由非金属材料或材料组合制造的超声针和换能器组件制造技术

超声乳化针包括用于连接到超声手持件的毂部。所述细长轴与所述毂部一起形成并且从所述毂部延伸。当通过所述手持件使得远端振动时，所述轴的所述远端破坏组织。轴的至少远侧部分由具有与金属针相比提供优点的特性的材料形成。示例性特性可以包括明显更低的密度、明显更高的电阻率、明显更低的热导率、明显更低的机械横向刚度、将给手持件供电的电能转换成远端的运动的明显更高的效率、明显更低的声阻抗、明显更高的泊松比、以及明显更高的机械增益。

Ultrasonic needle and transducer assembly made of nonmetallic material or combination of materials

The phacoemulsification needle includes a hub portion for connecting to an ultrasonic handheld. The fine long shaft is formed together with the hub part and extends from the hub part. When the remote end is vibrated by the handheld device, the remote end of the shaft destroys the tissue. The at least distal portion of the shaft is formed of a material having characteristics that provide advantages over a metal needle. Exemplary features may include significantly lower density, significantly higher resistivity, significantly lower thermal conductivity, significantly lower mechanical lateral stiffness, significantly higher efficiency in converting electrical energy supplied to the handset into far end motion, significantly lower acoustic impedance, significantly higher Poisson's ratio, and significantly higher mechanical gain.

【技术实现步骤摘要】
由非金属材料或材料组合制造的超声针和换能器组件本申请是申请日为2016年4月13日、申请号为201680022424.5、专利技术名称为“由非金属材料或材料组合制造的超声针和换能器组件”的专利技术专利申请的分案申请。相关申请的交叉引用本专利申请要求于2015年4月20日递交的美国申请序列No.14/690,791的专利申请的优先权。该专利申请的全部内容通过引用并入本文中。
本专利技术涉及在手术中、特别是眼科手术中使用的超声针。更具体地，本专利技术涉及由非金属材料或材料的组合形成的超声针。
技术介绍
本部分提供与本专利技术相关的
技术介绍
信息，本专利技术不一定是现有技术。已知超声针和换能器组件用于从眼睛乳化和吸出白内障和其他组织，特别是超声乳化(phaco)针。这些针和换能器组件传统上由金属形成，例如不锈钢或最典型地由钛形成。金属针承受超声波振动的应变，对于分解组织非常困难，并且针对其他正面特征很少破裂(确保没有任何颗粒丢失在眼睛中)等等。然而，金属可能在振动过程中产生过热，可能导致角膜上的热灼伤。此外，金属相对难以形成眼科手术所需的非常小的针，并且制造成针非常昂贵，通常需要加工而不是更具成本效益的方法。金属针还需要相对较大的驱动力来限制手持件设计选择。除了金属之外，还存在已知少量公开的替代的超声乳化针材料。实际上，非金属超声乳化针基本上不存在。具有不清楚的单个句子提到了由除了钛以外的其他材料形成的超声乳化针，但没有关于材料选择标准的特定的或指导。例如，Dewey的美国专利7,588,533提到，某些肋可以由各种材料制成，例如陶瓷或碳纤维复合材料、聚合物或标准钛。Barrett的美国专利5,989,209指出，超声乳化针可以由钛不锈钢制成、适当硬度的塑料复合材料或其组合。关于在超声乳化针的设计中，关于任何材料与金属(特别是钛)可能的不同，没有已知的教导。因此，需要由非金属材料形成或部分形成的超声针和换能器组件。
技术实现思路
本节提供了本专利技术的总体概述，并不全面公开其全部范围或其所有特征。示例性超声乳化针可以包括用于连接到超声手持件的毂部；细长轴，所述细长轴与所述毂部一起形成并且从所述毂部延伸，其中，当通过所述手持件使得远端振动时，所述轴的所述远端破坏组织。轴的至少远侧部分由具有与金属针相比提供优点的特性的材料形成。用于超声乳化针的材料的示例性特性可以包括明显更低的密度、明显更高的电阻率、明显更低的热导率、明显更低的机械横向刚度、将给手持件供电的电能转换成远端的运动的明显更高的效率、明显更低的声阻抗、明显更高的泊松比、以及明显更高的机械增益。示例性超声乳化换能器组件可以包括反射器；连接到反射器的驱动器，用于在一定频率范围内和以已知功率水平振动；与反射器相反地与驱动器相连的前突伸部；针，与驱动器相反地连接到前突伸部，针具有远端，并且具有基本上等于通过在驱动器振动频率范围内形成针的材料的声速的四分之一波长的自由轴长度；并且其中，在远端实现期望行程长度的换能器组件的结构取决于至少下述三个因素：驱动器的振动频率范围，针的自由轴长度，和形成针的材料，从而对于已知的三个因素中的任何两个，可以确定剩下的第三个因素。另一个示例性超声乳化换能器组件可以包括：反射器；连接到反射器的驱动器，驱动器具有已知的驱动器振动频率范围；与反射器相反地连接到驱动器的前突伸部；与驱动器相反地连接到前突伸部的针，针具有已知的自由轴长度；并且其中，对于施加到驱动器的最小量的功率，使针的期望行程长度最大化，形成针的材料被选择成，使得通过材料的声速导致驱动器振动频率范围的四分之一波长的距离基本上等于针自由轴长度。根据本文提供的描述，其他适用范围将变得显而易见。本
技术实现思路
的描述和具体实施例仅仅是为了说明的目的，而不是为了限制本专利技术的范围。附图说明这里描述的附图仅用于所选择的实施方式的说明性目的，而不是所有可能的实施方式，并不意图限制本专利技术的范围。图1是示例性针的高度；图2是示例性换能器组件的框图；图3是针和套筒示例的部分横截面；以及图4是另一个针和套筒示例的横截面。在附图的几个视图中，对应的附图标记表示相应的部分。具体实施方式现在将参考附图更全面地描述示例性实施方式。超声乳化术(超声乳化)针10(如图1所示)可以包括用于连接到超声手持件(未示出)的毂部12。如用于本专利技术的术语超声乳化或超声乳化针或超声乳化换能器或其它对超声乳化的参考包括用于振动针的任何超声波眼科手术，包括用于白内障去除、其它前路手术或用于后路手术，例如碎裂、玻璃体切割术等。超声手持件可以是任何合适的结构，并且众所周知用于引起超声乳化针10的超声波振动运动。细长轴14形成有毂部12并且从毂部12延伸。轴14的远端16当手持件使得远端16振动时破坏组织。轴14的至少远侧部分(大体上以18表示)由与金属针相比具有明显更低密度的材料形成。针10也可以具有跨越针10的长度的内腔，如虚线20所示。针10可以是任何合适的形状因子(如所示的直线针)，或由用户已知和期望的其它形状因子。例如，轴14可以是弯曲的、直的，具有扩张的远端，具有变化的内腔直径，内部或外部脊，相较于毂部12的纵向轴线偏移，或者根据需要具有其他形状。超声乳化针10可以用于白内障乳化或碎裂，并且由具有低密度的材料制成到已知的超声乳化手持件上。超声乳化针10也可以用于玻璃体切割术并连接到用于从眼睛去除玻璃体的超声手持件。针10的较低质量减少了存储在往复系统中的能量。往复运动或超声波系统可以包括针10、前突伸部22、前垫圈24、由一个或多个驱动器28包围的螺栓26、和反射器30，如图2所示。超声波系统以横截面图示出，因此未示出某些细节。例如，示出了没有毂部的针10，因为与前突伸部22一体形成的针可能不需要毂部。驱动器28可以是一个或多个压电换能器或磁阻换能器或可产生针10的振动的任何其它装置。与金属针的密度相比，针10的至少一部分的较低密度也可能降低以期望的行程振幅驱动手持件所需的功率。超声乳化手持件和针几何形状对于超声波眼科手术领域的技术人员通常已知。较低密度的示例针由塑料材料制成，特别是聚醚醚酮(PEEK)，一种适用于手术的高性能塑料。PEEK针的密度约为1320千克/立方米(kg/m3)，明显小于已知钛超声乳化针的4500kg/m3密度。与已知钛材料的针的行程相比，PEEK针的台架测试在低功率水平显示相对较大的行程。针10的小于4000kg/m3的材料密度值将针往复运动质量减少至少5％，并且针往复运动质量中的能量减少至少10％，并且与金属针相比，这种针材料可被认为具有明显更低的密度。如上所述，替选示例可以包括不具有单独形成且可移除的针的手持件，而是针可以与前突伸部22一体地形成。以另一种方式看，这可以被描述为没有可识别针的手持件，其中前突伸部22的一部分用于与手术部位接触，例如，眼睛。在该替选示例中，与已知金属前突伸部相比，形成具有明显更低密度的前突伸部的材料的选择可以提供较低密度针的类似益处本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超声乳化换能器组件，包括：/n反射器；/n连接到反射器的驱动器，驱动器具有已知的驱动器振动频率范围；/n与反射器相反地连接到驱动器的前突伸部；/n与驱动器相反地连接到前突伸部的针，针具有已知的自由轴长度；/n其中，对于施加到驱动器的最小量的功率，为了使针的期望行程长度最大化，形成针的材料被选择成，使得通过材料的声速导致驱动器振动频率范围的四分之一波长的距离基本上等于针自由轴长度。/n

