专利名称：一种实现柱形扫描的三维超声生物显微镜的制作方法
一种实现柱形扫描的三维超声生物显微镜本发明涉及医疗器械领域，尤其涉及一种实现柱形扫描的三维超声生物显微镜。 [背景技术]超声生物显微镜(简称UBM，英文全称Ultrasound Biomicroscope)是20世纪 90年代初发展起来的新型眼科B超影像学检测设备。UBM利用可编程逻辑器件控制电子 电路激励高频超声传感器发射高频超声作为信号源、接收超声回波信号并进行电子信号处 理，得到与检查组织相关的数字图像，结合计算机图像处理技术为人们提供类似低倍光学 显微镜效果和不同断面的眼前端二维图像。UBM具有分辨率高、实时、定量和不受混浊角膜、 晶状体影响等特点，在眼科临床上得到广泛的应用。UBM的成像质量、成像范围和它的机械 扫描方式密切相关，目前，临床上的扇形扫描超声生物显微镜由于它的机械结构原理简单、 扫描范围广而得到普遍应用。扇形扫描装置是利用机械传动、转化原理把电机的勻速圆周 运动转化为类似时钟单摆的简谐运动，从而得到超声的扇形扫描线。但是，扇形扫描装置存 在勻速扫描范围窄、图像几何失真高、图像清晰范围小的缺点，测量距离始终在变化、数据 处理复杂、准确度低，给临床医生带来很多困扰。本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种实现柱形扫描的三维超声生 物显微镜，其具有操作简单方便、扫描范围可控、图像清晰范围大、数据处理简单、扫描效率 高的特点。本发明提供一种实现柱形扫描的三维超声生物显微镜，包括外壳、大轴承、电机 一、电机二、联轴片一、联轴片二、电机固定套、传动杆、支撑架、传动架、导轨、滑块、探头、程 序控制器和控制线板，所述联轴片一的两端分别与电机一和电机固定套固定连接，联轴片 一与电机一之间设有光电编码器一；所述大轴承固定于电机固定套外壁与外壳内壁之间， 所述电机固定套与电机二的外壁固定连接，电机固定套另一端设有一中心开有小孔的底 座，电机二的一端穿过电机固定套底座上的小孔与联轴片二固定连接；所述支撑架中心开 有一个大圆孔，支撑架固定于电机固定套底座上；电机固定套底座和联轴片二之间设有光 电编码器二，光电编码器设置在支撑架大圆孔内；所述传动杆一端与联轴片二的偏离中心 位置固定连接，另一端与传动架可活动的连接；所述传动架上设有一开槽，所述导轨为直线 型，导轨穿过传动架开槽且两端分别固定在支撑架上；所述滑块设置在导轨下方，并固定于 传动架上，所述滑块和传动架可沿着导轨滑动；所述探头一端与传动架连接，另一端设有传 感器，该传感器与控制线板连接；所述光电编码器一和光电编码器二均与控制线板连接，控 制线板与程序控制器连接；所述外壳一端固定在电机一的外侧，另一端设置在支撑架外侧。所述大轴承固定于电机固定套外壁与外壳内壁之间的方式为在电机固定套外壁 上设有突起，用来固定大轴承的内环，在外壳内壁上设有突起，用来固定大轴承的外环，所 述大轴承卡设于电机固定套外壁与外壳内壁之间。
所述传动杆另一端与传动架可活动的连接的方式为传动杆另一端设有小轴承， 所述小轴承卡在传动架开槽内。所述导轨穿过传动架开槽且两端分别固定在支撑架上的方式为在支撑架上对称 设有两个卡头，所述导轨两端分别与两个卡头固定。所述导轨下方的滑块内设置多个小滚珠。所述探头一端与传动架连接的方式为所述传动架与磁铁固定片固定连接，磁铁 固定片与探头上均设有磁铁，通过磁铁的磁性将探头和传动架连接起来。本发明与现有技术相比，具有以下优点本发明中电机二、联轴片二、传动杆、传动架和导轨的设置，使由电机二带动的传 动杆的圆周运动转化为传动架的直线运动，电机一、联轴片一、电机固定套和支撑架的设 置，使传动架做直线运动的同时还随着电机一的转动做圆周运动，进而使得与传动架连接 的探头既做直线运动又做圆周运动，实现了探头病人眼睛各部位的扫描，且通过光电编码 器一、光电编码器二、程序控制器和控制线板的设置可控制和调整电机一和电机二的转速， 大轴承的设置为电机二和电机固定套的转动提供支撑力和辅助作用，使转动更稳定，探头 的扫描效果更好，探头内的传感器发射和接收超声波并将接收到的超声波转化为电信号， 通过控制线板和与其连接的程序控制器对该电信号进行处理并转化为图像。本发明结构简 单，操作方便，扫描范围可控、数据处理简单、扫描效率高。
