單元帶動第二線材通過該掃描路徑，該第二線材與該第一線材為同方向或不同方向轉動；一控制單元輸入一脈衝寬度調控、一驅動電壓及一速度，藉由驅動模組控制第一直流馬達及第二直流馬達分別驅動該第一線材及該第二線材轉向及其速度。藉以能用於測試杜普勒超音波掃描儀對於速度的準確度、測量速度範圍、多種流速頻譜呈現、不同方向流速呈現及彩色杜普勒影像的敏感度。
Description
本發明係有關於一種可以對於超音波掃描儀測試同時可解析不同的速度範圍、具有可調速度的兩線材於同方向或不同方向之頻譜杜普勒與彩色杜普勒的測試假體裝置。
隨著杜普勒超音波技術的進步及影像解析度的提升，再加上屬於非侵入性的檢查，在臨床上杜普勒超音波的使用變得越來越普遍。目前臨床上有幾種常用的杜普勒超音波的應用：包含頻譜杜普勒(Spectral Doppler)、彩色杜普勒(Color Doppler image)、能量杜普勒(Power Doppler image)。其中頻譜杜普勒廣泛應用於血管疾病的診斷和評估。在臨床應用中可用於測量血流速度，並根據血流速度評估血管狹窄的程度，進一步用於確定患者合適的治療方式、外科手術或最佳的藥物治療。
為了確保準確診斷和最佳治療方式，重要的是脈衝頻譜杜普勒系統能夠透過杜普勒頻譜準確測量血流速度以及能夠檢測微弱的低速血流訊號，並且可以顯示出血管中未失真血流速度分佈。由於杜普勒超音波技術使用率的增加，臨床應用對於杜普勒系統的準確及可靠度的要求皆有所提高，因此杜普勒超音波掃描儀器的性能和品質控制測試的重要性變得日趨重要。通常可使用超音波杜普勒測試假體做常規的品質保證測試，作為維持杜普勒超音波系統適當性能水平的定期評估。測試假體有幾個用途，包含協助解釋臨床掃描參數、驗證臨床實作和臨床研究中使用的物理測量，並可用於協助開發新的超音波技術。又
杜普勒測試假體主要區分為兩大類。第一類為模擬組織、血管及血液性質的假體，利用組成的模擬物質形成一個模擬血流流量灌注的型態，例如：flow phantom；第二類為模擬物體(紅血球)移動的假體，利用線材的移動及B-mode掃描得出杜普勒頻譜並進行評估，例如：string phantom。
其中常見之string phantom裝置，例如西元2018年11月16日中國大陸所公開之發明第CN108814649號「多普勒超聲診斷儀血流波形模體及校準方法」專利案，其係揭露：包括可擕式控制箱和仿血流波形模體，可擕式控制箱包括外箱體、人機互動介面、主控電路板、電源線和傳輸線，主控電路板設於外箱體內，人機互動介面設於外箱體上，電源線和傳輸線用於可擕式控制箱連接仿血流波形模體；仿血流波形模體包括液體環境模擬槽、血流波形模擬機構、血流波形模擬控制機構和多普勒超聲診斷儀探頭固定機構，血流波形模擬機構設置在液體環境模擬槽內；血流波形模擬控制機構用於控制轉動滑輪的轉動；所述的主控電路板用於向血流波形類比控制機構發送控制信號；能夠精確複現人體血流流速變化，應用於基於超聲多普勒原理的血液流速測量裝置的檢定、校準及測試。
又有西元2019年7月26日中國大陸所公開之發明第CN110058055號「一種超聲經顱多普勒血流分析校準系統」專利案，其係揭露：包括血流類比裝置和探頭安裝裝置，血流類比裝置包括水槽箱，水槽箱支撐側板的第一側面固定有直流電源、微控制器、步進驅動器和步進電機，步進驅動器的輸入輸出端分別與微控制器和步進電機電連接，支撐側板第二側面設有弦線帶動盤，弦線帶動盤中心與電機軸固定連接，弦線帶動盤下方設有與第二側面固定的上支撐座，水槽箱底板表面設有下支撐座，弦線帶動盤的弦線引導槽內掛接有弦線，弦線順序繞過第一上引導輪、上下引導柱後與下引導輪掛接，探頭安裝裝
置包括頂面固定有導軌座的背板，導軌座上通過滑塊固定有六自由度調節支架。本系統能對人體血流參數進行模擬並實現TCD儀血流參數計量檢測。
惟上述二件專利前案均為單一線材(弦線)的設計，因此無法同時測試兩線材不同速度可解析的速度範圍、兩線材於同方向不同速度之頻譜杜普勒與彩色杜普勒流速準確度測試、兩線材不同方向不同速度之頻譜杜普勒與彩色杜普勒流速準確度測試。以及其滑輪均為固定式，無法任意移動以調整不同的角度，故無法用於評估不同設置角度下最佳的杜普勒測量角度，亦即無法模擬不同血流角度的最佳杜普勒角度測試，因此於使用上有其缺點存在。
爰此，有鑑於目前所使用的杜普勒測試假體具有上述之缺點。故本發明提供一種杜普勒測試裝置，包含有：一水箱，內部設有一容槽，以供容納一液體；一超音波探頭，係活動架設於一支撐桿上，該超音波探頭係於該支撐桿上移動，藉以對於該液體產生縱向或橫向的一掃描路徑；一第一測試單元，係設置於該容槽內，該第一測試單元係包含有至少一第一線材，該第一線材通過該掃描路徑；一第二測試單元，係設置於該容槽內，該第二測試單元係包含有至少一第二線材，該第二線材通過該掃描路徑；一控制單元，藉以分別訊號該第一測試單元及該第二測試單元，該控制單元係控制該第一測試單元及該第二測試單元，以分別驅動該第一線材及該第二線材轉向及其速度。
