本發(fā)明涉及到醫(yī)療器械的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及到一種超聲換能器及醫(yī)療超聲手持件。

背景技術(shù)：

醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域中超聲技術(shù)應(yīng)用有很多，如超聲切割和潔牙等?；驹矶际菓?yīng)用高頻的超聲振動(dòng)達(dá)到相應(yīng)效果，而該振動(dòng)方向一般均為笛卡爾坐標(biāo)XYZ中上Y軸的軸中心方向。而產(chǎn)生這種振動(dòng)的裝置為超聲換能器，如圖1所示，圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中的超聲換能器的結(jié)構(gòu)，現(xiàn)有技術(shù)中的超聲換能器采用夾心式結(jié)構(gòu)方式，共振腔桿2，套裝在共振腔桿2上的壓電陶瓷片1，以及與共振腔桿2連接的前質(zhì)量塊3；前質(zhì)量塊3為金屬零件，Y軸中心用螺栓把這三個(gè)部分聯(lián)合起來組成超聲換能器?，F(xiàn)有技術(shù)中的超聲換能器產(chǎn)生沿軸向方向的縱向長(zhǎng)度振動(dòng)，是一種一維振動(dòng)模式，振動(dòng)區(qū)域的大小意味著超聲切割區(qū)域大小，顯然該區(qū)域越大，超聲應(yīng)用的效果越好。目前，醫(yī)療用的超聲換能器均采用上述的振動(dòng)方式，為了達(dá)到相應(yīng)的比較好的超聲醫(yī)療效果，需要對(duì)換能器施加更大的電功率，從而增大了換能器的前質(zhì)量塊3端面的相位移。然而，這會(huì)導(dǎo)致?lián)Q能器發(fā)熱量增大，使得換能器的壽命更短。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種超聲換能器，用以提高超聲換能器的相位移，同時(shí)增加的使用壽命。

本發(fā)明提供了一種超聲換能器，該超聲換能器包括：共振腔桿，套裝在所述共振腔桿上的晶堆，以及設(shè)置在所述共振腔桿兩端的前端蓋及后質(zhì)量塊，其 中，

所述晶堆為能夠產(chǎn)生兩個(gè)相對(duì)振動(dòng)方向的振動(dòng)的晶堆；所述共振腔桿用于擴(kuò)大所述晶堆的振動(dòng)并將所述振動(dòng)傳遞到所述前端蓋的工作部。

在上述技術(shù)方案中，超聲換能器采用能夠產(chǎn)生兩個(gè)相對(duì)振動(dòng)方向的晶堆，從而使得共振腔桿能夠?qū)崿F(xiàn)不同的方向的振動(dòng)，進(jìn)而增加了共振腔桿的相位移，使得超聲換能器以較低的功率實(shí)現(xiàn)較大的相位移振動(dòng)，與現(xiàn)有技術(shù)中的單一方向振動(dòng)的超聲換能器相比，實(shí)現(xiàn)了以較低的功率驅(qū)動(dòng)共振腔桿產(chǎn)生較大的相位移振動(dòng)的效果，從而減少了超聲換能器的能耗，降低了超聲換能器的發(fā)熱量、提高了能量的利用率。并且由于減少了發(fā)熱量，從而提高了超聲換能器的使用壽命。

優(yōu)選的，所述晶堆的個(gè)數(shù)為一個(gè)，且所述一個(gè)晶堆通過所述后質(zhì)量塊固定在所述共振腔桿上。

優(yōu)選的，所述共振腔桿包括共振腔體以及設(shè)置在所述共振腔體兩端的第一連接桿及第二連接桿，且所述后質(zhì)量塊固定在所述第一連接桿，所述前端蓋固定在所述第二連接桿。

