[实用新型]一种医用超声放大装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及超声医疗器械技术领域，尤其是有较好的切割和止血功能的超声外科手术器械。具体而言，是一种带有多个单一或多种喇叭的超声变幅杆且具有放大振幅和振速作用的医用超声放大装置。

背景技术

在外科手术中，如何止住切割活性组织时导致的血管断裂流血一向是外科医生较头疼的问题，传统的方法是通过医用缝合线捆扎大血管来实现，但存在大量小血管，因无法一一捆扎仍在流血，一种沿袭至今的古老方法是通过加热灼伤这些小血管，使其凝固而达到止血的目的。

随着技术的发展，出现了电刀，并在外科手术中得到应用。电刀在切割组织时，因电流通过切割面会产生热量从而灼伤该部分组织以达到止血效果。但电刀对组织的损伤较大，它会烧干切割面组织中的水分，有时甚至烧焦这些组织。

近来，在外科手术中又引进了一种新的医疗器械——超声刀，它具有较好的切割和止血功能。该器械前端功能部件(简称刀头)通过高频率振动切割组织，同时和组织摩擦产生的热量对切割面能起到良好的止血效果，并且对组织的损伤也较传统方法小的多。

超声刀工作原理大致为：先通过系统所带的激励源或发生器产生高频交流电信号，然后输入到系统的另一部件超声换能器，换能器通过压电或磁致伸缩等效应，将输入的交流电信号转换为主要沿纵向传播的驻波形式的机械振动。一般来说，换能器最初的振动幅度(简称振幅)往往达不到使用要求，为此通常会添加一个或多个喇叭结构的放大器(简称变幅杆)对振幅进行放大，最后通过波导管将其传递到刀头，实现需要的功能。换能器及末端作用器的长度之和要求设计成工作需要的频率所对应波长一半的整数倍，这样系统才能以需要的频率做纵向驻波形式的机械振动。必要时，末端作用器可以添加若干单一或复合变幅杆将振幅进一步放大，直到所需要的值，再传递给刀头。为了实现不同的功能，刀头可以做成各种不同的形状。超声刀就是利用末端作用器及其功能部件的振动效应来进行组织的切割和止血的。这种器械在内窥镜式的外科手术中已经得到一定范围的应用。如图3所示的一种变幅杆结构，变幅杆部分为阶梯形，包括两段直径不等的轴结构11、12；图5示出了另一种变幅杆结构，其为一段圆锥段21。

超声刀的切割和止血效果与刀头振动有关，确切地说，是与其振速有关。然而，切割与止血之间是相悖的。如果刀头足够锋利，切割的速度会很快，这是医生想要的，但是不足的是可能在短时间内产生不了止血所需的足够热量，反之亦然。但是在振速提高的时候，减小切割力度和/或增强止血效果仍可以通过改变刀头形状来得到。综合各方面考虑，更快的切割速度还是有一定的实际意义。

出于手术方面的考虑，人们一直希望超声刀的振速能够突破17.4m/s。超声刀的振速和振幅是成正比的，而振幅和设备的应力又是成正比，同时，刀头疲劳失效的可能性也总是和应力成正比的。在传统的技术和方法中，尽管通过提高超声刀特定位置的振幅可以提高振速，但这是不可取的，因为设备上的应力也增加了，可能超出其安全使用范围，影响了超声刀的功能和使用寿命，速度提升带来的利要小于超声刀结构上随之增加的应力所带来的弊。出于权衡两者利弊的考虑，超声刀的振速通常被限制在17.4m/s以下，即相当于工作频率为55.5KHz时，振幅小于100微米。实际用的超声刀振速多为15.7m/s，即相当于工作频率为55.5KHz时振幅为90微米，有时甚至更小。由上可知，如果能够提供振速持续大于17.4m/s，同时又保证应力在器械安全使用范围内的超声刀，那将是很有实用价值的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种超声放大装置，通过采用包含多个单一喇叭或者多种喇叭的变幅杆，使得在一个波长的四分之一波段范围内，维持设备的高应力在到一定水平，在提高振幅的同时达到提高振速的目的，但各个应力点仍处于S-N曲线(应力致疲劳失效曲线)以下。

为达到以上目的，本实用新型的解决方案是：

一种医用超声放大装置，它包括变幅杆和末端作用器，变幅杆与末端作用器相连接，该变幅杆由轴结构和/或一种或多种喇叭体构成，喇叭体纵截面按某种数学函数的规律变化，该函数是阶梯型、指数型、圆锥型、贝塞尔曲线型、高斯曲线型或悬索曲线型。

进一步，其头部轴结构前端和换能装置连接，后端与纵截面渐变的喇叭体相连接，喇叭体又与末端作用器相连。

该轴结构和喇叭体的长度均接近工作频率时的1/4波长或1/4波长的奇数倍。

该喇叭体在靠近头部轴结构一端的横截面积大于靠近尾端的另一端的横截面积。