KR20140088618A - 초음파 절단 장치 - Google Patents

초음파 절단 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20140088618A
KR20140088618A KR20147015907A KR20147015907A KR20140088618A KR 20140088618 A KR20140088618 A KR 20140088618A KR 20147015907 A KR20147015907 A KR 20147015907A KR 20147015907 A KR20147015907 A KR 20147015907A KR 20140088618 A KR20140088618 A KR 20140088618A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ultrasonic
cutting blade
conductor
cutting
generator
Prior art date
Application number
KR20147015907A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101591322B1 (ko
Inventor
위르겐 키싱
Original Assignee
아르텍 울트라소닉 시스템즈 아게
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 아르텍 울트라소닉 시스템즈 아게 filed Critical 아르텍 울트라소닉 시스템즈 아게
Publication of KR20140088618A publication Critical patent/KR20140088618A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101591322B1 publication Critical patent/KR101591322B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26D—CUTTING; DETAILS COMMON TO MACHINES FOR PERFORATING, PUNCHING, CUTTING-OUT, STAMPING-OUT OR SEVERING
    • B26D7/00—Details of apparatus for cutting, cutting-out, stamping-out, punching, perforating, or severing by means other than cutting
    • B26D7/08—Means for treating work or cutting member to facilitate cutting
    • B26D7/086—Means for treating work or cutting member to facilitate cutting by vibrating, e.g. ultrasonically
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/32—Surgical cutting instruments
    • A61B17/320068—Surgical cutting instruments using mechanical vibrations, e.g. ultrasonic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26D—CUTTING; DETAILS COMMON TO MACHINES FOR PERFORATING, PUNCHING, CUTTING-OUT, STAMPING-OUT OR SEVERING
    • B26D5/00—Arrangements for operating and controlling machines or devices for cutting, cutting-out, stamping-out, punching, perforating, or severing by means other than cutting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26D—CUTTING; DETAILS COMMON TO MACHINES FOR PERFORATING, PUNCHING, CUTTING-OUT, STAMPING-OUT OR SEVERING
    • B26D7/00—Details of apparatus for cutting, cutting-out, stamping-out, punching, perforating, or severing by means other than cutting
    • B26D7/26—Means for mounting or adjusting the cutting member; Means for adjusting the stroke of the cutting member
    • B26D7/2614—Means for mounting the cutting member
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/22—Implements for squeezing-off ulcers or the like on the inside of inner organs of the body; Implements for scraping-out cavities of body organs, e.g. bones; Calculus removers; Calculus smashing apparatus; Apparatus for removing obstructions in blood vessels, not otherwise provided for
    • A61B17/22004—Implements for squeezing-off ulcers or the like on the inside of inner organs of the body; Implements for scraping-out cavities of body organs, e.g. bones; Calculus removers; Calculus smashing apparatus; Apparatus for removing obstructions in blood vessels, not otherwise provided for using mechanical vibrations, e.g. ultrasonic shock waves
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/22—Implements for squeezing-off ulcers or the like on the inside of inner organs of the body; Implements for scraping-out cavities of body organs, e.g. bones; Calculus removers; Calculus smashing apparatus; Apparatus for removing obstructions in blood vessels, not otherwise provided for
    • A61B17/22004—Implements for squeezing-off ulcers or the like on the inside of inner organs of the body; Implements for scraping-out cavities of body organs, e.g. bones; Calculus removers; Calculus smashing apparatus; Apparatus for removing obstructions in blood vessels, not otherwise provided for using mechanical vibrations, e.g. ultrasonic shock waves
    • A61B17/22012—Implements for squeezing-off ulcers or the like on the inside of inner organs of the body; Implements for scraping-out cavities of body organs, e.g. bones; Calculus removers; Calculus smashing apparatus; Apparatus for removing obstructions in blood vessels, not otherwise provided for using mechanical vibrations, e.g. ultrasonic shock waves in direct contact with, or very close to, the obstruction or concrement
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/32—Surgical cutting instruments
    • A61B17/320068—Surgical cutting instruments using mechanical vibrations, e.g. ultrasonic
    • A61B2017/320072—Working tips with special features, e.g. extending parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26D—CUTTING; DETAILS COMMON TO MACHINES FOR PERFORATING, PUNCHING, CUTTING-OUT, STAMPING-OUT OR SEVERING
    • B26D1/00—Cutting through work characterised by the nature or movement of the cutting member or particular materials not otherwise provided for; Apparatus or machines therefor; Cutting members therefor
    • B26D1/0006—Cutting members therefor
    • B26D2001/006—Cutting members therefor the cutting blade having a special shape, e.g. a special outline, serrations

Abstract

본 발명은 제너레이터(2)에 연결된 하나 이상의 초음파 변환기(6), 하나 이상의 초음파 도체(7) 및 하나 이상의 절단 블레이드(8)를 포함하고, 상기 초음파 도체(7)는 초음파 변환기(6)와 절단 블레이드(8) 사이에 배치되어 상기 초음파 변환기(6)와 절단 블레이드(8)를 서로 연결하며, 상기 초음파 도체(7)의 종방향 중심 축은 직선이 아닌 선을 따라 연장되는, 초음파 절단 장치(1)에 관한 것으로, 특히 상기 제너레이터(2)가 미리 정해진 초음파 주파수 범위를 관통하도록 하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

