專利名稱：一種應用于體內超聲碎石儀中的換能器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及超聲換能器的領域，特別是涉及一種應用于體內超聲碎石儀中 的換能器。
背景技術：
對于一般的腎結石、輸尿管結石和膀胱結石，可以采用體外沖擊波碎石法進行 碎石，或采用醫(yī)用鈥激光、醫(yī)用釹激光、氣壓彈道碎石等方法碎石。體外沖擊波碎 石、超聲碎石只對約15%的易碎的小結石有效。醫(yī)用鈥激光、醫(yī)用釹激光以及氣壓 彈道碎石可以解決約80%結石病人的治療難題。這些治療方法借助膀胱鏡、輸尿管 軟鏡進行，激光光纖或設備的治療端通過尿道抵達結石部位，然后由激光能量或氣 壓彈道碎石能量，將結石擊碎。以上這幾種方法都無需開刀，對人體無損傷或損傷 極小，是絕大多數結石如腎結石、輸尿管結石和膀胱結石病人都愿意接受的治療方 法。缺點是上述治療方法對部分腎結石，尤其是頑固堅硬的腎下盞結石和膀胱結石 常常無能為力，而且治療時只能碎石，不能當場清石，留下結石復發(fā)和碎石堵塞尿 路的隱患。超聲波體內碎石是一種較好的微創(chuàng)治療結石的技術， 一般采用中空的碎 石探針，配合真空負壓吸引設備，在用超聲波將結石擊碎的同時，利用負壓將結石 吸出體外，實現碎石清石的治療目的，這種方法的好處是去石徹底，治療后一般兩 天就可以康復，并且不容易復發(fā)。目前生產這種超聲碎石設備的公司不多，主要有 德國的R-Wolf公司和瑞士的EMS公司，這兩家公司的碎石設備又都存在有不足之 處。
其中，Wolf的設備的結構大致如圖1所示，該體內超聲碎石換能器，包括不 銹鋼針管l、連接頭2、連接頭0型密封環(huán)3、彈性管4、變幅桿5、變幅桿O型密 封環(huán)6、壓電陶瓷片7、配重9、壓緊螺栓IO、外殼ll、套筒0型密封環(huán)12、氣管 接頭0型密封環(huán)16、氣管接頭17、壓緊螺釘0型密封環(huán)19、吸石導管20、絕緣套 管21、電極片22、錐體帽23、導線24、導線接口帽25、導線接口座26。由于外殼 與配重、變幅桿等之間只是簡單的O型環(huán)壓接，變幅桿也是性能一般的銅合金材質， 所以其機械品質因數較低，振幅放大倍數也較小，使超聲碎石能力顯著減弱；加上 沒有配備氣壓彈道和鈥激光、釹激光等碎石設備的接口，當遇到體積較大、質地較 硬的結石就顯得無能為力。
EMS的設備雖然經過了幾代的改進，實現了超聲和氣壓彈道的結合，但其術中 操作不是很方便，負壓強度只能在負壓吸引設備上調節(jié)，術者無法隨心所欲的控制 吸力的大小，而且當探針不小心觸到軟組織的時候，不能及時卸壓，既會造成針管 堵塞、換能器發(fā)熱，又容易對身體組織造成傷害。

實用新型內容
本實用新型的目的在于解決已有的體內超聲碎石換能器的超聲碎石機碎石能 力差，對不同大小的結石吸引擊碎不容易操作，以及由于吸到軟組織造成的針管堵 塞的問題，從而提供一種應用于體內超聲碎石儀中的換能器。
