PL249101B1

PL249101B1 - Ballistic insert of the pneumatic generator

Info

Publication number: PL249101B1
Application number: PL442858A
Authority: PL
Inventors: Michał Maćkowski; Michał Sawicki
Original assignee: Politechnika Śląska
Priority date: 2022-11-17
Filing date: 2022-11-17
Publication date: 2026-03-02
Also published as: PL442858A1

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest wkład balistyczny generatora pneumatycznego zawierający komorę amortyzatora z otworem z jednej strony i osadzonym w niej korkiem amortyzatora i z drugiej strony z komorą przeciwciśnieniową osadzonych na jednej prostej zawierającej oś poziomą komór, charakteryzujący się tym, że w komorze amortyzatora wzdłuż osi poziomej komory amortyzatora (1) i komory przeciwciśnieniowej (3), w luźno umieszczonej sprężynie (6) i w lufie (5) osadzona jest tuleja (4) oraz pomiędzy lufą (5) a sprężyną (6) na tulei (4) osadzony jest magnes (8), korzystnie w kształcie torusa, a ponadto pomiędzy tuleją (4), magnesem (8), sprężyną (6) w komorze amortyzatora (1) jest elastomer (7).The subject of the application is a ballistic insert of a pneumatic generator comprising a shock absorber chamber with an opening on one side and a shock absorber plug mounted therein and on the other side with a counter-pressure chamber mounted on one straight line containing the horizontal axis of the chambers, characterized in that in the shock absorber chamber along the horizontal axis of the shock absorber chamber (1) and the counter-pressure chamber (3), in a loosely placed spring (6) and in the barrel (5) a sleeve (4) is mounted and between the barrel (5) and the spring (6) a magnet (8), preferably in the shape of a torus, is mounted on the sleeve (4), and furthermore between the sleeve (4), the magnet (8), the spring (6) in the shock absorber chamber (1) there is an elastomer (7).

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest wkład balistyczny generatora pneumatycznego do generatora terapeutycznej fali uderzeniowej.The subject of the invention is a ballistic insert of a pneumatic generator for a therapeutic shock wave generator.