초음파 절단 장치{ULTRASOUND CUTTING DEVICE}
본 발명은 제너레이터와 연결된 하나 이상의 초음파 변환기(sound transducer), 하나 이상의 초음파 도체(sound conductor) 및 하나 이상의 절단 블레이드(cutting blade)를 구비한 초음파 절단 장치에 관한 것으로, 상기 초음파 도체는 초음파 변환기와 절단 블레이드 사이에 배열되어 상기 초음파 변환기와 절단 블레이드를 서로 연결하며, 상기 초음파 도체의 종 방향 중심 축은 직선이 아닌 선을 따라 뻗어있다.
이와 같은 초음파 절단 장치는, 예를 들어 면류, 치즈, 생선 또는 이와 유사한 절단 재료와 같은 음식물을 절단하기 위한 것으로서 DE 43 19 832 A1에 공지되어 있다. 일반적으로 이러한 절단 장치는 평평하게 뻗어 있는 절단 블레이드를 가지며, 이 절단 블레이드는 블레이드 팁 반대편 단부에서 초음파 도체와 일체형으로 연결되어 있다. 절단 블레이드와 간격을 두고 있는 초음파 도체의 섹션은 초음파 변환기와 나사 연결되는데, 이 초음파 변환기를 이용하여 절단 블레이드의 수직 연장 방향으로 초음파 진동이 초음파 도체에 커플링(coupling)될 수 있다. 상기 초음파 변환기와 절단 블레이드 사이에서, 초음파 도체는, 절단 블레이드의 평면에 수직인 평면에서 절단 블레이드의 종 방향으로 뻗어 있는 미리 결정된 곡률 반경(radius of curvature)으로 90˚ 굽힘부를 갖는다. 굽은 코스는, 절단 블레이드와 연결된 단부에서 연속적으로 구별할 수 있는 방식으로 절단 블레이드 방향으로 수렴한다. 초음파 도체의 직선이 아닌 코스를 통해, 초음파 도체는 절단 블레이드의 종방향으로 및 절단 블레이드의 평면에 수직인 평면에서 진동을 위한 자극을 받는다. 여기서, 절단 블레이드의 평면에 수직인 방향의 진동 요소는 절단 블레이드의 측면과 절단되는 재료 사이의 마찰을 감소시키는 작용을 한다. 그러나, 여전히 절단할 때 절단 속도를 제한하는 약간의 마찰이 발생한다. 또한, 절단 블레이드는 초음파 진동으로 인해 상이한 지점에서 상이한 기계적 부하가 발생한다는 사실이 발견되었다.
따라서, 본 발명의 목적은, 상기한 유형의 초음파 절단 장치로서, 콤팩트한 구조를 가지면서도 높은 절단 속도를 가지고, 절단 블레이드의 균일한 기계적 응력을 가능하게 하는, 초음파 절단 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 상기한 목적은 하나 이상의 제너레이터가 미리 정해진 초음파 주파수 범위를 관통하도록 하는 수단을 포함함으로써 해결된다.
바람직하게는, 초음파의 교점(nodal point)은 절단 블레이드에 고정되는 것이 아니라, 주파수 진동에 대응하여 교점의 위치가 변한다. 이로 인해, 교점에서 절단 블레이드가 절단 재료에 달라붙는 것이 억제될 수 있다. 또한, 주파수 진동으로 인해 절단 블레이드에서 기계적 부하가 감소 되는데, 그 이유는 짧은 시간 동안만 큰 공진 진폭(resonance amplitude)이 발생하고, 이로 인해 펄스 같은 자극이 발생하기 때문이며, 이러한 자극으로 인해 절단될 재료가 진동되므로, 이러한 자극은 절단을 위해 바람직한 것으로 입증되었다. 상기 주파수 진동은 상이한 블레이드 형태의 자극 및 하나의 제너레이터에 다수의 초음파 변환기를 사용할 수 있으며, 이로 인해 매우 넓은 절단 블레이드가 제조될 수 있다. 직선에서 벗어난 초음파 도체의 코스는 절단 블레이드가 초음파 진동에 대해 서로 횡 방향으로 뻗어 있는 방향으로 자극될 수 있도록 선택될 수 있다. 이로 인해, 플레이트파(plate wave)가 절단 블레이드에 커플링될 수 있는데, 이 플레이트파는 일반적으로 서로 평행하게 뻗어 있고 및/또는 V자 형태로 절단 에지 쪽으로 뻗어 있는 절단 블레이드의 측면들 사이에서 연장될 수 있다. 상기 플레이트파는 절단 블레이드에 의해 한정되는 v평면에서 종방향인 요소와 횡방향인 요소를 가진다. 이는 절단 과정에 바람직한데, 그 이유는 절단 재료에 절단 블레이드의 평면에 대해 횡방향인 측면 펄스가 제공되고, 이 펄스는 절단 블레이드와 절단 재료가 원활하게 분리될 수 있도록 하기 때문이다. 다른 한편, 절단 블레이드는, 절단 블레이드 평면 방향으로, 바람직하게는 절단 블레이드의 종방향으로 진동을 위한 자극을 받는다. 이로 인해, 절단 과정 동안 마찰이 감소 되므로 절단 블레이드에 커플링된 초음파 에너지가 절단 과정에 더 유용하게 이용될 수 있다. 상기 플레이트파로 인해, 상기 절단 블레이드는 슬롯이 제공될 필요 없이 비교적 큰 치수를 가질 수 있다. 이는 저렴한 비용의 블레이드 설계를 가능하게 한다. 실질적으로 절단 블레이드의 형상과 관련하여 제한은 없다.