上述第一測試單元進一步包含有一第一滑軌、一第一滑座、一第一移動滑輪、一第一固定滑輪及一第一直流馬達，該第一滑軌係固定於該容槽內，該第一滑座係設入於該第一滑軌內上、下縱向移動，藉以調整該第一滑座相對於該第一滑軌之縱向位置，該第一滑座上相對凸設有二第一固定板，該二第一固定板上分別設有一第一滑槽，該第一移動滑輪穿設有相對旋轉之一第一轉軸，該第一轉軸穿入於該二第一滑槽內前、後橫向移動，藉由一第一迫緊螺
帽將該第一轉軸螺固於該第一滑槽內，藉以調整該第一移動滑輪相對於該第一滑座之橫向位置，該第一固定滑輪則固定於該容槽內，該第一線材係繞設於該第一移動滑輪及該第一固定滑輪上，且該第一線材係通過該掃描路徑，該第一直流馬達係固定於該水箱，藉以帶動該第一線材繞著該第一移動滑輪及該第一固定滑輪循環轉動；該第二測試單元進一步包含有一第二滑軌、一第二滑座、一第二移動滑輪、一第二固定滑輪及一第二直流馬達，該第二滑軌係固定於該容槽內，該第二滑座係設入於該第二滑軌內上、下縱向移動，藉以調整該第二滑座相對於該第二滑軌之縱向位置，該第二滑座上相對凸設有二第二固定板，該二第二固定板上分別設有一第二滑槽，該第二移動滑輪穿設有相對旋轉之一第二轉軸，該第二轉軸穿入於該二第二滑槽內前、後橫向移動，藉由一第二迫緊螺帽將該第二轉軸螺固於該第二滑槽內，藉以調整該第二移動滑輪相對於該第二滑座之橫向位置，該第二固定滑輪則固定於該容槽內，該第二線材係繞設於該第二移動滑輪及該第二固定滑輪上，且該第二線材係通過該掃描路徑，該第二直流馬達係固定於該水箱，藉以帶動該第二線材繞著該第二移動滑輪及該第二固定滑輪循環轉動，該第二線材係與該第一線材係為同方向或不同方向轉動；該控制單元設有一驅動模組，藉以分別訊號連接該超音波探頭、該第一直流馬達及該第二直流馬達，該控制單元係供輸入一脈衝寬度調控、一驅動電壓及一速度，藉由該驅動模組控制該第一直流馬達及該第二直流馬達分別驅動該第一線材及該第二線材轉動及其速度。
上述第一測試單元進一步包含有一第一滑軌、一第一滑座、一第一移動滑輪、一第一固定滑輪及一第一直流馬達，該第一滑軌係固定於該容槽內，該第一滑座係設入於該第一滑軌內上、下縱向移動，藉以調整該第一滑座相對於該第一滑軌之縱向位置，該第一滑座上相對凸設有二第一固定板，該二第一固定板上分別設有一第一滑槽，該第一移動滑輪穿設有相對旋轉之一第一
轉軸，該第一轉軸穿入於該二第一滑槽內前、後橫向移動，藉由一第一迫緊螺帽將該第一轉軸螺固於該第一滑槽內，藉以調整該第一移動滑輪相對於該第一滑座之橫向位置，該第一固定滑輪則固定於該容槽內，該第一線材係繞設於該第一移動滑輪及該第一固定滑輪上，且該第一線材係通過該掃描路徑，該第一直流馬達係固定於該水箱，藉以帶動該第一線材繞著該第一移動滑輪及該第一固定滑輪循環轉動；該第二測試單元進一步包含有一第二滑軌、一第二滑座、一第二移動滑輪、一第二固定滑輪、一第二直流馬達、一第三滑軌及一第四滑軌，該第二滑軌係固定於該容槽內，該第二滑座係設入於該第二滑軌內上、下縱向移動，藉以調整該第二滑座相對於該第二滑軌之縱向位置，該第三滑軌係橫向設置於該第二滑座上，一第三滑座係設入於該第三滑軌內左、右橫向滑移，藉以調整該第三滑座相對於該第三滑軌之橫向位置，該第三滑座上相對凸設有二第二固定板，該二第二固定板上分別設有一第二滑槽，該第二移動滑輪穿設有相對旋轉之一第二轉軸，該第二轉軸穿入於該二第二滑槽內前、後橫向移動，藉由一第二迫緊螺帽將該第二轉軸螺固於該第二滑槽內，該第二移動滑輪係穿於該第三滑座內前、後橫向移動，藉以調整該第二移動滑輪相對於該第三滑座之橫向位置，該第四滑軌係橫向設置於一支撐架上，該支撐架係與該第二滑軌相對間隔設立於該容槽內，一第四滑座係於該第四滑軌內左、右橫向滑移，該第四滑座係縱向設有一第三固定板，該第二固定滑輪及該第二直流馬達係分別固定於該第三固定板的下方及上方之位置處，又該第四滑座係貫穿螺接有一第四迫緊螺絲，透過該第四迫緊螺絲使該第四滑座被迫緊固定於該第四滑軌，藉以調整該第四滑座相對於該第四滑軌之橫向位置，該第二線材係繞設於該第二移動滑輪及該第二固定滑輪上，且該第二線材係通過該掃描路徑，該第二直流馬達係帶動該第二線材繞著該第二移動滑輪及該第二固定滑輪循環轉動，該第二線材係與該第一線材係為同方向或不同方向轉動；該控制單元設有
