專利名稱：：醫(yī)療超聲檢測系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種醫(yī)療器械鑒定設備，尤其是一種醫(yī)用超聲設備超聲性能指標的檢測裝置，具體地說是一種醫(yī)療超聲檢測系統(tǒng)。
背景技術：
：眾所周知，醫(yī)療超聲是超聲學在醫(yī)療中的應用，根據其工作原理及特性，主要的應用分為兩大類一、醫(yī)療診斷超聲，即用診斷超聲主要是以高頻低能量形式應用于醫(yī)學領域，以探査和提取人體信息為目的，一般不會在人體組織內產生不可逆轉的生物變化。由于醫(yī)療診斷超聲設備是以探査和提取人體信息為目的，因此為了提高圖像的清晰度，更精確、更清晰的反應組織的情況，現在超聲診斷的設備的聲功率越來越大，有的甚至己經到了對人體組織產生生物變化的程度，尤其是對胎兒的影響尤為重大，過大的超聲的效應可能造成胎兒的畸形。診斷超聲的圖像清晰和生物效應成了一對矛盾的主體，既要保證安全，又要達到圖像的清晰為臨床診斷提供依據，為了保障安全使用超聲診斷設備，行業(yè)內提出了診斷超聲的安全閾值的問題。為此必須對醫(yī)療診斷設備的聲參數進行評價，確保臨床應用中的安全性。二、醫(yī)療治療超聲，治療超聲主要是以低頻(相對診斷超聲而言)高能量的形式作用于人體，使人體組織發(fā)生某種有利于疾病治療或是身體康復的變化。根據所用超聲強度的不同，治療超聲又可分為理療超聲、熱療超聲和高強度聚焦超聲(HIFU)。同樣為了保障人體，超聲設備也必須工作在安全閾值范圍內。目前市場上的醫(yī)用超聲聲場測試系統(tǒng)有昂達、Sonorn、上海交大等三家成形的設計方案，其中昂達、Sonora公司已經實現了市場化。醫(yī)用超聲聲場測試系統(tǒng)主要由定位測量系統(tǒng)、水槽、數據采集處理系統(tǒng)組成，通過定位測量系統(tǒng)將水聽器和被測換能器在水槽中建立一個相對空間坐標系統(tǒng)，數據采集系統(tǒng)讀取水聽器所得的電信號，將之轉換為聲壓信號并處理描繪出換能器發(fā)出的聲場信息，最終通過數據處理得到所需要的聲功率、機械指數、熱指數等聲學參數來評價醫(yī)療超聲設備的安全及有效性。醫(yī)用超聲設備所用的超聲頻率一般在0.5MHz20MHz,根據公式c=f*X得到"c/f,其中水中c=1500m/s，因此"in二1500/20M:75ym。對于聲場的空間測量精度誤差，須小于在系統(tǒng)最高工作頻率時波長入的十分之一，因此測量精度誤差應高于7.5ixm。這個就要求定位測量系統(tǒng)的定位精度要達到7.5um，這個要求是非常高的。在上述三家公司設計的測試系統(tǒng)中的定位測量構架使用的均是不銹鋼、鋁合金等金屬構架。經査表，金屬的熱膨脹系數如下<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>^^=熱膨脹造成的長度改變丄=原本長度。,膨脹系數《t:溫度的改變如果測量系統(tǒng)縱向水平方向(X向)為1200mm，按實驗室控制溫度范圍為士o.5。c即rc，金屬最低的膨脹系數為ioxo.oooooi/°c，根據公式計算得Sl^LXaX5t=1200X10X0.000001X1^=0.012mm=12um。這個測量是在理論上，實驗室溫度控制非常好的情況下仍不能滿足測量要求。實際工作中，測量系統(tǒng)工作的環(huán)境較為潮濕，恒溫控制±0.5°C成本大且較難實現，且金屬長期在潮濕環(huán)境中易變質生銹，對于測量系統(tǒng)的準確度和定位精度帶來了較大的影響，使得該種架構的測試系統(tǒng)的實際定位精度不能高于20um。達不到標準要求的7.5ixm的精度要求。
