DESIGN OF HIGH POWER ULTRASONIC DEVICES FOR BONE SURGERY AND MANUFACTURING THROUGH CONTROL OF PARAMETRIC AND NONLINEAR VIBRATIONS

通过控制参数和非线性振动来设计用于骨外科手术和制造的高功率超声设备

基本信息

  • 批准号:
    EP/E025811/1
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 14.11万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Research Grant
  • 财政年份:
    2007
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2007 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This proposed research tackles the current gaps in the understanding of the nonlinear vibration behaviour of power ultrasonic systems in order to overcome the limitations of this technology in bone surgery. The study stems from successful previous work by the proposer in ultrasonic cutting of food products and recent work on ultrasonic cutting of bone, to improve the performance of current ultrasonic devices and identify a new generation of ultrasonic instruments for osteotomy and osteoplasty in implantology, periodontology, endodontics, orthodontic and orthopaedic surgery.Research by the PI has shown that nonlinear phenomena such as tuned frequency shifts and multi-modal responses are characteristic of ultrasonic cutting devices driven at high power. He has demonstrated that the vibration behaviour of these devices is qualitatively similar to theoretical models of autoparametric and nonlinear dynamic systems. In this proposed work, nonlinear phenomena will be characterised in a range of ultrasonic bone cutting systems with the aim of controlling, eliminating or enhancing the responses as benefits of each surgical application. A validated theoretical methodology for ultrasonic component design, based on the control of nonlinear vibration effects will be proposed. Hence, single-mode or multi-mode surgical devices will be designed either by constraining or by exploiting the inherent nonlinear behaviour of system components. The research outcomes will also provide insights and solutions for the control of nonlinear vibration characteristics in a wider range of ultrasonic systems including tuned devices used for manufacturing and chemical-biological processes.
这项拟议的研究解决了目前的差距,了解功率超声系统的非线性振动行为,以克服这种技术在骨外科手术的局限性。该研究源于提议者在食品超声切割方面的成功先前工作以及在骨超声切割方面的最新工作,以改善当前超声设备的性能,并确定用于种植学、牙周病学、牙髓病学、PI的研究表明,非线性现象,如调谐频移和多-模态响应是以高功率驱动的超声切割装置的特征。他已经证明,这些设备的振动行为是定性类似的理论模型的自参数和非线性动态系统。在这项拟议的工作中,非线性现象将在一系列超声骨切割系统中进行表征,其目的是控制、消除或增强响应,作为每个手术应用的益处。基于非线性振动效应的控制,提出了一种有效的超声元件设计理论方法。因此,单模式或多模式手术装置将通过约束或通过利用系统组件的固有非线性行为来设计。研究成果还将为更广泛的超声系统中的非线性振动特性控制提供见解和解决方案,包括用于制造和化学生物过程的调谐设备。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Nonlinear Characterization of Half and Full Wavelength Power Ultrasonic Devices
半波长和全波长功率超声器件的非线性表征
  • DOI:
    10.1016/j.phpro.2016.12.019
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Mathieson A
  • 通讯作者:
    Mathieson A
Reducung the nonlinear vibration behaviour of power ultrasonic transducers for bone surgery
减少骨外科功率超声换能器的非线性振动行为
  • DOI:
  • 发表时间:
    2010
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    A Cardoni
  • 通讯作者:
    A Cardoni
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超声波喇叭非线性行为的表征
  • DOI:
  • 发表时间:
    2009
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    A Mathieson
  • 通讯作者:
    A Mathieson
Ultrasonic dental scaling and bone surgery
超声波洁牙和骨手术
  • DOI:
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.2
  • 作者:
    A Mathieson
  • 通讯作者:
    A Mathieson
Understanding nonlinear vibration behaviours in high-power ultrasonic surgical devices.
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  • 通讯作者:
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知道了