專利名稱：用于超聲外科器械的復(fù)合端部執(zhí)行器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超聲外科器械，更具體而言，涉及具有切割并凝結(jié)組織所用端部執(zhí)行器的超聲外科器械。
背景技術(shù)：
外科醫(yī)生在手術(shù)中使用超聲器械來切割并凝結(jié)組織。以超聲器械的諧振頻率電激發(fā)壓電元件來產(chǎn)生振動(dòng)，該振動(dòng)通過諧振器來傳輸，并且該振動(dòng)被放大以產(chǎn)生相同頻率的機(jī)械駐波振動(dòng)。器械的超聲傳輸組件具有細(xì)長(zhǎng)的傳輸波導(dǎo)管，該波導(dǎo)管將此振動(dòng)傳輸至位于器械的遠(yuǎn)側(cè)末端上的端部執(zhí)行器(例如切割刀片)。端部執(zhí)行器可以主要在縱向上振動(dòng)，以在附近的組織中局部產(chǎn)生熱量，但是一些器械已經(jīng)被特殊地設(shè)計(jì)為使得端部執(zhí)行器主要在橫向(垂直于縱向軸線)或扭轉(zhuǎn)方向(繞縱向軸線)上振動(dòng)，以治療組織。
端部執(zhí)行器的遠(yuǎn)側(cè)末端對(duì)應(yīng)于振動(dòng)反節(jié)點(diǎn)。端部執(zhí)行器的近端通常安裝至波導(dǎo)管并位于超聲傳輸組件的最遠(yuǎn)側(cè)振動(dòng)節(jié)點(diǎn)的略微遠(yuǎn)側(cè)。該布置允許在端部執(zhí)行器不位于組織中時(shí)將器械調(diào)節(jié)到優(yōu)選的諧振頻率。因此，通過限定，端部執(zhí)行器的長(zhǎng)度略小于聲波波長(zhǎng)的四分之一，該聲波是當(dāng)通過特定頻率的超聲能量輸入來激發(fā)時(shí)傳播穿過端部執(zhí)行器材料的聲波。
由不同材料形成的超聲外科端部執(zhí)行器可以具有明顯不同的聲學(xué)和機(jī)械特性。這些特性可以與諸如超聲波傳播波長(zhǎng)、導(dǎo)熱性、機(jī)械疲勞強(qiáng)度和傳聲效率之類的材料特性相關(guān)。例如，由彈性模量與密度的比相對(duì)較高的材料(例如陶瓷)形成的端部執(zhí)行器可以比由具有相對(duì)較低比的材料(例如金屬)形成的端部執(zhí)行器具有更長(zhǎng)的超聲傳播波長(zhǎng)。
一些現(xiàn)有超聲外科器械的端部執(zhí)行器由Ti-6Al-4V鈦合金制成。當(dāng)以55.5kHz的超聲頻率進(jìn)行操作時(shí)，鈦合金的超聲傳播波長(zhǎng)大約為87mm，使得端部執(zhí)行器的長(zhǎng)度為大約22mm。對(duì)于一些外科應(yīng)用，外科醫(yī)生可以優(yōu)選比現(xiàn)有端部執(zhí)行器略長(zhǎng)的端部執(zhí)行器。
材料中的聲波波長(zhǎng)等于材料中的聲速除以超聲能量輸入的頻率(周/秒)。因此，提供具有較長(zhǎng)端部執(zhí)行器的器械的一種方法是降低超聲能量輸入的頻率。例如，將頻率從大約55.5kHz降低到大約27.8kHz可以將鈦合金中的特征波長(zhǎng)增加至大約174mm。但是，激發(fā)頻率具有一個(gè)具體的下限。接近22kHz振動(dòng)的端部執(zhí)行器可以產(chǎn)生令人痛苦的聲音，因此很明顯是外科手術(shù)室中不想要的。
提供具有較長(zhǎng)端部執(zhí)行器的器械的另一種方法是選擇聲音可以在其中較快傳播的端部執(zhí)行器材料。材料中的聲速是材料密度和彈性模量的函數(shù)?；旧希瑥椥阅Ａ颗c密度之比較高的材料可以比具有較低比的材料更快地傳播超聲能量。一些陶瓷材料(包括氧化鋁(Al2O3))表現(xiàn)出的特征波長(zhǎng)大約是一些鈦合金的兩倍。不幸的是，陶瓷材料非常脆，在正常的握持、裝配和操作中，陶瓷的端部執(zhí)行器很容易被損壞。
除了提供較長(zhǎng)的端部執(zhí)行器，還可能需要提高端部執(zhí)行器的傳聲效率，以減少端部執(zhí)行器的“自熱”并減少用于切割并使組織凝結(jié)的時(shí)間。諸如藍(lán)寶石、鈦和鋁之類的一些材料可以比諸如銅和鋼之類的材料更有效地傳輸超聲能量。外科超聲端部執(zhí)行器的傳聲效率可以與沒有單位的聲系數(shù)相關(guān)，該聲系數(shù)在本領(lǐng)域中已知為“Q”系數(shù)，對(duì)于Ti-6Al-4V鈦合金和一些鋁合金來說，聲系數(shù)在10000至20000的范圍內(nèi)。一些鋼的Q系數(shù)可以低至250。對(duì)于端部執(zhí)行器的自熱應(yīng)當(dāng)被最小化的應(yīng)用來說，端部執(zhí)行器可以由Q系數(shù)較高的材料形成。但是，也存在需要端部執(zhí)行器的快速自熱的一些外科應(yīng)用，例如在端部執(zhí)行器浸入體液中的同時(shí)進(jìn)行使用時(shí)。對(duì)于這樣的應(yīng)用，為了在組織中快速產(chǎn)生熱量以切割并使組織凝結(jié)，端部執(zhí)行器可以由Q系數(shù)較低的材料形成。
端部執(zhí)行器材料的導(dǎo)熱系數(shù)還可以顯著地影響端部執(zhí)行器如何快速地切割并使組織凝結(jié)。如果端部執(zhí)行器將熱量過快地傳導(dǎo)至組織，則組織可能被燒壞。但是，如果端部執(zhí)行器過慢地傳導(dǎo)熱量至組織，則裝置切割和/或凝結(jié)的速度過慢。根據(jù)外科應(yīng)用，由Ti-6Al-4V合金(導(dǎo)熱系數(shù)大約為7W/m-K)形成的端部執(zhí)行器可能保持過多熱量，而由鋁(導(dǎo)熱系數(shù)大約為200W/m-K)形成的端部執(zhí)行器可能從組織帶走過多的熱量。
端部執(zhí)行器材料的機(jī)械疲勞強(qiáng)度可以顯著地影響端部執(zhí)行器的工作壽命，并因此影響端部執(zhí)行器可以用在外科過程中的次數(shù)。疲勞強(qiáng)度有時(shí)被稱作材料的疲勞極限，并對(duì)應(yīng)于材料實(shí)際上可以被應(yīng)力交變無數(shù)次時(shí)的應(yīng)力。Ti-6Al-4V合金具有大約41kPa的疲勞強(qiáng)度，而鋁的疲勞強(qiáng)度大約為138kPa。鋁還比鈦合金軟，因此在使用中更容易被其他外科器械損壞，因此可能導(dǎo)致產(chǎn)生使端部執(zhí)行器的抗疲勞性進(jìn)一步降低的裂紋。