Terapeutyczna fala uderzeniowa jest jednym z wielu dostępnych zabiegów w rehabilitacji ludzi i zwierząt. Do wytworzenia fali uderzeniowej podczas zabiegu wykorzystywany jest generator. Wyróżnia się wiele rodzajów generatorów, ale głównymi odmianami są generator: pneumatyczny oraz elektromagnetyczny. Na generator pneumatyczny składają się: sterownik wytwarzający ciśnienie powietrza oraz aplikator zamieniający wytworzone ciśnienie w falę uderzeniową. Kluczowym elementem konstrukcji aplikatora jest wkład balistyczny konwertujący energię potencjalną zmagazynowaną w postaci sprężonego powietrza na energię kinetyczną transmitera wywołującego w ciele operowanego falę uderzeniową. Możliwe jest to dzięki rozpędzaniu sprężonym powietrzem pocisku wewnątrz lufy wkładu. Rozpędzony pocisk w trakcie zderzenia niesprężystego przekazuje część energii do transmitera, który z kolei generuje terapeutyczną falę uderzeniową penetrującą operowaną tkankę. Po zderzeniu pocisku z transmiterem oraz powrotu transmitera do pozycji początkowej następuje odrzucenie pocisku, który powraca na początek lufy wkładu balistycznego. Możliwe jest to dzięki zastosowaniu komory przeciwciśnieniowej współosiowo złożonej z lufą. Zatem można wyróżnić trzy momenty w cyklu pracy urządzenia, w którym następuje zmiana kierunku ruchu pocisku skutkująca drganiem całego wkładu balistycznego. Są to: uderzenie lamina rne strugi powietrza w pocisk na początku cyklu (pocisk zostaje rozpędzony), zderzenie pocisku z transmiterem i jego odrzucenie oraz powrót pocisku do pozycji początkowej w lufie. Drgania związane z drugą wymienioną sytuacją, tj. zderzeniem pocisku z transmiterem i jego odrzucenie jest kluczową cechą urządzenia związaną w wytwarzaniem terapeutycznej fali uderzeniowej. Drgania związane z rozpędzeniem pocisku w lufie i jego powrotem do początkowej pozycji (uderzenie w początek lufy i wyhamowanie magnetyczne) są natomiast niepożądane i mają negatywny wpływ na stan zdrowia operatora urządzenia wykonującego typowo po kilkanaście zabiegów dziennie. Topowe rozwiązania dostępne obecnie na rynku wyposażone są w amortyzację zewnętrzną wkładu balistycznego, tj. poprzez zastosowanie sprężyny na zewnątrz wkładu amortyzowane są drgania całego wkładu a nie t ylko lufy wprawianej w ruch przy rozpędzaniu i powrocie pocisku. Niestety takie rozwiązanie nie sprawdza się w sytuacji, gdy w początkowej fazie zabiegu fizjoterapeuta z całej swojej siły mięśni dociska aplikator (poprzez transmiter) do ciała pacjenta. Dociśnięcie to powoduje kompresję sprężyny amortyzatora a tym samym wyłączenie tego układu amortyzacji z działania w aplikatorze. Proponowany wynalazek rozwiązuje ten problem, ponieważ układ amortyzacji umieszczony jest wewnątrz wkładu balistycznego i odpowiada za tłumienie drgań lufy (źródła drgań) a nie całego wkładu.Therapeutic shockwave therapy is one of many available treatments in human and animal rehabilitation. A generator is used to generate a shockwave during the procedure. There are many types of generators, but the main varieties are pneumatic and electromagnetic. A pneumatic generator consists of a controller that generates air pressure and an applicator that converts the generated pressure into a shockwave. A key element of the applicator's design is a ballistic insert that converts the potential energy stored in compressed air into the kinetic energy of a transmitter, which generates a shockwave within the patient's body. This is achieved by accelerating a projectile with compressed air inside the cartridge barrel. During an inelastic collision, the accelerated projectile transfers some of its energy to the transmitter, which in turn generates a therapeutic shockwave that penetrates the treated tissue. After the projectile impacts the transmitter and the transmitter returns to its initial position, the projectile is recoiled and returns to the front of the ballistic insert barrel. This is possible thanks to the use of a counter-pressure chamber coaxially with the barrel. Therefore, three moments in the device's operating cycle can be distinguished when the projectile's direction changes, resulting in vibration of the entire ballistic insert. These are: the impact of the airflow lamina on the projectile at the beginning of the cycle (the projectile is accelerated), the impact of the projectile with the transmitter and its ejection, and the return of the projectile to its initial position in the barrel. Vibrations associated with the second mentioned situation, i.e., the impact of the projectile with the transmitter and its ejection, are a key feature of the device related to the generation of a therapeutic shockwave. Vibrations associated with the projectile's acceleration in the barrel and its return to its initial position (impact on the barrel tip and magnetic deceleration), however, are undesirable and have a negative impact on the health of the operator, who typically performs a dozen or so procedures per day. Top solutions currently available on the market feature external shock absorption for the ballistic insert. This means that by using a spring outside the insert, vibrations of the entire insert are dampened, not just the barrel, which is set in motion by the projectile's acceleration and return. Unfortunately, this solution is ineffective when, at the initial stage of the procedure, the physiotherapist presses the applicator (via the transmitter) against the patient's body with all their muscular strength. This pressure compresses the shock absorber spring, thus disabling the shock absorption system within the applicator. The proposed invention solves this problem because the shock absorption system is located inside the ballistic insert and is responsible for damping vibrations of the barrel (the source of vibrations), not the entire insert.

Celem wynalazku jest opracowanie takiego wkładu balistycznego generatora pneumatycznego, który pozwoli na złagodzenie skutków pracy z pneumatycznym generatorem terapeutycznej fali uderzeniowej z punktu widzenia operatora urządzenia poprzez zminimalizowanie i zmianę charakterystyki drgań wytworzonych na początku i końcu cyklu pracy aplikatora. Rozwiązanie pozwoli fizjoterapeutom na dłuższą pracę z urządzeniem minimalizując tym samym negatywne sku tki pracy z generatorem. Wpłynie to na komfort i ergonomię pracy fizjoterapeuty a pośrednio również na samopoczucie pacjenta i jakość wykonywanego zabiegu. Zaletą rozwiązania według wynalazku jest to, że możliwa jest amortyzacja drgań lufy wkładu balistycz nego nawet przy docisku transmitera do operowanej tkanki.The aim of the invention is to develop a ballistic insert for a pneumatic shockwave generator that will mitigate the effects of working with a pneumatic therapeutic shockwave generator from the device operator's perspective by minimizing and modifying the characteristics of vibrations generated at the beginning and end of the applicator's operating cycle. This solution will allow physiotherapists to work with the device longer, thus minimizing the negative effects of working with the generator. This will improve the comfort and ergonomics of the physiotherapist's work, and indirectly, the patient's well-being and the quality of the treatment. An advantage of the solution according to the invention is that it allows for the damping of vibrations from the ballistic insert barrel even when the transmitter is pressed against the operated tissue.

