專利名稱：超聲波探頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用超聲波從人體內(nèi)部組織獲得斷層分析圖象和其它圖形圖象的超聲波探頭及方法，特別是涉及一種在醫(yī)院里由醫(yī)生用于診斷而所需的斷層分析圖象和其它圖形圖象的超聲波探頭及方法。
背景技術(shù)：
近幾年來，已經(jīng)發(fā)展和使用了各種各樣的超聲波探頭，在醫(yī)院里這些超聲波探頭設(shè)計為用來探測人體的內(nèi)臟器官從而幫助醫(yī)生進(jìn)行診斷人體。在這些超聲波探頭中有兩種類型，一種用來在與人體皮膚接觸同時移動來從人體的外面探測例如肝和胰腺等實(shí)質(zhì)內(nèi)臟器官，另一種用來插入人體的包括胃，直腸和陰道等內(nèi)臟器官內(nèi)來探測人體的中空內(nèi)臟器官。前述的兩種超聲波探頭都適合于在從人體的目標(biāo)部分接收超聲波回波之前對人體的目標(biāo)部分發(fā)射超聲波。超聲波以常規(guī)方式通過超聲波探頭轉(zhuǎn)換為電信號，電信號經(jīng)過處理轉(zhuǎn)換為在顯示單元上顯示的斷層分析圖象。
超聲波探頭在其前端設(shè)置有超聲波探頭單元，該超聲波探頭單元包括一個來回轉(zhuǎn)換超聲波和電信號的變換器，和一個在預(yù)定的旋轉(zhuǎn)角度內(nèi)旋轉(zhuǎn)變換器的電磁馬達(dá)。在例如公開號為70268/2000的日本公開文本上公開了具有如上所述結(jié)構(gòu)的設(shè)置有超聲波探頭單元的超聲波探頭。
然而，這種類型的傳統(tǒng)超聲波探頭存在這樣一個問題，當(dāng)電磁馬達(dá)被停止驅(qū)動變換器時變換器仍然不受限制地旋轉(zhuǎn)，并且易于受到電磁馬達(dá)特別是由于變換器直接裝在電磁馬達(dá)上而導(dǎo)致超聲波探頭落下時引起的大振動的破壞。
本發(fā)明克服了以前提到的傳統(tǒng)超聲波探頭的固有的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種當(dāng)電磁馬達(dá)停止時通過制動電磁馬達(dá)而阻止變換器旋轉(zhuǎn)的超聲波探頭。這就使變換器可免于受到電磁馬達(dá)特別是當(dāng)電磁波探頭落下時所引起的大振動。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種當(dāng)電磁馬達(dá)停止時通過啟動制動機(jī)構(gòu)而阻止變換器旋轉(zhuǎn)的超聲波探頭。這就可使變換器免于受到電磁馬達(dá)特別是當(dāng)電磁波探頭落下時所引起的大振動。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種超聲波探頭，包括一外殼；一容納在所述外殼內(nèi)并相對于所述外殼保持靜止的框架結(jié)構(gòu)；一由在所述外殼內(nèi)的框架結(jié)構(gòu)可旋轉(zhuǎn)地支承著的電磁馬達(dá)；一由所述外殼內(nèi)的所述電磁馬達(dá)固定地支承著的變換器，所述變換器用于來回地轉(zhuǎn)換超聲波和電信號；一由在所述外殼內(nèi)的所述框架結(jié)構(gòu)固定地支承著的制動機(jī)構(gòu)，所述制動機(jī)構(gòu)可呈現(xiàn)出使所述電磁馬達(dá)制動的制動狀態(tài)和使所述電磁馬達(dá)由制動狀態(tài)釋放的制動釋放狀態(tài)，其中當(dāng)所述電磁馬達(dá)被驅(qū)動旋轉(zhuǎn)時，上述電磁馬達(dá)就被所述制動機(jī)構(gòu)釋放，而當(dāng)所述電磁馬達(dá)被停止轉(zhuǎn)動時，上述電磁馬達(dá)就會被所述制動機(jī)構(gòu)所制動。
理想地是，上述框架結(jié)構(gòu)包括一底壁部分和一與底壁部分整體形成的側(cè)壁部分，由底壁部分和側(cè)壁部分形成一中空室，還包括一個固定安裝在框架結(jié)構(gòu)側(cè)壁部分上以形成一容納電磁馬達(dá)的密閉腔室的窗蓋，上述窗蓋由超聲波透射材料制成以便所述變換器來回地轉(zhuǎn)換超聲波和電信號。
理想地是，上述窗蓋和框架結(jié)構(gòu)結(jié)合在一起形成一氣密的腔室，在該腔室內(nèi)填充有耦合液體以有助于變換器來回地轉(zhuǎn)換超聲波和電信號。
優(yōu)選地是，變換器包括一具有頂面的主體，和多個排列在主體頂面的壓電元件，它們沿著電磁馬達(dá)的中心軸互相間隔排列。
壓電元件可以呈矩形的形狀，具有沿著電磁馬達(dá)的中心軸延伸的短邊。
理想的是上述窗蓋具有弓形的內(nèi)表面和外表面且變換器的主體有一個與窗蓋的內(nèi)表面平行并成間隔關(guān)系的弓形外表面。
電磁馬達(dá)優(yōu)選地包括具有中心軸和一對側(cè)面的轉(zhuǎn)子部分，還包括一對具有中心軸的軸部分，軸部分分別固定在所述側(cè)面上，且其中心軸同所述轉(zhuǎn)子部分的中心軸成一直線且由所述框架結(jié)構(gòu)可旋轉(zhuǎn)地支承。
理想地是，所述框架結(jié)構(gòu)包括底板部分，和沿著所述電磁馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)軸彼此分離的支架部分，電磁馬達(dá)包括具有中心軸和一對側(cè)面的轉(zhuǎn)子部分，還包括一對軸部分，每個軸具有一中心軸，軸部分分別固定在所述側(cè)面上，且其中心軸同所述轉(zhuǎn)子部分的中心軸成一直線且通過所述框架結(jié)構(gòu)被可旋轉(zhuǎn)地支承，所述軸部分分別由框架結(jié)構(gòu)的支架部分可旋轉(zhuǎn)地支承。