本實用新型提供的一種應用于體內超聲碎石儀中的換能器，包括不銹鋼針管1、連接頭2、連接頭0型密封環(huán)3、彈性管4、變幅桿5、變幅桿0型密封環(huán)6、壓電 陶瓷片7、配重9、壓緊螺栓IO、外殼ll、氣管接頭0型密封環(huán)16、氣管接頭17、 壓緊螺栓0型密封環(huán)19、吸石導管20、絕緣套管21、電極片22、錐體帽23、導線 24、導線接口帽25、導線接口座26;其特征在于，所述外殼11上部的導線接口座 26及其上的導線接口帽25，設于偏離軸線的位置處；所述外殼11內位于壓緊螺栓 10的上方還包括有轉接器18，該轉換器18為四通結構，其軸向的中心通孔的前端 連通吸石導管20，該中心通孔的后端固定連接在外殼11的頂端；所述轉換器18對 應于導線接口座26及其上的導線接口帽25、在偏離軸線的位置處沿軸向設有周邊通 孔，其上端連通導線接口座26，用于容納導線；所述轉換器18偏離周邊通孔沿徑向 開設有兩個徑向通孔，分別用于連通調壓排氣閥13和氣管接頭17，氣管接頭17和 轉換器18的連接處壓有氣管接頭O型密封環(huán)16。
作為本實用新型的一種改進，所述中心通孔的后端可以連接相應的氣壓彈道或 激光碎石裝置；或螺紋連接有后蓋15，并在后端和后蓋之間壓有密封墊14。
作為本實用新型的再一種改進，所述調壓排氣閥13包括同軸設置的針閥閥體、 針閥閥芯、排氣閥桿、排氣閥帽、壓縮彈簧和O型橡膠圈；所述針閥閥體呈圓管狀， 其外表面設有用于與外界的氣體管路上的三通管連接的螺紋；該針閥閥體的下端套 設有O型橡膠圈，通過壓緊該O型橡膠圈保證針閥閥體和三通管之間的密封；所述 針閥閥芯大致呈T形，由上至下套設于所述針閥閥體內；所述針閥閥芯上部的外表 面和所述針閥閥體的上部內表面螺紋連接，所述針閥閥芯下部的外表面和所述針閥 閥體的下部內表面之間留有間隙，所述針閥閥芯和所述針閥閥體下端口配合處為圓 錐面；所述針閥閥芯是中空的，針闊閥芯下部的內表面設有凸緣，用于和排氣閥桿滑動配合；所述針閥閥芯下部還開設有兩個徑向孔，該兩個徑向孔分別位于凸緣的 上側和下側；所述排氣閥桿呈倒T形，由下至上套設于所述針閥閥芯內，在針閥閥 芯和排氣閥桿上部之間的間隙處套設有壓縮彈簧，該壓縮彈簧的下端抵于凸緣所形 成的階梯孔上；該排氣閥桿下端的凸緣和針閥閥芯的下端接觸的限位端面間設有O 型橡膠圈；所述排氣閥帽通過螺紋連接在排氣閥桿的頂端，該排氣閥帽的下端面的 中心部位開設有用于套置壓縮彈簧的圓形凹槽，且該排氣閥帽的下端面徑向設有凹 槽與圓形凹槽連通。
作為本實用新型的進一步的改進，所述針閥閥芯的上端部的縱切面呈H形，其 上端面用作排氣閥帽的臺階限位。所述排氣閥帽的下端面徑向的凹槽呈十字形。
作為本實用新型的又一種改進，所述配重9的直徑比壓電陶瓷片的直徑大 1 3rnrn。所述不銹鋼針管1的長度為380~440mm。
作為本實用新型的另一種改進，所述的壓電陶瓷片7可以是兩片或兩片以上， 每相鄰兩片壓電陶瓷片之間夾有電極片22。
作為本實用新型的另一種改進，所述外殼11和配重9之間還套設有套筒8，該 套筒為聚四氟乙烯樹脂材料，其兩端連接有O型密封環(huán)。
作為本實用新型的另一種改進，所述變幅桿的外型為指數型曲線，y=axebx， 0≤X≤20.
