[发明专利]一种高导放电电极

说明书

技术领域

本发明提供一种高导放电电极，主要应用于体外冲击波碎石机，作为其冲击波源的发生装置。

背景技术

体外冲击波碎石机是一种用于治疗泌尿系统结石的医疗设备，其原理是：首先通过定位系统探查到患者体内结石，随即冲击波源发生装置将电能转化为冲击波机械能，并使能量聚集区与结石重合，在反复冲击下使结石粉碎后随尿液排出体外。因治疗时患者无痛苦、无需住院、随治随走，体外冲击波碎石术已经成为泌尿系结石治疗的主要临床手段。

体外冲击波碎石机主要包括：冲击波源发生装置，定位系统，控制系统及水路系统等。冲击波发生装置是体外冲击波碎石机的核心系统，其主要功能就是将电能转换为冲击波机械能并汇聚于一定区域。该系统决定设备的治疗效果、效率。目前，冲击波发生装置根据产生冲击波的原理不同，可分为液电式、电磁式、压电式等。其中液电式冲击波源因其碎石效率高，采用的治疗电压低，形成的能量聚集区小，损伤小等优势被普遍采用。

液电式冲击波源的冲击波形成和汇聚(参见图1)是通过电极火花隙在反射装置(内部装有水，内表面为椭球体)的第一焦点放电，产生冲击波并经椭球面将冲击波反射汇聚于椭球的第二焦点形成能量聚集区。

在传统电极中(参见图2)，电极阳极加载6kV～12kV直流高压，当冲击电压加到电极间隙时，电极表面不规则微小尖峰和水电解后产生氢离子和金属离子，这些阳离子的集散过程使电极表面电场局部增强，最终形成高电导区，在这种高场强下高速发展的放电过程称为流注放电。如图3，电极前部是不断加强的电场，尾部是高温高导的等离子体，等离子体的瞬间产生，是冲击压力产生的根本原因。如图4，等离子体贯穿到电极阴极的过程为击穿过程，水介质间隙一旦击穿，碎石机冲击波源中的电容储能将瞬间释放于等离子体通道中，使之迅速膨胀从而产生冲击波。待储能电容的能量完全释放后，等离子体在一定时间后崩塌。而且在电极放电初期，阳极加载高电压，温度上升，放电过程中产生高温并伴有电极两端的金属消耗。当再次放电时，受水中的离子浓度、金属消耗的粉末分布不同，放电时并不一定是通过电极间的最短路径，存在一定的随机性。

在实践中，受当地水离子成分不同、阴阳两极同轴度偏差，电极金属组成成分以及上述放电通道随机性等因素影响，会产生如下问题：

1.与离子浓度大的水相比，在离子浓度小的水中放电难度更大，这需要提高碎石机储能电容的电压，但同时也缩短了电容的使用寿命；

2.阴阳两极间的损耗过大，一方面缩短电极使用寿命，另一方面扩大了反射汇聚于第二焦点的能力聚集区，从而减少了单位体积的能量密度，降低了碎石效率。这种情况下就需要提高电压，但能量聚集区扩大了，能量密度不变，会加大对结石周边组织的损伤。

3.电极间放电不通过最短路径，放电点不稳定，造成反射到第二焦点的能量聚集漂移，导致碎石效率降低，加大损伤。

发明内容

鉴于上述技术难点，本发明提供了一种高导放电电极，主要应用于体外冲击波碎石机，作为其冲击波源的发生装置。本发明以高价电解液代替水作为导电介质以提高电极的放电能力，选取硅胶、乳胶或其他可以传导冲击波的材料，在原有电极的基础上加装一个支撑外套，通过支撑外套的顶部灌注并充满溶解于水的高价电解液。本发明具有高导通率、放电通道稳定、治疗电压低、寿命长等特点。

附图说明

图1为液电式冲击波源的冲击波形成和汇聚原理示意图。

(图中，1、第二焦点；2、冲击波包络线；3、反射装置；4、电极；5、电极火花隙)

图2为传统电极结构示意图。

(图中，1、电极主体；2、绝缘体；3、铜芯；4、电极阳极；5、龙门架；6、电极阴极)

图3为电极表面放电、击穿过程示意图

(图中，a、放电过程；b、击穿过程)

图4为高导电极结构图

(图中，1、电极主体；2、绝缘体；3、铜芯；4、阳极；5、龙门架；6、阴极；7、外套；8、液体灌注口及排气口)

具体实施方式

使用时，将灌装好高价电解液的高导电极安装于碎石机。使用高导电极后，可降低使用电压，稳定冲击波能量聚集区，延长电极使用寿命(使用相同的电极材料，高导电极的使用寿命是非高导电极的5倍)，并可同时延长碎石机储能电容、高压开关的寿命。本设备可提升碎石机效率，保证良好的碎石效果，而且最大程度上降低患者的损伤。