CN201227294Y - 医用超声换能装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种医用超声换能装置，其包括特制的垫圈，该垫圈设置于螺钉与共振前腔之间，其中间设有圆孔以供螺钉穿过固定。本实用新型通过采用高强度的弹性金属材料制成弹性垫圈，使用时通过其变形，使换能元件的受力均匀，减少因此而产生的发热，从而提高换能装置的稳定性、高效性和可靠性。

Description

医用超声换能装置

技术领域

本实用新型属于医疗器械领域，涉及一种可用于外科手术器械的超声换能装置，具体而言，是一种稳定性好、可靠性高、转换效率高的医用超声换能装置。

背景技术

超声换能装置在医疗方面特别是外科手术中已有相当的应用，通常包含一个可以将电能转换为机械振动能的夹心式超声换能器，以及一个将振动传递到末端作用器的超声波导管。

如图1所示，现有的超声换能装置包含产生超声波的超声换能器部件(M)和传导超声波的传导部件(N)(或工作部件)。传导部件又包含安装固定装置27、超声波导管30和末端作用器31。

超声换能器部件可以将外部激励源输入的高频交流形式的电能转换为纵向为主的机械振动能并传至末端作用器31，实现需要的功能。其结构包含应力螺钉21、换能元件23、共振前腔22、正极电极片24、共振后腔25和负极电极片26、联接螺钉28、变幅杆29等。其中换能元件23是其核心部件，一般为压电陶瓷材料或磁致伸缩材料，采用并联的方式，通常根据需要选择偶数个，该部件的性能和参数与外部压力及温度密切相关，压力不均匀会导致其转化效率下降，从而作为无用功的发热量会提高，温度变化会导致该元件的某些参数发生变化，特别是当温度超过其居里点时(约300摄氏度)，其性能将完全消失。同时，该部件在工作时，会产生一定的热量，热量的大小和工作时的功率及工作时间成正比，若受力不均，发热量将急剧上升。

因该超声换能器装置通常是在大中功率下使用，其有配套的激励源。对夹心式超声换能器而言，若结构不合理，会导致换能元件23表面受力不均，降低其能量转换效率，并容易导致换能装置局部产生过高热量，从而使其参数发生大的变化，与激励源失配，进而影响整个系统的稳定性和可靠性，无法保证使用过程的安全性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种医用超声换能装置，采用增加一特制弹性垫圈，通过其变形，使换能元件的受力均匀，提高换能装置的转化效率，进而达到减少换能装置因受力不均所导致的发热，从而提高换能装置的稳定性、高效性和可靠性。

为达到以上目的，本实用新型的解决方案是：

一种超声换能装置，其组成包括螺钉、共振前腔、换能元件、电极片、共振后腔，还有特制的弹性垫圈，该弹性垫圈装配在螺钉与共振前腔之间。

进一步，该垫圈中心有一圆孔，其孔径大于螺钉螺杆的外径，小于或等于共振前腔及换能元件的内径，以供螺钉穿过。

该垫圈的外径小于或等于共振前腔的外径。

该垫圈为弹性垫圈。

该弹性垫圈为碟片状，为圆形、锥形、周向开缺口型或中间开槽型。

该垫圈材料一般为高强度有一定弹性的金属材料。

具体而言，在本实用新型中，换能元件产生的纵向高频机械振动通过固定装置和超声波导管向远端传递，直至末端作用器，实现需要的功能。一个螺钉依次穿过特制的碟片形弹性垫圈、共振前腔、电极片、换能元件等的中心圆孔，在一定的外力作用下，通过螺纹联接在共振后腔的螺孔上。因所添加的碟片形弹性垫圈具有一定的弹性，通过其变形，调节换能元件的受力分布，使其均匀化，从而减少换能元件因受力不均匀所产生的热量，达到提高换能装置的稳定性、可靠性及转化效率的目的。