DE 10 2007 014 635 A1은 제너레이터에 연결된 초음파 변환기 및 미리 정해진 초음파 주파수 범위를 관통하게 하는 수단을 구비한 구조의 초음파 자극 장치를 공지하고 있다. 그러나, 이 장치는 절단 블레이드를 구비하고 있지 않다. 오히려, 이 장치는 서로 다른 공진 주파수를 갖는 다수의 여과기(sieves)를 초음파 변환기를 통해 동시에 자극을 주기 위한 장치로 사용된다.
초음파 도체는 바람직하게는 굽은 형태를 가진다. 여기서, 초음파 도체가 뻗어 있는 방향은 적어도 45˚, 특히 적어도 60˚, 가능하다면 적어도 75˚ 및 바람직하게는 대략 90˚로 변경될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시 형태에서, 상기 절단 블레이드는 얇은 판 형태로 형성되고, 상기 초음파 도체는 가이드 막대 형태로 상기 절단 블레이드가 뻗어 있는 평면에 대해 횡 방향으로 절단 블레이드와 연결된다. 이로 인해, 상기 플레이트파는 절단 블레이드에서 더 잘 자극될 수 있다. 절단 블레이드는 평행하거나 또는 서로 동심으로 뻗어 있는 측면을 구비하고 및/또는 V자 형태로 겹쳐서 연장된 측면을 가질 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시 형태에서, 상기 초음파 도체는 링 형태로 형성되고, 상기 초음파 도체의 제 1 단부 영역은 초음파 변환기에 연결되고, 상기 제 1 단부 영역의 반대쪽 제 2 단부 영역은 절단 블레이드에 연결된다. 이로 인해, 초음파가 두 면으로부터 절단 블레이드로 대칭되게 커플링 될 수 있다. 일 평면에 배치되는 초음파 도체는 바람직하게는 환형 또는 타원형을 가진다. 상기 초음파 도체는 또한 사각형일 수도 있다.
상기 절단 블레이드는 또한 기둥형일 수 있으며, 상기 초음파 도체는 절단 블레이드의 기둥 표면에 연결될 수 있다. 여기서, 원통형 초음파 도체에서, 얇은 판형 초음파 도체는 일 평면에서 이 평면에 놓이지 않은 직선을 따라 연장되는 커브를 이동함으로써 생성되는 영역을 따라 연장되는 것으로 이해되어야 할 것이다. 상기 직선은 상기 평면에 수직으로 연장되거나(직선형 기둥) 또는 상기 평면에 대하여 기울어지게(경사진 기둥) 연장될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시 형태에서, 상기 절단 블레이드는 원형 또는 타원형이다. 이러한 절단 블레이드를 통해 예를 들어 딱딱한 재료로부터 막대형 물체가 절단될 수 있다.
그러나, 상기 절단 블레이드는 또한 코너를 가질 수 있으며, 예컨대 사각형 형태를 가질 수 있다. 이러한 절단 블레이드를 통해 예를 들어 절단 재료로부터 프리즘 형태의 물체가 절단될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시 형태에서, 상기 초음파 절단 장치는 하나 이상의 초음파 도체를 통해 서로 간격을 두고 있는 절단 블레이드의 초음파 결합점에 연결되는 다수의 초음파 변환기를 포함한다. 이로 인해, 큰 절단 블레이드의 경우, 절단 블레이드의 진폭 강하가 억제될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시 형태에서, 상기 초음파 도체는 절단 블레이드와 일체로 형성되고, 바람직하게는 대략 U자형으로 형성된 블레이드 샤프트로 형성된다. 이로 인해, 특히 단순하게 구성된 튼튼한 초음파 절단 장치가 제공된다.
본 발명은 아래의 도면을 참조한 실시예를 통해 더 상세하게 설명된다:
도 1은 다수의 초음파 변환기로 자극을 받는 직선형 블레이드를 구비한 초음파 절단 장치의 정면도,
도 2는 도 1의 초음파 절단 장치의 측면도,
도 3은 원형 절단 블레이드를 구비한 초음파 절단 장치를 도시한 도면,
도 4는 사각형 절단 블레이드를 구비한 초음파 절단 장치를 도시한 도면,
도 5는 절단 블레이드가 타원형 초음파 도체를 통해 초음파 변환기와 연결되는 초음파 절단 장치의 평면도,
도 6 및 도 7은 블레이드에 초음파 도체가 일체형으로 형성된 초음파 절단 장치의 측면도,
도 8은 초음파가 위로부터 블레이드에 커플링된 초음파 절단 장치의 측면도이다.
도 1에서 도면부호 1로 표시된 초음파 절단 장치는, 미리 정해진 초음파 주파수 범위를 관통하도록 하는 수단(스윕 기능(sweep function))을 구비하는 초음파-제너레이터(2)를 포함한다. 상기 제너레이터(2)는 제 1 고주파 케이블(3)을 통해 배전기(4)의 입력 연결부에 연결된다. 상기 배전기(4)는 세 개의 출력 연결부를 가지며, 각각의 출력 연결부는 제 2 고주파 케이블(5)을 통해 초음파 변환기(6)의 고주파 입력부가 연결된다.
