RU2725087C1

RU2725087C1 - Волноводный стержень для ультразвукового скальпеля

Info

Publication number: RU2725087C1
Application number: RU2019103593A
Authority: RU
Inventors: Чжидун ЛИ; Жуйсюань ЛЮ; Юй ЧЖАН; Хунлинь НЕ; Сюфын ШИ
Original assignee: Шанхай Исы Медикал Текнолоджи Ко., Лтд.; Исы (Сучжоу) Медикал Текнолоджи Ко., Лтд.
Priority date: 2016-07-11
Filing date: 2017-06-27
Publication date: 2020-06-29
Also published as: CN105962996B; US20190314051A1; JP2019521782A; EP3482702A1; CN105962996A; US11141183B2; EP3482702A4; WO2018010541A1; JP6746859B2; BR112019000526A2

Abstract

Изобретение относится к медицине. Волноводный стержень для ультразвукового скальпеля содержит проксимальную структуру усиления, дистальную структуру усиления, промежуточную структуру и по меньшей мере одну структуру регулирования частоты, расположенную на промежуточной структуре. Причём проксимальная структура усиления и промежуточная структура соединены в положении, соответствующем первой пучности продольной вибрации волноводного стержня через ступень усиления на проксимальной стороне. Дистальная структура усиления и промежуточная структура соединены в положении, соответствующем второй пучности продольной вибрации волноводного стержня через ступень усиления на дистальной стороне. Промежуточная структура содержит N структур поддержания усиления. Причём последовательные структуры поддержания усиления соединены через промежуточную ступень усиления, и по меньшей мере одна структура регулирования частоты расположена на структуре поддержания усиления, причём частота вибрации волноводного стержня задаётся путём регулирования расстояния между передним усилением модуляции частоты и задним усилением модуляции частоты. Применение данного изобретения позволит ультразвуковому скальпелю работать со стабильной и подходящей частотой вибрации таким образом, что ультразвуковой скальпель может эффективно разрезать человеческие ткани. 27 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Настоящая заявка относится к ультразвуковым хирургическим инструментам, и конкретно к ультразвуковому скальпелю, имеющему волноводный стержень.

Уровень техники

[0002] В настоящее время в сфере медицины, благодаря таким преимуществам, как аккуратные разрезы, быстрая остановка кровотечения, малый размер термически повреждаемых областей и незначительное образование дыма, вместо обычных минимально инвазивных хирургических инструментов, таких как высокочастотные электрические скальпели и механические зажимы, все более широко применяются ультразвуковые скальпели. В ультразвуковом скальпеле используется ультразвуковой частотный генератор для формирования механической вибрации лезвия на определенной ультразвуковой частоте для испарения молекул воды в ткани, разрыва водородных связей в белках и разрушения клеток таким образом, чтобы решить задачу разрезания ткани, свертывания крови и закрытия сосудов. Соответствующие исследования доказали (см. "Working Principles and Clinical Applications of Ultrasonic Scalpels", LIN Guoqing, QU Zhe, Chinese Medical Equipment Journal, 2008 г., и "Optimized Design of Ultrasonic Scalpels", ZHOU Hongsheng, XU Xiaofang и др., Technical Acoustics, февраль 2012 г), что при воздействии на живую биологическую ткань механической вибрации с ускорением частиц 5×10⁴g (g является ускорением свободного падения) в положении, на которое воздействует механическая вибрация, можно быстро выполнить открытый разрез без повреждения окружающей ткань. Отношение между амплитудой, частотой и ускорением лезвия ультразвукового скальпеля составляет: a = A(2πf)², где a - ускорение, A - амплитуда, f - частота вибрации. Таким образом, частота вибрации и амплитуда лезвия ультразвукового скальпеля представляют режущую способность лезвия ультразвукового скальпеля.

[0003] Ультразвуковой скальпель в общем содержит основной блок, преобразователь, волноводный стержень, лезвие, вспомогательный механизм, соединяющий и поддерживающий вышеупомянутые части, и другие вспомогательные элементы. Главный блок формирует высокочастотный ток. Преобразователь преобразует высокочастотный ток в ультразвуковую вибрацию. Затем ультразвуковая энергия передается на лезвие через волноводный стержень. Лезвие соприкасается с человеческой тканью, и между лезвием и человеческой тканью производится трение для формирования эффектов механического разрезания и свертывания крови. В общем случае, преобразователь и волноводный стержень соединены друг с другом резьбовым соединением, и волноводный стержень и лезвие также могут быть соединены резьбовым соединением, сварным соединением или непосредственно выполнены в виде единого целого. При обычной работе преобразователь, волноводной стержень и лезвие резонируют с резонансной частотой. При передаче ультразвуковой вибрации от преобразователя на лезвие, с одной стороны, необходимо усилить вибрацию для придания лезвию достаточной амплитуды и, с другой стороны, волноводный стержень играет ключевую роль в сохранении стабильности и надлежащей величины частоты вибрации лезвия. Таким образом, конструкция волноводного стержня должна быть выполнена с учетом как частоты вибрации, так и усиления амплитуды. Специалисты в данной области техники всегда стремятся создать конструкцию волноводного стержня, которая имеет как стабильную частоту вибрации надлежащей величины, так и относительно высокий уровень усиления амплитуды.

