具有冷却循环系统的超声外科器械的制作方法

1.本实用新型涉及医疗器械领域，进一步涉及超声外科器械，特别涉及一种具有冷却循环系统的超声外科器械。


背景技术：

2.现有的超声治疗技术中，超声换能器以电能转换为机械能的形式输出超声振动，该振动被传送到手术端部的执行器(例如手术刀片)用于对组织的切割和凝血。
3.现有技术中，超声换能器的一般结构如图1和图2所示，包括多个压电陶瓷片202，前质量块201和后质量块203，以及压紧螺栓204。当超声换能器工作时，前质量块末端2011输出频率20khz以上的超声振动。当超声换能器工作时，换能器产生频率20khz以上的周期性微小振动，由于存在能量损耗，导致换能器整体产生热量。而实际上换能器常处于密闭的内部结构，其产生的热量不易散出，导致温度逐渐升高。温度对压电陶瓷片的机电耦合系数、压电系数、品质因数等性能参数影响很大，进而直接影响产品的使用效果，同时使产品性能加速衰退，降低使用寿命。
4.故有待提出一种新的超声外科器械。


技术实现要素：

5.本实用新型提供了一种具有冷却循环系统的超声外科器械，以至少解决换能器在工作时产生的热量无法有效散出，而对压电陶瓷片性能参数有影响，从而加快老化速度的技术问题。
6.本实用新型提供了一种具有冷却循环系统的超声外科器械，上述具有冷却循环系统的超声外科器械包括泵、换能器、冷却装置以及冷却腔，上述泵通过第一管道与上述冷却腔相通，上述冷却腔通过第二管道与上述冷却装置相通，上述冷却装置通过第三管道与上述泵相通，上述冷却腔位于上述换能器上方，上述泵的液体单向循环流动。
7.可选的，上述泵包括泵体，上述泵体包括第一锥型管以及第二锥型管，上述第一锥型管以及上述第二锥型管具有锥体空间，上述第一锥型管以及上述第二锥型管的锥体空间的锥顶朝向相同。
8.可选的，上述泵还包括弹性振片，上述泵体与上述弹性振片形成上述泵的泵腔。
9.可选的，上述换能器设有压紧螺栓，上述弹性振片与上述换能器的上述压紧螺栓接触，上述压紧螺栓设有螺栓端面，上述螺栓端面与上述泵的上述弹性振片接触，上述螺栓端面的轴向位移使上述弹性振片发生变形，以改变上述泵腔的体积。
10.可选的，上述泵设有进口和出口，上述进口和上述出口分别与上述第三管道和上述第一管道相通。
11.可选的，上述弹性振片为圆形薄片。
12.可选的，上述泵、上述冷却装置、上述冷却腔、上述第一管道、上述第二管道以及上述第三管道内充满冷却液。
13.可选的，上述换能器包括压电陶瓷片，上述冷却腔位于上述压电陶瓷片上方，上述冷却腔包括冷却腔外壳以及密封圈，上述冷却腔外壳以及上述密封圈将多个上述压电陶瓷片覆盖并形成一个密封腔。
14.可选的，上述泵、上述换能器以及上述冷却腔密闭于同一个空间。
15.可选的，上述超声外科器械具有冷却循环系统，上述冷却循环系统的上述泵的冷却液单向循环流动，上述泵的冷却液单向循环流动吸收上述换能器在工作时产生的热量。
16.本实用新型针对现有技术中的上述不足，提供了一种具有冷却循环系统的超声外科器械，从而使换能器在工作时产生的热量较为有效的散出，减小温度对压电陶瓷片性能参数的影响，达到了减缓其老化速度，提高产品的工作稳定性和使用寿命的目的。
附图说明
17.通过参考附图阅读下文的详细描述，本实用新型示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本实用新型的若干实施方式，其中：
18.图1为现有技术提供的一种可选的超声换能器的剖面结构示意图；
19.图2为现有技术提供的一种可选的超声换能器的爆炸结构示意图；
20.图3为本实用新型实施例提供的一种可选的换能器上的冷却循环结构外部框架示意图；
21.图4为本实用新型实施例提供的一种可选的换能器上的冷却循环结构内部剖面示意图；
22.图5为本实用新型实施例提供的一种可选的包括泵体11和弹性振片12的泵1结构立体示意图；
23.图6为本实用新型实施例提供的一种可选的包括泵体11和弹性振片12的泵1的剖面结构示意图；
