(57)【要約】  機構はシリンダ内のピストンの縦の往復運動を、ピストンの一定方向への回転と往復運動の組み合わせに変換する。この変換を可能なものにするために、ピストンは外周に閉環式の波形溝を備える。閉環式の波形溝は先端にくぼみを備える。くぼみは溝の対称性を破るものである。シリンダ内に配されたボールは溝内部に入る。ピストンが往復運動をしているとき、溝はボール上を摺動する。可撓性のある熱収縮リングは所定の位置でボールを保護するとともに、ボールが溝表面に向かって絶えず確実に付勢されるものとする。【選択図】図１ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンの往復運動を前記ピストンの一方向回転及び往復運動の組み合わせに変換する機構であって、
前記機構は前記ピストンの外周表面に形成される閉環状の波形溝を備え、これにより前記閉環状の波形溝が少なくとも1つの変則部を備え、
前記変則部は前記溝を非対称にするよう形成されるとともに、前記閉環状の波形溝の少なくとも1つの先端部に形成されるくぼみを備え、
前記少なくとも1つの先端部から延出する溝部分の少なくとも一部の深さが変化し、これにより前記先端部からの距離に応じて前記ピストンの軸から外方にむけて傾斜することを特徴とする機構。
【請求項２】
前記くぼみが前記一方向回転のピストンの回転方向を制限するように形成されることを特徴とする請求項１に記載の機構。
【請求項３】
前記変則部が前記閉環状の波形溝内に対の非対称を生じさせることを特徴とする請求項２に記載の機構。
【請求項４】
前記閉環状の波形溝の少なくとも1つの先端部が溝分割部に形成されるくぼみを備え、前記溝分割部が前記ピストンの前記軸と平行に延出することを特徴とする請求項３に記載の機構。
【請求項５】
ピストンの往復運動を前記ピストンの一方向回転及び往復運動の組み合わせに変換する機構であって、前記機構は
（ａ）前記ピストン外周表面に形成された閉環状の波形溝と、
（ｂ）前記閉環状の波形溝に少なくとも部分的に延出するように配された少なくとも1つのボール部材を備え、
前記少なくとも1つのボール部材が所定の位置に配されるとともに、弾性リングによって前記溝の表面に向かって付勢されることを特徴とする機構。
【請求項６】
前記ピストンが内部に配されたシリンダ部材をさらに備え、
前記シリンダ部材の外周表面が非円形の閉環状の曲線輪郭であることを特徴とする請求項５に記載の機構。
【請求項７】
前記非円形の閉環状の曲線輪郭が楕円であることを特徴とする請求項６に記載の機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は閉環状の波形溝機構システムを用いる機構システムに関する。該閉環状の波形溝機構システムは、第1部材及び第２部材間の機械的結合の結合部分が閉環状の溝を有する際に、閉環状の波形溝を用いて第1部材の縦運動を第２部材の回転運動に変換し、特に改良型の閉環状波形溝機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
閉環状の波形溝機構は従来技術であり、特に米国特許第５，３５０，３９０号、米国特許第５，８０６，４０４号、及びＰＣＴ出願第ＩＬ２００３／００８０７号に記載され、本出願の発明者にも全て公開されている。これら特許及び出願の公開は参照することにより全体として本出願に組み込まれるものとする。  
【０００３】
【特許文献１】米国特許  第５，３５０，３９０号
【特許文献２】米国特許  第５，８０６，４０４号
【特許文献３】ＰＣＴ出願  第ＩＬ２００３／００８０７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は改良型の閉環状波形溝機構である。
本発明の目的は、ピストンの一方向回転を確実に行う閉環状の波形溝を提供することである。
本発明のさらなる目的は、アテローム除去装置のような小型部品として製造するために適した閉環状波形溝を提供することである。
本発明のさらなる目的は、製造が容易な閉環状の波形溝を提供することである。
本発明のさらなる目的は、ボールが経路全体に沿って溝表面と接触する機構を提供することである。
本発明のさらなる目的は、可撓性のあるリングが製造上の公差を補う機構を提供することである。