[0004] В патентной публикации CN 200480036431.8 раскрыт ультразвуковой скальпель, имеющий усилительную ступень, причем расстояние между усилительной ступенью и вибрационным узлом в волноводном стержне установлено таким образом, чтобы получить относительно высокую амплитуду лезвия. В патентной публикации CN 201410068159.7 раскрыт ультразвуковой скальпель, имеющий волноводный стержень с периодически повторяющейся структурой. Повторяющаяся структура может позволять ультразвуковому скальпелю работать со стабильной частотой. Однако структуры, раскрытые в вышеупомянутой патентной публикации, воздействуют лишь на одно из амплитуды и частоты волноводного стержня вместо того, чтобы учитывать как амплитуду, так и частоту.

Раскрытие изобретения

[0005] Ввиду вышеупомянутых недостатков в уровне техники настоящая заявка предусматривает новую конструкцию волноводного стержня для ультразвукового скальпеля, за счет которой ультразвуковой скальпель может иметь относительно высокую амплитуду лезвия, а также может работать со стабильной частотой вибрации, имеющей подходящую величину. Таким образом, ультразвуковой скальпель может эффективно разрезать человеческие ткани.

[0006] Для решения вышеупомянутой технической проблемы в изобретении применено следующее техническое решение:

волноводной стержень для ультразвукового скальпеля содержит проксимальную структуру усиления, дистальную структуру усиления, промежуточную структуру и структуру регулирования частоты в промежуточной структуре.

[0007] Проксимальная структура усиления соединена с промежуточной структурой в положении вблизи пучности продольной вибрации волноводного стержня через ступень усиления на проксимальной стороне.

[0008] Усиление ступени усиления на проксимальной стороне выше или ниже единичного усиления, а расстояние между ступенью усиления на проксимальной стороне и пучностью менее 5% половины длины волны продольной вибрации волноводного стержня. Предпочтительно ступень усиления на проксимальной стороне расположена в положении пучности.

[0009] Дистальная структура усиления соединена с промежуточной структурой в положении вблизи пучности продольного колебания волноводного стержня через ступень усиления на дистальной стороне. Усиление ступени усиления на дистальной стороне выше или ниже единичного усиления, а расстояние между ступенью усиления на дистальной стороне и пучностью менее 5% половины длины волны продольной вибрации волноводного стержня. Предпочтительно ступень усиления на дистальной стороне расположена в положении пучности.

[0010] В проксимальной структуре усиления имеются одна или более проксимальных ступеней усиления, усиление проксимальной ступени усиления выше единичного усиления, проксимальная ступень усиления находится в положении вблизи узла продольной вибрации волноводного стержня, только ноль или одна наиболее проксимальная ступень усиления имеются в положении вблизи каждого узла, и расстояние между проксимальной ступенью усиления и узлом менее 5% половины длины волны продольной вибрации волноводного стержня. Предпочтительно проксимальная ступень усиления расположена в положении узла.

[0011] В дистальной структуре усиления имеются одна или более дистальных ступеней усиления, усиление дистальной ступени усиления выше единичного усиления, дистальная ступень усиления находится в положении вблизи узла продольной вибрации волноводного стержня, только ноль или одна наиболее дистальная ступень усиления имеется в положении вблизи каждого узла, и расстояние между дистальной ступенью усиления и узлом менее 5% половины длины волны продольной вибрации волноводного стержня. Предпочтительно дистальная ступень усиления расположена в положении узла.

[0012] Промежуточная структура содержит N (N>0, и N является целым числом) структур поддержания усиления, которые соединены по две в положении вблизи пучности продольной вибрации волноводного стержня через промежуточную ступень усиления, и расстояние между каждой промежуточной ступенью усиления и пучностью менее 5% половины длины волны продольной вибрации волноводного стержня. Предпочтительно промежуточная ступень усиления расположена в положении пучности.

[0013] Структура регулирования частоты расположена на структуре поддержания усиления промежуточной структуры. Количество структур регулирования частоты составляет X(X>0, и X является целым числом), и каждая структура регулирования частоты образует переднюю ступень усиления модуляции частоты и заднюю ступень усиления модуляции частоты на структуре поддержания усиления.

Между передней ступенью усиления модуляции частоты и задней ступенью усиления модуляции частоты имеется только один узел продольной вибрации волноводного стержня, расстояние между передней ступенью усиления модуляции частоты и задней ступенью усиления модуляции частоты менее расстояния между двумя пучностями продольной вибрации, смежными с узлом, и одно из усилений передней ступени усиления модуляции частоты и задней ступени усиления модуляции частоты выше единичного усиления, и другое из упомянутых усилений ниже единичного усиления.

