换能器结构和超声设备的制作方法

1.本发明涉及医疗器械技术领域，特别是涉及一种换能器结构和超声设备。


背景技术：

2.超声仪器是根据超声波原理研制的仪器。由于超声仪器的价格比计算机断层扫描仪(ct)和核磁共振成像扫描仪(mri)等医学设备便宜，体积小，并具有无创伤和实时获得人体组织图像的特点，被广泛应用于医疗临床和诊断等领域。超声仪器包括换能器结构，换能器结构用于将高频电能转换为超声机械能(声能)向外辐射，并接收超声回波将超声机械能(声能)转化为电能的一种声
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电可逆转换器件。
3.在超声诊断过程中，需要根据不同的深度刺激或消融等因素选用不同的换能器，不利于降低成本。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对现有超声设备配备多款换能器导致成本较高的问题，提供一种换能器结构和超声设备。
5.一种换能器结构，包括：线缆组件和声头组件；所述线缆组件包括相连接的连接件和本体，所述连接件可相对于所述声头组件和所述本体转动而具有第一位置和第二位置；其中，在第一位置时，所述线缆组件和所述声头组件相对固定连接，在第二位置时，所述连接件为所述声头组件从所述线缆组件上脱离或为所述声头组件安装至所述线缆组件提供避让通道，且在第二位置时，所述连接件可相对于所述本体往返移动。
6.在其中一个实施例中，所述本体包括固定壳，所述固定壳上设有凸沿，所述连接件上设有与所述凸沿相对的折边；所述声头组件包括壳体；所述壳体和所述连接件上设有相互卡接的旋合槽/卡接部；当所述连接件相对于所述声头组件位于第一位置时，所述凸沿与所述折边具有重叠的部分，所述卡接部卡合于所述旋合槽内；当所述连接件相对于所述声头组件位于第二位置时，所述连接件与所述固定壳可相对滑动。
7.在其中一个实施例中，所述固定壳和所述壳体上设有相互卡合连接的防呆筋和防误槽。
8.在其中一个实施例中，所述固定壳和所述壳体上设有相互卡合连接的插槽和导向筋。
9.在其中一个实施例中，所述声头组件还包括位于所述壳体内的声头pcb板和多阵元结构；所述声头pcb板上设有与所述壳体配合的导向槽和/或防呆槽。
10.在其中一个实施例中，所述本体还包括出线端罩壳，所述出线端罩壳与所述固定壳依次连接；所述出线端罩壳上设有外沿，所述折边位于所述外沿和所述凸沿之间，且所述外沿和所述凸沿均位于所述连接件的滑动轨迹上。
11.在其中一个实施例中，所述固定壳和所述出线端罩壳上设有相互卡合连接的滑槽和滑板。
12.在其中一个实施例中，所述本体还包括同轴线、负极栅和顶针pcb板，所述负极栅位于所述固定壳内，所述同轴电缆的一端穿过所述出线端罩壳与所述负极栅连接，所述负极栅与所述顶针pcb板电连接，所述顶针pcb板与所述声头组件连接。
13.在其中一个实施例中，还包括密封件，所述密封件位于所述凸沿与所述壳体之间。
14.一种超声设备，包括：主机和上述任一项所述的换能器结构，所述换能器结构通过线缆与所述主机连接。
15.上述换能器结构，通过将线缆组件和声头组件设置为可相对分离或组合的结构形式，使得需要不同功能的换能器结构时，可以仅更换声头组件即可适用于不同诊疗需求，更换成本低且用时短。
附图说明
16.图1为本发明一实施例中的换能器结构的整体结构示意图。
17.图2为本发明一实施例中换能器结构中的线缆组件的结构分解示意图。
18.图3为本发明一实施例中换能器结构中的固定壳的剖面结构示意图。
19.图4为本发明一实施例中换能器结构中的固定壳的结构示意图。
20.图5为本发明一实施例中换能器结构中线缆组件处于装配状态下的剖面结构示意图。
21.图6为本发明一实施例中换能器结构中的声头组件的结构分解示意图。
22.图7为本发明一实施例中换能器结构中的声头组件处于装配状态下的剖面结构示意图。
23.图8为本发明一实施例中换能器结构中线缆组件和声头组件的拆解示意图。
24.图9为本发明一实施例中的换能器结构的剖面结构示意图。
具体实施方式
25.本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