图1为本发明一种实现柱形扫描的三维超声生物显微镜无外壳的结构示意图；图2为本发明一种实现柱形扫描的三维超声生物显微镜实施例的爆炸示意图；图3为图2的整体结构示意图；图4为本发明的探头向下扫描的扫描轨迹示意图；图5为图4的侧视图。为更进一步阐述本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图 及较佳实施例，对依据本发明提出的一种实现柱形扫描的三维超声生物显微镜，其具体实 施方式、结构、特征及其功效，说明如后。本发明提供一种实现柱形扫描的三维超声生物显微镜，如图1、图2及图3所示，其 包括外壳17，大轴承16、电机一 1、电机二 2、联轴片一 3、联轴片二 4、电机固定套5、传动 杆6、支撑架7、传动架8、导轨9、滑块10、探头11、程序控制器和控制线板(图未示)。所述 联轴片一 3的两端分别与电机一 1和电机固定套5固定连接，联轴片一 3使得电机一 1和 电机固定套5的连接更牢固，且联轴片一 3和电机固定套5可随着电机一 1的转动而转动。 联轴片一 3与电机一 1之间设有光电编码器一 12，该光电编码器一 12用于检测电机一 1的 转速和转角。所述大轴承16固定于电机固定套5外壁与外壳17内壁之间，该大轴承16用 于为电机二 2和电机固定套5的转动提供支撑力和辅助作用，使转动更稳定。所述电机固 定套5与电机二 2的外壁固定连接，使电机二 2的转动更稳固，电机固定套5另一端设有一 中心开有小孔的底座13，电机二 2的一端穿过电机固定套底座13上的小孔与联轴片二 4固定连接，联轴片二 4可随着电机二 2的转动而转动。所述支撑架7中心开有一个大圆孔，支 撑架7固定于电机固定套5的底座13上，其可随着电机固定套5的转动而转动。电机固定 套底座13和联轴片二 4之间设有光电编码器二 15，光电编码器二 15设置在支撑架7大圆 孔内，该光电编码器二 15用于检测电机二 2的自转转速和转角，从而由控制线板和与之连 接的程序控制器推算出传动架8的摆动位移。所述传动杆6 —端与联轴片二 4的偏离中心 位置固定连接，传动杆6可随着联轴片二 4的转动而转动，传动杆6另一端与传动架8可活 动的连接，传动杆6将联轴器二 4的圆周运动转化为传动架8的直线运动。所述传动架8 上设有一开槽，所述导轨9为直线型，导轨9穿过传动架8开槽且两端分别固定在支撑架7 上，传动架8和导轨9也随着支撑架7的转动而转动。所述滑块10设置在导轨9下方，并 固定于传动架8上，所述滑块10和传动架8可沿着导轨9滑动，且滑块10和传动架8滑动 的同时还随着支撑架7做圆周运动。所述探头11 一端与传动架8连接，探头11也可随着 传动架8沿着导轨9 一起滑动并同时做圆周运动，探头9另一端设有传感器，该传感器与控 制线板连接，控制线板与程序控制器连接，传感器用于发射和接收超声波并将接收到的超 声波转化为电信号，控制线板及与其连接的程序控制器对该电信号进行处理。所述光电编 码器一 12和光电编码器二 15均与控制线板连接，控制线板与程序控制器连接，光电编码器 一 12和光电编码器二 15可分别实时动态的检测电机一 1和电机二 2的转速和转角，通过 程序控制器和控制线板进行调整，使电机一 1和电机二 2的转速达到预先设定的值，并使电 机一 1和电机二 2保持勻速转动。所述外壳17 —端固定在电机一 1的外侧，另一端设置在 支撑架7外侧，将大轴承16、电机一 1、电机二 2、联轴片一 3、联轴片二 4、电机固定套5、传 动杆6、支撑架7、传动架8、导轨9、滑块10容纳其中，保护内部结构，并使本发明外观更美 观。