ES2574814T3 - Sonotrodo para la introducción de energía ultrasónica - Google Patents

Abstract

Sonotrodo (18) para conectar a un transductor de vibraciones de ultrasonidos (2, 3) con una sección de conexión (4) que se extiende a lo largo de un primer eje (16), que está fijada con un primer extremo (42) en el transductor de vibraciones (2, 3) o está unida a este, estando ajustado el sonotrodo para que la sección de conexión (4) se ponga a vibrar a través del transductor de vibraciones de ultrasonidos (2, 3) fundamentalmente de manera exclusiva a lo largo del primer eje (16), caracterizado por que en el extremo libre (43) de la sección de conexión (4), enfrentado al primer extremo (42), en una zona de cruce común (36) están dispuestos tanto un primer manguito (5) fundamentalmente cilíndrico que se extiende a lo largo de un segundo eje (8), como un segundo manguito (6) fundamentalmente cilíndrico que se extiende a lo largo de un tercer eje (17), formando el primer eje (16) con el segundo eje (8) un primer ángulo (A) en el intervalo de 100-140º, y formando el primer eje (16) con el tercer eje (17) un segundo ángulo (@) en el intervalo de 100-140º, estando dispuestos los tres ejes (8, 16, 17) fundamentalmente en un plano de sonotrodo (41).

Description

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DESCRIPCION

Sonotrodo para la introduccion de ene^a ultrasonica Campo tecnico

La presente invencion se refiere a sonotrodos para la introduccion de energia ultrasonica, en particular en entalladuras porosas, herramientas de sonotrodo con sonotrodos de este tipo, asi como usos de tales dispositivos.

Estado de la tecnica

El ultrasonido se emplea cada vez mas para fabricar uniones entre piezas de trabajo al generarse material que se licua bajo la accion de ultrasonido en un punto de union, al licuarse este mediante ultrasonido y a continuacion establecerse una union por arrastre de forma y/o de material entre dos piezas de trabajo.

Para que la licuacion tenga lugar de la manera mas eficiente posible, es decir empleando la menor energia de vibraciones posible y de la manera mas localizada posible, es necesario facilitar dispositivos que posibiliten introducir las vibraciones de ultrasonido con una orientacion optima de la vibracion de ultrasonido para el caso de uso correspondiente. Ademas es importante tener en cuenta las condiciones de espacio a menudo complicadas en el lugar de introduccion al realizarse una desviacion de las vibraciones.

Por consiguiente desde el campo de la medicina, como tambien desde el campo fuera de la medicina hay una pluralidad de dispositivos especiales, las denominadas herramientas de sonotrodo que posibilitan la introduccion de ultrasonidos.

En este caso, como por ejemplo del documento US 5,100,321, el US 2003/0157458, el EP 0 535 542 o el US 5,899,693 o el EP 1 530 953 se garantiza una desviacion del ultrasonido en la zona de empleo, por lo que en estos casos se puede hablar en general de una desviacion realmente encauzada del ultrasonido, al acoplarse a un aparato que se genera por ultrasonido un sonotrodo que tiene una forma de gancho con el que, adaptado a las relaciones de espacio limitadas la energia de vibracion puede llevarse de manera muy encauzada al lugar deseado a traves de la punta de este dispositivo en forma de gancho. Lo problematico de los dispositivos de este tipo es que el desvio de vibraciones de ultrasonido es una cuestion compleja, y por consiguiente los dispositivos de este tipo, cuando por ejemplo en el lugar de acoplamiento se aplica una vibracion de ultrasonido en direccion axial, no pueden garantizar que tambien en la punta dispuesta bajo un angulo con respecto a este lugar de acoplamiento el sonotrodo aplique una vibracion de ultrasonido que discurra asimismo solamente a lo largo del eje de la punta. Por tanto, en la punta se originan tambien, entre otros, vibraciones laterales que a su vez, por ejemplo en particular en el campo de la medicina son extremadamente indeseadas, porque por un lado, en el tratamiento en pacientes, puede llevar a dolores desagradables, sino tambien porque pueden danar el tejido circundante, dado el caso, de manera duradera. Ademas por ello se produce un aporte de energia ineficiente, y por consiguiente, una prolongacion indeseada del tiempo de tratamiento.

Por otro lado hay dispositivos que tienen por objetivo de manera muy encauzada desviar vibraciones de ultrasonido. Esto sucede entonces mediante vibraciones de flexion de sonotrodos configurados de manera debidamente especifica, dicho de otro modo, una vibracion axial que se aplica al pie o a lo largo del eje de fijacion del sonotrodo se transforma en una vibracion de flexion en un elemento intermedio del sonotrodo curvado normalmente de manera especifica para este fin, y entonces en el extremo del sonotrodo de este elemento de acoplamiento que realiza una vibracion de flexion se traslada a una punta que esta dispuesta geometricamente, de manera que en la punta se instala de manera encauzada una vibracion de ultrasonido en este elemento de punta. Los dispositivos de este tipo que presentan habitualmente elementos intermedios, anulares o circulares que reciben la vibracion de flexion se conocen, por ejemplo, por el documento EP 0 594 541, el WO 2005/009256, el US 2010/0130867, o el DE 20113692.

Tales dispositivos presentan la desventaja de que los elementos intermedios curvados, que realizan la vibracion de flexion son elementos complejos y en particular muy cargados, tambien son de manera correspondiente propensos al desgaste y ademas requieren mucho espacio. Una construccion basada en el mismo principio se conoce por el documento WO 2007/101362, pero en este caso no se emplea ningun elemento intermedio de vibracion de flexion realmente anular, sino que solamente un elemento de flexion curvado configurado en forma de un circulo parcial.

En el documento JP 63037923, US 2004/011254, US 2010/0179654 y US 2006/0253050 se desvian vibraciones de ultrasonido en un angulo determinado.

