(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波ハンドピースであって：
外側筐体；
該外側筐体内の往復運動のために前記外側筐体内に収容された変換器筐体；
該変換器筐体内に備えられた超音波変換器；
前記外側筐体に対して前記変換器筐体の位置を調整するための要素；及び
弾性要素であって、該弾性要素の第１端部は前記変換器筐体に嵌合し、前記弾性要素の第２端部は前記外側筐体に嵌合する、弾性要素であり、前記超音波ハンドピースの軸方向に前記変換器筐体の位置を調整することにより、前記超音波変換器にプリロードが加えられる、弾性要素；
を有する超音波ハンドピース。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波ハンドピースであって、前記弾性要素はコイルスプリング又はゴム製バッファを有する、超音波ハンドピース。
【請求項３】
請求項１に記載の超音波ハンドピースであって、前記変換器筐体内の前記超音波変換器の移動を制限する停止部を更に有する、超音波ハンドピース。
【請求項４】
請求項１に記載の超音波ハンドピースであって、前記超音波変換器の一端部に接続され、前記外側筐体から飛び出しているソノトロードを更に有する、超音波ハンドピース。
【請求項５】
増強用システムであって：
スクリュー；
該スクリュー内に導入されて適合されるポリマーピン；及び
請求項１乃至４の何れか一項に記載の超音波ハンドピースであって、前記超音波変換器は前記ポリマーピンと接していて、前記スクリューは、継ぎ手要素により前記超音波ハンドピースの前記筐体とつながれている、超音波ハンドピース；
を有する増強用システム。
【請求項６】
請求項５に記載の増強用システムであって：
前記スクリューの近位端に、及び前記超音波ハンドピースの前記筐体の遠位端の前記継ぎ手要素に接続されて適合される組織保護スリーブ；
を更に有する、増強用システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、音波融着技術に関し、特に、超音波ハンドピース及び超音波ハンドピースを用いる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
国際公開第２００７／０１４１２Ａ２号パンフレットにおいて、超音波トランスジューサ装置、即ち、２％以下の鉛を有するアクティブな圧電セラミック材料、低いキューリー温度、圧電セラミック要素に適用される高圧縮バイアス力を有する圧電材料、エポキシ材料で満たされた低温のガラス転移点でアセンブルされる構成要素を有するバイアスボルトサブアセンブリ、及び／又は自動ロッキングテーパー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単独使用のための超音波変換器について開示されている。
【０００３】
米国特許第４，６５３，４８９号明細書には、固化セメントが骨粗鬆症により冒された骨の部分にスクリューを介して導入されるシステムについて開示されている。大腿骨頸部骨折及び遠位大腿骨骨折はこのシステムにより治療されることが可能である。
【０００４】
従来技術に従ったシステムは、フローキャビティ、即ち、骨セメントがスクリューの先端部分に導入されることが可能である骨内を通る軸方向を有する。骨セメントは、そのスクリューの終端に対して開放可能であるように取り付けられた装置により進められる。この装置は、筒状胴部及びプランジャを頑丈に有する市販のスピンドルに類似するものである。その胴部は、プランジャがその方に移動可能であり、且つ逆戻り可能であるキャビティを構成する。
【０００５】
この従来の装置の使用においては、固化セメントが胴部に満たされ、その後、プランジャが促される。手動の圧縮力を加えることにより、固化セメントが、スクリューの骨の中の軸方向に噴出される。その圧力のために、固化セメントは、骨内にスクリューの近位端の中を通ることが可能であるように適切に流動化され、その結果として、スクリューが骨内に進められる。
【０００６】
このシステムは、基本的には適用毎にばかりでなく、適用中に、固化セメントに加えられる手動の圧力が変化し、それ故、スクリューの先端における骨の部分の中の固化セメントの分布は信頼性がなくなる、又は均一でなくなるという短所を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２００７／０１４１２Ａ２号パンフレット
