專利名稱：超聲探頭及其制造方法
技術領域：
本發明涉及一種超聲探頭，以及利用超聲波從人體內部器官獲得斷層X射線攝影的影像和其它圖示影像的方法，且更具體而言涉及一種超聲探頭和醫院中醫生為了診斷用其獲取斷層X射線攝影的影像和其它圖示影像的方法。
背景技術：
近年來，已經開發和使用了各種超聲探頭，用于探測人體內部器官幫助醫院中的醫生診斷人體。這些超聲探頭中，所有探頭可歸納為兩類超聲探頭，其中的第一類超聲探頭與人體皮膚接觸并移動，從人體外部探測人體實性內部器官如肝臟和胰臟；以及其中的第二類超聲探頭是插入到人體中空的內部器官，包括胃、直腸和陰道，探測人體內的中空器官。上述兩種超聲探頭都適合先將超聲波發射到人體的目標部位后，再接收從人體的目標部位回饋的超聲波。以傳統方式由超聲探頭將超聲波轉換成電信號，電信號被處理成斷層X射線攝影的影像并在顯示單元上顯示出來。
一種典型的超聲探頭的例子被公開在日本申請中，如日本待審專利NO.184532/1991。
本發明公開的超聲探頭屬于其中的第二類超聲探頭，因此所提供的探頭單元包括用于將超聲波與電信號互相轉換的轉換器、能夠使轉換器在預定旋轉范圍內繞自己軸心循環擺動的電動馬達，和位于轉換器和電動馬達之間將電動馬達的扭矩傳遞給轉換器的減速齒輪。轉換器被放置在探頭罩(housing)中并由探頭罩支承，轉換器相對于探頭罩在預定旋轉范圍內繞著中軸是可旋轉的。轉換器以圓弧體型材的形式存在，且放置的電動馬達和轉換器之間有空間，電動馬達和減速齒輪放置的位置與轉換器的關系約是同軸關系。轉換器、電動馬達和減速齒輪的擺放導致的結果是這樣的事實即轉換器必須具有相當大的半徑。轉換器的大半徑必然增大了沿垂直于轉換器插入體內器官方向的平面方向所得到的橫截面。
從上面提及的事實更容易理解，這類傳統超聲探頭面臨這樣一個問題，即具有相當大半徑和橫截面積的轉換器使超聲探頭單元整體體積非常龐大。另外，該事實即轉換器的齒輪與電動馬達的齒輪利用減速齒輪進行驅動嚙合，必然產生另一個問題，即這些齒輪因此要保持彼此嚙合關系，必然將導致向轉換器傳輸的空程，由此破壞了超聲探頭單元的精確度。

發明內容
本發明的一個目的在于提供一種比傳統超聲探頭體積小的超聲探頭。
本發明的另一個目的是提供一種比傳統超聲探頭精確度高的超聲探頭。
本發明還有一個目的是提供一種制備比傳統超聲探頭體積小且精確度高的超聲探頭的方法。
根據本發明的一個方面，提供一種超聲探頭，包括探頭罩；由探頭罩支承的可旋轉被動軸(driven shaft)；由被動軸支承在被動軸一端可擺動的轉換器，能夠將電信號與超聲波互相轉換，該轉換器具有在預定方向上通過探頭罩發射和反射的超聲波；由探頭罩支承的可旋轉主動軸(drive shaft)，在預定方向上與被動軸是平行關系并隔開一定距離；被支承在探頭罩上的驅動馬達并可驅動地連接在主動軸上；介于主動軸和被動軸之間的是傳動帶(drivebelt)，能夠將轉動由驅動馬達傳輸給轉換器。
因此具有此結構的超聲探頭，因其驅動馬達旋轉軸與轉換器間有一定距離，而使轉換器旋轉半徑與電動馬達體積無關，故能減小轉換器的旋轉半徑。這使生產小體積超聲探頭成為可能。另外，該超聲探頭比傳統超聲探頭精確度高，是因為在轉換器與驅動馬達間沒有任何齒輪介入的情況下，驅動馬達的轉動轉換為轉換器的旋轉運動。
傳動帶可以基本上是環狀形式、且具有矩形橫截面。
根據本發明的超聲探頭的探頭罩可以包括外罩；與外罩適配并與外罩保持固定關系的內罩；由內罩支承的可旋轉被動軸；固定在轉換器的被動軸上且與被動軸可一起旋轉的被動驅動輪；固定在主動軸上可與主動軸一起旋轉的主動驅動輪；穿過被動驅動輪和主動驅動輪的傳動帶。
根據本發明的超聲探頭，希望包括同步裝置，用于當被動驅動輪通過傳動帶由主動驅動輪驅動旋轉時，使被動驅動輪與主動驅動輪保持同步。
