衝擊波碎石機

衝擊波碎石機又名體外衝擊波破碎機（extracorporealshoekwavelithotripsy，ESWL）的優點在於它的治療過程基本是非侵人性的，患者易於接受，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套用。

基本介紹

• 中文名：衝擊波碎石機
• 外文名：extracorporealshoekwavelithotripsy
• 簡稱：碎石機
• 組成：進料斗、分料器、傳動裝置等
• 分類：液電式、電磁式和壓電式

簡介

衝擊波碎石機

套用於醫學領域

衝擊式的結構特徵

HX型立式衝擊破碎機由進料斗、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稜台體（或圓筒體），進料口設定耐磨環，從給料設備的來料經給料斗進入破碎機。

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衝擊破碎，不增加功率消耗，增大生產能力，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，使破碎作用僅限於物料之間，起到耐磨自襯的作用。觀察孔是觀察葉輪流道發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。葉輪高速旋轉產生氣流，在渦動破碎腔內通過分料器、葉輪形成內部自循環系統。

4、葉輪

葉輪結構由特殊材料製作的一空心圓柱體，安裝在主軸總成上端軸頭上，用圓錐套和鍵聯接傳遞鈕距，高速旋轉，葉輪是HX立式衝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射流道，在發射流道出口，安裝有特殊材料製成的耐磨塊，可以更換。葉輪將物料加速到60～75m/s速度拋射出去，衝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，中部為四稜柱空間，四稜柱空間的中心，用於安裝主軸總成，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

採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）,雙電機驅動兩台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，不產生附加力矩。

8、支架

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

9、潤滑系統

採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，用於油泵定期加油。

衝擊波碎石機的分類

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。

液電式套用較早，於1980年2月2日在德國慕尼黑首次使用於臨床。這種碎石機是用水下電極的尖端通過瞬間高壓放電產生衝擊波，毫微秒級的強脈衝放電產生的液電效應，衝擊波經半橢圓球反射體聚焦後，通過水的傳播進入人體，其能量作用於第二焦點，結石在衝擊波的拉應力和壓應力的多次聯合作用下粉碎。

壓電式是由許多安裝在約50cm球冠上的陶瓷晶體元件，在電脈衝作用下產生壓電效應，使晶體快速變形產生機械振動，即電效應轉變為機械效應，振動產生衝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，放電產生的脈衝電流形成一很強的脈衝磁場，引起機械振動並在介質中形成衝擊波，經聲透鏡聚焦得到增強而粉碎結石。

衝擊波的充放電電路

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，交流電經調壓路T1調壓後經變壓器T2升壓，電壓可達幾kV至十幾kV，經整流後向電容器C充電儲能。當觸發器S導通，電容的電荷向衝擊波源裝置W瞬時放電而產生衝擊波，為取得良好的衝擊波形，放電時間要求在1us以內。產生衝擊波的能量決定於電容儲存的能量，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)。如一台碎石機的電容 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，衝擊波的能量取決於充電電壓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於高壓，電壓越高，能量越大，焦點處衝擊波壓強也越大，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、低副作用的方向發展。

衝擊波破碎機波源

液電式衝擊波波源

目前碎石機的波源以液電式居多，因其發展早、技術成熟、碎石效果好而被廣泛採用。

液電式衝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，在電極極尖處產生高溫高壓，因液電效應而形成衝擊波，衝擊波向四周傳播，碰到反射體非常光滑的內表面而反射，電極極尖處於橢球的第一焦點處，所以在第一焦點(f1)發出的衝擊波經反射後就會在第二焦點(f2)聚集，形成壓力強大的衝擊波焦區，當人體結石處於第二焦點時，就會被粉碎。

壓電式衝擊波波源

壓電式衝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生振動，從而使水介質產生超聲衝擊波，衝擊波在圓球的球心f處聚焦，當結石處於焦點處時，就會被強大的衝擊波粉碎。

電磁式衝擊波波源

電磁式衝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，當高頻高壓脈衝電流通過時，線圈產生脈振磁場，根據電磁場感應定律可知，靠近線圈前端的平板金屬膜就會發生振動，從而使水介質產生衝擊波，平行直線傳播的衝擊波穿過雙面凹的聲透鏡後在透鏡的焦點(f)處聚焦，強大的衝擊波可把處於焦點處的結石粉碎。

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，線圈周圍產生脈振磁場，根據電磁感應原理，圓筒形金屬振膜就會產生震動，從而使水介質產生衝擊波，衝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，然後在拋物面的焦點f處聚焦，當結石處於焦點處時，就會被強大的衝擊波粉碎。

三種波源性能比較

液電式衝擊波波源是最早使用的波源，發展時間長，技術也比較成熟，已廣泛套用於臨床，其衝擊波能量大，但噪聲也較大，消耗電極。液電式的衝擊波屬球面波，對組織的損傷較壓電式和電磁式稍大。壓電式和電磁式衝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點。

從碎石效果來看，液電式產生的能量較強，可調範圍大，效果較好。壓電式產生的是窄脈衝衝擊波，功率較小；但波長短，結石粉碎的顆粒小，可以成細砂狀粉末，有利於排出體外。電磁式每次轉換的能量有一定損失，但能量穩定和重複性較好，能達到較好的碎石效果，其產生的衝擊波屬平面波，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。從設備的製造工藝和要求方面，壓電式晶體的質量和壽命及安裝都要求較高，否則每個晶體觸發脈衝難以同步。而電磁式的充電電壓較高，所以線圈絕緣要求高，如放電次數多易產生短路現象。