专利名称：受变换器激励的器械尖部的制作方法
技术领域：
本发明涉及用以接触工件表面并使流体射向工件近处的受变换器激励的器械。更具体的说，本发明涉及受超声激励的器械如牙科用器械或插入体，器械具有用以接触齿面的振动尖部。尖部具有用以使流体射向齿面或尖部表面的通道。
很多常用的牙科器械实际上都利用器械尖部的振动进行清理、去垢和类似操作。对器械尖部在设计上都使其产生具有约为0.02-0.2mm的挠性运动的挠性和纵向振动。较典型的是将尖部装在一能受激励作高频振动的机械构件上。这种器械用频率较高的电子发生器予以激励，较典型的频率约为20KHz，用以取得足够大的运动而尽量减小不应有的噪声，因为人的听阈约为18KHz。至于能量发生器和相应的机电部分可采用很多类型中的任一种，如电动型、压电型或磁致伸缩型。尖部及其相应机电构件的设计在于综合若干参数而在末端尖部产生激励频率下的机械共振(谐振)，从而产生放大了的机械运动。
在很多采用振动尖部式器械的操作中，一般都应配置水源或其他流体源以便冲击工件表面或(和)器械表面，使之冷却或清除工作中产生的碎屑。例如，在用于牙科时，在用超声振动尖部接触牙齿表面以进行清洗操作时，运动中的尖部碰撞牙面时会产生热。操作人在清理中即使轻微地压碰牙体，患者也会感到疼痛。通常使水或某种其他的流体作用在牙面上以消除热量，从而减轻疼痛和热对牙体的损害。此外很多用以使尖部振动的机电装置在操作中本身内部也会产生热。
Perdreaux在Re.30，536(Cavitron)中举例对超声牙科器械作了说明，在此器械中，一带有绕组的手持件将一电磁场加在上面装有一器械尖部的磁致伸缩插入件上。在Perdreaux的设计中，振动的器械内由机电磨擦损耗所产生的热是通过冷却流体予以消除的，此流体相对于器械插入体作轴向流动，流经工作中的磁致伸缩件，从插入体和手持件之间的空间中流向器械的工作末端。此Cavitron装置用插入体所产生的热来加热流体，此流体就成为冲洗和(或)冷却的合用流体源而射向受激励的尖部或工件表面。温热的流体可充分减轻患者对疼痛的反应，因为患者对低温是很敏感的。
在很多牙科操作中，操作人将振动的尖部引向齿面的上面和周围。尖部必须能够深入齿间和牙龈或牙床线的下面。一般来说，尖部必须具有很小的横截面，较理想的是采用一种尖削的尖部，从其末端向后延伸约2.5-5mm而形成一斜切面，使其能充分地伸入到牙齿和牙龈之间。
此外，尖部普遍地弯曲或具有与齿面相应的形状。合用的尖部会充分地弯曲，足以必要时可跨过牙齿的正面，进入邻面或沿口腔进入近龈区。
使用这种受超声激励和冲洗的尖部的经验证明，必须综合选用尖部形状和流体传送系统，使尖部的强度足以承受合用幅度下的振动应力。在制作过程中、任何细微的裂缝或其他的薄弱点都不应带进尖部材料内，这些都会成为使用中断裂的焦点。
很多振动器械一般与Perdreaux的器械相似，如上所述，目前用于牙科、一般医科、外科和其他方面。这些器械采用各种不同的结构，用以将水或其他流体射向操作中的表面或其周围，用作冷却工件表面和清除来自工件的碎屑的手段。例如，很多受超声激励的器械采用单独的器械自身以外的流体导管，用以将水和其他的流体引到尖部近处或引到工件或尖部上。Kleesattel等人在U.S.3,076,904中采用在手持件外部延伸而带有一喷嘴的毛细管，喷嘴用可弯曲的金属制成，延伸到尖部十分靠近的部位以便将水射向操作中的齿面。这种装置的缺点是毛细管会妨碍器械尖部自如的使用。
很多超声器械尖部具有沿尖部构体纵向中心轴线钻成的内部流体通道。在很多这样的尖部中，流体放出孔设在器械的末端以便将流体射向工件。这种尖部设计举例来说在Balamuth等人的U.S，3,924,335中有过论述，用于由压电晶体激励的牙科器械。使用这种尖部设计的缺点是尖部一般必须具有较大直径，约在1mm以上，以取得具有强度够高的尖部和具有流体流量够大的通道。这样一种尖部对于很多牙科应用来说显得过于笨拙而不能取得足够的尖削度，因而不能深入牙缝，并在近龈区使用时会损伤牙龈。
