11 kn. de publicación: ES kint. Cl. 6 : B06B 1/06

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1 k 19 OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS ESPAÑA 11 kn. de publicación: ES kint. Cl. 6 : B06B 1/06 B06B 1/02 12 k TRADUCCION DE PATENTE EUROPEA T3 86 knúmero de solicitud europea: k Fecha de presentación : k Número de publicación de la solicitud: k Fecha de publicación de la solicitud: k 4 Título: Generador ultrasónico con un transformador piezoeléctrico. k Prioridad: DE k 73 Titular/es: Ferton Holding Fiduciaire Transjurane S.A. Rue de l Hôpitale 24 CH-2800 Delmont, CH k 4 Fecha de la publicación de la mención BOPI: k 72 Inventor/es: Abel, Martin k 4 Fecha de la publicación del folleto de patente: k 74 Agente: Roeb Ungeheuer, Carlos ES T3 Aviso: En el plazo de nueve meses a contar desde la fecha de publicación en el Boletín europeo de patentes, de la mención de concesión de la patente europea, cualquier persona podrá oponerse ante la Oficina Europea de Patentes a la patente concedida. La oposición deberá formularse por escrito y estar motivada; sólo se considerará como formulada una vez que se haya realizado el pago de la tasa de oposición (art 99.1 del Convenio sobre concesión de Patentes Europeas). Venta de fascículos: Oficina Española de Patentes y Marcas. C/Panamá, Madrid

2 1 ES T3 2 DESCRIPCION La invención trata de un generador ultrasónico con un transformador electromecánico del tipo genérico indicado en el preámbulo de la reivindicación 1. En un generador ultrasónicodeestetipoco- nocido del documento DE A1 se utiliza un transformador magnetoestrictivo, cuya bobina de excitación está en el circuito de colector de un transistor. El circuito de emisor del transistor está conectado a través de una resistencia, dispuesta para la captación del paso de corriente por la bobina de excitación, y un circuito de valoración de tensión con el dispositivo de mando el cual proporciona los impulsos de excitación a la base del transistor. El circuito de valoración de la tensión emite una señal digital según la tensión que cae en la resistencia y está formadoopor una conexión en serie de un convertidor tensiónfrecuencia y un contador o por una disposición, también conectada en serie, de un circuito supresor de tensión continua, un circuito de paso baja frecuencia y un convertidor analógico-digital. El dispositivo de mando está conectado en el lado de la salida con un contador que emite los impulsos con una cadencia de impulsos determinada por la señal de suministro del circuito de valoración de la tensión. La transmisión de estos impulsos a la base del transistor está definida por un regulador de mando sincronizado que se controla con el dispositivo de mando. El dispositivo de mando está conectado además con un potenciómetro para poder modificar el valor prefijado de potencia del transformador magnetoestrictivo. En este conocido generador ultrasónico con un transformador magnetoestrictivo, el dispositivo de mando está previstoexclusivamentepara regular la cadencia de impulsos de los impulsos de excitación en el punto de trabajo de resonancia del transformador. Aquí, durante una fase de ajuste primaria de la disposición del circuito de la bobina de excitación, los impulsos se suministran con un número de cadencias de impulsos respectivamente predefinido, en márgenes de cadencias de impulsos que sucesivamente son cada vez más pequeños. Cada margen de cadencia de impulsos de los impulsos de excitación, regulado de forma fija al principio de la puesta en marcha en las diferentes etapas de ajuste, con el cual trabaja el transformador magnetoestrictivo con una frecuencia de resonancia, se controla por lo demás sólo con una simple indicación de errores, que es controlada por el dispositivo de mando, para obtener en caso de una desviación de esta frecuencia de resonancia del margen de cadencia de impulsos fijamente regulado la sola indicación de un error existente, sin que se corrija simultáneamente la fuente propiamente dicha del error. La invención tiene el objetivo de realizar un generador ultrasónico del tipo genérico indicado en la reivindicación 1 de tal forma que al usar un transformador piezoeléctrico en vez de uno magnetoestrictivo para la potencia suministrada exista una dependencia menos critica de tolerancias de los componentes de la disposición del circuito conectados con el transformador y que también se pueda corregir la potencia suminis trada en caso de que el punto de trabajo de resonancia del transformador que se ha regulado durantelafasedeajustecambieduranteelservicio del generador ultrasónico. Las ventajas que se pueden conseguir con un generador ultrasónico de la realización según la invención con las propiedades según la parte caracterizadora de la reivindicación 1 consisten fundamentalmente en que ahora, mediante el reajuste continuo del punto de trabajo de resonancia del generador ultrasónico realizado por el microordenador, se puedan sintonizar todas las tolerancias variables de la disposición del circuito de forma óptima entre sí y en que, además, cada cambio de la potencia suministrada del transformador se pueda tener en cuenta de forma continua para un mantenimiento óptimo del punto de trabajo de resonancia. El uso de un microordenador ofrece