ES2913850T3 - Sistema ultrasónico - Google Patents
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Abstract
Sistema ultrasónico (1) que comprende: - medios generadores (2) de microvibraciones ultrasónicas; - medios de guía de ondas (4) conectados y que se extienden alejándose de los medios generadores (2) para doblarse al menos en parte; - un elemento operativo (6) unido a un nodo de flexión estacionario (8) de los medios de guía de ondas (4), de modo que las microvibraciones de flexión se transmiten por los medios de guía de ondas (4) al elemento operativo (6) como microvibraciones de torsión o de flexión alternativas; - dichos medios generadores (2) comprenden al menos un transductor ultrasónico (16, 74) dispuesto coaxialmente a una dirección de desarrollo predominante (Z) de los medios de guía de ondas (4); y donde - la porción distal de dichos medios de guía de ondas (4) se extiende a lo largo de una dirección de desarrollo de los medios de guía de ondas (4) que define un eje de medios de guía de ondas (Z o D); y donde - dicho elemento operativo (6) unido a un nodo de flexión estacionario (8) de los medios de guía de ondas (4) se extiende a lo largo de una dirección que define un eje secundario o terciario (Y o X); y donde - dicho eje de medios de guía de ondas (Z o D) y dicho eje secundario o terciario (Y o X) son sustancialmente ortogonales e incidentales entre sí y definen un único plano (P o S); y donde - dicho eje de medios de guía de ondas (D) y dicho eje secundario o terciario (Y o X) son incidentes entre sí y forman un ángulo entre 85 grados y 125 grados, preferentemente 90 grados; y donde - los ejes (Y o X, Z, D) del elemento operativo (6), los medios generadores (2) y los medios de guía de ondas (4) son coplanares.
Description
DESCRIPCIÓN
Sistema ultrasónico
1. Campo de la invención
La presente invención se refiere a un sistema ultrasónico, que encuentra una aplicación particular y ventajosa en el campo quirúrgico, en el campo dental o en implantología, pero que se puede utilizar asimismo en el campo industrial o de la construcción según otras realizaciones.
Más concretamente, tal sistema se puede utilizar en sectores donde es necesario llevar a cabo la eliminación o perforación de material, por ejemplo del tipo mineralizado, pero no solo de este tipo.
2. Técnica anterior
Según la técnica anterior, la realización de orificios o la eliminación de material se lleva a cabo por medio de herramientas conectadas a husillos accionados en rotación por motores posiblemente miniaturizados (micromotores). Los principales inconvenientes de los sistemas de perforación o eliminación conocidos se refieren a: i) la generación de calor en el material en el que se opera, ya que la fricción a la herramienta y el calentamiento del (micro)motor causan el calentamiento; ii) la eliminación ineficaz de los residuos del material que complica la eliminación adicional del material en forma de residuos; iii) el espacio disponible para el operador que podría ser estéricamente obstaculizado.
Actualmente las vibraciones ultrasónicas generadas piezoeléctricamente, o por magnetoestricción, en medios sólidos, fluidos y multifásicos, se aplican en diferentes campos de los sectores industrial y médico. Las ondas de presión de baja intensidad producidas a frecuencias superiores a 1 MHz se utilizan para obtener información en relación con las estructuras (industriales, civiles y militares) y los órganos internos del cuerpo humano (diagnóstico médico). Mientras que las ondas de alta intensidad a frecuencias entre 20 kHz y 100 kHz se excitan en dispositivos resonantes para producir cambios permanentes en diferentes medios de aplicación. Este último tipo de onda, comúnmente conocida como ultrasonido de potencia, se utiliza en la industria manufacturera, por ejemplo, para crear interconexiones en circuitos integrados o soldar materiales termoplásticos, y en el sector alimentario, para cortar dulces y otros alimentos. En el campo médico, y específicamente en el campo quirúrgico, se aplican ultrasonidos de potencia en la disección de tejidos duros (huesos) y tejidos blandos, en la cauterización de vasos sanguíneos, y en el campo dental para la eliminación de sarro.
Con referencia al campo de la implantología meramente a modo de ejemplo, los sitios para insertar tornillos u otros sistemas de fijación en el hueso se preparan mediante el uso de herramientas giratorias del tipo mencionado anteriormente que, sin embargo, tienen graves limitaciones, tanto a nivel intraoperatorio para el operador, como postoperatorio para el paciente.
Solo por mencionar algunos, los instrumentos tradicionales son problemáticos en el caso de intervención en sitios operativos en presencia de estructuras anatómicas complejas de acceso quirúrgico difícil o limitado, o en las proximidades de estructuras anatómicas delicadas, como nervios y vasos sanguíneos.
La gran cantidad de energía mecánica producida por la rotación y la considerable presión que el operador debe aplicar al instrumento son responsables de posibles daños a las estructuras no mineralizadas, de la producción de una cantidad considerable de calor, de pérdidas debidas a fricción, con el consiguiente sobrecalentamiento de los tejidos mineralizados, fatiga del operador en detrimento de la precisión y del control intraoperatorio requerido.
El aumento de la temperatura intra-sital también es causado por la posible eliminación insuficiente de los residuos mineralizados del sitio de la intervención, el resultado de la acción de perforación, tanto a nivel de los elementos de corte de dichos instrumentos como a nivel de las paredes del sitio quirúrgico, con la consecuente formación de una capa de residuos que obstruye los canales de la vascularización normal del sitio, responsable del proceso de osteorregeneración.
La presente invención se refiere a sistemas de energía ultrasónica para uso en el campo médico y dental como, por ejemplo, el de la implantología oral al que nos referimos principalmente para ilustrar las ventajas y los aspectos inventivos de las configuraciones propuestas. Sin embargo, esta invención es igualmente aplicable en otros campos del sector médico e industrial.
El funcionamiento de la mayoría de los sistemas de energía ultrasónica se basa en la transmisión de ondas longitudinales en el medio de aplicación. Estas ondas son generadas por transductores piezoeléctricos y transferidas en los medios a través de concentradores o guías de ondas denominadas bocinas ultrasónicas.
Sin embargo, hay aplicaciones en las que se utilizan vibraciones de flexión, de torsión o compuestas. En el campo dental, por ejemplo, las vibraciones longitudinales excitadas en los transductores ultrasónicos se convierten en oscilaciones de flexión a través del acoplamiento a insertos o brocas de forma asimétrica. La incorporación de una o más curvas en el perfil del inserto tiene un doble objetivo: permitir un buen acceso al interior de la cavidad bucal, y convertir el movimiento longitudinal del transductor en una vibración de flexión lineal cerca de la parte operativa del inserto.
En los raspadores ultrasónicos, el movimiento de flexión de los insertos ganchudos se utiliza normalmente para eliminar depósitos calcificados (sarro) de los dientes. En los bisturíes ultrasónicos (como el "dispositivo de piezocirugía" de Mectron spa), el movimiento transversal producido en insertos en forma de hoz se utiliza para disecionar con precisión los huesos mandibulares y otros tejidos mineralizados.
También hay raspadores ultrasónicos que eliminan el sarro a través de oscilaciones lineales y elípticas, como se describe, por ejemplo, en el documento DE102005044074A1 o en el documento EP2057960B1. En estos sistemas, en los insertos se generan movimientos vibratorios que tienen componentes bidireccionales mediante vibraciones de flexión del transductor en planos ortogonales, véase en particular el documento EP2057960B1 . Las configuraciones de estos transductores de flexión se basan en un concepto descrito anteriormente en el que la oscilación transversal es causada por volúmenes piezoeléctricos adyacentes insertados radial y axialmente con polarizaciones opuestas [véanse los documentos Mori, E. y col., "New Bolt Clamped Flexural Mode Ultrasonic High Power Transducer with One-Dimensional Construction", Ultrasonics International 89 Conference Proceedings"; Watanabe, Y. y col., "A Study on a New Flexural-mode Transducer-solid Horn System and its Application to Ultrasonic Plastic Welding", Ultrasonics Vol. 34, 1996, pp. 235-238; Yun, C-H. y col. "A High Power Ultrasonic Linear Motor using a Longitudinal and Bending Hybrid Bolt-Clamped Langevin Type Transducer", Jpn. J. Appl. Phys., Vol. 40, 2001, pp. 3773-3776].
En los procedimientos de cirugía maxilofacial, las oscilaciones ultrasónicas de los insertos se utilizan comúnmente para cortar el tejido óseo. Hasta la fecha, no hay ningún dispositivo de ultrasonido capaz de perforar la mandíbula con la misma eficiencia con la que se puede cortar esta última. Por esta razón, las aplicaciones tales como la preparación del sitio del implante todavía se realizan casi exclusivamente utilizando cortadores impulsados por micromotores. Según el protocolo de implante dental, una vez que se realiza un primer orificio de dimensiones reducidas, se ensancha progresivamente utilizando fresas giratorias con una sección creciente hasta que alcanza un diámetro compatible con el implante.
Los insertos utilizados típicamente en sistemas de ultrasonido para operaciones realizadas en la cavidad bucal tienen amplitudes oscilatorias insuficientes para realizar todas las etapas de preparación del sitio del implante. Esta limitación es inherente al diseño de estos dispositivos en los que, para la misma pieza de mano, cuanto mayores sean las secciones transversales de los insertos, menores serán las amplitudes de las vibraciones producidas. Esta relación inversa entre la sección y la oscilación de los insertos representa un límite de aplicabilidad de la tecnología, especialmente en implantología oral donde es necesario obtener orificios de varios milímetros de diámetro.
Existe otro problema relacionado con la vibración lineal de las inserciones que no permite la perforación del tejido mandibular a menos que exista la aplicación, combinada con la misma, de una inclinación manual de la pieza de mano. Este movimiento auxiliar es ciertamente difícil de producir por el operador dentro de la boca y, en cualquier caso, no es muy compatible con los requisitos de precisión que la práctica de la implantología requiere hoy en día.