發(fā)明內容本發(fā)明的目的是針對現有的金屬導軌式檢測系統(tǒng)存在的精度差，對環(huán)境要求高，易銹蝕，壽命短的問題，設計一種利用花崗巖為導軌，同時采用十二個自由度進行調整檢測的醫(yī)療超聲檢測系統(tǒng)。本發(fā)明的技術方案是一種醫(yī)療超聲檢測系統(tǒng)，其特征是它包括一個玻璃水槽6，該玻璃水槽6的五個面均為雙層玻璃結構，在玻璃水槽6的一端中設有玻璃隔板，該玻璃隔板將水槽分隔成一大一小兩個槽體，兩個槽體的底部相通，小槽體通過進水管17與去氣水處理系統(tǒng)4的出水口相連；在大槽體的底部或側面設置有排水口，該排水口通過出水管16與排水裝置或去氣水處理系統(tǒng)4的循環(huán)水進水口相連；一個安裝在前述玻璃水槽周圍的用于支承X向花崗巖水平導軌23的支架22，所述的X向花崗巖水平導軌23上橫架有Y向花崗巖水平導軌7，該Y向花崗巖水平導軌7與驅動其沿X向移動的絲桿驅動機構相連，在Y向花崗巖水平導軌7的端面上設有壓縮空氣進氣口13，該壓縮空氣進氣口13通過Y向花崗巖水平導軌7的氣路分別通向與X向花崗巖水平導軌23相接觸的兩端上的出氣口，從而使Y向花崗巖水平導軌7的兩端氣浮在X向花崗巖水平導軌23上；一個安裝在前述Y向花崗巖水平導軌7上的水平滑臺25，該水平滑臺25與驅動其沿Y向移動的絲桿驅動機構14相連；一個安裝在水平滑臺25上的能上下移動的安裝桿26，安裝桿26的下端伸入水槽6中，其上安裝有水聽器9，水聽器9與示波器8相連，示波器8通過信號連接線19與安裝有聲功率檢測軟件的計算機3相連；一個換能器夾具15，該換能器夾具15的上端固定在支架22上，其下端安裝有換能器10，換能器10通過連接線與安裝在水槽6外側的被檢樣品5相連。所述的壓縮空氣進氣口13通過第二氣管12與穩(wěn)壓器2相連，穩(wěn)壓器2通過第一氣管11與壓縮機1相連。所述的換能器夾具15包括水平轉動驅動桿151、俯仰角度調整驅動桿152，水平轉動驅動桿151的上端可轉動地插裝在固定塊153中，固定塊153與支架22固定相連，在固定塊153上旋裝有使水平轉動驅動桿151定位在固定塊153中的緊定螺釘154，俯仰角度調整驅動桿152通過上連接片155和下連接片156定位在水平轉動驅動桿151的一側，上連接片155固定在水平轉動驅動桿151上，下連接片156固定在夾頭157上，夾頭157的上端可上下伸縮地插裝在水平轉動驅動桿151的下端中并通過緊定螺釘158，夾頭157的下端安裝有蝸輪159，蝸輪159與俯仰角度調整驅動桿152下端的蝸桿160相嚙合，上夾片161及下夾片162的一端固定在蝸輪159的蝸輪軸上，它們的另一端通過連接螺栓163相連。所述的去氣水處理系統(tǒng)4包括脫氣組件407，脫氣組件407的外殼404的一端設有進水口401，另一端設有出水口402，在進水口401和出水口402之間的外殼404上設有抽氣口403，在外殼404內部的真空腔體405中巻裝有僅能讓氣體分子通過的去氣膜片406，所述的進水口401與水源相連，出水口402通過進水管17與玻璃水槽6中的小水槽相通，抽氣口403通過氣管與真空泵相連。