CN116687514B - 一种能够稳定输出能量的体外碎石机高能发射器 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种能够稳定输出能量的体外碎石机高能发射器,包括安装在冲击波发生器内的冲击波电极及冲击波反射器,所述冲击波反射器包括一椭球内壁,所述冲击波电极设置在所述椭球内壁的中轴线上,所述椭球内壁用于反射汇聚由所述冲击波电极产生的冲击波;所述冲击波电极包括电极放电装置及驱动装置,所述电极放电装置内设置有电极,所述电极的电极尖端朝声波发射方向设置并具有一定的放电间距,该放电间距为预设间距值;所述驱动装置用于驱动所述电极沿声波发射方向具有位移量,以控制所述放电间距维持在预设间距值;所述驱动装置包括驱动电机,在单位时间内,以所述电极放电次数设定所述电极尖端的耗损速率,并换算为所述驱动电机的转速速率。

Description

一种能够稳定输出能量的体外碎石机高能发射器
技术领域
本申请涉及体外碎石机冲击波电极的技术领域,尤其涉及一种能够稳定输出能量的体外碎石机高能发射器。
背景技术
体外冲击波治疗仪是利用水下电极的尖端通过瞬间高压放电产生冲击波,毫微秒级的强脉冲放电产生液电效应,电能转变成声波,声波在超声转换器内产生机械振动能并经半椭圆球体反射聚集后,当与坚硬的结石接触时产生碎石效应,结石在冲击波的拉应力和压应力的多次联合作用下粉碎,从而达到碎石的目的。
目前,我国研制生产的体外冲击波碎石机均使用液电冲击波发生源,其优点是技术成熟、脉冲波形稳、冲击时间快、安全可靠、能量大,特别适用于大结石和肾鹿角结石的治疗,临床效果相对优于电磁波源。但是利用水下电极的尖端放电,电极尖端在放电过程中有损耗,随着放电次数的增多,电极逐渐耗损,该耗损量使得电极尖端间距增大,容易导致焦点漂移,使得碎石效果无法达到最佳治疗效果。
且每一次放电都会有少量的耗损,电极尖端的间距随着每次放电的耗损,导致每次放电的过程都不同,且能量转换的效率也不同,电极放电的均一性明显的下降,能量转换的效率随着损耗量逐渐下降,导致冲击波治疗效果不好,为了提高碎石效果,就需要增加治疗所要的冲击次数。
发明内容
针对以上的实际问题和现有技术的不足,本发明所要解决的主要技术问题是提供一种能够稳定输出能量的体外碎石机高能发射器,可以保持电极尖端在最佳的放电间距,改善电极每次放电的均一性,提高碎石效率。
为了解决上述的技术问题,本申请提供一种能够稳定输出能量的体外碎石机高能发射器,采用如下的技术方案:
一种能够稳定输出能量的体外碎石机高能发射器,包括安装在冲击波发生器内的冲击波电极及冲击波反射器,所述冲击波反射器包括一椭球内壁,所述冲击波电极设置在所述椭球内壁的中轴线上,所述椭球内壁用于反射汇聚由所述冲击波电极产生的冲击波;
所述冲击波电极包括电极放电装置及驱动装置,所述电极放电装置内设置有电极,所述电极的电极尖端朝声波发射方向设置并具有一定的放电间距,该放电间距为预设间距值;
所述驱动装置用于驱动所述电极沿声波发射方向具有位移量,以控制所述电极尖端推进,使得所述放电间距维持在预设间距值;
所述驱动装置包括控制所述电极尖端推进的驱动电机,在单位时间内,以所述电极放电次数设定所述电极尖端的耗损速率,并换算为所述驱动电机的转速速率。
在一较佳实施例中,所述电极尖端的耗损速率计算公式为:V=(Q/E)*exp(-E/kT)*t/K;
其中,Q为电荷密度;E为电场强度;k为玻尔兹曼常数,值为1.38×10^-23J/K;T为温度;t为加工时间;K为材料的电化学剥蚀系数。
在一较佳实施例中,所述驱动电机的转速速率的换算公式为:v=V/h;
其中,v是电极转速;V是耗损速率,h是电极一次推进的位移量。
在一较佳实施例中,在所述椭球内壁内所述电极尖端所处位置为第一焦点,由所述椭球内壁所反射汇聚的汇聚点为第二焦点;
所述第二焦点为耦合点,用于碎石。
在一较佳实施例中,在所述椭球内壁上设置有冲击波水听器,用于检测所述冲击波电极所产生的冲击波能量的大小;所述冲击波电极所产生的冲击波能量为预定冲击波能量;
以所述预定冲击波能量调节所述预设间距值。
