专利名称：3d机械探头的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种用于三维超声成像的3D机械探头。
背景技术：
具有三维成像功能的超声波探头叫做3D机械探头，其内部一般有作为驱动动力源的步进电机，步进电机在信号控制下通过传动系统驱动声头在一定角度内摆动。在每个摆动角度，3D机械探头都可以像传统探头一样发射超声波并接收带有人体组织信息的回波，因此可以在摆动范围内的每个角度对人体组织进行成像，而不需要医生将探头在人体表面滑动或摆动。如图1及图2所示，现有的3D机械探头包括基座1及声窗12，基座1和声窗12连接而形成密闭空间13，声头10固定连接在传动系统的被动轮9上，被动轮9通过声头转动轴11支撑在基座1上并能自由旋转，步进电机带动传动机构，使被动轮9带着声头10在该密闭空间13内摆动。密闭空间13内充满耦合液，耦合液的作用是填充声头和声窗之间的间隙14以传导超声波。为了防止耦合液从声窗与基座的接合面15渗漏出来，接合面15需要可靠连接和密封。声窗12与基座1的连接和密封一般通过粘胶来实现。声窗12常用的材料是 TPX (聚4-甲基戊烯-1)、PP (聚丙烯)、LDPE (低密度聚乙烯)等，这类材料的表面能均较低，难以可靠粘接，粘胶较长时间与耦合液接触，声头10摆动时密闭空间13内耦合液有波动的压力而作用在粘接面上，这些因素容易导致声窗12的内壁与粘胶在粘接面上剥离，不能可靠的保证声窗12和基座1之间的连接和密封。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种能够可靠保证声窗和基座间密封性的3D机械探头。为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案一种3D机械探头，包括声窗、基座、约束体和具有弹性的密封圈，所述声窗和基座固定连接并形成密闭空间，所述声窗具有第一配合壁，所述基座具有第二配合壁，所述第一配合壁套住第二配合壁，所述密封圈设于所述第一配合壁和第二配合壁之间并被紧压变形，所述约束体限制所述声窗的变形。本发明的有益效果是1)通过在第一、二配合壁间设置具有压缩变形量的密封圈，可以有效保证声窗和基座间的密封，防止耦合液渗漏；通过设置约束体，可以防止声窗被密封圈撑大变形，保证了密封圈有足够的变形量，进一步保证了基座和声窗间的密封性。 2)基座和声窗可以卡扣配合，保证了两者间连接的可靠性。
图1是显示现有声窗和基座连接关系的剖视示意图；图2是图1中A所指处的局部放大图。
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图3是本实施方式3D机械探头的结构示意图(不含声窗)；图4是本实施方式3D机械探头的结构示意图；图5是本实施方式3D机械探头的剖视示意图；图6是图5中B所指处的局部放大图；图7是本实施方式的声窗和束紧箍装配前的结构示意图；图8是对接形式的束紧箍的结构示意图；图9是搭接形式的束紧箍的结构示意图；图10是本实施方式的声窗的结构示意图；图11是本实施方式的基座的结构示意图；图12是本实施方式的声窗、基座及束紧箍装配一体后的剖视示意图；图13是图12中C所指处的局部放大图。
具体实施例方式下面通过具体实施方式