清楚的是，外科超聲端部執(zhí)行器的設(shè)計(jì)已經(jīng)至少部分地受到了挑戰(zhàn)，因?yàn)閷?duì)于具有一些外科應(yīng)用所需的聲學(xué)和機(jī)械特性組合的單個(gè)端部執(zhí)行器材料來說，可用的選擇非常有限。例如，可能需要提供一種比現(xiàn)有端部執(zhí)行器具有更長(zhǎng)的超聲傳播波長(zhǎng)和更大的疲勞強(qiáng)度的外科超聲端部執(zhí)行器，其還能保持現(xiàn)有端部執(zhí)行器的聲效率和熱特性。
因此，需要一種外科超聲端部執(zhí)行器，其具有一些所需的聲學(xué)和/或機(jī)械性能的結(jié)合，這種結(jié)合是由單個(gè)材料形成的傳統(tǒng)端部執(zhí)行器所不能提供的。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)實(shí)施例中，用于超聲外科器械的復(fù)合端部執(zhí)行器具有由第一材料形成的第一部分和由第二材料形成的第二部分，當(dāng)被超聲能量輸入激發(fā)時(shí)第一材料表現(xiàn)出第一特征值，當(dāng)被超聲能量輸入激發(fā)時(shí)第二材料表現(xiàn)出第二特征值。當(dāng)被超聲能量輸入激發(fā)時(shí)，復(fù)合端部執(zhí)行器表現(xiàn)出不同于第一和第二特征值的復(fù)合特征值。
在另一個(gè)實(shí)施例中，用于超聲外科器械的復(fù)合端部執(zhí)行器具有多個(gè)部分，其中每個(gè)部分由多種材料中的一種形成，并且其中每種材料在被超聲能量輸入激發(fā)時(shí)表現(xiàn)出特征值，并且其中復(fù)合端部執(zhí)行器在被超聲能量輸入激發(fā)時(shí)表現(xiàn)出與任何一個(gè)特征值不同的復(fù)合特征值。
在另一個(gè)實(shí)施例中，用于超聲外科器械的復(fù)合端部執(zhí)行器具有由材料形成并連接在一起的多個(gè)部分，使得復(fù)合端部執(zhí)行器在被超聲能量輸入激發(fā)時(shí)對(duì)穿過端部執(zhí)行器的裂紋傳播表現(xiàn)出增強(qiáng)的抵抗力。至少一個(gè)部分是連接至相鄰部分上的層疊部分，使得在層疊部分中產(chǎn)生的裂紋不會(huì)傳播穿過相鄰的部分。
本發(fā)明具體涉及(1)一種用于超聲外科器械的復(fù)合端部執(zhí)行器，包括由第一材料形成的第一部分，所述第一材料在被超聲能量輸入激發(fā)時(shí)表現(xiàn)出第一特征值；以及由第二材料形成的第二部分，所述第二材料在被所述超聲能量輸入激發(fā)時(shí)表現(xiàn)出第二特征值；其中，所述復(fù)合端部執(zhí)行器在被所述超聲能量輸入激發(fā)時(shí)，表現(xiàn)出與所述第一和第二特征值不同的復(fù)合特征值。
(2)如第(1)項(xiàng)所述的復(fù)合端部執(zhí)行器，其中，所述復(fù)合特征值在由所述第一和第二特征值限定的范圍內(nèi)。
(3)如第(1)項(xiàng)所述的復(fù)合端部執(zhí)行器，其中，所述第一、第二和復(fù)合特征值包括超聲傳播波長(zhǎng)、導(dǎo)熱系數(shù)、超聲能量傳輸效率、摩擦系數(shù)和機(jī)械疲勞強(qiáng)度中的至少一種。
(4)如第(1)項(xiàng)所述的復(fù)合端部執(zhí)行器，其中，所述第一、第二和復(fù)合特征值是超聲傳播波長(zhǎng)，所述復(fù)合端部執(zhí)行器的長(zhǎng)度大約等于所述復(fù)合特征值的四分之一。
(5)如第(1)項(xiàng)所述的復(fù)合端部執(zhí)行器，其中，所述復(fù)合端部執(zhí)行器相對(duì)于所述復(fù)合端部執(zhí)行器的縱向軸線在縱向、橫向和扭轉(zhuǎn)方向中的至少一個(gè)上振動(dòng)。
(6)如第(1)項(xiàng)所述的復(fù)合端部執(zhí)行器，其中，所述第一端部包括保持所述第二部分的腔。
(7)如第(1)項(xiàng)所述的復(fù)合端部執(zhí)行器，其中，所述第一材料包括鋁合金和鈦合金中的至少一種。
(8)如第(7)項(xiàng)所述的復(fù)合端部執(zhí)行器，其中，所述第二材料包括鋁合金、鈦合金、氧化鋁陶瓷、藍(lán)寶石、紅寶石、氮化鋁、氧化鋯、碳化硅、氮化硅、銀、銅、金和銅合金中的至少一種。
(9)如第(6)項(xiàng)所述的復(fù)合端部執(zhí)行器，其中，所述腔是縱向孔，所述第二部分基本上填滿所述孔。
(10)如第(1)項(xiàng)所述的復(fù)合端部執(zhí)行器，其中，所述第一部分通過燒結(jié)工藝、釬焊工藝和機(jī)械工藝中的至少一種連接至所述第二部分。
(11)一種用于超聲外科器械的傳輸組件，所述超聲外科器械包含由至少兩層形成的端部執(zhí)行器，所述層中的第一層由第一材料形成，所述層中的第二層共軸地接收在所述第一層上并由不同于所述第一材料的第二材料形成，其中，當(dāng)被超聲能量輸入激發(fā)時(shí)，所述第一材料表現(xiàn)出第一特征值，當(dāng)被所述超聲能量輸入激發(fā)時(shí)，所述第二材料表現(xiàn)出第二特征值，當(dāng)被所述超聲能量輸入激發(fā)時(shí)，所述端部執(zhí)行器表現(xiàn)出復(fù)合特征值，所述復(fù)合特征值不同于所述第一和第二特征值。
(12)如第(11)項(xiàng)所述的傳輸組件，其中，所述復(fù)合特征值是介于所述第一和第二特征值之間的特征值。
(13)如第(11)項(xiàng)所述的傳輸組件，其中，所述第一、第二和復(fù)合特征值包括超聲傳播波長(zhǎng)、導(dǎo)熱系數(shù)、超聲能量傳輸效率、摩擦系數(shù)和機(jī)械疲勞強(qiáng)度中的至少一種。