[0014] Согласно настоящей заявке, предпочтительные решения по реализации проксимальной структуры усиления и дистальной структуры усиления состоят в следующем: 1) Проксимальная структура усиления расположена в пределах первой половины длины продольной вибрации волноводного стержня, а проксимальная ступень усиления расположена в положении вблизи первого узла продольной вибрации волноводного стержня. 2) Проксимальная структура усиления расположена в пределах первых двух половин длины волны продольной вибрации волноводного стержня, и проксимальная ступень усиления находится в положении вблизи первого или второго узла продольной вибрации волноводного стержня. 3) Дистальная структура усиления расположена в пределах последней половины длины волны продольной вибрации волноводного стержня, и дистальная ступень усиления находится в положении вблизи последнего узла продольной вибрации волноводного стержня. 4) Дистальная структура усиления расположена в пределах последних двух половин длины волны продольной вибрации волноводного стержня, и дистальная ступень усиления находится в положении вблизи последнего или предпоследнего узла продольной вибрации волноводного стержня. Кроме того, правовая охрана настоящего изобретения распространяется на другое решение по реализации проксимальной структуры усиления и дистальной структуры усиления, которое соответствует требованию настоящей заявки.

[0015] Кроме того, множество предпочтительных форм реализации используются для реализации того, что промежуточная структура содержит N (N>0, и N является целым числом) структур поддержания усиления, которые соединены по две в положении вблизи пучности продольной вибрации волноводного стержня через промежуточную ступень усиления. 1) Количество N структур поддержания усиления в промежуточной структуре равно 1. 2) Количество N структур поддержания усиления в промежуточной структуре более 1, N является нечетным числом, и последовательность усиления промежуточных ступеней усиления, соединяющих структуры поддержания усиления, является следующей: усиление каждой из первой промежуточной ступени усиления - промежуточной ступени усиления ((N-1)/2) выше единичного усиления, а усиление каждой из промежуточной ступени усиления ((N-1)/2+1) - промежуточной ступени усиления (N-1) ниже единичного усиления. 3) Количество N структур поддержания усиления в промежуточной структуре более 1, N является нечетным числом, и последовательность усиления промежуточных ступеней усиления, соединяющих структуры поддержания усиления, является следующей: усиление каждой из первой промежуточной ступени усиления - промежуточной ступени усиления ((N−1)/2) ниже единичного усиления, а усиление каждой из промежуточной ступени усиления ((N−1)/2+1) - промежуточной ступени усиления (N−1) выше единичного усиления. 4) Количество N структур поддержания усиления в промежуточной структуре более 1, N является нечетным числом, и последовательность усиления промежуточных ступеней усиления, соединяющих структуры поддержания усиления, образована путем последовательного и попеременного размещения усиления выше единичного усиления и усиления ниже единичного усиления. 5) Количество N структур поддержания усиления в промежуточной структуре более 1, N является нечетным числом, и последовательность усиления промежуточных ступеней усиления, соединяющих структуры поддержания усиления, образована путем последовательного и попеременного размещения усиления ниже единичного усиления и усиления выше единичного усиления. 6) Количество N структур поддержания усиления равно 2, и усиление промежуточной ступени усиления, соединяющей две структуры поддержания усиления, выше единичного усиления. 7) Количество N структур поддержания усиления равно 2, и усиление промежуточной ступени усиления, соединяющей две структуры поддержания усиления, ниже единичного усиления. 8) Количество N структур поддержания усиления более 2, N является четным числом, и последовательность усиления промежуточных ступеней усиления, соединяющих структуры поддержания усиления, образована путем последовательного и попеременного размещения усиления выше единичного усиления и усиления ниже единичного усиления. 9) Количество N структур поддержания усиления более 2, N является четным числом, и последовательность усиления промежуточных ступеней усиления, соединяющих структуры поддержания усиления, образована путем последовательного и попеременного размещения усиления ниже единичного усиления и усиления выше единичного усиления. Кроме того, правовая охрана настоящего изобретения распространяется на другое решение по реализации промежуточной структуры, которое соответствует требованию настоящей заявки.

[0016] Кроме того, на некоторых структурах поддержания усиления имеются одна или более структур регулирования частоты, и структура регулирования частоты имеет две формы реализации: 1) Для передней ступени усиления модуляции частоты и задней ступени усиления модуляции частоты структуры регулирования частоты усиление передней ступени усиления модуляции частоты ниже единичного усиления, а усиление задней ступени усиления модуляции частоты выше единичного усиления. 2) Для передней ступени усиления модуляции частоты и задней ступени усиления модуляции частоты структуры регулирования частоты усиление передней ступени усиления модуляции частоты выше единичного усиления, а усиление задней ступени усиления модуляции частоты ниже единичного усиления.

[0017] В конкретных вариантах реализации волноводного стержня для ультразвукового скальпеля изобретение содержит различные варианты реализации вышеупомянутых проксимальной структуры усиления, дистальной структуры усиления, промежуточной структуры и структуры регулирования частоты.

[0018] Вышеупомянутые ступени усиления имеют форму, выбранную из ступенчатой формы, конической формы, формы экспоненциальной кривой или формы цепочки.

