EP1235695A1 - Ultraschall-glasfaserpinsel - Google Patents

Ultraschall-glasfaserpinsel

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Publication number
EP1235695A1
EP1235695A1 EP00988744A EP00988744A EP1235695A1 EP 1235695 A1 EP1235695 A1 EP 1235695A1 EP 00988744 A EP00988744 A EP 00988744A EP 00988744 A EP00988744 A EP 00988744A EP 1235695 A1 EP1235695 A1 EP 1235695A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fiber bundle
fiber
ultrasound
fibers
ultrasonic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP00988744A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Gerhard Müller
Kai Desinger
Karsten Liebold
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Laser und Medizin Technologie GmbH
Original Assignee
Laser und Medizin Technologie GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Laser und Medizin Technologie GmbH filed Critical Laser und Medizin Technologie GmbH
Publication of EP1235695A1 publication Critical patent/EP1235695A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B43—WRITING OR DRAWING IMPLEMENTS; BUREAU ACCESSORIES
    • B43L—ARTICLES FOR WRITING OR DRAWING UPON; WRITING OR DRAWING AIDS; ACCESSORIES FOR WRITING OR DRAWING
    • B43L19/00—Erasers, rubbers, or erasing devices; Holders therefor
    • B43L19/0006—Erasers, rubbers, or erasing devices; Holders therefor motor-driven
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B43L19/00—Erasers, rubbers, or erasing devices; Holders therefor
    • B43L19/04—Fibrous erasers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods
    • A61B17/22—Implements for squeezing-off ulcers or the like on inner organs of the body; Implements for scraping-out cavities of body organs, e.g. bones; for invasive removal or destruction of calculus using mechanical vibrations; for removing obstructions in blood vessels, not otherwise provided for
    • A61B17/22004—Implements for squeezing-off ulcers or the like on inner organs of the body; Implements for scraping-out cavities of body organs, e.g. bones; for invasive removal or destruction of calculus using mechanical vibrations; for removing obstructions in blood vessels, not otherwise provided for using mechanical vibrations, e.g. ultrasonic shock waves
    • A61B17/22012—Implements for squeezing-off ulcers or the like on inner organs of the body; Implements for scraping-out cavities of body organs, e.g. bones; for invasive removal or destruction of calculus using mechanical vibrations; for removing obstructions in blood vessels, not otherwise provided for using mechanical vibrations, e.g. ultrasonic shock waves in direct contact with, or very close to, the obstruction or concrement
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/18—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves
    • A61B18/20—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser
    • A61B18/22—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser the beam being directed along or through a flexible conduit, e.g. an optical fibre; Couplings or hand-pieces therefor
    • A61B18/24—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser the beam being directed along or through a flexible conduit, e.g. an optical fibre; Couplings or hand-pieces therefor with a catheter
    • A61B18/245—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser the beam being directed along or through a flexible conduit, e.g. an optical fibre; Couplings or hand-pieces therefor with a catheter for removing obstructions in blood vessels or calculi