這樣構(gòu)成的超聲波探頭當(dāng)電磁馬達(dá)停止時通過制動電磁馬達(dá)而阻止了變換器的旋轉(zhuǎn)。這就可使變換器免于受到電磁馬達(dá)特別是當(dāng)超聲波探頭落下時所引起的大振動。
根據(jù)本發(fā)明，超聲波探頭的電磁馬達(dá)具有形成有凹腔的邊緣部分。理想的是，制動機(jī)構(gòu)包括牢固固定在框架結(jié)構(gòu)上且其內(nèi)形成一腔室的電磁框架；容納在電磁框架的腔室內(nèi)并部分地固定在電磁框架上的電磁線圈，電磁線圈可以呈圓柱中空的形狀；制動機(jī)構(gòu)理想地還包括與電磁線圈在軸向上成一直線且由電磁框架支承的部分容納在電磁框架的腔室內(nèi)的電磁軸，以及從電磁線圈和電磁框架向內(nèi)伸出的第二縱向部分。
電磁軸可以具有在電磁框架向外伸出的第一縱向部分，電磁軸相對于電磁框架和電磁線圈軸向可移動，并呈現(xiàn)出兩種操作狀態(tài)，包括第一操作狀態(tài)，在該狀態(tài)下，電磁軸相對于電磁線圈伸出到極限伸出位置，以及第二操作狀態(tài)，在該狀態(tài)下，電磁軸相對于電磁線圈縮回到極限縮回位置；制動機(jī)構(gòu)理想地還包括一個電磁軸激勵裝置，該電磁軸激勵裝置用于向第一操作狀態(tài)彈性推動電磁軸，在該狀態(tài)下，電磁軸的第一縱向部分局部與所述電磁馬達(dá)的腔室部分地形成嚙合。
這樣構(gòu)成的超聲波探頭當(dāng)電磁馬達(dá)停止時通過制動電磁馬達(dá)而阻止了變換器的旋轉(zhuǎn)。這就可使變換器免于受到電磁馬達(dá)特別是當(dāng)超聲波探頭落下時所引起的大振動。
根據(jù)本發(fā)明，電磁軸的上述第一縱向部分與第一凸緣部分一起整體形成，而第二縱向部分與第二凸緣部分也一起整體形成，且其中，電磁軸激勵裝置由設(shè)置成圍繞所述電磁軸的第一縱向部分的螺旋線圈彈簧所構(gòu)成，且其一端與第一凸緣部分嚙合而另一端與電磁框架嚙合。
上述電磁馬達(dá)可以被操縱以處于停止位置，在該狀態(tài)下電磁馬達(dá)相對于框架結(jié)構(gòu)停止，且腔室與電磁軸的第一縱向部分呈相對關(guān)系。根據(jù)本發(fā)明，超聲波探頭還包括用于在電磁馬達(dá)旋轉(zhuǎn)方向朝電磁馬達(dá)停止位置彈性推動電磁馬達(dá)的電磁馬達(dá)制動裝置。
理想地是，電磁馬達(dá)激勵裝置由一端固定在所述電磁馬達(dá)上而另一端固定在所述框架結(jié)構(gòu)上的螺旋線圈彈簧構(gòu)成，且所述電磁馬達(dá)制動裝置由一個從所述電磁馬達(dá)的側(cè)面沿軸向向外伸出的突出銷構(gòu)成。所述突出銷優(yōu)選地具有一個突出銷與電磁馬達(dá)可一起旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軌道，以及一個形成在框架結(jié)構(gòu)上并伸出到突出銷的旋轉(zhuǎn)軌道上的止動元件，用以確保在停止?fàn)顟B(tài)下電磁馬達(dá)被螺旋線圈彈簧彈性推動，并由突出銷和止動元件制動，在該狀態(tài)下，腔室與電磁軸的第一縱向部分呈相對關(guān)系。
根據(jù)本發(fā)明的超聲波探頭中，電磁馬達(dá)被電磁馬達(dá)激勵裝置向停止位置彈性推動并相對框架元件停止，且不管電磁馬達(dá)的當(dāng)前旋轉(zhuǎn)角度如何均使腔室與電磁軸的第一縱向部分呈相對關(guān)系以防止電磁馬達(dá)旋轉(zhuǎn)。
前述制動機(jī)構(gòu)包括一具有中心軸并牢固安裝在電磁馬達(dá)側(cè)表面上的齒輪元件，且中心軸與電磁馬達(dá)的中心軸成一直線，所述齒輪元件具有多個在齒輪元件圓周方向上的彼此等距離間隔的齒和多個處在所述相鄰兩齒之間的凹槽；牢固安裝在框架結(jié)構(gòu)上且其內(nèi)形成腔室的電磁框架；容納在電磁框架的腔室內(nèi)并部分地固定在電磁框架上的電磁線圈，所述電磁線圈為圓柱中空的形狀；一個電磁軸，該電磁軸部分地容納在電磁框架的腔室內(nèi)，在軸向上與所述電磁線圈成一直線并由電磁框架支承著，且與所述齒輪元件具有相對關(guān)系，該電磁軸具有從所述電磁框架向外伸出的第一縱向部分和從所述電磁線圈和所述電磁框架向內(nèi)伸出的第二縱向部分，該電磁軸相對于電磁框架和電磁線圈沿軸向可移動，并呈現(xiàn)兩種操作狀態(tài)，包括第一操作狀態(tài)，在該狀態(tài)下，電磁軸相對于電磁線圈伸出到極限伸出位置時的狀態(tài)；和第二操作狀態(tài)，在該狀態(tài)下，電磁軸相對于電磁線圈縮回到極限縮回位置的狀態(tài)，電磁軸的第一縱向部分具有棘爪形狀的前端部分；一個電磁軸激勵裝置，該電磁軸激勵裝置用于向第一操作狀態(tài)彈性推動電磁軸，在該狀態(tài)下，電磁軸的第一縱向部分的前端部分與齒輪元件的凹槽局部形成嚙合。
根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的超聲波探頭中，電磁軸的前端部分可移動地與齒輪元件的凹槽之一開始嚙合或脫開嚙合以確?？勺柚闺姶篷R達(dá)旋轉(zhuǎn)，不管電磁馬達(dá)當(dāng)前的旋轉(zhuǎn)角度。