De los documentos US7374552B2, US6402769B1, US2009/236938A1, US2011/0278988A1 se conocen dispositivos de ultrasonido capaces de diseccionar tejidos biológicos mediante excitación de vibraciones ultrasónicas de torsión o de torsión y longitudinales combinadas. La característica común de estos dispositivos es que todos ellos tienen un único eje de desarrollo geométrico, siendo esencialmente sistemas axialmente simétricos. En aplicaciones maxilofaciales, como la implantología dental, los insertos oscilantes utilizados en la cavidad bucal tienen desarrollos notablemente asimétricos con respecto al eje del transductor. Por lo tanto, en estas áreas no es posible producir vibraciones de torsión o longitudinales y de torsión en las partes operativas de los insertos siguiendo los dictados de las invenciones mencionadas (válidos solo para sistemas en los que los transductores y las partes operativas son coaxiales).
Slipszenko (US2013/0253559A1) ha ideado configuraciones de sistemas ultrasónicos en los que las vibraciones de torsión, de flexión o longitudinales se producen alternativamente en bisturíes ultrasónicos para el tratamiento de tejidos blandos con un eje de desarrollo perpendicular al del transductor. Según esta solución, la vibración transversal del
transductor piezoeléctrico puede transformarse en oscilación de torsión, de flexión o longitudinal mediante la incorporación de una bocina ultrasónica o de guía de ondas montada excéntricamente con respecto al eje del transductor. Para que la transmisión de vibración tenga lugar correctamente, el diámetro de la parte trasera de la bocina debe ser mayor que el del transductor. Aunque es posible generar familias vibratorias alternas en planos ortogonales, los requisitos de compacidad, ergonomía y peso específico de los dispositivos dentales y maxilofaciales no se pueden lograr aplicando la solución de Slipszenko. Las altas dimensiones y el montaje excéntrico de la bocina ultrasónica limitarían considerablemente la visibilidad dentro de la cavidad bucal. Además, en la solución de Slipszenko se insertan una o más guías de onda entre el bisturí y la bocina de transmisión/conversión vibratoria para transmitir vibraciones adecuadas. Incluso reduciendo el número de estos componentes al mínimo, la longitud total del dispositivo seguiría siendo incompatible para aplicaciones dentro de la cavidad bucal.
Mishiro (JPH0373207A) propuso un sistema ultrasónico para la eliminación de material que teóricamente podría encontrar aplicabilidad en aplicaciones dentales. La solución propuesta se basa en un principio de funcionamiento típico de los motores ultrasónicos en el que la vibración elíptica generada en una articulación formada por un transductor ultrasónico acoplado a una guía de ondas produce la rotación de un elemento operativo (herramienta) mantenido en contacto con la punta de la guía de ondas. En las configuraciones mostradas en el documento JPH0373207A, el elemento operativo, cuyo eje de simetría puede ser perpendicular o paralelo al del transductor, además de girar oscila ultrasónicamente, permitiendo así la eliminación de material. El punto de contacto entre el elemento operativo y la guía de ondas a través de la cual se transfiere el movimiento oscilatorio se genera por la rotación que corresponde a un antinodo de las vibraciones longitudinales y transversales generadas en el empalme transductor-guía de ondas. Según las configuraciones descritas en esta solución, el elemento operativo está soportado por dos cojinetes colocados en el mismo número de nodos estacionarios producidos a lo largo del elemento oscilante. Esta solución parece compleja en su construcción e inadecuada para aplicaciones en las que los elementos operativos (insertos) deben utilizarse y reemplazarse sucesivamente como en la implantología dental.
3. Solución
La presente invención propone configuraciones alternativas del empalme transductor/inserto que permiten producir vibraciones de flexión, de torsión o longitudinales y de torsión combinadas de amplitudes adecuadas para la preparación del sitio del implante y la ejecución de otras aplicaciones.
La invención se refiere a la introducción de nuevas configuraciones de sistemas de transductor/inserto adecuados para realizar operaciones dentro de la cavidad bucal. Por medio de las soluciones descritas a continuación es posible generar oscilaciones ultrasónicas de flexión, de torsión o combinadas de torsión y longitudinales en la parte operativa de los insertos a amplitudes suficientemente altas para la preparación del sitio del implante. Los ejes de desarrollo de los insertos y del transductor de flexión acoplado pueden ser incidentes, ortogonales y coplanares.
En particular, las vibraciones de flexión, o de torsión y longitudinales combinadas se pueden utilizar para hacer el primer orificio del procedimiento de implante; mientras que las oscilaciones de torsión o de torsión y longitudinales generadas en insertos configurados adecuadamente permiten que se lleven a cabo las etapas posteriores para ensanchar el orificio inicial.
En cada configuración descrita e ilustrada a continuación, el acoplamiento entre los insertos y el transductor tiene lugar a través de un nodo de flexión.
Algunas de las principales ventajas que se derivan de esta invención son:
i) el logro de altas vibraciones de las partes operativas de los insertos útiles para realizar operaciones en espacios de acceso limitado;
ii) dimensiones reducidas (insertos pequeños);
iii) mayor versatilidad con respecto al diseño de los insertos;
v) parámetros modales y eficiencia electromecánica del transductor casi sin cambios a pesar del acoplamiento con diferentes insertos;
v) posibilidad de llevar a cabo la preparación del sitio del implante utilizando un solo transductor junto con un conjunto de insertos con características geométricas y oscilatorias específicas.
Por lo tanto, la presente invención proporciona una solución universal aplicable tanto en cirugía maxilofacial como en otros sectores en los campos médico e industrial.
La presente invención se enmarca en el contexto anterior, proponiendo proporcionar un sistema ultrasónico que funciona según una dinámica diferente de la rotación tradicional en una sola dirección, y que en virtud del movimiento alterno innovador descrito permite obtener resultados ventajosos en relación con un sobrecalentamiento reducido,
ventajoso con respecto a la mejor eliminación de residuos del sitio de uso, ventajoso en relación con dimensiones globales reducidas.
Este objeto se logra mediante un sistema ultrasónico según la reivindicación 1. Las reivindicaciones dependientes describen realizaciones preferidas o ventajosas de la invención.
4. Figuras
A continuación se describirá en detalle el objeto de la presente invención, con la ayuda de los dibujos adjuntos, en los que:
- las figuras 1A, 1B muestran vistas en perspectiva de un sistema ultrasónico según la presente invención, según una primera posible realización, en una configuración no operativa y en una configuración operativa (o resonante), respectivamente, esta última calculada mediante un análisis de elementos finitos;
- las figuras 2A, 2B, 2C muestran ampliaciones del área distal, es decir, en el elemento operativo del sistema ultrasónico mostrado respectivamente en las figuras 1A, 1B, mientras que las figuras 2B, 2C ilustran dos instantes operativos sucesivos en un ciclo de resonancia vibratoria, estando estos instantes en particular desfasados aproximadamente 180°;
- la figura 3 ilustra un sistema ultrasónico según la presente invención, según una segunda posible realización, en una vista en perspectiva en una configuración no operativa;
- las figuras 4, 6 muestran dos vistas en sección longitudinal de un sistema ultrasónico según una realización adicional, en dos instantes operativos sucesivos en un ciclo vibratorio de resonancia, estando estos instantes en particular desfasados aproximadamente 180°;
- las figuras 5, 7 muestran dos esquemas de las formas modales relacionadas con los medios de guía de ondas y con el elemento operativo en el instante de la figura 4 y de la figura 6, respectivamente, en presencia del elemento operativo;
- la figura 8 muestra una ampliación de una posible variante de los medios generadores en el área de los elementos piezoeléctricos en los que se generan las vibraciones;
- las figuras 9, 10 muestran vistas en perspectiva de sistemas ultrasónicos, objeto de la presente invención, según otras posibles variantes;
- la figura 11 muestra una vista en sección longitudinal de una posible configuración del elemento operativo; - las figuras 12, 13 ilustran dos vistas en perspectiva en partes separadas de posibles configuraciones de una porción distal de los medios de guía de ondas, configurada respectivamente para la conexión de un único elemento operativo, o para la conexión de un elemento operativo en dos posiciones diferentes;
- las figuras 14, 16 muestran dos vistas en sección longitudinal del sistema ultrasónico según la realización de la figura 9, en dos instantes operativos sucesivos en un ciclo vibratorio de resonancia, estando estos instantes en particular desfasados aproximadamente 180°;
l- las figuras 15, 17 muestran dos esquemas de las formas modales relacionadas con los medios de guía de ondas y con el elemento de operación en el instante de la figura 14 y de la figura 16, respectivamente;
- las figuras 18, 20 muestran dos vistas en sección longitudinal del sistema ultrasónico según la realización de la figura 10, en dos instantes operativos sucesivos en un ciclo vibratorio de resonancia, estando estos instantes en particular desfasados aproximadamente 180°;
- las figuras 19, 21 muestran dos esquemas de las formas modales relacionadas con los medios de guía de ondas y con el elemento de operación en el instante de la figura 18 y de la figura 20, respectivamente;
- las figuras 22, 23, 24 ilustran una vista en perspectiva de un sistema ultrasónico, objeto de la presente invención, según otra posible variante, y dos ampliaciones del área distal, es decir, en el elemento operativo del sistema ultrasónico mostrado en la figura 22, mientras que las figuras 23, 24 ilustran dos instantes operativos sucesivos en un ciclo vibratorio de resonancia, estando estos instantes en particular desfasados aproximadamente 180°, a lo largo de ejes mutuamente diferentes;
- la figura 25 es una vista en perspectiva de un sistema ultrasónico según la presente invención, según la primera posible realización en la que se destacan los planos de oscilación P del cuerpo de guía y el plano de elemento S en el que oscila el elemento operativo, en la que se destacan la deformación vibratoria del transductor ultrasónico de flexión y de los medios de guía de ondas y la deformación de torsión inducida en el elemento operativo en un momento de máxima oscilación;
- la figura 26 es una vista en perspectiva de un detalle de la solución de la figura 25 en la que la deformación del sistema ultrasónico se muestra de manera amplificada en un instante de funcionamiento en un ciclo de resonancia vibratoria;
- la figura 27 es una vista en perspectiva de un sistema ultrasónico, objeto de la presente invención, según una realización adicional en la que el elemento operativo se encuentra en el plano de oscilación P del transductor ultrasónico de flexión y en la que la deformación vibratoria del transductor ultrasónico de flexión y de los medios de guía de ondas y la deformación de flexión inducida en el elemento operativo se destacan en un momento de máxima oscilación;
- la figura 28 es una vista en perspectiva de un detalle de la solución de la figura 27 en la que la deformación del sistema ultrasónico se representa de una manera amplificada en un instante de funcionamiento en un ciclo de resonancia vibratoria.