(14)如第(11)項(xiàng)所述的傳輸組件，其中，所述復(fù)合特征值是超聲傳播波長(zhǎng)，所述復(fù)合端部執(zhí)行器的長(zhǎng)度大約等于所述超聲傳播波長(zhǎng)的四分之一。
(15)如第(11)項(xiàng)所述的傳輸組件，其中，所述復(fù)合端部執(zhí)行器相對(duì)于所述端部執(zhí)行器的縱向軸線在縱向、橫向和扭轉(zhuǎn)方向中的至少一個(gè)上振動(dòng)。
(16)如第(11)項(xiàng)所述的傳輸組件，其中，所述第二層基本上整個(gè)覆蓋所述第一層。
(17)如第(11)項(xiàng)所述的傳輸組件，其中，所述第一層由鋁合金和鈦合金中的至少一種形成。
(18)如第(17)項(xiàng)所述的傳輸組件，其中，所述第二材料由鋁合金、鈦合金、氧化鋁陶瓷、藍(lán)寶石、紅寶石、氮化鋁、氧化鋯、碳化硅、氮化硅、銀、銅、金和銅合金中的至少一種形成。
(19)如第(11)項(xiàng)所述的復(fù)合端部執(zhí)行器，其中，所述第一層通過燒結(jié)工藝、釬焊工藝和機(jī)械工藝中的至少一種連接至所述第二層。
(20)一種用于超聲外科器械的復(fù)合端部執(zhí)行器，所述復(fù)合端部執(zhí)行器包含多層，其中，所述多層中的至少兩層由不同的材料形成，使得所述復(fù)合端部執(zhí)行器在被超聲能量輸入激發(fā)時(shí)對(duì)裂紋傳播表現(xiàn)出增強(qiáng)的抵抗力。
(21)一種用于超聲外科器械的傳輸組件，所述超聲外科器械包含由至少兩個(gè)部分形成的端部執(zhí)行器，所述部分中的第一部分由第一材料形成，所述部分中的第二部分沿著所述端部執(zhí)行器的縱向軸線抵靠在所述第一部分上并由不同于所述第一材料的第二材料形成，其中，當(dāng)被超聲能量輸入激發(fā)時(shí)，所述第一材料表現(xiàn)出第一特征值，當(dāng)被所述超聲能量輸入激發(fā)時(shí)，所述第二材料表現(xiàn)出第二特征值，當(dāng)被所述超聲能量輸入激發(fā)時(shí)，所述端部執(zhí)行器表現(xiàn)出復(fù)合特征值，所述復(fù)合特征值不同于所述第一和第二特征值。
復(fù)合端部執(zhí)行器的其他實(shí)施例將從以下的描述、附圖和所附權(quán)利要求中變清楚。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)的超聲外科器械的遠(yuǎn)側(cè)部分的立體圖；圖2是安裝到傳輸波導(dǎo)管遠(yuǎn)端上的端部執(zhí)行器的第一實(shí)施例的立體圖；圖3是沿圖2所示端部執(zhí)行器的線3-3截取的剖視圖；圖4是安裝到傳輸波導(dǎo)管遠(yuǎn)端上的端部執(zhí)行器的第二實(shí)施例的立體圖；圖5是沿圖4所示端部執(zhí)行器的線5-5截取的剖視圖；圖6是沿圖4所示端部執(zhí)行器的線6-6截取的剖視圖；圖7是安裝到傳輸波導(dǎo)管遠(yuǎn)端上的端部執(zhí)行器的第三實(shí)施例的立體圖；圖8是沿圖7所示端部執(zhí)行器的線8-8截取的剖視圖；圖9的坐標(biāo)圖示出使用由鈦合金和氧化鋁陶瓷形成的復(fù)合端部執(zhí)行器的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析的結(jié)果，其中，D表示氧化鋁陶瓷的直徑，L表示當(dāng)復(fù)合端部執(zhí)行器由輸入的超聲能量激發(fā)時(shí)的復(fù)合波長(zhǎng)(英寸)的一半；以及圖10是圖2所示裝置的替代部分的主視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是現(xiàn)有技術(shù)的超聲外科器械的遠(yuǎn)側(cè)部分的立體圖，總體用10來表示。超聲外科器械10也被稱作超聲夾鉗凝結(jié)器裝置，并公開在于2001年7月3日授予Haibel等的美國(guó)專利6,254,623中。超聲外科器械10是許多超聲外科器械中的一個(gè)示例，通過提供這里描述的復(fù)合端部執(zhí)行器，對(duì)于一些外科處理，可以改進(jìn)這些超聲外科器械。超聲外科器械10可以可操作地連接至手持的超聲驅(qū)動(dòng)單元，該超聲驅(qū)動(dòng)單元由超聲發(fā)生器(未示出)來驅(qū)動(dòng)。超聲外科器械10包括超聲傳輸組件16，超聲傳輸組件16具有細(xì)長(zhǎng)的傳輸波導(dǎo)管18。波導(dǎo)管18可以是半柔性的或基本上是剛性的。波導(dǎo)管18將來自超聲驅(qū)動(dòng)單元的振動(dòng)放大并傳輸?shù)蕉瞬繄?zhí)行器20，如本領(lǐng)域公知的。端部執(zhí)行器20的遠(yuǎn)側(cè)末端可以以55.5kHz的超聲頻率、大約10-200微米的峰-峰振幅在縱向上振動(dòng)。細(xì)長(zhǎng)的外殼14保持波導(dǎo)管18和端部執(zhí)行器16的近端。夾鉗臂12可樞轉(zhuǎn)地安裝至外殼14的遠(yuǎn)端。外科醫(yī)生可以遠(yuǎn)程操作夾鉗臂12來保持組織抵靠端部執(zhí)行器20，同時(shí)為端部執(zhí)行器10供給能量，以切割和/或使組織凝結(jié)。
端部執(zhí)行器20和波導(dǎo)管18可以由諸如Ti-6A-4V之類的鈦合金、鋁合金或任何其他合適的材料整體地形成。作為一種選擇，端部執(zhí)行器20可以由與波導(dǎo)管18相同的材料單獨(dú)形成，或者由可替代材料單獨(dú)形成。然后，端部執(zhí)行器20可以通過例如螺紋連接或焊接節(jié)點(diǎn)安裝至波導(dǎo)管18。如本領(lǐng)域所公知的，端部執(zhí)行器20的近端可以靠近波導(dǎo)管18的最遠(yuǎn)側(cè)的振動(dòng)節(jié)點(diǎn)來定位。端部執(zhí)行器20的遠(yuǎn)端對(duì)應(yīng)于振動(dòng)反節(jié)點(diǎn)。因此，對(duì)于特定超聲能量的輸入頻率，端部執(zhí)行器20的長(zhǎng)度大約等于端部執(zhí)行器的材料組分的特征聲波波長(zhǎng)的四分之一。例如，當(dāng)端部執(zhí)行器20由Ti-6Al-4V形成時(shí)，特征波長(zhǎng)大約是87mm，而端部執(zhí)行器20的長(zhǎng)度大約是22mm。
