IT202000004378A1 - Sistema per cavitazione acustica ad ultrasuoni - Google Patents
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Description
Descrizione di brevetto per invenzione industriale avente per titolo:
?Sistema per cavitazione acustica ad ultrasuoni?
DESCRIZIONE
Campo dell?invenzione
La presente invenzione si riferisce ad un sistema per cavitazione acustica ad ultrasuoni. In particolare, la presente invenzione si riferisce ad un sistema per cavitazione acustica ad ultrasuoni utile nella pulizia a fondo da detriti e sporco derivato da infiammazioni e simili.
Stato dell?arte.
Sono noti in commercio sistemi per cavitazione ad ultrasuoni, ovvero sistemi che utilizzano onde sonore con frequenza tipicamente superiore a 20 kHz (20 mila cicli al secondo), non udibili dall?orecchio umano.
Nell'industria, l'ultrasuono viene prodotto da un sistema elettromeccanico composito dove un generatore crea delle onde alternate sinusoidali che vibrano ad alta frequenza elettronica e le manda via cavo ad un trasduttore sintonizzato, il quale trasforma questa energia elettrica in energia meccanica vibrante a livello meccanico molecolare.
Nel campo industriale e medicale l'ultrasuono ? ormai conosciuto e utilizzato ad esempio per curare malattie e ispezionare il corpo umano.
La cavitazione consiste nella formazione di microbolle di gas all?interno di un liquido quando questo viene sottoposto ad ultrasuoni ad alta frequenza. La formazione delle microbolle avviene a causa di un locale abbassamento di pressione fino a valori inferiori alla tensione di vapore del liquido, per cui questo subisce un cambiamento di stato (da liquido a gas). Ci? porta alla formazione di microscopiche bolle di gas cariche di energia le quali aumentano rapidamente in volume. Nel momento in cui le bolle fuoriescono dalla zona di bassa pressione idrostatica, la pressione del vapore non ? pi? sufficiente a contrastare la pressione idrodinamica del liquido circostante e di conseguenza le microbolle implodono. Il fenomeno di cavitazione avviene sia nel liquido interstiziale che circonda le cellule dei tessuti, sia all?interno delle cellule. Funzionano per effetto dell?intensa onda d?urto dovuta all?implosione delle bolle ed anche a causa della liberazione di energia sotto forma di calore.
Tipicamente, durante il trattamento di cavitazione, gli ultrasuoni vengono applicati direttamente al tessuto interessato tramite un manipolo, che viene messo a contatto con la parte interessata da sottoporre a pulizia.
La Richiedente della presente domanda di brevetto ha riscontrato l?esigenza di realizzare un sistema che permetta di evitare di mettere a diretto contatto il manipolo (probe o punta) con la zona interessata, ottenendo risultati ancora migliori.
Sommario dell?invenzione
Secondo un primo aspetto, la presente invenzione si riferisce ad un sistema per cavitazione acustica ad ultrasuoni come quello indicato nella rivendicazione 1. La presente invenzione scaturisce infatti dalla considerazione generale secondo la quale il problema tecnico sopra evidenziato pu? essere risolto in modo efficace ed affidabile mediante un sistema per la realizzazione di cavitazione acustica ad ultrasuoni che comprende:
a) una fonte in grado di emettere ultrasuoni;
b) un trasduttore in grado di trasformare in energia meccanica vibrante l?energia associata a detti ultrasuoni;
c) almeno un elemento terminale o punta o manipolo, atto ad essere messo in vibrazione tramite detto trasduttore,
caratterizzato dal fatto che detto sistema comprende inoltre almeno un dispositivo atto a contenere al suo interno un liquido o soluzione fisiologica in cui ? possibile immergere almeno una porzione di detto almeno un elemento terminale o manipolo.
In questo modo, ? possibile eseguire una cavitazione acustica ad ultrasuoni senza mettere l?elemento terminale o manipolo vibrante direttamente a contatto con la zona da sottoporre a cavitazione acustica, ma utilizzando un apposito contenitore dove l?elemento terminale o manipolo vibrante viene immerso in un liquido, ad esempio acqua, od in una soluzione fisiologica.