4. Descripción de algunos ejemplos de realizaciones preferidas de la invención
En los dibujos anteriores, el número de referencia 1 indica como un todo un sistema ultrasónico 1 que comprende medios generadores de microvibración ultrasónicos 2, medios de guía de ondas 4 conectados a los medios generadores 2 y al menos un elemento operativo 6.
El término "guía de ondas" significa un cuerpo o porción de un cuerpo que, gracias a su geometría y ubicación, es decir, también a la conexión del mismo a dichos medios generadores 2, concentra y/o amplifica una vibración de flexión de los medios generadores 2. Tal componente o porción del sistema ultrasónico 1 también se denomina "concentrador" porque concentra (y preferentemente, pero no necesariamente, amplifica) la vibración de flexión de los medios generadores 2, por ejemplo, a través de la reducción de la sección transversal de los mismos en al menos una porción distal de los mismos. Este componente o porción del sistema ultrasónico 1 también se denomina bocina ultrasónica.
Según una realización, dicha guía de ondas 4 está en eje con o es coaxial a dichos medios generadores 2.
Según una realización, dichos medios generadores 2 comprenden una pluralidad de elementos piezoeléctricos 18 separados entre sí por un cuerpo de masa 42 y asociados proximalmente con un cuerpo de masa 40 o sintonizador y distalmente con un cuerpo de masa adicional 44. Estos cuerpos de masa 40, 42 y 44 permiten con su masa predefinida calibrar la frecuencia o frecuencias de funcionamiento de los medios generadores 2.
Por ejemplo, este sistema ultrasónico 1 es un instrumento quirúrgico, por ejemplo, un taladro óseo o un instrumento dental. Según otras realizaciones, el presente sistema 1 es un instrumento industrial o se puede utilizar en el campo de la construcción, tal como, por ejemplo, una fresa, un taladro o una herramienta de corte.
Según diferentes realizaciones, el elemento operativo 6 comprende una broca de perforación 34, un cortador de eliminación de material 36, un elemento (semi)esférico, un miembro escariador o un miembro cortante (variantes no mostradas).
Según una realización (por ejemplo, véase la variante de la figura 10), los medios generadores 2 comprenden al menos un transductor ultrasónico longitudinal 74 (tal como se define más adelante), en particular del tipo Langevin®.
Según una realización, los medios generadores 2 comprenden al menos un transductor ultrasónico 16, 74 que comprende uno o más elementos piezoeléctricos 18 situados en contacto eléctrico con al menos un par de electrodos de contacto 20, 22.
Según una realización, el transductor ultrasónico 16, por ejemplo, también del tipo Langevin, es del tipo de flexión. Según una realización, el transductor ultrasónico 16, 74 comprende una pluralidad de elementos piezoeléctricos 18 situados lado a lado, por ejemplo a lo largo de una dirección de montaje Z'.
Según una realización, el transductor ultrasónico 16, 74 está dispuesto o montado coaxialmente a una dirección de desarrollo predominante Z de los medios de guía de ondas 4.
Cabe señalar que en esta descripción, las expresiones "axial", "radial", "transversal", "longitudinal" siempre se refieren a la dirección de desarrollo predominante Z, a menos que se especifique lo contrario.
Según una realización, la dirección de montaje Z' mencionada anteriormente es sustancialmente paralela o coincidente con la dirección de desarrollo predominante Z.
Según una realización, al menos un elemento piezoeléctrico 18 está dispuesto en un antinodo 58 de la microvibración de flexión, en particular en un transductor ultrasónico 16 del tipo de flexión.
Según una realización, el transductor ultrasónico 16 comprende al menos un par de cuerpos de masa 40, 42, 44, que encierran axialmente al menos un elemento piezoeléctrico 18.
Según una realización, uno o más cuerpos en masa 40, 42, 44 (por ejemplo: todos) están hechos de material metálico.
Según una realización, el elemento piezoeléctrico 18, los electrodos de contacto 20, 22 y los cuerpos de masa opcionales 40, 42, 44 son independientemente de una forma anular o tubular, y están montados mutuamente de manera coaxial con respecto a la dirección de montaje Z'.
Según una realización, el elemento piezoeléctrico 18, los electrodos de contacto 20, 22 y los cuerpos de masa opcionales 40, 42, 44 pueden tener una sección transversal - con respecto a la dirección de desarrollo predominante Z o con respecto al eje de montaje Z' - que es circular o poligonal (por ejemplo, cuadrada o rectangular).
Según una realización, el elemento piezoeléctrico 18, los electrodos de contacto 20, 22 y los cuerpos de masa opcionales 40, 42, 44 están montados sobre un vástago de conexión 46 (o vástago cautivo) que pasa por los mismos axialmente (específicamente: con respecto a la dirección de montaje Z').
Según una realización, los cuerpos de masa 40, 42, 44 del transductor ultrasónico 16 proporcionan elementos de compresión axial del elemento piezoeléctrico 18 y de los electrodos de contacto 20, 22, o de la pluralidad de elementos piezoeléctricos 18 y de los electrodos de contacto 20, 22.
Según una realización, los cuerpos de masa 40, 44 del transductor ultrasónico 16, 74 dispuestos en una posición de extremo axial pueden comprender primeras roscas 48, 50 configuradas para acoplarse con segundas roscas 52, 54 delimitadas por el vástago de conexión 46, por ejemplo, una en una posición de extremo y una en una posición intermedia o central del mismo.
Según una realización, uno o más elementos piezoeléctricos 18 del transductor ultrasónico 16 comprenden un par de medios elementos 24, 26 (o partes de elemento 24, 26) con direcciones de polarización mutuamente opuestas y lado a lado en un plano de oscilación P. De esta manera, tras la aplicación de un voltaje eléctrico alterno a los electrodos de contacto 20, 22, alternativamente un medio elemento (24 o 26) se dilata mientras que el otro medio elemento (26 o 24) del par se contrae para generar las microvibraciones de flexión en los medios generadores 2 y en los medios de guía de ondas 4.
Este fenómeno de contracción/dilatación es, por ejemplo, bien visible en las variantes de la figura 4, la figura 6 o la figura 8.
Tomando como ejemplo el instante de la figura 4, se puede observar que en el primer par de medios elementos izquierdos - según la orientación de tal figura - el medio elemento superior 24 (que está en condición dilatada) tiene un espesor axial ligeramente mayor que el otro medio elemento 26 del par, dispuesto debajo, que está en una condición contraída y, por lo tanto, tiene un espesor menor que el elemento opuesto. Sin embargo, al mismo tiempo, otro par de medios elementos 24', 26' situados a la derecha tiene una condición inversa debido al voltaje eléctrico suministrado al otro par.
Más concretamente, los pares de medios elementos tienen una posición y una forma de vibrar en flexión, lo que permite ventajosamente que el sistema ultrasónico 1 resuene.
Con respecto a un instante antes o después del mostrado en la figura 4, la figura 6 muestra una configuración inversa en la que se intercambian las condiciones dilatada o contraída de los medios elementos discutidos, para crear una oscilación repetida de los medios de guía de ondas 4.
Según una realización, el presente sistema comprende medios de control 90 del voltaje eléctrico aplicado a los medios generadores 2.
Según una realización, los medios de control 90 están configurados de manera que el voltaje eléctrico aplicado a un par de elementos piezoeléctricos (por ejemplo, a un par de elementos adyacentes) tenga el mismo módulo y la misma fase.
Según una realización, el transductor ultrasónico 16, 74 comprende al menos un par de elementos piezoeléctricos 18 situados axialmente lado a lado, por ejemplo, a lo largo de la dirección de montaje Z'.
Según una realización, dentro de este par de elementos piezoeléctricos 18 (por ejemplo, cuando se incluyen en el transductor ultrasónico 16), un medio elemento 24, 26 con una dirección de polarización determinada se sitúa lado a lado en una dirección radial y en la dirección axial a medios elementos con una dirección de polarización opuesta a la misma.
Más concretamente, en el par de elementos piezoeléctricos adyacentes, la dirección de polarización entre medios elementos radialmente adyacentes (en particular: colocados simétricamente con respecto a la dirección de montaje
Z') es opuesta, y la dirección de polarización entre medios elementos adyacentes en la dirección de montaje Z' también es opuesta (más concretamente: dispuesta en el mismo lado a lo largo de tal dirección Z').
Según una realización, los medios elementos 24, 26 están separados por un espacio intermedio 56 que se extiende en un plano sustancialmente ortogonal con respecto al plano de oscilación P.
Según una realización, los medios elementos 24, 26 están hechos en forma de un sector circular o (semi)anular, por ejemplo, una media luna.
Según otra realización, el elemento piezoeléctrico 18 (por ejemplo, del transductor ultrasónico 16), o la pluralidad de tales elementos, está hecho en una forma anular que comprende dos partes de elemento que tienen polarización de dirección mutuamente opuesta (específicamente: colocada simétricamente con respecto a la dirección de montaje Z'), y una porción intermedia sin polarización.