希望該同步裝置由在被動驅動輪上形成的從被動驅動輪的外表面向外徑向突出的第一凸起、在主動驅動輪上形成的從主動驅動輪的外表面向外徑向突出的第二凸起構成，并且在傳動帶上沿傳動帶旋轉方向彼此相距一定距離分別形成第一孔和第二孔。第一孔和第二孔中分別容納第一凸起和第二凸起，確保被動驅動輪與主動驅動輪保持同步旋轉。
同步裝置使得制備具有如下特性的超聲探頭成為可能，即在傳動帶與被動驅動輪和主動驅動輪之間不會出現滑動，因此在主動驅動輪和被動驅動輪之間扭矩傳輸是非常靈敏且可靠。
根據本發明的超聲探頭還包括用于調節傳動帶的長度的長度調節裝置，利用第一驅動輪和第二驅動輪，使第一凸起和第二凸起分別與第一孔和第二孔嚙合。在這種情況下，傳動帶具有由第一孔和第二孔之間的距離限定的預定長度。
根據本發明的超聲探頭還包括微調螺絲，傳動帶上有與主動驅動輪嚙合的第一嚙合部位、與被動驅動輪嚙合的第二嚙合部位、以及第三嚙合部位；其中第三嚙合部位與主動驅動輪保持嚙合、并形成有內徑足夠大的調節孔以在其中容納調節螺絲，確保在第一嚙合部位和第二嚙合部位分別與主動驅動輪和被動驅動輪保持嚙合的狀態下傳動帶的長度可以調節。
長度調節裝置最好由調節螺絲、傳動帶、主動驅動輪和被動驅動輪構成。調節孔可以是矩形的形狀，具有沿傳動帶的縱向方向測定的長度和沿垂直于傳動帶縱向方向測定的寬度。調整孔的長度要大于其寬度。
長度調節裝置通過拉伸傳動帶的末端能使傳動帶收到張力作用。拉伸后不再需要的傳動帶的末端可以從傳動帶的有效部分剪下來。因為傳動帶是環狀形式，所以可獲得制造成本和加工成本較低的超聲探頭。
傳動帶可以有一個與調節孔相鄰近的末端接頭，并且可以在調節孔和傳動帶末端接頭之間于傳動帶的側面向其中心延伸形成一對側凹槽，且它們以傳動帶中心線呈對稱分布。纏繞在主動驅動輪和被動驅動輪上的傳動帶可用調節孔和調節螺絲來調節主動驅動輪和被動驅動輪之間的距離，并通過沿傳動帶縱向方向拉伸末端接頭直到使傳動帶的第三嚙合部位被擰到主動驅動輪上為止，來對傳動帶施加張力。
根據本發明的超聲探頭還可以包括轉動限制設備，用于將主動驅動輪的轉動控制在允許的轉動范圍內。
希望主動驅動輪具有從主動驅動輪的一個側面突出的制動銷，在這種情況下，在內罩中開凹槽，將制動銷安裝進去，確保主動驅動輪在允許的轉動范圍內旋轉。
優選地，被動驅動輪的外徑比主動驅動輪的外徑大，由此使驅動馬達的負載扭矩和傳遞給轉換器的空程減小，且使驅動馬達和主動驅動輪變得更小。
當轉換器因故障超出允許的旋轉范圍時，內罩通過主動驅動輪的制動銷限制主動驅動輪的轉動，因此能夠得到一種足夠可靠的超聲探頭，防止傳動帶所受到的驅動力超出允許值范圍。
優選的超聲探頭還包括張力施加裝置，用于對傳動帶施加張力。張力施加裝置使傳動帶得到一個恒定的張力，在不使傳動帶松弛且不產生震動噪音的情況下該張力足以驅動轉換器。
張力施加裝置可以包括可旋轉臂，該旋轉臂的一端可回轉地被支承在內罩上且相對于內罩可旋轉，另一端朝向傳動帶彎曲；可旋轉導輥，被支承在可旋轉臂的另一端，與傳動帶壓緊接觸；以及彈性裝置，靠彈性使導輥與傳動帶壓緊接觸，使傳動帶保持拉緊狀態。
在優選的超聲探頭中，彈性裝置由螺旋線圈彈簧構成，其一端連接在可旋轉臂的縱向中間部分，另一端連接在內罩上，以保證導輥與傳動帶壓緊接觸使傳動帶保持在拉緊狀態。主動驅動輪驅動的傳動帶獲得的是在傳動帶裝配在第一和第二驅動輪上時施加的張力范圍內的恒定張力。
根據本發明的另一方面，提供一種制備超聲探頭的方法，包括以下步驟制備被動軸、由被動軸支承的轉換器、平行于被動軸并與被動軸有一定距離的主動軸、調節螺絲和傳動帶，其中傳動帶上有第一、第二嚙合部位和帶有調節孔和末端接頭的第三嚙合部位；將傳動帶纏繞在主動驅動輪和被動驅動輪上，使第一和第二嚙合部位保持與主動驅動輪和被動驅動輪嚙合；由穿過傳動帶調節孔的調節螺釘將傳動帶擰在主動驅動輪上；通過沿傳動帶縱向方向拉伸末端接頭直到傳動帶第三嚙合部分被擰在主動驅動輪上為止，使纏繞在主動驅動輪和被動驅動輪上的傳動帶獲得預定的張力；和從傳動帶上剪掉并去除末端接頭。
