(57)【要約】  医療用の超音波共鳴双極子またはプローブ（３）が記載されている。超音波共鳴双極子またはプローブ（３）は、ハンドセットに接続するように設計された舌部（３０、３１、３２）、上記舌部に接続された環状素子（３３）、および、上記舌部に接続された環状素子（３３）上に設けられた器具（５）を備える。ハンドセットは、振動の縦軸（Ｘ−Ｘ）が舌部の軸と同軸になるように、超音波周波数にて振動する超音波振動子を備える。器具（５）は、振動軸（Ｙ−Ｙ）が振動子の振動軸（Ｘ−Ｘ）に対して傾斜されるように、環状素子上に設けられている。環状素子（３３）は、連続しておらず、開口部（３４）を備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
医療用の超音波共鳴双極子（３）であって、
ハンドセットに接続するように設計された舌部（３０、３１、３２）と、当該ハンドセットが振動縦軸（Ｘ−Ｘ）が上記舌部の軸と同軸になるように超音波周波数にて振動する超音波振動子（１）を備えており、
上記舌部に接続された環状素子（３３）と、
振動軸（Ｙ−Ｙ）が上記振動子の振動軸（Ｘ−Ｘ）に対して傾斜されるように上記環状素子（３３）上に配置された器具（５）と、を備えており、
上記環状素子（３３）が、開口している、または、連続しておらず、上記プローブの上記環状素子における舌部への接続具と半径方向反対の位置に、上記振動子の上記軸（Ｘ−Ｘ）の延長に沿って配置された開口部（３４）を有することを特徴とする、双極子（３）。
【請求項２】
上記器具（５）の振動軸（Ｙ−Ｙ）が、上記振動子の振動軸（Ｘ−Ｘ）に対して８０°〜１４０°の範囲内の角度（θ）傾斜されていることを特徴とする請求項１に記載の双極子（３）。
【請求項３】
上記器具（５）の振動軸（Ｙ−Ｙ）が、上記振動子の振動軸（Ｘ−Ｘ）に対して９５°〜１１５°の範囲内の角度（θ）、好適には約１０５°傾斜されていることを特徴とする請求項２に記載の双極子（３）。
【請求項４】
上記環状素子（３３）が、２０ｍｍ未満の外径（Ｃ）を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の双極子（３）。
【請求項５】
上記環状素子（３３）が、１０ｍｍ〜１６ｍｍの範囲内の外径（Ｃ）を有することを特徴とする請求項４に記載の双極子（３）。
【請求項６】
上記環状素子（３３）が、２ｍｍ〜８ｍｍの範囲内、好適には、３ｍｍ〜６ｍｍの範囲内の厚さ（Ｄ）を備える剛性の断面を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の双極子（３）。
【請求項７】
上記環状素子における上記開口部（３４）が、外方向に増大する幅を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の双極子（３）。
【請求項８】
上記環状素子（３３）の内径において、上記開口部（３４）が０．３ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲内、好適には、０．６ｍｍ〜１．８ｍｍの範囲内の幅（Ｆ）を有しており、
上記環状素子の外径において、上記開口部（３４）が０．５ｍｍ〜３ｍｍの範囲内、好適には、０．８ｍｍ〜２ｍｍの範囲内の幅（Ｅ）を有することを特徴とする請求項７に記載の双極子（３）。
【請求項９】
上記器具（５）を上に配置する平らな面（３５）が、上記環状素子の上記外面上に設けられていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の双極子（３）。
【請求項１０】
上記器具（５）の振動軸（Ｙ−Ｙ）が、上記平らな面（３５）に対して直角であることを特徴とする請求項９に記載の双極子（３）。
【請求項１１】
上記器具（５）が、実質的に円筒形の打診部分（５０）を有するハンマーであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の双極子（３）。
【請求項１２】
ハンマーにおける上記円筒形の打診部分（５０）が、１．０ｍｍ〜５．０ｍｍの範囲内、好適には、３ｍｍの直径を有することを特徴とする請求項１１に記載の双極子（３）。
【請求項１３】
上記ハンマー（５）が、１．５ｍｍ〜７．０ｍｍの範囲内、好適には３ｍｍの全長を有することを特徴とする請求項１１または１２に記載の双極子（３）。
【請求項１４】
上記ハンマー（５）が、上記打診部分（５０）の直径よりも小さい直径または側面を有する、円筒形または平行六面体の接続部（５１、５１´）を備えることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の双極子（３）。
