CN112236240A - 超声系统 - Google Patents

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Abstract

超声系统(1)，包括：用于超声微振动的发生器装置(2)；连接至发生器装置(2)并远离其延伸以至少部分地弯曲的波导装置(4)；操作元件(6)，其与固定弯曲节点(8)相连，使得弯曲微振动通过波导装置(4)作为交替的扭转或弯曲微振动传递至操作元件(6)。

Description

超声系统
技术领域
本发明涉及一种超声系统，其在外科领域、牙科领域或植入术中具有特定和有利的应用，然而，根据其它实施例，其同样可用于工业或建筑领域。
更精确地，这样的系统可用在需要进行材料(例如，矿化类型，但不仅是这种类型)的去除或钻孔的区域中。
背景技术
根据现有技术，孔的形成或材料的移除是通过与轴(其由可能的微型电动机驱动旋转)相连的工具来实现的。
已知的钻孔或移除系统的主要缺点有：1)由于与工具的摩擦和(微型)电动机的加热会引起加热，因此，在系统所操作的材料上会产生热量；2)不能有效地移除材料碎片，这使得进一步移除碎片形式的材料变得复杂；3)操作人员可用的空间可能会受到空间上的限制。
目前，在固体、流体和多相介质中以压电方式或通过磁致伸缩产生的超声振动被应用在工业和医学部门的不同领域中。以高于1MHz的频率产生的低强度压力波用于获取有关结构(工业、民用和军用)和人体内部器官(医学诊断)的信息。而频率在20kHz和100kHz之间的高强度波在共振设备中进行激发，用于在不同的应用方式中产生永久性变化。最后一种类型的波，通常被称为功率超声，用于制造业(例如，用于在集成电路中形成互连或焊接热塑性材料)和食品领域(用于切割糖果和其它食品)。
在医学领域中，特别是在外科领域中，功率超声被应用于硬组织(骨骼)和软组织的解剖、血管的烧灼以及牙科领域中去除牙垢。
参考植入学领域(仅仅作为示例)，通过使用上述类型的旋转工具来准备将螺钉或其它固定系统插入骨中的部位，然而，这在对操作者而言的术中层面和患者而言的术后层面两个方面都存在严重的局限性。
仅举几例，对存在外科进入较困难或受限的复杂解剖结构的或精细解剖结构(如，神经和血管)附近的手术部位进行介入时，传统器械是有问题的。
旋转产生的大量机械能和操作者必须施加给器械的相当大的压力可能会导致非矿化结构损坏、导致产生大量的热量并由于摩擦造成损失，从而导致矿化组织过热、操作者感到疲劳，对精度和所需的术中控制造成损害。
部位内温度的升高也是由在所述器械的切割元件和外科手术部位的壁这两个层面上，介入部位矿化碎片的可能的未充分去除以及钻孔作用的结果引起的，从而形成堵塞该部位正常血管化(负责骨再生过程)的通道的碎片层。
本发明涉及用于医学和牙科领域的超声功率系统(ultrasonic power system)，例如，口腔种植领域，我们主要参考该口腔种植领域来阐述所提出的结构的优点和发明方面。然而，本发明同样可应用于医疗和工业部门的其它领域。
大多数超声功率系统的操作是基于纵波在应用装置中的传输。这些波由压电换能器产生，并通过集中器或被称为超声变幅杆的波导在介质中传输。
然而，有些应用使用了弯曲振动、扭转振动或复合振动。例如，在牙科领域，在超声换能器中激发的纵向振动通过与形状不对称的插入件或钻头耦合而转换为弯曲振动。插入件轮廓中包含的一个或多个曲线有双重目的：允许较好地进入口腔内及将换能器的纵向运动转换成靠近插入件操作部的线性弯曲振动。
在超声洁牙器中，勾状插入件的弯曲运动通常用于去除牙齿上的钙化沉积物(牙垢)。在超声刀(如，Mectron spa的“Piezosurgery设备”)中，镰刀形插入件上产生的横向运动用于精确解剖下颌骨和其它矿化组织。
还有通过线性和椭圆振动去除牙垢的超声洁牙器，如DE102005044074A1或EP2057960B1中所述。在这些系统中，通过换能器在正交平面上的弯曲振动在插入件上产生具有双向分量的振动运动，特别参见EP2057960B1。这些弯曲换能器的构造是基于先前公开的构思，在此构思中，横向振荡是由沿径向和轴向以相反偏振插入的相邻压电体引起的(参见Mori,E.等，“New Bolt Clamped Flexural Mode Ultrasonic High Power Transducerwith One-Dimensional Construction”，Ultrasonics International 89 ConferenceProceedings”；Watanabe,Y.等，“A Study on a New Flexural-mode Transducer-solidHorn System and its Application to Ultrasonic Plastic Welding”，UltrasonicsVol.34,1996,pp.235-238；Yun,C-H.等，“A High Power Ultrasonic Linear Motor usinga Longitudinal and Bending Hybrid Bolt-Clamped Langevin Type Transducer”，Jpn.J.Appl.Phys.,Vol.40,2001,pp.3773-3776)。
在颌面外科手术中，插入件的超声振动常用于切割骨组织。迄今为止，还没有一种超声设备能够以与颌骨可被切割的相同的效率刺穿颌骨。为此，诸如植入物部位的准备等应用都几乎只使用由微型电动机驱动的刀具来执行。
根据牙植入物规程，较小尺寸的第一孔一经形成，就使用具有逐渐增大的截面的旋转钻逐渐扩大其直径，直到其直径与植入物相配。
通常在超声系统中使用的用于在口腔中执行的操作的插入件的振动振幅不足以执行植入物部位准备的所有阶段。这一局限根植于这些设备的设计中，在该设计中，对于相同的机头，插入件的横截面越大，所产生的振动的振幅就越小。插入件截面与振动之间的这种反比关系表明了该技术适用性的限制，特别是在需要获得直径为几毫米的孔的口腔种植中。
还存在与插入件的线性振动有关的另一问题，插入件的线性振动不允许对下颌组织进行穿刺，除非与之相结合地应用了机头的手动倾斜。操作者在口腔内当然很难产生这种辅助动作，并且无论如何都不能非常符合目前的种植实践所要求的精确度要求。
