专利名称：用于机械扫描式超声换能器的驱动机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于机械扫描式超声换能器的驱动机构。
背景技术：
三维或四维超声图像可有助于诊断。采用沿着一个维度电扫描和沿着另一维度机械扫描的二维或一维阵列，便可对三维体积进行电子扫描。可沿一个维度机械扫描的阵列是摇摆式阵列。可对一维阵列进行修改，以便与电动机或其它驱动机构连接以用于机械扫描。
图1显示了已知的摇摆式换能器20的一个实例。线性阵列22通过臂24连接到电动机26。电动机26包括用于驱动减速齿轮28的驱动轴。减速齿轮在旋转中心30处与臂24相连。从中心30到换能器阵列22的旋转半径应当较大，以用于线性的或平面的机械扫描。较大的半径需要较大的转矩来移动阵列。为了产生较大的转矩，采用了更高功率的电动机。减速齿轮28还有助于速度到转矩的转换。减速齿轮28还可用来减慢传感器22的运动，以允许对病人进行密集的扫描。电动机26的驱动轴定位成大致平行于阵列22，导致了在使用者手持式使用时电动机的定位不便。笨重的电动机以及支撑电动机的刚性金属框架增加了重量。该尺寸和重量导致了不便于夹持的换能器探头。
对于不同的图像应用采用了不同类型的超声换能器。例如，对于成像较深和/或较宽的器官如腹部或产科的应用而言，可采用凸阵列。对于较小的或距表皮组织较近的器官如乳房或颈动脉而言，可采用了高频率且紧凑的阵列。在腹部的应用中，通过以例如图1中箭头所示的较大旋转角来旋转阵列，可以实现较大区域的机械扫描。然而，在诊断较小的部位如乳房或颈动脉时，通过线性或平面的机械扫描可以得到更精确的成像信息。摇摆式换能器20的旋转结构阻碍了阵列22的这种线性或平面运动。
发明内容
作为介绍，下述优选实施例包括用于机械扫描式超声换能器的驱动机构。通过将电动机的驱动轴定位成与阵列正交而不是与阵列平行，就可更加优化摇摆式换能器的尺寸、重量和形状。该驱动轴同样更垂直而非平行于换能器的运动方向。可以采用不同的装置来将电动机旋转运动的作用力传递给该阵列。例如，可采用锥齿轮来使皮带旋转。该阵列与皮带相连以实现机械运动。在另一实例中，臂可旋转180度。臂可滑动且可旋转地与换能器阵列相连。随着臂响应于电动机而旋转，阵列可沿着导轨与套筒一起滑动。可以采用其它的机构。与图1所示摇摆式换能器20相比，由于不需要较大的转矩来驱动阵列，因此可以采用更小尺寸的电动机。可提供一种在工效学特性上更佳的探头外壳，例如更小且形状更适宜的外壳。
在一个方面中，提供了一种用于机械扫描式超声换能器的驱动机构。元件阵列可大致沿着某一表面运动。该表面是曲面、平面或其组合中之一。电动机具有驱动轴。该驱动轴定位成更垂直而非平行于该表面。驱动轴与元件阵列相连，电动机可操作用来使元件阵列大致沿着该表面运动。
在第二方面中，提供了一种用于机械扫描式超声换能器的驱动机构。皮带与电动机和元件阵列相连。元件阵列可操作用来响应于由电动机作用力所引起的皮带运动而运动。
在第三方面中，提供了一种用于三维或四维超声成像的摇摆式换能器。元件阵列可大致沿着某一表面运动。电动机的驱动轴定位成更垂直而非平行于该表面。皮带轮与另一驱动轴相连。皮带与该皮带轮和元件阵列相连。该元件阵列可操作用来响应于皮带相对于皮带轮的运动而运动。
在第四方面中，提供了一种用于机械扫描式超声换能器的驱动机构。臂与电动机和元件阵列相连。该元件阵列可响应于臂的运动而沿某一表面运动。该臂可响应于电动机作用力而运动。该臂可基本上平行于该表面而运动。
在第五方面中，提供了一种用于机械扫描式超声换能器的驱动机构。套筒与元件阵列和导轨相连。在由电动机所引起的运动期间，导轨和套筒可操作用来引导该元件阵列。
在第六方面中，提供了一种用于三维或四维超声成像的摇摆式换能器。臂与电动机和元件阵列相连。该元件阵列可响应于该臂的运动而沿某一表面运动。该臂可响应于电动机作用力而运动，并且该臂可大致平行于该表面而运动。套筒与元件阵列和导轨相连。在由电动机所引起的运动期间，导轨和套筒可操作用来引导元件阵列。
