用于剪切波弹性成像的振动致动器、系统和方法与流程

1.本发明的实施例总体上涉及振动致动器和系统，更具体地说，涉及用于剪切波弹性成像的振动致动器、系统和机械地生成剪切波的方法。


背景技术：

2.组织的粘弹性与病理过程(如癌症和炎症)相关。此外，组织的粘弹性可提供健康组织和病变组织之间的显著对比。这就是为什么触诊可被用于例如检测人体的乳房和甲状腺内的肿瘤。
3.用于确定组织的粘弹性的一种方法包括通过触诊进行诊断。然而，这种方法仅限于具有明显弹性对比的浅表层和大型结构。此外，通过触诊进行的诊断是主观的，因为其效果在很大程度上取决于执行诊断的人的技能。
4.除了触诊，超声可被用来测量组织的弹性特性。这是通过诱导产生机械波(即剪切波)的机械扰动，并测量该波穿过组织传播的速度来实现的。波的速度与组织的硬度直接相关，更快的速度表示更硬的组织。这种方法在更深的深度下工作，且是定量的。
5.剪切波弹性成像是高级超声成像系统的现有特征。利用这种超声成像系统，用特定的声学推动脉冲产生剪切波，并使用超声成像波束进行跟踪。用于生成剪切波的推动脉冲具有很高的功率和延长的持续时间，这不期望地对成像探头的设计和驱动电子装置产生了特定的要求。因此，剪切波弹性成像只能在有限选择的高级/高端平台的超声成像探头上使用，如飞利浦epiq
tm
和飞利浦iu22
tm
(可从koninklijke philips n.v.获得)。
6.剪切波也可使用机械振动器来生成，从而避免了需要关于探头设计和驱动电子装置的特定要求。这允许在目前不具有该特征的较大系列的超声成像平台和探头上实施剪切波弹性成像。然而，已知的装置和方法存在一些问题和缺点。
7.在一个已知的用于超声成像工具的振动器的示例中，一对飞轮由电机以相反的旋转路径驱动，以便向物体引入谐波机械激励。在这方面，一个飞轮沿逆时针方向旋转，而第二个飞轮则沿顺时针方向旋转。飞轮以相同的速度顺时针和逆时针旋转，抵消了x方向上的任何振动力，从而只导致在y方向上的振动。然而，该设备的一个缺点是，它包括单个电机和齿轮驱动器，即多个齿轮，用于使两个飞轮旋转。一个齿轮及其相关的飞轮沿顺时针方向旋转，而另一个齿轮及其相关的飞轮则沿逆时针方向旋转。齿轮被连接，使得飞轮在旋转时以相同的速度旋转。另一个缺点是，振动的方向不能以优化在进行超声(us)剪切波成像的组织位置处生成的剪切波的振动运动方向的方式进行自适应控制。为了实现优选的剪切波测量，组织振动运动方向应与超声成像波束的方向基本对准。
8.因此，期望一种改进的方法和设备来克服本领域的问题。


技术实现要素：

9.根据一个实施例，一种用于机械地生成剪切波的振动致动器包括壳体、n多个旋转振动器、联接到壳体的加速度计以及控制器。n多个旋转振动器被设置成几何布置结构且被
配置成能够生成具有所期望的方向性行为的振动矢量，该振动矢量选自具有不同的方向性行为的多个振动矢量，其中n是至少3个的数量。每个旋转振动器包括能够单独控制的电机，该电机具有驱动轴和偏心盘，该偏心盘在垂直于驱动轴的轴线的平面内与驱动轴联接。加速度计被布置成检测由n多个旋转振动器中的至少两个生成的振动矢量，并基于检测到的振动矢量生成加速度计输出信号。控制器被操作性地联接到每个旋转振动器，用于选择性地控制(i)n多个旋转振动器中的两个形成的第一组至少基于加速度计输出信号以第一协调方式旋转相应的偏心盘以产生第一振动矢量，以及(ii)n多个旋转振动器中的两个形成的第二组至少基于加速度计输出信号以第二协调方式旋转相应的偏心盘以产生第二振动矢量。第二振动矢量的方向性行为与第一振动矢量的方向性行为不同。
10.在另一实施例中，控制器进一步用于选择性地控制(iii)n多个旋转振动器中的两个形成的第三组至少基于加速度计输出信号以第三协调方式旋转相应的偏心盘以产生第三振动矢量。第三振动矢量的方向性行为与第二振动矢量的方向性行为不同，且与第一振动矢量的方向性行为不同。在又一个实施例中，控制器被进一步配置成用于(i)基于(i)(a)加速度计输出信号和(i)(b)n多个旋转振动器中的两个形成的被选择性地控制以旋转相应的偏心盘的第一组或第二组来确定合成振动矢量的方向性行为，(ii)进行合成振动矢量的方向性行为与振动矢量的期望的方向性行为的比较，和(iii)基于该比较调整第一协调方式或第二协调方式。
11.在另一个实施例中，第一协调方式或第二协调方式包括以相同的旋转速度但沿相反的旋转方向旋转n多个旋转振动器中的两个形成的相应的第一组或第二组中的每一相应的偏心盘。在另一个实施例中，第一协调方式或第二协调方式包括控制相应的第一组旋转振动器或第二组旋转振动器(i)在相应的偏心盘镜像对称的情况下产生沿着相应的偏心盘之间的中平面方向的矢量振动，和(ii)在相应的偏心盘不镜像对称的情况下产生偏离中平面方向的矢量振动。
12.在一个实施例中，该振动致动器包括其中n多个旋转振动器中的两个形成的相应的第一组或第二组的相应的电机的每个偏心盘在相应的第一组或第二组内被布置成彼此共面。根据另一个实施例，每个相应的电机包括双轴电机，并且进一步地，每个相应的偏心盘包括与相应的驱动轴的第一端联接的第一偏心盘和与相应的驱动轴的第二端联接的第二偏心盘。在又一个实施例中，每个相应的偏心盘包括具有偏心重物的盘，进一步地，相应的第一旋转振动器和第二旋转振动器的相应的偏心盘的相应的偏心重物通过相应的电机和控制器被控制成在彼此对称的位置上旋转并生成振动，其中只有沿着相应的第一旋转振动器和第二旋转振动器之间的中平面的振动分量保留，而所有其他方向上的振动互相抵消。
13.根据另一个实施例，该振动致动器包括其中n包括三个，并且三个旋转振动器的几何布置结构包括三角形布置结构。在一个实施例中，三角形布置结构包括三个旋转振动器，它们相应的电机驱动轴的轴线位于三角形的顶点处，并且进一步地，第一振动矢量的方向性行为和第二振动矢量的方向性行为选自由+120度、0度和-120度组成的组。在另一个实施例中，三角形布置结构被配置为能够实现多个能够电子选择的振动取向，这些振动取向选自由(i)+15度、0度和-15度，(ii)+20度、0度和-20度，(iii)+30度、0度和-30度，以及(iv)在+-10至+-110度的范围内的取向组成的组。根据又一个实施例，该几何布置结构进一步包括
配置成能够在n*(n-1)/2个方向上生成多个能够电子选择的振动矢量的数量为n个的旋转振动器。
14.在一个实施例中，每个旋转振动器进一步包括位置传感器，该位置传感器被布置成检测相应的偏心盘的径向取向或旋转角度并生成相应的位置信号。在这样的实施例中，通过控制器实现的控制进一步包括基于相应的位置信号同步控制(i)n多个旋转振动器中的两个形成的第一组旋转相应的偏心盘并产生第一振动矢量以及(ii)n多个旋转振动器中的两个形成的第二组旋转相应的偏心盘并产生第二振动矢量。在另一个实施例中，位置传感器包括选自由光学位置传感器和电感传感器组成的组中的至少一种，并且位置传感器进一步包括从由以下项组成的组中选择的一项：(i)被集成到n多个旋转振动器中的相应的旋转振动器的相应的电机中和(ii)带来与相应的电机联接的附加部件。