각각의 초음파 변환기(6)는 막대 형태의 초음파 도체(7)를 통해 절단 블레이드(8)의 결합점과 연결되어 있다. 도 1 및 도 2에서 알 수 있듯이 상기 절단 블레이드(8)는 얇은 플레이트로서 형성되어 있으며, 이 플레이트는 서로 평행하게 뻗어 있는 두 개의 측면(9)을 가지고 그 중 하나의 측면은 초음파 도체(7)와 단단하게 연결되어 있다. 상기 절단 블레이드(8)는 하단 에지 영역에서 V자 형태로 절단 에지(10) 방향으로 테이퍼져 있다. 그러나, 절단 블레이드(8)가 절단 블레이드의 전체 높이에 걸쳐 V자 형태로 형성되는 다른 형태도 고려될 수 있다.
도 2에서 알 수 있듯이, 상기 초음파 도체(7)는 굽은 섹션을 가지며, 이 섹션은 절단 블레이드(8)의 종축에 수직이고 도 2의 도면에 수평한 평면에 배열된다. 상기 초음파 도체의 굽은 섹션은 약 90˚의 곡률을 가지고, 상기 측면(9) 쪽 단부에서 용접 조인트(도시되지 않음)를 통해 절단 블레이드(8)에 연결된다. 상기 절단 블레이드(8) 반대편 쪽 단부에서는 상기 초음파 도체의 굽은 단면이 직선형 초음파 도체 섹션을 통해 각각의 초음파 변환기(6)에 연결되며, 상기 직선형 초음파 도체 섹션은 절단 블레이드(8)의 종축 방향에 수직인 방향으로 초음파 변환기의 절단 블레이드(8) 반대편 쪽 단부로 진동을 전달한다.
그러나, 상기 초음파 도체(7)는 또한 S-형 또는 L-형 초음파 도체 형태와 같이 직선으로부터 벗어난 다른 형태를 가지는 것도 가능하다.
굽은 도체 막대 형태의 초음파 도체(7)로 인해, 절단 블레이드(8)는 도 2에 있는 절단 블레이드의 종축에 수직인 방향으로, 및 이 평면과 절단 블레이드(8)가 양방향 화살표(11)로 표시된 바와 같이 뻗어있는 평면이 교차하는 선의 방향으로, 및 절단 블레이드(8)가 양방향 화살표(11)로 표시된 바와 같이 뻗어있는 평면에 수직인 방향으로 진동을 위한 자극을 받게 된다.
상기 제너레이터(2)로부터 초음파 변환기(6)로 공급되는 에너지를 측정하기 위해, 상기 초음파 절단 장치(1)는 측정 장치(도시되지 않음)를 포함한다. 상기 측정 장치는 제어 장치를 통해 미리 정해진 초음파 주파수 범위를 관통하도록 하는 수단과 연통한다. 우선, 초음파 주파수가 미리 정해진 출발 값으로부터 미리 정해진 최종 값으로 변화하는 첫 번째 스캔(scan)이 실시된다. 예를 들어, 상기 출발 값은 약 30 kHz이고 최종 값은 약 38 kHz이다.
상기 초음파 주파수 범위를 관통할 때, 상기 제너레이터(2)의 에너지 출력이 초음파 주파수의 함수로서 측정된다. 이어서, 가장 높은 에너지 출력이 제공되는 주파수 포인트(f0)가 마이크로프로세서(microprocessor)를 통해 측정된다. 이러한 주파수 포인트가 저장된다. 이어서, 초음파 주파수 대역(ultrasound frequency band)의 가장 작은 주파수 값(fmin)과 가장 큰 주파수 값(fmax)이 측정되는데, 예를 들어 4000 Hz까지 조절 가능한 주파수 폭(bandwidth)을 갖는 초음파 주파수 대역이 바람직하게는 주파수 포인트(f0) 둘레에 대칭적으로 제공된다. 예를 들어, 가장 작은 주파수 값은 fmin = f0 - 2000 Hz이고 가장 큰 주파수 값은 fmax = f0 + 2000 Hz일 수 있다.
우선, 상기 제너레이터(2)는, 상기 절단 블레이드(8)가 가장 낮은 주파수 값(fmin)으로 자극되도록 조절된다. 이어서, 주파수는 각각 예를 들어 1 Hz의 미리 정해진 값으로 증가되어, 각각의 새로운 주파수로 절단 블레이드(8)를 자극한다.
각각의 주파수 증가 후에, 새로운 주파수가 미리 정해진 가장 큰 주파수 값(fmax)보다 작은지의 여부가 검사된다. 만약 작다면, 주파수 증가와, 이 주파수로 절단 블레이드(8)를 자극하고, 새로운 주파수가 가장 큰 주파수 값(fmax)보다 작은지의 여부를 검사하는, 전술한 단계가 반복된다.
만약, 새로운 주파수가 가장 큰 주파수 값(fmax)보다 작지 않다면, 주파수는 각 경우에 미리 정해진 값으로 감소되고, 절단 블레이드(8)는 새로운 주파수로 자극된다.
각각의 주파수가 감소 후에, 새로운 주파수가 미리 정해진 가장 낮은 주파수 값(fmin)보다 큰지 여부가 검사된다. 만약 크다면, 주파수 감소와, 이러한 주파수로 절단 블레이드(8)를 자극하고, 새로운 주파수가 가장 낮은 주파수 값(fmin)보다 큰지 여부를 검사하는 전술한 단계가 반복된다.
만약, 새로운 주파수가 가장 낮은 주파수 값(fmin)보다 크지 않다면, 가장 낮은 주파수 값(fmin)으로 시작하여 전술한 단계들이 다시 반복된다.
