小型超聲掃描成像一體化探頭系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型屬于超聲成像探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種小型超聲掃描成像一體化探頭系統(tǒng)。其結(jié)構(gòu)包括探頭外殼、X軸螺桿、X軸微型電機(jī)、Y軸螺桿、Y軸微型電機(jī)、小型超聲聚焦晶元、耦合液體、柔性信號(hào)線、控制電路。各個(gè)部件被密封在注滿(mǎn)專(zhuān)用耦合液體的探頭外殼之內(nèi)。采用微型電機(jī)和微型螺桿構(gòu)成雙軸移動(dòng)控制系統(tǒng)，將小型超聲聚焦晶元固定在Y軸電機(jī)上，通過(guò)X軸電機(jī)和Y軸電機(jī)的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)超聲聚焦晶元的二維移動(dòng)。在每一個(gè)位移點(diǎn)發(fā)射超聲并接收回波信號(hào)，將整個(gè)平面內(nèi)所有位移點(diǎn)獲得的信號(hào)傳輸?shù)街鳈C(jī)進(jìn)行成像。由于微型電機(jī)能夠精確地控制小型超聲聚焦晶元的位移，本系統(tǒng)能夠獲得較高的超聲圖像分辨率，并具有一體化和小型化的優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
小型超聲掃描成像一體化探頭系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于超聲成像探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種小型超聲掃描成像一體化探頭系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]超聲成像探頭已廣泛應(yīng)用于醫(yī)療診斷及工業(yè)檢測(cè)系統(tǒng)中。目前通常采用的超聲成像探頭主要有兩種:
[0003]—種是采用多個(gè)超聲壓電陶瓷晶元，排列成陣列，在不同時(shí)刻依次使每個(gè)晶元發(fā)射超聲并接收回波信號(hào)，在之后進(jìn)行數(shù)據(jù)融合從而獲得超聲圖像。該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是，沒(méi)有機(jī)械裝置，各個(gè)晶元在時(shí)間上可以接連挨個(gè)發(fā)射，探測(cè)時(shí)間快。然而，由于陶瓷晶元的體積很難做小，在有限的空間內(nèi)只能放置有限的陶瓷晶元。
[0004]另一種方法使用雙軸水平電機(jī)控制系統(tǒng)，將單晶元超聲探頭固定在電機(jī)上，實(shí)現(xiàn)超聲探頭的水平移動(dòng)。通常將待成像物體放置于水槽中，將超聲探頭從水平控制系統(tǒng)上垂掛下來(lái)，浸沒(méi)在水中，以使得超聲探頭與待測(cè)物體之間通過(guò)水進(jìn)行耦合。通過(guò)電機(jī)控制探頭的位置，進(jìn)行C掃描成像。這種系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是探頭位移精度高，能夠獲得比較高的成像精度。然而這種系統(tǒng)體積龐大，并且通常需要將待測(cè)物體放在水中才能進(jìn)行掃描成像，使用很不方便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的是在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種分辨率高、方便使用的小型超聲掃描成像一體化探頭系統(tǒng)。
[0006]本實(shí)用新型提供的小型超聲掃描成像一體化探頭系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)包括:探頭外殼、X軸螺桿、X軸微型電機(jī)、Y軸螺桿、Y軸微型電機(jī)、控制電路、柔性信號(hào)線、小型超聲聚焦晶元、耦合液體。所有部件封裝在充滿(mǎn)耦合液體的探頭外殼內(nèi)；其中:
[0007]控制電路通過(guò)柔性信號(hào)線連接到X軸微型電機(jī)、Y軸微型電機(jī)和小型超聲聚焦晶元上。由于在掃描成像過(guò)程中電機(jī)及超聲聚焦晶元都會(huì)進(jìn)行位移，所以采用柔性信號(hào)線進(jìn)行連接?？刂齐娐钒l(fā)出控制信號(hào)，分別控制X軸微型電機(jī)在X軸螺桿上移動(dòng)、Y軸微型電機(jī)在Y軸螺桿上移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)超聲聚焦晶元的二維移動(dòng)，并在每個(gè)位移位置控制超聲聚焦晶元發(fā)射超聲波并接收回波信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)超聲C掃描成像。