Con respecto a las características del transductor ultrasónico longitudinal 74, tal transductor no está configurado para vibrar en un único plano como la variante que se acaba de discutir. Por el contrario, tal transductor 74 está configurado para generar microvibraciones longitudinales (es decir, a lo largo de la dirección de montaje Z' y/o a lo largo de la dirección de desarrollo predominante Z; por ejemplo, véase la dirección de las flechas en las figuras 19 o 21 que tienen una componente longitudinal principal en la dirección de desarrollo predominante Z) y alternas, de modo que estas se transmitan a los medios de guía de ondas 4.
Según una realización, los elementos piezoeléctricos 18 (por ejemplo, del transductor ultrasónico 74 del tipo longitudinal) se fabrican en forma anular o tubular.
Según una realización, el transductor ultrasónico 74 comprende al menos un par de elementos piezoeléctricos 18, con direcciones de polarización mutuamente opuestas y paralelas a la dirección de montaje Z'.
Los medios de guía de ondas 4 están conectados y se extienden alejándose de los medios generadores 2 para doblarse (y resonar ventajosamente) al menos en parte.
Cabe señalar que la expresión "doblarse al menos en parte" significa una flexión que se refiere sustancialmente a todos los medios de guía de ondas 4 (como se esquematiza, por ejemplo, en las figuras 4-7 o 14-17), o una flexión que se refiere exclusivamente a una parte (por ejemplo, véase el número de referencia 28 en la figura 19 o 21) de tales medios.
Según una realización, los medios generadores 2 están configurados para doblar los medios de guía de ondas 4 en un único plano de oscilación P, por medio de microvibraciones ultrasónicas estacionarias.
En otras palabras, según esta realización, los medios de guía de ondas 4 son susceptibles de ser doblados por las microvibraciones generadas por los medios generadores 2 (y ventajosamente de resonar debido a estas microvibraciones), de modo que las oscilaciones de los medios de guía de ondas 4 son estacionarias con al menos un nodo de flexión estacionario 8.
Cabe señalar que, en esta descripción, la expresión "nodo estacionario" significa al menos un segmento ortogonal (con respecto a la dirección de desarrollo predominante Z) de los medios de guía de ondas 4 caracterizado por la ausencia de microoscilación o microvibración.
Específicamente, la vibración de flexión descrita anteriormente tiene lugar a una frecuencia que corresponde a una frecuencia de flexión de los medios generadores, por ejemplo, a una frecuencia de resonancia de flexión, pudiendo establecerse tal frecuencia, por ejemplo, a través de medios de control 90 (por ejemplo, electrónicos) de los medios generadores 2.
El elemento operativo 6 está unido o empalmado al nodo de flexión estacionario 8, de modo que las microvibraciones de flexión se transmiten por los medios de guía de ondas 4 al elemento operativo 6 como microvibraciones de torsión o de flexión alternativas.
En otras palabras, las flexiones inducidas por los medios generadores 2 se transmiten al elemento operativo 6 de modo que este último vibre de manera alterna/recíproca de una manera de torsión o de flexión.
Según una realización, véase, por ejemplo, la figura 2A, la figura 3 o la figura 10, el elemento operativo 6 se desarrolla fuera del plano de oscilación P de modo que las microvibraciones de flexión se transmiten como microvibraciones de torsión que se alternan con tal elemento 6.
Según una realización, véase, por ejemplo, la figura 9, el elemento operativo 6 se desarrolla en un plano sustancialmente paralelo, opcionalmente coincidente, con respecto al plano de oscilación P, de modo que las microvibraciones de flexión se transmiten como microvibraciones de flexión que se alternan con tal elemento 6. Según una realización, los medios generadores 2 están configurados para generar microvibraciones longitudinales, transmitidas a lo largo de los medios de guía de ondas 4 en la dirección de desarrollo predominante Z.
Según una realización, los medios de guía de ondas 4 comprenden distalmente un cuerpo portaelementos 72 conectado al elemento operativo 6 (por ejemplo, a una base 62 del mismo) y al menos un bucle de guía 28, que se desarrolla radialmente con respecto a la dirección de desarrollo predominante Z. De esta manera, el cuerpo portaelementos 72 y el bucle de guía 28 están configurados para transformar las microvibraciones longitudinales en microvibraciones de torsión al elemento operativo 6.
En otras palabras, el bucle de guía 28 hace que las microvibraciones longitudinales de los medios generadores 2 degeneren en microvibraciones de flexión, que serán convertidas adecuadamente en microvibraciones de torsión alternas por el cuerpo portaelementos 72.
Según una realización, el cuerpo portaelementos 72 define el nodo de flexión estacionario 8.
Según una realización, el bucle de guía 28 está conectado (por ejemplo, rígidamente) en un primer extremo 76 a un cuerpo de guía 10, también definido en lo sucesivo como cuerpo de guía de ondas 10, de los medios de guía de ondas 4, y en un segundo extremo opuesto 78 al cuerpo portaelementos 72.
Según una realización, el cuerpo de guía 10 comprende una porción proximal 82 y una porción distal 84, unidas entre sí de forma liberable.
Cabe señalar que, en la presente descripción, el término "distal" significa los componentes colocados en, u orientados hacia, el elemento operativo 6; por otro lado, el término "proximal" significa los componentes colocados en el lado opuesto con respecto a tal elemento 6, específicamente hacia un cuerpo de masa 40 dispuesto en un extremo axial del transductor 16, 74.
Según una realización, la conexión liberable entre la porción proximal 82 y la porción distal 84 se implementa por medio de una conexión de bayoneta o, como se esquematiza, por ejemplo, en la figura 18 o en la figura 20, con una conexión roscada 86.
Según una realización, la porción proximal 82 y la porción distal 84 están acopladas geométricamente, por ejemplo, con un acoplamiento macho-hembra.
Según una realización, la porción distal 84 define una porción hembra, en la que una porción macho proximal 82 se inserta al menos parcialmente.
Según una realización, la porción distal 84, el bucle de guía 28 y opcionalmente el cuerpo portaelementos 72 están hechos de una sola pieza.
Según una realización (no mostrada), el nodo de flexión estacionario se encuentra en la dirección de desarrollo predominante Z (específicamente en una condición no operativa de los medios generadores 2).
Según una realización, el nodo de flexión estacionario 8 está escalonado radialmente con respecto a la dirección de desarrollo predominante Z (específicamente en una condición no operativa de los medios generadores 2).
Según una realización, los medios generadores 2 y los medios de guía de ondas 4 son recibidos de una manera sustancialmente completa en el plano de oscilación P.
Según una realización, los medios generadores 2 y los medios de guía de ondas 4 están alineados a lo largo de una dirección de desarrollo predominante Z de los medios de guía de ondas 4.
Según una realización, el cuerpo de guía 10 constituye una prolongación (específicamente: una prolongación axial) del vástago de conexión 46.
Según una realización, los medios de guía de ondas 4 son capaces de doblarse al menos en parte o de resonar junto con los medios generadores 2.
El elemento operativo 6 está unido o empalmado al nodo de flexión estacionario 8, de modo que las microvibraciones
de flexión se transmiten por los medios de guía de ondas 4 al elemento operativo 6 como microvibraciones de torsión o de flexión alternativas.
Específicamente, la transmisión de las microvibraciones de flexión desde los medios de guía de ondas 4 al elemento operativo 6 se produce por medio de un par dinámico paralelo al plano de oscilación P (opcionalmente recibido en tal plano P) y con un fulcro en el nodo de flexión estacionario, que actúa sobre la base 62 del elemento operativo 6, para generar las microvibraciones de torsión o de flexión.
Según una realización, tal transmisión se produce sin que las microvibraciones del elemento operativo 6 influyan, alternando la forma modal o la amplitud, en las microvibraciones de los medios generadores 2 y/o de los medios de guía de ondas 4, y viceversa.
De ello se desprende que las microvibraciones de flexión de los medios de guía de ondas 4 se pueden transformar en microvibraciones de torsión alternas o en microvibraciones de flexión alternas. Por ejemplo, la diferente transformación de torsión/flexión puede depender del diferente asiento de acoplamiento 30, 32, 80, definido por los medios de guía de ondas 4, acoplado por el elemento operativo 6.
Según una realización, los medios de guía de ondas 4 comprenden al menos un cuerpo de guía 10, por ejemplo, de una forma sustancialmente tubular o cilíndrica.
Según una realización, el cuerpo de guía 10 tiene una sección transversal sustancialmente constante a lo largo de toda la longitud del mismo.
Según una realización, el cuerpo de guía 10 tiene al menos una sección transversal de sección decreciente en la dirección distal. Por ejemplo, la porción distal 84 podría estrecharse distalmente.
Según otra realización, el cuerpo de guía 10 tiene una sección transversal variable, por ejemplo que aumenta o disminuye alejándose de los medios generadores 2, por ejemplo para amplificar o amortiguar las microvibraciones que pasan a través de tal cuerpo 10 dependiendo de las necesidades.
Según una realización, el cuerpo de guía 10 tiene una sección transversal sustancialmente circular.
Según una realización, el elemento operativo 6 está unido rígidamente a un cuerpo 10, 72 de los medios de guía de ondas 4, en el nodo de flexión estacionario 8.
Cabe señalar que, en la presente descripción, la expresión "cuerpo 10, 72" significa "cuerpo de guía 10" o "cuerpo portaelementos 72" según las realizaciones que requieren el uso de uno u otro de los cuerpos mencionados.
Según una realización, el elemento operativo 6 está unido de forma desmontable a un cuerpo 10, 72 de los medios de guía de ondas 4.
Según una realización, la conexión desmontable entre el elemento operativo 6 y el cuerpo de guía 10 se implementa mediante roscas de acoplamiento complementarias 12 dispuestas en tal elemento 6 y en tal cuerpo 10.