上述一系列步驟不僅使傳動帶獲得張力變得容易，而且也能減少超聲探頭的制造成本和生產程序的數目，因為傳動帶在不用提供額外張力施加裝置的情況下就可被拉緊。


通過下面附圖進行的描述，根據本發明的超聲探頭的特點和優點將會變得更加清楚，其中圖1A是本發明的超聲探頭的第一實施例的橫截面圖；圖1B是構成本發明超聲探頭的第一實施例一部分的環狀帶和主動及被動驅動輪的側視圖；圖2是構成本發明超聲探頭的第二實施例一部分的張力施加裝置的側視圖；圖3是與圖2類似的截面側視圖，但表示的是構成本發明超聲探頭的第三實施例一部分的環狀帶和主動及被動驅動輪；圖4A是構成本發明超聲探頭的第四實施例一部分的傳動帶的平面圖；圖4B是與圖2類似的截面側視圖，但表示的是構成本發明超聲探頭的第四實施例一部分的環狀帶和主動及被動驅動輪；圖5A是構成本發明超聲探頭的第五實施例一部分的傳動帶的平面圖，且傳動帶保持在穿過主動和被動驅動輪之前被拉伸的狀態；圖5B是圖5A所示傳動帶的透視圖，但表示利用對傳動帶已施加的張力處于穿過主動和被動驅動輪狀態下的傳動帶；圖5C是類似于圖5B的透視圖，但表示的是被擰在主動驅動輪上的調節螺絲；圖6A是構成本發明超聲探頭第六實施例一部分的環狀帶和主動及被動驅動輪的正視圖；圖6B是圖6A沿線B-B得到的斷面圖；圖7A是構成本發明超聲探頭第七實施例一部分的轉換器、環狀帶、主動和被動驅動輪以及部分內罩的部分橫截側視圖；圖7B是構成本發明超聲探頭第七實施例一部分的轉換器、傳動帶、主動和被動驅動輪以及內罩的部分橫截側視圖；和圖8是構成本發明超聲探頭第八實施例一部分的環狀帶和主動及被動驅動輪的側視圖。
具體實施例方式
參照附圖1A和1B，示出本發明超聲探頭具體實施的第一實施例。由此圖1A和1B表示的超聲探頭包括轉換器1、被動軸2、一對軸承3、探頭罩4、被動驅動輪5、驅動馬達6、主動軸7。探頭罩4有中心軸4a，且包括外罩11、與外罩11適配并與外罩11保持固定關系的內罩15。內罩15是杯形的，上部15b連接在外罩11上，底部15c與上部15b形成一個整體。沿著垂直于探頭罩4的中心軸4a測定的底部15c的橫截面積小于也是沿著垂直于探頭罩4的中心軸4a測定的上部15b的橫截面積。窗口12是由適合超聲波穿透的材料制成的。
轉換器1可驅動地連接在被動軸2上，其中被動軸可旋轉地被支承在內罩15上，以在相對于內罩15的預定方向上延伸。轉換器1是圓弧體，含凸面1a和凹面1b，從凹面1b到凸面1a的方向就是超聲波發射方向，即由轉換器1向人體目標部位發射超聲波的方向，就是說，超聲波傳播方向是從被動軸2的中心點向外沿徑向傳播方向，其中該中心點是探頭罩4的中心軸4a與被動軸2的中心軸2a交叉的點。轉換器1在被動軸2的一側是可擺動的，且在將電信號與超聲波的互相轉換中起作用。超聲波從轉換器發射出去后由人體作為超聲波回聲被反射回來。
插在被動軸2和內罩15中間的軸承3與被動軸2和內罩15軸向排列成一條直線并彼此隔開。被動軸2不是沿著軸承3的中軸滑動而是轉動。主動軸7可旋轉地被支承在外罩11上，與被動軸2在預定方向上間隔一段距離并成平行關系。
超聲探頭另外還包括被動驅動輪5和主動驅動輪9。其中，被動驅動輪5被固定支承在轉換器1的被動軸2上并可與被動軸2一起轉動，以及主動驅動輪9被固定支承在主動軸7上且可與主動軸7一起轉動。
超聲探頭還包括電驅動馬達6，例如通過內罩15支承在軸承座4上、并且被驅動地連接在主動軸7上的步進馬達，以及插在被動軸2和主動軸7之間的傳動帶10，用于將轉動從驅動馬達6傳遞到轉換器1。主動軸7與驅動馬達6的輸出軸形成一體，驅動馬達6被安全地安裝在內罩15的底部15C上。根據本發明，主動軸7和驅動馬達6可以以這樣的方式放置，即主動軸7與驅動馬達6分離開并被驅動地連接到驅動馬達6的輸出軸上。