本實用新型優(yōu)點在于本實用新型提供的一種體內超聲碎石換能器，由于采用了 高性能的壓電陶瓷材料，合理的裝配工藝，有效的降低了換能器的阻抗，使換能器 的發(fā)熱量顯著降低，內部采用金屬的吸石導管，可以更多的帶走壓電陶瓷產生的熱 量，保證使用過程中換能器頻率阻抗等參數的一致性。其中，
本實用新型的變幅桿采用鈦合金材料，其對超聲的傳導和對振幅的放大作用，遠 高于如銅合金等其他金屬材料。本實用新型中的變幅桿是使用精密數控機床加工的 指數曲線外形的變幅桿，這種外形的變幅桿既有很好的抗機械疲勞性能，又能有效 的提高了振幅的放大倍數。
本實用新型在外殼和由配重、陶瓷、變幅桿組成的芯體之間，加了聚四氟材料的 套筒，套筒兩端壓有O型環(huán)，這種結構可以有效減少超聲向外殼的傳導，并可以顯著 降低內部震動伴隨產生的低頻震動。其余芯體與外科及連接部分的觸部位也都采用
硅橡膠材質的o型環(huán)，使整個換能器具有較高的機械品質因數，可以有效地擊碎較硬
的結石。
同時，該換能器也配備了彈道碎石接口，對超大超硬結石可以使用超聲和彈道相結合的方式治療，并且該接口也適用于鈥激光和釹激光等激光碎石設備。
另外，本實用新型的另一個創(chuàng)新點是換能器手柄后端安裝了調壓排氣閥，解決術中吸附壓力的調節(jié)和容易吸到軟組織堵塞針管、傷害人體器官的問題，使碎石手術操作更為方便容易，也更加安全可靠。


圖1是現有技術中R-W0lf公司的體內超聲碎石換能器結構示意圖2是本實用新型的體內超聲碎石換能器結構示意圖3是圖2沿B—B線的換能器電纜引線部分的剖示圖4是圖2沿A—A線的換能器徑向通孔的剖示圖5是本實用新型的調壓排氣閥的結構剖示圖6是本實用新型的調壓排氣閥的結構的立體分解圖7a d本實用新型的調壓排氣閥的針閥閥芯的結構示意圖8a d本實用新型的調壓排氣閥的排氣閥帽的結構示意圖。
附圖標識
1、不銹鋼針管 2、連接頭 3、連接頭O型環(huán)
4、彈性管 5、變幅桿 6、變幅桿O型環(huán)
7、壓電陶瓷片 8、套筒 9、配重
10、壓緊螺栓 11、外殼 12、套筒O型環(huán)
13、調壓排氣閥 14、密封墊 15、后蓋
16、氣管接頭O型環(huán) 17、氣管接頭 18、轉接器
19、壓緊螺栓O型環(huán) 20、吸石導管 21、絕緣套管
22、電極片 23、錐體帽
24、導線 25、導線接口帽 26、導線接口座
131、針閥閥芯 132、針閥閥體 133、三通管接頭
134、排氣閥帽 135、壓縮彈簧 136、排氣閥桿
137、排氣閥體 138、密封o型圈
具體實施方式
如圖2 4所示，本實用新型的應用于體內超聲碎石儀中的換能器，由不銹鋼針 管l、連接頭2、連接頭0型環(huán)3、彈性管4、變幅桿5、變幅桿0型環(huán)6、壓電陶 瓷片7、套筒8、配重9、壓緊螺栓IO、外殼ll、套筒0型環(huán)12、調壓排氣閥13、 密封墊14、后蓋15、氣管接頭0型環(huán)16、氣管接頭17、轉接器18、壓緊螺栓O型 環(huán)19、吸石導管20、絕緣套管21、電極片22、錐體帽23、導線24、導線接口帽25、 導線接口座26構成。