从US7374552B2、US6402769B1、US2009/236938A1和US2011/0278988A1可以获知通过激励超声扭转或组合的扭转和纵向振动能够解剖生物组织的超声设备。这些设备的共同特征是它们都具有单个几何延伸轴线，基本上是轴向对称系统。在诸如牙种植等颌面应用中，在口腔中使用的振动插入件相对于换能器轴线具有明显的不对称延伸。因此，在这些领域中，不可能按照所提到的发明(其仅对换能器和插入件的操作部同轴的系统有效)的指示在插入件的操作部上产生扭转振动、或纵向和扭转振动。
Slipszenko(US2013/0253559A1)设计出了超声系统的构造，在这些构造中，在超声刀中交替产生扭转、弯曲或纵向振动，以治疗软组织，其中，延伸轴线垂直于换能器的轴线。根据此技术方案，通过引入相对于换能器轴线偏心安装的超声变幅杆或波导变幅杆(waveguide horn)，可以将压电换能器的横向振动转换为扭转、弯曲或纵向振荡。为了使振动传递正确进行，超声变幅杆或波导变幅杆后部的直径必须大于换能器的直径。尽管可以在正交平面上产生交替的振动族，但是，使用Slipszenko的技术方案不能实现牙科和颌面设备关于紧凑性、人体工学和比重方面的要求。超声变幅杆的大尺寸和偏心安装将大大限制口腔内部的可视性。此外，在Slipszenko的技术方案中，一个或多个波导插在超声刀和振动传递/转换变幅杆之间用于传递充足的振动。即便将这些组件的数量减至最少，该设备的总长度对于应用在口腔内而言仍是不相配的。
Mishiro(JPH0373207A)提出了一种用于去除材料的超声系统，该系统理论上可适用于牙科领域。该技术方案基于超声马达的典型操作原理：由超声换能器连接至波导形成的接头上产生的椭圆振动产生与波导尖端接触的操作元件的转动。在JPH0373207A中所示的构造中，所述操作元件(其对称轴可垂直于或平行于换能器的轴线)除了转动外还超声振荡，从而可去除材料。所述操作元件和波导之间的接触点(振荡运动通过其传递)对应于换能器-波导接头上产生的纵向和横向振动的波腹。根据此技术方案所描述的构造，所述操作元件由两个轴承支撑，这两个轴承定位在相同数量的沿振荡元件产生的固定节点上。该技术方案在其结构上较复杂，并且不适于如牙种植中那样连续使用并替换操作元件(插入件)的应用。
发明内容
本发明提出了换能器/插入接头的替代构造，其允许产生具有足够振幅的弯曲、扭转或组合的纵向和扭转振动，以用于准备植入部位和执行其它应用。
本发明涉及适于在口腔内执行操作的换能器/插入系统的新结构的引入。通过以下描述的技术方案，可以在插入件的操作部分中以足够高的振幅产生弯曲、扭转或组合的扭转和纵向超声振荡，以准备植入部位。插入件和联接的弯曲换能器的延伸轴可以是入射的、正交的和共面的。
特别地，组合的弯曲、或扭转和纵向振动可用来制造植入程序的第一孔；在适当结构的插入件中产生的扭转或扭转和纵向振荡允许后续步骤加宽要执行的初始孔。
在下面描述的和示出的每个构造中，插入件和换能器之间的联接通过弯曲节点进行。
本发明的一些主要优点是：
i)实现插入件的操作部件的高振动，这对于在有限的进入空间中进行操作是有用的；
ii)减小的尺寸(小插入件)；
iii)在插入件的设计方面具有更大的通用性；
iv)尽管与不同的插入件联接，但是换能器的模态参数和机电效率几乎不变；
v)使用单个换能器结合一组具有特定几何和振荡特征的插入件来进行植入部位准备的可能性。
因此，本发明提供了适用于颌面外科以及医学和工业领域中其它部门的通用解决方案。
本发明属于上述背景，提出提供如下超声系统：根据与在单个方向上的传统旋转不同的动力学来工作，并且借助于所描述的创新的交替运动允许获得关于减小的过热、更好地从使用部位去除碎屑、及减小的整体尺寸方面的有利结果。
该目的通过权利要求1的超声系统实现。从属权利要求描述了优选或有利的实施例。
附图简要说明
下面将参照附图对本发明的目的进行详细描述，其中：
图1A、图1B分别示出了根据第一可能实施例的本发明的超声系统在非工作构型和操作(或共振)构型下的立体图，其中，后者是通过有限元件分析计算得出的；
图2A、图2B和图2C示出了分别在图1A和图1B所示的超声系统的操作元件处的远端区域的放大图，而图2B、图2C示出了振动共振周期中的两个连续的工作瞬间，这两个瞬间相位相差约180°；
图3在立体图中示出了根据第二可能实施例的非工作构型下的本发明的超声系统；
图4和图6示出了根据另一实施例的在共振振动周期的两个连续工作瞬间时的超声系统的纵向剖面图，其中，这两个瞬间相位相差约180°；
图5和图7分别示出了在存在操作元件的情况下关于图4和图6所示瞬间时的波导装置和操作元件的模态形式的示意图；
图8示出了发生器装置的产生振动的压电元件所在区域的可能变型的放大图；
图9和图10示出了根据其它可能的变型的本发明的超声系统的立体图；
图11示出了操作元件的可能构造的纵向剖面图；
图12和图13示出了波导装置的远端部分的可能配置的分离部件的立体图，分别用于连接单个操作元件或用于在两个不同位置连接操作元件；
图14和图16示出了根据图9中实施例的超声系统在共振振动周期的两个连续工作瞬间时的纵向剖面图，其中，这两个瞬间相位相差约180°；
图15和图17分别示出了关于图14和图16中所示瞬间时的波导装置和操作元件的模态形式的示意图；
图18和图20示出了根据图10中实施例的超声系统在共振振动周期的两个连续工作瞬间时的纵向剖面图，其中，这两个瞬间相位相差约180°；
图19和图21分别示出了关于图18和图20中所示瞬间时的波导装置和操作元件的模态形式的示意图；
图22、图23和图24示出了根据另一可能变型的本发明的超声系统的立体图及图22所示超声系统的操作元件处的远端区域的两个放大图，而图23和图24示出了共振振动周期中的两个连续的工作瞬间，这两个瞬间沿着彼此不同的轴线相位相差约180°。
图25是根据第一可能实施例的本发明的超声系统的立体图，其中突出了引导体的振荡平面P和操作元件在其中振荡的元件平面S，并且在最大振荡时刻突出了弯曲超声换能器和波导装置的振动变形以及在操作元件中引起的扭转变形；
图26是图25中所示技术方案的细节立体图，其中，在振动共振循环中的操作瞬间以放大的方式示出了超声系统的变形；