【請求項１５】
上記器具（５）が、上記環状素子（３３）と単一の部材にて構成されていることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に記載の双極子（３）。
【請求項１６】
上記器具（５）が、上記環状素子（３３）の接続具に取り外し可能に取り付けられていることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に記載の双極子（３）。
【請求項１７】
上記プローブの上記舌部が、正方形の断面を有する第一部（３０）、上記第一部の断面よりも小さい面を有する、長方形断面を有する第二部（３１）、および、上記環状素子（３３）に接続された先細遷移部（３２）を備えることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか一項に記載の双極子（３）。
【請求項１８】
上記器具（５）が、その縦軸（Ｘ−Ｘ）に沿って上記ハンドセットの振動子（１）と同じ振動周波数にて、軸（Ｙ−Ｙ）に沿って振動することを特徴とする請求項１〜１７のいずれか一項に記載の双極子（３）。
【請求項１９】
上記ハンドセットの振動子（１）が、２４ｋＨｚ〜３０ｋＨｚの範囲内、好適には２７ｋＨｚの周波数にて、縦軸（Ｘ−Ｘ）に沿って振動することを特徴とする請求項１〜１８のいずれか一項に記載の双極子（３）。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
〔技術分野〕
本発明は、医療用、特に外科手術用および口腔外科用の共鳴双極子または超音波プローブ（sonotrode）に関する。
【０００２】
〔背景技術〕
骨組織の切断、骨の穿孔（インプラントの挿入）、および、プラーク除去に用いられる超音波ハンドセットまたはハンドピースは、外科分野および歯列矯正分野では周知である。そのような超音波ハンドセットは、出願人を同じくする特許文献ＥＰ０  ９１４  ８０９、および、ＵＳ６．６９５．８４７に記載されている。
【０００３】
図１および図１Ａは、全体を通して符号１００で示された従来技術に係る超音波ハンドセットを示す。ハンドセット１００は、
１）機械的振動発生素子１
２）振動増幅素子２
３）振動振幅素子２に同軸上に接続されたプローブ１０３
を備える。機械的振幅発生素子１は、圧電型の超音波振動子を備えており、この振動子は、圧電セラミックに印加された電界を２２〜３０ｋＨｚの範囲内にある超音波周波数の機械的振動に変換する。振動増幅素子２は、ブースタまたはホーンとして一般的に知られており、直線形状、先細形状、指数形状、または、ステップ形状を有し得るものであり、振動振幅を増幅させるために振動子１に同軸上に接続されている。プローブ１０３は、（その形状に応じて）それ自体が処置器具として機能する。例えば、骨の穿孔（インプラント部位の準備）、骨の切断、および、プラークの除去のために挿入するためのものとして機能する。
【０００４】
図１および図１Ａに示すように、（圧電型または磁歪型の）円筒形の超音波振動子１により、振動子／増幅器アセンブリの縦軸Ｘ−Ｘに沿った実質的には二方向の運動が可能になる。すなわち、上記形態では、一般的に、プローブ／器具１０３は、最小の横振動をしながら振動子１の縦軸Ｘ−Ｘに沿って二方向の運動を受ける。
【０００５】
基本的に、プローブの端部が受ける振動は、一般的な軸方向成分（プローブ１０３にその処置機能を与える、矢印Ｆに沿った往復運動）、ならびに、振動子の縦軸Ｘ−Ｘに対して垂直である、ごく僅かな最小成分を有する。
【０００６】
インプラント部位の生成などのいくつかのタイプの外科手術において、工具の振動軸が、振動子の振動軸に対して特定の角度（好適には約１０５°）にて傾斜することが望ましい。
【０００７】
米国特許第４．４２６．３４１には、振動子の振動軸に対して工具の振動軸を傾斜させるために、連続環状素子からなるプローブを用いることが記載されている。このようなプローブにより、器具の二方向の超音波振動が可能になり、プローブにおける環状素子の４ノードの屈曲モードを使用することにより、器具が圧電振動子の軸に対して９０°にて傾斜する。さらに、環状素子の異なる屈曲調和を励起させるとともに、環状素子の６ノードの屈曲モードを用いることによって、二方向の振動軸が１２０°の角度傾斜する。
【０００８】
しかし、そのようなタイプのプローブは、口腔などのアクセスが困難な部位における正確な処置などの外科処置には不適である。