前述電磁馬達(dá)可包括具有中心軸和一對側(cè)面的轉(zhuǎn)子部分，以及一對軸部分，每個軸具有一中心軸，所述軸部分分別固定在側(cè)面上，且其中心軸同轉(zhuǎn)子部分的中心軸成一直線且由框架結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)地支承著。
前述制動機(jī)構(gòu)可包括牢固安裝在電磁馬達(dá)轉(zhuǎn)子部分的周邊壁上的第一電磁元件；牢固安裝在框架結(jié)構(gòu)上且其內(nèi)形成腔室的電磁框架；容納在電磁框架腔室內(nèi)并部分地固定在電磁框架上的電磁線圈，所述電磁線圈呈圓柱中空的形狀；部分地容納在電磁框架腔室內(nèi)的第二電磁元件，該第二電磁元件同電磁線圈在軸向上成一直線且由所述電磁框架支承以指向第一電磁元件，從而確保當(dāng)所述電磁線圈被供能時第一和第二電磁元件相互排斥。
前述電磁框架優(yōu)選地包括牢固安裝在框架結(jié)構(gòu)上的底壁部分和與所述底壁部分整體形成的側(cè)壁部分，從而，電磁框架的底壁部分及側(cè)壁部分與第一電磁元件共同限定一腔室以用來容納所述電磁線圈，電磁框架的底壁部分和側(cè)壁部分以及第一電磁元件均由磁性物質(zhì)制成。
在這樣構(gòu)成的超聲波探頭中，不管電磁馬達(dá)的當(dāng)前旋轉(zhuǎn)角度如何，轉(zhuǎn)子部分均可被阻止旋轉(zhuǎn)以確保阻止變換器旋轉(zhuǎn)。而且，制動機(jī)構(gòu)可不包含機(jī)械運(yùn)動部件地構(gòu)成，從而改善超聲波探頭的性能和可靠性。


本發(fā)明中所述超聲波探頭的特征及優(yōu)點(diǎn)將從以下結(jié)合附圖的描述中得以理解，其中，圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例中所述超聲波探頭的橫截面圖；圖2是圖1中所示超聲波探頭中的變換器形成部分的橫截面圖；圖3是當(dāng)制動機(jī)構(gòu)被釋放時圖1中所示超聲波探頭的橫截面圖；圖4是當(dāng)制動機(jī)構(gòu)被啟動時圖1中所示超聲波探頭的橫截面圖；圖5是本發(fā)明第二實(shí)施例中所述超聲波探頭的局部示意圖；圖6A是當(dāng)制動機(jī)構(gòu)被啟動時圖5中所示超聲波探頭的局部示意圖；圖6B是圖5中所示超聲波探頭的局部橫截面；圖7是本發(fā)明第三實(shí)施例中所示超聲波探頭的局部示意圖；圖8A是當(dāng)制動機(jī)構(gòu)被釋放時圖7中所示超聲波探頭的局部橫截面圖；圖8B是當(dāng)制動機(jī)構(gòu)被啟動時圖7中所示超聲波探頭的局部橫截面圖；圖9是本發(fā)明第四實(shí)施例中所述超聲波探頭的部分橫截面圖；以及圖10是圖9中所示超聲波探頭的制動機(jī)構(gòu)形成部分的橫截面圖。
具體實(shí)施例方式
下面將結(jié)合附圖來對本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行描述。
圖1-4示出體現(xiàn)本發(fā)明的超聲波探頭第一優(yōu)選實(shí)施例。顯示在圖1中的超聲波探頭包括外殼5，電磁馬達(dá)3，框架結(jié)構(gòu)4，變換器2和制動機(jī)構(gòu)13。
框架結(jié)構(gòu)4容納在外殼5內(nèi)且相對于外殼5保持靜止。電磁馬達(dá)3通過在外殼5內(nèi)的框架結(jié)構(gòu)4被旋轉(zhuǎn)地支承著。用于來回地轉(zhuǎn)換超聲波和電信號的變換器2由外殼5內(nèi)的電磁馬達(dá)3固定地支承著。制動機(jī)構(gòu)13由外殼5內(nèi)的框架結(jié)構(gòu)4固定地支承著并呈現(xiàn)出使電磁馬達(dá)3制動的制動狀態(tài)和使電磁馬達(dá)3解脫制動的制動解脫狀態(tài)。
這意味著當(dāng)電磁馬達(dá)3被驅(qū)動旋轉(zhuǎn)時，電磁馬達(dá)3可通過制動機(jī)構(gòu)13而解脫制動，而當(dāng)電磁馬達(dá)3停止旋轉(zhuǎn)時，電磁馬達(dá)3通過制動機(jī)構(gòu)13被制動。
外殼5包括底壁部分5a和與底壁部分5a整體形成的側(cè)壁部分5b，底壁部分和側(cè)壁部分形成一中空室。外殼5進(jìn)一步包括牢固安裝在外殼5的側(cè)壁部分5b上以形成一容納電磁馬達(dá)3的密閉腔室的窗蓋6。窗蓋6由超聲波透射材料制成以便變換器2可來回地轉(zhuǎn)換超聲波和電信號。
窗蓋6和框架結(jié)構(gòu)4結(jié)合在一起形成一氣密的腔室，在該腔室內(nèi)填充有耦合液體7以有助于變換器2來回地轉(zhuǎn)換超聲波和電信號。
如圖2中示出的，變換器2包括具有頂面11a的主體10、11以及排列在主體10、11頂面11a上的多個壓電元件12a-12n，它們沿著電磁馬達(dá)3的中心軸3c互相間隔排列。主體10、11由框架部分10和支承部分11組成。
多個壓電元件12a-12n沿著電磁馬達(dá)3的中心軸3c互相間隔排列在變換器2的主體10，11上。每個壓電元件12a-12n具有沿著電磁馬達(dá)3的中心軸3c延伸的短邊的矩形形狀。
返回到圖1，窗蓋6有一個弓形的內(nèi)表面和外表面且變換器2的主體10，11有一個與窗蓋6的內(nèi)表面平行并有一間隔的弓形的外表面。
