一种消除超声刀刀杆共振谐响的包胶工艺及刀杆的制作方法

1.本技术涉及医疗器械技术领域，特别涉及一种消除超声刀刀杆共振谐响的包胶工艺及刀杆。


背景技术：

2.目前超声刀是通过特殊转换装置，将电能转化为机械能和生物能，经高频震荡，使所接触组织细胞内水份汽化、蛋白氢健断裂、细胞崩解、蛋白凝固等，达到组织分离、切割、凝血等多种功能。
3.在一些相关技术中，超声刀刀杆是通过对tc4钛棒进行数控车、钻孔、压弯、喷四氟烘干等工序成形的，对其直接进行调谐测试，共振谐响比例较高，产品合格率较低，仅有60％左右，其中共振谐响是导致超声刀在使用过程中断刀的主要原因：
4.一般消除共振谐响的方式为：通过对共振谐响刀杆进行打磨加工，改变刀杆尺寸；但是共振谐响刀杆经过打磨后消除谐响的合格率仅有17％，提升有限效果不佳，这导致超声刀生产的合格率较低，报废较多，使得生产成本增高。


技术实现要素：

5.本技术实施例提供一种消除超声刀刀杆共振谐响的包胶工艺，以解决相关技术中对刀杆进行打磨加工消除共振谐响的方式合格率不高的问题。
6.第一方面，提供了一种消除超声刀刀杆共振谐响的包胶工艺，其包括以下步骤：
7.获取超声波共振时刀杆的性能分布总图，性能分布总图包括共振节点分布图和振幅分布图；
8.根据所述性能分布总图在所述刀杆上标记出振幅为零的共振节点，并将该共振节点作为标记位置；
9.在所述标记位置进行包胶，以形成支撑圈。
10.一些实施例中，在标记出振幅为零的共振节点，并将该共振节点作为标记位置之后，在标记位置进行包胶之前还包括以下步骤：
11.将所述刀杆放置在定位件内，其中定位件上设有对所述标记位置对应的涂覆槽；
12.将涂胶器伸入涂覆槽中；
13.转动所述刀杆的同时，涂胶器喷涂粘接胶，以完成涂胶操作。
14.一些实施例中，所述定位件包括可开合的第一夹板和第二夹板，第二夹板上设有用于放置刀杆的放置槽，第一夹板上设置所述涂覆槽；在闭合状态时，第一夹板将放置槽覆盖，放置槽与涂覆槽连通。
15.一些实施例中，所述粘接胶采用钛合金胶水。
16.一些实施例中，所述支撑圈采用硅胶圈；
17.在所述标记位置进行包胶包括以下步骤：
18.将刀杆放入模具中；
19.将硅胶水注射到模具中，以形成硅胶圈。
20.一些实施例中，所述模具的型腔包括与所述刀杆尺寸相匹配的第一部分，第一部分上设有用于成型支撑圈的第二部分。
21.一些实施例中，在温度140℃-145℃下，注胶压力为180kg/cm2，将硅胶水注射到模具中。
22.一些实施例中，所述硅胶圈在所述刀杆轴向上的长度为0.5-1.5m。
23.一些实施例中，在所述标记位置进行包胶，以形成支撑圈之后还包括对支撑圈进行包胶检查；
24.若支撑圈未将标记位置包覆或支撑圈不完整，则将支撑圈拆除，重新进行包胶。
25.第二方面，一种刀杆，其用于按照消除超声刀刀杆共振谐响的包胶工艺制成。
26.本技术提供的技术方案带来的有益效果包括：
27.本技术实施例提供了一种消除超声刀刀杆共振谐响的包胶工艺，由于获取超声波共振时刀杆的性能分布总图，性能分布总图包括共振节点分布图和振幅分布图；根据性能分布总图在刀杆上标记出振幅为零的共振节点，并将该共振节点作为标记位置；在标记位置进行包胶，以形成支撑圈，支撑圈杆在激发振动的时候硅胶圈不会发热，又消除刀杆共振谐响，还可以为刀杆提供稳固的支撑，因此，刀杆通过此包胶工艺，共振谐响问题基本得到解决，生产合格率提高到95％左右，免去多次打磨和调谐测试环节，生产效率大幅提高，实现超声刀提高产能，降低生产成本的目的。同时此包胶工艺也解决了刀杆和刀管装配后，超声刀在使用过程中的漏水问题，具有防漏水功能，也对超声刀刀杆有支撑固定作用，提升了超声刀的使用性能。