【０００９】
口腔内に挿入することができる大きさ、すなわち、２０ｍｍ未満の外径の環状素子を用いる場合、当該環状素子は、振動子の縦振動モード、この場合、約２７ｋＨｚの周波数、よりも約３ｋＨｚ大きい周波数の屈曲振動モードで振動を始める。この場合、器具のハンマリング動作はあまり効率的ではなく、外科処置には不適である。実際、最大効率を目的として２つの振動モード（振動子の縦振動およびプローブの屈曲振動）間を連結させるために、各励起モードの共振周波数を一致させる必要がある。
【００１０】
結果として、プローブの屈曲モードの周波数を、振動子の縦方向モードの周波数（２７ｋＨｚ）に収束させる（低減させる）ためには、プローブの適切な幾何学的寸法を決定する必要がある。実際は、プローブの内径および／または外径を、規定の最適値を２０ｍｍ上回るような大きさにする必要がある。これらの大きさの制約は、手術におけるプローブの使用要件と対立する。手術では、装置の大きさを制限するという要件と、材料の疲労限界内にて手術を行うという要件とを組み合わせる必要があり、プローブにおける環状素子の外径および厚さは、これらの要件によって決まる。
【００１１】
さらに、振動子の軸に対して１０５°傾けられた軸を備えるように、環状素子上に器具が配置された場合、器具の打診効率は著しく制限される。実際、ＵＳ５．４２６．３４１に記載されたプローブは、器具が、振動子の軸に対して９０°（４ノードの屈曲モード）または１２０°（６ノードの屈曲モード）に傾けられた軸を備えるように配置されるとき、最大効率を得ることが証明されている。これらの器具の位置は、外科手術には不適である。
【００１２】
〔発明の概要〕
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明の目的は、超音波プローブ、すなわち、ハンドセットの超音波振動子における超音波振動軸に対する既定の角度によって、当該超音波プローブに適用される器具の超音波振動軸の傾斜を可能にするように適合された超音波プローブを提供することによって従来技術の欠点を克服することにある。
【００１３】
本発明の他の目的は、器具の高い振動効率を確保するとともに、アクセス困難な部位の出術に使用できるように、制限された大きさを有するプローブを提供することにある。
【００１４】
添付の独立請求項１に記載された特徴を備えた発明に従って、これらの目的が達成される。
【００１５】
〔課題を解決するための手段〕
本発明の好適な実施形態は、従属請求項から明らかである。
【００１６】
本発明に係るプローブは、ハンドセットに接続されるように設計された舌部と、上記舌部に接続された環状素子と、上記環状素子上に配置されるとともに、振動子の振動軸に対して傾斜された振動軸を有する器具とを備える。上記ハンドセットは、舌部の軸と振動の縦軸とが同軸になるような超音波周波数にて振動する超音波振動子を備える。環状素子は、不連続であり、開口部を有する。
【００１７】
上記開口部を設けることにより、口腔内に挿入するのに適した小型のプローブの場合、プローブに接続された器具が行う二方向の運動の振動数が、プローブが接続された圧電型超音波振動子にて生成された振動数とぴったり合致する。したがって、器具の打診効果の最大効率が達成される。
【００１８】
特に、上記開口部は、環状素子の４ノード屈曲振動を生成するように、環状素子上の適した位置に配置されている。ここで、振動子の振動軸に対して約１０５°の角度に対応する、２つのノード間の中間地点において、最大振幅が得られる。その結果、器具の振動軸が、振動子の振動軸に対して８０°〜１４０°の間の角度、好適には１０５°の角度に傾斜するように、環状素子上に器具を配置することができる。このようにして、外科手術を行う最適の位置に器具が配置されるとき、器具の打診効果の最大効率が得られる。
【００１９】
上記の理由から、本発明に係るプローブは、医学分野、骨および歯のインプラント分野における使用に特に適している。この分野では、準備された骨組織（インプラント部位）に例えばＵＳ７．００８．２２６に記載されたような新型のインプラント（スクリュー／ポストなど）を挿入するために、上記プローブを備えたハンドセットを用いることができる。上記特許文献は、参照することによって本願に組み込まれている。
【００２０】
本発明に係るプローブに特定の切断器具（それ自体周知であるので、図示せず）を設けることにより、（結果生じる打診運動のおかげで）骨組織（インプラント部位）に準備用の穴を開けることができ、骨インプラント学上用いられるスクリュー、ポストなどを挿入するためのスムージングおよび仕上げといった最終動作を行うことができる。