26.在本发明的描述中，所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”、“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述。第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
27.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解。当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
28.参阅图1所示，图1示出了本发明一实施例中的换能器结构的整体结构示意图，本发明一实施例提供的换能器结构，包括线缆组件100和声头组件200，线缆组件100远离声头
组件200的一端通过超声线缆150与超声设备的主机连接，声头组件200在主机的控制下实现电能和机械能的转换。上述的换能器结构，声头组件200被配置为能够从线缆组件100中分离出来的独立元件。
29.参阅图1所示，线缆组件100包括活动连接的连接件110和本体190。声头组件200通过连接件110与本体190可拆卸连接。
30.参阅图2所示，在一些实施例中，本体190包括线缆固定座101、出线端罩壳120、负极栅102、固定壳130和顶针pcb板140。同时参阅图1所示，线缆固定座101安装于出线端罩壳120上，出线端罩壳120远离线缆固定座101的一端与固定壳130连接，负极栅102(图1中未示出)位于固定壳130内，顶针pcb板120(图1中未示出)位于固定壳130内。线缆的一端从线缆固定座101穿入出线端罩壳120内。
31.参阅图2所示，线缆固定座101为中空结构，方便线缆穿设。线缆固定座101与出线端罩壳120配合的位置设有外螺纹。
32.参阅图2所示，出线端罩壳120包括盖板121和周向壁122，周向壁122为两端开放的柱状结构。盖板121盖设于周向壁122的一端开口处，盖板121的尺寸大于周向壁122的开口尺寸以足以覆盖周向壁122的开口位置。
33.参阅图2所示，盖板121上设有螺纹孔125，用于与线缆固定座101螺纹连接。需要说明的是，线缆固定座101也可以通过其他方式安装于盖板121，比如焊接或胶接等其他方式。
34.参阅图2所示，盖板121大致为圆盘状。盖板121的圆周侧设有外沿123,外沿123凸出于盖板121的周向表面并延伸设定长度。在本实施例中，外沿123与盖板121为一体成型结构。外沿123用于对连接件110进行行程限定，以防止与本体190活动连接的连接件110脱离本体190。
35.参阅图2所示，周向壁122的远离盖板121的一端设有滑板124，滑板124用于与固定壳130形成滑动连接。滑板124被设置为从周向壁122的下端面向下延伸设定长度，在径向方向上，滑板124的厚度小于周向壁122的厚度，在圆周方向上，滑板124具有设定宽度。
36.在本实施例中，滑板124与周向壁122为一体成型结构。滑板124设置为两个，沿周向壁122的圆周方向均匀设置。滑板124的个数不做具体限制。
37.参阅图2所示，固定壳130为两端开放内部中空的柱状结构。固定壳130的一端与出线端罩壳120连接，另一端与声头组件200连接。
38.参阅图2所示，固定壳130上端内壁上设有滑槽131。滑槽131被设置为从固定壳130的内壁沿径向方向凹陷设定深度所形成。滑槽131具有位于固定壳130上端面的开口。换能器结构处于装配状态下，出线端罩壳120上的滑板124容置于滑槽131内；当需要装配或拆卸换能器结构时，滑板124与滑槽131可发生相对滑动。滑槽131的个数及在圆周方向上的位置分布与滑板124在出线端罩壳120上的个数及分布相对应。在本实施例中，滑槽131设置为两个，沿固定壳130的周向均匀设置。
39.参阅图2所示，固定壳130上端端面设有若干个连续的齿槽132。齿槽132被设置为固定壳130的上端端面向下凹陷设定深度所形成。齿槽132用于与负极栅102嵌合。根据负极栅102的结构特点，齿槽132设置为两组，且齿槽132位于两个滑槽131之间。