Exposicion de la invencion

Por consiguiente, el objetivo de la presente invencion es proponer un sonotrodo mejorado, en particular uno que sea capaz de desviar de manera muy encauzada una desviacion de vibraciones de ultrasonido que oscilan a lo largo de solamente un eje, en un espacio pequeno, en un angulo determinado, es decir de manera que resulten vibraciones

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de ultrasonido que oscilen a su vez a lo largo del segundo eje fundamentalmente solo a lo largo de este segundo eje.

Concretamente se trata de proponer un sonotrodo para la conexion a un transductor de vibraciones de ultrasonidos con una seccion de conexion que se extiende a lo largo de un primer eje, que este fijada con un primer extremo en el transductor de vibraciones, o este unida a este, poniendose a vibrar la seccion de conexion a traves del transductor de vibraciones de ultrasonidos fundamentalmente de manera exclusiva a lo largo del primer eje.

El objetivo se cumple mediante las caracteristicas de la reivindicacion 1.

En particular un sonotrodo, tal como se propone en el presente documento, se caracteriza por que en el extremo libre de la seccion de conexion del sonotrodo, enfrentado al primer extremo, en una zona de cruce comun esta dispuesto tanto un primer manguito fundamentalmente cilindrico, que se extiende a lo largo de un segundo eje, como tambien un segundo manguito fundamentalmente cilindrico que se extiende a lo largo de un tercer eje, comprendiendo el primer eje con el segundo eje un primer angulo en el intervalo de 100 a 140°, y comprendiendo el primer eje con el tercer eje un segundo angulo en el intervalo de 100 a 140°, estando dispuestos los tres ejes fundamentalmente en un plano de sonotrodo.

Habitualmente en este caso, de manera preferente, el primer y el segundo manguito estan configurados de manera cilindrica circular, pero tambien pueden presentar otra superficie de seccion transversal, por ejemplo una superficie de seccion transversal oval o una poligonal. La seccion de conexion puede estar configurada asimismo ciiindrica circular pero tambien puede presentar otra superficie de seccion transversal, por ejemplo una superficie de seccion transversal rectangular, u otra superficie de seccion transversal poligonal o una oval.

En este caso, en cierta manera uno de los puntos centrales de la invention puede verse en que, a diferencia de los dispositivos de desviacion complicados de acuerdo con el estado de la tecnica, que por lo general, emplean vibraciones de flexion para la desviacion de una primera direction a una segunda direction (lo que presupone entonces elementos grandes correspondientes que pueden recibir esta vibration de flexion) se procede de manera que, en cierto modo, se emplea una estructura en forma de Y que esta disenada en cuanto a la distribution de masas y configuration geometrica de manera que a lo largo de todos los lados se presentan en cada caso fundamentalmente solo vibraciones de ultrasonido a lo largo del eje del lado respectivo. Dicho otro modo, se propone una estructura equilibrada que posibilita en un espacio pequeno una desviacion encauzada de vibraciones de ultrasonido en direccion axial. Preferentemente, en este caso, en los lados, en particular en la punta del manguito, en el caso de una configuracion de cilindro hueco del mismo en el borde circundante, es decir en la punta del manguito respectivo en la zona de la abertura delantera, el porcentaje en oscilaciones que no son axiales (es decir vibraciones de flexion en el lado o alrededor del punto de cruce) ya no representan mas del 15 %, preferentemente no mas del 10 %, y en particular no mas del 5 % de la energia de vibracion de ultrasonido total. Es decir, la gran parte de la energia de vibracion, es decir mas del 85 %, preferentemente mas del 90 %, particularmente preferente mas del 95 %, y de manera particularmente muy preferente como minirno el 98 % de la energia de vibracion de ultrasonido en cada uno de los lados, en particular en la punta del manguito, en el caso de una configuracion de cilindro hueco del mismo en el borde circundante, es decir en la punta del manguito respectivo en la zona de la abertura delantera se aplica como vibracion axial.

De acuerdo con una primera forma de realization preferente, esta esta caracterizada por que la relation de diametro exterior con respecto a la longitud de los dos manguitos que se extiende a lo largo del segundo eje o del tercer eje se situa en el intervalo de 1:2 a 1:10, preferentemente en el intervalo de 1:3 a 1:6. Se demuestra que en un dimensionamiento de este tipo de los dos manguitos, que en cierta manera distribuyen la vibracion axial a lo largo de la seccion de conexion en gran medida simetricamente en dos direcciones espaciales diferentes, presentandose a su vez en estas dos direcciones espaciales diferentes vibraciones axiales, estas relaciones pueden garantizar bien la distribucion de masa anteriormente mencionada. Se muestra en particular que en relaciones por debajo de 1:2 resulta un comportamiento de vibracion insatisfactorio, y que en relaciones por encima de 1:10 el manguito correspondiente es demasiado largo y comienza a temblar. De manera preferente en este caso la zona de conexion esta configurada con una longitud similar a la de los dos manguitos, para optimizar ademas, la simetria mencionada. Los dimensionamientos posibles detallados se exponen mas adelante.

De manera preferente en este caso, para garantizar la mencionada simetria y distribucion optima de las vibraciones, el primer angulo y y/o el segundo angulo p estan en el intervalo de 110 a 130°, preferentemente en el intervalo de 115 a 125°, particularmente preferente en el intervalo de 118 a 122°. De manera particularmente preferente los dos angulos estan fundamentalmente a 120°, de manera que se presenta un elemento simetrico con un eje de giro de tres cifras. De acuerdo con una forma de realizacion preferente adicional, el primer angulo y y el segundo angulo p son iguales exceptuando una desviacion de no mas de 5°, preferentemente no mas de 2°. De manera particularmente preferente los dos angulos son fundamentalmente exactamente iguales.

De acuerdo con una forma de realizacion preferente adicional el segundo eje y el tercer eje comprenden un tercer angulo a que se situa en el intervalo de 100 a 140°, en particular en el intervalo de 110 a 130°, particularmente preferente en el intervalo de 105 a 125°.

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De manera preferente, tanto el primer manguito, como tambien el segundo manguito, estan configurados como cilindros circulares con una superficie externa cilmdrica circular. Ademas la zona de conexion esta configurada de manera preferente tambien como cilindro circular.