將轉動從驅動馬達6傳輸到轉換器1的傳輸過程是利用主動驅動輪9和被動驅動輪5在主動軸7和傳動帶10之間實現的。主動驅動輪9支承在主動軸7的中部并可與主動軸7一起轉動，而被動驅動輪5被支承在轉換器1的被動驅動輪2的中部并可與被動軸2一起轉動。圖1B是最好的表示方式，傳動帶10是環形的，即基本環繞和通過被動驅動輪5和主動驅動輪9。傳動帶10是具有矩形截面的扁平帶做成的。
轉換器1不僅能夠將電信號轉換成一種超聲波，該超聲波沿預定探測方向通過窗口12被發射出去，而且能夠轉換超聲波回聲，即將反射回來的超聲波轉換成電信號后再轉換成診斷影像。由轉換器1發射的超聲波和由外部反射的超聲波回聲穿過窗口12。在窗口12和內罩15之間，裝入一種液體化的超聲傳輸材料13，充滿由窗口12和內罩15之間限定的空間。
在主動軸7周圍，有軸承座8和密封圈14，分別插入在主動軸7和內罩15之間。密封圈14適合密封主動軸7和外罩11之間的縫隙，目的是防止超聲傳輸材料13從內罩15中泄漏出來。
現在描述根據本發明的超聲探頭的操作。
超聲探頭的驅動馬達6先通電使主動驅動輪9按照圖1B箭頭A所示方向轉動。當主動驅動輪9沿A方向旋轉時，被動驅動輪5被主動驅動輪9通過傳動帶10驅動沿A方向轉動。另一方面，當主動驅動輪9沿圖1B箭頭B所示方向轉動時，被動驅動輪5被主動驅動輪9通過傳動帶10驅動沿方向B轉動。轉換器1與被動軸2一起在允許的轉動范圍內可以往復轉動。轉換器1的允許轉動范圍按比例受限于驅動馬達6的旋轉范圍。
由于驅動馬達6和主動軸7的轉動軸按照預定方向被放置在轉換器1的另一側而與轉換器1的轉動軸之間是被隔開的，因此轉換器1的轉動半徑可以被減小而與驅動馬達6的大小無關。由此得到的超聲探頭避免了龐大的體積并因此可能變得比傳統超聲探頭要小些。此外，不使用齒輪也就不會發生空程，由驅動馬達6通過傳動帶10使轉換器1轉動。結果是，使超聲探頭的探測精確度免受破壞。
現在參照附圖2，表示的是本發明具體實施超聲探頭的第二優選實施例。本實施例中的超聲探頭結構與第一實施例相似，因此包括在結構和參考標號上與第一實施例的超聲探頭相同的元件。
在圖2中，被動驅動輪5、主動驅動輪9和傳動帶10構成形成本發明部分超聲探頭的旋轉傳輸裝置。超聲探頭還包括張力施加裝置20，用于以恒定張力大小對傳動帶10施加一個張力。張力施加裝置20包括可旋轉臂22、導輥21和彈性裝置23。其中可旋轉臂22的一端可旋轉地固定在內罩15上，相對于內罩15是可轉動的；導輥21旋轉地固定在可旋轉臂22的另一端；彈性裝置23用于彈性推動導輥21，使其壓緊接觸傳動帶10，從而使傳動帶10保持在拉緊狀態中。將可旋轉臂22的另一端彎向傳動帶10，因此導輥21相對于傳動帶10的外表面是可滾動或滑動的。
彈性裝置23是由螺旋線圈彈簧組成的，一端連接在可旋轉臂22的縱向中部，另一端連接在內罩15上，以保證導輥21與傳動帶10壓緊接觸，而且使傳動帶10保持在被拉緊狀態。
傳動帶10的恒定張力大小是預定的，因此通過傳動帶10在不產生任何振動噪音的情況下足以驅動轉換器1。這意味著傳動帶10受到張力作用以避免滑動，即在被動驅動輪5和主動驅動輪9之間相對轉動。
參照附圖3，表示的是本發明具體實施超聲探頭的第三優選實施例。本實施例的超聲探頭在結構上與第一實施例類似，因此包括在結構和參考標號上與第一實施例的超聲探頭相同的元件。
本實施例的超聲探頭包括同步裝置，當被動驅動輪5被主動驅動輪9和驅動馬達6通過傳動帶10驅動轉動時，該裝置用于使被動驅動輪5與主動驅動輪9保持同步。同步裝置由在被動驅動輪5上形成的第一凸起5a、在主動驅動輪9上形成的第二凸起9a以及帶有第一孔10a和第二孔10b的傳動帶10組成。