經查表，得知濟南青花崗巖的熱膨脹系數為5.2X0.000001/°C，根據計算公式計算，SL=6.24iim，能夠達到標準的要求，在小范圍內甚至精度更咼。因此利用花崗巖作為超聲聲場測量的導軌并采用整體氣浮式純花崗巖架構五維十二個自由度定位測量系統(tǒng)。定位精度最長的方向(X向)可達到6ym，其余兩個方向為5um和4um。由于花崗巖較為沉重(整體4噸)，因此利用氣懸浮的原理，采用壓縮空氣將花崗巖測量平臺浮起，不僅減小了摩擦力，而且通過小功率電機即可對測量系統(tǒng)進行驅動，同時氣浮也起到了隔振、減小外界對測量干擾的作用。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明與現有的醫(yī)療超聲聲場檢測系統(tǒng)相比具有以下優(yōu)點1、現有的定位測量系統(tǒng)采用金屬構架(不銹鋼、鋁合金)，而本發(fā)明采用純花崗巖，在熱穩(wěn)定性、剛性、準確度、精度上都優(yōu)于現有的檢測系統(tǒng)。本發(fā)明的定位精度在長度方向(X方向)達到了6um，其余兩個方向為5um禾口4um。2、現有的定位測量系統(tǒng)采用有齒絲桿步進馬達驅動系統(tǒng)，本發(fā)明采用整體氣浮結構，能大大減小摩擦力，通過小功率步進電機即可驅動定位測量系統(tǒng)，氣浮也起到了隔振作用。在精度、抗干擾性方面都大大優(yōu)于現有技術。3、本發(fā)明的定位測量系統(tǒng)采用的是固定腳氣浮方式設計，運動剛性高，精度高，導軌形變小。4、本發(fā)明的定位測量系統(tǒng)通過花崗巖和整體氣浮將整個定位系統(tǒng)變?yōu)橐粋€有機的整體，無測量形變，對測量環(huán)境要求低(環(huán)境溫度、濕度要求低；噪聲、振動干擾要求低)。5、現有的三座標測量機測量只有"測頭"這一端為測量的主體，本發(fā)明的測試系統(tǒng)的測量主體為水聽器端和換能器端兩個。6、現有的三座標測量機是測量的絕對位置，通過定位球進行測量修正，最終結果是描繪一個立體的絕對尺寸。而本發(fā)明的測試系統(tǒng)測量的是相對距離，是換能器和水聽器兩者之間的相對坐標系，通過兩個測試主體間的相對位置進行修正。7、現有的三坐標測量機沒有角度的俯仰，只是X、Y、Z三維六個自由度的測量范圍，而本發(fā)明的測量系統(tǒng)在水聽器端有三維六個自由的測試空間，在換能器端有垂直方向和俯仰、翻轉三維六個自由度(包括二維四個自由度的角度)的測試空間，合并起來共五維(X、Y、Z、a、P)十二個自由度。8、現有的三坐標測量機工作在測量平面內，而本發(fā)明的測試系統(tǒng)工作在水槽中用于超聲聲場的測量。且首次把整體氣浮式純花崗巖構架引入了超聲測量領域。9、本發(fā)明具有制造成本低，測量精度高、環(huán)境適應性強的特點。圖1是本發(fā)明的組成系統(tǒng)結構示意圖。圖2是本發(fā)明的換能器夾具的結構示意圖。圖3是圖2的側視圖。圖4是本發(fā)明的去氣水處理系統(tǒng)的結構框圖。圖5是本發(fā)明的去氣水處理系統(tǒng)中的關鍵部件之一的脫氣組件的結構示意圖。