Según una realización, la conexión desmontable entre el elemento operativo 6 y el cuerpo de guía 10 puede comprender la unión liberable anterior entre la porción proximal 82 y la porción distal 84.
Según una realización, la conexión desmontable entre el elemento operativo 6 y el cuerpo de guía 10 se implementa por medio de un elemento de bloqueo 60, por ejemplo, una espiga, acoplada al cuerpo de guía 10 (opcionalmente por medio de roscas de acoplamiento 68, 70 complementarias entre sí).
Según una realización, el cuerpo de guía 10 puede delimitar al menos un asiento de elemento 66 para alojar al menos parcialmente (por ejemplo: completamente) el elemento de bloqueo 60.
Según una realización, el elemento de bloqueo 60 o espiga actúa en compresión sobre una superficie de apoyo 64 delimitada por el elemento operativo 6, definida específicamente por la base 62 del mismo.
Según una realización, la superficie de apoyo 64 es sustancialmente plana o cóncava.
Según una realización, el elemento operativo 6 se extiende a lo largo de una dirección secundaria Y incidente o sustancialmente ortogonal con respecto al plano de oscilación P.
Según una realización, la dirección secundaria Y implementa un eje de simetría del elemento operativo 6.
Según una realización, la dirección secundaria Y interseca el plano de oscilación P en el nodo de flexión estacionario 8.
Según una realización, la dirección secundaria Y se encuentra en un plano de elemento S ortogonal al plano de oscilación P.
Según una realización, el elemento operativo 6 se desarrolla al menos en parte a lo largo de una dirección terciaria X sustancialmente paralela a, opcionalmente recibida en, el plano de oscilación P.
Según una realización, la dirección terciaria X implementa un eje de simetría del elemento operativo 6.
Según una realización, el elemento operativo 6 está conectado a los medios de guía de ondas 4, o a un cuerpo 10, 72 de dichos medios 4, a través de al menos un cuerpo de transmisión 14, por ejemplo, integrado en o aplicado al elemento operativo 6.
Según una realización, el cuerpo de transmisión 14 puede estar realizado de una sola pieza con el elemento operativo 6.
Según una realización, el cuerpo de transmisión 14 puede montarse en el elemento operativo 6, por ejemplo, de manera liberable.
Según una realización, el cuerpo de transmisión 14 está diseñado para transmitir simplemente las microvibraciones desde los medios generadores 2 al elemento operativo 6, sin embargo, sin alterar en modo alguno las frecuencias de tales microvibraciones.
Según una realización, el cuerpo de transmisión 14 está configurado y/o ajustado para amplificar, o por el contrario amortiguar, las microvibraciones recibidas desde los medios generadores 2.
Según una realización, el elemento operativo 6 se desarrolla, o el elemento operativo 6 y el cuerpo de transmisión 14 se desarrollan, alejándose de los medios de guía de ondas 4 una longitud L (véase, por ejemplo, la figura 11) comprendida en el entorno I de un cuarto, o un múltiplo entero n del mismo, de la A las microvibraciones de torsión o de flexión generadas en el elemento operativo 6 (siendo tal entorno I inferior o igual a n* A/10, preferentemente A/10 e incluso más preferentemente A/40).
Según una realización, la longitud L se mide a lo largo de la dirección secundaria Y o a lo largo de la dirección terciaria X.
Según una realización, los medios de guía de ondas 4 (o un cuerpo de guía 10 de los mismos) comprenden distalmente una porción asimétrica 92 (por ejemplo, una porción plegada o inclinada) con respecto a la dirección de desarrollo predominante Z, estando el nodo de flexión estacionario 8 dispuesto en tal porción asimétrica 92.
Según una realización, los medios de guía de ondas 4 (o un cuerpo de guía 10 de los mismos) comprenden una sección inclinada 94 que se extiende a lo largo de una dirección incidente D con respecto a la dirección de desarrollo predominante Z, con un ángulo de incidencia a predeterminado.
Según una realización, el ángulo de incidencia a es un ángulo agudo.
Según una realización, un extremo distal 4' de los medios de guía de ondas 4 definen uno o más asientos de acoplamiento radial 30, 32 para la conexión del elemento operativo 6.
Según una realización, los medios de guía de ondas 4 delimitan dos asientos de acoplamiento radial 30, 32 orientados de modo que la dirección terciaria de un elemento operativo 6 en un asiento 30 es incidente o sustancialmente ortogonal con respecto a la dirección secundaria Y de un elemento operativo 6 acoplado en el otro asiento 32.
Más concretamente, cada asiento de acoplamiento 30, 32 está configurado para la conexión (por ejemplo, para la conexión liberable) de un elemento operativo independiente 6 al sistema ultrasónico 1.
Según una realización, las roscas de acoplamiento complementarias 12 pueden estar dispuestas en un asiento de acoplamiento radial 30, 32.
Por ejemplo, uno o más asientos de acoplamiento pueden comprender una cavidad de asiento 88 que se extiende hacia el interior del cuerpo de guía 10 (es decir, al menos parcialmente en el espesor de tal cuerpo 10), en el que están dispuestas las roscas de acoplamiento complementarias anteriores 12.
Según una realización, el elemento operativo 6 comprende un vástago helicoidal 38 que se desarrolla helicoidalmente a lo largo de la dirección secundaria Y, de modo que una porción distal 6' del elemento operativo 6 es susceptible de oscilar en percusión, con una componente longitudinal y alternando a lo largo de la dirección secundaria Y.
En otras palabras, esta variante prevé que la microvibración de torsión aplicada a la asimetría del vástago helicoidal 38 produzca una micropercusión a lo largo de la dirección secundaria Y.
En otras palabras, la porción distal 6' del elemento operativo 6 según esta variante es capaz de adquirir una oscilación percusiva adicional, con una componente longitudinal y alterna a lo largo de la dirección secundaria Y, además de la oscilación de torsión.
Según una realización, el sistema ultrasónico 1 comprende medios de control 90 de los medios generadores 2, configurados para controlar una frecuencia de las microvibraciones ultrasónicas de tales medios 2 a valores tales que las microvibraciones del elemento operativo 6 están en el intervalo de frecuencia de 20-60 KHz, por ejemplo, 20-36 KHz. De esta manera, parte de las estructuras mineralizadas (por ejemplo, dientes o huesos) puede ser eliminada (o perforada) selectivamente mientras se preserva la integridad de tejidos de menor densidad (por ejemplo, tejidos blandos).
De manera innovadora, el sistema ultrasónico objeto de la presente invención permite resolver con brillantez los inconvenientes relacionados con la técnica anterior.
Más concretamente, la presente invención permite proporcionar una acción de trabajo, por ejemplo de perforación, a través de un movimiento de torsión o de flexión alternativo del elemento operativo, renunciando a la acción meramente rotativa típica de los instrumentos utilizados en la técnica anterior, con obvias ventajas operativas y posiblemente clínicas.
Ventajosamente, a diferencia de los dispositivos convencionales, el presente sistema ultrasónico no utiliza micromotores que estén asociados con vibraciones macroscópicas.
Ventajosamente, el presente sistema ultrasónico proporciona una alta versatilidad de uso, ya que el elemento operativo puede realizar indiferentemente operaciones de perforación o eliminación dependiendo de la orientación del asiento acoplado por tal elemento.
Ventajosamente, el presente sistema ultrasónico proporciona una alta versatilidad de uso debido a la geometría y las características de la parte operativa seleccionada.
Ventajosamente, el presente sistema ultrasónico permite obtener una mayor sensibilidad táctil y una mayor precisión intraoperatoria ya que las fuerzas ejercidas, requeridas por el operador, se reducen considerablemente.
Ventajosamente, el presente sistema ultrasónico aprovecha las microvibraciones ultrasónicas del elemento operativo, que producen orificios o eliminaciones de material a través de un procedimiento de micronización del material o tejido eliminado, que a continuación se elimina inmediatamente por la acción mecánica del posible fluido de irrigación presente.
En cualquier caso, ventajosamente, el movimiento alternativo discutido favorece la eliminación o liberación natural de residuos materiales.
Ventajosamente, en el presente sistema ultrasónico los efectos del sobrecalentamiento centrífugo son menos extensos que (o incluso se minimizan con respecto a) los producidos por las microvibraciones generadas por la rotación de las brocas/fresas tradicionales.
Ventajosamente, el presente sistema ultrasónico permite lograr una estabilidad mejorada del elemento operativo al comienzo de la perforación o eliminación de material.
Ventajosamente, el presente sistema ultrasónico permite obtener una precisión operativa marcadamente superior a las herramientas rotatorias convencionales (por ejemplo, con respecto a las brocas de perforación); estas últimas son, de hecho, inestables al comienzo de la perforación debido a una componente centrífuga, lo que hace que la herramienta se desvíe del eje de perforación deseado. De hecho, según la técnica anterior y en particular en el campo
de la cirugía de implantes, se utiliza una punta especialmente configurada al principio para acoplarse a la superficie ósea que ha de ser perforada (la más común conocida como punta de rosa y fresa lanza).
Por el contrario, junto con su operación de microvibración, la configuración particular del elemento operativo según la invención permite impartir una mayor estabilidad no solo debido a la eliminación sustancial de cualquier componente centrífugo para poner en marcha la herramienta.
Ventajosamente, en el presente sistema ultrasónico es posible obtener una mayor limpieza de la interfaz elemento operativo-sustrato, y una posible mejora de los procedimientos osteo-regenerativos (para las variantes que prevén un uso quirúrgico, implantológico o dental del sistema descrito en esta invención).
Ventajosamente, las microvibraciones ultrasónicas en el elemento operativo provocan cavitación de cualquier fluido que pueda estar presente (por ejemplo, un fluido de irrigación), permiten la eliminación de residuos óseos de las paredes laterales del orificio realizado por este elemento, dejando limpia la interfaz mencionada anteriormente también en virtud de un lavado de las paredes del orificio generado por el sistema ultrasónico. De esta manera, no se forma la capa de frotis óseo tradicional, causada por las puntas helicoidales y los taladros convencionales, favoreciendo así los procesos osteo-regenerativos.
