1.本发明涉及医疗器械领域，进一步，涉及一种刀杆结构及超声刀，尤其涉及一种需要控制能量输出的手术用刀杆结构及超声刀。


背景技术：

2.现有超声切割止血手术刀，刀头通过刀杆与换能器相连接，利用换能器输出能量，从而驱动刀杆部分穿过trocar(用于腔镜手术的穿刺器)进入人体内，再由持器械者(如：医生)在体外操控手柄(换能器位于手柄内部)，进而对刀头部分的动作进行控制。但是由于声波传播的规律的限制，为保证能量的充分传输，刀杆部分必须保证为刚性结构，因此，在使用时会导致刀头部分的转向幅度受限，无法自由、灵活转向，增加手术难度，为病患的顺利救治带来隐患。
3.针对相关技术中由于换能器位于超声刀的手柄内导致刀杆部分必须为刚性结构，进而造成超声刀的刀头部分灵活度较差的问题，目前尚未给出有效的解决方案。
4.由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种刀杆结构及超声刀，以克服现有技术的缺陷。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种刀杆结构及超声刀，使用灵活、操控方便，医生在手术期间可控制其自由、灵活转向，提高手术效率。
6.本发明的另一目的在于提供一种刀杆结构及超声刀，可有效降低能量的损耗，保证能量的集中输出，提高手术效果。
7.本发明的目的可采用下列技术方案来实现：
8.本发明提供了一种刀杆结构，所述刀杆结构包括刀头、为所述刀头进行供能的多个压电陶瓷片和多个电极片以及减少能量损失的后盖，其中：
9.各所述压电陶瓷片夹设于所述后盖与所述刀头之间，且各所述压电陶瓷片由所述后盖至所述刀头方向顺序排列，各所述电极片分别夹设于所述后盖与所述压电陶瓷片之间、相邻两所述压电陶瓷片之间以及所述刀头与所述压电陶瓷片之间，各所述电极片均接入交流电源。
10.在本发明的一较佳实施方式中，所述后盖、所述压电陶瓷片和所述电极片均为环状结构，所述后盖的一侧端面与其相邻的所述电极片的一侧端面之间、所述压电陶瓷片的一侧端面与其相邻的所述电极片的一侧端面之间以及所述刀头的一侧端面与其相邻的所述电极片的一侧端面之间均相贴合。
11.在本发明的一较佳实施方式中，所述刀杆结构还包括预应力螺栓，所述预应力螺栓的螺杆部分穿过所述后盖、各所述压电陶瓷片和各所述电极片并与所述刀头连接，所述预应力螺栓的螺帽部分位于所述后盖的外部并与所述后盖的一侧端面抵接，以对各所述压电陶瓷片和各所述电极片均匀施加预紧力。
12.在本发明的一较佳实施方式中，所述刀头包括连接段、延伸段和接触段，所述连接段为环状结构，所述接触段为筒状结构；所述连接段的外径大于或者等于所述接触段的外径；
13.所述延伸段连接于所述连接段与所述接触段之间，且所述延伸段的横截面的边缘为直线或者曲线，以使所述连接段与所述接触段之间平滑过渡。
14.在本发明的一较佳实施方式中，所述后盖、各所述压电陶瓷片、各所述电极片以及所述连接段的横截面积的形状和面积均相同。
15.在本发明的一较佳实施方式中，所述刀头的轴向长度小于或者等于在其内部传输的声波的半个波长的长度。
16.在本发明的一较佳实施方式中，所述后盖的声阻抗大于所述压电陶瓷片的声阻抗。
17.在本发明的一较佳实施方式中，所述电极片包括阳极片和阴极片，各所述阳极片和各所述阴极片由所述后盖至所述刀头方向交替分布，且各所述阳极片和各所述阴极片分别接入所述交流电源的正极和负极。
18.在本发明的一较佳实施方式中，所述刀头、所述压电陶瓷片、所述电极片以及所述后盖的外径均小于穿刺器的内径。
19.本发明提供了一种超声刀，所述超声刀包括手柄、刀杆主体和上述的刀杆结构，所述手柄与所述刀杆主体的一端连接，所述刀杆主体的另一端与所述刀杆结构连接。
20.由上所述，本发明的刀杆结构及超声刀的特点及优点是：在后盖与刀头之间顺序夹设多个压电陶瓷片，且在后盖与压电陶瓷片之间、相邻两压电陶瓷片之间以及刀头与压电陶瓷片之间分别夹设有电极片，将各电极片分别接入交流电源，通过交流电源向各电极片供电，再通过各压电陶瓷片将电能转换为机械能而发生高频振动，从而将高频振动所产生的声波传递至刀头，用于对患者的目标组织进行切割或者血管的凝血，本发明将供能装置整合于刀杆上，形成了全新的刀杆结构，由于该刀杆结构可直接进入人体并与目标或者血管接触，可确保能量的顺利传递，因此，在本发明中刀杆主体不再起到传输能量的作用，则可对刀杆主体的形状和/或机械结构进行调整，使刀头具有更大的转向幅度，保证刀头自由灵活的转向能力，提高手术效率和对病患救治的成功率。