15.根据另一个实施例，一种用于剪切波弹性成像的超声探头包括用于生成超声波的超声换能器阵列和根据本文公开的实施例的用于生成机械诱导的剪切波的振动致动器。该超声探头进一步包括超声探头控制器，该超声探头控制器被操作性地联接到超声换能器阵列和线性振动致动器，以用于至少实现(i)用于通过超声换能器阵列生成和接收超声波的第一操作模式以及(ii)用于实现分别通过超声换能器阵列和振动致动器(ii)(a)生成和接收超声波和(ii)(b)生成机械诱导的剪切波两者的组合的第二操作模式。
16.根据又一个实施例，一种用于剪切波弹性成像的系统包括根据本文公开的实施例的超声探头、超声系统电子装置，该超声系统电子装置与超声探头操作性地联接并被布置成用于在第一模态下获得超声图像，以及在第二模态下获得剪切波弹性成像图像。该系统还包括与超声系统电子装置联接的显示器，用于显示获得的超声图像和剪切波弹性成像图像。
17.在一个实施例中，一种通过振动致动器机械地生成剪切波的方法，包括提供n多个旋转振动器，这些旋转振动器以几何布置结构联接到壳体且被配置成能够产生具有所期望的方向性行为的振动矢量，该振动矢量选自具有不同的方向性行为的多个振动矢量，其中n是至少三个的数量。每个旋转振动器包括能够单独控制的电机，该电机具有驱动轴和偏心盘，该偏心盘在垂直于驱动轴的轴线的平面内与驱动轴相联接。该方法进一步包括通过联接到壳体的加速度计检测由n多个旋转振动器中的至少两个旋转振动器生成的振动矢量，并基于检测到的振动矢量生成加速度计输出信号。此外，该方法包括通过操作性地联接到每个旋转振动器的控制器，选择性地控制(i)n多个旋转振动器中的两个形成的第一组至少基于加速度计输出信号以第一协调方式旋转相应的偏心盘以产生第一振动矢量，以及(ii)n多个旋转振动器中的两个形成的第二组至少基于加速度计输出信号以第二协调方式旋转相应的偏心盘以产生第二振动向量。第二振动矢量的方向性行为与第一振动矢量的方向性行为不同。
18.在另一个实施例中，该方法包括以下步骤：通过控制器选择性地控制进一步包括(i)基于(i)(a)加速度计输出信号和(i)(b)n多个旋转振动器中两个形成的被选择性地控制以旋转相应的偏心盘的第一组或第二组来确定合成振动矢量的方向性行为，(ii)进行合成振动矢量的方向性行为与振动矢量的期望的方向性行为的比较，以及(iii)基于该比较来调整第一协调方式或第二协调方式。根据另一个实施例，第一协调方式或第二协调方式包括控制相应的第一组旋转振动器或第二组旋转振动器(i)在相应的偏心盘镜像对称的情
况下产生沿着相应的偏心盘之间的中平面方向的矢量振动，以及(ii)在相应的偏心盘不镜像对称的情况下产生偏离中平面方向的矢量振动。
19.在另一个实施例中，该方法进一步包括通过相应的旋转振动器的位置传感器检测相应的偏心盘的径向取向或旋转角度，并基于检测到的取向或旋转角度生成相应的位置信号。在这样的实施例中，该方法包括以下步骤：通过控制器实现的控制进一步包括基于相应的位置信号同步控制(i)n多个旋转振动器中的两个形成的第一组旋转相应的偏心盘并产生第一振动矢量和(ii)n多个旋转振动器中的两个形成的第二组旋转相应的偏心盘并产生第二振动矢量。
20.从本公开可理解，本公开的实施例比现有的解决方案具有各种优势。超声剪切波弹性成像可以利用通过振动器机械地生成的剪切波来进行。当剪切波运动主要沿着超声成像波束的方向时，超声组织跟踪是最有效的。对于沿成像波束的计算效率高的一维(1d)跟踪，其他方向上的剪切波运动会降低跟踪性能，因此期望使用根据本公开的实施例的致动器，以使剪切波运动沿着被转向的超声成像波束的方向对准。此外，旋转振动器在以小的外形尺寸生成大的振动强度方面非常有效。然而，旋转振动器以环形方式振动，如果不协调，这会导致组织在与超声跟踪波束方向不同的多个方向移位。根据本公开的实施例的振动致动器、系统和方法有利地能够使用多个联接的旋转振动器以协调的方式运行来生成线性振动，从而以紧凑和节能的外形尺寸产生线性振动。
21.本领域的普通技术人员在阅读和理解以下详细描述后，进一步的优势和利益将变得明显。
附图说明
22.本公开的实施例可采取各种部件和由部件形成的布置结构的形式，以及各种步骤和由步骤形成的排布的形式。因此，附图是为了例示说明各实施例的目的，不应被理解为对实施例的限制。在图中，类似的附图标记指的是类似的元件。此外，应注意的是，这些图可不必按比例绘制。
23.图1是根据本公开的一实施例的振动致动器的框图和透视图；
24.图2是根据本公开的一实施例的图1的振动致动器的俯视图；
25.图3是根据本公开的另一实施例的图1的振动致动器的框图俯视图；
26.图4是根据本公开的一实施例的图1的振动致动器的旋转电机的内部部件的例示说明性透视图；
27.图5是根据本公开的另一实施例的振动致动器的俯视图；
28.图6是根据本公开的另一实施例的振动致动器的旋转振动器的侧视图；
29.图7是根据本公开的另一实施例的包含振动致动器的超声探头和超声系统的框图视图；以及
30.图8是根据本公开的另一实施例的通过振动致动器生成剪切波的方法的流程图。
具体实施方式
31.本公开的实施例以及其各种特征和有利的细节将参照在附图中描述和/或示出并在以下描述中详细说明的非限制性示例进行更充分的解释。应注意的是，附图中示出的特
征不必按比例绘制，且一个实施例的特征可以与其他实施例一起使用，如普通技术人员将认识到的，即使在本文没有明确说明。对公知部件和处理技术的描述可被省略，以避免不必要地模糊本公开的实施例。本文使用的示例仅仅是为了便于理解本发明的实施例可被实施的方式，并进一步使本领域技术人员能够实施这些实施例。因此，本文的示例不应解释为限制本公开的实施例的范围，该范围仅由所附的权利要求和适用的法律限定。
32.应理解的是，本公开的实施例不限于本文所述的特定方法、协议、装置、设备、材料、应用等，因为这些可变化。还应理解的是，本文使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并不旨在限制所要求保护的实施例的范围。必须注意的是，正如本文和所附权利要求中所使用的，除非上下文明确规定，否则单数形式的“一”、“一个”和“该”包括复数指代。
33.除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开的实施例所属领域的普通技术人员共同理解的相同含义。描述了优选的方法、装置和材料，但任何与本文描述的方法和材料相似或等同的方法和材料可用于这些实施例的实施或测试。