【特許文献２】米国特許第４，６５３，４８９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の特徴は、オブジェクト内の導入箇所に信頼性高い及び均一な添加が確実にされることが可能である装置及び方法を規定する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
これは、各々の独立請求項の主題により達成される。本発明に従った更なる実施形態については、それぞれの従属請求項に記載されている。
【００１０】
一般に、本発明の第１実施形態に従って、超音波ハンドピースは外郭筐体を有する。超音波ソノトロード変換器が備えられている変換器筐体は、外郭筐体内の反復運動のために外郭筐体内に備えられている。弾性要素又はスプリングは、変換筐体を嵌合する第１端部と、外郭筐体を嵌合する第２端部とを有する。ハンドピースの軸方向における変換器筐体の位置の調整により、超音波変換器にプリロードが適用される。
【００１１】
本発明の第２実施形態に従って、超音波ハンドピースの筐体は、筐体の全長を調整するように、それ故、ハンドピースの第１端部に備えられる複数のスクリューの異なる長さに適合するように、互いに対してスライド可能な２つの筐体部分を有する。
【００１２】
更に、上記の超音波ハンドピースを用いる方法は、オブジェクト内に位置付けられるスクリューにハンドピースの第１端部を嵌合する段階であって、ソノトロードがスクリュー内に突出している、段階を有する。アジャスタホイールの軸方向位置を調整し、超音波ハンドピースのスプリングを一方に偏らせることにより、力が超音波変換器に加えられる。超音波変換器は、例えば、スクリュー内のポリマーロッドが液化し、それによって、スクリューがオブジェクト内の現位置で固定されるようにアクティブにされる。超音波変換器は、その場合、非アクティブにされ、増強された（ａｕｇｍｅｎｔｅｄ）スクリューから解放される。
【００１３】
本発明は、その増強（ａｕｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ）に、即ち、上記の従来技術により提案されている骨内でのスクリューの固定に限定されないことに留意する必要がある。スクリューはまた、ねじ山のないボルト、若しくはオブジェクトにおける２つ又はそれ以上の部品の固定のための適切な幾何学的構成を有するピンであることが可能である。上記オブジェクトは、例えば、木材、プラスチック、金属、石又は骨から成る何れかのオブジェクトであることが可能である。一般に、スクリューを進めることは、オブジェクト内でのスクリューの位置付けの後の、オブジェクトの内側の壁とスクリューとの間にだぼを導入することと比較することができる。
【００１４】
本発明については、以下で、添付図を参照しながら好適な実施形態により詳述される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態に従った超音波ハンドピースの断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態に従った超音波ハンドピースの断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に従った、調整された位置で筐体の２つの部分をロックする保持器要素の詳細図である。
【図４】本発明に従った超音波ハンドピースの筐体の端部にスクリュー又は組織保護スリーブの接続のための継ぎ手要素の詳細図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１を参照するに、参照番号１０で一般に示されている本発明の第１実施形態に従った超音波ハンドピースが示されている。超音波ハンドピースのコア要素は超音波変換器６である。この変換器は、ライン電力を、又は充電可能な及び充電可能でない電池電力を受け入れるように、電力供給される。その変換器の一端部において、変換器６は、変換器により振動するようにされる先端１２を特徴とする。超音波ハンドピースから距離を置いて位置している要素に振動を伝えるように、ソノトロード４が先端１２に嵌合されている。
【００１７】
変換器６の本体は、２分割型筐体１４は収容されている。先端１２に隣接する変換器の筐体１４の一部１６は変換器の本体に接続され、変換器の本体を仕切る筐体１４の他の部分１８は、その外側において、変換器の軸方向におけるコイルスプリング７のような弾性要素の一端部を備えるステップ２０を有する。このスプリングはまた、第２筐体部分１８の一部１９の構成によりサイドサポート及びガイドを受け入れる。コイルスプリングに代えて、ゴム製バッファ、板状スプリング等のような、ある他のプリロード手段を用いることが可能である。更に、コイルスプリング７は、圧縮スプリング又は引っ張りスプリングであることが可能である。
