机械扫描超声波诊断仪探头制造技术

机械扫描超声波诊断仪探头属于医疗诊断仪器技术领域。该探头采用旋转声反射镜的工作方式，构成一个新的超声波扫描器。在声耦合液腔内只有一个声反射镜，反射镜的转动靠非接触式的磁耦合器来传递动力，根除了传统模式中动态密封，动态引线及不可更换超声波换能器等弊端，使得超声波内窥镜和扇形扫描超声波诊断仪的设计方案发生实质性的进步，并且有体积小、成本低、性能价格比高等优点。（*该技术在1997年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种超声波内窥镜或扇形扫描诊断仪的探头，属于用超声波诊断仪器
在以往的机械扫描超声波诊断仪探头中超声波换能器必须密封在一个没有空气的声耦合液腔内，因为没有声耦合液，超声波束就会被空气隔绝，无法进入人体。在扫描时，超声波换能器要来回转动。长期以来，超声波换能器转轴的动态密封一直是一个难以解决的问题。另外，超声波换能器是在谐振状态下工作的，一个超声波换能器只能发射一种频率的超声波，也只有一个焦距，而在操作过程中，超声波换能器不能从密封液腔中取出，因此，要改变超声波频率或焦距就必须更换整个探头。日本专利《公开实用61－57908》公开了一种超声波内窥镜，这种内窥镜就是将超声波换能器安装在探头的密封液腔内，其转轴伸出液腔，在转轴的中心通超声波换能器导线，转轴与液腔靠一个密封圈来阻止耦合液的泄漏。这种结构的缺点就是有一个转轴从密封腔内伸出，存在一个动态密封问题，要彻底阻止耦合液的泄漏是很困难的，尤其是在密封圈被磨损后，就不可避免地会发生泄漏现象。另外，这种内窥镜的超声波换能器也是不能更换的，一个探头一种频率和一个焦距。而且该内窥镜需用角度传感器来指示超声波扫描角度，体积大、成本高。本技术的目的在于要克服上述缺点，彻底解决液腔的密封问题；同时还要很容易地更换超声波换能器，使得一个探头可以发射不同频率或发射不同焦距的聚焦超声束，提高价格性能比；省去指示扫描角度的角度传感器，以降低生产成本，减小探头的体积。本技术的构成是，在超声波诊断仪探头中有一个声耦合液腔，腔内只有一个声反射镜，声反射镜法线与转轴轴线成45°角。在声反射镜前端是一个超声波换能器，换能器发射超声波束，经声反射镜反射后与轴线成90°角进入人体，人体的回波经反射镜又被换能器接收。声反射镜后端通过一个转轴与非接触式的力矩传递器的一部分连接，另一部分在液腔外，通过非接触式的力矩耦合，使声反射镜在密封的耦合液腔内转动，同时，经声反射镜反射的超声波在与轴线垂直的平面内扫描。在声反射镜外侧的外壳上开有透声窗，可让超声波透出，在透声窗上嵌有反声条形靶，从靶反射的回波相对于从透声窗反射的回波有很大的信噪比，经信号处理后，靶的回波信号就能用来指示超声波束所在的扫描角度位置。附图1是本技术的超声波内窥镜探头实施例结构示意图；附图2是声束扫描原理图；附图3是本技术的机械扇形扫描超声波诊断仪探头实施例结构示意图。下面结合附图对本技术的实施例作进一步说明。如附图2所示，超声波束21沿轴线方向发射到一个能反射超声波的声反射镜23上，该反射镜的法线24与转轴25成θ角，根据波的反射原理，入射角等于反射角，如果θ角等于45°，则入射的超声波束21与反射的超声波束22之间的夹角正好是90°，也就是说，反射后的超声波束22正好与轴线垂直，随着转轴25的转动，超声波束22就在与轴线垂直的平面内扫描，而且扫描的角度与转轴25的转角同步。超声波束22在碰到物体后，一部被物体吸收，一部被反射回来，反射回来的超声波按反射时的途径又回到超声波换能器，并被换能器接收。根据接收信号的强弱就能判别被测物体的结构与性质。如果超声波束碰到金属等物体，则超声波几乎全部被反射回来，这种信号是强反射信号，该信号要比正常反射信号强好几倍，通过信号处理很容易把强反射信号分离出来。如果在声反射镜外围设置一条与轴线平行的反声条形靶，超声波束开始扫描时，以第一次出现强反射信号为圆周扫描起点，当第二次出现强反射信号时，就说明超声波束已扫描了一周，这就是PPI扫描。如果在声反射镜外围设置二条与轴线平行的反声条形靶，以第一个噪音信号为扫描起点，以第二个噪音信号为扫描终点，接着声反射镜转轴反转，超声波束往回扫描，超声波束在二个反声条形靶之间来回扫描，超声波束形成一个扇形平面，这就是所谓的扇形扫描。不论是PPI扫描或是扇形扫描，在扫描过程中只有声反射镜在转动，而超声波换能器是固定不转动的，这就是本技术的基本原理。