所附的权利要求限定了本发明，并且本“发明内容”部分中的任何内容都不应视为是对这些权利要求的限制。在下文中结合优选实施例对本发明的其它方面和优点进行了讨论，随后并将它们单独地或结合起来组成权利要求。本发明的不同实施例可以或不能实现本文所讨论的这种优点中的任一个。
部件和附图未按比例绘制，相反，其重点是显示本发明的原理。另外，在所有不同的视图中，类似的标号表示相应的元件。
图1是现有技术的摇摆式换能器的侧视图；图2是用于机械扫描超声阵列的驱动机构的第一实施例的透视图；图3是用于机械扫描超声阵列的驱动机构的第二实施例的截面图；图4是图2所示驱动机构的某些部件的端视图；
图5是图2所示驱动机构的某些部件的局部剖视图；图6是图2所示驱动机构的某些部件的侧视图；图7是图3所示驱动机构的某些部件的透视图；图8是图3所示驱动机构的某些部件的透视图；图9是图3所示驱动机构的其它部件的透视图；图10是图3所示驱动机构的某些部件的侧视图；和图11是图3所示驱动机构的作为阵列角位置的函数的速度的曲线图。
具体实施例方式
图2和图3显示了用于机械扫描式超声换能器的驱动机构的两个不同的实施例。也可以采用不同于图2和图3所示的驱动机构。在讨论各个不同驱动机构的特定部件之前，先大体上对图2和图3所示的两个驱动机构所共有的部件和部件的设置进行讨论。
图2和图3所示的各驱动机构40与电动机42及其驱动轴44相关联，驱动轴44定位成更垂直而非平行于元件阵列46，即不平行于阵列46的机械运动方向和/或有效阵列的表面(即，由阵列的方位角范围和阵列的仰角位移所形成的表面)。可采用其它的例如平行的电动机42的定位。
元件阵列46是两个或多个压电式、电容膜片式、微机电式及其组合的阵列，或者是其它可操作用来在声能和电能之间变换的元件的阵列。在一个实施例中，阵列46是一维的线性或曲线的凸阵列或凹阵列。元件沿着方位角维度延伸成一排。在其它一些实施例中，可提供1.25、1.5、1.75或2维的元件阵列。阵列46还可包括其它的部件，如匹配层、衬板和/或电极。
阵列46可大致沿着某一表面运动。采用“大致沿着”以说明基于制造公差的相对于理想表面的偏差。“大致沿着”还可将沿着曲面的运动解释为沿着平面的运动。该表面可以是曲面、平面或其组合中的任意一种。例如，图1所示的摇摆式换能器使阵列22沿曲面移动。阵列46沿着该面的一个维度、例如沿着阵列的方位角维度延伸。该面的其它维度由换能器阵列46的运动路径限定。在采用一维阵列的情况中，阵列46可大致沿着基本垂直于方位角维度的仰角维度来运动。或者，阵列46可沿着方位角维度或沿着体积内的任何矢量机械式运动。
阵列46可用来沿着方位角维度进行电子扫描，以及沿着仰角维度或其它维度进行机械扫描。通过在体积内进行扫描，可以生成三维图像。一维阵列46的重复性旋转或线性运动可允许形成四维图像，即作为时间的函数的三维图像。
电动机42是可控制驱动轴44的旋转角度的步进电动机。或者，电动机42是可操作用来产生旋转运动的磁式、液压式、电式或其它类型的电机。电动机42可操作用来提供9.8盎司力英寸的转矩，但也可提供更大或更小一些的转矩。考虑到上面讨论的电动机的纵向整体形状、减小的转矩以及电动机42的定位，可在驱动机构40的周围形成具有适当尺寸、形状和重量的外壳48以便使用者夹持。电动机42的垂直定位更可能允许使用者的手伸出绕过电动机42来容易地将其握住。
驱动轴44可为金属杆、其它材料的杆、其它用于施加旋转或纵向运动的结构及其结合，或者其它目前已知或后来开发的电动机42的驱动轴。电动机42及相关驱动轴44定位成更垂直而非平行于阵列46的运动的表面。驱动轴44通过电动机42的作用而旋转。驱动轴44与元件阵列46和电动机42相连，以便使元件阵列46运动。连接可以是间接的或直接的。例如，驱动轴44与电动机42直接相连，而与阵列46间接相连。驱动轴44的旋转可操作用来使阵列46运动。驱动轴44和电动机42与阵列46的相对定位可允许驱动机构不需要减速齿轮。在一些备选实施例中设有减速齿轮。在另一些备选实施例中，电动机42和/或驱动轴44定位成平行而非垂直于由阵列46的运动所形成的一维或二维表面。
