(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波アプリケータであって、
前方端部と後方端部とを有するコンバータハウジング内に収容される超音波コンバータと、
前方端部と後方端部とを有する第１のハウジングと、
第２のハウジングとを含み、
前記コンバータハウジングの前記前方端部は、前記第１のハウジングの後方端部の内側に配置され、前記コンバータハウジングの前記後方端部は、前記第１のハウジングの外側に配置され、
前記第１のハウジングの前記後方端部は、前記第２のハウジング内に配置され、前記第一ハウジング及び前記第二ハウジングの全長が可変であるよう、前記第一ハウジングを前記第二ハウジングに対して出入れ移動可能であり、
弾性要素が前記コンバータハウジングの前記後方端部と前記第２のハウジングとの間に配置されることで、付勢された位置までの第２のハウジングに対する前記コンバータハウジングの運動の故に、復元力を前記コンバータハウジングに対して加えることができ、
凹部が前記コンバータハウジングの外側表面に形成され、保定具が前記第２のハウジングに配置され、前記保定具は、前記コンバータハウジングが付勢された位置にあるとき、前記凹部に係合することができる、
超音波アプリケータ。
【請求項２】
前記保定具は、前記コンバータハウジングに対する方向において付勢される、請求項１に記載の超音波アプリケータ。
【請求項３】
トリガ部は、前記保定具を前記第１のハウジングから離れて動かすよう与えられる、請求項２に記載の超音波アプリケータ。
【請求項４】
ねじ山は前記第１のハウジングの外側表面において形成され、前記第２のハウジングにおいて位置決めされる前記第１のハウジングの前記後方端部の長さは、前記第２のハウジングに対する前記第１のハウジングの回転により調整可能である、請求項１乃至３のうちのいずれか１項に記載の超音波アプリケータ。
【請求項５】
窪み部は前記第１のハウジングの外側表面において形成され、ロッキングピンは、前記第２のハウジングにおいて配置され、前記窪み部に係合することができる、請求項１乃至４のうちのいずれか１項に記載の超音波アプリケータ。
【請求項６】
前記ロッキングピンは、前記第１のハウジングに対する方向において付勢される、請求項５に記載の超音波アプリケータ。
【請求項７】
スイッチ要素は、前記ロッキングピンをブロック又は解放するよう与えられる、請求項６に記載の超音波アプリケータ。
【請求項８】
前記第２のハウジングにおいてグリップ部を更に有する、請求項１乃至７のうちのいずれか１項に記載の超音波アプリケータ。
【請求項９】
前記第１のハウジングの前記前方端部は、前記超音波コンバータの先端に対する貫通孔と、前記第１のハウジングの組織保護スリーブ又は骨ねじとの接続に対する結合要素とを有する、請求項１乃至８のうちのいずれか１項に記載の超音波アプリケータ。
【請求項１０】
表示は前記第１のハウジングの外側表面において与えられ、前記第２のハウジングは観察窓を更に有し、前記表示は、前記第１のハウジングが前記第２のハウジングに対して所定の位置において配置されるときに前記観察窓において可視となる、請求項１乃至９のうちのいずれか１項に記載の超音波アプリケータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して、音波融合（ソニックフュージョン、sonic  fusion）技術に係る。特には、本発明は超音波アプリケータ（ultrasonic  applicator）及び該超音波アプリケータを使用する方法に係る。本発明に従った超音波アプリケータの典型的な用途は、骨折された骨内における骨ねじ（骨スクリュ）を補強するためのものであり得る。
【背景技術】
【０００２】
ＵＳ４，６５３，４８９（特許文献１）は、固定セメントが骨ねじを通って骨粗鬆症を患う骨の一部へと導入されるシステムを開示する。大腿骨頸部骨折及び大腿骨遠位部骨折は、このシステムを用いて固定され得る。
【０００３】
ＷＯ２００７／０１４１２Ａ２（特許文献２）は、超音波トランスデューサ装置を開示する。該装置は、２％より少ない鉛を含有する圧電セラミック材料、低いキュリー温度を有する圧電材料、圧電セラミック要素に対して加えられる高圧縮付勢（バイアス）力、エポキシ材料で充填されるガラス転移点の低い温度を有して組み立てられる構成要素を有する付勢ボールドサブ組立体（bias  bold  sub-assembly）、及び／又は自動ロッキングテイパ（self-locking  taper）を有する恒久的に取り付けられたエンドエフェクタ、を有する。
【０００４】
