复合振动超声手术刀

1.本实用新型涉医疗器械技术领域，尤其涉及一种复合振动超声手术刀。


背景技术：

2.随着社会经济与科学的发展，医学中手术治疗方案也变得多样化。1973年苏联的勃列雅科夫首次在手术中使用超声手术刀，具有对刀口周围组织损伤少、刀口出血量少的优点。目前，超声手术刀已经在现代医学系统中得到广泛应用，尤其是在眼科、胸外科、普外科、骨科等领域给患者减轻了很多手术痛苦，也给医师带来了更高的手术操作水平。但对于硬度较大的组织切除，目前使用的纵向振动超声手术刀切割效率较低。
3.因此，有必要提供一种新的复合振动超声手术刀来解决上述技术问题。


技术实现要素：

4.本实用新型的主要目的是提供一种复合振动超声手术刀，旨在解决现有超声手术刀部分应用场景切割效率低问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提出的复合振动超声手术刀，包括刀头、变幅杆、端盖组件、纵向振动压电陶瓷、铜电极片、安装基座、和周向旋转组件，所述周向旋转组件包括周向旋转压电陶瓷、定子、转子和预紧调节柱，所述变幅杆的一端与所述刀头可拆卸连接，所述变幅杆的另一端与所述转子连接，所述转子可转动地套设于所述预紧调节柱上；所述定子设置于所述安装基座安装槽内侧，所述安装基座的一侧与所述端盖组件连接，所述纵向振动压电陶瓷和所述铜电极片串设于所述端盖组件上，所述周向旋转压电陶瓷用于激励所述定子与所述转子摩擦耦合。
6.优选地，所述定子上设置有多组成对设置的限位凸起，成对设置的限位凸起之间存在间隙，多组所述限位凸起沿所述定子的周向间隔设置；所述转子上设置有多个接触块，多个所述接触块沿所述转子的周向间隔设置，所述接触块的数量与所述限位凸起的组数一致且一一对应设置，所述接触块设置于对应的同组的两个所述限位凸起的间隙之间。
7.优选地，所述周向旋转压电陶瓷上设置有沿所述周向旋转压电陶瓷的周向交错布置的多个极性区域，任意相邻的两个极性区域的极性相反，所述极性区域的数量与所述限位凸起的数量一致且一一对应布置。
8.优选地，所述周向旋转组件还包括预紧力调节螺栓，所述预紧力调节柱底面与安装基座相接触，所述预紧力调节螺栓的底端通过螺纹与基座相连接，所述预紧力调节螺栓的顶部与预紧力调节柱的端面接触。
9.优选地，所述安装基座朝向所述刀头的一端开设安装槽，所述定子通过紧固件固定安装于所述安装槽的底壁，所述周向旋转压电陶瓷贴附于于所述定子面向所述安装槽的底壁的一侧。
10.优选地，所述安装基座的侧壁上开设有连通所述安装槽的过孔，所述过孔用于供所述周向旋转压电陶瓷的电源信号线穿过。
11.优选地，所述安装槽的开口边缘盖设有基座端盖。
12.优选地，所述转子与所述预紧调节柱通过轴承转动连接，所述转子中部开设阶梯孔，所述阶梯孔的小孔直径大于所述预紧调节柱的直径，所述轴承的内圈与所述预紧调节住的端部抵接，所述轴承的外圈与所述阶梯孔的阶梯面抵接。
13.优选地，所述端盖组件包括前端盖、后端盖和连接螺栓，所述纵向振动压电陶瓷和所述铜电极片夹持于所述前端盖与所述后端盖之间，所述连接螺栓穿过所述前端盖、所述纵向振动压电陶瓷、所述铜电极片和所述后端盖并于所述安装基座连接。
14.优选地，所述前端盖、所述纵向振动压电陶瓷、所述铜电极片和所述后端盖中，任意两者之间的连接面涂附粘合剂。
15.本实用新型技术方案中，压电陶瓷实现刀头的纵向振动效果，定子与转子配合实现刀头的周向旋转，由此实现刀头纵向与周向旋转复合振动的效果，有利于超声手术刀系统的轻量化和集成化；提高了硬组织的切割效率，也保证了生物软组织刀口横向与纵向切割质量的一致性，有利于伤口美观与术后的快速恢复，同时有利于更高水平的手术操作。可以使用不同驱动信号，从而满足纵向振动与周向旋转要求，给超声手术刀提供多种工作模式，有利于应对不同的生物组织切割情况，减少了手术器械成本。
附图说明
16.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
17.图1为本实用新型实施例中复合振动超声手术刀的结构示意图；
18.图2为本实用新型实施例中周向旋转组件的剖面结构示意图；
19.图3为本实用新型实施例中定子的结构示意图；
20.图4为本实用新型实施例中转子的结构示意图；
21.图5为本实用新型实施例中周向旋转压电陶瓷的结构示意图。
22.附图标号说明：