图2显示了驱动机构40的一个实施例。驱动机构40用作可用于四维或三维超声成像的摇摆式换能器。驱动机构40包括电动机42、框架50、锥齿轮52、皮带轮54、皮带56、附加皮带轮58、导向件60、槽62、导销64、阵列46和皮带松紧调整器66。另外，可以提供不同的部件或更少一些的部件，例如仅一个导向件60、仅一个销64、更少的或额外的皮带轮58，或者没有皮带松紧调整器66。
框架50可为金属、木料、玻璃纤维、塑料及其组合，或者目前已知的或以后开发出来的材料。框架50形成为单件构造，或者由多个零件通过胶结剂、螺钉、螺栓及其组合或其它连接器而连接形成。框架50与驱动机构40的各部件相连，用以维持部件的相对定位。
锥齿轮52固定地安装在电动机42的驱动轴44上。锥齿轮52是防齿隙游移的锥齿小齿轮，但也可由其它类型的锥齿轮、齿轮装置或小齿轮形成。锥齿轮52可通过粘结、压配、倒钩接合、螺栓、固定螺钉、锁紧垫圈或其它部件来进行固定安装。锥齿轮52将来自驱动轴44的旋转的驱动力传递到不同的旋转轴线。或者，可采用U型联轴节或其它可改变旋转轴线的结构。
皮带轮54是金属轴杆或其它材料的轴杆。该轴杆包括用来与皮带56和锥齿轮68相互作用的正时齿轮。皮带轮54固定于与锥齿轮52相关的旋转轴线上。锥齿轮68是位于皮带轮54上的防齿隙游移的锥齿轮。防齿隙游移的锥齿轮52和68可相互连接。皮带轮54上的锥齿轮68可响应于锥齿轮52施加在驱动轴44上的旋转作用力而导致皮带轮54旋转。电动机42的旋转作用力可经作为小齿轮的锥齿轮52而传递到锥齿轮68。取决于节距、节锥角以及加工质量，锥齿轮52和68存在产生齿隙游移的可能。这种齿隙游移或反向运动可导致用于扫描的阵列46在精确的角度和位置方面存在不确定性，可能会使所形成的超声图像变形。防齿隙游移的锥齿轮可通过弹簧锁而沿预定方向推动轮齿，以防止齿轮产生齿隙游移或反向运动。
沿着皮带轮54的与皮带56接触的部分或者沿着整个皮带轮54的轮齿用来以最小的滑移而向皮带56传递皮带轮54的运动。轮齿可防止皮带56打滑。在一些备选实施例中，可采用摩擦、粗糙化表面、张力、表面纹饰及其组合或者其它的技术来将皮带轮54的旋转作用力传递到皮带56上。
附加皮带轮58可与皮带轮54的结构相同或不同。附加皮带轮58包括轮齿、沟槽或其它结构，用于维持皮带56相对于附加皮带轮58的位置。附加皮带轮58被间隔开来，以便将皮带56布置成可实现阵列46的所需运动。
皮带56是无端环件，它由橡胶、塑料、纤维及其组合或者其它目前已知或以后可开发出来的皮带材料制成。在一个实施例中，皮带56是闭合环的正时皮带，它具有可从正时皮带轮54中传输动能的较高动力传动效率。皮带56包括多个位于环件内侧上的用于与皮带轮54和附加皮带轮58相互作用的轮齿。顶面是平的，但也可具有其它的纹饰。皮带56延伸越过皮带轮54和58。在一些备选实施例中，可将一个或多个附加皮带轮58定位在皮带56的外侧上。在沿图4所示的路径中，可以采用隔块、导向件或其它结构用来引导皮带56。可通过夹子、插销、螺栓、螺钉、粘合剂及其组合或其它目前已知的或以后开发的用于将结构连接到皮带56上的技术来将阵列46安装到皮带上。