[0019] В одной или более формах реализации изобретения может быть получено несколько преимуществ. Волноводный стержень для ультразвукового скальпеля по изобретению содержит проксимальную структуру усиления, дистальную структуру усиления, промежуточную структуру и структуру регулирования частоты. Проксимальная структура усиления имеет проксимальную ступень усиления, усиление которой выше единичного усиления в положении вблизи узла продольной вибрации волноводного стержня. Специалистам в данной области техники известно, что ступень усиления, усиление которой выше единичного усиления, может по существу усиливать амплитуду, а ступень усиления, усиление которой ниже единичного усиления, может по существу ослаблять амплитуду. Таким образом, проксимальная структура усиления может обеспечивать волноводный стержень с относительно высоким исходным усилением амплитуды. Структуры поддержания усиления на промежуточной структуре соединены по две в положении вблизи пучности продольной вибрации волноводного стержня через промежуточную ступень усиления. Специалистам в данной области техники известно, что ступень усиления в положении вблизи пучности относительно незначительно влияет на усиление амплитуды. Таким образом, промежуточная структура может гарантировать, что амплитуда ультразвука по большей части не ослабляется или усиливается при распространении ультразвука в промежуточной структуре волноводного стержня. В отсутствие ослабления может сохраняться эффективность усиления амплитуды проксимальной структурой усиления. В отсутствие усиления могут быть снижены потери при передаче энергии. Аналогично проксимальной структуре усиления, дистальная структура усиления имеет дистальную ступень усиления, усиление которой выше единичного усиления в положении вблизи узла продольной вибрации волноводного стержня таким образом, что волноводному стержню может быть придано относительно высокое вторичное усиление амплитуды. Таким образом, в волноводном стержне проксимальная структура усиления используется для обеспечения относительно высокого исходного усиления амплитуды, промежуточная структура используется по существу для поддержания усиления амплитуды без ослабления и усиления, и затем дистальная структура усиления используется для обеспечения относительно высокого вторичного усиления амплитуды таким образом, чтобы в конечном итоге обеспечить относительно высокую амплитуду вибрации лезвия. Структура регулирования частоты имеется на некоторых структурах поддержания усиления промежуточной структуры. Структура регулирования частоты расположена в положении вблизи узла продольной вибрации волноводного стержня, а две ступени усиления модуляции частоты сформированы перед узлом и после него, причем усиление одной ступени усиления модуляции частоты выше единичного усиления, а усиление другой ступени усиления модуляции частоты ниже единичного усиления. Такая форма конструкции влияет на усиление амплитуды относительно незначительно, но может эффективно регулировать частоту вибрации волноводного стержня таким образом, что частота вибрации волноводного стержня стабилизируется в подходящем диапазоне. Таким образом, волноводный стержень, который содержит проксимальную структуру усиления, дистальную структуру усиления, промежуточную структуру и структуру регулирования частоты, может обеспечивать ультразвуковой скальпель с относительно высокой рабочей амплитудой, а также может позволять ультразвуковому скальпелю стабильно работать на подходящей рабочей частоте таким образом, что возможно эффективно разрезать человеческие ткани.

Краткое описание чертежей

[0020] На Фиг. 1 показан волноводный стержень для ультразвукового скальпеля согласно первому варианту реализации настоящей заявки и форма волны, формируемой вдоль волноводного стержня.

[0021] На Фиг. 2 показан волноводный стержень для ультразвукового скальпеля согласно второму варианту реализации настоящей заявки и форма волны, формируемой вдоль волноводного стержня.

[0022] На Фиг. 3 показан волноводный стержень для ультразвукового скальпеля согласно третьему варианту реализации настоящей заявки и форма волны, формируемой вдоль волноводного стержня.

[0023] На Фиг. 4 показан волноводный стержень для ультразвукового скальпеля согласно четвертому варианту реализации настоящей заявки и форма волны, формируемой вдоль волноводного стержня.

[0024] На Фиг. 5 показан волноводный стержень для ультразвукового скальпеля согласно пятому варианту реализации настоящей заявки и форма волны, формируемой вдоль волноводного стержня.

Осуществление изобретения

[0025] Обращаясь к Фиг. 1, на Фиг. 1 показан волноводный стержень для ультразвукового скальпеля согласно первому варианту реализации настоящей заявки и форма волны, формируемой вдоль волноводного стержня. Волноводный стержень для ультразвукового скальпеля содержит проксимальную структуру 1 усиления, дистальную структуру 2 усиления, промежуточную структуру 3 и структуры 41, 42 и 43 регулирования частоты. Кривая 50 под волноводным стержнем на Фиг. 1 является кривой амплитуды продольной вибрации волноводного стержня, причем горизонтальная ось представляет нормализованную длину, а вертикальная ось представляет нормализованную амплитуду. На кривой 50 позиции 501-509 обозначают узлы продольной вибрации. Узел 501 является первым узлом, узел 509 является последним узлом, а позиции 510-519 обозначают пучности продольной вибрации. Пучность 510 является первой пучностью, а пучность 519 является последней пучностью. Проксимальная структура 1 усиления и промежуточная структура 3 соединены через ступень 13 усиления на проксимальной стороне. Положение ступени 13 усиления на проксимальной стороне находится вблизи второй пучности 511 продольной вибрации, а усиление ступени 13 усиления на проксимальной стороне выше единичного усиления. Дистальная структура 2 усиления и промежуточная структура 3 соединены через ступень 23 усиления на дистальной стороне. Положение ступени 23 усиления на дистальной стороне находится вблизи предпоследней пучности 518 продольной вибрации, а усиление ступени 23 усиления на дистальной стороне ниже единичного усиления.

