專利名稱：一種實現(xiàn)柱形掃描的三維超聲生物顯微鏡的制作方法
一種實現(xiàn)柱形掃描的三維超聲生物顯微鏡本發(fā)明涉及醫(yī)療器械領(lǐng)域，尤其涉及一種實現(xiàn)柱形掃描的三維超聲生物顯微鏡。 [背景技術(shù)]超聲生物顯微鏡(簡稱UBM，英文全稱Ultrasound Biomicroscope)是20世紀 90年代初發(fā)展起來的新型眼科B超影像學(xué)檢測設(shè)備。UBM利用可編程邏輯器件控制電子 電路激勵高頻超聲傳感器發(fā)射高頻超聲作為信號源、接收超聲回波信號并進行電子信號處 理，得到與檢查組織相關(guān)的數(shù)字圖像，結(jié)合計算機圖像處理技術(shù)為人們提供類似低倍光學(xué) 顯微鏡效果和不同斷面的眼前端二維圖像。UBM具有分辨率高、實時、定量和不受混濁角膜、 晶狀體影響等特點，在眼科臨床上得到廣泛的應(yīng)用。UBM的成像質(zhì)量、成像范圍和它的機械 掃描方式密切相關(guān)，目前，臨床上的扇形掃描超聲生物顯微鏡由于它的機械結(jié)構(gòu)原理簡單、 掃描范圍廣而得到普遍應(yīng)用。扇形掃描裝置是利用機械傳動、轉(zhuǎn)化原理把電機的勻速圓周 運動轉(zhuǎn)化為類似時鐘單擺的簡諧運動，從而得到超聲的扇形掃描線。但是，扇形掃描裝置存 在勻速掃描范圍窄、圖像幾何失真高、圖像清晰范圍小的缺點，測量距離始終在變化、數(shù)據(jù) 處理復(fù)雜、準確度低，給臨床醫(yī)生帶來很多困擾。本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種實現(xiàn)柱形掃描的三維超聲生 物顯微鏡，其具有操作簡單方便、掃描范圍可控、圖像清晰范圍大、數(shù)據(jù)處理簡單、掃描效率 高的特點。本發(fā)明提供一種實現(xiàn)柱形掃描的三維超聲生物顯微鏡，包括外殼、大軸承、電機 一、電機二、聯(lián)軸片一、聯(lián)軸片二、電機固定套、傳動桿、支撐架、傳動架、導(dǎo)軌、滑塊、探頭、程 序控制器和控制線板，所述聯(lián)軸片一的兩端分別與電機一和電機固定套固定連接，聯(lián)軸片 一與電機一之間設(shè)有光電編碼器一；所述大軸承固定于電機固定套外壁與外殼內(nèi)壁之間， 所述電機固定套與電機二的外壁固定連接，電機固定套另一端設(shè)有一中心開有小孔的底 座，電機二的一端穿過電機固定套底座上的小孔與聯(lián)軸片二固定連接；所述支撐架中心開 有一個大圓孔，支撐架固定于電機固定套底座上；電機固定套底座和聯(lián)軸片二之間設(shè)有光 電編碼器二，光電編碼器設(shè)置在支撐架大圓孔內(nèi)；所述傳動桿一端與聯(lián)軸片二的偏離中心 位置固定連接，另一端與傳動架可活動的連接；所述傳動架上設(shè)有一開槽，所述導(dǎo)軌為直線 型，導(dǎo)軌穿過傳動架開槽且兩端分別固定在支撐架上；所述滑塊設(shè)置在導(dǎo)軌下方，并固定于 傳動架上，所述滑塊和傳動架可沿著導(dǎo)軌滑動；所述探頭一端與傳動架連接，另一端設(shè)有傳 感器，該傳感器與控制線板連接；所述光電編碼器一和光電編碼器二均與控制線板連接，控 制線板與程序控制器連接；所述外殼一端固定在電機一的外側(cè)，另一端設(shè)置在支撐架外側(cè)。所述大軸承固定于電機固定套外壁與外殼內(nèi)壁之間的方式為在電機固定套外壁 上設(shè)有突起，用來固定大軸承的內(nèi)環(huán)，在外殼內(nèi)壁上設(shè)有突起，用來固定大軸承的外環(huán)，所 述大軸承卡設(shè)于電機固定套外壁與外殼內(nèi)壁之間。