40.参阅图3所示，固定壳130下端内壁设有容置槽133。容置槽133被设置为固定壳130的内壁沿径向方向凹陷设定深度所形成。容置槽133具有位于固定壳130下端面的开口。容
置槽133用于容置顶针pcb板140。为了便于描述及理解，将固定壳130的内壁沿径向方向凹陷后形成的平行于固定壳130的中心线的内表面称为容置槽133的槽壁134，将固定壳130的内壁沿径向方向凹陷后形成的垂直于固定壳130的中心线的阶梯面称为容置槽133的槽底135。
41.参阅图4所示，容置槽133的槽壁134上设有凸出于槽壁134的第一凸起103。第一凸起103从槽壁134的下端端部向上延伸至槽底135。第一凸起103用于与顶针pcb板140上的结构嵌合。
42.参阅图4所示，为了便于将顶针pcb板140安装至固定壳130上而不至于误装，容置槽133的槽壁134上还设有凸出于槽壁134的第二凸起104。第二凸起104与顶针pcb板140上相应的结构配合以避免误操作。
43.第一凸起103与第二凸起104的横截面形状不同。在本实施例中，第一凸起103的横截面形状为圆弧形，第二凸起104的横截面形状为矩形，在此对第一凸起103与第二凸起104的横截面形状不做具体限定。
44.在本实施例中，第一凸起103设置为3个，第二凸起104设置为1个。
45.参阅图2所示，固定壳130的外壁上沿圆周方向设有凸出于外壁的凸沿136。同时参阅图3所示，凸沿136大致位于固定壳130外壁的与容置槽133的槽底135相持平的位置。凸沿136在上下方向的厚度远小于固定壳130的高度。线缆组件100处于装配状态下，凸沿136用于阻止套设于固定壳130上的连接件110的运动行程。
46.参阅图2所示，固定壳130的外壁沿圆周方向设有凹陷部137。同时参阅图3所示，凹陷部137被设置为固定壳130的下端端面向上凹陷至凸沿136的下端面。凹陷部137用于容置声头组件200的部分结构。
47.参阅图4所示，固定壳130下端的圆周外表面上与第一凸起103相对的位置设有插槽138，即，插槽138设置在固定壳130的外壁，与设置在槽壁134上的第一凸起103内外相对应。插槽138被设置为固定壳130的外壁向中心线方向凹陷形成。插槽138用于与容置声头组件200上的结构滑动连接。
48.参阅图4所示，固定壳130下端的圆周表面上与第二凸起104相对的位置设有防误槽139。防误槽139的设置与插槽138的设置相类似，不同的是，防误槽139的槽形与插槽138的槽形不同。防误槽139用于与声头组件200上的结构配合以将连接声头组件200与固定壳130正确连接。
49.参阅图4所示，固定壳130外壁上在与防误槽139上下对应的位置设有标记符107，以便于观察防误槽139的位置。标记符107可以为箭头或其他形状的指示标记。
50.参阅图2所示，负极栅102为板状的栅格状结构。在线缆组件100处于装配状态下，负极栅102中栅条的两端嵌合在固定壳130的齿槽132内。
51.参阅图2所示，连接件110为两端开放内部中空的筒状结构。连接件110的上端设有向中心线方向翻折的折边111。同时参阅图5所示，当在线缆组件100处于装配状态下，折边111位于出线端罩壳120上的外沿123及固定壳130上的凸沿136之间，且在上下方向上具有重叠的部分，以限制连接件110相对于出线端罩壳120的运动行程及相对于固定壳130的运动行程。
52.参阅图2所示，连接件110的下端内壁上设有卡接部112，用于与声头组件200上的
结构配合以使连接件110与声头组件200行成可拆卸连接。卡接部112凸出于内壁，且卡接部112的下端端面与连接件110的下端端面位于同一平面内。在本实施例中，卡接部112设置为4个，在连接件110的内壁上沿周向均匀设置。
53.为了增大摩擦，参阅图2所示，连接件110的外壁上设有螺纹。
