智能彩超设备

1.本发明涉及医疗器械技术领域，特别涉及一种智能彩超设备。


背景技术：

2.彩超是利用超声多普勒技术和超声回波原理，同时进行采集血流运动、组织运动信息和人体器官组织成像的设备，用于超声成像、测量与血流运动信息采集供临床超声诊断检查使用，可对心脏、肝、胆、胰、脾、肾、子宫等全身性脏器进行检查，具有图像清晰、功能齐全的特点。
3.现有的彩超设备只能由彩超医师手持探头对患者进行检查，长时间的工作会导致彩超医师的手部和手臂疲乏。因此，亟需一种无需彩超医师手动操作，可以自动对患者进行检查的彩超设备。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为了克服已有技术的缺陷，提出一种智能彩超设备，能够对自动对患者进行检查，从而解脱彩超医师的手部，减轻彩超医师的工作劳累程度。
5.为实现上述目的，本发明采用以下具体技术方案：
6.本发明提供的智能彩超设备，包括彩超床、移动框架机体、横向移动机构、横向驱动组件、纵向移动机构、纵向驱动组件和探头，移动框架机体横跨在彩超床上，在移动框架机体的两个自由端的底部安装有电动滚轮；横向移动机构与横向驱动组件分别固定在移动框架机体上，横向驱动组件用于驱动横向移动机构进行水平方向移动；纵向移动机构与纵向驱动组件分别固定在横向移动机构上，纵向驱动组件用于驱动纵向移动机构进行竖直方向移动；探头固定在纵向移动机构上。
7.优选地，横向移动机构包括圆弧导轨、圆弧导轨滑块和横向驱动连接板，圆弧导轨滑块的一面与圆弧导轨滑动连接，圆弧导轨滑块的另一面与横向驱动连接板固定连接；横向驱动组件包括横向驱动电机和横向驱动丝杠，横向驱动电机与横向驱动丝杠分别固定在移动框架机体上，横向驱动电机的输出端通过联轴器与横向驱动丝杠的丝杆连接，在横向驱动连接板上沿竖直方向开设有滑槽，横向驱动丝杠的丝杆螺母在滑槽内上下滑动。
8.优选地，纵向移动机构包括两条直线导轨、两个直线导轨滑块和纵向驱动连接板，两条直线导轨竖向固定在横向驱动连接板上且位于滑槽的两侧，两个直线导轨滑块分别在各自对应的直线导轨上滑动；纵向驱动组件固定在横向驱动连接板上且位于两条直线导轨之间，纵向驱动组件包括纵向驱动电机和纵向驱动丝杠，纵向驱动电机的输出端通过联轴器与纵向驱动丝杠的丝杆连接，纵向驱动丝杠的丝杆螺母、两个直线导轨滑块分别与纵向驱动连接板的一面固定连接，探头固定在纵向驱动连接板的另一面。
9.优选地，在探头与纵向驱动连接板之间连接有柔性调节机构，柔性调节机构包括柔性框架机体、导柱、导套、弹簧和柔性连接板，柔性框架机体与纵向驱动连接板固定连接，柔性框架机体为中空的方体结构，导柱竖向安装在柔性框架机体内，导套与弹簧分别套装
在导柱上，弹簧的一端与导套抵接，另一端与柔性框架机体抵接，柔性连接板的上端与导套固定连接，柔性连接板的下端与探头固定连接，在柔性连接板的下端靠近探头的位置设置有第一柔性铰链和/或第二柔性铰链。
10.优选地，第一柔性铰链包括第一应力卸载槽和第二应力卸载槽，第一应力卸载槽的槽口和第二应力卸载槽的槽口分别位于柔性连接板的两个表面相对的位置，第一应力卸载槽的长度和第二应力卸载槽的长度与柔性连接板的宽度相同，第一应力卸载槽和第二应力卸载槽的总深度小于柔性连接板的厚度；第二柔性铰链包括第三应力卸载槽和第四应力卸载槽，第三应力卸载槽的槽口和第四应力卸载槽的槽口分别位于柔性连接板的两个侧面相对的位置，第三应力卸载槽的长度和第四应力卸载槽的长度与柔性连接板的厚度相同，第三应力卸载槽和第四应力卸载槽的总深度小于柔性连接板的宽度。