優(yōu)選的，所述晶堆的個(gè)數(shù)為兩個(gè)，且所述兩個(gè)晶堆分別固定在所述第一連接桿及第二連接桿。

優(yōu)選的，所述第一連接桿上設(shè)置有第一凸肩，所述后質(zhì)量塊與所述第一凸肩配合將一個(gè)晶堆鎖定在第一連接桿；

所述第二連接桿上設(shè)置有第二凸肩，所述前端蓋上設(shè)置有第三凸肩，且所述第二凸肩與所述第三凸肩配合將所述另一個(gè)晶堆鎖定在所述第二連接桿。

優(yōu)選的，所述第一連接桿及第二連接桿的端部分別設(shè)置有螺紋，所述后質(zhì)量塊與所述前端蓋分別與所述第一連接桿及第二連接桿螺紋連接。

優(yōu)選的，所述晶堆包括多個(gè)層疊設(shè)置的壓電圓環(huán)，每個(gè)壓電圓環(huán)上設(shè)置有沿第一方向極化的第一極化部，及沿第二方向極化的第二極化部。

優(yōu)選的，所述晶堆包括多個(gè)層疊設(shè)置的壓電圓環(huán)，每個(gè)壓電圓環(huán)上設(shè)置有 未極化的第一極化部，以及沿所述壓電圓環(huán)軸向方向極化的第二極化部。

優(yōu)選的，所述第一極板的端面面積占所述壓電圓環(huán)端面面積的三分之一，所述第二極板的端面面積占所述壓電圓環(huán)端面面積的三分之二。

優(yōu)選的，所述晶堆的壓電圓環(huán)的個(gè)數(shù)為偶數(shù)個(gè)。

本發(fā)明還提供了一種醫(yī)療超聲手持件，該手持件包括上述任一項(xiàng)所述的超生換能器。

在上述技術(shù)方案中，超聲換能器采用能夠產(chǎn)生兩個(gè)相對(duì)振動(dòng)方向的晶堆，從而使得共振腔桿能夠?qū)崿F(xiàn)不同的方向的振動(dòng)，進(jìn)而增加了共振腔桿的相位移，使得超聲換能器以較低的功率實(shí)現(xiàn)較大的相位移振動(dòng)，與現(xiàn)有技術(shù)中的單一方向振動(dòng)的超聲換能器相比，實(shí)現(xiàn)了以較低的功率驅(qū)動(dòng)共振腔桿產(chǎn)生較大的相位移振動(dòng)的效果，從而減少了超聲換能器的能耗，降低了超聲換能器的發(fā)熱量、提高了能量的利用率。并且由于減少了發(fā)熱量，從而提高了超聲換能器的使用壽命。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的超聲換能器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的超聲換能器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的超聲換能器的共振腔桿的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的晶堆的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的第一晶堆的電連接原理圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的第一晶堆與第二晶堆電連接原理圖。

附圖標(biāo)記：

1-壓電陶瓷片 2-共振腔桿 3-前質(zhì)量塊

10-共振腔桿 11-共振腔體 12-第一連接桿

121-第一凸肩 13-第二連接桿 131-第二凸肩

20-前端蓋 21-工作部 22-第三凸肩

30-后質(zhì)量塊 40-晶堆 41-壓電圓環(huán)

411-第一極化部 412-第二極化部

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實(shí)施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。

如圖2所示，圖2示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的超聲換能器的結(jié)構(gòu)示意圖。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種超聲換能器，該超聲換能器包括：共振腔桿10，套裝在共振腔桿10上的晶堆40，以及設(shè)置在共振腔桿10兩端的前端蓋20及后質(zhì)量塊，其中，

晶堆40為能夠產(chǎn)生兩個(gè)相對(duì)振動(dòng)方向的振動(dòng)的晶堆40；共振腔桿10用于擴(kuò)大晶堆40的振動(dòng)并將振動(dòng)傳遞到前端蓋20的工作部21。

在本發(fā)明的實(shí)施例中，超聲換能器采用能夠產(chǎn)生兩個(gè)相對(duì)振動(dòng)方向的晶堆40，從而使得共振腔桿10能夠?qū)崿F(xiàn)不同的方向的振動(dòng)，進(jìn)而增加了共振腔桿10的相位移，使得超聲換能器以較低的功率實(shí)現(xiàn)較大的相位移振動(dòng)，與現(xiàn)有技術(shù)中的單一方向振動(dòng)的超聲換能器相比，實(shí)現(xiàn)了以較低的功率驅(qū)動(dòng)共振腔桿10產(chǎn)生較大的相位移振動(dòng)的效果，從而減少了超聲換能器的能耗，降低了超聲換能器的發(fā)熱量、提高了能量的利用率。并且由于減少了發(fā)熱量，從而提高了超聲換能器的使用壽命。