34.现在参考图1，示出了根据本公开的一实施例的用于机械地生成剪切波的振动致动器10的框图/透视图。振动致动器10包括壳体12、n多个旋转振动器(总体上由附图标记14表示)、加速度计16和控制器18。在一优选实施例中，符号n包括至少三个的数量。在一个实施例中，n多个旋转振动器14(如图1所示)包括三个旋转振动器。这三个旋转振动器由附图标记141、142和143表示，分别代表第一旋转振动器、第二旋转振动器和第三旋转振动器。每一个旋转振动器基本上彼此相同，且因此为了简化解释，本文将只讨论一个旋转振动器的细节。
35.第一旋转振动器141包括能够单独控制的dc电机20，该dc电机联接到壳体12，并且具有从电机的主体延伸的旋转驱动轴22。偏心盘24被固定联接到驱动轴22上，用于围绕驱动轴的纵向轴线旋转，偏心盘位于垂直于驱动轴22的纵向轴线的平面内。在一个实施例中，偏心盘24包括具有偏心重物28的盘26。在另一个实施例中，偏心盘是任何形状的团块，其具有作为偏心重物或偏心旋转物体的功能能力。如本文以上所述，旋转振动器基本上彼此相同。因此，关于第一旋转振动器141的能够单独控制的dc电机、旋转驱动轴和偏心盘的讨论同样分别适用于第二旋转振动器142和第三旋转振动器143的那些。此外，正如下文将进一步讨论的那样，n多个旋转振动器14以几何布置结构联接到壳体12且被配置成能够生成具有所期望的方向性行为的振动矢量，该振动矢量选自具有不同的方向性行为的多个不同的能够电子选择的振动矢量。
36.仍然参照图1，加速度计16被联接到壳体12上。加速度计16包括任何合适的加速度计，其被布置成(i)检测由n多个旋转振动器14中的至少两个生成的振动矢量，例如，合成振动矢量，以及(ii)基于检测到的振动矢量生成加速度计输出信号，这将在下文中进一步讨论。
37.在一个实施例中，控制器18包括微处理器、微控制器、现场可编程门阵列(fpga)、集成电路、分立的模拟或数字电路部件、硬件、软件、固件或其任何组合中的一种或多种，用于执行本文讨论的各种功能，进一步地，根据给定的振动致动器的实施和/或应用的要求。控制器18还可包括各种模块、单元或子系统中的一种或多种，包括例如电机控制器。
38.现在参考图1和图2，在一个实施例中，符号n包括三个，并且由三个旋转振动器141、142和143形成的几何布置结构(如由附图标记32所表示的)包括三角形布置结构。关于
三角形布置结构，三个旋转振动器141、142和143的相应的dc电机驱动轴22的轴线位于三角形的顶点处。在等边三角形的情况下，第一剪切波振动矢量的方向性行为和第二剪切波振动矢量的方向性行为选自由+120度、0度和-120度组成的组，这将从下文的公开中变得明显。在其他实施例中，三角形布置结构被配置成相应的电机驱动轴位于给定的三角形的顶点处，以便能够实现多个能够电子选择的振动取向，这些振动取向选自由(i)+15度、0度和-15度，(ii)+20度、0度和-20度，(iii)+30度、0度和-30度以及(iv)在+-10至+-110度的范围内的取向组成的组中。
39.仍然参考图1和图2，控制器18通过电源/信号线(总体上由附图标记30表示(图1))操作性地联接到n多个旋转振动器14中的相应的旋转振动器的每个dc电机以及加速度计16。控制器18适于选择性地控制(i)n多个旋转振动器中的两个(例如141和142，图2)形成的第一组至少基于加速度计输出信号以第一协调方式旋转相应的偏心盘24以产生第一剪切波振动矢量(在图2中由附图标记34表示)。控制器18进一步适于选择性地控制(ii)n多个旋转振动器中的两个(例如142和143，图2)形成的第二组至少基于加速度计输出信号以第二协调方式旋转相应的偏心盘以产生第二剪切波振动矢量(在图2中由附图标记36表示)。应注意的是，第二剪切波振动矢量36的方向性行为与第一剪切波振动矢量34的方向性行为不同。
40.此外，控制器18进一步适于选择性地控制(iii)n多个旋转振动器14中的两个(例如143和141，图2)形成的第三组至少基于加速度计输出信号以第三协调方式旋转相应的偏心盘以产生第三剪切波振动矢量(在图2中由附图标记38表示)。还应注意的是，第三剪切波振动矢量38的方向性行为与第二剪切波振动矢量36的方向性行为不同，且与第一剪切波振动矢量34的方向性行为不同。因此，对于图1和图2的实施例，以三角形的形式联接到壳体12的多个三个旋转振动器141、142和143形成的几何布置结构32能够生成具有所期望的方向性行为的振动矢量，该振动矢量选自具有不同的方向性行为的多个不同的能够电子选择的振动矢量(例如，由附图标记34、36和38表示)。
41.仍然参考图1和图2，在一个实施例中，第一协调方式或第二协调方式包括以相同的旋转速度但沿相反的旋转方向旋转n多个旋转振动器14中的两个形成的相应的第一组或第二组的每个相应的偏心盘。参照图2，第一箭头(由附图标记40表示)表示第一旋转振动器141的相应的驱动轴22和偏心盘24沿逆时针旋转方向旋转。第二箭头(由附图标记42表示)表示第二旋转振动器142的相应的驱动轴和偏心盘沿顺时针旋转方向旋转。此外，在一个实施例中，n多个旋转振动器14中的两个形成的相应的第一组(例如141和142)或第二组(例如142和143)的相应的dc电机20的每个偏心盘24在相应的第一组或第二组内被布置成彼此共面。
42.在另一个实施例中，第一协调方式或第二协调方式进一步包括控制相应的第一组旋转振动器或第二组旋转振动器(i)在相应的偏心盘镜像对称的情况下产生沿相应的偏心盘之间的中平面方向的矢量振动，以及(ii)在相应的偏心盘不镜像对称的情况下产生偏离中平面方向的矢量振动(未示出，但将包括与中平面方向34的偏离，即中平面方向34以外的方向)。在图2中分别对第一旋转振动器141和第二旋转振动器142的示出，只是第一旋转振动器141和第二旋转振动器142的相应的偏心盘镜像对称的一个示例，这在相应的偏心盘之间的中平面方向上产生矢量振动，如通过附图标记34表示的。例如，第一旋转振动器141的
偏心盘24可被控制为沿逆时针方向40旋转，同时，第二旋转振动器142的偏心盘可被控制为沿顺时针方向42旋转。为了实现镜像对称，第一旋转振动器141的偏心盘24的重物28围绕相应的驱动轴22旋转，其中当重物围绕相应的驱动轴旋转时，该重物的位置与第二旋转振动器142的偏心盘的重物的位置相互镜像，因为后一重物围绕其相应的驱动轴旋转。该相互镜像是关于镜像平面的，该镜像平面被设置成垂直于第一旋转振动器和第二旋转振动器的相应的偏心盘的平面，并在其间一半的位置。此外，为了帮助更好地理解非镜面对称性，仍然参照图2，考虑第一旋转振动器141和第三旋转振动器143的相应的偏心盘的非镜面对称的示例。假设第三旋转振动器的偏心盘沿顺时针方向旋转，第一旋转振动器和第三旋转振动器的偏心盘在旋转期间的任何给定时刻相对于彼此将不具备镜像对称性，因此将产生偏离中平面方向38或具有除中平面方向38之外的方向的矢量振动。