由于采用了以上技术方案，本实用新型具备以下有益效果：本实用新型通过在螺钉和共振前腔之间加入一个弹性垫圈，使换能元件上所加预应力均匀分布，减少换能元件的发热量，提高了装置的稳定性、可靠行及转化效率，延长了其使用寿命，保证了使用过程的安全性。

附图说明

图1为传统的超声换能装置结构示意图；

图2为本实用新型实施例的结构示意图；

图3为本实用新型实施例的局部结构示意图；

图4为圆环形弹性垫圈结构示意图；

图5为四周开口的弹性垫圈结构示意图；

图6为锥形弹性垫圈结构示意图；

图7为中间开槽弹性垫圈结构示意图；

1 应力螺钉        2 碟片形弹性垫圈         3 共振前腔          4 换能元件

5 正极电极片      6 共振后腔               7 负极电极片        8 固定装置

9 联接螺钉        10 变幅杆                11 超声波导管       12 末端作用器

具体实施方式

以下结合附图所示实施例对本实用新型作进一步的说明。

本实用新型包含一个能将激励源提供的高频电信号转化成相同频率的机械振动的超声换能器，该换能器由若干个压电陶瓷片通过正负电极片以并联的方式堆叠起来；用来传递和接收超声波的波导管，部分区域通常具有超声放大作用；带有螺纹和头部的螺丝；以及一个在压力下能变形的弹性垫圈，形状根据需要可以为圆环形、锥形等，也可以中间开槽等。

如图3所示，在本实用新型中，在正、负两极交替变换的电极片5、7之间有堆叠的换能元件4(压电材料或磁致伸缩材料)，数量根据需要通常选择偶数个，且采用并联方式连接；前端有用来传递超声振动的固定装置8；采用在螺钉1和共振前腔3之间放置一个碟片形弹性垫圈2，中间带一圆孔，其孔径在螺钉1的螺纹外径和共振前腔3(或者换能元件4)内径之间，便于螺钉1穿过，其凸面与螺钉1头部紧贴，凹面与共振前腔3的左端面紧贴。螺钉1依次穿过碟片形弹性垫圈2、共振前腔3、电极片(由正极电极片5和负极电极片7组成)、换能元件4的中心孔，螺钉1通过螺纹联接在共振后腔6左端面螺孔上。

在本实用新型中，通过碟片形弹性垫圈2的弹性变形，调节换能元件4受力分布，使其均匀化，从而提高了换能装置的转化效率，进而减少了压电元件4因受力不均匀而产生的热量，提高了换能装置的稳定性和可靠性，延长其使用寿命，保证使用过程的安全性。

在本实用新型中，碟片形弹性垫圈2可以根据需要选择不同的形状，通常为圆形(见图4)，可以采用各种适当的高强度金属材料，比如钛及钛合金或不锈钢等，也可以进行周向开缺口(见图5)，还可以做成锥形(见图6)或中间开槽(见图7)等，又可以是以上各种的组合，在此不一一罗列。碟片形弹性垫圈2的内径及外径大小也可以根据共振腔及换能元件4的尺寸进行适当调整，使其匹配从而达到受力均匀的效果。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用本实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于上述实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，对于本实用新型做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1、一种医用超声换能装置，其特征在于：其包含有垫圈，该垫圈设置于螺钉与共振前腔之间。

2、如权利要求1所述的医用超声换能装置，其特征在于：该垫圈中心设有一圆孔，其孔径大于螺钉螺杆的外径，小于或等于共振前腔及换能元件的内径。

3、如权利要求1所述的医用超声换能装置，其特征在于：该垫圈的外径小于或等于共振前腔的外径。

4、如权利要求1-3任一项所述的医用超声换能装置，其特征在于：该垫圈为弹性垫圈。

5、如权利要求4所述的医用超声换能装置，其特征在于：该弹性垫圈为碟片状，为圆形、锥形、周向开缺口型或中间开槽型。

6、如权利要求4所述的医用超声换能装置，其特征在于：该弹性垫圈为高强度的弹性金属材料制成的。

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