【００２１】
本発明のさらなる特徴は、下記の詳細な説明によってより明らかとなるだろう。詳細な説明は、単なる例示であり、添付の図面に示された実施形態に限定するものではない。
図１および図１Ａは、従来技術に係る超音波ハンドセットの斜視図および側面図をそれぞれ示す。
図２および図２Ａは、本発明に係るプローブを備えた超音波ハンドセットの斜視図および側面図をそれぞれ示す。
図３および図３Ａは、打診器具を省略した、本発明に係るプローブを示す斜視図および側面図である。
図４および図４Ａは、図３および図３Ａのプローブの変形例をそれぞれ示す斜視図および側面図である。
図５は、ハンマー形状の器具が取り付けられた図４のプローブを示す斜視図である。
図６Ａ、図６Ｂ、および図６Ｃは、３種類のハンマーを示す斜視図である。
図７および図７Ａは、図６Ｂのハンマーが加えられた、図３および図３Ａのプローブをそれぞれ示す斜視図および側面図である。
図８および図８Ａは、図６Ｂのハンマーが加えられた、図４および図４Ａのプローブをそれぞれ示す斜視図および側面図である。
図９および図９Ａは、プローブの斜視図および側面図をそれぞれ示す。
図１０は、図８および図８Ａのプローブに設けられた超音波ハンドセットに実施される有限要素解析のスキームを示す。
【００２２】
〔発明を実施するための形態〕
図面を用いながら、本発明に係るプローブを説明する。
【００２３】
図２および図２Ａは、超音波振動子１とブースタ２とを備えた超音波ハンドセットを示す。超音波振動子１は、対称軸Ｘ−Ｘに沿って超音波周波数（２４〜２９ｋＨｚ、好適には、２７．０ｋＨｚ）にて振動し、ブースタ２は、振動の振幅を増幅するために振動子１に同軸上に接続されている。全体を通して符号３で示された本発明に係るプローブは、ブースタ２に接続されている。プローブ３は、好適にはプローブ３と一体化して製造された器具５を備える。しかし、取り外し可能になるように、器具５を個別の素子としてプローブにおける特別な連結具に取り付けてもよい。器具５は、好適には、ハンマーとして知られる打診素子からなる。当該打診素子は、手術部位に対してハンマー打診を行うように適合されている。
【００２４】
図３および図３Ａを参照すると、プローブ３は、２つの部材３０、３１によって構成された舌部を備えており、部材３０、３１は、互いに同軸であるとともに、振動子１およびブースタ２アセンブリの軸Ｘ−Ｘ（図２、図２Ａ）と同軸になる配置をとるように構成されている。舌部における第一部材３０は、正方形の断面を有しており（しかし、他の形態では、例えば円形の断面であってもよい）、圧電型振動子のブースタ２（図２、図２Ａ）に接続されるように設計されている。このため、舌部における第一部材３０は、ブースタ２の雄ねじにねじ留めされるように適合された雌ねじを有しており、プローブ３全体を振動子におけるブースタに固定することができる。
【００２５】
舌部の第二部材３１は、長方形の断面を有しており（しかし、他の形態では、例えば円形の断面であってもよい）、その表面は、第一部材３０の断面よりも小さい。舌部の第二部材３１は、第一部材３０に直接接続されている。舌部における第二部材３１は、その先端において先細の遷移素子３２によって、開口した環状素子３３に接続されている。環状素子３３は、好適には長方形である、剛性の断面を有する。
【００２６】
環状素子３３は、
４ｍｍ〜１６ｍｍの範囲内、好適には、８ｍｍ〜１２ｍｍの範囲内の内径（Ｂ）、
６ｍｍ〜２０ｍｍの範囲内、好適には、１０ｍｍ〜１６ｍｍの範囲内の外径（Ｃ）、
２ｍｍ〜８ｍｍの範囲内、好適には、３ｍｍ〜６ｍｍの範囲内の厚さ（Ｄ）を有する。
【００２７】
環状素子３３は、平面α上にあり、平面αに対して直角な平面βを基準として対称に延びており、振動子の軸（Ｘ−Ｘ）を含んでいる。環状素子３３の上部には、振動子の対称軸Ｘ−Ｘの延長に対応する開口部３４（間隙、割れ目）が設けられている。開口部３４は、環状素子において舌部における接続具３２とは正反対の位置に配置されている。
【００２８】
開口部３４の幅は、外向きに増大している。したがって、環状素子の内径において、開口部３４の幅（Ｆ）は０．３ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲内、好適には、０．６ｍｍ〜１．８ｍｍの範囲内であり、一方で、環状素子の外径において、開口部３４の幅（Ｅ）は０．５ｍｍ〜３ｍｍの範囲内、好適には、０．８ｍｍ〜２ｍｍの範囲内である。