在一较佳实施例中,所述电极放电装置沿声波发射方向依次设置有内置电极的电极夹头及声波振动发生器;所述电极尖端由所述电极夹头的夹头端延伸出,并与所述声波振动发生器呈一定间距设置;该间距为所述放电间距。
在一较佳实施例中,所述驱动件包括驱动电机及安装在驱动电机上的安装座,所述安装座内置一电动推杆与所述驱动电机连接,用于驱动所述电极移动;
所述安装座一端延伸设置在所述椭球内壁内,并与所述电极夹头螺旋连接。
在一较佳实施例中,所述电极夹头内贯通设置一通道,所述电极置于所述通道内;所述通道背离所述电极夹头的夹头端的一端延伸出所述电极夹头。
在所述安装座内设置有通孔,用于安装所述电动推杆;所述通孔的直径适配所述通道的直径。
在一较佳实施例中,在所述电机夹头螺旋连接时,所述通道的延伸端置于所述安装座内,并插入所述通孔;
所述通道与所述通孔贯通形成所述电动推杆的移动通道。
在一较佳实施例中,所述电动推杆的移动端在间距其端点一段间距处设置有限位凸台;
所述限位凸台与所述通道的端面相抵,用于限制所述电动推杆朝向所述通道的移动。
所述限位凸台朝向所述通道的一端面设置有压力传感器。
综上所述,本申请包括以下有益效果:
1.本申请采用在电极放电装置上设置一驱动装置,驱动电极实现电极推进作用,在进行放电耗损后可以进行推进补充,实现电极放电时边耗损边推进,使得电极尖端保持在一个合适的放电间距,每次放电间距等同,保证电极每次放电的均一性。
2.本申请以驱动装置驱动电极,可调节电极尖端的放电间距,使得电极尖端在最佳的放电间距,使得能量转化处于最佳的转化功率,降低能量泄露,保证在较低的治疗能量下,减少治疗所需要的冲击次数。
3.本申请采用实时调控电极尖端的放电间距,避免焦点漂移,且在电极材料较长的情况下,可持续治疗,不需要频繁更换电极,做到电机调控放电间距满足多个不同患者的治疗需求。
附图说明
图1是本实施例冲击波电极的整体结构示意图;
图2是本实施例冲击波电极的探头端的剖视图;
图3是本实施例冲击波电极的整体剖视图;
图4是图3中A部分的放大图;
图5是本实施例冲击波电极与冲击波发生器组装示意图;
图6是本实施例冲击波电极与冲击波发生器组装后剖视图。
附图标记说明:1、冲击波电极;11、电极尖端;12、电极夹头;121、通道;13、声波振动发生器;14、驱动电机;15、安装座;151、通孔;16、电动推杆;161、限位凸台;2、冲击波发生器;21、冲击波反射器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述;显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例,基于本发明中的实施例,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,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等,应做广义理解,例如“连接”,可以是壁挂连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接,可以是机械连接,也可以是电连接,可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通,对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以下结合附图1-6对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种能够稳定输出能量的体外碎石机高能发射器,包括安装在冲击波发生器内的冲击波电极1及冲击波反射器21,在该冲击波反射器21内设置一具有空腔的椭球内壁,该冲击波电极1设置在椭球内壁的中轴线上,该椭球内壁用于反射汇聚由该冲击波电极1产生的冲击波。
本申请所提供的该冲击波电极1包括电极放电装置及驱动装置,通过驱动装置驱动放电装置内的电极进行推进补充电极放电的耗损,来实现稳定输出冲击波能量。