11.优选地，探头包括探头壳体，在探头壳体内设置有耦合液输出腔、耦合液回收腔和超声波传输腔，在探头壳体上分别设置有耦合液输出槽和耦合液回收槽，耦合液输出槽与耦合液输出腔之间通过耦合液输出管组连通，耦合液回收槽与耦合液回收腔之间通过耦合液回收管组连通，在探头壳体的外部安装有耦合液输出泵和耦合液回收泵，耦合液输出泵与耦合液输出腔相连通，耦合液回收泵与耦合液回收腔相连通；在超声波传输腔内依次设置有声透镜、匹配层、垫衬层、阵元和保护层。
12.优选地，耦合液输出腔与超声波传输腔相对布置，耦合液回收腔形成封闭的环形结构，将耦合液输出腔与超声波传输腔围在其中。
13.优选地，耦合液输出腔与超声波传输腔相对布置，耦合液回收腔形成未封闭的环形结构，环绕在耦合液输出腔与超声波传输腔的外围，在探头壳体上对应于耦合液回收腔的未封闭部分形成有减重槽。
14.优选地，在柔性连接板的下端两侧分别一体成型有安装板，在两块安装板上分别开设有贯穿孔，在探头壳体上对应于两个贯穿孔的位置分别开设有螺纹盲孔，通过沉头螺钉将探头壳体固定在两块安装板上。
15.本发明能够取得如下技术效果：
16.1、智能彩超设备以机械自动化方式代替彩超医师对患者进行检查，从而解脱彩超医师的手部，减轻彩超医师的工作劳累程度。
17.2、通过圆弧导轨与圆弧导轨滑块的配合使探头的运动轨迹更符合人体曲线，提高探头与患者体表的贴合度。
18.3、柔性调节机构能够起到减震的作用，使探头在检查时更加平稳。
19.4、探头自带输出和回收耦合液的功能，无需彩超医师手动在患者身上涂抹耦合液，还能避免耦合液残留在患者身体上。
附图说明
20.图1是根据本发明实施例提供的智能彩超设备的结构示意图；
21.图2是根据本发明实施例提供的横向移动机构与横向驱动组件的装配关系示意图；
22.图3是根据本发明实施例提供的柔性调节机构的结构示意图；
23.图4是根据本发明实施例提供的第一视角下的探头的结构示意图；
24.图5是根据本发明实施例提供的第二视角下的探头的结构示意图；
25.图6是根据本发明实施例提供的探头的剖视结构示意图。
26.其中的附图标记包括：彩超床1、移动框架机体2、电动滚轮安装板2-1、电动滚轮2-2、横向移动机构3、圆弧导轨3-1、圆弧导轨滑块3-2、横向驱动连接板3-3、滑槽3-4、横向驱动组件4、括横向驱动电机4-1、横向驱动丝杠4-2、丝杆螺母4-3、纵向移动机构5、直线导轨5-1、直线导轨滑块5-2、纵向驱动连接板5-3、纵向驱动组件6、纵向驱动电机6-1、纵向驱动丝杠6-2、探头7、探头壳体7-1、耦合液输出腔7-2、耦合液回收腔7-3、超声波传输腔7-4、声透镜7-4-1、匹配层7-4-2、垫衬层7-4-3、阵元7-4-4、保护层7-4-5、耦合液输出槽7-5、耦合液回收槽7-6、耦合液输出管组7-7、耦合液回收管组7-8、耦合液输出泵7-9、耦合液回收泵7-10、减重槽7-11、螺纹盲孔7-12、柔性调节机构8、柔性框架机体8-1、导柱8-2、导套8-3、弹簧8-4、柔性连接板8-5、安装板8-6、贯穿孔8-6-1、第一柔性铰链8-7、第一应力卸载槽8-7-1、第二应力卸载槽8-7-2、第二柔性铰链8-8、第三应力卸载槽8-8-1、第四应力卸载槽8-8-2、沉头螺钉8-9、患者9。
具体实施方式