圖中1、空氣壓縮機，2、穩(wěn)壓呂器，3、計算機，4、去氣水處理機，5、被檢樣品，6、水槽，7、Y向花崗巖水平導軌，8、示波器，9、水聽器，10、換能器，11、第一氣管，12、第二氣管，13、壓縮空氣進氣口，14、Y向驅動機構，15、換能器夾具，16、出水管，17、進水客，19、信號連接線，20、自來水進水口，21、污水排水口。具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明。如圖l所示。一種醫(yī)療超聲檢測系統(tǒng)，它主要包括玻璃水槽6、支架22(可采用金屬立柱框架結構)、水平滑臺25(采用濟南青花崗巖)、安裝桿26、換能器夾具15等，如圖l所示，其中玻璃水槽6的五個面均為雙層玻璃結構，在玻璃水槽6的一端中設有玻璃隔板，該玻璃隔板將水槽分隔成一大一小兩個槽體，兩個槽體的底部相通，小槽體通過進水管17與去氣水處理系統(tǒng)4的出水口相連;在大槽體的底部或側面設置有排水口，該排水口通過出水管16與排水裝置或去氣水處理系統(tǒng)4的循環(huán)水迸水口相連；去氣水處理系統(tǒng)4整個組成框圖如圖4所示，其關鍵是其中的脫氣組件407(如圖5)，脫氣組件407的外殼404的一端設有進水口401，另一端設有出水口402，在進水口401和出水口402之間的外殼404上設有抽氣口403，在外殼404內部的真空腔體405中巻裝有僅能讓氣體分子通過的去氣膜片406，此膜片具有很強的機械強度。所述的進水口401與水源相連，出水口402通過進水管17與玻璃水槽6中的小水槽相通，抽氣口403通過氣管與真空泵相連。去氣水處理系統(tǒng)4中的其余部件均可直接從市場采購，然后按圖直接相連即可；支架22用于支承X向花崗巖水平導軌23(可采用濟南青花崗巖，其熱膨脹系數為5.2X0.000001/°C，下同)，并安裝在前述玻璃水槽6周圍，所述的X向花崗巖水平導軌23上橫架有Y向花崗巖水平導軌7，該Y向花崗巖水平導軌7與驅動其沿X向移動的絲桿驅動機構(可采用常規(guī)的步進或伺服電機加絲桿的結構，下同)相連，在Y向花崗巖水平導軌7的端面上設有壓縮空氣進氣口13，該壓縮空氣進氣口13通過Y向花崗巖水平導軌7的氣路分別通向與X向花崗巖水平導軌23相接觸的兩端上的出氣口，從而使Y向花崗巖水平導軌7的兩端氣浮在X向花崗巖水平導軌23上；壓縮空氣進氣口13通過第二氣管12與穩(wěn)壓器2(可采用蓄能器、氣包等部件加以實現，也可采用穩(wěn)壓閥加以實現)相連，穩(wěn)壓器2通過第一氣管11與壓縮機1相連，具體實施時如果壓縮機的輸出壓力穩(wěn)定性較好，穩(wěn)壓器2也可省略；水平滑臺25安裝在前述Y向花崗巖水平導軌7上，該水平滑臺25與驅動其沿Y向移動的絲桿驅動機構14(可由步進電機或伺服電機加上絲桿組成)相連；安裝桿26安裝在水平滑臺25上并能上下移動(Y向，可采用電機加絲桿結構加以驅動，也可采用電機、拉繩及滑輪驅動結構加以實現)，安裝桿26的下端伸入水槽6中，其上安裝有水聽器9，水聽器9與示波器8相連，示波器8通過信號連接線19與安裝有聲功率檢測軟件的計算機3相連；換能器夾具15的上端固定在支架22上，其下端安裝有換能器10，換能器10通過連接線與安裝在水槽6外側的被檢樣品5相連；換能器夾具15(見圖2、3所示)包括水平轉動驅動桿151(用于調整水平面內a方向轉動角度)、俯仰角度調整驅動桿152(用于調整垂直面內P方向轉動角度)，水平轉動驅動桿151的上端可轉動地插裝在固定塊153