ULTRASONIC SURGICAL TOOL CAPABLE OF VIBRATING IN PLURAL MODES AND A DRIVE SYSTEM THAT INDUCES NON-LINEAR VIBRATIONS IN THE TOOL TIPAn ultrasonic surgical tool system (3) with a tip capable of simultaneously vibrating in plural modes. The system includes a console (24) capable of supplying a drive signal to the tip that includes plural components. Each component has a frequency characteristic that is based in part on the equivalent of current through the mechanical components of the tip. The frequency components are different from each other. Based on the application of drive signal the tip undergoes non-linear vibrations.An assembly (240) for vibrating the tip (142) of an ultrasonic handpiece, (32), the handpiece having at least one driver (36) to which an AC drive signal is applied, the tip having a head (158) that is applied to a tissue to accomplish a surgical task, the tip being designed to vibrate in plural modes, the assembly including:an assembly for generating a variable AC drive signal (242, 244, 245) that is applied to the at least onedriver (36) of the handpiece (32) ;an assembly for measuring the voltage of the drive signal applied across the handpiece (256,262) that outputs a signal representative of drive signal voltage;an assembly for measuring the current through the handpiece (264, 266) that outputs a signal representative of current through the handpiece; anda processor (276) that receives from the signal representative of drive signal voltage and the signal representative of current through the handpiece that, based on the drive signal voltage and current through thehandpiece, regulates the assembly that generates the drive signal (242, 244, 254) to establish the characteristics of the drive signal,characterized in that the processor is furtherconfigured to:breakdown the measured voltage of the drive signal into plural components, wherein each component of the measured voltage represents the measured voltage associated with a specific vibratory mode of the tip (316);breakdown the measured current through the handpiece into plural components, wherein each component of the measured current represents the measured current through the handpiece associated with a specific vibratory mode of the tip (318);for each vibratory mode of the tip, based on afrequency characteristic associated with the vibratory mode, the measured voltage associated with the vibratory mode and the measured current through the handpiece associated with the vibratory mode, determine a calculated equivalent of current through the mechanical components of the handpiece; for each vibratory mode of the tip, compare the calculated equivalent of current applied to the mechanical components of the handpiece and tip of the vibratory mode to a target equivalent of current through the mechanical components of the handpiece for the vibratory mode and, based on the results of the comparison, determine a voltage characteristic for the drive signal for the vibratory mode (322, 324, 330, 332);for each vibratory mode of the tip: determine a ratio of the current through the handpiece associated with the vibratory mode to the equivalent of current through the mechanical components of the handpiece for the vibratory mode; compare the ratio to a target ratio for the vibratory mode and, based on the results of the comparison, adjust the frequency characteristic for the drive signal for the vibratory mode (326, 328, 334, 336) and wherein, the frequency characteristics for at least two of vibratory modes are different from each other; andbased on the voltage characteristics and frequency characteristics of the plural vibratory modes, determine the structure of the waveform of the drive signal and assert a command to the assembly that generates the drive signal so as to cause the assembly to generate a drive signal that contains a component for each vibratory mode, each component being defined by the voltage characteristic and frequency characteristic determined for that vibratory mode (315) .