La cavitazione acustica ad ultrasuoni realizzata tramite il sistema della presente invenzione permette cos? di ridurre la carica batterica, abbattere il biofilm, e pulire a fondo le zone in cui si sono accumulati detriti e sporco derivato da infiammazioni, chirurgia e quanto altro.
Secondo una forma di realizzazione preferita, detto trasduttore ? esso stesso fornito direttamente di un elemento terminale o punta o manipolo atto ad essere messo in vibrazione.
In questo modo, l?elemento terminale o punta o manipolo ? direttamente incorporato nel trasduttore, formando con esso un corpo unico.
Secondo una forma di realizzazione preferita alternativa, detto elemento terminale o punta o manipolo ? un elemento separato dal trasduttore e viene applicato ad esso per essere messo in vibrazione dal trasduttore stesso al momento opportuno.
In questo modo, l?elemento terminale o punta o manipolo ? un elemento intercambiabile e pu? essere scelto di volta in volta l?elemento pi? opportuno da applicare al trasduttore, a seconda delle esigenze.
Secondo una forma di realizzazione preferita, detto sistema comprende inoltre un cavo che permette agli ultrasuoni emessi di raggiungere detto trasduttore sintonizzato, o dispositivo che svolge la stessa funzione, ovvero quella di trasformare l?energia elettrica in energia meccanica vibrante a livello meccanico molecolare.
Secondo una forma di realizzazione preferita, detto almeno un elemento terminale o punta o manipolo pu? essere costituito da uno, due o molteplici elementi terminali o manipoli.
Secondo una forma di realizzazione preferita, ognuno di detto almeno un elemento terminale o punta o manipolo comprende alla sua estremit? una protuberanza appuntita o conica, cilindrica e o angolata a L.
Secondo una forma di realizzazione preferita, detta protuberanza appuntita o conica, cilindrica e o angolata a L di detto elemento terminale ? atta ad essere immersa in detto liquido o soluzione fisiologica.
In questo modo gli ultrasuoni sono in grado di raggiungere, tramite la protuberanza appuntita, e o conica, cilindrica e o angolata a L dell?elemento terminale o manipolo, il liquido o soluzione fisiologica.
Secondo una forma di realizzazione preferita, detto almeno un dispositivo atto a contenere al suo interno un liquido o soluzione fisiologica ? un contenitore, un sacco od una busta.
Secondo una forma di realizzazione preferita, detto almeno un dispositivo atto a contenere al suo interno un liquido o soluzione ? un contenitore sostanzialmente a forma di imbuto, in cui detta protuberanza appuntita o conica, cilindrica e o angolata a L dell?elemento terminale o manipolo ? in grado di passare attraverso la parte rastremata di detto contenitore a forma di imbuto.
In questo modo, il contenitore sostanzialmente a forma di imbuto ? in grado, da una parte, di permettere facilmente alla punta dell?elemento terminale o punta o manipolo di inserirsi nel contenitore stesso dalla sua parte rastremata, e, dall?altra parte, di immergersi nel liquido o soluzione fisiologica contenuto al suo interno nella parte allargata del contenitore, opposta a quella rastremata.
In questo modo ? possibile applicare il dispositivo sostanzialmente a forma di imbuto ad un elemento da sottoporre a cavitazione acustica ad ultrasuoni, lasciando che l?elemento terminale o punta o manipolo vibrante resti all?interno del dispositivo.
Secondo un?altra forma di realizzazione preferita, detto almeno un dispositivo atto a contenere al suo interno un liquido o soluzione ? un contenitore di forma sostanzialmente complementare a quello di un dente in grado di avvolgere il dente al suo interno.
In questo modo, il dispositivo ? in grado di essere applicato ad un dente in modo che il dente rimanga avvolto all?interno del contenitore stesso, favorendo quindi l?esecuzione della cavitazione acustica ad ultrasuoni per ottenere la rimozione di batteri accumulati in corrispondenza del dente, in particolare di carie formatasi nel dente stesso.
