醫(yī)用超聲探頭多自由度驅(qū)動裝置的制造方法
【專利摘要】一種醫(yī)用超聲探頭多自由度驅(qū)動裝置，包括：帶有絲杠滑塊的底部移動滑臺、弧形旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和探頭固定機(jī)構(gòu)，其中：弧形旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的前端和后端分別通過前端軸承支座和后端軸承支座設(shè)置于底部移動滑臺的絲杠滑塊上，探頭固定機(jī)構(gòu)活動設(shè)置于弧形旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中，本發(fā)明代替現(xiàn)有的醫(yī)療人員的手動操作，實現(xiàn)醫(yī)用超聲探頭的多自由度運動的自動化控制，且具有準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，從而免去對醫(yī)療人員的專業(yè)培訓(xùn)，提高了醫(yī)用超聲探頭的使用效率及適用性。
【專利說明】
醫(yī)用超聲探頭多自由度驅(qū)動裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及的是一種醫(yī)療器械領(lǐng)域的技術(shù)，具體是一種醫(yī)用超聲探頭多自由度驅(qū)動裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]醫(yī)用超聲儀器在疾病的檢測、診斷和治療環(huán)節(jié)都發(fā)揮著日益重要的作用。實際應(yīng)用中，醫(yī)療人員往往是通過手動控制超聲探頭運動的方式來對患者進(jìn)行檢測或診療，這在許多情況下都顯現(xiàn)出較大的弊端。在體內(nèi)超聲檢測中，為了獲取完整清晰的超聲圖像，需要超聲探頭對檢測目標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確定位和適當(dāng)壓迫，因此需要超聲探頭前后水平移動、繞探頭中心軸旋轉(zhuǎn)、繞固定軸往復(fù)運動。而手動操作過程中，往往很難保證恒定的施力頻率和幅度，進(jìn)而影響超聲檢測的準(zhǔn)確性。
[0003]經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利文獻(xiàn)號CN101229069A，【公開日】為2008年07月17日，公開了一種B超勻速扇形掃描運動裝置，包括:由電機(jī)驅(qū)動的于X-Y平面上轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)盤、設(shè)于轉(zhuǎn)盤上的擺針、由擺針帶動的可沿X軸和Z軸方向平動的滑塊，設(shè)有B超探頭的擺體通過轉(zhuǎn)軸連接所述滑塊，擺體可在X-Z平面上繞Y軸方向的擺軸擺動;滑塊上設(shè)有供擺針驅(qū)動的平面凸輪擺槽，平面凸輪擺槽的輪廓線滿足方程組，設(shè)有感測滑塊擺動位置的位置傳感器。但該裝置只能實現(xiàn)扇形掃描的單自由度驅(qū)動，對于超聲檢測所需完成的其他運動形式則需要手動操作，因而無法實現(xiàn)完全的自動化控制；另一方面，由于其結(jié)構(gòu)簡單，雖然實現(xiàn)了勻速掃描，但無法對運動的頻率和幅度進(jìn)行準(zhǔn)確的控制和調(diào)整。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出一種醫(yī)用超聲探頭多自由度驅(qū)動裝置。
[0005]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0006]本發(fā)明包括:帶有絲杠滑塊的底部移動滑臺、弧形旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和探頭固定機(jī)構(gòu)，其中:弧形旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的前端和后端分別通過前端軸承支座和后端軸承支座設(shè)置于底部移動滑臺的絲杠滑塊上，探頭固定機(jī)構(gòu)活動設(shè)置于弧形旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中。
[0007]所述的前端軸承支座包括:兩個前端支撐軸承、前端壓緊軸承和頂部設(shè)有柄狀結(jié)構(gòu)的前端座體，其中:前端座體設(shè)置于絲杠滑塊前端，前端壓緊軸承設(shè)置于柄狀結(jié)構(gòu)中，兩個前端支撐軸承平行設(shè)置于前端座體且位于前端壓緊軸承同側(cè)。