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for surface cleaning with a fiber bundle comprising fibers.
  • the solution to this problem is in principle to excite a fiber bundle known per se by means of ultrasound excitation of the fiber bundle for transverse or longitudinal vibration or both.
  • the invention makes use of the knowledge that in principle it is possible to excite individual glass fibers to vibrate and to transmit ultrasound energy.
  • the object is achieved in a device of the type mentioned at the outset with an ultrasound generator which is designed to generate ultrasound vibrations and is coupled to the fiber bundle in such a way that the fibers of the fiber bundle can be excited to transverse and / or longitudinal vibrations with an ultrasound frequency.
  • the fiber bundle preferably contains glass fibers, particularly preferably quartz glass fibers.
  • the fiber length and fiber cross section are preferably matched to the ultrasound frequency in such a way that bending vibrations of the fibers and thus lateral deflections of the fiber ends occur.
  • the ultrasound generator comprises an ultrasound oscillator, at the end of which the fiber bundle is glued.
  • the ultrasound generator comprises a sonotrode and an amplitude horn, in the end of which the fiber bundle is clamped in a force-locking manner.
  • the device preferably has a handpiece which contains an ultrasound oscillator and a sonotrode end part and an actuation switch which is designed to trigger the ultrasound energy.
  • the fiber bundle is preferably clamped or glued at intervals which correspond to half the oscillation wavelength. This means that higher ultrasonic energies can be transmitted over longer fiber lengths.
  • the invention also includes a method of the type mentioned in the introduction, in which the glass fiber bundle is excited with ultrasound to produce transverse and / or longitudinal vibrations.
  • FIG. 1 shows an ultrasonic cleaning brush according to the invention
  • FIG. 1 A fiber bundle of the ultrasonic cleaning system of Figure 1 in
  • an ultrasonic oscillator in a handpiece 1, which can be activated with an actuation switch 2.
  • a fiber bundle 4 is attached 3 to the tip of the vibrator by gluing or pressing, so that it can be excited to vibrate.
  • an entire fiber bundle 4 is attached to the ultrasonic vibrator 1 in such a way that ultrasonic energy can be coupled into the fiber. This can be done either by glue or by a force-fit and known press fit 3.
  • the length of the fiber bundle is dimensioned depending on the wavelength of the ultrasound so that the tip vibrates as large as possible.
  • FIG 2 shows a vibrator 5 of an ultrasonic cleaning system similar to that of Figure 1 to which the fiber bundle 4 is attached by gluing or pressing.
  • This fiber bundle is stored in a fiber guide system 6 and transmits the ultrasonic energy in the form of expansion waves in a flexibly movable manner to the tip 7 with which the cleaning is carried out.
  • the fiber bundle can also guide the ultrasonic energy in the form of pure expansion waves over a larger length range in which it is suitably stored in a fiber guidance system.
  • This makes it possible to generate higher ultrasonic energies in a stationary manner by means of larger oscillators 5 and to guide them over a glass fiber bundle 4, which is then more flexible than a comparable one-part wave rider.
  • Such longer glass fiber bundles can then not only be used for hand-held cleaning of surfaces, but are e.g. B. also advantageous in medical technology for cleaning tubular or other hollow organs, such as. B. vessels, suitable.
  • This also makes it possible to efficiently transmit the ultrasound over a certain length in the form of pure expansion waves and only at the distal end 7 by the suitable choice of the free length in relation to the wavelengths of the expansion and bending waves to produce maximum movement of the fibers in both the longitudinal and transverse directions.
  • FIGS 1 and 2 thus show the principle and preferred embodiments of the invention.

Landscapes

  • Cleaning In General (AREA)
  • Brushes (AREA)

Abstract

Verfahren und Vorrichtung zur Oberflächenreinigung mittels Glasfaserbündeln, dadurch gekennzeichnet, dass das Glasfaserbündel mit Ultraschall zu transversalen und/oder longitudinalen Schwingungen angeregt wird.

