一種腦血流檢測探頭架的自動調節裝置的製作方法

2023-09-16 21:34:50 2

專利名稱：：一種腦血流檢測探頭架的自動調節裝置的製作方法
技術領域：
：本發明涉及一種腦血流檢測裝置，尤其涉及的是一種腦血流檢測探頭架的自動調節裝置。
背景技術：
：目前的醫療設備中，為了無創地診斷和/或監護人體顱內血管和頸推血管疾病，通常採用TCD(即"經顱都卜勒血流分析儀，，，也稱"經顱都卜勒腦血流診斷系統"、"經顱都卜勒檢測儀"、"經顱都卜勒診斷與監護系統"等)檢測腦血管信號(如血流信號)。TCD是無創地診斷和/或監護人體顱內血管和頸推血管疾病的專用醫療設備，在TCD的臨床應用中，調節探頭使其所發射超聲波作用到病人頭部的位置和角度處於最佳狀態是成功地完成診斷和監護功能的關鍵，也是整個臨床應用過程中操作最難的地方。在TCD剛面世時，其常規檢測和監護操作都是由醫護人員手持探頭和進行手動調節探頭位置來完成的。這使操作者很難長時間保持探頭位置及其探測角度的穩定性，由於探測角度對信號影響非常大，容易造成採集所得的血流信號不穩定。為了使常規檢測或監護時操作者採集所得的血流信號更穩定，並節省操作者的體力和精力，深圳德力凱電子有限公司等公司開發出了戴在頭上的用於固定^:頭的^J笨頭架裝置。如圖4所示，為現有技術的頭架示意圖，頭架10a可以適配到被檢測者的頭上，在該頭架10a上設置有一固定探頭的支臂lla,通常可以通過螺栓連接固定到頭架10a上(圖中未示出探頭，僅示出'了探頭的安裝孔12a)。該裝置具有適用於不同大腦形狀和大小的患者的特點；該裝置能在通過手動操作尋找到目標血管後將探頭固定不動，消除了長時間操作(尤其長程監護)時手持探頭容易受顫抖、講話等任何一個細小動作影響、容易疲勞以及因此帶來的信號不穩定的缺陷。—但目前這種裝置的主要缺點是尋找目標血管位置的過程仍然全部是手移位後，血流信號會變弱甚至消失。因此目前前市場上的探頭架的探頭調節方法存在明顯的缺點，主要體現在一是探頭調節均是通過手工操作來實現的。這個過程比較繁瑣，也對操作者自身要求較高。二是在長時間檢測和監護過程中，在固定探頭後，因各種原因(例如咳嗽、打噴噢)引起的振動使探頭移位後，血流信號會變弱甚至消失(此時，操作者只能通過手動操作來調節探頭以重新找回血管。這樣，在實際應用中，操作既顯得繁瑣，又對操作者的參與程度仍然提出了一定要求，使其的實際應用場合(如夜間監護、長程監護等)受到了限制。因此，現有技術還存在一定缺陷，而有待於改進和發展。
發明內容本發明的目的在於提供一種腦血流檢測探頭架的自動調節裝置，根據自動控制原理，在實際臨床應用過程中系統實時地跟蹤和監測探頭檢測所得的血流信號，當血流信號的質量下降或信號丟失時，系統就通過探頭驅動模塊來不斷調節探頭位置和角度，直到重新得到滿意地血流信號。本發明的技術方案如下一種腦血流檢測探頭架的自動調節裝置，所述腦血流檢測探頭架包括有一探頭，以及，連接該探頭的一單片機；其中，所述探頭前端設置在一彈性阻尼上，並在後端設置有兩用於角度調整的電機，通過一傳動機構連接所述探頭的後端；所述傳動機構另一端連接在所述電機上；所述單片機用於控制所述電機調整所述探頭角度，直至血流信號達到檢測要求。,所述的裝置，其中，所述傳動機構為一連杆，其連接所述電機端設置為一轉向葉片。所述的裝置，其中，所述探頭及用於調整角度的電機設置為一角度調整模塊，並在所述頭架上設置有至少一個方位電機，用於驅動所述角度調整模塊在距離被測表面的空間中調整位置。所述的裝置，其中，所述方位電機設置為三個。所述的裝置，其中，所述連杆與所述探頭後端之間以及所述連杆與所述轉向葉片之間分別設置為活動連接。所述的裝置，其中，所述單片機對各個電機的控制採用分時方式，依次調整每個電才幾。