[0008]所述的后端軸承支座包括:兩個后端支撐軸承、后端壓緊軸承和頂部設(shè)有柄狀結(jié)構(gòu)的后端座體，其中:后端座體設(shè)置于絲杠滑塊的后端，后端壓緊軸承設(shè)置于柄狀結(jié)構(gòu)中，兩個后端支撐軸承平行設(shè)置于后端座體且位于后端壓緊軸承同側(cè)，后端座體位于兩個后端支撐軸承之間設(shè)有旋轉(zhuǎn)驅(qū)動齒輪。
[0009]所述的弧形旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括:弧形旋轉(zhuǎn)底座和偏心凸輪，其中:偏心凸輪設(shè)置于弧形旋轉(zhuǎn)底座一側(cè)且連有壓迫電機(jī)，弧形旋轉(zhuǎn)底座的底部前端設(shè)有支撐彈簧。
[0010]所述的弧形旋轉(zhuǎn)底座前端外弧面設(shè)有與前端支撐軸承相配合的弧形導(dǎo)軌，前端內(nèi)弧面設(shè)有與前端壓緊軸承相配合的弧形凹槽。
[0011]所述的弧形旋轉(zhuǎn)底座后端兩側(cè)上部設(shè)有連接軸孔，后端外弧面設(shè)有與后端支撐軸承相配合的弧形導(dǎo)軌，后端內(nèi)弧面設(shè)有與后端壓緊軸承相配合的弧形凹槽。
[0012]所述的弧形旋轉(zhuǎn)底座后端外弧面設(shè)有與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動齒輪嚙合的弧形外齒圈。
[0013]所述的探頭固定機(jī)構(gòu)包括:前端U型架、后端U型架和中間U型架，其中:前端U型架、中間U型架和后端U型架通過支架連接軸依次相連。
[0014]所述的后端U型架的兩側(cè)外壁設(shè)有與連接軸孔相配合的后端連接軸。
[0015]所述的中間U型架開口處設(shè)有探頭固定蓋以及與探頭固定蓋相配合的T型連接件。
[0016]所述的中間U型架一側(cè)外壁設(shè)有與偏心凸輪相配合的探頭驅(qū)動軸承。
[0017]所述的前端U型架底部外壁與支撐彈簧相連。
技術(shù)效果
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明代替現(xiàn)有的醫(yī)療人員的手動操作，實現(xiàn)醫(yī)用超聲探頭的多自由度運動的自動化控制，且具有準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，從而免去對醫(yī)療人員的專業(yè)培訓(xùn)，提高了醫(yī)用超聲探頭的使用效率及適用性。
【附圖說明】
[0019]圖1為驅(qū)動裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為底部移動滑臺立體示意圖；
[0021 ]圖3為前端軸承支座立體示意圖；
[0022]圖4為后端軸承支座立體示意圖；
[0023]圖5為弧形旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)立體示意圖；
[0024]圖6為探頭固定機(jī)構(gòu)俯視不意圖；
[0025]圖7為探頭固定機(jī)構(gòu)側(cè)視示意圖；
[0026]圖8為底部移動滑臺與前后端軸承支座裝配示意圖；
[0027]圖9為弧形旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)裝配示意圖；
[0028]圖10為探頭固定機(jī)構(gòu)固定不意圖；
[0029]圖中:I底部移動滑臺、2前端軸承支座、3后端軸承支座、4弧形旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、5探頭固定機(jī)構(gòu)、6超聲探頭、101絲杠滑塊、102絲杠、103平移驅(qū)動電機(jī)、104導(dǎo)向底座、201前端座體、202前端支撐軸承、203前端壓緊軸承、301后端座體、302后端支撐軸承、303后端壓緊軸承、304旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機(jī)、305旋轉(zhuǎn)驅(qū)動齒輪、401弧形旋轉(zhuǎn)底座、402壓迫電機(jī)、403偏心凸輪、404錐形支撐彈簧、405弧形凹槽、406弧形導(dǎo)軌、407弧形外齒圈、408連接軸孔、501前端U型架、502中間U型架、503后端U型架、504支架連接軸、505探頭固定蓋、506T型連接件、507探頭驅(qū)動軸承、508后端連接軸。