Secondo un?ulteriore forma di realizzazione preferita, detto almeno un dispositivo atto a contenere al suo interno un liquido o soluzione ? un sacco o busta fornito ad una sua estremit? di un adesivo o di altro mezzo di fissaggio atto a fissare detto dispositivo ad un elemento da sottoporre a cavitazione acustica ad ultrasuoni.
In questo modo, ? possibile fissare e sigillare un?estremit? del sacco o busta all?elemento da sottoporre a cavitazione acustica ad ultrasuoni, lasciando che il sacco o busta contenga al suo interno il liquido o soluzione fisiologica in cui viene immerso l?elemento terminale posto in vibrazione dal trasduttore. Anche in questo caso, ? possibile eseguire la cavitazione acustica ad ultrasuoni, senza mettere l?elemento terminale o manipolo vibrante direttamente a contatto con la parte da sottoporre a cavitazione acustica ad ultrasuoni.
Secondo una forma di realizzazione preferita, detti ultrasuoni vengono emessi con una frequenza di almeno 20 kHz, preferibilmente da 20Khz a 35Khz, con ciclo di lavoro analogico.
Secondo un secondo aspetto, la presente invenzione si riferisce ad un metodo per cavitazione acustica ad ultrasuoni come quello indicato nella rivendicazione 9. La presente invenzione scaturisce infatti dalla considerazione generale secondo la quale il problema tecnico sopra evidenziato pu? essere risolto in modo efficace ed affidabile mediante un metodo per cavitazione acustica ad ultrasuoni che comprende le fasi di:
a) emettere ultrasuoni da un?apposita fonte;
b) trasferire detti ultrasuoni ad un trasduttore in grado di trasformare in energia meccanica vibrante l?energia associata a detti ultrasuoni;
c) tramite detto trasduttore, attivare la vibrazione di un elemento terminale o punta o manipolo ad esso collegato;
d) immergere almeno una porzione di detto elemento terminale o punta o manipolo vibrante in un liquido o soluzione fisiologica contenuto in un apposito dispositivo;
e) porre detto apposito dispositivo a contatto od in prossimit? di un elemento da sottoporre a cavitazione acustica ad ultrasuoni.
Secondo una forma di realizzazione preferita, detto metodo utilizza un sistema come visto sopra con riferimento al primo aspetto della presente invenzione.
Secondo una forma di realizzazione preferita, detto metodo comprende inoltre la fase ulteriore f) di appoggiare detto apposito dispositivo sulla parte da sottoporre a cavitazione acustica ad ultrasuoni e di sigillarlo ad essa.
In questo modo viene impedita la fuoriuscita di detto liquido o soluzione fisiologica da detto dispositivo.
Secondo una forma di realizzazione preferita, detto metodo comprende la fase ulteriore g) di permettere ad un circuito elettronico di comando di effettuare un controllo della risonanza elettrica meccanica della punta 9 tramite la misurazione della corrente.
Secondo una forma di realizzazione preferita, in detto metodo il segnale portante di pilotaggio del trasduttore del manipolo 3 ? modulato in frequenza, ampiezza e spazzolamento (sweep) in base ad un particolare valore pre-definito.