為了方便對(duì)本發(fā)明實(shí)施例提供的超聲換能器的理解，下面結(jié)合附圖以具體的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的說明。

繼續(xù)參考圖2，本實(shí)施例提供的超聲換能器由共振腔桿10及晶堆40組成，其中，晶堆40套裝在共振腔桿10上，并與電源連接。

本實(shí)施例提供的共振腔桿10包括共振腔體11以及設(shè)置在共振腔體11兩端的第一連接桿12及第二連接桿13，且后質(zhì)量塊固定在第一連接桿12，前端蓋20固定在第二連接桿13，在具體連接時(shí)，第一連接桿12及第二連接桿13 的端部分別設(shè)置有螺紋，后質(zhì)量塊30與前端蓋20分別與第一連接桿12及第二連接桿13螺紋連接。具體的，如圖3所示，共振腔桿10包含一個(gè)共振腔體11以及分別設(shè)置在共振腔體11兩端部的兩個(gè)桿體，其中，第一桿體與前端蓋20連接，該前端蓋20上設(shè)置有一個(gè)桿體，該桿體為工作部21，即振動(dòng)幅度最大的部位。第二桿體與后質(zhì)量塊30連接。

在使用時(shí)，晶堆40套裝在共振腔桿10上，并在通電后產(chǎn)生兩個(gè)方向上的振動(dòng)，具體的，產(chǎn)生平行于共振腔桿10長(zhǎng)度方向的振動(dòng)，以及產(chǎn)生垂直于共振腔桿10長(zhǎng)度方向上的振動(dòng)，晶堆40產(chǎn)生的振動(dòng)通過共振腔體11傳遞到前端蓋20上的工作部21上，產(chǎn)生水平振動(dòng)以及彎曲振動(dòng)，從而增大工作部21的振動(dòng)幅度。使得超聲換能器以較低的能耗即可實(shí)現(xiàn)較大的振幅。

如圖4所示，圖4示出了本實(shí)施例提供的晶堆40的結(jié)構(gòu)示意圖；本實(shí)施例提供的晶堆40包括多個(gè)層疊設(shè)置的壓電圓環(huán)41，每個(gè)壓電圓環(huán)41包括具有兩個(gè)不同極化方向的部分，分別為第一極化部411和第二極化部412，所述第一極化部411沿第一方向極化，所述第二極化部412沿第二方向極化，優(yōu)選地，二者的極化方向均沿壓電圓環(huán)41的軸向方向，但相反。當(dāng)外加高頻激勵(lì)電信號(hào)加到壓電圓環(huán)41上時(shí)，第一極化部411產(chǎn)生收縮形變，而與其相對(duì)應(yīng)的第二極化部412產(chǎn)生膨脹形變，因此在壓電圓環(huán)41中將產(chǎn)生一彎曲力矩，從而激發(fā)整個(gè)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生彎曲振動(dòng)，即同時(shí)在換能器軸向上產(chǎn)生長(zhǎng)度振動(dòng)，又在徑向方向上產(chǎn)生彎曲振動(dòng)。

作為可替代的實(shí)施方式，每個(gè)壓電圓環(huán)41包括第一極化部411和第二極化部412，所述第一極化部411未極化，所述第二極化部412沿所述壓電圓環(huán)41的軸向方向極化。當(dāng)外加高頻激勵(lì)電信號(hào)加到壓電圓環(huán)41上時(shí)，第一極化部411不產(chǎn)生形變，而與其相對(duì)應(yīng)的第二極化部412產(chǎn)生膨脹或收縮形變，因此在壓電圓環(huán)41中將產(chǎn)生一彎曲力矩，從而激發(fā)整個(gè)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生彎曲振動(dòng)，即同時(shí)在換能器軸向上產(chǎn)生長(zhǎng)度振動(dòng)，又在徑向方向上產(chǎn)生彎曲振動(dòng)。