被動驅動輪5的外圍表面上沿徑向突出的第一凸起5a被安放在傳動帶10的第一孔10a內，使傳動帶10與被動驅動輪5保持同步嚙合，而由主動驅動輪9的外圍表面沿徑向向外突出形成的第二凸起9a被安放在傳動帶10的第二孔10b內，使傳動帶10與主動驅動輪9保持同步嚙合。因此可在傳動帶10和被動驅動輪5及主動驅動輪9之間不會產生滑動而確保被動驅動輪5與主動驅動輪9同步地被驅動轉動。所以，該超聲探頭更可靠且更精確。
參照附圖4A和4B，表示本發明具體實施超聲探頭的第四優選實施例。本實施例的超聲探頭結構與第一和第三實施例的探頭結構相同，因此包括在結構和參考標號上與第一實施例的超聲探頭相同的元件。
如圖4A和4B所示，超聲探頭包括長度調節裝置30，用于使用第一驅動輪5和第二驅動輪9調節傳動帶31的各伸直部分的長度33，即，被動驅動輪5和主動驅動輪9之間的距離。超聲探頭還包括調節螺絲32。傳動帶31上包括與主動傳動輪9保持嚙合的第一嚙合部位31b，與被動驅動輪5保持嚙合的第二嚙合部位31a，和與主動驅動輪9保持嚙合并形成有調節孔31c的第三嚙合部位31d。調節孔31c的內徑大到足以安裝調節螺絲32，以確保在第一嚙合部位31b和第二嚙合部位31a分別保持與主動驅動輪9和被動驅動輪5嚙合的狀態下、能夠使傳動帶31的長度得到調節。長度調節裝置是由調節螺絲32、傳動帶31、主動驅動輪9和被動驅動輪5構成。
在傳動帶31上開鑿第一孔31c、第二孔31a和調節孔31c。被動驅動輪5具有被安裝在傳動帶31的第一孔31b中的第一凸起5a，使傳動帶31纏繞在被動驅動輪5上并與之保持同步嚙合。主動驅動輪9具有被安裝在傳動帶31的第二孔31a內的第二凸起9a，使傳動帶31纏繞在主動驅動輪9上并與之保持同步嚙合。長度調節裝置30還由沿主動驅動輪9的徑向延伸形成的螺母9b、以及可以擰入主動驅動輪9上的螺母中的調節螺絲32構成。根據本發明，主動驅動輪9上可以沿主動驅動輪9的圓周方向間隔一定距離做很多個螺母。螺母中心距離可以沿主動驅動輪9的圓周方向發生變化，以方便主動驅動輪9的長度調節。
從上面的描述中可以看出，易于理解傳動帶31的第一孔31b和第二孔31a分別構成保持與主動驅動輪9和被動驅動輪5相嚙合的第一和第二嚙合部位。
傳動帶31另外還有一個保持與主動驅動輪9相嚙合并形成有調節孔31c的第三嚙合部位31d，調節孔31c的內徑大到足以安裝調節螺絲32。調節螺絲32被安裝在傳動帶31的第三孔31c內并轉動，以使在第一孔31b和第二孔31a分別與主動驅動輪9和被動驅動輪5保持嚙合的狀態下，被動驅動輪5和主動驅動輪9之間的傳動帶31的長度33可以被調整。
長度調節裝置30使環狀傳動帶31的圓周長度易于按照被動驅動輪5和主動驅動輪9之間的間距關系成比例地進行調節，甚至在該距離發生變化的情況下。超聲探頭的精確度更高且制造成本更低。
參照附圖5A至5C，表示本發明具體實施超聲探頭的第五優選實施例。本實施例超聲探頭的結構與第一和第四實施例相似，因此包括在結構和參考標號上與第一實施例的超聲探頭相同的元件。
如圖5A至5C所示，超聲探頭包括長度調節裝置40，用于利用第一驅動輪5和第二驅動輪9調節傳動帶41的兩邊伸直部分的長度，即被動驅動輪5和主動驅動輪9之間的距離。沒有表示在圖5A至5C中的被動驅動輪5上的第一凸起5a，被安裝在傳動帶41的第一孔41b內，使傳動帶41纏繞在被動驅動輪5上并保持與被動驅動輪5同步嚙合；而未被表示在圖5A至5C中的主動驅動輪9上的第二凸起9a，被安裝傳動帶41的第二孔41a中，使傳動帶41纏繞在主動驅動輪9上并與之保持同步嚙合。長度調節裝置40還包括可擰進主動驅動輪9上的螺母9b中的調節螺絲42。