Ventajosamente, en el presente sistema ultrasónico se obtiene una perforación selectiva de los tejidos óseos mediante el uso de vibraciones de baja frecuencia. De hecho, las vibraciones a la frecuencia seleccionada demuestran ser extremadamente ventajosas para llevar a cabo la perforación o eliminación de estructuras mineralizadas, por ejemplo, de huesos o dientes, pero son ineficaces cuando se aplican a los tejidos blandos.
Por lo tanto, ventajosamente, un contacto accidental con los tejidos blandos, de menor densidad, no causa ningún daño o desgarro, sino solo una liberación transitoria y limitada de calor.
Ventajosamente, las características dinámicas de los medios generadores y de los medios de guía de ondas solo están influenciadas marginalmente por la naturaleza del elemento operativo (por ejemplo, por la masa, la geometría y/o el estorbo longitudinal y/o transversal del mismo), ya que dicho elemento se fija en un nodo estacionario, y por lo tanto tal naturaleza es sustancialmente irrelevante para la generación y mantenimiento del movimiento microvibratorio. Además, la naturaleza y las características dinámicas de los medios generadores y de los medios de guía de ondas (por ejemplo, la masa, la geometría y/o el estorbo longitudinal y/o transversal de los medios de guía de ondas y/o de los medios generadores) no influyen, o solo influyen marginalmente, en la oscilación del elemento operativo, excepto por la transmisión de las microvibraciones deseadas.
Por lo tanto, esta circunstancia hace que el presente sistema ultrasónico sea particularmente versátil en el diseño y uso de los elementos operativos que se pueden asociar con el presente sistema.
Ventajosamente, el presente sistema se ha diseñado para funcionar a una frecuencia fija, para generar nodos de flexión estacionarios predeterminados ubicados siempre en la misma posición axial de los medios generadores y los medios de guía de ondas.
Según un aspecto ventajoso adicional, aunque permanece la frecuencia de los medios generadores fijos, la configuración del elemento operativo (por ejemplo, la longitud L, la sección, el material o similares del mismo) se puede ajustar según la necesidad, en particular al intervenir en la etapa de diseño en las características de este elemento, ajustándolo a un armónico apropiado de la microvibración.
A modo de ejemplo, si fuera necesario o ventajoso diseñar un elemento operativo de dimensiones extremadamente pequeñas, sería posible obtener amplitudes de microvibración muy grandes del mismo, definiendo una longitud L del elemento operativo igual a aproximadamente un cuarto de la longitud de onda de la microvibración excitada.
Ventajosamente, una parte del elemento operativo puede actuar como un amplificador o como un amortiguador para microvibraciones.
Ventajosamente, las características vibratorias o de resonancia del elemento operativo pueden alterarse incluso en un momento posterior a la realización del propio elemento, por ejemplo, para amplificar o amortiguar las microvibraciones. Ventajosamente, los presentes medios generadores han sido diseñados para generar y transmitir vibraciones capaces de doblar los medios de guía de ondas en un único plano de oscilación, de una manera fiable, continua y con dispositivos técnicos que son sencillos de implementar.
Ventajosamente, los presentes medios generadores han sido diseñados para empaquetar fácilmente todos los componentes necesarios, con una fuerza de (pre)compresión que se puede determinar según las necesidades. Ventajosamente, el presente sistema ha sido diseñado para permitir que los elementos operativos de diferentes formas vibren, ya que el nodo estacionario es un lugar caracterizado por la ausencia de movimiento en la dirección de generación de vibraciones de flexión.
Esta última circunstancia hace que el presente sistema sea particularmente innovador en el sentido de que, a diferencia de un prejuicio técnico extremadamente extendido, el elemento operativo se sitúa en el entorno de un lugar (el nodo estacionario) en el que no se produce ningún movimiento.
En otras palabras, aunque el nodo estacionario tiene un punto o línea inmóvil, su entorno tiene un movimiento mínimo, pero aun así suficiente para permitir la excitación deseada de las microvibraciones.
Ventajosamente, los elementos operativos que se pueden utilizar en la presente invención son extremadamente pequeños, principalmente debido a las longitudes de onda discutidas anteriormente.
Ventajosamente, el sistema objeto de la presente invención permite ejercer una acción de micropercusión que facilita la penetración del elemento operativo en el tejido a perforar.
Un experto en la materia puede realizar varios cambios o reemplazos de elementos con otros funcionalmente equivalentes a las realizaciones del sistema anterior con el fin de satisfacer necesidades específicas.
Tales variantes también se incluyen dentro del alcance de protección como se define por las siguientes reivindicaciones.
Además, cada variante descrita como perteneciente a una posible realización puede implementarse independientemente de las otras variantes descritas.
Según una realización, a partir de la realización en la que tiene lugar la transformación de las vibraciones de flexión en vibraciones de torsión debido al acoplamiento en un nodo de flexión estacionario, es posible proporcionar variaciones del transductor piezoeléctrico. Según una realización, el transductor representado en su totalidad en las figuras 1 y 9 que cuanto a forma, tamaño y disposición de la cerámica piezoeléctrica es un transductor capaz de generar una vibración de flexión en los medios de guía de ondas 4 (o cuerpo de guía de ondas 10). Alternativamente, se puede obtener una vibración de flexión haciendo que una vibración longitudinal "degenere" a través de una guía de ondas 4 provista de una asimetría con respecto al eje longitudinal Z del propio transductor. Según una realización, en la figura 10 se encuentra la representación de un transductor longitudinal (tipo Langevin, 74) que consiste en un paquete piezoeléctrico 24, 26, un cuerpo de masa o una masa de respaldo o sintonizador, 40, una guía de ondas o bocina o concentrador 4, con un cuerpo de guía 10 al que se acopla el transformador de vibración (en esta invención, el bucle 28) por medio de una rosca (acoplamiento roscado 86) en la que está presente un cuerpo portaelementos 72 y, coincidiendo con el nodo estacionario 8, el asiento de acoplamiento 80 para el elemento operativo 6.
También en esta realización, el nodo de flexión estacionario está en el eje de desarrollo predominante de los medios generadores Z proporcionando la conexión al nodo estacionario del elemento operativo 6 y la ortogonalidad entre el plano nodal (plano de oscilación P) y el eje de simetría del propio elemento operativo Y.
Según una realización, la dirección de desarrollo predominante Z y el eje del elemento operativo 6 son incidentes, sustancialmente ortogonales, es decir, con un ángulo de entre 85 grados y 125 grados, preferentemente 90 grados, y pertenecen al mismo plano (es decir, no hay excentricidad).
Según una realización, se obtiene un rendimiento mejorado (amplitud de vibración) en la parte distal del elemento operativo 6 cuando el diámetro d' de la guía de ondas 4 es mayor que el diámetro d del vástago del elemento operativo 6, y preferentemente si el diámetro d' de la guía de ondas 4 es mayor o igual que la mitad d/2 del diámetro del vástago del elemento operativo 6.
Según una realización, con referencia a las figuras 24 y 25, el diámetro del vástago d es el del elemento operativo cilíndrico 6, mientras que en relación con las figuras 9, 10, 11, 12, 13 el diámetro d es el del cuerpo de transmisión 14. La base del elemento operativo 62 sirve, por ejemplo, aunque no solamente, para el acoplamiento, por ejemplo el enrosque, del elemento operativo 6 a la parte distal de la guía de ondas 4.
Según una realización, se propone una solución para aumentar la visibilidad intraoperatoria en el área de la cavidad bucal que incluye el primer y el segundo molar (tanto a nivel mandibular como maxilar), una visibilidad que está limitada
debido al tamaño de la boca y la variabilidad entre cada paciente con respecto a la apertura de la boca.
Para superar este problema, hoy en día se utilizan micromotores provistos de contra (es decir, la parte de la broca de torsión a la que está conectado el elemento operativo) con la parte distal reclinada con respecto al eje longitudinal principal del contra en sí. El ángulo de inclinación de dicha parte distal es típicamente 120° (30° considerando el ángulo agudo con respecto a la dirección de desarrollo predominante).
Según una realización, la parte distal de los medios de guía de ondas 4 (o cuerpo de guía de ondas 10) está inclinada con respecto a la dirección de desarrollo predominante Z, sin que esta realización afecte o comprometa la transmisión y transformación de las vibraciones a nivel del elemento operativo 6 (es decir, de tal manera que la vibración puramente de flexión de los medios generadores 2 y los medios de guía de ondas 4 se convierta o transmita en el elemento operativo 6 conectado al nodo estacionario en vibración de torsión o en vibración de flexión totalmente contenida en el plano P, respectivamente).
Según una realización, para incorporar la inclinación deseada de la parte distal de los medios de guía de ondas 4 o del cuerpo de guía de ondas 10 sin comprometer la transmisión/transformación de la vibración en el elemento operativo 6, se proporciona un cuerpo de guía de ondas 10 que tiene, por ejemplo, dos direcciones de desarrollo, que se definen proximal y distal considerando los medios generadores 2. La dirección de desarrollo proximal es coaxial con la dirección de desarrollo predominante Z mientras que la parte distal está inclinada con respecto a la dirección de desarrollo predominante Z en sí (dirección D) en un ángulo a de entre 5 y 45 grados, preferentemente 30 grados. Para mantener las características innovadoras del sistema ultrasónico propuesto 1, las dos direcciones de desarrollo (Z y D) también son incidentes en un punto que corresponde a un nodo de flexión estacionario de los medios de guía de ondas 4 o cuerpo de guía de ondas 10. El eje D de la parte distal de los medios de guía de ondas 4, y el eje (Y o X) del elemento operativo 6 siguen formando un ángulo de entre 85 grados y 125 grados, preferentemente 90 grados. Según una realización, para tener una amplitud de vibración considerable en la parte distal del elemento operativo 6, el elemento operativo 6 debe tener un diámetro d, menor que el de la guía de ondas 4, d', y preferentemente d < ^ d'. Con referencia, por ejemplo, a la figura 11, el diámetro del elemento operativo d corresponde al diámetro del cuerpo de transmisión 14 del elemento operativo, mientras que en las figuras 25-28 estos elementos se representan simplificados (cuerpos cilíndricos) para facilitar la comprensión de la invención.