Ademas de manera preferente el diametro exterior D del primer manguito es mayor que el diametro exterior d del segundo manguito. Asi es posible emplear los dos manguitos para diferentes entalladuras, se origina de manera correspondiente una herramienta que garantiza por su configuration geometrica una desviacion optima de las vibraciones de ultrasonido en dos direcciones, y a lo largo de los ejes sin vibraciones laterales, donde no obstante al mismo tiempo pueden emplearse ambos manguitos para las etapas de trabajo propiamente dichas, y por tanto se preve no solamente uno de los manguitos para fines del equilibrio de la desviacion de las vibraciones de ultrasonido. Ademas los dos manguitos pueden emplearse de manera encauzada para diferentes aplicaciones. En este caso, el diametro grande preferentemente es de 1,1 a 3 veces, en particular preferentemente de 1,2 a 2 veces mayor que el diametro pequeno.

De acuerdo con una forma de realization preferente adicional, la relation de diametro exterior d, D con respecto a la longitud 1, L de los dos manguitos que se extiende a lo largo del segundo eje o del tercer eje es fundamentalmente igual, esto a su vez para garantizar una distribution de masa lo mas eficiente posible.

Una forma de realizacion adicional particularmente preferente esta caracterizada por que el primer manguito y/o el segundo manguito presentan preferentemente ambos una entalladura central axial cilindrica que estan dispuestas abiertas con respecto al extremo libre respectivo configurando una abertura delantera. Dicho de otro modo, los dos manguitos estan configurados como cilindros huecos, pero tambien pueden estar configurados como cilindros llenos. De este modo un sonotrodo de este tipo puede emplearse, por ejemplo, en un procedimiento como se describe en el documento WO 2009/141252. Tambien es posible configurar uno de los manguitos como cilindro hueco y otro como cilindro lleno. Si uno de ellos (o los dos) manguitos esta configurado como cilindro lleno, entonces asume la funcion de la espiga de guia, en el procedimiento de acuerdo con el documento WO 2009/141252, si uno (o los dos) manguitos esta configurado como cilindro hueco, y esta es la variante preferente, entonces se emplea como manguito en el sentido del procedimiento de acuerdo con el documento 2009/141252. Si en cada caso esta configurado un cilindro hueco entonces el espacio interior cilindrico formado con ello dispone preferentemente de una superficie de section transversal constante por la longitud. Tambien es posible configurar solamente uno de los manguitos como cilindro hueco, y el otro manguito, por ejemplo, como cilindro lleno, lo mas corto posible y ahorrando espacio, pero precisamente configurado tan geometrico y en cuanto a su masa que sopesa la relacion de vibraciones en el manguito hueco de manera que alli solamente estan presentes vibraciones axiales.

En este caso de manera preferente, el borde circundante formado por ello en la zona de esta abertura delantera del manguito respectivo esta configurado de manera que termina en cono en la punta, es decir en el borde interior cuyo diametro corresponde en el diametro interior del cilindro hueco se presenta un borde preferentemente vivo. Terminando en cono puede comprender en este caso en el sentido de una forma escalonada, una forma en una representation seccionada axial a lo largo de una recta, o tambien terminando en cono en cierta modo de manera concava. Esto a su vez para optimizar el uso en relacion con un procedimiento de acuerdo con el documento WO 2009/141252, dicho de otro modo, para llevar un casquillo que puede licuarse mediante ultrasonido colocado en el procedimiento alrededor de una espiga de guia de la manera mas optima posible a la estructura de pared porosa de la entalladura que va a mejorarse.

De acuerdo con una forma de realizacion preferente adicional la entalladura que define el cilindro hueco en el lado interior es una perforation de paso con diametro interior constante por toda la longitud, que es accesible en el lugar respectivo de la zona de cruce ademas a traves de una abertura trasera respectiva, de manera que una espiga de guia con diametro exterior correspondiente puede introducirse tanto desde delante como tambien desde atras o atravesarse totalmente.

Una forma de realizacion preferente adicional esta caracterizada por que tanto la zona de conexion como tambien ambos manguitos estan configurados como cilindros huecos en forma de tubo, que coinciden en la zona de cruce (por ejemplo cuando el sonotrodo esta configurado de una pieza) o estan unidos entre si (por ejemplo cuando los elementos individuales estan atornillados entre si). Esto preferentemente de manera que a traves de ambos manguitos existen aberturas de paso accesibles desde ambos lados en cada caso, y en el extremo libre de la zona de conexion existe una abertura delantera. No obstante, esta abertura delantera, por ejemplo por razones higienicas puede estar cerrada a traves de un gorron o similar. Si la zona de conexion esta configurada tambien como cilindro hueco, entonces esta esta dimensionada preferentemente en cuanto al espesor de pared y/o diametro exterior y/o longitud de manera similar a uno o dos de los manguitos.

Una forma de realizacion preferente adicional se caracteriza por que el primer manguito y el segundo manguito presentan una distribucion de masa simetrica particularmente con respecto a un plano de reflexion definido por el primer eje y una normal de plano con respecto al plano de sonotrodo. De manera preferente esto se garantiza por ejemplo al estar configurados espesamientos de material y/o entalladuras de material en la zona de cruce para la compensation de diferencias en la longitud y/o en el diametro y/o en el diametro interior, pero tambien en el material de los dos manguitos en el sonotrodo. Tales espesamientos pueden emplearse tambien para la estabilizacion y/o

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pueden estar previstos en la zona el extremo libre de la zona de conexion. La zona de conexion puede estar configurada tambien en cierta manera como bloque separado en el cual estan conformados la zona de conexion y los dos manguitos, o en la cual los dos manguitos estan atornillados. La zona de cruce puede estar disenada por tanto, por ejemplo, para la fijacion de diferentes manguitos para diferentes zonas de empleo, la zona de cruce puede emplearse ademas por su distribucion de masa espedfica para sopesar en cierta manera el comportamiento de vibracion del sonotrodo, de modo que en el extremo pueden atornillarse diferentes manguitos disenados como cilindros huecos sencillos, que a su vez ya no estan disenaos especificamente para la distribucion de vibracion optima, dado que esta funcion se asume mediante la configuracion de la zona de cruce.