皮带56与电动机42和阵列46相连。例如，皮带56通过皮带轮54与电动机相连，并且阵列46安装到皮带56上，使得阵列46可操作用来响应于由电动机42的作用力所引起的皮带56的运动而运动。皮带56可通过皮带轮54的旋转作用力而相对于皮带轮54运动，从而导致阵列46运动。皮带轮54连同锥齿轮52和68的直径以及驱动轴44的旋转速度决定了阵列沿着机械运动维度上的分辨率。皮带轮54在电动机42的每个脉冲中旋转过选定的转角。如果皮带轮的直径较大，对应于电动机42的单个脉冲的步距角的圆弧就比较大。皮带轮54的较大圆弧运动可转化为皮带56在皮带轮54上的更大长度的运动。皮带56的更大运动可转化为阵列46的更大运动。为了维持沿着机械运动方向的较高扫描密度或分辨率，对于皮带轮54和驱动轴44的相同角旋转量来说，皮带轮54可以较小，以便使皮带56的运动量较短。皮带轮54的尺寸可允许通过无减速齿轮的设计来控制速度。与用来控制图1所示的摇摆式换能器中的较大转矩量的电动机相比，该电动机的尺寸和功率还可更小一些。
导向件60形成为框架50的一部分，并且包括如图2和图6所示的槽62。阵列46包括可定位于导向件60的槽62内的销64。另外，可提供不同的或更少的导向件60。在阵列46的每一端部设有两个销64，以用于限制阵列46相对于导向件60的旋转运动。为了避免或降低摩擦，销64和/或导向件60可使用塑料。可以采用具有足够机械刚度、硬度和耐磨性的塑料，例如采用聚醚醚酮(PEEK)用于销64，而采用聚甲醛(POM)用于导向件。可采用其它可降低摩擦的机构，例如润滑油或球轴承。销64插入到槽62中。如图所示，槽62延伸通过导向件60，但它也可以是沿一个表面的凹槽。导向件60可操作用来沿着所需表面引导阵列46。例如，销64可仅沿着槽62的轨迹70来移动。
轨迹70及相关表面可为平面或曲面。如图6所示，提供有用于阵列46的运动的曲面。曲面可在整个机械扫描路径上提供阵列46的轻微的或一定程度的旋转。平面或线性的轨迹70可防止阵列46旋转。尽管导向件60显示为位于阵列46的外端处，然而可将一个或多个导向件60定位成更远离或更靠近阵列46的中心。
可采用同一通用驱动机构40来既沿平面又沿曲面扫描。在装配期间可利用不同的导向件。各导向件具有不同的槽62及相关轨迹70。在装配期间可选择用于给定驱动机构40的用于机械扫描的所需表面。还选择用于装配的相关导向件60。驱动机构40的其它部分对于两种类型的摇摆式换能器来说是可共用的。
图2所示的皮带松紧调整器66是与板簧相连的滚子。板簧与框架50相连。弹簧可向滚子施加张力。滚子与皮带56相接触，以向皮带56施加张力。由于皮带56会承受到连续的张力并且长期使用，因此皮带56会伸长或松弛。松弛的皮带会导致阵列运动的不太精确的控制。尽管存在老化，然而皮带松紧调整器66仍可提供对皮带56的更加稳定的张力。
图3和图7-10显示了用于三维或四维超声成像的摇摆式换能器的另一实施例。摇摆式换能器采用了用于沿至少一个维度机械扫描或移动阵列46的驱动机构40。驱动机构40包括电动机或电动机与齿轮头42的组合，以及相关的驱动轴44，它定位成更垂直而非平行于由阵列46的方位角范围和阵列46在仰角维度或其它角度上的机械运动所形成的表面。它没有采用图2所示的皮带结构，而是提供了旋转臂80。驱动机构40还包括一个或多个导轨82、滑板84、一个或多个套筒86、导向件60、阵列46、电动机42、驱动轴44以及框架50。另外，可以提供不同的或更少的装置，例如提供无导向件60或带有一个或三个或更多个导轨82及相关套筒86的驱动机构40。
如图3、7和8所示，臂80与电动机42的驱动轴44和元件阵列46相连。臂80可为金属、塑料或其它的材料，以便向阵列46传递驱动轴44的运动。这种连接可以是间接或直接的。例如，臂80可通过驱动轴44与电动机42相连，并通过滑板84与元件阵列相连。与驱动轴44的连接是固定连接，例如与粘结、压配、螺栓、固定螺钉、螺钉、插销、成形舌片和槽、成形轴杆和孔及其组合或其它目前已知的或以后开发出来的技术有关的连接，用于防止臂80在至少一个方向上与驱动轴44不同的或分离的运动。臂80与阵列46可旋转地连接。例如如图8所示，臂80包括用于插入到滑板84的槽83内的销。位于臂80一端的销与臂80成直角，以便与滑板84相互作用。当臂80随驱动轴44旋转时，槽83内的销可在槽83内滑动并旋转。臂80的位置变化可促使滑板84沿导轨82移动。臂80沿着一个圆而例如在180度的范围内运动。臂80在大致平行于阵列46的运动面和/或平行于导轨82的平面内旋转。臂80具有比阵列46的方位角范围更短的长度。例如，臂80短于阵列46的一半长度，其中，阵列46大致上从一个导轨82延伸到另一个导轨82。可采用更长或更短长度的臂80或阵列46。