图27是根据另一实施例的本发明的超声系统的立体图，其中，操作元件位于弯曲超声换能器的振荡平面P中，并且在最大振荡时刻突出了弯曲超声换能器和波导装置的振动变形以及在操作元件中引起的弯曲变形；
图28是图27中所示技术方案的细节立体图，其中，在振动共振循环中的操作瞬间以放大的方式描绘了超声系统的变形。
具体实施方式
在以上附图中，附图标记1整体上表示超声系统1，超声系统1包括超声微振动发生器装置2、与发生器装置2相连的波导装置4及至少一个操作元件6。
术语“波导”是指由于其几何结构和位置，也就是说也由于其与所述发生器装置2的连接，集中和/或放大发生器装置2的弯曲振动(flexural vibration)的主体或主体的一部分。超声系统1的这一部件或部分也被称为“集中器(concentrator)”，这是因为它对发生器装置2的弯曲振动进行集中(并且优选但不是必须地放大)，例如，通过减小其至少一个远端部的其横截面。超声系统1的该部件或部分还被称为“超声变幅杆”。
根据一实施例，所述波导4与所述发生器装置2同轴。
根据一实施例，所述发生器装置2包括多个压电元件18，这些压电元件18通过质量体42彼此间隔开，并在近端与质量体40或调谐器相关联，且在远端与另一质量体44相关联。这些质量体40、42和44以其预定的质量来校准发生器装置2的一个或多个工作频率。
例如，该超声系统1是外科器械，例如，骨钻或牙科器械。根据其它实施例，本系统1是工业仪器或可用于建筑领域中，例如，铣刀、钻或切削工具。
根据不同的实施例，操作元件6包括钻头34、材料去除刀具36、(半)球形元件、扩孔构件(reamer member)或切割构件(未示出变型)。
根据一实施例(例如，参见图10中的变型)，发生器装置2包括至少一个纵向超声换能器74(如下文所定义)，特别是
Figure BDA0002742032750000071
型。
根据一实施例，发生器装置2包括至少一个超声换能器16、74，超声换能器16、74包括放置成与至少一对接触电极20、22电接触的一个或多个压电元件18。
根据一实施例，超声换能器16(例如，也为Langevin型)是弯曲型的。
根据一实施例，超声换能器16、74包括例如沿着组装方向Z'并排放置的多个压电元件18。
根据一实施例，超声换能器16、74与波导装置4的主要延伸方向Z同轴地布置或安装。
应当注意，在本说明书中，除非另有说明，否则“轴向”、“径向”、“横向”、“纵向”总是以主要延伸方向Z为参照。
根据一实施例，前述的组装方向Z'与主要延伸方向Z基本平行或重合。
根据一实施例，至少一个压电元件18布置在弯曲微振动的波腹58处，特别是在弯曲型超声换能器16中。
根据一实施例，超声换能器16包括至少一对质量体40、42、44，其轴向地包围至少一个压电元件18。
根据一实施例，一个或多个质量体40、42、44(例如：全部)由金属材料制成。
根据一实施例，压电元件18、接触电极20、22和可选的质量体40、42、44不依赖于环形或管状形状，并且相对于组装方向Z'相互同轴地安装。
根据一实施例，压电元件18、接触电极20、22和可选的质量体40、42、44可具有圆形或多边形(例如，正方形或矩形)横截面(相对于主要延伸方向Z或相对于组装轴线Z')。
根据一实施例，压电元件18、接触电极20、22和可选的质量体40、42、44安装在沿轴向(具体是：相对于组装方向Z')贯穿其中的连接杆46(或固定杆(captive stem))上。
根据一实施例，超声换能器16的质量体40、42、44提供一个压电元件18和接触电极20、22的轴向挤压元件或多个压电元件18和接触电极20、22的轴向挤压元件。
根据一实施例，超声换能器16、74的布置在轴向端部位置上的质量体40、44可包括第一螺纹48、50，第一螺纹48、50用于与由连接杆46界定的第二螺纹52、54联接，例如，一个位于端部位置，一个位于其中间或中心位置。
根据一实施例，超声换能器16的一个或多个压电元件18包括一对半元件24、26(或元件24、26的一部分)，该一对半元件具有彼此相反的偏振方向(polarization direction)并且在振荡平面P上并排。如此以来，在向接触电极20、22施加交流电压时，交替地，一半元件(24或26)膨胀，而该对中的另一半元件(26或24)收缩，从而在发生器装置2和波导装置4中产生弯曲微振动。
这种收缩/膨胀现象例如在图4、图6或图8的变型中清晰可见。
以图4中的瞬间为例，可以注意到，在第一对左半元件中-根据该图的方向-上半元件24(处于膨胀状态)的轴向厚度略大于该对的另一半元件26的轴向厚度，该另一半元件26位于下方，处于收缩状态，因此其厚度小于相对的元件。然而，同时，由于向位于右侧的另一对半元件24'、26'提供了电压，所以该另一对半元件24'、26'具有相反的状态。
更精确地，成对的半元件的位置和弯曲振动方式有利地允许超声系统1产生共振。
关于图4所示的瞬间之前或之后的瞬间，图6示出了相反的构型，在该构型中，所讨论的半元件的膨胀或收缩状态被交换，从而产生波导装置4的重复振荡。
根据一实施例，本系统包括施加到发生器装置2的电压的控制装置90。
根据一实施例，控制装置90被配置为使得施加到成对压电元件(例如，一对相邻元件)的电压具有相同的模块和相同的相位。
根据一实施例，超声换能器16、74包括至少一对沿轴向并排放置的压电元件18，例如，沿组装方向Z'并排放置。
根据一实施例，在这对压电元件18(例如，当包括在超声换能器16中时)中，具有确定偏振方向的半元件24、26在径向上并排放置，并在轴向上与具有相反偏振方向的半元件并排放置。
更精确地，在一对相邻的压电元件中，径向相邻的半元件间的偏振方向(特别是：相对于组装方向Z'对称地定位)是相反的，并且组装方向Z'上相邻半元件间的偏振方向也是相反的(更精确地：沿着该方向Z'布置在同一侧)。
根据一实施例，半元件24、26由中间空间56隔开，该中间空间56在与振荡平面P基本正交的平面上延伸。
根据一实施例，半元件24、26被制成扇形或(半)环扇形，例如，半月形。
根据另一实施例，压电元件18(例如，超声换能器16的压电元件)或多个这样的元件被制成环形，包括具有彼此相反方向的偏振的两个元件部分(具体地：相对于组装方向Z′对称地定位)、及没有偏振的中间部分。
