无绳超声刀换能器制造技术

本发明专利技术公开了一种无绳超声刀换能器，换能器为半波长结构，包括前金属块、压电晶堆、后金属块和预紧螺钉，前金属块呈阶梯状，前金属块内部沿轴线设有螺纹孔，螺纹孔贯穿前金属块，后金属块、压电晶堆和前金属块依次同轴套设在预紧螺钉的钉杆上，预紧螺钉的钉杆与前金属块的螺纹孔螺纹连接，后金属块和压电晶堆被压紧在预紧螺钉的钉头和前金属块之间，前金属块的较小端部远离压电晶堆。本发明专利技术的换能器为半波长结构，前金属块为阶梯状结构，重量减轻，且满足力学性能的同时声学特性得到大大的提升，换能器的相位容限增加了近一倍，这将更利于换能器与主机的匹配，提高工作效率。提高工作效率。提高工作效率。

【技术实现步骤摘要】
无绳超声刀换能器


[0001]本专利技术涉及医疗器械
，更加具体来说，本专利技术涉及一种无绳超声刀换能器。

技术介绍

[0002]超声刀的原理是利用超声波换能器产生振动，发出的超声波沿着刀杆的纵向轴线传播，然后在刀杆上沿轴线产生振幅放大的振动，最后在刀头端部产生高速纵向机械运动，刀头末端的机械振动在切割软组织时非常有效，并且由超声高频振动产生的热可以凝结组织，闭合血管。这种器械由于刀杆通过套管可以易于到达手术部位，特别适用于微创手术，如内窥镜或腹腔镜手术。超声刀控制的关键是沿着刀杆长度产生共振的同时控制刀头的振动幅度，从而在手术过程中获得最佳性能。但是，生成有效的驱动信号颇具挑战性，例如施加在换能器上的频率，电流和电压必须全部动态控制，因为这些参数随着刀头上负载的变化以及刀杆产生的温差而变化。这些因素导致超声刀的控制系统是一个相对复杂的带处理器的模拟数字混合的电路，并且在处理器上运行有实时控制软件和人机交互软件。由于对控制系统的要求较高，目前市场上大部分超声刀产品均为有绳产品，例如强生公司的Harmonic系列，使用时需要将超声刀连接到一个台式发生器。这种设计在应用上的缺点是连接导线导致手术中有所牵扯，使用不便。现有的有绳换能器长度为92.8mm，重量为40.96g。长度长、重量大，使用较笨重。
[0003]因此，无绳超声刀应运而生，使得整个超声刀不需要连接台式发生器就可独立工作，医生使用中不再受后面的导线困扰。无绳超声刀由于其便捷、高效而受到青睐。正因为便携，重量、体积以及工作效率成为无绳超声刀的重要指标。
[0004]无绳超声刀主要由换能器、刀头、外壳、电路板以及电池构成，这些主要组成部分也决定了无绳超声刀的重量、体积以及效率。换能器无疑是无绳超声刀的重要组成部分，换能器对无绳超声刀的重量以及效率产生重要影响。但现有的无绳超声刀，换能器存在体积大、重量重的问题，不利于携带和使用。