本发明实施例的所述大轴承16固定于电机固定套5外壁与外壳17内壁之间的方 式为在电机固定套5外壁上设有突起，用来固定大轴承16的内环，在外壳17内壁上设有 突起，用来固定大轴承16的外环，所述大轴承16卡设于电机固定套5外壁与外壳17内壁 之间。本发明实施例中的所述传动杆6另一端与传动架8可活动的连接的方式为传动 杆6另一端设有小轴承18，所述小轴承18卡在传动架8开槽内，如图3所示，该连接方式使 得传动杆6和传动架8之间实现滚动摩擦运动。所述导轨9穿过传动架8开槽且两端分别 固定在支撑架7上的方式为在支撑架7上对称设有两个卡头14，所述导轨9两端分别与 两个卡头14固定。本发明实施例中的所述导轨9下方的滑块10内设置多个小滚珠，用于减少滑块10 与导轨9之间的摩擦力。本发明实施例中的所述探头11 一端与传动架8连接的方式为所述传动架8与磁 铁固定片19固定连接，磁铁固定片19与探头11上分别设有磁铁20、21，通过磁铁20、21的 磁性将探头11和传动架8连接起来。本发明的工作原理为首先按预先设定的电机一 1的转速和电机二 2的转速开启 本发明，电机一 1开始转动，并使与之相连接的联轴片一 3、与联轴片一 3相连接的电机固 定套5、固定在电机固定套5上的支撑架7相应的绕着电机一 1的轴心转动，产生公转，实 现整体的圆周运动。此时电机二 2也在转动，电机二 2带动联轴片二 4、传动杆6做相应的转动，传动杆6转动时带动与之连接的传动架8沿着导轨9滑动，传动架8滑动的同时还随 着电机一 1做公转运动，通过传动架8带动探头11做相应的直线运动和圆周运动，探头11 内的传感器发射和接收超声波并将接收到的超声波转化为电信号，经过控制线板和与其连 接的程序控制器对该电信号进行处理并绘制为图像，实现对病人眼睛各部位的扫描。在本 发明工作过程中，光电编码器一 12和光电编码器二 15分别随着电机一 1和电机二 2的圆 周运动而不断产生电平变化A和电平变化B，将产生的电平变化A和电平变化B分别转化为 数字信号，再由控制线板和程序控制器对该数字信号进行处理，计算出电机一 1和电机二 2 的实际转速，将电机一 1和电机二 2的实际转速分别与预先设定的转速进行比较，将比较结 果转换成信号同时反馈给控制线板，通过控制线板调整电机一 1和电机二 2的电流大小， 进而改变电机一 1和电机二 2的转速，使电机一 1和电机二 2的转速达到预先设定值，并使 电机一 1和电机二 2的转速达到均勻不变的效果。本发明是采用光电编码器二 15的检测 信号来促发探头11对眼睛的扫描，如可设置为当光电编码器二 15上的某点转动到15°和 195°时分别触发一次探头11对眼睛的扫描，图4为探头11向下扫描的扫描轨迹示意图， 探头11在电机一 1、联轴片一 3、电机固定套5、支撑架7和导轨9的作用下，做圆周运动其 扫描轨迹形成外圆，外圆的圆心为电机二 2的轴心，同时探头11沿着导轨9滑动，扫描轨迹 为图4外圆内的弧线，图5为图4的侧视图。本发明是通过探头11内的传感器进行扫描 的，由于超声波能穿透一定的深度，在这个深度范围内，超声波每到一个层面，都会有反射 回波，将同一个波在不同层面上的回波进行处理，使超声波扫描达到一定的深度，所以在临 床医学上应用时本发明扫描的结果是三维圆柱形。本发明中电机二 2、联轴片二 4、传动杆6、传动架8和导轨9的设置，使由电机二 2 带动的传动杆6的圆周运动转化为传动架8的直线运动，电机一 1、联轴片一 3、电机固定套 5和支撑架7的设置，使传动架8做直线运动的同时还随着电机一 1的转动做圆周运动，进 而使得与传动架8连接的探头11既做直线运动又做圆周运动，实现了探头11对病人眼睛 各部位的扫描，且通过光电编码器一 12、光电编码器二 15、程序控制器和控制线板的设置 可控制和调整电机一 1和电机二 2的转速，大轴承16的设置为电机二 2和电机固定套5的 转动提供支撑力和辅助作用，使转动更稳定，探头11扫描效果更好，探头11内的传感器发 射和接收超声波并将接收到的超声波转化为电信号，通过控制线板和与其连接的程序控制 器对该电信号进行处理并转化为图像。