Способ охлаждения ультразвуковых инструментов Советский патент 1992 года по МПК A61B17/32 

Изобретение относится к ультразвуко- вой технике, а точнее к ультразвуковым медицинским инструментам, в которых необходимо принудительное охлаждение активных элементов.

Целью изобретения является уменьшение энергопотребления инструмента за счет повышения добротности пьезопреобразователя.

На чертеже показан инструмент для снятия зубйото камня в стоматологии.

Инструмент содержит корпус, 1 с установленным а нем концентратором 2 со сквозным отверстием 3, трубчатый пьезоп- реобразователь 4 фиксатор осевого положения в виде прокладки 5, блок 6 охлаждения выполненный в аидё втулки с полостью 7, герметизирующими кольцами 8 и входным и выходным отверстиями 9 для подвода и отвода жидкости. Устройство содержит также электрические контакты 10, трубку 11 для подвода жидкости и трубку 12 для подачи жидкости от блока охлаждения к концентратору съемного наконечника 13, соединенного с помощью резьбового соединения Т4 с концентратором, и электрические провода 15, соединяющие пьезопреобразователь с генератором электрических колебаний ультразвуковой частоты (не показан).

Способ осуществляют следующим образом..

Пьезопреобразователь 4, к которому по подводящим электрическим проводам15 через контакты 10 (боковые поверхности пьезопреобразователя металлизированы) подводится электрическая энергия, преобразует ее в продольные механические колебания. Эти колебания передаются на концентратор 2,усиливаются им и вынужда00 00

о

ют дистаяьный конец 13 (съемный наконечник) концентратора 2 совершать продольные или изгибно-пр.одольные колебания ультразвуковой частоты.

Жидкость, например вода, необходимая для орошения в области дистального конца концентратора, подводится к полости 7%юка 6 охлаждения по трубке 11, охлаждая пьезопреобразователь 4 за счет контак- f е его стенками в полости, и по трубке 12 ипасти сквозного отверстия 3 поступает на «вибрирующий дистальный конец 13, где разбрызгивается.

Распределение амплитуд смещений вдоль колебательной системы показано на чертеже. В пучностях смещений пьезопреобразователя и концентратора (сечения С-С и D-D) амплитуды смещений максимальны, в узлах смещений (сечения В-В и А-А) минимальны. Расположение элементов крепления в узлах смещений исключает демпфирование ими активных элементов и уменьшает тем самым потери энергии.

Благодаря расположению блока 6 охлаждения в зоне узла смещений пьезопреобразователя 4 и расположению трубки 12 в отверстии 3 изолировано от его стенок с герметичным закреплением ее в узле смещений концентратора 2, а трубки 11 для подведения жидкости - изолировано от стенок пьезопреобразователя 4 исключается акустический контакт жидкости в пучностях смещений и повышается добротность системы. .

Выбор длины блока охлаждения определяется оптимальным режимом работы пьезопреобразователя и выбирается так, чтобы его температура во время работы не превышала точку Кюри материала пьезопреобразователя. Для обычно используемых керамических материалов длина блока охлаждения может быть менее 0,25 Я, где Я - длина волны ультразвука в материале пьезопреобразователя на рабочей частоте. При длине 0,1 Я механизм теплообмена не обеспечивает необходимого отвода тепла.

Выполнение трубок 11 и 12 диаметром значительно меньше диаметра блока охлаждения способствует интенсивному перемешиванию жидкости в блоке охлаждения и увеличению отвода тепла, а использование эластичных материалов уменьшает также демпфирование.

Пример. Инструмент для снятия зубного камня в стоматологии в 4 раза меньше энергии по сравнению с прототипом при

прочных равных характеристиках. При этом использовались следующие материалы и режи- мы работы: материал пьезокерамики - титанат бария ТБК-3 по ГОСТ 13927-80, материал концентратора - титановый сплав ВТ-14, расход воды на охлаждение 15-50

мл/мин, рабочая частота 44 кГц, длина блока охлаждения 0.1Я , амплитуда смещения пьезопреобразователя около 2 мкм, амплитуда колебаний рабочего окончания 100 мкм, потребляемая мощность 8-10 Вт.

Формула изобретения Способ охлаждения ультразвуковых инструментов, заключающийся в. подаче жидкости в блок охлаждения, расположенный

внутри трубчатого пьезопреобразователя, затем на рабочее окончание инструмента, отличающийся тем, что, с целью уменьшения энергопотребления инструмента за счет повышения добротности пьезопреобразователя, блок охлаждения располагают в узловой зоне, его длину Lyc- танавливают из соотношения

0,.0,25Я, где Я - длина волны в материале пьезопреобразователя,

при этом жидкость подают через капиллярные трубки.

i)

э

.CQ

Изобретение относится k ультразвуковой технике, атомное к ультразвуковым медицинским инструментам, в которых необходимо принудительное охлаждение активных элементов. Целью изобретения является уменьшение энергопотребления инструмента за счет повышения добротности пьезопреобразователя. Для этого блок охлаждения располагают в узловой зоне пьезопреобразователя, длину блока охлаждения L устанавливают в соответствии с соотношением 0,1 Я L $0,25i где Я- длина волны в материале пьезопреобразователя при рабочей частоте, а жидкость, например воду, подают в блок охлаждения и далее на рабочее окончание через капиллярные трубки, крепление которых также производят в узловых зонах. 1 ил.