27.在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在下面的描述中，相同的模块使用相同的附图标记表示。在相同的附图标记的情况下，它们的名称和功能也相同。因此，将不重复其详细描述。
28.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。
29.图1示出了根据本发明实施例提供的智能彩超设备的结构。
30.如图1所示，本发明实施例提供的智能彩超设备，包括彩超床1、移动框架机体2、横向移动机构3、横向驱动组件4、纵向移动机构5、纵向驱动组件6和探头7，移动框架机体2横跨在彩超床1上，在移动框架机体的两个自由端的底部分别固定有电动滚轮安装板2-1，在每个电动滚轮安装板2-1的底部安装两个电动滚轮2-2，通过电动滚轮2-2实现沿彩超床1长度方向的移动；横向移动机构3与横向驱动组件4分别固定在移动框架机体2上，横向驱动组件4用于驱动横向移动机构3沿彩超床1的宽度方向进行移动；纵向移动机构5与纵向驱动组件6分别固定在横向移动机构3上，纵向驱动组件6用于驱动纵向移动机构5沿垂直于彩超床1的方向进行移动；探头7固定在纵向移动机构5上。
31.以移动框架机体2的移动方向作为x轴，横向移动机构3的移动方向作为y轴，纵向移动机构5的移动方向作为z轴，通过三者的配合实现探头7沿x、y、z轴的三维运动。
32.电动滚轮2-2采用电瓶车的车轮，将轮毂电机安装在滚轮内，实现电动滚轮2-2直线运动，若想要实现电动滚轮2-2的全方位运动，则电动滚轮2-2采用麦克纳姆轮。
33.图2示出了根据本发明实施例提供的横向移动机构与横向驱动组件的装配关系。
34.如图2所示，横向移动机构3包括圆弧导轨3-1、圆弧导轨滑块3-2和横向驱动连接板3-3，圆弧导轨滑块3-2的一面与圆弧导轨3-1滑动连接，圆弧导轨滑块3-2的另一面与横向驱动连接板3-3固定连接，通过圆弧导轨滑块3-2在圆弧导轨3-1上的滑动带动横向驱动连接板3-3横向运动。
35.横向驱动组件4包括横向驱动电机4-1和横向驱动丝杠4-2，横向驱动电机4-1与横向驱动丝杠4-2分别固定在移动框架机体2上，横向驱动电机4-1的输出端通过联轴器与横向驱动丝杠4-2的丝杆连接，在横向驱动连接板3-3上沿垂直于彩超床1的方向开设有滑槽3-4，横向驱动丝杠4-2的丝杆螺母4-3与滑槽3-4滑动配合，使横向驱动连接板3-3上下滑动。
36.横向驱动电机4-1驱动横向驱动丝杠4-2转动，使丝杆螺母4-3横向移动，丝杆螺母4-3带动横向驱动连接板3-3横向移动，从而带动圆弧导轨滑块3-2沿圆弧导轨3-1滑动，在圆弧导轨滑块3-2的滑动过程中，横向驱动连接板3-3能够自适应调节高度。
37.当患者9躺在彩超床1上时，从患者9的腹部向腰部的两侧高度逐渐降低，因此本发明采用圆弧导轨3-1。当圆弧导轨滑块3-2沿圆弧导轨3-1滑动到不同高度时，通过丝杆螺母4-3在滑槽3-4内的上下滑动，能够探头7的运动轨迹更符合人体曲线，提高探头7与患者9体表的贴合度。
38.纵向移动机构包括5两条直线导轨5-1、两个直线导轨滑块5-2和纵向驱动连接板5-3，两条直线导轨5-1竖向固定在横向驱动连接板3-3上且位于滑槽3-4的两侧，两个直线导轨滑块5-2分别在各自对应的直线导轨5-1上滑动。
39.纵向驱动组件6纵向驱动组件包括纵向驱动电机6-1和纵向驱动丝杠6-2，纵向驱动电机6-1与纵向驱动丝杠6-2分别固定在横向驱动连接板3-3上且位于两条直线导轨5-1之间，纵向驱动电机6-1的输出端通过联轴器与纵向驱动丝杠6-2的丝杆连接，纵向驱动丝杠6-2的丝杆螺母、两个直线导轨滑块5-2分别与纵向驱动连接板5-3的一面固定连接，探头7固定在纵向驱动连接板5-3的另一面。
