专利名称：B型超声位置反馈式机械扇扫探头装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种B型超声位置反馈式机械扇扫探头装置，用于眼科的B型超声波扫描诊断，属于医疗器械技术领域。
(二)
背景技术：
B型超声位置反馈式机械扇扫探头装置可以安装多种规格的超声换能探头，进行频率《12Hz、振幅为士30。之内的高速扫描摆动，并可在扫描摆动的同 时同步输出以0. 1°为单位的角度位置信息，用以触发扫描。从而可以用来进 行眼科B型超声波诊断，以诊断视网膜脱落、眼内和眼眶肿瘤、玻璃体混浊、 出血、眼底病变及眼内异物等疾病。目前，由于机械扇形扫描装置成本低、扫描频率较高(10Hz左右)、具有较 高的性价比，因此被广泛采用，具有广阔的应用前景。但是传统的扫描装置都 是基于时间法的，即以均匀间隔的时间来触发单次超声扫描过程。时间法的前 提是试图控制扫描的过程为匀速摆动，但是由于常用连杆摆动机构复杂，驱动 电机的转动与连杆末端的摆动本质上不呈线性关系；而且摆动频率高、角位移 小、速度快、加速度有限，所以这个前提基本无法保证。因此，造成均匀间隔 的时间采样的角度位置实际上不均匀、不准确，最终导致采集到的图像信息出 现混叠、模糊不清，影响操作者的诊断，易造成误诊、无法确诊等严重后果。
(三)
发明内容
本发明一种B型超声位置反馈式机械扇扫探头装置，其目的在于提供一种结构简单，组装方便，具有高精度角度位置反馈的B型超声位置反馈式机械扇扫探头装置，从而使传统的基于时间的扫描法改变为基于精确角度位置信息 的扫描法。本发明一种B型超声位置反馈式机械扇扫探头装置，其至少应包括 一外壳，其与直流驱动电机组连接；一直流驱动电机组，其与超声换能探头摆动轴线垂直安装，并控制超声换
能探头的左右摆动频率与角度，提供超声换能探头左右摆动的原始动力源；一伞齿轮换向组，其与直流驱动电机组垂直安装，其自身转动轴线即是超 声换能探头摆动轴线，用以将直流驱动电机组沿水平轴的正反转运动转换为沿垂直轴的左右摆动，并传递扭矩和控制摆动的角度；一探头摆动角度位置反馈传感器组，其与伞齿轮换向组同轴安装，即与超 声换能探头形成同轴位置关系，用以采集超声换能探头摆动角度的精确位置信 息，并以两路方波脉冲的形式输出；一超声换能探头转换接头组，其与伞齿轮换向组轴线垂直固定安装，用以 将各种符合SMC插头规格的超声换能探头固连到伞齿轮换向组中的垂直轴上。该外壳具体包括一外壳体，其与直流驱动电机组中的电机法兰螺接； 一风琴式密封，其与外壳体粘结在一起； 该直流驱动电机组具体包括一直流电机，其与电机法兰同轴连接；用以驱动超声换能探头左右摆动；一光电编码器，其与直流电机尾部同轴连接，采集电机的转动角度位置信 息，并以两路脉冲的形式输出；一伞齿轮II，其与直流电机端部的输出轴同轴固定连接，用以输出直流电 机沿水平轴的正反转运动和扭矩；一电机法兰，其与直流电机端部螺接，并与伞齿轮换向组中的主壳体螺接；一连接套管，其套接在直流电机端部的输出轴上；该伞齿轮换向组包括一中轴，其两端部分别与轴承同轴连接，并与探头摆动角度位置反馈传感 器组同轴连接。两个轴承，其均为滚动轴承，分别与中轴上下端部同轴安装，用以支撑中 轴，减小摩擦扭矩，便于其沿中轴轴线顺畅摆动；一伞齿轮I，其与中轴同轴安装，并接收外部的水平轴正反转运动和扭矩， 带动中轴沿自身垂直中心轴线左右摆动；一上压盖，其上有一个限位挡块用以限制中轴的转动角度；一限位挡环，其与中轴同轴连接，用以限制中轴的左右摆动角度；
