Способ охлаждения ультразвуковых инструментов

 

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.

(19) (10

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s11s . А 61 В 17/32

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

Ф

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4085976/14 (22) 30.06.86 (46) 15.03.92. Бюл. ЬЬ 1.0 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт медицинского приборостроения (72) B.È.Áoãäàíîâ и Е,Г.Талалаев (53) 615.475(088.8) (56) Розенберг П.Д. и др. Ультразвуковое резание. — M., 1962, с. 154-159, Патент США М 4038571, кл. 310-8.2, 1977, (54) СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКОВЪ|Х ИНСТРУМЕНТОВ (57) Изобретение относится к ультразвуковой технике, à точное к ультразвуковым медицинским инструментам, в которых

Изобретение относится к ультразвуковой 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 зубйого камня в стоматологии.

Инструмент содержит корпус 1 с установленным в нем концентратором 2 со сквозным отверстием 3, трубчатый пьезопреобразователь 4, фиксатор осевого положения в виде прокладки 5, блок. 6 охлаждения, выполненный в аиде втулки с полостью 7, герметйзирующими кольцами 8 и входным и выходным отверстиями 9 для подвода и отвода жидкости. Устройство сонеобходимо принудительное охлаждение . активных элементов. Целью изобретения является уменьшение энергопотребления инструмента за счет повышения добротности пьезопреобразователя. Для этого блок охлаждения располагают s узловой зоне пьезопреобразователя, длину блока охлаждения L устанавливают в соответствии с соотношением 0,1 1 < 0,2Ö, где il.— äëèíà 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. держит также электрические контакты 10, трубку 11 для подвода жидкости и трубку 12 для подачи жидкости от блока охлаждения к концентратору сьемного 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 металлиэированы) подводится электрическая энергия, преобразует ее в продольные механические колебания. Эти колебания передаются на концентратор 2, усиливаются им и вынужда1718861 ют дистальный конец 13.(сьемный наконечник) концентратора 2 совершать продольные илй изгибно-продольные колебания ультразвуковой частоты.

Жидкость, например вода. необходимая для орошения в области дистального койца концентратора. подводится к полости

Т Щелока 6 охлаждения.по трубке 11, охлаждеЮ пьезопреобразователь 4 за счет контакъф c его стенками в полости, и по трубке 12

w части сквозного отверстия 3 поступает на вибрирующий дистальный конец 13, где рэзбрызгивается.

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 Кери материала пьеэопреобразователя. Для обычно используемых керамических материалов длина блока охлаждения может быть менее 0,25 it, где А— длина волны ультразвука в материале пьезопреобраэователя на рабочей частоте. При длине 0,1 1 механизм теплообмена не обеспечивает необходимого отвода тепла.

Выполнение трубок 11 и 12 диаметром

5 значительно меньше диаметра блока охлаждения способствует интенсивному переме-. шиванию жидкости в блоке охлаждения и увеличению отвода тепла, а использование эластичных материалов уменьшает также

10 демпфирование.

Пример. Инструмент для снятия зубного камня в стоматологии в 4 раза меньше энергии по сравнению с прототипом при прочных равных характеристиках. При этом ис15 пользовались 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

20 мл/мин, рабочая частота 44 кГц, длина блока охлаждения 0,1it, 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

30 внутри трубчатого пьезопреобразователя, затем на рабочее окончание инструмента, отличающийся тем, что, с целью уменьшения энергопотребления инструмента за счет повышения добротности пье35 зопреобразователя, блок охлаждения располагают в узловой зоне, его длину Lycтанавливают из соотношения

0,1 Л « 1 0,25 it, где А- длина волны в материале пьезопре40 образователя, при этом жидкость подают через капиллярные трубки.

1718861

Составитель Ю. Ильиных

Редактор О.Юрковецкая Техред М.Моргентал Корректор С. Шевкун

Заказ 713 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35. Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент"., г. Ужгород, ул.Гагарина, 101