超聲換能器的製作方法

2023-06-22 14:13:16 3

本實用新型涉及醫療器械領域，具體涉及一種超聲換能器。

背景技術：

超聲骨刀系統是一種將電能轉換為超聲骨刀的機械振動能進行工作的手術刀具系統，由高頻振蕩電路產生高頻振蕩信號並作用於超聲骨刀的超聲換能器本體上，利用逆壓電效應(或磁致伸縮效應)產生超聲頻率的縱向振動，使連接於超聲換能器本體的超聲變幅杆受到激勵產生共振，在變幅杆能量聚焦的作用下，使安裝於變幅杆前端的刀頭尖端產生縱向的高頻振動，高速撞擊骨組織，使骨組織碎化，從而達到去除的目的。

而現有技術中，超聲換能器本體和變幅杆通過螺紋配合實現可拆卸連接，變幅杆和刀頭固定連接，且通常為一次性使用，在更換刀具時，將變幅杆和刀頭一起從超聲換能器本體上拆下更換，但由於超聲換能器本體與變幅杆之間螺紋連接，使得在連接處存在較大的能量損失，同時增加了使用者更換刀具的複雜程度，並且變幅杆為一次性使用，造成器械的材料成本較高，增加患者的經濟負擔。

技術實現要素：

本實用新型的目的，是為了提供一種超聲換能器，能夠有效避免能量損失，保證超聲換能器的能量能夠高效輸出，同時方便使用者更換刀具，並且結構簡單，使用成本低。

本實用新型的超聲換能器，包括超聲換能器本體和變幅杆，所述超聲換能器本體與變幅杆一體成型。

進一步，所述變幅杆為階梯形變幅杆。

進一步，所述變幅杆與超聲換能器本體組成至少兩級振幅放大的結構。

進一步，所述超聲換能器本體的前段為縮徑段，所述縮徑段與超聲換能器本體的後段組成第一級振幅放大結構，所述變幅杆與縮徑段的前端一體成型。

進一步，所述變幅杆由後向前至少包括後杆段和直徑小於後杆段的前杆段，所述後杆段與前杆段組成第二級振幅放大結構，所述縮徑段的前端與後杆段的後端之間一體成型。

進一步，所述後杆段的直徑與縮徑段的直徑之比值為1-4，所述縮徑段與後杆段之間錐形過渡且過渡的錐角為0-120°。

進一步，所述超聲換能器本體的直徑與縮徑段的直徑之比值為1-4，超聲換能器本體與縮徑段之間為圓弧過渡且過渡圓弧的半徑與縮徑段的直徑之比值為0-0.7。

所述後杆段的直徑與縮徑段的直徑之比值為1-4，所述縮徑段與後杆段之間為圓弧過渡且過渡圓弧的半徑與縮徑段的直徑之比值為0-0.7。

進一步，所述後杆段的直徑與前杆段的直徑之比值為1-4，後杆段與前杆段之間為圓弧過渡且過渡圓弧的半徑與前杆段的直徑之比值為0-0.7。

進一步，所述超聲超能器沿軸向貫通設置有過水孔。

本實用新型的有益效果是：本實用新型公開的一種超聲換能器，通過將變幅杆與超聲換能器本體一體成型，避免變幅杆與超聲換能器本體通過螺紋連接，能夠有效避免能量損失，保證超聲換能器的能量能夠高效輸出，同時方便使用者更換刀具，並且結構簡單，使用成本低。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步描述：

圖1為本實用新型超聲換能器的結構示意圖；

圖2為本實用新型超聲換能器的另一結構示意圖。

具體實施方式

圖1為本實用新型超聲換能器的結構示意圖，圖2為本實用新型超聲換能器的另一結構示意圖，如圖所示，本實施例中的超聲換能器；包括超聲換能器本體1和變幅杆2，所述超聲換能器本體1與變幅杆2一體成型；所述超聲換能器本體1可採用現有的柱狀結構，並包括預緊螺栓3、設置於預緊螺栓3中間的換能組件和分別螺紋外套於預緊螺栓3兩端用於緊固換能組件的後蓋體4及前蓋體5；換能組件包括電極片6和壓電陶瓷片7，所述電極片6和壓電陶瓷片7均為多片並相互沿預緊螺栓3軸向間隔疊加，所述前蓋體5的後端外圓與超聲骨刀的手柄殼體固定連接，所述變幅杆2的後端與前蓋體5的前端一體成型，刀頭8安裝於變幅杆2的前端；向前表示從變幅杆2中間沿軸向指向刀頭一端的方向，反之為向後；通過旋轉後蓋體4或/和前蓋體5進而調節對換能組件的壓緊力，後蓋體4、前蓋體5和壓電陶瓷片7的外圓直徑基本相等且為超聲換能器本體1的直徑；通過將變幅杆2與超聲換能器本體1一體成型，減少了變幅杆2與超聲換能器本體1之間的連接接口，能夠有效避免能量損失，保證超聲換能器的能量能夠高效輸出，同時在更換刀具時，只需要更換刀頭8，操作更加方便，且變幅杆2可重複使用，避免了因變幅杆2與刀頭8一起更換造成的資源浪費，有利於降低成本。

