一种机械线性扫描高频超声波诊断装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及医用超声波成像设备，具体是一种机械线性扫描高频超声波诊断装 置，主要适用于跟腱、乳房、皮肤等浅表器官以及一些像眼科、甲状腺、外周血管、睾丸等小 器官超声波诊断，以及麻醉的超声引导。
【背景技术】
[0002] 对于动物跟腱、乳房、皮肤等浅表器官以及一些像眼科、甲状腺、外周血管、睾丸等 小器官超声波诊断，以及麻醉的超声引导往往采用高频线阵探头来完成。对于图像的细节 分辨率有较高的要求，但成像的帧频要求不高。图像的横向分辨力影响因素与扫描线束的 间隔有关，也就是与探头的阵元间距相关。图像的纵向分辨力与探头阵元的中心频率相关。 为了获得好的图像分辨力需要阵元间距小、中心频率高，由于阵元的中心频率正比于阵元 宽度与阵元厚度的比值，需要阵元的厚度很薄，在工艺上难以实现。工艺限制了在阵元间距 有较高要求的情况下进一步提升中心频率。高频线阵的中心频率一般不大于10MHz，阵元间 距不小于0.3mm。
[0003] 采用线性往复运动机构带动单阵元的换能器做扫描可以较好的解决扫描线束间 隔要求小与阵元中心频率要求高的矛盾。单阵元换能器的中心频率易于达到很高。20MHz或 更高的单阵元换能器已成功应用于临床，这是目前高频线阵所不可及的。对于机械往复运 动拖动换能器扫描，达到较细的扫描线束间隔亦非难事。此外，阵列探头的波束由多个阵元 聚焦形成，具有旁瓣与栅瓣，图像上表现为目标回声两侧有对称伪像存在。单阵元的换能器 在这方面也颇具优势。
[0004]目前已有一些机械线性扫描的方法应用于眼科以及皮肤超声生物显微镜，但都存 在一些缺陷： 1)专利200920095502.1公开了一种曲柄滑块机构实现的线性扫描，步进电机360°旋 转，通过曲柄、连杆带动固定于滑块的换能器往复运动实现扫描。主要缺陷是:①换能器的 运动速度不是匀速的；②换能器的位置无法确定;③不同位置所需要的步进电机扭矩不一 致。
[0005] 2)专利200920221100.1公开了一种步进电机带动齿轮齿条机构实现的线性扫描。 换能器的扫描范围较小，有效行程不足齿条最大范围（齿条运动到最左端时的最左点到齿 条运动到最右端时的最右点，这决定了探头的尺寸)的一半。
【发明内容】
[0006] 为了克服上述现有技术的缺点，本发明提供一种机械线性扫描高频超声波 诊断装置，有效行程长，可以达到探头外部尺寸的70%。
[0007] 本发明是以如下技术方案实现的：一种机械线性扫描高频超声波诊断装置，包括 机械线性扫描探头及主机两大部分;所述的机械线性扫描探头包括壳体以及安装在壳体内 的步进电机、传动机构、高频换能器； 所述的传动机构包括传动齿轮以及滚珠丝杠螺母运动副； 所述的传动齿轮包括从动齿轮和主动齿轮； 所述的滚珠丝杠螺母运动副包括丝杠和螺母支座;丝杠水平安装在壳体内，丝杠的上 方水平安装一固定轴，固定轴与丝杠平行;螺母支座上下分别设有圆孔和螺纹孔;螺母支座 的圆孔通过直线轴承套装在固定轴，螺母支座的螺纹孔穿过丝杠;高频换能器安装在螺母 支座的上端； 所述的从动齿轮固定在丝杠的一端，所述的主动齿轮固定在步进电机的输出轴上，所 述的主动齿轮与从动齿轮啮合； 高频换能器两侧的壳体内壁上设有减震装置。
[0008] 优选的，所述的减震装置采用减震活塞。
[0009] 优选的，高频换能器的中心频率在6~50兆赫兹。
[0010]优选的，壳体由下盖和上盖构成，下盖和上盖在连接处进行密封。
[0011]优选的，壳体内安装一防止固定轴和丝杠的左右运动在挡板。