【００１８】
更に、超音波ハンドピースは、超音波変換器６が変換器筐体１４と共に収容される外側筐体５を有する。超音波変換器６は、筐体５内の変換器筐体１４と共に軸方向に往復運動されることが可能である。変換器６により生じる振動は、この構成においては、筐体５を持っているユーザの手に減衰するように伝達される。筐体５は、その一端部に、ソノトロード４がその孔の中を通って外側に突き出ている孔２２を有する。スクリュー１が超音波ハンドピースに固定して接続されているときに、ソノトロード４がその中に延びる、あるスクリュー又はスクリュー１を嵌合するための手段であって、例えば、ねじ山がまた、備えられている。
【００１９】
筐体の他端部においては、筐体５は、その筐体の外側面においてねじ山２４を有する。スクリューキャップとして実質的に構成されるアジャスタホイール８がねじ山２４にねじ込まれ、それ故、コイルスプリング７の第２端部はアジャスタホイール８の内側２５で支持される。アジャスタホイール８の回転により、開始位置を、それ故、ねじの長さを調節することが可能である。筐体５におけるアジャスタホイール８の回転により、アジャスタホイール８は、筐体５において筐体の軸方向に移動する。従って、アジャスタホイール８の内側２５と筐体部分１８に形成されたステップ２０との間で支持されるスプリング７は、共に圧せられる又は延ばされる。スプリングの移動は、それ故、筐体５内の軸方向の筐体１４及び変換器６の移動は、好適には、３０ｍｍであり、一般には、１０ｍｍ乃至５０ｍｍの範囲内にあるが、これはまた、必要に応じて、任意に寸法決めされることが可能である。変換器の筐体１４の第２筐体部分１８の細くされた端部２８が外側にその孔の中を突き出ている孔２６が、アジャスタホイール８において軸方向に備えられている。第２筐体部分１８の端部２８に、筐体５において超音波変換器６の移動を制限するステップ９が嵌合され、このステップは、同様に、筐体５に関連して超音波変換器に接続されたソノトロード、及び筐体に接続されたスクリュー１の移動を制限する。停止部９がまた、スプリング７をプリロードするように用いられる。
【００２０】
本発明の第１実施形態に従った超音波ハンドピースは、第１端部及び第２端部を有する外側筐体と、外側筐体内の往復運動のための外側筐体の第１端部内に収容されている変換器筐体と、変換器筐体内に備えられている超音波変換器と、外側筐体の第２端部に調整可能であるように接続されたアジャスタホイールと、弾性要素と、変換器筐体に嵌合する第１端部と、アジャスタホイールを嵌合する第２端部とを有し、超音波ハンドピースの軸方向における変換器の位置の調整は超音波変換器にプリロードを適用する。
【００２１】
第１実施形態の特徴に従って、アジャスタホイールの内側面及び筐体の外側面はねじ山付けされていて、それらのねじ山は、アジャスタホイールの調整を可能にするように結合されている。
【００２２】
本発明の第１実施形態に従った弾性要素はコイルスプリング又はゴム製バッファを有する。
【００２３】
他の特徴としては、本発明の第１実施形態に従った超音波ハンドピースは、筐体内の超音波変換器の移動を制限し、超音波変換器に接続された停止部を更に有する。
【００２４】
更なる他の特徴としては、本発明の第１実施形態に従った超音波ハンドピースは、超音波変換器の一端部に接続されたソノトロードを更に有し、筐体の第１端部から突き出ている。
【００２５】
オブジェクトにおいてスクリュー１を進めて超音波ハンドピースを用いることについて、以下で詳述する。先ず、Ｋワイヤ等のガイドワイヤが、スクリューが位置付けられるようになっているオブジェクトにおけるある場所に導入されることが可能である。Ｋワイヤにおいて、所望したように位置付けられるまで、所定位置にスクリューが挿入され、ねじ込まれる。そのスクリューはまた、Ｋワイヤを用いることなく、オブジェクト内に位置付けられることが可能であることに留意する必要がある。スクリューにおいては、自在通路、即ち、カニュレーションが、スクリューの長手方向の中心線に沿って存在する。ポリマーピン３が、その場合、自在通路に導かれる。ピン３の主な特徴は、ピン３が、圧力変化及び超音波変化により流動化されるのに適切な材料から成ることであることに留意する必要がある。従って、ポリマーピンはポリマーから成る必要はない。
【００２６】