本発明のさらなる目的は、組み立てが容易な機構を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の教示によると、ピストンの往復運動をピストンの一方向回転及び往復運動の組み合わせに変換する機構が提供される。該機構は閉環状の波形溝を備える。該閉環状の波形溝が前記ピストンの外周表面に形成されることにより、閉環状の波形溝が溝を非対称にする少なくとも1つの変則部を有するとともに、その変則部が閉環状の波形溝の少なくとも1つの先端部に形成されたくぼみを有する。
【０００６】
本発明のさらなる教示によると、くぼみはピストンの回転方向を一定方向に制限するように形成される。
本発明のさらなる教示によると、変則部は閉環状の波形溝内に対の非対称部分を形成する。
本発明のさらなる教示によると、閉環状の波形溝の少なくとも1つの先端部は溝分割部に形成されるくぼみを備え、該溝分割部はピストンの軸に平行に延出する。
本発明のさらなる教示によると、少なくとも1つの先端部から延出する溝分割部の少なくとも一部の深さが変化し、その結果、ピストンの軸からの距離に応じて軸から外方に傾斜する。
本発明の教示によると、ピストンの往復運動をピストンの一方向回転及び往復運動の組み合わせに変換する機構がさらに提供される。前記機構は、（ａ）ピストンの外周表面に形成された閉環状の波形溝と、（ｂ）閉環状の波形溝に少なくとも部分的に延出するよう配された少なくとも1つのボール部材を備え、少なくとも1つのボール部材は所定の位置に固定されるとともに、弾性リングによって溝の表面に向かって付勢される。
本発明のさらなる教示によると、ピストンが配されたシリンダ部材も提供され、該シリンダ部材の外周表面は非円形の閉環状の曲線輪郭を有する。
本発明のさらなる教示によると、非円形の閉環状の曲線輪郭は楕円である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明は添付の図に関して一例としてのみ参照することによって本発明に組み込まれるものとする。
【０００８】
本発明は改良型の閉環状の波形溝機構である。
本発明によると、改良型の閉環状の波形溝機構の原理及び操作については、図及び下記を参考することでよりよく理解される。
前置きとして、本発明は閉環状の波形溝機構を対象としている。該閉環状の波形溝機構では、溝はピストンの外周表面上に形成され、交互に交わる斜面を有する螺旋部分を備える。交互に交わる螺旋部分は各々の先端部で交わる。それゆえ、交互に交わる先端部は典型的な波形状の山と谷を表す。ここで用いられているように、「閉環状の波形溝」という言葉はシリンダ表面にほぼ正対して形成された溝のことを言い、溝がほぼ波形の経路で他の溝と交わらないことにより、1つの間断ない溝が作られる。ここで用いられているように、「波の部分」という言葉は、2つの先端部間に延出する溝の経路の一部のことを言う。
【０００９】
本機構の基本的な概念は、縦方向の往復運動を縦方向の往復運動と一定方向の回転運動とを組み合わせた運動に変換することによって、機構に取り付けられたドリルビット又はカッターが縦方向運動と継続的な一定方向への回転運動を組み合わせた同じ運動を行うことである。アテロームの残骸が血管内に飛び散る可能性を最小限にするために、この運動は一方向であることが重要である。米国特許第５，３５０，３９０号、及びＰＣＴ出願第ＩＬ２００３／００８０７号に記載されたアテローム除去装置において、アテロームはカッターの鋭利な刃によって切除され、カッターに押し込められた後に、カテーテル内の中心の管腔を介して本体外部のバキュームによって取り除かれる。カッターの運動が一定方向ではない場合、切除されたアテロームの残骸がカッターに押し込められずに血管内に分散してしまう危険性がある。アテロームの残骸は動脈内を遠位で流れて血流を止めてしまうので、この状況は患者にとって危険である。
【００１０】