電磁馬達(dá)3包括具有中心軸3c和一對側(cè)面3d的轉(zhuǎn)子部分3a，還包括一對軸部分3b，每個軸部分具有一中心軸。軸部分3b各自固定到側(cè)面3d上，其中心軸同轉(zhuǎn)子部分3a的中心軸3c成一直線且通過框架結(jié)構(gòu)4被旋轉(zhuǎn)地支承著。
框架結(jié)構(gòu)4包括底盤部分4a及沿著電磁馬達(dá)3的旋轉(zhuǎn)軸彼此分離的支架部分4b，且電磁馬達(dá)3包括具有中心軸3c和一對側(cè)面3d的轉(zhuǎn)子部分3a，還包括一對軸部分3b，每個軸部分3b具有一中心軸。軸部分3b各自固定到側(cè)面3d上，且其中心軸同轉(zhuǎn)子部分3a的中心軸3c成一直線且通過框架結(jié)構(gòu)4被旋轉(zhuǎn)地支承著。軸部分3b各自通過框架結(jié)構(gòu)4的支架部分4b被可旋轉(zhuǎn)地支承。電磁馬達(dá)3具有形成有凹腔18的邊緣部分3a。
在圖3和圖4中更好地顯示出，制動機(jī)構(gòu)13包括電磁框架15，電磁線圈14，電磁軸16，和電磁軸激勵裝置17。
電磁框架15牢固安裝在框架結(jié)構(gòu)4上且其內(nèi)形成一腔室15a。電磁線圈14容納在電磁框架15的腔室15a內(nèi)并且部分地固定在電磁框架15上。電磁線圈14呈圓柱中空的形狀。
電磁軸16部分地容納在電磁框架15的腔室15a內(nèi)，且其與電磁線圈14在軸向上成一直線并由電磁框架15支承著。電磁軸16具有從電磁框架15向外伸出的第一縱向部分16a和從電磁線圈14及電磁框架15向里伸出的第二縱向部分16b。電磁軸16相對于電磁框架15和電磁線圈14沿軸向可移動，以呈現(xiàn)出兩個操作狀態(tài)，包括第一操作狀態(tài)，在該狀態(tài)下，電磁軸16相對于電磁線圈14伸出到極限伸出位置；以及第二操作狀態(tài)，在該狀態(tài)下，電磁軸16相對于電磁線圈14縮回到極限縮回位置。
在電磁軸16的第一縱向部分16a與電磁馬達(dá)3的凹腔18開始部分地形成嚙合的狀態(tài)下，電磁軸激勵裝置17適于向第一操作狀態(tài)彈性推動電磁軸16。
電磁軸16第一縱向部分16a與第一凸緣部分一起整體形成，電磁軸16的第二縱向部分16b與第二凸緣部分一起整體形成。
電磁軸激勵裝置17通過設(shè)置成圍繞電磁軸16第一縱向部分16a的螺旋線圈彈簧17構(gòu)成，且該彈簧17一端與第一凸緣部分嚙合而另一端與電磁框架15嚙合。
下面將針對本發(fā)明中所述超聲波探頭的操作方法進(jìn)行描述。
制動機(jī)構(gòu)13首先釋放以給電磁線圈14供能以在電磁框架15和電磁軸16之間產(chǎn)生電磁吸引力。如圖3所示，這樣引起的電磁吸引力沿著箭頭A1所指的方向克服電磁軸激勵裝置17的力來移動電磁軸16。這就意味著電磁軸16相對于電磁框架15和電磁線圈14沿軸向運(yùn)動到第二操作狀態(tài)，也就是說，電磁軸16相對于電磁線圈14縮回到極限縮回位置并與電磁馬達(dá)3的凹腔18脫離嚙合，因此，就有可能使轉(zhuǎn)子部分3a不受限制的旋轉(zhuǎn)。
另一方面，制動機(jī)構(gòu)13被觸發(fā)以使電磁線圈14斷開能量，以停止在電磁框架15和電磁軸16之間產(chǎn)生電磁吸引力。如圖4所示，然后電磁軸朝著箭頭A2所指的方向由電磁軸激勵裝置17彈性推動。這就意味著電磁軸16相對于電磁框架15和電磁線圈14沿軸向運(yùn)動到第一操作狀態(tài)，也就是說，電磁軸16相對于電磁線圈14伸出到極限伸出位置并且電磁軸16的第一縱向部分16a與電磁馬達(dá)3的凹腔18開始部分地嚙合，因此，就不可能使轉(zhuǎn)子部分3a旋轉(zhuǎn)。
本實(shí)施例的超聲波探頭當(dāng)電磁馬達(dá)3被停止時通過啟動制動機(jī)構(gòu)13能夠阻止變換器2的旋轉(zhuǎn)。這樣構(gòu)成的超聲波探頭使變換器2可免于受到電磁馬達(dá)3特別是當(dāng)超聲波探頭落下時所引起的大振動。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，上述第一實(shí)施例中的超聲波探頭可以被第二實(shí)施例中所述超聲波探頭所取代，這將在下面進(jìn)行描述。
參照附圖5，6A和6B，圖中示出體現(xiàn)本發(fā)明的超聲波探頭的第二優(yōu)選實(shí)施例。第二實(shí)施例的超聲波探頭在結(jié)構(gòu)上與第一實(shí)施例相似從而包括與第一實(shí)施例的超聲波探頭的結(jié)構(gòu)和附圖標(biāo)記相似的元件。
電磁馬達(dá)3被操縱以處于停止位置，在該狀態(tài)下，電磁馬達(dá)3相對于框架結(jié)構(gòu)4停止，且凹腔18與電磁軸16的第一縱向部分16a處于相對關(guān)系。
超聲波探頭還包括彈性推動電磁馬達(dá)3趨向電磁馬達(dá)3的停止位置的電磁馬達(dá)激勵裝置21。這就意味著電磁馬達(dá)3被操縱以處于停止位置，在該狀態(tài)下，電磁馬達(dá)3相對于框架結(jié)構(gòu)4停止，且凹腔18與電磁軸16的第一縱向部分16a處于相對關(guān)系。