【００２９】
図３、図３Ａに図示されたプローブ３の実施形態では、環状素子３３の外径は、一定に保たれている。
【００３０】
図４および図４Ａには、プローブ３の変形例が示されており、好適には長方形の断面を有する平らな面３５は、環状素子３３の外面上に圧延することによって形成される。平らな面３５に対して垂直な直線Ｐは、振動子の対称軸Ｘ−Ｘに対して、８０°〜１４０°の範囲内、好適には１０５°の角度γを形成する。平らな面３５は、環状素子の中心からの距離（Ｚ）が３ｍｍ〜１０ｍｍの範囲内、好適には、５ｍｍ〜８ｍｍの範囲内である。
【００３１】
図５は、環状素子の平らな面３５に配置されたハンマー５を示す。ハンマー５の軸Ｙ−Ｙは、平らな面３５に対して直角である。
【００３２】
図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃに示したように、ハンマー５は異なる幾何学構造をとり得る。異なる幾何学構造は、ハンマー５において得られる振幅に関するとともに、リング３３に取り付けられたハンマー５の接続具の領域に生じる材料の疲労ストレスの限界に関する。円形または正方形の断面を有する、ハンマー５の異なる幾何学構造を図示しているが、ハンマー５は他のタイプの断面を有していてもよい。さらに、同図においては、一つの部材として環状素子３３と一体化されたハンマー５が図示されているけれども、ハンマーの代わりに、超音波ハンドセットに用いるための周知の器具５を収容するのに適した接続具を環状素子３３上に設けることも可能である。
【００３３】
図６Ａは、円筒形構造５０のハンマー５を示す。
【００３４】
図６Ｂは、異なる断面を有する円筒形の同軸部材５０、５１からなる構造を有するハンマー５を示す。より大きい直径の部材５０は、手術部位に対してハンマリングを行うように設計された打診部材である。より小さい直径の部材５１は、環状素子３３に取り付けるための部材である。
【００３５】
図６Ｃは、円筒形の打診部材５０と、平行六面体の接続部材５１´とによって構成されたハンマー５を示す。接続部材５１´は、円筒形の打診部材５０の直径よりも小さい側面を有する正方形断面である。
【００３６】
図６Ｂおよび図６Ｃの形態により、高い振幅が得られ、ハンマーとリングとの間の接続付け根における機械的応力を、プローブ材料の疲労限界内に含むことができる。
【００３７】
円筒形の打診部材５０の直径は、１．０ｍｍ〜５．０ｍｍの範囲内、好適には３ｍｍである。一方、接続部材５１、５１´は、０．５ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲内、好適には１．５ｍｍの直径または側面の長さを有する。いずれかの構造を有するハンマー５は、１．５ｍｍ〜７．０ｍｍの範囲内、好適には３ｍｍの全長を有する。
【００３８】
図７および図７Ａを参照すると、環状素子３３が一定の外径を有する場合、ハンマー５は、環状素子３３の外面上に配置されるため、その対称の縦軸Ｙ−Ｙが８０°〜１４０°の範囲内、好適には９５°および１１５°、さらに好適には、１０５°の角度θを形成する。
【００３９】
図８および図８Ａを参照すると、環状素子３３が平らな部分３５を有する場合、平らな部分３５上にハンマー５が垂直に配置される。本形態では、ハンマー５は、平らな面３５におけるより長い面Ｌに対して非対称に配置されており、平らな面３５におけるより短い面Ｍに対して対称に配置されている（しかし、ハンマー５を備えた構造を上記平らな面３５の両側面に対して対称に配置することが可能である）。明らかに、このような場合でも、ハンマー５は、平らな面３５に対して垂直な軸Ｙを有しており、振動子の対称軸Ｘ−Ｘに対して８０°〜１４０°の範囲内、好適には、９５°〜１１５°の範囲内、より好適には、１０５°の角度θにて傾斜している。
【００４０】
このようにして、ハンマー５は、その（上述の）幾何学構造、および、（上述の）プローブ構造のタイプが何であるかに関わらず、ハンマー５が配置されたインプラントのヘッドに、二方向／交互のハンマー超音波振動を伝達し、自身の対称の縦軸Ｙ−Ｙに沿って動作する。ハンマリング効果により、ＵＳ７．００８．２２６に記載されたような新型のインプラント（スクリュー／ポストなど）をインプラント部位に挿入することができる。
【００４１】
環状素子３３内に間隙３４を設けたことから、本発明に係るプローブ３は、軸（Ｘ−Ｘ）に沿った二方向の振動から、同じ周波数で振幅が大きい二方向の振動に変移させる（変換する）ことができ、基準軸（Ｘ−Ｘ）に対して約１０５°の角度θ傾斜された軸（Ｙ−Ｙ）の範囲に沿って動作することができる。