【具體實施方式】
[0030]下面對本發(fā)明的實施例作詳細(xì)說明，本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實施，給出了詳細(xì)的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實施例。 實施例1
[0031]如圖1所示，本實施例包括:底部移動滑臺1、弧形旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)4和探頭固定機(jī)構(gòu)5，其中:弧形旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)4的前端和后端分別通過前端軸承支座2和后端軸承支座3滑動設(shè)置于底部移動滑臺I的絲杠滑塊101上，探頭固定機(jī)構(gòu)5活動設(shè)置于弧形旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)4中，超聲探頭6固定于探頭固定機(jī)構(gòu)5中，實現(xiàn)探頭水平移動、旋轉(zhuǎn)、往復(fù)運動等形式的多自由度運動。
[0032]如圖2所示，所述的底部移動滑臺I包括:絲杠滑塊101、絲杠102、平移驅(qū)動電機(jī)103以及導(dǎo)向底座104，其中:絲杠滑塊101與絲杠102嚙合，并由導(dǎo)軌來輔助支撐和導(dǎo)向，絲杠滑塊101前后兩端分別設(shè)有兩個用于軸承支座定位的螺紋孔。平移驅(qū)動電機(jī)103固定于導(dǎo)向底座104的后端以驅(qū)動絲杠102轉(zhuǎn)動。
[0033]如圖3所示，所述的前端軸承支座2包括:前端座體201、兩個前端支撐軸承202和前端壓緊軸承203，其中:前端座體201固定于絲杠滑塊101的前端，其底部設(shè)有與絲杠滑塊101前端的螺紋孔相配合的螺紋孔，其上部設(shè)有上凸的柄狀結(jié)構(gòu)，該柄狀結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)彈性。前端支撐軸承202固定于前端座體201中部兩側(cè)，前端壓緊軸承203固定于柄狀結(jié)構(gòu)處。前端座體201和兩個前端支撐軸承202位于同側(cè)。
[0034]如圖4所示，所述的后端軸承支座3包括:后端座體301、兩個后端支撐軸承302、后端壓緊軸承303、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機(jī)304和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動齒輪305，其中:后端座體301固定于絲杠滑塊101的后端，其底部設(shè)有與絲杠滑塊101后端的螺紋孔相配合的螺紋孔，其上部設(shè)有上凸的柄狀結(jié)構(gòu)。兩個后端支撐軸承302平行固定于后端座體301中部，后端壓緊軸承303固定于柄狀結(jié)構(gòu)處。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機(jī)304固定于后端座體301的一側(cè)端面，通過通孔與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動齒輪305相連。后端支撐軸承302、后端壓緊軸承303以及轉(zhuǎn)軸驅(qū)動齒輪位于后端座體301的同一側(cè)。
[0035]如圖5所示，所述的弧形旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)4包括:弧形旋轉(zhuǎn)底座401和偏心凸輪403，其中:偏心凸輪403設(shè)置于弧形旋轉(zhuǎn)底座401右側(cè)內(nèi)弧面且另一端連有壓迫電機(jī)402，弧形旋轉(zhuǎn)底座401的前端底部的沉孔內(nèi)設(shè)有兩個錐形支撐彈簧404。
[0036]所述的弧形旋轉(zhuǎn)底座401前端外弧面設(shè)有與前端支撐軸承202相配合的弧形導(dǎo)軌406，前端內(nèi)弧面設(shè)有與前端壓緊軸承203相配合的弧形凹槽405。弧形旋轉(zhuǎn)底座401后端上部兩側(cè)設(shè)有連接軸孔408，后端外弧面設(shè)有與后端支撐軸承302相配合的弧形導(dǎo)軌406，后端內(nèi)弧面設(shè)有與后端壓緊軸承303相配合的弧形凹槽405?；⌒涡D(zhuǎn)底座401后端外弧面設(shè)有與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動齒輪305嚙合的弧形外齒圈407。