傳動帶41上打一調節孔41c，該孔在功能上與第四實施例中傳動帶31的調節孔31c相似，但在形狀上與之不同。調節孔41c基本是矩形的，具有沿傳動帶41的縱向測定的長度和沿垂直于傳動帶41縱向的方向測定的寬度。調節孔41c的長度比調節孔41c的寬度要大些。調節孔41c有四個角。優選地，每個角應做倒角，防止過量應力集中在角上。
鄰近調節孔41c，傳動帶41有一個末端接頭41i。在傳動帶41上的調節孔41c和末端接頭41i之間，開一對從傳動帶41的側面41g和41h向內延伸的側缺口41e。傳動帶41上的側缺口41e相對于傳動帶41的中線是對稱的。
末端接頭41i上開第四孔41d，能夠用鉤接式工具鉤住該孔，通過拉伸鉤接式工具對傳動帶41施加張力。
在被所述主動驅動輪9驅動的同時，傳動帶10承受當傳送帶10與第一驅動輪5和第二驅動輪9裝配在一起時所施加的張力范圍內的恒定張力。
下面將對本發明的方法進行描述。用于制造前述超聲探頭的方法通過下述步驟來完成的，特別適用于將傳動帶41纏繞到被動驅動輪5和主動驅動輪9上以及對傳動帶41施加張力。
被動軸2、由所述被動軸2支撐的轉換器1、主動軸7、調節螺絲42和傳動帶41首先被制備。如上所述，傳動帶41有分別構成第一和第二嚙合部位的第一孔41a和第二孔41b，以及開有調節孔41c與末端接頭41i構成的第三嚙合部位。
然后主動軸7被放置在與被動軸2平行并有一定距離的位置。
緊接上述制備步驟之后，傳動帶41被纏繞在主動驅動輪9和被動驅動輪5上，使第一和第二嚙合部位41a和41b分別與所述驅動驅動輪9和所述被動驅動輪5保持嚙合。
然后用調節螺絲穿過傳動帶41上的調節孔41c將傳動帶41擰到所述主動驅動輪9上。
在擰螺絲步驟中或之前，被纏繞在主動驅動輪9和被動驅動輪5上的傳動帶41，沿其縱向方向上通過拉伸末端接頭41i使該傳動帶41被施加略超過預定張力范圍的張力，如圖5B箭頭D所示。在這個張力施加步驟中，預定張力的大小被設置為足以能滿足用傳動帶41來驅動轉換器1的要求。然后將調節螺絲42放入如圖5C所示的螺母9b中，并在對傳動帶41施加預定張力的條件下將螺母擰緊。這時，傳動帶41的第三嚙合部位41f被安全地安裝在主動驅動輪9上和調節螺絲42連接在一起。
然后將末端接頭41i沿圖5c描繪的線43剪斷并使其與傳動帶41分離。
在上述本發明的制造方法中，張力施加步驟取消了安裝額外張力施加裝置包括較前面提到的導輥等的必要性，因為在將調節螺絲42放進螺母9b中之前傳動帶41被拉緊并得到一個預定大小的張力足以驅動轉換器1，由此減少了構成張力施加裝置部件的部件數目。更進一步，對纏繞在主動驅動輪9和被動驅動輪2上的傳動帶41施加了略大于預定張力大小的張力而提高了超生探頭的精確度。這就導致如下結果，即上述提到的制造方法使制造成本比傳統制造方法更低廉，且比傳統方法的可靠性更強的超聲探頭成為可能。
圖6A和6B合在一起表示本發明具體實施超聲探頭的第六優選實施例。本實施例的超聲探頭在結構上與第一實施例相似，因此包括在結構和參考標號上與第一實施例的超聲探頭相同的元件。圖6A是本實施例的正視圖，以及圖6B是本實施例的側視圖。
超聲探頭包括轉動限制裝置，用于限制主動驅動輪9在允許轉動范圍內轉動。如圖6A和6B所示，主動驅動輪9有一個從主動驅動輪9的一個側面凸出來的圓柱形的制動凸起9c；而在內罩15上開一個安裝主動驅動輪9的制動凸起9c的凹槽15a，因此保證了主動驅動輪9只能在允許轉動范圍內進行轉動。例如內罩15上的凹槽15a可做成圓弧形的使其同時為制動器提供兩個制動端。
下面描述上述實施例的操作過程。
如圖7A所示，當主動驅動輪9按箭頭F所示旋轉方向被驅動時，通過被動軸2連接在被動驅動輪5上的轉換器1按箭頭E所示轉動方向被驅動。