【００４２】
上述の幾何学構造を用いて二方向の回転軸への傾斜についての動作原理を理解するために、振動システム全体を２つのサブシステムに分割する必要がある。第一サブシステムは、圧電型振動子１、ブースタ２、および、プローブにおける舌部３０、３１、３２によって構成されており、第二サブシステムは、開口部３４を備える環状素子３３によって構成されている。
【００４３】
最初に、交流電流を振動子１における圧電型セラミックに印加する。圧電型セラミックにおいて、逆圧電効果によって、交流電流が機械的振動に変換される。したがって、振動子−ブースタ−舌部のサブシステムにおいて、縦方向の定常波が生成される。プローブの舌部３０、３１、３２は、励起された縦方向モードが、好適には約２７ｋＨｚにて軸Ｘ−Ｘに沿って生じるような寸法に形成されている。
【００４４】
図９および図１０は、第一サブシステム(振動子−ブースタ−舌部）Ａの縦（軸）方向モードを示す最終製品モデルである。
【００４５】
開口部３４およびハンマー５を備えた環状素子３３からなる第二サブシステムは、好適には約２７ｋＨｚの周波数での屈曲振動モードを有するような寸法に形成されており、さらに、口腔内に挿入するなどの手術部位での使用を可能にする形状を有する。上記用途に所望の屈曲モードの調波（harmonic）は、４ノードであり、当該調波は、図９および図１０における最終製品モデルＢ１およびＢ２に示されており、図９は、一定の外径を有する環状素子を示しており、図１０は、平らな面を有する環状素子をそれぞれ示す。
【００４６】
縦（軸）モードは、環状素子に接続された舌部の先端において、振幅（波腹）の最大点を有する。開口部を備えた環状素子の屈曲振動モードにおいては、同点が波腹を形成する。したがって、プローブにおける環状素子の屈曲振動が、振動子−ブースタ−舌部サブシステムの縦振動によって作動する。
【００４７】
十分な振幅を有する、２つの群の振動モードを組み合わせることによって得られる振動（すなわち、振動子の軸Ｘ−Ｘに対して傾斜された振動）により、骨の中にインプラントを挿入することができる。すなわち、この２つのモードとは、（振動子の対称の縦軸Ｘ−Ｘに沿った）環状素子の縦モード、および、開口部を備えるとともに隆起またはハンマーを内蔵した環状素子の屈曲モードである。システム全体の複合振動モード（縦モードおよび屈曲モード）は、環状素子が一定の外径を有する図９、および、環状素子が平らな面を有する図１０にそれぞれ示された最終素子モデルＣによって表されている。
【００４８】
２つの群のモードを正しく組み合わせ、動作に必要な複合振動を生じさせるためには、（同時）励起モードのタイプが、同じ共振周波数に波長を合わせるように振動システムを形成しなければならない。続いて、開口部を備えるとともに隆起またはハンマーを内蔵する環状素子において励起された、屈曲振動は、ハンマーの軸Ｙ−Ｙに沿った、約２７ｋＨｚの二方向の振動に変換される。
【００４９】
したがって、ハンマーに作用する圧縮および拡張振動サイクルが、ハンマリング効果を生成する。インプラントのヘッドに印加されるこのハンマリング効果によって、上記インプラントを骨組織（インプラント部位）に挿入することができ、同時に、生体吸収性プラスチックを融解することができる。上記使用に関して、口腔などの手術部位に容易にアクセスするために、プローブ３の大きさは限られている。
【００５０】
最終製品の分析から明らかなように、ハンマー５の基部、すなわち、リング接続点における機械的ストレス値を材料の疲労限界内に収めながら、ハンマー５に高い振幅変動を与える必要があるときには、リング３３の外径が一定である形態を用いる。一方、外面上に形平らな面３５を備えたリング３３の形態によって、ハンマー５の完全な線形振動および完全な縦振動が得られ、その結果、インプラントとの接触点における振動が均一になる。本形態においてハンマーに与えられる振幅は、平らな面がない形態を用いた時よりも少ない。
【００５１】
本発明の最終目的は、ハンマー５の軸Ｙ−Ｙに沿って、振動子の軸Ｘ−Ｘに対して傾斜して作用する「大きい」振幅の交互の運動を得ることにある。振幅の観点から、プローブにおける振動子−ブースタ−舌部のサブシステムの縦振動数を、舌部に対して反対側にある開口部３４を備える環状素子３３の屈曲振動数と一致させることによって、ハンマー５の所望の運動およびその最大効率が達成された。
【００５２】
実質的に円形で、開口された環状素子３３が図面に示されているが、環状素子という用語は、楕円形の素子、または、円形素子以外の同様の形状を備えた素子をも含むことは明らかである。