所述傳動桿另一端與傳動架可活動的連接的方式為傳動桿另一端設(shè)有小軸承， 所述小軸承卡在傳動架開槽內(nèi)。所述導(dǎo)軌穿過傳動架開槽且兩端分別固定在支撐架上的方式為在支撐架上對稱 設(shè)有兩個卡頭，所述導(dǎo)軌兩端分別與兩個卡頭固定。所述導(dǎo)軌下方的滑塊內(nèi)設(shè)置多個小滾珠。所述探頭一端與傳動架連接的方式為所述傳動架與磁鐵固定片固定連接，磁鐵 固定片與探頭上均設(shè)有磁鐵，通過磁鐵的磁性將探頭和傳動架連接起來。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點本發(fā)明中電機二、聯(lián)軸片二、傳動桿、傳動架和導(dǎo)軌的設(shè)置，使由電機二帶動的傳 動桿的圓周運動轉(zhuǎn)化為傳動架的直線運動，電機一、聯(lián)軸片一、電機固定套和支撐架的設(shè) 置，使傳動架做直線運動的同時還隨著電機一的轉(zhuǎn)動做圓周運動，進而使得與傳動架連接 的探頭既做直線運動又做圓周運動，實現(xiàn)了探頭病人眼睛各部位的掃描，且通過光電編碼 器一、光電編碼器二、程序控制器和控制線板的設(shè)置可控制和調(diào)整電機一和電機二的轉(zhuǎn)速， 大軸承的設(shè)置為電機二和電機固定套的轉(zhuǎn)動提供支撐力和輔助作用，使轉(zhuǎn)動更穩(wěn)定，探頭 的掃描效果更好，探頭內(nèi)的傳感器發(fā)射和接收超聲波并將接收到的超聲波轉(zhuǎn)化為電信號， 通過控制線板和與其連接的程序控制器對該電信號進行處理并轉(zhuǎn)化為圖像。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡 單，操作方便，掃描范圍可控、數(shù)據(jù)處理簡單、掃描效率高。

圖1為本發(fā)明一種實現(xiàn)柱形掃描的三維超聲生物顯微鏡無外殼的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明一種實現(xiàn)柱形掃描的三維超聲生物顯微鏡實施例的爆炸示意圖；圖3為圖2的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明的探頭向下掃描的掃描軌跡示意圖；圖5為圖4的側(cè)視圖。為更進一步闡述本發(fā)明為達成預(yù)定目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖 及較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的一種實現(xiàn)柱形掃描的三維超聲生物顯微鏡，其具體實 施方式、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，說明如后。本發(fā)明提供一種實現(xiàn)柱形掃描的三維超聲生物顯微鏡，如圖1、圖2及圖3所示，其 包括外殼17，大軸承16、電機一 1、電機二 2、聯(lián)軸片一 3、聯(lián)軸片二 4、電機固定套5、傳動 桿6、支撐架7、傳動架8、導(dǎo)軌9、滑塊10、探頭11、程序控制器和控制線板(圖未示)。所述 聯(lián)軸片一 3的兩端分別與電機一 1和電機固定套5固定連接，聯(lián)軸片一 3使得電機一 1和 電機固定套5的連接更牢固，且聯(lián)軸片一 3和電機固定套5可隨著電機一 1的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動。 聯(lián)軸片一 3與電機一 1之間設(shè)有光電編碼器一 12，該光電編碼器一 12用于檢測電機一 1的 轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角。所述大軸承16固定于電機固定套5外壁與外殼17內(nèi)壁之間，該大軸承16用 于為電機二 2和電機固定套5的轉(zhuǎn)動提供支撐力和輔助作用，使轉(zhuǎn)動更穩(wěn)定。所述電機固 定套5與電機二 2的外壁固定連接，使電機二 2的轉(zhuǎn)動更穩(wěn)固，電機固定套5另一端設(shè)有一 中心開有小孔的底座13，電機二 2的一端穿過電機固定套底座13上的小孔與聯(lián)軸片二 4固定連接，聯(lián)軸片二 4可隨著電機二 2的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動。所述支撐架7中心開有一個大圓孔，支 撐架7固定于電機固定套5的底座13上，其可隨著電機固定套5的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動。