本申请所提供的电极放电装置包括沿声波发射方向依次设置的电极夹头12及声波振动发生器13。该电极夹头12设置为锥形结构,在其锥形端处设置为夹头端,用于夹持住电极,电极安装在该电极夹头12内,且其电极尖端11沿伸出该夹头端,置于该电极夹头12的外端,该声波振动发生器13设置为倒U形,在其U形底部设置振动部,用于与电极尖端11发电后产生振动,该振动部与该电极尖端11之间存在一定的间距,该间距为电极尖端11放电的放电间距。电极在放电时,由电容器充电,在高压电作用下,电极尖端11向该放电间距内放电,该冲击波电极1的工作原理为液压冲击波电极的放电方式。
进一步的,在该椭球内壁内该电极尖端11所处位置为第一焦点(F1),由该椭球内壁所反射汇聚的汇聚点为第二焦点(F2);该第二焦点(F2)为能量积聚耦合点,用于碎石,在该椭球内壁上设置有冲击波水听器(图中并未画出),用于检测该冲击波电极所产生的冲击波能量的大小(即该电极尖端11放电的能量大小);该冲击波电极所产生的冲击波能量为预定冲击波能量,以预定冲击波能量调节预设间距值,使得该电极尖端11处于最佳的放电间距,达到治疗所需要的预定的冲击波能量。
本申请采用冲击波水听器在冲击波反射器21的椭球内壁上,可以检测冲击波电极1产生冲击波能量的大小,以便于冲击波电极1的能量调节,实现能量稳定输出。
本申请所提供的驱动装置作为冲击波电极1的能量调节装置,该驱动装置为一电动推杆16,电动推杆16设置有驱动电机14,该电动推杆16一种将电动机的旋转运动转变为推杆的直线往复运动的电力驱动装置,该电动推杆16为现有的电动推杆16结构,在此不过多描述。
该电动推杆16以驱动电机14驱动沿声波发射方向做直线往复运动,该电动推杆16的移动端抵住在电极远离电极尖端11的一端上,以直线运动推动电极,带动电极尖端11靠近声波振动发生器13的振动部运动,以此来调整电极尖端11的放电间距。
电极推进控制结构,包括一安装座15,该安装座15用于安装在冲击波发生器2内,且该安装座15的一端延伸出并置于冲击波发生器2的半球形腔室内,用于与电极放电装置组装。该电动推杆16安装在该安装座15内,该驱动电机14头通过电机座安装在该安装座15下方,并与该电动推杆16连接。
该组装方式为:该安装座15的延伸端设置螺纹,该电极放电装置的电极夹头12设置螺纹,二者以螺纹螺旋连接固定,在电极耗损后,需要更换新电极时,通过螺旋拆卸即可进行新旧电极更换,更换更加简单。
进一步的,为了便于电动推杆16作用电极的推进运动,在该电极夹头12内对应锥形端并贯穿设置有通道121,该电极置于该通道121内,并沿该通道121长度方向移动。在该安装座15内对应该电动推杆16设置通孔151,该电动推杆16在该通孔151内直线往复运动。
优选的,所述通孔151的直径适配所述通道121的直径,便于在组装时,该通道121能够与该通孔151对应配合,使得该电动推杆16能够平稳的移动至该通道121内作用在电极上,且能够正好抵住在电极端上,达到推进的配合作用。
进一步,为了便于组装定位方便,设置在该电极夹头12内的通道121背离所述电极夹头12的夹头端的一端延伸出电极夹头12,该延伸出的部分作为组装的定位作用,在组装时,将该延伸出的部分插入在该通孔151内,而后进行螺旋固定。
该延伸出的部分插入在在该通孔151内后,该延伸出的部分的长度设置适于将该电动推杆16的移动端部分置于该延伸出的部分内,作为电动推杆16直线运动的导入部分。
由于该延伸出的部分插入在该通孔151内,故该延伸出的部分的直径略小于该通孔151的直径,该电动推杆16的移动端在间距其移动端的端点一段间距处设置有限位凸台161,该限位凸台161在电动推杆16直线移动过程中用于与该通道121插入在该通孔151内的端面相抵,用于限制该电动推杆16朝向该通道121的移动,避免电动推杆16过渡移动,导致电极被推出电极夹头12。
进一步的,在该限位凸台161朝向该通道121的一端面设置有压力传感器,当该压力传感器抵住在通道121端面上时,反馈至驱动电机14,控制驱动电机14停止工作,并反馈至体外碎石机的中控系统,提示该更换电极。
本申请提供的体外碎石机冲击波电极1的电极控制方法,如下:
步骤1、以所述电极尖端11一次放电的耗损量设定为所述电极一次推进的位移量;
步骤2、以所述电极一次的位移量设定为所述驱动电机14一次转速;
步骤3、在单位时间内,以所述电极放电次数设定所述电极尖端11的耗损速率,并换算为所述驱动电机14的转速速率。