所述的裝置，其中，所述單片機對各個電機的控制採用同時方式，對每一個電機配置一個控制裝置，同時調整各個電機。.本發明所提供的一種腦血流檢測探頭架的自動調節裝置，由於配備在現有探頭(架)的TCD設備上，其尋找血管的探頭調節操作可以由系統自動完成，而且系統能自動跟蹤和找回血管，從而很好地解決了傳統探頭架完全依賴手動調節探頭和不能自動地找回血管的缺點，降低了臨床操作的難庋，並可無限制地實施長時間檢測、長程監護、夜間監護等各種臨床應用。.圖la、圖lb和圖lc分別為本發明的腦血流檢測探頭架的自動調節裝置的單個驅動電機的工作原理圖2為本發明的腦血流檢測探頭架的自動調節裝置調整角度和方向的驅動電機工作原理圖；圖3為本發明的腦血流檢測探頭架的自動調節裝置調整空間位置的驅動電機工作原理圖4為現有技術的TCD頭架結構示意圖。具體實施例方式以下對本發明的較佳實施例加以詳細說明。本發明的腦血流檢測探頭架的自動調節裝置，其基本技術效果是實現自動控制探頭的調整過程，自動控制是指在無人直接參與的情況下，通過控制器使被控對象或過程自動地按照預定要求進行。在本方明技術方案中，須要設置控制器，例如單片機100，用來控制由雙電機組成的用於控制探頭位置的裝置，被控對象是一腦血流檢測探頭架上的探頭110,如圖la、圖lb和圖lc所示的。但須說明的是，由於現有技術的TCD實現時，需要配備處理控制系統，以實現對探頭感應信號的處理和檢測，因此，本發明的單片機100的實現可以有多種方式，例如可以在頭架上設置一單片機電路，由TCD主機電路發送判別結果，而由該單片機電路實現對探頭位置和角度的調整，也可以將單片機的控制功能在TCD主機電路中實現。現有技術的TCD主機系統可以設置為一臺嵌入式系統，一臺PC系統，或者其它計算機系統。由於本發明電機接受單片機100的控制，可以向前後或左右方向進行搖擺，從而調整探頭110的角度，如圖la、圖lb和圖lc所示的，為調整所述探頭110的角度，設置一連杆lll,一端設置在所述探頭110的底端，所述探頭110頂端設置在一彈性阻尼120上，如圖2所示；所述連杆lll的另一端連接在所述電機130的轉向葉片131上，並偏心設置，其隨所述電機130的轉向葉片轉動時，可以拉動所述探頭110在所述彈性阻尼120上的角度有變化。所述電機130受所述單片機100控制，從而可以在一定範圍內隨意調整所述探頭1IO的角度，並檢測此時血流信號的強度是否滿足要求。所述連杆111和電機130上的轉向葉片131構成了一傳動機構，對本領域技術人員來說，顯然可以採用其他的傳動機構替換，例如齒輪傳動和皮帶傳動等等，只要能實現調整所述探頭的角度和位置即可。.-本發明腦血流檢測探頭架的自動調節裝置的自動調節探頭技術，主要利用兩個正交的電機帶動探頭來實現調節探頭的位置和角度的目的，從而實現其角度調節模塊，對該角度調節模塊，作為一個整體，可以另外利用三個電機在空間三個方向上移動，下文將詳細說明該技術方案的實現。.本發明將探頭110前端安裝在彈性阻尼120上，如圖2所示的，探頭IIO的後端通過連杆lll結構連接到電機的轉向葉片131上。當伺服電機受單片機100的控制帶動葉片旋轉時，連杆111會把探頭110的後端相對於電機的固定位置拉近或推遠，而探頭前端受到阻尼的作用，連杆111推動探頭110的後端時必然會產生一個力矩，使探頭110整體以與彈性阻尼120接觸的小區域為旋轉中心，產生一定角度的傾斜。而且此時探頭110的中心相對於被測表面亦會產生位移，探頭110的傾斜角度越大，中心位置位移也越大，從而起到移動探頭位置的等同效果。根據簡單的幾何及力學分析，探頭110的最大偏轉角度取決於連杆與葉片連接端到電機中心的距離H(即能夠拉近或推遠探頭後端的極限距離)，通過計算調整H值，可以獲得合適的、所需的探頭偏轉角度。