用于实现宽带超声手术刀的超表面装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种用于实现宽带超声手术刀的超表面装置，属于声学领域，具有这样的特征，包括：底部基座，为长方体形状；以及多个凸起单元，连接在底部基座的同一个侧面上，并且沿底部基座的长度方向依次排布，其中，凸起单元为三棱柱形状并且其纵截面为三角形，凸起单元具有矩形的底面，底面与底部基座相连接，该超表面装置的材料为不锈钢。其结构紧凑、设计简单，不需要依靠任何电路调控的手段，仅靠自身的结构特性就可以实现超声刀的效果，属于无源被动式超声刀。同时，该超表面装置能量局域效果显著，且不受限于单个工作频率，这在生物医学工程领域如医学超声治疗中具有非常重要的应用价值，为多功能紧凑型声学元件的设计提供了新思路。计提供了新思路。计提供了新思路。

【技术实现步骤摘要】
用于实现宽带超声手术刀的超表面装置


[0001]本技术涉及声学领域，具体涉及一种用于实现宽带超声手术刀的超表面装置。

技术介绍

[0002]超声刀是一种新型的外科手术设备，主要用于生物组织的处理，如切割、分离、凝血等，不会引起组织干燥和灼伤等副作用，具有术中出血量少、对周围组织损伤小、安全性高、不产生烟雾等特点，在外科手术中受到广泛应用，有“无血手术刀”之称。传统的超声刀一般采用有源主动的方式，包括三个主要组成部分：超声激励电源、超声换能器和刀身(固体声波导)。其作用机理为将高频电能转化成超声机械(振动)能并由刀头向人体局部组织辐射声能，依靠超声刀头接触组织后产生的一系列生理效应达到手术治疗的目的。然而，这种有源主动式的手段通常系统复杂、电声转化效率低、造价昂贵、维护成本高。