在步骤3中,在单位时间内所述电极尖端11的耗损速率计算公式为:V=(Q/E)*exp(-E/kT)*t/K;
其中,Q为电荷密度;E为电场强度;k为玻尔兹曼常数,值为1.38×10^-23J/K;T为温度;t为加工时间;K为材料的电化学剥蚀系数;
驱动电机14的转速速率的换算公式为:v=V/h;
其中,v是电极转速;V是耗损速率,h是电极一次推进的位移量。
本申请采用电极放电一次的耗损后,驱动电机14转速一次,推进电极与耗损量等同的进给量。做到电极边放电边补充耗损量,在第一次放电前以治疗所需要的预定冲击波能量设定放电间距,以该间距为定值,驱动电动推进,在放电过程中维持该电极尖端11在该定值间距内进行放电。
以上均为本申请的较佳实施例,并非依此限制本申请的保护范围,故:凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化,均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种能够稳定输出能量的体外碎石机高能发射器,其特征在于:所述体外碎石机高能发射器包括安装在冲击波发生器内的冲击波电极及冲击波反射器,所述冲击波反射器包括一椭球内壁,所述冲击波电极设置在所述椭球内壁的中轴线上,所述椭球内壁用于反射汇聚由所述冲击波电极产生的冲击波;
所述冲击波电极包括电极放电装置及驱动装置,所述电极放电装置内设置有电极,所述电极的电极尖端朝声波发射方向设置并具有一定的放电间距,该放电间距为预设间距值;
所述驱动装置用于驱动所述电极沿声波发射方向具有位移量,以控制所述电极尖端推进,使得所述放电间距维持在预设间距值;
所述驱动装置包括控制所述电极尖端推进的驱动电机,
所述电极的控制方法包括如下步骤:
步骤1、以所述电极尖端一次放电的耗损量设定为所述电极一次推进的位移量;
步骤2、以所述电极一次的位移量设定所述驱动电机一次转速;
步骤3、在单位时间内,以所述电极放电次数设定所述电极尖端的耗损速率,并换算为所述驱动电机的转速速率。
2.根据权利要求1所述的一种能够稳定输出能量的体外碎石机高能发射器,其特征在于:在所述椭球内壁内所述电极尖端所处位置为第一焦点,由所述椭球内壁所反射汇聚的汇聚点为第二焦点;
所述第二焦点为耦合点,用于碎石。
3.根据权利要求1所述的一种能够稳定输出能量的体外碎石机高能发射器,其特征在于:在所述椭球内壁上设置有冲击波水听器,用于检测所述冲击波电极所产生的冲击波能量的大小;所述冲击波电极所产生的冲击波能量为预定冲击波能量;
以所述预定冲击波能量调节所述预设间距值。
4.根据权利要求1所述的一种能够稳定输出能量的体外碎石机高能发射器,其特征在于:所述电极放电装置沿声波发射方向依次设置有内置电极的电极夹头及声波振动发生器;所述电极尖端由所述电极夹头的夹头端延伸出,并与所述声波振动发生器呈一定间距设置;该间距为所述放电间距。
5.根据权利要求4所述的一种能够稳定输出能量的体外碎石机高能发射器,其特征在于:所述驱动装置包括驱动电机及安装在驱动电机上的安装座,所述安装座内置一电动推杆与所述驱动电机连接,用于驱动所述电极移动;
所述安装座一端延伸设置在所述椭球内壁内,并与所述电极夹头螺旋连接。
6.根据权利要求5所述的一种能够稳定输出能量的体外碎石机高能发射器,其特征在于:所述电极夹头内贯通设置一通道,所述电极置于所述通道内;所述通道背离所述电极夹头的夹头端的一端延伸出所述电极夹头;
在所述安装座内对应所述通道设置有通孔,用于安装所述电动推杆;所述通孔的直径适配所述通道的直径。
7.根据权利要求6所述的一种能够稳定输出能量的体外碎石机高能发射器,其特征在于:在所述电机夹头螺旋连接时,所述通道的延伸端置于所述安装座内,并插入所述通孔;
所述通道与所述通孔贯通形成所述电动推杆的移动通道。
8.根据权利要求7所述的一种能够稳定输出能量的体外碎石机高能发射器,其特征在于:所述电动推杆的移动端在间距其端点一段间距处设置有限位凸台;
所述限位凸台与所述通道的端面相抵,用于限制所述电动推杆朝向所述通道的移动;
所述限位凸台朝向所述通道的一端面设置有压力传感器。
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