一種雙驅式同步掃描超聲探頭的製作方法

2023-12-11 16:00:42 2

本發明涉及掃描探頭，特別涉及一種雙驅式同步掃描超聲探頭。

背景技術：

目前國內超聲設備所使用的探頭均為單驅動式非同步掃描探頭，受限於單驅動式的負載能力，探頭掃描頻率低，並且由於無法對探頭位置進行檢測及同步，該類探頭在往復運動掃描時只能採取一幀數據。導致超聲設備獲得的視頻幀頻低，圖像不平穩。為了獲得更平穩的超聲數據迫切需要對現有的超聲掃描探頭進行改進。

技術實現要素：

本發明的目的是克服現有技術中的不足，提供一種負載能力高，且具有位置檢測和同步的超聲掃描探頭。

本發明所採用的技術方案是：一種雙驅式同步掃描超聲探頭，包括自上而下依次連接的探頭外殼、第二連接護罩和第一連接護罩，所述探頭外殼的下埠內固定有嵌入的主體，所述探頭外殼內位於所述主體上端設置有印刷電路板，所述印刷電路板上設置有多個分別通過高頻電纜與外部連接的發射與接收模塊；所述第二連接護罩內、位於所述主體下端設置有驅動機構，所述驅動機構下端依次連接有換能器基座、換能器支座，以及與發射與接收模塊相連接的超聲換能器；所述驅動機構包括設置在所述主體下端的兩臺分別與所述印刷電路板相連接的驅動器，直線導軌，沿直線導軌移動、用於固定所述換能器基座的滑塊和固定在滑塊上的齒帶座；每個所述驅動器的驅動軸上固定設置有齒輪；所述齒帶座的一側面上嵌入有與所述齒輪相嚙合的齒帶。

所述直線導軌的兩側分別固定有與所述發射與接收模塊相連接的U型光電開關，所述U型光電開關的凹槽寬度與所述齒帶座的寬度相契合，使得所述齒帶座在移動時能遮擋住所述U型光電開關發出的光信號。

所述的U型光電開關的凹槽寬9mm，接受光窗高1.5mm、寬1mm。

本發明的有益效果是：

1、本發明超聲探頭採用雙驅動，能增加超聲探頭的掃描頻率，提升超聲儀器視頻幀頻，提高機械掃描的線性度和穩定度，確保超聲換能器有效行程達到22mm，對超聲顯微鏡、皮膚超聲等專用超聲成像儀器的設計和改進具有重大作用。

2、本發明採用兩個U型光電開關來檢測超聲換能器沿直線移動時的位置，從而能同步探頭來回掃描時的圖像，確保來回掃描時的圖像是同一位置區域。

附圖說明

圖1：本發明結構示意圖。

附圖標註：1、透聲膜；2、超聲換能器；3、第一連接護罩；4、密封套；5、換能器基座；6、直線導軌；7、滑塊；8、驅動器；9、主體；10、發射與接收模塊；11、印刷電路板；12、護線套；13、高頻電纜；14、線卡；15、連接塊；16、探頭外殼；17、第二連接護罩；18、齒輪；19、U型光電開關；20、齒帶；21、齒帶座；22、凸起；23、換能器支座。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步的描述。

如附圖1所示，一種雙驅式同步掃描超聲探頭，包括有探頭外殼16，所述外殼16的上端為封口結構，封口結構的中心有用於保護探頭與外部相連的電纜的護線套12，所述探頭外殼16的下埠固定有嵌入的主體9。

所述探頭外殼16內位於主體9上端和護線套12之間設置有印刷電路板11，所述印刷電路板11上設置有多個分別通過高頻電纜13與外部連接的發射與接收模塊10，所述發射與接收模塊10內的可編程邏輯器件可以控制發射脈衝的頻率，可滿足從10MHZ到100MHZ不同頻率的超聲換能器2的發射要求，接收模塊也同時可滿足10MHZ到100MHZ超聲回波的接受放大要求。所述發射與接收模塊10由系統指令通過高頻電纜13進行收/發控制。所述主體9的上端固定設置有連接塊15，所述印刷電路板11固定在所述連接塊15上，所述印刷電路板11在位於護線套12下端固定設置有用於收攏高頻電纜13的線卡14，用於防止高頻電纜13經常拉拔而導致電路板上信號線斷損，高頻電纜13的外徑用線卡14固定，保證電纜不易損壞，印刷電路板11是發射與接收模塊10的載體，電路板上的電子電路即接受與發射模塊10，高頻電纜13保證探頭與超聲診斷系統的通訊連接，確保超聲探頭正常工作。

