PL165506B1

PL165506B1 - Method for cutting and sonic knife

Info

Publication number: PL165506B1
Application number: PL28302589A
Authority: PL
Inventors: Antoni Latuszek
Original assignee: Politechnika Warszawska
Priority date: 1989-12-28
Filing date: 1989-12-28
Publication date: 1994-12-30

Abstract

An acoustical cutter, shaped as a body with one sharp tip, whereas in the body base, a piezoelectric transducer is installed, characterized in that the cutter is shaped as a wedge (5) and fitted with a transducer (1) of transverse oscillations, whereas those oscillations are perpendicular to the height (4) of that wedge (5), whereas the transducer (1) is shaped as a plate with electrodes (2) on its sides, and one electrode is attached to the wedge (5) base.<IMAGE>

Description

Przedmiotem wynalazku jest nóż akustyczny zwłaszcza do biologicznych tkanek i tkanin.The subject of the invention is an acoustic knife, especially for biological tissues and fabrics.

Znany jest nóż akustyczny do cięcia bardzo miękkich tkanek biologicznych, który ma postać smukłego stożka, zaopatrzonego od strony podstawy w przetwornik podłużnych fal o bardzo dużej mocy i niskiej częstotliwości. Cięcie uzyskuje się przez niszczenie tkanek stykających się z ostrzem za pośrednictwem bardzo silnych energii fali akustycznej podłużnej propagującej się w kierunku ostrza. W ten sposób na ostrym końcu stożka powstaje bardzo duża amplituda fali powodująca niszczenie tkanki miękkiej zetkniętej z tym ostrzem, a tym samym jej cięcie.There is an acoustic knife for cutting very soft biological tissues, which is in the form of a slender cone, provided on the base side with a longitudinal wave transducer of very high power and low frequency. The cutting is achieved by destroying the tissues in contact with the blade through the very strong energies of the longitudinal acoustic wave propagating towards the blade. In this way, a very large wave amplitude is generated at the sharp end of the cone, destroying the soft tissue that comes into contact with the blade and thus cutting it.

Znane noże charakteryzują się dużym ciężarem, dużymi rozmiarami, co powoduje niską i trudną operatywność, w przeciwnym wypadku są nieskuteczne.Known knives are characterized by high weight and large size, which results in low and difficult operability, otherwise they are ineffective.

Nóż zgodnie z wynalazkiem ma kształt klina i zaopatrzony jest w przetwornik drgań poprzecznych prostopadłych do wysokości klina. Przetwornik ma postać płytki, na którego powierzchniach naniesione są elektrody. Powierzchniajednej z tych elektrod jest przytwierdzona do podstawy klina noża.The knife according to the invention has the shape of a wedge and is provided with a transverse vibration transducer perpendicular to the height of the wedge. The transducer is in the form of a plate with electrodes on its surfaces. The surface of one of these electrodes is attached to the base of the knife wedge.

Wynalazek pozwala na uzyskanie fal akustycznych o niewspółmiernie wielkich amplitudach w porównaniu do innych rozwiązań, a także uzyskanie fal o bardzo małych prędkościach w pobliżu ostrza, dzięki czemu nóż jest małych rozmiarów, lekki, a dzięki temu łatwy w manipulowaniu nim, precyzyjny. Ponadto umożliwia cięcie bezkrwawe nie uszkadzając tkanki obok ciętej linii.The invention allows to obtain acoustic waves with disproportionately large amplitudes compared to other solutions, as well as to obtain waves with very low velocities near the blade, thanks to which the knife is small, light, and therefore easy to manipulate, precise. In addition, it enables bloodless cutting without damaging the tissue next to the cut line.

Wynalazek jest bliżej objaśniony w przykładzie wykonania na rysunku, który przedstawia nóż akustyczny w rzucie aksonometrycznym.The invention is explained in more detail in an embodiment in the drawing which shows the acoustic knife in an axonometric view.