De acuerdo con una forma de realizacion preferente adicional el sonotrodo se compone de un material metalico dado el caso revestido. Este material esta seleccionado preferentemente del grupo que se compone de: aluminio, hierro, titanio, acero asi como aleaciones que contienen principalmente a estos o compuestas en gran medida de estos. En general es posible, tal como ya se ha mencionado, configurar el sonotrodo de una pieza, por ejemplo de uno de los materiales indicados arriba. En este caso el sonotrodo puede fresarse por ejemplo de un bloque de trabajo. Alternativamente es posible, tal como ya se ha indicado tambien arriba, configurar el sonotrodo de elementos aislados unidos entre si. Los elementos aislados individuales y unidos entre si pueden ser en este caso, por ejemplo, los dos manguitos, una pieza de cruce y una seccion de conexion. La union puede realizarse preferentemente mediante arrastre de forma y/o arrastre de fuerza. Una union de material es posible alternativamente o adicionalmente, pero esta no deberia repercutir negativamente en las propiedades de ultrasonido, lo que en algunos modos de union de este tipo es el caso. Asi, por ejemplo, es posible configurar el sonotrodo por ejemplo de elementos atornillados unos con otros, insertados, encajados a presion o remachados al atornillar /insertar/encajar a presion/remachar la seccion de conexion y/o la zona de cruce y/o el primer manguito y/o el segundo manguito entre si. Por ejemplo es posible configurar una zona de cruce en forma de un bloque con tres roscas interiores que se bifurcan bajo los angulos correspondientes, de manera que a continuacion como cilindros huecos sencillos con rosca exterior pueden atornillarse secciones de conexion o manguitos configurados en la zona correspondiente. De manera preferente el sonotrodo esta libre de puntos de soldadura dado que estos pueden influir negativamente en el comportamiento de vibraciones. Como ya se ha expuesto pueden emplearse revestimientos, asi particularmente revestimientos que, por ejemplo, influyen en las propiedades de deslizamiento, las propiedades higienicas y/o las propiedades de transmision de vibracion. Por ejemplo son posibles, en particular en la zona de los manguitos revestimientos de plastico, como por ejemplo, PTFE.

En cuanto al dimensionamiento, en particular para la mejora de perforaciones, por ejemplo en el campo de los muebles, o en general en la union de materiales porosos, como por ejemplo madera, espumas (espumas de metal, espumas de plastico, etc.) materiales compuestos, pero tambien en el campo de la medicina, por ejemplo en perforaciones en huesos o tejido poroso se ha acreditado como ventajoso cuando los dos manguitos presentan una longitud en el intervalo de 5 a 50 mm, preferentemente en el intervalo de 10 a 25 mm, y un diametro en el intervalo de 2 a 15 mm, preferentemente en el intervalo de 2,5 a 10 mm, particularmente preferente en el intervalo de 2,5 a 7 mm. Tal como ya sea mencionado arriba es ventajoso si, por ejemplo, el dimensionamiento de los dos manguitos en cuanto al diametro exterior se disena de manera especifica para dos diametros de perforacion estandar, por ejemplo es concebible que un primer manguito presente un diametro exterior de 4,3 mm, y un segundo manguito un diametro exterior de 3,5 mm.

Preferentemente los pares de manguitos estan dimensionados de la siguiente manera:

- combinacion de dos diametros pequenos 2,8 mm (diametro exterior primer manguito) y 3,5 mm (diametro exterior segundo manguito) en un sonotrodo;

- combinacion de dos diametros grandes 4,3 mm (diametro exterior primer manguito) y 5,3 mm (diametro exterior segundo manguito).

En principio, sin embargo, pueden implementarse tambien otras combinaciones. Para compensar la distribucion de masa es posible entonces adaptar algo la longitud, es decir configurar el manguito con diametro exterior mas delgado algo mas largo que aquel con el diametro exterior mas grueso. Para las dos medidas indicadas arriba es posible, por ejemplo, proveer al manguito con el diametro exterior de 4,3 mm con una longitud de aproximadamente 15 mm, y aquel con el diametro exterior de 3,5 mm con una longitud de 16 mm. La adaptacion y el tarado especificos del comportamiento de vibracion puede alcanzarse habitualmente en gran medida mediante una adaptacion de longitud de este tipo de los manguitos, de manera que la optimization del comportamiento de vibracion puede determinarse de manera relativamente sencilla mediante ensayos o simulaciones. Una adaptacion adicional puede provocarse mediante la configuracion de la zona de cruce, por ejemplo mediante espesamientos o entalladuras de material.

La abertura de paso correspondiente mediante dos manguitos diferentes de ese tipo puede estar configurada en este caso igual, en cuanto al diametro interior, para poder emplear la misma espiga de guia. Sin embargo tambien es posible configurar las aberturas de paso diferentes, adaptadas mediante el manguito respectivo (por ejemplo para mantener un espesor de pared optimo), debiendo emplearse entonces en el uso de diferentes manguitos tambien diferentes espigas de guia.

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De manera preferente, en el primer extremo de la seccion de conexion esta prevista una interfaz para la fijacion en el transductor de vibraciones de ultrasonido, preferentemente en forma de una zona de acoplamiento en arrastre de forma y/o en arrastre de fuerza, en particular preferentemente en forma de una rosca, de una brida, de una ranura o de un cierre a bayoneta.

Ademas la presente invencion se refiere a una herramienta de sonotrodo con un transductor de vibraciones de ultrasonidos y un sonotrodo, como se ha detallado arriba, comprendiendo de manera preferente el transductor de vibraciones un convertidor configurado como mango, asi como un amplificador, estando fijado el sonotrodo al amplificador o estando configurado formando una sola pieza con este. Una herramienta correspondiente dispone normalmente ademas de una conexion electrica y de un control con el que puede ajustarse la vibracion aplicada. Habitualmente se aplican vibraciones en el intervalo de 20 a 120 kHz, preferentemente en el intervalo de 30 a 80 kHz, particularmente preferente en el intervalo de 50 a 80 kHz.

