一种超声刀传导杆及超声刀制造技术

本发明专利技术公开了一种超声刀传导杆及超声刀，该传导杆包括依次连接的近部杆体、中部杆体及远部杆体，近部杆体一端连接超声换能器、另一端连接中部杆体，远部杆体一端连接中部杆体、另一端连接刀头，声波自与超声换能器连接的近部杆体一端传入；近部杆体的外表面沿周向设置有凸起结构；中部杆体和/或远部杆体的外表面沿周向设置有增益台阶；该超声刀包括上述传导杆。与现有技术相比，本发明专利技术能够显著提高谐振的相位容限和振幅、降低声波能量损失，而且本发明专利技术提供的传导杆阻抗更小，从而使超声刀具有更稳定的工作状态以及更高效率的输出，所以本发明专利技术不仅能适用于一般场合，还能够适用于复杂的工作环境中，具有广泛的应用前景。

A kind of ultrasonic knife conducting rod and ultrasonic knife

【技术实现步骤摘要】
一种超声刀传导杆及超声刀
本专利技术涉及超声手术刀
，更为具体地，本专利技术为一种超声刀传导杆及超声刀。
技术介绍
超声刀(即超声手术刀)是一种新型的外科器械，与传统电刀相比，其具有明显的优势，比如，精确的切割、止血、热损伤小、手术时间短、可用于重要器官、极少烟雾及焦化、保证手术过程视野清晰、无电流通过人体、可切除骨组织以外的任何实质性组织等。随着超声刀被越来越多的使用，对超声刀的性能要求也越来越高。超声刀振动系统的谐振特性，具体包括谐振频率、谐振阻抗及谐振振幅，这直接决定超声刀的工作状态，并影响超声刀的电声转换效率。一般而言，超声刀振动系统的串联谐振点(Fs)与并联谐振点(Fp)之间的间距(也即频宽)越大说明超声振动系统的谐振特性越好。超声刀的谐振振幅、阻抗等由刀身结构决定，尤其是增益台阶的设置与分布，同时这也影响超声刀的频率特性。更具体地，在现有技术中，刀杆工作的相位容限基本位于80Hz以内，这样的容限对于维持刀杆在复杂的工作环境下始终保持良好的谐振状态是不够的。就现有的方案来看，造成这种容限很窄的根本原因在于现有的超声刀刀杆传导部分的结构设计。图1例示了现有技术中的超声刀。如图1所示，现有的超声刀的传导杆部分，在相较于刀头较远的刀杆的近端首个半波长节点处设置了增益台阶。而在该半波长节点处设置增益台阶，就增大了刀杆输入超声波的振动幅度，而振动幅度越大，声波在传播过程中与固体介质内部的摩擦就越大，声波能量损失就越明显，从而也就导致声波传导的不稳定，牺牲了谐振的相位容限。因此，如何有效地优化超声刀传导杆结构，以提高谐振的相位容限、降低声波能量损失，已成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题和始终研究的重点。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提出了一种技术解决方案，该技术方案摈弃了在刀杆的近端首个半波长节点处设置增益台阶的现有结构，通过在该首个半波长节点处引入一个形象称之为“竹节”的凸起型增强结构(在下文中可以简称为“凸起结构”)，并且在刀杆轴向上不同位置处设置不同增益比的增益台阶，使得本专利技术的超声刀具有更优的频率特性、阻抗特性以及振幅特性，从而改进了本专利技术的超声刀的刀杆谐振的相位容限，减少了声波损耗，提高了电能声能转化比率，增强了超声刀的刀杆强度，使得超声刀具有更稳定的工作状态，并从整体上提高了超声刀的工作效率。根据本专利技术的实施例，提供了一种超声刀传导杆，该传导杆包括依次连接的近部杆体、中部杆体及远部杆体，该近部杆体一端连接超声换能器、另一端连接中部杆体，该远部杆体一端连接中部杆体、另一端连接刀头，声波自与超声换能器连接的近部杆体一端传入；近部杆体的外表面沿周向设置有凸起结构，在轴向方向上，该凸起结构处于声波传入的首个半波长的长度范围内；中部杆体和/或远部杆体的外表面沿周向设置有增益台阶。基于上述的技术方案，通过凸起结构和增益台阶双重设计，本专利技术所提供的超声刀传导杆具有相位容限更大、振幅更大、阻抗更小、工作状态更稳定、输出效率更高等优点；另外，凸起结构还能起到加强局部强度、支撑传导杆、加长传导杆的作用，以满足复杂环境的工作需要。进一步地，凸起结构的几何中心处于声波传入的首个半波长的波节处。在本专利技术的实施例中，该凸起结构可以为规则结构，也可以为非规则结构。具体地，在本专利技术的实施例中，该凸起结构可以设置为规则的圆柱状或圆台状，该凸起结构与所述近部杆体一体加工成型。从而加强了刀杆的局部强度，并降低了输入超声波的振幅，局部降低了传入声波的能量损耗，并且增长了传导杆长度，扩大了手术范围，提高了手术器械的灵活性。在本专利技术的实施例中，该凸起结构的靠近刀头一侧的末端至该首个半波长末端的距离与该半波长之比大于0.4且小于0.6。从而，本专利技术的实施例能够最大化地提高相位容限和振幅且最大化地降低阻抗，能够实现将传导杆长度增加0.5mm至2mm。在本专利技术的实施例中，在远部杆体的外表面沿周向设置的增益台阶可以为双层增益台阶。该双层增益台阶包括第一台阶部和第二台阶部，自刀头至远部杆体方向，第一台阶部、第二台阶部依次设置，远部杆体直径小于第一台阶部直径，第一台阶部直径小于第二台阶部直径。在本专利技术的实施例中，通过在远部杆体进行双层增益台阶的设计，使得本专利技术能够兼顾刀头振动幅度需要和传导杆工作强度需要，例如在超声波到达刀头之前，本专利技术能够有效缓缓放大超声波幅度，而通过双层增益台阶，还能够很好地缓和局部应力过大的问题，使刀头最大的应力从刀头较薄的区域减小，从而延长了刀头的使用寿命。在本专利技术的实施例中，第一台阶部的直径D1与第二台阶部直径D2之比可以为D1/D2＞60％。进一步地，第一台阶部的直径D1与第二台阶部直径D2之比可以为D1/D2＞63.5％。从而在兼顾刀头振动幅度需要和传导杆工作强度需要基础上，本专利技术的实施例能够使刀头具有合理的声增益、刀头的振型更好，使超声波振幅得到有效且合理地增大。在本专利技术的实施例中，沿声波传输的方向上，远部杆体上的最后一个波节处于第二台阶部前侧，远部杆体上的最后一个波节至第二台阶部起始端的距离小于半波长的5％。从而，本专利技术的实施例能够保证刀头具有足够的声振幅，确保传至刀头的超声波振幅符合实际需要，以更好地实现超声波声学特性，本专利技术实现的最终增益能够达到3.5以上。在本专利技术的实施例中，第二台阶部起始端至第一台阶部起始端的轴向距离a与第一台阶部末端至刀头的轴向距离b之比可以为a/b≥0.325。从而，在超声波从第二台阶部过渡到第一台阶部的过程中会局部释放应力，本专利技术的实施例能够逐步放缓刀头应力的增加，从而使刀头较薄区域的应力得到极大减小，减少刀头受到损害的概率，达到增加刀头寿命的目的；另外，本专利技术的实施例还能够使得刀头在预定频率区间保持纯粹、干净的振型。在本专利技术的实施例中，与超声换能器连接的近部杆体一端开有螺纹孔，该螺纹孔与该近部杆体在轴向上具有相同的轴心线。从而，可以通过螺纹孔形成空腔结构，根据声波理论，该空腔结构能够减小输入的超声波幅度，进而达到进一步有效减小声能损失的目的。在本专利技术的实施例中，该近部杆体、中部杆体及远部杆体一体加工成型。在本专利技术的实施例中，还提供了一种超声刀，该超声刀包括上述的超声刀传导杆。在本专利技术的实施例中，该超声刀可以包括设置有弧形的切割刀锋的刀头，该刀头还可以设置有至少一个切割面。在本专利技术的实施例中，该中部杆体的首个半波长的波节至中部增益台阶的距离为该半波长的13％～17％。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1示意性地例示了现有技术的典型的超声刀的传导杆结构；图2例示了本专利技术实施例的超声刀传导杆整体的分解结构示意图；图3例示了本专利技术实施例的近部杆体和远部杆体结构示意图；图4例示了本专利技术实施例的超声刀传导杆结构及其部分放大结构的示意图；图5例示了本专利技术实施例的竹节结构直径与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超声刀传导杆，其特征在于：该传导杆包括依次连接的近部杆体(1)、中部杆体(2)及远部杆体(3)，所述近部杆体(1)一端连接超声换能器、另一端连接所述中部杆体(2)，所述远部杆体(3)一端连接所述中部杆体(2)、另一端连接刀头(4)，声波自与超声换能器连接的所述近部杆体(1)一端传入；所述近部杆体(1)的外表面沿周向设置有凸起结构(10)，在轴向方向上，所述凸起结构(10)处于声波传入的首个半波长的长度范围内；所述中部杆体(2)和/或远部杆体(3)的外表面沿周向设置有增益台阶(20；30)。/n