aquí simultáneamente la ventaja esencial de que el fabricante de los aparatos pueda planificar programas individuales conmutables con diferentes valores prefijados de potencia. De esta forma se proporciona un generador ultrasónico que se puede utilizar de forma correspondiente universalmente, que permite un trabajo sin problemas por parte del usuario, como consecuencia de un programa individual existente para cada secuencia de trabajo especial. Un ejemplo de realización del generador ultrasónico según la invención está representadode forma esquemática en el dibujo con un diagrama de bloques y se explicará a continuación más detalladamente. El generador ultrasónico está formadoporun transformador piezoeléctrico 1, cuyo circuito de excitación es alimentado por una fuente de alimentación 2 alimentada con tensión alterna con una tensión de trabajo U L. La fuente de alimentación 2 está realizada con un rectificador de corriente y con un condensador de aplanamiento. Si el generador ultrasónico está previstoparael uso en un aparato para el tratamiento dental, el transformador piezoeléctrico se encuentra aquí en un portaútil, conectado a través de una conexión por cable con el aparato, para aplicar por ejemplo en una punta de instrumento realizada para una eliminación de sarro de dientes o para un tratamiento de la raíz, el ultrasonido transmitido mediante el transformador para el tratamiento dental. Para el tratamiento dental resultan aquí diferentes valores prefijados de potencia para el llamado punto de trabajo de resonancia del transformador que se pueden seleccionar mediante un potenciómetro 3 para una posibilidad de cambio adaptado de su tensión de trabajo U L. La toma del potenciómetro3está conectada con el circuito de entrada/salida 4 de un microordenador alimentador por la fuente de alimentación 2. El microordenador proporciona un dispositivo de mando acoplado de forma retroactiva con el transformador piezoeléctrico 1 que controla un regulador de mando 6, por ejemplo del tipo TL 494 de Texas Instruments, alimentado en un circuito en cascada por la fuente de alimentación 2. El regulador de mando 6 está conectado através de un amplificador 7 con un transformador de impedancia 8 siendo alimentados ambos porlafuentedealimentación 2 con una tensión de

3 3 ES T3 4 alimentación fundamentalmente mayor en comparación con el microordenador y el regulador de mando 6. El transformador de impedancia 8 consiste en un transformador que suministra la tensión de trabajo U L para el transformador piezoeléctrico 1. El transformador piezoeléctrico 1 está acoplado de forma retroactiva con el microordenador através de un circuito de medición de impedancia 9 conectado con el transformador de impedancia 8. El circuito de medición de impedancia 9 incluye un integrador realizado como paso baja frecuencia y está conectado a un arrollamiento auxiliar 11 del transformador de impedancia 8. El acoplamiento magnético del transformador de impedancia 8 se puede captar de esta forma para una determinación correspondientemente precisa del valor real de la impedancia del todo el circuito del excitador del transformador piezoeléctrico 1 de forma correspondientemente óptima. Con el circuito de medición de la impedancia 9 se conduce al microordenador un valor de medición para la tensión U Z, que corresponde al valor real de la impedancia determinado con ello, de modo que con este valor de medición se pueda realizar una comparación continua de los valores reales y teóricos. En el arrollamiento auxiliar 11 se toma por lo demás la tensión de trabajo para el modo de conexión de entrada/salida 4 del microordenador, estando dispuesto en la línea de alimentación 12 correspondiente un regulador de tensión 13. El regulador de mando 6 controlado por el microordenador se encuentra en el lado secundario del transformador de alimentación. La tensión continua alimentada con la mediación del rectificador de la fuente de alimentación 2 se convierte mediante el regulador de mando 6 en una tensión alterna. cuya relación duraciónperíodo determina la tensión de trabajo U L alimentada al amplificador 7. La relación duración-período se define mediante un amplificador automático 14, que está conectado en una entrada de regulación 1 del regulador de mando 6 con el modo de conexión 4 de entrada/salida del microordenador. La relación duración-período puede ser controlada, por consiguiente, mediante el microordenador, obteniéndose la tensión de regulación dominante U p de la tensión U pot del valor prefijado de potencia transmitida como valor teórico para el punto de trabajo del transformador piezoeléctrico 1. La frecuencia de la tensión de salida del regulador de tensión 6 se obtiene por otro lado con un potenciómetro de ajuste 16 y un condensador 17, que están conectados los dos a través de una resistor en serie 18 que modula la frecuencia a una entrada de mando 19 del regulador de mando 6. También la entrada de mando 19 está conectada con el modo de conexión de entrada/salida 4 del microordenador, con lo cual también la frecuencia de la tensión de salida puede ser controlada mediante una tensión de mando U f predefinida por el microordenador dentro del orden de 0 a 2. V adoptando un valor medio temporal que depende del punto de trabajo de