B型超聲位置反饋式機械扇掃探頭裝置的製作方法

2023-05-01 12:49:36 1

專利名稱：B型超聲位置反饋式機械扇掃探頭裝置的製作方法
技術領域：
B型超聲位置反饋式機械扇掃探頭裝置(一) 技術領域-本發明涉及一種B型超聲位置反饋式機械扇掃探頭裝置，用於眼科的B型 超聲波掃描診斷，屬於醫療器械技術領域。(二) 背景技術B型超聲位置反饋式機械扇掃探頭裝置可以安裝多種規格的超聲換能探 頭，進行頻率《12Hz、振幅為土30。之內的高速掃描擺動，並可在掃描擺動的同 時同步輸出以0.1°為單位的角度位置信息，用以觸發掃描。從而可以用來進 行眼科B型超聲波診斷，以診斷視網膜脫落、眼內和眼眶腫瘤、玻璃體混濁、 出血、眼底病變及眼內異物等疾病。目前，由於機械扇形掃描裝置成本低、掃描頻率較高(10Hz左右)、具有較 高的性價比，因此被廣泛採用，具有廣闊的應用前景。但是傳統的掃描裝置都 是基於時間法的，即以均勻間隔的時間來觸發單次超聲掃描過程。時間法的前 提是試圖控制掃描的過程為勻速擺動，但是由於常用連杆擺動機構複雜，驅動 電機的轉動與連杆末端的擺動本質上不呈線性關係；而且擺動頻率高、角位移 小、速度快、加速度有限，所以這個前提基本無法保證。因此，造成均勻間隔 的時間採樣的角度位置實際上不均勻、不準確，最終導致採集到的圖像信息出 現混疊、模糊不清，影響操作者的診斷，易造成誤診、無法確診等嚴重後果。(三) 實用新型內容本發明一種B型超聲位置反饋式機械扇掃探頭裝置，其目的在於提供-種結構簡單，組裝方便，具有高精度角度位置反饋的B型超聲位置反饋式機械 扇掃探頭裝置，從而使傳統的基於時間的掃描法改變為基於精確角度位置信息 的掃描法。本發明一種B型超聲位置反饋式機械扇掃探頭裝置，其至少應包括-一外殼，其與直流驅動電機組連接；一直流驅動電機組，其與超聲換能探頭擺動軸線垂直安裝，並控制超聲換能探頭的左右擺動頻率與角度，提供超聲換能探頭左右擺動的原始動力源；一傘齒輪換向組，其與直流驅動電機組垂直安裝，其自身轉動軸線即是超 聲換能探頭擺動軸線，用以將直流驅動電機組沿水平軸的正反轉運動轉換為沿 垂直軸的左右擺動，並傳遞扭矩和控制擺動的角度；--探頭擺動角度位置反饋傳感器組，其與傘齒輪換向組同軸安裝，即與超 聲換能探頭形成同軸位置關係，用以採集超聲換能探頭擺動角度的精確位置信 息，並以兩路方波脈衝的形式輸出；一超聲換能探頭轉換接頭組，其與傘齒輪換向組軸線垂直固定安裝，用以 將各種符合SMC插頭規格的超聲換能探頭固連到傘齒輪換向組中的垂直軸上。該外殼具體包括一外殼體，其與直流驅動電機組中的電機法蘭螺接； 一風琴式密封，其與外殼體粘結在一起； 該直流驅動電機組具體包括一直流電機，其與電機法蘭同軸連接；用以驅動超聲換能探頭左右擺動；一光電編碼器，其與直流電機尾部同軸連接，採集電機的轉動角度位置信 息，並以兩路脈衝的形式輸出；一傘齒輪II，其與直流電機端部的輸出軸同軸固定連接，用以輸出直流電 機沿水平軸的正反轉運動和扭矩；一電機法蘭，其與直流電機端部螺接，並與傘齒輪換向組中的主殼體螺接;一連接套管，其套接在直流電機端部的輸出軸上；該傘齒輪換向組包括一中軸，其兩端部分別與軸承同軸連接，並與探頭擺動角度位置反饋傳感 器組同軸連接。兩個軸承，其均為滾動軸承，分別與中軸上下端部同軸安裝，用以支撐中 軸，減小摩擦扭矩，便於其沿中軸軸線順暢擺動；一傘齒輪I，其與中軸同軸安裝，並接收外部的水平軸正反轉運動和扭矩， 帶動中軸沿自身垂直中心軸線左右擺動；一上壓蓋，其上有一個限位擋塊用以限制中軸的轉動角度；一限位擋環，其與中軸同軸連接，用以限制中軸的左右擺動角度；一主殼體，用以安裝傘齒輪換向組，並與直流驅動電機組連接。 