附图说明
28.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例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技术的一些实施例，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获得其他的附图。
29.图1为本技术实施例提供的未设置支撑圈的刀杆的示意图；
30.图2为本技术实施例提供的设置支撑圈的刀杆的示意图；
31.图3为本技术实施例提供的性能分布总图；
32.图4为本技术实施例提供的异响刀杆分贝频率图；
33.图5为本技术实施例提供的无异响刀杆分贝频率图。
34.图中：1、刀杆；2、支撑圈。
具体实施方式
35.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
36.本技术实施例提供了一种消除超声刀刀杆共振谐响的包胶工艺，以解决相关技术
中对刀杆进行打磨加工消除共振谐响的方式合格率不高的问题。
37.请参阅图3，一种消除超声刀刀杆共振谐响的包胶工艺，其包括，其包括以下步骤：
38.获取超声波共振时刀杆1的性能分布总图，性能分布总图包括共振节点分布图、振幅分布图和应力分布图；其中节点a应力最大振幅最小，然后节点b节点c节点d节点e逐次变化到刀杆1的端面,端面即作用面，端面的振幅最大，应力最小。标记m为应力分布图，标记n为振幅分布图。
39.根据性能分布总图在刀杆1上标记出振幅为零的共振节点，并将该共振节点作为标记位置；在标记位置进行包胶，以形成支撑圈2。
40.超声刀的工作频率主要由换能器、变幅杆(即刀杆1)的机械共振频率所决定，发生器的频率根据机械共振频率调整，以达到一致，使超声刀工作在谐振状态，每一个部分都设计成一个半波长的谐振体，换能器、变幅杆(刀杆1)均被设计为一个工作频率的n倍半波长谐振体，在工作状态下，一个波长的两个端面振幅最大，应力最小，而相当于中间位置的节点振幅为零，应力最大。节点位置一般设计为支撑固定位，但通常的支撑固定位设计时是有厚度的，否侧无法起到有效的支撑固定作用，所以支撑固定位并不是一定为零振幅，这样就会引致一些叫声和一部分的能量损失，经过验证，支撑固定位(即包胶宽度)在0.5-1.5mm宽(轴向)范围内，可以起到有效的支撑固定作用，同时对能量的损失影响最小；包胶直径(径向)大小没有限制，根据和其他零件配合安装尺寸来设定。
41.另外超声波系统在系统应用的设计上，或各种类型加工的应用，皆需能有效稳固的予以固定；一套超声波发振系统一般会包括发生器、换能器、变幅杆。由于换能器、变幅杆是共振体，因此固定的方法与位置，皆需精密设计，否则轻者影响超声波振动系统的谐振，严重者甚至可能造成超声波振动系统的破坏。多数的超声波系统都由超声波换能器开始，具有扩大振幅的功能，由换能器所传导的振幅，因变幅杆的增减设计而增减。从振动部组的振动模式图可以看出，超声波振动系统的振动模态，换能器传导振幅，透过变幅杆在λ/2的超声波共振系统中、换能器、变幅杆都有振动节点，从超声波振动节点及应力分布状态图即能看出振动体节点处，振幅小应力大。刀杆1即是变幅杆，超声刀杆包胶位置是根据设计尺寸确定在振幅最小处的节点，由于理论设计值与实际值存在偏差，故包胶位置最终确认是通过映像测量仪在理论值附近找出振幅为0的地方，取其中几个作为包胶节点的位置，这样刀杆在激发振动的时候硅胶圈不会发热，又消除刀杆1共振谐响，还可以为刀杆1提供稳固的支撑。
42.还可以结合图4和图5进行对比查看，具有支撑圈和不具有支撑圈的刀杆1分贝频率图，可以直观看出采用包胶形成支撑圈的刀杆1消除共振谐响的效果。