電機固定 套底座13和聯(lián)軸片二 4之間設(shè)有光電編碼器二 15，光電編碼器二 15設(shè)置在支撐架7大圓 孔內(nèi)，該光電編碼器二 15用于檢測電機二 2的自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角，從而由控制線板和與之連 接的程序控制器推算出傳動架8的擺動位移。所述傳動桿6 —端與聯(lián)軸片二 4的偏離中心 位置固定連接，傳動桿6可隨著聯(lián)軸片二 4的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動，傳動桿6另一端與傳動架8可活 動的連接，傳動桿6將聯(lián)軸器二 4的圓周運動轉(zhuǎn)化為傳動架8的直線運動。所述傳動架8 上設(shè)有一開槽，所述導(dǎo)軌9為直線型，導(dǎo)軌9穿過傳動架8開槽且兩端分別固定在支撐架7 上，傳動架8和導(dǎo)軌9也隨著支撐架7的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動。所述滑塊10設(shè)置在導(dǎo)軌9下方，并 固定于傳動架8上，所述滑塊10和傳動架8可沿著導(dǎo)軌9滑動，且滑塊10和傳動架8滑動 的同時還隨著支撐架7做圓周運動。所述探頭11 一端與傳動架8連接，探頭11也可隨著 傳動架8沿著導(dǎo)軌9 一起滑動并同時做圓周運動，探頭9另一端設(shè)有傳感器，該傳感器與控 制線板連接，控制線板與程序控制器連接，傳感器用于發(fā)射和接收超聲波并將接收到的超 聲波轉(zhuǎn)化為電信號，控制線板及與其連接的程序控制器對該電信號進行處理。所述光電編 碼器一 12和光電編碼器二 15均與控制線板連接，控制線板與程序控制器連接，光電編碼器 一 12和光電編碼器二 15可分別實時動態(tài)的檢測電機一 1和電機二 2的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角，通過 程序控制器和控制線板進行調(diào)整，使電機一 1和電機二 2的轉(zhuǎn)速達到預(yù)先設(shè)定的值，并使電 機一 1和電機二 2保持勻速轉(zhuǎn)動。所述外殼17 —端固定在電機一 1的外側(cè)，另一端設(shè)置在 支撐架7外側(cè)，將大軸承16、電機一 1、電機二 2、聯(lián)軸片一 3、聯(lián)軸片二 4、電機固定套5、傳 動桿6、支撐架7、傳動架8、導(dǎo)軌9、滑塊10容納其中，保護內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并使本發(fā)明外觀更美 觀。本發(fā)明實施例的所述大軸承16固定于電機固定套5外壁與外殼17內(nèi)壁之間的方 式為在電機固定套5外壁上設(shè)有突起，用來固定大軸承16的內(nèi)環(huán)，在外殼17內(nèi)壁上設(shè)有 突起，用來固定大軸承16的外環(huán)，所述大軸承16卡設(shè)于電機固定套5外壁與外殼17內(nèi)壁 之間。本發(fā)明實施例中的所述傳動桿6另一端與傳動架8可活動的連接的方式為傳動 桿6另一端設(shè)有小軸承18，所述小軸承18卡在傳動架8開槽內(nèi)，如圖3所示，該連接方式使 得傳動桿6和傳動架8之間實現(xiàn)滾動摩擦運動。所述導(dǎo)軌9穿過傳動架8開槽且兩端分別 固定在支撐架7上的方式為在支撐架7上對稱設(shè)有兩個卡頭14，所述導(dǎo)軌9兩端分別與 兩個卡頭14固定。本發(fā)明實施例中的所述導(dǎo)軌9下方的滑塊10內(nèi)設(shè)置多個小滾珠，用于減少滑塊10 與導(dǎo)軌9之間的摩擦力。本發(fā)明實施例中的所述探頭11 一端與傳動架8連接的方式為所述傳動架8與磁 鐵固定片19固定連接，磁鐵固定片19與探頭11上分別設(shè)有磁鐵20、21，通過磁鐵20、21的 磁性將探頭11和傳動架8連接起來。本發(fā)明的工作原理為首先按預(yù)先設(shè)定的電機一 1的轉(zhuǎn)速和電機二 2的轉(zhuǎn)速開啟 本發(fā)明，電機一 1開始轉(zhuǎn)動，并使與之相連接的聯(lián)軸片一 3、與聯(lián)軸片一 3相連接的電機固 定套5、固定在電機固定套5上的支撐架7相應(yīng)的繞著電機一 1的軸心轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生公轉(zhuǎn)，實 現(xiàn)整體的圓周運動。