在壓電圓環(huán)41的兩側(cè)分別涂覆有金屬涂層，作為導(dǎo)電用電極片，優(yōu)選地， 通過被銀工藝在第一極化部411的兩側(cè)和第二極化部412的兩側(cè)涂覆上一層銀。需要注意的是，通過在晶堆40中的兩個(gè)壓電圓環(huán)41之間設(shè)置電極片以為壓電圓環(huán)41提供高頻激勵(lì)電信號(hào)也屬于本發(fā)明公開保護(hù)的部分。

具體的，如圖4所示，本實(shí)施例提供的晶堆40由多個(gè)壓電圓環(huán)41堆積而成，并且為了實(shí)現(xiàn)堆積形成的晶堆40能夠?qū)崿F(xiàn)兩個(gè)方向上的振動(dòng)，本實(shí)施例提供的壓電圓環(huán)41上具有兩個(gè)極化方向相反的極化部，分別為第一極化部411及第二極化部412，并且在堆積時(shí)，第一極化部411與第一極化部411對(duì)應(yīng)連接，第二極化部412及第二極化部412對(duì)應(yīng)連接，每個(gè)相鄰壓電圓片41的貼合部分電極極性相同。在具體設(shè)置時(shí)，為了合理的調(diào)整振動(dòng)方向的配合，即調(diào)整兩個(gè)振動(dòng)方向的振動(dòng)幅度，較佳的，第一極化部411的端面面積占?jí)弘妶A環(huán)41端面面積的三分之一，第二極化部412的端面面積占?jí)弘妶A環(huán)41端面面積的三分之二。通過上述設(shè)置，使得在兩個(gè)方向上的組合形成的振動(dòng)的幅度較大，在較小的能耗下實(shí)現(xiàn)較大的振動(dòng)幅度，同時(shí)也降低了產(chǎn)生的熱能，提高了使用的壽命。

如圖5所示，圖5示出了晶堆40的通電示意圖，兩個(gè)相鄰壓電圓環(huán)41相貼合部分電極極性相同。例如，從圖5的左側(cè)向右依次看，第一壓電圓環(huán)41的左側(cè)為正極、右側(cè)為負(fù)極，第二壓電圓環(huán)41的左側(cè)為負(fù)極、右側(cè)為正極，以此類推。即在多個(gè)壓電圓環(huán)41堆積時(shí)，每個(gè)壓電圓環(huán)41的正極與相鄰的壓電圓環(huán)41的正極連接、每個(gè)壓電圓環(huán)41的負(fù)極與相鄰的壓電圓環(huán)41的負(fù)極連接；在堆積形成的晶堆40中，晶堆40的壓電圓環(huán)41的個(gè)數(shù)為偶數(shù)個(gè)。

在超聲換能器具體設(shè)置時(shí)，晶堆40的個(gè)數(shù)可以根據(jù)需要進(jìn)行選擇，既可以采用一個(gè)晶堆40，也可以采用兩個(gè)晶堆40，在具體使用時(shí)，可以根據(jù)實(shí)際的使用要求進(jìn)行限定。

在晶堆40的個(gè)數(shù)為一個(gè)時(shí)，該晶堆40固定在共振腔桿10上。此時(shí)的共振腔桿10與現(xiàn)有技術(shù)中的共振腔桿2類似。具體的，晶堆40采用上述具體實(shí)施例描述的壓電圓環(huán)41堆積形成的晶堆40，且該晶堆40在具體設(shè)置在共振腔 桿10上，在具體設(shè)置時(shí)，壓電圓環(huán)41套裝在共振腔桿10上，并通過后質(zhì)量塊30將晶堆40鎖定共振腔桿10上。在具體設(shè)置時(shí)，共振腔桿10上設(shè)置有螺紋，后質(zhì)量塊30上設(shè)置有螺紋孔，后質(zhì)量塊30與共振腔桿10螺旋連接，并在螺旋過程中，將多個(gè)壓電圓環(huán)41鎖緊在共振腔桿10上。