23.1、刀头；2、变幅杆；3、端盖组件；31、前端盖；32、后端盖；33、连接螺栓；4、纵向振动压电陶瓷；5、铜电极片；6、安装基座；61、安装槽；62、过孔；7、周向旋转组件；71、定子；711、限位凸起；72、转子；721、接触块；73、预紧调节柱；74、周向旋转压电陶瓷；75、预紧力调节螺栓；81、基座端盖。
24.本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
25.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
26.需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)
仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
27.另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
28.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
29.另外，本实用新型各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
30.如图1至图5所示，本实用新型一实施例中，复合振动超声手术刀包括刀头1、变幅杆2、端盖组件3、纵向振动压电陶瓷4、铜电极片5、安装基座6、和周向旋转组件7，周向旋转组件7包括周向旋转压电陶瓷74、定子71、转子72和预紧调节柱73，变幅杆2的一端与刀头1可拆卸连接，变幅杆2的另一端与转子72连接，转子72可转动地套设于预紧调节柱73上；定子71设置于安装基座6的一侧，安装基座6的另一侧与端盖组件3连接，纵向振动压电陶瓷4和铜电极片5串设于端盖组件3上，周向旋转压电陶瓷74用于激励定子71与转子72摩擦耦合。上述实施例中，压电陶瓷实现刀头1的纵向振动效果，定子71与转子72配合实现刀头1的周向旋转，由此实现刀头1纵向与周向旋转复合振动的效果，有利于超声手术刀系统的轻量化和集成化；提高了硬组织的切割效率，也保证了生物软组织刀口横向与纵向切割质量的一致性，有利于伤口美观与术后的快速恢复，同时有利于更高水平的手术操作。可以使用不同驱动信号，从而满足纵向振动与周向旋转要求，给超声手术刀提供多种工作模式，有利于应对不同的生物组织切割情况，减少了手术器械成本。
31.所述超声手术刀刀头1与锥形变幅杆2通过螺纹连接，根据不同的待切割软组织可以更换带有相同螺纹规格的手术刀头1。
32.其中，定子71上设置有多组成对设置的限位凸起711，成对设置的限位凸起711之间存在间隙，多组限位凸起711沿定子71的周向间隔设置；转子72上设置有多个接触块721，多个接触块721沿转子72的周向间隔设置，接触块721的数量与限位凸起711的组数一致且一一对应设置，接触块721设置于对应的同组的两个限位凸起711的间隙之间。定子71直径为22mm，表面均匀分布12个限位凸起711，高度为2.5mm转子72直径为22mm，表面均匀分布6个接触块721。定子71与转子72装配时只需要将转子72的接触块721卡在定子71两个限位凸起711之间的间隙中，定子71激励转子72在啮合结构间摩擦耦合，实现转子72带动刀头1旋转效果。定子71和转子72地尺寸及上面分布的限位凸起711和接触块721可以根据实际布置空间进行选择。
33.基于上述实施例，周向旋转压电陶瓷74上设置有沿周向旋转压电陶瓷74的周向交错布置的多个极性区域，任意相邻的两个极性区域的极性相反，极性区域的数量与限位凸
起711的数量一致且一一对应布置。周向旋转压电陶瓷74内径为8mm，外径为16mm。压电陶瓷上一共分为12块扇形极化区域，每块极化区域的中心角为π/6。每相邻两块极化区域极化方向相反；在相邻极化区域之间有等宽不极化的隔离区域。图5中“﹢”，“﹣”表示极化方向相反，无符号表示该区域不极化。在压电陶瓷“﹢”、“﹣”区域分别接通两路正弦交流电压信号，信号频率为定子71材料谐振频率，且两信号相位差为π/2。定子71表面存在行波激励，通过定子71与转子72啮合结构间的摩擦耦合，实现转子72带动刀头1旋转效果。
34.周向旋转组件7还包括预紧力调节螺栓75，预紧力调节柱底面与安装基座6相接触，预紧力调节螺栓75的底端通过螺纹与基座相连接，预紧力调节螺栓75的顶部与预紧力调节柱的端面接触。预紧力调节柱底面与安装基座6相接触，并通过规格为m2