Es importante que se entienda que el uso de un nodo estacionario (de flexión) como punto de acoplamiento entre dos elementos vibrantes para transmitir/transformar la oscilación del primer elemento al segundo (de la guía de ondas y el elemento operativo) es sustancialmente diferente de la transmisión de un movimiento oscilatorio mediante el acoplamiento de elementos vibrantes a través de un punto/sección de antinodo (como se hace, por ejemplo, en la técnica anterior). El uso de un antinodo es una solución convencional adoptada en los sistemas de energía ultrasónica en los que el punto de máxima oscilación de un componente resonante (el antinodo, de hecho) se utiliza como una fuente de excitación para un segundo componente resonante acoplado al mismo, que a su vez presentará un antinodo vibratorio en el punto/sección de acoplamiento. Dado que un nodo estacionario es un punto de oscilación mínima, se utiliza en la técnica anterior (por ejemplo, en los sistemas de energía ultrasónica) como un punto/sección de acoplamiento/anclaje para aislar las vibraciones de un elemento/dispositivo oscilante con respecto a una estructura acoplada al mismo (por ejemplo, una pieza de mano o una caja de cualquier tipo acoplada al sistema ultrasónico vibrante a través de bridas situadas en secciones nodales) que no se desea hacer oscilar. Por otro lado, en sistemas de energía ultrasónica, el uso de antinodos, no nodos, para transmitir vibraciones de un elemento oscilante a otro es la única solución propuesta.
Por otro lado, gracias a las características de la presente invención, en las que se seleccionan adecuadamente familias de modos, armónicos y condiciones de contorno, se puede utilizar un nodo estacionario como punto/sección para la conversión/transmisión de vibraciones de amplitud considerable en la parte distal de un elemento operativo acoplado a la guía de ondas.
Las ventajas derivadas de las configuraciones propuestas son: altas vibraciones de las partes operativas útiles para realizar operaciones en espacios de acceso limitado; dimensiones generales reducidas (longitud del elemento operativo proporcional a A/4 y no solo a A/2, como en los sistemas ultrasónicos conocidos); casi ninguna interferencia en la frecuencia y forma vibratoria (modal) del empalme del sistema/generador de oscilación por el elemento operativo 6; mayor versatilidad geométrica para el diseño del elemento operativo; posibilidad de utilizar un solo empalme de medios generadores 2 y guía de ondas 4 para la activación vibratoria de un conjunto (una pluralidad) de elementos operativos 6, cada uno con características geométricas y oscilatorias específicas, sin que el acoplamiento con tales elementos operativos altere la eficiencia electrodinámica del sistema.
Se debe hacer un razonamiento similar en relación con el uso de elementos operativos vibrantes 6 de una longitud cercana a un cuarto (o un múltiplo del mismo) de la longitud de onda de torsión/flexión generada en el elemento.
Típicamente en sistemas de energía ultrasónica, la longitud de los componentes oscilantes es la mitad (o un múltiplo) de la longitud de onda de la vibración generada. De lo contrario, gracias a las configuraciones específicas propuestas con la presente invención, así como a las familias seleccionadas de modos, armónicos y condiciones de contorno, es posible incorporar elementos operativos 6 de una longitud cercana a un cuarto (o un múltiplo del mismo) de la longitud de onda de torsión/flexión generada (en el elemento), obteniendo las ventajas mencionadas anteriormente, en particular altas vibraciones y dimensiones reducidas.
Gracias a la presente invención, es posible obtener la transmisión/conversión de oscilaciones de flexión producidas por los medios generadores 2 y transmitidas con la guía de ondas 4 en oscilaciones de torsión (o de torsiónlongitudinales), o de flexión del elemento operativo 6 que tiene un eje de desarrollo incidental y ortogonal, o casi ortogonal, con respecto al eje de la guía de ondas 4 y/o de los medios generadores 2.
Los ejes del elemento de operación, los medios generadores y la guía de ondas son coplanares (por lo tanto, no es necesario llevar a cabo un ensamblaje excéntrico para la conversión/transmisión vibratoria deseada).
Además, la transmisión/conversión vibratoria tiene lugar a través del acoplamiento mecánico del elemento operativo 6 en un nodo de flexión (y no a través de un antinodo, como en la técnica anterior) de la guía de ondas 4.
Según una realización que no forma parte de la presente invención, la guía de ondas 4 está ausente y el acoplamiento del elemento operativo 6 tiene lugar en un nodo de flexión directamente a los medios generadores 2.
Según una realización, los ejes de los medios generadores 2 y la guía de ondas 4 son incidentes y no son el mismo eje. El elemento operativo 6 de la invención propuesta permite funcionalmente: (i) no ser montado excéntricamente con respecto a la guía de ondas 4 (o a los medios generadores 2, si la guía de ondas 4 no está presente); (ii) tener una sección transversal (de diámetro, d) menor que la guía de ondas 4 de diámetro d'; (iii) tener una longitud proporcional a A/4 y no solo a A/2, como en todos los componentes del sistema resonante de la técnica anterior. A lo largo de esta descripción, se hace referencia a los planos de oscilación del sistema, en referencia a los planos que contienen los ejes del elemento operativo 6 y de los medios generadores 2 y/o la guía de ondas 4, aclarando que el acoplamiento entre los elementos vibrantes no es excéntrico como se propone en la técnica anterior.
Según una realización, los medios generadores 2 comprenden dos paquetes piezoeléctricos girados mutuamente 90° alrededor de la dirección/eje de desarrollo predominante Z, y en los que la conexión del elemento operativo 6 tiene lugar en un nodo de flexión estacionario y la ortogonalidad se proporciona entre los ejes de los medios generadores 2 y/o la guía de ondas 4 y el propio elemento operativo 6. Gracias a esta configuración, es posible transmitir las vibraciones de flexión generadas en el transductor (o medios generadores 2) y en la guía de ondas 4 al elemento operativo 6 como vibraciones de torsión o de flexión, dependiendo del paquete piezoeléctrico que se excita, lo que permite la eliminación del asiento de acoplamiento doble para el inserto operativo 6 como se describe en la figura 13.
5. Lista de números de referencia
1 sistema ultrasónico
2 medios generadores
4 medios de guía de ondas
4' extremo distal
6 elemento operativo
6' porción distal del elemento operativo
8 nodo de flexión estacionario
10 cuerpo de guía o cuerpo de guía de ondas
12 roscas de acoplamiento complementarias
14 cuerpo de transmisión
16 transductor ultrasónico de flexión
18 elemento piezoeléctrico
20 electrodo de contacto
22 electrodo de contacto
24 medio elemento o parte de elemento
24' medio elemento o parte de elemento
26 medio elemento o parte de elemento
26' medio elemento o parte de elemento
28 bucle de guía
30 asiento de acoplamiento radial
32 asiento de acoplamiento radial
34 broca de perforación
36 cortador de eliminación de material
38 vástago helicoidal
40 cuerpo de masa
42 cuerpo de masa
44 cuerpo de masa
46 vástago de unión o vástago cautivo
48 primera rosca
50 primera rosca
52 segunda rosca
54 segunda rosca
56 espacio intermedio
58 antinodo
60 elemento de bloqueo
62 base del elemento operativo
64 superficie de apoyo
66 asiento de elemento
68 rosca de acoplamiento
70 rosca de acoplamiento
72 cuerpo portaelementos
74 transductor ultrasónico longitudinal
76 primer extremo
78 segundo extremo
80 asiento de acoplamiento
82 porción proximal
84 porción distal
86 conexión roscada
88 cavidad de asiento
90 medios de control
92 porción asimétrica
94 sección inclinada
a ángulo de incidencia
A longitud de onda
d diámetro del vástago
d' el diámetro de la guía de ondas
D dirección incidente que define un eje incidente
L longitud
S plano de elemento
P plano de oscilación
X dirección terciaria que define un eje terciario
Y dirección secundaria que define un eje secundario
Z dirección de desarrollo predominante que define un eje de desarrollo predominante
Z1 dirección de desarrollo de los medios de guía de ondas que define un eje de medios de guía de ondas Z' dirección de montaje
Claims (21)
1. Sistema ultrasónico (1) que comprende:
- medios generadores (2) de microvibraciones ultrasónicas;
- medios de guía de ondas (4) conectados y que se extienden alejándose de los medios generadores (2) para doblarse al menos en parte;
- un elemento operativo (6) unido a un nodo de flexión estacionario (8) de los medios de guía de ondas (4), de modo que las microvibraciones de flexión se transmiten por los medios de guía de ondas (4) al elemento operativo (6) como microvibraciones de torsión o de flexión alternativas;
- dichos medios generadores (2) comprenden al menos un transductor ultrasónico (16, 74) dispuesto coaxialmente a una dirección de desarrollo predominante (Z) de los medios de guía de ondas (4);
y donde
- la porción distal de dichos medios de guía de ondas (4) se extiende a lo largo de una dirección de desarrollo de los medios de guía de ondas (4) que define un eje de medios de guía de ondas (Z o D); y donde
- dicho elemento operativo (6) unido a un nodo de flexión estacionario (8) de los medios de guía de ondas (4) se extiende a lo largo de una dirección que define un eje secundario o terciario (Y o X); y donde
- dicho eje de medios de guía de ondas (Z o D) y dicho eje secundario o terciario (Y o X) son sustancialmente ortogonales e incidentales entre sí y definen un único plano (P o S);
y donde
- dicho eje de medios de guía de ondas (D) y dicho eje secundario o terciario (Y o X) son incidentes entre sí y forman un ángulo entre 85 grados y 125 grados, preferentemente 90 grados; y donde
- los ejes (Y o X, Z, D) del elemento operativo (6), los medios generadores (2) y los medios de guía de ondas (4) son coplanares.