本发明结构简单，操作方便，扫描范围可控、数据处 理简单、扫描效率高。在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述，但是，很显然仍可以做出 各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，本发明的说明书和附图被认为是说 明性的而非限制性的。
权利要求
1.一种实现柱形扫描的三维超声生物显微镜，其特征在于，包括外壳、大轴承、电机 一、电机二、联轴片一、联轴片二、电机固定套、传动杆、支撑架、传动架、导轨、滑块、探头、程 序控制器和控制线板，所述联轴片一的两端分别与电机一和电机固定套固定连接，联轴片 一与电机一之间设有光电编码器一；所述大轴承固定于电机固定套外壁与外壳内壁之间， 所述电机固定套与电机二的外壁固定连接，电机固定套另一端设有一中心开有小孔的底 座，电机二的一端穿过电机固定套底座上的小孔与联轴片二固定连接；所述支撑架中心开 有一个大圆孔，支撑架固定于电机固定套底座上；电机固定套底座和联轴片二之间设有光 电编码器二，光电编码器设置在支撑架大圆孔内；所述传动杆一端与联轴片二的偏离中心 位置固定连接，另一端与传动架可活动的连接；所述传动架上设有一开槽，所述导轨为直线 型，导轨穿过传动架开槽且两端分别固定在支撑架上；所述滑块设置在导轨下方，并固定于 传动架上，所述滑块和传动架可沿着导轨滑动；所述探头一端与传动架连接，另一端设有传 感器，该传感器与控制线板连接；所述光电编码器一和光电编码器二均与控制线板连接，控 制线板与程序控制器连接；所述外壳一端固定在电机一的外侧，另一端设置在支撑架外侧。
2.如权利要求1所述的一种实现柱形扫描的三维超声生物显微镜，其特征在于，所述 大轴承固定于电机固定套外壁与外壳内壁之间的方式为在电机固定套外壁上设有突起， 用来固定大轴承的内环，在外壳内壁上设有突起，用来固定大轴承的外环，所述大轴承卡设 于电机固定套外壁与外壳内壁之间。
3.如权利要求2所述的一种实现柱形扫描的三维超声生物显微镜，其特征在于，所述 传动杆另一端与传动架可活动的连接的方式为传动杆另一端设有小轴承，所述小轴承卡 在传动架开槽内。
4.如权利要求3所述的一种实现柱形扫描的三维超声生物显微镜，其特征在于，所述 导轨穿过传动架开槽且两端分别固定在支撑架上的方式为在支撑架上对称设有两个卡 头，所述导轨两端分别与两个卡头固定。
5.如权利要求4所述的一种实现柱形扫描的三维超声生物显微镜，其特征在于，所述 导轨下方的滑块内设置多个小滚珠。
6.如权利要求5所述的一种实现柱形扫描的三维超声生物显微镜，其特征在于，所述 探头一端与传动架连接的方式为所述传动架与磁铁固定片固定连接，磁铁固定片与探头 上均设有磁铁，通过磁铁的磁性将探头和传动架连接起来。
全文摘要
本发明公开的一种实现柱形扫描的三维超声生物显微镜，电机一、联轴片一、光电编码器一和电机固定套顺序连接；电机二的一端穿过电机固定套底座上的小孔与联轴片二固定连接；支撑架固定于电机固定套底座上；电机固定套底座和联轴片二之间设有光电编码器二；传动杆两端分别与联轴片二的偏离中心位置和传动架连接；导轨为直线型，导轨穿过传动架开槽且两端固定在支撑架上；滑块设置在导轨下方，固定于传动架上；探头一端与传动架连接，另一端设有传感器，传感器与控制线板连接；光电编码器一和光电编码器二均与控制线板连接，控制线板与程序控制器连接。本发明结构简单，操作方便，扫描范围可控、数据处理简单、扫描效率高。
文档编号A61B3/13GK102085091SQ200910250068
公开日2011年6月8日 申请日期2009年12月3日 优先权日2009年12月3日
发明者徐亮禹, 朱明善, 陈浩 申请人:温州医学院