如圖7B所示，將主動驅動輪9上的制動凸起9c與內罩15上的凹槽15a的端制動器接觸，并且當驅動馬達6的轉動位置超出其中與凹槽15a的所有兩個端制動器相鄰接的任一個預定極限位置時停下來。內罩15上的凹槽15a的端制動器使超出驅動馬達6的驅動扭矩的任何力不致加載到傳動帶10上。傳動帶10如圖7A和圖7B所示，也可以是其他任何形式，如據本發明的環狀扁平帶。加載到傳動帶10上的超載力將導致傳動帶10磨損和撕裂，并破壞超聲探頭的可靠性。而如此結構的超聲探頭減少了傳動帶10的磨損和撕裂，由此保證了較高的可靠度。
參照附圖8，表示本發明具體實施超聲探頭的第七優選實施例，這里公開的超聲探頭結構上與第一實施例公開的超聲探頭相似，因此除了下述部件和元件外，本實施例中包括的部件和元件在結構和參考標號上與第一實施例中的超聲探頭相同。
在第七實施例中，被動驅動輪5有相對較大的直徑Da，而主動驅動輪9有相對較小的直徑Db，Db小于被動驅動輪5的直徑Da。在這種情況下，負載扭矩Tl施加到傳動帶10上，驅動主動驅動輪9所需的驅動扭矩Td由下列方程(1)決定Td＝(Db/Da)Tl……(1)由上面提到的方程很容易理解，驅動扭矩Td變得比負載扭矩Tl小，因為被動驅動輪的直徑Da比主動驅動輪9的直徑Db大。
第七實施例列舉的超聲探頭使采用的驅動馬達比傳統超聲探頭的驅動馬達小這種情況成為可能，由此提供與傳統超聲探頭相比更廉價且更緊湊的超聲探頭。這是因為被動驅動輪5的直徑Da被設計成大于具有較小驅動扭矩“Td”值的主動驅動輪9的直徑Db的緣故。
根據本發明，此結構的超聲探頭能減小轉換器的轉動半徑，通過將驅動馬達和轉換器的轉動軸隔開，使轉換器轉動半徑與電動馬達的大小無關，因此可提供比傳統超聲探頭的體積更小的超聲探頭。此外，因為驅動馬達的轉動被轉換成轉換器的旋轉運動不會引起空程，所以超聲探頭的精確度免受破壞。
參照具體實施例已經表示和描述了本發明。但是值得注意的是，本發明不限于上述列舉的結構細節，在不脫離所附權利要求范圍的情況下，可以進行各種變形和修改。
權利要求
1.一種超聲探頭，包括探頭罩；支承在所述探頭罩上可轉動的被動軸；支承在所述被動軸上的轉換器，在所述被動軸的一側可旋轉且能將電信號轉換成超聲波和將超聲波轉換成電信號，所述轉換器通過所述探頭罩按照預定方向發射所述超聲波并接受反射回來的超聲波；支承在所述探頭罩上可旋轉的主動軸，與所述被動軸的關系是在所述預定方向上間隔一定距離且互相平行；支承在所述探頭罩上的驅動馬達，并可驅動地連接在所述主動軸上；和傳動帶，位于所述被動軸和所述主動軸之間，用于將所述驅動馬達的轉動傳輸給所述轉換器。
2.如權利要求1所述的超聲探頭，其中所述傳動帶基本是環形形式且具有矩形橫截面。
3.如權利要求1所述的超聲探頭，其中所述探頭罩包括一個外罩和一個內罩，所述內罩適配在所述外罩內且與所述外罩間保持固定，所述被動軸可旋轉地由所述內罩支承；被動驅動輪，被固定支承在所述轉換器的所述被動軸上，且可與所述被動軸一起轉動；和主動驅動輪，被固定支承在所述主動軸上，并可與所述主動軸一起轉動，所述傳動帶穿過被動驅動輪和主動驅動輪。
4.如權利要求3所述的超聲探頭，還包括同步裝置，用于當所述被動驅動輪被所述主動驅動輪通過所述傳動帶驅動轉動時，使所述被動驅動輪與所述主動驅動輪保持同步。
5.如權利要求4所述的超聲探頭，其中所述同步裝置由在所述被動驅動輪上由所述被動驅動輪的外圍表面沿徑向向外凸起形成的第一凸起、在所述主動驅動輪上由所述主動驅動輪的外圍表面沿徑向向外凸起形成的第二凸起、以及在其上分別形成有沿所述傳動帶的轉動方向間隔一定距離的第一孔和第二孔的傳動帶構成，所述第一孔和第二孔分別容納所述第一凸起和第二凸起，以保證所述被動驅動輪與所述主動驅動輪保持同步地被驅動轉動。
6.如權利要求3所述的超聲探頭，還包括長度調節裝置，用于調節所述第一驅動輪和所述第二驅動輪之間的所述傳動帶的長度。