43.换句话说，在具有镜像对称性的实施例中，通过相应的dc电机和控制器18控制相应的第一旋转振动器和第二旋转振动器的相应的偏心盘的偏心重物，使其在彼此对称的位置上旋转并生成振动，其中只有沿着相应的第一旋转振动器和第二旋转振动器之间的中平面的振动分量保留，而所有其他方向上的振动则相互抵消。另一方面，在相应的偏心盘不镜像对称性的情况下，分别控制第一旋转振动器141和第二旋转振动器142将产生偏离中平面方向的矢量振动(未示出)，即偏离由附图标记34表示的中平面方向。第三协调方式与第一或第二协调方式类似，并且可包括控制具有镜像对称性或不具有镜像对称性的相应的旋转振动器，如上文所讨论的。
44.在图2的实施例中，三个旋转振动器形成的几何布置结构32包括呈等边三角形形式的三角形布置结构。在镜像对称的情况下，第一剪切波振动矢量34的方向性行为是0度。第二剪切波振动矢量36的方向性行为是-120度。最后，第三剪切波振动矢量38的方向性行为是+120度。关于包括三角形布置结构的几何布置结构32，其中三角形布置结构呈除了等边三角形以外的给定三角形的形式，三角形布置结构可被配置成能够实现多个能够电子选择的振动取向。在一个示例中，三个旋转振动器的位置可被配置成三角形布置结构，使得三个能够电子选择的振动方向彼此更接近，例如，相差20度而不是120度，这意味着振动力可以以20度的增量变化：+20、0和-20度。多个能够电子选择的振动方向也可以选自由以下项组成的组：(i)+15度、0度和-15度，(ii)+20度、0度和-20度，(iii)+30度、0度和-30度，以及(iv)在+-10至+-110度的范围内的取向。根据具体振动致动器的要求，还设想到另外的能够电子选择的振动取向，例如，+20度、0度和-25度等等。
45.在另一个实施例中，该几何布置结构还包括被配置成能够在n*(n-1)/2个方向上生成多个能够电子选择的振动矢量的数量为n个的旋转振动器。相应地，具有四个旋转振动器的振动致动器能够在六个方向(即4*(4-1)/2＝6个方向)上生成多个能够电子选择的振动矢量。下面将结合图5的实施例进一步讨论这样的振动致动器的示例。数量为n个的旋转振动器不限于3个或4个，而是可以是任何数量的旋转振动器，它们被配置成几何布置结构，以便为给定的振动致动器实施和/或应用生成多个能够电子选择的振动矢量。在一个实施例中，振动致动器包括线性振动致动器，它具有至少三个旋转振动器，用于在至少两个不同的方向上机械地生成能够电子选择的振动矢量或剪切波。在另一个实施例中，振动致动器可包括至少三个旋转振动器，用于在非纯线性的振动模式中生成能够电子选择的振动矢量。
46.再次参考图1和图2，控制器18被进一步配置成用于(i)基于(i)(a)加速度计输出信号和(i)(b)n多个旋转振动器14中的两个形成的被选择性地控制以旋转相应的偏心盘的第一组(例如141和142)或第二组(例如142和143)来确定合成振动矢量的方向性行为，(ii)进行合成振动矢量的方向性行为与振动矢量的期望的方向性行为的比较，以及(iii)基于该比较调整第一协调方式或第二协调方式。以这种方式，控制器对合成振动矢量的方向性行为进行反馈控制，以保持合成振动矢量的期望的方向性行为。换句话说，可以通过在采用传感器(例如加速度计和位置传感器)以监测振动活动的各个方面的控制回路中利用控制器18的速度调节电子装置驱动旋转振动器来实现同步。
47.在本公开的一个示例中，三个旋转振动器彼此刚性附接，例如，通过壳体12，使得相应的偏心盘24的不平衡重物28被配置成在同一平面内旋转。每个旋转振动器相对于彼此在物理上联接，但可以独立旋转。加速度计16作为电子控制回路中的传感器，其中控制器18或控制电子装置协调各个振动器之间的每个相应的偏心盘的独立运动，以实现所期望的振动行为和/或模式。
48.关于实现线性振动，图1和图2的三个旋转振动器中只有两个沿相反的旋转方向被激活，而第三个旋转振动器不旋转。如图2中的箭头40和42所示，为了获得上/下线性振动、剪切波力(由附图标记34表示)，使用第一旋转振动器141和第二旋转振动器142。以类似的方式，使用第二对旋转振动器141和143，或第三对旋转振动器142和143，可以分别以+120度和-120度改变线性振动或剪切波力的取向。因此，振动致动器10可以在线性振动力的三个不同取向之间进行电子切换。这种振动力取向的电子切换可以帮助优化机械剪切波和超声跟踪波束之间的角度，例如，用于不同组织关注区域。应注意，由机械振动生成的剪切波的波前取决于振动致动器10的振动方向。
49.在一个实施例中，通过观察加速度计信号实现线性振动的正确协调运动。当振动致动器的两个旋转振动器完全对称地旋转时，在包含三个偏心盘的平面内只有沿一个轴线的线性振动力，这种情况通过控制器由控制回路来维持。一旦一个旋转振动器的位置开始漂移偏离另一个旋转振动器，并且两个旋转振动器失去了镜像对称性，则附加的垂直振动分量就会在具有三个偏心盘的平面内开始出现。控制回路用于调整一个旋转振动器相对于另一个旋转振动器的速度，以恒定地或以给定的调整占空比，使垂直振动分量最小化。
50.现在参考图3，示出了根据本公开的另一实施例的图1的振动致动器的框图俯视图。图3的实施例与图1的实施例类似，其讨论同样适用于图3的实施例，但有以下区别。每个旋转振动器141、142和143还分别包括位置传感器151、152和153，这些位置传感器被布置成检测旋转振动器141、142和143的相应的偏心盘24的径向取向或旋转角度。此外，每个位置传感器151、152和153被进一步布置成生成相应的位置信号，该位置信号指示旋转振动器141、142和143的相应的偏心盘24的径向取向或旋转角度。控制器18通过电源/信号线(总体上由附图标记30表示)被进一步操作性地联接到位置传感器151、152和153。在操作中，通过控制器18实现的控制进一步包括基于相应的位置信号同步控制(i)n多个旋转振动器14中的两个形成的第一组(例如，141和142)旋转相应的偏心盘24并产生第一振动矢量(例如，34)以及(ii)n多个旋转振动器14中的两个形成的第二组(例如，142和143)旋转相应的偏心盘24并产生第二振动矢量(例如，36)。
51.在一个实施例中，每个位置传感器151、152和153包括选自由光学位置传感器和电