一驅動模組，藉以分別訊號連接該超音波探頭、該第一直流馬達及該第二直流馬達，該控制單元係供輸入一脈衝寬度調控、一驅動電壓及一速度，藉由該驅動模組控制該第一直流馬達及該第二直流馬達分別驅動該第一線材及該第二線材轉向及其速度。
上述第一滑座係貫穿螺接有一第一迫緊螺絲，透過鎖緊該第一迫緊螺絲，使該第一滑座被迫緊固定於該第一滑軌內。
上述第二滑座係貫穿螺接有一第二迫緊螺絲，透過鎖緊該第二迫緊螺絲，使該第二滑座被迫緊固定於該第二滑軌內。
上述第三滑座係貫穿螺接有一第三迫緊螺絲，透過鎖緊該第三迫緊螺絲，使該第三滑座被迫緊固定於該第三滑軌內。
上述第一線材及該第二線材係採用1~1.2mm之O形橡膠線。
上述第一線材相對於該掃描路徑具有一第一夾角，該第二線材相對於該掃描路徑具有一第二夾角。
上述第一夾角係介於55°至65°之間，該第二夾角係介於55°至65°之間。
上述支撐桿係設置於該容槽外側，該第一直流馬達及該第二直流馬達係分別固定於該水箱上。
上述技術特徵具有下列之優點：
1.藉由兩線材設計，可以測試不同速度可解析的速度範圍、兩線材於同方向不同速度之彩色杜普勒流向測試、兩線材不同方向不同速度之彩色杜普勒流向。
2.利用二組滑座與滑軌之配合，以及配合可調式的移動滑輪，藉以可分別調整二線材與掃描路徑之間的各種夾角，可用於評估不同設置角度其最佳的杜普勒測量角度。
3.可調式的移動滑輪配合兩線材之設計，可進行杜普勒超音波的縱向位置與橫向位置之取樣點大小的測試。
4.透過可調整的線材角度的設計，可用於評估不同血流角度的最佳杜普勒測試角度。
5.兩條線材的設計可用於評估不同速度可解析能力，以及不同速度不同流向的彩色杜普勒。
6.透過程式化的調控方法可以找出直流馬達驅動電壓及線材真實速度的關係，並以此作為評估脈衝杜普勒頻譜測量參數的MVA誤差%。
1:水箱
11:容槽
12:液體
2:超音波探頭
21:支撐桿
22:掃描路徑
3:第一測試單元
31:第一滑軌
32:第一滑座
321:第一迫緊螺絲
322:第一固定板
323:第一滑槽
33:第一移動滑輪
331:第一轉軸
332:第一迫緊螺帽
34:第一固定滑輪
35:第一線材
36:第一直流馬達
4:第二測試單元
41:第二滑軌
42:第二滑座
421:第二迫緊螺絲
422:第二固定板
423:第二滑槽
43:第二移動滑輪
431:第二轉軸
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44:第二固定滑輪
45:第二線材
46:第二直流馬達
47:第三滑軌
471:第三滑座
472:第三迫緊螺絲
48:第四滑軌
481:支撐架
482:第四滑座
483:第三固定板
484:第四迫緊螺絲
5:控制單元
51:驅動模組
A:第一夾角
B:第二夾角
C:縱向位置
D:橫向位置
[第一圖]係為本發明實施例之立體外觀圖。
[第二圖]係為本發明實施例之側視圖。
[第三圖]係為本發明實施例之俯視圖。
[第四圖]係為本發明實施例第一夾角及第二夾角之示意圖。
[第五圖]係為本發明實施例第一測試單元之部分立體分解圖。
[第六圖]係為本發明實施例第一移動滑輪之縱向及橫向位置調整示意圖。
[第七圖]係為本發明實施例超音波探頭的縱向及橫向位置取樣之示意圖。
[第八圖]係為本發明實施例以飛利浦及東芝超音波掃描儀進行二線材可解析速度關係之直條圖。
[第九圖]係為本發明實施例線材與超音波探頭初始夾角設置為55°度獲得最佳杜普勒測試角度(東芝)測試結果之直條圖。
[第十圖]係為本發明實施例線材與超音波探頭初始夾角設置為55°度不同測試速度與ISB%關係之直條圖。
[第十一圖]係為本發明實施例線材與超音波探頭初始夾角設置為60°度獲得最佳杜普勒測試角度(東芝)測試結果之直條圖。
[第十二圖]係為本發明實施例線材與超音波探頭初始夾角設置為60°度不同測試速度與ISB%關係之直條圖。
[第十三圖]係為本發明實施例線材與超音波探頭初始夾角設置為65°度獲得最佳杜普勒測試角度(東芝)測試結果之直條圖。
[第十四圖]係為本發明實施例線材與超音波探頭初始夾角設置為65°度不同測試速度與ISB%關係之直條圖。
[第十五圖]係為本發明實施例速度為21~47cm/sec二線材同方向不同速度之縱向位置的彩色杜普勒影像(東芝)相片。
[第十六圖]係為本發明實施例速度為21~47cm/sec二線材同方向不同速度之橫向位置的彩色杜普勒影像(東芝)相片。
[第十七圖]係為本發明實施例速度為21~47cm/sec二線材不同方向不同速度之縱向位置的彩色杜普勒影像(東芝)相片。
[第十八圖]係為本發明實施例速度為21~47cm/sec二線材不同方向不同速度之橫向位置的彩色杜普勒影像(東芝)相片。