[0008]本實(shí)用新型中，在超聲探頭的外殼底面與待測(cè)物體之間涂有超聲傳導(dǎo)耦合劑。超聲聚焦晶元發(fā)出的超聲波首先在探頭內(nèi)部通過(guò)耦合液體傳導(dǎo)到探頭外殼底面，超聲波穿透探頭外殼之后，通過(guò)與待測(cè)物體之間涂抹的耦合劑傳導(dǎo)到待測(cè)物體。反射的超聲回波信號(hào)經(jīng)過(guò)探頭底部與待測(cè)物體之間的耦合劑到達(dá)探頭底部，再經(jīng)過(guò)探頭內(nèi)部的耦合液體到達(dá)超聲聚焦晶元，被超聲聚焦晶元轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。在逐點(diǎn)采集到回波信號(hào)之后，將其傳輸?shù)街鳈C(jī)進(jìn)行成像。
[0009]本實(shí)用新型中，所述探頭外殼可以為圓形，也可以是方形、長(zhǎng)方形或其他合適的形狀。
[0010]本實(shí)用新型中，所述耦合液體可以為具有電絕緣能力和低聲衰減系數(shù)的水溶性高分子凝膠。所述耦合劑可以為超聲成像所通常采用的超聲傳導(dǎo)耦合劑。
[0011]本實(shí)用新型采用微型電機(jī)和微型螺桿構(gòu)成雙軸移動(dòng)控制系統(tǒng)，將小型超聲聚焦晶元固定在Y軸電機(jī)上;外殼中注滿(mǎn)專(zhuān)用超聲耦合液體。通過(guò)雙軸移動(dòng)控制系統(tǒng)，控制小型超聲聚焦晶元進(jìn)行二維移動(dòng)并探測(cè)超聲背散射信號(hào)，將整個(gè)位移區(qū)域內(nèi)所有探測(cè)點(diǎn)獲得的信號(hào)進(jìn)行融合從而獲得超聲成像。由于微型電機(jī)能夠精確地控制小型超聲聚焦晶元的位移，相較于超聲陣列成像系統(tǒng)，本實(shí)用新型能夠獲得更高的分辨率。將整個(gè)系統(tǒng)封裝在充滿(mǎn)耦合液體的外殼內(nèi)，具有一體化和小型化的優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了超聲掃描探頭的一體化設(shè)計(jì)，可以作為一個(gè)獨(dú)立的超聲探頭進(jìn)行使用，是一種方便且具有較高分辨率的超聲掃描系統(tǒng)。
【附圖說(shuō)明】
[0012]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0013]圖1是本實(shí)用新型的小型超聲掃描成像一體化探頭系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
[0014]圖2是本實(shí)用新型的小型超聲掃描成像一體化探頭系統(tǒng)的底視圖。
[0015]圖中標(biāo)號(hào):1.探頭外殼，2.X軸螺桿，3.X軸微型電機(jī)，4.Y軸螺桿，5.Y軸微型電機(jī)，
6.小型超聲聚焦晶元，7.耦合液體，8.柔性信號(hào)線，9.控制電路，10.外部超聲耦合劑，11.待測(cè)物體。
【具體實(shí)施方式】
[0016]如圖1和圖2所示，本實(shí)用新型的小型超聲掃描成像一體化探頭系統(tǒng)包括:探頭外殼(1)3軸螺桿(2)4軸微型電機(jī)(3)、￥軸螺桿(4)、￥軸微型電機(jī)(5)、小型超聲聚焦晶元
(6)、專(zhuān)用耦合液體(7)、柔性信號(hào)線(8)、控制電路(9)。其中，X軸螺桿于Y軸螺桿相互垂直，水平放置，從而使得小型超聲聚焦晶元的移動(dòng)范圍為一個(gè)矩形。探頭外殼橫截面可以為矩形，也可以是圓形。
[0017]在本實(shí)施例中，控制電路(9)通過(guò)柔性信號(hào)線(8)連接到X軸微型電機(jī)(3)、Y軸微型電機(jī)(5)和小型超聲聚焦晶元(6)上。X軸微型電機(jī)(3)在X軸螺桿(2)上進(jìn)行線性移動(dòng)，Y軸螺桿(4)固定在X軸微型電機(jī)(3)上，隨著X軸微型電機(jī)(3)進(jìn)行線性移動(dòng)。Y軸微型電機(jī)(5)在Y軸螺桿(4)上進(jìn)行線性移動(dòng)。小型超聲聚焦晶元(6)固定在Y軸微型電機(jī)(5)上。通過(guò)X軸微型電機(jī)(3)和Y軸微型電機(jī)(5)的移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了小型超聲聚焦晶元(6)的二維移動(dòng)。整個(gè)系統(tǒng)密封在探頭外殼(I)內(nèi)，探頭外殼(I)內(nèi)充滿(mǎn)專(zhuān)用耦合液體(7)，從而使得小型超聲聚焦晶元(6)無(wú)論移動(dòng)到任何位置，都能與探頭底面之間進(jìn)行較好的聲阻抗匹配。