Description

Ultraschall-Glasfaserpinsel
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Oberflächenreinigung mit einem Fasern umfassenden Faserbündel.
Es ist bekannt, Glasfaserbüschel in Form von so genannten Glasfaserpinseln bzw. Radierstiften zum objektschonenden Reinigen von Oberflächen zu nutzen. Dabei ist es jedoch nach dem Stand der Technik nicht zu vermeiden, dass abhängig von der Handführung Riefen in dem zu reinigenden Substrat entstehen. Gleichzeitig ist auch zu beobachten, dass die handgeführte Reinigung bei hartnäckigen Verschmutzungen zeitaufwendig und mühsam ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die im Grundsatz bekannte Reinigungstechnik mittels Glasfaserpinseln zu verbessern.
Erfindungsgemäß besteht die Lösung dieser Aufgabe im Grundsatz darin, ein an sich bekanntes Faserbündel mittels Ultraschallanregung des Faserbüschels zum transversalen oder longitudinalen Schwingen oder zu beidem anzuregen.
Die Erfindung macht von der Erkenntnis Gebrauch, dass es im Prinzip möglich ist, einzelne Glasfasern zu Schwingungen anzuregen und Ultraschallenergie zu übertragen.
Entsprechend besteht die Lösung der Aufgabe in einer Vorrichtung der eingangs genannten Art mit einem Ultraschallerzeuger, der zum Erzeugen von Ultraschalschwingungen ausgebildet und mit dem Faserbündel derart gekoppelt ist, dass die Fasern des Faserbündels zu transversalen und/oder longitudinalen Schwingungen mit einer Ultraschallfrequenz angeregt werden können.
Vorzugsweise enthält das Faserbündel Glasfasern, besonders bevorzugt Quarzglasfasern.
In dem Faserbündel sind Faserlänge und Faserquerschnitt vorzugsweise derart auf die Ultraschallfrequenz abgestimmt, dass es zu Biegeschwingungen der Fasern und damit zu lateralen Auslenkungen der Faserenden kommt.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante umfasst der Ultraschallerzeuger einen Ultraschallschwinger an dessen Ende das Faserbündel geklebt ist.
In einer alternativen, ebenso bevorzugten Ausführungsvariante umfasst der Ultraschallerzeuger eine Sonotrode und ein Amplitudenhorn in dessen Ende das Faserbündel kraftschlüssig eingeklemmt ist. Die Vorrichtung weist vorzugsweise ein Handstück auf, das einen Ultraschallschwinger und ein Sonotrodenendteil enthält sowie einen Betätigungsschalter, der zum Auslösen der Ultraschallenergie ausgebildet ist.
Das Faserbündel ist vorzugsweise in Abständen, die der halben Schwingungswellenlänge entsprechen, eingeklemmt oder verklebt. Damit können höhere Ultraschallenergien über größere Faserlängen übertragen werden.
Die Erfindung schließt außerdem ein Verfahren der eingangs genannten Art ein, bei dem das Glasfaserbündel mit Ultraschall zu transversalen und/oder longitudinalen Schwingungen angeregt wird.
Die Erfindung soll nun anhand von Ausführungsbeispielen mit Hilfe der Figuren näher beschrieben werden. Von den Figuren zeigen:
Figur 1 einen erfindungsgemäßen Ultraschallreinigungspinsel;
Figur 2 Ein Faserbündel des Ultraschallreinigungssystem aus Figur 1 im
Betrieb.
Bei dem Ultraschallreinigungspinsel aus Figur 1 befindet sich in einem Handstück 1 ein Ultraschallschwinger, der mit einem Betätigungsschalter 2 aktiviert werden kann. An der Spitze des Schwingers ist ein Faserbündel 4 durch Kleben oder Pressen befestigt 3, so dass es zu Schwingungen angeregt werden kann.
Unter Nutzung des Phänomens der Schallübertragung über Glasfasern wird erfindungsgemäß ein ganzes Faserbüschel 4 am Ultraschallschwinger 1 so angebracht, dass Ultraschallenergie in die Faser eingekoppelt werden kann. Dies kann entweder durch Kleber oder durch eine kraftschlüssige und an sich bekannte Presspassung geschehen 3. Die Länge des Faserbündels ist in Abhängigkeit von der Wellenlänge des Ultraschalls so bemessen, dass die Spitze möglichst große Schwingungen ausführt. Mit einem derartig ultraschallangeregten Glasfaserpinsel ist nunmehr durch die Bewegung der einzelnen Faserspitze, die zur Reinigung dienen, ein kräftearmes und nahezu riefenfreies Reinigungsprofil möglich.
Figur 2 zeigt einen Schwinger 5 eines Ultraschallreinigungssystems ähnlich dem aus Figur 1 an dem das Faserbündel 4 durch Kleben oder Pressen befestigt ist. Dieses Faserbündel ist in einem Faserführungssystem 6 gelagert und überträgt die Ultraschallenergie in Form von Dehnwellen flexibel beweglich an die Spitze 7 mit der die Reinigung vorgenommen wird.
In Weiterführung des Erfindungsgedankens kann das Faserbündel die Ultraschallenergie in Form reiner Dehnwellen auch über einen größeren Längenbereich führen, in dem es in einem Faserführungssystem geeignet gelagert wird. Dadurch ist es möglich, höhere Ultraschallenergien mittels größerer Schwinger 5 stationär zu erzeugen und über ein Glasfaserbündel 4 zu leiten, welches dann flexibler ist als ein vergleichbarer einteiliger Wellenreiter. Derartig längere Glasfaserbündel können dann nicht nur zur handgeführten Reinigung von Oberflächen genutzt werden, sondern sind z. B. auch vorteilhaft in der Medizintechnik zur Reinigung röhrenförmiger oder anderer Hohlorgane, wie z. B. Gefäßen, geeignet.
Es hat sich herausgestellt, dass bei Einkopplung einer longitudinalen Welle in zylindrische Stäbe, z. B. Glasfasern, es dann zu Biegeschwingungen kommen kann, wenn ein bestimmtes Verhältnis der Faserlänge zum Faserdurchmesser und zur Frequenz des Ultraschalls sowie zur Position der Lagerpunkte der Faser gewählt wird.
Dadurch ist es außerdem möglich, den Ultraschall über eine gewisse Länge in Form von reinen Dehnwellen effizient zu übertragen und erst am distalen Ende 7 durch die geeignete Wahl der freien Länge im Verhältnis zu den Wellenlängen der Dehn- und Biegewellen eine maximale Bewegung der Fasern sowohl in longitudinaler als auch in transversaler Richtung zu erzeugen.
Die Abbildungen 1 und 2 zeigen somit das Prinzip und bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung.

