一种体外冲击波碎石机的压力脉冲测量装置的制作方法

1.本技术涉及医用体外冲击波碎石机测量装置技术领域，具体涉及一种体外冲击波碎石机的压力脉冲测量装置。


背景技术：

2.体外冲击波碎石机的压力脉冲测量，主要采用三维移位装置，通过手动式移动或借助工具方式移动三维移位装置来定位测量空间点。
3.现有测量过程需要调节x-y-z三个方向坐标，然后释放冲击波，通过水听器采集冲击波信号至示波器。目前大多使用的x-y-z坐标系统是采用三把量程为200mm的游标卡尺通过机械连接成一个可以调节x-y-z三个方向的坐标定位系统。
4.一般在测量压力脉冲时，需要先通过三维移动水听器测量电压最大值来寻找冲击波的真实焦点。找到真实焦点后，以真实焦点的位置为圆心，再通过水平移动水听器来测量焦斑范围，且对于同一半径下，需要测量不同位置处的冲击波。
5.在测量冲击波焦斑范围时测量时间往复移动过程较长，且因水听器寿命限制，测量中途水听器损坏，将会导致整个测量数据结果不完整而舍弃，并且需要更换水听器后继续测量。


技术实现要素：

6.本技术提供一种体外冲击波碎石机的压力脉冲测量装置，其主要目的在于缩短体外冲击波碎石机的压力脉冲测量周期，提高测量效率。
7.本技术一种实施例中提供一种体外冲击波碎石机的压力脉冲测量装置,包括：定位机构、示波器以及至少一个针式水听器；所述定位机构包括第一定位组件、第二定位组件、第三定位组件、第四定位组件、第五定位组件以及第六定位组件；
8.所述第一定位组件和所述第二定位组件连接，所述第一定位组件和所述第二定位组件位于同一高度；所述第三定位组件和所述第二定位组件连接，并位于所述第二定位组件的下方；所述第一定位组件用于带动所述第二定位组件水平移动，以靠近或远离所述第一定位组件；所述第二定位组件用于带动所述第三定位组件水平移动，以靠近或远离所述第二定位组件；
9.所述第三定位组件和所述第四定位组件连接，用于带动所述第四定位组件水平转动；所述第三定位组件还和所述第六定位组件连接，所述第六定位组件位于所述第三定位组件的下方；所述第四定位组件和所述第五定位组件连接，所述第五定位组件位于所述第四定位组件的下方；所述第四定位组件用于带动所述第五定位组件水平移动，以靠近或远离所述第四定位组件；
10.所述第六定位组件远离所述第三定位组件的一侧用于和所述针式水听器连接，并带动所述针式水听器上下移动；所述第五定位组件远离所述第四定位组件的一侧用于和所述针式水听器连接，并带动所述针式水听器上下移动；所述针式水听器和所述示波器连接，
所述针式水听器用于检测冲击波波源。
11.一种实施例中，压力脉冲测量装置包括两个所述针式水听器，一个所述针式水听器和所述第六定位组件连接，另一个所述针式水听器和所述第五定位组件连接。
12.一种实施例中，所述第一定位组件、第二定位组件、第四定位组件、第五定位组件以及所述第六定位组件均包括电机、丝杆和传动块；所述电机的传动轴和所述丝杆连接，所述传动块套接在所述丝杆上。
13.一种实施例中，所述第三定位组件包括电机和轴套，所述第三定位组件上的电机的传动轴和所述轴套连接，所述轴套和所述第四定位组件连接。
14.一种实施例中，还包括驱动器，所述第一定位组件、第二定位组件、第三定位组件、第四定位组件、第五定位组件以及所述第六定位组件上的电机分别和所述驱动器连接，所述驱动器用于控制所述电机。
15.一种实施例中，还包括控制器，所述控制器和所述驱动器连接，所述控制器用于通过所述驱动器控制所述电机上传动轴的转动。
16.一种实施例中，还包括多个位置检测传感器，所述定位机构上的每个所述电机上分别设置一个所述位置检测传感器；所述位置检测传感器和所述控制器连接，所述位置检测传感器用于向所述控制器反馈位置信息；所述控制器用于根据所述位置信息通过所述驱动器控制所述电机上传动轴的转动。
17.一种实施例中，所述控制器上设置显示模块和按键模块，所述按键模块用于输入需要移动的位置信息，所述显示模块能够显示所述针式水听器的位置。
18.一种实施例中，还包括水桶，所述水桶内填充液体，所述针式水听器位于所述水桶内，所述冲击波波源位于所述水桶的下方。