感传感器组成的组中的至少一种。对于具有光学位置传感器的实施例，位置传感器151、152和153包括联接到n多个旋转振动器14中的相应的旋转振动器141、142和143的dc电机20的附加部件。此外，光学位置传感器与n多个旋转振动器14中的相应的旋转振动器141、142和143的偏心盘24的相应的位置指示标记/基准161、162和163合作。相应的位置指示标记/基准161、162和163使对应的光学位置传感器生成相应的位置信号，这些位置信号指示相应的旋转振动器141、142和143的偏心盘24的径向取向或旋转角度。通过相应的位置信号，径向取向或旋转角度信息能够通过控制器18使给定的一对偏心盘相对于彼此同步和/或镜像对称。
52.对于具有电感传感器的实施例，位置传感器被集成到n多个旋转振动器14中的相应的旋转振动器141、142和143的dc电机20中，并且将在文中参照图3和图4进一步讨论。图4示出了图1的振动致动器10的旋转振动器(141、142或143)的dc电机20的内部部件的透视图。该部件包括，例如，包括驱动轴22的转子50、与驱动轴联接的多个金属叠片52、以本领域已知的指定方式围绕金属叠片52的内部部分缠绕的多个转子绕组54，以及由多个换向器板或片58组成的换向器56。每个换向器板或片通过间隙(例如由附图标记60表示)与相邻的换向器片分隔开。
53.在一个实施例中，除了至少一个有不同尺寸外，所有间隙60都具有给定的相等尺寸。具有不同尺寸的该至少一个间隙提供了给定的电感电特性，该电感电特性可以在电机运行期间通过电感传感器被检测到。给定的电特性可提供相应的位置信号，作为具有不同尺寸的该至少一个间隙的函数。鉴于偏心盘24被固定联接到dc电机的电机轴上，该位置信号指示了相应的旋转振动器141、142和143的偏心盘24的径向取向或旋转角度。通过相应的位置信号，径向取向或旋转角度信息能够通过控制器18实现给定的一对偏心盘相对于彼此的同步和/或镜像对称。
54.换句话说，与标准的4板换向器相比，人们可以在换向器板58中产生轻微的不对称性，例如，通过增加板之间的一个间隙。这将导致可由控制器18的适当的驱动电子装置检测到的电流干扰模式。替代性地，人们可以增加或减少转子绕组54中的一个的绕组数量，或者将可检测的电子部件与转子绕组54中的一个并联。
55.在一个实施例中，运动协调也可经由控制器18通过电子控制回路来完成，其中反馈也基于来自位置传感器的信号。如图3所示，每个旋转振动器具有对应的位置传感器。例如，每个位置传感器可以通过位置传感器信号在每次相应的偏心盘24的重物28处于零度(0
°
)旋转角度时提供指示。
56.现在参考图5，示出了根据本公开的另一实施例的振动致动器10的俯视图。图5的实施例与图1的实施例相似，其讨论同样适用于图5的实施例，但有以下区别。几何布置结构32包括四个旋转振动器141、142、143和144，它们以四边形的形式联接到壳体12。也就是说，四个旋转振动器141、142、143和144的相应的dc电机驱动轴22的轴线位于四边形的顶点处。四边形形式的几何布置结构32能够生成具有所期望的方向性行为的振动矢量，该振动矢量选自具有不同的方向性行为的多个不同的能够电子选择的振动矢量，例如，由附图标记34、36、38、62、64和66表示。如上文所讨论的，几何布置结构32包括数量为n个的旋转振动器，它们被配置成能够在n*(n-1)/2个方向上生成多个能够电子选择的振动矢量。相应地，如图5所示的具有四个旋转振动器141、142、143和144的振动致动器10的实施例能够在六个方向
(即，4*(4-1)/2＝6个方向)上生成多个能够电子选择的振动矢量。
57.现在参考图6，示出了根据本公开的另一实施例的旋转振动器(例如旋转振动器141)的侧视图。图6的实施例与图1的实施例类似，其讨论同样适用于图6的实施例，但有以下区别。在该实施例中，每个相应的dc电机20包括双轴电机，并且进一步地，每个相应的偏心盘24包括与相应的驱动轴22的第一端固定连接的第一偏心盘241以及与相应的驱动轴22的第二端(与第一端相反)固定联接的第二偏心盘262。如图6所示，第一偏心盘241和第二偏心盘242以镜像对称的方式联接到驱动轴22。利用双轴电机以及第一偏心盘241和第二偏心盘242形成的配置，图1中每个旋转振动器的单个偏心盘24的重物可被分成两半，且分别在第一偏心盘241和第二偏心盘242之间平均分布。因此，与只在dc电机驱动轴的一端设置偏心盘相比，可以有利地减少dc电机驱动轴上的不期望的应变。
58.现在转向图7，示出了根据本公开的另一实施例的超声探头68和包含振动致动器10的超声系统70的框图视图。超声探头68被配置成用于剪切波弹性成像，且包括超声换能器阵列72和超声探头控制器74。超声探头68进一步包括根据本公开的各实施例中的一个或多个的振动致动器10，如本文所公开的。超声探头68进一步包括适于给定的超声探头实施方式的壳体，其中超声换能器阵列72、超声探头控制器74和振动致动器10根据具体的实施方式相对于超声探头壳体布置。例如，振动致动器10相对于超声换能器阵列72以及相对于超声探头壳体的取向和/或位置至少部分地根据(i)生成和接收超声波和(ii)生成机械诱导的剪切波来确定(视情况而定)，以实现具有成本效益的弹性成像实施方式，以便利用给定的超声平台和/或探头来确定组织的弹性。
59.在一个实施例中，振动致动器10通过振动隔离附接构件11联接到超声探头68的壳体。该附接构件11被配置成在振动致动器10和超声探头68的壳体之间为给定的超声探头实施方式提供所期望的振动隔离特性。附接构件11可包括任何适当形式的振动阻尼机构，以防止超声成像探头孔径本身的振动和以不期望的方式将剪切波引入组织中。此外，振动致动器10还包括与振动致动器10的壳体联接的振动耦合器13。振动耦合器13被配置成在振动致动器10和受试者的组织或物体的类似物质(对其应用剪切波弹性成像)之间提供所期望的振动设备取向和耦合。例如，期望通过相对较小的接触面积(即通过在组织表面的振动耦合器13)将振动引入组织内，使得从组织的角度看，振动是由更像点源的东西引起的。换句话说，整个换能器壳体不会发生振动。因此，振动耦合器13包括小的突起，该突起将接触组织的表面。
60.如图7所示，组织内的虚线箭头示出了可在组织内生成的剪切波的振动方向，以适应直下或被转向左或右的超声成像波束。还应注意的是，通过控制器18和/或控制器74，可以调整或改变致动器10的振动方向。振动方向的调整可以是响应于来自组织的折射效应，该折射效应导致所产生的振动运动方向的改变。因此，振动方向可以相对于关注区域的跟踪波束方向进行有利的对准。虽然图7示出了相对于皮肤或组织的振动取向的示例和探头壳体，但将振动模块与超声探头集成的其他实施例也是可行的。