43.因此，超声刀刀杆通过此包胶工艺，共振谐响问题基本得到解决，生产合格率提高到95％左右，免去多次打磨和调谐测试环节，生产效率大幅提高，实现超声刀提高产能，降低生产成本的目的。同时此包胶工艺也解决了刀杆1和刀管装配后，超声刀在使用过程中的漏水问题，具有防漏水功能，也对超声刀刀杆有支撑固定作用，提升了超声刀的使用性能。
44.在一些优选的实施例中，在标记出振幅为零的共振节点，并将该共振节点作为标记位置之后，在标记位置进行包胶之前还包括以下步骤：
45.将刀杆1放置在定位件内，其中定位件上设有对标记位置对应的涂覆槽；将涂胶器伸入涂覆槽中；转动刀杆1的同时，涂胶器喷涂粘接胶，以完成涂胶操作。从而以确保以确保
包胶后的支撑圈粘附刀杆1不脱落。粘接胶采用钛合金胶水，钛合金胶水是一个统称，即能够粘接碳合金胶水都是可以的。支撑圈2采用硅胶圈。涂胶器也运用的是相关技术中的产品，此处不做过多的说明解释。
46.进一步的，定位件包括可开合的第一夹板和第二夹板，第二夹板上设有用于放置刀杆1的放置槽，第一夹板上设置所述涂覆槽；在闭合状态时，第一夹板将放置槽覆盖，放置槽与涂覆槽连通。定位件简化了涂覆粘接胶的操作。
47.在一些优选的实施例中，在标记位置进行包胶包括以下步骤：
48.将刀杆1放入模具中；
49.在温度140℃-145℃下，注胶压力为180kg/cm2，将硅胶水注射到模具中，以形成硅胶圈，模具的型腔包括与刀杆1尺寸相匹配的第一部分，第一部分上设有用于成型支撑圈2的第二部分。该模具是以刀杆1进行匹配制作的，在模具制造领域为常见的手段，不做过多解释。
50.在一些优选的实施例中，在标记位置进行包胶，以形成支撑圈2之后还包括对支撑圈2进行包胶检查；
51.若支撑圈2未将标记位置包覆或支撑圈2不完整，则将支撑圈2拆除，重新进行包胶。这一操作是保证包胶位置的准确，以及避免支撑圈有破裂，不完整的情况。
52.本技术还提出了一种刀杆1，其用于按照消除超声刀刀杆共振谐响的包胶工艺制成。
53.在实施验证的过程中，有以下例子：
54.案例1：选出123根有共振谐响的不合格刀杆1，采用液态包胶机，以180kg/cm2注胶压力，在温度140℃-145℃等条件下用硫化后的混炼硅胶进行此包胶工艺。完毕后用强生主机和3个不同强生换能器分别对其进行调谐测试，合格刀杆101根，刀杆共振谐响消除率达到82％，原40％左右共振谐响不合格刀杆提升合格率40％
×
82％＝32.8％，总合格率由原来的60％提升到92.8％。
55.案例2：选出400根正常生产经液态包胶机，以180kg/cm2注胶压力，在温度140℃-145℃等条件下用硫化后的混炼硅胶进行此包胶工艺后的刀杆，用强生主机和换能器、自制主机和换能器分别对其进行调谐测试，不合格刀杆只有5根，合格率达到98.75％。
56.可证明采用上述的工艺可以提高合格率，减少废品的产生。
57.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。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技术中的具体含义。
58.需要说明的是，在本技术中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那
些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
59.以上所述仅是本技术的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。