上記の特許及び出願にはピストンを一方向に回転させる機構の様々な条件について記載されている。米国特許第５，３５０，３９０号には、溝先端部の傾斜した切り抜きが示されている。米国特許第５，８０６，４０４号には、直接的にボールに作用する弾性手段と、閉環状の波形溝から縦方向に離れて配された歯止め機構が記載されている。ＰＣＴ出願第ＩＬ２００３／００８０７号には、先端部に非対称の溝が形成されている。これらの実施形態はすべてピストンの外周表面上においてのみ形成される溝の経路という共通点を共有しており、これによって溝の経路（軌道）となるところの任意の地点がピストンの軸から等距離に配されることとなる。すなわち、これまでに開示された閉環状の波形溝はその全体に沿って深さが均一である。本発明は経路となるところの様々な地点がピストンの軸から異なる距離に配される閉環状の波形溝に関する。すなわち、本発明の閉環状の波形溝の深さはその長さに沿って変化する。
【００１１】
好適な実施形態において、溝はボールエンドミルを用いて形成される。他の溝の断面の輪郭が例えばＶ字型の溝などであってもかまわないが、これに限定されるものではない。Ｖ字型の溝は溝内のボールの回転を少なくする。
【００１２】
好ましくは、少なくとも２個以上のボールが溝内部に配される。しかしながら、この数字は本発明の範囲を制限するべきものではなく、ゆえに、任意の数のボールが用いられてもかまわない。ボールが溝内部で滑らかに摺動するとともに溝に損傷を与えないように高硬度の材料を用いることが好ましい。
【００１３】
溝分割部の各々の先端部が変則部にあって、この変則部が溝を非対称にするように、本発明の溝は形成される。図２ａから図２ｃに関連して論じられる第１の実施形態において、溝分割部の各々の先端部がピストンの軸に接近し、その後、残りの経路となる部分に接近するように本発明の溝が形成されることにより、各々の先端部にくぼみが形成される。上記のように溝が形成されることによって、溝内部を移動するボールは先端部のくぼみに嵌り、辿った経路から溝分割部に戻ることができなくなる。
【００１４】
図３ａから図３ｃに関連して論じられる第２の好適な実施形態においては、本発明の溝の変則部は溝分割部の各々の先端部に形成された対の非対称部分を備える。
このタイプの溝は医療分野において様々な点で有利である。超小型の機構ゆえにスペースの制限があるため、歯止め手段又は弾性手段のような追加的な部材を備える解決策以上に有利である。このタイプの溝はカッティングミルに一度かけられるだけで作られるので製造しやすい。
【００１５】
ボールが経路全体に沿って確実に溝表面に接触するために、可撓性のあるリングがボールを溝に対して押圧する。
ここで図を参照すると、実際にボールがほぼ静止している間、ボールを滑らせるのは溝が形成されたピストンであるが、説明を簡単にするためにボールは溝内部を移動するものとして記載されている。さらに、当然のことながら、溝の特徴は特定の応用例によって変化することもある。それゆえ、ここに記載されている図は４つの先端部を有する溝を例示しているが、波部分の長さが変化することにより、先端部の数は増減する。さらに、先端部間の波部分の傾斜はピストンの往復運動幅を変えるために変化することもある。
【００１６】
図１ａ及び図１ｂは左右対称の閉環状波形溝の平面図及び立体図である。上記図は溝の先端部における非対称の重要性を強調するために参照用としてのみ示されている。上記図に示されるように溝が先端部で左右対称な場合、先端部のボール（１）はある単一の地点に配される。すなわち、ボールが縦方向に押圧されるとき、ボールは溝のどの傾斜部分を移動するのか選択できない。ボールは右に進み螺旋部分（２）に入るか、左に進み螺旋部分（３）に入るかのどちらかである。したがって、ピストン（４）の回転は任意である。ピストン（４）に取り付けられたカッター（図示されず）は、同じ任意の運動を行う。上記したように、カッターの運動が一定方向ではないと、切除されたアテロームの残骸がカッターに押し込められずに、切り取られて血管内に分散する危険がある。アテロームの残骸は動脈内を遠位に流れて血流を止めてしまうので、この状況は患者にとって危険である。
【００１７】
図２ａ、図２ｂ、及び図２ｃに例示された実施形態は本発明の第１の好適な実施形態である。溝の先端部には、くぼみ（５）が追加される。くぼみ（５）は斜面（６）を介して螺旋部分（３）と交わる。ボール（１）が溝の先端部に到達するまでに、ボールは螺旋部分（２）を移動する。この溝の先端部でボールはくぼみに嵌る。ボールが縦方向に押圧されても、くぼみ（５）の右壁（７）があるためボールは螺旋部分に戻ることができない。ボール（１）は螺旋部分（３）と交わる斜面（６）に沿って移動せざるをえない。したがって、ボール（１）は常に同じ方向に移動する。この結果、ピストン（４）及びピストンに取り付けられたカッターは一方向運動を行う。