resonancia del transformador. El amplificador 7 está realizado preferiblemente con dos transistores que trabajan en con trafase para mantener para el transformador piezoeléctrico una limitación de su tensión de trabajo U L a aproximadamente 0 V. El uso de sólo un transistor para el amplificador 7 daría como resultado una tensión de trabajo de aproximadamente 0 V, de modo que con esta etapa simétrica se obtiene, aparte de una mejor posibilidad de modulación, principalmente una protección contra la despolarización para el transformador piezoeléctrico. Como transistores son preferibles los transistores de efecto de campo, a los que se suministra alternativamente las tensiones de salida U a1 yu a2 sincronizadas del regulador de mando 6. Después de la amplificación por el amplificador 7, las tensiones de salida sincronizadas del regulador de mando 6 se suministran a dos arrollamientos primarios 21 del transformador de impedancia 8, para ser trasformadas por el arrollamiento secundario 22 en tensiones de trabajo U L. La amplificación de la tensión de salida del regulador de mando 6 está aún más afinada porque la corriente del amplificador se toma de una resistencia 23 conectada a masa y se alimenta a través de un integrador 24 realizado como paso de baja frecuencia a través de la entrada de regulación 1 del regulador de mando 6 al amplificador de regulación 14. Con ello, para el control de la relación duración-período del regulador de mando 6, se obtiene una retroalimentación aprovechada para mantener la corriente del amplificador constante. Esta retroalimentación está aún más afinada a través de una conexión del regulador de mando 6 con un contador de frecuencia 2 del microordenador, de modo que con ello se aprovechen todas las posibilidades de la disposición del circuito para determinar de forma óptima y también controlar de forma continua el punto de trabajo de resonancia del transformador piezoeléctrico 1. Para el funcionamiento del generador ultrasónico anteriormente descrito al usarlo en un aparato para el tratamiento dental mediante ultrasonido se ha de partir por ello fundamentalmente de las siguientes circunstancias. Después de encender el aparato, se actualiza en primer lugar mediante el microordenador un análisis de frecuencia-impedancia para el transformador piezoeléctrico 1 instalado en el portaútil, dependiendo este análisis de un valor de potencia prefijado mediante el potenciómetro 3. Para ello se determina mediante el microordenador la impedancia captada con el circuito de medición de impedancia 9 en el arrollamiento auxiliar 11 del transformador de impedancia 8 como magnitud absoluta de la tensión U Z correspondiente, que influye en el punto de trabajo de resonancia del transformador piezoeléctrico 1 respectivamente en su frecuencia de resonancia en serie. La determinación conduce aquí a la determinación de un valor teórico para la tensión de mando U f con la cual se define por consiguiente la tensión de trabajo U L del transformador piezoeléctrico 1. Para un punto de trabajo de resonancia predefinido del transformador piezoeléctrico 1, la tensión de trabajo U L del mismo está por otro lado en una frecuencia a la que en la curva de impedancia típica para un transformador piezoeléctrico resulta una caída repentina a un valor bajo, que se vuelve a 3

4 ES T3 6 abandonar de forma inmediata después de sobrepasar la frecuencia predefinida de esta forma para el punto de trabajo de resonancia del transformador. Con esta determinación primaria del valor teóricoparalatensión de mando U f y, por consiguiente, de un punto de trabajo de resonancia predefinido del transformador piezoeléctrico 1 se tiene en cuenta también la corriente del amplificador, mediante el acuse de recibo transmitido através de la resistencia 23 y el integrador 24 al amplificador de regulación 14 del regulador de mando 6 así como también mediante el acuse de recibo al contador de frecuencia 2 del microordenador. En cuanto se trabaje con el portaútil del aparato, mediante el circuito de medición de impedancia 9 se realiza un acuse de recibo continuo al microordenador para realizar una comparación de los valores reales/teóricos con el valor prefijado de potencia seleccionado en el potenciómetro 3. Cada desviación detectada en esta comparación continua provoca un reajuste del regulador de mando 6 o en la entrada de regulación 1 para una adaptación de la relación duración-período o/y en la entrada de mando 19 para una adaptación de la tensión de mando U L del transformador piezoeléctrico 1. La incorporación del microordenador para el control del regulador de mando 6 ofrece además la posibilidad de una conexión de un aparato periférico externo 26 a un interface del microordenador, por ejemplo de un ordenador personal previsto a fines de servicio. También se puede proporcionar con ello un programa de trabajo para el generador ultrasónico, con el cual se tienen en cuenta los diferentes valores prefijados de potencia, por ejemplo, por un lado para una eliminación del sarro de dientes que se puede realizar con el portaútil y por el otro lado un tratamiento de la raíz que se puede realizar con una punta de instrumento cambiada del portaútil. La consideración de ello se apoya en valores empíricos para conseguir un