專利名稱：三維超聲波掃描儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種三維超聲波掃描儀。更具體地，本發(fā)明涉及一種提供擺動機構(gòu) (swing mechanism)的三維超聲波掃描儀，使得容易握持該掃描儀，并且該掃描儀重量輕， 便于操縱，以便為使用者提高方便性。
背景技術(shù)：
在醫(yī)療領(lǐng)域，超聲診斷技術(shù)廣為人知。超聲診斷設(shè)備包括用于超聲診斷的主體以及超聲波掃描儀。超聲波掃描儀包括陣列換能器，該陣列換能器包括多個用于發(fā)送和接收超聲波的換能器。當超聲波掃描儀位于主體(body)的皮膚上時，從陣列換能器中發(fā)送的超聲波撞擊到診斷的物體之后反射回來。超聲診斷設(shè)備處理并分析反射的信號，以通過監(jiān)控器提供主體內(nèi)部的橫截面圖像的視覺再現(xiàn)。如果陣列換能器固定地安裝在超聲波掃描儀內(nèi)，那么非常難以合成三維圖像。使用者可故意傾斜或移動超聲波掃描儀，以獲得三維圖像，但是，幾乎不能在最佳的角度和位置觀察診斷的物體，并且在數(shù)據(jù)獲取的過程中會出現(xiàn)失真。圖1示出了傳統(tǒng)的三維超聲波掃描儀的內(nèi)部構(gòu)造。如圖所示，三維超聲波掃描儀10由容納陣列換能器14的掃描儀機箱(case) 12 封裝，該陣列換能器處于擺動機構(gòu)16造成的往復運動中。掃描儀機箱12的內(nèi)部由基底 (base) 18分割成兩個空間。擺動機構(gòu)16設(shè)置在基底18上面的頂部空間內(nèi)，陣列換能器14 設(shè)置在基底18下面的底部空間內(nèi)。擺動機構(gòu)16包括電動機20，該電動機安置(rest)在基底18、齒輪22、軸 (shaft) 24以及臂(armU6的上面。陣列換能器14構(gòu)造成通過臂沈懸掛在擺動機構(gòu)16 上。在該結(jié)構(gòu)中，啟動電動機20時，齒輪22、軸M以及臂沈相繼進行運動，用于使陣列換能器14圍繞軸M的軸進行擺動(swing)運動。隨著陣列換能器14的反復擺動運動，在擺動的范圍內(nèi)連續(xù)地反復獲取掃描的表面，據(jù)此可生成三維超聲波圖像。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題然而，普通三維超聲波掃描儀的問題在于，使用者不方便用手握持(hold)掃描儀，因為將電動機放置在擺動軸的旁邊，膨脹了掃描儀手柄部分。此外，由于普通三維超聲波掃描儀所使用的多個滑輪、皮帶或者齒輪需要高速以及高容量的電動機來增加減速齒輪速比(reduction gear ratio)，所以這些掃描儀最終成為有問題的并且特別重的產(chǎn)品。這種笨重且不方便的掃描儀結(jié)構(gòu)造成頻繁使用掃描儀的使用者手腕疼痛。而且，使用滑輪、皮帶或者齒輪涉及在制造掃描儀的過程中所進行的對準難以達到所要求的精度水平，并且導致組件(component)之間產(chǎn)生間隙(hcklash)，造成三維超聲診斷現(xiàn)場的圖像不精確，甚至造成掃描儀發(fā)生故障。
技術(shù)解決方案鑒于上述問題，本發(fā)明提供了一種輕型舒適的三維超聲波掃描儀，這種掃描儀在進行超聲診斷時，不會損傷使用者的手腕。此外，本發(fā)明提供的三維超聲波掃描儀消除了擺動機構(gòu)帶來的間隙，從而提供了