【００５３】
本発明の実施形態に対して、当業者が想定し得る範囲内で、添付の請求項に記載された本発明の範囲を逸脱することなく、多数の詳細の変更および修正が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】従来技術に係る超音波ハンドセットの斜視図および側面図をそれぞれ示す。
【図２】本発明に係るプローブを備えた超音波ハンドセットの斜視図および側面図をそれぞれ示す。
【図３】打診器具を省略した、本発明に係るプローブを示す斜視図および側面図である。
【図４】図３および図３Ａのプローブの変形例をそれぞれ示す斜視図および側面図である。
【図５】ハンマー形状の器具が取り付けられた図４のプローブを示す斜視図である。
【図６】３種類のハンマーを示す斜視図である。
【図７】図６Ｂのハンマーが加えられた、図３および図３Ａのプローブをそれぞれ示す斜視図および側面図である。
【図８】図６Ｂのハンマーが加えられた、図４および図４Ａのプローブをそれぞれ示す斜視図および側面図である。
【図９】プローブの斜視図および側面図をそれぞれ示す。
【図１０】図８および図８Ａのプローブに設けられた超音波ハンドセットに実施される有限要素解析のスキームを示す。
【図１】
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【図１Ａ】
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【図２】
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【図２Ａ】
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【図３】
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【図３Ａ】
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【図４】
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【図４Ａ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図７Ａ】
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【図８】
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【図８Ａ】
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【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年12月17日(2009.12.17)
【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】
医療用の超音波共鳴双極子（３）であって、
ハンドセットに接続するように設計された舌部（３０、３１、３２）と、当該ハンドセットが振動縦軸（Ｘ−Ｘ）が上記舌部の軸と同軸になるように超音波周波数にて振動する超音波振動子（１）を備えており、
上記舌部に接続された環状素子（３３）と、
振動軸（Ｙ−Ｙ）が上記振動子の振動軸（Ｘ−Ｘ）に対して傾斜されるように上記環状素子（３３）上に配置された器具（５）と、を備えており、
上記環状素子（３３）が、開口している、または、連続しておらず、上記プローブの上記環状素子における舌部への接続具と半径方向反対の位置に、上記振動子の上記軸（Ｘ−Ｘ）の延長に沿って配置された開口部（３４）を有することを特徴とする、双極子（３）。
【請求項２】
上記器具（５）の振動軸（Ｙ−Ｙ）が、上記振動子の振動軸（Ｘ−Ｘ）に対して８０°〜１４０°の範囲内の角度（θ）傾斜されていることを特徴とする請求項１に記載の双極子（３）。
【請求項３】
上記器具（５）の振動軸（Ｙ−Ｙ）が、上記振動子の振動軸（Ｘ−Ｘ）に対して９５°〜１１５°の範囲内の角度（θ）傾斜されていることを特徴とする請求項２に記載の双極子（３）。
【請求項４】
上記器具（５）の振動軸（Ｙ−Ｙ）が、上記振動子の振動軸（Ｘ−Ｘ）に対して１０５°傾斜されていることを特徴とする請求項３に記載の双極子（３）。
【請求項５】
上記環状素子（３３）が、２０ｍｍ未満の外径（Ｃ）を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の双極子（３）。