中，固定塊153與支架22固定相連，在固定塊153上旋裝有使水平轉動驅動桿151定位在固定塊153中的緊定螺釘154，俯仰角度調整驅動桿152通過上連接片155和下連接片156定位在水平轉動驅動桿151的一側，上連接片155固定在水平轉動驅動桿151上，下連接片156固定在夾頭157上，夾頭157的上端可上下伸縮地(兩個自由度)插裝在水平轉動驅動桿151的下端中并通過緊定螺釘158，夾頭157的下端安裝有蝸輪159,蝸輪159與俯仰角度調整驅動桿152下端的蝸桿160相嚙合，上夾片161及下夾片162的一端固定在蝸輪159的蝸輪軸上，它們的另一端通過連接螺栓163相連。本發(fā)明的醫(yī)療超聲檢測系統(tǒng)屬于醫(yī)療儀器檢測設備領域，是一種醫(yī)療超聲儀器的專業(yè)檢測設備，它主要用于檢測醫(yī)用診斷超聲設備的聲輸出參數以及醫(yī)用超聲治療設備的超聲功率等聲學參數并據此對被檢品的安全有效性進行評價。由上可以看出它主要由除氣水自動循環(huán)裝置、整體氣浮式純花崗巖架構五維十二自由度定位測量裝置、大型水槽、空氣壓縮機及凈化裝置、數據采集處理裝置、輻射力法聲功率測量裝置等六部分有機組合而成。除氣水自動循環(huán)裝置將自來水去氣后注入2.5X1.4X1.2米的大型水槽中，并不停地去氣循環(huán)以保證測量用水的含氧量達到<2.5ppm。被測檢品的超聲換能器和測量用的水聽器在定位測量裝置的驅動下建立一個五維(X、Y、Z、(i、P)十二自由度的相對坐標系。在相對坐標系中，數據采集處理裝置中'的水聽器獲得換能器附近的聲場信息通過電信號的形式傳遞給存儲示波器，通過全自動測量軟件(可軟件工程師根據測量原理進行編寫或按相關教材編寫)對水聽器獲得的信號進行電聲轉換后進行聲場的計算以描繪換能器周邊實際聲場，再加上通過輻射力法聲功率測量裝置測量出的絕對量的換能器聲總功率，最終計算出GB16846、IEC61157、UD2、GB9706.9、GB9706.7、YY0592-2005標準所要求的聲學參數，從而對被測醫(yī)療超聲設備的聲參數進行評價。本發(fā)明未涉及部分均與現有技術相同或可采用現有技術加以實現。權利要求1、一種醫(yī)療超聲檢測系統(tǒng)，其特征是它包括一個玻璃水槽(6)，該玻璃水槽(6)的五個面均為雙層玻璃結構，在玻璃水槽(6)的一端中設有玻璃隔板，該玻璃隔板將水槽分隔成一大一小兩個槽體，兩個槽體的底部相通，小槽體通過進水管(17)與去氣水處理系統(tǒng)(4)的出水口相連；在大槽體的底部或側面設置有排水口，該排水口通過出水管(16)與排水裝置或去氣水處理系統(tǒng)(4)的循環(huán)水進水口相連；一個安裝在前述玻璃水槽周圍的用于支承X向花崗巖水平導軌(23)的支架(22)，所述的X向花崗巖水平導軌(23)上橫架有Y向花崗巖水平導軌(7)，該Y向花崗巖水平導軌(7)與驅動其沿X向移動的絲桿驅動機構相連，在Y向花崗巖水平導軌(7)的端面上設有壓縮空氣進氣口(13)，該壓縮空氣進氣口(13)通過Y向花崗巖水平導軌(7)的氣路分別通向與X向花崗巖水平導軌(23)相接觸的兩端上的出氣口，從而使Y向花崗巖水平導軌(7)的兩端氣浮在X向花崗巖水平導軌(23)上；一個安裝在前述Y向花崗巖水平導軌(7)上的水平滑臺(25)，該水平滑臺(25)與驅動其沿Y向移動的絲桿驅動機構(14)相連；一個安裝在水平滑臺(25)上的能上下移動的安裝桿(26)，安裝桿(26)的下端伸入水槽(6)中，其上安裝有水聽器(9)，水聽器(9)與示波器(8)相連，示波器(8)通過信號連接線(19)與安裝有聲功率檢測軟件的計算機(3)相連；一個換能器夾具(15)，該換能器夾具(15)的上端固定在支架(22)上，其下端安裝有換能器(10)，換能器(10)通過連接線與安裝在水槽(6)外側的被檢樣品(5)相連。