圖2的立體圖示出用于超聲外科器械的超聲傳輸組件22的第一實(shí)施例的遠(yuǎn)側(cè)部分。圖3是組件22的沿圖2的線2-2所截取的剖視圖。組件22包括可以與圖1所示的現(xiàn)有波導(dǎo)管18類似的波導(dǎo)管24。波導(dǎo)管24的遠(yuǎn)端安裝至復(fù)合端部執(zhí)行器30的近端并靠近第一振動(dòng)節(jié)點(diǎn)28。節(jié)點(diǎn)28還可以略微靠近端部執(zhí)行器20的近端來定位。圖2所示的坐標(biāo)系將組件22的縱向軸線40限定為平行于Z軸。復(fù)合端部執(zhí)行器30包括具有圓形橫截面的圓柱形第一部分38。第一部分38具有孔34(也稱作腔)，孔34與縱向軸線40共軸并在端部執(zhí)行器30的遠(yuǎn)端和近端之間延伸。圓柱形的第二部分36可以位于孔34內(nèi)部并可以基本上充滿孔34。應(yīng)當(dāng)注意，第一部分38中的孔34被示出為延伸到靠近振動(dòng)節(jié)點(diǎn)28，但是，該方法的替代方法允許孔34延伸到材料中單個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)的一小部分，直到延伸穿過整個(gè)波導(dǎo)管24。
第一部分38可以由第一材料形成，第一材料可以是合適材料中的任何一種，包括諸如Ti-6Al-4V之類的鈦合金和諸如7075-T6之類的鋁合金。第一部分38為第二部分36提供了相對(duì)堅(jiān)固的外部覆蓋物，以在超聲外科器械的正常握持、裝配和操作中抵抗結(jié)構(gòu)應(yīng)力。當(dāng)被例如可以由超聲外科器械的超聲驅(qū)動(dòng)單元提供的超聲能量輸入激活時(shí)，第一部分38例如以第一波長(zhǎng)特征性地(其中“特征性地”指材料自然表現(xiàn)出的聲學(xué)特性)振動(dòng)。超聲能量輸入的示例是以大約55.5kHz的頻率輸入大約3瓦。第一波長(zhǎng)的示例是大約87mm。
第二部分36由第二材料形成，第二材料可以是合適材料中的任何一種，包括氧化鋁、氮化鋁、氧化鋯、碳化硅、氮化硅、藍(lán)寶石和紅寶石。第二部分36可以僅延伸端部執(zhí)行器30的部分或整個(gè)長(zhǎng)度。當(dāng)被超聲能量輸入單獨(dú)激活時(shí)，第二部分36例如以第二波長(zhǎng)特征性地振動(dòng)。第二波長(zhǎng)可以大致大于第一部分38的第一波長(zhǎng)。第二波長(zhǎng)的示例是大約174mm。
第一部分38和第二部分36可以使用大量公知處理中的一種或組合連接在一起，包括但不限于釬焊、燒結(jié)和機(jī)械連接。當(dāng)?shù)谝徊糠?8和第二部分36連接在一起并被超聲能量輸入激發(fā)時(shí)，復(fù)合端部執(zhí)行器30以介于第一和第二波長(zhǎng)之間的復(fù)合波長(zhǎng)特征性地振動(dòng)。例如，如果第一部分38的第一波長(zhǎng)是大約87mm而第二部分36的第二波長(zhǎng)是大約174mm，則復(fù)合波長(zhǎng)可以落在大約87mm至174mm的范圍內(nèi)。除了用于第一部分38和第二部分36的材料，復(fù)合波長(zhǎng)的精確幅度可以依賴于其他因素，包括物理構(gòu)造、質(zhì)量比例和分配以及第一部分38與第二部分36之間的結(jié)合強(qiáng)度。
類似地，盡管不必要，但是一種或多種其他材料特性也可以具有復(fù)合特征值，材料特性包括導(dǎo)熱率、摩擦系數(shù)(也就是材料如何與組織相互作用)、超聲能量傳輸效率和端部執(zhí)行器30的疲勞強(qiáng)度。此外，與材料特性相關(guān)的各個(gè)復(fù)合特征值可以在由第一部分38和第二部分36的材料特性的特征值所限定的范圍內(nèi)。
復(fù)合端部執(zhí)行器30可以被構(gòu)造為使得其近端靠近波導(dǎo)管24的最遠(yuǎn)側(cè)的振動(dòng)節(jié)點(diǎn)28，并使得復(fù)合端部執(zhí)行器30的長(zhǎng)度大約等于復(fù)合波長(zhǎng)的四分之一。因此，復(fù)合端部執(zhí)行器30的長(zhǎng)度可以明顯長(zhǎng)于僅由一種材料(例如鈦合金)制成的具有類似構(gòu)造并用超聲供給能量的端部執(zhí)行器的長(zhǎng)度。
如圖2所示，第二部分36可以在其整個(gè)長(zhǎng)度上具有統(tǒng)一的直徑。第一部分38和第二部分36可以用緊密結(jié)合聯(lián)接在一起，并在相互面對(duì)的表面之間的整個(gè)區(qū)域上具有最小的間隙，以一直確保復(fù)合端部執(zhí)行器30的最佳性能。用于制造復(fù)合端部執(zhí)行器30的方法可以包括提供由諸如鈦合金之類的第一材料形成的第一桿，以及例如通過鉆孔處理而產(chǎn)生在第一桿的近端和遠(yuǎn)端之間延伸的縱向孔。例如，第一桿可以具有大約五毫米的外徑，縱向孔可以具有大約四毫米的直徑。該方法還包括提供由諸如人造藍(lán)寶石之類的第二材料形成的第二桿，以及調(diào)整第二桿的直徑使其緊密地配合在第一桿的縱向孔內(nèi)。該方法還包括將第一桿通過連接工藝連接至第二桿。連接工藝?yán)缈梢允菬Y(jié)工藝、釬焊工藝、機(jī)械工藝或這些工藝的組合。
燒結(jié)和釬焊工藝在用于制造生物相容的、密封的、長(zhǎng)效的、通過起搏器殼體來導(dǎo)電“饋通”的心臟起搏器產(chǎn)業(yè)中是公知的。燒結(jié)工藝包括可以用于將諸如95％氧化鋁或100％氧化鋁(藍(lán)寶石)結(jié)合至諸如鈦、不銹鋼或鉬之類的金屬的陶瓷至金屬密封工藝。陶瓷(例如圖2中的端部執(zhí)行器30的第二部分36)可以使用粉末難熔金屬或薄膜濺射金屬噴涂技術(shù)來進(jìn)行金屬處理。然后，用金屬處理的陶瓷可以對(duì)金屬(例如圖2中的端部執(zhí)行器30的第一部分38)保持高壓并在一段時(shí)間上經(jīng)受高熱，以將陶瓷和金屬結(jié)合在一起。
