悬挂式自主调节型超声扫描探头固定架

1.本实用新型涉及发音机理研究中舌运动超声图像探测技术领域，具体为一种悬挂式自主调节型超声扫描探头固定架。


背景技术：

2.语音的发音系统包括调音和发声等方面。其中，调音用来表示口腔中利用舌、腭、唇、齿等器官组合发出的声音。随着计算机视觉技术的不断发展，研究人员希望通过一种可视化的方式为发音机理研究提供更充分的视觉反馈。
3.通常，研究人员采用超声成像技术(即：手持成像探头抵住下颌的方式) 研究发音过程中舌运动轨迹的变化情况以及与之相关的各组织间的关联关系。但是，受环境因素的影响，扫描探头常会出现下沉(冠状面)、旋转(截状面) 和倾斜(中矢面)等现象，上述现象导致轨迹成像产生误差(包括：舌运动轨迹变形和成像轮廓异位)。为了尽可能减少上述误差，应该确保发声者的唇缘与桌缘(部署音频采集装置)的欧氏距离、超声扫描探头与桌缘的欧式距离保持相对位置不变。同时，应确保超声扫描探头上端的明胶部位(超声波束发射器)与人脸的中轴线对齐和确保成像平面始终与头部的中矢面重合。
4.常见的头部探测稳定方法为：研究人员通过将头部设置于固定靠背或者支架上，将超声成像探头设置于下颌的正下方的支架上，同时将麦克风设置在正前方的麦克风支架上的方式采集数据。上述方式虽然能够一定程度上减少误差。但是，由此产生的舒适度差、灵活度低和设备占地多等问题依然导致使用者难以长期配合实验数据采集的活动。同时，随着研究的深入，研究人员既希望能确保佩戴者下颌和超声扫描探头之间相对距离不变的同时，又希望能定性、定量地分析和研究出因扫描倾角的变化对超声成像结果的影响程度，从而为发音机理的深入研究提供更充分的视觉反馈。此外，在超声探头的固定方法上，研究人员希望能尽量减少人为干预对超声探头成像结果的不利影响(包括：虚影和伪影)和因佩戴时过分挤压下颌骨引起的舌运动补偿机制带来的结果干扰。为解决上述问题，本技术提出了悬挂式自主调节型超声扫描探头固定架。