Una herramienta de sonotrodo de este tipo esta caracterizada preferentemente por que esta disenada como herramienta de mano para el campo de la medicina, en particular para el campo de los implantes, en particular para el campo dental.

Ademas la presente invencion se refiere al uso de un sonotrodo de este tipo, o de una herramienta de sonotrodo de este tipo, para la mejora de una entalladura, concretamente en el alcance de un procedimiento, como por ejemplo esta descrito detalladamente en el documento WO 2009/141252. En este caso puede tratarse de un procedimiento medico o de un procedimiento fuera de la medicina. En cuanto al procedimiento ha de incluirse de manera correspondiente al contenido de divulgacion del documento WO 2009/141252 expresamente en este contenido de divulgacion. Dicho de otro modo, se trata de un procedimiento para la mejora de una entalladura en un material poroso, agujereado y que presenta cavidades expuestas a traves de la entalladura, empleandose uno de los dos manguitos cilindricos con superficie de revestimiento cilindrica con un diametro exterior y con una entalladura central para el alojamiento de una espiga de guia, estando prevista la espiga de guia para estar introducida fundamentalmente hasta el fondo de la entalladura antes de la aplicacion de energia mecanica, rodeandose la espiga de guia en la zona de su extremo dirigido al fondo de la entalladura de un casquillo de mejora de un material que puede licuarse con energia mecanica, presentando la superficie de revestimiento cilindrica del casquillo de mejora fundamentalmente el mismo diametro exterior que el manguito, y estando alojada la espiga de guia de manera desplazable en la entalladura central, de tal modo que el manguito al aplicar energia mecanica con respecto a la espiga de guia puede desplazarse en la direccion al fondo de la entalladura bajo licuacion y desplazamiento lateral y/o longitudinal del material del casquillo de mejora.

En las reivindicaciones dependientes estan indicadas formas de realizacion adicionales.

Breve descripcion de los dibujos

A continuacion se describen mediante los dibujos formas de realizacion preferentes de la invencion que unicamente sirven para la explicacion, y no han de disenarse de manera limitativa. En los dibujos muestran:

la figura 1 la figura 2

la figura 3

la figura 4 la figura 5 la figura 6

en una vista lateral una herramienta de sonotrodo en la que el sonotrodo esta representado seccionado axialmente de manera parcial y situado en el plano de papel, y sobresaliendo la espiga de guia hacia adelante desde el primer manguito;

en a) en una vista lateral el sonotrodo de acuerdo con la figura 1, sobresaliendo la espiga de guia en el lado trasero desde el primer manguito, y en b) una herramienta de sonotrodo de acuerdo con la figura 1 con una espiga de guia larga que sobresale a ambos lados del primer manguito; esquematicamente en una vista en perspectiva una herramienta de sonotrodo introducida en una abertura de boca por encima de una perforacion preparada en la mandibula inferior; un sonotrodo en una representacion a lo largo del plano de sonotrodo sobre el primer manguito; un sonotrodo en una representacion en perspectiva; y posibles dimensiones de un sonotrodo.

Descripcion de formas de realizacion preferentes

En particular para el campo de la medicina, concretamente para el campo de los implantes, y muy en particular para el campo de los implantes dentales se conoce, por ejemplo por el documento WO 2009/141252, un procedimiento para la mejora de entalladuras en materiales porosos. En este caso se emplea un casquillo fundamentalmente cilindrico de un material que se licua mediante ultrasonido para llenar en cierta manera licuando la porosidad de las zonas de pared de la entalladura con este material bajo la accion de ultrasonidos. Esto sucede de manera que una espiga de guia que esta guiada en un manguito provisto con una entalladura axial correspondiente, se introduce en una perforacion ya prevista como elemento de guia, y a continuacion el manguito alojado de manera deslizante encima se desliza hacia abajo en la direccion del fondo de la entalladura. Alrededor de la espiga de guia, en la zona de punta, esta previsto un cilindro hueco de un material que puede licuarse y este mediante el manguito que presenta un perimetro exterior que corresponde fundamentalmente al diametro interior de la perforacion que va a mejorarse, se empuja hacia afuera hacia la porosidad a traves de la licuacion de este casquillo de material

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simultanea y que se desplaza hacia abajo, y llena de manera correspondiente cavidades en el material.

En relacion con un procedimiento de este tipo es ventajoso cuando solamente en el manguito que se gma a traves de la espiga de guia se aplica una vibracion de ultrasonido, para que en cierta manera, el material que va a licuarse en cada caso se licue siempre solo alli donde esta en contacto con este manguito. Ademas, en este manguito deberian evitarse vibraciones de ultrasonido laterales, es decir las vibraciones de ultrasonido deberia discurrir a lo largo del eje de este manguito. Dado que, precisamente en el campo dental, las relaciones de espacio son estrechas, existe de manera correspondiente una demanda de dispositivos que son capaces de desviar la vibracion de ultrasonidos de un aparato de mano a una direccion, de manera que entonces pueda emplearse de manera optima en un tratamiento de una perforacion. Un dispositivo de este tipo debe describirse de la siguiente manera.

La figura 1 muestra en una vista lateral una herramienta de sonotrodo 1 con un mango en forma de un convertidor 2 en el que se genera el ultrasonido propiamente dicho. El ultrasonido se aplica con una frecuencia en el intervalo de por ejemplo 30 a 70 kHz, y la amplitud asciende a aproximadamente de 1 a 5 micrometros, la vibracion de ultrasonido discurre en una direccion axial, tal como esta indicada esquematicamente con la flecha 9. La vibracion de ultrasonido se transmite en primer lugar a un denominado amplificador 3 en el que se intensifican las amplitudes, de manera que las vibraciones de ultrasonido presentan a continuacion en la zona del sonotrodo 18 propiamente dicho una amplitud en el intervalo de entre 5 a 25 micrometros.

