[发明专利]用于骨科手术仪的超声换能器

说明书

技术领域

本发明涉及一种超声换能器，具体涉及一种用于骨科手术仪的超声换能器。

背景技术

超声骨科手术仪主要用于口腔外科手术，骨切开术，骨成形术，外科解剖类手术等领域。超声骨科手术仪主要由主机和手柄组成，其中安装在手柄内的超声换能器是最为重要的组成部件。现有的用于超声骨科手术仪的超声换能器一般由主杆、压电陶瓷和变幅杆组成，如公开号为CN1561919的中国发明专利公开了一种超声骨骼切割仪，该发明中所述的换能器由一组纵向极化压电片和一组切向极化压电片组成，以使刀具端部的振动为复合振动；其中采用以输出能量作为优化目标对手柄中的换能器、变幅杆和刀具的尺寸进行了优化，得到的手柄的尺寸范围是：在谐振频率27～40KHz的范围内，其换能器长度为20～60mm，直径为8～30mm；变幅杆长度为12～30mm，侧壁由指数形、双曲线、圆锥形之一构成；其刀杆的长度为15～40mm，直径为3～25mm。其实施方式中具体指出手柄的尺寸为：谐振频率27KHz的范围内，圆柱部分长度为42mm，直径为5mm，过渡部分长度为19.5mm，侧壁曲线为指数型，刀杆的长度为30mm，直径为8mm，通过上述优化设计，使得超声刀具(工作尖)的带负载能力较现有常规的超声刀具能力有较大提高。但该发明变幅杆的结构是由换能器通过侧壁为指数型的锥体直接过渡到较长的柱体部分，使该换能器在纵向振动的同时还会产生横向振动，由于骨科微创手术需要对切口进行精确控制，横向振动会超出控制范围导致病人误伤。此外，该发明也没有对换能器在工作时的发热情况进行情况考查，换能器的长度范围20～60mm过大，在大部分尺寸下会发生发热过快，温升过高的情况，从而可能会导致人体组织的伤害，并缩短了换能器的寿命。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种工作时表面温升低且工作效率高的用于超声骨科手术仪的超声换能器。

本发明所述的用于超声骨科手术仪的超声换能器，包括同轴连接的变幅杆、压电陶瓷和主杆，其特征在于：所述变幅杆包括与压电陶瓷同轴连接的第一圆台、与第一圆台同轴连接的第二圆台、与第二圆台同轴连接的第三圆台和与第三圆台连接的工作尖连杆，变幅杆的总长度为34～36mm。通过采用上述结构，特别是确定变幅杆的总长度，使本发明所述换能器达到了优越的匹配性能，提高了换能器的工作效率，有效降低换能器工作时的表面温度。

上述技术方案中，所述工作尖连杆从靠近第三圆台的一端开始依次包括一个锥体部分、第一柱体部分、第二柱体部分和一个工作尖连接头，各部分的直径依第三圆台朝工作尖连接头的方向依次递减。

采用上述结构且超声换能器的总长度为34～36mm时的优化的变幅轩结构尺寸为：

所述第一圆台的直径为9～11mm，其上端面至变幅杆底端面的距离为4～6mm；

所述第二圆台的直径为5.5～7.5mm，其上端面至变幅杆底端面的距离为6～8mm；

所述第三圆台的直径为5.5～6.5mm，该第三圆台上端面至变幅杆底端面的距离为8.2～10.2mm；

所述锥体部分上端面至变幅杆底端面的距离为13.5～15.5mm，其大端的直径与第三圆台的直径相同，小端的直径与第一柱体部分的直径相同，上端面与下端面以斜面连接；

所述第一柱体部分的直径为4.3～5.8mm，其上端面至变幅杆底端面的距离为18.7～20.7mm；

所述第二柱体部分的直径为4.0～5.3mm，其上端面至变幅杆底端面的距离为28.5～30.5mm。

在上述优化的结构尺寸下，与变幅杆配合的主杆的外径与变幅杆第一圆台的直径相同，高度为25～27mm，主杆内连接杆的总长度为46～48mm，其上端面高出主杆上端面13.5～15.5mm。

最优化的超声换能器变幅杆总长度为35mm，此时各部位尺寸如下：

所述第一圆台的直径为10mm，其上端面至变幅杆底端面的距离为5mm；

所述第二圆台的直径为7mm，其上端面至变幅杆底端面的距离为7mm；

所述第三圆台的直径为6mm，该第三圆台上端面至变幅杆底端面的距离为9.2mm；

所述锥体部分上端面至变幅杆底端面的距离为14.5mm；

所述第一柱体部分的直径为4.8mm，其上端面至变幅杆底端面的距离为19.7mm；

所述第二柱体部分的直径为4.5mm，其上端面至变幅杆底端面的距离为29.5mm。

在上述最优的变幅杆结构尺寸条件下，主杆的高度为26mm，主杆内连接杆的总长度为47mm，其上端面高出主杆上端面14.5mm。