該探頭擺動角度位置反饋傳感器組具體包括一碼盤，與中軸同軸固連在一起，與其同軸擺動，反饋中軸擺動的精確角 度位置信息；一讀取頭，其與主殼體通過螺釘固連在一起，讀取碼盤反饋的中軸擺動的 精確角度位置信息，並以兩路脈衝信號的形式輸出； 該轉換接頭具體包括一轉接插座，其與超聲換能探頭螺接連接；一轉接插頭，其一端與連接轉化插座螺接，另一端與中軸螺接，傳遞中軸 的擺動。其中，該傘齒輪n—端設有一個內徑為①6ram，深為4mm的沉孔；其上設有一個垂直於齒輪軸線的螺紋孔。其中，該連接套管一端外徑為①6mm, —端的內徑為①2ram。其中，該中軸兩端各有一段長度為2mm,直徑為01.5mm的軸端；距軸端2. 25 處有一個厚度為lmm，直徑為。6. 35mm的圓形法蘭。 其中，該軸承外徑為04mm，內徑為01.5mm，厚度為2mm。 其中，該上壓蓋具有一個直徑為①1.5mm，深度為2mm的軸承沉孔。 其中，該主殼體有一個直徑為①1.5mm，深度為2mm的軸承孔。 其中，該碼盤內孔直徑為①6.35mm，外徑為0)12ram。其中，該轉接插座一端具有一個符合SMC規格的內螺紋; 一端具有一段長度 為4mm、符合M4規格的外螺紋。其中，該轉接插頭一端具有一個長度為4mm、符合M4規格的內螺紋； 一端 具有一段長度為2. 5mm、符合M2規格的外螺紋。本發明一種B型超聲位置反饋式機械扇掃探頭裝置，其優點及功效在於 實現了基於精確角度位置信息的掃描法，使角度位置準確，圖像信息清晰，且 結構簡單，組裝方便。

圖1A所示為本發明一種B型超聲位置反饋式機械扇掃探頭裝置整體外形圖。 圖1C所示為圖1A除去外殼體101a、風琴式密封102a後的內部結構示意圖。圖2所示為本發明一種B型超聲位置反饋式機械扇掃探頭裝置內部結構示意圖。圖3所示為圖2中上壓蓋207的底部放大示意圖。圖4所示為圖1A中外殼體101a的剖視放大圖。圖5所示為圖2中電機法蘭213的軸側視圖。圖6所示為圖2中傘齒輪II 211的剖視圖。圖7所示為圖2中連接套管212的剖視圖。圖8所示為圖2中直流電機210的正視圖。圖9所示為圖2中中軸201的正視圖。圖10所示為圖2中主殼體208的剖視圖。圖11所示為圖2中轉接插座222的正視圖。圖12所示為圖2中轉接插頭221的正視圖。圖中具體標號如下II直流驅動電機組 III傘齒輪換向組IV超聲換能探頭轉換接頭組 V探頭擺動角度位置反饋傳感器組I外殼 101a外殼體102a風琴式密封201中軸202傘齒輪I203碼盤204限位擋環205、 206軸承207上壓蓋208主殼體209讀取頭210直流電機211傘齒輪n212連接套管213電機法蘭214、 220螺釘215連接螺釘216、 219緊釘螺釘217銷子218安裝螺釘221轉接插頭222轉接插座223超聲換能探頭224光電編碼器301開口凸臺302軸承沉孔401內螺紋50外螺紋601沉孔602螺紋孔701通孔801輸出軸901凸臺902內螺紋903軸端904圓形法蘭1001軸承孔1002定位銷孔1101外螺紋1102內螺紋1201內螺紋1202外螺紋具體實施方式