In questo modo si riesce a modulare il segnale di pilotaggio del trasduttore del manipolo, evitando sollecitazioni non gradite alle parti meccaniche.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi del presente trovato risulteranno meglio evidenziati dall?esame della seguente descrizione dettagliata di una forma di realizzazione preferita, ma non esclusiva, illustrata a titolo indicativo e non limitativo, con riferimento alle seguenti figure in cui:
- la figura 1 mostra una vista schematica di una forma di rappresentazione del sistema della presente invenzione;
- la figura 2 mostra in dettaglio la punta ed il contenitore della figura 1;
- la figura 3a mostra un dettaglio del manipolo;
- la figura 3b mostra il manipolo di figura 3a fornito di una punta;
- la figura 4 mostra il dettaglio mostrato in figura 2 in una fase di esecuzione di cavitazione acustica ad ultrasuoni applicato ad un dente;
- la figura 5 mostra gli elementi del sistema della presente invenzione per fornire un liquido al manipolo di figura 3a,3b;
- la figura 6 mostra in dettaglio il fissaggio di un tubo deflussore mostrato in figura 5 al manipolo di figura 3a,3b;
- la figura 7 mostra una vista schematica dal basso di un?altra forma di rappresentazione del sistema della presente invenzione;
- la figura 8 mostra la forma di realizzazione di figura 7 vista dall?alto in cui viene inserito un manipolo;
- la figura 9 mostra la forma di realizzazione di figura 7 vista dall?alto in cui vengono inseriti due manipoli.
Descrizione dettagliata dell?invenzione.
La descrizione dettagliata che segue si riferisce a forme di realizzazione specifiche del sistema della presente invenzione.
Le figure 1-6 mostrano una prima forma di realizzazione del sistema della presente invenzione. In particolare, nella figura 1 sono mostrati schematicamente una fonte 1 in grado di emettere ultrasuoni ad alta frequenza (ad esempio di circa 35 kHz), un trasduttore 2 in grado di trasformare in energia meccanica vibrante l?energia associata agli ultrasuoni emessi, un cavo 5 per trasportare gli ultrasuoni dalla fonte 1 al trasduttore 2, un elemento terminale o manipolo 3 fornito di punte 9 (mostrato in dettaglio nelle figure 3a e 3b) atto ad essere messo in vibrazione tramite il trasduttore 2. Inoltre, il sistema mostrato in figura 1 mostra anche un dispositivo 4 atto a contenere al suo interno un liquido o soluzione fisiologica in cui ? possibile immergere la punta 9 del manipolo 3.
Nel caso specifico mostrato in figura 1, ed in dettaglio anche in figura 2,3a,3b, il dispositivo 4 atto a contenere al suo interno un liquido o soluzione fisiologica ? un contenitore 4 sostanzialmente a forma di imbuto, in modo che la punta 9 del manipolo 3 sia in grado di passare attraverso la parte rastremata 7 del contenitore 4 a forma di imbuto. Viceversa, la parte terminale 8 del contenitore 4, opposta alla parte rastremata 7, ha un diametro pi? ampio rispetto alla parte rastremata 7 ed ? di forma tale da permettere al contenitore 4 di avvolgere un corpo 6 da sottoporre a cavitazione acustica ad ultrasuoni.
Nell?esempio mostrato in dettaglio in figura 4, il contenitore 4 avvolge un dente corpo 6 da sottoporre a cavitazione acustica ad ultrasuoni e viene fissato ad esso in modo da impedire al liquido o soluzione fisiologica contenuto all?interno del contenitore 4 di fuoriuscire dal contenitore 4 stesso.
Operativamente, una pompa peristaltica 10 mostrata in figura 5 viene azionata da un pedale 11 ad essa collegato in modo da permette il trasporto dell?acqua o soluzione fisiologica da un apposito contenitore di partenza 12, come ad esempio una sacca del tipo usata nel campo medico, ad un tubo deflussore 13 che viene fissato al manipolo 3 (figura 6). La punta del manipolo 3 viene immersa all?interno del contenitore 4 a forma di imbuto dopo essere stata fatta passare attraverso la parte rastremata 7 del contenitore 4 (figura 2). La parte terminale 8 del contenitore 4, opposta alla parte rastremata 7, viene posta in corrispondenza di un dente 6 da sottoporre a cavitazione acustica ad ultrasuoni, in modo che il dente 6 venga avvolto sostanzialmente completamente dal contenitore 4. Il contenitore 4 viene sigillato il pi? possibile al dente 6. In questo modo la punta 9 non ? direttamente a contatto con il dente 6 da sottoporre a cavitazione acustica ad ultrasuoni. Viene quindi attivata la fonte di ultrasuoni 1 per emettere ultrasuoni ad alta frequenza, ad esempio 35 kHz. Gli ultrasuoni, tramite il cavo 5 giungono al trasduttore 2 che ? sintonizzato per ricevere tali ultrasuoni e per trasformare l?energia elettrica ricevuta in energia meccanica vibrante a livello meccanico molecolare. La vibrazione indotta dal trasduttore 2 mette in vibrazione il manipolo 3, la cui punta 9 ? immersa nel liquido all?interno del contenitore 4. Ha cos? inizio la cavitazione acustica ad ultrasuoni che riduce la carica batterica nel dente 6, abbatte il biofilm, e pulisce a fondo rimuovendo la sporcizia derivata da infiammazioni, interventi chirurgici e simili.