超音波ハンドピースの筐体５が、その場合に、スクリュー１に接続されているとき、ソノトロード４はスクリュー内に突き出ていて、ソノトロードの遠心端は、ポリマーピン３と接するようになる。アジャスタホイール８により、ポリマーピン３にソノトロード４により作用する所定の圧縮力が設定されることが可能である。プリロードは、例えば、アジャスタホイール８と停止部９との間の所定位置にクランプされたブロックにより一時的に固定されることが可能である。このブロックは、しかしながら、先ず、超音波変換器がオンに切り換えられる前に、取り外される必要がある。
【００２７】
オンに切り換えられるとき、変換器は、変換器筐体１４とアジャスタホイール８との間にプリロードされたスプリング７によりもたらされた圧力と共に、ポリマーピン３の材料が流動化され、その結果、ポリマーピンの材料がスクリュー１の先端により押圧されることを保証する振動を生成する。このようにして、スクリューはオブジェクト内に進められる。
【００２８】
従って、スクリューを増強するように、本発明の第１実施形態に従った超音波ハンドピースを用いる方法は：
スクリューに筐体の第１端部を嵌合するステップであって、ソノトロードがスクリュー内に突き出ている、ステップと；
アジャスタホイールの軸方向位置を調整することにより超音波変換器に力を加えるステップと；
スクリュー内にポリマーロッドを挿入するステップと；
ポリマーロッドが液化するように、超音波変換器をアクティブにするステップと；
超音波変換器を非アクティブにするステップと；
増強されたスクリューから筐体を解放するステップと；
を有する。
【００２９】
図２は、本発明の第２実施形態に従った超音波ハンドピースであって、同じ機能性を有する第１実施形態及び第２実施形態の要素は、同じ参照番号で表されている、超音波ハンドピースを示している。
【００３０】
本発明の第２実施形態に従って、超音波変換器６は、変換器筐体１４に固定されて接続されている。変換器筐体１４は、より大きい直径を有する第１部分と、より小さい直径を有する第２部分とを有し、ステップ２０は、第１部分と第２部分との間に位置している。
【００３１】
超音波ハンドピースは、第１筐体部分５及び第２筐体部分３２を有する２分割外側筐体を更に有する。外側筐体の第１部分及び第２部分は、第１部分５が軸方向で外側筐体の第２部分３２に対してスライド可能である。これは、第１部分５のより大きい内径により得られ、その内径は、外側筐体の第２部分３２の外径と等しい又はその外径より僅かに大きく、それ故、少なくとも第１部分５の一部は、外側筐体の第２部分３２について移動可能である。
【００３２】
外側筐体の第１部分５は、ソノトロード４が遠位方向に外側筐体から突き出るようにする孔を遠位端で更に有する。外側筐体の第２部分３２は、孔を有する近位端を有し、弾性要素７が、変換器筐体１４のステップ２０と外側筐体の第２部分３２の内側面との間に収容されることが可能である。従って、第２部分３２は、第１実施形態に従ってアジャスタホイール８の機能性の１つを提供する、即ち、外側筐体に対して遠位方向で変換器筐体１４と共に超音波変換器をバイアスすることが可能であるように弾性要素のための支持部を提供する。
【００３３】
外側筐体の第２部分３２の近位端における孔を通って、変換器筐体の近位端部は突き出ている。前記近位端部は、本発明の第１実施形態に従ったアジャスタホイール８の機能性の他の１つを有する、即ち、弾性要素７により変換器筐体におけるプリロードを調整する可能性を提供するキャップ状要素８ａに接続されている。ユーザは、外側筐体を保持し、キャップ状要素８ａを引っ張ることにより、弾性要素７を、即ち、近位方向で外側筐体に対して変換器筐体をバイアスすることが可能である。特定の距離だけ要素８ａを引っ張った後、ユーザは、例えば、要素８ａを回転することにより、要素８ａの相対的位置及び外側筐体に対する変換器筐体１４をロックすることが可能であり、その位置は、要素８ａと外側筐体の第２部分３２との間に備えられることが可能である差し込み継ぎ手によりロックされることが可能である。
【００３４】
図３は、外側筐体の第１部分及び第２部分の相対的位置を互いに対してロックするロッキング機構の詳細を示す図である。この図において、変換器筐体１４は、外側筐体の第２部分３２内部に位置付けられ、第２部分３２は第１部分５内部に位置付けられるように示されている。第１部分５の壁内には、ハンドピースの径方向に移動可能である少なくとも１つのボール３４が備えられている。第１部分５の外側面には、保持器要素の操作を容易にするように外側面に溝を有するリングとして形成されることが可能である保持器要素３０を備えている。
【００３５】
