[发明专利]无线超声刀换能器

说明书

本发明公开了一种无线超声刀换能器，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，前金属块为多级变阶结构，前金属块内部沿轴线设有螺纹孔，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，前金属块与压电晶堆接触的端部外径最大，前金属块的最前端的平直段外周面上设有螺纹。本发明的换能器为半波长结构，重量减轻，且满足力学性能的同时声学特性得到大大提升，换能器相位容限更宽，更利于与主机匹配，提高工作效率；同时前金属块最前端设有螺纹，换能器的一致性更好，提高超声刀系统的性能一致性。

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，更加具体来说，本发明涉及一种无线超声刀换能器。

背景技术

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。

因此，无线超声刀应运而生，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。无线超声刀由于其便捷、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线超声刀的重要指标。

无线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线超声刀的重量、体积以及效率。换能器无疑是无线超声刀的重要组成部分，换能器对无线超声刀的重量以及效率产生重要影响。但现有的无线超声刀，换能器存在体积大、重量重的问题，不利于携带和使用。

发明内容

为解决现有无线超声刀的换能器体积大、重量重使得无线超声刀不利于携带和使用的问题，本发明创新地提供了一种无线超声刀换能器，换能器为半波长结构，前金属块为多级变阶结构，重量减轻，更利于随身携带；且满足力学性能的同时声学特性得到大大的提升，换能器在谐振点附近的相位容限大幅度增加，这极大地提高了换能器与主机的匹配效率，提高了超声刀的工作效率，同时本发明提供的换能器工序更简单，这将提高产品性能的一致性。

为实现上述的技术目的，本发明公开了一种无线超声刀换能器，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，所述前金属块为多级变阶结构，所述前金属块内部沿轴线设有螺纹孔，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，所述前金属块与所述压电晶堆接触的端部外径最大，所述前金属块的最前端的平直段外周面上设有螺纹。