超聲波探頭還包括電磁馬達(dá)激勵裝置21和電磁馬達(dá)制動裝置22。電磁馬達(dá)激勵裝置21適合于以在電磁馬達(dá)3的旋轉(zhuǎn)方向上朝向電磁馬達(dá)3的停止位置彈性推動電磁馬達(dá)3。電磁馬達(dá)制動裝置22適合于在電磁馬達(dá)的停止位置阻止電磁馬達(dá)旋轉(zhuǎn)。電磁馬達(dá)激勵裝置21由一端固定在電磁馬達(dá)3上、另一端固定在框架結(jié)構(gòu)4上的螺旋線圈彈簧21構(gòu)成。
電磁馬達(dá)制動裝置由突出銷22和止動元件23構(gòu)成。突出銷22在電磁馬達(dá)3的側(cè)面3d軸向向外伸出。突出銷22具有一個突出銷22與電磁馬達(dá)3一起旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軌道。止動元件23牢固形成在框架結(jié)構(gòu)4上以出到突出銷22的旋轉(zhuǎn)軌道上以確保在停止?fàn)顟B(tài)下，電磁馬達(dá)3被螺旋線圈彈簧21彈性推動并由突出銷22和止動元件23阻止，在該狀態(tài)下，凹腔18與電磁軸16的第一縱向部分16a呈相對關(guān)系。
后面的描述是針對本發(fā)明中所述超聲波探頭的操作。
電磁馬達(dá)3首先被觸發(fā)以便轉(zhuǎn)子部分3a抵抗電磁馬達(dá)激勵裝置21的作用力轉(zhuǎn)子部分3a被驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。
電磁線圈14然后被供能使電磁線圈14在電磁框架15和電磁軸16之間產(chǎn)生一電磁吸引力。這樣所產(chǎn)生的電磁吸引力克服電磁軸激勵裝置17的作用力來移動電磁軸16，并呈現(xiàn)出第二操作狀態(tài)，也就是，電磁軸16相對于電磁線圈14縮回到極限縮回位置并與電磁馬達(dá)3的凹腔18解脫嚙合，因此就有可能使轉(zhuǎn)子部分3a旋轉(zhuǎn)。
另一方面，如圖5所示，電磁馬達(dá)3被解除激勵以使電磁馬達(dá)3的轉(zhuǎn)子部分3a在箭頭B所示的旋轉(zhuǎn)方向上被電磁馬達(dá)激勵裝置21朝向停止位置推動，并相對框架結(jié)構(gòu)4停止，且凹腔18與電磁軸16的第一縱向部分16a處于相對關(guān)系。
電磁線圈14然后斷開能量以使電磁線圈14停止在電磁框架14和電磁軸16之間產(chǎn)生電磁吸引力。如圖6A和6B所示，然后電磁軸16由電磁軸激勵裝置17朝著第一操作狀態(tài)方向彈性推動，也就是說，電磁軸16的第一縱向部分16a與電磁馬達(dá)3的凹腔18開始部分地嚙合，因此就不可能使轉(zhuǎn)子部分3a旋轉(zhuǎn)，。
在第二實(shí)施例的超聲波探頭中，電磁馬達(dá)3被電磁馬達(dá)激勵裝置21朝向停止位置彈性推動，且不管電磁馬達(dá)的當(dāng)前旋轉(zhuǎn)角度如何，以凹腔18與電磁軸16的第一縱向部分16a處于相對關(guān)系狀態(tài)相對于框架結(jié)構(gòu)4停止，以確保防止電磁馬達(dá)旋轉(zhuǎn)。
這樣構(gòu)成的超聲波探頭可使變換器免于受到電磁馬達(dá)特別是當(dāng)超聲波探頭落下時所引起的大振動。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，上述第二實(shí)施例中所述超聲波探頭可以被第三實(shí)施例中所述超聲波探頭來取代，這將在下面進(jìn)行描述。
參照附圖7，8A和8B，圖中表示出了本發(fā)明第三實(shí)施例中的超聲波探頭。第三實(shí)施例的超聲波探頭在結(jié)構(gòu)上與第一實(shí)施例相似，從而包括與第一實(shí)施例的超聲波探頭在結(jié)構(gòu)上和附圖標(biāo)記上也相似的元件。
在圖7，8A和8B中，制動機(jī)構(gòu)包括齒輪元件31、電磁框架15、電磁線圈14、電磁軸16、和電磁軸激勵裝置17。
齒輪元件31具有一個中心軸并且牢固安裝在電磁馬達(dá)3的側(cè)面3d上，該中心軸與電磁馬達(dá)3的中心軸3c成一直線。齒輪元件31具有多個在齒輪元件31的圓周方向上互相間隔距離相等的齒和多個在相鄰兩齒之間的凹槽。
電磁框架15牢固安裝在框架結(jié)構(gòu)4上并且其內(nèi)形成一腔室15a。
電磁線圈14容納在電磁框架15的腔室15a內(nèi)并且部分固定在電磁框架15上。該電磁線圈14呈圓柱中空的形狀。
電磁軸16部分地容納在電磁框架15的腔室15a內(nèi)，在軸向上與電磁線圈14成一直線并由電磁框架15支承著，且其與齒輪元件31成反向關(guān)系。該電磁軸16具有從電磁框架15向外伸出的第一縱向部分16a和從電磁線圈14及電磁框架15向里伸出的第二縱向部分16b。電磁軸16相對于電磁框架15和電磁線圈14軸向可運(yùn)動，并呈現(xiàn)出兩種操作狀態(tài)，包括第一操作狀態(tài)，在該狀態(tài)下，是指當(dāng)電磁軸16相對于電磁線圈14伸出到極限伸出位置時；第二操作狀態(tài)，在該狀態(tài)下，電磁軸16相對于電磁線圈14縮回到極限縮回位置。電磁軸16的第一縱向部分16a具有棘爪形狀的前端部分16c。
電磁軸激勵裝置17適于朝向第一操作狀態(tài)彈性推動電磁軸16，在該狀態(tài)下，電磁軸16的第一縱向部分16a的前端部分16c同齒輪元件31的一個凹槽開始部分地嚙合。
下面的描述是針對于第三實(shí)施例中所述超聲波探頭的操作。
