一种能具有高效散热功能的超声外科换能装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提出了一种能具有高效散热功能的超声外科换能装置，涉及医疗器械领域，包括：换能器和外部的壳体；换能器包括：预紧螺栓、后盖板、压电陶瓷晶堆、前盖板、法兰、变幅杆；所述外部的壳体包括：前壳体、中间壳体、后壳体；变幅杆的尖端伸出于所述外部的壳体，前壳体和中间壳体通过前密封垫和后密封垫夹持住所述法兰；前密封垫和后密封垫的中间部位具有若干个孔，孔内注入有导热硅胶或嵌入有导热硅片，降低了换能器和压电陶瓷的温度和性能，避免带来不良的影响。避免带来不良的影响。避免带来不良的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种能具有高效散热功能的超声外科换能装置


[0001]本技术涉及医疗器械领域，具体涉及一种能具有高效散热功能的超声外科换能装置。

技术介绍

[0002]现有的功率超声换能柄大多采用朗之万型换能器，其结构简单、前后振幅比高，因此被广泛应用。换能柄中的核心零部件是压电陶瓷片，因压电陶瓷存在介电损耗，再加上变幅杆等金属零件存在机械阻尼损耗等，换能器组件在工作过程中会不断的产生热量。而换能器组件被密封在前中后三段壳体中，与外壳体仅有的接触是法兰处的密封垫，但密封垫的材料一般是橡胶这种导热系数很低(约0.2～0.3W/m/K)的材料，所以热量会积聚在换能器组件的内部不能有效的排出，进而导致压电陶瓷的温度升高。工程领域易知的压电陶瓷有其安全使用的温度极限(一般称为居里温度)，长时间使用换能柄会导致压电陶瓷温度过高，降低其机电转换效率，进而影响手术时前端作用头的输出能量，延长手术时间，进一步的恶性循环加重换能器的热量累计和压电陶瓷的性能衰退。综上，现有的超声外科换能装置不能有效的将产生的热量散出，导致温度升高、降低换能柄性能，使得手术时长变长，医生和患者都带来的不良的影响。