[第十九圖]係為本發明另一實施例之立體圖。
[第二十圖]係為本發明另一實施例之正視圖。
[第二十一圖]係為本發明另一實施例之側視圖。
[第二十二圖]係為本發明另一實施例第三滑軌之部分立體分解圖。
[第二十三圖]為本發明另一實施例第四滑軌之部分立體分解圖。
請參閱第一圖、第二圖及第三圖所示，本發明實施例係包含有：水箱(1)、超音波探頭(2)、第一測試單元(3)、第二測試單元(4)及控制單元(5)，其中：
水箱(1)，係為透明狀，其內部設有一容槽(11)，以供容納一液體(12)，該液體(12)係為水。
超音波探頭(2)，係為待測試的一超音波掃描儀之採頭。該超音波探頭(2)係活動架設於一支撐桿(21)上，以供該超音波探頭(2)可以於該支撐桿(21)上移動，以調整其適當之高度。該支撐桿(21)係設置於該水箱(1)之該容槽(11)外側，藉以對於該液體(12)產生縱向或橫向的一掃描路徑(22)〔如第四圖所示〕。
第一測試單元(3)，其係設置於該水箱(1)之該容槽(11)內。該第一測試單元(3)係包含有一第一滑軌(31)、第一滑座(32)、第一移動滑輪(33)、第一固定滑輪(34)、第一線材(35)及第一直流馬達(36)〔如第五圖所示〕。該第一滑軌(31)係固定於該容槽(11)內。該第一滑座(32)係設入於該第一滑軌(31)內而上、下縱向移動，又該第一滑座(32)係貫穿螺接有一第一迫緊螺絲(321)，透過該第一迫緊螺絲(321)使該第一滑座(32)被迫緊固定於該第一滑軌(31)，藉以調整該第一滑座(32)相對於該第一滑軌(31)之縱向位置。又該第一滑座(32)上相對凸設有二第一固定板(322)，該二第一固定板(322)上分別設有一第一滑槽(323)。該第一移動滑輪(33)係穿設有可相對旋轉之一第一轉軸(331)，該第一轉軸(331)穿入於該二第一滑槽(323)內而前、後橫向移動，利用一第一迫緊螺帽(332)將該第一轉軸(331)螺固於該第一滑槽(323)內，藉以調整該第一移動滑輪(33)相對於該第一滑座(32)之橫向位置，又該第一移動滑輪(33)亦可透過該第一滑座(32)，藉以調整相對於該第一滑軌(31)之縱向位置。該第一固定滑輪(34)則固定於該容槽(11)內的底部。該第一線材(35)則繞設於該第一移動滑輪(33)、該第一固定滑輪(34)及該第一直流馬達(36)上，且該第一線材(35)係通過該超音波探頭(2)之該掃描路徑(22)。該
第一線材(35)係採用1~1.2mm之O形橡膠線。該第一直流馬達(36)係固定於該水箱(1)上，藉以帶動該第一線材(35)繞著該第一移動滑輪(33)及該第一固定滑輪(34)循環轉動。該第一直流馬達(36)之脈衝寬度調控〔以下簡稱PWM〕係介於52.5~100之間，該第一直流馬達(36)之驅動電壓係介於0.16~1.02V之間，藉以使該第一線材(35)的速度係介於15~110cm/sec之間。
第二測試單元(4)，其係設置於該水箱(1)之該容槽(11)內。該第二測試單元(4)係包含有一第二滑軌(41)、第二滑座(42)、第二移動滑輪(43)、第二固定滑輪(44)、第二線材(45)及第二直流馬達(46)〔請參考第五圖所示〕。該第二滑軌(41)係固定於該容槽(11)內。該第二滑座(42)係設入於該第二滑軌(41)內而上、下縱向移動，又該第二滑座(42)係貫穿螺接有一第二迫緊螺絲(421)，透過該第二迫緊螺絲(421)使該第二滑座(42)被迫緊固定於該第二滑軌(41)，藉以調整該第二滑座(42)相對於該第二滑軌(41)之縱向位置。又該第二滑座(42)上相對凸設有二第二固定板(422)，該二第二固定板(422)上分別設有一第二滑槽(423)。該第二移動滑輪(43)係穿設有可相對旋轉之一第二轉軸(431)，該第二轉軸(431)穿入於該二第二滑槽(423)內而前、後橫向移動，利用一第二迫緊螺帽(432)將該第二轉軸(431)螺固於該第二滑槽(423)內，藉以調整該第二移動滑輪(43)相對於該第二滑座(42)之橫向位置，又該第二移動滑輪(43)亦可透過該第二滑座(42)，藉以調整相對於該第二滑軌(41)之縱向位置。該第二固定滑輪(44)則固定於該容槽(11)內的底部。該第二線材(45)則繞設於該第二移動滑輪(43)、該第二固定滑輪(44)及該第二直流馬達(46)上，且該第二線材(45)係通過該超音波探頭(2)之該掃描路徑(22)。該第二線材(45)係採用1~1.2mm之O形橡膠。該第二直流馬達(46)係固定於該水箱(1)上，藉以帶動該第二線材(45)繞著該第二移動滑輪(43)及該第二固定滑輪(44)循環轉動。該第二直流馬達(46)之脈衝寬度調變〔以下簡稱PWM〕係介於52.5~100(%)之間，該第二直流馬達(46)之驅動電壓係介於0.16~1.02V之間，藉以