61.此外，振动致动器10具有振动矢量基准(未示出)，其被指定为这样的基准，即根据该基准为给定的振动致动器确定由旋转振动器产生的其余振动矢量。换句话说，振动矢量基准可包括位于两个给定的旋转振动器之间的壳体12的一侧或一部分上的特定基准点或线，进一步对应于在振动致动器10使用时将面对受试者皮肤的壳体的一侧或一部分。通过
振动致动器10生成的用于给定组织弹性确定的推动脉冲优选从振动致动器10的面向受试者的皮肤的一侧发出，以用于给定的弹性成像实施方式。设想到在一些实施方式中，振动致动器的壳体的不止一侧可以是有用的。此外，再次参照图2，振动矢量基准可包括图2中壳体12的顶壁上的基准点和/或线(即垂直于图页延伸的线)，分别位于第一旋转振动器141和第二旋转振动器142之间的中间位置。其他具体的振动矢量基准的位置也是可行的，即取决于具体的振动致动器和超声探头的实施方式。此外，相应的旋转振动器之间的空间关系通过具体的振动致动器的给定结构是已知的。
62.超声探头控制器74被操作性地连接到超声换能器阵列72，以用于使超声换能器阵列72生成和接收超声波，如本领域中已知的。超声探头控制器74被进一步操作性地联接到振动致动器10，以用于使振动致动器10生成机械诱导的剪切波，其包括具有所期望的方向性行为的剪切波，如本文所讨论的。机械诱导的剪切波的生成进一步与通过超声换能器阵列72生成和接收超声波相协调，从而使用本领域已知的适当的弹性成像技术。
63.在一个实施例中，超声探头控制器74被操作性地联接到超声换能器阵列72和振动致动器10，以至少实现(i)用于通过超声换能器阵列72生成和接收超声波的第一操作模式以及(ii)用于实现分别通过超声换能器阵列72和振动致动器10(ii)(a)生成和接收超声波以及(ii)(b)生成机械诱导的剪切波两者的结合的第二操作模式。超声探头68非常适于低成本的超声系统，其被配置成用于例如肝病医生诊断肝病、紧急医疗诊断或野外的军事医疗诊断的弹性成像。此外，带有振动致动器10的超声探头68有利地能够使用以协调方式运行的多个联接的旋转振动器来生成线性振动，以用于在紧凑和节能的外形尺寸中产生线性振动。后者与高成本的现有技术系统形成对比，现有技术系统通过特定的声学推动脉冲生成剪切波，对成像探头设计和驱动电子装置有特定的要求。
64.仍然参考图7，根据另一实施例，示出了用于剪切波弹性成像的超声系统70。超声系统70包括如本文中以上所述的超声探头68。超声系统70还包括超声系统电子装置76和显示器78。超声探头和显示器被操作性地联接到超声系统电子装置。具体而言，超声系统电子装置74被操作性地联接到超声探头68，并被布置成用于在第一模态下获得超声图像，以及在第二模态下获得剪切波弹性成像图像。超声系统电子装置76可包括任何合适的超声系统控制器和相关联的电子装置，以用于执行剪切波弹性成像。剪切波弹性成像和通过剪切波确定组织弹性可以使用本领域已知的合适的弹性成像技术来完成。
65.例如，超声系统电子装置76可包括微处理器、微控制器、现场可编程门阵列(fpga)、集成电路、分立的模拟或数字电路元件、硬件、软件、固件或其任何组合中的一种或多中，用于执行本文讨论的各种功能，且进一步用于给定的剪切波弹性成像超声系统的实施和/或应用。超声系统电子装置76还可包括各种模块、单元或子系统、电源、存储器、输入/输出装置、用户界面、触觉输出装置、触摸屏、光学显示器、麦克风、小键盘、键盘、指向装置、图像捕捉装置、摄像机、音频输出装置以及其任何组合中的一个或多个，它们是根据给定的剪切波弹性成像超声系统的实施和/或应用的要求来酌情选择的。在一个实施例中，显示器78被操作性地联接到超声系统电子装置76，用于根据给定的剪切波弹性成像超声系统的实施的要求显示获得的超声图像和剪切波弹性成像图像。
66.进一步参考图7，在其他实施例中，包含本公开的振动致动器10和/或振动致动的系统和方法在超声成像设备70上执行，该超声成像设备被配置为控制一个或多个换能器阵
列72以发射超声波并接收回波，以用于基于回波生成超声图像。超声成像设备可包括处理器、波束成形器和电子电路(例如，通过超声系统电子装置76集合地表示)，这是信号处理和图像生成所需要的。超声换能器阵列可被配置为生成1d、2d和/或3d图像。换能器阵列可被并入探头、贴片或其他配置中。超声成像系统可用于在各种不同的模式中成像(例如，b模式、m模式、pw多普勒、光谱多普勒等)。例如，成像设备可以是在手持装置(如平板电脑、智能手机等)上实现的超声成像系统，如philips提供的visiq
tm
或lumify
tm
超声系统。在一些示例中，成像设备可以是以更传统的外形尺寸实现的超声成像系统，例如，更大但仍是典型的便携式基座，它可以提供各种成像功能(例如，b模式、m模式、彩色血流多普勒、pw多普勒、光谱多普勒以及其他超声成像模式)。例如，成像设备可以是超声成像系统，如由philips公司提供的sparq
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或epiq
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超声系统。也可以使用其他超声系统。
67.现在参考图8，现在将讨论根据本公开的另一实施例的用于通过振动致动器机械地生成剪切波的方法100。该方法在步骤102处开始，提供n多个旋转振动器，这些振动器以几何布置结构联接到壳体上且被配置成能够生成具有所期望的方向性行为的振动矢量，该振动矢量选自具有不同的方向性行为的多个振动矢量。符号n是至少3个的数量。此外，每个旋转振动器包括能够单独控制的电机，该电机具有旋转驱动轴和在垂直于旋转驱动轴的轴线的平面内固定联接到旋转驱动轴上的偏心盘。
68.在步骤104处，方法100包括通过联接到壳体的加速度计检测由n多个旋转振动器中的至少两个生成的振动矢量，并且基于检测到的振动矢量生成加速度计输出信号。然后，该方法前进到步骤106，该步骤包括通过被操作性地联接到每个旋转振动器的控制器，选择性地控制(i)n多个旋转振动器中的两个形成的第一组至少基于加速度计输出信号以第一协调方式旋转相应的偏心盘以产生第一剪切波振动矢量，以及(ii)n多个旋转振动器中的两个形成的第二组至少基于加速度计输出信号以第二协调方式旋转相应的偏心盘以产生第二剪切波振动矢量。第二剪切波振动矢量的方向性行为与第一剪切波振动矢量的方向性行为不同。