结合附图对本发明作进一步详细说明。如图3至图13所示，本实施方式3D机械探头包括声窗12、基座1、声头10、驱动动力源及传动机构，声窗12与基座1固定连接并形成密闭空间13，声头10置于该密闭空间13内，该密闭空间13内充满有利于传导声波的耦合液，驱动动力源用于提供动力，驱动动力源通过传动机构驱动声头10在密闭空间13内摆动。驱动动力源如步进电机2，该步进电机2通过电机支座3固定在基座1上。传动机构包括主动同步带轮4、同步带6、被动同步带轮5、主动轴7、绳索8、被动轮9及声头转动轴11。主动同步带轮4通过同步带6将步进电机2的输出运动传递给被动同步带轮5，被动同步带轮5固定连接在主动轴7上，主动轴7支撑在基座1上并可以自由旋转，主动轴7 通过绳索8驱动被动轮9摆动，被动轮9通过声头转动轴11支撑在基座1上并可以自由旋转，声头10固定连接在被动轮9上，当步进电机2工作时，声头10在密闭空间13内摆动。3D机械探头还可以包括密封圈16。声窗12的底部具有第一配合壁18，基座1的顶部具有第二配合壁19，第一配合壁18套在第二配合壁19上。第一配合壁18具有第一外表面20及环绕第二配合壁19的第一内表面21，第二配合壁19具有与第一内表面21对应的第二外表面22。基座1的第二外表面22凹设有环形的密封槽23。密封圈16为环形并具有弹性，密封圈16装在密封槽23内，且密封圈16的壁厚大于密封槽23的深度，该壁厚指密封圈截面在受压力方向上的尺寸。声窗12将密封圈16紧压在基座1的密封槽23内并使密封圈16有一定的压缩变形量，密封圈16整个圆周均被压缩变形，保证了密闭空间13 的密封性，起到密封耦合液的作用。由于密封圈16被压缩后对声窗12具有反作用力，该反作用力会导致声窗12被撑大变形，为了约束该变形，该3D机械探头还可以具有约束体，该约束体可以为紧套在声窗 12的第一外表面20上的形状容易变化但周长难以变化的束紧箍17。通过该束紧箍17，可以防止声窗12被撑大变形，并保证密封圈16保持密封所需要的压缩变形量。束紧箍17可以由容易改变形状的金属片制成，该金属片的两端分别为头部17a和尾部17b，该头部17a和尾部17b连接并在连接处c焊接而形成圈状的束紧箍。头部和尾部的连接方式有对接和搭接。对接时，头部17a和尾部17b没有重合部分，可以保证束紧箍17在整个圆周上的壁厚基本一致，从而不需要太大的装配空间，束紧箍17的整个圆周均可以与声窗12良好接触，保证整个圆周密封均可靠。搭接时，头部17a和尾部17b具有重合的部分，焊接后，该重合部分的强度较大。金属片的壁厚可以做到0. 1mm，在金属片壁厚方向上占用空间很小，可为其它零件提供必要的结构空间，当然也可以根据要求设计为其它壁厚。金属片的材料成本较低，焊接成本也较低，因此用金属片首尾连接并焊接来构成束紧箍的成本较低。当然，束紧箍也可以为一体成型出的圈状体，如浇铸成型。对于束紧箍，制作时一般只需要控制束紧箍的周长即可，而无需控制轮廓形状，从而可以降低制作的难度和成本。为了保证基座1和声窗12之间的可靠连接，声窗第一配合壁18的第一内表面21 凸设有两个作为第一扣位的倒扣12a、12b，倒扣具有导向面12c，该导向面12c可做成斜面。 基座第二配合壁19的第二外表面22凹设有两个作为第二扣位的卡槽la、lb，卡槽可以位于密封槽的上方。由于声窗容易变形，可以先将束紧箍17和声窗12装配起来然后强力下压声窗12，此时声窗12的倒扣的导向面12c起到一定的导向作用，逐渐向外撑开声窗，当倒扣12b进入卡槽Ib时就卡在卡槽Ib中，从而很难将声窗12从基座1上脱开，保证了声窗12和基座1连接的可靠性。当然，第一配合壁也可以设有一个或两个以上的第一扣位， 对应的，第二配合壁设有一个或两个以上的第二扣位。对于3D机械探头，密封圈具有弹性并设于声窗的第一配合壁和基座的第二配合壁之间，该密封圈具有一定的压缩变形量，从而可以保证声窗和基座之间密闭空间的密封性，防止耦合液漏出。该第一配合壁可以凹设有密封槽，密封圈嵌入该密封槽中，且密封圈的壁厚大于密封槽的深度；当然，也可以是在第二配合壁开设密封槽；或者是第一、二配合面均设有密封槽且两个密封槽的深度和(也即两个密封槽的槽底的间距)小于密封圈的壁厚。