[其他]具有位置灵敏器的超声波传感器测头驱动机构

说明书

本发明是关于用在超声波诊断图象的超声波传感器测头，特别是关于具有超声波位置灵敏器测头的驱动机构。

把超声波图象传感器测头设计得小、轻且易于操作（即在对病人的内部细胞组织产生实时显象时易于操作）。为了产生实时图象，超声波能量束必需迅速传送入疾人体内并用测头接收回波，以便迅速处理成适合显示的图象格式。一般却希望测头小，但图象应有比测头孔径大的宽视野，并且具有好的图象辨别能力。这些互相矛盾的要求可以通过在不同的方向发射多束超声波束，以产生所谓的扇形扫描来解决。一般，这样做有两种方法：一种是用具有元件线性阵列的传感器，以在不同的半径方向“控制”超声波束的移相关系来激励传感器。由于当接收回波信息时，也需要移相，因此，在每一个所选的传送方向内，所接收的信号将是一致的。但是，这种电子束控制技术，需要有在不同方向操纵波束和处理接收到的回波信息的许多复杂电子设备。第二种技术是关于通过弧形板机械地移动传感器，因此，要沿不同的半径方向传送和接收超声波能量。最好是，需要摆动传感器的机构、连接的驱动装置以及控制的电子设备都相当简单，而且比移相阵束控制系统的电子设备的价格便宜。

根据本发明的原理，用一个驱动机构来摆动用枢轴安装的传感器，此传感器通过一条给定的移动弧线摆动。这一机构包括一个连接到曲柄轴的线性电动机，而曲柄轴的另一端在一点与传感器组件连接，该点偏移传感器枢轴的轴心线。直线电动机以往复运动方式移动曲柄轴，而曲柄轴又相应地使传感器绕着枢轴轴心线沿弧线摆动。

这种类型的直线电动机由两个基本部分构成：一是永久磁铁部分，另一件是电磁铁部分。用一个能产生变化电磁场的信号来激励电磁铁部分。于是由永久磁铁发出的磁场与变化着的电磁场相互作用，便在两部分之间产生了相对运动。

在超声波传感器测头内，最好是电动机的运动部分质量较小。移动一个小质量的电动机部分，只使测头内产生一个小的振动，这是所希望的，因此，当操作者握着测头靠着病人或病人身上移过时，就不会感到测头振动。在理论上，测头连一点振动也不应有。因为，根据普通的常识，永久磁铁一般都比电磁铁重，电磁铁应该是运动元件，而永久磁铁是固定不动的。这一基本观点已用美国专利4421118中的传感器测头电动机来举例说明了。

然而，普通常识却未充分考虑这样的事实：永久磁铁能产生十倍于同重量电磁铁所产生的磁力线。要设计一个在粘滞性液体中振动一个尺寸可观传感器的电动机，以获得上述关系的全部优点，就需要增加电磁铁线圈的匝数。由于电磁铁的磁力线少是与其重量有关，故电磁铁就变得相当大，电动机的尺寸就重增大，因此也增大了测头尺寸。

本发明的另一目标，是用电动机的永久磁铁部分作为摆动传感器的运动部分，用增加或减少电磁线圈匝数的方法来选择电动机传动功率的大小，因此得到了由永久磁铁产生相当多的磁力线的优点。增加线圈的匝数将增加电动机的直径，一般这是允许的，但是不希望增加它的长度，长度较短的电动机可使测头内能安装其它元件，如传感器组件、位置灵敏器和电气连接等而无需过分加长测头。而且，为了要在增大或减小功率而不致变其运动部分惯性的条件下来重新设计电动机时，通常永久磁铁可以不变。而且，当电磁铁运动时，连接到它的驱动线路上的导线会受到反复的弯曲。这种反复受弯的导线超过规定使用时间时便会破裂，这就产生了可靠性问题。本发明却可避免在电磁铁运动的电动机中固有的这个问题。

摆动式传感器测头一个必不可少的特性，是在每次发送或接收超声波能量时需要知道传感器的角度位置。没有这种能力，带有定位回波信息的调整就不能实现，而且就不能形成位置精确的图象。本发明的另一方面是，当摆动传感器时，运动着的测头电动机的永久磁铁要移动通过线圈的金属细杆，通过线圈的金属细杆一运动就改变了线圈的感应系数，用位置灵敏器线路检测出这种变化，而且常常把放大了的位置信息用来产生超声波图象。在本发明所提出的实例中，细材是用两种金属制成的，细杆的一部分是用增强线圈感应系数的金属制成，而另一部分则是用减少线圈感应系数的金属制成。使用这种特性的细杆，会使感应系数的范围加大，这一范围比用单金属制成的细杆所得到的范围要宽得多。

在下图中：

图1示出了根据本发明的原理所制造的超声波传感器测头部分的横剖视图;

图2示出了图1中所示测头的传感器传动机构的主要零件的装配图;

图3示出了局部横剖视图和本发明电动机和控制机构的部分方框图。