各个导轨82为金属杆，但是可采用塑料或其它材料。导轨82定位于框架50内，以响应于臂80的旋转来引导滑板84的运动。臂80的圆形旋转转换为沿着导轨82的线性运动。随着臂在约180度或更小旋转范围内往复运动，滑板84可沿导轨82往复运动。
滑板84包括套筒86。套筒86是线性的套筒，例如具有用于沿导轨82滚动的一个滚珠或多个滚珠的套筒。作为滚珠的备选，可提供用于沿导轨82滑动的其它减摩或低摩擦结构，例如涂有润滑脂或油的金属-金属接触界面，或者是聚四氟乙烯涂层。响应于来自臂80和电动机42的作用力，套筒86可沿导轨82滑动。阵列46响应于或基于滑板84和套筒86的运动而运动。在运动期间，导轨82和套筒86引导着阵列46。
如图9和图10所示，阵列46在各端部处包括一个或多个销64。销64在套筒86的附近定位于滑板84的槽内。形成为框架50的一部分的导向件60包括槽62和相关轨迹70。在一个实施例中，槽62的曲率半径是80毫米。随着套筒86沿导轨82往复运动，销64可沿槽62移动。在槽62是弧形或其它曲形时，销64可在滑板84上的槽内滑动，以便在沿着或平行于导轨82的侧向运动期间远离和朝向导轨82运动。套筒86可沿着由导轨82所限定的一个维度滑动。如图10中的粗线箭头所示，阵列46和滑板84可沿着与导轨82相同的维度滑动，并且还可包括垂直于导轨82的运动。导向件60、槽62和销64可操作用来沿着所需表面引导阵列46。在一个实施例中，导向件60与导轨82是分开的。在一些备选实施例中，导轨82用作可沿平面进行扫描的导向件。在一个备选实施例中，导轨82是弯曲的，并且可用作导向件60而不需要单独的导向件。
随着臂80在约180度的范围内重复循环地旋转，阵列46沿着导轨82和相关的槽62往复式运动或从其一端运动到另一端。如果槽62具有弯曲的构造，那么阵列46可在预定的半径内以一定的角速度运动。为了使某一体积的分辨率在机械运动的整个范围或较大范围上保持恒定，在阵列46的不同机械设定位置处扫描的平面之间的间距优选是恒定的。为了以较大的恒速范围从位于一端的固定阵列运动到位于另一端的固定阵列，电动机42的速度是加速的或减速的。如果臂80的角速度是恒定的，就可形成图11所示的速度-位置图。归一化的角位置-1和+1对应于臂80的-90度和+90度的位置(即开始位置和终点位置)。阵列在+1和-1位置附近比在零点位置附近每个脉冲移动更短的距离。为了使得图形更平坦或与作为位置函数的更恒定的速度相关，要对施加到电动机42上的脉冲频率进行控制。通过调制施加到电动机42上的脉冲频率，可在运动范围的端部处提供更大的加速和减速。
尽管上文已经参照各种实施例对本发明进行了介绍，然而应当理解，在不脱离本发明范围的前提下可进行多种修改和变化。因此，前面的具体描述应视为示例性的而非限制性的，可以理解，本发明的精神和范围由包括其所有等同物在内的下附权利要求来限定。
权利要求
1.一种用于机械扫描式超声换能器的驱动机构(40)，所述驱动机构(40)包括元件阵列(46)，其可大致沿着包括曲面、平面或其组合中之一的表面并大致垂直于所述阵列(46)而运动；和具有驱动轴(44)的电动机(42)，所述驱动轴(44)定位成更垂直而非平行于所述表面；其中，所述驱动轴(44)与元件阵列(46)相连，所述电动机(42)可操作用来使所述元件阵列(46)大致沿着所述表面运动。