很多尖部具有带流体放出口的内部中心轴线通道，放出口是在尖部的管状壁体上的趋近尖部末端下去掸其纵向侧面部分而形成的如Haydu的U.S.3,488,851和Richman的U.S.3,589,012所述。在Banko的U.S.3,930,173、Robinson的U.S.3,703,037和Warrin的U.S.5,125,837内，尖部经部分切除而使剩下的末端尖部的侧壁形成一通道以便将水直接从中心轴线孔中射向工件。
这种切除法的设计，其缺点是尖部上剩下的部分空缺的端部会是很脆弱的壳体而不能承受相当大的振动而无断裂的危险。同时，尖部上剩下较小的工作表面会更快地受到浸蚀而使器械尖部的寿命缩短。
所有从尖部末端或近处放出流体的尖部都是在高挠性运动点上或在其前方从尖部放出流体的，这种运动往往使这一点上的流体在尖部和工件的近处喷溅或雾化。这种喷溅和雾化会使流体达不到工件区而散布在较宽的面积上，甚至散布到患者和操作人的身上。
这样，现有尖部在使流体散布的性能上普遍地存在着过分喷溅和雾化的缺陷，因而使患者和操作人感到不适，且使工作表面也模糊不清。此外，内部流体通道放出口往往减弱尖部表面，特别是在尖部的末端上，从而使尖部由于断裂和过度磨损而早期报废。具有轴向排出口的尖部在尖部末端要求相当多的金属料，以致使器械很笨拙，在接触狭窄较小的表面时，特别是在用于牙科时实用性较差。
从现有技术来看，显然要求在受激励的器械上采用一种新的尖部结构，这种结构能向工件提供一种流量充分而无过度喷溅的冷却和清洗流体，并提供一种内部通道和出口，使器械能承受尖部所需挠性运动而不断裂。
本发明为一受变换器激励的器械，用以接触工件表面，并使流体射向所述表面或其周边，具有受激励的尖部，尖部具有供接触工件表面的末端构形。尖部还在其内部配置流体通道，通道大体上沿尖部纵向中心轴线设置，但有所偏斜以使流体放出口偏离末端尖部轴线。一连接体使所述尖部与一激励变换器连接，一流体源与尖部流体通道连接，从而使流体从尖部流体通道出口流出。尖部末端弯成弧形表面以与工件表面接触而尖部流体放出口的位置使所述流体冲击工件表面。
在一优选的实施例中，尖部流体通道成一角度偏离尖部纵向中心轴线而使流体放出口位于尖部侧面，从而使此放出口中心轴线偏离所述尖部末端约0.01-8mm。在一首选的实施例中，尖部为一牙科器械的一个构件，流体放出口偏离尖部末端约5.5-6.5mm，尖部具有取决于其用途的弯曲形状，最好具有一牙科操作中很通用的形状，其末端部分通过一约60-70度的弧度弯离其中心轴线。器械可用声波、超声波、流体或空气装置来激励。放出的流体可以是任一种按器械的具体用途合用的流体，较典型的是盐水、水或含某种药物的溶液。器械具体也可用于牙科、外科和一般医科。器械优选地使用在牙科操作如清洗、去垢等。优选的尖部为一插入体的构件，此插入体是由超声能量发生器激励的。一优选的受超声激励的器械插入体具有一磁致伸缩件、一与所述磁致伸缩件作轴向连接的连接体和一轴向装在连接体上的尖部，所述尖部具有便于接触工件的末端表面，工件较典型的是齿面。尖部还配置一内部流体通道，大体上沿尖部中心轴线设置，但偏离所述轴线以便在所述尖部内形成的放出口偏离尖部末端的中心轴线。在一优选的插入体中，通道以一小于高度的角度偏离尖部轴线以使开口偏离尖部末端2-8mm。插入体特别用以对牙齿进行清洗和去垢以及其他的牙科操作，在这种用途中，末端较典型地作60-70度左右的弯曲。
本发明还涉及制造尖部的方法，包括在一圆柱形杆件内加工和钻出一通道，从杆件一端的轴线上开始，继而偏离所述杆件中心轴线一个约小于3度的角度以使通道在离杆件另一末端2-8mm处形状一放出口。形成流体通道和放出口的优选方法是采用放电加工装置。然后在钻过孔的管形杆件上形成所需尖部形成，用以接触所需工件表面，例如齿面。圆柱形杆件上也可形成一楔形尖部，再穿孔、加工、钻孔以形成其内部流体通道。