2. Sistema ultrasónico (1) según la reivindicación 1, donde
- los medios generadores (2) están configurados para doblar los medios de guía de ondas (4) en un único plano de oscilación (P), por medio de microvibraciones ultrasónicas estacionarias;
y/o donde
- dicho eje de medios de guía de ondas (Z o D) y dicho eje secundario o terciario (Y o X) son ortogonales entre sí e incidentes en dicho nodo de flexión estacionario (8) de los medios de guía de ondas (4).
3. Sistema ultrasónico (1) según la reivindicación 2, donde el elemento operativo (6) se desarrolla fuera del plano de oscilación (P) de modo que las microvibraciones de flexión se transmiten como microvibraciones de torsión dentro de dicho elemento operativo (6): y/o donde
- dichos medios de guía de ondas (4) se doblan al menos parcialmente en un plano de oscilación (P); y donde - dicho eje de medios de guía de ondas (Z o D) y dicho eje secundario (Y) son sustancialmente ortogonales e incidentes entre sí y definen un único plano (S) ortogonal a dicho plano de oscilación (P).
4. Sistema ultrasónico (1) según la reivindicación 2, donde el elemento operativo (6) se desarrolla en un plano sustancialmente paralelo, o coincidente, con respecto al plano de oscilación (P) de modo que las microvibraciones de flexión se transmiten como microvibraciones de flexión dentro de dicho elemento (6); y/o donde
- dichos medios de guía de ondas (4) se doblan al menos parcialmente en un plano de oscilación (P); y donde - dicho eje de medios de guía de ondas (Z o D) y dicho eje terciario (X) son sustancialmente ortogonales e incidentales entre sí y definen un único plano (P) coincidente con dicho plano de oscilación (P).
5. Sistema ultrasónico (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde los medios generadores (2) y los medios de guía de ondas (4) son recibidos de una manera sustancialmente completa en el plano de oscilación (P), y están alineados a lo largo de una dirección de desarrollo predominante (Z) de los medios de guía de ondas (4); y/o donde
- dichos medios de guía de ondas (4) o un cuerpo de guía de ondas (10) de los mismos comprenden una sección inclinada (94) que se extiende a lo largo de una dirección incidente (D) con respecto a la dirección de desarrollo
predominante (Z), con un ángulo de incidencia predeterminado (a);
donde
- dicho ángulo de incidencia está entre 5 grados y 45 grados, preferentemente 30 grados;
y/o donde
- dicha sección inclinada (94) se acopla en dichos medios de guía de ondas (4), o el cuerpo de guía de ondas (10), en un punto que corresponde a un nodo de flexión estacionario de los medios de guía de ondas (4) o el cuerpo de guía de ondas (10).
6. Sistema ultrasónico (1) según la reivindicación 1, donde los medios generadores (2) están configurados para generar microvibraciones longitudinales, transmitidas a lo largo de los medios de guía de ondas (4) en una dirección de desarrollo predominante (Z);
o donde
los medios generadores (2) comprenden al menos dos elementos piezoeléctricos (18) girados mutuamente 90° alrededor de la dirección/el eje de desarrollo predominante (Z), y donde la conexión del elemento operativo (6) a la guía de ondas (4) tiene lugar en un nodo de flexión estacionario y donde entre el eje de desarrollo de los medios generadores (2), o la guía de ondas (4), y el eje de desarrollo del elemento operativo (6), se proporciona ortogonalidad.
7. Sistema ultrasónico (1) según la reivindicación 6, donde los medios de guía de ondas (4) comprenden distalmente un cuerpo portaelementos (72) conectado al elemento operativo (6) y al menos un bucle de guía (28), que se desarrolla radialmente con respecto a dicha dirección de desarrollo predominante (Z), configurado para transformar las microvibraciones longitudinales en microvibraciones de torsión al elemento operativo (6).
8. Sistema ultrasónico (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el elemento operativo (6) está unido rígidamente a un cuerpo (10; 72) de los medios de guía de ondas (4), en el nodo de flexión estacionario (8).
9. Sistema ultrasónico según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde
el elemento operativo (6) es una pieza separada de un cuerpo (10; 72) de los medios de guía de ondas (4); y/o donde
el elemento operativo (6) se une a un cuerpo (10; 72) de los medios de guía de ondas (4) de manera extraíble en dicho nodo de flexión estacionario (8) de los medios de guía de ondas (4).
10. Sistema ultrasónico según una cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 3 o de la 5 a la 9, donde el elemento operativo (6) se extiende a lo largo de una dirección secundaria (Y) incidente o sustancialmente ortogonal con respecto al plano de oscilación (P), formando dicha dirección secundaria (Y) un eje de simetría de dicho elemento operativo (6).
11. Sistema ultrasónico según una cualquiera de las reivindicaciones 1,2, 4, 5, 6, 8 o 9, donde el elemento operativo (6) se desarrolla al menos parcialmente a lo largo de una dirección terciaria (X) sustancialmente paralela a, opcionalmente recibida en, el plano de oscilación (P), formando dicha dirección terciaria (X) un eje de simetría de dicho elemento operativo (6).
12. Sistema ultrasónico según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el elemento operativo (6) está conectado a los medios de guía de ondas (4), o a un cuerpo (10, 72) de dichos medios (4), a través de al menos un cuerpo de transmisión (14) integrado en o aplicado al elemento operativo (6), estando configurado y/o ajustado dicho cuerpo de transmisión (14) para amplificar o amortiguar las microvibraciones recibidas desde los medios generadores (2).
13. Sistema ultrasónico según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el elemento operativo (6) se desarrolla, o el elemento operativo (6) y el cuerpo de transmisión (14) se desarrollan, alejándose de los medios de guía de ondas (4) una longitud (L) comprendida en un entorno (I) de un cuarto, o un múltiplo entero (n) del mismo, de la longitud de onda (A) de las microvibraciones de torsión o de flexión generadas en el elemento operativo (6), siendo dicho entorno (I) inferior o igual a A/10; y/o donde el elemento operativo (6) se desarrolla, o el elemento operativo (6) y el cuerpo de transmisión (14) se desarrollan, alejándose de los medios de guía de onda (4) una longitud (L) comprendida en un entorno (l) de un cuarto, o un múltiplo entero (n) del mismo, de la longitud de onda (A) de las microvibraciones de torsión o de flexión generadas en el elemento operativo (6), siendo dicho entorno (I) inferior o igual a A/40.
14. Sistema ultrasónico según una cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 3 o de la 5 a la 10 o 12 o 13, donde
el elemento operativo (6) comprende un vástago helicoidal (38) que se desarrolla helicoidalmente a lo largo de una dirección secundaria (Y) incidente u sustancialmente ortogonal con respecto al plano de oscilación (P), de modo que una porción distal (6') del elemento operativo (6) es susceptible de oscilar en percusión, con una componente de movimiento longitudinal, además de la oscilación de torsión, alternando a lo largo de dicha dirección secundaria (Y).
15. Sistema ultrasónico según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde los medios generadores (2) comprenden al menos un transductor ultrasónico (16) que comprende elementos piezoeléctricos (18) situados en contacto eléctrico con al menos un par de electrodos de contacto (20, 22), comprendiendo cada elemento piezoeléctrico (18) un par de medios elementos (24, 26) con direcciones de polarización mutuamente opuestas y situados lado a lado en el plano de oscilación (P), de modo que - tras la aplicación de un voltaje eléctrico alterno a los electrodos de contacto (20, 22) - alternativamente un medio elemento (24;26) se dilata mientras que el otro medio elemento (26; 24) del par se contrae para generar las microvibraciones de flexión en los medios generadores (2) y en los medios de guía de ondas (4).
16. Sistema ultrasónico según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde un extremo distal (4') de los medios de guía de ondas (4) define uno o más asientos de acoplamiento radial (30, 32) para la conexión del elemento operativo (6); o donde
los medios de guía de ondas (4) delimitan dos asientos de acoplamiento radial (30, 32) orientados de modo que la dirección terciaria (X) de un elemento operativo (6) en un asiento (30) sea incidente u sustancialmente ortogonal con respecto a la dirección secundaria (Y) de un elemento operativo (6) acoplado en el otro asiento (32); y/o donde cada asiento de acoplamiento (30, 32) está configurado para la conexión liberable de un elemento operativo independiente (6) al sistema ultrasónico (1).
17. Sistema ultrasónico según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el elemento operativo (6) comprende una broca de perforación (34), un cortador de eliminación de material (36), un elemento (semi)esférico, un miembro escariador o un miembro cortante.
18. Sistema ultrasónico según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque es un instrumento quirúrgico, por ejemplo, un taladro óseo o un instrumento dental.
19. Sistema ultrasónico según la reivindicación anterior, que comprende medios de control (90) de los medios generadores (2), configurados para controlar una frecuencia de las microvibraciones ultrasónicas de dichos medios (2) a valores tales que las microvibraciones del elemento operativo (6) están en el intervalo de frecuencia de 20-60 KHz, por ejemplo, 20-36 KHz, para eliminar selectivamente al menos parte de estructuras mineralizadas - por ejemplo, dientes o huesos - preservando la integridad de tejidos de menor densidad - por ejemplo, tejidos blandos.
20. Dispositivo para cirugía oral y/o dental y/u ósea que comprende un sistema ultrasónico (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
21. Sistema ultrasónico según una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 15, donde uno o más asientos de acoplamiento comprenden una cavidad de asiento (88) que se extiende hacia el interior de un cuerpo de guía de ondas (10), en el que están dispuestas roscas de acoplamiento complementarias (12).
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