Grazie all?utilizzo del sistema della presente invenzione ? possibile eseguire una cavitazione acustica ad ultrasuoni senza mettere l?elemento terminale o manipolo vibrante direttamente a contatto con la zona da sottoporre a cavitazione acustica, ma utilizzando un apposito contenitore dove il manipolo vibrante viene immerso in un liquido, ad esempio acqua, od in una soluzione fisiologica, riducendo cos? la carica batterica.
Una consolle contiene un circuito elettronico di comando che tramite la misurazione della corrente effettua un controllo della risonanza elettrica/meccanica del manipolo 3 del sistema della presente invenzione. In particolare, il segnale portante di pilotaggio del trasduttore del manipolo 3 ? modulato in frequenza, ampiezza, spazzolamento (?sweep?), a seconda della selezione di un particolare valore pre-definito, impostato in base alla selezione del programma da parte dell?utente. La modulazione di frequenza varia in modo lineare tra due valori, come mostrato nella seguente tabella.
Tabella
Ad esempio, per il valore predefinito pari ad 80, si ottiene il seguente grafico che mostra un segnale di frequenza.
In questo modo si riesce a modulare il segnale di pilotaggio del trasduttore del manipolo, evitando sollecitazioni non gradite alle parti meccaniche.
Naturalmente, alle persone esperte nel ramo saranno evidenti molte modifiche e varianti della forma di realizzazione preferita sopra descritta, rimanendo ancora all'interno dell'ambito dell'invenzione.
Ad esempio, la figura 7 mostra un?altra forma di realizzazione del sistema della presente invenzione che si differenzia dalla prima forma di realizzazione mostrata sopra con riferimento alle figure 1-6 per il fatto che il contenitore 4 ha un corpo internamente cavo di forma sostanzialmente cilindrica, in cui la base inferiore ? fornita di una sorta di corona circolare atta a permettere al contenitore 4 di essere fissato tramite adesivo o ventosa od altro mezzo di fissaggio ad una zona da sottoporre a cavitazione acustica ad ultrasuoni. La figura 8 mostra la situazione in cui il contenitore 4 ? fissato con la sua parte inferiore ad una zona da sottoporre a cavitazione acustica ed in cui il manipolo 3 ? passato attraverso la parte superiore del contenitore 4 stesso, per permettere alla punta del manipolo 3 di raggiungere la parte interna cava del contenitore 4, per iniziare la cavitazione acustica.
Inoltre, nelle forme di realizzazione sopra descritte in dettaglio si ? fatto riferimento ad un solo elemento terminale o manipolo, ma in altre forme di realizzazione non descritte in dettaglio ? possibile utilizzare due o pi? di tali elementi terminali o manipoli. Ad esempio, nella figura 9 ? mostrata la forma di realizzazione di figura 7 in cui vengono inseriti due manipoli 3, in modo che entrambi abbiano le punte 9 disposte in modo da andare a contatto con l?acqua o soluzione fisiologica contenuta all?interno dell?apposito contenitore 4.
Pertanto, la presente invenzione non ? limitata alla forma preferita di realizzazione descritta, illustrata solo a scopo esemplificativo e non limitativo, ma ? definita dalle rivendicazioni che seguono.