【００１８】
図３ａ、図３ｂ、及び図３ｃには、本発明の第２の好適な実施形態が例示されている。ここでは、溝の先端部に対の非対称部分を有する溝が示されている。この実施形態は、ここで示されているようなくぼみによって生じた非対称、及びＰＣＴ出願第ＩＬ２００３／００８０７号に記載された非対称の組み合わせである。ここに記載される非対称は図３ａ内の「オフセット」という単語によって示されている。上記のように、溝の各先端部はピストン（４）の軸と平行に延出する部分（８）を備える。溝の各先端部はさらにくぼみ（５）及び斜面（６）を備え、該斜面（６）はボール（１）がくぼみ（５）から抜け出るのに役立つようピストン（４）の軸から外方に向かって傾斜する。例示されているように、軸部分（８）と平行な部分のみが傾斜している。しかしながら、各螺旋部分の一部又は先端部から先端部までの全体でさえ、外側の斜面を用いて形成される。当然のことながら、少なくとも先端部から延出する溝分割部の一部の深さが変化し、先端部からの距離に応じてピストンの軸から外方に向かって傾斜している。
【００１９】
この種の構造物は、ボール（１）が常に同じ方向に移動することを確約するという点で、図２ａに関して記載された溝よりもなお一層優れている。
図４ａ及び図４ｂは機構の組み立てについて記載している。上記の通り、２つのボール（１）は穴部（９）を介してシリンダ（１０）に挿入されることにより、ボールが少なくとも部分的には溝（１３）にまで達する。当然のことながら、本発明を制限するものではない実施例によってピンとボールを置き換えることが可能である。シリンダ（１０）の組み立て前の金属熱収縮リング（１１）が図４ａに示されている。金属熱収縮リング部材（１１）は従来技術である。本発明を制限するものではない実施例として、上記のようなリングは摂氏４０度で収縮し始めるニチノールから作られる。１つの実施例としては、アメリカのIntrinsic Devices が製造したUnilok がある。図４ｂは、リング（１１）がシリンダ（１０）に配されて熱せられた後の組み立て部を示している。当然のことながら、図４ｂに示された部分は説明を簡略化するためにここでは図式的に示されており、実際にはより複雑な形状をしている。
【００２０】
図示されているように、ボール（１）はくぼみ（１２）内に配されているので、リング（１１）が完全に収縮するのを妨げることはない。ピストン（４）が軸方向に動き始めると、ボール（１）は傾斜した溝（１３）上を進む。ボール（１）が放射状に外側に押圧されることにより、リングは弾性的に変形する。ボールがくぼみ（１３）に到達すると、ボール（１）はくぼみに嵌り、リング（１１）はボール（１）を溝の表面に押圧したまた元の形状に戻る。すなわち、リング（１１）は溝の表面に対してボール（１）を付勢する。
【００２１】
したがって、弾性リング（１１）はボール（１）を常に溝表面と接触しておくように保っている。弾性リングを用いると、例えば、本発明を制限するものでない実施例によって、ＰＣＴ出願第ＩＬ２００３／００８０７号に記載された溝構造物、すなわち、先端部にくぼみのない溝のような他の応用例でも適用可能である。弾性リングを用いることの利点は、機構の組み立てが簡略ですむことである。
【００２２】
図４ｃは図４ａ及び図４ｂの機構の様々な実施形態を例示している。リング（１１）の位置でのシリンダ（１０）の断面は円形である。だが、ここで示されているように、シリンダ（１０）の周囲の輪郭は楕円形状である。２つの等しく正対する放射状の力が固定されていないリングに外側に働くと（図４ｃの矢印を参照）、リングの円形形状は楕円形になり、その際の楕円の主たる軸は放射状に働く力の作用線と平行である。したがって、シリンダ（１０）の周囲（１５）が、例えば、本発明を制限するものではない実施例によって、楕円のような細長い形状で製造されると、リング（１１）にかかる圧力が軽減され、これによりシリンダ（１０）内の圧力と位置ずれも減少する。当然のことながら、個々で記載された楕円の輪郭は本発明を制限することのない実施例として用いられるとともに、ほぼ非円形で閉環状の任意の曲線輪郭は本発明の範囲内である。