关于纵向超声换能器74的特征，这种换能器不像刚刚讨论的变型那样配置成在单个平面中振动。相反，这种换能器74被配置为产生纵向微振动(即，沿着组装方向Z'和/或沿着主要延伸方向Z；例如，参见图19或图21中的箭头方向，其具有主要延伸方向Z上的主纵向分量)，并且交替，从而将它们传输到波导装置4。
根据一实施例，压电元件18(例如，纵向型超声换能器74的压电元件)被制成环形或管状形状。
根据一实施例，超声换能器74包括至少一对压电元件18，其具有彼此相反的偏振方向并且平行于组装方向Z'。
波导装置4连接至发生器装置2，并从发生器装置2延伸离开，以便至少部分地弯曲(并且有利地产生共振)。
应该注意的是，“至少部分地弯曲”是指基本上涉及所有波导装置4的弯曲(例如，如图4-图7或图14-图17所示)，或者仅涉及此装置的一部分的弯曲(例如，参见图19或图21中的附图标记28)。
根据一实施例，发生器装置2被配置为借助于固定超声微振动在单个振荡平面P中弯曲波导装置4。
换句话说，根据该实施例，波导装置4易于因发生器装置2产生的微振动而弯曲(并且易于由于这些微振动而有利地产生共振)，使得波导装置4的振荡至少有一个固定的弯曲节点8是固定的。
应该注意的是，在本说明书中，“固定节点”是指波导装置4的不存在微振荡或微振动的至少一个正交段(相对于主要延伸方向Z)。
具体地，上述弯曲振动以与发生器装置的弯曲频率对应的频率发生，例如，以弯曲共振频率，该频率例如能够通过发生器装置2的控制装置90(例如，电子器件)来设定。
操作元件6与固定弯曲节点8连接或接合，使得弯曲微振动通过波导装置4作为交替扭转或弯曲微振动传递至操作元件6。
换句话说，由发生器装置2引起的弯曲被传递至操作元件6，使得操作元件6以扭转/挠曲方式交替/往复振动。
根据一实施例，例如，参见图2A、图3或图10，操作元件6在振荡平面P外部延伸，使得弯曲微振动作为与该元件6交替的扭转微振动被传递。
根据一实施例，例如，参见图9，操作元件6在与振荡平面P基本平行(可选地重合)的平面上延伸，使得弯曲微振动作为与该元件6交替的弯曲微振动被传递。
根据一实施例，发生器装置2被构造成产生纵向微振动，该些纵向微振动沿波导装置4在主要延伸方向Z上传递。
根据一实施例，波导装置4在远端包括连接至操作元件6(例如，连接至其基座62)的元件承载体72和至少一个相对于主要延伸方向Z沿径向延伸的引导环28。以此方式，元件承载体72和引导环28用于将纵向微振动转换成至操作元件6的扭转微振动。
换句话说，引导环28使发生器装置2的纵向微振动变为弯曲微振动，该些弯曲微振动将被元件承载体72适当地转换为交替的扭转微振动。
根据一实施例，元件承载体72限定固定弯曲节点8。
根据一实施例，引导环28在第一端76(例如，刚性地)连接至波导装置4的引导体10，并且在相反的第二端78(例如，刚性地)连接至元件承载体72。
根据一实施例，引导体10包括可释放地连接在一起的近端部分82和远端部分84。
应该注意的是，在本说明书中，术语“远端”是指位于或面向操作元件6的部件；另一方面，术语“近端”是指相对于这种元件6位于相反侧的部件，特别是朝向布置在换能器16、74的轴向端部的质量体40的部件。
根据一实施例，近端部分82和远端部分84间的可释放连接借助于卡口连接或者例如如图18或图20所示，通过螺纹连接86实现。
根据一实施例，近端部分82和远端部分84例如通过阳性-阴性联接件几何地联接。
根据一实施例，远端部分84限定阴性部分，近端阳性部分82至少部分地插入其中。
根据一实施例，远端部分84、引导环28以及可选地元件承载体72被制成单件。
根据一实施例(未示出)，固定弯曲节点位于主要延伸方向Z上(特别是在发生器装置2的非工作状态下)。
根据一实施例，固定弯曲节点8相对于主要延伸方向Z径向地交错(特别是在发生器装置2的非工作状态下)。
根据一实施例，发生器装置2和波导装置4以基本上完整的方式被接收在振荡平面P中。
根据一实施例，发生器装置2和波导装置4沿着波导装置4的主要延伸方向Z对准。
根据一实施例，引导体10构成连接杆46的延伸部分(特别是轴向延伸部分)。
根据一实施例，波导装置4能够至少部分弯曲或与发生器装置2一起产生共振。
操作元件6连接或接合至固定弯曲节点8，使得弯曲微振动通过波导装置4作为交替的扭转或弯曲微振动传递至操作元件6。
具体地，弯曲微振动从波导装置4到操作元件6的传递是通过平行于振荡平面P(可选地在这样的平面P中接收)的动态转矩发生的，并且，固定弯曲节点上的支点作用在操作元件6的基座62上，以产生扭转或弯曲微振动。
根据一实施例，在发生这种传递时，操作元件6的微振动不会通过改变模态形状或振幅来影响发生器装置2和/或波导装置4的微振动，反之亦然。
因此，波导装置4的弯曲微振动可被转变成交替的扭转微振动或转变成交替的弯曲微振动。例如，不同的扭转/挠曲变换可取决于由波导装置4限定的且由操作元件6接合的不同联接座30、32、80。
根据一实施例，波导装置4包括至少一个例如基本上呈管状或圆柱状的引导体10。
根据一实施例，引导体10在其整个长度上具有基本恒定的截面。
根据一实施例，引导体10在远端方向上具有至少一个锥形截面。例如，远端部分84可以向远端渐缩。
根据另一实施例，引导体10具有可变截面，例如，自发生器装置2朝远离其方向增大或减小，例如，以便根据需要放大或衰减穿过此本体10的微振动。
根据一实施例，引导本体10具有基本上呈圆形的横截面。
根据一实施例，操作元件6在固定弯曲节点8处刚性地连接至波导装置4的本体10、72。
应当注意，在本说明书中，根据需要使用引导体10或元件承载体72的实施例，“本体10、72”是指“引导体10”或“元件承载体72”。
根据一实施例，操作元件6可移除地连接至波导装置4的本体10、72。
根据一实施例，通过布置在这样的元件6和这样的本体10上的互补的联接螺纹12来实现操作元件6和引导体10之间的可移除连接。
根据一实施例，操作元件6和引导主体10之间的可移除连接可包括近端部分82和远端部分84之间的上述可释放结合。
根据一实施例，操作元件6和引导体10之间的可移除连接通过联接(可选地通过联接螺纹68)至引导体10的锁定元件60(例如，销(dowel))实现。
根据一实施例，引导体10可界定至少一个元件座66，以至少部分地(例如：完全地)容纳锁定元件60。
根据一实施例，锁定元件60或销以挤压方式作用在由操作元件6限定的邻接表面64上，该邻接表面具体是由操作元件的基座62限定。