尖部流体通道放出口可以偏离尖部轴线，这里，通道大体上是平行于尖部中心轴线钻成的，但偏离轴线0.1-0.5mm。
图1为本发明受超声激励的器械尖部的剖面图，尖部成为与手持件组合的牙科器械插入件的一个组成部分。
图2为手持件的端视图，电气和流体供给接头已卸去。
图3为本发明尖部的放大剖面图，尖部具有作角度偏置的流体通道。
图4为与图3相似尖部的立面图，尖部具有优选用于牙科的形状。
图5为图3的另一实施例，具有优选用于牙科的形状。
图6为本发明图5的变型实施例。
图7为本发明具有偏置流体通道的尖部的放大剖面图。
图8为图7尖部末端的端视图，示出流体放出口。
本发明总的来说为一受变换器激励的器械，用以接触工件表面并将流体射向工件。本发明的基本构件为受激励的尖部，尖部具有末端表面，末端表面的构形适于接触工件表面。此外，尖部内部具有流体通道，通道大体上沿尖部的纵向中心轴线延伸，但偏斜以使流体放出口偏离末端尖部轴线。一连接体使尖部与一激励变换器连接，一流体源与器械连接以便通过流体通道供送流体而将其从通道放出口放出。
本发明受激励的尖部的主要优点是流体通道及其放出口相对于尖部末端的安排，使尖部末段在其具最大运动的点上不致由于在尖部的关键部分上去除结构金属或材料而减弱。其次，本发明将流体放出口布置在挠性运动的节点上或布置在其近处而不靠近挠性运动的腹点，使开口处喷射或喷雾的现象减小到最低程度。
在图1和2所示本发明的一优选实施例中，尖部为受超声激励的牙科器械10的一个组成部分，器械具有与手持件12组合的牙科器械插入体11。
本发明器械总的构形属已知技术而与Perdreaux在Re.30，536中所述超声装置相似。器械插入体11具有一器械尖部20和一磁致伸缩件14，尖部为本发明的主要构件而将在以下作更具体的说明，磁致伸缩件与一连接体15连接。连接体15的一部分装在套管16内以便连接体15将能量传递给尖部。此外，套管形成一环形通道17以便流体流向尖部20。套管16上横截面缩小的端部使套管可在壳体12内作可卸插入。一装在套管凹槽内的密封圈18在其中作夹持性摩擦配合。截面缩小区段的内部后面19作锥形扩孔以便流体绕过连接体流动。在套管的末端内孔中设有凹槽和密封圈21，密封圈与连接体15相结合而形成密封性，用以防止流体从组装的套管和连接体中流出。
连接体15起有声阻变换器的作用，用以将能量从磁致伸缩件14传递到器械尖部20。作为现有技术，连接体15沿其长度改变其横截面，从而改变机械振动幅度，最终在用以完成工件操作任务的尖部上取得所需放大幅度。这些原理在这里引作参考文件的Banko的U.S.3,930,173中作了充分的说明。如Banko所述，连接体各部分的截面和质量在设计上使纵向振动的节点和腹点作适当的定位。节点为纵向振幅为零连接体内应力最大的地点，而腹点是纵向运动最大应力最小的地点。因此，要求将支撑密封圈置于节点上。
连接体15具有一环22，通过铜焊或加工使环22固定在其轴上靠近节点处，其尺寸使其在套管内表面凹槽23内作松配合。环22在其外周边上具有单个的键(未示出)，键装在两个半环形旁路(未示出)中的一个旁路内，旁路是在孔的内表面上纵向加工而成的，彼此相隔180°而与凹槽23的圆弧同心。键在安装后夹持在两个中的一个旁路内，此旁路用作键的夹持体而另一旁路则成为绕环流动的流体的通路。
磁致伸缩件14通过铜焊或其他方法固定在连接体15上，最好是用金属合金制成的，如强磁性镍合金、其他镍合金或合金，这些合金具有高抗拉强度和高磁致伸缩性。