Claims (10)
- Rivendicazioni. 1. Sistema per la realizzazione di cavitazione acustica ad ultrasuoni che comprende: a) una fonte (1) in grado di emettere ultrasuoni; b) un trasduttore (2) in grado di trasformare in energia meccanica vibrante l?energia associata a detti ultrasuoni; c) almeno un elemento terminale o punta o manipolo (3) atto ad essere messo in vibrazione tramite detto trasduttore (2), caratterizzato dal fatto che detto sistema comprende inoltre almeno un dispositivo (4) atto a contenere al suo interno un liquido o soluzione fisiologica in cui ? possibile immergere almeno una porzione di detto almeno un elemento terminale o punta o manipolo (3).
- 2. Sistema secondo la rivendicazione 1 in cui ognuno di detto almeno un elemento terminale o punta o manipolo (3) comprende alla sua estremit? una protuberanza appuntita (9) o conica, cilindrica e o angolata a L atta ad essere immersa in detto liquido o soluzione fisiologica.
- 3. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui detto almeno un dispositivo (4) atto a contenere al suo interno un liquido o soluzione fisiologica ? un contenitore, un sacco od una busta.
- 4. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui detto almeno un dispositivo (4) atto a contenere al suo interno un liquido o soluzione fisiologica ? un contenitore sostanzialmente a forma di imbuto, in cui detta protuberanza appuntita (9) o conica, cilindrica e o angolata a L di detto almeno un elemento terminale o punta o manipolo (3) ? in grado di passare attraverso la parte rastremata (7) di detto contenitore (4) a forma di imbuto.
- 5. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui detto almeno un dispositivo (4) atto a contenere al suo interno un liquido o soluzione fisiologica ? un contenitore (4) di forma sostanzialmente complementare a quello di un dente (6) in grado di avvolgere il dente (6) al suo interno.
- 6. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui detto almeno un dispositivo (4) atto a contenere al suo interno un liquido o soluzione ? un sacco o busta fornito ad una sua estremit? di un adesivo o di altro mezzo di fissaggio atto a fissare detto dispositivo (4) ad un elemento da sottoporre a cavitazione acustica ad ultrasuoni.
- 7. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui detti ultrasuoni vengono emessi con una frequenza di almeno 20 kHz.
- 8. Metodo per cavitazione acustica ad ultrasuoni che comprende le fasi di: a) emettere ultrasuoni da un?apposita fonte (1); b) trasferire detti ultrasuoni ad un trasduttore (2) in grado di trasformare in energia meccanica vibrante l?energia associata a detti ultrasuoni; c) tramite detto trasduttore (2), attivare la vibrazione di almeno un elemento terminale o punta o manipolo (3) ad esso collegato; d) immergere almeno una porzione di detto almeno un elemento terminale o punta o manipolo (3) vibrante in un liquido o soluzione fisiologica contenuto in un apposito dispositivo (4); e) porre detto apposito dispositivo (4) a contatto od in prossimit? di un elemento (6) da sottoporre a cavitazione acustica ad ultrasuoni.
- 9. Metodo secondo la rivendicazione 8, in cui detto apposito dispositivo (4) ? un contenitore, un sacco od una busta ed in cui il metodo comprende la fase ulteriore f) di appoggiare detto apposito dispositivo (4) sulla parte da sottoporre a cavitazione acustica ad ultrasuoni e di sigillarlo ad essa in modo da impedire la fuoriuscita da esso di detto liquido o soluzione fisiologica.
- 10. Metodo secondo la rivendicazione 8 o 9, che comprende la fase ulteriore g) di permettere ad un circuito elettronico di comando di effettuare un controllo della risonanza elettrica dell?elemento terminale o punta o manipolo 3 tramite la misurazione della corrente, in cui il segnale portante di pilotaggio del trasduttore dell?elemento terminale o punta o manipolo 3 ? modulato in frequenza, ampiezza e spazzolamento (sweep) in base ad un particolare valore pre-definito.
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2020
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