tratamiento dental óptimo en cada caso con las diferentes puntas de instrumentos que están en cuestión,de modo que,al trabajar con el aparato, ya no haya que experimentar con valores de potencias prefijados individualmente. El regulador de mando 6 sincronizado de forma secundaria, que está realizado como transformador elevador en combinación con el transformador, también puede estar sustituido por un regulador de mando sincronizado de forma primaria. Para la separación de la red, en este caso se debería utilizar en vez del transformador de alimentación normal un transformador de alta frecuencia en la fuente de alimentación 2. Además, el circuito de medición de impedancia conectado con el arrollamiento auxiliar 11 del transformador de impedancia 8 también puede presentar como alternativa una conexión con el arrollamiento primario 21 o también con el arrollamiento secundario 22 del transformador de impedancia. Si está realizada la medición de la corriente del amplificador, finalmente puede estar previsto como otra alternativa también un circuito de medición que ya no esté conectado con el transformador de impedancia 8, sino por el contrario con el lado de salida del integrador

5 7 ES T3 8 REIVINDICACIONES 1. Generador ultrasónico, en particular para el uso en un aparato para el tratamiento dental mediante ultrasonido con: un transformador piezoeléctrico (1), cuyo circuito de conmutación de excitación (6, 7, 8) incluye un amplificador (7) alimentado por un oscilador (6) y un transformador de impedancia (8) conectado en serie con el mismo; un dispositivo de mando (), que controla la relación duración-período y la frecuencia del oscilador (6), realizando de forma continua una comparación de valores reales/teóricos entre la impedancia detectada mediante un circuito de medición de impedancia (9) para el transformador piezoeléctrico (1) como valor real y un valor teórico y que manda en cada desviación detectada respecto al valor teórico una adaptación de la relación duraciónperíodo mediante una tensión de regulación (Up) alimentada a una entrada de regulación (1) del oscilador (6) y/o una adaptación de la frecuencia mediante una tensión de mando (Uf) alimentada a una entrada de mando (19) del oscilador (6), caracterizado porque el oscilador incluye un regulador de mando (6) analógico sincronizado; la potencia para el transformador piezoeléctrico (1) se puede predefinir de forma variable mediante un potenciómetro (3); las entradas de regulación y de mando (1, 19) del regulador de mando (6) mencionado así como el circuito de medición de impedancia (9) y el potenciómetro están conectados a un modo de conexión de entrada/salida (4) del dispositivo de mando () realizado como microordenador; y el regulador de mando (6) está acoplado de forma retroactiva con un contador de frecuencia (2) en el microordenador () y éste compara, aparte de la impedancia mencionada, también la frecuencia medida con el contador de frecuencia (2) con un valor teórico, el cual se calcula a partir del valor prefijado de la potencia para el punto de trabajo de resonancia, la impedancia medida y la frecuencia. 2. Generador ultrasónico según la reivindicación 1, caracterizado porque el amplificador (7) trabaja con una corriente constante y la corriente del amplificador se toma en una resistencia (23) del amplificador (7) conectada a masa y se alimenta a través de un integrador (24) realizado como paso baja frecuencia a una segunda entrada de regulación del regulador de mando (6). 3. Generador ultrasónico según la reivindicación 1 ó2,caracterizado porqueconuninterface del microordenador () está conectado un aparato periférico (26) externo. 4. Generador ultrasónico según la reivindicación 3, caracterizado porque el aparato periférico (26) conectado con el interface del microordenador () es un ordenador personal previsto para fines de servicio.. Generador ultrasónico según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el microordenador () está equipado con un programa de trabajo en el que se tienen en cuenta con diferentes valores predefinidos de potencia diferentes puntos de trabajo de resonancia del transformador piezoeléctrico, estando prevista una posibilidad de conmutación entre los diferentes programas individuales para un valor predefinido de potencia respectivamente seleccionado con anterioridad. 6. Generador ultrasónico según una de las reivindicaciones 1 a, caracterizado porque el circuito de medición de impedancia (9) está conectado con un arrollamiento auxiliar (11) del transformador de impedancia (8). 7. Generador ultrasónico según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el amplificador (7) está realizado con dos transistores que trabajan en contrafase NOTA INFORMATIVA: Conforme a la reserva del art del Convenio de Patentes Europeas (CPE) y a la Disposición Transitoria del RD 2424/1986, de de octubre, relativo a la aplicación del Convenio de Patente Europea, las patentes europeas que designen a España y solicitadas antes del , no producirán ningún efecto en España en la medida en que confieran protección a productos químicos y farmacéuticos como tales. Esta información no prejuzga que la patente esté o no incluída en la mencionada reserva.

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