壳体或手持件12具有一绕组装置24，此装置产生的磁场通过磁致伸缩件14使插入体11受感应而作纵向运动。绕组装置具有一与一交变电流源连接的激励绕组25。激励绕组25在夹持凸缘26、27之间绕成双绕绕组而在手持件12内形成一电磁场。细丝反馈绕组28用以记录由电磁场内的插入体和手持件产生的电压。反馈绕组为一在凸缘29、30之间的五层细丝绕组并与接地端子31和端子32连接如图2所示。补偿绕组34为用较反馈绕组为粗的丝料在反馈绕组上绕成的单层绕组，在设计上使激励绕组和反馈绕组之间的变压器耦合减少到最低程度。补偿绕组和激励绕组在端子31-33之间连成一连续的导线。激励绕组的一端固定在端子33上并例如从凸缘26起作右旋的缠绕，绕到凸缘27后再回绕。再将导线的另一端与端子31连接。补偿绕组和激励绕组作串连并反向缠绕，因而电磁位相相差180°。补偿绕组与反馈绕组彼此作电气绝缘。
电能和流体通过电缆35供送给器械，电缆具有插塞式接头36以与手持件连接。电源通过三个销接头37(仅示出一个)进行连接，销接头与图2所示手持件的塞孔端子配接。与端子32-33连接的销接头向绕组和记录反馈绕组供送电力而与接地端子31连接的销子用作共同地线。电缆35还具有一流体导管38和一接头配件39以与手持件连接。导管向手持件供送流体，流体一开始与磁致伸缩件14接触，随即通过一通道40，最后流到器械尖部20以便进行冷却。
在连接件15的末端进行平底钻孔以形成沿中心轴线延伸的纵向通道41以便流体流向尖部20。在连接体15内流体通道孔底的径向孔42使中心通道41与套管16内部连通以汇集从磁致伸缩件周围流出的流体(在图中用小箭头示出)。径向孔42位于密封垫圈21的内侧，使来自手持件内部的流体只能从中心孔41流出连接体。
尖部20上作为受超声激励的器械的工作部分具有用以接触工件表面的尖部末端43和用以固定在连接体15上的柄体44。连接体具有一用以装入尖部柄体44的平底孔，柄体可通过铜焊、配接螺纹等进行固定。尖部内的以下将作详细说明的流体通道45穿过尖部侧壁而形成一放出口46。
图3、4示出本发明优选实施例50、60。图3为器械尖部50在按接触工件表面的要求进行成形加工之前的剖面图。一般来说，直的器械形状可找到其用途而属于本发明的范围，但本发明仍将器械尖部50进一步弯成具有图4所示形状的器械尖部60以便用于专门的使用场合。如图3所示，器械具有尖部末段51，末段呈特殊的尖削形以与需接触的工件表面相符。尖部还具有一柄体52，柄体具有缩小的端部以便装在连接体15的孔内如图1所示。在尖部构体内钻孔而成一流体通道53，此通道相对于尖部构体的纵向中心轴线56作角度偏离54而使流体放出口57位于尖部构体的侧壁上，与尖部末端58相隔一选定的距离。本发明的关键所在是通道放出口57的中心轴线与尖部末端58之间的关系问题。
钻取流体通道53时，始于柄体52的中心轴线56而偏离尖部中心轴线一个角度，此角度最好小于3，使流体放出口最好离尖部末端58约2-8mm。因此，尖部末段51特别坚固而可使其取尖削狭窄而合用的形状。此外，使放出口57位于运动较小的振动节点附近，使喷溅和喷雾降到最低程度。
流体放出口7的位置和钻得通道53的偏置角54取决于尖部所需的最终形状和所需的挠性运动。
在尖部形状不同于图3所示直线外形如图4-6所示的情况下，在插入体作纵向振动时就产生一弯曲力。此弯曲力在尖部的弯曲端或成形端58上产生约与弯曲尖部轴线成直角的挠性谐振。
在挠性谐振中，象尖部插入体这样的杆状金属件会作来回弯曲振动。振动的频率取决于其物理性质。最低的振动频率产生于杆的总长等于半波长的情况下。杆绕其中点或节点来回弯曲而两端则相对于运动轴线作直角运动。在节点上无运动，而运动最大的腹点位于两端。挠性运动在杆长为半波长时的最低频率称作固有频率。如以上对连接体所述，在这种振动杆件上运动最大的两端，杆件金属内的应力为零，而在运动为零的节点上应力最大。由于这些应力，构成杆件的材料的极限强度和疲劳强度就限定了最大的运动或应变。
杆件也可作“谐频”振动或固有频率的整倍数振动。这样就会产生与谐汉次数相同的节点(挠性运动为零的各点)数。例如，在五次谐波频率(五倍于固有频率)下，就会有五个节点和六个腹点。
