本发明专利技术公开了一种双频大振幅收发一体式超声换能器，包括驱动部分、换能器前盖、换能器后盖、预应力螺栓、匹配层和背衬层；其中驱动部分由多个压电陶瓷片堆叠构成，相邻压电陶瓷片之间放置铜电极片，铜电极片通过导线与换能器的驱动设备连接；换能器前盖和换能器后盖分别放置在驱动部分的两端；预应力螺栓依次穿过换能器后盖和驱动部分，与换能器前盖连接，并施加有一定的预应力；背衬层粘贴在预应力螺栓的另一端面，匹配层粘贴在换能器前盖的另一端面。本发明专利技术利用一定比例的多种压电陶瓷组合成压电陶瓷堆的结构，使得换能器可以实现双频工作，能够实时、精确定位组织和计算其大小，并精确选择工作功率进行切割，大大缩短手术时间，降低手术风险。降低手术风险。降低手术风险。
【技术实现步骤摘要】
一种双频大振幅收发一体式超声换能器
[0001]本专利技术涉及超声换能器领域，特别涉及一种双频大振幅收发一体式超声换能器。
技术介绍
[0002]目前，超声手术刀被广泛应用于各种外科手术中，例如血管的切割和凝闭。相比于传统的外科手术设备，超声手术刀具有精度高、创伤小以及术后易恢复等优点。而针对不同大小和厚度的组织，超声手术刀需要选择合适的功率以达到最佳的切割和凝闭效果。如果功率选择不当，则可能导致凝闭效果不佳而出血或损伤其他正常人体组织，甚至危及患者生命。因此，准确判断待切割组织的大小和厚度，进而选择合适手术刀输入功率的显得尤为重要。
[0003]目前，判断组织大小和厚度的方法主要有两种，一是通过B超等成像设备进行判断；二是医生基于自身经验进行判断。第一种方法的缺点在于，首先成像设备只能在手术前对待切割组织进行成像判断，无法在手术中实时成像；其次对于一些结构复杂的、易发生位移的组织，例如血管等，成像后难以精确判断待切割组织位置。第二种方法的缺点在于，医生由于自身经验问题容易导致误判，进而引起手术失败，危害患者健康甚至生命。
技术实现思路
[0004]本专利技术目的是：针对上述问题，本专利技术提出一种大振幅收发一体式超声换能器。其特点是既可以作为成像换能器，进行发射、接收超声波以判断组织大小和厚度，也可以作为功率超声换能器，产生大振幅的振动以实现对组织的切割和凝闭。在手术中可以灵活切换两种工作模式，以实现对待切割组织的大小和厚度进行实时判断、实现组织的切割和凝闭，极大地提高手术成功率。
[0005]本专利技术的技术方案是：一种双频大振幅收发一体式超声换能器，包括驱动部分、换能器前盖、换能器后盖、预应力螺栓、匹配层和背衬层；其中：驱动部分由多个压电陶瓷片堆叠构成，相邻压电陶瓷片之间放置铜电极片，铜电极片通过导线与换能器的驱动设备连接；换能器前盖和换能器后盖分别放置在驱动部分的两端；预应力螺栓依次穿过换能器后盖和驱动部分，与换能器前盖连接，并施加有一定的预应力；背衬层粘贴在预应力螺栓的另一端面，匹配层粘贴在换能器前盖的另一端面；所述驱动部分中，堆叠的压电陶瓷片不少于两种，每种压电陶瓷片的形状、所占体积比例根据需要进行调整；所述驱动部分中，至少一种压电陶瓷片的工作频率范围为20kHz～80kHz，当其工作时换能器产生振动；至少一种压电陶瓷片的工作范围为2MHz～80MHz，当其工作时换能器发射、接收声波信号。
[0006]优选的，所述换能器前盖，采用变截面杆，当换能器以20kHz～80kHz频率工作时，变截面杆最窄端能够产生20微米～200微米振幅的振动。
[0007]优选的，所述换能器后盖，其密度、声速均大于换能器前盖密度、声速。
[0008]优选的，所述匹配层，当换能器工作在2MHz～80MHz范围内时，用于减小换能器前盖窄端面与换能器作用介质之间的声波反射；所述背衬层，当换能器工作在20kHz～80kHz范围内时，用于吸收从换能器后盖发射的声波。
[0009]优选的，所述驱动部分中，每个压电陶瓷片由若干块不同种类的圆扇形压电陶瓷拼接成圆形。
[0010]优选的，所述驱动部分中，各种压电陶瓷片交替排列或分类排列。
[0011]优选的，所述驱动部分中，每个压电陶瓷片由若干块不同种类的同心环形压电陶瓷拼接成圆形。
[0012]优选的，所述驱动部分的数量为多个，相邻驱动部分之间放置至少一个变截面杆。
[0013]本专利技术的优点是：本专利技术利用一定比例的多种压电陶瓷组合成压电陶瓷堆的结构，使得换能器可以实现双频工作，当超声换能器工作在2MHz～80MHz频率范围时，能够实时计算组织的大小和厚度，当工作在20kHz～80kHz范围内时，能够实现对组织的切割，相比于传统换能器，本专利技术的换能器能够实时、精确定位组织和计算其大小，并精确选择工作功率进行切割，大大缩短手术时间，降低手术风险。
附图说明