2.根据权利要求1所述的驱动机构(40)，其特征在于，所述驱动机构(40)还包括可对所述驱动轴(44)作出响应的皮带轮(54)；和与所述皮带轮(54)和元件阵列(46)相连的皮带(56)，其中，所述元件阵列(46)可操作用来响应于所述皮带(56)相对于所述皮带轮(54)的运动而运动。
3.根据权利要求1所述的驱动机构(40)，其特征在于，所述元件阵列(46)是大致沿着方位角维度的一维的元件阵列(46)，并且所述元件阵列(46)可大致沿着垂直于所述方位角维度的仰角维度而运动。
4.根据权利要求1所述的驱动机构(40)，其特征在于，所述驱动轴(44)可操作用来旋转以使所述元件阵列(46)运动。
5.根据权利要求1所述的驱动机构(40)，其特征在于，所述驱动机构(40)还包括与所述元件阵列(46)相连的第一导向件(60)，所述导向件(60)可操作用来沿着所述表面引导所述元件阵列(46)。
6.根据权利要求5所述的驱动机构(40)，其特征在于，所述驱动机构(40)还包括可用于装配的第二导向件(60)，所述第一导向件(60)不同于所述第二导向件(60)，并且所述第一和第二导向件(60)均可与所述元件阵列(46)和电动机(42)一起操作。
7.根据权利要求1所述的驱动机构(40)，其特征在于，所述驱动机构(40)无减速齿轮。
8.根据权利要求2所述的驱动机构(40)，其特征在于，所述驱动机构(40)还包括位于所述驱动轴(44)上的第一防齿隙游移的锥齿轮(52)；和位于所述皮带轮(54)上的第二防齿隙游移的锥齿轮(68)，所述第一防齿隙游移的锥齿轮(52)和第二防齿隙锥游移的齿轮(68)互连。
9.根据权利要求1所述的驱动机构(40)，其特征在于，所述驱动机构(40)还包括与所述驱动轴(44)相连并可旋转地与所述元件阵列(46)相连的臂(80)，其中，所述驱动轴(44)的旋转可操作用来使所述臂(80)旋转，并且所述臂(80)可操作用来使所述元件阵列(46)运动。
10.根据权利要求9所述的驱动机构(40)，其特征在于，所述臂(80)具有比所述元件阵列(46)的方位角范围更小的长度。
11.根据权利要求1所述的驱动机构(40)，其特征在于，所述驱动机构(40)还包括导轨(82)；和与所述元件阵列(46)相连的套筒(86)，所述套筒(86)可操作用来响应于来自所述电动机(42)的作用力而沿所述导轨(82)运动。
12.根据权利要求11所述的驱动机构(40)，其特征在于，所述驱动机构(40)还包括与所述元件阵列(46)相连的导向件(60)，所述导向件(60)可操作用来沿着所述表面引导所述元件阵列(46)，所述导向件(60)与所述导轨(82)是分开的。
13.根据权利要求9所述的驱动机构(40)，其特征在于，所述驱动机构(40)还包括导轨(82)；和与所述元件阵列(46)相连的套筒(86)，所述套筒(86)可操作用来响应于来自所述臂(80)的作用力而沿所述导轨(82)运动。
14.一种用于机械扫描式超声换能器的驱动机构(40)，所述驱动机构(40)包括元件阵列(46)，其可大致沿着包括曲面、平面或其组合中之一的表面而运动；和具有驱动轴(44)的电动机(42)；通过齿轮与所述驱动轴(44)相连的皮带轮(54)；以及与所述皮带轮(54)和元件阵列(46)相连的皮带(56)，其中，所述元件阵列(46)可操作用来响应于由所述电动机(42)的作用力引起的所述皮带(56)的运动而运动。
15.根据权利要求14所述的驱动机构(40)，其特征在于，所述电动机(42)包括与所述元件阵列(46)相连的驱动轴(44)，所述驱动轴(44)定位成更垂直而非平行于所述表面。
16.根据权利要求14所述的驱动机构(40)，其特征在于，所述驱动机构(40)还包括位于所述驱动轴(44)上的锥齿轮(52)，所述驱动轴(44)与所述皮带轮(54)的旋转轴线不平行。