24.图7为本实用新型实施例提供的一种可选的超声换能器结构示意图；
25.图8为本实用新型实施例提供的一种可选的冷却循环结构在进行冷却循环工作时的冷却液的流动方向示意图；
26.图9为本实用新型实施例提供的一种可选的冷却装置3的结构示意图；
27.图10为本实用新型实施例提供的一种可选的当泵腔103体积增大时泵1实现冷却液单向流动的原理示意图；
28.图11为本实用新型实施例提供的一种可选的当泵腔103体积减小时泵1实现冷却液单向流动的原理示意图。
29.附图标记：
30.泵1、换能器2、冷却装置3、冷却腔4、第一管道5、第二管道6、第三管道7、泵体11、弹性振片12、第一锥型管101、第二锥型管102、泵腔103、进口104、出口105、压电陶瓷片22、压紧螺栓23、螺栓端面231、冷却腔外壳41、密封圈42、前质量块21、超声振动输出端212、第二进口31、冷却装置腔34、第二出口32、壁33、前质量块末端2011、前质量块201、后质量块203以及压紧螺栓204。
具体实施方式
31.下面将参考若干示例性实施方式来描述本实用新型的原理和精神。应当理解，给出这些实施方式仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本实用新型，而并非以任何方式限制本实用新型的范围。相反，提供这些实施方式是为了使本技术公开更加透彻和完整，并且能够将本技术公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
32.本实施例如图1至图11所示。
33.本实用新型提供了一种具有冷却循环系统的超声外科器械，上述具有冷却循环系统的超声外科器械包括泵1、换能器2、冷却装置3以及冷却腔4，上述泵1通过第一管道5与上述冷却腔4相通，上述冷却腔4通过第二管道6与上述冷却装置3相通，上述冷却装置3通过第三管道7与上述泵1相通，上述冷却腔4位于上述换能器2上，上述泵1的液体单向循环流动。
34.进一步地，上述泵1包括泵体11，上述泵体11包括第一锥型管101以及第二锥型管102，上述第一锥型管101以及上述第二锥型管102具有锥体空间，上述第一锥型管101以及上述第二锥型管102的锥体空间的锥顶朝向相同。
35.进一步地，上述泵1还包括弹性振片12，上述泵体11与上述弹性振片12形成上述泵1的泵腔103。
36.进一步地，上述换能器2设有压紧螺栓23，上述弹性振片12与上述换能器2的上述压紧螺栓23接触，上述压紧螺栓23设有螺栓端面231，上述螺栓端面231与上述泵1的上述弹性振片12接触，上述螺栓端面231的轴向位移使上述弹性振片12发生变形，以改变上述泵腔103的体积。
37.进一步地，上述泵1设有进口104和出口105，上述进口104和上述出口105分别与上述第三管道7和上述第一管道5相通。
38.进一步地，上述弹性振片12为圆形薄片。
39.进一步地，上述泵1、上述冷却装置3、上述冷却腔4、上述第一管道5、上述第二管道6以及上述第三管道7内充满冷却液。
40.进一步地，上述换能器2包括压电陶瓷片22，上述冷却腔4位于上述压电陶瓷片22处，上述冷却腔4包括冷却腔外壳41以及密封圈42，上述冷却腔外壳41以及上述密封圈42将多个上述压电陶瓷片22覆盖并形成一个密封腔。
41.进一步地，上述泵1、上述换能器2以及上述冷却腔4密闭于同一个空间。
42.进一步地，上述超声外科器械具有冷却循环系统，上述冷却循环系统的上述泵1的冷却液单向循环流动，上述泵1的冷却液单向循环流动吸收上述换能器2在工作时产生的热量。