技术实现思路

[0005]为解决现有无绳超声刀的换能器体积大、重量重使得无绳超声刀不利于携带和使用的问题，本专利技术创新地提供了一种无绳超声刀换能器，换能器为半波长结构，前金属块为阶梯状结构，重量减轻，且满足力学性能的同时声学特性得到大大的提升，换能器在谐振点的相位容限增加将近一倍，更利于换能器与主机的匹配，提高系统的工作效率。
[0006]为实现上述的技术目的，本专利技术公开了一种无绳超声刀换能器，所述换能器为半波长结构，包括前金属块、压电晶堆、后金属块和预紧螺钉，所述前金属块呈阶梯状，所述前金属块内部沿轴线设有螺纹孔，所述螺纹孔贯穿所述前金属块，所述后金属块、所述压电晶堆和所述前金属块依次同轴套设在所述预紧螺钉的钉杆上，所述预紧螺钉的钉杆与所述前金属块的螺纹孔螺纹连接，所述后金属块和所述压电晶堆被压紧在所述预紧螺钉的钉头和
所述前金属块之间，所述前金属块的较小端部远离所述压电晶堆。
[0007]进一步地，所述前金属块的较大端部还同轴连接有法兰部，所述法兰部的法兰面与压电晶堆抵接。
[0008]进一步地，所述法兰部为铝合金结构。
[0009]进一步地，所述前金属块呈二级阶梯状，包括沿远离所述压电晶堆方向依次连接的第一过渡段、第一平直段、第二过渡段和第二平直段，所述第一过渡段的外径和所述第二过渡段的外径沿远离所述压电晶堆方向逐渐减小，所述第一平直段的外径与所述第一过渡段的最小外径相同，所述第二平直段的外径与所述第二过渡段的最小外径相同。
[0010]进一步地，所述第一过渡段和所述第二过渡段的外周面为弧形面。
[0011]进一步地，所述螺纹孔为阶梯孔，所述阶梯孔的台阶面与所述第一平直段与第二过渡段的连接面平齐，或者位于所述第一平直段的内部。
[0012]进一步地，所述前金属块和所述后金属块均为铝合金块，所述预紧螺钉为钛合金螺钉。
[0013]进一步地，所述后金属块与所述预紧螺钉的钉头接触的端面边缘设置倒角或倒圆角。
[0014]进一步地，所述换能器的整体长度为51.4mm。
[0015]本专利技术的有益效果为：
[0016]本专利技术的无绳超声刀换能器为半波长结构，前金属块为阶梯状结构，重量减轻，更便于携带；且满足力学性能的同时提升了声学特性，换能器在谐振点的相位容限增加将近一倍，更利于换能器与主机的匹配，提高系统的工作效率。
附图说明
[0017]图1是本专利技术实施例的无绳超声刀换能器的结构示意图；
[0018]图2是本专利技术实施例的前金属块和法兰部的纵向剖视图；
[0019]图3是本专利技术实施例的无绳超声刀换能器的声学采样频率图；
[0020]图4是本专利技术实施例的无绳超声刀换能器的声学谐振频率图。
[0021]图中，
[0022]1、前金属块；11、螺纹孔；12、第一过渡段；13、第一平直段；14、第二过渡段；15、第二平直段；2、压电晶堆；3、后金属块；4、预紧螺钉；5、法兰部。
具体实施方式
[0023]下面结合说明书附图对本专利技术提供的无绳超声刀换能器进行详细的解释和说明。
[0024]本实施例具体公开了一种无绳超声刀换能器，如图1所示，换能器为半波长结构，包括前金属块1、压电晶堆2、后金属块3和预紧螺钉4，前金属块1和后金属块3均为铝合金块，预紧螺钉4为钛合金螺钉，能保证力学性能的同时减轻换能器的重量。前金属块1呈阶梯状，前金属块1内部沿轴线设有螺纹孔11，螺纹孔11贯穿前金属块1，即螺纹孔11为通孔，阶梯状的前金属块1结构减轻换能器重量的同时减小换能器的体积，螺纹孔11进一步减轻换能器的重量。后金属块3、压电晶堆2和前金属块1依次同轴套设在预紧螺钉4的钉杆上，预紧螺钉4的钉杆与前金属块1的螺纹孔11螺纹连接，后金属块3和压电晶堆2被压紧在预紧螺钉
4的钉头和前金属块1之间，前金属块1的较小端部远离压电晶堆2。预紧螺钉4的钉头外径大于钉杆的外径，钉头的前端面与后金属块3的后端面贴合，后金属块3的前端面与压电晶堆2的后端面贴合，压电晶堆2的前端面与前金属块1的后端面贴合，即与前金属块1的较大端面贴合。通过预紧螺钉4的钉头和前金属块1产生均匀的夹持力，压力均匀传递给后金属块3和压电晶堆2，使超声换能器的压电晶堆2能够获得均匀的压力分布，从而有效提高换能器的机电转换效率，实现超声换能器的低阻抗、高输出的性能。
[0025]当后金属块3、压电晶堆2和前金属块1依次套设于预紧螺钉4的钉杆上时，前金属块1通过螺纹孔11的螺纹连接在钉杆上，且前金属块1的后端面紧密贴在压电晶堆2上时，钉头受力，并将该应力传递给后金属块3和压电晶堆2，压电晶堆2受到均匀的压力，当压电晶堆2连接上具有与超声换能器相同频率的高频电信号时，压电晶堆2内的压电陶瓷片被激发，从而促使超声换能器产生高频谐振，将电能转化为机械能。
[0026]在另一实施例中，前金属块1的较大端部还同轴连接有法兰部5，法兰部5的法兰面与压电晶堆2抵接，法兰部5的法兰面的面积大于前金属块1较大端部的面积，更好地将压力均匀地本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无绳超声刀换能器，其特征在于，所述换能器为半波长结构，包括前金属块(1)、压电晶堆(2)、后金属块(3)和预紧螺钉(4)，所述前金属块(1)呈阶梯状，所述前金属块(1)内部沿轴线设有螺纹孔(11)，所述螺纹孔(11)贯穿所述前金属块(1)，所述后金属块(3)、所述压电晶堆(2)和所述前金属块(1)依次同轴套设在所述预紧螺钉(4)的钉杆上，所述预紧螺钉(4)的钉杆与所述前金属块(1)的螺纹孔(11)螺纹连接，所述后金属块(3)和所述压电晶堆(2)被压紧在所述预紧螺钉(4)的钉头和所述前金属块(1)之间，所述前金属块(1)的较小端部远离所述压电晶堆(2)。2.根据权利要求1所述的无绳超声刀换能器，其特征在于，所述前金属块(1)的较大端部还同轴连接有法兰部(5)，所述法兰部(5)的法兰面与压电晶堆(2)抵接。3.根据权利要求2所述的无绳超声刀换能器，其特征在于，所述法兰部(5)为铝合金结构。4.根据权利要求1或2所述的无绳超声刀换能器，其特征在于，所述前金属块(1)呈二级阶梯状，包括沿远离所述压电晶堆(2)方向依次连接的第一过渡段(12)、第一平直段...

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