以下結合附圖詳細說明本發明的實施方案。請參照圖1A，外殼1包括外殼體101a，其直徑較小的部分以利於操作者手 持；而直徑較大部分用於封裝機構。風琴式密封102a將整個外殼體101a密封 為一個密閉的空腔，風琴式密封102a與外殼體101a粘結在一起。外殼體101a 通過內螺紋401與電機法蘭213上的外螺紋501連接在一起。請參閱圖1C，直流驅動電機組II、探頭擺動角度位置反饋傳感器組V通過 螺釘與傘齒輪換向組III連接在一起;超聲換能探頭轉換接頭組IV則通過螺紋 與傘齒輪換向組III固連在一起。請參閱圖2，直流電機210與光電編碼器224同軸固定連接，光電編碼器 224可以將直流電機210的轉動位置信息以兩路方波脈衝信號輸出。直流電機 則通過三個連接螺釘215與電機法蘭213固連在一起。將連接套管212放入傘 齒輪II 211的沉孔601 (如圖6所示)內，軸向旋轉連接套管212使其上的 通孔701 (如圖7所示)與傘齒輪II 211上的螺紋孔602'〈如圖6所示)對正。 而後將傘齒輪II 211、連接套管212同軸套入直流電機210的輸出軸801 (如 圖8所示)上，並用緊釘螺釘216鎖死。請參閱圖3，本發明所設計的B型超聲位置反饋式機械扇掃探頭裝置中， 上壓蓋207的底部有一個環形的開口凸臺301，其開口角度為60。，用以限制 探頭的擺動角度。請參閱圖2，將傘齒輪I 202、限位擋環204、軸承205依次套入中軸.201 的上端相應配合軸徑處，並軸向壓緊到各自的限位端面。用緊釘螺釘219將傘 齒輪I 202與中軸201的軸向位置鎖死。而後，將碼盤203同軸套入中軸201 的下端的凸臺901 (如圖9所示)上，再從中軸201下端裝入軸承206。至此， 將中軸201的軸承206再裝入主殼體208底面相應的軸承孔1001 (如圖10所 示)內，然後蓋上上壓蓋207，使上壓蓋207的軸承沉孔302 (如圖3所示)裝 入軸承205，並用螺釘220將上壓蓋207和主殼體208連接在一起。再將直流 驅動電機組II中的電機法蘭213與主殼體208通過螺釘214連接在一起。繼而, 將銷子217放入主殼體208底部的三個相應的定位銷孔1002 (如圖10所示) 中，將讀取頭209與銷子217定位到主殼體208底面上，而後用安裝螺釘218將其與主殼體208連接在一起。接著，將轉接插座222尾部的外螺紋1101 (如圖11所示)與轉接插頭221 的內螺紋1201 (如圖12所示)連接在一起，再把轉接插頭221尾部的外螺紋 1202 (如圖12所示)旋入中軸201矩形平面上的內螺紋902 (如圖9所示)內。最後將超聲換能探頭223尾部的SMC外螺紋(圖中未示)旋入轉接插座222 前部的內螺紋1102中。當直流驅動電機組II的直流電機210正轉時，直流電機210軸端輸出的正 轉運動通過連接套管212傳遞至傘齒輪II 211，使其亦正轉。傘齒輪II 211 與另外一傘齒輪I 202嚙合在一起，所以傘齒輪II 211將旋轉運動傳遞給 傘齒輪I 202,使傘齒輪I 202繞自身軸線逆時針擺動(左擺)，傘齒輪I 202又通過緊釘螺釘219將這一擺動傳遞給中軸201，使中軸201亦逆時針擺動 (左擺)。中軸201通過與其螺接的轉接插頭221，再帶動轉接插座222，最終 帶動超聲換能頭223逆時針擺動(左擺)。當直流電機210反轉時再重複上述過 程，帶動超聲換能頭223順時針擺動(右擺)。無論中軸201順時針擺動還是逆 時針擺動，與中軸201同軸固連的碼盤203亦同步擺動，碼盤203的順、逆時 針(左、右)擺動信息被固連在主殼體208下部的讀取頭209採集、處理，以 兩路互差90。的方波脈衝輸出。最後，將風琴式密封102a粘結到外殼體101a上，再將外殼體101a與電機 法蘭213螺接，形成一個完整的B型超聲位置反饋式機械扇掃探頭裝置。