A este amplificador 3 esta fijado el elemento de sonotrodo 18 propiamente dicho. Esto es posible por ejemplo a traves de un punto de acoplamiento en forma de una rosca, sin embargo tambien son concebibles otras posibilidades de acoplamiento. El sonotrodo 18 propiamente dicho dispone de una seccion de conexion 4 configurada cilindrica que en este caso esta configurada como cilindro hueco, es decir dispone de una cavidad 13 interna que discurre a lo largo del eje 16. Esta cavidad esta abierta hacia adelante, es decir hay una abertura delantera 31.

En el extremo libre delantero de esta seccion de conexion del sonotrodo 18 esta dispuesta una zona de cruce 36. En esta zona de cruce 36 el sonotrodo 18 se bifurca en dos manguitos que indican en direcciones diferentes, un primer manguito 5 con un diametro exterior mayor, y un segundo manguito 6 con un diametro exterior menor. Las dos secciones 5 y 6 se bifurcan simetricamente, es decir el eje 8 del primer manguito 5, y el eje 17 del segundo manguito 6 forman entre si un angulo de 120 grados, estos ejes de nuevo a su vez forman un angulo igual con el eje 16 ya mencionado de la seccion de conexion 4 y los lados individuales de este tripode se situan todos en un plano comun que esta indicado esquematicamente a traves del numero de referencia 41, y que se situa en esta representacion en el plano del papel.

Tanto el primer manguito 5 como tambien el segundo manguito 6 estan configurados como cilindros huecos, es decir, comprenden en cada caso una cavidad 15 o 14. Esta cavidad esta configurada en cada caso como abertura de paso a traves de toda la zona de sonotrodo, es decir en el extremo delantero del primer manguito hay una abertura delantera 27, y en el lado trasero una abertura trasera 28, y en el segundo manguito 6 hay asimismo una abertura delantera 29 y una abertura trasera 30 (vease tambien la figura 2). En estas aberturas de paso respectivas que presentan un diametro interior constante a traves de toda la longitud puede insertarse una espiga de guia 7 de manera desplazable. Si a traves del amplificador 3 se aplica una vibracion de ultrasonido en direccion axial, de acuerdo con la flecha 9, entonces esto da como resultado asimismo una vibracion de ultrasonido tambien axial en la zona de conexion 4, tal como esta indicado esquematicamente a traves de la flecha 10. Mediante la configuracion simetrica de los dos lados 5 o 6 esta vibracion axial se distribuye en dos vibraciones a su vez axiales a los respectivos manguitos, tal como esta representado mediante las flechas 11 y 12. Esto totalmente en el sentido de consideraciones de simetria tales como por ejemplo son conocidas por el comportamiento de vibracion de moleculas con grupo de simetria similar. Si el sonotrodo 18 esta configurado completamente simetrico, es decir los dos manguitos 5 y 6 estan configurados con la misma longitud, mismo espesor de pared y del mismo material, y con el mismo diametro, entonces se distribuye la vibracion en cada caso axialmente de manera uniforme sobre los dos manguitos 5 y 6, y discurre tambien en estos manguitos, en particular si estos forman angulos respectivos de 120 grados a lo largo del eje respectivo.

Sin embargo, dado que ahora al mismo tiempo debe alcanzarse el proposito de que los dos lados de los manguitos 5, 6 puedan emplearse para diferentes aplicaciones, es decir con diametro exterior diferente para perforaciones con diferente diametro esta simetria completa no se da en este caso totalmente encauzada, pero este hecho se considera para garantizar una vibracion meramente axial realmente en el lado respectivo, al estar configurada por un lado la seccion de manguito 6 con el diametro menor, algo mas larga que la seccion de manguito 5 mas corta con el diametro mayor, y al preverse adicionalmente espesamientos de material 24 en el lado 6 en la zona de cruce, y espesamientos de material correspondientes en la zona 23 en el elemento 5. Asi el comportamiento de vibraciones puede sopesarse y garantizarse que realmente solo las vibraciones axiales representadas con las flechas en la figura 1 estan aplicadas con los lados aislados.

Para la realizacion del procedimiento mencionado al principio de acuerdo con el documento WO 2009/141252 ademas el borde circundante del manguito 5, 6 respectivo esta configurado terminando en cono en la punta, es decir el borde distal 19, para garantizar un desplazamiento lateral lo mas concentrado posible de un casquillo de material

5

10

15

20

25

30

35

40

que se compone de un material que puede licuarse, que esta colocado por deslizamiento sobre una espiga de guia 7.

La figura 2 muestra como la espiga de guia 7 puede deslizarse a traves de la abertura de paso central en el manguito 5, en la figura 2a esta aplazada hacia atras, en la figura 2b esta prevista una espiga de guia larga que se extiende a traves de toda la abertura de paso y que, dicho de otro modo, sobresale con su extremo trasero 32 hacia atras. Las espigas de guia 7 pueden preverse correspondiendo a las necesidades en diferente longitud, y por ejemplo pueden componerse de un plastico.

La figura 3 muestra en representacion esquematica el empleo de una herramienta de sonotrodo de este tipo en el campo dental, es decir donde esta prevista en una mandibula inferior 33 una perforation 37 preparada que dispone de una zona de pared 39 porosa circundante lateral. En el caso de un procedimiento de acuerdo con el documento WO 2009/141252 se inserta ahora una espiga de guia (en este caso no representada) en la perforacion, y en el extremo de la misma que se adentra en la perforacion esta previsto un casquillo de material, circundante, de material que se licua bajo la action de las vibraciones. El manguito 5 se desplaza ahora en un movimiento descendente en la figura 3 sucesivamente dentro de la perforacion, de manera que el casquillo de material de cilindro hueco en la zona de contacto con el extremo distal del manguito se licua sucesivamente de arriba abajo, y se empuja lateralmente en la zona porosa 39 mientras que la espiga de guia permanece estacionaria.