Istotą wynalazku jest wkład balistyczny generatora pneumatycznego zawierający komorę amortyzatora z otworem z jednej strony i osadzonym w niej korkiem amortyzatora i z drugiej strony z komorą przeciwciśnieniową osadzonych na jednej prostej zawierającej oś poziomą komór charakteryzujący się tym, że w komorze amortyzatora wzdłuż osi poziomej komory amortyzatora i komory przeciwciśnieniowej, w luźno umieszczonej sprężynie i w lufie osadzona jest tuleja oraz pomiędzy lufą a sprężyną na tulei osadzony jest magnes korzystnie w kształcie torusa, a ponadto pomiędzy tuleją, magnesem, sprężyną w komorze amortyzatora jest umieszczony elastomer. Korzystnie elastomer jest kauczukiem korzystnie o twardości 80-90 stopni w skali Shore A.The invention is based on a ballistic pneumatic generator cartridge comprising a shock absorber chamber with an opening on one side and a shock absorber plug mounted therein, and on the other side a counter-pressure chamber mounted on a single line containing the horizontal axis of the chambers, characterized in that a sleeve is mounted in the shock absorber chamber along the horizontal axis of the shock absorber chamber and the counter-pressure chamber, in a loosely placed spring and in the barrel, and a magnet, preferably torus-shaped, is mounted on the sleeve between the barrel and the spring, and an elastomer is placed between the sleeve, the magnet, and the spring in the shock absorber chamber. Preferably, the elastomer is rubber, preferably with a hardness of 80-90 degrees Shore A.

Cały układ amortyzacji znajduje się wewnątrz wkładu balistycznego sprawiając, że dowolne dociśnięcie transmitera do operowanej tkanki nie spowoduje jego wyłączenia lub osłabienia działania. Zastosowanie amortyzatora wewnątrz wkładu balistycznego wpłynie na eliminację zawodnych i zużywających się elementów wyhamowujących pocisk - elastomerów kauczukowych. Amortyzator wyposażony jest w sprężynę przez co nie jest zaburzany laminarny przepływ powietrza od elektrozaworu do pocisku.The entire shock absorption system is located within the ballistic insert, ensuring that any pressure applied to the transmitter against the target tissue will not disable it or impair its performance. The use of a shock absorber within the ballistic insert eliminates unreliable and wear-and-tear components that slow down the projectile – rubber elastomers. The shock absorber is equipped with a spring, ensuring the laminar airflow from the solenoid valve to the projectile is not disrupted.

Przedmiot wynalazku został przedstawiony na rysunku fig. 1, która przedstawia schemat układu wewnętrznego amortyzatora wkładu balistycznego generatora pneumatycznego terapeutycznej fali uderzeniowej.The subject of the invention is shown in Figure 1, which shows a diagram of the internal shock absorber system of the ballistic insert of the therapeutic pneumatic shock wave generator.

Układ amortyzatora składa się z komory amortyzatora łączącej korek amortyzatora z komorą przeciwciśnieniową wkładu balistycznego. Wewnątrz komory amortyzatora tuleja wkręcona na początek lufy odciągana jest od korka amortyzatora za pomocą sprężyny amortyzującej drgania lufy. Szczelność komory amortyzatora zapewniona jest przez elastomer nałożony na tuleję lufy.The shock absorber system consists of a shock absorber chamber connecting the shock absorber plug to the counter-pressure chamber of the ballistic insert. Inside the shock absorber chamber, a sleeve screwed into the barrel end is pulled away from the shock absorber plug by a spring that dampens barrel vibrations. The shock absorber chamber's seal is ensured by an elastomer applied to the barrel sleeve.

PrzykładExample

Wkład balistyczny generatora pneumatycznego zawiera komorę amortyzatora 1 z otworem z jednej strony i osadzonym korkiem amortyzatora 2. Korek amortyzatora 2 osadzony jest rozłącznie tj. wkręcony w otwór komory amortyzatora 1, a wielkością i kształtem dopasowanym do otworu. Otwór jak i wypust korka amortyzatora 2 jest w części gwintowany.The ballistic insert of the pneumatic generator comprises a shock absorber chamber 1 with an opening on one side and a mounted shock absorber plug 2. The shock absorber plug 2 is releasably mounted, i.e., screwed into the opening of the shock absorber chamber 1, and its size and shape match the opening. The opening and the outlet of the shock absorber plug 2 are partially threaded.