[0012]优选的，高频换能器的扫描行程为10~50mm。
[0013] 优选的，步进电机与滚珠丝杠螺母运动副位于传动齿轮平面的同一侧。
[0014] 优选的，步进电机与滚珠丝杠螺母运动副分别位于传动齿轮平面的两侧。
[0015] 优选的，所述的主机包括控制单元，分别与控制单元连接的数字信号处理电路及 驱动电路，与数字信号处理电路连接的AD阵列，与AD阵列连接的信号放大电路，与信号放大 电路连接的收发开关，与收发开关连接的高压脉冲发射器;控制单元协同各部分的工作并 实现与外部设备的交互;所述的AD阵列由多片AD转换芯片构成，等时间间隔的分时使用完 成对放大后高频模拟信号的采样。
[0016] 优选的，AD阵列的分辨率不低于12位。
[0017] 本发明的有益效果是： 1、 高频换能器移动的有效行程长，可以达到探头外部尺寸的70%; 2、 在有效行程内的速度恒定，所需的驱动力矩不变； 3、 高频换能器的位置正比于控制步进电机的脉冲数； 4、 易于达到精细的线束间隔，显示细腻图像； 5、 高频换能器中心频率可以达到50MHz，便于显示组织的细节； 6、 采用AD阵列采样降低对高速器件的要求。
【附图说明】
[0018] 图1是本发明原理框图； 图2是械线性扫描探头的结构示意图； 图3是螺母支座结构不意图； 图4是图3的左视图； 图5是机械线性扫描探头的一种变异形式； 图6是本发明AD阵列的示意图； 图中：1.高频换能器，2.固定轴，3.上盖，4.壳体，5.减震装置，6.从动齿轮，7.轴套，8. 主动齿轮，9.下盖，10 .步进电机，11.丝杠，12 .挡板，13 .直线轴承，14.螺母支座，14-1、圆 孔，14-2、螺纹孔。
【具体实施方式】
[0019] 如图1和图2所示，一种机械线性扫描高频超声波诊断装置，包括机械线性扫描探 头及主机两大部分;所述的机械线性扫描探头包括壳体以及安装在壳体内的步进电机10、 传动机构、高频换能器1。传动机构包括传动齿轮以及滚珠丝杜螺母运动副;所述的传动齿 轮包括从动齿轮6和主动齿轮8;滚珠丝杠螺母运动副包括丝杠11和螺母支座14;丝杠11通 过轴套7水平安装在壳体内，丝杠11的上方水平安装一固定轴2,固定轴2与丝杠平行。螺母 支座14上下分别设有圆孔14-1和螺纹孔14-2，如图3和图4所示;螺母支座14的圆孔14-1通 过直线轴承13套装在固定轴2,螺母支座14的螺纹孔14-2穿过丝杠11;高频换能器1安装在 螺母支座14的上端;所述的从动齿轮6固定在丝杜11的一端，所述的主动齿轮8固定在步进 电机10的输出轴上，所述的主动齿轮8与从动齿轮6啮合。高频换能器1两侧的壳体内壁上设 有减震装置5,用于螺母支座在左右运动的时候，减少缓冲压力。步进电机10通过主动齿轮8 驱动从动齿轮6转动，从动齿轮6带动丝杠转动，螺母支座14随着丝杠11的转动带动其左右 运动。步进电机10的正、反旋转通过上述的传动关系转化为螺母支座14的左右往复直线运 动。
[0020] 如图1所示，主机包括控制单元，分别与控制单元连接的数字信号处理电路及驱动 电路，与数字信号处理电路连接的AD阵列，与AD阵列连接的信号放大电路，与信号放大电路 连接的收发开关，与收发开关连接的高压脉冲发射器;控制单元协同各部分的工作并实现 与外部设备的交互;所述的AD阵列由多片AD转换芯片构成，等时间间隔的分时使用完成对 放大后高频模拟信号的采样。其中，AD阵列的分辨率不低于12位。
[0021] 本实施例中，减震装置5采用减震活塞;高频换能器1的中心频率在6~50兆赫兹， 高频