白内障超声乳化手柄的设计及ANSYS有限元优化分析

摘要

目的设计小体积、振幅放大系数大的超声乳化手柄。方法介绍了压电换能器和超声变幅杆的机电振动特性,分别使用等效电路法和解析法,对压电换能器和超声变幅杆的尺寸进行设计,并设计出了四分之一波长压电换能器和四分之一波长超声变幅杆;最后,使用有限元分析软件ANSYS11.0,进行模态和谐响应分析,对手柄进行仿真验证和加负载针头后手柄尺寸进行优化。结果手柄纵向振动频率和振速振幅放大系数都与理论设计非常接近,误差分别为1.4%、5.8%;在压电陶瓷片上加载300V正弦电压时,针头末端振幅可达125.5μm,能达到白内障乳化手术的需要。结论本设计大大减小了手柄的体积,获得了较大的振幅放大系数,仿真结果充分验证了理论设计的正确性。