40.纵向驱动电机6-1带动纵向驱动丝杠6-2转动，纵向驱动丝杠6-2带动丝杆螺母上下移动，丝杆螺母带动纵向驱动连接板5-3上下移动，纵向驱动连接板5-3带动两个直线导轨滑块5-2在两条直线导轨5-1上滑动，使探头7能够接触到患者9体表。
41.在本发明的一个优选方案中，本发明实施例提供的智能彩超设备还包括柔性调节机构8，柔性调节机构8连接在探头与纵向驱动连接板之间，起到缓冲减震的作用。
42.图3示出了根据本发明实施例提供的柔性调节机构的结构。
43.如图3所示，柔性调节机构包括柔性框架机体8-1、导柱8-2、导套8-3、弹簧8-4和柔性连接板8-5，柔性框架机体8-1与纵向驱动连接板5-3固定连接，柔性框架机体8-1为中空的方体结构，导柱8-2竖向安装在柔性框架机体8-1内，导柱8-2的上下两端分别与柔性框架机体8-1固定连接，导套8-3与弹簧8-4分别套装在导柱8-2上，弹簧8-4位于导套8-3的上方，弹簧8-4的一端与导套8-3抵接，另一端与柔性框架机体8-1抵接，柔性连接板8-5的上端与导套8-3固定连接，柔性连接板8-5的下端与探头7固定连接，探头7通过导套8-3与导柱8-2的配合可以沿垂直于彩超床1的方向做柔性运动，当有外力作用到探头7时，弹簧8-4可以驱动柔性连接板8-5与外力平衡。
44.在柔性连接板8-5的下端靠近探头7的位置设置有第一柔性铰链8-7和/或第二柔性铰链8-8，第一柔性铰链8-7和第二柔性铰链8-8起到弹性变形的作用。
45.第一柔性铰链8-7包括第一应力卸载槽8-7-1和第二应力卸载槽8-7-2，第一应力卸载槽8-7-1和第二应力卸载槽8-7-2的开槽方向为柔性连接板8-5的厚度方向，第一应力卸载槽8-7-1的槽口和第二应力卸载槽8-7-2的槽口分别位于柔性连接板8-5的两个表面相
对的位置，即第一应力卸载槽8-7-1的槽口和第二应力卸载槽8-7-2的槽口的高度相同，第一应力卸载槽8-7-1的长度和第二应力卸载槽8-7-2的长度与柔性连接板8-5的宽度相同，第一应力卸载槽8-7-1和第二应力卸载槽8-7-2的总深度小于柔性连接板8-5的厚度，从而使第一柔性铰链8-7在柔性连接板8-5的厚度方向上产生弹性。
46.第二柔性铰链第一柔性铰链8-8包括第三应力卸载槽8-8-1和第四应力卸载槽8-8-2，第三应力卸载槽8-8-1和第四应力卸载槽8-8-2的开槽方向为柔性连接板8-5的宽度方向，第三应力卸载槽8-8-1的槽口和第四应力卸载槽8-8-2的槽口分别位于柔性连接板8-5的两个侧面相对的位置，即第三应力卸载槽8-8-1的槽口和第四应力卸载槽8-8-2的槽口的高度相同，第三应力卸载槽8-8-1的长度和第四应力卸载槽8-8-2的长度与柔性连接板8-5的厚度相同，第三应力卸载槽8-8-1和第四应力卸载槽8-8-2的总深度小于柔性连接板8-5的宽度，从而使第二柔性铰链8-9在柔性连接板8-5的宽度方向上产生弹性。
47.第一柔性铰链8-7和第二柔性铰链8-8能够在垂直的两个方向上起到弹性变形的作用，以抵消外力，使探头7在检查时更加平稳。
48.图4-图6分别示出了根据本发明实施例提供的探头的结构。