根据一实施例，邻接表面64是基本上平的或凹的。
根据一实施例，操作元件6沿着相对于振荡平面P入射或基本正交的第二方向Y延伸。
根据一实施例，第二方向Y实现操作元件6的对称轴。
根据一实施例，第二方向Y在固定弯曲节点8与振荡平面P相交。
根据一实施例，第二方向Y位于正交于振荡平面P的元件平面S上。
根据一实施例，操作元件6至少部分地沿着第三方向X延伸，该第三方向X基本平行于振荡平面P，或者可选地容纳在振荡平面P中。
根据一实施例，第三方向X实现了操作元件6的对称轴。
根据一实施例，操作元件6通过至少一个传动体14连接至波导装置4或所述装置4的本体10、72，所述至少一个传输本体14例如集成在或应用于操作元件6中。
根据一实施例，传动体14可以与操作元件6制成一体。
根据一实施例，传动体14可以例如以可释放的方式安装至操作元件6。
根据一实施例，传动体14被设计成仅将微振动从发生器装置2传递至操作元件6，但是不以任何方式改变这种微振动的频率。
根据一实施例，传输主体14被配置和/或调谐成放大或相反地衰减从发生器装置2接收的微振动。
根据一实施例，操作元件6自波导装置4朝远离其的方向延伸长度L，或者操作元件6和传动体14自波导装置4朝远离其的方向延伸长度L(例如参见图11)，该长度L包括在在操作元件6中产生的扭转或弯曲微振动的波长λ的四分之一或其整数倍n的邻域中(邻域I小于或等于n*λ/10，优选为λ/10，更优选为λ/40)。
根据一实施例，长度L是沿着第二方向Y或沿着第三方向X测量的。
根据一实施例，波导装置4(或其引导体10)在远端包括相对于主要延伸方向Z的不对称部分92(例如，折叠或倾斜的部分)，固定弯曲节点8设置在此不对称部分92上。
根据一实施例，波导装置4(或其引导体10)包括倾斜段94，该倾斜段94相对于主要延伸方向Z沿着入射方向D以预定入射角α延伸。
根据一实施例，入射角α是锐角。
根据一实施例，波导装置4的远端4'限定用于连接操作元件6的一个或多个径向联接座30、32。
根据一实施例，波导装置4界定两个径向联接座30、32，所述径向联接座30、32定向成使得座30中操作元件6的第三方向相对于接合在另一座32中的操作元件6的第二方向Y入射或基本正交。
更精确地，每个联接座30、32被配置用于独立操作元件6至超声系统1的连接(例如，用于可释放的连接)。
根据一实施例，互补的联接螺纹12可以布置在径向联接座30、32。
例如，一个或多个联接座可包括座腔88，该座腔88朝着引导本体10的内部延伸(也就是说，至少部分地在此本体10的厚度中)，其中设置上述互补的联接螺纹12。
根据一实施例，操作元件6包括螺旋杆38，其沿第二方向Y成螺旋形延伸，使得操作元件6的远端部分6'容易受到冲击振动，其具有纵向分量并沿第二方向Y交替。
换句话说，该变型提供了施加至螺旋杆38的不对称性的扭转微振动产生沿第二方向Y的微冲击。
换句话说，根据该变型的操作元件6的远端部分6′除了扭转振动之外，还能够获得另一冲击振动，其具有沿第二方向Y的纵向、交变分量。
根据一实施例，超声系统1包括发生器装置2的控制装置90，其被配置为将此装置2的超声微振动的频率控制为使得操作元件6的微振动频率值处于20-60KHz的频率范围内，例如，20-36KHz。这样，可以选择性地去除(或刺穿)部分矿化结构(例如，牙齿或骨头)，同时保持较低密度的组织(例如，软组织)的完整性。
创新地，本发明的超声系统可很好地解决现有技术中的缺点。
更精确地，本发明允许通过操作元件的往复扭转或挠曲运动来提供工作动作，例如，钻孔，放弃了现有技术中通常使用的器械的典型单一旋转动作，具有明显的操作优势，并且可能具有临床优势。
有利地，与常规装置不同，本超声系统不使用与宏观振动相关联的微型电动机。
有利地，本发明的超声系统提供了高度的使用通用性，这是因为根据操作元件所接合的座的取向，操作元件可无差别地执行钻孔或移除操作。
有利地，由于所选择的操作部分的几何形状和特征，本超声系统提供了高度的使用通用性。
有利地，由于大大降低了操作者所需的施加的力，因此，本发明的超声系统允许获得更大的触觉灵敏度和更高的术中精度。
有利地，本超声系统利用操作元件的超声微振动，该超声微振动通过去除的材料或组织(然后通过可能的冲洗液的机械作用将其立即去除)的微粉化过程产生孔或去除材料。
在任何情况下，有利地，所讨论的往复运动有利于材料碎片的去除或自然释放。
有利地，在本超声系统中，离心过热的影响不如由传统钻头/磨机的旋转产生的宏观振动所产生的影响大(或甚至相对于其最小化)。
有利地，本超声系统允许在钻孔或去除材料开始时实现操作元件的改进的稳定性。
有利地，本超声系统允许获得比常规旋转工具(例如，相对于钻头)明显更高的操作精度；实际上，由于离心部件的作用，后者在钻孔开始时是不稳定的，这导致工具偏离所需的钻孔轴线。实际上，根据现有技术，特别是在种植外科领域，一开始使用特殊构造的尖端来接合待钻的骨表面(最常见的是玫瑰形尖端(rose tip)和lance切割器(lancecutter))。
相反，与其微振动操作相结合，根据本发明的操作元件的特殊构造可赋予更大的稳定性，这不仅是由于基本消除了用于启动工具的任何离心部件。
有利地，在本超声系统中，可获得对操作元件-基底界面的更大清洁，并可改善骨再生过程(对于提供将本发明系统用于外科手术、植入物或牙科用途的变型)。
有利地，对操作元件的超声微振动会引起可能存在的任何流体(例如，冲洗液)的空穴现象，允许从由该元件形成的孔的侧壁去除骨屑，从而留下还通过对超声系统产生的孔的壁进行冲洗形成的上述清洁界面。这样，不会形成由螺旋形尖端和传统钻头引起的传统骨污层(bone smear layer)，从而有利于骨再生过程。
有利地，在本超声系统中，通过使用低频振动来获得对骨组织的选择性钻孔。实际上，选定频率的振动被证实对于钻孔或去除矿化结构(例如，骨头或牙齿)极为有利，但在应用于软组织时无效。
因此，有利的是，与较低密度的软组织的偶然接触不会引起任何损坏或撕裂，而只会造成短暂且有限的热量释放。
有利地，发生器装置和波导装置的动态特征仅受操作元件性质(例如，其质量、几何形状和/或纵向和/或横向负担)的轻微影响，这是由于此操作元件是固定在固定节点上的，因此，这种性质与微振动运动的产生和维持基本无关。