2、根據權利要求1所述的醫(yī)療超聲檢測系統(tǒng)，其特征是所述的壓縮空氣進氣口(13)通過第二氣管(12)與穩(wěn)壓器(2)相連，穩(wěn)壓器(2)通過第一氣管(11)與壓縮機(1)相連。3、根據權利要求1根據權利要求1所述的醫(yī)療超聲檢測系統(tǒng)，其特征是所述的換能器夾具(15)包括水平轉動驅動桿(151)、俯仰角度調整驅動桿(152)，水平轉動驅動桿(151)的上端可轉動地插裝在固定塊(153)中，固定塊(153)與支架(22)固定相連，在固定塊(153)上旋裝有使水平轉動驅動桿(151)定位在固定塊(153)中的緊定螺釘(154)，俯仰角度調整驅動桿(152)通過上連接片(155)和下連接片(156)定位在水平轉動驅動桿(151)的一側，上連接片(155)固定在水平轉動驅動桿(151)上，下連接片(156)固定在夾頭(157)上，夾頭(157)的上端可上下伸縮地插裝在水平轉動驅動桿(151)的下端中并通過緊定螺釘(158)，夾頭(157)的下端安裝有蝸輪(159)，蝸輪(159)與俯仰角度調整驅動桿(152)下端的蝸桿(160)相嚙合，上夾片(161)及下夾片(162)的一端固定在蝸輪(159)的蝸輪軸上，它們的另一端通過連接螺栓(163)相連。4、根據權利要求1所述的醫(yī)療超聲檢測系統(tǒng)，其特征是所述的去氣水處理系統(tǒng)(4)包括脫氣組件(407)，脫氣組件(407)的外殼(404)的一端設有進水口(401)，另一端設有出水口(402)，在進水口(401)和出水口(402)之間的外殼(404)上設有抽氣口(403)，在外殼(404)內部的真空腔體(405)中巻裝有僅能讓氣體分子通過的去氣膜片(406)，所述的進水口(401)與水源相連，出水口(402)通過進水管(17)與玻璃水槽(6)中的小水槽相通，抽氣口(403)通過氣管與真空泵相連。全文摘要一種醫(yī)療超聲檢測系統(tǒng)，其特征是它包括一個玻璃水槽(6)，在玻璃水槽(6)的一端中設有玻璃隔板，該玻璃隔板將水槽分隔成一大一小兩個槽體，兩個槽體的底部相通，一個安裝在前述玻璃水槽周圍的用于支承X向花崗巖水平導軌(23)的支架(22)，所述的X向花崗巖水平導軌(23)上橫架有Y向花崗巖水平導軌(7)，該Y向花崗巖水平導軌(7)與驅動其沿X向移動的絲桿驅動機構相連，在Y向花崗巖水平導軌(7)的端面上設有壓縮空氣進氣口(13)，一個安裝在前述Y向花崗巖水平導軌(7)上的水平滑臺(25)；一個能上下移動的安裝桿(26)以及一個換能器夾具(15)。本發(fā)明具有制造成本低，測量精度高、環(huán)境適應性強的特點。文檔編號A61N7/00GK101416884SQ20081023625公開日2009年4月29日申請日期2008年11月27日優(yōu)先權日2008年11月27日發(fā)明者茹劉,夏立揚,崴張,寧李,胡濟民,濤陳,偉黃申請人:江蘇省醫(yī)療器械檢驗所