Nóż ma postać wąskiego klina, ostro zakończonego. Do podstawy klina przytwierdzona jest płytka przetwornika piezoelektrycznego 1 swymi powierzchniami bocznymi. Na tych powierzchniach naniesione są elektrody 2, do których dolutowane są wprowadzenia 6 do generatora napięcia przemiennego. Po dołączeniu napięcia płytka 1 drga prostopadle do wysokości klina 5, co powoduje powstanie w klinie 5 fali giętnej propagującej się w kierunku ostrza 3. Fala ta w pobliżu ostrza znacznie zwiększa swoją amplitudę, dużo bardziej w przypadku innych rodzajów drgań. Prędkość akustycznych fal giętnych dąży do zera, gdy grubość płyty w której się propaguje dąży do zera, zaś amplituda fali giętnej związana jest z prędkością zależnością następującą:The knife has the form of a narrow wedge with a sharp point. The plate of the piezoelectric transducer 1 is attached to the base of the wedge with its side surfaces. On these surfaces there are electrodes 2, to which the leads 6 to the alternating voltage generator are soldered. When the voltage is applied, the plate 1 vibrates perpendicular to the height of the wedge 5, which causes the formation of a bending wave in the wedge 5 propagating towards the blade 3. This wave near the blade increases its amplitude considerably, much more so in the case of other types of vibrations. The speed of acoustic bending waves tends to zero when the thickness of the plate in which it propagates tends to zero, and the amplitude of the bending wave is related to the velocity with the following relationship:

PP.

SpV³ SpV ³

P - moc faliP - wave power

S - powierzchnia przekroju poprzecznego noża V - prędkość fali p - gęstość ośrodkaS - knife cross-sectional area V - wave velocity p - medium density

165 506165 506

Wykorzystując właściwość fali giętnej, przy maleniu przekroju i prędkości przy dużych mocach amplituda fali gwałtownie wzrasta, w sposób nieosiągalny dla innych typów drgań. Przy zetknięciu ostrza 3, drgającego prostopadle do kierunku wgłębienia się ostrza w tkanki rozcinane uzyskuje się rozsuwanie tkanek a nie ich miażdżenie, czy rozdrabnianie. Tkanki o większej spoistości jak naczynia krwionośne zostaną odsłonięte i przy krótkim działaniu nie zostaną przecięte. Unika się w ten sposób silnych krwawień podczas operacji.Taking advantage of the bending wave property, when decreasing the cross-section and velocity at high powers, the amplitude of the wave increases rapidly, in a manner unattainable for other types of vibrations. Upon contact of the blade 3, vibrating perpendicular to the direction of the blade's indentation, the tissues being cut open, the tissues are separated and not crushed or comminuted. More dense tissues such as blood vessels will be exposed and will not be cut with short exposure. This avoids heavy bleeding during surgery.

Ponadto właściwość ta pozwala na miniaturyzację i lekkość przetwornika 1, gdyż nie są wymagane tak duże moce fal akustycznych. Na miniaturyzację noża i jego lekkość wpływa fakt, że możliwe jest stosowanie znacznie wyższych częstotliwości fali akustycznej.Moreover, this property allows for the miniaturization and lightness of the transducer 1, since such high acoustic wave powers are not required. The miniaturization of the knife and its lightness are influenced by the fact that it is possible to use much higher frequencies of the acoustic wave.

165 506165 506

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.Publishing Department of the UP RP. Circulation of 90 copies

Cena 10 000 złPrice: PLN 10,000

Claims

Patent claim

A solid-shaped acoustic knife with a sharp tip, on the base of which a piezoelectric transducer is installed, characterized by the fact that it has the shape of a wedge (5) and is provided with a transducer (1) of transverse vibrations perpendicular to the height (4) of the wedge (5), with whereby the transducer (1) is in the form of a plate on which side surfaces are applied electrodes (2) and one of them is fixed to the base of the wedge (5).