附图说明
21.以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。
22.其中：
23.图1：为本发明刀杆结构的结构示意图。
24.图2：为本发明刀杆结构中刀头的结构示意图。
25.图3：为本发明刀杆结构的电路连接示意图。
26.本发明中的附图标号为：
27.1、刀头；
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101、连接段；
28.102、延伸段；
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103、接触段；
29.2、后盖；
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3、压电陶瓷片；
30.4、电极片；
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401、阳极片；
31.402、阴极片；
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5、预应力螺栓；
32.6、交流电源。
具体实施方式
33.为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。
34.实施方式一
35.如图1至图3所示，本发明提供了一种刀杆结构，该刀杆结构包括刀头1、多个压电陶瓷片3、多个电极片4和后盖2，各压电陶瓷片3与各电极片4相配合用于为刀头1进行供能，后盖2用于与刀头1相配合对各压电陶瓷片3和各电极片4进行固定，并减少能量的损失。其中：各压电陶瓷片3夹设于后盖2与刀头1之间，且各压电陶瓷片3由后盖2至刀头1方向顺序排列，在后盖2与靠近后盖2的压电陶瓷片3之间、相邻两压电陶瓷片3之间以及刀头1与靠近刀头1的压电陶瓷片3之间分别夹设有电极片4，各电极片4均接入交流电源6。
36.本发明在后盖2与刀头1之间夹设多个压电陶瓷片3，且在后盖2与压电陶瓷片3之间、相邻两压电陶瓷片3之间以及刀头1与压电陶瓷片3之间分别夹设电极片4，通过交流电源6向各电极片4进行供电，再通过各压电陶瓷片3将电能转换为机械能而发生高频振动，从而将高频振动所产生的声波传递至刀头1，用于对患者的目标组织进行切割或者血管的凝血，本发明将供能装置(即；各压电陶瓷片3和各电极片4)整合于刀杆上，形成了全新的刀杆结构，由于该刀杆结构可直接进入人体并与目标或者血管接触，可确保能量的顺利传递，因此，在本发明中刀杆主体不再起到传输能量的作用，则可对刀杆主体的形状和/或机械结构进行调整，使刀头部分具有更大的转向幅度，保证刀头部分自由灵活的转向能力，提高手术效率和对病患救治的成功率。
37.具体的，如图1、图3所示，电极片4包括阳极片401和阴极片402，各阳极片401和各阴极片402由后盖2至刀头1方向交替分布，且各阳极片401和各阴极片402分别接入交流电源6的正极和负极。
38.具体的，如图1所示，后盖2、压电陶瓷片3和电极片4均为圆环状结构，后盖2的一侧端面与其相邻的电极片4的一侧端面之间、压电陶瓷片3的一侧端面与其相邻的电极片4的一侧端面之间以及刀头1的一侧端面与其相邻的电极片4的一侧端面之间均相贴合。
39.在本发明的一个可选实施例中，本发明中刀头1的材料应对人体无害，且自身性质稳定，与人体接触后不会引起人体的过敏反应；另外，刀头1的材料的声阻抗应尽量接近压电陶瓷片3的声阻抗。其中，声阻抗为某材料的密度与声波在该种材料中传输速度(即：声速)的乘积；声速为声波在某种材料中传输的速度，当该种材料为各向同性固体时，定义声速的公式为：其中，e为该种材料的杨氏模量；ρ为该种材料的密度。
40.进一步的，刀头1可采用但不限于钛合金或者铝合金制成。
41.在本发明的一个可选实施例中，如图1所示，刀杆结构还包括预应力螺栓5，预应力螺栓5的螺杆部分穿过后盖2、各压电陶瓷片3和各电极片4并与刀头1连接，预应力螺栓5的螺帽部分位于后盖2的外部并与后盖2的一侧端面抵接，以对各压电陶瓷片3和各电极片4均匀施加预紧力。由于压电陶瓷片3在沿其厚度方向上施加拉力使其拉长时，极易发生碎裂，因此，需要通过预应力螺栓5对各压电陶瓷片3和各电极片4施加预紧力，从而确保各压电陶
