沖擊波碎石機沖擊波的充放電電路

無論是液電式、電磁式或壓電式波源都要求有一套充電和瞬時放電的電路，要求放電時間1弘s左右，放電電流達幾千mA。

此電路分充電電路和放電電路兩部分，交流電經(jīng)調壓路T1調壓后經(jīng)變壓器T2升壓，電壓可達幾kV至十幾kV，經(jīng)整流后向電容器C充電儲能。當觸發(fā)器S導通，電容的電荷向沖擊波源裝置W瞬時放電而產(chǎn)生沖擊波，為取得良好的沖擊波形，放電時間要求在1us以內。產(chǎn)生沖擊波的能量決定于電容儲存的能量，其能量公式為E:1/2CU2，式中，E一能量，單位焦耳(J);C-電容量，單位法拉(F);U一充電電壓，單位伏特(V)。如一臺碎石機的電容 0.5uF，使用電壓10kV，則其能量為E:1/2X (0.5X10^-6)X(10X10^3)=25J，若放電時間t為 2uS，根據(jù)放電電流公式I=CU/t算得瞬時放電電流為I=(0.5X10^-6)X(10X10^3)÷(2X10^-6)= 2500A。從以上分析可知，沖擊波的能量取決于充電電壓U和電容C的值，因各種碎石機的電容C在 0.3-1.0uF之間，變化不大，但能量與電壓U的平方成正比，所以能量的高低主要取決于高壓，電壓越高，能量越大，焦點處沖擊波壓強也越大，結石就越容易粉碎。但太大的能量容易給患者造成損傷，因此碎石機均向低能高效、低副作用的方向發(fā)展。

這類儀器按其震波源的不同一般分為三種:液電式、電磁式和壓電式。

液電式應用較早，于1980年2月2日在德國慕尼黑首次使用于臨床。這種碎石機是用水下電極的尖端通過瞬間高壓放電產(chǎn)生沖擊波，毫微秒級的強脈沖放電產(chǎn)生的液電效應，沖擊波經(jīng)半橢圓球反射體聚焦后，通過水的傳播進入人體，其能量作用于第二焦點，結石在沖擊波的拉應力和壓應力的多次聯(lián)合作用下粉碎。

壓電式是由許多安裝在約50cm球冠上的陶瓷晶體元件，在電脈沖作用下產(chǎn)生壓電效應，使晶體快速變形產(chǎn)生機械振動，即電效應轉變?yōu)闄C械效應，振動產(chǎn)生沖擊波到達球心聚焦進行碎石。

電磁式碎石機是通過高壓電容器對一個線圈放電，放電產(chǎn)生的脈沖電流形成一很強的脈沖磁場，引起機械振動并在介質中形成沖擊波，經(jīng)聲透鏡聚焦得到增強而粉碎結石。

HX型立式?jīng)_擊破碎機由進料斗、分料器、渦動破碎腔、葉輪體、主軸總成、底座、傳動裝置及電機等七部分組成。

1、進料斗

進料斗的結構為一倒立的棱臺體(或圓筒體)，進料口設置耐磨環(huán)，從給料設備的來料經(jīng)給料斗進入破碎機。

2、分料器

分料器安裝在渦動破碎腔的上部,分料器的作用就是將從給料斗來料進行分流,使一部分物料經(jīng)由中心入料管直接進入葉輪被逐漸加速到較高速度拋射出去，使另一部分物料從中心入料管的外側，旁路進入渦動破碎腔內葉輪的外側，被從葉輪拋射出來的高速度物料沖擊破碎，不增加功率消耗，增大生產(chǎn)能力，提高破碎效率。

3、渦動破碎腔

渦動破碎腔的結構形狀為上、下兩段圓柱體組成的環(huán)形空間，葉輪在渦動破碎腔內高速旋轉，渦動破碎腔內也能駐留物料，形成物料襯層，物料的破碎過程發(fā)生在渦動破碎腔內，由物料襯層將破碎作用渦動破碎腔壁隔開，使破碎作用僅限于物料之間，起到耐磨自襯的作用。觀察孔是觀察葉輪流道發(fā)射口處耐磨塊的磨損情況及渦動破碎腔頂部襯板的磨損情況，破碎機工作時必須將觀察孔密封關嚴。分料器固定在渦動破碎腔的上部圓柱段。葉輪高速旋轉產(chǎn)生氣流，在渦動破碎腔內通過分料器、葉輪形成內部自循環(huán)系統(tǒng)。

4、葉輪

葉輪結構由特殊材料制作的一空心圓柱體，安裝在主軸總成上端軸頭上，用圓錐套和鍵聯(lián)接傳遞鈕距，高速旋轉，葉輪是HX立式?jīng)_擊破碎機的關鍵元件。物料由葉輪上部分料器的中心入料管進入葉輪的中心。由葉輪中心的布料錐體將物料均勻的分配到葉輪的各個發(fā)射流道，在發(fā)射流道出口，安裝有特殊材料制成的耐磨塊，可以更換。葉輪將物料加速到60~75m/s速度拋射出去，沖擊到渦動破碎腔內的物料襯層，進行強烈的自粉碎，在錐帽和耐磨塊之間裝有上、下流道板，保護葉輪不受磨損。