Las figuras 4 y 5 muestran vistas en perspectiva de un sonotrodo de este tipo, en este caso puede distinguirse como la zona de cruce 36 puede estar configurada en forma de un bloque, cuya forma en particular puede estar adaptada tambien a las relaciones de vibration. La figura 6 muestra un dimensionamiento y configuration posibles de un sonotrodo de este tipo, asi por ejemplo una posible longitud L del primer manguito 5 se situa en el intervalo de 10 a 20 mm, por ejemplo 15 mm, el diametro exterior D es, por ejemplo, de 4,3 mm, y el diametro interior Di es de 3 mm, de manera que en este caso podria emplearse una espiga de guia 7 con un diametro exterior de 3 mm. De manera correspondiente se emplearia entonces un casquillo de material de material que puede licuarse con un diametro interior de 3 mm, y un diametro exterior de 4,3 mm.

El segundo manguito 6 dispone a su vez de una longitud 1 configurada algo mas larga, tal como ya se describio anteriormente para sopesar las vibraciones, en el intervalo de 10 a 20 mm, en este caso concretamente aproximadamente 16 mm, el diametro exterior d asciende a 3, 5 mm y el diametro interior di a 2, 5 mm. Asi, cuando este manguito se emplea para una perforacion menor con un diametro exterior de 3,5 mm puede emplearse entonces una espiga de guia 7 con un diametro exterior de 2,5 mm. De manera correspondiente podria usarse entonces un casquillo de material de material que puede licuarse con un diametro interior de 2, 5 mm y un diametro exterior de 3, 5 mm.

Tal como ya esta representado en las figuras anteriores, la section de conexion 4 tambien esta configurada como cilindro hueco, es decir, comprende una cavidad. Esta seccion dispone normalmente de una longitud k que corresponde aproximadamente a la longitud de los manguitos individuales. En el caso concreto indicado en este documento esta seccion dispone de una longitud k de alrededor de 15 mm. Los tres lados comprenden angulos a, p, Y en cada caso, estos angulos son en el ejemplo concreto representado en este documento todos de 120 grados.

Lista de numeros de referencia

1

herramienta de sonotrodo 24 espesamientos de material en la zona de la zona de cruce en 6

2

convertidor 25 extremo distal libre de 7

3

amplificador 26 superficie periferica cilindrica de 7

4

seccion de conexion de 18 27 abertura delantera de 5

5

primera seccion de trabajo de 18, primer manguito con diametro grande 28 abertura trasera de 5

6

segunda seccion de trabajo de 18, segundo manguito con diametro pequeno 29 abertura delantera de 6

7

espiga de guia 30 abertura trasera de 6

8

eje de 5, segundo eje 31 abertura delantera

9

direccion de vibracion en 3 32 extremo trasero de 7

10

direccion de vibracion en 4 33 mandibula inferior

11

direccion de vibracion en 5 34 mandibula superior

12

direction de vibracion en aproximadamente 6 35 abertura de boca

13

cavidad en 4 36 zona de cruce de 18

14

cavidad en 6 37 perforacion preparada en 33

15

cavidad en 5 38 fondo de 37

16

eje de 4, primer eje 39 zona de pared porosa de 37

17

eje de 6, tercer eje 40 abertura de fijacion para 18 en 3

18

sonotrodo 41 plano de sonotrodo

19

borde distal de 5 42 extremo trasero de 4, lado de conexion de 4

20

borde distal de 6 43 extremo libre de 4

21

punto de cruce de los elementos 4 a 6

22

espesamientos de material en la zona de la zona de cruce en 4 a angulo de apertura entre 8 y 17, o 5 y 6

23

espesamientos de material en la zona de la zona de cruce en 5 P angulo de apertura entre 16 y 17, o 4 y 6

Y

angulo de apertura entre 8 y 16, o 4 y 5, primer angulo Di diametro interior de 5

L

longitud de seccion de trabajo de 5 I longitud de seccion de trabajo de 6

D

diametro exterior de 5 d di diametro exterior de 6 diametro interior de 6

k longitud de 4 entre 3 y 36

Claims (14)

1. 5

   10

   15

   20

   25

   30

   35

   40

   45

   50

   55

   60

   65

   REIVINDICACIONES

   1. Sonotrodo (18) para conectar a un transductor de vibraciones de ultrasonidos (2, 3) con una seccion de conexion

   (4) que se extiende a lo largo de un primer eje (16), que esta fijada con un primer extremo (42) en el transductor de vibraciones (2, 3) o esta unida a este, estando ajustado el sonotrodo para que la seccion de conexion (4) se ponga a vibrar a traves del transductor de vibraciones de ultrasonidos (2, 3) fundamentalmente de manera exclusiva a lo largo del primer eje (16), caracterizado por que en el extremo libre (43) de la seccion de conexion (4), enfrentado al primer extremo (42), en una zona de cruce comun (36) estan dispuestos tanto un primer manguito (5) fundamentalmente cilindrico que se extiende a lo largo de un segundo eje (8), como un segundo manguito (6) fundamentalmente cilindrico que se extiende a lo largo de un tercer eje (17), formando el primer eje (16) con el segundo eje (8) un primer angulo (y) en el intervalo de 100-140°, y formando el primer eje (16) con el tercer eje (17) un segundo angulo (p) en el intervalo de 100-140°, estando dispuestos los tres ejes (8, 16, 17) fundamentalmente en un plano de sonotrodo (41).
2. 2. Sonotrodo (18) de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado por que la relacion de diametro exterior (d, D) con respecto a la longitud (1, L) de los dos manguitos (5, 6), que se extiende a lo largo del segundo eje (8) o el tercer eje (17), se situa en el intervalo de 1:2-1:10, preferentemente en el intervalo de 1:3-1:6.
3. 3. Sonotrodo (18) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el primer angulo (y) y/o el segundo angulo (p) se situan en el intervalo de 110-130°, preferentemente en el intervalo de 115-125°, de forma particularmente preferente en el intervalo de 118-122°.
4. 4. Sonotrodo (18) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el primer angulo (y) y el segundo angulo (p) son iguales excepto en una desviacion de no mas de 5°, preferentemente de no mas de 2°, y por que preferentemente el segundo eje (8) y el tercer eje (17) forman un tercer angulo (a) que se situa en el intervalo de 100-140°, en particular en el intervalo de 110-130°, de forma particularmente preferente en el intervalo de 105-125°.
5. 5. Sonotrodo (18) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que tanto el primer manguito (5) como el segundo manguito (6) estan configurados como cilindros circulares con una superficie externa cilindrica circular, y en donde el diametro exterior (D) del primer manguito (5) es mayor que el diametro exterior (d) del segundo manguito, siendo este preferentemente 1,1-3 veces, en particular preferentemente 1,2-2 veces mayor y en donde preferentemente la relacion de diametro exterior (d, D) con respecto a la longitud (1, L) de los dos manguitos (5, 6) que se extiende a lo largo del segundo eje (8) o del tercer eje (17) es fundamentalmente igual.
6. 6. Sonotrodo (18) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el primer manguito