7.如權利要求6所述的超聲探頭，還包括調節螺絲，且其中所述傳動帶具有與所述主動驅動輪保持嚙合的第一嚙合部位、與所述被動驅動輪保持嚙合的第二嚙合部位、以及與所述主動驅動輪保持嚙合并在其上開有孔徑大到足以在其中安裝所述調節螺絲的調節孔的第三嚙合部位，以保證在所述第一嚙合部位和所述第二嚙合部位分別與所述主動驅動輪和所述被動驅動輪保持嚙合的狀態下所述傳動帶的長度可以被調整，所述長度調節裝置由所述調節螺絲、所述傳動帶、所述主動驅動輪和所述被動驅動輪構成。
8.如權利要求7所述的超聲探頭，其中所述調節孔是矩形的，具有沿所述傳動帶縱向測定的長度、和沿垂直于所述傳動帶縱向方向測定的寬度，所述長度大于所述寬度。
9.如權利要求8所述的超聲探頭，其中所述傳動帶有與所述調節孔鄰接的末端接頭，并且在所述傳動帶的所述調節孔和所述末端接頭之間從所述傳動帶的側面向其中心延伸開一對側缺口，此對側缺口以所述傳動帶的中心線呈對稱分布。
10.如權利要求3所述的超聲探頭，還包括轉動限制裝置，用于限制所述主動驅動輪的轉動在允許的轉動范圍內。
11.如權利要求10所述的超聲探頭，其中所述主動驅動輪包括從所述主動驅動輪一側表面凸起的制動銷，所述內罩上開有凹槽將所述制動銷安裝進去，以保證所述主動驅動輪在所述允許轉動范圍內轉動。
12.如權利要求3所述的超聲探頭，其中所述被動驅動輪的外徑比所述主動驅動輪的外徑大。
13.如權利要求3所述的超聲探頭，還包括張力施加裝置，用于對所述傳動帶施加張力。
14.如權利要求13所述的超聲探頭，其中所述張力施加裝置包括可旋轉臂，一端可旋轉地支承在所述內罩上且相對于所述內罩可轉動，另一端彎向所述傳動帶；導輥，可旋轉地支承在所述可旋轉臂的另一端，與所述傳動帶壓緊接觸；以及彈性裝置，靠彈性迫使所述導輥與所述傳動帶壓緊接觸，以使所述傳動帶保持在拉緊狀態。
15.如權利要求14所述的超聲探頭，其中所述彈性裝置由螺旋線圈彈簧構成，其一端連接在所述可旋轉臂的縱向中部和另一端連接在所述內罩上，以保證所述導輥與所述傳動帶間保持壓緊接觸，從而使所述傳動帶處于拉緊狀態。
16.如權利要求13所述的超聲探頭，其中在被所述主動驅動輪驅動的同時，所述傳動帶被恒定地施加當所述傳動帶與所述第一和第二驅動輪裝配在一起時所施加的在張力范圍內的張力。
17.一種制造超聲探頭的方法，包括以下步驟制造被動軸、由所述被動軸支承的轉換器、與所述被動軸平行并與所述被動軸隔開一定距離放置的主動軸、調節螺絲和傳動帶，在傳動帶上有第一和第二嚙合部位、其上形成有調節孔和末端接頭第三嚙合部位；將所述傳送帶纏繞在所述主動驅動輪和所述被動驅動輪上，使所述第一和第二嚙合部位與所述主動驅動輪和所述被動驅動輪保持嚙合；用所述調節螺絲穿過所述傳動帶的所述調節孔將所述傳動帶擰到所述主動驅動輪上；通過拉伸所述傳動帶縱向方向上的所述末端接頭直到將所述傳送帶的所述第三嚙合部位擰到所述主動驅動輪上，對纏繞在所述主動驅動輪和所述被動驅動輪上的所述傳動帶施加預定張力范圍內的張力；和從所述傳動帶上剪掉并去除所述末端接頭。
全文摘要
本發明公開一種超聲探頭,包括:探頭罩;由探頭罩支承的可旋轉的被動軸;由被動軸支承、在被動軸的一端可旋轉、能夠將電信號和超聲波相互轉換的轉換器;支承于探頭罩上、在預定方向上與被動軸有一定距離并保持平行的可旋轉主動軸;支承在探頭罩上并驅動連接在主動軸上的驅動馬達;以及穿過被動軸和主動軸將轉動從驅動馬達傳輸到轉換器的傳動帶。轉換器在預定方向通過探頭罩發射和接收反射回來的超聲波。如此結構的超聲探頭通過將驅動馬達和轉換器的轉動軸分開,使轉換器的半徑與驅動馬達的半徑無關而減小轉換器的轉動半徑,從而得到體積較小的超聲探頭。驅動馬達的轉動被轉換成轉換器的旋轉運動時不產生空程,因而使超聲探頭的精確度免受破壞。
文檔編號H04R1/02GK1353970SQ0113858
公開日2002年6月19日 申請日期2001年11月19日 優先權日2000年11月17日
發明者大川榮一, 鈴木隆, 入岡一吉, 小泉順 申請人:松下電器產業株式會社