【００２３】
当然のことながら、上記記載は実施例として役立つためにのみ意図されたものであり、他の多くの実施形態も本発明の精神及び範囲の内にあると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１ａ】左右対称の閉環状の波形溝の平面図である。
【図１ｂ】左右対称の閉環状の波形溝の立体図である。
【図２ａ】先端部にくぼみを有する好適な実施形態における非対称な閉環状の波形溝の平面図である。
【図２ｂ】図２ａの線ＡとＡに沿った、ある好適な実施形態における非対称な閉環状の波形溝の断面図である。
【図２ｃ】ある好適な実施形態における非対称な閉環状の波形溝の立体図である。
【図３ａ】対の非対称な閉環状の波形溝を有する別の好適な実施形態の平面図である。
【図３ｂ】図３ａの線ＢとＢに沿った、対の非対称な閉環状の波形溝を有する別の好適な実施形態の断面図である。
【図３ｃ】対の非対称な閉環状の波形溝を有する別の好適な実施形態の立図である。
【図４ａ】組み立て前の機構の分解図である。
【図４ｂ】組み立てられた機構の縦方向の断面図である。
【図４ｃ】図４ｂの線４ｃと４ｃに沿った、組み立てられた機構の断面図である。
【図１ａ】
2009539047.tif 000003
【図１ｂ】
2009539047.tif 000004
【図２ａ】
2009539047.tif 000005
【図２ｂ】
2009539047.tif 000006
【図２ｃ】
2009539047.tif 000007
【図３ａ】
2009539047.tif 000008
【図３ｂ】
2009539047.tif 000009
【図３ｃ】
2009539047.tif 000010
【図４ａ】
2009539047.tif 000011
【図４ｂ】
2009539047.tif 000012
【図４ｃ】
2009539047.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成20年12月3日(2008.12.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンの往復運動を前記ピストンの一方向回転及び往復運動の組み合わせに変換する機構であって、
前記機構は前記ピストンの外周表面に形成される閉環状の波形溝を備え、これにより前記閉環状の波形溝が少なくとも1つの変則部を備え、
前記変則部は前記溝を非対称にするよう形成されるとともに、前記閉環状の波形溝の少なくとも1つの先端部に形成されるくぼみを備え、
前記少なくとも1つの先端部から延出する溝分割部の少なくとも一部の深さが変化し、これにより前記先端部からの距離に応じて前記ピストンの軸から外方にむけて傾斜することを特徴とする機構。
【請求項２】
前記くぼみが前記一方向回転のピストンの回転方向を制限するように形成されることを特徴とする請求項１に記載の機構。
【請求項３】
前記変則部が前記閉環状の波形溝内に対の非対称を生じさせることを特徴とする請求項２に記載の機構。
【請求項４】
前記閉環状の波形溝の少なくとも1つの先端部が溝分割部に形成されるくぼみを備え、前記溝分割部が前記ピストンの前記軸と平行に延出することを特徴とする請求項３に記載の機構。
【請求項５】
ピストンの往復運動を前記ピストンの一方向回転及び往復運動の組み合わせに変換する機構であって、前記機構は
（ａ）前記ピストン外周表面に形成された閉環状の波形溝と、
（ｂ）前記閉環状の波形溝に少なくとも部分的に延出するように配された少なくとも1つのボール部材を備え、
前記少なくとも1つのボール部材が所定の位置に配されるとともに、熱収縮リングによって前記溝の表面に向かって付勢されることを特徴とする機構。
【請求項６】
前記ピストンが内部に配されたシリンダ部材をさらに備え、
前記シリンダ部材の外周表面が非円形の閉環状の曲線輪郭であることを特徴とする請求項５に記載の機構。
【請求項７】
前記非円形の閉環状の曲線輪郭が楕円であることを特徴とする請求項６に記載の機構。
【請求項８】
前記熱収縮リングがニチノールから作られることを特徴とする請求項５に記載の機構。
【国際調査報告】
2009539047.tif 000014