CN102078222B - 换能器罩、形成罩的方法,以及具有罩的超声医疗器械 - Google Patents

换能器罩、形成罩的方法,以及具有罩的超声医疗器械 Download PDF

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Abstract

公开了一种在具有换能器的超声医疗器械中使用的换能器罩。该换能器罩包括：大致为圆柱形的，并且采用具有振动吸收特性的合成树脂制成的振动吸收层，以及大致为圆柱形的，并且采用对水和化学物质不渗透的合成树脂制成的化学阻挡层。振动吸收层和化学阻挡层同轴地叠层，并且能够密封地布置在换能器上并围绕换能器。还公开了一种具有超声换能器和换能器罩的超声医疗器械，以及一种覆盖在超声医疗器械的超声换能器上并围绕超声换能器的换能器罩的形成方法。

Description

换能器罩、形成罩的方法,以及具有罩的超声医疗器械
技术领域
本发明涉及一种在超声医疗器械(诸如超声手持件)中使用的换能器罩，以及一种形成换能器罩的方法，和具有换能器罩的超声医疗器械。
背景技术
在医疗领域，使用压电元件(超声换能器)的超声手持件迄今为止用于活体组织的治疗，例如骨或牙齿的切割或移除。作为这样的超声手持件的实例，JP-2005-95243-A1公开了一种用于牙科治疗的超声手持件，其用于齿髓治疗，例如牙髓疾病和根尖周炎的治疗，或者牙石的去除。在公开文本中公开的超声手持件具有位于圆柱主体外壳内的超声发生器，以及附接在主体外壳的远端并由超声发生器振动的尖端。
通常，该类型的超声发生器具有，如图7所示的，位于主体外壳的远部的前角71、连接在前角71上并且位于主体外壳的近部的后角72以及布置且保持在前角71和后角72之间的换能器73。为了将超声发生器固定在主体外壳中，以及在治疗期间阻挡或减少换能器73的振动传递到体腔外壳，换能器罩74附接并围绕在换能器73之上。这种类型的手持件中使用的换能器罩74通常为具有弹性的环状模制橡胶产品，并且安装并围绕在换能器73上。超声发生器经由换能器罩74而布置在主体外壳内，并且连接器连接至主体外壳的近端从而为超声发生器提供功率和冷却水。当供电时，换能器73产生超声机械振动，该振动通过前角71放大并被传输到尖端以沿着前角71的纵向方向振动尖端。
在临床实践中，治疗中使用的工具和设备在每次治疗后都需要各种杀菌处理以防止患者之间的各种病原菌的传染。超声手持件也不例外并且通常需要高压蒸汽杀菌例如高压灭菌法。为此，超声手持件使用的换能器罩采用具有优异的抗水、抗热、抗化学反应特性的硅橡胶或类似材料制造，从而防止蒸汽和化学制品通过换能器罩而渗透并附着在换能器的电极上，其导致换能器绝缘性的退化。
为了加强对患者之间的各种病原菌通过医疗工具和设备的感染的防备，目前建议除了传统的高压蒸汽灭菌法或其它灭菌法之外，还将工具和设备使用包含碱性化学物质的热水进行清洗。
然而，当将超声手持件利用包含碱性化学物质的热水进行清洗时，化学物质通常渗透过换能器罩，即使其采用硅橡胶制造，并且附着在换能器的电极上而导致换能器绝缘性的退化。结果，超声振动减弱并且无法实现原性能。
超声手持件也可以在包含酸性化学物质的热水中清洗，或者在碱性或酸性化学物质中进行浸没清洗。这些处理也具有上述描述的类似问题。
发明内容
本发明的一个目的在于紧密地防止化学物质渗透进入到放在包含碱性或酸性化学物质的热水中清洗或在碱性或酸性化学物质中进行浸没清洗的超声医疗器械的换能器罩中，以及用于紧密地防止由于化学物质附着到换能器电极上而引起的换能器的绝缘性失效。
依照本发明，提供一种在具有换能器的超声医疗器械中使用的换能器罩，其包括：
大致为圆柱形的，并且采用具有振动吸收特性的合成树脂制成的振动吸收层，以及
大致为圆柱形的，并且采用对水和化学物质不渗透的合成树脂制成的化学阻挡层，
其中，所述振动吸收层和所述化学阻挡层同轴地叠层，并且能够密封地布置在换能器上并围绕换能器。