[0014]下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步描述：图1为本专利技术的双频大振幅收发一体式超声换能器的立体图；图2为本专利技术的双频大振幅收发一体式超声换能器的剖视图；图3为实施例1中双频大振幅收发一体式超声换能器的主视图；图4为实施例1中驱动部分的构成图；图5为实施例2中双频大振幅收发一体式超声换能器的主视图；图6为实施例2中驱动部分的构成图；图7为实施例3中双频大振幅收发一体式超声换能器的主视图；图8为实施例3中驱动部分的构成图；图9为实施例4中双频大振幅收发一体式超声换能器的主视图；图10为实施例4中驱动部分的构成图；图11为实施例5中双频大振幅收发一体式超声换能器的主视图。
实施方式
[0015]如图1、2所示，本专利技术提出的一种双频大振幅收发一体式超声换能器，包括驱动部分1、换能器前盖2、换能器后盖3、预应力螺栓4、匹配层5和背衬层6；其中：驱动部分1由多个压电陶瓷片7堆叠构成，相邻压电陶瓷片7之间放置铜电极片，铜电极片通过导线与换能器的驱动设备连接；换能器前盖2和换能器后盖3分别放置在驱动部分1的两端；预应力螺栓4依次穿过换能器后盖3和驱动部分1，与换能器前盖2连接，并施加有一定的预应力。背衬层6
粘贴在预应力螺栓4的另一端面，匹配层5粘贴在换能器前盖2的另一端面。
[0016]所述驱动部分1中，堆叠的压电陶瓷片7不少于两种，每种压电陶瓷片7的形状、所占体积比例根据需要进行调整。其中，至少一种压电陶瓷片7的工作频率范围为20kHz～80kHz，当其工作时换能器产生振动；至少一种压电陶瓷片7的工作范围为2MHz～80MHz，当其工作时换能器发射、接收声波信号。
[0017]所述换能器前盖2，采用变截面杆，当换能器以20kHz～80kHz频率工作时，变截面杆最窄端能够产生20微米～200微米振幅的振动。
[0018]所述换能器后盖3，其密度、声速均大于换能器前盖2密度、声速。
[0019]所述匹配层5，当换能器工作在2MHz～80MHz范围内时，用于减小换能器前盖窄端面与换能器作用介质之间的声波反射；所述背衬层6，当换能器工作在20kHz～80kHz范围内时，用于吸收从换能器后盖发射的声波。
实施例1
[0020]本专利技术实施例1的超声换能器，主视图如图3所示，驱动部分1示意图如图4所示，驱动部分1由4个压电陶瓷片7构成；每个压电陶瓷片7由3块圆扇形PZT8压电陶瓷8和3块圆扇形PZT5压电陶瓷9交替拼接组成；换能器前盖2由3段杆组成；换能器前盖后盖3为一段圆环柱。本实施例的压电陶瓷片7的数量可根据需要进行调整，圆扇形陶瓷的数量也可以根据需要进行调整。
实施例2
[0021]本专利技术实施例2的超声换能器，主视图如图5所示，驱动部分1示意图如图6所示，驱动部分1由3个圆环形PZT8压电陶瓷8和3个圆环形PZT5压电陶瓷9构成；每个压电陶瓷片7厚2mm；PZT8压电陶瓷8和PZT5压电陶瓷9相互交错堆叠放置。本实施例的压电陶瓷片7的数量可根据需要进行调整。
实施例3
[0022]本专利技术实本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种双频大振幅收发一体式超声换能器，其特征在于，包括驱动部分（1）、换能器前盖（2）、换能器后盖（3）、预应力螺栓（4）、匹配层（5）和背衬层（6）；其中：驱动部分（1）由多个压电陶瓷片（7）堆叠构成，相邻压电陶瓷片（7）之间放置铜电极片，铜电极片通过导线与换能器的驱动设备连接；换能器前盖（2）和换能器后盖（3）分别放置在驱动部分（1）的两端；预应力螺栓（4）依次穿过换能器后盖（3）和驱动部分（1），与换能器前盖（2）连接，并施加有一定的预应力；背衬层（6）粘贴在预应力螺栓（4）的另一端面，匹配层（5）粘贴在换能器前盖（2）的另一端面；所述驱动部分（1）中，堆叠的压电陶瓷片（7）不少于两种，每种压电陶瓷片（7）的形状、所占体积比例根据需要进行调整；所述驱动部分（1）中，至少一种压电陶瓷片（7）的工作频率范围为20kHz～80kHz，当其工作时换能器产生振动；至少一种压电陶瓷片（7）的工作范围为2MHz～80MHz，当其工作时换能器发射、接收声波信号。2.根据权利要求1所述的双频大振幅收发一体式超声换能器，其特征在于，所述换能器前盖（2），采用变截面杆，当换能器以20kHz～80kHz频率工作时，变截面杆最窄端能够产生2...
【专利技术属性】
技术研发人员：王金鑫，
申请(专利权)人：无锡贝恩外科器械有限公司，
类型：发明
国别省市：
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