此外，除了所需的微振动的传递之外，发生器装置和波导装置的性质和动态特征(例如，波导装置和/或发生器装置的质量、几何形状和/或纵向和/或横向负担)不会影响或仅轻微地影响操作元件的振动。
因此，这种情况使得本超声系统在设计和使用可以与本系统相关联的操作元件方面特别通用。
有利地，本系统已被设计为以固定频率操作，以便产生总是位于发生器装置和波导装置的相同轴向位置上的预定的固定弯曲节点。
根据另一有利方面，尽管固定发生器装置的频率保持不变，但是操作元件的构造(例如，长度L、截面、材料等)可以根据需要进行调节，特别是通过在设计步骤中干预此操作元件的特征，将其调整至适当的微振动谐波。
举例来说，如果设计尺寸非常小的操作元件是必要的或有利的，则可获得非常大的微振动振幅，将操作元件的长度L限定为激发的微振动的波长的约四分之一。
有利地，操作元件的一部分可用作微振动的放大器或阻尼器。
有利地，操作元件的振动或共振特征可甚至在实现元件本身之后的某个时间进行改变，例如，以便放大或衰减微振动。
有利地，本发生器装置已被设计成以可靠、连续的方式并且利用易于实施的技术装置来产生并传递能够使波导装置在单个振荡平面上弯曲的振动。
有利地，本发生器装置已被设计成利用可根据需要确定的(预)挤压力容易地封装所有必要部件。
有利地，本系统被设计成允许不同形状的操作元件振动，这是因为固定节点是在弯曲振动的产生方向上没有运动的位置。
最后一种情况使得本系统特别具有创新性，因为，与广为流传的技术偏见相反，操作元件被放置在不发生运动的位置(静止节点)附近。
换句话说，尽管固定节点具有不动的点或线，但其周围具有最小运动，仍足以允许期望的微振动激发。
有利地，可以在本发明中使用的操作元件是非常小的，这主要是由于上面所讨论的波长。
有利地，本发明的系统允许施加微冲击动作，该动作有利于将操作元件刺入待钻的组织中。
本领域技术人员可对上述系统的实施例进行其它功能上等效的元件的若干改变或替换，以满足具体需求。
这样的变型也包括在所附权利要求所限定的保护范围内。
此外，可以独立于所描述的其它变型来实现被描述为属于可能的实施例的每个变型。
根据一实施例，始于由于固定弯曲节点处的联接发生弯曲振动至扭转振动的转换的实施例，可以提供压电换能器的变化。根据一实施例，在压电陶瓷的形状、尺寸和布置方面在图1和图9中整体表示的换能器是能够在波导装置4(或波导本体10)中产生弯曲振动的换能器。或者，弯曲振动可以通过使纵向振动通过相对于换能器自身的纵向轴线Z不对称的波导4“退化”来获得。根据一实施例，在图10中，示出了纵向换能器(Langevin型，74)，其由压电封装24、26、质量体或支承质量或调谐器(tuner)40、波导或变幅器(horn)或集中器4组成，波导或变幅器或集中器4具有引导体10，振动转换器(在此为环28)借由螺纹(螺纹联接86)联接至引导体10，其中，元件承载体72与用于操作元件6的固定节点8、联接座80重合。
此外，在该实施例中，固定弯曲节点在发生器装置的主要延伸轴线上，提供至操作元件6的固定节点的连接以及节点平面(振荡平面P)和操作元件自身的对称轴Y之间的正交性。
根据一实施例，主要延伸方向Z和操作元件6的轴线是入射的，基本上是正交的，即具有在85°和125°之间、优选90°的角度，并且属于同一平面(即没有偏心)。
根据一实施例，当波导4的直径d'大于操作元件6的杆的直径d时，优选地，在波导4的直径d'大于或等于操作元件6的杆的直径的一半d/2时，在操作元件6的远端部分中获得了改善的性能(振动幅度)。
根据一实施例，参照图24和图25，杆的直径d是圆柱状操作元件6的直径，而关于图9、图10、图11、图12和图13，直径d是传递体14的直径。操作元件62的基部，例如，即使不是唯一地，用于将操作元件6联接(例如，用螺钉固定)至波导4的远端部分。
根据一实施例，提出了一种解决方案，以增大在包括第一和第二臼齿(在下颌和上颌处)的口腔区域中的术中可见度，该可见度由于口腔的大小以及每个患者之间在张口度上的差异而受到限制。
为了克服这个问题，如今使用具有contra(即，麻花钻的连接有操作元件的部分)的微型电动机，其远端部分相对于contra自身的主纵轴倾斜。所述远端部分的倾斜角度通常为120°(就相对于主要延伸方向的锐角而言为30°)。
根据一实施例，波导装置4(或波导本体10)的远端部分相对于主要延伸方向Z倾斜，在操作元件6的层面上该实施例不会影响或损害振动的传递和转换(即，以如下方式：发生器装置2和波导装置4的纯弯曲振动在连接至固定节点的操作元件6中以完全包含在平面P中的扭转振动或弯曲振动的形式转换或传递)。
根据一实施例，为了结合波导装置4或波导本体10的远端部分的期望的倾斜度而不损害操作元件6中的振动的传递/转换，波导本体4设置有例如两个延伸方向，就发生器装置2而论，这两个延伸方向被定义为近端和远端。近端延伸方向与主要延伸方向Z同轴，而远端部分相对于主要延伸方向Z本身(方向D)倾斜角α，角α位于5至45度之间，优选为30度。为了保持所提出的超声系统1的创新特征，两个延伸方向(Z和D)也入射在对应于波导装置4或波导本体10的固定弯曲节点的点上。波导装置4的远端部分的轴线D和操作元件6的轴线(Y或X)继续形成85°至125°之间的角度，优选为90°。
根据一实施例，为了在操作元件6的远端部分具有相当大的振动幅度，操作元件6的直径d必须小于波导4的直径d'，并且优选地，d≤1/2d'。例如参照图11，操作元件的直径d对应于操作元件的传动体14的直径，而在图25-图28中，这些元件被简化表示(圆柱体)，以便于理解本发明。
重要的是，应当理解，使用固定(挠性)节点作为两个振动元件之间的联接点以便将第一元件的振荡传递/转换至第二元件(来自波导和操作元件)与通过使振动元件通过波腹的点/截面耦合(例如如现有技术中那样)来传递振荡运动有很大差异。使用波腹是超声功率系统中采用的常规解决方案，其中，谐振组件(实际上是波腹)的最大振荡点被用作耦合至其上的第二谐振组件的激发源，第二谐振组件继而在耦合点/截面处呈现一振动波腹。由于固定节点是最小振荡点，因此在现有技术中(例如，在超声功率系统中)将其用作联接/固定点/截面，以隔离振荡元件/设备相对于联接至其上的、不想振荡的结构(例如，手持件或通过置于节面(nodal sections)的法兰联接至振动超声系统的任何类型的外壳)的振动。另一方面，在超声功率系统中，提出的唯一解决方案是使用波腹而不是节点将振动从一个振荡元件传递至另一个振荡元件。