49.如图4-图6所示，本发明实施例提供的探头7包括探头壳体7-1，在探头壳体7-1内设置有耦合液输出腔7-2、耦合液回收腔7-3和超声波传输腔7-4，在探头壳体7-1上分别设置有耦合液输出槽7-5和耦合液回收槽7-6，耦合液输出槽7-5与耦合液输出腔7-2之间通过耦合液输出管组7-7连通，耦合液回收槽7-6与耦合液回收腔7-3之间通过耦合液回收管组7-8连通，在探头壳体7-1的外部安装有耦合液输出泵7-9和耦合液回收泵7-10，耦合液输出泵7-9与耦合液输出腔7-2相连通，耦合液回收泵7-10与耦合液回收腔7-3相连通。
50.耦合液输出泵7-9实际为增加泵，在耦合液输出腔7-2内产生正压，使耦合液输出腔7-2内的耦合液从耦合液输出管组7-7流出与患者9体表接触，耦合液输出槽7-5与患者9体表之间形成一个小腔体，耦合液只能在小腔体内流动，在探头7移动时，能够避免耦合液向患者9体表四处流动。
51.耦合液回收泵7-10实际为负压泵，在耦合液回收腔7-3内产生负压，耦合液回收槽7-6起到收集耦合液的作用，耦合液回收槽7-6收集的耦合液从耦合液回收管7-8流回到耦合液回收腔7-3内。
52.通过耦合液输出泵7-9和耦合液回收泵7-10实现探头7对耦合液的自动输出和自动回收功能，无需彩超医师手动在患者9身上涂抹耦合液，还能避免耦合液残留在患者9身体上，为患者9与彩超医师提供双向便利。
53.耦合液可以是生理盐水、涂酒精或者蒸馏水。
54.在超声波传输腔7-4内依次设置有声透镜7-4-1、匹配层7-4-2、垫衬层7-4-3、阵元7-4-4和保护层7-4-5。
55.声透镜7-4-1与患者9体表接触，起到使声波会聚或发散的作用。
56.匹配层7-4-2用于实现探头与患者9体表之间的声阻抗匹配，减少由于体表与探头之间声阻抗的差别所造成的多重反射，使超声有效进入人体，实现对人体组织的检查。
57.垫衬层7-4-3主要起到减轻或消除超声波传输腔7-4内超声的多次反射造成的干扰，增大阵元7-4-4阻尼，使发射脉冲窄，从而提高分辨率。
58.阵元7-4-4为压电晶体，用来发射和接收超声波，完成声-电和电-声转换工作，即
在发射超声波时将电信号转换成超声波，在接收超声波时，将超声波转换成电信号。
59.保护层7-4-5用于对匹配层7-4-2、垫衬层7-4-3和保护阵元7-4-4起到保护作用。
60.耦合液输出腔7-2与超声波传输腔7-4相对布置，耦合液回收腔7-3形成封闭的环形结构，将耦合液输出腔7-2与超声波传输腔7-4在中间。耦合液回收腔7-3将耦合液输出腔7-2包围，能够充分回收耦合液，避免残留在患者9身上。
61.作为优选方案，耦合液回收腔7-3形成未封闭的环形结构，环绕在耦合液输出腔7-2与超声波传输腔7-4的外围，在探头壳体7-1上对应于耦合液回收腔7-3的未封闭部分形成有减重槽7-11，通过设置减重槽7-11的方式减轻探头7的整体重量，实现轻量化。
62.在柔性连接板8-5下端的两侧分别一体成型有安装板8-6，在两块安装板8-6上分别开设有贯穿孔8-6-1，在探头壳体7-1上对应于两个贯穿孔8-6-1的位置分别开设有螺纹盲孔7-12，通过沉头螺钉8-9将探头壳体7-1固定在两块安装板8-6上。
63.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
64.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
65.以上本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。