사용자는 이러한 스윕(sweep)이 진행되는 대역 폭을 200 Hz 내지 4000 Hz 사이에서 조절할 수 있다. 주파수 간격(frequendy step)의 간격 폭은 1 Hz 보다 클 수도 있다. 대역 폭의 조절을 통해 커팅 결과가 최적화될 수 있다. 공진점(resonance point)의 드리프팅(drifting)을 온도 변화 또는 커플링 진동(coupling vibration)을 통해 보정 하기 위해, 원칙적으로 커팅 절차의 개시 때 실행되는 보통의 기간 후에 상기 공진점(f0)이 회복되도록 새로운 스캔이 실시된다.
그러나, 이러한 새로운 스캔은 30 내지 38 KHz의 전체 범위를 통해 실시되는 것이 아니라, 새로운 스캔은 낮은 에너지로 실시될 수 있기 때문에 데드 타임(dead time)이 발생하지 않도록 바로 공진점(f0) 둘레에서 실시된다.
도 3 및 도 4에 도시된 실시 예의 경우, 절단 블레이드(8)는 기본적으로 기둥형이다. 도 3에 따른 실시 예의 경우, 절단 블레이드(8)는 얇은 벽의 원통형 튜브로 형성되며, 하단 에지 영역에서 절단 에지(10) 방향으로 V자 형태로 테이퍼져 있다. 초음파 에너지는, 기본적으로 도 2에 도시된 형상의 굽은 초음파 도체(7)를 통해 커팅 블레이드에 커플링된다. 결합점은 절단 에지(10)와 간격을 두고 있고, 절단 블레이드(8)의 상단 에지 영역에 놓인다. 그러나, 결합점은 절단 블레이드(8)의 다른 지점에 배열될 수도 있으며, 예를 들어 절단 에지(10)에 인접한 하단 에지 영역에 배열될 수 있다.
도 4에 도시된 실시 예의 경우, 절단 에지(10)는 사각형 형태를 가진다. 절단 블레이드(8)는 서로 평행하게 배열된 두 개의 제 1 절단 블레이드 섹션(13)과 제 1 절단 블레이드 섹션(13)에 횡방향으로 뻗어있는 서로 평행한 두 개의 제 2 절단 블레이드 섹션(14)을 포함하는 것을 볼 수 있다. 상기 제 1 절단 블레이드 섹션(13)과 제 2 절단 블레이드 섹션(14)은 각각 얇고 평평한 플레이트 형태로 형성되어, 하단 에지 영역에서 절단 에지(10) 방향으로 V자 형태로 테이퍼져 있다.
제 1 절단 블레이드 섹션(13)은 제 2 절단 블레이드 섹션(14)과 박스 형태로 연결되어 있다. 초음파는 역시, 기본적으로 도 2에 도시된 형상의 굽은 초음파 도체(7)를 통해 커팅 블레이드에 커플링된다. 결합점은 절단 에지(10)와 간격을 두고 있고, 절단 블레이드(8)의 상단 에지 영역에 놓인다.
도 5에 도시된 실시 예의 경우, 초음파 도체(7)는 타원형으로 형성되어 있다. 초음파 도체(7)가 놓이는 면은 플레이트 형태의 절단 블레이드(8)가 배열되는 면에 대해 직각으로 뻗어있다. 절단 블레이드(8)의 절단 에지(10)는 기본적으로 초음파 도체(7)가 놓이는 평면에 평행하게 뻗어 있다.
상기 초음파 도체(7)의 제 1 에지 영역은 초음파 변환기(6)에 연결되고, 제 1 에지 영역 반대쪽의 제 2 에지 영역은 절단 블레이드(8)에 연결된다. 초음파 변환기(6)는 절단 블레이드(8)와 일직선으로 배열되고, 절단 블레이드(8)의 종 방향으로 초음파가 초음파 도체(7)로 커플링된다.
도 6 및 도 7에 도시된 실시 예의 경우, 절단 블레이드(8)는 얇고 평평한 플레이트 형태이고, 절단 에지(10) 방향으로 바람직하게는 절단 블레이드(8)의 전체 높이에 걸쳐 V자 형태로 테이퍼져 있다. 절단 블레이드(8)의 높이는 초음파 도체(7)로부터 떨어져 있는 절단 블레이드(8)의 에지로부터 출발하여 초음파 도체(7) 방향으로 지속적으로 증가한다.
상기 초음파 도체(7)는 절단 블레이드(8)와 일체형으로 형성되고, 블레이드 샤프트 또는 절단 블레이드(8)의 손잡이를 형성한다. 절단 블레이드(8)에 수직이고 절단 블레이드(8)의 종축에 평행한 평면에서 상기 손잡이는 U자 형태이다. 초음파 도체(7)는 대략 사각형 단면을 가진다. 상기 초음파 도체의 절단 블레이드(8) 반대편의 자유 단부에는 초음파 변환기(6)에 나사(15)를 통해 분리 가능하게 연결된다.
도 8에 도시된 실시 예에서는, 절단 블레이드(8)는 절단 에지(10) 반대쪽의 후단에서 초음파 도체(7)와 연결된다. 즉, 초음파는 상단에서 절단 블레이드(8)로 커플링된다. 초음파 도체(7)의 절단 블레이드(8) 쪽 단부 영역은 절단 에지(10)에 대략 수직으로 뻗어 있는 것을 볼 수 있다. 여기서 초음파 도체(7)는 플레이트 형태의 절단 블레이드(8)가 뻗어 있는 평면에서 반대 방향으로 아치 형태로 굽어 있다. 초음파 변환기(6)는 종축이 절단 에지(10)에 대해 평행이 되게 배향된다.