盡管考慮到超聲能量輸入的傳播，釬焊合金通常是“損耗性的”(也就是它們不能有效地傳播聲能并易于快速地產(chǎn)生熱量)，但是也可以用釬焊合金(例如銀、金或金-銅)將第二部分36和第一部分38釬焊在一起。但是，在端部執(zhí)行器30的組分中使用損耗性材料(包括用諸如銀、金之類的損耗性材料來形成第二部分36)將潛在地允許端部執(zhí)行器30特別適合于用在流體環(huán)境中。例如，外科醫(yī)生通常使用超聲外科器械來切割和/或使浸沒在體液中的組織凝結(jié)。體液使得來自端部執(zhí)行器的熱量快速消散。結(jié)果，切割和/或使組織凝結(jié)所需的時(shí)間顯著增加，對(duì)于病人來說這種代價(jià)是非常高的。對(duì)于這樣的外科處理，可以提供具有由損耗性材料組成的端部執(zhí)行器的超聲器械，即使在端部執(zhí)行器浸沒在體液中時(shí)，端部執(zhí)行器也特別適用于切割并使組織凝結(jié)。
第二部分36也可以由作為優(yōu)良導(dǎo)熱體的第二材料形成，例如鋁合金。在操作過程中，組織中產(chǎn)生的熱量可以快速地傳導(dǎo)至波導(dǎo)管24，波導(dǎo)管24可以作為散熱片，由此幫助防止端部執(zhí)行器30的過熱并延長(zhǎng)端部執(zhí)行器30的壽命。
第一部分38和第二部分36可以由相同的材料形成，例如鈦合金。這樣的端部執(zhí)行器30可以保持所選材料的聲學(xué)特性，還可以更加有助于抵抗由于材料缺陷或者第一部分38表面上的“傷痕”而產(chǎn)生的裂紋傳播失效。
將第二部分36機(jī)械地連接或耦合至第一部分38可以包括將第二部分36壓配合到第一部分38的孔34中或者將第一部分38機(jī)械地壓在第二部分36上?？商鎿Q地，可以使用熱處理，例如，其中在將第二部分36放置在孔34中之前，第一部分38被加熱以增大孔34的直徑。然后，可以允許組件冷卻，使得第一部分38緊縮在第二部分36上。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的，還可以使用各種其他公知的機(jī)械處理。
圖4的立體圖示出用于超聲外科器械的超聲傳輸組件42的第二實(shí)施例的遠(yuǎn)側(cè)部分。圖5是組件42的沿圖4中的線5-5所截取的剖視圖。圖6是組件42的沿圖4中的線6-6所截取的剖視圖。組件42可以包括波導(dǎo)管44，波導(dǎo)管44可以類似于圖1中所示的現(xiàn)有技術(shù)波導(dǎo)管18。波導(dǎo)管44的遠(yuǎn)端可以安裝至復(fù)合端部執(zhí)行器50的近端并靠近第一振動(dòng)節(jié)點(diǎn)48。圖4所示的坐標(biāo)系將組件42的縱向軸線60限定為平行于z軸。復(fù)合端部執(zhí)行器50可以包括具有圓形橫截面的圓柱形第一部分58。第一部分58可以具有第一孔54，第一孔54可以與縱向軸線60共軸并在端部執(zhí)行器50的遠(yuǎn)端和中間點(diǎn)46之間延伸。第一部分58還可以具有第二孔64，第二孔64與縱向軸線60共軸并在復(fù)合端部執(zhí)行器50的中間點(diǎn)46和近端之間延伸。圓柱形的第二部分56可以位于第一孔54內(nèi)并可以基本上填滿第一孔54。圓柱形的第三部分66可以定位在第二孔64內(nèi)并可以基本上填滿第二孔64。
第一部分58可以由第一材料形成，第一材料可以是合適材料中的任何一種，包括諸如Ti-6Al-4V之類的鈦合金和諸如7075-T6之類的鋁合金。第一部分58為第二部分56和第三部分66提供了相對(duì)堅(jiān)固的外部覆蓋物。當(dāng)被超聲能量輸入激活時(shí)，第一部分58以第一波長(zhǎng)特征性地振動(dòng)。第二部分56可以由第二材料形成，第二材料可以是合適材料中的任何一種，包括氧化鋁、氮化鋁、氧化鋯、碳化硅、氮化硅、藍(lán)寶石和紅寶石。當(dāng)被超聲能量輸入單獨(dú)激活時(shí)，第二部分56以第二波長(zhǎng)特征性地振動(dòng)。第三部分66可以由第三材料形成，第三材料可以是合適材料中的任何一種，包括氧化鋁、氮化鋁、氧化鋯、碳化硅、氮化硅、藍(lán)寶石和紅寶石。當(dāng)被超聲能量輸入單獨(dú)激活時(shí)，第三部分66以第三波長(zhǎng)特征性地振動(dòng)。
第一部分58、第二部分56和第三部分66可以使用大量公知處理中的一種或組合連接在一起，包括但不限于釬焊、燒結(jié)和機(jī)械連接。復(fù)合端部執(zhí)行器50以介于第一、第二和第三波長(zhǎng)中的最高值和最低值之間的復(fù)合波長(zhǎng)特征性地振動(dòng)。
復(fù)合端部執(zhí)行器50可以被構(gòu)造為使得其近端靠近波導(dǎo)管44的最遠(yuǎn)側(cè)的振動(dòng)節(jié)點(diǎn)48，并且其長(zhǎng)度大約等于復(fù)合波長(zhǎng)的四分之一。因此，復(fù)合端部執(zhí)行器50的長(zhǎng)度可以明顯長(zhǎng)于僅由一種材料(例如鈦合金)制成的具有類似構(gòu)造并用超聲供給能量的端部執(zhí)行器的長(zhǎng)度。
如圖5和6所示，第三部分66的直徑可以小于第二部分56的直徑。需要這樣的布置，使得端部執(zhí)行器50足以抵抗在波導(dǎo)管44和端部執(zhí)行器50之間的過渡處產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)應(yīng)力?？商鎿Q地，第三部分66的直徑也可以等于或大于第二部分56的直徑。此外，第三部分66的第三材料可以與第二部分56的第二材料相同或不同。
第二部分56和第三部分66的長(zhǎng)度可以改變。第二部分56和第三部分66的組合長(zhǎng)度可以大致等于或小于端部執(zhí)行器50的長(zhǎng)度。