如杆件具有相同横截面、相同材料和相同形状时，节点和腹点的位置是沿长度作等距离分布的。如横截面和材料沿杆长度化而构成一变重心轴线，节点和腹点的分布也变化，一般与横截面尺寸成反比。如“重心轴线”，也就是沿杆件物理长度的质量中心分布，是线性的面引起的振动是纵向振动，则无挠曲产生。
在本发明的插入体11中，材料和横截面无论是在面积上还是在形状上都沿其纵长变化。这些差异并不影响其共振，不论是纵向振动还是挠性振动，但影响其节点和腹点的位置和振幅。将尖部弯曲成适于接触特定工件的合用形状，如齿穴或齿面，在尖部末端或近处就会使质量移位。这种移位使尖部内的挠性振动在插入体的频率下产生。尖部在构形上应使挠性运动具有应有的放大率，使其能对不同的齿面作有效的接触。
挠性振动从尖部末端到与此相对的插入体另一端产生腹点和节点。但由于插入体的横截面或重心轴线随着离尖部距离的增大而急剧增大，在各腹点上的挠性振动量值降到远低于尖部的量值。对一般的尖部来说，如上所述，在冷却插入体和工件区的尖部流体流过振动的尖部，流向尖部的工作末端时，流体势必经过位于插入体端部的挠性振动的腹点。在很多普通的尖部上，靠近腹点处的运动很大而这里尖部必须具有有效的工作性能，但流体却立即产生喷溅、喷雾或悬浮微粒，使流体不能如愿到达尖部。
图4所示优选的尖部60克服了这种缺点，这是由于穿过尖部钻成的内部流体通道61偏离尖部构体纵向中心轴线一个角度如图3所示，使通道的流体放出口62位于成形尖部的振动第一节点或其贴近处。在25KH2和30KH2时，图4中尖部的设计使尖部的第一节点离尖部约4-5mm。第二腹点，在尖部末端63上的腹点之后，产生于离尖部末端637-9mm之间，这里挠性振动仍然很大，足以引起流向尖部的流体的完全雾化。
在首选的尖部上，流体通道所作角度偏置应使通道在离尖部末端63约5.5-6.5mm之间破壁而出。这就使流体的放出口62位于振动减小到不致产生喷溅或喷雾的部位。在放出流体时，流出流体的速度使流体主要沿尖部凹面流向尖部末端63。这里，运动重又增至最大。在喷射发生时，喷射正作用在工作表面上，从而对齿面作适当的冲洗和冷却。
如上所述，图4所示尖部60为本发明优选实施例，在牙科领域内广泛地用作清洗、去垢和一般通用的器械，具有所需的挠性运动、较好的耐用性和很小的喷溅干扰。图4所示尖部60的形状只是通过一次弯曲取得的。尖部作60-70度的弧形弯曲，较典型的是在钻出通道后进行弯曲的。这样，必须注意弯曲不应影响流体通过尖部的流动。正确的尖部形状取决于器械所需处理的工件表面。
图5和6示出本发明尖部另外的实施例70和80，也用于牙科，具有与图4中尖部60不同的形状。在图5和6中，三个弯曲半径是显而易见的，用以取得尖部所需形状。在图6中，在尖部80的末端81形成进一步的弯曲，将尖部的一部分除去以形成一沟槽82而促使流体以特定的方式射向工件。
在牙科器械这尖领域内，人们认为所需的特定形状和准确的放出口构形是随工件或所进行的操作而变的。最合用的形状往往是由对本专业熟悉的人根据经验来确定的。本发明主要之点在于建立工作尖部的末端和放出口位置之间的关系，使开口位于距末端相当远而又足以使流体射向尖部和工件。放出口的位置应使尖部构体在加工到有效尺寸后仍保持其强度。其次，放出口的位置应使流体不致引起过度的喷溅和喷雾而影响器械的有效操作。
本发明的另一实施例示于图7、8中。在图7所示尖部90内，穿过构体钻出的通道91大体上平行于尖部构体的中心轴线92，但略作一定尺寸的平行偏移93。流体放出口94偏离尖部的中心轴线92如图8所示。如图7所示，对尖部末段95的加工使放出口的位置可根据要求进行调整，这里，使其移离尖部末端。对大多数的器械尖部来说，采用图7实施例的尖部90在大多数情况下会形成一弯弧形以取得所需挠性运动而符合于所需工件形状。图7实施例保持了留出较多金属的优点以便在尖部的凸边上取得应有的抗挠强度和耐磨性，从而可将尖部弯成任何形状如图4-6所示。