Claims (10)

  1. 제너레이터(2)에 연결된 하나 이상의 초음파 변환기(6), 하나 이상의 초음파 도체(7) 및 하나 이상의 절단 블레이드(8)를 포함하고, 상기 초음파 도체(7)는 초음파 변환기(6)와 절단 블레이드(8) 사이에 배치되어 상기 초음파 변환기(6)와 절단 블레이드(8)를 서로 연결하며, 상기 초음파 도체(7)의 종방향 중심 축은 직선이 아닌 선을 따라 연장되는, 초음파 절단 장치(1)에 있어서,
    상기 제너레이터(2)는 미리 정해진 초음파 주파수 범위를 관통하도록 하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 절단 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제너레이터(2)로부터 초음파 변환기(6)로 공급되는 에너지를 측정하기 위한 측정 장치를 포함하고, 상기 제너레이터(2)가 상기 초음파 변환기(6)로 최대 출력을 제공하는 초음파 주파수를 포함하여 상기 초음파 주파수 범위가 선택되도록, 상기 측정 장치는 상기 미리 정해진 초음파 주파수 범위를 관통하도록 하는 수단과 제어 연결되는 것을 특징으로 하는 초음파 절단 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제너레이터(2)가 통과하는 상기 초음파 주파수 범위의 가장 높은 주파수와 가장 낮은 주파수 사이의 중간에 있는 초음파 주파수에서 상기 제너레이터(2)가 상기 초음파 변환기(6)에 최대 출력을 제공하도록, 상기 측정 장치는 상기 미리 정해진 초음파 주파수 범위를 관통하도록 하는 수단과 제어 연결되는 것을 특징으로 하는 초음파 절단 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절단 블레이드(8)는 얇은 판 형태로 형성되고, 상기 초음파 도체(7)는 가이드 막대 형태로 상기 절단 블레이드(8)가 뻗어 있는 영역에 대해 횡 방향으로 연장되고 상기 절단 블레이드(8)와 연결되는 것을 특징으로 하는 초음파 절단 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 초음파 도체(7)는 링 형태로 형성되고, 상기 초음파 도체(7)의 제 1 단부 영역은 초음파 변환기(6)에 연결되고, 상기 제 1 단부 영역의 반대쪽 제 2 단부 영역은 절단 블레이드(8)에 연결되는 것을 특징으로 하는 초음파 절단 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 절단 블레이드(8)는 기둥형으로 형성되고, 상기 초음파 도체(7)는 상기 절단 블레이드(8)의 기둥 표면에 연결되는 것을 특징으로 하는 초음파 절단 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 절단 블레이드(8)는 원기둥형 또는 타원 기둥형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 초음파 절단 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 절단 블레이드(8)는 각진 형태, 특히 사각형 형성되는 것을 특징으로 하는 초음파 절단 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 초음파 도체(7)를 통해 서로 간격을 두고 있는 절단 블레이드(8)의 초음파 결합점에 연결되는 다수의 초음파 변환기(6)를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 절단 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 초음파 도체(7)는 상기 절단 블레이드(8)와 일체로 형성되고, 바람직하게는 대략 U자형으로 형성된 블레이드 샤프트로 형성되는 것을 특징으로 하는 초음파 절단 장치.
KR1020147015907A 2011-11-11 2012-11-09 초음파 절단 장치 KR101591322B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201110118208 DE102011118208A1 (de) 2011-11-11 2011-11-11 Ultraschall-Schneidevorrichtung
DE102011118208.3 2011-11-11
PCT/EP2012/004663 WO2013068123A1 (de) 2011-11-11 2012-11-09 Ultraschall-schneidevorrichtung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140088618A true KR20140088618A (ko) 2014-07-10
KR101591322B1 KR101591322B1 (ko) 2016-02-04