[0037]如圖6?7所示，所述的探頭固定機(jī)構(gòu)5包括:前端U型架501、后端U型架503和中間U型架502，其中:前端U型架501、中間U型架502和后端U型架503通過支架連接軸504依次相連。
[0038]所述的后端U型架503的外壁兩側(cè)設(shè)有與連接軸孔408相配合的后端連接軸508。中間U型架502頂部開口處設(shè)有探頭固定蓋505，且中間U型架502—側(cè)設(shè)有與探頭固定蓋505相配合的T型連接件506。所述的中間U型架502對應(yīng)一側(cè)設(shè)有與偏心凸輪403相配合的探頭驅(qū)動軸承507，以實現(xiàn)整個探頭固定裝置的上下往復(fù)運動。前端U型架501底部外壁與錐形支撐彈簧404相連。
[0039]如圖8所示，所述的前端軸承支座2和后端軸承支座3通過螺紋連接固定于底部移動滑臺I的絲杠滑塊101上。當(dāng)平移驅(qū)動電機(jī)103啟動時，其帶動絲杠102轉(zhuǎn)動，從而帶動絲杠滑塊101相對導(dǎo)向底座104進(jìn)行前后水平移動。底部移動滑臺I固定放置，則固定在整個裝置上的超聲探頭6可實現(xiàn)前后水平移動，即輸出給定的位移。
[0040]如圖9所示，所述的前端軸承支座2和后端軸承支座3上的支撐軸承與弧形旋轉(zhuǎn)底座401上的弧形導(dǎo)軌406嚙合并實現(xiàn)對弧形旋轉(zhuǎn)底座401的支撐和導(dǎo)向作用，前端軸承支座2和后端軸承支座3上的壓緊軸承與弧形旋轉(zhuǎn)底座401上的弧形凹槽405嚙合并實現(xiàn)對弧形旋轉(zhuǎn)底座401的壓緊和導(dǎo)向作用，后端軸承支座3上的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動齒輪305與弧形旋轉(zhuǎn)底座401上的弧形外齒圈407嚙合并驅(qū)動其轉(zhuǎn)動。當(dāng)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機(jī)304啟動時，其帶動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動齒輪305轉(zhuǎn)動，并通過旋轉(zhuǎn)驅(qū)動齒輪305和弧形外齒圈407的運動副驅(qū)動弧形旋轉(zhuǎn)底座401的旋轉(zhuǎn)。超聲探頭6相對于弧形旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)4同軸固定，則可以實現(xiàn)超聲探頭6的旋轉(zhuǎn)運動，從而輸出給定的轉(zhuǎn)角。
[0041]如圖10所示，所述的探頭固定機(jī)構(gòu)5作為一個整體，通過后端U形架上503的兩個后端連接軸508連接在弧形旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)4后端的連接軸孔408中，并以此為往復(fù)運動的轉(zhuǎn)軸。位于弧形旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)4上的錐形支撐彈簧404對探頭固定機(jī)構(gòu)5起到支撐和復(fù)位的作用。當(dāng)壓迫電機(jī)402啟動并帶動偏心凸輪403轉(zhuǎn)動時，根據(jù)凸輪的特性，偏心凸輪403和與其貼合的探頭驅(qū)動軸承507之間的中心距將發(fā)生周期性的變化，而偏心凸輪403和驅(qū)動軸承分別固定于弧形旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)4和探頭固定機(jī)構(gòu)5上，所以探頭驅(qū)動軸承507將帶動探頭固定機(jī)構(gòu)5繞后端連接軸508相對于弧形旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)4做往復(fù)擺動。超聲探頭6固定于探頭固定機(jī)構(gòu)5上并跟隨其往復(fù)擺動，則其前部做上下往復(fù)運動。又由于壓迫電機(jī)402可輸出給定的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角，超聲探頭6輸出給定的振幅和頻率。
[0042]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本裝置代替醫(yī)療人員的手動操作，實現(xiàn)醫(yī)用超聲探頭的多自由度運動的自動化控制，且具有準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，從而免去對醫(yī)療人員的專業(yè)培訓(xùn)，提高了醫(yī)用超聲探頭的使用效率及適用性。