两个同轴的层中，振动吸收层可以为内层，而化学阻挡层可以为外层。
化学阻挡层可以至少向远端延伸超过振动吸收层并覆盖振动吸收层的远端。
振动吸收层可以采用具有振动吸收特性的橡胶制成。化学阻挡层可以采用具有抗水、抗热、抗化学物质并通过压模而呈现出不渗透性的橡胶制成。
依照本发明，还提供一种超声医疗器械，包括：
用于产生振动的超声换能器，以及
布置在超声换能器之上并且围绕超声换能器的换能器罩，所述换能器罩包括：
大致为圆柱形的，并且采用具有振动吸收特性的合成树脂制成的振动吸收层，以及
大致为圆柱形的，并且采用对水和化学物质不渗透的合成树脂制成的化学阻挡层，
其中，所述振动吸收层和所述化学阻挡层同轴地叠层，并且密封地附接在超声换能器上并围绕超声换能器。
振动吸收层可以密封地附接在超声换能器上作为内层，以及化学阻挡层可以密封地附接在振动吸收层上作为外层。
化学阻挡层可以至少向远端延伸超过振动吸收层并覆盖振动吸收层的远端。
振动吸收层可以采用具有振动吸收特性的橡胶制成。化学阻挡层可以采用具有抗水、抗热、抗化学物质并对水和化学物质不渗透的橡胶制成。
依照本发明，还提供一种覆盖在超声医疗器械的超声换能器上并围绕超声换能器的换能器罩的形成方法，包括：
围绕超声换能器布置圆柱形部件，所述圆柱形部件采用对水和化学物质不渗透的合成树脂制成，
在所述圆柱形部件的内部或外部，布置液体形式的弹性、热固性合成树脂材料，与圆柱形部件接触，以形成层，
对所述液体形式的合成树脂进行真空除沫，以及
对所述液体形式的合成树脂进行热固化，
由此，具有振动吸收层和化学阻挡层的换能器罩密封地层叠在超声换能器上并围绕超声换能器。
可以通过在圆柱部件和超声换能器之间引入液体形式的合成树脂材料而执行布置液体形式的合成树脂材料的上述步骤。
附图说明
图1是依照本发明的具有换能器罩的超声手持件的实施例的纵向剖视图。
图2是示出了图1的主体外壳、超声发生器、以及超声手持件的尖端的分解侧视图。
图3是图1的超声手持件的超声发生器和换能器罩的放大纵向剖视图。
图4图示了如何形成图1的超声手持件的换能器罩。
图5是图1的超声手持件的换能器罩的放大纵向剖视图，其中示出了其两层的结构。
图6是类似图5的放大纵向剖视图，其示出了换能器罩的另一实施例。
图7是示出了传统换能器罩的结构的放大纵向剖视图。
具体实施方式
现在将结合附图并参考优选实施例对本发明进行详细解释。
图1示出了依照本发明的安装有换能器罩的超声牙科手持件。超声手持件1具有主体外壳10。主体外壳10的远端上可拆卸地附接有牙齿工具尖端3，同时其近端上可拆卸地附接连接器4以提供到功率源和冷却水源的连接。超声发生器2包含在主体外壳10内，并且通过连接器4而被提供功率和冷却水。
如图2所示的，主体外壳10由外壳11和连接在外壳11远端的帽12组成。外壳11大致是微微向远端渐缩的空心圆柱体形状，并且在其远端具有直径减小的环状突起，且在其近端上具有螺纹内表面112。环状突起的圆周表面上形成有螺纹111。帽12大致是远端渐缩的空心圆柱体形状，并且在其远端具有小开口120以在其中容纳尖端3，并且在其近端具有大开口以容纳外壳11的远端部分。在帽12的内表面的近端部分上形成螺纹121，以便与外壳11上的螺纹111啮合。采用该方式，外壳11和帽12通过螺纹111和121可拆卸地连接。
如图2和3所示，超声发生器2具有前角21、后角22、连接该两角21和22的连接部件23、以及保持在前角和后角21和22之间并且通过绝缘管24围绕连接部件23布置的换能器25。
前角21具有向远端渐缩的轮廓，以便安装在帽12中，以及在其远端具有插头211，其上安装有尖端3。水通道212沿着轴向中心穿过前角21形成并且带有放大的近端部，近端部形成有螺纹213。后角22大致是圆柱形轮廓，以便安装在外壳11中，以及在其近端具有连接器端口221。水通道222沿着轴向中心穿过后角22形成，并且带有放大的远端部，远端部形成有螺纹223。连接器端口221形成水通道222的近端延伸部分。