此時電機二 2也在轉(zhuǎn)動，電機二 2帶動聯(lián)軸片二 4、傳動桿6做相應(yīng)的轉(zhuǎn)動，傳動桿6轉(zhuǎn)動時帶動與之連接的傳動架8沿著導(dǎo)軌9滑動，傳動架8滑動的同時還隨 著電機一 1做公轉(zhuǎn)運動，通過傳動架8帶動探頭11做相應(yīng)的直線運動和圓周運動，探頭11 內(nèi)的傳感器發(fā)射和接收超聲波并將接收到的超聲波轉(zhuǎn)化為電信號，經(jīng)過控制線板和與其連 接的程序控制器對該電信號進行處理并繪制為圖像，實現(xiàn)對病人眼睛各部位的掃描。在本 發(fā)明工作過程中，光電編碼器一 12和光電編碼器二 15分別隨著電機一 1和電機二 2的圓 周運動而不斷產(chǎn)生電平變化A和電平變化B，將產(chǎn)生的電平變化A和電平變化B分別轉(zhuǎn)化為 數(shù)字信號，再由控制線板和程序控制器對該數(shù)字信號進行處理，計算出電機一 1和電機二 2 的實際轉(zhuǎn)速，將電機一 1和電機二 2的實際轉(zhuǎn)速分別與預(yù)先設(shè)定的轉(zhuǎn)速進行比較，將比較結(jié) 果轉(zhuǎn)換成信號同時反饋給控制線板，通過控制線板調(diào)整電機一 1和電機二 2的電流大小， 進而改變電機一 1和電機二 2的轉(zhuǎn)速，使電機一 1和電機二 2的轉(zhuǎn)速達到預(yù)先設(shè)定值，并使 電機一 1和電機二 2的轉(zhuǎn)速達到均勻不變的效果。本發(fā)明是采用光電編碼器二 15的檢測 信號來促發(fā)探頭11對眼睛的掃描，如可設(shè)置為當(dāng)光電編碼器二 15上的某點轉(zhuǎn)動到15°和 195°時分別觸發(fā)一次探頭11對眼睛的掃描，圖4為探頭11向下掃描的掃描軌跡示意圖， 探頭11在電機一 1、聯(lián)軸片一 3、電機固定套5、支撐架7和導(dǎo)軌9的作用下，做圓周運動其 掃描軌跡形成外圓，外圓的圓心為電機二 2的軸心，同時探頭11沿著導(dǎo)軌9滑動，掃描軌跡 為圖4外圓內(nèi)的弧線，圖5為圖4的側(cè)視圖。本發(fā)明是通過探頭11內(nèi)的傳感器進行掃描 的，由于超聲波能穿透一定的深度，在這個深度范圍內(nèi)，超聲波每到一個層面，都會有反射 回波，將同一個波在不同層面上的回波進行處理，使超聲波掃描達到一定的深度，所以在臨 床醫(yī)學(xué)上應(yīng)用時本發(fā)明掃描的結(jié)果是三維圓柱形。本發(fā)明中電機二 2、聯(lián)軸片二 4、傳動桿6、傳動架8和導(dǎo)軌9的設(shè)置，使由電機二 2 帶動的傳動桿6的圓周運動轉(zhuǎn)化為傳動架8的直線運動，電機一 1、聯(lián)軸片一 3、電機固定套 5和支撐架7的設(shè)置，使傳動架8做直線運動的同時還隨著電機一 1的轉(zhuǎn)動做圓周運動，進 而使得與傳動架8連接的探頭11既做直線運動又做圓周運動，實現(xiàn)了探頭11對病人眼睛 各部位的掃描，且通過光電編碼器一 12、光電編碼器二 15、程序控制器和控制線板的設(shè)置 可控制和調(diào)整電機一 1和電機二 2的轉(zhuǎn)速，大軸承16的設(shè)置為電機二 2和電機固定套5的 轉(zhuǎn)動提供支撐力和輔助作用，使轉(zhuǎn)動更穩(wěn)定，探頭11掃描效果更好，探頭11內(nèi)的傳感器發(fā) 射和接收超聲波并將接收到的超聲波轉(zhuǎn)化為電信號，通過控制線板和與其連接的程序控制 器對該電信號進行處理并轉(zhuǎn)化為圖像。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，掃描范圍可控、數(shù)據(jù)處 理簡單、掃描效率高。在此說明書中，本發(fā)明已參照其特定的實施例作了描述，但是，很顯然仍可以做出 各種修改和變換而不背離本發(fā)明的精神和范圍。因此，本發(fā)明的說明書和附圖被認為是說 明性的而非限制性的。
權(quán)利要求