【主權(quán)項】
1.一種醫(yī)用超聲探頭多自由度驅(qū)動裝置，其特征在于，包括:帶有絲杠滑塊的底部移動滑臺、弧形旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和探頭固定機(jī)構(gòu)，其中:弧形旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的前端和后端分別通過前端軸承支座和后端軸承支座設(shè)置于底部移動滑臺的絲杠滑塊上，探頭固定機(jī)構(gòu)活動設(shè)置于弧形旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中； 所述的弧形旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括:弧形旋轉(zhuǎn)底座和偏心凸輪，其中:偏心凸輪設(shè)置于弧形旋轉(zhuǎn)底座一側(cè)且連有壓迫電機(jī)，弧形旋轉(zhuǎn)底座的前端底部設(shè)有支撐彈簧； 所述的弧形旋轉(zhuǎn)底座前端外弧面設(shè)有與前端支撐軸承相配合的弧形導(dǎo)軌，前端內(nèi)弧面設(shè)有與前端壓緊軸承相配合的弧形凹槽； 所述的弧形旋轉(zhuǎn)底座后端兩側(cè)上部設(shè)有連接軸孔，后端外弧面設(shè)有與后端支撐軸承相配合的弧形導(dǎo)軌，后端內(nèi)弧面設(shè)有與后端壓緊軸承相配合的弧形凹槽。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)用超聲探頭多自由度驅(qū)動裝置，其特征是，所述的前端軸承支座包括:兩個前端支撐軸承、前端壓緊軸承和頂部設(shè)有柄狀結(jié)構(gòu)的前端座體，其中:前端座體設(shè)置于絲杠滑塊前端，前端壓緊軸承設(shè)置于柄狀結(jié)構(gòu)中，兩個前端支撐軸承平行設(shè)置于前端座體且位于前端壓緊軸承同側(cè)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)用超聲探頭多自由度驅(qū)動裝置，其特征是，所述的后端軸承支座包括:兩個后端支撐軸承、后端壓緊軸承和頂部設(shè)有柄狀結(jié)構(gòu)的后端座體，其中:后端座體設(shè)置于絲杠滑塊的后端，后端壓緊軸承設(shè)置于柄狀結(jié)構(gòu)中，兩個后端支撐軸承平行設(shè)置于后端座體且位于后端壓緊軸承同側(cè)，后端座體位于兩個后端支撐軸承之間設(shè)有旋轉(zhuǎn)驅(qū)動齒輪。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)用超聲探頭多自由度驅(qū)動裝置，其特征是，所述的弧形旋轉(zhuǎn)底座后端外弧面設(shè)有與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動齒輪嚙合的弧形外齒圈。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的醫(yī)用超聲探頭多自由度驅(qū)動裝置，其特征是，所述的探頭固定機(jī)構(gòu)包括:前端U型架、后端U型架和中間U型架，其中:前端U型架、中間U型架和后端U型架通過支架連接軸依次相連。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的醫(yī)用超聲探頭多自由度驅(qū)動裝置，其特征是，所述的后端U型架的兩側(cè)外壁設(shè)有與連接軸孔相配合的后端連接軸。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的醫(yī)用超聲探頭多自由度驅(qū)動裝置，其特征是，所述的中間U型架開口處設(shè)有探頭固定蓋以及與探頭固定蓋相配合的T型連接件，中間U型架外壁設(shè)有與偏心凸輪相配合的探頭驅(qū)動軸承。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的醫(yī)用超聲探頭多自由度驅(qū)動裝置，其特征是，所述的前端U型架底部外壁與支撐彈簧相連。
【文檔編號】A61B8/00GK105962971SQ201610284777
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月3日
【發(fā)明人】苗玉彬, 馮太銳, 趙爽
【申請人】上海交通大學(xué)