一主壳体，用以安装伞齿轮换向组，并与直流驱动电机组连接。 该探头摆动角度位置反馈传感器组具体包括一码盘，与中轴同轴固连在一起，与其同轴摆动，反馈中轴摆动的精确角 度位置信息；一读取头，其与主壳体通过螺钉固连在一起，读取码盘反馈的中轴摆动的精确角度位置信息，并以两路脉冲信号的形式输出；该转换接头具体包括-一转接插座，其与超声换能探头螺接连接；一转接插头，其一端与连接转化插座螺接，另一端与中轴螺接，传递中轴 的摆动。本发明一种B型超声位置反馈式机械扇扫探头装置，其优点及功效在于实现了基于精确角度位置信息的扫描法，使角度位置准确，图像信息清晰，且 结构简单，组装方便。
图1A所示为本发明一种B型超声位置反馈式机械扇扫探头装置整体外形图。 图1B所示为本发明一种B型超声位置反馈式机械扇扫探头装置外观图。 图1C所示为图1A除去外壳体101a、风琴式密封102a后的内部结构示意图。 图1D所示为图1C的外观图。图2所示为本发明一种B型超声位置反馈式机械扇扫探头装置内部结构示意图。图3所示为图2中上压盖207的底部放大示意图。图4所示为图1A中外壳体101a的剖视放大图。图5所示为图2中电机法兰213的轴侧视图。图6所示为图2中伞齿轮II 211的剖视图。图7所示为图2中连接套管212的剖视图。图8所示为图2中直流电机210的正视图。图9所示为图2中中轴201的正视图。图10所示为图2中主壳体208的剖视图。图11所示为图2中转接插座222的正视图。图12所示为图2中转接插头221的正视图。
图中具体标号如下II直流驱动电机组 III伞齿轮换向组IV超声换能探头转换接头组 V探头摆动角度位置反馈传感器组I外壳101a外壳体102a风琴式密封201中轴202伞齿轮I203码盘204限位挡环205、 206轴承207上压盖208主壳体209读取头210直流电机211伞齿轮II212连接套管213电机法兰214、 220螺钉215连接螺钉216、 219紧钉螺钉217销子218安装螺钉221转接插头.222转接插座223超声换能探头224光电编码器301开口凸台302轴承沉孔401内螺纹50外螺纹601沉孔602螺纹孔701通孔801输出轴901凸台902内螺纹903轴端904圆形法兰1001轴承孔1002定位销孔1101外螺纹1102内螺纹1201内螺纹1202外螺纹具体实施方式
-以下结合附图详细说明本发明的实施方案。请参照图1A，外壳I包括外壳体101a，其直径较小的部分以利于操作者手 持；而直径较大部分用于封装机构。风琴式密封102a将整个外壳体101a密封 为一个密闭的空腔，风琴式密封102a与外壳体lOla粘结在一起，如图1B所示。 外壳体101a通过内螺纹401与电机法兰213上的外螺纹501连接在一起。请参阅图1C，直流驱动电机组II、探头摆动角度位置反馈传感器组V通过 螺钉与伞齿轮换向组III连接在一起;超声换能探头转换接头组IV则通过螺纹 与伞齿轮换向组III固连在一起。请参阅图2，直流电机210与光电编码器224同轴固定连接，光电编码器 224可以将直流电机210的转动位置信息以两路方波脉冲信号输出。直流电机
则通过三个连接螺钉215与电机法兰213固连在一起。将连接套管212放入伞 齿轮II 211的沉孔601 (如图6所示)内，轴向旋转连接套管212使其上的 通孔701 (如图7所示)与伞齿轮II 211上的螺纹孔602 (如图6所示)对正。 而后将伞齿轮II 211、连接套管212同轴套入直流电机210的输出轴801 (如 图8所示)上，并用紧钉螺钉216锁死。请参阅图3，本发明所设计的B型超声位置反馈式机械扇扫探头装置中， 上压盖207的底部有一个环形的开口凸台301，其开口角度为60。，用以限制 探头的摆动角度。