Ультразвуковой инструмент для разрезания костных тканей Советский патент 1983 года по МПК A61B17/32 

Изобретение относится к медицинской технике и используется для разрезания костных тканей.

Известен ультразвуковой инструмент для разрезания . костных тканей, содержащий электромеханический преобразователь, волновод и режущую часть с рабочим и нерабочим торцами, обеспечивающий равномерный ввод энергии по всему рабочему торцу С 1 3Однако данный инструмент не обеспечивает локализации колебаний на рабочем торце, выполненном в виде лезвия. Кроме того, при изменении нагрузки- резонансная длина инструмента в свободном и нагруженном состояниях .не соответствует длинам волн, распространяющихся в нем, что приводит к рассогласованию по частоте, снижению амплитуды колебаний и созда ет неустойчивый режим работы.

Наиболее близким к предлагаемому является ультразвуковой инструмент для разрезания костных тканей,содержащий электрогдёханический преобразователь, волновод и режущую часть, выполненную в виде клина с рабочим торцом 2.

Однако известное устройство не обеспечивает,достаточной чистоты поверхности костных отломков, посколк ку не имеет резонансного режима работы при изменении нагрузки, так как длины его боковых граней одинаковы и устройство работает в резонансном режиме только при одном значении наГрузки. При увеличении нагрузки изме-, йяется плотность материала и скорость распространения колебаний в Heivi/что приводит к изменению резонансной длины. Поэтому для работы в резонанс Ном режиме в диапазоне изменения нагрузок инструмент должен иметь резонансные длины, соответствующие работе на минимальной (основной) и максимальной (экстремальной) временно появляющихся нагрузках.

Цель изобретения - повышение чистоты поверхности костных отломков и снижение усилий резания за счет обес печения резонансного режима работы инструмента в диапазоне рабочих нагрузок.

Поставленная цель достигается тем, что в ультразвуковом инструменте для разрезания костных тканей, содержащем электромеханический преобразователь, волновод и режущую часть, выполненную в виде клина с рабочим торцом, боковые поверхности клина выполнены синусоидального профиля с шагом на одной из них, соответствующим длине полуволны колебаний при минимальной нагрузке, а на другой - с шагом, соответствующим ддине полувол ны при максимальной нагрузке.

На чертеже изображены ультразвуковой инструмент для разрезания костных тканей и эпюры распространения колебаний на боковых поверхностях его рабочей части.

Инструмент содержит ультразвуковой электромеханический преобразователь 1, волновод 2, рабочую часть 3 в виде клина с рабочим торцом 4 и режущего лезвия с боковыми поверхностями 5 и 6 синусоидального профиля.

Инструмент работает следующш4 образом.

Ультразвуковые колебания от волновода 2 преобразователем 1 передаются на рабочую часть 3 и выделяются, про5 ходя по боковым поверхностям 5 и 6 клина на его режущем лезвии. В начале обработки по боковой поверхности 6 синусоидального профиля распространяются колебания с длиной волны

0 и расположением ее пучностей и узлов колебаний на выступах 7 и впадинах 8 синусоиды. В конце обработки начинает резонировать боковая поверхность . 5, на которой распространяется, вол5 2 расположением ее пучностей и узлов также на выступах и впадинах поверхности 5, но со. смещением на.

Д.- А, величину,.. , - по отношению к их расположению Ва поверхности 6. Резонирование режущего лезвия инструмента при резонансе на поверхности 6 вызывает на режущей кромке появление амплитуды А, а при нагружении и резонировании поверхности 5 - амплитуды А2. Поэтому в плоскости режущего лез. ВИЯ вьщеляются основные продольные колебания на частоте преобразователя И колебания подобные изгибным, с амплитудами А и А2.

Сущность работы предлагаемого инструмента заключается в следующем.

Выполнение на боковых поверхностях 5 и б клина в сечении, перпендикулярном peжyщe Iy лезвию, синусоидальных

5 профилей с шагом в соответствии с длинами волн в начале и конце обработки (или при наименьшей и наибольшей длинах волны) обеспечивает в эти крайние моменты резонансный режим

Q работы с односторонним вводом амплитуды (А. или А2) изгибных колебаний по всему лезвию. Это придает инструменту зигзагообразный характер колебаний при резании материалов, что исключает его заклинивание (защемление) в зоне реза и обеспечивается дополнительный съём материала. Таким образом, режущее лезвие инструмента внедряется в материал и срезает (соскабливает) его, т.е. обработка проис0 ходит в двух взаимНоперпенда1кулярных плоскостях.

Исследования показали что для эффективной передачи энергии на режущую кромку глубина впадин должна

5 быть в пределах 0,03-0,06 от длины

волы, распространяющейся в инструменте.

При работе инструмента на нагрузке, лежащей между наибольшей и наименьшей ее величинами, боковые поверхности не будут находиться в острорезонансном режиме,.а в резонансе будет объем материала, лежащий между лезвием и нерабочим торцом клина. Таким образом, клин будет иметь магазин длин волн, который всегда найдет объем материала с высотой (вдоль распространения длины волны в инструменте), которая соответствует изменениям частоты и длины волны от Д до Лг при изменении эксплуатацион

ной нагрузки в допустимых пределах. Если нагрузка лежит в пределах между минимально и максимально допустимой, то инструмент работает как базовый, а при экстремальных нагрузках самостоятельно (автономно) вводи в зону реза амплитуды А,, или Aj.

«

Предлагаемый ультразвуковой инструмент для разрезания костных тканей повышает чистоту поверхности костных отломков и снижает усилия резания, что обеспечивает уменьшение времени разрезания костной ткани при операции и ускорение заживления в послеоперационный период.

УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ РАЗРЕЗАНИЯ КОСТНЫХ ТКАНЕЙ, со1дерЖащий электромеханический преобразователь, волновод и режущую часть выполненную в виде клина с рабочим торцом, отличающийся тем, что, с целью повышения чистоты поверхности костных отломков и снижения усилий резания за сЧет обеспечения резонансного режима работы инструмента в диапазоне рабочих нагрузок , боковые поверхности клина выполнены синусоидального профиля с шагом на одной из них, соответствующим длине полуволны колебаний при минимальной нагрузке, а на другой с шагом, соответствующим длине полуволны при максимальной нагрузке. (Л ел v| о to