[0026] Проксимальная структура 1 усиления имеет наиболее проксимальную ступень 11 усиления в положении вблизи первого узла 501 продольной вибрации волноводного стержня. Усиление наиболее проксимальной ступени 11 усиления выше единичного усиления. То есть наиболее проксимальная ступень 11 усиления является усиливающей ступенью. Дистальная структура 2 усиления имеет наиболее дистальную ступень 21 усиления в положении вблизи последнего узла 509 продольной вибрации волноводного стержня. Усиление наиболее дистальной ступени 21 усиления выше единичного усиления. То есть наиболее дистальная ступень 21 усиления является усиливающей ступенью. Проксимальная структура 1 усиления и дистальная структура 2 усиления устанавливают свои ступени усиления (то есть наиболее проксимальную ступень 11 усиления и наиболее дистальную ступень 21 усиления) в положениях вблизи узла таким образом, что может быть по существу повышено усиление амплитуды. Итоговое усиление амплитуды для всего волноводного стержня также определяется главным образом усилениями проксимальной структуры 1 усиления и дистальной структуры 2 усиления. Как показано на Фиг. 1, наиболее проксимальная ступень 11 усиления обеспечивает возможность усиления амплитуды между второй пучностью 511 и первой пучностью 510, составляющего приблизительно 1,9, и наиболее дистальная ступень 21 усиления обеспечивает возможность усиления амплитуды между последней пучностью 519 и предпоследней пучностью 518, составляющего приблизительно 3, таким образом, что итоговое усиление амплитуды для волноводного стержня может составлять до 5,7. Таким образом может быть сформирована относительно высокая амплитуда лезвия ультразвукового скальпеля.

[0027] Промежуточная структура 3 волноводного стержня содержит N (N>0, и N является целым числом) структур поддержки усиления, и содержит три структуры 31, 32 и 33 поддержки усиления в варианте реализации по Фиг. 1. Первая структура 31 поддержки усиления и вторая структура 32 поддержки усиления соединены через промежуточную ступень 312 усиления. Положение промежуточной ступени 312 усиления находится вблизи четвертой пучности 513 продольной вибрации, а усиление промежуточной ступени 312 усиления выше единичного усиления. Вторая структура 32 поддержки усиления и третья структура 33 поддержки усиления соединены через промежуточную ступень 323 усиления. Положение промежуточной ступени 323 усиления находится вблизи третьей с конца пучности 517 продольной вибрации, а усиление промежуточной ступени 323 усиления ниже единичного усиления. По мнению заявителя, структура, в которой структуры 31, 32 и 33 поддержания усиления соединены по две через ступень усиления в положении вблизи пучности продольной вибрации, может гарантировать, что амплитуда ультразвуковой вибрации по большей части не ослабляется и не усиливается при распространении ультразвуковой вибрации в промежуточной структуре волноводного стержня, что способствует более стабильной передаче энергии на лезвие.

[0028] В некоторых структурах поддержания усиления промежуточной структуры 3 в варианте реализации, показанном для промежуточной структуры 3, на второй структуре 32 поддержания усиления дополнительно расположены структуры 41, 42 и 43 регулирования частоты. Каждая структура регулирования частоты имеет переднюю ступень усиления модуляции частоты и заднюю ступень усиления модуляции частоты. Обращаясь к Фиг. 1, в качестве примера используется структура 43 регулирования частоты. Структура 43 регулирования частоты образует переднюю ступень 431 усиления модуляции частоты и заднюю ступень 432 усиления модуляции частоты на структуре 32 поддержания усиления. Усиление передней ступени 431 усиления модуляции частоты ниже единичного усиления, а усиление задней ступени 432 усиления модуляции частоты выше единичного усиления. Между передней ступенью 431 усиления модуляции частоты и задней ступенью 432 усиления модуляции частоты имеется только один узел 506 продольной вибрации волноводного стержня. Расстояние между передней ступенью усиления модуляции частоты и задней ступенью усиления модуляции частоты меньше расстояния между двумя пучностями 515 и 516 продольной вибрации, смежными с узлом 506. По мнению заявителя, частота вибрации волноводного стержня может регулироваться путем увеличения или уменьшения количества структур регулирования частоты, увеличения или уменьшения расстояния между передней ступенью усиления и задней ступенью усиления структуры регулирования частоты, или увеличения или уменьшения усилений передней ступени усиления и задней ступени усиления, по большей части без влияния на амплитуду, в конечном итоге выдаваемую волноводным стержнем. Вышеупомянутые структуры 41, 42 и 43 регулирования частоты поддерживают резонансную частоту волноводного стержня в требуемом диапазоне таким образом, что ультразвуковой скальпель может стабильно работать на подходящей частоте.