電磁馬達(dá)3被觸發(fā)以使電磁線圈14被供能，使在電磁框架15和電磁軸16之間產(chǎn)生一電磁吸引力。如圖8A所示，這樣產(chǎn)生的電磁吸引力沿著箭頭B1所指的方向克服電磁軸激勵裝置17的力來移動電磁軸16。這就意味著電磁軸16相對于電磁框架15和電磁線圈14沿軸向運(yùn)動到第二操作狀態(tài)，也就是說，電磁軸16的第一縱向部分16a的前端部分16c相對于電磁線圈14縮回到極限縮回位置，并與齒輪元件31的凹槽之一解脫嚙合，因此就有可使轉(zhuǎn)子部分3a不受限制地旋轉(zhuǎn)。
另一方面，電磁線圈14被斷開能量，以停止在電磁框架15和電磁軸16之間產(chǎn)生電磁吸引力。如圖8B所示，然后電磁軸激勵裝置17沿著箭頭B2所指的方向朝向第一操作狀態(tài)移動電磁軸16的第一縱向部分16a的前端部分16c。這就意味著電磁軸16軸向移動以呈現(xiàn)電磁軸16在其被伸出到極限伸出位置的第一操作狀態(tài)，也就是說，電磁軸16的第一縱向部分16a與齒輪元件31的凹槽之一開始部分地嚙合，因此就不可能使轉(zhuǎn)子部分3a旋轉(zhuǎn)。
在該實(shí)施例的超聲波探頭中，電磁軸16的前端部分16c可移動，以不管電磁馬達(dá)3的當(dāng)前旋轉(zhuǎn)角度而與齒輪元件31的一個凹槽開始嚙合以確保當(dāng)電磁馬達(dá)3停止時可阻止電磁馬達(dá)3旋轉(zhuǎn)。
這樣構(gòu)成的超聲波探頭可使變換器免于受到電磁馬達(dá)特別是當(dāng)超聲波探頭落下時所引起的大振動。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，上面超聲波探頭第三實(shí)施例可以被超聲波探頭第四實(shí)施例取代，這將在下面進(jìn)行描述。
參照附圖9和10，圖中示出了體現(xiàn)本發(fā)明的超聲波探頭第四優(yōu)選實(shí)施例。第四實(shí)施例的超聲波探頭在結(jié)構(gòu)上與第一實(shí)施例相似，從而包括與第一實(shí)施例超聲波探頭在結(jié)構(gòu)和附圖標(biāo)記上也是相似的元件。
在附圖9和10中，電磁馬達(dá)3包括具有中心軸3c和一對側(cè)面3d的轉(zhuǎn)子部分3a，還包括一對軸部分3b。每個軸部分3b具有一中心軸。軸部分3b各自固定地裝在側(cè)面3d上，其中心軸同轉(zhuǎn)子部分3a的中心軸3c成一直線且通過框架結(jié)構(gòu)4可旋轉(zhuǎn)地支承著。
如圖10所示，制動機(jī)構(gòu)41包括第一電磁元件42，電磁框架43，電磁線圈44和第二電磁元件45。
第一電磁元件42固定地裝在電磁馬達(dá)3的轉(zhuǎn)子部分3a的周邊壁上。電磁框架43牢固安裝在框架結(jié)構(gòu)4上并其中形成一腔室43a。
電磁線圈44容納在電磁框架43的腔室43a內(nèi)并部分地固定在電磁框架43上。電磁線圈44呈圓柱中空的形狀。
第二電磁元件45部分地容納在電磁框架43的腔室43a內(nèi)，同電磁線圈在軸向上成一直線并由電磁框架43支承以指向第一電磁元件42，以便當(dāng)電磁線圈被供能時確保第一和第二電磁元件42，45互相排斥。
電磁框架43包括底壁部分43b和側(cè)壁部分43c。底壁部分43b牢固安裝在框架結(jié)構(gòu)4上，且側(cè)壁部分43c與底壁部分43b整體形成。電磁框架43的底壁部分43b和側(cè)壁部分43c和第一電磁元件42共同限定一腔室43a以容納電磁線圈44。第一電磁元件42，電磁框架43和第二電磁元件45均由磁性物質(zhì)制成。
下面的描述針對于第四實(shí)施例中所述超聲波探頭的操作方法。
如圖10所示，電磁線圈44斷開能量以使第二電磁元件45產(chǎn)生一個磁通量46，該磁通量在電磁框架43，第一電磁元件和第二電磁元件中產(chǎn)生一磁路。這樣生成的磁通量在第二電磁元件45和第一電磁元件42之間產(chǎn)生一電磁吸引力，以阻止轉(zhuǎn)子部分3a旋轉(zhuǎn)。
另一方面，如圖10所示，電磁線圈44被供能以生成一磁通量47，該磁通量47與磁通量46相抵消。這就意味著這樣生成的磁通量47產(chǎn)生一排斥力使得第一電磁元件42和第二電磁元件45互相排斥，因此就有可能使轉(zhuǎn)子部分3a不受限制地旋轉(zhuǎn)。
在第四實(shí)施例所述超聲波探頭中，轉(zhuǎn)子部分3a不管電磁馬達(dá)3的當(dāng)前旋轉(zhuǎn)角度而被阻止旋轉(zhuǎn)以確保阻止變換器2旋轉(zhuǎn)。這樣構(gòu)成的超聲波探頭可使變換器免于受到電磁馬達(dá)特別是當(dāng)超聲波探頭落下時所引起的大振動。而且，制動機(jī)構(gòu)41中不包含機(jī)械運(yùn)動部件，這樣就提高了超聲波探頭的性能和可靠性。