圖7的立體圖示出用于外科超聲器械的超聲傳輸組件62的第三實(shí)施例的遠(yuǎn)側(cè)部分。圖8是組件62的沿圖7中的線8-8所截取的剖視圖。組件62可以包括波導(dǎo)管64，波導(dǎo)管64可以類似于圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)波導(dǎo)管18。波導(dǎo)管64的遠(yuǎn)端可以安裝至復(fù)合端部執(zhí)行器70的近端并靠近第一振動(dòng)節(jié)點(diǎn)68。圖7所示的坐標(biāo)系將組件62的縱向軸線80限定為平行于z軸。復(fù)合端部執(zhí)行器70可以包括由第一材料制成的第一部分78、由第二材料制成的第二部分72和由第三材料制成的第三部分74。三個(gè)部分可以繞縱向軸線80共軸布置，并使用之前描述的任意一種或多種連接工藝連接在一起。當(dāng)被超聲能量輸入激發(fā)時(shí)，第一、第二和第三材料分別特征性地表現(xiàn)出第一、第二和第三聲波波長(zhǎng)。第一、第二和第三材料可以包括從之前對(duì)于第一和第二實(shí)施例描述的相同材料中選擇的材料的任意組合。第一部分78可以具有圓柱形狀，其中第一孔76在復(fù)合端部執(zhí)行器70的整個(gè)長(zhǎng)度上延伸，并可以保持第二部分72。第二部分72可以具有圓柱形狀，其中第二孔77在復(fù)合端部執(zhí)行器70的整個(gè)長(zhǎng)度上延伸，并可以保持第三部分74。第三部分74可以是基本上填滿第二孔77的桿。端部執(zhí)行器70可以具有介于第一、第二和第三波長(zhǎng)中的最低值和最高值之間的復(fù)合波長(zhǎng)。
第二部分72也可以由管狀材料形成，使得第二部分72限定通道或室，并且第三部分74由包含在通道或室中的諸如空氣、其他氣體或液體之類的流體形成。第二和第三部分72、74可以在端部執(zhí)行器70的整個(gè)長(zhǎng)度上延伸或者僅在端部執(zhí)行器70的部分長(zhǎng)度上延伸。
本領(lǐng)域技術(shù)人員可以認(rèn)識(shí)到復(fù)合端部執(zhí)行器可以包括多個(gè)部分，其中每個(gè)部分可以具有大量構(gòu)造中的任意一種，并且這些部分可以以大量布置中的任意一種連接在一起。每個(gè)部分可以由與任意其他部分的材料相同或不同的材料形成。因此，可以提供具有所需特征組合的復(fù)合端部執(zhí)行器，這些特征組合與被超聲能量輸入激發(fā)時(shí)的復(fù)合波長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、構(gòu)造(包括長(zhǎng)度)、質(zhì)量分布、制造成本、使用壽命、導(dǎo)熱性和生熱性相關(guān)，但并不限于此。每個(gè)部分可以由多種材料中的一種形成，其中每種材料在被超聲能量輸入激發(fā)時(shí)表示出材料特性的特征值，并且其中復(fù)合端部執(zhí)行器表現(xiàn)出與各個(gè)材料在被超聲能量輸入激發(fā)時(shí)的特征值中的任何一個(gè)不同的復(fù)合特征值。
還可以為具有由材料形成并連接在一起的多個(gè)部分的超聲外科器械提供復(fù)合端部執(zhí)行器，使得當(dāng)被超聲能量激發(fā)時(shí)，復(fù)合端部執(zhí)行器對(duì)穿過端部執(zhí)行器傳播的裂紋表現(xiàn)出增強(qiáng)的抵抗力。至少一個(gè)部分可以是連接至相鄰部分的層疊部分，使得層疊部分中產(chǎn)生的裂紋不會(huì)傳播穿過相鄰部分。
例如，圖7中所示的端部執(zhí)行器的同心部分72、74和78中的每個(gè)可以由鈦合金(例如Ti-6Al-4V)形成并連接在一起，使得第一(外)部分78中產(chǎn)生的裂紋會(huì)不傳播到相鄰部分72中，由此延長(zhǎng)了端部執(zhí)行器70的使用壽命。由于來自其他外科器械的損壞，第一部分78中很可能產(chǎn)生裂紋。因?yàn)榈谝徊糠?8是端部執(zhí)行器70的相對(duì)小的部分，所以其破裂不會(huì)產(chǎn)生足夠的阻抗來中止端部執(zhí)行器70。以此方式，在吸收損壞而不變成非功能性部件的能力方面，端部執(zhí)行器70可以比非層疊的端部執(zhí)行器更堅(jiān)固。
例如這里公開的復(fù)合端部執(zhí)行器可以使用有限元分析技術(shù)來建模，以估計(jì)復(fù)合波長(zhǎng)。圖9的曲線圖示出使用與圖2的端部執(zhí)行器30類似的復(fù)合端部執(zhí)行器的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析的結(jié)果。在模型中，復(fù)合端部執(zhí)行器具有圓柱形的外部，該外部由諸如Ti-6Al-4V之類的鈦合金制成并具有沿著其整個(gè)長(zhǎng)度的縱向孔。外部具有6.35mm的外徑。100％的氧化鋁陶瓷(藍(lán)寶石)桿完全充滿孔，并假設(shè)為“完美地”安裝至鈦合金?！癉”表示氧化鋁陶瓷桿的直徑?！癓”表示當(dāng)以具有55.5kHz頻率的超聲能量輸入來激發(fā)復(fù)合端部執(zhí)行器時(shí)，通過模型預(yù)測(cè)的復(fù)合波長(zhǎng)(英寸)的一半。
如圖9中的數(shù)學(xué)模型所示，當(dāng)?shù)诙糠值闹睆皆谟勺帜浮癆”表示的點(diǎn)處大致為零時(shí)，半波長(zhǎng)被預(yù)測(cè)為大約44mm。這對(duì)應(yīng)于端部執(zhí)行器整個(gè)由第一材料(鈦合金)形成的情況。當(dāng)?shù)诙糠值闹睆皆谟勺帜浮癇”表示的點(diǎn)處大約為5mm時(shí)，半波長(zhǎng)被預(yù)測(cè)為大約74mm。這對(duì)應(yīng)于僅非常薄的鈦合金殼覆蓋在藍(lán)寶石芯體上的情況。
為了對(duì)具有由多種材料形成的多個(gè)部分的復(fù)合端部執(zhí)行器預(yù)測(cè)復(fù)合波長(zhǎng)，可以開發(fā)更加復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型。通過進(jìn)行數(shù)學(xué)模型的反復(fù)測(cè)試，可以進(jìn)一步開發(fā)并改進(jìn)這些數(shù)學(xué)模型。