技术实现要素：

5.针对上述存在的技术不足，本实用新型的目的是提供悬挂式自主调节型超声扫描探头固定架，其在说话者发音的过程中，此发明能够较好地保证佩戴者的下颌骨与超声扫描探头之间保持一个相对不变的距离以提高稳定性；同时，佩戴者可以根据需要调整超声扫描探头的角度为研究倾角对实验的影响提供定量依据；其次，下颔角架能够帮助佩戴者尽量减少因装置对下颌骨过度挤压引起的舌头运动补偿机制带来的实验结果干扰；此外，纠位器能够自动调节超声扫描探头的固定位置，减少人为干预对超声探头成像结果的不利影响(包括：虚影和伪影)；上述的一系列设计能够帮助研究人员获得更加符合发音习惯、更加真实的数据信息。
6.为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
7.悬挂式自主调节型超声扫描探头固定架，其特征在于，包括下颔角架、量角型支架、纠位器、开扣锁底座和开扣锁联动轴；两个带有孔槽的下颔角架对称地固定在对应的量角型支架的顶端；两个量角型支架分别固定于开扣锁底座的两侧，所述开扣锁底座的开口通过开扣锁联动轴闭合；两个纠位器对称设置于开扣锁底座上，且和两个量角型支架的底端一一对应连接；两个下颌角架分别设置于两个量角型支架的顶部，且相对称；
8.优选地，所述量角型支架包括量角型支架上端壳、量角型支架连接件、量角齿轮、量角齿轮轴孔、支撑弹簧、弹簧固定柱、弹簧阻行片、锁扣和弹簧限位块；所述锁扣设置于量角型支架上端壳底端内，所述锁扣的尾端固定有弹簧阻行片，所述弹簧阻行片顶部中间位置固定置有弹簧固定柱，所述支撑弹簧位于弹性阻行片和量角型支架上端壳内顶面之间，所述支撑弹簧底端和弹簧固定柱固定连接；所述锁扣的底端位于两块弹簧限位块之间，两块所述弹簧限位块分别固定置于量角型支架上端壳底部两内侧面上；所述量角齿轮上设置有量角齿轮轴孔，所述量角型支架上端壳外侧设置有量角型支架连接件，且量角型支架连接件通过齿轮轴与量角齿轮的量角齿轮轴孔连接；
9.优选地，所述的纠位器包括纠位器小枝、回拉柱、纠位器限位块、纠位器阻行片、压缩弹簧和纠位器壳；所述回拉柱上端固定有纠位器小枝，回拉柱下端固定有纠位器阻行片，且置于纠位器壳内；所述纠位器阻行片位于两块纠位器限位块之间，两块所述纠位器限位块分别固定置于纠位器壳的顶部两内侧面上；所述压缩弹簧位于纠位器阻行片和纠位器壳内底面之间，且压缩弹簧的两端分别和纠位器阻行片、纠位器壳内底面连接。
10.本实用新型的有益效果在于：能够较好地保证佩戴者的下颌骨与超声扫描探头之间保持一个相对不变的距离以提高稳定性；同时，佩戴者可以根据需要调整超声扫描探头的角度为研究倾角对实验的影响提供定量依据；其次，下颔角架能够帮助佩戴者尽量地减少因装置对下颌骨过度挤压引起的舌头运动补偿机制带来的实验结果干扰；此外，纠位器能自动调节超声扫描探头的固定位置，减少人为干预对超声探头成像结果的不利影响(包括：虚影和伪影)；上述的一系列设计能够帮助研究人员获得更加符合发音习惯、更加真实的数据。
附图说明
11.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
12.图1为本实用新型提供的悬挂式自主调节型超声扫描探头固定架的结构示意图；
13.图2为本实用新型提供的悬挂式自主调节型超声扫描探头固定架的量角型支架的外部结构示意图；
14.图3为本实用新型提供的悬挂式自主调节型超声扫描探头固定架的量角型支架的内部结构示意图；
15.图4为本实用新型提供的悬挂式自主调节型超声扫描探头固定架的纠位器的内部结构示意图；
16.附图标记说明：
17.下颔角架1、量角型支架2、纠位器3、开扣锁底座4、开扣锁联动轴5、量角型支架上端壳6、量角型支架连接件7、量角齿轮8、量角齿轮轴孔9、支撑弹簧10、弹簧固定柱11、弹簧阻行片12、锁扣13、弹簧限位块14、纠位器小枝15、回拉柱16、纠位器限位块17、纠位器弹簧阻行片18、压缩弹簧19、纠位器壳20。
具体实施方式
18.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
19.如图1-图4所示，悬挂式自主调节型超声扫描探头固定架，包括下颔角架 1、量角型支架2、纠位器3、开扣锁底座4和开扣锁联动轴5；两个带有孔槽的下颔角架1对称地固定在对应的量角型支架2的顶端；两个量角型支架2分别固定于开扣锁底座4的两侧，所述开扣锁底座4的开口通过开扣锁联动轴5 闭合，开扣锁底座4通过开扣锁联动轴5可以进行打开或者闭合的操作；两个纠位器3对称设置于开扣锁底座4上，且和两个量角型支架2的底端一一对应连接；两个下颌角架分别设置于两个量角型支架2的顶部，且相对称；