19.依据上述实施例中的体外冲击波碎石机的压力脉冲测量装置，在测量冲击波碎石机的压力脉冲时，首先通过第一定位组件、第二定位组件以及第六定位组件的动作，三维移动针式水听器，即可测量真实焦点位置。在测量真实焦点位置后继续测量冲击波的焦斑范围，保持第三定位组件位置不变，直接通过第四定位组件即可带动第五定位组件上的针式水听器移动，实现不同半径处的压力脉冲测量，不用再调整高度问题，只需要移动第五定位组件即可。在实现同一半径下，不同位置的测量时，通过第三定位组件即可带动第四定位组件以及第五定位组件上的针式水听器水平转动，不需要标记测量真实焦点的三维坐标位置，更不需要反复移动，根据需要转动对应角度即可。采用本技术设计的上述压力脉冲测量装置，更佳便捷、高效，显著缩短压力脉冲测量周期，并且能够缩短针式水听器的使用时间，进而延长针式水听器的使用寿命，降低测量成本。
附图说明
20.图1为本技术一种实施例中体外冲击波碎石机的压力脉冲测量装置结构示意图；
21.图2为本技术一种实施例中定位机构部分结构示意图；
22.图3为本技术另一种实施例中定位机构部分结构示意图；
23.图4为本技术一种实施例中体外冲击波碎石机的压力脉冲测量装置控制部分结构示意图。
具体实施方式
24.下面通过具体实施方式结合附图对本技术作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本技术能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本技术相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本技术的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
25.另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式，各实施例所涉及的操作步骤也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的组成和/或顺序。
26.本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本技术所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。
27.如图1-4所示，一种实施例中，一种体外冲击波碎石机的压力脉冲测量装置，包括：定位机构3、示波器6以及至少一个针式水听器。定位机构3包括第一定位组件31、第二定位组件32、第三定位组件33、第四定位组件34、第五定位组件35以及第六定位组件36。
28.第一定位组件31和第二定位组件32连接，第一定位组件31和第二定位组件32位于同一高度。第三定位组件33和第二定位组件32连接，并位于第二定位组件32的下方。第一定位组件31用于带动第二定位组件32水平移动，以靠近或远离第一定位组件31。第二定位组件32用于带动第三定位组件33水平移动，以靠近或远离第二定位组件32。
29.第三定位组件33和第四定位组件34连接，用于带动第四定位组件34水平转动。第三定位组件还和第六定位组件36连接，第六定位组件36位于第三定位组件33的下方。第四定位组件34和第五定位组件35连接，第五定位组件35 位于第四定位组件34的下方。第四定位组件34用于带动第五定位组件35水平移动，以靠近或远离第四定位组件34。
30.第六定位组件36远离第三定位组件33的一侧用于和针式水听器连接，并带动针式水听器上下移动。第五定位组件35远离第四定位组件34的一侧用于和针式水听器连接，并带动针式水听器上下移动。针式水听器和示波器6连接，针式水听器用于检测冲击波波源8。
31.如图1所示，第一定位组件31带动第二定位组件32的移动方向，和第二定位组件32带动第三定位组件33的移动方向相垂直。相当于通过第一定位组件31和第二定位组件32实现针式水听器，在同一平面上xy方向上的移动。
32.通过第三定位组件33能够实现，第四定位组件34始终围绕同一圆心，在同一水平面上进行0-360
°
范围内的转动。在第四定位组件34的作用下，实现第五定位组件35靠近或远离第三定位组件33。在第五定位组件35移动的过程中，快速的实现不同的半径，并且对于同一半径的不同位置的测量，通过第三定位组件33带动第四定位组件34转动即可实现。
33.第三定位组件33的下方设置第六定位组件36，第六定位组件36用于和针式水听器连接，并调整针式水听器的上下高度。第五定位组件35也用于和针式水听器连接，并调整针式水听器的上下高度。