복수의 모드에서 진동할 수 있는 초음파 수술 도구 및 도구 팁에서 비-선형 진동을 유도하는 구동 시스템복수의 모드에서 동시에 진동할 수 있는 팁을 갖는 초음파 수술 도구 시스템(3). 이 시스템은 복수의 성분을 포함하는 구동 신호를 팁에 공급할 수 있는 콘솔(24)을 포함한다. 각 성분은 팁의 기계적인 구성 요소들을 통과하는 전류의 등가치에 부분적으로 기초한 주파수 특성을 가지고 있다. 주파수 성분들은 서로 다르다. 구동 신호의 인가에 기초하여 상기 팁은 비-선형 진동을 수행한다.초음파 핸드피스(32)의 팁(142)을 진동시키기 위한 조립체(240)로서, 상기 핸드피스는 AC 구동 신호가 인가되는 적어도 하나의 구동기(36)를 구비하고, 상기 팁은 조직에 적용되어 수술 작업을 수행하는 헤드(158)를 구비하고, 상기 팁은 복수의 모드에서 진동하도록 설계되며, 상기 조립체는,상기 핸드피스(32)의 상기 적어도 하나의 구동기(36)에 인가되는 가변 AC 구동 신호를 생성하는 조립체(242, 244, 245);상기 핸드피스에 인가되는 상기 구동 신호의 전압을 측정하고, 구동 신호 전압을 나타내는 신호를 출력하는 조립체(256, 262); 상기 핸드피스를 통과하는 전류를 측정하고, 상기 핸드피스를 통과하는 전류를 나타내는 신호를 출력하는 조립체(264, 266); 및 상기 구동 신호 전압을 나타내는 신호 및 상기 핸드피스를 통과하는 전류를 나타내는 신호를 수신하고, 상기 핸드피스를 통과하는 상기 전류 및 구동 신호 전압에 기초하여 상기 구동 신호를 생성하는 조립체(242, 244, 254)를 조절하여, 상기 구동 신호의 특성들을 수립하는 프로세서(276)를 포함하고, 상기 프로세서는,상기 구동 신호의 측정된 전압을 복수의 성분으로 분해하는 동작(316)으로서, 상기 측정된 전압의 각 성분은 상기 팁의 특정 진동 모드와 관련된 측정된 전압을 나타내는, 상기 측정된 전압을 복수의 성분으로 분해하는 동작; 상기 핸드피스를 통과하는 상기 측정된 전류를 복수의 성분으로 분해하는 동작(318)으로서, 상기 측정된 전류의 각 성분은 상기 팁의 특정 진동 모드와 관련된 상기 핸드피스를 통과하는 측정된 전류를 나타내는, 상기 측정된 전류를 복수의 성분으로 분해하는 동작; 상기 팁의 각 진동 모드에 대해, 상기 진동 모드와 관련된 주파수 특성, 상기 진동 모드와 관련된 측정된 전압, 및 상기 진동 모드와 관련된 상기 핸드피스를 통과하는 측정된 전류에 기초하여, 상기 핸드피스의 기계적인 구성 요소들을 통과하는 전류의 계산된 등가치를 결정하는 동작; 상기 팁의 각 진동 모드에 대해, 상기 진동 모드의 팁과 상기 핸드피스의 기계적인 구성 요소들에 인가되는 전류의 계산된 등가치를 상기 진동 모드에 대한 상기 핸드피스의 기계적인 구성 요소들을 통과하는 전류의 목표 등가치와 비교하고, 상기 비교 결과에 따라, 상기 진동 모드에 대한 상기 구동 신호의 전압 특성을 결정하는 동작(322, 324, 330, 332);상기 팁의 각 진동 모드에 대해, 상기 진동 모드에 대한 상기 핸드피스의 기계적인 구성 요소들을 통과하는 전류의 등가치에 대해 상기 진동 모드와 관련된 상기 핸드피스를 통과하는 전류의 비율을 결정하고; 상기 비율을 상기 진동 모드에 대한 목표 비율과 비교하고, 상기 비교 결과에 따라, 상기 진동 모드에서 상기 구동 신호에 대한 주파수 특성을 조절하는 동작(326, 328, 334, 336) - 적어도 2개의 진동 모드에 대한 상기 주파수 특성들은 서로 상이함 - ; 및 상기 복수의 진동 모드의 상기 전압 특성과 주파수 특성에 기초하여, 상기 구동 신호의 파형의 구조를 결정하고, 각 진동 모드에 대한 성분을 포함하는 구동 신호를 상기 구동 신호를 생성하는 조립체가 생성하게 하기 위한 명령을, 상기 구동 신호를 생성하는 조립체에 어서트(assert)하는 동작(315) - 각 성분은 상기 진동 모드에 대해 결정된 상기 전압 특성과 주파수 특성에 의해 규정됨 - 을 수행하도록 또한 구성되는 것을 특징으로 하는 조립체(240).