[0018]控制電路(9)控制X軸微型電機(jī)(3)和Y軸微型電機(jī)(5)，從而控制小型超聲聚焦晶元(6)的二維位移。在每一個(gè)探測(cè)點(diǎn)，控制電路(9)控制小型超聲聚焦晶元(6)發(fā)射超聲波。小型超聲聚焦晶元(6)發(fā)出的超聲波經(jīng)過(guò)探頭內(nèi)部的專(zhuān)用耦合液體(7)到達(dá)探頭外殼底面。穿透探頭外殼之后，通過(guò)與待測(cè)物體之間涂抹的耦合劑(10)傳導(dǎo)到待測(cè)物體(U)。待測(cè)物體(11)反射回的超聲回波信號(hào)經(jīng)過(guò)探頭底部與待測(cè)物體之間的耦合劑(10)到達(dá)探頭底部，再經(jīng)過(guò)探頭內(nèi)的專(zhuān)用耦合液體(7)到達(dá)超聲聚焦晶元(6)，被超聲聚焦晶元(6)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，由控制電路(9)采集。在逐點(diǎn)采集到回波信號(hào)之后，傳輸?shù)街鳈C(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合成像。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種小型超聲掃描成像一體化探頭系統(tǒng)，其特征在于結(jié)構(gòu)包括:探頭外殼、X軸螺桿、X軸微型電機(jī)、Y軸螺桿、Y軸微型電機(jī)、控制電路、柔性信號(hào)線、小型超聲聚焦晶元、耦合液體;所有部件封裝在充滿(mǎn)耦合液體的探頭外殼內(nèi)；其中: 所述控制電路通過(guò)柔性信號(hào)線連接到X軸微型電機(jī)、Y軸微型電機(jī)和小型超聲聚焦晶元上;控制電路發(fā)出控制信號(hào)，分別控制X軸微型電機(jī)在X軸螺桿上移動(dòng)、Y軸微型電機(jī)在Y軸螺桿上移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)超聲聚焦晶元的二維移動(dòng)，并在每個(gè)位移位置控制超聲聚焦晶元發(fā)射超聲波并接收回波信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)超聲C掃描成像。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型超聲掃描成像一體化探頭系統(tǒng)，其特征在于:在超聲探頭的外殼底面與待測(cè)物體之間涂有超聲傳導(dǎo)耦合劑，超聲聚焦晶元發(fā)出的超聲波首先在探頭內(nèi)部通過(guò)耦合液體傳導(dǎo)到探頭外殼底面，超聲波穿透探頭外殼之后，通過(guò)與待測(cè)物體之間的耦合液體傳導(dǎo)到待測(cè)物體;反射的超聲回波信號(hào)經(jīng)過(guò)探頭底部與待測(cè)物體之間的耦合液體到達(dá)探頭底部，再經(jīng)過(guò)探頭內(nèi)部的耦合液體到達(dá)超聲聚焦晶元，被超聲聚焦晶元轉(zhuǎn)換為電信號(hào);在逐點(diǎn)采集到回波信號(hào)之后，將其傳輸?shù)街鳈C(jī)進(jìn)行成像。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型超聲掃描成像一體化探頭系統(tǒng)，其特征在于:X軸微型電機(jī)在X軸螺桿上進(jìn)行線性移動(dòng)，Y軸螺桿固定在X軸微型電機(jī)上隨著X軸微型電機(jī)進(jìn)行線性移動(dòng);Y軸微型電機(jī)在Y軸螺桿上進(jìn)行線性移動(dòng);小型超聲聚焦晶元固定在Y軸微型電機(jī)上;控制電路控制X軸微型電機(jī)和Y軸微型電機(jī)的移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)小型超聲聚焦晶元的二維移動(dòng)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型超聲掃描成像一體化探頭系統(tǒng)，其特征是在于，所述探頭外殼為圓形，或者為方形、長(zhǎng)方形或其他合適的形狀。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型超聲掃描成像一體化探頭系統(tǒng)，其特征是在于，所述耦合液體為具有電絕緣能力和低聲衰減系數(shù)的水溶性高分子凝膠。
【文檔編號(hào)】G01N29/28GK205607931SQ201620235334
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年3月25日
【發(fā)明人】他得安, 徐峰, 李穎, 劉成成, 王威琪
【申請(qǐng)人】復(fù)旦大學(xué)