34.其中第三定位组件33、第四定位组件34、第五定位组件35、第六定位组件 36能够和第二定位组件32同步移动.第四定位组件34、第五定位组件35、第六定位组件36能够和第三定位组件33同步移动。第五定位组件35和第四定位组件34同步移动。
35.针式水听器的个数，可以设置一个，也可以设置两个。当设置两个针式水听器时：一个针式水听器和第六定位组件36连接，用于寻找真实焦点，测量最大电压值；另一个针式水听器和第五定位组件35连接，用于测量焦斑范围。当设置一个针式水听器时，先将针式水听器和第六定位组件36可拆卸连接，寻找真实焦点，寻找真实焦点后，将第六定位组件36上的针式水听器拆卸下来，再和第五定位组件35可拆卸连接，进行后续的焦斑范围测量。
36.采用上述实施例中的体外冲击波碎石机的压力脉冲测量装置(以下简称压力脉冲测量装置)，在测量冲击波碎石机的压力脉冲时，首先通过第一定位组件31、第二定位组件32以及第六定位组件36的动作，三维移动针式水听器，即可测量真实焦点(也即测量到最大电压值)位置。在测量真实焦点位置后继续测量冲击波的焦斑范围，保持第三定位组件33位置不变，直接通过第四定位组件34即可带动第五定位组件35上的针式水听器移动，实现不同半径处的压力脉冲测量，不用再调整高度问题，只需要移动第五定位组件35即可。在实现同一半径下，不同位置的测量时，通过第三定位组件33即可带动第四定位组件 34以及第五定位组件35上的针式水听器水平转动，不需要标记测量真实焦点的三维坐标位置，更不需要反复移动，根据需要转动对应角度即可。采用本技术设计的上述压力脉冲测量装置，更佳便捷、高效，显著缩短压力脉冲测量周期，并且能够缩短针式水听器的使用时间，进而延长针式水听器的使用寿命，降低测量成本。
37.一种实施例中，压力脉冲测量装置包括两个针式水听器，一个针式水听器和第六定位组件36连接，另一个针式水听器和第五定位组件35连接。压力脉冲测量装置还包括水桶7，水桶7内填充液体，针式水听器位于水桶7内，冲击波波源8位于水桶7的下方。
38.具体的，水桶7为直径200mm、高300mm、壁厚8mm的中空圆柱形桶状，并且水桶7为有机玻璃材料。水桶7内的液体为水，针式水听器工作时，位于水中，通过水媒质良好耦合。
39.和第六定位组件36连接的针式水听器为第一针式水听器4，和第五定位组件35连接的针式水听器为第二针式水听器5。其中，第一针式水听器4用于测量真实焦点，即冲击波波源8所产生的最大电压信号处。第二针式水听器5用于测量焦斑范围。
40.工作时，为了更好的保证针式水听器的使用，避免针式水听器损坏。在第一针式水听器4测量好真实焦点，获取真实焦点的位置信息和最大电压信息后，可以通过第六定位组件36将第一针式水听器4上升，离开水中，保持第三定位组件33的位置不变。通过第四定位组件34带动第五定位组件35上的第二针式水听器5实现不同半径上的移动，或通过第三定位组件33带动第五定位组件35 上的第二针式水听器5转动。第二针式水听器5在水中工作时，将第一针式水听器4悬空离开水面，有效的保证第一针式水听器4的寿命，并降低压力脉冲测量装置的成本。
41.一种实施例中，第一定位组件31、第二定位组件32、第四定位组件34、第五定位组件35以及第六定位组件36均包括电机、丝杆和传动块。电机的传动轴和丝杆连接，传动块套接在丝杆上。第三定位组件33包括电机和轴套332，第三定位组件33上的电机的传动轴和轴套332连接，轴套332和第四定位组件 34连接。
42.具体的，如图2-3所示，第一定位组件31包括第一电机311、第一丝杆312 和第一传
动块313。第二定位组件32包括第二电机321、第二丝杆322和第二传动块323。第三定位组件33包括第三电机331、和轴套332。第四定位组件 34包括第四电机341、第四丝杆342和第四传动块343。第五定位组件35包括第五电机351、第五丝杆352和第五传动块353。第六定位组件36包括第六电机361、第六丝杆362和第六传动块363。
43.第一电机311的传动轴和第一丝杆312连接，第一传动块313套接在第一丝杆312上，第一传动块313和第二定位组件32中的第二电机321连接。通过第一电机311的传动轴转动，同步带动第一丝杆312转动，第一丝杆312带动第一传动块313向靠近或远离第一电机311的方向移动。第一传动块313和第二定位组件32同步移动，第三定位组件33、第四定位组件34、第五定位组件 35、第六定位组件36和第二定位组件32同步移动。