20.进一步的，所述量角型支架2包括量角型支架上端壳6、量角型支架连接件7、量角齿轮8、量角齿轮轴孔9、支撑弹簧10、弹簧固定柱11、弹簧阻行片12、锁扣13和弹簧限位块14；所述锁扣13设置于量角型支架上端壳6底端内，所述锁扣13的尾端固定有弹簧阻行片12，所述弹簧阻行片12顶部中间位置固定置有弹簧固定柱11，所述支撑弹簧10位于弹性阻行片和量角型支架上端壳6内顶面之间，所述支撑弹簧10底端和弹簧固定柱11固定连接；所述锁扣13的底端位于两块弹簧限位块14之间，两块所述弹簧限位块 14分别固定置于量角型支架上端壳6底部两内侧面上；所述量角齿轮8上设置有量角齿轮轴孔9，所述量角型支架上端壳6外侧设置有量角型支架连接件7，且量角型支架连接件7通过齿轮轴与量角齿轮8的量角齿轮轴孔9连接；进一步的，所述的纠位器3包括纠位器小枝15、回拉柱16、纠位器限位块17、纠位器3阻行片、压缩弹簧19和纠位器壳20；所述回拉柱16上端固定有纠位器小枝15，回拉柱16下端固定有纠位器3阻行片，且置于纠位器壳 20内；所述纠位器3阻行片位于两块纠位器限位块17之间，两块所述纠位器限位块17分别固定置于纠位器壳20的顶部两内侧面上；所述压缩弹簧19位于纠位器3阻行片和纠位器壳20内底面之间，且压缩弹簧19的两端分别和纠位器3阻行片、纠位器壳20内底面连接。
21.使用时，使用者将此超声扫描探头支架固定在头部的下颌处，将绑头带穿过下颔角架1上的孔槽把超声扫描支架整体下悬在下颌的正下方。下颔角架1 用来通过保证与头部两侧的下颔角的垂直角度保证超声探测支架位于下颌的正下方；通过旋转量角型支架2的上端壳来改变采集数据是超声扫描探头的数据采集方向；通过纠位器3来确保被固定的超声探头始终位于超声扫描支架的中位线上；通过旋转开扣锁联动轴5，使用者可以用来安装和卸除超声扫描探头；
22.下颔角架1可以确保超声扫描支架整体下悬在下颔的中轴线的正下方(垂直方向)，从而确保佩戴者的下颌与超声扫描探头之间的相对距离不会因为长期的数据采集活动而发生改变。同时，下颔脚架令装置给予向上的作用于头部的下颔角位置，避免对下颌内
舌头的过度挤压，从而减少舌头的运动补偿机制带来的实验干扰；
23.量角型支架2可以帮助佩戴者调节超声扫描角度(中矢平面)。当佩戴者调整角度时，量角齿轮8使锁扣13沿着两块弹簧限位块14留出的轨迹向上运动(垂直方向)，与弹簧固定柱11相连的支撑弹簧10发生收缩。此时，锁扣 13受到一个向上(垂直方向)的推力。当角度调节完成后，支撑弹簧10为恢复原状，会使得锁扣13向下运动(垂直方向)，当弹簧阻行片12受到弹簧限位块14的阻碍时停止运动，最终锁定锁扣13，从而完成一次角度的调节；
24.纠位器3通过平衡力自主调节超声探头在支架内中轴线位置。当使用者将超声扫描探头安置于纠位器小枝15之间时，超声扫描探头会使得与纠位器小枝15相连的支撑柱沿着两块纠位器限位块17之间留出的轨迹反方向运动，与支撑柱相连的压缩弹簧19发生收缩。此时，纠位器小枝15受到一个朝向量角型支架2的推力。当固定完成时，压缩弹簧19为了恢复原有形状，会使得纠位器小枝15沿与量角型支架2朝向相反方向的运动，当纠位器3阻行片受到纠位器限位块17的阻碍时停止运动，最终锁定纠位器小枝15的平衡位置。这使得超声扫描探头始终处于中轴线平衡的位置。
25.能够通过固定下颔角的方式将具有下颔角架1结构的超声探头支架始终悬挂在佩戴者下颔的中轴线的正下方(垂直方向)的固定位置。下颔脚架令装置给予向上的作用于头部的下颔角位置，避免对下颌内舌头的过度挤压，从而减少舌头的运动补偿机制带来的实验干扰；
26.能够通过旋转量角型支架上端壳6对安装于纠位器3中的超声扫描探头的成像扫描角度进行调节。调节时，双手分别握持量角型支架上端壳6和量角齿轮8，根据想要达成的扫描角度进行旋转调节(顺时针或者逆时针)。量角型支架上端壳6依赖量角型支架连接件7作为支撑围绕安装在量角齿轮轴孔9内的轴进行旋转从而调节角度。调节完成后，使用者松手即可以固定为新的角度；
27.能够通过挤压的方式将超声扫描探头安装在具有个纠位器小枝15的纠位器3内。安装时，使用者令开扣锁底座4打开，将常规的超声扫描探头安置于两个具有纠位器小枝15的纠位器3内。安装好后，使用者关闭开扣锁底座4，令两侧纠位器3内通过支撑柱连接的纠位器小枝15向内夹紧，即可确保超声扫描探头始终位于超声扫描探头支架的中轴线位置。
28.本实用新型的设计能够在确保超声成像数据采集的过程中对佩戴者的头部成像位置起到一定程度的限定作用，即：确保能够较好地保证佩戴者的下颌骨与超声扫描探头之间保持一个相对不变的距离以提高稳定性。佩戴者可以根据需要调整超声扫描探头的角度为研究倾角对实验的影响提供定量依据。其次，下颔角架1能够帮助佩戴者尽量减少因装置对下颌骨过度挤压引起的舌头运动补偿机制带来的实验结果干扰。此外，纠位器3能够自动调节超声扫描探头的固定位置，减少人为干预对超声探头成像结果的不利影响(包括：虚影和伪影)。上述的一系列设计能够帮助研究人员获得更加符合发音习惯、更加真实的数据信息；同时，长时间地数据采集能够为之后的数据分析和建立模型提供长期、稳定和有效的数据源信息。
29.显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。