保持器要素３０は、第１位置において、少なくとも１つのボール３４が、外側筐体の第２部分３２から離れるように径方向に移動することが可能であるように形成されている。この位置においては、第１部分５は、第２部分３２から解放されていて、それ故、外側筐体の長さが調整可能であるように、第２部分３２に対して軸方向に移動されることが可能である。外側筐体の長さを調節した後、保持器要素は、少なくとも１つのボール３４が第２部分３２に対してその方向に押し戻される第２位置で移動されることが可能であり、溝３６は、ボール３４の部分を受け入れるように第２部分の外側面に形成されている。外側筐体の第２部分３２における溝３６の１つでボール３４を押圧することにより、外側筐体の第２部分３２に対する第１部分５の位置は固定される。保持器要素は、ハンドピースの軸方向又は周方向で第１位置と第２位置との間で移動されることが可能であることに留意する必要がある。
【００３６】
図４は、外側筐体の第１部分５とスクリュー又は組織保護スリーブ５０との間に備えられている継ぎ手４０を詳細に示している。継ぎ手４０は、外側要素４２と、弾性要素４６と、固定要素４８とを有する。その継ぎ手は、超音波ハンドピースの外側筐体の第１部分５に接続され、軸方向に貫通孔を有し、スリーブ又はスクリューの近位端を受け入れることが可能である。更に、その継ぎ手の孔を通って及びスリーブ又はスクリュー内で、ソノトロード４の遠位端が延びている。
【００３７】
近位方向に外側要素を引っ張ることにより、固定要素４８は、前記スリーブ又はスクリューが接続解除される又は変化されることが可能であるように、スリーブ又はスクリューの近位端を解放することができる。スリーブ又はスクリューの近位端が継ぎ手内に位置付けられた後、外側要素４２は、弾性要素４６が遠位方向において外側要素を移動させ、それにより、超音波ハンドピースの外側筐体の第１部分にスリーブ又はスクリュー５０を結合するようにスリーブ又はスクリュー５０の近位端において固定要素を押圧するように、解放されることが可能である。
【００３８】
本発明の第１実施形態に関連して上記している使用法の特徴に加えて、第２実施形態は、オブジェクトの所望位置において、組織保護スリーブの有無に拘わらず、スクリューを導入する可能性を有し、その場合、継ぎ手４０により外側筐体の遠位端にスクリュー又はスリーブを接続する可能性を有する。更に、スリーブの有無に拘わらず、導入されたスクリューの長さに依存して、外側筐体の長さは、ソノトロード４がスクリュー（又はスリーブ）における遠位的に飛び出した長さと適合するように、調整されることが可能である。更に、要素８ａにより、超音波変換器６は、オブジェクト内の導入場所でスクリューの高信頼性の且つ一様な進行を最終的に達成するように、所定の力で遠位方向にバイアスされることが可能である。好適には、超音波変換器６はバイアスされ、その場合、例えば、差し込み継ぎ手により所定位置にロックされ、その場合、スクリュー又はスリーブは、その継ぎ手４０により外側筐体の遠位端と結合され、その場合、要素８ａのロッキングは、ソノトロード、変換器及び変換器筐体を介してスクリュー内のポリマーピンにおけるプリロードを実現するように、解放される。
【００３９】
本発明に従った超音波ハンドピースは、次のような有利点を有する。第１に、所定の圧縮力が、所定の振幅を有する超音波振動と共にポリマーピンに再現性よく与えられ、その結果、ポリマー材料の信頼性高い流動化が得られる。第２に、ソノトロードは、スクリュー内への特定の進行により進められ、そのために、オブジェクトに対してスクリューにより押圧されるようになっている材料の量を制御することができる。
【００４０】
個々の構成要素の何れかの変更は、他の構成要素の変更と組み合わせられることが可能であり、それ故、具体的に参照された上記の組み合わせに限定されるものでないことに留意する必要がある。
【００４１】
本発明について、本明細書においては、特定の実施形態を参照して詳述しているが、それらの実施形態は、本発明の原理及びアプリケーションの単なる例示であることが理解される必要がある。従って、多くの変形が例示としての実施形態に対して適用されることが可能であり、他の構成が、同時提出の特許請求の範囲に記載されている本発明の範囲及び主旨から逸脱することなく、案出されることが可能であることが理解できる。
【図１】
0005391195.tif 000002
【図２】
0005391195.tif 000003
【図３】
0005391195.tif 000004
【図４】
0005391195.tif 000005