本發(fā)明的許多特征和優(yōu)點(diǎn)可以從上面詳細(xì)描述中顯而易見地看出，試圖通過所附的權(quán)利要求來覆蓋落在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的本發(fā)明所具有的特征和優(yōu)點(diǎn)。另外，多種改進(jìn)和變化對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說是容易想到的，因此并不將本發(fā)明局限于所圖示和描述的具體結(jié)構(gòu)和操作，所有合適的改進(jìn)和等同替換都被看作是包含在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種超聲波探頭，包括外殼；容納在所述外殼內(nèi)并相對于所述外殼靜止的框架結(jié)構(gòu)；由在所述外殼內(nèi)的框架結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)地支承著的電磁馬達(dá)；由在所述外殼內(nèi)的所述電磁馬達(dá)固定地支承著的變換器，所述變換器用于來回地轉(zhuǎn)換超聲波和電信號；由在所述外殼內(nèi)的所述框架結(jié)構(gòu)固定地支承著的制動機(jī)構(gòu)，所述制動機(jī)構(gòu)可操縱以呈現(xiàn)出使所述電磁馬達(dá)制動的制動狀態(tài)和使所述電磁馬達(dá)解脫制動的制動釋放狀態(tài)，其中，當(dāng)所述電磁馬達(dá)被驅(qū)動旋轉(zhuǎn)時，所述電磁馬達(dá)被所述制動機(jī)構(gòu)所釋放，而當(dāng)所述電磁馬達(dá)被停止轉(zhuǎn)動時，所述電磁馬達(dá)被所述制動機(jī)構(gòu)制動。
2.如權(quán)利要求1所述的超聲波探頭，其中，所述外殼包括底壁部分和與底壁部分整體形成的側(cè)壁部分，由底壁部分和側(cè)壁部分限定一中空室，還包括牢固安裝在所述外殼的所述側(cè)壁部分上以形成一容納所述電磁馬達(dá)的密閉腔室的窗蓋，所述窗蓋由超聲波透射材料制成以便所述變換器來回地轉(zhuǎn)換所述超聲波和所述電信號。
3.如權(quán)利要求2所述的超聲波探頭，其中，所述窗蓋和所述框架結(jié)構(gòu)結(jié)合以形成氣密的腔室，在該腔室內(nèi)填充有耦合液體，所述耦合液體有助于所述變換器來回地轉(zhuǎn)換所述超聲波和所述電信號。
4.如權(quán)利要求1所述的超聲波探頭，其中，所述變換器包括具有頂面的主體，和多個排列在所述主體頂面的壓電元件，它們沿著所述電磁馬達(dá)的中心軸互相間隔排列。
5.如權(quán)利要求4所述的超聲波探頭，其中，所述壓電元件排列在所述變換器的主體上，它們沿著所述電磁馬達(dá)的中心軸互相間隔排列，并且每個所述壓電元件呈矩形形狀，其具有沿著電磁馬達(dá)的中心軸延伸的短邊。
6.如權(quán)利要求3所述的超聲波探頭，其中，所述窗蓋具有弓形的內(nèi)表面和外表面，且所述變換器的所述主體具有與所述窗蓋的所述內(nèi)表面相平行且有一定間隔的弓形外表面。
7.如權(quán)利要求1所述的超聲波探頭，其中，所述電磁馬達(dá)包括具有中心軸和一對側(cè)面的轉(zhuǎn)子部分，還包括一對軸部分，每個軸部分具有一中心軸，所述軸部分分別固定在所述側(cè)面上，其中心軸同所述轉(zhuǎn)子部分的中心軸成一直線且由所述框架結(jié)構(gòu)可旋轉(zhuǎn)地支承著。
8.一種如權(quán)利要求1所述的超聲波探頭，其中，所述框架結(jié)構(gòu)包括底板部分，和沿著所述電磁馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)軸彼此分離的支架部分，其中所述電磁馬達(dá)包括具有中心軸和一對側(cè)面的轉(zhuǎn)子部分，還包括一對軸部分，每個軸具有一中心軸，所述軸部分分別固定在所述側(cè)面上，其中心軸同所述轉(zhuǎn)子部分的所述中心軸成一直線且通過所述框架結(jié)構(gòu)可旋轉(zhuǎn)地支承，所述軸部分分別由所述框架結(jié)構(gòu)的所述支架部分可旋轉(zhuǎn)地支承。
9.如權(quán)利要求1所述的超聲波探頭，其中，所述電磁馬達(dá)具有形成有凹腔的邊緣部分，以及其中所述制動機(jī)構(gòu)包括牢固安裝在所述框架結(jié)構(gòu)上且其中形成腔室的電磁框架，容納在所述電磁框架的所述腔室內(nèi)并部分地固定在所述電磁框架上的電磁線圈，所述電磁線圈呈圓柱中空的形狀，與所述電磁線圈在軸向上成一直線地部分容納在所述電磁框架的所述腔室內(nèi)且由所述電磁框架支承著的電磁軸，所述電磁軸具有在所述電磁框架向外伸出的第一縱向部分和在所述電磁線圈和所述電磁框架向內(nèi)伸出的第二縱向部分，所述電磁軸相對于所述電磁框架和所述電磁線圈軸向可移動，并呈現(xiàn)出兩種操作狀態(tài)，包括第一操作狀態(tài)，在該狀態(tài)下，所述電磁軸相對于所述電磁線圈伸出到極限伸出位置；以及第二操作狀態(tài)，在該狀態(tài)下，所述電磁軸相對于所述電磁線圈縮回到極限縮回位置，電磁軸激勵裝置，其用于向所述第一操作狀態(tài)彈性推動所述電磁軸，在該狀態(tài)下，所述電磁軸的所述第一縱向部分與所述電磁馬達(dá)的所述凹腔開始部分地嚙合。
10.如權(quán)利要求9所述的超聲波探頭，其中，所述電磁軸的所述第一縱向部分與第一凸緣部分整體形成，而所述第二縱向部分與第二凸緣部分整體形成，所述電磁軸激勵裝置由設(shè)置成圍繞所述電磁軸的所述第一縱向部分的螺旋線圈彈簧所構(gòu)成，且該彈簧一端與所述第一凸緣部分嚙合另一端與所述電磁框架嚙合。
11.如權(quán)利要求9所述的超聲波探頭，其中，所述電磁馬達(dá)被操縱以呈現(xiàn)停止位置，在該狀態(tài)下所述電磁馬達(dá)相對于所述框架結(jié)構(gòu)停止，且所述凹腔與所述電磁軸的第一縱向部分呈相對關(guān)系，還包括用于彈性推動所述電磁馬達(dá)朝向所述電磁馬達(dá)的所述停止位置的電磁馬達(dá)激勵裝置。