17.一种用于三维或四维超声成像的摇摆式换能器，所述摇摆式换能器包括可大致沿着表面运动的元件阵列(46)；和具有驱动轴(44)的电动机(42)，所述驱动轴(44)定位成更垂直而非平行于所述表面；与所述驱动轴(44)相连的皮带轮(54)；以及与所述皮带轮(54)和元件阵列(46)相连的皮带(56)，其中，所述元件阵列(46)可操作用来响应于所述皮带(56)相对于皮带轮(54)的运动而运动。
18.一种用于机械扫描式超声换能器的驱动机构(40)，所述驱动机构(40)包括元件阵列(46)；电动机(42)；以及与所述电动机(42)和元件阵列(46)相连的臂(80)，所述元件阵列(46)可响应于所述臂(80)的运动而沿表面运动，所述臂(80)可响应于来自所述电动机(42)的作用力而运动，并且所述臂(80)只在大致平行于所述表面的面内运动。
19.根据权利要求18所述的驱动机构(40)，其特征在于，所述电动机(42)具有驱动轴(44)，所述驱动轴(44)定位成更垂直而非平行于所述表面，所述臂(80)固定地连接到所述驱动轴(44)上。
20.根据权利要求18所述的驱动机构(40)，其特征在于，所述驱动机构(40)还包括导轨(82)；和与所述元件阵列(46)和导轨(82)相连的套筒(86)，在运动期间，所述导轨(82)和套筒(86)可操作用来引导所述元件阵列(46)。
21.一种用于机械扫描式超声换能器的驱动机构(40)，所述驱动机构(40)包括元件阵列(46)；电动机(42)；导轨(82)；和与所述元件阵列(46)和导轨(82)相连的套筒(86)，在由所述电动机(42)引起的运动期间，所述导轨(82)和套筒(86)可操作用来引导(60)所述元件阵列(46)。
22.根据权利要求21所述的驱动机构(40)，其特征在于，所述元件阵列(46)可大致沿着表面运动；和所述电动机(42)具有驱动轴(44)，所述驱动轴(44)定位成更垂直而非平行于所述表面。
23.根据权利要求21所述的驱动机构(40)，其特征在于，所述驱动机构(40)还包括与所述电动机(42)和元件阵列(46)相连的臂(80)，所述元件阵列(46)可响应于所述臂(80)的运动而运动，所述臂(80)可响应于来自所述电动机(42)的作用力而运动。
24.一种用于三维或四维超声成像的摇摆式换能器，所述摇摆式换能器包括元件阵列(46)；电动机(42)；与所述电动机(42)和元件阵列(46)相连的臂(80)，所述元件阵列(46)可响应于所述臂(80)的运动而沿表面运动，所述臂(80)可响应于来自所述电动机(42)的作用力而运动，并且所述臂(80)可大致平行于所述表面运动；导轨(82)；和与所述元件阵列(46)和导轨(82)相连的套筒(86)，在由所述电动机(42)引起的运动期间，所述导轨(82)和所述套筒(86)可操作用来引导(60)所述元件阵列(46)。
全文摘要
通过将电动机(42)的驱动轴(44)定位成与阵列(46)正交而非平行，可使摇摆式换能器的尺寸、重量和形状更优化。该驱动轴(44)同样更垂直而非平行于换能器的运动方向。可以采用不同的装置来将电动机(42)的旋转运动的作用力传递给阵列(46)。例如，可采用锥齿轮来使皮带(56)旋转。阵列(46)连接到皮带(56)上以实现机械运动。在另一例子中，臂(80)可旋转180度。臂(80)可滑动且可旋转地与换能器阵列(46)相连。随着臂(80)响应于电动机(42)而旋转，阵列(46)可沿着导轨(82)与套筒(86)一起滑动。与典型的摇摆式换能器相比，由于不需要较大的转矩来驱动阵列(46)，因此可以采用更小尺寸的电动机(42)。可以提供一种更具工效学特性的探头外壳，例如更小且形状更理想的外壳。
文档编号A61B8/00GK1714753SQ20051008200
公开日2006年1月4日 申请日期2005年6月24日 优先权日2004年6月25日
发明者Y·罗, S·李, K·康, O·光 申请人:超声波科技有限公司