如圖la、圖lb和圖lc所示的，單套電機和連杆可以實現探頭在一個維度(即一個擺動方向，前後或者左右)的角度變動。增加一套迴轉中心與原電機迴轉中心相垂直的伺服電機及連杆，又可以實現另一個維度的調節，如圖2所示，電機按圖示垂直方向排布時，可以使探頭沿X和Y軸方向偏轉，即實現探頭在其初始位置附近的兩個軸線方向(即"十"字型)作俯仰運動。由此，..通過同時轉動兩個電機，可以獲得兩個偏轉方向的疊加效果，即獲得任意的偏轉方向以及在該方向上一定範圍的位移效果，對於這種位移和角度偏轉的具體效果，須要單片機的運算和控制。本發明在設置兩個角度調整的電機時，任一個電機帶動連杆運動時，另外一個連杆均有阻礙這個運動的趨勢，因此連杆與探頭之間的連接應該是活動連接的，以消除這種影響和減小阻力。同樣，在所述連杆和所述轉向葉片之間也應設置為活動連接。同樣，本發明腦血流檢測探頭架的自動調節裝置中，可以繼續增加迴轉中心在其他方向的電機及連杆，以實現更多維方向的調節。理論上最少需要5個電機，即其中2個電機控制探頭的俯仰角度(如上文所述)，然後將圖2所示的結構作為一個整體即角度調整模塊140,如圖3所示，設置另外3個電機控制這個角度調整模塊的整體在三個軸線方向上運動，類似於機械加工工具機的三軸調節等，在此不做詳細說明。本發明腦血流檢測探頭架的自動調節裝置需要設置單片機控制，實現這種探頭110的全方位調節，即相對於被測面的距離；相對於被測面上測試點的位置；測試角度。本發明腦血流檢測探頭架的自動調節裝置對於結構設計人員而言是易於實現的所不同的是調節機構所佔的體積將增大，控制電路和軟體變得複雜。本發明裝置將2個電機作為最常規和最實用的架構，同時須注意的是，所述方位電機的設置並不一定設置為三個，在可能的情況下，可以設置1個或2個方位電機，用來調整位置。本發明腦血流檢測探頭架的自動調節裝置中對所述角度調整模塊的調節結構見圖3所示，其包括三個方位電機l、2、3,方位電機l用來調整所述角度調整模塊與所述被測表面210之間的距離，所述方位電機2用來調整角度調整模塊在圖3所示的上下位置，所述方位電機3用來調整所述角度調整模塊在圖3所示的垂直紙面的移動位置。所述各方位電機和所述角度調整模塊之間可以通過齒輪咬合適配傳動。本發明腦血流檢測探頭架的自動調節裝置當頭架配備多個用來調節的祠服電機時，各電機需要在單片機控制電路中進行預先設置。本發明單片機控制電路需要實現電機的時序控制，電機越多，其控制越複雜。本發明所提供的自動調節裝置探頭架，根據自動控制原理和方法，在實際臨床應用過程中系統能夠實時地跟蹤和監測探頭檢測所得的血流信號。當血流信號的質量下降或信號丟失時，系統就通過探頭驅動模塊來不斷調節4笨頭位置和角度，直到重新得到滿意地血流信號。這樣，配備了本發明所提供技術的探頭(架)的TCD,尋找血管的探頭調節操作可以由系統自動完成，而且系統能自動跟蹤和找回血管，從而^:好地解決了傳統探頭架完全依賴手動調節探頭和不能自動地找回血管的缺點，降低了臨床操作的難度，並可無限制地實施長時間檢測、長程監護、夜間監護等各種臨床應用。本發明系統單片機控制器首先給定一個參考血流信號強度值Ir;然後系統將'檢測血流信號，模塊反饋的血流信號強度值If與Ir，得到差值Id(^flr)。此後，'計算探頭位置角度，模塊根據Id的數值決定電機的轉動情況當ld不小於零時，電機維持原來的位置而不作任何轉動操作(即電機需要轉動的位置和方向變化信息不變)；當Id小於零時，'計算探頭位置角度，模塊將Id數值轉換成電機需要轉動的位置和方向變化信息，並將結果傳送給作為控制器(由雙電機組成的用於控制探頭位置的裝置)。最後，根據接收到的電機需要轉動的位置和方向變化信息，控制器將電機轉動到指定的目標位置，從而將與電機連在一起的探頭調節到指定位置，最終達到了調節探頭位置和角度的目的。