另一方面，由于本发明的特征(其中适当地选择了模式、谐波和边界条件的族)，可以将固定节点用作相当大振幅的振动在联接至波导的操作元件的远端部分中的转换/传递的点/截面。
由所提出的结构产生的优点是：用于在有限的进入空间中进行操作的操作部件的高振动；减小的整体尺寸(操作元件长度与λ/4成比例，而不仅与λ/2成比例(如已知的超声系统那样))；操作元件6对系统/振荡发生器接头的频率和振动(模态)形式几乎没有干扰；操作元件设计上的更大的几何通用性；使用发生器装置2和波导4的单个接头用于一组(多个)操作元件6的振动激活的可能性，其中每个操作元件6具有特定的几何和振荡特征，而与这些操作元件的联接不会改变系统的电动效率。
关于长度接近操作元件中产生的扭转/弯曲波长的四分之一(或其倍数)的振动操作元件6的使用，必须做出类似的论点。通常，在超声功率系统中，振荡分量的长度是所产生的振动的波长的一半(或倍数)。然而，由于本发明提出的特定结构、以及所选择的模式、谐波和边界条件族，可以结合长度接近(在操作元件中)所产生的扭转/弯曲波长的四分之一的操作元件6，获得上述优点，特别是高振动和减小的尺寸。
由于本发明，可以获得由发生器装置2产生并用波导4以操作元件6的扭转(或扭转-纵向)或弯曲振荡传递的弯曲振荡的传递/转换，其中，操作元件6的扭转或弯曲振荡具有相对于波导4和/或发生器装置2的轴线入射并正交或几乎正交的延伸轴线。
操作元件、发生器装置和波导的轴线可以是共面的(因此，对于期望的振动转换/传递，不需要执行偏心组装)。
此外，振动传输/转换通过操作元件6在波导4的弯曲节点中的机械联接(而不是像现有技术中那样通过波腹)进行。
根据一实施例，不存在波导4，并且操作元件6的联接发生在直接与发生器装置2的弯曲节点上。
根据一实施例，发生器装置2和波导4的轴线是入射的并且不是同一轴线。本发明的操作元件6在功能上允许：(i)相对于波导4(或者如果不存在波导4，则相对于发生器装置2)不偏心地安装；(ii)具有小于波导4的直径d'的横截面(直径，d)；(iii)具有与λ/4成比例的而不只是与λ/2成比例(如现有技术中谐振系统的所有部件中那样)的长度。
在整个说明书中，参考系统的振荡平面，涉及包含操作元件6和发生器装置2和/或波导4的轴线的平面，从而阐明振动元件之间的联接不像现有技术中提出的那样是偏心的。
根据一实施例，发生器装置2包括两个压电包，所述两个压电包围绕主要延伸方向/轴线Z相互旋转90°，并且，其中，操作元件6的连接发生在固定弯曲节点，并且将正交性提供给发生器装置2和/或波导4与操作元件6本身的轴线之间。由于这种构造，根据被激发的压电包，可以将在换能器(或发生器装置2)和在波导4中产生的挠曲振动作为扭转振动或挠曲振动传递至操作元件6，从而允许消除用于操作插入件6的双联接座(如图13所示)。
附图标记列表
1 超声系统
2 发生器装置
3 波导装置
4’远端
6 操作元件
6 操作元件的远端部分
8 固定弯曲节点
10 引导体
12 互补联接螺纹
14 传动体
16 弯曲超声换能器
18 压电元件
20 接触电极
22 接触电极
24 半元件或元件的一部分
24’半元件或元件的一部分
26 半元件或元件的一部分
26’半元件或元件的一部分
28 引导环
30 径向联接座
32 径向联接座
34 钻头
36 材料去除刀具
38 螺旋杆
40 质量体
42 质量体
44 质量体
46 结合杆或固定杆
48 第一螺纹
50 第一螺纹
52 第二螺纹
54 第二螺纹
56 中间空间
58 波腹
60 锁定元件
62 操作元件的基部
64 邻接表面
66 元件座
68 联接螺纹
70 联接螺纹
72 元件承载体
74 纵向超声换能器
76 第一端
78 第二端
80 联接座
82 近端部分
84 远端部分
86 螺纹连接
88 座腔
90 控制装置
92 不对称部分
94 倾斜段
α 入射角度
λ 波长
D 限定入射轴线的入射方向
L 长度
S 元件平面
P 振荡平面
X 限定第三轴线的第三方向
Y 限定第二轴线的第二方向
Z 限定主要延伸轴线的主要延伸方向
Z1 限定波导装置的轴线的波导装置的延伸方向
Z’组装方向

Claims (20)

1.超声系统(1)，包括：
-超声微振动的发生器装置(2)；
-波导装置(4)，其连接至所述发生器装置(2)并远离其延伸，以便至少部分弯曲；及
-操作元件(6)，其与所述波导装置(4)的固定弯曲节点(8)相连，使得弯曲微振动通过所述波导装置(4)作为交替的扭转或弯曲微振动传递至所述操作元件(6)。
2.根据权利要求1所述的超声系统(1)，其中：
-所述发生器装置(2)被配置为借助于固定的超声微振动在单个振荡平面(P)中弯曲所述波导装置(4)；
和/或其中，
-所述波导装置(4)或其远端部分沿着限定波导装置的轴线(z1)的波导装置的延伸方向延伸；并且，其中：
-所述操作元件(6)与所述波导装置(4)的固定弯曲节点(8)相连，并且，所述操作元件(6)沿着限定第二或第三轴线(X或Y)的方向延伸；并且，其中，
-所述波导装置的轴线(Z1)和所述第二或第三轴线(Y或X)基本正交并且彼此入射并限定单个平面(S或P)；
和/或其中，
-所述波导装置的轴线(Z1)和所述第二或第三轴线(Y或X)彼此入射并形成85°至125°之间的角度，优选为90°；
和/或其中，
-所述波导装置的轴线(Z1)和所述第二或第三轴线(Y或X)彼此正交并在所述波导装置(4)的所述固定弯曲节点(8)入射。
3.根据权利要求2所述的超声系统(1)，其中，所述操作元件(6)在所述振荡平面(P)的外部延伸，使得所述弯曲微振动作为与所述操作元件(6)交替的扭转微振动被传递；
和/或其中，
-所述波导装置(4)在振荡平面(P)中至少部分地弯曲；并且，其中，
-所述波导装置的轴线(Z1)和所述第二轴线(Y)基本正交并且彼此入射，并且限定正交于所述振荡平面(P)的单个平面(S)。
4.根据权利要求2所述的超声系统(1)，其中，所述操作元件(6)在与所述振荡平面(P)基本上平行的、可选地重合的平面中延伸，使得所述弯曲微振动作为与所述操作元件(6)交替的弯曲微振动被传递；
和/或其中，