【技术特征摘要】
20150420 US 14/690,7911.一种超声乳化换能器组件，包括：
反射器；
连接到反射器的驱动器，驱动器具有已知的驱动器振动频率范围；
与反射器相反地连接到驱动器的前突伸部；
与驱动器相反地连接到前突伸部的针，针具有已知的自由轴长度；
其中，对于施加到驱动器的最小量的功率，为了使针的期望行程长度最大化，形成针的材料被选择成，使得通过材料的声速导致驱动器振动频率范围的四分之一波长的距离基本上等于针自由轴长度。


2.一种超声乳化换能器组件，包括：
反射器；
连接到反射器的驱动器，用于在一定频率范围内和以已知功率水平振动；
与反射器相反地与驱动器相连的前突伸部；
针，与驱动器相反地连接到前突伸部，针具有远端，并且具有基本上等于通过在驱动器振动频率范围内形成针的材料的声速的四分之一波长的自由轴长度；
其中，在远端实现期望行程长度的换能器组件的结构取决于至少下述三个因素：驱动器的振动频率范围，针的自由轴长度，和形成针的材料，从而对于已知的三个因素中的任何两个，能够确定剩下的第三个因素。


3.根据权利要求2所述的超声乳化换能器组件，其中，驱动器振动的标称频率为约28.5kHz的标称频率，并且针的自由轴长度大约为14.5厘米，并且形成针的材料被确定为：在标称频率为约28.5kHz下，通过具有大约14.5厘米的材料的声速的四分之一波长的材料。...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·莫拉迪安，B·D·麦卡里，T·S·吴，M·J·菲茨杰拉德，
申请(专利权)人：博士伦公司，
类型：发明
国别省市：美国;US