由於因人體各異，TCD檢測時理想採樣點有時非常難捕捉到，檢測過程中檢測員或被測者講話、咳嗽、擺動等等生理動作下信號跑離時，又要花大量的時間重複捕捉。釆用本發明腦血流檢測探頭架的自動調節裝置後，因為是種固定的檢測裝置，它的信號更加穩定；而當信號跑離時，本裝置又能在一定範圍內自行調節，極大地減少了檢測人員的工作量和工作難度。尤其對於夜間長程監護，免卻了醫護人員需要時時關注的缺陷。以下是根據圖b製作的樣品與普通頭架在對10個病例進行臨床使用後的一些指標的tableseeoriginaldocumentpage10需作說明的是，本發明腦血流檢測探頭架的自動調節裝置中，上述實施例的結構並非對本發明的結構限制，例如，所述連杆可以是直軸或曲軸，也可以是其他形狀的，即可以用彈片等的等效替代結構實現；所述探頭的安裝和調節可以根據需要增加更多的電機和連杆，可以裝在一個平面或不同面內，可供調節的維度可與已經有的調節相同；電機的排布可以是迴轉軸不相互垂直，成任何角度；控制動作的電機元件可以是不同種類的電機，也可以釆用液壓元件等來實現；對所述電機的控制採用了單片機，也可以採用其他任何可以控制和/或驅動電機運動的裝置來使電機運動；控制裝置對多個電機的控制可以採用分時和同時兩種方式採用分時方式時，僅使用一個控制裝置，依次對多個電機實施控制；採用同時方式時，給每一個電機配備一個控制裝置，多個電機可以實現獨立控制，同時運動。應當理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應屬於本發明所附權利要求的保護範圍。權利要求1、一種腦血流檢測探頭架的自動調節裝置，所述腦血流檢測探頭架包括有一探頭，以及，連接該探頭的一單片機；其特徵在於，所述探頭前端設置在一彈性阻尼上，並在後端設置有兩用於角度調整的電機，通過一傳動機構連接所述探頭的後端；所述傳動機構另一端連接在所述電機上；所述單片機用於控制所述電機調整所述探頭角度，直至血流信號達到檢測要求。2、根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述傳動機構為一連杆，其連接所述電機端設置為一轉向葉片。3、根據權利要求2所述的裝置，其特徵在於，所述探頭及用於調整角度的電機設置為一角度調整模塊，並在所述頭架上設置有至少一個方位電機，用於驅動所述角度調整模塊在距離被測表面的空間中調整位置。4、根據權利要求3所述的裝置，其特徵在於，所述方位電機設置為三個。5、根據權利要求2所述的裝置，其特徵在於，所述連杆與所述探頭後端之間以及所述連杆與所述轉向葉片之間分別設置為活動連接。6、根據權利要求1至5任一所述的裝置，其特徵在於，所述單片機對各個電機的控制採用分時方式，依次調整每個電^L。7、根據權利要求1至5任一所述的裝置，其特徵在於，所述單片機對各個電機的控制採用同時方式，對每一個電機配置一個控制裝置，同時調整各個電機。全文摘要本發明公開了一種腦血流檢測探頭架的自動調節裝置，所述腦血流檢測探頭架包括有一探頭，以及，連接該探頭的一單片機；其中，所述探頭前端設置在一彈性阻尼上，並在後端設置有兩用於角度調整的電機，通過一傳動機構連接所述探頭的後端；所述傳動機構的另一端連接在所述電機上；所述單片機用於控制所述電機調整所述探頭角度，直至血流信號達到檢測要求。本發明腦血流檢測探頭架的自動調節裝置很好地解決了傳統探頭架完全依賴手動調節探頭和不能自動地找回血管的缺點，降低了臨床操作的難度，並可無限制地實施長時間檢測、長程監護、夜間監護等各種臨床應用。文檔編號A61B5/026GK101313854SQ200710074690公開日2008年12月3日申請日期2007年6月1日優先權日2007年6月1日發明者佘貴馥,曾益民,凱汪,王筱毅申請人:深圳市德力凱電子有限公司