69.在一个实施例中，在步骤106中通过控制器选择性地控制进一步包括(i)基于(i)(a)加速度计输出信号和(i)(b)n多个旋转振动器中的两个形成的被选择性地控制以旋转相应的偏心盘的第一组或第二组来确定合成振动矢量的方向性行为，(ii)进行合成振动矢量的方向性行为与振动矢量的期望的方向性行为的比较，以及(iii)基于该比较调整第一协调方式或第二协调方式。在另一个实施例中，第一协调方式或第二协调方式包括控制相应的第一组旋转振动器或第二组旋转振动器(i)在相应的偏心盘镜像对称的情况下产生沿着相应的偏心盘之间的中平面方向的矢量振动，以及(ii)在相应的偏心盘不镜像对称的情况下产生偏离中平面方向的矢量振动。
70.根据另一个实施例，方法100还包括通过相应的旋转振动器的位置传感器检测相应的偏心盘的径向取向或旋转角度，并基于检测到的取向或旋转角度生成相应的位置信号。此外，通过控制器实现控制的步骤进一步包括基于相应的位置信号同步控制(i)n多个旋转振动器中的两个形成的第一组旋转相应的偏心盘并产生第一振动矢量以及(ii)n多个旋转振动器中的两个形成的第二组旋转相应的偏心盘并产生第二振动矢量。
71.尽管上面只详细描述了几个示例性实施例，但本领域技术人员将容易理解，在不实质性地偏离本公开的实施例的新颖教导和优点的情况下，在示例性实施例中可以进行许
多修改。例如，本公开的实施例可以有利地用作非高级超声系统的附加特征，即产生机械诱导的剪切波。以这种方式，本公开的实施例能够在更多的超声平台/探头上实现成本效益的弹性成像。振动致动器的实施例也可用于一些涉及弹性成像、超声成像、组织弹性特性、肝脏学和机械振动剪切波中的一个或多个的应用。如前所述，在确定组织弹性方面，使振动运动与超声跟踪波束的方向对准的剪切波组织振动是有利的。为了实现这种对准，在确定组织弹性的过程中，能够改变剪切波运动的方向是有利的。例如，人们可以决定对特定区域的组织弹性进行多次顺序测量，但有一定范围的波束转向角(例如，有多个猝发的跟踪波束)。每个波束转向角都需要不同的剪切波运动方向来优化对准。在另一示例中，当剪切波从振动致动器到关注区域时，由于沿行进路径的空间上变化的组织硬度引起的折射效应，其行进方向可在其穿过组织传播时改变。因此，振动的方向不能提前确定地进行优化，因为它取决于组织成分。代替的是，人们可以测量关注区域内的剪切波的方向，并适应性地改变振动模式以优化振动运动的对准。因此，所有这些修改都旨在被包括在如以下权利要求中定义的本公开的实施例的范围内。在权利要求中，方式加功能的语句旨在涵盖本文描述的执行所述功能的结构以及不仅涵盖结构上的等同物，而且涵盖等同的结构。
72.此外，在一项或多项权利要求中置于括号内的任何附图标记不应被解释为限制权利要求。词语“包括”等并不排除存在除任何权利要求或整个说明书中所列元件或步骤之外的元件或步骤。对元件的单数引用并不排除这种元件的复数引用，反之亦然。一个或多个实施例可通过包括几个不同元件的硬件和/或通过适当编程的计算机来实现。在列举了若干单元的装置权利要求中，这些单元中的若干项可以由同一件硬件来实现。仅仅在相互不同的从属权利要求中记载了某些措施的事实并不表明这些措施的组合不能被用来取得优势。

技术特征：
1.一种用于机械地生成剪切波的振动致动器(10)，包括：壳体(12)；n多个旋转振动器(14)，所述n多个旋转振动器以几何布置结构(32)与所述壳体(12)联接且被配置成能够生成具有所期望的方向性行为的振动矢量，所述振动矢量选自具有不同的方向性行为的多个振动矢量(34，36，38)，其中n为至少三个的数量，其中每个旋转振动器(141，142，143)包括能够单独控制的电机(20)，所述电机具有驱动轴(22)和在垂直于所述驱动轴的轴线的平面内与所述驱动轴联接的偏心盘(24)；联接到所述壳体(12)的加速度计(16)，其中所述加速度计(16)被布置成检测由所述n多个旋转振动器中的至少两个生成的振动矢量，并基于检测到的所述振动矢量生成加速度计输出信号；以及控制器(18)，其被操作性地联接到每个旋转振动器(141，142，143)，用于选择性地控制(i)所述n多个旋转振动器中的两个(141，142)形成的第一组至少基于所述加速度计输出信号以第一协调方式旋转相应的偏心盘以产生第一振动矢量(34)，以及(ii)所述n多个旋转振动器中的两个(142，143)形成的第二组至少基于所述加速度计输出信号以第二协调方式旋转相应的偏心盘以产生第二振动矢量(36)，其中所述第二振动矢量(36)的方向性行为与所述第一振动矢量(34)的方向性行为不同。2.根据权利要求1所述的振动致动器(10)，其中，所述控制器进一步用于选择性地控制(iii)所述n多个旋转振动器中的两个(141，143)形成的第三组至少基于所述加速度计输出信号以第三协调方式旋转相应的偏心盘以产生第三振动矢量(38)，其中所述第三振动矢量(38)的方向性行为与所述第二振动矢量(36)的方向性行为不同，且与所述第一振动矢量(34)的方向性行为不同。3.根据权利要求1所述的振动致动器(10)，其中，所述控制器(18)被进一步被配置成用于(i)基于(i)(a)所述加速度计输出信号和(i)(b)所述n多个旋转振动器中的两个形成的被选择性地控制以旋转相应的偏心盘的所述第一组或所述第二组来确定合成振动矢量的方向性行为，(ii)进行所述合成振动矢量的方向性行为与所述振动矢量的期望的方向性行为的比较，以及(iii)基于所述比较调整所述第一协调方式或所述第二协调方式。4.根据权利要求1所述的振动致动器(10)，其中，所述第一协调方式或所述第二协调方式包括以相同的旋转速度但沿相反的旋转方向旋转所述n多个旋转振动器中的两个形成的相应的所述第一组或所述第二组中的每个相应的偏心盘(24)。5.根据权利要求1所述的振动致动器(10)，其中，所述第一协调方式或所述第二协调方式包括控制相应的所述第一组旋转振动器或所述第二组旋转振动器(i)在相应的所述偏心盘(24)镜像对称的情况下产生沿着相应的偏心盘(24)的中平面方向的矢量振动，和(ii)在相应的所述偏心盘(24)不镜像对称的情况下产生偏离所述中平面方向的矢量振动。6.根据权利要求1所述的振动致动器(10)，其中，所述n多个旋转振动器中的两个形成的相应的所述第一组或所述第二组的相应的电机的每个偏心盘(24)在相应的所述第一组或所述第二组内被布置成彼此共面。7.根据权利要求1所述的振动致动器(10)，其中，每个相应的电机(20)包括双轴电机，并且进一步地，每个相应的偏心盘(24)包括与相应的驱动轴(22)的第一端联接的第一偏心盘(241)和与所述相应的驱动轴(22)的第二端联接的第二偏心盘(242)。