其中，所述的不銹鋼針管1為中空的細長不銹鋼管，連接頭2為一端是圓錐形、 另一端是圓柱形、柱面有螺紋、整體軸向有一圓形通孔的結構，在圓錐端與不銹鋼 針管1同軸焊接在一起，通過圓柱端的外螺紋和變幅桿5錐端的內螺紋連接，彈性 管4在變幅桿5的內部，夾在連接頭2和吸石導管20之間，其中彈性管4為聚四氟 乙烯塑料管，吸石導管20為薄壁不銹鋼管；所述的壓電陶瓷片7可以是兩片或兩片 以上，每兩片之間夾有電極片22，變幅桿5和配重9將壓電陶瓷片7夾在中間，壓 緊螺栓10穿過配重9、壓電陶瓷片7和電極片22，與變幅桿5連接，壓緊螺栓10 軸向為一通孔，吸石導管20穿過其中，插入轉接器18軸向的通孔，壓緊螺栓10和 轉接器18之間壓有壓緊螺栓O型環(huán)19，壓緊螺栓10穿過壓電陶瓷片7和電極片22 的部分套有絕緣套管21;所述的轉接器18為四通結構，徑向的兩個孔分別連接調壓 排氣閥13和氣管接頭17，其中和氣管接頭17的連接處壓有氣管接頭O型環(huán)16，軸 向前端連接吸石導管20，后端螺紋連接有后蓋15，兩者之間壓有密封楚14;外殼 11和錐體帽23為螺紋連接，錐體帽23錐端內部和變幅桿5錐端外部之間墊有連接 頭0型環(huán)3，錐體帽23較大直徑端內部和變幅桿5直徑較大端外部，也就是整個換 能器節(jié)點所在的位置，之間壓有變幅桿O型環(huán)6，套筒8套在外殼11和配重9之間， 與轉接器18之間壓有套筒O型環(huán)12，另一端與變幅桿O型環(huán)6壓力接觸。
在上述的技術方案中，所述的換能器的工作頻率為23 28kHz;所述的變幅桿的 放大倍數為10 16倍左右；所述的不銹鋼針管末端振幅為40 100um;外殼是耐高溫 樹脂材料，套筒為聚四氟乙烯樹脂材料，兩端的O型環(huán)為硅橡膠材料，三者保證其 內部的壓電陶瓷和電極片與外部殼體的絕緣和密封；整個裝置即可以在125攝氏度 條件下熏蒸消毒，也可以在常壓下消毒液中浸泡消毒。
本例中，壓電陶瓷片7是兩片，兩片之間夾有電極片22，變幅桿5和配重9將 壓電陶瓷片7和電極片22夾在中間，壓緊螺栓10穿過配重9、壓電陶瓷片7和電極 片22,與變幅桿5連接，并且變幅桿5、配重9、壓電陶瓷片7和電極片22等的接 觸面上，都涂有匹配膠，經壓緊螺栓10壓緊后可以得到較低的阻抗和合適的頻率。壓緊螺栓10軸向為一通孔，吸石導管20穿過其中，插入轉接器18軸向的通孔，壓 緊螺栓10穿過壓電陶瓷片7和電極片22的部分套有絕緣套管21 。轉接器18為四通 結構，徑向的兩個孔分別連接調壓排氣閥13和氣管接頭17，其中和氣管接頭17的 連接處壓有氣管接頭O型環(huán)16，后端螺紋連接有后蓋15，兩者之間壓有密封墊14; 后蓋15和密封墊14取下后，轉接器18可以連接相應的氣壓彈道或激光碎石裝置。 不銹鋼針管1和連接頭2同軸焊接在一起，通過連接頭2上的外螺紋和變幅桿5錐 端的內螺紋連接，彈性管4在變幅桿5的內部，夾在連接頭2和吸石導管20之間， 外殼11和錐體帽23為螺紋連接，錐體帽23錐端內部和變幅桿5錐端外部之間墊有 連接頭0型環(huán)3，錐體帽23較大直徑端內部和變幅桿5直徑較大端外部，也就是整 個換能器節(jié)點所在的位置，之間壓有變幅桿0型環(huán)6，套筒8套在外殼11和配重9 之間，與轉接器18之間壓有套筒0型環(huán)12，另一端與變幅桿0型環(huán)6壓力接觸。
本實用新型還提供了一種用于氣體管路上的氣壓調節(jié)裝置一調壓排氣閥，通過 一種調壓針閥和快速排氣閥的組合結構，克服單手同時操作調壓針閥和排氣閥的困 難，用于負壓吸引管路的調壓和快速排氣。