技术实现思路

[0003]本技术是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种用于实现宽带超声手术刀的超表面装置，利用该装置独特的表面结构，使得垂直入射的超声波被反射并将超声能量局域在空间中一条狭长区域内，从而高效地实现了水下超声刀。
[0004]本技术提供了一种用于实现宽带超声手术刀的超表面装置，具有这样的特征，包括：底部基座，为长方体形状；以及多个凸起单元，连接在底部基座的同一个侧面上，并且沿底部基座的长度方向依次排布，其中，凸起单元为三棱柱形状并且其纵截面为三角形，凸起单元具有矩形的底面，底面与底部基座相连接，用于实现宽带超声手术刀的超表面装置为不锈钢超表面装置。
[0005]在本技术提供的用于实现宽带超声手术刀的超表面装置中，还可以具有这样的特征：其中，凸起单元还具有第一斜面以及第二斜面，第一斜面与第二斜面垂直。
[0006]在本技术提供的用于实现宽带超声手术刀的超表面装置中，还可以具有这样的特征：其中，第一斜面和第二斜面的交点，与底面之间的距离为h，h＝0.5λ0，λ0为参考波长，底部基座的厚度为l，l＝2λ0。
[0007]在本技术提供的用于实现宽带超声手术刀的超表面装置中，还可以具有这样的特征：其中，第一斜面与底面的夹角为θ，凸起单元的数量为14个，沿底部基座的长度方向依次排布的14个凸起单元的θ的值分别为15
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[0008]在本技术提供的用于实现宽带超声手术刀的超表面装置中，还可以具有这样的特征：其中，底面的宽度为d，λ0为参考波长。
[0009]在本技术提供的用于实现宽带超声手术刀的超表面装置中，还可以具有这样的特征：其中，所有的凸起单元依次连接。
[0010]在本技术提供的用于实现宽带超声手术刀的超表面装置中，还可以具有这样的特征：其中，底部基座与所有的凸起单元一体成型。
[0011]技术的作用与效果
[0012]根据本技术所涉及的用于实现宽带超声手术刀的超表面装置，包括底部基座和多个凸起单元，底部基座为长方体形状，多个凸起单元连接在底部基座的同一个侧面上，并且沿底部基座的长度方向依次排布，凸起单元为三棱柱形状并且其纵截面为三角形，凸起单元具有矩形的底面，该底面与底部基座相连接，用于实现宽带超声手术刀的超表面装置的材料为不锈钢，在具体使用时，将该装置置于水中，并使超声波垂直入射至装置的表面，利用该装置独特的表面结构，使得入射超声波被反射并将超声能量局域在空间中一条狭长区域内，从而实现了水下超声刀的效果。
[0013]此外，该装置结构紧凑、设计简单，简单，不需要复杂的电路调控系统，仅靠自身的结构特性就可以实现上述功能，属于无源被动式超声刀，不需要复杂的电路调控系统。同时，本技术实现的装置对反射波能量的局域效果显著，且不受限于单个工作频率，这在生物医学工程领域如医学超声治疗中具有非常重要的应用价值，为多功能紧凑型声学元件的设计提供了新思路。
附图说明
[0014]图1是本技术的实施例中用于实现宽带超声手术刀的超表面装置的立体结构示意图；
[0015]图2是图1中A部分的放大示意图；
[0016]图3是本技术的实施例中用于实现宽带超声手术刀的超表面装置在仿真条件下的声波能量局域空间的归一化声强分布图；
[0017]图4是本技术的实施例中用于实现宽带超声手术刀的超表面装置在入射超声频率为1MHz时超声刀的纵向归一化声强曲线；
[0018]图5是本技术的实施例中用于实现宽带超声手术刀的超表面装置在入射超声频率为1MHz时超声刀的横向归一化声强曲线；
[0019]图6是本技术的实施例中用于实现宽带超声手术刀的超表面装置在入射超声频率为0.9
‑
1.15MHz时声波能量局域空间的的归一化声强分布图。
具体实施方式
[0020]为了使本技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本技术用于实现宽带超声手术刀的超表面装置作具体阐述。
[0021]<实施例>
[0022]图1是本技术的实施例中用于实现宽带超声手术刀的超表面装置的立体结构示意图。
[0023]如图1所示，本实施例中的用于实现宽带超声手术刀的超表面装置100包括底部基座10和多个凸起单元20。
[0024]底部基座10为长方体形状。
[0025]多个凸起单元20均连接在底部基座10的同一个侧面上，并且沿底部基座10的长度
方向依次排布。所有的凸起单元20依次连接。
[0026]图2是图1中A部分的放大示意图。
[0027]如图1、2所示，每个凸起单元20均包括底面21、第一斜面22以及第二斜面23。凸起单元20为三棱柱形状，其纵截面为三角形。底面21为矩形，并且整个底面21与底部基座20相连接。第一斜面22与第二斜面23垂直。所有的凸起单元20的第一斜面22均朝向一个方向(图1中的
‑
x方向)，所有的凸起单元20的第二斜面23均朝向另一个方向(图1中的+x方向)，第一斜面22与第二斜面23的朝向相反。
[0028]第一斜面22与底面21的夹角为θ。本实施例中，凸起单元20的数量为14个，沿底部基座10的长度方向依次排布的14个凸起单元20的θ的值分别为15
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、15
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、35
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、40
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于实现宽带超声手术刀的超表面装置，其特征在于，包括：底部基座，为长方体形状；以及多个凸起单元，连接在所述底部基座的同一个侧面上，并且沿所述底部基座的长度方向依次排布，其中，所述凸起单元为三棱柱形状并且其纵截面为三角形，所述凸起单元具有矩形的底面，所述底面与所述底部基座相连接，所述用于实现宽带超声手术刀的超表面装置为不锈钢超表面装置。2.根据权利要求1所述的用于实现宽带超声手术刀的超表面装置，其特征在于：其中，所述凸起单元还具有第一斜面以及第二斜面，所述第一斜面与所述第二斜面垂直。3.根据权利要求1所述的用于实现宽带超声手术刀的超表面装置，其特征在于：其中，所述第一斜面和所述第二斜面的交点，与所述底面之间的距离为h，h＝0.5λ0，λ0为参考波长，所述底部基座的厚度为l，l＝2λ0。4.根据权利要求1所述的用于实现宽带超声手术刀的超表面装置，其特征在于：其中，所述第一斜面与所述底面的夹角为θ，所述凸起单元的数量为14个，沿所述底部基座的长度方向依次排布的14个所...

【专利技术属性】
技术研发人员：江雪，何佳杰，他得安，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：新型
国别省市：