如图1所示，在操作中，加在以上所述挠组装置24上的交变电流在围绕磁致伸缩件14的手持件12内产生交变磁场。电磁场对磁致伸缩件14作振动激励而使连接体15和尖部20作超声频率的纵向运动。如上所述，纵向运动使尖部20的末端43作挠性振动而产生为完成对工件的操作任务如洗齿所需的运动。同时，冷却和冲洗流体进入内设磁致伸缩件的手持件的内腔而冷却磁致伸缩件，并从此进入套管16和连接体15之间的环形空间。流体离连接体通道而进入尖部通道45，再从放出口46射向工件表面，从而取得随所用流体的性质和所操作的工件而定的冷却，清洗或其他的效果。
从本发明可以看出，对器械作纵向励的装置，在其性质上并不受到限制。器械可通过所述电气磁致伸缩件，也可通过压电晶体或其他方式进行电气激励，还可采用空气或水进行激励。本发明优选实施例的重点放在牙科操作器械上如情况和去垢用器械，但仍在于将其广泛地用于需利用振动运动来处理工件表面而同时用流体冲洗尖部和工件表面的场合。尖部准确的尺寸取决于尖部所需进行的操作。较典型的尖部柄体直径对某种牙科应用来说为0.065英寸(1.65mm)，使尖部末端尖削而具有小到足以伸进窄缝和牙间区的尺寸。放出口的位置取决于很多因素，包括操作频率以及所采用的变换器。
送到工件上的流体的性质取决于所需在工件上进行的操作。在牙科清洗的情况下，水是一种合用的流体，用以冷却和清除碎屑。在其他应用中，可优选一种含盐的溶液、无菌水或含某种选用药物的溶液以满足某种特定的用途。
在尖部内钻出的通道，其性质并不重要。通常为一直孔。但一种弯曲的孔也属于本发明的范围。本发明的实质在于建立一种放出口，使尖部末端上留下的材料或金属量尽量符合挠性强度上的要求，并在尖部运动方面使放出口位于尽量减少喷溅的位置上。
尖部可采用任一种在受有纵向挠性应力下具有足够强度的材料。较典型的是一种高强不锈钢可供使用，但尖部可采用聚合物或其他材料如增碳聚碳酸酯、石墨复合材料或其他具有足够硬度和弹性的材料以适应操作中动态应力和磨损上的要求。
应注意到本发明所述器械尖部具有尖削到较小直径的圆截面。在本专业内普遍认为器械可具有其他的形状和横截面而这种器械也属本发明的范围。不论器械尖部的横截面取长方形、不规则形还是某种其他形状，不论器械尖部具有何种不同于尖削的构形，放出口最好离尖部末端而位于挠性运动节点上或在其稍前方，这里，挠性运动最小而放出口也不致在尖部内产生断裂应力。放出口也应设于远离谐振波腹点的位置上，这里运动量最大而会产生过度的喷溅。这一腹点在本发明的这一优选实施例中较典型地位于离尖部末端7-9mm处。
尖部在构形上的具体特征，也就是弯曲半径、弯弧长度、弯曲以外区段的长度、尖部锥度和尖部材料，都影响到尖部的挠曲性能。
一般的尖部和图4所示具体的尖部在设计上都利用以上这些因素来取得插入体放大二至五倍的纵向振动。
本发明尖部可采用很多种铣削加工技术来生产。一种优选的方法首先要求尖部构体是用拉制到直径稍大于最终尖部直径的圆柱形杆件形成的。所选用的材料是对腐蚀、高抗拉强度、高抗勇强度、高疲劳极限、具良好的韧性而可弯曲加工或(和)成形加工的材料。杆件大体上经铣削加工到其成形加工和弯曲加工之前的最终形状。该体通道可通过很多种技术在尖部构体内形成，包括钻孔和平底扩孔。较典型的是在形成通道后将尖部加工、成形或弯曲到最终使用的构形。
一种优选的扩孔方法是放电加工(EDM)，这种加工方法可使通道在尖部杆件已弯曲或拟弯曲处的凸侧成一角度破壁而出，这里最好离尖部末端5-8mm。在放电加工中，所需直径的通道可通过直流电流形成，这里，直流电流通过工件和成形电极器械之间的介电流体作快速重复的火花放电。一种由Japax EDM Products，Divi-sion of Mitsui Machine Technology，Inc.of Glendale Heights，Illinois制造的SP-IM型放电加工装置可用以形成直径为0.022英寸(0.56mm)的本发明尖部体通道。