×
15预紧力调节螺栓75调节预紧力，保证定子71和转子72紧密接触。
35.安装基座6朝向刀头1的一端开设安装槽61，定子71通过紧固件固定安装于安装槽61的底壁，周向旋转压电陶瓷74贴附于定子71面向安装槽61的底壁的一侧。直径为28mm安装基座6左半部分实心，右半部分加工一个直径为23mm的安装槽61作为定子71、转子72等组装空间。实心部分加工m8
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6、m2
×
4的内螺纹、φ8
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3的下沉平台用来与手术刀安装基座6前后其他部分相连接。定子71与安装基座6通过螺钉固连，防止定子71表面产生行波时出现窜动。预紧力调节螺栓75底端通过螺纹与安装基座6相连接，顶部限制预紧力调节柱位置。
36.安装基座6的侧壁上开设有连通安装槽61的过孔62，过孔用于供周向旋转压电陶瓷74的电源信号线穿过。安装基座6两侧离底面14mm高度上在侧面对称加工两个直径为1.5mm的过孔62，以便给周向旋转压电陶瓷74的驱动信号线留出空间。
37.转子72与预紧调节柱73通过轴承转动连接，转子72中部开设阶梯孔，阶梯孔的小孔直径大于预紧调节柱73的直径，轴承的内圈与预紧调节住的端部抵接，轴承的外圈与阶梯孔的阶梯面抵接。轴承选用深沟球轴承，深沟球轴承的内圈被预紧力调节柱的端头限制位置，外圈通过转子72内部台阶面固定。因此整个旋转部分可以很好进行紧密连接，并且通过调节预紧力调节螺栓75的预紧力改变定子71与转子72啮合界面的接触压力。
38.端盖组件3包括前端盖31、后端盖32和连接螺栓33，纵向振动压电陶瓷4和铜电极片5夹持于前端盖31与后端盖32之间，连接螺栓33穿过前端盖31、纵向振动压电陶瓷4、铜电极片5和后端盖32并于安装基座6连接。纵向振动压电陶瓷4与铜电极片5在规格为m8
×
50的连接螺栓33预紧力作用下紧密接触，可以通过调节螺栓的预紧力改变纵向振动压电陶瓷4与前端盖31、后端盖32、安装基座6之间的紧密程度。不同振动振幅时，连接螺栓33采用不同的预紧力。
39.优选地，前端盖31、纵向振动压电陶瓷4、铜电极片5和后端盖32中，任意两者之间的连接面涂附粘合剂。在纵向振动压电陶瓷4、前端盖31、后端盖32、安装基座6的联接作用下，中心轴线保持重合。为保证高频复合振动下不发生器件掉落，各器件结合面均涂抹粘合剂，以起到固定作用。
40.安装槽61的开口边缘盖设有基座端盖81，安装基座6与定子71通过三个圆周均匀分布规格为m1
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8定子71固定螺钉连接，基座端盖81与安装基座6通过六个圆周均匀分布规格为m1
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5端盖固定螺钉连接，锥形变幅杆2与转子72通过六个圆周均匀分布规格为m1
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10变幅杆2固定螺钉连接。
41.为适应不同生物组织的切割振幅，可以改变纵向振动压电陶瓷4数量，其数量最好
是偶数，以便铜电极片5的排布。组装纵向振动压电陶瓷4时让相邻压电陶瓷相同电极相接触，以便按照压电陶瓷极化方向连通电源信号。频率为40khz、幅值为220v的正弦信号作用在所述沿厚度方向极化的纵向振动压电陶瓷4(3)，在逆压电效应的作用下，压电陶瓷会发生纵向振动，也会带动手术刀后面部分发生纵向振动。
42.综上所述，仅使用两组极化模式不同的压电陶瓷和定子71与转子72啮合结构，实现了刀头1纵向与周向旋转复合振动的效果，有利于超声手术刀系统的轻量化和集成化；超声手术刀能够实现复合振动，提高了硬组织的切割效率，也保证了生物软组织刀口横向与纵向切割质量的一致性，有利于伤口美观与术后的快速恢复，同时有利于更高水平的手术操作；两组不同振动方向压电陶瓷，可以使用不同驱动信号，从而满足纵向振动与周向旋转要求，给超声手术刀提供多种工作模式，有利于应对不同的生物组织切割情况，减少了手术器械成本。
43.以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。