54.参阅图2所示，顶针pcb板140包括顶针141和用于安装顶针141的pcb板142。顶针141焊接于pcb板142上。顶针141采用铍铜或其他不与磁场存在相互作用力的材质。pcb板142为圆盘状。pcb板142的圆周侧面上设有与第一凸起103嵌合连接的第一凹槽105，以及与第二凸起104(图2中未示出)嵌合连接的第二凹槽106。当需要将顶针pcb板140安装至固定壳130时，将第一凸起103与第一凹槽105相互对准，将第二凸起104与第二凹槽106相互对准，再相互推动顶针pcb板140至固定壳130。
55.同时参阅图2和图5所示，线缆组件100的装配过程为：(1)将线缆固定座101安装至出线端罩壳120上，将超声线缆150(在图2中未示出)的一端从线缆固定座101穿出。(2)将顶针pcb板140的第一凹槽105对准固定壳130上的第一凸起103，第二凹槽106对准第二凸起104，使顶针pcb板140安装至固定壳130上，如图5所示；并在顶针pcb板140与固定壳130相对配合的位置涂覆粘合剂，保证顶针pcb板140与固定壳130连接稳固，且对两者之间的配合间隙起到密封作用。(3)将连接件110套设于固定壳130上。(4)将负极栅102安装至固定壳130内。(5)将从线缆固定座101穿出的超声线缆150进行剥线以显露出同轴线，使同轴线的正极焊接在顶针pcb板140上的正极探针上，将同轴线的负极焊接在负极栅102上。(5)所有同轴线完成对应焊接后，将负极栅102中的栅条通过导线连接至顶针pcb板140上的负极探针上。(6)将出线端罩壳120上的滑板124对准固定壳130上的滑槽131并安装至固定壳130。在出线端罩壳120与固定壳130配合的位置涂覆粘合剂，保证连接稳定。安装完成的线缆组件100如图5和图8所示。
56.参阅图6所示，声头组件200包括壳体210、多阵元结构220和声头pcb板230。同时参阅图7所示，多阵元结构220和声头pcb板230均设置于壳体210内。
57.参阅图6所示，壳体210为两端开放内部中空的筒状结构。壳体210上端外壁设有旋合槽211，旋合槽211用于与连接件110上的卡接部112卡合连接。旋合槽211被设置为壳体210外壁向壳体210的中心线凹陷形成。在本实施例中，沿垂直于壳体210的中心线方向，旋合槽211的投影形状为l形。l形的旋合槽211的上端开口位于壳体210的上端面。卡接部112可以从l形的旋合槽211的上端开口卡入旋合槽211的竖直容置空间，然后使壳体210与连接件110相对转动，使卡接部112卡入旋合槽211的水平容置空间。需要说明的是，旋合槽211可以采用其他形状。与卡接部112相对应地，旋合槽211的数量也设置为4个。
58.参阅图6所示，壳体210的下端外壁设有外螺纹，用于与旋接外部器件。
59.参阅图6所示，壳体210上端内壁与旋合槽211相对应的位置设有导向筋212。导向筋212呈条状结构并凸出于内壁，用于与声头pcb板230以及固定壳130上的插槽138配合。导向筋212的上端面与壳体210的上端面位于同一平面内。导向筋212设置为3个，分别与3个旋合槽211相对设置。
60.需要说明的是，导向筋212也可以设置在固定壳130上，相应地，插槽138也可以设置在壳体210上。
61.参阅图6所示，壳体210上端内壁与其余一个旋合槽211相对应的位置设有防呆筋
218，防呆筋218的设置与导向筋212相类似，不同的是，防呆筋218的横截面形状与导向筋212的横截面形状不同，以便快速识别出防呆筋218。防呆筋218用于与声头pcb板230以及固定壳130上的防误槽139配合。
62.需要说明的是，防呆筋218也可以设置在固定壳130上，相应地，防误槽139也可以设置在壳体210上。
63.参阅图6所示，壳体210上端外壁上设有与固定壳130上的标记符107对应的标识符108。在本实施例中，标识符108设置在防呆筋218所对应的旋合槽211的附近位置。
64.参阅图6所示，壳体210内壁沿圆周方向设有环状结构213。环状结构213凸出于壳体210的内壁。环状结构213的上端面与导向筋212的下端面位于同一平面内。参阅图7所示，当声头组件200处于装配状态下时，环状结构213的上端面与声头pcb板230的下端面贴合。