先行技術に従ったシステムは、軸方向貫通孔であるフローキャビティ（flow  cavity）を備える骨ねじを有し、そこを通って骨セメントがねじの先端の一部へ導入され得る。骨セメントは、ねじの後方端部（trailing  end）に対して解放可能に取り付けられる装置によって促進される。この装置は、実質的に円筒形のバレル及びプランジャを有するという点において市販されているシリンジに類似する。バレルはキャビティを形成し、該キャビティにおいてプランジャが前後に可動である。
【０００５】
この先行技術による装置の使用において、固定セメントはバレルへと充填され、その後プランジャがセメントに対して促される。手動の圧縮力を加えることによって、固定セメントは骨ねじの軸方向貫通孔へと噴流される。圧力により、固定セメントは適度に流動化され、骨ねじの近位端部を通って骨へと通過することができ、その結果として骨ねじが骨において補強される。
【０００６】
このシステムは、固定セメントに対して加えられる手動圧力が基本的に圧力の適用から適用までだけではなく適用の最中にも変化するため、骨の一部及び骨ねじの先端内における固定セメントの分布が信頼性のないものとなるか、あるいは均等ではなくなる、という欠点を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】ＵＳ４，６５３，４８９
【特許文献２】ＷＯ２００７／０１４１２Ａ２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の一態様は、骨における埋込み箇所において例えば骨ねじの信頼性のある均等な補強を確実なものとし得る装置及び方法を与える。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
これは、独立請求項記載の主題事項によって達成される。更なる実施例は独立請求項において記載される。
【００１０】
一般的に、本発明に従った超音波アプリケータは、コンバータハウジングにおいて収容される超音波コンバータ、第１のハウジング、及び第２のハウジングを有する。第１のハウジングの後方端部は第２のハウジングにおいて位置決めされ、コンバータハウジングの内側端部は第１のハウジングの後方端部において位置決めされる。
【００１１】
一方では、第１のハウジングの後方端部の長さは調整可能である。このことは、第１のハウジングが第２のハウジングへとあるいは第２のハウジングから出て動かされ得、第１及び第２のハウジングの全長は可変である、ことを意味する。
【００１２】
他方では、コンバータハウジングの外側端部は、弾性要素を介して第２のハウジングに接続され、復元力は、第２のハウジングに対するコンバータハウジングの運動によりコンバータハウジングにおいて加えられ得る。これは、例えばコンバータハウジングの外側端部を第２のハウジングから引き出すことによって、弾性要素が引張され、その結果として復元力がコンバータハウジングに加えられる、ということを意味する。故に、コンバータハウジングは、付勢位置（biased  position）まで動かされる。
【００１３】
本発明に従った一実施例によれば、凹部は、コンバータハウジングの外側表面において形成される。保定具（リテイナ、retainer）は、第２のハウジングにおいて配置され、コンバータハウジングが弾性要素の復元力を与える位置にあるときに凹部に係合することができる。保定具を用いて、引張されている弾性要素を有するコンバータハウジングの静止位置を与えることは可能である。
【００１４】
保定具は凹部の方向において付勢され得、トリガ部（trigger）は、保定具を凹部から離れて動かすよう与えられ得る。故に、コンバータハウジングの外側端部を第２のハウジングから引き出すことによって、弾性要素は引張され、付勢された保定具はコンバータハウジングにおける凹部に係合する。操作者はトリガ部を引き得、保定具は凹部から出て動かされ、弾性要素の引張力は、第１のハウジングの前方端部の方向において超音波コンバータと共にコンバータハウジングを促し、超音波コンバータにおけるソノトロード（sonotrode）先端を第１のハウジングの前方端部から出るよう動かし得る。
【００１５】
超音波コンバータが始動されるとすぐに、超音波コンバータのソノトロードの付勢された先端は、第１のハウジングの前方端部に取り付けられる骨ねじにおいて位置決めされるポリマピンの材料を流動化することができ得、流動化されたポリマ材料は、骨内における骨ねじを補強するよう、骨ねじから出て骨空洞へと押し出され得る。
【００１６】
本発明の更なる一実施例によれば、第２のハウジングの内側に位置決めされる第１のハウジングの後方端部の長さの調整は、第２のハウジングに対する第１のハウジングの回転により達成される。第１のハウジングの外側表面において形成されるねじ山は、第２のハウジングにおいて与えられる少なくとも１つの突起部に係合する。
【００１７】
本発明の他の実施例によれば、窪み部は、第１のハウジングの外側表面において形成される。ロッキングピンは、第２のハウジングにおいて配置され、窪み部に係合することができる。これを用いて、第２のハウジングに対する第１のハウジングの調整された長さは、ロッキングピン及び窪み部の係合によってロックされ得る。