连接部件23是连接杆，大致为圆柱体形状，其直径小于前角和后角21和22的直径。水通道223沿着轴向中心穿过连接部件23形成，用以提供前角和后角21和22的水通道212和222之间的流体连通。连接部件23具有远端部分，其外表面上具有螺纹231，以便与前角21的近端部分上的螺纹213啮合，连接部件还具有近端部分，其外表面上具有螺纹233，以便与后角22的远端部分上的螺纹223啮合，以及连接部件具有中间部分，其形成上面附接有换能器25的表面。绝缘管24安装在中间部分上。换能器25具有环状形状，并且其围绕布置并附接在连接部件23的中间部分上，而绝缘管24位于换能器25和连接部件23之间。导线从换能器25的电极延伸出来。
O型环26安装在连接部件23的每一端，并且连接部件23通过远端螺纹231啮合近端螺纹213而与前角21螺纹紧固在一起，以及通过近端螺纹233啮合远端螺纹223而与后角22螺纹紧固在一起。以这种方式，前角21和后角22通过连接部件23而连接在一起，并且通过绝缘管24围绕连接部件23而安装在其中间部分上的换能器25布置和保持在前角和后角21和22之间。
在换能器25上并围绕换能器25设置换能器罩5，以将超声发生器2固定在主体外壳10上并阻止或至少减少换能器25的振动传递到主体外壳10。设置有换能器罩5的超声发生器2随后被放置在主体外壳10内。在从换能器25中延伸出的导线的末端连接着终端，其布置在外壳11的近端开口中。
尖端3在现有技术中具有多种可用形式，因此省略关于其形式的详细描述。在任一情况下，尖端3的近端部分形成附接端30，其大致为圆柱形形状，并且其尺寸和形状适于插入到帽12的远端开口120中并固定在前角21的远端插头211上。该尖端3被插入到主体外壳10的远端中并且可操作地连接至超声发生器2。
回到图1，连接器4具有连接器外壳40，其具有向近端渐缩的大致为圆柱形的形状，并且在其远端具有环形突起，该突起具有较小的直径并且在其外表面上形成有螺纹401。在连接器外壳40的近端形成开口402，其中插入有连接器管404，并形成开口403，其中插入有连接器管405。连接器外壳40外侧的连接器管404的一端连接到从水源延伸出的冷却水管41，位于连接器外壳40内侧的另一端连接到冷却水管43，冷却水管43与超声发生器2相连接。连接器管405在其中容纳从功率源延伸出的功率供应电缆42。束在功率供应电缆42中的电线421连接至终端422，终端422布置在连接器外壳40的远端开口中。
接着，将详细描述在手持件1中使用的换能器罩5。参照图2和3，换能器罩5具有至少两个同轴层，即采用具有振动吸收特性的合成树脂制成的振动吸收层51，以及采用对水和化学物质不渗透的合成树脂制成的化学阻挡层52。这两个圆柱形的层51和52密封地层叠布置在换能器25上并围绕换能器25。
振动吸收层51采用具有振动吸收特性的橡胶例如硅橡胶制成。化学阻挡层52采用具有抗水、抗热、抗化学物质并通过压模而呈现出不渗透性的橡胶例如硅橡胶制成。化学阻挡层52至少向远端延伸超过振动吸收层51以覆盖振动吸收层的远端并密封地附接至前角21。采用该方式，层51和52密封地层叠围绕换能器25，其中振动吸收层51为内层，而化学阻挡层52为外层。
图4示出了如何形成换能器罩5。首先，如图4(1)和4(2)所示，采用对水和化学物质不渗透的合成树脂制成的圆柱形部件520围绕换能器25布置(步骤1)。在该实施例中，圆柱形部件520由压缩硅橡胶制成。圆柱部件520具有足够长度以包围整个换能器25，其远端到达前角21的圆周表面而近端到达后角22的圆周表面。该圆柱形部件520向远端渐缩，从而远端密封地附接到前角21。