圖10是圖2所示裝置的替代裝置，其中超聲傳輸組件122由波導(dǎo)管124組成，波導(dǎo)管124具有安裝到復(fù)合端部執(zhí)行器124的近端上并靠近第一振動(dòng)節(jié)點(diǎn)128的遠(yuǎn)端。節(jié)點(diǎn)128還可以定位為略微靠近端部執(zhí)行器130的近端。圖10所示的坐標(biāo)系將組件122的縱向軸線140限定為平行于z軸。復(fù)合端部執(zhí)行器130可以包括都具有圓形橫截面的圓柱形第一部分136和第二部分138，但是任何橫截面都是合適的。此外，各個(gè)部分還可以具有圓形的孔，該孔被未示出的第三部分以與上述類似的方式填滿。
第一部分136可以由第一材料形成，第一材料可以是根據(jù)一種或多種材料特性選擇的大量合適材料中的任何一種，包括諸如Ti-6Al-4V之類的鈦合金、諸如7075-T6之類的鋁合金、氧化鋁、氮化鋁、氧化鋯、碳化硅、氮化硅、藍(lán)寶石和紅寶石，材料特性包括但不限于聲速、導(dǎo)熱系數(shù)、超聲能量傳輸效率、摩擦系數(shù)和疲勞強(qiáng)度。當(dāng)被例如可以由超聲外科器械的超聲驅(qū)動(dòng)單元提供的超聲能量輸入激活時(shí)，第一部分136例如以第一波長(zhǎng)特征性地(其中“特征性地”指材料自然表現(xiàn)出的聲學(xué)特性)振動(dòng)。超聲能量輸入的示例是以大約55.5kHz的頻率輸入大約3瓦。第一波長(zhǎng)的示例是大約87mm。
第二部分138可以由第二材料形成，第二材料可以是根據(jù)一種或多種材料特性選擇的大量合適材料中的任何一種，包括諸如Ti-6Al-4V之類的鈦合金、諸如7075-T6之類的鋁合金、氧化鋁、氮化鋁、氧化鋯、碳化硅、氮化硅、藍(lán)寶石和紅寶石，材料特性包括但不限于聲速、導(dǎo)熱系數(shù)、超聲能量傳輸效率、摩擦系數(shù)和疲勞強(qiáng)度。當(dāng)被超聲能量輸入單獨(dú)激活時(shí)，第二部分138例如以第二波長(zhǎng)特征性地(其中“特征性地”指材料自然表現(xiàn)出的聲學(xué)特性)振動(dòng)。第二波長(zhǎng)可以大致大于第一部分136的第一波長(zhǎng)。第二波長(zhǎng)的示例是大約174mm。
第一部分136和第二部分138可以使用大量公知處理中的一種或組合連接在一起，包括但不限于釬焊、燒結(jié)和機(jī)械連接。當(dāng)?shù)谝徊糠?36和第二部分138連接在一起并被超聲能量輸入激發(fā)時(shí)，復(fù)合端部執(zhí)行器130以介于第一和第二波長(zhǎng)之間的復(fù)合波長(zhǎng)特征性地振動(dòng)。例如，如果第一部分136的第一波長(zhǎng)是大約87mm而第二部分138的第二波長(zhǎng)是大約174mm，則復(fù)合波長(zhǎng)可以落在大約87mm至174mm的范圍內(nèi)。除了用于第一部分136和第二部分138的材料，復(fù)合波長(zhǎng)的精確幅度可以依賴于其他因素，包括物理構(gòu)造、質(zhì)量比例和分配以及第一部分136與第二部分138之間的結(jié)合強(qiáng)度。
類似地，盡管不必要，但是一種或多種其他材料特性也可以具有復(fù)合特征值，材料特性包括導(dǎo)熱率、超聲能量傳輸效率、摩擦系數(shù)和端部執(zhí)行器130的疲勞強(qiáng)度。此外，與材料特性相關(guān)的各個(gè)復(fù)合特征值可以在由第一部分136和第二部分138的材料特性的特征值所限定的范圍內(nèi)。
復(fù)合端部執(zhí)行器130可以被構(gòu)造為使得其近端靠近波導(dǎo)管124的最遠(yuǎn)側(cè)的振動(dòng)節(jié)點(diǎn)128，并使得復(fù)合端部執(zhí)行器130的長(zhǎng)度大約等于復(fù)合波長(zhǎng)的四分之一。因此，復(fù)合端部執(zhí)行器130的長(zhǎng)度可以明顯長(zhǎng)于僅由一種材料(例如鈦合金)制成的具有類似構(gòu)造并用超聲供給能量的端部執(zhí)行器的長(zhǎng)度。
對(duì)于這里描述的實(shí)施例，假設(shè)了端部執(zhí)行器主要在縱向上振動(dòng)，以切割并使組織凝結(jié)。但是，端部執(zhí)行器也可以主要在以下方向中的任意一個(gè)或組合上振動(dòng)縱向(沿著z軸)、橫向(垂直于z軸)以及扭轉(zhuǎn)方向(繞z軸)。還應(yīng)當(dāng)注意，盡管圖中所示的所有復(fù)合端部執(zhí)行器的實(shí)施例都是直的，但是復(fù)合端部執(zhí)行器也可以是彎曲的或者具有大量其他構(gòu)造中的任意一種。
盡管已經(jīng)對(duì)一些實(shí)施例圖示并描述了復(fù)合端部執(zhí)行器，但是應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以進(jìn)行修改。復(fù)合端部執(zhí)行器可以包括這樣的修改并且僅由權(quán)利要求的范圍來限制。
權(quán)利要求
1.一種用于超聲外科器械的復(fù)合端部執(zhí)行器，包括由第一材料形成的第一部分，所述第一材料在被超聲能量輸入激發(fā)時(shí)表現(xiàn)出第一特征值；以及由第二材料形成的第二部分，所述第二材料在被所述超聲能量輸入激發(fā)時(shí)表現(xiàn)出第二特征值；其中，所述復(fù)合端部執(zhí)行器在被所述超聲能量輸入激發(fā)時(shí)，表現(xiàn)出與所述第一和第二特征值不同的復(fù)合特征值。
2.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合端部執(zhí)行器，其特征為，所述復(fù)合特征值在由所述第一和第二特征值限定的范圍內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合端部執(zhí)行器，其特征為，所述第一、第二和復(fù)合特征值包括超聲傳播波長(zhǎng)、導(dǎo)熱系數(shù)、超聲能量傳輸效率、摩擦系數(shù)和機(jī)械疲勞強(qiáng)度中的至少一種。