【請求項６】
上記環状素子（３３）が、１０ｍｍ〜１６ｍｍの範囲内の外径（Ｃ）を有することを特徴とする請求項５に記載の双極子（３）。
【請求項７】
上記環状素子（３３）が、２ｍｍ〜８ｍｍの範囲内の厚さ（Ｄ）を備える剛性の断面を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の双極子（３）。
【請求項８】
上記環状素子（３３）が、３ｍｍ〜６ｍｍの範囲内の厚さ（Ｄ）を備える剛性の断面を有することを特徴とする請求項７に記載の双極子（３）。
【請求項９】
上記環状素子における上記開口部（３４）が、外方向に増大する幅を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の双極子（３）。
【請求項１０】
上記環状素子（３３）の内径において、上記開口部（３４）が０．３ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲内の幅（Ｆ）を有しており、
上記環状素子の外径において、上記開口部（３４）が０．５ｍｍ〜３ｍｍの範囲内の幅（Ｅ）を有することを特徴とする請求項９に記載の双極子（３）。
【請求項１１】
上記環状素子（３３）の内径において、上記開口部（３４）が０．６ｍｍ〜１．８ｍｍの範囲内の幅（Ｆ）を有しており、
上記環状素子の外径において、上記開口部（３４）が０．８ｍｍ〜２ｍｍの範囲内の幅（Ｅ）を有することを特徴とする請求項１０に記載の双極子（３）。
【請求項１２】
上記器具（５）を上に配置する平らな面（３５）が、上記環状素子の上記外面上に設けられていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の双極子（３）。
【請求項１３】
上記器具（５）の振動軸（Ｙ−Ｙ）が、上記平らな面（３５）に対して直角であることを特徴とする請求項１２に記載の双極子（３）。
【請求項１４】
上記器具（５）が、円筒形の打診部分（５０）を有するハンマーであることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載の双極子（３）。
【請求項１５】
ハンマーにおける上記円筒形の打診部分（５０）が、１．０ｍｍ〜５．０ｍｍの範囲内の直径を有することを特徴とする請求項１４に記載の双極子（３）。
【請求項１６】
ハンマーにおける上記円筒形の打診部分（５０）が、３ｍｍの直径を有することを特徴とする請求項１５に記載の双極子（３）。
【請求項１７】
上記ハンマー（５）が、１．５ｍｍ〜７．０ｍｍの範囲内の全長を有することを特徴とする請求項１４、１５または１６に記載の双極子（３）。
【請求項１８】
上記ハンマー（５）が、３ｍｍの全長を有することを特徴とする請求項１７記載の双極子（３）。
【請求項１９】
上記ハンマー（５）が、上記打診部分（５０）の直径よりも小さい直径または側面を有する、円筒形または平行六面体の接続部（５１、５１´）を備えることを特徴とする請求項１４〜１８のいずれか一項に記載の双極子（３）。
【請求項２０】
上記器具（５）が、上記環状素子（３３）と単一の部材にて構成されていることを特徴とする請求項１〜１９のいずれか一項に記載の双極子（３）。
【請求項２１】
上記器具（５）が、上記環状素子（３３）の接続具に取り外し可能に取り付けられていることを特徴とする請求項１〜１９のいずれか一項に記載の双極子（３）。
【請求項２２】
上記プローブの上記舌部が、正方形の断面を有する第一部（３０）、上記第一部の断面よりも小さい面を有する、長方形断面を有する第二部（３１）、および、上記環状素子（３３）に接続された先細遷移部（３２）を備えることを特徴とする請求項１〜２１のいずれか一項に記載の双極子（３）。
【請求項２３】
上記器具（５）が、その縦軸（Ｘ−Ｘ）に沿って上記ハンドセットの振動子（１）と同じ振動周波数にて、軸（Ｙ−Ｙ）に沿って振動することを特徴とする請求項１〜２２のいずれか一項に記載の双極子（３）。
【請求項２４】
上記ハンドセットの振動子（１）が、２４ｋＨｚ〜３０ｋＨｚの範囲内の周波数にて、縦軸（Ｘ−Ｘ）に沿って振動することを特徴とする請求項１〜２３のいずれか一項に記載の双極子（３）。
【請求項２５】
上記ハンドセットの振動子（１）が、２７ｋＨｚの周波数にて、縦軸（Ｘ−Ｘ）に沿って振動することを特徴とする請求項２４に記載の双極子（３）。
【国際調査報告】
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