接着，如图4(3)所示，将弹性、热固合成树脂，在该实例中为液体形式的硅橡胶510，倾注在圆柱形部件520的内部以在换能器25和圆柱形部件520之间形成与其接触的层(步骤2)。随后，如图4(4)所示，对液体形式的硅橡胶510进行真空除沫(步骤3)，并如图4(5)所示的进行热固化(步骤4)。
通过这些步骤1到4，换能器罩5通过密封地层叠振动吸收层51和化学阻挡层52而形成在换能器25之上并围绕换能器25。在此，化学阻挡层52向远端延伸超过并覆盖振动吸收层51的远端并且密封地固定在前角21的圆周表面上，以及与振动吸收层51一同向近端延伸到后角22的圆周表面上。
随后如图1所示的，将超声发生器2放置到主体外壳10中，在超声发生器2上换能器罩5围绕着换能器25形成。换能器罩5在外壳11的内表面和换能器25的外表面之间压缩并且通过换能器罩5的弹性复位手段而使得超声发生器2合适地固定在主体外壳10内。
随后通过O型环44而将连接器4连接在主体外壳10的近端，由此连接器4中的冷却水管43连接至连接器端口221，形成超声发生器2中的水通道222的延伸部分，并且连接器4中的电线421经由终端连接在从换能器25延伸的导线上。主体外壳10的内表面上的近端螺纹112与连接器4的外表面上的远端螺纹401相啮合以连接主体外壳10和连接器4。
如图5所示，在超声手持件1中，换能器罩5具有振动吸收层51和化学阻挡层52，其密封地层叠围绕换能器25，并且振动吸收层51密封地附接到换能器25而化学阻挡层52密封地附接到振动吸收层51。振动吸收层51吸收换能器25的振动以阻止或至少减少振动传输到主体外壳10上。化学阻挡层52阻止液体例如化学物质的渗透。因此，即使当超声手持件1除了高压灭菌法或其它灭菌处理之外还置于包含碱性或酸性化学物质的热水中进行清洗时，由于化学阻挡层52的不渗透性也可以严格地防止化学物质的渗透。换能器罩5也可以有效地在碱性或酸性化学物质中进行浸没清洁。在传统的特性，例如振动吸收和抗水、抗热以及抗化学物质特性得到了保留的同时，换能器罩5也呈现了对水和化学物质的非渗透性。因此，可以严格地防止由于化学物质渗透和附着在换能器25的电极上而引起的换能器25的绝缘失效。
而且，由于振动吸收层51和化学阻挡层52层叠为前者作为内层而后者作为外层，因此即使当超声手持件在包含碱性或酸性化学物质的热水中清洁，或在碱性或酸性化学物质中进行浸没清洁的时候，化学物质被外面的化学阻挡层52阻止，将不会到达振动吸收层51。由于化学阻挡层52至少向远端延伸超过振动吸收层51以覆盖振动吸收层的远端并且密封地附接在前角21上，化学物质将不会通过振动吸收层51的远端进入。
依照本发明的形成换能器罩5的方法包括如下步骤：将采用对水和化学物质不渗透的合成树脂制成的圆柱形部件520围绕换能器25布置，将液体形式的弹性、热固合成树脂布置在圆柱形部件520的内部与其接触以形成层，对液体形式的合成树脂进行真空除沫，对液体形式的合成树脂进行热固化。通过这些步骤，换能器罩5密封地层叠在换能器25上并围绕换能器25，换能器罩5具有振动吸收层51和化学阻挡层52，其中振动吸收层51吸收换能器25的振动以阻止或至少减少振动传输到主体外壳10，化学阻挡层52阻止包含化学物质的液体的渗透。因此，具有振动吸收层51和化学阻挡层52的换能器罩5可以紧密地并容易地设置在换能器25之上并围绕换能器25。通过在圆柱形部件520内部引入液体形式的合成树脂510，可以省略用于保持液体形式的树脂510的模型或类似装置，以便于密封层叠的振动吸收层51和化学阻挡层52的形成。
在上述描述的实施例中，换能器罩5具有两层，即振动吸收层51和化学阻挡层52。然而，换能器罩5可以具有3层或更多层，包括多个振动吸收层51和/或化学阻挡层52，或者包括具有抗水、抗热和抗化学物质的附加层，所述附加层位于振动吸收层51和化学阻挡层52的内侧、外侧或之间。通过该结构，换能器罩5的上述效果可以进一步改善。