使該第二線材(45)的速度係介於15~142cm/sec之間，且該第二線材(45)係與該第一線材(35)為同方向或不同方向轉動。
控制單元(5)，係設有一驅動模組(51)，藉以分別訊號連接該超音波探頭(2)、該第一直流馬達(36)及該第二直流馬達(46)。該控制單元(5)係可供輸入上述之PWM、驅動電壓及速度，藉由該驅動模組(51)控制該第一直流馬達(36)及該第二直流馬達(46)之PWM及驅動電壓，藉以控制該第一線材(35)及該第二線材(45)的速度及同方向或不同方向轉動，以及接收該超音波探頭(2)之掃描結果。
測試使用時，如第一圖、第五圖及第六圖所示，先旋鬆該第一迫緊螺絲(321)，然後使該第一滑座(32)及該第一移動滑輪(33)於該第一滑軌(31)內上、下縱向移動至適當位置，然後再鎖緊該第一迫緊螺絲(321)。再旋鬆該第一迫緊螺帽(332)，然後調整該第一移動滑輪(33)之該第一轉軸(331)，於該二第一滑槽(323)內前、後橫向移動至適當位置，再鎖固該第一迫緊螺帽(332)。如此，藉由縱向及橫向移動後，固定該第一移動滑輪(33)，則可調整該第一線材(35)相對於掃描路徑(22)的一第一夾角(A)，該第一夾角(A)係介於55°至65°之間。
同樣旋鬆該第二迫緊螺絲(421)，然後使該第二滑座(42)及該第二移動滑輪(43)於該第二滑軌(41)內上、下縱向移動至適當位置，然後再鎖緊該第二迫緊螺絲(421)。再旋鬆該第二迫緊螺帽(432)，然後調整該第二移動滑輪(43)之該第二轉軸(431)，於該二第二滑槽(423)內前、後橫向移動至適當位置，再鎖固該第二迫緊螺帽(432)。如此，藉由縱向及橫向移動後，固定該第二移動滑輪(43)，則可調整該第二線材(45)相對於掃描路徑(22)的一第二夾角(B)，該第二夾角(B)係介於55°至65°之間。
再經由該控制單元(5)輸入上述之PWM、驅動電壓及速度，該驅動模組(51)係使用Arduino IDE程式編譯軟體進行調控速度的指令的編程，主要利用PWM的方式進行該第一直流馬達(36)及該第二直流馬達(46)速度的調控。並經由
該第一直流馬達(36)及該第二直流馬達(46)帶動該第一線材(35)及該第二線材(45)，分別以同方向、不同方向、不同速度及不同杜普勒測量角度，同時對於超音波掃描儀進行假體的測試，測試的功能包含超音波掃描儀測量速度最大最小極值、測量速度的準確度、測量速度範圍、多種速度頻譜呈現、不同方向速度呈現、取樣點大小及彩色杜普勒影像的敏感度。
如第七圖所示，其中該第一線材(35)及該第二線材(45)左、右橫向排列而通過該超音波探頭(2)之該掃描路徑(22)取樣進行掃描的位置，係可經由一縱向位置(C)〔相對於該第一線材(35)及該第二線材(45)的徑向〕被取樣掃描，以及經由一橫向位置(D)〔相對於該第一線材(35)及該第二線材(45)的軸向〕取樣被掃描，該縱向位置(C)及該橫向位置(D)係互呈90°垂直。又該第一線材(35)及該第二線材(45)被包含在取樣範圍內，該第一線材(35)及該第二線材(45)可分別設定為低速度及高速度，不同角度或不同方向的速度，在杜普勒頻譜圖上就會出現兩組頻譜。如果超音波掃描儀可呈現此大範圍的差異性，而且頻譜清晰，則可判定該超音波掃描儀靈敏度高。
又該超音波掃描儀測量速度的準確度也是超音波假體主要功能之一，該第一線材(35)及該第二線材(45)的移動速度可由假體測試裝置設定，經由超音波掃描儀掃描的測速結果與第一線材(35)及該第二線材(45)速度的設定值作比對，即可知道該超音波掃描儀在速度測量上的準確度。
本發明經由實際測試，首先將PWM可調整的區間範圍介於0至255，依照的PWM數值可調整工作週期的百分比(Duty cycle%)，將求得之工作週期的百分比與輸入電壓值做乘積即可得到調控馬達的輸出電壓值，即100%為5v。經過馬達可調速範圍測試後，僅使用52.5%至100%的範圍進行馬達調速。
經由脈衝調控的測試結果可以得到以下馬達驅動電壓及線材速度的數值關係，如下列表一所示。