【技术特征摘要】
1.一种超声刀传导杆，其特征在于：该传导杆包括依次连接的近部杆体(1)、中部杆体(2)及远部杆体(3)，所述近部杆体(1)一端连接超声换能器、另一端连接所述中部杆体(2)，所述远部杆体(3)一端连接所述中部杆体(2)、另一端连接刀头(4)，声波自与超声换能器连接的所述近部杆体(1)一端传入；所述近部杆体(1)的外表面沿周向设置有凸起结构(10)，在轴向方向上，所述凸起结构(10)处于声波传入的首个半波长的长度范围内；所述中部杆体(2)和/或远部杆体(3)的外表面沿周向设置有增益台阶(20；30)。


2.根据权利要求1所述的超声刀传导杆，其中：所述凸起结构(10)的几何中心处于所述声波传入的首个半波长的波节处。


3.根据权利要求2或3所述的超声刀传导杆，其中：所述凸起结构(10)呈圆柱状或圆台状，所述凸起结构(10)与所述近部杆体(1)一体加工成型。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的超声刀传导杆，其中，所述凸起结构(10)的靠近所述刀头一侧的末端至所述首个半波长末端的距离与所述半波长之比大于0.4且小于0.6。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的超声刀传导杆，其特征在于：在所述远部杆体(3)的外表面沿周向设置的增益台阶(30)为双层增益台阶，其中所述双层增益台阶包...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪文亮，张学武，
申请(专利权)人：北京锐诺医疗技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11