1.一種實現(xiàn)柱形掃描的三維超聲生物顯微鏡，其特征在于，包括外殼、大軸承、電機 一、電機二、聯(lián)軸片一、聯(lián)軸片二、電機固定套、傳動桿、支撐架、傳動架、導(dǎo)軌、滑塊、探頭、程 序控制器和控制線板，所述聯(lián)軸片一的兩端分別與電機一和電機固定套固定連接，聯(lián)軸片 一與電機一之間設(shè)有光電編碼器一；所述大軸承固定于電機固定套外壁與外殼內(nèi)壁之間， 所述電機固定套與電機二的外壁固定連接，電機固定套另一端設(shè)有一中心開有小孔的底 座，電機二的一端穿過電機固定套底座上的小孔與聯(lián)軸片二固定連接；所述支撐架中心開 有一個大圓孔，支撐架固定于電機固定套底座上；電機固定套底座和聯(lián)軸片二之間設(shè)有光 電編碼器二，光電編碼器設(shè)置在支撐架大圓孔內(nèi)；所述傳動桿一端與聯(lián)軸片二的偏離中心 位置固定連接，另一端與傳動架可活動的連接；所述傳動架上設(shè)有一開槽，所述導(dǎo)軌為直線 型，導(dǎo)軌穿過傳動架開槽且兩端分別固定在支撐架上；所述滑塊設(shè)置在導(dǎo)軌下方，并固定于 傳動架上，所述滑塊和傳動架可沿著導(dǎo)軌滑動；所述探頭一端與傳動架連接，另一端設(shè)有傳 感器，該傳感器與控制線板連接；所述光電編碼器一和光電編碼器二均與控制線板連接，控 制線板與程序控制器連接；所述外殼一端固定在電機一的外側(cè)，另一端設(shè)置在支撐架外側(cè)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種實現(xiàn)柱形掃描的三維超聲生物顯微鏡，其特征在于，所述 大軸承固定于電機固定套外壁與外殼內(nèi)壁之間的方式為在電機固定套外壁上設(shè)有突起， 用來固定大軸承的內(nèi)環(huán)，在外殼內(nèi)壁上設(shè)有突起，用來固定大軸承的外環(huán)，所述大軸承卡設(shè) 于電機固定套外壁與外殼內(nèi)壁之間。
3.如權(quán)利要求2所述的一種實現(xiàn)柱形掃描的三維超聲生物顯微鏡，其特征在于，所述 傳動桿另一端與傳動架可活動的連接的方式為傳動桿另一端設(shè)有小軸承，所述小軸承卡 在傳動架開槽內(nèi)。
4.如權(quán)利要求3所述的一種實現(xiàn)柱形掃描的三維超聲生物顯微鏡，其特征在于，所述 導(dǎo)軌穿過傳動架開槽且兩端分別固定在支撐架上的方式為在支撐架上對稱設(shè)有兩個卡 頭，所述導(dǎo)軌兩端分別與兩個卡頭固定。
5.如權(quán)利要求4所述的一種實現(xiàn)柱形掃描的三維超聲生物顯微鏡，其特征在于，所述 導(dǎo)軌下方的滑塊內(nèi)設(shè)置多個小滾珠。
6.如權(quán)利要求5所述的一種實現(xiàn)柱形掃描的三維超聲生物顯微鏡，其特征在于，所述 探頭一端與傳動架連接的方式為所述傳動架與磁鐵固定片固定連接，磁鐵固定片與探頭 上均設(shè)有磁鐵，通過磁鐵的磁性將探頭和傳動架連接起來。
全文摘要
本發(fā)明公開的一種實現(xiàn)柱形掃描的三維超聲生物顯微鏡，電機一、聯(lián)軸片一、光電編碼器一和電機固定套順序連接；電機二的一端穿過電機固定套底座上的小孔與聯(lián)軸片二固定連接；支撐架固定于電機固定套底座上；電機固定套底座和聯(lián)軸片二之間設(shè)有光電編碼器二；傳動桿兩端分別與聯(lián)軸片二的偏離中心位置和傳動架連接；導(dǎo)軌為直線型，導(dǎo)軌穿過傳動架開槽且兩端固定在支撐架上；滑塊設(shè)置在導(dǎo)軌下方，固定于傳動架上；探頭一端與傳動架連接，另一端設(shè)有傳感器，傳感器與控制線板連接；光電編碼器一和光電編碼器二均與控制線板連接，控制線板與程序控制器連接。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，掃描范圍可控、數(shù)據(jù)處理簡單、掃描效率高。
文檔編號A61B3/13GK102085091SQ200910250068
公開日2011年6月8日 申請日期2009年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月3日
發(fā)明者徐亮禹, 朱明善, 陳浩 申請人:溫州醫(yī)學(xué)院