如圖5 8所示，所述調壓排氣閥由O型橡膠圈138、排氣閥桿136、針閥閥芯 131、針閥閥體132、排氣閥帽134和壓縮彈簧135組成，排氣閥桿136和排氣閥帽 134通過螺紋連接，壓縮彈簧135套在排氣闊桿136上，穿過針閥閥芯131的內孔， 排氣閥桿136和針閥闊芯131之間有O型橡膠圈，針閥閥芯131和針閥閥體132直 接通過螺紋連接，下端配合處為圓錐面，針閥閥體132外表面有用于與外界安裝的 螺紋，針閥閥體132的一端套有O型橡膠圈138。針閥閥芯131上有一個軸向的階 梯孔，兩個徑向孔。并具有下述特征1、排氣閥桿136和針閥閥芯131之間用O型 橡膠圈保持密封，針閥閥體132與外界管路通過螺紋連接，通過壓緊O型橡膠圈138 保證密封。針閥閥芯131與排氣閥桿136接觸的限位端面間通過O型橡膠圈138保 持密封。2、所有零件裝配在同一軸線上。3、針閥閥芯1軸向有一階梯孔，排氣閥 桿136通過這個階梯孔，在孔徑較小的地方兩者徑向滑動配合，并在端面有臺階限 位。4、針閥閥芯131有兩個徑向孔，系統(tǒng)正壓調節(jié)時氣體從針閥閥芯131與針岡閥 體132之間的間隙，經針閥閥芯131上的徑向孔，再通過針閥閥芯131上軸向的階 梯孔流出，系統(tǒng)負壓調節(jié)時氣體流向與正壓時相反。
本實用新型的針閥閥體和針闊閥芯的上部是螺紋連接，使用的時候逆時針旋動 針閥閥芯，兩者之間在軸向上會相對分開，下端的錐面處形成環(huán)形的間隙，間隙的大小由兩者軸向分開的距離決定，這樣就實現的壓力的調節(jié)；針閥閥芯同時充當快 速排氣閥體的作用。其優(yōu)點在于，氣壓調節(jié)裝置的整個結構通過針閥閥體上的螺紋 安裝到負壓吸引管路上，用O型橡膠圈保證密封。當需要調節(jié)管路氣壓時，旋動針 閥閥芯，針閥打開，外界氣體經由經針閥閥芯上的兩個徑向孔進入管路；當需要快 速排氣時，按下排氣閥帽，帶動排氣閥桿，使O型橡膠圈離開針閥閥芯的下端面， 實現快速排氣，松開排氣閥帽，在壓縮彈簧的作用下，排氣閥帽帶動排氣閥桿復位； 且本實用新型結構簡單、緊湊，易于加工，方便拆卸清洗，調壓排氣動作單手就可 以實現。
權利要求1、一種應用于體內超聲碎石儀中的換能器，包括不銹鋼針管(1)、連接頭(2)、連接頭O型密封環(huán)(3)、彈性管(4)、變幅桿(5)、變幅桿O型密封環(huán)(6)、壓電陶瓷片(7)、配重(9)、壓緊螺栓(10)、外殼(11)、氣管接頭O型密封環(huán)(16)、氣管接頭(17)、壓緊螺栓O型密封環(huán)(19)、吸石導管(20)、絕緣套管(21)、電極片(22)、錐體帽(23)、導線(24)、導線接口帽(25)、導線接口座(26)；其特征在于，所述外殼(11)上部的導線接口座(26)及其上的導線接口帽(25)，設于偏離軸線的位置處；所述外殼(11)內位于壓緊螺栓(10)的上方還包括有轉接器(18)，該轉換器(18)為四通結構，其軸向的中心通孔的前端連通吸石導管(20)，該中心通孔的后端固定連接在外殼(11)的頂端；所述轉換器(18)對應于導線接口座(26)及其上的導線接口帽(25)、在偏離軸線的位置處沿軸向設有周邊通孔，其上端連通導線接口座(26)，用于容納導線；所述轉換器(18)偏離周邊通孔沿徑向開設有兩個徑向通孔，分別用于連通調壓排氣閥(13)和氣管接頭(17)，氣管接頭(17)和轉換器(18)的連接處壓有氣管接頭O型密封環(huán)(16)。
2、 根據權利要求1所述的應用于體內超聲碎石儀中的換能器，其特征在于，所 述中心通孔的后端可以連接相應的氣壓彈道或激光碎石裝置；或螺紋連接有后蓋(15)，并在后端和后蓋之間壓有密封墊(14)。