通道也可用车床在尖部构体或圆柱体内钻孔，这种车床带有可偏转的尾架。例如，调整偏转度使其足以产生偏离尖部构体或圆柱体的中心线一个1-1.6度的角度。这相当于在圆柱体端部偏移一个0.4-0.6mm的距离。钻取通道并使车床偏转的尾架回到其中心位置上以与车床的活顶尖或驱动顶尖对准。再对半成品进行加工，例如，使其带有锥度而取得其最后的结构尺寸。至此即得一具有其内部流体通道的尖部半成品，在半成品的大端流体通道位于其中心处，而在尖部的小端通道出口偏离端部但靠近端部而位于圆柱体壁面上。这道工序所产生的半成品具有均匀的横截面，在靠近尖部的端部带有锥度，这里振动应力最大，在设计参数上要求材料最多以保强度。通过这种方法可取得最大的强度，因为加工的尖部半成品与其强度最大的取向保持同心，这一强度最大的取向是在控制过程中沿其纵轴线形成的。这样取得的尖部，其流体出口就位于离尖部末端2-8mm处。
权利要求
1.一种受变换器激励的器械，用以接触工件表面和将一流体射向所述表面的近处，具有—受激励的尖部，具有末端表面，其形状适于接触所述工件表面，还具有一所述尖部的内部流体通道，通道总的来说沿尖部纵向中心轴线延伸，但有偏离而使一流体通道放出口偏离所述末端尖部轴线；—激励变换器连接体，使所述尖部与一激励变换器连接；—流体源，与所述尖部流体通道连接而使流体从所述尖部流体通道放出口放出。
2.按权利要求1所述器械，其中所述尖部流体通道偏离尖部纵向中心轴线一个角度而使所述流体放出口位于所述尖部的一侧面。
3.按权利要求1所述器械，其中所述流体放出口的位置使所述放出口的中心轴线离所述尖部末端约0.01-8mm。
4.按权利要求3所述器械，其中所述流体放出口中心轴线离所述尖部末端约5.5-6.5mm。
5.按权利要求2所述器械，其中所述流体通道偏离尖部中心轴线一个约小于3度的角度。
6.按权利要求2所述器械，其中所述流体通道偏离尖部中心轴线一个约小于2度的角度，使通道放出口离所述尖部末端约2-8mm。
7.按权利要求6所述器械，其中所述流体通道相对于所述尖部中心轴线是直线型的。
8.按权利要求6所述器械，其中所述流体通道相对于所述尖部中心轴线是弯曲的。
9.按权利要求1所述器械，其中所述激励变换器通过声波、超声波、流体或空气装置激励所述尖部。
10.按权利要求1所述器械，其中所述激励变换器为一压电晶体。
11.按权利要求1所述器械，其中所述放出的流体是盐水、水或含一种药物的溶液。
12.按权利要求1所述器械，其中所述尖部与所述连接体通过螺纹、压入配合、软焊、铜焊或焊接彼此连接。
13.按权利要求1所述器械，其中所述末端尖部表面的构形适于接触齿面。
14.按权利要求1所述器械，其中所述尖部用不锈钢、增碳聚碳酸酯或石墨复合材料制成。
15.按权利要求1所述器械，其中所述尖部形状适于一种通用的牙科用途，尖部的末段弯离其中心轴线一个约60-70度的弧度。
16.按权利要求1所述器械，其中所述尖部在构形上具有一个或更多的弯部，所述放出口位于靠近所述尖部末端的弯曲圆角的内侧。
17.按权利要求1所述器械，其中所述变换器对所述尖部作超声激励而产生一大体上垂直于尖部纵向中心轴线的挠性运动，所述流体放出口位于尖部的一挠性运动节点近处，但并不靠近尖部的一挠性或纵向运动的腹点。
18.按权利要求1所述器械，其中所述器械尖部具有一圆的、长方形的或不规则的横截面。
19.按权利要求18所述器械，其中所述尖部流体放出口位于离器械末端约6mm以内的一凹面上。
20.一插入体，用于受超声波激励的器械，器械具有一大体上作轴向延伸的圆柱形结构，并具有一手持件，手持件具有一用以产生一电磁场的绕组，所述插入体在绕组的感应下作高频纵向振动，所述插入体具有—磁致伸缩件；—连接体，从所述超声磁致伸缩件轴向传递所述高频运动；—尖部，轴向装在受有所述纵向运动的所述连接体上，具有末端表面，其形状适于接触一工件，所述尖部具有—流体通道，位于所述尖部内部，大体上沿所述尖部的纵向中心轴线延伸，但偏离所述轴线而使所述尖部上的放出口偏离所述尖部末端的中心轴线。