8.根据权利要求1所述的振动致动器(10)，其中，每个相应的偏心盘(24)包括具有偏心重物(28)的盘(26)，进一步地，相应的第一旋转振动器和第二旋转振动器的相应的偏心盘的相应的所述偏心重物通过相应的所述电机(20)和所述控制器(18)被控制成在彼此对称的位置上旋转，并产生振动，其中只有沿着相应的所述第一旋转振动器和所述第二旋转振动器之间的中平面的振动分量保留，而所有其他方向上的振动相互抵消。9.根据权利要求1所述的振动致动器(10)，其中，n包括三个，并且三个旋转振动器的所述几何布置结构(32)包括三角形布置结构。10.根据权利要求9所述的振动致动器(10)，其中，所述三角形布置结构包括所述三个旋转振动器(141，142，143)，它们相应的电机驱动轴(22)的轴线位于三角形的顶点处，并且进一步地，所述第一振动矢量(34)的方向性行为和所述第二振动矢量(36)的方向性行为是从由+120度、0度和-120度组成的组中选择的。11.根据权利要求9所述的振动致动器(10)，其中，所述三角形布置结构被配置成能够实现多个能够电子选择的振动取向，所述振动取向是从由(i)+15度、0度和-15度，(ii)+20度、0度和-20度，(iii)+30度、0度和-30度以及(iv)在+-10到+-110度的范围内的取向组成的组中选择的。12.根据权利要求1所述的振动致动器(10)，其中，所述几何布置结构(32)进一步包括被配置为能够在n*(n-1)/2个方向上产生多个能够电子选择的振动矢量的数量为n个的旋转振动器。13.根据权利要求1所述的振动致动器(10)，其中，每个旋转振动器(141，142，143)进一步包括位置传感器(151，152，153)，所述位置传感器被布置成检测相应的所述偏心盘(24)的径向取向或旋转角度并产生相应的位置信号，并且其中，通过所述控制器(18)实现的控制进一步包括基于相应的位置信号同步控制(i)所述n多个旋转振动器中的两个(141，142)形成的所述第一组旋转相应的偏心盘(24)并产生所述第一振动矢量(34)和(ii)所述n多个旋转振动器中的两个(142，143)形成的所述第二组旋转相应的偏心盘(24)并产生所述第二振动矢量(36)。14.根据权利要求13所述的振动致动器(10)，其中，所述位置传感器(151，152，153)包括从由光学位置传感器和电感传感器组成的组中选择的至少一种，且所述位置传感器(151，152，153)进一步包括从由以下项组成的组中选择的一项：(i)被集成到所述n多个旋转振动器中的相应的旋转振动器(141，142，143)的相应的电机(20)中，以及(ii)带来与相应的所述电机(20)联接的附加部件。15.一种用于剪切波弹性成像的超声探头(68)，包括：用于生成超声波的超声换能器阵列(72)；以及根据权利要求1所述的振动致动器(10)，其用于生成机械诱导的剪切波；和超声探头控制器(74)，其与所述超声换能器阵列(72)和所述振动致动器(10)操作性地联接，以至少实现(i)用于通过所述超声换能器阵列(72)产生和接收超声波的第一操作模式，以及(ii)用于实现分别通过所述超声换能器阵列(72)和所述振动致动器(10)(ii)(a)生成和接收超声波以及(ii)(b)生成机械诱导的剪切波两者的组合的第二操作模式。16.一种用于剪切波弹性成像的系统(70)，包括：根据权利要求15所述的超声探头(68)；
超声系统电子装置(76)，其与所述超声探头(68)操作性地连接，并被布置成用于在第一模态下获得超声图像，以及在第二模态下获得剪切波弹性成像图像；和显示器(78)，其被联接到所述超声系统电子装置(76)，用于显示获得的所述超声图像和所述剪切波弹性成像图像。17.一种用于通过振动致动器机械地生成剪切波的方法(100)，包括：提供(102)n多个旋转振动器，所述n多个旋转振动器以几何布置结构联接到壳体上且被配置成能够产生具有所期望的方向性行为的振动矢量，所述振动矢量选自具有不同的方向性行为的多个振动矢量，其中n为至少3个的数量，其中每个旋转振动器包括能够单独控制的电机，所述电机具有驱动轴和在垂直于所述驱动轴的轴线的平面内联接到所述驱动轴的偏心盘；通过联接到所述壳体的加速度计，检测(104)由所述n多个旋转振动器中的至少两个生成的振动矢量，并基于检测到的所述振动矢量生成加速度计输出信号；和通过操作性地联接到每个旋转振动器的控制器，选择性地控制(106)(i)所述n多个旋转振动器中的两个形成的第一组至少基于所述加速度计输出信号以第一协调方式旋转相应的偏心盘以产生第一振动矢量，以及(ii)所述n多个旋转振动器中的两个形成的第二组至少基于所述加速度计输出信号以第二协调方式旋转相应的偏心盘以产生第二振动矢量，其中所述第二振动矢量的方向性行为与所述第一振动矢量的方向性行为不同。18.根据权利要求17所述的方法(100)，其中，通过所述控制器选择性地控制(106)进一步包括(i)基于(i)(a)所述加速计输出信号和(i)(b)所述n多个旋转振动器中的两个形成的被选择性地控制以旋转相应的偏心盘的所述第一组或所述第二组来确定合成振动矢量的方向性行为，(ii)进行所述合成振动矢量的方向性行为与所述振动矢量的期望的方向性行为的比较，以及(iii)基于所述比较调整所述第一协调方式或所述第二协调方式。19.根据权利要求17所述的方法(100)，其中，所述第一协调方式或所述第二协调方式包括控制相应的所述第一组旋转振动器或所述第二组旋转振动器(i)在相应的所述偏心盘镜像对称的情况下产生沿着相应的偏心盘之间的中平面方向的矢量振动，以及(ii)在相应的所述偏心盘不镜像对称的情况下产生偏离所述中平面方向的矢量振动。20.根据权利要求17所述的方法(100)，其中，所述方法进一步包括：通过相应的旋转振动器的位置传感器，检测相应的所述偏心盘的径向取向或旋转角度，并基于检测到的所述取向或所述旋转角度生成相应的位置信号，其中，通过所述控制器实现的控制进一步包括基于相应的位置信号同步控制(i)所述n多个旋转振动器中的两个形成的所述第一组旋转相应的偏心盘并产生所述第一振动矢量和(ii)所述n多个旋转振动器中的两个形成的所述第二组旋转相应的偏心盘并产生所述第二振动矢量。

技术总结
一种用于机械地生成剪切波的振动致动器(10)包括n多个旋转振动器(141，142，143)、加速度计(16)和控制器(18)。n多个旋转振动器能够生成具有所期望的方向性行为的振动矢量，该振动矢量是从具有不同的方向性行为的多个振动矢量(34，36，38)中选择的。每个旋转振动器包括具有驱动轴(22)和偏心盘(24)的能够单独控制的电机(20)。加速度计被布置成用于检测由n多个旋转振动器中的至少两个生成的振动矢量。控制器选择性地控制第一组两个旋转振动器以第一协调方式旋转相应的偏心盘以产生第一振动矢量，以及第二组两个旋转振动器以第二协调方式旋转相应的偏心盘以产生第二振动矢量，它们具有不同的相应的方向性行为。具有不同的相应的方向性行为。具有不同的相应的方向性行为。


技术研发人员：M
受保护的技术使用者：皇家飞利浦有限公司
技术研发日：2021.12.14
技术公布日：2023/8/28