尚精度。為此，根據(jù)本發(fā)明的一個方面的三維超聲波掃描儀包括掃描儀機箱；換能器單元，設(shè)置在掃描儀機箱的內(nèi)部地板(floor)上；電動機，設(shè)置為與換能器單元的擺動軸垂直；以及擺動機構(gòu)，用于將電動機的旋轉(zhuǎn)功率傳輸給換能器單元，以使換能器單元往復運動。此外，根據(jù)本發(fā)明的另一個方面的三維超聲波掃描儀包括掃描儀機箱，包括手柄和掃描主體(scanning body)；換能器單元，設(shè)置在掃描主體的內(nèi)部地板上；電動機，插入手柄內(nèi)，具有與換能器單元的擺動軸垂直的旋轉(zhuǎn)軸；第一功率傳輸器，跟隨電動機的旋轉(zhuǎn)操作，以在一定角度范圍內(nèi)圍繞旋轉(zhuǎn)的軸擺動；以及第二功率傳輸器，用于將第一功率傳輸器的旋轉(zhuǎn)功率傳輸給換能器單元，以使換能器單元往復運動。另外，根據(jù)本發(fā)明的又一方面的三維超聲波掃描儀包括掃描儀機箱；換能器單元，設(shè)置在掃描儀機箱的內(nèi)部地板上；電動機，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)功率，以促使換能器單元進行往復運動；臂夾持器(holder)，連接到電動機的旋轉(zhuǎn)軸；臂，連接到臂夾持器，以便在一定角度范圍內(nèi)圍繞電動機的旋轉(zhuǎn)軸進行旋轉(zhuǎn)；連桿(link)，連接到臂，為了與臂一起(in unison) 運動；以及軸，連接到連桿，用于將臂的旋轉(zhuǎn)功率傳輸給換能器單元。有利效果如上所述，將用于該擺動機構(gòu)的驅(qū)動電動機設(shè)置成垂直于換能器單元的擺動軸， 給三維超聲波掃描儀的手柄的設(shè)計帶來了更大的靈活性，該手柄便于使用者握持。此外，簡化的擺動機構(gòu)能夠使用更小容量的電動機，利于實施更輕的三維超聲波掃描儀。進一步地，在制造這種掃描儀的過程中，由于不需要使用滑輪、皮帶或者齒輪，因此排除了對準問題，同時，因磨損部件造成的間隙幾乎為零，這推動了精密的三維超聲波掃描儀的實施。


圖1為傳統(tǒng)的三維超聲波掃描儀的示意圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明的三維超聲波掃描儀的橫截面圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明的擺動機構(gòu)的立體圖；以及圖4為根據(jù)本發(fā)明的連桿的立體圖。
具體實施例方式首先，本發(fā)明提供了一種性能精密的三維超聲波掃描儀，由于建議擺動機構(gòu)使用新的結(jié)構(gòu)，所以該掃描儀靈活，容易用手握持，其中垂直于擺動軸的驅(qū)動電動機的布置 (arrangement)需要小容量的電動機，消除了出現(xiàn)的間隙。下面參見附圖具體描述本發(fā)明的一個方面。
圖2為根據(jù)本發(fā)明的三維超聲波掃描儀的橫截面圖。如圖2所示，三維超聲波掃描儀40由掃描儀機箱42封裝，該機箱42容納有換能器單元44，該換能器單元44具有多個用于發(fā)送和接收超聲波的換能器；用于使換能器單元 44進行往復運動的擺動機構(gòu)46 ；以及用于產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)功率以操作擺動機構(gòu)46的電動機60。擺動機構(gòu)46和電動機60的新的布置限定掃描儀機箱42的形狀，以具有手柄4 以及掃描主體42b。電動機60設(shè)置在掃描儀40的手柄42a內(nèi)，換能器單元44設(shè)置在掃描主體42b的內(nèi)部地板上。雖然未顯示，但是換能器單元44包括多個安裝在凸面上的換能器元件 (element)、用于會聚從多個換能器元件中發(fā)送的超聲波的聲透鏡(acoustic lens)、提供換能器元件和透鏡之間阻抗匹配的匹配層、以及吸收不需要的超聲波部分的支持層。