44.第二电机321的传动轴和第二丝杆322连接，第二传动块323套接在第二丝杆322上，第二传动块323和第三定位组件33中的第三电机331连接。通过第二电机321的传动轴转动，同步带动第二丝杆322转动，第二丝杆322带动第二传动块323向靠近或远离第二电机321的方向移动。第二传动块323和第三定位组件33同步移动，第四定位组件34、第五定位组件35、第六定位组件 36和第三定位组件33同步移动。
45.轴套332套接在第三电机331的传动轴上，第四定位组件34中的第四电机 341和轴套332连接。轴套332和第三电机331的传动轴同步转动，第四定位组件34、第五定位组件35和轴套332同步转动。第三电机331还和下方的第六电机361连接，第三电机331和第六电机361之间的相对位置不变。第四定位组件34、第五定位组件35以及第六定位组件36上各部件的连接关系均和第一定位组件31上各部件的连接关系相同，不再阐述。第四定位组件34带动第五定位组件35移动、第五定位组件35带动第二针式水听器5上下移动以及第六定位组件36带动第一针式水听器4上下移动的原理，均和第一定位组件31带动第二定位组件32移动的原理相同，不再阐述。其中第一针式水听器4和第六传动块363连接，第二针式水听器5和第五传动块353连接。
46.在其他实施例中，六组定位组件的定位移动结构还可以不限于电机、传动轴、丝杆、传动块等方式，以第一定位组件31至第三组定位组件为例。第一定位组件31包括第一滑杆和第一滑套，第一滑套套接在第一滑杆上，第一滑套能够在第一滑杆上来回滑动。第一滑套和第二定位组件32连接，并同步移动。第二定位组件32包括第二滑杆和第二滑套，第二滑套套接在第二滑杆上，并能相对第二滑杆来回移动，第二滑杆和第一滑套连接。第三定位组件33和第二滑套连接，和第二滑套同步移动。
47.一种实施例中，压力脉冲测量装置还包括驱动器2，第一定位组件31、第二定位组件32、第三定位组件33、第四定位组件34、第五定位组件35以及第六定位组件36上的电机分别和驱动器2连接，驱动器2用于控制电机。即第一电机311、第二电机321、第三电机331、第四电机341、第五电机351和第六电机361分别和驱动器2连接。如图4所示，以第一电机311为例，示意第一电机311和驱动器2连接。通过驱动器2，能够快速的实现对应电机的工作，具体位置控制对应电机传动轴正转或反转，进而实现定位移动针式水听器的目的。驱动器2的设置，便于操作六组电机的工作。
48.一种实施例中，压力脉冲测量装置还包括控制器1，控制器1和驱动器2连接，控制器1用于通过驱动器2控制电机上传动轴的转动。具体的，控制器1 上设置显示模块11和按键模块12，按键模块12用于输入需要移动的位置信息，显示模块11能够显示针式水听器的
位置。
49.针式水听器和示波器6连接，针式水听器将测量到的冲击波压力信息转为电信号发送给示波器6，示波器6将获取的电信号进行显示。根据示波器6显示的信息，确定需要移动的位置信息。以移动第二定位组件32为例，根据示波器 6显示信息，确定第二定位组件32需要移动的范围。通过按键模块12输入第二定位组件32需要移动的位置信息，控制器1将需要移动的位置信息发送给驱动器2，驱动器2根据获取的需要移动的位置信息驱动第一定位组件31上的第一电机311转动，带动第二定位组件32移动。控制器1上的显示模块11显示针式水听器的位置信息，便于调整对应部件的位置。通过控制器1以及其上的按键模块12和显示模块11，便于更为精确的进行针式水听器的定位移动。
50.更佳的，压力脉冲测量装置还包括多个位置检测传感器9，定位机构3上的每个电机上分别设置一个位置检测传感器9。位置检测传感器9和控制器1连接，位置检测传感器9用于向控制器1反馈位置信息。控制器1用于根据位置信息通过驱动器2控制电机上传动轴的转动。
51.通过在每个电机上均设置位置检测传感器9，能够获取电机带动相应部分移动的距离，获取位置信息后的控制器1，再结合显示模块11中的信息，可以更充分的判断如何移动针式水听器。有助于快速的将针式水听器定位移动到合适位置，以进行测量工作。
52.其中驱动器2为直流伺服驱动器，控制器1为伺服控制器，定位机构3中的六组电机均为步进电机，示波器6为数字存储双踪示波器(存储采样频率不小于100mhz)。
53.一种体外冲击波碎石机的压力脉冲测量装置，工作原理说明：