技术实现思路

[0003]为了解决上述技术问题，本技术提出了一种能具有高效散热功能的超声外科换能装置，包括：换能器和外部的壳体；
[0004]所述换能器包括：预紧螺栓、后盖板、压电陶瓷晶堆、前盖板、法兰、变幅杆；所述预紧螺栓从中空的后盖板、压电陶瓷晶堆穿过，并通过螺纹连接到所述前盖板的尾部；
[0005]所述法兰用于套接所述前盖板和变幅杆，并位于两者之间；所述前盖板、法兰、变幅杆通过粘接或焊接连接在一起；
[0006]所述外部的壳体包括：前壳体、中间壳体、后壳体；
[0007]所述变幅杆的尖端伸出于所述外部的壳体，所述前壳体和中间壳体通过前密封垫和后密封垫夹持住所述法兰；
[0008]所述前密封垫和后密封垫的中间部位具有若干个孔，所述孔内注入有导热硅胶或嵌入有导热硅片。
[0009]进一步地，所述换能器产生高频振动，振动幅值沿着换能器的轴向呈周期性分布。
[0010]进一步地，所述导热硅胶或导热硅片的导热系数为10～20W/m/K。
[0011]进一步地，所述前壳体、中间壳体、后壳体和换能器的中心轴重合。
[0012]进一步地，所述孔为方形或圆形。
[0013]进一步地，所述前密封垫设置于前壳体内部边缘，所述后密封垫设置于所述中间壳体朝向所述前壳体的内部边缘。
[0014]相比于现有技术，本技术具有如下有益技术效果：
[0015]本技术通过在密封垫增加开孔并填充高导热系数、低硬度的材质使得换能器工作产生的热量能有效的传递到外界，降低了换能器和压电陶瓷的温度和性能，避免带来不良的影响。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1为本技术的换能器结构示意图；
[0018]图2为本技术的换能柄剖面结构示意图；
[0019]图3为本技术的换能器组件爆炸图；
[0020]图4为本技术的换能器沿着轴向尺寸的振动幅值示意图；
[0021]图5为本技术的前密封垫和后密封垫的中间部位增加的孔示意图；
[0022]图6为本技术的换能器的结构连接剖面图；
[0023]图7为本技术的实际对比实验结果。
具体实施方式
[0024]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0025]在本技术的具体实施例附图中，为了更好、更清楚的描述系统中的各元件的工作原理，表现所述装置中各部分的连接关系，只是明显区分了各元件之间的相对位置关系，并不能构成对元件或结构内的信号传输方向、连接顺序及各部分结构大小、尺寸、形状的限定。
[0026]超声外科换能装置是一种超声外科手术切割器械用换能装置，其原理是利用压电陶瓷的逆压电效应将施加在压电陶瓷晶堆上的电能转换为变幅杆上的动能，即超声振动。超声外科换能装置的核心组件称为换能器。如图1所示，换能器主要包括：预紧螺栓1、后盖板2、压电陶瓷晶堆3、前盖板4、法兰5、变幅杆6。预紧螺栓1从中空的后盖板2、压电陶瓷晶堆3穿过，并通过螺纹连接到前盖板4的尾部；法兰5用于套接前盖板4和变幅杆6，并位于两者之间；前盖板4、法兰5、变幅杆6通过粘接或焊接连接在一起。
[0027]换能器需与外部的壳体连接形成一个方便握持的超声外科换能装置，其剖面结构如图2所示。外部的壳体包括前壳体7、中间壳体8、后壳体9；换能器10四周被前壳体7、中间壳体8、后壳体9包裹住，前壳体7和中间壳体8通过前密封垫11和后密封垫12夹持住换能器的法兰5处，从而将换能器组件固定，其爆炸图如图3所示。
[0028]换能器是产生高频振动的“发动机”，其振动方向是沿着组件的轴向。图4所示是换能器沿着轴向尺寸的振动幅值示意图。振动幅值沿着轴向呈周期性分布，局部最大值处称为波腹，一般1～100μm，代表其附近振幅较大，此处应避免任何物质与其接触、连接；局部最
小值处称为波节，一般接近于0，此处振幅最小，是设置法兰与外壳连接的地方，但此处不能通过“硬连接”直接与金属外壳相连，这样会影响整个换能柄的振动，本技术采用如图2所示的前密封垫11和后密封垫12连接的方式，这样既能保证连接的强度和密封性，又避免影响换能器的振动。
[0029]因密封垫是橡胶材质，而橡胶材质很难或需要很高的成本才能将其导热系数提高，优选地，本技术在前密封垫11和后密封垫12的中间部位增加若干个孔15，此孔可以是方形、圆形等，如图5所示，在孔内注入导热硅胶13或嵌入大小合适的导热硅片，导热硅胶或导热硅片的导热系数为10～20W/m/K，这样能很高效的将换能器产生的热量传导至金属外壳上，金属外壳与外界空气进行热交换，从而使得换能器的温度降低，其结构连接剖面图如图6所示。
[0030]在优选实施例中，孔的大小、形状、位置均可以进行改变，填充物可以是其他材质，例如：铜丝、银粉等，只要满足导热系数高于橡胶且硬度低于铝合金即可。
[0031]针对本技术做实际的对比实验，测试的基本参数设置相同，例如环境温度、累计工作时间、负载大小等，实验结果对比如图7所示。
[0032]本技术通过在密封垫增加孔并填充高导热系数、低硬度的材质使得换能器工作产生的热量能有效的传递到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种能具有高效散热功能的超声外科换能装置，其特征在于，包括：换能器和外部的壳体；所述换能器包括：预紧螺栓、后盖板、压电陶瓷晶堆、前盖板、法兰、变幅杆；所述预紧螺栓从中空的后盖板、压电陶瓷晶堆穿过，并通过螺纹连接到所述前盖板的尾部；所述法兰用于套接所述前盖板和变幅杆，并位于两者之间；所述前盖板、法兰、变幅杆通过粘接或焊接连接在一起；所述外部的壳体包括：前壳体、中间壳体、后壳体；所述变幅杆的尖端伸出于所述外部的壳体，所述前壳体和中间壳体通过前密封垫和后密封垫夹持住所述法兰；所述前密封垫和后密封垫的中间部位具有若干个孔，所述孔内注入有导热硅胶或嵌入有导热硅片。...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙齐齐，徐丽莉，
申请(专利权)人：锐曜石医疗科技苏州有限公司，
类型：新型
国别省市：