權利要求1. 一種B型超聲位置反饋式機械扇掃探頭裝置，其特徵在於該裝置至少應包括一外殼，其與直流驅動電機組連接；一直流驅動電機組，其與超聲換能探頭擺動軸線垂直安裝；一傘齒輪換向組，其與直流驅動電機組垂直安裝；一探頭擺動角度位置反饋傳感器組，其與傘齒輪換向組同軸安裝，與超聲換能探頭形成同軸位置關係；一轉換接頭，其與傘齒輪換向組軸線垂直固定安裝；該外殼具體包括一外殼體，其與直流驅動電機組中的電機法蘭螺接；一風琴式密封，其與外殼體粘結在一起；該直流驅動電機組具體包括一直流電機，其與電機法蘭同軸連接；一光電編碼器，其與直流電機尾部同軸連接；一傘齒輪，其與直流電機端部的輸出軸同軸固定連接；一電機法蘭，其與直流電機端部螺接，並與傘齒輪換向組中的主殼體螺接；一連接套管，其套接在直流電機端部的輸出軸上；該傘齒輪換向組包括一中軸，其兩端部分別與軸承同軸連接，並與探頭擺動角度位置反饋傳感器組同軸連接；二軸承，其均為滾動軸承，分別與中軸上下端部同軸安裝；一傘齒輪I，其與中軸同軸安裝；一上壓蓋，其上有一個用以限制中軸的轉動角度的限位擋塊；一限位擋環，其與中軸同軸連接；一主殼體，其與直流驅動電機組連接；該探頭擺動角度位置反饋傳感器組具體包括一碼盤，與中軸同軸固連在一起；一讀取頭，其與主殼體通過螺釘固連在一起；該轉換接頭具體包括一轉接插座，其與超聲換能探頭螺接連接；一轉接插頭，其一端與連接轉化插座螺接，另一端與中軸螺接。
2. 根據權利要求1所述的B型超聲位置反饋式機械扇掃探頭裝置，其特徵 在於該傘齒輪n—端設有一個內徑為①6mm，深為4mm的沉孔；其上設有一個 垂直於齒輪軸線的螺紋孔。
3. 根據權利要求1所述的B型超聲位置反饋式機械扇掃探頭裝置，其特徵 在於該連接套管一端外徑為①6mm， 一端的內徑為①2mm。
4. 根據權利要求1所述的B型超聲位置反饋式機械扇掃探頭裝置，其特徵 在於該中軸兩端各有一段長度為2mm，直徑為01.5ran的軸端；距軸端2. 25mm 處有一個厚度為lram，直徑為①6. 35mm的圓形法蘭。
5. 根據權利要求1所述的B型超聲位置反饋式機械扇掃探頭裝置，其特徵 在於該軸承外徑為①4ram，內徑為01.5mm，厚度為2mm。
6. 根據權利要求1所述的B型超聲位置反饋式機械扇掃探頭裝置，其特徵 在於該上壓蓋具有一個直徑為01.5mm，深度為2mm的軸承沉孔。
7. 根據權利要求4所述的B型超聲位置反饋式機械扇掃探頭裝置，其特徵 在於該主殼體有一個直徑為①1.5mm，深度為2ran的軸承孔。
8. 根據權利要求1所述的B型超聲位置反饋式機械扇掃探頭裝置，其特徵 在於該碼盤內孔直徑為06.35咖，外徑為012順。
9. 根據權利要求1所述的B型超聲位置反饋式機械扇掃探頭裝置，其特徵 在於該轉接插座一端具有一個符合SMC規格的內螺紋； 一端具有一段長度為 4mm、符合M4規格的外螺紋。
10. 根據權利要求1所述的B型超聲位置反饋式機械扇掃探頭裝置，其特徵 在於該轉接插頭一端具有一個長度為4mm、符合M4規格的內螺紋； 一端具有 一段長度為2.5mm、符合M2規格的外螺紋。
專利摘要本實用新型一種B型超聲位置反饋式機械扇掃探頭裝置，由外殼，直流驅動電機組、傘齒輪換向組、探頭擺動角度位置反饋傳感器組以及轉換接頭組成。該外殼與直流驅動電機組連接；該直流驅動電機組與超聲換能探頭擺動軸線垂直安裝，該傘齒輪換向組與直流驅動電機組垂直安裝，該探頭擺動角度位置反饋傳感器組與傘齒輪換向組同軸安裝，即與超聲換能探頭形成同軸位置關係；該轉換接頭，其與傘齒輪換向組軸線垂直固定安裝。本裝置的突出特點是具有末端位置反饋傳感器——光電編碼器，精確測量末端超聲換能探頭左右擺動的真實角度位置信息，並以兩路相差90°的脈衝信號形式輸出，從而獲知擺動的角度和擺動的方向信息。
文檔編號A61B8/10GK201088595SQ20072014958
公開日2008年7月23日 申請日期2007年6月12日 優先權日2007年6月12日
發明者強 周 申請人:北京航空航天大學