【００１８】
ロッキングピンは、窪み部の方向において付勢され得、窪み部に位置合わせされ次第該窪み部に自動的に係合する。
【００１９】
本発明の他の実施例によれば、ねじ山は第１のハウジングの外側表面において形成され、窪み部はねじ山のピッチ内において形成される。第２のハウジングにおいて、ロッキングピンが与えられ、該ロッキングピンはまずねじ山のピッチ内において係合することができ、次に窪み部と係合することができる。この場合、ハウジングの長さの調整は、第１のハウジングを第２のハウジングに対して回転させることによって達成され得、ロッキングピンは、ねじ山のピッチ内に位置決めされた窪み部と位置合わせされ次第、窪み部に追加的に係合する。
【００２０】
複数の窪み部がねじ山のピッチ内（又はねじ山のピッチの外側）において与えられてもよく、第１及び第２のハウジングの長さは、例えば周期的距離において所定の方途で調整及びロックされ得る、ということが留意され得る。
【００２１】
超音波アプリケータの更に優れた取扱いを与えるよう、第２のハウジングにおけるグリップ部は、本発明の他の実施例に従って与えられる。
【００２２】
伸延片（lengthening  piece）の一種である組織保護スリーブ（tissue  protection  sleeve）は、第１のハウジングの前方端部と骨ねじとの間において配置される。
【００２３】
超音波アプリケータを異なる長さを備える骨ねじに適合させるよう、第１のハウジングは第２のハウジングに対して調整可能であり、したがって超音波アプリケータの第１及び第２のハウジングの全長は調整可能である。このことは、超音波コンバータの先端がハウジングを多少出て動くという効果をもたらす。これにより、実際に利用される骨ねじの長さとは無関係に、所定の量のポリマ材料が超音波振動と共に所定の圧力によって流動化され、埋込み箇所における骨ねじの信頼性がありかつ均等な補強が達成され得る、ということが確実なものにされ得る。
【００２４】
本発明の上述された態様及び更なる態様、特徴、並びに利点はまた、以下に記載される実施例から導き出され得、本発明を限定しない実施例を参照して説明される。
【００２５】
本発明はこれより、添付の図面を参照して典型的な実施例を用いて詳述される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に従った超音波アプリケータの側部断面図である。
【図２】本発明に従った超音波アプリケータの側面図である。
【図３】本発明に従った超音波アプリケータの平面断面図である。
【図４】超音波アプリケータの第１及び第２のハウジングの調整された全長を有する超音波アプリケータの例を図示する。
【図５】超音波アプリケータの第１及び第２のハウジングの調整された全長を有する超音波アプリケータの例を図示する。
【図６】第２のハウジングへと戻るよう動かされるコンバータハウジングの外側端部を有し、ポリマ材料が骨ねじから押し出される超音波アプリケータを図示する。
【図７】本発明に従った方法を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図面に示される実例は概略的であり実寸大ではない、ことが留意される。異なる図において類似する要素は、同一の参照符号を与えられる。
【００２８】
図１は、本発明に従った超音波アプリケータの側部断面図である。超音波アプリケータは、超音波コンバータ１００、コンバータハウジング１４０、第１のハウジング２００、及び第２のハウジング３００を有する。
【００２９】
超音波コンバータ１００は、ソノトロードとの接続に対するねじ穴（threaded  bore）１２０を備える先端部１１０を有する。更にコンバータ１００は、コンバータハウジング１４０の内側に位置決めされ、比較的小さい部分１３０においてコンバータハウジングに対して固定される。故に部分１３０とは別のコンバータの主要部分は、いずれのハウジングとも接触せず、超音波コンバータによって引き起される振動は、ハウジングに対して低減されて伝達され得る。
【００３０】
コンバータハウジング１４０は、第１のハウジング２００内において実質的に位置決めされ、コンバータハウジングの後方端部１５０は、第２のハウジング３００から出て延在する。コンバータハウジングは外側に対する開口を有し、例えばケーブル（図示せず）は、超音波コンバータに対してエネルギを供給するよう与えられ得る。
【００３１】
第１のハウジング２００は、組織保護スリーブの近位端部又は骨ねじと一致するよう形成され得る前方端部２１０を有する。第１のハウジング２００は更に、第１のハウジングの外側表面における実質的に螺旋状の溝を形成するねじ山２２０を有する。ねじ山２２０内において複数の窪み部２２２は一定の距離で与えられる。