[0029] Согласно варианту конструкции по Фиг. 1 настоящей заявки, проксимальная структура 1 усиления и дистальная структура 2 усиления обеспечивают относительно высокое усиление амплитуды таким образом, чтобы обеспечить относительно большую амплитуду вибрации лезвия ультразвукового скальпеля. Структуры 31, 32 и 33 поддержания усиления на промежуточной структуре 3 могут гарантировать, что амплитуда ультразвуковой вибрации по большей части не ослабляется и не усиливается при распространении ультразвуковой вибрации в промежуточной структуре волноводного стержня. Структуры 41, 42 и 43 регулирования частоты стабилизируют частоту вибрации волноводного стержня в подходящем диапазоне. Таким образом, ультразвуковому скальпелю может быть придана относительно большая рабочая амплитуда, а также он может стабильно работать на подходящей частоте таким образом, что возможно эффективно разрезать человеческие ткани.

[0030] На Фиг. 2 показан волноводный стержень для ультразвукового скальпеля согласно второму варианту реализации настоящей заявки, и форма волны, формируемой вдоль волноводного стержня. Вариант реализации содержит проксимальную структуру 1 усиления, дистальную структуру 2 усиления, промежуточную структуру 3 и структуру 4 регулирования частоты. Проксимальная структура усиления находится в пределах первой половины длины волны продольной вибрации волноводного стержня, и наиболее проксимальная ступень усиления находится вблизи первого узла продольной вибрации. Дистальная структура усиления находится в пределах последней половины длины волны продольной вибрации волноводного стержня, и наиболее дистальная ступень усиления находится вблизи последнего узла продольной вибрации. Проксимальная структура усиления и промежуточная структура соединены в положении вблизи второй пучности продольной вибрации волноводного стержня, и усиление ступени усиления на проксимальной стороне выше единичного усиления. Дистальная структура усиления и промежуточная структура соединены в положении вблизи предпоследней пучности продольной вибрации волноводного стержня, и усиление ступени усиления на дистальной стороне ниже единичного усиления. Промежуточная структура в данном варианте реализации содержит только одну структуру поддержания усиления. На структуре поддержания усиления имеется одна структура регулирования частоты. Усиление передней ступени усиления модуляции частоты структуры регулирования частоты ниже единичного усиления, а усиление задней ступени усиления модуляции частоты выше единичного усиления.

[0031] На Фиг. 3 показан волноводный стержень для ультразвукового скальпеля согласно третьему варианту реализации настоящей заявки и форма волны, формируемой вдоль волноводного стержня. Данный вариант реализации содержит проксимальную структуру 1 усиления, дистальную структуру 2 усиления, промежуточную структуру 3 и структуру 4 регулирования частоты. Проксимальная структура усиления находится в пределах первой половины длины волны продольной вибрации волноводного стержня, и наиболее проксимальная ступень усиления находится вблизи первого узла продольной вибрации. Дистальная структура усиления находится в пределах последней половины длины волны продольной вибрации волноводного стержня, и наиболее дистальная ступень усиления находится вблизи последнего узла продольной вибрации. Проксимальная структура усиления и промежуточная структура соединены в положении вблизи второй пучности продольной вибрации волноводного стержня, и усиление ступени усиления на проксимальной стороне выше единичного усиления. Дистальная структура усиления и промежуточная структура усиления соединены в положении вблизи предпоследней пучности продольной вибрации волноводного стержня, и усиление ступени усиления на дистальной стороне ниже единичного усиления. Промежуточная структура в данном варианте реализации содержит три структуры 31, 32 и 33 поддержания усиления, усиление первой промежуточной ступени усиления ниже единичного усиления, и усиление второй промежуточной ступени усиления выше единичного усиления. На структуре 32 поддержания усиления посередине имеется одна структура 4 регулирования частоты. Усиление передней ступени усиления модуляции частоты структуры регулирования частоты выше единичного усиления, и усиление задней ступени усиления модуляции частоты ниже единичного усиления.

[0032] На Фиг. 4 показан волноводный стержень для ультразвукового скальпеля в соответствии с четвертым вариантом реализации настоящей заявки и форма волны, формируемой вдоль волноводного стержня. Данный вариант реализации содержит проксимальную структуру 1 усиления, дистальную структуру 2 усиления, промежуточную структуру 3 и структуру 4 регулирования частоты. Проксимальная структура усиления находится в пределах первой половины длины волны продольной вибрации волноводного стержня, и наиболее проксимальная ступень усиления находится вблизи первого узла продольной вибрации. Дистальная структура усиления находится в пределах последней половины длины волны продольной вибрации волноводного стержня, и наиболее дистальная ступень усиления находится вблизи последнего узла продольной вибрации. Проксимальная структура усиления и промежуточная структура соединены в положении вблизи второй пучности продольной вибрации волноводного стержня, и усиление ступени усиления на проксимальной стороне выше единичного усиления. Дистальная структура усиления и промежуточная структура усиления соединены в положении вблизи предпоследней пучности продольной вибрации волноводного стержня, и усиление ступени усиления на дистальной стороне выше единичного усиления. Промежуточная структура в данном варианте реализации содержит четыре структуры 31, 32, 33 и 34 поддержания усиления, и последовательность усиления промежуточных ступеней усиления образована попеременным расположением усиления ниже единичного усиления и усиления выше единичного усиления. На структуре 32 поддержания усиления имеется одна структура 4 регулирования частоты. Усиление передней ступени усиления модуляции частоты структуры регулирования частоты выше единичного усиления, и усиление задней ступени усиления модуляции частоты ниже единичного усиления.

