本發明針對彎曲型超音波手術刀於高頻操作下所產生之非線性耦合振動問題進行分析,提出寄生模態的概念來說明其異長刀具無法驅動與異音的原因,並提出一種可拆卸式聚二甲基矽氧烷(PDMS)動態振動吸收器(Dynamic Vibration Absorber,DVA)作為抑制策略。相較於傳統直刀頭,彎曲刀頭雖可提升微創手術中的操作靈活性與視野,但其非對稱幾何特性容易激發彎曲模態與耦合振動,進而導致能量分散、刀尖振幅降低與異音產生,影響手術穩定性與安全性。因此,
本發明透過有限元素分析與實驗量測,系統性探討DVA安裝位置對異常振動模態之影響。
研究結果顯示,除特定位置外,大多數DVA配置皆能有效抑制22 kHz與34 kHz之耦合彎曲模態,同時保留55 kHz主要縱向模態之振動輸出。其中,當DVA安裝於與彎曲模態節點重合之位置時,由於相對位移不足,使PDMS無法產生有效剪切變形,導致抑制效果降低,甚至造成異常振動放大。整體而言,本研究所提出之可拆卸式DVA阻尼策略,可在不改變器械原有幾何形狀的前提下,有效提升彎曲型超音波手術刀之振動穩定性與臨床操作安全性,並可作為未來高性能微創手術器械振動控制設計的重要參考
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