   (5) y/o el segundo manguito (6) presentan preferentemente ambos una entalladura central axial cilindrica (14, 15) que estan dispuestas abiertas con respecto al extremo libre respectivo configurando una abertura delantera (27, 29), estando configurado preferentemente el borde circundante del manguito respectivo (5, 6) formado asi en la zona de esta abertura delantera (27, 29) ahusandose en cono, y siendo preferentemente la entalladura (14, 15) una perforacion de paso con diametro interior (Di, di) constante, que es accesible en el lugar respectivo de la zona de cruce (36) a traves de una abertura trasera (28, 30) respectiva.
7. 7. Sonotrodo (18) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que tanto la zona de conexion (4) como ambos manguitos (5, 6) estan configurados como cilindros huecos en forma de tubo, que coinciden en la zona de cruce (36) o estan unidos entre si al existir aberturas de paso (27-30) accesibles a traves de los dos manguitos (5, 6) desde los dos lados en cada caso, existiendo preferentemente en el extremo libre (43) de la zona de conexion (4) una abertura delantera que puede estar cerrada ademas preferentemente por un elemento de cierre.
8. 8. Sonotrodo (18) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el primer manguito (5) y el segundo manguito (6) presentan una distribucion de masa simetrica, en particular con respecto a un plano de reflexion definido por el primer eje (16) y una normal de plano con respecto al plano de sonotrodo (41), en donde para compensar las diferencias en la longitud (L, 1) y/o en el diametro (D, d) y/o en el diametro interior (Di, di) en el sonotrodo (18) estan configurados en la zona de cruce (36) espesamientos de material (23, 24) y/o entalladuras de material.
9. 9. Sonotrodo (18) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que se compone de un material metalico, preferentemente seleccionado del grupo que se compone de: aluminio, hierro, titanio, acero asi como aleaciones que contienen principalmente estos, o estan compuestas de estos, estando configurado preferentemente el sonotrodo de una sola pieza y mecanizado a partir de un unico bloque de trabajo, o estando formado preferentemente el sonotrodo de elementos atornillados entre si al atornillarse entre si la seccion de conexion (4) y/o la zona de cruce (36) y/o el primer manguito (5) y/o el segundo manguito (6).
10. 10. Sonotrodo (18) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los dos manguitos (5, 6) presentan una longitud (L, 1) en el intervalo de 5-50 mm, preferentemente en el intervalo de 10-25 mm, y un

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    diametro en el intervalo de 2-15 mm, preferentemente en el intervalo de 2,5-10 mm, de forma particularmente preferente en el intervalo de 2,5-7 mm.
11. 11. Sonotrodo (18) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que en el primer extremo (42) de la seccion de conexion (4) esta prevista una interfaz para la fijacion en el transductor de vibraciones de ultrasonidos (2, 3), preferentemente en forma de una zona de acoplamiento en arrastre de forma y/o en arrastre de fuerza, en particular preferentemente en forma de una rosca, de una brida, de una ranura o de un cierre a bayoneta.
12. 12. Herramienta de sonotrodo (1) con un transductor de vibraciones de ultrasonidos (2, 3) y un sonotrodo (18) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, comprendiendo de manera preferente el transductor de vibraciones un convertidor (2) configurado como mango, asi como un amplificador (3), estando fijado el sonotrodo al amplificador o estando configurado de una sola pieza con este.
13. 13. Herramienta de sonotrodo (1) de acuerdo con la reivindicacion 12, caracterizada por que esta disenada como herramienta de mano para el campo de la medicina, en particular para el campo de los implantes, en particular para el campo dental.
14. 14. Uso de un sonotrodo (18) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores 1-11 o de una herramienta de sonotrodo de acuerdo con la reivindicacion 12 para la mejora de una entalladura, en particular de una entalladura en un material poroso, agujereado y que presenta cavidades expuestas a traves de la entalladura, empleandose uno de los dos manguitos cilindricos (5, 6) con superficie de revestimiento cilindrica con un diametro exterior y con una entalladura (14, 15) central para el alojamiento de una espiga de guia (7), estando prevista la espiga de guia (7) para ser introducida fundamentalmente hasta el fondo de la entalladura antes de la aplicacion de energia mecanica, rodeandose la espiga de guia (7), en la zona de su extremo dirigido al fondo de la entalladura, de un casquillo de mejora de un material que puede licuarse con energia mecanica, presentando la superficie de revestimiento cilindrica del manguito de mejora fundamentalmente el mismo diametro exterior que el manguito (5, 6) y estando alojada la espiga de guia (7) de manera desplazable en la entalladura central (14, 15), de tal modo que el manguito (5, 6), al aplicar energia mecanica con respecto a la espiga de guia (7), puede desplazarse en la direccion al fondo de la entalladura bajo licuacion y desplazamiento lateral y/o longitudinal del material del casquillo de mejora.