Family

ID=47221296

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020147015907A KR101591322B1 (ko) 2011-11-11 2012-11-09 초음파 절단 장치

Country Status (17)

Country Link
US (1) US10717204B2 (ko)
EP (1) EP2776222B1 (ko)
JP (1) JP5933740B2 (ko)
KR (1) KR101591322B1 (ko)
CN (1) CN103958136B (ko)
BR (1) BR112014011376B1 (ko)
CA (1) CA2854978C (ko)
DE (1) DE102011118208A1 (ko)
DK (1) DK2776222T3 (ko)
ES (1) ES2564727T3 (ko)
IN (1) IN2014MN00867A (ko)
MX (1) MX352075B (ko)
MY (1) MY188151A (ko)
PL (1) PL2776222T3 (ko)
RU (1) RU2602922C2 (ko)
SG (1) SG11201402073TA (ko)
WO (1) WO2013068123A1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180070176A (ko) 2016-12-16 2018-06-26 창원대학교 산학협력단 블레이드 냉각 장치
KR102161381B1 (ko) 2019-07-17 2020-10-05 정성수 타공 블레이드

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2551077A1 (de) * 2011-07-26 2013-01-30 A O Schallinox GmbH Messer zum Aufteilen von Prozessgut unter Anwendung von Ultraschallenergie sowie Vorrichtung
EP2803455A1 (de) 2013-05-13 2014-11-19 A O Schallinox GmbH Vorrichtung zum Schneiden eines Prozessguts
EP2853364A1 (de) * 2013-09-27 2015-04-01 A O Schallinox GmbH Handwerkzeug zum Bearbeiten eines Prozessguts
CN106141807B (zh) * 2015-04-08 2018-01-30 丸荣机械股份有限公司 结合数值控制加工机床与超声波刀把的控制装置
CN112427281B (zh) * 2020-09-18 2022-05-24 集美大学 一种复频超声振动加工装置

Family Cites Families (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2984241A (en) * 1958-11-06 1961-05-16 Esar R Wren Powered osteotome
US3416398A (en) * 1966-07-05 1968-12-17 Albert G. Bodine Jr. Sonic cutting apparatus
US5057182A (en) * 1990-01-19 1991-10-15 Sonokinetics Group Ultrasonic comb horn and methods for using same
US5171387A (en) * 1990-01-19 1992-12-15 Sonokinetics Group Ultrasonic comb horn and methods for using same
US5026387A (en) * 1990-03-12 1991-06-25 Ultracision Inc. Method and apparatus for ultrasonic surgical cutting and hemostatis
DE9321309U1 (de) 1992-06-19 1997-03-20 Meyer A & H Leuchten Bueroelek Elektroinstallationssystem
JPH08506060A (ja) * 1993-02-04 1996-07-02 フアウペル テクステイルマシーネン コマンデイトゲゼルシヤフト ウエブを超音波で切断し及び／又は超音波で溶接するための装置
DE4310832C2 (de) * 1993-04-02 1995-07-13 Rowenta Werke Gmbh Schneidvorrichtung
GB2282559B (en) * 1993-10-07 1998-04-15 Rawson Francis F H Ultrasonic cutting device
JPH07124898A (ja) * 1993-10-30 1995-05-16 Suzuki Motor Corp 超音波式カッター装置
JP3173278B2 (ja) * 1994-03-29 2001-06-04 スズキ株式会社 超音波式カッタ
DE4421465A1 (de) * 1994-06-20 1995-12-21 Vaupel Textilmasch Vorrichtung zur Ultraschallbehandlung von Material, insbesondere zum Ultraschall-Schneiden und/oder Ultraschall-Schweißen von Bahnen
FR2735412B1 (fr) 1995-06-19 1997-08-22 Unir Ultra Propre Nutrition In Dispositif de decoupage par ultrasons
DE19537826C1 (de) * 1995-10-11 1997-02-27 Wolf Und Partner Ingenieurbuer Ultraschallerregtes Schneidsystem, insbesondere zum Schneiden von Lebensmitteln
CH691023A5 (it) * 1996-06-17 2001-04-12 Soremartec Sa Dispositivo per il taglio di prodotti alimentari e relativo procedimento.
US5828156A (en) * 1996-10-23 1998-10-27 Branson Ultrasonics Corporation Ultrasonic apparatus
RU2121433C1 (ru) * 1997-04-09 1998-11-10 Казаков Владимир Михайлович Ручной гидравлический резак
US5897569A (en) * 1997-04-16 1999-04-27 Ethicon Endo-Surgery, Inc. Ultrasonic generator with supervisory control circuitry
US5897523A (en) * 1998-04-13 1999-04-27 Ethicon Endo-Surgery, Inc. Articulating ultrasonic surgical instrument
CA2276313C (en) * 1998-06-29 2008-01-29 Ethicon Endo-Surgery, Inc. Balanced ultrasonic blade including a plurality of balance asymmetries
EP1110509A1 (en) * 1999-12-21 2001-06-27 Tomaso Vercellotti Surgical device for bone surgery
US20020072034A1 (en) * 2000-12-07 2002-06-13 Hickok Teresa R. Ultrasonic surgical dental tool having a chisel tip
JP2002273721A (ja) * 2001-03-19 2002-09-25 Max Co Ltd 石膏ボード用穴あけ装置
US20040023187A1 (en) * 2002-08-02 2004-02-05 Hickok Teresa R. Ultrasonic surgical dental tool and method of making same
US20040030254A1 (en) * 2002-08-07 2004-02-12 Eilaz Babaev Device and method for ultrasound wound debridement
US6785970B1 (en) * 2003-04-09 2004-09-07 Elizabeth Zerlin Electrical cutting utensil
DE10318485A1 (de) * 2003-04-16 2004-11-25 Dr. Hielscher Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Verschweißen oder Verkleben mit einer Ultraschall-Sonotrode
US8277282B2 (en) * 2005-10-04 2012-10-02 Nihon Shoryoku Kikai Co., Ltd. Ultrasonic trimming apparatus and ultrasonic trimming method
DE102007014635A1 (de) * 2007-03-23 2008-09-25 Artech Systems Ag Verfahren und Vorrichtung zur Ultraschallanregung von Strukturen beliebiger Geometrie zum Zweck der Verringerung von Reibung
ES2391227T3 (es) * 2006-08-10 2012-11-22 Artech Systems Ag Procedimiento y dispositivo para la excitación por ultrasonidos de estructuras con cualquier geometría para la reducción de la fricción
JP2009018352A (ja) * 2007-07-10 2009-01-29 Seiko Epson Corp 超音波カッターおよびその駆動方法
US8180479B2 (en) * 2008-02-05 2012-05-15 The Boeing Company Adaptive control of composite plycutting
US8531064B2 (en) * 2010-02-11 2013-09-10 Ethicon Endo-Surgery, Inc. Ultrasonically powered surgical instruments with rotating cutting implement
EP2551077A1 (de) * 2011-07-26 2013-01-30 A O Schallinox GmbH Messer zum Aufteilen von Prozessgut unter Anwendung von Ultraschallenergie sowie Vorrichtung