在一實施例中，所述變幅杆2為階梯形變幅杆2；階梯形變幅杆2具有加工簡單、放大比大且參數易於修正等優點。

在另一實施例中，所述變幅杆2與超聲換能器本體1組成至少兩級振幅放大的結構；本實施例優選為兩級振幅放大，優選兩級振幅放大結構可均為階梯形變幅結構，通過兩級振幅放大結構，保證超聲換能器實現較大的振幅放大比，而單級放大的變幅杆2在同等振幅放大比的情況下，易出現變幅杆2的小徑段半徑過小而造成變幅杆2結構強度較低的問題，保證變幅杆2結構強度大，同時保證變幅杆2長度較長，利於手術位置較深時操作。

在圖1和圖2所示實施例中，所述超聲換能器本體1的前段為縮徑段5b，所述縮徑段5b與超聲換能器本體1的後段組成第一級振幅放大結構，所述變幅杆2與縮徑段5b的前端一體成型；通過超聲換能器本體1自身實現振幅放大，縮短能量傳遞鏈，提高能量輸出效率；所述縮徑段5b可由前蓋體5的前段縮徑形成，前蓋體的後端形成前蓋板5a，所述前蓋板5a的外圓沿徑向向外凸起形成法蘭盤9；所述法蘭盤9沿周向分布設置有多個連接孔，超聲骨刀手柄的殼體設置有與所述法蘭盤9配合的安裝位，通過法蘭盤9將超聲換能器本體1固定安裝於超聲骨刀手柄殼體，保證固定穩定且牢固。

本實施例中，所述變幅杆2由後向前至少包括後杆段2a和直徑小於後杆段2a的前杆段2b，所述後杆段2a與前杆段2b組成第二級振幅放大結構，所述縮徑段5b的前端與後杆段2a的後端之間一體成型且錐形過渡；縮徑段5b與後杆段2a之間的過渡段設置為錐形過渡，可以使過渡段的應力變化平順，增加結構壽命。本實施例中，所述後杆段2a的直徑與縮徑段5b的直徑之比值(即D3/D2)為1-4，本實施例D3/D2優選為2，所述縮徑段5b與後杆段2a之間錐形過渡的錐角(即2β)為0-120°，0°<β<60°，本實施例β優選為30°，合理設置後杆段2a的直徑與縮徑段5b的直徑之比值和過渡段的錐角，保證過渡段的應力變化平順的同時，調節後杆段2a或縮徑段5b的有效果長度，保證共振效果好，利於提高振幅放大效率。

在另一實施例中，也可將縮徑段5b與後杆段2a之間的過渡段設置為圓弧過渡，且過渡圓弧的半徑與縮徑段5b的直徑之比值為0-0.7，優選為0.3。

本實施例中，所述超聲換能器本體1的直徑與縮徑段5b的直徑之(即D1/D2)比為1-4，本實施例D1/D2優選為2，超聲換能器本體1與縮徑段5b之間為圓弧過渡且過渡圓弧的半徑與縮徑段5b的直徑之比值(即R1/D2)為0-0.7，本實施例R1/D2優選為0.3，若R1/D2為0，則說明超聲換能器本體1與縮徑段5b之間為直角階梯結構；所述後杆段2a的直徑與前杆段2b的直徑之比值(即D3/D4)為1-4，本實施例D3/D4優選為2，後杆段2a與前杆段2b之間為圓弧過渡且過渡圓弧的半徑與前杆段的直徑之比值(即R2/D4)為0-0.7，本實施例R2/D4優選為0.3，若R2/D4為0，則說明後杆段2a與前杆段2b之間為直角階梯結構；合理設置圓弧過渡和弧度大小可避免超聲換能器本體1或變幅杆2在變截面處應力集中，同時保證理論諧振頻率與實際諧振頻率相等，利于振幅放大倍數的精確控制。

本實施例中，所述超聲超能器沿軸向貫通設置有過水孔，包括所述預緊螺栓3中間沿軸向貫通設置的第一過水孔10，以及所述變幅杆2和縮徑段5b沿軸向貫通設置的與第一過水孔10連通的第二過水孔12；所述前蓋體5和變幅杆2的後端共同形成用於預緊螺栓3前端穿入並螺紋連接配合的安裝孔11，第一過水孔10、安裝孔11和第二過水孔12組合形成貫通超聲超能器的過水孔，從預緊螺栓3後端注入的生理鹽水依次通過第一過水孔10、安裝孔11和第二過水孔12進而對刀頭8進行冷卻和清洗等，所述預緊螺栓3前端外圓設置有與安裝孔11配合實現密封的橡膠圈13。

最後說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，儘管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術方案的宗旨和範圍，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求範圍當中。