【００３２】
ねじ山２２０及び窪み部２２２との係合に対して、ロッキングピン２３０は第２のハウジング３００において与えられる。ロッキングピン２３０は、窪み部２２２と係合するよう適合された実質的に球形の先端部を有する。更に、ロッキングピン２３０は、ロッキングピンが窪み部に位置合わせされる場合において、ロッキングピンを第１のハウジング２００に対する方向で窪み部２２２へと促す弾性要素２３４によって付勢される。
【００３３】
スイッチ要素２４０は、他の弾性要素２４２によって付勢されるよう与えられる。この実施例によればスイッチ要素２４０は、ロッキングピンが窪み部２２２に係合する場合、ロッキングピン２３０の運動をブロックし得る。スイッチ要素２４０を押すことによりロッキングピンは解放され、ロッキングピンの先端２３２は、窪み部２２２から出て動き得、第２のハウジング３００に対する第１のハウジング２００の回転は可能であり得る。かかる回転により、第１及び第２のハウジングの全長は調整され得る。
【００３４】
例えば、窪み部２２２は長手方向において５mm毎に当てられ得、第１のハウジング２００を約９０度ずつ回転させることにより、第１及び第２のハウジングの全長は５mm毎にロックされ得る。
【００３５】
図１に示される通り、保定具３１０は、第２のハウジング３００において与えられる。保定具３１０は、更なる弾性要素３３２によって付勢されるトリガ部３３０の運動によって可動である。トリガ部３３０の運動は、保定具３１０に対して要素３２０によって伝達され、保定具をコンバータハウジング１４０から離れるよう動かす。
【００３６】
コンバータハウジング１４０において、スロット状凹部１６０及び凹部１７０が与えられる。スロット状凹部１６０は、コンバータハウジングが第２のハウジング３００から引き出されない限り保定具３１０の端部がスロット状凹部に係合することができるよう形成される。コンバータハウジング１４０が第２のハウジング３００から引き出されるとすぐに、保定具３１０の端部は凹部１７０に係合し、コンバータハウジング１４０と第２のハウジング３００との間において配置される弾性要素を引張する。
【００３７】
図２に見られ得る通り、第２のハウジング３００はグリップ部３４０に与えられ、トリガ部３３０が配置される。該トリガ部は、グリップ部を保持する一方で手の人差し指によって容易に引かれ得る。図２では、第１のハウジング２００のねじ山２２０のピッチ内における窪み部２２２の位置が更に示される。
【００３８】
本発明に従った超音波アプリケータの更なる断面図は、図３において示される。該図は、第１のハウジング２００、第２のハウジング３００、及びコンバータハウジング１４０内における超音波コンバータ１００を示す平面図である。第２のハウジング３００内には、引張スプリング３６０である２つの弾性要素が位置決めされる。弾性要素３６０の各々は、点３６２において第２のハウジング３００に接続され、点３６４においてストラップ３５０を介してコンバータハウジングに接続される。したがって、第２のハウジング３００からコンバータハウジング１４０の後方端部を引き出すことで、弾性要素３６０は引張される。
【００３９】
図４、５及び６において、本発明に従った超音波アプリケータの適用の例が図示される。
【００４０】
図４において、超音波アプリケータは長ねじ５００を有して使用される。組織保護スリーブ４００は、ねじ５００と第１のハウジング２００の前方端部との間において配置される。超音波コンバータの先端とねじ５００内におけるポリマピン５１０との間においては、超音波ソノトロード（ultrasonic  sonotrode）４１０が与えられる。ここでは、コンバータハウジングの外側端部は第２のハウジング３００から引き出され、目盛１８０は、流動化されてねじ５００から押し出されるポリマ材料の量を示すよう可視である。
【００４１】
第２のハウジング３００に対する第１のハウジング２００の調整を容易にするよう、例えば数字２５０であるような表示（サイン）は第１のハウジング２００の外側表面において与えられ、観察窓３７０は第２のハウジング３００において与えられる。第１のハウジング２００における数字２５０は、使用されるねじ５００の長さに応じて選択され得る。図４中の例では、観察窓３７０において可視である数字８５は、ねじ５００の長さが８５ｍｍであることを示す。ハウジングの長さと特定の長さを備えるねじとの間の関係を示すにはいかなる表示も適切であり得る、ことが理解され得る。
【００４２】
図５の例では、第１のハウジング２００は第２のハウジング３００に対して調節され、数字５５は窓３７０内において可視である。したがって、ソノトロード４１０は組織保護スリーブ４００から出てさほどは延在せず、故により短いねじ５００へとさほどは延在しない。更に、コンバータハウジングの外側端部１５０は、第２のハウジング３００から引き出されるため目盛１８０は可視であり、第２のハウジングにおける弾性要素は付勢される。