请参阅图2，将伞齿轮I 202、限位挡环204、轴承205依次套入中轴201 的上端相应配合轴径处，并轴向压紧到各自的限位端面。用紧钉螺钉219将伞 齿轮I 202与中轴201的轴向位置锁死。而后，将码盘203同轴套入中轴201 的下端的凸台901 (如图9所示)上，再从中轴201下端装入轴承206。至此， 将中轴201的轴承206再装入主壳体208底面相应的轴承孔1001 (如图10所 示)内，然后盖上上压盖207，使上压盖207的轴承沉孔302 (如图3所示)装 入轴承205，并用螺钉220将上压盖207和主壳体208连接在一起。再将直流 驱动电机组II中的电机法兰213与主壳体208通过螺钉214连接在一起。继而， 将销子217放入主壳体208底部的三个相应的定位销孔1002 (如图10所示) 中，将读取头209与销子217定位到主壳体208底面上，而后用安装螺钉218 将其与主壳体208连接在一起。接着，将转接插座222尾部的外螺纹1101 (如图11所示)与转接插头221 的内螺纹1201 (如图12所示)连接在一起，再把转接插头221尾部的外螺纹 1202 (如图12所示)旋入中轴201矩形平面上的内螺纹902 (如图9所示)内。最后将超声换能探头223尾部的SMC外螺纹(图中未示)旋入转接插座222 前部的内螺纹1102中。当直流驱动电机组II的直流电机210正转时，直流电机210轴端输出的正 转运动通过连接套管212传递至伞齿轮I1 211，使其亦正转。伞齿轮I1 211 与另外一伞齿轮I202啮合在一起，所以伞齿轮II 211将旋转运动传递给 伞齿轮I202，使伞齿轮I202绕自身轴线逆时针摆动(左摆)，伞齿轮I 202又通过紧钉螺钉219将这一摆动传递给中轴201，使中轴201亦逆时针摆动左摆)。中轴201通过与其螺接的转接插头221，再带动转接插座222，最终 带动超声换能头223逆时针摆动(左摆)。当直流电机210反转时再重复上述过 程，带动超声换能头223顺时针摆动(右摆)。无论中轴201顺时针摆动还是逆 时针摆动，与中轴201同轴固连的码盘203亦同步摆动，码盘203的顺、逆时 针(左、右)摆动信息被固连在主壳体208下部的读取头209采集、处理，以 两路互差90。的方波脉冲输出。最后，将风琴式密封102a粘结到外壳体101a上，再将外壳体101a与电机 法兰213螺接，形成一个完整的B型超声位置反馈式机械扇扫探头装置。
权利要求
1.一种B型超声位置反馈式机械扇扫探头装置，其特征在于该装置至少应包括一外壳，其与直流驱动电机组连接；一直流驱动电机组，其与超声换能探头摆动轴线垂直安装，并控制超声换能探头的左右摆动频率与角度；一伞齿轮换向组，其与直流驱动电机组垂直安装，其自身转动轴线即是超声换能探头摆动轴线；一探头摆动角度位置反馈传感器组，其与伞齿轮换向组同轴安装，即与超声换能探头形成同轴位置关系；一转换接头，其与伞齿轮换向组轴线垂直固定安装；该外壳具体包括一外壳体，其与直流驱动电机组中的电机法兰螺接；一风琴式密封，其与外壳体粘结在一起；该直流驱动电机组具体包括一直流电机，其与电机法兰同轴连接；一光电编码器，其与直流电机尾部同轴连接，采集电机的转动角度位置信息；一伞齿轮，其与直流电机端部的输出轴同轴固定连接；一电机法兰，其与直流电机端部螺接，并与伞齿轮换向组中的主壳体螺接；一连接套管，其套接在直流电机端部的输出轴上；该伞齿轮换向组包括一中轴，其两端部分别与轴承同轴连接，并与探头摆动角度位置反馈传感器组同轴连接；二轴承，其均为滚动轴承分别与中轴上下端部同轴安装；一伞齿轮I，其与中轴同轴安装；一上压盖，其上有一个限位挡块用以限制中轴的转动角度；一限位挡环，其与中轴同轴连接，用以限制中轴的左右摆动角度；一主壳体，用以安装伞齿轮换向组，并与直流驱动电机组连接；该探头摆动角度位置反馈传感器组具体包括一码盘，与中轴同轴固连在一起，与其同轴摆动，反馈中轴摆动的精确角度位置信息；一读取头，其与主壳体通过螺钉固连在一起，读取码盘反馈的中轴摆动的精确角度位置信息，并以两路脉冲信号的形式输出；该转换接头具体包括一转接插座，其与超声换能探头螺接连接；一转接插头，其一端与连接转化插座螺接，另一端与中轴螺接。