由於交流馬達性能的限制，可調控測試的線材速度落在15cm/sec至110cm/sec的區間範圍，經由該測試結果作為定義測試線材的真實速度的標準，結合脈衝杜普勒頻譜所測量到的參數數值，即可換算出ISB%及MVA誤差%的數值結果。該實驗採用IBM(International Business Machine)SPSS(Statistical Product and Service Solutions)Statistics 18軟體，評估馬達驅動電壓及線材速度的線性方程式。經過統計分析得到R值為0.997，表示兩者呈正相關的關係；R2值為0.993，表示兩者具有高度相關性；ANOVA的顯著性<0.001，表示此模型為較佳的線性模型。最後可以得到馬達驅動電壓與線材速度的線性方程式，方程式為：y=0.007x+0.074。
其中的x值為線材速度，y值為馬達驅動電壓。
如第八圖所示，又分別利用東芝〔Toshiba〕及飛利浦〔Philips〕兩台超音波掃描儀之可解析速度關係測試，其中線材與探頭設置夾角為55°，經過角度校正，使用45°杜普勒測試角度所測得之兩線可解析速度關係。從第六圖中結果可以得知飛利浦及東芝兩台超音波掃描儀個別可解析的速度關係，以參考速度作為標準，當參考速度與可以解析速度的速度數值差距越小，表示可解析速度的能力較佳。由此可以得知，東芝可以解析速度隨著參考速度的增加，其測試速度數值與參考速度的數值差距越大，表示東芝的可解析速度的能力比較差。
如第九圖至第十四圖所示，進一步的測試結果可以得知，當線材與探頭初始設置夾角為55°及60°的角度範圍時，東芝超音波掃描儀進行測試所得之最佳的杜普勒測試角度落在30°至45°的角度範圍；當線材與探頭初始設置夾角為65°時，東芝所測得之最佳的杜普勒測試角度落在45°至55°的角度範圍。整體評估所得之最佳可解析杜普勒角度為45°。因此可以發現，低速測試中17.21cm/sec及36.91cm/sec的ISB%隨著角度的增加明顯高於其他速度的ISB%的數值結果，而且
低速測試結果的MVA誤差%也隨之變大，由此結果可以驗證低速評估的結果對最大峰值速度準確度造成數值測量的影響最大。
如第十五圖所示，係為該第一線材(35)及該第二線材(45)以上、下排列方式設置，在速度為21~47cm/sec之間為同方向而不同速度下，被東芝之該超音波探頭(2)的縱向位置(C)取樣所掃描到之彩色杜普勒影像。如第十六圖所示，則為該第一線材(35)及該第二線材(45)以左、右併排方式設置，在速度為21~47cm/sec之間為同方向而不同速度下，被東芝之該超音波探頭(2)的橫向位置(D)取樣所掃描到之彩色杜普勒影像。
如第十七圖所示，係為該第一線材(35)及該第二線材(45)以上、下排列方式設置，在速度為21~47cm/sec之間為不同方向及不同速度下，被東芝之該超音波探頭(2)的縱向位置(C)取樣所掃描到之彩色杜普勒影像。如第十八圖所示，則為該第一線材(35)及該第二線材(45)以左、右併排方式設置，在速度為21~47cm/sec之間為不同方向及不同速度下，被東芝之該超音波探頭(2)的橫向位置(D)取樣所掃描到之彩色杜普勒影像。
因此本發明線材的設置角度，可以有三種以上的角度選擇調整，可用於評估不同設置角度之最佳的杜普勒測量角度，類似於模擬不同血流角度的最佳杜普勒角度測試。並且將習知的單線設計，增加為兩線設計，此設計可測試不同速度可解析的速度範圍、兩線於同方向不同速度之彩色杜普勒流向測試、兩線不同方向不同速度之彩色杜普勒流向測試。
本發明另一實施例，如第十九圖、第二十圖及第二十一圖所示，本實施例與上述實施例之差異係在於該第二測試單元(4)進一步包有一第三滑軌(47)及一第四滑軌(48)。
如第二十二圖所示，該第三滑軌(47)係橫向設置於該第二滑座(42)上，一第三滑座(471)係於該第三滑軌(47)內左、右橫向滑移，該二第二固定板
(422)係凸設於該第三滑座(471)上，該二第二固定板(422)上同樣設有該第二滑槽(423)，以供該第二移動滑輪(43)、該第二轉軸(431)及該第二迫緊螺帽(432)固定。又該第三滑座(471)係貫穿螺接有一第三迫緊螺絲(472)，透過該第三迫緊螺絲(472)使該第三滑座(471)被迫緊固定於該第三滑軌(47)，藉以調整該第三滑座(471)相對於該第三滑軌(47)之橫向位置。
如第二十三圖所示，該第四滑軌(48)係橫向設置於一支撐架(481)上，該支撐架(481)係與該第二滑軌(41)相對間隔設立於該容槽(11)內。一第四滑座(482)係於該第四滑軌(48)內左、右橫向滑移，該第四滑座(482)係縱向設有一第三固定板(483)，該第二固定滑輪(44)及該第二直流馬達(46)係分別固定於該第三固定板(483)的下方及上方之位置處。又該第四滑座(482)係貫穿螺接有一第四迫緊螺絲(484)，透過該第四迫緊螺絲(484)使該第四滑座(482)被迫緊固定於該第四滑軌(48)，藉以調整該第四滑座(482)相對於該第四滑軌(48)之橫向位置。如此，藉由同步調整該第三滑座(471)相對於該第三滑軌(47)之橫向位置移動，以及該第四滑座(482)相對於該第四滑軌(48)之橫向位置移動，係可使該第一線材(35)及該第二線材(45)上、下縱向排列而通過該超音波探頭(2)之該掃描路徑(22)取樣進行掃描的位置〔請參考第七圖所示〕，以供可對於杜普勒超音波掃描儀器進行測試。又本發明上述的滑座與滑軌配合移動的構造，亦可透過導螺桿配合沈水馬達之傳動而達成，均為本發明實施例可據以實現的構造。