[0033] На Фиг. 5 показан волноводный стержень для ультразвукового скальпеля в соответствии с пятым вариантом реализации настоящей заявки и форма волны, формируемой вдоль волноводного стержня. Данный вариант реализации содержит проксимальную структуру 1 усиления, дистальную структуру 2 усиления, промежуточную структуру 3 и структуру 4 регулирования частоты. Проксимальная структура усиления находится в пределах первых двух половин длины волны продольной вибрации волноводного стержня, и наиболее проксимальная ступень усиления находится, соответственно, вблизи первого узла и второго узла продольной вибрации. Дистальная структура усиления находится в пределах последней половины длины волны продольной вибрации волноводного стержня, и наиболее дистальная ступень усиления находится вблизи последнего узла продольной вибрации. Проксимальная структура усиления и промежуточная структура соединены в положении вблизи третьей пучности продольной вибрации волноводного стержня, и усиление ступени усиления на проксимальной стороне выше единичного усиления. Дистальная структура усиления и промежуточная структура усиления соединены в положении вблизи предпоследней пучности продольной вибрации волноводного стержня, и усиление ступени усиления на дистальной стороне ниже единичного усиления. Промежуточная структура в данном варианте реализации содержит только одну структуру поддержания усиления. На структуре поддержания усиления имеется одна структура регулирования частоты, усиление передней ступени усиления модуляции частоты структуры регулирования частоты ниже единичного усиления, и усиление задней ступени усиления модуляции частоты выше единичного усиления.

[0034] Следует отметить, что все ступени усиления в примерах по настоящей заявке имеют ступенчатую форму. Однако вид ступеней усиления не ограничен в настоящей заявке. Все обычные виды ступеней усиления, такие как коническая форма, форма экспоненциальной кривой и форма цепочки, входят в объем правовой охраны данной заявки. Кроме того, решения по реализации по Фиг. 1 - Фиг. 5 представляют собой лишь несколько относительно репрезентативных вариантов выполнения по настоящей заявке. Специалистам в данной области техники будет с легкостью понятно, что объем правовой охраны настоящей заявки не ограничен только интервалами, определенными в вариантах реализации, и все комбинации, деформации и изменения, вносимые в варианты реализации, находятся в пределах объема правовой охраны настоящей заявки.

Claims

1. Волноводный стержень для ультразвукового скальпеля, содержащий:

проксимальную структуру усиления;

дистальную структуру усиления;

промежуточную структуру; и

по меньшей мере одну структуру регулирования частоты, расположенную на промежуточной структуре, причём

проксимальная структура усиления и промежуточная структура соединены в положении, соответствующем первой пучности продольной вибрации волноводного стержня через ступень усиления на проксимальной стороне,

дистальная структура усиления и промежуточная структура соединены в положении, соответствующем второй пучности продольной вибрации волноводного стержня через ступень усиления на дистальной стороне,

промежуточная структура содержит N структур поддержания усиления, причём последовательные структуры поддержания усиления соединены через промежуточную ступень усиления; и

по меньшей мере одна структура регулирования частоты расположена на структуре поддержания усиления, причём частота вибрации волноводного стержня задаётся путём регулирования расстояния между передним усилением модуляции частоты и задним усилением модуляции частоты.

2. Волноводный стержень по п. 1, в котором усиление ступени усиления на проксимальной стороне является одним из более высокого или более низкого, чем единичное усиление, и расстояние между ступенью усиления на проксимальной стороне и пучностью составляет менее 5% половины длины волны продольной вибрации волноводного стержня.

3. Волноводный стержень по п. 2, в котором ступень усиления на проксимальной стороне расположена в положении пучности продольной вибрации волноводного стержня.

4. Волноводный стержень по п. 1, в котором усиление ступени усиления на дистальной стороне является одним из более высокого или более низкого, чем единичное усиление, и расстояние между ступенью усиления на дистальной стороне и пучностью менее 5% половины длины волны продольной вибрации волноводного стержня.

5. Волноводный стержень по п. 4, в котором ступень усиления на дистальной стороне расположена в положении пучности продольной вибрации волноводного стержня.

6. Волноводный стержень по п. 1, в котором проксимальная структура усиления расположена в пределах первой половины длины волны или в пределах первых двух половин длины волны продольной вибрации волноводного стержня.

7. Волноводный стержень по п. 1, в котором дистальная структура усиления расположена в пределах последней половины длины волны или в пределах последних двух половин длины волны продольной вибрации волноводного стержня.