3、 根據權利要求l所述的應用于體內超聲碎石儀中的換能器，其特征在于，所 述調壓排氣閥(13)包括同軸設置的針閥閥體、針閥閥芯、排氣閥桿、排氣閥帽、 壓縮彈簧和O型橡膠圈；所述針閥閥體呈圓管狀，其外表面設有用于與外界的氣體管路上的三通管連接 的螺紋；該針閥閥體的下端套設有O型橡膠圈，通過壓緊該O型橡膠圈保證針閥閥 體和三通管之間的密封；所述針閥闊芯大致呈T形，由上至下套設于所述針閥閥體內；所述針閥閥芯上 部的外表面和所述針閥閥體的上部內表面螺紋連接，所述針閥閥芯下部的外表面和 所述針閥閥體的下部內表面之間留有間隙，所述針閥閥芯和所述針閥閥體下端口配 合處為圓錐面；所述針閥閥芯是中空的，針閥閥芯下部的內表面設有凸緣，用于和 排氣閥桿滑動配合；所述針閥閥芯下部還開設有兩個徑向孔，該兩個徑向孔分別位 于凸緣的上側和下側；所述排氣閥桿呈倒T形，由下至上套設于所述針閥閥芯內，在針閥閥芯和排氣 閥桿上部之間的間隙處套設有壓縮彈簧，該壓縮彈簧的下端抵于凸緣所形成的階梯 孔上；該排氣閥桿下端的凸緣和針閥閥芯的下端接觸的限位端面間設有O型橡膠圈所述排氣閥帽通過螺紋連接在排氣閥桿的頂端，該排氣閥帽的下端面的中心部 位開設有用于套置壓縮彈簧的圓形凹槽，且該排氣閥帽的下端面徑向設有凹槽與圓 形凹槽連通。
4、 根據權利要求3所述的應用于體內超聲碎石儀中的換能器，其特征在于，所 述針閥閥芯的上端部的縱切面呈H形，其上端面用作排氣閥帽的臺階限位。
5、 根據權利要求3或4所述的應用于體內超聲碎石儀中的換能器，其特征在于， 所述排氣閥帽的下端面徑向的凹槽呈十字形。
6、 根據權利要求l所述的應用于體內超聲碎石儀中的換能器，其特征在于，所 述配重(9)的直徑比壓電陶瓷片的直徑大1 3mm。
7、 根據權利要求l所述的應用于體內超聲碎石儀中的換能器，其特征在于，所 述不銹鋼針管(1)的長度為380 440mrn。
8、 根據權利要求l所述的應用于體內超聲碎石儀中的換能器，其特征在于，所 述的壓電陶瓷片(7)可以是兩片或兩片以上，每相鄰兩片壓電陶瓷片之間夾有電極 片(22)。
9、 根據權利要求l所述的應用于體內超聲碎石儀中的換能器，其特征在于，所 述外殼(11)和配重(9)之間還套設有套筒(8)，該套筒為聚四氟乙烯樹脂材料， 其兩端連接有O型密封環(huán)。
10、 根據權利要求1所述的應用于體內超聲碎石儀中的換能器，其特征在于， 所述變幅桿的外型為指數型曲線，y=axebx， 0《x《20。
專利摘要本實用新型涉及一種應用于體內超聲碎石儀中的換能器，包括不銹鋼針管、連接頭、彈性管、變幅桿、壓電陶瓷片、配重、壓緊螺栓、外殼、氣管接頭O型密封環(huán)、氣管接頭、吸石導管、絕緣套管、電極片、錐體帽、導線、導線接口帽、導線接口座；所述外殼上部的導線接口座及其上的導線接口帽，設于偏離軸線的位置處；所述外殼內位于壓緊螺栓的上方還包括有轉接器，該轉換器為四通結構，其軸向的中心通孔的前端連通吸石導管，該中心通孔的后端固定連接在外殼的頂端；所述轉換器對應于導線接口座及其上的導線接口帽、在偏離軸線的位置處沿軸向設有周邊通孔，其上端連通導線接口座；所述轉換器偏離周邊通孔沿徑向開設有兩個徑向通孔。
文檔編號A61B17/22GK201179091SQ20082000434
公開日2009年1月14日 申請日期2008年1月31日 優(yōu)先權日2007年12月28日
發(fā)明者于晉生, 杰 崔, 春 李, 李小雪, 梁希庭, 王君琳, 石長亮, 靈 肖, 雒自清 申請人:北京奧麥特科技有限公司