綜合上述實施例之說明，當可充分瞭解本發明之操作、使用及本發明產生之功效，惟以上所述實施例僅係為本發明之較佳實施例，當不能以此限定本發明實施之範圍，即依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作簡單的等效變化與修飾，皆屬本發明涵蓋之範圍內。
1:水箱
11:容槽
12:液體
2:超音波探頭
21:支撐桿
3:第一測試單元
31:第一滑軌
32:第一滑座
321:第一迫緊螺絲
322:第一固定板
323:第一滑槽
33:第一移動滑輪
331:第一轉軸
332:第一迫緊螺帽
34:第一固定滑輪
35:第一線材
36:第一直流馬達
4:第二測試單元
41:第二滑軌
42:第二滑座
421:第二迫緊螺絲
422:第二固定板
423:第二滑槽
43:第二移動滑輪
431:第二轉軸
432:第二迫緊螺帽
44:第二固定滑輪
45:第二線材
46:第二直流馬達
5:控制單元
51:驅動模組
Claims (10)
- 一種杜普勒測試裝置，包含有：一水箱，內部設有一容槽，以供容納一液體；一超音波探頭，係活動架設於一支撐桿上，該超音波探頭係於該支撐桿上移動，藉以對於該液體產生縱向或橫向的一掃描路徑；一第一測試單元，係設置於該容槽內，該第一測試單元係包含有至少一第一線材，該第一線材通過該掃描路徑；一第二測試單元，係設置於該容槽內，該第二測試單元係包含有至少一第二線材，該第二線材通過該掃描路徑；一控制單元，藉以分別訊號連接該第一測試單元及該第二測試單元，該控制單元係控制該第一測試單元及該第二測試單元，以分別驅動該第一線材及該第二線材轉向及其速度；其中，該第一測試單元進一步包含有一第一滑軌、一第一滑座、一第一移動滑輪、一第一固定滑輪及一第一直流馬達，該第一滑軌係固定於該容槽內，該第一滑座係設入於該第一滑軌內上、下縱向移動，藉以調整該第一滑座相對於該第一滑軌之縱向位置，該第一滑座上相對凸設有二第一固定板，該二第一固定板上分別設有一第一滑槽，該第一移動滑輪穿設有相對旋轉之一第一轉軸，該第一轉軸穿入於該二第一滑槽內前、後橫向移動，藉由一第一迫緊螺帽將該第一轉軸螺固於該第一滑槽內，藉以調整該第一移動滑輪相對於該第一滑座之橫向位置，該第一固定滑輪則固定於該容槽內，該第一線材係繞設於該第一移動滑輪及該第一固定滑輪上，且該第一線材係通過該掃描路徑，該第一直流馬達係固定於該水箱，藉以帶動該第一線材繞著該第一移動滑輪及該第一固定滑輪循環轉動；該第二測試單元進一步包含有一第二滑軌、一第二滑座、一第二移 動滑輪、一第二固定滑輪及一第二直流馬達，該第二滑軌係固定於該容槽內，該第二滑座係設入於該第二滑軌內上、下縱向移動，藉以調整該第二滑座相對於該第二滑軌之縱向位置，該第二滑座上相對凸設有二第二固定板，該二第二固定板上分別設有一第二滑槽，該第二移動滑輪穿設有相對旋轉之一第二轉軸，該第二轉軸穿入於該二第二滑槽內前、後橫向移動，藉由一第二迫緊螺帽將該第二轉軸螺固於該第二滑槽內，藉以調整該第二移動滑輪相對於該第二滑座之橫向位置，該第二固定滑輪則固定於該容槽內，該第二線材係繞設於該第二移動滑輪及該第二固定滑輪上，且該第二線材係通過該掃描路徑，該第二直流馬達係固定於該水箱，藉以帶動該第二線材繞著該第二移動滑輪及該第二固定滑輪循環轉動，該第二線材係與該第一線材係為同方向或不同方向轉動；該控制單元設有一驅動模組，藉以分別訊號連接該超音波探頭、該第一直流馬達及該第二直流馬達，該控制單元係供輸入一脈衝寬度調控、一驅動電壓及一速度，藉由該驅動模組控制該第一直流馬達及該第二直流馬達分別驅動該第一線材及該第二線材轉動及其速度。