5、主軸總成

主軸總成安裝在底座上，用以傳遞電動機經(jīng)由三角皮帶傳來的動力及支撐葉輪旋轉運動。主軸總成由軸承座、主軸、軸承等組成。

6、底座

渦動破碎腔、主軸總成、電動機、傳動裝置均安裝在底坐上，底座結構形狀，中部為四棱柱空間，四棱柱空間的中心，用于安裝主軸總成，兩側形成排料通道。雙電動機安裝在底座縱向兩端，底座可安裝在支架上，也可直接安裝在基礎上。

7、傳動裝置

采用單電機或雙電機驅動的皮帶傳動機構(75KW以上，為雙電機傳動),雙電機驅動兩臺電動機分別安裝在主軸總成兩側,兩電機皮帶輪用皮帶與主軸皮帶輪相連,使主軸兩側受力平衡，不產(chǎn)生附加力矩。

8、支架

根據(jù)破碎機工作場所不同--露天作業(yè)或室內作業(yè)，可以考慮配置支架或不配置支架。

9、潤滑系統(tǒng)

采用美孚車用潤滑脂特級集中潤滑，潤滑部位為主軸總成上部軸承和下部軸承兩處，為使注油方便，用油管引到機器外側，用于油泵定期加油。

目前碎石機的波源以液電式居多，因其發(fā)展早、技術成熟、碎石效果好而被廣泛采用。

液電式?jīng)_擊波源是一個半橢圓形金屬反射體內安置電極，反射體內充滿水，當高壓電在水中放電時，在電極極尖處產(chǎn)生高溫高壓，因液電效應而形成沖擊波，沖擊波向四周傳播，碰到反射體非常光滑的內表面而反射，電極極尖處于橢球的第一焦點處，所以在第一焦點(f1)發(fā)出的沖擊波經(jīng)反射后就會在第二焦點(f2)聚集，形成壓力強大的沖擊波焦區(qū)，當人體結石處于第二焦點時，就會被粉碎。

壓電式?jīng)_擊波波源是一個半球的內壁安裝很多壓電晶體，當有高頻高壓電通過壓電晶體時，壓電晶體就會伸縮產(chǎn)生振動，從而使水介質產(chǎn)生超聲沖擊波，沖擊波在圓球的球心f處聚焦，當結石處于焦點處時，就會被強大的沖擊波粉碎。

電磁式?jīng)_擊波波源可分為平板式和圓筒式兩種。

平板式電磁波源是一個中空圓柱體，圓柱體一端有組高頻線圈，當高頻高壓脈沖電流通過時，線圈產(chǎn)生脈振磁場，根據(jù)電磁場感應定律可知，靠近線圈前端的平板金屬膜就會發(fā)生振動，從而使水介質產(chǎn)生沖擊波，平行直線傳播的沖擊波穿過雙面凹的聲透鏡后在透鏡的焦點(f)處聚焦，強大的沖擊波可把處于焦點處的結石粉碎。

圓筒式電磁波波源是一個圓筒形絕緣體外壁安裝若干組高頻線圈，線圈外是一個圓筒形金屬振膜，整個裝置安放在一個旋轉拋物線形成反射體底部，當有高頻高壓電流通過線圈時，線圈周圍產(chǎn)生脈振磁場，根據(jù)電磁感應原理，圓筒形金屬振膜就會產(chǎn)生震動，從而使水介質產(chǎn)生沖擊波，沖擊波平行向四周傳播，碰到反射體非常光滑的內表面而反射，然后在拋物面的焦點f處聚焦，當結石處于焦點處時，就會被強大的沖擊波粉碎。

液電式?jīng)_擊波波源是最早使用的波源，發(fā)展時間長，技術也比較成熟，已廣泛應用于臨床，其沖擊波能量大，但噪聲也較大，消耗電極。液電式的沖擊波屬球面波，對組織的損傷較壓電式和電磁式稍大。壓電式和電磁式?jīng)_擊波能量不如液電式，但噪聲較小，壓電式的噪聲更小，都有不需消耗電極和治療成本低的優(yōu)點。

從碎石效果來看，液電式產(chǎn)生的能量較強，可調范圍大，效果較好。壓電式產(chǎn)生的是窄脈沖沖擊波，功率較小;但波長短，結石粉碎的顆粒小，可以成細砂狀粉末，有利于排出體外。電磁式每次轉換的能量有一定損失，但能量穩(wěn)定和重復性較好，能達到較好的碎石效果，其產(chǎn)生的沖擊波屬平面波，避免廠直達波的損傷。就人體的安全來說壓電式和電磁式較好，對人體的影響較小。從設備的制造工藝和要求方面，壓電式晶體的質量和壽命及安裝都要求較高，否則每個晶體觸發(fā)脈沖難以同步。而電磁式的充電電壓較高，所以線圈絕緣要求高，如放電次數(shù)多易產(chǎn)生短路現(xiàn)象。

體外沖擊波碎石機(extracorporealshoekwavelithotripsy，ESWL)的優(yōu)點在于它的治療過程基本是非侵人性的，患者易于接受，而且它的治療成功率高，對人體組織的損傷較少，目前在臨床上已得到廣泛的應用。

體外沖擊波碎石機的定位，就是要求結石能準確地移動到并固定在沖擊波焦區(qū)范圍內，達到有效碎石的目的。目前碎石機均采用醫(yī)用X線或者B超進行定位。