54.步骤s1：移动第一针式水听器4寻找真实焦点。
55.体外冲击波根据gb/t 16407-2006标准中第7节测量程序描述，使用x-y-z 坐标系统，z轴方向为声束轴方向，进行测量波束的空间特性。
56.在冲击波波源8的几何中心放置定位针，定位针竖直放置为z轴方向。通过控制器1向驱动器2发送需要移动的位置信息，驱动器2获取需要移动的位置信息后，驱动第一定位组件31、第二定位组件32以及第六定位组件36工作，改变和第六定位组件36连接的第一针式水听器4的三维坐标。将第一针式水听器4移动至定位针针尖处，以寻找目标焦点，第一针式水听器4和定位针共轴线。
57.实际上，一般所放置的定位针会偏离冲击波波源8几何中心1-2mm，即所寻找的目标焦点不是真实焦点。
58.此时，以设置16kv能量等级为例，启动冲击波脉冲发生器，以打开冲击波波源8，释放冲击波。并使用示波器6观察声压脉冲波形，通过微调定位机构3上第一定位组件31和第二定位组件32，来调整第一针式水听器4在x-y两个方向的坐标位置，此时第一针式水听器4的高度不变。当第一针式水听器4获得正声压峰值最高，同时上升时间最快的位置时为实际最大声压位置，也为真实焦点的位置，具有最大电压。
59.步骤s2：计算冲击波压力峰值p。
60.当第一针式水听器4找到真实焦点位置时，用示波器6记录此时的声压脉冲波形，分别读取正脉冲峰值电压+vp-p(冲击波压缩峰值)、负脉冲峰值电压-vp-p(冲击波膨胀峰值)、正脉冲峰值上升前沿时间(冲击波前沿)。
61.计算方法：冲击波压力峰值p等于脉冲峰值电压vp-p除以针式水听器的自由场开
路电压灵敏度m(uv/pa)，在f(khz)＝1000时，m(uv/pa)测量结果不确定度小于20％。
62.冲击波压缩压峰值p+＝+vp-p/m
63.冲击波膨胀压峰值p-＝-vp-p/m
64.步骤s3：利用第二针式水听器5测量焦斑范围。
65.当第一针式水听器4找到真实焦点时，通过控制器1的显示屏即可记录第一针式水听器4的三维坐标。启动第五定位组件35，移动第二针式水听器5，使得第二针式水听器5的高度和第一针式水听器4的高度相同。
66.启动第六定位组件36，带动第一针式水听器4上升离开水面，避免第一针式水听器4长时间位于水中影响寿命。
67.通过第四定位组件34带动第五定位组件35移动，第二针式水听器5和第五定位组件35同步移动。以向远离第四定位组件34方向移动为例，此时第二针式水听器5将不断远离真实焦点，第二针式水听器5所测得的冲击波压力峰值p也会降低。
68.当在示波器6上读取第二针式水听器5测量的冲击波压缩压峰值p+降低至一半时，停止移动第二针式水听器5，测量冲击波焦域大小。
69.第二针式水听器5找到冲击波压缩压峰值p+降低至一半位置时，保持第二针式水听器5相对真实焦点的位置不变。通过第三定位组件33带动第四定位组件34水平转动，以测量同一旋转半径不同圆周位置处的冲击波压缩压峰值p+。第五定位组件35、第二针式水听器5和第四定位组件34同步转动。若需要其他半径处的测量，通过第四定位组件34改变第五定位组件35的相对位置即可。
70.本技术所设计的上述压力脉冲测量装置，主要是用于外冲击波碎石机的压力脉冲测量。针对这一测量过程，通过电机结合控制器1、驱动器2、位置检测传感器9、针式水听器以及示波器6等形成一种三维定位可视化坐标系统。通过示波器6可以直观的看到针式水听器的测量结果，通过控制器1的显示模块11 可以直观的看到针式水听器的位置以及相关的三维位置坐标。其中针式水听器可设置两个，即和第六定位组件36连接的第一针式水听器4，和第五定位组件 35连接的第二针式水听器5。2个针式水听器，可以同时接收冲击波信号，并同时输入示波器6进行显示和存储。第一针式水听器4固定在中间，第二针式水听器5能够围绕第一针式水听器4转动进行移动捕捉，并且第二针式水听器5 能够向靠近或远离第一针式水听器4方向移动，以便于测量冲击波焦点区域范围。第二针式水听器5的移动具有易于操作且测量效率高等优点。设计的压力脉冲测量装置具有测量快捷、方便、准确、干扰小、节省针式水听器的测量成本等优势。
71.以上应用了具体个例对本实用新型进行阐述，只是用于帮助理解本实用新型，并不用以限制本实用新型。对于本实用新型所属技术领域的技术人员，依据本实用新型的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。