在擺動機構(gòu)46的協(xié)助下，換能器單元44進行往復運動，在往復運動的范圍內(nèi)連續(xù)地反復獲取掃描的表面。擺動機構(gòu)46包括臂夾持器48、臂50和軸M。參見圖2和圖3，詳細描述了擺動機構(gòu)46的結(jié)構(gòu)。臂夾持器48連接到電動機60的旋轉(zhuǎn)的軸68，以將電動機60的旋轉(zhuǎn)功率傳輸給臂50。臂50共同旋轉(zhuǎn)地(co-rotationally)連接到臂夾持器48，以便臂50在一定角度范圍內(nèi)圍繞電動機60的旋轉(zhuǎn)的軸68進行旋轉(zhuǎn)。連桿52與臂50連接，以隨臂50 —起運動。參見圖4，將描述連桿52的結(jié)構(gòu)。軸M連接到連桿52，以將臂50的旋轉(zhuǎn)功率傳輸給換能器單元44。掃描儀機箱42內(nèi)安裝有機架(frame)56，以將電動機60安裝在其上部空間內(nèi)，以及將換能器單元44安裝在其下部空間內(nèi)。將換能器單元44構(gòu)造成懸掛在擺動軸58上，該擺動軸58安裝在機架56的兩端(opposite ends)，以便換能器單元44圍繞擺動軸58擺動。電動機60設(shè)置在機架56的頂部，以便電動機60的旋轉(zhuǎn)的軸68可垂直于擺動軸58。一旦從電源接收到能量，電動機60就旋轉(zhuǎn)，電動機60和與其相連的軸68 —起還轉(zhuǎn)動臂夾持器48。電動機60在一定角度范圍內(nèi)以預(yù)定的角速度反復進行向前和倒退旋轉(zhuǎn)。 相應(yīng)地，連接到臂夾持器48的臂50在所述一定角度范圍內(nèi)圍繞軸68反復地擺動。通過連桿52，將臂50的旋轉(zhuǎn)往復運動傳輸給安裝在換能器單元44頂部的軸54。 連桿52連接臂50和軸54，以有效地將臂50的旋轉(zhuǎn)功率傳輸給換能器單元44。當通過連桿52將臂50的往復旋轉(zhuǎn)運動傳輸給軸M時，軸M在其旋轉(zhuǎn)方向跟隨臂50，以在往復運動的過程中將換能器單元44推向一旁。參見圖4，連桿52包括兩個部件(member)。具體地，連桿52由第一連桿部件62 和第二連桿部件64構(gòu)成，第一連桿元件具有用于臂50的開口 62a，第二連桿部件具有用于收納軸M的孔(bore) 64a。第一連桿部件62和第二連桿部件64通過連桿耦合器66相連接，并且它們優(yōu)選地通過滾珠軸承互相連接。通過滾珠軸承鉸接，連桿52適合補償臂50和軸M之間的角度的變化。球軸套系統(tǒng)70應(yīng)用于用于收納臂50的第一連桿部件62的開口 62a、以及用于收納軸M的第二連桿部件64的孔64a。球軸套系統(tǒng)70主要用于，減小在反復的旋轉(zhuǎn)往復運動的過程中臂50、軸M以及連桿52之間的摩擦力。本領(lǐng)域技術(shù)人員可將本發(fā)明的技術(shù)理念改進或變化成不同的形式。因此，本發(fā)明不應(yīng)理解為限于所闡述的那一方面，但是本發(fā)明的權(quán)利范圍應(yīng)嚴格地理解成上面的權(quán)利要求書及其等效的理念。相關(guān)應(yīng)用的交叉引用若適用，那么根據(jù)美國專利法第35條第119(a)款，該申請要求2009年7月M日在韓國申請的申請?zhí)枮?0-2009-0067761的專利申請的優(yōu)先權(quán)，該專利申請的全文以引用的方式并入本文中。此外，該非臨時申請要求除美國以外的其他所有國家的優(yōu)先權(quán)，根據(jù)該韓國專利申請使用相同的理由，該專利申請的全文以引用的方式并入本文中。
權(quán)利要求