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180070176A (ko) 2016-12-16 2018-06-26 창원대학교 산학협력단 블레이드 냉각 장치
KR102161381B1 (ko) 2019-07-17 2020-10-05 정성수 타공 블레이드

Also Published As

Publication number Publication date
BR112014011376A2 (pt) 2017-06-06
WO2013068123A1 (de) 2013-05-16
DE102011118208A1 (de) 2013-05-16
MX2014005737A (es) 2015-03-03
DK2776222T3 (en) 2016-04-25
MY188151A (en) 2021-11-24
MX352075B (es) 2017-11-08
BR112014011376B1 (pt) 2021-03-02
JP5933740B2 (ja) 2016-06-15
CN103958136B (zh) 2016-01-13
EP2776222A1 (de) 2014-09-17
PL2776222T3 (pl) 2016-07-29
IN2014MN00867A (ko) 2015-04-17
RU2602922C2 (ru) 2016-11-20
SG11201402073TA (en) 2014-09-26
US10717204B2 (en) 2020-07-21
CA2854978A1 (en) 2013-05-16
US20140249555A1 (en) 2014-09-04
JP2014532568A (ja) 2014-12-08
ES2564727T3 (es) 2016-03-28
KR101591322B1 (ko) 2016-02-04
CA2854978C (en) 2016-04-26
EP2776222B1 (de) 2016-02-03
RU2014123609A (ru) 2015-12-20
CN103958136A (zh) 2014-07-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101591322B1 (ko) 초음파 절단 장치
US9642596B2 (en) Ultrasound imaging apparatus
EP2996847B1 (de) Verfahren zum schneiden eines prozessguts unter anwendung von ultraschallenergie sowie schneidevorrichtung
DE3826414A1 (de) Ultraschall-therapiegeraet
CN103717360B (zh) 用于使用超声能量来分割所处理的产品的切割器和装置
CA2645933A1 (en) Megasonic processing apparatus with frequency sweeping of thickness mode transducers
WO2009013729A2 (en) A method and apparatus for ultrasound tissue treatment
JP6684817B2 (ja) 超音波システム及び方法
US10863968B2 (en) Ultrasonic imaging system with angularly compounded acoustic radiation force excitation
US11065644B2 (en) Method for exciting piezoelectric transducers and sound-producing arrangement
JP5557800B2 (ja) 集束式音波治療装置
KR20160088918A (ko) 초음파 프로브 및 초음파 프로브를 이용한 생체 혈관 직경의 측정 방법
DE2720966A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum erzeugen akustischer impulse, vorzugsweise im ultraschallbereich, sowie anwendung dieser impulse, insbesondere in der zerstoerungsfreien werkstoffpruefung
US10064641B2 (en) Ultrasonic probe and ultrasonic treatment instrument
EP1358476A2 (de) Ultraschall-sensor für die prozesssteuerung beim widerstandspunktschweissen
WO2019167592A1 (ja) 平面形素子を用いた集束式音波治療装置
DE102016014253B4 (de) Ultraschall-System, Verfahren zur Auslegung eines Ultraschall-Systems
EP4233752A3 (en) Smart blade and power pulsing
SU763004A1 (ru) Способ возбуждени ультразвуковой колебательной системы
Ohfuchi et al. 3Pb4-4 Compact aerial ultrasound source integrating vibration surface with ultra-low loss BLT
Asami et al. Development of ultrasonic complex vibration source using square prism rod with diagonal slits
UA140682U (uk) Спосіб ємнісного збудження імпульсів ультразвукових об'ємних хвиль під кутом до поверхні електропровідних виробів

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190117

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200120

Year of fee payment: 5