Claims

Patentansprüche
Vorrichtung zur Oberflächenreinigung mit einem Fasern umfassenden Faserbündel, gekennzeichnet durch einen Ultraschallerzeuger, der zum Erzeugen von Ultraschallschwingungen ausgebildet und mit dem Faserbündel derart gekoppelt ist, dass die Fasern des Faserbündels zu transversalen und/oder longitudinalen Schwingungen mit einer Ultraschallfrequenz angeregt werden können.
Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Faserbündel Glasfasern enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Faserbündel Quarzglasfasern enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in dem Faserbündel Faserlänge und Faserquerschnitt derart auf die Ultraschallfrequenz abgestimmt sind, dass es zu Biegeschwingungen der Fasern und damit zu lateralen Auslenkungen der Faserenden kommt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschallerzeuger einen Ultraschallschwinger umfasst und das Faserbündel an das Ende des Ultraschallschwingers geklebt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschallerzeuger eine Sonotrode und ein Amplitudenhorn umfasst und dass das Faserbündel kraftschlüssig in das Ende des Amplituden- horns der Sonotrode eingeklemmt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch ein Handstück, das einen Ultraschallschwinger und ein Sonotrodenendteil enthält sowie einen Betätigungsschalter, der zum Auslösen der Ultraschallenergie ausgebildet ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Faserbündel in Abständen, die der halben Schwingungswellenlänge entsprechen, eingeklemmt oder verklebt ist, um bei größeren Faserlängen höhere Ultraschallenergien übertragen zu können.
9. Verfahren zur Oberflächenreinigung mittels Glasfaserbündeln, dadurch gekennzeichnet, dass das Glasfaserbündel mit Ultraschall zu transversalen und/oder longitudinalen Schwingungen angeregt wird.
EP00988744A 1999-11-22 2000-11-22 Ultraschall-glasfaserpinsel Withdrawn EP1235695A1 (de)

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DE19956041 1999-11-22
DE1999156041 DE19956041A1 (de) 1999-11-22 1999-11-22 Ultraschall-Glasfaserpinsel
PCT/EP2000/011630 WO2001038105A1 (de) 1999-11-22 2000-11-22 Ultraschall-glasfaserpinsel

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EP1235695A1 true EP1235695A1 (de) 2002-09-04

Family

ID=7929850

Family Applications (1)

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EP00988744A Withdrawn EP1235695A1 (de) 1999-11-22 2000-11-22 Ultraschall-glasfaserpinsel

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EP (1) EP1235695A1 (de)
JP (1) JP2003514663A (de)
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WO (1) WO2001038105A1 (de)

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