1.一種三維超聲波掃描儀，其特征在于，該三維超聲波掃描儀包括 掃描儀機箱；換能器單元，設(shè)置在所述掃描儀機箱的內(nèi)部地板上； 電動機，設(shè)置為與所述換能器單元的擺動軸垂直；以及擺動機構(gòu)，用于將所述電動機的旋轉(zhuǎn)功率傳輸給所述換能器單元，以使換能器單元往復運動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維超聲波掃描儀，其中所述擺動機構(gòu)包括 臂夾持器，連接到電動機的旋轉(zhuǎn)軸；臂，連接到臂夾持器，以便臂在一定角度范圍內(nèi)擺動；連桿，與臂連接，為了與臂一起運動；以及軸，連接到連桿，用于將臂的旋轉(zhuǎn)功率傳輸給換能器單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三維超聲波掃描儀，其中所述連桿包括 第一連桿部件；以及第二連桿部件，該第二連桿部件通過滾珠軸承連接到第一連桿部件并且收納軸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的三維超聲波掃描儀，其中球軸套應(yīng)用于第一連桿部件和第二連桿部件。
5.一種三維超聲波掃描儀，其特征在于，該三維超聲波掃描儀包括 掃描儀機箱，包括手柄和掃描主體；換能器單元，設(shè)置在所述掃描主體的內(nèi)部地板上； 電動機，插入所述手柄內(nèi)，具有與所述換能器單元的擺動軸垂直的旋轉(zhuǎn)軸； 第一功率傳輸器，跟隨所述電動機的旋轉(zhuǎn)操作，以在一定角度范圍內(nèi)圍繞旋轉(zhuǎn)的軸擺動；以及第二功率傳輸器，用于將所述第一功率傳輸器的旋轉(zhuǎn)功率傳輸給所述換能器單元，以使換能器單元往復運動。
6.一種三維超聲波掃描儀，其特征在于，該三維超聲波掃描儀包括 掃描儀機箱；換能器單元，設(shè)置在所述掃描儀機箱的內(nèi)部地板上； 電動機，用于產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)功率，以促使所述換能器單元進行往復運動； 臂夾持器，連接到所述電動機的旋轉(zhuǎn)軸；臂，連接到所述臂夾持器，以便在一定角度范圍內(nèi)圍繞所述電動機的旋轉(zhuǎn)軸進行旋轉(zhuǎn)；連桿，與所述臂連接，為了與臂一起運動；以及軸，連接到所述連桿，用于將所述臂的旋轉(zhuǎn)功率傳輸給所述換能器單元。
全文摘要
為了提供一種重量輕、容易握持、性能精密的三維超聲波掃描儀，本發(fā)明提出了一種具有新型結(jié)構(gòu)的擺動機構(gòu)，在該新型結(jié)構(gòu)中，電動機垂直地安裝在換能器單元的擺動軸上，其中，該擺動機構(gòu)通過小容量電動機進行操作，并且避免了間隙。為此，本發(fā)明的擺動機構(gòu)包括臂夾持器，連接到電動機的旋轉(zhuǎn)軸；臂，連接到臂夾持器，以便臂在一定角度范圍內(nèi)往復運動并在預(yù)定的角度范圍內(nèi)圍繞電動機的旋轉(zhuǎn)軸進行旋轉(zhuǎn)；連桿，連接到臂，為了與臂一起運動；以及軸，連接到連桿，用于將臂的旋轉(zhuǎn)力傳輸給換能器單元。這樣配置的擺動機構(gòu)甚至可通過小容量的電動機進行操作，并且不使用滑輪、齒輪或者皮帶，以避免間隙，由此提供一種重量輕且性能精密的三維超聲波掃描儀。
文檔編號A61B8/00GK102573645SQ201080032547
公開日2012年7月11日 申請日期2010年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月24日
發(fā)明者盧榮日, 吳正東, 李亨勤, 李好勇, 李蘇星, 李遠錫, 辛永和 申請人:奧皮尼醫(yī)療系統(tǒng)有限公司, 慶北國立大學產(chǎn)學合作基金會