在晶堆40的個(gè)數(shù)為兩個(gè)時(shí)，兩個(gè)晶堆40分別固定在第一連接桿12及第二連接桿13。具體的，兩個(gè)晶堆40分別為第一晶堆40和第二晶堆40，第一晶堆40套裝在第一連接桿12上，第二晶堆40套裝在第二連接桿13上。在具體設(shè)置時(shí)，兩個(gè)晶堆40均通過凸肩進(jìn)行鎖緊；具體的，第一連接桿12上設(shè)置有第一凸肩121，后質(zhì)量塊30與第一凸肩121配合將一個(gè)晶堆40鎖定在第一連接桿12；并且第二連接桿13上設(shè)置有第二凸肩131，前端蓋20上設(shè)置有第三凸肩22，且第二凸肩131與第三凸肩22配合將另一個(gè)晶堆40鎖定在第二連接桿13。在具體連接時(shí)，前端蓋20和后質(zhì)量塊30均是通過螺紋與連接桿鎖緊連接，并通過連接桿上設(shè)置的凸肩以及前端蓋20及后質(zhì)量塊30上設(shè)置的凸肩進(jìn)行鎖緊。在采用兩個(gè)晶堆40時(shí)，兩個(gè)晶堆40分別設(shè)置在共振腔體11的兩側(cè)。

如圖6所示，圖6示出了兩個(gè)晶堆40的通電示意圖，從圖中可以看出，第一晶堆40與第二晶堆40并聯(lián)導(dǎo)通，具體的，上排為第一晶堆40，下排為第二晶堆40，與一個(gè)晶堆的設(shè)置類似，兩個(gè)相鄰壓電圓環(huán)41相貼合部分電極極性相同。對(duì)于上排的第一晶堆40，從圖6的左側(cè)向右依次看，第一壓電圓環(huán)41的左側(cè)為正極、右側(cè)為負(fù)極，第二壓電圓環(huán)41的左側(cè)為負(fù)極、右側(cè)為正極，以此類推。對(duì)于下排的第二晶堆40，從圖6的左側(cè)向右依次看，第一壓電圓環(huán)41的左側(cè)為負(fù)極、右側(cè)為正極，第二壓電圓環(huán)41的左側(cè)為正極、右側(cè)為負(fù)極，以此類推。即在多個(gè)壓電圓環(huán)41堆積時(shí)，每個(gè)壓電圓環(huán)41的正極與相鄰的壓電圓環(huán)41的正極連接、每個(gè)壓電圓環(huán)41的負(fù)極與相鄰的壓電圓環(huán)41的負(fù)極連接，第一晶堆40和第二晶堆40的導(dǎo)電極性相反。

進(jìn)一步地，第一個(gè)晶堆40產(chǎn)生的振動(dòng)通過共振腔桿10后傳遞到第二個(gè)晶 堆40，與第二個(gè)晶堆40產(chǎn)生的振動(dòng)進(jìn)行疊加，之后形成的振動(dòng)傳動(dòng)的前端蓋20上的工作部21，應(yīng)當(dāng)理解的是，在具體使用時(shí)，兩個(gè)晶堆40產(chǎn)生的振動(dòng)是能夠相互疊加的，從而增大振動(dòng)的幅度，使得在較低的能耗下，產(chǎn)生較大的振動(dòng)幅度，提高能量利用率，同時(shí)降低產(chǎn)生的熱量，提高產(chǎn)品的使用壽命。

此外，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種醫(yī)療超聲手持件，該手持件包括上述任一項(xiàng)的超生換能器。

在本發(fā)明的實(shí)施例中，超聲換能器采用能夠產(chǎn)生兩個(gè)相對(duì)振動(dòng)方向的晶堆40，從而使得共振腔桿10能夠?qū)崿F(xiàn)不同的方向的振動(dòng)，進(jìn)而增加了共振腔桿10的相位移，使得超聲換能器以較低的功率實(shí)現(xiàn)較大的相位移振動(dòng)，與現(xiàn)有技術(shù)中的單一方向振動(dòng)的超聲換能器相比，實(shí)現(xiàn)了以較低的功率驅(qū)動(dòng)共振腔桿10產(chǎn)生較大的相位移振動(dòng)的效果，從而減少了超聲換能器的能耗，降低了超聲換能器的發(fā)熱量、提高了能量的利用率。并且由于減少了發(fā)熱量，從而提高了超聲換能器的使用壽命。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。