2. 根据权利要求1所述的B型超声位置反馈式机械扇扫探头装置，其特征 在于该直流电机功率为6W，额定电压5V，外径017mm。
3. 根据权利要求1所述的B型超声位置反馈式机械扇扫探头装置，其特征 在于该光电编码器每转输出512个脉冲信号。
4. 根据权利要求3所述的B型超声位置反馈式机械扇扫探头装置，其特征 在于..伞齿轮II为直齿伞齿轮，其模数为0.5，齿数20， 一端设有一个内径为 ①6mm，深为4mm的沉孔；其上设有一个垂直于齿轮轴线的螺纹孔。
5. 根据权利要求1所述的B型超声位置反馈式机械扇扫探头装置，其特征 在于该连接套管一端外径为①6mm， 一端的内径为①2mm。
6. 根据权利要求1所述的B型超声位置反馈式机械扇扫探头装置，其特征 在于该中轴两端各有一段长度为2mm，直径为Ol. 5咖的轴端；距轴端2. 25咖 处有一个厚度为lmm，直径为06.35mm的圆形法兰。
7. 根据权利要求1所述的B型超声位置反馈式机械扇扫探头装置，其特征 在于该轴承外径为04咖，内径为①1.5腿，厚度为2mm。
8. 根据权利要求1所述的B型超声位置反馈式机械扇扫探头装置，其特征 在于该上压盖具有一个直径为①1.5mm，深度为2mm的轴承沉孔。
9. 根据权利要求4所述的B型超声位置反馈式机械扇扫探头装置，其特征在于该主壳体有一个直径为01.5mm，深度为2mm的轴承孔。
10. 根据权利要求1所述的B型超声位置反馈式机械扇扫探头装置，其特征 在于该码盘内孔直径为0)6. 35腿，外径为①12mm，分辨率为1650/转。
11. 根据权利要求1所述的B型超声位置反馈式机械扇扫探头装置，其特征 在于该读取头细分倍数为X8，分辨率为13200CPR，输出为两路相差90。、 电平符合TTL的方波脉冲信号。
12. 根据权利要求1所述的B型超声位置反馈式机械扇扫探头装置，其特征 在于该转接插座一端具有一个符合SMC规格的内螺纹； 一端具有一段长度为 4mm、符合M4规格的外螺纹。
13. 根据权利要求1所述的B型超声位置反馈式机械扇扫探头装置，其特征 在于该转接插头一端具有一个长度为4mm、符合M4规格的内螺纹； 一端具有 一段长度为2.5mm、符合M2规格的外螺纹。
全文摘要
本发明一种B型超声位置反馈式机械扇扫探头装置，由外壳，直流驱动电机组、伞齿轮换向组、探头摆动角度位置反馈传感器组以及转换接头组成。该外壳与直流驱动电机组连接；该直流驱动电机组与超声换能探头摆动轴线垂直安装，该伞齿轮换向组与直流驱动电机组垂直安装，该探头摆动角度位置反馈传感器组与伞齿轮换向组同轴安装，即与超声换能探头形成同轴位置关系；该转换接头，其与伞齿轮换向组轴线垂直固定安装。本装置的突出特点是具有末端位置反馈传感器——光电编码器，精确测量末端超声换能探头左右摆动的真实角度位置信息，并以两路相差90°的脉冲信号形式输出，从而获知摆动的角度和摆动的方向信息。
文档编号A61B8/10GK101156787SQ20071011882
公开日2008年4月9日 申请日期2007年6月12日 优先权日2007年6月12日
发明者强 周 申请人:北京航空航天大学