- 一種杜普勒測試裝置，包含有：一水箱，內部設有一容槽，以供容納一液體；一超音波探頭，係活動架設於一支撐桿上，該超音波探頭係於該支撐桿上移動，藉以對於該液體產生縱向或橫向的一掃描路徑；一第一測試單元，係設置於該容槽內，該第一測試單元係包含有至少一第一線材，該第一線材通過該掃描路徑；一第二測試單元，係設置於該容槽內，該第二測試單元係包含有至少一第二線材，該第二線材通過該掃描路徑； 一控制單元，藉以分別訊號連接該第一測試單元及該第二測試單元，該控制單元係控制該第一測試單元及該第二測試單元，以分別驅動該第一線材及該第二線材轉向及其速度；其中，該第一測試單元進一步包含有一第一滑軌、一第一滑座、一第一移動滑輪、一第一固定滑輪及一第一直流馬達，該第一滑軌係固定於該容槽內，該第一滑座係設入於該第一滑軌內上、下縱向移動，藉以調整該第一滑座相對於該第一滑軌之縱向位置，該第一滑座上相對凸設有二第一固定板，該二第一固定板上分別設有一第一滑槽，該第一移動滑輪穿設有相對旋轉之一第一轉軸，該第一轉軸穿入於該二第一滑槽內前、後橫向移動，藉由一第一迫緊螺帽將該第一轉軸螺固於該第一滑槽內，藉以調整該第一移動滑輪相對於該第一滑座之橫向位置，該第一固定滑輪則固定於該容槽內，該第一線材係繞設於該第一移動滑輪及該第一固定滑輪上，且該第一線材係通過該掃描路徑，該第一直流馬達係固定於該水箱，藉以帶動該第一線材繞著該第一移動滑輪及該第一固定滑輪循環轉動；該第二測試單元進一步包含有一第二滑軌、一第二滑座、一第二移動滑輪、一第二固定滑輪、一第二直流馬達、一第三滑軌及一第四滑軌，該第二滑軌係固定於該容槽內，該第二滑座係設入於該第二滑軌內上、下縱向移動，藉以調整該第二滑座相對於該第二滑軌之縱向位置，該第三滑軌係橫向設置於該第二滑座上，一第三滑座係設入於該第三滑軌內左、右橫向滑移，藉以調整該第三滑座相對於該第三滑軌之橫向位置，該第三滑座上相對凸設有二第二固定板，該二第二固定板上分別設有一第二滑槽，該第二移動滑輪穿設有相對旋轉之一第二轉軸，該第二轉軸穿入於該二第二滑槽內前、後橫向移動，藉由一第二迫緊螺帽將該第二轉軸螺固於該第二滑槽內，該第二移動滑輪係穿於該第三滑座內前、後橫向移動，藉以調整該第二移動滑輪相對於該第三滑座之橫向位置，該第四滑軌係橫向設置於一支撐架上，該支撐架係與該第二滑軌相 對間隔設立於該容槽內，一第四滑座係於該第四滑軌內左、右橫向滑移，該第四滑座係縱向設有一第三固定板，該第二固定滑輪及該第二直流馬達係分別固定於該第三固定板的下方及上方之位置處，又該第四滑座係貫穿螺接有一第四迫緊螺絲，透過該第四迫緊螺絲使該第四滑座被迫緊固定於該第四滑軌，藉以調整該第四滑座相對於該第四滑軌之橫向位置，該第二線材係繞設於該第二移動滑輪及該第二固定滑輪上，且該第二線材係通過該掃描路徑，該第二直流馬達係帶動該第二線材繞著該第二移動滑輪及該第二固定滑輪循環轉動，該第二線材係與該第一線材係為同方向或不同方向轉動；該控制單元設有一驅動模組，藉以分別訊號連接該超音波探頭、該第一直流馬達及該第二直流馬達，該控制單元係供輸入一脈衝寬度調控、一驅動電壓及一速度，藉由該驅動模組控制該第一直流馬達及該第二直流馬達分別驅動該第一線材及該第二線材轉動及其速度。
- 如請求項1所述杜普勒測試裝置，其中，該第一滑座係貫穿螺接有一第一迫緊螺絲，透過鎖緊該第一迫緊螺絲，使該第一滑座被迫緊固定於該第一滑軌內，該第二滑座係貫穿螺接有一第二迫緊螺絲，透過鎖緊該第二迫緊螺絲，使該第二滑座被迫緊固定於該第二滑軌內。
- 如請求項2所述杜普勒測試裝置，其中，該第一滑座係貫穿螺接有一第一迫緊螺絲，透過鎖緊該第一迫緊螺絲，使該第一滑座被迫緊固定於該第一滑軌內，該第二滑座係貫穿螺接有一第二迫緊螺絲，透過鎖緊該第二迫緊螺絲，使該第二滑座被迫緊固定於該第二滑軌內。
- 如請求項2所述杜普勒測試裝置，其中，該第三滑座係貫穿螺接有一第三迫緊螺絲，透過鎖緊該第三迫緊螺絲，使該第三滑座被迫緊固定於該第三滑軌內。
- 如請求項1所述杜普勒測試裝置，其中，該第一線材及該第二線材係採用1~1.2mm之O形橡膠線。
- 如請求項1所述杜普勒測試裝置，其中，該第一線材相對於該掃描路徑具有一第一夾角，該第二線材相對於該掃描路徑具有一第二夾角。
- 如請求項2所述杜普勒測試裝置，其中，該第一線材相對於該掃描路徑具有一第一夾角，該第二線材相對於該掃描路徑具有一第二夾角。
- 如請求項7所述杜普勒測試裝置，其中，該第一夾角係介於55°至65°之間，該第二夾角係介於55°至65°之間。
- 如請求項1所述杜普勒測試裝置，其中，該支撐桿係設置於該容槽外側，該第一直流馬達及該第二直流馬達係分別固定於該水箱上。
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2020
- 2020-02-24 TW TW109105880A patent/TWI721793B/zh not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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