本技术的头一个实施例是一个超声波内窥镜探头，如附图1所示。在超声波内窥镜探头的端头有一个超声波换能器1，换能器1固定在壳体5上，超声波换能器1通过透声膜2与声耦合液腔4耦合。透声膜2的一个作用是将声耦合液腔4与外界隔绝，另一个作用是让超声波束进入液腔并射到声反射镜3上。在调换超声波换能器1时，液腔内的耦合液不受影响。液腔内的声反射镜3其法线与转动轴线13成45°角，转轴7的一端与声反射镜3相连，另一端装有一个永久磁钢8，声反射镜3和永久磁钢8都密封在除气的声耦合液腔4内。声反射镜3在声耦合液腔内的转动靠非接触式的磁力耦合器来传递动力，该磁力耦合器是由机械力矩通过转轴12来转动的永久磁钢10来实现，也可以通过一个电磁线圈构成的旋转磁场来实现传动。根据电磁力的原理，当永久磁钢10转动时或旋转磁场产生时，永久磁钢8也会跟着转动，从而带动声反射镜3转动，使超声波束在平面内扫描。图中9是声耦合液腔4的后隔膜。轴承6是声反射镜转轴7的轴承，因为不考虑密封，所以轴承6一般选用摩擦系数较小的轴承。轴承11是永久磁钢10的转轴12的轴承，也要考虑有较小的摩擦系数。在声反射镜3外侧的圆柱形外壳5上开有透声窗，使得超声波束可以穿过透声窗进入人体。在透声窗上嵌有一条与转轴轴线13平行的反声条形靶，该反声条形靶的功能是指示扫描角度，这一条反声条形靶同时又是超声波换能器1的信号连接导线，作为超声波内窥镜，其超声波束的扫描方式是圆周扫描，即PPI扫描，由于省去了角度传感器，使得探头的体积可以缩小，同时成本也可降低。如果要改变超声波的频率，或焦距只需更换超声波换能器1，因为换能器在液腔外，所以更换十分方便。这种超声波内窥镜探头的声耦合液腔是全封闭式的，因此从根本上解决了耦合液泄漏的问题。在探头上还配有光纤14，和物镜26，使得该内窥镜同时又具备光学内窥镜的性能。本技术的第二个实施例是一个扇形扫描超声波诊断仪探头，如图3所示。其超声波扫描部分的结构与第一个实施例基本相同，只是扫描的角度及动力系统有所不同。动力系统由步进电机15、伞型齿轮16、伞型齿轮18、轴承17、轴承19和传动带20构成。在声反射镜3外侧的外壳5上开有透声窗，在透声窗上嵌有2条与转动轴线13平行的反声条形靶，该反声条形靶同时作为超声波换能器1的信号连接导线。在超声波束扫描到第一条反声条形靶时所得的强反声信号作为扫描的初始位置，信号在扫描到第二条反声条形靶时所得到的强反声信号作为扫描的终止位置信号，用这些信号来控制步进电机15的正反转，通过动力系统使超声波束往回扫描。二条反声条形靶的相对位置决定了扫描的扇形角度。该扇形扫描诊断仪探头属于本技术的同一个基本构思，因此它也具备第一个实施例的各种优点。本技术根除了历来超声波诊断仪探头必须动态密封，动态引线及不可更换超声波换能器等弊端，解决了人们长期以来谒望解决的技术难题，使得超声波内窥镜和扇形扫描超声波诊断仪的设计方案发生实质性的进步。具有体积小、成本低、性能价格比高等优点。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机械扫描超声波诊断仪探头，由超声波换能器，机械传动装置及壳体构成，其特征在于，超声波换能器１安装在声耦合液腔４之外，在声耦合液腔４内有一可绕轴线转动的声反射镜３，声反射镜３的转动靠非接触式的力矩传递器来传递动力，在声反射镜３外侧的外壳５上开有透声窗，在透声窗上嵌有与声反射镜３转轴平行的指示扫描角度的反声条形靶。

【技术特征摘要】
1.一种机械扫描超声波诊断仪探头，由超声波换能器，机械传动装置及壳体构成，其特征在于，超声波换能器1安装在声耦合液腔4之外，在声耦合液腔4内有一可绕轴线转动的声反射镜3，声反射镜3的转动靠非接触式的力矩传递器来传递动力，在声反射镜3外侧的外壳5上开有透声窗，在透声窗上嵌有与声反射镜3转轴平行的指示扫描角度的反声条形靶。2.如权利要求1所述的超声波诊断仪探头，其特征在于超声波换能器1通过透声膜2与声耦合液腔4耦合，工作时超声波换能器1不转动。3.如权利要求1所述的超声波诊断仪探头，其特征在于声耦合液腔内的声反射镜3的法线与转动轴线1°成45°角，转轴7的一端与声反射镜3相连，另一端装有一个永久磁钢8，声反射镜3和永久磁钢8都密封在除气的声耦合液腔4内。4.如权利要求1或2所述的超声波诊断...

【专利技术属性】
技术研发人员：寿文德，王琳，姬树森，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]