65.参阅图6所示，声头pcb板230呈圆盘板状结构。声头pcb板230的周向表面上设有导向槽214，用于与导向筋212配合。导向槽214被设置为周向表面向中心线方向凹陷而成，导向槽214贯穿声头pcb板230的上端面和下端面。与导向筋212相对应地，导向槽214设置为3个。参阅图7所示，当声头组件200处于装配状态下时，声头pcb板230位于壳体210内，导向筋212与导向槽214(图7中未示出)卡合。
66.参阅图6所示，为了便于将声头pcb板230装入壳体210内，与壳体210上的防呆筋218相对应地，声头pcb板230的周向表面上设有与防呆筋218相配合的防呆槽219。防呆槽219与导向槽214的设置相似，不同的是，防呆槽219的横截面形状与防呆筋218的横截面形状相适应。
67.参阅图6所示，在本实施例中，多阵元结构220为弧面状结构。
68.同时参阅图6和图7所示，声头组件200的装配过程为：(1)将多阵元结构220粘接在壳体210内。(2)在多阵元结构220上的各阵元上焊接导线，并将各阵元的导线的另一端从声头pcb板230的对应位置穿出。(3)使声头pcb板230上的导向槽214对准壳体210上的导向筋212，防呆槽219对准防呆筋218，将声头pcb板230安装至壳体210。(4)将从声头pcb板230穿出的导线焊接在声头pcb板230，并将多余的导线切割。(5)在声头pcb板230与壳体210配合的位置涂覆密封胶，保证声头pcb板230与多阵元结构220之间形成密闭环境，同时可以防止多阵元结构220与声头pcb板230之间的导线发生氧化。安装完成的声头组件200如图7和图8所示。
69.在分别完成线缆组件100和声头组件200的装配后，将线缆组件100和声头组件200进行装配形成换能器结构。为保证线缆组件100和声头组件200在在配合位置具有较好的密封性，如图2所示，线缆组件100还设有密封圈109。
70.换能器结构的装配过程如下：(1)先将密封圈109套设于固定壳130上，如图5所示，密封圈109的上端面与凸沿136的下端面相对。(2)使壳体210上的标识符108与固定壳130上的标记符107相互对准。此时，固定壳130上的插槽138与壳体210上的导向筋212对准，固定壳130上的防误槽139与壳体210上的防呆筋218对准，然后将线缆组件100安装至声头组件200。(3)使连接件110上的卡接部112对准壳体210上的旋合槽211，并使其卡入旋合槽211的水平容置空间内；此时，卡接部112与壳体210在壳体210的中心线方向上具有重叠的部分。
71.完成装配的换能器结构如图1和图9所示，此时，连接件110相对于声头组件200位于第一位置；连接件110的折边111与外沿123以及凸沿136在上下方向上重叠，连接件110的
卡接部112容置在壳体210的旋合槽211的水平容置空间内，线缆组件100与声头组件200相对固定。
72.当需要更换声头组件200时，转动连接件110，使连接件110上的卡接部112退出旋合槽211的水平容置空间。此时，连接件110相对于声头组件200位于第二位置，连接件110的卡接部112容置在壳体210的旋合槽211的竖直容置空间内，声头组件200可从线缆组件100上脱离配合关系，连接件110可沿固定壳130和出线端罩壳120上下移动。
73.参阅图2所示，为了在使用换能器结构时能够精准快速地找到聚焦点，换能器结构还设有显影球160。显影球160为在空心球内加注显影剂制备而成的。相应地，出线端罩壳120的盖板121上设有与显影球160相配合的弧形槽126。显影球160通过粘结剂粘接在弧形槽126。显影球160所采用的空心球为聚丙烯(pp)材质。
74.一种超声设备，包括上述换能器结构和主机，换能器结构通过线缆与主机连接，主机用于控制换能器结构进行机械能与电能之间的转换。
75.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
76.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。