43.本实用新型实施例提供了一种基于超声换能器上的冷却循环结构，如图3和图4所示，上述冷却循环结构包括泵1，换能器2，冷却装置3，冷却腔4，第一管道5，第二管道6以及第三管道7，虚线框内部为密闭空间。冷却液充满于泵1，冷却装置3，冷却腔4和第一管道5，第二管道6以及第三管道7内。其中泵1由泵体11和弹性振片12组成，如图5和图6所示，弹性振片12可以是圆形薄片，泵体11和弹性振片12结合后形成供液体流动的管道，即第一锥型管101、第二锥型管102，以及及泵腔103，进口104和出口105分别接管道第三管道7和第一管道5，第一锥型管101和第二锥型管102为锥体空间，泵腔103为圆柱体空间，第一锥型管101和第二锥型管102为同向锥体，即椎体的锥顶朝向相同，弹性振片12与换能器2的压紧螺栓
23接触。冷却腔4位于压电陶瓷片22处，冷却腔外壳41和密封圈42将多个压电陶瓷片22覆盖并形成一个密封腔，冷却腔外壳41的两个冷却液流通口分别与第一管道5以及第二管道6相通，冷却装置3通过第二管道6、第三管道7分别与冷却腔4和泵1相通。
44.本实用新型实施例的超声换能器结构如图7所示，换能器2在工作时，前质量块21的超声振动输出端212将振动传送到手术端部的执行器(例如手术刀片)，另一端的压紧螺栓23的螺栓端面231同样也会输出超声振动，其最大轴向位移小于超声振动输出端212的最大轴向位移。螺栓端面231与泵1的弹性振片12接触，在螺栓端面231发生轴向位移时，弹性振片12也发生相应的变形，导致泵腔103的体积发生变化，见图5，由于泵1内部特殊的结构，即泵体1包括的第一锥型管101以及第二锥型管102具有锥体空间，第一锥型管101以及第二锥型管102的锥体空间的锥顶朝向相同，故冷却液通过泵1单向流动。
45.冷却循环结构在进行冷却循环工作时，冷却液的流动方向如图8所示。箭头方向为冷却液流动方向。当冷却液进入冷却腔4时，冷却液将吸收压电陶瓷片22处产生的热量，冷却液温度升高；当温度较高的冷却液流入冷却装置3时，通过热量交换将热量传输到外部环境中去，从冷却装置3流出的冷却液温度较低，冷却液通过泵1再次将其输入到冷却腔4，依次循环流动。冷却液作为热量交换的介质，以换能器2提供冷却液流动的能量，通过泵1的特殊结构实现冷却液单向循环流动，冷却装置3实现器械内部和外部环境的能量交换，从而达到降低换能器工作时温度的目的。
46.其中，冷却装置3可以为如图9所示结构。冷却液由第二进口31流进冷却装置腔34，第二出口32流出，冷却装置3的壁33将冷却液与外部环境隔离，热量通过壁33传输，冷却装置腔34不限于图9的矩形结构，可为任一形状。
47.以下说明泵1实现冷却液单向流动的原理。
48.如图10所示，当泵腔103体积增大时，第一锥型管101(作为扩张管)和第二锥型管102(作为收缩管)同时流入泵腔103，此时第一锥型管101(作为扩张管)流体压力损失小于第二锥型管102(作为收缩管)的流体压力损失，因此流入第一锥型管101(作为扩张管)的液体流量大于流入第二锥型管102(作为收缩管)的液体流量，即进口104流入的液体比出口105流入的液体多。相反，如图11所示，当泵腔103体积减小时，流出第二锥型管102(作为扩张管)的液体流量大于流出第一锥型管101(作为收缩管)的液体流量，即进口104流出的液体比出口105流出的液体少。因此，当泵腔103体积不断交替变化时，就形成了流体的单向流动，即液体始终从进口104流入，从出口105流出。
49.应当注意，尽管在上文详细描述中提及了装置的若干单元/模块或子单元/模块，但是这种划分仅仅是示例性的并非强制性的。实际上，根据本实用新型的实施方式，上文描述的两个或更多单元/模块的特征和功能可以在一个单元/模块中具体化。反之，上文描述的一个单元/模块的特征和功能可以进一步划分为由多个单元/模块来具体化。
50.虽然已经参考若干具体实施方式描述了本实用新型的精神和原理，但是应该理解，本实用新型并不限于所公开的具体实施方式，对各方面的划分也不意味着这些方面中的特征不能组合以进行受益，这种划分仅是为了表述的方便。本实用新型旨在涵盖所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等同布置。