4.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合端部執(zhí)行器，其特征為，所述第一、第二和復(fù)合特征值是超聲傳播波長(zhǎng)，所述復(fù)合端部執(zhí)行器的長(zhǎng)度大約等于所述復(fù)合特征值的四分之一。
5.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合端部執(zhí)行器，其特征為，所述復(fù)合端部執(zhí)行器相對(duì)于所述復(fù)合端部執(zhí)行器的縱向軸線在縱向、橫向和扭轉(zhuǎn)方向中的至少一個(gè)上振動(dòng)。
6.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合端部執(zhí)行器，其特征為，所述第一端部包括保持所述第二部分的腔。
7.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合端部執(zhí)行器，其特征為，所述第一材料包括鋁合金和鈦合金中的至少一種。
8.如權(quán)利要求7所述的復(fù)合端部執(zhí)行器，其特征為，所述第二材料包括鋁合金、鈦合金、氧化鋁陶瓷、藍(lán)寶石、紅寶石、氮化鋁、氧化鋯、碳化硅、氮化硅、銀、銅、金和銅合金中的至少一種。
9.如權(quán)利要求6所述的復(fù)合端部執(zhí)行器，其特征為，所述腔是縱向孔，所述第二部分基本上填滿所述孔。
10.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合端部執(zhí)行器，其特征為，所述第一部分通過燒結(jié)工藝、釬焊工藝和機(jī)械工藝中的至少一種連接至所述第二部分。
11.一種用于超聲外科器械的傳輸組件，所述超聲外科器械包含由至少兩層形成的端部執(zhí)行器，所述層中的第一層由第一材料形成，所述層中的第二層共軸地接收在所述第一層上并由不同于所述第一材料的第二材料形成，其中，當(dāng)被超聲能量輸入激發(fā)時(shí)，所述第一材料表現(xiàn)出第一特征值，當(dāng)被所述超聲能量輸入激發(fā)時(shí)，所述第二材料表現(xiàn)出第二特征值，當(dāng)被所述超聲能量輸入激發(fā)時(shí)，所述端部執(zhí)行器表現(xiàn)出復(fù)合特征值，所述復(fù)合特征值不同于所述第一和第二特征值。
12.如權(quán)利要求11所述的傳輸組件，其特征為，所述復(fù)合特征值是介于所述第一和第二特征值之間的特征值。
13.如權(quán)利要求11所述的傳輸組件，其特征為，所述第一、第二和復(fù)合特征值包括超聲傳播波長(zhǎng)、導(dǎo)熱系數(shù)、超聲能量傳輸效率、摩擦系數(shù)和機(jī)械疲勞強(qiáng)度中的至少一種。
14.如權(quán)利要求11所述的傳輸組件，其特征為，所述復(fù)合特征值是超聲傳播波長(zhǎng)，所述復(fù)合端部執(zhí)行器的長(zhǎng)度大約等于所述超聲傳播波長(zhǎng)的四分之一。
15.如權(quán)利要求11所述的傳輸組件，其特征為，所述復(fù)合端部執(zhí)行器相對(duì)于所述端部執(zhí)行器的縱向軸線在縱向、橫向和扭轉(zhuǎn)方向中的至少一個(gè)上振動(dòng)。
16.如權(quán)利要求11所述的傳輸組件，其特征為，所述第二層基本上整個(gè)覆蓋所述第一層。
17.如權(quán)利要求11所述的傳輸組件，其特征為，所述第一層由鋁合金和鈦合金中的至少一種形成。
18.如權(quán)利要求17所述的傳輸組件，其特征為，所述第二材料由鋁合金、鈦合金、氧化鋁陶瓷、藍(lán)寶石、紅寶石、氮化鋁、氧化鋯、碳化硅、氮化硅、銀、銅、金和銅合金中的至少一種形成。
19.如權(quán)利要求11所述的復(fù)合端部執(zhí)行器，其特征為，所述第一層通過燒結(jié)工藝、釬焊工藝和機(jī)械工藝中的至少一種連接至所述第二層。
20.一種用于超聲外科器械的復(fù)合端部執(zhí)行器，所述復(fù)合端部執(zhí)行器包含多層，其中，所述多層中的至少兩層由不同的材料形成，使得所述復(fù)合端部執(zhí)行器在被超聲能量輸入激發(fā)時(shí)對(duì)裂紋傳播表現(xiàn)出增強(qiáng)的抵抗力。
21.一種用于超聲外科器械的傳輸組件，所述超聲外科器械包含由至少兩個(gè)部分形成的端部執(zhí)行器，所述部分中的第一部分由第一材料形成，所述部分中的第二部分沿著所述端部執(zhí)行器的縱向軸線抵靠在所述第一部分上并由不同于所述第一材料的第二材料形成，其中，當(dāng)被超聲能量輸入激發(fā)時(shí)，所述第一材料表現(xiàn)出第一特征值，當(dāng)被所述超聲能量輸入激發(fā)時(shí)，所述第二材料表現(xiàn)出第二特征值，當(dāng)被所述超聲能量輸入激發(fā)時(shí)，所述端部執(zhí)行器表現(xiàn)出復(fù)合特征值，所述復(fù)合特征值不同于所述第一和第二特征值。
全文摘要
本發(fā)明提供了用于超聲外科器械的復(fù)合端部執(zhí)行器，包括由第一材料形成的第一部分和由第二材料形成的第二部分，當(dāng)被超聲能量輸入激發(fā)時(shí)第一材料表現(xiàn)出第一特征值，當(dāng)被超聲能量輸入激發(fā)時(shí)第二材料表現(xiàn)出第二特征值。當(dāng)被超聲能量輸入激發(fā)時(shí)，復(fù)合端部執(zhí)行器表現(xiàn)出不同于第一和第二特征值的復(fù)合特征值。
文檔編號(hào)A61B17/3209GK101040799SQ200710089420
公開日2007年9月26日 申請(qǐng)日期2007年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月22日
發(fā)明者K·L·豪澤, F·B·斯圖倫 申請(qǐng)人:伊西康內(nèi)外科公司