-所述波导装置(4)在振荡平面(P)中至少部分地弯曲；并且，其中，
-所述波导装置的轴线(Z1)和所述第三轴线(Y)基本正交并彼此入射，并限定与所述振荡平面(P)重合的单个平面(P)。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的超声系统(1)，其中，所述发生器装置(2)和所述波导装置(4)以基本完全的方式被接收在所述振荡平面(P)中，并沿着所述波导装置(4)的主要延伸方向(Z)对准；
和/或其中，
-所述波导装置(4)或其引导体(10)包括倾斜段(94)，该倾斜段(94)相对于所述主要延伸方向(Z)沿着入射方向(D)以预定入射角(α)延伸；
和/或其中，
-所述入射角在5°至45°之间，优选为30°；
和/或其中，
-所述倾斜段(94)在对应于所述波导装置(4)或波导本体(10)的固定弯曲节点的点处接合在所述波导装置(4)或波导本体(10)中。
6.根据权利要求1所述的超声系统(1)，其中，所述发生器装置(2)被配置为产生纵向微振动，其沿着所述波导装置(4)在主要延伸方向(Z)上传递；
和/或其中，
所述发生器装置(2)包括至少两个压电元件(18)，其绕主要方向/延伸轴线(Z)相互旋转90°，并且，其中，所述操作元件(6)与所述波导(4)的连接发生在固定弯曲节点处，并且，在所述发生器装置(2)或波导(4)的延伸轴线与所述操作元件(6)的延伸轴线之间提供正交性。
7.根据权利要求6所述的超声系统(1)，其中，所述波导装置(4)在远端包括连接至所述操作元件(6)的元件承载体(72)和至少一个相对于所述主要延伸方向(Z)沿径向延伸的引导环(28)，其被配置为将纵向微振动转换为至操作元件(6)的扭转微振动。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的超声系统(1)，其中，所述操作元件(6)在所述固定弯曲节点(8)处刚性地连接至所述波导装置(4)的本体(10；72)。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的超声系统，其中，
所述操作元件(6)是被所述波导装置(4)的本体(10；72)分离的部件；
和/或其中，
所述操作元件(6)以可移除的方式在所述波导装置(4)的所述固定弯曲节点(8)中连接至所述波导装置(4)的本体(10；72)。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的超声系统，其中，所述操作元件(6)沿着相对于所述振荡平面(P)入射或基本正交的第二方向(Y)延伸，所述第二方向(Y)形成所述操作元件(6)的对称轴。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的超声系统，其中，所述操作元件(6)至少部分地沿着第三方向(X)延伸，所述第三方向(X)基本平行于所述振荡平面(P)，可选地被接收在所述振荡平面(P)中，所述第三方向(X)形成所述操作元件(6)的对称轴。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的超声系统，其中，所述操作元件(6)通过至少一个集成在或应用至所述操作元件(6)的传动体(14)连接至所述波导装置(4)或所述波导装置(4)的本体(10、72)，所述传动体(14)被配置和/或调谐成放大或衰减从所述发生器装置(2)接收的微振动。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的超声系统，其中，所述操作元件(6)或所述操作元件(6)和所述传动体(14)自所述波导装置(4)远离地延伸长度(L)，该长度(L)包括在在所述操作元件(6)中产生的扭转或弯曲微振动的波长(λ)的四分之一或其整数倍(n)的邻域(I)中，所述邻域(I)小于或等于λ/10；
和/或其中，
所述操作元件(6)或所述操作元件(6)和所述传动体(14)自所述波导装置(4)远离地延伸长度(L)，该长度(L)包括在在所述操作元件(6)中产生的扭转或弯曲微振动的波长(λ)的四分之一或其整数倍(n)的邻域(I)中，所述邻域(I)小于或等于λ/40。
14.根据前述权利要求中的任一项所述的超声系统，其中，所述操作元件(6)包括螺旋杆(38)，所述螺旋杆(38)沿相对于所述振荡平面(P)入射或基本正交的第二方向(Y)成螺旋形延伸，使得所述操作元件(6)的远端部分(6')除了沿所述第二方向(Y)交替的扭转振荡外还易于受到冲击振荡，所述冲击振荡具有纵向运动分量。
15.根据前述权利要求中的任一项所述的超声系统，其中，所述发生器装置(2)包括至少一个超声换能器(16)，所述超声换能器(16)包括被放置为与至少一对接触电极(20，22)电接触的压电元件(18)，每个压电元件(18)包括成对的半元件(24，26)，成对的半元件具有彼此相反的偏振方向并在所述振荡平面(P)中并排放置，使得-在对接触电极(20，22)施加交流电压时-交替地，半元件(24；26)膨胀，而成对的半元件中的另一半元件(26；24)收缩，以在所述发生器装置(2)和所述波导装置(4)中产生弯曲微振动。
16.根据前述权利要求中的任一项所述的超声系统，其中，所述发生器装置(2)包括与所述波导装置(4)的主要延伸方向(Z)同轴布置的至少一个超声换能器(16，74)。
17.根据前述权利要求中的任一项所述的超声系统，其中，所述操作元件(6)包括钻头(34)、材料去除刀具(36)、(半)球形元件、扩孔构件或切割构件。
18.根据前述权利要求中的任一项所述的超声系统，其中，所述超声系统是外科手术器械，例如，骨钻或牙科器械。
19.根据权利要求18所述的超声系统，其包括发生器装置(2)的控制装置(90)，其被配置为将所述发生器装置(2)的超声微振动的频率控制为使得所述操作元件(6)的微振动的频率值处于20-60KHz的频率范围内，例如，20-36KHz，以便选择性地去除至少部分矿化结构(例如，牙齿或骨头)，保持较低密度的组织(例如，软组织)的完整性。
20.一种用于口腔外科和/或牙科和/或骨外科的设备，其包括根据前述权利要求中的任一项所述的超声系统(1)。
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