[发明专利]一种具有纵向复合变幅杆的超声手术刀及其设计方法

说明书

本发明公开了一种具有纵向复合变幅杆的超声手术刀，包括换能器、与所述换能器固定连接的复合变幅杆以及与所述复合变幅杆固定连接的刀头，所述换能器包括后端盖、铜电极片、压电陶瓷和前端盖，所述后端盖包括主体部和沿主体部的轴向方向延伸的螺柱，所述铜电极片和所述压电陶瓷组配于所述螺柱上，所述复合变幅杆包括大端、沿大端的轴心方向延伸的小端以及沿小端的轴心方向延伸的装配头，所述大端远离所述小端的端表面向内凹陷形成一螺纹孔，所述螺柱装配固定于所述螺纹孔内，所述刀头装配固定于所述装配头。本发明还提供了一种具有纵向复合变幅杆的超声手术刀的设计方法。本发明的有益效果在于：设计的复合变幅杆可以有效减少超声手术刀总体长度和重量。

【技术领域】

本发明涉及超声手术器材技术领域，尤其涉及一种具有纵向复合变幅杆的超声手术刀及其设计方法。

【背景技术】

随着超声波技术的快速发展，基于超声波振动的超声手术刀在医学上得到广泛的应用。超声波手术刀结构组成包括超声波换能器、变幅杆和刀头三部分。其中换能器由后端盖、铜电极片、压电陶瓷和前端盖组成。为保证刀头振动具有最大振幅，超声波手术刀的长度需要设计成半波长的整数倍，常用的方法有四分之一波长设计方法和半波长设计方法。半波长设计方法是将换能器、变幅杆和刀头分别设置成半波长长度，四分之一波长设计方法是将超声换能器和变幅杆的长度设计成四分之一波长，刀头长度设计成半波长长度。但上述两种设计方法都存在超声手术刀长度过长的问题，对切割质量和手术操作效率均会造成影响。因此简化超声手术刀结构，增大其适用范围是一个待解决的问题。

【发明内容】

本发明公开了一种具有纵向复合变幅杆的超声手术刀及其设计方法，其旨在解决超声手术刀整体长度过长，影响切割质量和手术操作效率等问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种具有纵向复合变幅杆的超声手术刀，包括换能器、与所述换能器固定连接的复合变幅杆以及与所述复合变幅杆固定连接的刀头，所述换能器包括后端盖、铜电极片、压电陶瓷和前端盖，所述后端盖设有沿主体部的轴向方向延伸的螺柱，所述铜电极片和所述压电陶瓷组配于所述装配柱上，所述复合变幅杆包括圆柱形大端、沿大端的轴心方向延伸的圆柱形小端以及沿小端的轴心方向延伸的装配头，所述大端远离所述小端的端表面向内凹陷形成一螺纹孔，所述螺柱装配固定于所述螺纹孔内，所述刀头装配固定于所述装配头。

作为本发明的一种优选改进，所述装配孔内设有内螺纹，所述装配柱上设有与所述内螺纹螺纹配合的外螺纹，所述装配柱与所述装配孔螺接固定。

作为本发明的一种优选改进，所述刀头与所述装配头螺接固定。

作为本发明的一种优选改进，所述后端盖由不锈钢材料制成。

作为本发明的一种优选改进，所述压电陶瓷由PZT-8陶瓷材料制成。

作为本发明的一种优选改进，所述复合变幅杆和所述刀头均由钛合金材料制成。

本发明还提供了一种具有纵向复合变幅杆的超声手术刀的设计方法，该设计方法包括如下步骤：

步骤一：采用四分之一波长方法设计原换能器和原变幅杆，获取一系列原换能器和原变幅杆初始尺寸，其中，所述原换能器包括原后端盖、原压电陶瓷以及原前端盖，原变幅杆包括原变幅杆大端和原变幅杆小端，将原后端盖长度保持不变并将其作为与复合变幅杆匹配的后端盖长度，将原换能器的原前端盖和原变幅杆大端的长度结合形成复合变幅杆的大端，将刀头长度与原变幅杆小端长度融合为一体共同构成复合变幅杆小端，完成长度的缩短；所述后端盖包括主体部和沿主体部的轴向方向延伸的螺柱，所述铜电极片、压电陶瓷组、复合变幅杆配于所述螺柱上，所述复合变幅杆包括沿圆柱形小端的轴心方向延伸的装配头，所述复合变幅杆大端的端表面向内凹陷形成一螺纹孔，所述螺柱固定于所述螺纹孔内，所述装配头用于装配刀头；

步骤二、选取原后端盖长度的初始值和压电陶瓷的长度，计算出原前端盖长度，计算公式如下：