对于3D机械探头，声窗和基座固定连接，该固定连接方式可以是卡扣配合，如在声窗的第一配合壁设置第一扣位而在基座的第二配合壁设置第二扣位，第一扣位和第二扣位卡扣配合；当然，也可以在声窗的其它位置设置第一扣位和在基座的其它位置设置第二扣位。声窗和基座的固定连接方式也可以为紧配合，如通过设置第一配合壁和第二配合壁的尺寸，使两者之间摩擦配合来实现可靠连接。声窗和基座的固定连接的方式也可以为粘胶粘接，即可以在第一配合壁和第二配合壁之间设置粘胶层，为了防止耦合液和粘胶层接触，粘胶层可以位于密封圈的下方。声窗和基座的固定方式也可以为紧固件连接，如通过螺纹紧固件连接。当然，声窗和基座的固定连接方式也可以为其它能可靠连接声窗和基座的方式。对于3D机械探头，密封圈设于声窗的第一配合壁和基座的第二配合壁之间，密封圈可以撑大声窗而使声窗变形，通过设置约束体可以限制该变形。该约束体可以为套在第一配合壁上的圈状体，也可以为离散分布的多个压在声窗上防止声窗变形的结构体。对于3D机械探头，其包括驱动动力源、传动机构及声头，驱动动力源通过传动机构驱动声头在声窗和基座之间的密闭空间内摆动。该驱动动力源可以为电机、也可以为其它能够提供动力的机构。传动机构可以包括同步带传动机构，也可以包括齿轮传动机构、连杆机构或其它能够接收动力并带动声头摆动的机构。以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种3D机械探头，包括声窗和基座，所述声窗和基座固定连接并形成密闭空间，所述声窗具有第一配合壁，所述基座具有第二配合壁，所述第一配合壁套住第二配合壁，其特征在于还包括约束体和具有弹性的密封圈，所述密封圈设于所述第一配合壁和第二配合壁之间并被紧压变形，所述约束体限制所述声窗的变形。
2.如权利要求1所述的3D机械探头，其特征在于所述约束体为形状容易变化的束紧箍，所述束紧箍紧套所述第一配合壁。
3.如权利要求2所述的3D机械探头，其特征在于所述束紧箍的两端分别为头部和尾部，所述头部和尾部搭接或对接并焊接一体。
4.如权利要求1所述的3D机械探头，其特征在于所述第一配合壁和第二配合壁中至少之一凹设有密封槽，所述密封圈装入所述密封槽内，且所述密封圈的壁厚大于所述密封槽的深度。
5.如权利要求1-4中任意一项所述的3D机械探头，其特征在于所述声窗和基座卡扣配合。
6.如权利要求5所述的3D机械探头，其特征在于所述第一配合壁设有第一扣位，所述第二配合壁设有第二扣位，所述第一扣位和第二扣位卡扣配合。
7.如权利要求6所述的3D机械探头，其特征在于所述第一配合壁具有环绕所述基座的内表面，所述第二配合壁具有与所述内表面对应的外表面，所述密封圈位于所述内表面和外表面之间，所述第一扣位凸设于所述内表面，所述第二扣位凹设于所述外表面。
8.如权利要求7所述的3D机械探头，其特征在于所述第一扣位和第二扣位中至少之一具有导向面。
全文摘要
本发明公开了一种3D机械探头，包括声窗、基座、约束体和具有弹性的密封圈，所述声窗和基座固定连接并形成密闭空间，所述声窗具有第一配合壁，所述基座具有第二配合壁，所述第一配合壁套住第二配合壁，所述密封圈设于所述第一配合壁和第二配合壁之间并被紧压变形，所述约束体限制所述声窗的变形。通过在第一、二配合壁间设置具有压缩变形量的密封圈，可以有效保证声窗和基座间的密封，防止耦合液渗漏；通过设置约束体，可以防止声窗被密封圈撑大变形，保证了密封圈有足够的变形量，进一步保证了基座和声窗间的密封性。
文档编号A61B8/00GK102370497SQ20101025658
公开日2012年3月14日 申请日期2010年8月18日 优先权日2010年8月18日
发明者唐生利 申请人:深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司