所述探頭外殼16的下埠與第二連接護罩17上埠相連，所述第二連接護罩17上埠固定在主體9上，所述第二連接保護罩17的下埠為階梯結構，其中第一層階梯結構的外周與第一連接護罩3的上埠相連，所述第一連接護罩3的下埠固定連接透聲膜1，所述第一連接護罩3內對應透聲膜1的中心設置有超聲換能器2，所述超聲換能器2是超高頻收/發兼用的單晶片圓形寬頻帶超聲換能器，所述超聲換能器2的超聲頻率為10MHZ～100MHZ，本發明分別設計了20MHZ、30MHZ、35MHZ、40MHZ、50MHZ、70MHZ、80MHZ、100MHZ八種頻率的換能器，更換不同頻率的超聲換能器2能適用於不同的超聲設備。所述超聲換能器2固定在換能器支座23的下端部，所述換能器支座23的長度為25～30mm，直徑為7mm～10mm；所述換能器支座23的上端以螺紋形式固定在換能器基座5的下端面，所述換能器基座5的上端與主體9下端用於驅動換能器基座5往復直線運動的驅動機構相連。所述第一連接護罩3內設有超聲傳導介質，所述第二連接護罩17下端裝有防止超聲傳導介質進入到第二連接護罩17內側的密封套4。

所述第一連接護罩3為圓桶形或為上圓下扁形結構。當採用圓桶形結構時，一端與第二連接護罩17第一階梯外周連接，整體高度為35mm或36mm或37mm或38mm或39mm，上埠直徑68mm，下埠直徑27mm；當採用上圓下扁形結構時，圓形埠與第二連接護罩17第一階梯外周連接，下部埠寬度為15mm，整體高度為35mm或36mm或37mm或38mm或39mm。所述第一連接護罩3有兩種功能，其一端面與透聲膜1連接，形成了一個帶膜封口的容器，內裝超聲傳導介質，超聲換能器2在介質中掃描和發射/接收超聲信號，另一端與第二連接護罩17的一端連接，另一功能是保護超聲換能器2和方便更換不同需求的超聲換能器2。

所述透聲膜1有兩種功能，其一是透射超聲波，使超聲換能器2發射的超聲波能進入皮膚以及從組織內反射的回波能穿過透聲膜1進入超聲換能器2，進而進入儀器系統；其二是密封作用，防止第一連接護罩3超聲傳導介質洩露以及避免人體皮膚與超聲換能器2直接接觸。

所述密封套4的中部形成有凸起22，所述凸起22的中心開有通孔，所述凸起22通過中心的通孔套在換能器支座23的凹槽處，所述密封套4的邊沿嵌入在第二連接護罩17的第二階梯的外周面出。所述密封套4的功能是防止超聲傳導介質進入到換能器基座5裡的各個部件。由防水材料做成，中心帶凸起22的膜套，中心凸起22部分套在換能器支座23的凹槽部，另一端嵌入在第二連接護罩17上。

本發明中，驅動所述換能器基座5作往復直線移動的驅動機構包括設置在主體9下端的兩臺驅動器8、直線導軌6、沿直線導軌6移動的滑塊7和固定在滑塊7上的齒帶座21。兩臺所述驅動器8分別與所述印刷電路板11相連接，可採用步進電機或者其他伺服電機，本實施例中，所述驅動器8採用直徑16mm、長度44mm的電機，其旋轉一周為24步，使用細分電路。所述驅動器8的驅動軸上固定有直徑為12mm的齒輪18，所述齒帶座21的一側面上嵌入有與所述齒輪18相嚙合的齒帶20，當驅動器8工作時，兩臺驅動器8旋轉方向相同且同步，一臺驅動器8轉軸通過齒輪18和嵌入在齒帶座21上的齒帶20起到推滑塊7的作用，另一臺驅動器8轉軸通過齒輪18和嵌入在齒帶座21上的齒帶20起到拉滑塊7的作用，從而增加了驅動器8的負載能力。所述滑塊7上固定有所述換能器基座5。

所述直線導軌6的功能有兩個，其一是載體功能，其上的滑塊7與換能器基座5、齒帶座21、換能器支座23連接，其二是運動轉換功能，在齒帶座21的一側鑲嵌有齒帶20，驅動器8轉軸帶動齒輪18與齒帶20，驅動器8轉軸帶動齒輪18做往返運動，將驅動器8的往返運動通過直線導軌6上的滑塊7轉換成線性運動，從而使超聲換能器2實現了線性掃描的功能，所述齒帶20、齒輪18的功能是實現運動形式的轉換，將驅動器8的往返轉動通過齒輪18嚙合在齒帶座21上的齒帶20轉為直線運動。

本發明中，所述驅動機構的直線導軌6的兩側分別固定有與所述印刷電路板11相連接的U型光電開關19，所述U型光電開關19的凹槽寬度與所述齒帶座21的寬度相契合，使得所述齒帶座21在移動時能遮擋住所述U型光電開關19發出的光信號，本實施例中，所述U型光電開關19的凹槽寬9mm，接受光窗高1.5mm、寬1mm。