在上述描述的实施例中，振动吸收层51层叠作为内层而化学阻挡层52层叠作为外层从而围绕换能器25。然而，如图6所示，化学阻挡层52可以层叠作为内层而振动吸收层51层叠作为外层。即使这样的结构，也可以达到与上述近似相同的效果。
为了形成具有该结构的换能器罩，设计圆柱形部件520的尺寸，使得密封地接触并围绕换能器25，并且液体形式的弹性、热固合成树脂510可以引入到围绕圆柱形部件520布置的模型中以形成围绕圆柱形部件520并与其接触的树脂层510。
上述实施例中振动吸收层51采用硅橡胶制成，但是可替代地可以采用其它橡胶材料或者其它合成树脂制成，只要该材料能吸收换能器的振动。类似地，上述实施例中的化学阻挡层52采用压缩硅橡胶制成，但是也可以替代地采用其它压缩橡胶或其它合成树脂制成，只要该材料对水和化学物质不渗透。即使这样的结构，也可以达到上述描述的相同效果。此外，可以通过用不渗透性材料涂覆具有抗水、抗热、抗化学物质的合成树脂层而制造该化学阻挡层52，或者通过将非渗透性材料层重叠或粘附在具有抗水、抗热、抗化学物质的合成树脂层上而制造该化学阻挡层52。
此外，化学阻挡层52也可以向近端延伸超过振动吸收层51以覆盖后者的近端并密封地附着在后角22上。通过这样的结构，可以进一步改善上述效果。

Claims (10)

1.一种在具有换能器的超声医疗器械中使用的换能器罩，包括：
大致为圆柱形的，并且采用具有振动吸收特性的合成树脂制成的振动吸收层，以及
大致为圆柱形的，并且采用对水和化学物质不渗透的合成树脂制成的化学阻挡层，
其中，所述振动吸收层和所述化学阻挡层同轴地叠层，并且能够密封地布置在所述换能器上并围绕所述换能器，
其中，所述振动吸收层为内层，所述化学阻挡层为外层。
2. 如权利要求1所述的换能器罩，其中，所述化学阻挡层至少向远端延伸超过所述振动吸收层并覆盖所述振动吸收层的远端。
3. 如权利要求1所述的换能器罩，其中，所述振动吸收层采用具有振动吸收特性的橡胶制成。
4. 如权利要求1所述的换能器罩，其中，所述化学阻挡层采用具有抗水、抗热、抗化学物质并通过压模而呈现出不渗透性的橡胶制成。
5. 一种超声医疗器械，包括：
用于产生振动的超声换能器，以及
布置在所述超声换能器之上并且围绕所述超声换能器的换能器罩，所述换能器罩包括：
大致为圆柱形的，并且采用具有振动吸收特性的合成树脂制成的振动吸收层，以及
大致为圆柱形的，并且采用对水和化学物质不渗透的合成树脂制成的化学阻挡层，
其中，所述振动吸收层和所述化学阻挡层同轴地叠层，并且密封地附接在所述超声换能器上并围绕所述超声换能器，
其中，所述振动吸收层密封地附接在所述超声换能器上作为内层，以及所述化学阻挡层密封地附接在所述振动吸收层上作为外层。
6. 如权利要求5所述的超声医疗器械，其中，所述化学阻挡层至少向远端延伸超过所述振动吸收层并覆盖所述振动吸收层的远端。
7. 如权利要求5所述的超声医疗器械，其中，所述振动吸收层采用具有振动吸收特性的橡胶制成。
8. 如权利要求5所述的超声医疗器械，其中，所述化学阻挡层采用抗水、抗热、抗化学物质并且对水和化学物质不渗透的橡胶制成。
9. 一种覆盖在超声医疗器械的超声换能器上并围绕超声换能器的换能器罩的形成方法，包括：
围绕所述超声换能器布置圆柱形部件，所述圆柱形部件采用对水和化学物质不渗透的合成树脂制成，
在所述圆柱形部件的内部，布置液体形式的弹性、热固性合成树脂材料，与所述圆柱形部件接触，以形成层，
对所述液体形式的合成树脂进行真空除沫，以及
对所述液体形式的合成树脂进行热固化，
从而，具有振动吸收层和化学阻挡层的换能器罩形成为密封地层叠在所述超声换能器上并围绕所述超声换能器。
10. 如权利要求9所述的方法，其中，布置所述液体形式的合成树脂材料的所述步骤包括：在所述圆柱形部件和所述超声换能器之间引入所述液体形式的合成树脂材料。
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