21.按权利要求20所述插入体，其中所述通道偏离所述尖部一个约小于3度的角度。
22.按权利要求21所述插入体，其中所述尖部通道放出口离所述尖部末端的距离约在2-8mm的范围内。
23.按权利要求20所述插入体，其中所述工件为齿面。
24.按权利要求23所述插入体，其中所述尖部的形状与所述齿面相等，在尖部具有一圆角弯部，使所述流体放出口位于所述弯部的凹部以便将流体射向所述工件近处。
25.按权利要求20所述插入体，其中一流体通道偏离所述尖部轴线，其中，所述通道大体上平行于尖部中心轴线而偏离此轴线。
26.按权利要求25所述插入体，其中所述通道偏离所述轴线约0.1-0.5mm。
27.按权利要求25所述插入体，其中放出口的形状使从中流出的流体形成一所需模式以便接触与所述尖部接触的齿面。
28.一种清洗一工件的方法，包括使一受变换器激励的器械尖部与所述工件接触；将流体射向所述工件近处，所述器械具有一受激励的尖部、一流体通道、一连接体和一流体源、尖部末端的表面形状适于接触所述工件，通道在所述尖部内部大体上沿尖部纵向中心轴线延伸，但有偏离而使一流体放出口偏离末端尖部轴线，连接体使所述尖部与一激励变换器连接，流体源与所述尖部流体通道连接以便从所述尖部通道放出口放出流体。
29.一种制造一受变换器激励的器械尖部的方法，尖部用以接触工件表面并使流体射向所述表面近处，包括对一尖部构体进行成形加工，使其具有适于接触所述工件表面的末端表面；在所述尖部构体中形成一流体通道，通道位于所述尖部内部，大体上沿尖部纵向中心轴线延伸，但偏离此轴线，使一流体放出口偏离所述末端尖部中心轴线。
30.按权利要求29所述方法，其中一圆柱形杆件内的所述流体通道通过放电加工制成，起点位于所述杆件一端的中心轴线上，继而偏离所述杆件中心轴线一个小于3度的角度，从而在离所述杆件相对的末端2-8mm处形成通道的放出口。
31.按权利要求30所述方法，其中通过加工和弯曲使所述圆柱形杆件成形加工成所需形状以便接触工件表面，从而使所述流体放出口位于杆件的一凹面上以便将流体射向所述工件或附近。
32.按权利要求29所述方法，其中形成所述尖部流体通道，在于将一圆柱形杆件固定在车床上，使所述杆件上与所述杆件末端面相对的尾端偏离车床纵向中心轴线；对所述杆件钻孔，以便在离所述尖部末端2-8mm处形成所述通道的一流体放出口。
33.按权利要求1所述器械，其中所述尖部流体通道放出口偏离所述尖部轴线，其中，通道大体上平行于尖部的中心轴线而偏离所述轴线0.1-0.5mm。
34.按权利要求33所述器械，其中对所述尖部末端进行成形加工以便接触工件表面，所述流体放出口的位置使所述流体冲击所述工件表面。
35.一种制造一受变换器激励的器械尖部的方法，尖部用以接触工件表面并将流体射向所述表面近处，包括在所述尖部构体内形成一所述尖部内的流体通道，通道大体上沿尖部纵向中心轴线延伸，但偏离此轴线而使一流体放出口偏离所述末端尖部中心轴线，其中，通过放电加工形成所述流体通道。
全文摘要
受变换器激励的器械,以接触工件表面和将流体射向表面近处。器械固定在有一磁致伸缩件的插入体上使其可受到超声激励,尖部有末端表面,以接触工件,还有一尖部内的流体通道,沿尖部中心轴线钻出,但偏离尖部轴线使在尖部内形成的一放出偏离尖部末端。通道作角度偏离在离尖部末端约2—8mm处形成放出口。尖部在经成型加工而与齿面相符时适于用作牙科器械。在另一例中,流体通道偏离尖部轴线而平行于中心轴线,但最好偏离轴线约0.1—0.5mm。
文档编号A61C17/20GK1169688SQ95190674
公开日1998年1月7日 申请日期1995年6月27日 优先权日1994年6月30日
发明者哈维·B·福克斯, 乔治·E·沃林, 休肯·道, 勒内·佩德莱厄 申请人:登特斯普莱研究发展有限公司