Ультразвуковой инструмент для воздействия на биологическую ткань

 

Изобретение относится к ультразвуковой медицинской технике и может быть использовано в урологии для разрушения камней в мочеточниках, в бронхотомии для проведения ультразвукового воздействия, в сосудистой хирургии и других областях медицины. Целью изобретения является повышение эффективности ультразвуковой обработки ткани путем увеличения коэффициента преобразования колебаний. Для этого в инструменте, состоящем из полуволнового преобразователя из пьезоактивного материала, полуволнового концентратора и гибкого волновода, длину волновода выбирают из условия L<SB POS="POST">B</SB>/L<SB POS="POST">N</SB><SP POS="POST">.</SP>√E<SB POS="POST">N</SB>ρ<SB POS="POST">B</SB>/E<SB POS="POST">B</SB>ρ<SB POS="POST">N</SB>=N+1/2, где L<SB POS="POST">B</SB> - длина волновода

L<SB POS="POST">N</SB>- длина преобразователя

E<SB POS="POST">N</SB>, ρ<SB POS="POST">N</SB> - модуль Юнга и плотность материала преобразователя

E<SB POS="POST">B</SB>, ρ<SB POS="POST">B</SB> - модуль Юнга и плотность материала волновода

N - целое число, заключенное в пределах 10≤N≤30, при этом отношение механических импедансов преобразователя и волновода заключено в пределах 10<SP POS="POST">2</SP>≤Z<SB POS="POST">N</SB>/Z<SB POS="POST">B</SB>≤10<SP POS="POST">4</SP>, где Z<SB POS="POST">N</SB>=S<SB POS="POST">N</SB>√ρ<SB POS="POST">N</SB>E<SB POS="POST">N</SB> - импеданс преобразователя

Z<SB POS="POST">B</SB>=S<SB POS="POST">B</SB>√ρ<SB POS="POST">B</SB>E<SB POS="POST">B</SB> - импеданс волновода

S<SB POS="POST">N</SB> и S<SB POS="POST">B</SB> - площади поперечного сечения преобразователя и волновода соответственно. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (584 А 61 В 7 2

g (4ЛЛЛ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ CCCP (21) 4190220/28-14 (22) 13. 11. 86 (46) 15.09,89, Бюл, У 34 (72) И.П.Голямина, И.А.Сазонов, Н,А,Хлопотунова, А.А.Гуляев, А.Е.Мастеров и З,M.Ñëàâèíñêèé (53) 615.475 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР кр 1000028, кл. А 61 В 17/32, 1981.

Новые ультразвуковые методы и приборы для применения в биологии и медицине: Тез. докл. Всесоюэ. совещ.

М., 1986, с. 38. (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ

ВОЗДЕЙСТВИЯ НА БИОЛОГИЧЕСКУЮ ТКАНЬ (57) Изобретение относится к ультразвуковой медицинской технике и может быть использовано в урологии для разрушения камней в мочеточниках, бронхотомии для проведения ультразвукового воздействия, сосудистой хирургии и других областях медицины. Целью

Изобретение относится к ультразвуковой медицинской технике и может быть использовано в урологии для разрушения камней в мочеточниках, бронхотомии для проведения ультразвукового воздействия, сосудистой хирургии и других областях медицины.

Целью изобретения является повышение эффективности ультразвуковой з обработки ткани путем увеличения коэффициента преобразования колебаний.

ÄÄSUÄÄ 1507352 А 1

2 изобретения является повышение эффективности ультразвуковой обработки ткани путем увеличения коэффициента преобразования колебаний. Для этого в инструменте, состоящем иэ полуволнового преобразователя из пьеэоактивного материала, полуволнового концентратора и гибкого волновода, длину волновода выбирают иэ условия Lв/

I.A . ÒÅ; - / волновода; L „ — длина преобразователя; Е, у „ вЂ” модуль Юнга и плотность материала преобразователя; F., р в модуль Юнга и плотность материала вол— новода; n — целое число, заключенное в пределах 10 п 30, при этом отношение механических импедансов преоб- 6 разователя и волновода заключено в пределах 10 Z /Z в 104, где Z

=S „ p„E „— импедаис преобразователя;

Z >=S< g> F. — импеданс волновода; S „ и S в — площадь поперечного сечения ф преобразователя и волновода соответственно. 1 ил.

На чертеже изображен ультразвуковой инструмент для воздействия на биологическую ткань, общий вид, Инструмент содержит полуволновой преобразователь 1, выполненный из пьеэоактивного материала, например магнитострикционного или пьезоэлектрического, прикрепленный к нему концентратор 2, выполненный иэ пассивного материала. К выходному торцу концентратора прикреплен гибкий вол1507352

3 вовс д 3 с рабочим наконечником 4, предназначенным для проведения ультразвукового воздействия на биологическую ткань.

Инструмент работает следующим образом.

При подаче электрического сигнала на преобразователь 1 в нем возбуждаются продольные механические колебания, которые усиливаются за счет настройки всего инструмента в резонанс °

Обычно длина ультразвуковых инструментов, состоящих из преобразователя, концентратора и волновода, равна целому числу полуволн. В предлагаемом устройстве длина волновода L равна полуцелому числу полуволн продольных колебаний Д, т ° е, 2L>/ Лв=п+1/2, Если прп этом условия 7.д/Z =10 -10 и

n=10-30, где 7. „Ди 7- в — механические импедансы пьезопреобразователя и волновода соответственно, не выполнены, то амплитуда колебаний наконечника 4 будет небольшой за счет того, что 25 воэбуждакщая часть инструмента имеет значительную акустическую нагрузку.

Чтобы избежать подобной ситуации, необходимо выполнить два последних условия, Эти признаки определяют тот диапазон допустимых параметров, при котором увеличивается коэффициент преобразования колебаний всего инструмента. В гибком волноводе возбуждаются продольно-изгибные колебания

35 продольного типа, которые заставляют рабочий наконечник совершать продольные колебания, Значительная длина волновода, его 40 гибкость и малые поперечные размеры позволяют атравматично проникать в труднодоступные места организма и совершать необходимое ультразвуковое воздействие, например разрушение камней в мочеточниках.

Формул а и з о б р е т е н и я

Ультразвуковой инструмент для воздействия на биологическую ткань, содержащий полуволновой преобразователь из пьезоактивного материала, соединенный через полуволновой концентратор с гибким волноводом, имеющим рабочий наконечник, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения эффективности ультразвуковой об1 работки ткани путем увеличения коэффициента преобразования колебаний, длину волновода выбирают из условия

1.в Еп1 в

= n+ 1/2, E> p„ где 1. — длина волновода

В

Ф вЂ” длина преобразователя;

Е o — модуль Юнга и плотность маIl l n териала преобразователя;

Eв, — модуль Юнга и плотность материала волновода; и — целое число заключенное в пределах 10 (n (30, при этом отношение механических импедансов преобразователя и волновода заключено в пределах

1 0 2 (Z л / 7- в (1 0 где 7.„=Б„ р, EÄ вЂ” импеданс преобразователя;

Z =Б а.l у Ее — нмпеданс волновода;

S „и S — площадь поперечного сечения преобразователя и волновода соответственно, 1507352

Составитель Ю.Ильиных

Редактор А,Лежнина Техред М.Ходанич Корректор М.Самборская

Заказ 5479/7

Тираж 643

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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