瓷片3稳定受压，以提高各压电陶瓷片3工作状态的稳定性，避免各压电陶瓷片3碎裂情况的发生。
42.在本发明的一个可选实施例中，如图1、图2所示，刀头1包括连接段101、延伸段102和接触段103，连接段101为圆环状结构，接触段103为圆筒状结构；连接段101的外径大于或者等于接触段103的外径；连接段101的一侧端面与电极片4的一侧端面相贴合，连接段101的另一侧端面与延伸段102的一端连接，延伸段102的另一端与接触段103的一端连接，接触段103的另一端向远离延伸段102的方向延伸，延伸段102连接于连接段101与接触段103之间，且延伸段102的横截面的边缘为直线或者曲线(可为但不限于悬链式曲线、指数型曲线、锥形曲线或者两种、两种以上曲线连接所形成的曲线)，以使连接段101与接触段103之间平滑过渡。
43.在本发明中，若延伸段102的横截面的边缘为曲线，该曲线部分可以用数学公式进行定义(相对应的函数可为但不限于常函数、双曲函数、指数函数或者一次函数)。具体的，假定在二维笛卡尔坐标系中，横轴为x轴、纵轴为y轴，则常函数定义式为y＝c(c为实数),其所形成的函数曲线为一条直线；双曲函数定义式为y＝acosh(x/a)，其所形成的函数曲线为悬链式曲线；指数函数的定义式为y＝k
×
a^x，其所形成的函数曲线为指数型曲线；一次函数的表达式为y＝kx+b(k、b均为常实数)，其所形成的函数曲线为锥形曲线。本发明中所述的函数均可视为上述函数的同族函数，延伸段102的横截面的边缘的曲线可为上述任一种或者几种曲线的某一段或者某几段进行组合所形成。
44.进一步的，电极片4可采用但不限于铜、镍等导电性高的材料制成，电极片4的厚度尽可能的薄。
45.进一步的，后盖2、各压电陶瓷片3、各电极片4以及连接段101的横截面积的形状和面积均相同，从而在组装后能够确保各电极片4能够分别与后盖2、压电陶瓷片3以及后盖2充分贴合，以保证能量的充分传输。
46.进一步的，刀头1的轴向长度小于或者等于在其内部传输的声波的半个波长的长度。其中，波长等于声波在某种材料中传输的声速与该种材料振动频率的倒数的乘积。
47.在本发明的一个可选实施例中，后盖2的声阻抗大于压电陶瓷片3的声阻抗。根据声波的反射定律，当声波从介质一射入到介质二中时，若介质二的声阻抗远大于介质一的声阻抗，则声波会发生全反射(即：不存在透射波，声能无损反射回介质一中)。因此,在本发明中后盖2所选择的材料的声阻抗需高于压电陶瓷片3的声阻抗，且二者声阻抗的差异要尽可能大，以使得声能尽量少的透射入至后盖2中，从而减少声能的损耗，确保向刀头1的充分供能。
48.在本发明的一个可选实施例中，刀头1、压电陶瓷片3、电极片4以及后盖2的外径均小于用于腔镜手术的穿刺器的内径(12mm)，以确保在使用过程中本发明的刀杆结构能够顺利通过穿刺器。
49.本发明的刀杆结构的特点及优点是：
50.一、该刀杆结构将供能装置整合于刀杆上，形成了全新的刀杆部分，该刀杆结构可直接进入人体并与目标或者血管接触，从而确保能量的顺利传递，本发明中刀杆主体不再起到传输能量的作用，可对刀杆主体的形状和/或机械结构进行调整，使刀头部分具有更大的转向幅度，保证刀头部分自由灵活的转向能力，提高手术效率和对病患救治的成功率。
51.二、该刀杆结构中，通过预应力螺栓5对各压电陶瓷片3和各电极片4进行固定，通过预应力螺栓5对各压电陶瓷片3均匀施加预紧力，从而确保各压电陶瓷片3稳定受压，避免各压电陶瓷片3碎裂情况的发生，提高各压电陶瓷片3工作状态的稳定性。
52.三、该刀杆结构中，各压电陶瓷片3和各电极片4均夹设于后盖2与刀头1之间，且后盖2的声阻抗大于压电陶瓷片3的声阻抗，从而使得声能尽量少的透射入至后盖2中，从而减少声能的损耗，确保向刀头1的充分供能，确保对组织的切割效果。
53.实施方式二
54.本发明提供了一种超声刀，该超声刀包括手柄、刀杆主体和上述的刀杆结构，手柄与刀杆主体的一端连接，刀杆主体的另一端与刀杆结构连接。
55.本发明的超声刀改变了现有超声刀的固有机构，将供能装置整合于刀杆上，形成了全新的刀杆结构，从而可实现刀头在所有方向上的自由弯转，结构简单、操控方便，极大提高了工作效率。
56.以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。