Ультразвуковой инструмент для разрезания костных тканей

 

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

СОЮЗ СОВЕТСХИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК з(51) A 61 В 17/32

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ:

К ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3405875/28-13 (22) 10.03.82 (46) 30.11;83. Бюл. Р 44 (72). A.Ì. Григорьев, E.Ë. Клецков, А.Г. Крючок, В.Г. Крючок иИ.П.Янович (71 ) Белорусский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии (53) 615.471(088.8) (56) 1. Волосатов В.А. Ультразвуковая обработка ° Л., 1973, с. 96., рис. 48 а,б.

2. Авторское свидетельство СССР

М 925591, кл. A 61 В 17/32, 10..12.80. (54)(57) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ИНСТРУМЕНТ

ДЛЯ РАЗРЕЗАНИЯ КОСТНЫХ ТКАНЕЙ, со„„SU„„1057027 А

,держащий 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 ин- струмента 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 другойс шагом, соответствующим длине полуволны при максимальной нагрузке.

1057027

Изобретение относится к медицинской технике и используется для разре. эания 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 Г 13.

Однако 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 электромеханический преобразователь, волновод и режущую часть, выполненную в виде клина с рабочйм торцом (2 1.

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 изменяется плотность материала и скорость распространения колебаний в нем,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 уем, что в ультразвуковом инструменте для разрезания костных тканей, со.

i держащем электромеханический преобразователь, волновод и режущую часть, выполненную в виде клина с рабочим торцом, боковые поверхности клина выполнены синусоидального профиля с шагом на одной иэ них, соответствующим длине полуволны колебаний при ми« нимальной нагрузке, а на другой — с шагом, соответствующим длине полуволны 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 преобразо5 ватель 1, волновод 2, рабочую часть

3 в виде клина с.ðàáî÷èì торцом 4 и режущего лезвия с боковыми поверхностями 5 и б синусоидального профиля. В

10 Инструмент работает следующим образом.

Ультразвуковые колебания от волновода 2 преобразователем 1 передаются на рабочую часть 3 и выделяются, про15 ходя по боковым поверхностям 5 и 6 клина на его режущем лезвии. В начале обработки по боковой поверхности б синусоидального профиля распространяются колебания с длиной волны и расположением ее пучностей и узлов колебаний на выступах 7 и впадинах 8 синусоидь. В конце обработки начинает резонировать боковая поверхность

5, на которой распространяется. вол25 на Л2 с расположением ее пучностей и узлов также на выступах и впадинах поверхности 5, íî со. смещением на. 1 Л2 величину " 2 по отношению к их рас 2 положению на поверхности б. Реэонирование режущего лезвия инструмента при резонансе на поверхности б вызывает на режущей кромке появление амплитуды А, а при нагружении и реэонирований поверхности 5 — амплитуды

"5 А2. Поэтому в плоскости режущего леэ

35) вйя вЫделяются основные продольные колебания на частоте преобразователя и колебания подобные изгибным, с амплитудами A è А2.

40 Сущность работы предлагаемого инструмента заключается в следующем.

Выполнение на боковых поверхностях

5 и б клина в сечении, перпендикулярном режущему лезвию, синусбидальных

45 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

50 работы с односторонним вводом амплитуды (A или Ag) изгибных колебаний по.всему лезвию. Это придает инструменту зигзагообразный характер колебаний при резании материалов, что исключает его эаклинивание (защемление) в зоне реза и обеспечивается дополнительный съем материала. Таким образом, режущее лезвие инструмента внедряется в материал и срезает (соскабливает ) его, т.е. обработка происходит в двух взаимиоперпендикулярных плоскостях.

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

65 быть в пределах 0,03-0,06 от длины

10 5.70 2 7

Составитель В. Ионас

Редактор T. Мермелштейн ТехредТ.Фанта КорректОр И, Эрдейи

Заказ 9415/5 Тирам 713 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открыгий

113035, Москва, X-35, Иаушская наб...д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 волы, распространяющейся в инстру. менте.

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 10 найдет объем материала с высотой (вдоль распространения длины волны в инструменте), которая соответствует .изменениям частоты и длины волны от

3< до Л2 при изменении эксплуатацион )5 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) вводит в зону реза амплитуды А.; или А .

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