12.如權(quán)利要求9所述的超聲波探頭，其中，所述電磁馬達(dá)被操縱以呈現(xiàn)停止位置，在該狀態(tài)下，所述電磁馬達(dá)相對于所述框架結(jié)構(gòu)停止，所述凹腔與所述電磁軸的第一縱向部分呈相對關(guān)系，還包括用于彈性推動所述電磁馬達(dá)使之朝向所述電磁馬達(dá)的所述停止位置的電磁馬達(dá)激勵裝置，以及用于阻止所述電磁馬達(dá)在所述停止位置旋轉(zhuǎn)的電磁馬達(dá)制動裝置。
13.如權(quán)利要求12所述的超聲波探頭，其中，所述電磁馬達(dá)激勵裝置由一端固定在所述電磁馬達(dá)上而另一端固定在所述框架結(jié)構(gòu)上的螺旋線圈彈簧構(gòu)成，以及所述電磁馬達(dá)制動裝置由從所述電磁馬達(dá)的所述側(cè)面軸向向外伸出的突出銷構(gòu)成，所述突出銷具有突出銷與所述電磁馬達(dá)一起旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軌道，以及形成在所述框架結(jié)構(gòu)上并伸出到突出銷的旋轉(zhuǎn)軌道上的止動元件，用以確保所述電磁馬達(dá)被所述螺旋線圈彈簧彈性推動，且被所述突出銷和所述止動元件停止在當(dāng)所述凹腔與所述電磁軸的所述第一縱向部分呈相對關(guān)系的制動狀態(tài)下。
14.如權(quán)利要求1所述的超聲波探頭，所述制動機(jī)構(gòu)包括具有中心軸并牢固安裝在所述電磁馬達(dá)側(cè)面上的齒輪元件，且所述中心軸與所述電磁馬達(dá)的中心軸成一直線，所述齒輪元件具有多個在齒輪元件圓周方向上的彼此等距離間隔的齒和多個處在所述相鄰兩齒之間的凹槽，牢固安裝在所述框架結(jié)構(gòu)上且其中形成腔室的電磁框架，容納在所述電磁框架的所說腔室內(nèi)并部分地固定在所述電磁框架上的電磁線圈，所述電磁線圈具有圓柱中空的形狀，電磁軸，該電磁軸在軸向上與所述電磁線圈成一直線地局部容納在所述電磁框架的所說腔室內(nèi)，并由所述電磁框架支承著，且與所述齒輪元件具有相對關(guān)系，所述電磁軸具有從所述電磁框架向外伸出的第一縱向部分和從所述電磁線圈和所述電磁框架向內(nèi)伸出的第二縱向部分，所述電磁軸相對于所述電磁框架和所述電磁線圈沿軸向可移動，以呈現(xiàn)兩種操作狀態(tài)，包括第一操作狀態(tài)，在該狀態(tài)下，所述電磁軸相對于所述電磁線圈伸出到極限伸出位置；以及第二操作狀態(tài)，在該狀態(tài)下所述電磁軸相對于所述電磁線圈縮回到極限縮回位置，所述電磁軸的所述第一縱向部分具有棘爪形狀的前端部分(16c)，電磁軸激勵裝置，用于向所述第一操作狀態(tài)彈性推動所述電磁軸，在該狀態(tài)下，所述電磁軸的所述第一縱向部分的所述前端部分(16c)與所述齒輪元件的所述凹槽開始部分地嚙合。
15.如權(quán)利要求1所述的超聲波探頭，其中，所述電磁馬達(dá)包括具有中心軸和一對側(cè)面的轉(zhuǎn)子部分，還包括一對軸部分，每個軸具有一中心軸，所述軸部分分別固定在所述側(cè)面上，其中心軸同所述轉(zhuǎn)子部分的中心軸成一直線且由所述框架結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)地支承著，以及所述制動機(jī)構(gòu)包括固定在所述電磁馬達(dá)的所述轉(zhuǎn)子部分四周壁上的第一電磁元件，固定在所述框架結(jié)構(gòu)上且其中形成腔室的電磁框架，容納在所述電磁框架的所述腔室內(nèi)并部分地固定在所述電磁框架上的電磁線圈，所述電磁線圈呈圓柱中空的形狀，部分地容納在所述電磁框架所述腔室內(nèi)的第二電磁元件，該第二電磁元件同所述電磁線圈在軸向上成一直線且由所述電磁框架支承以指向所述第一電磁元件，以確保當(dāng)所述電磁線圈被激勵供能時所述第一和第二電磁元件相互排斥。
16.如權(quán)利要求15所述的超聲波探頭，其中，所述電磁框架包括牢固安裝在所述框架結(jié)構(gòu)上的底壁部分和與所述底壁部分整體形成的側(cè)壁部分，由此，所述電磁框架的所述底壁部分及所述側(cè)壁部分與所述第一電磁元件共同限定一腔室以用來容納所述電磁線圈，所述電磁框架的所述底壁部分和所述側(cè)壁部分以及所述第一電磁元件均由磁性物質(zhì)制成。
全文摘要
在此公開了一種超聲波探頭,該探頭包括用于來回地轉(zhuǎn)換超聲波和電信號的變換器,用來旋轉(zhuǎn)變換器的電磁馬達(dá),旋轉(zhuǎn)地支承電磁馬達(dá)的框架結(jié)構(gòu),用于使電磁馬達(dá)制動的制動機(jī)構(gòu)。這樣構(gòu)成的超聲波探頭當(dāng)電磁馬達(dá)停止時能夠啟動制動機(jī)構(gòu)來制動電磁馬達(dá)以便阻止變換器的旋轉(zhuǎn),當(dāng)電磁馬達(dá)旋轉(zhuǎn)時能夠釋放制動機(jī)構(gòu)以使變換器旋轉(zhuǎn),因此就可使變換器免于受到電磁馬達(dá)特別是當(dāng)超聲波探頭落下時所引起的大振動。
文檔編號A61B8/12GK1359659SQ01133898
公開日2002年7月24日 申請日期2001年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月17日
發(fā)明者大川榮一, 鈴木隆 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社