【００４３】
図６において示される状況において、トリガ部は引かれており、したがって第２のハウジング３００の内側における弾性要素の引張力は既に、骨ねじからポリマ材料５２０を押し出している。外側端部１５０を第２のハウジング３００へと戻るよう動かすことによって、ソノトロード４１０は骨ねじ５００へと更に押される。この例では、長さ５５ｍｍを有する骨ねじ５００が利用される。
【００４４】
図７中のフロー図は、本発明に従った超音波アプリケータを使用する原理を示す。方法に関して記載される段階は主な段階であり、該主な段階は差別化され得るかあるいは複数のサブ段階へと分割され得る。更に、かかる主要段階の間にはサブ段階があり得る。したがってサブ段階は、本発明に従った方法の原理を理解するよう重要であり得る場合にのみ言及される。
【００４５】
段階Ｓ１において、第２のハウジングに対する第１のハウジングの位置が調整される。これは、第２のハウジングに対して第１のハウジングを回転させることによって達成され得、ロッキングピンは、第１のハウジングにおいて与えられる螺旋状ねじ山ピッチをたどる。
【００４６】
段階Ｓ２において、第１のハウジング及び第２のハウジングの全長は、第１のハウジングの窪み部におけるロッキングピンの係合によってロックされる。ここで数字が第２のハウジングにおける観察窓内で可視となり得る。該数字は、超音波アプリケータを有して現在使用されているねじの長さに対応し得る。
【００４７】
段階Ｓ３において、コンバータハウジングの外側端部は第２のハウジングから引き出され、それによってコンバータハウジングと第２のハウジングとの間における弾性要素を引張する。
【００４８】
段階Ｓ４において、第２のハウジングに対するコンバータハウジングの運動は、第２のハウジングにおける保定具のコンバータハウジングにおいて与えられる対応する凹部との係合によって、弾性要素が引張される位置においてブロックされる。
【００４９】
段階Ｓ５において、超音波コンバータは始動される。
【００５０】
段階Ｓ６において、トリガ部を引き、保定具を凹部から出て動かすことによって、コンバータハウジングは解放される。
【００５１】
最後に段階Ｓ７において、超音波振動と共に圧力は、超音波コンバータのソノトロードの先端において対象物に加えられる。対象物は、骨ねじ内において位置決めされるポリマピンであり得、該ポリマピンのポリマ材料は、流体化されると同時にねじの遠位部においてねじから押し出される。
【００５２】
本発明は図面及び上記説明において詳細に例示及び説明されてきたが、かかる例示及び説明は、例証又は典型であり制限的ではないと考えられるべきである。本発明は開示された実施例に限定されない。
【００５３】
開示された実施例に対する他の変形は、図面、開示、及び添付の請求項を読むことにより記載された本発明を実施する当業者によって理解及び達成され得る。請求項において、「有する」という語は他の要素を除外するものではなく、単数形で示される用語はその複数の存在を除外しない。特定の方策が相違する従属請求項において記載されるという単なる事実は、かかる方策の組合せが有利に使用され得ない、ということを示すものではない。請求項中の参照符号は、範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【符号の説明】
【００５４】
１００  超音波コンバータ
１１０  超音波コンバータの先端部
１２０  ねじ穴
１３０  固定点
１４０  コンバータハウジング
１５０  外側端部
１６０  スロット状凹部
１７０  凹部
１８０  目盛
２００  第１のハウジング
２１０  前方端部
２２０  ねじ山
２２２  窪み部
２３０  ロッキングピン
２３２  先端
２３４  ロッキングピンの弾性要素
２４０  スイッチ要素
２４２  スイッチ要素の弾性要素
２５０  数字
３００  第２のハウジング
３１０  保定具
３２０  伝達要素
３３０  トリガ部
３３２  トリガ部の弾性要素
３４０  グリップ部
３５０  ストラップ部
３６０  第２のハウジングにおける弾性要素
３６２  固定点
３６４  固定点
３７０  観察窓
４００  組織保護スリーブ
４１０  ソノトロード
５００  骨ねじ
５１０  ポリマピン
５２０  ポリマ材料
【図１】
0005406874.tif 000002
【図２】
0005406874.tif 000003
【図３】
0005406874.tif 000004
【図４】
0005406874.tif 000005
【図５】
0005406874.tif 000006
【図６】
0005406874.tif 000007
【図７】
0005406874.tif 000008