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碎石机产生冲击波的充放电电路



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  无论是液电式、电磁式或压电式波源都要求有一套充电和瞬时放电的电路,要求放电时间1弘s左右,放电电流达几千mA。
  此电路分充电电路和放电电路两部分,交流电经调压路T1调压后经变压器T2升压,电压可达几kV至十几kV,经整流后向电容器C充电储能。当触发器S导通,电容的电荷向冲击波源装置W瞬时放电而产生冲击波,为取得良好的冲击波形,放电时间要求在1us以内。产生冲击波的能量决定于电容储存的能量,其能量公式为E:1/2CU2,式中,E一能量,单位焦耳(J);C—电容量,单位法拉(F);U一充电电压,单位伏特(V)。如一台碎石机的电容 0.5uF,使用电压10kV,则其能量为E:1/2X (0.5X10^-6)X(10X10^3)=25J,若放电时间t为 2uS,根据放电电流公式I=CU/t算得瞬时放电电流为I=(0.5X10^-6)X(10X10^3)÷(2X10^-6)= 2500A。从以上分析可知,冲击波的能量取决于充电电压U和电容C的值,因各种碎石机的电容C在 0.3—1.0uF之间,变化不大,但能量与电压U的平方成正比,所以能量的高低主要取决于高压,电压越高,能量越大,焦点处冲击波压强也越大,结石就越容易粉碎。但太大的能量容易给患者造成损伤,因此碎石机均向低能高效、低副作用的方向发展。
  目前破碎机的波源以液电式居多,因其发展早、技术成熟、碎石效果好而被广泛采用。
  液电式冲击波源是一个半椭圆形金属反射体内安置电极,反射体内充满水,当高压电在水中放电时,在电极极尖处产生高温高压,因液电效应而形成冲击波,冲击波向四周传播,碰到反射体非常光滑的内表面而反射,电极极尖处于椭球的第一焦点处,所以在第一焦点(f1)发出的冲击波经反射后就会在第二焦点(f2)聚集,形成压力强大的冲击波焦区,当人体结石处于第二焦点时,就会被破碎机粉碎。
  压电式冲击波波源是一个半球的内壁安装很多压电晶体,当有高频高压电通过压电晶体时,压电晶体就会伸缩产生振动,从而使水介质产生超声冲击波,冲击波在圆球的球心f处聚焦,当结石处于焦点处时,就会被强大的冲击波粉碎。
  电磁式冲击波波源可分为平板式和圆筒式两种。
  平板式电磁波源是一个中空圆柱体,圆柱体一端有组高频线圈,当高频高压脉冲电流通过时,线圈产生脉振磁场,根据电磁场感应定律可知,靠近线圈前端的平板金属膜就会发生振动,从而使水介质产生冲击波,平行直线传播的冲击波穿过双面凹的声透镜后在透镜的焦点(f)处聚焦,强大的冲击波可把处于焦点处的结石粉碎。
  圆筒式电磁波波源是一个圆筒形绝缘体外壁安装若干组高频线圈,鄂式破碎机线圈外是一个圆筒形金属振膜,整个装置安放在一个旋转抛物线形成反射体底部,当有高频高压电流通过线圈时,线圈周围产生脉振磁场,根据电磁感应原理,圆筒形金属振膜就会产生震动,从而使水介质产生冲击波,冲击波平行向四周传播,碰到反射体非常光滑的内表面而反射,然后在抛物面的焦点f处聚焦,当结石处于焦点处时,就会被强大的冲击波粉碎。
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