8. Волноводный стержень по п. 1, в котором

одна или более проксимальных ступеней усиления расположены в положении вблизи узла продольной вибрации волноводного стержня на проксимальной структуре усиления,

максимум одна проксимальная ступень усиления расположена в положении вблизи каждого узла,

расстояние между проксимальной ступенью усиления и узлом менее 5% половины длины волны продольной вибрации волноводного стержня, и усиление проксимальной ступени усиления выше единичного усиления.

9. Волноводный стержень по п. 8, в котором проксимальная ступень усиления находится в положении, соответствующем узлу продольной вибрации волноводного стержня.

10. Волноводный стержень по п. 1, в котором одна или более дистальных ступеней усиления расположены в положении вблизи узла продольной вибрации волноводного стержня на дистальной структуре усиления, максимум одна дистальная ступень усиления расположена в положении вблизи каждого узла, расстояние между дистальной ступенью усиления и узлом составляет менее 5% половины длины волны продольной вибрации волноводного стержня, и усиление дистальной ступени усиления выше единичного усиления.

11. Волноводный стержень по п. 10, в котором дистальная ступень усиления расположена в положении узла продольной вибрации волноводного стержня.

12. Волноводный стержень по п. 1, в котором расстояние между каждой промежуточной ступенью усиления и пучностью продольной вибрации волноводного стержня составляет менее 5% половины длины волны продольной вибрации волноводного стержня.

13. Волноводный стержень по п. 12, в котором промежуточная ступень усиления расположена в положении пучности продольной вибрации волноводного стержня.

14. Волноводный стержень по п. 1, в котором N равно 1.

15. Волноводный стержень по п. 1, в котором N является нечётным числом больше 1.

16. Волноводный стержень по п. 15, в котором последовательность усиления промежуточных ступеней усиления, соединяющих структуры поддержания усиления, составляет усиление каждой из первой промежуточной ступени усиления – промежуточной ступени усиления ((N−1)/2) выше единичного усиления, и усиление каждой из промежуточной ступени усиления ((N−1)/2+1) – промежуточной ступени усиления (N-1) ниже единичного усиления.

17. Волноводный стержень по п. 15, в котором последовательность усиления промежуточных ступеней усиления, соединяющих структуры поддержания усиления, составляет усиление каждой из первой промежуточной структуры усиления – промежуточной структуры усиления ((N−1)/2) ниже единичного усиления, и усиление каждой из промежуточной структуры усиления ((N−1)/2+1) – промежуточной структуры усиления (N-1) выше единичного усиления.

18. Волноводный стержень по п. 15, в котором последовательность усиления промежуточных ступеней усиления, соединяющих структуры поддержания усиления, образована последовательным и попеременным размещением усиления выше единичного усиления и усиления ниже единичного усиления.

19. Волноводный стержень по п. 15, в котором последовательность усиления промежуточных ступеней усиления, соединяющих структуры поддержания усиления, образована последовательным и попеременным размещением усиления ниже единичного усиления и усиления выше единичного усиления.

20. Волноводный стержень по п. 1, в котором N равно 2.

21. Волноводный стержень по п. 20, в котором усиление промежуточной ступени усиления, соединяющей две структуры поддержания усиления, выше единичного усиления.

22. Волноводный стержень по п. 20, в котором усиление промежуточной ступени усиления, соединяющей две структуры поддержания усиления, ниже единичного усиления.

23. Волноводный стержень по п. 1, в котором N является чётным числом больше 2.

24. Волноводный стержень по п. 23, в котором последовательность усиления промежуточных ступеней усиления, соединяющих структуры поддержания усиления, образована последовательным и попеременным размещением усиления выше единичного усиления и усиления ниже единичного усиления.

25. Волноводный стержень по п. 23, в котором последовательность усиления промежуточных ступеней усиления, соединяющих структуры поддержания усиления, образована последовательным и попеременным размещением усиления ниже единичного усиления и усиления выше единичного усиления.

26. Волноводный стержень по п. 1, в котором каждая структура регулирования частоты образует на структуре поддержания усиления переднюю ступень усиления модуляции частоты и заднюю ступень усиления модуляции частоты, между передней ступенью усиления модуляции частоты и задней ступенью усиления модуляции частоты расположен только один узел продольной вибрации волноводного стержня, расстояние между передней ступенью усиления модуляции частоты и задней ступенью усиления модуляции частоты меньше расстояния между двумя пучностями продольной вибрации, которые являются смежными с узлом, и одно усиление передней ступени усиления модуляции частоты и задней ступени усиления модуляции частоты выше единичного усиления, и другое усиление ниже единичного усиления.

27. Волноводный стержень по п. 26, в котором усиление передней ступени усиления модуляции частоты ниже единичного усиления, и усиление задней ступени усиления модуляции частоты выше единичного усиления.

28. Волноводный стержень по п. 26, в котором усиление передней ступени усиления модуляции частоты выше единичного усиления, и усиление задней ступени усиления модуляции частоты ниже единичного усиления.