Z drugiej strony, w komorze amortyzatora 1 jest komora przeciwciśnieniowa 3. Komora amortyzatora 1 i komora przec iwciśnieniowa 3 osadzone są na jednej prostej zawierającej oś poziomą komór.On the other hand, in the shock absorber chamber 1 there is a counter-pressure chamber 3. The shock absorber chamber 1 and the counter-pressure chamber 3 are mounted on one straight line containing the horizontal axis of the chambers.

W komorze amortyzatora umieszczona jest wzdłuż osi poziomej komory amortyzatora 1 i komory przeciwciśnieniowej 3 tuleja 4 osadzona jest w sprężynie 6 i w lufie 5. Tuleja 4 osadzon a jest w lufie 5 w komorze amortyzatora 1 i w komorze przeciwciśnieniowej 3. Na tulei 4 od strony korka amortyzatora 2 osadzona jest sprężyna, która jest luźno osadzona w komorze amortyzatora - nie na stałe - i dociśnięta lekko poprzez dokręcenie korka amortyzatora. Pomiędzy lufą 5 a sprężyną 6 na tulei 4 osadzony jest magnes 8 w kształcie torusa, dzięki temu przez magnes przechodzi powietrze wdmuchiwane do lufy.In the shock absorber chamber, along the horizontal axis of shock absorber chamber 1 and counter-pressure chamber 3, a sleeve 4 is mounted in spring 6 and barrel 5. Sleeve 4 is mounted in barrel 5 in shock absorber chamber 1 and counter-pressure chamber 3. A spring is mounted on sleeve 4 on the side of shock absorber plug 2, which is loosely mounted in the shock absorber chamber - not permanently - and pressed lightly by tightening the shock absorber plug. A torus-shaped magnet 8 is mounted on sleeve 4 between barrel 5 and spring 6, thanks to which air blown into the barrel passes through the magnet.

Elastomer 7 w postaci kauczuku o twardości 80-90 stopni w skali Shore A nałożony jest na tuleję i w pozycji spoczynkowej uszczelnia połączenie tuleja - komora amortyzatora.Elastomer 7 in the form of rubber with a hardness of 80-90 degrees on the Shore A scale is placed on the sleeve and in the rest position seals the connection between the sleeve and the shock absorber chamber.

Sposób działania wkładu balistycznego.How the ballistic insert works.

W momencie uderzenia strugi powietrza, które wstrzyknięto przez otwór w korku amortyzatora, w powierzchnię roboczą pocisku oraz przy powrocie pocisku i jego uderzeniu w tuleję następuje cofnięcie tulei w komorze amortyzatora. Cofnięcie tulei jest ograniczane przez sprężynę, która jest ściskana w momencie cofania tulei i lufy. Po wyhamowaniu cofania tulei i lufy sprężyna rozpręża się i powraca do pierwotnego kształtu dopychając tuleję i lufę do pozycji początkowej. Rozprężenie sprężyny i dociśnięcie tulei do komory amortyzatora powoduje doszczelnienie elastomerem połączenia tuleja - komora amortyzatora. Magnes osadzony w tulei od strony sprężyny sprawia, że po powrocie tulei i lufy do pozycji początkowej pocisk pozostaje na początku lufy a nie jest odrzucany dalej w lufie.When the air jet, injected through the hole in the shock absorber cap, strikes the projectile's working surface and when the projectile returns and strikes the sleeve, the sleeve retracts in the shock absorber chamber. The sleeve retraction is limited by a spring, which is compressed as the sleeve and barrel retract. After the sleeve and barrel retraction are decelerated, the spring expands and returns to its original shape, pushing the sleeve and barrel back to their initial position. The expansion of the spring and the compression of the sleeve against the shock absorber chamber seal the sleeve-shock absorber chamber connection with an elastomer. A magnet embedded in the sleeve on the spring side ensures that after the sleeve and barrel return to their initial position, the projectile remains at the front of the barrel rather than being thrown further down the barrel.

Claims

Patent claims

1. A ballistic insert of a pneumatic generator comprising a shock absorber chamber with an opening on one side and a shock absorber plug mounted therein and on the other side with a counter-pressure chamber mounted on one straight line comprising the horizontal axis of the chambers, characterized in that in the shock absorber chamber along the horizontal axis of the shock absorber chamber 1 and the counter-pressure chamber 3, in a loosely placed spring 6 and in the barrel 5, a sleeve 4 is mounted and between the barrel 5 and the spring 6, a magnet 8, preferably in the shape of a torus, is mounted on the sleeve 4, and furthermore, between the sleeve 4, the magnet 8 and the spring 6 in the shock absorber chamber 1, there is an elastomer 7.

2. Insert according to claim 1, characterized in that the elastomer 7 is a rubber, preferably with a hardness of 80-90 degrees on the Shore A scale.